(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯糸を移動させる工程と、移動する芯糸の周囲に配置した小穴から原料溶液を流出させ電荷誘導紡糸法にて生成した第１のナノファイバーを芯糸の回りに巻き付けて一次複合糸を形成する第１の撚り糸工程と、第１の撚り糸工程を経て移動する一次複合糸の周囲に配置した小穴から原料溶液を流出させて電荷誘導紡糸法にて生成した第２のナノファイバーを一次複合糸の回りに巻き付けて二次複合糸を形成する第２の撚り糸工程とを少なくとも有することを特徴とする複合糸の製造方法。
【請求項２】
第１の撚り糸工程と第２の撚り糸工程で、ナノファイバーの巻き付き方向を逆にすることを特徴とする請求項１記載の複合糸の製造方法。
【請求項３】
任意の撚り糸工程の後に、形成された複合糸を少なくとも熱又は圧力で処理することを特徴とする請求項１又は２記載の複合糸の製造方法。
【請求項４】
芯糸を所定の経路を通して供給する芯糸供給手段と、
芯糸の周囲を回転する少なくとも１つの小穴から原料溶液を流出させるとともに流出する原料溶液に電荷を帯電させる第１のナノファイバー生成手段と、芯糸を挟んで小穴とは略反対側の位置で小穴と同期して回転するとともに原料溶液の帯電電荷とは逆極性の電圧を印加され又は接地された第１の電極とからなり、芯糸の回りにナノファイバーを巻き付けた一次複合糸を製造する一次複合糸製造手段と、
一次複合糸の周囲を回転する少なくとも１つの小穴から原料溶液を流出させるとともに流出する原料溶液に電荷を帯電させる第２のナノファイバー生成手段と、一次複合糸を挟んで小穴とは略反対側の位置で小穴と同期して回転するとともに原料溶液の帯電電荷とは逆極性の電圧を印加され又は接地された第２の電極とからなり、一次複合糸の回りにナノファイバーを巻き付けた二次複合糸を製造する二次複合糸製造手段と
を少なくとも備えたことを特徴とする複合糸の製造装置。
【請求項５】
芯糸を所定の経路を通して供給する芯糸供給手段と、
芯糸の周囲に配置した複数の小穴から原料溶液を流出させるとともに流出する原料溶液に電荷を帯電させる第３のナノファイバー生成手段と、芯糸を取り囲むように配置されかつ原料溶液の帯電電荷とは逆極性の電圧を印加され又は接地された第３の電極とからなり、前記小穴若しくは電極の内の少なくとも一方を回転させることで芯糸の回りにナノファイバーを巻き付けた一次複合糸を製造する一次複合糸製造手段と、
一次複合糸の周囲に配置した複数の小穴から原料溶液を流出させるとともに流出する原料溶液に電荷を帯電させる第４のナノファイバー生成手段と、一次複合糸を取り囲むように配置されて原料溶液の帯電電荷とは逆極性の電圧を印加され又は接地された第４の電極とからなり、前記小穴若しくは電極の内の少なくとも一方を回転させることで一次複合糸の回りにナノファイバーを巻き付けた二次複合糸を製造する二次複合糸製造手段と
を少なくとも備えたことを特徴とする複合糸の製造装置。
【請求項６】
一次複合糸製造手段と二次複合糸製造手段で、回転する小穴若しくは電極の回転方向を逆にすることを特徴とする請求項４又は５に記載の複合糸の製造装置。
【請求項７】
任意の複合糸製造手段の後に、形成された複合糸を少なくとも熱又は圧力で処理する処理手段を配置したことを特徴とする請求項４〜６の何れか１つに記載の複合糸の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電荷誘導紡糸法にて製造されたナノファイバーを複数層に撚って成る複合糸を製造する複合糸の製造方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高分子物質から成るサブミクロンスケールの直径を有するナノファイバーを製造する方法として、電荷誘導紡糸法（エレクトロスピニング法とも称される）が知られている。従来の電荷誘導紡糸法は、高電圧を印加した針状のノズルに高分子溶液を供給し、この針状のノズルから線状に流出する高分子溶液に電荷を帯電させることで、この電荷を帯電された線状の高分子溶液中の溶媒が蒸発するのに伴って帯電電荷間の距離が小さくなり、帯電電荷間に作用するクーロン力が大きくなり、そのクーロン力が線状の高分子溶液の表面張力より勝った時点で線状の高分子溶液が爆発的に延伸される現象が生じ、この静電爆発と称する現象が、一次、二次、場合によっては三次等と繰り返されることで、サブミクロンの直径の高分子から成るナノファイバーが製造されるものである。
【０００３】
また、従来は、電荷誘導紡糸法にて生成されたナノファイバーにてウェブを製造し、人造皮革、フィルター、おむつ、生理用ナプキン、癒着紡糸剤、ワイピングクロス、人造血管、骨固定器具など多様に活用されているが、１０ＭＰａ以上の力学物性を得るのが困難で広範囲な用途への利用に限界があること、このように製造されたナノファイバーのウエブを連続した糸条にして力学物性を高めようとすると、ウェブを一定長さに切断して短繊維を製造し、この短繊維から紡績糸を製造する別途の紡績工程を経なければならないという問題があることを指摘した上で、電荷誘導紡糸法にて製造されたナノファイバーのウエブを用いて連続的に糸条を製造する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、列をなして帯電されたノズルからナノファイバーを紡糸し、ノズルと逆極性に帯電されたコレクタ内の水または有機溶媒の静的な表面上にウェブをなすように堆積させ、この堆積するウェブを、ノズルの列方向で見た一方の末端側より１ｃｍ以上離れた地点から一定の線速度で回転する回転ローラによって引き上げて連続した糸条とし、圧搾、延伸、乾燥および巻取りを行って連続した糸条を得ている。また、連続した糸条は撚糸することもできるとしている。
【０００４】
また、電荷誘導紡糸法にてノズルから紡糸したナノファイバーをコレタタ上に堆積させてリボン形態のナノファイバーウェブを生成し、このリボン形態のウェブをエア撚り糸装置に通して撚り糸を製造する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、医療用高分子のナノファイバーから成る不織布を少なくとも２層に積層した人工血管が知られ、その製造方法として、円柱状担体を回転させながら軸芯方向に移動させつつ、その径方向一側に軸芯方向に並列配置した複数のナノファイバー生成手段から円柱状担体の外周面に向けてナノファイバーを生成して付着させ、ナノファイバーの不織布が複数層に堆積されたものを製造する方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
また、図８に示すように、ガラス繊維コア５１の外周にシースストランド５２を巻回し、さらにその外周に１又は複数層にカバーストランド５３、５４を巻回してなる複合糸５５が知られている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特表２００６−５０７４２８号公報
【特許文献２】特表２００７−５１８８９１号公報
【特許文献３】特開２００４−３２１４８４号公報
【特許文献４】特表２００２−５０２４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、各ノズルから真下にナノファイバーを生成してコレクタ上のノズルに対応した位置へ静的に堆積させながら、その堆積域の広がりにより各ノズルから生成されたナノファイバー同士を絡み合わせて細帯状のウェブを形成し、このウェブの一端からナノファイバー群を引出すことでウェブの他端側に連続しているナノファイバー群を順次引き出し、連続した糸条に集束させるものであり、そのため各ノズルから紡糸されたナノファイバーの堆積が静的でほぼ同等であるのに対し、引き出し作用が引き出し側に近い堆積域に集中しやすくなる関係から、引き出し側に近い堆積域と遠い堆積域とでナノファイバーの引出し量とに差が生じる恐れがあり、その場合引出し量の差が堆積量の差を来たし、堆積量に差を生じた状態で引き出されることで連続した糸条の太さや力学物性を適正に制御するのは困難で安定しないという問題がある。さらに、引出し作用が引き出し側から遠い側の堆積域にも均等に及ぶようにするのに引出し速度を抑える必要があり大量に製造するのも困難であるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術は、エアによって撚りをかけ、撚り糸を製造する点で特許文献１と異なっているが、特許文献１と基本的構成を共有していて同様の問題があり、形態や力学的物性の均一な糸を製造することができないという問題がある。また、エア撚り糸装置を通過させて撚り糸を製造するので、エア撚り糸装置における作用の安定性も問題になる。
【０００９】
さらに、以上の特許文献１、２に記載の技術では、単一種類のナノファイバーから成る糸条しか得られず、例えば強度と肌触りなどの複数の特性を兼ね備えた糸条を製造することができないという課題がある。これに対して、特許文献３に記載の技術では、骨格基材となる不織布層と生理活性物質層と細胞接着マトリックスを構成する不織布層とを積層して成る人口血管材料など、ナノファイバーから成る複合材の製造方法が記載されているが、ナノファイバーの不織布層を積層したもので、ナノファイバーを撚って成る強度の高い複合糸を製造するものでない。
【００１０】
また、特許文献４には、ガラス繊維コア５１の外周に各種ストランド５２〜５４を複数層に巻き付けてなる複合糸５５が記載されているが、それぞれ各別に巻き付け工程を行うものであり、高い生産性を確保することができないという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、電荷誘導紡糸法により製造されたナノファイバーを複数層に撚ってなり、複数の特性を兼ね備えている複合糸を生産性良く製造することができる複合糸の製造方法と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】
【００１２】
本発明の複合糸の製造方法は、芯糸を移動させる工程と、移動する芯糸の周囲に配置した小穴から原料溶液を流出させ電荷誘導紡糸法にて生成した第１のナノファイバーを芯糸の回りに巻き付けて一次複合糸を形成する第１の撚り糸工程と、第１の撚り糸工程を経て移動する一次複合糸の周囲に配置した小穴から原料溶液を流出させて電荷誘導紡糸法にて生成した第２のナノファイバーを一次複合糸の回りに巻き付けて二次複合糸を形成する第２の撚り糸工程とを少なくとも有するものである。
【００１３】
なお、原料溶液としては、各種の合成樹脂材料や核酸や蛋白質などの生体高分子などの高分子物質（本発明では、分子量が１００００以上の一般的な高分子物質に限らず、分子量が１０００〜１００００の準高分子物質も含める）を溶媒に溶解したものが好適に適用される。また、上記高分子物質は単体物に限らず、各種高分子物質の混合物であっても良い。
【００１４】
上記構成によれば、芯糸を移動させつつ、芯糸の周囲に配置した小穴から原料溶液を流出させ電荷誘導紡糸法にて生成した第１のナノファイバーを芯糸の回りに巻き付けて一次複合糸を形成し、以降同様に第２のナノファイバーを一次複合糸の回りに巻き付けて二次複合糸を形成し、その後必要に応じて三次複合糸等々を形成するので、上記第１、第２のファイバーとして互いに特性の異なるナノファイバーを適用することで複数の特性を兼ね備えている複合糸を製造することができ、かつナノファイバーを生成しつつ芯糸に巻き付けて複合糸を製造するので生産性良く複合糸を製造することができる。
【００１５】
また、第１の撚り糸工程と第２の撚り糸工程で、ナノファイバーの巻き付き方向を逆にすると、ナノファイバーの巻き付き方向が交互に逆方向になるので、より強度の高い複合糸を製造することができる。
【００１６】
また、任意の撚り糸工程の後に、形成された複合糸を少なくとも熱又は圧力で処理すると、製造された複合糸に熱を加えて溶媒をより完全に蒸発させたり、圧力を加えて延伸したりするなどの所要の処理を施すことで、複合糸の品質の向上を図ることができる。
【００１７】
また、本発明の複合糸の製造装置は、芯糸を所定の経路を通して供給する芯糸供給手段と、芯糸の周囲を回転する少なくとも１つの小穴から原料溶液を流出させるとともに流出する原料溶液に電荷を帯電させる第１のナノファイバー生成手段と、芯糸を挟んで小穴とは略反対側の位置で小穴と同期して回転するとともに原料溶液の帯電電荷とは逆極性の電圧を印加され又は接地された第１の電極とからなり、芯糸の回りにナノファイバーを巻き付けた一次複合糸を製造する一次複合糸製造手段と、一次複合糸の周囲を回転する少なくとも１つの小穴から原料溶液を流出させるとともに流出する原料溶液に電荷を帯電させる第２のナノファイバー生成手段と、一次複合糸を挟んで小穴とは略反対側の位置で小穴と同期して回転するとともに原料溶液の帯電電荷とは逆極性の電圧を印加され又は接地された第２の電極とからなり、一次複合糸の回りにナノファイバーを巻き付けた二次複合糸を製造する二次複合糸製造手段とを少なくとも備えたものである。
【００１８】
なお、生成されて電極にて収集されて流動するナノファイバーが芯糸や一次複合糸に巻き付く作用が確実にかつ安定して得られるように、小穴の原料溶液流出方向と電極の位置を調整設定できるようにするのが好ましい。また、小穴と電極の間の芯糸の長手方向の距離は、小穴と芯糸との間の距離の１〜１０倍に設定するのが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、上記製造方法を実施して複数の特性を兼ね備えている複合糸を一工程で生産性良く複合糸を製造することができ、さらにナノファイバー生成手段にて生成したナノファイバーを、芯糸や一次複合糸を挟んで小穴とは略反対側の位置で小穴と同期して回転する電極に向けて流動させることで、生成したナノファイバーが線状若しくはその周囲の小さな断面の空間内を殆ど乱れることなく電極に向かって流動しつつ芯糸や一次複合糸に絡むことで芯糸に規則正しく巻き付き、それによって高強度でかつ形態や力学的物性の均一な複合条を安定して製造することができる。
【００２０】
また、芯糸を所定の経路を通して供給する芯糸供給手段と、芯糸の周囲に配置した複数の小穴から原料溶液を流出させるとともに流出する原料溶液に電荷を帯電させる第３のナノファイバー生成手段と、芯糸を取り囲むように配置されて原料溶液の帯電電荷とは逆極性の電圧を印加され又は接地された第３の電極とからなり、前記小穴若しくは電極の内の少なくとも一方を回転させることで芯糸の回りにナノファイバーを巻き付けせた一次複合糸を製造する一次複合糸製造手段と、一次複合糸の周囲に配置した複数の小穴から原料溶液を流出させるとともに流出する原料溶液に電荷を帯電させる第４のナノファイバー生成手段と、一次複合糸を取り囲むように配置されて原料溶液の帯電電荷とは逆極性の電圧を印加され又は接地された第４の電極とからなり、前記小穴若しくは電極の内の少なくとも一方を回転させることで一次複合糸の回りにナノファイバーを巻き付けた二次複合糸を製造する二次複合糸製造手段とを少なくとも備えた構成とすることもできる。
【００２１】
この構成によれば、上記製造方法を実施して複数の特性を兼ね備えている複合糸を一工程で生産性良く複合糸を製造することができ、さらに芯糸や一次複合糸の周囲に複数の小穴を配設することで、多量のナノファイバーを製造できてさらに生産性良く複合糸を製造することができるとともに、芯糸を取り囲むように配置された電極を小穴とは逆方向に回転させることで、ナノファイバーを芯糸や一次複合糸により強く絡ませて撚りの強い複合糸を製造できる。
【００２２】
また、一次複合糸製造手段と二次複合糸製造手段で、小穴の回転方向を逆にすると、ナノファイバーの巻き付き方向が交互に逆方向になるので、より強度の高い複合糸を製造することができる。
【００２３】
また、任意の複合糸製造手段の後に、形成された複合糸を少なくとも熱又は圧力で処理する処理手段を配置すると、製造された複合糸に熱を加えて溶媒をより完全に蒸発させたり、圧力を加えて延伸したりするなどの所要の処理を施すことで、複合糸の品質の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の複合糸の製造方法及び装置によれば、移動する芯糸の周囲に配置した小穴から電荷誘導紡糸法にて生成した第１のナノファイバーを芯糸の回りに絡ませて一次複合糸を形成し、以降同様に第２のナノファイバーを一次複合糸の回りに巻き付けて二次複合糸を形成し、その後必要に応じて三次複合糸等々を形成することで複数の特性を兼ね備えている複合糸を製造することができ、かつナノファイバーを生成しつつ芯糸に巻き付けて複合糸を製造するので生産性良く複合糸を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の複合糸の製造方法及び装置の各実施形態について、図１〜図７を参照しながら説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
本発明の複合糸の製造方法及び装置の第１の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００２７】
まず、本実施形態における複合糸の製造方法及び装置を、図１を参照して説明する。図１において、芯糸１が芯糸供給手段（図示せず）にて垂直な所定の糸移動経路２を通して供給される。芯糸１が貫通する貫通孔３ａを軸芯部に有するとともに、軸芯回りに矢印ａの如く回転駆動可能な回転体３が配設されている。回転体３の回転速度は、数１００〜１００００ｒｐｍに設定される。回転体３には、先端に小穴５を有する１つのノズル部材４が設けられ、その小穴５からナノファイバーの原料溶液に電荷を帯電させて流出させるように構成されている。なお、ノズル部材４は、ノズル部材４と糸移動経路２の間の径方向に距離に比して小さい距離をあけた近接状態で複数配設しても良い。小穴５から電荷を帯電されて流出した原料溶液が電荷誘導紡糸法にて延伸されて第１のナノファイバー６が生成される。かくして、これら回転体３、ノズル部材４、ノズル部材４に原料溶液を供給する原料溶液供給手段（図示せず）、及び原料溶液に電荷を帯電する手段（後述）にて第１のナノファイバー生成手段７が構成されている。
【００２８】
回転体３から芯糸１の移動方向に適当な距離の位置に、生成された第１のナノファイバー６を収集する第１の電極８が配設されている。第１の電極８は、平面視で糸移動経路２を挟んで小穴５とは略反対側に位置した状態で小穴５と同期して回転するように、回転体３と同期して矢印ｂの如く回転するリング状ないし筒状の回転部材９上に配設されている。第１の電極８は、少なくとも頂部が、半径が数ｍｍ〜１０ｍｍ程度の半球形又はそれに類似した形状で、尖った部分の無いものが好ましい。尖った部分があると、その部分からイオン風が発生し、異常放電の発生原因となるためである。
【００２９】
そして、小穴５から流出する原料溶液に電荷を帯電させ、第１の電極８にて第１のナノファイバー６を収集するため、本実施形態では、ノズル部材４を接地し、第１の電極８に高電圧発生手段１０にて１ｋＶ〜１００ｋＶ、好適には１０ｋＶ〜１００ｋＶの正（又は負、図示例は正）の高電圧を印加している。これにより、ノズル部材４と第１の電極８間に電界が発生し、小穴５から流出する原料溶液には負（又は正）の電荷が帯電し、負（又は正）に帯電した第１のナノファイバー６がそれとは逆極性の高電圧が印加されている第１の電極８に収集される。なお、ノズル部材４に高電圧発生手段（図示せず）にて負（又は正）の高電圧を印加して、流出する原料溶液及びナノファイバーに負（又は正）の電荷を帯電させるようにしても良く、その場合には第１の電極８を接地しても、若しくは第１の電極８に高電圧発生手段９にて正（又は負）の高電圧を印加しても良い。
【００３０】
こうして、ノズル部材４と第１の電極８が芯糸１に同期回転するのに伴って、第１の電極８にて収集された第１のナノファイバー６が移動する芯糸１の回りに絡まって巻き付けられ、芯糸１に第１のナノファイバー６が撚られた一次複合糸１２が形成される。かくして、第１のナノファイバー生成手段７と第１の電極８にて一次複合糸製造手段１１が構成されている。
【００３１】
以上の一次複合糸製造手段１１から糸移動経路２の下手側に適当な距離の位置に、形成された一次複合糸１２が貫通する貫通孔１３ａを軸芯部に有するとともに、軸芯回りに矢印ｃの如く回転駆動可能に構成され、かつ先端に小穴１５を有するノズル部材１４が１つ又は複数設けられた回転体１３が配設されている。そして、小穴１５から電荷を帯電されて流出した原料溶液が電荷誘導紡糸法にて延伸されて第２のナノファイバー１６が生成される。かくして、これら回転体１３、ノズル部材１４、ノズル部材１４に原料溶液を供給する原料溶液供給手段（図示せず）、及び原料溶液に電荷を帯電する手段（後述）にて第２のナノファイバー生成手段１７が構成されている。
【００３２】
また、回転体１３から糸移動経路２の下手側に適当な距離の位置に、生成された第２のナノファイバー１６を収集する第２の電極１８が配設されている。第２の電極１８は、平面視で糸移動経路２を挟んで小穴１５とは略反対側に位置した状態で小穴１５と同期して回転するように、回転体１３と同期して矢印ｄの如く回転するリング状ないし筒状の回転部材１９上に配設されている。また、小穴１５から流出する原料溶液に電荷を帯電させ、第２の電極１８にて第２のナノファイバー１６を吸引するため、本実施形態では、ノズル部材１４を接地し、第２の電極１８に高電圧発生手段２０にて正（又は負、図示例は正）の高電圧を印加している。これにより、ノズル部材１４と第２の電極１８間に電界が発生し、小穴１５から流出する原料溶液には負（又は正）の電荷が帯電し、負（又は正）に帯電した第２のナノファイバー１６がそれとは逆極性の高電圧が印加されている第２の電極１８に吸引される。
【００３３】
第２の電極１８にて収集された第２のナノファイバー１６は、ノズル部材１４と第２の電極１８が一次複合糸１２の回りに同期回転するのに伴って、移動する一次複合糸１２の回りに絡まって巻き付けられ、一次複合糸１２に第２のナノファイバー１６が撚られた二次複合糸２２が形成される。かくして、第２のナノファイバー生成手段１７と第２の電極１８にて、一次複合糸製造手段１１とほぼ同様の構成の二次複合糸製造手段２１が構成されている。
【００３４】
なお、本実施形態では、図１に示したように、糸移動経路２に沿って一次複合糸製造手段１１と二次複合糸製造手段２１を配設した例を示したが、三次、四次・・・の複合糸製造手段を配設することもでき、そうすることで芯糸１の外周にナノファイバーを多層に撚った複合糸を製造することができる。
【００３５】
以上の構成により、本実施形態によれば、図２に示すように、芯糸１の外周回りに第１のナノファイバー６が巻き付いて撚られ、さらにその外周回りに第２のナノファイバー１６が巻き付いて撚られた二次複合糸２２が製造される。こうして製造される二次複合糸２２は、例えば第１のナノファイバー生成手段７にて生成される第１のナノファイバー６を必要な強度を持たせるための組成と繊維径を有するものとし、第２のナノファイバー生成手段１７にて生成される第２のナノファイバー１６を肌触りの良好な特性を持たせるための組成と繊維径を有するものとすることで、必要な強度と肌触りを有する複合糸を一工程で生産性良く製造することができる。これらのナノファイバー６、１６の組成と繊維径は、その原料溶液の組成と濃度、子穴５、１５の径、高電圧発生手段１０、２０にて印加する電圧の高さ等によって決定される。
【００３６】
第１、第２のナノファイバー６、１６の原料溶液としては、高分子物質を溶媒に溶解したものが好適である。その高分子物質としては、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−フェニレンイソフラテート、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、ポリペプチド等が好適なものとして例示でき、さらには核酸や蛋白質などの生体高分子なども例示でき、これらより選ばれる少なくとも一種が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００３７】
また、使用できる溶媒としては、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、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、水等を例示でき、これらより選ばれる少なくとも一種が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。原料溶液の中の溶媒の占める割合は、６０％位から９８％位が好適で、使用する高分子物質の材料、溶媒の種類、生成するナノファイバーの径等によって適切に決定される。
【００３８】
また、芯糸１としては、必要とする複合糸２２の特性に応じて任意の材質と線径のモノフィラメントや撚糸を選択して用いることができる。さらに、芯糸１として、特殊なガスや薬液に晒したり、光や熱を付与するなどの物理化学的な処理を施すことによって、分解して除去できる材質のものを使用しても良く、そうすると、例えば一次、二次、三次の複合糸製造手段を配設することで、図３に示すように、性質の異なる複数層のナノファイバー層２３ａ、２３ｂ、２３ｃにて構成された中空糸２４を生産性良く製造することができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、所定の糸移動経路２に沿って芯糸１を移動させつつ、その糸移動経路２の周囲を回転する小穴５、１５から原料溶液を流出させて電荷誘導紡糸法にてナノファイバー６、１６を生成するとともに、生成したナノファイバー６、１６を小穴５、１５とは糸移動経路２を挟んで略反対側の位置で小穴５、１５と同期して回転する電極８、１８に向けて流動させるようにしているので、生成されたナノファイバー６、１６が線状若しくはその周囲の小さな断面の空間内を殆ど乱れることなく電極８、１８に向かって流動し、かつ小穴５、１５と電極８、１８の同期回転に伴って流動してきたナノファイバー６、１６が芯糸１や一次複合糸１２に絡み、芯糸１に規則正しく巻き付くことになり、それによって形態や物性の均一な二次複合糸２２を安定的に製造することができる。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の複合糸の製造方法及び装置の第２の実施形態について、図４を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明においては、先行する実施形態と共通の構成要素については同一の参照符号を付して説明を省略し、主として相違点についてのみ説明する。
【００４１】
上記第１の実施形態においては、一次複合糸製造手段１１における回転体３と第１の電極８の回転方向ａ、ｂと、二次複合糸製造手段２１における回転体１３と第２の電極１８の回転方向ｃ、ｄが共に同じ方向であり、第１のナノファイバー６と第２のナノファイバー１６が同一方向に巻き付けられるようにした例を示したが、本実施形態においては、一次複合糸製造手段１１における回転体３と第１の電極８の回転方向ａ、ｂと、二次複合糸製造手段２１における回転体１３と第２の電極１８の回転方向ｅ、ｆを互いに逆方向にしている。こうすることで、第１のナノファイバー６と第２のナノファイバー１６の撚り方向が交互に逆方向になるので、より強度の高い複合糸を製造することができる。
【００４２】
（第３の実施形態）
次に、本発明の複合糸の製造方法及び装置の第３の実施形態について、図５を参照して説明する。
【００４３】
上記第１の実施形態では、一次複合糸製造手段１１にて製造された一次複合糸１２を直接二次複合糸製造手段２１に供給し、二次複合糸製造手段２１にて製造された二次複合糸２２をそのまま回収するようにした例を示したが、本実施形態においては、図５（ａ）に示すように、一次複合糸製造手段１１と二次複合糸製造手段２１の間に、一次複合糸１２に所要の処理を施す第１の処理部２５を配設し、二次複合糸製造手段２１の後段に、製造された二次複合糸２２に所要の処理を施す第２の処理部２６を配設している。
【００４４】
第１の処理部２５及び第２の処理部２６の処理内容としては、図５（ｂ）に示すように、糸移動経路２の側方に熱風吹出し手段２７又はヒータを配設し、一次複合糸１２や二次複合糸２２に熱を加えて残存している溶媒を完全に除去する処理や、図５（ｃ）に示すように、糸移動経路２を挟んで一対の加圧ローラ２８ａ、２８ｂを配設し、糸移動経路２を移動する一次複合糸１２や二次複合糸２２を圧縮したり、加圧ローラ２８ａ、２８ｂの回転速度を一次複合糸製造手段１１や二次複合糸製造手段２１における製造速度より速くして一次複合糸１２や二次複合糸２２を延伸したり、加圧ローラ２８ａ、２８ｂにヒータを内蔵させて一次複合糸１２や二次複合糸２２のナノファイバー６、１６を熱圧着させたりする処理などが挙げられる。このように処理部２５、２６にて製造した複合糸１２、２２に対して、熱を加えて溶媒をより完全に蒸発させたり、圧力を加えて延伸したりするなどの所要の処理を施すことで、複合糸の品質の向上を図ることができる。
【００４５】
（第４の実施形態）
次に、本発明の複合糸の製造方法及び装置の第４の実施形態について、図６を参照して説明する。
【００４６】
上記第１の実施形態では、糸移動経路２の周囲を回転する回転体３、１３に設けた１つの又は近接配置した複数の小穴５、１５から原料溶液を流出させて電荷誘導紡糸法にてナノファイバー６、１６を生成する第１と第２のナノファイバー生成手段７、１７と、小穴５、１５とは糸移動経路２を挟んで略反対側の位置で小穴５、１５と同期して回転する電極８、１８にて一次複合糸製造手段１１と二次複合糸製造手段２１をそれぞれ構成した例を示したが、本実施形態では、図６に示すように、回転体３、１３の下面に複数のノズル部材４を全周にわたって配設し、その先端の小穴５からナノファイバー６、１６の原料溶液を流出させるように構成した第１と第２のナノファイバー生成手段３１、４１と、糸移動経路２を取り囲む環状で、矢印ｇ、ｈの如く、回転体３、１３の回転方向ａ、ｃに対してそれぞれ逆方向に回転駆動させるように構成された電極３２、４２とで一次複合糸製造手段１１と二次複合糸製造手段２１をそれぞれ構成している。
【００４７】
本実施形態においては、上記実施形態と同様に複数の特性を兼ね備えている二次複合糸２２を一工程で生産性良く複合糸を製造することができ、さらに多数の小穴５、１５から多量のナノファイバー６、１６を生成できるので、高い生産性を確保することができるとともに、電極３２、４２を小穴５、１５とは逆方向に回転させているので、ナノファイバー６、１６を芯糸１や一次複合糸１２に確実に絡ませて撚りの強い一次複合糸１２や二次複合糸２２を製造することができる。
【００４８】
なお、電極３２、４２は、図示の如く、回転体３、１３側の一端部に拡大頭部を有する軸体にて構成し、かつその拡大頭部の形状を軸芯部に貫通孔を有する断面ハート形の回転体とするのが好適である。電極３２、４２はその拡大頭部の外表面が導電性を有するものであれば良く、他の部分は必ずしも導電性を有する必要はない。また、電極３２、４２の拡大頭部の最大外径は、回転体３、１３と電極３２、４２間の距離の１／１００〜１／１０の範囲、好ましくは１／５０〜１／１５、さらに好ましくは１／２５〜１／１５に設定するのが好適である。そうすることで、回転体３、１３と電極３２、４２の間の電界によって発生する電気力線が、回転体３、１３の小穴５、１５が配設されている面から出て電極３２、４２の拡大頭部の貫通孔の周囲の環状突出部に収束するように形成され、それによって帯電して流出した原料溶液及び生成されたナノファイバー６、１６が電極３２、４２に向けて上記電気力線に沿って吸引され、ナノファイバー６、１６を確実に集束させて芯糸１や一次複合糸１２により強く絡ませることができる。
【００４９】
また、本実施形態においても、図６に仮想線で示すように、一次複合糸１２に所要の処理を施す第１の処理部２５や、製造された二次複合糸２２に所要の処理を施す第２の処理部２６を配設するのが好ましい。
【００５０】
なお、本実施形態においては、回転体３、１３と、電極３２、４２を逆方向に回転させているが、同方向に回転させてもよく、回転体３、１３と電極３２、４２の回転数が異なるように構成すれば、同様の効果が得られる。また、回転体３、１３と電極３２、４２は、両方が同時に回転する必要はなく、少なくとも一次複合糸製造手段１１と二次複合糸製造手段２１のそれぞれにおいて、回転体３、１３と電極３２、４２の内の一方が回転すれば、同様の効果が得られる。また、一次複合糸製造手段１１において回転している回転体３と電極３２の回転方向と、二次複合糸製造手段２１において回転している回転体１３と電極４２の回転方向を、逆方向に構成すれば、一次複合糸１２と二次複合糸２２のナノファイバーの撚り方向が交互に逆方向になるので、より強度の高い複合糸を製造することができる。
【００５１】
（第５の実施形態）
次に、本発明の複合糸の製造方法及び装置の第５の実施形態について、図７を参照して説明する。
【００５２】
上記第４の実施形態では、回転体３、１３に配設された複数の小穴５、１５から略下向きに原料溶液を流出させてナノファイバー６、１６を生成するように構成した例を示したが、本実施形態の第３と第４のナノファイバー生成手段３１、４１では、回転体３、１３が、外周面に複数の小穴５、１５が配設され、内部に原料溶液が供給される回転容器３３、４３にて構成され、これら回転容器３３、４３を高速で回転させることで発生する遠心力にて原料溶液を小穴５、１５から流出させ、ナノファイバー６、１６を生成するように構成されている。また、回転容器３３、４３に対して、糸移動経路２の上手側位置に送風手段３４、４４が配設され、送風手段３４、４４にて下手側に向けて偏向気体流３５、４５を発生させることで、遠心力にて小穴５、１５から放射状に原料溶液が流出して生成されるナノファイバー６、１６を糸移動経路２に下手側に向けて確実に偏向流動させ、その後逆方向に回転する電極３２、４２にて吸引することで確実に芯糸１又は一次複合糸１２の回りに撚られるように構成されている。なお、図７において、３２ａ、４２ａは電極３２、４２の回転駆動手段、３２ｂ、４２ｂは電極３２、４２と回転駆動手段３２ａ、４２ａを連結する絶縁筒体、３３ａ、４３ａは回転容器３３、４３の回転駆動手段である。
【００５３】
本実施形態においても、第４の実施形態と同様の作用効果が得られるとともに、回転容器３３、４３の外周の小穴５、１５から遠心力にて原料溶液を流出させるので、電荷誘導紡糸法による延伸に先立って電荷を帯電した原料溶液が遠心力の作用で延伸され、かつそのため電荷の相互影響を受けないので、多数の小穴５、１５を近接して配置しても円滑にかつ均一に原料溶液を流出・延伸することができ、その後電荷誘導紡糸法にて延伸することで、多量のナノファイバー６、１６を効率的に生成することができ、複合糸の生産性を著しく向上できるという効果が得られる。
【００５４】
なお、本実施形態においては、回転体３３、４３と、電極３２、４２を逆方向に回転させているが、同方向に回転させてもよく、回転体３３、４３と電極３２、４２の回転数が異なるように構成すれば、同様の効果が得られる。また、回転体３、１３と電極３２、４２は、両方が同時に回転する必要はなく、少なくとも一次複合糸製造手段１１と二次複合糸製造手段２１のそれぞれにおいて、回転体３３、４３と電極３２、４２の内の一方が回転すれば、同様の効果が得られる。また、一次複合糸製造手段１１において回転している回転体３３と電極３２の回転方向と、二次複合糸製造手段２１において回転している回転体４３と電極４２の回転方向を、逆方向に構成すれば、一次複合糸１２と二次複合糸２２のナノファイバーの撚り方向が交互に逆方向になるので、より強度の高い複合糸を製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の複合糸の製造方法及び装置によれば、移動する芯糸の回りに電荷誘導紡糸法にて生成した第１のナノファイバーを巻き付けて一次複合糸を形成し、同様に第２のナノファイバーを一次複合糸の回りに巻き付けて二次複合糸を形成し、その後必要に応じて三次複合糸等々を順次形成することで生産性良く複合糸を製造することができ、ナノファイバーを複数層に撚った複合糸の生産に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施形態における複合糸の製造方法及び装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】同実施形態にて製造した複合糸の横断模式図。
【図３】同実施形態にて製造可能な他の複合糸の横断模式図。
【図４】本発明の第２の実施形態における複合糸の製造方法及び装置の概略構成を示す斜視図。
【図５】本発明の第３の実施形態における複合糸の製造方法及び装置の概略構成を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は処理部の一例の構成図、（ｃ）は処理部の他の例の構成図。
【図６】本発明の第４の実施形態における複合糸の製造方法及び装置の概略構成を示す斜視図。
【図７】本発明の第５の実施形態における複合糸の製造方法及び装置の概略構成を示す正面図。
【図８】従来例の複合糸の構成図。
【符号の説明】
【００５７】
１  芯糸
２  糸移動経路
５  小穴
６  第１のナノファイバー
７  第１のナノファイバー生成手段
８  第１の電極
１１  一次複合糸製造手段
１２  一次複合糸
１５  小穴
１６  第２のナノファイバー
１７  第２のナノファイバー生成手段
１８  第２の電極
２１  二次複合糸製造手段
２２  二次複合糸
２５  第１の処理部
２６  第２の処理部
３１  第３のナノファイバー生成手段
３２  第３の電極
３３  回転容器（回転体）
４１  第４のナノファイバー生成手段
４２  第４の電極
４３  回転容器（回転体）
【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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【図８】
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