JP2008075197A - 静電紡糸不織布及び静電紡糸不織布の製造方法 - Google Patents

静電紡糸不織布及び静電紡糸不織布の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 目付が均一な静電紡糸不織布、及び前記静電紡糸不織布を生産性良く、低コストで製造できる製造方法を提供すること。
【解決手段】 本発明の静電紡糸不織布は、長さ方向におけるA4サイズから換算した目付のCV値が1%以下、及び/又は任意に選んだ箇所における2×2cm角サイズから換算した目付のCV値が5%以下である。このような静電紡糸不織布は、静電紡糸法により紡糸した繊維を捕集した繊維ウエブを、支持体で支持した状態で前熱処理した後に一旦巻き取り、続いて、繊維ウエブを巻き出し、本熱処理してポリマー溶液の溶媒を除去した後に巻き取ることによって製造できる。
【選択図】 図3

Description

本発明は静電紡糸不織布及び静電紡糸不織布の製造方法に関する。より具体的には、目付バラツキの小さい静電紡糸不織布及び静電紡糸不織布の製造方法に関する。
不織布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、不織布を構成する繊維の繊維径を小さくするのが好ましい。このような繊維径の小さい繊維からなる不織布の製造方法として、ポリマー溶液を紡糸空間へ供給するとともに、供給したポリマー溶液に電界を作用させてポリマー溶液を繊維化し、延伸して繊維径の小さい繊維とした後に直接捕集して不織布とする、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不織布を製造する場合、ポリマー溶液を紡糸空間へ供給する手段であるノズルの数が1本ではポリマー溶液の供給量が少ないため、生産性が悪かった。そのため、本願出願人は多数のノズルを長円状に循環移動させることにより、不織布の生産性を高める方法を提案した(特許文献1)。
特開2006−112023号公報(特許請求の範囲など)
通常、静電紡糸法により紡糸した繊維はポリマー溶液の溶媒が残存しているため、どこかの段階で乾燥する必要がある。そのため、紡糸した繊維が集積した繊維ウエブを巻き取る前に乾燥することを考えたが、乾燥条件下に捕集体を晒すことによって捕集体の寿命が短くなり、捕集体の交換作業を頻繁に行う必要があるなど、不織布の生産性を高めるのが困難であった。また、静電紡糸法によって形成される繊維ウエブは、ノズルから紡糸空間へ供給されるポリマー溶液量が少なく生産性が悪いため、生産性を高めるために静電紡糸装置を複数台設置すると、その台数に応じた数だけ乾燥機を設置する必要があるため、コストアップに繋がるという問題があった。
このような問題を解決するために、本発明者らは一旦繊維ウエブを巻き取った後に1台の乾燥機によって乾燥すれば、捕集体を損傷することなく、また、乾燥機を複数台設置することなく、不織布を製造できると考えた。ところが、紡糸直後の繊維ウエブを一旦巻き取ると、繊維が捕集体と密着した状態から開放されて応力を緩和するためか、繊維ウエブが収縮してしまい、また、繊維ウエブを巻き出す時に皺が発生しないように、ある程度のテンションをかけて引き出そうとすると、伸びムラが発生してしまい、結果として目付にバラツキが生じるという問題が発生した。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、目付が均一な静電紡糸不織布、及び前記静電紡糸不織布を生産性良く、低コストで製造できる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、「長さ方向におけるA4サイズから換算した目付のCV値が1%以下であることを特徴とする静電紡糸不織布。」である。
本発明の請求項2にかかる発明は、「任意に選んだ箇所における2×2cm角サイズから換算した目付のCV値が5%以下であることを特徴とする静電紡糸不織布。」である。
本発明の請求項3にかかる発明は、「ポリマー溶液を静電紡糸法により紡糸して繊維を形成する繊維形成工程、前記繊維を捕集体で捕集して繊維ウエブを形成するウエブ形成工程、前記繊維ウエブを支持体で支持した状態で前熱処理を実施する前熱処理工程、前記前熱処理した繊維ウエブを一旦巻き取ってロール状とする前巻き取り工程、前記ロール状の繊維ウエブを巻き出し、本熱処理を実施してポリマー溶液の溶媒を除去し、静電紡糸不織布とする溶媒除去工程、前記静電紡糸不織布を巻き取る本巻取り工程、を含む、静電紡糸不織布の製造方法。」である。
本発明の請求項4にかかる発明は、「前熱処理工程を、繊維ウエブをロールに沿わせた状態で実施することを特徴とする、請求項3に記載の静電紡糸不織布の製造方法。」である。
本発明の請求項5にかかる発明は、「前熱処理を赤外線照射により実施することを特徴とする、請求項3又は請求項4に記載の静電紡糸不織布の製造方法。」である。
本発明の請求項6にかかる発明は、「本熱処理を無加圧下、延伸しながら実施することを特徴とする、請求項3〜請求項5のいずれかに記載の静電紡糸不織布の製造方法。」である。
本発明の請求項1にかかる発明は、長さ方向におけるA4サイズから換算した目付のCV値が1%以下の目付バラツキの小さいものである。
本発明の請求項2にかかる発明は、任意に選んだ箇所における2×2cm角サイズから換算した目付のCV値が5%以下の目付バラツキの小さいものである。
本発明の請求項3にかかる発明は、繊維ウエブを巻き取る前に、繊維ウエブを支持体で支持した状態で前熱処理を実施して、繊維ウエブの繊維収縮を抑制するとともに、ある程度繊維を固定することによって、本熱処理時の巻き出しの際の伸びムラを抑制しているため、目付バラツキが小さい静電紡糸不織布を製造することができる。また、支持体で支持した状態で前熱処理を実施し、別工程で本熱処理を実施しており、捕集体を損傷することや、乾燥機を複数台設置する必要がないため、生産性良く、低コストで静電紡糸不織布を製造することができる。
本発明の請求項4にかかる発明は、支持体がロールであると、繊維ウエブを損傷することなく、連続して前熱処理を実施することができる。
本発明の請求項5にかかる発明は、赤外線照射により前熱処理を実施すると、均一かつ瞬時に前熱処理を実施することができる。
本発明の請求項6にかかる発明は、本熱処理を無加圧下、延伸しながら実施すると、熱収縮して皺が入らないため、目付バラツキの小さい静電紡糸不織布を製造することができる。
本発明の静電紡糸不織布は長さ方向におけるA4サイズから換算した目付のCV値(以下、「A4−CV値」と表記することがある)が1%以下の目付バラツキの小さいものである。従来の捕集体上に捕集して形成した繊維ウエブを熱処理することなく一旦巻き取った後に、1台の乾燥機によって乾燥する方法によって製造できる静電紡糸不織布のA4−CV値は1.5%を超えるものであったため、本発明の静電紡糸不織布は目付バラツキが小さく、均一性に優れている。このA4−CV値が小さい程、目付バラツキが小さいことを意味するため、A4−CV値は0.9%以下であるのが好ましく、0.8%以下であるのがより好ましく、0.7%以下であるのが更に好ましい。理想的には目付バラツキが全くない0%である。
本発明におけるA4−CV値は次の方法によって得られる値をいう。
(1)静電紡糸不織布の一端から1mまでの領域から、A4サイズの試験片を2枚、任意に選んだ箇所から採取する。この操作を静電紡糸不織布の長さ方向1mごとに静電紡糸不織布の他端まで繰り返し、試験片を採取する。
(2)各試験片の重量(WmA4)を測定し、各試験片の重量を1mあたりにおける重量、つまり目付(WuA4)に換算する。つまり、次の式により各試験片の目付(WuA4)を算出する。
WuA4=16×WmA4
(3)各試験片の目付の平均値(XavA4)を算出する。
(4)各試験片の目付の平均値をもとに、標準偏差値(SDA4)を算出する。
(5)各試験片の目付の平均値(XavA4)と標準偏差値(SDA4)をもとに、次の式からCVA4値(変動係数)を算出する。
CVA4(%)=(SDA4/XavA4)×100
本発明の別の静電紡糸不織布は、任意に選んだ箇所における2×2cm角サイズから換算した目付のCV値(以下、「2×2−CV値」と表記することがある)が5%以下の目付バラツキの小さいものである。従来の捕集体上に捕集して形成した繊維ウエブを熱処理することなく一旦巻き取った後に、1台の乾燥機によって乾燥する方法によって製造できる静電紡糸不織布の2×2−CV値は6%を超えるものであったため、本発明の静電紡糸不織布は目付バラツキが小さく、均一性に優れている。この2×2−CV値が小さい程、目付バラツキが小さいことを意味するため、2×2−CV値は4.9%以下であるのが好ましく、4.8%以下であるのがより好ましく、4.7%以下であるのが更に好ましい。理想的には目付バラツキが全くない0%である。
本発明における2×2−CV値は次の方法によって得られる値をいう。
(1)静電紡糸不織布の任意に選んだ箇所から、たて300mm、よこ200mmの長方形状の試験片を1枚採取する。
(2)試験片を2mm角の正方形状に切断し、150枚の細分化試験片を作製する。
(3)各細分化試験片の重量(Wm22)を測定し、各試験片の重量を1mあたりにおける重量、つまり目付(Wu22)に換算する。つまり、次の式により各試験片の目付(Wu22)を算出する。
Wu22=2500×Wm22
(3)各細分化試験片の目付の平均値(Xav22)を算出する。
(4)各細分化試験片の目付の平均値をもとに、標準偏差値(SD22)を算出する。
(5)各細分化試験片の目付の平均値(Xav22)と標準偏差値(SD22)をもとに、次の式からCV22値(変動係数)を算出する。
CV22(%)=(SD22/Xav22)×100
本発明の静電紡糸不織布は目付バラツキが小さいように、A4−CV値が1%以下、かつ2×2−CV値が5%以下であるのが好ましい。A4−CV値が0.9%以下、かつ2×2−CV値が4.9%以下であるのがより好ましく、A4−CV値が0.8%以下、かつ2×2−CV値が4.8%以下であるのが更に好ましく、A4−CV値が0.7%以下、かつ2×2−CV値が4.7%以下であるのが更に好ましい。
本発明の静電紡糸不織布はA4−CV値が1%以下の場合、又は2×2−CV値が5%以下の場合のいずれの場合(単に静電紡糸不織布と表記する時は両方を表す)も、静電紡糸不織布構成繊維の平均繊維径は、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ように、0.4μm以下であるのが好ましく、0.3μm以下であるのがより好ましい。なお、平均繊維径の下限値は特に限定するものではないが、0.01μm以上であるのが好ましい。この「平均繊維径」は50本以上の繊維の繊維径の算術平均値をいい、繊維の横断面形状が非円形である場合には、横断面積と同じ面積をもつ円の直径を繊維径とみなす。
本発明の静電紡糸不織布を構成する繊維の繊維長は特に限定するものではないが、繊維の脱落が発生しにくいように、0.1mm以上であるのが好ましく、特には連続繊維であるのが好ましい。
また、静電紡糸不織布を構成する繊維材料は静電紡糸不織布の使用用途等によって異なり、特に限定するものではないが、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、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンなどの有機材料、或いは石英ガラスなどの無機材料を挙げることができる。なお、繊維は単一材料から構成されている必要はなく、二種類以上の材料から構成されていても良い。
更に、静電紡糸不織布の目付は0.5〜20g/mあるのが好ましく、0.8〜10g/mであるのがより好ましく、3〜5g/mであるのが更に好ましい。また、静電紡糸不織布の厚さは0.01〜0.3mmであるのが好ましく、0.02〜0.1mmであるのがより好ましく、0.03〜0.05mmであるのが更に好ましい。なお、本発明の静電紡糸不織布は前述のようなA4−CV値、及び/又は2×2−CV値を測定することができるように、少なくとも30cmの幅があり、少なくとも1mの長さがある。好ましくは、40cm以上の幅があり、2m以上の長さがあり、より好ましくは50cm以上の幅があり、5m以上の長さがあり、更に好ましくは100cm以上の幅があり、100m以上の長さがある。なお、「目付」はJIS P 8124(紙及び板紙−坪量測定方法)に規定する方法に基いて得られる坪量をいい、「厚さ」はJIS B 7502に規定する方法による測定値、すなわち、5N荷重時の外側マイクロメーターによる測定値をいう。
このような本発明の静電紡糸不織布は目付が揃った地合いの優れるものであるため、例えば、液体、気体、又はマスク用濾過材、アルカリ電池、リチウム電池、電気二重層キャパシタ、又は電解コンデンサ用のセパレータ材料、ワイパー、電解質膜用材料、人工皮膚用材料、ナノカプセル用材料などに使用できる。
本発明の静電紡糸不織布は、例えば、ポリマー溶液を静電紡糸法により紡糸して繊維を形成する繊維形成工程、前記繊維を捕集体で捕集して繊維ウエブを形成するウエブ形成工程、前記繊維ウエブを支持体で支持した状態で前熱処理を実施する前熱処理工程、前記前熱処理した繊維ウエブを一旦巻き取ってロール状とする前巻き取り工程、前記ロール状の繊維ウエブを巻き出し、本熱処理を実施してポリマー溶液の溶媒を除去し、静電紡糸不織布とする溶媒除去工程、前記静電紡糸不織布を巻き取る本巻取り工程、を含む方法によって製造することができる。本発明の製造方法は繊維ウエブを巻き取る前に、繊維ウエブを支持体で支持した状態で前熱処理を実施して、繊維ウエブの繊維収縮を抑制するとともに、ある程度繊維を固定することによって、本熱処理時の巻き出しの際の伸びムラを抑制しているため、目付バラツキが小さい静電紡糸不織布を製造することができる。また、支持体で支持した状態で前熱処理を実施し、別工程で本熱処理を実施しており、捕集体を損傷することや、乾燥機を複数台設置する必要がないため、生産性良く、低コストで静電紡糸不織布を製造することができる。
より具体的には、まず、ポリマー溶液を静電紡糸法により紡糸して繊維を形成する繊維形成工程を実施する。この静電紡糸法は従来公知の方法であり、ノズル等のポリマー溶液供給材料から紡糸空間へ供給したポリマー溶液に対して電界を作用させることにより、ポリマー溶液を繊維化する方法である。このポリマー溶液供給材料から紡糸空間へのポリマー溶液の供給は、目付バラツキの小さい静電紡糸不織布を製造できるように、また、ある程度の幅と長さをもった静電紡糸不織布を製造できるように、特開2006−112023号公報に開示の方法により行うのが好ましい。つまり、ノズル等のポリマー溶液供給部を捕集体の幅方向に直線的に移動(特には長円状に移動)させながら、ポリマー溶液を供給するのが好ましい。このように直線的に移動させると、ポリマー溶液供給部の移動速度を一定にできるため、目付バラツキの小さい繊維ウエブを製造しやすい。
ポリマー溶液は繊維のもとになるため、前述のような繊維材料を溶媒に溶解させたものである。石英ガラスの場合、金属アルコキシドを加水分解した曳糸性のゾル溶液をポリマー溶液として使用することができる。なお、ポリマー溶液の溶媒は繊維材料によって異なり、特に限定するものではないが、例えば、水、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、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、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、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、ピリジン、トリクロロエタン、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、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、アセトニトリルなどを挙げることができる。これらの例示以外の溶媒も使用可能であり、例示以外の溶媒も含めて、2種以上の溶媒を用いた混合溶媒も使用することができる。
次いで、前述の静電紡糸法により紡糸した繊維を捕集体で捕集して繊維ウエブを形成するウエブ形成工程を実施する。本発明においては、後述のように支持体で支持した状態で繊維ウエブを前熱処理するため、捕集体に耐熱性は必要ではなく、従来から公知のものを使用することができる。例えば、金属製や炭素などの導電性材料、又は有機高分子などの非導電性材料からなる、不織布、織物、編物、ネット、平板、ドラム、或いはベルトを使用できる。場合によっては水や有機溶媒などの液体を捕集体として使用できる。特には、繊維集積面にシリコーン系樹脂又はフッ素系樹脂を有しており、繊維の剥離性に優れた捕集体を使用するのが好ましい。
次いで、捕集体で捕集して形成した繊維ウエブを支持体へ搬送し、支持体で支持した状態で前熱処理を実施する前熱処理工程を実施する。このように、繊維ウエブを支持体で支持した状態で前熱処理を実施しており、捕集体に耐熱性は必要ではないため、捕集体を損傷することなく生産できて生産性に優れ、また、繊維ウエブを巻き取る前に、繊維ウエブを支持体で支持した状態で前熱処理を実施して、繊維ウエブの繊維収縮を抑制するとともに、ある程度繊維を固定することによって、後述の溶媒除去工程で繊維ウエブを巻き出す際の伸びムラを抑制しているため、目付バラツキが小さい静電紡糸不織布を製造することができる。この支持体としては、耐熱性があり、かつ繊維ウエブの繊維収縮を抑制できるものであれば良く、特に限定するものではないが、例えば、金属ロール、耐熱性不織布ロール、紙管などを使用することができる。このようにロールに繊維ウエブを沿わせて支持した状態で前熱処理を実施すると、繊維ウエブをロールで搬送しながら、繊維ウエブを損傷することなく、連続的に前熱処理を実施することができるため好適である。また、搬送する際の張力によって伸長しにくいという効果もある。なお、前熱処理は、例えば、赤外線照射、赤外線照射と熱風吹き付けの併用、熱風吹き付け、サクションドラム式乾燥機、熱カレンダーロールなどによって実施することができる。特に、熱風吹き付けを併用するかしないかに関わらず、赤外線は繊維ウエブに対して均一かつ高熱を瞬時に照射できることから、生産性に優れているため好ましい。また、この前熱処理条件は、後述のように一旦繊維ウエブを巻き取り、更に巻き出しても繊維ウエブが変形しない程度の形態安定性を付与できれば良く、前熱処理方法、繊維ウエブの種類等によって異なるため、特に限定するものではないが、例えば、赤外線照射によりポリアクリロニトリルからなる繊維ウエブを前熱処理する場合には、200℃以上の温度で20秒〜6分で実施するのが好ましい。
次いで、前記の前熱処理した繊維ウエブを一旦巻き取ってロール状とする前巻き取り工程を実施する。このように一旦巻き取り、別の工程で本熱処理工程を実施しているため、本熱処理機は1台で済み、低コストで静電紡糸不織布を提供することが可能である。なお、熱処理した繊維ウエブを一旦巻き取る前巻取体は特に限定するものではないが、例えば、金属ロール、紙管を使用することができる。
次いで、前記ロール状の繊維ウエブを巻き出し、本熱処理を実施してポリマー溶液の溶媒を除去し、静電紡糸不織布とする溶媒除去工程を実施する。このように、本熱処理を1台の熱処理装置によって実施することができるため、低コストで静電紡糸不織布を提供することができる。また、前熱処理を実施して繊維ウエブに形態安定性を付与しているため、本熱処理を実施するために巻き出し、また皺が発生しないようにテンションをかけて引っ張っても、伸びムラが生じないため、目付の揃った静電紡糸不織布を製造することが可能となった。なお、本熱処理はポリマー溶液の溶媒を除去できれば良く、特に限定するものではないが、例えば、赤外線照射、赤外線照射と熱風吹き付けの併用、熱風吹き付け、サクションドラム式乾燥機、熱カレンダーロールなどによって実施することができる。特に、本熱処理を無加圧下、延伸しながら実施すると、熱収縮して皺が入らず、目付バラツキの小さい静電紡糸不織布を製造することができるため好適である。このように無加圧下、延伸しながら本熱処理を実施するには、例えば、熱ロールに繊維ウエブの片面を接触させた状態で張力をかけて搬送することによって実施できる。この本熱処理条件は、ポリマー溶液の溶媒を除去できれば良く、本熱処理方法、繊維ウエブの種類等によって異なるため、特に限定するものではないが、例えば、熱ロールに繊維ウエブの片面を接触させた状態で張力をかけて搬送しながら、ポリアクリロニトリルからなる繊維ウエブを本熱処理する場合には、180℃以上の温度で、約20秒間〜約40秒間実施するのが好ましい。なお、「無加圧」とは、繊維ウエブの両面から圧力を加えないことをいう。また、繊維ウエブに伸びムラが生じて皺が入らないようにするという意味では延伸倍率を大きくするのが好ましいが、延伸倍率が大きすぎると強度の縦横比が大きくなるため、1.20倍以下であるのが好ましく、1.15倍以下であるのがより好ましく、1.13倍以下であるのが更に好ましく、1.10倍以下であるのが最も好ましい。なお、繊維ウエブ又は静電紡糸不織布を搬送する必要があり、また、皺が入らないように、延伸倍率は1.00倍を超える値である。この「延伸倍率」は次の式から得られる値をいう。
延伸倍率=(本巻取体での巻き取り速度)/(前巻取体からの巻き出し速度)
そして、前記の静電紡糸不織布を巻き取る本巻取り工程を実施する。なお、静電紡糸不織布を巻き取る本巻取体は特に限定するものではなく、前巻取体と同様のものを使用することができる。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
(実施例1)
(1)ポリマー溶液の調製;
重量平均分子量40万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12mass%となるように溶解させたポリマー溶液(粘度:1200mP・s)を用意した。
(2)前熱処理繊維ウエブの製造装置の準備;
図1〜図3に示すような製造装置を用意した。つまり、10本のノズル群2〜210(それぞれ内径が0.4mmのステンレススチール製針状ノズル)をピッチ50mmで、チェーン状支持体6cにそれぞれ固定し、この支持体6cを第1スプロケット6aと第2スプロケット6bとの間に橋渡し、ノズル群2〜210を長円状(長径:300mm、短径:100mm)に配置した。更に、第1スプロケット6aに駆動モーター6を取り付けた。
次いで、ポリエチレン製フレキシブルバッグ1にマイクロポンプ3(マイクロポンプ社製;マイクロポンプFC−513 ポンプヘッド:188 1rpm=0.017mLタイプ;コントローラ部=株式会社中央理化製)を接続するとともに、パーフルオロアルコキシ樹脂製チューブ1aを接続し、このチューブ1aをノズル2にロータリージョイントを介して接続した。次いで、このノズル2と隣接するノズル2とを前記と同様のチューブ1aで接続し、ポリマー溶液がノズル2を介してノズル2へ供給できるようにした。同様に、ノズル2とノズル2、ノズル2とノズル2と順番にチューブ1aで接続して、ノズル210までポリマー溶液を供給することができるようにした。
次いで、導電性シリコーンゴムをコーティングしたスチールベルトからなるベルト状捕集体5(幅:500mm)をアースして、前記ノズル群2〜210の下方に設置した。次いで、マイクロポンプ3のギアポンプヘッドに高電圧電源4を接続するとともに、前記ノズル群2〜210の先端が、上方から下方に向かってベルト状捕集体5の方向に向いており、しかもノズル群2〜210のエンドレス軌道の長径方向がベルト状捕集体5の幅方向(移動方向に対する直交方向)と一致するように、ノズル群2〜210を配置した。なお、ノズル群2〜210の先端とベルト状捕集体5の捕集表面との距離は100mmとした。
次に、前記ノズル群2〜210及びベルト状捕集体5を塩化ビニル製直方体紡糸容器9(幅:800mm、高さ:1300mm、奥行き:1800mm)の中央部に配置した。なお、直方体紡糸容器9の内側には、上壁面から500mm下方側の位置に塩化ビニル製パンチングプレート10aを上壁面と平行に配置し、下壁面から100mm上方側の位置に塩化ビニル製パンチングプレート11aを下壁面と平行に配置した。また、ベルト状捕集体5の移動方向端部に、ベルト状捕集体5に従動し、ベルト状捕集体5上の繊維ウエブを剥ぎ取る第1金属ロール8a(直径:100mm、長さ:500mm)と、第1金属ロール8aの上方に隣接して従動し、第1金属ロール8aから繊維ウエブを受け取る第2金属ロール8b(=支持体、直径:200mm、長さ:500mm)、及びベルト状捕集体5の端部と接触してベルト状捕集体5に従動し、第2金属ロール8bからの繊維ウエブを巻き取る金属製前巻取ロール8c(直径:100mm、長さ:500mm)を設置した。更に、第2金属ロール8bの上方に、遠赤外線セラミックヒーター7(Ryoka製)を、セラミックヒーター7の棒状熱源(長さ:500mm)と第2金属ロール8bとの間隔が50mmとなるように設置した。
そして、直方体紡糸容器9の上壁面に温湿度調整機能を備えた送風機10(PAU−1400HDR、(株)アピステ)を接続するとともに、直方体紡糸容器9の下壁面に排気ファン11を接続した。
(3)静電紡糸不織布製造装置の準備;
図4に概念図を示すような静電紡糸不織布製造装置を用意した。つまり、前述の金属製前巻取ロール8c上の繊維ウエブと接触できるように配置した一対の金属製巻出しロール20a(直径:50mm、長さ:350mm)、20b(直径:50mm、長さ:350mm)、この一対の金属製巻出しロール20a、20bの下流側に、一対の金属製巻出しロール20a、20bから巻き出された繊維ウエブに本熱処理を実施して静電紡糸不織布とすることのできる熱ロール21(直径:300mm、長さ:350mm)、熱ロール21の下流側に、熱ロール21からの静電紡糸不織布を搬送する金属製搬送ロール22(直径:50mm、長さ:350mm)、金属製搬送ロール22に対向し、本巻取ロールである紙管24(直径:105mm、長さ:350mm)に押圧して、皺が生じることなく静電紡糸不織布を巻き取らせることができる金属製押圧ロール23(直径:50mm、長さ:350mm)、及び前記紙管24と接触し、紙管24を回転させて静電紡糸不織布を巻き取らせるゴム製駆動ロール25(直径:50mm、長さ:350mm)、を備えた静電紡糸不織布製造装置を用意した。
(4)静電紡糸不織布の製造;
前記ポリマー溶液を前記フレキシブルバッグ1に入れ、前記マイクロポンプを用いてポリマー溶液を、ノズル2を介してノズル群2〜210へ供給し、ノズル群2〜210を100mm/sec.の一定速度で移動させながら、各ノズルからポリマー溶液を吐出(1本あたりの吐出量:3g/時間)し、また、前記ベルト状捕集体5を一定速度(表面速度:10cm/分)で移動させながら、前記高電圧電源4からポリマー溶液に+15kVの電圧を印加して、吐出したポリマー溶液に電界を作用させて繊維化し、前記ベルト状捕集体5上に集積させて、平均繊維径0.3μmの連続繊維からなる繊維ウエブを製造した。なお、繊維ウエブを製造する際には、送風機10から温度25℃、相対湿度25%の調湿エアを5m/分で供給するとともに、排気口から出てくる気体を排気ファン11で排気した。
次いで、このベルト状捕集体5上の繊維ウエブを第1金属ロール8aで剥ぎ取り、この剥ぎ取った繊維ウエブを第2金属ロール8b(=支持体)へ搬送し、第2金属ロールに沿わせた状態で、温度450℃に設定した遠赤外線セラミックヒーター7により前熱処理を実施(繊維ウエブは200℃以上)した後、前巻取ロール8cで巻き取った。
次いで、前巻取ロール8cを静電紡糸不織布製造装置の所定位置に配置し、前巻取ロール8cに巻回された繊維ウエブを一対の金属製巻出しロール20a、20bによって巻き出し、温度180℃に設定した熱ロール21へ供給し、無加圧下、繊維ウエブの片面のみを接触させた状態で本熱処理を実施し、静電紡糸不織布を形成した。なお、接触時間は25秒間であった。
その後、静電紡糸不織布を金属製搬送ロール22によって金属製押圧ロール23へ供給し、金属製押圧ロール23によって紙管24を押圧するとともに、ゴム製駆動ロール25によって回転する紙管24へ静電紡糸不織布を供給し、紙管24で静電紡糸不織布(平均繊維径:0.3μm、連続繊維、目付:4.6g/m、厚さ:0.025mm、幅:400mm、長さ:20m)を巻き取った。なお、延伸倍率は1.10倍であった。この静電紡糸不織布のA4−CV値は0.7%で、2×2−CV値は4.9%の、目付バラツキの小さいものであった。
(比較例1)
実施例1と同様にして形成したベルト状捕集体5上の繊維ウエブを、前熱処理を実施することなく、前巻取ロール8cで巻き取った。
次いで、延伸倍率を1.13倍としたこと以外は実施例1と同様にして、熱ロール21によって繊維ウエブに熱処理を実施して、静電紡糸不織布(平均繊維径:0.3μm、連続繊維、目付:4.6g/m、厚さ:0.15μm、幅:400mm、長さ:20m)を製造した。この静電紡糸不織布のA4−CV値は1.5%で、2×2−CV値は6.4%と、目付バラツキの大きいものであった。
実施例における繊維ウエブ製造装置の模式的平面図 図1の製造装置を矢印Aの方向から見た模式的断面図 図1の製造装置を矢印Bの方向から見た模式的断面図 静電紡糸不織布製造装置の概念図
符号の説明
1:フレキシブルバッグ
1a:チューブ
〜210:ノズル群
3:マイクロポンプ
4:高電圧電源
5:ベルト状捕集体
6:駆動モーター
6a:第1スプロケット
6b:第2スプロケット
6c:チェーン状支持体
7:遠赤外線セラミックヒーター
8a:第1金属ロール
8b:第2金属ロール
8c:前巻取ロール
9:直方体紡糸容器
10:送風機
10a:パンチングプレート
11:排気ファン
11a:パンチングプレート
20a、20b:金属製巻出しロール
21:熱ロール
22:金属製搬送ロール
23:金属製押圧ロール
24:本巻取ロール(紙管)
25:ゴム製駆動ロール

Claims (6)

  1. 長さ方向におけるA4サイズから換算した目付のCV値が1%以下であることを特徴とする静電紡糸不織布。
  2. 任意に選んだ箇所における2×2cm角サイズから換算した目付のCV値が5%以下であることを特徴とする静電紡糸不織布。
  3. ポリマー溶液を静電紡糸法により紡糸して繊維を形成する繊維形成工程、
    前記繊維を捕集体で捕集して繊維ウエブを形成するウエブ形成工程、
    前記繊維ウエブを支持体で支持した状態で前熱処理を実施する前熱処理工程、
    前記前熱処理した繊維ウエブを一旦巻き取ってロール状とする前巻き取り工程、
    前記ロール状の繊維ウエブを巻き出し、本熱処理を実施してポリマー溶液の溶媒を除去し、静電紡糸不織布とする溶媒除去工程、
    前記静電紡糸不織布を巻き取る本巻取り工程、
    を含む、静電紡糸不織布の製造方法。
  4. 前熱処理工程を、繊維ウエブをロールに沿わせた状態で実施することを特徴とする、請求項3に記載の静電紡糸不織布の製造方法。
  5. 前熱処理を赤外線照射により実施することを特徴とする、請求項3又は請求項4に記載の静電紡糸不織布の製造方法。
  6. 本熱処理を無加圧下、延伸しながら実施することを特徴とする、請求項3〜請求項5のいずれかに記載の静電紡糸不織布の製造方法。
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