JP2017197873A - 積層体の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面積の大きな不織布を備える積層体の提供。
【解決手段】基材繊維を含む基材１を準備する準備工程と、基材１を搬送ラインの上流に供給し、下流に向けて搬送する搬送工程と、前記搬送工程の後、第１繊維２ａの原料液から第１繊維２３を生成させて、基材１の第１主面に堆積させる堆積工程と、前記堆積工程の後、前記第１主面に堆積した前記第１繊維を加熱する加熱工程と、前記加熱工程の後、加熱された前記第１繊維を、前記基材繊維の隙間に侵入させる侵入工程と、を具備する、積層体の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、不織布が積層された積層体の製造方法および製造装置に関する。

基材に不織布が積層された積層体は、強度が高いため、様々な用途に用いられている。例えば、特許文献１は、基材である不織布と極細繊維を含む不織布とを備える積層体を、空気清浄機の濾材として使用することを提案している。このような積層体は、基材に、例えば、電界紡糸法により極細繊維を堆積させることにより得られる。

特開２０１４−１２１６９９号公報

極細繊維を用いることにより、形成される不織布の表面積が大きくなる。例えば、積層体を濾材として用いる場合、不織布の表面積が大きくなることにより集塵効率が向上する。しかし、極細繊維を基材に過度に堆積させると、極細繊維同士が密着するため、逆に形成される不織布の表面積が小さくなる。その結果、集塵効率が低下したり、圧力損失が増大する場合がある。

本発明の一局面は、基材繊維を含む基材を準備する準備工程と、前記基材を搬送ラインの上流に供給し、下流に向けて搬送する搬送工程と、前記搬送工程の後、第１繊維の原料液から前記第１繊維を生成させて、前記基材の第１主面に堆積させる堆積工程と、前記堆積工程の後、前記第１主面に堆積した前記第１繊維を加熱する加熱工程と、前記加熱工程の後、加熱された前記第１繊維を、前記基材繊維の隙間に侵入させる侵入工程と、を具備する、積層体の製造方法に関する。

本発明の他の一局面は、基材繊維を含む基材を、搬送ラインの上流に供給する基材供給部と、前記基材供給部の下流に配置され、第１繊維の原料液から前記第１繊維を生成させて、前記第１繊維を前記基材の第１主面に堆積させる堆積部と、前記堆積部の下流に配置され、前記第１主面に堆積した前記第１繊維を加熱する加熱部と、前記加熱部の下流に配置され、加熱された前記第１繊維を、前記基材繊維の隙間に侵入させる侵入部と、を具備する、積層体の製造装置に関する。

本発明に係る製造方法および製造装置によって得られる積層体は、表面積が大きい不織布を備える。そのため、不織布を積層させた利点が発揮され易くなる。例えば、積層体を濾材として使用する場合、圧力損失が小さくなるとともに、集塵効率が向上する。

本発明に係る第１実施形態の製造方法が具備する工程の一部を示す概略図である。 第１実施形態の堆積工程直後の第１繊維と基材繊維との位置関係を模式的に示す断面図（ａ）および侵入工程後の第１繊維と基材繊維との位置関係を模式的に示す断面図（ｂ）である。 吸引部材の一部を拡大して示す模式図である。 加熱された第１繊維の温度プロファイルを示すグラフである。 本発明の実施形態に係る積層体の製造装置を示す概略図である。 本発明の他の実施形態に係る侵入工程後の第１繊維と基材との位置関係を模式的に示す断面図である。 第４実施形態で得られる積層体を模式的に示す断面図である。 第４実施形態で得られる他の積層体を模式的に示す断面図である。 第４実施形態の凹凸形成工程において、第１ローラおよび第１対向ローラによって第１凹凸が形成される基材を示す側面図（ａ）、第１ローラの一部を拡大して示す側面図（ｂ）、および、第１対向ローラの一部を拡大して示す側面図（ｃ）である。

基材に積層される不織布は、例えば、電界紡糸法により、繊維（第１繊維）を基材上に堆積することにより形成される。電界紡糸法では、第１繊維の原料樹脂を溶媒に溶解させた原料液に高電圧を印加し、電荷をもった原料液をノズルから噴射することにより、第１繊維が生成する。このとき、第１繊維は溶媒を含んだ状態で基材上に堆積し、基材を構成する基材繊維と点で密着する。

不織布は、第１繊維がランダムに幾重にも重なって形成される。そのため、溶媒を含んだ第１繊維同士もまた、点で密着する。この状態で第１繊維に含まれる溶媒が除去されて第１繊維が収縮すると、第１繊維の密度が高まる。そのため、得られる積層体の圧力損失が増大し易くなる。さらに、不織布の表面積が小さくなるため、集塵効率も低下する。

本実施形態では、第１繊維同士の密着の少なくとも一部を解消して、不織布の密度を小さくすることにより、得られる積層体の圧力損失の増大の抑制と集塵効率の向上とを両立させる。あるいは、形成された不織布に凹凸を付与して、表面積を拡大することにより、得られる積層体の圧力損失の増大の抑制と集塵効率の向上とを両立させる。

第１繊維同士の密着を解消するため、あるいは、形成された不織布に凹凸を付与するために、第１繊維の一部を、基材の内部、つまり、複数の基材繊維の間に生じている隙間に侵入させる。この方法としては、第１繊維を基材に堆積させた後、例えば、第１繊維を基材に向かわせる気流Ｓ（図２（ｂ）、図６参照）を、第１繊維に作用させる方法が挙げられる。この方法によれば、基材と不織布との密着性も向上する。

以下、基材と不織布との積層体（以下、後述する侵入工程前の積層体を、前駆体と称す）に対して、基材側から第１繊維を吸引する第１実施形態、不織布側から第１繊維に気体を吹き付ける第２実施形態、不織布側から第１繊維に熱風を吹き付ける第３実施形態、および、これら実施形態の変形例（第４実施形態）について説明する。

（第１実施形態）
［製造方法］
本実施形態において、積層体は、基材繊維を含む基材を準備する準備工程と、基材を搬送ラインの上流に供給し、下流に向けて搬送する搬送工程と、搬送工程の後、第１繊維の原料樹脂を含む原料液から第１繊維を生成させて、基材の第１主面に堆積させる堆積工程と、堆積工程の後、第１主面に堆積した第１繊維を加熱する加熱工程と、加熱工程の後、加熱された第１繊維を、基材の第１主面とは反対側の第２主面側から吸引して、基材繊維の隙間に侵入させる侵入工程と、を具備する方法により製造される。

以下、本実施形態に係る製造方法について、図１〜図５を参照しながら、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る製造方法の工程の一部を示す概略図である。図２（ａ）は、堆積工程直後の第１繊維と基材繊維との位置関係を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は、侵入工程後の第１繊維と基材繊維との位置関係を模式的に示す断面図である。図３は、吸引部材の一部を拡大して示す模式図である。図４は、加熱された第１繊維の温度プロファイルを示すグラフである。図５は、製造装置２００の一例の構成を概略的に示す図である。なお、基材および不織布等に関して、空気清浄機の濾材に適する形態を具体的に説明するが、積層体の用途は、濾材に限定されるものではない。また、図２（ａ）および（ｂ）では、基材繊維および第１繊維の一部を示している。図６も同様である。

（１）準備工程
準備工程では、基材１を準備する。
（基材）
基材１は、例えば、製造される積層体１０Ａを支持する支持体である。基材１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よい。基材１として、具体的には、繊維構造体（織物、編物、不織布等）の多孔質基材が例示できる。なかでも、積層体１０Ａを濾材として使用する場合、圧力損失の観点から、基材１は不織布であることが好ましい。不織布は、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る。なかでも、基材１は、湿式法により製造された不織布であることが好ましい。

基材１が不織布である場合、基材１を構成する基材繊維１ａの材質は特に限定されず、例えば、ガラス繊維、セルロース、アクリル樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート）、ポリアミド（ＰＡ）、あるいはこれらの混合物等が挙げられる。なかでも、支持体として適する点で、基材繊維１ａの材質はＰＥＴまたはセルロースが好ましい。特に、基材１は、ＰＥＴまたはセルロースを８０質量％以上の割合で含むことが好ましい。基材繊維１ａの平均繊維径Ｄ１は特に限定されず、例えば、１μｍ以上、４０μｍ以下であってもよく、５μｍ以上、２０μｍ以下であってもよい。

平均繊維径Ｄ１とは、基材繊維１ａの直径の平均値である。基材繊維１ａの直径とは、基材繊維１ａの長さ方向に対して垂直な断面の直径である。そのような断面が円形でない場合には、最大径を直径と見なしてよい。また、基材１を一方の主面の法線方向から見たときの、基材繊維１ａの長さ方向に対して垂直な方向の幅を、基材繊維１ａの直径と見なしてもよい。平均繊維径Ｄ１は、例えば、基材１に含まれる任意の１０本の基材繊維１ａの任意の箇所の直径の平均値である。後述する平均繊維径Ｄ２についても同じである。

基材１の厚みＴ１は、特に限定されず、例えば、５０μｍ以上、５００μｍ以下であっても良く、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であってもよい。不織布の厚みＴとは、例えば、不織布の任意の１０箇所の厚みの平均値である。厚みとは、不織布の２つの主面の間の距離である。基材１が不織布である場合、その厚みは、不織布の断面を写真に取り、不織布の一方の主面上にある任意の１地点から他方の主面まで、一方の表面に対して垂直な線を引いたとき、この線上にある繊維のうち、最も離れた位置にある２本の繊維の外側（外法）の距離として求められる。他の任意の複数地点（例えば、９地点）についても同様にして不織布の厚みを算出し、これらを平均化した数値を、不織布の厚みとする。上記厚みの算出に際しては、二値化処理された画像を用いてもよい。後述する厚みＴ２についても同じである。

基材１の単位面積当たりの質量も特に限定されず、例えば、１０ｇ／ｍ^２以上、８０ｇ／ｍ^２以下であってもよく、３５ｇ／ｍ^２以上、６０ｇ／ｍ^２以下であってもよい。基材１の圧力損失は特に限定されない。なかでも、基材１の初期の圧力損失は、ＪＩＳＢ９９０８形式１の規格に準拠した測定機を用いて測定した場合、１Ｐａ以上、１０Ｐａ以下程度であることが好ましい。基材１の初期の圧力損失がこの範囲であれば、積層体１０Ａ全体の圧力損失も抑制される。

基材１は、第１繊維２ａを堆積させる主面（第１主面１Ｘ）に凹凸（以下、第１凹凸）を備えることが好ましい。このような基材１を用いることにより、形成される不織布２にも凹凸が形成され易くなる。よって、不織布２の表面積が大きくなって、得られる積層体１０Ａの圧力損失の増大が抑制され易くなる。この場合、準備工程において、予め第１凹凸が形成された基材を準備する。あるいは、準備工程の後、堆積工程の前に、基材の第１主面に第１凹凸を形成する凹凸形成工程を行ってもよい。凹凸形成工程に供される基材は、平坦であってもよいし、第１凹凸以外の凹凸を有していてもよい。凹凸形成工程については後述する。

第１主面１Ｘ、ひいては不織布２の表面積が大きくなる点で、第１凹凸の隣接する凸部間のピッチＰｐｘは、０．１〜５ｍｍであることが好ましく、０．２〜２ｍｍであることがより好ましい。また、ピッチＰｐｘは基材１の平均繊維径Ｄ１の１０〜５００倍であることが好ましく、５０〜２００倍であることがより好ましい。ピッチＰｐｘは、隣接する凸部の中心間の距離である。ポイント状の凸部の中心は、凸部を上方から見てその外縁を定めたときの、外縁で囲まれる図形の中心である。凸部が帯状である場合、その中心は、凸部を囲む最小の幅を有する矩形の長手方向に沿った中心線であり、ピッチＰｐｘは中心線間の最短距離である。上方とは、例えば、第１主面１Ｘの法線方向である。同様の観点から、第１凹凸の凸部の高さ（凹部と凸部との高低差）Ｈｃｘは、０．０２〜０．２ｍｍであることが好ましく、０．０４〜０．１ｍｍであることがより好ましい。

（２）搬送工程
後述する堆積工程、加熱工程および侵入工程は、搬送される基材１に対して、連続的に行われる。これにより、生産性が向上する。さらに、加熱工程および侵入工程を連続的に行うことにより、第１繊維２ａが基材繊維１ａの隙間に侵入し易くなる。搬送工程では、例えば、まず、基材１が搬送ローラ１１（図５参照）に供給される。堆積工程、加熱工程および侵入工程において、基材１は、例えば、搬送コンベア２１および搬送ローラ５１および搬送ローラ６１により搬送される。なお、各搬送ローラ（１１、５１、６１）に替えて、ベルトあるいはコンベアを用いてもよい。

（３）堆積工程
本工程では、原料液から第１繊維２ａが生成される。第１繊維２ａは、例えば、電界紡糸法により生成される。電界紡糸法では、原料液が放出体２３から放出されて、第１繊維２ａが生成される。生成された第１繊維２ａは、第１溶媒を含んだ状態で、図２（ａ）に示すように、幾重にも重なるように基材１の第１主面１Ｘ上に堆積し、不織布２を形成する。これにより、基材１と不織布２との積層体の前駆体１０Ｐが得られる。図２（ａ）では、第１主面１Ｘに堆積した第１繊維２ａを、第１主面１Ｘに近い方から順に第１繊維２ａａ、第１繊維２ａｂ、第１繊維２ａｃとして示す。このとき、例えば、第１繊維２ａａと第１繊維２ａｂ、第１繊維２ａｂと第１繊維２ａｃとは、それぞれ点で密着している。なお、第１主面１Ｘに堆積する第１繊維２ａの配置等は、これに限定されない。

搬送ローラ１１に供給された基材１は、搬送コンベア２１へと受け渡される。第１繊維２ａは、搬送コンベア２１により搬送されている基材１の第１主面１Ｘに対して、堆積される。本工程において、基材１は、噴射される原料液のターゲットであり、生成する第１繊維２ａを収集するコレクタとして機能する。

表面積が大きくなる点で、第１繊維２ａの平均繊維径Ｄ２は小さいほど好ましく、例えば、基材繊維１ａの平均繊維径Ｄ１よりも小さいことが好ましい。平均繊維径Ｄ２は、３μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましく、３００ｎｍ以下であることが特に好ましい。また、平均繊維径Ｄ２は３０ｎｍ以上であることが好ましく、５０ｎｍ以上であることがより好ましい。平均繊維径Ｄ２がこの範囲であれば、圧力損失が抑制されるとともに集塵効率が高くなり易い。

不織布２の厚みＴ２は、圧力損失の観点から、０．５μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上、５μｍ以下であることがより好ましい。不織布２の初期の圧力損失は、上記と同様の条件で測定する場合、５Ｐａ以上、４０Ｐａ以下程度であることが好ましい。不織布２の単位面積当たりの質量は、圧力損失と集塵効率とのバランスの観点から、０．１ｇ／ｍ^２以上、１．５ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、０．２ｇ／ｍ^２以上、０．５ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましく、０．２ｇ／ｍ^２以上、０．８ｇ／ｍ^２以下であることが特に好ましい。

（原料液）
原料液は、原料樹脂および溶媒（以下、第１溶媒と称す）を含む。原料樹脂は第１繊維２ａの原料である。第１溶媒は、原料樹脂を溶解させる。原料液から、原料樹脂および第１溶媒を含む第１繊維２ａ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よい。

原料樹脂の種類は特に限定されず、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリウレタン（ＰＵ）等のポリマーが挙げられる。これらは、単独あるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。原料樹脂が２種以上のポリマーを含む場合、ポリマーの１つは、主成分として、原料樹脂の８０質量％以上を占めることが好ましい。基材１上での第１繊維２ａの挙動（基材１との密着性、あるいは、第１繊維２ａ同士の密着性）が一様になり易いためである。なかでも、第１繊維２ａを電界紡糸法により生成させる場合、電界紡糸法に適している点で、原料樹脂の主成分はＰＥＳが好ましい。また、第１繊維２ａの平均繊維径Ｄ２を細くし易い点で、原料樹脂の主成分はＰＶＤＦが好ましい。

第１溶媒は、原料樹脂を溶解できるものであれば特に限定されない。例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジベンジルアルコール、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセトン、ヘキサフルオロアセトン、フェノール、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、塩化メチル、塩化エチル、塩化メチレン、クロロホルム、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、四塩化炭素、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、酢酸、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、ｏ−キシレン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホオキシド、ピリジン、水等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。なかでも、電界紡糸法に適している点、さらにはＰＥＳおよびＰＶＤＦを溶解し易い点で、ＤＭＡｃが好ましい。

（４）加熱工程
本工程では、基材１の第１主面１Ｘに堆積した第１繊維２ａを加熱する。加熱により第１繊維２ａは軟化して、後の侵入工程において基材繊維１ａの隙間に侵入することができる。

第１繊維２ａの損傷が抑制される点で、第１繊維２ａは、非接触式の加熱装置３０により加熱されることが好ましい。非接触式の加熱装置３０としては特に限定されず、パネルヒータ等、公知のものを適宜選択すればよい。第１繊維２ａを効率的に加熱できる点で、加熱装置３０は、前駆体１０Ｐの不織布２側に配置されることが好ましい。加熱温度は、第１繊維２ａの軟化点あるいは融点、基材繊維１ａの融点等を考慮して、適宜設定すればよい。加熱温度は、例えば、不織布２の表面が１００〜２５０℃、好ましくは１２０〜１６０℃になるように調整すればよい。

（５）侵入工程
本工程では、基材１の第１主面１Ｘとは反対側の第２主面１Ｙ側から、第１繊維２ａを吸引する。加熱工程により軟化した第１繊維２ａを第２主面１Ｙ側から吸引することにより、第１繊維２ａは、基材繊維１ａ間に生じた隙間に侵入する。

このとき、第２主面１Ｙの近くに堆積している第１繊維２ａは、より吸引され易い。例えば、図２（ｂ）に示すように、第１繊維２ａａは、他の第１繊維２ａｂおよび２ａｃよりも吸引され易い。そのため、不織布２の厚み方向における第１繊維２ａ同士の間隔が、部分的に広がる。第１繊維２ａ同士の間隔が広がった領域では、見かけの体積が大きくなって、密度が小さくなる。よって、不織布２の表面積が大きくなって、積層体１０Ａ全体としての圧力損失が小さくなるとともに、濾材として使用した場合の集塵効率が向上する。さらに、長期間にわたり使用した場合にも、集塵効率が維持されるとともに、圧力損失の増大が抑制される。また、吸引によって、第１繊維２ａは伸長される。よって、不織布２の表面積はさらに拡大する。さらに、第１繊維２ａの一部が基材繊維１ａの隙間に入り込むことにより、不織布２と基材１との密着性が向上する。

特に、図２（ｂ）に示すように、溶媒が除去された後、第１繊維２ａは、基材繊維１ａの平均繊維径Ｄ１以上の侵入深さで基材１の内部（以下、内部領域１Ｒと称す）にまで侵入していることが好ましい。これにより、第１繊維２ａは、基材１の内部領域１Ｒに存在する基材繊維１ａに密着し、接着される。よって、乾燥により収縮した場合にも、第１繊維２ａは基材繊維１ａ同士の間にある隙間に侵入した状態を維持することができる。なお、図２（ｂ）では、内部領域１Ｒとその他の領域との境界を破線で示し、内部領域１Ｒをハッチングを付して示している。

このとき、堆積した第１繊維２ａの少なくとも一部（図２では、第１繊維２ａａ）が、内部領域１Ｒにまで侵入していればよい。例えば、第１繊維２ａａの上に堆積する第１繊維２ａｂおよび２ａｃは、基材１の第１主面１Ｘ上に堆積していてもよい。内部領域１Ｒは、積層体１０Ａの断面において、基材１の第１主面１Ｘの表面の任意の１０点から第１主面の法線方向に平均繊維径Ｄ１離れた１０点を結んでできる線から、第２主面１Ｙまでの領域である。なお、図２では、第１主面１Ｘに堆積した第１繊維２ａを、第１主面１Ｘに近い方から順に第１繊維２ａａ、第１繊維２ａｂ、第１繊維２ａｃとして示す。このとき、例えば、第１繊維２ａａと第１繊維２ａｂ、第１繊維２ａｂと第１繊維２ａｃとは、それぞれ点で密着している。第１主面１Ｘに堆積する第１繊維２ａの配置等は、これに限定されない。

吸引は、吸引装置４０によって行われる。吸引装置４０は、真空ポンプ４１、バルブ４３および吸引部材４４を備える。真空ポンプ４１とバルブ４３の間には、吸引圧力を高めるためのバッファータンク４２が介在している。真空ポンプ４１の構造および動作原理は、空気を吸引することができる限り特に限定されず、公知の真空ポンプを用いることができる。吸引は、バルブ４３の開閉により制御される。

図３に示すように、吸引部材４４は吸引面４４１を備える。吸引面４４１には、１つまたは２以上の吸引開口４４２が設けられている。吸引開口４４２はバルブ４３に連通しており、その形状は特に限定されない。真空ポンプ４１を稼働させるとともに、バルブ４３を開くことにより、外部の空気とともに第１繊維２ａが吸引開口４４２の方に吸引される。

このとき、吸引は、吸引面４４１の周囲を基材１の第２主面１Ｙに接触させながら行われることが好ましい。吸引力が高まるためである。同様の観点から、吸引は、所定の時間をあけて、間欠的に行うことが好ましい。この場合の吸引の間隔は特に限定されず、例えば、真空ポンプ４１内部が所定の圧力になったときに、バルブ４３を開いて吸引を行えばよい。

一方、吸引力を高めると、基材１がスムーズに搬送されない場合がある。そのため、吸引部材４４の第２主面１Ｙとの接触部に、回転体４４３を配置することが好ましい。回転体４４３は、少なくとも、基材１の搬送方向Ｄに回転可能であり、ボール形状あるいはロール形状の部材である。これにより、基材１と吸引部材４４との摩擦力が低減される。よって、吸引力を高めながら、基材１を安定して搬送することができる。

吸引は、第１繊維２ａが軟化している間に行われる。特に、第１繊維２ａの温度プロファイルにおけるピーク域Ｐｋを通過する間に、吸引を行うことが好ましい。これにより、第１繊維２ａが基材１内に侵入し易くなる。ピーク域Ｐｋは、例えば、図４に示すように、第１繊維２ａのピーク温度Ｔｐから、（Ｔｐ−ｘ）℃までの領域である。ｘは、第１繊維２ａの軟化点あるいは融点を考慮して適宜設定すればよく、例えば、１０〜５０℃である。

加熱工程において、第１繊維２ａは搬送されながら加熱される。そのため、第１繊維２ａは、加熱装置３０の下流側の端部Ｔを通過した直後にピーク温度Ｔｐに達する。よって、ピーク域Ｐｋを通過する間に吸引を行うためには、図１に示すように、吸引装置４０（特に、吸引部材４４）を、加熱装置３０の下流側の端部３０Ｔの近傍に対向するように配置すればよい。この場合、図４に示すように、加熱工程と侵入工程とは、一部並行して行われる。

一方、吸引装置４０の損傷を抑制する観点から、吸引は、ピーク域Ｐｋを通過した後に行ってもよい。ピーク域Ｐｋを通過した後に吸引を行うためには、吸引装置４０（特に、吸引部材４４）を、加熱装置３０の下流側の端部３０Ｔのすぐ下流に対向するように配置すればよい。

［製造装置］
上記のような積層体１０Ａを製造する製造装置２００は、例えば、基材繊維を含む基材を、搬送ラインの上流に供給する基材供給部と、基材供給部の下流に配置され、第１繊維の原料となる原料樹脂を含む原料液から第１繊維を生成させて、第１繊維を基材の第１主面に堆積させる堆積部と、堆積部の下流に配置され、第１主面に堆積した第１繊維を加熱する加熱部と、加熱部の下流に配置され、加熱された第１繊維を基材繊維の隙間に侵入させる侵入部と、を具備する。侵入部は、加熱部の下流に配置されるか、あるいは、加熱部に並行するように配置される。

以下、図５を参照しながら、積層体１０Ａを製造する装置２００について説明する。製造装置２００は、積層体１０Ａを製造するための製造ラインを構成している。なお、以下では、基材１が長尺体である場合について説明するが、基材１の形態はこれに限定されない。

（基材供給部）
基材供給部２０１は、製造ラインの最上流に配置されており、基材１をロール状に捲回する第１供給リール１２と第１供給リール１２を回転させるモータ１３とを備える。モータ１３によって第１供給リール１２が回転し、基材１は搬送ローラ１１に供給される。

（堆積部）
堆積部２０２は、電界紡糸ユニット（図示せず）を備える。基材１は、搬送ローラ１１により堆積部２０２に搬送される。電界紡糸ユニットが具備する電界紡糸機構は、電界紡糸ユニット内の上方に設置された原料液２２を放出するための放出体２３と、放出された原料液２２をプラスに帯電させる帯電手段（後述参照）と、放出体２３と対向するように配置された基材１を上流側から下流側に搬送する搬送コンベア２１と、を備えている。搬送コンベア２１は、基材１とともに第１繊維２ａを収集するコレクタ部として機能する。なお、電界紡糸ユニットの台数は、特に限定されるものではなく、１台でも２台以上でもよい。なお、搬送コンベア２１に替えて、ローラまたはベルトにより、基材１を上流側から下流側に搬送してもよい。

電界紡糸ユニットおよび／または放出体２３が複数ある場合、電界紡糸ユニットごと、あるいは、放出体２３ごとに、形成される第１繊維２ａの平均繊維径Ｄ２を変化させてもよい。第１繊維２ａの平均繊維径Ｄ２は、原料液２２の吐出圧力、印加電圧、濃度、放出体２３と基材１との距離、温度、湿度などを調整することにより、変化させることができる。また、第１繊維２ａの堆積量（不織布２の厚み）は、原料液２２の吐出圧力、印加電圧、濃度、基材１の搬送速度などを調整することにより、制御される。

放出体２３の基材１の主面と対向する側には、原料液２２の放出口（図示せず）が複数箇所設けられている。放出体２３の放出口と、基材１との距離は、製造装置の規模や所望の繊維径にもよるが、例えば、１００〜６００ｍｍであればよい。放出体２３は、電界紡糸ユニットの上方に設置された、基材１の搬送方向と平行な第１支持体２４から下方に延びる第２支持体２５により、自身の長手方向が基材１の主面と平行になるように支持されている。第１支持体２４は、放出体２３を基材１の搬送方向とは垂直な方向に揺動させるように、可動であってもよい。

帯電手段は、放出体２３に電圧を印加する電圧印加装置２６と、搬送コンベア２１と平行に設置された対電極２７とで構成されている。対電極２７は接地（グランド）されている。これにより、放出体２３と対電極２７との間には、電圧印加装置２６により印加される電圧に応じた電位差（例えば２０〜２００ｋＶ）を設けることができる。なお、帯電手段の構成は、特に限定されない。例えば、対電極２７はマイナスに帯電されていてもよい。また、対電極２７を設ける代わりに、搬送コンベア２１のベルト部分を導体から構成してもよい。

放出体２３は導体で構成されており、長尺の形状を有し、その内部は中空になっている。中空部は原料液２２を収容する収容部となる。原料液２２は、放出体２３の中空部と連通するポンプ２８の圧力により、原料液タンク２９から放出体２３の中空に供給される。そして、原料液２２は、ポンプ２８の圧力により、放出口から基材１の主面に向かって放出される。放出された原料液２２は、帯電した状態で放出体２３と基材１との間の空間（生成空間）を移動中に静電爆発を起し、繊維状物（第１繊維２ａ）を生成する。生成した第１繊維２ａは、基材１に堆積し、不織布２を形成する。

第１繊維２ａを形成する電界紡糸機構は、上記の構成に限定されない。所定の第１繊維２ａの生成空間において、原料液２２から静電気力により第１繊維２ａを生成させ、生成した第１繊維２ａを基材１の主面に堆積させることができる機構であれば、特に限定なく用いることができる。例えば、放出体２３の長手方向に垂直な断面の形状は、上方から下方に向かって次第に小さくなる形状（Ｖ型ノズル）であってもよい。

（加熱部）
加熱部２０３は、加熱装置３０を備える。加熱装置３０は加熱部２０３の上方（第１主面１Ｘ側）に設置されており、非接触で第１繊維２ａを加熱する。加熱により第１繊維２ａは軟化される。

（侵入部）
侵入部２０４は、上記のような吸引装置４０を備える。吸引装置４０は、基材１の第２主面１Ｙ側に設置される。吸引装置４０によって第１繊維２ａの一部が吸引されて、基材繊維１ａの隙間に侵入する。そのため、不織布２の厚み方向における第１繊維２ａ同士の間隔が部分的に広がり、第１繊維２ａの密度が部分的に小さくなる。

（保護材供給部）
不織布２を保護するために、不織布２側から、保護材３を積層してもよい。保護材供給部２０５は、搬送ローラ５１の上方に保護材３が捲回された第２供給リール５２を備えており、保護材３は、第２供給リール５２から不織布２に供給される。第２供給リール５２は、モータ５３によって回転駆動する。保護材３は、図示しない接着剤を介して不織布２に積層されてもよい。保護材３が積層されると、積層体１０Ａは、積層体１０Ａを挟んで配置された一対の加圧ローラ５４の間を経由して、回収部２０６に搬送される。

保護材３は、例えば、基材１に関して例示された方法により製造された不織布であってもよい。なかでも、積層体１０Ａを濾材として使用する場合、繊維径の小さな不織布が形成され易い点で、保護材３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。さらに、集塵効果が期待できる点で、保護材３は、帯電処理等によって帯電（永久帯電）されていることが好ましい。永久帯電とは、外部電界が存在しない状態において半永久的に電気分極を保持し、周囲に対して電界を形成している状態である。

保護材３を構成する保護繊維の材質は特に限定されず、例えば、ガラス繊維、セルロース、アクリル樹脂、ＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴ等のポリエステル、ＰＡ、あるいはこれらの混合物等が挙げられる。なかでも、帯電され易い点で、ＰＰが好ましい。保護繊維の平均繊維径も特に限定されず、例えば、０．５μｍ以上、２０μｍ以下であってもよく、５μｍ以上、２０μｍ以下であってもよい。

保護材３の厚みも特に限定されず、１００μｍ以上、５００μｍ以下であってもよく、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であってもよい。保護材３の単位面積当たりの質量も特に限定されず、１０ｇ／ｍ^２以上、５０ｇ／ｍ^２以下であってもよく、１０ｇ／ｍ^２以上、３０ｇ／ｍ^２以下であってもよい。保護材３の初期の圧力損失は、上記と同様の条件で測定する場合、１０Ｐａ以上、５０Ｐａ以下程度であることが好ましい。保護材３の初期の圧力損失がこの範囲であれば、積層体１０Ａ全体の圧力損失も抑制される。

接着剤の種類は特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂を主成分とするホットメルト接着剤等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ＰＵ、ＰＥＴ等のポリエステル、ウレタン変性共重合ポリエステル等の共重合ポリエステル、ＰＡ、ポリオレフィン（例えば、ＰＰ、ＰＥ）等が例示できる。ホットメルト接着剤は、例えば、加熱により溶融されながら、不織布２に付与される。接着剤の付与量は、接合強度および圧力損失の観点から、０．５ｇ／ｍ^２以上、１５ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、１ｇ／ｍ^２以上、１０ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましく、２ｇ／ｍ^２以上、６ｇ／ｍ^２以下であることが特に好ましい。

（回収部）
回収部２０６は、例えば、積層体１０Ａを捲き取る回収リール６２を内蔵している。回収リール６２はモータ６３により回転駆動される。積層体１０Ａは搬送ローラ６１により搬送された後、回収リール６２に捲き取られる。

（第２実施形態）
本実施形態に係る製造方法は、侵入工程が、前駆体１０Ｐの不織布２側から第１繊維２ａに気体を吹き付けることにより行われること以外、第１実施形態の製造方法と同様である。

加熱工程により軟化した第１繊維２ａに、第１主面１Ｘ側から気体が吹き付けられることにより、図６に示すように、第１繊維２ａは基材繊維１ａ間に生じた隙間に入り込む。そのため、形成された不織布２の表面に凹凸が形成される。よって、不織布２の表面積が大きくなる。その結果、集塵効率が向上するとともに、圧力損失の増大が抑制される。さらに、長期間にわたり使用した場合にも、集塵効率が維持されるとともに、圧力損失の増大が抑制される。また、気体の吹き付けによって、第１繊維２ａは伸長される。よって、不織布２の表面積はさらに広がる。さらに、第１繊維２ａの一部が基材繊維１ａの隙間に入り込むことにより、不織布２と基材１との密着性が向上する。気体の吹き付けは、例えばブロアー等の送風機によって行われる。

（第３実施形態）
本実施形態に係る製造方法は、堆積工程の後、基材１の第１主面１Ｘ側から第１繊維２ａに熱風を吹き付けて、加熱工程とともに侵入工程を行うこと以外、第１実施形態の製造方法と同様である。この方法によれば、生産性が向上する。なお、第１繊維２ａの加熱温度を制御し易い点では、上記したように、非接触式の加熱装置３０を用いて第１繊維２ａを加熱した後、侵入工程を行う方法が好ましい。

熱風の吹き付けは、例えば熱風発生機等によって行われる。熱風の温度は、第１繊維２ａの軟化点あるいは融点、基材繊維１ａの融点等を考慮して、適宜設定すればよい。熱風の温度は、例えば、不織布２の表面が１２０〜３００℃、好ましくは１４０〜２００℃になるように調整すればよい。

（第４実施形態）
本実施形態に係る製造方法は、準備工程が、第１主面１Ｘに第１凹凸が形成される前の基材１を準備する工程と、第１主面１Ｘを複数の凸部を有する第１ローラにより押圧して、第１主面１Ｘに第１凹凸を形成する凹凸形成工程と、を含むこと以外、第１実施形態、第２実施形態または第３実施形態の製造方法と同様である。本実施形態により得られる積層体１０Ｃおよび１０Ｄの断面を、図７Ａおよび図７Ｂにそれぞれ示す。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、第１繊維２ａは、基材繊維１ａの隙間に侵入するとともに、第１凹凸Ｃｌｘに沿うように堆積する。よって、得られる不織布２の表面には、第１凹凸に沿った凹凸Ｃ２が形成されるため、不織布２の表面積はさらに拡大する。

ここで、「第１繊維２ａが第１凹凸Ｃ１ｘに沿うように堆積する」とは、第１繊維２ａが第１凹凸Ｃ１ｘに密着して堆積されることに限定されず、第１繊維２ａが第１凹凸Ｃ１ｘに倣った凹凸を形成するように堆積することを含む。すなわち、不織布２に形成される凹凸Ｃ２の高低差は、第１凹凸Ｃ１ｘと同じであってもよいし、小さくてもよい。

（１−１）基材を準備する工程
本工程では、第１主面１Ｘに第１凹凸を有さない基材１を準備する。準備される基材１の第１主面１Ｘは、平坦であってもよいし、第１凹凸とは異なる凹凸を有していてもよい。

（１−２）凹凸形成工程
第１主面１Ｘの部分的な押圧は、例えば、複数の第１凸部を有する押圧部材によって行われる。押圧部材は、図８（ａ）および（ｂ）に示すような、周面に複数の第１凸部７１１Ａを有する第１ローラ７１Ａであることが好ましい。これにより、シンプルな構成で、第１主面１Ｘの全面に、第１凸部７１１Ａに対応する第１凹凸Ｃ１ｘを形成することができる。

第１凸部７１１Ａの形状や分布状態は、特に制限されない。例えば、第１凸部７１１Ａが複数のポイント状の凸部であって、これらが規則的にあるいは不規則に並んでいてもよい。また、第１凸部７１１Ａが複数の線状または帯状の凸部であって、これらが等間隔に、ストライプ状やジグザグ状で並んでいてもよい。ポイント状の凸部は、例えば、角柱状であってもよく、円柱状や楕円柱状であってもよい。また、凸部は、格子状や網目状に形成されていてもよい。

不織布２の表面積がさらに大きくなる点で、隣接する凸部間のピッチＰｐ１は、０．１〜５ｍｍであることが好ましく、０．２〜２ｍｍであることがより好ましい。また、第１主面１Ｘに第１凹凸Ｃ１ｘが形成され易くなる点で、ピッチＰｐ１は、基材繊維１ａの平均繊維径Ｄ１の１０〜５００倍であることが好ましく、５０〜２００倍であることがより好ましい。ピッチＰｐ１は、隣接する凸部の中心間の距離である。ポイント状の凸部の中心は、凸部を上方から見てその外縁を定めたときの、外縁で囲まれる図形の中心である。凸部が帯状である場合、その中心は、凸部を囲む最小の幅を有する矩形の長手方向に沿った中心線であり、ピッチＰｐ１は中心線間の最短距離である。上方とは、例えば、ローラの周面の法線方向である。

第１対向ローラ７１Ｂは、図８（ａ）および（ｃ）に示すように、上記の第１凸部７１１Ａに対応する第１凹部７１１Ｂを有していてもよいし、平滑な表面を有するローラであってもよい。これにより、第１主面１Ｘに第１凹凸Ｃ１ｘが形成され易くなるとともに、押圧された部分において基材１が圧縮され難いため、圧力損失の増大が抑制される。なかでも、第１凹部７１１Ｂを有する第１対向ローラ７１Ｂを用いることが好ましい。第１ローラ７１Ａおよび第１対向ローラ７１Ｂで基材１を挟持することにより、第２主面１Ｙには、第１凸部７１１Ａ（すなわち、第１凹凸Ｃ１ｘ）に対応する第２凹凸Ｃ１ｙが形成される。よって、基材１の圧縮がさらに抑制される。第１凹凸Ｃ１ｘと第２凹凸Ｃ１ｙとは、基材１に表裏一体に形成されている。第１凸部７１１Ａと第１凹部７１１Ｂとが対応するとは、第１ローラ７１Ａおよび第１対向ローラ７１Ｂを回転させたときに、第１凸部７１１Ａと第１凹部７１１Ｂとが係合することをいう。

隣接する第１凹部７１１Ｂ間のピッチＰｃ１は、第１凸部７１１Ａ間のピッチＰｐ１と同じであることが好ましい。ピッチＰｃ１は、隣接する第１凹部７１１Ｂの中心間の距離である。ポイント状の第１凹部７１１Ｂの中心は、第１凹部７１１Ｂを法線方向から見てその外縁を定めたときの、外縁で囲まれる図形の中心である。第１凹部７１１Ｂが帯状である場合、その中心は、第１凹部７１１Ｂを囲む最小の幅を有する矩形の長手方向に沿った中心線であり、ピッチＰｃ１は中心線間の最短距離である。

第１凹部７１１Ｂの深さＤｃ１は、第１凸部７１１Ａの高さＨｐ１と同じであってもよいし、異なっていてもよい。深さＤｃ１は、具体的には０．０２〜０．２ｍｍであることが好ましく、０．０４〜０．１ｍｍであることがより好ましい。深さＤｃ１は、第１凹部７１１Ｂの最も低い点に接触する面と、第１対向ローラ７１Ｂの第１凹部７１１Ｂ以外の部分との間の最短距離である。

第１ローラ７１Ａおよび第１対向ローラ７１Ｂの材質は、基材１の押圧に必要な硬度を有する限り特に制限されない。例えば、樹脂、金属、セラミックスなどの押圧部材として使用される公知の材質が挙げられる。第１対向ローラ７１Ｂが平滑な表面を有する場合、少なくとも第２主面１Ｙに接触する部分がゴム製であることが好ましい。

第１凹凸Ｃ１ｘの形成は、基材１を加熱しながら行うことが好ましい。基材１が塑性変形し易くなるである。押圧部材として第１ローラ７１Ａおよび第１対向ローラ７１Ｂを用いる場合、これらのうち少なくとも一方に、加熱可能なローラを用いることが好ましい。なかでも、第１主面１Ｘに接触するローラ（図８では、第１ローラ７１Ａ）として、加熱可能なローラを用いることが好ましい。加熱下で第１凹凸Ｃ１ｘの形成を行う場合、加熱温度は、基材１の表面が、例えば１００〜２００℃、好ましくは１２０〜１７０℃になるように調整することが好ましい。加熱可能なローラとしては、ヒータを内蔵するローラや接続したヒータから加熱可能なローラなどが例示される。

なお、図８（ａ）では、基材１の第１主面１Ｘを、第１凸部７１１Ａを有する第１ローラ７１Ａで押圧しているが、第１主面１Ｘに第１凹凸Ｃ１ｘを形成する方法は、これに限定されない。例えば、第２主面１Ｙを第１ローラ７１Ａで押圧してもよい。このとき、対向ローラとして、上記したような第１凹部７１１Ｂを備えるローラを用いるか、あるいは、平滑な表面を備えるローラを用いることが好ましい。

本発明により得られる積層体は、不織布の表面積が大きいため、空気清浄機、あるいは空調機の濾材、電池用の分離不織布、燃料電池用のメンブレン、妊娠検査不織布等の体外検査不織布、細胞培養用等の医療用不織布、防塵マスク等の防塵布や防塵服、化粧用不織布、塵を拭き取る拭取不織布等として、好適である。

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ：積層体
１０Ｐ：前駆体
１：基材
１Ｒ：内部領域
１ａ：基材繊維
２：不織布
２ａ、２ａａ、２ａｂ、２ａｃ：第１繊維
３：保護材
２００：製造装置
２０１：基材供給部
１１：搬送ローラ
１２：第１供給リール
１３：モータ
２０２：堆積部
２１：搬送コンベア
２２：原料液
２３：放出体
２４：第１支持体
２５：第２支持体
２６：電圧印加装置
２７：対電極
２８：ポンプ
２９：原料液タンク
２０３：加熱部
３０：加熱装置
３０Ｔ：下流側の端部
２０４：侵入部
４０：吸引装置
４１：真空ポンプ
４２：バッファータンク
４３：バルブ
４４：吸引部材
４４１：吸引面
４４２：吸引開口
４４３：回転体
２０５：保護材供給部
５１：搬送ローラ
５２：第２供給リール
５３：モータ
５４：加圧ローラ
２０６：回収部
６１：搬送ローラ
６２：回収リール
６３：モータ
７１Ａ：第１ローラ
７１１Ａ：第１凸部
７１Ｂ：第１対向ローラ
７１１Ｂ：第１凹部

Claims (12)

1. 基材繊維を含む基材を準備する準備工程と、
   前記基材を搬送ラインの上流に供給し、下流に向けて搬送する搬送工程と、
   前記搬送工程の後、第１繊維の原料液から前記第１繊維を生成させて、前記基材の第１主面に堆積させる堆積工程と、
   前記堆積工程の後、前記第１主面に堆積した前記第１繊維を加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程の後、加熱された前記第１繊維を、前記基材繊維の隙間に侵入させる侵入工程と、を具備する、積層体の製造方法。
2. 前記侵入工程が、前記基材の前記第１主面とは反対側の第２主面側から、前記第１繊維を吸引することにより行われる、請求項１に記載の積層体の製造方法。
3. 前記第１繊維の吸引が、前記第２主面に吸引部材を接触させて行われ、
   前記吸引部材が、前記第２主面に接触する回転体を備える、請求項２に記載の積層体の製造方法。
4. 前記侵入工程において、前記第１繊維が間欠的に吸引される、請求項２または３に記載の積層体の製造方法。
5. 前記侵入工程が、前記第１主面側から、前記第１繊維に気体を吹き付けることにより行われる、請求項１に記載の積層体の製造方法。
6. 前記侵入工程が、前記第１繊維がその温度プロファイルにおけるピーク域を通過する間に行われる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
7. 前記侵入工程が、前記第１繊維がその温度プロファイルにおけるピーク域を通過した後に行われる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
8. 前記加熱工程において、前記第１繊維が非接触式の加熱装置により加熱される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
9. 前記堆積工程の後、前記第１主面側から前記第１繊維に熱風を吹き付けて、前記加熱工程とともに前記侵入工程を行う、請求項１に記載の積層体の製造方法。
10. 前記準備工程が、
    前記第１主面に第１凹凸が形成される前の前記基材を準備する工程と、
    前記第１主面側に配置され、複数の第１凸部を有する第１ローラと、前記第１主面とは反対側の第２主面側に配置される第１対向ローラと、により前記基材を押圧して、前記第１主面に前記第１凹凸を形成する凹凸形成工程と、を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
11. 前記準備工程において、前記第１主面に第１凹凸を備える前記基材を準備する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
12. 基材繊維を含む基材を、搬送ラインの上流に供給する基材供給部と、
    前記基材供給部の下流に配置され、第１繊維の原料液から前記第１繊維を生成させて、前記第１繊維を前記基材の第１主面に堆積させる堆積部と、
    前記堆積部の下流に配置され、前記第１主面に堆積した前記第１繊維を加熱する加熱部と、
    前記加熱部の下流に配置され、加熱された前記第１繊維を、前記基材繊維の隙間に侵入させる侵入部と、を具備する、積層体の製造装置。
    
    
    

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