特許 7047121 不織布製造方法及び設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-25

(45)【発行日】2022-04-04

(54)【発明の名称】不織布製造方法及び設備

(51)【国際特許分類】

   D04H 1/728 20120101AFI20220328BHJP

   D04H 1/425 20120101ALI20220328BHJP

   D01D 5/04 20060101ALI20220328BHJP

【ＦＩ】

D04H1/728

D04H1/425

D01D5/04

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020548031

(86)(22)【出願日】2019-07-12

(86)【国際出願番号】 JP2019027777

(87)【国際公開番号】W WO2020059267

(87)【国際公開日】2020-03-26

【審査請求日】2021-03-30

(31)【優先権主張番号】P 2018174076

(32)【優先日】2018-09-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001988

【氏名又は名称】特許業務法人小林国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】谷口 幸助

【審査官】長谷川 大輔

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１１－５００９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２０１８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５１８２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１９１４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５０５２２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｄ０１Ｄ１／００－１３／０２

Ｄ０４Ｈ１／００－１８／０４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポリマーと溶媒とを含有する帯電させた溶液を、前記溶液と逆極性に帯電させたまたは電位をゼロにした長尺のコレクタに誘引することにより、前記ポリマーで形成されたファイバを不織布として捕集する不織布製造方法において、
長尺の前記コレクタを長手方向に移動させ、
前記コレクタの下に配された第１の前記溶液に接しながら回転し、導体で形成された第１回転導体により、前記第１の溶液を帯電することにより、移動中の前記コレクタに第１の前記ファイバで構成された第１層を形成する第１層形成工程と、
前記コレクタの移動方向における前記第１の溶液よりも下流で前記コレクタの下に配された第２の前記溶液に接しながら回転し、導体で形成された第２回転導体により、前記第２の溶液を帯電することにより、第２の前記ファイバで構成された第２層を前記第１層に重ねた状態に形成する第２層形成工程と、
前記第１層と前記第２層とを備える前記不織布を前記コレクタから剥がす剥ぎ取り工程と
を有し、
前記第１の溶液は前記第２の溶液よりも前記ポリマーの濃度が高い不織布製造方法。

【請求項2】

前記第１の溶液と前記第２の溶液との前記濃度の差は少なくとも１％である請求項１に記載の不織布製造方法。

【請求項3】

前記第１回転導体と前記第２回転導体とは、前記コレクタからの距離が同じである請求項１または２に記載の不織布製造方法。

【請求項4】

前記第１回転導体と前記第２回転導体とは、前記コレクタとの電位差が同じである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の不織布製造方法。

【請求項5】

前記第１回転導体は、回転中心から周縁までの距離が一定である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の不織布製造方法。

【請求項6】

前記第１回転導体は、周縁に複数の突起を備え、前記複数の突起の頂点は回転中心からの距離が同じである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の不織布製造方法。

【請求項7】

前記ポリマーは、セルローストリアセテートと、セルロースジアセテートと、セルロースプロピオネートと、セルロースブチレートと、セルロースアセテートプロピオネートと、ニトロセルロースと、エチルセルロースと、カルボキシメチルエチルセルロースとの少なくともいずれかである請求項１ないし６のいずれか１項に記載の不織布製造方法。

【請求項8】

前記溶媒は、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸メチル、アセトンの少なくともいずれかを含有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の不織布製造方法。

【請求項9】

ポリマーと溶媒とを含有する帯電させた溶液を、前記溶液と逆極性に帯電させたまたは電位をゼロにしたコレクタに誘引することにより、前記ポリマーで形成されたファイバを不織布として捕集する不織布製造設備において、
長尺の前記コレクタと、
前記コレクタを長手方向に移動させる移動機構と、
第１の前記溶液が収容され、前記コレクタの下に配される第１容器と、
前記第１の溶液に接しながら回転し、導体で形成された第１回転導体と、
第２の前記溶液が収容され、前記コレクタの移動方向における前記第１容器よりも下流、かつ、前記コレクタの下に配される第２容器と、
前記第２容器内の前記第２の溶液に接しながら回転し、導体で形成された第２回転導体と、
前記第１回転導体及び前記第２回転導体と、前記コレクタとに電位差を生じさせる電位差発生器と、
を備え、
前記第１の溶液は前記第２の溶液よりも前記ポリマーの濃度が高い不織布製造設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、不織布製造方法及び設備に関する。

【背景技術】

【0002】

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ファイバにより形成されている不織布がある。こうした極めて細いファイバで形成されている不織布の製造方法としては、電界紡糸法（エレクトロスピニング法、あるいはエレクトロデポジション法と呼ばれることもある）を利用した方法が知られている。この方法は、例えばノズルとコレクタと電圧印加部とを有する電界紡糸装置を用いて行われ、電圧印加部によりノズルとコレクタとの間に電圧を印加する。これにより、例えば、ノズルをプラス、コレクタをマイナスに帯電させる。電圧を印加した状態で、ファイバの素材（以下、ファイバ材と称する）が溶媒に溶解した溶液を、ノズルの開口から出す。ノズルから出た溶液は、コレクタに誘引される間にファイバを形成し、このファイバがコレクタ上に不織布として捕集される。

【0003】

ノズルを用いた場合には、上記の開口で、溶液に溶けていたファイバ材が固化してしまい、開口が閉塞してしまうことがある。そのため、ファイバを連続して形成する時間には限界がある。その結果、不織布を連続して製造するにも限界がある。

【0004】

コレクタに形成した不織布を使用に供する場合には、不織布をコレクタから剥ぎ取る。しかし、不織布を剥ぎ取る場合に、不織布とコレクタとの接着力が強すぎ、そのため、一部がコレクタに剥ぎ残ったり、不織布が破断してしまうことがある。こうした剥ぎ取り性に関して、例えば特許文献１には、電界紡糸法において、溶液が飛び出す部分とコレクタとの間の距離を調整することにより、不織布とコレクタとの接着力を調整できることが記載されている。特許文献１は、回転軸と円板とからなる回転部材を、ファイバ材が溶けている溶液に接触させ、回転部材を回転させることにより、円板の側面全体に溶液がコーティングされた状態にしている。また、回転部材から溶液を飛翔させる手法は、特許文献２にも記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－２２７６２９号公報

【文献】特表２００７－５０５２２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１及び特許文献２の手法は、ノズルを用いないので、ファイバを長時間の連続できる点でメリットがある。しかし、特許文献１及び特許文献２の手法において、特許文献１に記載されるようにコレクタからの剥ぎ取り性を向上するために、回転部材とコレクタとの距離を調整する場合には、目的とする不織布を得るための条件を見つけることが容易ではない。回転部材とコレクタとの距離は、ファイバの径、及び、不織布におけるファイバ同士の密着力などに大きな影響があるからである。このように、剥ぎ取り性を向上させつつ目的とする不織布を得るための条件を見つけることは、特許文献１及び特許文献２の手法においても容易ではない。

【0007】

そこで本発明は、コレクタからの剥ぎ取り性を向上し、かつ、不織布をより長時間連続して製造する不織布製造方法及び設備を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の不織布製造方法は、第１層形成工程と、第２層形成工程と、剥ぎ取り工程とを有し、長尺のコレクタを長手方向に移動させ、ポリマーと溶媒とを含有する帯電させた溶液を、この溶液と逆極性に帯電させたまたは電位をゼロにしたコレクタに誘引することにより、ポリマーで形成されたファイバを不織布として捕集する。第１層形成工程は、コレクタの下に配された第１の溶液に接しながら回転し、導体で形成された第１回転導体により、第１の溶液を帯電することにより、移動中のコレクタに第１のファイバで構成された第１層を形成する。第２層形成工程は、コレクタの移動方向における第１の溶液よりも下流でコレクタの下に配された第２の溶液に接しながら回転し、導体で形成された第２回転導体により、第２の溶液を帯電することにより、第２のファイバで構成された第２層を第１層に重ねた状態に形成する。剥ぎ取り工程は、第１層と第２層とを備える不織布をコレクタから剥がす。第１の溶液は第２の溶液よりもポリマーの濃度が高い。

【0009】

第１の溶液と第２の溶液との濃度の差は少なくとも１％であることが好ましい。

【0010】

第１回転導体と第２回転導体とは、コレクタからの距離が同じであることが好ましい。

【0011】

第１回転導体と第２回転導体とは、コレクタとの電位差が同じであることが好ましい。

【0012】

第１回転導体は、回転中心から周縁までの距離が一定であることが好ましい。

【0013】

第１回転導体は、周縁に複数の突起を備え、複数の突起の頂点は回転中心からの距離が同じであることが好ましい。

【0014】

上記ポリマーは、セルローストリアセテートと、セルロースジアセテートと、セルロースプロピオネートと、セルロースブチレートと、セルロースアセテートプロピオネートと、ニトロセルロースと、エチルセルロースと、カルボキシメチルエチルセルロースとの少なくともいずれかであることが好ましい。

【0015】

上記溶媒は、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸メチル、アセトンの少なくともいずれかを含有することが好ましい。

【0016】

本発明の不織布製造設備は、長尺のコレクタと、移動機構と、第１容器と、第１回転導体と、第２容器と、第２回転導体と、電位差発生器とを備え、ポリマーと溶媒とを含有する帯電させた溶液を、この溶液と逆極性に帯電させたまたは電位をゼロにしたコレクタに誘引することにより、ポリマーで形成されたファイバを不織布として捕集する。移動機構は、コレクタを長手方向に移動させる。第１容器は、第１の溶液が収容され、コレクタの下に配される。第１回転導体は、第１の溶液に接しながら回転し、導体で形成されている。第２容器は、第２の溶液が収容され、コレクタの移動方向における第１容器よりも下流、かつ、コレクタの下に配される。第２回転導体は、第２容器内の第２の溶液に接しながら回転し、導体で形成されている。電位差発生器は、第１回転導体及び第２回転導体と、コレクタとに電位差を生じさせる。上記の第１の溶液は上記の」第２の溶液よりもポリマーの濃度が高い。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、コレクタからの剥ぎ取り性を向上し、かつ、不織布をより長時間連続して製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】不織布製造設備の概略図である。

【図2】第１回転導体の説明図である。

【図3】不織布製造設備の概略図である。

【図4】第１回転導体及び第２回転導体の説明図である。

【図5】回転板の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１は、本発明の一実施形態である不織布製造設備１０の概略図であり、不織布１１を連続的に製造するためのものである。不織布１１は、例えば、ワイピングクロス、フィルタ、あるいは傷口などにあてる医療用不織布（ドレープと呼ばれる）などとして利用可能である。

【0020】

不織布１１は径が互いに異なる２種類のナノファイバ１２で形成されており、第１層１１ａと第２層１１ｂとが厚み方向に重なった２層構造となっている。第１層１１ａは、相対的に径が大きい一方の第１のファイバ１２ａで構成されている。第２層１１ｂは、相対的に径が小さい第２のファイバ１２ｂで構成されている。なお、第１のファイバ１２ａと第２のファイバ１２ｂとを区別しない場合には、これらをまとめてナノファイバ１２と称する。

【0021】

第１層１１ａは、後述の帯電ベルト１３の表面に直接形成され、第２層１１ｂは第１層１１ａの帯電ベルト１３側とは反対側の表面に形成される。この例では第１層１１ａに重なる層は、第２層１１ｂの１層のみであるが、第２層１１ｂの表面にさらに別の層が形成されていてもよい。不織布はこのように２層構造に限定されず、例えば、径が異なる３種以上のナノファイバ１２で形成されていてもよい。なお、帯電ベルト１３は、ナノファイバ１２を不織布１１として捕集するコレクタの一例である。帯電ベルト１３は、長尺に形成されており、この例では環状の無端ベルトとされ、長手方向に移動する。製造された不織布１１は、この帯電ベルト１３から剥ぎ取られた後に、前述のような各用途に用いられる。

【0022】

第１のファイバ１２ａは、第２のファイバ１２ｂの径をＤｂとするときに、１×Ｄｂより大きく３×Ｄｂ以下の範囲内の径Ｄａをもつ。第２のファイバ１２の径Ｄｂは、５０ｎｍ以上３０００ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。

【0023】

ナノファイバ１２は電界紡糸法により、ナノファイバ材であるポリマーが溶媒に溶けた溶液から形成される。第１のファイバ１２ａを形成する溶液を第１の溶液１６とし、第２のファイバ１２ｂを形成する溶液を第２の溶液１７とする。不織布製造設備１０は、第１の溶液１６を収容する第１容器２１と、第２の溶液１７を収容する第２容器２２とを備える。第１容器２１と第２容器２２とは、帯電ベルト１３の下に配されている。第２容器２２は、帯電ベルト１３の移動方向における第１容器２１よりも下流に配される。したがって、第２の溶液１７は、帯電ベルト１３の移動方向における第１の溶液１６よりも下流に位置する。

【0024】

第１の溶液１６と第２の溶液１７とが含有するポリマーとしては、熱可塑性樹脂が好ましく、中でも、セルロース系ポリマーであることが好ましい。セルロース系ポリマーとしては、セルローストリアセテート（以下、ＴＡＣと称する）と、セルロースジアセテートと、セルロースプロピオネートと、セルロースブチレートと、セルロースアセテートプロピオネートと、ニトロセルロースと、エチルセルロースと、カルボキシメチルエチルセルロースとの少なくともいずれかであることが好ましい。これらのポリマーを用いた場合には、比較的蒸発しやすい溶媒を用いることができるから、形成できるナノファイバ１２の径の自由度が大きい。すなわち、径が小さい（細い）ナノファイバ１２を他のポリマーと同様に形成することができるし、径が大きい（太い）ナノファイバ１２も形成しやすい。そのため、用途に応じた不織布１１が製造しやすい。また、これらのポリマーを用いた場合には、帯電ベルト１３からの後述の剥ぎ取り性の向上がより顕著である。

【0025】

第１の溶液１６と第２の溶液１７とが含有するポリマーは、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。本例では、第１の溶液１６と第２の溶液１７とには同じポリマーを用いている。

【0026】

第１の溶液１６と第２の溶液１７とが含有する溶媒は、ファイバ材としてのポリマーを溶かすことができる液体の化合物であれば特に限定されない。ポリマーが、上記のセルロース系ポリマーである場合には、比較的低温でも蒸発しやすい溶媒を用いる方が、ナノファイバ１２の径を細くも太くも調整しやすい観点では好ましい。このような溶媒としては、ジクロロメタン（以下、ＤＣＭと称する）と、クロロホルムと、酢酸メチルと、アセトンとの少なくともいずれが挙げられる。また、溶媒は、複数の化合物の混合物であってもよい。混合物としては、ＤＣＭとクロロホルムと酢酸メチルとアセトンとの少なくともいずれかひとつに、メタノール（以下、ＭｅＯＨと称する）と、エタノールと、Ｎ,Ｎ-ジメチルホルムアミドとのいずれかを混合した混合物が好ましい。なお、後述のように飛翔させた第１の溶液１６と第２の溶液１７との蒸発速度を調整しやすい観点では、溶媒は混合物である方が好ましい。

【0027】

第１の溶液１６と第２の溶液１７との溶媒は、互いに同じでもよいし、異なっていてもよい。第１の溶液１６と第２の溶液１７との溶媒は、共通成分を含有していることが好ましい。本例では、第１の溶液１６と第２の溶液１７との溶媒を、混合物とし、互いに同じ処方（成分、及び各成分の配合比率）としている。

【0028】

第１の溶液１６は、第２の溶液１７よりもポリマーの濃度が高い。第１の溶液１６と第２の溶液１７とのポリマーの濃度の差は少なくとも１％であること、すなわち１％以上であることが好ましい。ポリマーの濃度の差は、１％以上１０％以下の範囲内であることがより好ましく、１％以上５％以下の範囲内であることがさらに好ましい。

【0029】

不織布製造設備１０は、導体で形成された第１回転導体２３及び第２回転導体２４を備える。第１回転導体２３及び第２回転導体２４は、第１の溶液１６及び第２の溶液１７を帯電させ、糸状に飛翔させるためのものである。第１回転導体２３と第２回転導体とは回転機構２７を有する。第１回転導体２３は、上部が開放された第１容器２１に設けられる。第１回転導体２３は、回転機構２７ａにより回転する回転軸２３ａと、回転軸２３ａに固定された真円の円板２３ｂとを有する。円板２３ｂの中央には円形の開口２３ｏが形成されており、開口２３ｏと回転軸２３ａとは嵌め合された状態で固定されている。これにより、円板２３ｂは回転軸２３ａと一体に周方向に回転する。円板２３ｂは、少なくとも周縁の一部が第１の溶液１６の液面から出た状態に、配される。これにより、第１回転導体２３は第１の溶液１６に接しながら、回転する。回転することにより、第１の溶液１６の液面から出た円板２３ｂの少なくとも周縁は第１の溶液１６が付着した状態になる。

【0030】

回転軸２３ａと円板２３ｂとの両方が導体で形成されており、回転軸２３ａが電圧印加部２８に接続している。電圧印加部２８により電圧を印加された場合に、第１の溶液１６は、第１の極性に帯電した状態となる。

【0031】

この例の第１回転導体２３の個数は、１個であるが、帯電ベルト１３の移動方向に複数を並べた状態に配してもよい。第１回転導体２３を複数設ける場合には、ひとつの第１容器２１に、複数の第１回転導体２３を配してもよいし、帯電ベルト１３の移動方向に複数の第１容器２１を並べた状態に設け、各第１容器２１に第１回転導体２３を設けてもよい。

【0032】

第２回転導体２４は、上部が開放された第２容器２２に設けられる。第２回転導体２４は、第１回転導体２３と同様に構成されており、すなわち、回転機構２７ａにより回転する回転軸２４ａと、回転軸２４ａに固定された真円の円板２４ｂとを有する。円板２４ｂの中央には円形の開口２４ｏが形成されており、開口２４ｏと回転軸２４ａとは嵌め合された状態で固定されている。これにより、円板２４ｂは回転軸２４ａと一体に周方向に回転する。円板２４ｂは、少なくとも周縁の一部が第２の溶液１７の液面から出た状態に、配される。これにより、第２回転導体２４は第２の溶液１７に接しながら、回転する。回転することにより、第２の溶液１７の液面から出た円板２４ｂの周縁は第２の溶液１７が付着した状態になる。

【0033】

回転軸２４ａと円板２４ｂとの両方が導体で形成しており、回転軸２４ａが電圧印加部２８に接続している。電圧印加部２８に対して、回転軸２４ａと回転軸２３ａとは並列接続となっている。電圧印加部２８により電圧が印加された場合には、液面から出た円板２４ｂの周縁に付着している第２の溶液１７も、第１の溶液１６と同極性である第１の極性に帯電した状態となる。

【0034】

第１回転導体２３と第２回転導体２４との素材である上記導体としては、第１の溶液１６及び第２の溶液１７に用いられている溶媒に対して耐食性があり、かつ、導電性のある金属材料を用いる。後述の実施例では、第１の溶液１６及び第２の溶液１７の溶媒成分にＤＣＭを用いており、そのため、ＤＣＭに対する耐食性と導電性との両観点から、上記導体として、ステンレス鋼を用いている。上記導体は、ステンレス鋼に限定されず、例えば、米国ヘインズ社のハステロイ（登録商標）、チタン合金、鉄鋼、銅を好ましく用いることができる。なお、上記ハステロイ（登録商標）はニッケル基合金（ニッケルにモリブデン及び／またはクロムなどを加えた合金）である。

【0035】

この例では、１つの第２容器２２に、３個の第２回転導体２４を設けており、これらは帯電ベルト１３の移動方向に並んで配してある。ただし、第２容器２２を帯電ベルト１３の移動方向に３個並べた状態に設け、各第２容器２２に第２回転導体２４を設けてもよい。このように、１つの第２容器２２に設ける第２回転導体２４の個数は、特に限定されない。また、第２回転導体２４の個数も本例の３個に限定されず、１個、２個、または４個以上であってよい。

【0036】

電圧印加部２８が回転軸２３ａ，２４ａに接続している場合には、回転軸２３ａ，２４ａと円板２４ｂとは電気的に接続していればよい。したがって、回転軸２３ａ，２４ａと円板２４ｂとの各全体が導体で形成されている必要はない。

【0037】

不織布製造設備１０は、さらに、捕集部３２と、前述の電圧印加部２８とを備える。捕集部３２は、前述の帯電ベルト１３と、移動機構３３と、巻取部３４と、ローラ３５とを有する。帯電ベルト１３は、金属製の帯状物を環状に形成したものである。帯電ベルト１３は、電圧印加部２８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おり、例えばステンレス製とされる。

【0038】

移動機構３３は、一対のローラ３７，３８と、モータ４１などから構成されている。帯電ベルト１３は、一対のローラ３７，３８に水平に掛け渡されている。一方のローラ３７，３８のそれぞれの軸には紡糸室４２の外に配されたモータ４１が接続されており、ローラ３７，３８を所定速度で回転させる。この回転により帯電ベルト１３は長手方向に移動し、ローラ３７とローラ３８との間で循環する。本実施形態においては、帯電ベルト１３の移動速度は、１０ｃｍ／時としているが、これに限定されない。なお、一対のローラ３７，３８の一方のみをモータ４１により回転させてもよい。

【0039】

電圧印加部２８は、第１回転導体２３及び第２回転導体２４と、帯電ベルト１３とに電位差を生じさせる電位差発生器の一例である。電圧印加部２８は、第１回転導体２３及び第２回転導体２４と、帯電ベルト１３とに接続しており、これらに電圧を印加する。これにより、第１回転導体２３及び第２回転導体２４を第１の極性に帯電させ、帯電ベルト１３を第１の極性と逆極性の第２の極性に帯電させる。第１の溶液１６は、帯電した第１回転導体２３の円板２３ｂに接触することにより第１の極性に帯電する。そして、回転している円板２３ｂに付着した第１の溶液１６は、第１の溶液１６の液面よりも上の位置で、第２の極性に帯電している帯電ベルト１３に誘引され、帯電ベルト１３へ向けて糸状に飛翔する。第２の溶液１７も同様に、帯電した第２回転導体２４の円板２４ｂに接触することにより第１の溶液１６と同じく第１の極性に帯電し、帯電した状態で第２の溶液１７の液面上の円板２４ｂから帯電ベルト１３へ向けて糸状に飛翔する。

【0040】

第１回転導体２３及び第２回転導体２４から第１の溶液１６及び第２の溶液１７を飛翔させるから、長時間安定的にナノファイバ１２を形成することができる。例えば、ノズル方式のように固化したポリマーによってノズルが閉塞されることはない。また、第１回転導体２３及び第２回転導体２４は、第１容器２１及び第２容器２２に収容されている第１の溶液１６及び第２の溶液１７に繰り返し浸されることにより、ポリマーの固化が抑えられ、微量に固化した場合でも溶解する。長時間安定的にナノファイバ１２を形成できるから、不織布１１をより長尺に形成したり、厚みをより大きくした不織布１１を製造することができる。

【0041】

移動中の帯電ベルト１３には、まず、帯電ベルト１３の移動方向において第２の溶液１７よりも上流側に位置する第１の溶液１６から形成された第１のファイバ１２ａが捕集され、堆積し、第１層１１ａが形成される（第１層形成工程）。次に、第２の溶液１７から形成された第２のファイバ１２ｂが第１層１１ａに捕集され、堆積し、第２層１１ｂは第１層１１ａに重ねた状態に形成される（第２層形成工程）。このようにして、第１のファイバ１２ａ及び第２のファイバ１２ｂが不織布１１として捕集される。なお、図１においては、一対のローラ３７，３８のうち、紙面左側の一方をローラ３７とし、右側の他方をローラ３８としており、ローラ３７からローラ３８へ向かう帯電ベルト１３に対して、不織布１１を形成している。

【0042】

第２層１１ｂは、不織布１１としての目的とする機能を担う層である。そのため、第２層１１ｂを構成する第２のファイバ１２ｂは、目的とする機能に応じた径に設定する。例えば、目的とする機能に応じて例えば空隙率がより大きな不織布１１とする場合には、第２層１１ｂを構成する第２のファイバ１２ｂをより細く形成する。しかし、帯電ベルト１３に接したナノファイバ１２が細いほど、不織布と帯電ベルトの接着力が強くなり、そのため、不織布を後述の通り剥ぎ取る場合に不織布が破断したり、帯電ベルト１３に剥ぎ残りが発生しやすい。

【0043】

この点、本例では、第１の溶液１６は、第２の溶液１７よりもポリマーの濃度が高くされており、そのため、第１のファイバ１２ａが、第２のファイバ１２ｂよりも太く形成される。その結果、第１のファイバ１２ａで第１層１１ａが帯電ベルト１３に接した状態に形成されるから、帯電ベルト１３との接着力が低減された不織布１１が得られる。したがって、不織布１１を剥ぎ取る場合に、不織布１１はより弱い力で剥ぎ取ることができ、不織布１１は破断が抑えられ、帯電ベルト１３上の剥ぎ残りも抑えられる。このように、第２の溶液１６よりもポリマーの濃度が高い第１の溶液１６を、第２の溶液１７よりも先に紡糸することで、以上のように剥ぎ取り性が向上する。この方法によると、例えば後述の距離Ｌ１を調整しなくても、予め第１の溶液１６を第２の溶液１７よりも高い濃度に調製しておくだけで、剥ぎ取り性が向上する。

【0044】

剥ぎ取り性を向上させる目的のみで第１層１１ａを形成する場合には、上記のように第２層１１ｂは不織布１１としての目的とする機能を担ういわゆる不織布本体であるから、第２層１１ｂが不織布１１のうちの大部分を占める厚みとされる。剥ぎ取り性の向上目的の観点では、第１層１１ａは、少なくとも０．０２ｍｍの厚みで、すなわち０．０２ｍｍ以上の厚みで形成すれば確実であり、後述の実施例では０．０２ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の範囲内にしてある。

【0045】

第１層１１ａには、剥ぎ取り性の向上に加えて、不織布１１としての目的とする機能を担わせることもできる。その場合には、第１層１１ａの厚みは、第２層１１ｂと同じ、または第２層１１ｂよりも大きくしてもよい。

【0046】

第１の溶液１６と第２の溶液１７とのポリマーの濃度の差が少なくとも１％であるから、上記の剥ぎ取り性の向上は、より確実である。第１の溶液１６と第２の溶液１７との溶媒は、共通成分を含有していることから、第１のファイバ１２ａと第２のファイバ１２ｂとを形成する条件を互いに同じくしても、第１のファイバ１２ａと第２のファイバ１２ｂとを径が互いに異なる態様に形成しやすい。本例ではさらに、互いに同じ処方、すなわち成分及び各成分の配合比率が等しい混合物を、第１の溶液１６と第２の溶液１７との溶媒にしているから、その効果はより顕著である。

【0047】

第１回転導体２３と第２回転導体２４のそれぞれとは、電圧印加部２８に対し並列接続となっている。これにより円板２３ｂと円板２４ｂとは電位が等しくなるから、第１の溶液１６と第２の溶液１７との電位も等しくなり、そのため、帯電ベルト１３との電位差が互いに等しくなる。その結果、第１の溶液１６と第２の溶液１７とのポリマーの濃度差がより確実にファイバ１２の径の差として作用する。

【0048】

ローラ３５は、帯電ベルト１３と巻取部３４との間に設けられ、巻取部３４に向かう不織布１１を支持する。これにより、不織布１１は、帯電ベルト１３から一定の位置で安定的に剥ぎ取られる（剥ぎ取り工程）。前述の紡糸室４２は、例えば、第１容器２１と、第２容器２２と、捕集部３２の一部などを収容している。紡糸室４２は、密閉可能に構成されることにより溶媒ガスなどが外部に洩れることを防止している。溶媒ガスは、第１の溶液１６及び第２の溶液１７の溶媒が気化したものである。

【0049】

巻取部３４は巻取軸４５を有する。巻取軸４５はモータ（図示無し）により回転され、これにより、巻取軸４５にセットされる巻芯４６に、不織布１１が巻き取られる。連続的に製造されることにより得られた長尺の不織布１１は、用途に応じたサイズ及び形状にカットされ、使用に供される。

【0050】

電圧印加部２８により印加する電圧は、５ｋＶ以上１００ｋＶ以下の範囲内であることが好ましい。５ｋＶ以上であることにより、５ｋＶ未満である場合に比べて、帯電ベルト１３に第１の溶液１６及び第２の溶液１７が誘引されやすい。１００ｋＶ以下であることにより、１００ｋＶよりも大きい場合に比べて、第１回転導体２３及び第２回転導体２４と帯電ベルト１３との間の紡糸空間において、第１の溶液１６及び第２の溶液１７が液滴を形成してしまうことがより確実に抑制される。そのため、不織布へのビーズ（微小球）の混入が防がれる。

【0051】

電圧印加部２８により印加する電圧は、１０ｋＶ以上８０ｋＶ以下の範囲内であることがより好ましく、２０ｋＶ以上６０ｋＶ以下の範囲内であることがさらに好ましく、３０ｋＶ以上５０ｋＶ以下の範囲内であることが特に好ましい。

【0052】

本実施形態では第１回転導体２３及び第２回転導体２４をプラス（＋）に帯電させ、帯電ベルト１３をアースすることにより電位をゼロにしているが、帯電ベルト１３は第１回転導体２３及び第２回転導体２４とは逆極性のマイナス（－）に帯電させてもよい。また、第１回転導体２３及び第２回転導体２４をマイナス、帯電ベルト１３をマイナスに帯電させてもよい。また、ローラ３７からローラ３８へ向かう帯電ベルト１３の不織布１１が形成される表面とは反対側の表面にイオン風を吹き付けるイオン風供給装置を電位差発生器として設けてもよい。イオン風供給装置は、電圧印加部２８の代わりに用いてもよいし、電圧印加部２８と併用してもよい。これにより、帯電ベルト１３を第２の極性に帯電させたり、電位調整を行うことができる。

【0053】

第１回転導体２３及び第２回転導体２４とは、帯電ベルト１３からの距離Ｌ１（図２参照）が、互いに等しいことが好ましく、本例でもそのようにしている。距離Ｌ１は、この例では、円板２３ｂ，２４ｂと、帯電ベルト１３との距離である。なお、図２においては、距離Ｌ１を第１回転導体２３のみで示してあるが、第２回転導体２４についても同じである。第１回転導体２３及び第２回転導体２４とは距離Ｌ１が互いに等しいから、帯電ベルト１３との電位差も互いに等しくなる。その結果、第１の溶液１６と第２の溶液１７とのポリマーの濃度差がより確実にファイバ１２の径の差として作用する。

【0054】

距離Ｌ１は、ファイバ材であるポリマーと溶媒２６との種類、及び、第１の溶液１６と第２の溶液１７とにおけるポリマーの濃度等によって適切な値が異なるが、５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内が好ましく、本実施形態では１５０ｍｍとしている。

【0055】

第１回転導体２３は、図２に示すように、第１の溶液１６の飛翔元である円板２３ｂの一部が、第１容器２１に収容されている第１の溶液１６の液面から出た状態に、配されていればよい。これにより、第１の溶液１６が回転する円板２３ｂに連続して塗布され、かつ、帯電ベルト１３との電位差が確実に維持された状態となるから、連続した飛翔がより確実になる。第２回転導体２４についても同様である。

【0056】

ここで、円板２３ｂの径をＤ１とし、第１の溶液１６の液面から円板２３ｂの最も上の位置までの距離をＤ２とし、液面から円板２３ｂの最も下の位置までの距離をＤ３とする。距離Ｄ３を径Ｄ１で除算した比Ｄ３／Ｄ１は、０．００１以上１未満の範囲内であることが好ましい。比Ｄ３／Ｄ１が０．００１以上であることにより０．００１未満である場合に比べて、第１のファイバ１２ａが形成されるに十分な第１の溶液１６が円板２３ｂに供給される。比Ｄ３／Ｄ１が１未満であることにより、１以上である場合に比べて、単位時間あたりのナノファイバ１２の形成量が大きく、かつ、帯電ベルト１３との電位差が確実に維持された状態となる。

【0057】

比Ｄ３／Ｄ１は、０．０１以上０．８以下の範囲内であることがより好ましく、０．１以上０．７以下の範囲内であることがさらに好ましく、０．３以上０．６以下の範囲内であることが特に好ましい。第２回転導体２４についても同様である。

【0058】

円板２３ｂは、前述の通り真円であるから、回転中心ＣＲから周縁までの距離Ｄ４が一定である。そのため、回転中の円板２３ｂと帯電ベルト１３との距離は一定に維持されから、第１のファイバ１２ａが安定的に連続して形成される。円板２４ｂについても同様である。

【0059】

第１回転導体２３と第２回転導体２４とは第１回転導体２３と同様に構成されている。そこで、図３においては、第１回転導体２３を図示し、第１回転導体２３について図３を参照しながら説明し、第２回転導体２４については説明を略す。図３に示すように、第１回転導体２３は、回転軸２３ａに円板２３ｂが複数設けられた構成であることが、不織布１１をより大きな幅に製造する観点ではより好ましい。第１回転導体２３は、回転軸２３ａの長手方向を帯電ベルト１３の幅方向に一致した状態で配されている。しかし、第１回転導体２３は、回転軸２３ａの長手方向を帯電ベルト１３の幅方向に交差（ただし直交を除く）した状態で配されてもよい。

【0060】

図３には、回転軸２３ａに設けられた円板２３ｂを、便宜上５個として描いてあるが、円板２３ｂの数は本例では１５個としており、特に限定されない。円板２３ｂ同士のピッチＰ１は、帯電ベルト１３と第１回転導体２３との電位差の設定値に応じて決めることが好ましく、例えば２ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。円板２３ｂの厚みは円板２３ｂ同士が接触しない厚みとし、例えば１ｍｍまたは１ｍｍに満たない厚みであってもよく、本例では１ｍｍとしている。ピッチＰ１が２ｍｍ以上であることにより、第１のファイバ１２ａが、個々の円板２３ｂから、より確実に飛翔する。ピッチＰ１が５０ｍｍ以下であることにより、第１層１１ａの厚みむらがより確実に抑えられる。なお、ピッチＰ１は、隣り合う円板２３の厚み方向における中央同士の距離である。

【0061】

図４に示すように、回転軸２３ａと、複数の回転軸２４ａとのそれぞれとは、互いに平行とされていることが好ましく、本例でもそのようにしてある。なお、互いのなす角が５°以内であれば、平行とみなしている。また、この例では、円板２３ｂと円板２４ｂとが、帯電ベルト１３の移動方向において直線上に並ぶ態様で第１回転導体２３と複数の第２回転導体２４とが配されているが、円板２３ｂと各第２回転導体２４の円板２４ｂとは帯電ベルト１３の移動方向において直線上に並んでいなくても構わない。

【0062】

帯電ベルト１３の移動方向において隣り合う回転軸２３ａ，２４ａ同士の各ピッチＰ２は、互いに同じであってもよいし、異なっていても構わない。ひとつの第２容器２２内に設けられている複数の回転軸２４ａ同士のピッチＰ２は、互いの円板２４ｂ同士が当接しない状態に設定されている。なお、ピッチＰ２は、帯電ベルト１３の移動方向において隣り合う回転軸２３ａ，２４ａの中心間距離である。

【0063】

帯電ベルト１３の移動方向において隣り合う回転軸２３ａ，２４ａ同士の距離Ｄ５は、帯電ベルト１３と第１回転導体２３及び第２回転導体２４との電位差の設定値に応じて決めることが好ましく、例えば１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。距離Ｄ５が１０ｍｍ以上であることにより、第１のファイバ１２ａは個々の円板２３ｂから、第２のファイバ１２ｂは個々の円板２４ｂから、より確実に飛翔する。距離Ｄ５が２００ｍｍ以下であることにより、単位時間あたりのナノファイバ１２の形成量がより大きく、不織布１１の生産性がよい。

【0064】

第１回転導体２３及び第２回転導体２４は、上記の例に限られない。例えば、円板２３ｂ，２４ｂの代わりに、図５に示す回転板６１を用いてもよい。回転板６１は、周縁に突起６１ａを複数備える。図５の回転板６１は、突起６１ａを１０個備えるが、突起６１ａの数は１０個に限られず、少なくとも２個であればよい。突起６１ａは、図５に示すように、逆Ｖ字型とされている。この回転板６１は、中央の開口６１ｂに回転軸２３ａ及び回転軸２４ａが挿通され、回転軸２３ａ，２４ａに固定された状態で第１回転導体及び第２回転導体を構成する。

【0065】

この回転板６１を備える第１回転導体及び第２回転導体を用いた場合には、突起６１ａの頂点６１ｔが、第１の溶液１６及び第２の溶液１７の飛翔元となり、頂点６１ｔから飛翔する。これは、頂点６１ｔに電界が集中するからと考えられる。そのため、円板２３ｂ２４ｂを用いた場合に比べて、印加する電圧を低く抑えることができ、省エネルギ効果がある。例えば、円板２３ｂ，２４ｂを用いた場合の印加電圧が４０ｋＶ程度であった場合に比べて、回転板６１を用いた場合には２０ｋＶ程度で同様のナノファイバ１２を形成できることが確認されている。また、回転板６１は、印加する電圧について設定できる範囲が円板２３ｂ，２４ｂに比べて広く、そのため、形成できるナノファイバ１２の径の自由度が円板２３ｂ，２４ｂよりも大きいという利点がある。

【0066】

複数の突起６１ａは、回転板６１が回転軸２３ａ，２４ａに固定された場合の回転中心ＣＲから頂点６１ｔまでの距離Ｄ６が、互いに同じである。これにより、回転した場合の各頂点６１ｔと帯電ベルト１３との電位差が等しくなり、その結果、第１の溶液１６と第２の溶液１７とのポリマーの濃度差がより確実にファイバ１２の径の差として現れる。なお、距離Ｄ６は、１ｍｍ以内の差であれば互いに同じとみなしてよい。なお、回転板６１においては、図５に示すように、最大の径を前述の径Ｄ１とする。

【実施例】

【0067】

［実施例１］～［実施例５］
不織布製造設備１０を用いて長尺の不織布１１を製造し、実施例１～５とした。ただし、第１回転導体２３と第２回転導体２４との代わりに、回転板６１を回転軸２３ａと回転軸２４ａとのそれぞれに設けた第１回転導体と第２回転導体を用いた。

【0068】

第１の溶液１６と第２の溶液１７とのポリマーはＴＡＣである。表１の「配合比率」欄は、溶媒の第１成分と第２成分との配合比率を第１成分：第２成分の表記で示している。また、表１の「濃度」欄は、ポリマーの質量をＭ１とし、溶媒の質量をＭ２としたときに、｛Ｍ１／（Ｍ１＋Ｍ２）｝×１００で求めた値（単位は％）である。「濃度差」欄は、第１の溶液の濃度（単位は％）から、第２の溶液の濃度（単位は％）を減算した値（単位は％）である。

【0069】

いずれの実施例も、印加した電圧は４０ｋＶであり、距離Ｌ１は１５０ｍｍであり、帯電ベルト１３の移動速度は０．１ｍ／ｍｉｎであった。

【0070】

各実施例において、不織布１１の剥ぎ取り性を以下の評価方法および基準で評価した。各評価結果は表１に示す。

【0071】

不織布１１を帯電ベルト１３から剥ぎ取り、帯電ベルトにおける剥げ残りの有無及び程度を評価した。まず、帯電ベルト１３上の不織布１１の一方の端部を掴んで帯電ベルト１３から引き上げる操作を行い、不織布１１の長手方向における一部領域をサンプルとして剥ぎ取った。剥ぎ取ったサンプルを秤量し、その重量をＷ１とした。帯電ベルト１３のサンプルを剥ぎ取った領域をこすり、その領域に残った不織布片及び繊維を剥ぎ残り分として採取した。剥ぎ残り分を秤量し、その重量をＷ２とした。そして、Ｗ２／（Ｗ１＋Ｗ２）×１００で求めた値（単位は％）を用いて、以下の基準で評価した。Ａ～Ｃは合格であり、Ｄは不合格である。なお、剥ぎ取る間に不織布が破断した場合には、剥げ残りの有無及びその程度に関わらずＤと評価した。
Ａ；剥げ残りが０％であった
Ｂ；剥げ残りが０％より大きく２５％未満であった。
Ｃ；剥げ残りが２５％以上５０％未満であった。
Ｄ；剥げ残りが５０％以上であった。

【0072】

【表1】

【0073】

［比較例１］

【0074】

第１の溶液１６及び第１回転導体２３を用いず、第２の溶液１７のみで不織布を製造した。印加した電圧と、距離Ｌ１と、帯電ベルト１３の移動速度とは実施例と同じとした。

【0075】

実施例と同じ方法及び基準で、剥ぎ取り性を評価した。評価結果は表１に示す。

【符号の説明】

【0076】

１０ 不織布製造設備
１１ 不織布
１１ａ 第１層
１１ｂ 第２層
１２ ナノファイバ
１２ａ 第１のファイバ
１２ｂ 第２のファイバ
１３ 帯電ベルト
１６，１７ 第１の溶液，第２の溶液
２１，２２ 第１容器，第２容器
２３，２４ 第１回転導体，第２回転導体
２３ａ，２４ａ 回転軸
２３ｂ，２４ｂ 円板
２７ 回転機構
２８ 電圧印加部
３２ 捕集部
３３ 移動機構
３４ 巻取部
３５ ローラ
３７，３８ ローラ
４１ モータ
４２ 紡糸室
４５ 巻取軸
４６ 巻芯
６１ 回転板
６１ａ 突起
２３ｏ，２４ｏ，６１ｂ 開口
６１ｔ 頂点
ＣＲ 回転中心
Ｌ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６ 距離
Ｄ１ 径
Ｐ１，Ｐ２ ピッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】