JP2017008457A - 積層体の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】繊維の原料となる原料樹脂と前記原料樹脂を溶解させる溶媒とを含む原料液、および、第1シート2を準備する第1工程と、電界紡糸法により、前記原料液から前記原料樹脂および前記溶媒を含む繊維1Fを生成させ、繊維1Fを、第1シート2の一方の主面に堆積させて不織布1を形成する第2工程と、電磁波42を放射する加熱装置4により、繊維1Fに含まれる前記溶媒の少なくとも一部を除去する第3工程と、を含み、不織布1が、その端面を含む端部と、前記端部以外の中央部と、を備えており、電磁波42を不織布1の加熱装置4とは反対側から前記端部に向かって反射するように、電磁波42を反射する反射板5が配置されている、積層体10の製造方法。
【選択図】図1
Description
以下、図1〜4を参照しながら、本発明に係る製造方法の一実施形態を説明する。本実施形態では、第1シート2を搬送部3に供給し、搬送方向Dに搬送される第1シート2に対して、連続して第2工程以降の工程が行われる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、第2工程を搬送される第1シート2に対して行い、これ以降の工程を静置された第1シートに対して行っても良いし、第2工程以降のすべての工程を、静置された第1シートに対して行っても良い。
第1工程では、繊維の原料となる原料樹脂と原料樹脂を溶解させる溶媒を含む原料液、および、第1シート2を準備する。
原料液は、原料樹脂および溶媒を含む。原料樹脂は繊維の原料であり、溶媒は、原料樹脂を溶解させる(以下、第1溶媒と称する)。原料液から、原料樹脂および第1溶媒を含む繊維1Fが形成される。原料液における原料樹脂と第1溶媒との混合比率は、選定される原料樹脂の種類および第1溶媒の種類により異なる。原料液における第1溶媒の割合は、例えば、60質量%から95質量%である。原料液には、原料樹脂を溶解させる第1溶媒以外の溶媒や各種添加剤等が含まれていても良い。
積層体10において、第1シート2は、不織布1を支持する基材としての役割をもつ。第1シート2の形態および材質は特に限定されず、用途に応じて適宜選択すれば良い。第1シート2としては、例えば、樹脂フィルム、紙製のシート、織物、編物および不織布等の繊維構造体等が挙げられる。例えば、積層体10を各種フィルタ材として使用する場合、圧力損失の観点から、第1シート2は不織布であることが好ましい。
第2工程では、電界紡糸法により、第1シート2の一方の主面に繊維1Fを含む不織布を形成する。第2工程において、第1シート2は、噴射される原料液のターゲットであり、生成する繊維1Fを収集するコレクタである。
電界紡糸法では、ターゲット(第1シート2)をグランドさせるかマイナスに帯電させ、そこにプラスに帯電された原料液をノズル(図示せず)から噴射させる。第1シート2に到達する過程において、第1溶媒の一部は揮発し、第1シート2に繊維1Fが堆積して、不織布1が形成される。形成された直後の繊維1Fには、第1溶媒が、例えば5〜10質量%含まれる。
繊維1Fの繊維径D1は特に限定されず、用途等に応じて適宜設定すれば良い。なかでも、繊維内部の溶媒が、より均一に除去され易くなる点、および、電界紡糸法により形成され易い点で、繊維径D1は1μm未満であることが好ましく、500nm未満であることがより好ましい。繊維径D1は、50nm以上であることが好ましく、100nm以上であることがより好ましい。なお、繊維径D1は、後述する第3工程(乾燥工程)後の繊維1Fの平均の繊維径である。乾燥後の繊維径D1が例えば1μm未満になるように、紡糸する繊維の繊維径を調整すれば良い。繊維径D1がこの範囲である場合、形成される不織布1の表面積が大きくなるとともに、繊維間に空隙が形成され易くなる。そのため、このような不織布1を含む積層体10は、フィルタ材として好適である。
第2工程に先立って、第1シート2は搬送部3に供給される。搬送部3は、例えば、搬送ロール21、31(31a、31b)および41を備えている。第1シート2は、各搬送ロールにより、第2工程以降の各工程が行われる装置へと搬送される。これにより、積層体10の生産効率が向上する。
第3工程では、第2工程で形成された不織布1と第1シート2との積層体10の前駆体を、電磁波を照射する加熱装置4により加熱し、不織布1に残存している第1溶媒の少なくとも一部を除去する。これにより、第1シート2上に堆積し、互いに密着した繊維1F同士は、点接着される。ここでは、前駆体は、搬送ロール41に支持されて搬送されながら、第3工程に供される。
被加熱物は、加熱装置によって均一に加熱されるのが理想であるが、加熱装置の特性上、通常、加熱ムラが生じる。特に、被加熱物の加熱装置の中央に対向する部分は加熱され易く、被加熱物の加熱装置の中央からの距離が遠くなるに従って、加熱され難くなる。この傾向は、熱伝導の形態が対流伝熱であるか、放射伝熱であるかにかかわらず同じである。そのため、被加熱物の乾燥が均一に進行しない場合が多い。
さらに、図5に示すように、不織布1の中央部Cfと加熱装置4との間に、加熱装置4から照射される電磁波の一部を遮蔽する遮蔽板6を配置しても良い。遮蔽板6は、例えば、加熱装置4の一部から吊り部材9によって吊り下げられる。なお、図5は、遮蔽板6を、搬送方向Dから見た様子を模式的に示す断面図である。このとき、遮蔽板6は、不織布1の中央部Cfと加熱装置4の中央部Chとの間に配置されることが好ましい。特に、遮蔽板6における任意の点の鉛直上方に、加熱装置4の中央部Chが存在することが好ましい。また、遮蔽板6における任意の点の鉛直下方に、不織布1の中央部Cfが存在することが好ましい。加熱効率が向上するとともに、加熱ムラがさらに抑制されるためである。
加熱装置4は、対流伝熱および/または放射伝熱によって熱エネルギーを溶媒に伝達する。これにより、溶媒は加熱され、気化する。なかでも、加熱装置4は、遠赤外線42を放射する機能を備えることが好ましい。
図6に示すように、第2工程の後、第3工程の前に、不織布1に接着剤7を付与する第4工程、および、接着剤7が付与された不織布1に、第2シート8を積層させる第5工程を含んでいても良い。これにより、積層体10と第2シート8との接合体11が得られる。この場合、第3工程では、不織布1の乾燥とともに、必要に応じて接着剤7の溶融が行われる。
接着剤7は、第2シート8と不織布1とを接合するために、不織布1に付与される。接着剤7の付与方法は特に限定されず、コーティング法、スプレー法、自由落下等が例示できる。なかでも、不織布1の損傷が抑制される点で、スプレー法により、溶融された接着剤7あるいは粉末状の接着剤7を不織布1に付与することが好ましい。
第2シート8は、不織布1の保護材であり、種々の外部負荷から、不織布1を保護する。第2シート8は、例えば、スパンボンド法、乾式法(例えば、エアレイド法)、湿式法、メルトブロー法、ニードルパンチ法等により製造された不織布であっても良い。なかでも、積層体10を各種フィルタ材として使用する場合、繊維径の細い不織布が形成され易い点で、第2シート8は、メルトブロー法により製造された不織布であることが好ましい。
次に、図7を参照しながら、本発明に係る他の製造方法の一実施形態を説明する。本実施形態では、搬送部3はさらに一対の搬送ロール(41a、41b)および搬送ベルト41cを備え、不織布1は、搬送ベルト41cにより、加熱装置4の下方に搬送される。搬送ベルト41cは、例えば、長手方向の両端部が結合された無端ベルトであり、一対の搬送ロール41aおよび41bの回転駆動に伴い回転する。本実施形態は、上記以外、第1実施形態と同様である。搬送ベルト41cの材質は特に限定されず、搬送ベルト31cで例示したのと同じ材質が例示できる。
以下、図8を参照しながら、本発明に係る製造装置100の一実施形態を説明する。図8は、本発明の一実施形態に係る製造装置の構成例を示す図である。図8に示す製造装置100は、接着剤付与部50および第2シート積層部60を備えており、上記第1実施形態に係る製造方法に対応する。
第1シート供給部20は、製造装置100の最上流に配置されており、例えばロール状に捲回された長尺の第1シート2を、搬送ロール21を経由して搬送ベルト31cに供給する。この場合、第1シート2は第1供給リール22に捲回されており、第1供給リール22はモータ23の駆動により回転する。搬送ベルト31cは無端状であって、一対の搬送ロール31aおよび31bの回転駆動に伴い回転する。第1シート2は、搬送部3(搬送ロールおよび搬送ベルト)によって、第1シート供給部20から回収部70に向かって搬送される。
不織布形成部30は、繊維紡糸機構として、電界紡糸機構を具備する。電界紡糸機構は、不織布形成部30内の上方に設置された原料液32を放出するための放出体33と、放出された原料液32をプラスに帯電させる帯電手段(後述参照)と、放出体33と対向するように配置された第1シート2を上流側から下流側に搬送する搬送ベルト31cと、を備えている。搬送ベルト31cは、第1シート2とともに繊維1Fを収集するコレクタ部として機能する。
続いて、前駆体10aは、搬送ロール51に支持されながら、接着剤付与部50に搬送される。接着剤付与部50は、例えば、接着剤付与部50の上方に設置された接着剤7を収容する接着剤タンク52と、接着剤7を散布するためのスプレー53とを備える散布装置54を具備する。スプレー53からは、例えば、粉末状の接着剤が散布され、主に前駆体10aの不織布1の表面に付着する。
続いて、前駆体10aは、搬送ロール41に支持されながら、乾燥部40に搬送される。乾燥部40では、加熱装置4により、繊維1Fに含まれる第1溶媒の少なくとも一部が除去される。さらに、乾燥部40では、必要に応じて、不織布1上の接着剤7が溶融される。不織布1の加熱装置4に対向する主面1Aから加熱装置4までの最短距離Lhは、加熱装置4の容量等により適宜設定すれば良いが、例えば、5mm以上、50mm以下である。
乾燥された積層体10は、続いて第2シート積層部60に搬送される。第2シート積層部60では、積層体10の上方から、搬送ロール61を経由して第2シート8が供給され、接着剤7を介して積層体10に積層される。続いて、積層体10を挟むように配置された一対の加圧ロール63(63aおよび63b)により圧力を加えながら、積層体10と第2シート8とを接合する。加圧ロールによる圧力は特に限定されないが、例えば、1kPa以上、50kPa以下である。第2シート8は、第2供給リール62に捲回されており、積層体10の搬送スピードに合わせて、積層体10に供給される。
Claims (17)
- 繊維の原料となる原料樹脂と前記原料樹脂を溶解させる溶媒とを含む原料液、および、第1シートを準備する第1工程と、
電界紡糸法により、前記原料液から前記原料樹脂および前記溶媒を含む繊維を生成させ、前記繊維を、前記第1シートの一方の主面に堆積させて不織布を形成する第2工程と、
電磁波を放射する加熱装置により、前記繊維に含まれる前記溶媒の少なくとも一部を除去する第3工程と、を含み、
前記不織布が、その端面を含む端部Tfと、前記端部以外の中央部Cfと、を備えており、
前記電磁波を前記不織布の前記加熱装置とは反対側から前記端部Tfに向かって反射するように、前記電磁波を反射する反射板が配置されている、積層体の製造方法。 - 前記反射板と前記加熱装置との間に、前記端部Tfが配置されている、請求項1に記載の積層体の製造方法。
- 前記反射板が、前記加熱装置の端部Thの鉛直下方に配置されている、請求項1または2に記載の不織布の製造方法。
- 前記不織布の前記加熱装置に対向する主面から前記加熱装置までの最短距離Lhと、前記不織布の前記反射板に対向する主面から前記反射板までの最短距離Lrとが、Lh<Lrの関係を満たす、請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
- 前記第2工程の前に、前記第1シートを搬送部に供給し、
前記第2工程では、前記搬送部によって搬送されている前記第1シートの前記主面に前記不織布を形成する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。 - さらに、前記中央部Cfと前記加熱装置との間に、前記電磁波の一部を遮蔽する遮蔽板が配置されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
- 前記遮蔽板が、前記中央部Cfと前記加熱装置の中央部Chとの間に配置されている、請求項6に記載の不織布の製造方法。
- 前記加熱装置が、遠赤外線を放射する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
- 前記遠赤外線が、前記原料樹脂に対する透過率が50%以上の第1波長を含む、請求項8に記載の積層体の製造方法。
- 前記第1波長の水に対する透過率が75%以上である、請求項9に記載の積層体の製造方法。
- 前記第1波長が、2.5μm以上、5.5μm以下である、請求項9または10に記載の積層体の製造方法。
- 前記第2工程の後、前記第3工程の前に、前記不織布に接着剤を付与する第4工程を含み、
前記第3工程の後、前記接着剤が付与された前記不織布に第2シートを積層させる第5工程を含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。 - 前記加熱装置が、遠赤外線を放射し、
前記遠赤外線が、前記接着剤に対する透過率が50%以上、95%以下の第2波長を含む、請求項11に記載の積層体の製造方法。 - 前記第2波長の水に対する透過率が75%以上である、請求項13に記載の不織布の製造方法。
- 前記第2波長が、2.5μm以上、5.5μm以下である、請求項13または14に記載の積層体の製造方法。
- 前記第3工程の後の前記繊維の繊維径が、1μm以下である、請求項1〜15のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
- 電界紡糸法により、繊維の原料となる原料樹脂と前記原料樹脂を溶解させる溶媒とを含む原料液から、前記原料樹脂および前記溶媒を含む繊維を生成させ、前記繊維を第1シートの一方の主面に堆積させて不織布を形成する不織布形成部と、
電磁波を放射する加熱装置により、前記繊維に含まれる前記溶媒の少なくとも一部を除去する乾燥部と、を具備し、
前記不織布が、その端面を含む端部Tfと、前記端部以外の中央部Cfと、を備えており、
前記電磁波を、前記不織布の前記加熱装置とは反対側から前記端部Tfに向かって反射する、反射板を備える、積層体の製造装置。
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