KR102670281B1

KR102670281B1 - 부직포의 제조 방법

Info

Publication number: KR102670281B1
Application number: KR1020227031073A
Authority: KR
Inventors: 유 데라모토; 조지 후나코시
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2024-05-30
Anticipated expiration: 2041-03-11
Also published as: CN115279957B; WO2021193109A1; JP7338677B2; CN115279957A; KR20220147098A; JPWO2021193109A1

Abstract

단사 세섬도 필라멘트가 되는 고도화 품종을 제조한 경우에도, 또한 생산성 향상을 위해 방사 구금의 토출 구멍의 개수의 증가나, 방사 구금을 장척화한 경우에도, 실 끊어짐의 발생을 방지하여, 안정적으로 부직포를 제조하기 위해, 직사각형의 방사 구금의 긴 변 방향 및 짧은 변 방향으로 배열된 복수의 토출 구멍으로부터 열가소성 폴리머를 용융 방출하고, 얻어진 복수의 필라멘트가 주행하는 직사각형의 주행 영역에 대하여, 냉각 장치로부터, 상기 직사각형의 긴 변의 외측으로부터 내측을 향해 기류를 분사하고, 냉각된 복수의 필라멘트를 웹 형상으로 포집하는 부직포의 제조 방법으로서, 필라멘트의 주행 방향에 관하여 방사 구금과 냉각 장치 사이에는, 상기 직사각형의 주행 영역의 전체 둘레에 걸쳐 흡인구를 갖는 흡인 장치를 배치하고, 또한 상기 직사각형의 주행 영역의, 긴 변측의 흡인구에 있어서의 단위 길이당, 또한 단위 시간당의 흡인 유량 QL과, 상기 직사각형의 주행 영역의, 짧은 변측의 흡인구에 있어서의 단위 길이당, 또한 단위 시간당의 흡인 유량 QS가, 1<QS/QL<5를 만족시키도록 조정하는 부직포의 제조 방법으로 한다.

Description

부직포의 제조 방법

본 발명은, 의료, 위생 재료 자재, 토목 자재, 산업 자재, 포장 자재 등의 각종 용도로 사용되는 부직포, 특히 스펀본드 부직포의 제조 방법에 관한 것이다.

스펀본드 부직포의 제조 방법에는, 용융 방사된 필라멘트를 기류로 냉각하고, 원형 에어건 혹은 슬릿 에어건을 통해 연신한 후, 메쉬 벨트 위에 살포하는 개방형의 제조 방법(이후는 개방형이라고 칭함)과, 방사한 필라멘트를 냉각실에 도입하여 기류에 의해 냉각한 후, 기류를 그대로 연신풍으로 하여 필라멘트가 주행하는 노즐 내에 통과시키고, 필라멘트를 연신하면서 해당 노즐로부터 인출하여 벨트 위에 살포하는 밀폐형의 제조 방법(이후는 밀폐형이라고 칭함)이 있다.

어떤 방식에 있어서도, 생산성을 높이기 위해 구금의 토출 구멍 밀도를 많게 한 경우, 그것에 수반하여, 더 많은 기류가 필요해진다. 또한, 특히 밀폐형에 있어서는, 섬유 직경을 작게 하기 위해 연신 장력을 높이기 위해서는, 기류를 많게 할 필요가 있다. 이렇게 기류를 많게 한 경우에, 실 흔들림이 증대되어, 실 끊어짐이 빈발한다. 특히, 필라멘트 주행 방향으로 교차하는 방향의 단면이 직사각형이 되는 주행 영역(이하, 단순히 「주행 영역」 또는 「직사각형의 주행 영역」이라고 칭함)에서는, 그 긴 변 방향에 있어서의 양단부에서 실 끊어짐이 많아진다.

또한, 생산성을 높이기 위해, 직사각형 구금의 긴 방향의 길이를 연장한 경우에도, 필라멘트의 주행 영역의 양단부에서 실 끊어짐이 많아진다.

또한 근년에는, 스펀본드 부직포의 외관이나 촉감을 향상시키기 위해, 섬유 직경을 작게 한 세섬도 필라멘트의 개발이 왕성하게 진행되고 있지만, 이 경우에도 실 흔들림이 발생하기 쉬워져, 특히 필라멘트의 주행 영역의 양단부에서 실 끊어짐이 많아진다. 또한, 세섬도 필라멘트를 제조하기 위해서는, 직사각형 구금의 토출 구멍으로부터 토출되는 폴리머의 토출량을 적게 하는 경우가 있지만, 생산성이 저하되는 점에서, 직사각형 구금의 단위 면적당의 토출 구멍의 개수를 증가시키는 것이 통상 행해진다.

그래서, 실 끊어짐의 개선 방법으로서, 특허문헌 1에서는, 필라멘트가 주행하는 직사각형의 주행 영역의 긴 변측에 배치된 마주보는 흡인 장치에서 흡인 유량에 차를 마련함으로써, 실 끊어짐이 억제하는 것이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에서는, 필라멘트의 주행 방향에 관하여 냉각 장치의 높이의 범위에 있어서, 주행하는 필라멘트를 사이에 두고 대향 배치된 냉각 장치의 측부에 기류를 배출하는 기구를 마련함으로써, 직사각형의 주행 영역의 긴 변 방향에 있어서의 양단부에서의 실 끊어짐을 억제하는 것이 개시되어 있다.

일본 특허 공표 제2019-504218호 공보 일본 특허 공개 제2019-206792호 공보

그러나, 본 발명자들의 지견에 의하면, 특허문헌 1의 방법에서는, 필라멘트의 주행 영역의 짧은 변 방향의 중앙에 있어서의 실 끊어짐 개선에 일정한 효과가 있기는 하지만, 필라멘트의 주행 영역의 긴 변 방향에 있어서의 양단부에서는, 여전히, 실 끊어짐이 발생하기 쉽다는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 2의 방법에서는, 필라멘트의 주행 영역의 긴 변 방향에 있어서의 양단부에서의 실 끊어짐을 다소 억제할 수 있기는 하지만 그 효과가 충분하지 않다. 특히, 구금의 토출 구멍으로부터 토출되는 폴리머양을 줄임으로써 세섬도 필라멘트를 제조하는 경우에는, 구금 근방에서의 기류 혼란이 필라멘트를 직접 흔들어, 실 끊어짐을 유발해 버리기는 하지만, 본 방법에서는, 구금으로부터 이격된 냉각 장치에서의 기류 제어이기 때문에, 효과가 충분하지 않다. 또한, 필라멘트의 주행 방향에 관하여 냉각 장치의 높이 범위에 있어서, 새롭게 기류를 배출하는 기구를 마련하는 것이 필요해지기 때문에, 설비비가 과대해지는 문제가 있다. 또한 기류를 배출하는 석션 블로어가 필요해지기 때문에, 전력량이 증가하는 문제가 있다.

그래서 본 발명은, 세섬도 필라멘트와 같은 고도화 품종을 제조한 경우, 또는 구금의 토출 구멍의 증가, 또는 직사각형 구금의 장척화에 의한 생산성을 향상시킨 경우에 있어서도, 실 끊어짐의 발생을 방지하여, 안정적으로 부직포를 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 직사각형의 방사 구금의 긴 변 방향 및 짧은 변 방향으로 배열된 복수의 토출 구멍으로부터 열가소성 폴리머를 용융 방출하고, 얻어진 복수의 필라멘트가 주행하는 직사각형의 주행 영역에 대하여, 냉각 장치로부터, 상기 직사각형의 긴 변의 외측으로부터 내측을 향해 기류를 분사하고, 냉각된 복수의 필라멘트를 웹 형상으로 포집하는 부직포의 제조 방법으로서, 필라멘트의 주행 방향에 관하여 방사 구금과 냉각 장치 사이에는, 상기 직사각형의 주행 영역의 전체 둘레에 걸쳐 흡인구를 갖는 흡인 장치를 배치하고, 또한 상기 직사각형의 주행 영역의, 긴 변측의 흡인구에 있어서의 단위 길이당, 또한 단위 시간당의 흡인 유량 QL과, 상기 직사각형의 주행 영역의, 짧은 변측의 흡인구에 있어서의 단위 길이당, 또한 단위 시간당의 흡인 유량 QS가, 1<QS/QL<5를 만족시키도록 조정하는 부직포의 제조 방법이다.

또한, 상기 본 발명의 부직포 제조 방법에 있어서는, 이하의 구성을 갖는 것이 바람직하다.

· 상기 냉각 장치의 분출면으로부터 필라멘트로 분사하는 풍속을 0.5m/초 이상으로 하는 것.

· 상기 방사 구금에 있어서의 토출 구멍의 배치 밀도를 2구멍/㎠ 이상으로 하는 것.

· 상기 방사 구금의 긴 변 방향에 있어서의 가장 외측의 토출 구멍과, 상기 직사각형의 주행 영역에 있어서의 짧은 변측의 흡인구의, 수평 방향에 있어서의 최단 거리를 200㎜ 이하로 하는 것.

본 발명에 있어서 「열가소성 폴리머」란, 폴리에스테르나 폴리아미드 등의 열가소성 폴리머에 한정되지 않고, 가소제를 함유한 셀룰로오스에스테르계 열가소성 폴리머 등도 포함되는 것을 말한다.

본 발명에 있어서 「기류」란, 주로 공기를 포함하는 기류를 나타내지만, (i) 지구상의 통상의 공기만으로 한정되지 않고, (ii) 공기에 포함되는 산소 등의 성분, (iii) 수분을 포함하는 공기, (iv) 희가스나 질소 등의 불활성 기체, (v) 스팀, (vi) 전술한 (i) 내지 (v)의 혼합물 등이어도 된다.

본 발명에 있어서, 필라멘트의 「주행 영역」이란, 상방에 배치된 직사각형의 방사 구금으로부터 열가소성 폴리머를 용융 방출하고, 방출된 필라멘트가 웹 형상으로 포집될 때까지의 주된 경로를 말한다. 방사 구금의 긴 변 방향으로 복수의 방사 구멍이 배열되고, 그것들로부터 복수개의 필라멘트가 정렬되어 방출되는 결과, 복수의 필라멘트로 형성되는 주행 영역은, 전체적으로 그 횡단면 형상(필라멘트의 주행 방향으로 교차하는 방향의 단면 형상)이 실질적으로 직사각형이다. 여기서, 필라멘트의 주행 방향에 있어서, 방사 구금에 가까운 측을 「상방」이라고 하고, 웹측에 가까운 측을 「하방」이라고 한다.

본 발명에 있어서 「흡인구」란, 기류를 배출하기 위한 개구부이며, 필라멘트의 주행 방향에 관하여, 냉각 장치보다 상방이고, 또한 방사 구금의 토출면보다 하방에 위치하고 있는 것이다.

본 발명에 있어서 「토출 구멍의 배치 밀도」는, 토출 구멍수를 해당 토출 구멍의 배치 영역 면적으로 나눔으로써 구하는 값을 말한다. 이 토출 구멍의 배치 밀도가 클수록, 방사 구금에 토출 구멍이 다수로 구성되어 있다. 또한, 「배치 영역」이란, 토출 구멍 직경에 대하여 50배 이하의 구멍간 거리로 구성되는 토출 구멍을 연결한 선분 외주의 내측의 영역을 나타낸다. 배치 영역이 되지 않는 비천공 영역의 예를 도 9에 나타낸다.

본 발명의 부직포 제조 방법에 의하면, 필라멘트의 주행 방향에 관하여 방사 구금과 냉각 장치 사이에 위치하는 흡인 장치의 흡인 유량을 적절하게 설정함으로써, 구금 근방에서의 기류를 제어하여, 실 끊어짐이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 안정적으로 부직포를 제조할 수 있다. 또한, 고도화 품종이 되는 세섬도 필라멘트의 제조나, 생산성 향상을 위한 구금 토출 구멍수의 증가, 또는 직사각형 구금의 장척화의 경우에 있어서도, 안정적으로 부직포를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 방법을 실시하기 위한 장치예의 개략 사시도.
도 2는 본 발명에 관한 방법을 실시하기 위한 장치예의 개략 단면도(짧은 변측).
도 3은 본 발명에 관한 방법을 실시하기 위한 장치예의 개략 단면도(긴 변측).
도 4는 본 발명에 관한 방법을 실시하지 않은 경우의, 구금 바로 아래에서의 기류의 형태(방향이나 유속)를 나타낸 모식도.
도 5는 본 발명에 관한 방법을 실시한 경우의 구금 바로 아래에서의 기류의 형태를 나타낸 모식도.
도 6은 본 발명에 관한 방법으로 사용할 수 있는 방사 구금에 있어서의 구금 토출 구멍의 배치 영역을 나타낸 모식도.
도 7은 냉각 장치 기류 분출면의 수평 방향 중앙에서의 기류의 형태(방향이나 유속)를 나타낸 개략 측면도(짧은 변측).
도 8은 본 발명에 관한 방법을 실시하지 않은 경우의, 냉각 장치 기류 분출면의 수평 방향 양단부 근방에서의 기류의 형태(방향이나 유속)를 나타낸 개략 측면도(짧은 변측).
도 9는 본 발명에 관한 방법으로 사용할 수 있는 방사 구금에 있어서의 구금 토출 구멍의 배치 영역과 비천공 영역을 나타낸 모식도.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 부직포의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 사용되는 부직포의 제조 장치의 개략 사시도이고, 도 2는 도 1의 Z-X 단면도이고, 도 3은 도 1의 Y-Z 단면도이다. 도 4는, 본 발명에 관한 방법을 실시하지 않은 경우에 있어서의 구금 바로 아래에서의 기류의 형태를 나타낸, 필라멘트의 직사각형의 주행 영역(11)의 편측 단부의 확대 모식도이다. 도 5는, 본 발명에 관한 방법을 실시한 경우에 있어서의 구금 바로 아래에서의 기류의 형태를 나타낸, 필라멘트의 직사각형의 주행 영역(11)의 편측 단부의 확대 모식도이다. 또한, 「구금 바로 아래」란, 필라멘트(8)의 주행 방향에 있어서, 냉각 장치(3)보다 상방이고, 또한 구금 토출면보다 하방의 영역을 나타낸다. 방사 구금(2)의 긴 변이 되는 측을 긴 변 방향, 짧은 변이 되는 측을 짧은 변 방향이라고 칭한다. 또한, 도 4, 도 5에 있어서, 화살표의 방향은 기류의 방향을 나타내고, 화살표의 길이는 기류의 속도를 상대적으로 나타내고 있다. 또한, 도면은, 본 발명의 요점을 정확하게 전달하기 위한 개념도이며, 간략화하고 있다. 그 때문에, 본 발명을 실시하기 위한 제조 장치를 특별히 제한하는 것은 아니고, 또한 치수비 등은 실시 형태에 맞추어 변경 가능하다.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 부직포의 제조 방법에 있어서는, 예를 들어 도 1, 2, 3에 나타낸 바와 같이, 열가소성 폴리머를 용융 수지 도입관(1)으로부터 방사 구금(2)으로 공급하고, 방사 구금(2)의 하면에 배치된 복수의 토출 구멍으로부터 토출한다. 이때, 열가소성 폴리머는, 용융 수지 도입관(1)으로부터 방사 구금(2)으로 직접 공급해도 되지만, 코트 행거 다이를 포함하는 스핀 블록(도시 없음)을 통해 방사 구금(2)으로 유도해도 된다. 그 후, 토출 구멍으로부터 연속적으로 토출된 복수의 필라멘트(8)를, 냉각 장치(3)의 일방향 또는 이방향으로부터 분출되는 기류로 냉각한다. 냉각 장치(3)는, 방사 구금(2)의 긴 변측에 배치되어 있고, 외측으로부터 사조의 주행 영역(11)을 향해 기류를 분출한다.

여기서, 도시는 없지만, 밀봉형의 경우는, 기류를 그대로 노즐로 교축하여 연신풍으로 하고 그것에 의해 필라멘트(8)를 연신하고, 개방형의 경우는, 별도 연신풍을 도입하는 원형 에어건 혹은 슬릿 에어건에 필라멘트를 통해 연신하고, 이동 포집면 위에 웹 형상으로 퇴적시킨다.

방사 구금(2)은, 복수의 토출 구멍이 토출면에 있어서 장치 폭 방향(방사 구금(2)의 긴 변 방향) 및 그것에 직교하는 방향(방사 구금(2)의 짧은 변 방향)으로 배열되어 있고, 실질적으로 직사각형이다. 또한, 그와 같이 배열된 복수의 토출 구멍으로부터 용융 방출되는 필라멘트의 주행 영역(11)도, 필라멘트의 주행 방향에 수직인 단면이 실질적으로 직사각형으로 된다. 여기서, 「직사각형」이란, 방사 구금(2)이나 주행 영역의 긴 변 방향, 짧은 변 방향이 정해질 정도로 직사각형이면 되고, 엄밀하게, 요철을 전혀 갖지 않는 직사각형인 것을 필수로 하는 것은 아니다. 그 때문에, 토출면에 있어서의 토출 구멍의 배치 영역(10)도, 완전한 직사각형일 필요는 없고, 예를 들어 도 6의 (a) 내지 (d), (g)에 나타낸 바와 같은 형상이어도 된다. 또한, 도 6의 (e), (f)에 나타낸 바와 같이, 토출 구멍의 배치 영역 중에, 토출 구멍이 배치되어 있지 않은 비배치 영역이 있어도, 그 전체를 나타내는 형상이 직사각형이면 된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 냉각 장치(3)의 기류 분출면(9)은, 필라멘트의 직사각형의 주행 영역의 긴 변 방향으로, 필라멘트의 주행 영역(11)의 폭보다 넓게 마련하는 것이 바람직하다. 기류 분출면(9)의 수평 방향 단부 근방에서는, 분위기장의 압력 변동이 발생되기 쉬워 기류의 혼란이 크기 때문에, 실 흔들림이 조장되기 쉽지만, 전술한 구성으로 함으로써, 그것을 방지할 수 있다.

또한, 필라멘트(8)의 주행 방향에 있어서 방사 구금(2)과 냉각 장치(3) 사이에는 흡인 장치(4)를 마련한다. 필라멘트의 직사각형의 주행 영역(11)의 긴 변측에는, 흡인구(5)를 갖는 긴 변측의 흡인 장치(4)를 마련하고, 주행 영역(11)의 짧은 변측에는, 흡인구(7)를 갖는 짧은 변측의 흡인 장치(6)를 배치하여, 직사각형의 주행 영역(11)의 전체 둘레에 걸쳐 흡인구가 개구되도록 한다. 또한, 흡인구(5, 7)는, 그것들로 합쳐서 직사각형의 주행 영역(11)의 주위를 실질적으로 둘러싸도록 존재하면 되고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 부분적으로 리브가 배치되고, 그 리브에 의해 흡인류가 다소 차단되는 구성이어도 된다. 이들 흡인 장치는, 폴리머 휘발물의 흡인을 목적으로 설치하는 것을 주된 목적으로 하지만, 이것에 한정되지는 않는다.

그리고, 본 발명에 있어서는, 이러한 긴 변측의 흡인구(5)에 있어서의 단위 길이당, 또한 단위 시간당의 흡인 유량 QL과, 짧은 변측의 흡인구(7)에 있어서의 단위 길이당, 또한 단위 시간당의 흡인 유량 QS가, 하기 식을 만족시키도록 조정한다.

1<QS/QL<5

부직포의 제조에 있어서, 방사 구금(2)으로부터 토출된 직후의 열가소성 폴리머는, 용융 상태이고, 실 장력도 매우 낮은 상태이기 때문에, 약간의 기류의 혼란이라도 실 흔들림이 발생하기 쉽다. 이러한 상태, 즉 구금 바로 아래에 있어서는, 기류 속도가 작고, 기류 흐름 방향의 시간 변동이 작은 것이 바람직하다.

그러나, 예를 들어 세섬도 필라멘트를 제조하는 경우에 냉각 장치(3)에 의한 기류를 증가시키면, 냉각 장치(3)의 기류 분출면(9)의 수평 방향 중앙에서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 기류가 대략 필라멘트(8)의 주행 방향으로 발생하는 수반류로서 하방으로 유출된다. 이에 비해, 냉각 장치(3)의 기류 분출면(9)의 수평 방향으로 보아 양단부 근방에서는, 기류가 실 수반류에 대하여 과잉의 공급이 되기 쉽고, 도 8에 나타낸 바와 같이 많은 기류가 필라멘트(8)의 주행 방향에 대하여 역류하여, 구금 근방으로 유입된다. 그리고, 구금 바로 아래에서는, 해당 기류가, 도 4에 나타낸 바와 같이 필라멘트의 주행 영역(11)으로 유입된다. 이 구금 바로 아래에서의 필라멘트의 주행 영역(11)으로의 기류가 실 흔들림을 증대시켜, 실 끊어짐을 발생시키는 근본 원인이 된다.

또한, 세섬도 필라멘트를 제조하기 위해, 방사 구금(2)의 토출 구멍으로부터 토출되는 폴리머양을 저하시키면, 필라멘트(8)의 실 장력이 저하되기 때문에, 실 흔들림이 더 현저해진다.

또한, 생산성을 향상시키기 위해, 방사 구금(2)의 토출 구멍의 개수를 증가, 즉 토출 구멍의 배치 밀도를 증가시킨 경우에는, 필라멘트의 주행 영역(11)의 긴 변측의 중앙(즉 냉각 장치(3)의 기류 분출면(9)의 수평 방향 중앙)과, 필라멘트의 주행 영역(11)의 긴 변측의 단부(즉 냉각 장치(3)의 기류 분출면(9)의 수평 방향 양단부)에서 수반 유량의 차가 확대된다. 그 때문에, 수반 유량이 많은, 필라멘트의 주행 영역(11)의 긴 변측의 중앙을 향해, 수반 유량이 적은 긴 변측의 단부로부터의 기류의 유입이 발생하고, 그것이 실 흔들림의 원인이 된다.

또한, 방사 구금(2)을 장척화한 경우에도, 방사 구금(2)의 긴 변 방향에 있어서, 중앙과 단부에서의 압력차가 발생하는 점에서, 수반 유량의 차가 커져, 마찬가지의 문제가 발생한다.

본 발명자들은, 종래의 기술에서는 어떤 배려도 되어 있지 않았던 상기한 문제에 대하여, 예의 검토를 거듭한 결과, 본 발명의 새로운 기술을 발견하는 데 이르렀다. 즉, 도 5에 나타낸 바와 같이, 방사 구금(2)과 냉각 장치(3) 사이에서, 직사각형의 주행 영역(11)의 긴 변측의 흡인구(5)에서의 흡인 유량에 비해, 짧은 변측의 흡인구(7)에서의 흡인 유량을 증가시켜 적절하게 조정함으로써, 공급 과잉으로 된 냉각 장치(3)로부터의 냉각풍이 구금 바로 아래에서 필라멘트로 유입되는 것을 억제할 수 있는 것을 알아냈다. 구체적으로는, 긴 변측의 흡인구(5)에 있어서의 단위 길이당, 또한 단위 시간당의 흡인 유량 QL과, 짧은 변측의 흡인구(7)에 있어서의 단위 길이당, 또한 단위 시간당의 흡인 유량 QS가, 1<QS/QL<5의 관계를 만족시키도록 조정한다. 1≥QS/QL의 경우에는, 잉여가 된 기류가 긴 변측의 흡인구에 흐르기 쉬워져, 필라멘트의 주행 영역(11)으로 기류가 흐르기 쉬워진다. 또한, QS/QL≥5의 경우에는, 짧은 변측의 흡인량이 너무 커지기 때문에, 필라멘트의 주행 영역(11)의 양단부에서 필라멘트가 긴 변 방향 외측으로 퍼져, 실 흔들림을 조장한다. 그 때문에, 본 발명에 있어서는 1<QS/QL<5를 만족시키도록 조정함으로써, 구금 바로 아래의, 직사각형의 주행 영역(11)의 긴 변 방향에 있어서의 양단부에서, 필라멘트(8)를 향하는 기류를 제어하여, 실 끊어짐을 억제한다.

QS/QL은, 1.1<QS/QL<2의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 부직포의 제조 장치는, 상기 2개의 흡인 유량의 밸런스를 조정하는 기구를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 긴 변측과 짧은 변측의 흡인구의 폭이나 흡인한 기류가 흐르는 유로의 간극을 변경 가능한 댐퍼 기구를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 특허문헌 2에 나타낸 바와 같이, 필라멘트(8)의 주행 방향에 대하여 냉각 장치(3)의 높이 범위에 있어서 기류를 배출하는 기구를 마련하는 경우에는, 냉각 장치(3)의 높이의 영역에 한하여, 필라멘트의 주행 영역(11)에 유입되는 기류를 감소하는 것은 가능하게 되지만, 구금 바로 아래(방사 구금(2)과 냉각 장치(3) 사이의 영역)에서의 기류의 유입을 충분히 억제할 수는 없다. 특히, 생산성을 유지하여 세섬도 필라멘트(8)를 제조하기 위해서는, 방사 구금(2)의 토출 구멍의 개수를 증가시키면서, 토출 구멍으로부터 토출되는 폴리머양을 저감시키는 것이 바람직하지만, 이 경우에는, 토출 직후의 필라멘트(8)는 실 직경이 작고, 또한 실 장력이 작기 때문에, 실 흔들림이 발생하기 쉬운 상태로 된다. 그 때문에, 특허문헌 2의 냉각 장치(3)의 위치에 기류를 배출하는 기구를 마련해도, 가장 실 흔들림이 발생하기 쉬운 위치에서의 효과가 발현되지 않는다. 또한, 새롭게 기류를 배출하는 기구를 구비하는 경우, 설비비나 용역비가 증대되는 문제도 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 특허문헌 2의 냉각 장치(3)에 기류를 배출하는 기구를 마련하는 경우에 비해, 기류의 배출량을 최소한으로 머무르게 할 수 있고, 블로워에 의한 냉각 장치(3)로부터 발생시키는 풍량을 저감할 수 있기 때문에, 전력량의 삭감이 가능하게 된다.

본 발명에 있어서는, 냉각 장치(3)의 기류 분출면(9)으로부터의 풍속을 0.5/초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 0.5m/초 이상으로 함으로써, 필라멘트의 냉각을 촉진하여, 실 끊어짐 발생을 더 억제할 수 있다. 해당 풍속은 2.0m/초 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 2.0m/초 이하로 함으로써, 실 흔들림, 실 끊어짐 발생을 더 억제할 수 있다.

또한, 특히, 밀폐형으로, 단사 섬도 2dtex 이하의 필라멘트를 생산하기 위해서는, 높은 연신 장력이 필요해지는 점에서, 더 많은 풍량이 필요해진다. 그 때문에, 냉각 장치(3)로부터 공급하는 풍량값의 조정이 중요해진다. 냉각 장치(3)로부터 분출되는 기류는, 기류 분출면(9)의 수평 방향의 단위 길이당, 또한 단위 시간당 80m/분/m 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한 단사 섬도가 작은 필라멘트를 생산하는 경우에는, 더 많은 풍량을 설정하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서는, 방사 구금(2)에 있어서의 토출 구멍의 배치 밀도를 2구멍/㎠ 이상으로 함으로써, 생산성을 향상시키면서, 실 끊어짐을 억제하는 것이 가능하게 된다. 구금 토출 구멍의 배치 밀도를 2구멍/㎠ 이상으로 증가시키면, 필라멘트(8)의 주행 방향으로의 수반류가 증대되기 때문에, 그 수반류에 맞는 풍량을 냉각 장치(3)로부터 공급할 필요가 있고, 기류의 풍량의 증가가 필수로 된다. 결국은, 상술한 바와 같이, 필라멘트의 주행 영역(11)의 긴 방향의 단부 근방에서 기류 혼란이 발생하기 쉬워지기 때문에, 본 발명의 효과가 더 현저해진다.

또한, 본 발명자들의 지견에 의하면, 방사 구금(2)의 긴 변 방향에 있어서의 가장 외측의 토출 구멍과, 짧은 변측의 흡인구(7)의 수평 방향에 있어서의 거리가 이격됨으로써, 필라멘트의 주행 영역(11)에 유입되는 기류가 증대한다. 그 때문에, 긴 변 방향에 있어서의 가장 외측의 토출 구멍(즉, 필라멘트의 주행 영역(11)의 단부)과, 짧은 변측의 흡인구(7)의, 수평 방향에 있어서의 최단 거리 L이 200㎜ 이하인 것이 바람직하다. 이렇게 하는 것은, 설비비 억제의 관점에서도 긴 방향으로 작아지는 관점에서도 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 토출 구멍 배치 영역 내라도, 방사 구금(2)의 긴 변 방향에 있어서의 가장 외측의 토출 구멍 근방의 영역만, 바람직하게는 상기 가장 외측의 토출 구멍으로부터 내측으로 100㎜ 이내의 영역만, 토출 구멍의 배치 밀도를, 긴 변 방향 중앙부의 토출 구멍의 배치 밀도에 비해 작게 하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 기류가 흐트러지기 쉬워지는 필라멘트의 주행 영역(11)의 긴 방향의 단부 근방에 있어서 필라멘트끼리의 간섭 빈도를 저감하여 실 끊어짐을 억제할 수 있다. 이때, 토출 구멍의 배치 밀도를 작게 함으로써 단위 폭당의 필라멘트수가 감소하지만, 토출 구멍의 배치 영역을, 도 6의 (g)에 나타낸 바와 같이 방사 구금(2)의 긴 변 방향에 관하여 국소적으로 크게 함으로써, 단위 폭당의 필라멘트수를 유지할 수 있다.

본 발명은, 극히 범용성이 높은 발명이고, 공지의 부직포의 모든 제조에 있어서 적용할 수 있다. 따라서, 부직포를 구성하는 폴리머에 의해 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 부직포를 구성하는 폴리머의 일례를 들면, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리페닐렌술피드, 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 들 수 있다. 또한, 상기한 폴리머에, 방사 안정성 등을 손상시키지 않는 범위에서, 이산화티타늄 등의 소광제, 산화규소, 카올린, 착색 방지제, 안정제, 항산화제, 소취제, 난연제, 실 마찰 저감제, 착색 안료, 표면 개질제 등의 각종 기능성 입자나 유기 화합물 등의 첨가제가 함유되어 있어도 되고, 공중합이 포함되어도 된다.

또한, 부직포를 구성하는 폴리머는, 단일 성분으로 구성해도 되고, 복수 성분으로 구성해도 되고, 복수 성분의 경우에는, 예를 들어 코어-시스, 사이드 바이 사이드 등의 구성을 들 수 있다.

부직포를 형성하는 섬유의 단면 형상은, 원 형상으로 한정되지 않고, 원형 이외의 단면 형상(삼각, 편평 등)이나 중공이어도 된다. 또한, 부직포의 단사 섬도는 특별히 한정되는 것은 아니다. 부직포를 구성하는 필라멘트수도 특별히 한정되는 것은 아니지만, 부직포의 단사 섬도가 작으면 작을수록, 또한 필라멘트수가 많으면 많을수록, 종래의 기술과의 차이가 명확해진다.

이어서, 도 1에 나타내는 장치를 사용하여, 스펀본드 부직포를 제조하는 바람직한 양태에 대하여, 구체적으로 설명한다.

도 1에 나타내는 장치에 있어서, 예를 들어 폴리올레핀계 수지는 방사 구금(2)으로부터 용융 방사된다. 이때의 방사 온도는, 200 내지 270℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 210 내지 260℃이고, 더욱 바람직하게는 220 내지 250℃이다. 방사 온도를 상기 범위 내로 함으로써, 안정된 용융 상태로 하여, 우수한 방사 안정성을 얻을 수 있다.

방사 구금(2)으로부터 용융 방사된 필라멘트(8)는, 이어서 냉각 장치(3)에서 냉각된다. 냉각 조건은, 방사 구금(2)의 단공당의 토출량, 방사되는 온도 및 분위기 온도 등을 고려하여 적절히 조정하여 채용할 수 있다.

냉각 장치(3)에서 냉각된 필라멘트(8)는, 그 후, 도시는 없지만, 원형 에어건 또는 슬릿 에어건에 의해 장력이 부여되어 연신되고, 이동 포집면 위로 분사되어, 부직포를 형성한다. 필라멘트(8)의 연신 후의 주행 속도는, 2,000 내지 6,000m/분인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3,000 내지 5,000m/분이고, 더욱 바람직하게는 3,500 내지 4,500m/분이다. 연신 후의 주행 속도가 클수록, 종래 기술과의 차가 명확해진다. 또한, 필라멘트(8)의 연신 후의 단사 섬도는, 0.1 내지 3dtex인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 2dtex이고, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 1.5dtex이다.

실시예

이하, 실시예를 들어, 본 발명의 제조 방법의 효과를 구체적으로 설명한다. 또한 실시예에 있어서의 특성값의 측정법 등은 다음과 같다.

<단사 섬도>

컨베이어 벨트 위에 필라멘트를 포집하여 얻은 부직포로부터, 폭 방향으로 양단 50㎜를 제거한 후, 랜덤하게 소편 샘플 10개를 채취했다. 디지털 마이크로스코프로 각 소편 샘플의 표면 사진을 촬영하고, 각 샘플로부터 4개씩, 총 40개의 단섬유의 직경[㎛]을 측정하고, 그것들의 평균값의 소수점 제1 위를 반올림했다. 얻어진 평균값으로부터, 이하의 식으로 단사 섬도를 구했다. 또한, 본 실시예에서는 폴리프로필렌 수지를 사용했기 때문에, 수지 밀도 0.91g/㎤로 했다.

단사 섬도[dtex]=(섬유 직경[㎛]/2)²×π×10000[m]×수지 밀도[g/㎤]×10^-6

<실 끊어짐>

방사 상황을 5분간 관찰하여, 1분간당 실이 끊어지는 횟수로서 구하고, 이하의 기준으로 평가했다.

A: 실 끊어짐 없음(1회/분 이하)

B: 실 끊어짐 약간 있음(1회/분 초과 3회/분 이하)

C: 실 끊어짐 있음(3회/분 초과)

<흡인 유량>

흡인 장치에서의 흡인 유량은, 상온·상습 하에 있어서, 풍속계(닛폰 카노막스 가부시키가이샤: MODEL6501 시리즈, 또는 아리아 테크니카 가부시키가이샤: MODEL AF101/201)를 사용하여, 풍속계의 프로브를 흡인구 높이 중앙 위치에 설치하여 측정했다. 긴 변측의 흡인 장치에서는 폭 방향으로 균등 간격으로 10점에서 풍속을 취득하여, 그것들의 풍속 평균값 V_L-AVE를 산출하고, 짧은 변측의 흡인 장치에서는 폭 방향으로 균등 간격으로 3점에서 풍속을 취득하여, 그것들의 풍속 평균값 V_S-AVE를 산출했다. 여기서, 각 지점에서의 풍속값은 1초마다 10초간의 데이터를 취득하여, 평균값을 산출했다. 긴 변측과 짧은 변측의 흡인 장치 1m당의 풍속 평균값(m/분) 각각과 흡인구의 면적(m²)을 곱한 것을, 각각 흡인 유량 QL(m³/분/m)과 QS(m³/분/m)라고 설정한다.

<냉각 장치의 기류 분출면으로부터 필라멘트로 분사하는 기류의 풍속>

냉각 장치로부터의 기류의 풍속은, 상온·상습 하에 있어서, 풍속계(닛폰 카노막스 가부시키가이샤: MODEL6501 시리즈, 또는 아리아 테크니카 가부시키가이샤: MODEL AF101/201)를 사용하여 측정했다. 풍속계의 프로브는, 기류 분출면의 상단으로부터 50㎜ 위치, 높이 중앙 위치 및 하단으로부터 50㎜ 위치의 높이 방향 3점과, 폭 방향으로 등간격으로 10점의, 합계 3점×10점=30점에 설치하고, 측정을 행하였다. 이들 각 점 데이터로부터 산출한 풍속 평균값을 냉각 장치의 분출면으로부터의 기류의 풍속이라고 설정한다.

<냉각 장치로부터 필라멘트로 분사하는 기류의 유량>

냉각 장치의 분출면으로부터 필라멘트로 분사하는 기류의 풍속에 분출면의 면적을 곱한 것을 기류의 유량이라고 설정한다.

<토출 구멍의 배치 밀도>

토출 구멍의 배치 밀도는, 이하와 같이 정의한다. 노즐 구멍의 배치가 격자 형상인 경우에는, 노즐 구멍의 가로 방향의 피치를 Ph(㎜), 세로 방향의 피치를 Pv(㎜)라고 하고, 배치 밀도를 1/(Ph×Pv)(개/㎟)로 구한다. 또한, 노즐 구멍의 배치가 지그재그 형상인 경우에는, 인접하는 3개의 노즐 구멍의 중심축을 연결하여 형성되는 삼각형의 면적을 St(㎟)라고 하고, 0.5/St(개/㎟)로 배치 밀도를 구한다.

또한, 노즐 구멍 배치가 규칙성을 갖고 있지 않은 경우에는, 1변을 50㎜로 하는 2500㎟의 정사각형 중에 포함되는 노즐 구멍수를 계측하고, 2500㎟로 나눔으로써, 1㎟당의 노즐 구멍수로서 나타내는 것으로 한다. 단, 1변을 50㎜로 하는 2500㎟의 정사각형 부분이 비천공 영역을 포함하는 경우에는, 비천공 영역을 포함하지 않고 계산하는 것으로 한다.

또한, 특별히 지정이 없는 한, 토출 구멍의 배치 밀도는 직사각형의 토출 영역의 긴 변 방향에 있어서의 중앙 근방에서 계산하는 것으로 한다.

<토출 구멍과 흡인구의 수평 방향에 있어서의 최단 거리>

방사 구금으로부터 열 가소 폴리머가 유출되는 토출 구멍에 있어서, 긴 변 방향으로 보아 가장 외측의 토출 구멍과 짧은 변측의 흡인 장치의 흡인면의 수평 거리를, 토출 구멍과 흡인구의 수평 방향에 있어서의 최단 거리라고 설정한다.

(실시예 1 내지 3, 비교예 1, 2)

도 1에 나타낸 바와 같은 기구를 구비한 밀폐형의 부직포의 제조 장치를 사용하여, 부직포의 제조를 행하였다. 원료 수지로서, ASTM-D1238에 준거하여 하중 2.16kgf(21N), 온도 230℃에서의 멜트 플로 레이트가 60g/10분의 폴리프로필렌 수지를 사용하여, 용융 수지 온도를 240℃, 냉각 장치의 기류 분출면으로부터의 기류의 풍속을 1.0m/초, 1m당의 풍량을 95㎥/분/m, 구금 토출 구멍의 배치 밀도를 3.6 구멍/㎠, 토출 구멍과 흡인구의 수평 방향에 있어서의 최단 거리를 80㎜, 단공 토출량을 0.46g/분으로 하여, 표 1에 나타내는 조건에서, 단사 섬도 1.4dtex의 부직포의 제조를 행하였다. 시험 결과를 표 1에 나타낸다.

비교예 1에서는, 필라멘트의 주행 영역의 긴 변 방향에 있어서의 양단부에서의 실 끊어짐이 발생했다. 이에 비해 실시예 1에서는, 짧은 변측의 흡인 장치의 흡인 유량을 증가시켜 적절하게 제어함으로써 실 끊어짐 횟수가 대폭으로 감소했다. 실시예 2에서는, 실시예 1로부터 짧은 변측의 흡인 유량을 증가시킴으로써, 직사각형의 주행 영역의 긴 변 방향에 있어서의 양단부에서의 실 끊어짐이 실시예 1에 비해 더 저감되었다. 실시예 3에서는, 실시예 2로부터, 짧은 변측의 흡인 유량을 더 증가시켰지만, 직사각형의 주행 영역의 긴 변 방향에 있어서의 양단부에서, 실시예 2에 비해 실 끊어짐이 증가했다. 또한, 비교예 2에 나타내는 바와 같이, 흡인 유량을 증가시키면, 실 끊어짐이 대폭으로 증가했다.

(실시예 4 내지 6, 비교예 3, 4)

비교예 3에서는, 도 1에 나타낸 바와 같은 기구를 구비한 개방형의 부직포의 제조 장치를 사용하여, 부직포의 제조를 행하였다. 원료 수지로서, ASTM-D1238에 준거하여 하중 2.16kgf(21N), 온도 230℃에서의 멜트 플로 레이트 60g/10분의 폴리프로필렌 수지를 사용하여, 용융 수지 온도를 230℃, 냉각 장치의 기류 분출면으로부터의 기류의 풍속을 0.7m/초, 1m당의 풍량을 34m³/분/m, 구금 토출 구멍의 배치 밀도를 3.0 구멍/㎠, 토출 구멍과 흡인구의 수평 방향에 있어서의 최단 거리를 80m, 단공 토출량을 0.40g/분으로 하여, 표 2에 나타내는 조건에서, 단사 섬도 1.0dtex의 부직포의 제조를 행하였다. 시험 결과를 표 2에 나타낸다.

비교예 4, 실시예 4 내지 6도, 표 2에 나타내는 바와 같이 조건을 변경한 것 이외는 비교예 3과 마찬가지로 하여, 부직포의 제조를 행하였다.

비교예 3에서는, 웹 취득을 시도했으나, 실 끊어짐이 다발했다. 비교예 4에서는, 비교예 3으로부터 기류의 유량을 증가시킴으로써 실 끊어짐의 빈도가 감소했지만, 여전히, 실 끊어짐이 잔존했다. 한편, 실시예 4에서는, 비교예 3, 4에 비해, 짧은 변측의 흡인 장치에서의 흡인 유량을 증가시킴으로써, 대폭으로 실 끊어짐 횟수가 감소했다. 또한, 실시예 5에서는, 실시예 4로부터, 열 가소 폴리머가 유출되는 토출 구멍과 짧은 변측의 흡인구의 수평 방향에 있어서의 최단 거리 L을 180㎜까지 증가시켰지만, 안정적인 방사를 행할 수 있었다. 또한, 실시예 6에서는, 토출 구멍과 흡인구의 수평 방향에 있어서의 최단 거리 L을 증가시켜 220㎜로 한 바, 직사각형의 주행 영역의 긴 변 방향에 있어서의 양단부에서 약간 실 끊어짐이 발생했다.

본 발명은, 부직포의 제조, 특히 스펀본드 부직포의 제조 시에 발생하는, 방사 공정에서의 실 끊어짐을 억제하는 방법에 관한 것으로, 이러한 제법에 의해 얻어진 부직포는, 공업 자재용 필터, 기저귀, 생리 용품, 의료용 마스크, 화분 가드 마스크, 의료용 가운·드레이프와 같은 위생 재료, 전선 눌러 감기, 자동차용 자재, 액체 여과용 필터, 합지, 세차 브러시와 같은 산업 자재, 식품 포장재, 보자기, 테이프 얀, 구두 자재, 카이로, 티백, 클리닝 커버와 같은 생활 자재, 로우 커버, 농자 포트와 같은 농업 자재, 지붕 하재, 토목 안정 시트, 단열재 수단재, 바닥재, 하우스 랩과 같은 건축재, 토목 자재 등에 응용할 수 있지만, 그 응용 범위가 이것들에 한정되는 것은 아니다.

1: 용융 수지 도입관
2: 방사 구금
3: 냉각 장치
4: 긴 변측의 흡인 장치
5: 긴 변측의 흡인구
6: 짧은 변측의 흡인 장치
7: 짧은 변측의 흡인구
8: 필라멘트
9: 냉각 장치의 기류 분출면
10: 구금 토출 구멍의 배치 영역
11: 필라멘트의 주행 영역
12: 구금의 비천공 영역
L: 방사 구금의 긴 변 방향에 있어서의 가장 외측의 토출 구멍과, 직사각형의 주행 영역에 있어서의 짧은 변측의 흡인구의, 수평 방향에 있어서의 최단 거리

Claims

직사각형의 방사 구금의 긴 변 방향 및 짧은 변 방향으로 배열된 복수의 토출 구멍으로부터 열가소성 폴리머를 용융 방출하고, 얻어진 복수의 필라멘트가 주행하는 직사각형의 주행 영역에 대하여, 냉각 장치로부터, 상기 직사각형의 긴 변의 외측으로부터 내측을 향해 기류를 분사하고, 냉각된 복수의 필라멘트를 웹 형상으로 포집하는 부직포의 제조 방법으로서, 필라멘트의 주행 방향에 관하여 방사 구금과 냉각 장치 사이에는, 상기 직사각형의 주행 영역의 전체 둘레에 걸쳐 흡인구를 갖는 흡인 장치를 배치하고, 또한 상기 직사각형의 주행 영역의, 긴 변측의 흡인구에 있어서의 단위 길이(m)당, 또한 단위 시간(분)당의 흡인 유량을 나타내는 QL(m³/분/m)과, 상기 직사각형의 주행 영역의, 짧은 변측의 흡인구에 있어서의 단위 길이(m)당, 또한 단위 시간(분)당의 흡인 유량을 나타내는 QS(m³/분/m)가, 하기 식을 만족시키도록 조정하는, 부직포의 제조 방법.
1<QS/QL<5
제1항에 있어서, 상기 냉각 장치의 분출면으로부터 필라멘트로 분사하는 풍속을 0.5m/초 이상으로 하는, 부직포의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방사 구금에 있어서의 토출 구멍의 배치 밀도를 2구멍/㎠ 이상으로 하는, 부직포의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방사 구금의 긴 변 방향에 있어서의 가장 외측의 토출 구멍과, 상기 직사각형의 주행 영역에 있어서의 짧은 변측의 흡인구의, 수평 방향에 있어서의 최단 거리를 200㎜ 이하로 하는, 부직포의 제조 방법.