JP5399869B2 - イオン交換不織布及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はイオン交換不織布及びその製造方法に関する。

気体や液体などの流体中における不純物を除去又は回収するために、イオン交換繊維からなる不織布を使用したり、イオン交換樹脂を担持した不織布を使用したり、或いはイオン交換樹脂を成形し、固化させて使用している。このイオン交換繊維又はイオン交換樹脂の表面積が広ければ広いほど、イオン交換基量を多くすることができ、又はイオン交換速度を速くすることができるため、イオン交換繊維又はイオン交換樹脂の表面積は広いのが好ましい。これらの中でも、イオン交換繊維はイオン交換樹脂よりも表面積を広くすることができるとともに、下流側への流出の心配がなく、取り扱いやすいというメリットがある。

このようなイオン交換繊維からなるものとして、「エレクトロスプレー法により製造された、吸着性材料製の繊維及び／又は微粒子よりなる吸着構造体。」（特許文献１）が提案されている。このエレクトロスプレー法によれば、繊維径１μｍ以下の繊維を紡糸することができるため、イオン交換基量を多くすることができ、流体中における不純物の除去又は回収性能を高めることができる。なお、特許文献１においては、紡糸後にイオン交換基を導入することができることを開示している。

特開２００６−３３４４６９号公報（請求項１、請求項７、段落番号００３０〜００３１など）

そこで、本発明者らは、特許文献１と同様にエレクトロスプレー法により紡糸した後、アルカリ又は酸で処理することにより、イオン交換基を導入することを試み、そのイオン交換性能を確認しようとした。ところが、アルカリ又は酸で処理することによって、不織布の収縮や劣化が生じ、イオン交換不織布を得ることができないという問題が発生した。

本発明は上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、表面積が広く、イオン交換性能に優れるイオン交換不織布、及びそ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、「紡糸液を吐出できる液吐出部を２箇所以上と、前記いずれの液吐出部よりも上流側に位置し、ガスを吐出できるガス吐出部１箇所とを有する下記条件を満足する紡糸装置の、１箇所以上の液吐出部からイオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液を吐出し、繊維化して、平均繊維径が１μｍ以下のイオン交換基導入可能繊維を形成するとともに、１箇所以上の別の液吐出部から耐アルカリ性樹脂含有紡糸液又は耐酸性樹脂含有紡糸液を吐出し、繊維化して、平均繊維径が１μｍ以下の耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維を形成し、これらイオン交換基導入可能繊維と耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維とが混在する状態で集積して前駆不織布を形成した後、アルカリ又は酸で処理することによって、前記イオン交換基導入可能繊維にイオン交換基を導入することを特徴とする、イオン交換不織布の製造方法。
記
（１）液吐出部を端部とする液用柱状中空部（Ｈｌ）を有する
（２）ガス吐出部を端部とするガス用柱状中空部（Ｈｇ）を有する
（３）液用柱状中空部（Ｈｌ）を延長した液仮想柱状部（Ｈｖｌ）とガス用柱状中空部（Ｈｇ）を延長したガス仮想柱状部（Ｈｖｇ）とは近接している
（４）液用柱状中空部（Ｈｌ）の吐出方向中心軸とガス用柱状中空部（Ｈｇ）の吐出方向中心軸とが平行である
（５）ガス用柱状中空部（Ｈｇ）の中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部（Ｈｇ）の切断面の外周と液用柱状中空部（Ｈｌ）の切断面の外周との距離が最も短い直線を、１本だけ引くことができる」である。

本発明の請求項１にかかる発明は、液吐出部から吐出された紡糸液とガス吐出部から吐出されたガスとはいずれも近接しており、平行であり、しかもいずれの紡糸液にもガスおよび随伴気流による剪断力が１本の直線状に作用するため、平均繊維径が１μｍ以下のイオン交換繊維と、平均繊維径が１μｍ以下の耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維とを紡糸でき、これら繊維が均一に混在する状態で集積することができる。そして、この均一に混在した状態で、アルカリ又は酸で処理することによってイオン交換基を導入しているが、耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維によって不織布の収縮、劣化を抑えることができるため、イオン交換性能に優れるイオン交換不織布を製造することができる。

また、ガスの作用によって繊維を紡糸しているため、紡糸液の吐出量を増やすことができ、生産性良くイオン交換不織布を製造することができるという効果も奏する。

本発明で使用できる紡糸装置の先端部を拡大した斜視図 （ａ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の一例（図１のＣ平面での切断平面図） （ｂ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例 （ｃ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例 （ｄ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例 （ｅ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例 （ａ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の一例 （ｂ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例 （ｃ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例 本発明で使用できる不織布製造装置の模式的断面説明図

本発明のイオン交換不織布の製造方法について、まず説明するが、本発明のイオン交換不織布を構成するイオン交換繊維のもととなる平均繊維径が１μｍ以下のイオン交換基導入可能繊維、及び平均繊維径が１μｍ以下の耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維を紡糸することのできる紡糸装置について、紡糸装置の先端部を拡大した斜視図である図１、及び図１におけるＣ平面切断図である図２（ａ）をもとに説明する。

この紡糸装置は、イオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液、耐アルカリ性樹脂含有紡糸液又は耐酸性樹脂含有紡糸液を吐出できる第１液吐出部Ｅｌ_１を一方の端部に有する第１液吐出ノズルＮｌ_１と、耐アルカリ性樹脂含有紡糸液、耐酸性樹脂含有紡糸液、又はイオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液を吐出できる第２液吐出部Ｅｌ_２を一方の端部に有する第２液吐出ノズルＮｌ_２とが、ガスを吐出できるガス吐出部Ｅｇを一方の端部に有するガス吐出ノズルＮｇを挟むように外壁面が当接し、ガス吐出ノズルＮｇのガス吐出部Ｅｇが第１液吐出部Ｅｌ_１、第２液吐出部Ｅｌ_２のいずれよりも上流側となる位置にある。なお、第１液吐出ノズルＮｌ_１は第１液吐出部Ｅｌ_１を端部とする第１液用柱状中空部Ｈｌ_１を有し、第２液吐出ノズルＮｌ_２は第２液吐出部Ｅｌ_２を端部とする第２液用柱状中空部Ｈｌ_２を有し、ガス吐出ノズルＮｇはガス吐出部Ｅｇを端部とするガス用柱状中空部Ｈｇを有している。また、前記第１液用柱状中空部Ｈｌ_１を延長した第１液仮想柱状部Ｈｖｌ_１と前記ガス用柱状中空部Ｈｇを延長したガス仮想柱状部Ｈｖｇとは、第１液吐出ノズルＮｌ_１の壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当する距離だけ離れて近接した状態にあり、前記第２液用柱状中空部Ｈｌ_２を延長した第２液仮想柱状部Ｈｖｌ_２と前記ガス用柱状中空部Ｈｇを延長したガス仮想柱状部Ｈｖｇとは、第２液吐出ノズルＮｌ_２の壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当する距離だけ離れて近接した状態にある。しかも前記第１液用柱状中空部Ｈｌ_１の第１吐出方向中心軸Ａｌ_１とガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行である関係にあり、前記第２液用柱状中空部Ｈｌ_２の第２吐出方向中心軸Ａｌ_２とガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行である関係にある。更には、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外形が円形であり、液用柱状中空部Ｈｌ_１、Ｈｌ_２の切断面の外形がいずれも円形であり、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と液用柱状中空部Ｈｌ_１、Ｈｌ_２の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１、Ｌ２を、いずれの組み合わせにおいても、１本だけ引くことができる状態にある（図２（ａ）参照）。

そのため、図１のような紡糸装置の第１液吐出ノズルＮｌ_１にイオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液、耐アルカリ性樹脂含有紡糸液又は耐酸性樹脂含有紡糸液を供給し、第２液吐出ノズルＮｌ_２に耐アルカリ性樹脂含有紡糸液、耐酸性樹脂含有紡糸液、又はイオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液を供給し、ガス吐出ノズルＮｇにガスを供給すると、イオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液、耐アルカリ性樹脂含有紡糸液又は耐酸性樹脂含有紡糸液は第１液用柱状中空部Ｈｌ_１、第２液用柱状中空部Ｈｌ_２をそれぞれ通り、第１液吐出部Ｅｌ_１、第２液吐出部Ｅｌ_２から第１液用柱状中空部Ｈｌ_１の第１軸方向、第２液用柱状中空部Ｈｌ_２の第２軸方向にそれぞれ吐出されると同時に、ガスはガス用柱状中空部Ｈｇを通りガス吐出部Ｅｇからガス用柱状中空部Ｈｇの軸方向に吐出される。この吐出されたガスと吐出された各紡糸液とはいずれも近接した状態にあり、各液吐出部の直近においては、吐出ガスの中心軸Ａｇと各吐出紡糸液の中心軸Ａｌ_１、Ａｌ_２とがいずれも平行関係にあり、しかもＣ平面上、吐出されたガスと吐出された各紡糸液とは、いずれの組み合わせにおいても最も近い点が１箇所であることから、つまり、いずれの紡糸液も１本の直線状にガスおよび随伴気流による剪断作用を受け、細径化しながら第１液用柱状中空部Ｈｌ_１の第１軸方向、第２液用柱状中空部Ｈｌ_２の第２軸方向にそれぞれ飛翔し、同時にいずれの紡糸液も固化して、イオン交換基導入可能繊維と耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維を形成する。この紡糸装置においては、第１液吐出ノズルＮｌ_１と第２液吐出ノズルＮｌ_２とがガス吐出ノズルＮｇを介して近接した状態にあるため、イオン交換基導入可能繊維と耐アルカリ繊維又は耐酸性繊維とは均一に混合した状態で飛翔する。なお、図１の紡糸装置は１つのガス流によって、２つの紡糸液を紡糸して繊維化することができ、少ないガス量で紡糸できるため、生産性良く紡糸できる。

第１液吐出ノズルＮｌ_１、第２液吐出ノズルＮｌ_２はイオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液、耐アルカリ性樹脂含有紡糸液又は耐酸性樹脂含有紡糸液を吐出できるものであれば良く、第１液吐出部Ｅｌ_１、第２液吐出部Ｅｌ_２の外形は特に限定するものではなく、例えば、円形、長円形、楕円形、多角形（例えば、三角形、四角形、六角形）であることができるが、ガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に作用を受け、液滴を生じにくいように、円形であるのが好ましい。つまり、第１液吐出ノズルＮｌ_１、第２液吐出ノズルＮｌ_２の外形が円形であると、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と液用柱状中空部Ｈｌ_１、Ｈｌ_２の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１、Ｌ２を、いずれの組み合わせにおいても１本だけ引くことができる状態となりやすいため、吐出されたいずれの紡糸液もガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、液滴を生じにくくなる。なお、第１液吐出部Ｅｌ_１と第２液吐出部Ｅｌ_２の外形は同じ外形であっても良いし、異なる外形であっても良いが、いずれも円形であるのが好ましい。

第１液吐出部Ｅｌ_１、第２液吐出部Ｅｌ_２の形状が多角形である場合には、多角形の１つの角をガス吐出ノズルＮｇ側となるように配置することにより、ガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、液滴を生じにくくするのが好ましい。つまり、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第１液用柱状中空部Ｈｌ_１、第２液用柱状中空部Ｈｌ_２の切断面の外周との距離が最も短い直線（図２（ａ）〜（ｅ）におけるＬ１、Ｌ２）を、いずれの組み合わせにおいても、１本だけ引くことができるように第１液吐出ノズルＮｌ_１、第２液吐出ノズルＮｌ_２を配置すると、いずれの紡糸液もガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、安定して紡糸でき、液滴を生じにくくなる。したがって、ガス吐出部Ｅｇの形状が円形であれば、多角形状の第１液吐出部Ｅｌ_１、第２液吐出部Ｅｌ_２の辺をガス吐出ノズルＮｇ側となるように配置することも可能である（図２（ｅ）参照）。

また、第１液吐出部Ｅｌ_１及び第２液吐出部Ｅｌ_２の大きさも特に限定するものではないが、いずれも０．０１〜２０ｍｍ^２であるのが好ましく、０．０１〜２ｍｍ^２であるのがより好ましい。０．０１ｍｍ^２よりも小さいと、粘度の高い紡糸液を吐出するのが困難になる傾向があり、２０ｍｍ^２を超えると、ガス及び随伴気流の作用を１本の直線状にするのが難しくなり、安定して紡糸できなくなる傾向があるためである。なお、第１液吐出部Ｅｌ_１の大きさと第２液吐出部Ｅｌ_２の大きさは同じであっても異なっていても良い。

なお、第１液吐出ノズルＮｌ_１及び第２液吐出ノズルＮｌ_２は金属製であっても樹脂製であってもよく、その素材は特に限定するものではない。また、金属製又は樹脂製のチューブを用いることもできる。第１液吐出ノズルＮｌ_１又は第２液吐出ノズルＮｌ_２が金属製であれば、第１液吐出ノズルＮｌ_１又は第２液吐出ノズルＮｌ_２に対して電圧を印加することによって、紡糸液に対して電界を作用させることができ、また、樹脂を加熱溶融させた紡糸液であっても使用することができる。更に、図１においては、円柱状の第１液吐出ノズルＮｌ_１及び第２液吐出ノズルＮｌ_２を図示しているが、先端が傾斜を持って切断された鋭角ノズルを使用することもできる。この鋭角ノズルの場合、紡糸液の粘度が高い場合に有効である。このような鋭角ノズルを使用する場合、尖った側をガス吐出ノズル側とすると、ガス及び随伴気流の剪断作用を受けやすく、安定して繊維化できる。

なお、図１においては、第１液吐出ノズルＮｌ_１と第２液吐出ノズルＮｌ_２の２本について図示しているが、液吐出ノズルは２本である必要はなく、３本以上であっても良い（図３参照）。この液吐出ノズルの本数が多ければ多いほど、ガスを効率的に利用し、生産性良く紡糸することができる。なお、液吐出ノズルが３本以上である場合には、イオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液、耐アルカリ性樹脂含有紡糸液又は耐酸性樹脂含有紡糸液をどのように供給しても良いが、多くの液吐出ノズルに供給すれば、その紡糸液に由来する繊維量を増やすことができる。

ガス吐出ノズルＮｇはガスを吐出できるものであれば良く、ガス吐出部Ｅｇの形状は特に限定するものではなく、例えば、円形、長円形、楕円形、多角形（例えば、三角形、四角形、六角形）であることができるが、ガス吐出部に対して各液吐出部をどのように配置しても、各液吐出部から吐出された各紡糸液に、ガス吐出部から吐出されたガスおよび随伴気流による剪断力をそれぞれ１本の直線状に作用させ、細径化した繊維を紡糸しやすいように、円形であるのが好ましい。なお、ガス吐出部Ｅｇの形状が多角形である場合には、多角形の１つの角を第１液吐出ノズルＮｌ_１側となり、もう１つの角が第２液吐出ノズルＮｌ_２側となるように配置することにより、ガス及び随伴気流の剪断作用が働きやすくなる。つまり、前述の通り、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第１液用柱状中空部Ｈｌ_１、第２液用柱状中空部Ｈｌ_２の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１、Ｌ２を、いずれの組み合わせにおいても、１本だけ引くことができる状態となるように第１液吐出ノズルＮｌ_１、第２液吐出ノズルＮｌ_２を配置する（図２（ｃ）〜（ｄ）参照）と、各紡糸液はガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、液滴を生じにくくなる。

また、ガス吐出部Ｅｇの大きさも特に限定するものではないが、０．０１〜７９ｍｍ^２であるのが好ましく、０．０１５〜２０ｍｍ^２であるのがより好ましい。０．０１ｍｍ^２よりも小さいと、吐出された各紡糸液全体に剪断作用を働かせることが困難になり、安定して繊維化することが困難になる傾向があるためで、７９ｍｍ^２を超えると剪断作用を働かせるために十分な風速が必要で、多量のガスが必要となって不経済であるためである。

なお、ガス吐出ノズルＮｇは金属製であっても樹脂製であっても良く、その素材は特に限定しない。また、ガス吐出ノズルに替えて金属製や樹脂製のチューブを用いることもできる。なお、金属製であれば、加熱ガスであっても吐出することができる。

ガス吐出ノズルＮｇはガス吐出部Ｅｇが第１液吐出部Ｅｌ_１及び第２液吐出部Ｅｌ_２よりも上流側（各紡糸液の供給側）となる位置に配置されているため、第１液吐出部Ｅｌ_１及び第２液吐出部Ｅｌ_２の周辺へ各紡糸液が巻き上がるのを防止できる。そのため、液吐出部を汚すことなく、長時間の紡糸が可能である。なお、ガス吐出部Ｅｇと第１液吐出部Ｅｌ_１又は第２液吐出部Ｅｌ_２との距離は特に限定するものではないが、１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。１０ｍｍを超えると第１液吐出部Ｅｌ_１又は第２液吐出部Ｅｌ_２におけるガス及び随伴気流の剪断力が不十分となり、繊維化しにくくなる傾向があるためである。ガス吐出部Ｅｇと第１液吐出部Ｅｌ_１及び第２液吐出部Ｅｌ_２との距離の下限は特に限定するものではなく、ガス吐出部Ｅｇと第１液吐出部Ｅｌ_１及び第２液吐出部Ｅｌ_２とが一致していなければ良い。

なお、ガス吐出部Ｅｇと第１液吐出部Ｅｌ_１又は第２液吐出部Ｅｌ_２との距離は同じであっても異なっていても良いが、同じであると、各紡糸液に対して同程度の剪断力を作用させることができ、安定して紡糸できるため好適である。

第１液用柱状中空部Ｈｌ_１及び第２液用柱状中空部Ｈｌ_２は各紡糸液の通過経路であり、各紡糸液の吐出時における形状を形作り、ガス用柱状中空部Ｈｇはガスの通過経路であり、ガスの吐出時における形状を形作る。本発明においては、第１液用柱状中空部Ｈｌ_１、第２液用柱状中空部Ｈｌ_２、ガス用柱状中空部Ｈｇのいずれも柱状の紡糸液又はガスを形成できるため、ガス及び随伴気流の剪断作用を各紡糸液に十分に作用させることができ、繊維化することができる。

なお、第１液用柱状中空部Ｈｌ_１を延長した第１液仮想柱状部Ｈｖｌ_１は第１液吐出部Ｅｌ_１から吐出された紡糸液の吐出直後の飛翔経路であり、第２液用柱状中空部Ｈｌ_２を延長した第２液仮想柱状部Ｈｖｌ_２は第２液吐出部Ｅｌ_２から吐出された紡糸液の吐出直後の飛翔経路であり、ガス用柱状中空部Ｈｇを延長したガス仮想柱状部Ｈｖｇはガス吐出部Ｅｇから吐出されたガスの吐出直後の噴出経路である。この第１液仮想柱状部Ｈｖｌ_１とガス仮想柱状部Ｈｖｇとの距離は第１液吐出ノズルＮｌ_１の壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当し、第２液仮想柱状部Ｈｖｌ_２とガス仮想柱状部Ｈｖｇとの距離は第２液吐出ノズルＮｌ_２の壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当しているが、これら距離は２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。２ｍｍを超えるとガス及び随伴気流の剪断力が作用しにくく、繊維化しにくくなる傾向があるためである。

この第１液仮想柱状部Ｈｖｌ_１、第２液仮想柱状部Ｈｖｌ_２、ガス仮想柱状部Ｈｖｇはいずれも内部充実した柱状である。例えば、円柱状の第１又は第２液仮想部を中空円柱状のガス仮想部で覆った状態、又は円柱状のガス仮想部を中空円柱状の第１又は第２液仮想部で覆った状態であると、ガス仮想柱状部Ｈｖｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、第１又は第２液仮想部の切断面の外周とガス仮想部の切断面の内周、又はガス仮想部の切断面の外周と第１又は第２液仮想部の切断面の内周との距離が最も短い直線を無数に引くことができる結果、紡糸液の様々な点でガス及び随伴気流の剪断力が作用し、繊維化が不十分となり、液滴が多くなる。この「仮想柱状部」はノズルの内壁面を延長して形成される部分である。

更に、第１液用柱状中空部Ｈｌ_１の第１吐出方向中心軸Ａｌ_１とガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行であり、また、第２液用柱状中空部Ｈｌ_２の第２吐出方向中心軸Ａｌ_２とガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行であるため、吐出された紡糸液に対してガス及び随伴気流が１本の直線状に作用し、安定して繊維を形成することができる。例えば、円柱状の第１又は第２液用中空部を中空円柱状のガス中空部で覆った状態、又は円柱状のガス中空部を中空円柱状の第１又は第２液用中空部で覆った状態であるように、これら中心軸が一致すると、ガス及び随伴気流の剪断力を１本の直線状に作用させることができず、繊維化が不安定となり、液滴が多くなる。また、これら中心軸が交差又はねじれの位置にあると、ガス及び随伴気流による剪断力が作用しないか、作用したとしても不均一であることから、安定して繊維を形成することができない。この「平行」であるとは、第１又は第２液用柱状中空部の吐出方向中心軸とガス用柱状中空部の吐出方向中心軸とが同一平面上に位置することができ、しかも平行であることを意味する。また、「吐出方向中心軸」とは吐出部の中心と仮想柱状部の横断面における中心とを結んでできる直線である。

本発明で使用できる紡糸装置は、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第１液用柱状中空部Ｈｌ_１の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１を１本だけ引くことができ、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第２液用柱状中空部Ｈｌ_２の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ２を１本だけ引くことができる。このようなガス用柱状中空部Ｈｇから吐出されたガス及び随伴気流は、第１液用柱状中空部Ｈｌ_１から吐出された紡糸液と第２液用柱状中空部Ｈｌ_２から吐出された紡糸液のいずれに対しても１本の直線状に作用し、剪断作用を発揮することができるため、液滴を生じることなく、安定して紡糸することができる。例えば、前記直線を２本引くことができる場合には、一方の点で作用する場合と他方の点で作用する場合とが交互になるなど、安定して剪断作用を発揮することができない結果、液滴を発生し、安定して紡糸することができない。

なお、図１には図示していないが、第１液吐出ノズルＮｌ_１及び第２液吐出ノズルＮｌ_２にはそれぞれ紡糸液供給装置（例えば、シリンジ、ステンレスタンク、プラスチックタンク、或は塩化ビニル樹脂製、ポリエチレン樹脂製などの樹脂製バッグなど）が接続されている。なお、紡糸液が樹脂を加熱溶融させたものである場合には、第１液吐出ノズルＮｌ_１及び／又は第２液吐出ノズルＮｌ_２は樹脂を加熱溶融させる装置に接続されている。ガス吐出ノズルＮｇはガス供給装置（例えば、圧縮機、ガスボンベ、ブロアなど）に接続されている。なお、ガスが加熱ガスである場合には、ガス吐出ノズルＮｇはガス加熱装置に接続されている。

図１においては、１組の紡糸装置しか描いていないが、２組以上の紡糸装置を配置することができる。２組以上の紡糸装置を配置することによって、生産性を更に高めることができる。

また、図１においては、第１液吐出ノズルＮｌ_１、第２液吐出ノズルＮｌ_２、及びガス吐出ノズルＮｇとを固定した状態にあるが、前述のような関係を満たす限り、図１の態様に限定されない。例えば、第１液吐出ノズルＮｌ_１の第１液吐出部Ｅｌ_１、第２液吐出ノズルＮｌ_２の第２液吐出部Ｅｌ_２、及び／又はガス吐出ノズルＮｇのガス吐出部Ｅｇの位置を自由に調整できる機構を備えていることもできる。また、段差を有する基材に対して第１液用柱状中空部Ｈｌ_１、第２液用柱状中空部Ｈｌ_２及びガス用柱状中空部Ｈｇを穿孔したものであっても良い。

次いで、本発明のイオン交換不織布のイオン交換基を導入する前の前駆不織布を製造することのできる、不織布製造装置について、不織布製造装置の模式的断面説明図である図４を参照しながら説明する。

不織布製造装置は前述のような紡糸装置１に加えて、紡糸されたイオン交換基導入可能繊維と耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維を捕集できる捕集体３、捕集体３の下流側に存在し、紡糸された繊維を吸引できるサクション装置４、捕集体３及びサクション装置４を収納できる紡糸容器５、紡糸容器５へ所定相対湿度のガスを供給できる容器用ガス供給装置、及び紡糸容器５内のガスを排気できる排気装置を備えている。なお、紡糸装置１にはイオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液、耐アルカリ性樹脂含有紡糸液又は耐酸性樹脂含有紡糸液を第１液吐出ノズルＮｌ_１へ供給できる第１紡糸液供給装置、及び耐アルカリ性樹脂含有紡糸液、耐酸性樹脂含有紡糸液、又はイオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液を第２液吐出ノズルＮｌ_２へ供給できる第２紡糸液供給装置が接続され、ガスをガス吐出ノズルＮｇへ供給できる紡糸用ガス供給装置が接続されている。

このような不織布製造装置の場合、イオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液、耐アルカリ性樹脂含有紡糸液、又は耐酸性樹脂含有紡糸液は第１紡糸溶液供給装置及び第２紡糸溶液供給装置によって、第１液吐出ノズルＮｌ_１、第２液吐出ノズルＮｌ_２へそれぞれ供給されると同時に、紡糸用ガス供給装置によってガスがガス吐出ノズルＮｇへ供給される。そのため、第１液吐出ノズルＮｌ_１及び第２液吐出ノズルＮｌ_２から吐出された紡糸液は、それぞれガス吐出ノズルＮｇから吐出されたガスの剪断作用によって延伸され、イオン交換基導入可能繊維と耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維を形成するとともに、これら繊維は均一に混合しながら、捕集体３へ向かって飛翔し、この飛翔した繊維は直接、捕集体３上に集積し、前駆不織布を形成する。

なお、この繊維を集積する際に、捕集体３の下流側にはサクション装置４が配置されているため、ガス吐出ノズルＮｇから吐出されたガスや容器用ガス供給装置から供給されたガスは速やかに排出され、これらガスの作用によって前駆不織布が乱れるということがない。

また、図４の不織布製造装置においては、紡糸装置１、捕集体３及びサクション装置４を紡糸容器５に収納し、閉鎖空間としているため、紡糸液が樹脂を溶媒に溶解させたものである場合、紡糸液から揮発した溶媒の飛散を防ぎ、場合によっては溶媒を回収して再利用することができる。

なお、紡糸容器５に、サクション装置４とは別に紡糸容器５内のガスを排気できる排気装置を接続しているため、繊維径のバラツキを小さくすることができる。紡糸液が樹脂を溶媒に溶解させたものである場合、紡糸を行っていると、紡糸容器５内における溶媒蒸気濃度が次第に高くなり、溶媒の蒸発が抑制される結果、繊維径のバラツキが発生しやすく、また繊維化されにくくなる傾向があるが、排気装置によってガスを排気することによって抑制することができる。更に、紡糸容器５に温湿度を調整したガスを供給できる容器用ガス供給装置が接続されているため、紡糸容器５内における溶媒蒸気濃度を安定させ、繊維径のバラツキを小さくできる。

このように、図４の不織布製造装置によれば、前述の紡糸装置１を使用しているため平均繊維径が１μｍ以下に細径化したイオン交換基導入可能繊維、耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維を安定して紡糸でき、また、ガスの作用によって繊維を紡糸しているため、紡糸液の吐出量を増やすことができ、生産性良く前駆不織布を製造することができる。また、図４の不織布製造装置はガスの作用によって繊維を紡糸しているため、紡糸液の粘度が高い場合であっても安定して紡糸することができる。

図４の不織布製造装置においては、捕集体３の下流側にサクション装置４を備えているため、サクション装置４の作用によって繊維は捕集体３へ誘導され、余分なガスが除去される。図４においては、コンベアからなる捕集体３であるが、捕集体３は繊維を直接集積できるものであれば良く、例えば、不織布、織物、編物、ネット、ドラム、ベルト或いは平板を捕集体として使用できる。また、図４においては、サクション装置４によってガスを吸引しているため、捕集体３は通気性であるが、サクション装置４を使用しない場合には、捕集体は通気性である必要はない。

図４においては、捕集体３を紡糸装置１の第１液吐出ノズルＮｌ_１及び第２液吐出ノズルＮｌ_２からの吐出方向下側（重力の作用方向）に配置し、第１液吐出ノズルＮｌ_１及び第２液吐出ノズルＮｌ_２の吐出方向と捕集体３の捕集面とが直交する位置関係にあるが、第１液吐出ノズルＮｌ_１及び第２液吐出ノズルＮｌ_２からの吐出方向と捕集体３の捕集面とが平行である位置関係にあっても良い。なお、第１液吐出ノズルＮｌ_１及び第２液吐出ノズルＮｌ_２からの吐出方向は重力の作用方向と同じであっても、重力の作用方向と反対方向であっても、重力の作用方向と直交する方向であっても、重力の作用方向と交差する方向であっても良く、特に限定するものではない。

サクション装置４は特に限定するものではないが、紡糸用ガス供給装置及び容器用ガス供給装置からのガス供給量、作製する前駆不織布の厚みによって風速条件を調整できるものが好ましい。サクション装置４により吸引されたガスは排気、または再び紡糸容器内に戻し、循環させることもできる。このように循環させる場合、容器用ガス供給装置を排気装置と兼用させることもできる。

容器用ガス供給装置としては、例えば、プロペラファン、シロッコファン、エアコンプレッサー、或いは送風機などを挙げることができる。なお、図４においては、紡糸容器５の上壁面からガスを供給しているが、側壁面からガスを供給することもできる。しかしながら、飛翔空間２へ効率的に、かつ繊維の集積状態に影響を与えないようにガスを供給できる位置から供給するのが好ましい。

また、排気装置は特に限定するものではないが、例えば、排気口に設置されたファンであることができる。図４のように、容器用ガス供給装置によって紡糸容器５へガスを供給する場合には、単に排気口を設けるだけで供給量と同量のガスを排出することができるため、排気装置は必ずしも必要はない。なお、図４のように排気装置によって排気する場合、排気装置とサクション装置４の総排気量は紡糸用ガス供給装置及び容器用ガス供給装置からのガス供給量の総量と同じであるのが好ましい。総供給量と総排気量とが異なると、紡糸容器５内における圧力が変わることによって、紡糸液が樹脂を溶媒に溶解させたものである場合、溶媒の蒸発速度が変わり、繊維径のバラツキが生じやすいためである。また、図４に示す態様とは異なり、排気装置への排気口は紡糸容器５の底壁面ではなく、側壁面に設けることもできる。また、サクション装置４に排気装置を兼用させることもできる。

なお、第１紡糸液供給装置又は第２紡糸液供給装置としては、例えば、シリンジ、ステンレスタンク、プラスチックタンク、或は塩化ビニル樹脂製、ポリエチレン樹脂製などの樹脂製バッグなどを挙げることができ、紡糸用ガス供給装置として、例えば、圧縮機、ガスボンベ、ブロアなどを挙げることができる。

図４の不織布製造装置においては、紡糸装置１を１台だけ配置しているが、１台である必要はなく、２台以上配置することができる。２台以上配置することによって前駆不織布の生産性を高めることができる。また、図４の不織布製造装置においては、１本のガス吐出ノズルに対して２本の液吐出ノズルを配置した紡糸装置１を使用しているが、１本のガス吐出ノズルに対して３本以上の液吐出ノズルを配置した紡糸装置を使用することもできる。

また、図４の不織布製造装置においては、前駆不織布を結合させるための装置を配置していないが、前駆不織布を結合するための装置を配置することができる。例えば、バインダーを付与し、乾燥する装置、繊維同士を融着させることのできる熱処理装置、繊維同士を絡合させることのできる絡合装置、などを配置することができる。

更に、図４の不織布製造装置においては、ガス吐出ノズルから吐出されたガスの作用のみによって繊維化しているが、ガスの作用に加えて、電界を作用させることによって、繊維化を促進することができる。例えば、紡糸装置１の第１液吐出ノズルＮｌ_１及び／又は第２液吐出ノズルＮｌ_２に電圧を印加するとともに、捕集体３をアースすることによって、第１液吐出ノズルＮｌ_１及び／又は第２液吐出ノズルＮｌ_２と捕集体３との間に電界を形成すると、気体の剪断作用によって延伸されず液滴となりやすい紡糸液を、電界の作用によって引き伸ばして繊維化することができる。また、電界の作用によって、繊維が帯電し、互いに反発することによって、繊維同士が結着した繊維束を形成せず、個々の繊維が分散した状態で捕集できるため、繊維径の揃った前駆不織布を製造できる。なお、このように第１液吐出ノズルＮｌ_１及び／又は第２液吐出ノズルＮｌ_２に電圧を印加する場合には、従来の静電紡糸法による電圧よりも低い電圧で良いため、静電紡糸法により形成した不織布よりも嵩高な前駆不織布とすることができる。

なお、第１液吐出ノズルＮｌ_１及び／又は第２液吐出ノズルＮｌ_２に電圧を印加できる電源としては、例えば、直流高電圧発生装置やヴァン・デ・グラフ起電機を挙げることができる。また、印加極性は正であっても負であっても良い。なお、第１液吐出ノズルＮｌ_１及び／又は第２液吐出ノズルＮｌ_２ではなく、第１液吐出ノズルＮｌ_１及び／又は第２液吐出ノズルＮｌ_２内に挿入したワイヤー等に印加しても良い。更には、捕集体３に対して印加し、第１液吐出ノズルＮｌ_１及び／又は第２液吐出ノズルＮｌ_２をアースしても良い。或いは、第１液吐出ノズルＮｌ_１及び／又は第２液吐出ノズルＮｌ_２と捕集体３との間に電界が形成されるように、双方に電圧を印加しても良い。また、コンベアの下流側に対向電極を配置し、対向電極をアース又は印加し、第１液吐出ノズルＮｌ_１及び／又は第２液吐出ノズルＮｌ_２との間に電界を形成することもできる。

この第１液吐出ノズルＮｌ_１及び／又は第２液吐出ノズルＮｌ_２と捕集体３との間に生じる電位差は、紡糸液の種類、第１液吐出ノズルＮｌ_１又は第２液吐出ノズルＮｌ_２と捕集体３との距離、温湿度などの紡糸条件によって変化するため、特に限定するものではないが、０．０５〜１．５ｋＶ／ｃｍであるのが好ましい。電位差が１．５ｋＶ／ｃｍを超えると、ガスの剪断作用による紡糸よりも静電紡糸法と同様の電圧による紡糸が支配的となるが、ガスの作用も受けて前駆不織布の地合いが悪くなる傾向があるためである。他方、０．０５ｋＶ／ｃｍ未満であると、繊維の帯電が不十分あるいは弱いため、糸玉、繊維束、ショット、粒等、繊維以外のものも多く含む前駆不織布となる傾向があるためである。

このような不織布製造装置を用いて前駆不織布を製造する場合、紡糸装置１のガス吐出部Ｅｇから流速１００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出するのが好ましい。ガス吐出部Ｅｇから流速１００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出することによって、液滴の発生を抑え、平均繊維径が１μｍ以下のイオン交換基導入可能繊維、耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維を紡糸しやすいためである。好ましくは流速１５０ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出し、より好ましくは流速２００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出する。なお、ガス流速の上限は、イオン交換基導入可能繊維、耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維の平均繊維径を１μｍ以下とすることができる限り、特に限定するものではない。このような流速のガスを吐出するには、例えば、紡糸用ガス供給装置として圧縮機を使用し、ガス用柱状中空部Ｈｇにガスを供給すれば良い。なお、ガスの種類は特に限定するものではないが、空気、窒素ガス、アルゴンガスなどを使用することができ、これらの中でも空気は経済的である。また、紡糸液が樹脂を溶媒に溶解させたものである場合、紡糸液に対して親和性のない溶媒の蒸気をガスに含ませることができ、このような溶媒の蒸気量を調整することによって、紡糸液の固化を促進させることができる。更に、紡糸液が樹脂を加熱溶融させたものである場合、加熱したガスを使用することができ、このような加熱ガスを使用することによって、溶融樹脂を十分に引き伸ばしてより細い繊維を紡糸することができる。

本発明で使用できる紡糸液は、イオン交換基導入可能樹脂を溶媒に溶解させた紡糸液、又はイオン交換基導入可能樹脂を加熱溶融させた紡糸液と、耐アルカリ性樹脂を溶媒に溶解させた紡糸液、耐アルカリ性樹脂を加熱溶融させた紡糸液、耐酸性樹脂を溶媒に溶解させた紡糸液、又は耐酸性樹脂を加熱溶融させた紡糸液である。

例えば、イオン交換基導入可能樹脂を溶媒に溶解させた紡糸液として、例えば、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリルを５０ｗｔ％以上含むアクリロニトリル共重合体、ポリスチレン、スチレン共重合体、ポリビニルピリジンなど１種又は２種以上の樹脂を、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、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、ピリジン、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、アセトニトリル、ギ酸、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、トリクロロエタン、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、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系など１種又は２種以上の溶媒に溶解させたものを使用することができる。なお、アクリロニトル共重合体の共重合成分としては、例えば、アクリル酸エステル、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、メタリルスルホン酸、酸酢酸ビニル、アクリル酸、イタコン酸、アクリルアミドなどを挙げることができる。

また、耐アルカリ性樹脂を溶媒に溶解させた紡糸液を構成する樹脂は耐アルカリ性であるが、「耐アルカリ性樹脂」とは、たて１０ｃｍ、よこ１０ｃｍ、厚さ３０μｍの樹脂フィルムを濃度５重量％、温度９０℃の苛性ソーダに１０分間浸漬した時に、浸漬前後における前記樹脂フィルムの面積収縮率が２０％以内である樹脂を意味する。なお、本発明における収縮率（Ｓｒ（％））は次の式から算出される値である。
Ｓｒ＝［（１０×１０−Ｌ×Ｗ）／１０×１０］×１００＝１００−ＬＷ
ここで、Ｌは浸漬後のたての長さ（ｃｍ）、Ｗは浸漬後のよこの長さ（ｃｍ）をそれぞれ意味する。

このような耐アルカリ性樹脂として、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン−エチレン共重合体などのポリオレフィン系、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド系、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフロロプロピレン共重合体などのフッ素系、塩化ビニリデン系、ポリイミド、全芳香族ポリアミド、ポリウレタン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホンなどを挙げることができ、これらを溶解させることのできる溶媒として、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、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、ピリジン、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、アセトニトリル、ギ酸、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、トリクロロエタン、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、アセトン、メチルエチルケトン、ポリエーテルエーテルケトンなどのケトン系、ポリフェニレンサルファイドなどを１種類または２種類以上混合させて使用することができる。

更に、耐酸性樹脂を溶媒に溶解させた紡糸液を構成する樹脂は耐酸性であるが、「耐酸性樹脂」とは、たて１０ｃｍ、よこ１０ｃｍ、厚さ３０μｍの樹脂フィルムを濃度６５重量％、温度９０℃の硫酸に３０分間浸漬した時に、浸漬前後における前記樹脂フィルムの面積収縮率が２０％以内である樹脂を意味する。

このような耐酸性樹脂として、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン／エチン共重合体などのポリオレフィン系、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミド系、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフロロプロピレン共重合体などのフッ素系、塩化ビニリデン系、ポリイミド、全芳香族ポリアミド、ポリウレタン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ樹脂）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ樹脂）などを挙げることができ、これらを溶解させることのできる溶媒として、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、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、ピリジン、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、アセトニトリル、ギ酸、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、トリクロロエタン、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、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系、などを１種類または２種類以上混合させて使用することができる。

このように、紡糸液が樹脂を溶媒に溶解させたものである場合、紡糸液の紡糸時の粘度は１０〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲であるのが好ましく、２０〜８０００ｍＰａ・ｓの範囲であるのがより好ましい。粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であると、粘度が低すぎて曳糸性が悪く繊維になりにくい傾向があり、粘度が１００００ｍＰａ・ｓを超えると、紡糸液が延伸されにくく、繊維となりにくい傾向がある。したがって、常温で粘度が１００００ｍＰａ・ｓを超える場合であっても、紡糸液自体又は液用柱状中空部を加熱することにより前記粘度範囲内に収まるのであれば、使用することができる。逆に、常温で粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であっても、紡糸液自体又は液用柱状中空部を冷却することにより前記粘度範囲内に収まるのであれば、使用することができる。本発明における「粘度」は、粘度測定装置を用い、紡糸時と同じ温度で測定した、シェアレート１００ｓ^−１の時の値をいう。

他方、イオン交換基導入可能樹脂を加熱溶融させた紡糸液を構成できる樹脂として、例えば、ポリスチレン、スチレン共重合物、ポリビニルピリジンなどを使用することができる。

加熱溶融可能な耐アルカリ性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系（ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレン−ポリエチレン共重合体、ポリメチルペンテンなど）、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリアミド系（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン６１０）、ポリアセタール、フッ素系樹脂（ポリフッ化ビニリデン、共重合ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトンなどのケトン系、ポリフェニレンサルファイドなどを挙げることができる。

また、加熱溶融可能な耐酸性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系（ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンーポリエチレン共重合体、ポリメチルペンテンなど）、ポリエステル系（脂肪族ポリエステル系、芳香族ポリエステル系）、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアミド系（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン６１０）、ポリアセタール、或はフッ素系樹脂（ポリフッ化ビニリデン、共重合ポリフッ化ビニリデン）、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトンなどのケトン系、ポリフェニレンサルファイドなどを挙げることができる。

このように、紡糸液が樹脂を加熱溶融させたものである場合、樹脂の紡糸時の温度範囲は樹脂の融点から融点より２００℃高い温度までの範囲であるのが好ましく、融点より２０℃高い温度から融点より１００℃高い温度までの範囲であるのがより好ましい。温度依存性を示す樹脂の場合、融点より２００℃高い温度よりも高い温度では、樹脂の熱分解が発生して紡糸が困難となるためである。また、紡糸時の樹脂にかかる剪断速度は、１〜１００００ｓ^−１であるのが好ましく、剪断速度５０〜５０００ｓ^−１であるのがより好ましい。圧力依存性を示す樹脂の場合、剪断速度が１ｓ^−１未満であると、吐出が安定せず、１００００ｓ^−１を超えると、高い吐出圧力が必要となり吐出が困難となる傾向があるためである。なお、上記の温度範囲および剪断速度範囲において、樹脂の紡糸時の粘度が１０〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲であるのが好ましく、２０〜８０００ｍＰａ・ｓの範囲であるのがより好ましい。粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であると、粘度が低すぎて曳糸性が悪く、繊維になりにくい傾向があり、粘度が１００００ｍＰａ・ｓを超えると、紡糸液が延伸されにくく、繊維となりにくい傾向があるためである。したがって、溶融時に粘度が１００００ｍＰａ・ｓを超える場合であっても、紡糸液自体又は液用柱状中空部を加熱することにより前記粘度範囲内に収まるのであれば、使用することができる。逆に、溶融時に粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であっても、紡糸液自体又は液用柱状中空部を冷却することにより前記粘度範囲内に収まるのであれば、使用することができる。

なお、液吐出部からの紡糸液の吐出量は紡糸液の粘度やガス流速によって変化するため特に限定するものではないが、液吐出部１つあたり０．１〜１００ｃｍ^３／時間であるのが好ましい。

図４に示すような不織布製造装置を用いて前駆不織布を製造する場合、第１液吐出ノズルＮｌ_１からイオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液、耐アルカリ性樹脂含有紡糸液又は耐酸性樹脂含有紡糸液を吐出するとともに、第２液吐出ノズルＮｌ_２から耐アルカリ性樹脂含有紡糸液、耐酸性樹脂含有紡糸液、又はイオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液を吐出すれば、第１液吐出ノズルＮｌ_１と第２液吐出ノズルＮｌ_２とはガス吐出ノズルＮｇを介しているものの、近接して配置されているため、飛翔中に、イオン交換基導入可能繊維と耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維とが均一に混在し、この均一に混在した状態で集積することによって、前駆不織布を製造することができる。

なお、図４においては、第１液吐出ノズルＮｌ_１と第２液吐出ノズルＮｌ_２の２つの液吐出ノズルを有する態様であるが、３つ以上の液吐出ノズルを有する場合には、１箇所又は２箇所以上の液吐出ノズルからイオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液を吐出し、イオン交換基導入可能繊維を紡糸するとともに、１箇所又は２箇所以上の液吐出ノズルから耐アルカリ性樹脂含有紡糸液又は耐酸性樹脂含有紡糸液を吐出し、耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維を紡糸する。

この紡糸の際の吐出条件は同じである必要はない。例えば、第１液吐出部Ｅｌ_１と第２液吐出部Ｅｌ_２とで形の異なるものを使用する、第１液吐出部Ｅｌ_１と第２液吐出部Ｅｌ_２とで大きさの異なるものを使用する、第１液吐出部Ｅｌ_１と第２液吐出部Ｅｌ_２とでガス吐出部からの距離が異なるように配置する、第１液吐出部Ｅｌ_１と第２液吐出部Ｅｌ_２とで紡糸液の吐出量が異なるようにする、紡糸液の温度が異なるようにする、紡糸液の調製方法が異なる（例えば、溶媒に溶解させた紡糸液と加熱溶融させた紡糸液）、紡糸液に添加されている添加剤の種類及び／又は量が異なる、などのこれら１つ、又は２つ以上が異なる条件で吐出することもできる。

以上、前駆不織布の製造方法について、ガスの作用により紡糸する方法について説明したが、公知の静電紡糸法により前駆不織布を製造することもできる。

次いで、前述の前駆不織布をアルカリ又は酸で処理することによって、イオン交換基導入可能繊維にイオン交換基を導入し、本発明のイオン交換不織布を製造することができる。本発明の前駆不織布においては、耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維が混在していることによって、アルカリ又は酸で処理した場合の不織布の収縮や劣化を抑制することができるため、イオン交換性能に優れるイオン交換不織布を安定して製造することができる。

このイオン交換基を導入するアルカリ処理は特に限定するものではないが、例えば、イオン交換基導入可能繊維がアクリル繊維の場合、濃度５重量％、温度９０℃の苛性ソーダ浴中に浸漬し、ニトリル基を加水分解することにより、カルボキシル基（イオン交換基）を導入することができる。なお、必要量のイオン交換基を導入できる限り、苛性ソーダの濃度、温度、又は浸漬時間は実験により確認し、適宜調整する。

また、イオン交換基を導入する酸処理は特に限定するものではないが、濃度６０重量％、温度９０℃の硫酸浴中に１５分間浸漬し、ニトリル基を加水分解することにより、カルボキシル基（イオン交換基）を導入することができる。なお、必要量のイオン交換基を導入できる限り、硫酸の濃度、温度、又は浸漬時間は実験により確認し、適宜調整する。

本発明のイオン交換不織布は、例えば、上述のような方法により製造することのできる、平均繊維径が１μｍ以下のイオン交換繊維と、平均繊維径が１μｍ以下の耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維とが混在した不織布である。本発明のイオン交換不織布は平均繊維径が１μｍ以下と非常に細く、表面積の広いイオン交換繊維を含んでいるため、イオン交換性能の優れるものである。また、平均繊維径が１μｍ以下の耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維も含んでいるため、前述の通り、アルカリ又は酸で処理しても、前駆不織布の収縮や劣化を抑制し、イオン交換基を導入して得ることのできるイオン交換不織布である。

本発明のイオン交換繊維のイオン交換基は特に限定するものではないが、例えば、カルボキシル基であることができる。また、イオン交換繊維の平均繊維径は小さければ小さい程、表面積が広く、イオン交換基導入量を多くでき、イオン交換性能に優れているため、０．８μｍ以下であるのがより好ましい。一方で、イオン交換繊維の平均繊維径が小さすぎると、アルカリ又は酸での処理中に損傷し、繊維形態を維持するのが困難になる傾向があるため、０．１μｍ以上であるのが好ましい。なお、本発明における「平均繊維径」は１００箇所の繊維径の算術平均値を指し、「繊維径」は不織布表面における倍率１０,０００倍の電子顕微鏡写真をもとに計測した値をいう。

他方、本発明の耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維は不織布の地合いを損ねないように、イオン交換繊維と同レベルの平均繊維径をもつ。つまり、耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維の平均繊維径は１μｍ以下である。なお、耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維の平均繊維径が１μｍ以下であると、濾過性能に優れるという効果もある。

なお、本発明のイオン交換不織布におけるイオン交換繊維と耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維との質量比率は特に限定するものではないが、１０：９０〜９０：１０であるのが好ましい。耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維の質量比率が１０％未満であると、アルカリ又は酸で処理した際の、前駆不織布の収縮や劣化を抑制することが難しくなる傾向があるためで、他方、イオン交換繊維の質量比率が１０％未満であると、イオン交換性能に劣る傾向があるためである。

本発明のイオン交換不織布はイオン交換性能に優れるものであるが、具体的にはイオン交換容量が０．０１ｍｅｑ／ｇ〜５ｍｅｑ／ｇであることができる。なお、イオン交換容量は次のように測定して得られる値をいう。

まず、１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさに裁断したイオン交換不織布（質量：Ｍ（ｇ））を、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム標準液（１０ｍｌ）中に３時間以上浸漬する。

次いで、滴定指示薬フェノールフタレイン液を加えた後、０．１ｍｏｌ／Ｌの塩酸を滴下して滴定し、滴定量［ｂ（ｍｌ）］を量る。

一方、イオン交換不織布を入れない空試験を同様に行い、滴定量［ｃ（ｍｌ）］を量る。

これらの結果から、次の式からイオン交換容量（Ｙ（ｍｅｑ／ｇ））を算出する。
Ｙ＝｛（ｃ−ｂ）×０．１｝／Ｍ

本発明のイオン交換不織布の目付や厚さは特に限定するものではないが、目付は５〜１００ｇ／ｍ^２であることができ、厚さは２０〜５００μｍであることができる。なお、目付は１０ｃｍ角のイオン交換不織布の重量から、１ｍ^２のイオン交換不織布重量を算出した値であり、厚さはマイクロメーターにより測定した値をいう。

以下に本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
（イオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液の調製）
アクリロニトリル共重合体を、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに濃度１３ｍａｓｓ％となるように溶解させて、イオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液（粘度（温度：２３℃）：６００ｍＰａ・ｓ）を調製した。

（耐アルカリ性樹脂含有紡糸液の調製）
ポリエーテルスルホン（分子量：４２００）を、ジメチルアセトアミドに濃度２５ｍａｓｓ％となるように溶解させて、耐アルカリ性樹脂含有紡糸液［粘度（２３℃）：１０５０ｍＰａ・ｓ］を調製した。

（不織布製造装置の準備）
図４のような、次の構成からなる不織布製造装置を用意した。
（イ） 次のような紡糸装置（図１と同様の紡糸装置）を１０組、一直線状に配置した。
（１）−１ 第１紡糸液供給装置：シリンジ
（１）−２ 第２紡糸液供給装置：シリンジ
（２） 紡糸用ガス供給装置：圧縮機
（３） 第１液吐出ノズルＮｌ_１：金属製
（３）−１ 第１液吐出部Ｅｌ_１：０．３３ｍｍ径（断面積：０．０８６ｍｍ^２）の円形
（３）−２ 第１液用柱状中空部Ｈｌ_１：０．３３ｍｍ径の円柱状
（３）−３ ノズル外径：０．６４ｍｍ
（４） 第２液吐出ノズルＮｌ_２：金属製
（４）−１ 第２液吐出部Ｅｌ_２：０．３３ｍｍ径（断面積：０．０８６ｍｍ^２）の円形
（４）−２ 第２液用柱状中空部Ｈｌ_２：０．３３ｍｍ径の円柱状
（４）−３ ノズル外径：０．６４ｍｍ
（５） ガス吐出ノズルＮｇ：金属製
（５）−１ ガス吐出部Ｅｇ：０．３３ｍｍ径（断面積：０．０８６ｍｍ^２）の円形
（５）−２ ガス用柱状中空部Ｈｇ：０．３３ｍｍ径の円柱状
（５）−３ ノズル外径：０．６４ｍｍ
（５）−４ 位置：ガス吐出部Ｅｇが第１液吐出部Ｅｌ_１と第２液吐出部Ｅｌ_２のいずれよりも３ｍｍ上流側に、ノズルの外壁面が当接するように配置
（６）−１ 第１液仮想柱状部Ｈｖｌ_１とガス仮想柱状部Ｈｖｇの距離：０．３１ｍｍ
（６）−２ 第１液吐出方向中心軸Ａｌ_１とガス吐出方向中心軸Ａｇ：平行
（６）−３ ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第１液用柱状中空部Ｈｌ_１の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１の本数：１本
（７）−１ 第２液仮想柱状部Ｈｖｌ_２とガス仮想柱状部Ｈｖｇの距離：０．３１ｍｍ
（７）−２ 第２液吐出方向中心軸Ａｌ_２とガス吐出方向中心軸Ａｇ：平行
（７）−３ ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第２液用柱状中空部Ｈｌ_２の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ２の本数：１本

（ロ） 捕集体３：ネット（表面をフッ素樹脂でコーティングしたメッシュタイプのコンベアネット）の捕集面を各紡糸液の吐出方向中心軸に対して直交する位置に配置
（１） 捕集体３の位置：紡糸装置１の第１液吐出ノズルＮｌ_１及び第２液吐出ノズルＮｌ_２からの吐出方向中心軸を基準として、重力方向に１００ｍｍの位置に捕集体３の捕集面が位置するように配置
（２）サクション装置４：サクションボックス（サクション口：８０ｍｍ×３５０ｍｍ）、捕集体３の下流側に配置、排気装置を兼用

（ハ） 紡糸容器５：高さ１０１０ｍｍ×幅１０１０ｍｍ×奥行１０１０ｍｍ
（１）紡糸装置１、捕集体３、サクション装置４を紡糸容器内に収納
（２）容器用ガス供給装置を紡糸容器５の上壁面に接続

（前駆不織布の製造）
次の条件で紡糸し、イオン交換基導入可能繊維と耐アルカリ性繊維とを捕集体３（ネット）上に集積させ、前駆不織布を製造した。
（イ） 各第１液吐出ノズルＮｌ_１からイオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液を３ｇ／時間の量で吐出
（ロ）各第２液吐出ノズルＮｌ_２から耐アルカリ性樹脂含有紡糸液を３ｇ／時間の量で吐出
（ハ）空気吐出量：１．３Ｌ／ｍｉｎ．
（ニ）空気吐出流速：２５３ｍ／ｓｅｃ．
（ホ）ネットの移動速度：２ｍｍ／ｍｉｎ.
（ヘ）サクションボックスの吸引条件：１．４ｍ^３／ｍｉｎ．
（ト）容器用ガスの供給条件：温度２８℃、湿度４０％の空気を５０Ｌ／ｍｉｎ．で供給

（イオン交換不織布の製造）
前記前駆不織布を濃度５ｗｔ％、温度９０℃の苛性ソーダ浴中に１０分間浸漬することによって、イオン交換基導入可能繊維にカルボキシル基を導入し、本発明のイオン交換不織布（目付：４０ｇ／ｍ^２、厚さ：２００μｍ、イオン交換容量：０．４５ｍｅｑ／ｇ）を製造した。なお、イオン交換繊維の平均繊維径は６００ｎｍで、耐アルカリ性繊維の平均繊維径は８００ｎｍであり、イオン交換繊維と耐アルカリ性繊維とが５０：５０の質量比率で均一に混在していた。また、苛性ソーダ浴に浸漬しても前駆不織布の収縮は５％以下で、問題なくイオン交換不織布を製造することができた。

（実施例２）
実施例１と同様に調製したイオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液を、各第１液吐出ノズルＮｌ_１から５ｃｃ／時間の量で吐出するとともに、実施例１と同様に調製した耐アルカリ性樹脂含有紡糸液を耐酸性樹脂含有紡糸液として、各第２液吐出ノズルＮｌ_２から１．７ｃｃ／時間の量で吐出したこと以外は実施例１と同様にして、前駆不織布を製造した。

（イオン交換不織布の製造）
前記前駆不織布を濃度６２％、温度９０℃の硫酸浴中に２５分間浸漬することによって、イオン交換基導入可能繊維にカルボキシル基を導入し、本発明のイオン交換不織布（目付：４０ｇ／ｍ^２、厚さ：２００μｍ、イオン交換容量：０．２５ｍｅｑ／ｇ）を製造した。なお、イオン交換繊維の平均繊維径は６００ｎｍで、耐酸性繊維の平均繊維径は８００ｎｍであり、イオン交換繊維と耐酸性繊維とが６０：４０の質量比率で均一に混在していた。また、硫酸浴に浸漬しても前駆不織布の収縮は５％以下で、問題なくイオン交換不織布を製造することができた。

（比較例１）
耐アルカリ性樹脂含有紡糸液を使用せず、第１液吐出ノズルＮｌ_１と第２液吐出ノズルＮｌ_２のいずれにもイオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液を供給したこと以外は、実施例１と同様にして、前駆不織布を製造した。

その後、前記前駆不織布を濃度５ｗｔ％、温度９０℃の苛性ソーダ浴中に１０分間浸漬することによって、イオン交換基導入可能繊維にカルボキシル基を導入し、イオン交換不織布を製造しようとしたが、前駆不織布の収縮率が１５％以上になり、シートとして取り扱うことができなかった。

本発明のイオン交換不織布はイオン交換性能に優れているため、気体や液体などの流体中における不純物を除去又は回収できる濾過材として、或いはナトリウムなどの金属溶出物を除去できる超純水のファイナルフィルタとして好適に使用できる。

Ｎｌ_１ 第１液吐出ノズル
Ｎｌ_２ 第２液吐出ノズル
Ｎｇ ガス吐出ノズル
Ｅｌ_１ 第１液吐出部
Ｅｌ_２ 第２液吐出部
Ｅｇ ガス吐出部
Ｈｌ_１ 第１液用柱状中空部
Ｈｌ_２ 第２液用柱状中空部
Ｈｇ ガス用柱状中空部
Ｈｖｌ_１ 第１液仮想柱状部
Ｈｖｌ_２ 第２液仮想柱状部
Ｈｖｇ ガス仮想柱状部
Ａｌ_１ 第１吐出方向中心軸（液）
Ａｌ_２ 第２吐出方向中心軸（液）
Ａｇ 吐出方向中心軸（ガス）
Ｃ ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面
Ｌ１ 外周間の距離が最も短い直線
Ｌ２ 外周間の距離が最も短い直線
１ 紡糸装置
２ 飛翔空間
３ 捕集体
４ サクション装置
５ 紡糸容器

Claims (1)

1. 紡糸液を吐出できる液吐出部を２箇所以上と、前記いずれの液吐出部よりも上流側に位置し、ガスを吐出できるガス吐出部１箇所とを有する下記条件を満足する紡糸装置の、１箇所以上の液吐出部からイオン交換基導入可能樹脂含有紡糸液を吐出し、繊維化して、平均繊維径が１μｍ以下のイオン交換基導入可能繊維を形成するとともに、１箇所以上の別の液吐出部から耐アルカリ性樹脂含有紡糸液又は耐酸性樹脂含有紡糸液を吐出し、繊維化して、平均繊維径が１μｍ以下の耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維を形成し、これらイオン交換基導入可能繊維と耐アルカリ性繊維又は耐酸性繊維とが混在する状態で集積して前駆不織布を形成した後、アルカリ又は酸で処理することによって、前記イオン交換基導入可能繊維にイオン交換基を導入することを特徴とする、イオン交換不織布の製造方法。
   記
   （１）液吐出部を端部とする液用柱状中空部（Ｈｌ）を有する
   （２）ガス吐出部を端部とするガス用柱状中空部（Ｈｇ）を有する
   （３）液用柱状中空部（Ｈｌ）を延長した液仮想柱状部（Ｈｖｌ）とガス用柱状中空部（Ｈｇ）を延長したガス仮想柱状部（Ｈｖｇ）とは近接している
   （４）液用柱状中空部（Ｈｌ）の吐出方向中心軸とガス用柱状中空部（Ｈｇ）の吐出方向中心軸とが平行である
   （５）ガス用柱状中空部（Ｈｇ）の中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部（Ｈｇ）の切断面の外周と液用柱状中空部（Ｈｌ）の切断面の外周との距離が最も短い直線を、１本だけ引くことができる

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