(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノファイバの原料となる原料液を空間中に噴射する噴射手段と、前記原料液に電荷を付与して帯電させる帯電手段と、前記噴射された原料液または製造されたナノファイバを案内する気体流を発生させる気体流発生手段とを備えるナノファイバ製造装置であって、
前記噴射手段は、周壁に噴射口を備え遠心力により原料液を噴射する円筒形の噴射容器を備え、
さらにナノファイバ製造装置は、
前記噴射口よりも前記気体流の上流に配置され、前記気体流の流れる方向に対し垂直方向の厚みが前記噴射容器の径よりも小さい、前記噴射手段を支持する支持体を備えるナノファイバ製造装置。
【請求項２】
前記支持体は、気体流の上流側に流線型の流線部を備える請求項１に記載のナノファイバ製造装置。
【請求項３】
前記噴射手段は、複数の支持体により支持され、
前記支持体の前記気体流の流れる方向に対し垂直方向の厚みの合計が前記噴射容器の径よりも小さい請求項１に記載のナノファイバ製造装置。
【請求項４】
前記支持体は、前記気体流の流れを制御するフィンである請求項３に記載のナノファイバ製造装置。
【請求項５】
前記支持体は、内方に前記噴射容器に原料液を供給する原料液供給路を備える請求項１に記載のナノファイバ製造装置。
【請求項６】
ナノファイバの原料となる原料液を空間中に噴射する噴射口を周壁に有し遠心力により原料液を噴射する円筒形の噴射容器を備える噴射手段と、
前記原料液に電荷を付与して帯電させる帯電手段と、
前記噴射された原料液または製造されたナノファイバを案内する気体流を発生させる気体流発生手段と、
前記噴射口と前記気体流発生手段との間に配置され、前記気体流の流れる方向に対し垂直方向の厚みが前記噴射容器の径よりも小さい、前記噴射手段を支持する支持体と、
前記空間中で製造されたナノファイバを収集する収集手段と、
収集されるナノファイバを搬送する搬送手段と
を備える不織布製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、エレクトロスピニング法（静電爆発）を用いてナノファイバを製造するナノファイバ製造装置、及び、エレクトロスピニング法で製造されるナノファイバを堆積させて不織布を製造する不織布製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子物質などから成り、サブミクロンスケールの直径を有する糸状（繊維状）物質（ナノファイバ）を製造する方法として、エレクトロスピニング（電荷誘導紡糸）法が知られている。
【０００３】
このエレクトロスピニング法とは、溶媒中に高分子物質などを分散または溶解させた原料液を空間中に噴射（吐出）させるとともに、原料液に電荷を付与して帯電させ、空間を飛行中の原料液を静電爆発させることにより、ナノファイバを得る方法である。
【０００４】
より具体的には、空間を飛行中の原料液の粒から溶媒が蒸発するに伴い原料液の体積は減少していくが、原料液に付与された電荷は維持されるため、結果として原料液の粒の電荷密度が上昇する。そして、溶媒は、継続して蒸発するため、原料液の粒の電荷密度がさらに高まり、原料液の粒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勝った時点で高分子溶液が爆発的に線状に延伸される現象（静電爆発）が生じる。この静電爆発が、空間において次々とねずみ算式に発生することで、直径がサブミクロンの高分子から成るナノファイバが製造される（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
前記エレクトロスピニング法により製造されるナノファイバを糸や不織布の原料として用いる場合、大量のナノファイバを高密度で収集する必要がある。そのために、例えば特許文献２には、ナノファイバを収集するための電極に向けて原料液を噴射する多数のノズルを配置し、多量のナノファイバを高密度で製造する発明が記載されている。
【０００６】
しかし、ナノファイバを収集する収集手段に向けて多数のノズルを配置する場合、単位面積あたりに配置されるノズルの数には限度があるため、収集できるナノファイバの密度をあまり高めることができない。
【０００７】
そこで、周壁に多数の噴射口を設けた円筒形の容器をナノファイバを収集する方向と当該容器の軸とが一致するように配置し、当該軸を回転軸として高速に回転させることで前記容器の噴射口から原料液を噴射させる手段を発明し、さらに、ナノファイバを収集する方向と交差する方向に噴射される原料液の飛行方向を、ナノファイバを収集する方向に変更するために気体流を変更する発明を行い、別途当該発明に関する出願を行っている。
【特許文献１】特開２００５−３３０６２４号公報
【特許文献２】特開２００２−２０１５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが上記発明に関しさらに実験と研究とを進めたところ、前記回転する容器を支持するための支持体の形態によりナノファイバの製造状態やナノファイバの収集状態に影響を及ぼすことを見いだし本願発明をするに至った。
【０００９】
すなわち本願発明は、ナノファイバの製造状態やナノファイバの収集状態に影響を及ぼしにくい形態を備えた支持体を備えるナノファイバ製造装置などの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成することのできるナノファイバ製造装置は、ナノファイバの原料となる原料液を空間中に噴射する噴射手段と、前記原料液に電荷を付与して帯電させる帯電手段と、前記噴射された原料液または製造されたナノファイバを案内する気体流を発生させる気体流発生手段とを備えるナノファイバ製造装置であって、前記噴射手段は、周壁に噴射口を備え遠心力により原料液を噴射する円筒形の噴射容器を備え、前記噴射口よりも前記気体流の上流に配置され、前記気体流の流れる方向に対し垂直方向の厚みが前記噴射容器の径よりも小さい、前記噴射手段を支持する支持体を備えることを特徴としている。
【００１１】
これにより、支持体は気体流を可及的に乱すことなく噴射手段を支持することが可能となる。ひいては、ナノファイバが空間中を乱れること無く気体流によって案内されるため、安定した状態でナノファイバを収集することが可能となり、むらのない高品質な状態でナノファイバを提供することが可能となる。
【００１２】
また、前記支持体は、気体流の上流側に流線型の流線部を備えることが望ましい。
【００１３】
これにより、さらに気体流に対する影響を抑止することが可能となる。
【００１４】
また、前記噴射手段は、複数の支持体により支持され、前記支持体の前記気体流の流れる方向に対し垂直方向の厚みの合計が前記噴射容器の径よりも小さいことが望ましい。
【００１５】
これによれば、噴射手段を多くの方向から支持することが可能となり、気体流に対する影響を可及的に防ぐことができると共に、回転する噴射容器を備える噴射手段の振動を効果的に抑止する態様を採用することも可能となる。
【００１６】
さらに前記支持体は、前記気体流の流れを制御するフィンであることが好ましい。これにより、気体流を所定の部分、例えば、噴射容器の噴射口近傍などに到達しないようにするなどが可能となり、加えて、乱れた気体流を支持体により整流することも期待できる。
【００１７】
また、前記支持体は、内方に前記噴射容器に原料液を供給する原料液供給路を備えることが好ましい。
【００１８】
これにより、支持体以外の気体流を乱す要因を可及的に減少させることができ、ナノファイバ収集の均一性などに資することが可能となる。
【００１９】
また、上記ナノファイバ製造装置を備えた不織布製造装置とすれば、ナノファイバを均一、かつ、厚く堆積させることが可能となるため、所望の特性の不織布を容易に得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本願発明の支持体を備えたナノファイバ製造装置、不織布製造装置とすれば、支持体によるナノファイバの製造状態やナノファイバの収集状態に影響を可及的に回避し、安定した状態でナノファイバを製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本願発明にかかるナノファイバ製造装置、及び、ナノファイバ製造装置を備える不織布製造装置の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本願発明の実施の形態である不織布製造装置を模式的に示す断面図である。
【００２３】
同図に示すように、不織布製造装置１００は、ナノファイバ製造装置２００と、収集体１０１と、吸引手段１０２と、領域規制手段１０３と、搬送手段１０４と、吸引制御手段１０５と、溶剤回収装置１０６とを備えている。
【００２４】
収集体１０１は、空間中で製造されるナノファイバが堆積する対象となる部材であり、気体流（図１において、２０４と図示）により案内されるナノファイバを収集するため、通気性を備えた部材となされている。本実施の形態の場合、収集体１０１は、堆積したナノファイバと容易に分離可能な材質で構成された薄く柔軟性のある長尺のシート状の部材である。具体的には、収集体１０１として、アラミド繊維からなる長尺の網を例示することができる。さらに、表面にテフロン（登録商標）コートを行うと、収集したナノファイバの剥離性が向上するため好ましい。また、収集体１０１は、ロール状に巻き付けられた状態で供給ロール１１１から供給されるものとなっている。
【００２５】
搬送手段１０４は、長尺の収集体１０１を巻き取りながら供給ロール１１１から引き出し、ナノファイバ製造装置２００の近傍をゆっくりと移動させ、収集体１０１上に堆積するナノファイバを搬送するものとなっている。搬送手段１０４は、ナノファイバが堆積してなる不織布を収集体１０１とともに巻き取ることができるものとなっている。
【００２６】
吸引手段１０２は、収集体１０１のナノファイバが収集される側と反対側、すなわち、ナノファイバ製造装置２００が配置される側と反対側に配置され、ナノファイバ製造装置２００から収集体１０１を通過して流れ来る気体流を構成する気体を吸引する装置である。本実施の形態では、不織布製造装置１００は、吸引手段１０２として、シロッコファンや軸流ファンなどの送風機を備えている。また、吸引手段１０２は、ダクト１２１の内部に配置されており、蒸発した溶媒が混ざった気体流を吸引すると共に、ダクト１２１を通過して溶剤回収装置１０６まで搬送することができるものとなっている。
【００２７】
吸引制御手段１０５は、吸引手段１０２と電気的に接続され、吸引手段１０２の吸引量を制御する装置である。本実施の形態では吸引手段１０２として送風機が採用されており、吸引制御手段１０５は、前記送風機の回転数を制御することにより気体の吸引量を制御している。
【００２８】
領域規制手段１０３は、吸引手段１０２の吸引領域を規制する機能を有し、収集体１０１のナノファイバが収集される側と反対側にあって、収集体１０１と吸引手段１０２との間に配置される両端が開放状態の筒体である。領域規制手段１０３の形状は、ナノファイバ製造装置２００のナノファイバが放出される端部形状に対応することが好ましく、例えば、前記端部形状が矩形であれば、領域規制手段１０３も矩形の筒体が好ましい。また、前記端部形状が円筒形であれば、領域規制手段１０３も円筒形が好ましい。
【００２９】
ナノファイバ製造装置２００は、帯電させた原料液３００を空間中に噴射し、空間中で静電爆発を発生させてナノファイバ３０１を製造する装置であり、噴射手段２０１と、帯電手段２０２と、気体流発生手段２０３と、加熱手段２０５と、案内体２０６と、除電手段２０７と、支持体２０８とを備えている。
【００３０】
なお、ナノファイバを製造するための原料液については原料液３００と記し、製造されたナノファイバについてはナノファイバ３０１と記すが、製造に際しては原料液３００とナノファイバ３０１との境界は曖昧であり、明確に区別できるものではない。
【００３１】
図２は、原料液放出部を示す断面図である。
【００３２】
なお、原料液放出部２９０とは、噴射手段２０１、帯電手段２０２、気体流発生手段２０３（下記参照）、案内体２０６（下記参照）、加熱手段２０５（下記参照）、案内体２０６などの部材群の総称である。
【００３３】
噴射手段２０１は、原料液３００を空間中に噴射する装置であり、噴射容器２１１と、回転軸体２１２と、モータ２１３とを備えている。
【００３４】
噴射容器２１１は、原料液３００を一時的に貯留し、貯留する原料液３００を空間中に噴射することのできる容器であり、一端が閉塞された円筒形状となされ、周壁には噴射口２１６を多数備えている。噴射容器２１１の他端部は、内方に突出するフランジ部２１４を備えている。当該フランジ部２１４は、噴射容器２１１の内部に所定量の原料液３００を貯留するための堤として機能するものである。また、噴射容器２１１は、貯留する原料液３００に電荷を付与するため、導電体で形成されている。噴射容器２１１は支持体２０８に設けられるベアリング２８１により回転可能に支持されている。具体的にはなお、噴射容器２１１の直径は、１０ｍｍから１００ｍｍ位が好適である。あまり大きすぎると気体流により原料液３００やナノファイバ３０１を集中させることが困難になるからである。一方、小さすぎると遠心力により原料液３００を噴射させるための回転を高めなければならず、モータの負荷や振動など問題が発生するためである。さらに２０ｍｍ以上５０ｍｍの直径が好ましい。また、噴射口２１６の直径は、０．０１ｍｍから２ｍｍ位が好適である。
【００３５】
回転軸体２１２は、噴射容器２１１を回転させ遠心力により原料液３００を噴射させるための駆動力を伝達するための軸体であり、噴射容器２１１の他端から噴射容器２１１の内部に挿通され、噴射容器２１１の閉塞部と一端部が接合される棒状体である。また、他端はモータ２１３の回転軸と接合されている。
【００３６】
モータ２１３の回転数は、噴射口２１６の口径などとの関係により、数ｒｐｍから１００００ｒｐｍの間から選定される。
【００３７】
帯電手段２０２は、原料液３００に電荷を付与して帯電させる装置であり、誘導電極２２１と、誘導電源２２２と、接地手段２２３とを備えている。
【００３８】
誘導電極２２１は、自身がアースに対し高い電圧または低い電圧となることで、近傍に配置され接地されている噴射容器２１１に電荷を誘導するための部材であり、噴射容器２１１の先端部分を取り囲むように配置される円環状の部材である。
【００３９】
誘導電源２２２は、誘導電極２２１に高電圧を印加することのできる電源である。なお、誘導電源２２２は、一般には、直流電源であるが、発生させるファイバの帯電極性に影響受けないような場合、すなわち、生成したファイバの帯電を利用して、電極上に回収するような場合には、直流電源が好ましいが、それ以外の場合には、直流でも交流でもかまわない。
【００４０】
接地手段２２３は、噴射容器２１１と電気的に接続され、噴射容器２１１を接地電位に維持することができる部材であり、その一端は噴射容器２１１が回転状態であっても電気的な接続状態を維持することができるようにブラシとして機能するものであり、他端は大地と接続されている。
【００４１】
誘導電極２２１の大きさは、噴射容器２１１の直径よりも大きい必要があるが、その直径は、２００ｍｍから６００ｍｍの間が好適である。誘導電源２２２の電圧は、１０ＫＶから２００ＫＶの中で、設定されるのが好適である。
【００４２】
本実施の形態のように帯電手段２０２に誘導方式を採用すれば、噴射容器２１１を接地電位に維持したまま原料液３００に電荷を付与することができる。噴射容器２１１が接地電位の状態であれば、噴射容器２１１に接続される回転軸体２１２やモータ２１３などの部材を噴射容器２１１から電気的に絶縁する必要が無くなり、噴射手段２０１として簡単な構造を採用しうることになり好ましい。
【００４３】
なお、帯電手段として、噴射容器２１１に直接電源を接続し、噴射容器２１１を高電圧に維持して原料液３００に電荷を付与してもよい。また、噴射容器２１１を絶縁体で形成すると共に、噴射容器２１１に貯留される原料液３００に直接接触する電極を噴射容器２１１内部に配置し、当該電極を用いて原料液３００に電荷を付与するものでもよい。
【００４４】
気体流発生手段２０３は、噴射容器２１１から噴射される原料液３００の飛行方向をナノファイバ３０１を堆積させる方向に変更するための気体流を発生させる装置である。本実施の形態の場合、気体流発生手段２０３は、周りにある雰囲気（空気）を強制的に送風する軸流ファンを備える送風機が採用されている。気体流発生手段２０３は、モータ２１３の背部に備えられ、モータ２１３から噴射容器２１１の先端に向かう気体流を発生させる。気体流発生手段２０３は、遠心力により噴射容器２１１から径方向に噴射される原料液３００を誘導電極２２１に到達するまでに軸方向に変更することができる風力を発生させることができるものとなっている。気体流発生手段は、これに限定するものではなく、２０３の気体流発生手段を取り除き、図１における吸引手段１０２のみを用いて、気体流２０４を発生させることもできる。
【００４５】
なお、図２において、気体流は矢印で示している。また、気体流発生手段２０３は、シロッコファンなど他の送風機により構成してもかまわない。
【００４６】
案内体２０６は、気体流発生手段２０３により発生する気体流を所定の方向に案内する機能を有するものである。案内体２０６は、気体流発生手段２０３で発生する気体流が導入される円環状の導入口２４１を備え、前記気体流が噴射容器２１１から径方向に噴射される原料液３００を軸方向に変換できるように気体流を導出する導出口２４２を備えている。なお、案内体２０６の内部に、噴射口２１６の風上に配置され気体流が噴射口２１６近傍に到達することを防止する防風壁を設けてもかまわない。
【００４７】
加熱手段２０５は、気体流発生手段２０３が発生させる気体流を構成する気体（安全ガス）を加熱する加熱源である。本実施の形態の場合、加熱手段２０５は、風路２４３内の導入口２４１近傍に配置される円環状のヒータであり、加熱手段２０５を通過する気体を加熱することができるものとなっている。
【００４８】
加熱手段２０５により気体流を加熱することにより、空間中に噴射される原料液３００は、蒸発が促進され効率よくナノファイバを製造することが可能となる。
【００４９】
図３は、噴射手段の外観を示す斜視図である。
【００５０】
図４は、噴射手段を概略的に示す正面図である。
【００５１】
同図は、原料液放出部２９０から、案内体２０６、帯電手段２０２等を省略した状態を示している。
【００５２】
支持体２０８は、噴射手段２０１を支持するための部材であり、噴射口２１６と気体流発生手段２０３との間に配置されている。支持体２０８は、気体流発生手段２０３により発生する気体流の流れる方向（同図中矢印）に対し垂直方向の厚み（図４中ｗ）が噴射容器２１１の径（図４中ｄ）よりも小さく、気体流に沿って長く伸びた形状となされている。これは、できる限り気体流を乱すことなく、かつ、噴射手段２０１を強固に支持するための形状である。また、支持体２０８は、気体流の上流側端部に流線型の流線部２８２を備えている。さらに支持体２０８は、下流側端部にも流線部２８２を備えている。これら流線部２８２により、さらに気体流が乱れることを防止している。
【００５３】
また、支持体２０８は、原料液３００を噴射容器２１１に供給するための原料液供給路２１７を内部に備えている。さらに支持体２０８は、モータ２１３に電力を供給するための導線等を挿通するための挿通孔２８３を備えている。このように原料液供給路２１７や挿通孔２８３を支持体２０８の内部に備えることで、支持体２０８以外の要因で気体流が乱れることを回避することが可能となる。
【００５４】
さらに支持体２０８は、ベアリング２８１とケーシング２８４とを下端縁に備えている。
【００５５】
ベアリング２８１は、支持体２０８の側端部の下部に噴射容器２１１を回転可能に支持するためのものである。
【００５６】
ケーシング２８４は、モータ２１３や回転軸体２１２を内部に収容しうる円筒形となされ、モータ２１３を支持すると共に、内部に備えるベアリングを介し回転軸体２１２を支持している。また、ケーシング２８４は、気体流の上流に向かって径が小さくなる縮径部２８５を備えている。当該ケーシング２８４を備えることで、気体流が乱れることを可及的に防止している。
【００５７】
図１の参照に戻る。
【００５８】
風洞体２６１は、原料液放出部２９０から放出される原料液３００やナノファイバ３０１が所定の飛行経路を通過するように案内する風洞を形成する部材である。風洞体２６１は、原料液放出部２９０から放出される原料液３００やナノファイバ３０１を気体流発生手段２０３が発生させる気体流と共に受け入れることのできる導入開口部を基端部に備え、これに続き原料液３００が十分に静電爆発し、ナノファイバ３０１が製造できる空間を形成する静電爆発部を備えている。また風洞体２６１は、静電爆発部に続き、静電爆発により製造され、未だ帯電状態にあるナノファイバ３０１を除電するための空間を形成する除電部を備えている。除電部は、ナノファイバ３０１が自然に除電される十分な長さを備えても良く、また、ナノファイバ３０１を強制的に除電する除電手段２０７を備えてもかまわない。
【００５９】
除電手段２０７は、帯電しているナノファイバ３０１を強制的に除電する装置であり、帯電しているナノファイバ３０１の極性と逆の極性を備えるイオンや粒子を空間中に放出することができる装置である。具体的には、コロナ放電方式や電圧印加方式、交流方式、定常直流方式、パルス直流方式、自己放電式、軟Ｘ線方式、紫外線式、放射線方式など任意の方式からなる除電手段２０７を採用して良い。
【００６０】
風洞体２６１は、除電部２６３に続き、気体流の上流から下流に向けて口径（面積）が徐々に小さくなる収縮部を備えている。収縮部は、当該テーパ形状により、ナノファイバが空間中に存在する密度を向上させる機能を備えている。収縮部の上流側と下流側には、それぞれ気体流導入口２３３を備えている。気体流導入口２３３は、高圧ガス発生手段２３２に接続され風洞体２６１の内部に高速の気体流を導入するための開口である。気体流導入口２３３は、収縮部の口径の大きい側から口径の小さい側に向かって気体流を噴出できる方向に向かって設けられている。
【００６１】
高圧ガス発生手段２３２は、高圧ガスを風洞体２６１内部に導入することで気体流を発生させる装置である。具体的には、高圧ガス発生手段２３２は、高圧ガスを貯留しうるタンク（ボンベ）と、タンクにガスを強制的に導入するポンプと、タンク内の高圧ガスの圧力を調節するバルブを有するガス導出手段を備える装置を例示することができる。
【００６２】
なお、高圧ガス発生手段２３２が供給するガスは、空気でもかまわないが、酸素含有比率が空気よりも低い安全ガスが望ましい。原料液３００から蒸発する溶媒による爆発を回避するためである。安全ガスとしては、空気から酸素を樹脂膜（中空糸膜）によりある程度除去した低酸素濃度ガスや、過熱水蒸気を挙示することができる。なお、本記載は酸素の含有がほとんどない高純度なガスなどの使用を除外するものではなく、液体や気体等の状態でボンベに封印された高純度な窒素やドライアイスから供給される二酸化炭素なども利用可能である。
【００６３】
また、高圧ガス発生手段２３２により発生する気体流を加熱する加熱手段を設けてもかまわない。
【００６４】
図５は、支持体により噴射手段が取り付けられた状態を概略的に示す図である。
【００６５】
同図に示すように、噴射手段２０１は、チャンバ１０９の天井に吊り下げられる梁１０８に支持体２０８を介して取り付けられている。
【００６６】
以上の支持体２０８を用い、噴射手段２０１を支持すれば、気体流発生手段２０３により発生した気体流を可及的に乱すことなく、噴射手段２０１から噴射される原料液３００やナノファイバ３０１に到達させることが可能となる。従って、原料液３００やナノファイバ３０１の飛行方向は、整然と変更され風洞体２６１の方向に乱れることなく向かうこととなり、ナノファイバ３０１の空間密度を均一に保ちながら、収集体１０１に到達させることが可能となる。
【００６７】
次に、ナノファイバ３０１の製造方法の概略を説明する。
【００６８】
まず、気体流発生手段２０３により、原料液放出部２９０や案内体２０６内部に気体流を発生させる。一方、吸引手段１０２により、収集体１０１よりも下流側から前記気体流を吸引する。
【００６９】
次に、噴射容器２１１に原料液３００を供給する。原料液３００は、別途タンク（図示せず）に蓄えられており、原料液供給路２１７を通過して噴射容器２１１の他端部から噴射容器２１１内部に供給される。次に、誘導電源２２２により噴射容器２１１に貯留される原料液３００に電荷を供給しつつ、噴射容器２１１をモータ２１３により回転させて、遠心力により噴射口２１６から帯電した原料液３００を噴射する。
【００７０】
ここで、ナノファイバ３０１を製造するための原料液３００としては、エポキシ系樹脂や、ポリイミド系樹脂、ＬＣＰ（液晶ポリマー）樹脂などに、有機溶媒を溶解、混合するものが例示できる。
【００７１】
さらに、他の溶質として例示できる物質は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、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、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステルカーボネート、ナイロン、アラミド、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、ポリペプチド等である。また、上記１種を用いてもよく、また、複数の種類を所定の比率で混合して用いてもよい。
【００７２】
また、原料液に無機質固体材料を添加してもかまわない。無機質固体材料により得られるナノファイバの特性を変えることが可能である。無機質固体材料としては、金属、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、弗化物、硫化物等を例示することができる。さらに、無機質固体材料の具体例としては、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、ＳｎＯ2、ＺｒＯ2、Ｋ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ、ＺｎＯ、Ｓｂ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ3、ＣｅＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ3、ＭｎＯ、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｎｂ2Ｏ5等を挙示できる。また、上記１種を用いてもよく、また、複数の種類を所定の比率で混合して用いてもよい。
【００７３】
原料液に使用できる溶媒としては、原料液が空間を飛行中に蒸発（揮発）するものが好ましい。具体的には、アセトニトリル、トルエン、ジクロロメタン、メタノール、エタノールなどのアルコール、アセトンなどが例示できる。さらには、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、ピリジン、水等を例示することができる。また、上記１種を用いてもよく、また、複数の種類を所定の比率で混合して用いてもよい。
【００７４】
原料液の中の溶媒の占める割合は、６０％位から９８％位が好適で、使用するファイバの材料、溶媒の種類、生成するファイバの径等で決定を行う。
【００７５】
噴射された原料液３００は、気体流により飛行方向が変更される。これにより、ナノファイバ３０１の堆積面に対し垂直または略垂直に噴射口２１６を並べることができ、一定の空間中に多量の原料液３００を噴射することが可能となる。また、気体流が加熱されているため、溶媒の蒸発が促進され、静電爆発が促進され効率よくナノファイバ３０１を製造することが可能となる。
【００７６】
ここで、原料液３００の飛行方向を変更し溶媒の蒸発を促進させる気体流は、噴射口２１６およびその近傍に到達しないように制御されることが好ましい。これは、噴射口２１６の近傍では原料液３００に含まれる溶媒の蒸発が促進されにくい状態となるため、溶質により噴射口２１６が狭められ、また、封鎖されることが無いためである。よって、噴射容器２１１から長期間原料液３００を噴射し続けても、噴射量が低下することを可及的に抑止することができる。つまり、空間中の原料液３００やナノファイバ３０１の濃度を高い状態で長期間維持することが可能となる。
【００７７】
そして、製造されたナノファイバ３０１は、風洞体２６１の内方を気体流に乗って搬送され、高密度状態で収集体１０１到達する。収集体１０１は、背部（下流側）から気体流が吸引手段１０２により吸引されているため、フィルタとして機能し、ナノファイバ３０１と気体流とを分離してナノファイバ３０１のみを堆積させながら収集する。ナノファイバ３０１が堆積する収集体１０１は、搬送手段１０４の巻き取りにより一定の移動速度で移動しており、収集体１０１の上に堆積したナノファイバ３０１は、不織布を形成しながら収集体１０１と共に移動し、搬送手段１０４に巻き取られる。
【００７８】
以上のように、本実施の形態に係る不織布製造装置１００は、原料液３００や製造されたナノファイバ３０１の空間中の濃度を高く均一な状態にし、かつ、当該高い濃度状態のナノファイバ３０１を収集することが可能となる。従って、高い品質の不織布を安定して製造し続けることが可能となる。
【００７９】
なお、本実施の形態では、支持体２０８は、噴射手段２０１を吊り下げ状態で支持しているが、本願発明は、これに限定されるわけではない。例えば、支持体２０８は、床などに取り付けられており、噴射手段２０１を載置するような状態で支持してもかまわない。
【００８０】
（実施の形態２）
次に、他の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態では、上記実施の形態と共通する部分はその説明を省略する。
【００８１】
図６は、原料液放出部の外観を示す斜視図である。
【００８２】
図７は、原料液放出部の正面図である。
【００８３】
同図に示すように、支持体２０８は、風洞体２６１の内壁から噴射容器２１１の回転軸に向かって伸び、かつ、気体流発生手段２０３により発生する気体流に沿って伸びた薄板状のフィンである。支持体２０８は、風洞体２６１内に複数備えられており、それぞれの支持体２０８の先端に取り付けられるベアリング２８１やケーシング２８４（図示せず）を介して噴射手段２０１を支持している。また、支持体２０８の気体流の流れる方向に対し垂直方向の厚み（図７中ｗ）の合計が噴射容器の径（図７中ｄ）よりも小さい。支持体２０８は、風洞体２６１の中心軸に噴射手段２０１が配置されるように支持し、気体流発生手段２０３からの気体流を整流する機能を併有している。なお、支持体２０８は、風洞体２６１の外壁に取り付けられる取付体２６２を介して、チャンバなどに取り付けられる。
【００８４】
以上のような支持体２０８を採用することにより、気体流発生手段２０３により発生する気体流を乱すことなく、回転による振動を効果的に抑えて噴射容器２１１を支持することが可能となる。さらに、支持体２０８により気体流を整流することができるため、噴射容器２１１から噴射される原料液３００の飛行方向を乱すことなく原料液３００を気体流により案内することが可能となる。
【００８５】
なお、取付体２６２は、上側から支えるように構成されているが、これに限定するものではなく、風洞体２６１を下側から支えるように構成し、原料液を噴射容器２１１よりも下側から供給するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、ナノファイバ製造装置や、製造されたナノファイバを用いて紡糸する装置、製造されたナノファイバを用いて不織布を製造する装置などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本願発明の実施の形態である不織布製造装置を模式的に示す断面図である。
【図２】原料液放出部を示す断面図である。
【図３】噴射手段の外観を示す斜視図である。
【図４】噴射手段を概略的に示す正面図である。
【図５】支持体により噴射手段が取り付けられた状態を概略的に示す図である。
【図６】原料液放出部の外観を示す斜視図である。
【図７】原料液放出部の正面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１００  不織布製造装置
１０１  収集体
１０２  吸引手段
１０３  領域規制手段
１０４  搬送手段
１０５  吸引制御手段
１０６  溶剤回収装置
１０８  梁
１０９  チャンバ
１１１  ロール
１２１  ダクト
２００  ナノファイバ製造装置
２０１  噴射手段
２０２  帯電手段
２０３  気体流発生手段
２０５  加熱手段
２０６  案内体
２０７  除電手段
２０８  支持体
２１１  噴射容器
２１２  回転軸体
２１３  モータ
２１４  フランジ部
２１６  噴射口
２１７  原料液供給路
２２１  誘導電極
２２２  誘導電源
２２３  接地手段
２３２  高圧ガス発生手段
２３３  気体流導入口
２４１  導入口
２４２  導出口
２４３  風路
２６１  風洞体
２６２  取付体
２６３  除電部
２８１  ベアリング
２８２  流線部
２８３  挿通孔
２８４  ケーシング
２８５  縮径部
２９０  原料液放出部
３００  原料液
３０１  ナノファイバ
【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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