(57)【要約】【課題】親水性に優れる溶融電界紡糸繊維及び繊維シートの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の繊維の製造方法は、熱可塑性樹脂と界面活性剤とを含む樹脂組成物の溶融液を電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る紡糸工程と、繊維を熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱する加熱工程とを有する。熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂であることも好適である。界面活性剤がアルキルスルホン酸塩であることも好適である。本発明の繊維シートの製造方法は、界面活性剤と熱可塑性樹脂とを含む樹脂組成物の溶融液を電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る紡糸工程と、繊維をプレス加工を施して繊維シートを得る成形工程と、繊維シートを熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱する加熱工程とを有し、成形工程と加熱工程とをこの順で若しくは逆順で又は同時に行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂と界面活性剤とを含む樹脂組成物の溶融液を電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る紡糸工程と、
前記繊維を前記熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱する加熱工程とを有する、繊維の製造方法。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂である、請求項１に記載の繊維の製造方法。
【請求項３】
前記界面活性剤がイオン性界面活性剤である、請求項１又は２に記載の繊維の製造方法。
【請求項４】
前記界面活性剤がアルキルスルホン酸塩である、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の繊維の製造方法。
【請求項５】
前記界面活性剤がアルカンスルホン酸塩である、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の繊維の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂組成物における前記界面活性剤の含有量が０．５質量％以上５０質量％以下である、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の繊維の製造方法。
【請求項７】
前記加熱工程における加熱温度が、５０℃以上１４０℃以下である、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の繊維の製造方法。
【請求項８】
前記繊維の繊維径が１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の繊維の製造方法。
【請求項９】
界面活性剤と熱可塑性樹脂とを含む樹脂組成物の溶融液を電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る紡糸工程と、
前記繊維をプレス加工を施して繊維シートを得る成形工程と、
前記繊維シートを前記熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱する加熱工程とを有し、
前記成形工程と前記加熱工程とをこの順で若しくは逆順で又は同時に行う、繊維シートの製造方法。
【請求項１０】
前記成形工程と前記加熱工程とを同時に行う、請求項９に記載の繊維シートの製造方法。
【請求項１１】
前記繊維シートにおける前記繊維の繊維径が１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であり、且つ水の含浸率が５００質量％以上である、請求項９又は１０に記載の繊維シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維及び繊維シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界紡糸法（エレクトロスピニング法）は、機械力や熱力を使わずにナノサイズの直径の繊維（以下、ナノファイバともいう。）を比較的簡単に製造できる技術として注目を浴びている。電界紡糸法では、繊維の原料となる樹脂の溶液又は溶融液に高電圧を印加して樹脂の溶液又は溶融液を帯電させ、帯電した樹脂の溶液又は溶融液がクーロン力で延伸されることによって繊維径が細い繊維を形成させる方法である。そのうち、樹脂溶融液を使用する電界紡糸法（以下、溶融電界紡糸法ともいう。）は生産性が高い方法として着目されていることに伴って、繊維への親水性などの機能性の付加や、溶融法によって得られる繊維の更なる細径化が望まれるようになった。そこで近年、これらの問題を解決した紡糸法又は樹脂繊維に関する提案が種々なされている。
【０００３】
特許文献１には、疎水性のポリオレフィン樹脂にアルキルスルフォネートナトリウム塩を含有させて紡糸した高親水性のポリオレフィン系繊維が開示されている。このポリオレフィン系繊維は一般的な溶融紡糸法によって製造されるものである。
【０００４】
特許文献２には、親水剤を含有するオレフィン系重合体からなる不織布に加熱処理を所定時間施すことで、該不織布に液透過性の向上を発現できることが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、炭素数が１２〜２４の飽和脂肪酸系化合物等の減粘剤を０．００１〜５質量部含有してなる該樹脂を加熱溶融して溶融電界紡糸を行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２７２００６号公報
【特許文献２】国際公開２０１５／０４５１１４号パンフレット
【特許文献３】特開２０１５−１７８６９２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、特許文献１及び特許文献２のポリオレフィン系繊維は、溶融電界紡糸法によって製造されたものではないので、繊維径が細い所望の繊維を得ることはできない。また、特許文献３の方法では、樹脂の減粘に起因した繊維の断裂や融着によって繊維密度が上昇し、繊維からシートを製造した際に質感や柔軟性が悪くなってしまう。
【０００８】
特に、特許文献１及び２の技術を溶融電界紡糸繊維に用いた場合、溶融電界紡糸繊維は細径であり繊維の表面積が大きいこと及び繊維形成後の冷却時間が極めて短いことに起因して、親水化剤が樹脂中で凝集体を形成し、樹脂の表面にブリードアウトできなくなってしまう。その結果、親水化剤を含んでいるにもかかわらず、溶融電界紡糸繊維シートの表面の疎水性が高いものとなってしまい、該シートをフェイスマスクやウエットシート等の水系溶剤に含浸される製品に利用することが困難となる。
【０００９】
したがって、本発明の課題は、従来技術の欠点を解消し、親水性に優れる溶融電界紡糸繊維及びその繊維シートの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、熱可塑性樹脂と界面活性剤とを含む樹脂組成物の溶融液を電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る紡糸工程と、前記繊維を前記熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱する加熱工程とを有する、繊維の製造方法を提供するものである。
【００１１】
また本発明は、界面活性剤と熱可塑性樹脂とを含む樹脂組成物の溶融液を電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る紡糸工程と、前記繊維をプレス加工を施して繊維シートを得る成形工程と、前記繊維シートを前記熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱する加熱工程とを有し、前記成形工程と前記加熱工程とをこの順で若しくは逆順で又は同時に行う、繊維シートの製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、親水性に優れ、且つ細径の溶融電界紡糸繊維を製造することができる。また、細径の溶融電界紡糸繊維からなる親水性に優れた繊維シートを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、溶融電界紡糸装置を用いた繊維及び繊維シートの製造方法を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は、加熱工程前における熱可塑性樹脂に含まれる界面活性剤の挙動を示す模式図であり、図２（ｂ）は加熱工程後における熱可塑性樹脂に含まれる界面活性剤の挙動を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の繊維及び繊維シートの製造方法について、その好ましい実施形態を図１に示す溶融電界紡糸装置１０を参照しながら説明する。図１に示す溶融電界紡糸装置１０は、溶融組成物供給部１０Ａ、電極部１０Ｂ、流体噴射部１０Ｃ、捕集部１０Ｄ及び加工部１０Ｅに大別される。
【００１５】
本発明の繊維の紡糸に用いられる電界紡糸法とは、高電圧が印加されている状態下で、樹脂の溶融液を吐出することによって、吐出された溶融液が細長く引き伸ばされ、繊維径が細い繊維を形成することができる方法である。以下、この方法を溶融電界紡糸法ともいう。
【００１６】
溶融電界紡糸装置１０は、溶融組成物供給部１０Ａを備えている。溶融組成物供給部１０Ａは、後述する熱可塑性樹脂と界面活性剤とを含む樹脂組成物の溶融液Ｒを吐出する吐出ノズル１２と、該樹脂組成物を供給するホッパー１９とを筐体１１に備えている。
【００１７】
筐体１１では、ホッパー１９から供給された樹脂組成物を筐体１１内で加熱溶融して、樹脂組成物の溶融液Ｒとすることができる。この溶融液Ｒは、筐体１１内に設けられたスクリュー（図示せず）によって、後述する吐出ノズル１２の方向に向けて溶融液Ｒを供給できるようになっている。
【００１８】
吐出ノズル１２は、樹脂組成物の溶融液Ｒを電場中に吐出する部材であり、ノズルベース１３と吐出ノズル先端部１４とを備えている。吐出ノズル１２は金属などの導電性材料から構成されている。ノズルベース１３と吐出ノズル先端部１４とは、絶縁性部材（図示せず）で電気的に絶縁されている。したがって、吐出ノズル先端部１４に高電圧を加えても、筐体１１に直接電圧が加わることが阻止される。筐体１１と吐出ノズル１２とは連通しており、筐体１１内の溶融液Ｒは、吐出ノズル先端部１４の吐出口から吐出できるようになっている。吐出ノズル先端部１４にはアースを施してあり、接地されている。
【００１９】
吐出ノズル先端部１４は、例えばノズルベース１３に設けられたヒーター（図示せず）からの伝熱や筐体１１内の溶融液Ｒからの伝熱によって加熱されている。吐出ノズル先端部１４における溶融液Ｒの加熱温度は、使用する熱可塑性樹脂及び界面活性剤の種類にもよるが、１００℃以上、特に２００℃以上であることが好ましく、４００℃以下、特に３５０℃以下であることが好ましい。
【００２０】
溶融電界紡糸装置１０は、更に電極部１０Ｂを備えている。電極部１０Ｂは、吐出ノズル１２と対向する位置に離間して配置された帯電電極２１とこれに接続された高電圧発生装置２２を備えている。
【００２１】
帯電電極２１は吐出ノズル１２の該先端部１４から所定距離を隔てた位置に、吐出ノズル１２と向かい合わせに離間して配置されている。また帯電電極２１は高電圧発生装置２２に接続されている。これらの構成によって、吐出ノズル１２の該先端部１４と、高電圧発生装置２２によって高電圧が印加された帯電電極２１との間に電場を形成することができ、吐出ノズル先端部１４から吐出された溶融液Ｒを帯電できるようになっている。帯電電極２１は金属などの導電性材料で構成されているか、或いは誘電体で覆われていることが好ましい。
【００２２】
吐出ノズル１２と帯電電極２１との距離は、所望の繊維径（直径）や後述する捕集電極２７への集積性に依存するが、好ましくは１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、更に好ましくは３０ｍｍ以上７５ｍｍ以下であることが好ましい。この範囲であると、溶融液Ｒが電場中で帯電しやすくなる。また吐出ノズル１２と帯電電極２１との間でスパークやコロナ放電が起こりにくくなり、装置１０の動作不良が起こりにくくなる。印加する電圧の正負はどちらでも構わない。
【００２３】
溶融電界紡糸装置１０は、更に流体噴射部１０Ｃを備えている。流体噴射部１０Ｃは、溶融組成物供給部１０Ａと電極部１０Ｂとを結ぶ仮想直線の下側に、流体噴射装置２３を備えている。流体噴射装置２３は、溶融組成物供給部１０Ａと電極部１０Ｂとの間に設けられている。
【００２４】
吐出ノズル先端部１４の先端と帯電電極２１との間には、両者を結ぶ方向と交差する方向に向けて空気流Ａが流れている。この空気流Ａは流体噴射装置２３から噴出している。吐出ノズル先端部１４から吐出された溶融液Ｒは、空気流Ａに搬送されることによって一層極細化した繊維を形成することができる。この目的のために、空気流Ａとして、加熱流体である空気を用いることが好ましい。加熱された空気の温度は、熱可塑性樹脂及び界面活性剤の種類にもよるが、１００℃以上５００℃以下であることが好ましく、２００℃以上４００℃以下であることが更に好ましい。同様の目的のために、空気流Ａを噴出させるときの流体噴射装置２３の吐出口における空気流Ａの流量は、５０Ｌ／ｍｉｎ以上３５０Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、１５０Ｌ／ｍｉｎ以上２５０Ｌ／ｍｉｎ以下であることがより好ましい。
【００２５】
溶融電界紡糸装置１０は、繊維Ｆを捕集するための捕集部１０Ｄを備えている。捕集部１０Ｄは、捕集シート２４、搬送コンベア２５、高電圧発生装置２６及び捕集電極２７を備えている。捕集部１０Ｄは、溶融組成物供給部１０Ａと電極部１０Ｂとを結ぶ仮想直線に交差する直線上の位置であって、且つ該流体噴射部１０Ｃと対向する位置に設けられている。捕集部１０Ｄは、それぞれが電気的に接続されている。
【００２６】
捕集シート２４は、空気流Ａに搬送され引き延ばされて形成された繊維Ｆを捕集するものである。捕集シート２４は、例えば長尺帯状のものとすることができる。捕集シート２４は、原反ロール２４ａから繰り出されて搬送コンベア２５に搬送される。捕集シート２４は、ポリプロピレンなどの樹脂製とすることができる。
【００２７】
搬送コンベア２５は、捕集シート２４上に捕集された繊維Ｆを下流の工程に搬送するものである。搬送コンベア２５の内部には、繊維Ｆを捕集するための捕集電極２７が配置されている。捕集電極２７には高電圧発生装置２６が接続されており、該高電圧発生装置２６によって捕集電極２７に高電圧が印加される。捕集電極２７に高電圧が印加されることで、繊維Ｆは負に帯電している搬送コンベア２５側に引き寄せられて捕集シート２４の表面に堆積する。また捕集電極２７は、高電圧発生装置２６ではなく、アースに接地されていても構わない。
【００２８】
溶融電界紡糸装置１０は、捕集部１０Ｄの下流に、更に加工部１０Ｅを備えている。加工部１０Ｅは、一対のプレスロール３１，３１及び加熱装置３２を備えている。
【００２９】
一対のプレスロール３１，３１は、捕集シート２４の表面に堆積している繊維Ｆにプレス加工を施して、繊維シートＦ’を形成させるものである。図１に示すとおり、一対のプレスロール３１，３１は互いに対向して配置されている。一対のプレスロール３１，３１は、それらの間に繊維Ｆを導入することによって、繊維Ｆをプレス加工できるようになっている。なお、繊維Ｆをシート状に成形しない場合は、一対のプレスロール３１，３１は備えていなくてもよい。
【００３０】
加熱装置３２は、捕集シート２４の表面に堆積している繊維Ｆ、あるいは一対のプレスロール３１，３１によって加工成形された繊維シートＦ’を加熱する装置である。図１では、加熱装置３２は一対のプレスロール３１，３１の下流に備えられている。加熱装置３２は捕集シート２４の上下面全体を覆うように配置されており、繊維シートＦ’を加熱できるようになっている。一対のプレスロール３１，３１を用いて繊維Ｆをシート状に成形しない場合は、捕集シート２４の表面に堆積している繊維Ｆを加熱装置３２内に直接導入して加熱することもできる。
【００３１】
以上は、図１に示す溶融電界紡糸装置１０の説明であったところ、以下に溶融電界紡糸装置１０を用いた繊維及び繊維シートの製造方法を説明する。本発明の製造方法は、紡糸工程、成形工程、加熱工程の三つの工程に大別される。
【００３２】
＜紡糸工程＞
まず、ホッパー１９に熱可塑性樹脂と界面活性剤とを含む樹脂組成物を充填し、その樹脂組成物を筐体１１内で加熱溶融する。加熱溶融後の樹脂組成物の溶融液Ｒをスクリューの回転により吐出ノズル１２に向けて押し出して、吐出ノズル先端部１４の吐出口へ供給する。
【００３３】
次に、吐出ノズル先端部１４から樹脂組成物の溶融液Ｒを吐出して、電界紡糸法によって紡糸する。詳細には、吐出ノズル１２の先端部１４を接地するとともに、帯電電極２１を高電圧発生装置２２に接続して電圧を印加することによって、吐出ノズル１２の先端部１４と帯電電極２１との間に電場を発生させる。この電場中に溶融液Ｒを吐出ノズル１２から吐出させることで、溶融液Ｒは高い電荷を帯電する。帯電した溶融液Ｒは帯電電極２１に向けて電気的引力により引き寄せられる。その際に引力と自己反発力とから延伸を繰り返して極細繊維化するように紡糸される。
【００３４】
その後、吐出された溶融液Ｒに向けて流体噴射装置２３から空気流Ａを更に吹き付けることにより、溶融液Ｒから一層極細の繊維を生成させながら、捕集部１０Ｄ側へ搬送する。溶融液Ｒは、帯電電極２１に到達する前に空気流Ａに搬送されることで、その飛翔方向が変化する。更に空気流Ａによって、溶融液Ｒが引き延ばされて更に極細化されながら固化することで、より細径の繊維Ｆを生成する。溶融液Ｒから生成した繊維Ｆは、空気流Ａによって搬送されるとともに、捕集電極２７に生じている電気的引力により引き寄せられて捕集され、捕集シート２４の表面に堆積する。
【００３５】
このように製造された繊維Ｆは、吐出ノズル１２から捕集シート２４までの間で、連続した１本の繊維と考えられる。仮に、製造の条件や周囲の環境等によって、一時的に繊維が切断したとしても、すぐに切断した繊維どうしが接触するようになり、結果として繊維Ｆは、吐出ノズル１２から捕集シート２４までの間で、あたかも連続した１本の繊維になっていると考えられる。この繊維は、後述する熱可塑性樹脂と界面活性剤とを含む樹脂組成物を原料として紡糸されたものであり、溶融電界紡糸による変質は実質的にないので、原料である樹脂組成物の組成と、紡糸工程による製造物である繊維Ｆの組成とは実質的に同一である。
【００３６】
溶融液Ｒの引き延ばしを効果的に行う観点から、吐出される樹脂組成物の流動性指数（ＭＦＲ）を、吐出ノズル先端部１４の吐出口において、１０ｇ／ｍｉｎ以上、特に１００ｇ／ｍｉｎ以上に設定することが好ましい。流動性指数（ＭＦＲ）は、ＪＩＳ  Ｋ７２１０−１９９９に従い、例えば原料樹脂としてポリプロピレンを用いた場合は、２３０℃、２．１６ｋｇの荷重下に、孔径２．０９５ｍｍ、長さ８ｍｍのダイを用いて測定される。
【００３７】
本発明の製造方法おいて吐出ノズル１２から吐出された樹脂組成物の溶融液Ｒは、電場中に吐出されることに起因して、高い電荷を帯びている。樹脂組成物の溶融液Ｒへの帯電量は、電界紡糸によって繊維を極細化する観点から、２０００ｎＣ／ｇ以上とすることが好ましく、３０００ｎＣ／ｇ以上とすることが更に好ましく、５０００ｎＣ／ｇ以上とすることが一層好ましい。溶融液Ｒへの帯電量は、例えばファラデーケージ（春日電機株式会社製、ＫＱ１４００）内に配置した金属容器に、本発明の繊維の製造方法と同様の条件で吐出させた溶融液Ｒを１分間捕集し、該ファラデーケージに接続したクーロンメータ（春日電機株式会社製、ＮＫ−１００２Ａ）によって測定することができる。
【００３８】
溶融液Ｒを十分に帯電させる観点から、吐出ノズル１２と帯電電極２１又は捕集電極２７との間に印加する印加電圧は、好ましくは５ｋＶ以上１００ｋＶ以下、更に好ましくは１０ｋＶ以上８０ｋＶ以下である。印加電圧がこの範囲であると、溶融液Ｒが良好に帯電しやすくなり、細径の繊維の製造効率を一層高めることができる。また吐出ノズル１２と帯電電極２１又は捕集電極２７との間でスパークやコロナ放電が起こりにくくなり、装置の動作不良が起こりにくくなる。印加する電圧の正負はどちらでも構わない。
【００３９】
＜成形工程＞
本工程は、本発明の繊維シートの製造方法の際に採用される工程であるので、繊維シートを製造しない場合は本工程を実施せずに、後述する加熱工程を実施してもよい。
【００４０】
成形工程は、上述の＜紡糸工程＞によって得られた繊維Ｆにプレス加工を施して、繊維シートＦ’を得る工程である。捕集シート２４の表面に堆積している繊維Ｆは、捕集シート２４の走行によって、その走行方向下流に配置されている一対のプレスロール３１，３１の間に導入される。繊維Ｆは一対のプレスロール３１，３１のプレス圧によりプレス加工が施され、繊維シートＦ’に成形される。
【００４１】
一対のプレスロール３１，３１によって繊維Ｆに与えられるプレス圧（線圧）は、繊維シートの柔軟性を保つ観点から、１Ｎ／ｍｍ以上４０Ｎ／ｍｍ以下であることが好ましく、１Ｎ／ｍｍ以上１５Ｎ／ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００４２】
＜加熱工程＞
最後に、上述の＜紡糸工程＞によって得られた繊維Ｆ、又は＜成形工程＞得られた繊維シートＦ’を加熱装置３２に通過させて、繊維Ｆ又は繊維シートＦ’を加熱する。この加熱工程を経ることにより、繊維Ｆ又は繊維シートＦ’に親水性が発現した本発明の繊維又は繊維シートを製造することができる。加熱方法は特に制限されないが、例えば熱風を吹き付けて処理する方法や、赤外線を照射する方法、熱水などの加熱液体に浸漬する方法、加熱した一対のロール間を通過させる方法、恒温槽などの加熱された空間に保持する方法、加熱した金属板で挟んでプレスする方法等が挙げられる。
【００４３】
なお、本発明における「親水性」とは、水又は水性液への繊維の分散性が高くなること、及び繊維間での水又は水性液の保持性が高くなることを指す。親水性は、例えば濡れ時間や含浸率を指標として評価することができる。これらの評価方法は後述する実施例にて詳述する。
【００４４】
ところで、繊維Ｆ及び繊維シートＦ’はいずれも熱可塑性樹脂を原料の一つとしているところ、繊維Ｆ又は繊維シートＦ’を熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加熱してしまうと、構成繊維が溶融し、互いに融着する。その結果、繊維径や繊維密度が大きくなってしまい、柔軟性や液保持性が維持された繊維又は繊維シートが製造できなくなる。この理由から、加熱工程においては、繊維Ｆ又は繊維シートＦ’を熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱することが好ましい。繊維Ｆ又は繊維シートＦ’を熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱することによって、親水性が良好に発現した繊維又は繊維シートを製造することができる。
【００４５】
加熱工程における加熱温度は、熱可塑性樹脂の融点をＭＰ（℃）としたときに、（ＭＰ−１００）℃以上（ＭＰ−１０）℃以下であることがより好ましく、（ＭＰ−８０）℃以上（ＭＰ−１０）℃以下であることが更に好ましく、（ＭＰ−６０）℃以上（ＭＰ−１０）℃以下であることが一層好ましく、（ＭＰ−４０）℃以上（ＭＰ−１０）℃以下であることがより一層好ましい。また同様の観点から、例えば加熱工程における加熱方法を恒温槽などの加熱された空間に保持する方法とした場合、加熱時間は５分以上３０分以下であることが好ましく、５分以上２０分以下であることがより好ましい。この温度範囲で加熱することによって、本発明の繊維及び繊維シートの親水性をより高く発現させることに加えて、繊維の剛性を向上させることができる。
【００４６】
加熱工程における加熱温度は、例えば熱可塑性樹脂としてポリプロピレン（融点：約１５０℃）を含む場合、５０℃以上１４０℃以下であることがより好ましく、７０℃以上１４０℃以下であることが更に好ましく、９０℃以上１４０℃以下であることが一層好ましく、１１０℃以上１４０℃以下であることがより一層好ましい。また同様の観点から、例えば加熱工程における加熱方法を恒温槽などの加熱された空間に保持する方法とした場合、加熱時間は５分以上３０分以下であることが好ましく、５分以上２０分以下であることがより好ましい。この温度範囲で加熱することにより、本発明の繊維及び繊維シートの親水性をより高く発現させることに加えて、繊維の剛性を向上させることができる。
【００４７】
図１に示す実施形態では、加熱装置３２は一対のプレスロール３１，３１の下流に別個に設けられているので、紡糸工程の後に、成形工程、加熱工程の順で行って繊維シートを製造したが、成形工程と加熱工程とを同時に行って繊維シートを製造してもよい。成形工程と加熱工程とを同時に行う場合は、例えば加熱装置３２を設けない代わりに、一対のプレスロール３１，３１にヒーター等の加熱手段を設けて行うことができる。あるいは、加熱装置３２を一対のプレスロール３１，３１の上流に設けて、紡糸工程の後に加熱工程、成型工程の順で行って繊維シートを製造してもよい。すなわち、成形工程及び加熱工程を図１に示す実施形態と逆順で行って繊維シートを製造してもよい。いずれの製造方法を採用した場合でも、繊維シートに高い親水性を発現させることができる。
【００４８】
加熱工程を経ることによって得られた本発明の繊維及び繊維シートは、熱可塑性樹脂と界面活性剤とが含まれていることに起因して、親水性が発現しているものである。繊維及び繊維シートを加熱することによって親水性が発現する理由は明らかではないが、本発明者は以下のように推測している。
【００４９】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、界面活性剤５は親水基５ａと疎水基５ｂとを有しており、熱可塑性樹脂６に混合されている。図２（ａ）に示すように、加熱工程前の繊維Ｆ及び繊維シートＦ’は、疎水性である熱可塑性樹脂を主原料として含むことに起因して、熱可塑性樹脂６と混合している界面活性剤５は、樹脂６の内部で遊離して存在するか、樹脂６と外気との界面６Ｓに親水基５ａが外気側に向くように存在しているか、又は樹脂６内で界面活性剤５がその疎水基５ｂを樹脂６側に向けるように、つまりＷ／Ｏ型のミセル５Ｍを形成して存在している。図２（ｂ）に示すように、繊維Ｆ又は繊維シートＦ’を加熱することによって、界面活性剤５及び樹脂６の分子運動を促進させ、界面活性剤５が樹脂６と外気との界面６Ｓにより多く浮き出る（ブリードアウトする）ようになる。樹脂６と外気との界面６Ｓにブリードアウトした界面活性剤５は、界面活性剤５と樹脂６との親和性に起因して、界面活性剤５の親水基５ａを外側に向けて、且つ疎水基５ｂを樹脂６側に向けて存在するようになる。この樹脂６の界面６Ｓの外部に存在している親水基５ａと水とが相互作用できることによって、本発明の繊維及び繊維シートは親水性が発現したものとなっている。
【００５０】
以上のとおり、本発明の製造方法によれば、溶融電界紡糸法を実施する条件に応じて様々な繊維径の繊維を製造することができる。特に、ナノファイバと呼ばれる繊維径が極めて細い繊維を製造することができる。本発明の繊維の繊維径は、その繊維径を円相当直径で表した場合、１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であることが好ましく、３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることがより好ましく、５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることが更に好ましく、６００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下であることが一層好ましい。この範囲の繊維径を有することにより、加熱工程後の親水性の効果をより高く発現させることができる。
【００５１】
また同様の観点から、繊維シートにおける繊維の繊維径は、その繊維径を円相当直径で表した場合、１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であることが好ましく、３００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下であることがより好ましく、５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることが更に好ましく、６００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下であることが一層好ましい。この範囲の繊維径を有することにより、加熱工程後の繊維シートに親水性の効果をより高く発現させることができる。
【００５２】
溶融電界紡糸繊維の繊維径は、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察による二次元画像から溶融電界紡糸繊維の塊、溶融電界紡糸繊維の交差部分、ポリマー液滴といった欠陥を除いた繊維を任意に１０本選び出し、繊維の長手方向に直交する線を引いたときの長さを繊維径として直接読み取ることで測定することができる。
【００５３】
繊維シートにおける水の含浸率は、上述の繊維の繊維径を満たすことを条件として、５００質量％以上であることが好ましく、７００質量％以上であることがより好ましく、１０００質量％以上であることが更に好ましい。水の含浸率の測定方法は後述する。
【００５４】
本発明の製造方法によって得られた繊維シートは、繊維シートの柔軟性及び親水性の向上の観点から、その目付が１ｇ／ｍ２以上１００ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、１０ｇ／ｍ２以上５０ｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。
【００５５】
以上は、本発明の繊維の製造方法及び繊維シートの製造方法に関する説明であったところ、以下に本発明の製造方法に用いられる樹脂組成物を説明する。
【００５６】
本発明の繊維の製造方法に用いられる樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と界面活性剤とを含んでいる。熱可塑性樹脂としては、溶融電界紡糸において繊維形成性を有するものを用いることが好ましい。また融点を有する樹脂を用いることが好ましい。融点を有する樹脂とは、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ法）において樹脂を加熱していったときに、該樹脂が熱分解する前に、固体から液体へ相変化することに起因する吸熱ピークを示す樹脂のことである。
【００５７】
熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−α−オレフィンコポリマー等のポリオレフィン樹脂；ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒ）等のポリエステル樹脂；ナイロン６及びナイロン６６等のポリアミド樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン及びポリスチレン等のビニル系ポリマー；ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸及びポリメタクリル酸エステル等のアクリル系ポリマー；ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル−エチレン共重合体；などが挙げられる。これらの樹脂は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５８】
これらの熱可塑性樹脂のうち、低融点、高流動性、高延性といった性質に起因して紡糸し易いという観点からという観点から、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−α−オレフィンコポリマー等のポリオレフィン樹脂を用いることが好ましい。特に本発明に用いられる樹脂組成物は、樹脂を含む溶液による電界紡糸が行えないポリオレフィン樹脂を含む場合であっても、樹脂溶融液による電界紡糸を好適に行うことができる点で有利である。
【００５９】
本発明に用いられる樹脂組成物は、熱可塑性樹脂に加えて、界面活性剤を含む。本発明における界面活性剤は、一般的に疎水性である熱可塑性樹脂を改質し、親水性を発現させるために用いられる。界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤とイオン性界面活性剤とに大別される。イオン性界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤が挙げられる。溶融電界紡糸の際に溶融液に高い電荷を付与し、紡糸性を向上させる観点から、界面活性剤は、電離可能な構造を有するイオン性界面活性剤を用いることが好ましい。
【００６０】
非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステルなどが挙げられる。これらの界面活性剤は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【００６１】
アニオン性界面活性剤としては、例えば脂肪酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルリン酸塩等が挙げられる。これらの塩としては、例えばＮａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｃａなどの金属塩や、アンモニウム塩、アミン塩等が挙げられる。これらの界面活性剤は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【００６２】
カチオン性界面活性剤としては、例えばアルキルアミン塩、第四級アンモニウム塩、アルキルベタイン等が挙げられる。これらの塩としては、例えばＣｌ、Ｂｒなどのハロゲン化塩や、アセチル化塩等が挙げられる。これらの界面活性剤は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【００６３】
本発明においては、これらの界面活性剤の中でも、イオン性界面活性剤を含むことが好ましく、特にアルキルスルホン酸塩を含むことが一層好ましい。アルキルスルホン酸塩を含むことによって、溶融電界紡糸法による電界紡糸の際に溶融液の帯電性を高めることによって紡糸性を向上することができ、より細径の繊維を製造することができる。更に、加熱工程における界面活性剤の繊維表面へのブリードアウトを良好に行うことができ、繊維及び繊維シートの親水性を好適に発現させることができる。つまり、溶融電界紡糸法での紡糸性の向上と親水性の発現とを両立できる点で有利である。
【００６４】
本発明における「アルキルスルホン酸塩」とは、分子構造中の末端にアルキル基を有するか、あるいは分子構造中の一部にアルキレン基を有し、且つ分子構造中の任意の位置に塩構造をもったスルホン酸基を有する有機スルホン酸塩のことを指す。アルキルスルホン酸塩としては、例えばアルキルベンゼンスルホン酸塩（Ｒ−Ｐｈ−ＳＯ３Ｍ）、高級アルコール硫酸エステル塩（Ｒ−Ｏ−ＳＯ３Ｍ）、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩（Ｒ−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ−ＳＯ３Ｍ）、アルキルスルホこはく酸塩（Ｒ−Ｏ−ＣＯ−Ｃ−Ｃ（−ＳＯ３Ｍ）−Ｏ−ＣＯ−Ｍ）、ジアルキルスルホこはく酸塩（Ｒ−Ｏ−ＣＯ−Ｃ−Ｃ（−ＳＯ３Ｍ）−Ｏ−ＣＯ−Ｒ）、α−スルホ脂肪酸エステル（Ｒ−ＣＨ（−ＳＯ３Ｍ）−ＣＯＯＣＨ３）、α−オレフィンスルホン酸塩（Ｒ−ＣＨ＝ＣＨ−（ＣＨ２）ｎ−ＳＯ３Ｍ、Ｒ−ＣＨ（−ＯＨ）（ＣＨ２）ｎ−ＳＯ３Ｍ）、アシルタウリン塩(Ｒ−ＣＯ−ＮＨ２−（ＣＨ２）２−ＳＯ３Ｍ)、アシルアルキルタウリン塩(Ｒ−ＣＯ−ＮＨ（−Ｒ’）−（ＣＨ２）２−ＳＯ３Ｍ)、アルカンスルホン酸塩（Ｒ−ＳＯ３Ｍ）、アシルイセチオン酸塩（Ｒ−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２）−ＳＯ３Ｍ）などが挙げられる。
【００６５】
これらのアルキルスルホン酸塩において、Ｒはアルキル基又はアルキレン基を表し、その炭素数は好ましくは８以上２２以下、更に好ましくは１０以上２０以下、一層好ましくは１２以上１８以下である。Ｒ’もまたアルキル基を表し、その炭素数は好ましくは５以下である。Ｐｈは、置換されていてもよいフェニル基を表す。Ｍは金属やアンモニウム、第１〜３級アミン、第４級アンモニウム、イミダゾリウム、ホスホニウム、ピペリジニウム、ピリジニウム、ピロリジニウム、スルホニウム、モルホリニウム等の１価の陽イオンを表し、好ましくは金属イオンであり、更に好ましくはナトリウムイオンである。ｎは、好ましくは６以上２４以下、更に好ましくは８以上２２以下、一層好ましくは１０以上２０以下の数を表す。これらのアルキルスルホン酸塩は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせた混合物として用いてもよい。
【００６６】
これらのアルキルスルホン酸塩のうち、アルカンスルホン酸塩（Ｒ−ＳＯ３Ｍ）、アルキルベンゼンスルホン酸塩（Ｒ−Ｐｈ−ＳＯ３Ｍ）、アシルイセチオン酸塩（Ｒ−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２）−ＳＯ３Ｍ）、アシルアルキルタウリン塩(Ｒ−ＣＯ−ＮＨ（−Ｒ’）−（ＣＨ２）２−ＳＯ３Ｍ)を用いることが好ましく、アルカンスルホン酸塩（Ｒ−ＳＯ３Ｍ）を用いることがより好ましく、アルカンスルホン酸ナトリウム（Ｒ−ＳＯ３Ｎａ）を用いることが一層好ましい。特にアルカンスルホン酸塩（Ｒ−ＳＯ３Ｍ）又はそのナトリウム塩（Ｒ−ＳＯ３Ｎａ）を用いることによって、界面活性剤の添加量が少ない場合でも、紡糸性を高めることができることに加えて、更に加熱工程における界面活性剤の繊維表面へのブリードアウトを良好に行うことができ、繊維及び繊維シートの親水性を一層好適に発現させることができる。
【００６７】
同様の観点から、アルキル基の炭素数の異なる二種以上のアルカンスルホン酸塩（Ｒ−ＳＯ３Ｍ）の混合物を用いることも好ましい。アルカンスルホン酸塩（Ｒ−ＳＯ３Ｍ）には、構造の末端にスルホン酸塩基が結合している第１級アルカンスルホン酸塩と、構造の途中にスルホン酸塩基が結合している第２級アルカンスルホン酸塩とが存在するところ、樹脂組成物を更に一層安定的に帯電させられる点から第２級アルカンスルホン酸塩を用いることが好ましく、アルキル基の炭素数の異なる二種以上の第２級アルカンスルホン酸塩を組み合わせた混合物を用いることが一層好ましい。アルキル基の炭素数の異なる二種以上のアルカンスルホン酸塩（Ｒ−ＳＯ３Ｍ）の混合物を用いる場合は、少なくとも１種にアルカンスルホン酸ナトリウム（Ｒ−ＳＯ３Ｎａ）を用いることが一層好ましい。
【００６８】
樹脂組成物における界面活性剤の含有量は、本発明の繊維及び繊維シートに親水性を付与する観点から、好ましくは０．５質量％以上、更に好ましくは１質量％以上、一層好ましくは３質量％以上、更に一層好ましくは５質量％以上である。また、同様の観点から、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４０質量％以下、一層好ましくは３０質量％以下、更に一層好ましくは２０質量％以下である。また、樹脂組成物における界面活性剤の含有量は、好ましくは０．５質量％以上５０質量％以下、更に好ましくは１質量％以上４０質量％以下、一層好ましくは３質量％以上３０質量％以下、更に一層好ましくは５質量％以上２０質量％以下である。つまり、上述の紡糸工程に用いられる樹脂組成物は熱可塑性樹脂を主体とするものである。
【００６９】
この範囲で界面活性剤を含むことによって、加熱工程における界面活性剤の繊維表面へのブリードアウトを良好に行うことができ、繊維及び繊維シートの親水性を良好に発現させることができる。一方、樹脂組成物中に界面活性剤が５０質量％を超えて含まれる場合には、熱可塑性樹脂に占める樹脂の割合が少なくなることから、溶融電界紡糸によって紡糸される極細繊維を安定して得にくくなる。
【００７０】
上述の紡糸工程において用いられる樹脂組成物は、界面活性剤に加えて、本発明の効果を損なわない限り、他の各種の添加剤を樹脂に配合して使用することもできる。他の添加剤としては、例えば酸化防止剤、中和剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤、金属不活性剤などが挙げられる。酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、フォスファイト系酸化防止剤及びチオ系酸化防止剤などが例示できる。中和剤としては、ステアリン酸カルシウムやステアリン酸亜鉛などの高級脂肪酸塩類が例示できる。光安定剤及び紫外線吸収剤としては、ヒンダードアミン類、ニッケル錯化合物、ベンゾトリアゾール類、ベンゾフェノン類などが例示できる。滑剤としては、ステアリン酸アマイドなどの高級脂肪酸アマイド類が例示できる。帯電防止剤としては、グリセリン脂肪酸モノエステルなどの脂肪酸部分エステル類が例示できる。金属不活性剤としては、フォスフォン類、エポキシ類、トリアゾール類、ヒドラジド類、オキサミド類などが例示できる。
【００７１】
樹脂組成物を製造する方法は特に制限はなく、例えば加熱して溶融させた熱可塑性樹脂に界面活性剤を添加し、必要に応じて他の添加剤を更に添加して、これらを混練することによって製造することができる。このような樹脂組成物は、予め溶融した熱可塑性樹脂中に界面活性剤を添加して混練することでマスターバッチとして製造してもよく、上述の紡糸工程のように、熱可塑性樹脂と界面活性剤とを個別に溶融電界紡糸装置１０へ供給し、装置１０内で加熱溶融及び混練して製造してもよい。本発明の樹脂組成物をマスターバッチとして製造した場合は、冷却してペレット状等の形状に成形して固形物として保管することができる。
【００７２】
本発明の製造方法によって得られた繊維は、それを集積させた繊維の成形体として各種の目的に使用することができる。成形体の形状としては、シートの他に、綿状体、糸状体などが挙げられる。本発明の製造方法によって得られた繊維は、例えば綿状体として防音材や断熱材等として好適に用いられる。繊維の成形体は他のシートと積層したり、各種の液体、微粒子、ファイバなどを含有させたりして使用してもよい。特に本発明の製造方法によって得られた繊維は、親水性が高いものとなっているので、化粧液や洗浄液、消毒液等の水溶液を含浸させる用途に一層好適に用いることができる。
【００７３】
また、本発明の製造方法によって得られた繊維シートは、長繊維や短繊維として織布や不織布などの繊維製品として利用でき、例えばガーゼ等の医療目的や、フェイスマスクや化粧シート等の美容目的、ワイピングシートやウエットティッシュなどの清掃目的、装飾目的等の非医療目的でヒトの肌、歯、歯茎、毛髪、非ヒト哺乳類の皮膚、歯、歯茎、枝や葉等の植物表面や、床、壁、家具などの物体等に付着されるシートとしても好適に用いられる。本発明の製造方法によって得られた繊維シートも親水性が高いものとなっているので、化粧液や洗浄液、消毒液等の水溶液を含浸させる用途に一層好適に用いることができる。また、高集塵性で且つ低圧損の高性能フィルタ、高電流密度での使用が可能な電池用セパレータ、高空孔構造を有する細胞培養用基材等としても好適に用いられる。上述の用途以外にも、電磁波シールド材、生体人工器材、ＩＣチップ、有機ＥＬ、太陽電池、エレクトロクロミック表示素子、光電変換素子などに用いることもできる。
【００７４】
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば、前記実施形態では、紡糸工程、成形工程及び加熱工程を一連の工程として実施したが、これらの工程は一連の工程として実施しなくてもよい。具体的には、上述の紡糸工程で紡糸された繊維Ｆをそのまま回収して、その後、成形工程及び加熱工程を別途行ってもよい。このように製造された繊維又は繊維シートであっても、本発明の効果は十分に奏される。
【００７５】
上述した実施形態に関し、本発明は更に以下の繊維の製造方法、及び繊維シートの製造方法を開示する。
＜１＞
熱可塑性樹脂と界面活性剤とを含む樹脂組成物の溶融液を電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る紡糸工程と、
前記繊維を前記熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱する加熱工程とを有する、繊維の製造方法。
【００７６】
＜２＞
前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂である、前記＜１＞に記載の繊維の製造方法。
＜３＞
前記界面活性剤がイオン性界面活性剤である、前記＜１＞又は＜２＞に記載の繊維の製造方法。
＜４＞
前記界面活性剤がアルキルスルホン酸塩である、前記＜１＞ないし＜３＞のいずれか１に記載の繊維の製造方法。
＜５＞
前記界面活性剤がアルカンスルホン酸塩である、前記＜１＞ないし＜４＞のいずれか１に記載の繊維の製造方法。
＜６＞
前記樹脂組成物における前記界面活性剤の含有量が０．５質量％以上５０質量％以下である、前記＜１＞ないし＜５＞のいずれか１に記載の繊維の製造方法。
【００７７】
＜７＞
前記加熱工程における加熱温度が、５０℃以上１４０℃以下である、前記＜１＞ないし＜６＞のいずれか１に記載の繊維の製造方法。
＜８＞
前記繊維の繊維径が１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である、前記＜１＞ないし＜７＞のいずれか１に記載の繊維の製造方法。
＜９＞
前記紡糸工程は、前記溶融液を吐出する吐出ノズルと、該吐出ノズルと離間して配置された帯電電極との間に電場を形成し、該電場中に前記溶融液を吐出ノズルより供給して電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る、前記＜１＞ないし＜８＞のいずれか１に記載の繊維の製造方法。
＜１０＞
前記溶融液を吐出する吐出ノズルを接地するとともに、該吐出ノズルと離間して配置された帯電電極を高電圧発生装置に接続して、前記吐出ノズルと前記帯電電極との間に前記電場を発生させる、前記＜９＞に記載の繊維の製造方法。
＜１１＞
前記吐出ノズルと前記帯電電極とは別に、前記溶融液から生成した繊維を捕集する捕集部を用い、前記捕集部が電気的に接続されている状態で該捕集部に繊維を捕集する、前記＜９＞又は＜１０＞に記載の繊維の製造方法。
【００７８】
＜１２＞
前記吐出ノズルから吐出された前記溶融液に向けて加熱流体を吹き付けて、該溶融液から生成した繊維を搬送する、前記＜９＞ないし＜１１＞のいずれか１に記載の繊維の製造方法。
＜１３＞
界面活性剤と熱可塑性樹脂とを含む樹脂組成物の溶融液を電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る紡糸工程と、
前記繊維をプレス加工を施して繊維シートを得る成形工程と、
前記繊維シートを前記熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱する加熱工程とを有し、
前記成形工程と前記加熱工程とをこの順で若しくは逆順で又は同時に行う、繊維シートの製造方法。
＜１４＞
前記成形工程と前記加熱工程とを同時に行う、前記＜１３＞に記載の繊維シートの製造方法。
＜１５＞
前記繊維シートにおける前記繊維の繊維径が１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であり、且つ水の含浸率が５００質量％以上である、前記＜１３＞又は＜１４＞に記載の繊維シートの製造方法。
【実施例】
【００７９】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。
【００８０】
＜１．繊維＞
〔実施例１ないし３〕
図１に示す溶融電界紡糸装置１０を用いて、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン（ＰＰ；ＰｏｌｙＭｉｒａｅ社製、ＭＦ６５０Ｙ）と、界面活性剤としてアルカンスルホン酸ナトリウム（バイエル社製、メルソラートＨ９５、アルキル基の炭素数１０〜１８）とを表１に示す分量で筐体１１内に供給し、これらを筐体１１内で加熱溶融して混練した後、樹脂組成物からなる溶融液Ｒを電界紡糸法によって紡糸した。電界紡糸して得られた繊維Ｆは、プレスロール３１でのプレス加工、及び加熱装置３２での加熱を行わずに、綿状の繊維としてそのまま回収した。この綿状の繊維Ｆを、１３０℃に加熱した恒温槽に２０分間保持することによって目的の繊維を得た。なお、プレス加工を行わなかった。電界紡糸法の紡糸条件は以下のとおりとした。
【００８１】
・製造環境：２７℃、５０％ＲＨ
・筐体１１内の加熱温度：２２０℃
・溶融液Ｒの吐出量：１ｇ／ｍｉｎ
・吐出ノズル先端部１４（ステンレス製）への印加電圧：０ｋＶ（アースに接地されている。）
・帯電電極２１（８０ｍｍ×８０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、ステンレス製）への印加電圧：−２０ｋＶ
・吐出ノズル先端部１４と帯電電極２１との間の距離：３５ｍｍ
・流体噴射装置２３から噴出される空気流の温度：３４０℃
・流体噴射装置２３から噴出される空気流の流量：２００Ｌ／ｍｉｎ
・捕集電極２７への印加電圧：：−２０ｋＶ
【００８２】
〔参考例１ないし３〕
実施例１ないし３と同様の条件で電界紡糸を行った。電界紡糸して得られた繊維には加熱を行わなかった。
【００８３】
〔比較例１〕
界面活性剤を使用しなかった他は、実施例１と同様に電界紡糸を行った。
【００８４】
〔比較例２〕
樹脂組成物中のポリプロピレン含有量を９９．９質量％とし、アルキルスルホン酸ナトリウムの含有量を０．１質量％とした他は、実施例１と同様に電界紡糸を行った。
【００８５】
〔評価１−１：紡糸性〕
溶融電界紡糸装置による連続帯電運転の良否、すなわち紡糸性について評価した。連続帯電運転は、実施例１と同様の条件で連続で５分間運転して紡糸を行った。評価は以下の基準で行った。その結果を表１に示す。
Ａ：樹脂組成物の溶融液での溶融電界紡糸が連続してできた。
Ｂ：樹脂組成物の溶融液での溶融電界紡糸ができなかった。
【００８６】
〔評価１−２：平均繊維径の測定〕
電界紡糸された繊維の平均繊維径を測定した。詳細には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察による二次元画像から繊維の塊、繊維の交差部分、ポリマー液滴といった欠陥を除いた繊維を任意に１０本選び出し、該繊維の長手方向に直交する線を引いたときの長さを繊維径として直接読み取ることで測定し、これらの平均値を平均繊維径（ｎｍ）とした。結果を以下の表１に示す。
【００８７】
〔評価１−３：親水性〕
実施例１ないし３、参考例１ないし３、並びに比較例１及び２の繊維各０．２５ｇを、イオン交換水５０ｍＬに１分間浸漬し、親水性の評価を行った。評価は以下の基準で目視により行った。
Ａ：繊維が水中に沈降または分散する。
Ｂ：繊維が水面に浮く。
【００８８】
【表１】
2019070203.tif 000003
【００８９】
実施例１ないし３、参考例１ないし３では、表１に示すとおり、綿状の細径繊維を製造することができた。特に電界紡糸後の繊維に加熱を行った実施例１ないし３は、参考例１ないし３と比較して、親水性が優れていることが判る。それに対して、比較例１及び２では電界紡糸を行うことができず、繊維を製造することができなかった。
【００９０】
＜２．繊維シート＞
〔実施例４ないし７〕
実施例１と同様の紡糸条件で電界紡糸して、平均繊維径５５０ｎｍの繊維Ｆを得た。捕集された繊維は、２１０ｍｍ×２９７ｍｍ（ＪＩＳ  Ａ４サイズ）に回収した後、回収した繊維をハンドプレス機（株式会社東洋精機製作所、ミニテストプレスＭＰ−ＷＣＬ）を用いて常温で１０ＭＰａ、１０秒間の条件でプレス加工することでシートを作製した。この繊維シートを１３０℃に加熱した恒温槽に２０分間保持することによって、目的の繊維シートを得た。この繊維シートの坪量は２０ｇ／ｍ２であった。
【００９１】
〔実施例８〕
溶融液Ｒの吐出量を１．２ｇ／ｍｉｎの条件に変更した他は、実施例１と同様の紡糸条件で電界紡糸して、平均繊維径１０００ｎｍの繊維Ｆを得た。この繊維Ｆを実施例４と同様の条件でプレス加工及び加熱することにより目的の繊維シートを得た。
【００９２】
〔実施例９〕
溶融液Ｒの吐出量を１．５ｇ／ｍｉｎの条件に変更した他は、実施例１と同様の紡糸条件で電界紡糸して、平均繊維径１５００ｎｍの繊維Ｆを得た。この繊維Ｆを実施例４と同様の条件でプレス加工及び加熱することにより目的の繊維シートを得た。
【００９３】
〔実施例１０〕
流体噴射装置２３から噴出される空気流の温度を２５℃の条件に変更した他は、実施例１と同様の紡糸条件で電界紡糸して、平均繊維径５０００ｎｍの繊維Ｆを得た。この繊維Ｆを実施例４と同様の条件でプレス加工及び加熱することにより目的の繊維シートを得た。
【００９４】
〔参考例４〕
実施例４と同様の条件で電界紡糸及びプレス加工することにより繊維シートを得た。この繊維シートには加熱を行わなかった。
【００９５】
〔参考例５〕
実施例８と同様の条件で電界紡糸及びプレス加工することにより繊維シートを得た。この繊維シートには加熱を行わなかった。
【００９６】
〔参考例６〕
実施例９と同様の条件で電界紡糸及びプレス加工することにより繊維シートを得た。この繊維シートには加熱を行わなかった。
【００９７】
〔参考例７〕
実施例１０と同様の条件で電界紡糸及びプレス加工することにより繊維シートを得た。この繊維シートには加熱を行わなかった。
【００９８】
〔評価２−１：平均繊維径の測定〕
実施例４ないし１０並びに参考例４ないし７の繊維シートにおける平均繊維径の測定は、上述の〔評価１−２：平均繊維径の測定〕と同様に実施した。結果を以下の表２に示す。
【００９９】
〔評価２−２：濡れ時間の測定〕
実施例４ないし１０並びに参考例４ないし７の繊維シートを５ｃｍ四方に切り取り、これを含浸液（イオン交換水）に浸漬した。水が繊維シート全面に広がるまでの時間を計測し、これを濡れ時間（ｓｅｃ）とした。結果を以下の表２に示す。
【０１００】
〔評価２−３：含浸率の測定〕
上述の〔評価２−２：濡れ時間の測定〕で測定された濡れ時間（ｓｅｃ）における水の含浸率（％）を以下の式から算出した。結果を以下の表２に示す。
含浸率（％）＝１００×（濡れ時間における繊維シートの質量（ｇ）−浸漬前の繊維シートの質量（ｇ））／浸漬前の繊維シートの質量（ｇ）
なお濡れ時間における繊維シートの質量（ｇ）は、〔評価２−２：濡れ時間の測定〕の測定後に含浸液から繊維シートをピンセットで引き揚げ、１分間後に測定した質量を意味する。なお１時間以上浸漬しても水が繊維シート全面に広がらない場合、１時間後の繊維シートの質量を濡れ時間における繊維シートの質量とした。
【０１０１】
【表２】
2019070203.tif 000004
【０１０２】
表２に示されるとおり、繊維シートを加熱した実施例４ないし１０は、参考例４ないし７と比較して、溶融電界紡糸によって得られた繊維をシートに成形した場合でも、濡れ時間が短い、又は含水率の高い、すなわち親水性が高い繊維シートが製造できることが判る。特に、繊維径が１２００ｎｍ以下である繊維シートを加熱した実施例４ないし８は、参考例４及び５と比較して極めて高い含浸率であった。なお、実施例１０及び参考例７は繊維径が大きいため、水に対して濡れにくく、１時間以内に水が繊維シート全面に広がらなかったが、実施例１０の繊維シートにおける含浸率は、参考例７と比較して高かった。
【符号の説明】
【０１０３】
１０    溶融電界紡糸装置
１１    筐体
１２    吐出ノズル
１３    ノズルベース
１４    吐出ノズル先端部
１９    ホッパー
２１    帯電電極
２２    高電圧発生装置
２３    流体噴射装置
２４    捕集シート
２５    搬送コンベア
２６    高電圧発生装置
２７    捕集電極
３１    プレスロール
３２    加熱装置
Ａ    空気流
Ｆ    繊維
Ｆ’  繊維シート
Ｒ    樹脂組成物の溶融液
【図１】
2019070203.tif 000005
【図２】
2019070203.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月18日(2018.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂と界面活性剤とを含む樹脂組成物の溶融液を電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る紡糸工程と、
前記繊維を前記熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱する加熱工程とを有する、繊維の製造方法。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂である、請求項１に記載の繊維の製造方法。
【請求項３】
前記界面活性剤がイオン性界面活性剤である、請求項１又は２に記載の繊維の製造方法。
【請求項４】
前記界面活性剤が有機スルホン酸塩であり、
前記有機スルホン酸塩は、分子構造中の末端にアルキル基を有するか、あるいは分子構造中の一部にアルキレン基を有し、且つ分子構造中の任意の位置に塩構造をもったスルホン酸基を有する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の繊維の製造方法。
【請求項５】
前記界面活性剤がアルカンスルホン酸塩である、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の繊維の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂組成物における前記界面活性剤の含有量が０．５質量％以上５０質量％以下である、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の繊維の製造方法。
【請求項７】
前記加熱工程における加熱温度が、５０℃以上１４０℃以下である、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の繊維の製造方法。
【請求項８】
前記繊維の繊維径が１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の繊維の製造方法。
【請求項９】
界面活性剤と熱可塑性樹脂とを含む樹脂組成物の溶融液を電界紡糸法によって紡糸して繊維を得る紡糸工程と、
前記繊維をプレス加工を施して繊維シートを得る成形工程と、
前記繊維シートを前記熱可塑性樹脂の融点以下の温度で加熱する加熱工程とを有し、
前記成形工程と前記加熱工程とをこの順で若しくは逆順で又は同時に行う、繊維シートの製造方法。
【請求項１０】
前記成形工程と前記加熱工程とを同時に行う、請求項９に記載の繊維シートの製造方法。
【請求項１１】
前記繊維シートにおける前記繊維の繊維径が１００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であり、且つ水の含浸率が５００質量％以上である、請求項９又は１０に記載の繊維シートの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
本発明における「アルキルスルホン酸塩」とは、分子構造中の末端にアルキル基を有するか、あるいは分子構造中の一部にアルキレン基を有し、且つ分子構造中の任意の位置に塩構造をもったスルホン酸基を有する有機スルホン酸塩のことを指す。アルキルスルホン酸塩としては、例えばアルキルベンゼンスルホン酸塩（Ｒ−Ｐｈ−ＳＯ３Ｍ）、高級アルコール硫酸エステル塩（Ｒ−Ｏ−ＳＯ３Ｍ）、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩（Ｒ−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ−ＳＯ３Ｍ）、アルキルスルホこはく酸塩（Ｒ−Ｏ−ＣＯ−Ｃ−Ｃ（−ＳＯ３Ｍ）−Ｏ−ＣＯ−Ｍ）、ジアルキルスルホこはく酸塩（Ｒ−Ｏ−ＣＯ−Ｃ−Ｃ（−ＳＯ３Ｍ）−Ｏ−ＣＯ−Ｒ）、α−スルホ脂肪酸エステル（Ｒ−ＣＨ（−ＳＯ３Ｍ）−ＣＯＯＣＨ３）、α−オレフィンスルホン酸塩（Ｒ−ＣＨ＝ＣＨ−（ＣＨ２）ｎ−ＳＯ３Ｍ、Ｒ−ＣＨ（−ＯＨ）（ＣＨ２）ｎ−ＳＯ３Ｍ）、アシルタウリン塩(Ｒ−ＣＯ−ＮＨ−（ＣＨ２）２−ＳＯ３Ｍ)、アシルアルキルタウリン塩(Ｒ−ＣＯ−Ｎ（−Ｒ’）−（ＣＨ２）２−ＳＯ３Ｍ)、アルカンスルホン酸塩（Ｒ−ＳＯ３Ｍ）、アシルイセチオン酸塩（Ｒ−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２）−ＳＯ３Ｍ）などが挙げられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
これらのアルキルスルホン酸塩のうち、アルカンスルホン酸塩（Ｒ−ＳＯ３Ｍ）、アルキルベンゼンスルホン酸塩（Ｒ−Ｐｈ−ＳＯ３Ｍ）、アシルイセチオン酸塩（Ｒ−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２）−ＳＯ３Ｍ）、アシルアルキルタウリン塩(Ｒ−ＣＯ−Ｎ（−Ｒ’）−（ＣＨ２）２−ＳＯ３Ｍ)を用いることが好ましく、アルカンスルホン酸塩（Ｒ−ＳＯ３Ｍ）を用いることがより好ましく、アルカンスルホン酸ナトリウム（Ｒ−ＳＯ３Ｎａ）を用いることが一層好ましい。特にアルカンスルホン酸塩（Ｒ−ＳＯ３Ｍ）又はそのナトリウム塩（Ｒ−ＳＯ３Ｎａ）を用いることによって、界面活性剤の添加量が少ない場合でも、紡糸性を高めることができることに加えて、更に加熱工程における界面活性剤の繊維表面へのブリードアウトを良好に行うことができ、繊維及び繊維シートの親水性を一層好適に発現させることができる。