JP5438868B2 - コレクタ装置、不織布製造装置、および不織布製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電界紡糸によって作製されたファイバーを基材シート上に堆積させるためのコレクタ装置、そのコレクタ装置を有する不織布製造装置、および不織布製造方法に関する。

従来より、電界紡糸によってナノオーダーまたはマイクロオーダーのファイバーを作製し、作製したファイバーを基材シートの表面に堆積させることが行われている。ファイバーは、例えば正極性に帯電した状態のファイバーの原料液が静電爆発することによって作製される。

ファイバーを基材シートの表面に堆積させるためには、先に基材シート上に堆積した正極性に帯電した状態のファイバーと、それに続く正極性に帯電した状態のファイバーとが静電反発しないように、先に基材上に堆積したファイバーを除電する必要がある。そのために、コレクタ装置が使用される。

例えば、特許文献１に記載の不織布製造装置の場合、コレクタ装置は、基材の裏面と面接触する板状のコレクタ電極と、負極性の電圧をコレクタ電極に印加する電圧印加装置とから構成されている。また、例えば、特許文献２に記載する不織布製造装置の場合、基材の裏面と面接触するベルト状のコレクタ電極を有する。このようなコレクタ装置により、先に基材の表面上に堆積したファイバーは除電される。

また、コレクタ装置のコレクタ電極は、正極性に帯電した状態のファイバーを基材シートに静電誘引する役割もする。すなわち、負極性の電圧が印加されたコレクタ電極と接触する基材シートの裏面側に正極性の電荷が集まり、その反対側である表面側に負極性の電荷が集まる誘電分極を基材シートに発生させることにより、正極性に帯電した状態のファイバーを基材シートの表面に静電誘引する。これにより、ファイバーが基材シートの表面に引き寄せられる。

特開２０１１−８０１８６号公報 特開２００８−１９６０６１号公報

しかしながら、特許文献１および２に記載するコレクタ装置の場合、基材シートの誘電分極によって基材シートの裏面側に正極性の電荷が集まるために、基材シートの裏面は、負極性の電圧が印加されたコレクタ電極と強く静電吸着する。そのため、基材シートをコレクタ装置上から搬送することが困難である。

そこで、本発明は、電界紡糸によって作製されたファイバーを基材シート上に堆積させる不織布製造装置において、基材シートの搬送性を向上させることを課題とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

本発明の第１の態様によれば、第１の極性に帯電された状態のファイバーを基材シートの表面に静電誘引して堆積する不織布製造装置のコレクタ装置であって、基材シートの裏面に間隔をあけて対向配置され第１の極性と逆極性の第２の極性の電圧が印加されたもしくはアースに接続された電極と、基材シートと前記電極との間に配置されて基材シートの裏面への接触と離反をランダムに繰り返す複数の電荷保持部材と、を有する、コレクタ装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、前記電荷保持部材が、スポット的に基材シートの裏面に接触する、第１の態様に記載のコレクタ装置が提供される。

本発明の第３の態様によれば、電荷保持部材が、複数の粒状体である、第１または第２の態様に記載のコレクタ装置が提供される。

本発明の第４の態様によれば、電荷保持部材が、基材シートと電極とに接触可能な自由端を備える帯状体または糸状体である、第１または第２の態様に記載のコレクタ装置が提供される。

本発明の第５の態様によれば、電荷保持部材を収容して該電荷保持部材の移動方向を規制する、帯電装置の電極から基材シートに向かって延びる筒状のガイド部材を有する、第１または第２の態様に記載のコレクタ装置が提供される。

本発明の第６の態様によれば、電界紡糸によって生成されたファイバーを基材シートの表面に堆積させる不織布製造装置であって、基材シートを搬送するシート搬送装置と、基材シートの表面側に配置されて高分子溶液を噴出するノズルと、基材シートの裏面に間隔をあけて対向配置された電極と、前記ノズルと電極間に電位差を付与することによりノズルから噴出される高分子溶液を帯電させる帯電手段と、基材シートと前記電極との間に配置されて基材シートの裏面への接触と離反をランダムに繰り返す複数の電荷保持部材と、を有する、不織布製造装置が提供される。

本発明の第７の態様によれば、記電荷保持部材が、スポット的に基材シートの裏面に接触する、第６の態様に記載の不織布製造装置が提供される。

本発明の第８の態様によれば、電荷保持部材が、複数の粒状体である、第６または第７の態様に記載の不織布製造装置が提供される。

本発明の第９の態様によれば、電荷保持部材が、基材シートと電極とに接触可能な自由端を備える帯状体または糸状体である、第６または第７の態様に記載の不織布製造装置が提供される。

本発明の第１０の態様によれば、電荷保持部材を収容して該電荷保持部材の移動方向を規制する、電極から基材シートに向かって延びる筒状のガイド部材を有する、第６または第７の態様に記載の不織布製造装置が提供される。

本発明の第１１の態様によれば、基材シートが、電極の上方に位置する、第６から第１０の態様のいずれか一に記載の不織布製造装置が提供される。

本発明の第１２の態様によれば、電界紡糸によって生成されたファイバーを基材シートの表面に堆積させる不織布製造方法であって、基材シートと該基材シートの裏面に間隔をあけて対向配置された電極との間に移動可能な複数の電荷保持部材を配置し、電界紡糸により第１の極性に帯電したファイバーの極性とは逆極性である第２の極性の電圧を前記電極に印加もしくは前記電極をアースに接続した状態で前記ファイバーを基材シートの表面に堆積させ、電荷保持部材が前記電極によって第２の極性に帯電する工程と、帯電した状態で基材シートの裏面へ接触する工程と、基材シートの裏面から離反して前記電極によって再び第２の極性に帯電するサイクルをランダムに繰り返すことにより、当該接触部分におけるファイバーの除電を行い、当該接触部分へのファイバーを静電誘引する、不織布製造方法が提供される。

本発明の第１３の態様によれば、前記電荷保持部材が、スポット的に基材シートの裏面に接触する、第１２の態様に記載の不織布製造方法が提供される。

本発明の第１４の態様によれば、電荷保持部材が、複数の粒状体である、第１２または第１３の態様に記載の不織布製造方法が提供される。

本発明の第１５の態様によれば、電荷保持部材が、基材シートと電極とに接触可能な自由端を備える帯状体または糸状体である、第１２または第１３の態様に記載の不織布製造方法が提供される。

本発明の第１６の態様によれば、電荷保持部材を収容して該電荷保持部材の移動方向を規制する、電極から基材シートに向かって延びる筒状のガイド部材を有する、第１２または第１３の態様に記載の不織布製造方法が提供される。

本発明によれば、基材シートとコレクタ装置とが実質的に非接触であるため、すなわち基材シートがコレクタ装置に面接触せず且つ強く静電吸着しないため、基材シートの搬送性が向上する。

本発明のこれらの態様と特徴は、添付された図面についての好ましい実施の形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
本発明の一実施の形態に係るコレクタ装置を有する不織布製造装置の概略的構成図 図１に示すコレクタ装置の動作を説明するための図 図１に示すコレクタ装置の動作を説明するための図 図１に示すコレクタ装置の動作を説明するための図 図１に示すコレクタ装置の動作を説明するための図 図１に示すコレクタ装置の動作を説明するための図 図１に示すコレクタ装置の動作を説明するための図 本発明の実施の形態に係るコレクタ装置を有する不織布製造装置において、基材シートをその搬送方向に見た図 本発明の実施の形態に係るコレクタ装置を有する不織布製造装置において、基材シートをその上方から見た図 比較例の不織布製造装置において、基材シートをその搬送方向に見た図 比較例の不織布製造装置において、基材シートをその上方から見た図 本発明に係る別の実施の形態のコレクタ装置の概略的構成図 本発明に係るさらに別の実施の形態のコレクタ装置の概略的構成図 本発明に係るさらにまた別の実施の形態のコレクタ装置の概略的構成図 本発明に係るさらに異なる実施の形態のコレクタ装置の概略的構成図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る不織布製造装置の構成を概略的に示している。図１に示す不織布製造装置１０は、電界紡糸されたファイバーを基材シートの表面に堆積させて不織布を作製するように構成されている。

なお、本明細書で言う「ファイバー」は、高分子物質から成り、ナノオーダーまたはミクロンオーダーの直径を有する糸状物質を言う。また、高分子物質としては、ポリフッ化ビニリデン（ＦＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレン、ポリアクリルニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン等の石油系ポリマーやバイオポリマーなどの様々な高分子、それらの共重合体や混合物などが適用可能である。ナノファイバーの原料液は、これらの高分子物質を溶解した溶液（高分子溶液）である。

図１に示すように、不織布製造装置１０は、基材シートＳを搬送するシート搬送装置１２と、基材シートＳに向かって帯電されたファイバー原料液を噴射する複数のノズル１４と、基材シートＳにファイバーを静電誘引するコレクタ装置１６とを有する。

基材シートＳは長尺状であって、シート搬送装置１２は基材シートＳをその長尺方向である搬送方向Ｌに搬送するように構成されている。シート搬送装置１２は、例えば、基材シートＳを巻き取るローラ１８によって構成されている。

複数のノズル１４は、ファイバーを電界紡糸によって作製する電界紡糸装置の一部であって、基材シートＳの表面Ｓａ側に、且つ基材シートＳの表面Ｓａから所定の距離をあけて、基材シートＳの上方に配置されている。複数のノズル１４はまた、基材シートＳの幅方向（図面奥行き方向）に間隔をあけて並んでいる。複数のノズル１４それぞれは、電圧印加装置２０によって正極性の高電圧（例えば、＋５〜１００ｋＶの電圧）が印加される。これにより、ノズル１４から基材シートＳの表面Ｓａに向かって、正極性に帯電されたファイバー原料液が噴射される。

なお、ファイバー原料液を噴射するための噴射孔を１つ備える複数のノズル１４に代って、複数の噴射孔を備える１つのノズルであってもよい。

複数のノズル１４それぞれから噴射された、正極性に帯電した状態のファイバー原料液は、基材シートＳの表面Ｓａに到達するまでの間に、溶液が徐々に蒸発することによって電荷間距離が短くなることにより、静電爆発を繰り返す。静電爆発により、ファイバーが形成され、そのファイバーが基材シートＳの表面Ｓａ上に堆積する。

コレクタ装置１６は、基材シートＳの下方に配置されており、電極２２と、電極２２に電圧を印加する電圧印加装置２４と、複数の電荷保持部材２６と、電荷保持部材２６を収容するコンテナ２８とを有する。

このコレクタ装置１６は、帯電した状態のファイバー（またはファイバー原料液）を基材シートＳに誘引（静電誘引）する誘引手段として、また、ノズル１４に電荷を集中させてファイバー原料液を帯電させる帯電手段として、さらに、基材シートＳおよび基材シートＳに堆積したファイバーを除電する除電手段として機能する。

電極２２により、コレクタ装置１６は、誘引手段として、また帯電手段として機能する。具体的には、電極２２は、板状であって、基材シートＳの裏面Ｓｂに間隔を開けて対向配置されている。この電極２２には、電圧印加装置２４によって負極性の高電圧（例えば、−５〜−３５ｋＶの電圧）が印加されている。

負極性の電圧が印加された電極２２により、正極性の帯電した状態のファイバーが基材シートＳに向かって静電的に誘引される。また、ノズル１４の正極性の電荷が、ファイバー原料液を噴射する噴射孔が形成されたノズル１４の先端部に集中し、ファイバー原料液が正極性に帯電される。

なお、電極２２に印加される電圧は、帯電した状態のファイバーを基材シートＳに誘引でき、且つノズル１４に電荷を集中させてファイバー原料液を帯電させることができる電位差を、ノズル１４と電極２２との間に付与できる電位であればよい。その結果、コレクタ装置１６は、誘引手段として、また帯電手段として機能することができる。したがって、例えば、本実施の形態のように、ノズル１４に正極性の高電圧が印加されている場合、電極２２はアースに接続されていてもよい。また例えば、ノズル１４がアースに接続され、電極２２に電圧が印加されてもよい。以後は、電圧印加装置２４によって電極２２に負極性の電圧が印加されているものとして説明する。

コレクタ装置１６の除電機能を実現するために、コレクタ装置１６の電極２２と基材シートＳとの間に、複数の電荷保持部材２６が、自由に移動可能に配置されている。ただし、電極２２上からこぼれ落ちないように、すなわち、電極２２と基材シートＳとの間に維持されるために、複数の電荷保持部材２６は、基材シートＳと対向する開口を備え、底に電極２２が配置されたコンテナ２８内に収容されている。

電荷保持部材２６は、導電材料や絶縁材料に限らず、電荷を保持できる材料から作製された粒状体である。例えば、アルミニウムから作成されたほぼ球形の粒状体である。電荷保持部材２６はまた、基材シートＳを通過できない且つ基材シートＳに捕獲されない大きさにされている。

このようなコレクタ装置１６の動作について、図２Ａ〜２Ｆに示すコレクタ装置１６の簡易モデルを参照しながら説明する。

まず、図２Ａに示すように、ノズル１４によってファイバー原料液を噴射する前に、電圧印加装置２４によってコレクタ装置１６の電極２２に負極性の高電圧を印加する。これにより、基材シートＳに誘電分極が生じる。具体的には、電極２２と対向する基材シートＳの裏面Ｓｂ側に正極性の電荷Ｐが集まり、表面Ｓａ側に負極性の電荷Ｎが集まる。また、電極２２に接触する電荷保持部材２６が負極性に帯電される（電荷保持部材２６が電荷Ｎを持つ）。

次に、図２Ｂに示すように、ノズル１４によって正極性に帯電されたファイバー原料液を噴射する。ノズル１２から噴射された原料液は静電爆発を繰り返し、ファイバーＦが形成される。そして、正極性に帯電した状態のファイバーＦが、負極性の電荷Ｎが集まる基材シートＳの表面Ｓａに向かって静電誘引され、基材シートＳ上の表面Ｓａ上に堆積する。

正極性に帯電した状態のファイバーＦが基材シートＳの表面Ｓａ上に堆積すると、この正極性に帯電した状態のファイバーＦによる静電誘引により、負極性に帯電した状態の電荷保持部材２６が、コレクタ装置１６の電極２２から離れる。そして、図２Ｃに示すように、基材シートＳの裏面Ｓｂに接触する。具体的には、負極性に帯電した状態の電荷保持部材２６は、正極性の電荷Ｐの密度が高い（すなわち正極性に帯電した状態のナノファイバーＦが多く存在する）基材シートＳの表面Ｓａの部分に近い裏面Ｓｂの部分に接触する。

負極性に帯電した状態の電荷保持部材２６が基材シートＳの裏面Ｓｂに接触すると、図２Ｄに示すように、基材シートＳの表面Ｓａ上の正極性の電荷Ｐが除去される。すなわち、基材シートＳの表面Ｓａ上に堆積した、正極性に帯電した状態のナノファイバーＦが除電される（基材シートＳの表面Ｓａに除電領域Ａ３が発生する）。

基材シートＳの表面Ｓａ上に堆積した、正極性に帯電した状態のファイバーＦが除電されると、電荷保持部材２６を基材シートＳ側に静電誘引する静電誘引力がなくなる。そして、図２Ｅに示すように、電荷保持部材２６に誘電分極が発生する。具体的には、基材シートＳの裏面Ｓｂと接触する側に負極性の電荷Ｎが集まり、その反対側である電極２２側に正極性の電荷Ｐが集まる。

図２Ｅに示すように電荷保持部材２６に誘電分極が発生すると、主として電極２２による静電誘引により、副として重力の作用を受けることにより、電荷保持部材２６は基材シートＳの裏面Ｓｂから離反し、図２Ｆに示すように、電極２２に接触する。そして、負極性の電圧が印加された電極２２により、電荷保持部材２６は、図２Ｂに示すように、再び負極性に帯電される。

なお、電荷保持部材２２の重量が重い場合、電荷保持部材２６の基材シートＳの裏面Ｓｂからの離反は、電荷保持部材２６が除電することにより、基材シートＳに電荷保持部材２６を静電誘引する静電誘引力が、電荷保持部材２６に作用する重力に比べて小さくなると起こる。したがって、この場合、主として重力の作用を受けることにより、電荷保持部材２２は基材シートＳの裏面Ｓｂから離反する。

図２Ｆにおいて、除電領域Ａ３は、新たなファイバーが堆積することで再び正極性に帯電し消滅する。一方、再び負極性に帯電した電荷保持部材２６（図２Ｂ）が正極性の強い別の位置に静電誘引されて基材シートＳの裏面Ｓｂに接触することで当該領域の除電が行われる。このように、ノズル１４のファイバー原料液の噴射が停止されるまで、図２Ｂ〜図２Ｆに示す状態を繰り返す。

このようなコレクタ装置１６によれば、基材シートＳと実質的に非接触の状態で、すなわち基材シートＳの裏面Ｓｂと常時面接触しなくても、基材シートＳの表面Ｓａ上に堆積した帯電状態のファイバーＦを除電することができる。それに加えて、基材シートＳに誘電分極を発生させることができる。コレクタ装置１６と基材シートＳとが実質的に非接触であるため、接触型のコレクタ電極を備えた従来のコレクタ装置に比べて、シート搬送装置１２は基材シートＳを容易に搬送することができる。

また、このようなコレクタ装置１６を適用した不織布製造装置１０を使用すれば、丈夫な不織布を作製することができる。このことについて、図３〜６を用いて説明する。

図３は、本発明の実施の形態に係る不織布製造装置１０において、基材シートＳをその搬送方向に見た図である。図４は、本発明の実施の形態に係る不織布製造装置１０において、基材シートＳをその上方から見た図である。一方、図５は、比較例の不織布製造装置において、基材シートＳをその搬送方向に見た図である。図６は、比較例の不織布製造装置において、基材シートＳをその上方から見た図である。

図５に示す不織布製造装置５０は、本発明に係るコレクタ装置１６と異なり、基材シートＳの裏面Ｓｂ全体にわたって常時面接触するコレクタ電極５２と、コレクタ電極５２に負極性の電圧を印加する電圧印加装置５４と、基材シートＳに向かって帯電されたファイバー原料液を噴射する複数のノズル５６とを有する。

上述したように、基材シートＳの表面Ｓａ上には、正極性に帯電した状態のファイバーが堆積する。図５に示すようにコレクタ電極５２が基材シートＳに常時面接触した状態である場合、帯電した状態のファイバーは、基材シートＳの表面Ｓａ上に堆積して直ぐに、コレクタ電極５２を介して除電される。したがって、基材シートＳの表面Ｓａ上の正極性の電荷Ｐの密度は一様である。

そのため、ファイバーはその噴射された位置から最短位置の表面Ｓａであるノズル５６の真下に堆積しやすくなる。さらに、複数のノズル５６それぞれから噴射された原料液から作製されるファイバー同士が静電反発する。これらの要因により、各ノズル５６から噴射されたファイバーの堆積範囲が、それぞれ複数のノズル５６の並列方向（すなわち基材シートＳの幅方向）に直角な方向（すなわち基材シートＳの搬送方向）に細長い楕円形状となる。このため、高密度にファイバーが堆積した部分Ａ１と、低密度にファイバーが堆積した部分Ａ２とが、交互に、複数のノズル５６の並列方向（すなわち基材シートＳの幅方向）に形成されやすいという問題が発生する。また、細長い楕円状に堆積することにより搬送方向に並んでいる繊維が多くなる。したがって、最終的に作製された不織布は、幅方向の引っ張り力を受けると、長手方向に裂けやすい。

これに対して、本発明に係る不織布製造装置１０の場合、図３に示すように、基材シートＳの表面Ｓａ上の正極性の電荷Ｐの密度は、一様でなく位置によって異なる。具体的には、負極性に帯電した状態の電荷保持部材２６によって除電された直後の部分である除電領域Ａ３は、正極性の電荷Ｐの密度が低下している。また、電荷保持部材２６が基材シートＳと電極２２との間において自由移動可能であるため、図４に示すように、ランダムな位置（ランダムな幅方向位置および長手方向位置）にランダムなタイミングに除電領域Ａ３が基材シートＳの表面Ｓａ上にスポット的に発生する。

正極性に帯電した状態のファイバーは、正極性の電荷Ｐの密度が低い除電領域Ａ３（ファイバーが堆積しやすい位置）に向かって飛散して堆積するので、上述のごとく除電領域Ａ３の位置がランダムに移動すると、ファイバーの堆積位置もランダムに移動することになる。従来技術では、ファイバーが堆積しやすい位置が変動しないためにファイバーの密度のムラが発生したが、本発明ではこのファイバーの堆積しやすい位置である除電領域Ａ３が変動するために密度ムラの問題が発生せず、この結果、ファイバーは基材シートＳの表面Ｓａ全体にわたって一様に堆積される。また、図４に示すように、除電領域Ａ３はランダムにスポットに発生するためファイバーはそのスポットを埋めるように円形に堆積する。このため、堆積するファイバーの向きが従来のように一方向に偏るということが無くなる。また、ある１つのノズルから出たファイバーがスポット状に堆積した箇所に再度スポット状に除電領域Ａ３が発生すると、先のノズルとは異なるノズルから出たファイバーが堆積することがあり、このような現象が同じ場所で繰り返されることで異なるノズルから出たファイバー同士が複雑に絡み合うことになる。その結果、どの方向にも避けにくい丈夫な不織布が最終的に作製される。

本実施の形態によれば、基材シートＳとコレクタ装置１６とが実質的に非接触であるため、すなわち基材シートがコレクタ装置１６に面接触せず且つ強く静電吸着しないため、基材シートＳの搬送性が向上する。

以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施の形態に制限されない。

例えば、本発明に係るコレクタ装置は、上述のコレクタ装置１６に限らず、様々な形態が可能である。

例えば、図７は、別の実施の形態のコレクタ装置１１６を示している。コレクタ装置１１６は、電極１２２と、負極性の電圧を電極１２２に印加する電圧印加装置１２４と、複数の粒状の電荷保持部材１２６と、電荷保持部材１２６の移動方向を規制するガイド部材１２８とを有する。

ガイド部材１２８は、電極１２２から基材シートＳに向かって延びる筒状の部材であって、その内部に電荷保持部材１２６を収容する。このガイド部材１２８により、電荷保持部材１２６それぞれは、その移動方向を規制され、電荷保持部材１２６が局所的に塊状に集まることが抑制される。

なお、１つの電荷保持部材１２６に着目すれば、電荷保持部材１２６が接触する基材シートＳの部分は変わらない、しかしながら、上述の実施の形態のように、図３に示すような正極性の電荷Ｐの密度が低い部分除電領域Ａ３がランダムのタイミングで発生するため、上述の実施の形態のコレクタ装置１６と同様に、図７に示すコレクタ装置１１６は機能することができる。

図８は、さらに別の実施の形態のコレクタ装置２１６を示している。コレクタ装置２１６は、電極２２２と、負極性の電圧を電極２２２に印加する電圧印加装置２２４と、複数の粒状の電荷保持部材２２６と、電荷保持部材２２６を電極２２２に連結する糸状部材２２８とを有する。

糸状部材２２８は、自由変形可能な糸状の部材であって、帯電保持部材２２６と電極２２２とを連結することにより、帯電防止部材２２６が電極２２２上からこぼれ落ちることを防止し、帯電保持部材２２６を基材シートＳと電極２２２との間に維持する役割をする。すなわち、図１に示すコンテナ２８が不要となる。

糸状部材２２８はまた、絶縁材料から作製されている。図８に示すように、電荷保持部材２２６が基材シート２２６に接触しているときに、糸状部材２２８を介して基材シートＳと電極２２２との間での通電を防止するためである。

このような図８に示すコレクタ装置２２６も、上述の実施の形態のコレクタ装置１６と同様に機能することができる。

図９は、さらにまた別の実施の形態のコレクタ装置３１６を示している。コレクタ装置３１６は、電極３２２と、負極性の電圧を電極３２２に印加する電圧印加装置３２４と、複数の粒状の電荷保持部材３２６と、電荷保持部材３２６を吊るした状態で支持する支持部材３２８とを有する。

支持部材３２８は、電荷保持部材３２６が取り付けられた自由端と、固定端とを備える糸状の部材である。また、支持部材３２８は、不織布製造装置の停止中（ノズルと電極それぞれの電圧印加装置の停止中）、電荷保持部材３２６が基材シートＳと電極３２２との中間位置に位置するように支持している。これにより、基材シートＳ上に正極性に帯電した状態のファイバーが堆積すると電荷保持部材３２６は基材シートＳに向かって静電誘引されて該基材シートＳに接触し、ファイバーを除電すると電極３２２に向かって静電誘引されて該電極３２２に接触する。すなわち、電荷保持部材３２６はふりこのように挙動する。

このようなコレクタ装置３１６により、非水平方向（例えば鉛直方向）に延びた状態の基材シートＳに、ファイバーを静電誘引することが可能になる。また、上述の実施の形態のコレクタ装置１６と同様に機能することができる。

図１０は、さらに異なる実施の形態のコレクタ装置４１６を示している。コレクタ装置４１６は、電極４２２と、負極性の電圧を電極４２２に印加する電圧印加装置４２４と、複数の帯状または糸状の電荷保持部材４２６とを有する。

電荷保持部材４２６は、基材シートＳと電極４２２とに接触可能な自由端を備える、帯状または糸状の部材で構成されている。具体的には、電荷保持部材４２６は、電荷保持可能な材料から作製された自由端４２６ａと、絶縁材料から作成された本体４２６ｂとで構成されている。例えば、帯状の絶縁体の自由端に金属体を取り付けることにより、電荷保持部材４２６は作製されている。

電荷保持部材４２６を有するコレクタ装置４１６は、基材シートＳがどのような姿勢であっても、その基材シートＳに向かって正極性に帯電した状態のファイバーを静電誘引することができる。

また、例えば、上述の実施の形態の場合、ファイバー（原料液）は正極性に帯電されるが、負極性に帯電されてもよい。その場合、コレクタ装置１６の電極２２に正極性の電圧が印加されるまたはアースが接続される。この場合であっても、コレクタ装置１６は、帯電した状態のファイバー（またはファイバー原料液）を基材シートＳに誘引（静電誘引）する誘引手段として、また、ノズル１４に電荷を集中させてファイバー原料液を帯電させる帯電手段として機能することができる。

さらに、例えば、上述の実施の形態の場合、コレクタ装置の電荷保持部材は複数であるが、１つであってもよい。広義には、電荷保持部材は、電荷を保持することができ、且つそれにより静電誘引力の作用を受けて移動することができるのであれば、形状、材料、個数は問わない。ただ、静電誘引力の作用を受けて電極から基材シートに向かって確実に移動できるように（例えば上昇できるように）、電荷保持部材は、可能な限り軽量であるのが好ましい。また、電荷保持部材に強い静電誘引力が作用するように、そのために電荷保持部材の電荷保持量が多くなるように、電荷保持部材は、可能な限り表面積が大きいものが好ましい。

本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

２０１１年７月２２日に出願された日本特許出願第２０１１−１６１１７５号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。

本発明は、上述の実施の形態のように長尺のシートを長尺方向に搬送しながらその表面にファイバーを堆積させる場合に限らず、例えば、複数の基材シートの表面に同時にファイバーを堆積させる（すなわちバッチ処理する）場合にも、適用可能である。本発明は、帯電状態のファイバーをコレクタ装置によって基材シート上に静電誘引するものであれば、適用可能である。

Claims (16)

1. 第１の極性に帯電された状態のファイバーを基材シートの表面に静電誘引して堆積する不織布製造装置のコレクタ装置であって、
   基材シートの裏面に間隔をあけて対向配置され第１の極性と逆極性の第２の極性の電圧が印加されたもしくはアースに接続された電極と、
   基材シートと前記電極との間に配置されて基材シートの裏面への接触と離反をランダムに繰り返す複数の電荷保持部材と、を有するコレクタ装置。
2. 前記電荷保持部材が、スポット的に基材シートの裏面に接触する、請求項１に記載のコレクタ装置。
3. 電荷保持部材が、複数の粒状体である、請求項１または２に記載のコレクタ装置。
4. 電荷保持部材が、基材シートと電極とに接触可能な自由端を備える帯状体または糸状体である、請求項１または２に記載のコレクタ装置。
5. 電荷保持部材を収容して該電荷保持部材の移動方向を規制する、電極から基材シートに向かって延びる筒状のガイド部材を有する、請求項１または２に記載のコレクタ装置。
6. 電界紡糸によって生成されたファイバーを基材シートの表面に堆積させる不織布製造装置であって、
   基材シートを搬送するシート搬送装置と、
   基材シートの表面側に配置されて高分子溶液を噴出するノズルと、
   基材シートの裏面に間隔をあけて対向配置された電極と、
   前記ノズルと電極間に電位差を付与することによりノズルから噴出される高分子溶液を帯電させる帯電手段と、
   基材シートと前記電極との間に配置されて基材シートの裏面への接触と離反をランダムに繰り返す複数の電荷保持部材と、を有する不織布製造装置。
7. 前記電荷保持部材が、スポット的に基材シートの裏面に接触する、請求項６に記載の不織布製造装置。
8. 電荷保持部材が、複数の粒状体である、請求項６または７に記載の不織布製造装置。
9. 電荷保持部材が、基材シートと電極とに接触可能な自由端を備える帯状体または糸状体である、請求項６または７に記載の不織布製造装置。
10. 電荷保持部材を収容して該電荷保持部材の移動方向を規制する、電極から基材シートに向かって延びる筒状のガイド部材を有する、請求項６または７に記載の不織布製造装置。
11. 基材シートが、電極の上方に位置する、請求項６から１０のいずれか一項に記載の不織布製造装置。
12. 電界紡糸によって生成されたファイバーを基材シートの表面に堆積させる不織布製造方法であって、
    基材シートと該基材シートの裏面に間隔をあけて対向配置された電極との間に移動可能な複数の電荷保持部材を配置し、電界紡糸により第１の極性に帯電したファイバーの極性とは逆極性である第２の極性の電圧を前記電極に印加もしくは前記電極をアースに接続した状態で前記ファイバーを基材シートの表面に堆積させ、
    電荷保持部材が前記電極によって第２の極性に帯電する工程と、帯電した状態で基材シートの裏面へ接触する工程と、基材シートの裏面から離反して前記電極によって再び第２の極性に帯電するサイクルをランダムに繰り返すことにより、当該接触部分におけるファイバーの除電を行い、当該接触部分へのファイバーを静電誘引する、不織布製造方法。
13. 前記電荷保持部材が、スポット的に基材シートの裏面に接触する、請求項１２に記載の不織布製造方法。
14. 電荷保持部材が、複数の粒状体である、請求項１２または１３に記載の不織布製造方法。
15. 電荷保持部材が、基材シートと電極とに接触可能な自由端を備える帯状体または糸状体である、請求項１２または１３に記載の不織布製造方法。
16. 電荷保持部材を収容して該電荷保持部材の移動方向を規制する、電極から基材シートに向かって延びる筒状のガイド部材を有する、請求項１２または１３に記載の不織布製造方法。

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