KR102541677B1 - 섬유 시트, 전계 방사 장치 및 섬유 시트의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

전계 방사 장치는, 수지 원료액을 토출하는 복수의 노즐과, 그 액에 전하를 부여하는 복수의 전원을 구비한다. 각 전원은, 각 노즐로부터의 토출액에 대해서 상이한 전하가 부여되도록 접속된다. 섬유 시트는, 제 1 섬유와, 제 1 섬유는 상이한 제 2 섬유를 포함하는 장섬유 부직포이다. 섬유 시트는, 그 섬유 직경 분포 및 섬유 개수 빈도에 기초하는 히스토그램에서, 제 2 섬유의 개수 빈도에 대한 제 1 섬유의 개수 빈도의 비 P1 이 0.01 이상 100 이하인 피크를 갖는다. 혹은, 섬유 시트는, 상기 히스토그램에서 피크를 2 개 이상 나타내고, 섬유 직경 3 ㎛ 초과의 범위의 최대 피크에 있어서의 제 2 섬유의 개수 빈도에 대한, 섬유 직경이 3 ㎛ 이하의 범위의 최대 피크에 있어서의 제 1 섬유의 개수 빈도의 비 P2 가 1 이상 1000 이하이다.

Description

섬유 시트, 전계 방사 장치 및 섬유 시트의 제조 방법

본 발명은 섬유 시트, 전계 방사 장치 및 섬유 시트의 제조 방법에 관한 것이다.

전계 방사법 (일렉트로스피닝법) 은, 섬유의 원료가 되는 수지의 용액 또는 용융액 (이하, 이것을 원료액이라고도 한다.) 에 고전압을 작용시켜, 나노 사이즈의 직경의 섬유를 갖는 섬유 시트를 간편하면서 또한 높은 생산성으로 제조하는 기술이다.

본 출원인은 먼저, 오목 곡면을 구비한 전극과, 오목 곡면에 둘러싸이도록 배치된 노즐 사이에 전계를 발생시킨 상태 하에, 그 노즐의 선단으로부터 토출시킨 방사액으로 나노 파이버를 형성시키는 전계 방사 장치를 제안하였다 (특허문헌 1). 또 동 문헌에는, 형성된 나노 파이버를 랜덤하게 퇴적시킴으로써 나노 파이버 시트가 얻어지는 것이 개시되어 있다.

또 본 출원인은, 융점을 갖는 수지와 알킬술폰산염 등의 첨가물을 함유하는 혼합물을 사용하여 전계 방사하는 극세 섬유의 제조 방법을 제안하였다 (특허문헌 2). 이 제조 방법은, 원료 수지를 안정적으로 대전시켜, 세경 (細徑) 의 섬유를 전계 방사할 수 있다.

섬유 시트 및 그 제조 방법에 관해서는, 특허문헌 3 에는, 정전 방사법에 의해서 형성된 정전 방사 섬유와 멜트 블로법에 의해서 형성된 멜트 블로 섬유가 혼재하여 있으며, 또한 섬유 직경 0.001 ∼ 1 ㎛ 의 초극세 섬유와 섬유 직경 2 ∼ 25 ㎛ 의 극세 섬유가 혼재하는 극세 섬유 부직포가 개시되어 있다.

또 특허문헌 4 에는, 적어도 2 종류의 폴리올레핀계 수지 성분을 함유하는 섬유군으로 구성되어 이루어지는 혼섬 부직포가 개시되어 있다. 이 부직포는, 일방의 수지 성분으로 이루어지는 섬유의 수 평균 섬유 직경이 0.3 ∼ 7.0 ㎛ 이고, 타방의 수지 성분으로 이루어지는 섬유 직경이 5 배 이상 크며, 또한 각각의 섬유 직경이 15 ∼ 100 ㎛ 인 것이 개시되어 있다.

전계 방사법에 사용되는 제조 장치에 관해서는, 특허문헌 5 에는, 일렉트로스피닝에 사용되는 복수의 전극이 배치된 부직포의 제조 장치가 개시되어 있다. 이 제조 장치에는, 복수의 전극과, 각 전극에 대한 전압 인가를 주기적으로 변화시킬 수 있는 전압 변화 수단이 접속되어 있고, 전압 변화 수단에 의해서 전극에 변동 가능한 전기장을 발생시켜 부직포의 두께를 제어하고 있는 것이 동 문헌에 개시되어 있다.

US 2015/0275399 A1 US 2019/0127885 A1 일본 공개특허공보 2009-57655호 US 2016/0074790 A1 일본 공개특허공보 2008-144327호

본 발명은, 전계 방사 장치에 관한 것이다.

상기 전계 방사 장치는, 수지를 함유하는 원료액을 토출하는 복수의 노즐과, 그 원료액에 전하를 부여하기 위한 복수의 전원을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 전계 방사 장치는, 상기 각 노즐로부터 토출되는 원료액에 대해서 상이한 전하가 부여되도록 상기 각 전원이 접속되어 있는 것이 바람직하다.

또 본 발명은, 상기 전계 방사 장치를 사용하는 섬유 시트의 제조 방법에 관한 것이다.

추가로 본 발명은, 섬유 시트에 관한 것이다.

상기 섬유 시트는, 장섬유인 제 1 섬유와, 장섬유이며 또한 그 제 1 섬유와는 상이한 제 2 섬유를 포함하는 장섬유 부직포로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 섬유 시트는, 그 섬유 시트의 섬유 직경 분포 및 섬유 개수의 빈도에 기초하는 히스토그램에 있어서, 제 1 섬유와 제 2 섬유를 포함하는 섬유 직경 분포의 피크를 나타내는 것이 바람직하다.

상기 섬유 시트는, 상기한 피크가 나타내는 섬유 직경의 위치에 있어서, 제 2 섬유의 섬유 개수의 빈도에 대한 제 1 섬유의 섬유 개수의 빈도의 비 P1 (제 1 섬유/제 2 섬유) 이 0.01 이상 100 이하인 것이 바람직하다.

이에 덧붙여, 또는 이에 대신하여, 상기 섬유 시트는, 섬유 직경 분포의 피크를 2 개 이상 나타내는 것이 바람직하다.

상기 섬유 시트는, 섬유 직경 3 ㎛ 초과의 범위에서 가장 큰 피크에 있어서의 제 2 섬유의 섬유 개수의 빈도에 대한, 섬유 직경이 3 ㎛ 이하의 범위에서 가장 큰 피크에 있어서의 제 1 섬유의 섬유 개수의 빈도의 비 P2 (3 ㎛ 이하/3 ㎛ 초과) 가 1 이상 1000 이하인 것이 바람직하다.

본 발명 다른 특징은 청구범위 및 이하의 설명에서 명확해질 것이다.

도 1(a) 내지 (d) 는, 전기 임피던스의 절대치의 측정 방법을 나타내는 모식도이다.
도 2(a) 는, 본 개시의 전계 방사 장치의 일 실시형태의 사시도이고, 도 2(b) 는, 도 2(a) 에 나타내는 전계 방사 장치를 구성하는 방사 유닛의 단면 모식도이다.
도 3(a) 는, 본 개시의 전계 방사 장치의 다른 실시형태의 사시도이고, 도 3(b) 는, 도 3(a) 에 나타내는 전계 방사 장치를 구성하는 방사 유닛의 단면도이다.
도 4(a) 는, 본 개시의 전계 방사 장치의 또 다른 실시형태의 사시도이고, 도 4(b) 는, 도 4(a) 에 나타내는 전계 방사 장치를 구성하는 방사 유닛의 단면도이다.
도 5(a) 내지 (d) 는, 본 개시의 전계 방사 장치에 있어서의 노즐의 배치 위치를 나타내는 상면에서 본 모식도이다.
도 6(a) 는, 비교예 1 에 있어서의 섬유 시트의 폭 방향에 걸치는 평량 분포의 그래프이고, 도 6(b) 는, 실시예 1 에 있어서의 섬유 시트의 폭 방향에 걸치는 평량 분포의 그래프이다.
도 7 은, 실시예 2 에 있어서의 섬유 시트에 대해서, 제 1 섬유군의 구성 섬유와 제 2 섬유군의 구성 섬유의 존재 상태를 나타내는 배율 50 배에서의 주사형 전자 현미경 관찰 이미지이다.
도 8 은, 실시예 2 에 있어서의 섬유 시트에 대해서, 섬유 직경 분포를 나타내는 히스토그램이다.

극세 섬유 및 그 섬유를 갖는 시트의 생산 효율을 높이는 관점에서, 복수의 토출 노즐을 일 방향을 따라서 나열된 상태에서 원료액을 토출하여, 섬유 시트를 제조하는 경우가 있다. 이 경우, 토출 노즐의 거리나 원료액의 토출 유속 등에 따라서, 제조되는 섬유의 퇴적량이 많은 지점과 적은 지점이 발생되는 경우가 있고, 그 결과, 평량 불균일이 발생된 섬유 시트가 제조될 수 있다. 또, 섬유 시트의 제조에 있어서 전계 방사법을 이용하는 경우, 전압의 극성이 동일한 전압을 각 토출 노즐에 인가한 상태나, 혹은 전압을 인가한 토출 노즐과 전압을 인가하지 않은 토출 노즐이 교대로 배치된 상태에서 전계 방사하면, 이웃하는 노즐로부터 토출된 원료액끼리 사이, 혹은 방사된 섬유와의 사이에서 각각, 전기적인 반발력이 쉽게 발생되게 된다. 그 결과, 섬유의 퇴적량이 많은 지점과 적은 지점이 존재하도록 퇴적되어, 평량 분포의 불균일이 발생된 섬유 시트가 제조되게 된다. 평량 분포의 균일성에 관하여, 특허문헌 1 내지 5 의 기술에서는 어느 것도 검토되어 있지 않아, 폭 방향으로 평량이 균일한 섬유 시트를 제조하는 점에서 개선의 여지가 있었다.

또 특허문헌 1 ∼ 5 에 기재된 섬유 시트는 모두, 이웃하는 노즐로부터 상이한 섬유 직경의 나노 파이버를 방사하거나, 상이한 종류의 나노 파이버를 방사하거나 할 경우, 전기적인 반발에 의해서 균일한 구조의 섬유 시트를 얻는 것이 곤란하고, 또 복수 종류의 섬유를 혼재 상태에서 얻을 수 없었다.

따라서, 본 발명은 평량 분포가 균일한 섬유 시트를 제조 가능한 장치 및 방법, 그리고, 복수 종류의 섬유를 혼재 상태에서 함유한 섬유 시트에 관한 것이다.

이하 본 발명을 그 바람직한 실시형태에 기초하여 설명한다.

본 명세서에 있어서 수치의 상한치 혹은 하한치 또는 상하한치가 규정되어 있을 경우, 상한치 및 하한치 자체의 값도 포함된다. 또 특별히 명시가 없어도, 수치의 상한치 이하 혹은 하한치 이상 또는 상하한치의 범위 내에 있어서의 모든 수치 또는 수치 범위가 기재되어 있는 것으로 해석된다.

본 명세서에 있어서,「a」및「an」등은, 1 또는 그 이상의 의미로 해석된다.

본 명세서에 있어서의 상기 서술한 개시 및 이하의 개시에 비추어 보면, 본 발명의 다양한 변경 형태나 개변 형태가 가능한 것이 이해된다. 따라서, 청구범위의 기재에 기초하는 기술적 범위 내에서, 본 명세서에 명기되어 있지 않은 실시형태에 대해서도 본 발명의 실시가 가능하다고 이해해야 한다.

상기 서술한 특허문헌 및 이하의 특허문헌의 기재 내용은, 그것들 모두가 본 명세서의 내용의 일부로서 본 명세서에 받아 들여진다.

본원은 2020년 6월 19일에 출원된 일본 특허출원 2020-106182호에 기초하는 우선권을 주장하는 출원으로서, 일본 특허출원 2020-106182호의 기재 내용은, 그 모두가 본 명세서의 일부로서 본 명세서에 받아 들여진다.

본 개시의 섬유 시트는, 전형적으로는 장섬유를 포함하고, 장섬유에 의해서 구성된 교락체이다. 이 교락체는 바람직하게는 장섬유 부직포이다.

섬유 시트를 장섬유에 의해서 구성함으로써, 장섬유끼리가 얽힘으로써 그 시트로부터의 섬유 탈락을 방지하여, 시트 강도가 유지된 것이 된다.

본 개시는 전계 방사 장치를 사용한 섬유 시트의 제조 방법에 관한 것이다. 또, 본 개시의 섬유 시트는, 바람직하게는 멜트 블로법 또는 전계 방사법에 의해서 제조되고, 더욱 바람직하게는 전계 방사법에 의해서 제조된다. 요컨대, 섬유 시트는 멜트 블로 부직포 또는 일렉트로스피닝 부직포인 것이 바람직하고, 일렉트로스피닝 부직포인 것이 보다 바람직하다.

전계 방사란, 고전압이 인가되어 있는 상태에서 섬유의 원료가 되는 수지를 함유하는 용액 또는 용융액을 전계 중에 토출함으로써, 토출된 액이 가늘고 길게 늘어나, 세경의 섬유를 형성할 수 있는 방법이다.

섬유 시트의 바람직한 제조 방법으로서 전계 방사법을 채용함으로써, 멜트 블로법과 비교하여, 섬유 길이가 긴 섬유가 얻어지기 쉬우며, 또한 섬유끼리의 융착점이 적은 시트가 얻어지기 쉽다. 이로써, 장섬유끼리가 얽힘으로써 그 시트로부터의 섬유 탈락을 방지할 수 있음과 함께, 섬유의 움직임의 자유도가 높아지기 때문에, 벌크성이나 높은 세공 용량을 발현하기 쉽다. 그 결과, 통기성이 양호하며 또한 질감이 양호한 시트를 얻을 수 있다.

본 개시의 섬유 시트에 있어서의 장섬유란, 섬유 길이가 10 ㎝ 이상인 연속 섬유를 말한다.

섬유 길이는, 예를 들어, 섬유의 교락체로부터 핀셋 등을 사용하여 임의의 1 개의 섬유를 꺼내고, 꺼내어진 섬유의 길이를 곧은 자 등으로 계측하는 방법이나, 주사형 전자 현미경 (SEM) 또는 디지털 마이크로스코프를 사용하여, 섬유 교락체에 있어서의 섬유 길이 10 ㎝ 이상의 범위를 복수로 분할하여 촬영한 후에, 그것들의 화상을 합성·첩합 (貼合) 함으로써 광시야 고해상도를 생성하여, 섬유 1 개의 길이를 트레이스하는 방법으로 측정된다.

또한, 본 개시의 섬유 시트는, 그 제조에 있어서 장섬유 이외의 섬유를 사용하지 않고 구성된 것이지만, 장섬유가 아닌 섬유가 불가피하게 함유되어 있는 것은 허용된다.

장섬유가 아닌 섬유가 불가피하게 함유되는 경우, 섬유 시트에 있어서의 함유량은, 100 개 이상의 구성 섬유를 측정 대상으로 한 개수 기준으로, 바람직하게는 0 ％ 이상 10 ％ 이하, 보다 바람직하게는 5 ％ 이하, 더욱 바람직하게는 비함유이다.

본 개시의 전계 방사 장치, 전계 방사 장치를 사용하는 섬유 시트의 제조 방법으로 얻어지는 섬유 시트는, 그 평량이 균일한 것이 바람직하다. 본 개시에 있어서의「평량이 균일」이란, 이하에 나타내는 평량의 측정 방법으로 측정했을 때의 평량의 불균형이 ±10 ％ 이하인 것을 말한다.

〔평량의 측정 방법〕

측정하는 섬유 시트가 원단 형태이면 폭 방향, 매엽 형태이면 전체에 대해서 15 점 이상으로 분할하고, 그 중앙 부분을 측정 샘플로서 잘라낸다.

그 후, 잘라내어진 섬유 시트를 외력이 가해지지 않는 자연 상태로 정치 (靜置) 하고, 패더 안전 면도 주식회사 제조의 외날 (품번 FAS-10) 을 사용하여 섬유 시트를 소정의 면적 (예를 들어 2 ㎝ × 2 ㎝) 이 되도록 절단한다. 그 후, 소정의 면적으로 절단된 섬유 시트의 질량을 측정하고, 그 질량을 면적으로 나눈다.

이것을 측정 샘플 15 장에 대해서 행하고, 이하의 식 (a) 에 의해서 불균형 (％) 을 구한다.

불균형 (％) = (측정 샘플의 표준 편차/측정 샘플의 평균치) × 100 … 식 (a)

본 개시의 섬유 시트는, 그 시트에 있어서의 섬유의 종류 및 섬유 직경 분포에 따라서, 예를 들어 이하의 양태로 구별할 수 있다. 이들 양태의 섬유 시트는, 모두 본 개시에 포함된다.

(A) 장섬유인 제 1 섬유를 포함하는 제 1 섬유군과, 장섬유인 제 2 섬유를 포함하는 제 2 섬유군을 구비하고, 섬유 직경 분포의 피크를 적어도 2 개 갖는 섬유 시트. 본 양태에서는, 제 1 섬유와 제 2 섬유는 섬유 직경 분포가 상이함으로써, 섬유의 종류가 상이하다고 판단된다.

(B) 장섬유인 제 1 섬유를 포함하는 제 1 섬유군과, 장섬유인 제 2 섬유를 포함하는 제 2 섬유군을 구비하고, 섬유 직경 분포의 피크를 적어도 1 개 갖는 섬유 시트. 본 양태에서는, 제 1 섬유와 제 2 섬유는 섬유 직경 분포 이외의 점에서 섬유의 종류가 상이하다.

(C) 1 종류의 장섬유만으로 구성된 섬유 시트.

섬유의 종류란, 섬유 직경 분포, 섬유의 구성 성분인 수지의 종류 및 함유량, 및 첨가제의 종류 및 함유량 중 적어도 하나를 가리킨다.

요컨대, 섬유 시트를 구성하는 장섬유끼리를 비교했을 때, 각 섬유의 섬유 직경 분포, 각 섬유의 구성 수지의 종류 및 함유량, 그리고 첨가제의 종류 및 함유량 중 적어도 하나가 상이한 것은「섬유의 종류가 상이하다」라고 하고, 각 섬유의 섬유 직경, 각 섬유의 구성 수지의 종류 및 함유량, 그리고 첨가제의 종류 및 함유량이 모두 동일한 경우에는,「섬유의 종류가 동일하다」라고 한다.

또 본 개시에 있어서, 구성 섬유 중의 수지를 분석했을 때에, 수지의 화학 구조 (골격 및 관능기를 포함한다) 가 상이한 경우 또는 평균 분자량이 상이한 경우에는,「수지의 종류가 상이하다」또는「수지가 이종이다」라고 하고, 수지의 화학 구조 (골격 및 관능기를 포함한다) 가 동일하며 또한 평균 분자량이 동일한 경우에는,「수지의 종류가 동일하다」또는「수지가 동종이다」라고 한다.

본 개시의 섬유 시트는, 섬유 직경 분포가 상이한 섬유, 또는 종류가 상이한 섬유에서 기인하는 원하는 특성의 발현과, 평량의 균일성을 양립하는 관점에서, 상기 서술한 양태 (A) 또는 (B) 인 것이 바람직하다.

원하는 특성이란, 친수성이나 소수성 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되지 않는다.

본 개시의 섬유 시트는, 상기 서술한 (A) 내지 (C) 의 어느 양태여도, 그 섬유 직경 분포 및 섬유 개수의 빈도에 기초하는 히스토그램을 작성했을 때, 섬유 직경 분포의 피크를 나타낸다. 「피크」란, 히스토그램에 의해서 그려지는 피크의 정점을 의미한다.

이 섬유 직경 분포의 피크는 1 개 또는 2 개 이상 관찰되고, 바람직하게는, 그 피크는 1 개뿐이거나, 또는 그 피크가 2 개뿐이다.

섬유 직경 분포의 피크는, 섬유 직경이 3 ㎛ 미만인 위치에 적어도 1 개 관찰되는 것이 바람직하다.

이와 같은 섬유 직경 분포의 피크를 갖는 섬유 시트의 구성 및 그 제조 방법은 후술한다.

섬유 시트에 있어서의 섬유 직경 분포의 피크는, 섬유 개수의 빈도와 섬유 직경의 분포의 히스토그램을 작성함으로써 도출할 수 있다.

먼저, 섬유 직경 분포의 피크 위치를 구하기 위한 섬유 직경 및 섬유 개수를 측정한다. 섬유 직경 및 섬유 개수는, 섬유 시트 전체를 대상으로 하여, SEM 관찰에 의해서, 섬유를 예를 들어 2000 배로 확대하여 관찰하고, 그 이차원 화상으로부터 도출한다. 섬유의 개수는, 얻어진 이차원 화상의 범위에서 연속되어 있는 섬유를 1 개로서 계측한다. 그리고, 섬유 직경의 측정에 있어서는, SEM 관찰에 의해서 얻어진 직사각형의 이차원 화상에 있어서, 가상 대각선을 긋고, 그 가상 대각선과 섬유가 교차한 위치에서의 섬유 직경을 대상으로 하여, 섬유의 덩어리, 섬유의 교차 부분, 폴리머 액적 등의 결함을 제외한 섬유에 있어서의 섬유의 길이 방향과 직교하는 선을 그었을 때의 최대 직경 길이를 판독한 값을 섬유 직경으로 한다. 또한, 본 측정은 섬유 직경의 측정수가 100 개 이상이 될 때까지 SEM 관찰의 위치를 변경하여 반복 관찰을 행한다.

섬유 직경 분포의 피크는, 섬유 시트 전체를 대상으로 하여, 이하의 수법으로 산출한다. 장섬유의 섬유 직경 분포의 피크는, 섬유 직경을 상기 서술한 방법으로 측정하고, 당해 측정으로부터 얻어진 섬유 직경마다의 개수 분포로부터 섬유 직경 분포의 히스토그램을 작성하여, 피크를 나타내는 섬유 직경의 위치를 산출한다.

히스토그램의 작성에는, x 축에 섬유 직경 (㎛) 을, 10 을 바닥으로 하는 로그 스케일(log scale) 상에 플롯하고, y 축은 빈도의 백분율로 한다. x 축 상에 있어서, 섬유 직경 0.1 (=10^-1) ㎛ 부터, 섬유 직경 50.1 (=10^1.7) ㎛ 까지를, 로그 스케일 상에서 균등하게 27 분할하여 히스토그램을 작성한다. 그리고, 어느 분할 구간에 있어서의 대표 섬유 직경은, 분할 구간의 x 축의 최소치와 최대치의 상승 평균의 값으로 한다.

섬유 시트의 구성 섬유의 조성이 상이한 섬유군이 2 종 이상 존재하는지의 여부는, 측정 대상인 섬유 시트 전체에 대해서, 현미 IR, SEM-EDX, XPS 분석을 행하고, 구성 원소의 유무나, 구성 수지의 종류 또는 화학 구조가 포함되는지를 측정한다.

상세한 것은 이하의 방법으로 판정한다. 먼저, 측정 대상이 되는 섬유 시트에 대해서, 예를 들어 SEM 또는 원자간력 현미경 (AFM) 을 사용하여 섬유를 2000 배로 확대하여 관찰함과 함께, 원소 매핑 분석 또는 각종 물성의 매핑 분석을 행하고, 얻어진 매핑 분석 결과로부터, 섬유 시트를 구성하는 섬유의 종류를 구별한다.

상기 서술한 분석에 의해서 얻어진 매핑 상태에 있어서, 특정한 원소를 함유하는 섬유와 함유하지 않는 섬유가 존재하거나, 혹은 특정한 원소에 의한 매핑 상태가 섬유끼리에서 상이하다고 확인되거나, 또는, AFM 관찰에 있어서 측정되는 탐침과 섬유의 흡착력, 혹은 섬유의 경도가 상이한 섬유가 존재한다고 확인될 경우, 섬유의 종류가 상이하다고 판정한다. 한편, 매핑 상태에 있어서, 측정 대상이 되는 섬유가 동등한 원소를 동등한 비율로 함유하며, 또한 AFM 관찰에 있어서 측정되는 탐침과 섬유의 흡착력, 및 섬유의 경도가 동등하다고 확인될 경우, 섬유의 종류가 동일하다고 판정한다.

상기 서술한 매핑 분석에서 섬유의 종류가 상이하다고 판정된 경우, 동일한 종류로 구성된 섬유의 집합체를 1 개의 섬유군으로 하고, 섬유 시트 중에 복수의 섬유군이 존재한다고 판정한다.

각 섬유군의 유무, 및 각 섬유군에 있어서의 섬유 직경 분포의 피크 위치를 나타내는 섬유 직경은, 예를 들어 SEM 을 사용한 원소 매핑 분석 화상, 혹은 AFM 을 사용한 각종 물성의 매핑 화상을 사용하여, 판정 및 산출할 수 있다. 예를 들어 SEM 을 사용할 경우, SEM 관찰에 의해서, 섬유 시트를 구성하는 섬유를 2000 배로 확대하여 관찰하고, 그 원소 매핑 분석을 사용함으로써 각 섬유군에 함유되는 원소로부터 제 1 섬유군과 제 2 섬유군을 구별한다.

그리고, 상기 서술한 방법으로 섬유 직경을 측정하여 히스토그램을 작성하고, 섬유 직경 분포로부터 섬유 직경 분포의 피크를 나타내는 섬유 직경의 위치를 산출한다.

상기 서술하여 얻어진 히스토그램으로부터, 섬유 직경 분포의 피크가 1 개 관찰되는지, 2 개 이상 관찰되는지를 육안으로 확인한다.

섬유 직경 분포의 피크가 1 개 관찰되는 경우에는, 제 1 섬유 및 제 2 섬유의 섬유 직경 및 그 분포가 동등하기 때문에, 당해 피크 위치의 값의 섬유 직경을 갖는 섬유를 대상으로 하여, 상기 서술한 매핑 분석을 행하여, 섬유의 이동 (異同) 을 분류한다. 섬유의 종류가 상이하다고 판정된 경우, 일방을 제 1 섬유, 타방을 제 2 섬유로 하고, 각 섬유의 개수의 빈도를 산출하여, 피크 높이에 대한 각 섬유의 빈도의 비 P1 을 산출한다. 이와 같은 피크가 관찰되며 또한 비 P1 이 예를 들어 후술하는 값으로 되는 형태는, 전형적으로는 상기 서술한 (B) 의 양태에 포함된다.

섬유 직경 분포의 피크가 2 개 이상 관찰되는 경우에는, 제 1 섬유 및 제 2 섬유의 섬유 직경 및 그 분포가 상이하기 때문에, 히스토그램에 있어서의 섬유 직경이 3 ㎛ 이하인 범위에서 가장 높이가 큰 피크를 제 1 섬유에서 유래하는 피크로 하고, 섬유 직경 3 ㎛ 초과의 범위에서 가장 높이가 큰 피크를 제 2 섬유에서 유래하는 피크로 한다. 그리고, 이들 피크 높이에 기초하여 개수 빈도의 비 P2 를 산출한다. 이와 같은 피크가 관찰되는 형태는, 전형적으로는 상기 서술한 (A) 의 양태에 포함된다.

빈도의 비 P1, P2 의 상세한 것은 후술한다.

상기 서술한 매핑 분석에서 섬유의 종류가 동일하다고 판정되며, 또한, 상기 서술한 방법으로 도출된 섬유 직경 분포의 피크가 1 개만 존재하는 경우에는, 섬유 시트를 구성하는 섬유군이 1 개인 경우, 당해 양태는 양태 (C) 의 섬유 시트이다.

본 개시의 섬유 시트는, 상기 서술한 히스토그램에 의해서 나타내어지는 섬유 직경 분포의 피크에 주목했을 때에, 당해 피크가 나타내는 섬유 직경의 위치에 있어서, 제 1 섬유의 섬유 개수의 빈도와, 제 2 섬유의 섬유 개수의 빈도가 소정의 비율인 것이 바람직하다.

상세하게는, 상기 서술한 히스토그램에 의해서 나타내어지는 섬유 직경 분포의 피크가 1 개만 관찰되는 경우, 당해 피크가 나타내는 섬유 직경의 위치에 있어서, 제 2 섬유의 섬유 개수의 빈도에 대한 제 1 섬유의 섬유 개수의 빈도의 비 P1 (제 1 섬유/제 2 섬유) 이, 바람직하게는 0.01 이상, 보다 바람직하게는 0.1 이상, 더욱 바람직하게는 0.5 이상이다.

또 비 P1 은, 바람직하게는 100 이하, 보다 바람직하게는 80 이하, 더욱 바람직하게는 50 이하이다.

이들 빈도의 비 P1 은, 섬유 시트에 있어서의 각 섬유의 혼재 정도를 나타내는 것이다. 따라서, 비 P1 이 상기 서술한 범위로 되어 있음으로써, 제 1 섬유 및 제 2 섬유에서 유래하는 각각의 물리적인 성질의 양방이 균일하게 나타나기 쉬워져, 원하는 물성을 갖는 섬유 시트를 효율적으로 얻을 수 있다.

상기 서술한 히스토그램에 의해서 나타내어지는 섬유 직경 분포의 피크가 2 개 이상 관찰되는 경우, 제 2 섬유에서 유래하는 피크에 있어서의 제 2 섬유의 섬유 개수의 빈도에 대한, 제 1 섬유에서 유래하는 피크에 있어서의 제 1 섬유의 섬유 개수의 빈도의 비 P2 (3 ㎛ 이하/3 ㎛ 초과) 가, 바람직하게는 1 이상, 보다 바람직하게는 2 이상, 더욱 바람직하게는 3 이상, 한층 바람직하게는 5 이상이고, 바람직하게는 1000 이하, 보다 바람직하게는 800 이하, 더욱 바람직하게는 600 이하, 한층 바람직하게는 400 이하이다.

이들 빈도의 비 P2 는, 상기 서술한 비 P1 과 동일하게, 섬유 시트에 있어서의 각 섬유의 혼재 정도를 나타내는 것이다. 따라서, 비 P2 가 상기 서술한 범위로 되어 있음으로써, 제 1 섬유의 섬유 직경에서 유래하는 물리적인 성질(예를 들어, 모관력) 과 제 2 섬유의 섬유 직경에서 유래하는 물리적인 성질 (예를 들어, 섬유 강도) 의 양방을 효과적으로 또한 균일하게 발현시킬 수 있어, 원하는 물성을 갖는 섬유 시트를 효율적으로 얻을 수 있다.

상기 서술한 빈도의 비 P1 은, 섬유 시트의 일방의 면 및 타방의 면 중 적어도 일방이 상기 서술한 범위를 만족하면 되고, 시트의 구성 섬유를 시트 중에 균일하게 존재시키는 관점에서, 섬유 시트의 일방의 면 및 타방의 면의 쌍방에 있어서, 상기 서술한 빈도의 비 P1 을 만족하는 것이 바람직하다.

동일하게, 상기 서술한 빈도의 비 P2 는, 섬유 시트의 일방의 면 및 타방의 면 중 적어도 일방이 상기 서술한 범위를 만족하면 되고, 시트의 구성 섬유를 시트 중에 균일하게 존재시키는 관점에서, 섬유 시트의 일방의 면 및 타방의 면의 쌍방에 있어서, 상기 서술한 빈도의 비 P2 를 만족하는 것이 바람직하다.

섬유 시트의 균일성은, 상기 서술한 빈도의 비 P1 또는 비 P2 를 사용하여, 이하의 방법으로 측정할 수 있다.

측정 대상의 섬유 시트에 대해서, 시트편의 중앙 부분의 일방의 면과 타방의 면을, 상기 서술한 섬유 직경의 측정 및 히스토그램의 작성에 제공한다.

예를 들어 양태 (A) 의 섬유 시트와 같이, 각 섬유의 평균 섬유 직경이 서로 상이한 경우, 각 시트편 중앙 부분의 임의의 점에 있어서의 일방의 면과 타방의 면을 측정점으로서 사용한다. 일방의 면에 있어서의, 섬유 직경 3 ㎛ 초과의 범위에서 가장 큰 피크에 있어서의 제 2 섬유의 섬유 개수의 빈도에 대한, 섬유 직경이 3 ㎛ 이하의 범위에서 가장 큰 피크에 있어서의 제 1 섬유의 섬유 개수의 빈도의 비 P2 (3 ㎛ 이하/3 ㎛ 초과) 를 P2a 로 한다. 동일하게, 타방의 면에 있어서의 상기 비 P2 (3 ㎛ 이하/3 ㎛ 초과) 를 P2b 로 한다. 그리고, P2a 와 P2b 의 산술 평균치 La 를 산출한다. 이 때, 산술 평균치 La × 0.8 이상이며 또한 산술 평균치 La × 1.2 이하의 수치 범위 (산술 평균치 La 의 ±20 ％ 이내의 범위) 에, 각 시트편으로부터 얻어진 비 P2a, P2b 중 적어도 일방이 포함되어 있으면, 섬유 시트에 있어서의 각 섬유는 균일한 혼재 상태이다고 하고, P2a, P2b 의 양방이 포함되어 있으면 보다 균일한 혼재 상태이다고 한다. 비 P2a, P2b 가 모두 산술 평균치 La 의 ±20 ％ 이내의 범위에 포함되지 않으면, 측정 대상이 되는 섬유 시트 중의 각 섬유는 균일한 혼재 상태가 아니다라고 한다.

예를 들어 양태 (B) 의 섬유 시트와 같이, 또 각 섬유의 평균 섬유 직경이 동일하다고 판정되며, 또한 상기 서술한 매핑 분석에서 섬유의 종류가 상이하다고 판정된 경우, 제 1 섬유와 제 2 섬유를 포함하는 섬유 직경 분포의 피크에 있어서, 제 2 섬유의 섬유 개수의 빈도에 대한 제 1 섬유의 섬유 개수의 빈도의 비 P1 (제 1 섬유/제 2 섬유) 를 산출한다. 이에 덧붙여, 각 시트편으로부터 얻어진 비 P1 의 산술 평균치 Ha 를 산출한다. 이 때, 산술 평균치 Ha × 0.8 이상이며 또한 산술 평균치 Ha × 1.2 이하의 수치 범위 (산술 평균치 Ha 의 ±20 ％ 이내의 범위) 에, 각 시트편 중 적어도 일방의 면으로부터 얻어진 비 P1 이 포함되어 있으면, 섬유 시트에 있어서의 각 섬유는 균일한 혼재 상태이다고 한다. 또, 일방의 면으로부터 얻어진 비 P1 과 타방의 면으로부터 얻어진 비 P1 의 양방이 상기 서술한 수치 범위에 포함되어 있으면 보다 균일한 혼재 상태이다고 한다. 한편, 일방의 면으로부터 얻어진 비 P1 과 타방의 면으로부터 얻어진 비 P1 의 양방이 상기 서술한 수치 범위에 포함되지 않으면, 균일한 혼재 상태가 아니다라고 한다.

상기 서술한 비 P1 을 섬유 시트의 일방의 면과 타방의 면에서 각각 측정했을 경우, 섬유 시트의 타방의 면에 있어서의 비 P1 에 대한 섬유 시트의 일방의 면에 있어서의 비 P1 의 비 (일방의 면의 비 P1/타방의 면의 비 P1) 는, 시트의 두께 방향에 있어서의 균일성을 얻는 관점에서, 0.6 이상이 바람직하고, 0.7 이상이 보다 바람직하며, 0.8 이상이 더욱 바람직하고, 또, 1.5 이하가 바람직하고, 1.4 이하가 보다 바람직하며, 1.3 이하가 더욱 바람직하다.

또, 상기 서술한 비 P2 를 섬유 시트의 일방의 면과 타방의 면에서 각각 측정했을 경우, 섬유 시트의 타방의 면에 있어서의 비 P2 (P2b) 에 대한 섬유 시트의 일방의 면에 있어서의 비 P2 (P2a) 의 비 (P2a/P2b) 는, 시트의 두께 방향에 있어서의 균일성을 얻는 관점에서, 0.6 이상이 바람직하고, 0.7 이상이 보다 바람직하며, 0.8 이상이 더욱 바람직하고, 또, 1.5 이하가 바람직하고, 1.4 이하가 보다 바람직하며, 1.3 이하가 더욱 바람직하다.

본 개시의 섬유 시트는, 상기 서술한 (A) 내지 (C) 의 어느 양태여도, 당해 섬유 시트를 용융하고, 균일 용융 상태로 한 수지 용융액을 측정한 전기 임피던스가, 이하의 식 (X) 의 관계를 만족하는 것인 것이 바람직하다.

A/B ≥ 1.0 × 10² (X)

(상기 식 중, A 는 50 ℃ 에 있어서의 상기 섬유 시트의 수지 용융액의 전기 임피던스의 절대치 (Ω) 를 나타내고, B 는 상기 수지의 융점보다 50 ℃ 높은 온도에 있어서의 그 섬유 시트의 수지 용융액의 전기 임피던스의 절대치 (Ω) 를 나타낸다.)

각 전기 임피던스의 측정 방법은 후술한다.

이하에, 양태 (A) 에 있어서의 섬유 시트의 일 실시형태를 설명한다.

본 실시형태에 있어서의 섬유 시트는, 장섬유인 제 1 섬유에 의해서 구성된 제 1 섬유군과, 장섬유인 제 2 섬유에 의해서 구성된 제 2 섬유군을 구비하는 것이 바람직하다. 이들 섬유군을 구성하는 각 장섬유는, 층상체로 분리되어 있는 것보다도, 혼재 상태에서 존재하는 것이 바람직하다.

본 실시형태에 있어서의 섬유 시트는, 시트 전체로서, 섬유 직경 분포의 피크를 소정의 섬유 직경 이하의 위치에 나타내는 것이 바람직하다. 상세하게는, 당해 섬유 직경은, 보다 바람직하게는 3 ㎛ 이하이다.

또 본 실시형태에 있어서의 섬유 시트는, 시트 전체로서, 섬유 직경 분포의 피크를 소정의 섬유 직경 초과의 위치에 나타내는 것이 바람직하다.

요컨대, 본 실시형태의 섬유 시트는, 섬유 직경 분포의 피크를 적어도 2 개 지점의 섬유 직경의 위치에서 나타내도록 구성되는 것이 바람직하다.

여기에서, 섬유 직경 분포의 피크를 나타내는 섬유 직경의 위치란, 섬유 직경 분포 및 섬유 개수의 빈도로 히스토그램을 작성했을 경우에, 섬유 개수의 빈도에 있어서 가장 높은 빈도를 나타내는 섬유 직경의 위치이다. 본 양태에 있어서의 섬유 직경 분포의 피크를 나타내는 섬유 직경의 위치는, 소정의 섬유 직경 이하의 위치, 및 소정의 섬유 직경 초과의 범위에서 각각 관찰된다. 섬유 직경 분포의 측정 방법은 후술한다.

본 양태에 있어서는, 제 1 섬유와 제 2 섬유는 섬유 직경 분포에 있어서 최빈의 피크 위치가 상이함으로써, 섬유의 종류가 상이하다고 판단된다.

본 실시형태의 섬유 시트에 있어서 섬유 직경 분포의 피크가 적어도 2 개 존재하는 경우, 세경측의 피크를 나타내는 섬유 직경의 위치는, 섬유 시트의 표면적을 향상시키거나, 동 중량이어도 섬유 개수를 많게 하거나 할 수 있는 관점에서, 바람직하게는 3 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이하이다.

또 본 실시형태의 섬유 시트에 있어서, 세경측의 피크를 나타내는 섬유 직경의 위치는, 제 1 섬유의 강도를 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 10 ㎚ 이상, 보다 바람직하게는 50 ㎚ 이상이다.

상기 서술한 세경측의 피크를 나타내는 섬유 직경의 위치는, 바람직하게는 제 1 섬유의 섬유 직경 분포의 피크를 나타내는 섬유 직경의 위치인 것도 바람직하다.

섬유 시트에 있어서의 세경측의 피크를 나타내는 섬유 직경의 위치는, 예를 들어 후술하는 전계 방사 장치에 있어서, 노즐 직경, 원료 수지의 토출량, 전계 방사시에 있어서의 전압, 그리고 기체류의 유량 및 풍속 등의 조건을 적절히 조정함으로써 제어할 수 있다.

본 실시형태의 섬유 시트에 있어서 섬유 직경 분포의 피크가 적어도 2 개 존재하는 경우, 태경 (太徑) 측의 피크를 나타내는 섬유 직경의 위치는, 섬유 시트 전체의 보형성, 강도를 향상시킬 수 있는 관점에서, 바람직하게는 3 ㎛ 초과, 보다 바람직하게는 5 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 10 ㎛ 이상이고, 보다 더욱 바람직하게는 20 ㎛ 이상이다.

또 본 실시형태의 섬유 시트에 있어서 섬유 직경 분포의 피크가 적어도 2 개 존재하는 경우, 태경측의 피크를 나타내는 섬유 직경의 위치는, 섬유 시트 전체가 유연성을 유지하고, 취급성을 향상시킬 수 있는 관점에서, 바람직하게는 200 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 100 ㎛ 이하이다.

상기 서술한 태경측의 피크를 나타내는 섬유 직경의 위치는, 바람직하게는 제 2 섬유의 섬유 직경 분포의 피크를 나타내는 섬유 직경의 위치인 것도 바람직하다.

섬유 시트에 있어서의 태경측의 피크를 나타내는 섬유 직경은, 예를 들어 멜트 블로법에 사용되는 방사 장치나, 후술하는 전계 방사 장치에 있어서, 노즐 직경, 원료 수지의 토출량, 전계 방사시에 있어서의 전압, 그리고 기체류의 유량 및 풍속 등의 조건을 적절히 조정함으로써 제어할 수 있다.

섬유 시트가 섬유 직경 분포의 피크를 2 개 이상 나타냄으로써, 섬유 직경이 가는 섬유와 섬유 직경이 굵은 섬유가 혼재하는 것이 추인되기 때문에, 섬유 직경이 굵은 섬유의 강성에서 기인하여, 섬유 시트의 강도를 보다 높이 발현시킬 수 있다.

섬유 시트의 구성 섬유의 조성이 상이한 섬유군이 2 종 이상 존재하는지의 여부는, 측정 대상의 섬유 시트 전체에 대해서, 현미 IR, SEM-EDX, XPS 분석을 행하여, 구성 원소의 유무나, 구성 수지의 종류나 화학 구조가 포함되는지를 측정한다.

상세한 것은 이하의 방법으로 판정한다. 먼저, 측정 대상이 되는 섬유 시트에 대해서, 예를 들어 SEM 또는 원자간력 현미경 (AFM) 을 사용한 섬유를 2000 배로 확대하여 관찰함과 함께, 원소 매핑 분석 또는 각종 물성의 매핑 분석을 행하고, 얻어진 매핑 분석 결과로부터, 섬유 시트를 구성하는 섬유의 종류를 구별한다.

상기 서술한 분석에 의해서 얻어진 매핑 상태에 있어서, 특정한 원소를 함유하는 섬유와 함유하지 않는 섬유가 존재하거나, 혹은 특정한 원소에 의한 매핑 상태가 섬유끼리로 상이하다고 확인되거나, 또는, AFM 관찰에 있어서 측정되는 탐침과 섬유의 흡착력, 혹은 섬유의 경도가 상이한 섬유가 존재한다고 확인될 경우, 섬유의 종류가 상이하다고 판정한다. 한편, 매핑 상태에 있어서, 측정 대상이 되는 섬유가 동일한 원소를 동등한 비율로 함유하고, 또한 AFM 관찰에 있어서 측정되는 탐침과 섬유의 흡착력, 및 섬유의 경도가 동등하다고 확인될 경우, 섬유의 종류가 동일하다고 판정한다.

상기 서술한 매핑 분석에서 섬유의 종류가 상이하다고 판정된 경우, 동일한 종류로 구성된 섬유의 집합체를 1 개의 섬유군으로 하고, 섬유 시트 중에 복수의 섬유군이 존재한다고 판정한다.

어느 양태의 섬유 시트도, 제 1 섬유군을 구성하는 장섬유 및 제 2 섬유군을 구성하는 장섬유는, 융점을 갖는 수지와 첨가제를 함유하는 것이 바람직하다.

어느 섬유나 전해 방사에 의해서 얻어진 섬유에 의해서 구성되어 있는 것이 바람직하다.

융점을 갖는 수지 및 첨가제의 상세한 것은 후술한다.

본 실시형태에 있어서의 섬유 시트는, 제 1 섬유군을 구성하는 장섬유가, 이하의 식 (I) 의 관계를 만족하는 것인 것이 바람직하다. 또, 제 1 섬유군이 전해 방사에 의해서 얻어진 섬유에 의해서 구성되어 있는 것도 바람직하다.

또, 제 2 섬유군을 구성하는 장섬유가 첨가제를 함유하는 경우, 제 2 섬유군을 구성하는 장섬유에 있어서도, 이하의 식 (I) 의 관계를 만족하는 것인 것이 바람직하다. 또, 제 2 섬유군이 전해 방사에 의해서 얻어진 섬유에 의해서 구성되어 있는 것도 바람직하다.

요컨대, 제 1 섬유군을 구성하는 장섬유인 제 1 섬유, 및 제 2 섬유군을 구성하는 장섬유인 제 2 섬유 중 적어도 일방이, 이하의 식 (I) 의 관계를 만족하는 것인 것이 바람직하다.

A/B ≥ 1.0 × 10² (I)

(상기 식 중, A 는 50 ℃ 에 있어서의 상기 수지의 전기 임피던스의 절대치 (Ω) 를 나타내고, B 는 상기 수지의 융점보다 50 ℃ 높은 온도에 있어서의 그 수지의 전기 임피던스의 절대치 (Ω) 를 나타낸다.)

각 전기 임피던스의 측정 방법은 후술한다.

어느 양태의 섬유 시트도, 그 섬유 시트를 구성하는 장섬유에 주목했을 때에, 섬유 직경이 3 ㎛ 이하인 장섬유는, 식 (I) 을 만족하는 장섬유의 개수 비율이 소정의 범위인 것이 바람직하다. 상세하게는, 섬유 시트에 있어서, 식 (I) 을 만족하는 장섬유의 개수 비율은, 전계 방사법에 의한 섬유의 방사를 효율적으로 행하여, 섬유 시트에 세경의 섬유를 많이 함유시키기 쉽게 하는 관점에서, 섬유를 바람직하게는 70 ％ 이상, 보다 바람직하게는 80 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 90 ％ 이상이고, 현실적으로는 100 ％ 이하이다. 이와 같은 개수 비율은, 예를 들어, 제 1 섬유군을 구성하는 섬유를 전계 방사에 의해서 얻음과 함께, 섬유 시트에서 차지하는 제 1 섬유군의 개수 비율을 다른 섬유군의 개수 비율보다 많게 하거나, 혹은, 제 1 섬유군 및 제 2 섬유군을 구성하는 각 섬유를 전계 방사에 의해서 얻음으로써 만족할 수 있다.

제 1 섬유군을 구성하는 장섬유가 식 (I) 의 관계를 만족함으로써, 고체 상태에서의 전기 임피던스의 절대치가 높은 폴리프로필렌 등의 원료 수지를 사용한 경우여도, 섬유의 제조 원료의 대전성을 안정적으로 높여 전계 방사법에 바람직한 물성이 되어, 전계 방사법에 의한 장섬유의 방사성이 향상된다. 이에 덧붙여, 광범위한 종류의 수지를 원료로서 사용할 수 있어, 세경의 섬유를 제조할 수 있게 된다.

계속해서, 상기 서술한 양태 (B) 에 있어서의 섬유 시트의 실시형태를 이하에 설명한다.

본 실시형태에 있어서의 섬유 시트는, 장섬유에 의해서 구성된 제 1 섬유군과, 제 1 섬유군과는 섬유의 종류가 상이한 장섬유에 의해서 구성된 제 2 섬유군을 구비한다.

요컨대, 본 실시형태의 섬유 시트는, 구성 섬유의 조성이 상이함으로써, 섬유의 종류가 상이하다고 판단되는 2 종류의 장섬유를 적어도 포함하여 구성된다. 여기에서 구성 섬유의 조성이 상이하다는 것은, 섬유의 구성 성분인 수지의 종류 및 함유량, 및 첨가제의 종류 및 함유량 중 적어도 하나가 상이한 것을 의미한다.

이들 섬유군을 구성하는 각 장섬유는, 층상체로 분리되어 있는 것보다도, 혼재 상태에서 존재하는 것이 바람직하다.

본 실시 양태에 있어서의 섬유 시트는, 섬유 직경이 3 ㎛ 미만인 위치에 섬유 직경 분포의 피크를 나타내는 것이 바람직하다.

본 실시형태에 있어서의 제 1 섬유군을 구성하는 장섬유는, 융점을 갖는 수지와 첨가제를 함유하는 것이 바람직하다.

제 1 섬유군이 전해 방사에 의해서 얻어진 섬유에 의해서 구성되어 있는 것도 바람직하다.

본 실시형태에 있어서의 제 2 섬유군을 구성하는 장섬유는, 이하의 구성 (i) ∼ (iii) 중 어느 것인 것이 바람직하다. 요컨대, 제 1 섬유군과 제 2 섬유군은, 구성 섬유의 조성이 상이한 것이 바람직하다. 제 2 섬유군이 전해 방사에 의해서 얻어진 섬유에 의해서 구성되어 있는 것도 바람직하다.

(i) 제 1 섬유군을 구성하는 장섬유에 함유하는 수지와 동종의 수지를 함유하며, 또한 제 1 섬유군을 구성하는 장섬유에 함유하는 첨가제와 이종의 첨가제를 함유한다.

(ii) 제 1 섬유군을 구성하는 장섬유에 함유하는 수지와 이종의 수지를 함유하며, 또한 제 1 섬유군을 구성하는 장섬유에 함유하는 첨가제와 동종의 첨가제를 함유한다.

(iii) 제 1 섬유군을 구성하는 장섬유에 함유하는 수지와 이종의 수지를 함유하며, 또한 제 1 섬유군을 구성하는 장섬유에 함유하는 첨가제와 이종의 첨가제를 함유한다.

여기에서, 첨가제가 이종인지 동종인지의 판단 기준은, 구성 섬유 중의 첨가제를 분석했을 때에, 첨가제의 화학 구조 (골격 및 관능기를 포함한다) 또는 평균 분자량이 상이한 경우에는,「첨가제가 이종이다」라고 하고, 첨가제의 화학 구조 (골격 및 관능기를 포함한다) 가 동일하며 또한 평균 분자량이 동일한 경우에는,「첨가제가 동종이다」라고 한다.

양태 (B) 에 있어서, 수지가 이종인지 동종인지의 판단 기준은, 구성 섬유 중의 수지를 분석했을 때에, 수지의 화학 구조 (골격 및 관능기를 포함한다) 가 상이하거나 동일하다.

양태 (B) 에 있어서의 섬유 시트는, 제 1 섬유군을 구성하는 장섬유인 제 1 섬유, 및 제 2 섬유군을 구성하는 장섬유인 제 2 섬유 중 적어도 일방이, 이하의 식 (I) 의 관계를 만족하는 것인 것이 바람직하다.

또, 제 1 섬유군을 구성하는 장섬유와 제 2 섬유군을 구성하는 장섬유는, 모두 다음 식 (I) 을 만족하는 것이 보다 바람직하다. 당해 관계식은, 상기 서술한 실시형태와 동일한 것이다. 각 전기 임피던스의 측정 방법은 후술한다.

A/B ≥ 1.0 × 10² (I)

(상기 식 중, A 는 50 ℃ 에 있어서의 상기 수지의 전기 임피던스의 절대치 (Ω) 를 나타내고, B 는 상기 수지의 융점보다 50 ℃ 높은 온도에 있어서의 그 수지의 전기 임피던스의 절대치 (Ω) 를 나타낸다.)

각 섬유군을 구성하는 각 장섬유가 식 (I) 의 관계를 만족함으로써, 고체 상태에서의 전기 임피던스의 절대치가 높은 폴리프로필렌 등의 원료 수지를 사용한 경우여도, 섬유의 제조 원료의 대전성을 안정적으로 높여 전계 방사법에 바람직한 물성이 되어, 전계 방사법에 의한 각 장섬유의 방사성이 향상된다.

이에 덧붙여, 함유시키는 첨가제의 종류에 따라서, 각 섬유에 원하는 상이한 물성을 발현시킬 수 있기 때문에, 섬유 시트의 용도에 따라서, 상이한 물성이나 상반되는 물성을 갖는 섬유를 혼합하여 원하는 시트 물성을 갖도록 조정하거나, 혹은 2 종 이상의 기능을 1 장의 시트로 발휘하거나 할 수 있는 섬유 시트를 효율적으로 제조할 수 있다.

계속해서, 상기 서술한 양태 (C) 에 있어서의 섬유 시트의 실시형태를 이하에 설명한다.

상기 서술한 양태 (C) 에 있어서의 섬유 시트는, 1 종류의 장섬유만으로 구성되어 있다.

본 실시형태에 있어서의 장섬유는, 융점을 갖는 수지와, 첨가제를 함유하는 것이 바람직하다.

또 본 실시형태에 있어서도 동일하게, 장섬유는, 이하의 다음 식 (I) 을 만족하는 것이 바람직하다.

A/B ≥ 1.0 × 10² (I)

(상기 식 중, A 는 50 ℃ 에 있어서의 상기 수지의 전기 임피던스의 절대치 (Ω) 를 나타내고, B 는 상기 수지의 융점보다 50 ℃ 높은 온도에 있어서의 그 수지의 전기 임피던스의 절대치 (Ω) 를 나타낸다.)

이하에, 각 실시형태의 섬유 시트에 공통되는 사항을 설명한다.

융점을 갖는 수지란, 수지를 가열해 갔을 때에, 그 수지가 열분해되기 전에, 고체로부터 액체로 상변화하는 것에서 기인하는 흡열 피크를 나타내는 수지이다.

또한「융점」이란, 시차 주사 열량 측정 (DSC) 에서 융해 피크가 관찰되는 온도로서, 복수의 피크가 관찰되는 경우에는 흡열 피크가 가장 큰 온도의 것을 말한다. 성분의 융점이 상기 서술한 방법으로 명확하게 측정할 수 없을 경우, 연화점을 융점 대신에 사용한다.

또 수지의 융점은, 섬유의 방사를 수미 일관하게 행하는 관점에서, 바람직하게는 100 ℃ 이상이고, 바람직하게는 250 ℃ 이하이다.

본 개시에 있어서 사용할 수 있는 융점을 갖는 수지로는, 섬유 형성성을 갖는 것인 것이 바람직하다.

상세하게는, 융점을 갖는 수지로는, 예를 들어 폴리올레핀 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 비닐계 폴리머, 아크릴계 폴리머, 폴리카보네이트, 폴리아미드이미드, 방향족 폴리에테르케톤 수지, 폴리에테르이미드, 셀룰로오스 분자를 화학 수식한 변성 셀룰로오스 등의 각종 열가소성 수지를 들 수 있다.

폴리올레핀 수지로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-α-올레핀 코폴리머, 에틸렌-프로필렌 코폴리머 등을 들 수 있다.

폴리에스테르 수지로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 액정 폴리머, 폴리하이드록시알카노에이트, 폴리카프로락톤, 폴리부틸렌숙시네이트, 폴리글리콜산, 폴리락트산계 수지를 들 수 있다.

폴리락트산계 수지로는, 폴리락트산 및 락트산-하이드록시카르복실산 코폴리머 등을 들 수 있다.

폴리아미드 수지로는, 나일론 6 및 나일론 66 등을 들 수 있다.

비닐계 폴리머로는, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리아세트산비닐, 폴리아세트산비닐-에틸렌 공중합체 및 폴리스티렌 등을 들 수 있다.

아크릴계 폴리머로는, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산에스테르, 폴리메타크릴산 및 폴리메타크릴산에스테르 등을 들 수 있다.

방향족 폴리에테르케톤 수지로는, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤케톤 등을 들 수 있다.

이들 수지는 1 종을 단독으로, 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

본 개시에 있어서의 첨가제는, 융점을 갖는 수지와 함께 사용되는 화합물로서, 수지의 대전성을 향상시키거나, 혹은, 장섬유의 표면에 친수성 또는 소수성을 발현하거나 하도록, 수지를 개질하는 것이다.

섬유에 발현되는 친수성이란, 물 또는 수성액에 대한 섬유의 분산성이 높아지는 것, 및 섬유간에서의 물 또는 수성액의 유지성이 높아지는 것을 가리킨다.

섬유에 발현되는 소수성이란, 물 또는 수성액에 대한 섬유의 분산성이 저하되는 것, 및 섬유간에 물 혹은 수성액을 유지하지 않거나, 또는 유지성이 낮아지는 것을 가리키고, 발수성의 의미를 포함한다.

섬유의 친수성 및 소수성은, 예를 들어 물과의 접촉각을 지표로 하여 평가할 수 있다.

상기 첨가제는, 수지와의 분산성을 높여, 방사에 사용하는 수지를 효율적으로 개질시키는 관점에서, 병용되는 수지의 융점 이하의 온도에 융점을 갖는 것이 바람직하다. 이 융점을 조정하기 위해서, 2 종 이상의 첨가제를 조합한 혼합물로서 사용하는 것도 바람직하다.

상기 서술한 첨가제로는, 대전제, 산화 방지제, 중화제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 활제, 대전 방지제, 금속 불활성제, 친수화제 등을 들 수 있다. 이들 첨가제는 1 종을 단독으로, 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

이 중, 세경의 장섬유를 효율적으로 형성시키는 관점에서, 첨가제로서 대전제를 사용하는 것이 바람직하고, 염 구조를 갖는 각종 화합물을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

첨가제의 전리를 용이하게 하여, 병용되는 수지의 대전성을 향상시키고, 연속 섬유를 더욱 효율적으로 형성시키는 관점에서, 첨가제로서, 용해시 또는 용융시에 전리되는 염 구조를 갖는 화합물을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

또, 수지 중에 대한 분산성의 관점에서, 첨가제는 유기염인 것이 바람직하고, 유기산과 무기 염기의 염인 것이 보다 바람직하다.

이와 같은 염을 사용함으로써, 후술하는 전기 임피던스의 절대치를 용이하게 낮출 수 있어, 전계 방사에 적합한 원료 수지로 효과적으로 개질할 수 있다. 또 이와 같은 수지를 전계 방사에 제공했을 때에, 연속 섬유의 형성을 용이하게 행할 수 있다.

첨가제로는, 예를 들어 4 급 암모늄염기 구조를 갖는 화합물이나, 금속염을 형성하고 있는 금속 비누 등을 바람직하게 사용할 수 있다.

또 첨가제로는, 구조 중의 말단에 알킬기를 가지며, 또한 구조 중의 임의의 위치에 술폰산염기를 갖는 화합물 (이하, 이 화합물을「알킬술폰산염」이라고도 한다.) 도 바람직하게 사용할 수 있다. 첨가제로서 알킬술폰산염을 사용함으로써, 연속 섬유의 형성을 한층 용이하게 행할 수 있다.

4 급 암모늄염기 구조를 갖는 화합물로는, 예를 들어 4 급 암모늄염기 구조를 갖는 스티렌아크릴 수지를 들 수 있다.

스티렌아크릴 수지로는, 시판품을 사용할 수도 있다. 그와 같은 시판품으로는, 예를 들어 후지쿠라 화성 주식회사 제조의 아크리베이스 (등록 상표) FCA-201-PS 나, 아크리베이스 (등록 상표) FCA-207P 등을 들 수 있다.

금속 비누로는, 2 가 이상의 지방산염을 들 수 있고, 구체적으로는 예를 들어, 카프릴산, 카프르산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 리시놀산, 아라키드산, 베헨산, 에루크산 등의 탄소수 8 이상 22 이하의 포화 또는 불포화의 지방산과, Li, Na, Mg, K, Ca, Ba, Zn 등의 금속의 염 등을 들 수 있다.

수지에 대해서, 상기 서술한 첨가물의 1 종을 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용함으로써, 후술하는 유동시에 있어서의 전기 임피던스의 절대치를 용이하게 내릴 수 있어, 전계 방사에 적절한 원료 수지가 된다.

첨가제로서 사용되는 다른 염으로는, 구조 중의 말단에 알킬기를 가지며, 또한 구조 중의 임의의 위치에 술폰산염기를 갖는 화합물 (이하, 이것을 총칭하여 알킬술폰산염이라고도 한다.) 을 들 수 있다.

상세하게는, 당해 화합물로는, 예를 들어 알킬벤젠술폰산염 (R-Ph-SO₃M), 고급 알코올황산에스테르염 (R-O-SO₃M), 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염 (R-O-(CH₂CH₂O)_n-SO₃M), 알킬술포숙신산염 (R-O-CO-C-C(-SO₃M)-O-CO-M), 디알킬술포숙신산염 (R-O-CO-C-C(-SO₃M)-O-CO-R), α-술포 지방산 에스테르 (R-CH(-SO₃M)-COOCH₃), α-올레핀술폰산염 (R-CH=CH-(CH₂)_n-SO₃M, R-CH(-OH)(CH₂)_n-SO₃M), 아실타우린염 (R-CO-NH-(CH₂)₂-SO₃M), 아실알킬타우린염 (R-CO-N(-R')-(CH₂)₂-SO₃M), 알칸술폰산염 (R-SO₃M) 등을 들 수 있다. 이들 알킬술폰산염은, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합한 혼합물로서 사용해도 된다.

상기 서술한 알킬술폰산염에 있어서 R 은 알킬기를 나타내고, 그 탄소수는 바람직하게는 8 이상 22 이하, 더욱 바람직하게는 10 이상 20 이하, 한층 바람직하게는 12 이상 18 이하이다.

R' 도 또한 알킬기를 나타내고, 그 탄소수는 바람직하게는 5 이하이다.

Ph 는, 치환되어 있어도 되는 페닐기를 나타낸다.

M 은 1 가의 양이온을 나타내고, 바람직하게는 금속 이온이며, 더욱 바람직하게는 나트륨 이온이다.

n 은, 바람직하게는 6 이상 24 이하, 더욱 바람직하게는 8 이상 22 이하, 한층 바람직하게는 10 이상 20 이하의 수를 나타낸다.

상기 서술한 첨가제 중, 2 가 이상의 지방산염 및, 구조 중의 말단에 알킬기를 가지며, 또한 구조 중의 임의의 위치에 술폰산염기를 갖는 화합물에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 사용하는 것이, 원료 수지의 대전성을 높일 수 있는 점에서 바람직하다.

또, 상기 서술한 알킬술폰산염 중, 알칸술폰산염 (R-SO₃M) 을 사용하는 것이, 한층 안정적으로 원료 수지가 대전되는 점에서 바람직하고, 이 관점에서, 알킬기의 탄소수가 상이한 2 종 이상의 알칸술폰산염 (R-SO₃M) 의 혼합물을 사용하는 것이 한층 바람직하다.

알칸술폰산염 (R-SO₃M) 에는, 구조의 말단에 술폰산염기가 결합하고 있는 제 1 급 알칸술폰산염과, 구조의 도중에 술폰산염기가 결합되어 있는 제 2 급 알칸술폰산염이 존재하는 바, 원료 수지가 더욱 더 안정적으로 대전되는 점에서 제 2 급 알칸술폰산염을 사용하는 것이 바람직하고, 알킬기의 탄소수가 상이한 2 종 이상의 제 2 급 알칸술폰산염을 조합한 혼합물을 사용하는 것이 한층 바람직하다.

수지와 혼합하는 첨가제의 비율은, 수지와 첨가제의 합계 100 질량부에 대해서, 바람직하게는 0.5 질량부 이상, 보다 바람직하게는 1 질량부 이상, 더욱 바람직하게는 3 질량부 이상, 한층 바람직하게는 5 질량부 이상, 보다 더 바람직하게는 7 질량부 이상, 더욱 더 바람직하게는 10 질량부 이상이다.

또, 수지와 혼합하는 첨가제의 비율은, 수지와 첨가제의 합계 100 질량부에 대해서, 바람직하게는 45 질량부 이하, 보다 바람직하게는 40 질량부 이하이다.

첨가제를 2 종 이상 함유하는 경우, 상기 서술한 질량 비율은 총량으로 한다.

임피던스에 관해서는, 상기 식 (X) 또는 상기 식 (I) 에 있어서,「A」로서 50 ℃ 의 온도를 사용하는 이유는, 고체 상태에서의 수지의 전기 임피던스의 절대치를 얻기 위해서이다. 「B」로서 융점보다 50 ℃ 높은 온도를 사용하는 이유는, 수지를 용융시키거나 하여 유동성을 향상시키기 위해서이다.

이하의 설명에서는, 전자의 전기 임피던스 절대치「A」를「고체시의 전기 임피던스의 절대치」라고도 하고, 후자의 전기 임피던스 절대치「B」를「유동시의 전기 임피던스의 절대치」라고도 하며, 특별히 언급이 없는 한, 상기 식 (X) 및 상기 식 (I) 의 쌍방에 관한 설명으로서 적용된다.

또 이하의 설명에서는, 상기 식 (X) 에 있어서의 섬유 시트의 구성 수지의 용융액과, 상기 식 (I) 에 있어서의 섬유의 원료가 되는 수지를 총칭하여,「원료 수지」라고도 한다.

원료 수지의 고체시의 전기 임피던스의 절대치 A 는, 전계 방사법에 있어서 대전시킨 전하를 의도치 않은 부위로 잘 유출되지 않도록 하는 관점에서, 바람직하게는 5.0 × 10⁹ Ω 이상, 더욱 바람직하게는 1.0 × 10¹⁰ Ω 이상이다.

또 동일한 관점에서, 원료 수지의 고체시의 전기 임피던스의 절대치 A 는, 바람직하게는 1.0 × 10²⁰ Ω 이하, 더욱 바람직하게는 1.0 × 10¹⁸ Ω 이하이다.

한편, 원료 수지의 유동시의 전기 임피던스의 절대치 B 는, 전계 방사법에 있어서 원료 수지의 대전성을 높이는 관점에서, 바람직하게는 0 Ω 초과이다.

또 동일한 관점에서, 원료 수지의 유동시의 전기 임피던스의 절대치 B 는, 바람직하게는 1.0 × 10¹⁰ Ω 이하, 더욱 바람직하게는 9.0 × 10⁹ Ω 이하이다.

원료 수지의 유동시의 전기 임피던스의 절대치 B 가 상기 서술한 범위 내인 점에서, 도전성이 비교적 높은 상태의 용융 수지를, 후술하는 전계 방사 장치에 있어서의 노즐을 개재하여 수지를 함유하는 원료액을 정전 유도에 의해서 대전시킬 수 있으며, 또한 용융 수지를 개재한 전계 방사 장치에 대한 의도치 않은 전류의 도통을 저감할 수 있다.

또, 원료 수지의 고체시의 전기 임피던스의 절대치 A 와 원료 수지의 유동시의 전기 임피던스의 절대치 B 의 비 A/B 는, 고체 상태와, 수지의 용융 등에 의한 유동 상태에 있어서의 전기 임피던스의 절대치를 변화시키고, 수지의 대전성의 향상에서 기인하여 장섬유를 효율적으로 제조하는 관점에서, 바람직하게는 1.0 × 10² 이상, 더욱 바람직하게는 1.1 × 10² 이상이다.

또, 동일한 관점에서, A/B 는, 바람직하게는 1.0 × 10¹⁰ 이하, 더욱 바람직하게는 1.0 × 10⁹ 이하이다.

본 개시에 있어서는, 용융 방사법에 있어서의 장섬유의 제조 효율을 높이는 관점에서, A/B 의 값이 중요하기 때문에, 원료 수지의 종류 그리고 첨가제의 함유량 및 종류에 따라서는, 예를 들어 고체시의 전기 임피던스 절대치 A 가 1.0 × 10¹² Ω 이고, 유동시의 전기 임피던스 절대치 B 가 1.0 × 10¹⁰ Ω 이어도 된다.

또 예를 들어 고체시의 전기 임피던스 절대치 A 가 1.0 × 10¹⁰ Ω 이고, 용융시의 전기 임피던스 절대치 B 가 1.0 × 10⁸ Ω 이어도 된다.

또 상기 식 (I) 에 있어서, 원료 수지가 고체 인 경우의 전기 임피던스 절대치 A 와, 원료 수지가 용융 상태인 경우의 전기 임피던스 절대치 B 의 관계를 정하고 있다. 이것은, 원료 수지가 고체 상태인 경우에는 전기 임피던스가 높아 전류가 흐르기 어려운 것을 나타내고, 원료 수지가 용융 상태인 경우에는 전기 임피던스가 낮아 전류가 흐르기 쉬운 것을 나타내고 있다.

이들 전기 임피던스의 관계를, 본 개시의 바람직한 제조 방법인 전계 방사법에 적용하면, 노즐로부터 용융된 원료 수지가 토출될 때에는, 용융시의 전기 임피던스 절대치 B 가 기여하여, 전원에 의해서 인가된 전압에서 기인하는 전류가 강하게 발생되기 쉬워진다. 그 결과, 용융 상태의 원료 수지가 쉽게 대전하게 되고, 수지끼리가 전기적으로 서로 반발하여, 용융 수지의 연신이 더욱 촉진된다.

그 후, 용융 수지가 고화되어, 섬유상의 고체 수지로 된 후에는 전류가 잘 흐르지 않게 되기 때문에, 후술하는 포집부 등의 포집 부재에 섬유상의 고체 수지가 포집될 때 대전이 잘 발생되지 않게 된다. 그 결과, 노즐과 포집 부재 사이에 있어서의 수지를 개재한 의도치 않은 도통을 막아, 용융 수지에 대한 대전성을 높일 수 있다.

이와 같은 이유에 의해서, 방사시에 있어서는 세경의 섬유를 제조 가능하고, 또 상기 식 (I) 을 만족하는 섬유는 세경의 것이 된다.

원료 수지의 전기 임피던스의 절대치 A 및 절대치 B 는, 이하의 방법으로 측정할 수 있다.

특별히 언급하지 않는 한,「전기 임피던스」는「주파수 0.1 ㎐ 에 있어서의 전기 임피던스의 절대치」를 의미한다.

〔원료 수지의 전기 임피던스의 측정 방법〕

전기 임피던스는 도 1 에 나타내는 바와 같이 방법으로 측정한다.

도 1(a) 에 나타내는 바와 같이, 측정 시스템 (130) 은, 항온조 (131) 와, 측정기 (132) 와, 해석용 컴퓨터 (133) 를 포함하여 구성된다.

항온조 (131) 로는, 강제 순환식이나 자연 대류식의 일반적인 전기로나 항온기를 사용할 수 있다.

측정기 (132) 로는, 일반적인 주파수 응답 애널라이저를 사용할 수 있다. 임피던스 애널라이저 (solartron 사 제조 1260) 와 유전율 측정용 인터페이스 1296형 (solartron 사 제조) 을 사용할 수 있다.

항온조 (131) 에서, 고체 상태 및 용융 상태의 원료 수지의 전기 임피던스를 측정하기 위한 지그로서, 도 1(b) 내지 (d) 에 나타내는 지그 (134) 를 사용할 수 있다.

지그 (134) 는, 시료의 가열을 위해서, 내부에 전극 (135, 135) 을 배치한 1 쌍의 폴리에테르에테르케톤 (PEEK) 제 셀 (PEEK450G) (136, 136) 및 대좌 (138) 를 구비하고 있고, 이 셀 (136) 을 사용함으로써, 항온조 (131) 내에서의 가열 측정이 가능해진다.

각 전극 (135) 에서는 단자 (137) 가 인출되어 있고, 단자 (137) 는 측정기 (132) 에 접속되어 있다.

1 쌍의 셀 (136, 136) 은, 도 1(c) 에 나타내는 바와 같이, 그것들의 전극 (135, 135) 이 대향하도록 서로 마주 보게 하여 배치하고, 대좌 (138) 내에 배치하여 고정된다. 이 상태에 있어서, 대향 배치된 전극 (135, 135) 사이에 일정한 간극이 만들어지도록 해 놓는다.

셀 (136) 에 있어서의 전극 (135) 은, 예를 들어 스테인리스제로 할 수 있고, 그 치수는 가로 20 ㎜, 세로 30 ㎜ 및 두께 8 ㎜ 로 한다. 1 쌍의 전극 (135, 135) 간의 거리는 2 ㎜ 로 한다.

서로 마주 보는 전극 표면과 시료의 투입면인 상면 이외에는 PEEK 제 셀로 간극 없이 덮여 있다.

인가 전압은 용융 상태인 210 ℃ 의 측정에서는 AC 0.1 V, 고체 상태인 50 ℃ 의 측정에서는 AC 1 V 로 측정하는 것으로 하고, 인가 주파수는 0.1 ㎐ 로 한다.

측정 온도는, 고체 상태인 50 ℃ 와, 용융 상태인 210 ℃ 로 한다 (융점이 160 ℃ 인 경우). 측정 환경은, 23 ℃, 40 ％RH 로 한다.

전기 임피던스의 측정 순서는 아래와 같다. 섬유 시트를 구성하는 섬유의 성분 (원료 수지, 첨가제 등) 및 그 함유량은, 공지된 분석 장치에 의해서 측정할 수 있기 때문에, 그 측정 결과에 기초하여 이하의 방법으로 전기 임피던스를 측정하고, 섬유 시트를 구성하는 섬유가 상기 서술한 식 (I) 을 만족하는지의 여부를 판정한다.

(1) 원료 수지와, 필요에 따라서 첨가제를 각각 소정의 비율로 합계가 5 g 이 되도록 계량하여 혼합하고, 이것을 측정 샘플로 한다. 예를 들어 첨가제를 5 질량％ 혼합하는 경우에는, 수지 4.75 g 과 첨가제 0.25 g 을 혼합한다.

(2) 지그 (134) 를 항온조 (131) 내에 배치하고, 항온조 (131) 를 210 ℃ 까지 승온하여 지그 (134) 도 동시에 따뜻하게 한다.

(3) 측정 샘플 5 g 을 용융한다 (항온조 (131) 에서 투명해질 때까지 10 분 정도 가열한다.).

(4) 도 1(d) 에 나타내는 바와 같이, 지그 (134) 에 용융된 측정 샘플 (139) 을 흘려 넣고, 다시 210 ℃ 로 안정될 때까지 정치한다.

(5) 항온조 (131) 내의 온도를, 210 ℃ 로부터 50 ℃ 의 순으로 순차적으로 저하시켜 가고, 각 온도에서 전기 임피던스를 측정한다. 동일한 시료를 5 개 만들어, 최대, 최소의 각 1 개의 값을 잘라 버리고, 3 개의 산술 평균값을 취한다.

섬유 시트 전체를 대상으로 하여, 당해 섬유 시트가 상기 서술한 식 (X) 를 만족하는지의 여부를 판정할 경우, 상기 서술한 전기 임피던스의 측정 순서에 있어서, 순서 (1) 을 행하지 않고, 순서 (3) 에 있어서의 측정 샘플로서 섬유 시트 그 자체를 사용하고, 이후의 순서를 행한다.

섬유 시트는, 구성 섬유끼리의 융착부가 소정의 개수 이하인 것이 바람직하다. 상세하게는, 융착부가 많을수록 섬유 시트는 딱딱하여, 시트의 질감이 악화되는 등의 관점에서, 섬유 시트에 있어서의 0.10 ㎟ 당 구성 섬유끼리의 융착부는, 바람직하게는 20 개 이하, 보다 바람직하게는 15 개 이하, 더욱 바람직하게는 10 개 이하이다.

융착부가 많을수록 섬유 시트는 딱딱하여, 시트의 질감이 악화되는 등의 관점에서, 섬유 시트에 있어서의 0.10 ㎟ 당 구성 섬유끼리의 융착부는 적으면 적을수록 바람직하지만, 바람직하게는 0 개 이상이다.

섬유 시트에 있어서의 융착부의 유무 및 그 개수는, 이하의 방법으로 측정할 수 있다. 상세하게는, SEM 을 사용하여, 측정 대상이 되는 섬유 시트를 배율 1000 배에서 평면에서 보아 관찰하여, 127 ㎛ × 100 ㎛ 의 시야에 존재하는 섬유의 교점을 관찰한다. 섬유의 교점에 있어서 섬유끼리의 계면이 불명료한 부위를 융착부로 판단하고, 그 개수를 측정한다. 이 측정을 독립된 10 시야에서 행하고, 10 시야의 융착부의 개수의 산술 평균치를, 본 개시에 있어서의 융착부의 개수로 한다.

상기 서술한 각 실시형태의 섬유 시트는, 전계 방사법에 있어서 이용되는 전계 방사 장치를 사용하여 제조할 수 있다. 전형적으로는, 전계 방사 장치는, 섬유의 원료가 되는 원료액을 수용하는 수용부와, 그 원료액을 토출하는 도전성의 노즐과, 그 노즐에 전압을 인가하는 전원을 구비하고 있다. 이와 같은 구성을 갖는 전계 방사 장치는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2017-95825호의 도 1 에 기재된 정전 스프레이 장치, 일본 공개특허공보 2017-71881호의 도 1 내지 도 6 에 기재된 정전 스프레이 장치, 일본 공개특허공보 2019-245204호의 도 1 내지 도 6 에 기재된 정전 스프레이 장치 등을 사용할 수도 있다.

이상의 구성을 갖는 섬유 시트는, 평량 분포가 균일하기 때문에, 예를 들어 여과 성능 등의 섬유 시트에 요구되는 원하는 성능을 발현시키기 위해서 필요 최소한의 평량으로 섬유 시트를 제조할 수 있다. 그 결과, 원료 비용의 저감, 그리고 높은 생산성을 실현할 수 있다.

특히, 섬유 시트의 바람직한 양태의 일 실시형태로서, 제 1 섬유와, 제 1 섬유보다 섬유 직경이 굵은 제 2 섬유를 함유하는, 이종의 섬유를 2 종 이상 함유하는 섬유 시트를 구성한 경우여도, 각 섬유의 의도치 않은 편재나, 동일 섬유끼리의 편재를 저감할 수 있기 때문에, 각 섬유가 균일하게 혼재한 상태에서, 평량 분포가 균일한 섬유 시트가 제공된다.

이하에, 본 개시의 전계 방사 장치, 전계 방사 장치를 사용하는 섬유 시트의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 대해서 설명한다.

본 개시에 있어서의 전계 방사 장치는, 전형적으로는, 수지를 함유하는 원료액을 토출하는 복수의 노즐과, 당해 원료액에 전하를 부여하는 복수의 전원을 구비하고 있다. 각 노즐로부터 토출되는 각 원료액에 대해서 상이한 전하가 부여되도록, 복수의 노즐, 혹은 복수의 전극에 각 전원이 접속되어 있는 것이 바람직하다.

수지를 함유하는 원료액은, 원료 수지를 함유하는 용액 및 원료 수지의 가열 용융액의 쌍방을 포함한다.

본 개시에 있어서의 전계 방사 장치는, 복수의 노즐 및 복수의 전원에 더하여, 바람직하게는 전극을 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 전극은, 노즐과 이간되어 배치되어 있는 것이 바람직하다.

전극의 형태로는, 각 노즐이 연장되는 방향과는 대략 직교하고, 노즐과 대향하도록 배치된 포집 전극의 형태나, 노즐을 둘러싸도록 배치된 대전 전극의 형태를 들 수 있다.

이들 전극은 어느 일방을 단독으로 또는 복수 구비하고 있어도 되고, 이들 쌍방을 각각 독립적으로 단독으로 또는 복수 구비하고 있어도 된다.

본 개시에 있어서의 전계 방사 장치는, 노즐, 포집 전극 및 대전 전극 중 어느 것에 전원이 접속되어 있고, 노즐과, 포집 전극 및 대전 전극 중 어느 것 사이에 전기장이 형성된다. 이로써, 각 노즐로부터 토출되는 각 원료액을 정 (正) 또는 부 (負) 의 전하에 대전시킬 수 있다.

예를 들어, 전원이 노즐에 전기적으로 접속되고, 그 전원으로부터 정의 전압이 공급되고 있으면, 원료액에는 정전하가 부여된다. 한편, 그 전원으로부터 부의 전압이 공급되고 있으면, 원료액에는 부전하가 부여된다.

이 대신에, 예를 들어, 전원이 전극에 전기적으로 접속되고, 그 전원으로부터 정의 전압이 공급되고 있으면, 원료액에는 부전하가 부여된다. 한편, 그 전원으로부터 부의 전압이 공급되고 있으면, 원료액에는 정전하가 부여된다.

도 2(a) 및 (b) 에는, 본 개시의 섬유 시트를 제조하는 전계 방사 장치의 일 실시형태가 모식적으로 나타내어져 있다. 도 2(a) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 는, 복수의 방사 유닛 (20) 과, 복수의 전원 (30, 40) 을 구비하고 있다.

전계 방사란, 고전압이 인가되어 있는 상태에서 섬유의 원료가 되는 수지를 함유하는 용액 또는 용융액을 전계 중에 토출함으로써, 토출된 액이 가늘고 길게 늘어져 세경의 섬유를 형성할 수 있는 방법이다.

방사 유닛 (20) 은, 원료 수지를 함유하는 용액 또는 원료 수지의 용융액을 전계 중에 토출하여 방사를 행하는 부재이다.

방사 유닛 (20) 은, 후술하는 포집부 (50) 에 대향하도록 배치되어 있다.

이하의 설명에서는, 원료 수지를 함유하는 용액 및 원료 수지의 용융액을 총칭하여「원료액」이라고도 한다.

도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 방사 유닛 (20) 은, 원료액 (L) 을 토출하는 노즐 (21) 을 구비하고 있다.

노즐 (21) 은, 금속 등의 도전성 재료로 구성된 중공의 부재로서, 원료액 공급부 (도시 생략) 와 연통하여, 원료액 공급부로부터 공급된 원료액을 토출할 수 있도록 되어 있다.

동 도면에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 는, 복수의 방사 유닛 (20) 을 간격을 두고 배치함으로써, 복수의 노즐 (21) 을 구비한 것으로 되어 있다.

각 노즐 (21) 에는, 노즐 (21) 에 전압을 인가하는 제 1 전원 (30) 또는 제 2 전원 (40) 중 일방이 전기적으로 접속되어 있다.

도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 각 노즐 (21) 에 대해서, 1 개 이상의 노즐 (21) 을 제 1 노즐군 (21A) 으로 하고, 제 1 노즐군 (21A) 에 속하지 않는 노즐 (21) 을 제 2 노즐군 (21B) 으로 했을 때에, 제 1 노즐군 (21A) 에 속하는 노즐 (21) 에 인가되는 전압의 극성과, 제 2 노즐군 (21B) 에 속하는 노즐 (21) 에 인가되는 전압의 극성이 서로 상이하도록 전원이 접속되어 있다. 이로써, 각 노즐로부터 토출되는 각 원료액에 대해서, 극성이 서로 상이한 전하가 부여되도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 제 1 노즐군으로부터 토출되는 원료액과, 제 2 노즐군으로부터 토출되는 원료액에는, 극성이 서로 상이한 전하가 부여된다.

도 2(a) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 를 예로 들면, 전계 방사 장치 (10) 는, 4 개의 방사 유닛 (20) 을 구비하고 있고, 각 방사 유닛 (20) 에 노즐 (21) 이 1 개씩 구비되어 있다.

4 개의 노즐 (21) 중, 2 개의 노즐 (21) 에는 제 1 전원 (30) 이 접속되어 있고, 이것들이 제 1 노즐군 (21A) 으로 되어 있다.

또, 제 1 노즐군 (21A) 에 속하지 않는 2 개의 노즐 (21) 에는 제 2 전원 (40) 이 접속되어 있고, 이것들이 제 2 노즐군 (21B) 으로 되어 있다.

제 1 전원 (30) 과 제 2 전원 (40) 은, 전압의 극성이 서로 상이하게, 전압을 발생시킬 수 있도록 되어 있다. 요컨대, 제 1 전원 (30) 으로부터 발생되는 전압이 정이면, 제 2 전원 (40) 으로부터 발생되는 전압은 부이다.

이 대신에, 제 1 전원 (30) 으로부터 발생되는 전압이 부이면, 제 2 전원 (40) 으로부터 발생되는 전압은 정이다.

이와 같이 하여, 제 1 노즐군 (21A) 에 속하는 노즐 (21) 에 인가되는 전압의 극성과, 제 2 노즐군 (21B) 에 속하는 노즐 (21) 에 인가되는 전압의 극성이, 서로 상이하도록 각 전원 (30, 40) 이 접속되어 있다. 또 이로써, 각 노즐로부터 토출되는 각 원료액에 대해서, 서로 상이한 전하가 부여되도록 구성되어 있다.

제 1 전원 (30) 및 제 2 전원 (40) 은 각각, 직류 고압 전원 등의 공지된 장치를 사용할 수 있다.

도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 바와 같이, 전계 방사 장치 (10) 는, 포집부 (50) 를 구비하고 있어도 된다.

동 도면에 나타내는 바와 같이, 원료액의 고화 등에 의해서 형성된 섬유를 포집하는 포집 전극 (51) 과, 섬유를 퇴적시켜 반송하는 반송 벨트 (52) 를 구비하고 있다.

동 도면에 나타내는 포집부 (50) 는, 방사 유닛 (20) 의 연직 방향 H 의 하방에 구비되어 있다.

도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 포집 전극 (51) 은 금속 등의 도전성 재료로 구성되어 있는 평판상의 것이다.

포집 전극 (51) 의 판면과, 각 노즐 (21) 의 연장되는 방향은 대략 직교하고 있다.

동 도면에 나타내는 포집 전극 (51) 은 접지되어 있고, 전압이 인가된 각 노즐 (21) 과, 포집 전극 (51) 사이에 전기장이 형성된다. 이 상태에서 대전 상태의 원료액을 토출함으로써, 전계 방사가 가능하게 되어 있다.

반송 벨트 (52) 는, 노즐 (21) 과 포집 전극 (51) 사이에 배치되어 있고, 반송 벨트 (52) 가 일 방향 MD 로 이동함으로써, 반송 벨트 (52) 상에 퇴적된 섬유를 반송할 수 있도록 되어 있다.

반송 벨트 (52) 로서, 2 개의 반송 롤 (도시 생략) 사이에 걸쳐진 무단 벨트나, 장척 띠상의 벨트가 롤상의 권회체로부터 조출 (繰出) 되는 양태를 들 수 있다.

반송 벨트 (52) 로는, 예를 들어 필름, 메시, 부직포, 종이 등을 사용할 수 있다.

전계 방사 장치 (10) 는, 도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 형태 대신에, 도 3(a) 및 (b) 에 나타내는 형태, 또는 도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 형태로 할 수 있다.

이하의 설명에서는, 도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 형태와 상이한 부분에 대해서 주로 설명하고, 상기 서술한 형태와 동일한 부분에 대해서는, 상기 서술한 형태에 관한 설명이 적절히 적용된다.

도 3(a) 및 (b) 그리고 도 4(a) 및 (b) 에 있어서, 도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙였다.

도 3(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 는, 노즐 (21) 및 포집부 (50) 의 전기적 접속이 도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 형태와 상이하다.

도 3(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 는, 노즐 (21) 을 복수 구비하고 있고, 각 노즐 (21) 은 모두 접지되어 있다.

한편, 포집부 (50) 에 있어서의 포집 전극 (51) 은, 복수의 포집 전극 (51) 으로 이루어지는 전극군을 구성하고 있다.

전극군을 구성하는 각 포집 전극 (51) 은, 반송 벨트 (52) 의 반송 방향 MD 과 직교하는 방향 CD 를 따라서 간격을 두고 배치되어 있다.

복수의 포집 전극 (51) 중, 1 개 이상의 포집 전극 (51) 을 제 1 전극군 (E1) 으로 하고, 제 1 전극군 (E1) 에 속하지 않는 포집 전극 (51) 을 제 2 전극군 (E2) 으로 했을 때에, 제 1 전극군 (E1) 에 속하는 포집 전극 (51) 에는 제 1 전원 (30) 이 접속되고, 제 2 전극군 (E2) 에 속하는 포집 전극 (51) 에는 제 2 전원 (40) 이 접속되어 있다.

이로써, 제 1 전극군 (E1) 에 속하는 포집 전극 (51) 에 인가되는 전압의 극성과, 제 2 전극군 (E2) 에 속하는 포집 전극 (51) 에 인가되는 전압의 극성이, 서로 상이하다.

도 3(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 에서는, 접지된 각 노즐 (21) 과, 노즐 (21) 에 대향하는 위치에 있는 각 포집 전극 (51) 사이에 전기장이 형성된다.

이로써, 각 노즐로부터 토출되는 각 원료액에 대해서, 서로 상이한 전하가 부여되도록 구성되어 있다. 그리고, 이 상태에서, 대전 상태의 원료액을 토출함으로써, 전계 방사가 가능하게 되어 있다.

제 1 전극군 (E1) 및 제 2 전극군 (E2) 을 갖는 다른 형태로서, 도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 형태를 들 수 있다. 본 형태에서는, 노즐 (21) 과, 노즐 (21) 을 대전시켜 노즐 (21) 사이에 전계를 발생시키기 위한 대전 전극 (60) 이, 1 개의 방사 유닛 (20) 에 구비되어 있다.

대전 전극 (60) 은, 금속 등의 도전성 재료로 구성되어 있다.

동 도면에 있어서의 대전 전극 (60) 은, 노즐 (21) 을 둘러싸도록 배치된 대략 그릇 형상으로 되어 있고, 노즐 (21) 과 대전 전극 (60) 은 서로 이간되어 있다.

대전 전극 (60) 에 있어서의 노즐 (21) 을 향하는 면은 오목 곡면상으로 형성되어 있다.

설명의 편의상, 이하의 설명에서는, 대전 전극 (60) 에 있어서의 노즐 (21) 을 향하는 면을「오목 곡면 (61)」이라고도 한다.

대전 전극 (60) 은, 노즐 (21) 의 선단측에 개구단을 갖고 있고, 그 개구단의 평면 형상은, 진원형 또는 타원형 등의 원형 형상으로 되어 있다.

대전 전극 (60) 은, 제 1 전원 (30) 또는 제 2 전원 (40) 에 접속되어 있고, 각 전원에 의해서, 정 또는 부의 전압이 인가되어 있다.

대전 전극 (60) 의 개구단의 평면 형상의 도심 (圖心) 에는, 노즐 (21) 이 위치하도록 배치되어 있는 것이, 원료액의 대전성을 높이는 점에서 바람직하다.

도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 는, 노즐 (21) 과 대전 전극 (60) 을 갖는 방사 유닛 (20) 이 복수 배치되어 있음으로써, 복수의 노즐 (21) 과, 복수의 대전 전극 (60) 을 구비하고 있다.

이들 대전 전극 (60) 은, 제 1 전극군 (E1) 에 속하며, 제 1 전원 (30) 에 접속되어 있는 대전 전극 (60) 과, 제 2 전극군 (E2) 에 속하며, 제 2 전원 (40) 에 접속되어 있는 대전 전극 (60) 으로 이루어진다.

이로써, 제 1 전극군 (E1) 에 속하는 대전 전극 (60) 에 인가되는 전압의 극성과, 제 2 전극군 (E2) 에 속하는 대전 전극 (60) 에 인가되는 전압의 극성이, 서로 상이하다. 이와 같은 구성을 가짐으로써, 각 노즐로부터 토출되는 각 원료액에 대해서, 서로 상이한 전하가 부여되도록 구성되어 있다.

상기 서술한 각 실시형태에 나타내어지는 바와 같이, 본 개시의 전계 방사 장치는, 극성이 동일한 전압이 인가되는 노즐 (21), 극성이 동일한 전압이 인가되는 대전 전극 (60), 및, 극성이 동일한 전압을 인가하는 제 1 전원 (30) 또는 제 2 전원 (40) 중 1 종 또는 2 종 이상이 각각 독립적으로 복수 배치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 서술한 구체적인 배치로는, 예를 들어, 1 개의 제 1 전원 (30) 또는 1 개의 제 2 전원 (40) 과, 이들 전원 중 1 개와 전기적으로 접속된 복수의 노즐 (21) 또는 복수의 대전 전극 (60) 으로 하는 양태를 들 수 있다. 이 대신에, 예를 들어, 복수의 노즐 (21) 또는 복수의 대전 전극 (60) 을 구비하고, 각 노즐 (21) 또는 각 대전 전극 (60) 에 대해서, 복수의 제 1 전원 (30) 또는 복수의 제 2 전원 (40) 이 각각 전기적으로 접속된 양태를 들 수 있지만, 이것들에 한정되지 않는다.

이상의 구성을 갖는 각 실시형태의 전계 방사 장치는, 원료액을 토출하는 노즐을 복수 구비한 상태에서 전계 방사를 행한 경우여도, 대전된 원료액의 극성이 상이하도록 제어되어 있기 때문에, 각 노즐로부터 토출된 원료액끼리의 전기적 인력이 발생되기 쉬워, 원료액이 포집부의 면 방향으로 균일하게 분산되도록 연신되고, 섬유로서 퇴적한다. 그 결과, 평량 분포의 불균일이 잘 발생되지 않는 섬유 시트를 전계 방사법에 의해서 제조할 수 있다.

이에 덧붙여, 예를 들어, 노즐 직경이나, 원료 수지의 토출량, 그리고 전계 방사시에 있어서의 전압 중 적어도 1 종의 조건이 상이한 방사 유닛을 복수 사용하여 방사하면, 섬유 직경이 서로 상이한 장섬유가 형성된다. 이것에 관하여, 본 발명에 의하면, 대전된 원료액의 극성이 상이하도록 제어되어, 각 노즐로부터 토출된 원료액끼리의 전기적 인력이 쉽게 발생되도록 되어 있기 때문에, 각 원료액은, 면 방향으로 균일하게 분산되도록 연신되고, 서로 혼합되면서 장섬유로서 퇴적시킬 수 있다. 그 결과, 복수의 섬유군을 1 회의 공정에서 방사할 수 있으며, 또한 각 섬유의 분포의 불균일이 잘 발생되지 않는 섬유 시트를 전계 방사법에 의해서 제조할 수 있다.

또한, 이상의 구성을 갖는 각 실시형태의 전계 방사 장치는, 대전된 원료액의 극성이 상이하도록 제어되어 있기 때문에, 일방의 방사 유닛에 공급되는 원료액의 조성과, 타방의 방사 유닛에 공급되는 원료액의 조성이 서로 상이한 경우여도, 물성이 서로 상이한 장섬유를 1 회의 공정에서 방사할 수 있으며, 또한 각 섬유의 분포의 불균일이 잘 발생되지 않는 섬유 시트를 전계 방사법에 의해서 제조할 수 있다.

상기 서술한 효과를 한층 현저한 것으로 하는 관점에서, 도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 실시형태에 있어서는, 제 1 노즐군 (21A) 에 속하는 노즐 (21) 과, 제 2 노즐군 (21B) 에 속하는 노즐 (21) 이 이웃하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 요컨대, 이웃하는 노즐 (21) 에 인가되어 있는 전압의 극성은 서로 상이한 것이 바람직하다.

동일하게, 도 3(a) 및 (b) 에 나타내는 실시형태에 있어서는, 제 1 전극군 (E1) 에 속하는 포집 전극 (51) 과, 제 2 전극군 (E2) 에 속하는 포집 전극 (51) 이, 이웃하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 요컨대, 이웃하는 포집 전극 (51) 에 인가되어 있는 전압의 극성은 서로 상이한 것이 바람직하다.

또 동일하게, 도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 실시형태에 있어서는, 제 1 전극군 (E1) 에 속하는 대전 전극 (60) 과, 제 2 전극군 (E2) 에 속하는 대전 전극 (60) 이, 이웃하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 요컨대, 이웃하는 대전 전극 (60) 에 인가되어 있는 전압의 극성은 서로 상이한 것이 바람직하다.

본 명세서에 있어서「이웃하는」이란, 방사 유닛 및 전극이 일 방향으로 배열되어 있는 경우에는, 임의의 1 개의 노즐 (21) 또는 전극에 주목했을 때에, 문자 그대로 이웃하는 다른 노즐 (21) 또는 전극을 가리킨다. 방사 유닛 및 전극이 일 방향으로 배열되어 있지 않는 경우에는, 방사 유닛이 그 노즐 (21) 로부터 적어도 최단 거리에 있는 다른 노즐 (21) 을 가리키고, 또, 임의의 하나의 전극에 주목했을 때에, 그 전극으로부터 적어도 최단 거리에 있는 다른 전극을 가리킨다.

상기 서술한 배치를 만족하는 노즐 또는 전극의 배치 양태로는, 예를 들어 도 5(a) 내지 (d) 에 나타내는 양태를 들 수 있다.

또한 본 개시에 있어서는, 실제로는, 노즐 (21), 포집 전극 (51) 및 대전 전극 (60) 중 어느 것에 전원이 접속되어 있는 양태이지만, 설명의 편의상, 각 방사 유닛 (20) 을 상면에서 보았을 때에, 각 방사 유닛 (20) 내의 대전 전극 (60) 에 전원이 접속되어 있는 모식도로서 설명한다.

도 5(a) 에 나타내는 배치 양태에서는, 복수의 방사 유닛 (20) 을 직교 방향 CD 를 따라서 일렬로 나열된 방사 유닛열이 형성되어 있고, 그 방사 유닛열을 직교 방향 CD 를 따라서 보았을 때에, 각 방사 유닛 (20) 에 인가되는 전압의 극성이 교대로 상이하도록 전원이 접속되어 있는 양태로 되어 있다.

도 5(b) 에 나타내는 배치 양태에서는, 복수의 방사 유닛 (20) 이 반송 방향 MD 의 전후로 교대로 위치하도록 배치되어 있고, 반송 방향 MD 의 하류측에 위치하는 방사 유닛 (20) 에 인가되는 전압의 극성과, 반송 방향 MD 의 상류측에 위치하는 방사 유닛 (20) 에 인가되는 전압의 극성이, 서로 상이하도록 전원이 접속되어 있다.

또, 도 5(c) 에 나타내는 배치 양태에서는, 도 5(a) 에 나타내는 방사 유닛열을 반송 방향 MD 의 전후로 복수 열 배치된 양태로 되어 있다.

도 5(d) 에 나타내는 배치 양태에서는, 1 개의 방사 유닛 (20) 을 배치하고, 그 방사 유닛 (20) 을 둘러싸면서, 또한 그 방사 유닛 (20) 에 인가되는 전압의 극성과 상이한 방사 유닛 (20) 이 복수 배치된 양태로 되어 있다.

상기 서술한 어느 형태여도, 이와 같은 구성으로 되어 있음으로써, 각 노즐 (21) 로부터 토출된 원료액끼리의 전기적 인력이 보다 더 발생되기 쉬워지기 때문에, 원료액이 포집부의 면 방향으로 균일하게 분산되도록 더욱 연신되면서 퇴적된다. 그 결과, 평량 분포의 불균일의 발생이 한층 저감되며, 또한 보다 더 세경의 섬유를 함유하는 섬유 시트를 전계 방사법에 의해서 제조할 수 있다.

또, 종류가 상이한 섬유를 방사한 경우여도, 각 섬유의 분포의 불균일의 발생이 한층 저감되며, 또한 보다 더 세경의 섬유를 포함하는 섬유 시트를 전계 방사법에 의해서 제조할 수 있다.

도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 실시형태에 있어서는, 방사 유닛 (20) 은, 대전 전극 (60) 에 있어서의 노즐 (21) 을 향하는 면인 오목 곡면 (61) 에 적어도 배치된 전기 절연성의 벽부 (65) 를 구비하고 있는 것이 바람직하고, 대전 전극 (60) 의 전체 면을 피복하도록 벽부 (65) 가 배치되어 있는 것이 더욱 바람직하다.

또, 벽부 (65) 는, 대전 전극 (60) 과 직접 접촉하여 배치되어 있는 것도 바람직하다.

이로써, 노즐 (21) 과 대전 전극 (60) 사이, 그리고 대전 전극 (60) 끼리 사이의 방전을 막아, 섬유의 전계 방사를 안정적으로 행할 수 있다.

이에 덧붙여, 노즐 (21) 의 대전성을 높일 수 있기 때문에, 쿨롱력에서 기인한 원료액의 연신 효율을 높여, 보다 세경의 섬유를 제조할 수 있다는 이점도 있다.

벽부 (65) 는, 예를 들어 세라믹스 재료나, 수지계 재료 등의 유전체 (절연체) 로 바람직하게 구성된다.

또 전계 방사 장치 (10) 는, 도 2(b), 도 3(b) 및 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 기체류를 방사 유닛 (20) 의 외부에 분사하는 기체류 분사부 (80) 를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

각 도면에 있어서의 기체류 분사부 (80) 는 모두, 노즐 (21) 이 연장되는 방향을 따라서, 노즐 (21) 의 후단으로부터 선단 방향을 향하여 기체류를 분사할 수 있도록 되어 있다.

기체류 분사부 (80) 는, 방사 유닛 (20) 을 정면에서 보았을 때에, 노즐 (21) 의 위치를 기준으로 하여 외측으로 1 개 이상 배치되어 있다.

기체류 분사부 (80) 에는, 기체류 발생부 (도시 생략) 가 구비되어 있고, 분사하는 기체류를 기체류 분사부 (80) 에 공급할 수 있도록 되어 있다.

또한 노즐 (21) 의 선단이란, 원료액 (L) 이 토출되는 방향에 위치하는 노즐 (21) 의 일단을 가리킨다.

편리성의 관점에서, 기체류로는, 예를 들어 공기류를 사용할 수 있다. 이와 같은 구성으로 되어 있음으로써, 접촉시킨 기체류의 외력에서 기인하여, 용융액의 연신 효율을 높일 수 있어, 세경화된 극세 섬유를 효율적으로 제조할 수 있다.

기체류 분사부 (80) 의 구성 재료는 특별히 제한되지 않지만, 노즐 (21) 의 대전성을 고려하여 선택하는 것이 바람직하고, 예를 들어 벽부 (65) 와 동일한 재료를 사용할 수 있다.

원료액에 사용되는 고분자 화합물은, 예를 들어 상기 서술한 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 이들 수지는 1 종을 단독으로, 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

원료액에, 고분자 화합물이 용매에 용해 또는 분산된 용액을 사용하는 경우, 그 용매로는, 물, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 헥사플루오로이소프로판올, 테트라에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 디벤질알코올, 1,3-디옥솔란, 1,4-디옥산, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸-n-헥실케톤, 메틸-n-프로필케톤, 디이소프로필케톤, 디이소부틸케톤, 아세톤, 헥사플루오로아세톤, 페놀, 포름산, 포름산메틸, 포름산에틸, 포름산프로필, 벤조산메틸, 벤조산에틸, 벤조산프로필, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 프탈산디메틸, 프탈산디에틸, 프탈산디프로필, 염화메틸, 염화에틸, 염화메틸렌, 클로로포름, o-클로로톨루엔, p-클로로톨루엔, 사염화탄소, 1,1-디클로로에탄, 1,2-디클로로에탄, 트리클로로에탄, 디클로로프로판, 디브로모에탄, 디브로모프로판, 브롬화메틸, 브롬화에틸, 브롬화프로필, 아세트산, 벤젠, 톨루엔, 헥산, 시클로헥산, 시클로헥사논, 시클로펜탄, o-자일렌, p-자일렌, m-자일렌, 아세토니트릴, 테트라하이드로푸란, N,N-디메틸포름아미드, 피리딘 등을 예시할 수 있다. 사용하는 용매는 1 종류에 한정되는 것은 아니고, 상기 예시한 용매로부터 임의의 복수 종류를 선정하고, 혼합하여 사용해도 된다.

특히 용매로서 물을 사용하는 경우에는, 물에 대한 용해도가 높은 하기와 같은 천연 고분자 및 합성 고분자를 사용하는 것이 바람직하다.

천연 고분자로는, 예를 들어 풀루란, 히알루론산, 콘드로이틴황산, 폴리-γ-글루타민산, 변성 옥수수 전분, β-글루칸, 글루코올리고당, 헤파린, 케라토황산 등의 무코 다당, 셀룰로오스, 펙틴, 크실란, 리그닌, 글루코만난, 갈락투론산, 사일리움시드검, 타마린드시드검, 아라비아검, 트라간트검, 대두 수용성 다당, 알긴산, 카라기난, 라미나란, 한천 (아가로스), 푸코이단, 메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 등을 들 수 있다.

합성 고분자로는, 예를 들어 부분 비누화 폴리비닐알코올, 저비누화 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴산나트륨 등을 들 수 있다.

이들 고분자 화합물은 1 종을 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

이들 고분자 화합물 중, 섬유의 방사가 용이한 관점에서, 풀루란, 그리고 부분 비누화 폴리비닐알코올, 저비누화 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈 및 폴리에틸렌옥사이드를 사용하는 것이 바람직하다.

또, 물에 대한 용해도는 높지 않지만, 완전 비누화 폴리비닐알코올, 부분 비누화 폴리비닐알코올, 옥사졸린 변성 실리콘, 제인 (옥수수 단백질의 주요 성분) 등의 고분자 화합물도 사용할 수 있다.

완전 비누화 폴리비닐알코올은 섬유 형성 후에 불용화 처리할 수 있다.

부분 비누화 폴리비닐알코올은 가교제와 병용함으로써 섬유 형성 후에 가교 처리할 수 있다.

옥사졸린 변성 실리콘으로는, 폴리(N-프로파노일에틸렌이민)그래프트-디메틸실록산/γ-아미노프로필메틸실록산 공중합체 등을 들 수 있다.

이들 고분자 화합물은 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

이 중, 용매에 대한 분산 공정 등과 같은 제조 공정을 삭감하여, 섬유의 제조 효율의 향상을 도모함과 함께, 세경의 섬유를 방사하기 쉽게 하는 관점에서, 원료액은 용융된 수지, 즉 수지를 함유하는 용융액인 것이 바람직하고, 열가소성 수지를 함유하는 용융액인 것이 더욱 바람직하다.

열가소성 수지를 함유하는 용융액을 원료액으로서 사용하는 경우, 용융액의 대전성을 더욱 높여, 세경의 섬유를 얻기 쉽게 하는 관점에서, 도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 양태의 전계 방사 장치 (10) 를 사용하는 것도 바람직하다.

열가소성 수지를 함유하는 용융액을 원료액으로서 사용하는 경우, 사용되는 열가소성 수지는, 용융 전계 방사에 있어서 섬유 형성성을 갖고, 융점을 갖는 것이다. 이와 같은 수지로는, 예를 들어 상기 서술한 열가소성 수지를 들 수 있다.

노즐 (21) 의 직경은, 내경으로서 바람직하게는 100 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 200 ㎛ 이상으로 설정할 수 있다.

또 노즐 (21) 의 직경은, 내경으로서 바람직하게는 3000 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 2000 ㎛ 이하로 설정할 수 있다.

노즐의 직경을 이 범위 내로 설정함으로써, 원료액 (L) 을 용이하며, 또한 정량적으로 송액할 수 있음과 함께, 원료액 (L) 을 효율적으로 대전시킬 수 있다.

노즐 (21) 의 직경은, 각 방사 유닛마다 상이해도 되고, 동일한 극성을 갖는 전압이 부하된 방사 유닛끼리는 동일하고, 또한 상이한 극성을 갖는 전압이 부하된 방사 유닛끼리는 상이하도록 구성해도 되고, 혹은 모든 방사 유닛에 있어서 동일해도 된다.

이상은, 본 발명의 전계 방사 장치에 관한 설명인 바, 전계 방사 장치 (10) 를 사용하여 섬유 시트를 제조하는 방법은 아래와 같다.

구체적으로는, 각 전원 (30, 40) 으로부터, 각 노즐 (21), 각 포집 전극 (51) 또는 각 대전 전극 (60) 에 전압을 인가하여 전기장을 발생시키고, 이 상태 하에, 원료액을 노즐 (21) 의 선단으로부터 전기장 중에 토출하여 전계 방사하고, 원료액으로부터 방사된 섬유를 포집부 (50) 상에 퇴적시킨다.

또, 세경의 장섬유를 효율적으로 얻는 관점에서, 기체류 분사부 (80) 로부터 기체류를 분사시킨 상태에서, 원료액을 노즐 (21) 로부터 토출하여 전계 방사를 행하는 것도 바람직하다.

본 개시의 전계 방사 장치는, 수지 용액에 의한 전계 방사 방법 및 용융 수지에 의한 전계 방사 방법 중 어느 것에도 적용할 수 있다.

요컨대, 섬유 시트는, 수지 함유 용액 또는 수지 함유 용융액을 사용한 전계 방사법에 의해서 제조되는 것으로서, 바람직하게는 수지의 용융액을 사용한 용융 전계 방사법에 의해서 제조되는 것이다.

노즐 (21) 의 선단으로부터 토출된 수지를 함유하는 원료액은, 그 자체가 그 내부에서 발생된 쿨롱력과, 바람직하게는 기체류의 분사에 의해서, 연신되면서 미세화한다. 수지 및 용매를 함유하는 용액을 사용한 경우에는, 연신시에 용매가 순간적으로 증발하면서 수지가 응고되어, 미세한 섬유상물이 된다.

또, 수지의 용융액을 사용한 경우에는, 그 용융액은 연신되면서 냉각 고화되어, 미세한 섬유상물이 된다.

이에 덧붙여, 원료액이 연신될 때, 상이한 극성의 전하를 갖는 원료액끼리 사이에 발생된 전기적 인력에 의해서, 원료액끼리가 서로 끌어당겨지면서 연신됨과 함께, 고화물이 포집부 (50) 상에 랜덤하게 퇴적된다.

이로써, 세경의 섬유를 가지며 또한 평량 불균일이 적은 섬유 시트가 형성된다. 이에 덧붙여, 복수 종의 섬유를 갖는 경우에는, 섬유의 분포 불균일이 적은 섬유 시트가 형성된다.

상이한 극성의 전하를 갖는 원료액끼리 사이에 발생된 전기적 인력을 보다 발생되기 쉽게 하여, 원료액의 연신성을 높이고, 세경의 섬유를 랜덤하게 퇴적시킨 섬유 시트의 형성 효율을 높이는 관점에서, 도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 를 사용하는 경우에는, 제 1 노즐군 (21A) 에 속하는 노즐 (21) 과, 제 2 노즐군 (21B) 에 속하는 노즐 (21) 을 이웃하도록 배치한 상태에서 전계 방사하는 것이 바람직하다.

동일한 관점에서, 도 3(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 를 사용하는 경우에는, 제 1 전극군 (E1) 에 속하는 포집 전극 (51) 과, 제 2 전극군 (E2) 에 속하는 포집 전극 (51) 을 이웃하도록 배치한 상태에서 전계 방사하는 것이 바람직하다.

또 동일한 관점에서, 도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 를 사용하는 경우에는, 제 1 전극군 (E1) 에 속하는 대전 전극 (60) 과, 제 2 전극군 (E2) 에 속하는 대전 전극 (60) 이, 이웃하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

제 1 전원 (30) 및 제 2 전원 (40) 에 의해서 인가되는 인가 전압은, 노즐 (21) 과 포집 전극 (51) 사이, 혹은 노즐 (21) 과 대전 전극 (60) 사이에 가해지는 전위차의 절대치가, 원료액 (L) 의 대전성을 높여, 연신 효율을 높이는 관점에서, 바람직하게는 1 ㎸ 이상, 더욱 바람직하게는 10 ㎸ 이상이다.

또, 노즐 (21) 과 각 전극 (51, 60) 사이에 있어서의 방전을 방지하는 관점에서 바람직하게는 100 ㎸ 이하, 더욱 바람직하게는 50 ㎸ 이하로 한다.

이와 같은 범위의 전위차가 되도록 전압을 인가함으로써, 원료액 (L) 의 대전성을 높여, 연신 효율을 높임과 함께, 노즐 (21) 과 각 전극 (51, 60) 사이에 있어서의 방전을 방지할 수 있다.

특히, 원료액의 연신 효율을 높여 세경의 섬유를 효율적으로 형성시킴과 함께, 평량 분포가 보다 균일한 섬유 시트를 얻는 관점에서, 제 1 노즐군 (21A) 에 속하는 노즐 (21) 에 인가되는 전압의 절대치와, 제 2 노즐군 (21B) 에 속하는 노즐 (21) 에 인가되는 전압의 절대치의 차가, 바람직하게는 ±40 ㎸ 이내, 더욱 바람직하게는 ±10 ㎸ 이내, 한층 바람직하게는 제로가 되도록, 각 전원 (30, 40) 의 출력을 설정하는 것이 바람직하다.

동일한 관점에서, 제 1 전극군 (E1) 에 속하는 포집 전극 (51) 또는 대전 전극 (60) 에 인가되는 전압의 절대치와, 제 2 전극군 (E2) 에 속하는 포집 전극 (51) 또는 대전 전극 (60) 에 인가되는 전압의 절대치의 차가, 바람직하게는 40 ㎸ 이내, 더욱 바람직하게는 10 ㎸ 이내, 한층 바람직하게는 제로가 되도록, 각 전원 (30, 40) 의 출력을 설정하는 것이 바람직하다.

방사 유닛에 있어서 이웃하는 노즐 (21) 끼리 사이의 거리는, 10 ㎜ 이상이 바람직하고, 20 ㎜ 이상이 더욱 바람직하다.

또, 이웃하는 노즐 (21) 끼리 사이의 거리는, 200 ㎜ 이하가 바람직하고, 150 ㎜ 이하가 더욱 바람직하다.

이웃하는 노즐 (21) 끼리 사이의 거리가 상기 서술한 범위인 것에 의해서, 각 노즐 (21) 로부터 토출되며, 또한 상이한 극성에 대전된 원료액끼리가 전기적 인력에 의해서 과도하게 접촉하는 것을 방지하면서, 노즐 (21) 과 각 전극 (51, 60)사이에 있어서의 의도치 않은 방전을 방지할 수 있다. 또, 세경의 섬유를 갖는 섬유 시트를 평량 분포가 균일한 상태에서 얻을 수 있다.

각 노즐 (21) 의 선단과 포집부 (50) 의 거리 D1 (도 2(b), 도 3(b) 및 도 4(b) 참조) 은, 각각 독립적으로, 바람직하게는 50 ㎜ 이상, 더욱 바람직하게는 100 ㎜ 이상이다.

또, 각 노즐 (21) 의 선단과 포집부 (50) 의 거리 D1 (도 2(b), 도 3(b) 및 도 4(b) 참조) 은, 각각 독립적으로, 바람직하게는 2000 ㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 600 ㎜ 이하이다.

보다 세경의 섬유를 형성함과 함께, 평량 분포가 보다 균일한 섬유 시트를 얻는 관점에서, 각 노즐 (21) 의 선단과 포집부 (50) 의 거리 D1 의 차가 각각, 바람직하게는 ±100 ㎜ 이내, 더욱 바람직하게는 ±50 ㎜ 이내, 한층 바람직하게는 제로가 되도록, 각 노즐 (21) 을 배치하는 것이 바람직하다.

양태 (A) 에 있어서, 섬유 직경 분포의 피크를 적어도 2 개 갖는 섬유 시트를 제조하는 경우에는, 도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 에 있어서, 노즐 (21) 의 직경, 원료액의 토출량 그리고 인가 전압에 중 적어도 하나가 상이하도록 하여 전계 방사하는 것이 바람직하다.

도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 에 있어서의 인가 전압이란, 제 1 노즐군 (21A) 에 속하는 노즐 (21) 에 인가되는 전압과, 제 2 노즐군 (21B) 에 속하는 노즐 (21) 에 인가되는 전압을 가리킨다.

또, 섬유 직경 분포의 피크를 적어도 2 개 갖는 섬유 시트를 제조함에 있어서, 도 3(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 를 사용하는 경우에는, 노즐 (21) 의 직경, 원료액의 토출량 및 노즐 (21) 에 인가되는 전압 중 적어도 하나가 상이하도록 하여 전계 방사하는 것이 바람직하다.

도 3(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 에 있어서의 인가 전압이란, 제 1 전극군 (E1) 에 속하는 포집 전극 (51) 에 인가되는 전압과, 제 2 전극군 (E2) 에 속하는 포집 전극 (51) 에 인가되는 전압을 가리킨다.

섬유 직경 분포의 피크를 적어도 2 개 갖는 섬유 시트를 제조함에 있어서, 도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 를 사용하는 경우에는, 노즐 (21) 의 직경, 원료액의 토출량 및 노즐 (21) 에 인가되는 전압 중 적어도 하나가 상이하도록 하여 전계 방사하는 것이 바람직하다.

도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 에 있어서의 인가 전압이란, 제 1 전극군 (E1) 에 속하는 대전 전극 (60) 에 인가되는 전압과, 제 2 전극군 (E2) 에 속하는 대전 전극 (60) 에 인가되는 전압을 가리킨다.

전계 방사 장치 (10) 에 있어서, 상기 서술한 어느 구성을 채용한 경우여도, 섬유 직경 분포의 피크를 적어도 2 개 갖는 섬유 시트를, 평량 불균일이 없으며, 또한 각 섬유의 분포도 균일한 상태에서 얻을 수 있다.

일반적으로, 노즐의 직경을 크게 하도록 변경하는 경우에는, 토출되는 원료액의 토출량이 많아지기 때문에, 얻어지는 섬유의 섬유 직경은 커진다. 이에 비하여, 동 조건에서, 노즐의 직경을 작게 하도록 변경하는 경우에는, 얻어지는 섬유의 섬유 직경은 작아진다.

또, 원료액의 토출량을 많게 하는 경우에는, 얻어지는 섬유의 섬유 직경은 커진다. 이에 비하여, 원료액의 토출량을 줄이는 경우에는, 얻어지는 섬유의 섬유 직경은 작아진다.

또한, 인가 전압을 높게 부하하는 경우에는, 얻어지는 섬유의 섬유 직경은 작아진다. 이에 비하여, 인가 전압을 낮게 부하하는 경우에는, 얻어지는 섬유의 섬유 직경은 커진다.

이와 같이, 노즐의 직경, 원료액의 토출량 및 인가 전압 중 적어도 하나를 적절히 변경함으로써, 섬유 직경 분포 피크가 원하는 범위에서 관찰되도록 제어된 장섬유를 복수 종 포함하는 섬유 시트가 생산성 높게 형성된다.

또 이로써, 섬유의 조성의 이동에 관계없이, 섬유 직경을 서로 상이하도록 구성하여, 섬유의 종류를 서로 상이한 것으로 한 복수 종의 섬유를 갖는 섬유 시트를 용이하게 형성할 수 있다.

노즐의 직경 및 인가 전압은, 상기 서술한 범위 내에서 조정하는 것이 바람직하다.

노즐 (21) 로부터의 원료액의 토출량은, 노즐 (21) 의 직경이나 원료액의 유동성 등의 조건에 의존하지만, 바람직하게는 0.1 g/min 이상, 보다 바람직하게는 0.3 g/min 이상, 더욱 바람직하게는 0.5 g/min 이상이다.

또, 노즐 (21) 로부터의 원료액의 토출량은, 바람직하게는 50 g/min 이하, 보다 바람직하게는 30 g/min 이하, 더욱 바람직하게는 20 g/min 이하이다.

양태 (A) 의 섬유 시트에 있어서, 함유되는 섬유의 종류가 동일해지도록 제조하는 경우에는, 도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 에 있어서, 제 1 노즐군 (21A) 에 속하는 노즐로부터 토출하는 원료액의 조성과, 제 2 노즐군 (21B) 에 속하는 노즐로부터 토출하는 원료액의 조성이 서로 동일해지도록 하여 전계 방사하는 것이 바람직하다.

또, 함유되는 각 섬유의 종류가 동일한 섬유 시트를 제조함에 있어서, 도 3(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 를 사용하는 경우에는, 제 1 전극군 (E1) 에 속하는 포집 전극 (51) 에 대향하는 노즐 (21) 로부터 토출하는 원료액의 조성과, 제 2 전극군 (E2) 에 속하는 포집 전극 (51) 에 대향하는 노즐 (21) 로부터 토출하는 원료액의 조성이 서로 동일해지도록 하여 전계 방사하는 것이 바람직하다.

함유되는 각 섬유의 종류가 동일한 섬유 시트를 제조함에 있어서, 도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 를 사용하는 경우에는, 제 1 전극군 (E1) 에 속하는 대전 전극 (60) 을 포함하는 방사 유닛에 구비된 노즐 (21) 로부터 토출하는 원료액의 조성과, 제 2 전극군 (E2) 에 속하는 대전 전극 (60) 을 포함하는 방사 유닛에 구비된 노즐 (21) 로부터 토출하는 원료액의 조성이 서로 동일해지도록 하여 전계 방사하는 것이 바람직하다.

전계 방사 장치 (10) 에 있어서, 상기 서술한 어느 구성을 채용한 경우여도, 섬유 직경이 상이한 섬유가 혼합된 섬유 시트를, 평량 불균일이 없는 상태에서 얻을 수 있다.

또, 양태 (A) 및 (B) 의 섬유 시트에 있어서, 함유되는 각 섬유의 종류가 상이하도록 제조하는 경우에는, 도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 에 있어서, 제 1 노즐군 (21A) 에 속하는 노즐로부터 토출하는 원료액의 조성과, 제 2 노즐군 (21B) 에 속하는 노즐로부터 토출하는 원료액의 조성이 서로 상이하도록 하여 전계 방사하는 것이 바람직하다.

또, 함유되는 각 섬유의 종류가 상이한 섬유 시트를 제조함에 있어서, 도 3(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 를 사용하는 경우에는, 제 1 전극군 (E1) 에 속하는 포집 전극 (51) 에 대향하는 노즐 (21) 로부터 토출하는 원료액의 조성과, 제 2 전극군 (E2) 에 속하는 포집 전극 (51) 에 대향하는 노즐 (21) 로부터 토출하는 원료액의 조성이 서로 상이하도록 하여 전계 방사하는 것이 바람직하다.

함유되는 각 섬유의 종류가 상이한 섬유 시트를 제조함에 있어서, 도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 를 사용하는 경우에는, 제 1 전극군 (E1) 에 속하는 대전 전극 (60) 을 포함하는 방사 유닛에 구비된 노즐 (21) 로부터 토출하는 원료액의 조성과, 제 2 전극군 (E2) 에 속하는 대전 전극 (60) 을 포함하는 방사 유닛에 구비된 노즐 (21) 로부터 토출하는 원료액의 조성이, 서로 상이하도록 하여 전계 방사하는 것이 바람직하다.

전계 방사 장치 (10) 에 있어서, 상기 서술한 어느 구성을 채용한 경우여도, 물성이 상이한 섬유가 혼합된 섬유 시트를, 평량 불균일이 없으며, 또한 각 섬유의 분포도 균일한 상태에서 얻을 수 있다.

원료액의 조성이란, 원료액에 함유되는 수지의 종류 및 함유량, 그리고 원료액에 함유되는 첨가제의 종류 및 함유량을 가리킨다.

양태 (A) 에 있어서, 함유되는 각 섬유의 종류가 동일해지도록 섬유 시트를 제조하는 경우에 사용되는 원료액의 조성의 구체예로는, 수지의 종류 및 첨가제의 종류가 모두 동종인 것을 포함하며, 또한 각 성분의 함유량이 동일한 원료액을 들 수 있다.

또, 양태 (A) 및 (B) 에 있어서, 함유되는 각 섬유의 종류가 상이하도록 섬유 시트를 제조하는 경우에 사용되는 원료액의 조성의 구체예로는, (a) 일방의 원료액에 함유되는 수지와 타방의 원료액에 함유되는 수지는 서로 동종이지만, 일방의 원료액에 함유되는 첨가제와 타방의 원료액에 함유되는 첨가제는 서로 이종인 양태, (b) 일방의 원료액에 함유되는 수지와 타방의 원료액에 함유되는 수지는 서로 이종이지만, 일방의 원료액에 함유되는 첨가제와 타방의 원료액에 함유되는 첨가제는 서로 동종인 양태, 및 (c) 일방의 원료액에 함유되는 수지와 타방의 원료액에 함유되는 수지는 서로 이종이며, 또한 일방의 원료액에 함유되는 첨가제와 타방의 원료액에 함유되는 첨가제는 서로 동종인 양태, (d) 양 원료액에 함유되는 수지의 종류 및 첨가제의 종류는 모두 동종이지만, 각 원료액에서 함유량이 상이한 양태, 그리고, (e) 상기 (a) ∼ (c) 에 있어서, 수지 및 첨가제 중 적어도 일방의 함유량이 상이한 양태 등을 들 수 있다.

기체류 분사부 (80) 로부터 기체류를 분사시켜 섬유를 제조하는 경우, 원료액의 토출 방향에 있어서의 노즐 (21) 주위의 공간 온도를 보다 높은 상태로 유지하여, 원료액의 연신 효율을 높이고, 보다 세경의 섬유를 제조하는 관점에서, 사용하는 수지의 고화 온도보다 높은 온도로 되어 있는 기체류를, 기체류 분사부 (80) 로부터 분사하는 것이 바람직하다.

수지의 고화 온도란, 섬유 시트의 제조 원료로서 사용하는 수지의 융점을 가리킨다.

가열된 기체류를 분사하여 섬유를 제조하는 것은, 원료액으로서 용융 수지를 사용할 때에, 연신 효율을 더욱 높여, 보다 더 세경의 섬유를 효율적으로 제조할 수 있는 점에서 유리하다.

가열된 기체류의 온도는, 원료 수지의 종류 및 그 융점에 의해서 적절히 변경 가능하지만, 기체류의 온도는, 바람직하게는 100 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 150 ℃ 이상이고, 바람직하게는 500 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 400 ℃ 이하이다.

기체류 분사부 (80) 의 기체류의 유량은, 바람직하게는 40 ℓ/min 이상, 더욱 바람직하게는 80 ℓ/min 이상이고, 또, 바람직하게는 500 ℓ/min 이하, 더욱 바람직하게는 400 ℓ/min 이하이다.

기체류 분사부 (80) 의 기체류의 풍속은, 바람직하게는 1 m/min 이상, 더욱 바람직하게는 2 m/min 이상이고, 또, 바람직하게는 300 m/min 이하, 더욱 바람직하게는 200 m/min 이하이다.

상기 서술한 기체류의 온도, 유량 및 풍속은, 각 기체류 분사부 (80) 의 말단에서의 값으로 한다.

기체류의 온도, 유량 및 풍속은, 예를 들어, 기체류 공급원에서의 가열 정도 및 공급 정도를 각각 변경함으로써 적절히 조정할 수 있다.

일반적으로, 분사하는 기체류의 온도를 높이도록 변경하는 경우에는, 수지의 용융 상태가 유지되어 연신되기 쉬워지기 때문에, 얻어지는 섬유의 섬유 직경은 작아진다. 이에 비하여, 분사하는 기체류의 온도를 낮추도록 변경하는 경우에는, 얻어지는 섬유의 섬유 직경은 커진다.

또, 분사하는 기체류의 유량 및 풍속 중 적어도 일방을 높이도록 변경하는 경우에는, 기체류에 의해서 발생된 외력에 의해서, 용융 수지는 연신되기 쉬워지기 때문에, 얻어지는 섬유의 섬유 직경은 작아진다. 이에 비하여, 분사하는 기체류의 유량 및 풍속 중 적어도 일방을 낮추도록 변경하는 경우에는 얻어지는 섬유의 섬유 직경은 커진다.

또 이로써, 섬유의 조성의 이동에 관계없이, 섬유 직경이 서로 상이하도록 구성하여, 섬유의 종류를 서로 상이한 것으로 한 복수 종의 섬유를 갖는 섬유 시트를 용이하게 형성할 수 있다.

기체류 분사부 (80) 로부터 기체류를 분사시켜 섬유를 제조하는 경우, 도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 에 있어서, 기체류 분사부 (80) 로부터 분사되는 기체류의 유량 및 풍속 중 적어도 하나가 상이하도록 하여 전계 방사하는 것이 바람직하다.

도 2(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 에 있어서, 기체류 분사부 (80) 로부터 분사되는 기체류의 유량 및 풍속 중 적어도 하나가 상이하도록 하기 위해서는, 제 1 노즐군 (21A) 에 속하는 노즐 (21) 을 갖는 방사 유닛 (20) 에 배치되는 제 1 기체류 분사부와, 제 2 노즐군 (21B) 에 배치되는 노즐 (21) 을 갖는 방사 유닛 (20) 에 배치되는 제 2 기체류 분사부로부터 분사되는 각 기체류의 유량 및 풍속 중 적어도 하나를 상이하도록 하면 된다.

이로써, 복수의 섬유군을 포함하는 섬유 시트를 제조할 수 있다.

또, 기체류 분사부 (80) 로부터 분사되는 기체류의 유량 및 풍속 중 적어도 하나가 상이하도록 하여 섬유 시트를 제조함에 있어서, 도 3(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 그리고 도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 전계 방사 장치 (10) 를 사용하는 경우에는, 제 1 전극군 (E1) 에 속하는 포집 전극 (51) 또는 대전 전극 (60) 을 갖는 방사 유닛 (20) 에 배치되는 제 1 기체류 분사부와, 제 2 전극군 (E2) 에 속하는 포집 전극 (51) 또는 대전 전극 (60) 을 갖는 방사 유닛 (20) 에 배치되는 제 2 기체류 분사부로부터 분사되는 각 기체류의 유량 및 풍속 중 적어도 하나를 상이하도록 하고, 전계 방사하는 것이 바람직하다.

양태 (C) 의 섬유 시트를 제조하는 경우에는, 예를 들어, 노즐의 직경, 원료액의 토출량 및 원료액의 조성, 그리고 바람직하게는 기체류의 유량 및 풍속을 각 방사 유닛에서 동일하게 한 상태에서, 각 노즐군 (21A, 21B) 에 속하는 노즐 (21) 에 인가되는 전압의 극성이 서로 상이하도록, 혹은, 각 전극군 (E1, E2) 에 속하는 포집 전극 (51) 또는 대전 전극 (60) 에 인가되는 전압의 극성이 서로 상이하도록 전압을 인가한다. 이 때, 인가 전압의 절대치는, 각 노즐군 (21A, 21B) 또는 각 전극군 (E1, E2) 에서 동일하게 한다.

이로써, 1 종류의 장섬유만을 갖는 섬유 시트를 평량 분포가 균일한 상태에서 얻을 수 있고, 또 구성 섬유가 세경이 된다.

상기 서술한 설명으로부터 명확한 바와 같이, 본 개시는 상기 서술한 제조 방법에 의해서 제조된 섬유 시트도 포함한다. 상기 서술한 제조 방법에 의해서 제조된 섬유 시트는, 각 방사 유닛으로부터 방사된 각 섬유가, 바람직하게는 혼재 상태에서 또한 시트 내에 골고루 존재하고 있는 것으로서, 방사된 섬유의 구성 성분이나 섬유 직경이 상이한 경우여도, 상이한 섬유끼리가 편재하지 않고, 시트 내의 구성 섬유의 분포나, 시트 자체의 평량 분포를 균일하게 할 수 있다. 그 결과, 예를 들어 시트의 강도를 높이거나, 구성 섬유의 성분에서 기인하는 2 종 이상의 원하는 특성을 1 장의 시트에서 발휘하거나 하는 등의 효과의 1 개 또는 2 개 이상을 발현할 수 있다.

또 상기 서술한 바와 같이, 본 개시의 제조 방법에 의해서 얻어진 섬유 시트는, 그 각 구성 섬유가, 바람직하게는 혼재 상태에서 또한 시트 내에 골고루 존재하고 있는 것이다. 그러나, 예를 들어 스펀 본드·멜트 블론·스펀 본드 부직포의 일반적인 제조 방법과 같이, 반송 방향을 따라서 복수의 노즐을 열상 (列狀) 으로 배치하는 경우에는, 각 노즐에 의해서 방사된 섬유가 층상으로 적층되어 버린다. 그 결과, 본 개시의 바람직한 구성인, 각 섬유가 혼재 상태로 된 섬유 시트를 얻는 것이 곤란해진다.

용융법에 있어서 용융 수지를 사용하는 경우, 용융 수지를 제조하는 방법은 특별히 제한은 없고, 예를 들어 가열하여 용융시킨 열가소성 수지에, 필요에 따라서 상기 서술한 첨가제를 첨가하고, 이것들을 가열 혼련함으로써 제조할 수 있다. 이와 같은 용융 수지는, 미리 용융 혼련된 것을 마스터 배치로서 제조해도 되고, 제조시에 열가소성 수지와, 필요에 따라서 첨가제를 원료액 공급부에 공급하고, 그 원료액 공급부 내에서 가열 용융 및 혼련하여 제조해도 된다.

용융 수지는, 본 발명의효과를 저해하지 않는 한, 대전제 이외의 첨가제를 추가로 함유하고 있어도 된다.

이와 같은 첨가제로는, 예를 들어 산화 방지제, 중화제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 활제, 대전 방지제, 금속 불활성제, 친수화제 등을 들 수 있다.

산화 방지제로는, 페놀계 산화 방지제, 포스파이트계 산화 방지제 및 티오계 산화 방지제 등을 예시할 수 있다.

중화제로는, 스테아르산칼슘이나 스테아르산아연 등의 고급 지방산 염류를 예시할 수 있다.

광 안정제 및 자외선 흡수제로는, 힌더드아민류, 니켈 착화합물, 벤조트리아졸류, 벤조페논류 등을 예시할 수 있다.

활제로는, 스테아르산아마이드 등의 고급 지방산 아마이드류를 예시할 수 있다. 대전 방지제로는, 글리세린 지방산 모노에스테르 등의 지방산 부분 에스테르류를 예시할 수 있다.

금속 불활성제로는, 포스폰류, 에폭시류, 트리아졸류, 히드라지드류, 옥사미드류 등을 예시할 수 있다.

친수화제로는, 다가 알코올 지방산 에스테르, 에틸렌옥사이드 부가물, 아민아노마이드계 등의 논이온성 계면 활성제 등을 예시할 수 있다.

이상의 공정을 거쳐 제조된 섬유는, 그 굵기를 원 상당 직경으로 나타냈을 경우, 섬유 직경이 50 ㎛ 이하의 나노 파이버로 불리는 세경의 섬유가 된다. 나노 파이버는, 그 섬유 직경이 바람직하게는 10 ㎚ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상이다.

또 나노 파이버는, 그 섬유 직경이 바람직하게는 30 ㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 이하이다.

나노 파이버의 섬유 직경 분포의 피크는, 바람직하게는 3 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이하이고, 또, 바람직하게는 0.01 ㎛ 이상, 바람직하게는 0.05 ㎛ 이상이다. 이와 같은 나노 파이버는, 전형적으로는 상기 서술한 제 1 섬유이다.

또 양태 (A) 와 같이, 제 1 섬유보다 태경인 제 2 섬유가 포함되는 경우, 그 섬유의 섬유 직경 분포의 피크는 200 ㎛ 이하, 바람직하게는 100 ㎛ 이하이고, 또, 바람직하게는 3 ㎛ 초과, 보다 바람직하게는 5 ㎛ 이상이다.

본 발명의 전계 방사 장치를 사용하여 제조한 섬유는, 그것을 퇴적시킨 섬유 성형체로서 각종 목적에서 사용할 수 있다.

성형체의 형상으로는, 상기 서술한 섬유 시트, 면상체, 사상체 등을 들 수 있다. 섬유 성형체는 다른 시트와 적층하거나 원하는 치수가 되도록 절단하거나, 각종 액체, 미립자, 파이버 등을 함유시키거나 하여 사용해도 된다.

섬유 시트는, 예를 들어 의료 목적이나, 혹은 미용 목적, 장식 목적, 청소 목적 등의 비의료 목적에서 인간의 피부, 치아, 치경, 모발, 비인간 포유류의 피부, 치아, 치경, 가지나 잎 등의 식물 표면, 또는 물품 표면 등에 부착되는 부직포로서 사용된다.

또, 고집진성이며 또한 저압손의 고성능 필터, 고전류 밀도에서의 사용이 가능한 전지용 세퍼레이터, 높은 공공 (空孔) 구조를 갖는 세포 배양용 기재 등으로도 바람직하게 사용된다. 용융 전계 방사 섬유의 면상체는 방음재나 단열재 등으로서 바람직하게 사용된다.

상기 서술한 용도 이외에, 전자파 실드재, 생체 인공 기재, IC 칩, 유기 EL, 태양 전지, 일렉트로크로믹 표시 소자, 광전 변환 소자 등에 사용할 수도 있다.

이상, 본 발명을 그 바람직한 실시형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 제한되지 않는다.

예를 들어, 전계 방사 장치 (10) 에 있어서의 각 실시형태에서는, 1 개의 방사 유닛 (20) 에 1 개의 노즐 (21) 이 배치된 양태로서 설명했지만, 본 발명의효과가 얻어지는 한, 1 개의 방사 유닛 (20) 에 2 개 이상의 노즐 (21) 이 배치되어 있어도 된다.

또, 원료액이 토출되는 노즐 (21) 의 토출구는, 1 개의 노즐 (21) 의 선단에 1 개 배치되어 있는 것으로서 설명했지만, 1 개의 노즐 (21) 에 복수의 토출구를 구비한 양태로 되어 있어도 된다.

어느 경우여도, 원료액의 토출량을 높여, 섬유 시트의 제조 효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 범위는 이러한 실시예에 제한되지 않는다.

〔비교예 1〕

전압의 극성 이외에는 도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 구조를 갖는 전계 방사 장치 (10) 를 사용하여, 원료가 되는 수지로서 폴리프로필렌 (PP ; PolyMirae 사 제조, MF650Y, 융점 160 ℃) 95 질량％ 와, 첨가제로서 아실알킬타우린염 (N-스테아로일-N-메틸타우린나트륨 ; 닛코 케미컬즈 주식회사 제조, 닛콜 SMT) 을 5 질량％ 를 함유하는 수지 조성물로 이루어지는 용융 수지의 원료액 (L) 을 용융 전계 방사법에 의해서 방사하고, 섬유로 이루어지는 장척 띠상의 섬유 시트를 제조하였다.

이 전계 방사 장치 (10) 는, 노즐 (21) 과 대전 전극 (60) 을 갖는 방사 유닛 (20) 을 4 개 구비하고 있고, 이들 방사 유닛 (20) 이, 이웃하는 노즐 (21) 끼리 사이의 직교 방향 CD 를 따른 거리가 100 ㎜ 가 되도록, 직교 방향 CD 를 따라서 일렬로 나열되어 있는 것이었다. 용융 전계 방사법의 방사 조건은 아래와 같고, 이웃하는 대전 전극 (60) 에 인가되는 전압의 극성을 동일한 것으로 하였다.

·제조 환경 : 27 ℃, 50 ％RH

·원료액 (L) 의 가열 온도 : 200 ℃

·원료액 (L) 의 토출량 : 2 g/min

·노즐 (21) 의 내경 : 0.25 ㎜

· 각 노즐 (21) (스테인리스제) 에 대한 인가 전압 : 0 ㎸ (접지되어 있음)

· 각 대전 전극 (60) 에 대한 인가 전압 : -20 ㎸

·기체류 분사부 (80) 로부터 분사되는 기체류의 온도 : 300 ℃

·기체류 분사부 (80) 로부터 분출되는 기체류의 유량 : 100 ℓ/min

·노즐 (21) 의 선단과 포집부 (50) 사이의 거리 : 550 ㎜

·포집부 (50) 에 있어서의 MD 방향에 있어서의 반송 속도 : 1.5 m/min

얻어진 장척 띠상의 섬유 시트 (직교 방향 CD 의 길이 : 400 ㎜) 를 회수하고, 직교 방향 CD 를 따른 방향의 길이 400 ㎜, 반송 방향 MD 를 따른 방향의 길이 60 ㎜ 의 직사각 형상으로 재단하여, 섬유 시트로 하였다. 이 섬유 시트를 CD 방향으로 20 분할하여, 길이 60 ㎜ × 폭 20 ㎜ 가 되도록 추가로 재단한 분할 시트를 제작하였다. 이들 분할 시트에 대해서, 사방 20 ㎜ 가 되도록 더욱 세단 (細斷) 하여, 세단 시트로 하였다. 이들 세단 시트의 질량 (g) 을, 세단 시트의 면적 (4000 ㎟ = 0.004 ㎡) 으로 나눔으로써, CD 방향의 위치에 기초한 각 섬유 시트의 평량 (g/㎡) 을 N = 3 의 산술 평균치로서 산출하였다. 섬유 시트의 CD 방향의 평량 분포는, 섬유 시트의 CD 방향의 일단을 0 ㎜ 로 하고, 섬유 시트의 CD 방향의 타단을 400 ㎜ 로 하여, 그래프에 플롯하였다. 결과를 도 6(a) 에 나타낸다.

〔실시예 1〕

도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 구조를 갖고, 비교예 1 에서 설명한 구성을 갖는 전계 방사 장치 (10) 에 있어서, 이웃하는 방사 유닛 (20) 에 있어서의 대전 전극 (60) 에 인가되는 전극의 극성이 서로 상이하도록, 제 1 전원 (30) 및 제 2 전원 (40) 을 접속하고, 전압을 인가하였다. 즉, 제 1 전극군 (E1) 에 접속되어 있는 제 1 전원 (30) 으로부터는 부의 전압 (-20 ㎸) 을 인가하고, 제 2 전극군 (E2) 에 접속되어 있는 제 2 전원 (40) 으로부터는 정의 전압 (＋20 ㎸) 을 인가하였다. 그 밖의 용융 전계 방사법의 방사 조건은 비교예 1 에 나타내는 바와 같이 하여, 장척 띠상의 섬유 시트 (직교 방향 CD 의 길이 : 400 ㎜) 를 제조하였다. 얻어진 섬유 시트의 CD 방향의 평량 분포를 비교예 1 과 동일한 방법으로 산출하여, 그래프에 플롯하였다. 결과를 도 6(b) 에 나타낸다.

도 6(a) 및 (b) 에 나타내는 바와 같이, 실시예 및 비교예에서 제조된 섬유 시트의 CD 방향의 평량 분포를 비교하면, 실시예 1 의 CD 방향 평량 분포는, CD 방향의 폭 50 ㎜ ∼ 350 ㎜ 의 범위에서 약 13 ∼ 18 g/㎡ 가 되어, 평량의 변동이 적었다. 한편, 비교예 1 의 CD 방향 평량 분포는, CD 방향의 폭 50 ㎜ ∼ 350 ㎜ 의 범위에서 약 10 ∼ 20 g/㎡ 가 되어, 실시예 1 보다 CD 방향으로의 평량의 불균형이 컸다. 이와 같이, 각 전극 또는 노즐에 대해서, 전압의 극성을 상이하도록 인가함으로써, 특히 섬유 시트의 폭 방향에서의 평량의 불균형이 적은, 즉 평량 분포가 균일한 섬유 시트를 높은 생산성으로 제조할 수 있는 것을 알 수 있다.

〔실시예 2〕

도 4(a) 및 (b) 에 나타내는 구조를 갖는 전계 방사 장치 (10) 를 사용하여, 비교예 1 과 동일한 조성을 갖는 용융 수지의 원료액 (L) 을 용융 전계 방사법에 의해서 방사하고, 섬유로 이루어지는 장척 띠상의 섬유 시트를 제조하였다.

이 전계 방사 장치 (10) 는, 노즐 (21) 과 대전 전극 (60) 을 갖는 방사 유닛 (20) 을 2 개 구비하고 있고, 이들 방사 유닛 (20) 이, 이웃하는 노즐 (21) 끼리 사이의 직교 방향 CD 를 따르는 거리가 100 ㎜ 가 되도록, 직교 방향 CD 를 따라서 일렬로 나열되어 있는 것이었다. 이웃하는 대전 전극 (60) 에 인가되는 전압의 극성은 상이한 것으로 하였다.

본 실시예에 있어서는, 일방의 방사 유닛 (20) 과 타방의 방사 유닛 (20) 에 있어서, 원료액의 토출량, 기체류의 온도, 유량 및 풍속, 그리고 인가 전압을 각각 상이하도록 조정하였다. 그 이외의 방사 조건은 실시예 1 과 동일하게 행하였다. 이하의 방사 조건은,「일방의 방사 유닛 (20) 의 조건/타방의 방사 유닛 (20) 의 조건」으로서 나타낸다.

·원료액 (L) 의 토출량 : 1 g/min / 2 g/min

·기체류 분사부 (80) 로부터 분사되는 기체류의 온도 : 350 ℃ / 250 ℃

·기체류 분사부 (80) 로부터 분출되는 기체류의 유량 : 320 ℓ/min / 200 ℓ/min

·기체류 분사부 (80) 로부터 분출되는 기체류의 풍속 : 50 m/min / 23 m/min

·대전 전극 (60) 에 대한 인가 전압 : -20 ㎸/ ＋5 ㎸

그 결과, 실시예 2 에서 얻어진 섬유 시트는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 장섬유에 의해서 구성되어 있었다. 도 7 중, 제 1 섬유군의 구성 섬유를 부호 F1 로 나타내고, 제 2 섬유군의 구성 섬유를 부호 F2 로 나타낸다.

도 8 에는, 실시예 2 에서 얻어진 섬유 시트의 일방의 면에 기초하여 측정 및 작성한 히스토그램 (동 도면 중, 실선으로 나타냄) 과, 실시예 2 에서 얻어진 섬유 시트의 타방의 면에 기초하여 측정 및 작성한 히스토그램 (동 도면 중, 점선으로 나타낸다.) 을 나타내고 있다.

실시예 2 에서 얻어진 섬유 시트의 일방의 면의 히스토그램에 있어서, 섬유 직경 3 ㎛ 이하의 섬유 직경 분포 피크 위치는 0.89 ㎛ 이고, 섬유 직경 3 ㎛ 초과의 섬유 직경 피크 위치는 35.5 ㎛ 이며, 섬유 직경이 상이한 섬유가 복수 혼재하여 있었다.

동일하게, 실시예 2 에서 얻어진 섬유 시트의 타방의 면의 히스토그램에 있어서, 섬유 직경 3 ㎛ 이하의 섬유 직경 분포 피크 위치는 1.12 ㎛ 이고, 섬유 직경 3 ㎛ 초과의 섬유 직경 피크 위치는 35.5 ㎛ 이며, 섬유 직경이 상이한 섬유가 복수 혼재하여 있었다.

또, 섬유 직경 3 ㎛ 이상의 범위에서 가장 큰 피크에 있어서의 섬유 개수의 빈도에 대한, 섬유 직경이 3 ㎛ 이하의 범위에서 가장 큰 피크에 있어서의 섬유 개수의 빈도의 비 P2 는, 섬유 시트의 일방의 면에서 5.1 이고, 섬유 시트의 타방의 면에서 6.0 이었다.

그리고, 실시예 2 의 섬유 시트에 있어서, 섬유 시트의 일방의 면과 타방의 면에 있어서의 P2 의 산술 평균치 La 는 5.6 으로 산출되었다. 또, 비 P2 의 불균형의 정도는, 100 × (비 P2 - 산술 평균치 La)/산술 평균치 La (％) 의 계산식으로부터 ±7.7 ％ 로 산출되어, 섬유의 분포 불균일이 적은 것이었다.

또, 실시예 2 에서 얻어진 섬유 시트는, 제 1 섬유군에 있어서의 세경의 장섬유의 임피던스 비 A/B 가 2.1 × 10² 이고, 섬유 시트 중의 그 장섬유의 개수 비율은 70 ％ 이상이었다.

각 실시예 및 비교예의 섬유 시트에 대해서, 섬유끼리의 융착부의 개수, 및, 히스토그램의 피크가 나타내는 섬유 직경의 위치에 있어서의 섬유 직경 3 ㎛ 이상의 범위에서 가장 큰 피크에 있어서의 섬유 개수의 빈도에 대한 섬유 직경 3 ㎛ 이하의 범위에서 가장 큰 피크에 있어서의 섬유 개수의 빈도의 비 P2 를, 상기 서술한 방법으로 측정하였다. 결과를 이하의 표 1 및 표 2 에 나타낸다.

표 1 및 표 2 에 나타내어지는 바와 같이, 각 실시예의 시트는, 섬유끼리의 융착부의 개수가 적으며, 또한 각 섬유가 혼재하며 또한 균일한 상태에서 존재하는 것을 알 수 있다.

본 발명에 의하면, 평량 분포가 균일한 섬유 시트를 제조할 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 복수 종류의 섬유를 혼재 상태에서 함유한 섬유 시트가 제공된다.

Claims (29)

1. 수지를 함유하는 원료액을 토출하는 복수의 노즐과, 그 원료액에 전하를 부여하기 위한 복수의 전원을 구비하고,
   각 노즐로부터 토출되는 원료액에 대해서 상이한 전하가 부여되도록 각 전원이 접속되어 있고,
   제 1 노즐군에 속하는 노즐과, 제 2 노즐군에 속하는 노즐이 이웃하도록 배치되어 있는, 전계 방사 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   복수의 상기 노즐은, 제 1 노즐군에 속하는 노즐과, 제 2 노즐군에 속하는 노즐로 이루어지고,
   제 1 노즐군에 속하는 노즐에 인가되는 전압의 극성과, 제 2 노즐군에 속하는 노즐에 인가되는 전압의 극성이 서로 상이하도록 상기 전원이 접속됨으로써, 각 원료액에 대해서 상이한 전하가 부여되도록 구성되어 있는, 전계 방사 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 각 노즐과 이간되어 배치되고, 그 노즐과의 사이에 전계를 발생시키는 복수의 전극을 구비하고,
   복수의 상기 전극은, 제 1 전극군에 속하는 전극과, 제 2 전극군에 속하는 전극으로 이루어지고,
   제 1 전극군에 속하는 전극에 인가되는 전압의 극성과, 제 2 전극군에 속하는 전극에 인가되는 전압의 극성이 서로 상이하도록 상기 전원이 접속되어 있음으로써, 상기 각 원료액에 대해서 상이한 전하가 부여되도록 구성되어 있는, 전계 방사 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 전극으로서, 상기 노즐과 대향하여 배치된 복수의 포집 전극을 구비하고,
   제 1 전극군에 속하는 상기 포집 전극에 인가되는 전압의 극성과, 제 2 전극군에 속하는 상기 포집 전극에 인가되는 전압의 극성이 서로 상이하도록 상기 전원이 접속되어 있음으로써, 상기 각 원료액에 대해서 상이한 전하가 부여되도록 구성되어 있는, 전계 방사 장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 전극으로서, 상기 노즐을 둘러싸도록 배치된 복수의 대전 전극을 구비하고,
   제 1 전극군에 속하는 상기 대전 전극에 인가되는 전압의 극성과, 제 2 전극군에 속하는 상기 대전 전극에 인가되는 전압의 극성이 서로 상이하도록 상기 전원이 접속되어 있음으로써, 상기 각 원료액에 대해서 상이한 전하가 부여되도록 구성되어 있는, 전계 방사 장치.
6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   제 1 전극군에 속하는 전극과, 제 2 전극군에 속하는 전극이 이웃하도록 배치되어 있는, 전계 방사 장치.
7. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   극성이 동일한 전압이 인가되는 상기 노즐, 극성이 동일한 전압이 인가되는 상기 전극, 및, 극성이 동일한 전압을 인가하는 상기 전원 중 1 종 또는 2 종 이상이 복수 배치되어 있는, 전계 방사 장치.
8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 원료액이 용융 수지인, 전계 방사 장치.
9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 노즐이 연장되는 방향을 따라서 그 노즐의 후단으로부터 선단 방향을 향하여, 기체류를 분사하는 기체류 분사부를 구비하는, 전계 방사 장치.
10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 전계 방사 장치를 사용하는 섬유 시트의 제조 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    각 노즐군에 있어서의 노즐의 직경, 원료액의 토출량 및 인가 전압 중 적어도 하나가 상이하도록 하여 전계 방사하는, 섬유 시트의 제조 방법.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 전계 방사 장치는, 수지를 함유하는 원료액을 토출하는 노즐과, 그 노즐과 이간되어 배치되고, 그 노즐과의 사이에 전계를 발생시키는 전극을 갖는 복수의 방사 유닛과, 그 전극에 전압을 인가하는 복수의 전원을 구비하고,
    상기 방사 유닛은, 상기 노즐이 연장되는 방향을 따라서 그 노즐의 후단으로부터 선단 방향을 향하여, 기체류를 분사하는 기체류 분사부를 추가로 구비하고,
    상기 각 노즐에 전압을 인가하며 또한 상기 기체류를 상기 기체류 분사부로부터 분사시킨 상태에서, 상기 원료액을 상기 각 노즐로부터 토출하여 전계 방사하는, 섬유 시트의 제조 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기체류 분사부는, 제 1 노즐군에 속하는 노즐을 갖는 방사 유닛에 배치되는 제 1 기체류 분사부와, 제 2 노즐군에 배치되는 노즐을 갖는 방사 유닛에 배치되는 제 2 기체류 분사부로 이루어지고,
    상기 각 기체류 분사부로부터 분사되는 기체류의 유량 및 풍속 중 적어도 하나가 상이하도록 하여 전계 방사하는, 섬유 시트의 제조 방법.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 수지의 고화 온도보다 높은 온도의 기체류를 상기 기체류 분사부로부터 분사시키는, 섬유 시트의 제조 방법.
15. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 전계 방사 장치를 사용하는 섬유 시트의 제조 방법으로 제조된 섬유 시트.
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