JP2007224458A - 繊維集合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 生産性良く、繊維集合体を製造することのできる、繊維集合体の製造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、静電紡糸法により紡糸した繊維を、シリコーン系化合物及び／又はフッ素系化合物が表面に存在する第１集積体上に集積させて、初期繊維集合体を形成する第１集積工程、前記第１集積工程で形成した初期繊維集合体を、第２集積体へ移動させる移動工程、及び第２集積体上の初期繊維集合体上に、静電紡糸法により紡糸した繊維を集積させる第２集積工程、とによって製造する方法である。
【選択図】 図１

Description

本発明は繊維集合体の製造方法に関する。より具体的には、スケールアップさせた工業的生産に対応できる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、濾過性能、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、細繊維化した後に捕集して繊維集合体とする、いわゆる静電紡糸法が知られている。

このような静電紡糸法により繊維集合体を製造する場合、繊維を捕集する集積体を必要とするが、このような集積体を構成する材料として、アルミニウム（特許文献１）やステンレススチール（特許文献２）からなるものが一般的であった。このような集積体を用いて静電紡糸法により繊維集合体を製造した場合、繊維が集積体に固着してしまい、剥離するのが困難で、連続的に繊維集合体を製造することが困難であった。

そのため、集積体に集積した繊維集合体をドクターブレードによって機械的に剥離させ、連続的に繊維集合体を製造することが知られている（特許文献３）が、ドクターブレードによって剥離する際に繊維集合体が裂けたり、皺が入るなど、少なからず繊維集合体に影響を及ぼすため、所望性能をもった繊維集合体を連続して製造できなかった。

特願２００４−２５６９７４号公報（実施例） 特願２００３−７３９６４号公報（実施例） 米国特許第２０４８６５１号明細書（第４欄第１２行〜第１５行）

そこで、本願出願人は集積体表面をシリコーン樹脂、又は金属とフッ素系樹脂との複合層とすることにより、前記課題を解決できることを提案した。

このようにして、繊維集合体の集積体からの剥離性を解決できたため、本願出願人は、静電紡糸法による繊維集合体の製造をスケールアップさせ、工業的生産を開始しようとした。このように工業的生産を行うには、集積体の長さを長くし、集積体と対向する位置、かつ集積体の長さ方向に多数のノズルを配置して、生産性を高めるのが好ましい。しかしながら、長さの長い集積体の表面をシリコーン樹脂、又は金属とフッ素系樹脂との複合層にしようとしたが、加工上、困難で、繊維集合体の生産性を高めることが困難であった。

本発明は前記問題点を解決するためになされたものであり、生産性良く、繊維集合体を製造することのできる、繊維集合体の製造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、「静電紡糸法により紡糸した繊維を、シリコーン系化合物及び／又はフッ素系化合物が表面に存在する第１集積体上に集積させて、初期繊維集合体を形成する第１集積工程、前記第１集積工程で形成した初期繊維集合体を、第２集積体へ移動させる移動工程、及び第２集積体上の初期繊維集合体上に、静電紡糸法により紡糸した繊維を集積させる第２集積工程、とを備えていることを特徴とする、繊維集合体の製造方法。」である。

本発明の請求項２にかかる発明は、「第１集積体がドラム形状を有す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。

本発明の請求項１にかかる発明によれば、第１集積体表面にはシリコーン系化合物及び／又はフッ素系化合物が存在するため、初期繊維集合体を第１集積体から容易に剥離することができ、第１集積体から剥離し、第２集積体へ移動させた初期繊維集合体上に更に繊維を集積させているため、繊維集合体は第２集積体から容易に剥離することができ、生産性良く繊維集合体を製造することができる。なお、初期繊維集合体を形成するための第１集積体は長さの長いものである必要はないため、第１集積体にシリコーン系化合物及び／又はフッ素系化合物を表面に存在させることは容易である。

本発明の請求項２にかかる発明によれば、第１集積体がドラム形状であるため、第１集積体表面にシリコーン系化合物及び／又はフッ素系化合物を存在させることが容易で、生産性良く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、本発明の繊維集合体を製造できる装置の模式的断面図である図１をもとに説明する。図１の製造装置は、紡糸原液をノズルへ供給できる紡糸原液供給装置１ａ〜１ｃと、紡糸原液を吐出できるノズル２ａ〜２ｃと、ノズル２ａ〜２ｃを介して紡糸原液に電圧を印加することのできる電圧印加装置３ａ〜３ｃと、ノズル２ａから紡糸された繊維を集積して初期繊維集合体を形成できるドラム形態で、表面にシリコーン系化合物が存在する第１集積体４ａ、ノズル２ｂ〜２ｃから紡糸された繊維を集積して繊維集合体を形成できるコンベア形態の第２集積体４ｂ、及び繊維集合体をロール状に巻き取ることのできる巻取り装置５、を備えている。

紡糸原液供給装置１ａ〜１ｃは紡糸原液をそれぞれノズル２ａ、ノズル２ｂ、ノズル２ｃへ供給できるものであるが、例えば、シリンジポンプ、チューブポンプ、ディスペンサ等から構成される。紡糸原液供給装置はノズル毎に独立していても良いし、２つ以上のノズルに紡糸原液を供給できるものであっても良い。また、ノズル毎に紡糸原液供給装置の種類が異なっていても良い。

ノズル２ａ〜２ｃは紡糸原液を紡糸空間へ吐出するものであるが、ノズルである必要はなく、紡糸原液を収容した容器中に回転するノコギリ状歯車を浸漬させ、ノコギリ状歯車の先端部に紡糸原液を付着させる装置、など、従来から公知のものを使用できる。また、ノズル２ａ〜２ｃは１本である必要はなく、２本以上であれば、繊維集合体の生産性を高めることができる。なお、２本以上のノズルが第１集積体４ａの軸方向又は第２集積体４ｂの幅方向に往復移動可能であると、地合いの優れる繊維集合体を製造することができる。特に、２本以上のノズルが長円状に移動可能（特に、長円の長軸と第１集積体４ａの軸方向又は第２集積体４ｂの幅方向とが一致するように移動可能）であると、直線領域において地合いの優れる繊維集合体を製造することができる。また、ノズルは図１のように３ヶ所である必要はなく、２ヶ所でも、４箇所以上であっても良い。多ければ多いほど、生産性は向上する。

電圧印加装置３ａ〜３ｃは紡糸原液に電圧を印加することのできるものであるが、例えば、直流高電圧発生装置、ヴァン・デ・グラフ起電機等から構成される。電圧印加装置はノズル毎に独立していても良いし、２つ以上のノズルに印加できるものであっても良い。また、ノズル毎に電圧印加装置の種類が異なっていても良い。

第１集積体４ａはノズル２ａから紡糸された繊維を集積して初期繊維集合体を形成できるものである。第１集積体４ａについて、模式的拡大断面図である図２を参照しながら説明する。第１集積体４ａは、ドラム形態であり、導電部材からなるドラムＤの表面に、シリコーン樹脂Ｓからなる層を備えている。そのため、紡糸された繊維を集積させて初期繊維集合体を形成でき、しかも形成した初期繊維集合体を容易に剥離できる。

第１集積体４ａはノズルの対向電極として作用できるように、第１集積体４ａのシリコーン樹脂Ｓにおける任意の単位領域Ａ_Ｓと、ドラムＤとアース線との接続部Ｅとの間の電導度が１０^−１０Ｓ以上（好ましくは１０^−８以上、より好ましくは１０^−６以上）であるのが好ましい。なお、「電導度」は第１集積体表面に当接する端子として、１ｃｍ^２の面積をもつ円形の端子を使用して測定した値をいい、「単位領域」は１ｃｍ^２の面積をもつ円形領域をいう。

なお、ドラムＤは、例えば、アルミニウム、ステンレススチール、スチール（防錆処理を施したものが好ましい）、カーボン粒子や金属粒子などの導電性粒子を混合した導電性樹脂などから構成することができる。

また、シリコーン樹脂Ｓは、例えば、シリコーン樹脂塗料を塗布したり、シリコーン樹脂を積層するなどの方法により形成することができる。前述のような電導度とするには、例えば、シリコーン樹脂Ｓの層の厚さを０．２５ｍｍ以下（好ましくは０．１ｍｍ以下）と薄くしたり、シリコーン樹脂内にカーボン粒子等の導電性粒子を分散させたり、或いはこれらを併用する。なお、ドラムＤの表面全体にシリコーン樹脂の層を備えている必要はなく、部分的にシリコーン樹脂を備えていても良い。例えば、ドラムＤの表面にブラスト処理をするなどして表面を粗面化した後に、シリコーン樹脂塗料を塗布した場合には、部分的にシリコーン樹脂が存在する状態となる。この場合であっても、容易に初期繊維集合体を剥離することができる。

以上、第１集積体４ａの一例について図２をもとに説明したが、図２とは異なり、シリコーン系オイルが表面に存在する第１集積体であっても、初期繊維集合体を容易に剥離することができるし、フッ素系樹脂又はフッ素系オイルが表面に存在する第１集積体であっても、初期繊維集合体を容易に剥離することができる。また、図２の第１集積体はドラム形態であるが、初期繊維集合体を形成できるのであれば、コンベア形態などの別の形態であっても良い。

第２集積体４ｂは第１集積体４ａから搬送された初期繊維集合体を搬送するとともに、ノズル２ｂ〜２ｃから紡糸された繊維を集積して繊維集合体を形成できるものである。

この第２集積体４ｂもノズルの対向電極として作用できるように、第２集積体４ｂの初期繊維集合体搬送面における任意の単位領域Ａ_Ｓと、搬送ロール４ｒとアース線との接続部との間の電導度が１０^−１０Ｓ以上（好ましくは１０^−８以上、より好ましくは１０^−６以上）であるのが好ましい。

なお、第２集積体４ｂにおいては、第２集積体４ｂ上に初期繊維集合体が載置されており、初期繊維集合体上に繊維が集積されても第２集積体４ｂに繊維が固着しないため、第２集積体４ｂから繊維集合体を容易に剥離することができる。したがって、第２集積体４ｂにおいては、第１集積体４ａのようなシリコーン系化合物やフッ素系化合物が表面に存在している必要はない。そのため、容易にスケールアップが可能となり、繊維集合体の生産性を高めることができる。なお、第２集積体４ｂの表面にシリコーン系化合物やフッ素系化合物が存在していても良い。また、第２集合体４ｂはコンベア形態である必要はなく、ドラム形態などの別の形態であっても良い。

巻取り装置５は繊維集合体をロール状に巻き取ることのできるもので、従来から不織布等長尺物の巻き取りに使用されているものを使用でき、特に限定するものではない。

このような製造装置においては、紡糸原液が紡糸原液供給装置１ａによりノズル２ａへ供給され、ノズル２ａから紡糸原液が吐出される。この吐出された紡糸原液は、ノズル２ａに接続された電圧印加装置３ａによる印加、及びノズル２ａに対向する第１集積体４ａがアースされていることによって形成されるノズル２ａと第１集積体４ａとの間の電界によって、第１集積体４ａに向かって延伸されながら飛翔すると同時に、紡糸原液の溶媒を揮発させて繊維化し、第１集積体４ａに集積し、初期繊維集合体を形成する。

次いで、この初期繊維集合体は巻取り装置５の牽引力又は図示しない手段によって、第２集積体４ｂへ移動する。

そして、紡糸原液が紡糸原液供給装置１ｂによりノズル２ｂへ供給され、ノズル２ｂから紡糸原液が吐出される。この吐出された紡糸原液は、ノズル２ｂに接続された電圧印加装置３ｂによる印加、及びノズル２ｂに対向する第２集積体４ｂがアースされていることによって形成されるノズル２ｂと第２集積体４ｂとの間の電界によって、第２集積体４ｂに向かって延伸されながら飛翔すると同時に、紡糸原液の溶媒を揮発させて繊維化し、第２集積体４ｂで搬送される初期繊維集合体上に集積する。同様に、ノズル２ｃから吐出された紡糸原液に由来する繊維が第２集積体４ｂで搬送される初期繊維集合体上に集積して、繊維集合体となり、巻取り装置５によって巻き取られる。

このように、本発明の製造方法によれば、第１集積体４ａの表面にはシリコーン系化合物が存在することによって、初期繊維集合体を第１集積体４ａから容易に剥離することができ、第１集積体４ａから剥離し、第２集積体４ｂへ移動させた初期繊維集合体上に更に繊維を集積させて繊維集合体としているため、繊維集合体は第２集積体４ｂから容易に剥離することができ、生産性良く繊維集合体を製造することができる。

また、初期繊維集合体を形成するための第１集積体４ａはドラム状で長さの長いものではないため、第１集積体４ａ表面にシリコーン系化合物を容易に存在させることができる。

なお、このような作用効果は第１集積体４ａの表面にフッ素系化合物が存在する場合にも全く同様である。

繊維集合体の製造装置の模式的断面図 第１集積体の模式的拡大断面図

符号の説明

１ａ〜１ｃ 紡糸原液供給装置
２ａ〜２ｃ ノズル
３ａ〜３ｃ 電圧印加装置
４ａ 第１集積体
４ｂ 第２集積体
４ｒ 搬送ロール
５ 巻取り装置
Ｓ シリコーン樹脂
Ｄ ドラム
Ｅ 接続部
Ａ_Ｓ 単位領域

Claims (2)

1. 静電紡糸法により紡糸した繊維を、シリコーン系化合物及び／又はフッ素系化合物が表面に存在する第１集積体上に集積させて、初期繊維集合体を形成する第１集積工程、
   前記第１集積工程で形成した初期繊維集合体を、第２集積体へ移動させる移動工程、及び
   第２集積体上の初期繊維集合体上に、静電紡糸法により紡糸した繊維を集積させる第２集積工程、
   とを備えていることを特徴とする、繊維集合体の製造方法。
2. 第１集積体がドラム形状を有す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。
   

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