JP6471976B2 - 積層体の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、リールに捲回された複数のシートの積層体を製造する方法および製造装置に関する。

複数のシートを積層する方法として、種々の方法が提案されている。例えば、特許文献１は、空気清浄機等に用いられる積層体（濾材）を製造する方法として、搬送される基材に、供給リールに捲回された保護層を捲き出しながら積層することを教示している。

特開２０１４−１２１６９９号公報 特開２００８−２６１０６５号公報

積層体を濾材として用いる場合、積層体はプリーツ加工されて、空気清浄機の内部に設置される。しかし、特許文献１の積層体をプリーツ形状に成形すると、シートの捲き痕により、その断面がシャープな山型ではなく、紡錘形になる場合がある（図６参照）。その結果、大気との接触面積が減少し、圧力損失が増大する。プリーツ加工に限らず、捲き痕を有する積層体を加工する場合、様々な不具合が生じ得る。

本発明の一局面は、第１供給リールに捲回された第１シートと、第２供給リールに捲回された第２シートと、を準備する準備工程と、前記第１シート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、前記第１シートの一方の主面に接着剤を付与する接着剤付与工程と、前記主面に付与された前記接着剤を溶融させる加熱工程と、前記第１シートに、溶融した前記接着剤を介して前記第２シートを積層する積層工程と、を具備し、前記第２シートの線膨張係数Ｃ２が、前記第１シートの線膨張係数Ｃ１より大きく、前記第１シートの前記主面が、前記第１供給リールに外側になるように捲回されていた主面であり、前記第２シートが繊維を含み、かつ、毛羽立ちを有する主面とその反対側の主面とを備え、前記積層工程において、前記第２シートを、前記毛羽立ちを有する主面が前記第１シートに対向するように、前記第１シートに積層する、積層体の製造方法に関する。

本発明の他の一局面は、第１供給リールに捲回された第１シートと、第２供給リールに捲回された第２シートと、を準備する準備工程と、前記第１シート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、前記第１シートに、前記第２シートを積層する積層工程と、を具備し、前記第２シートが繊維を含み、かつ、毛羽立ちを有する主面とその反対側の主面とを備え、前記積層工程において、前記第２シートを、前記第２シートの伸長率が前記第１シートの伸長率よりも大きい状態で、前記第２シートの前記毛羽立ちを有する主面が、前記第１シートの前記第１供給リールに外側になるように捲回されていた主面に対向するように、前記第１シートに積層する、積層体の製造方法に関する。

本発明のさらに他の一局面は、第１供給リールに捲回された第１シートを、搬送ラインに供給する第１供給部と、第２供給リールに捲回された第２シートを、前記第１シートに向けて供給する第２供給部と、前記第１供給部の下流に配置されており、第３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、前記第３繊維を生成させ、前記第３繊維を前記第１シートの一方の主面に堆積させる電界紡糸部と、前記電界紡糸部の下流に配置されており、前記第３繊維が堆積された前記第１シートの前記主面に、接着剤を付与する接着剤付与部と、前記接着剤付与部の下流に配置されており、前記接着剤を溶融させる加熱部と、前記第２シートを、溶融した前記接着剤を介して前記第１シートに積層し、積層体を得る積層部と、を具備し、前記第２シートの線膨張係数Ｃ２が、前記第１シートの線膨張係数Ｃ１より大きく、前記第１シートの前記主面が、前記第１供給リールに外側になるように捲回されていた主面である、積層体の製造装置に関する。

本発明のさらに他の一局面は、第１供給リールに捲回された第１シートを、搬送ラインに供給する第１供給部と、第２供給リールに捲回された第２シートを、前記第１シートに向けて供給する第２供給部と、前記第１供給部の下流に配置されており、第３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、前記第３繊維を生成させ、前記第３繊維を前記第１シートの一方の主面に堆積させる電界紡糸部と、前記第２シートを、前記第３繊維が堆積された前記第１シートの前記主面に積層し、積層体を得る積層部と、を具備し、前記第１シートの前記主面が、前記第１供給リールに外側になるように捲回されていた主面であり、前記第２供給部は、前記第２シートを、前記第２シートの伸長率が前記第１シートの伸長率よりも大きい状態で、前記第１シートの前記主面に供給する、積層体の製造装置に関する。

本発明によれば、リールに捲回されたシートの捲き痕を解消することができる。よって、捲き痕に起因する加工上あるいは使用上の不具合が抑制される。例えば、濾材として用いる積層体をプリーツ加工した場合、圧力損失の増大が抑制される。

本発明の一実施形態に係る製造方法の主要工程を説明する概略図である。 第１シートの捲き痕が解消される様子を説明する模式図である（（ａ）および（ｂ））。 本発明の一実施形態に係る製造装置を説明する概略図である。 本発明の他の一実施形態に係る製造装置を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に係る製造方法により得られる積層体を、プリーツ加工した場合の断面図である。 従来の製造方法により得られる積層体を、プリーツ加工した場合の断面図である。

本発明に係る積層体の製造方法は、第１供給リールに捲回された第１シートと、第２供給リールに捲回された第２シートと、を準備する準備工程と、第１シート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、第１シートの一方の主面に接着剤を付与する接着剤付与工程と、主面に付与された接着剤を溶融させる加熱工程と、第１シートに、溶融した接着剤を介して第２シートを積層する積層工程と、を具備する。第２シートの線膨張係数Ｃ２が、第１シートの線膨張係数Ｃ１より大きい場合、第１シートの上記主面を、第１供給リールに外側になるように捲回されていた主面とする。これにより、積層工程の後、第２シートは、第１シートよりも大きく収縮するため、第１シートの捲き痕が解消される。

本発明に係る他の積層体の製造方法は、第１供給リールに捲回された第１シートと、第２供給リールに捲回された第２シートと、を準備する準備工程と、第１シート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、第１シートに、第２シートを積層する積層工程と、を具備する。積層工程において、第２シートを、第２シートの伸長率が第１シートの伸長率よりも大きい状態で、かつ、第１シートの第１供給リールに外側になるように捲回されていた主面に積層する。この場合も、積層工程の後、第２シートは、第１シートよりも大きく収縮するため、第１シートの捲き痕が解消される。

第２シートが繊維を含み、かつ、毛羽立ちを有する主面とその反対側の主面とを備える場合、積層工程において、第２シートを、毛羽立ちを有する主面が第１シートに対向するように、第１シートに積層することが好ましい。これにより、第１シートと第２シートとの接着性が高まるため、第１シートの捲き痕がより解消され易くなる。

積層工程において、第２シートの第１シートに対向する主面は、第２供給リールに内側になるように捲回されていた主面であっても良いし、第２供給リールに外側になるように捲回されていた主面であっても良い。第２シートの第１シートに対向する主面が、第２供給リールに内側になるように捲回されていた主面である場合、積層工程の後に行われる回収工程において、第１シートと第２シートとの積層体を、第２供給リールに外側になるように捲回されていた主面が内側になるように、第１回収リールに捲回することが好ましい。第１シートの捲き痕がより解消され易くなるためである。

上記製造方法が、回収工程の後、積層体を長手方向に沿って裁断する裁断工程を備える場合、裁断された積層体を回収する工程において、裁断された積層体を、第１回収リールに内側になるように捲回されていた主面が外側になるように、第２回収リールに捲回することが好ましい。これにより、第１回収工程において、積層体に第１回収リールに捲回されることにより形成される捲き痕を解消することができる。

上記製造方法は、積層工程の前に、第３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とを含む原料液から、第３繊維を生成させ、第３繊維を第１シートの主面に堆積させる電界紡糸工程を具備していても良い。

本発明に係る積層体の製造装置は、第１供給リールに捲回された第１シートを、搬送ラインに供給する第１供給部と、第２供給リールに捲回された第２シートを、第１シートに向けて供給する第２供給部と、第１供給部の下流に配置されており、第１シートの一方の主面に、接着剤を付与する接着剤付与部と、接着剤付与部の下流に配置されており、接着剤を溶融させる加熱部と、第２シートを、溶融した接着剤を介して第１シートに積層し、積層体を得る積層部と、を具備する。このとき、第２シートの線膨張係数Ｃ２は、第１シートの線膨張係数Ｃ１より大きく、第１シートの上記主面は、第１供給リールに外側になるように捲回されていた主面である。

本発明に係る他の積層体の製造装置は、第１供給リールに捲回された第１シートを、搬送ラインに供給する第１供給部と、第２供給リールに捲回された第２シートを、第１シートに向けて供給する第２供給部と、第２シートを第１シートの一方の主面に積層し、積層体を得る積層部と、を具備する。このとき、第１シートの上記主面は、第１供給リールに外側になるように捲回されていた主面であり、第２供給部は、第２シートを、第２シートの伸長率が第１シートの伸長率よりも大きい状態で第１シートに向けて供給する。これにより、第１シートの捲き痕が解消される。

以下、積層体が濾材である場合を中心に、本発明の技術的意義を説明するが、積層体の用途はこれに限定されるものではない。
濾材に用いられる保護層は、搬送される基材に対して連続的に積層される。このとき、保護層は供給リールに捲回されており、供給リールから捲き出されながら基材に積層される。基材もまた、他の供給リールに捲回されており、この供給リールから捲き出されながら、順次、搬送され、積層工程に供される。

基材は、積層体を支持する支持体であって、プリーツ加工した場合にその形状を保持する役割をもつ。そのため、基材は、比較的剛直である。よって、供給リールに捲回された基材を捲き出すと、供給リールに内側になるように捲回されていた主面を内側にして、湾曲する。この基材を水平面に置くと、上記主面とは反対側に突出する円弧を連ねたような捲き痕を生じる。

一方、保護層は、極細繊維を傷つけないように覆って、極細繊維を外的負荷から保護するとともに、それ自体も集塵機能を発揮するよう、比較的細く柔らかい繊維により形成される。そのため、捲き痕が残った基材に保護層を積層すると、保護層は基材に追随し、得られる積層体もまた、基材の形状に追随した連続する円弧（凸部）を備える。積層体が凸部を有していると、続いて行われる裁断やプリーツ加工をスムーズに行うことが困難である。また、凸部を有する積層体１００をプリーツ加工すると、図６に示すように、その断面は紡錘形になって、圧力損失の増大を招く。

そこで、第１シートおよび第２シートを積層した後、一方のシート（第２シート）を、他のシート（第１シート）よりも大きく収縮させることにより、第１シートの捲き痕を解消する。
すなわち、積層体の製造方法が加熱工程を含む場合には、第１シートよりも大きな線膨張係数を有する第２シートを用いる。この場合、加熱工程後に生じる第２シートの収縮応力により、第１シートの捲き痕が解消される。
あるいは、例えば、第２シートにより大きなテンションを付与することにより、第２シートの伸長率を第１シートよりも大きくした状態で、両者を積層する。この場合、積層工程後にテンションから解放された第２シートに生じる収縮応力により、第１シートの捲き痕が解消される。なお、この方法は、加熱工程の有無にかかわらず有効である。

いずれの方法においても、図１に示すように、第１シート１は、第１供給リール１２に外側になるように捲回されていた主面１Ａが、第２シート２に対向するように捲き出され、搬送される。このとき、第１シート１は、搬送方向Ｄと垂直な方向から見たとき、第２シート２側に突出する円弧を連ねたような形状の捲き痕を有している。なお、図１では、便宜上、円弧を誇張して示している。

図１は、接着剤付与工程および加熱工程を含む製造方法を示す概略図である。図１では、第１シート１が第１供給リール１２から巻き出されて、搬送ラインの最初の搬送ローラ１１に主面１Ａが上方に向くように供給された後、主面１Ａに接着剤４が付与されて、例えば電磁波４２ａの照射により接着剤４が溶融される。続いて、溶融した接着剤４を介して、第１シート１に第２シート２が積層される。

捲き痕を備える第１シートに、収縮率の高い第２シートを積層し、第２シートを収縮させる場合、図２（ａ）に示すように、第２シート２には、第１シート１よりも大きな収縮応力が働く。そのため、第２シートは、第１シートの円弧の両端を引張り上げながら、第１シートよりも大きく収縮しようとする。これにより、第１シートは矯正されて、平坦状になる。よって、得られる積層体もまた平坦状になる（図２（ｂ））。このような積層体をプリーツ加工すると、図５に示すように、その断面はシャープな山型になる。第２シートの収縮は、加熱工程後の自然冷却や、テンションの解放により生じる。なお、図２（ａ）および（ｂ）は、第１シートの捲き痕が解消される様子を説明する模式図である。

以下、図１、図３および図４を参照しながら、各工程について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法を説明するための概略図である。図３は、本発明の一実施形態に係る製造装置２００Ａの構成例を示す図であり、図４は、本発明の他の一実施形態に係る製造装置２００Ｂの構成例を示す図である。

（１）準備工程
準備工程では、第１シート１および第２シート２を準備する。第１シートは、積層体を支持する支持体（基材）であり、第２シートは、集塵機能を発揮するとともに、後述する第３繊維が第１シートに堆積される場合には、第３繊維を外的負荷から保護する保護層として機能する。

第１シート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シートとして、具体的には、樹脂シート、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例示できる。なかでも、積層体を濾材として使用する場合、圧力損失の観点から、第１シート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、基材として適する不織布が形成され易い点で、第１シートは、湿式法により製造された不織布であることが好ましい。

第１シートが不織布である場合、第１シートを構成する第１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、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、基材として適する点で、第１繊維の材質はＰＥＴまたはセルロースが好ましい。第１繊維の平均繊維径Ｄ１は特に限定されず、例えば、１μｍ以上、４０μｍ以下であっても良く、５μｍ以上、２０μｍ以下であっても良い。

平均繊維径Ｄ１とは、第１繊維の直径の平均値である。第１繊維の直径とは、第１繊維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、第１シートを一方の主面の法線方向から見たときの、第１繊維の長さ方向に対して垂直な方向の幅を、第１繊維の直径と見なしても良い。平均繊維径Ｄ１は、例えば、第１シートに含まれる任意の１０本の第１繊維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およびＤ３についても同じである。

積層体を電池の分離シートとして使用する場合、取扱い性の観点から、第１シートは樹脂シートであることが好ましい。樹脂シートを構成する樹脂としては、ＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴ等のポリエステル等を用いることができる。なかでも、寸法安定性、耐溶剤性、コストの観点から、ＰＥＴであることが好ましい。

第１シートの厚み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以下であっても良い。シートの厚みＴとは、例えば、シートの任意の１０箇所の厚みの平均値である（以下、同じ）。厚みとは、シートの２つの主面の間の距離である。シート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良い。

第１シートの単位面積当たりの質量も特に限定されず、例えば、１０ｇ／ｍ²以上、８０ｇ／ｍ²以下であっても良く、３５ｇ／ｍ²以上、６０ｇ／ｍ²以下であっても良い。

第２シートは、例えば、上記方法により製造された不織布であっても良い。なかでも、積層体を濾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、第２不織布は、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。

第２シートを構成する第２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。第２繊維の平均繊維径Ｄ２も特に限定されない。平均繊維径Ｄ２は、例えば、０．５μｍ以上、２０μｍ以下であっても良く、５μｍ以上、２０μｍ以下であっても良い。

第２シートの厚みＴ２は特に限定されず、１００μｍ以上、５００μｍ以下であっても良く、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であっても良い。第２シートの単位面積当たりの質量も特に限定されず、１０ｇ／ｍ²以上、５０ｇ／ｍ²以下であっても良く、１０ｇ／ｍ²以上、３０ｇ／ｍ²以下であっても良い。

第２シートが不織布であって、毛羽立ちを有する主面を備える場合、第１シートと第２シートとの間の摩擦が大きくなる点で、第２シートの毛羽立ちを有する主面が第１シートに対向するように、両者を積層することが好ましい。これにより、第１シートの捲き痕がさらに解消され易くなる。毛羽立ちを有する主面を有する不織布は、例えば、メルトブロー法により形成される。メルトブロー法は、溶融したポリマーをノズルから吐出し、高温の高速ガス流体を当てながら、コンベア等に堆積させる方法である。このとき、コンベア等に対向していた主面とは反対側の主面には、毛羽立ちが形成され得る。

加熱工程が含まれる場合、第２シートとして、第１シートよりも大きな線膨張係数を有するシートを用いることが好ましい。第２シートは、加熱工程によって直接的には加熱されないが、加熱された第１シートに積層されることにより、第２シートの温度も高まる。積層工程が終了すると、第１シートおよび第２シートは徐々に冷却される。第２シートは、第１シートよりも大きな線膨張係数を有しているため、第２シートは、第１シートよりも大きく収縮する。第２シートと第１シートとは接着されているため、第２シートは、第１シートに形成されている円弧の両端を、自身の方に引張りながら収縮する。これにより、第１シートは矯正されて平坦状になる。

第２シートの線膨張係数は特に限定されないが、例えば、５０〜１５０ｐｐｍ／℃である。線膨張係数は、例えば、熱機械分析装置（Thermal Mechanical Analysis：TMA）を用いて測定される。具体的には、シートを所定の長さおよび幅（例えば、長さ３０ｍｍ×幅５ｍｍ）に切り出して試料を作製する。試料が変形しないように、得られた試料の長手方向の両端部を、それぞれ引っ張り冶具でチャッキングし、一定の温度で昇温させながら、試料の伸び量を測定する。また、第１シートの線膨張係数も特に限定されないが、例えば、４０〜１２０ｐｐｍ／℃である。

（２）搬送工程
搬送工程では、第１シート１を、搬送ライン２０７を構成する最初の搬送ローラ１１に供給し、下流に向けて搬送する。このとき、続いて行われる電界紡糸工程あるいは接着剤付与工程は、第１シート１の第１供給リール１２に外側になるように捲回されていた主面１Ａに対して施される。つまり、第１シート１は、主面１Ａを上方に向けて搬送ライン２０７に供給される。

搬送ライン２０７は、複数の搬送ローラ（１１、３１、４１、５１等）を備える。各搬送ローラは、第１シートの主面１Ａとは反対側の主面側から第１シートと接触し、支持する。各搬送ローラの長さは、例えば、第１シートの搬送方向に垂直な幅より大きい。搬送ローラの数は特に限定されず、例えば、各工程に１または２以上配置される。

（３）電界紡糸工程
搬送工程の後、後述する接着剤付与工程の前に、搬送中の第１シートの主面１Ａに、電界紡糸法により繊維（第３繊維３）を堆積させても良い（電界紡糸工程）。積層体を濾材として使用する場合、集塵性能の向上が期待できる。本工程において、第１シートは、噴射される原料液のターゲットであり、生成する第３繊維を収集するコレクタとして機能する。第２シートは、第１シートに堆積する第３繊維を保護する保護材としても機能する。この場合、第１シートと第２シートとは、第３繊維を介して積層される。

電界紡糸工程において、第１シートはベルトコンベア２１により搬送されても良い。第１シートが平坦状に支持され易くなるとともに、ベルトコンベアのベルトが繊維を収集するコレクタ部として機能できるためである。ベルトコンベア２１は、長手方向の両端部が結合された無端状のベルト２１ｂと、一対のローラ２１ａとを備える。ベルト２１ｂは、ローラ２１ａの回転駆動に伴い、回転する。

ベルトの材質は特に限定されず、加工条件等に応じて適宜選択すれば良い。ベルトの材質としては、例えば、繊維構造体、ゴム、樹脂、スチール等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、例えば、繊維構造体をゴムで挟み込んだ布層コンベアベルトのように複数種を組み合わせて用いてもよい。ベルトの搬送方向に垂直な幅は特に限定されず、第１シートの搬送方向に垂直な幅より大きくなるよう、適宜設定すれば良い。ベルトの厚みも特に限定されず、ベルトの材質、加えられるテンションの大きさ等に応じて、適宜設定すれば良い。

電界紡糸工程を行う場合、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。原料樹脂は第３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。

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良い。なかでも、電界紡糸法に適している点で、ＰＥＳが好ましい。また、平均繊維径Ｄ３が細くなる易い点で、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およびＰＥＳを溶解し易い点で、ＤＭＡｃが好ましい。

堆積する第３繊維の平均繊維径Ｄ３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、積層体を濾材として使用する場合、平均繊維径Ｄ３は、平均繊維径Ｄ１およびＤ２よりも小さいことが好ましい。具体的には、平均繊維径Ｄ３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、５００ｎｍ以下であることが特に好ましい。また、平均繊維径Ｄ３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。積層体を濾材として使用する場合、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ためである。

第３繊維は、平均繊維径の異なる複数種の繊維を含んでいても良い。第３繊維は、例えば、平均繊維径が３０ｎｍ以上３００ｎｍ未満の細い第３繊維と、平均繊維径が３００ｎｍ以上３μｍ以下の太い第３繊維とを含んでいても良い。太い第２繊維と細い第２繊維とは、混在していても良いが、積層体を濾材として使用する場合の集塵効率の観点から、細い第３繊維を主面１Ａ側に偏在させ、太い第３繊維を第２シートと対向する側に偏在させることが好ましい。

第３繊維の堆積量も、特に限定されない。なかでも、積層体を濾材として使用する場合、第３繊維の堆積量は、圧力損失と集塵効率とのバランスの観点から、０．１ｇ／ｍ²以上、１．５ｇ／ｍ²以下であることが好ましく、０．２ｇ／ｍ²以上、０．５ｇ／ｍ²以下であることがより好ましく、０．２ｇ／ｍ²以上、０．８ｇ／ｍ²以下であることが特に好ましい。

（４）接着剤付与工程
次に、第１シート１の主面１Ａに接着剤４を付与する。
接着剤は、第２シートを第１シートと接着するために、第１シートに付与される。接着剤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、接着剤の第１シートへの染み込みが抑制され易い点で、スプレー法または自由落下により、溶融された接着剤あるいは粉末状の接着剤を第１シートに付与することが好ましい。

接着剤の付与量は特に限定されないが、例えば、０．５ｇ／ｍ²以上、５ｇ／ｍ²以下である。接着剤の種類は特に限定されず、例えば、ＰＵ、ＰＥＴ等のポリエステル、ＰＡ、ポリオレフィン（例えば、ＰＰ、ＰＥ）等を主成分とするホットメルト接着剤や、熱硬化性樹脂を含む粉末状の接着剤等が挙げられる。

（５）加熱工程
接着剤４が第１シート１に付与された後、第２シート２を積層する前に、第１シート１に、例えば電磁波４２ａを照射する加熱装置を用いて、接着剤４を溶融させる。加熱温度は、溶媒の沸点および接着剤の融点に応じて適宜設定すれば良い。加熱温度は、第１シートの表面が、例えば１００〜２００℃、好ましくは１２０〜１７０℃になるように、調整される。

（６）積層工程
接着剤４を溶融させた後、第２シート２を第１シート１に積層する。第２シート２を積層した後、得られた積層体１０を一対の圧着ローラ５４（５４ａおよび５４ｂ）の間を通過させ、第１シート１と第２シート２とをさらに密着させても良い。

積層工程において、第２シートの第１シートに対向する主面は、第２供給リールに内側になるように捲回されていた主面２Ｂであっても良いし、第２供給リールに外側になるように捲回されていた主面２Ａであっても良い（図３および図４参照）。第２シートは柔軟性に優れるため、捲き痕が生じ難いためである。第２シートは、毛羽立ちを有する主面が第１シートに対向するように、供給されることが好ましい。言い換えれば、第２シートの毛羽立ち面を考慮して、第２シートの第１シートに対向する主面を、主面２Ｂまたは主面２Ａのいずれにするか決定すれば良い。

このとき、図３および図４に示すように、第２供給リール５２を圧着ローラ５４の下流に配置して、第２シート２を、圧着ローラ５４のより下流から第１シート１に向けて供給しても良い。これにより、第２シートにはテンションが付与され、第２シートの伸長率を第１シートよりも大きくした状態で、第２シートを第１シートに積層することができる。

（７）第１回収工程
最後に、製造された積層体１０を、回収装置に回収する。回収装置は、例えば第１回収リール６２を備えており、積層体１０は第１回収リール６２に捲回される。

第２シートの第１シートに対向する主面が、第２供給リールに内側になるように捲回されていた主面２Ｂである場合、第１シートと第２シートとは、捲き痕である円弧が重なるように積層される。そのため、第１シートと第２シートとの積層体を、第２供給リールに外側になるように捲回されていた主面２Ａが内側になるように、第１回収リールに捲回することが好ましい。これにより、第１シートの捲き痕がさらに解消され易くなる。積層体を、第２シートの主面２Ａが内側になるように、第１回収リールに捲回する場合、積層体は、第２シートに比べて剛直な第１シートが外側になるように、第１回収リールに捲回される。そのため、第２シートの損傷が抑制され易くなる点でも、この方法は好ましい。

（８）裁断工程および第２回収工程
第１回収工程の後、積層体１０を第１回収リール６２から巻き出し、長手方向に沿って裁断する裁断工程を行っても良い。この裁断工程は、積層体の品質を一定にするために、積層体の端部（耳部）を切断する工程である。この場合、裁断工程の後に行われる第２回収工程では、耳部が切断された積層体を、第１回収リールに内側になるように捲回されていた主面が外側になるように、第２回収リールに捲回することが好ましい。つまり、第１回収リールと第２回収リールとで、積層体の巻取り方向を変える。これにより、第１回収リールに捲回されることにより形成された捲き痕が解消されるため、最終的に得られる積層体は、平坦状になり易い。

［製造装置］
以下、図３および図４を参照しながら、製造装置２００（２００Ａ、２００Ｂ）について説明する。製造装置２００Ａにおいて、第２供給部２０８は、第２シートの第１シートに対向する主面が、第２供給リールに内側になるように捲回されていた主面２Ｂになるように、第２シートを第１シートに向けて供給する。製造装置２００Ｂにおいて、第２供給部２０８は、第２シートの第１シートに対向する主面が、第２供給リールに外側になるように捲回されていた主面２Ａになるように、第２シートを第１シートに向けて供給する。

製造装置２００は、第１シートを、搬送ライン２０７の上流に供給する第１供給部２０１と、第２シートを第１シートに向けて供給する第２供給部２０８と、第１供給部２０１の下流に配置されており、第１シートの主面に接着剤を付与する接着剤付与部２０３と、接着剤付与部２０３の下流に配置されており、接着剤を溶融させる加熱部２０４と、加熱部２０４の下流に配置されており、第１シートに、第２シート供給部２０８から供給される第２シートを積層させる積層部２０５と、第１シートと第２シートとの積層体を回収する回収部２０６と、を具備する。本実施形態において、製造装置２００は、第１供給部２０１と接着剤付与部２０３との間に、電界紡糸法により、第３繊維を第１シートの一方の主面に堆積させる電界紡糸部２０２を備える。

［第１供給部］
第１供給部２０１は、製造装置２００の最上流に配置されている。第１供給部２０１は、モータ１３により供給リール１２を回転させて、供給リール１２に捲回された第１シート１を、搬送ライン２０７の最上流に位置する搬送ローラ１１に供給する。第１シート１は、搬送ライン２０７によって、第１供給部２０１から回収部２０６に向かって搬送される。このとき、第１供給部は、第１供給リールに外側になるように捲回されていた主面１Ａが、搬送ローラ１１に接触する面とは反対の面になるように、第１シートを搬送ラインに供給する。

［電界紡糸部］
電界紡糸部２０２は、電界紡糸機構を具備する電界紡糸ユニット（図示せず）を備える。電界紡糸部２０２では、電界紡糸法によって、第１シート上に第３繊維が堆積される。電界紡糸機構は、装置内の上方に設置された第３繊維３の原料液を放出するための放出体２３と、放出された原料液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第１シート１を上流側から下流側に搬送するベルトコンベア２１と、を備えている。ベルトコンベア２１は、第１シート１とともに第３繊維３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。

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３繊維３の平均繊維径を変化させても良い。第３繊維３の平均繊維径は、後述する原料液の吐出圧力、印加電圧、原料液の濃度、放出体２３と第１シート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３繊維３の堆積量は、原料液の吐出圧力、印加電圧、原料液の濃度、第１シート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の第１シート１の主面と対向する側には、原料液の放出口（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、第１シート１との距離は、製造システム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、第１シート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、自身の長手方向が第１シート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を第１シート１の搬送方向とは垂直な方向に揺動させるように、可動であっても良い。

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、ベルトコンベア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良い。また、対電極２７を設ける代わりに、ベルトコンベア２１のベルト２１ｂ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、放出口から第１シート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と第１シート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３繊維３）を生成する。

［接着剤付与部］
接着剤付与部２０３では、第３繊維３が堆積された第１不織布１に、接着剤が付与される。接着剤付与部２０３は、例えば、接着剤付与部２０３の上方に設置された接着剤４を収容する接着剤タンク３２と、接着剤４を散布するための散布部材３３とを備える散布装置３４を具備する。散布部材３３からは、例えば、粒子状の接着剤が散布される。

［加熱部］
加熱部２０４は、加熱装置４２を備えており、接着剤付与部で第１シートに付与された接着剤を溶融させる。加熱装置は特に限定されず、公知のものを適宜選択すれば良い。第１不織布の加熱装置４２に対向する主面から加熱装置４２までの最短距離は、例えば、５ｍｍ以上、５０ｍｍ以下である。

［第２供給部および積層部］
第２供給部２０８は、例えば第１シートの上方に設置される第２供給リール５２とこれを回転駆動させるモータ５３とを備える。第２供給リール５２には、第２シート２が捲回されている。第２シートは、第１シートの搬送スピードに合わせて第２供給リール５２から捲き出されながら、第１シートに積層される。第２供給リール５２は、圧着ローラ５４の下流に配置されることが好ましい。この場合、第２シート２は、圧着ローラ５４の下流から第１シート１に向けて供給される。そのため、第２シートにテンションが付与された状態、すなわち、第２シートの伸長率を第１シートよりも大きくした状態で、第２シートを第１シートに積層することができる。

第２供給部２０８は、第２シートの第１シートに対向する主面が、第２供給リールに内側になるように捲回されていた主面２Ｂになるように、第２シートを第１シートに向けて供給しても良いし（図３参照）、第２シートの第１シートに対向する主面が、第２供給リールに外側になるように捲回されていた主面２Ａになるように、第２シートを第１シートに向けて供給しても良い（図４参照）。

積層部２０５は、一対の圧着ローラ５４（５４ａおよび５４ｂ）を備えており、第１シート、第３繊維および第２シートを、上記圧着ローラの間を通過させて圧着する。

［回収部］
得られた積層体１０は、より下流側に配置されている回収部２０６に回収される。回収部２０６は回収リール６２を備えており、積層体１０は、モータ６３により回転駆動される回収リール６２に捲回される。回収部は、積層体を、第２シートに比べて剛直な第１シートが外側になるように、第１回収リールに捲回することが好ましい。第２シートの損傷が抑制され易くなるためである。

本発明の製造方法および製造装置により得られる積層体は、平坦状になり易い。そのため、上記積層体は、空気清浄機の濾材、電池用の分離シート、妊娠検査シート等の体外検査シート、塵を拭き取る拭取シート等の他の用途に好ましく使用される。

１：第１シート、２：第２シート、３：第３繊維、４：接着剤、１０、１００：積層体、１１、３１、４１、５１：搬送ローラ、１２：第１供給リール、１３：モータ、２１：ベルトコンベア、２１ａ：ローラ、２１ｂ：ベルト、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、３２：接着剤タンク、３３：散布部材、３４：散布装置、４２：加熱装置、４２ａ：電磁波、５２：第２供給リール、５３：モータ、５４、５４ａ、５４ｂ：圧着ローラ、６２：第１回収リール、６３：モータ、２００Ａ、２００Ｂ：製造装置、２０１：第１供給部、２０２：電界紡糸部、２０３：接着剤付与部、２０４：加熱部、２０５：積層部、２０６：回収部、２０７：搬送ライン、２０８：第２供給部

Claims (8)

1. 第１供給リールに捲回された第１シートと、第２供給リールに捲回された第２シートと、を準備する準備工程と、
   前記第１シート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、
   前記第１シートの一方の主面に接着剤を付与する接着剤付与工程と、
   前記主面に付与された前記接着剤を溶融させる加熱工程と、
   前記第１シートに、溶融した前記接着剤を介して前記第２シートを積層する積層工程と、を具備し、
   前記第２シートの線膨張係数Ｃ２が、前記第１シートの線膨張係数Ｃ１より大きく、
   前記第１シートの前記主面が、前記第１供給リールに外側になるように捲回されていた主面であり、
   前記第２シートが繊維を含み、かつ、毛羽立ちを有する主面とその反対側の主面とを備え、
   前記積層工程において、前記第２シートを、前記毛羽立ちを有する主面が前記第１シートに対向するように、前記第１シートに積層する、積層体の製造方法。
2. 第１供給リールに捲回された第１シートと、第２供給リールに捲回された第２シートと、を準備する準備工程と、
   前記第１シート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、
   前記第１シートに、前記第２シートを積層する積層工程と、を具備し、
   前記第２シートが繊維を含み、かつ、毛羽立ちを有する主面とその反対側の主面とを備え、
   前記積層工程において、前記第２シートを、前記第２シートの伸長率が前記第１シートの伸長率よりも大きい状態で、前記第２シートの前記毛羽立ちを有する主面が、前記第１シートの前記第１供給リールに外側になるように捲回されていた主面に対向するように、前記第１シートに積層する、積層体の製造方法。
3. 前記積層工程において、前記第２シートを、前記第２供給リールに外側になるように捲回されていた主面が前記第１シートに対向するように、前記第１シートに積層し、
   前記積層工程の後、さらに、前記第１シートと前記第２シートとの積層体を第１回収リールに捲回させる第１回収工程を具備する、請求項１または２に積層体の製造方法。
4. 前記積層工程において、前記第２シートを、前記第２供給リールに内側になるように捲回されていた主面が前記第１シートに対向するように、前記第１シートに積層し、
   前記積層工程の後、前記第１シートと前記第２シートとの積層体を、前記第２供給リールに外側になるように捲回されていた主面が内側になるように、第１回収リールに捲回させる第１回収工程を具備する、請求項１または２に記載の積層体の製造方法。
5. 前記第１回収工程の後、さらに、前記積層体を長手方向に沿って裁断する裁断工程と、
   裁断された前記積層体を、前記第１回収リールに内側になるように捲回されていた主面が外側になるように、第２回収リールに捲回する第２回収工程と、を具備する、請求項３または４に記載の積層体の製造方法。
6. 前記積層工程の前に、さらに、第３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、前記第３繊維を生成させ、前記第３繊維を前記第１シートの前記主面に堆積させる電界紡糸工程を具備する、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. 第１供給リールに捲回された第１シートを、搬送ラインに供給する第１供給部と、
   第２供給リールに捲回された第２シートを、前記第１シートに向けて供給する第２供給部と、
   前記第１供給部の下流に配置されており、第３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、前記第３繊維を生成させ、前記第３繊維を前記第１シートの一方の主面に堆積させる電界紡糸部と、
   前記電界紡糸部の下流に配置されており、前記第３繊維が堆積された前記第１シートの前記主面に、接着剤を付与する接着剤付与部と、
   前記接着剤付与部の下流に配置されており、前記接着剤を溶融させる加熱部と、
   前記第２シートを、溶融した前記接着剤を介して前記第１シートに積層し、積層体を得る積層部と、
   を具備し、
   前記第２シートの線膨張係数Ｃ２が、前記第１シートの線膨張係数Ｃ１より大きく、
   前記第１シートの前記主面が、前記第１供給リールに外側になるように捲回されていた主面である、積層体の製造装置。
8. 第１供給リールに捲回された第１シートを、搬送ラインに供給する第１供給部と、
   第２供給リールに捲回された第２シートを、前記第１シートに向けて供給する第２供給部と、
   前記第１供給部の下流に配置されており、第３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、前記第３繊維を生成させ、前記第３繊維を前記第１シートの一方の主面に堆積させる電界紡糸部と、
   前記第２シートを、前記第３繊維が堆積された前記第１シートの前記主面に積層し、積層体を得る積層部と、を具備し、
   前記第１シートの前記主面が、前記第１供給リールに外側になるように捲回されていた主面であり、
   前記第２供給部は、前記第２シートを、前記第２シートの伸長率が前記第１シートの伸長率よりも大きい状態で、前記第１シートの前記主面に供給する、積層体の製造装置。

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