JP6840854B2 - 不織布製造方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、不織布製造方法及び装置に関する。

例えば数ｎｍ以上１０００ｎｍ未満のナノオーダの径を有するいわゆるナノファイバにより形成されている不織布がある。ナノファイバで形成されている不織布の製造方法としては、電界紡糸法（エレクトロスピニング法、あるいはエレクトロデポジション法と呼ばれることもある）を利用した方法がある。この方法は、出液部とコレクタと電源（以下、第１電源と称する）とを有する電界紡糸装置を用いて行われ、第１電源により出液部とコレクタとの間に電圧を印加し、これにより、例えば、出液部をプラス、コレクタをマイナスに帯電させる。電圧を印加した状態で、ナノファイバの素材（以下、ナノファイバ材と称する）が溶媒に溶解した溶液を、出液部の開口から出す。出液部から出た溶液は、コレクタに誘引される間にナノファイバを形成し、このナノファイバがコレクタ上に不織布として捕集される。

特許文献１には、出液部とコレクタとの間に電界を制御する空間電界制御部を設け、これにより、ナノファイバで形成される例えば不織布等の構造体の模様及び／または形状を任意に変える技術が記載されている。空間電界制御部は、例えば電位差により、空間電界を変化させており、出液部及びコレクタに電圧を印加する前述の第１電源と異なる第２電源と、空間電界を制御する空間電界制御用電極とを備える。空間電界制御用電極は、第２電源からコントロールされた電圧を印加されることにより、コレクタに向かうナノファイバの飛翔方向などを制御する。

ところで、ナノファイバで形成された不織布を長尺に製造する要請がある。長尺に製造することにより、例えば、カットするだけで種々の寸法のシート状不織布が得られるので、用途が広がるからである。この点、特許文献２には、長尺のコレクタを長手方向に移動し、出液部の複数の開口の各々から溶液を出すことにより、不織布を長尺に製造する技術が記載されている。複数の開口は、コレクタの長手方向に並んで形成されている。この特許文献２は、複数の開口の並び方向に延びた電極を備え、この電極により、開口とコレクタとを仮想的に結んだ直線の長さである出液部とコレクタとの距離に対して、出液部から出た溶液の飛翔経路を長くしている。これにより、溶液からの溶媒の揮発量を高めている。

特開２００９−０２４２９２号公報 特開２０１１−２０８３４０号公報

しかしながら、特許文献２に記載される技術によると、ナノファイバとしては均一であっても、ナノファイバのコレクタにおける捕集領域の制御と、捕集領域内における捕集量の均一化とが難しい。そのため、得られる長尺の不織布の厚みは、幅方向における側部が中央部に比べて薄くなりやすい。また、特許文献２に記載される技術は、出液部の複数の開口がコレクタの長手方向に並んでいるから、得られる不織布の幅に限界がある。この点、不織布をより幅広に製造するために、特許文献２において複数の開口をコレクタの幅方向において並べて形成することが考えられる。しかし、このように複数の開口をコレクタの幅方向において並べて形成した場合であっても、同様に、幅方向での側部が中央部よりも薄くなってしまう。このように側部が中央部よりも薄い場合には、コレクタから不織布を剥がす場合において、側部がコレクタ上での剥げ残りとして残ってしまう。

この点、特許文献１に記載される技術は、空間電界を制御することにより、コレクタに向かうナノファイバの飛翔方向を制御しており、上記捕集領域の制御には一定の効果がある。しかし、空間電界を制御する第２電源は高電圧を印加できるものでなくてはならず、製造装置が大型になってしまう。

そこで本発明は、長尺の不織布の側部が薄くなることを抑制し、製造装置の大型化を抑える不織布製造方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の不織布製造方法は、出液工程と、捕集工程とを有し、コレクタと複数のノズルとの間に電圧を印加した状態で、複数のノズルの各々からコレクタに向けて、ナノファイバ材が溶媒に溶解している溶液を出すことにより、ナノファイバで形成された不織布を製造する。出液工程は、長手方向に移動する長尺のコレクタの幅方向に並んだ複数のノズルの各々の先端から、上記溶液を出す。捕集工程は、ノズルから出た溶液をコレクタに不織布として捕集する。延設部材により、コレクタに向かう溶液の上記幅方向における端縁をコレクタの幅方向における内側に寄せる。延設部材は、複数のノズルのうち上記幅方向における最も外側の最外ノズルよりも外側に、最外ノズルの先端と離れた状態で設けられ、コレクタに向かって延設されている。延設部材は、複数のノズルと同極性に帯電している。ノズルと延設部材とを電気的に接続することにより、または、電圧を印加する電源にノズルと延設部材とを並列接続することにより、延設部材を複数のノズルと同極性に帯電させる。コレクタの幅方向における延設部材の内側の表面は、最外ノズルからコレクタに向かうに従い、コレクタの幅方向における中央寄りとされている。

延設部材と最外ノズルの先端との距離は５ｍｍ以上であることが好ましい。延設部材は、アクリル樹脂またはフッ素樹脂で形成されていることが好ましい。ナノファイバ材は、セルローストリアセテートと、セルロースジアセテートと、セルロースプロピオネートと、セルロースブチレートと、セルロースアセテートプロピオネートと、ニトロセルロースと、エチルセルロースと、カルボキシメチルエチルセルロースとの少なくともいずれかひとつであることが好ましい。

本発明の不織布製造方法は、出液工程と、捕集工程とを有し、コレクタと複数のノズルとの間に電圧を印加した状態で、複数のノズルの各々からコレクタに向けて、ナノファイバ材が溶媒に溶解している溶液を出すことにより、ナノファイバで形成された不織布を製造する。出液工程は、長手方向に移動する長尺のコレクタの幅方向に並んだ複数のノズルの各々の先端から、上記溶液を出す。捕集工程は、ノズルから出た溶液をコレクタに不織布として捕集する。延設部材により、コレクタに向かう溶液の上記幅方向における端縁をコレクタの幅方向における内側に寄せる。延設部材は、複数のノズルのうち上記幅方向における最も外側の最外ノズルよりも外側に、最外ノズルの先端と離れた状態で設けられ、コレクタに向かって延設されている。延設部材は、複数のノズルと同極性に帯電している。ノズルと延設部材とを電気的に接続することにより、または、電圧を印加する電源にノズルと延設部材とを並列接続することにより、延設部材を複数のノズルと同極性に帯電させ、延設部材は、アクリル樹脂またはフッ素樹脂で形成されている。

延設部材と最外ノズルの先端との距離は５ｍｍ以上であることが好ましい。ナノファイバ材は、セルローストリアセテートと、セルロースジアセテートと、セルロースプロピオネートと、セルロースブチレートと、セルロースアセテートプロピオネートと、ニトロセルロースと、エチルセルロースと、カルボキシメチルエチルセルロースとの少なくともいずれかひとつであることが好ましい。

本発明の不織布製造装置は、長尺のコレクタと、複数のノズルと、電源と、延設部材とを備え、コレクタと複数のノズルとの間に電圧を印加した状態で、複数のノズルの各々の先端からコレクタに向けて、ナノファイバ材が溶媒に溶解している溶液を出すことにより、ナノファイバで形成された不織布を製造する。コレクタは、長手方向に移動する。複数のノズルは、コレクタの幅方向に並んでいる。電源は、ノズルとコレクタとの間に電圧を印加する。延設部材は、複数のノズルのうち幅方向における最も外側の最外ノズルよりも外側に、最外ノズルと離れた状態で設けられ、コレクタに向かって延設されている。延設部材は、複数のノズルと同極性に帯電している。延設部材は、ノズルと電気的に接続されることにより、または、電源にノズルと並列接続されることにより、複数のノズルと同極性に帯電する。コレクタの幅方向における延設部材の内側の表面は、最外ノズルからコレクタに向かうに従い、コレクタの幅方向における中央寄りとされている。

本発明によれば、製造装置の大型化を抑え、側部が薄くなることが抑制された長尺の不織布を製造することができる。

不織布製造設備の概略図である。 不織布製造装置の概略図である。 不織布製造設備の概略図である。 不織布製造装置の概略図である。

図１は、本発明の実施形態の一例である不織布製造装置１０の概略図である。不織布製造装置１０は、不織布１１を製造するためのものである。不織布１１は、例えば、ワイピングクロス、フィルタ、あるいは傷口などにあてる医療用不織布（ドレープと呼ばれる）などとして利用可能である。

不織布１１はナノファイバ１２で形成されており、ナノファイバ１２は電界紡糸法により形成される。ナノファイバ１２は、径が５０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲内であり、本実施形態では概ね４００ｎｍである。

不織布製造装置１０は、溶液準備部２１と、配管２２により接続している。溶液準備部２１は、ナノファイバ１２を形成する溶液２３を準備するためのものである。溶液準備部２１は、ナノファイバ１２を構成するナノファイバ材２５を、ナノファイバ材の溶媒２６に溶解することにより、溶液２３を調製（準備）する。溶液準備部２１により準備された溶液２３は、配管２２を通して不織布製造装置１０に案内される。不織布製造装置１０への溶液２３の供給は、配管２２に設けられたポンプ２７により行われる。

不織布製造装置１０は、電界紡糸法によりナノファイバを形成し、このナノファイバにより不織布を製造する。不織布製造装置１０は溶液２３を出す出液部３０を備える。出液部３０は、後述のように５個のノズル３１ａ〜３１ｅ（図２参照）を有し、図１においてはノズル３１ａの１個のみを図示している。以降の説明において、ノズル３１ａ〜３１ｅを区別しない場合には、ノズル３１と記載する。前述の溶液準備部２１は、不織布製造装置１０のノズル３１の一端（以下、基端と称する）３１Ｐに接続しており、これにより、溶液２３はノズル３１に供給される。ノズル３１の他端（以下、先端と称する）３１Ｄには、溶液２３を出す開口（図示無し）が形成されており、この開口から溶液２３が出る。

不織布製造装置１０は、さらに、捕集部３２と、電源３３と、延設部材７１とを備える。捕集部３２は、帯電ベルト３７と、回転部３８と、供給部４１と、巻取部４２とを有する。電源３３は出液部３０のノズル３１と捕集部３２の帯電ベルト３７とに電圧を印加し、これにより、ノズル３１を第１の極性に帯電させ、帯電ベルト３７を第１の極性と逆極性の第２の極性に帯電させる。溶液２３は、帯電したノズル３１内を通過することにより第１の極性に帯電し、帯電した状態でノズル３１から出る（出液工程）。

帯電ベルト３７はノズル３１から出た溶液２３を誘引し、形成したナノファイバ１２を不織布１１として捕集するためのものである。この例では、帯電ベルト３７は、供給部４１から供給される長尺の捕集材４３上にナノファイバ１２を捕集しており、したがって捕集材４３が帯電ベルト３７と協働して、コレクタとして機能する。帯電ベルト３７は、金属製の帯状物で環状に形成された無端ベルトとされている。帯電ベルト３７は、電源３３によって電圧が印加されることにより帯電する素材から形成されていればよく、例えばステンレス製とされる。捕集材４３は、本実施形態では帯状のアルミニウムシートとしているが、帯電ベルト３７を介して第２の極性に帯電し、帯電ベルト３７による溶液２３の誘引を妨げないものであれば、素材は限定されない。

本実施形態ではノズル３１をプラス（＋）に帯電させ、帯電ベルト３７をマイナス（−）に帯電させているが、ノズル３１と帯電ベルト３７との極性は逆であってもよい。これらの帯電により、ノズル３１の先端３１Ｄには溶液２３からなる略円錐状のテイラーコーン（図示無し）が形成され、溶液２３はこのテイラーコーンから紡糸ジェットとして帯電ベルト３７に向かい、ナノファイバ１２となる。ナノファイバ１２は、捕集材４３上で不織布を形成する。

ノズル３１と捕集材４３との距離Ｌ１は、ナノファイバ材２５と溶媒２６との種類と、溶液２３における溶媒２６の質量割合等によって適切な値が異なるが、１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内が好ましく、本実施形態では１５０ｍｍとしている。

回転部３８は、一対のローラ４６，４７と、モータ４８などから構成されている。帯電ベルト３７は、一対のローラ４６，４７に水平に掛け渡されている。一方のローラ４６の軸には紡糸室５１の外に配されたモータ４８が接続されており、ローラ４６を所定速度で回転させる。この回転により帯電ベルト３７はローラ４６とローラ４７との間で循環するように、長手方向に移動する。本実施形態においては、帯電ベルト３７の移動速度は、１０ｃｍ／時としているが、これに限定されない。

供給部４１は送出軸４１ａを有する。送出軸４１ａには捕集材ロール５２がセットされる。捕集材ロール５２は捕集材４３が巻芯５３に巻き取られた構成となっている。巻取部４２は巻取軸５６を有する。巻取軸５６はモータ（図示無し）により回転され、これにより、捕集材４３が長手方向に移動し、巻取軸５６にセットされる巻芯５７に、不織布１１が形成された状態の捕集材４３が巻き取られる。移動する捕集材４３に向けて、ノズル３１から連続的に溶液２３を出すことにより、捕集材４３上にナノファイバ１２が捕集され、不織布１１が連続的に製造される（捕集工程）。連続的に製造されることにより得られた長尺の不織布１１は、捕集材４３から剥ぎ取られ、用途に応じたサイズ及び形状にカットされ、使用に供される。

この例では、巻取軸５６の回転とローラ４６の回転との速度を等しくしており、巻取軸５６の回転により捕集材４３を移動させているが、捕集材４３は、帯電ベルト３７上に載せ、帯電ベルト３７の移動によって移動させてもよい。

捕集材４３を使用せずに、帯電ベルト３７上に直接ナノファイバ１２を捕集してもよい。この場合には、帯電ベルト３７がコレクタとして機能する。ただし、帯電ベルト３７を形成する素材または帯電ベルト３７の表面状態等によっては不織布１１が貼り付いてしまい、剥がしにくい場合がある。このため、本実施形態のように、不織布１１が貼り付きにくい捕集材４３を帯電ベルト３７上に案内し、この捕集材４３上にナノファイバ１２を捕集することが好ましい。

出液部３０は、ノズル３１と、導通部材６１と、容器６２とを備える。ノズル３１は、容器６２内に、先端３１Ｄを上向きにした姿勢で設けられている。すなわち、ノズル３１は、溶液２３が出る先端３１Ｄを、ノズル３１の上方に配した帯電ベルト３７へ向けた状態とされている。

容器６２は、ナノファイバ材２５を溶解する溶剤６３を収容する。この溶剤６３は液体である。溶剤６３が気化することにより、先端３１Ｄは、溶剤６３を気体の状態で含む雰囲気下に配される。この気体状態の溶剤を、以下、溶剤ガス６６と称する。なお本例では、容器６２の底部にノズル３１が貫通した状態で取り付けられているが、容器６２にノズル３１を取り付ける手法についてはこれに限られない。例えば、容器６２の底部を貫通するチューブ（図示無し）にノズル３１の基端３１Ｐを接続させることにより、チューブを介して容器６２にノズル３１を取り付けても良い。なお、溶剤６３は、ナノファイバ材２５が溶けるものであれば良い。溶剤６３としては、例えば、溶媒２６と同じものが挙げられる。

ノズル３１の先端３１Ｄが上向きであることにより、溶液２３が先端３１Ｄで固まりとなった場合であっても、この固まりが帯電ベルト３７上に集積したナノファイバ１２に落下することがない。また、先端３１Ｄが溶剤６３を含む雰囲気下に配されていることにより、先端３１Ｄに上記固まりが付着することが抑制され、先端３１Ｄの詰まりが防止される。これらの結果、得率良く、かつ、効率良くナノファイバ１２が製造される。

容器６２には、ポンプ２７から送られる溶剤６３を案内する配管２２が接続している。容器６２には溶剤６３の液面６３ｓのレベルを検出する液面レベルセンサ６７が設けられており、液面レベルセンサ６７の検出信号に基づき溶剤６３の容器６２への注入量が制御され、液面６３ｓの高さが調節される。液面６３ｓの高さは、容器６２に配されたノズル３１の先端３１Ｄの高さよりも低くされる。すなわち、ノズル３１は、容器６２内に、先端３１Ｄを液面６３ｓから出した状態で設けられている。これにより、溶剤ガス６６により、先端３１Ｄが溶剤６３を含む雰囲気下におかれ、先端３１Ｄの詰まりがより確実に防止される。

先端３１Ｄの液面６３ｓからの距離は、２ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲内であることが好ましく、実施形態では５ｍｍとしている。２ｍｍ以上であることにより２ｍｍ未満である場合に比べて、液体の溶剤６３がノズル３１の先端３１Ｄにせり上がることがないためより安定に紡糸され、５ｍｍ以下であることにより１５ｍｍより大きい場合に比べて、溶剤ガス濃度が高い雰囲気で溶液２３がノズル３１から出るから、より安定に紡糸される。

また、容器６２には溶剤６３の温度を検出する温度センサ６８が設けられており、この温度センサ６８の検出信号に基づき、温度調節部（図示無し）により溶剤６３の温度が調節される。溶剤６３の温度は、溶剤６３の沸点より５℃以上低い、すなわち、溶剤６３の沸点より少なくとも５℃低いことが好ましく、本実施形態では、５℃低くしている。なお、容器６２及び溶剤６３は必ずしも用いなくてよい。

導通部材６１は、容器６２の下方に配されている。導通部材６１は、容器６２の下方に突出したノズル３１の基端３１Ｐ側において電気的に接続している。電源３３は、導通部材６１と接続しており、導通部材６１を介してノズル３１に電圧を印加する。なお、ノズル３１への電圧の印加の手法はこれに限られない。例えばノズル３１に電源３３を接続することによりノズル３１に電圧を印加してもよい。印加する電圧は、２ｋＶ以上４０ｋＶ以下が好ましく、ナノファイバ１２を細く形成する観点では電圧はこの範囲内でなるべく高いほうが好ましい。本実施形態では、印加する電圧は３０ｋＶとしている。

この例では、先端３１Ｄを上向きにした姿勢でノズル３１を設け、ノズル３１の上方に帯電ベルト３７を配しているが、ノズル３１の姿勢と、ノズル３１と帯電ベルト３７との位置関係とは、この態様に限られない。例えば、先端３１Ｄを下向きにした姿勢でノズル３１を設け、ノズル３１の下方に帯電ベルト３７を配してもよく、この場合には、容器６２及び溶剤６３は用いない。

出液部３０と帯電ベルト３７上の捕集材４３の搬送路との間には、ノズル３１側から捕集材４３及び帯電ベルト３７に向かって延設された延設部材７１が設けられている。延設部材７１は、帯電ベルト３７及び捕集材４３の長手方向に沿って配された板状の部材である。延設部材７１は、帯電ベルト３７のノズル３１側のベルト面、及び、帯電ベルト３７上の捕集材４３に対して、起立した姿勢で設けられている。延設部材７１は、電源３３に、ノズル３１と並列接続されている。延設部材７１の詳細については、別の図面を用いて後述する。

前述の紡糸室５１は、例えば、出液部３０と捕集部３２の一部と、延設部材７１などを収容している。紡糸室５１内において、下部にノズル３１と容器６２とが配され、上部に捕集部３２が配されている。紡糸室５１は、密閉可能に構成されることにより溶媒ガスなどが外部に洩れることを防止している。溶媒ガスは、溶液２３の溶媒２６が気化したものである。

図２に示すように、ノズル３１ａ〜３１ｅは、帯電ベルト３７の幅方向において、互いに間隔をもって離れた状態に並んでいる。なお、捕集材４３の幅方向と帯電ベルト３７の幅方向とは一致しているから、以降の説明においてこれらをまとめて単に「幅方向」と称する。なお、「幅方向に並んでいる」とは、幅方向の成分をもって配されている場合には帯電ベルト３７及び捕集材４３の長手方向において多少ずれた位置に配されていてもよい。本実施形態では、ノズル３１ａ〜３１ｅのすべてが長手方向において５０ｍｍの範囲に位置している場合には幅方向に並んだ態様として許容している。幅方向に順に並ぶノズル３１ａ〜３１ｅのうち、幅方向において最も外側に配されるノズルを最外ノズルと称する。この例の最外ノズルはノズル３１ａとノズル３１ｅとである。

この例では、ノズル３１の数を５個としているが、ノズル３１の数は５個に限定されず、２個以上であればよい。また、この例では、複数のノズル３１を幅方向に並べることにより、溶液２３を出す開口を幅方向に配しているが、複数の開口を幅方向に並んだ態様で形成した一体型の出液部材を複数のノズル３１の代わりに用いてもよい。

先端３１Ｄの開口同士の距離をＬ２とするとき、距離Ｌ２が１ｍｍ以上であることにより１ｍｍ未満である場合と比べてノズル３１間での放電が抑制されることでより安定に紡糸され、距離Ｌ２が２０ｍｍ以下であることにより２０ｍｍより大きい場合と比べて、装置をより小型化できる。距離Ｌ２は、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内であることがより好ましく、本実施形態では５ｍｍとしている。なお、開口同士の距離Ｌ２は、隣り合う開口の中心間距離である。

液面６３ｓに対するノズル３１の角度θについて説明する。ここで、ノズル３１の長手方向を水平とするときのθを０°とし、垂直上向きとするときのθを９０°とする。ノズル３１は上向きであるから、０°＜θ≦９０°である。この角度θが９０°に近いほど、ノズル３１から出る溶液２３を帯電ベルト３７へ移動させるために必要な電圧が小さくなる。ノズル３１に印加する電圧が小さいほど、先端３１Ｄにおける溶媒２６の気化が抑制され、ノズル３１の詰まりがより抑制される。このため、角度θは、４５°以上９０°以下の範囲内であることが好ましく、本実施形態では角度θを９０°としている。

複数のノズル３１ａ〜３１ｅの先端３１Ｄは、同じ向きであることがより好ましい。これにより、目付け量がより均一、つまり厚みがより均一な不織布１１が得られる。目付け量とは、不織布の単位面積当たりの質量である。

延設部材７１は、最外ノズルから出た溶液が形成するナノファイバ１２が、捕集材４３に捕集される位置を、幅方向における内側に寄せるためのものである。延設部材７１は、前述のように、電源３３に、ノズル３１と並列接続されているから、幅方向内側の表面７１ｓがノズル３１ａと同極性の第１の極性に帯電している。本実施形態では、ノズル３１をプラス（＋）に帯電させているから、延設部材７１の極性もプラス（＋）である。ノズルをマイナス（−）に帯電させている場合には、延設部材７１の極性はマイナス（−）になる。延設部材７１は前述のように板状に形成されているが、板状に限られず、例えばブロック状に形成されていてもよい。ブロック状に形成されている場合においても、幅方向内側の表面７１ｓがノズル３１ａと同極性に帯電していればよい。一方の延設部材７１は、一対の最外ノズルのうちの一方であるノズル３１ａよりも幅方向外側に配され、ノズル３１ａと間隔をもって離れた状態で設けられている。一対の最外ノズルのうちの他方であるノズル３１ｅ側にも、同様に、延設部材７１が設けられており、この延設部材７１も同様に、電源３３に、ノズル３１と並列接続されているから、ノズル３１ｅと同極性の第１の極性に幅方向内側の表面７１ｓが帯電している。

延設部材７１は、ノズル３１ａ及びノズル３１ｅの各先端３１Ｄと離れた状態で設けられているから、ノズル３１ａ及びノズル３１ｅから延設部材７１への電荷の移動が防がれる。そのため、帯電した延設部材７１の表面７１ｓと、ノズル３１との極性が維持され、ノズル３１ａ及びノズル３１ｅから溶液２３が安定して出る。延設部材７１は、表面７１ｓがノズル３１ａ及びノズル３１ｅと同極性に帯電しているから、ノズル３１ａとノズル３１ｅとのそれぞれの先端３１Ｄの開口から出た溶液２３とも同極性となっており、そのため、ノズル３１ａ及びノズル３１ｅから捕集材４３へそれぞれ向かう溶液２３は、表面７１ｓと電気的に反発するから幅方向内側に寄せられる。その結果、形成されたナノファイバ１２は、捕集材４３に捕集される位置が、延設部材７１を設けない場合に比べて、幅方向内側に寄せられる。したがって、不織布１１のうち、主にノズル３１ａ及びノズル３１ｅから出た溶液２３で形成される両側部は、厚みが薄くなることが抑制され、後工程において捕集材４３から剥ぎ取る際に剥ぎ残りが抑えられる。

延設部材７１は、絶縁材料で形成されていてもよいし、あるいは、導電材料で形成されていてもよい。本実施形態では、体積抵抗率が１０⁷Ω・ｃｍ以上である材料を絶縁材料とみなし、体積抵抗率が１０⁴Ω・ｃｍ以下である材料を導電材料とみなしている。体積抵抗率は、本実施形態では、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６９１１の二重リング電極法で測定することにより求めている。

延設部材７１は、絶縁材料で形成されている場合の絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂またはフッ素樹脂がノズル３１と同極性に確実に帯電する観点で好ましい。なお、絶縁材料は溶媒２６に対する耐性を有している素材から選定することが好ましい。

本実施形態においては、ノズル３１と共通の電源を用いるから、装置の大型化が抑えられる。また、延設部材７１は、複数のノズル３１ａ〜３１ｅのうちノズル３１ａとノズル３１ｅから出た溶液２３のみを幅方向内側に寄せるだけの帯電量をもてばよいから、電源３３と異なる他の電源を使用する必要はなく、ノズル３１との並列接続での電圧印加で足りる。

ノズル３１ａまたはノズル３１ｅの先端３１Ｄと延設部材７１との距離Ｌ３は、少なくとも５ｍｍ、すなわち５ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上５０ｍ以下の範囲内であることがより好ましく、１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲内であることがさらに好ましく、１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲内であることが特に好ましい。

延設部材７１は、ノズル３１側から帯電ベルト３７及び捕集材４３に向かって延びていればよい。すなわち、延びている方向が図２における鉛直方向の成分をもっていればよい。例えば、延設部材７１は図２における鉛直方向に延びていてもよいし、図２に示す本例のように、鉛直方向に対して交差する方向に延びていてもよい。この例では表面７１ｓが、ノズル３１ａ及びノズル３１ｅの先端３１Ｄから帯電ベルト３７及び捕集材４３に向かうに従い、幅方向における中央寄りとなる状態に、延設部材７１を設けている。すなわち、一対の延設部材７１は、帯電ベルト３７及び捕集材４３に向かうほど、互いの距離が漸減している。これにより、ナノファイバ１２の捕集材４３に捕集される位置が、より確実に、幅方向内側に寄せられる。

延設部材７１は、移動する帯電ベルト３７及び捕集材４３に接することがない程度に、できるだけ近い位置にまで延びていることが好ましい。すなわち、延設部材７１と捕集材４３との距離Ｌ４は、移動する捕集材４３に接することがない程度に、できるだけ小さく設定することが好ましい。なお、延設部材７１は、ノズル３１ａ及びノズル３１ｅからの溶液により形成されるナノファイバ１２が捕集される位置を、幅方向内側に寄せるためのものであるから、表面７１ｓの捕集材４３側の端部が捕集材４３の側縁よりも幅方向内側に位置する状態に配されることが好ましい。

ナノファイバ材２５はポリマーであり、セルロースアシレートと、ニトロセルロースと、エチルセルロースと、カルボキシメチルエチルセルロースとのうちいずれかひとつであることが好ましい。セルロースアシレートとしては、セルローストリアセテートと、セルロースジアセテートと、セルロースプロピオネートと、セルロースブチレートと、セルロースアセテートプロピオネートとがより好ましい。

溶媒２６としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、ベンジルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルアセテート、エチルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ヘキサン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、１−メトキシ−２−プロパノールなどが挙げられる。これらは、ナノファイバ材２５の種類に応じて単独で使用しても混合して使用してもよい。これらの中ではジクロロメタン（沸点は４０℃）がより好ましく、本実施形態では溶媒２６としてジクロロメタンを用いている。

図３に示す不織布製造装置８０は、不織布製造装置１０の延設部材７１の代わりに延設部材８１を備えている。電源３３は、ローラ４７と導通部材６１とにのみ接続している。この例も前述の例と同様に、導通部材６１をプラス（＋）、ローラ４７をマイナス（−）に帯電する状態に電圧を印加しており、これにより、ノズル３１の極性はプラス（＋）、帯電ベルト３７及び捕集材４３の極性はマイナス（−）としている。ただし、導通部材６１をマイナス（−）、ローラ４７をプラス（＋）に帯電する状態に電圧を印加してもよい。図４に示すように、一対の延設部材８１は、それぞれＬ字状に折れ曲がった板状に形成されており、ノズル３１ａ側及びノズル３１ｅ側の一端が導通部材６１に接した状態に配されている。これにより、延設部材８１は、ノズル３１ａ及びノズル３１ｅと電気的に接続しており、そのため、延設部材８１は、幅方向における内側の表面８１ｓがノズル３１ａ及びノズル３１ｅと同極性に帯電している。なお、延設部材は、ノズル３１ａ及びノズル３１ｅと同極性に帯電するために、ノズル３１ａ及びノズル３１ｅと電気的に接続されていればよいから、本例のようなＬ字状に限定されない。例えば、平坦な板状である延設部材７１を用い、この延設部材７１を導線などの導電部材によって導通部材６１に接続する態様でも、ノズル３１ａ及びノズル３１ｅと電気的に接続されるからよい。

延設部材８１も延設部材７１と同様に、帯電ベルト３７及び捕集材４３に向かって延びており、ノズル３１ａ及びノズル３１ｅの先端３１Ｄと離れた状態で配されている。そのため、ノズル３１ａ及びノズル３１ｅからの溶液により形成されるナノファイバ１２は、幅方向内側に寄せられ、捕集材４３に捕集される。また、延設部材８１も延設部材７１と同様に、表面８１ｓが、ノズル３１ａ及びノズル３１ｅの先端３１Ｄから帯電ベルト３７及び捕集材４３に向かうに従い、幅方向における中央寄りとなる状態に、設けられている。これにより、ナノファイバ１２の捕集材４３に捕集される位置が、より確実に、幅方向内側に寄せられる。

［実施例１］〜［実施例１０］
不織布製造装置８０を用いて長尺の不織布１１を製造し、実施例１〜１０とした。実施例１〜１０は、表１に示すように、延設部材８１の素材、及び／または、延設部材８１とノズル３１ａ及びノズル３１ｅの先端３１Ｄとの距離Ｌ３が互いに異なる。ナノファイバ材２５は、セルローストリアセテートであった。溶媒２６として、ジクロロメタンを用いた。

延設部材８１の素材として、絶縁材料としてのアクリル樹脂を用いた場合には、表１の「素材」欄に「アクリル」と記載し、導電材料としてのＳＵＳ（ステンレス鋼）を用いた場合には「ＳＵＳ」と記載する。ノズル３１は前述のようにプラス（＋）に帯電させたので、延設部材８１の表面８１ｓの極性もプラス（＋）となっている。表１の「極性」欄は、延設部材８１の表面８１ｓの極性を示す。

各実施例において、ナノファイバ１２に紡糸する紡糸安定性と、得られた不織布１１における側部の厚みとを以下の評価方法および基準で評価した。各評価結果は表１に示す。

（１）紡糸安定性
最外ノズルであるノズル３１ａとノズル３１ｅからの紡糸の状態を目視で確認し、以下の基準で評価した。ＡとＢとは不織布１１をより長尺に製造できるものとして合格レベルであり、Ｃは不合格である。

Ａ；連続して紡糸できた時間が５分以上であった
Ｂ；連続して紡糸できた時間が１分以上５分未満であった
Ｃ；連続して紡糸できた時間が１分未満であった

（２）側部の厚み
最外ノズルであるノズル３１ａの開口から捕集材４３に垂線を下し、捕集材４３におけるその垂線から側縁側に向かって１０ｍｍの位置までの領域について、不織布１１の目付量Ｘを求めた。この目付量Ｘは、１ｃｍ×１ｃｍのサンプル重量を電子天秤で測定することにより求めた。また、ノズル３１ａ、３１ｅの各開口から捕集材４３に垂線を下ろし、捕集材４３におけるその垂線間に囲まれる領域における５箇所のそれぞれにおいて、１ｃｍ×１ｃｍの大きさにサンプリングすることにより５つのサンプルを得た。これらの各サンプルの重量を電子天秤で測定し、目付量の平均値Ｙを求めた。そして、（Ｘ／Ｙ）×１００で算出した目付量割合（単位は％）を求め、この目付量割合を側部の厚みとして評価した。ＡとＢは合格であり、Ｃは不合格である。

Ａ；目付量割合が９０％以上であった
Ｂ；目付量割合が８０％以上９０％未満であった
Ｃ；目付量割合が８０％未満であった

［比較例１］〜［比較例３］
不織布製造装置８０から延設部材８１を取り外すことにより延設部材８１を使用せずに、不織布を製造し、この場合を比較例１とした。比較例１のその他の条件は実施例と同じである。比較例１で用いた不織布製造装置は延設部材８１が無いから、表１の「延設部材」欄の「素材」と「極性」と「距離Ｌ３」との各欄はいずれも空欄としている。また、不織布製造装置８０の延設部材８１を延設部材７０に置きかえ、比較例２，３とした。比較例２，３での延設部材７０は、電源３３に対してノズル３１と並列接続にはせず、ノズル３１ａ及びノズル３１ｅの先端３１Ｄに接触させることによりノズル３１ａ及びノズル３１ｅと同極性のプラス（＋）に帯電させた。延設部材７１と先端３１Ｄとを接触させたから、距離Ｌ３は表１に示すように０（ゼロ）ｍｍである。

各比較例において、実施例と同じ方法及び基準で、紡糸安定性と側部の厚みとを評価した。各評価結果は表１に示す。なお、比較例２，３は、ノズル３１ａ，３１ｅから溶液２３が出なかった。

１０，８０ 不織布製造装置
１１ 不織布
１２ ナノファイバ
２１ 溶液準備部
２２ 配管
２３ 溶液
２５ ナノファイバ材
２６ 溶媒
２７ ポンプ
３０ 出液部
３１ａ〜３１ｅ ノズル
３１Ｄ 先端
３１Ｐ 基端
３２ 捕集部
３３ 電源
３７ 帯電ベルト
３８ 回転部
４１ 供給部
４１ａ 送出軸
４２ 巻取部
４３ 捕集材
４６，４７ ローラ
４８ モータ
５１ 紡糸室
５２ 捕集材ロール
５３ 巻芯
５６ 巻取軸
５７ 巻芯
６１ 導通部材
６２ 容器
６３ 溶剤
６６ 溶剤ガス
６７ 液面レベルセンサ
６８ 温度センサ
７１，８１ 延設部材
７１ｓ．８１ｓ 幅方向における内側の表面
Ｌ１ ノズルと捕集材との距離
Ｌ２ 開口同士の距離
Ｌ３ 最外ノズルの先端と延設部材との距離
Ｌ４ 延設部材と捕集材との距離
θ ノズルの角度

Claims (8)

1. コレクタと複数のノズルとの間に電圧を印加した状態で、前記複数のノズルの各々から前記コレクタに向けて、ナノファイバ材が溶媒に溶解している溶液を出すことにより、ナノファイバで形成された不織布を製造する不織布製造方法において、
   長手方向に移動する長尺の前記コレクタの幅方向に並んだ前記複数のノズルの各々の先端から、前記溶液を出す出液工程と、
   前記ノズルから出た前記溶液を前記コレクタに前記不織布として捕集する捕集工程と
   を有し、
   前記複数のノズルのうち前記幅方向における最も外側の最外ノズルよりも外側に、前記最外ノズルの前記先端と離れた状態で設けられ、前記コレクタに向かって延設されており、前記複数のノズルと同極性に帯電している延設部材により、前記コレクタに向かう前記溶液の前記幅方向における端縁を前記コレクタの幅方向における内側に寄せ、
   前記ノズルと前記延設部材とを電気的に接続することにより、または、前記電圧を印加する電源に前記ノズルと前記延設部材とを並列接続することにより、前記延設部材を前記複数のノズルと同極性に帯電させ、
   前記コレクタの前記幅方向における前記延設部材の内側の表面は、前記最外ノズルから前記コレクタに向かうに従い、前記コレクタの前記幅方向における中央寄りとされている不織布製造方法。
2. 前記延設部材と前記最外ノズルの先端との距離は５ｍｍ以上である請求項１に記載の不織布製造方法。
3. 前記延設部材は、アクリル樹脂またはフッ素樹脂で形成されている請求項１または２に記載の不織布製造方法。
4. 前記ナノファイバ材は、セルローストリアセテートと、セルロースジアセテートと、セルロースプロピオネートと、セルロースブチレートと、セルロースアセテートプロピオネートと、ニトロセルロースと、エチルセルロースと、カルボキシメチルエチルセルロースとの少なくともいずれかひとつである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の不織布製造方法。
5. コレクタと複数のノズルとの間に電圧を印加した状態で、前記複数のノズルの各々から前記コレクタに向けて、ナノファイバ材が溶媒に溶解している溶液を出すことにより、ナノファイバで形成された不織布を製造する不織布製造方法において、
   長手方向に移動する長尺の前記コレクタの幅方向に並んだ前記複数のノズルの各々の先端から、前記溶液を出す出液工程と、
   前記ノズルから出た前記溶液を前記コレクタに前記不織布として捕集する捕集工程と
   を有し、
   前記複数のノズルのうち前記幅方向における最も外側の最外ノズルよりも外側に、前記最外ノズルの前記先端と離れた状態で設けられ、前記コレクタに向かって延設されており、前記複数のノズルと同極性に帯電している延設部材により、前記コレクタに向かう前記溶液の前記幅方向における端縁を前記コレクタの幅方向における内側に寄せ、
   前記ノズルと前記延設部材とを電気的に接続することにより、または、前記電圧を印加する電源に前記ノズルと前記延設部材とを並列接続することにより、前記延設部材を前記複数のノズルと同極性に帯電させ、
   前記延設部材は、アクリル樹脂またはフッ素樹脂で形成されている不織布製造方法。
6. 前記延設部材と前記最外ノズルの先端との距離は５ｍｍ以上である請求項５に記載の不織布製造方法。
7. 前記ナノファイバ材は、セルローストリアセテートと、セルロースジアセテートと、セルロースプロピオネートと、セルロースブチレートと、セルロースアセテートプロピオネートと、ニトロセルロースと、エチルセルロースと、カルボキシメチルエチルセルロースとの少なくともいずれかひとつである請求項５または６に記載の不織布製造方法。
8. コレクタと複数のノズルとの間に電圧を印加した状態で、前記複数のノズルの各々の先端から前記コレクタに向けて、ナノファイバ材が溶媒に溶解している溶液を出すことにより、ナノファイバで形成された不織布を製造する不織布製造装置において、
   長手方向に移動する長尺の前記コレクタと、
   前記コレクタの幅方向に並んだ前記複数のノズルと、
   前記ノズルと前記コレクタとの間に前記電圧を印加する電源と、
   前記複数のノズルのうち前記幅方向における最も外側の最外ノズルよりも外側に、前記最外ノズルと離れた状態で設けられ、前記コレクタに向かって延設されており、前記複数のノズルと同極性に帯電している延設部材と、
   を備え、
   前記延設部材は、前記ノズルと電気的に接続されることにより、または、前記電源に前記ノズルと並列接続されることにより、前記複数のノズルと同極性に帯電し、
   前記コレクタの前記幅方向における前記延設部材の内側の表面は、前記最外ノズルから前記コレクタに向かうに従い、前記コレクタの前記幅方向における中央寄りとされている不織布製造装置。
   

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