(57)【要約】【課題】良好に着色され退色も変色も少なくかつ着色剤による機械特性の劣化を招くことのない着色ナノファイバー不織布を提供する。【解決手段】着色ナノファイバー不織布は、着色剤であるカーボンブラックを含む高分子化合物のナノファイバーから構成され、カーボンブラックの平均粒径ｄは、ナノファイバー不織布を構成するナノファイバーの平均直径Ｄ以下であって、ナノファイバーに着色剤の粒子が埋め込まれているとともに、ナノファイバー表面に着色剤に起因する凹凸形状が表出されている。【選択図】図１
2018021277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色剤を含む高分子化合物のナノファイバーから構成される着色ナノファイバー不織布であって、
前記着色剤の平均粒径は前記ナノファイバー不織布を構成するナノファイバーの平均直径以下であって、
前記ナノファイバーに前記着色剤の粒子が埋め込まれているとともに、前記ナノファイバー表面に前記着色剤に起因する凹凸形状が表出されている、着色ナノファイバー不織布。
【請求項２】
前記ナノファイバーの平均直径が０．０５μｍ〜５μｍである、請求項１に記載の着色ナノファイバー不織布。
【請求項３】
前記ナノファイバーの平均直径が０．１μｍ〜１．５μｍである、請求項１に記載の着色ナノファイバー不織布。
【請求項４】
前記着色剤はカーボンブラックであって、
前記着色ナノファイバー不織布の外観色が無彩色である、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の着色ナノファイバー不織布。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の着色ナノファイバー不織布を用いたフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着色されたナノファイバー不織布であって、特に、良好に着色され退色も変色も少なくかつ着色剤による機械特性の劣化を招くことのないナノファイバー不織布に関するとともに、その着色ナノファイバー不織布を用いた耐久性に優れたフィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
合成繊維および合成繊維から構成される各種の繊維構造物は、衣料分野、建設分野、電気分野などの様々な分野で用いられており、近年これらの繊維や繊維構造物の用途の多様化により、より繊維径（直径）の小さい繊維が求められている。
繊維径の小さい繊維を用いた繊維構造物は、表面積が大きい、空隙率が高い、孔径が小さい、通気度が高い、流体透過速度が速いなどの特徴を持つため、フィルター分野、医療材料分野、バイオテクノロジー分野などの特殊分野への開発が盛んに行われている。
【０００３】
繊維径の小さい合成繊維を製造する方法としては、溶融紡糸法、湿式紡糸法、乾湿式紡糸法、メルトブロー法、フラッシュ紡糸法など様々な方法が知られている。そして、平均繊維径１μｍ以下の繊維（ナノファイバー）を製造する方法として、電界紡糸法が知られている。この電界紡糸法では、種々の紡糸溶液に電圧を印加することで、平均繊維径が数ｎｍ〜数μｍのナノファイバーを容易に製造できる。さらに、電界紡糸法により得られたナノファイバーを用いて、繊維構造物（ナノファイバー不織布）を製造することも知られている。
【０００４】
このようなナノファイバー不織布（ナノファイバー構造物）を、特に、衣料用途、インテリア用途などに用いる場合には、審美性の点から淡色から濃色まで幅広い色濃度と色相を展開できることが望まれるために、特開２００７−３０３０２０号公報（特許文献１）は、堅牢度と審美性を有する、着色されたナノファイバー凝集体を含む繊維構造物を開示する。
【０００５】
この特許文献１に開示された繊維構造物は、熱可塑性ポリマーからなり、数平均による単繊維直径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であるナノファイバーが凝集した凝集体を含んでなる繊維構造物であって、浴中吸尽させて繊維構造物に顔料を着色し、顔料がナノファイバー表面および凝集体表面に存在していることを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３０３０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この特許文献１に開示された着色方法は、繊維構造物（ナノファイバー不織布）を完成させた後に、後加工として顔料を付与するものに過ぎず、繊維構造物の色が落ちたり（退色）、繊維構造物の色が変化したり（変色）するという等の問題点がある。
そこで、本発明は、後加工として顔料を付与するものではなく、繊維構造物（ナノファイバー不織布）が良好に着色され退色も変色も少なくかつ着色剤による機械特性の劣化を招くことのない着色ナノファイバー不織布を提供することを目的とする。さらに、本発明は、このような着色ナノファイバー不織布を用いた耐久性に優れたフィルター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】
上記目的を達成するため、本発明に係る着色ナノファイバー不織布およびフィルターは以下の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明に係る着色ナノファイバー不織布は、着色剤を含む高分子化合物のナノファイバーから構成される着色ナノファイバー不織布であって、前記着色剤の平均粒径は前記ナノファイバー不織布を構成するナノファイバーの平均直径以下であって、前記ナ
ノファイバーに前記着色剤の粒子が埋め込まれているとともに、前記ナノファイバー表面に前記着色剤に起因する凹凸形状が表出されている。
【０００９】
好ましくは、前記ナノファイバーの平均直径が０．０５μｍ〜５μｍであるように構成することができる。
さらに好ましくは、前記ナノファイバーの平均直径が０．１μｍ〜１．５μｍであるように構成することができる。
さらに好ましくは、前記着色剤はカーボンブラックであって、前記着色ナノファイバー不織布の外観色が無彩色であるように構成することができる。
【００１０】
本発明の別の局面に係るフィルターは、上述したいずれかの着色ナノファイバー不織布を用いたフィルターである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、後加工として顔料を付与するものではなく、繊維構造物（ナノファイバー不織布）が良好に着色され退色も変色も少なくかつ着色剤による機械特性の劣化を招くことのない着色ナノファイバー不織布を提供することができるとともに、このような着色ナノファイバー不織布を用いた耐久性に優れたフィルターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布に用いられる着色剤であるカーボンブラックの平均粒径およびナノファイバーの平均直径を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布に用いられる着色剤であるカーボンブラックの平均粒径（粒度分布）を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布を撮影した写真に基づく図（高倍率）である。
【図４】本発明の実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布を撮影した写真に基づく図（中倍率）である。
【図５】本発明の実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布を撮影した写真に基づく図（低倍率）である。
【図６】本発明の実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布におけるナノファイバーの模式図（粒径：小）である。
【図７】本発明の実施の形態の比較例に係る着色ナノファイバー不織布におけるナノファイバーの模式図（粒径：大）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下において、本発明の実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布について、図面を参照して説明する。
本実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布は、たとえば電界紡糸法（ＥＳＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｓｐｉｎｎｉｎｇ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下においてエレクトロスピニング法と記載する場合がある）を用いて、平滑な基板の表面にナノファイバーを堆積させることにより、好適に製造することができる。
【００１４】
この電界紡糸法を実施するための装置は公知の装置であるために詳しくは図示しないが、一般的には、シリンジ、高電圧源、導電性コレクタを備えた装置が用いられ、シリンジは、シリンダ、ピストンおよびキャピラリを備える。キャピラリの内径は１０〜１０００μｍ程度である。シリンダ内には、ナノファイバーの原料となる高分子化合物（ここでは高分子有機化合物であってその一例としてはポリエーテルイミド）および着色剤（ここでは単一種類の着色剤であってその一例としては着色顔料であるカーボンブラック）を含む噴霧液が充填されている。高電圧源は、たとえば１０〜３０ｋＶの直流電圧源であって、高電圧源の正極はシリンジにおける噴霧液と導通し、高電圧源の負極は接地されている。導電性コレクタは、たとえば金属製の板であり、接地されている。シリンジにおけるニードルの先端と導電性コレクタとの間の距離は、例えば３０〜３００ｍｍ程度に設定されている。なお、本実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布の着色剤については単一種類であるとし、その一例としてカーボンブラックを例示したが、本発明はカーボンブラックにも単一種類の着色剤にも限定されるものではなく、カーボンブラック以外の単一種類の
着色剤であっても２種類以上の着色剤（顔料）であっても構わない。
【００１５】
シリンジと導電性コレクタとの間に電圧を印加した状態下において、シリンジのピストンを徐々に押し込み、キャピラリの先端から噴霧液を押し出す。押し出された噴霧液においては、溶媒が揮発し、溶質である高分子化合物が固化しつつ、電位差によって伸長変形しながらナノファイバーを形成し、導電性コレクタに引き寄せられる。噴霧液中に含まれている着色剤は、固化しつつある高分子化合物中に取り込まれ、最終的に本実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布が製造される。
【００１６】
ここで、本実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布を構成する高分子有機化合物の種類は、たとえば、以下のような３群の中から適宜選択される。なお、着色ナノファイバー不織布を構成する高分子有機化合物は、以下に列挙する高分子有機化合物の単体でも共重合体でも構わない。
第一候補群（最も好ましい高分子有機化合物）
ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、 ポリエチレンテレフタレート、 ポリアミド、 ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド
第二候補群（やや好ましい高分子有機化合物）
ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−ｍ−フェニレンテレフタレート、ポリ−ｐ−フェニレンイソフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリアリレート、ポリエステルカーボネート
第三候補群（好ましい高分子有機化合物）
セルロース、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、ポリペプチド
さらに、エレクトロスピニング法において、ナノファイバーを紡出する場合に用いられる原料液（溶剤、溶媒）としては、揮発性のある有機溶剤などを例示することができる。具体的には、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、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、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、クロロホルム、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、ジメチルスルホオキシド、ピリジン、水等である。なお、上述した中から一種類を選択して用いても、また、複数種類を選択して混在させて用いても構わない。
【００１７】
このような公知の電界紡糸法を用いて、キャピラリの先端から押し出された噴霧液において溶媒が揮発し溶質である高分子化合物が固化しつつ電位差によって伸長変形しながらナノファイバーを形成し導電性コレクタに引き寄せられる過程において、噴霧液中に含まれている着色剤が固化しつつある高分子化合物中に取り込まれ、着色剤を含む高分子化合物のナノファイバーが形成されて、最終的に本実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布が製造される。このように電界紡糸過程において高分子化合物中に取り込まれる着色剤について説明する。
【００１８】
本実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布は、上述したように単一種類の着色剤であるカーボンブラックを含む高分子化合物のナノファイバーから構成される着色ナノファイバー不織布である。そして、着色剤の一例であるカーボンブラックの平均粒径ｄが０．０１μｍ〜２μｍであって、ナノファイバー不織布を構成するナノファイバーの平均直径Ｄが０．０５μｍ〜５μｍであって、ナノファイバー不織布に対する着色剤の重量比率が０．１％〜２０％であることが好ましい。さらに、着色剤の一例であるカーボンブラックの平均粒径ｄが０．０５μｍ〜０．５μｍであることが特に好ましく、ナノファイバーの平均直径Ｄが０．１μｍ〜１．５μｍであることが特に好ましく、重量比率が１％〜１０％であることが特に好ましい。重量比率以外についての好ましい範囲を図１に示す。ここで、この重量比率の範囲を超えてナノファイバー不織布に対する着色剤の重量が増えてしまうと、着色ナノファイバー不織布が脆くなり機械特性の劣化を招いてしまい、用途の一例であるフィルター（たとえば空気清浄用フィルター）等に適用するにおいて好ましくない。
【００１９】
なお、図１に示す範囲において、ナノファイバーの平均直径Ｄに対する着色剤の平均粒径ｄの比率ｄ／Ｄに換算すれば、この比率ｄ／Ｄが、０．００２（ｄ＝０．０１μ／Ｄ＝５μ）〜２程度であることが好ましく、さらに比率ｄ／Ｄが、０．０３３（ｄ＝０．０５μ／Ｄ＝１．５μ）〜１程度であることが特に好ましい。ここで、本実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布においては、着色剤の平均粒径ｄはナノファイバー不織布を構成するナノファイバーの平均直径Ｄ以下であることにより、後述する＜第１の特徴＞および＜第２の特徴＞を備えると考えられる。このため、比率ｄ／Ｄ≦１（ｄ≦Ｄ）であることが必要となる。
【００２０】
ここで、ナノファイバーの平均直径Ｄは、１００００〜５００００倍の倍率でＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）にて撮影し、無作為に選んだ繊維の太さ（繊維軸に直交方向の長さ）を３０点測定し、その平均値によって表される。着色剤の平均粒径ｄは、レーザー回折式の粒度分布計等を用いることによって測定される。なお、着色剤の平均粒径ｄが０．１μｍ以下の場合には動的光散乱方式が好ましい。
【００２１】
なお、上述したように、着色剤の一例としてカーボンブラックを用いた場合には、本実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布の外観色は、色むらのない無彩色（白っぽい灰色〜灰色〜黒っぽい灰色）である。
ここで、着色剤の一例であるカーボンブラックの平均粒径ｄがナノファイバー不織布を構成するナノファイバーの平均直径Ｄ以下であること（ｄ≦Ｄ）を満足する本実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布について、比較例に係る着色ナノファイバー不織布と比較してさらに詳しく説明する。
【００２２】
本実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布においては、着色剤の平均粒径ｄがナノファイバーの平均直径Ｄ以下である場合において（ｄ≦Ｄ）、＜第１の特徴＞ナノファイバーに着色剤の粒子が埋め込まれているとともに、＜第２の特徴＞ナノファイバー表面に着色剤に起因する凹凸形状が表出されていることを特徴とする。
このように、＜第１の特徴＞ナノファイバーに着色剤の粒子が埋め込まれていることにより、ナノファイバーの被覆内部に着色剤が内包されるような状態を形成でき、着色剤の凝集を抑制できるとともに着色剤を含むナノファイバーを不織布のシート状にした場合に、薄い不織布シートであっても色むらを低減することができるとともに、＜第２の特徴＞ナノファイバー表面に着色剤に起因する凹凸形状が表出していることにより、ナノファイバーの表面において着色剤の発色を視覚的に確認することができ着色ナノファイバー不織布の視覚的効果を一層顕著にすることができると考えられる。このようなことは、以下のようにして確認した。
【００２３】
ナノファイバーの平均直径Ｄ＝１μｍに対して、図２に示すような粒径分布を有する平均粒径ｄが異なる３種類のカーボンブラックの試料Ａ、Ｂ、Ｃ（以下においてカーボンＡ、カーボンＢ、カーボンＣと記載する場合がある）を準備した。図２（Ａ）に示すようにカーボンＡ（カーボンブラックの試料Ａ）は平均粒径ｄが約０．３〜０．４μｍ、図２（
Ｂ）に示すようにカーボンＢ（カーボンブラックの試料Ｂ）は平均粒径ｄが約１〜２μｍ、図２（Ｃ）に示すようにカーボンＣ（カーボンブラックの試料Ｃ）は平均粒径ｄが約１０μｍであって、図２（Ｂ）に示すカーボンＢ（平均粒径ｄが約１〜２μｍ）が図１に示した好ましい平均粒径ｄの範囲である０．０１μｍ〜２μｍに含まれ、図２（Ａ）に示すカーボンＡ（平均粒径ｄが約０．３〜０．４μｍ）が図１に示した特に好ましい平均粒径ｄの範囲である０．０５μｍ〜０．５μｍに含まれる。これらのカーボンＡまたはカーボンＢを用いた着色ナノファイバー不織布が本実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布である。なお、図２（Ｃ）に示すカーボンＣ（平均粒径ｄが約１０μｍ）は、図１に示した特に好ましい平均粒径ｄの範囲にも、図１に示した好ましい平均粒径ｄの範囲にも含まれない。このカーボンＣを用いた着色ナノファイバー不織布が比較例である。
【００２４】
このように平均粒経ｄが異なる３種類のカーボンブラックを用いて、ナノファイバーの平均直径Ｄ＝１μｍの着色ナノファイバー不織布を、上述したエレクトロスピニング法を用いて製造（ナノファイバーを紡出して不織布を形成）した。なお、ナノファイバー不織布に対する着色剤の重量比率については、約１０％とした。
このようにして製造した着色ナノファイバー不織布について、測色機（コニカミノルタ社製スペクトロフォトメーターＣＭ−３６００Ｄ）を用いて、ＣＩＥＬＡＢ表色系における明度の指標であるＬ＊値（値が小さいほど色が暗い）を測定した。カーボンＡを用いた着色ナノファイバー不織布ではＬ＊：２４、カーボンＢを用いた着色ナノファイバー不織布ではＬ＊：３８、カーボンＣを用いた着色ナノファイバー不織布ではＬ＊：８４であり、カーボンで着色されていない非着色ナノファイバー不織布ではＬ＊：９４であった。ここでは明度の指標であるＬ＊値を用いて比較したが、これに限定されず、任意の表色系を用いて、明度、彩度、色相等を数値化して比較することにより、着色の程度を確認すればよい。
【００２５】
さらに、この着色ナノファイバー不織布を、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＥＭ）等を用いて撮影した、高倍率写真に基づく図を図３に、中倍率写真に基づく図を図４に、低倍率写真に基づく図を図５に示す。図３（Ａ）、図４（Ａ）および図５（Ａ）がカーボンＡを用いた着色ナノファイバー不織布に、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）および図５（Ｂ）がカーボンＢを用いた着色ナノファイバー不織布に、図３（Ｃ）、図４（Ｃ）および図５（Ｃ）がカーボンＣを用いた着色ナノファイバー不織布に、それぞれ対応する。なお、図３〜図５（および後述する図６、図７）においては、カーボンブラックの粒子（１粒子）または凝集したカーボンブラックの粒子をＣＢで示し、ナノファイバー繊維をＦで示している。
【００２６】
まず、低倍率の図５を参照すると、図５（Ａ）に示すように、カーボンＡは凝集することなく良好に分散して良好に着色されたナノファイバー不織布を実現しており、図５（Ｂ）に示すように、カーボンＡに対応する図５（Ａ）にはやや劣るもののカーボンＢも凝集することなく良好に分散して良好に着色されたナノファイバー不織布を実現している。しかしながら、図５（Ｃ）に示すように、カーボンＡに対応する図５（Ａ）およびカーボンＢに対応する図５（Ｂ）とは大きく異なり、カーボンＣは凝集してしまい分散することなくナノファイバー不織布が着色されていない。
【００２７】
これを中倍率の図４で確認すると、図４（Ａ）に示すようにカーボンＡは凝集することなく分散しておりカーボンブラックの粒子および凝集したカーボンブラックも認められない。図４（Ｂ）に示すようにカーボンＢの一部は分散しないで凝集してしまったカーボンブラックが認められ、さらに粒径の大きい場合には図４（Ｃ）に示すようにカーボンＣは分散しないで凝集してしまったカーボンブラックが認められる。
【００２８】
これを高倍率の図３で確認すると、そもそも図３（Ｃ）には（高倍率であるために狭い範囲の撮影領域には）カーボンＣ（より詳しくは凝集したカーボンブラック）が撮影されていない。カーボンＡに対応する図５（Ａ）およびカーボンＢに対応する図５（Ｂ）に示すように、上述の通り、着色剤の平均粒径ｄがナノファイバーの平均直径Ｄ以下である場合において（ｄ≦Ｄ）、＜第１の特徴＞ナノファイバーに着色剤の粒子が埋め込まれているとともに、＜第２の特徴＞ナノファイバー表面に着色剤に起因する凹凸形状が表出され
ていることが認められる。なお、図３（Ｂ）に示すカーボンＢの平均粒径ｄは約１〜２μｍであって、ナノファイバーの平均直径Ｄ＝１μｍに対して平均粒径ｄは大きいが（ｄ＞Ｄの粒子を含むが）、（あくまでも平均粒径であるので）粒径がナノファイバーの直径よりも小さい粒子を含むために、図３（Ｂ）に示すように、そのような小さい粒子により、上述した＜第１の特徴＞および＜第２の特徴＞を満足しているものと考えられる。
【００２９】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）ならびに図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、＜第１の特徴＞ナノファイバーＦに着色剤のカーボンブラックの粒子ＣＢが埋め込まれていていることが認められ、これにより、ナノファイバーＦの被覆内部に着色剤であるカーボンブラックの粒子ＣＢが内包されるような状態を形成していることが認められ、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、着色剤の凝集を抑制できるとともに着色剤を含むナノファイバーを不織布のシート状にした場合に、薄い不織布シートであっても色むらを低減して、良好に着色された着色ナノファイバー不織布を実現することができていると考えられる。
【００３０】
そして、図３（Ａ）および図３（Ｂ）ならびに図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、＜第２の特徴＞ナノファイバー表面に着色剤に起因する凹凸形状が表出していることが認められ、これにより、ナノファイバーの表面において着色剤の発色を視覚的に確認することができ着色ナノファイバー不織布の視覚的効果を一層顕著にすることができるので、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、良好に着色された着色ナノファイバー不織布を実現することができていると考えられる。
【００３１】
これらのことを模式図を参照して説明する。図６にカーボンＡ（またはカーボンＢの中の粒子がナノファイバー直径以下の小さいカーボン）を用いたナノファイバー不織布の模式的な拡大図を、図７にカーボンＣを用いたナノファイバー不織布の模式的な拡大図を、それぞれ示す。なお、図６（Ａ）が図７に対応する模式的な図であって、図６（Ｂ）は図６（Ａ）に対応する断面図、図６（Ｃ）は図６（Ａ）の部分的拡大図である。ここで、図６（Ａ）と図７とでは、ナノファイバーの平均直径Ｄ（＝約１μｍ）が略同じであるように描かれており、カーボンの平均粒径が違うように描かれている。また、図７のカーボンブラックＣＢは凝集していない１粒子（凝集を逃れてナノファイバーに内包されたカーボンブラックＣＢの１粒子）を示す。
【００３２】
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すように、模式的には、本実施の形態に係るナノファイバー不織布において、＜第１の特徴＞ナノファイバーＦに着色剤のカーボンブラックの粒子ＣＢが埋め込まれていているとともに、＜第２の特徴＞ナノファイバー表面に着色剤に起因する凹凸形状が表出している。これに対して、図７に示すように、模式的には、ナノファイバーＦに着色剤のカーボンブラックの１粒子ＣＢが埋め込まれているとしても（多くの場合には図３（Ｃ）、図４（Ｃ）および図５（Ｃ）に示すように平均粒径が大きいカーボンブラックは後述するように紡出過程で凝集してしまいナノファイバーＦに着色剤のカーボンブラックの１粒子ＣＢが埋め込まれないことになるがここでは凝集を逃れてナノファイバーに埋め込まれているとしても）、ナノファイバー表面に着色剤に起因する多くの凹凸形状が表出しているとは言えず、ナノファイバーが着色剤の１粒子の外形形状で膨らんでいるのみに過ぎない。
【００３３】
なお、このようにナノファイバーが着色剤の１粒子により膨らんでいる場合であっても、ナノファイバーの表面には着色剤の外形形状で膨らんでいるためにナノファイバー表面において光の乱反射が起こりナノファイバーの視覚的効果を一層顕著にすることができるとの見解があっても、それでは、そもそもナノファイバー不織布を良好に着色することができているものではないことが上述した出願人の見解（ナノファイバーの平均直径Ｄおよび着色剤の平均粒径ｄが好ましい範囲でなければ良好に着色できないという見解）により明らかである。
【００３４】
エレクトロスピニング法を用いてナノファイバーを紡出して不織布を形成する過程において、カーボンブラックの平均粒子が好ましい範囲になる場合にはカーボンブラックが凝集することなく分散してナノファイバー不織布を良好に着色することができるのに対して、粒径の大きなカーボンブラックの場合には以下のように挙動するためにカーボンブラッ
クが凝集してしまい分散しないためにナノファイバー不織布を良好に着色することができないと考えられる。
【００３５】
エレクトロスピニング法を用いた場合、上述したように、キャピラリの先端から押し出された噴霧液において溶媒が揮発し溶質である高分子化合物が固化しつつ電位差によって伸長変形しながらナノファイバーを形成し導電性コレクタに引き寄せられる。この過程において、噴霧液中に含まれている着色剤が固化しつつある高分子化合物中に取り込まれるわけであるが、電界中で電位を帯びたカーボンブラックが互いに引き寄せられて凝集する可能性がある。この場合において、そもそも粒径の大きなカーボンブラックにはより大きな電位が発生して凝集しやすくなり、さらに後続してキャピラリの先端から押し出された噴霧液に含まれるカーボンブラックの粒子が凝集したカーボンブラックに到達してさらに凝集する傾向があると考えられる。すなわち、そもそも粒径の大きなカーボンブラックほど凝集しやすく、分散しないで大きく凝集したカーボンブラックを形成してしまう。一方、本実施の形態に係るナノファイバー不織布においては、そもそも粒径の小さいので凝集しにくく（たとえ凝集しても大きく凝集することなく）良好に分散してナノファイバー不織布を良好に着色することができる。
【００３６】
さらに考察を進めると、たとえば、ナノファイバーの平均直径Ｄ＝１μｍに対して、カーボンＡの平均粒径を０．３μｍ、カーボンＣの平均粒径を１０μｍと仮定した場合、カーボンＡに対するカーボンＣの粒径比は約３０倍となり、体積比では約２７０００倍になる。このことは、ナノファイバー不織布に対する着色剤の重量比率を同じ比率にした場合、カーボンＡに対するカーボンＣの粒子数が１／２７０００となることを示しており、そもそも粒子数が少なく分散状態が相当に良好でないことに加えて、上述のようにエレクトロスピニング法においてナノファイバーが形成される過程において、粒径の大きなカーボンブラックがさらに凝集するので、カーボンＣを用いたナノファイバー不織布は良好に着色することができず、本実施の形態に係るナノファイバー不織布が備える＜第１の特徴＞および＜第２の特徴＞を実現できないと考えられる。
【００３７】
ここで、本実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布に好適な用途としては、たとえば、一般的に広く用いられる流体（気体または液体）用フィルターが好ましく、特に、空気清浄用のフィルターが好ましい。これは、本実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布においては、ナノファイバー不織布（ポリマー）に対して着色剤（ポリマー以外の成分）が少なくても（重量比率が低くても）良好に着色できるのでポリマーの重量比率を低下させることがないために着色ナノファイバー不織布が機械特性の劣化を招くことがないので（たとえば、脆くなることがないので）、フィルターとして長期間の使用に耐えうることが大きな理由である。
【００３８】
ナノファイバー不織布の目付は、１００ｇ／ｍ2未満であることが好ましい。目付が１００ｇ／ｍ2以上であると、用途の一例である（空気清浄用の）フィルターとしての作用効果が低下することがある。目付は１〜５０ｇ／ｍ2であることがより好ましく、５〜３０ｇ／ｍ2であることが更に好ましい。なお、目付とは、所定面積のサンプルの重量を測定し、単位面積あたりの重量を算出した値である。
【００３９】
さらに、このナノファイバー不織布の厚みは、１０〜３００μｍであることが好ましい。厚みがこのような範囲を外れると、用途の一例である（空気清浄用の）フィルターとしての作用効果が低下することがある。厚みは３０〜２００μｍであることがより好ましい。
以上のようにして、本実施の形態に係る着色ナノファイバー不織布によると、後加工として着色剤（顔料等）を付与するものではなく、ナノファイバー不織布が良好に着色され退色も変色も少なくかつ着色剤による機械特性の劣化を招くことのない着色ナノファイバー不織布を提供することができるとともに、このような着色ナノファイバー不織布を用いた耐久性に優れたフィルターを提供することができる。
【００４０】
ここで、着色剤の平均粒径ｄの数値化が困難な場合があり得ることも想定できるが、上述した＜第１の特徴＞および＜第２の特徴＞を着色ナノファイバー不織布が備えていることをもって、着色剤の平均粒径ｄがナノファイバーの平均直径Ｄ以下であることを推定で
きることは、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）から理解することができる。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る着色ナノファイバー不織布は、良好に着色され退色も変色も少なくかつ着色剤による機械特性の劣化を招くことのない着色ナノファイバー不織布に好ましく、耐久性に優れたフィルター等への適用が特に好ましい。
【符号の説明】
【００４２】
Ｆ  ナノファイバー（ナノファイバー繊維）
ＣＢ  カーボンブラック（カーボンブラック粒子）
【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】
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【図６】
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【図７】
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