JPH04506384A - フラツシユ紡糸セル雰囲気温度の制御 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 フラッシュ紡糸セル雰囲気温度の制御　。

発明の背景 発明の分野 本発明は、プレキシフィラメントのストランド材料の不織ウェブを生産するため のプロセスに関し、この場合不織ウェブを生産するために使用された紡糸セルの 雰囲気がプレキシフィラメントのストランド材料を形成するポリマーの融点より も低い少なくとも約６０℃である狭い温度範囲内に維持される。装置はまた、特 殊抵抗器目標板と、静電気帯電ゾーンと紡糸セル収集ベルトの間に部分的に延び ている製電における特殊抵抗被覆を使用する。

先行技術 プレキシフィラメントのストランドが、米国特許第３．０８１．５１９号におい てＢｌａｄｅｓとＷｈ　ｉ　ｔ　ｅによって記載される。各々は、２ｍ”／ｇｍ よりも大きい表面領域を有する糸状ストランドであり、合成有機性、結晶、ポリ マー、繊維要素の連続３次元一体調状構造を具備する。該要素は、配向されたフ ィルム小繊維として構造的に構成され、４ミクロンよりも小さな平均フィルム厚 と、９０度よりも小さな平均電子回折配向角度を有する。

プレキシフィラメントのストランドを準備するための適切なポリマーの好ましい クラスは、直鎖及び枝分れ鎖ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィンのコポ リマー等を含む。しかし、ポリエチレンテレフタレートとエチレンと他のモノマ ーのコポリマーの如く他の結晶性ポリマーが使用される。特に好ましいポリマー は、ホモポリマー直鎖状ポリエチレンであり、約１３０−１３５℃の融解範囲の 上限と、０．９４〜０．９８ｇｍ／ｃｃの密度と、０．１〜０．６のメルトイン デックス（ＡＳＴＭ試験方法Ｄ方法２３８−５７７、条件Ｅ）を有する。

プレキシフィラメントのストランドが獲得されるプロセスは、ＢｌａｄｅｓとＷ ｈｉｔｅへの米国特許第３，２２７．７８４号において与えられ、そしてさらに 詳細には、ＡｎｄｅｒｓｏｎとＲｏｍａｎｏへの米国特許第３．２２７．７９４ 号において与えられる。方法は、一般に、（１）溶媒においてポリマーの一様な 溶液を準備し、該溶液は、少なくとも（Ｔ、−４５）’Ｃの温度であり、この場 合Ｔ、は、溶媒臨界温度であり、溶液を単一液相として維持するために十分な高 圧であることと、（２）該溶液を実質的に縮小した圧力と温度の領域に押し出し 、この場合溶媒は、はとんど瞬時に蒸発し、そして凝固したプレキシフィラメン トのストランドを形式するために、断熱膨張中ポリマー材料を冷却することとを 含む。

プレキシフィラメントのストランド（以後プレキシフィラメント）は、５ｔｅｕ ｂｅｒへの米国特許第３．１６９．８９９号において記載された如く不縁繊維シ ートを準備する際に特に有益である。この目的のために、押し出された材料は、 押し出しオリフィスから直接に回転又は振動偏向器の表面に水平に通過し、偏向 器は、プレキシフィラメントを広い網に開繊し、かつそれを移動ベルト（又は他 の表面）に下方に指向させ、この場合それは、不規則な多方向の重なる層におい て収集される。装置はまた、ストランドと収集ベルトにおいて反対の静電荷を生 成するために設けられる。装置はまた、静電気帯電電流のコレクターとして特殊 な抵抗器目標板と、静電気帯電ゾーンと紡糸セル収集ベルトの間に部分的に延び ている装置表面における特殊な抵抗被覆とを含む。

このプロセスにおいて使用された溶媒は、ポリマーの融解温度よりも少なくとも 約２５℃（好ましくは６０℃以上）低い標準沸点を有し、標準沸点以下で非溶媒 であり、そして通常ハロアルカンである。トリクロロフルオロメタンと塩化メチ レンは、ポリマー溶液の約８０〜９０重量％のレベルにおいてしばしば使用され る。これらの大量の溶媒は、最終）　のシート製品の部分を形成しないために、 再生かつ再使用されることが経済的に望ましい。これは、シート形成装置を含む 閉鎖紡糸セルに溶液を押し出すことにより達成される。そのような紡糸セルにお ける雰囲気は、結果的に実質的に１００％溶媒蒸気であり、そして溶媒は、蒸気 を回収し、それを液体に凝縮させることにより容易に再生される。

優れた特性のシートが、溶媒再生に拘わらず、環境雰囲気への押し出しと収集に より準備される。自然発生温度において実質的に１００％の蒸気溶媒の雰囲気を 含む閉鎖紡糸セルへの押し出しは、驚異的にも、重なるプレキシフィラメントの 広幅シートが準備される時、シート不透明度の低下と、層はく離耐性の低下と、 シートの幅にゎたつたこれらの特性の変動を生ずる。これは、適切な閉鎖紡糸セ ル内の自然発生温度が少なくとも３０℃であり、ポリマーに対する標準結晶融解 温度よりも７０℃低いために特に驚異的である。

発明の要約 この発明は、不織プレキシフィラメントのウェブを生産するためのプロセスにお ける改良であり、（１）実質的に標準大気圧において保持された閉鎖紡糸セルの ガス雰囲気に少なくとも一つのオリフィスを通ってポリマー溶液を押し出すこと と、（２）不規則な多方向の重なる層の連続ウェブを形成するために、紡糸セル 内の移動コンベヤーに生じた材料を収集することと、（３）閉鎖紡糸セルからウ ェブを回収することとを含む。本プロセスにおける改良は、熱電対により排気口 におけるガス温度を測定し、かつこの温度測定に応答して紡糸セルにおける噴霧 ノズルへの低沸点液体の送り率を調整することにより、狭い温度範囲（４７〜５ ２℃）内に紡糸セル内の温度を制御することである。この狭い範囲の温度制御は 、プロセスの適正な静電気性能のために必要とされることが見いだされた。

図面の簡単な説明 第１図は、温度測定点、噴霧ノズル位置、及びノズルと温度測定点に関するパッ ク位置を示すセルの略図である。

第２図は、押し出しダイ及び紡糸装置の断面図である。

第３図は、噴霧ノズルシステムのための典型的なプロセス略図である。

第４図は、セル冷却において使用された典型的な噴霧ノズルの切欠き図である。

図面の簡単な説明 プレキシフィラメント（ｐｌｅｘｉｆｉｌａｍｅｎｔ）の不規則なウェブを準備 するための好ましい方法が、熱加圧ポリマー溶液を移送管路９を介して第１図の 装置に押しやり、適切な多岐管８により各押し出し位置の下部脚１６にそれを分 配することにより開始される。少な（とも一つの弁７が、通常、各下部脚１６に おいて設けである。複数のダイ組立品１を通った溶液の押し出しは、プレキシフ ィラメント２を生産し、開繊され、横に振動され、かつロール５によって駆動さ れた移動エンドレス収集ベルト４に下方に向かわされる。プレキシフィラメント ２は、不規則な多方向の重なる層の緩いウェブ３を形成し、複数のダイ組立品１ の適正な横間隔付けによつて拡幅にされる。移動するウェブ３が収集ベルト４に おいて通過する時、それは、例えば、軽く加圧されたカレンダーロール６によっ て合着シート１１に凝集され、それから適切に蒸気密封された開口１２を通って 閉鎖紡糸セル１５から延伸される。

さらに、紡糸セル１５において、紡糸セルからガス状雰囲気の除去のための排気 口１０と、揮発性液体の微小滴１４を注入するためにパイプ１３によって表現さ れた補助冷却手段とが設けである。これらの両準備は、概略的にのみ表現される 。蒸気溶媒を再生するための一つを超える排気口１０が、使用され、そして通常 、複数の補助冷却位置１３が、紡糸セル１５の全体にわたって間隔をあけて設け てあり、すべての紡糸位置において閉鎖セル雰囲気の一様な温度を保証している 。セル温度は、排気口１０に位置する熱電対１７を使用して測定される。

第１図においてロール５と６のための駆動手段は表現されないが、適切な直接又 は間接の電源が技術において非常に公知である。同様に、溶液準備のための装置 、溶媒再生のための装置、及び移送管路９、多岐管８、下部脚１６とダイ組立品 ｌを加熱するための手段は、明確性のために省略される。

各ダイ組立品は単−押し出しオリフィスを使用するが、好ましいダイは、第２図 に示された形式であり、この場合連続の２つのオリフィス２７と２９が、減圧ゾ ーン２８を設けている。単一液相溶液は、下部脚１６を介して侵入する。少なく とも一つの圧力降下フィルター２５が、減圧オリフィス２９又は紡糸口金オリフ ィス２７をふさぐ偶然の不純物の通過を防止するために設けである。減圧オリフ ィス２９を通って減圧ゾ−ン２８への溶液の通過は、減圧ゾーン２８内に２液相 を形成させる鋭い減圧を生じさせる。溶媒濃厚相の微細分割小滴はポリマー濃厚 相にわたって分散されるが、滞留時間は非常に短く小滴の合着を許容しない。

圧力センサー２０は、減圧ゾーン２８において臨界圧力の遠隔制御を設ける。減 圧ゾーン２８から、溶液は、紡糸口金オリフィス２７を通過して通常はぼ大気圧 に保持された紡糸セル１５（第１図）の雰囲気内に流れる。はとんど瞬時に溶媒 のほぼすべてが蒸発し、そしてポリマーは、プレキシフィラメントに凝固する。

トンネル２６は、好ましくは、プレキシフィラメントをオリフィスの軸径路に沿 って向かわせるために設けられる。プレキシフィラメント３１は、プレキシフィ ラメントを開繊し、一般に下方に向かわせ、かつ直線下方向に横に振動させるよ うに設計された装置、例えば、回転ディスク２３に突き当たる。回転する電気的 に接地された環状目標板２２は、ディスク２３と同軸に取り付けられ、そしてさ らに、プレキシフィラメント３１がディスク２３から目標板２２の表面上になめ らかに通過する如く取り付けである。プレキシフィラメント３１と反対側にイオ ン銃２１が取り付けてあり、目標板２２と協同して、プレキシフィラメント３１ に電荷を生成する。第１図のエンドレスベルト４を反対に帯電させるための準備 が行われるが、図示されない。

ダイ組立品１はまた、軸２４の回りを異なる速度でディスク２３と目標板２２を 選択的に回転させるための駆動手段を含む。目標板２２と遮へい３２と３６には 、特殊な抵抗性被覆３３と３４を設けである。

各ダイ組立品１と、ダイ加熱手段及びオプションの付加的圧力及び温度センサー のために記載されたすべての機能は、好ましくは、単−一体組立品において設け であることに注目することは重要である。各ダイ組立品１から設けられたウェブ ３の部分の幅は、各組立品１の大きさと比較して十分に狭く、複数のダイ組立品 １が拡幅一様シートを設けるために横に間隔をあけて配設された時、それらは、 物理的な大きさを収容するために、通常、ウェブ３の動作方向に沿フて間隔をあ けて配設されなければならない。

第３図は、ポンプ、タンク、管路とノズルの一般位置を示す噴霧システムの典型 的なレイアウトを概略的に示す。ポンプは、十分な圧力を設けるために必要であ り、その結果ノズルからの溶媒噴霧と圧力／流量は、一般に使用ノズル形式によ って指定される。トリクロロフルオロメタンの如く溶媒は、貯蔵タンク３０に包 含され、そしてフィルター３２を通って遠心ポンプ３１によってポンピングされ る。紡糸セルの排気口における熱電対からの入力３３の信号は、溶媒が紡糸セル ３８における噴霧ノズル３７に送られる速度を制御するための制御弁３５を作動 させるコントローラ３４に送られる。

第４図は、本発明において使用された冷却噴霧ノズルの切り欠きである。噴霧ノ ズルの特定のオリフィスサイズ、数と位置は、必要な冷却量により指定される。

それから冷却が、ノズルから噴霧する溶媒の圧力（とこのため流量）を変化させ るか、あるいはノズル又はノズルバンクを付加又は削除することにより、限界内 で調整される。ノズルは、セルデツキ４１の頂部に連結した送り管４０と、漉し 器４３とはめ合わされた除去可能な長さの管４２と、ノズルが除去可能な管４２ の内部と連通するタレット４６に取り付けた複数の噴霧ノズル４５とを有する。

好ましい実施態様とプロセス詳細の説明上等対劣等シート、上等対劣等紡糸バッ ク作業を特性付け、そしてセル温度を決定する多数の方法がある。

この特許の目的のために、シート視覚品質は、シートに背面光を照射し、明及び 暗領域及び／又ははん点（明及び暗ブロッチ領域）、収縮する又は丸くなるウェ ブによって生じたローブ又は渦又は暗繊維しまの量、及び全体シート透明度又は 不透明度に対してシートを観察することにより決定される。

紡糸バックの作用の目的のために、上等バック動作は、（１）静電気の原因（紡 糸バックプラグ又はウェブ電荷の損失）による最小の突然のバック故障、及び（ ２）経時による帯電効率の最小損失（帯電効率は、紡糸ウェブ電流（電荷エミッ タ（ワンド）と電流コレクタ（目標板）によって規定された帯電ゾーンを通過す る時、ウェブによってピックアップされた静電荷）をワンド電流で割算したもの によって決定される。劣等バックは、突然のバック故障の結果としてさらに頻繁 に故障し、そして帯電効率は、上等バックよりもさらに迅速に経時により低下す る。

突然のバック故障と、低帯電効率バックを置き換えるバック交換は、交換中紡糸 シート品質に悪影響を与え、作業コストを増大させ、機械の連続性を危う（する ために望ましくない。受容可能な帯電効率の維持は、紡糸シート視覚品質が一般 にウェブ変化により増大するために望ましい。

完全には理解されないが、高ウェブ電荷は、ローブへのウェブ収縮を縮小させる 紡糸ウェブ内延展力を増大させる傾向があり、そして紡糸シート品質に寄与する ウェブ対ベルト引力を増大させる。また、５２℃〜５５℃よりも大きな平均セル 温度は、スミア及び「溶融」デポジットと通常の不連続及び離散デポジットを有 する目標板を生産する。５２℃〜５５℃の範囲におけるデポジット形成の観察は 、溶媒としてトリクロロフルオロメタンを使用して、高密度ポリエチレンをフラ ッシュ紡糸するためである。スミアは高温で融解する目標板デポジットの低融点 成分及び／又は高温において溶融／融解する微小粒子の能力によることが仮説さ れる。こうして、代替的なポリマー又は溶媒の使用は、異なる温度範囲になる。

セル温度の目的のために、（紡糸オリフィスの近傍と約１８”上の）紡糸セル天 井に接近した紡糸セル雰囲気に位置する熱電対を使用し、そして紡糸セル戻りガ ス又は排気口に位置する熱電対により測定が行われる。天井の近傍のセル温度は 、紡糸バックの紡糸オリフィスから発する紡糸ガス／ウェブが相当な量のセルガ スを吸引し、紡糸バックにこのガスを押し流すために、紡糸パックに「見られる 」セルガスを表現するように取られる。目標板温度は、測定され、天井近傍のセ ルガス温度と比較された時、セルガスよりも１０°〜１５℃高い。紡糸セルから 排出されるガス温度は、通常、天井よりも５℃冷たい。しばしば、セルガス温度 は、排出ガス温度を使用し、オフセット（この場合５℃）を適用して監視される 。セル温度は、溶媒をセル雰囲気に噴霧するノズルを使用して制御され、冷却率 は、噴霧ノズルへの溶媒の流量に正比例する。

冷却ノズルは、主に、供給された溶媒を暖かい紡糸セル雰囲気に霧化させ、セル 絶縁、溶媒／ポリマー条件等により、４８”−５２℃範囲と７０’　−１００℃ の非冷却範囲に冷却させるオリフィスである。

実施例 第４図に示された如く１０クラスタのノズルを含み、各クラスタが５ノズルを含 む紡糸セルが、ノズルオリフィスの上流で、１２℃の温度において１１００ｐｓ 　ｉ　（７５，８ｘｌＯ’Ｐａ）の平均圧力においてトリクロロフルオロメタン を送ら、れる。ノズルは、２８ミル（７，１ｘｌＯ”ｍ）の紡糸オリフィスを有 する。ノズルは、霧化小滴のすべてが蒸発する前に、噴霧が固体表面に当たる可 能性を最小にするためである。

固体物体への噴霧により・、小滴は、蒸発せずに、大滴に結合し、滴下する。ノ ズルは、紡糸セルの各側に等しく分離され、そし！大多数は、紡糸バック群の外 側に位置する。レイダウンベルトのボンピング作用のために、セルガスの相当な 循環が為され、そして特定のノズル位置は重要ではない。紡糸セル排気温度は、 ４３’　−４７℃に保持されるべきであることが見いだされた。この範囲を超え 牽と、静電気の理由のために紡糸バック性能が劣化し、紡糸バック故障の増大と 全シート視覚品質の劣化となる。例えば、排気温度が５１°−５４℃に上昇する 時、３つの突然のバック故障が見られたが、変化の前には何も見られなかった。

また、製品品質は、排気温度が４７″〜５３℃に上昇する時低下する。

特表千４−５０６３８４　（４） 国際調査報告

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．ポリマーと溶媒組成が一つ以上のフラッシュ紡糸ダイから紡糸セルにおける 移動する収集支持物にフラッシュ紡糸され、そして溶媒が、該紡糸セルの温度を 制御するために、ノズルから該紡糸セルに噴霧されるプロセスにおいて、該紡糸 セルからの排気ガス温度が測定され、そしてそのような測定が、溶媒が噴霧ノズ ルに送られる送り率を制御するために使用され、これにより、温度が所定値の２ ℃内に維持されることを特徴とするプロセス。
2. ２．ポリマーが高密度ポリエチレンであり、溶媒がトリクロロフルオロメタンで あり、そして紡糸セルにおける温度が４８°〜５２℃に維持される請求の範囲１ に記載のプロセス。