JP6528246B2 - 繊維積層体およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の繊維シートが接着剤を用いて積層された繊維積層体およびその製造方法に関する。

複数の繊維シート（不織布など）が積層された繊維積層体は、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、保護層としての他の不織布と、これらの間に介在する極細繊維層と、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、例えば、基材である不織布に、電界紡糸法により極細繊維を堆積させた後、接着剤を塗布し、保護層として他の不織布を積層させることにより得られる。

特開２０１４−１２１６９９号公報

接着剤を介して複数の繊維シートを積層する場合、接着剤の量が十分でないと、繊維シート間で剥離が生じる。繊維シート間の剥離を防止するために接着剤の量を増やすと、接着剤によって通気性が阻害され、圧力損失が増大したり、十分な集塵効率が得られなかったりする。

本発明の目的は、圧力損失を抑制しながら、集塵効率を高めることができる繊維積層体およびその製造方法を提供することである。

本発明の一局面は、第１繊維を含む第１繊維シートと、
前記第１繊維シートに積層され、第２繊維を含む第２繊維シートと、
前記第１繊維シートおよび前記第２繊維シートの間に介在する接着剤と、を備える繊維積層体であって、
前記接着剤が、前記繊維積層体の法線方向から見たときに、前記繊維積層体にライン状の第１領域を形成するように配置され、前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとが、前記第１領域を介して接着されており、
前記第１領域以外の第２領域において、前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとの間に隙間が形成されており、
前記繊維積層体の厚み方向に沿う前記隙間の最大高さは、１〜３００μｍである、繊維積層体に関する。
本発明の他の局面は、 第１繊維を含む第１繊維シートと、
前記第１繊維シートに積層され、第２繊維を含む第２繊維シートと、
前記第１繊維シートおよび前記第２繊維シートの間に介在する接着剤と、
前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとの間に介在する第３繊維シートとを備える繊維積層体であって、
前記接着剤が、前記繊維積層体の法線方向から見たときに、前記繊維積層体にライン状の第１領域を形成するように配置され、前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとが、前記第１領域を介して接着されており、
前記第１領域以外の第２領域において、前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとの間に隙間が形成されており、
前記第３繊維シートが、前記第１繊維の平均繊維径および前記第２繊維の平均繊維径よりも小さい平均繊維径を有する第３繊維を含む、繊維積層体に関する。

本発明のさらに他の局面は、
第１繊維を含む帯状の第１繊維シートと、第２繊維を含む帯状の第２繊維シートと、を準備する準備工程と、
接着剤を、前記第１繊維シートの主面上にライン状に付与する接着剤付与工程と、
前記第１繊維シートの主面上に、前記第２繊維シートを重ねて、前記第２繊維シートおよび前記第１繊維シートの少なくともいずれか一方が波打つように前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとを前記接着剤を介して接着させ、前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとの間に隙間を形成する積層工程と、を備え、
前記積層工程において、前記第１繊維シートと、前記第１繊維シートに重ねた前記第２繊維シートとを、間にスペーサを介在させた一対のローラ間に供給して圧着させることにより、前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとを接着させる、繊維積層体の製造方法に関する。

本発明に係る繊維積層体によれば、圧力損失を抑制できるとともに、高い集塵効率を得ることができる。

本発明の実施形態に係る繊維積層体を模式的に示す上面図である。 図１の繊維積層体において、第２繊維シートおよび第３繊維シートを省略し、第１繊維シートおよび接着剤を繊維積層体の上面側から見た概略図である。 図２の領域Ａを模式的に示す拡大図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線による矢示断面図である。 本発明の実施形態に係る繊維積層体の製造装置の一例の構成を概略的に示す図である。

本発明に係る繊維積層体は、第１繊維を含む第１繊維シートと、第１繊維シートに積層され、第２繊維を含む第２繊維シートと、第１繊維シートおよび第２繊維シートの間に介在する接着剤と、を備える。接着剤は、繊維積層体の法線方向から見たときに、繊維積層体にライン状の領域（第１領域）を形成するように配置され、第１繊維シートと第２繊維シートとが、第１領域を介して接着されている。そして、第１領域以外の領域（第２領域）において、第１繊維シートと第２繊維シートとの間に隙間が形成されている。

従来、不織布などの繊維シート間の剥離を抑制する観点から、繊維シート間の界面全体にできるだけ均一に接着剤を付与していた。しかし、この場合、繊維積層体の圧力損失が大きくなる。一方、本発明に係る繊維積層体を、その法線方向から見たときには、接着剤はライン状に配置されている。これにより、圧力損失を抑制することができるとともに、従来に比べて少量の接着剤で、繊維シート間の剥離を抑制することができる。さらに、接着剤が配置されたライン状の第１領域以外の第２領域で、第１繊維シートと第２繊維シートとの間に隙間が形成された状態とすることで集塵効率を高めることができる。集塵効率が高まる理由は定かではないが、第２領域において隙間が形成されることで、第１繊維シートおよび／または第２繊維シートが波打ち、表面積が増加することによるものと考えられる。

上記のような繊維積層体は、例えば、帯状の第１繊維シートと、帯状の第２繊維シートと、を準備する準備工程と、接着剤を、第１繊維シートの主面上にライン上に付与する接着剤付与工程と、第１繊維シートの主面上に、第２繊維シートを重ねて、第２繊維シートおよび第１繊維シートの少なくともいずれか一方が波打つように第１繊維シートと第２繊維シートとを接着剤を介して接着させ、第１繊維シートと第２繊維シートとの間に隙間を形成する積層工程と、を備える、製造方法により製造される。
なお、ライン状の第１領域とは、繊維積層体のうち、ライン状に付与された接着剤を介して接着され、ライン状の接着剤を内包する帯状の領域である。

まず、各繊維シートおよび接着剤について、以下に、空気清浄機の濾材に適する形態をより具体的に説明する。なお、繊維積層体の用途は、濾材に限定されるものではない。

（第１繊維シート）
第１繊維シートは、例えば、繊維積層体において第２繊維シート（および後述の第３繊維シート）を支持する支持体（基材）である。第１繊維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よい。第１繊維シートとして、具体的には、織布、編物、不織布等の繊維構造体が例示できる。なかでも、繊維積層体を濾材として使用する場合、圧力損失を抑制する観点から、第１繊維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繊維シートは、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繊維シートが不織布である場合、第１繊維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。第１繊維の材質としては、なかでも、基材として適する点で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以下であってもよい。

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繊維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よい。平均繊維径Ｄ１は、例えば、第１繊維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。

第１繊維シートの厚み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以下であってもよい。
繊維シートの厚みＴ１とは、例えば、繊維シートの任意の１０箇所の厚みの平均値である。後述する厚みＴ２およびＴ３についても同じである。ここで、繊維シートの厚みとは、繊維シートの２つの主面の間の距離である。繊維シートが不織布である場合、その厚みは、繊維積層体の断面の写真を撮影し、繊維シート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本の繊維の外縁間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繊維シートの厚みを算出し、これらを平均化した数値を、繊維シートの厚みとする。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。

第１繊維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／ｍ^２以上、８０ｇ／ｍ^２以下であっても良く、３５ｇ／ｍ^２以上、６０ｇ／ｍ^２以下であってもよい。

第１繊維シートの圧力損失は特に限定されない。なかでも、第１繊維シート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。第１繊維シートの初期の圧力損失がこの範囲であれば、繊維積層体全体の圧力損失も抑制し易い。

（第２繊維シート）
第２繊維シートは、集塵機能を発揮するとともに、後述するように第３繊維シートが第１繊維シートに積層される場合には、第３繊維シートを外的負荷から保護する保護層として機能する。

第２繊維シートは、例えば、上記方法により製造された不織布であってもよい。なかでも、繊維積層体を濾材として使用する場合、繊維径が小さい不織布が形成され易い点で、第２繊維シートは、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繊維シートは、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繊維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、３μｍ以上、２０μｍ以下であってもよい。

第２繊維シートの厚みＴ２は、第１繊維シートの厚みＴ１より小さいことが好ましい。これにより、第２繊維シートが波打った状態となり易く、高さが大きな隙間を形成し易い。そのため、集塵効果をさらに高めることができる。第２繊維シートの厚み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以下であってもよい。
第２繊維シート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以下であっても良く、１０ｇ／ｍ^２以上、３０ｇ／ｍ^２以下であってもよい。

第２繊維シートの圧力損失は、特に限定されない。なかでも、第２繊維シート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。第２繊維シートの初期の圧力損失がこの範囲であれば、積層体全体の圧力損失も抑制し易い。

（接着剤）
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、ポリウレタン（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、第１繊維シートまたは第２繊維シート上にライン状に付与される。あるいは、粒子状のホットメルト接着剤を、第１繊維シートまたは第２繊維シート上にライン状に散布した後、加熱して、溶融される。

繊維積層体が保持する接着剤の質量も特に限定されないが、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。なお、上記接着剤の質量は、繊維積層体が保持する接着剤の平均の質量である。

（第３繊維シート）
第３繊維シートを、第１繊維シートと第２繊維シートとの間に介在させてもよい。この場合、繊維積層体の集塵性能を高める観点から、第３繊維シートは、第１繊維の平均繊維径Ｄ１および第２繊維の平均繊維径Ｄ２よりも小さい平均繊維径Ｄ３を有する第３繊維を含むことが好ましい。第３繊維シートの形態は特に限定されないが、後述するように、電界紡糸法により第３繊維を生成させる場合、第３繊維シートは不織布である。

第３繊維シートは、ライン状の第１領域に配置された接着剤により第１繊維シートおよび第２繊維シートのそれぞれと接着している。第２領域において、第３繊維シートと第１繊維シートとの間、および／または第３繊維シートと第２繊維シートとの間に、隙間が形成されている。第２繊維シートの厚みは、第１繊維シートの厚みよりも小さいことが多いため、繊維積層体では、第２繊維シートが波打った状態となっていることが多い。この場合には、第２領域において、少なくとも第３繊維シートと第２繊維シートとの間に隙間が形成されている。

平均繊維径Ｄ３は、例えば１０ｎｍ〜３μｍであり、１０〜９００ｎｍであることが好ましく、１０〜３００ｎｍであることがより好ましい。平均繊維径Ｄ３がこの範囲であれば、圧力損失を抑制し易く、集塵効率を高め易い。

第３繊維の材質は特に限定されず、例えば、ＰＡ、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルフォン、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、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアリレート、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ＰＰ、ＰＥＴ、ＰＵ等のポリマーが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、あるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、第３繊維を電界紡糸法により形成する場合、ＰＥＳが好ましく用いられる。また、平均繊維径Ｄ３を細くし易い点で、ＰＶＤＦが好ましく用いられる。

第３繊維シートの厚みＴ３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。第３繊維シート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。

第３繊維シート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、０．０１ｇ／ｍ^２以上、１．５ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、０．０５ｇ／ｍ^２以上、１．２ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましく、０．１ｇ／ｍ^２以上、１．０ｇ／ｍ^２以下であることが特に好ましい。

（繊維積層体）
以下、繊維積層体の実施形態を、適宜図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、本実施形態に係る繊維積層体１０を模式的に示す上面図である。なお、繊維積層体１０の外形は、辺（端辺）の数が観念できる限り（すなわち、円および楕円形以外である限り）特に限定されず、図１のように長尺体（帯状体）であってもよいし、矩形であってもよいし、その他の多角形であってもよい。以下、繊維積層体１０が長尺体である場合を例に挙げて説明する。

図２は、図１の繊維積層体１０において、第２繊維シートさらには第３繊維シートを省略し、第１繊維シート１と、第１繊維シート１上に配置された接着剤とを、繊維積層体１０の上面側（上面側の法線方向）から見た概略図である。図３は、図２の領域Ａを模式的に示す拡大図である。図２および図３では、接着剤が配置されたライン状の第１領域Ｒ１にハッチングを入れて示す。図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線による矢示断面図である。

本実施形態に係る繊維積層体１０では、繊維積層体１０の法線方向から見たときに、接着剤４は、繊維積層体１０が幅Ｗを有するライン状の第１領域Ｒ１を形成するように配置されており、第１繊維シート１と第２繊維シート２とは、ライン状の接着剤４を介して接着されている。図示例では、第１繊維シート１と第２繊維シート２との間に介在する第３繊維シート３も、ライン状の接着剤４を介して、第１繊維シート１および第２繊維シート２のそれぞれと接着されている。

接着剤４は、複数のライン状の第１領域Ｒ１をストライプ状に形成するように所定の間隔（ピッチ）Ｐで配置されている。帯状の繊維積層体１０においては、複数の第１領域Ｒ１はそれぞれ繊維積層体１０の長さ方向に沿って形成されている。繊維積層体１０において、ライン状の第１領域Ｒ１以外の第２領域Ｒ２では、図４に示されるように、第１繊維シート１と第２繊維シート２との間に隙間ｓが形成されている。このように、接着剤４を第１領域に配置することで、圧力損失を抑制することができるとともに、第２領域Ｒ２において隙間ｓを形成することで、高い集塵効率が得られる。
なお、ライン状の第１領域Ｒ１は、図３に示すように、接着剤４を囲む最小の幅を有する矩形の領域として定義される。

隙間ｓは、第２領域Ｒ２において第１繊維シート１と第２繊維シート２との間に形成される空間である。繊維積層体が第３繊維シート３を含む場合、隙間ｓは、第１繊維シート１と第２繊維シート２との間に形成される隙間であればよく、第１繊維シート１と第３繊維シート３との間の隙間も、第３繊維シート３と第２繊維シート２の間の隙間も、隙間ｓに包含される。

繊維積層体１０の厚み方向に沿う隙間ｓの最大高さは、例えば、１〜３００μｍであり、１０〜３００μｍまたは５０〜２００μｍであることが好ましい。隙間の最大高さがこのような範囲である場合、高い集塵効率を確保し易い。

なお、隙間の高さとは、繊維積層体の厚み方向（繊維積層体の法線方向）に沿う高さである。また、繊維積層体が、第３繊維シートを含まない場合には、隙間の高さは、第１繊維シートと第２繊維シートとの間に形成される隙間の繊維積層体の厚み方向に沿う高さである。繊維積層体が、第３繊維シートを含む場合には、隙間の高さは、第１繊維シート１と第３繊維シート３との間に形成される隙間および第２繊維シート２と第３繊維シート３との間に形成される隙間のそれぞれの、繊維積層体の厚み方向に沿う高さである。第１繊維シートと第３繊維シートとの間および第３繊維シートと第２繊維シートとの間の双方に隙間が形成される場合には、これらの繊維積層体の厚み方向に沿う高さの合計とする。

隙間の最大高さとは、隣接する第１領域間に挟まれた１つの隙間における高さの最大値を各隙間（例えば、５つの隙間）について求め、平均化した平均値である。例えば、図４に示されるような、ライン状の第１領域と垂直な方向における繊維積層体の断面について、電子顕微鏡写真を撮影し、観察される隙間のうち任意の複数（例えば、５つ）の隙間の最大高さを求め、平均化することにより隙間ｓの最大高さを求めることができる。

隙間ｓの最大高さは、第２繊維シート２の厚みＴ２以下であってもよいが、厚みＴ２よりも大きくしてもよい。隙間ｓの最大高さを厚みＴ２よりも大きくする場合、第２繊維シートが波打つようになり易く、表面積を高め易いため、集塵効率をさらに高めることができる。

隙間ｓの最大高さは、第１繊維シート１の厚みＴ１以上であってもよいが、厚みＴ１よりも小さくしてもよい。隙間ｓの最大高さを厚みＴ１よりも小さくする場合、繊維積層体の面方向における性能（集塵性能など）のばらつきを小さくすることができる。

隙間ｓの最大高さは、第３繊維シートの厚みＴ３以下であってもよい。ただし、高い集塵効率と低い圧力損失とを確保し易い観点からは、隙間ｓの最大高さを厚みＴ３よりも大きくすることが好ましい。

接着剤４は、第１領域Ｒ１において全体としてライン状になるように配置されていればよく、図３に示されるように波線状に配置されていてもよく、直線状に配置されていてもよい。また、図３では、接着剤４を第１領域に連続的に配置した場合を示したが、この場合に限らず、接着剤４は、第１領域において間欠的に配置されていてもよい。接着剤４を間欠的に配置する場合としては、例えば、波線状や点線状に配置する場合が挙げられる。間欠的に配置された接着剤４は、全体として直線状であってもよく、波線状であってもよい。

なお、図示例では、繊維積層体１０の全面に渡って第１領域を形成する場合を示したが、このような場合に限らず、第１領域を偏在させてもよい。例えば、第１領域を、繊維積層体の幅方向における端部に密に形成してもよく、幅方向における中央部に密に形成してもよい。

第１領域Ｒ１の平均の幅Ｗは、０．１〜１０ｍｍであることが好ましく、１〜５ｍｍであることがさらに好ましい。平均の幅Ｗがこのような範囲である場合、繊維シート間の高い剥離強度を確保しながらも、圧力損失を抑制し易い。
なお、第１領域の平均の幅Ｗとは、任意の複数箇所（例えば、５箇所）における第１領域の幅Ｗの平均値である。

接着剤４が複数のライン状の第１領域Ｒ１を形成するように配置される場合、隣接する第１領域間の平均のピッチＰは、特に制限されないが、圧力損失を抑制する観点からは、例えば、１ｍｍ以上であることが好ましい。平均のピッチＰは、１〜１０ｍｍまたは２〜２０ｍｍであることがさらに好ましい。平均のピッチＰがこのような範囲である場合、圧力損失を抑制しながらも、少量の接着剤で、繊維シート間の剥離を効果的に抑制することができる。また、隣接する第１領域間に隙間を形成し易い。

なお、第１領域間のピッチＰとは、図３に示されるように、隣接する第１領域の中心線（第１領域の幅方向における中心線）Ｌｃ間の距離である。平均のピッチＰとは、任意の複数箇所（例えば、５箇所）について、隣接する第１領域の中心線Ｌｃ間を測定した値の平均値である。なお、第１領域の中心線Ｌｃとは、ライン状の第１領域の短手方向を２等分する直線である。

圧力損失を抑制しながら、繊維シート間の剥離を抑制し易い観点から、繊維積層体をその主面の法線方向から見たとき、第１領域の合計の面積は、繊維積層体の主面の面積の５０％未満であることが好ましく、５〜４５％または１０〜４０％であることが好ましい。

図示例では、ライン状の第１領域を帯状の繊維積層体の長さ方向に沿って形成した場合を示したが、この場合に限らず、第１領域を、繊維積層体の長さ方向に対して斜めになるように形成してもよく、繊維積層体の幅方向に沿って形成してもよい。また、これらを適宜組み合わせてもよい。帯状の繊維積層体を形成する場合には、接着剤を連続的に付与できる観点から、繊維積層体の長さ方向に沿って、または長さ方向に対して斜めになるように、形成することが好ましい。第１領域の幅方向における中心線Ｌｃと、繊維積層体の長さ方向とが成す角度は、例えば、０°〜１５°であることが好ましい。

繊維積層体において、接着剤の単位面積当たりの質量Ｍは、０．５〜１５ｇ／ｍ^２であることが好ましく、１〜１０ｇ／ｍ^２であることがより好ましい。接着剤の単位面積当たりの質量Ｍは、例えば、所定面積（例えば、１０ｃｍ×１０ｃｍ）を有する任意の複数の領域のそれぞれにおいて、接着剤の質量を求めて単位面積（１ｍ²）当たりに換算し、平均化することにより求めることができる。

本発明に係る繊維積層体を、空気清浄機などの濾材に利用する場合には、第２繊維シート側から第１繊維シート側へ吸気されるように配置することが好ましい。

繊維積層体１０は、例えば、第１繊維を含む第１繊維シート１および第２繊維を含む第２繊維シート２を準備する準備工程と、第１繊維シート１に接着剤４を付与する接着剤付与工程と、第１繊維シート１に接着剤４を介して第２繊維シート２を積層する積層工程と、を具備する方法により製造することができる。

（１）準備工程
準備工程では、第１繊維シート１および第２繊維シート２を準備する。

（２）第３繊維シート形成工程
後述する接着剤付与工程の前に、第１繊維シート１の接着剤４が付与される主面に、電界紡糸法により繊維（第３繊維）３Ｆを堆積させて、第３繊維シートを積層させてもよい。繊維積層体１０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繊維シート１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３Ｆを収集するコレクタとして機能する。この場合、第１繊維シート１と第２繊維シート２とは、第３繊維シートを介して積層される。

電界紡糸法では、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が用いられる。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、第３繊維の材質として例示したポリマーである。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よい。

第１溶媒としては、繊維の原料樹脂を溶解し、揮発などにより除去可能なものであれば特に制限されず、原料樹脂の種類や製造条件に応じて、水および有機溶媒から適宜選択して使用できる。溶媒としては、非プロトン性の極性有機溶媒が好ましい。このような溶媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などのアミド（鎖状または環状アミドなど）；ジメチルスルホキシドなどのスルホキシドなどが挙げられる。これらの溶媒は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。ＰＳやＰＵなどの原料樹脂を溶解し易く、電界紡糸し易い観点からは、ＤＭＡｃ、ＤＭＦなどのアミドが好ましい。

（３）接着剤付与工程
接着剤４は、第１繊維シート１の第３繊維シートが形成された主面に付与される。好ましくは、ホットメルト接着剤を、溶融しながらライン状に第１繊維シート１の上記主面に塗布する。

（４）積層工程
最後に、接着剤４（および必要に応じて第３繊維シート）を介して、第１繊維シート１に第２繊維シート２を積層させることにより、繊維積層体１０が得られる。このとき、第１繊維シート１の主面上に、必要に応じて第３繊維シートを介して第２繊維シート２を重ねて、第１繊維シート１および／または第２繊維シート２が波打つように、第１繊維シート１と第２繊維シート２とを接着剤４を介して接着させる。これにより、ライン状の第１領域以外の第２領域において、第１繊維シート１と第２繊維シート２との間に隙間が形成される。

第１繊維シート１および／または第２繊維シート２が波立ち易いように、一方の繊維シートの幅を他方の繊維シートの幅よりも大きくしてもよい。第１繊維シート１は基材として機能し、第２繊維シートに比べて厚みが大きいことが多いため、第２繊維シート２の幅を第１繊維シート１の幅よりも大きくすることが好ましい。

積層工程では、第１繊維シート１と、接着剤４（および必要に応じて第３繊維シート）を介して第１繊維シート１に重ねた第２繊維シート２とを、一対のローラ間に供給して圧着させることにより、第１繊維シート１と第２繊維シートとを接着させる。ローラとしては、公知の加圧ローラなどが利用できる。接着剤４をライン状の第１領域に配置するため、間にスペーサを介在させた一対のローラを用いて圧着を行ってもよい。スペーサが第１領域に対応するようにローラに繊維シートの積層体を供給すると、第１領域において第１繊維シートと第２繊維シートとを接着させることができるとともに、第２領域には、第１繊維シートと第２繊維シートとの間に最大高さが大きい隙間を確保し易い。

スペーサとしては、ローラの周面に取り付けたリング状の凸部（押圧リング）などが挙げられる。リング状の凸部は、ローラの周面において第１領域に対応する位置に設けることが好ましい。例えば、少なくとも第１領域の中心線Ｌｃおよびその近傍を、リング状の凸部で押圧できるように、凸部の位置や第１領域の形成位置を調節することが好ましい。リング状の凸部は、一対のローラのいずれか一方に設けてもよく、双方に設けてもよい。
スペーサの幅や高さは、繊維積層体の厚み、接着剤の付与量、および／または第１領域の幅などを考慮して適宜調節される。

上記のような繊維積層体１０の製造方法は、例えば、製造ラインの上流から下流に第１繊維シート１を搬送し、搬送される第１繊維シート１の主面に第３繊維シートを形成した後、第２繊維シート２を積層する製造装置により実施することが可能である。このような製造装置は、例えば、（１）第１繊維シート１を搬送コンベア２１の搬送ベルトに供給する第１繊維シート供給部と、（２）原料液から静電気力により第３繊維を生成させて、第３繊維シートを形成する第３繊維シート形成部と、（３）第３繊維シート形成部から送り出される第１繊維シート１に、上方から接着剤４を付与する接着剤付与部と、（４）第１繊維シート１の上方から、接着剤４および第３繊維シートを介して、第２繊維シート２を積層する第２繊維シート積層部と、を具備する。

以下、図５を参照しながら、上記製造装置について説明するが、以下の製造装置は、本発明を限定するものではない。図５は、繊維積層体１０の製造装置２００の一例の構成を概略的に示す図である。製造装置２００は、繊維積層体１０を製造するための製造ラインを構成している。製造装置２００では、第１繊維シート１は、製造ラインの上流から下流に搬送される。

（第１繊維シート供給部）
製造装置２００の最上流には、ローラ状に巻回された第１繊維シート１を内部に収容した第１繊維シート供給部２０１が設けられている。第１繊維シート供給部２０１は、モータ１３により第１供給リール１２を回転させて、第１供給リール１２に巻回された第１繊維シート１を搬送ローラ１１に供給する。

（第３繊維シート形成部）
第１繊維シート１は、搬送ローラ１１により、電界紡糸ユニット（図示せず）を備える第３繊維シート形成部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、その上方に設置された第３繊維３Ｆの原料液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第１繊維シート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、第１繊維シート１とともに第３繊維３Ｆ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。

放出体２３の第１繊維シート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は、電界紡糸ユニットの上方に設置された、第１繊維シート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繊維シート１の主面と平行になるように支持されている。

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、長尺の形状であり、導体で構成されている。その内部は中空になっており、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繊維シート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繊維シート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３Ｆ）を生成する。生成した第３繊維３Ｆは、第１繊維シート１に堆積し、第３繊維シート（図示せず）を形成する。

第３繊維３Ｆ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３繊維３Ｆの生成空間において、原料液２２から静電気力により第３繊維３Ｆを生成させ、生成した第３繊維３Ｆを第１繊維シート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。

（接着剤付与部）
第３繊維シートが形成された後、第１繊維シート１は、接着剤付与部２０３に搬送される。接着剤付与部２０３では、第１繊維シート１の上方から、第３繊維シートを介して、第１繊維シート１に接着剤４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、および、接着剤４を第１繊維シート１にライン状に塗工するためのノズル３３を備えるアプリケータ３４と、第１繊維シート１を下流に搬送するための搬送ローラ３１と、を備える。接着剤タンク３２あるいはノズル３３は図示しない加熱装置を備えており、例えばホットメルト樹脂である接着剤４は、溶融されながら放出される。

（第２繊維シート積層部）
次いで、積層体は、搬送ローラ４１を備える第２繊維シート積層部２０４に搬送される。第２繊維シート積層部２０４では、第１繊維シート１の上方から第２繊維シート２が供給され、接着剤４および第３繊維シートを介して第１繊維シート１に積層される。第２繊維シート２が長尺である場合、第１繊維シート１と同様に、第２繊維シート２は第２供給リール４２に巻き取られていてもよい。この場合、第２繊維シート２は、モータ４３によって回転する第２供給リール４２から巻き出されながら、第１繊維シート１に積層される。

（圧着部）
第２繊維シート２を積層した後、繊維積層体１０は圧着部２０５に搬送される。圧着部２０５は、例えば、繊維積層体１０を挟んで上方に配置された上部加圧ローラ５１と下方に配置された下部加圧ローラ５２とを備える。繊維積層体１０は、上部加圧ローラ５１と下部加圧ローラ５２により圧力を加えられ、第１繊維シート１と第２繊維シート２とがさらに密着する。加圧ローラとしては、上述のようにスペーサを設けたローラなどを用いてもよい。

（回収部）
最後に、圧着部２０５から繊維積層体１０を搬出し、ローラ６１を経由して、より下流側に配置されている回収部２０６に搬送する。回収部２０６は、例えば、搬送されてくる繊維積層体１０を巻き取る回収リール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。

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、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）
下記の手順で、繊維積層体を作製した。
まず、セルロース繊維、ポリエステル繊維およびアクリル繊維で形成した第１繊維シート（厚み：３００μｍ、幅：５００ｍｍ、Ｄ１：１５μｍ、単位面積当たりの質量：４２ｇ／ｍ²）を準備した。
図５に示すような製造装置を用いて、搬送される第１繊維シートに第３繊維を堆積させて第３繊維シートを積層した。第３繊維の原料液は、ＰＥＳを２０質量％濃度で含むＤＭＡｃ溶液を用いた。得られた第３繊維の平均繊維径Ｄ３は２７３ｎｍであり、単位面積当たりの平均の質量は０．９３ｇ／ｍ^２であった。

次いで、第３繊維シートの主面に、接着剤（ポリエステル系ホットメルト樹脂、融点：約１００℃）を溶融させて図３に示すような波線状に付与した。このとき、接着剤が配置されるライン状の第１領域の平均の幅Ｗが１ｍｍ、隣接する第１領域間の平均のピッチＰが９ｍｍとなるように接着剤を付与した。接着剤の量は、繊維積層体が保持する単位面積当たりの接着剤の量が３．６ｇ／ｍ²となるように調節した。

第３繊維シート側から第２繊維シートとしてＰＰ繊維を主体とするメルトブロー不織布（厚み：１６５μｍ、幅：５５０ｍｍ、Ｄ２：５μｍ、単位面積当たりの質量：１８ｇ／ｍ^２）を積層した。得られた積層物を、一対の加圧ローラの間に供給して、厚み方向に押圧することにより圧着させ、繊維積層体を得た。一対の加圧ローラのうち一方として、周面に６０列の押圧リングが等間隔で取り付けられたローラ（押圧リングの幅：５ｍｍ、押圧リング間のピッチ：９ｍｍ）を用いた。圧着の圧力は１０ｋＰａとした。

繊維積層体を、第１領域を横切るように幅方向に裁断し、断面写真を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した。ＳＥＭ写真から、隣接する第１領域間の第２領域には、第２繊維シートと第３繊維シートとの間に隙間が形成されていることが分かった。５つの隙間について、隙間の最大高さを計測して平均値を求めたところ、１７９μｍであった。

繊維積層体を１２ｃｍ×１２ｃｍに裁断し、得られたサンプルに、大気中の粉塵を、第２繊維シート側から面風速５．３ｃｍ／ｓｅｃで吸引させた（吸引試験）。サンプルの上流側の空気圧Ｐ_０および下流側の空気圧Ｐ_１を測定し、圧力損失（＝Ｐ_０−Ｐ_１）を算出したところ、４８Ｐａであった。なお、空気圧の測定には、ＪＩＳＢ９９０８の規格に準拠した測定機（マノメータ）を使用した。

上記の圧力損失測定を行う際に、サンプルの上流側の大気中の粉塵濃度（個数）Ｃ０と、下流側の粉塵濃度（個数）Ｃ１を測定し、集塵効率（＝１−Ｃ１／Ｃ０）×１００（％））を算出したところ、９９．９９３％であった。なお、個数濃度は、光散乱式自動粒子計数器（リオン株式会社製：パーティクルカウンターＫＣ−０１Ｅ）を用いて求めた。

（比較例１）
溶融させた接着剤に代えて、パウダー状の接着剤（ポリエステル系ホットメルト樹脂、融点：約１００℃）を、第３繊維シートの主面全体に満遍なく散布した。また、加圧ローラとして、周面が平滑であり、かつヒータを内蔵する一対の加圧ローラを用いて、積層物を加熱しながら圧着させた。これら以外は、実施例１と同様にして繊維積層体を得、評価を行った。比較例１の繊維積層体の断面写真において、第２繊維シートと第３繊維シートとの間には、実施例１で見られたような隙間は観察されなかった。また、繊維積層体の圧力損失は６６Ｐａであり、集塵効率は９９．９７１％であった。

本発明の繊維積層体は、圧力損失が抑制され、高い集塵効率が得られるため、空気清浄機、あるいは空調機の濾材用途に好適に利用できる。また、繊維積層体は、電池用の分離シート、燃料電池用のメンブレン、妊娠検査シート等の体外検査シート、細胞培養用等の医療用シート、防塵マスク等の防塵布や防塵服、化粧用シート、塵を拭き取る拭取シート等としても利用することができる。

１：第１繊維シート、２：第２繊維シート、３：第３繊維シート、３Ｆ：第３繊維、４：接着剤、１０：繊維積層体、Ｒ１：第１領域、Ｒ２：第２領域、Ｐ：隣接する第１領域間のピッチ、Ｗ：第１領域の幅、Ａ：領域、Ｌｃ：第１領域の幅方向における中心線、ｓ：隙間、ｈ：隙間の最大高さ、１１、３１、４１：搬送ローラ、１２：第１供給リール、１３：モータ、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、３２：接着剤タンク、３３：ノズル、３４：アプリケータ、４２：第２供給リール、４３：モータ、５１：上部加圧ローラ、５２：下部加圧ローラ、６１：ローラ、６２：回収リール、６３：モータ、２００：製造装置、２０１：第１繊維シート供給部、２０２：第３繊維シート形成部、２０３：接着剤付与部、２０４：第２繊維シート積層部、２０５：圧着部、２０６：回収部

Claims (12)

1. 第１繊維を含む第１繊維シートと、
   前記第１繊維シートに積層され、第２繊維を含む第２繊維シートと、
   前記第１繊維シートおよび前記第２繊維シートの間に介在する接着剤と、を備える繊維積層体であって、
   前記接着剤が、前記繊維積層体の法線方向から見たときに、前記繊維積層体にライン状の第１領域を形成するように配置され、前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとが、前記第１領域を介して接着されており、
   前記第１領域以外の第２領域において、前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとの間に隙間が形成されており、
   前記繊維積層体の厚み方向に沿う前記隙間の最大高さは、１〜３００μｍである、繊維積層体。
2. 前記第２繊維シートの厚みは、前記第１繊維シートの厚みより小さく、
   前記繊維積層体の厚み方向に沿う前記隙間の最大高さは、前記第２繊維シートの厚みよりも大きい、請求項１に記載の繊維積層体。
3. 前記第２繊維シートの厚みは、前記第１繊維シートの厚みより小さく、
   前記繊維積層体の厚み方向に沿う前記隙間の最大高さは、前記第１繊維シートの厚みよりも小さい、請求項１または２に記載の繊維積層体。
4. 前記繊維積層体は、帯状であり、
   前記第１領域は、前記繊維積層体の長さ方向に沿って形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維積層体。
5. 前記接着剤が、複数の前記第１領域を形成するように配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維積層体。
6. 隣接する前記第１領域間の平均のピッチＰが、１ｍｍ以上である、請求項５に記載の繊維積層体。
7. 前記第１領域の平均の幅Ｗが、０．１〜１０ｍｍである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の繊維積層体。
8. 前記接着剤が、前記第１領域に間欠的に配置されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の繊維積層体。
9. 第１繊維を含む第１繊維シートと、
   前記第１繊維シートに積層され、第２繊維を含む第２繊維シートと、
   前記第１繊維シートおよび前記第２繊維シートの間に介在する接着剤と、
   前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとの間に介在する第３繊維シートとを備える繊維積層体であって、
   前記接着剤が、前記繊維積層体の法線方向から見たときに、前記繊維積層体にライン状の第１領域を形成するように配置され、前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとが、前記第１領域を介して接着されており、
   前記第１領域以外の第２領域において、前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとの間に隙間が形成されており、
   前記第３繊維シートが、前記第１繊維の平均繊維径および前記第２繊維の平均繊維径よりも小さい平均繊維径を有する第３繊維を含む、繊維積層体。
10. 前記繊維積層体の厚み方向に沿う前記隙間の最大高さは、前記第３繊維シートの厚みよりも大きい、請求項９に記載の繊維積層体。
11. 第１繊維を含む帯状の第１繊維シートと、第２繊維を含む帯状の第２繊維シートと、を準備する準備工程と、
    接着剤を、前記第１繊維シートの主面上にライン状に付与する接着剤付与工程と、
    前記第１繊維シートの主面上に、前記第２繊維シートを重ねて、前記第２繊維シートおよび前記第１繊維シートの少なくともいずれか一方が波打つように前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとを前記接着剤を介して接着させ、前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとの間に隙間を形成する積層工程と、を備え、
    前記積層工程において、前記第１繊維シートと、前記第１繊維シートに重ねた前記第２繊維シートとを、間にスペーサを介在させた一対のローラ間に供給して圧着させることにより、前記第１繊維シートと前記第２繊維シートとを接着させる、繊維積層体の製造方法。
12. 前記第２繊維シートの幅は、前記第１繊維シートの幅よりも大きい、請求項１１に記載の繊維積層体の製造方法。

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