(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】筒状に屈曲され、柔軟性を有する支持シートの外側を向く第１主面に、第１繊維および前記第１繊維と交差する第２繊維を周回するように配置する配置工程と、筒状に屈曲された前記支持シート上で、前記第１繊維と前記第２繊維との交差部を固定する固定工程と、を備える、繊維集合体の製造方法。前記固定工程において、前記第１繊維と前記第２繊維との前記交差部は、溶着により固定されてよい。【選択図】図１
2020079460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に屈曲され、柔軟性を有する支持シートの外側を向く第１主面に、第１繊維および前記第１繊維と交差する第２繊維を周回するように配置する配置工程と、
筒状に屈曲された前記支持シート上で、前記第１繊維と前記第２繊維との交差部を固定する固定工程と、を備える、繊維集合体の製造方法。
【請求項２】
前記固定工程において、前記第１繊維と前記第２繊維との前記交差部は、溶着により固定される、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または２に記載の繊維集合体の製造方法。
【請求項４】
さらに、筒状に屈曲された前記支持シートを、前記繊維集合体とともに伸展する伸展工程と、
前記伸展工程の後、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と、を備える、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】
前記配置工程において、前記支持シートは第１曲率半径で屈曲されており、
前記固定工程において、前記支持シートは、前記第１曲率半径以下の第２曲率半径で屈曲されている、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】
前記配置工程および前記固定工程において、前記支持シートは第１半径を有する回転体に巻回されている、請求項１〜５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】
前記配置工程において、前記支持シートは第１半径を有する回転体に巻回されており、
前記固定工程において、前記支持シートは、前記第１半径より小さい第２半径を有する回転体に巻回されている、請求項１〜５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】
前記配置工程において、回転する前記支持シートに対して、前記第１繊維は、前記第１繊維を供給するノズルを筒状に屈曲された前記支持シートの軸に沿う第１方向に移動させながら配置され、前記第２繊維は、ノズルを前記第１方向とは逆向きに移動させながら配置される、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】
前記配置工程において、前記第１繊維および前記第２繊維の少なくとも一方は、前記支持シートの前記第１主面上で紡糸されながら配置される、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】
前記配置工程において、前記第１繊維および前記第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る、請求項９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、交差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、筒状に屈曲され、柔軟性を有する支持シートの外側を向く第１主面に、第１繊維および前記第１繊維と交差する第２繊維を周回するように配置する配置工程と、筒状に屈曲された前記支持シート上で、前記第１繊維と前記第２繊維との交差部を固定する固定工程と、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７Ａ】本発明の一実施形態に係る第１繊維の配置方法の一例を模式的に示す斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａで得られる第１繊維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７Ｃ】図７Ｂ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７Ｄ】図７Ｃで得られる第１繊維および第２繊維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８Ａ】本発明の一実施形態に係る第１繊維の配置方法の一例を模式的に示す斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ａ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８Ｃ】図８Ｂで得られる第１繊維および第２繊維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９】本発明の一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。
【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。
【図１２】本発明の一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。
【図１３】図１２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１４】他の繊維配置装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５Ａ】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１５Ｂ】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１６】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１７】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１８Ａ】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１８Ｂ】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１９】本発明の一実施形態に係る第１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第１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２２】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。
【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、筒状に屈曲され、柔軟性を有する支持シートの外側を向く第１主面（周面）に、第１繊維および第１繊維と交差する第２繊維を周回するように配置する配置工程と、筒状に屈曲された支持シート上で、第１繊維と第２繊維との交差部を固定する固定工程と、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、配置工程Ｓ１の後、固定工程Ｓ２が行われる。
支持シートは、柔軟性を有しており、筒状に屈曲されている。例えば、支持シートを筒の軸を中心に回転させ、かつ、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、第１繊維および第２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る。よって、第１繊維および第２繊維は高度な配列性を有する。さらに、第１繊維および第２繊維は互いに交差するように配置され、その交差部が固定されるため、各繊維が配置されたときの配列性は維持される。特に、固定工程は、配置工程と同様に屈曲した支持シート上で行われるため、固定工程においても、配置工程の際に各繊維にかけられていたテンションが維持される。よって、各繊維が配置されたときの配列性を維持したまま、交差部を固定できる。
【００１２】
加えて、本実施形態では、繊維は支持シート上に配置され、当該シート上で繊維集合体が製造される。得られる繊維集合体は、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。
【００１３】
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、配置工程Ｓ１および固定工程Ｓ２の後、筒状に屈曲された支持シートを、繊維集合体とともに伸展する伸展工程Ｓ３と、伸展工程Ｓ３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Ｓ４と、を備える。
【００１４】
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。そのため、筒状の支持シートを変形させても、繊維集合体の配列性は損なわれ難い。例えば、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。
【００１５】
固定工程の前であっても、第１繊維および第２繊維はそれぞれ支持シートに追随し、配列性を維持しながら変形し得る。支持シートは、その柔軟性により、各繊維に過度な負荷をかけることなく、変形できるためである。例えば、配置工程の後、固定工程の前に、支持シートを伸展してもよい。
【００１６】
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、配置工程Ｓ１の後、伸展工程Ｓ２が行われる。その後、支持シートを再び屈曲する屈曲工程Ｓ３が行われる。次いで、固定工程Ｓ４が行われる。その後、必要に応じて、再び伸展工程を行って、得られた繊維集合体を基材へと転写してもよい。
【００１７】
この場合、配置工程と固定工程とで、支持シートの曲率半径を変えることができる。例えば、固定工程における支持シートの曲率半径を、配置工程における支持シートの曲率半径より小さくしてもよい。これにより、固定工程において、第１繊維および第２繊維には、配置工程よりも大きなテンションがかけられる。つまり、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ため、配列性はより維持されやすい。繊維集合体全体のテンションも高くなるため、繊維集合体は、支持シートからさらに容易に取り外すこともできる。
【００１８】
第１繊維の配置工程の後、第２繊維の配置工程の前に、支持シートを伸展する工程を備えてもよい。この場合も、第１繊維の配列性は維持され得る。第１繊維が配置された支持シートを伸展した後、軸方向を変えて、支持シートを再び筒状に屈曲させる。そして、第２繊維を配置する。
【００１９】
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１繊維を配置する第１配置工程Ｓ１の後、伸展工程Ｓ２が行われ、次いで、第１繊維が配置された支持シートを再び屈曲させる屈曲工程Ｓ３が行われる。このとき、例えば、軸方向が変わるように支持シートを屈曲させる。次いで、第２繊維を配置する第２配置工程Ｓ４が行われ、固定工程Ｓ５が行われる。その後、必要に応じて、再び伸展工程を行って、得られた繊維集合体を基材へと転写してもよい。
【００２０】
これにより、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、支持シートの屈曲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繊維と第２繊維とが同一材料である場合は、これら繊維を同じ供給ノズルで配置することもできる。すなわち、支持シートの屈曲方向を変えることにより、供給ノズルを固定したまま、あるいは、軸方向に並進移動させるだけで、互いに交差する第１繊維および第２繊維を配置することができる。
【００２１】
支持シートは、回転体に巻回されることにより、屈曲されてもよい。これにより、支持シートの屈曲が容易となるとともに、曲率が安定する。このとき、回転体を回転させ、かつ、繊維の供給ノズルを回転軸方向に沿って並進移動させることにより、各繊維は、支持シートの第１主面に容易に配置される。
【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、支持シートを回転体に巻回させて取り付ける取り付け工程Ｓ１が行われ、その後、配置工程Ｓ２および固定工程Ｓ３が行われる。続いて、支持シートは繊維集合体とともに回転体から取り外される（取り外し工程Ｓ４）。取り外し工程Ｓ４の際、支持シートは伸展される。その後、必要に応じて、転写工程（Ｓ５）が行われる。
【００２３】
配置工程と固定工程とで、用いる回転体の半径を変えてもよい。これにより、配置工程と固定工程とで、支持シートの曲率半径を変えることができる。例えば、固定工程で使用する回転体の半径を、配置工程で使用される回転体の半径よりも小さくする。すると、支持シートは、固定工程において配置工程よりも大きな曲率半径で屈曲される。そのため、支持シート上に配置されている各繊維のテンションが大きくなって、繊維の配列性がさらに維持され易くなる。
【００２４】
図６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半径を有する第１回転体に巻回させて取り付ける第１取り付け工程Ｓ１が行われ、その後、配置工程Ｓ２が行われる。支持シートは、第１回転体から取り外され（第１取り外し工程Ｓ３）、第１半径より小さい第２半径を有する第２回転体に取り付けられる（第２取り付け工程Ｓ４）。続いて、固定工程Ｓ５が行われ、支持シートを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Ｓ６）が行われる。その後、必要に応じて、転写工程が行われる。
【００２５】
配置工程において、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】
配置工程において、繊維同士を交差させる方法は特に限定されない。本実施形態において、繊維は、筒状の支持シート上を周回しながら配置される。そのため、繊維は、筒の軸方向と交差する一方向に配列され易い。そこで、上記のように、第１繊維を配置した後、一旦、支持シートを伸展し、軸方向が変わるように屈曲し直す。その後、第２繊維を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。
【００３１】
図７Ａ〜図７Ｄは、第１繊維および第２繊維を配置する第１の配置方法を説明するための斜視図あるいは上面図である。
図７Ａでは、支持シート１０が筒状に屈曲され、回転している。筒状の支持シート１０にはつなぎ目１０ａが形成されている。つなぎ目１０ａにおいて、支持シート１０同士は重なっていてもよい。第１繊維２１（あるいは、その原料液）を供給する第１供給ノズル３１は、支持シート１０の軸方向Ａに沿って移動しながら、第１繊維２１を支持シート１０に向かって供給している。第１繊維２１は、筒状の支持シート１０上を周回しながら配置される。
【００３２】
第１繊維２１の配置が終了すると、支持シート１０は、つなぎ目１０ａを解放して、伸展される（図７Ｂ）。その後、再び軸方向が９０°回転するように屈曲し直される（図７Ｃ）。筒状の支持シート１０には、新たなつなぎ目１０ｂが形成される。つなぎ目１０ｂにおいて、支持シート１０同士は重なっていてもよい。そして、第１繊維２１と同様にして、第２繊維２２（あるいは、その原料液）を供給する第２供給ノズル３２から第２繊維２２が支持シート１０上に供給されて、配置される。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７Ｄ）。
【００３３】
あるいは、筒状の支持シートを回転させるとともに、第１繊維の供給ノズルを支持シートの軸に沿う第１方向に移動させながら第１繊維を供給し、一方、第２繊維の供給ノズルを第１方向とは逆向きに移動させながら第２繊維を供給してもよい。
【００３４】
図８Ａ〜図８Ｃは、第１繊維および第２繊維を配置する第２の配置方法を説明するための斜視図あるいは上面図である。
図８Ａでは、支持シート１０が筒状に屈曲され、回転している。筒状の支持シート１０にはつなぎ目１０ａが形成されている。つなぎ目１０ａにおいて、支持シート１０同士は重なっていてもよい。第１供給ノズル３１は、筒状の支持シート１０の軸方向Ａに沿う第１方向Ａ１に、支持シート１０の軸方向における一方の端部（第１端部）から、他方の端部（第２端部）まで移動しながら、第１繊維２１を支持シート１０に向かって供給する。第１繊維２１は、筒状の支持シート１０上を、周回しながら配置される。
【００３５】
一方、第２供給ノズル３２は、第１方向Ａ１とは逆向きの第２方向Ａ２に第２端部から第１端部まで移動しながら、第２繊維２２を供給する（図８Ｂ）。第２繊維２２は、筒状の支持シート１０上を周回しながら配置される。図このようにして、第１繊維２１と、第１繊維２１と９０°未満で交差する第２繊維２２と、を備える支持シート１０が得られる（図８Ｃ）。
【００３６】
第１供給ノズル３１の移動速度、第２供給ノズル３２の移動速度および支持シート１０の回転速度等のいずれか１つを変更することにより、第１繊維２１と第２繊維２２との交差角度を変えることもできる。第１繊維２１と第２繊維２２とは、同じ供給ノズル（第１供給ノズル３１あるいは第２供給ノズル３２）から供給されてもよい。
【００３７】
以下、回転体に巻回された支持シートに、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９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。
【００３８】
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。
【００３９】
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、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（ＳＴ０３）。制御部は、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（ＳＴ０４）。制御部は、さらに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（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。その後、繊維配置装置の動作は終了する（ＳＴ０６）。
【００４０】
図１１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９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。
【００４１】
図１２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９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。
【００４２】
図１３は、図１２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、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（ＳＴ０３）。制御部は、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（ＳＴ０４）。制御部は、さらに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（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。
【００４３】
図１４は、他の繊維配置装置の動作を示すフローチャートである。この繊維配置装置は、上記の第２の配置方法に用いられる。本実施形態は、例えば、図９に示す繊維配置装置と同様の構成を備える。
【００４４】
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第１方向Ａ１に回転体の第１端部から並進移動させる（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）。
【００４５】
その後、ノズルが第２端部まで到達したか否かを判断する（ＳＴ０６）。ノズルが第２端部まで到達した場合、並進移動部は、ノズルを所定の速度で、第１方向Ａ１とは逆向きの第２方向Ａ２に回転体の第２端部から第１端部へと並進移動させる（ＳＴ０７）。このとき、回転移動部は、回転体を所定の速度で回転させ（ＳＴ０８）、繊維紡糸部は、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（ＳＴ０９）。その後、必要に応じて、ノズルが第１端部まで到達したか否かを判断する。一方、ノズルが第２端部まで到達していない場合、並進移動部は、引き続きノズルを所定の速度で第１方向Ａ１に並進移動させる（ＳＴ０３）。このとき、制御部は、再びＳＴ０４およびＳＴ０５を行う。そして、再度、ノズルが第２端部まで到達したか否かが判断されて（ＳＴ０６）、同様のフローが行われる。ノズルが第１端部まで戻ったら、繊維配置装置の動作を終了する（ＳＴ１０）。
【００４６】
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、支持シートは回転体に巻回されている。配置工程において、第１繊維および第２繊維は、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。
【００４７】
［第１実施形態］
本実施形態の支持シートは、配置工程および固定工程において、第１半径を有する回転体に巻回され、屈曲されている。配置工程および固定工程で使用される回転体は、同じ回転体であってもよいし、異なる回転体であってもよい。本実施形態では、配置工程および固定工程において同一の回転体を使用し、第２繊維の配置工程および固定工程を連続して行っている。本実施形態の製造方法は、図５に示すフローに対応する。
【００４８】
（１）取り付け工程Ｓ１
取り付け工程では、支持シートを、回転体に巻回するように取り付ける。回転体の半径が第１半径Ｄ１である場合、支持シートの曲率半径もＤ１である。
図１５Ａは、支持シートと回転体とを示す側面図である。図１５Ｂは、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。回転体４０は、例えば、方向Ｄｒに回転可能である。これにより、各繊維は、回転体４０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。
【００４９】
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。
【００５０】
支持シートの材質は、第１繊維および第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。支持シートの全体がフッ素樹脂により形成されていてもよいし、支持シートの第１主面の一部にのみ、フッ素樹脂が塗布されていてもよい。
【００５１】
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、配置工程および固定工程において、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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。回転体の外形は、例えば、円柱または角柱であってもよい。
【００５４】
（２）配置工程Ｓ２
配置工程では、支持シートの第１主面に、第１繊維およびこれと交差する第２繊維を配置する。第１繊維および第２繊維は、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。
図１６は、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。供給ノズル３０から繊維の原料液２０ａが糸状に供給される。原料液２０ａに含まれる溶媒が除去されると、繊維２０が生成する。支持シート１０の第１主面には、生成された繊維２０が配列しながら配置される。
【００５５】
配置工程は、図７Ａ〜図７Ｄに示す方法で実施されてよい。つまり、第１繊維を配置した後、一旦、支持シートを回転体から取り外して伸展し、軸方向が変わるように屈曲し直す。その後、第２繊維を同様に配置する。あるいは、図８Ａ〜図８Ｃに示すように、回転体を回転させ、かつ、第１繊維の供給ノズルを支持シートの軸に沿う第１方向に移動させながら第１繊維を供給し、その後、第２繊維の供給ノズルを第１方向とは逆向きに移動させながら第２繊維を供給してもよい。
【００５６】
第１繊維の原料液および第２繊維の原料液は、各繊維の原料と、これを溶解させる溶媒と、をそれぞれ含む。第１繊維の原料液と第２繊維の原料液とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００５７】
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。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、単独あるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５８】
溶媒も特に限定されず、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、単独あるいは２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５９】
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。
【００６０】
配置される各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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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、交差部で固定されているため、配列は維持される。
【００６４】
（３）固定工程Ｓ３
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、続けて固定工程を行う。つまり、固定工程では、筒状に屈曲された支持シート上で、第１繊維と第２繊維との交差部が固定される。これにより、配置したときの配列性が維持される。
【００６５】
第１繊維と第２繊維との交差部の固定は、例えば、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て、両者を溶着することにより行ってよい。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。
【００６６】
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。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。
【００６７】
（４）取り外し工程Ｓ４
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１７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。
【００６８】
支持シート１０をつなぎ目１０ａ（図７Ａ等参照）から解放し、伸展させて、回転体４０から取り外す。支持シート１０をつなぎ目１０ａ近傍で軸方向Ａに沿う方向に切断して、解放してもよい。
【００６９】
（５）転写工程Ｓ５
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。
図１８Ａ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１８Ｂ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。
【００７０】
基材５０は、支持シート１０に代わって繊維集合体を支持する。
基材５０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５０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。
【００７１】
基材５０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５０の厚みは、例えば、０．０５ｍｍ〜５ｍｍである。
【００７２】
転写工程の前に、基材５０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５０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。
【００７３】
［第２実施形態］
本実施形態の支持シートは、配置工程において、第１半径を有する回転体に巻回され、屈曲されている。固定工程は、支持シートを第１半径より小さい第２半径を有する第２回転体に取り付けて行われる。このこと以外、第２実施形態は、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６に示すフローに対応する。
【００７４】
図１９は、本実施形態に係る第１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２０は、本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は、本実施形態に係る第１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２２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。
【００７５】
本実施形態では、まず、支持シート１０を、第１半径Ｄ１を有する第１回転体４１に巻回させて、取り付ける（第１取り付け工程Ｓ１。図１９）。その後、配置工程Ｓ２が行われる（図２０）。配置工程の後、支持シート１０は、第１回転体４１から取り外され（第１取り外し工程Ｓ３。図２１）、第１半径Ｄ１より小さい第２半径Ｄ２を有する第２回転体４２に取り付けられる（第２取り付け工程Ｓ４。図２２）。これにより、支持シートは、固定工程において、配置工程よりも小さな曲率半径で屈曲される。そのため、支持シート上に配置されている各繊維のテンションが大きくなって、繊維の配列性がさらに確保され易くなる。
【００７６】
続いて、固定工程Ｓ５、支持シートを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Ｓ６）が行われる。その後、必要に応じて、転写工程が行われる。これらの工程は、第１実施形態における固定工程、取り外し工程および転写工程と同様に実施される。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
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】
【００７８】
１０：支持シート
１０ａ、１０ｂ：つなぎ目
２０：繊維
２０ａ：原料液
２１：第１繊維
２２：第２繊維
３０：供給ノズル
３１：第１供給ノズル
３２：第２供給ノズル
４０：回転体
４１：第１回転体
４２：第２回転体
５０：基材
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020079460.tif 000007
【図６】
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【図７Ａ】
2020079460.tif 000009
【図７Ｂ】
2020079460.tif 000010
【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
2020079460.tif 000013
【図８Ｂ】
2020079460.tif 000014
【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
2020079460.tif 000017
【図１１】
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【図１２】
2020079460.tif 000019
【図１３】
2020079460.tif 000020
【図１４】
2020079460.tif 000021
【図１５Ａ】
2020079460.tif 000022
【図１５Ｂ】
2020079460.tif 000023
【図１６】
2020079460.tif 000024
【図１７】
2020079460.tif 000025
【図１８Ａ】
2020079460.tif 000026
【図１８Ｂ】
2020079460.tif 000027
【図１９】
2020079460.tif 000028
【図２０】
2020079460.tif 000029
【図２１】
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【図２２】
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