(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂原料を押し出す押出機と、
前記押出機から押し出された溶融樹脂原料を吐出して極細繊維を製造するための複数の金属製紡糸ノズル及び当該複数の金属製紡糸ノズルの周囲のそれぞれに形成され溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流す高温気流流路を有する紡糸部と、
前記紡糸部から溶融樹脂原料が吐出される方向に位置するコレクタ電極と、
前記複数の金属製紡糸ノズルと前記コレクタ電極との間に高電圧を印加する高電圧電源と、
前記高温気流流路に温度が１２０℃〜５００℃の範囲内にある高温気流を供給する高温気流供給部と、
製造された極細繊維を回収する極細繊維回収装置とを備える極細繊維製造装置であって、
前記紡糸部は、
前記複数の金属製紡糸ノズルを有する金属製ブロックと、当該金属製ブロックの基端側に位置し、溶融樹脂原料を前記複数の金属製紡糸ノズルに導く溶融樹脂原料導入路が形成された耐熱性絶縁ブロックと、前記金属製ブロックの先端側に位置し、前記複数の金属製紡糸ノズルの周囲のそれぞれに前記高温気流流路が形成された先端側ブロックとを有し、
前記金属製ブロックには、前記高電圧電源からの電源ラインが接続され、
前記先端側ブロックには、前記高温気流供給部からの高温気流を前記高温気流流路に導く高温気流導入路が形成されていることを特徴とする極細繊維製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の極細繊維製造装置において、
前記耐熱性絶縁ブロックは、絶縁性セラミックス又は絶縁性樹脂からなることを特徴とする極細繊維製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の極細繊維製造装置において、
前記耐熱性絶縁ブロックにおける、溶融樹脂原料が送られる方向に沿った厚さは、１０ｍｍ以上であることを特徴とする極細繊維製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
前記高温気流導入路は、高温気流が、前記金属製紡糸ノズルを挟んで両側から前記高温気流流路に導入されるように構成されていることを特徴とする極細繊維製造装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
前記高温気流導入路は、高温気流が、前記金属製紡糸ノズルから極細繊維が吐出される方向ベクトルをもって高温気流流路に導入されるよう構成されていることを特徴とする極細繊維製造装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
前記押出機に溶融樹脂原料を供給するための溶融槽をさらに備えることを特徴とする極細繊維製造装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
前記押出機に樹脂原料を供給するための樹脂原料供給ホッパをさらに備えることを特徴とする極細繊維製造装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
前記押出機及び前記紡糸部は、保温ジャケットにより覆われていることを特徴とする極細繊維製造装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
前記押出機と前記紡糸部との間に位置する定量ポンプをさらに備えることを特徴とする繊維製造装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の極細繊維製造装置において、
前記押出機と前記定量ポンプとの間又は前記定量ポンプと前記紡糸部との間には、メッシュフィルターが配設されていることを特徴とする繊維製造装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
前記コレクタ電極における前記紡糸部との反対側の位置に配設され、気流を吸引する気流吸引部をさらに備えることを特徴とする極細繊維製造装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の極細繊維製造装置において、
前記極細繊維回収装置は、コレクタ電極における前記紡糸部側の位置に配設され、気流通過用の多数の孔が形成されているコンベア機構を有することを特徴とする極細繊維製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極細繊維製造装置及び極細繊維製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電紡糸法を用いて極細繊維（例えばナノ繊維）を製造する方法として、樹脂原料を溶媒に溶解させた樹脂原料溶液を用いる溶液静電紡糸法と、樹脂原料を加熱溶融させた溶融樹脂原料を用いる溶融静電紡糸法とがある。このうち、後者の溶融静電紡糸法によれば、溶媒を用いることなく極細繊維を製造できるため、環境に与える負荷を低減することができる。また、製造された極細繊維中に溶媒が残存することがないため、高品質の極細繊維を製造することができる。従来、上記した溶融静電紡糸法を実施することができる極細繊維製造装置が知られている（例えば、特許文献１及び２並びに非特許文献１及び２参照。）。
【０００３】
図１７は、特許文献１に記載された極細繊維製造装置６００の構成を示す図である。特許文献１に記載された極細繊維製造装置６００は、図１７に示すように、樹脂原料溶液又は溶融樹脂原料を貯蔵するバレル６１０と、バレル６１０に貯蔵された樹脂原料溶液又は溶融樹脂原料を加圧し供給するポンプ６１２と、荷電されたノズル６３０を通してポンプ６１２により供給された樹脂原料溶液又は溶融樹脂原料を吐出して極細繊維を製造するための紡糸部６２０と、ノズル６３０から吐出される樹脂原料溶液又は溶融樹脂原料をいずれか一つの極性に荷電させるための電荷を供給する高電圧電源６４０と、紡糸部６２０の荷電極性と異なる極性に帯電されノズル６３０から吐出される極細繊維Ｆを積層させながら移送し極細繊維集合体を形成するコレクタ６５０とを備える。
【０００４】
特許文献１に記載された極細繊維製造装置６００によれば、高い空隙率の極細繊維を高い生産性で製造することが可能となる。
【０００５】
図１８は、非特許文献１に記載された極細繊維製造装置７００の構成を示す図である。非特許文献１に記載された極細繊維製造装置７００は、例えばポリプロピレン繊維のような熱可塑性の樹脂原料から極細繊維を製造する極細繊維製造装置であって、図１８に示すように、樹脂原料供給ホッパ７１０と、樹脂原料供給ホッパ７１０から供給された樹脂原料を溶融させるとともに加圧して押し出す押出機７２０と、押出機７２０により押し出された溶融樹脂原料を吐出して極細繊維を製造するためのノズル７３０と、ノズル７３０から吐出された極細繊維を受けるコレクタ（繊維捕集体）７４０と、ノズル７３０とコレクタ７４０との間に高電圧を印加する高電圧電源７５０とを備える。そして、非特許文献１に記載された極細繊維製造装置７００においては、ノズル７３０が接地され、コレクタ７４０に高電圧が印加されるように構成されている。
【０００６】
非特許文献１に記載された極細繊維製造装置７００によれば、ノズル７３０が接地されているため、溶融樹脂原料に高電圧が印加されることがなくなり、このことに起因して発生する放電電流により押出機が故障することがなくなる。
【０００７】
図１９は、特許文献２に記載された極細繊維製造装置８００の構成を示す図である。特許文献２に記載された極細繊維製造装置８００は、図１９に示すように、線状樹脂原料Ｍを供給する樹脂原料供給部８１０と、線状樹脂原料Ｍにレーザー光Ｌを照射して加熱溶融させるレーザー光源８２０と、溶融した線状樹脂原料Ｍに電荷を付与して極細繊維Ｆに伸張させる電極部８３０と、当該電極部８３０とコレクタ８５０との間に電圧を印加する高電圧電源８４０と、伸張した極細繊維Ｆを捕集するコレクタ８５０とを備える。
【０００８】
特許文献２に記載された極細繊維製造装置８００によれば、レーザー光Ｌを照射して溶融させた熱可塑性樹脂を静電紡糸することができるため、熱エネルギーを拡散して放出することなく極細繊維を容易に取り出すことができ、その結果、極細繊維を高いエネルギー効率及び作業性でもって製造できる。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載された極細繊維製造装置６００においては、溶融樹脂原料がノズル６３０から吐出されたとたんに急激に冷却され、溶融樹脂原料の粘度が急激に上昇するため、極細繊維を製造するのが容易ではないという問題がある。
【００１０】
また、非特許文献１に記載された極細繊維製造装置７００においても、溶融樹脂原料がノズル７３０から吐出されたとたんに急激に冷却され、溶融樹脂原料の粘度が急激に上昇するため、極細繊維を製造するのが容易ではないという問題がある。
【００１１】
また、特許文献２に記載された極細繊維製造装置８００においては、溶融樹脂原料がレーザー光Ｌの照射領域からはずれたとたんに急激に冷却され、溶融樹脂原料の粘度が急激に上昇するため、極細繊維を製造するのが容易ではないという問題がある。
【００１２】
そこで、上記した問題を解決することを意図した極細繊維製造装置が非特許文献２に開示されている。図２０は、非特許文献２に記載された極細繊維製造装置９００の構成を示す図である。非特許文献２に記載された極細繊維製造装置９００は、図２０に示すように、溶融樹脂原料を加圧して押し出す押出機（シリンジ）９２０と、押出機９２０により押し出された溶融樹脂原料を吐出して極細繊維を製造するためのノズル（ニードル）９３０と、製造された極細繊維Ｆを受ける回転ホイール状のコレクタ９４０と、ノズル９３０とコレクタ９４０との間に高電圧を印加する高電圧電源９５０とを備える。そして、非特許文献２に記載された極細繊維製造装置９００においては、押出機９２０にプラスチックチューブ９２２を巻き付けるとともに、当該プラスチックチューブ９２２に高温油を循環させることにより溶融樹脂原料を加熱するように構成され、さらには、極細繊維Ｆが吐出される領域の周囲をグラス壁９３１で覆うように構成されている。
【００１３】
このため、非特許文献２に記載された極細繊維製造装置９００によれば、プラスチックチューブ９２２を循環する高温油によって溶融樹脂原料が加熱されるのみならず、「極細繊維Ｆが吐出される領域の周囲の空間」もが加熱され、さらにはグラス壁９３１の断熱作用によって当該空間が冷却されにくくなるため、ノズル９３０から吐出された溶融樹脂原料が急激に冷却されることがなくなる。その結果、溶融樹脂原料の粘度が急激に上昇することがなくなり、より細径の極細繊維を製造することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−２０１５５９号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９１１４号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Jason Lyons, Christopher Li, Frank Ko., "Melt-electrospinning part I: Processing parameters and geometric properties", Polymer 45(2004) 7597-7603
【非特許文献２】Steve Warner, Alex Fowler, Mike Jaffe, Prabir Patra, Sam Ugbolue, Jayme Coates, Chitribala Subramanian, "Cost Effective Nanofiber Formation: Melt Electrospinning", National Textile Center Annual Report: November 2005, NTC Project: F05-MD01
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、非特許文献２に記載された極細繊維製造装置９００においては、それでもなお、溶融樹脂原料がノズル９３０から吐出されたとたんにかなりの速度で冷却されることとなる。その結果、溶融樹脂原料の粘度がかなりの速度で上昇するため、実際上極細繊維を製造するのが容易ではないという問題がある。
【００１７】
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を大幅に遅くすることにより、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を大幅に遅くし、その結果、より細径の極細繊維を製造することが可能が極細繊維製造装置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】
【００１８】
［１］本発明の極細繊維製造装置は、溶融樹脂原料を押し出す押出機と、前記押出機から押し出された溶融樹脂原料を吐出して極細繊維を製造するための複数の金属製紡糸ノズル及び当該複数の金属製紡糸ノズルの周囲のそれぞれに形成され溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流す高温気流流路を有する紡糸部と、前記紡糸部から溶融樹脂原料が吐出される方向に位置するコレクタ電極と、前記複数の金属製紡糸ノズルと前記コレクタ電極との間に高電圧を印加する高電圧電源と、前記高温気流流路に高温気流を供給する高温気流供給部と、製造された極細繊維を回収する極細繊維回収装置とを備えることを特徴とする。
【００１９】
このため、本発明の極細繊維製造装置によれば、複数の金属製紡糸ノズルの周囲のそれぞれに高温気流を流すことが可能となるため、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を非特許文献２に記載の極細繊維製造装置の場合よりもさらに遅くすることが可能となる。その結果、本発明の極細繊維製造装置によれば、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を大幅に遅くすることが可能となるため、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を大幅に遅くすることが可能となり、より細径の極細繊維を製造することが可能となる。
【００２０】
また、本発明の極細繊維製造装置によれば、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流すことが可能となるため、溶融樹脂原料がスムーズにノズルから吐出されるようになる。このため、より細径の極細繊維を安定して製造することが可能となる。
【００２１】
［２］本発明の極細繊維製造装置においては、前記高温気流流路の位置における高温気流の温度は、１２０℃〜５００℃の範囲内にあることが好ましい。
【００２２】
このような構成とすることにより、樹脂原料の溶融温度（又は固化温度）にもよるが、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を十分に遅くすることが可能となる。
【００２３】
この場合、溶融樹脂原料が冷却される速度を十分に遅くするという観点から言えば、高温気流流路の位置における高温気流の温度は、１５０℃以上であることが好ましく、１８０℃以上であることがより好ましい。また、装置の寿命を長くするという観点及び極細繊維に含有される不純物の量を少なくするという観点から言えば、高温気流流路の位置における高温気流の温度は、４５０℃以下であることが好ましく、４００℃以下であることがより好ましい。
【００２４】
［３］本発明の極細繊維製造装置においては、前記紡糸部は、前記複数の金属製紡糸ノズルを有する金属製ブロックと、当該金属製ブロックの基端側に位置し、溶融樹脂原料を前記複数の金属製紡糸ノズルに導く溶融樹脂原料導入路が形成された耐熱性絶縁ブロックと、前記金属製ブロックの先端側に位置し、前記複数の金属製紡糸ノズルの周囲のそれぞれに前記高温気流流路が形成された先端側ブロックとを有し、前記金属製ブロックには、前記高電圧電源からの電源ラインが接続され、前記先端側ブロックには、前記高温気流供給部からの高温気流を前記高温気流流路に導く高温気流導入路が形成されていることが好ましい。
【００２５】
このような構成とすることにより、金属製ブロックの基端側に耐熱性絶縁ブロックが配置されているため、高温状態においても、紡糸部と押出機との間で十分な絶縁を取ることが可能となる。また、耐熱性絶縁ブロックには、溶融樹脂原料を複数の金属製紡糸ノズルに導く溶融樹脂原料導入路が形成されているため、溶融樹脂原料を複数の金属製紡糸ノズルに均等に導くことが可能となる。また、複数の金属製紡糸ノズルを有する金属製ブロックには、高電圧電源からの電源ラインが接続されているため、複数の金属製紡糸ノズルとコレクタ電極との間に高電圧を印加することが可能となる。さらにまた、先端側ブロックには、高温気流供給部からの高温気流を高温気流流路に導く高温気流導入路が形成されているため、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流すことが可能となる。
【００２６】
金属製ブロックの材料としては、特に制限はないが、ステンレス鋼（例えば、SUS304、SUS316）を好適に用いることができる。
【００２７】
先端側ブロックの材料としては、ステンレス鋼（例えば、SUS304、SUS316）などの金属、アルミナ（酸化アルミニウム）などの耐熱性セラミックス、ＰＢＩ樹脂（ポリベンゾイミダゾール樹脂)などの耐熱性樹脂を好適に用いることができる。
【００２８】
［４］本発明の極細繊維製造装置においては、前記耐熱性絶縁ブロックは、絶縁性セラミックス又は絶縁性樹脂からなることが好ましい。
【００２９】
このような構成とすることにより、高温状態においても、紡糸部と押出機との間で十分な絶縁を取ることが可能となる。
【００３０】
絶縁性セラミックスとしては、アルミナ（酸化アルミニウム）、ジルコン（酸化ジルコニウム）、ステアタイト、スピネル、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ベリリア（酸化ベリリウム）、ホルステライト、マグネシア(酸化マグネシウム)、ムライト、フォルステライト、磁器を好適に用いることができる。なかでもアルミナ（酸化アルミニウム）を特に好適に用いることができる。また、絶縁性樹脂としては、ＰＢＩ樹脂（ポリベンゾイミダゾール樹脂)、ＰＩ樹脂（ポリイミド樹脂）、芳香族ポリアミド、ＰＢＯ樹脂(ポリベンゾオキサゾール樹脂）、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂を好適に用いることができる。なかでもＰＢＩ樹脂（ポリベンゾイミダゾール樹脂）を特に好適に用いることができる。
【００３１】
［５］本発明の極細繊維製造装置においては、前記耐熱性絶縁ブロックにおける、溶融樹脂原料が送られる方向に沿った厚さは、１０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３２】
このような構成とすることにより、高温状態においても、紡糸部と押出機との間で十分な絶縁を取ることが可能となる。この観点から言えば、耐熱性絶縁ブロックにおける、溶融樹脂原料が送られる方向に沿った厚さは、３０ｍｍ以上であることがより好ましく、５０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。
【００３３】
［６］本発明の極細繊維製造装置においては、前記高温気流導入路は、高温気流が、前記金属製紡糸ノズルを挟んで両側から前記高温気流流路に導入されるように構成されていることが好ましい。
【００３４】
このような構成とすることにより、高温気流流路の中で安定して高温気流を流すことが可能となる。
【００３５】
［７］本発明の極細繊維製造装置においては、前記高温気流導入路は、高温気流が、前記金属製紡糸ノズルから極細繊維が吐出される方向ベクトルをもって高温気流流路に導入されるよう構成されていることが好ましい。
【００３６】
このような構成とすることにより、高温気流流路の中で、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて安定して高温気流を流すことが可能となる。
【００３７】
［８］本発明の極細繊維製造装置においては、前記押出機に溶融樹脂原料を供給するための溶融槽をさらに備えることが好ましい。
【００３８】
このような構成とすることにより、すでに加熱して溶融した樹脂原料（溶融樹脂原料）を押出機に供給することが可能となるため、押出機の負荷を軽くすることができる。
【００３９】
［９］本発明の極細繊維製造装置においては、前記押出機に樹脂原料を供給するための樹脂原料供給ホッパをさらに備えることが好ましい。
【００４０】
このような構成とすることにより、別途溶融槽を設置する必要がなくなり、装置全体を簡易なものにすることができる。
【００４１】
［１０］本発明の極細繊維製造装置においては、前記押出機及び前記紡糸部並びにこれらの間に位置する溶融樹脂原料の経路は、保温ジャケットにより覆われていることが好ましい。
【００４２】
このような構成とすることにより、押出機から紡糸部に至る領域で溶融樹脂原料の温度が低下することがなくなり、より品質の安定した極細繊維を製造することができる。
【００４３】
［１１］本発明の極細繊維製造装置においては、前記押出機と前記紡糸部との間に位置する定量ポンプをさらに備えることが好ましい。
【００４４】
このような構成とすることにより、常に一定の速度で溶融樹脂原料が紡糸部に供給されるようになるため、品質の安定した極細繊維を製造することが可能となる。
【００４５】
［１２］本発明の極細繊維製造装置においては、前記押出機と前記定量ポンプとの間又は前記定量ポンプと前記紡糸部との間には、メッシュフィルターが配設されていることが好ましい。
【００４６】
このような構成とすることにより、溶融樹脂原料をより均一な形で紡糸部に導入することが可能となる。
【００４７】
［１３］本発明の極細繊維製造装置においては、前記コレクタ電極における前記紡糸部との反対側の位置に配設され、気流を吸引する気流吸引部をさらに備えることが好ましい。
【００４８】
このような構成とすることにより、紡糸部から流れ出す高温気流の流れを安定化することが可能となるため、品質の安定した極細繊維を製造することが可能となる。
【００４９】
［１４］本発明の極細繊維製造装置においては、前記極細繊維回収装置は、コレクタ電極における前記紡糸部側の位置に配設され、気流通過用の多数の孔が形成されているコンベア機構を有することが好ましい。
【００５０】
このような構成とすることにより、紡糸部から流れ出す高温気流を確実に気流吸引部に導くことが可能となる。
【００５１】
［１５］本発明の極細繊維製造方法は、複数の金属製紡糸ノズルの周囲のそれぞれに形成された高温気流流路に高温気流を流し、前記複数の金属製紡糸ノズルとコレクタ電極との間に高電圧を印加した状態で、前記複数の金属製紡糸ノズルから溶融樹脂原料を吐出することにより極細繊維を製造することを特徴とする。
【００５２】
このため、本発明の極細繊維製造方法によれば、複数の金属製紡糸ノズルの周囲のそれぞれに形成された高温気流流路に高温気流を流した状態で静電紡糸を行うことが可能となるため、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を非特許文献２に記載の極細繊維製造装置の場合よりもさらに遅くすることが可能となる。その結果、本発明の極細繊維製造方法によれば、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を大幅に遅くすることが可能となり、より細径の極細繊維を製造することが可能となる。
【００５３】
［１６］本発明の極細繊維製造方法においては、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流した状態で、前記複数の金属製紡糸ノズルから溶融樹脂原料を吐出することにより極細繊維を製造することが好ましい。
【００５４】
このような方法とすることにより、溶融樹脂原料がスムーズにノズルから吐出されるようになる。このため、より細径の極細繊維を安定して製造することが可能となる。
【００５５】
［１７］本発明の極細繊維製造方法においては、前記コレクタ電極における前記金属製紡糸ノズル側に位置するコンベア機構上を搬送されていく基材上に極細繊維を堆積させながら極細繊維を製造することが好ましい。
【００５６】
このような方法とすることにより、製造された極細繊維を効率的に回収することが可能となる。
【００５７】
［１８］本発明の極細繊維製造方法においては、前記コンベア機構には、気流通過用の多数の孔が形成されており、前記コレクタ電極における前記金属製紡糸ノズルの反対側に位置に配設された気流吸引部により気流を吸引しながら極細繊維を製造することが好ましい。
【００５８】
このような方法とすることにより、紡糸部から流れ出す高温気流の流れを安定化することが可能となるため、より品質の安定した極細繊維を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施形態１に係る極細繊維製造装置１の構成を示す図である。
【図２】実施形態１に係る極細繊維製造装置１の紡糸部４０を説明するために示す図である。
【図３】実施形態１に係る極細繊維製造装置１の紡糸部４０を説明するために示す図である。
【図４】実施形態１に係る極細繊維製造装置１の紡糸部４０を説明するために示す図である。
【図５】実施形態１に係る極細繊維製造装置１の紡糸部４０を説明するために示す図である。
【図６】極細繊維が製造されていく様子を示す図である。
【図７】実施形態２に係る極細繊維製造装置２の構成を示す図である。
【図８】実施形態３に係る極細繊維製造装置３の構成を示す図である。
【図９】実施形態４に係る極細繊維製造装置４の構成を示す図である。
【図１０】実施形態４に係る極細繊維製造装置４の押出機２８を説明するために示す図である。
【図１１】実施形態５に係る極細繊維製造装置５における紡糸部４０Ａを説明するために示す図である。
【図１２】実施形態６に係る極細繊維製造装置６における紡糸部４０Ｂを説明するために示す図である。
【図１３】実施形態７に係る極細繊維製造装置７における紡糸部４０Ｃを説明するために示す図である。
【図１４】実施形態８に係る極細繊維製造装置８の構成を示す図である。
【図１５】極細繊維が製造されていく様子を示す図である。
【図１６】極細繊維が製造されていく様子を示す図である。
【図１７】特許文献１に記載された極細繊維製造装置６００の構成を示す図である。
【図１８】非特許文献１に記載された極細繊維製造装置７００の構成を示す図である。
【図１９】特許文献２に記載された極細繊維製造装置８００の構成を示す図である。
【図２０】非特許文献２に記載された極細繊維製造装置９００の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、本発明の極細繊維製造装置及び極細繊維製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００６１】
［実施形態１］
１．実施形態１に係る極細繊維製造装置１の構成
まず、実施形態に係る極細繊維製造装置１の構成について、図１〜図６を用いて説明する。
図１は、実施形態１に係る極細繊維製造装置１の構成を示す図である。
図２は、実施形態１に係る極細繊維製造装置１の紡糸部４０を説明するために示す図である。図２（ａ）は紡糸部４０を長手方向に沿った平面で切断したときの縦断面図であり、図２（ｂ）は紡糸部４０を図２（ａ）のＡ１−Ａ１線に沿った平面で切断したときの断面図である。
【００６２】
図３は、実施形態１に係る極細繊維製造装置１の紡糸部４０を説明するために示す図である。図３（ａ）は紡糸部４０の耐熱性絶縁ブロック４１０の上面図であり、図３（ｂ）は耐熱性絶縁ブロック４１０を長手方向に沿った平面で切断したときの縦断面図であり、図３（ｃ）は耐熱性絶縁ブロック４１０を図３（ｂ）の平面と直交する平面で切断したときの縦断面図であり、図３（ｄ）は耐熱性絶縁ブロック４１０の下面図である。
図４は、実施形態１に係る極細繊維製造装置１の紡糸部４０を説明するために示す図である。図４（ａ）は紡糸部４０の金属製ブロック４２０の上面図であり、図４（ｂ）は金属製ブロック４２０を長手方向に沿った平面で切断したときの縦断面図であり、図４（ｃ）は金属製ブロック４２０を図４（ｂ）のＡ２−Ａ２線に沿った平面で切断したときの断面図であり、図４（ｄ）は図４（ｃ）の拡大図である。なお、図４においては、金属製紡糸ノズル４２２を取り外した状態の金属製ブロック４２０を図示している。
【００６３】
図５は、実施形態１に係る極細繊維製造装置１の紡糸部４０を説明するために示す図である。図５（ａ）は紡糸部４０の先端側ブロック４３０の上面図であり、図５（ｂ）は先端側ブロック４３０を長手方向に沿った平面で切断したときの横断面図であり、図５（ｃ）は先端側ブロック４３０を図５（ｂ）のＡ３−Ａ３線に沿った平面で切断したときの断面図であり、図５（ｄ）は先端側ブロック４３０を図５（ｂ）のＡ４−Ａ４線に沿った平面で切断したときの断面図である。
図６は、極細繊維が製造されていく様子を示す図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は各工程図である。
【００６４】
実施形態１に係る極細繊維製造装置１は、図１〜図５に示すように、樹脂原料を溶融させて溶融樹脂原料を押出機に供給する溶融槽１０と、溶融槽１０から供給された溶融樹脂原料を押し出す押出機２０と、押出機２０から押し出された溶融樹脂原料を紡糸部４０に向けて所定の速度で送る定量ポンプ３０と、複数の金属製紡糸ノズル４２２及び高温気流流路４３２を有し、定量ポンプ３０から送られた溶融樹脂原料を原料として極細繊維を紡糸するための紡糸部４０と、紡糸部４０から溶融樹脂原料が吐出される方向に位置するコレクタ電極６０と、複数の金属製紡糸ノズル４２２とコレクタ電極６０との間に高電圧を印加する高電圧電源６１と、高温気流流路４３２に高温気流を供給する高温気流供給部５０と、製造された極細繊維を回収する極細繊維回収装置８０とを備える。
【００６５】
溶融槽１０は、樹脂原料を溶融させるためのものであって、図１に示すように、ヒーター１１により加熱されるように構成されている。また、溶融槽１０には、真空ポンプ１２及び窒素ライン１３が接続されていて、溶融樹脂原料に含まれることがある空気を脱気して窒素に置換する働きをする。また、溶融槽１０は、溶融樹脂原料を混練するための混練機構１４を備えている。
【００６６】
押出機２０は、図１に示すように、ピストンシリンダー式の押出機であり、ピストン押出部２６により溶融樹脂原料を押し出すことができる。なお、図１中、符号２２は押出機本体部を示し、符号２４はピストン駆動部を示す。
【００６７】
定量ポンプ３０は、図１に示すように、押出機２０と紡糸部４０との間に配設され、上記したように、押出機２０から押し出された溶融樹脂原料を紡糸部４０に向けて所定の速度で送る働きをする。なお、図示はしていないが、押出機２０と定量ポンプ３０との間及び定量ポンプ３０と紡糸部４０との間には、メッシュフィルターが配設されている。
【００６８】
紡糸部４０は、図２〜図５に示すように、複数の金属製紡糸ノズル４２２を有する金属製ブロック４２０と、金属製ブロック４２０の基端側に位置し、溶融樹脂原料を複数の金属製紡糸ノズル４２２に導く溶融樹脂原料導入路４１２が形成された耐熱性絶縁ブロック４１０と、金属製ブロック４２０の先端側に位置し、複数の金属製紡糸ノズル４２２の周囲のそれぞれに高温気流流路４３２が形成された先端側ブロック４３０とを有する。
【００６９】
金属製ブロック４２０には、図４（ａ）に示すように、電源ライン接続端子４２３において、高電圧電源６１からの電源ラインが接続されるように構成され、先端側ブロック４３０には、図５（ｂ）及び図５（ｄ）に示すように、高温気流供給部５０からの高温気流を高温気流流路４３２に導く高温気流導入路４３１が形成されている。また、高温気流導入路４３１は、図５（ｂ）に示すように、高温気流供給部５０からの高温気流を各高温気流流路４３２に供給するため、先端側ブロック４３０中で分岐構造を有する。
【００７０】
耐熱性絶縁ブロック４１０は、ＰＢＩ樹脂からなり、金属製ブロック４２０はステンレス鋼からなり、先端側ブロックはステンレス鋼からなる。また、耐熱性絶縁ブロック４１０における、溶融樹脂原料が送られる方向に沿った厚さは８５ｍｍである。なお、図２〜図５において、符号４１１は溶融樹脂原料導入口を示し、符号４２１は溶融樹脂原料連通孔を示す。
【００７１】
押出機２０及び紡糸部４０並びにこれらの間に位置する溶融樹脂原料の経路は、図１に示すように、保温ジャケットＪにより覆われている。
【００７２】
高温気流供給装置５０は、上記したように、高温気流流路４３２に高温気流を供給するためのものであって、図１に示すように、気流を発生するブロアー５１と、ブロアー５１からの気流を加熱する加熱部５２と、加熱部５２の周囲に配設されたヒーター５３とを有する。高温気流供給装置５０からの高温気流は、紡糸部４０の先端側ブロック４３０の高温気流導入路４３１に導入されることとなる。高温気流供給部５０は、高温気流流路の位置における高温気流の温度が１２０℃〜５００℃の範囲内にある温度になるようにヒーター５３の出力を調整可能である。
【００７３】
コレクタ電極６０は、上記したように、紡糸部４０から溶融樹脂原料が吐出される方向に位置する。コレクタ電極６０は、高電圧電源の一方の端子が接続されている。
【００７４】
高電圧電源６１は、上記したように、複数の金属製紡糸ノズル４２２とコレクタ電極６０との間に高電圧（例えば５〜１００ｋＶ）を印加する。
【００７５】
極細繊維回収装置８０は、上記したように、製造された極細繊維を回収する働きをするためのものであって、図１に示すように、不織布などの基材を繰り出す繰り出しローラ８１と、基材を送る送りローラ８２と、基材を巻き取る巻き取りローラ８３と、コレクタ電極の紡糸部４０側に位置し、気流通過用の多数の孔が形成されているコンベアメッシュ８４とを有する。
【００７６】
コレクタ電極６０における紡糸部４０との反対側の位置には、図１に示すように、気流を吸引する気流吸引部７０が配設されている。
【００７７】
２．実施形態１に係る極細繊維製造装置１を用いた極細繊維製造方法
まず、適量の樹脂原料（例えばペレット状のポリプロピレン）を溶融槽１０に投入する。その後、真空ポンプ１２で溶融槽１０の中を減圧にした後、窒素ガスを導入して溶融槽１０の中の空間を窒素ガスで置換する。その後、混練機構１４により樹脂原料を混練しながら、溶解層１０を所定温度（例えば１５０℃〜２９０℃）に加熱することにより、樹脂原料を溶融させる。このとき、押出機２０及び保温ジャケットＪを所定温度（例えば１５０℃〜２９０℃）に加熱するとともに、高温気流流路４３２に高温気流供給部５０から高温気流（例えば１２０℃〜５００℃）を流すことによって金属製ブロック４２０及び先端側ブロック４３０における金属製紡糸ノズル４２２近傍を加熱する。
【００７８】
次に、開閉バルブ１８を開いて、溶融した樹脂原料（溶融樹脂原料）を押出機２０に供給する。押出機２０においては、ピストン駆動部２４によりピストン押出部２６をほぼ一定速度で押し出すことにより、溶融樹脂原料をほぼ一定速度で押し出す。
【００７９】
次に、押出機２０により送り出された溶融樹脂原料を定量ポンプ３０（例えばギアポンプ）を用いて所定速度で紡糸部４０に向けて送る。
【００８０】
次に、定量ポンプ３０により送られた溶融樹脂原料を、耐熱性絶縁ブロック４１０における溶融樹脂原料導入口４１１及び溶融樹脂原料導入路４１２並びに金属製ブロック４２０における溶融樹脂原料連通孔４２１を介して複数の金属製紡糸ノズル４２２に送る。このとき、複数の金属製紡糸ノズル４２２の周囲のそれぞれに形成された高温気流流路４３２には高温気流供給部５０から高温気流が流された状態であり、かつ、金属製ブロック４２０とコレクタ電極との間に所定の電圧（例えば５〜１００ＫＶ）が印加されたした状態であるため、溶融樹脂原料は勢いよく複数の金属製紡糸ノズル４２２から吐出され、枝分かれして極細繊維になりながらコレクタ電極６０に向かう。
【００８１】
このとき、コレクタ電極６０における紡糸部４０側のメッシュ上においては基材１００が送られた状態にあるため、図６に示すように、基材１００上に極細繊維１０１が堆積し、これにより、極細繊維１０１が基材１００上に回収されることとなる。
【００８２】
３．実施形態１に係る極細繊維製造装置１の効果
以上のように構成された実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、複数の金属製紡糸ノズル４２２の周囲のそれぞれに高温気流を流すことが可能となるため、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を非特許文献２に記載の極細繊維製造装置の場合よりもさらに遅くすることが可能となる。その結果、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を大幅に遅くすることが可能となるため、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を大幅に遅くすることが可能となり、より細径の極細繊維を製造することが可能となる。
【００８３】
また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流すことが可能となるため、溶融樹脂原料がスムーズにノズルから吐出されるようになる。このため、より細径の極細繊維を安定して製造することが可能となる。
【００８４】
また、実施形態１に係る極細繊維製造装置によれば、高温気流流路４３２の位置における高温気流の温度を１２０℃〜５００℃の範囲内にすることが可能となるため、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を十分に遅くすることが可能となる。
【００８５】
また、実施形態１に係る極細繊維製造装置によれば、金属製ブロック４２０の基端側に耐熱性絶縁ブロック４１０が配置されているため、高温状態においても、紡糸部４０と押出機２０との間で十分な絶縁を取ることが可能となる。また、耐熱性絶縁ブロック４１０には、溶融樹脂原料を複数の金属製紡糸ノズル４２２に導く溶融樹脂原料導入路４１２が形成されているため、溶融樹脂原料を複数の金属製紡糸ノズルに均等に導くことが可能となる。また、複数の金属製紡糸ノズル４２２を有する金属製ブロック４２０には、高電圧電源６１からの電源ラインが接続されているため、複数の金属製紡糸ノズル４２２とコレクタ電極６０との間に高電圧を印加することが可能となる。さらにまた、先端側ブロック４３０には、高温気流供給部５０からの高温気流を高温気流流路４３２に導く高温気流導入路４３１が形成されているため、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流すことが可能となる。
【００８６】
また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、耐熱性絶縁ブロックが絶縁性樹脂（ＰＢＩ樹脂）からなるため、高温状態においても、紡糸部４０と押出機２０との間で十分な絶縁を取ることが可能となる。
【００８７】
また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、耐熱性絶縁ブロックにおける、溶融樹脂原料が送られる方向に沿った厚さが１０ｍｍ以上（８５ｍｍ）であるため、高温状態においても、紡糸部と押出機との間で十分な絶縁を取ることが可能となる。
【００８８】
また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、押出機２０に溶融樹脂原料を供給するための溶融槽１０をさらに備えるため、すでに加熱して溶融した樹脂原料（溶融樹脂原料）を押出機に供給することが可能となり、押出機の負荷を軽くすることができる。
【００８９】
また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、押出機２０及び紡糸部４０並びにこれらの間に位置する溶融樹脂原料の経路が保温ジャケットＪにより覆われているため、押出機２０から紡糸部４０に至る領域で溶融樹脂原料の温度が低下することがなくなり、より品質の安定した極細繊維を製造することができる。
【００９０】
実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、押出機２０と紡糸部４０との間に位置する定量ポンプ３０をさらに備えるため、常に一定の速度で溶融樹脂原料が紡糸部に供給されるようになり、品質の安定した極細繊維を製造することが可能となる。
【００９１】
また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、押出機２０と定量ポンプ３０との間及び定量ポンプ３０と紡糸部４０との間にメッシュフィルターが配設されているため、溶融樹脂原料をより均一な形で紡糸部４０に導入することが可能となる。
【００９２】
実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、コレクタ電極６０における紡糸部４０との反対側の位置に配設され、気流を吸引する気流吸引部７０をさらに備えるため、紡糸部４０から流れ出す高温気流の流れを安定化することが可能となり、品質の安定した極細繊維を製造することが可能となる。
【００９３】
また、実施形態１に係る極細繊維製造装置１によれば、極細繊維回収装置８０は、コレクタ電極６０における紡糸部４０側の位置に配設され、気流通過用の多数の孔が形成されているコンベアメッシュ８４（コンベア機構）を有するため、紡糸部４０から流れ出す気流を確実に気流吸引部７０に導くことが可能となる。
【００９４】
４．実施形態１に係る極細繊維製造方法の効果
実施形態１に係る極細繊維製造方法によれば、複数の金属製紡糸ノズル４２２の周囲のそれぞれに形成された高温気流流路４３２に高温気流を流した状態で静電紡糸を行うことが可能となるため、ノズル４２２から吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を非特許文献２に記載の極細繊維製造装置の場合よりもさらに遅くすることが可能となる。その結果、実施形態１に係る極細繊維製造方法によれば、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を大幅に遅くすることが可能となり、より細径の極細繊維を製造することが可能となる。
【００９５】
また、実施形態１に係る極細繊維製造方法によれば、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流した状態で、複数の金属製紡糸ノズルから４２２溶融樹脂原料を吐出することにより極細繊維を製造することとしているため、溶融樹脂原料がスムーズにノズルから吐出されるようになる。このため、より細径の極細繊維を安定して製造することが可能となる。
【００９６】
また、実施形態１に係る極細繊維製造方法によれば、コレクタ電極６０における金属製紡糸ノズル４２２側に位置するコンベアメッシュ８４上を搬送されていく基材上に極細繊維を堆積させながら極細繊維を製造することとしているため、製造された極細繊維を効率的に回収することが可能となる。
【００９７】
さらにまた、実施形態１に係る極細繊維製造方法によれば、コンベアメッシュ８４には、気流通過用の多数の孔が形成されており、コレクタ電極６０における金属製紡糸ノズル４２２の反対側に位置に配設された気流吸引部７０により気流を吸引しながら極細繊維を製造することとしているため、紡糸部４０から流れ出す高温気流の流れを安定化することが可能となり、より品質の安定した極細繊維を製造することが可能となる。
【００９８】
［実施形態２］
図７は、実施形態２に係る極細繊維製造装置２の構成を示す図である。
実施形態２に係る極細繊維製造装置２は、基本的には実施形態１に係る極細繊維製造装置１と同一の構成を有するが、極細繊維回収装置の構成が実施形態１に係る極細繊維製造装置１の場合と異なる。すなわち、実施形態２に係る極細繊維製造装置２は、図７に示すように、不織布の送り速度に同期して回転する回転式のコンベアドラム８５を有する。コンベアドラム８５は、気流通過用の多数の孔が形成されている。
【００９９】
このように、実施形態２に係る極細繊維製造装置２は、極細繊維回収装置の構成が実施形態１に係る極細繊維製造装置１の場合と異なるが、実施形態１に係る極細繊維製造装置１の場合と同様に、複数の金属製紡糸ノズル４２２の周囲のそれぞれに高温気流を流すことが可能となるため、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を大幅に遅くすることが可能となる結果、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を大幅に遅くすることが可能となり、より細径の極細繊維を製造することが可能となる。
【０１００】
また、実施形態２に係る極細繊維製造装置２によれば、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流すことが可能となるため、溶融樹脂原料がスムーズにノズルから吐出されるようになる。このため、より細径の極細繊維を安定して製造することが可能となるという効果もある。
【０１０１】
なお、実施形態２に係る極細繊維製造装置２は、極細繊維回収装置の構成以外の点については実施形態１に係る極細繊維製造装置１と同様の構成を有するため、実施形態１に係る極細繊維製造装置１が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１０２】
［実施形態３］
図８は、実施形態３に係る極細繊維製造装置３の構成を示す図である。
実施形態３に係る極細繊維製造装置３は、基本的には実施形態２に係る極細繊維製造装置２と同一の構成を有するが、コンベアドラムの構成が実施形態２に係る極細繊維製造装置２の場合と異なる。すなわち、実施形態３に係る極細繊維製造装置３は、図８に示すように、紡糸部４０と対向する領域８６のみに気流通過用の多数の孔が形成されている固定式のコンベアドラム８８を有する。
【０１０３】
このように、実施形態３に係る極細繊維製造装置３は、コンベアドラムの構成が実施形態２に係る極細繊維製造装置２の場合と異なるが、実施形態２に係る極細繊維製造装置２の場合と同様に、複数の金属製紡糸ノズル４２２の周囲のそれぞれに高温気流を流すことが可能となるため、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を大幅に遅くすることが可能となる結果、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を大幅に遅くすることが可能となり、より細径の極細繊維を製造することが可能となる。
【０１０４】
また、実施形態３に係る極細繊維製造装置３によれば、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流すことが可能となるため、溶融樹脂原料がスムーズにノズルから吐出されるようになる。このため、より細径の極細繊維を安定して製造することが可能となるという効果もある。
【０１０５】
なお、実施形態３に係る極細繊維製造装置３は、コンベアドラムの構成以外の点については実施形態２に係る極細繊維製造装置２と同様の構成を有するため、実施形態２に係る極細繊維製造装置２が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１０６】
［実施形態４］
図９は、実施形態４に係る極細繊維製造装置４の構成を示す図である。
図１０は、実施形態４に係る極細繊維製造装置４の押出機２８を説明するために示す図である。図１０（ａ）は押出機２８の横断面図であり、図１０（ｂ）は押出機２８の縦断面図である。
【０１０７】
実施形態４に係る極細繊維製造装置４は、基本的には実施形態２に係る極細繊維製造装置２と同一の構成を有するが、溶融槽１０の代わりにホッパ９０，９２を備え、ピストンシリンダー式の押出機２０の代わりに二軸押出機２８を備える点で実施形態２に係る極細繊維製造装置２の場合と異なる。
【０１０８】
すなわち、実施形態４に係る極細繊維製造装置４は、図９及び図１０（ｂ）に示すように、溶融槽１０の代わりにホッパ９０，９２を備える。また、実施形態４に係る極細繊維製造装置４は、図１０に示すように、ピストンシリンダー式の押出機２０の代わりに二軸押出機２８を備える。
二軸押出機２８は、内部空間２８２に２つのスクリュー２８４が配設された二軸押出機であり、溶融樹脂原料を安定して押し出すことができる。なお、図１０中、符号９１，９３は開閉バルブを示し、符号２８１は導入部を示し、符号２８３は導出部を示し、符号２８５はスクリュー２８４を回転させるモーターを示し、符号２８６は内部空間ひいては溶融樹脂原料を保温するためのヒーターを示す。
なお、ホッパ９０は主原料（主樹脂原料）を供給するホッパであり、ホッパ９２は副原料（例えば添加物）を供給するホッパである。
【０１０９】
このように、実施形態４に係る極細繊維製造装置４は、溶融槽１０の代わりにホッパ９０，９２を備え、ピストンシリンダー式の押出機２０の代わりに二軸押出機２８を備える点で実施形態１に係る極細繊維製造装置１の場合と異なるが、実施形態１に係る極細繊維製造装置１の場合と同様に、複数の金属製紡糸ノズル４２２の周囲のそれぞれに高温気流を流すことが可能となるため、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を大幅に遅くすることが可能となる結果、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を大幅に遅くすることが可能となり、より細径の極細繊維を製造することが可能となる。
【０１１０】
また、実施形態４に係る極細繊維製造装置４によれば、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流すことが可能となるため、溶融樹脂原料がスムーズにノズルから吐出されるようになる。このため、より細径の極細繊維を安定して製造することが可能となるという効果もある。
【０１１１】
また、実施形態４に係る極細繊維製造装置４によれば、ホッパ９０，９２及び二軸押出機２８を備えるため、別途溶融槽を設置する必要がなくなり、装置全体を簡易なものにすることができるという効果もある。また、実施形態４に係る極細繊維製造装置４によれば、二軸押出機２８を備えるため、溶融樹脂原料をより安定して押し出すことができる。
【０１１２】
なお、実施形態４に係る極細繊維製造装置４は、溶融槽１０の代わりにホッパ９０，９２を備え、ピストンシリンダー式の押出機２０の代わりに二軸押出機２８を備える点以外の点については実施形態１に係る極細繊維製造装置１と同様の構成を有するため、実施形態１に係る極細繊維製造装置１が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１１３】
［実施形態５］
図１１は、実施形態５に係る極細繊維製造装置５における紡糸部４０Ａを説明するために示す図である。図１１（ａ）は紡糸部４０Ａを長手方向に沿った平面で切断したときの縦断面図であり、図１１（ｂ）は紡糸部４０Ａを図１１（ａ）のＡ５−Ａ５線に沿った平面で切断したときの断面図である。
【０１１４】
実施形態５に係る極細繊維製造装置５は、基本的には実施形態１に係る極細繊維製造装置１と同一の構成を有するが、紡糸部の構成が実施形態１に係る極細繊維製造装置１の場合と異なる。すなわち、実施形態５に係る極細繊維製造装置５は、図１１に示すように、複数の金属製紡糸ノズル４２２のそれぞれに独立して溶融樹脂原料を導く溶融樹脂原料導入路４１２Ａを有する紡糸部４０Ａを備える。
【０１１５】
このように、実施形態５に係る極細繊維製造装置５は、紡糸部の構成が実施形態１に係る極細繊維製造装置１の場合と異なるが、実施形態１に係る極細繊維製造装置１の場合と同様に、複数の金属製紡糸ノズル４２２の周囲のそれぞれに高温気流を流すことが可能となるため、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を大幅に遅くすることが可能となる結果、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を大幅に遅くすることが可能となり、より細径の極細繊維を製造することが可能となる。
【０１１６】
また、実施形態５に係る極細繊維製造装置５によれば、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流すことが可能となるため、溶融樹脂原料がスムーズにノズルから吐出されるようになる。このため、より細径の極細繊維を安定して製造することが可能となるという効果もある。
【０１１７】
また、実施形態５に係る極細繊維製造装置５によれば、複数の金属製紡糸ノズル４２２のそれぞれに独立して溶融樹脂原料を導く溶融樹脂原料導入路４１２Ａが形成されているため、溶融樹脂原料を複数の金属製紡糸ノズルに実施形態１に係る極細繊維製造装置１の場合よりもさらに均等に導くことが可能となる。
【０１１８】
なお、実施形態５に係る極細繊維製造装置５は、紡糸部の構成以外の点については実施形態１に係る極細繊維製造装置１と同様の構成を有するため、実施形態１に係る極細繊維製造装置１が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１１９】
［実施形態６］
図１２は、実施形態６に係る極細繊維製造装置６における紡糸部４０Ｂを説明するために示す図である。図１２（ａ）は紡糸部４０Ｂを長手方向に沿った平面で切断したときの縦断面図であり、図１２（ｂ）は紡糸部４０Ｂを図１２（ａ）のＡ６−Ａ６線に沿った平面で切断したときの断面図である。
【０１２０】
実施形態６に係る極細繊維製造装置６は、基本的には実施形態５に係る極細繊維製造装置５と同一の構成を有するが、耐熱性絶縁ブロックの構成が実施形態５に係る極細繊維製造装置５の場合と異なる。すなわち、実施形態６に係る極細繊維製造装置６は、図１２に示すように、耐熱性絶縁ブロック４１０Ｂが内部に分岐部を含む金属製サブブロック４１３と内部に直線貫通孔を含むセラミックス製サブブロック４１４とからなる。金属製サブブロック４１３はステンレス鋼からなり、流路形成用の溝を形成した２枚のステンレス板を接合して製造する。セラミックス製サブブロック４１４はアルミナからなり、切削加工により直線状の貫通孔を開けて製造する。
【０１２１】
このように、実施形態６に係る極細繊維製造装置６は、耐熱性絶縁ブロックの構成が実施形態５に係る極細繊維製造装置５の場合と異なるが、実施形態５に係る極細繊維製造装置５の場合と同様に、複数の金属製紡糸ノズル４２２の周囲のそれぞれに高温気流を流すことが可能となるため、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を大幅に遅くすることが可能となる結果、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を大幅に遅くすることが可能となり、より細径の極細繊維を製造することが可能となる。
【０１２２】
また、実施形態６に係る極細繊維製造装置６によれば、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流すことが可能となるため、溶融樹脂原料がスムーズにノズルから吐出されるようになる。このため、より細径の極細繊維を安定して製造することが可能となるという効果もある。
【０１２３】
また、実施形態６に係る極細繊維製造装置６によれば、流路形成用の溝を形成した２枚のステンレス板を接合することにより内部に分岐部を含む金属製サブブロック４１３を製造することが可能となるため、内部に分岐部を有する耐熱性絶縁ブロックを比較的簡単に製造することができるという効果もある。
【０１２４】
なお、実施形態６において、符号４１０Ｂが示す部材の名称として、導電性を有する金属製サブブロック４１３を主要な構成要素として含むにもかかわらず「耐熱性絶縁ブロック４１０Ｂ」という名称を採用したのは、金属製サブブロック４１３とセラミックス製サブブロック４１４とを組み合わせることで、符号４１０Ｂが示す部材全体としては、金属製ブロック４２０と、他の機構（例えば、押出機２０、定量ポンプ３０など。）とを十分に絶縁することが可能となるからである。
【０１２５】
実施形態６に係る極細繊維製造装置６は、耐熱性絶縁ブロックの構成以外の点については実施形態５に係る極細繊維製造装置５と同様の構成を有するため、実施形態５に係る極細繊維製造装置５が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１２６】
［実施形態７］
図１３は、実施形態７に係る極細繊維製造装置７における紡糸部４０Ｃを説明するために示す図である。図１３（ａ）は紡糸部４０Ｃを長手方向に沿った平面で切断したときの横断面図であり、図１３（ｂ）は紡糸部４０Ｃを図１３（ａ）のＡ７−Ａ７線に沿った平面で切断したときの断面図であり、図１３（ｃ）は先端側ブロック４３０Ｃを図１３（ｂ）のＡ８−Ａ８線に沿った平面で切断したときの断面図である。
【０１２７】
実施形態７に係る極細繊維製造装置７は、基本的には実施形態５に係る極細繊維製造装置５と同一の構成を有するが、高温気流導入路の構成が実施形態５に係る極細繊維製造装置５の場合と異なる。すなわち、実施形態７に係る極細繊維製造装置７においては、図１３に示すように、高温気流導入路４３１Ｃは、高温気流が、金属製紡糸ノズル４２２から極細繊維が吐出される方向ベクトルをもって、かつ、金属製紡糸ノズル４２２を挟んで両側から高温気流流路４３２に導入されるよう構成されている。
【０１２８】
このように、実施形態７に係る極細繊維製造装置７は、高温気流導入路の構成が実施形態５に係る極細繊維製造装置５の場合と異なるが、実施形態５に係る極細繊維製造装置５の場合と同様に、複数の金属製紡糸ノズル４２２の周囲のそれぞれに高温気流を流すことが可能となるため、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を大幅に遅くすることが可能となる結果、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を大幅に遅くすることが可能となり、より細径の極細繊維を製造することが可能となる。
【０１２９】
また、実施形態７に係る極細繊維製造装置７によれば、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流すことが可能となるため、溶融樹脂原料がスムーズにノズルから吐出されるようになる。このため、より細径の極細繊維を安定して製造することが可能となるという効果もある。
【０１３０】
また、実施形態７に係る極細繊維製造装置７によれば、高温気流流路４３２が上記のような構成を有するため、高温気流を高温気流流路の中で、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて安定して流すことが可能となる。
【０１３１】
なお、実施形態７に係る極細繊維製造装置７は、高温気流導入路の構成以外の点については実施形態５に係る極細繊維製造装置５と同様の構成を有するため、実施形態５に係る極細繊維製造装置５が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１３２】
［実施形態８］
図１４は、実施形態８に係る極細繊維製造装置８の構成を示す図である。
実施形態８に係る極細繊維製造装置８は、基本的には実施形態１に係る極細繊維製造装置１と同一の構成を有するが、極細繊維回収装置の構成が実施形態１に係る極細繊維製造装置１の場合と異なる。すなわち、実施形態８に係る極細繊維製造装置８は、図１４に示すように、巻き取りローラ８３の巻き取り速度に同期して循環する循環式のコンベアベルト８９を有する極細繊維回収装置８０Ｃを備える。コンベアベルト８９は、気流通過用の多数の孔が形成されている。
【０１３３】
このように、実施形態８に係る極細繊維製造装置８は、極細繊維回収装置の構成が実施形態１に係る極細繊維製造装置１の場合と異なるが、実施形態１に係る極細繊維製造装置１の場合と同様に、複数の金属製紡糸ノズル４２２の周囲のそれぞれに高温気流を流すことが可能となるため、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を大幅に遅くすることが可能となる結果、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を大幅に遅くすることが可能となり、より細径の極細繊維を製造することが可能となる。
【０１３４】
また、実施形態８に係る極細繊維製造装置８によれば、溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流すことが可能となるため、溶融樹脂原料がスムーズにノズルから吐出されるようになる。このため、より細径の極細繊維を安定して製造することが可能となるという効果もある。
【０１３５】
また、実施形態８に係る極細繊維製造装置８によれば、基材を用いることなく、極細繊維を回収することが可能となるという効果も有する。
【０１３６】
なお、実施形態８に係る極細繊維製造装置８は、極細繊維回収装置の構成以外の点については実施形態１に係る極細繊維製造装置１と同様の構成を有するため、実施形態１に係る極細繊維製造装置１が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１３７】
［試験例］
以下、試験例１〜３により本発明をさらに具体的に説明する。
試験例１〜３は、「本発明の極細繊維製造装置を用いた極細繊維製造方法によれば、より細径の極細繊維を製造することが可能となる」ことを示す試験例である。
【０１３８】
１．試料の調整方法
実施形態２に係る極細繊維製造装置２から定量ポンプ３０を取り外した構成の極細繊維製造装置を用いて、試験例１〜３の極細繊維製造方法を実施した。
【０１３９】
まず、適量（２００ｇ）の樹脂原料（ペレット状のイソタクチックポリプロピレン）を溶融槽１０に投入する。その後、真空ポンプ１２で溶融槽１０の中を減圧にした後、窒素ガスを導入して溶融槽１０の中の空間を窒素ガスで置換する。その後、混練機構１４により樹脂原料を混練しながら、溶解層１０を所定温度（２６０℃）に加熱することにより、樹脂原料を溶融させる。このとき、押出機２０及び保温ジャケットＪを所定温度（例えば２６０℃）に加熱するとともに、高温気流流路４３２に高温気流供給部５０から高温気流（例えば３５０℃）を所定の供給速度（１１０リットル／分）で流すことによって金属製ブロック４２０及び先端側ブロック４３０における金属製紡糸ノズル４２２近傍を加熱する。
【０１４０】
次に、所定の回転速度（５０ｍｍ／分）で回転ドラム８５を回転させるとともにこれに同期した搬送速度（５０ｍｍ／分）で基材１００（不織布）を搬送させた状態にしておく。
【０１４１】
次に、開閉バルブ１８を開いて、溶融した樹脂原料（溶融樹脂原料）を押出機２０に供給する。押出機２０においては、ピストン駆動部２４によりピストン押出部２６をほぼ一定速度で押し出すことにより、溶融樹脂原料をほぼ一定速度で押し出す。押出機２０により送り出された溶融樹脂原料は、紡糸部４０に向けて送られ、耐熱性絶縁ブロック４１０における溶融樹脂原料導入口４１１及び溶融樹脂原料導入路４１２並びに金属製ブロック４２０における溶融樹脂原料連通孔４２１を介して複数の金属製紡糸ノズル４２２に送られる。このとき、複数の金属製紡糸ノズル４２２の周囲のそれぞれに形成された高温気流流路４３２には高温気流供給部５０から３５０℃の高温気流が所定の供給速度で流された状態であり、かつ、金属製ブロック４２０とコレクタ電極６０との間に所定の電圧（２８ＫＶ）が印加された状態にしておく。すると、溶融樹脂原料は複数の金属製紡糸ノズル４２２から吐出され、枝分かれして極細繊維になりながらコレクタ電極６０に向かう。このとき、回転ドラム８５の回転に同期して基材１００が送られているため、図６に示すように、基材１００上に極細繊維１０１が堆積し、これにより、極細繊維１０１が基材１００上に回収される。なお、試験例１〜３において、金属製紡糸ノズル４２２の先端とコレクタ電極６０との間の間隔は８５ｍｍとした。
【０１４２】
但し、試験例１においては、上記したように、３５０℃の高温気流を１１０リットル／分の供給速度で高温気流導入路４３１に供給しながら極細繊維を製造した。また、試験例２においては、３５０℃の高温気流を６０リットル／分の供給速度で高温気流導入路４３１に供給しながら極細繊維を製造した。また。試験例３においては、高温気流を高温気流導入路４３１に供給することなく極細繊維を製造した。
【０１４３】
２．評価方法
製造された極細繊維の直径を走査型電子顕微鏡を用いて測定することにより、試験例１〜３の極細繊維製造方法の評価を行った。
【０１４４】
３．評価結果
表１は、試験例１〜３の極細繊維製造方法についての評価結果を示す表である。なお、表１中、試験例３については、紡糸そものができなかったため、評価結果欄に評価不能と記入した。試験例１及び２については、製造された極細繊維のうち最も細い部分の直径を評価結果欄に記入した。
【０１４５】
【表１】
0005479845.tif 000002
【０１４６】
表１から明らかなように、本発明の極細繊維製造装置を用いて本発明の極細繊維製造方法を実施することにより（試験例１及び２）、溶融静電紡糸法により極細繊維を製造できることが明らかとなった。また、本発明の極細繊維製造装置を用いて本発明の極細繊維製造方法を実施することにより（試験例１）、ナノスケールの極細繊維（５００ｎｍ）を製造できることが明らかとなった。
【０１４７】
以上、本発明の極細繊維製造装置及び極細繊維製造方法を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【０１４８】
（１）上記実施形態１に係る極細繊維製造装置１においては、図６に示すように、極細繊維からなる不織布１０１を、不織布１０１が基材１００上に堆積された形で回収しているが、本発明はこれに限定されるものではない。図１５及び図１６は、極細繊維が製造されていく様子を示す図である。図１５（ａ）〜図１５（ｃ）並びに図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は各工程図である。例えば、図１５に示すように、極細繊維からなる不織布１０１を、基材１００から引き剥がした形で回収することとしてもよい。また、図１６に示すように、極細繊維からなる不織布１０１を、基材１００と一部一体化された形で回収することとしてもよい。
【０１４９】
（２）上記実施形態１に係る極細繊維製造装置１は、図１に示すように、紡糸部４０から鉛直方向に沿った下方向に位置するコレクタ電極６０に向けて紡糸部４０から溶融樹脂原料を吐出するいわゆる縦型の構成を有するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、紡糸部から水平方向に沿った横方向に位置するコレクタ電極に向けて紡糸部から溶融樹脂原料を吐出するいわゆる横型の構成を有するものであってもよい。
【符号の説明】
【０１５０】
１，２，３，４，８，６００，７００，８００，９００…極細繊維製造装置、１０…溶融槽、１１，２８６，４１，５３…ヒーター、１２…真空ポンプ、１３…窒素ライン、１４…混練機構、１８，９１，９３…開閉バルブ、２０…押出機、２２…押出機本体部、２４…ピストン駆動部、２６…ピストン押出部、２８…二軸押出機、２８１…導入部、２８２…内部空間、２８３…導出部、２８４…スクリュー２８４、２８５…モーター、３０…定量ポンプ、４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ…紡糸部、４１０，４１０Ａ，４１０Ｂ…耐熱性絶縁ブロック、４１１…溶融樹脂原料導入口、４１２，４１２Ａ…溶融樹脂原料導入路、４２０…金属製ブロック、４２１…連通部、４２２…金属製紡糸ノズル、４２３…電源ライン接続端子、４３０，４３０Ｃ…先端側ブロック、４３１，４３１Ｃ…高温気流導入路、４３２…高温気流流路、５０…高温気流供給部、５１…ブロアー、５２…加熱部、６０…コレクタ電極、６１，６４０，７５０，８４０，９５０…高電圧電源、７０…気流吸引部、７１…気流吸引ポンプ、８０，８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ…極細繊維回収装置、８１…繰り出しローラ、８２…送りローラ、８３…巻き取りローラ、８４…コンベアメッシュ、８５，８８…コンベアドラム、８６…メッシュ部、８７…非メッシュ部、８９…コンベアベルト、９０，９２…ホッパ、１００…不織布からなる基材、１０１…極細繊維からなる不織布、１０２…極細繊維層と一体化した不織布、６１０…バレル、６１２…ポンプ、６２０…紡糸部、６３０，７３０，９３０…ノズル、６５０，７４０，８５０，９４０…コレクタ、７１０…樹脂原料供給ホッパ、７２０，９２０…押出機、８１０…樹脂原料供給部、８２０…レーザー光源、８３０…電極部、８３２…孔、９２１…加熱浴、９２２…プラスチックチューブ、９２３…金属コイルプレート、９２４…断熱壁、９３１…グラス壁、９４１…モーター、Ｆ…極細繊維、Ｊ…保温ジャケット、Ｌ…レーザー光、Ｍ…線状樹脂原料
【図１】
0005479845.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0005479845.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0005479845.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
0005479845.tif 000019
【図１９】
0005479845.tif 000020
【図１８】
0005479845.tif 000021
【図２０】
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