(57)【要約】【課題】配列した複数の繊維を含む繊維集合体において、繊維の配列性を維持しながら、繊維集合体のハンドリング性を高める。【解決手段】柔軟性を有する支持シートを第１回転体に巻回させて取り付ける第１取り付け工程と、前記支持シートの外側を向く第１主面に、第１繊維を周回するように配置して、繊維集合体を形成する集合体形成工程と、前記繊維集合体の一部を、回転軸方向に沿って前記支持シートに固定して第１固定領域を形成する第１固定工程と、前記繊維集合体を、前記支持シート上で回転軸方向に沿って切断して、一対の第１切断端を形成する第１切断工程と、前記繊維集合体を、前記第１切断端を利用して、前記支持シートとともに前記第１回転体から取り外す第１取り外し工程と、を備える、繊維集合体の製造方法。【選択図】図１
2020079459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟性を有する支持シートを第１回転体に巻回させて取り付ける第１取り付け工程と、
前記支持シートの外側を向く第１主面に、第１繊維を周回するように配置して、繊維集合体を形成する集合体形成工程と、
前記繊維集合体の一部を回転軸方向に沿って前記支持シートに固定して、第１固定領域を形成する第１固定工程と、
前記繊維集合体を前記支持シート上で回転軸方向に沿って切断して、一対の第１切断端を形成する第１切断工程と、
前記繊維集合体を、前記第１切断端を利用して、前記支持シートとともに前記第１回転体から取り外す第１取り外し工程と、を備える、繊維集合体の製造方法。
【請求項２】
前記第１切断工程では、前記繊維集合体を前記第１固定領域内で切断する、請求項１に記載の繊維集合体の製造方法。
【請求項３】
前記第１固定領域は、前記支持シートの回転軸方向に沿う少なくとも一方の端部を覆っている、請求項１または２に記載の繊維集合体の製造方法。
【請求項４】
前記第１回転体は、その周面にシリコーンゴム層を備え、
前記支持シートは、前記シリコーンゴム層により前記第１回転体に粘着されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の繊維集合体の製造方法。
【請求項５】
前記第１固定工程は、粘着剤層を備えるとともに前記回転軸方向に延びるテープを、前記繊維集合体の前記第１主面に対向しない面側から、前記繊維集合体および前記支持シートに貼り付けることにより行われる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の繊維集合体の製造方法。
【請求項６】
前記第１固定工程は、前記繊維集合体の一部を前記回転軸方向に沿って前記支持シートに溶着することにより行われる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の繊維集合体の製造方法。
【請求項７】
前記支持シートの前記第１主面の少なくとも一部に離型処理が施されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の繊維集合体の製造方法。
【請求項８】
前記支持シートの前記第１主面の前記第１固定領域に対応する対応領域の少なくとも一部の粘着力は、前記第１主面の前記対応領域以外の領域の粘着力より高い、請求項１〜７のいずれか一項に記載の繊維集合体の製造方法。
【請求項９】
前記第１取り外し工程の後、前記繊維集合体を、前記支持シートから基材へと転写する転写工程を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の繊維集合体の製造方法。
【請求項１０】
前記第１取り外し工程の後、
前記繊維集合体を備える前記支持シートを、前記第１主面が外側を向き、かつ、前記集合体形成工程とは異なる軸で回転するように、第２回転体に巻回させて取り付ける第２取り付け工程と、
第２繊維を、前記支持シートの前記第１主面に前記繊維集合体を介して周回するように配置して、前記第１繊維と交差させる繊維配置工程と、
前記第２繊維を備える前記繊維集合体の一部を回転軸方向に沿って前記支持シートに固定して、第２固定領域を形成する第２固定工程と、
前記第２繊維を備える前記繊維集合体を前記支持シート上で回転軸方向に沿って切断して、一対の第２切断端を形成する第２切断工程と、
前記第２繊維を備える前記繊維集合体を、前記第２切断端を利用して、前記支持シートとともに前記第２回転体から取り外す第２取り外し工程と、を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の繊維集合体の製造方法。
【請求項１１】
前記第２固定工程は、前記第２繊維を備える前記繊維集合体の一部を前記回転軸方向に沿って前記支持シートに溶着することにより行われる、請求項１０に記載の繊維集合体の製造方法。
【請求項１２】
前記支持シートの前記第１主面の前記第２固定領域に対応する対応領域の少なくとも一部の粘着力は、前記第１主面の前記対応領域以外の領域の粘着力より高い、請求項１０または１１に記載の繊維集合体の製造方法。
【請求項１３】
前記繊維配置工程の後、前記第１繊維と前記第２繊維との前記交差部を溶着する溶着工程を備える、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の繊維集合体の製造方法。
【請求項１４】
前記溶着工程は、前記第２取り外し工程の前に行われる、請求項１３に記載の繊維集合体の製造方法。
【請求項１５】
前記溶着工程は、前記第２取り外し工程の後、前記第１主面が外側を向くように屈曲された前記支持シート上で行われる、請求項１３に記載の繊維集合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配列する複数の繊維を含む繊維集合体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生物組織や微生物を培養するための培養用足場として、繊維基材が注目されている（特許文献１参照）。繊維基材は、例えば、織物、編物あるいは不織布であり、三次元の構造を備える。そのため、in vitroで生理的環境に近い状態で、生物組織や微生物を培養することができる。
【０００３】
生物組織や微生物の成長に方向性が見られる場合、繊維基材を構成する繊維は、ある一方向に配列していることが望ましい。生物組織や微生物が成長し易くなるためである。しかし、培養用足場として利用される繊維は、通常、非常に細い。そのため、繊維の配列は乱れ易い。特許文献２は、繊維を、巻取回転体の周面に周回するように堆積させることにより、配列性を高める方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１０−５１７５９０号公報
【特許文献２】特開２０１８−７６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
巻取回転体の周面に繊維を堆積させる方法は、一方向に配列した繊維を備える繊維集合体を効率よく製造する方法として有用である。
【０００６】
近年、繊維径の小さい繊維の用途が拡大しており、繊維の材質が多様化している。繊維の材質によっては、繊維を巻取回転体から取り外したり、その後、搬送したりするのが難しい場合もある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面は、柔軟性を有する支持シートを第１回転体に巻回させて取り付ける第１取り付け工程と、前記支持シートの外側を向く第１主面に、第１繊維を周回するように配置して、繊維集合体を形成する集合体形成工程と、前記繊維集合体の一部を回転軸方向に沿って前記支持シートに固定して、第１固定領域を形成する第１固定工程と、前記繊維集合体を前記支持シート上で回転軸方向に沿って切断して、一対の第１切断端を形成する第１切断工程と、前記繊維集合体を、前記第１切断端を利用して、前記支持シートとともに前記第１回転体から取り外す第１取り外し工程と、を備える、繊維集合体の製造方法に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、配列した複数の繊維を含む繊維集合体において、繊維の配列性を維持しながら、繊維集合体のハンドリング性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る製造方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の他の実施形態に係る製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に係る製造方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態で使用される繊維配置装置のブロック図である。
【図７】図６に示す繊維配置装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態で使用される他の繊維配置装置のブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態で使用されるさらに他の繊維配置装置のブロック図である。
【図１０】図９に示す繊維配置装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態に係る第１固定工程における固定方法の一例を示す斜視図である。
【図１２】図１１の方法により形成される固定領域を模式的に示す側面図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る第１固定工程における他の固定方法を示す斜視図である。
【図１４】図１３の方法により形成される固定領域を模式的に示す側面図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る第１固定工程におけるさらに他の固定方法を示す斜視図である。
【図１６】図１５の方法により形成される固定領域を模式的に示す側面図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る第１固定工程におけるさらに他の固定方法を説明する斜視図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る第１固定工程におけるさらに他の固定方法を説明する斜視図である。
【図１９Ａ】本発明の一実施形態に係る支持シートと回転体とを模式的に示す側面図である。
【図１９Ｂ】本発明の一実施形態に係る回転体とこれに巻回された支持シートとを模式的に示す斜視図である。
【図２０】本発明の一実施形態に係る配置工程における回転体および支持シートを模式的に示す側面図である。
【図２１】本発明の一実施形態に係る取り外し工程における回転体および支持シートを模式的に示す側面図である。
【図２２Ａ】本発明の一実施形態に係る転写工程における基材および支持シートを模式的に示す斜視図である。
【図２２Ｂ】基材に転写された繊維集合体を模式的に示す斜視図である。
【図２３】本発明の一実施形態に係る第２取り付け工程における回転体および支持シートを模式的に示す側面図である。
【図２４Ａ】繊維集合体が配置された支持シートを模式的に示す上面図である。
【図２４Ｂ】図２４Ａの支持シートに第２繊維を配置する方法の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２５】本発明の一実施形態に係る製造方法で得られる繊維集合体および第２繊維を備える支持シートを模式的に示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態の繊維集合体の製造方法は、柔軟性を有する支持シートを第１回転体に巻回させて取り付ける第１取り付け工程と、支持シートの外側を向く第１主面に、第１繊維を周回するように配置して、繊維集合体を形成する集合体形成工程と、繊維集合体の一部を回転軸方向に沿って支持シートに固定して、第１固定領域を形成する第１固定工程と、繊維集合体を支持シート上で回転軸方向に沿って切断して、一対の第１切断端を形成する第１切断工程と、繊維集合体を、第１切断端を利用して、支持シートとともに第１回転体から取り外す第１取り外し工程と、を備える。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る製造方法の一例を示すフローチャートである。
本実施形態では、支持シートを第１回転体に巻回するように取り付ける（Ｓ１）。そして、第１回転体を回転させる。このとき、例えば、第１繊維（あるいは、その原料液）を供給するノズルを軸方向に沿って並進移動させることにより、複数の第１繊維は、筒状の支持シートの周面に周回するように配置され、繊維集合体が形成される（Ｓ２）。このようにして得られる繊維集合体は高度な配列性を有する。
【００１２】
得られた繊維集合体を第１回転体から取り外す前に、繊維集合体を支持シートに固定した状態で切断する（Ｓ３およびＳ４）。繊維集合体の固定および切断は、回転軸方向に沿って行われる。つまり、繊維集合体は、第１繊維を分断するように固定および切断される。そして、形成された切断端を利用して、繊維集合体を支持シートとともに取り外す（Ｓ５）。これにより、第１繊維が配置されたときの配列性が維持される。
【００１３】
第１取り外し工程において、繊維集合体および支持シートは伸展されて、例えば平面状に変形する。支持シートは、その柔軟性により、繊維集合体に過度な負荷をかけることなく、変形できる。よって、繊維集合体の配列性は損なわれ難い。加えて、繊維集合体は支持シート上に配置され、支持シートとともに搬送可能である。つまり、繊維集合体が自己支持性を有さない場合にも、支持シートで支持され、その配列が保持された状態で取り扱うことができる。よって、繊維集合体のハンドリング性は格段に向上する。
【００１４】
図２は、本実施形態に係る製造方法の他の例を示すフローチャートである。
本実施形態は、第１取り外し工程Ｓ５の後、繊維集合体を、支持シートから基材へと転写する転写工程Ｓ６と、を備える。
【００１５】
例えば、回転体から取り外した支持シートを伸展させて平面状にすることにより、繊維集合体を、支持シートから他の基材へと容易に転写することができる。支持シートは任意に変形可能であるため、基材の形状も限定されない。
【００１６】
第１取り外し工程の後、繊維集合体を備える支持シートの軸方向を変えて、再び回転体に巻回させるという簡単な方法により、繊維集合体に第１繊維と交差する第２繊維を配置することもできる。これにより、様々な特性、機能、組織を備える繊維集合体が得られる。さらに、第２繊維によって第１繊維の配列が保持され易くなる。
【００１７】
図３は、本実施形態に係る製造方法の一例を示すフローチャートである。
本実施形態では、第１取り外し工程Ｓ５の後、繊維集合体を備える支持シートを、第１主面が外側を向き、かつ、集合体形成工程とは異なる軸で回転するように、第２回転体に巻回させて取り付ける第２取り付け工程（Ｓ６）と、第２繊維を、支持シートの第１主面に繊維集合体を介して周回するように配置して、第１繊維と交差させる繊維配置工程（Ｓ７）と、第２繊維を備える繊維集合体の一部を、回転軸方向に沿って支持シートに固定して第２固定領域を形成する第２固定工程（Ｓ８）と、第２繊維を備える繊維集合体を、支持シート上で回転軸方向に沿って切断して、一対の第２切断端を形成する第２切断工程（Ｓ９）と、第２繊維を備える繊維集合体を、第２切断端を利用して、支持シートとともに第２回転体から取り外す第２取り外し工程（Ｓ１０）と、を備える。
【００１８】
本実施形態によれば、第１繊維と同様、第２繊維も高度に配列される。さらに、第２繊維を備える繊維集合体（以下、多層繊維集合体と称する場合がある。）を回転体から取り外す前に、支持シートに固定した状態で切断し、この切断端を利用して多層繊維集合体を取り外すため、第２繊維が配置されたときの配列性は維持される。
【００１９】
第２繊維の供給ノズルの位置が固定されている場合でも、支持シートの軸方向を変えることにより、第１繊維と第２繊維との交差角度を任意に変更することができる。第１繊維および第２繊維を同じ供給ノズルで配置する場合にも、当該供給ノズルは、固定されたまま、あるいは、軸方向に相対的に並進移動させるだけでよい。
【００２０】
第１繊維と第２繊維との交差部を溶着させてもよい。交差部を溶着することにより、各繊維が配置されたときの配列性はさらに維持され易くなる。溶着は、第２繊維を配置した後、第２繊維を備える繊維集合体を切断する前に行ってもよいし、多層繊維集合体を回転体から取り外した後、行ってもよい。
【００２１】
図４は、本実施形態に係る製造方法の一例を示すフローチャートである。
本実施形態では、第２繊維を配置する繊維配置工程（Ｓ７）の後、得られた多層繊維集合体の一部を支持シートに固定して第２固定領域を形成する第２固定工程（Ｓ９）の前に、第１繊維と第２繊維との交差部を溶着する溶着工程（Ｓ８）を行う。この場合、第２繊維が配置されたときの配列性が維持された状態で、交差部が固定される。
【００２２】
図５は、本実施形態に係る製造方法の一例を示すフローチャートである。
本実施形態では、多層繊維集合体を回転体から取り外す第２取り外し工程（Ｓ１０）の後、溶着工程（Ｓ１１）を行う。
【００２３】
繊維集合体は、支持シートに追随しながら変形可能である。第２繊維もまた、支持シートに追随し、配列性を維持しながら変形し得る。そのため、溶着工程の前に多層繊維集合体を変形させても、第２繊維の配列性は損なわれ難い。
【００２４】
この場合、溶着工程は、第１主面が外側を向くように屈曲された支持シート上で行ってもよい。これにより、交差部における第１繊維と第２繊維との密着性がより高まった状態で交差部が固定される。よって、溶着による効果がさらに高まる。
【００２５】
第１繊維および第２繊維の少なくとも一方は、支持シートの第１主面上で紡糸されながら、配置されてよい。これにより、非常に細い繊維であっても、支持シートに高度に配列した状態で配置することが容易となる。
【００２６】
紡糸法は特に限定されず、各繊維の種類等に応じて適宜選択すればよい。紡糸法としては、例えば、溶液紡糸法、溶融紡糸法および電界紡糸法等が挙げられる。装置がシンプルである点で、第１繊維および第２繊維の少なくとも一方は、溶融紡糸法または溶液紡糸法により紡糸されてよい。
【００２７】
溶液紡糸法では、繊維の原料を溶媒に溶解して得られた溶液（原料液）が用いられる。溶媒を用いる溶液紡糸法には、いわゆる湿式紡糸法および乾式紡糸法がある。湿式紡糸法では、原料液を凝固液中に吐出して、繊維の原料と凝固液との化学反応により、あるいは、溶媒と凝固液との置換により、繊維が形成される。乾式紡糸法では、原料液を空気中に吐出した後、加熱等により溶媒を除去することにより、繊維が形成される。なかでも、繊維を一方向に配列させ易い点で、乾式紡糸法が好ましい。
【００２８】
溶融紡糸法では、繊維の原料を加熱して溶融させた溶融液（原料液）が用いられる。得られた原料液は、空気中に吐出された後、冷却されることにより、繊維状に固化する。この場合、通常、繊維の原料を溶解するための溶媒は使用しない。溶融紡糸法は、溶媒の除去作業が省略できる点でも好ましい。
【００２９】
電界紡糸法では、繊維の原料を溶媒に溶解して得られた溶液（原料液）が用いられる。電界紡糸法では、原料液に高電圧を印加しながら空気中に吐出する。原料液に含まれる溶媒は、支持シートの第１主面に到達するまでの過程において揮発する。
【００３０】
以下、支持シートに、繊維を紡糸しながら配置する繊維配置装置について説明する。
図６は、本実施形態に係る配置方法において使用される繊維配置装置のブロック図である。繊維配置装置２００は、入力部２１０、制御部２２０、繊維紡糸部２３０、並進移動部２４０および回転移動部２５０を備える。
【００３１】
入力部は、例えばタッチパネルを備える。入力部には、オペレータによって、繊維の堆積量等が入力される。制御部は、例えばコンピュータを備え、繊維紡糸部、並進移動部および回転移動部を制御する。繊維紡糸部は、例えば、繊維の原料液を吐出するノズル、吐出される原料液の圧力を調整するポンプ等を備える。繊維の原料液は、ノズルから所定の量および圧力で吐出される。並進移動部は、例えば、ラックアンドピニオン機構を備える。ラックアンドピニオン機構は、ピニオン（円形歯車）、ピニオンに嵌合する歯を有するラックおよびピニオンを回転させるモータを備える。ラックには上記ノズルが設置されている。ラックは回転体の回転軸方向に沿って配置されており、ピニオンが回転することにより、回転軸方向に並進移動する。これにより、ノズルは、回転体の第１端部から第２端部まで移動する。
【００３２】
図７は、図６に示す繊維配置装置の動作を示すフローチャートである。
繊維配置装置の動作が開始されて（ＳＴ０１）、入力部に、ポンプの圧力、回転体の回転速度、ノズルの並進移動速度等が入力される（ＳＴ０２）。制御部は、並進移動部を制御して、ノズルを所定の速度で並進移動させる（ＳＴ０３）。制御部は、回転移動部を制御して、回転体を所定の速度で回転させる（ＳＴ０４）。制御部は、さらに繊維紡糸部を制御して、繊維の原料液を所定の量および圧力でノズルから吐出する（ＳＴ０５）。ＳＴ０３、ＳＴ０４およびＳＴ０５の順序は問われず、それぞれ同時に行われてもよい。ノズルに替えて、回転体を所定の速度で並進移動させてもよい。その後、繊維配置装置の動作は終了する（ＳＴ０６）。
【００３３】
図８は、本実施形態に係る配置方法において使用される他の繊維配置装置のブロック図である。本実施形態では、並進移動部が、ノズルを並進移動させる第１並進移動部２４０Ａと、回転体を並進移動させる第２並進移動部２４０Ｂとを備えること以外、図６に示す繊維配置装置と同様の構成を備える。制御部は、第１並進移動部および／または第２並進移動部を制御して、ノズルおよび／または回転体を所定の速度で並進移動させることにより、ノズルを、回転体の第１端部から第２端部まで、相対的に移動させる。
【００３４】
図９は、本実施形態に係る配置方法において使用されるさらに他の繊維配置装置のブロック図である。本実施形態は、さらに検出部２６０を備えること以外、図６に示す繊維配置装置と同様の構成を備える。検出部は、支持シート上に配置された繊維の堆積状態（位置、繊維径等）を検出する。検出方法は特に限定されず、例えば、画像処理等が例示できる。
【００３５】
図１０は、図９に示す繊維配置装置の動作を示すフローチャートである。
繊維配置装置の動作が開始されて（ＳＴ０１）、入力部に、ポンプの圧力、回転体の回転速度、ノズルの並進移動速度等が入力される（ＳＴ０２）。制御部は、並進移動部を制御して、ノズルを所定の速度で並進移動させる（ＳＴ０３）。制御部は、回転移動部を制御して、回転体を所定の速度で回転させる（ＳＴ０４）。制御部は、さらに繊維紡糸部を制御して、繊維の原料液を所定の量および圧力でノズルから吐出する（ＳＴ０５）。ＳＴ０３、ＳＴ０４およびＳＴ０５の後、検出部は繊維の堆積状態を検出する（ＳＴ０６）。そして、繊維が所定の位置に所定量で配置されているか否かを判断し（ＳＴ０７）、所定通りに配置されている場合、繊維配置装置の動作を終了する（ＳＴ０８）。繊維が所定通りに配置されていない場合、再び、ＳＴ０３、ＳＴ０４およびＳＴ０５を行う。ＳＴ０３、ＳＴ０４およびＳＴ０５の順序は問われず、それぞれ同時に行われてもよい。ノズルに替えて、回転体を所定の速度で並進移動させてもよい。
【００３６】
次に、第１固定工程および第１切断工程について説明する。
図１１は、本実施形態に係る第１固定工程における固定方法の一例を示す斜視図である。図１２は、図１１の方法により形成される第１固定領域を模式的に示す側面図である。図１２では、便宜的にテープにハッチングを付すとともに、繊維集合体を省略している。
【００３７】
第１固定工程において、支持シート１０は第１回転体４１に巻回するように取り付けられている。本実施形態において、支持シート１０の捲回方向の長さは第１回転体４１の円周未満である。そのため、支持シート１０の巻き終わりと巻き始めとは重複せず、支持シート１０の回転軸方向Ａの両端部１０１および１０２は、第１回転体４１の周面上で離間するように配置されている。支持シート１０の第１主面には、複数の第１繊維２１が周回するように配置されており、繊維集合体２０が形成されている。
【００３８】
本実施形態では、粘着剤層を備え、回転軸方向Ａに延びる２本のテープ６０（以下、固定テープ６０とも称する。）が、繊維集合体２０の第１主面に対向しない面側から、繊維集合体２０および支持シート１０に貼り付けられている。固定テープ６０は、支持シート１０の端部１０１および端部１０２を覆わないように貼り付けられている。第１固定領域２０１は、２本の固定テープ６０の回転軸方向Ａの外側の端部で挟まれた帯状の領域である。
【００３９】
繊維集合体２０は、切断装置７０により、支持シート１０上で回転軸方向Ａに沿って切断される。配列の乱れがさらに抑制され易い点で、繊維集合体２０は、第１固定領域２０１で切断されてよい。
【００４０】
図１３は、本実施形態に係る第１固定工程における他の方法を示す斜視図である。図１４は、図１３の方法により形成される第１固定領域を模式的に示す側面図である。図１４では、便宜的にテープ６０にハッチングを付すとともに、繊維集合体２０を省略している。
【００４１】
本実施形態は、支持シート１０の端部１０１および端部１０２を、１本の固定テープ６０により覆っている点以外、図１１に示す構成と同様である。この場合、第１固定領域２０１は、繊維集合体２０の固定テープ６０の回転軸方向Ａの両端部で挟まれた帯状の領域である。この場合も、繊維集合体２０は、第１固定領域２０１で切断されてよい。
【００４２】
図１５は、本実施形態に係る第１固定工程におけるさらに他の方法を示す斜視図である。図１６は、図１５の方法により形成される第１固定領域を模式的に示す側面図である。図１５では、便宜的にテープ６０にハッチングを付すとともに、繊維集合体２０を省略している。
【００４３】
本実施形態では、支持シート１０の捲回方向の長さが第１回転体４１の円周より長いため、支持シート１０の巻き終わりと巻き始めとは重複している。固定テープ６０は１本であり、支持シート１０の露出している端部１０１を覆っている。本実施形態は、これらの点以外、図１１に示す構成と同様である。第１固定領域２０１は、繊維集合体２０の固定テープ６０の回転軸方向Ａの両端部で挟まれた帯状の領域である。この場合も、繊維集合体２０は、固定領域２０１で切断されてよい。
【００４４】
第１固定工程は、繊維集合体の一部が、回転軸方向に沿って支持シートの第１主面に溶着することにより行われてもよい。固定テープの取り外し作業が省略できるため、工程が簡略化されるとともに、配列の乱れはさらに抑制され易い。図１７および１７は、第１固定工程における他の固定方法を示す斜視図である。
【００４５】
図１７に示される実施形態は、繊維集合体２０の一部が、回転軸方向Ａに沿う２本のライン状に支持シート１０に溶着されていること以外、図１１に示す構成と同様である。この場合、第１固定領域２０１は、繊維集合体２０の２箇所のライン状の溶着部８０で挟まれた帯状の領域である。この場合も、繊維集合体２０は、第１固定領域２０１で切断されてよい。
【００４６】
図１８に示される実施形態は、繊維集合体２０の一部が、回転軸方向Ａに沿う２本のライン状に支持シート１０に溶着されていること以外、図１５に示す構成と同様である。この場合も、第１固定領域２０１は、繊維集合体２０の２箇所のライン状の溶着部８０で挟まれた帯状の領域である。繊維集合体２０は、第１固定領域２０１で切断されてよい。
【００４７】
溶着は、加熱により第１繊維の少なくとも表面を溶解あるいは軟化させることにより行われる。加熱の温度は、第１繊維および支持シートの軟化点あるいは融点等を考慮して適宜決定すればよい。
【００４８】
加熱方法は特に限定されないが、各繊維の配列が維持できる点で、非接触式であってよい。非接触式の加熱装置としては、例えば、ハロゲンランプ等、公知のものが挙げられる。また、回転体に内蔵されたライン状のヒータにより、第１繊維を加熱してもよい。
【００４９】
第２固定工程も同様に、上記のような固定テープを、多層繊維集合体の第１主面に対向しない面側から、回転軸方向に沿って多層繊維集合体および支持シートに貼り付けることにより行われてよい。また、第２固定工程は、多層繊維集合体の一部を、回転軸方向に沿って支持シートの第１主面に溶着することにより行ってもよい。
【００５０】
以下、本実施形態に係る製造方法の一例を、適宜図面を参照しながら説明する。ここでは、第１繊維および第２繊維は、支持シートの第１主面上で紡糸されながら、配置される。
【００５１】
［第１実施形態］
本実施形態の製造方法は、図２に示すフローに対応する。
【００５２】
（１）第１取り付け工程Ｓ１
第１取り付け工程では、支持シートを、第１回転体に巻回するように取り付ける。これにより、支持シートは、第１回転体の半径と同じ曲率半径で屈曲される。支持シートの捲回方向の長さは、第１回転体の円周未満である。そのため、支持シートの巻き終わりと巻き始めとは重複せず、支持シートの回転軸方向Ａの両端部は、第１回転体の周面上で離間するように配置している。
【００５３】
図１９Ａは、支持シートと第１回転体とを示す側面図である。図１９Ｂは、第１回転体とこれに巻回された支持シートとを模式的に示す斜視図である。第１回転体４１は、例えば、方向Ｄｒに回転可能である。これにより、第１繊維は、第１回転体４１の周面を周回する方向に配列しながら、支持シート１０の第１主面上に配置される。
【００５４】
支持シートの材質は特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、ポリイミド等の樹脂、シリコーンゴム等のゴムが挙げられる。繊維が電界紡糸法により紡糸される場合、支持シートは、導電性を備えてもよい。
【００５５】
支持シートの材質は、第１繊維（さらには第２繊維）の性質に応じて設定されてよい。
第１繊維および／または第２繊維が、粘着性のある成分（例えば、シリコーン成分）を含む場合、支持シートの第１主面の少なくとも一部は、離型性のある材質を用いて離型処理されてよい。離型性のある材質としては、例えば、フッ素樹脂が挙げられる。これにより、繊維集合体はより分離され易くなる。  
【００５６】
一方、第１繊維および／または第２繊維が、粘着性がなく剥離し易い成分（例えば、ポリ乳酸）を含む場合、支持シートの第１主面の少なくとも一部は、粘着性のある材質（粘着剤）を備えてよい。これにより、第１繊維および／または第２繊維は剥離し難くなって、ハンドリング性がより向上する。支持シートは、樹脂シートと粘着剤との積層体であってもよい。粘着剤としては、例えば、シリコーン、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、天然ゴム、合成ゴム（ブチルゴムなど）、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。これらは一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５７】
支持シートの第１主面の粘着力を部分的に変えてもよい。
例えば、支持シートの第１主面の第１固定領域に対応する対応領域の少なくとも一部の粘着力を、第１主面の対応領域以外の領域の粘着力より高めてもよい。これにより、第１固定工程において、繊維集合体は支持シートに固定され易くなる。
【００５８】
支持シートの第１主面の一部の領域の粘着力を高めるには、例えば、上記のように支持シートの第１主面に離型処理を施す場合、当該領域にのみフッ素樹脂を塗布しないか、あるいは、第１主面全体に離型処理を施した後、当該領域の部分のフッ素樹脂を除去すればよい。また、第１主面の所定の領域に、上記のような粘着剤を塗布してもよい。
【００５９】
支持シートの厚みも特に限定されないが、自己支持性が発揮される一方、柔軟性が確保できるように設定される。支持シートの厚みは、その材質等に応じて適宜設定される。材質がＰＥＴの場合、支持シートの厚みは、例えば２０μｍ以上、２６０μｍ以下であってよい。
【００６０】
第１回転体の構成は、回転可能である限り特に限定されず、ドラム状であってもよいし、複数のロールで張架されたベルトであってもよい。後者の場合、少なくとも１本のロールを回転駆動させて、ベルトを回転させる。第１回転体の外形は、例えば、円柱または角柱であってもよい。
【００６１】
第１回転体は、その周面にシリコーンゴム層を備えてよい。この場合、支持シートは、シリコーンゴム層により第１回転体に粘着される。よって、支持シートの取り付けおよび取り外しが容易に可能である。
【００６２】
（２）集合体形成工程Ｓ２
集合体形成工程では、支持シートの第１主面に複数の第１繊維を配置して、繊維集合体を形成する。第１繊維は、第１回転体とともに回転する支持シートの第１主面上で紡糸されながら、配置される。
【００６３】
図２０は、集合体形成工程における第１回転体および支持シートを模式的に示す側面図である。第１供給ノズル３１から第１繊維の原料液２１ａが糸状に供給される。原料液２１ａに含まれる溶媒が除去されると、第１繊維２１が生成する。支持シート１０の第１主面には、生成された第１繊維２１が配列しながら配置される。
【００６４】
第１繊維の原料液は、第１繊維の原料およびこれを溶解させる溶媒を含む。
第１繊維の原料は特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。第１繊維の原料としては、例えば、タンパク質（コラーゲン、コラーゲンペプチド、ゼラチン、ケラチンおよびシルクプロテイン等）、多糖類（プルラン、セルロース、セロファン、デンプン、キチン、キトサン、アルギン酸、コーンスターチまたはこれらの塩等）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリスチレン（ＰＳ）等のポリマーが挙げられる。これらは、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６５】
溶媒も特に限定されず、第１繊維の原料に応じ適宜選択すればよい。溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、イソブチルアルコール、ヘキサフルオロイソプロパノール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジベンジルアルコール等のアルコール、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセトン、ヘキサフルオロアセトン、フェノール、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、塩化メチル、塩化エチル、塩化メチレン、クロロホルム、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、四塩化炭素、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、酢酸、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、ｏ−キシレン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ピリジン等が挙げられる。これらは、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６６】
原料液における溶媒と原料との混合比率は、選定される溶媒の種類と原料の種類により異なる。原料液における溶媒の割合は、例えば、４０質量％から９５質量％であってもよい。
【００６７】
配置される第１繊維の平均繊維径は特に限定されず、用途に応じて適宜設定すればよい。平均繊維径は、例えば、５０ｎｍ以上、３０μｍ以下であってよい。このように細い繊維であっても、本実施形態によれば、高い配列性で配置することができる。
【００６８】
平均繊維径とは、繊維の直径の平均値である。繊維の直径とは、繊維の長さ方向に対して垂直な断面の直径である。そのような断面が円形でない場合には、最大径を直径と見なしてよい。また、繊維の長さ方向に対して垂直な方向の幅を、繊維の直径と見なしてもよい。平均繊維径は、例えば、繊維集合体に含まれる任意の１０本の繊維の任意の箇所の直径の平均値である。
【００６９】
（３）第１固定工程Ｓ３
繊維集合体の一部を、回転軸方向に沿って支持シートに固定する。本実施形態では、１本の固定テープにより繊維集合体が固定され、図１３および図１４に示す第１固定領域２０１が形成される。
【００７０】
第１固定領域の大きさは特に限定されない。第１固定領域は、繊維集合体の一部であり、回転軸方向の全幅に渡って形成されてよい。
【００７１】
固定テープは、例えば粘着剤層および基層を備える。
基層は、入手が容易で低コストである観点から、樹脂で構成されてもよい。樹脂の種類は、特に制限されない。樹脂としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド（芳香族ポリアミドなど）、ポリアミドイミド、ポリオレフィン（ポリプロピレン（ＰＰ）など）、ポリエステル（ポリエチレンナフタレートなど）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳ）、ポリフェニレンスルフィドなどが挙げられる。これらの樹脂は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００７２】
粘着剤層は、粘着剤により構成される。粘着剤としては、支持シートに塗布される粘着剤として例示した様々な樹脂材料が用いられる。
【００７３】
（４）第１切断工程Ｓ４
繊維集合体２０を、第１固定領域２０１内で回転軸方向Ａに沿って切断する。これにより、繊維集合体２０には、一対の切断端（図示せず）が形成される。繊維集合体２０は、支持シート１０の端部１０１と端部１０２との間の隙間で切断されてもよいし、支持シート１０上で切断されてもよい。切断装置７０は特に限定されず、例えば、長尺カッター等が挙げられる。
【００７４】
（５）第１取り外し工程Ｓ５
支持シートを繊維集合体とともに回転体から取り外す。このとき、支持シートは伸展される。図２１は、取り外し工程における回転体および支持シートを模式的に示す側面図である。ただし、繊維集合体は省略されている。
【００７５】
繊維集合体は、固定テープ６０とともに切断されている。そのため、繊維集合体の一対の切断端は、いずれも固定テープ６０により固定されている。また、繊維集合体は、支持シート１０の端部（１０１、１０２）の近傍で切断されている。よって、支持シート１０の一方の端部から支持シート１０を徐々に剥離させたとき、第１繊維に過度な引っ張り応力がかかることなく、支持シート１０を第１回転体４１から剥離することができる。その結果、繊維集合体の配列性は維持される。
【００７６】
（６）転写工程Ｓ６
繊維集合体を、支持シートから基材へと転写する。繊維集合体が自己支持性を有さない場合にも、支持シートによって支持されるため、容易に転写することができる。固定テープは、転写工程の前に剥離してもよいし、転写工程の後で剥離してもよい。
図２２Ａは、転写工程における回転体および支持シートを模式的に示す斜視図である。図２２Ｂは、基材（枠体）に転写された繊維集合体を模式的に示す斜視図である。基材５０は、支持シート１０に代わって繊維集合体２０を支持する。
【００７７】
基材の大きさ、形状、形態および材質は特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。基材としては、繊維構造体（織物、編物および不織布等）、フィルム、シート状の多孔質体（スポンジ等）、ガラス製または樹脂材料製の基板、ガラス製または樹脂材料製の枠体、あるいはこれらの組み合わせが挙げられる。
【００７８】
基材の厚みは特に限定されないが、自己支持性を有する程度であればよい。樹脂製の基材の厚みは、例えば、０．０５ｍｍ〜５ｍｍである。
【００７９】
転写工程の前に、基材あるいは繊維集合体に接着剤を付与してもよい。これにより、繊維集合体が基材から剥離し難くなる。接着剤の種類は特に限定されず、例えば、シリコーン樹脂、ホットメルト樹脂または紫外線硬化樹脂等が挙げられる。
【００８０】
［第２実施形態］
本実施形態では、繊維集合体上に第１繊維と交差する第２繊維が配置されて多層繊維集合体が形成されるとともに、これを回転体から取り外す前に、第１繊維と第２繊維との交差部を溶着する溶着工程が行われる。第２実施形態において、第１取り付け工程Ｓ１から第１取り外し工程Ｓ５までは、第１実施形態と同様に実施される。本実施形態の製造方法は、図４に示すフローに対応する。
【００８１】
（ａ）第２取り付け工程Ｓ６
図２３は、本実施形態に係る第２取り付け工程における回転体および支持シートを模式的に示す側面図である。
繊維集合体を備える支持シートは、第１取り外し工程Ｓ５の後、第２回転体４２に取り付けられる。このとき、支持シート１０は、第１回転体４１に取り付けられたときとは、その軸方向が変わるように巻回される。その後、第２繊維を第１繊維と同様に配置することにより、第１繊維と第２繊維とを交差させることができる。
【００８２】
第２回転体の半径Ｄ２は、第１回転体と同じであってよいし、異なっていてもよい。第１繊維と第２繊維との密着性がより高まる点で、第２回転体の半径Ｄ２は、第１回転体の半径以下であってよい。
【００８３】
（ｂ）繊維配置工程Ｓ７
図２４Ａおよび図２４Ｂは、第２繊維を配置する方法を説明するための斜視図あるいは上面図である。
第１回転体４１に巻回された支持シート１０上に繊維集合体２０を形成した後、繊維集合体２０は支持シート１０とともに取り外される（図２４Ａ）。次に、支持シート１０を、その回転方向が変わるように、第２回転体４２に巻回する（図２４Ｂ）。図示例では、回転方向が９０°変わるように、支持シート１０を巻きなおしている。その後、第１繊維２１と同様にして、第２繊維２２の原料液を供給する第２供給ノズル３２から第２繊維２２を支持シート１０上に供給して、配置する。
【００８４】
第２繊維の原料は、第１繊維の原料と同じであってもよく、異なっていてもよい。また、第２繊維の平均繊維径も、第１繊維の平均繊維径と同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００８５】
第１繊維と第２繊維との交差角度は特に限定されず、支持シート上で、少なくとも１箇所の交差部が形成されればよい。配列が維持されやすい点で、支持シート上で、１本の第１繊維および１本の第２繊維は、それぞれ少なくとも１箇所の交差部を有していてよい。
【００８６】
隣接する第１繊維同士の間の距離および隣接する第２繊維同士の間の距離は特に限定されず、繊維集合体の用途等に応じて、適宜設定されてよい。繊維間の距離が広い場合にも、交差部は溶着されるため、配列は維持される。
【００８７】
（ｃ）溶着工程Ｓ８
第２繊維を配置した後、支持シートを回転体から取り外すことなく、続けて溶着工程を行う。これにより、配置したときの配列性はさらに維持され易い。
【００８８】
溶着は、加熱により第１繊維および／または第２繊維の少なくとも表面を溶解あるいは軟化させることにより行われる。加熱の温度は、各繊維の軟化点あるいは融点等を考慮して適宜決定すればよい。
【００８９】
加熱方法は特に限定されないが、各繊維の配列が維持できる点で、非接触式であってよい。非接触式の加熱装置としては、第１固定領域の形成に用いられる装置と同様の装置が挙げられる。ムラなく加熱し易い点で、回転体に内蔵されたヒータにより、交差部を加熱してもよい。ヒータは、回転体の内部に収容されてもよい。シート状のヒータが回転体の周面に巻回されていてもよい。
【００９０】
続いて、第２固定工程Ｓ９、第２切断工程Ｓ１０、支持シートを多層繊維集合体とともに第２回転体から取り外す第２取り外し工程Ｓ１１が行われる。これらの工程は、それぞれ第１固定工程Ｓ３、第１切断工程Ｓ４および第１取り外し工程Ｓ５と同様にして行われてよい。このようにして、第１繊維２１と、第１繊維２１と９０°で交差する第２繊維２２と、を備える支持シート１０が得られる。図２５は、本実施形態で得られる繊維集合体および第２繊維を備える支持シートを模式的に示す上面図である。
その後、必要に応じて、転写工程が行われる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明の製造方法によれば、細く、高度に配列した繊維を含む繊維集合体のハンドリング性が高まるため、得られる繊維集合体は種々の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００９２】
１０：支持シート
１０１、１０２：端部
２０：繊維集合体
２０１：第１固定領域
２１：第１繊維
２１ａ：原料液
２２：第２繊維
３１：第１供給ノズル
３２：第２供給ノズル
４１：第１回転体
４２：第２回転体
５０：基材
６０：固定テープ
７０：切断装置
８０：溶着部
２００：繊維配置装置
２１０：入力部
２２０：制御部
２３０：繊維紡糸部
２４０：並進移動部
２４０Ａ：第１並進移動部
２４０Ｂ：第２並進移動部
２５０：回転移動部
２６０：検出部
【図１】
2020079459.tif 000003
【図２】
2020079459.tif 000004
【図３】
2020079459.tif 000005
【図４】
2020079459.tif 000006
【図５】
2020079459.tif 000007
【図６】
2020079459.tif 000008
【図７】
2020079459.tif 000009
【図８】
2020079459.tif 000010
【図９】
2020079459.tif 000011
【図１０】
2020079459.tif 000012
【図１１】
2020079459.tif 000013
【図１２】
2020079459.tif 000014
【図１３】
2020079459.tif 000015
【図１４】
2020079459.tif 000016
【図１５】
2020079459.tif 000017
【図１６】
2020079459.tif 000018
【図１７】
2020079459.tif 000019
【図１８】
2020079459.tif 000020
【図１９Ａ】
2020079459.tif 000021
【図１９Ｂ】
2020079459.tif 000022
【図２０】
2020079459.tif 000023
【図２１】
2020079459.tif 000024
【図２２Ａ】
2020079459.tif 000025
【図２２Ｂ】
2020079459.tif 000026
【図２３】
2020079459.tif 000027
【図２４Ａ】
2020079459.tif 000028
【図２４Ｂ】
2020079459.tif 000029
【図２５】
2020079459.tif 000030