JPH0660448B2

JPH0660448B2 - 押し出し方法および中心空気ジエツトを有する押し出しダイ装置

Info

Publication number: JPH0660448B2
Application number: JP60191833A
Authority: JP
Inventors: チヨンロージヤーク
Original assignee: キンバリ− クラ−クコ−ポレ−シヨン
Priority date: 1984-08-30
Filing date: 1985-08-30
Publication date: 1994-08-10
Anticipated expiration: 2009-08-10
Also published as: KR870001915A; EP0173333A2; JPS61113809A; DE3582908D1; AU576619B2; EP0173333B1; KR920008961B1; EP0173333A3; CA1284411C; AU4683385A; ZA856523B

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野本発明は繊維及び不織マットを製造する押出し工程及び
装置に係わり、特に溶融状態で出口ノズルより押出され
た熱可塑性材料が、高速度気体送出ノズルより生じた気
体噴流の剪断層に併合するようにして押出されるメルト
ブロー処理法に係わる。

背景技術知られている様々なメルトブロー処理法としては、ウエ
ント(Went)著「極細熱可塑性樹脂繊維」（“Superfine
Thermoplastic Fibers”）及び工業工学の化学(Industr
ial and Engineering Chemistry)１９５６年８月４８巻
第８号１３４２ページから１３４６ページの「極細有機
繊維の製造」（“Manufacture of Superfine Organic F
ibers”）及び海軍研究所報告１９５４年第111437号及
びプレンティス(Prentice)氏に付与された米国特許第3,
676,242 号に示されているものがある。この様な製法に
用いられるにふさわしい装置としては、Ｋ．Ｄ．ローレ
ンス（Ｋ．Ｄ．Lawrence）らの著になる「極細熱可塑性
樹脂繊維形成のための改良された装置」（“An Improve
d Device For The Formation of Superfine 、Thermopl
astic Fibers”）及び海軍研究所報告１９５９年２月１
１日第5265号及びペイジ(Page)氏に付与された米国特許
第3,981,650 号に示されたものがある。

不織マットは、これらの、そして更に他の現在知られて
いるメルトブロー処理法及びそれに用いられる装置によ
って製造され、それによれば高温溶融状態の熱可塑性材
料は押出機によって、列をなす細いオリフィスから押し
出されると共に、直ちに押出オリフィスの交互の側に配
列される通常空気の加熱気体の収斂する高速度流の中へ
押しやられる。熱可塑性材料の繊維はこの気体流の中で
細められ、十分温度の低い場所で固形化する。

発明の開示本発明は、現在用いられているメルトブロー処理法及び
それに用いられる装置によって実現された処理速度の少
なくとも二倍の速度で処理する可能性をもたらす。

本発明の方法と装置とによれば、二種以上の異なるポリ
マーの複合布の形成が可能となる。

本発明は更に、その工程において急冷用空気または水蒸
気と繊維とが近接することにより、本発明の方法で形成
された繊維またはフィラメントの急冷効果を高めること
ができる。

また本発明は、押出された熱可塑性材料が押出された直
後において、より動揺の少ない状態を同材料にもたら
し、それによって下流区域での流れの乱れを小さくす
る。

本発明はまた、乱流の規模の比較的小さい最初の剪断区
域において、フィラメントまたは繊維が絡み合うことも
可能にする。

これらの、そして更に他の本発明の利点は、流体、好ま
しくは気体を連続的に放出するように用いられる高速度
気体または流体のための送出手段を少なくとも一つ中央
部に有する、ダイヘッドを含むメルトブロー装置によっ
てもたされる。ダイヘッドはまた熱可塑性材料を容れる
ための室を有する。溶融状態の熱可塑性材料を放出する
ための一個以上の熱可塑性材料押出し開口のような、少
なくとも一つ以上の熱可塑性材料送出手段が、ダイヘッ
ドにおいて高速度気体送出手段に隣接するように形成さ
れている。中央に配置された高速度気体送出手段は、一
個以上の熱可塑性材料押出し開口の間に置かれて、すな
わち囲まれて配設され得る。一個以上の熱可塑性材料押
出し開口が用いられた場合、一種以上の熱可塑性材料が
別々の室から個々の押出し開口へ供給される。室と各々
の熱可塑性材料押出し開口との間を連通する導管手段が
熱可塑性材料を移送するために設けられる。室に熱可塑
性材料を供給するための手段もまた設けられる。熱可塑
性材料押出し開口は、熱可塑性材料が気体噴流へ向けて
押出され気体噴流の剪断層内に導入されるように配設さ
れる。押出された熱可塑性材料が気体噴流に接触した後
に形成される、細められた繊維の流れを集めるための堆
積面が形成され得る。

本発明はまた、少なくとも一つの中央に置かれる高速度
気体流または噴流を形成し、また少なくとも一つのこの
気体噴流を少なくとも部分的に取り囲む少なくとも一個
の熱可塑性材料押出し開口またはオリフィスから押出さ
れる、溶融状態の熱可塑性材料の少なくとも一筋、通常
二筋以上の流れが前記高速度気体流と併合することを特
徴とする工程による、メルトブローされる繊維の製造方
法並びに同繊維から不織マットを形成するための方法に
ついて熱慮を加えている。これは、堆積面上へ向けられ
得る、熱可塑性材料の繊維の少なくとも一筋の流れを形
成する結果となり、これによりメルトブローによる不織
マットが形成される。本発明とは異なり従来知られてい
る不織マット製造のためのメルトブロー処理法によれ
ば、繊維を形成する溶融状態の熱可塑性高分子樹脂が加
熱されたノズルのオリフィスを通り、少なくとも部分的
に押出しオリフィスの回りを囲む通常二本以上の不活性
な高温気体の噴出する流れの中に押出され、この溶融状
態の樹脂が単一の流れまたは繊維の列に細められ後に受
け手段上に集められ不織マットを形成する。

発明の最適な実施態様本発明は、確実で好ましい実施例との関連に基づいて説
明されるが、本発明はその実施例に限られるものではな
いことを理解すべきである。逆に、添付された特許請求
の範囲によって定義される発明の範囲と精神からはずれ
ない全ての他にとり得る方法、修正、同等のものを含め
ることを意図する。

本発明の一実施例が第１図に示されている。それによれ
ば、ダイヘッドすなわち押出しヘッド１０には、高分子
の、通常熱可塑性の材料を容れるための室１２が設けら
れている。熱可塑性材料は、供給ホッパーや押出スクリ
ューのような供給手段すなわち装置３６によって、加圧
されて室１２に供給され得る。熱可塑性材料は、室１２
を囲むか、ホッパーそしてまたはホッパーと室との間を
囲むかするように適切に配置された一つ以上の加熱器３
９によって、流体あるいは溶融状態になされ得る。第１
図及び第３図ａから第３図ｆに示されるように室１２は
熱可塑性材料の溶融状態の流れを室１２から、複数の熱
可塑性材料押出し出口または開口またはオリフィス１８
および２０、あるいはこれに類する単一の開口１９へと
通すための流出通路１４及び１６が設けられる。単一の
開口１９は好ましくは円形のダイ先端内に位置し、通常
不活性な気体、たとえば空気を高速度でノズル２２及び
これに類する開口をもって、不活性な気体の供給源２３
から送出するための手段を中央に置き、これを取囲むよ
うに配列される。熱可塑性材料のように、高速度ノズル
から出る空気は加熱器（図示せず）によって加熱され得
る。この加熱器は、不活性な気体の供給源２３またはノ
ズル２２自身を取り囲むか、あるいはこれらの内部に位
置するように適切に配置される。室１２には、二つ以上
の通路に分岐する単一の出口（第一図に破線で図示）を
代わりに備えることができる。ここで不活性な気体また
は不活性な気体の噴流について述べた際の「高速度」と
は約３００（９１．５）から２０００フィート／ｓ（６
１０ｍ／ｓ）を越えるものである。また本発明において
気体送出手段または気体噴流について用いられた「中
央」または「中央に」という言葉は、気体送出手段が熱
可塑性材料押出し開口または開口部分に囲まれるか、あ
るいはこれらの間に配列される状態を概して含めてい
る。

本発明によれば、高速度気体送出手段すなわち空気ノズ
ル２２を含む開口を取り囲む単一のまたはそれに近い数
の熱可塑性材料押出し開口１９、あるいは高速度気体送
出手段すなわち空気ノズル２２を含む開口の回りに配置
される少なくとも二つ以上の熱可塑性材料押出し開口１
８及び２０が存在し得る。しかしながらメルトブローさ
れるダイ先端に一層共通なものとして、高速度気体送出
手段２２が長く伸ばされた開口すなわちスロットの形を
とり、一連のまたは個々の熱可塑性材料押出し開口また
はスリット１８及び２０は、第３図ａ及びｂに示される
ように気体送出手段２２の両側に列を作るように配置さ
れる。開口１８及び２０は、それらの長さ方向の軸が高
速度気体送出ノズルの長さ方向の軸に対して約３０゜以
上約９０゜未満の交角をなすように配列される。第２図
に示される実施例においてこの角度は典型的には６０゜
である。

底面より見られた、本発明による中央に配置されたガス
噴射ノズル及びそれを取り囲む熱可塑性樹脂押出口の構
成のいくつかが第３ａ−ｆ図に示される。第３ａ図で示
される１つの好適な構成においては、２連の孔の列１８
と２０が列をなして、直線の細長い開口すなわちスロッ
トとして形成されるノズル２２に実質的に平行に、また
ノズル２２の対応する両側に配置される。列１８の開口
のそれぞれは、列２０の相応する孔にそれぞれ対応して
配置されてもよい。もしくは、２列の孔は他の列の孔に
対してずれた、または斜めの関係になってもよい。第３
ｂ図で描かれる構成では、２つの熱可塑性樹脂押出口１
８と２０は、細長い直線状の気体ノズルすなわちスロッ
ト２２に平行に配置されまたノズルの向かい合う両側に
配置され、細長い直線状の開口またはスリットの形状を
有する。第３ｃ図で示される構成では、不活性の気体
は、高分子材料が流出する細長いスリット１９の内に配
置される毛管ガスノズル２２から発せられる。ノズル２
２はここではスリットの中心を通る面に沿って直線状に
またスリットの細長い端部に平行に配置されるが、互い
違いになった、すなわちジグザグに空気ノズルが配置さ
れるような他の構成も可能である。

第３ｄ図に図示される押出構成においては、円形の断面
を有する不活性な気体用ノズル２２は、円筒形の開口の
内表面と不活性な気体用ノズルの外表面が環状の押出開
口１９を形成するように円筒形の開口の内に中心を同じ
くして配置される。この態様及び第３ｅ図に示される構
成では、中央の空気ノズル２２は約５．０８センチ（約
２インチ）までの直径を有してもよい。第３ｅ図で示さ
れる態様には、不活性な気体用ノズルの周囲でお互い
に、また不活性な気体用ノズルに対して隔置された関係
に配置される複数個の熱可塑性ポリマー押出口１８と１
９が設けられる。最後に、第３ｆ図は円形の断面を有す
る熱可塑性樹脂押出口１９の内でその中心に配置される
複数個の毛管ガスノズル２２を図示する。

本発明のダイヘッド構成により溶融状態の熱可塑性材料
が通路すなわち導管１４と１６を通って室１２より押出
口１９もしくは１８、２０に運ばれ、その結果、第４図
に示すように、溶融状態の押出物が外に出て、中央部に
配置される１つもしくはそれ以上のノズル２２より流れ
となって連続的に流出する高速度気体の少なくとも１つ
の噴流の剪断層に接触する。ここで使用されるところの
剪断層は不活性ガス噴流の層すなわち部分で、その噴流
の周囲域に位置する層すなわち部分と考えられる。この
構成の結果として複数、好ましくは２つの流れが得られ
る。第３ａ図及び第３ｂ図に示される好適な態様におい
ては、溶融押出物が１つもしくはそれ以上の噴流の周辺
部分すなわち剪断層で最初に繊細化されそれによりフィ
ラメントもしくは繊維が成形されこれらは混合されてダ
イヘッドに近接して配置される例えばロール（第８図に
示す）のような成形すなわち収集のための多孔質面３７
もしくは移動するワイヤーに向けられそこで繊維が母材
もしくはマット３８を形成する。この場合の溶融押出物
の流れが複数好ましくは２つ得られる。

環状の押出口１９がノズル口２２の周囲に延在する第３
ｄ図に示された実施例を除いて、熱可塑性材料の押出物
の少なくとも２つの流れが本発明の押出ヘッドにより形
成され、これらの流れは最終的に繊細化されて細かいフ
ィラメントもしくは不織マットの繊維を形成するので、
本発明は、従来の方法及びそのために使用される装置に
比較して倍以上の押出量の繊維成形の可能性を提供す
る。更に、本発明のダイヘッドにより成形されるフィラ
メントは高速度気体流の剪断層で繊細化されるので、こ
れらのフィラメントは装着を取り巻く大気より取り入れ
られる空気により近く、中央部で発生する熱可塑性材料
の流れに空気噴流が集中する従来の装置よりも急冷がよ
り効果的になる。

第２図及び第５図では高速度気体送出ノズル２２の出口
部の形状が断面で図示されている。このように、ノズル
２２の出口部の壁部２４は第５図ないし第７図で示され
るように、直線状で実質的に互いに平行に配置されても
よいし、第２図で示されるように互いに交角を形成する
ように配置されてもよい。後者の構成においては、典型
的には高速度気体送出ノズルの先端の壁部で形成される
交角は約６０゜である。壁部２４が実質的に平行な他の
好適な壁形状に関しては、ノズルの先端が少し異なった
形状を有することになる。図示される如く、その場合ノ
ズルの先端が特定の形状、すなわち徐々に湾曲し先細り
する形状を有し、ほぼ平行関係に配置される流出口ノズ
ル壁２６がゆるいＳ字形２７を経て、壁体がほぼ片行も
しくは互いに小さい角度をもって配置されるよりせばめ
られたノズル先端２８に向かって先細りしていく。

本発明の他の実施例においては、溶融状態の押出物と合
体する空気流すなわち空気噴流に添加剤を添加する手段
が提供される。従って、第６図に図示されるように、例
えば管、すなわちダクト３０のような導管が高速度気体
送出ノズルの壁部２４の内に中心を同一にして、また壁
体より隔置されて配置されることができる。第６図で図
示されるように、添加剤送出導管は、その流出口先端が
高速度気体送出ノズルの外面により形成される外部分す
なわち出口面３２よりへこんだダクト３０の形状を有し
てよい。あるいは、第６図中点線で示されるように、添
加剤送出導管は、その流出口先端が高速度気体送出ノズ
ルの外部分すなわち出口面を超えて延びるダクト３４の
形状を採ることもできる。ダクトの先端はまた、流出口
端が第６図において実線で示された位置と点線で示され
る位置との間、特にダクトの流出口端が面３２と同一平
面になる位置に位置されるように配置されてもよい。ダ
クトを図示の２つの位置の間で移動させる手段が設けら
れてもよい。

ダクトを通り空気流に添加される添加剤はいずれの気体
状、液体状（例えば界面活性剤もしくは封入液）もしく
は粒状材料（例えば超吸収材料、すなわちその重量の何
倍もの液体を吸収することのできる材料で、好みしくは
カルボキシメチルセルロース、架橋性のポリアクリル酸
エステルのナトリウム塩のような材料；木材パルプすな
わち例えば綿、亜麻、絹もしくはジュートのような可紡
性短繊維）でもよく、これらは繊維もしくは出き上がり
のウェブの形成にあてられる。添加剤は押出ヘッドの内
に、もしくは押出ヘッドから離れて位置する供給源より
送られてもよい。高速度気体送出ノズル２２を通って流
出する不活性の気体とダクト３０もしくは３４を通り流
出する気体と粒子の混合体の流出速度は最適化されるべ
きであるが、これらの速度は同一である必要はない。添
加剤は、運搬媒体として気体を使用し従来の方法のいず
れかでダクトに送られてよい。あるいは添加剤と適当な
流動ガスを混合し、ある場合にはダクト２２に直接供給
されてもよく、この場合添加剤供給用ダクトの使用が省
かれる。

本発明の他の局面により、２つもしくはそれ以上の異な
った熱可塑性材料でできる複合布が形成される。かくし
て、本発明により溶融状態で押出される熱可塑性材料
の、高速度気体送出ノズル２２を取り囲んでもしくはノ
ズルのどちらか一方の側かもしくは対応する両側に配置
される例えば１８と２０のような上述された例外を除い
ては２つもしくはそれ以上の押出口もしくは押出口の群
より、少なくとも１つの急速に動いている不活性ガスの
流れすなわち噴流の剪断層への投入が提供される。これ
らの開口部より押出される熱可塑性材料は同一の材料で
もよく、あるいは化学的及び／もしくは物理的性状にお
いて互いに異なった材料でもよい。第１、第２、・・・
第ｎ（ｎは複数のある数を表わす）の熱可塑性材料と称
される材料は同一もしくは異なった化学成分、もしくは
分子構造を有してもよく、これらの材料がその分子構造
が同一の場合は、分子量もしくは他の特性で異なる物理
的性状を引き起こす特性において異なってもよい。例え
ば物理的性状などの点で互いに異なる熱可塑性材料が使
用される情況においては、押出すなわちダイヘッドに
は、例えば第１、第２・・・第ｎ（ｎは複数のある数を
表わす）の熱可塑性材料というようにいくつかの熱可塑
性材料の一つに対して１室ずつ多数個の室が設けられる
であろう。すなわち、第８図に図示されるように、ダイ
ヘッドには第１の熱可塑性材料のための第１の室１２
ａ、第２の熱可塑性材料のための第２の室１２ｂ、等々
設けられる、単一の室１２にその単一の室と第１及び第
２の熱可塑性樹脂押出流出口１８と２０のそれぞれとを
連通する導管すなわち通路１４と１６が設けられる第１
図図示の構成とは対照的に、第１室１２ａと第２室１２
ｂが第１と第２の熱可塑性材料のためにそれぞれ使用さ
れるときは、各室には１つだけの押出流出口もしくは一
群の開口への通路が設けられる。かくして、第１の熱可
塑性材料室１２ａが第１の熱可塑性材料通路１４ａによ
り第１の押出流出口１８と連通する一方、第２の熱可塑
性材料室１２ｂは第２の熱可塑性材料通路１６ｂを通し
て第２の熱可塑性樹脂押出口２０に連通する。

押出ヘッドは単一片として鋳造されるか、または多数の
構成部品、好ましくは適切に互いに圧締め、ボルト締め
もしくは溶接される２つの通常対称的な部分４２と４４
として形成されるかのいずれでもよい。これらの部分の
それぞれはまた互いに適切に圧締め、ボルト締めもしく
は溶接される別々の部品により形成されることができ
る。この設備の構成要素のある構成に応じて、２つもし
くはそれ以上の熱可塑性材料用室が使用されるときは、
ダイヘッドには装置もしくは装置のある部分を取り囲む
空気の熱影響を減少させるように配置される適切な断熱
材が取り付けられる。従って断熱材は例えば室と室の間
と、たぶん熱可塑性材料導管手段１４ａと１６ｂとの間
に配置されてもよい。このようにすることにより、必要
な適切な手段が設けられれば、適切に配置される３９ａ
と３９ｂ（第８図）のような加熱器を別々にそして独自
に制御することができ、その結果オリフィス１８と２０
に別々に供給される熱可塑性材料の温度を別々にそして
独自に調整することができる。従って、ある一連の性状
を有する第１の熱可塑性材料が第１の温度に、第１の性
状とは異なった一連の性状をもつ第２の熱可塑性材料が
第２の温度に等々維持されることができる。同様に、気
体とポリマーの温度が異なることができる。尚、加熱器
それ自体と、たぶん熱可塑性材料を供給する手段もまた
断熱を施すことができる。単一の熱可塑性材料供給手段
と材料室とが用いられる第１図図示の装置とは違って、
第１と第２の熱可塑性材料のための多数の（例えば第１
と第２の手段）の熱可塑性樹脂供給手段が設けられても
よい。しかしながら、単一の熱可塑性材料室が設けられ
る装置と同様に、２つの熱可塑性材料室を用いる本発明
の装置にも熱可塑性材料をその供給源より室に圧力をか
けて供給する供給手段が設けられる。多数の（第１と第
２）の熱可塑性材料室を有する実施例においては、熱可
塑性材料を異なった圧力で供給するため圧力が別々に制
御されてもよい。

ダイヘッドの実施例で、単一片また多数の部品よりなる
ダイヘッド両方の実施例において、熱可塑性樹脂室は適
切にダイヘッドに孔あけすなわちドリルで孔あけするよ
うな適切な手段により形成されてもよい。また開口及び
通路すなわち開口および導管はドリルで孔あけされても
よい。

本発明についてのこの記載は、列挙された要素の全部も
しくは大部分を設ける通常の押出すなわちダイヘッドに
向けられたが、これらの要素の大部分は適切な通常手段
を用いることによりダイヘッドから離して配置されても
よいことも注目されるべきである。そのような構成では
熱可塑性樹脂押出口と中央部に配置される１個もしくは
複数個の高速度気体送出ノズルも関連の導管手段ととも
に離れて設けられてよい。その場合熱可塑性樹脂開口及
び気体流出口は前述しまた図により示される位置、形状
に配置される。

高速度気体送出ノズル２２、押出口１８と２０の両方と
も、押出される材料と、それに付随して使用されれるパ
ラメータのみならず、ダイヘッドの構成部品の配置にも
応じて大きく変わる直径を有することができる。しかし
ながら押出面に隣接する流出口端での空気ノズル２２の
好ましい巾は約０．０３センチ（約０．０１インチ）よ
り約０．３２センチ（約１／８インチ）の範囲内である
が、しかし、添加剤添加ダクト３０、３４、もしくは同
様のものが用いられるような場合、粒状添加剤の流れが
妨げられないようより大きな巾でもよい。ポリマー押出
口の好ましい巾は、ポリマー押出面に隣接するその流出
口端において約０．０１センチ（約０．００５インチ）
より約０．１３センチ（約０．０５インチ）である。後
者の寸法は約０．０４（約０．０１５インチ）であるこ
とが最も好ましい。しかしながが、熱可塑性樹脂押出口
の寸法は、第３ｃ図、第３ｄ図及び第３ｆ図に示される
ように中央に配置される高速度気体送出ノズル２２を収
容するためにいく分より大きくされることもできる。

本発明は第１及び第２の熱可塑性材料スロット状開口の
それぞれのサイズが調整できる態様も考慮する。この調
整は例えば第７図に図示のスロット調整支柱４６のよう
な適切な調整手段により達成されてよい。

以上で検討したように、高分子材料あるいは熱可塑性材
料の繊維で作られる不織マットは、本発明に従い、多数
の熱可塑性材料の流れを押し出しそして集めることによ
り作られる、すなわち、１つ以上の第１熱可塑性材料押
し出し開口から、溶融熱可塑性材料の最初の流れを押し
出し、同時に、１つ以上の第２熱可塑性材料押し出し開
口から、同一又は別の溶融熱可塑性材料を押し出す。第
１及び第２の熱可塑性材料押し出し開口は、高速度気体
ノズルを少なくとも一部分を囲むように、あるいは、向
い合う両端に配置されている。押し出された熱可塑性材
料は、その第１と第２の流れの間を通る高速の不活性な
気体の噴流又は流れにより繊維あるいは繊条になるまで
細くされる。第４図で示されるように、第１と第２の熱
可塑性材料を含有する流れが、不活性な気体流の剪断層
と併合すると、繊維が形成される。その後、繊維は、く
ぼんだ小孔のある総形ロールあるいは、ダイヘッドから
１乃至約１６インチの所に置かれた、移動ワイヤーベル
ト３７等の集合面上に向かう。繊維状の織物又はマット
３８は、大部分、繊維が集合面上に沈積すると形成され
る。本発明の方法及び装置によると、熱可塑性材料の流
れが不活性な気体流と併合しており、また乱流は大きさ
が概して小さく、２つの繊維の流れの合流点より下流に
ある内部剪断領域では、繊維のもつれが多少生ずるであ
ろう。

高分子材料又は、熱可塑性材料として本発明中の使用に
適する材料には、加熱ダイヘッドを通した後にも繊維に
形成することができ、ダイヘッドや短時間の繊細化空気
流の高温に耐えうるあらゆる材料が含まれる。この材料
には、特にポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレ
フィン類、ポリヘキサメチレンアジパミド、ポリｗ−カ
プロアミド、ポリヘキサメチレンセバカミド等のポリア
ミド類、ポリアクリル酸やポリメタアクリル酸のメチル
及びエチルエステル、ポリエチレンテレフタレート、等
のポリエステル等、セルロースエステル及びポリスチレ
ン、ポリアクリロニトリル、ポリトリフルオロクロロエ
チレン等のポリビニルポリマーがある。

溶融ブロー操作の温度と圧力条件下で、熱可塑性材料と
反応しない気体の全てが、熱可塑性材料を繊維又はマイ
クロ繊維に繊細化する高速ガス流に使用される不活性な
気体として使用するのに適している。このような目的に
は、空気が非常に適していることがわかった。

一般に、繊維は押し出しオリフィスの型に相応するあら
ゆる型と直径に形成することができる。

本発明の工程は、粗繊維、すなわち、一般には約１００
ミクロンまで、ある場合にはそれより大きい直径の繊維
を作ることが可能であるが、概して、マイクロ繊維又は
マイクロ繊条としても知られている細い繊維を形成する
のに向いている。本発明により作られたマイクロ繊維
は、多くの場合、約１から約２０ミクロンまでの範囲の
直径であるが、０．１ミクロンにも細く直径を小さくし
たマイクロ繊維を作ることができる。規定の熱可塑性材
料又はポリマーが細い繊維に繊細化する能力を決める制
限ファクターには、押し出し系統のパラメーター、材料
の分子量、融点、表面張力、粘度−温度特性等の高分子
材料の性質、空気の圧力と流速がある。空気温度、ノズ
ル温度、空気速度または圧力、ポリマー供給速度又はラ
ム圧力等の操作パラメーターを変えることにより、特定
の熱可塑性材料全てに最適な条件を達成することができ
る。これらや他の変化因子は、溶融ブロー操作に慣れた
人によって容易に決定されるであろう。けれどもWente
による、Industrial And Engineering Chemistry，Vol.
４８、No.８、ｐ１３４２−１３４６（１９５６）の
“極細熱可塑性繊維”やNaval Research Laboratory Re
port No.１１、４３７（１９５４）の“極細有機繊維の
加工”、LawrenceらによるNaval Research Laboratory
Report No. 、５２６５（１９５９）の“極細熱可塑
性繊維の改良された製造装置”、米国特許明細書第4,04
1,203号、第4100324号、第3959421 号、第3715251 号、
第3704198 号、第3692618 号、第3676242 号、第359524
5 号、第3542615 号、第3509009 号、第3502763 号、第
3502538 号、第3341394 号、第3338992 号、第3276944
号、英国特許明細書第1217892 号、カナダ特許明細書第
803714号、等により豊富な手引が与えられている。

一般に、操作条件は次のように要約される。マイクロ繊
維を繊細化するのに適した空気温度は、周囲の温度ぐら
い低くてもよい。けれども、通常、熱可塑性材料の融点
より高く、少くとも９３℃（２００゜Ｆ）程度である
が、ある条件下においては、ポリオレフィン、特にポリ
エチレンやポリスチレンのようないくつかの材料は、こ
れらの熱可塑性材料の融点又は軟化点よく高く、１４８
℃（３００゜Ｆ）程度の温度が必要である。高分子材料
としてポリプロピレンが選択された場合、一般に、約２
０４℃（４００゜Ｆ）から約３７０℃（７００゜Ｆ）の
範囲の温度が使用される。

熱可塑性材料が、加熱した、高速不活性ガス流中に滞留
し、繊細になる間の時間は、比較的短かく、従って、高
温にされる際に熱可塑性材料の分解が生ずることは比較
的少ない。けれども、一般に、熱可塑性材料は、高速の
不活性な気体流中における場合よりも長い時間、ダイヘ
ッド加熱部分中に滞留し、ダイヘッド中での滞留時間
と、熱可塑性材料が保持されている温度の両方により、
分解されやすくなる。従って、高分子分解を試みている
場合、ダイヘッド中での高分子の滞留時間と上流の送出
し系統を調節することにより達成されるであろう。一般
に、ダイヘッドの加熱部分内での滞留時間に依存し、大
気温度より高い９３℃（２００゜Ｆ）にほぼ等しい、又
は９３℃（２００゜Ｆ）程度の熱可塑性材料押し出し
口、すなわち高分子ノズルの温度が使用される。けれど
も、高分子ノズルは、特定の温度を達成又は保持するよ
うに正常に調節されない。さらに、熱可塑性材料押し出
し口の温度は、その開口を通る熱可塑性材料と周囲の空
気の放出する熱から、大部分決定され、この両者は高速
ガス送出しノズルと大気中を通る。ある場合には、高分
子ノズルをある温度範囲に保つため、高分子ノズル又
は、高速ガス送出しノズル、又はその両方の周囲に絶縁
物が置かれるであろう。

少くとも部分的に、気体圧力に依存している加熱不活性
気体流の速度も、熱可塑性材料の性質に依存してかなり
変化する。このため、ポリオレフィン、特にポリエチレ
ン、のようないくつかの熱可塑性材料では、１乃至２５
psi 程度の空気圧力が適しているが、他の熱可塑性材料
では、同じ直径と長さの繊維について、３．５kg／cm²
（５０psi）が必要である。このような変化因子に予盾
なく、空気圧力は、一般に、０．０７から約４．２kg／
cm²（６０psi）の範囲にある。

以上に示したように、単一の熱可塑性材料押し出し開口
又は一組の開口を使用している既知のメルトブロー装置
及び方法に比較して、本発明により実現される利点は、
全体にわたる速度の増加である。標準の一列又は一組の
開口は、最高速度は４．５kg／cm／hr（２５pounds／in
ch／hour）程度で、０．５４kg／cm／hr（３pounds／in
ch／hour）の速度で操作されることが多いが、本発明
は、１．０７kg／cm／hr（６pounds／inch／hour）の類
似する操作速度から約９kg／cm／hr（５０pounds／inch
／hour）の速度まで可能となる。

前述した装置と方法において、この発明の精神と範囲に
そむくことなく変更できることは、当業者によって明ら
かに了承されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による構成および作動原理を有するダイ
ヘッドの概略側面図であって、熱可塑性材料の流れを示
す図、第２図は本発明におけるダイチップの一例の断面図、第３ａ乃至第３ｆ図は熱可塑性材料押し出し開口と、中
央に設けられた高速気体送出手段とを有する本発明のダ
イチップの底面図、第４図は気体噴流の剪断層中におけるフィラメント流の
形成状態を概略的に示す図、第５図は本発明によるダイチップの別の例の側断面図、第６図は補助ダクトを備えた本発明によるダイチップの
例を示す立断面図、第７図はスロット調整手段を有する本発明によるダイチ
ップの例を示す立断面図、第８図は２個の熱可塑性材料室を有する本発明によるダ
イヘッドの例の概略側断面図である。符号の説明１０……押出しヘッド、１２……室、１４，１６……流
出通路、１８，２０……オリフィス、１９……熱可塑性
材料の押し出し開口の供給源、３６……熱可塑性材料の
供給装置、３７……多孔質表面、３９……加熱装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイヘッドを有する熱可塑性材料押し出し
機構において、前記ダイヘッドが、剪断層を有する少くとも一個のガス噴流を連続的に放出
するようになっており、中央部位に配置された高速ガス
流送出手段と、前記熱可塑性材料のための少くとも一個の室と、熱可塑性材料の送出手段であって、前記高速ガス流送出
手段の近くに、且つこれを少くとも部分的に取り囲むよ
うに設けられ、押し出された溶融熱可塑性材料を前記ガ
ス噴流に向けて方向づけ、それによって押し出された熱
可塑性材料を前記ガス噴流の剪断層中に導入せしめるよ
うになった前記熱可塑性材料送出手段と、前記少くともひとつの室と前記熱可塑性材料送出手段と
を連通せしめる手段とを有していることを特徴とする熱
可塑性材料押し出し機構。
【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の熱可塑性材
料の押し出し機構において、前記熱可塑性材料供給手段
が少くとも一個の第１の熱可塑性材料押し出し開口と、
少くとも一個の第２の熱可塑性材料押し出し開口とを有
していることを特徴とする熱可塑性材料押し出し機構。
【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載の熱可塑性材
料押し出し機構において、更に前記熱可塑性材料を前記
少くとも一個の室に供給するための手段を有することを
特徴とする熱可塑性材料押し出し機構。
【請求項４】特許請求の範囲第２項に記載の熱可塑性材
料押し出し機構において、前記室が２個設けられている
ことを特徴とする熱可塑性材料押し出し機構。
【請求項５】特許請求の範囲第４項に記載の熱可塑性材
料押し出し機構において、前記２個の室は第１の熱可塑
性材料を収容する第１の室と、第２の熱可塑性材料を収
容する第２の室とであることを特徴とする熱可塑性材料
押し出し機構。
【請求項６】特許請求の範囲第５項に記載の熱可塑性材
料押し出し機構において、前記第１の室と前記少くとも
一個の第１の熱可塑性材料押し出し開口とを連通せしめ
る第１の導管手段と、前記第２の室と前記少くとも一個
の第２の熱可塑性材料押し出し開口とを連通せしめる第
２の導管手段とを更に有することを特徴とする熱可塑性
材料押し出し機構。
【請求項７】特許請求の範囲第１項に記載の熱可塑性材
料押し出し機構において、前記熱可塑性材料を昇温せし
める加熱器を更に有することを特徴とする熱可塑性材料
押し出し機構。
【請求項８】特許請求の範囲第５項に記載の熱可塑性材
料押し出し機構において、前記第１の熱可塑性材料を第
１の圧力において前記第１の室に供給するための手段
と、前記第２の熱可塑性材料を第２の圧力において前記
第２の室に供給するための手段とを有することを特徴と
する熱可塑性材料押し出し機構。
【請求項９】特許請求の範囲第５項に記載の熱可塑性材
料押し出し機構において、前記第１の熱可塑性材料を昇
温せしめるための第１の加熱装置と、前記第２の熱可塑
性材料を昇温せしめるための第２の加熱装置とを有する
ことを特徴とする熱可塑性材料押し出し機構。
【請求項１０】特許請求の範囲第１項に記載の熱可塑性
材料押し出し機構において、前記高速ガス送出手段を通
過しつつある圧力ガス中に添加剤を導入するための手段
を有することを特徴とする熱可塑性材料押し出し機構。
【請求項１１】特許請求の範囲第１０項に記載の熱可塑
性材料押し出し機構において、前記添加剤を導入するた
めの手段が添加剤供給ダクトを有していることを特徴と
する熱可塑性材料押し出し機構。
【請求項１２】特許請求の範囲第１１項に記載の熱可塑
性材料押し出し機構において、前記高速ガス送出手段が
出口平面を有しており、前記添加剤供給ダクトの出口端
が前記出口平面から突出していることを特徴とする熱可
塑性材料押し出し機構。
【請求項１３】特許請求の範囲第１１項に記載の熱可塑
性材料押し出し機構において、前記高速ガス送出手段が
出口平面を有しており、前記添加剤供給ダクトの出口端
が前記出口平面より内部に引き込んでいることを特徴と
する熱可塑性材料押し出し機構。
【請求項１４】特許請求の範囲第２項に記載の熱可塑性
材料押し出し機構において、前記第１および第２の熱可
塑性材料の押し出し開口の幅を調節するための手段を更
に有することを特徴とする熱可塑性材料押し出し機構。
【請求項１５】特許請求の範囲第２項に記載の熱可塑性
材料押し出し機構において、中央に設けられた前記高速
ガス送出手段は前記第１および第２の熱可塑性材料押し
出し開口のそれぞれに対して約３０゜より大きく約９０
゜より小さい交角を成すように配置されていることを特
徴とする熱可塑性材料押し出し機構。
【請求項１６】特許請求の範囲第２項に記載の熱可塑性
材料押し出し機構において、中央に置かれた前記高速気
体送出手段は２個の細長い縁を備えたスロットを有して
いることを特徴とする熱可塑性材料押し出し機構。
【請求項１７】特許請求の範囲第１６項に記載の熱可塑
性材料押し出し機構において、前記少くとも１個の第１
の熱可塑性材料押し出し開口は、前記スロットの片側に
前記細長い縁の一方と平行に設けられた第１の孔列を有
し、前記少くとも１個の第２の熱可塑性材料押し出し開
口には、前記スロットの他側に前記細長い縁の他方と平
行に設けられた第２の孔列を有していることを特徴とす
る熱可塑性材料押し出し機構。
【請求項１８】特許請求の範囲第１６項に記載の熱可塑
性材料押し出し機構において、前記少くとも１個の第１
の熱可塑性材料押し出し開口は、前記スロットの片側に
おいて前記細長い縁と平行に設けられた第１のスリット
を有し、前記少くとも一個の第２の熱可塑性材料押し出
し開口は前記スロットの他側において前記細長い縁の他
方と平行に設けられた第２のスリットを有していること
を特徴とする熱可塑性材料押し出し機構。
【請求項１９】特許請求の範囲第１項に記載の熱可塑性
材料押し出し機構において前記熱可塑性材料送出手段は
スリットを有しており、中央に置かれた前記高速気体送
出手段は複数個の毛管気体ノズルを有していることを特
徴とする熱可塑性材料押し出し機構。
【請求項２０】特許請求の範囲第１項に記載の熱可塑性
材料押し出し機構において、中央に置かれた前記高速気
体送出手段が円形断面を持つノズルを備えており、前記
ノズルは円筒状の開口中にこれと同心的に配置され、前
記円筒状の開口の表面と前記ノズルの外表面との間に環
状の押し出し開口が設けられていることを特徴とする熱
可塑性材料押し出し機構。
【請求項２１】特許請求の範囲第１項に記載の熱可塑性
材料押し出し機構において、中央に置かれた前記高速気
体送出手段が円形断面を持つノズルを備えており、前記
熱可塑性材料送出手段は、互いに隔置され且つ前記ノズ
ルから隔てられた複数個の熱可塑性材料押し出し開口を
有していることを特徴とする熱可塑性材料押し出し機
構。
【請求項２２】特許請求の範囲第１項に記載の熱可塑性
材料押し出し機構において、前記熱可塑性材料送出手段
が円形断面を有する押し出し開口を備えており、中央に
置かれた前記高速気体送出手段が前記押し出し開口中に
設けられた複数個の毛細気体ノズルを有していることを
特徴とする熱可塑性材料押し出し機構。
【請求項２３】特許請求の範囲第１項に記載の熱可塑性
材料押し出し機構において、前記熱可塑性材料送出手段
が少くとも１個の第１の熱可塑性材料押し出し開口と、
少くとも１個の第２の熱可塑性材料押し出し開口とを含
み、前記少くとも一個の室が第１の熱可塑性材料を収容
するようになった第１の室と第２の熱可塑性材料を収容
するようになった第２の室とを含み、前記熱可塑性材料
導管手段が前記第１の室と前記少くとも１個の熱可塑性
材料押し出し開口とを接続する第１の導管手段と、前記
第２の室と前記少くとも一個の熱可塑性材料押し出し開
口とを接続する第２の導管手段とを含み、前記高速気体
送出手段が２個の細長い縁を備えたスロットを含み、前
記少くとも一個の熱可塑性材料押し出し開口が前記スロ
ットの片側において前記細長い縁の一方と平行に設けら
れた第１の孔列と前記スロットの他側において前記細長
い縁の他方と平行に設けられた第２の孔列とを含み、前
記機構は更に前記第１の熱可塑性材料を第１の圧力にお
いて前記第１の室に供給するための手段と、前記第２の
熱可塑性材料を第２の圧力において前記第２の室に供給
するための手段と、前記第１の熱可塑性材料を第１の温
度まで昇温せしめるための第１の加熱装置と、前記第２
の熱可塑性材料を第２の温度まで昇温せしめる第２の加
熱装置とを有することを特徴とする熱可塑性材料押し出
し機構。
【請求項２４】熱可塑性材料の繊維を製造する方法にお
いて、 (a) 中央に位置し且つ剪断層を有する少くともひとつ
の高速気体噴流を形成する段階と、 (b) 前記高速気体噴流のうちの少くともひとつに近接
して設けられ且つこれを少くとも部分的に取り囲むよう
に配置された熱可塑性材料送出手段から溶融熱可塑性材
料の少くともひとつの流れを押し出す段階と、 (c) 前記熱可塑性材料の少くともひとつの流れを前記
少くともひとつの高速気体噴流と奏合せしめて前記熱可
塑性材料を繊維状となし、もって熱可塑性材料の繊維の
流れを形成する段階とを有することを特徴とする、熱可
塑性材料の繊維を形成する方法。
【請求項２５】特許請求の範囲第２４項に記載の方法に
おいて、前記少くとも一個の溶融熱可塑性材料の流れ
が、少くとも一個の第１の熱可塑性材料流と少くとも一
個の第２の熱可塑性材料流とを含み、前記熱可塑性材料
送出手段が、前記少くとも一個の第１の熱可塑性材料流
を押し出す少くとも一個の第１熱可塑性材料押し出し開
口と前記少くとも一個の第２の熱可塑性材料を押し出す
少くとも一個の第２熱可塑性材料押し出し開口とを含
み、前記両押し出し開口からの押し出しは同時に行なわ
れて前記少くとも一個の第１熱可塑性材料流と前記少く
とも一個の第２熱可塑性材料とが前記少くとも一個の高
速気体噴流の剪断層と奏合し、それによって少くとも一
個の第１熱可塑性材料繊維流と少くとも一個の第２熱可
塑性材料繊維流とがそれぞれ形成されることを特徴とす
る方法。
【請求項２６】特許請求の範囲第２５項に記載の方法に
おいて、前記少くとも一個の第１熱可塑性材料押し出し
開口からは第１の熱可塑性材料が押し出され前記少くと
も一個の第２熱可塑性材料押し出し開口からは第２の熱
可塑性材料が押し出され、前記第１および第２の熱可塑
性材料が、その物理的特性において互いに異っているこ
とを特徴とする方法。
【請求項２７】特許請求の範囲第２４項に記載の方法に
おいて、前記少くとも一個の高速気体噴流が流動化した
添加剤を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２８】特許請求の範囲第２７項に記載の方法に
おいて、前記添加剤が超吸収剤料を含んでいることを特
徴とする方法。
【請求項２９】特許請求の範囲第２７項に記載の方法に
おいて、前記流動化された添加剤は木のパルプの繊維を
含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３０】特許請求の範囲第２７項に記載の方法に
おいて、前記流動化された添加剤がステープルファイバ
を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項３１】特許請求の範囲第２７項に記載の方法に
おいて、前記流動化された添加剤が液体である事を特徴
とする方法。
【請求項３２】特許請求の範囲第２５項に記載の方法に
おいて、前記第１および第２熱可塑性材料流が前記高速
気体流に、これに対して約３０゜より大きく約９０゜よ
り小さい角度をもって奏合することを特徴とする方法。
【請求項３３】特許請求の範囲第２５項に記載の方法に
おいて、前記段階（Ｃ）において形成された前記第１お
よび第２繊維流はたい積面上に向けられ、もって不織マ
ットを形成することを特徴とする方法。