JP2005194675A

JP2005194675A - 繊維集合体の製造方法

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Publication number: JP2005194675A
Application number: JP2004004749A
Authority: JP
Inventors: Toshio Aikawa; 登志夫相川; Yoshiaki Muramoto; 嘉朗村本
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2024-01-09
Also published as: JP4446748B2

Abstract

【課題】繊維径のバラツキの少ない、つまり繊維径の揃った繊維集合体を製造できる方法を提供すること。
【解決手段】本発明の繊維集合体の製造方法は、樹脂を溶媒に溶解させた紡糸原液を用い、静電紡糸法により紡糸した繊維を直接集積させて繊維集合体を製造する方法において、紡糸原液の溶媒として水への溶解性が１００ｇ／１００ｍｌ以上のものを主体として用いるとともに、静電紡糸法による紡糸空間を相対湿度４０％以下の所定の相対湿度、かつ前記所定の相対湿度の±２％の相対湿度に維持した状態で実施する方法である。前記静電紡糸法による紡糸空間を取り囲むように閉鎖的空間とするとともに、前記所定の相対湿度の気体を一定風量で前記閉鎖的空間へ供給するのが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は繊維集合体の製造方法に関する。

繊維集合体を構成する繊維の繊維径が小さいと、分離性能、液体保持性能、払拭性能、隠蔽性能、絶縁性能、或いは柔軟性など、様々な性能に優れているため、繊維集合体を構成する繊維の繊維径は小さいのが好ましい。このような繊維径の小さい繊維からなる繊維集合体の製造方法として、紡糸原液をノズルから押し出すとともに、押し出した紡糸原液に電界を作用させて紡糸原液を延伸し、繊維径の小さい繊維とした後に捕集して繊維集合体とする、いわゆる静電紡糸方法が知られている。

より具体的には、「溶媒として揮発性溶媒を用いて高分子を溶解した高分子溶液を製造する段階と、前記高分子溶液を電荷誘導紡糸工程により紡糸する段階、及びコレクタ上に累積される微細繊維状高分子ウェブを得る段階とを含む微細繊維状高分子ウェブの製造方法であり、前記電荷誘導紡糸工程の操業空間の相対湿度は０〜４０％である微細繊維状高分子ウェブの製造方法」が開示されている（特許文献１）。この方法は、確かに相対湿度をこの範囲とすることで安定して紡糸を行うことができる方法であったが、得られる微細繊維の繊維径のバラツキが大きく、所望の性能を持った繊維集合体を作製できないという問題があった。

特開２００２−２４９９６６号公報（請求項４など）

本発明は、前記問題点を解決することを目的としてなされたもので、繊維径のバラツキの少ない、つまり繊維径の揃った繊維集合体を製造できる方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１にかかる発明は、「樹脂を溶媒に溶解させた紡糸原液を用い、静電紡糸法により紡糸した繊維を直接集積させて繊維集合体を製造する方法において、紡糸原液の溶媒として水への溶解性が１００ｇ／１００ｍｌ以上のものを主体として用いるとともに、静電紡糸法による紡糸空間を相対湿度４０％以下の所定の相対湿度、かつ前記所定の相対湿度の±２％の相対湿度に維持した状態で実施することを特徴とする、繊維集合体の製造方法」である。本発明者らは、水への溶解性が１００ｇ／１００ｍｌ以上の溶媒は水分を取り込みやすく、取り込んだ水分は紡糸原液の樹脂の貧溶媒として作用し、樹脂の溶解度が低下し、紡糸原液の粘度が上昇し、更にゲル化や凝固が起りやすいため、相対湿度が変化し、溶媒中に取り込まれる水分量が変化することによって、紡糸原液の粘度も変化するため、一定電界をノズルから押し出した紡糸原液に作用させても、繊維径が変化してしまうことを見出した。更に、その影響度は相対湿度が一定の範囲内にあれば一定であることも見出した。そこで、本発明においては、相対湿度４０％以下の所定の相対湿度、かつ前記所定の相対湿度の±２％の相対湿度に維持した状態で静電紡糸を実施することで、相対湿度による紡糸原液に与える影響を一定とし、繊維径に与える影響を一定とすることによって、繊維径の揃った、所望の繊維径の繊維集合体を製造できるようにしたのである。

本発明の請求項２にかかる発明は、「前記紡糸原液の主体とする溶媒が、Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ,Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンの中から選ばれる溶媒であることを特徴とする、請求項１記載の繊維集合体の製造方法」である。これらの溶媒は、室温付近で飽和蒸気圧に達したとしても、爆発下限よりも十分に低い濃度にまでしかならず、静電紡糸を行っている際に、仮にスパーク放電などが起こっても、爆発の心配が少ないため好適な溶媒である。また、これらの溶媒は樹脂の溶解性が比較的高く、更に蒸気圧がそれほど高くなく、急速に揮発することもないため、好適に使用できる。

本発明の請求項３にかかる発明は、「前記静電紡糸法による紡糸空間を取り囲むように閉鎖的空間とするとともに、前記所定の相対湿度の気体を一定風量で前記閉鎖的空間へ供給することを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の繊維集合体の製造方法」である。このように、紡糸空間を閉鎖的空間とすることによって、所定の相対湿度の±２％の相対湿度に維持した状態で静電紡糸法を実施しやすい。また、このような閉鎖的空間とすると、紡糸空間中における溶媒の蒸気濃度はどんどん高くなり、溶媒の蒸発が抑制され、繊維径が細くなり、繊維径のバラツキが発生しやすい傾向があり、最悪の場合には、溶媒の蒸気濃度が飽和に達してしまい、静電紡糸を行うことが困難となるため、前記所定の相対湿度の気体を一定風量で前記閉鎖的空間へ供給することによって、紡糸空間における溶媒の蒸気濃度も一定とし、繊維径の揃った、所望の繊維径の繊維からなる繊維集合体を安定して製造することができる。

本発明の繊維集合体の製造方法によれば、繊維径の揃った、所望の繊維径の繊維集合体を製造することができる。

本発明の繊維集合体の製造方法について、繊維集合体の製造方法を実施できる製造装置の概念的模式断面図である図１をもとに説明する。

図１の製造装置は、紡糸原液をノズル２へ供給できる紡糸原液供給装置１、紡糸原液供給装置１から供給された紡糸原液を吐出するノズル２、ノズル２から吐出され、電界によって延伸された繊維を捕集するアースされた捕集体３、ノズル２とアースされた捕集体３との間に電界を形成するために、ノズル２に電圧を印加できる電圧印加装置４、ノズル２と捕集体３とを収納した紡糸容器６、紡糸容器６へ所定相対湿度の気体を供給できる気体供給装置７、及び紡糸容器６内の気体を排気できる排気装置８を備えている。

このような製造装置を用いて繊維集合体を製造する場合、まず、紡糸原液を用意する。この紡糸原液は静電紡糸可能な樹脂を溶媒に溶解させた溶液である。樹脂は特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレングリコール、部分けん化ポリビニルアルコール、完全けん化ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレン、或いはポリプロピレンなどを使用できる。これら例示以外の樹脂も使用可能であり、例示以外の樹脂も含め、２種以上の樹脂を溶媒に溶解させた溶液（つまり、紡糸原液）を用いることもできる。

この紡糸原液の主体とする溶媒は、水への溶解性が１００ｇ／１００ｍｌ以上の溶媒（以下、「主溶媒」ということがある）である。このような主溶媒は水分を取り込みやすく、取り込んだ水分が樹脂の貧溶媒として作用し、樹脂の溶解度を低下させ、紡糸原液の粘度が上昇し、更にゲル化や凝固が起りやすいため、相対湿度が変化し、主溶媒中に取り込まれる水分量が変化することによって、紡糸原液の粘度も変化するため、一定電界を紡糸原液に作用させても、繊維径が変化しやすいものである。この傾向は水への溶解性が高いものほど顕著であり、完全に水と混和する主溶媒は最も影響を受けやすい。本発明においては、相対湿度の管理を行うことによって、このような影響を一定とし、完全に水と混和するような主溶媒を用いた場合であっても、繊維径の揃った繊維集合体を製造することができる。なお、「水への溶解性」は、純水１００ｇに対して攪拌しながら溶媒を滴下していき、混合溶液が白濁したり、分離したりする直前の滴下量をいう。また、「主体としている」とは、溶媒の質量の５０％以上を占めていることをいう。

この主溶媒としては、樹脂によっても変化するため、特に限定するものではないが、例えば、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，４−ジオキサン、ピリジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、アセトニトリル、ギ酸などを挙げることができる。これらの中でも、Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ,Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンは、室温付近で飽和蒸気圧に達したとしても、爆発下限よりも十分に低い濃度にまでしかならず、静電紡糸を行っている際に、仮にスパーク放電などが起こっても、爆発の心配が少なく、また、これらの主溶媒は樹脂の溶解性が比較的高く、更に蒸気圧がそれほど高くなく、急速に揮発することもないため、好適に使用できる。なお、水への溶解性が１００ｇ／１００ｍｌ以上である限り、例示以外の主溶媒も使用可能である。また、水への溶解性が１００ｇ／１００ｍｌ以上で、組成の異なる２種類以上の溶媒（上記例示した主溶媒以外の溶媒も含む）の総量が、紡糸原液を構成する溶媒全体の質量の５０％以上を占めている混合溶液も主溶媒として使用できる。

本発明の紡糸原液の一部を構成する溶媒は、前記主溶媒以外に、水への溶解性が１００ｇ／１００ｍｌ未満の溶媒（以下、「従溶媒」ということがある）を含んでいても良い。より具体的には、従溶媒として、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、トリクロロエタン、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート等を挙げることができる。

本発明の紡糸原液は上述のような樹脂を主溶媒に溶解させたもの（従溶媒を含む場合もある）であるが、その際の濃度は、樹脂の組成、樹脂の分子量、主溶媒等によって変化するため、特に限定するものではないが、静電紡糸への適用性の点から、粘度が１０〜５０００ｍＰａ・ｓの範囲となるような濃度であるのが好ましく、２０〜４０００ｍＰａ・ｓの範囲となるような濃度であるのがより好ましい。粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であると、主溶媒が蒸発せず繊維状になりにくい傾向があり、粘度が５０００ｍＰａ・ｓを超えると、紡糸原液が延伸されにくくなり、繊維状となりにくい傾向があるためである。なお、この「粘度」は、粘度測定装置を用い、温度２５℃で測定した、シェアレート１００ｓ^−１の時の値をいう。

このような紡糸原液は紡糸原液供給装置１によって、ノズル２へ供給される。この供給された紡糸原液はノズル２から押し出されるとともに、アースされた捕集体３と電圧印加装置４によって印加されたノズル２との間の電界による延伸作用を受け、繊維化しながら捕集体３へ向かって飛翔する（いわゆる静電紡糸法）。そして、この飛翔した繊維は直接、捕集体３上に集積し、繊維集合体を形成する。なお、紡糸原液供給装置１は特に限定されるものではないが、例えば、シリンジポンプ、チューブポンプ、ディスペンサ等を使用することができる。

図１における紡糸原液のノズル２からの押し出し方向は、重力と直交する方向、かつ捕集体３の方向であるため、捕集体３に紡糸原液の滴下が生じない構成となっている。しかしながら、紡糸原液のノズル２からの押し出し方向は、図１とは異なる方向であっても良い。

この紡糸原液を押し出すノズル２の直径は、得ようとする繊維の繊維径によって変化するため、特に限定するものではないが、例えば、繊維の繊維径を０．７μｍ以下とする場合には、ノズル２の直径（内径）は０．１〜２．０ｍｍ程度であるのが好ましい。

また、ノズル２は金属製であっても、非金属製であっても良い。ノズル２が金属製であれば、電圧印加装置４から電圧を印加することにより、ノズル２を一方の電極として使用することができ、ノズル２が非金属製である場合には、ノズル２の内部に電極を設置し、この内部電極へ電圧印加装置４から電圧を印加することにより、押し出した紡糸原液に電界を作用させることができる。

図１においては、電圧印加装置４によりノズル２に電圧を印加するとともに、捕集体３をアースすることにより電界を形成しているが、図１とは逆に、ノズル２をアースするとともに、捕集体３に電圧を印加して電界を形成しても良いし、ノズル２と捕集体３の両方に電圧を印加するものの、電位差を設けるように印加して電界を形成しても良い。なお、この電界は、繊維の繊維径、ノズル２と捕集体３との距離、紡糸原液の主溶媒、紡糸原液の粘度などによって変化するため、特に限定するものではないが、０．２〜５ｋＶ／ｃｍであるのが好ましい。電界強度が５ｋＶ／ｃｍを超えると、空気の絶縁破壊が生じやすい傾向があり、０．２ｋＶ／ｃｍ未満であると、紡糸原液の延伸が不十分で繊維形状となりにくい傾向があるためである。

なお、電圧印加装置４は特に限定されるものではないが、例えば、直流高電圧発生装置やヴァン・デ・グラフ起電機を用いることができる。また、印加電圧は前述のような電界強度とすることができれば良く、特に限定するものではないが、５〜５０ＫＶ程度であるのが好ましい。

また、印加する電圧の極性はプラスとマイナスのいずれであっても良いが、繊維の拡がりを抑制し、繊維が均一に分散した繊維集合体を製造しやすいように、ノズル２側がプラス電位となるようにするのが好ましい。特に、電圧印加時のコロナ放電を抑制しやすいように、捕集体３をアースし、ノズル２をプラスに印加して、ノズル２がプラス電位となるようにするのが好ましい。

図１における捕集体３はドラムであるが、繊維を捕集できるものであれば良く、特に限定されるものではない。例えば、金属製や炭素などからなる導電性材料又は有機高分子などからなる非導電性材料からなる、不織布、織物、編物、ネット、平板、或いはベルトを、捕集体３として使用することができる。また、場合によっては水や有機溶媒などの液体を捕集体３として使用できる。

図１のように、捕集体３を他方の電極として使用する場合には、捕集体３は体積抵抗が１０^９Ω以下の導電性材料（例えば、金属製）からなるのが好ましい。一方、ノズル２側から見て、捕集体３よりも後方に対向電極として導電性材料を配置する場合には、捕集体３は必ずしも導電性材料からなる必要はない。後者のように、捕集体３よりも後方に対向電極を配置する場合、捕集体３と対向電極とは接触していても良いし、離間していても良い。

本発明の製造方法を実施できる図１においては、上述のような静電紡糸法を、紡糸容器６内に設置したノズル２及び捕集体３を用いるとともに、紡糸容器６へ所定の相対湿度の気体を気体供給装置７を用いて一定風量で供給することによって、ノズル２から捕集体３までの間の紡糸空間５を相対湿度４０％以下の所定の相対湿度、かつ前記所定の相対湿度の±２％の相対湿度に維持した状態で実施するとともに、紡糸容器６内の気体を排気装置８を用いて排出することができる。そのため、水分を取り込みやすい主溶媒を使用した紡糸原液であっても、相対湿度による影響を一定とすることができ、紡糸原液に与える相対湿度の影響を一定とすることができるため、繊維径の揃った、所望の繊維径の繊維集合体を製造できる。

このように気体供給装置７から供給される気体の相対湿度が４０％以下であるのは、紡糸原液が水分を取り込むことによる樹脂の溶解性の低下、紡糸原液の粘度上昇、及びゲル化や凝固の影響が比較的少なく、繊維化可能であるためである。なお、気体供給装置７から供給する気体の相対湿度をどの程度とするかは、前述のように相対湿度によって繊維径が変化することに加えて、紡糸原液（つまり主溶媒や樹脂）によって影響度が異なるため、紡糸しようとする紡糸原液を用いて各種相対湿度で紡糸を行って、実験的に確定することができる。より具体的には、紡糸しようとする紡糸原液を相対湿度が一定（±１％）の状態下で静電紡糸を実施し、その条件で得られる繊維径を確認する。この操作を、相対湿度を何水準かに変えて行い、相対湿度と繊維径との関係を把握する。この結果から、所望の繊維径を得るために必要な相対湿度を決定できる。

例えば、図５に概念的模式断面図を示すような製造装置（捕集体３がアルミ箔を貼ったアルミ板１１であること、及び排気装置８の位置が異なること以外は、図１の製造装置と同じ）を用い、重量平均分子量４２万のポリアクリロニトリルを、Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミドに濃度１０ｍａｓｓ％となるように溶解させた紡糸原液を用いて、内径が０．４ｍｍのステンレス製ノズル２から１０ｃｍ離れた位置に配置した、アルミ箔を貼ったアルミ板１１上に、紡糸した繊維を集積させて、繊維集合体を形成した。この繊維集合体の形成は、紡糸空間５の相対湿度を２０±１％、２５±１％、３０±１％、３５±１％、及び４０±１％に維持した状態で実施した。そして、各相対湿度で製造した繊維集合体の平均繊維径を計測した。この結果は図６に示す通りであった。この図６から明らかなように、平均繊維径が０．３μｍの繊維集合体を製造したい場合には、相対湿度を２０．９％にすれば良いことがわかる。なお、平均繊維径は繊維集合体の両表面における電子顕微鏡写真を撮影し、各電子顕微鏡写真から繊維径（各表面５０本づつ）を計測し、算術平均した値である。

また、本発明においては、所定の相対湿度の±２％の相対湿度に維持することが重要である。これは前述の通り、主溶媒の水への溶解性が１００ｇ／１００ｍｌ以上であると、相対湿度が変化することで繊維径が変化してしまうため、水分の影響を一定とし、繊維径の揃った繊維集合体を製造できるようにするためである。このことは、前述の図６の結果から、所定の相対湿度の±２％の相対湿度に維持すれば、ほぼ同じ平均繊維径とすることができることが明らかである。図６の結果からも明らかなように、この相対湿度の変動が小さければ小さい程、水分の影響を一定とすることができるため、所定相対湿度の±１．５％以内であるのが好ましく、±１％以内であるのがより好ましい。このように所定相対湿度に保つには、例えば、市販の温湿度調節装置を用いて調湿した気体を紡糸空間５へ一定風量で供給したり、一定圧力に加圧した気体を紡糸空間５へ一定風量で供給することで達成することができる。

図１においては、紡糸容器６を用いることによって、紡糸空間５（つまり、ノズル２と捕集体３との間の空間）を取り囲み、閉鎖的空間としているため、所定の相対湿度の±２％の相対湿度に維持した状態で静電紡糸法を実施しやすい。

なお、図１のように、紡糸容器６へ所定の相対湿度の気体を一定風量で供給するのが好ましい。風量に変動があると、風量の変動によって主溶媒の揮発速度に差が生じ、結果として繊維径のバラツキの大きい繊維集合体となる傾向があるためである。この「一定風量」とは、風量の変化が±１０％以内であることをいい、風量の変化が小さければ小さい程、繊維径のバラツキの小さい繊維集合体とすることができるため、風量の変化は±８％以内であるのが好ましく、±５％以内であるのがより好ましい。このような一定風量の所定の相対湿度の気体を供給できる方法として、例えば、流量計を通して供給する方法や、一定圧力に減圧された圧縮空気を供給する方法などを挙げることができる。なお、所定相対湿度の気体の供給個所は１ヶ所である必要はなく、２ヶ所以上から供給することができる。また、複数のノズルがある場合には、個々のノズル毎に供給することもできる。

なお、所定相対湿度の気体の供給方向は、紡糸空間５における相対湿度を所定相対湿度に維持できるのであれば、特に限定するものではないが、図１のように、繊維の飛翔方向と所定の相対湿度の気体の供給方向とが一致するように供給すると、繊維の飛翔を妨げないため好ましい供給方向である。なお、図１において、ノズル２よりも上方から下方へ供給しても良いし、反対に、ノズル２よりも下方から上方へ供給しても良い。

また、所定相対湿度の気体の供給量は、押し出される紡糸原液の量と樹脂濃度によって適宜決定することができる。つまり、蒸発する溶媒量を計算し、飽和蒸気に達する気体量よりも多い気体量を供給量とすれば良い。なお、供給する所定相対湿度の気体の種類は特に制限はないが、例えば、空気、窒素、二酸化炭素、アルゴンなどを使用できる。経済的見地からは空気が好ましい。

なお、気体供給装置７としては、例えば、プロペラファン、シロッコファン、エアコンプレッサー、或いは温湿度調整機能を備えた送風機などを使用することができる。

図１のように紡糸容器６によって閉鎖的空間を形成する場合、紡糸容器６はノズル２と捕集体３とを収納できるものであれば良く、特に限定するものではない。

図１においては紡糸容器６内の気体を排気装置８を用いて排出しながら静電紡糸を行うことができる。これは、静電紡糸を行っていると、紡糸容器６内における溶媒の蒸気濃度がどんどん高くなり、溶媒の蒸発が抑制され、繊維径が細くなり、繊維径のバラツキが発生しやすい傾向があり、最悪の場合には、溶媒の蒸気濃度が飽和に達してしまい、静電紡糸を行うことが困難となるが、気体を排出することによって紡糸空間５における溶媒の蒸気濃度も一定として、繊維径の揃った、所望の繊維径の繊維からなる繊維集合体を、安定して製造することができるようにするためである。なお、排気装置８は特に限定するものではないが、例えば、排気口に設置されたファンであることができる。図１のように、気体供給装置７によって紡糸容器６へ所定相対湿度の気体を供給する場合には、単に排気口を設けるだけで供給量と同量の気体を排出することができるため、排気装置８は必ずしも設ける必要はない。なお、図１のように排気装置８により排気する場合、排気量は供給量と同じであることが好ましい。供給量と排気量が異なると、紡糸空間５における圧力が変わることによって、溶媒の蒸発速度が変わって、繊維径のバラツキが生じやすいためである。

図１の製造装置は上述のように、紡糸容器６を使用して閉鎖的空間を形成する態様であるが、本発明は紡糸容器６を使用する態様に限定されず、例えば、図２に別の繊維集合体製造装置の概念的模式断面図を示すように、一部が開放された紡糸容器本体６ａと、前記紡糸容器本体６ａの開放部との間に隙間を形成できる紡糸容器補助部材６ｂとを組み合わせることによって、閉鎖的空間を形成し、紡糸空間５を所定相対湿度に維持することができる。図２における製造装置は、紡糸容器６に替えて紡糸容器本体６ａと紡糸容器補助部材６ｂを使用していること、気体供給装置７の位置を繊維の飛翔方向と直交する方向に配置し、所定相対湿度の気体を供給していること、及び排気装置８を設けていないこと以外は、図１の製造装置と全く同様であることができる。なお、図２においては、紡糸容器本体６ａの開放部よりも大きい紡糸容器補助部材６ｂを使用しているが、紡糸容器本体６ａの開放部と同じ大きさ又は小さい大きさであっても、閉鎖的空間を形成することができる。また、図２においては、紡糸容器本体６ａと紡糸容器補助部材６ｂとによって形成される排気口８ａから気体を排気しやすいように、気体供給装置７の位置を繊維の飛翔方向と直交する方向に配置しているが、紡糸空間５を所定相対湿度に維持できる限り、気体供給装置７はどこに配置しても良い。更に、図２においては、紡糸容器本体６ａと紡糸容器補助部材６ｂとによって単に排気口８ａを形成しているが、排気口８ａにファンを接続するなど、図１と同様に排気装置８を設置しても良い。

図１の製造装置は上述のように、紡糸容器６を使用して閉鎖的空間を形成する態様であるが、紡糸空間５を所定相対湿度に維持することができる限り、図３（概念的模式断面）に示すような開放的な状態で実施することもできる。つまり、図３は図１のような紡糸容器６を備えておらず、気体供給装置７からの所定相対湿度の気体を緩衝箱９を通して、紡糸空間５を所定相対湿度に維持している。図３における製造装置は、紡糸容器６を備えていないこと、排気装置８を備えていないこと、及び気体供給装置７からの所定相対湿度の気体を緩衝箱９を通していること以外は、図１と全く同様であることができる。なお、緩衝箱９は気体が局所的に風量が変わることがないように、つまり紡糸空間５における風量が一定であるように調整するためのものであって、例えば、気体の供給口に、金属又は樹脂製のパンチングプレート、布、不織布などの多孔性材料を備えた箱から構成することができる。

図１の製造装置は前述のように、気体供給装置７から単に気体を供給する態様であるが、図４の製造装置のように、多孔性材料１０ａ（例えば、金属又は樹脂製のパンチングプレート、布、不織布など）を介して気体を供給することができる。つまり、図４は気体供給装置７から供給された気体の紡糸空間５への供給量を一定にすることができるように、多孔性材料１０ａを備えている。図４における製造装置は、気体供給装置７からの気体供給方向が紡糸原液の吐出方向と直交する方向であること、上述の通り、多孔性材料１０ａを備えていること、及び上記と同様の多孔性材料１０ｂを排気装置８の手前に備えていること以外は、図１と全く同様であることができる。なお、多孔性材料１０ｂを備えていることによって、排気が局所的に起こらず、紡糸容器６内の上方から下方への均一な気体の流れを形成でき、紡糸空間５における相対湿度と風量とを一定にすることができる。

以下に、本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例）
重量平均分子量４２万のポリアクリロニトリルを、Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミドに濃度１０ｍａｓｓ％となるように溶解させた紡糸原液（粘度：９３０ｍＰａ・ｓ）を用意した。

また、図４に示すような製造装置を用意した。つまり、シリンジ（紡糸原液供給装置１）にポリテトラフルオロエチレン製チューブを接続し、更に前記チューブの先端に、内径が０．４ｍｍのステンレス製ノズル２を取り付けた。次いで、前記ノズル２に高電圧電源（電圧印加装置４）を接続した。更に、前記ノズル２と対向し、１０ｃｍ離れた位置に、表面に導電フッ素加工を施したステンレス薄板を取り付けたドラム（捕集体３、アース済み）を設置した。上記ノズル２及びドラム３を透明塩化ビニル製直方体紡糸容器６（幅：８００ｍｍ、高さ：８００ｍｍ、奥行き：６５０ｍｍ）に入れた。また、直方体紡糸容器６の上方に、気体供給装置７を接続した。この気体供給装置７は、エアコンプレッサー、中空糸膜式除湿装置、バルブ付流量計及びバブラーからなり、エアコンプレッサーのエアを中空糸膜式除湿装置に通した後、２分岐させ、それぞれをバルブ付流量計へ供給し、一方のエアは保温した水中にバブリング（バブリングエア）させ、もう一方のエア（除湿エア）はそのままの状態で、これらエアを再び混合して、直方体紡糸容器６へ調湿エアを供給できるものである。更に、直方体紡糸容器６の下方に排気ファン（排気装置８）を接続するとともに、直方体紡糸容器６の排気ファン８を接続した排気口の手前に湿度センサーを設置した。なお、直方体紡糸容器６は、気体供給装置７から供給された気体の供給量を一定にすることができ、紡糸空間５における相対湿度と風量とを一定にできる、パンチングプレート（多孔性材料１０ａ）、及びパンチングプレート（多孔性材料１０ｂ）を備えたものを使用した。

次いで、前記紡糸原液を前記シリンジ１に入れ、マイクロフィーダーを用いて、重力の作用方向と直角の方向へ押し出す（押し出し量：２．５ｇ／時間）とともに、前記ドラム３を一定速度（表面速度：０．９ｍ／分）で回転させながら、前記高電圧電源４からノズル２に＋１６ｋＶの電圧を印加して、押し出した紡糸原液に電界を作用させて繊維化し、前記ドラム３のステンレス薄板上に集積させて繊維集合体を形成した。なお、繊維集合体を形成する際に、気体供給装置７の除湿エアとバブリングエアのそれぞれの流量を調節することにより、相対湿度３０％に設定した調湿エアを２００Ｌ／分で供給（風量の変化率：±１％以下）するとともに、排気口から出てくる気体を排気ファン８で排気し、直方体紡糸容器６内、つまり紡糸空間５における相対湿度を２９．３〜３１．５％に維持した。また、繊維集合体を形成する際に、前記ノズル２はドラム３の回転方向と直角方向に一定速度（移動速度：２．５ｃｍ／分）で往復揺動させて、繊維集合体の均一性を高めた。

得られた繊維集合体の両表面を電子顕微鏡写真を撮影し、各電子顕微鏡写真から繊維径（５０本）を計測し、平均繊維径を算出したところ、表面、裏面ともに０．３６μｍで、繊維径の揃った繊維集合体であった。

（比較例）
実施例の気体供給装置７に替えて、送風機を用いて空気を２００Ｌ／分で供給（風量の変化率：±５％以下）するとともに排気口から出てくる気体を排気ファン８で排気したこと以外は、実施例と全く同様にして繊維集合体を製造した。なお、直方体紡糸容器６内、つまり紡糸空間５における相対湿度は２８．８〜３７．５％で、相対湿度は後半のほうが低くなるように変動した。

得られた繊維集合体の両表面を電子顕微鏡写真を撮影し、各電子顕微鏡写真から繊維径（５０本）を計測し、平均繊維径を算出したところ、片面が０．４０μｍであったのに対して、他面が０．３５μｍで、繊維径のバラツキの大きい繊維集合体であった。

繊維集合体製造装置の概念的模式断面図別の繊維集合体製造装置の概念的模式断面図更に別の繊維集合体製造装置の概念的模式断面図更に別の繊維集合体製造装置の概念的模式断面図更に別の繊維集合体製造装置の概念的模式断面図相対湿度と平均繊維径との関係を表すグラフ

符号の説明

１紡糸原液供給装置
２ノズル
３捕集体
４電圧印加装置
５紡糸空間
６紡糸容器
６ａ紡糸容器本体
６ｂ紡糸容器補助部材
７気体供給装置
８排気装置
８ａ排気口
９緩衝箱
１０ａ多孔性材料
１０ｂ多孔性材料
１１アルミ板（捕集体）

Claims

樹脂を溶媒に溶解させた紡糸原液を用い、静電紡糸法により紡糸した繊維を直接集積させて繊維集合体を製造する方法において、紡糸原液の溶媒として水への溶解性が１００ｇ／１００ｍｌ以上のものを主体として用いるとともに、静電紡糸法による紡糸空間を相対湿度４０％以下の所定の相対湿度、かつ前記所定の相対湿度の±２％の相対湿度に維持した状態で実施することを特徴とする、繊維集合体の製造方法。
前記紡糸原液の主体とする溶媒が、Ｎ,Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ,Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンの中から選ばれる溶媒であることを特徴とする、請求項１記載の繊維集合体の製造方法。
前記静電紡糸法による紡糸空間を取り囲むように閉鎖的空間とするとともに、前記所定の相対湿度の気体を一定風量で前記閉鎖的空間へ供給することを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の繊維集合体の製造方法。