WO2020050311A1 - 不織布及び不織布製造方法 - Google Patents

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WO2020050311A1
WO2020050311A1 PCT/JP2019/034763 JP2019034763W WO2020050311A1 WO 2020050311 A1 WO2020050311 A1 WO 2020050311A1 JP 2019034763 W JP2019034763 W JP 2019034763W WO 2020050311 A1 WO2020050311 A1 WO 2020050311A1
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nonwoven fabric
fiber
compound
nozzle
cellulose
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PCT/JP2019/034763
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洋亮 中川
金村　一秀
竜太 竹上
邦行 神長
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富士フイルム株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a nonwoven fabric and a method for producing a nonwoven fabric.
  • Nonwoven fabrics made of fibers are known.
  • the fiber include a so-called nanofiber having a diameter on the order of several nanometers to less than 1000 nm and a so-called micron fiber having a diameter on the order of several micrometers to less than 1000 ⁇ m on the order of micrometers.
  • Patent Document 1 discloses a fibrous structure which is used as a separator or an insulating material in a battery or the like and has an average diameter of 50 nm to 3000 nm.
  • a fibrous structure comprising a fibrous layer of molecular fibers is described.
  • the fiber layer has an average pore size of 0.01 to 15 ⁇ m, a thickness of 0.0025 to 0.3 mm, a porosity of 20 to 90%, a weighing of 1 to 90 g / m 2 , and a Frazier permeability of 46 m 3 / min / m. It is assumed that the value is less than 2 and the number of Macmillans is 2 to 15.
  • an electrospinning method is known as a method for producing a nonwoven fabric formed of fibers such as nanofibers.
  • the electrospinning method is also called an electrospinning method or the like, and is performed using, for example, an electrospinning apparatus having a nozzle, a collector, and a power supply (also referred to as an electrospinning apparatus).
  • an electrospinning apparatus having a nozzle, a collector, and a power supply (also referred to as an electrospinning apparatus).
  • a voltage is applied between a nozzle and a collector by a power supply, and, for example, the nozzle is negatively charged and the collector is positively charged.
  • Patent Document 2 As a structure other than a nonwoven fabric formed of fibers such as nanofibers, there is a sponge-like structure as described in Patent Document 2.
  • the sponge-like structure of Patent Document 2 fibers having a number average diameter of 1 nm to 50 ⁇ m and a length of 0.2 mm to 30 mm are fixed in a dispersed state. Then, the adhesiveness between the fibers is improved by using an adhesive or by heat fusion.
  • the porosity of the fibrous layer for favorably absorbing the electrolyte, ions flow between the anode and the cathode, It specifies the thickness for facilitation, weighing for preventing dendritic short between the anode and the cathode, and the like. Therefore, for example, the sound absorbing material and the heat insulating material are insufficient in sound absorbing performance and heat insulating performance. In this regard, as the air content increases, the sound absorption performance and the heat insulation performance are improved, and the application can be expected to expand.
  • short fiber pieces may be detached from the non-woven fabric and sponge-like structure formed of fibers.
  • the detachment of the fiber pieces is suppressed, for example, the mixing (contamination) of the fiber pieces is suppressed as the filter performance.
  • an object of the present invention is to provide a nonwoven fabric which contains a large amount of air and in which detachment of fiber pieces is suppressed, and a nonwoven fabric manufacturing method for manufacturing the nonwoven fabric.
  • the nonwoven fabric of the present invention is formed of a plurality of fibers, and the average diameter of the plurality of fibers is in the range of 0.10 ⁇ m or more and 5.00 ⁇ m or less.
  • the nonwoven fabric has a porosity of at least 90%, an average pore size in a range of 0.5 ⁇ m to 50 ⁇ m, and a breaking elongation of at least 10%.
  • the fiber is preferably formed of a cellulosic polymer, and the cellulosic polymer is preferably cellulose acylate.
  • the cellulose acylate is preferably any one of cellulose acetate propionate, cellulose triacetate, and cellulose diacetate.
  • the nonwoven fabric manufacturing method of the present invention manufactures a nonwoven fabric formed of fibers by applying a voltage between a solution in which a fiber material is dissolved in a solvent and a collector, and attracting the solution to the collector.
  • the solvent is a mixture containing at least 10% by weight of alcohol.
  • Alcohol is preferably either methanol or ethanol.
  • the solvent preferably contains a liquid having a boiling point lower than that of the alcohol, and the solvent more preferably contains a liquid having a boiling point lower than that of the alcohol at the same mass ratio as the alcohol or at a higher mass ratio than the alcohol.
  • the liquid is preferably one of dichloromethane, chloroform and acetone.
  • the fiber material is preferably a cellulosic polymer, and the cellulosic polymer is preferably cellulose acylate.
  • the cellulose acylate is preferably any one of cellulose acetate propionate, cellulose triacetate, and cellulose diacetate.
  • a nonwoven fabric containing a large amount of air and in which detachment of fiber pieces is suppressed can be obtained.
  • the nonwoven fabric 10 of the present embodiment shown in FIG. 1 is formed of a plurality of fibers 11.
  • the number of the fibers 11 may be one.
  • a plurality of voids 13 as a space region defined by the fibers 11 are formed as portions where air exists.
  • the nonwoven fabric 10 contains air inside.
  • FIG. 1 illustrates only a part of one surface (hereinafter, referred to as a first surface) 10A side in the thickness direction Z of the nonwoven fabric 10 in order to avoid complication of the drawing. Therefore, the nonwoven fabric 10 has a structure in which a large number of fibers 11 are further stacked on the lower side in FIG. 1 in the thickness direction Z.
  • the fiber 11 is illustrated with a greatly exaggerated diameter D11 for convenience of explanation, and the diameter D1 with respect to the length is actually much smaller than that in FIG.
  • the plurality of voids 13 communicate with each other in the thickness direction Z of the nonwoven fabric 10, the plurality of voids 13 form holes that penetrate in the thickness direction Z of the nonwoven fabric 10.
  • the holes function as holes of the filter when the nonwoven fabric 10 is used for a filter, for example.
  • some of the voids 13 are not formed in the thickness direction Z but exist as a space region closed by the fiber 11 without forming a void.
  • the nonwoven fabric 10 only needs to include the fiber 11, and may include another fiber having a different material in addition to the fiber 11.
  • the first surface 10A is drawn along the XY plane, and Z perpendicular to the XY plane is defined as the thickness direction of the nonwoven fabric 10.
  • the fiber 11 is formed so that the diameter D1 is substantially constant.
  • An average value (hereinafter, referred to as an average diameter) DF (unit: ⁇ m) of the diameter D1 is in a range of 0.10 ⁇ m to 5.00 ⁇ m.
  • the average diameter DF is 0.10 ⁇ m or more
  • the fiber 11 is harder to be cut because the strength of the fiber 11 itself is stronger than when the average diameter DF is less than 0.10 ⁇ m.
  • a fiber piece much shorter than the fiber 11 is obtained. Is suppressed. By suppressing the detachment of the fiber pieces, the nonwoven fabric 10 exhibits excellent durability.
  • the nonwoven fabric 10 when used for a filter for air conditioning, for example, it is possible to send out clean air in which fiber pieces are not mixed.
  • the average diameter DF is 5.00 ⁇ m or less
  • the nonwoven fabric 10 has the same volume ratio of air (hereinafter, referred to as porosity) as compared with the case where the average diameter DF is larger than 5.00 ⁇ m.
  • porosity volume ratio of air
  • Softer when the non-woven fabric 10 is used for, for example, a filter for air conditioning, the non-woven fabric 10 withstands a change in the pressure of the air to be sent.
  • the average diameter DF is 5.00 ⁇ m or less, the porosity is increased even when the nonwoven fabric 10 has the same softness, as compared with the case where the average diameter DF is larger than 5.00 ⁇ m.
  • the average diameter DF is more preferably in a range from 0.15 ⁇ m to 4.00 ⁇ m, and further preferably in a range from 0.20 ⁇ m to 3.00 ⁇ m.
  • the average diameter DF can be determined by measuring the diameter D1 of the fiber 11 at any 100 points from an image taken with a scanning electron microscope and calculating the average of the 100 measured values obtained.
  • the fiber 11 is bent along the first surface 10A.
  • To bend along the first surface 10A means to bend with a component of the first surface 10A (XY plane), and may further have a component in the thickness direction Z.
  • the fibers 11 overlap in the thickness direction Z.
  • Many of the fibers 11 are folded in the thickness direction Z, that is, overlapped many times.
  • the fiber 11 is formed to be very long so as to overlap in the thickness direction Z, and the length is in a range of 10 mm or more and 1000 mm or less.
  • the length of the fiber 11 can be determined by pulling out the fiber 11 with tweezers and measuring it with a ruler. In this example, when the individual spinning jet 69 and the fiber 11 flying from the nozzle 27 (see FIGS.
  • the length was at least 30 mm. It has been confirmed that there is a certain, that is, 30 mm or more. Thus, the length of the fiber 11 can be measured during the manufacturing process. Further, among the fibers 11 constituting the nonwoven fabric 10, there may be fibers 11 which do not overlap in the thickness direction Z, but in this example, observation was performed at a magnification of 100 times using a scanning electron microscope. However, it has been confirmed that all the fibers 11 observed in one visual field overlap in the thickness direction Z.
  • the nonwoven fabric 10 Since the nonwoven fabric 10 is formed long enough to overlap the fibers 11 in the thickness direction Z, the nonwoven fabric 10 exhibits a high elongation at break as described later. Further, for example, when there is an extremely short fiber larger than 0 mm and 2 mm or less, such a short fiber is detached as a fiber piece as it is, or the fiber piece is cut further shorter during use, for example. May desorb. However, in the nonwoven fabric 10 of this example, since the fiber 11 is long as described above, such detachment of the fiber piece can be suppressed.
  • the fibers 11 are formed long enough to overlap in the thickness direction Z, when the nonwoven fabric 10 is tensioned in a direction along the XY plane, it slightly expands following the tension. Therefore, for example, when it is used for a heat insulating material, a sound absorbing material, or the like, it is easy to construct. Further, for example, when used as a filter for air conditioning, it withstands the pressure of the air to be sent out and its change.
  • the fibers 11 overlap in the thickness direction Z, and a plurality of fibers 11 also overlap each other in the thickness direction Z.
  • the nonwoven fabric 10 has a state in which the plurality of fibers 11 overlap each other, and furthermore, the plurality of fibers 11 overlap each other, so that the fibers are in a folded state. Expressed reliably.
  • the plurality of fibers 11 are intertwined with each other, and it is preferable that a portion overlapping in the thickness direction Z and / or a portion contacting in the surface direction (in the XY plane) of the nonwoven fabric 10 is not bonded (not bonded). This is the case in the present example. However, the portion may be partially bonded, and even in the case of bonding, the bonding force is kept small enough to be easily peeled off with a very weak force.
  • the space 13 as viewed from the first surface 10 ⁇ / b> A changes to a shape that extends in the direction in which the tension is applied due to the softness caused by the above-described average diameter DF.
  • the fibers 11 overlapping in the thickness direction Z are entangled as described above, but since each of the fibers 11 has play to move, the fibers 11 slide with each other.
  • the nonwoven fabric 10 is entangled in a state where the fibers 11 are slidable with each other, so that the nonwoven fabric 10 is not easily broken even when tension is applied.
  • the fibers 11 are entangled with each other or have a small adhesive force even when they are bonded, they are soft and deformable in a state of containing a large amount of air. When used as a material, the degree of freedom of the construction place is large.
  • the nonwoven fabric 10 has a porosity of 90% or more, that is, at least 90%.
  • the nonwoven fabric 10 having a very high porosity has a fluffy feeling. That is, it contains a large amount of air inside and is soft. Since it contains such a large amount of air, it has a wider range of applications than when the porosity is less than 90%. For example, since it exhibits excellent sound absorbing performance and heat insulating performance as compared with a case where the porosity is less than 90%, it can be used as a sound absorbing material and a heat insulating material. Also, compared to the case where the porosity is less than 90%, the filter shows greater filtration performance.
  • the filtration performance refers to the throughput per unit time and / or the continuity of the state in which clogging is suppressed.
  • the porosity is preferably 99.8% or less, since higher durability as the nonwoven fabric 10 is ensured.
  • the porosity is more preferably in the range of 90% or more and 99.8% or less, further preferably in the range of 95% or more and 99.6% or less, and particularly preferably in the range of 97% or more and 99.4% or less. Within range.
  • a filter intended for separation by size for example, a medical filter or the like
  • the porosity (unit is%) is as follows: the weighing of the nonwoven fabric 10 is W (unit is g / m 2 ), the thickness is H (unit is mm), and the specific gravity of the fiber 11 is ⁇ 1 (unit is kg / m 3 ). In this case, it can be obtained by [1- ⁇ (W / 1000) / (H / 1000) ⁇ / ⁇ 1] ⁇ 100.
  • the weighing W a sample is cut out from the nonwoven fabric 10 in an area of 5 cm ⁇ 5 cm, the mass of the sample is measured with an electronic balance (manufactured by METTLER TOLEDO), and a value obtained by converting the measured value to 1 m 2 is used.
  • the thickness H is measured with a non-contact laser displacement meter (LK-H025 manufactured by Keyence Corporation).
  • the thickness H of the nonwoven fabric 10 is not particularly limited, and can be adjusted according to the deposition amount of the fiber 11 as described later, and may be appropriately set according to the handling situation and / or application.
  • the thickness is preferably in the range of 100 ⁇ m or more and 100000 ⁇ m or less.
  • it may be thicker (for example, in a range of 2000 ⁇ m to 100,000 ⁇ m or the like) in order to be constructed as one sheet as it is, or thinner (for example, in a state of being stacked). 200 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less). In this example, the thickness is 4000 ⁇ m.
  • the nonwoven fabric 10 has a large degree of freedom in thickness as described above, but contains a large amount of air and is soft, so that the nonwoven fabric 10 is widely used.
  • the average pore diameter of the nonwoven fabric 10 in which the plurality of voids 13 are formed be DA (unit: ⁇ m).
  • the average pore diameter DA is in the range from 0.5 ⁇ m to 50 ⁇ m. Since the pore diameter is uniform in this range and has a high porosity as described above, for example, when used as a filter, high-precision filtration is efficiently performed and clogging (clogging) is unlikely.
  • the average pore diameter DA is more preferably in a range from 2 ⁇ m to 30 ⁇ m, and further preferably in a range from 4 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the average pore diameter DA can be determined by the following method. First, a 5 cm square (5 cm ⁇ 5 cm) is cut out from the nonwoven fabric 10 to obtain a sample. After immersing this sample in GALWICK (manufactured by POROUS MATERIAL) having a surface tension of 15.3 mN / m, the average pore diameter DA was measured by a bubble porometer (manufactured by POROUS MATERIAL) using a bubble point method. can get.
  • GALWICK manufactured by POROUS MATERIAL
  • the nonwoven fabric 10 has a breaking elongation of at least 10%. Since the elongation at break is as high as 10% or more, it can be expected to be used for applications requiring break resistance. Specifically, for example, when the nonwoven fabric 10 is used for an air-conditioning filter, air pressure (wind pressure) is applied to the first surface 10A or the other second surface (not shown). It shows durability against the application of the wind pressure.
  • wind pressure wind pressure
  • the breaking elongation is more preferably 15% or more, and even more preferably 20% or more.
  • the upper limit of the breaking elongation is not particularly limited, but 94.2% is obtained as the maximum value of the breaking elongation according to the production method described later. Therefore, the breaking elongation is in the range of 10% or more and 94.2% or less, more preferably in the range of 15% or more and 94.2% or less, and still more preferably in the range of 20% or more and 94.2% or less.
  • Elongation at break (unit:%) can be determined by the following method.
  • a sample is prepared by cutting the nonwoven fabric 10 into a rectangle having a width of 20 mm and a length of 70 mm.
  • Three samples are prepared. With the length of the sample between the clips of the tensile tester (Autograph AGS-J manufactured by Shimadzu Corporation) being 50 mm, the sample is sandwiched by 10 mm between the upper clip and the lower clip, and the tensile speed is 10 mm / min.
  • Each of the three samples is subjected to a tensile test, and the elongation at break of each sample is determined. The average value of the obtained elongation at break of the three samples is defined as the elongation at break of the nonwoven fabric 10.
  • the fiber 11 is formed of a resin (polymer).
  • a resin polymer
  • a polymer that can be made into a solution by dissolving in a solvent is used. Further, it is preferable that the polymer can be dissolved in a mixed solvent that is a mixture containing an alcohol.
  • the polymer is more preferably a thermoplastic resin, and examples thereof include polymethyl methacrylate (hereinafter, referred to as PMMA), cellulosic polymer, polyester, polyurethane, polyolefin, and elastomer.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • cellulosic polymer 15 see FIG. 2 is used.
  • Cellulose polymer 15 is preferably cellulose acylate.
  • Cellulose acylate is a cellulose ester in which part or all of the hydrogen atoms constituting the hydroxy group of cellulose are substituted with an acyl group.
  • the cellulose acylate is preferably one of cellulose acetate propionate (CAP), cellulose triacetate (TAC), and cellulose diacetate (DAC).
  • the above configuration As described above, according to the above configuration, a large amount of air is contained, and excellent heat insulating performance can be obtained. Therefore, it can be used for, for example, a heat insulating building material for floors, walls, and ceilings, and a heat insulating member for vehicles. Further, according to the above configuration, the heat conductivity is lower than that of the conventional heat insulating material, and the heat insulating effect is sufficiently exhibited even in a narrow space. Therefore, it can be used as a heat insulator used in electronic devices, in-vehicle devices, and industrial devices. Since the fiber diameter is small, bulky, and excellent in sound absorbing performance, it is suitable as a sound absorbing material for houses, vehicles, and electric appliances.
  • filters for separating or removing a target substance from a mixture of a solid and a liquid (solid-liquid mixture).
  • filters that can be particularly preferably used are for foods (including beverages), medical use, ultrapure water, and high-purity chemical solutions, in which there is a concern about contamination of fiber pieces (contamination).
  • Filter Specific examples include a filter for removing fine particles and / or microorganisms from a beverage, a pretreatment filtration filter for industrial pure water, and a test filter for collecting specific cells from a body fluid such as blood or saliva.
  • the test filter for example, there are test filters such as a blood sugar test, a urine sugar test, a lifestyle disease test, a genetic test, a tumor marker test, and a blood test.
  • the nonwoven fabric 10 can be manufactured by, for example, the nonwoven fabric manufacturing equipment 20 shown in FIG.
  • the nonwoven fabric manufacturing equipment 20 is for manufacturing the nonwoven fabric 10 using an electrospinning method (electrospinning method).
  • the nonwoven fabric manufacturing equipment 20 includes a solution preparation unit 21 and a nonwoven fabric manufacturing device 22.
  • the details of the nonwoven fabric manufacturing apparatus 22 are shown in another drawing, and FIG. 3 shows only a part of the nonwoven fabric manufacturing apparatus 22.
  • the solution preparation unit 21 is for preparing a solution 25 for forming the fiber 11.
  • the solution preparing section 21 prepares a solution 25 by dissolving the cellulose-based polymer 15 as a fiber material to be the fiber 11 in a solvent 26.
  • the solution 25 is discharged from each of the nozzles 27a to 27c described later to form the fiber 11 on the support 28.
  • the nozzle 27a, the nozzle 27b, and the nozzle 27c are not distinguished, the nozzle 27 is described.
  • the solvent 26 is a mixture composed of at least two types, that is, two or more types of compounds.
  • the solvent 26 is, specifically, a mixture of a first compound 26a different from alcohol and a second compound 26b that is alcohol.
  • another compound different from the first compound 26a and the second compound 26b is used as the third compound, the fourth compound,. May constitute the solvent 26.
  • the first compound 26a is used as a so-called good solvent for dissolving the cellulosic polymer 15, and the second compound 26b is for adjusting the balance between the evaporation rate of the solution 25 coming out of the nozzle 27 and the surface tension. is there.
  • the solvent 26 contains an alcohol as the second compound 26b at a mass ratio of at least 10%.
  • the mass ratio of the alcohol in the solvent 26 is preferably in the range of 10% or more and 50% or less. As the mass ratio of the alcohol increases in this range, the nonwoven fabric 10 has a higher elongation at break and a lower porosity. Tends to be higher.
  • the mass ratio of alcohol in the solvent 26 is more preferably in the range of 20% or more and 50% or less, and further preferably in the range of 30% or more and 50% or less.
  • the alcohol is not particularly limited as long as it is compatible with the first compound 26a, and methanol (MeOH), ethanol (EtOH), isopropanol, butanol, benzyl alcohol, or the like can be used. Among them, one of methanol and ethanol is more preferable.
  • the first compound 26a in the solvent 26 be the same as the second compound 26b or have a higher mass ratio than the second compound 26b, and this is the case in the present example.
  • the mass ratio of the first compound 26a is at most 90%, that is, 90% or less, preferably in the range of 50% or more and 90% or less, and more preferably in the range of 50% or more and 80% or less. More preferably, it is more preferably in the range of 50% or more and 70% or less.
  • the compound is a good solvent for the cellulosic polymer 15
  • the sum of the mass ratios of the other compound and the first compound 26a is preferably the mass ratio of the first compound 26a. That is, the sum of the mass ratios of the other compound and the first compound 26a is at most 90%, that is, 90% or less, preferably 50% or more and 90% or less, and more preferably 50% or more and 80% or less. %, More preferably in the range of 50% to 70%.
  • the good solvent component in the solvent 26 be the same as the second compound 26b or have a higher mass ratio than the second compound 26b.
  • the other compound is a poor solvent for the cellulosic polymer 15
  • the mass ratio of the first compound 26a in the solvent 26 is as described above.
  • the first compound 26a is preferably an organic compound, that is, an organic solvent. More preferably, the first compound 26a is a liquid having a lower boiling point than the second compound 26b.
  • the first compound 26a may be acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methyl formate, ethyl formate, hexane, cyclohexane, dichloromethane ( DCM), chloroform, carbon tetrachloride, benzene, toluene, xylene, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, diethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, 1-methoxy-2-propanol, and the like.
  • any of dichloromethane, chloroform, and acetone is more preferable.
  • a plurality may be selected from these, one may be the first compound 26a, and the other may be the third compound, the fourth compound, and so on.
  • methanol, dichloromethane, chloroform, toluene, acetone, tetrahydrofuran, or the like can be used as the first compound 26a.
  • dichloromethane, chloroform, and acetone is more preferable.
  • a plurality may be selected from these, one may be the first compound 26a, and the other may be the third compound, the fourth compound, and so on.
  • the concentration C of the polymer (cellulose-based polymer 15 in this example) in the solution 25 is preferably adjusted as low as possible within a range where a fiber can be formed by electrospinning based on the type and / or molecular weight of the polymer.
  • the concentration C is preferably in the range of 1% to 40%, more preferably in the range of 2% to 30%, and more preferably 3%. More preferably, it is in the range of 20% or less.
  • the solution preparation unit 21 includes a temperature control mechanism (not shown) and a stirring mechanism (not shown) for dissolving the cellulosic polymer 15 in the first compound 26a and the second compound 26b.
  • a temperature control mechanism regulates the temperature of these mixtures and promotes dissolution. In the case where melting is performed without temperature adjustment, the temperature control mechanism may not be used. In this example, the dissolution is promoted by heating to, for example, 35 ° C. However, the temperature adjustment is not limited to heating, and cooling may be performed in addition to or instead of heating, or the temperature may be maintained at room temperature (25 ° C.).
  • the stirring mechanism promotes dissolution by stirring the mixture. In the case of surely dissolving without stirring, the stirring mechanism may not be used.
  • the solvent 26 in which the first compound 26a and the second compound 26b are mixed is guided to the solution preparation unit 21, but the present invention is not limited to this mode.
  • the first compound 26a, which is a good solvent, and the cellulose-based polymer 15 may be first guided to the solution preparing section 21 and dissolved, and then the second compound 26b may be guided to the solution preparing section 21.
  • the nonwoven fabric manufacturing equipment 20 includes pipes 33a to 33c that connect the solution preparation unit 21 and the nonwoven fabric manufacturing device 22, and the nonwoven fabric manufacturing device 22 includes nozzles 27a to 27c that are spaced apart from each other. .
  • the pipes 33a to 33c are for guiding the solution 25.
  • the pipe 33a connects the solution preparation section 21 and the nozzle 27a
  • the pipe 33b connects the solution preparation section 21 and the nozzle 27b
  • the pipe 33c connects the solution preparation section 21 and the nozzle 27c.
  • the solution 25 is discharged from each of the nozzles 27a to 27c.
  • the solutions 25 coming out of the nozzles 27a to 27c form the fibers 11, respectively.
  • the pipe 33 is described.
  • a long support 28 is used for collecting and depositing the fibers 11 and supporting the nonwoven fabric 10, and the support 28 is moved in the longitudinal direction.
  • the term “accumulation” will be used when the collection and deposition are collectively described.
  • the horizontal direction in FIG. 2 is the width direction of the support 28, and the depth direction in FIG. 2 is the moving direction of the support 28.
  • the nozzles 27a to 27c are arranged in this order in the width direction of the support. In this example, three nozzles 27 are used, but the number of nozzles 27 is not limited to this.
  • Each of the pipes 33a to 33c is provided with a pump 38 for sending the solution 25 to the nozzle 27. By changing the rotation speed of the pump 38, the discharge amount of the solution 25 from the nozzles 27a to 27c is adjusted.
  • the nozzles 27a to 27c are held by the holding member 41.
  • a nozzle unit 42 of the nonwoven fabric manufacturing apparatus 22 is configured by the holding member 41 and the nozzle 27.
  • the nonwoven fabric manufacturing apparatus 22 will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a case when viewed from the side of the nozzle 27a in FIG. 2, and only the nozzle 27a of the nozzle 27 is shown.
  • the nonwoven fabric manufacturing apparatus 22 includes a chamber 45, the above-described nozzle unit 42, an accumulation unit 50, a power supply 51, and the like.
  • the chamber 45 contains, for example, the nozzle unit 42 and a part of the accumulation unit 50.
  • the chamber 45 is configured to be sealable, thereby preventing the solvent gas from leaking to the outside.
  • the solvent gas is obtained by evaporating the solvent 26 of the solution 25.
  • the chamber 45 has a humidity adjusting mechanism 45a for adjusting the internal relative humidity (hereinafter, simply referred to as humidity).
  • the humidity adjustment mechanism 45a sends the gas (for example, air) whose humidity has been adjusted to the chamber 45, and after collecting the atmosphere in the chamber 45, adjusts the humidity again and sends the gas to the chamber 45.
  • This humidity adjustment is performed to adjust the humidity of the spinning space, which is the space between the nozzle 27 and the support 28. That is, the chamber 45 also has a function of separating the spinning space from the external space and adjusting the humidity of the spinning space.
  • the adjustment of the humidity of the spinning space is not limited to the method of the present example using the chamber 45, and need not be performed.
  • the humidity of the spinning space may be adjusted by a chamber that defines a spinning space in the chamber 45.
  • the spinning space preferably has a humidity of 10% or more and 30% or less. Note that the humidity may change within this range during the manufacture of the nonwoven fabric 10. More preferably, the humidity of the spinning space is in the range of 15% or more and 25% or less.
  • the nozzle unit 42 is arranged at the upper part in the chamber 45.
  • the tip of the nozzle 27 from which the solution 25 exits is directed toward the collector 52 disposed below the nozzle 27 in FIG.
  • the solution 25 forms a generally conical Taylor cone 53 at the tip opening.
  • the accumulation unit 50 is arranged below the nozzle 27.
  • the stacking unit 50 includes a collector 52, a collector rotating unit 56, a support supply unit 57, and a support winding unit 58.
  • the collector 52 attracts the solution 25 coming out of the nozzle 27 and collects the formed fiber 11 as the nonwoven fabric 10. In the present embodiment, the collector 52 collects the fiber 11 on a support 28 described later.
  • the collector 52 is constituted by an endless belt formed in a ring shape from a metal band.
  • the collector 52 may be made of a material that is charged when a voltage is applied by the power supply 51, and is made of, for example, stainless steel.
  • the collector rotating unit 56 includes a pair of rollers 61 and 62, a motor 60, and the like.
  • the collector 52 is horizontally stretched between a pair of rollers 61 and 62.
  • a motor 60 disposed outside the chamber 45 is connected to the shaft of one roller 61, and rotates the roller 61 at a predetermined speed. This rotation moves the collector 52 and circulates between the rollers 61 and 62.
  • the moving speed of the collector 52 is, for example, 0.2 m / min, but is not limited thereto.
  • the collector 52 is supplied with a strip-shaped support 28 made of, for example, an aluminum sheet by the support supply unit 57.
  • the support 28 is for collecting the fibers 11 and obtaining the nonwoven fabric 10.
  • the support supply section 57 has a delivery shaft 57a.
  • a support roll 63 is mounted on the delivery shaft 57a.
  • the support roll 63 is formed by winding the support 28 around a core 64.
  • the support winding section 58 has a winding shaft 67.
  • the take-up shaft 67 is rotated by a motor (not shown), and takes up the support 28 on which the nonwoven fabric 10 is formed around a set core 68.
  • the nonwoven fabric manufacturing apparatus 22 has a function of forming the fiber 11 and a function of forming the nonwoven fabric 10.
  • the support 28 may be placed on the collector 52 and moved by the movement of the collector 52.
  • the nonwoven fabric 10 may be formed by directly accumulating the fibers 11 on the collector 52. However, depending on the material forming the collector 52 or the surface condition of the collector 52, the nonwoven fabric 10 is stuck and is difficult to peel off. There are cases. For this reason, as in the present embodiment, it is preferable to guide the support 28 to which the nonwoven fabric 10 does not easily adhere onto the collector 52 and to integrate the fibers 11 on the support 28.
  • the power supply 51 applies a voltage to the nozzle 27 and the collector 52, thereby charging the nozzle 27 to a first polarity and charging the collector 52 to a second polarity opposite to the first polarity. Department.
  • the solution 25 is charged by passing through the charged nozzle 27 and exits the nozzle 27 in a charged state.
  • the holding member 41 is electrically connected to the nozzle 27, and a voltage is applied to the nozzle 27 via the holding member 41 by connecting the power supply 51 to the holding member 41. Is not limited to this.
  • a voltage may be applied to each nozzle 27 by connecting the power supply 51 to each of the nozzles 27.
  • the nozzle 27 is charged to plus (+) and the collector 52 is charged to minus ( ⁇ ).
  • the polarities of the nozzle 27 and the collector 52 may be reversed.
  • the potential may be set to 0 by grounding the collector 52 side. Due to the charging, the solution 25 is ejected from the Taylor cone 53 as a spinning jet 69 toward the collector 52.
  • the solution 25 is charged by applying a voltage to the nozzle 27, but the solution 25 may be charged in the pipe 33 and the charged solution 25 may be guided to the nozzle 27.
  • the distance L between the nozzle 27 and the collector 52 varies depending on the type of the cellulose-based polymer 15 and the solvent 26, the mass ratio of the solvent 26 in the solution 25, and the like, but is preferably in the range of 30 mm or more and 500 mm or less. It is 150 mm.
  • the distance L is preferably set to be as small as possible within a range where the solvent 26 is sufficiently evaporated from the spinning jet 69 and the fiber 11 from the viewpoint of forming the fiber 11 longer.
  • the voltage (applied voltage) applied to the nozzle 27 and the collector 52 is preferably 5 kV or more and 200 kV or less. From the viewpoint of forming the fiber 11 thinner, the applied voltage is preferably as high as possible within this range. In the present embodiment, it is set to 40 kV.
  • V / DF can be set in the above range by adjusting at least one of the evaporation rate V and the average diameter DF.
  • the evaporation rate V is obtained by the following equation (1).
  • the concentration C is the concentration of the solution 25 (unit is%).
  • the concentration C is determined by a formula of ⁇ M1 / (M1 + M2) ⁇ ⁇ 100, where M1 is the mass of the polymer (cellulose-based polymer 15 in this example) and M2 is the mass of the solvent 26.
  • Q is the discharge amount of the solution 25 from the nozzle 27 (the volume discharged per hour, the unit is ml / h, milliliter / hour).
  • ⁇ 2 is the density of the solution 25 (unit: g / ml). Therefore, the evaporation speed V can be adjusted by increasing or decreasing at least one of the density C, the ejection amount Q, and the density ⁇ 2.
  • a voltage is applied to the nozzle 27 and the circulating collector 52 by the power supply 51.
  • the nozzle 27 is positively charged as the first polarity
  • the collector 52 is negatively charged as the second polarity.
  • the solution 25 is continuously supplied from the solution preparation unit 21 to the nozzle 27, and the support 28 is continuously supplied onto the moving collector 52.
  • the solution 25 passes through each of the nozzles 27a to 27c and is positively charged as the first polarity, and exits from the opening at the tip of each of the nozzles 27a to 27c in a charged state.
  • the collector 52 attracts the solution 25 that has come out of the tip opening while being charged to the first polarity.
  • a tailor cone 53 is formed at the leading end opening, from which the spinning jet 69 exits toward the collector 52.
  • the spinning jet 69 charged to the first polarity splits into a smaller diameter due to repulsion by its own charge while traveling toward the collector 52, and extends to a smaller diameter while drawing a spiral orbit.
  • the fiber 11 is collected on the support 28. Since the fiber 11 is deposited in a very short time, the fiber 11 is collected as the nonwoven fabric 10.
  • the thickness of the nonwoven fabric 10 can be adjusted by increasing or decreasing the amount of deposition. The amount of deposition can be increased or decreased, for example, by adjusting the moving speed of the support 28.
  • the solution 25 is ejected from the nozzle 27 and is directed toward the support 28.
  • the solution 25 may be ejected without using a nozzle.
  • the electro-bubble spinning method is a method of supplying a compressed gas to the solution 25 and applying a voltage to the generated bubbles to fly the solution 25 linearly from the surface of the bubbles to form the fiber 11.
  • the method is introduced.
  • the wire fixed electrode method is a method in which a solution is applied to a wire having both ends fixed, and a voltage is applied between the wire and the collector to form the fiber 11.
  • a fiber forming apparatus using this wire fixed electrode method is sold, for example, by El Marco Corporation.
  • the solution does not reach the support 28 as the fiber 11 and scatters around.
  • the surface tension of the solution exceeds the balance with the evaporation rate of the solvent and is excessively large, the solution forms droplets and is mixed as beads (microspheres) into the nonwoven fabric.
  • the solvent 26 contains the alcohol that is the second compound 26b in a mass ratio of 10% or more, the solution 25 coming out of the nozzle 27 balances the evaporation rate and the surface tension of the solution 25. Is directed to the support 28 in the adjusted state.
  • the spinning jet 69 splits and becomes smaller in diameter while drawing a spiral trajectory, and forms a longer fiber 11 having an average diameter DF in the range of 0.10 ⁇ m to 5.00 ⁇ m, Deposit on the support 28.
  • the nonwoven fabric 10 comprising the fibers 11 stacked in the thickness direction Z, having a porosity of at least 90%, an average pore diameter DA in a range of 0.5 ⁇ m to 50 ⁇ m, and a breaking elongation of at least 10%.
  • the fiber material is the cellulosic polymer 15, especially one of CAP, TAC, and DAC.
  • the first compound 26a has the same mass ratio as the second compound 26b or a higher mass ratio than the second compound 26b, the solidification of the cellulosic polymer 15 at the tip of the nozzle 27 is ensured for a longer time.
  • the nonwoven fabric 10 having the above-described structure is more reliably formed on the support 28 while being suppressed.
  • the nonwoven fabric 10 is more reliably formed with a porosity of at least 90% and an average pore diameter DA of 0.5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the concentration C of the cellulosic polymer 15 in the solution 25 is 40% or less, solidification of the cellulosic polymer 15 at the tip of the nozzle 27 can be reliably suppressed for a longer time.
  • the concentration C is 1% or more, the rate at which the solvent 26 evaporates from the solution 25 coming out of the nozzle 27 is adjusted to an appropriate range, in combination with the use of the second compound 26b as the solvent 26.
  • the fiber 11 having the diameter DF in the range of 0.10 ⁇ m to 5.00 ⁇ m is formed longer.
  • the humidity of the spinning space is adjusted, the water content of the fiber 11 on the support 28 is adjusted to 3.0% or more and 10% or less. Thereby, the nonwoven fabric 10 is more reliably manufactured with a porosity of 90% or more, and the moisture absorbed fiber 11 is suppressed from being deformed by its own weight, and the porosity is easily maintained at a high level.
  • the nonwoven fabric 10 is sent to the support winding section 58 together with the support 28.
  • the nonwoven fabric 10 is wound around the core 68 so as to overlap the support 28.
  • the nonwoven fabric 10 is separated from the support 28.
  • the nonwoven fabric 10 thus obtained is long, but may be cut into a desired size, for example.
  • a circulating belt is used as the collector 52, but the collector is not limited to the belt.
  • the collector may be a fixed flat plate or a cylindrical rotating body. Even in the case of a collector made of a flat plate or a cylindrical body, it is preferable to use the support 28 so that the nonwoven fabric 10 can be easily separated from the collector.
  • a rotating body a tubular sheet material made of fiber is formed on the peripheral surface of the rotating body. Therefore, after spinning, the tubular sheet material is extracted from the rotating body and formed into a desired size and shape. Just cut it.
  • the nozzle 27 is disposed with the tip opening facing downward, and the collector 52 is disposed below the nozzle 27, thereby discharging the solution 25 downward.
  • the discharge direction of the solution 25 is not limited to this example.
  • the solution 25 may be discharged upward by disposing the nozzle 27 with the tip opening upward and disposing the collector 52 on the nozzle 27.
  • Example 1 to [Example 10] Using the non-woven fabric manufacturing equipment 20, non-woven fabrics 10 were manufactured under the conditions shown in Table 1 to obtain Examples 1 to 10.
  • the thickness of the manufactured nonwoven fabric 10 is 4000 ⁇ m as described above.
  • the fiber materials used are described in the “fiber material” column of Table 1.
  • the applied voltage was 40 V, and the distance L was 150 mm.
  • the solvent 26 is a mixture of two kinds of compounds, the first compound 26a and the second compound 26b.
  • Table 1 shows the first compound 26a and the second compound 26b.
  • DMC dichloromethane
  • MeOH is methanol
  • EtOH is ethanol.
  • “Concentration C” in Table 1 is a percentage obtained by a calculation formula of (C1 / C26) ⁇ 100, where C1 is the mass of the fiber material and C26 is the mass of the solvent 26.
  • the elongation at break was determined, and the detachment of the fiber piece was evaluated.
  • the elongation at break was determined by the method described above.
  • the determined breaking elongation is shown in Table 1.
  • the detachment of the fiber piece was evaluated by the following method.
  • A No fiber piece was observed.
  • B Fiber pieces were observed, but the amount was extremely small and was at a level that would not cause any practical problem.
  • C A large amount of fiber pieces were observed.
  • Example 1 a genetic test was performed. Specifically, after filtering human whole blood through the nonwoven fabric 10 obtained in Example 1, the white blood cells remaining on the nonwoven fabric 10 are used, and the paragraphs [0057] to [0061] of the specification of Japanese Patent No. 4058508 are used. Genetic tests were performed according to the method described in (1). As a result, the same result as that of the example described in Japanese Patent No. 4058508 was obtained.

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Abstract

空気を多量に含み、ファイバ片の脱離が抑えられた不織布及び不織布製造方法を提供する。　不織布（１０）は、複数のファイバ（１１）で形成されている。複数のファイバ（１１）の平均径は、０．１０μｍ以上５．００μｍ以下の範囲内とされている。不織布（１０）は、空隙率が、少なくとも９０％とされている。不織布（１０）は、平均孔径が０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内である。不織布（１０）は、破断伸度が少なくとも１０％である。

Description

不織布及び不織布製造方法
　本発明は、不織布及び不織布製造方法に関する。
　ファイバで形成されている不織布が知られている。ファイバとしては、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、及び、数μｍ以上１０００μｍ未満のマイクロメートルオーダの径を有するいわゆるミクロンファイバがある。
　こうした不織布などの繊維からなる層（以下、繊維層と称する）を備える繊維構造体として、例えば特許文献１には、バッテリーなどにおけるセパレータ、または絶縁材として用いられ、平均直径が５０ｎｍ～３０００ｎｍの高分子繊維からなる繊維層を備える繊維構造体が記載されている。繊維層は、平均孔径が０．０１～１５μｍ、厚みが０．００２５～０．３ｍｍ、多孔度が２０～９０％、秤量が１～９０ｇ／ｍ２、フラジール通気度が４６ｍ３／分／ｍ２未満、マクミラン数が２～１５とされている。
　ところで、ナノファイバなどのファイバで形成されている不織布を製造する方法として、電界紡糸法が知られている。電界紡糸法は、特許文献１に記載されるように、エレクトロスピニング法などとも呼ばれ、例えばノズルとコレクタと電源とを有する電界紡糸装置（エレクトロスピニング装置とも呼ばれる）を用いて行われる。一般的な電界紡糸装置では、電源によりノズルとコレクタとの間に電圧を印加し、例えば、ノズルをマイナス、コレクタをプラスに帯電させる。
　電圧を印加した状態でノズルから原料である溶液を出した場合には、ノズルの先端の開口にテイラーコーンと呼ばれる溶液で構成される円錐状の突起が形成される。印加電圧を徐々に増加し、クーロン力が溶液の表面張力を上回った場合に、テイラーコーンの先端から溶液が飛び出し、紡糸ジェットが形成される。紡糸ジェットはクーロン力によってコレクタまで移動し、コレクタ上でファイバとして捕集され、コレクタ上にはファイバで構成された不織布が形成される。
　また、ナノファイバ等のファイバで形成された不織布以外の構造体として、特許文献２に記載されるようにスポンジ状構造体がある。特許文献２のスポンジ状構造体は、数平均直径が１ｎｍ～５０μｍ、長さが０．２ｍｍ～３０ｍｍである繊維が分散状態で固定化されている。そして、接着剤を使用したり加熱融着によって、ファイバ同士の接着性を向上させている。
国際公開第２０１４／０１０７５３号 特開２００７－７０７９２号公報
　ナノファイバ及びミクロンファイバで形成されている不織布は、種々の分野における用途開発が盛んに行われている。期待される用途には例えば断熱材、吸音材、フィルタなどが挙げられ、また、医療用不織布としての利用も期待される。
　しかしながら、特許文献１に記載される繊維構造体及び繊維層は、セパレータへの利用を前提としていることから、電解質を良好に吸収するための繊維層の多孔度、アノード及びカソード間でイオンが流れやすくするための厚み、アノード及びカソード間のデンドライドショートなどを防止するための秤量などを特定している。そのため、例えば吸音材及び断熱材としては吸音性能及び断熱性能が不足する等、上記のような用途への展開は難しい。この点、空気を多量に含むほど、吸音性能及び断熱性能などが向上し、用途の広がりが期待できる。
　また、ファイバで形成した不織布及びスポンジ状構造体からは、短いファイバ片が脱離することがある。この点、ファイバ片の脱離が抑えられた不織布であれば、例えばフィルタ性能としてファイバ片の混入（コンタミネーション）が抑制されるから、フィルタとしての用途の広がりも期待できる。
　そこで、本発明は、空気を多量に含み、ファイバ片の脱離が抑制された不織布と、その不織布を製造する不織布製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の不織布は、複数のファイバで形成されており、複数のファイバの平均径が０．１０μｍ以上５．００μｍ以下の範囲内である。不織布は、空隙率が少なくとも９０％であり、平均孔径が０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であり、破断伸度が少なくとも１０％である。
　ファイバは、セルロース系ポリマーで形成されていることが好ましく、セルロース系ポリマーはセルロースアシレートであることが好ましい。セルロースアシレートは、セルロースアセテートプロピオネートと、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のいずれかであることが好ましい。
　本発明の不織布製造方法は、溶媒にファイバ材が溶解している溶液とコレクタとの間に電圧を印加し、溶液をコレクタに誘引することにより、ファイバで形成した不織布を製造する。溶媒は、アルコールを少なくとも１０％の質量割合で含有する混合物である。
　アルコールは、メタノールとエタノールとのいずれかであることが好ましい。
　溶媒は、アルコールよりも沸点が低い液体を含有することが好ましく、溶媒は、アルコールよりも沸点が低い液体をアルコールと同じ質量割合でまたはアルコールよりも高い質量割合で含有することがより好ましい。上記液体は、ジクロロメタンとクロロホルムとアセトンとのいずれかであることが好ましい。
　上記ファイバ材は、セルロース系ポリマーであることが好ましく、セルロース系ポリマーは、セルロースアシレートであることが好ましい。セルロースアシレートは、セルロースアセテートプロピオネートと、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のいずれかであることが好ましい。
　本発明によると、空気を多量に含み、ファイバ片の脱離が抑制された不織布が得られる。
一実施形態である不織布の一部の斜視模式図である。 不織布製造設備の概略図である。 不織布製造設備の概略図である。
　図１に示す本実施形態の不織布１０は、複数のファイバ１１で形成されている。ファイバ１１の本数は１本でもよい。不織布１０には、ファイバ１１によって画定された空間領域としての空隙１３が、空気が存在する部分として複数形成されている。このように、不織布１０は、内部に空気を含んでいる。なお、図１には、図の煩雑化を避けるために、不織布１０の厚み方向Ｚにおいて一方の表面（以下、第１表面と称する）１０Ａ側の一部のみを描いてある。したがって、不織布１０は、ファイバ１１が厚み方向Ｚにおける図１の下側に、さらに多数重なった構造となっている。また、図１においては、ファイバ１１を、説明の便宜上、大きく誇張した径Ｄ１１で描いており、実際には長さに対する径Ｄ１が図１よりも非常に小さい。
　複数の空隙１３は、不織布１０の厚み方向Ｚにおいて連通している場合には、不織布１０の厚み方向Ｚに貫通した空孔を形成している。この空孔は、不織布１０を例えばフィルタに利用した場合には、フィルタの孔として機能する。また、空隙１３の中には、空孔を形成せずに、厚み方向Ｚで非貫通、例えばファイバ１１によって閉じられた空間領域として存在しているものもある。
　不織布１０は、ファイバ１１を備えていればよく、ファイバ１１に加えて、素材が異なる他のファイバを備えてもよい。図１では、第１表面１０ＡをＸＹ平面に沿った状態に描いており、ＸＹ平面に直交するＺを不織布１０の厚み方向としている。
　ファイバ１１は、径Ｄ１が概ね一定に形成されている。径Ｄ１の平均値（以下、平均径と称する）ＤＦ（単位はμｍ）は、０．１０μｍ以上５．００μｍ以下の範囲内である。平均径ＤＦが０．１０μｍ以上であることにより、０．１０μｍ未満の場合と比べて、ファイバ１１自体の強度が強いためにファイバ１１が切れにくく、その結果、ファイバ１１よりも非常に短いファイバ片の脱離が抑制される。ファイバ片の脱離が抑制されることにより、不織布１０は優れた耐久性をしめす。また、不織布１０を例えば空調用のフィルタに用いた場合には、ファイバ片が混じっていない清浄な空気を送出することができる。平均径ＤＦが５．００μｍ以下であることにより、５．００μｍよりも大きい場合に比べて、不織布１０は、含んでいる空気の体積割合（以下、空隙率と称する）が同じであっても、より柔らかい。そのため、不織布１０を例えば空調用のフィルタに用いた場合には、送出する空気の圧力の変化に耐える。また、平均径ＤＦが５．００μｍ以下であることにより、５．００μｍよりも大きい場合に比べて、不織布１０は柔らかさが同程度であっても、空隙率がより大きくなり、その結果、吸音材、断熱材として用いた場合の吸音性能、断熱性能が高くなり、また、フィルタに利用した場合のろ過処理量が高くなる。平均径ＤＦは、０．１５μｍ以上４．００μｍ以下の範囲内であることがより好ましく、０．２０μｍ以上３．００μｍ以下の範囲内であることがさらに好ましい。
　平均径ＤＦは、走査型電子顕微鏡で撮影した画像からファイバ１１の径Ｄ１を任意の１００箇所で測定し、得られた１００個の測定値の平均値を算出することにより求めることができる。
　ファイバ１１は、第１表面１０Ａに沿って曲がっている。第１表面１０Ａに沿って曲がっているとは、第１表面１０Ａ（ＸＹ平面）の成分をもって曲がっていることを意味し、厚み方向Ｚの成分をさらにもっていてもよい。そして、ファイバ１１は、厚み方向Ｚで重なっている。中には、厚み方向Ｚで折り重なって、すなわち幾重にも重なっているファイバ１１も多い。ファイバ１１は、このように厚み方向Ｚで重なる程度に非常に長く形成されており、長さは１０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下の範囲内となっている。ファイバ１１の長さは、ファイバ１１をピンセットで引き出し、定規で測ることにより求めることができる。なお、本例では、後述の製造方法においてノズル２７（図２，図３参照）から飛翔している個々の紡糸ジェット６９及びファイバ１１を、高速度カメラで観察したところ、長さが少なくとも３０ｍｍである、すなわち３０ｍｍ以上であることが確認されている。このように製造過程でファイバ１１の長さを測定することもできる。また、不織布１０を構成するファイバ１１の中には、厚み方向Ｚで重なっていないファイバ１１があっても構わないが、本例では、走査型電子顕微鏡を用いて１００倍の拡大率で観察したところ、１視野中に観察されるすべてのファイバ１１が厚み方向Ｚで重なっていることが確認されている。
　不織布１０は、ファイバ１１が厚み方向Ｚで重なる程度に長く形成されているから、後述のような高い破断伸度を示す。また、例えば０ｍｍよりも大きく２ｍｍ以下という極端に短いファイバが存在する場合には、このような短いファイバがそのままファイバ片として脱離したり、あるいは例えば使用中にさらに短く切断されることによりファイバ片が脱離することがある。しかし、本例の不織布１０ではファイバ１１が上記のように長いから、こうしたファイバ片の脱離が抑えられる。
　さらに、ファイバ１１が厚み方向Ｚで重なる程度に長く形成されているから、不織布１０をＸＹ平面に沿った方向において張力を付与した場合に、その張力に追従して幾分伸びる。そのため、例えば、断熱材、吸音材などに用いる場合には、施工しやすい。また、例えば空調用のフィルタとして用いる場合には、送出する空気の圧力及びその変化に耐える。
　上記の通り１本のファイバ１１に着目した場合に、そのファイバ１１は厚み方向Ｚで重なっているが、さらに、複数のファイバ１１も厚み方向Ｚにおいて互いに折り重なっている。このように、不織布１０は、複数のファイバ１１の各々が重なり、さらには複数のファイバ１１が互いに重なっているから、ファイバが折り重なった状態となっており、後述のような高い破断伸度をより確実に発現する。
　複数のファイバ１１は互いに絡み合っており、厚み方向Ｚで重なる部分、及び／または、不織布１０の面方向（ＸＹ平面内）において接している部分が接着していない（非接着である）ことが好ましく、本例でもそのようにしている。ただし、接着している箇所が部分的にあってもよく、接着している場合でもその接着力はごく弱い力で容易に剥がすことができる程度に小さく抑えてある。不織布１０は張力が付与された場合に、前述の平均径ＤＦに起因した柔らかさによって、第１表面１０Ａ側からみた空隙１３が張力を付与した方向へ伸びた形状に変化する。これに加えて、厚み方向Ｚにおいて重なり合うファイバ１１は上記のように絡み合っているが、ファイバ１１のそれぞれには移動できる遊びがあるからファイバ１１同士は互いにスライド移動する。このように、不織布１０は、ファイバ１１同士がスライド移動可能な状態に絡み合っているから、張力が付与された場合でも破れにくい。
　また、ファイバ１１同士は、絡み合っている状態、または接着していても接着力が小さく抑えられているから、空気を多量に含んだ状態で柔らかく、変形自在であり、そのため、例えば断熱材及び吸音材として用いる場合に施工場所の自由度が大きい。
　不織布１０は、空隙率が９０％以上、すなわち、少なくとも９０％である。このように空隙率が非常に高い不織布１０は、ふわふわ感（fluffy）がある。すなわち、内部に空気を多量に含んでおり、かつ柔らかい。このように空気を多量に含んでいるから、９０％未満の空隙率である場合に比べて、用途に広がりをもつ。例えば、９０％未満の空隙率である場合に比べて優れた吸音性能及び断熱性能を示すから、吸音材及び断熱材として利用できる。また、９０％未満の空隙率である場合に比べて、フィルタにした場合には大きなろ過処理性能を示す。ろ過処理性能とは、単位時間あたりの処理量、及び／または、目詰まりが抑制された状態の持続性などを意味する。
　空隙率は９９．８％以下であることが、不織布１０としてのより高い耐久性が確保されるから好ましい。空隙率は、より好ましくは９０％以上９９．８％以下の範囲内であり、さらに好ましくは９５％以上９９．６％以下の範囲内であり、特に好ましくは９７％以上９９．４％以下の範囲内である。フィルタに用いる場合には、不織布１０を加熱することにより、ファイバ１１同士を接着した上で、フィルタとして用いることがより好ましい場合がある。例えば、サイズによる分離を目的としたフィルタ（例えば医療用フィルタ等）の場合には、不織布１０を加熱することによりファイバ１１同士を接着した上でフィルタとして用いることが好ましいことがある。これは、ファイバ１１同士の接着により、孔径分布がシャープになるからである。一方、異物除去を目的としたフィルタ（例えば、マスク及び空調用のフィルタ等）の場合には、必ずしも、加熱によってファイバ１１同士を接着させなくてもよい。
　空隙率（単位は％）は、不織布１０の秤量をＷ（単位はｇ／ｍ２）とし、厚みをＨ（単位はｍｍ）とし、ファイバ１１の比重をρ１（単位はｋｇ／ｍ３）とするときに、［１－｛（Ｗ／１０００）／（Ｈ／１０００）｝／ρ１］×１００で求めることができる。秤量Ｗは、不織布１０から５ｃｍ×５ｃｍの面積でサンプルを切り出し、サンプルの質量を電子天秤（メトラー・トレド株式会社製）で測定し、その測定値を１ｍ２あたりに換算した値を用いる。厚みＨは、本例では、非接触レーザー変位計（キーエンス株式会社製ＬＫ－Ｈ０２５）で測定している。
　不織布１０の厚みＨは、特に限定されず、後述のようにファイバ１１の堆積量によって調整することができ、取り扱い場面及び／または用途等に応じて適宜設定してよい。例えば、取り扱い場面における作業性及び耐久性などの取り扱い性（ハンドリング）の観点では、例えば、１００μｍ以上１０００００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。また、吸音材または断熱材として用いる場合には、そのまま１枚で施工するために厚め（例えば２０００μｍ以上１０００００μｍ以下の範囲内など）にしてもよいし、重ねた状態で施工するために薄め（例えば２００μｍ以上１０００μｍ以下の範囲内など）にしてもよい。なお、本例では、４０００μｍとしている。不織布１０は、上記のように厚みに大きな自由度がありながらも、多量の空気を含んでおり、柔らかいため、用途が広い。
　ここで、複数の空隙１３が形成されている不織布１０の平均孔径をＤＡ（単位はμｍ）とする。平均孔径ＤＡは０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内である。孔径が、この範囲において均一で、かつ、前述のように高い空隙率をもつから、例えばフィルタとして用いる場合には、高精度のろ過が効率よく実施され、かつ、目詰まり（閉塞）しにくい。平均孔径ＤＡは、２μｍ以上３０μｍ以下の範囲内がより好ましく、４μｍ以上２０μｍ以下の範囲内がさらに好ましい。
　平均孔径ＤＡは、以下の方法で求めることができる。まず、不織布１０から５ｃｍ角（５ｃｍ×５ｃｍ）に切り出し、サンプルとする。このサンプルを、表面張力が１５．３ｍＮ／ｍのＧＡＬＷＩＣＫ（ＰＯＲＯＵＳ　ＭＡＴＥＲＩＡＬ社製）に浸漬した後、パームポロメーター（ＰＯＲＯＵＳ　ＭＡＴＥＲＩＡＬ社製）を用いて、バブルポイント法で測定することにより平均孔径ＤＡは得られる。
　不織布１０は、破断伸度が少なくとも１０％である。このように破断伸度が１０％以上と高いから、破れにくさが要求される用途への使用が期待できる。具体的には、例えば、空調用のフィルタに不織布１０を用いた場合には、第１表面１０Ａまたは他方の第２表面（図示無し）に対して空気の圧力（風圧）が付与されるが、この風圧の付与に対して耐久性を示す。
　破断伸度は、１５％以上であることがより好ましく、２０％以上であることがさらに好ましい。なお、破断伸度の上限は特に限定されないが、後述の製造方法によると、９４．２％が破断伸度の最高値として得られている。したがって、破断伸度は１０％以上９４．２％以下の範囲内であり、より好ましくは１５％以上９４．２％以下の範囲内であり、さらに好ましくは２０％以上９４．２％以下の範囲内と言える。
　破断伸度（単位は％）は、以下の方法で求めることができる。不織布１０を２０ｍｍの幅、かつ７０ｍｍの長さの矩形に切断することによりサンプルを作製する。サンプルは３個作製する。引張試験機（株式会社島津製作所製オートグラフＡＧＳ－Ｊ）のクリップ間におけるサンプルの長さが５０ｍｍとなる状態に、上クリップと下クリップとによりサンプルを１０ｍｍずつ挟み、引っ張り速度１０ｍｍ／分で、３つのサンプルの引っ張り試験をそれぞれ行い、各サンプルの破断伸度を求める。求めた３つのサンプルの破断伸度の平均値を、不織布１０の破断伸度とする。
　ファイバ１１は、樹脂（ポリマー）で形成されている。ポリマーとしては、溶媒に溶解することにより溶液にできるポリマーを用いている。さらに、ポリマーは、アルコールを含有する混合物である混合溶媒に溶解できることが好ましい。ポリマーは熱可塑性樹脂であることがより好ましく、例えば、ポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡと称する）、セルロース系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリオレフィン、エラストマなどが挙げられる。本例では、例えば、セルロース系ポリマー１５（図２参照）を用いている。
　セルロース系ポリマー１５はセルロースアシレートであることが好ましい。セルロースアシレートは、セルロースのヒドロキシ基を構成する水素原子の一部または全部がアシル基で置換されているセルロースエステルである。セルロースアシレートは、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）と、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）と、セルロースジアセテート（ＤＡＣ）とのいずれかであることが好ましい。
　以上のように、上記構成によれば、空気が多量に含まれ、優れた断熱性能が得られる。そのため、例えば、床、壁、及び天井用の断熱建材、及び車両用断熱部材などへの利用ができる。さらに、上記構成によれば、従来の断熱材よりも熱伝導率が低く、狭いスペースにおいても十分に断熱効果が発揮される。そのため、電子機器、車載機器、及び産業機器の内部に使用する断熱材としての利用が可能である。繊維径が細く、嵩高く、そして、優れた吸音性能があるから、住宅用、車両用、及び電気製品用の吸音材として好適である。また上記構成によれば、十分な通気性が得られるため、特開２０１７－８２３４６号公報に記載されるように多孔質吸音材（フェルト、グラスウール、及びウレタンフォームなど）上への積層により、吸音性能が向上する。
　上記構成によれば、さらに、固体と液体との混合物（固体液体混合物）から目的とする物質を分離または除去するためのフィルタとして好適に利用することができる。そのようなフィルタの中でも、特に好ましく用いることができるフィルタは、ファイバ片の混入（コンタミネーション）が懸念される、食品（飲料を含む）用、医療用、超純水用、及び高純度薬液用のフィルタである。具体的には、飲料から微粒子及び／または微生物を除去する除去用フィルタ、工業用純水の前処理ろ過フィルタ、血液や唾液などの体液から特定の細胞を捕集する検査用フィルタなどが挙げられる。検査用フィルタとしては、例えば、血糖値検査、尿糖検査、生活習慣病検査、遺伝子検査、腫瘍マーカー検査、及び、血液検査などの検査用フィルタなどがある。
　不織布１０は、例えば図２に示す不織布製造設備２０により製造することができる。不織布製造設備２０は、電界紡糸法（エレクトロスピニング法）を用いて不織布１０を製造するためのものである。不織布製造設備２０は、溶液調製部２１と不織布製造装置２２とを備える。なお、不織布製造装置２２の詳細は別の図面に図示しており、図３においては、不織布製造装置２２の一部のみを図示している。
　溶液調製部２１は、ファイバ１１を形成する溶液２５を調製するためのものである。溶液調製部２１は、ファイバ１１になるファイバ材としてのセルロース系ポリマー１５を、溶媒２６に溶解することにより、溶液２５を調製する。この溶液２５が、後述のノズル２７ａ～２７ｃのそれぞれから吐出され、支持体２８上でファイバ１１を形成する。なお、以降の説明において、ノズル２７ａとノズル２７ｂとノズル２７ｃとを区別しない場合には、ノズル２７と記載する。
　溶媒２６は、少なくとも２種類、すなわち２種類以上の化合物で構成されている混合物である。溶媒２６は、具体的には、アルコールと異なる第１化合物２６ａと、アルコールである第２化合物２６ｂとの混合物である。ただし、第１化合物２６ａと第２化合物２６ｂとに加えて、第１化合物２６ａ及び第２化合物２６ｂと異なる他の化合物を第３化合物，第４化合物，・・・として用い、３種類以上の化合物で溶媒２６を構成してもよい。
　第１化合物２６ａは、セルロース系ポリマー１５を溶解するいわゆる良溶媒として用いており、第２化合物２６ｂは、ノズル２７から出た溶液２５の蒸発速度と表面張力とのバランスを調整するためのものである。溶媒２６は、第２化合物２６ｂとしてのアルコールを、少なくとも１０％の質量割合で含有している。溶媒２６におけるアルコールの質量割合は、１０％以上５０％以下の範囲内であることが好ましく、アルコールの質量割合がこの範囲内において高くなるほど、不織布１０は破断伸度が高くなり、また空隙率も高くなる傾向がある。溶媒２６におけるアルコールの質量割合は、２０％以上５０％以下の範囲内であることがより好ましく、３０％以上５０％以下の範囲内であることがさらに好ましい。
　アルコールとしては第１化合物２６ａと相溶するものであれば特に限定されず、メタノール（ＭｅＯＨ）、エタノール（ＥｔＯＨ）、イソプロパノール、ブタノール、又はベンジルアルコールなどを用いることができる。これらの中でも、メタノールとエタノールとのいずれかがより好ましい。
　溶媒２６における第１化合物２６ａは、第２化合物２６ｂと同じ、または第２化合物２６ｂよりも高い質量割合とされていることが好ましく、本例でもそのようにしている。第１化合物２６ａの質量割合は、高くても９０％、すなわち９０％以下であり、５０％以上９０％以下の範囲内であることが好ましく、５０％以上８０％以下の範囲内であることがより好ましく、５０％以上７０％以下の範囲内であることがさらに好ましい。
　前述のように第１化合物２６ａ及び第２化合物２６ｂと異なる他の化合物を第１化合物２６ａ及び第２化合物２６ｂに加えた溶媒を用い、かつ、第１化合物２６ａ及び第２化合物２６ｂと異なる他の化合物がセルロース系ポリマー１５の良溶媒である場合には、他の化合物と第１化合物２６ａとの各質量割合の和が、上記の第１化合物２６ａの質量割合となっていることが好ましい。すなわち、他の化合物と第１化合物２６ａとの各質量割合の和が高くても９０％、すなわち９０％以下であり、５０％以上９０％以下の範囲内であることが好ましく、５０％以上８０％以下の範囲内であることがより好ましく、５０％以上７０％以下の範囲内であることがさらに好ましい。このように、溶媒２６における良溶媒成分は、第２化合物２６ｂと同じ、または第２化合物２６ｂよりも高い質量割合とされていることが好ましい。一方、上記の他の化合物がセルロース系ポリマー１５の貧溶媒である場合には、溶媒２６における第１化合物２６ａの質量割合は前述の範囲の通りである。
　第１化合物２６ａは有機化合物であること、すなわち有機溶媒であることが好ましい。第１化合物２６ａは、第２化合物２６ｂよりも沸点が低い液体であることがより好ましい。
　セルロース系ポリマー１５としてセルロースアシレートを用いる場合には、第１化合物２６ａは、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（ＤＣＭ）、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、又は１－メトキシ－２－プロパノールなどを用いることができる。これらの中でも、ジクロロメタンと、クロロホルムと、アセトンとのいずれかがより好ましい。なお、これらの中から複数を選択し、ひとつを第１化合物２６ａとし、他を第３化合物，第４化合物，・・・としてもよい。
　また、ファイバ材として、ＰＭＭＡを用いる場合には、第１化合物２６ａに、メタノール、ジクロロメタン、クロロホルム、トルエン、アセトン、又はテトラヒドロフランなどを用いることができる。これらの中でも、ジクロロメタンと、クロロホルムと、アセトンとのいずれかがより好ましい。なお、これらの中から複数を選択し、ひとつを第１化合物２６ａとし、他を第３化合物，第４化合物，・・・としてもよい。
　溶液２５におけるポリマー（この例ではセルロース系ポリマー１５）の濃度Ｃは、ポリマーの種類及び／または分子量に基づいて、電界紡糸法でファイバを形成できる範囲においてできるだけ低く調整することが好ましい。例えばポリマーとしてセルロース系ポリマー１５を用いる場合には、濃度Ｃは、１％以上４０％以下の範囲内であることが好ましく、２％以上３０％以下の範囲内であることがより好ましく、３％以上２０％以下の範囲内であることがさらに好ましい。
　溶液調製部２１は、セルロース系ポリマー１５を、第１化合物２６ａ及び第２化合物２６ｂに溶解するための温調機構（図示無し）と攪拌機構（図示無し）とを備える。温調機構は、これらの混合物を温度調整し、溶解を促進する。温度調整をせずに確実に溶解する場合には、温調機構は用いなくてもよい。本例では、例えば３５℃に加熱することにより溶解を促進している。ただし、温度調整は、加熱に限られず、加熱に加えてまたは加熱の代わりに冷却してもよいし、あるいは室温（２５℃）に温度を維持してもよい。また、攪拌機構は、上記の混合物を攪拌することにより、溶解を促進する。攪拌をせずに確実に溶解する場合には、攪拌機構は用いなくてもよい。
　この例では、第１化合物２６ａと第２化合物２６ｂとを混合した溶媒２６を溶液調製部２１へ案内しているが、この態様に限られない。例えば、良溶媒である第１化合物２６ａとセルロース系ポリマー１５とを先に溶液調製部２１へ案内し、溶解した後に、第２化合物２６ｂを溶液調製部２１へ案内してもよい。
　この例において、不織布製造設備２０は、溶液調製部２１と不織布製造装置２２とを接続する配管３３ａ～３３ｃを備え、不織布製造装置２２は、互いに離間した状態に配されたノズル２７ａ～２７ｃを有する。配管３３ａ～３３ｃは、溶液２５を案内するためのものである。配管３３ａは溶液調製部２１とノズル２７ａとを接続し、配管３３ｂは溶液調製部２１とノズル２７ｂとを接続し、配管３３ｃは溶液調製部２１とノズル２７ｃとを接続する。これにより、ノズル２７ａ～２７ｃのそれぞれから溶液２５が出される。ノズル２７ａ～２７ｃから出た溶液２５は、それぞれファイバ１１を形成する。なお、以降の説明において、配管３３ａと配管３３ｂと配管３３ｃとを区別しない場合には、配管３３と記載する。
　この例では、ファイバ１１の捕集及び堆積と不織布１０の支持とに長尺の支持体２８を用いており、この支持体２８を長手方向に移動させている。なお、以下の説明において、捕集と堆積とをまとめて述べる場合には「集積」と記載する。支持体２８の詳細については別の図面を用いて後述するが、図２における横方向は支持体２８の幅方向であり、図２の紙面奥行方向が支持体２８の移動方向である。ノズル２７ａ～２７ｃはこの順で、支持体２８の幅方向に並べて配してある。この例では、ノズル２７を３本としているが、ノズル２７の本数はこれに限られない。なお、配管３３ａ～３３ｃのそれぞれには溶液２５をノズル２７へ送るポンプ３８が設けられている。ポンプ３８の回転数を変えることにより、ノズル２７ａ～２７ｃから出る溶液２５の各吐出量が調節される。
　ノズル２７ａ～２７ｃは保持部材４１により保持されている。この保持部材４１とノズル２７とにより、不織布製造装置２２のノズルユニット４２が構成される。
　不織布製造装置２２について、図３を参照しながら説明する。図３には、図２のノズル２７ａ側から見た場合を図示しており、ノズル２７についてはノズル２７ａのみを図示している。不織布製造装置２２は、チャンバ４５と、前述のノズルユニット４２と、集積部５０と、電源５１等を備える。
　チャンバ４５は、例えば、ノズルユニット４２と、集積部５０の一部などを収容している。チャンバ４５は密閉可能に構成されており、これにより溶媒ガスが外部に洩れることを防止している。溶媒ガスは、溶液２５の溶媒２６が気化したものである。
　チャンバ４５は、内部の相対湿度（以下、単に湿度と称する）を調整する湿度調整機構４５ａを備えている。湿度調整機構４５ａは、湿度を調整した気体（例えば空気）をチャンバ４５に送り、チャンバ４５内の雰囲気を回収した後、再度、湿度を調整してからチャンバ４５へ送る。このようにしてチャンバ４５の内部の湿度が調整される。この湿度調整は、ノズル２７と支持体２８との間の空間である紡糸空間の湿度を調整するために行われる。すなわち、チャンバ４５は、紡糸空間を外部空間から仕切り、紡糸空間の湿度を調整する機能ももっている。ただし、紡糸空間の湿度の調整は、チャンバ４５を用いる本例の手法に限定されず、また、行わなくてもよい。例えば、チャンバ４５内に、紡糸空間をチャンバ４５内において画定するチャンバによって、紡糸空間の湿度を調整してもよい。
　紡糸空間の湿度は、１０％以上３０％以下であることが好ましい。なお、湿度は、不織布１０の製造中においてこの範囲内で変化しても構わない。紡糸空間の湿度は、１５％以上２５％以下の範囲内であることがより好ましい。
　ノズルユニット４２はチャンバ４５内の上部に配される。ノズル２７の溶液２５が出る先端は、図３におけるノズル２７の下方に配したコレクタ５２へ向けてある。溶液２５がノズル２７の先端に形成されている開口（以下、先端開口と称する）から出る際に、先端開口には溶液２５によって概ね円錐状のテイラーコーン５３が形成される。
　集積部５０は、ノズル２７の下方に配される。集積部５０は、コレクタ５２と、コレクタ回転部５６と、支持体供給部５７と、支持体巻取部５８とを有する。コレクタ５２はノズル２７から出た溶液２５を誘引し、形成されたファイバ１１を不織布１０として捕集するためのものであり、本実施形態では、後述の支持体２８上に捕集する。
　コレクタ５２は、金属製の帯状物で環状に形成された無端ベルトで構成されている。コレクタ５２は、電源５１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。コレクタ回転部５６は、一対のローラ６１，６２と、モータ６０などから構成されている。コレクタ５２は、一対のローラ６１，６２に水平に掛け渡されている。一方のローラ６１の軸にはチャンバ４５の外に配されたモータ６０が接続されており、ローラ６１を所定速度で回転させる。この回転によりコレクタ５２は移動し、ローラ６１とローラ６２との間で循環する。本実施形態においては、コレクタ５２の移動速度は、例えば０．２ｍ／ｍｉｎとしているが、これに限定されない。
　コレクタ５２には、支持体供給部５７によって、帯状の例えばアルミニウムシートからなる支持体２８が供給される。支持体２８は、ファイバ１１を集積し、不織布１０を得るためのものである。支持体供給部５７は送出軸５７ａを有する。送出軸５７ａには支持体ロール６３が装着される。支持体ロール６３は支持体２８が巻芯６４に巻き取られて構成されている。支持体巻取部５８は巻取軸６７を有する。巻取軸６７はモータ（図示無し）により回転され、セットされる巻芯６８に、不織布１０が形成された支持体２８を巻き取る。このように、この不織布製造装置２２は、ファイバ１１を形成する機能と、不織布１０を形成する機能とをもつ。なお、支持体２８は、コレクタ５２上に載せ、コレクタ５２の移動によって移動させてもよい。
　なお、コレクタ５２の上にファイバ１１を直接集積することにより不織布１０を形成してもよいが、コレクタ５２を形成する素材またはコレクタ５２の表面状態等によっては不織布１０が貼り付いてこれを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１０が貼り付きにくい支持体２８をコレクタ５２上に案内し、この支持体２８上にファイバ１１を集積することが好ましい。
　電源５１は、ノズル２７とコレクタ５２とに電圧を印加し、これにより、ノズル２７を第１の極性に帯電させ、コレクタ５２を第１の極性と逆極性の第２の極性に帯電させる電圧印加部である。帯電したノズル２７内を通過することにより、溶液２５が帯電し、帯電した状態でノズル２７から出る。なお、この例では保持部材４１とノズル２７とを導通させており、電源５１を保持部材４１に接続することにより、保持部材４１を介してノズル２７に電圧を印加しているが、ノズル２７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２７の各々に電源５１を接続することにより各ノズル２７に電圧を印加してもよい。本実施形態ではノズル２７をプラス（＋）に帯電させ、コレクタ５２をマイナス（－）に帯電させているが、ノズル２７とコレクタ５２との極性は逆であってもよい。なお、コレクタ５２側をアースして電位を０としても良い。帯電により、テイラーコーン５３からは溶液２５が紡糸ジェット６９としてコレクタ５２に向かって噴出される。なお、この例ではノズル２７に電圧を印加することにより溶液２５を帯電させているが、配管３３において溶液２５を帯電させ、帯電した状態の溶液２５をノズル２７に案内してもよい。
　ノズル２７とコレクタ５２との距離Ｌは、セルロース系ポリマー１５と溶媒２６との種類と、溶液２５における溶媒２６の質量割合等によって異なるが、３０ｍｍ以上５００ｍｍ以下の範囲内が好ましく、本実施形態では１５０ｍｍとしている。なお、距離Ｌは、紡糸ジェット６９及びファイバ１１から溶媒２６が十分に蒸発しきる範囲においてできるだけ小さく設定することが、ファイバ１１をより長く形成する観点で好ましい。
　ノズル２７とコレクタ５２とに印加する電圧（印加電圧）は、５ｋＶ以上２００ｋＶ以下が好ましい。ファイバ１１をより細く形成する観点では印加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４０ｋＶとしている。
　溶媒２６の蒸発速度をＶ（単位はｍｌ／ｓ、ミリリットル／秒）とするときに、蒸発速度Ｖと支持体２８上に形成されるファイバ１１の平均径ＤＦとは、１≦Ｖ／ＤＦ≦１０を満たすことが好ましい。Ｖ／ＤＦは、蒸発速度Ｖと平均径ＤＦとの少なくとも一方を調整することにより上記範囲にすることができる。
　蒸発速度Ｖは、下記の式（１）で求められる。濃度Ｃは、溶液２５の濃度（単位は％）である。濃度Ｃは、ポリマー（この例ではセルロース系ポリマー１５）の質量をＭ１とし、溶媒２６の質量をＭ２とするときに、｛Ｍ１／（Ｍ１＋Ｍ２）｝×１００の算出式で求める。Ｑはノズル２７からの溶液２５の吐出量（１時間あたりに吐出される体積であり、単位はｍｌ／ｈ、ミリリットル／時）である。ρ２は、溶液２５の密度（単位はｇ／ｍｌ）である。したがって、蒸発速度Ｖは、濃度Ｃと吐出量Ｑと密度ρ２との少なくともいずれかひとつを増減することにより調整することができる。蒸発速度Ｖは、また、溶媒２６の処方（例えば、第１化合物２６ａと第２化合物２６ｂとの各化合物の種類と質量割合）を調整することによっても、調整することができる。また、平均径ＤＦは、吐出量Ｑと、濃度Ｃと、後述する印加電圧と、ノズル２７から支持体２８までの距離Ｌとの少なくともいずれかひとつを増減することにより調整することができる。なお、本例では、ノズル２７と支持体２８との間の空間である紡糸空間の温度を概ね２５℃にしているので、蒸発速度Ｖは、紡糸空間の温度に概ね同じく、２５℃で求めている。
　　　Ｖ＝｛（１－０．０１Ｃ）×Ｑ×１０－３｝／（３６００×ρ２）　・・・（１）
　不織布製造設備２０の作用を説明する。ノズル２７と、循環移動するコレクタ５２とには、電源５１により電圧が印加される。これにより、ノズル２７は第１の極性としてのプラスに帯電し、コレクタ５２は第２の極性としてのマイナスに帯電する。ノズル２７には、溶液調製部２１から溶液２５が連続的に供給され、移動するコレクタ５２上には、支持体２８が連続的に供給される。溶液２５は、ノズル２７ａ～２７ｃのそれぞれを通過することにより第１の極性であるプラスに帯電し、帯電した状態で、ノズル２７ａ～２７ｃの各先端開口から出る。
　コレクタ５２は、第１の極性に帯電した状態で先端開口から出た溶液２５を誘引する。これにより、先端開口にはテイラーコーン５３が形成され、このテイラーコーン５３から紡糸ジェット６９がコレクタ５２に向かって出る。第１の極性に帯電している紡糸ジェット６９は、コレクタ５２に向かう間に、自身の電荷による反発でより細い径に分裂し、及び、螺旋状の軌道を描きながらより細い径に伸びていき、支持体２８上にファイバ１１が捕集される。ファイバ１１は極めて短い時間で堆積するから、不織布１０として捕集されることになる。なお、堆積量を増減することにより、不織布１０の厚みを調整することができる。堆積量の増減は、例えば、支持体２８の移動速度を調整することにより行うことができる。
　この例では溶液２５をノズル２７から出すことにより支持体２８へ向けて飛ばしているが、ノズルを用いない方法で溶液２５を飛ばしてもよい。例えば、エレクトロバブルスピニング法、または、ワイヤ固定電極法等がある。エレクトロバブルスピニング法は、溶液２５に圧縮気体を供給し、発生した気泡に電圧を印加することにより気泡表面から溶液２５を線状に飛ばし、ファイバ１１を形成する方法であり、廣瀬製紙株式会社からその方法が紹介されている。ワイヤ固定電極法は、両端が固定されたワイヤに溶液を塗布し、ワイヤとコレクタとの間に電圧を印加することによりファイバ１１を形成する方法である。このワイヤ固定電極法を用いたファイバ形成装置は、例えばエルマルコ株式会社から販売されている。
　ノズル２７から出た溶液における溶媒の蒸発速度が表面張力とのバランスを超えて過度に大きすぎる場合には、溶液はファイバ１１として支持体２８へ到達せずに周囲へ飛散してしまう。一方、溶液の表面張力が溶媒の蒸発速度とのバランスを超えて過度に大きすぎる場合には、溶液は液滴を形成してしまい、ビーズ（微小球）として不織布中に混入してしまう。しかし、本実施形態では、溶媒２６が１０％以上の質量割合で第２化合物２６ｂであるアルコールを含有することにより、ノズル２７から出た溶液２５は、蒸発速度と溶液２５の表面張力とのバランスが調整された状態で支持体２８へ向かう。そのため、紡糸ジェット６９は、分裂し、及び螺旋状の軌道を描きながらより細い径になっていき、平均径ＤＦが０．１０μｍ以上５．００μｍ以下の範囲内のファイバ１１をより長く形成し、支持体２８上に堆積する。このため、厚み方向Ｚで重なったファイバ１１を備え、空隙率が少なくとも９０％であり、平均孔径ＤＡが０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であり、破断伸度が少なくとも１０％である不織布１０となる。以上の作用は、ファイバ材が、セルロース系ポリマー１５、中でもＣＡＰ、ＴＡＣ、及びＤＡＣのいずれかである場合に、特に顕著である。
　第１化合物２６ａが第２化合物２６ｂと同じ質量割合または第２化合物２６ｂよりも高い質量割合であるから、セルロース系ポリマー１５がノズル２７の先端で固化してしまうことが、より長時間、確実に抑えられ、かつ、支持体２８上に、上記構成の不織布１０をより確実に形成する。
　液体の蒸発速度は、一般に、沸点が低い物質ほど大きいので、本実施形態では第１化合物２６ａとして、第２化合物２６ｂよりも沸点が低い液体を用いている。第１化合物２６ａが第２化合物２６ｂよりも沸点が低い液体であることにより、ノズル２７から出た溶液２５は、表面張力とバランスを維持した状態で迅速に溶媒２６が蒸発する。このため、支持体２８上において。ファイバ１１同士が非接着、もしくは接着しても極めて弱い接着力に抑えられる。その結果、不織布１０は、空隙率が少なくとも９０％であり、平均孔径ＤＡが０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内に、より確実につくられる。
　溶液２５におけるセルロース系ポリマー１５の濃度Ｃが４０％以下であることにより、セルロース系ポリマー１５がノズル２７の先端で固化してしまうことが、より長時間、確実に抑えられる。また濃度Ｃが１％以上であることにより、溶媒２６に第２化合物２６ｂを用いていることと相まって、ノズル２７から出た溶液２５から溶媒２６が蒸発する速度が適度な範囲に調節され、平均径ＤＦが０．１０μｍ以上５．００μｍ以下の範囲内のファイバ１１がより長く形成される。
　紡糸空間は、湿度を調整されているから、支持体２８上のファイバ１１の含水率が３．０％以上１０％以下に調整される。これにより、不織布１０は、より確実に、９０％以上の空隙率で製造され、かつ、吸湿したファイバ１１が自重によって変形することが抑えられ、空隙率が高く維持されやすい。
　不織布１０は、支持体２８とともに支持体巻取部５８に送られる。不織布１０は、支持体２８と重なった状態で巻芯６８に巻かれる。巻芯６８は巻取軸６７から取り外された後に、支持体２８から不織布１０が分離される。このようにして得られた不織布１０は長尺であるが、この後、例えば所望のサイズに切断してもよい。
　この例では、コレクタ５２として循環移動するベルトを用いたが、コレクタはベルトに限定されない。例えば、コレクタは固定式の平板であってもよいし、円筒状の回転体としてもよい。平板や円筒体からなるコレクタの場合にも、不織布１０をコレクタから容易に分離することができるように支持体２８を用いることが好ましい。なお、回転体を用いる場合には、回転体の周面にファイバからなる筒状のシート材が形成されるため、紡糸後に回転体から筒状のシート材を抜き取り、所望の大きさ及び形状にカットすればよい。
　上記の例では、先端開口を下向きにした姿勢でノズル２７を配し、ノズル２７の下にコレクタ５２を配しており、これにより、溶液２５を下向きに吐出している。ただし、溶液２５の吐出の方向はこの例に限られない。例えば、先端開口を上向きにした姿勢でノズル２７を配し、かつ、コレクタ５２をノズル２７の上に配することにより、溶液２５を上向きに吐出してもよい。
　　［実施例１］～［実施例１０］
　不織布製造設備２０を用いて、表１に示す各条件で不織布１０を製造し、実施例１～１０とした。製造した不織布１０の厚みは、前述の通り４０００μｍである。用いたファイバ材は、表１の「ファイバ材」欄に記載している。印加電圧は４０Ｖとし、距離Ｌは１５０ｍｍとした。
　溶媒２６は第１化合物２６ａと第２化合物２６ｂとの２種の化合物の混合物である。第１化合物２６ａと第２化合物２６ｂとは、表１に示す。表１において「ＤＭＣ」はジクロロメタン、「ＭｅＯＨ」はメタノール、「ＥｔＯＨ」はエタノールである。表１の「第１化合物と第２化合物との質量割合」欄は、（第１化合物の質量）：（第２化合物の質量）を示しており、例えば、「８７：１３」とは、（第１化合物の質量）：（第２化合物の質量）＝８７：１３であることを意味する。表１の「濃度Ｃ」は、ファイバ材の質量をＣ１とし、溶媒２６の質量をＣ２６としたときに、（Ｃ１／Ｃ２６）×１００の算出式で求めた百分率である。
　各実施例で得られた不織布１０について、破断伸度を求め、またファイバ片の脱離を評価した。破断伸度は前述の方法で求めた。求めた破断伸度は表１に示す。ファイバ片の脱離は下記の方法で評価した。
　得られた不織布１０から直径４７ｍｍの円形のサンプルを切り出した。このサンプルを、ステンレスラインホルダー（アドバンテック東洋株式会社製、ＫＳ－４７）に取り付け、その下流側にメンブレンフィルタ（アドバンテック東洋株式会社製、Ａ０８０Ｐ０４７Ａ）をセットし、超純水１Ｌ（リットル）を通過させた。通水後のメンブレンフィルタ上のファイバ片の残存状態を目視で観察し、下記の基準でファイバ片の脱離評価とした。ＡとＢとは合格、Ｃは不合格である。評価結果は表１に示す。
　Ａ；ファイバ片が全く認められなかった。
　Ｂ；ファイバ片が認められたものの、その量は極めて微量であり実用上問題のないレベルであった。
　Ｃ；ファイバ片が多量に認められた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　さらに、実施例１で得られた不織布１０を使用し、遺伝子検査を行った。具体的には、実施例１で得られた不織布１０によりヒト全血をろ過した後、不織布１０上に残った白血球細胞を使用し、特許４０５８５０８号公報の明細書段落［００５７］～［００６１］に記載される方法に従って遺伝子検査を行った。その結果、特許４０５８５０８号公報に記載される実施例と同様の結果が得られた。
　　［比較例１］～［比較例２］
　表１に示す条件で不織布を製造し、比較例１～２とした。印加電圧は４０Ｖとし、距離Ｌは１５０ｍｍとした。
　実施例と同様の方法及び基準で、破断伸度を求め、ファイバ片の脱離を評価した。評価結果は表１に示す。
　１０　　不織布
　１０Ａ　第１表面
　１１　　ファイバ
　１３　　空隙
　１５　　セルロース系ポリマー
　２０　　不織布製造設備
　２１　　溶液調製部
　２２　　不織布製造装置
　２５　　溶液
　２６　　溶媒
　２６ａ　第１化合物
　２６ｂ　第２化合物
　２７ａ～２７ｃ　ノズル
　２８　　支持体
　３３ａ～３３ｃ　配管
　３８　　ポンプ
　４１　　保持部材
　４２　　ノズルユニット
　４５　　チャンバ
　４５ａ　湿度調整機構
　５０　　集積部
　５１　　電源
　５２　　コレクタ
　５３　　テイラーコーン
　５６　　コレクタ回転部
　５７　　支持体供給部
　５７ａ　送出軸
　５８　　支持体巻取部
　６０　　モータ
　６１，６２　ローラ
　６３　　支持体ロール
　６４　　巻芯
　６７　　巻取軸
　６８　　巻芯
　６９　　紡糸ジェット
　Ｄ１　径
　Ｚ　　厚み方向
　Ｌ　　距離

Claims (12)

  1. 　複数のファイバで形成された不織布において、
    　前記複数のファイバの平均径が０．１０μｍ以上５．００μｍ以下の範囲内であり、
    　空隙率が少なくとも９０％であり、
    　平均孔径が０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であり、
    　破断伸度が少なくとも１０％である不織布。
  2. 　前記ファイバは、セルロース系ポリマーで形成されている請求項１に記載の不織布。
  3. 　前記セルロース系ポリマーはセルロースアシレートである請求項２に記載の不織布。
  4. 　前記セルロースアシレートは、セルロースアセテートプロピオネートと、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のいずれかである請求項３に記載の不織布。
  5. 　溶媒にファイバ材が溶解している溶液とコレクタとの間に電圧を印加し、前記溶液を前記コレクタに誘引することにより、ファイバで形成した不織布を製造する不織布製造方法において、
    　前記溶媒は、アルコールを少なくとも１０％の質量割合で含有する混合物である不織布製造方法。
  6. 　前記アルコールは、メタノールとエタノールとのいずれかである請求項５に記載の不織布製造方法。
  7. 　前記溶媒は、前記アルコールよりも沸点が低い液体を含有する請求項５または６に記載の不織布製造方法。
  8. 　前記溶媒は、前記液体を前記アルコールと同じ質量割合でまたは前記アルコールよりも高い質量割合で含有する請求項７に記載の不織布製造方法。
  9. 　前記液体は、ジクロロメタンとクロロホルムとアセトンとのいずれかである請求項７または８に記載の不織布製造方法。
  10. 　前記ファイバ材は、セルロース系ポリマーである請求項５ないし９のいずれか１項に記載の不織布製造方法。
  11. 　前記セルロース系ポリマーは、セルロースアシレートである請求項１０に記載の不織布製造方法。
  12. 　前記セルロースアシレートは、セルロースアセテートプロピオネートと、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のいずれかである請求項１１に記載の不織布製造方法。
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