(57)【要約】【課題】吸着剤を担持させた繊維構造体の製造工程を簡略化して、生産性を向上させる。【解決手段】繊維の原料樹脂と、吸着剤と、前記原料樹脂を溶解し、かつ、前記吸着剤を溶解あるいは分散させる液状物と、を含む混合液、および、第１多孔質シートを準備する準備工程と、前記混合液を噴射して、前記繊維を生成させるとともに、前記第１多孔質シートの一方の表面に堆積させて、繊維層を形成する第１積層工程と、前記繊維層に第２多孔質シートを積層する第２積層工程と、を具備し、前記第１積層工程で、粒子状の前記吸着剤を前記繊維に担持させる、繊維構造体の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維の原料樹脂と、吸着剤と、前記原料樹脂を溶解し、かつ、前記吸着剤を溶解あるいは分散させる液状物と、を含む混合液、および、第１多孔質シートを準備する準備工程と、
前記混合液を噴射して、前記繊維を生成させるとともに、前記第１多孔質シートの一方の表面に堆積させて、繊維層を形成する第１積層工程と、
前記繊維層に第２多孔質シートを積層する第２積層工程と、を具備し、
前記第１積層工程で、粒子状の前記吸着剤を前記繊維に担持させる、繊維構造体の製造方法。
【請求項２】
前記繊維の平均繊維径が３μｍ以下である、請求項１に記載の繊維構造体の製造方法。
【請求項３】
前記第１積層工程が、電界紡糸法により行われる、請求項１または２に記載の繊維構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維構造体の製造方法に関し、詳細には、吸着剤を担持させた繊維構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気清浄機等に用いられる濾材には、集塵に加えて、空気中の化学物質を吸着する機能が求められる。特に、ホルムアルデヒドは、シックハウス症候群の原因物質とされており、社会問題にもなっている。そこで、特許文献１および２は、基材層と表層との間に、化学物質を吸着する吸着剤を分散させた繊維構造体を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２４８３０９号公報
【特許文献２】特開２００９−１９０２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１および２では、吸着剤をホットメルト接着剤と混合した後、基材層に散布している。この場合、さらに加熱処理を行って、ホットメルト接着剤を溶融させることにより、吸着剤は基材層に担持される。この方法では、吸着剤を担持させるために、吸着剤の散布工程および接着剤の加熱工程がそれぞれ別の工程として必要である。そのため、生産性が低下し易い。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一局面は、繊維の原料樹脂と、吸着剤と、前記原料樹脂を溶解し、かつ、前記吸着剤を溶解あるいは分散させる液状物と、を含む混合液、および、第１多孔質シートを準備する準備工程と、前記混合液を噴射して、前記繊維を生成させるとともに、前記第１多孔質シートの一方の表面に堆積させて、繊維層を形成する第１積層工程と、前記繊維層に第２多孔質シートを積層する第２積層工程と、を具備し、前記第１積層工程で、粒子状の前記吸着剤を前記繊維に担持させる、繊維構造体の製造方法に関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、吸着剤の繊維への担持が、繊維の生成とともに実施されるため、繊維構造体の製造工程が簡略化されて、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る繊維構造体の製造に用いられる製造システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る製造方法により製造される繊維構造体を模式的に示す断面図である。
【図３】繊維層を構成する繊維およびこれに担持される吸着剤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】
【０００８】
本実施形態に係る繊維構造体の製造方法は、繊維（以下、第１繊維と称する。）の原料樹脂と、吸着剤と、原料樹脂を溶解し、かつ、吸着剤を溶解あるいは分散させる液状物と、を含む混合液、および、第１多孔質シートを準備する準備工程と、混合液を噴射して、第１繊維を生成させるとともに、第１多孔質シートの一方の表面に堆積させて、繊維層を形成する第１積層工程と、繊維層に第２多孔質シートを積層する第２積層工程と、を具備する。
【０００９】
第１積層工程では、電界紡糸法が好ましく用いられる。電界紡糸法では、ターゲットをグランドさせるかマイナス（あるいはプラス）に帯電させ、そこにプラス（あるいはマイナス）の電位が印加された混合液をノズルから噴射させる。ターゲットに到達する過程において混合液の溶媒は揮発し、ターゲットには、静電延伸現象により生成した原料の繊維状物が堆積し、不織布状の繊維層が形成される。
【００１０】
ここで、本実施形態で用いられる混合液には、第１繊維の原料樹脂と、吸着剤と、上記液状物とが含まれている。そのため、混合液の噴射によって液状物の少なくとも一部が除去されると、混合液から、第１繊維とともに、粒子状の吸着剤が生成（あるいは分離）される。同じ空間内で、粒子状の吸着剤（以下、吸着剤粒子と称す）および第１繊維が生成するため、両者は接触し、そのまま接着する。つまり、生成あるいは分離した吸着剤粒子は、同じ空間内で生成した第１繊維に担持される。その後、吸着剤粒子を担持した第１繊維は第１多孔質シートに堆積して、繊維層を形成する。
【００１１】
上記のように、第１積層工程では、第１繊維の生成および堆積により繊維層が形成されるとともに、吸着剤粒子が第１繊維に担持される。言い換えれば、第１積層工程において、第１繊維の生成と、吸着剤粒子の第１繊維による担持と、吸着剤および第１繊維を含む繊維層の形成と、が実施される。そのため、製造工程が簡略化されて、生産性が向上する。第１積層工程で行われる吸着剤の第１繊維による担持とは、吸着剤が、単に第１繊維に接触するだけでなく、吸着剤の少なくとも一部が第１繊維に接着することをいう。接着には、後述するように、吸着剤の表面と第１繊維の表面とが点で接着（点接着）する態様、吸着剤の表面が第１繊維によって捲回される態様、および、吸着剤が第１繊維によって貫かれる態様等が含まれ得る。
【００１２】
以下、本実施形態の製造方法およびこれを行う製造システムについて、図面を参照しながら、電界紡糸法を使用する場合を例に挙げて具体的に説明するが、以下の製造システムは本発明を限定するものではない。図１は、繊維構造体１０の製造システム２００の一例の構成を概略的に示す図である。製造システム２００は、繊維構造体１０を製造するための製造ラインを構成している。
【００１３】
繊維構造体１０は、例えば製造システム２００のように、工程順に設備を並べたインライン方式で製造することができる。製造システム２００は、ラインの上流から下流に第１多孔質シート２を搬送し、搬送される第１多孔質シート２の主面に繊維層１（図２参照）を形成した後、続けて第２多孔質シート３を積層する製造システムである。
【００１４】
製造システム２００は、（１）第１多孔質シート２を搬送ベルトに供給する第１多孔質シート供給ユニット２０１と、（２）静電気力により、上記混合液から第１繊維１Ｆおよび吸着剤粒子４を生成させ、搬送中の第１多孔質シート２に堆積させる電界紡糸機構を有する電界紡糸ユニット２０２と、（３）電界紡糸ユニット２０２から送り出される第１多孔質シート２と繊維層１との複合体の繊維層１側から、第２多孔質シート３を積層する第２多孔質シート積層ユニット２０３と、を具備する。
【００１５】
（準備工程）
第１に、第１繊維１Ｆの原料樹脂と吸着剤とを含む混合液２２を調製する。混合液２２において、吸着剤は、粒子として分散していてもよいし、混合液２２に含まれる溶媒に溶解していてもよいし、一部が分散し、残部が溶解していてもよい。第１繊維１Ｆに吸着剤粒子４を担持させ易い点から、吸着剤の少なくとも一部は、混合液２２中に溶解した状態で含まれることが好ましい。一方、混合液２２中の吸着剤の濃度を高くして、吸着剤粒子４の担持量を多くできる点から、吸着剤は、混合液２２中に分散した状態で含まれていてもよい。
【００１６】
吸着剤を含む混合液２２の調製方法は、特に制限されない。混合液２２は、例えば、第１繊維１Ｆの原料樹脂が溶媒（第１溶媒）に溶解したポリマー溶液に、吸着剤を粉末の状態で混合して溶解および／または分散させてもよい。また、ポリマー溶液に、吸着剤が溶媒（第２溶媒）に溶解した吸着剤溶液および／または吸着剤が分散媒に分散した吸着剤分散液を混合することにより調製してもよい。なかでも、ポリマー溶液と吸着剤とが均一に混合され易い点で、吸着剤溶液および／または吸着剤分散液と、ポリマー溶液と、を混合することが好ましい。
【００１７】
混合液２２における第１繊維１Ｆの原料樹脂の濃度は、特に限定されない。原料樹脂の濃度は、例えば、５〜３０質量％であり、１０〜２０質量％であることが好ましい。混合液２２における吸着剤の濃度は、吸着性能の観点から、５〜５０質量％であることが好ましく、１０〜２０質量％であることがより好ましい。
【００１８】
第１繊維１Ｆの原料樹脂は特に限定されず、例えば、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）、ポリエステル（例えば、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）、ポリウレタン（ＰＵ）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。なかでも、電界紡糸法に適している点で、ＰＥＳが好ましく用いられる。また、平均繊維径Ｄ１を細くし易い点で、ＰＶＤＦが好ましく用いられる。
【００１９】
吸着剤としては特に限定されないが、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、トルエン、キシレン、酢酸エチル等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）のうちの少なくとも１種を吸着することのできる物質が挙げられる。吸着剤としては、具体的には、アジピン酸ジヒドラジド等の第１溶媒または第２溶媒に溶解あるいは分散し得る有機材料や、活性炭、ゼオライト等の分散媒に分散される微粒子状の材料が挙げられる。
【００２０】
第１溶媒としては、原料樹脂の種類や製造条件に応じて、適切なものを選択すればよい。例えば、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、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（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド、ピリジン、水等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。なかでも、電界紡糸法に適している点、および、ＰＥＳを含む第１繊維１Ｆを電界紡糸法により形成する場合、ＰＥＳを溶解し易い点で、ＤＭＡｃが好ましい。
【００２１】
第２溶媒および分散媒も特に限定されず、吸着剤の種類や濃度に応じて、適切なものを選択すればよい。第２溶媒および分散媒としては、上記で例示したポリマー溶液に用いられる溶媒から適宜選択すればよい。第１溶媒と、第２溶媒もしくは分散媒とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。なかでも、均一な混合液２２が得られる点から、第１溶媒と、第２溶媒もしくは分散媒とは互いに相溶であることが好ましく、同じ液状物を含んでいることがより好ましい。
【００２２】
第２に、第１多孔質シート２を準備する。第１多孔質シート２は、第１積層工程において、第１繊維１Ｆを堆積させるターゲットであるとともに、繊維構造体１０の形状を保持する基材であり得る。第１多孔質シート２の材質等については後述する。製造システム２００では、第１多孔質シート２は、製造ラインの上流から下流に搬送される。製造システム２００の最上流には、ローラ状に捲回された第１多孔質シート２を内部に収容した第１多孔質シート供給ユニット２０１が設けられている。第１多孔質シート供給ユニット２０１は、モータ１３により第１供給リール１２を回転させて、第１供給リール１２に捲回された第１多孔質シート２を搬送ローラ１１に供給する。
【００２３】
（第１積層工程）
第１多孔質シート２は、搬送ローラ１１により、電界紡糸ユニット２０２に搬送される。電界紡糸ユニット２０２が具備する電界紡糸機構は、ユニット内の上方に設置された第１繊維１Ｆの混合液２２を放出するための放出体２３と、放出された混合液２２をプラスに帯電させる帯電手段（後述参照）と、放出体２３と対向するように配置された第１多孔質シート２を上流側から下流側に搬送する搬送コンベア２１と、を備えている。搬送コンベア２１は、第１多孔質シート２とともに第１繊維１Ｆを収集するコレクタ部として機能する。なお、電界紡糸ユニット２０２の台数は、特に限定されるものではなく、１台でも２台以上でもよい。
【００２４】
電界紡糸ユニット２０２および／または放出体２３が複数ある場合、電界紡糸ユニット２０２ごと、あるいは、放出体２３ごとに、形成される第１繊維１Ｆの平均繊維径Ｄ１を変化させてもよい。第１繊維１Ｆの平均繊維径Ｄ１は、混合液２２の吐出圧力、印加電圧、混合液２２における原料樹脂の濃度、放出体２３と第１多孔質シート２との距離、温度、湿度などを調整することにより、変化させることができる。
【００２５】
放出体２３の第１多孔質シート２の主面と対向する側には、混合液２２の放出口（図示せず）が複数箇所設けられている。放出体２３の放出口と、第１多孔質シート２との距離は、電界紡糸ユニット２０２の規模や所望の繊維径にもよるが、例えば、１００〜６００ｍｍであればよい。放出体２３は、電界紡糸ユニット２０２の上方に設置された、第１多孔質シート２の搬送方向と平行な第１支持体２４から下方に延びる第２支持体２５により、自身の長手方向が第１多孔質シート２の主面と平行になるように支持されている。第１支持体２４は、放出体２３を第１多孔質シート２の搬送方向とは垂直な方向に揺動させるように、可動であってもよい。
【００２６】
帯電手段は、放出体２３に電圧を印加する電圧印加装置２６と、搬送コンベア２１と平行に設置された対電極２７とで構成されている。対電極２７は接地（グランド）されている。これにより、放出体２３と対電極２７との間には、電圧印加装置２６により印加される電圧に応じた電位差（例えば２０〜２００ｋＶ）を設けることができる。なお、帯電手段の構成は、特に限定されない。例えば、対電極２７はマイナスに帯電されていてもよい。また、対電極２７を設ける代わりに、搬送コンベア２１のベルト部分を導体から構成してもよい。
【００２７】
放出体２３は、導体で構成されており、長尺の形状を有し、その内部は中空になっている。中空部は混合液２２を収容する収容部となる。混合液２２は、放出体２３の中空部と連通するポンプ２８の圧力により、混合液タンク２９から放出体２３の中空に供給される。そして、混合液２２は、ポンプ２８の圧力により、放出口から第１多孔質シート２の主面に向かって放出される。
【００２８】
放出された混合液２２は、帯電した状態で放出体２３と第１多孔質シート２との間の空間（生成空間）を移動中に静電爆発を起し、原料樹脂は繊維状に成形される一方、液状物に溶解していた吸着剤は粒子状に成形される。吸着剤は、原料樹脂に比べて紡糸性が低いためである。液状物に分散していた吸着剤は分離される。このようにして、同じ生成空間内で生成あるいは分離された吸着剤粒子４と第１繊維１Ｆとが接触し、吸着剤粒子４は第１繊維１Ｆに担持される。吸着剤粒子４を担持した第１繊維１Ｆは、第１多孔質シート２上に堆積し、繊維層１を形成する。繊維層１と第１多孔質シート２とは、接着剤等を用いて接着させることなく、接合され得る。第１繊維１Ｆの堆積量は、混合液２２の吐出圧力、印加電圧、混合液２２における原料樹脂の濃度、第１多孔質シート２の搬送速度などを調整することにより、制御される。
【００２９】
第１繊維１Ｆを形成する電界紡糸機構は、上記の構成に限定されない。所定の第１繊維１Ｆの生成空間において、原料液から第１繊維１Ｆおよび吸着剤粒子４を生成させ、吸着剤粒子４を担持した第１繊維１Ｆを第１多孔質シート２の主面に堆積させることができる機構であれば、特に限定なく用いることができる。例えば、放出体２３の長手方向に垂直な断面の形状は、上方から下方に向かって次第に小さくなる形状（Ｖ型ノズル）であってもよい。
【００３０】
繊維層１が形成された後、複合体に第２多孔質シート３が積層される前に、複合体を加熱して、第１繊維１Ｆおよび／または吸着剤粒子４に残存する液状物の除去を行ってもよい。加熱機器は特に限定されず、公知のものを適宜選択すればよい。加熱温度は、各溶媒の沸点に応じて適宜設定すればよく、例えば、第１多孔質シート２の表面が１００〜２００℃程度になるように、加熱すればよい。
【００３１】
繊維層１が形成された後、第２多孔質シート３を接着するための接着剤を、第１多孔質シート２と繊維層１との複合体にライン状に塗布してもよい。ライン状の接着剤は、圧力損失、吸着性能および集塵性能の観点から、所定の間隔をあけて複数本、配置されることが好ましい。
【００３２】
接着剤の種類は特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂を主成分とするホットメルト接着剤等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリウレタン（ＰＵ）、ＰＥＴ等のポリエステル、ウレタン変性共重合ポリエステル等の共重合ポリエステル、ＰＡ、ポリオレフィン（例えば、ＰＰ、ＰＥ）等が例示できる。ホットメルト接着剤は、例えば、加熱により溶融されながら、例えば繊維層１上にライン状に塗布される。接着剤の塗布量は特に限定されないが、接合強度および圧力損失の観点から、０．５ｇ／ｍ２以上、１５ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、１ｇ／ｍ２以上、１０ｇ／ｍ２以下であることがより好ましく、２ｇ／ｍ２以上、６ｇ／ｍ２以下であることが特に好ましい。
【００３３】
（第２積層工程）
次いで、複合体は、第２多孔質シート積層ユニット２０３に搬送される。第２多孔質シート積層ユニット２０３では、複合体の繊維層１側から、第２多孔質シート３が供給され、複合体に積層される。第２多孔質シート３は、種々の外部負荷から繊維層１を保護する保護材であり得、第１繊維１Ｆに担持された吸着剤粒子４の脱落を抑制するカバーであり得、繊維層１とともにダストを捕捉する集塵体であり得る。第２多孔質シート３の材質等については後述する。第２多孔質シート３が長尺である場合、第１多孔質シート２と同様に、第２多孔質シート３は第２供給リール３２に巻き取られていてもよい。この場合、第２多孔質シート３は、第２供給リール３２から捲き出されながら、複合体に積層される。
【００３４】
第２多孔質シート３を積層した後、繊維構造体１０を挟んで上下に配置された一対の加圧ローラ３３（３３ａおよび３３ｂ）により圧力を加えながら、繊維構造体１０を加圧して、上記複合体と第２多孔質シート３とをさらに密着させてもよい。
【００３５】
最後に、第２多孔質シート積層ユニット２０３から繊維構造体１０を搬出し、ローラ４１を経由して、より下流側に配置されている回収ユニット２０４に搬送する。回収ユニット２０４は、例えば、搬送されてくる繊維構造体１０を捲き取る回収リール４２を内蔵している。回収リール４２はモータ４３により回転駆動される。
【００３６】
以下、上記の方法により製造された繊維構造体１０について、図面を参照しながら、空気清浄機の濾材に適する形態として具体的に説明するが、繊維構造体１０の用途はこれに限定されるものではない。図２は、繊維構造体１０を模式的に示す断面図である。図３は、繊維層１を構成する第１繊維１Ｆと、これに担持される吸着剤粒子４とを模式的に示す上面図である。繊維構造体１０は、吸着剤粒子４を担持する第１繊維１Ｆを含む繊維層１と、繊維層１の一方の主面に積層される第１多孔質シート２と、繊維層１の他方の主面に積層される第２多孔質シート３と、を備える。
【００３７】
（繊維層）
繊維層１は第１繊維１Ｆにより構成されており、吸着剤粒子４を保持するとともに、ダストを捕捉する機能を備える。第１繊維１Ｆの平均繊維径Ｄ１は、３μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましく、５００ｎｍ以下であることが特に好ましい。これにより、表面積が大きくなるため、集塵効率が高まるとともに、吸着剤粒子４の脱落が抑制される。また、平均繊維径Ｄ１は５０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましい。
【００３８】
平均繊維径Ｄ１とは、第１繊維１Ｆの直径の平均値である。第１繊維１Ｆの直径とは、第１繊維１Ｆ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、繊維層１を一方の主面の法線方向から見たときの、第１繊維１Ｆの長さ方向に対して垂直な方向の幅を、第１繊維１Ｆの直径と見なしてもよい。平均繊維径Ｄ１は、例えば、繊維層１に含まれる任意の１０本の第１繊維１Ｆの任意の箇所の直径の平均値である。後述する平均繊維径Ｄ２およびＤ３についても同じである。
【００３９】
繊維層１の単位面積当たりの平均の質量は、０．０１ｇ／ｍ２以上、１．５ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、０．０１ｇ／ｍ２以上、０．５ｇ／ｍ２以下であることがより好ましく、０．０３ｇ／ｍ２以上、０．１ｇ／ｍ２以下であることが特に好ましい。繊維層１の上記質量がこの範囲であると、圧力損失を抑制しながら、高い集塵効率が発揮され易い。
【００４０】
繊維層１の厚みＴ１は、圧力損失の観点から、０．５μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上、５μｍ以下であることがより好ましい。繊維層１が不織布状である場合、繊維層１の厚みＴ１とは、例えば、不織布の任意の１０箇所の厚みの平均値である。厚みとは、不織布の２つの主面の間の距離である。不織布である繊維層１の厚みＴ１は、不織布の断面を写真に取り、不織布の一方の主面上にある任意の１地点から他方の主面まで、最も距離の短くなる線を引いたとき、この線上にある繊維のうち、最も離れた位置にある２本の繊維の外側（外法）の距離として求められる。他の任意の複数地点（例えば、９地点）についても同様にして不織布の厚みを算出し、これらを平均化した数値を、不織布の厚みとする。上記厚みの算出に際しては、二値化処理された画像を用いてもよい。後述する厚みＴ２およびＴ３についても同じである。
【００４１】
（第１多孔質シート）
第１多孔質シート２は、繊維層１の一方の主面に積層されている。
第１多孔質シート２の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。第１多孔質シート２としては、具体的には、織物、編物、不織布等の繊維構造体が例示できる。なかでも、圧力損失の観点から、第１多孔質シート２は不織布であることが好ましい。第１多孔質シート２が不織布である場合、第１多孔質シート２を構成する第２繊維の材質は特に限定されず、例えば、ガラス繊維、セルロース、アクリル樹脂、ＰＰ、ポリエチレン（ＰＥ）、ＰＥＴ、ＰＡ、あるいはこれらの混合物等が挙げられる。なかでも、基材として適する点で、第２繊維の材質は、ＰＥＴまたはセルロースが好ましい。特に、第１多孔質シート２は、ＰＥＴおよび／またはセルロースを８０質量％以上の割合で含むことが好ましい。第１多孔質シート２が不織布である場合、その製造方法も特に限定されず、例えば、スパンボンド法、乾式法（例えば、エアレイド法）、湿式法、メルトブロー法、ニードルパンチ法等が挙げられる。特に、第１多孔質シート２は、湿式法により製造された不織布であることが好ましい。
【００４２】
第２繊維の平均繊維径Ｄ２は特に限定されず、例えば、１μｍ以上、４０μｍ以下であってもよく、５μｍ以上、２０μｍ以下であってもよい。第１多孔質シート２の厚みＴ２は、特に限定されず、例えば、５０μｍ以上、５００μｍ以下であってもよく、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であってもよい。
【００４３】
第１多孔質シート２の単位面積当たりの質量も特に限定されず、例えば、１０ｇ／ｍ２以上、８０ｇ／ｍ２以下であってもよく、３５ｇ／ｍ２以上、６０ｇ／ｍ２以下であってもよい。第１多孔質シート２の圧力損失は特に限定されない。なかでも、第１多孔質シート２の初期の圧力損失は、ＪＩＳＢ９９０８形式１の規格に準拠した測定機を用いて測定した場合、１Ｐａ以上、１０Ｐａ以下程度であることが好ましい。第１多孔質シート２の初期の圧力損失がこの範囲であれば、繊維構造体１０全体の圧力損失も抑制される。第１多孔質シート２の空隙率は特に限定されないが、圧力損失の観点から、６５体積％以上、９８体積％以下であることが好ましい。空隙率（体積％）は、例えば、（１−第１多孔質シート２の見かけの単位体積当たりの質量／第２繊維の比重）×１００、で表わされる。
【００４４】
（第２多孔質シート）
第２多孔質シート３は、繊維層１の第１多孔質シート２側とは反対側に積層されている。
第２多孔質シート３の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。第２多孔質シート３としては、第１多孔質シート２同様の繊維構造体が例示できる。なかでも、圧力損失の観点から、第２多孔質シート３は不織布であることが好ましい。第２多孔質シート３が不織布である場合、第２多孔質シート３を構成する第３繊維の材質は特に限定されず、第２繊維と同じ材質が挙げられる。後述するように、第２多孔質シート３を帯電させる場合、帯電し易く、また、帯電性が維持され易い点で、第３繊維の材質はＰＰが好ましい。不織布である第２多孔質シート３の製造方法も特に限定されない。なかでも、濾材として適する繊維径の細い不織布が形成され易い点で、第２多孔質シート３は、メルトブロー法により製造されることが好ましい。
【００４５】
第２多孔質シート３は、帯電（永久帯電）していてもよい。すなわち、第２多孔質シート３は、外部電界が存在しない状態において半永久的に電気分極を保持し、周囲に対して電界を形成していてもよい。これにより、ダストの捕捉性能が高まるとともに、吸着剤粒子４の脱落が抑制され易くなる。この場合、第２多孔質シート３の表面電位（帯電していない第２多孔質シート３と帯電している第２多孔質シート３との電位差）は特に限定されず、例えば、５ｋＶ以上、１００ｋＶ以下であってもよい。
【００４６】
第３繊維の平均繊維径Ｄ３は、平均繊維径Ｄ１よりも大きいことが好ましい。平均繊維径Ｄ３は、例えば、０．５μｍ以上、２０μｍ以下であり、５μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。第２多孔質シート３の厚みＴ３は、圧力損失の観点から、１００μｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であることがより好ましい。
【００４７】
第２多孔質シート３の圧力損失は、特に限定されない。なかでも、第２多孔質シート３の初期の圧力損失は、ＪＩＳＢ９９０８形式１の規格に準拠した測定機を用いて測定した場合、１〜１０Ｐａ程度であることが好ましい。第２多孔質シート３の初期の圧力損失がこの範囲であれば、繊維構造体１０全体の圧力損失も抑制される。
【００４８】
第２多孔質シート３の単位面積当たりの質量は、圧力損失の観点から、１０ｇ／ｍ２以上、５０ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、１０ｇ／ｍ２以上、３０ｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。第２多孔質シート３の空隙率は特に限定されないが、圧力損失の観点から、６０体積％以上、９５体積％以下であることが好ましく、７０体積％以上、９０体積％以下であることがより好ましい。
【００４９】
（吸着剤粒子）
吸着剤粒子４は、第１繊維１Ｆに担持されている。
吸着剤粒子４は、例えば、その表面が第１繊維１Ｆと点接着することによって、第１繊維１Ｆに担持され得る。また、吸着剤粒子４は、第１繊維１Ｆによりその周囲が捲回されることによって、第１繊維１Ｆに担持され得る。さらに、吸着剤粒子４は、第１繊維１Ｆに貫かれることによって、第１繊維１Ｆに担持され得る。特に、第１繊維１Ｆに捲回、あるいは、貫かれた吸着剤粒子４は、繊維層１から脱落し難い。そのため、長期間にわたって、吸着剤粒子４による吸着性能が維持され得る。
【００５０】
上記のように、吸着剤粒子４が様々な態様で第１繊維１Ｆに担持されるのは、吸着剤および原料樹脂を含む混合液を用いて、吸着剤粒子４と第１繊維１Ｆとを同じ空間内で生成させることによる。
【００５１】
吸着剤および原料樹脂を含む混合液２２が放出される際、吸着剤が、第１繊維１Ｆの原料樹脂を包み込みながら放出されると、第１繊維１Ｆの原料樹脂を包み込んでいた吸着剤は粒子状になり易い。よって、第１繊維１Ｆは吸着剤粒子４を貫通したような状態に成形される。これにより、第１繊維１Ｆによって貫かれている吸着剤粒子４（貫通粒子４ａ）が生成する。貫通粒子４ａにおいて、第１繊維１Ｆが、吸着剤粒子４の内部のどの部分を通っているかは問わない。また、吸着剤と第１繊維１Ｆの原料樹脂とが近接するように放出されると、吸着剤は粒子状になるとともに、原料樹脂は吸着剤を捲回するように繊維状に形成され易い。これにより、第１繊維１Ｆによりその周囲が捲回された吸着剤粒子４（以下、捲回粒子４ｃと称す）が生成する。捲回粒子４ｃは、第１繊維１Ｆによって、例えば螺旋状に１周以上捲回されている。このとき、原料樹脂が吸着剤を十分に捲回できないまま繊維状に形成されると、第１繊維１Ｆと吸着剤粒子４とが点接着するようにそれぞれ成形される。これにより、その表面が第１繊維１Ｆと点接着する吸着剤粒子４（以下、点接着粒子４ｂと称す）が生成する。点接着粒子４ｂは、複数の第１繊維１Ｆと点接着し得る。
【００５２】
貫通粒子４ａ、点接着粒子４ｂおよび捲回粒子４ｃの生成割合は、例えば、混合液２２における吸着剤の濃度、吸着剤の混合液２２中での形態（分散しているか、溶解しているか）、分散している吸着剤粒子と溶解している吸着剤との質量割合、放出口の大きさ、印加電圧、吐出圧力等を調整することにより、制御される。貫通粒子４ａの生成割合を捲回粒子４ｃよりも多くする場合、例えば、混合液２２における吸着剤の濃度を、原料樹脂の濃度の０．８〜２倍にすればよい。捲回粒子４ｃの生成割合を点接着粒子４ｂよりも多くする場合、例えば、混合液２２における吸着剤の濃度を、原料樹脂の濃度よりも低く（例えば、吸着剤の濃度を、原料樹脂の濃度の０．１〜０．３倍にする）にすればよい。
【００５３】
吸着剤粒子４の付着量は特に限定されないが、吸着性能および圧力損失の観点から、０．１〜３０ｇ／ｍ２が好ましく、０．５〜２０ｇ／ｍ２がより好ましく、１〜１０ｇ／ｍ２が特に好ましい。吸着剤粒子４の平均粒径は特に限定されず、例えば、０．１μｍ以上、１００μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以上、２０μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以上、１０μｍ以下である。平均粒径は、吸着剤粒子４を有する繊維層１を一方の主面の法線方向から見たときの、１０個の吸着剤粒子４の最大径の平均値である。
【００５４】
繊維構造体１０は、例えば、蛇腹状にプリーツ加工されて、濾材として空気清浄機に配置される。この場合、集塵効率の点で、繊維構造体１０は、第２多孔質シート３が大気の吸気口側に位置するように、吸気口と排気口との間に配置されることが好ましい。大きなダストを先に第２多孔質シート３に捕捉させ、次いで、より細かなダストを繊維層１に捕捉させることにより、集塵効率が高まる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の繊維構造体の製造方法は、生産性が高く、低コストで実施可能であるため、空気清浄機、あるいは空調機の濾材、電池用の分離シート、燃料電池用のメンブレン、妊娠検査シート等の体外検査シート、細胞培養用等の医療用シート、防塵マスク等の防塵布や防塵服、化粧用シート、塵を拭き取る拭取シート等として、好適である。
【符号の説明】
【００５６】
１０：繊維構造体
１：繊維層
１Ｆ：第１繊維
２：第１多孔質シート
３：第２多孔質シート
４：吸着剤粒子
４ａ：貫通粒子
４ｂ：点接着粒子
４ｃ：捲回粒子
２００：製造システム
２０１：第１多孔質シート供給ユニット
２０２：電界紡糸ユニット
２０３：第２多孔質シート積層ユニット
２０４：回収ユニット
１１：搬送ローラ
１２：第１供給リール
１３：モータ
２１：搬送コンベア
２２：混合液
２３：放出体
２４：第１支持体
２５：第２支持体
２６：電圧印加装置
２７：対電極
２８：ポンプ
２９：混合液タンク
３１：搬送ローラ
３２：第２供給リール
３３、３３ａ、３３ｂ：加圧ローラ
４１：ローラ
４２：回収リール
４３：モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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