(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を製造する第１工程と、
前記帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて前記帯状不織布から「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造する第２工程と、
前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して前記高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程とをこの順序で含む「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法であって、
前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対してレーザー光を照射するレーザー照射処理により行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記レーザー照射処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」の平均直径の２倍以下の直径を有するビームスポットに絞ったレーザー光を用いて行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記レーザー照射処理を、レーザー光を所定の手順に従って走査しながら行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記レーザー照射処理を、所定の周期又はデューティ比を持ったパルス状レーザー光を用いて間欠的に行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記レーザー照射処理を、２つ以上のレーザー光を用いて行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第１工程においては、前記帯状不織布として、前記部分結合処理を促進可能な、高分子ナノ繊維を構成する高分子材料のガラス転移温度を低下させる添加塩を加えた帯状不織布を製造することを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項７】
高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を製造する第１工程と、
前記帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて前記帯状不織布から「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造する第２工程と、
前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に紫外線を照射して前記高分子ナノ繊維を構成する高分子の架橋処理を行うことにより前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程とをこの順序で含むことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第１工程は、コレクターとノズルとの間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことにより高分子材料溶液又は溶融高分子材料からシート状不織布を製造する工程と、前記シート状不織布を切断して前記帯状不織布を製造する工程とをこの順序で含むことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第１工程は、ドラム外周面に周方向に延在する帯状のコレクターが形成された「ドラム状コレクター」における前記コレクターとノズルとの間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことにより、高分子材料溶液又は溶融高分子材料から前記高分子ナノ繊維を前記コレクター上に堆積し、前記高分子ナノ繊維からなる前記帯状不織布を製造する工程であることを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第１工程においては、２種類以上の高分子材料を含有する高分子材料溶液又は溶融高分子材料を用いて電界紡糸を行い、２種類以上の高分子材料が内部でブレンドされた高分子ナノ繊維からなる前記帯状不織布を製造することを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１１】
請求項８又は９に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第１工程においては、それぞれ異なる高分子材料を含有する２種類以上の高分子材料溶液又は溶融高分子材料を用いて同時に電界紡糸を行い、２種類以上の高分子ナノ繊維を含有する前記帯状不織布を製造することを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１２】
請求項８又は９に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第１工程においては、それぞれ異なる高分子材料を含有する２種類以上の高分子材料溶液又は溶融高分子材料を用いて順番に電界紡糸を行い、それぞれ異なる高分子ナノ繊維が積層された構造の前記帯状不織布を製造することを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜７のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第１工程においては、それぞれ異なる高分子材料を含有する２種類以上の高分子材料溶液又は溶融高分子材料を用いて個別に電界紡糸を行い、２種類以上の前記帯状不織布を製造し、
前記第２工程においては、前記２種類以上の前記帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて前記２種類以上の前記帯状不織布から前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法に関する。なお、本発明において、ナノ繊維とは、平均直径が１０００ｎｍ程度又はそれ以下の繊維のことをいう。
【０００２】
「高分子ナノ繊維からなる糸」はナノ繊維が集合して糸状になったものであり、極めて大きい比表面積及び高い強度を有する。このため、「高分子ナノ繊維からなる糸」は、空気清浄用フィルター、各種産業用フィルター、ワイピングクロース、おむつ、人工皮革、人工透析用フィルター、人工血管、人工骨などに用いることができる。
【背景技術】
【０００３】
従来、「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法として、以下のような「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。図１７は、特許文献１に記載された「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造装置を説明するために示す図である。すなわち、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、図１７に示すように、電界紡糸法（エレクトロスピニング法ということもある。）によって製造した高分子ナノ繊維を帯状に切断して、高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を製造する。そして、当該帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて延伸することにより「高分子ナノ繊維からなる糸」（連続フィラメント）を製造するというものである。
【０００４】
従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、別途の紡績工程を行わなくても、電界紡糸法によって製造された高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を用いて、高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５１８８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、産業界においては、より高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することのできる製造方法が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能な「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法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】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意努力を重ねた結果、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うこととすれば、当該部分結合処理後の「高分子ナノ繊維からなる糸」においては、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維同士に滑りが生じ難くなり、その結果、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となることを見出し、本発明（請求項１）を完成させるに至った。また、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」に紫外線を照射して高分子ナノ繊維を構成する高分子の架橋処理を行うこととすれば、当該架橋処理後の「高分子ナノ繊維からなる糸」においては、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維自体の引っ張り強度が高くなっているため、上記の場合と同様に、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となることを見出し、本発明（請求項１１）を完成させるに至った。
【０００９】
［１］すなわち、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を製造する第１工程と、前記帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて前記帯状不織布から「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造する第２工程と、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸を行いながら前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して前記高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程とをこの順序で含むことを特徴とする。
【００１０】
このため、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸を行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うこととしているため、当該部分結合処理後の「高分子ナノ繊維からなる糸」においては、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合された状態となる。このため、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維同士に滑りが生じ難くなり、その結果、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる。
【００１１】
また、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸を行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うこととしているため、「高分子ナノ繊維からなる糸」全体で高分子ナノ繊維が溶融して単繊維からなる糸になったり、高分子ナノ繊維同士が接触している部位のすべてが結合して「高分子ナノ繊維からなる糸」が剛直化してしまったりすることはなく、それゆえ、「高分子ナノ繊維からなる糸」中に存在するナノレベルの凹凸構造による極めて大きな比表面積及び「高分子ナノ繊維からなる糸」のしなやかさを維持したまま、「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００１２】
なお、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、「高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する」とは、高分子ナノ繊維同士が接触している箇所についての全部ではなく一部を結合することをいう。例えば、「高分子ナノ繊維からなる糸」を部分的に加熱することによって、高分子ナノ繊維同士が接触している箇所についての一部を結合することとしてもよいし、「高分子ナノ繊維からなる糸」を比較的弱い条件で加熱することにより、高分子ナノ繊維同士が接触している箇所についての一部を結合することとしてもよい。
【００１３】
なお、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱する条件としては、高分子ナノ繊維の温度が少なくともガラス転移温度以上になるような条件を採用することが好ましい。
【００１４】
［２］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対してレーザー光を照射するレーザー照射処理により行うことが好ましい。
【００１５】
このような方法とすることにより、レーザー照射の照射強度、照射範囲、照射位置その他の照射条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００１６】
［３］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記レーザー照射処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」の平均直径の２倍以下の直径を有するビームスポットに絞ったレーザー光を用いて行うことが好ましい。
【００１７】
このような方法とすることにより、効率良く「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００１８】
［４］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記レーザー照射処理を、レーザー光を所定の手順に従って走査しながら行うことが好ましい。
【００１９】
このような方法とすることにより、レーザー照射の照射位置を走査しながら、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００２０】
例えば、レーザー光を「高分子ナノ繊維からなる糸」の延伸軸に沿った方向に走査すれば、「高分子ナノ繊維からなる糸」の延伸軸に沿った方向に部分結合処理を行うことが可能となる。
【００２１】
また、２本以上の「高分子ナノ繊維からなる糸」を並列に配置し、すべての「高分子ナノ繊維からなる糸」を交差するようにレーザー光を走査すれば、１つのレーザー光により２本以上の「高分子ナノ繊維からなる糸」に部分結合処理を行うことが可能となる。
【００２２】
［５］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記レーザー照射処理を、所定の周期又はデューティ比を持ったパルス状レーザー光を用いて間欠的に行うことが好ましい。
【００２３】
このような方法とすることにより、前記レーザー照射処理を間欠的に行えば、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００２４】
パルス周期又はデューティ比を調整することにより、特に、「高分子ナノ繊維からなる糸」に形成される部分結合の密度を調整することができる。
【００２５】
パルス光の周期を短くする、又は、デューティ比を大きくしてレーザー照射を行うことにより、高密度に部分結合を形成することが可能となる。逆に、パルス光の周期を長くする、かつ、デューティ比を小さくしてレーザー照射を行うことにより、低密度に部分結合を形成することが可能となる。
【００２６】
［６］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記レーザー照射処理を、２つ以上のレーザー光を用いて行うことが好ましい。
【００２７】
このような方法とすることにより、「高分子ナノ繊維からなる糸」のより多くの面にレーザー光を照射できるようになるため、より均一に「高分子ナノ繊維からなる糸」の高強度化することが可能となる。
【００２８】
［７］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対して熱風を照射する熱風照射処理により行うことが好ましい。
【００２９】
このような方法とすることによっても、上記［２］に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様に、熱風照射の照射強度、照射範囲、照射位置その他の照射条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００３０】
なお、熱風照射処理を行う手段としては、ホットガンによる加熱処理を好ましく例示することができる。
【００３１】
［８］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記部分結合処理を、リング状ヒーターに前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を通過させることにより行うことが好ましい。
【００３２】
このような方法とすることによっても、リング状ヒーターの温度、加熱領域の長さ、「高分子ナノ繊維からなる糸」の通過速度その他の加熱条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００３３】
リング状ヒーターとしては、「高分子ナノ繊維からなる糸」が通過する領域を囲む位置にヒーターが配置された電気炉、「高分子ナノ繊維からなる糸」が通過する領域を囲む位置に赤外線源が配置された赤外線炉、半導体製造などに用いられる拡散炉を好ましく例示することができる。
【００３４】
「高分子ナノ繊維からなる糸」がリング状ヒーターの加熱領域を通過する時間は、加熱領域の長さを調整することによっても、「高分子ナノ繊維からなる糸」の通過速度を調整することによっても、又はそれら両方を調整することによっても可能である。
【００３５】
［９］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対して光又は赤外線を集光して照射する急速加熱処理により行うことが好ましい。
【００３６】
このような方法とすることによっても、急速加熱処理の条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００３７】
［１０］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第１工程においては、前記帯状不織布として、前記部分結合処理を促進可能な、高分子ナノ繊維を構成する高分子材料のガラス転移温度を低下させる添加塩を加えた帯状不織布を製造することが好ましい。
【００３８】
このような方法とすることにより、高分子ナノ繊維同士が結合し易くなるため、部分結合処理を一層容易に行うことが可能となり、より一層高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【００３９】
なお、添加塩としては、例えばＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏを好ましく例示することができる。
【００４０】
［１１］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を製造する第１工程と、前記帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて前記帯状不織布から「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造する第２工程と、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸を行いながら前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に紫外線を照射して前記高分子ナノ繊維を構成する高分子の架橋処理を行うことにより前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程とをこの順序で含むことを特徴とする。
【００４１】
このため、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸を行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」に紫外線を照射して高分子ナノ繊維を構成する高分子の架橋処理を行うこととしているため、当該部分結合処理後の「高分子ナノ繊維からなる糸」においては、高分子ナノ繊維自体の引っ張り強度が高くなっている。このため、当該架橋処理後の「高分子ナノ繊維からなる糸」においては、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維自体の引っ張り強度が高くなっているため、上記［１］に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【００４２】
なお、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、上記［１］に記載の部分結合処理及び上記［１１］に記載の架橋処理の両方を行っても良い。このような方法とすることにより、部分結合処理又は架橋処理をそれぞれ単独に行う場合と比較して、より一層高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【００４３】
［１２］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第１工程は、コレクターとノズルとの間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことにより高分子材料溶液又は溶融高分子材料からシート状不織布を製造する工程と、前記シート状不織布を切断して前記帯状不織布を製造する工程とをこの順序で含むことが好ましい。
【００４４】
このような方法とすることにより、ナノレベルの直径を持った高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を高い生産性でもって効率良く製造することが可能となる。
【００４５】
［１３］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第１工程は、ドラム外周面に周方向に延在する帯状のコレクターが形成された「ドラム状コレクター」における前記コレクターとノズルとの間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことにより、高分子材料溶液又は溶融高分子材料から前記高分子ナノ繊維を前記コレクター上に堆積し、前記高分子ナノ繊維からなる前記帯状不織布を製造する工程であることが好ましい。
【００４６】
このような方法とすることによっても、ナノレベルの直径を持った高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を高い生産性でもって効率良く製造することが可能となる。また、不織布を切断する工程が不要となる。
【００４７】
［１４］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第１工程においては、２種類以上の高分子材料を含有する高分子材料溶液又は溶融高分子材料を用いて電界紡糸を行い、２種類以上の高分子材料が内部でブレンドされた高分子ナノ繊維からなる前記帯状不織布を製造することが好ましい。
【００４８】
このような方法とすることにより、２種類以上の高分子材料が内部でブレンドされ、互いの高分子材料の特性を相補し合う、高機能でかつ高強度な「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することが可能となる。
【００４９】
［１５］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第１工程においては、それぞれ異なる高分子材料を含有する２種類以上の高分子材料溶液又は溶融高分子材料を用いて同時に電界紡糸を行い、２種類以上の高分子ナノ繊維を含有する前記帯状不織布を製造することが好ましい。
【００５０】
このような方法とすることにより、２種類以上の高分子ナノ繊維を含有し、互いの高分子ナノ繊維の特性を相補し合う、高機能でかつ高強度な「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することが可能となる。
【００５１】
例えば、加熱による部分結合処理が困難な高分子材料のナノ繊維と、部分結合処理が容易に行える高分子材料のナノ繊維が混合された帯状不織布を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造して、部分結合処理を行うことができる。このようにすることにより、部分結合処理が容易に行える高分子材料を接着剤として部分結合処理が困難なナノ繊維同士を結合し、「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００５２】
［１６］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第１工程においては、それぞれ異なる高分子材料を含有する２種類以上の高分子材料溶液又は溶融高分子材料を用いて順番に電界紡糸を行い、それぞれ異なる高分子ナノ繊維が積層された構造の前記帯状不織布を製造することが好ましい。
【００５３】
このような方法とすることによっても、２種類以上の高分子ナノ繊維を含有し、互いの高分子ナノ繊維の特性を相補し合う、高機能でかつ高強度な「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することが可能となる。
【００５４】
例えば、加熱による部分結合処理が困難な高分子材料のナノ繊維からなる帯状不織布に部分結合処理が容易に行える高分子材料のナノ繊維からなる帯状不織布を積層した帯状不織布を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造して、部分結合処理を行うことができる。このようにすることにより、部分結合処理が容易に行える高分子を接着剤として部分結合処理が困難なナノ繊維同士を結合し、「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００５５】
［１７］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第１工程においては、それぞれ異なる高分子材料を含有する２種類以上の高分子材料溶液又は溶融高分子材料を用いて個別に電界紡糸を行い、２種類以上の前記帯状不織布を製造し、前記第２工程においては、前記２種類以上の前記帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて前記２種類以上の前記帯状不織布から前記「高分子ナノ繊維からなる糸」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っても、２種類以上の高分子ナノ繊維を含有し、互いの高分子ナノ繊維の特性を相補し合う、高機能でかつ高強度な「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における各工程を説明するために示す図である。
【図２】実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における各工程を説明するために示す図である。
【図３】実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における各工程を説明するために示す図である。
【図４】変形例１における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図５】変形例２における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図６】変形例３における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図７】変形例４における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図８】実施形態２における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図９】実施形態３における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図１０】実施形態４における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図１１】実施形態５に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における第３工程を説明するために示す図である。
【図１２】実施形態６に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における第３工程を説明するために示す図である。
【図１３】変形例５における第１工程を説明するために示す図である。
【図１４】変形例６における第１工程を説明するために示す図である。
【図１５】変形例７における第１工程を説明するために示す図である。
【図１６】変形例８における第１工程を説明するために示す図である。
【図１７】特許文献１に記載された「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造装置を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
以下、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００５９】
［実施形態１］
図１〜図３は、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における各工程を説明するために示す図である。このうち、図１は実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における第１工程を説明するために示す図であり、図２は第２工程を説明するために示す図であり、図３は第３工程を説明するために示す図である。図１（ａ）は電界紡糸装置１００を用いて高分子ナノ繊維１２からなるシート状不織布１４を製造する様子を示す図であり、図１（ｂ）はシート状不織布１４を切断して帯状不織布１６を製造する様子を示す図である。図２（ａ）は帯状不織布１６を撚り糸装置２００を通過させて「高分子ナノ繊維からなる糸１６」を製造する様子を示す図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）における符号Ｒ２で示す領域を拡大して示す図であり、図２（ｃ）は当該領域を図２（ｂ）におけるよりも高い拡大率で示す図である。図３（ａ）は「高分子ナノ繊維からなる糸１８」にレーザー光を照射することにより部分結合処理を行う様子を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）を上部より見た図である。
【００６０】
実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、図１〜図３に示すように、高分子ナノ繊維１２からなる帯状不織布１６を製造する第１工程と、帯状不織布１６を撚り糸装置２００内に通過させて帯状不織布１６から「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造する第２工程と、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸を行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を加熱して高分子ナノ繊維１２同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を高強度化する第３工程とをこの順序で含む。以下、製造工程に従って、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法を詳細に説明する。
【００６１】
（１）第１工程
第１工程は、コレクター１０８とノズル１０６との間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことにより高分子材料溶液からシート状不織布１４を製造する工程と、シート状不織布１４を切断して帯状不織布１６を製造する工程とをこの順序で含む。
【００６２】
まず、シート状不織布１４を製造する工程は、以下のようにして行う。すなわち、図１（ａ）に示すように、電界紡糸装置１００に備え付けられた原料タンク１０２に高分子ナノ繊維１２の原料となる高分子材料溶液を充填しバルブ１０４を開けノズル１０６に原料供給可能な状態とする。高圧電源１１０を用いてノズル１０６とコレクター１０８との間に高電圧を印加することによりノズル１０６とコレクター１０８との間の空間に高分子ナノ繊維１２が紡糸され、ノズル１０６とコレクター１０８との間に生じる電界により高分子ナノ繊維１２がコレクター１０８へ堆積し、高分子ナノ繊維１２からなるシート状の不織布１４が製造される。
【００６３】
シート状の不織布１４の厚さは、例えば５μｍ〜５０μｍである。高分子ナノ繊維の平均直径は、例えば３００ｎｍ〜８００ｎｍである。
【００６４】
原料として用いる高分子材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ乳酸グリコール酸（ＰＬＧＡ）などを用いることができる。用途に応じて最適なものを選択すればよい。
【００６５】
電界紡糸装置１００を用いてシート状不織布を製造する際に、ノズル１０６とコレクター１０８の間に印加する電圧は、ノズル１０６とコレクター１０８の距離や用いる原料などにより異なるが、数ｋＶ〜数１０ｋＶである。高分子原料や電界紡糸装置１００の構造に応じて適宜最適な値を選択すればよい。
【００６６】
次に、帯状不織布１６を製造する工程は、以下のようにして行う。すなわち、図１（ｂ）に示すように、シート状不織布１４を１〜１００ｍｍ程度の幅に切断し撚糸可能な帯状不織布１６を製造する。
【００６７】
（２）第２工程
第２工程は、帯状不織布１６を撚り糸装置２００内に通過させて帯状不織布１６から「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造する工程である。すなわち、図２（ａ）に示すように、第１工程で製造した帯状不織布１６を主撚り糸装置２０２を用いて撚糸化することにより図２（ｂ）に示すような「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造することができ、糸送り装置２０４，２０６を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を図２（ａ）の左から右に撚りながら糸送りすることにより強固に撚り糸された「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が連続的に製造できる。
【００６８】
糸送り装置２０４，２０６を用いて糸送りするときに、糸送り装置２０６の糸送り速度Ｖ１を糸送り装置２０４の糸送り速度Ｖ２よりも速くすれば、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸を行うこともできる。
【００６９】
本第２工程で製造される「高分子ナノ繊維からなる糸１８」は、図２（ｃ）に示すように、高分子ナノ繊維１２が「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に対して約３０度の角度をもって配向している。
【００７０】
第２工程で製造される「高分子ナノ繊維からなる糸」の直径は、例えば１０μｍ〜２０００μｍである。
【００７１】
（３）第３工程
第３工程は、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸とを行いながら当該「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を加熱して高分子ナノ繊維１２同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を高強度化する工程である。具体的には、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸とを行いながらレーザー発生装置３０２とレンズ３０４からなるレーザー光照射装置３００を用いてレーザー光を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の所定の位置に照射すると、レーザー光が照射された部分Ｒ３においては「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が加熱され、Ｒ３領域に存在する高分子ナノ繊維１２の温度が高分子ナノ繊維１２のガラス転移温度以上になり、高分子ナノ繊維１２同士が溶融して結合点２０を形成する。
【００７２】
一方、レーザー光が照射されていない部分Ｒ４においては、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が加熱されないため、高分子ナノ繊維１２同士の結合は見られない。
【００７３】
なお、レーザー光を用いて部分結合処理を行う際は、レーザー光が照射された部分に存在する高分子ナノ繊維のすべてが結合して単繊維化してしまわないように、照射するレーザー光の強度を調整する。  
【００７４】
レーザー発生装置は、半導体レーザー、炭酸ガスレーザーやヘリウムネオンレーザーといったガスレーザーなどを用いることができる。加熱に必要なレーザーの波長や出力などに応じて選択すればよい。
【００７５】
また、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸は、糸送り装置３０８の糸送り速度Ｖ３を糸送り装置３０６の糸送り速度Ｖ４よりも速くすることにより行う。
【００７６】
なお、「高分子ナノ繊維からなる糸」の送り速度は、例えば１ｍ／ｍｉｎ〜３０ｍ／ｍｉｎである。また、レーザー光のパワーは、２０Ｗ〜６００Ｗである。レーザー光が照射された部位における高分子ナノ繊維の温度は例えば１００℃〜３００℃である。
【００７７】
以上の工程を経て、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造することができる。
【００７８】
実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸を行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」をレーザー照射により加熱して高分子ナノ繊維同士の部分結合処理を行うこととしているため、「高分子ナノ繊維からなる糸」を構成する高分子ナノ繊維同士が部分的に結合された状態となる。このため、「高分子ナノ繊維からなる糸」に引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維同士に滑りが生じ難くなり、従来よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる。
【００７９】
また、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うこととしているため、「高分子ナノ繊維からなる糸」全体で高分子ナノ繊維が溶融して単繊維からなる糸になったり、高分子ナノ繊維同士が接触している部位のすべてが結合して「高分子ナノ繊維からなる糸」が剛直化してしまったりすることはなく、それゆえ、「高分子ナノ繊維からなる糸」中に存在するナノレベルの凹凸構造による極めて大きな比表面積及び「高分子ナノ繊維からなる糸」のしなやかさを維持したまま、「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００８０】
また、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対してレーザー光を照射することにより行っているため、レーザー照射の照射強度、照射範囲、照射位置その他の照射条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００８１】
さらにまた、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、ノズルと平面状のコレクターとの間に高電圧を印加し電界紡糸を行うことにより高分子材料溶液又は溶融高分子材料からシート状不織布を製造し、前記シート状不織布を切断して前記帯状不織布を製造しているため、ナノレベルの直径を持った高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を高い生産性でもって効率良く製造することが可能となる。
【００８２】
［変形例１］
図４は、変形例１における部分結合処理を説明するために示す図である。図４（ａ）はレーザー光照射装置３００ａを「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に対して垂直に移動させることを示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に沿って見た図である。
【００８３】
変形例１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、図４に示すように、レーザー照射処理を、「高分子ナノ繊維からなる糸」の平均直径の２倍以下の直径を有するビームスポットに絞ったレーザー光を用いて行うこととしている。
【００８４】
なお、実施形態２においては、レーザー光が照射された部位における高分子ナノ繊維の温度は例えば１００℃〜３００℃である。
【００８５】
図４を参照しながら変形例１におけるレーザー光照射の方法を説明する。レーザー光のビームスポット直径ｄは、レーザー光照射装置３００ａを「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に対して垂直な方向に移動させ、レンズ３０４と「高分子ナノ繊維からなる糸１８」との距離Ｄを調整することにより行う。
【００８６】
レンズ３０４と「高分子ナノ繊維からなる糸１８」との距離Ｄがレンズ３０４の焦点距離に近くなるほどビームスポット直径ｄは小さくなる。一方、距離Ｄとレンズ３０４の焦点距離の差（距離Ｄがレンズ３０４の焦点距離よりも大きくなる場合も小さくなる場合も含む）が大きくなるに従い、ビームスポット直径ｄは大きくなる。
【００８７】
変形例１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、部分結合処理を、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の平均直径の２倍以下の直径を有するビームスポットに絞ったレーザー光を用いて行うこととしているため、効率良く「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００８８】
［変形例２］
図５は、変形例２における部分結合処理を説明するために示す図である。図５（ａ）はレーザー光照射装置３００ｂを「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に沿って走査しレーザー照射を行っていることを示す図であり、図５（ｂ）はレーザー光照射装置３００ｂを用いて複数の「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に対して平行な方向と垂直な方向に走査しレーザー照射を行っていることを示す図である。
【００８９】
変形例２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、図５に示すように、レーザー照射処理を、レーザー光を所定の手順に従って走査しながら行うこととしている。
【００９０】
図５を参照しながら変形例２における部分結合処理を説明する。図５(ａ)に示すように、レーザー光照射装置３００ｂを「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に沿って走査すると、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に沿って部分結合処理を行うことができる。
【００９１】
また、図５（ｂ）に示すように、複数の「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を交差するようにレーザー光照射装置３００ｂを走査すれば、１つのレーザー光照射装置３００ｂで複数の「高分子ナノ繊維からなる糸１８」に部分結合処理を行うことができる。
【００９２】
変形例２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、部分結合処理を、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」にレーザー光を所定の手順に従って走査しながら行うこととしているため、レーザー照射の照射位置を走査しながら、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００９３】
［変形例３］
図６は、変形例３における部分結合処理を説明するために示す図である。図６（ａ）〜図６（ｃ）はパルス状レーザー照射を行い間欠的にレーザー光照射を行う様子を示す図であり、図６（ｄ）はパルス状レーザー照射の実行と停止を時間軸でグラフ化した図であり、図６(ｅ)は図６（ｄ）で示したレーザー照射パターンで部分結合処理を行った後の「高分子ナノ繊維からなる糸」を示す図である。
【００９４】
変形例３に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、図６に示すように、レーザー照射処理を、所定の周期又はデューティ比を持ったパルス状レーザー光を用いて間欠的に行うこととしている。
【００９５】
図６を参照しながら変形例３における部分結合処理を説明する。図６(ａ)に示すように、時間Ｔ１のときにレーザー光照射装置３００ｃからパルス状レーザー光を発生し部分結合処理２２を形成する。次に、時間Ｔ２のときにはパルス状レーザー光照射を行わず（図６（ｂ））、時間Ｔ３において再びパルス状レーザー光を発生させ部分結合処理２２を形成し（図６（ｃ））、図６（ｄ）に示すようなパターンで間欠的にレーザー照射処理を行うと、図６(ｅ)のようにパルス状レーザー光照射された部分にのみ部分結合処理が施された「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が製造される。
【００９６】
変形例３に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、部分結合処理を、所定の周期又はデューティ比を持ったパルス状レーザー光を用いて間欠的に行うこととしているため、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００９７】
［変形例４］
図７は、変形例４における部分結合処理を説明するために示す図である。図７（ａ）は２本のレーザーでレーザー照射を行っていることを示す図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）を延伸軸に沿って見た図であり、図７（ｃ）は３つのレーザーを１２０°の角度で配置してレーザー照射を行うことを示す図であり、図７（ｄ）は４つのレーザーを９０°の角度で配置してレーザー照射を行うことを示す図である。
【００９８】
変形例４に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、図７に示すように、レーザー照射処理を、２つ以上のレーザー光を用いて行うこととしている。
【００９９】
図７を参照しながら変形例４における部分結合処理を説明する。図７(ａ)及び図７（ｂ）のように２つのレーザー光照射装置３００を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に垂直な軸上に配置することにより、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」に両面からレーザー光を照射できる。
【０１００】
図７（ｃ）のように、３つのレーザー光照射装置３００を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に対して垂直な面上で１２０°の角度をもって配置すると、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の３方向からレーザー光を照射できる。
【０１０１】
図７（ｄ）のように、４つのレーザー光照射装置３００を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に対して垂直な面上で９０°の角度をもって配置すると、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸の上下左右からレーザー光を照射できる。
【０１０２】
変形例４に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、部分結合処理を、レーザー照射処理を、２つ以上のレーザー光を用いて行うこととしているため、高分子ナノ繊維からなる糸」のより多くの部位にレーザー光を照射でき、より均一に「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【０１０３】
［実施形態２］
図８は、実施形態２における部分結合処理を説明するために示す図である。
実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、基本的には実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法と同様の工程を含むが、部分結合処理の内容が実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合とは異なる。すなわち、実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、図８に示すように、部分結合処理を、ホットガン装置３１０を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸１８」に対して熱風を照射する熱風照射処理により行うこととしている。
【０１０４】
図８を参照しながら実施形態２における部分結合処理を説明する。糸送り装置３０６，３０８により「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら、ホットガン３１２から吐出された熱風３１４を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」に照射して熱風照射処理を行い、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の部分結合処理を行う。
【０１０５】
なお、ホットガン装置３１０は、気流吸引装置３１６及び気流吸引ポンプ３１８をさらに供えており、熱風照射処理は、気流吸引装置３１６により気流を吸引しながら行う。熱風３１４の温度は、熱風３１４が「高分子ナノ繊維からなる糸１８」に照射されたときに、高分子ナノ繊維１２の温度が少なくともガラス転移温度以上になるような条件を採用することが好ましい。
【０１０６】
このように実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、部分結合処理の内容が実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合とは異なるが、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程を含むため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様に、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる。
【０１０７】
また、実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うこととしているため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様に、「高分子ナノ繊維からなる糸」中に存在するナノレベルの凹凸構造による極めて大きな比表面積及び「高分子ナノ繊維からなる糸」のしなやかさを維持したまま、「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【０１０８】
なお、実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によっても、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様に、熱風照射の照射強度、照射範囲、照射位置その他の照射条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【０１０９】
実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、部分結合処理の内容以外については、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法と同様の工程を含むため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１１０】
［実施形態３］
図９は、実施形態３における部分結合処理を説明するために示す図である。
実施形態３に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、基本的には実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法と同様の工程を含むが、部分結合処理の内容が実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合とは異なる。すなわち、実施形態３に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、図９に示すように、部分結合処理をリング状ヒーター３２０に「高分子ナノ繊維からなる糸」を通過させることにより行うこととしている。
【０１１１】
図９を参照しながら実施形態３に係る部分結合処理を説明する。糸送り装置３０６，３０８により「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸とを行いながら、リング状ヒーター３２０の中を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を通過させることにより「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が加熱され、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の部分結合処理が行われる。
【０１１２】
なお、リング状ヒーターの中を通過中の高分子ナノ繊維の表面温度は例えば１００℃〜３００℃である。
【０１１３】
リング状ヒーター３２０としては、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が通過する領域を囲む位置にヒーター３２２が配置された電気炉を用いる。その他、「高分子ナノ繊維からなる糸」が通過する領域を囲む位置に赤外線源が配置された赤外線炉、半導体製造などに用いられる拡散炉をも用いることができる。用途に応じて適宜選択することができる。
【０１１４】
「高分子ナノ繊維からなる糸」がリング状ヒーターの加熱領域を通過する時間は、加熱領域の長さを調整することによっても、「高分子ナノ繊維からなる糸」の通過速度を調整することによっても、又はそれら両方を調整することによっても可能である。
【０１１５】
このように実施形態３に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、部分結合処理の内容が実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合とは異なるが、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程を含むため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様に、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる。
【０１１６】
また、実施形態３に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うこととしているため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様に、「高分子ナノ繊維からなる糸」中に存在するナノレベルの凹凸構造による極めて大きな比表面積及び「高分子ナノ繊維からなる糸」のしなやかさを維持したまま、「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【０１１７】
なお、実施形態３に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によっても、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様に、リング状ヒーターの温度、加熱領域の長さ、「高分子ナノ繊維からなる糸」の通過速度その他の加熱条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【０１１８】
実施形態３に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、部分結合処理の内容以外については、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法と同様の工程を含むため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１１９】
［実施形態４］
図１０は、実施形態４における部分結合処理を説明するために示す図である。図１０(ａ)は急速加熱処理装置３３０を用いて部分結合処理を行っている様子を示す図であり、図１０（ｂ）は急速加熱処理装置３３０の内部構造を示す図である。
【０１２０】
実施形態４に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、基本的には実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法と同様の工程を含むが、部分結合処理の内容が実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合とは異なる。すなわち、実施形態４に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、図１０に示すように、部分結合処理を、急速加熱装置３３０を用いて、「高分子ナノ繊維からなる糸」に対して光又は赤外線を集光して照射する急速加熱処理により行うこととしている。
【０１２１】
図１０を参照しながら実施形態４における部分結合処理を説明する。急速加熱処理装置３３０の中を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が通過することにより「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が加熱され、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の部分結合処理が行われる。
【０１２２】
なお、急速加熱処理にを施されている最中の高分子ナノ繊維の表面温度は例えば１００℃〜３００℃である。
【０１２３】
急速加熱処理装置３３０は、図１０（ｂ）に示すように、糸送り装置３０６，３０８を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸とを行いながら、光又は赤外線発生装置３３２から発生した光又は赤外線を集光ミラー３３４により集光し、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」上に加熱エネルギーを集中することで急速加熱を行う。
【０１２４】
このように実施形態４に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、部分結合処理の内容が実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合とは異なるが、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程を含むため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様に、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる。
【０１２５】
また、実施形態４に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うこととしているため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様に、「高分子ナノ繊維からなる糸」中に存在するナノレベルの凹凸構造による極めて大きな比表面積及び「高分子ナノ繊維からなる糸」のしなやかさを維持したまま、「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【０１２６】
なお、実施形態４に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によっても、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様に、急速加熱処理の条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【０１２７】
実施形態４に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、部分結合処理の内容以外については、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法と同様の工程を含むため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１２８】
［実施形態５］
図１１は、実施形態５に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における第３工程を説明するために示す図である。
【０１２９】
実施形態５に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、基本的には実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法と同様の工程を含むが、第３工程の内容が実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合とは異なる。すなわち、実施形態５に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、図１１に示すように、第３工程を、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸を行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」に紫外線を照射して高分子ナノ繊維を構成する高分子の架橋処理を行うことにより「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することとしている。
【０１３０】
図１１を参照しながら実施形態５における架橋処理を説明する。糸送り装置３０６，３０８により「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸を行いながら、紫外線発生装置３４０を用いて紫外線３４２を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」に対して照射することにより紫外線照射を行い架橋処理を行う。
【０１３１】
紫外線発生装置３４０としては、紫外線ランプやＵＶレーザーなどを用いることができ、適宜選択して使用することができる。
【０１３２】
なお、高分子材料としては、シンナモイル基を有する高分子材料を好適に用いることができる。
【０１３３】
このように実施形態５に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、第３工程における処理の内容が実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合とは異なるが、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」に紫外線を照射して高分子ナノ繊維を構成する高分子の架橋処理を行うこととしているため、当該部分結合処理後の「高分子ナノ繊維からなる糸」においては、高分子ナノ繊維自体の引っ張り強度が高くなっている。このため、当該架橋処理後の「高分子ナノ繊維からなる糸」においては、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維自体の引っ張り強度が高くなっているため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【０１３４】
なお、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における部分結合処理及び実施形態５に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における架橋処理の両方を行っても良い。このような方法とすることにより、部分結合処理又は架橋処理をそれぞれ単独に行う場合と比較して、より一層高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【０１３５】
実施形態５に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、第３工程の内容以外については、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法と同様の工程を含むため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１３６】
［実施形態６］
図１２は、実施形態６に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における第３工程を説明するために示す図である。
【０１３７】
実施形態６に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、基本的には実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法と同様の工程を含むが、２種類の帯状不織布を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造する点で、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合とは異なる。すなわち、実施形態６に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、第１工程においては、それぞれ異なる高分子材料を含有する２種類の高分子材料溶液又は溶融高分子材料を用いて個別に電界紡糸を行い、２種類以上の帯状不織布を製造し、第２工程においては、図１２に示すように、当該２種類以上の帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて２種類以上の帯状不織布から「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することとしている。なお、図１２においては、説明を簡単にするために、２種類以上の帯状不織布として２種類の帯状不織布を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造するものとしている。
【０１３８】
このように実施形態６に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、２種類以上の帯状不織布を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造する点で、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合とは異なるが、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程を含むため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様に、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる。
【０１３９】
また、実施形態６に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うこととしているため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様に、「高分子ナノ繊維からなる糸」中に存在するナノレベルの凹凸構造による極めて大きな比表面積及び「高分子ナノ繊維からなる糸」のしなやかさを維持したまま、「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【０１４０】
また、実施形態６に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対してレーザー光を照射することにより行っているため、レーザー照射の照射強度、照射範囲、照射位置その他の照射条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【０１４１】
さらにまた、実施形態６に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、２種類以上の帯状不織布を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造するため、２種類以上の高分子ナノ繊維を含有し、互いの高分子ナノ繊維の特性を相補し合う、高機能でかつ高強度な「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することが可能となる。
【０１４２】
実施形態６に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、部分結合処理の内容以外については、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法と同様の工程を含むため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【０１４３】
以上、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の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。
【０１４４】
（１）上記実施形態６においては、２種類以上の帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて２種類以上の帯状不織布から「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。図１３は変形例５における第１工程を説明するために示す図であり、図１４は変形例６における第１工程を説明するために示す図であり、図１５は変形例７における第１工程を説明するために示す図である。例えば、図１３に示すように、２種類以上の高分子材料を含有する高分子材料溶液又は溶融高分子材料を用いて電界紡糸を行い、２種類以上の高分子材料が内部でブレンドされた高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を製造し、当該帯状不織布を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することとしてもよい。また、図１４に示すように、それぞれ異なる高分子材料を含有する２種類以上の高分子材料溶液又は溶融高分子材料を用いて同時に電界紡糸を行い、２種類以上の高分子ナノ繊維を含有する帯状不織布を製造し、当該帯状不織布を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することとしてもよい。また、図１５に示すように、それぞれ異なる高分子材料を含有する２種類以上の高分子材料溶液又は溶融高分子材料を用いて順番に電界紡糸を行い、それぞれ異なる高分子ナノ繊維が積層された構造の帯状不織布を製造し、当該帯状不織布を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することとしてもよい。
【０１４５】
（２）上記実施形態１〜６においては、電界紡糸法により一旦シート状の不織布１４を製造し、当該シート状不織布１４を切断することにより帯状不織布１６を製造することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電界紡糸法により直接帯状不織布１６を製造することとしてもよい。図１６は、変形例８における第１工程を説明するために示す図である。図１６（ａ）及び図１６（ｂ）はドラム状コレクター４００を用いて帯状不織布１６を製造する様子をそれぞれ異なる角度から見たときの図であり、図１６（ｃ）はドラム状コレクター４００で製造された帯状不織布１６を示す図である。
【０１４６】
実施形態６に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における第１工程においては、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示すように、コレクターとして、ドラム外周面に周方向に延在する帯状のコレクター４０２が形成されたドラム状コレクター４００を用いるとともに、当該ドラム状コレクター４００におけるコレクター４０２と、ノズル１０６との間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことにより、高分子材料溶液又は溶融高分子材料から高分子ナノ繊維１２を帯状のコレクター４０２上に堆積し、図１６（ｃ）に示すように、高分子ナノ繊維１２からなる帯状不織布１６を直接製造することとしている。
【０１４７】
図１６を参照しながら実施形態６における第１工程を説明する。図１６(ａ)に示す「ドラム状コレクター４００」は、導電体の軸４０４に複数枚の導電体ディスク４０６を非導電体のディスク４０８を介して通し、これらのディスク４０６，４０８を積層することにより製造することができる。ドラム状コレクター４００からは中心から軸４０４が伸びており、軸４０４の一方は軸受４１０を通してモーター４１２に接続されている。軸４０４の他方は高圧電源１１０と接続されている。なお、軸受４１０はモーター４１２と軸４０４とを電気的に絶縁できるように構成されている。
【０１４８】
ドラム状コレクター４００のコレクター４０２とノズル１０６との間に高圧電源１１０を用いて高電圧を印加して電界紡糸を行うと、コレクター４０２上に高分子ナノ繊維１２が堆積する。このとき、図１６（ｂ）に示すように、ドラム状コレクター４００を図１６（ｂ）に示した矢印方向に低速で回転させながら電界紡糸を行っているので、ドラム状コレクター４００の外周面に高分子ナノ繊維１２が周方向に連続して堆積される。電界紡糸を行う一方で堆積した高分子ナノ繊維からなる不織布を搬送用ローラー４１４，４１６を介して巻き取りドラム４１８に巻き取ることにより、帯状不織布１６を連続して回収することができる。
【０１４９】
変形例８に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、ナノレベルの直径を持った高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を高い生産性でもって効率良く製造することが可能となる。また、不織布を切断する工程が不要となる。
【０１５０】
（３）上記各実施形態においては、第１工程において高分子材料以外の添加塩を加えることなく帯状不織布を製造したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１工程において高分子材料に添加塩（例えば、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）を加えて帯状不織布を製造し、第３工程における部分結合処理を促進することができる。
【符号の説明】
【０１５１】
１０，１０ａ…高分子原料溶液、１２，１２ａ，１２ｂ…高分子ナノ繊維、１４，１４ａ，１４ｂ…シート状不織布、１６，１６ａ，１６ｂ…帯状不織布、１８…「高分子ナノ繊維からなる糸」、２０…結合点、２２…部分結合処理、１００，１００ａ，１００ｂ…電界紡糸装置、１０２，１０２ａ，１０２ｂ…原料タンク、１０４，１０４ａ，１０４ｂ…バルブ、１０６，１０６ａ，１０６ｂ…ノズル、１０８…コレクター、１１０，１１０ａ，１１０ｂ…高圧電源、２００，２００ａ…撚り糸装置、２０２，２０２ａ…主撚り糸装置、２０４，２０６，２０４ａ，２０６ａ，３０６，３０８…糸送り装置、３００，３００ａ，３００ｂ，３００ｃ…レーザー光照射装置、３０２…レーザー発生装置、３０４…レンズ、３１０…ホットガン装置、３１２…ホットガン、３１４…熱風、３１６…気流吸引装置、３１８…気流吸引ポンプ、３２０…リング状ヒーター、３２２…ヒーター、３２４…電源、３３０…急速加熱処理装置、３３２…光又は赤外線発生装置、３３４…集光ミラー、３４０…紫外線発生装置、３４２…紫外線、４００…ドラム状コレクター、４０２…コレクター、４０４…導電体の軸、４０６…導電体ディスク、４０８…非導電体ディスク、４１０…軸受、４１２…モーター、４１４，４１６…搬送用ローラー、４１８…巻き取りドラム、ｄ…レーザー光のビームスポット径、Ｄ…レンズ３０４と「高分子ナノ繊維からなる糸１８」との距離、Ｒ１…帯状不織布１６の拡大部分、Ｒ２…「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の拡大部分、Ｒ３…部分結合処理点の拡大部分、Ｒ４…非部分結合処理点の拡大部分、Ｖ１…糸送り装置２０６の糸送り速度、Ｖ２…糸送り装置２０８の糸送り速度、Ｖ３…糸送り装置３０８の糸送り速度、Ｖ４…糸送り装置３０６の糸送り速度、Ｖ５…糸送り装置３０８の回転速度、Ｖ６…糸送り装置３０６の回転速度
【図３】
0005627912.tif 000002
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１】
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【図２】
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