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JP2020122256A - Nonwoven web - Google Patents

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JP2020122256A JP2020083061A JP2020083061A JP2020122256A JP 2020122256 A JP2020122256 A JP 2020122256A JP 2020083061 A JP2020083061 A JP 2020083061A JP 2020083061 A JP2020083061 A JP 2020083061A JP 2020122256 A JP2020122256 A JP 2020122256A
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Abstract

To provide a nonwoven web.SOLUTION: A nonwoven web comprises a plurality of fibers made from molten polymer. The fiber has an average fiber diameter in the range from about 0.5 micron to about 50 micron, a basis weight of at least about 0.5 gsm, and a tensile strength measured in the longitudinal direction in the range from about 12 gf/gsm/cm nonwoven web width to about 100 gf/gsm/cm nonwoven web width.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、不織ウェブに関する。 The present invention relates to nonwoven webs.

メルトブローン繊維は、1マイクロメートルから10マイクロメートルまでの範囲にある極めて小さい直径で製造でき、これは、種々の不織布を作る際に極めて有利である。しかしながら、メルトブローン繊維は、強度が比較的弱い。これとは対照的に、スパンボンド繊維は、極めて強固であるように製造できるが、15マイクロメートルから50マイクロメートルまでの範囲にある非常に大きな直径を有する。スパンボンドで作られた布(ファブリック)は、不透明度が小さく且つ粗い表面を呈する傾向があり、その理由は、繊維直径が極めて大きいからである。加うるに、米国特許第5,476,616号明細書に教示されている紡糸(スピニング)技術による多列スピナレット(紡糸口金)を通って行われる熱可塑性樹脂の紡糸は、外側のロウ(行)及び/又はコラム(列)のフィラメントが急速に凝固するので非常に難題である。外側ロウ及び/又は外側コラムのこの急速な凝固に起因して、フィラメントは、大径になる傾向があると共に/或いは隣接の内側ロウ及び/又は内側コラムのフィラメントとロープ欠陥(rope defect )を生じがちである。 Meltblown fibers can be made with extremely small diameters ranging from 1 micrometer to 10 micrometers, which is extremely advantageous in making various nonwovens. However, meltblown fibers are relatively weak in strength. In contrast, spunbond fibers can be made to be very strong, but have very large diameters in the range of 15 to 50 micrometers. Fabrics made from spunbond tend to have low opacity and a rough surface because the fiber diameter is very large. In addition, spinning the thermoplastic resin through a multi-row spinneret (spinneret) according to the spinning technique taught in US Pat. ) And/or columns of filaments solidify rapidly, which is a great challenge. Due to this rapid solidification of the outer wax and/or outer column, the filaments tend to be larger in diameter and/or cause filament defects and rope defects in adjacent inner wax and/or inner columns. Tend to be.

米国特許第5,476,616号明細書US Pat. No. 5,476,616

今日まで、この問題は、メルトブローン繊維の直径に見合った直径を有するが、スパンボンド繊維の強度を有する細い繊維を押し出すやり方を見出すことができてはいないということにある。 To date, the problem is that we have not been able to find a way to extrude fine fibers with a diameter commensurate with the diameter of the meltblown fibers, but with the strength of spunbond fibers.

今や、この問題を解決する不織ウェブを発明した。 We have now invented a nonwoven web that solves this problem.

概要を述べると、本発明は、不織ウェブを作る装置及び方法並びに不織ウェブそれ自体に関する。不織ウェブを製造する装置は、溶融材料を受け入れる入口を備えたダイブロックを有し、この入口は、キャビティと連通している。ダイブロックは、ガス通路を更に有し、加圧ガスをこのガス通路に通して導入することができる。ガス通路は、内径を有する。インサートがガス通路内に位置決めされ、このインサートは、内径より外径を有する。外径の大部分は、ガス通路の内径よりも小さく、それにより、これらの間には空気チャンバが形成される。本装置は、ダイブロックに固定されたスピナレットを更に有し、このスピナレットは、キャビティから隔離されたガスチャンバを有する。スピナレットは、ガスチャンバをガス通路に連結するガス路を更に有する。複数個のノズル及び複数本の静止ピンがスピナレットに固定されている。複数個のノズル及び複数本の静止ピンは、複数個のロウ(行)及び複数個のコラム(列)から成るアレイの状態にグループ化され、アレイは、周囲を有する。複数個のノズルの各々は、キャビティに連結されている。本装置は、スピナレットに固定されたガス分配プレートを更に有し、このガス分配プレートを貫通して複数個の第1、第2及び第3の開口部が形成されている。第1の開口部の各々は、ノズルの各々をそれぞれ包囲し、第2の開口部の各々は、静止ピンの各々をそれぞれ包囲し、第3の開口部の各々は、第1及び第2の開口部に隣接して配置されている。本装置は、ガス分配プレートに固定された外側部材を更に有する。外側部材を貫通して複数個の第1及び第2の拡大開口部が形成されている。第1の拡大開口部の各々は、ノズルの各々をそれぞれ包囲し、第2の拡大開口部の各々は、静止ピンの各々を包囲している。ノズルと静止ピンのアレイは、第2の拡大開口部で構成された少なくとも1つのロウ及び少なくとも1つのコラムを有し、これらは、アレイの周囲に隣接して配置されている。加圧ガスは、第1の拡大開口部と第2の拡大開口部の両方を通って所定の速度で出る。溶融材料がフィラメントの状態に押し出され、フィラメントの各々は、加圧ガスによって包まれて凝固すると共に減衰して繊維の状態になる。加うるに、押し出されたフィラメント/繊維の全体周囲は、これらフィラメント/繊維を周りの周囲空気、本質的にはデュアルシュラウド系から隔離するために別の加圧ガスカーテンによって包まれる。最後に、本装置は、外側部材の下流側に配置された動いている表面又は可動面を有し、繊維は、この動いている表面上に集められて不織ウェブとなる。 Briefly, the present invention relates to apparatus and methods for making nonwoven webs and the nonwoven web itself. An apparatus for making nonwoven webs has a die block with an inlet for receiving molten material, the inlet being in communication with the cavity. The die block further has a gas passage through which pressurized gas can be introduced. The gas passage has an inner diameter. An insert is positioned within the gas passage, the insert having an outer diameter rather than an inner diameter. The majority of the outer diameter is smaller than the inner diameter of the gas passage, thereby forming an air chamber between them. The apparatus further comprises a spinneret secured to the die block, the spinneret having a gas chamber isolated from the cavity. The spinneret further has a gas passage connecting the gas chamber to the gas passage. A plurality of nozzles and a plurality of stationary pins are fixed to the spinneret. The plurality of nozzles and the plurality of stationary pins are grouped into an array of rows and columns, the array having a perimeter. Each of the plurality of nozzles is connected to the cavity. The device further comprises a gas distribution plate fixed to the spinneret, a plurality of first, second and third openings being formed through the gas distribution plate. Each of the first openings encloses each of the nozzles, each of the second openings encloses each of the stationary pins, and each of the third openings encloses the first and second openings. It is located adjacent to the opening. The device further comprises an outer member fixed to the gas distribution plate. A plurality of first and second enlarged openings are formed through the outer member. Each of the first enlarged openings surrounds each of the nozzles, and each of the second enlarged openings surrounds each of the stationary pins. The array of nozzles and stationary pins has at least one row and at least one column configured with a second enlarged opening, which are located adjacent to the periphery of the array. The pressurized gas exits at a predetermined rate through both the first enlarged opening and the second enlarged opening. The molten material is extruded into filaments, each of which is wrapped by a pressurized gas to solidify and decay into a fibrous state. In addition, the entire circumference of the extruded filaments/fibers is surrounded by another pressurized gas curtain to isolate them from the surrounding ambient air, essentially a dual shroud system. Finally, the device has a moving or moving surface located downstream of the outer member, on which fibers are collected into a nonwoven web.

不織ウェブを作る方法は、溶融ポリマーを作るステップ及び溶融ポリマーをダイブロック中に差し向けるステップを含む。ダイブロックは、キャビティ及びキャビティに連結された入口を有し、入口を通って溶融材料が運ばれる。ダイブロックは、これを貫通して形成されていて加圧ガスを運ぶガス通路を更に有する。ガス通路は、内径を有する。インサートがガス通路内に位置決めされている。インサートは、内径及び外径を有する。インサートの外径の大部分は、ガス通路の内径よりも小さく、それによりこれらの間には空気チャンバが形成される。スピナレット本体は、ダイブロックに固定されている。スピナレット本体は、ガスチャンバ及びガスチャンバをガス通路に連結するガス路を有する。スピナレット本体は、複数個のノズル及びこれらノズルに固定された複数本の静止ピンを有し、これらノズル及び静止ピンは、複数個のロウ及び複数個のコラムから成るアレイの状態にグループ化されている。アレイは、周囲を有する。ガス分配プレートがスピナレット本体に固定されている。ガス分配プレートを貫通して複数個の第1、第2、及び第3の開口部が形成されている。第1の開口部の各々は、ノズルの各々をそれぞれ包囲し、第2の開口部の各々は、静止ピンの各々をそれぞれ包囲し、第3の開口部の各々は、第1及び第2の開口部に隣接して配置されている。外側部材がガス分配プレートに固定されている。外側部材を貫通して複数個の第1及び第2の拡大開口部が形成されている。第1の拡大開口部の各々は、ノズルの各々をそれぞれ包囲し、第2の拡大開口部の各々は、静止ピンの各々をそれぞれ包囲している。ノズルと静止ピンから成るアレイは、上記周囲に隣接して配置された第2の拡大開口部の少なくとも1つのロウ及び少なくとも1つのコラムを有する。ノズルの各々を出た押し出し状態のフィラメントは、加圧ガスによって包まれて凝固すると共に減衰して繊維になる。加うるに、押し出されたフィラメント/繊維の全体周囲は、これらフィラメント/繊維を周りの周囲空気、本質的にはデュアルシュラウド系から隔離するために、第2の拡大開口部の各々を出た加圧ガスによって包まれる。最後に、繊維は、不織ウェブを形成するよう動いている表面上に集められる。 A method of making a nonwoven web comprises making a molten polymer and directing the molten polymer into a die block. The die block has a cavity and an inlet connected to the cavity through which the molten material is conveyed. The die block further has a gas passage formed therethrough for carrying a pressurized gas. The gas passage has an inner diameter. An insert is positioned within the gas passage. The insert has an inner diameter and an outer diameter. The majority of the outer diameter of the insert is smaller than the inner diameter of the gas passage, thereby forming an air chamber between them. The spinneret body is fixed to the die block. The spinneret body has a gas chamber and a gas passage connecting the gas chamber to the gas passage. The spinneret body has a plurality of nozzles and a plurality of stationary pins fixed to the nozzles, and the nozzles and the stationary pins are grouped into an array of rows and columns. There is. The array has a perimeter. A gas distribution plate is fixed to the spinneret body. A plurality of first, second and third openings are formed through the gas distribution plate. Each of the first openings encloses each of the nozzles, each of the second openings encloses each of the stationary pins, and each of the third openings encloses the first and second openings. It is located adjacent to the opening. The outer member is fixed to the gas distribution plate. A plurality of first and second enlarged openings are formed through the outer member. Each of the first enlarged openings surrounds each of the nozzles, and each of the second enlarged openings surrounds each of the stationary pins. An array of nozzles and stationary pins has at least one row and at least one column of second enlarged openings located adjacent the perimeter. The extruded filaments exiting each of the nozzles are wrapped by a pressurized gas to solidify and decay into fibers. In addition, the entire perimeter of the extruded filaments/fibers is forced out of each of the second enlarged openings to isolate these filaments/fibers from the surrounding ambient air, essentially the dual shroud system. Wrapped by pressurized gas. Finally, the fibers are collected on the surface that is moving to form the nonwoven web.

本発明の不織ウェブは、溶融ポリマーで作られた複数本の繊維を有し、これら繊維は、約0.5マイクロメートルから約50マイクロメートルまでの範囲にある平均繊維直径、1平方メートル当たり少なくとも約0.5グラムの坪量、及び不織ウェブの1センチメートル幅当たり1平方メートル当たりグラム当たり約10グラム力(約10gf/gsm/cm不織ウェブ幅)(9,810ニュートン/[(kg/m2)×m不織ウェブ幅])から約50gf/gsm/cm不織ウェブ幅(49,050ニュートン/[(kg/m2)×m不織ウェブ幅])までの範囲にある縦方向に測定した引張り強さを有する。 The nonwoven webs of the present invention have a plurality of fibers made of molten polymer, the fibers having an average fiber diameter in the range of about 0.5 micrometers to about 50 micrometers, at least per square meter. A basis weight of about 0.5 grams and a force of about 10 grams per square meter per square centimeter width of the nonwoven web (about 10 gf/gsm/cm nonwoven web width) (9,810 Newtons/[(kg/ m 2 )×m non-woven web width]) to about 50 gf/gsm/cm non-woven web width (49,050 newtons/[(kg/m 2 )×m non-woven web width]) It has the tensile strength measured at.

本発明の一般的な目的は、不織ウェブを形成する装置を提供することにある。本発明の特定の目的は、不織ウェブを形成する方法及び不織ウェブそれ自体を提供することにある。 A general object of the present invention is to provide an apparatus for forming nonwoven webs. A particular object of the present invention is to provide a method of forming a nonwoven web and the nonwoven web itself.

本発明の別の目的は、細い繊維を有する不織ウェブであって、各繊維が従来のメルトブローン繊維の直径とほぼ同じ直径を有し、且つスパンボンド布と同等の強度を有することを特徴とする不織ウェブを提供することにある。 Another object of the present invention is a non-woven web having fine fibers, each fiber having a diameter about the same as that of conventional meltblown fibers and having a strength comparable to spunbonded fabrics. The purpose is to provide a non-woven web.

本発明の別の目的は、細い繊維を含む不織ウェブであって、これら繊維が約0.5マイクロメートルから約50マイクロメートルまでの範囲にある直径、少なくとも約0.5gsmの坪量、及び約10gf/gsm/cm不織ウェブ幅(9,810ニュートン/[(kg/m2)×m不織ウェブ幅])から約50gf/gsm/cm不織ウェブ幅(49,050ニュートン/[(kg/m2)×m不織ウェブ幅])までの範囲にある引張り強さを有することを特徴とする不織ウェブを提供することにある。 Another object of the present invention is a nonwoven web comprising fine fibers, the fibers having a diameter in the range of about 0.5 micrometer to about 50 micrometers, a basis weight of at least about 0.5 gsm, and About 10 gf/gsm/cm non-woven web width (9,810 newtons/[(kg/m 2 )×m non-woven web width]) to about 50 gf/gsm/cm non-woven web width (49,050 newtons/[( It is to provide a non-woven web characterized by having a tensile strength in the range of up to kg/m 2 )×m non-woven web width]).

本発明の更に別の目的は、ダイブロックであって、流入加圧ガス通路がダイブロックの残部から断熱され、それにより低い温度のガスの使用を可能にすることを特徴とするダイブロックを提供することにある。 Yet another object of the present invention is to provide a die block, characterized in that the incoming pressurized gas passages are insulated from the rest of the die block, thereby allowing the use of lower temperature gases. To do.

さらに又、本発明の目的は、デュアルシュラウド系を利用する方法であって、押し出された各フィラメントをこのフィラメントが結晶化されているときに加圧ガスによって包んで減衰させて繊維の状態にし、フィラメント/繊維の全てを加圧ガスによって包んでフィラメント/繊維を周りの周囲空気から隔離することを特徴とする方法を提供することにある。 Still further, an object of the present invention is a method utilizing a dual shroud system, wherein each extruded filament is wrapped by a pressurized gas when the filament is crystallized to be attenuated into a fiber state, It is to provide a method characterized in that all the filaments/fibers are wrapped with a pressurized gas to isolate the filaments/fibers from the surrounding ambient air.

本発明の他の目的及び他の利点は、以下の説明及び添付の図面を考慮すると当業者には明らかになろう。 Other objects and advantages of the present invention will be apparent to those of ordinary skill in the art in view of the following description and accompanying drawings.

不織ウェブを形成する製造の略図である。1 is a schematic representation of manufacturing forming a nonwoven web. ダイブロック、スピナレット及び外部プレートを互いに固定した状態で示す断面図である。It is sectional drawing which shows the die block, the spinneret, and the external plate in the state fixed to each other. ダイブロックの縦断面斜視図であり、1対のガス通路を示す図である。It is a longitudinal cross-sectional perspective view of a die block, and is a figure which shows a pair of gas passages. 開口部によって包囲されたノズルの端面図である。FIG. 6 is an end view of a nozzle surrounded by an opening. 開口部によって包囲された静止ピンの端面図である。FIG. 7 is an end view of a stationary pin surrounded by an opening. 図2の符号Aで示された領域内のスピナレットの一部分の部分分解組立て図である。FIG. 3 is a partially exploded view of a portion of the spinneret within the area designated by reference A in FIG. 2. 短い長さのコラムに垂直に位置合わせされた細長いロウの状態に配置されたノズルのアレイの斜視図であり、2つの外側のロウが第2の開口部から成り、第2の開口部の各々が静止ピンを収容し、アレイの端に隣接して位置する3つのコラムが第2の開口部から成り、第2の開口部の各々が静止ピンを収容している状態を示す図である。FIG. 6 is a perspective view of an array of nozzles arranged in elongated rows vertically aligned in a short length column, two outer rows comprising a second opening, each of the second openings FIG. 3B shows a state in which a stationary pin is housed and three columns located adjacent to the ends of the array consist of a second opening, each of the second openings housing a stationary pin. スピナレット本体の一部分の部分断面図であり、各々の中に静止ピンが固定された第2の拡大開口部を有する2つの外側のロウ及び最も外側のコラムが複数のノズルに横付けされている状態を示す図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a portion of a spinneret body showing two outer rows and a second outer row having a second enlarged opening having a stationary pin fixed therein, and a plurality of nozzles having laterally outer rows. FIG. ガス分配プレートの正面図である。It is a front view of a gas distribution plate. 外側部材の正面図である。It is a front view of an outer side member. 不織ウェブを形成する別の方法の略図である。3 is a schematic illustration of another method of forming a nonwoven web. 本発明に従って製造された不織ウェブと従来型メルトブローン法を用いて製造された不織ウェブに関する「繊維直径分布」の差を比較した1対の棒グラフ図である。FIG. 3 is a pair of bar graphs comparing the difference in “fiber diameter distribution” for nonwoven webs made in accordance with the present invention and nonwoven webs made using the conventional meltblown process. 従来型メルトブローンウェブ、従来型スパンボンドウェブ及び本発明に従って作られた不織ウェブに関する縦方向(MD)引張り強さを比較したグラフ図である。FIG. 3 is a graphical comparison of machine direction (MD) tensile strength for conventional meltblown webs, conventional spunbond webs and nonwoven webs made in accordance with the present invention.

定義
不織布は、糸の状態に変換されず、機械的、流体力学的、熱的又は化学的手段によって互いに結合された天然及び/又は人造繊維又はフィラメント(紙を除く)のシート、ウェブ又はバットとして定義される。
Definitions Nonwoven fabrics are sheets, webs or batts of natural and/or artificial fibers or filaments (excluding paper) which are not converted to the thread state and are bonded to each other by mechanical, hydrodynamic, thermal or chemical means. Is defined.

スパンメルトは、1つ又は2つ以上の押出機に連結されたダイヘッドに設けられた複数個のノズルを通って繊維を溶融ポリマーから紡糸する方法である。スパンメルト法は、メルトブロー法、スパンボンド法、及びスパンブロー法と呼ばれている本発明の方法を含むことができる。 Spunmelt is a method in which fibers are spun from a molten polymer through a plurality of nozzles provided in a die head connected to one or more extruders. Spunmelt methods can include the methods of the invention referred to as meltblowing methods, spunbonding methods, and spunblowing methods.

メルトブローン法は、直径が約10マイクロメートル未満の極めて細い繊維を製造する方法であり、フィラメントがノズルからいったん出ると、高温高速のガス流を用いて複数本の溶融ポリマーストリームを減衰させる。次に減衰した繊維を扁平なベルト又はデュアルドラムコレクタ上に集める。代表的なメルトブローダイは、1インチ(0.0254m)当たり約35個のノズル及び単一の列をなすスピナレットを有する。代表的なメルトブローダイは、フィラメントを減衰させる2つの傾斜した空気ジェットを用いる。 The meltblown process is a process for producing extremely fine fibers with a diameter of less than about 10 micrometers, in which once the filament exits the nozzle, a high temperature, high velocity gas stream is used to attenuate multiple molten polymer streams. The attenuated fibers are then collected on a flat belt or dual drum collector. A typical melt blow die has about 35 nozzles per inch (0.0254 m) and a single row of spinnerets. A typical meltblown die uses two tilted air jets to damp the filaments.

スパンボンド法は、低温高速の空気を用いて紡糸フィラメントを減衰させると共にスピナレットフェースの近くで繊維を急冷することによって熱可塑性ポリマーから強固な繊維状不織ウェブを直接製造する方法である。次に、個々の繊維を収集ベルト上にランダムに寝かし、そしてボンダ(接着機)まで運んでウェブに追加の強度及び一体性を与える。繊維サイズは、通常250μm(マイクロメートル)未満であり、平均繊維サイズは、約10マイクロメートルから約50マイクロメートルまでの範囲にある。繊維は、結晶化(凝固)フィラメントの減衰中に達成される分子鎖アライメント又は整列のためにメルトブローン繊維と比較して非常に強固である。代表的なスパンボンドダイは、多数の列をなすポリマー穴を有し、ポリマーメルト流量は、通常約500グラム/10分未満である。 The spunbond method is a method of directly producing a strong fibrous nonwoven web from a thermoplastic polymer by using low temperature, high velocity air to damp the spun filaments and quenching the fibers near the spinneret face. The individual fibers are then randomly laid down on a collection belt and transported to a bonder to provide additional strength and integrity to the web. Fiber sizes are typically less than 250 μm (micrometers) and average fiber sizes range from about 10 micrometers to about 50 micrometers. The fibers are very strong compared to meltblown fibers due to the molecular chain alignment or alignment achieved during the decay of the crystallization (solidification) filaments. A typical spunbond die has multiple rows of polymer holes and the polymer melt flow rate is typically less than about 500 grams/10 minutes.

本発明は、従来型メルトブローン法と従来型スパンボンド法とのハイブリッド法である。本発明は、これら2つの方法相互間の隙間を埋める。本発明は、ノズル及び静止ピンが紡糸フィラメントを包囲する並列ガスジェットの実現を可能にするよう独特な仕方で配置されていることを除き、紡糸フィラメントを減衰させて凝固させるためにスパンボンド法で用いられるスピナレットとほぼ同じ多列スピナレットを用いる。本発明では、押し出されたフィラメントの各々は、加圧ガスによって包まれ、その温度は、ポリマーメルトよりも低くても良く又は高くても良い。加うるに、フィラメントの全体周囲は、加圧ガスのカーテン、本質的にはデュアルシュラウド系によって包囲される。 The present invention is a hybrid method of a conventional meltblown method and a conventional spunbond method. The present invention bridges the gap between these two methods. The present invention is a spunbond method for attenuating and solidifying the spinning filaments, except that the nozzles and stationary pins are uniquely arranged to allow the realization of parallel gas jets surrounding the spinning filaments. A multi-row spinneret similar to the spinneret used is used. In the present invention, each extruded filament is wrapped with a pressurized gas, the temperature of which may be lower or higher than that of the polymer melt. In addition, the entire circumference of the filament is surrounded by a curtain of pressurized gas, essentially a dual shroud system.

本発明の変形実施形態は、溶融フィラメントを減衰させて繊維の状態にするアスピレータ(吸引機)を用いる。アスピレータは、フィラメントに対して急な傾斜角で差し向けられるのではなく、本質的なフィラメントの流れ方向に平行に差し向けられる高速ガス(空気)を用いる。これら特徴の組み合わせにより、従来型メルトブローン繊維とほぼ同じ小さな又は細い直径を有する繊維であり、しかも従来型スパンボンド繊維とほぼ同じ極めて強固な繊維が作られる。本発明の装置は、210℃及び2.16kgで米国標準試験方法(ASTM)D1238に準拠して10分間当たり約4グラム(g/10分)〜約6,000g/10分のメルト流量を有するのが良いメルトブローンポリマー樹脂とスパンボンドポリマー樹脂の両方に対応することができるという点で極めて融通性があり且つ汎用性がある。 An alternative embodiment of the present invention uses an aspirator (aspirator) to damp the molten filament into a fibrous state. Aspirators use a high velocity gas (air) that is directed parallel to the intrinsic filament flow direction, rather than directed at a steep tilt angle to the filament. The combination of these features produces fibers that have a small or thin diameter that is about the same as conventional meltblown fibers, yet are very strong, about the same as conventional spunbond fibers. The apparatus of the present invention has a melt flow rate of about 4 grams per 10 minutes (g/10 minutes) to about 6,000 g/10 minutes according to American Standard Test Method (ASTM) D1238 at 210° C. and 2.16 kg. Is very versatile and versatile in that it can accommodate both meltblown and spunbond polymer resins.

装置
図1を参照すると、不織ウェブ12を製造する装置10が示されている。不織ウェブ12は、高い嵩高性を有するのが良い。小さな固体ペレットの形態をしたポリマー樹脂14をホッパー16に入れ、次に導管18に通して押出機20まで送る。押出機20内では、ポリマー樹脂14を高い温度まで加熱する。温度は、ポリマーの特定の組成及び溶融温度に応じて様々であろう。通常、ポリマー樹脂14をその溶融温度又はこれよりも高い温度まで加熱する。加熱したポリマー樹脂14を溶融材料(ポリマー)22に変換し(図2参照)、次にこれを導管24に通してスピナレット本体52が固定されているダイブロック26まで送る。
Apparatus Referring to FIG. 1, an apparatus 10 for producing a nonwoven web 12 is shown. The nonwoven web 12 should have high loft. Polymer resin 14 in the form of small solid pellets is placed in hopper 16 and then fed through conduit 18 to extruder 20. In the extruder 20, the polymer resin 14 is heated to a high temperature. The temperature will vary depending on the particular composition of the polymer and the melting temperature. Generally, the polymer resin 14 is heated to its melting temperature or higher. The heated polymer resin 14 is converted into a molten material (polymer) 22 (see FIG. 2), which is then passed through a conduit 24 to a die block 26 to which a spinneret body 52 is fixed.

ポリマー樹脂14は、組成が様々であって良い。ポリマー樹脂は、熱可塑性であるのが良い。ポリマー樹脂14は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ナイロン、ポリアクリル酸樹脂、ポリスチレン、ポリビニル、ポリテトラフルオロエチレン、超高分子量ポリエチレン、極めて高い分子量のポリエチレン、高分子量ポリエチレン、ポリエーテルエテルケトン、非繊維状可塑化セルロール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリスチレン、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン、スチレン‐アクリロニトリル、スチレントリブロックコポリマー、スチレンテトラブロックコポリマー、ス
チレン‐ブタジエン、スチレン‐無水マレイン酸、エチレンビニルアセテート、エチレンビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、可塑化セルロース、セルロースプロピオネート、エチルセルロース、天然繊維、これらの任意の誘導体、これらの任意のポリマーブレンド、これらの任意のコポリマー又はこれらの任意の組み合わせから成る群から選択されるのが良い。加うるに、ポリマー樹脂14は、天然資源に由来する生分解性熱可塑性樹脂、例えばポリ乳酸、ポリ‐3‐ヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシアルカノエート、又は任意のブレンド、コポリマー、ポリマー溶液若しくは組み合わせから選択されるのが良い。化学技術分野における当業者であれば、不織ウェブ12を形成するために使用することもできる他のポリマーを知っている場合がある。理解されるべきこととして、本発明の不織ウェブ12は、上述した諸ポリマーそのものに限定されることはない。
The polymer resin 14 can vary in composition. The polymer resin may be thermoplastic. The polymer resin 14 is polyolefin, polyester, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycyclohexylene dimethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyamide, nylon, polyacrylic acid resin, polystyrene, polyvinyl, polytetrafluoroethylene, Ultra high molecular weight polyethylene, extremely high molecular weight polyethylene, high molecular weight polyethylene, polyether ether ketone, non-fibrous plasticized cellulose, polyethylene, polypropylene, polybutylene, polymethylpentene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, high density polyethylene , Polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene, styrene-acrylonitrile, styrene triblock copolymer, styrene tetrablock copolymer, styrene-butadiene, styrene-maleic anhydride, ethylene vinyl acetate, ethylene vinyl alcohol, polyvinyl chloride, cellulose acetate, cellulose acetate Selected from the group consisting of butyrate, plasticized cellulose, cellulose propionate, ethyl cellulose, natural fibers, any derivative thereof, any polymer blend thereof, any copolymer thereof or any combination thereof. good. In addition, the polymer resin 14 may be a biodegradable thermoplastic resin derived from natural sources, such as polylactic acid, poly-3-hydroxybutyrate, polyhydroxyalkanoate, or any blend, copolymer, polymer solution or combination. Good to be selected. One of ordinary skill in the chemical arts may be aware of other polymers that may also be used to form the nonwoven web 12. It should be understood that the nonwoven web 12 of the present invention is not limited to the polymers themselves described above.

不織ウェブ12をホモポリマーで作ることができる。不織ウェブ12をポリプロピレンで作ることができる。変形例として、不織ウェブ12を2種類又は3種類以上のポリマーで作ることができる。不織ウェブ12は、2成分又は複合繊維を含んでも良く、この場合、繊維は、シース‐コア形態を有し、コアは、一ポリマーで作られ、その周りのシースは、別のポリマーで作られる。さらに別のオプションは、不織ウェブ12を2成分繊維で作ることであり、この場合、繊維は、並置形態を有する。当業者であれば分かるように、2種類又は3種類以上のポリマーを含む種々のファイバ設計を知っているであろう。 The nonwoven web 12 can be made of a homopolymer. The nonwoven web 12 can be made of polypropylene. Alternatively, the nonwoven web 12 can be made of two or more polymers. The nonwoven web 12 may include bicomponent or bicomponent fibers, where the fibers have a sheath-core morphology, where the core is made of one polymer and the sheath around it is made of another polymer. To be Yet another option is to make the nonwoven web 12 of bicomponent fibers, where the fibers have an apposed configuration. One of ordinary skill in the art will be aware of various fiber designs that include two or more polymers.

理解されるべきこととして、不織ウェブ12は、繊維を集める前又は集めた後に塗布されるのが良い添加剤を含むのが良い。かかる添加剤としては、高吸水材、吸収性粒子、ポリマー、ナノ粒子、研磨粒子、活性粒子、活性コンパウンド、イオン交換樹脂、ゼオライト、軟化剤、可塑剤、セラミック粒子顔料、染料、香料、アロマ、徐放性ベシクル、結合剤、接着剤、粘着剤、表面改質剤、潤滑剤、乳化剤、ビタミン、過酸化物、抗菌剤、脱臭剤、難燃剤、消泡剤、帯電防止剤、殺虫剤、抗真菌剤、分解剤、安定剤、導電率調整剤、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらには限定されない。 It should be understood that the nonwoven web 12 may include additives that may be applied prior to or after collecting the fibers. Such additives include highly water-absorbing materials, absorbent particles, polymers, nanoparticles, abrasive particles, active particles, active compounds, ion exchange resins, zeolites, softeners, plasticizers, ceramic particle pigments, dyes, fragrances, aromas, Sustained release vesicles, binders, adhesives, adhesives, surface modifiers, lubricants, emulsifiers, vitamins, peroxides, antibacterial agents, deodorants, flame retardants, defoamers, antistatic agents, insecticides, Antifungal agents, degradants, stabilizers, conductivity modifiers, or any combination thereof are included, but are not limited to.

図2を参照すると、ダイブロック26及びスピナレット本体52の断面図が示されている。溶融材料22は、キャビティ30と連通した入口28を通ってダイブロック26に入る。キャビティ30は、溶融材料(ポリマー)を均等化する拡大された領域であるのが良い。「均等化」という用語は、均一にする一様にすることを意味している。ダイブロック26のサイズに応じて、キャビティ30は、幅が数インチであり長さが最大数フィートであるのが良い(なお、1インチは、2.54cm、1フィートは、0.3048mである)。キャビティ30は、ポリマー分布プレート及びフィルタスクリーン(図示せず)を収容するのが良い。 Referring to FIG. 2, a cross-sectional view of die block 26 and spinneret body 52 is shown. Molten material 22 enters die block 26 through inlet 28 that communicates with cavity 30. The cavity 30 may be an enlarged area that equalizes the molten material (polymer). The term "equalizing" means making uniform. Depending on the size of the die block 26, the cavity 30 may be several inches wide and up to several feet long (1 inch is 2.54 cm and 1 foot is 0.3048 m). ). Cavity 30 may house a polymer distribution plate and a filter screen (not shown).

図2及び図3を参照すると、ダイブロック26には1つ又は2つ以上のガス通路32が形成されている。1対のガス通路32,32が図2及び図3に示されている。各ガス通路32は、内径dを有する。内径dは、寸法が様々であって良い。ガス通路32,32の各々を通過する加圧ガスは、通常、加圧空気である。 2 and 3, the die block 26 has one or more gas passages 32 formed therein. A pair of gas passages 32, 32 are shown in FIGS. Each gas passage 32 has an inner diameter d. The inner diameter d may vary in size. The pressurized gas passing through each of the gas passages 32, 32 is typically pressurized air.

理解されるべきこととして、図3では、1対のガス通路32,32は、入口28からオフセットしており、従って入口28は、図3では見えない。 It should be understood that in FIG. 3 the pair of gas passages 32, 32 are offset from the inlet 28, so the inlet 28 is not visible in FIG.

1対のガス通路32,32の各々は、直径、長さ及び形態が様々であって良い。1対のガス通路32,32の各々は、直線状であっても良く、湾曲していても良く、傾斜していても良く、或いは他の何らかの独特の形態を有していても良い。中空インサート34を1対のガス通路32,32の各々の中に位置決めすることによって、到来するガスの温度を良好に制御することができるということが判明した。「ガス」という用語は、密度及び粘度が比較的低く且つ任意の容器全体を通じて一様に分布した状態になる自発的傾向があることによって固体状態及び液体状態から区別される物質の状態を意味し、即ち、気体状態の物質を意味している。装置10では、空気である可能性が多分にある加圧ガスがダイブロック26及びスピナレット本体52中に導入される。「空気」という用語は、主として窒素(約78%)及び酸素(約21%)及び少量の他の気体を含む無色無臭のガス状混合物を意味している。 Each of the pair of gas passages 32, 32 may vary in diameter, length and shape. Each of the pair of gas passages 32, 32 may be straight, curved, sloping, or have some other unique shape. It has been found that by positioning the hollow insert 34 in each of the pair of gas passages 32, 32, the temperature of the incoming gas can be well controlled. The term "gas" means a state of matter that is distinguished from solid and liquid states by its relatively low density and viscosity and its spontaneous tendency to become uniformly distributed throughout any container. That is, it means a substance in a gaseous state. In device 10, a pressurized gas, which may be air, is introduced into die block 26 and spinneret body 52. The term "air" means a colorless, odorless gaseous mixture containing primarily nitrogen (about 78%) and oxygen (about 21%) and small amounts of other gases.

インサート34は、セラミックインサートであるのが良い。「セラミック」という用語は、非金属鉱物、例えば粘土を造形して次にこれを高温で焼くことによって作られた種々の硬質で脆弱であり耐熱性且つ耐腐食性のある物質の任意のものを意味している。変形例として、インサート34は、種々の他の耐熱材料で構成されても良い。さらに別のオプションは、インサート34を耐熱性被膜、例えばセラミックコーティングで被覆することである。また、インサート34を良好な断熱性を備えた他の何らかの材料で被覆しても良い。 The insert 34 may be a ceramic insert. The term "ceramic" refers to any of a variety of hard, brittle, heat and corrosion resistant materials made by shaping a non-metallic mineral, such as clay, and then baking it at high temperatures. I mean. Alternatively, the insert 34 may be constructed of various other refractory materials. Yet another option is to coat the insert 34 with a heat resistant coating, such as a ceramic coating. Also, the insert 34 may be coated with some other material having good thermal insulation.

図3に最も良く示されているように、インサート34,34の各々は、内周部又は内径d1及び外周部又は外径d2を有する。望ましくは、内周部d1は、滑らかである。内径d1は、ダイブロック26のサイズに応じて様々であって良い。1メートルは、39.37インチに等しい。代表的には、内径d1は、約0.1インチ(0.00254m)から約1インチ(0.0254m)までの範囲にある。望ましくは、内周部d1は、直径が少なくとも0.25インチ(0.00635m)である。より望ましくは、内周部d1は、直径が少なくとも0.3インチ(0.00762m)である。さらにより望ましくは、内周部d1は、直径が少なくとも0.4インチ(0.01016m)である。最も望ましくは、内径d1は、約0.5インチ(0.0127m)である。 As best shown in FIG. 3, each of the inserts 34, 34 has an inner or inner diameter d 1 and an outer or outer diameter d 2 . Desirably, the inner peripheral portion d 1 is smooth. Inner diameter d 1 may vary depending on the size of die block 26. One meter equals 39.37 inches. Typically, the inner diameter d 1 is in the range of about 0.1 inch (0.00254 m) to about 1 inch (0.0254 m). Desirably, the inner circumference d 1 is at least 0.25 inches (0.00635 m) in diameter. More preferably, the inner circumference d 1 is at least 0.3 inches (0.00762 m) in diameter. Even more desirably, the inner circumference d 1 is at least 0.4 inches (0.01016 m) in diameter. Most preferably, the inner diameter d 1 is about 0.5 inch (0.0127 m).

各インサート34は、第1の端部36及び第2の端部38を有する。第1の端部36は、第2の端部38から間隔を置いて配置されている。第1の端部36は、ダイブロック26の外面42と整列し、第2の端部38は、ダイブロック26の内面40と整列している。第1の端部36は、外方に突き出たフランジ44を有し、第2の端部38も又、外方に突き出たフランジ46を有する。「フランジ」という用語は、例えばパイプシャフトに設けられていて、物体を強化し、物体を定位置に保持し又は物体を別の物体に取り付けるために用いられる突出したリム、縁部、リブ又はカラーを意味している。フランジ44,46の構造的形状は、ダイブロック26中に機械加工された中ぐり穴50内に物理的チャンバ48を作り、この中ぐり穴内に各インサート34が嵌め込まれる。1対のインサート34,34の各々が1対の中ぐり穴50,50の各々の中にそれぞれ嵌め込まれる。チャンバ48,48は、各中ぐり穴50の内周部dと1対のインサート34,34の各々の外周部d2との間に配置されている。各チャンバ48は、2つのフランジ44,46相互間でインサート34の一部分に沿って長手方向に延びる。望ましくは、各チャンバ48は、1対のインサート34,34の各々の外周部d2の主要部分に沿って延びる。各チャンバ48は、ガス、例えば空気で満たされるのが良い。各チャンバ48は、高温のダイブロック26から1対のインサート34,34の各々の内周部d1を通る加圧ガスへの熱伝達を制限する断熱体として機能する。このために、ダイブロック26中には低温スポットが生じない。加うるに、高温ダイブロック26は、スピナレット本体52に送られている到来加圧ガスを昇温させることはない。1対のインサート34,34と隣接のチャンバ48,48の組み合わせにより、オペレータは、ダイブロック26か到来加圧ガス(空気)かのいずれかの温度にそれほど悪影響を及ぼさないでダイブロック26を通って加圧ガス(空気)を方向付けることができる。このために、非常に低温の加圧ガス(空気)を本発明の方法で利用することができる。この低温加圧ガス(空気)は、繊維の結晶化(繊維の状態への押し出しフィラメントの凝固)を促進することができ、そして繊維の引張り特性を高めることができる。 Each insert 34 has a first end 36 and a second end 38. The first end 36 is spaced from the second end 38. The first end 36 is aligned with the outer surface 42 of the die block 26 and the second end 38 is aligned with the inner surface 40 of the die block 26. The first end 36 has an outwardly projecting flange 44 and the second end 38 also has an outwardly projecting flange 46. The term "flange" refers to a protruding rim, edge, rib or collar provided on, for example, a pipe shaft and used to reinforce one object, hold one object in place or attach one object to another. Means The structural shape of the flanges 44, 46 creates a physical chamber 48 in a machined boring hole 50 in the die block 26 within which each insert 34 is fitted. Each of the pair of inserts 34, 34 fits into each of the pair of boring holes 50, 50, respectively. The chambers 48, 48 are arranged between the inner peripheral portion d of each boring hole 50 and the outer peripheral portion d 2 of each of the pair of inserts 34, 34. Each chamber 48 extends longitudinally along the portion of the insert 34 between the two flanges 44, 46. Desirably, each chamber 48 extends along a major portion of the outer circumference d 2 of each of the pair of inserts 34, 34. Each chamber 48 may be filled with a gas, eg air. Each chamber 48 acts as an insulator that limits heat transfer from the hot die block 26 to the pressurized gas through the inner perimeter d 1 of each of the pair of inserts 34, 34. Because of this, there are no cold spots in the die block 26. In addition, the hot die block 26 does not raise the temperature of the incoming pressurized gas being delivered to the spinneret body 52. The combination of the pair of inserts 34, 34 and the adjacent chambers 48, 48 allows the operator to pass through the die block 26 without significantly affecting the temperature of either the die block 26 or the incoming pressurized gas (air). The pressurized gas (air) can be directed. For this reason, very cold pressurized gas (air) can be utilized in the method of the invention. This cold pressurized gas (air) can promote crystallization of the fibers (solidification of the extruded filaments into the state of the fibers) and enhance the tensile properties of the fibers.

依然として図3を参照すると、チャンバ48,48のサイズ、形状及び形態は、様々であって良い。望ましくは、チャンバ48,48の各々は、約0.01インチ(0.000254m)から約0.3インチ(0.00762m)までの範囲にある高さhを有する。より望ましくは、各チャンバ48,48の高さhは、約0.05インチ(0.00127m)から約0.25インチ(0.00635m)までの範囲にあるのが良い。さらにより望ましくは、各チャンバ48,48の高さhは、約0.1インチ(0.00254m)から約0.2インチ(0.00508m)までの範囲にあるのが良い。最も望ましくは、各チャンバ48,48の高さhは、約0.12インチ(0.0356m)以上である。 Still referring to FIG. 3, chambers 48, 48 may vary in size, shape and configuration. Desirably, each of the chambers 48, 48 has a height h that ranges from about 0.01 inch (0.000254 m) to about 0.3 inch (0.00762 m). More preferably, the height h of each chamber 48, 48 may range from about 0.05 inch (0.00127 m) to about 0.25 inch (0.00635 m). Even more desirably, the height h of each chamber 48, 48 may range from about 0.1 inch (0.00254 m) to about 0.2 inch (0.00508 m). Most preferably, the height h of each chamber 48, 48 is about 0.12 inches (0.0356 m) or greater.

インサート34,34の構成材料又はインサート34,34の被覆材料と組み合わせてチャンバ48,48が設けられていることにより、インサート34,34を通って送られる加圧ガス(空気)がダイブロック26の温度に起因して実質的な量加熱されることがないようになる。換言すると、インサート34,34は、チャンバ48,48と組み合わせた状態で、断熱作用をもたらすと共に熱伝達を制限するよう機能する。 The provision of chambers 48, 48 in combination with the materials of construction of the inserts 34, 34 or the coating material of the inserts 34, 34 allows the pressurized gas (air) delivered through the inserts 34, 34 to flow through the die block 26. There is no substantial heating due to the temperature. In other words, the inserts 34, 34 in combination with the chambers 48, 48 serve to provide adiabatic action and limit heat transfer.

理解されるべきこととして、中ぐり穴50,50の各々の内周部dも又、所望ならば別の断熱層を提供するようセラミック被膜で覆われるのが良い。 It should be understood that the inner perimeter d of each of the boring holes 50, 50 may also be covered with a ceramic coating to provide another layer of insulation if desired.

ダイブロック26は、熱の良導体である金属又は鋼の塊で作られている。また、ダイブロック26の質量が大きいことにより、ダイブロック26は、これに運ばれた熱を保持する。ダイブロック26の温度は、溶融材料22(ポリマー)がダイブロック26を通って流れることにより、しかもポリマーメルトが低温周囲空気又はプロセス空気によって凝固されるのを加熱カーテージ(図示せず)が阻止することにより、周囲温度を超えて高められる。「周囲温度」という用語は、周りの温度、例えば室温を意味している。種々の溶融材料22(ポリマー)の溶融温度は、ばらつきがあるが、通常は100℃を超える。大抵のポリマーに関し、溶融温度は、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃という高い温度であるのが良く、或いはそれどころかより高い温度である場合がある。到来加圧ガス(空気)をダイブロック26内の高い温度から断熱することにより、プロセス全体を良好に制御することができ、しかも組成、直径及び強度の面で極めて正確な押し出しフィラメント及び繊維を製造することができる。 The die block 26 is made of a metal or steel block that is a good conductor of heat. Also, due to the large mass of the die block 26, the die block 26 retains the heat carried therein. The temperature of the die block 26 is such that the heated cartage (not shown) prevents the molten material 22 (polymer) from flowing through the die block 26, and yet the polymer melt solidifies by cold ambient or process air. By doing so, it is increased above ambient temperature. The term "ambient temperature" means ambient temperature, eg room temperature. The melting temperatures of the various molten materials 22 (polymers) vary, but are typically above 100°C. For most polymers, the melting temperature may be as high as 200°C, 250°C, 300°C, 350°C, 400°C, or even higher. By insulating the incoming pressurized gas (air) from the high temperatures in the die block 26, the overall process can be well controlled, yet extruded filaments and fibers are produced that are extremely accurate in terms of composition, diameter and strength. can do.

再び図2を参照すると、装置10は、スピナレット本体52を更に有する。「スピナレット」という用語は、プラスチック材料(ポリマー)をフィラメントの状態に押し出す際に通す穴が設けられたプレートから成る合成繊維の作る装置を意味している。スピナレット本体52は、ダイブロック26に固定されている。ダイブロック26及びスピナレット本体52は、本質的に同一の長さ及び幅を有する。通常、ダイブロック26及びスピナレット本体52の各々の周囲は、連続している。ダイブロック26及びスピナレット本体52は各々、全体として長方形の形態を有している。スピナレット本体52は、長さl(図1参照)及び幅w(図2参照)を有する。長さlは、幅wよりも長い。スピナレット本体52は、ガスチャンバ54を有する。1つ又は2つ以上のガス路56,56がスピナレット本体52中に形成されている。1対のガス路56,56が図2に示されており、各ガス路は、1対のガス通路32,32の各々にそれぞれ連結されている。1対のガス路56,56は、ガスチャンバ54を1対のガス通路32,32に連結しており、その結果、加圧ガス(空気)をガスチャンバ54中に導入することができるようになっている。加圧ガス(空気)源は、図面に示されていないが、加圧ガス(空気)を生じさせる機器又は設備は、当業者には周知である。 Referring again to FIG. 2, the device 10 further comprises a spinneret body 52. The term "spinneret" means a device for making synthetic fibers consisting of plates provided with holes through which a plastic material (polymer) is extruded into filaments. The spinneret body 52 is fixed to the die block 26. The die block 26 and spinneret body 52 have essentially the same length and width. Usually, the periphery of each of the die block 26 and the spinneret body 52 is continuous. The die block 26 and the spinneret body 52 each have a rectangular shape as a whole. The spinneret body 52 has a length 1 (see FIG. 1) and a width w (see FIG. 2). The length l is longer than the width w. The spinneret body 52 has a gas chamber 54. One or more gas passages 56, 56 are formed in the spinneret body 52. A pair of gas passages 56, 56 are shown in FIG. 2, each gas passage being connected to a respective pair of gas passages 32, 32. A pair of gas passages 56, 56 connects the gas chamber 54 to the pair of gas passages 32, 32 so that pressurized gas (air) can be introduced into the gas chamber 54. Has become. A source of pressurized gas (air) is not shown in the drawings, but the equipment or equipment that produces the pressurized gas (air) is well known to those skilled in the art.

理解されるべきこととして、ガスチャンバ54は、ダイブロック26中に形成されたキャビティ30とは別個独立である。換言すると、ガスチャンバ54は、伽日低30から隔離されている。「隔離」という用語は、外部からの影響がないようにするために他のものから引き離し又は切り離しておくことを意味し、即ち断熱を意味している。このことは、溶融材料22がキャビティ30内にある間、溶融材料22が加圧ガス(空気)と接触状態にはないことを意味している。 It should be appreciated that the gas chamber 54 is separate and independent of the cavity 30 formed in the die block 26. In other words, the gas chamber 54 is isolated from the low sun 30. The term "isolated" means separated or separated from another so as to be free from external influences, i.e. to mean thermal insulation. This means that the molten material 22 is not in contact with the pressurized gas (air) while the molten material 22 is inside the cavity 30.

理解されるべきこととして、スピナレット本体52は、所望ならばセラミック被膜で被覆されるのが良い。 It should be understood that the spinneret body 52 may be coated with a ceramic coating if desired.

装置10は、複数個のノズル58を更に有する。「ノズル」という用語は、流体又は溶融材料の流れを調節すると共に方向付ける例えばホースの端部のところに設けられた開口部を備える突出した部品を意味している。ノズル58の各々は、スピナレット本体52に固定されている。ノズル58の各々は、隣接のノズル58から間隔を置いて位置している。スピナレット本体52中において、ノズル58の数は、様々であって良い。スピナレット本体52は、10個という僅かな数のノズル58から数千個のノズル58まで有することができる。商用サイズラインの場合、スピナレット本体52中のノズル58の数は、約1,000個から約10,000個までの範囲にあるのが良い。望ましくは、スピナレット本体52は、少なくとも約1,500個のノズルを有する。より望ましくは、スピナレット本体52は、少なくとも約2,000個のノズルを有する。さらにより望ましくは、スピナレット本体52は、少なくとも約2,500個のノズルを有する。最も望ましくは、スピナレット本体52は、3,000個以上のノズルを有する。 The device 10 further includes a plurality of nozzles 58. The term "nozzle" means a protruding piece with an opening provided, for example, at the end of a hose to regulate and direct the flow of fluid or molten material. Each of the nozzles 58 is fixed to the spinneret body 52. Each nozzle 58 is spaced from an adjacent nozzle 58. The number of nozzles 58 in the spinneret body 52 may vary. The spinneret body 52 can have as few as 10 nozzles 58 to thousands of nozzles 58. For commercial size lines, the number of nozzles 58 in the spinneret body 52 may range from about 1,000 to about 10,000. Desirably, the spinneret body 52 has at least about 1,500 nozzles. More desirably, the spinneret body 52 has at least about 2,000 nozzles. Even more desirably, the spinneret body 52 has at least about 2,500 nozzles. Most desirably, the spinneret body 52 has 3,000 or more nozzles.

ノズル58のサイズは、様々であって良い。ノズル58のサイズは、約50マイクロメートルから約1,000マイクロメートルまでの範囲にあるのが良い。より望ましくは、ノズル58のサイズは、約150マイクロメートルから約700マイクロメートルまでの範囲にあるのが良い。より望ましくは、ノズル58のサイズは、約200マイクロメートルから約600マイクロメートルまでの範囲にあるのが良い。種々のサイズのノズルを用いることができるが、一般的に言えば、ノズルの全ては、同一のサイズを有する。 The nozzle 58 may vary in size. The size of the nozzle 58 may range from about 50 micrometers to about 1,000 micrometers. More desirably, the size of nozzle 58 may range from about 150 micrometers to about 700 micrometers. More desirably, the size of nozzle 58 may range from about 200 micrometers to about 600 micrometers. Nozzles of various sizes can be used, but generally speaking, all of the nozzles have the same size.

図2、図4及び図6を参照すると、ノズル58の各々は、金属、例えば鋼、ステンレス、金属合金、フェラスメタル等で作られるのが良い。望ましくは、ノズル58の各々は、ステンレス鋼で作られる。ノズル58の各々は、細長くて中空の管60として示されており、これについては、図2及び図6を参照されたい。「管」という用語は、中空筒体、特に、流体を運び又はツールとして機能する中空筒体を意味している。中空の円筒形管60の各々は、各端部が開口しており、長手方向中心軸線及び独特の形の内側断面を有する。望ましくは、各管60の内側断面は、形状が円形であり、しかもその長さ全体にわたって一定である。ノズル58の各々の長さは、様々であって良い。代表的には、ノズル58の長さは、約0.5インチ(0.0127m)から約6インチ(0.1524m)までの範囲にある。 2, 4, and 6, each of the nozzles 58 may be made of metal, such as steel, stainless steel, metal alloys, ferrous metal, or the like. Desirably, each of the nozzles 58 is made of stainless steel. Each of the nozzles 58 is shown as an elongated hollow tube 60, see FIGS. 2 and 6 for this. The term "tube" means a hollow cylinder, in particular a hollow cylinder that carries a fluid or functions as a tool. Each of the hollow cylindrical tubes 60 is open at each end and has a central longitudinal axis and a uniquely shaped inner cross section. Desirably, the inner cross section of each tube 60 is circular in shape and is constant throughout its length. The length of each of the nozzles 58 may vary. Typically, the length of the nozzle 58 is in the range of about 0.5 inches (0.0127 m) to about 6 inches (0.1524 m).

理解されるべきこととして、ノズル58は、任意の幾何学的形状のものであって良いが、形状として円形が望ましい。 It should be understood that the nozzle 58 can be of any geometric shape, but a circular shape is preferred.

中空の円筒形管60の形態をしたノズル58の各々は、内周部又は内径d3及び外周部又は外径d4を有する。内径d3は、約0.125ミリメートル(mm)から約1.25mmまでの範囲にあるのが良い。各ノズル58の外径d4は、少なくとも約0.5mmであるべきである。望ましくは、各ノズル58の外径d4は、約0.5mmから約2.5mmまでの範囲にあるのが良い。 Each of the nozzles 58 in the form of a hollow cylindrical tube 60 has an inner or inner diameter d 3 and an outer or outer diameter d 4 . The inner diameter d 3 is good in the range of about 0.125 millimeters (mm) to about 1.25 mm. The outer diameter d 4 of each nozzle 58 should be at least about 0.5 mm. Desirably, the outer diameter d 4 of each nozzle 58 is in the range of about 0.5 mm to about 2.5 mm.

溶融材料22(ポリマー)は、各ノズル58の内周部d3を通って押し出される。中空円筒形管60の各々内に存在する溶融材料22(ポリマー)に加わる背圧は、約5barに等しくあるべきであり又はこれを超えるべきである。「bar(バール)」という用語は、1平方センチメートル当たり百万(106)ダインに等しい圧力の単位を意味している。望ましくは、中空円筒形管60の各々内に存在する溶融材料22(ポリマー)に加わる背圧は、ポリマーの特性及び作動条件に応じて、約20barから約200barまでの範囲にあるのが良い。より望ましくは、中空円筒形管60の各々内に存在する溶融材料22(ポリマー)に加わる背圧は、約25barから約150barまでの範囲にあるのが良い。さらにより望ましくは、中空円筒形管60の各々内に存在する溶融材料22(ポリマー)に加わる背圧は、約30barから約100barまでの範囲にあるのが良い。 The molten material 22 (polymer) is extruded through the inner peripheral portion d 3 of each nozzle 58. The back pressure on the molten material 22 (polymer) present in each of the hollow cylindrical tubes 60 should be equal to or above about 5 bar. The term "bar" means a unit of pressure equal to one million (10 6 ) dynes per square centimeter. Desirably, the back pressure on the molten material 22 (polymer) present in each of the hollow cylindrical tubes 60 may be in the range of about 20 bar to about 200 bar, depending on the properties of the polymer and operating conditions. More desirably, the back pressure on the molten material 22 (polymer) present within each of the hollow cylindrical tubes 60 may be in the range of about 25 bar to about 150 bar. Even more desirably, the back pressure on the molten material 22 (polymer) present in each of the hollow cylindrical tubes 60 may be in the range of about 30 bar to about 100 bar.

再び図2を参照すると、装置10は、複数本の静止ピン62を更に有する。静止ピン62の各々は、長手方向中心軸線及び外周部又は外径d5を有する細長い中実部材である。静止ピン62の各々は、スピナレット本体52に固定されており、通常、これら静止ピンは、ポリマーノズル58とほぼ同じ外径を有する。静止ピン62の各々の外径d5は、その長さ全体にわたって一定のままであるべきである。外径d5の寸法は、様々であって良い。望ましくは、静止ピン62の各々の外径d5は、少なくとも約0.25mmである。より望ましくは、静止ピン62の各々の外径d5は、少なくとも約0.5mmである。さらにより望ましくは、静止ピン62の各々の外径d5は、少なくとも約0.6mmである。最も望ましくは、静止ピン62の各々の外径d5は、少なくとも約0.75mmである。 Referring again to FIG. 2, the device 10 further includes a plurality of stationary pins 62. Each of the stationary pins 62 is an elongated solid member having a central longitudinal axis and an outer circumference or outer diameter d 5 . Each of the stationary pins 62 is fixed to the spinneret body 52, and typically these stationary pins have approximately the same outer diameter as the polymer nozzle 58. The outer diameter d 5 of each of the stationary pins 62 should remain constant throughout its length. The dimensions of the outer diameter d 5 can vary. Desirably, the outer diameter d 5 of each of the stationary pins 62 is at least about 0.25 mm. More desirably, the outer diameter d 5 of each of the stationary pins 62 is at least about 0.5 mm. Even more desirably, the outer diameter d 5 of each of the stationary pins 62 is at least about 0.6 mm. Most desirably, the outer diameter d 5 of each of the stationary pins 62 is at least about 0.75 mm.

次に図7及び図8を参照すると、複数個のノズル58及び複数本の静止ピン62は、複数個のロウ(行)64及び複数個のコラム(列)66のアレイの状態にグループ化され、このアレイは、周囲68を有している。「アレイ」という用語は、系統だった配列体を意味している。ロウ64の数は、様々であって良く、コラム66の数も同様である。代表的には、ロウ64の数は、約2から約50までの範囲にある。望ましくは、ロウ64の数は、約3から約30までの範囲にある。より望ましくは、ロウ64の数は、約4から約25までの範囲にある。さらにより望ましくは、ロウ64の数は、約4から約20までの範囲にある。最も望ましくは、ロウ64の数は、約5から約15までの範囲にある。 Referring now to FIGS. 7 and 8, nozzles 58 and stationary pins 62 are grouped into an array of rows 64 and columns 66. , The array has a perimeter 68. The term "array" means a systematic array. The number of rows 64 can vary, as can the number of columns 66. Typically, the number of waxes 64 will range from about 2 to about 50. Desirably, the number of braces 64 is in the range of about 3 to about 30. More desirably, the number of braces 64 is in the range of about 4 to about 25. Even more desirably, the number of braces 64 is in the range of about 4 to about 20. Most preferably, the number of braces 64 is in the range of about 5 to about 15.

代表的には、コラム66の数は、約50から約500までの範囲にある。望ましくは、コラム66の数は、約60から約450までの範囲にある。より望ましくは、コラム66の数は、約100から約300までの範囲にある。さらにより望ましくは、コラム66の数は、約150から約250までの範囲にある。最も望ましくは、コラム66の数は、200を超える。 Typically, the number of columns 66 will range from about 50 to about 500. Desirably, the number of columns 66 is in the range of about 60 to about 450. More desirably, the number of columns 66 is in the range of about 100 to about 300. Even more desirably, the number of columns 66 is in the range of about 150 to about 250. Most preferably, the number of columns 66 exceeds 200.

スピナレット本体52は、1センチメートル当たり約30個のノズルから1センチメートル当たり約200個のノズルまでの範囲にあるノズル密度を有する。望ましくは、ノズル密度は、1センチメートル当たり50個を超えるノズルである。より望ましくは、ノズル密度は、1センチメートル当たり75個を超えるノズルである。さらにより望ましくは、ノズル密度は、1センチメートル当たり100個を超えるノズルである。最も望ましくは、ノズル密度は、1センチメートル当たり150個を超えるノズルである。 The spinneret body 52 has a nozzle density ranging from about 30 nozzles per centimeter to about 200 nozzles per centimeter. Desirably, the nozzle density is greater than 50 nozzles per centimeter. More desirably, the nozzle density is greater than 75 nozzles per centimeter. Even more desirably, the nozzle density is greater than 100 nozzles per centimeter. Most desirably, the nozzle density is greater than 150 nozzles per centimeter.

各ノズル58を通るポリマースループットは、「1分当たりの1個の穴当たりのグラム」(ghm)で表される。各ノズル58を通るポリマースループットは、約0.01ghmから約4ghmまでの範囲にあるのが良い。 The polymer throughput through each nozzle 58 is expressed in "grams per hole per minute" (ghm). Polymer throughput through each nozzle 58 may range from about 0.01 ghm to about 4 ghm.

押し出されて減衰された繊維の各々の仕上がり直径は、約50マイクロメートル以下である。平均繊維直径は、約0.5マイクロメートル〜約50マイクロメートルであり、標準偏差は、0.5マイクロメートルを超える。望ましくは、平均繊維直径は、約1マイクロメートル〜約50マイクロメートルであり、標準偏差は、0.5マイクロメートルを超える。より望ましくは、平均繊維直径は、約1マイクロメートル〜約30マイクロメートルであり、標準偏差は、0.5マイクロメートルを超える。さらにより望ましくは、平均繊維サイズは、約1マイクロメートル〜約20マイクロメートルであり、標準偏差は、0.5マイクロメートルを超える。最も望ましくは、平均繊維サイズは、約1マイクロメートル〜約10マイクロメートルであり、標準偏差は、0.5マイクロメートルを超える。 The finished diameter of each of the extruded and dampened fibers is less than or equal to about 50 micrometers. The average fiber diameter is from about 0.5 micrometer to about 50 micrometers with a standard deviation of greater than 0.5 micrometers. Desirably, the average fiber diameter is from about 1 micrometer to about 50 micrometers and the standard deviation is greater than 0.5 micrometers. More desirably, the average fiber diameter is from about 1 micrometer to about 30 micrometers and the standard deviation is greater than 0.5 micrometers. Even more desirably, the average fiber size is from about 1 micrometer to about 20 micrometers and the standard deviation is greater than 0.5 micrometers. Most desirably, the average fiber size is from about 1 micrometer to about 10 micrometers and the standard deviation is greater than 0.5 micrometers.

周囲68は、複数個のノズル58及び複数本の静止ピン62の外部に沿って延びる線によって示されている。ロウ64は、装置10内で水平に延びる長い線として示されており、コラム66は、長さが短く且つロウ64に垂直に整列している。「垂直」という用語は、直角(90°)で交差すること又は直角(90°)をなすことを意味している。ロウ64及びコラム66は、互いに垂直に位置合わせされたものとして示されているが、必要ならば種々の角度的位置合わせを用いることができるということが確実である。ロウ64とコラム66は又、平行なロウ64及び平行なコラム66の状態に配列されたものとして示されている。「平行」という用語は、どこの場所を取っても等しい離隔距離であることを意味している。しかしながら、所望ならばロウ64及び/又はコラム66を互い違いに配列しても良い。ロウ64の数は、様々であって良く、コラム66の数も同様であって良い。 Perimeter 68 is shown by lines extending along the exterior of nozzles 58 and stationary pins 62. Row 64 is shown as a long line extending horizontally within device 10, and column 66 is short in length and vertically aligned with row 64. The term "perpendicular" means intersecting at a right angle (90°) or forming a right angle (90°). Although row 64 and column 66 are shown as vertically aligned with each other, it is certain that various angular alignments may be used if desired. Rows 64 and columns 66 are also shown as arranged in parallel rows 64 and parallel columns 66. The term "parallel" means equal separations no matter where they are taken. However, the rows 64 and/or columns 66 may be staggered if desired. The number of rows 64 may vary and so may the number of columns 66.

図7では、ロウ64及びコラム66のアレイの周囲68の2つの長手方向側部に隣接して位置する2つの外側のロウ64,64がノズル58を含んでいないことに気付かされる。加うるに、アレイの端のところに位置する3つのコラム66も又、ノズル58を全く含んでいない。所望ならば周囲68に隣接して位置する同数のロウ64及びコラム66内に静止ピン62を利用することができる。代表的には、アレイの外側周囲68に隣接して位置する1つ又は2つのロウにのみノズル58がなく、コラム66の約1個〜約50個にはノズル58がないのが良い。ノズル58を含んでいないコラム66の正確な個数は、1つにはスピナレット本体52の全体的サイズに依存することになる。ノズル58をかかるロウ64及びコラム66内に配置しない理由は、約12個のロウ64及び約150個以上のコラム66を有する長方形の外側部材78(図2参照)には、単にこれよりも多くのコラム66が存在することにある。したがって、多くのノズル58をロウ64からではなく、コラム66からなくすことができる。加うるに、スピナレット本体52中のノズル58のアレイの幅を狭くすることによって、利用されている複数個のノズル58相互間に一定値の温度を良好に維持することができる。 It is noted in FIG. 7 that the two outer rows 64, 64 located adjacent the two longitudinal sides of the perimeter 68 of the row 64 and the array of columns 66 do not include the nozzle 58. In addition, the three columns 66 located at the ends of the array also do not include any nozzles 58. If desired, stationary pins 62 may be utilized in the same number of rows 64 and columns 66 located adjacent perimeter 68. Typically, only one or two rows adjacent the outer perimeter 68 of the array will have no nozzles 58, and about 1 to about 50 of columns 66 may have no nozzles 58. The exact number of columns 66 that do not include nozzles 58 will depend in part on the overall size of the spinneret body 52. The reason for not placing the nozzle 58 in such a row 64 and column 66 is simply more than a rectangular outer member 78 (see FIG. 2) having about 12 rows 64 and about 150 or more columns 66. Column 66 exists. Therefore, many nozzles 58 can be eliminated from the columns 66 rather than from the rows 64. In addition, by narrowing the width of the array of nozzles 58 in the spinneret body 52, a good constant temperature can be maintained between the plurality of nozzles 58 being utilized.

上述したように、スピナレット本体52に固定できるノズル58及び静止ピン62の全個数は、様々であって良い。スピナレット本体52のサイズが大きければ大きいほど、これが支持することができるノズル58及び静止ピン62の個数がそれだけ一層多くなる。代表的な商用スピナレット本体52に関し、このスピナレット本体は、数個のロウ64及びこれよりも多くのコラム66を有する。ロウ64の個数は、様々であって良いが、一般的に言って、約4から約20までの範囲にある。コラム66の個数も又、様々であって良いが、一般的に言って、約50から約500までの範囲にある。望ましくは、商用サイズのスピナレット本体52は、約8〜約16のロウ及び約100〜約300のコラムを有する。例えば、全部で2,496個の組み合わせ状態のノズル58と静止ピン62を有するスピナレット本体は、12個のロウ64及び208個のコラム66を有することができる。 As mentioned above, the total number of nozzles 58 and stationary pins 62 that can be secured to the spinneret body 52 can vary. The larger the size of the spinneret body 52, the greater the number of nozzles 58 and stationary pins 62 it can support. With respect to a representative commercial spinneret body 52, the spinneret body has several braces 64 and more columns 66. The number of waxes 64 may vary, but generally ranges from about 4 to about 20. The number of columns 66 may also vary, but generally ranges from about 50 to about 500. Desirably, the commercial size spinneret body 52 has about 8 to about 16 rows and about 100 to about 300 columns. For example, a spinneret body with a total of 2,496 combined nozzles 58 and stationary pins 62 can have 12 rows 64 and 208 columns 66.

次に図2及び図9を参照すると、装置10は、スピナレット本体52に固定されたガス分配プレート70を更に有する。ガス分配プレート70は、加圧ガス(空気)をノズル58の各々の周りに均等に分配して適正なフィラメント減衰を保証するよう機能する。ガス分配プレート70は、厚さ、形態及びこの構成材料が様々であって良い。望ましくは、ガス分配プレート70は、金属又は鋼で構成される。より望ましくは、ガス分配プレート70は、ステンレス鋼で構成される。ガス分配プレート70を貫通して多数の開口部が形成されている。多数の開口部は、複数個のノズル58を通過させることができる複数個の第1の開口部72、複数本の静止ピン62を挿通させることができる複数個の第2の開口部74、及び加圧ガス(空気)を通過させることができる複数個の第3の開口部76を含む。第1、第2及び第3の開口部72,74,76の正確な個数は、スピナレット本体52のサイズ及び利用されているノズル58及び静止ピン62の全個数に応じて様々であって良い。第1及び第2の開口部72,74は、スピナレット本体52に固定されたノズル58及び静止ピン62のアレイと整列しなければならない。ガス分配プレート70を貫通して余分な又は未使用な第1及び第2の開口部72,74が形成されるべきではない。 2 and 9, the device 10 further comprises a gas distribution plate 70 secured to the spinneret body 52. The gas distribution plate 70 functions to distribute the pressurized gas (air) evenly around each of the nozzles 58 to ensure proper filament attenuation. The gas distribution plate 70 may vary in thickness, morphology and its constituent materials. Desirably, the gas distribution plate 70 is constructed of metal or steel. More preferably, the gas distribution plate 70 is constructed of stainless steel. A large number of openings are formed through the gas distribution plate 70. The plurality of openings include a plurality of first openings 72 through which a plurality of nozzles 58 can pass, a plurality of second openings 74 through which a plurality of stationary pins 62 can be inserted, and It includes a plurality of third openings 76 through which pressurized gas (air) can pass. The exact number of first, second and third openings 72, 74, 76 may vary depending on the size of the spinneret body 52 and the total number of nozzles 58 and stationary pins 62 utilized. The first and second openings 72,74 must align with an array of nozzles 58 and stationary pins 62 secured to the spinneret body 52. No extra or unused first and second openings 72, 74 should be formed through the gas distribution plate 70.

複数個の第1、第2及び第3の開口部72,74,76は全て、所定の特許を備えた円形の開口部として示されている。これにより、複数個のノズル58の各々及び複数本の静止ピン62の各々は、円形の外周部を有するようになる。第3の開口部76の幾何学的形状は、所望ならば円形である必要はない。しかしながら、他の何らかの形状ではなく円形の穴を形成することが極めて費用効果が良く、従って、実用的観点から見て、第3の開口部76も又、円形の外周部を有する可能性が多分にあるであろう。 The plurality of first, second and third openings 72, 74, 76 are all shown as circular openings with certain patents. As a result, each of the plurality of nozzles 58 and each of the plurality of stationary pins 62 has a circular outer peripheral portion. The geometry of the third opening 76 need not be circular if desired. However, it is very cost-effective to form a circular hole rather than some other shape, so from a practical point of view, the third opening 76 is also likely to have a circular outer perimeter. Will be in

複数個の第1の開口部72の各々は、複数個のノズル58の外径d4に一致し又はこれよりも僅かに大きいものであるよう寸法決めされると共に形作られる。締り嵌め、滑り嵌め、又は圧力嵌めを利用して複数個のノズル58を設定された配列状態に保持するのが良い。複数個の第2の開口部74の各々は、複数本の静止ピン62の外径d5に一致し又はこれよりも僅かに大きいものであるよう寸法決めされると共に形作られる。この場合も又、締り嵌め、滑り嵌め、又は圧力嵌めを利用して複数本の静止ピン62を設定された配列状態に保持するのが良い。複数個の第3の開口部76の各々は、適当な量の加圧ガス(空気)がこれら開口部を通ることができるようにするよう寸法決めされると共に形作られている。必要な加圧ガス(空気)の量は、多くの要因、例えば押し出されるべき溶融材料22(ポリマー)の組成、存在するノズル58及び静止ピン62の個数、ノズル58の各々の内径d3、ノズル58の各々を通る溶融材料22(ポリマー)の流量、ガス分配プレート70を通る加圧ガス(空気)の速度等に基づいて計算できる。「速度」という用語は、運動の素早さ又は速さを意味し、迅速性を意味する。当業者であれば、必要な加圧ガス(空気)の量、その速度及び装置10を最大速度で作動させるのに有利な温度を容易に計算することができる。 Each of the plurality of first openings 72 is sized and shaped to match or be slightly larger than the outer diameter d 4 of the plurality of nozzles 58. An interference fit, a slip fit, or a pressure fit may be utilized to hold the plurality of nozzles 58 in the set array. Each of the plurality of second openings 74 is sized and shaped to match or be slightly larger than the outer diameter d 5 of the plurality of stationary pins 62. Also in this case, interference fit, slip fit, or pressure fit may be used to hold the plurality of stationary pins 62 in the set arrangement state. Each of the plurality of third openings 76 is sized and shaped to allow a suitable amount of pressurized gas (air) to pass through the openings. The amount of pressurized gas (air) required depends on many factors, such as the composition of the molten material 22 (polymer) to be extruded, the number of nozzles 58 and stationary pins 62 present, the inner diameter d 3 of each of the nozzles 58, the nozzles. It can be calculated based on the flow rate of the molten material 22 (polymer) through each of the 58, the velocity of the pressurized gas (air) through the gas distribution plate 70, etc. The term "velocity" means the speed or speed of exercise, and the speed. A person skilled in the art can easily calculate the amount of pressurized gas (air) required, its speed and the temperature which is advantageous for operating the device 10 at maximum speed.

依然として図9を参照すると、第1及び第2の開口部72,74は同一直径のものであるのが良いことが明確に分かる。変形例として、第1の開口部72の直径は、第2の開口部74の直径よりも小さく又は大きく設定されても良い。複数個のノズル58の各々の外径d4が複数本の静止ピン62の各々の外径d5と同一である場合、第1の開口部72の各々の直径は、第2の開口部74の各々の直径に等しいであろう。 Still referring to FIG. 9, it can be clearly seen that the first and second openings 72, 74 may be of the same diameter. As a modification, the diameter of the first opening 72 may be set smaller or larger than the diameter of the second opening 74. When the outer diameter d 4 of each of the plurality of nozzles 58 is the same as the outer diameter d 5 of each of the plurality of stationary pins 62, the diameter of each of the first openings 72 is equal to the second opening 74. Would be equal to the diameter of each.

また、図9では、第2の開口部74が全て、複数個の第1の開口部72の外側周囲(以下、「外周」ともいう)68に沿ってぐるりと配置されていることに気付かされる。「周囲」という用語は、領域の境界を形成する線を意味し、線、即ち周辺を意味している。このように配列する理由は、押し出されたフィラメントを周りの周囲空気から保護する加圧ガス(空気)の第2のシュラウド又はカーテンが得られることにある。これは、本発明の独特の特徴である。 Also, in FIG. 9, it is noticed that all the second openings 74 are arranged around the outer periphery (hereinafter, also referred to as “outer circumference”) 68 of the plurality of first openings 72. .. The term "perimeter" means the lines that form the boundaries of a region, and the lines, or perimeters. The reason for this arrangement is that it provides a second shroud or curtain of pressurized gas (air) that protects the extruded filaments from the surrounding ambient air. This is a unique feature of the present invention.

同様に、第3の開口部76の各々は、第1の開口部72か第2の開口部74かのいずれかの外径よりも小さいことが明確に分かる。しかしながら、第3の開口部76の各々の外径を第1及び第2の開口部72,74の各々の外径d4,d5よりも大きく又はこれに一致するよう設定したいと思った場合、これは、特に小径のポリマーノズル58が用いられている場合には容易に達成できる。第3の開口部76を大径にした場合の1つの欠点は、ロウ64及びコラム66が互いに更に離隔されなければならないということにある。これにより、スピナレット本体52に固定可能なノズル58及び静止ピン62の全個数が制限される。 Similarly, it is clearly seen that each of the third openings 76 is smaller than the outer diameter of either the first opening 72 or the second opening 74. However, when it is desired to set the outer diameter of each of the third openings 76 to be larger than or equal to the outer diameters d 4 and d 5 of each of the first and second openings 72 and 74. This can be easily achieved, especially when a small diameter polymer nozzle 58 is used. One disadvantage of having a larger third opening 76 is that the rows 64 and columns 66 must be further separated from each other. This limits the total number of nozzles 58 and stationary pins 62 that can be fixed to the spinneret body 52.

依然として図9を参照すると、第3の開口部76のうちの4個が第1及び第2の開口部72,74の各々に隣接して位置決めされていることが明確に分かる。第1及び第2の開口部72,74の各々と関連した第3の開口部76の正確な個数は、様々であって良い。同様に、第1及び第2の開口部72,74の各々に対する第3の開口部76の配列状態及び角度的間隔も又、様々であって良い。さらに、第3の開口部76の各々が第1及び第2の開口部72,74から離隔される距離も又、様々であって良い。 Still referring to FIG. 9, it can be clearly seen that four of the third openings 76 are positioned adjacent each of the first and second openings 72,74. The exact number of third openings 76 associated with each of the first and second openings 72, 74 may vary. Similarly, the alignment and angular spacing of the third openings 76 with respect to each of the first and second openings 72, 74 may also vary. Moreover, the distance that each third opening 76 is separated from the first and second openings 72, 74 may also vary.

ガス分配プレート70は、所望ならばセラミック被膜で被覆されても良いことが理解されるべきである。 It should be appreciated that the gas distribution plate 70 may be coated with a ceramic coating if desired.

次に図2及び図10を参照すると、装置10は、外側部材又はプレート78を更に有する。外側部材78は、これがスピナレット本体52から間隔を置いて位置するようガス分配プレート70に固定されている。外側部材78は、ノズル58の各々の周りに環状加圧ガス(空気)チャネルを形成するよう機能する。外部プレート78は、厚さ、形態及びこの構成材料が様々であって良い。望ましくは、外部プレート78は、金属又は鋼で構成される。より望ましくは、外部プレート78は、ステンレス鋼で構成される。外部プレート78を貫通して多数の開口部が形成され、幾つかの開口部は、ノズル58の1つを挿通させる第1の拡大開口部80であり、残りの開口部は、静止ピン62のうちの1本が入っている第2の拡大開口部82である。第1の拡大開口部80の各々は、ノズル58を受け入れ、第2の拡大開口部82の各々は、静止ピン62を受け入れている。 2 and 10, the device 10 further includes an outer member or plate 78. The outer member 78 is secured to the gas distribution plate 70 such that it is spaced from the spinneret body 52. The outer member 78 functions to form an annular pressurized gas (air) channel around each of the nozzles 58. The outer plate 78 may vary in thickness, morphology and its constituent materials. Desirably, the outer plate 78 is constructed of metal or steel. More preferably, the outer plate 78 is constructed of stainless steel. A number of openings are formed through the outer plate 78, some of which are first enlarged openings 80 through which one of the nozzles 58 passes and the remaining openings are of the stationary pin 62. It is a second enlarged opening portion 82 in which one of them is contained. Each of the first enlarged openings 80 receives a nozzle 58 and each of the second enlarged openings 82 receives a stationary pin 62.

外側部材78を所望ならばセラミック被膜で被覆するのが良いことは理解されるべきである。 It should be appreciated that the outer member 78 may be coated with a ceramic coating if desired.

図10を参照すると、第2の拡大開口部82は全て、複数個の第1の拡大開口部80の外周84に沿ってぐるりと配置されていることが明確に理解できる。この配置の理由は、この配置により複数個のノズル58の周囲84に沿ってぐるりとシュラウドが提供されると共に周りの周囲空気が押し出されたフィラメントに接触するのが阻止され、その結果フィラメントが迅速すぎるほどに冷却することがないようにする。 With reference to FIG. 10, it can be clearly seen that all the second enlarged openings 82 are arranged around the outer circumference 84 of the plurality of first enlarged openings 80. The reason for this arrangement is that it provides a shroud and shroud around the perimeter 84 of the plurality of nozzles 58 and prevents ambient ambient air from contacting the extruded filaments, which results in faster filaments. Do not cool too much.

図4及び図5に戻ってこれらを参照すると、第1の拡大開口部80の各々が内径d6を有し、第2の拡大開口部82の各々が内径d7を有していることも又注目される。第1の拡大開口部80の直径d6は、第2の拡大開口部82の直径d7に等しいのが良い。変形例として、第1の拡大開口部80の直径d6は、第2の拡大開口部82の直径d7よりも小さくても良く又はこれよりも大きくても良い。 Referring back to FIGS. 4 and 5, it is also possible that each of the first enlarged openings 80 has an inner diameter d 6 and each of the second enlarged openings 82 has an inner diameter d 7. Also noticed. The diameter d 6 of the first enlarged opening 80 may be equal to the diameter d 7 of the second enlarged opening 82. As a variant, the diameter d 6 of the first enlarged opening 80 may be smaller than or larger than the diameter d 7 of the second enlarged opening 82.

図10を参照すると、第1の拡大開口部80の各々の直径d6は、第2の拡大開口部82の各々の直径d7と一致している。さらに、図9に示されている第1の拡大開口部72及び第2の開口部74を図10に示されている第1の開口部80及び第2の開口部82とそれぞれ比較すると、第1の拡大開口部80及び第2の拡大開口部82は、非常に大径であることが理解できる。この理由は、加圧ガス(空気)が第1の拡大開口部80及び第2の拡大開口部82の各々を通って出てノズル58の各々の周り且つ静止ピン62の各々の周りにシュラウドを形成することにある。「シュラウド」という用語は、隠し、保護し又は遮るあるものを意味している。第1の拡大開口部80及び第2の拡大開口部82が円である場合、加圧ガス(空気)のシュラウドは、ノズル58の各々及び静止ピン62の各々を完全に(360°)包囲することができる。 Referring to FIG. 10, the diameter d 6 of each of the first enlarged openings 80 matches the diameter d 7 of each of the second enlarged openings 82. Further, comparing the first enlarged opening 72 and the second opening 74 shown in FIG. 9 with the first opening 80 and the second opening 82 shown in FIG. 10, respectively, It can be seen that the first enlarged opening 80 and the second enlarged opening 82 have a very large diameter. The reason for this is that pressurized gas (air) exits through each of the first enlarged opening 80 and the second enlarged opening 82 and creates a shroud around each of the nozzles 58 and around each of the stationary pins 62. To form. The term "shroud" means something that is hidden, protected or obstructed. When the first enlarged opening 80 and the second enlarged opening 82 are circular, a shroud of pressurized gas (air) completely surrounds each of the nozzles 58 and each of the stationary pins 62 (360°). be able to.

再び図7を参照すると、複数個のノズル58の各々が第1の拡大開口部80の各々内の中央に位置合わせされていることが理解できる。同様に、複数本の静止ピン62の各々は、第2の拡大開口部82の各々内の中央に位置合わせされている。この理由は、加圧ガス(空気)のシュラウドがノズル58の各々の外周に沿って且つ静止ピン62の各々の外周に沿ってぐるりと均等に分布して位置することにある。加圧ガス(空気)は、ノズル58の各々を囲い、押し出された溶融材料22(ポリマー)が凝固して減衰するのを助ける。加うるに、ノズル58及び静止ピン62のアレイ内において、少なくとも1つのロウ64及び少なくとも1つのコラム66は、第2の拡大開口部82が第1の拡大開口部80の周囲84に隣接して位置するよう配置されていることが理解できる。このことは、外部プレート78の4つの辺又は側部に隣接して位置する少なくとも外側のロウ64及び少なくとも最も外側のコラム66が第2の拡大開口部82のみ有することを意味している。この構成の理由は、それにより複数個のノズル58の全ての周りに加圧ガス(空気)のシュラウド又はカーテンが提供されることにある。加圧ガス(空気)のこの第2のシュラウドは、押出機20を収容している施設内の周りの周囲空気がフィラメントに接触したときに生じるフィラメントの迅速な凝固を制限し又は阻止することになる。 Referring again to FIG. 7, it can be seen that each of the plurality of nozzles 58 is centered within each of the first enlarged openings 80. Similarly, each of the plurality of stationary pins 62 is centered within each of the second enlarged openings 82. The reason for this is that the shroud of pressurized gas (air) is located evenly distributed around the outer circumference of each of the nozzles 58 and along the outer circumference of each of the stationary pins 62. Pressurized gas (air) surrounds each of the nozzles 58 and helps the extruded molten material 22 (polymer) to solidify and decay. In addition, within the array of nozzles 58 and stationary pins 62, at least one row 64 and at least one column 66 have a second enlarged opening 82 adjacent the perimeter 84 of the first enlarged opening 80. It can be seen that it is arranged to be located. This means that at least the outer row 64 and at least the outermost column 66 located adjacent to the four sides or sides of the outer plate 78 have only the second enlarged opening 82. The reason for this configuration is that it provides a shroud or curtain of pressurized gas (air) around all of the plurality of nozzles 58. This second shroud of pressurized gas (air) is intended to limit or prevent the rapid solidification of the filaments that occurs when ambient air around the facility housing the extruder 20 contacts the filaments. Become.

再び図2を参照すると、加圧ガスが複数個のノズル58に隣接して位置する第1の拡大開口部80の各々から所定の速度で出ているときに、溶融材料22(ポリマー)が押し出されてフィラメント86の状態になる。フィラメント86の各々が隣接のフィラメント86から周りの加圧ガスによって囲われてロープ状になるのが阻止される。「フィラメント」という用語は、依然として半軟化状態にある細い又は薄い紡糸材料であることを意味している。この構成により、隣り合うフィラメント86,86相互の接触が阻止される。加うるに、複数個の第2の拡大開口部82の各々から出た加圧ガス(空気)は、押し出されたフィラメント86の全ての周りにシュラウドを形成する。この第2のシュラウドは、半溶融フィラメント86,86を周りの周囲空気から防護すると共にフィラメント86,86の冷却を遅くする。フィラメント86の各々が冷却する時間を長くすることによって、直径のより小さな繊維98を得ることができ、しかも各繊維98の特性を正確に制御することができる。二重シュラウドにプラスして以下に説明するアスピレータを用いた第2の繊維減衰段階を用いるというこの特徴は、極めてユニークである。 Referring again to FIG. 2, the molten material 22 (polymer) is extruded as the pressurized gas exits each of the first enlarged openings 80 adjacent the plurality of nozzles 58 at a predetermined rate. Becomes the state of the filament 86. Each filament 86 is prevented from being roped from the adjacent filament 86 by being surrounded by the surrounding pressurized gas. The term "filament" means a fine or thin spun material that is still in the semi-softened state. With this configuration, contact between adjacent filaments 86, 86 is prevented. In addition, the pressurized gas (air) exiting each of the plurality of second enlarged openings 82 forms a shroud around all of the extruded filaments 86. This second shroud protects the semi-molten filaments 86,86 from the surrounding ambient air and slows the cooling of the filaments 86,86. By lengthening the cooling time of each of the filaments 86, smaller diameter fibers 98 can be obtained and the characteristics of each fiber 98 can be accurately controlled. This feature of using a double fiber shroud plus a second fiber damping stage using an aspirator described below is very unique.

依然として図2及び図7を参照すると、装置10は、外側部材78に固定された1対のカバーストリップ88,88を更に有する。1対のカバーストリップ88,88の各々は、他の部材から間隔を置いて位置する別個独立の部材から成る。変形例として、1対のカバーストリップ88,88は、単一部材として作られても良い。1対のカバーストリップ88,88の各々は、外面90,90を有するものとして示されている。1対のカバーストリップ88,88の各々は、スピナレット本体52の長さlに沿って延びている。図示のように、1対のカバーストリップ88,88の各々は、互いに平行に整列している。外面90,90の各々は、斜めの部分92を有するのが良い。斜めの部分92は、外面90から下方且つ内方に延びている。「斜めの」という用語は、線又は表面が90°以外の任意の角度で別の線又は表面と交わる角度又は勾配を意味している。斜めの表面、即ち斜面92,92は、スピナレット本体52の長さlに沿って長手方向に延びている。斜面92,92の各々の角度αは、様々であって良い。望ましくは、各斜面92,92は、約15°から約75°までの範囲にあるのが良い角度α(図2参照)をなして形成されている。 Still referring to FIGS. 2 and 7, the device 10 further includes a pair of cover strips 88, 88 secured to the outer member 78. Each of the pair of cover strips 88, 88 comprises a separate member spaced from the other members. Alternatively, the pair of cover strips 88, 88 may be made as a single piece. Each of the pair of cover strips 88, 88 is shown as having an outer surface 90, 90. Each of the pair of cover strips 88, 88 extends along the length 1 of the spinneret body 52. As shown, each of the pair of cover strips 88, 88 are aligned parallel to each other. Each of the outer surfaces 90, 90 may have a beveled portion 92. The diagonal portion 92 extends downward and inward from the outer surface 90. The term "diagonal" means the angle or slope at which a line or surface intersects another line or surface at any angle other than 90°. The beveled surfaces, ie the bevels 92, 92, extend longitudinally along the length 1 of the spinneret body 52. The angle α of each of the slopes 92, 92 may vary. Desirably, each bevel 92, 92 is formed at an angle α (see FIG. 2) which may range from about 15° to about 75°.

依然として図2を参照すると、1対のカバーストリップ88,88は、金属、例えば鋼、ステンレス、金属合金、フェラスメタル等で作られるのが良い。望ましくは、1対のカバーストリップ88,88は、ステンレス鋼で作られる。1対のカバーストリップ88,88は、第2の拡大開口部82のうちの少なくとも幾つかを出た加圧ガスの周りの周囲空気の流れを容易にする。1対のカバーストリップ88,88は、周りの周囲空気の流れを外側部材78の下側部分の周りに差し向けてこの空気が矢印94,94によって示されている方向に従って動くようにする。周りの周囲空気は、斜面92,92の方向をたどり、次に、第2の拡大開口部82を強烈に出ている流出加圧ガス(空気)によって下方に曲げられて複数個のノズル58から遠ざけられる。流出している加圧ガス(空気)は、ガス分配プレート70に形成された第3の開口部76及び外側部材78に形成された第2の拡大開口部82を経てガスチャンバ54から来ている。 Still referring to FIG. 2, the pair of cover strips 88, 88 may be made of metal, such as steel, stainless steel, metal alloys, ferrous metal, or the like. Desirably, the pair of cover strips 88,88 is made of stainless steel. The pair of cover strips 88, 88 facilitates the flow of ambient air around the pressurized gas exiting at least some of the second enlarged openings 82. The pair of cover strips 88, 88 directs a flow of ambient air around it around the lower portion of the outer member 78, causing the air to move in the direction indicated by arrows 94, 94. The surrounding ambient air follows the direction of the slopes 92, 92 and is then bent downward by the outflow pressurizing gas (air) that is violently exiting the second enlarged opening portion 82 from the plurality of nozzles 58. Can be kept away. Outflowing pressurized gas (air) comes from the gas chamber 54 through a third opening 76 formed in the gas distribution plate 70 and a second enlarged opening 82 formed in the outer member 78. ..

1対のカバーストリップ88,88は又、外側部材78及びガス分配プレート70に及ぼされるクランプ力を再分配してこれらをスピナレット本体52に固定するよう機能する。1対のカバーストリップ88,88は又、ノズル58を側部から引き込まれる場合があり且つ外側のロウに対して冷却効果を及ぼすことができる室内の同伴空気から保護するよう機能する。 The pair of cover strips 88, 88 also serves to redistribute the clamping force exerted on the outer member 78 and the gas distribution plate 70 to secure them to the spinneret body 52. The pair of cover strips 88, 88 also serves to protect the nozzle 58 from entrained air in the chamber, which may be retracted from the sides and may have a cooling effect on the outer wax.

次に図2及び図6を参照すると、ダイブロック26のキャビティ30内に存在する溶融材料22(ポリマー)は、複数個のノズル58を通って下方に押しやられて中空円筒形管60を通って流れる。各ノズル58は、外側部材78の平面の下に位置する末端部96を有する。望ましくは、各末端部96は、1対のカバーストリップ88,88の外面90の平面の下に位置する。各ノズル58は、垂直距離d8だけ第1の拡大開口部80を超えて下方に延びており、これについては図6を参照されたい。距離d8は、様々であって良い。望ましくは、距離d8は、少なくとも約1mmであるべきである。より望ましくは、距離d8は、少なくとも約2mmである。さらにより望ましくは、距離d8は、少なくとも約3mmである。最も望ましくは、距離d8は、少なくとも約5mmである。 Referring now to FIGS. 2 and 6, the molten material 22 (polymer) present in the cavity 30 of the die block 26 is forced downward through a plurality of nozzles 58 and through a hollow cylindrical tube 60. Flowing. Each nozzle 58 has a distal end 96 that lies below the plane of the outer member 78. Desirably, each end 96 lies below the plane of the outer surface 90 of the pair of cover strips 88,88. Each nozzle 58 extends by a vertical distance d 8 beyond the first enlarged openings 80 downward, as will see FIG. 6. The distance d 8 can vary. Preferably, the distance d 8 should be at least about 1 mm. More desirably, the distance d 8 is at least about 2 mm. Even more desirably, the distance d 8 is at least about 3 mm. Most desirably, the distance d 8 is at least about 5 mm.

図2を参照すると、溶融材料22(ポリマー)は、フィラメント86として複数個のノズル58の各々を出る。フィラメント88の各々は、第1の拡大開口部80から出ている加圧ガス(空気)によって隔離される。この加圧ガス(空気)は、フィラメント86が隣接のフィラメント86に接触し、触れ且つ/或いは結合してロープ及び/又は束を形成するのを制限するシュラウド又はヴェールを提供する。「ヴェール」という用語は、カーテンのように隠し、隔て又は遮るあるものを意味している。フィラメント86が複数個のノズル58を出る速度及び圧力は、その設備に合うと共に繊維98を形成するよう変えられるのが良く(図1参照)、かかる速度及び圧力は、或る特定の繊維基準、例えば特定の直径、組成、強度等を満たすものである。 Referring to FIG. 2, the molten material 22 (polymer) exits each of the plurality of nozzles 58 as a filament 86. Each of the filaments 88 is isolated by the pressurized gas (air) exiting the first enlarged opening 80. This pressurized gas (air) provides a shroud or veil that limits the filaments 86 from contacting, touching and/or binding adjacent filaments 86 to form ropes and/or bundles. The term "veil" means something that is concealed, separated or obscured like a curtain. The speed and pressure at which the filament 86 exits the plurality of nozzles 58 may be varied to suit its equipment and to form fibers 98 (see FIG. 1), such speed and pressure depending on certain fiber criteria. For example, it satisfies a specific diameter, composition, strength and the like.

フィラメント86をノズル58のところで又はその近くで囲って減衰させる際に用いられる加圧ガス(空気)の温度は、通過しているフィラメント86の溶融温度よりも低い温度であっても良く、これと同一の温度であっても良く、或いはこれよりも高い温度であっても良い。望ましくは、フィラメント86をノズル58のところで又はその近くで囲うと共に減衰させる際に用いられる加圧ガス(空気)の温度は、フィラメント86の溶融温度よりも約0℃から約250℃までの範囲にわたって低い又は高い温度の状態にある。より望ましくは、フィラメント86をノズル58のところで又はその近くで囲うと共に減衰させる際に用いられる加圧ガス(空気)の温度は、フィラメント86の溶融温度よりも約0℃から約200℃までの範囲にわたって低い又は高い温度の状態にある。さらにより望ましくは、フィラメント86をノズル58のところで又はその近くで囲うと共に減衰させる際に用いられる加圧ガス(空気)の温度は、フィラメント86の溶融温度よりも約0℃から約150℃までの範囲にわたって低い又は高い温度の状態にある。最も望ましくは、フィラメント86をノズル58のところで又はその近くで囲うと共に減衰させる際に用いられる加圧ガス(空気)の温度は、フィラメント86の溶融温度よりも約0℃から約100℃までの範囲にわたって低い又は高い温度の状態にある。 The temperature of the pressurized gas (air) used in damping the filament 86 at or near the nozzle 58 may be lower than the melting temperature of the passing filament 86, and The temperature may be the same or higher. Desirably, the temperature of the pressurized gas (air) used in surrounding and attenuating filament 86 at or near nozzle 58 ranges from about 0° C. to about 250° C. above the melting temperature of filament 86. Low or high temperature. More desirably, the temperature of the pressurized gas (air) used in surrounding and attenuating filament 86 at or near nozzle 58 ranges from about 0° C. to about 200° C. above the melting temperature of filament 86. Low or high temperature conditions for Even more desirably, the temperature of the pressurized gas (air) used in surrounding and attenuating filament 86 at or near nozzle 58 is from about 0° C. to about 150° C. above the melting temperature of filament 86. Low or high temperature over range. Most desirably, the temperature of the pressurized gas (air) used in surrounding and attenuating filament 86 at or near nozzle 58 ranges from about 0° C. to about 100° C. above the melting temperature of filament 86. Low or high temperature conditions for

多数の第2の開口部82を通って放出された加圧ガス(空気)は、加圧ガス(空気)流を形成することになり、かかる加圧ガス(空気)流は、複数本のフィラメント86が周りの周囲空気と接触するのを制限し又は阻止する。望ましくは、この加圧ガス(空気)は、全本数のフィラメント86の周辺又は周囲84全体に沿ってぐるりとエンベロープ、シュラウド又はカーテンを形成することができる。フィラメント86が複数個のノズル58を出る速度及び圧力は、その設備に合うと共に繊維98を形成するよう変えられるのが良く(図1参照)、かかる速度及び圧力は、或る特定の繊維基準、例えば特定の直径、組成、強度等を満たすものである。 The pressurized gas (air) discharged through the plurality of second openings 82 forms a pressurized gas (air) flow, and the pressurized gas (air) flow includes a plurality of filaments. Limit or prevent 86 from contacting the surrounding ambient air. Desirably, the pressurized gas (air) is capable of forming an envelope, shroud or curtain around the entire circumference of or around the entire number of filaments 86. The speed and pressure at which the filament 86 exits the plurality of nozzles 58 may be varied to suit its equipment and to form fibers 98 (see FIG. 1), such speed and pressure depending on certain fiber criteria. For example, it satisfies a specific diameter, composition, strength and the like.

次に図11を参照すると、アスピレータ100を有する変形例としての装置10′が示されている。アスピレータ100は、ノズル58の各々の末端部96の下流側に配置されている。「アスピレータ」という用語は、フィラメント86を引きずって減衰させるための高速ガス(空気)ジェットを生じさせる装置を意味している。アスピレータ100は、複数本のフィラメント86の下流側に垂直方向に位置合わせされていて、複数本のフィラメント86がこのアスピレータを容易に通過することができるようになっている。加圧ガス(空気)が1本又は2本以上の導管102を経てアスピレータ100中に導入される。1対の導管102,102が図11に示されている。導管102の本数は、1本から数本まで様々であって良い。アスピレータ100に流入する到来加圧ガス(空気)は、フィラメント86の流れ方向に平行に整列している。この平行であるというガス(空気)の流れの特徴は、平行なガス(空気)ジェットがフィラメント86に抗力(流体抵抗)を及ぼしてフィラメントが張力下に置かれるようになり、その結果、フィラメント86が引き寄せられて繊維98の状態になるので、重要である。アスピレータ100への到来加圧空気を冷却しても良く、室温状態にしても良く、或いは加熱しても良い。代表的には、到来空気は、室温の状態にあり又はこれよりも僅かに高い温度状態にある。フィラメント86がアスピレータ100を通過しているとき、フィラメントは、複数個の第1の拡大開口部80及び第2の拡大開口部82を出ている加圧ガス(空気)の速度の少なくとも2倍である速度でアスピレータ100を通って流れている加圧ガス(空気)によって減衰されて繊維98の状態になる。「減衰させる」という用語は、細長くし、細くし、又は小径にすることを意味している。望ましくは、フィラメント86を減衰させて繊維98の状態にするために用いられる加圧ガス(空気)は、複数個の第1及び第2の拡大開口部80,82を出ている加圧ガス(空気)の速度の少なくとも2.5倍である速度で動いている。より望ましくは、フィラメント86を減衰させて繊維98の状態にするために用いられる加圧ガス(空気)は、複数個の第1及び第2の拡大開口部80,82を出ている加圧ガス(空気)の速度の少なくとも5倍である速度で動いている。さらにより望ましくは、フィラメント86を減衰させて繊維98の状態にするために用いられる加圧ガス(空気)は、複数個の第1及び第2の拡大開口部80,82を出ている加圧ガス(空気)の速度の少なくとも10倍である速度で動いている。最も望ましくは、フィラメント86を減衰させて繊維98の状態にするために用いられる加圧ガス(空気)は、複数個の第1及び第2の拡大開口部80,82を出ている加圧ガス(空気)の速度の10倍超である速度で動いている。例えば、フィラメント86を減衰させて繊維98の状態にするために用いられる加圧空気は、毎秒少なくとも約50メートル(m/s)、約100m/s、約200m/s、約250m/s、約300m/s、約400m/s以上の速度を有するのが良い。 Referring now to FIG. 11, an alternative device 10' having an aspirator 100 is shown. The aspirator 100 is located downstream of the distal end 96 of each of the nozzles 58. The term "aspirator" means a device that produces a high velocity gas (air) jet for dragging and damping the filament 86. The aspirator 100 is vertically aligned with the downstream side of the plurality of filaments 86 so that the plurality of filaments 86 can easily pass through the aspirator. Pressurized gas (air) is introduced into the aspirator 100 via one or more conduits 102. A pair of conduits 102, 102 is shown in FIG. The number of conduits 102 may vary from one to several. The incoming pressurized gas (air) flowing into the aspirator 100 is aligned parallel to the flow direction of the filament 86. This parallel gas (air) flow characteristic is that the parallel gas (air) jet exerts a drag force (fluid resistance) on the filament 86 so that the filament is placed under tension, and as a result, the filament 86 Is attracted to the state of the fiber 98, which is important. The incoming pressurized air to the aspirator 100 may be cooled, brought to room temperature or heated. Typically, incoming air is at or slightly above room temperature. When the filament 86 is passing through the aspirator 100, it is at least twice the velocity of the pressurized gas (air) exiting the plurality of first enlarged openings 80 and the second enlarged openings 82. The fibers 98 are attenuated by the pressurized gas (air) flowing through the aspirator 100 at a certain velocity. The term "damping" means elongating, thinning, or reducing in diameter. Desirably, the pressurized gas (air) used to damp the filaments 86 into the state of the fibers 98 is the pressurized gas (air) exiting the plurality of first and second enlarged openings 80, 82. It is moving at a speed that is at least 2.5 times the speed of (air). More preferably, the pressurized gas (air) used to damp the filament 86 into the fiber 98 is the pressurized gas exiting the plurality of first and second enlarged openings 80, 82. It is moving at a speed that is at least 5 times the speed of (air). Even more preferably, the pressurized gas (air) used to damp the filaments 86 into the fibers 98 pressurizes out of the plurality of first and second enlarged openings 80, 82. It is moving at a speed that is at least 10 times the speed of gas (air). Most preferably, the pressurized gas (air) used to damp the filament 86 into the fiber 98 is the pressurized gas exiting the plurality of first and second enlarged openings 80,82. It is moving at a speed that is more than 10 times the speed of (air). For example, the pressurized air used to damp the filament 86 into the state of the fibers 98 is at least about 50 meters per second (m/s), about 100 m/s, about 200 m/s, about 250 m/s, about 250 m/s. It is preferable to have a speed of 300 m/s, about 400 m/s or more.

アスピレータ100は、フィラメント86が従来型スパンボンド技術を用いて形成される繊維とほぼ同じ強度特性を得るようフィラメント86を減衰させる第2の段階として機能する。 The aspirator 100 functions as a second step in which the filament 86 is dampened so that it has approximately the same strength characteristics as fibers formed using conventional spunbond technology.

図1に戻ってこれを参照すると、アスピレータ100が設けられていない場合、ノズル58の各々の末端部96のところで又はその近くで高い繊維減衰量を達成するために僅かに加熱されたガス(空気)が用いられることは注目されるべきである。作られた繊維98は、従来型スパンボンド繊維よりも弱い傾向があるが、従来型メルトブローン繊維よりも依然として極めて強固である傾向がある。これは、特に、加圧ガス(空気)の温度がポリマー溶融温度よりも約50℃〜約100℃低い場合に当てはまる。本明細書において教示する本発明の装置及び方法は、極めて汎用性が高く、しかも広汎な特性を備えたスパンメルト繊維98を作るための調節が容易である。かかる特性は、従来型メルトブローン繊維と従来型スパンボンド繊維との隔たりを埋める。 Referring back to FIG. 1, with no aspirator 100, slightly heated gas (air) to achieve high fiber attenuation at or near the end 96 of each of the nozzles 58. It should be noted that) is used. The fibers 98 made tend to be weaker than conventional spunbond fibers, but still tend to be much stronger than conventional meltblown fibers. This is especially true when the temperature of the pressurized gas (air) is about 50°C to about 100°C below the polymer melting temperature. The apparatus and methods of the present invention taught herein are extremely versatile and easy to tailor to make spunmelt fibers 98 with a wide range of properties. Such properties bridge the gap between conventional meltblown fibers and conventional spunbond fibers.

再び図11を参照すると、アスピレータ100を出る繊維98の本数は、アスピレータ100に入るフィラメント86の本数に等しい。しかしながら、繊維98は、各フィラメント86の直径よりも小さい直径を有することになる。加うるに、繊維98は、一般に、フィラメント86よりも強固である。各繊維98の直径は、各フィラメント86をアスピレータ100内で減衰する量によって部分的に定められることになる。繊維98がアスピレータ100を出ているとき、繊維は、下方に差し向けられて、動いている表面(可動面)104上に集められる。 Referring again to FIG. 11, the number of fibers 98 exiting the aspirator 100 is equal to the number of filaments 86 entering the aspirator 100. However, the fibers 98 will have a smaller diameter than the diameter of each filament 86. In addition, the fibers 98 are generally stronger than the filaments 86. The diameter of each fiber 98 will be determined in part by the amount by which each filament 86 is attenuated within the aspirator 100. As the fibers 98 exit the aspirator 100, they are directed downwardly and collected on a moving surface (movable surface) 104.

図1及び図11を参照すると、可動面104は、設計及び構成が様々であって良い。例えば、可動面104は、2つ又は3つ以上のローラ108に取り付けられると共にこれらによって支持された動くことができる閉ループフォーミングワイヤ106であるのが良い。ローラ108のうちの一方は、駆動ローラであるのが良い。4つのローラ108が図1及び図11に示されている。可動面104は、時計回り又は反時計回りに回ることができる。変形例として、可動面104は、コンベヤベルトであっても良く、回転可能なドラムであっても良く、フォーミングドラムであっても良く、デュアルドラム型コレクタであっても良く、或いは当業者に知られている任意他の機構体であっても良い。 Referring to FIGS. 1 and 11, the moveable surface 104 can be of various designs and configurations. For example, the moveable surface 104 may be a moveable closed loop forming wire 106 attached to and supported by two or more rollers 108. One of the rollers 108 may be a drive roller. Four rollers 108 are shown in FIGS. The movable surface 104 can rotate clockwise or counterclockwise. Alternatively, the movable surface 104 may be a conveyor belt, a rotatable drum, a forming drum, a dual drum collector, or known to those skilled in the art. It may be any other known mechanism.

可動面104を特にフォーミングワイヤ106又はコンベヤベルトがポリエチレンテレフタレート(PET)材料で作られている場合、室温で動作させることができる。しかしながら、可動面104が金属又はスチールワイヤで作られており又は金属ベルトで覆われている場合、不織ウェブ12の特性を高めることができる特定のテキスチャ又はパターンを与えるために可動面を僅かに加熱するのが良い。 The moveable surface 104 can be operated at room temperature, especially if the forming wire 106 or the conveyor belt is made of polyethylene terephthalate (PET) material. However, if the moveable surface 104 is made of metal or steel wire or covered with a metal belt, the moveable surface may be slightly modified to provide a particular texture or pattern that may enhance the properties of the nonwoven web 12. It is good to heat.

可動面104は、様々な速度で動くことができ、このことは、仕上がり状態の不織ウェブ12の組成、密度、一体性等に影響を及ぼすことができる。例えば、可動面104の速度を増大させると、不織ウェブ12のロフト又は厚さが減少する。 The movable surface 104 can move at various speeds, which can affect the composition, density, integrity, etc. of the finished nonwoven web 12. For example, increasing the speed of the moving surface 104 reduces the loft or thickness of the nonwoven web 12.

依然として図1及び図11を参照すると、装置10又は装置10′は、可動面104に隣接して位置決めされた真空チャンバ110を更に有している。図示のように、真空チャンバ110は、フォーミングワイヤ106の下に位置決めされている。真空チャンバ110は、不織ウェブ12を形成する複数本のランダムに集められた繊維98に真空又は吸引力を加える。この真空は、プロセスガス(空気)及び周りの周囲空気を不織ウェブ12から引き離し、更に繊維98が飛び回るのを制限し又は阻止し、それにより不織ウェブ12の一様性を高める。種々の形式の真空チャンバ110を用いることができる。加える真空の量を変化させて特定の要望に合わせるのが良い。当業者であれば、この機能を実行することができる真空設備の形式をよく知っている。 Still referring to FIGS. 1 and 11, device 10 or device 10 ′ further includes a vacuum chamber 110 positioned adjacent movable surface 104. As shown, the vacuum chamber 110 is positioned below the forming wire 106. The vacuum chamber 110 applies a vacuum or suction to the plurality of randomly assembled fibers 98 forming the nonwoven web 12. This vacuum pulls process gas (air) and surrounding ambient air away from the nonwoven web 12 and further limits or prevents the fibers 98 from flying around, thereby increasing the uniformity of the nonwoven web 12. Various types of vacuum chamber 110 can be used. The amount of vacuum applied may be varied to suit particular needs. Those skilled in the art are familiar with the types of vacuum equipment that can perform this function.

真空チャンバ110の下流側にはボンダ112が設けられている。ボンダ112は、設計が様々であって良い。ボンダ112は、機械式ボンダであっても良く、流体力学的ボンダであっても良く、熱的ボンダであっても良く、化学的ボンダ等であって良い。ボンダ112は、オプションであるが、極めて薄く且つランダムに配列された繊維で作られた大抵の不織ウェブ12の場合、結合ステップは、追加の強度及び追加の一体性をもたらす。ボンダ112を利用する場合、このボンダは、スポットボンド、ポイント(点)ボンド、ゾーン(帯域)ボンド等を形成することによって不織ウェブ12の一体性を高める。 A bonder 112 is provided on the downstream side of the vacuum chamber 110. The bonder 112 may vary in design. The bonder 112 may be a mechanical bonder, a hydrodynamic bonder, a thermal bonder, a chemical bonder, or the like. The bonder 112 is optional, but for most non-woven webs 12 made of extremely thin and randomly arranged fibers, the bonding step provides additional strength and additional integrity. When utilizing the bonder 112, the bonder enhances the integrity of the nonwoven web 12 by forming spot bonds, point bonds, zone bonds, and the like.

理解されるべきこととして、不織ウェブ12は、所望ならば他の機械的処理又は化学的処理を受けるのが良い。例えば、不織ウェブ12を水流交絡させてもよく、穿孔しても良く、切断しても良く、スリットしても良く、穴あけしても良く、打ち抜いても良く、エンボス加工しても良く、印刷しても良く、被覆しても良く、かかる不織ウェブにその他の加工を施しても良い。ボンダ112の後、他の処理が望ましくない場合、不織ウェブ12を供給ロール114に巻き取るのが良い。不織ウェブ12を適当な長さ及び/又は幅に切断し、分割し、切り離し、又はスリットするためにカッタ116を用いることができる。 It should be understood that the nonwoven web 12 may be subjected to other mechanical or chemical treatments if desired. For example, the nonwoven web 12 may be hydroentangled, perforated, cut, slit, perforated, punched, embossed, The nonwoven web may be printed, coated, or otherwise processed. After the bonder 112, the nonwoven web 12 may be wound onto a supply roll 114 if other processing is not desired. The cutter 116 can be used to cut, divide, cut, or slit the nonwoven web 12 into suitable lengths and/or widths.

再び図1を参照すると、ノズル58の各々の末端先端部96から可動面104まで測定した距離d9が示されている。この距離d9は、当該技術分野では「ダイからコレクタまでの距離」(DCD)と呼ばれている。このDCDは、用いられる機器の形式、形成されるべき繊維98の形式、装置10又は10′の作動条件、押し出されるべきポリマー材料22(ポリマー)、仕上がり状態の不織ウェブ12の特性等に応じて様々であって良い。一般的に言って、DCDは、約10センチメートル(cm)((0.1m))から約150cm(1.5m)までの範囲にあるのが良い。望ましくは、DCDは、約20センチメートル(cm)((0.2m))から約125cm(1.25m)までの範囲にあるのが良い。 Referring again to FIG. 1, the measured distance d 9 from the distal tip 96 of each of the nozzles 58 to the movable surface 104 is shown. This distance d 9 is referred to in the art as the “die to collector distance” (DCD). This DCD depends on the type of equipment used, the type of fibers 98 to be formed, the operating conditions of the device 10 or 10', the polymeric material 22 (polymer) to be extruded, the properties of the finished nonwoven web 12, etc. Can be various. Generally speaking, the DCD may range from about 10 centimeters (cm) ((0.1 m)) to about 150 cm (1.5 m). Desirably, the DCD is in the range of about 20 centimeters (cm) ((0.2 m)) to about 125 cm (1.25 m).

方法
図1、図2及び図11を参照して不織ウェブ12の形成方法又はプロセスについて説明する。この方法は、溶融材料22(ポリマー)を形成するステップとダイブロック26に通して溶融材料(ポリマー)を差し向けるステップとを含む。溶融材料22(ポリマー)は、ホモポリマーであっても良く又は2種類の互いに異なるポリマーであっても良く、各ポリマーは、ノズル58の或る特定の群に差し向けられる。望ましくは、溶融材料22(ポリマー)は、ポリプロピレンである。溶融材料22(ポリマー)をダイブロック26の上流側で、通常は押出機20内で少なくとも約170℃の温度まで加熱する。ダイブロック26は、キャビティ30及びキャビティ30に連結された入口28を有する。入口28は、溶融材料22をダイブロック26中に運び込む。また、加圧ガス(空気)をスピナレット本体52まで運ぶ1つ又は2つ以上のガス通路32,32がダイブロック26を貫通して形成されている。ガス通路32,32(2つが図示されている)の各々は、内径dを有する。インサート34は、ガス通路32,32の各々の中に位置決めされている。各インサート34,34は、内周部又は内径d1及び外周部又は外径d2を有する。各インサート34,34の外径d2の大部分は、ガス通路32,32の各々の内径dよりも小さく、それによりこれらの間にはチャンバ48が形成されている。スピナレット本体52がダイブロック26に固定されている。スピナレット本体52は、ガスチャンバ54及び1つ又は2つ以上のガス路56,56(2つが示されている)を有し、これらガス路56,56は、ガスチャンバ54をガス通路32,32に連結している。スピナレット本体52は、複数のノズル58及びこれらノズルに固定された複数本の静止ピン62を有し、複数のノズル58及び複数本の静止ピン62は、複数個のロウ64及び複数個のコラム66から成るアレイの状態にグループ化され、アレイは、周囲68を有する。
Method A method or process for forming the nonwoven web 12 will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 11. The method includes forming a molten material 22 (polymer) and directing the molten material (polymer) through a die block 26. The molten material 22 (polymer) may be a homopolymer or two different polymers, each polymer being directed to a particular group of nozzles 58. Desirably, the molten material 22 (polymer) is polypropylene. The molten material 22 (polymer) is heated upstream of the die block 26, typically in the extruder 20 to a temperature of at least about 170°C. The die block 26 has a cavity 30 and an inlet 28 connected to the cavity 30. The inlet 28 carries the molten material 22 into the die block 26. Further, one or more gas passages 32, 32 for carrying the pressurized gas (air) to the spinneret body 52 are formed through the die block 26. Each of the gas passages 32, 32 (two shown) has an inner diameter d. An insert 34 is positioned within each of the gas passages 32,32. Each insert 34, 34 has an inner circumference or inner diameter d 1 and an outer circumference or outer diameter d 2 . The majority of the outer diameter d 2 of each insert 34, 34 is smaller than the inner diameter d of each of the gas passages 32, 32, thereby forming a chamber 48 therebetween. The spinneret body 52 is fixed to the die block 26. The spinneret body 52 has a gas chamber 54 and one or more gas passages 56, 56 (two shown) that connect the gas chamber 54 to the gas passages 32, 32. Connected to. The spinneret body 52 has a plurality of nozzles 58 and a plurality of stationary pins 62 fixed to these nozzles, and the plurality of nozzles 58 and the plurality of stationary pins 62 include a plurality of rows 64 and a plurality of columns 66. Grouped into an array of arrays, the arrays having a perimeter 68.

ガス分配プレート70がスピナレット本体52に固定されている。ガス分配プレート70を貫通して複数の第1の開口部72、第2の開口部74及び第3の開口部76が形成されている。第1の開口部72の各々は、ノズル58の各々をそれぞれ受け入れ、第2の開口部74の各々は、静止ピン62の各々をそれぞれ受け入れ、第3の開口部76の各々は、第1の開口部72及び第2の開口部74に隣接して位置している。 The gas distribution plate 70 is fixed to the spinneret body 52. A plurality of first openings 72, second openings 74 and third openings 76 are formed through the gas distribution plate 70. Each of the first openings 72 receives each of the nozzles 58, each of the second openings 74 receives each of the stationary pins 62, and each of the third openings 76 receives the first. It is located adjacent to the opening 72 and the second opening 74.

外側部材78がスピナレット本体52から間隔を置いて位置するよう外側部材78がガス分配プレート70に固定されている。外側部材78を貫通して複数個の第1の拡大開口部80及び第2の拡大開口部82が形成されている。第1の拡大開口部80の各々は、ノズル58の各々をそれぞれ包囲し、第2の拡大開口部82の各々は、静止ピン62の各々を包囲している。ノズル58及び静止ピン62のアレイは、少なくとも1つのロウ64及び少なくとも1つのコラム66を有し、これらは、第2の拡大開口部82で構成されている周囲68に隣接して配置されている。 The outer member 78 is secured to the gas distribution plate 70 such that the outer member 78 is spaced from the spinneret body 52. A plurality of first enlarged openings 80 and second enlarged openings 82 are formed through the outer member 78. Each of the first enlarged openings 80 surrounds each of the nozzles 58, and each of the second enlarged openings 82 surrounds each of the stationary pins 62. The array of nozzles 58 and stationary pins 62 has at least one row 64 and at least one column 66, which are located adjacent a perimeter 68 made up of a second enlarged opening 82. ..

本方法は、ガス分配プレート70に形成されている複数個の第1、第2及び第3の開口部72,74,76を通って加圧ガス(空気)を差し向けるステップを更に含む。溶融材料22(ポリマー)をノズル58の各々に通して押し出して多数本のフィラメント86を形成する。次に、多数本のフィラメント86の各々の少なくとも一部分を外側部材78に形成された第1の拡大開口部80を通って所定の速度で放出されている加圧ガスで囲む。外側部材78に形成されている第2の拡大開口部82を出た加圧ガス(空気)を用いてフィラメント86の全てを周りの周囲空気から隔離する。 The method further includes directing pressurized gas (air) through a plurality of first, second and third openings 72,74,76 formed in the gas distribution plate 70. The molten material 22 (polymer) is extruded through each of the nozzles 58 to form multiple filaments 86. Next, at least a portion of each of the multiple filaments 86 is surrounded by a pressurized gas being released at a predetermined rate through a first enlarged opening 80 formed in the outer member 78. The pressurized gas (air) exiting the second enlarged opening 82 formed in the outer member 78 is used to isolate all of the filaments 86 from the surrounding ambient air.

フィラメント86は、ノズル58の各々の末端部96から押し出されると、凝固し始め、そして流出している加圧ガス(空気)によって減衰されて繊維98の状態になる。オプションとしての第2の減衰段階は、アスピレータ100を用いて達成でき、これについては図11を参照されたい。アスピレータ100を利用する場合、アスピレータ100内の加圧ガス(空気)は、第1の拡大開口部80及び第2の拡大開口部82を出ている加圧ガスの速度の少なくとも2倍の(2倍を超える)速度を有する。望ましくは、アスピレータ100内の加圧ガス(空気)は、第1の拡大開口部80及び第2の拡大開口部82を出ている加圧ガスの速度の少なくとも5倍の速度を有する。より望ましくは、アスピレータ100内の加圧ガス(空気)は、第1の拡大開口部80及び第2の拡大開口部82を出ている加圧ガスの速度の少なくとも10倍の速度を有する。フィラメント86をフィラメント86の流れ方向に本質的に平行に差し向けられる加圧ガス(空気)によって減衰させる。これは、他の方法では、特に従来のスパンボンド法では、減衰させるガス(空気)が急角度でフィラメントへ差し向けられるので重要である。減衰ガス(空気)をフィラメント86の流れ方向に本質的に平行に保つことによって、フィラメント86の多数のロウ及びコラムを減衰させて独特の性質及び特性を備えた繊維98の状態にすることができる。これら独特の特性のうちの2つとしては、小径の又は細い繊維98を形成する特徴及び従来のメルトブローン繊維よりも極めて強固な繊維98を形成する特徴が挙げられる。繊維98は、通常、連続繊維として押し出される。 As the filaments 86 are extruded from each end 96 of the nozzle 58, they begin to solidify and are attenuated by the outflowing pressurized gas (air) into fibers 98. The optional second damping stage can be achieved with the aspirator 100, see FIG. When using the aspirator 100, the pressurized gas (air) in the aspirator 100 is at least twice as fast as the velocity of the pressurized gas exiting the first enlarged opening 80 and the second enlarged opening 82 (2 (More than double) speed. Desirably, the pressurized gas (air) in the aspirator 100 has a velocity that is at least five times the velocity of the pressurized gas exiting the first enlarged opening 80 and the second enlarged opening 82. More desirably, the pressurized gas (air) in the aspirator 100 has a velocity that is at least 10 times the velocity of the pressurized gas exiting the first enlarged opening 80 and the second enlarged opening 82. The filament 86 is dampened by a pressurized gas (air) that is directed essentially parallel to the flow direction of the filament 86. This is important because the dampening gas (air) is steered to the filament in other ways, especially in the conventional spunbond method. By keeping the dampening gas (air) essentially parallel to the direction of flow of the filament 86, multiple rows and columns of the filament 86 can be damped to a fiber 98 with unique properties and characteristics. .. Two of these unique properties include the ability to form small diameter or fine fibers 98 and the ability to form fibers 98 that are significantly stronger than conventional meltblown fibers. The fibers 98 are usually extruded as continuous fibers.

繊維98を動いている表面104上に集めて不織ウェブ12を形成する。可動面104は、フォーミングワイヤ106であっても良く、コンベヤベルトであっても良く、回転ドラムであっても良く、ドラム型コレクタであっても良く、デュアルドラム型コレクタ等であっても良い。 The fibers 98 are collected on the moving surface 104 to form the nonwoven web 12. The movable surface 104 may be the forming wire 106, a conveyor belt, a rotating drum, a drum type collector, a dual drum type collector, or the like.

本方法は、不織ウェブ12にこれが動いている表面104上に位置している間、真空を加えてプロセスガス及び周りの周囲空気を除去すると共に繊維98が飛び回るのを制限し、それによりウェブの一様性を高めるステップを更に含むのが良い。真空を動いている表面104に隣接して配置された真空チャンバ110によって供給するのが良い。望ましくは、真空チャンバ110は、動いている表面104の下に位置する。 The method applies a vacuum to the nonwoven web 12 while it is positioned on the moving surface 104 to remove the process gas and surrounding ambient air and to limit the fibers 98 from flying around, thereby causing the web to fly. May be further included. The vacuum may be provided by a vacuum chamber 110 located adjacent to the moving surface 104. Desirably, the vacuum chamber 110 is located below the moving surface 104.

本方法は、不織ウェブ12を結合するステップを更に含むのが良い。ボンダ112は、真空チャンバ110の下流側に又は繊維98が動いている表面104に接触する場所の下流側に配置されるのが良い。ボンダ112は、不織ウェブ12の個々のスポット、ゾーン、線、領域等を結合して不織ウェブ12の一体性を高めるよう機能する。カッタ116をボンダ112の下流側に配置するのが良い。カッタ116は、不織ウェブ12の一区分を隣の区分から切断し、切り離し、スリットし又は分離するのに役立つ。カッタ116は、当業者に知られている任意種類又は形式の切断機構体であって良い。 The method may further include the step of joining the nonwoven webs 12. The bonder 112 may be located downstream of the vacuum chamber 110 or downstream of where the fibers 98 contact the moving surface 104. The bonder 112 functions to combine individual spots, zones, lines, regions, etc. of the nonwoven web 12 to enhance the integrity of the nonwoven web 12. The cutter 116 is preferably arranged on the downstream side of the bonder 112. The cutter 116 serves to cut, cut, slit or separate one section of the nonwoven web 12 from an adjacent section. The cutter 116 may be any type or type of cutting mechanism known to those of ordinary skill in the art.

最後に、仕上がり状態の不織ウェブ12を供給ロール114に巻き取って不織ウェブ12を利用することができる製造現場又は場所まで不織ウェブ12を輸送することができるようにするステップを含むのが良い。不織ウェブ12を種々の製品に且つ多くの用途のために用いることができる。良好な強度特性を備えた微小直径の繊維は、種々の吸収性製品、例えばおむつ、生理用ナプキン、パンティライナー、トレーニングパンツ、失禁用衣類等への使用に特に望ましい。良好な強度特性を備えた微小直径繊維を遮音体、断熱体、ワイプ等にも使用できる。繊維98を更に種々の製品に使用することができる。 Finally, there is the step of winding the finished nonwoven web 12 onto a supply roll 114 so that the nonwoven web 12 can be transported to a manufacturing site or location where the nonwoven web 12 is available. Is good. The nonwoven web 12 can be used in a variety of products and for many applications. Fine diameter fibers with good strength properties are particularly desirable for use in various absorbent products such as diapers, sanitary napkins, panty liners, training pants, incontinence garments and the like. Fine diameter fibers with good strength characteristics can be used for sound insulation, heat insulation, wipes, etc. The fibers 98 can also be used in various products.

不織ウェブ
上述した装置10で製造された不織ウェブ12は、溶融材料22(ポリマー)で作られた複数本の繊維98を含む。望ましくは、溶融材料22(ポリマー)はホモポリマーである。より望ましくは、溶融材料22(ポリマー)はポリプロピレンである。オプションとして、不織ウェブ12は、2種類又は3種類以上の互いに異なるポリマー樹脂で形成できる。さらに、不織ウェブ12は、2成分繊維を含むことができる。
Nonwoven Web The nonwoven web 12 produced by the apparatus 10 described above comprises a plurality of fibers 98 made of a molten material 22 (polymer). Desirably, the molten material 22 (polymer) is a homopolymer. More desirably, the molten material 22 (polymer) is polypropylene. Optionally, the nonwoven web 12 can be formed of two or more different polymeric resins. Additionally, the nonwoven web 12 can include bicomponent fibers.

不織ウェブ12は、約0.5マイクロメートルから約50マイクロメートルまでの範囲にある平均繊維直径を有する。望ましくは、平均繊維直径は、約1マイクロメートルから約30マイクロメートルまでの範囲にある。より望ましくは、平均繊維直径は、約1マイクロメートルから約20マイクロメートルまでの範囲にある。さらにより望ましくは、平均繊維直径は、約1マイクロメートルから約15マイクロメートルまでの範囲にある。最も望ましくは、平均繊維直径は、約1マイクロメートルから約10マイクロメートルまでの範囲にある。平均繊維直径の標準偏差は、0.5マイクロメートルを超えるべきである。 The nonwoven web 12 has an average fiber diameter in the range of about 0.5 micrometer to about 50 micrometers. Desirably, the average fiber diameter is in the range of about 1 micrometer to about 30 micrometers. More desirably, the average fiber diameter is in the range of about 1 micrometer to about 20 micrometers. Even more desirably, the average fiber diameter is in the range of about 1 micrometer to about 15 micrometers. Most desirably, the average fiber diameter is in the range of about 1 micrometer to about 10 micrometers. The standard deviation of the average fiber diameter should exceed 0.5 micrometer.

不織ウェブ12は、1平方メートル当たり少なくとも約0.5グラム(gsm)の坪量を有する。望ましくは、不織ウェブ12は、少なくとも約1gsmの坪量を有する。より望ましくは、不織ウェブ12は、少なくとも約20gsmの坪量を有する。さらにより望ましくは、不織ウェブ12は、少なくとも約50gsmの坪量を有する。最も望ましくは、不織ウェブ12は、約100gsmを超える坪量を有する。 The nonwoven web 12 has a basis weight of at least about 0.5 grams per square meter (gsm). Desirably, the nonwoven web 12 has a basis weight of at least about 1 gsm. More desirably, the nonwoven web 12 has a basis weight of at least about 20 gsm. Even more desirably, the nonwoven web 12 has a basis weight of at least about 50 gsm. Most desirably, nonwoven web 12 has a basis weight of greater than about 100 gsm.

不織ウェブ12は、不織ウェブの縦方向(MD)に測定して、不織ウェブの1センチメートル当たり1平方メートル当たりグラム当たり約10グラム力(gf/gsm/cm不織ウェブ幅)(9,810ニュートン/[(kg/m2)×m不織ウェブ幅])から約100gf/gsm/cm不織ウェブ幅(98,100ニュートン/[(kg/m2)×m不織ウェブ幅])までの範囲にある引張り強さを有する。望ましくは、不織ウェブ12は、不織ウェブの縦方向(MD)に測定して、約12gf/gsm/cm不織ウェブ幅(11,772ニュートン/[(kg/m2)×m不織ウェブ幅])から約80gf/gsm/cm不織ウェブ幅(78,480ニュートン/[(kg/m2)×m不織ウェブ幅])までの範囲にある引張り強さを有する。より望ましくは、不織ウェブ12は、不織ウェブの縦方向(MD)に測定して、約13gf/gsm/cm不織ウェブ幅(12,753ニュートン/[(kg/m2)×m不織ウェブ幅])から約70gf/gsm/cm不織ウェブ幅までの範囲にある引張り強さを有する。さらにより望ましくは、不織ウェブ12は、不織ウェブの縦方向(MD)に測定して、約14gf/gsm/cm不織ウェブ幅(13,734ニュートン/[(kg/m2)×m不織ウェブ幅])から約60gf/gsm/cm不織ウェブ幅(58,860ニュートン/[(kg/m2)×m不織ウェブ幅])までの範囲にある引張り強さを有する。最も望ましくは、不織ウェブ12は、不織ウェブの縦方向(MD)に測定して、約15gf/gsm/cm不織ウェブ幅(14,715ニュートン/[(kg/m2)×m不織ウェブ幅])から約50gf/gsm/cm不織ウェブ幅(49,050ニュートン/[(kg/m2)×m不織ウェブ幅])までの範囲にある引張り強さを有する。 The nonwoven web 12 has a force of about 10 grams per gram per square meter of the nonwoven web (gf/gsm/cm nonwoven web width) (9) as measured in the machine direction (MD) of the nonwoven web. , 810 newtons/[(kg/m 2 )×m non-woven web width]) to about 100 gf/gsm/cm non-woven web width (98,100 newtons/[(kg/m 2 )×m non-woven web width]] ) Has a tensile strength in the range up to. Desirably, nonwoven web 12 has a width of about 12 gf/gsm/cm nonwoven web (11,772 newtons/[(kg/m 2 )×m nonwoven) as measured in the machine direction (MD) of the nonwoven web. Web width]) to about 80 gf/gsm/cm non-woven web width (78,480 Newtons/[(kg/m 2 )×m non-woven web width]). More desirably, the nonwoven web 12 has a width of the nonwoven web of about 13 gf/gsm/cm (12,753 Newtons/[(kg/m 2 )×m nonwoven) as measured in the machine direction (MD) of the nonwoven web. Woven web width]) to about 70 gf/gsm/cm non-woven web width. Even more desirably, the nonwoven web 12 has a nonwoven web width of about 14 gf/gsm/cm nonwoven web width (13,734 Newtons/[(kg/m 2 )×m), as measured in the machine direction (MD) of the nonwoven web. Nonwoven web width]) to about 60 gf/gsm/cm nonwoven web width (58,860 newtons/[(kg/m 2 )×m nonwoven web width]). Most desirably, the nonwoven web 12 has a nonwoven web width (14,715 newtons/[(kg/m 2 )×m nonwoven) of about 15 gf/gsm/cm nonwoven web width, measured in the machine direction (MD) of the nonwoven web. Woven web width]) to about 50 gf/gsm/cm non-woven web width (49,050 newtons/[(kg/m 2 )×m non-woven web width]).

不織ウェブ12を形成する繊維98は、ランダムに配列されている。 The fibers 98 forming the nonwoven web 12 are randomly arranged.

不織ウェブ12を形成する繊維98は、不織ウェブ12の一体性を高めるために結合されるのが良い。繊維98は、種々の技術を用いて結合できる。例えば、繊維98を機械的に結合し、流体力学的に結合し、熱的に結合し又は化学的に結合すること等をすることができる。当業者に知られているスポットボンディング、ゾーンボンディング並びに他のボンディング技術を用いることができる。 The fibers 98 forming the nonwoven web 12 may be combined to increase the integrity of the nonwoven web 12. The fibers 98 can be bonded using various techniques. For example, the fibers 98 can be mechanically bonded, hydrodynamically bonded, thermally bonded, chemically bonded, or the like. Spot bonding, zone bonding as well as other bonding techniques known to those skilled in the art can be used.

以下の実験を実施したが、これら実験結果は、上述の装置10及び方法を用いて製造された不織ウェブ12の独特の特性を示している。 The following experiments were conducted and the results of these experiments show the unique properties of nonwoven webs 12 produced using the apparatus 10 and method described above.

実験
1.本発明の不織ウェブ
ウィスコンシン州54942‐8635グリーンビル、スート・B、N992クオリティ・ドライブに営業所を持つバイアックス‐ファイバーフィルム・コーポレーション(Biax-FiberFilm Corporation)により製造された多列スピナレット52,52が固定されている2つの25°ダイを有するパイロットラインを用いて以下の不織サンプルを製造した。各スピナレット52,52は、全部で4,150個のノズルを有し、各ノズルは、0.305mmの内径d3を有していた。各ノズル58は、加圧ガス(空気)が流出することができる外側部材78の第1の拡大開口部80によって包囲されていた。第1の拡大開口部80の各々の内径d6は、1.4mmであった。比較として、バイアックス‐ファイバーフィルム・コーポレーションによって製造された典型的な市販のスピナレットは、1メートル当たり約6,000個〜約11,000個のノズルを有することができる。従来のメルトブローン材料22(ポリマー)を互いに異なる供給業者から得たが、処理条件及びシステムパラメータは、表1に開示されている。
Experiment
1. Nonwoven web of the present invention Multi-row spinnerets 52,52 manufactured by Biax-FiberFilm Corporation with offices at N992 Quality Drive, Soot B, Greenville, Wisconsin 54942-8635. The following non-woven samples were made using a pilot line with two 25° dies fixed to each other. Each spinneret 52, 52, having a total of at 4,150 nozzles, each nozzle had an inside diameter d 3 of 0.305 mm. Each nozzle 58 was surrounded by a first enlarged opening 80 in an outer member 78 through which pressurized gas (air) could flow. The inner diameter d 6 of each of the first enlarged openings 80 was 1.4 mm. By way of comparison, a typical commercial spinneret manufactured by Biax-Fiber Film Corporation can have from about 6,000 to about 11,000 nozzles per meter. Conventional meltblown material 22 (polymer) was obtained from different suppliers, but the process conditions and system parameters are disclosed in Table 1.

表1

Figure 2020122256
Table 1
Figure 2020122256

2.プロセス条件
上述のパイロットラインを用いて数種類の不織ウェブを作った。
3種類の互いに異なるポリマー樹脂を用いた。第1のポリマー樹脂は、商標名Achieve 6936G1で市販されているエクソンモービル(ExxonMobil)社製のポリプロピレン(PP)樹脂であった。エクソンモービル・ケミカル(ExxonMobil Chemical )社は、テキサス州77079‐1398、ヒューストン、ケーティ・フリーウェイ13501に営業所を有する。Achieve 6936G1は、210℃及び2.16kgで米国標準試験方法(ASTM)D1238に準拠して1,550グラム/10分(g/10分)のメルト流量を有する。第2のポリマー樹脂は、エクソンモービル(ExxonMobil)ポリプロピレン‐PP3155であった。PP3155は、210℃及び2.16kgで米国標準試験方法(ASTM)D1238に準拠して35g/10分のメルト流量を有する。第3のポリマー樹脂は、リヨンデルバセル(LyondellBasell)によって市販されているMetocene MF650W であった。リヨンデルバセルは、テキサス州77010、ヒューストン、マッキニー・ストリート1221、スート700、リヨンデルバセル・タワーに営業所を有する。Metocene MF650W は、210℃及び2.16kgで米国標準試験方法(ASTM)D1238に準拠して500g/10分のメルト流量を有する。互いに異なるサンプルのプロセス条件は、表1に開示されている。
2. Process Conditions Several types of nonwoven webs were made using the pilot line described above.
Three different polymer resins were used. The first polymer resin was a polypropylene (PP) resin manufactured by ExxonMobil under the tradename Achieve 6936G1. ExxonMobil Chemical has offices in Katy Freeway 13501, Houston, Texas 77079-1398. Achieve 6936G1 has a melt flow rate of 1,550 grams/10 minutes (g/10 minutes) according to American Standard Test Method (ASTM) D1238 at 210° C. and 2.16 kg. The second polymer resin was ExxonMobil polypropylene-PP3155. PP3155 has a melt flow rate of 35 g/10 min according to American Standard Test Method (ASTM) D1238 at 210° C. and 2.16 kg. The third polymer resin was Metocene MF650W marketed by LyondellBasell. Lyon Del Basel has offices in Lyon Del Basel Tower, 1221 McKinney Street, Houston, Houston 77010, Texas. Metocene MF650W has a melt flow rate of 500 g/10 min according to American Standard Test Method (ASTM) D1238 at 210° C. and 2.16 kg. The process conditions for the different samples are disclosed in Table 1.

3.特性決定方法
3.1坪量
坪量は、単位面積当たりの質量として定義されており、坪量は、1平方メートル当たりのグラム(g/m2)又は1平方ヤード当たりのオンス(osy)という単位で測定可能である。坪量試験をASTM規格ASTM D3776と同等のINDA規格IST130.1に従って実施した。INDAは、“Association of the Non-Woven Fabrics Industry ”(不織布業協会)の略語である。10個の互いに異なるサンプルを不織布中の互いに異なる場所からダイカットしたが、各サンプルは、100平方センチメートル(cm2)に等しい個々の面積を有していた。高感度天秤を用いてこの天秤上で重さの±0.1%以内で各サンプルの重量を測定した。平均重量に100を乗算することにより坪量をグラム/平方メートル(g/m2)の単位で測定した。
3. Characteristic determination method
3.1 Basis weight Basis weight is defined as the mass per unit area, which can be measured in units of grams per square meter (g/m 2 ) or ounces per square yard (osy). Is. Basis weight tests were performed according to INDA standard IST 130.1, which is equivalent to ASTM standard ASTM D3776. INDA is an abbreviation for "Association of the Non-Woven Fabrics Industry". Ten different samples were die cut from different locations in the nonwoven, each sample having an individual area equal to 100 square centimeters (cm 2 ). The weight of each sample was measured within ±0.1% of the weight on this balance using a high sensitivity balance. Basis weight was measured in grams/square meters (g/m 2 ) by multiplying the average weight by 100.

3.2繊維直径測定
繊維の形態学的特徴及び製造された不織ウェブの繊維直径分布を検査するため、サンプルを金の10ナノメートル(nm)の薄い層でスパッタコーティングし、そしてオランダ国9652AMアイントホーフェン、ディレンバーグストラート9Eに営業所を持つフェノム・ワールド・BV(Phenom World BV )によって製造された走査型電子顕微鏡モデルSEM、Phenom G2 で分析した。電子ビームについて5キロボルト(kV)の加速電圧下でイメージを500×倍率及び1500×倍率で撮影した。Image J ソフトウェアを用いて繊維直径を測定した。“Image J ”は、アメリカ国立衛生研究所で開発した公有財産であるJava(登録商標)準拠イメージ処理プログラムであり、これをhttp://imagej.nih.gov/ij/ からダウンロードすることができる。各サンプルについて少なくとも100の個々の繊維直径を測定した。
3.2 Fiber Diameter Measurement To examine the morphological characteristics of the fibers and the fiber diameter distribution of the produced nonwoven web, the sample was sputter coated with a thin layer of 10 nanometers (nm) of gold and the Netherlands 9652AM. Analysis was performed with a scanning electron microscope model SEM, Phenom G2, manufactured by Phenom World BV, which has a sales office in Dillenberg-Strat 9E, Eindhoven. Images were taken at 500x and 1500x magnification under an accelerating voltage of 5 kilovolts (kV) for the electron beam. Fiber diameter was measured using Image J software. "Image J" is a Java (registered trademark) compliant image processing program, which is a public property developed by the National Institutes of Health, and can be downloaded from http://imagej.nih.gov/ij/ .. At least 100 individual fiber diameters were measured for each sample.

3.3布引張り強さ
破断力は、破損又は破断させるために支持された不織ウェブに加えられる最大力として定義される。不織ウェブのような延性材料に関し、不織ウェブは、破断前に最大の力を受ける。引張り強さをINDA規格IST 110.4(95)と同一であるASTM規格D5035‐90に従って測定した。不織ウェブの引張り強さを測定するために、各不織ウェブからの6個の試料ストリップを不織ウェブの幅方向に互いに異なる場所で切欠いたが、各ストリップは、25.4ミリメートル(mm)×152.4mm(1インチ×6インチ)の寸法を有していた。各ストリップを引張り試験機のジョー相互間にクランプし、この引張り試験機は、スウィング・アルバート・テンシル・テスタ(Thwing Albert Tensile Tester)であった。クランプは、10インチ(25.4cm)/分の一定伸張速度でストリップを引っ張った。平均破断力及び破断力での平均伸び百分率を不織ウェブの幅当たり坪量当たりのグラム力(gf/gsm/cm)の単位で各不織布について記録した。
3.3 Fabric Tensile Strength Break Force is defined as the maximum force applied to a supported nonwoven web to break or break. For ductile materials such as non-woven webs, the non-woven web experiences maximum force before breaking. Tensile strength was measured according to ASTM standard D5035-90 which is identical to INDA standard IST 110.4 (95). To measure the tensile strength of the nonwoven web, six sample strips from each nonwoven web were cut at different locations across the width of the nonwoven web, each strip being 25.4 millimeters (mm). )×152.4 mm (1 inch×6 inch). Each strip was clamped between the jaws of a tensile tester, which was a Swing Albert Tensile Tester. The clamp pulled the strip at a constant extension rate of 10 inches (25.4 cm)/min. The average breaking force and the average percent elongation at breaking force were recorded for each nonwoven in units of grams force per width per basis weight of the nonwoven web (gf/gsm/cm).

3.4通気度測定
不織布の通気度は、特定の圧力降下での布の面積を通る測定空気流量である。アクストロン・エア・パーミアビリティ・テスタ(Akustron Air Permeability Tester)を用いて125Paに等しい圧力降下で繊維マットについて通気度を測定した。各マットについて10個の測定値を記録し、平均値は、本明細書に記録されている。通気度を測定するこの方法は、フレージャー(Frazier )型通気度試験方法又はASTM D737試験方法と均等である。
3.4 Air Permeability Measurement The air permeability of a nonwoven fabric is the measured air flow rate through the area of the fabric at a particular pressure drop. The air permeability was measured on the fiber mats with a pressure drop equal to 125 Pa using an Akstron Air Permeability Tester. Ten measurements were recorded for each mat, and the average value is recorded here. This method of measuring air permeability is equivalent to the Frazier type air permeability test method or the ASTM D737 test method.

実施例1
この実施例では、本発明者は、ウェブ特性に対するスピニング技術の作用効果を見ていた。同一のポリマー樹脂を用いて3つの互いに異なる不織ウェブを製造した。3つ全ては、同一の坪量を有していたが、異なるスピナレット設計及び異なる処理条件を用いて各不織ウェブを紡糸した。表2に示されているように、バイアックス(Biax)多列スピナレット設計を用いてサンプルS‐1を製造したが、このバイアックス多列スピナレット設計は、空気断熱インサート34又は第1の拡大開口部80の周囲84を包囲する空気囲いカーテン(第2の拡大開口部82)を備えていなかった。従来型メルトブローン法を用いてサンプルS‐2を製造したが、この従来型メルトブローン法は、傾斜した空気ジェットと共に一線をなすだけのノズルを有していた。本発明の方法を用いてサンプルS‐3を製造した。
Example 1
In this example, the inventor has seen the effect of spinning techniques on web properties. Three different nonwoven webs were made using the same polymeric resin. All three had the same basis weight, but each nonwoven web was spun using different spinneret designs and different processing conditions. As shown in Table 2, a sample S-1 was made using a Biax multi-row spinneret design, but this bi-ax multi-row spinneret design uses the air insulation insert 34 or the first enlarged opening. There was no air enclosure curtain (second enlarged opening 82) surrounding the perimeter 84 of section 80. Sample S-2 was manufactured using the conventional meltblown method, which had nozzles that only lined up with a tilted air jet. Sample S-3 was prepared using the method of the present invention.

サンプルS‐3は、サンプルS‐1又はサンプルS‐2と比較して縦方向(MD)の引張り強さのほぼ2倍を達成した。また、注目されるように、サンプルS‐3の繊維直径は、従来型メルトブローンサンプルS‐2の繊維直径よりも僅かに大きかった。直径のこの差の主要な理由は、本発明の方法を用いた場合、環状チャネル中の低温の空気が多列方式でフィラメント86の流れ方向に本質的に平行に差し向ける。加うるに、低温ガス(空気)を用いて繊維98を減衰させることによって、繊維の結晶化度を増大させることができると共に凝固後の繊維98内の分子鎖を整列させることができる。この特徴により、強固な細い繊維98へのフィラメントの減衰が容易になる。従来型メルトブローン法では、高温空気ジェットを用いて減衰用空気を急な又は傾斜した角度で導入する。 Sample S-3 achieved almost twice the tensile strength in the machine direction (MD) as compared to Sample S-1 or Sample S-2. Also, as noted, the fiber diameter of sample S-3 was slightly larger than the fiber diameter of conventional meltblown sample S-2. The main reason for this difference in diameter is that the cold air in the annular channel is directed essentially parallel to the flow direction of the filament 86 in a multi-row fashion using the method of the present invention. In addition, damping the fibers 98 with a cold gas (air) can increase the crystallinity of the fibers and align the molecular chains within the fibers 98 after solidification. This feature facilitates the damping of the filament into strong, thin fibers 98. In the conventional meltblown method, a hot air jet is used to introduce damping air at a steep or inclined angle.

次に図12を参照すると、本発明に従って製造された不織ウェブ12の別の関心のある特徴は、広い「繊維直径分布」である。この「繊維直径分布」と従来型メルトブローン法を用いて製造された不織ウェブの「繊維直径分布」と比較すると、標準偏差の値及び「繊維直径分布」が非常に異なるということは、極めて明確である。本発明者の装置10内におけるこの広い「繊維直径分布」の主要な理由は、多列スピナレット設計の使用になる。周囲84を備えた状態で配置されたノズル58を出ているフィラメント86(図10を参照されたい)は、周りの周囲空気及び迅速な急冷時間に暴露されず、従って、これらフィラメント86は、長く高温状態のままである傾向があり、それにより、スピナレット本体52の外側の列内に配置されたノズル58から押し出されているフィラメント86よりも細い繊維98を生じさせる傾向がある。周囲68に隣接して配置された外側の列64内の静止ピン62でノズル58を置き換えることによって(図7を参照されたい)、空気カーテン又はシュラウドが複数本の押し出されたフィラメント86の周りに形成される。この空気カーテン又はシュラウドは、周りの周囲空気と押し出されたフィラメント86の相互作用を遅らせる。この遅れは、各ノズル58の末端先端部96のところでの凝固を阻止すると共に旧式のバイアックス多列スピナレットを用いた場合に見受けられるショット及びロープ状欠陥を減少させる。この初期の多列スピナレットは、米国特許第5,476,616号明細書に教示されている。「ショット欠陥」という表現は、ウェブ形成プロセス中に生じるポリマーの小さな球状粒子を意味している。表2は又、スパンブローンサンプルS‐3の通気道が同一条件で製造された従来型メルトブローンサンプルS‐1よりも少なくとも50%高いことを示している。かかる増加の主要な理由は、繊維直径が大きく、しかも繊維サイズの標準偏差に反映される繊維直径分布が広いことにある。 Referring now to FIG. 12, another interesting feature of the nonwoven web 12 made in accordance with the present invention is the broad "fiber diameter distribution." Comparing this "fiber diameter distribution" with the "fiber diameter distribution" of the nonwoven web produced using the conventional melt blown method, it is very clear that the standard deviation value and the "fiber diameter distribution" are very different. Is. The main reason for this broad "fiber diameter distribution" within our device 10 is the use of a multi-row spinneret design. The filaments 86 (see FIG. 10) exiting the nozzle 58 arranged with the perimeter 84 are not exposed to the surrounding ambient air and rapid quenching time, and thus these filaments 86 are long. It tends to remain hot, resulting in finer fibers 98 than filaments 86 being extruded from nozzles 58 located in the outer row of spinneret bodies 52. By replacing the nozzle 58 with a stationary pin 62 in an outer row 64 located adjacent the perimeter 68 (see FIG. 7), an air curtain or shroud is wrapped around the extruded filaments 86. It is formed. This air curtain or shroud slows the interaction of the extruded filament 86 with the surrounding ambient air. This delay prevents solidification at the distal tip 96 of each nozzle 58 and reduces the shot and rope defects found with the older biax multi-row spinneret. This early multi-row spinneret was taught in US Pat. No. 5,476,616. The expression "shot defects" means small spherical particles of polymer that form during the web forming process. Table 2 also shows that the airways of the spanblown sample S-3 are at least 50% higher than the conventional meltblown sample S-1 made under the same conditions. The main reason for this increase is that the fiber diameter is large and the fiber diameter distribution reflected in the standard deviation of the fiber size is wide.

表2:実施例1のサンプル性能

Figure 2020122256
注:1gf/gsm/cm=981ニュートン/(kg/m2)×メートル Table 2: Sample performance of Example 1
Figure 2020122256
Note: 1 gf/gsm/cm=981 Newton/(kg/m 2 )×meter

理解されるべきこととして、不織ウェブ12中の繊維98は、約0.9マイクロメートル〜約5マイクロメートルの標準偏差を有するのが良い。望ましくは、不織ウェブ12中の繊維98は、約0.92マイクロメートル〜約3マイクロメートルの標準偏差を有する。より望ましくは、不織ウェブ12中の繊維98は、約0.95マイクロメートル〜約1.5マイクロメートルの標準偏差を有する。 It should be understood that the fibers 98 in the nonwoven web 12 may have a standard deviation of about 0.9 micrometers to about 5 micrometers. Desirably, the fibers 98 in the nonwoven web 12 have a standard deviation of about 0.92 micrometers to about 3 micrometers. More desirably, the fibers 98 in the nonwoven web 12 have a standard deviation of about 0.95 micrometers to about 1.5 micrometers.

実施例2
この第2の実施例では、本発明の方法によって製造されたサンプルS‐5と従来型メルトブローン法によって製造されたサンプルS‐4及び従来型スパンボンド法により製造されたサンプルS‐6と比較した。3つのサンプルを作ったが、各サンプルは、同一の坪量を有していた。表3に示されているように、サンプルS‐5の特性は、メルトブローンウェブS‐4の特性とスパムボンドS‐6の特性のほぼ真ん中であった。表3は又、サンプルS‐5(本発明の方法を用いて製造された)の通気度は、従来型メルトブローンサンプルS‐4と従来型スパンボンドサンプルS‐6とのほぼ真ん中にあることを示している。これにより、本発明者の新規な技術がメルトブローン繊維とほぼ同じ細い繊維直径を有するが、スパンボンド繊維と比較して強固である不織ウェブを製造することができるということが分かる。
Example 2
This second example compares sample S-5 made by the method of the present invention with sample S-4 made by the conventional meltblown method and sample S-6 made by the conventional spunbond method. .. Three samples were made, but each sample had the same basis weight. As shown in Table 3, the properties of Sample S-5 were approximately in the middle of those of Meltblown Web S-4 and Spambond S-6. Table 3 also shows that the air permeability of sample S-5 (made using the method of the invention) is approximately in the middle of conventional meltblown sample S-4 and conventional spunbond sample S-6. Showing. This shows that the inventors' new technique is capable of producing a nonwoven web which has a fine fiber diameter about the same as meltblown fibers, but is stronger than spunbond fibers.

図13を参照すると、本発明の不織ウェブ12(サンプルS‐5)の縦方向(MD)引張り強さは、メルトブローンウェブサンプルS‐4のMD引張り強さの2倍を超え、しかもスパンボンドウェブサンプルS‐6のMD引張強度のほぼ半分であった。別の注目に値する特徴は、本発明の不織ウェブ12(サンプルS‐5)の伸び率は、メルトブローンウェブサンプルS‐4の伸び率のほぼ3倍であり且つスパンボンドウェブサンプルS‐6の伸び率とほぼ同じであった。 Referring to FIG. 13, the nonwoven web 12 (Sample S-5) of the present invention has a machine direction (MD) tensile strength that is greater than twice the MD tensile strength of the meltblown web sample S-4 and is spunbonded. It was almost half the MD tensile strength of web sample S-6. Another notable feature is that the nonwoven web 12 of the present invention (Sample S-5) has an elongation that is approximately three times that of the meltblown web sample S-4 and that of the spunbond web sample S-6. It was almost the same as the growth rate.

上述の2つのサンプルから、本発明の装置及び方法を用いて作られた不織ウェブ12は、独特であり、しかも従来型メルトブローン法を用いて作られた不織ウェブ又は従来型スパンボンド法を用いて作られた不織ウェブによって示される特性のほぼ真ん中にある特性を有している。 From the above two samples, the non-woven web 12 made using the apparatus and method of the present invention is unique, yet non-woven web made using the conventional meltblown process or a conventional spunbond process. It has properties that are approximately in the middle of those exhibited by the nonwoven webs made with it.

さらに、本発明の装置10は、広汎な不織ウェブを製造するために多種多様なポリマー樹脂を用いるのに十分融通性があり且つ汎用性がある。メルトブローン等級の樹脂並びにスパンボンド等級の樹脂を用いて装置10を作動させることができる。
表3:実施例2のサンプル性能

Figure 2020122256
Further, the apparatus 10 of the present invention is sufficiently flexible and versatile to use a wide variety of polymeric resins to make a wide variety of nonwoven webs. Meltblown grade resins as well as spunbond grade resins can be used to operate the apparatus 10.
Table 3: Sample performance of Example 2
Figure 2020122256

本発明を幾つかの特定の実施形態と関連して説明したが、理解されるべきこととして、上述の説明に照らして多くの変更例、多くの改造例、及び多くの変形例が当業者には明らかである。 Although the present invention has been described in connection with some specific embodiments, it should be understood that many variations, modifications, and variations to those skilled in the art in light of the above description. Is clear.

Claims (20)

溶融ポリマーで作られた複数本の繊維で構成されている不織ウェブであって、前記繊維は、平均繊維直径が約0.5ミクロンから約50ミクロンまでの範囲にあり、坪量が少なくとも約0.5gsmであり、縦方向に測定された引張り強さが約12gf/gsm/cm不織ウェブ幅から約100gf/gsm/cm不織ウェブ幅までの範囲にある、不織ウェブ。 A non-woven web composed of a plurality of fibers made of a molten polymer, the fibers having an average fiber diameter in the range of about 0.5 microns to about 50 microns and a basis weight of at least about. A nonwoven web having a tensile strength, measured in the machine direction, of 0.5 gsm and ranging from about 12 gf/gsm/cm nonwoven web width to about 100 gf/gsm/cm nonwoven web width. 前記平均繊維直径は、約1ミクロンから約30ミクロンまでの範囲にある、請求項1記載の不織ウェブ。 The nonwoven web of claim 1, wherein the average fiber diameter is in the range of about 1 micron to about 30 microns. 前記平均繊維直径は、約1ミクロンから約20ミクロンまでの範囲にある、請求項1記載の不織ウェブ。 The nonwoven web of claim 1, wherein the average fiber diameter is in the range of about 1 micron to about 20 microns. 前記平均繊維直径は、約1ミクロンから約10ミクロンまでの範囲にある、請求項1記載の不織ウェブ。 The nonwoven web of claim 1, wherein the average fiber diameter is in the range of about 1 micron to about 10 microns. 前記溶融ポリマーは、ホモポリマーである、請求項1記載の不織ウェブ。 The nonwoven web of claim 1, wherein the molten polymer is a homopolymer. 前記不織ウェブは、2つの互いに異なるポリマー樹脂から作られている、請求項1記載の不織ウェブ。 The non-woven web of claim 1, wherein the non-woven web is made from two different polymeric resins. 前記不織ウェブ中の前記複数本の繊維は、約0.9ミクロンから約5ミクロンまでの範囲にある標準偏差を有する、請求項1記載の不織ウェブ。 The nonwoven web of claim 1, wherein the plurality of fibers in the nonwoven web have a standard deviation in the range of about 0.9 microns to about 5 microns. 前記繊維は、ランダムに配置されている、請求項1記載の不織ウェブ。 The non-woven web of claim 1, wherein the fibers are randomly arranged. 前記繊維は、機械的に結合されている、請求項8記載の不織ウェブ。 9. The nonwoven web of claim 8, wherein the fibers are mechanically bonded. 溶融ホモポリマーで作られた複数本の繊維で構成されている不織ウェブであって、前記繊維は、平均繊維直径が約0.5ミクロンから約50ミクロンまでの範囲にあり、坪量が少なくとも約0.5gsmであり、縦方向に測定された引張り強さが約12gf/gsm/cm不織ウェブ幅から約80gf/gsm/cm不織ウェブ幅までの範囲にある、不織ウェブ。 A non-woven web composed of a plurality of fibers made of a molten homopolymer, said fibers having an average fiber diameter in the range of about 0.5 microns to about 50 microns and a basis weight of at least A nonwoven web having a tensile strength measured in the machine direction of about 0.5 gsm in the range of about 12 gf/gsm/cm nonwoven web width to about 80 gf/gsm/cm nonwoven web width. 前記繊維は、流体力学的に結合されている、請求項10記載の不織ウェブ。 The non-woven web of claim 10, wherein the fibers are hydrodynamically bonded. 前記繊維は、熱的に結合されている、請求項10記載の不織ウェブ。 11. The nonwoven web of claim 10, wherein the fibers are thermally bonded. 前記繊維は、化学的に結合されている、請求項10記載の不織ウェブ。 The nonwoven web of claim 10, wherein the fibers are chemically bonded. 前記平均繊維直径は、約1ミクロンから約10ミクロンまでの範囲にあり、前記引張り強さは、約13gf/gsm/cm不織ウェブ幅から約70gf/gsm/cm不織ウェブ幅までの範囲にある、請求項10記載の不織ウェブ。 The average fiber diameter is in the range of about 1 micron to about 10 microns, and the tensile strength is in the range of about 13 gf/gsm/cm nonwoven web width to about 70 gf/gsm/cm non-woven web width. 13. The nonwoven web of claim 10, wherein 前記ホモポリマーは、ポリプロピレンである、請求項10記載の不織ウェブ。 11. The nonwoven web of claim 10, wherein the homopolymer is polypropylene. 溶融ホモポリマーで作られた複数本の繊維で構成されている不織ウェブであって、前記繊維は、平均繊維直径が約1ミクロンから約50ミクロンまでの範囲にあり、坪量が少なくとも約1gsmであり、縦方向に測定された引張り強さが約15gf/gsm/cm不織ウェブ幅から約50gf/gsm/cm不織ウェブ幅までの範囲にある、不織ウェブ。 A non-woven web composed of a plurality of fibers made of molten homopolymer, the fibers having an average fiber diameter in the range of about 1 micron to about 50 microns and a basis weight of at least about 1 gsm. And a tensile strength measured in the machine direction in the range of about 15 gf/gsm/cm nonwoven web width to about 50 gf/gsm/cm nonwoven web width. 前記平均繊維直径は、約1ミクロンから約30ミクロンまでの範囲にある、請求項16記載の不織ウェブ。 The nonwoven web of claim 16, wherein the average fiber diameter is in the range of about 1 micron to about 30 microns. 前記平均繊維直径は、約1ミクロンから約15ミクロンまでの範囲にある、請求項16記載の不織ウェブ。 17. The nonwoven web of claim 16, wherein the average fiber diameter is in the range of about 1 micron to about 15 microns. 前記平均繊維直径は、約1ミクロンから約10ミクロンまでの範囲にある、請求項16記載の不織ウェブ。 The nonwoven web of claim 16, wherein the average fiber diameter is in the range of about 1 micron to about 10 microns. 前記繊維は、ランダムに配置され且つ機械的に結合されている、請求項16記載の不織ウェブ。 18. The nonwoven web of claim 16, wherein the fibers are randomly arranged and mechanically bonded.
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