(57)【要約】      （修正有）【課題】引張り強度が高いナノファイバの不織布の提供。【解決手段】芯部２と、芯部２の少なくとも一部の表面を覆う鞘部３とを含むナノファイバを含み、芯部２は、第１ポリマーを含み、鞘部３は、第２ポリマーを含み、第２ポリマーは、ポリウレタンであり、第１ポリマーは、前記第２ポリマーより耐加水分解性が高いポリマーである不織布。前記ナノファイバは、電界紡糸法により形成してもよく、第２ポリマーの量は、第１ポリマー１００質量部に対して１０〜１０００質量部であり、ナノファイバーの繊維径Ｄｆと芯部の径Ｄｃとの比Ｄｆ／Ｄｃの平均が１．４〜５である不織布。第１ポリマーはポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、及びポリイミドから選択される一種である不織布。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯部と、前記芯部の少なくとも一部の表面を覆う鞘部とを含むナノファイバを含み、
前記芯部は、第１ポリマーを含み、
前記鞘部は、第２ポリマーを含み、
前記第２ポリマーは、ポリウレタンであり、
前記第１ポリマーは、前記第２ポリマーより耐加水分解性が高いポリマーである、不織布。
【請求項２】
前記ナノファイバは、電界紡糸法により形成される、請求項１に記載の不織布。
【請求項３】
前記第２ポリマーの量は、前記第１ポリマー１００質量部に対して１０〜１０００質量部である、請求項１または２に記載の不織布。
【請求項４】
前記ナノファイバの繊維径Ｄfと前記芯部の径Ｄcとの比Ｄf／Ｄcの平均は、１．４〜５である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の不織布。
【請求項５】
前記第１ポリマーは、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、およびポリイミドからなる群より選択される少なくとも一種である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の不織布。
【請求項６】
第１ポリマーまたはその前駆体と、第２ポリマーと、溶媒とを含む溶液を調製する第１工程、
ナノファイバ形成空間において、前記溶液から静電気力によりナノファイバを生成させ、生成した前記ナノファイバを堆積させて不織布を形成する第２工程と、を含み、
前記ナノファイバは、前記第１ポリマーを含む芯部と、前記芯部の少なくとも一部の表面を覆い、かつ前記第２ポリマーを含む鞘部とを含み、
前記第２ポリマーは、ポリウレタンであり、
前記第１ポリマーは、前記第２ポリマーより、耐加水分解性が高く、かつ前記溶媒に対する溶解度が低いポリマーである、不織布の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鞘芯構造を有する繊維（ナノファイバ）を含む不織布およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維の不織布は、濾材の他、様々な用途に利用されている。近年では、表面積を大きくできる観点から、ｎｍからサブμｍオーダーの繊維経を有するナノファイバを用いた不織布を濾材などの用途に利用することも検討されている。例えば、特許文献１には、ナノファイバである短繊維Ａと、０．１ｄｔｅｘ以上の単繊維繊度を有するバインダ繊維Ｂとを含む湿式不織布が提案されている。特許文献１には、このような不織布がフィルタなどに利用できることが教示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００８／１３００１９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ポリウレタンは、引張り強度や引張り伸度が大きく、ナノファイバ材料に適していると考えられる。しかし、ポリウレタンは耐加水分解性が低いため、ポリウレタンでナノファイバの不織布を形成しても、劣化を抑制することは難しい。
【０００５】
本発明の目的は、引張り強度に優れるナノファイバで形成された不織布およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一局面は、芯部と、前記芯部の少なくとも一部の表面を覆う鞘部とを含むナノファイバを含み、
前記芯部は、第１ポリマーを含み、
前記鞘部は、第２ポリマーを含み、
前記第２ポリマーは、ポリウレタンであり、
前記第１ポリマーは、前記第２ポリマーより耐加水分解性が高いポリマーである、不織布に関する。
【０００７】
本発明の他の一局面は、第１ポリマーまたはその前駆体と、第２ポリマーと、溶媒とを含む溶液を調製する第１工程、
ナノファイバ形成空間において、前記溶液から静電気力によりナノファイバを生成させ、生成した前記ナノファイバを堆積させて不織布を形成する第２工程と、を含み、
前記ナノファイバは、前記第１ポリマーを含む芯部と、前記芯部の少なくとも一部の表面を覆い、かつ前記第２ポリマーを含む鞘部とを含み、
前記第２ポリマーは、ポリウレタンであり、
前記第１ポリマーは、前記第２ポリマーより、耐加水分解性が高く、かつ前記溶媒に対する溶解度が低いポリマーである、不織布の製造方法に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、引張り強度に優れるナノファイバで形成された不織布を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る不織布の製造方法において、不織布を得るためのシステムの構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の放出部４２Ａを概略的に示す正面図である。
【図３】図１の放出部４２Ａを概略的に示す側面図である。
【図４】放出体を概略的に示す拡大断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る不織布に含まれるナノファイバの鞘芯構造を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［不織布］
本発明の実施形態に係る不織布は、芯部と、芯部の少なくとも一部の表面を覆う鞘部とを含むナノファイバを含み、芯部は、第１ポリマーを含み、鞘部は、第２ポリマーを含む。ここで、第１ポリマーは、第２ポリマーより耐加水分解性が高いポリマーである。
【００１１】
鞘芯構造を有するナノファイバの鞘部がポリウレタンを含むことで、ナノファイバにおいて高い引張り強度を確保することができる。一方、ポリウレタンは耐加水分解性が低く、劣化し易いため、単独で用いても実用的なナノファイバを得ることは難しい。本実施形態では、ナノファイバの芯部を、第２ポリマーであるポリウレタンよりも耐加水分解性が高いポリマーで形成することにより、実用的で引張り強度が高いナノファイバが得られる。なお、表面の鞘部をポリウレタンで形成するにも拘わらず、耐加水分解性の低下が抑制されると考えられる。よって、高い引張り強度と高い耐加水分解性とを両立することもできる。これにより、不織布の劣化を抑制でき、耐久性を高めることもできる。
【００１２】
不織布を構成するナノファイバは、電界紡糸法により形成されたものであることが好ましい。電界紡糸法は、ポリマーの溶液などを用いて、ナノファイバなどの繊維を比較的容易に作製できる工業的にも優れた手法である。電界紡糸法を利用することで、後述するように、溶液に含まれる溶媒に対する、第１ポリマーと第２ポリマーとの溶解度の違いを利用して、上記のような鞘芯構造を容易に作製することができ、不織布の生産性を高めることができる。
【００１３】
第２ポリマーの量は、第１ポリマー１００質量部に対して、例えば、１０〜１０００質量部であり、好ましくは２０〜５００質量部、さらに好ましくは５０〜２００質量部であってもよい。第２ポリマーの量がこのような範囲である場合、第２ポリマーを芯部の表面に付着させ易く（つまり、鞘芯構造を安定に形成し易く）なる。よって、高い引張り強度を維持することができる。また、加水分解による劣化をより抑制し易くなることに加え、電界紡糸によりナノファイバを作製し易くなる。
【００１４】
図５は、本発明の一実施形態に係る不織布におけるナノファイバの鞘芯構造を示す概略断面図（ナノファイバの長さ方向に垂直な断面図）である。図示例では、ナノファイバ１は、第１ポリマーで形成された芯部２と、芯部２の表面を覆い、第２ポリマーで形成された鞘部３とを含む。ナノファイバ１の繊維径をＤfで表し、芯部の径をＤcで表す。
【００１５】
ナノファイバの繊維径（直径）Ｄfと芯部の径（直径）Ｄcとの比Ｄf／Ｄcの平均は、１．４〜５であることが好ましい。このような範囲では、高い引張り強度を維持することができる。また、加水分解による劣化を抑制し易い。電界紡糸性を高めて、鞘部をさらに形成し易い観点からは、比Ｄf／Ｄcの平均は、１．４〜４または１．４〜３．５であることがさらに好ましい。なお、繊維および芯部の断面の形状が、円形ではない場合には、断面と同じ面積を有する相当円の直径を、それぞれＤfおよびＤcとしてもよい。
【００１６】
ナノファイバの繊維径Ｄfおよび芯部の径Ｄcは、ナノファイバの透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の画像から測定できる。具体的には、まず、ＴＥＭ画像で、ナノファイバの長さ方向と垂直な断面が観察できる任意の複数の箇所（例えば、１０箇所）を選択する。そして、それぞれの箇所で、繊維径Ｄfおよび芯部の径Ｄcを測定して比Ｄf／Ｄcを算出し、平均化することにより平均値を算出できる。
【００１７】
本実施形態に係る不織布は、例えば、第１ポリマー（またはその前駆体）および第２ポリマーの双方を含む溶液を用いる電界紡糸法により得ることができる。具体的には、第１ポリマーまたはその前駆体と第２ポリマーと溶媒とを含む溶液（ポリマー溶液）を調製する第１工程、および、繊維形成空間において、ポリマー溶液から静電気力によりナノファイバを生成させ、生成したナノファイバを堆積させて不織布を形成する第２工程とを経ることにより、不織布を製造できる。第２工程において、ナノファイバを生成させる際に、溶媒に対する第１ポリマーと第２ポリマーとの溶解度の違いにより、鞘芯構造が形成される。より具体的には、溶媒に対する溶解度が高い第２ポリマーはポリマー溶液中に安定に存在し易く、溶解度が低い第１ポリマーの方が先に紡糸され芯部を形成する。第２ポリマーは、芯部の形成に遅れて紡糸されるため、第１ポリマーで形成された芯部の周囲に、芯部の少なくとも一部を覆うように付着して鞘部が形成される。
【００１８】
なお、第１ポリマーがポリイミドなどの場合には、ポリイミド前駆体（ポリアミド酸など）と第２ポリマーとを含む溶液を上記のポリマー溶液として用い、不織布の製造過程で適宜加熱することなどにより、ポリイミド前駆体からポリイミド（第１ポリマー）を生成させてもよい。
【００１９】
以下に、不織布の構成についてより具体的に説明する。
（第１ポリマー）
芯部を形成する第１ポリマーは、第２ポリマー（ポリウレタン）よりも耐加水分解性が高い。芯部の耐加水分解性が高いことで、耐加水分解性が低いポリウレタンで鞘部を形成するにも拘わらず、ポリウレタンの加水分解による劣化を抑制することができる。第１ポリマーで芯部を形成するために、第１ポリマーは、ナノファイバを形成する際のポリマー溶液の溶媒に対する溶解度がポリウレタンに比べて低いことが望ましい。
【００２０】
このような第１ポリマーとしては、例えば、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン、芳香族ポリエステル（ポリエチレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレートなど）、ポリアミド、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）などが挙げられる。これらのポリマーは、ホモポリマーであってもよく、コポリマーであってもよい。芯部は、これらの第１ポリマーを一種含んでもよく、二種以上含んでいてもよい。加水分解による劣化を抑制し、ポリマー溶液を調製し易く、かつ電界紡糸し易い（および曳糸性に優れる）観点からは、ＰＥＳ、ＰＡＮ、および／またはＰＩなどが好ましい。
【００２１】
第１ポリマーの重量平均分子量Ｍｗは、ポリマーの種類にもよるが、例えば、３００００〜１２００００であり、５００００〜１０００００または５００００〜８００００であることが好ましい。第１ポリマーの重量平均分子量Ｍｗの数平均分子量Ｍｎに対する比（＝Ｍｗ／Ｍｎ）は、例えば、１．１〜３．０である。
なお、本明細書中、ポリマーの重量平均分子量および数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフにより測定される分子量分布から求められる値である。
【００２２】
（第２ポリマー）
第２ポリマーであるポリウレタンとしては、ウレタン結合（−Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−）を有するポリマーであり、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物との反応により得られる。ポリウレタンは、脂肪族ポリウレタンであってもよく、ポリオール化合物の種類に応じて、ポリエーテルポリウレタン、ポリエステルポリウレタン、ポリカーボネートポリウレタン、ポリカプロラクトンポリウレタンなどであってもよい。ポリウレタンは、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２３】
ポリウレタンの重量平均分子量Ｍｗは、例えば、３００００〜２０００００であり、４００００〜１５００００であることが好ましい。ポリウレタンの重量平均分子量Ｍｗの数平均分子量Ｍｎに対する比（＝Ｍｗ／Ｍｎ）は、１．８〜３．０または２．０〜３．０であることが好ましい。ポリウレタンのＭｗまたは比Ｍｗ／Ｍｎがこのような範囲である場合、鞘部をさらに形成し易い。
【００２４】
ナノファイバにおいて、鞘部は、芯部の少なくとも一部の表面を覆っていればよく、芯部の表面全体を覆っていてもよい。耐加水分解性と引張り強度とのバランスを取る観点からは、できるだけ芯部の表面全体が覆われていることが好ましく、鞘部の厚みができるだけ均一であることが好ましい。このような観点から、ナノファイバの軸方向に垂直な断面において、鞘部の厚みの最小値Ｔminの鞘部の厚みの最大値Ｔmaxに対する比Ｔmin／Ｔmaxは、例えば、０．８〜１であり、０．９〜１であることが好ましい。比Ｔmin／Ｔmaxは、１未満であってもよい。
【００２５】
鞘部の厚みの最小値Ｔminおよび最大値Ｔmaxは、ナノファイバの透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の画像から測定できる。具体的には、まず、ＴＥＭ画像で、ナノファイバの長さ方向と垂直な断面が観察できる任意の複数の箇所（例えば、１０箇所）を選択する。そして、それぞれの箇所で、鞘部の厚みの最小値Ｔminおよび最大値Ｔmaxを測定して比Ｔmin／Ｔmaxを算出し、平均化することにより平均値を算出できる。
【００２６】
ナノファイバの平均繊維経は、例えば、５ｎｍ以上１０００ｎｍ未満であり、１０〜９００ｎｍまたは２０〜８００ｎｍであることが好ましく、１００〜８００ｎｍまたは２００〜７００ｎｍであることがさらに好ましい。
ここで、平均繊維径は、任意の複数（例えば、１０本）の繊維についてそれぞれ１箇所の直径を計測し、これらの平均値として求めればよい。この場合、繊維の直径は、繊維の長さ方向に対して垂直な断面の直径とすることができる。この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。
【００２７】
不織布を構成するナノファイバは、必要に応じて、第１ポリマーおよび第２ポリマー以外に、公知の添加剤を含んでもよい。添加剤の含有量は、不織布を構成するナノファイバ全体（または不織布全体）の５質量％以下であってもよい。
【００２８】
不織布の厚みは、１枚当たり、１〜１０００μｍ程度の範囲から選択でき、例えば、１０〜７００μｍ、好ましくは１０〜６００μｍまたは２０〜５００μｍである。
【００２９】
本実施形態に係る不織布では、ナノファイバの鞘部を構成する第２ポリマーが、引張り強度が高いポリウレタンであり、芯部を構成する第１ポリマーが、第２ポリマーよりも耐加水分解性が高い。そのため、不織布は、引張り強度が高く、劣化が抑制され、高い耐久性が得られる。よって、耐久性が求められる様々な用途に有用である。また、不織布の加水分解による劣化も抑制できる。不織布は、ナノファイバで形成されているため、繊維構造を密にしなくても、表面積が大きい。そのため、不織布は、フィルタなどの用途にも適しており、捕集性能に優れながらも、圧力損失を小さくすることもできる。
【００３０】
（不織布の製造方法）
不織布は、前述のようにポリマー溶液を調製する第１工程、およびポリマー溶液を用いてナノファイバを生成させ、堆積させる第２工程を経ることにより製造できる。以下に、第１工程および第２工程についてより詳細に説明する。
【００３１】
（第１工程）
第１工程において、ポリマー溶液は、溶媒に、第１ポリマー（またはその前駆体）と第２ポリマーとを溶解させることにより調製できる。第１ポリマーは、第２ポリマーに比べると溶媒に対する溶解度は低いが、第１工程で得られるポリマー溶液中において第１ポリマー（またはその前駆体）は一様に溶解した状態であることが好ましい。
【００３２】
溶媒としては、第１ポリマー（またはその前駆体）および第２ポリマーを溶解し、揮発などにより除去可能なものであれば特に制限されない。このような溶媒としては、非プロトン性の極性有機溶媒が挙げられる。第１ポリマーまたはその前駆体の種類にもよるが、溶媒として、Ｒｏｈｒｓｃｈｎｅｉｄｅｒの極性パラメータＰ’が５以上（例えば、５〜７．５）の非プロトン性の極性有機溶媒を用いることが好ましい。このような溶媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などのアミド（鎖状または環状アミドなど）；ジメチルスルホキシドなどのスルホキシドなどが挙げられる。これらの溶媒は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３３】
アミドを含む溶媒を用いることも好ましい。例えば、第１ポリマーがＰＥＳおよび／またはＰＡＮを含む場合、ＤＭＦおよび／またはＤＭＡｃを含む溶媒を用いてもよい。第１ポリマーがＰＩまたはその前駆体を含む場合には、ＮＭＰを含む溶媒を用いてもよい。
【００３４】
ポリマー溶液中の第１ポリマーおよび第２ポリマーの総濃度は、例えば、１０〜６０質量％であり、１５〜５０質量％であることが好ましい。
ポリマー溶液は、必要に応じて、電界紡糸で使用される公知の添加剤を含んでもよい。
【００３５】
（第２工程）
第２工程では、第１工程で得られたポリマー溶液を電界紡糸により繊維化し、不織布を形成する。
電界紡糸法では、静電延伸現象によりナノファイバを生成させる。より具体的には、ポリマー溶液を電界紡糸の原料液として用いると、帯電された空間中に流出された原料液からは、空間を飛行中に徐々に溶媒が蒸発していく。これにより、飛行中の原料液の体積は徐々に減少していくが、原料液に付与された電荷は、原料液に留まる。その結果、空間を飛行中の原料液の電荷密度は、徐々に上昇することとなる。そして、原料液の電荷密度が高まり、原料液の中に発生する反発方向のクーロン力が原料液の表面張力よりも勝った時点で、原料液が爆発的に線状に延伸される現象が生じる。この現象が静電延伸現象である。静電延伸現象によれば、ナノファイバを効率よく製造することができる。
【００３６】
原料液であるポリマー溶液には、溶媒に対する溶解度が異なる第１ポリマー（またはその前駆体）と第２ポリマーが含まれる。第１ポリマーは、第２ポリマーよりも溶媒に対する溶解度が低いため、静電紡糸により先に繊維化されて繊維状の芯部を形成する。第２ポリマーは、第１ポリマーに比べて溶液中で安定であるため、第１ポリマーに比べて繊維化が遅れ、芯部の少なくとも一部の表面を覆うように鞘部を形成する。このようにして、ポリマー溶液から鞘芯構造を有するナノファイバが形成される。
【００３７】
繊維形成空間で生成したナノファイバを、基材の表面に堆積させることにより、本実施形態に係る不織布が得られる。形成された不織布は、基材の表面から剥離してもよい。この場合、不織布の製造方法は、さらに基材の表面から不織布を剥離する工程を含むことができる。ここで、基材としては、剥離性の基材シート、または繊維を搬送するための搬送コンベアのベルトなどを利用できる。また、基材として不織繊維構造を有する基材（市販の不織布など）を用い、この表面にナノファイバを堆積させることで、不織布と不織繊維構造を有する基材とが一体化した不織布を形成してもよい。
【００３８】
不織布を形成する工程では、必要に応じて、複数の電界紡糸ユニットを用いて、各ユニットで、それぞれ異なるナノファイバを生成させ、堆積させてもよい。例えば、各ユニットで、繊維経および／またはポリマー組成の異なるナノファイバを生成させ、堆積させることで不織布を形成してもよい。なお、ナノファイバ径は、原料液の状態、放出体の構成、帯電手段により形成される電界の大きさなどにより調節することができる。
【００３９】
図１は、本発明の一実施形態に係る不織布の製造方法を実施するための、製造システムの構成を概略的に示す図である。図１は、不織繊維構造を有する基材Ｅを利用する場合の例である。
【００４０】
図１の製造システムは、不織布を製造するための製造ラインを構成している。製造システムは、不織布形成装置４０と、形成された不織布を回収するための回収装置７０とを備えている。図１の製造システムでは、基材Ｅが製造ラインの上流から下流に搬送される。搬送途中の基材Ｅには、ナノファイバの不織布の形成が随時行われる。
【００４１】
製造システムの最上流には、ロール状に捲回された基材Ｅを内部に収容した基材供給装置２０が設けられている。基材供給装置２０は、ロール状の基材Ｅを捲き出して、自身の下流側に隣接する別の装置に基材Ｅを供給する。具体的には、基材供給装置２０は、モータ２４により供給リール２２を回転させて、供給リール２２に捲回された基材Ｅを第１搬送ローラ２１に供給する。
【００４２】
捲き出された基材Ｅは、第１搬送ローラ２１により、不織布形成装置４０に移送される。
不織布形成装置４０は、電界紡糸機構を具備する。より具体的には、電界紡糸機構は、装置内の上方に設置された原料液を放出するためのノズル（放出体）を含む放出部４２Ａと、放出された原料液（ポリマー溶液）を帯電させる帯電手段と、放出部４２Ａと対向するように不織布Ｅを上流側から下流側に搬送する搬送コンベア４１と、を備えている。搬送コンベア４１は、基材Ｅとともに繊維を収集するコレクタ部として機能し、基材Ｅの表面（主面）には、放出部４２Ａから放出されたナノファイバが堆積される。
【００４３】
帯電手段は、放出体に電圧を印加する電圧印加装置４３と、搬送コンベア４１と平行に設置され、かつ電気的に接続された対電極４４とで構成されている。対電極４４は接地されている。これにより、放出体と対電極４４との間には、電圧印加装置４３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、特に限定されず、例えば、対電極４４は必ずしも接地しなくてもよく、高電圧が印加されていてもよい。また、対電極４４を設ける代わりに、搬送コンベア４１のベルト部分を導体から構成するなどしてもよい。
【００４４】
図２は、図１の放出部４２Ａを概略的に示す正面図であり、図３は、図１の放出部４２Ａを概略的に示す側面図である。図４は、図２および図３の放出体４２を、放出口４２ａを通る平面でカットし、一部を拡大した概略縦断面図である。
図２および図３に示されるように、放出部４２Ａは、原料液を放出するための放出体４２を有しており、放出体４２の上部には、放出体４２に原料液４５を供給するための導管５０が接続されている。また、放出体４２の上方には、図示しない送風機構が設けられている。送風機構により、放出体４２の上方から送風を行うことで、ナノファイバ生成を阻害する溶媒蒸気やイオン風を効率よく換気することができる。
【００４５】
放出体４２は、長尺の形状を有しており、放出体４２の内部には、径Ｄ１の中空円筒状の収容部５２が形成されている。放出体４２の搬送コンベア４１のベルト（基材）と対向する側には、複数の放出口４２ａが、一定の間隔で、規則的な配列で設けられている。
【００４６】
放出体４２の上部は、断面が方形に形成されており、放出口４２ａに向かって、断面形状の幅が徐々に小さくなるテーパ部４２ｂが形成されている。このように、放出体４２の放出口４２ａの周囲に、テーパ部４２ｂを形成することで、電荷が角部などに集中することによるイオン風の発生を抑制することができる。
【００４７】
また、放出口４２ａに向かって、放出体４２の断面形状の幅を徐々に小さくすることにより、電荷を適度に集中させることができ、放出口４２ａから放出される原料液に効率よく電荷を供給することができる。収容部５２と放出口４２ａとを連通する貫通孔の径は、例えば、０．２５〜０．４ｍｍであり、貫通孔の長さは、例えば、０．１〜５ｍｍである。貫通孔の断面形状は、円形、三角形や四角形などの多角形、星形などの内側に突出する部分のある形状などの任意の形状を選択できる。
【００４８】
原料液４５は、放出体４２の中空部と連通するポンプ４６の圧力により、原料液タンク４５ａから、導管５０を通して、放出体４２の収容部５２に供給される。そして、原料液４５は、ポンプ４６の圧力により、複数の放出口４２ａから不織布Ｅの主面に向かって放出される。放出された原料液は、帯電した状態で放出体４２と搬送コンベア４１（また不織布Ｅ）との間の空間を移動中に静電爆発を起し、鞘芯構造を有するナノファイバを生成する。生成したナノファイバは、静電誘引力によって基材の主面に誘引され、そこで堆積する。これにより、不織布Ｆが形成される。
【００４９】
搬送コンベア４１のベルト部分は、誘電体であってもよい。ベルト部分が導体で構成されている場合には、放出体４２の放出口に近いコレクタ部に、ナノファイバがやや集中して堆積する傾向がある。ナノファイバを、より均一に、コレクタ部に分散させる観点からは、搬送コンベア４１のベルト部分を誘電体により形成することがより望ましい。
【００５０】
ベルト部分を誘電体により形成した場合には、ベルト部分の内周面（不織布Ｅと接触する面の反対側の面）に、対電極４４を接触させてもよい。このような接触により、ベルト部分の内部で誘電分極が起こり、基材Ｅとの接触面に一様な電荷が発生する。これにより、ナノファイバが基材Ｅの表面Ｅａの一部に集中して堆積する可能性が更に低減される。
【００５１】
図１において、不織布Ｆと搬送コンベア４１のベルトとが離間（剥離）する箇所には、これらが剥離するときに起こり得るスパークの発生を抑制するために、不織布Ｆを除電する除電装置を設けてもよい。また、不織布形成装置４０と、これに隣接する各装置との間の窓部近傍には、紡糸空間に発生する帯電した溶媒蒸気、帯電した空気を換気して、紡糸性能を向上させる吸引ダクトを設けてもよい。
【００５２】
不織布形成装置４０から搬出された完成した不織布Ｆは、搬送ローラ７１を介して、回収装置７０に回収される。回収装置７０は、搬送されてくる不織布Ｆを捲き取る回収リール７２を内蔵している。回収リール７２はモータ７４により回転駆動される。
【００５３】
図１に示すような製造システムでは、不織布を回収する回収装置７０を回転させるモータ７４を、不織布Ｆの搬送速度（搬送コンベア４１の速度）が一定になるような回転速度に制御する。これにより、不織布Ｆは、所定のテンションを維持しつつ搬送される。このような制御は、製造システムに備えられた制御装置（図示せず）によって行われる。制御装置は、製造システムを構成する各装置を統括的に制御し、管理できるように構成されている。
【００５４】
不織布形成装置４０と不織布回収装置７０との間には、予備回収部を配置してもよい。予備回収部は、完成した不織布Ｆの回収装置７０による回収が容易となるように設けられる。具体的には、予備回収部では、不織布形成装置４０から移送されてくる完成した不織布Ｆを、一定の長さまでは捲き取らずに弛んだ状態で回収する。その間、回収装置７０の回収リール７２は回転させずに停止させておく。そして、予備回収部により回収された弛んだ状態の不織布Ｆの長さが一定の長さになる度に、回収装置７０の回収リール７２を所定時間だけ回転させて、回収リール７２により不織布Ｆを捲き取る。
【００５５】
このような予備回収部を設けることで、搬送コンベア４１の搬送速度と、不織布回収装置７０が具備するモータ７４の回転速度を厳密に連動させて制御する必要がなくなり、製造システムの制御装置を簡略化することができる。
【００５６】
なお、上記の不織布の製造システムは、本発明の実施形態に係る不織布の製造方法を実施するために用いることができる製造システムの一例に過ぎない。不織布の製造方法は、ポリマー溶液を調製する第１工程、および、ナノファイバ形成空間において、ポリマー溶液からナノファイバを生成させて堆積させ、不織布を形成する第２工程を有する限り、特に限定されない。
【００５７】
また、第２工程についても、所定のナノファイバ形成空間において、ポリマー溶液から静電気力によりナノファイバを生成させ、生成したナノファイバを堆積させる工程であれば、どのような電界紡糸機構を用いてもよい。例えば、放出体の形状は、特に限定されない。放出体の長手方向に垂直な断面の形状は、図３に示されるように、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）に限らず、放出体を回転体により構成してもよい。
【００５８】
ナノファイバ形成装置では、搬送コンベアのベルトの主面に繊維を連続的に堆積させることにより、長尺状の不織布を形成することができる。また、ナノファイバの堆積を間欠的に行うことにより、矩形の不織布を形成することもできる。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６０】
実施例１
（１）ポリマー溶液の調製
第１ポリマーとしてＰＥＳ（Ｍｗ＝７５０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．４）と、第２ポリマーとしてポリウレタン（ＰＵ、ポリエステルポリウレタン、Ｍｗ＝１２００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．３）とをＤＭＡｃに溶解させてポリマー溶液を調製した。ポリマー溶液中のＰＥＳおよびポリウレタンの濃度は、それぞれ９質量％および１２質量％であった。
【００６１】
（２）電界紡糸
図１に示すような製造システムにより、上記（１）で得られたポリマー溶液を原料液として用いて、下記の条件で、電界紡糸することにより基材の主面にナノファイバを堆積させ、不織布を作製した。
電界紡糸条件：
印加電圧：６０ｋＶ
溶液吐出圧：２５ｋＰａ
温度：２６℃
湿度：３７％ＲＨ
【００６２】
得られた不織布において、ナノファイバの平均繊維経は４９０ｎｍであった。また、不織布の厚みは２４μｍであり、単位面積当たりの質量は５．３６ｇ／ｍ２であった。
得られた不織布を恒温槽に入れ、ＰＵの融点付近まで加熱した。その後電子顕微鏡で観察したところ繊維表面が溶融しているものの繊維形状を維持していた。そのことから鞘部がＰＵであり、芯部がＰＥＳであることを確認した。
【００６３】
（３）評価
下記の手順で不織布の引張り試験を行い、最大応力と伸度とを測定した。
不織布を幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍのサイズにカットして試験片を作製した。試験片の長さ方向の一方の端部を固定して、他方の端部を荷重計測器（ロードセル）に取り付けたチャックで挟み、６ｍｍ／ｓの速度で引っ張り、破断させた。そして、試験片が破断する直前の最大応力と伸びとを求めた。なお、伸びは、初期の長さを１００％としたときの伸びの割合（％）で表す。
【００６４】
比較例１
ＰＥＳ（Ｍｗ＝７５０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．４）をＤＭＡｃに溶解させて、２２．５質量％濃度でＰＥＳを含むポリマー溶液を調製した。得られたポリマー溶液を原料液として用いて電界紡糸を行った以外は、実施例１と同様にして不織布を作製し、評価を行った。得られた不織布の厚みは８２μｍであり、単位面積当たりの質量は１２．７ｇ／ｍ２であり、繊維の平均繊維経は５１９ｎｍであった。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
表１に示されるように、ＰＥＳのナノファイバで形成された不織布である比較例１に比べて、実施例１では、引張り試験の最大応力が大きく、伸びも大きくなった。また、実施例１の不織布におけるナノファイバを、電子顕微鏡で観察したところ、表面の鞘部がＰＵであるにも拘わらず、クラックが見られず、耐加水分解性の低下が抑制されていた。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の実施形態に係る不織布は、引張り強度が高いため、使用による劣化を抑制できる。よって、フィルタを始め、電池用の分離シート（セパレータ）、妊娠検査シート等の体外検査シート、塵や汚れなどを拭き取る拭取シート、基材等の様々な用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
２０：基材供給装置、２１：第１搬送ロール、２２：供給リール、２４：モータ
４０：不織布形成装置、４１：搬送コンベア、４２Ａ：放出部、４２：放出体、４２ａ：放出口、４２ｂ：テーパ部、４３：電圧印加装置、４４：対電極、４５：原料液（ポリマー溶液）、４５ａ：原料液タンク、４６：ポンプ、４８：第１支持体、４９：第２支持体、５０：導管、５２：収容部
７０：回収装置、７１：搬送ローラ、７２：回収リール、７４：モータ
Ｅ：不織繊維構造を有する基材、Ｅａ：基材の主面、Ｆ：不織布
【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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