JP6762776B2 - 極細繊維製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、極細繊維製造装置に関する。

静電紡糸法（電界紡糸法やエレクトロスピニング法ともいう）を用いて極細繊維（例えば、ナノ繊維）を製造する方法として、樹脂原料を溶媒に溶解させた樹脂原料溶液を用いる溶液静電紡糸法と、樹脂原料を加熱溶融させた溶融樹脂原料を用いる溶融静電紡糸法とを挙げることができる。このうち、溶融静電紡糸法によれば、溶媒を用いることなく極細繊維を製造できるため、環境に与える負荷を低減することができる。
従来、溶融静電紡糸法を実施可能な極細繊維製造装置が知られている。（例えば、特許文献１参照。）。

図１４は、従来の極細繊維製造装置９００の構成を示す図である。従来の極細繊維製造装置９００は、図１４に示すように、樹脂原料を溶融させる溶融槽９１０と、溶融槽９１０から供給された溶融樹脂原料を押し出す押出装置９２０と、押出装置９２０と紡糸部９３０とを連結する溶融樹脂原料流路９２８と、複数の金属製ノズル及び気流流路を有し、溶融樹脂原料を原料として極細繊維を紡糸する紡糸部９３０と、紡糸部９３０から溶融樹脂原料が吐出される方向に位置するコレクタ電極９６０と、複数の金属製ノズルとコレクタ電極９６０との間に電圧を印加する電源装置９６２と、気流流路に高温気流を供給する気流供給装置９５０と、気流を吸引する気流吸引部９７０と、製造された極細繊維を回収する回収装置９８０とを備える。

従来の極細繊維製造装置９００によれば、複数の金属製ノズル９４２それぞれの周囲に高温気流を流すことが可能となるため、金属製ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を遅くすることが可能となる。その結果、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を遅くすることが可能となり、溶融静電紡糸法により細径の極細繊維を製造することが可能となる。

特開２０１１−８９２４０号公報

しかしながら、従来の極細繊維製造装置９００では、金属製ノズル近辺で溶融樹脂原料の温度低下が発生する場合がある。金属製ノズル近辺で溶融樹脂原料の温度低下が発生すると、溶融樹脂原料の粘度にばらつきが生じて溶融樹脂原料の移動が不安定になる、溶融樹脂原料の一部が固化して溶融樹脂原料が詰まる等、様々な不具合が発生しうる。このため、従来の極細繊維製造装置９００では、場合によっては極細繊維を安定して製造することが困難となるという問題がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、金属製ノズル近辺で溶融樹脂原料が温度低下を起こしてしまうことを防止することが可能であり、従来の極細繊維製造装置９００よりも極細繊維を安定して製造することが可能な極細繊維製造装置を提供することを目的とする。

［１］本発明の極細繊維製造装置は、溶融樹脂原料を押し出す押出装置と、前記押出装置から押し出された前記溶融樹脂原料を吐出して極細繊維を製造するための複数の金属製ノズル、及び、前記複数の金属製ノズルそれぞれの周囲に形成された気流流路を有する紡糸部と、前記溶融樹脂原料が吐出される方向である第１方向に対して垂直な側から前記複数の金属製ノズルを加熱するノズル用ヒーターと、前記紡糸部から見て前記第１方向の側に位置するコレクタ電極と、前記複数の金属製ノズルと前記コレクタ電極との間に電圧を印加する電源装置と、前記気流流路に気流を供給する気流供給装置と、製造された前記極細繊維を回収する回収装置とを備えることを特徴とする。

［２］本発明の極細繊維製造装置においては、前記第１方向とは垂直な方向から見たとき、前記ノズル用ヒーターの基端は、前記複数の金属製ノズルの基端よりも前記第１方向逆方向側にあり、前記ノズル用ヒーターの先端は、前記複数の金属製ノズルの先端よりも前記第１方向順方向側にあることが好ましい。

［３］本発明の極細繊維製造装置においては、前記ノズル用ヒーターは、前記複数の金属製ノズルを囲むように配置されていることが好ましい。

［４］本発明の極細繊維製造装置においては、前記紡糸部は、前記溶融樹脂原料を分配して前記複数の金属製ノズルに導く第１導入路が形成された金属製の基端側ブロックと、前記基端側ブロックの先端側に位置し、前記複数の金属製ノズルそれぞれの周囲に前記気流流路が形成された先端側ブロックと、前記基端側ブロックの基端側に位置し、前記溶融樹脂原料を前記基端側ブロックに導く第２導入路が形成された絶縁ブロックとを有し、前記複数の金属製ノズルは、前記基端側ブロックと接触した状態で前記第１導入路の末端に配置され、前記基端側ブロックには、前記電源装置からの電源ラインが接続され、前記先端側ブロックには、前記気流供給装置からの前記高温気流を前記気流流路に導く気流導入路が形成されていることが好ましい。

［５］本発明の極細繊維製造装置においては、前記ノズル用ヒーターは、前記基端側ブロック、前記先端側ブロック及び前記絶縁ブロックを加熱することが好ましい。

［６］本発明の極細繊維製造装置においては、前記ノズル用ヒーターは、前記基端側ブロック、前記先端側ブロック及び前記絶縁ブロックを囲むように配置されていることが好ましい。

［７］本発明の極細繊維製造装置においては、前記絶縁ブロックに接触し、前記絶縁ブロックを加熱する絶縁ブロック用ヒーターをさらに備えることが好ましい。

［８］本発明の極細繊維製造装置においては、前記絶縁ブロックには、前記絶縁ブロック用ヒーターの形状に対応するヒーター用凹部が外表面に露出するように形成され、前記絶縁ブロック用ヒーターは、前記ヒーター用凹部に挿入されていることが好ましい。

［９］本発明の極細繊維製造装置においては、前記気流流路の位置における前記高温気流の温度は、１２０℃〜５００℃の範囲内にあることが好ましい。

［１０］本発明の極細繊維製造装置においては、前記押出装置及び前記紡糸部は、保温ジャケットにより覆われていることが好ましい。

［１１］本発明の極細繊維製造装置においては、前記金属製ノズルの先端には、複数の吐出孔が形成されていることが好ましい。

［１２］本発明の極細繊維製造装置においては、前記ノズル用ヒーターの先端側に配置され、前記複数の金属製ノズルから吐出される前記溶融樹脂原料を加熱する先端側ヒーターをさらに備えることが好ましい。

本発明の極細繊維製造装置によれば、複数の金属製ノズルのそれぞれの周囲に高温気流を流すことが可能となるため、従来の極細繊維製造装置９００と同様に、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を遅くすることが可能となる。その結果、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を遅くすることが可能となり、溶融静電紡糸法により細径の極細繊維を製造することが可能となる。

また、本発明の極細繊維製造装置によれば、第１方向に対して垂直な側から複数の金属製ノズルを加熱するノズル用ヒーターを備えるため、金属製ノズルを重点的に加熱することが可能となり、金属製ノズル近辺で溶融樹脂原料が温度低下を起こしてしまうことを防止することが可能となる。このため、本発明の極細繊維製造装置は、従来の極細繊維製造装置９００よりも極細繊維を安定して製造することが可能な極細繊維製造装置となる。

実施形態１に係る極細繊維製造装置１の構成を示す図である。 実施形態１における紡糸部３０を説明するために示す図である。 実施形態１における先端側ブロック４４を説明するために示す図である。 実施形態１におけるノズル用ヒーター４８を説明するために示す図である。 実施形態２に係る極細繊維製造装置２の構成を示す図である。 実施形態２における紡糸部３０Ａを説明するために示す図である。 変形例１に係る極細繊維製造装置３の構成を示す図である。 変形例１における押出装置９０を説明するために示す図である。 変形例２に係る極細繊維製造装置４の構成を示す図である。 変形例３に係る極細繊維製造装置５の構成を示す図である。 変形例４に係る極細繊維製造装置６の構成を示す図である。 実施形態１における金属製ノズル４０及び変形例５における金属製ノズル４０ａ，４０ｂの先端を示す拡大模式図である。 変形例６における先端側ヒーター１２０を説明するために示す図である。 従来の極細繊維製造装置９００の構成を示す図である。

以下、本発明の極細繊維製造装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、各図面は模式図であり、必ずしも実際の構成要素の寸法や位置関係を厳密に反映したものではない。

１．実施形態１に係る極細繊維製造装置１の構成
まず、実施形態に係る極細繊維製造装置１の構成について説明する。
図１は、実施形態１に係る極細繊維製造装置１の構成を示す図である。なお、紡糸部３０については、後述する図２（ｂ）に相当する断面図として表示している。
図２は、実施形態１における紡糸部３０を説明するために示す図である。図２（ａ）は紡糸部３０を長手方向に沿う平面で切断したときの縦断面図であり、図２（ｂ）は紡糸部３０を図２（ａ）のＡ１−Ａ１に沿う平面で切断したときの断面図である。

図３は、実施形態１における先端側ブロック４４を説明するために示す図である。図３（ａ）は先端側ブロック４４の上面図であり、図３（ｂ）は先端側ブロック４４を長手方向に沿う平面で切断したときの横断面図であり、図３（ｃ）は先端側ブロック４４を図３（ｂ）のＡ２−Ａ２線に沿う平面で切断したときの断面図であり、図３（ｄ）は先端側ブロック４４を図３（ｂ）のＡ３−Ａ３に沿う平面で切断したときの断面図である。

図４は、実施形態１におけるノズル用ヒーター４８を説明するために示す図である。図４（ａ）はノズル用ヒーター４８を長手方向に沿う平面で切断したときの縦断面図であり、図４（ｂ）はノズル用ヒーター４８の上面図である。図４においては、紡糸部３０及び金属製ノズル４０とノズル用ヒーター４８との位置関係をわかりやすくするために、紡糸部３０及び金属製ノズル４０を破線で表示している。また、図４（ａ）においては、図面をわかりやすくするために、紡糸部３０の後側に位置するノズル用ヒーター４８については図示していない。

実施形態１に係る極細繊維製造装置は、図１に示すように、溶融槽１０と、押出装置２０と、紡糸部３０と、ノズル用ヒーター４８と、気流供給装置５０と、コレクタ電極６０と、電源装置６２と、気流吸引部７０と、回収装置８０と、保温ジャケットＪとを備える。以下、各構成要素について説明する。

溶融槽１０は、樹脂原料を溶融させて溶融樹脂原料を押出装置に供給する。溶融槽１０は、ヒーター１１により加熱することができる。また、溶融槽１０には、真空ポンプ１２及び窒素ライン１３が接続されていて、溶融樹脂原料に含まれることがある空気を脱気して窒素に置換することができる。また、溶融槽１０は、溶融樹脂原料を混練するための混練機構１４を有する。

押出装置２０は、溶融樹脂原料を押し出す装置であり、溶融槽１０から供給された溶融樹脂原料を押し出す。押出装置２０はピストンシリンダー式の押出装置であり、ピストン押出部２６により溶融樹脂原料を押し出すことができる。なお、図１中、符号２２は押出装置本体部を示し、符号２４はピストン駆動部を示す。

押出装置２０と紡糸部３０とは、溶融樹脂原料流路２８により連結されている。
なお、押出装置２０と紡糸部３０との間には、押出装置２０から押し出された溶融樹脂原料を紡糸部３０に向けて所定の速度で送る定量ポンプや、メッシュフィルター等が配設されていてもよい。定量ポンプとしては、例えば、ギアポンプを好適に用いることができる。

紡糸部３０は、複数の金属製ノズル４０及び気流流路４７を有する。さらにいえば、紡糸部３０は、図２に示すように、複数の金属製ノズル４０以外にも、絶縁ブロック３２と、基端側ブロック３６と、気流流路４７が形成された先端側ブロック４４とを有する。以下、紡糸部３０の構成要素について説明する。

絶縁ブロック３２は、基端側ブロック３６の基端側に位置し、溶融樹脂原料を基端側ブロック３６に導く第２導入路３４が形成されている。なお、図２の符号３７は溶融樹脂原料を導入する導入口を示す。
絶縁ブロック３２においては、溶融樹脂原料が送られる方向に沿った厚さが１０ｍｍ以上であり、３０ｍｍ以上であることが好ましく、５０ｍｍ以上であることが一層好ましい。
絶縁ブロック３２は、絶縁性セラミックス又は絶縁性樹脂からなる。

絶縁性セラミックスとしては、アルミナ（酸化アルミニウム）、ジルコン（酸化ジルコニウム）、ステアタイト、スピネル、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ベリリア（酸化ベリリウム）、マグネシア(酸化マグネシウム)、ムライト、フォルステライト、磁器を好適に用いることができる。また、アルミナ（酸化アルミニウム）を特に好適に用いることができる。

絶縁性樹脂としては耐熱性のある樹脂を用いることができ、ＰＢＩ樹脂（ポリベンゾイミダゾール樹脂）、ＰＩ樹脂（ポリイミド樹脂）、芳香族ポリアミド、ＰＢＯ樹脂（ポリベンゾオキサゾール樹脂）、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂を好適に用いることができる。また、ＰＢＩ樹脂（ポリベンゾイミダゾール樹脂）を特に好適に用いることができる。

基端側ブロック３６は、溶融樹脂原料を分配して複数の金属製ノズル４０に導く第１導入路３８が形成されている。基端側ブロック３６は、金属製である。第１導入路３８は、図２（ａ）に示すように、溶融樹脂原料を各金属製ノズル４０に供給するため、基端側ブロック３６中で分岐する構造を有する。
基端側ブロック３６には、電源装置６２からの電源ラインが、電源ライン接続端子４２を介して接続されている。
基端側ブロック３６を構成する材料には特に制限はないが、ステンレス鋼（具体例としては、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６）を好適に用いることができる。

複数の金属製ノズル４０は、押出装置２０から押し出された溶融樹脂原料を吐出して極細繊維を製造するためのものである。複数の金属製ノズル４０は、基端側ブロック３６と接触した状態で第１導入路３８の末端に配置されている。
本明細書においては、「複数の金属製ノズルが基端側ブロックと接触した状態」とは、複数の金属製ノズルと基端側ブロックとが電気的に接触した状態（通電可能な状態）であることをいう。実施形態１における金属製ノズル４０は、基端側が太く先端側が細い形状からなり、太い基端側が基端側ブロック３６と接触している。
金属製ノズル４０の先端には、１つの吐出孔４１のみが形成されている（後述する図１２（ａ）参照。）。吐出孔の直径（内径）は、例えば、０．４〜０．８ｍｍとすることができる。
金属製ノズル４０は、例えば、基端側ブロック３６と同様の材料で構成することができる。

先端側ブロック４４は、基端側ブロック３６の先端側に位置し、図３に示すように、複数の金属製ノズル４０それぞれの周囲に気流流路４７が形成されている。気流流路４７は、溶融樹脂原料の吐出方向に沿う方向に向けて高温気流を流すものである。
先端側ブロック４４には、気流供給装置５０からの気流を気流流路４７に導く気流導入路４６も形成されている。また、気流導入路４６は、図３（ｂ）に示すように、気流供給装置５０からの高温気流を各気流流路４７に供給するため、先端側ブロック４４中で分岐する構造を有する。

先端側ブロック４４を構成する材料としては、ステンレス鋼（具体例としては、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）等の金属、アルミナ等の耐熱性セラミックス、ＰＢＩ樹脂等の耐熱性樹脂を好適に用いることができる。

ノズル用ヒーター４８は、第１方向Ｄ１に対して垂直な側（金属製ノズル４０の側面側）から複数の金属製ノズル４０を加熱する。さらにいえば、ノズル用ヒーター４８は、金属製ノズル４０だけでなく、基端側ブロック３６、基端側ブロック３６、先端側ブロック４４及び絶縁ブロック３２を加熱する。
第１方向Ｄ１とは垂直な方向から見たとき、図１及び図４（ａ）に示すように、ノズル用ヒーター４８の基端は、複数の金属製ノズル４０の基端よりも第１方向Ｄ１逆方向側にある。また、ノズル用ヒーター４８の先端は、複数の金属製ノズル４０の先端よりも第１方向Ｄ１順方向側にある。

なお、本明細書において「順方向」とは、第１方向に沿う方向のことをいう。このため、金属製ノズルを基準としてみた場合、順方向側とはコレクタ電極が存在する側である。また、「逆方向」とは、上記順方向とは逆の方向のことをいう。このため、金属製ノズルを基準としてみた場合、逆方向側とはコレクタ電極が存在する側と反対の側（実施形態１でいえば、押出装置２０が存在する側）である。

ノズル用ヒーター４８は、図４（ｂ）に示すように、上面視したときに四角形の枠のように見える形状からなり、複数の金属製ノズル４０を囲むように配置されている。さらにいえば、ノズル用ヒーター４８は、複数の金属製ノズル４０だけでなく、基端側ブロック３６、基端側ブロック３６、先端側ブロック４４及び絶縁ブロック３２を囲むように配置されている。

なお、本明細書においては、ノズル用ヒーターを含むヒーターと他の構成要素との位置関係とを示すときには、ヒーターにおける加熱部と他の構成要素との位置関係に着目して記載を行っている。加熱部とは、ヒーターの加熱対象となる構成要素を加熱するための部位であり、電熱線や電熱線を内蔵している部材等のそれ自体が発熱する部材からなる部位や、金属部材やヒートパイプ等発熱する部材と接続された伝熱性が高い部材からなる部位のことをいう。
また、各図面においては、ヒーターの位置として、上記した加熱部の位置を表示している。

本明細書において「ノズル用ヒーターが複数の金属製ノズルを囲む」とは、上面視したとき（第１方向に沿ってみたとき）にノズル用ヒーターが複数の金属製ノズルを囲むことをいうが、隙間なく配置したノズル用ヒーターにより複数の金属製ノズルを囲むことのみをいうのではない。ノズル用ヒーターは、上面視したときに金属製ノズルをおおよそ囲んでいればよく、例えば、一定間隔又は任意の間隔で配置した複数のノズル用ヒーターにより複数の金属製ノズルを囲むようにしてもよい。ノズル用ヒーターが、基端側ブロック、先端側ブロック及び絶縁ブロックについて加熱する場合も、上記と同様である。

気流供給装置５０は、気流流路４７に気流を供給する装置である。気流供給装置５０は、図１に示すように、気流を発生するブロアー５２と、ブロアー５２からの気流を加熱する加熱部５４と、加熱部５４の周囲に配設されたヒーター５６とを有する。
気流供給装置５０からの高温気流は、紡糸部３０の先端側ブロック４４の気流導入路４６に導入されることとなる。気流供給装置５０は、気流流路４７の位置における高温気流の温度が１２０℃〜５００℃の範囲内にある温度になるようにヒーター５６の出力を調整可能である。

コレクタ電極６０は、紡糸部３０から見て第１方向Ｄ１の側に位置する。コレクタ電極６０には、電源装置６２の一方の端子が接続されている。

電源装置６２は、複数の金属製ノズル４０とコレクタ電極６０との間に電圧（例えば、５〜１００ｋＶ）を印加する装置である。

気流吸引部７０は、コレクタ電極６０における紡糸部３０との反対側の位置に配設され、気流を吸引する。気流吸引部７０は、気流吸引装置７４（例えば、ポンプやファン）と接続されている。

回収装置８０は、製造された極細繊維を回収する装置である。回収装置８０は、コレクタ電極６０における紡糸部３０の位置に配設され、気流通過用の多数の孔が形成されているコンベア機構を有する。
回収装置８０は、不織布などの基材を繰り出す繰り出しローラー８１と、基材を送る送りローラー８２と、基材を巻き取る巻き取りローラー８３と、コレクタ電極６０における紡糸部３０側に位置し、気流通過用の多数の孔が形成されているコンベアメッシュ８４とを有する。

保温ジャケットＪは、押出装置２０及び紡糸部３０を覆うように配置されている。

２．実施形態１に係る極細繊維製造装置１を用いた極細繊維製造方法
次に、実施形態１に係る極細繊維製造装置１を用いた極細繊維製造方法について簡単に説明する。

まず、適量の樹脂原料（例えば、ペレット状のポリプロピレン）を溶融槽１０に投入する。その後、真空ポンプ１２で溶融槽１０の中を減圧した後、窒素ガスを導入して溶融槽１０の中の空間を窒素ガスで置換する。その後、混練機構１４により樹脂原料を混練しながら、溶融槽１０を所定温度（例えば１５０℃〜２９０℃）に加熱することにより、樹脂原料を溶融させる。このとき、押出装置２０、ノズル用ヒーター４８を所定温度（例えば１５０℃〜２９０℃）に加熱するとともに、気流流路４７に気流供給装置５０から高温気流（例えば１２０℃〜５００℃）を流すことによって、紡糸部３０、特に金属製ノズル４０近辺を十分に加熱する。

次に、開閉バルブ１８を開いて、溶融樹脂原料を押出装置２０に供給する。
次に、押出装置２０により送り出された溶融樹脂原料を、溶融樹脂原料流路２８を通じて所定速度で紡糸部３０に向けて送る。

次に、溶融樹脂原料を、絶縁ブロック３２の導入口３３及び第２導入路３４並びに基端側ブロック３６の導入口３７及び第１導入路３８を介して複数の金属製ノズル４０に送る。このとき、複数の金属製ノズル４０それぞれの周囲に形成された気流流路４７には気流供給装置５０から高温気流が流された状態であり、かつ、基端側ブロック３６とコレクタ電極６０との間に所定の電圧（例えば、５〜１００ｋＶ）が印加された状態であるため、溶融樹脂原料は勢いよく複数の金属製ノズル４０から吐出され、枝分かれして極細繊維になりながらコレクタ電極６０に向かう。

このとき、コレクタ電極６０における紡糸部３０側のメッシュ上においては基材１１０が送られた状態にあるため、基材１１０上に極細繊維が堆積し、これにより、極細繊維が基材１１０上に回収されることとなる。

３．実施形態１に係る極細繊維製造装置１の効果
実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、複数の金属製ノズル４０それぞれの周囲に高温気流を流すことが可能となるため、従来の極細繊維製造装置９００と同様に、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を遅くすることが可能となる。その結果、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を遅くすることが可能となり、溶融静電紡糸法により細径の極細繊維を製造することが可能となる。

また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、第１方向Ｄ１に対して垂直な側から複数の金属製ノズル４０を加熱するノズル用ヒーター４８を備えるため、金属製ノズルを重点的に加熱することが可能となり、金属製ノズル近辺で溶融樹脂原料が温度低下を起こしてしまうことを防止することが可能となる。このため、実施形態１に係る極細繊維製造装置１は、従来の極細繊維製造装置９００よりも極細繊維を安定して製造することが可能な極細繊維製造装置となる。

また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて気流を流すため、溶融樹脂原料を金属製ノズルからスムーズに吐出させることが可能となる。

また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、第１方向Ｄ１とは垂直な方向から見たとき、ノズル用ヒーター４８の基端は、複数の金属製ノズル４０の基端よりも第１方向Ｄ１逆方向側にあるため、高温気流により加熱することが難しい金属製ノズルの基端側を加熱することが可能となり、金属製ノズルの基端側における溶融樹脂原料の詰まり等を抑制することが可能となる。

また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、第１方向Ｄ１とは垂直な方向から見たとき、ノズル用ヒーター４８の先端が複数の金属製ノズル４０の先端よりも第１方向Ｄ１順方向側にあるため、金属製ノズルの先端まで加熱することが可能となり、かつ、金属製ノズルの先端付近の空間についても加熱することが可能となる。このため、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を一層遅くすることが可能となる。

また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、ノズル用ヒーター４８は、複数の金属製ノズル４０を囲むように配置されているため、金属製ノズルを比較的均等に加熱することが可能となり、金属製ノズル近辺で溶融樹脂原料が部分的に温度低下を起こしてしまうことを防止することが可能となる。

ところで、溶融樹脂原料を分配して複数の金属製ノズルに導く箇所、つまり、基端側ブロック３６の第１導入路３８においては、溶融樹脂原料の流れが部分的に滞りやすいことから、溶融樹脂原料の温度が低下しやすい。実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、基端側ブロック３６が金属製であるため、溶融樹脂原料の温度が低下しやすい第１導入路に外部からの熱を伝えやすくなり、その結果、溶融樹脂原料の温度低下に伴う樹脂原料の詰まりや製造する極細繊維の品質の低下を抑制することが可能となる。

また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、紡糸部３０が、気流流路４７が形成された先端側ブロック４４を有するため、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて気流を流すことが可能となる。

また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、紡糸部３０が絶縁ブロック３２を有するため、極細繊維を製造するために電圧を印加したときでも、紡糸部と押出装置との間で十分な絶縁を取ることが可能となる。

また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、複数の金属製ノズル４０と接している基端側ブロック３６に電源装置６２からの電源ラインが接続されているため、複数の金属製ノズルとコレクタ電極との間に電圧を印加することが可能となる。

また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、絶縁ブロック３２が基端側ブロック３６の基端側に配置されているため、絶縁ブロックが基端側ブロックの先端側に配置されている場合と比較して、溶融樹脂原料の温度が低下しやすい箇所を有する基端側ブロックを、金属製ノズルと近い位置に配置できる。このため、ノズル用ヒーターを用いて金属製ノズルとともに基端側ブロックを加熱することで、溶融樹脂原料の温度低下に伴う樹脂原料の詰まりや製造する極細繊維の品質の低下を高い確度で抑制することが可能となる。

ところで、分配された後の溶融樹脂原料は、分配される前と比較して１つの流れあたりの流量が減少するため、外部の温度の影響を受けやすくなる。実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、絶縁ブロック３２が基端側ブロック３６の基端側に配置されているため、絶縁ブロックが基端側ブロックの先端側に配置されている場合と比較して、外部の温度の影響を受けやすくなる部分を短くすることができる。この観点からも、溶融樹脂原料の温度低下に伴う樹脂原料の詰まりや製造する極細繊維の品質の低下を高い確度で抑制することが可能となる。

また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、ノズル用ヒーター４８は、基端側ブロック３６、先端側ブロック４４及び絶縁ブロック３２を加熱するため、金属製ノズルだけでなく周囲の構成要素も十分に加熱することが可能となり、その結果、極細繊維を一層安定して製造することが可能となる。

また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、ノズル用ヒーター４８は、基端側ブロック３６、先端側ブロック４４及び絶縁ブロック３２を囲むように配置されているため、金属製ノズルだけでなく周囲の構成要素も比較的均一に加熱することが可能となり、その結果、紡糸部全体について溶融樹脂原料が部分的に温度低下を起こしてしまうことを防止することが可能となる。

また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、気流流路４７の位置における気流の温度は、１２０℃〜５００℃の範囲内にあるため、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を十分に遅くすることが可能となる。

また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、押出装置２０及び紡糸部３０は、保温ジャケットＪにより覆われているため、押出装置２０及び紡糸部３０に至る領域で溶融樹脂材料の温度が低下するのを抑制することが可能となる。

また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、気流吸引部７０を備えるため、紡糸部から流れ出す高温気流の流れを安定化することが可能となる。

また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、回収装置８０は、コレクタ電極６０における紡糸部３０側の位置に配設され、気流通過用の多数の孔が形成されているコンベア機構であるコンベアメッシュ８４を有するため、気流吸引部の働きを阻害することなく極細繊維を回収することが可能となる。

［実施形態２］
図５は、実施形態２に係る極細繊維製造装置２の構成を示す図である。
図６は、実施形態２における紡糸部３０Ａを説明するために示す図である。図６（ａ）は紡糸部３０Ａを長手方向に沿う平面で切断したときの縦断面図であり、図６（ｂ）は紡糸部３０Ａを図６（ａ）のＡ１−Ａ１に沿う平面で切断したときの断面図である。なお、図６（ｂ）においては、絶縁ブロック用ヒーター４９の位置を破線で表示している。

実施形態２に係る極細繊維製造装置２は、基本的には実施形態１に係る極細繊維製造装置１と同様の構成を有するが、紡糸部の構成が実施形態１に係る極細繊維製造装置１の場合とは異なる。すなわち、実施形態２に係る極細繊維製造装置２は、図５及び図６に示すように、紡糸部３０Ａにおいて、絶縁ブロック３２Ａに接触し、絶縁ブロック３２Ａを加熱する絶縁ブロック用ヒーター４９を備える。
また、絶縁ブロック３２Ａには、絶縁ブロック用ヒーター４９の形状（実施形態２においては棒状の形状）に対応するヒーター用凹部３５が外表面に露出するように形成されている。絶縁ブロック用ヒーター４９は、ヒーター用凹部３５に挿入されている。

このように、実施形態２に係る極細繊維製造装置２は、紡糸部の構成が実施形態１に係る極細繊維製造装置１の場合とは異なるが、第１方向Ｄ１に対して垂直な側から複数の金属製ノズル４０を加熱するノズル用ヒーター４８を備えるため、実施形態１に係る極細繊維製造装置１と同様に、金属製ノズルを重点的に加熱することが可能となり、金属製ノズル近辺で溶融樹脂原料が温度低下を起こしてしまうことを防止することが可能となる。このため、実施形態２に係る極細繊維製造装置２も、従来の極細繊維製造装置９００よりも極細繊維を安定して製造することが可能な極細繊維製造装置となる。

また、実施形態２に係る極細繊維製造装置２によれば、絶縁ブロック用ヒーター４９を備えるため、材料の性質上熱伝導率が低い場合が多い絶縁ブロックを重点的に加熱し、絶縁ブロックにおいて溶融成形材料の温度が低下してしまうのを抑制することが可能となる。

また、実施形態２に係る極細繊維製造装置２によれば、絶縁ブロック３２Ａにはヒーター用凹部３５が外表面に露出するように形成され、絶縁ブロック用ヒーター４９はヒーター用凹部３５に挿入されているため、絶縁ブロック用ヒーターと第２導入路とを近づけることで、絶縁ブロック用ヒーター４９からの熱を第２導入路に伝わりやすくすることが可能となる。

なお、実施形態２に係る極細繊維製造装置２は、紡糸部の構成以外の点については実施形態１に係る極細繊維製造装置１と同様の構成を有するため、実施形態１に係る極細繊維製造装置１が有する効果のうち該当する効果を有する。

以上、本発明の極細繊維製造装置及び極細繊維製造方法を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

（１）上記各実施形態においては、押出装置としてピストンシリンダー式の押出装置２０を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図７は、変形例１に係る極細繊維製造装置３の構成を示す図である。図８は、変形例１における押出装置９０を説明するために示す図である。図８（ａ）は押出装置９０の横断面図であり、図８（ｂ）は押出装置９０の縦断面図である。変形例１に係る極細繊維製造装置３は、溶融槽１０の代わりにホッパ１００，１０２を備え、ピストンシリンダー式の押出装置２０の代わりに二軸式の押出装置９０を備える。押出装置９０は、内部空間９３に２つのスクリュー９５が配設されている。なお、図８中、符号１０１，１０３は開閉バルブを示し、符号９２は導入部を示し、符号９４は導出部を示し、符号９６モーターを示し、符号９８はヒーターを示す。ホッパ１００は主原料（主樹脂原料）を供給するホッパであり、ホッパ１０２は副原料（例えば添加物）を供給するホッパである。本発明の極細繊維製造装置においては、図７及び図８に示すように、ピストンシリンダー式以外の押出装置を用いてもよい。

（２）上記各実施形態においては、回収装置８０のような回収装置を採用して説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。図９は、変形例２に係る極細繊維製造装置４の構成を示す図である。変形例２に係る極細繊維製造装置４の回収装置８０Ａは、不織布の送り速度に同期して回転する回転式のコンベアドラム８５を有する。コンベアドラム８５には、気流通過用の多数の孔が形成されている。図１０は、変形例３に係る極細繊維製造装置５の構成を示す図である。変形例３に係る極細繊維製造装置５の回収装置８０Ｂは、紡糸部３０と対向する領域８６のみに気流通過用の多数の孔が形成され、紡糸部３０と対向しない領域８７には気流通過用の孔が形成されていない固定式のコンベアドラム８８を有する。図１１は、変形例４に係る極細繊維製造装置６の構成を示す図である。変形例５に係る極細繊維製造装置６の回収装置８０Ｃは、巻き取りローラー８３の巻き取り速度に同期して循環する循環式のコンベアベルト８９を有する。コンベアベルト８９には、気流通過用の多数の孔が形成されている。本発明の極細繊維製造装置においては、例えば、上記の図９〜図１１に示すような回収装置を採用してもよい。

（３）本発明の極細繊維製造装置においては、気流導入路は、高温気流が金属製ノズルから極細繊維が吐出される方向ベクトルをもって、かつ、金属製ノズルを挟んで両側から高温気流流路に導入されるよう構成されていてもよい。

（４）上記各実施形態においては、極細繊維からなる不織布を、不織布が基材１１０上に堆積された形で回収しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、極細繊維からなる不織布を、基材から引き剥がした形で回収することとしてもよい。また、極細繊維からなる不織布を、基材と一部一体化された形で回収することとしてもよい。

（５）上記各実施形態においては、例えば図１に示すように、紡糸部３０から鉛直下方向に位置するコレクタ電極６０に向けて紡糸部３０から溶融樹脂原料を吐出する、いわゆる縦型の構成を有するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、紡糸部から水平方横方向に位置するコレクタ電極に向けて紡糸部から溶融樹脂原料を吐出する、いわゆる横型の構成を有するものであってもよい。

（６）上記各実施形態においては、金属製ノズル４０の先端には１つの吐出孔４１のみが形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１２は、実施形態１における金属製ノズル４０及び変形例５における金属製ノズル４０ａ，４０ｂの先端を示す拡大模式図である。図１２（ａ）は金属製ノズル４０の先端を示す図であり、図１２（ｂ）は金属製ノズル４０ａの先端を示す図であり、図１２（ｃ）は金属製ノズル４０ｂの先端を示す図である。なお、図１２は、各金属製ノズルの先端を、溶融樹脂原料の吐出軸に沿って、第１方向Ｄ１逆方向側に向かって見た図である。図１２における符号４１，４１ａ，４１ｂで示すのは、溶融樹脂原料を吐出するための吐出孔である。図１２においては、各金属製ノズルの最先端部のみを表示する。

例えば、図１２（ｂ），（ｃ）に示すように、金属製ノズルの先端には、複数の吐出孔が形成されていてもよい。このような構成とすることにより、吐出される溶融樹脂原料の流れを金属製ノズル先端で細分化することが可能となり、その結果、溶融樹脂原料を一層均一に吐出することが可能となり、かつ、溶融樹脂原料を一層細く吐出することが可能となる。
なお、上記のような構成とすると、金属製ノズルの先端において溶融樹脂原料が滞留して温度が下がりやすくなることが考えられる。しかし、本発明の極細繊維製造装置は金属製ノズルを加熱するノズル用ヒーターを備えるため、金属製ノズルの先端に複数の吐出孔が形成されている場合であっても、金属製ノズルの先端において溶融樹脂原料が滞留して温度が下がるのを抑制することが可能となる。

複数の吐出孔の数及び形状は図１２（ｂ），（ｃ）に記載したものに限定されるものではない。複数の吐出孔は、例えば、金属製ノズルの先端を一度塞いだ上で穿孔を行うことにより形成することができる。また、複数の吐出孔は、例えば、１つの吐出孔のみが形成されている金属製ノズルの先端に網状の部品を取り付けることによっても形成することができる。

（７）本発明の極細繊維製造装置は、ノズル用ヒーターの先端側に配置され、複数の金属製ノズルから吐出される溶融樹脂原料を加熱する先端側ヒーターをさらに備えていてもよい。図１３は、変形例６における先端側ヒーター１２０を説明するために示す図である。図１３（ａ）は先端側ヒーター１２０及びノズル用ヒーター４８を長手方向に沿う平面で切断したときの縦断面図であり、図１３（ｂ）は先端側ヒーター１２０及びノズル用ヒーター４８を図２（ａ）のＡ１−Ａ１に相当する平面で切断したときの断面図であり、図１３（ｃ）は先端側ヒーター１２０及びノズル用ヒーター４８の上面図である。図１３においては、紡糸部３０及び金属製ノズル４０と先端側ヒーター１２０及びノズル用ヒーター４８との位置関係をわかりやすくするために、紡糸部３０及び金属製ノズル４０を破線で表示している。また、図１３（ａ），（ｂ）においては、図面をわかりやすくするために、紡糸部３０の後側に位置する先端側ヒーター１２０及びノズル用ヒーター４８については図示していない。

先端側ヒーター１２０は、図１３に示すように、ノズル用ヒーター４８の先端側に配置されている。先端側ヒーター１２０のヒーターとしての構成は、ノズル用ヒーター４８と同様である。先端側ヒーター１２０は、ノズル用ヒーター４８と直接接するように配置されていてもよいし、スペーサー等を介して配置されていてもよいし、完全に離隔して配置されていてもよいが、ノズル用ヒーター４８の先端と先端側ヒーター１２０との間の隙間（加熱部ではない部分）は小さい方がよい。この観点からは、先端側ヒーター１２０は、ノズル用ヒーター４８と少なくとも１点において直接接するように配置されていることが好ましい。
このような構成とすることにより、吐出された溶融樹脂原料を直接加熱することが可能となり、その結果、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を一層遅くすることが可能となる。

また、ノズル用ヒーター１２０は、複数の金属製ノズル４０から吐出される溶融樹脂原料を囲むように配置されていることが好ましい。
このような構成とすることにより、複数の金属製ノズルから吐出される溶融樹脂原料を比較的均等に加熱することが可能となる。

また、先端側ヒーター１２０は、複数の金属製ノズル４０から溶融樹脂原料が吐出されるときにおける溶融樹脂原料が拡散する範囲には干渉しないように、角度を付けて配置されていることが好ましい。
このような構成とすることにより、先端側ヒーターを吐出される溶融樹脂原料に全体的に近づけることが可能となり、その結果、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度をより一層遅くすることが可能となる。

１，２，３，４，５，６…極細繊維製造装置、１０…溶融槽、１１，５６…ヒーター、１２…真空ポンプ、１３…窒素ライン、１４…混練機構、１８…開閉バルブ、２０，９０…押出装置、２６…ピストン押出部、２８…溶融樹脂原料流路、３０，３０Ａ…紡糸部、３２，３２Ａ…絶縁ブロック、３３，３７…導入口、３４…第２導入路、３５…ヒーター用凹部、３６…基端側ブロック、３８…第１導入路、４０，４０ａ，４０ｂ…金属製ノズル、４１，４１ａ，４１ｂ…吐出孔、４２…電源ライン接続端子、４４…先端側ブロック、４６…気流導入路、４７…気流流路、４８…ノズル用ヒーター、４９…絶縁ブロック用ヒーター、５０…気流供給装置、５２…ブロアー、５４…加熱部、６０…コレクタ電極、６２…電源装置、７０…気流吸引部、７４…気流吸引装置、８０，８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ…回収装置、８１…繰り出しローラー、８２…送りローラー、８３…巻き取りローラー、８４…コンベアメッシュ、８５…コンベアドラム、８６…紡糸部と対向する領域、８７…紡糸部と対向しない領域、８８…コンベアドラム、８９…コンベアベルト、９３…内部空間、９５…スクリュー、１００，１０２…ホッパ、１１０…基材、１２０…先端側ヒーター、Ｄ１…第１方向、Ｊ…保温ジャケット

Claims (8)

1. 溶融樹脂原料を押し出す押出装置と、
   前記押出装置から押し出された前記溶融樹脂原料を吐出して極細繊維を製造するための複数の金属製ノズル、及び、前記複数の金属製ノズルそれぞれの周囲に形成された気流流路を有する紡糸部と、
   前記溶融樹脂原料が吐出される方向である第１方向に対して垂直な側から前記複数の金属製ノズルを加熱するノズル用ヒーターと、
   前記紡糸部から見て前記第１方向の側に位置するコレクタ電極と、
   前記複数の金属製ノズルと前記コレクタ電極との間に電圧を印加する電源装置と、
   前記気流流路に気流を供給する気流供給装置と、
   製造された前記極細繊維を回収する回収装置と、を備える極細繊維製造装置であって、
   前記紡糸部は、
   前記溶融樹脂原料を分配して前記複数の金属製ノズルに導く第１導入路が形成された金属製の基端側ブロックと、
   前記基端側ブロックの先端側に位置し、前記複数の金属製ノズルそれぞれの周囲に前記気流流路が形成された先端側ブロックと、
   前記基端側ブロックの基端側に位置し、前記溶融樹脂原料を前記基端側ブロックに導く第２導入路が形成された絶縁ブロックと、を有し、
   前記複数の金属製ノズルは、前記基端側ブロックと接触した状態で前記第１導入路の末端に配置され、
   前記基端側ブロックには、前記電源装置からの電源ラインが接続され、
   前記先端側ブロックには、前記気流供給装置から前記気流流路に前記気流を導く気流導入路が形成され、前記気流は前記気流流路の位置における温度が、１２０℃〜５００℃の範囲内にあり、
   前記絶縁ブロックに接触し、前記絶縁ブロックを加熱する絶縁ブロック用ヒーターをさらに備え、
   前記絶縁ブロックには、前記絶縁ブロック用ヒーターの形状に対応するヒーター用凹部が外表面に露出するように形成され、
   前記絶縁ブロック用ヒーターは、前記ヒーター用凹部に挿入されている、ことを特徴とする極細繊維製造装置。
2. 請求項１に記載の極細繊維製造装置において、
   前記第１方向とは垂直な方向から見たとき、
   前記ノズル用ヒーターの基端は、前記複数の金属製ノズルの基端よりも前記第１方向逆方向側にあり、
   前記ノズル用ヒーターの先端は、前記複数の金属製ノズルの先端よりも前記第１方向順方向側にあることを特徴とする極細繊維製造装置。
3. 請求項１又は２に記載の極細繊維製造装置において、
   前記ノズル用ヒーターは、前記複数の金属製ノズルを囲むように配置されていることを特徴とする極細繊維製造装置。
4. 請求項１に記載の極細繊維製造装置において、
   前記ノズル用ヒーターは、前記基端側ブロック、前記先端側ブロック及び前記絶縁ブロックを加熱することを特徴とする極細繊維製造装置。
5. 請求項４に記載の極細繊維製造装置において、
   前記ノズル用ヒーターは、前記基端側ブロック、前記先端側ブロック及び前記絶縁ブロックを囲むように配置されていることを特徴とする極細繊維製造装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
   前記押出装置及び前記紡糸部は、保温ジャケットにより覆われていることを特徴とする極細繊維製造装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
   前記金属製ノズルの先端には、複数の吐出孔が形成されていることを特徴とする極細繊維製造装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
   前記ノズル用ヒーターの先端側に配置され、前記複数の金属製ノズルから吐出される前記溶融樹脂原料を加熱する先端側ヒーターをさらに備えることを特徴とする極細繊維製造装置。

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