JP6624586B2 - 積層体の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、電界紡糸法により形成される繊維を含む積層体の製造方法および製造装置に関する。

電界紡糸法では、樹脂を溶媒に溶解させた原料液に高電圧を印加して、原料液を例えばプラスに帯電させるとともに、シート状のターゲットをグランドさせるか、マイナスに帯電させ、原料液をノズルからターゲットに向けて噴射することにより、繊維が形成される（特許文献１参照）。形成された繊維は、ターゲットに堆積し、繊維とターゲットとの積層体が得られる。得られた積層体は、例えば、空気清浄機の濾材や電池用の分離シート等として使用される。

特開２００８−１７９９１６号公報

上記のような電界紡糸法により形成される繊維とターゲットとの積層体は、使用環境を汚染することがあり、所望の性能が得られない場合がある。

本発明の一局面は、第１シートと、繊維の原料となる原料樹脂および前記原料樹脂を溶解させる溶媒を含む原料液と、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、電界紡糸法により、前記原料液から前記原料樹脂を含む前記繊維を生成させ、前記繊維を、前記第１シートの一方の主面に堆積させる電界紡糸工程と、前記電界紡糸工程の後に、前記第１シート側に配置された除電装置により、搬送中の前記第１シートを除電する除電工程と、前記繊維を堆積させた前記第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と前記繊維とを介して第２シートを積層させて、積層体を得る積層工程と、を備え、前記除電工程が、前記電界紡糸工程と前記接着剤付与工程との間で行われる、積層体の製造方法に関する。
本発明の他の局面は、第１シートと、繊維の原料となる原料樹脂および前記原料樹脂を溶解させる溶媒を含む原料液と、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、電界紡糸法により、前記原料液から前記原料樹脂を含む前記繊維を生成させ、前記繊維を、前記第１シートの一方の主面に堆積させる電界紡糸工程と、前記電界紡糸工程の後に、前記第１シート側に配置された除電装置により、搬送中の前記第１シートを除電する除電工程と、前記繊維を堆積させた前記第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と前記繊維とを介して第２シートを積層させて、積層体を得る積層工程と、前記積層体を回収装置に回収する回収工程と、を備え、前記除電工程が、前記積層工程と前記回収工程との間で行われる、積層体の製造方法に関する。
本発明のさらに他の局面は、第１シートと、繊維の原料となる原料樹脂および前記原料樹脂を溶解させる溶媒を含む原料液と、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、電界紡糸法により、前記原料液から前記原料樹脂を含む前記繊維を生成させ、前記繊維を、前記第１シートの一方の主面に堆積させる電界紡糸工程と、前記電界紡糸工程の後に、前記第１シート側に配置された除電装置により、搬送中の前記第１シートを除電する除電工程と、前記繊維を堆積させた前記第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と前記繊維とを介して第２シートを積層させて、積層体を得る積層工程と、を備え、前記第２シートが帯電されており、前記除電工程が、前記積層工程の後に行われる、積層体の製造方法に関する。

本発明の他の一局面は、第１シートを、搬送ラインの上流に供給する第１供給部と、電界紡糸法により、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、前記繊維を生成させ、前記繊維を前記第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、かつ、前記第１シート側に配置された除電装置により、前記第１シートを除電する除電部と、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、前記電界紡糸部の下流に配置されており、前記繊維を堆積させた前記第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、前記加熱部の下流に配置されており、前記第１シートに、溶融した前記接着剤と前記繊維とを介して、前記第２シート供給部から供給される前記第２シートを積層させる積層部と、を備え、前記除電部は、前記電界紡糸部の下流であって、前記接着剤付与部の上流に配置される、積層体の製造装置に関する。
本発明のさらに他の局面は、第１シートを、搬送ラインの上流に供給する第１供給部と、電界紡糸法により、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、前記繊維を生成させ、前記繊維を前記第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、かつ、前記第１シート側に配置された除電装置により、前記第１シートを除電する除電部と、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、前記電界紡糸部の下流に配置されており、前記繊維を堆積させた前記第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、前記加熱部の下流に配置されており、前記第１シートに、溶融した前記接着剤と前記繊維とを介して、前記第２シート供給部から供給される前記第２シートを積層させる積層部と、得られた積層体を回収装置に回収する回収部と、を備え、前記除電部は、前記積層部の下流であって、前記回収部の上流に配置される、積層体の製造装置に関する。

本発明によれば、電界紡糸法によって帯電されたターゲット（シート）の帯電性が低下するため、製造工程中にターゲットに保持されるダストの量を低減することができる。よって、積層体が使用される環境の汚染が防止され、積層体の所望の性能が発揮される。

本発明の一実施形態に係る製造方法を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る製造方法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装置を説明する概略図である。

本発明に係る積層体の製造方法は、第１シートと、繊維の原料となる原料樹脂および原料樹脂を溶解させる溶媒を含む原料液と、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、電界紡糸法により、原料液から原料樹脂を含む繊維を生成させ、繊維を、第１シートの一方の主面に堆積させる電界紡糸工程と、電界紡糸工程の後に、第１シート側に配置された除電装置により、搬送中の第１シートを除電する除電工程と、を備える。これにより、第１シートの帯電性が低下して、製造工程中に第１シートに保持されるダストの量が低減する。よって、積層体が使用される環境の汚染が防止されて、積層体の所望の性能を発揮することができる。

上記製造方法は、さらに、繊維を堆積させた第１シートの主面に、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、溶融した接着剤と繊維とを介して第２シートを積層させて、積層体を得る積層工程と、を具備していても良い。

上記の場合、除電工程は、電界紡糸工程と接着剤付与工程との間で行われることが好ましい。第１シートによるダストの吸着を抑制することができるためである。

また、上記製造方法が、さらに、積層体を回収装置に回収する回収工程を具備する場合、除電工程は、積層工程と回収工程との間で行われることが好ましい。この場合、回収される積層体に保持されるダストの量を、可能な限り少なくすることができる。

搬送ラインがベルトコンベアを備えており、電界紡糸工程において、第１シートがベルトコンベアにより搬送される場合、除電工程は、第１シートがベルトコンベアから剥離された後で行われることが好ましい。第１シートがベルトから剥離される際に生じる剥離帯電によって、第１シートがダストを吸着および保持することを抑制できるためである。

搬送ラインが複数の搬送ローラを備える場合、除電工程は、積層体に最後に接触する搬送ローラと回収装置との間で行われることが好ましい。第１シートが搬送ローラと接触することによって生じる接触帯電によって、第１シートがダストを吸着および保持することを抑制できるためである。第２シートがダストの保持性能に優れる場合、除電工程は、第１シートに最後に接触する搬送ローラと回収装置との間で行われても良い。この場合、第２シートに保持されたダストは脱離し難く、第２シートが汚染源とはなり難いためである。

第２シートが帯電加工等により帯電されている場合、除電工程は、積層工程の後に行われることが好ましい。第１シートが第２シートと接触することによって、第１シートの帯電性が高まる可能性があるためである。

本発明に係る積層体の製造装置は、第１シートを、搬送ラインの上流に供給する第１供給部と、電界紡糸法により、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、繊維を生成させ、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と、電界紡糸部の下流、かつ、第１シート側に配置された除電装置により、第１シートを除電する除電部と、を備える。これにより、第１シートの帯電性が低下して、製造工程中に第１シートに保持されるダストの量を低減することができる。よって、積層体が使用される環境の汚染が防止されて、積層体の所望の性能を発揮することができる。

上記製造装置は、さらに、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、電界紡糸部の下流に配置されており、繊維を堆積させた第１シートの主面に、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、加熱部の下流に配置されており、第１シートに、溶融した接着剤と繊維とを介して、第２シート供給部から供給される第２シートを積層させる積層部と、を具備しても良い。上記製造装置は、さらに、第１シートと第２シートとの積層体を回収する回収部と、を具備しても良い。

電界紡糸の際、ターゲットは帯電される。この帯電は一時的なものであるが、製造工程中は、ターゲットの帯電性が維持され易い。帯電したターゲットは、製造工程中に発生する粉塵や大気中の塵等（ダスト）を吸着する。一旦吸着されたダストの多くは、製造工程が終了するまでターゲットに保持される。そのため、積層体は、ダストを保持したまま回収され、検査される。積層体の回収後、ターゲットの帯電性は低下し、ターゲットに保持されていたダストが脱離する。つまり、製造された積層体が発塵源（汚染源）となって、使用環境を汚染する場合がある。例えば、積層体を空気清浄機の濾材として用いた場合、検査工程において、所望の集塵性能を発揮することが困難となるばかりか、逆にダストを放出してしまう。ターゲットが空隙率の高い多孔質体である場合、ダストの脱離が起こり易くなるため、汚染はより顕著になる。

本発明では、電界紡糸工程の後、ターゲットとして用いられる第１シートを除電することにより、第１シートの帯電性を低下させ、第１シートによるダストの保持を抑制する。そのため、第１シートが高い空隙率を有する場合であっても、汚染源とはなりにくい。

以下、図１および図２を参照しながら、本発明に係る製造方法の一実施形態を説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る製造方法を説明するためのフローチャートであり、図２は、製造方法を説明する概略図である。

本実施形態では、第１シート等が準備された（準備工程）後、第１シートは搬送ラインに供給され、下流に向けて搬送される（搬送ラインへの供給工程）。続いて、搬送中の第１シート上に、電界紡糸法により繊維が堆積される（電界紡糸工程）。第１シートの繊維が堆積する主面に接着剤を付与し（接着剤付与工程）、加熱して接着剤を溶融させた後（加熱工程）、第１シートに、堆積された繊維を介して第２シートを積層する（積層工程）。第２シートは、例えば、堆積された繊維を保護する保護材である。これにより、第１シート、接着剤、繊維および第２シートを含む積層体が製造される。最後に、製造された積層体を回収し（回収工程）、一連の工程が終了する。

上記一連の工程は、第１シートが搬送ラインの上流に供給された後、搬送される第１シートに対し、連続して行われる。そのため、搬送ラインは、複数の搬送ローラ（図２参照）を備える。各搬送ローラは、第１シートの繊維を堆積させる主面とは反対側の主面（下面）側から第１シートと接触し、支持する。このように、一連の工程、特に電界紡糸工程が搬送される第１シートに対して行われる場合、第１シートはより帯電され易い。電界紡糸工程では、ターゲットを載置するステージ（例えば、後述するベルトコンベアのベルト）はグランドされている。電界紡糸工程が静止している第１シートに対して行われる場合、第１シートは、電界紡糸工程の間、常にグランドされたステージ上に留まっているため、帯電し難い。一方、電界紡糸工程が搬送される第１シートに対して行われる場合、第１シートとグランドされたステージとの接触時間は短くなる。そのため、第１シートは、除電が十分に行われない状態、すなわち帯電した状態で、次の工程に供される。

（１）除電工程
除電工程は、第１シートの帯電性を低下させるために行われる。除電は、例えば、除電装置７０Ａ、７０Ｂおよび７０Ｃの少なくとも１つを用いて、電界紡糸工程の後、回収工程の前に、少なくとも１回行われる。

第１シートの除電は、第１シート側に配置された除電装置によって行われる。第１シートの除電をより効率的に行うとともに、第１シートに堆積された繊維の損傷を防止するためである。除電装置は特に限定されず、除電ブラシや、コロナ放電、電離放射線（紫外線等）等を利用して、静電気を除去するものであれば良い。なかでも、第１シートの損傷を抑制できる点で、コロナ放電や電離放射線等を照射して除電する装置であることが好ましい。コロナ放電方式の場合、放電出力は６〜１０ｋＶ程度であれば良い。除電装置の形状も特に限定されないが、搬送される第１シートを均一に除電できる点で、バータイプであることが好ましい。この場合、除電装置の長辺が第１シートの搬送方向に垂直な幅方向に沿うように、除電装置を設置する。

第１シートの帯電性は、除電によってわずかでも低下すれば良い。わずかな帯電性の低下であっても、第１シートによるダストの吸着および保持は抑制される。例えば、第１シートが高い空隙率を有する場合、元々、ダストを内部に保持しておくことが難しい。そのため、第１シートがダストを吸着した場合であっても、第１シートの帯電性をわずかでも低下させることによって、ダストを容易に脱離させることができる。

除電工程は、電界紡糸工程の後に行われる限り、どのタイミングで行われても良い。ここで、電界紡糸工程において、第１シートがベルトコンベアにより搬送される場合がある。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。電界紡糸工程が終了すると、第１シートはベルトから剥離されて、次の工程へと搬送される。第１シートがベルトから剥離される際、第１シートは帯電され易い（剥離帯電）。そのため、電界紡糸工程が終了し、第１シートがベルトから剥離された後、速やかに除電工程を行うことが、第１シートによるダストの吸着を抑制することができる点で好ましい。

接着剤付与工程において、粒子状の接着剤が使用される場合、第１シートに付着できなかった接着剤は、第１シートの下方に落下し、堆積する。このとき、第１シートが帯電していると、静電気力により、第１シートの下方に堆積した接着剤が第１シートの下面近傍に吸着される。この状態で、搬送ローラにより第１シートが搬送されると、第１シートに吸着された接着剤が搬送ローラに付着および堆積し、第１シートを水平に搬送することが困難となる場合がある。以上を考慮すると、電界紡糸工程が終了し、第１シートがベルトから剥離された後であって、接着剤付与工程の前に、除電工程を行うことが好ましい。

第２シートを第１シートに積層する際にも、第１シートが帯電される場合がある（接触帯電）。特に、第２シートが永久帯電されている場合、第２シートと接触することによって、第１シートの帯電性がより高まることが予想される。そのため、除電工程を、積層工程と回収工程との間で行うことが好ましい。この場合、積層工程より前の工程中に第１シートに保持されたダストが脱離されるとともに、積層工程以降のダストの吸着が抑制される。さらに、除電は第１シート側から行われるため、永久帯電している第２シートの帯電性に与える影響は小さい。なお、第１シートは各搬送ローラで支持されているため、脱離したダストは、搬送ローラ間から落下する。

なかでも、積層工程の後、積層体が最後の搬送ローラ（例えば、図２における搬送ローラ５１ｂ）を通過してから回収されるまでの間に、除電工程を行うことが好ましい。第１シートと各搬送ローラとが接触することによっても、第１シートは帯電し得るためである（接触帯電）。第１シートが搬送ローラ５１ｂを通過してから除電工程を行うことにより、回収される積層体に保持されるダストの量を、可能な限り少なくすることができる。なお、第２シートの空隙率が比較的小さく、ダストの保持性能に優れる場合、第２シートがダストを吸着および保持しても、ダストの脱離は生じ難い。この場合、除電工程は、積層体が、第１シートに最後に接触する搬送ローラ（例えば、図２における搬送ローラ５１ａ）を通過してから回収されるまでの間に行われても良い。

特に、電界紡糸工程が終了し、第１シートがベルトコンベアのベルトから剥離された後であって、接着剤付与工程の前、および、積層工程と回収工程との間、の少なくとも２回、除電工程を行うことが好ましい。第１シートによるダストの吸着を抑制するとともに、回収される直前で積層体に保持されているダストを脱離させることにより、回収される積層体に保持されるダストの量を効果的に低減することができる。

回収工程の際にも、積層体同士の摩擦により、第１シートおよび第２シートの帯電性が高まる場合がある（摩擦帯電）。しかし、回収された後は、第１シートおよび第２シートが周囲のダストを吸着する機会が少ないため、これらの帯電性が高まることは大きな問題とならない。それどころか、積層体を濾材として使用する場合、回収後に第１シート、特には第２シートの帯電性が高められていることは、集塵性能が向上する点で好ましい。

以下、図２および図３を参照しながら、除電工程を除く各工程について詳細に説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る製造装置の構成例を示す図である。
（２）準備工程
準備工程では、第１シート１、および、繊維（第３繊維３）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。

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。なかでも、第１シートが高い空隙率（例えば、６５体積％以上、９８体積％以下）を有する多孔質体である場合、除電はより効果的である。第１シートがダストの保持性能に優れる場合、汚染源になり難いためである。空隙率（体積％）は、例えば、（１−第１シートの見かけの単位体積当たりの質量／第１シートの真の比重）×１００、で求められる。

第１シートは、電界紡糸法により堆積する第３繊維の支持体（基材）である。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る。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、ダストの保持効果が期待できる点で、第２シートは、帯電（永久帯電）し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。積層体を濾材として使用する場合、第２シートが帯電していると、集塵効果の向上も期待できる。

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。

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溶媒を含む第３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、第３繊維の平均繊維径Ｄ３を細くし易い点で、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。

（３）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。搬送ライン２０７は、複数の搬送ローラ（１１、３１、４１、５１等）と、ベルトコンベア２１とを備える。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。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。

（４）電界紡糸工程
電界紡糸工程では、電界紡糸法により、第１シート１の一方の主面に第３繊維３を堆積させる。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。このとき、第１シートは、ベルトコンベアにより搬送される。

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繊維を第１シートと対向する側に偏在させ、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繊維の堆積量は、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。

（５）接着剤付与工程
次に、第１シート１の第３繊維３が堆積された主面に接着剤４を付与する。
接着剤は、第２シートを、第３繊維を介して第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、第３繊維の損傷が抑制される点で、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。

（６）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４２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。

（７）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。

（８）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、例えば回収リール６２を備えており、積層体１０は回収リール６２に捲回される。

［製造装置］
上記積層体は、図３に示されるような製造装置２００により製造される。
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、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と、電界紡糸部２０２の下流であって、かつ、第１シート側に配置された除電装置７０（７０Ａ）により、第１シートを除電する除電部を具備する。製造装置２００は、さらに、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、電界紡糸部２０２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。

［除電部］
除電部は、除電装置７０（例えば、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ）を備えている。除電装置７０は、搬送ライン２０７に沿って配置される。除電装置７０は特に限定されず、上記のような除電装置を用いることができる。

除電装置７０の配置場所は、電界紡糸部２０２より下流であって、第１シートの第３繊維が堆積された主面とは反対側の主面側に配置される限り、特に限定されない。電界紡糸部の下流とは、後述する電界紡糸機構による、第１シート上への第３繊維の堆積が可能な領域（堆積可能領域）よりも下流であれば良く、電界紡糸部２０２（具体的には、後述する電界紡糸ユニット）の内部に除電装置が配置されていても良い。なお、図３では、電界紡糸部２０２の外部（電界紡糸部と接着剤付与部との間）に除電装置を配置している。なかでも、除電装置７０は、堆積可能領域あるいはベルトコンベアの下流側の端部と後述する接着剤付与部において接着剤が付与される領域との間、積層部２０５の内部であって圧着ローラの下流、あるいはこれらのうち２箇所以上に配置されることが好ましい。

［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おり、第１シート１が捲回された第１供給リール１２を備える。第１供給リール１２は、モータ１３により回転して、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。

［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のベルト２１ｂ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２０３で第１シートに付与された接着剤４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シートの加熱装置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供給リールから捲き出されながら、第１シートに積層される。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シートを含む積層体を圧着する。

［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。

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、汚染源とはなり難い。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：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、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：回収リール、６３：モータ、７０、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ：除電装置、２００：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 (9)

1. 第１シートと、繊維の原料となる原料樹脂および前記原料樹脂を溶解させる溶媒を含む原料液と、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、
   電界紡糸法により、前記原料液から前記原料樹脂を含む前記繊維を生成させ、前記繊維を、前記第１シートの一方の主面に堆積させる電界紡糸工程と、
   前記電界紡糸工程の後に、前記第１シート側に配置された除電装置により、搬送中の前記第１シートを除電する除電工程と、
   前記繊維を堆積させた前記第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と前記繊維とを介して第２シートを積層させて、積層体を得る積層工程と、を備え、
   前記除電工程が、前記電界紡糸工程と前記接着剤付与工程との間で行われる、積層体の製造方法。
2. さらに、前記積層体を回収装置に回収する回収工程を具備し、
   前記除電工程が、前記積層工程と前記回収工程との間で行われる、請求項１に記載の積層体の製造方法。
3. 第１シートと、繊維の原料となる原料樹脂および前記原料樹脂を溶解させる溶媒を含む原料液と、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、
   電界紡糸法により、前記原料液から前記原料樹脂を含む前記繊維を生成させ、前記繊維を、前記第１シートの一方の主面に堆積させる電界紡糸工程と、
   前記電界紡糸工程の後に、前記第１シート側に配置された除電装置により、搬送中の前記第１シートを除電する除電工程と、
   前記繊維を堆積させた前記第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と前記繊維とを介して第２シートを積層させて、積層体を得る積層工程と、
   前記積層体を回収装置に回収する回収工程と、を備え、
   前記除電工程が、前記積層工程と前記回収工程との間で行われる、積層体の製造方法。
4. 前記搬送ラインが、ベルトコンベアを備えており、
   前記電界紡糸工程において、前記第１シートが前記ベルトコンベアにより搬送され、
   前記除電工程が、前記第１シートが前記ベルトコンベアから剥離された後で行われる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層体の製造方法。
5. 前記搬送ラインが、複数の搬送ローラを備えており、
   前記除電工程が、前記積層体に最後に接触する前記搬送ローラと前記回収装置との間で行われる、請求項２または３に記載の積層体の製造方法。
6. 前記除電工程が、前記第１シートに最後に接触する前記搬送ローラと前記回収装置との間で行われる、請求項５に記載の積層体の製造方法。
7. 第１シートと、繊維の原料となる原料樹脂および前記原料樹脂を溶解させる溶媒を含む原料液と、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、
   電界紡糸法により、前記原料液から前記原料樹脂を含む前記繊維を生成させ、前記繊維を、前記第１シートの一方の主面に堆積させる電界紡糸工程と、
   前記電界紡糸工程の後に、前記第１シート側に配置された除電装置により、搬送中の前記第１シートを除電する除電工程と、
   前記繊維を堆積させた前記第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と前記繊維とを介して第２シートを積層させて、積層体を得る積層工程と、を備え、
   前記第２シートが帯電されており、
   前記除電工程が、前記積層工程の後に行われる、積層体の製造方法。
8. 第１シートを、搬送ラインの上流に供給する第１供給部と、
   電界紡糸法により、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、前記繊維を生成させ、前記繊維を前記第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、かつ、前記第１シート側に配置された除電装置により、前記第１シートを除電する除電部と、
   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、
   前記電界紡糸部の下流に配置されており、前記繊維を堆積させた前記第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、
   前記加熱部の下流に配置されており、前記第１シートに、溶融した前記接着剤と前記繊維とを介して、前記第２シート供給部から供給される前記第２シートを積層させる積層部と、を備え、
   前記除電部は、前記電界紡糸部の下流であって、前記接着剤付与部の上流に配置される、積層体の製造装置。
9. 第１シートを、搬送ラインの上流に供給する第１供給部と、
   電界紡糸法により、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、前記繊維を生成させ、前記繊維を前記第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、かつ、前記第１シート側に配置された除電装置により、前記第１シートを除電する除電部と、
   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、
   前記電界紡糸部の下流に配置されており、前記繊維を堆積させた前記第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、
   前記加熱部の下流に配置されており、前記第１シートに、溶融した前記接着剤と前記繊維とを介して、前記第２シート供給部から供給される前記第２シートを積層させる積層部と、
   得られた積層体を回収装置に回収する回収部と、を備え、
   前記除電部は、前記積層部の下流であって、前記回収部の上流に配置される、積層体の製造装置。

Images