JP7440163B2 - 微細繊維集合体の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は微細繊維集合体の製造方法及び製造装置に関する。

本願の出願人は、電池用セパレータや各種フィルターのような、微細孔を必用とする繊維集合体を製造する方法に関し、生産性に優れ、メンテナンスの容易な静電紡糸法による繊維集合体の製造方法について特許出願している（特許文献１）。特許文献１には、高分子溶液に連続的に発生した泡に電圧を印加することにより静電紡糸を行うことを特徴とする微細繊維集合体の製造方法が記載されている。

特許文献１に記載の方法は、高分子溶液表面に発生した泡において、繊維を形成する鎖状高分子が極薄膜化して物理的・化学的分子間力が減少し、そして静電気の場で繊維に分散しようとする性質を利用することにより、泡表面から微細繊維を発生させることを特徴としているため、従来のノズルを使用する静電紡糸法と異なり、ノズル閉塞のため紡糸装置を停止させる必要がない。

また、特許文献１に記載の方法では、微細繊維が発生する部位は泡表面であることから、高分子溶液全体に泡の発生があるため、高分子溶液全体から微細繊維が紡糸されることとなり、従来のノズルを使用する静電紡糸法や回転ロールを使用する静電紡糸法と比較して格段に生産性が良好である。

特開２００８－２５０５７号公報

一方で、特許文献１に記載の方法においては、高分子溶液に発生させた泡表面からの微細繊維の生成、及び、生成した微細繊維の紡糸をより安定して行うことに関し、更なる改良の余地があった。

そこで、本発明は、高分子溶液に連続的に発生した泡に電圧を印加することにより静電紡糸を行う微細繊維集合体の製造方法において、微細繊維集合体の紡糸安定性を向上させることを課題とする。また、本発明は、そのような微細繊維集合体の紡糸安定性の向上を可能とする、微細繊維集合体の製造装置を提供することも課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成からなる。

［１］ 高分子溶液に連続的に発生した泡に電圧を印加することにより静電紡糸を行い基材上に微細繊維を堆積させる微細繊維集合体の製造方法において、前記泡に連続的に風を供給することを特徴とする方法。
［２］ 前記風は、前記泡が連続的に振動する状態を維持し得る風であることを特徴とする［１］に記載の方法。
［３］ 前記高分子溶液の泡発生面に対して略平行に、互いに対向する向きから風を供給することを特徴とする［１］又は［２］に記載の方法。
［４］ 高分子溶液を収容したパイプ形状の紡糸発生部から静電紡糸を行うことを特徴とする［１］～［３］のいずれかに記載の方法。
［５］ 前記高分子溶液を前記紡糸発生部内で循環させることを特徴とする［４］に記載の方法。
［６］ 少なくとも前記高分子溶液に発生した泡と前記基材との間の空間を含む静電紡糸を行う空間を外気と遮断し、前記静電紡糸を行う空間内の温度を３４℃～３７℃の範囲内に制御し、絶対湿度を６ｇ/ｍ^３以下に制御することを特徴とする［１］～［５］のいずれかに記載の方法。
［７］ 前記静電紡糸を行う空間を複数設け、前記基材を前記複数の空間に連続的に通過させることを特徴とする［６］に記載の方法。
［８］ 前記静電紡糸を行う空間の上部に温度及び絶対湿度の調節用の吸気部を設け、前記空間の下部に温度及び絶対湿度の調節用の排気部を設けることを特徴とする［６］又は［７］に記載の方法。
［９］ 前記高分子溶液のポリマーがポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）であり、溶媒がジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）であることを特徴とする［１］～［８］のいずれかに記載の方法。
［１０］ 前記基材が、不織布又は織布であることを特徴とする［１］～［９］のいずれかに記載の方法。
［１１］ 前記基材が、エレクトレット化した不織布又は織布であることを特徴とする［１０］に記載の方法。
［１２］ 静電紡糸法による微細繊維集合体の製造装置であって、１以上の紡糸ユニットと、微細繊維を堆積させる基材と、を備え、前記紡糸ユニットは、高分子溶液を収容する１以上の紡糸発生部と、前記高分子溶液に連続的に泡を発生させる泡発生手段と、前記泡に電圧を印加する電圧印加手段と、前記泡に連続的に風を供給する風供給手段と、を備え、前記泡の表面から発生した微細繊維が前記基材に堆積するように構成されていることを特徴とする装置。
［１３］ 前記風供給手段は、前記泡が連続的に振動する状態を維持し得る風を供給することを特徴とする［１２］に記載の装置。
［１４］ 前記紡糸ユニットは、前記風供給手段を複数備え、前記高分子溶液の泡発生面に対して略平行に、互いに対向する向きから風を供給するように構成されていることを特徴とする［１２］又は［１３］に記載の装置。
［１５］ 前記紡糸発生部がパイプ形状であることを特徴とする［１２］～［１４］のいずれかに記載の装置。
［１６］ 前記高分子溶液が前記紡糸発生部内で循環するように構成されていることを特徴とする［１５］に記載の装置。
［１７］ 温度・湿度制御手段をさらに備え、前記紡糸ユニットは、少なくとも前記高分子溶液に発生した泡と前記基材との間の空間を含む静電紡糸を行う空間を外気と遮断する遮断部材をさらに備え、前記温度・湿度制御手段は、前記静電紡糸を行う空間内の温度及び絶対湿度を制御するように構成されていることを特徴とする［１２］～［１６］のいずれかに記載の装置。
［１８］ 前記紡糸ユニットを複数備え、前記基材が前記複数の紡糸ユニットを連続的に通過するように構成されていることを特徴とする［１７］に記載の装置。
［１９］ 前記遮断部材の上部に温度及び絶対湿度の調節用の吸気部を備え、前記遮断部材の下部に温度及び絶対湿度の調節用の排気部を備えることを特徴とする［１７］又は［１８］に記載の装置。
［２０］ 前記基材が、不織布又は織布であることを特徴とする［１２］～［１９］のいずれかに記載の装置。
［２１］ 前記基材が、エレクトレット化した不織布又は織布であることを特徴とする［２０］に記載の装置。

本発明の微細繊維集合体の製造方法によれば、高分子溶液に発生した泡に連続的に風を供給し、泡、及び泡の表面から発生した微細繊維に対して外力（より具体的には風力）を加えることにより、微細繊維集合体の紡糸安定性を向上させることができる。

また、本発明の微細繊維集合体の製造装置によれば、高分子溶液に発生した泡に連続的に風を供給する風供給手段を備えることにより、微細繊維集合体の紡糸安定性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る微細繊維集合体の製造装置の構成を示す模式図。 図１に示す製造装置において、風供給手段の構成の別の例を示す模式図。 （ａ）～（ｃ）図１に示す製造装置において、紡糸ユニットの紡糸発生部の構成の別の例を示す模式図。 （ａ）、（ｂ）図１に示す製造装置において、紡糸ユニットの泡発生手段の構成の別の例を示す模式図。 図１に示す製造装置において、紡糸ユニットの紡糸発生部が、その長手方向に一定の長さを有するパイプ形状である態様の例を示す模式図。（ａ）紡糸発生部の長手方向の断面図、（ｂ）（ａ）のＸＸ断面図。 図５に示す態様において、紡糸ユニットの紡糸発生部に収容した高分子溶液を循環式とする構成の例を示す模式図。 図１に示す製造装置において、１つの紡糸ユニットに複数の紡糸発生部を設ける態様の例を示す模式図。 図１に示す製造装置において、静電紡糸を行う空間を外気と遮断し、当該空間の温度及び絶対湿度を制御する構成の一例を示す模式図。 図１に示す製造装置において、静電紡糸を行う空間を外気と遮断し、当該空間の温度及び絶対湿度を制御する構成の別の例を示す模式図。 図８及び図９に示す態様において、紡糸ブースの遮断部材の上部に、温度及び絶対湿度調節用の吸気部を備え、遮断部材の下部に、温度及び絶対湿度調節用の排気部を備える構成の例を示す模式図。 図９に示す製造装置において、１つの紡糸ブースに複数の紡糸ユニットを含める態様の例を示す模式図。 図１１に示す製造装置の、紡糸ブースの内部の平面図を示す模式図。 図１１及び図１２に示す製造装置の変形例であり、紡糸ブースを複数備え、基材が複数の紡糸ブースを連続的に通過する構成の例を示す模式図。 実施例で得られた微細繊維集合体のＳＥＭ像を示す図。（ａ）風を供給した場合、（ｂ）風を供給しない場合。

以下、添付の図面を参照し、本発明の実施の形態を説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施形態に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に制限されるものではない。

［実施の形態１］
本発明の微細繊維集合体の製造装置は、静電紡糸法による微細繊維集合体の製造装置であって、高分子溶液に連続的に発生した泡に電圧を印加することにより静電紡糸を行い、基材上に微細繊維を堆積させるものである。

図１は、本発明の一実施形態に係る微細繊維集合体の製造装置の構成を示す模式図である。

図１に示すように、本実施形態の微細繊維集合体の製造装置１００（以下、単に装置１００とも称する。）は、紡糸ユニット１１０と、微細繊維を堆積させる基材１２０とを備える。

紡糸ユニット１１０は、高分子溶液ＰＳを収容する紡糸発生部１１１と、高分子溶液ＰＳに連続的に泡Ｂを発生させる泡発生手段１１２と、泡Ｂに電圧を印加する電圧印加手段１１３と、泡Ｂに連続的に風を供給する風供給手段１１４と、を備える。

そして、装置１００は、泡Ｂの表面から発生した微細繊維（図示せず。）が基材１２０に堆積するように構成されている。その基本的な紡糸原理は、特許文献１に記載の方法と同様である。

具体的には、紡糸発生部１１１に収容された高分子溶液ＰＳに、泡発生手段１１２によって連続的に泡Ｂを発生させ、泡Ｂに電圧印加手段１１３によって電圧が印加されることで、微細繊維が生成される。この時、微細繊維は泡Ｂの表面から発生するため、高分子溶液ＰＳの表面全体から微細繊維の生成が起こり、この微細繊維が基材１２０に堆積することで、微細繊維集合体が紡糸される。

泡発生手段によって高分子溶液に泡を発生させる方法としては、多孔質材料を介して圧縮空気を通過させる方法や、細管を通じて圧縮空気を通過させる方法が有効である。図１には、前者の方法を採用した場合の構成例を示している。すなわち、装置１００は、泡発生手段１１２として、紡糸発生部１１１の上部に設けられたシート状の多孔質材料１１２ａと、紡糸発生部１１１の下部に設けられた、圧縮空気ＣＡが通過可能な気体通過部１１２ｂと、圧縮空気ＣＡを供給する気体供給手段（図示せず。）を備えている。本実施形態では、気体通過部１１２ｂから多孔質材料１１２ａを介して高分子溶液ＰＳに圧縮空気ＣＡを通過させることにより、高分子溶液ＰＳに連続的に泡Ｂを発生させる。

多孔質材料１１２ａ、又は上述した後者の方法を採用した場合に使用する細管（以下、単に細管という。）は、高分子溶液ＰＳに泡Ｂを発生させるに充分な気孔を有していることと、高分子溶液ＰＳに対する耐久性が確保できる材質であることを満たし、また、圧縮空気ＣＡの圧力に耐え得る構造を有していれば、特に限定されない。したがって、プラスチック、セラミックス、及び金属材料からなる群より選ばれる１種又は２種以上の組み合わせの材料を使用することができる。また、その形状においても、フィルム状、シート状、ブロック状等、様々な態様が使用可能である。

多孔質材料１１２ａ又は細管に供給する圧縮空気ＣＡの圧力は、多孔質材料１１２ａ又は細管中に存在する最大気孔径に依存する。すなわち、この最大気孔径を有する多孔質材料１１２ａ又は細管から圧縮空気ＣＡを通過させ、泡Ｂを発生させるに必要な圧力以上の圧縮空気ＣＡを供給する必要がある。この圧縮空気ＣＡの圧力は、次式で表される圧力Ｐより高いことが望ましい。
Ｐ＝４×γ×ｃｏｓθ／Ｄ
（上記式中、γは、高分子溶液ＰＳの表面張力であり、θは、多孔質材料１１２ａ又は細管と高分子溶液ＰＳとの接触角であり、Ｄは、多孔質材料１１２ａの最大気孔直径又は細管の最大直径である。）

本発明の微細繊維集合体の製造装置を用いて実施可能な本発明の微細繊維集合体の製造方法は、高分子溶液表面に発生させた泡表面から静電紡糸を行うものであるが、この紡糸が効率的に行われるためには、泡の生成と崩壊を効率よく繰り返す必要がある。したがって、上記の関係式で表される圧力以上の圧縮空気を絶えず供給することが重要である。

本発明で紡糸可能なポリマー（すなわち、高分子溶液の溶質である高分子）は、溶液化可能なものであれば、特に限定されず使用可能である。このようなポリマーの例としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリ－ε－カプロラクトン、ポリアクリロニトリル、ポリ乳酸、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。これらのポリマーは、単独もしくは２種以上を混合して使用することも可能である。

上記ポリマーを溶液化させる際の溶媒（すなわち、高分子溶液の溶媒）としては、ポリマーを完全に溶解させ、静電紡糸中に高分子溶液からのポリマー成分の再沈殿が起こらない溶媒であれば、特に限定されず使用可能である。このような溶媒の例としては、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、ジメチルスロホキシド、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、テトラヒドロフラン、アセトン、アセトニトリル、水などが挙げられる。これらの溶媒は、単独もしくは２種以上を混合して使用することも可能である。

中でも、高分子溶液のポリマーがポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）であり、溶媒がジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）であると、圧縮空気による泡の発生と崩壊に伴う溶媒の揮発が生じにくく、また、静電紡糸中に空気中の水分との反応が起こることが抑制され、微細繊維集合体の紡糸安定性が増すため、好ましい。

高分子溶液のポリマー濃度としては、圧縮空気による泡の発生と崩壊が連続して維持される粘性であれば、特に限定されることはないが、０．５重量％～４０重量％程度が好ましい。例えば、高分子溶液のポリマーがポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）であり、溶媒がジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）である態様では、ポリマー濃度は、１重量％～３０重量％が好ましく、５重量％～２０重量％がより好ましく、１０重量％～１５重量％がさらに好ましい。

また、高分子溶液には、任意の添加剤が添加されていてもよい。添加剤の用途（使用目的）は特に限定されないが、例えば、泡Ｂの表面から発生した微細繊維がより微細な繊維へ分化するのを助ける目的で使用されるもの等が挙げられる。また、添加剤の濃度としては、微細繊維集合体の紡糸の安定性を損なわない濃度であれば、特に限定されることはなく、高分子溶液のポリマー及び溶媒の種類、ポリマーの濃度等を考慮して、適宜調節可能である。具体的には、高分子溶液のポリマーがポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）である態様では、添加剤として、塩化カルシウムを用いることができる。例えば、１０重量％～１５重量％の濃度でポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）をジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）に溶解させた高分子溶液では、塩化カルシウムの濃度は、０重量％超～０．０１重量％の範囲とすることができる。塩化カルシウムの濃度を０．０１重量％程度とすると、微細繊維の分化が促進されやすく、基材上に形成される微細繊維集合体を構成する微細繊維は、平均繊維径が小さく、かつ、アスペクト比が大きくなる。この場合に得られる微細繊維集合体は、必要に応じて基材から分離させることも比較的容易であるので、自立膜として利用する場合や、基材以外の材料と組み合わせて使用する場合に有利である。塩化カルシウムの濃度を０．００８重量％程度とすると、微細繊維の分化が促進されることで、主として細く枝分かれした形状の微細繊維で構成された微細繊維集合体が得られやすい。この場合に得られる微細繊維集合体は、基材の材質を適切に選択することで、基材との密着性が良好な材料として利用できる。塩化カルシウムの濃度を０．００５重量％程度もしくはそれ以下とすると、上述した場合と比べて微細繊維の分化は生じにくいが、微細繊維集合体の繊維径分布を広くすることができるので、微細繊維集合体の用途等に応じて、そのような濃度を選択することも有効である。

本発明の微細繊維集合体の製造装置の一実施形態に係る装置１００において、静電紡糸を行う際に、電圧印加手段１１３によって高分子溶液ＰＳに印加する電圧は、紡糸が連続的に行われる状態を維持し得る電圧であれば、特に限定されることはない。通常、０．５ｋＶ～１００ｋＶの範囲が好適に使用される。

基材１２０としては、対向電極としての機能を果たすものであれば、特に限定されず、各種の材料が使用可能である。基材１２０の材質としては、例えば、樹脂、ガラス、金属、紙、布などが挙げられる。また、基材１２０は、不織布であってもよく、織布であってもよい。さらに、基材１２０として使用する不織布及び織布は、任意の方法でエレクトレット化されたものであってもよい。

装置１００において、電界紡糸を行う際の泡Ｂと基材１２０の間隔は、紡糸により生成した微細繊維集合体の構造が維持できる間隔であれば、特に限定されることなく、適宜選択可能である。この間隔が短すぎる場合は、圧縮空気ＣＡにより発生した泡Ｂからの水滴が、基材１２０上に堆積した微細繊維集合体に付着し、繊維構造が破壊される危険性がある。また、この間隔が長すぎる場合は、高分子溶液全体から微細繊維が効率的に発生せず、微細繊維集合体を作製することが困難な場合がある。泡Ｂの表面から基材１２０までの好ましい間隔は、３ｃｍ～３０ｃｍである。また、泡Ｂの表面から基材１２０までの間隔は、微細繊維集合体の製造スケール、すなわち、紡糸発生部１１１の容積や基材１２０のサイズなどを考慮して選択することがより好ましい。例えば、比較的小さいスケール（ラボスケールなど）では、泡Ｂの表面から基材１２０までの間隔は、３ｃｍ～１５ｃｍであってよく、より大きいスケール（工場レベルでの製造、プラントスケール）では、泡Ｂの表面から基材１２０までの間隔は、１４ｃｍ～３０ｃｍであってよい。

紡糸発生部１１１の材質は、特に限定されないが、通常、ステンレススチールなどの耐食性に優れる金属製であることが好ましい。

ここで、装置１００では、風供給手段１１４によって泡Ｂに連続的に風が供給される。

泡Ｂに風が供給されることにより、泡Ｂに対して風力、すなわち外力が与えられ、泡Ｂが振動する。また、高分子溶液ＰＳの表面に発生した複数の泡Ｂが振動することで、泡Ｂ同士が衝突する頻度が高くなる。これにより、泡Ｂにおいて物理的・化学的分子間力が減少した状態にある鎖状高分子が静電気の場で繊維に分散しやすくなり、泡Ｂの表面からの微細繊維の発生が促進される。さらに、泡Ｂの表面から発生した微細繊維に対しても風力（外力）が作用し、より微細な繊維への分化が生じる。そのため、従来の方法と比べて微細繊維の生成と紡糸をより安定して行うことでき、かつ、従来と比べてより微細な繊維の集合体を得ることができる。

静電紡糸法においてこのような構成を採用することは、本発明とは紡糸原理を全く異にする、従来のノズルを使用する静電紡糸法や回転ロールを使用する静電紡糸法では着想し得ないことである。また、特許文献１に記載の方法において、微細繊維が発生する部位に外力（具体的には風力）を加えることで微細繊維集合体の紡糸安定性が向上する効果が得られることは思いもよらぬ、驚くべきことであった。

ここで、泡Ｂに対して外力を加える観点からは、例えば、風供給手段１１４の代わりに、高分子溶液ＰＳを収容した紡糸発生部１１１を振動可能に構成された振動手段（図示せず。）を設けることで、高分子溶液ＰＳの表面に発生した泡Ｂを振動させるようにしてもよい。このような構成は、比較的小さいスケール（ラボスケールなど）で微細繊維集合体を作製する場合に有効であり得る。

一方、上記振動手段のように泡Ｂに対して間接的に外力を加える態様では、泡Ｂの表面から発生した微細繊維に対して外力を加えることが難しいため、製造スケールの大きさにかかわらず、上記振動手段を用いる場合には、風供給手段１１４と併用することがより好ましい。また、工場レベルでの製造（プラントスケール）においては、省エネルギー性やメンテナンス性の観点などから、装置構成を簡略化することが望ましく、上記振動手段を用いることは必ずしも要しない。言い換えると、風供給手段１１４を備える装置１００によれば、上述した効果を確実に、かつ、効率的に得ることができる。

風供給手段１１４としては、泡Ｂに連続的に風を供給することができるものであれば、特に限定されることはない。例えば、風供給手段１１４としては、一般的な送風機を使用することができる。送風機としては、例えば、軸流送風機（プロペラファン）、輻流送風機（シロッコファン、ターボファン）、斜流送風機（斜流ファン）、横断流送風機（クロスフローファン）などが挙げられる。

ここで、風供給手段１１４から供給される風の量（風量：風供給手段が単位時間当たりに移動させる空気量）、速さ（風速：風供給手段により泡に与えられる風の速さ）、及び向き（風向：風供給手段により泡に与えられる風の向き）などは、上述した風供給手段１１４によってもたらされる効果に鑑みて、適宜調節することができ、特定の条件に限定されないことに留意されたい。

例えば、風供給手段１１４から供給される風が弱すぎる（風速が小さすぎる）と、上述した効果が十分に得られない場合がある。一方、泡Ｂに対して外力を加える観点からは、風供給手段１１４から供給される風は強い（風速が大きい）ことが望ましいが、過剰に強すぎる（風速が大きすぎる）と、泡Ｂが風下に集まり、高分子溶液ＰＳから基材１２０への紡糸に支障が出る虞がある。しかし、そのような場合であっても、例えば、紡糸発生部１１１の開口部（高分子溶液ＰＳの表面）に対する基材１２０の位置を風下側に調整したり、基材１２０を可動式にしたりすることで対処することは可能である。

言い換えると、風供給手段１１４から供給される風は、高分子溶液ＰＳの表面に発生した泡Ｂが連続的に振動する状態を維持し得る風であればよい。

［実施の形態２］
本発明の別の実施形態では、高分子溶液の泡発生面に対して略平行に、互いに対向する向きから風を供給する構成を採用することができる。

図２は、装置１００において、風供給手段１１４の構成の別の例を示す模式図である。なお、図２では、図１と同様の構成要素には同じ符号を付し、以下では詳細な説明を省略する。また、図２では、分かりやすさのために、電圧印加部１１３、及び電圧印加部１１３と紡糸発生部１１１、基材１２０をつなぐ配線等は省略している。図３～図１３についても同様に、図１と同様の構成要素には同じ符号を付し、また、装置１００の構成要素の一部を省略する場合がある点に留意されたい。

図２に示す態様では、紡糸発生部１１１の両側に、２つの風供給手段１１４ａ、１１４ｂが配置されている。風供給手段１１４ａからは、図２の紙面右側から左側に向けて風が供給され、風供給手段１１４ｂからは、図２の紙面左側から右側に向けて風が供給される。これにより、図２に示す態様では、装置１００は、風供給手段１１４ａ、１１４ｂから、高分子溶液ＰＳの泡発生面に対して略平行に、互いに対向する向きから風を供給するように構成されている。

ここで、装置１００では、高分子溶液ＰＳの表面全体に泡Ｂの発生があるため、装置１００が稼働した状態では、高分子溶液ＰＳの泡発生面は一様ではない。また、実際に風供給手段１１４から供給される風の向きは、完全に一方向ではなく、一定の幅を有し得る。そのため、本発明においては、装置１００が停止した状態において、紡糸発生部１１１に収容された高分子溶液ＰＳの表面（上面）に対する、風供給手段１１４から供給される風の主たる向き（例えば、軸流送風機の場合には軸の向き）を表すベクトルが、水平視において略平行であればよい。なお、略平行とは、両者が完全に平行である場合のみならず、少し傾きがあったとしても実質的に平行であると評価される場合を含む意味であり、一方に対する他方の傾きが例えば－１０°～＋１０°の場合を含む。

図２に示す態様によれば、図１に示すように、１つの風供給手段１１４により、一定の方向から風を供給する態様と比較して、風の強さ（風速）や風量などに起因する、高分子溶液ＰＳから基材１２０への紡糸に対する意図しない影響を抑制することが容易になる。例えば、風供給手段１１４ａ、１１４ｂから供給される風の強さ（風速）を同じに設定した場合には、風を供給することによる効果を損なうことなく、基材１２０上の意図した位置に、高分子溶液ＰＳから微細繊維を安定して紡糸することができる。もちろん、必要に応じて、風供給手段１１４ａ、１１４ｂから供給される風の強さ（風速）を互いに異なるようにしてもよく、その場合であっても、基材１２０の位置を適切に調整するなどすることによって、風を供給することによる効果を損なうことなく、基材１２０上の意図した位置に、高分子溶液ＰＳから微細繊維を安定して紡糸することは可能である。

［実施の形態３］
本発明のさらに別の実施形態では、紡糸発生部の形状を変更することができる。言い換えると、装置１００において、紡糸発生部１１１の形状は、図１に示すような断面が矩形のもの（外観形状が円筒形状のもの、直方体形状のものなど）に限定されない。

図３（ａ）～（ｃ）は、装置１００において、紡糸ユニット１１０の紡糸発生部１１１の構成の別の例を示す模式図である。

図３（ａ）に示す態様では、紡糸発生部１１１は、断面が、下部（底部）にかけてややすぼまった形状（逆台形）である。本態様では、紡糸発生部１１１は、上面側から見た平面視において、外形が円形であってもよく、矩形であってもよく、多角形であってもよい。

図３（ｂ）に示す態様では、紡糸発生部１１１は、断面が、略半円形状である。本態様では、紡糸発生部１１１は、上面側から見た平面視において、外形が円形であってもよく、楕円形であってもよい。

図３（ｃ）に示す態様では、紡糸発生部１１１は、断面が、図３（ｂ）に示す態様の略半円形状よりも開口部が狭い、略円形である。本態様では、紡糸発生部１１１は、上面側から見た平面視において、外形が円形であってもよく、楕円形であってもよい。

ここで、上述したように、装置１００では、泡発生手段によって高分子溶液に泡を発生させる方法として、細管を通じて圧縮空気を通過させる方法を採用することも可能である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、装置１００において、紡糸ユニット１１０の泡発生手段１１２の構成の別の例を示す模式図である。

図４（ａ）に示す態様では、泡発生手段１１２は、図１に示したシート状の多孔質材料１１２ａに代えて、気体通過部１１２ｂを介して紡糸発生部１１１に収容された高分子溶液ＰＳ内に挿入された細管１１２ｃを備えている。すなわち、図４（ａ）に示す態様では、気体通過部１１２ｂは、紡糸発生部１１１の内部に細管１１２ｃを導入するための導入部としての役割を果たし、気体供給手段（図示せず。）から供給される圧縮空気ＣＡが、気体通過部１１２ｂを介して高分子溶液ＰＳ内に挿入された細管１１２ｃを通じて通過することで、高分子溶液ＰＳに泡Ｂを発生させる。図４（ｂ）に示す態様は、紡糸発生部１１１の形状が、図３（ｃ）に示す態様であることを除いて、図４（ａ）に示す態様と同様である。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す態様において、細管１１２ｃは、多孔質素材で形成された中空の筒状体であり、その一端から圧縮空気ＣＡが通過可能とされており、他端（圧縮空気ＣＡの流れの下流側の端部）は閉じている。当該他端は開いていてもよいが、閉じていると、細管１１２ｃに圧縮空気ＣＡが供給されたときに、高分子溶液ＰＳ内に挿入された部分のより広い範囲から、高分子溶液ＰＳに対して圧縮空気ＣＡが供給され、泡Ｂが発生しやすくなるため、好ましい。

ここで、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示したように、装置１００が、泡発生手段１１２として細管１１２ｃを備える態様では、図１に示すようなシート状の多孔質材料１１２ａと比べて、より効率的に高分子溶液ＰＳに連続的に泡Ｂを発生させることが可能であり得る。加えて、紡糸発生部１１１の形状が、図４（ｂ）に示すような断面略円形である態様の場合、図４（ａ）に示すような断面矩形である態様と比べて、発生した泡Ｂが、紡糸発生部１１１の上部の開口部に集まりやすく、高分子溶液ＰＳの表面により多くの泡Ｂが集中する結果、泡Ｂの表面での微細繊維の発生も起こりやすくなる。また、図４（ｂ）に示す態様では、図４（ａ）に示す態様と比べて、紡糸発生部１１１の開口部が狭く、高分子溶液ＰＳの表面から発生する泡Ｂの範囲が狭い。そのため、図４（ｂ）に示す態様では、風供給手段１１４から供給される風を、泡Ｂに対してより効率よく当てることができる。これにより、微細繊維集合体の紡糸をより安定させることができる。すなわち、装置１００では、紡糸発生部１１１の形状と泡発生手段１１２の構成を適宜変更して組み合わせることにより、基材１２０上への微細繊維の堆積様式を所望のものとすることができる。

ここで、例示的な一局面として、工場レベルでの製造（プラントスケール）に好適な態様について説明する。本態様では、基材は一定の厚みを有するシート状であり、任意の供給手段によって紡糸発生部の上部に連続的に供給され、基材の所定の範囲に微細繊維集合体を連続的に紡糸する場合を想定する。このような場合、紡糸発生部は、その長手方向（言い換えると、基材の幅方向（基材の供給方向に直行する向き））に、一定の長さを有する構成であることが望ましい。すなわち、本態様では、紡糸発生部が、その長手方向に一定の長さを有するパイプ形状であり、高分子溶液を収容したパイプ形状の紡糸発生部から静電紡糸を行うことが好ましい。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、装置１００において、紡糸ユニット１１０の紡糸発生部１１１の構成が上記態様である場合の例を示す模式図である。図５（ａ）は、紡糸発生部１１１の長手方向の断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＸＸ断面図である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す態様では、紡糸発生部１１１の長手方向の断面は矩形である。すなわち、紡糸発生部１１１は、断面が略円形（図３（ｃ）に示す態様と同様）であり、かつ、長手方向の断面は矩形であり、外観形状としてパイプ形状を有する。また、紡糸発生部１１１は、その上部において長手方向に延びる開口部を有し、当該開口部において、高分子溶液ＰＳの表面に発生した泡Ｂが露出されるように構成されている。なお、紡糸発生部１１１の開口部は、単なる空間であってもよいが、任意の補助部材を設けることで隙間（例えば、スリット状の隙間）１１１ｓを備えるようにしてもよい。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す態様は、後者の場合の一例であり、このようなスリット状の隙間１１１ｓを備えることで、発生した泡Ｂが意図せずに分散することが抑制され、基材１２０上への微細繊維の紡糸がより安定する。

また、本態様では、図５（ａ）に示すように、泡発生手段１１２は、２つの細管１１２ｃを備え、それぞれの細管１１２ｃは、紡糸発生部１１１の長手方向の両端に設けられた気体通過部１１２ｂを介して、紡糸発生部１１１に収容された高分子溶液ＰＳ内に挿入されている。そして、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、２つの細管１１２ｃは、紡糸発生部１１１の長手方向の中央部付近において、互いにすれ違うように配置されている。なお、図５（ｂ）では、２つの細管１１２ｃが、左右方向にずれた配置である例を示しているが、紡糸発生部１１１の内径及び細管１１２ｃの外径などを考慮して、左右方向のずれがない配置としてもよい。

ここで、上述したように、本態様では、シート状の基材の所定の範囲に微細繊維集合体を連続的に紡糸する場合を想定しているため、紡糸発生部１１１において、微細繊維の紡糸に十分な量の高分子溶液ＰＳを維持することが望ましい。そのための構成の一例を図６に示す。

図６は、図５に示す態様において、紡糸ユニット１１０の紡糸発生部１１１に収容した高分子溶液ＰＳを循環式とする構成の例を示す模式図である。なお、図６では、紡糸発生部１１１及び後述する回収手段１１５は、その長手方向から見た側面視で示している。

図６に示す態様では、装置１００は、紡糸発生部１１１の開口部において、高分子溶液ＰＳの表面での泡Ｂの発生と崩壊の繰り返しに伴って、高分子溶液ＰＳの一部が紡糸発生部１１１の外側に出ることを許容する構成とされている。すなわち、図６に示す態様では、高分子溶液ＰＳは、紡糸発生部１１１の開口部に任意的に設けられた補助部材の間（スリット状の隙間１１１ｓ）から、紡糸発生部１１１の外側に出て、オーバーフローすることが可能とされている。図６では、この様子を、矢印と符号ＰＳ－ＯＦで示している。

オーバーフローした高分子溶液ＰＳは、紡糸発生部１１１の下側に設けられた回収手段１１５によって回収される。そして、回収された高分子溶液ＰＳは、回収手段１１５の底部に設けられた回収部１１５ａを通じて、回収手段１１５と連結されたタンク１１６に集められるように構成されている。図６では、この様子を、矢印と符号ＰＳ－ＲＥで示している。ここで、回収手段１１５としては、例えば、一定の深さを有する部材（いわゆる樋もしくは受け皿）が挙げられるが、これに限定されない。また、図６では、回収手段１１５が２つの回収部１１５ａを有する態様を示しているが、回収部１１５ａの数はこれに限定されず、任意の数とすることができる。

タンク１１６は、紡糸発生部１１１の底部に設けられた高分子溶液供給部１１１ａと連結されており、集められた高分子溶液ＰＳは、タンク１１６から紡糸発生部１１１へ供給可能とされている。図６では、この様子を、矢印と符号ＰＳ－ＩＮで示している。なお、タンク１１６には、回収手段１１５によって回収された高分子溶液ＰＳだけでなく、装置１００の始動時に必要とされる量の高分子溶液ＰＳ、あるいは、さらに予備の分量を含めた量の高分子溶液ＰＳが収容されていてもよい。なお、図６では、紡糸発生部１１１が３つの高分子溶液供給部１１１ａを有する態様を示しているが、高分子溶液供給部１１１ａの数はこれに限定されず、任意の数とすることができる。

このような構成を有する装置１００によれば、高分子溶液ＰＳが、紡糸発生部１１１内で循環を繰り返すことにより、紡糸発生部１１１に収容した高分子溶液ＰＳの濃度の偏りやよどみを抑制もしくは低減することができるので、微細繊維集合体の紡糸の安定性が向上する。また、本態様では、回収手段１１５によって回収された高分子溶液ＰＳを再利用し、紡糸発生部１１１に高分子溶液ＰＳを連続的もしくは間欠的に供給することが可能な構成であるので、高分子溶液ＰＳのロスを低減することができ、ひいては、微細繊維集合体の製造コストを抑えることができる。そのため、特にプラントスケールでの製造において好適である。

さらに、紡糸発生部がパイプ形状である態様では、１つの紡糸ユニット当たりの紡糸発生部の数は１つに限定されず、２つ以上とした構成とすることも容易である。図７は、装置１００において、１つの紡糸ユニット１１０に複数の紡糸発生部１１１を設ける態様の例を示す模式図である。なお、図７では、紡糸発生部１１１は、その開口部（上部）側から見た平面視で示し、任意的に設けられる補助部材、及び図６を参照して説明した回収手段１１５等は省略している。

図７に示す態様では、紡糸ユニット１１０は、３つの紡糸発生部１１１を有し、各々の紡糸発生部１１１は、外観形状がパイプ形状である。また、図７に示す態様では、紡糸発生部１１１の長手方向の両端に、風供給手段１１４ａ、１１４ｂが配置されている。本態様においても、図２を参照して説明したように、風供給手段１１４ａ、１１４ｂから、紡糸発生部１１１の開口部、すなわち、高分子溶液ＰＳの泡発生面に対して略平行に、互いに対向する向きから風を供給するように構成されている。言い換えると、１つの紡糸ユニット１１０に複数の紡糸発生部１１１を設ける態様では、各々の紡糸発生部１１１に対して風供給手段１１４を設けることは必ずしも要せず、高分子溶液ＰＳの泡発生面に対して略平行に、互いに対向する向きから風を供給する構成とすることは可能である。具体的には、例えば、風供給手段１４が軸流送風機である場合、プロペラ（羽根）の大きさと紡糸発生部１１１のサイズ（パイプ形状の短手方向の長さ（径））を適宜調節すればよい。

［実施の形態４］
本発明のさらに別の実施形態では、静電紡糸を行う空間を外気と遮断し、当該空間の温度及び絶対湿度を制御する構成を採用することができる。図８は、装置１００において、当該構成の一例を示す模式図である。図９は、装置１００において、当該構成の別の例を示す模式図である。

図８に示す態様において、紡糸ユニット１１０及び基材１２０は、図１と同様の構成である。そして、本態様では、紡糸ユニット１１０は、遮断部材１１７を備え、遮断部材１１７は、静電紡糸を行う空間ＥＳを外気と遮断している。ここで、静電紡糸を行う空間ＥＳは、少なくとも、高分子溶液ＰＳに発生した泡Ｂと基材１２０との間の空間Ｓを含む。なお、以下では、遮断部材１１７を備えた紡糸ユニット１１０を、紡糸ブース１１０Ｂとも称する。

また、図８に示す態様では、装置１１０は、温度・湿度制御手段１３０を備える。温度・湿度制御手段１３０は、通気管１３０ａを介して紡糸ブース１１０Ｂの遮断部材１１７と連結されており、紡糸ブース１１０Ｂ内の（すなわち、静電紡糸を行う空間ＥＳ内の）温度及び絶対湿度を制御可能に構成されている。

図９に示す態様では、紡糸発生部１１１が、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して説明したようなパイプ形状であり、泡発生手段１１２として２つの細管１１２ｃを備え、紡糸発生部１１１の長手方向の両端に、風供給手段１１４として風供給手段１１４ａ、１１４ｂが配置されていることを除いて、紡糸ユニット１１０及び基材１２０の構成は、図８に示す態様と同様である。

そして、図９に示す態様でも、図８に示す態様と同様に、紡糸ユニット１１０は、遮断部材１１７を備え、遮断部材１１７は、静電紡糸を行う空間ＥＳを外気と遮断している。ここで、静電紡糸を行う空間ＥＳは、少なくとも、高分子溶液ＰＳに発生した泡Ｂと基材１２０との間の空間Ｓを含む。

また、図９に示す態様でも、図８に示す態様と同様に、装置１１０は、温度・湿度制御手段１３０を備える。温度・湿度制御手段１３０は、通気管１３０ａを介して紡糸ブース１１０Ｂの遮断部材１１７と連結されており、紡糸ブース１１０Ｂ内の（すなわち、静電紡糸を行う空間ＥＳ内の）温度及び絶対湿度を制御可能に構成されている。

なお、図８及び図９に示す態様において、温度・湿度制御手段１３０としては特に限定されず、従来の空調機等を使用することができる。また、通気管１３０ａとしては特に限定されず、従来のダクト等を使用することができる。

このように、紡糸ユニット１１０を紡糸ブース１１０Ｂとして構成し、温度・湿度制御手段１３０を用いて、静電紡糸を行う空間ＥＳ内の温度及び絶対湿度を所定の範囲内に制御することにより、微細繊維集合体の紡糸安定性を高めることができる。

温度・湿度制御手段１３０によって制御される、静電紡糸を行う空間ＥＳ内の温度範囲としては特に限定されることはないが、例えば、２５℃～４２℃の範囲内であってもよく、３０℃～４０℃の範囲内であってもよく、３４℃～３７℃の範囲内であってもよい。また、静電紡糸を行う空間ＥＳ内の絶対湿度としては特に限定されることはないが、例えば、１０ｇ／ｍ^３以下であってもよく、８ｇ／ｍ^３以下であってもよく、６ｇ／ｍ^３以下であってもよい。

ここで、図８及び図９に示す態様では、紡糸ブース１１０Ｂの左上部において、通気管１３０ａを介して紡糸ブース１１０Ｂの遮断部材１１７と温度・湿度制御手段１３０が連結されている状態を示しているが、当該連結の態様はこれに限定されず、装置１００のサイズ、すなわち、微細繊維集合体の製造スケール等に応じて適宜設計することができる。

例示的な一局面として、工場レベルでの製造（プラントスケール）においては、図１０に示すように、紡糸ブース１１０Ｂの遮断部材１１７の上部に、温度及び絶対湿度調節用の吸気部（吸気口、通風孔）１１７ａを備え、遮断部材１１７の下部に、温度及び絶対湿度調節用の排気部（排気口、通風孔）１１７ｂを備えることが好ましい。プラントスケールでは、微細繊維集合体の製造に用いる高分子溶液ＰＳの量、つまり、ポリマーを溶液化させる際に使用する溶媒の量が多いため、微細繊維集合体の紡糸中に不可避的に生じ得る溶媒の揮発による影響に留意する必要がある。例えば、高分子溶液の溶媒としてジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）を用いる場合、ＤＭＡｃの蒸気密度は３．０１（空気＝１）であるため、揮発した溶媒が紡糸ブース１１０Ｂの下部（底部）に滞留しやすく、これにより、微細繊維集合体の紡糸安定性に意図しない影響を及ぼしたり、紡糸ブース１１０Ｂ内の作業者の安全性が損なわれたりする虞がある。そこで、遮断部材１１７の下部に、温度及び絶対湿度調節用の排気部１１７ｂを設けることによって、このような事象に対処することが可能となる。また、遮断部材１１７の上部に、温度及び絶対湿度調節用の吸気部１１７ａを設けると、高分子溶液ＰＳに発生した泡Ｂと基材１２０との間の空間Ｓに対して、温度・湿度制御手段１３０から供給される空気が直接的に作用することを回避しやすいため、望ましい。

［実施の形態５］
本発明のさらに別の実施形態では、複数の紡糸ユニットを一組として、静電紡糸を行う空間を外気と遮断し、当該空間の温度及び絶対湿度を制御する構成を採用することができる。言い換えると、紡糸ブース内に含まれる紡糸ブースは１つに限定されず、１つの紡糸ブースの内部に、２つ以上の紡糸ユニットが含まれていてもよい。

図１１は、図９に示す装置１００において、１つの紡糸ブース１１０Ｂに複数の紡糸ユニット１１０を含める態様の例を示す模式図である。
図１２は、図１１に示す装置１００の、紡糸ブース１１０Ｂの内部の平面図を示す模式図である。

図１１に示す態様では、装置１００は、１つの紡糸ブース１１０Ｂ、基材１２０、及び温度・湿度制御手段１３０を備えている。基材１２０は、基材ロール１２０ａから連続的に供給され、図１１の紙面左側から右側に向かって紡糸ブース１１０Ｂを通過可能とされている。

紡糸ブース１１０Ｂは、遮断部材１１７を備え、遮断部材１１７の上部に、温度及び絶対湿度調節用の吸気部１１７ａを備え、遮断部材１１７の下部に、温度及び絶対湿度調節用の排気部１１７ｂを備える。紡糸ブース１１０Ｂの吸気部１１７ａは、通気管１３０ａを介して温度・湿度制御手段１３０と連結されている。

また、紡糸ブース１１０Ｂは、ｘ個の紡糸ユニット１１０ａ、１１０ｂ、・・・、１１０ｘを備え、各々の紡糸ユニットは、支持台１１８に固定された２つの紡糸発生部１１１を備える。なお、図１１に示す態様では、紡糸発生部１１１はパイプ形状である例を示しているが、紡糸発生部１１１の形状はこれに限定されない。また、支持台１１８に固定される紡糸発生部１１１の数は例示であり、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。加えて、支持台１１８には、図６を参照して説明した回収手段１１５やタンク１１６、及び回収手段１１５とタンク１１６と紡糸発生部１１１をそれぞれ連結するための連結部材が配置されていてもよいが、図１１ではこれらの構成要素は省略している。

すなわち、図１１に示す態様では、装置１００は、ｘ個の紡糸ユニット１１０を備え、各々の紡糸ユニットは、２つの紡糸発生部１１１を備える。そして、ｘ個の紡糸ユニットが一組となり、遮断部材１１７によって紡糸ブース１１０Ｂとして構成されている。

さらに、図１１に示す態様では、図１２に示すように、各々の紡糸ユニットについて、紡糸発生部１１１の長手方向の両端に、風供給手段１１４として風供給手段１１４ａ、１１４ｂが配置されている。これにより、図１１及び図１２に示す態様では、装置１００は、紡糸ブース１１０Ｂ内の各々の紡糸ユニットについて、風供給手段１１４ａ、１１４ｂから、高分子溶液ＰＳの泡発生面に対して略平行に、互いに対向する向きから風を供給するように構成されている。

このように、複数の紡糸ユニット１１０を一組として紡糸ブース１１０Ｂを構成し、温度・湿度制御手段１３０を用いて、静電紡糸を行う空間ＥＳ内の温度及び絶対湿度を所定の範囲内に制御することにより、微細繊維集合体の紡糸安定性を高めることができるとともに、より大きいサイズを有する基材１２０に微細繊維を連続的に堆積させて大面積の微細繊維集合体を紡糸することができる。

［実施の形態６］
本発明のさらに別の実施形態では、上述した実施の形態５の変形例として、紡糸ブースを複数備え、基材がこれら複数の紡糸ブースを連続的に通過する構成を採用することができる。図１３は、装置１００において、当該構成の一例を示す模式図である。

図１３に示す態様では、装置１００は、２つの紡糸ブース１１０Ｂ１、１１０Ｂ２、基材１２０、及び温度・湿度制御手段１３０を備えている。基材１２０は、基材ロール１２０ａから連続的に供給され、図１３の紙面左側から右側に向かって紡糸ブース１１０Ｂ１、１１０Ｂ２を連続的に通過可能とされている。

紡糸ブース１１０Ｂ１、１１０Ｂ２は、それぞれ、遮断部材１１７を備え、遮断部材１１７の上部に、温度及び絶対湿度調節用の吸気部１１７ａを備え、遮断部材１１７の下部に、温度及び絶対湿度調節用の排気部１１７ｂを備える。紡糸ブース１１０Ｂ１、１１０Ｂ２の吸気部１１７ａは、それぞれ、通気管１３０ａを介して温度・湿度制御手段１３０と連結されている。

また、紡糸ブース１１０Ｂ１、１１０Ｂ２は、それぞれ、２つの紡糸ユニット１１０ａ、１１０ｂを備える。紡糸ユニット１１０ａ、１１０ｂは、それぞれ、支持台１１８に固定された２つの紡糸発生部１１１を備える。なお、図１３に示す態様では、紡糸発生部１１１はパイプ形状である例を示しているが、紡糸発生部１１１の形状はこれに限定されない。また、支持台１１８に固定される紡糸発生部１１１の数は例示であり、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。加えて、支持台１１８には、図６を参照して説明した回収手段１１５やタンク１１６、及び回収手段１１５とタンク１１６と紡糸発生部１１１をそれぞれ連結するための連結部材が配置されていてもよいが、図１３ではこれらの構成要素は省略している。

すなわち、図１３に示す態様では、装置１００は、計４つの紡糸ユニット１１０を備え、各々の紡糸ユニットは、２つの紡糸発生部１１１を備える。そして、４つの紡糸ユニット１１０は、２つずつが一組となり、各組が遮断部材１１７によって紡糸ブース１１０Ｂ１、１１０Ｂ２として構成されている。

さらに、図１３に示す態様では、各々の紡糸ユニットについて、紡糸発生部１１１の長手方向の両端に、風供給手段が配置され得るが、当該態様は図１２と同様であるので、図示を省略する。

このように、複数の紡糸ユニット１１０を一組として紡糸ブース１１０Ｂを構成する際に、１つの紡糸ブース当たりの紡糸ユニットの数を一定の範囲に設定することで、温度・湿度制御手段１３０を用いて行われる、静電紡糸を行う空間ＥＳ内の温度及び絶対湿度の制御がより効率的になり、微細繊維集合体の紡糸安定性をより高めることができる。加えて、１つの紡糸ブースの大きさ、すなわち、遮断部材の大きさをコンパクトにすることができるので、装置全体の大きさもコンパクトになり、微細繊維集合体の生産性の向上が期待できる。なお、１つの紡糸ブース当たりの紡糸ユニットの数は特に限定されないが、例えば、１つの紡糸ブース当たり、紡糸ユニットの数は、１０台以下であってもよく、７台以下であってもよく、５台以下であってもよく、３台以下であってもよい。

以下に本発明の実施例を示すが、本発明は、以下の実施例の範囲に制限されるものではない。

［実施例１］
図１１に模式的に示したように、複数の紡糸ユニットを一組として、静電紡糸を行う空間を外気と遮断し、当該空間の温度及び絶対湿度を制御する構成を備える製造装置を用いて、微細繊維集合体の製造を行った。

ここで、紡糸ブース１１０Ｂ内の紡糸ユニット１１０の数は７つとし、１つの紡糸ユニット１１０当たり３つの紡糸発生部１１１を設け、紡糸発生部１１１の長手方向の両端に、風供給手段１１４ａ、１１４ｂを配置した（図７参照）。

紡糸発生部１１１は、外観形状がパイプ形状であり、短手方向の長さ（外径）が３４．０ｍｍ（呼径２５Ａ）、長手方向の長さが２ｍの、ステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製とした。紡糸発生部１１１は、その上部において長手方向に延びる開口部を有し、補助部材を設けることでスリット状の隙間１１１ｓを備えるように構成した。紡糸発生部１１１の下側には回収手段１１５を設け、オーバーフローした高分子溶液ＰＳが回収手段１１５によって回収され、回収された高分子溶液ＰＳがタンク１１６を通じて紡糸発生部１１１に供給される、循環式とした（図５（ａ）、図５（ｂ）及び図６参照）。

風供給手段１１４ａ、１１４ｂとしては軸流送風機（羽根の直径が約４５０ｍｍのプロペラファン）を用い、風の強さ（風速）を三段階（弱・中・強）に設定可能な構成とした。なお、事前の予備実験において、いずれの強さの風（弱風、中風及び強風）でも、高分子溶液ＰＳの表面に発生した泡Ｂが連続的に振動する状態を維持し得る風であることを確認した。また、風速メーターを用いて、１つの紡糸ユニットを構成する３つの紡糸発生部の両端及び中央の３箇所（計９箇所）における風速を測定し、これらの平均値を算出したところ、本実施例で用いた装置構成では、弱風、中風及び強風の風速は、それぞれ、２．２３ｍ／ｓ、２．６８ｍ／ｓ、３．３９ｍ／ｓと計算された。

高分子溶液ＰＳとして、１３．５重量％のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）をジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）に溶解させた溶液を調製した。なお、高分子溶液ＰＳには、添加剤として、０．００８重量％の塩化カルシウムを含めた。

基材１２０としてはエレクトレット化した不織布を用い、基材ロール１２０ａから供給される基材１２０の供給速度を１４．４ｍ／ｍｉｎに設定した。ここで、基材１２０と、高分子溶液ＰＳに発生させる泡Ｂとの間隔が２２．５ｃｍ±３ｃｍとなるように調整した。

温度・湿度制御手段１３０としては従来の空調機を使用し、通気管１３０ａとして配設したダクトを介して紡糸ブース１１０Ｂ内の温度及び絶対湿度を制御可能とした。基材１２０への微細繊維集合体の紡糸中の、紡糸ブース１１０Ｂ内の温度及び絶対湿度は、約３５℃及び約３．７４ｇ／ｍ^３であった。

調製した高分子溶液ＰＳを紡糸発生部１１１に投入し、気体通過部１１２ｂを介して高分子溶液ＰＳ内に挿入された細管１１２ｃを通じて、０．０５ＭＰａ～０．０６ＭＰａ（５０ｋＰａ～６０ｋＰａ）の圧縮空気ＣＡを供給し、高分子溶液ＰＳの表面に泡Ｂを発生させた。泡Ｂは、高分子溶液ＰＳの表面において発生と崩壊を繰り返しながら、紡糸発生部１１１の開口部に設けた補助部材の間のスリット状の隙間１１１ｓから紡糸発生部１１１の上部に露出し、風供給手段１１４ａ、１１４ｂから供給される風によって振動可能な状態であった。

高分子溶液ＰＳの表面における泡Ｂの発生が略均一になったところで、電圧印加手段１１３によって高分子溶液ＰＳに８５ｋＶ～８９ｋＶの電圧を印加し、基材１２０上に微細繊維集合体を形成させた。

その結果、風供給手段１１４ａ、１１４ｂから供給される風が弱風、中風、及び強風のいずれの場合にも、基材１２０上に微細繊維集合体が首尾よく形成され、風を供給しない場合と比べて紡糸安定性が向上していることが確認された。また、パイプ形状の紡糸発生部１１１において高分子溶液ＰＳを循環式とし、温度・湿度制御手段１３０によって静電紡糸を行う空間内の温度及び絶対湿度を所定の値に制御することにより、製造装置を長時間（目安として１８時間程度）稼働させた場合でも安定して微細繊維集合体を基材１２０上に形成させることができた。

図１４（ａ）は、風の強さを強風に設定して得られた微細繊維集合体のＳＥＭ像であり、図１４（ｂ）は、風を供給せずに得られた微細繊維集合体のＳＥＭ像である。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）のＳＥＭ像から、それぞれ任意の８箇所を選択し、繊維径を測定した結果、図１４（ａ）では、平均値が６８．８ｎｍであり、図１４（ｂ）では、平均値が９４．３ｎｍであった。この結果から、高分子溶液に発生させた泡に連続的に風を供給することによって、泡の表面からの微細繊維の発生が促進されるだけでなく、泡の表面から発生した微細繊維に対して風力（外力）が作用し、より微細な繊維への分化が生じていることが分かった。

加えて、風の供給の有無以外は同一の製造条件で、製造装置を一定時間稼働させて得られた微細繊維集合体の紡糸量（単位面積、単位時間当たりの紡糸重量）（ｇ／（ｈ・ｍ^２））を比較したところ、風（特に強風）を供給した場合には、風を供給しない場合よりも明らかな紡糸重量の増加が認められた。この結果は、高分子溶液に発生させた泡に連続的に風を供給することによって、微細繊維集合体の紡糸安定性が向上するだけでなく、微細繊維集合体の製造効率が高まることを示唆している。

［実施例２］
次に、実施例１で用いたのと同様の構成を備える製造装置を用いて、風供給手段１１４ａ、１１４ｂから供給される風の強さ（風速）を変化させて、微細繊維集合体の製造を行った。

具体的には、「風供給手段１１４ａから供給される風の強さ／風供給手段１１４ｂから供給される風の強さ」の組み合わせ（風条件）を、以下の５通りに設定した。
風条件１：「弱風／弱風」
風条件２：「弱風／中風」
風条件３：「中風／中風」
風条件４：「中風／強風」
風条件５：「強風／強風」

その結果、風条件１～５のいずれの場合でも、得られた微細繊維集合体の平均繊維径は、風を供給しない場合と比べて小さくなる傾向が見られたが、風条件１～５の間では顕著な差は見られなかった。

実施例１及び実施例２で得られた結果より、本実施例で用いた装置構成では、風供給手段から供給される風の強さ（風速）が約２．０ｍ／ｓ以上であれば、微細繊維集合体の紡糸安定性の向上効果、及び、微細繊維集合体を構成する微細繊維の分化の促進効果が得られること、また、風の強さ（風速）が約３．０ｍ／ｓ以上であると、微細繊維集合体の製造効率がより高まることが確認された。

なお、上述したような実施形態に基づいて、本実施例で用いた製造装置とは異なる構成を採用した製造装置においては、紡糸発生部の形状や寸法、及び、風供給手段の数や風供給手段から供給される風の強さ（風速）を調節することによって、基材上に形成される微細繊維集合体の繊維径を制御することも可能であると考えられる。

本発明によれば、高分子溶液に連続的に発生した泡に電圧を印加することにより静電紡糸を行う微細繊維集合体の製造方法において、高分子溶液に発生した泡に連続的に風を供給し、泡、及び泡の表面から発生した微細繊維に対して外力（より具体的には風力）を加えることにより、微細繊維集合体の紡糸安定性を向上させることができる。そのため、比較的簡単な装置構成により、ラボスケールからプラントスケールまで、様々なスケールでの微細繊維集合体の製造が可能である。また、紡糸ユニットに遮断部材を配置してブースを構成したり、そのようなブースを複数設けたりすることも容易であるので、製造規模に応じた装置設計が可能である。このように、本発明は、各種産業用の微細繊維集合体の製造に利用することができる。

１００ 微細繊維集合体の製造装置
１１０ 紡糸ユニット
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｘ 紡糸ユニット
１１０Ｂ、１１０Ｂ１、１１０Ｂ２ 紡糸ブース
１１１ 紡糸発生部
１１１ｓ 隙間（スリット状の隙間）
１１１ａ 高分子溶液供給部
１１２ 泡発生手段
１１２ａ 多孔質材料
１１２ｂ 気体通過部
１１２ｃ 細管
１１３ 電圧印加手段
１１４ 風供給手段
１１４ａ、１１４ｂ 風供給手段
１１５ 回収手段
１１５ａ 回収部
１１６ タンク
１１７ 遮断部材
１１７ａ 吸気部（吸気口、通風孔）
１１７ｂ 排気部（排気口、通風孔）
１１８ 支持台
１２０ 基材
１２０ａ 基材ロール
１３０ 温度・湿度制御手段
１３０ａ 通気管
ＰＳ 高分子溶液
ＰＳ－ＯＦ 高分子溶液のオーバーフロー
ＰＳ－ＩＮ 高分子溶液の供給
ＰＳ－ＲＥ 高分子溶液の回収
Ｂ 泡
ＣＡ 圧縮空気
Ｓ 泡と基材との間の空間
ＥＳ 静電紡糸を行う空間

Claims (19)

1. 紡糸発生部に収容された高分子溶液に、泡発生手段によって連続的に泡を発生させ、前記泡に電圧印加手段によって電圧を印加することで、前記泡の表面から微細繊維を生成させ、前記高分子溶液の表面全体から生成が起こった前記微細繊維を基材に堆積させることで微細繊維集合体を紡糸する、静電紡糸法による微細繊維集合体の製造方法において、
   前記泡に連続的に風を供給し、前記風は、前記高分子溶液の泡発生面に対して略平行に、互いに対向する向きから供給されることを特徴とする方法。
2. 前記風は、前記泡が連続的に振動する状態を維持し得る風であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記紡糸発生部がパイプ形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記高分子溶液を前記紡糸発生部内で循環させることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 少なくとも前記高分子溶液に発生させた泡と前記基材との間の空間を含む微細繊維集合体の紡糸を行う空間を外気と遮断し、前記微細繊維集合体の紡糸を行う空間内の温度を３４℃～３７℃の範囲内に制御し、絶対湿度を６ｇ/ｍ^３以下に制御することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記微細繊維集合体の紡糸を行う空間を複数設け、前記基材を前記複数の空間に連続的に通過させることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記微細繊維集合体の紡糸を行う空間の上部に温度及び絶対湿度の調節用の吸気部を設け、前記空間の下部に温度及び絶対湿度の調節用の排気部を設けることを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。
8. 前記高分子溶液のポリマーがポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）であり、溶媒がジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）であることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記基材が、不織布又は織布であることを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記基材が、エレクトレット化した不織布又は織布であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 静電紡糸法による微細繊維集合体の製造装置であって、
    １以上の紡糸ユニットと、
    微細繊維を堆積させる基材と、
    を備え、
    前記紡糸ユニットは、
    高分子溶液を収容する１以上の紡糸発生部と、
    前記高分子溶液に連続的に泡を発生させる泡発生手段と、
    前記泡に電圧を印加する電圧印加手段と、
    前記泡に連続的に風を供給する風供給手段と、
    を備え、
    前記泡の表面から発生した微細繊維が前記基材に堆積するように構成されており、
    前記紡糸ユニットは、前記風供給手段を複数備え、前記高分子溶液の泡発生面に対して略平行に、互いに対向する向きから風を供給するように構成されていることを特徴とする装置。
12. 前記風供給手段は、前記泡が連続的に振動する状態を維持し得る風を供給することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記紡糸発生部がパイプ形状であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の装置。
14. 前記高分子溶液が前記紡糸発生部内で循環するように構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 温度・湿度制御手段をさらに備え、
    前記紡糸ユニットは、
    少なくとも前記高分子溶液に発生させた泡と前記基材との間の空間を含む微細繊維集合体の紡糸を行う空間を外気と遮断する遮断部材をさらに備え、
    前記温度・湿度制御手段は、前記微細繊維集合体の紡糸を行う空間内の温度及び絶対湿度を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１１～１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記紡糸ユニットを複数備え、
    前記基材が前記複数の紡糸ユニットを連続的に通過するように構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 前記遮断部材の上部に温度及び絶対湿度の調節用の吸気部を備え、
    前記遮断部材の下部に温度及び絶対湿度の調節用の排気部を備えることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の装置。
18. 前記基材が、不織布又は織布であることを特徴とする請求項１１～１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 前記基材が、エレクトレット化した不織布又は織布であることを特徴とする請求項１８に記載の装置。