JP2019023361A - 繊維シートの製造装置及び繊維シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】幅方向の坪量分布を均一な繊維シートの製造装置及び繊維シートの製造方法の提供。【解決手段】電界紡糸部２０で紡糸された繊維Ｓを堆積させて搬送する搬送ベルト３２と、搬送ベルト３２の背面に配置された複数の電極３１からなる電極群３１と、電極群３１の各電極３１に電圧を印加する電圧印加部４４と、電圧印加部４４から電極群３１の各電極３１に印加される電圧を個別に制御する電圧制御部４３とを備え、電極群３１の各電極３１は、搬送ベルト３２の搬送方向と交差する方向に沿って配されており、好ましくは、搬送ベルト３２に堆積された繊維Ｓの幅方向に沿う坪量分布を測定する坪量分布測定部４２を更に備え、電圧制御部４３は、坪量分布測定部４２によって測定された坪量分布に基づいて電圧印加部４４から電極群３１の各電極３１に印加される電圧を個別に制御する繊維シートＳの製造装置。【選択図】図１

Description

本発明は、繊維シートの製造装置及び繊維シートの製造方法に関する。

電界紡糸法（エレクトロスピニング法）は、ナノサイズの直径の繊維（以下、繊維ともいう）を有する繊維シートを簡便且つ高い生産性で製造できる技術として注目を浴びている。電界紡糸法では、繊維の原料となる樹脂の溶液又は溶融液に高電圧を作用させて繊維を形成する。樹脂溶液を用いた電界紡糸法においては、樹脂溶液をシリンジに入れ、シリンジ先端に取り付けられたノズルと、ノズルから所定距離を隔てた位置に対向して設置された捕集用電極との間に高電圧を印加する。ノズルの先端から吐出された樹脂溶液は、クーロン力で延伸されるとともに溶媒が瞬時に蒸発する。溶媒が蒸発した樹脂は凝固しながら細長く引き伸ばされることによって繊維が形成され、捕集電極に引き寄せられる。形成された繊維は捕集用電極の表面に堆積してシート状となる。

特許文献１には、繊維構造体を電界紡糸法によって製造する方法及びその装置が提案されている。特許文献１の方法に用いられる装置では、製造された繊維構造体の厚みを測定する厚み測定部が設けられており、厚み測定部によって測定された繊維構造体の厚みと、樹脂溶液を吐出するためのガス圧を制御する圧力制御装置とが連動して、繊維構造体の搬送方向（流れ方向）の厚みを制御している。

特許文献２には、エレクトロスピニングに用いられる複数の電極が配された不織布の製造装置が提案されている。この製造装置には、複数の電極と、各電極への電圧印加を周期的に変化させることができる電圧変化手段とが接続されており、電圧変化手段によって電極に変動可能な電場を発生させて不織布の厚みを制御している。

特開２００７−０９２２３７号公報 特開２００８−１４４３２７号公報

特許文献１の装置では、繊維シートの搬送方向の厚みの制御は可能であるものの、その幅方向の厚みは制御されておらず、幅方向に坪量が均一な繊維シートを製造することは容易でない。また、樹脂溶液の吐出量が適宜変更されることに起因して液滴欠陥が生じやすくなり、その結果、繊維シート及びそれを用いた製品の品質を向上させることが容易でない。

特許文献２の装置では、電極に印加された変動電圧と、実際に製造された繊維シートの坪量変化とが連動していない。その結果、坪量分布にムラがある繊維シートが周期的に製造されてしまい、高品質の繊維シートを恒常的に製造することは容易でない。

したがって、本発明の課題は、繊維からなる繊維シートの幅方向での坪量分布を一定にし得る繊維シートの製造装置及び製造方法を提供することにある。

本発明は、電界紡糸装置で紡糸された繊維を堆積させて搬送する搬送ベルトと、
前記搬送ベルトの背面に配置された複数の電極からなる電極群と、
前記電極群の各電極に電圧を印加する電圧印加部と、
前記電圧印加部から前記電極群の各電極に印加される電圧を個別に制御する電圧制御部とを備える繊維シートの製造装置であって、
前記電極群の各電極は、前記搬送ベルトの搬送方向と交差する方向に沿って配されている、繊維シートの製造装置を提供するものである。

また本発明は、走行する搬送ベルトの背面に複数の電極からなる電極群の各電極を、該搬送ベルトの搬送方向に交差する方向に沿って配置した状態下に、該搬送ベルトの前面に、電界紡糸装置で紡糸された繊維を堆積させる繊維シートの製造方法であって、
前記搬送ベルトによって搬送される前記繊維の幅方向に沿う坪量分布を測定し、目標坪量値よりも坪量の低い部分には、該部分の繊維の堆積が増加するように、該部分に対応する位置に配された前記電極への印加電圧を調整するとともに、目標平均値よりも坪量の高い部分には、該部分への繊維の堆積が減少するように、該部分に対応する位置に配された前記電極の印加電圧を調整する、繊維シートの製造方法を提供するものである。

本発明によれば、幅方向での坪量分布が一定な繊維シートを容易に製造することができる。

図１は、本発明の製造装置を側面から見た模式図である。 図２（ａ）は、図１における捕集部の要部拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の捕集部を正面から見た模式図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の模式図を下面から見た模式図である。 図３（ａ）ないし（ｆ）は、本発明の製造装置における捕集部の電極の他の実施形態を示す模式図である。 図４は、本発明の製造装置における坪量分布測定部の一実施形態を示す要部拡大図である。 図５は、本発明の製造装置における坪量分布測定部の他の実施形態を示す要部拡大図である。 図６は、比較例１における繊維シートの幅方向にわたる坪量分布のグラフである。 図７は、実施例１における繊維シートの幅方向にわたる坪量分布のグラフである。 図８は、実施例２における繊維シートの幅方向にわたる坪量分布のグラフである。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図１には、本発明の繊維シートの製造装置の一実施形態が模式的に示されている。図１に示す製造装置１０は、電界紡糸部２０、捕集部３０及び評価部４０に大別される。

電界紡糸部２０は、原料供給部（図示せず）から供給された原料樹脂の溶液又は溶融液を吐出して紡糸を行う装置である。電界紡糸部２０は、捕集部３０と対向するように配置されている。以下の説明では、原料樹脂の溶液又は溶融液を総称して「原料液」ともいう。

電界紡糸部２０は、原料液Ｌを吐出するノズル２１と、原料液Ｌを帯電させる帯電電極２２とを備えている。ノズル２１は金属などの導電性材料から構成され、中空の針状の構造を有している。帯電電極２２は全体として略椀形をしており、ノズル２１側に相対する面は凹曲した面となっている。ノズル２１は帯電電極２２の底部に設けられており、帯電電極２２によって囲まれた形状になっている。ノズル２１と帯電電極２２との間に絶縁体（図示せず）を設けて両者を電気的に絶縁させることが好ましい。ノズル２１の先端２１ａは帯電電極２２内に露出している。ノズル２１の後端２１ｂは、帯電電極２２の背面側において原料供給部に接続されている。帯電電極２２には高電圧電源２３が接続されている。高電圧電源２３は、直流高圧電源などの公知の装置を用いることができる。

ノズル２１の内径は、その下限値を好ましくは１００μｍ以上、更に好ましくは３００μｍ以上に設定することができる。一方、その上限値を好ましくは３０００μｍ以下、更に好ましくは２０００μｍ以下に設定することができる。ノズル２１の内径は、好ましくは１００μｍ以上３０００μｍ以下、更に好ましくは３００μｍ以上２０００μｍ以下に設定することができる。ノズルの内径をこの範囲内に設定することで、高分子である原料液Ｌを容易に、かつ定量的に送液できるとともに、原料液Ｌを効率よく帯電させられるので好ましい。

図１に示す実施形態では、ノズル２１が接地され、帯電電極２２に高電圧が印加されている。しかし印加される電圧はこれに限らず、ノズル２１に正電圧又は負電圧が印加されていてもよく、帯電電極２２が接地されていてもよい。つまり、ノズル２１と帯電電極２２との間に電位差が生じていればよい。ノズル２１と帯電電極２２との間に加わる電位差は、１ｋＶ以上、特に１０ｋＶ以上とすることが、原料液Ｌを十分に帯電させる点から好ましい。一方、この電位差は１００ｋＶ以下、特に５０ｋＶ以下とすることが、ノズル２１と帯電電極２２との間における放電を防止する点から好ましい。電位差は例えば１ｋＶ以上１００ｋＶ以下、特に１０ｋＶ以上５０ｋＶ以下とすることが好ましい。

ノズル２１の先端に電荷が一層集中するようにするために、該ノズル２１は、その延びる方向が、帯電電極２２の開口端によって画成される円の中心か、又はその中心の近傍を通り、かつ該ノズル２１の先端２１ａが、該開口端によって画成される円を含む平面内に位置するか、又は該平面の近傍に位置するように配置されることが有利である。

特にノズル２１は、その延びる方向が、帯電電極２２の凹曲面２４における開口端によって画成される円の中心か、又はその中心の近傍と、該帯電電極２２における最底部とを通るように配置されることが好ましい。帯電電極２２の開口端によって画成される円を含む平面と、ノズル２１の延びる方向とが直交していることが好ましい。このようにノズル２１を配置することで、ノズル２１の先端に電荷が更に一層集中するようになる。この観点から、帯電電極２２は、真球の球殻の略半球面の形状をしていることが特に好ましい。

ノズル２１の先端２１ａの位置に関しては、該先端２２ａが、帯電電極２２の開口端によって画成される円を含む平面内に位置するか、又は該平面よりも内側に位置するように該ノズル２１を配置することが好ましい。

図１に示すとおり、ノズル２１の基部の近傍に空気流噴射部２５が設けられている。空気流噴射部２５は、ノズル２１の延びる方向に沿って形成されている。空気流噴射部２５は、ノズル２１の先端２１ａよりも後方に位置しており、ノズル２１の先端２１ａの方向に向けて気体流を噴射させることが可能なように形成されている。均一な空気流を得る観点から、空気流噴射部２５は、ノズル２１を囲むように環状に設けられていることが望ましい。貫通孔からなる空気流噴射部２５は、その後端側の開口部が気体流の供給源（図示せず）に接続されている。この供給源から気体が供給されることで、ノズル２１の周囲から気体が噴出されるようになっている。噴出した気体は、ノズル２１の先端２１ａから吐出され、かつ電界の作用によって細長く引き伸ばされた原料液Ｌを、後述する捕集電極３１に向けて搬送する。

捕集部３０は、図１に示すように、製造された繊維Ｓを捕集する捕集電極３１（以下、単に「電極３１」ともいう。）と、繊維Ｓを堆積させて搬送する搬送ベルト３２とを備えている。

捕集電極３１は金属等の導電性材料から構成されている平板状のものである。捕集電極３１の板面と、ノズル２１の延びる方向とは略直交している。捕集電極３１には、ノズル２１に印加されている電圧と異なる電圧が、後述する電圧印加部４４によって印加されるようになっている。例えばノズルに正の電圧が印加されている場合には、捕集電極３１に負の電圧を印加することができる。この構成を有することにより、ノズル２１と捕集電極３１の間に電場が形成され、電界紡糸が可能となっている。

搬送ベルト３２は無端ベルトからなり、図１に示すように、２つの搬送ロール３３，３３間に掛けわたされて方向Ｒに周回軌道を描くように搬送される。搬送ベルト３２として、無端ベルトに代えて、例えば長尺帯状のベルトがロール状の巻回体から繰り出されるようになっていてもよい。搬送ベルト３２としては、例えばフィルム、メッシュ、不織布、紙などを用いることができる。

ノズル２１から吐出された原料液Ｌは、ノズル２１と捕集電極３１の間に形成されている電場により帯電する。帯電した原料液Ｌは、原料液Ｌの電気的斥力と、空気流噴射部２５から噴出した空気とによって、細径の繊維を形成しながら、捕集電極３１に向けて搬送される。細径の繊維は搬送ベルト３２に堆積し、繊維Ｓのシートを形成する（以下、繊維Ｓのシートを「繊維シートＳ」ともいう。）。繊維シートＳは搬送ベルト３２によって送り出され、ガイドロール３４によって案内されて次の工程へ搬送される。

搬送ベルト３２は、図２（ａ）に示すように、捕集電極３１に隣接して配置され、且つ該捕集電極３１と電界紡糸部２０との間に配置されている。つまり捕集電極３１は、搬送ベルト３２の背面に配置されている。捕集電極３１の搬送ベルト３２と対向する面と反対の面には支持体３５が設けられており、捕集電極３１と支持体３５とは接触している。

図２（ｂ）に示すように、捕集電極３１は複数の捕集電極３１，３１，・・・からなる電極群３１Ｇを構成している。電極群３１Ｇの各捕集電極３１は、搬送ベルト３２の搬送方向Ｒと交差する方向に沿って間隔を空けて配されている。電極群３１Ｇを構成する複数の捕集電極３１，３１，・・・には後述する電圧印加部４４から各捕集電極３１に電圧が印加できるようになっている。

捕集電極３１に高電圧を印加する際に、隣り合う捕集電極３１との間での放電等を防止する観点から、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、電極群３１Ｇにおいては、隣り合う捕集電極３１間が絶縁体３６で隔離されていることが好ましい。絶縁体３６の材料としては、セラミックスやプラスチックなどを使用することができる。

電極群３１Ｇを構成する捕集電極３１の配置数、電界紡糸部２０の方向から見た形状、及び捕集電極３１どうしの位置関係は、ノズル２１と電極群３１Ｇとの間に電界紡糸可能な電界が発生できる限りにおいて特に制限はない。例えば図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、搬送ベルト３２の搬送方向Ｒに沿った長辺を有する細長い矩形の捕集電極３１を複数配置していてもよく、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、楕円状又は菱型状の捕集電極３１を複数配置していてもよい。また、図３（ｂ）ないし図３（ｄ）に示すように、複数の捕集電極３１を搬送方向Ｒの前後に交互に位置するように配していてもよい。更に図３（ｄ）ないし図３（ｆ）に示すように、三角形、四角形、矩形、楕円状、菱型状等といった異なる平面視形状を有する複数の捕集電極３１を種々組み合わせて配していてもよい。また図３（ｅ）に示すとおり、各捕集電極３１をすべて矩形のものとするとともに、その面積を各々異ならせてもよい。更に図３（ｆ）に示すとおり、各捕集電極３１の図心が重ならないようにしてもよい。

装置保守の利便性と、製造された繊維シートＳの幅方向に沿う坪量分布の均一性とを両立させる観点から、電極群３１Ｇにおける捕集電極３１の配置数は４個以上１５個以下であることが好ましく、その形状は矩形であることが好ましい。同様の観点から、電極群３１Ｇの各電極３１は、搬送ベルト３２の搬送方向Ｒと直交する方向に沿って間隔を空けて配されていることが好ましい。

電極群３１Ｇとノズル２１の先端との距離は、その下限値を好ましくは１００ｍｍ以上、更に好ましくは５００ｍｍ以上とすることができる。上限値は好ましくは２０００ｍｍ以下、更に好ましくは１５００ｍｍ以下とすることができる。例えば好ましくは１００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下、更に好ましくは５００ｍｍ以上１５００ｍｍ以下とすることができる。

以上は、製造装置１０における捕集部３０に関するものであったところ、以下に評価部４０について説明する。図１に示すように、評価部４０は、巻き取りロール４１と、坪量分布測定部４２と、電圧制御部４３と、電圧印加部４４とを備えている。

巻き取りロール４１は、搬送ベルト３２に堆積した繊維シートＳを巻き取ることにより回収するものである。巻き取りロール４１の巻き取り方向は搬送方向Ｒと一致している。

坪量分布測定部４２は、搬送ベルト３２に堆積された繊維シートＳが巻き取りロール４１へ搬送される過程で、繊維シートＳの幅方向に沿う坪量分布を測定するものである。図１に示すように、坪量分布測定部４２は繊維シートＳの上方に配置されている。坪量分布測定部４２は後述する電圧制御部４３と接続されており、坪量分布測定部４２によって取得されたデータ信号が電圧制御部４３へ送信可能となっている。

坪量分布測定部４２は、例えば図４に示すように、赤外線などを使用したレーザー変位計４２Ａを備えることができる。これにより、繊維シートＳの幅方向にわたる坪量を測定し、坪量分布を解析することができる。レーザー変位計４２Ａに代えて、坪量分布測定部４２は、図５に示すように、ＣＣＤカメラなどのカメラ４２Ｂを備えることができる。これにより、カメラによって取得した画像を用いて解析することによって、画像の濃淡等から繊維シートＳの幅方向にわたる坪量分布を解析することができる。いずれの形態においても、坪量分布測定部４２における坪量分布の測定可能な面積範囲は、繊維シートＳの幅方向の全域にわたることが好ましい。なお、製造装置１０は坪量分布測定部４２を備えていなくてもよく、この場合は、坪量分布は人手によって測定することができる。

図１に戻ると、坪量分布測定部４２は電圧制御部４３と接続されている。電圧制御部４３は、坪量分布測定部４２によって取得された坪量分布に関するデータを受信して、搬送される繊維シートＳの幅方向における坪量分布のデータ収集を繰り返す。このように収集されたデータによって、搬送中の繊維シートＳの幅方向における坪量分布が電圧制御部４３において解析される。電圧制御部４３によって解析された繊維シートＳの幅方向における坪量分布をもとに、電圧制御部４３内で電極群３１Ｇを構成する各捕集電極３１に印加する電圧が決定し、その電圧に関する信号が、電圧制御部４３に接続された電圧印加部４４に送信される。

電圧印加部４４は、電圧制御部４３から送信された電圧に関する信号に基づいて、電極群３１Ｇを構成する各捕集電極３１に対して電圧を印加するか、又は電圧の印加を停止するように個別に調整される。この構成を有することによって、坪量分布測定部４２で測定された繊維シートＳの幅方向の坪量分布の高低に応じて、繊維の堆積量を調節することができ、その結果、繊維シートＳの坪量分布が均一となる。

以上の製造装置１０を用いた繊維シートの製造方法においては、走行する搬送ベルト３２の背面に複数の電極３１からなる電極群３１Ｇの各電極３１を、搬送ベルト３２の搬送方向Ｒに交差する方向に沿って配置した状態下に、搬送ベルト３２の前面に、電界紡糸部２０で紡糸された繊維を堆積させて繊維シートＳを得る

搬送ベルト３２によって搬送される繊維シートＳは、その幅方向に沿う坪量分布が坪量分布測定部４２において測定される。坪量分布測定部４２において測定された坪量分布の情報は電圧制御部４３へ送信される。電圧制御部４３においては、目標坪量値よりも坪量の低い部分には、該部分の繊維の堆積が増加するように、該部分に対応する位置に配された電極３１への印加電圧を調整する信号を、電圧印加部４４に送信する。これとともに、目標平均値よりも坪量の高い部分には、該部分への繊維の堆積が減少するように、該部分に対応する位置に配された電極３１の印加電圧を調整する信号を、電圧印加部４４に送信する。印加電圧の調整は、上述のとおり、電圧を上下させるか、あるいはオン−オフ制御で行うことができる。なお、オン−オフ制御を極めて短い周期で行うことで、見かけ上、電圧を上下させる制御を行うこともできる。このように、本製造方法によれば、製造された繊維シートＳの幅方向にわたる坪量分布の情報が捕集部３０へフィードバックされるので、幅方向の坪量分布が均一となった繊維シートＳを容易に製造することができる。

製造装置１０において用いられる原料液Ｌとしては、繊維形成の可能な高分子化合物が溶媒に溶解又は分散した溶液を用いることができる。高分子化合物としては、水溶性高分子化合物及び水不溶性高分子化合物のいずれもが用いられる。本明細書において「水溶性高分子化合物」とは、１気圧、常温（２０℃±１５℃）の環境下において、高分子化合物を、該高分子化合物に対して１０倍以上の質量の水に浸漬し、十分な時間（例えば２４時間以上）が経過したときに、浸漬した高分子化合物の５０質量％以上が溶解する程度に水に溶解可能な性質を有する高分子化合物をいう。一方、「水不溶性高分子化合物」とは、１気圧、常温（２０℃±１５℃）の環境下において、高分子化合物を、該高分子化合物に対して１０倍以上の質量の水に浸漬し、十分な時間（例えば２４時間以上）が経過したときに、浸漬した高分子化合物の８０質量％以上が溶解しない程度に水に溶解しづらい性質を有する高分子化合物をいう。原料液Ｌには適宜、無機物粒子、有機物粒子、植物エキス、界面活性剤、油剤、イオン濃度を調整するための電解質等を配合することができる。

水溶性高分子化合物としては、例えばプルラン、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、ポリ−γ−グルタミン酸、β−グルカン、グルコオリゴ糖、ヘパリン、ケラト硫酸等のムコ多糖、セルロース、ペクチン、キシラン、リグニン、グルコマンナン、ガラクツロン、サイリウムシードガム、タマリンド種子ガム、アラビアガム、トラガントガム、変性コーンスターチ、大豆水溶性多糖、アルギン酸、カラギーナン、ラミナラン、寒天（アガロース）、フコイダン、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等の天然高分子、部分鹸化ポリビニルアルコール（後述する架橋剤と併用しない場合）、低鹸化ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル酸ナトリウム等の合成高分子などが挙げられる。これらの水溶性高分子化合物は単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの水溶性高分子化合物のうち、繊維の製造が容易である観点から、プルラン、並びに部分鹸化ポリビニルアルコール、低鹸化ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びポリエチレンオキサイド等の合成高分子を用いることが好ましい。

水不溶性高分子化合物としては、例えば繊維形成後に不溶化処理できる完全鹸化ポリビニルアルコール、架橋剤と併用することで繊維形成後に架橋処理できる部分鹸化ポリビニルアルコール、ポリ（Ｎ−プロパノイルエチレンイミン）グラフト−ジメチルシロキサン／γ−アミノプロピルメチルシロキサン共重合体等のオキサゾリン変性シリコーン、ツエイン（とうもろこし蛋白質の主要成分）、ポリエステル、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリメタクリル酸樹脂等のアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエチレンテフタレート樹脂、ポリブチレンテフタレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂などが挙げられる。これらの水不溶性高分子化合物は単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

その他の高分子化合物としては一般に、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−ｍ−フェニレンテレフタレート、ポリ−ｐ−フェニレンイソフラテート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステルカーボネート、ナイロン、アラミド、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、ポリペプチド等が挙げられる。これらの高分子化合物は単独で又は複数混合して用いることができる。

原料液Ｌの溶媒としては、水、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、ピリジン等が挙げられる。これらの溶媒は単独で又は複数混合して用いることができる。

特に溶媒として水を用いる場合は、水への溶解度の高い下記のような天然高分子及び合成高分子を用いるのが好適である。天然高分子としては、例えばプルラン、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、ポリ−γ−グルタミン酸、β−グルカン、グルコオリゴ糖、ヘパリン、ケラト硫酸等のムコ多糖、セルロース、ペクチン、キシラン、リグニン、グルコマンナン、ガラクツロン酸、サイリウムシードガム、タマリンド種子ガム、アラビアガム、トラガントガム、大豆水溶性多糖、アルギン酸、カラギーナン、ラミナラン、寒天（アガロース）、フコイダン、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等が挙げられる。合成高分子としては、例えば部分鹸化ポリビニルアルコール、低鹸化ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル酸ナトリウム等が挙げられる。これらの高分子化合物は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの高分子化合物のうち、繊維の調製が容易である観点から、プルラン等の天然高分子、並びに部分鹸化ポリビニルアルコール、低鹸化ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びポリエチレンオキサイド等の合成高分子を用いることが好ましい。

本発明の製造装置１０によって製造される繊維は、その太さを円相当直径で表した場合、一般に１０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下、特に１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下のものである。繊維の太さは、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察によって測定することができる。このような繊維をランダムに堆積させることで繊維シートが得られる。

本発明の製造装置１０を使用して製造した繊維は、それを集積させた繊維成形体として各種の目的に使用することができる。成形体の形状としては、シート、綿状体、糸状体などが挙げられる。繊維成形体は他のシートと積層したり、各種の液体、微粒子、ファイバなどを含有させたりして使用してもよい。繊維シートは、例えば医療目的や、美容目的、装飾目的等の非医療目的でヒトの肌、歯、歯茎、毛髪、非ヒト哺乳類の皮膚、歯、歯茎、枝や葉等の植物表面等に付着されるシートとして好適に用いられる。また、高集塵性でかつ低圧損の高性能フィルタ、高電流密度での使用が可能な電池用セパレータ、高空孔構造を有する細胞培養用基材等としても好適に用いられる。繊維の綿状体は防音材や断熱材等として好適に用いられる。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば本発明の製造装置及び製造方法は、溶液法による電界紡糸方法及び溶融法による電界紡糸方法のいずれにも適用することができる。

また、図１に示す実施形態の製造装置１０では、繊維シートＳの幅方向の坪量分布を、坪量分布測定部４２に設置されたレーザー変位計やＣＣＤカメラによって測定したが、これに代えて、繊維シートＳの一部を作業員がサンプリングし、手作業によって坪量分布を測定することもできる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。

〔比較例：条件１〕
図１及び図２に示す製造装置１０を用いて、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン（ＰＰ；ＰｏｌｙＭｉｒａｅ社製、ＭＦ６５０Ｙ）８０質量％と、添加剤としてステアリン酸亜鉛を２０質量％を含む樹脂組成物からなる溶融樹脂の原料液Ｌを溶融電界紡糸法によって紡糸した。溶融電界紡糸法の紡糸条件は以下のとおりとした。

・製造環境：２７℃、５０％ＲＨ
・原料液Ｌの加熱温度：２５０℃
・原料液Ｌの吐出量：７．６ｇ／ｍｉｎ
・帯電電極２２への印加電圧：−３０ｋＶ
・捕集電極３１への印加電圧：−２０ｋＶ
・捕集電極３１の寸法：長さ３００ｍｍ×幅３０ｍｍ×厚さ１ｍｍ
・捕集電極３１の設置枚数：隣接する捕集電極３１どうしの間隔を３ｍｍ空けて幅方向に１０枚（幅方向の寸法計３２７ｍｍ）
・ノズル先端２１ａと電極群３１Ｇとの間の距離：１１００ｍｍ
・空気流噴射部２５から噴出される気体の温度：４５０℃
・空気流噴射部２５から噴出される気体の流量：２００Ｌ／ｍｉｎ

得られたシート状の繊維を回収して、長手方向の長さ１００ｍｍ×幅３００ｍｍに裁断して繊維シートとした。この繊維シートを、長手方向の長さ１００ｍｍ×幅３０ｍｍとなるように更に裁断し、幅方向に１０分割した繊維シートを作製した。これらの分割した繊維シートの質量（ｇ）を測定して、分割シートの面積（３０００ｍｍ^２＝０．００３ｍ^２）で除することにより各分割シートの坪量（ｇ／ｍ^２）を算出した。比較例（条件１）における繊維シートの幅方向の坪量分布を図６に示した。比較例における坪量分布の平均値は３０ｇ／ｍ^２であった。

〔実施例１：条件２〕
比較例（条件１）の結果を参考にして、繊維シートの幅方向の一端を基準点（０ｍｍ）としたときの幅１８０ｍｍ〜２１０ｍｍの位置に対応する電極への電圧印加を行わなかった他は、条件１と同様に紡糸を実施し、幅方向に１０分割した繊維シートを得た。なお、電圧印加を行なわなかった幅１８０ｍｍ〜２１０ｍｍの位置は、条件１の坪量分布の平均値と比較して最も坪量が高かった位置である。条件２における繊維シートの幅方向の坪量分布を図７に示した。実施例１（条件２）における坪量分布の平均値は２６ｇ／ｍ^２であった。

〔実施例２：条件３〕
実施例１（条件２）の結果を参考にして、幅６０ｍｍ〜１８０ｍｍ及び幅２４０ｍｍ〜２７０ｍｍの位置に対応する電極への電圧印加を行なわず、幅１８０ｍｍ〜２１０ｍｍの位置に対応する電極の電圧印加を行った他は、条件１と同様に紡糸を実施し、幅方向に１０分割した繊維シートを得た。なお、電圧印加を行わなかった幅６０ｍｍ〜１８０ｍｍ及び幅２４０ｍｍ〜２７０ｍｍの位置は、条件２の坪量分布の平均値と比較して坪量が高かった位置である。条件３における繊維シートの幅方向の坪量分布を図８に示した。実施例２（条件３）における坪量分布の平均値は３０．７ｇ／ｍ^２であった。

〔評価〕
条件１〜３の繊維シートの両端に位置する幅０ｍｍ〜３０ｍｍ及び幅２７０ｍｍ〜３００ｍｍの位置を除く、幅３０ｍｍ〜２７０ｍｍの坪量分布の標準偏差を算出し、坪量のばらつきを評価した。

実施例及び比較例で製造した繊維シートの坪量分布の標準偏差を算出したところ、比較例（条件１）の繊維シートの坪量の標準偏差は３．３０であった。それに対して、実施例１（条件２）の繊維シートの坪量の標準偏差は２．７８であった。実施例２（条件３）の繊維シートの坪量の標準偏差は２．４８であった。このように、得られた繊維シートの坪量に基づいて電極群の各電極に印加される電圧を個別に制御することで、幅方向で坪量のばらつきの少ない繊維シートが製造できることが判る。

１０ 繊維シートの製造装置
２０ 電界紡糸部
２１ ノズル
２２ 帯電電極
２５ 空気流噴射部
３０ 捕集部
３１ 捕集電極（電極）
３２ 搬送ベルト
４０ 評価部
４１ 巻き取りロール
４２ 坪量分布測定部
４３ 電圧制御部
４４ 電圧印加部
Ｌ 原料液
Ｒ 搬送方向
Ｓ 繊維，繊維シート

Claims (7)

1. 電界紡糸装置で紡糸された繊維を堆積させて搬送する搬送ベルトと、
   前記搬送ベルトの背面に配置された複数の電極からなる電極群と、
   前記電極群の各電極に電圧を印加する電圧印加部と、
   前記電圧印加部から前記電極群の各電極に印加される電圧を個別に制御する電圧制御部とを備える繊維シートの製造装置であって、
   前記電極群の各電極は、前記搬送ベルトの搬送方向と交差する方向に沿って配されている、繊維シートの製造装置。
2. 前記搬送ベルトに堆積された前記繊維の幅方向に沿う坪量分布を測定する坪量分布測定部を更に備え、
   前記電圧制御部は、前記坪量分布測定部によって測定された坪量分布に基づいて前記電圧印加部から前記電極群の各電極に印加される電圧を個別に制御するものである、請求項１に記載の繊維シートの製造装置。
3. 前記坪量分布測定部がレーザー変位計を備えている、請求項２に記載の繊維シートの製造装置。
4. 前記坪量分布測定部がカメラを備えている、請求項２に記載の繊維シートの製造装置。
5. 前記電極群においては隣り合う電極同士が絶縁体で隔離されている、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の繊維シートの製造装置。
6. 前記電極群の各電極は、前記搬送ベルトの搬送方向と直交する方向に沿って配されている、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の繊維シートの製造装置。
7. 走行する搬送ベルトの背面に複数の電極からなる電極群の各電極を、該搬送ベルトの搬送方向に交差する方向に沿って配置した状態下に、該搬送ベルトの前面に、電界紡糸装置で紡糸された繊維を堆積させる繊維シートの製造方法であって、
   前記搬送ベルトによって搬送される前記繊維の幅方向に沿う坪量分布を測定し、目標坪量値よりも坪量の低い部分には、該部分の繊維の堆積が増加するように、該部分に対応する位置に配された前記電極への印加電圧を調整するとともに、目標平均値よりも坪量の高い部分には、該部分への繊維の堆積が減少するように、該部分に対応する位置に配された前記電極の印加電圧を調整する、繊維シートの製造方法。