(57)【要約】【課題】  繊維径の小さい繊維の繊維量が揃った繊維集合体を製造できる方法、及びその製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の繊維集合体の製造方法は、自重で移動する樹脂液の液溜りに対して、ガス及び／又は電界を作用させることにより形成した繊維を、液溜りの移動方向と交差する方向に移動する捕集体で捕集する方法である。また、繊維集合体の製造装置は、自重で移動する樹脂液の液溜りを形成できるとともに、前記樹脂液に対してガス及び／又は電界を作用させることにより繊維を形成できる紡糸装置、及び液溜りの移動方向と交差する方向に移動して、前記繊維を捕集できる捕集体、とを備えている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自重で移動する樹脂液の液溜りに対して、ガス及び／又は電界を作用させることにより形成した繊維を、液溜りの移動方向と交差する方向に移動する捕集体で捕集することを特徴とする、繊維集合体の製造方法。
【請求項２】
自重で移動する樹脂液の液溜りを形成できるとともに、前記樹脂液に対してガス及び／又は電界を作用させることにより繊維を形成できる紡糸装置、及び液溜りの移動方向と交差する方向に移動して、前記繊維を捕集できる捕集体、とを備えていることを特徴とする、繊維集合体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維集合体の製造方法及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維集合体などの繊維集合体を構成する繊維の繊維径が小さいと、分離性能、液体保持性能、払拭性能、隠蔽性能、絶縁性能、或いは柔軟性など、様々な性能に優れているため、繊維集合体を構成する繊維の繊維径は小さいのが好ましい。
【０００３】
このような繊維径の小さい繊維からなる繊維集合体の製造装置として、図７に示すような、「圧縮ガス流を用いることによってナノファイバの不織マットを形成する装置は、平行な間隔を設けた第１（１１２）、第２（１２２）及び第３（１３２）部材を含み、各々は、供給端部（１１４，１２４，１３４）及び対向出口端部（１１６，１２６，１３６）を有する。第２部材（１２２）は第１部材（１１２）に隣接する。第２部材（１２２）の出口端部（１２６）は、第１部材（１１２）の出口端部（１１６）を越えて延びる。第１（１１２）及び第２（１２２）部材は、第１供給スリット（１１８）を画成する。第３部材（１３２）は、第１部材（１１２）の第２部材（１２２）から反対側で第１部材（１１２）に隣接して位置する。第１（１１２）及び第３（１３２）部材は第１ガススリット（１３８）を画成し、第１（１１２）、第２（１２２）及び第３（１３２）部材の出口端部（１１６，１２６，１３６）はガスジェット空間（１２０）を画成する。圧縮ガス流を用いることによってナノファイバの不織マットを形成する方法も含まれる」が提案されている（特許文献１）。しかしながら、この装置においては平板状の第１、第２及び第３部材を平行に設けていることから、シート状の紡糸液に対してシート状の圧縮ガスを作用させることになるため、繊維形状になりにくく、液滴を多く含むものとなり、繊維形状にできたとしても太い繊維しか形成できないものであった。
【０００４】
このような問題点を解決できる装置として、本願出願人は図８に示すような、「紡糸液を吐出できる液吐出部（Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・）を１箇所以上と、前記いずれの液吐出部（Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・）よりも上流側に位置し、線状に伸びる、ガスを吐出できるガス吐出部（Ｅｇ）１箇所以上とを有する、次の条件を満足する紡糸装置：（１）液吐出部（Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・）を端部とする液用柱状中空部（Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・）を有する、（２）ガス吐出部（Ｅｇ）を端部とするガス用柱状中空部（Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・）を有する、（３）液用柱状中空部（Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・）を延長した液仮想柱状部（Ｈｖｌ１、Ｈｖｌ２、Ｈｖｌ３・・）とガス用柱状中空部（Ｈｇ）を延長したガス仮想柱状部（Ｈｖｇ）とは近接している、（４）液用柱状中空部（Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・）の吐出方向中心軸（Ａｌ１、Ａｌ２、Ａｌ３・・）とガス用柱状中空部（Ｈｇ）の吐出方向中心軸（Ａｇ）とが平行である、（５）ガス用柱状中空部（Ｈｇ）の中心軸（Ａｇ）に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部（Ｈｇ）の切断面の外周と液用柱状中空部（Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・）の切断面の外周との距離が最も短い直線（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・）を、１本だけ引くことができる。」（特許文献２）を提案した。この紡糸装置においては、液吐出部から吐出された紡糸液とガス吐出部から吐出されたガスとは近接しており、平行であり、しかも紡糸液にはガスおよび随伴気流による剪断力が１本の直線状に作用するため、細径化した繊維を安定して紡糸できるものであった。しかしながら、液吐出部が間隔をおいて位置しているため、液吐出部直下における繊維の堆積量と、液吐出部間における繊維の堆積量との間に差が生じやすいという問題があった。
【０００５】
また、本願出願人は図９に示すような、「紡糸液を吐出できる液吐出部（Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３、Ｅｌ４、Ｅｌ５、Ｅｌ６）を１箇所以上と、前記いずれの液吐出部（Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３、Ｅｌ４、Ｅｌ５、Ｅｌ６）よりも上流に位置し、ガスを吐出できるガス吐出部（Ｅｇ）１箇所を有するとともに、次の条件を満足する紡糸単位（Ｎｕ）を１つ以上有する紡糸装置、（１）液吐出部（Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３、Ｅｌ４、Ｅｌ５、Ｅｌ６）を端部とする、壁材に囲まれた液用柱状中空部をそれぞれ有する、（２）ガス吐出部（Ｅｇ）を端部とする、壁材に囲まれたガス用柱状中空部を有する、（３）液用柱状中空部を延長したそれぞれの液仮想柱状部と、ガス用柱状中空部を延長したガス仮想柱状部とはそれぞれ近接している、（４）それぞれの液用柱状中空部の吐出方向中心軸とガス用柱状中空部の吐出方向中心軸とがそれぞれ平行である、（５）ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部の切断面の外周と、それぞれの液用柱状中空部の切断面の外周との距離が最も短い直線を、それぞれ２本以上引くことができる、（６）ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部の切断面の外周に対して、液用柱状中空部の切断面の外周から距離が最も短い直線を引くことができるそれぞれの液用柱状中空部の切断面の外周の長さが、液用柱状中空部の切断面のそれぞれの外周長の５０％以下である」（特許文献３）を提案した。この紡糸装置は、液吐出部から吐出された紡糸液とガス吐出部から吐出されたガスとは近接しており、平行であり、しかも紡糸液にはガス及び随伴気流による剪断力が作用するため、細径化した繊維を安定して紡糸できるものであった。しかしながら、特許文献２と同様に、液吐出部が間隔をおいて位置しているため、液吐出部直下における繊維の堆積量と、液吐出部間における繊維の堆積量との間に差が生じやすいという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特表２００５−５１５３１６号公報（要約、表１など）
【特許文献２】特開２０１１−１３２６５４号公報（請求項１、図１など）
【特許文献３】特開２０１１−１６８９２８号公報（請求項１、図６など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、繊維径の小さい繊維の繊維量が揃った繊維集合体を製造できる方法、及びその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】
【０００８】
本発明の請求項１にかかる発明は、「自重で移動する樹脂液の液溜りに対して、ガス及び／又は電界を作用させることにより形成した繊維を、液溜りの移動方向と交差する方向に移動する捕集体で捕集することを特徴とする、繊維集合体の製造方法。」である。
【０００９】
本発明の請求項２にかかる発明は、「自重で移動する樹脂液の液溜りを形成できるとともに、前記樹脂液に対してガス及び／又は電界を作用させることにより繊維を形成できる紡糸装置、及び液溜りの移動方向と交差する方向に移動して、前記繊維を捕集できる捕集体、とを備えていることを特徴とする、繊維集合体の製造装置。」である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１にかかる発明は、自重で移動する樹脂液の液溜りにガス及び／又は電界を作用させることによって繊維を形成しているため、繊維量が均等な繊維集合体を製造できる。つまり、液吐出部に相当する液溜りが連続的に自重で移動している状態は、液吐出部が連続的に移動していることに相当するため、繊維量が均等な繊維集合体を製造できる。
【００１１】
本発明の請求項２にかかる発明は、自重で移動する樹脂液の液溜りを形成できるとともに、樹脂液に対してガス及び／又は電界を作用させることにより繊維を形成できる紡糸装置により繊維化できるため、繊維量が均等な繊維集合体を製造できる。つまり、液吐出部に相当する液溜りが連続的に自重で移動している状態は、液吐出部が連続的に移動していることに相当するため、繊維量が均等な繊維集合体を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の繊維集合体製造装置の上視図
【図２】図１の繊維集合体製造装置における捕集体移動方向からの側面図
【図３】本発明の紡糸装置の模式的斜視図
【図４】図３の紡糸装置における液吐出部側からの平面図
【図５】（ａ）  図２における円Ｅの拡大図  （ｂ）  （ａ）の状態から一定時間経過後の図２における円Ｅの拡大図  （ｃ）  （ｂ）の状態から一定時間経過後の図２における円Ｅの拡大図
【図６】液供給プレートの正面図
【図７】従来の不織マットを製造する装置の概略図
【図８】（ａ）  従来の紡糸装置の模式的部分斜視図  （ｂ）  （ａ）における平面Ｃでの部分切断図
【図９】従来の紡糸装置の一部模式的切断図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の繊維集合体の製造装置の一例について、繊維集合体製造装置の上視図である図１、図１の繊維集合体製造装置における捕集体移動方向からの側面図である図２、紡糸装置の模式的斜視図である図３、及び図３の紡糸装置における液吐出部側（図３におけるＤ方向）からの平面図である図４を参照しながら説明する。
【００１４】
本発明の繊維集合体の製造装置は図１に示すように、繊維を紡糸できる紡糸装置１０、紡糸装置１０の長さ方向と直交する方向（図１におけるＡ方向）に移動して、紡糸装置１０により紡糸された繊維を捕集できる捕集体２０、捕集体２０上に捕集されて形成した繊維集合体３０を巻き取ることのできる巻取りロール４０、から構成されており、前記紡糸装置１０は、図３、４に示すように、一直線状に伸び、樹脂液を吐出できる液吐出部１６と、液吐出部１６と平行に、一直線状に伸び、ガスを吐出できるガス吐出部１７とを有するとともに、図２に示すように、液吐出部１６の一端から他端にかけて、水平面と平行な捕集面を有する捕集体２０との距離が短くなるように、傾いた状態で配置されている。
【００１５】
紡糸装置１０は、より具体的には、図３、４に示すように、液供給プレート１１、ガス供給プレート１２、液−ガスセパレータ１３、液用スペーサ１４、及びガス用スペーサ１５とから構成されており、液供給プレート１１と液−ガスセパレータ１３の間に液用スペーサ１４を介在させることによって、樹脂液を供給し、樹脂液を吐出できる液吐出部１６を形成しており、ガス供給プレート１２と液−ガスセパレータ１３の間にガス用スペーサ１５を介在させることによって、ガスを供給し、ガスを吐出できるガス吐出部１７を形成している。そのため、液吐出部１６から吐出された樹脂液とガス吐出部１７から吐出されたガスとは、吐出直後、液−ガスセパレータ１３の厚さに相当する距離だけ離間した状態にある。なお、ガス吐出部１７が液吐出部１６よりも上流側となるように、ガス供給プレート１２とガス用スペーサ１５を配置している。また、液供給プレート１１と液−ガスセパレータ１３の間に液用スペーサ１４を介在させることによって形成された液供給空間に樹脂液を供給できるように、樹脂液供給装置が接続され、ガス供給プレート１２と液−ガスセパレータ１３の間にガス用スペーサ１５を介在させることによって形成されたガス供給空間にガスを供給できるように、ガス供給装置が接続されている。
【００１６】
そのため、このような繊維集合体３０の製造装置の紡糸装置１０の液供給空間に樹脂液を供給すると、樹脂液は液供給空間を通って液吐出部１６に到達するが、液吐出部１６は一直線状に伸びる長方形状であるため、液吐出部１６から均一に樹脂液が吐出されにくく、点状に樹脂液が吐出される、つまり、樹脂液の液溜りＬ１、Ｌ２、Ｌ３・・が形成される（図５（ａ）参照）。一方で、ガス供給空間にガスを供給すると、ガスはガス供給空間を通ってガス吐出部１７に到達し、ガス吐出部１７から吐出される。この吐出されたガスは樹脂液の液溜りＬ１、Ｌ２、Ｌ３・・と近接しており、このガスによって、前記樹脂液の液溜りＬ１、Ｌ２、Ｌ３・・に対してせん断力を作用させることができるため、樹脂液は繊維化し、捕集体２０に向かって飛翔する（図５（ａ）参照）。
【００１７】
このように樹脂液の液溜りＬ１、Ｌ２、Ｌ３・・が形成されるが、液吐出部１６は一端から他端にかけて、傾いた状態にあるため、時間の経過とともに、樹脂液の液溜りＬ１、Ｌ２、Ｌ３・・の自重によって、傾いている方向に移動する（図５（ｂ）参照）。なお、樹脂液は液供給空間を通して供給されるため、繊維化しても、液溜りの樹脂量が少なくなるということはない。また、樹脂液の液溜りＬ１、Ｌ２、Ｌ３・・の移動に伴い、液吐出部１６の一端には、新たな樹脂液の液溜りＬ０が形成される（図５（ｂ）参照）。
【００１８】
同様に、更に時間が経過すると、樹脂液の液溜りＬ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・の自重によって、傾いている方向に更に移動するとともに、液吐出部１６の一端に、新たな樹脂液の液溜りＬ−１が形成される（図５（ｃ）参照）。
【００１９】
このように形成した繊維は、紡糸装置１０の長さ方向と直交する方向、つまり、樹脂液の液溜りＬ−１、Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・の移動方向と直交する方向に移動する捕集体２０によって捕集され、繊維集合体３０が形成される。そして、この繊維集合体３０は捕集体２０の一端に位置する巻取りロール４０によって巻き取られる。
【００２０】
このように、図１〜５に示すような製造装置によると、自重で連続的に移動する樹脂液の液溜りに対して、ガスを作用させることによって繊維化しており、しかも繊維化した繊維を液溜りの移動方向と直交する方向に移動する捕集体２０で捕集しているため、繊維量が均等な繊維集合体３０を製造することができる。
【００２１】
図３、４における紡糸装置１０においては、吐出された樹脂液と吐出されたガスとを互いに平行に吐出できるため、ガス及び随伴気流によるせん断作用を効率的に作用させることができ、安定して繊維を紡糸することができる。
【００２２】
前述の通り、図３、４における紡糸装置１０においては、ガス吐出部１７は液吐出部１６よりも上流側に位置しているため、液吐出部１６の周辺へ樹脂液が巻き上がるのを防止できる。そのため、液吐出部１６の周囲を汚すことなく、長時間の紡糸が可能である。なお、ガス吐出部１７と液吐出部１６との距離は特に限定するものではないが、１０ｍｍ以下であるのが好ましく、５ｍｍ以下であるのがより好ましい。１０ｍｍを超えると吐出された樹脂液に対するガス及び随伴気流のせん断力が不十分となり、繊維化しにくくなる傾向があるためである。
【００２３】
なお、ガス吐出部１７が液吐出部１６よりも上流側に位置し、液吐出部１６から吐出される樹脂液とガス吐出部１７から吐出されるガスとが平行に吐出されることから、ガス及び随伴気流によるせん断力を作用させることができ、比較的繊維径の揃った繊維を紡糸することができるが、繊維径分布を問題にしないのであれば、ガス吐出部１７と液吐出部１６とは同一平面上にあっても良いし、ガス吐出部１７が液吐出部１６よりも下流側にあっても良い。また、樹脂液とガスは平行であるように吐出される必要はない。例えば、樹脂液に対してガスを吹き付けるように吐出しても良い。
【００２４】
また、図３、４における紡糸装置１０においては、吐出された樹脂液と吐出されたガスとは液−ガスセパレータ１３の壁厚に相当する距離だけ離間しているが、この離間距離は２ｍｍ以下であるのが好ましく、１ｍｍ以下であるのがより好ましい。この距離が２ｍｍを超えるとガス及び随伴気流のせん断力が作用しにくく、繊維化しにくくなる傾向があるためである。
【００２５】
図３、４の紡糸装置１０においては、液吐出部１６とガス吐出部１７は一直線状に伸びているが、一直線状である必要はない。例えば、曲線、波線、円状、Ｘ字状、コの字状、渦巻状、三角形状、四角形状、或いはこれらを組み合わせて線状に伸びていても、液吐出部１６とガス吐出部１７とが連続している限り、同様の効果を奏する。
【００２６】
また、図３、４の紡糸装置１０においては、ガス吐出部１７は液吐出部１６と平行に一直線状に伸びているが、平行である必要はない。しかしながら、いずれの液溜りに対しても、同程度のガスを作用させ、繊維径の揃った繊維を紡糸するという観点からは、平行であるのが好ましい。
【００２７】
図３、４に示すような、紡糸装置１０を構成する液供給プレート１１、ガス供給プレート１２、液−ガスセパレータ１３、液用スペーサ１４、及びガス用スペーサ１５は金属製であっても樹脂製であっても良く、その素材は特に限定しない。
【００２８】
また、図３、４の紡糸装置１０においては、液供給プレート１１、ガス供給プレート１２、液−ガスセパレータ１３、液用スペーサ１４、及びガス用スペーサ１５とから構成されているが、自重で移動できる樹脂液の液溜りを形成できる液吐出部１６と、この移動する液溜りに対して、連続的にガスを作用させることのできるガス吐出部１７とを有する限り、これら材料から構成されている必要はない。
【００２９】
更に、図３、４の紡糸装置１０においては、１つの液吐出部１６に対して１つのガス吐出部１７が対応しているが、１つの液吐出部の両側にガス吐出部を備えていても良いし、１つのガス吐出部の両側に液吐出部を備えていても良い。
【００３０】
図１における製造装置においては、紡糸装置１０に樹脂液供給装置及びガス供給装置が接続されているが、樹脂液供給装置としては、樹脂液がポリマーを溶媒に溶解させたものである場合には、例えば、シリンジ、ステンレスタンク、プラスチックタンク、或は塩化ビニル樹脂製、ポリエチレン樹脂製などの樹脂製バッグなどを挙げることができ、樹脂液がポリマーを加熱溶融させたものである場合には、例えば、押出し機、ヒーターにより加熱された金属製シリンジなどを挙げることができる。また、ガス供給装置としては、ガスが常温である場合には、例えば、圧縮機、ガスボンベ、ブロアなどを挙げることができ、加熱ガスである場合には、例えば、ヒーターに接続した圧縮機、ガスボンベ、ブロアなどを挙げることができる。
【００３１】
図１における捕集体２０はコンベアからなるが、繊維を直接捕集できるものであれば良く、例えば、織物、編物、ネット、網、ドラム、ベルト、或いは平板を捕集体２０として使用できる。本発明においては、ガスを吐出しているため、ガスを吸引して捕集体上に繊維を捕集しやすく、また捕集した繊維が乱れないように、通気性の捕集体２０を使用し、捕集体２０の捕集面（紡糸装置側の面）とは反対面側にサクション装置を設置するのが好ましい。
【００３２】
また、図１における捕集体２０は紡糸装置１０の長さ方向、つまり、液溜りの移動方向と直交する方向に捕集体２０が移動しているが、直交する方向である必要はない。しかしながら、直交する方向であると、繊維量がより均等な繊維集合体３０を製造することができるため好適である。
【００３３】
なお、本発明においては、自重で移動する樹脂液の液溜りを繊維化しているため、捕集体２０は紡糸装置１０よりも重力の作用方向の下方に配置するのが好ましい。また、図２に示すように、樹脂液の吐出方向と捕集体２０の捕集面とは直交する位置関係にはないが、直交する位置関係にあっても良い。
【００３４】
図２に示すように、紡糸装置１０は水平面と平行な捕集面を有する捕集体２０との距離が短くなるように、傾いた状態にあるが、その傾き（図２におけるα）は樹脂液の粘度、樹脂液の吐出量、紡糸装置部材に対する樹脂液の親和性、液吐出部１６の大きさ、形状、によって変化するため、実験により、適宜調節するのが好ましい。
【００３５】
なお、図２に示すように、液吐出部１６は一端から他端にかけて傾いた状態にある必要はなく、図６に示すように、液吐出部１６は液供給プレート１１の中央部から両端にかけて傾いた状態にあっても、同様の効果を生じる。つまり、液供給プレート１１の中央部で生じた樹脂液の液溜りは自重によって、液供給プレート１１の両端に向かって移動するが、連続的に移動する際に、ガス及び随伴気流によるせん断作用を受けて、連続的に繊維化し、繊維量が均等な繊維集合体３０を製造することができる。
【００３６】
更に、図１〜４においては、ガス吐出部１７から吐出されたガスによって繊維化しているが、ガスの作用のみによって繊維化する必要はなく、ガスの作用に代えて、又は加えて、電界を作用させることによって、繊維化することもできる。例えば、紡糸装置１０の液供給プレート１１、又は液供給空間の樹脂液に対して電圧を印加するとともに、捕集体２０をアースすることによって、樹脂液の液溜りに対して電界を作用させることができる。このように電界を作用させることによって、樹脂液の液溜りが繊維化しやすく、また、繊維同士の静電気的反発力によって、繊維同士が結着した繊維束を形成せず、個々の繊維が分散した状態で捕集できるため、繊維径の揃った繊維集合体３０を製造しやすい。
【００３７】
電圧を印加できる電源としては、例えば、直流高電圧発生装置やヴァン・デ・グラフ起電機を挙げることができる。また、印加極性は正であっても負であっても良い。また、捕集体２０に対して印加し、紡糸装置１０をアースしても良い。或いは、捕集体２０と紡糸装置１０との間に電界が形成されるように、捕集体２０と紡糸装置１０の両方に電圧を印加しても良い。また、捕集体２０に対して印加するのではなく、捕集体２０の捕集面とは反対面側に対向電極を配置し、対向電極をアース又は印加し、紡糸装置１０との間に電界を形成することもできる。
【００３８】
なお、電圧を印加して樹脂液に対して電界を作用させる場合、全ての樹脂液の液溜りに関して、捕集体との距離が同じではないと、距離の近い樹脂液の液溜りから優先的に紡糸され、液吐出部全体にわたって紡糸しにくい傾向があるため、電界を作用させる場合には、液吐出部と捕集体の捕集面との距離が液吐出部全体にわたって同じであるように、捕集体も傾けるのが好ましい。
【００３９】
図１、２の繊維集合体３０の製造装置は開放系のものであるが、紡糸装置１０、捕集体２０、及び巻取りロール４０を紡糸容器内に収納し、閉鎖系とすることもできる。樹脂液が溶媒に溶解させたものである場合、紡糸時に溶媒が揮発するが、閉鎖系であれば、この溶媒の拡散を防止し、場合によっては再利用することができる。
【００４０】
このように紡糸容器に収納する場合、紡糸容器内のガスを排気できる排気装置を接続するのが好ましい。樹脂液が溶媒に溶解させたものである場合、紡糸を行っていると、紡糸容器内における溶媒蒸気濃度が次第に高くなり、溶媒の蒸発が抑制される結果、繊維径のバラツキが発生しやすく、また、繊維化されにくくなる傾向があるためである。この排気装置は特に限定するものではないが、例えば、排気口に設置したファンであることができる。また、容器用ガス供給装置によって紡糸容器へガスを供給する場合には、単に排気口を設けるだけで供給量と同量のガスを排出することができるため、排気装置は必ずしも必要ではない。なお、排気装置によって排気する場合、排気量はガス供給装置及び容器用ガス供給装置からのガス供給量の総量と同じ量だけ排気するのが好ましい。供給総量と排気量とが異なると、紡糸容器内における圧力が変わることによって、溶媒の蒸発速度が変わり、繊維径のバラツキが生じやすいためである。なお、サクション装置に排気装置を兼用させることもできる。
【００４１】
なお、紡糸容器に温湿度を調整したガスを供給できる容器用ガス供給装置を接続すると、紡糸容器内における溶媒蒸気濃度を安定させ、繊維径のバラツキの小さい繊維を紡糸できる。この容器用ガス供給装置としては、例えば、プロペラファン、シロッコファン、エアコンプレッサー、或いは送風機などを挙げることができる。
【００４２】
また、図１においては、繊維を捕集して形成した繊維集合体３０を直接、巻取りロール４０で巻き取っているが、巻き取る前に、繊維集合体３０を結合するための装置を配置することができる。例えば、バインダーを付与し、乾燥する装置、繊維同士を融着させることのできる熱処理装置、繊維同士を絡合させることのできる絡合装置、などを配置することができる。
【００４３】
更に、図１においては、１組の紡糸装置１０しか描いていないが、２組以上の紡糸装置を配置することもできる。例えば、繊維集合体３０の搬送方向に並列に紡糸装置を配置するのが好ましい。このように配置することによって、繊維集合体３０の生産性を高めることができる。特に、搬送方向において、隣接する紡糸装置における液溜りの移動方向が互いに反対方向であるように、紡糸装置を配置するのが好ましい。このように配置することによって、繊維量がより均等な繊維集合体３０を製造することができる。
【００４４】
本発明の製造装置を用いて繊維集合体を製造する際には、紡糸装置１０のガス吐出部１７からは、流速１００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出するのが好ましい。ガス吐出部１７から流速１００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出することによって、液滴の発生を抑え、繊維径の揃った細径化した繊維からなる繊維集合体３０を製造することができる。より好ましくは流速１５０ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出し、更に好ましくは流速２００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出する。なお、ガス流速の上限は安定して紡糸できる流速であれば良く、特に限定するものではない。
【００４５】
このような流速のガスを吐出するには、例えば、圧縮機からガス供給空間へガスを供給すれば良い。なお、ガスの種類は特に限定するものではないが、空気、窒素ガス、アルゴンガスなどを使用することができ、これらの中でも空気であると経済的である。また、ガスの温度は樹脂液によって異なり、特に限定するものではないが、ポリマーを溶媒に溶解させた樹脂液である場合には、常温であるのが経済的に好ましく、ポリマー自体を加熱溶融させた樹脂液である場合には、樹脂液とガスとが接触する部分で、加熱溶融した樹脂液の温度よりも１００℃低い温度から、加熱溶融した樹脂液の温度よりも１００℃高い温度までの範囲の温度のガスであるのが好ましい。加熱溶融した樹脂液の温度よりも低い温度のガスの場合、冷却作用により繊維の固化を促進することができ、他方で、加熱溶融した樹脂液の温度よりも高い温度のガスの場合、樹脂液の固化を抑制し、液吐出部１６から捕集体２０までの飛翔空間において、樹脂液に対してガス及び随伴気流の剪断力を作用させることができる。
【００４６】
なお、紡糸装置１０と捕集体２０との間の繊維の飛翔空間に対して、冷却ガスなどを供給して繊維を冷却し、繊維の固化を促進することができる。また、飛翔空間に対して、加熱ガスを供給して繊維を加熱、保温し、繊維の固化を抑制することができる。
【００４７】
本発明で使用できる樹脂液として、所望ポリマーを溶媒に溶解させたもの、或いは所望ポリマーを加熱溶融させたものを使用できる。
【００４８】
例えば、前者のポリマーを溶媒に溶解させた樹脂液として、ポリエチレングリコール、部分けん化ポリビニルアルコール、完全けん化ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ乳酸、ポリエステル、ポリグリコール酸、ポリアクリロニトリル、共重合ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、フッ素系樹脂（ポリフッ化ビニリデン、共重合ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリウレタン、パラ又はメタ系アラミド、セルロース系など１種又は２種以上のポリマーを、水、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，４−ジオキサン、ピリジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、アセトニトリル、ギ酸、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、トリクロロエタン、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネートなど１種又は２種以上の溶媒に溶解させたものを使用することができる。
【００４９】
このポリマーを溶媒に溶解させた樹脂液の紡糸時の粘度は１０〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲であるのが好ましく、２０〜８０００ｍＰａ・ｓの範囲であるのがより好ましい。粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であると、粘度が低すぎて曳糸性が悪く繊維になりにくい傾向があり、粘度が１００００ｍＰａ・ｓを超えると、樹脂液が延伸されにくく、繊維となりにくい傾向がある。したがって、常温で粘度が１００００ｍＰａ・ｓを超える場合であっても、樹脂液を加熱することにより前記粘度範囲内に収まるのであれば、使用することができる。逆に、常温で粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であっても、樹脂液を冷却することにより前記粘度範囲内に収まるのであれば使用することができる。本発明における「粘度」は、粘度測定装置を用い、紡糸時と同じ温度で測定した、シェアレート１００ｓ−１の時の値をいう。
【００５０】
他方、加熱溶融させた樹脂液を構成できるポリマーとして、例えば、ポリオレフィン系（ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンーポリエチレン共重合体、ポリメチルペンテンなど）、ポリエステル系（脂肪族ポリエステル系、芳香族ポリエステル系）、アクリル系（ポリアクリロニトリル、共重合ポリアクリロニトリル）、セルロース系、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリ乳酸、ポリアミド系（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン６１０）、ポリアセタール、アラミド系、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、或はフッ素系樹脂（ポリフッ化ビニリデン、共重合ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトンなどを１種類または２種類以上を混合して使用することができる。
【００５１】
このポリマーを加熱溶融させた樹脂液の紡糸時の温度範囲は、ポリマーの融点から融点より２００℃高い温度までの範囲であるのが好ましく、融点より２０℃高い温度から融点より１００℃高い温度までの範囲であるのがより好ましい。温度依存性を示すポリマーの場合、融点より２００℃高い温度よりも高い温度では、ポリマーの熱分解が生じて紡糸が困難となるためである。また、紡糸時のポリマーにかかる剪断速度は、１〜１００００ｓ−１であるのが好ましく、剪断速度５０〜５０００ｓ−１であるのがより好ましい。圧力依存性を示すポリマーの場合、剪断速度が１ｓ−１未満であると、吐出が安定せず、１００００ｓ−１を超えると、高い吐出圧力が必要となり、吐出が困難となる傾向があるためである。なお、上記の温度範囲および剪断速度範囲において、紡糸時の粘度が１０〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲であるのが好ましく、２０〜８０００ｍＰａ・ｓの範囲であるのがより好ましい。粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であると、粘度が低すぎて曳糸性が悪く、繊維になりにくい傾向があり、粘度が１００００ｍＰａ・ｓを超えると、樹脂液が延伸されにくく、繊維となりにくい傾向があるためである。したがって、溶融時に粘度が１００００ｍＰａ・ｓを超える場合であっても、樹脂液を加熱することにより前記粘度範囲内に収まるのであれば使用することができる。逆に、溶融時に粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であっても、樹脂液を冷却することにより前記粘度範囲内に収まるのであれば使用することができる。
【００５２】
前述のように、１つのガス吐出部の両側に液吐出部を備えている場合、一方の液吐出部からの吐出条件と他方の液吐出部からの吐出条件とを変えることによって、異なる種類の繊維が混在する繊維集合体を製造することができる。例えば、液吐出部の大きさが異なる、液吐出部のガス吐出部からの距離が異なる、樹脂液の吐出量が異なる、樹脂液の濃度が異なる、樹脂液構成ポリマーが異なる、樹脂液の粘度が異なる、樹脂液の溶媒が異なる、樹脂液が２種類以上のポリマーからなる場合にはその配合比率が異なる、樹脂液が２種類以上の溶媒からなる場合にはその配合比率が異なる、樹脂液の温度が異なる、樹脂液の調製方法が異なる（例えば、溶媒に溶解させた樹脂液と加熱溶融させた樹脂液）、樹脂液に添加されている添加剤の種類及び／又は量が異なる、などのこれら１つ、又は２つ以上が異なる条件で吐出すると、異なる種類の繊維が混在する繊維集合体を製造することができる。
【００５３】
本発明においては、飛翔する繊維に対して、粉体、繊維、及び／又は繊維集合物を供給し、これらを混合することによって、繊維集合体に機能を付与することもできる。
【００５４】
例えば、粉体として、活性炭（例えば、水蒸気賦活炭、アルカリ処理活性炭、酸処理活性炭など）、無機粒子（例えば、二酸化マンガン、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化亜鉛、チタン含有酸化物、ゼオライト、触媒担持セラミックス、シリカなど）、イオン交換樹脂、植物の種子などを挙げることができる。
【００５５】
繊維として、レーヨン、ポリノジック、キュプラなどの再生繊維、アセテート繊維などの半合成繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリウレタン繊維などの合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、綿、麻などの植物繊維、羊毛、絹などの動物繊維などを挙げることができる。
【００５６】
繊維集合物として、前記同種又は異種繊維の集合物を挙げることができる。なお、繊維集合物の集合状態は特に限定するものではなく、例えば、繊維同士が絡んだ状態、繊維同士が接着した状態、繊維同士が融着した状態、繊維同士を撚って糸となった状態、などを挙げることができる。
【実施例】
【００５７】
以下に本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５８】
（実施例１）
（樹脂液の調製）
共重合ポリアクリロニトリルを、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに濃度１３ｍａｓｓ％となるように溶解させた樹脂液［粘度：４２０ｍＰａ・ｓ（２３℃）］を用意した。
【００５９】
（繊維集合体製造装置の準備）
図１、２のような、次の構成からなる紡糸装置１０、捕集体２０としてステンレス製金属網（７０メッシュ）からなるコンベア（幅１５０ｍｍ、移動方向の長さ３００ｍｍ）、サクション装置、及び巻取りロール４０として紙管を用意した。
【００６０】
（１）樹脂液供給装置：シリンジ
（２）ガス供給装置：圧縮機
（３）液供給プレート１１：たて３５ｍｍ、よこ６０ｍｍ、厚さ３ｍｍのステンレス製プレート
（４）ガス供給プレート１２：たて３０ｍｍ、よこ６０ｍｍ、厚さ３ｍｍのステンレス製プレート
（５）液−ガスセパレータ１３：たて３５ｍｍ、よこ６０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのステンレス製プレート
（６）液用スペーサ１４：たて３５ｍｍ、よこ５ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのステンレス製プレート
（７）ガス用スペーサ１５：たて３０ｍｍ、よこ５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのステンレス製プレート
（８）液吐出部１６：幅０．３ｍｍ、長さ５０ｍｍの一直線状
（９）ガス吐出部１７：幅０．２ｍｍ、長さ５０ｍｍの一直線状
（１０）ガス吐出部１７の位置：液吐出部１６よりも５ｍｍ上流側
（１１）液吐出部１６とガス吐出部１７の関係：平行
【００６１】
次いで、捕集体２０を捕集面が水平となるように配置するとともに、紡糸装置１０の液吐出部１６を捕集体２０の捕集面に対して５°（図２におけるα）傾けるとともに、液吐出部１６の長手方向が捕集体２０の移動方向に対して直交するように配置し、繊維集合体製造装置とした。なお、液吐出部１６と捕集面との最も近い距離が１００ｍｍであるように、紡糸装置１０を捕集体２０よりも重力の作用方向の上方に配置した。また、捕集体２０の幅方向に６０ｍｍで、捕集体２０の移動方向に３０ｍｍのサクション口を有するサクション装置を捕集体２０の捕集面の反対面側に配置した。
【００６２】
（繊維集合体の製造）
この繊維集合体製造装置の液供給空間に前記樹脂液を３ｍＬ／ｍｉｎ．の量で供給し、液吐出部１６に樹脂液の液溜りを形成した。同時に、ガス供給空間に圧縮空気を圧力０．２５ＭＰａで２５０Ｌ／ｍｉｎ．の量で供給し、ガス吐出部１７から常温の空気を吐出し、前記液溜りを繊維化した。この繊維化した繊維を１２５ｍｍ／ｍｉｎ．で移動する捕集体２０で捕集して繊維集合体３０（目付：５ｇ／ｍ２、厚さ：２５μｍ、平均繊維径：４００ｎｍ、幅：６０ｍｍ）を製造した。なお、繊維を捕集する際に、サクション装置のサクション口に接続したルーツブロアを用いて、１ｍ３／ｍｉｎ．の流量で空気を吸引した。
【００６３】
この製造した繊維集合体３０から、流れ方向（捕集体の移動方向）に２００ｍｍで、幅方向（捕集体の移動方向と直交する方向）に６０ｍｍの試料片を採取した後、更に、幅方向で５ｍｍ間隔に切断して、流れ方向２００ｍｍ、幅方向５ｍｍの細分化試料片Ｔ１〜Ｔ１２を１２枚調製した。その後、液吐出部の長さが５０ｍｍであったことから、両端の細分化試験片Ｔ１、Ｔ１２を除いた細分化試験片Ｔ２〜Ｔ１１の質量を測定し、目付（１ｍ２あたりの質量）を算出したところ、目付は５±０．０５ｇ／ｍ２で、幅方向における繊維量のバラツキの小さい繊維集合体であった。
【００６４】
（比較例１）
図７と類似する、次の構成からなる紡糸装置を用いたこと以外は、実施例１と同じ条件で繊維集合体を製造しようとしたが、連続的に繊維化することができず、ショットや液滴が多く、均一な繊維集合体を製造することができなかった。
【００６５】
（１）樹脂液供給装置：シリンジ
（２）ガス供給装置：圧縮機
（３）液供給プレート（図７における１２２）：
たて３５ｍｍ、よこ６０ｍｍ、厚さ３ｍｍのステンレス製プレート
（４）ガス供給プレート（図７における１３２）：
たて３５ｍｍ、よこ６０ｍｍ、厚さ３ｍｍのステンレス製プレート
（５）液−ガスセパレータ（図７における１１２）：
たて３０ｍｍ、よこ６０ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのステンレス製プレート
（６）液用スペーサ：
たて３５ｍｍ、よこ５ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのステンレス製プレート
（７）ガス用スペーサ：
たて３０ｍｍ、よこ５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのステンレス製プレート
（８）液・ガス吐出部（図７における１２０）：
幅０．８ｍｍ、長さ５０ｍｍの一直線状
（９）液−ガスセパレータ１１２の出口端部（１１６）の位置：
液・ガス吐出部よりも５ｍｍ上流側
【００６６】
（比較例２）
図８のような、次の構成からなる紡糸装置、捕集体としてステンレス製金属網（７０メッシュ）からなるコンベア（幅１５０ｍｍ、移動方向の長さ３００ｍｍ）、サクション装置、及び巻取りロールとして紙管を用意した。
【００６７】
（１）  紡糸液供給装置：シリンジ
（２）  ガス供給装置：圧縮機
（３）  液吐出ノズル群Ｎｌ１〜Ｎｌ５：金属製
（３）−１  液吐出部Ｅｌ１〜Ｅｌ５：０．３ｍｍ径（断面積：０．０７ｍｍ２）の円形
（３）−２  液用柱状中空部Ｈｌ１〜Ｈｌ５：０．３ｍｍ径の円柱状
（３）−３  液吐出ノズルの外径：０．５５ｍｍ
（３）−４  液吐出ノズルの本数：６本
（４）  ガス吐出プレートＰｇ：金属製
（４）−１  ガス吐出部Ｅｇ：幅０．２ｍｍ、長さ５０ｍｍ
（４）−２  ガス用柱状中空部Ｈｇ：幅０．２ｍｍ、長さ５０ｍｍ、深さ３５ｍｍの直方体状
（４）−３  ガス吐出プレートＰｇを構成する部材の厚さ：１ｍｍ
（４）−４  ガス吐出プレートＰｇの数：１組
（４）−５  位置：全ての液吐出部Ｅｌ１〜Ｅｌ５がガス吐出部Ｅｇよりも５ｍｍ下流側に位置し、ガス吐出プレートＰｇの片側の外壁と液吐出ノズルの外壁面が当接し、各液吐出ノズル間隔が１０ｍｍとなるように配置
（５）  液吐出方向中心軸Ａｌ１〜Ａｌ５とガス吐出方向中心軸Ａｇ：平行
（６）  ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の内周と液用柱状中空部Ｈｌ１〜Ｈｌ５の切断面の内周との距離が最も短い直線の本数：各々１本
【００６８】
次いで、捕集体を捕集面が水平となるように配置するとともに、紡糸装置の液吐出部Ｅｌ１〜Ｅｌ５が捕集体の捕集面と平行、かつ液吐出部Ｅｌ１〜Ｅｌ５の配置方向が捕集体２０の移動方向に対して直交するように配置し、繊維集合体製造装置とした。なお、液吐出部Ｅｌ１〜Ｅｌ５と捕集面との距離が１００ｍｍであるように、紡糸装置を捕集体よりも重力の作用方向の上方に配置した。また、捕集体の幅方向に６０ｍｍで、捕集体の移動方向に３０ｍｍのサクション口を有するサクション装置を捕集体の捕集面の反対面側に配置した。
【００６９】
（繊維集合体の製造）
この繊維集合体製造装置の液用柱状中空部Ｈｌ１〜Ｈｌ５に、それぞれ実施例１と同じ樹脂液を３ｍＬ／ｍｉｎ．の量で供給し、液吐出部Ｅｌ１〜Ｅｌ５から樹脂液を吐出した。同時に、ガス用柱状中空部Ｈｇに圧縮空気を圧力０．２５ＭＰａで２５０Ｌ／ｍｉｎ．の量で供給し、ガス吐出部Ｅｇから常温の空気を吐出し、前記樹脂液を繊維化した。この繊維化した繊維を１５０ｍｍ／ｍｉｎ．で移動する捕集体で捕集して繊維集合体（目付：５ｇ／ｍ２、厚さ：２５μｍ、平均繊維径：４００ｎｍ、幅：６０ｍｍ）を製造した。なお、繊維を捕集する際に、サクション装置のサクション口に接続したルーツブロアを用いて、１ｍ３／ｍｉｎ．の流量で空気を吸引した。
【００７０】
この製造した繊維集合体から、流れ方向（捕集体の移動方向）に２００ｍｍで、幅方向（捕集体の移動方向と直交する方向）に６０ｍｍの試料片を採取した後、更に、幅方向で５ｍｍ間隔に切断して、流れ方向２００ｍｍ、幅方向５ｍｍの細分化試料片Ｔ１〜Ｔ１２を１２枚調製した。その後、両端の液吐出ノズル間距離が５０ｍｍであったことから、両端の細分化試験片Ｔ１、Ｔ１２を除いた細分化試験片Ｔ２〜Ｔ１１の質量を測定し、目付（１ｍ２あたりの質量）を算出したところ、目付は５±１．２ｇ／ｍ２で、幅方向における繊維量のバラツキの小さい繊維集合体であった。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の製造方法によれば、繊維径の小さい繊維の繊維量が揃った繊維集合体を製造できる。本発明の製造方法により製造した繊維集合体は、例えば、エアフィルタ、液体フィルタ、血液フィルタなどのフィルタ用濾過材、バッテリーセパレータ、キャパシタ用セパレータなどの電気化学素子用セパレータ、電極材料、膜支持体、半導体基板、フレキシブルディスプレイ用基板、断熱材、防音材、細胞培養担体、創傷材料、ドラッグデリバリーシステム材料、センサーチップ、スマートファブリックなどの用途に好適に使用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１０  紡糸装置
１１  液供給プレート
１２  ガス供給プレート
１３  液−ガスセパレータ
１４  液用スペーサ
１５  ガス用スペーサ
１６  液吐出部
１７  ガス吐出部
２０  捕集体
３０  繊維集合体
４０  巻取りロール
１１２  第１部材
１２２  第２部材
１３２  第３部材
１１４  第１部材の供給端部
１２４  第２部材の供給端部
１３４  第３部材の供給端部
１１６  第１部材の対向出口端部
１２６  第２部材の対向出口端部
１３６  第３部材の対向出口端部
１１８  第１供給スリット
１３８  第１ガススリット
１２０  ガスジェット空間
Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３  液吐出ノズル
Ｐｇ  ガス吐出プレート
Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３、Ｅｌ４、Ｅｌ５、Ｅｌ６  液吐出部
Ｅｇ  ガス吐出部
Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３  液用柱状中空部
Ｈｇ  ガス用柱状中空部
Ｈｖｌ１、Ｈｖｌ２、Ｈｖｌ３  液仮想柱状部
Ｈｖｇ  ガス仮想柱状部
Ａｌ１、Ａｌ２、Ａｌ３  吐出方向中心軸（液）
Ａｇ  吐出方向中心軸（ガス）
Ｎｇ  ガス吐出ノズル
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  外周間の距離が最も短い直線
Ｎｕ  紡糸単位
【図１】
2013174026.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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