(57)【要約】  ふわふわ感がある不織布と、ファイバ形成方法、不織布製造方法を提供する。  不織布製造設備（２０）は、溶液（２５）からファイバ（１１）を形成し、不織布を製造する。不織布（１０）は、ファイバ（１１）で形成されている。不織布（１０）には、空隙（１３）が形成されている。ファイバ１１の平均径ＤＦは０．１０μｍ以上５．００μｍ以下の範囲内である。不織布（１０）は、空隙率が少なくとも９０％である。平均孔径は０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であり、かつ、孔径の標準偏差は１．５μｍ以下である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均径が０．１０μｍ以上５．００μｍ以下の範囲内であるファイバを備え、空隙率が少なくとも９０％であり、平均孔径が０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であり、かつ、孔径の標準偏差が大きくても１．５μｍである不織布。
【請求項２】
前記ファイバは、セルロース系ポリマーで形成されている請求項１に記載の不織布。
【請求項３】
溶媒にファイバ材が溶解している溶液とコレクタとの間に電圧を印加し、前記溶液をノズルから前記コレクタへ噴出することによりファイバを形成するファイバ形成方法において、
前記溶媒の蒸発速度をＶμｌ／ｓとし、前記ファイバの平均径をＤＦμｍとするときに、１≦Ｖ／ＤＦ≦１０であるファイバ形成方法。
【請求項４】
前記ファイバの含水率を少なくとも３．０％にする請求項３に記載のファイバ形成方法。
【請求項５】
前記ノズルと前記コレクタとの間の紡糸空間の相対湿度を１０％以上３０％以下にすることにより、前記ファイバの前記含水率を調整する請求項３または４に記載のファイバ形成方法。
【請求項６】
前記紡糸空間は、内部の相対湿度を調整する湿度調整機構を備えるチャンバにより、外部空間と仕切られている請求項５に記載のファイバ形成方法。
【請求項７】
前記ファイバ材は、セルロース系ポリマーである請求項３ないし６のいずれか１項に記載のファイバ形成方法。
【請求項８】
前記セルロース系ポリマーは、セルロースアシレートである請求項７に記載のファイバ形成方法。
【請求項９】
前記セルロースアシレートは、セルロースアセテートプロピオネートと、セルローストリアセテートとのいずれかである請求項８に記載のファイバ形成方法。
【請求項１０】
前記溶媒は、複数の化合物の混合物である請求項３ないし９のいずれか１項に記載のファイバ形成方法。
【請求項１１】
前記溶媒は、ジクロロメタンとメタノールとを含有する請求項１０に記載のファイバ形成方法。
【請求項１２】
溶媒にファイバ材が溶解している溶液とコレクタとの間に電圧を印加し、前記溶液をノズルから噴出することにより形成したファイバを、前記コレクタ上に不織布として捕集し、
前記溶媒の蒸発速度をＶμｌ／ｓとし、前記ファイバの平均径をＤＦμｍとするときに、１≦Ｖ／ＤＦ≦１０である不織布製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不織布、ファイバ形成方法及び不織布製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバで形成されている不織布が知られている。ファイバとしては、例えば数ｎｍ以上１０００ｎｍ未満のナノオーダの径を有するいわゆるナノファイバ、及び、数μｍ以上１０００μｍ未満のマイクロメートルオーダの径を有するいわゆるミクロンファイバがある。【０００３】
こうした不織布などの繊維からなる層（以下、繊維層と称する）を備える繊維構造体として、例えば特許文献１には、バッテリーなどにおけるセパレータ、または絶縁材として用いられ、平均直径が５０ｎｍ〜３０００ｎｍの高分子繊維からなる繊維層を備える繊維構造体が記載されている。この繊維構造体は、所定の方法により測定した面圧５ＭＰａにおける最大圧縮率が２０％以上とされている。繊維層は、平均孔径が０．０１〜１５μｍ、厚みが０．００２５〜０．３ｍｍ、多孔度が２０〜９０％、秤量が１〜９０ｇ／ｍ２、フラジール通気度が４６ｍ３／分／ｍ２未満、マクミラン数が２〜１５とされている。【０００４】
ところで、ナノファイバなどのファイバ、及び、こうしたファイバで形成されている不織布を製造する方法として、電界紡糸法が知られている。電界紡糸法は、特許文献１に記載されるように、エレクトロスピニング法などとも呼ばれ、例えばノズルとコレクタと電源とを有する電界紡糸装置(エレクトロスピニング装置とも呼ばれる）を用いて行われる。一般的な電界紡糸装置では、電源によりノズルとコレクタとの間に電圧を印加し、例えば、ノズルをマイナス、コレクタをプラスに帯電させる。【０００５】
電圧を印加した状態でノズルから原料である溶液を出した場合には、ノズルの先端の開口にテイラーコーンと呼ばれる溶液で構成される円錐状の突起が形成される。印加電圧を徐々に増加し、クーロン力が溶液の表面張力を上回ると、テイラーコーンの先端から溶液が飛び出し、紡糸ジェットが形成される。紡糸ジェットはクーロン力によってコレクタまで移動し、コレクタ上でファイバとして捕集され、コレクタ上にはファイバで構成された不織布が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０１０７５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ナノファイバ及びミクロンファイバで形成されている不織布は、種々の分野における用途開発が盛んに行われている。期待される用途には例えば断熱材、吸音材、フィルタなどが挙げられ、また、医療用不織布としての利用も期待される。【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載される繊維構造体及び繊維層は、セパレータへの利用を前提としていることから、電解質を良好に吸収するための繊維層の多孔度、アノード及びカソード間でイオンが流れやすくするための厚み、アノード及びカソード間のデンドライドショートなどを防止するための秤量などを特定している。そのため、例えば吸音材及び断熱材としては吸音性能及び断熱性能が不足する等、上記のような用途への展開は難しい。この点、ふわふわ（fluffy）感が有る不織布、すなわち空気を多量に包み、かつ、柔らかな不織布であれば、吸音性能、断熱性能などをもち、用途の広がりが期待できる。【０００９】
そこで、本発明は、ふわふわ感がある不織布と、その不織布を得るファイバ形成方法および不織布製造方法と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】
【００１０】
本発明の不織布は、平均径が０．１０μｍ以上５．０μｍ以下の範囲内であるファイバを備え、空隙率が少なくとも９０％であり、平均孔径が０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であり、かつ、孔径の標準偏差が大きくても１．５μｍである。【００１１】
ファイバは、セルロース系ポリマーで形成されていることが好ましい。【００１２】
本発明のファイバ形成方法は、溶媒にファイバ材が溶解している溶液とコレクタとの間に電圧を印加し、上記溶液をノズルからコレクタへ噴出することによりファイバを形成する。溶媒の蒸発速度をＶμｌ／ｓとし、ファイバの平均径をＤＦμｍとするときに、１≦Ｖ／ＤＦ≦１０である。【００１３】
ファイバの含水率を少なくとも３．０％にすることが好ましい。【００１４】
ノズルとコレクタとの間の紡糸空間の相対湿度を１０％以上３０％以下にすることにより、ファイバの含水率を調整することが好ましい。紡糸空間は、内部の相対湿度を調整する湿度調整機構を備えるチャンバにより、外部空間と仕切られていることが好ましい。【００１５】
ファイバ材は、セルロース系ポリマーであることが好ましい。セルロース系ポリマーは、セルロースアシレートであることが好ましい。セルロースアシレートは、セルロースアセテートプロピオネートと、セルローストリアセテートとのいずれかであることが好ましい。【００１６】
溶媒は、複数の化合物の混合物であることが好ましい。溶媒は、ジクロロメタンとメタノールとを含有することが好ましい。【００１７】
本発明の不織布製造方法は、溶媒にファイバ材が溶解している溶液とコレクタとの間に電圧を印加し、上記溶液をノズルから噴出することにより形成したファイバを、コレクタ上に不織布として捕集する。溶媒の蒸発速度をＶμｌ／ｓとし、ファイバの平均径をＤＦμｍとするときに、１≦Ｖ／ＤＦ≦１０である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、ふわふわ感がある不織布が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態である不織布の一部の概略斜視図である。
【図２】孔径分布及び標準偏差の説明図である。
【図３】不織布製造設備の概略図である。
【図４】不織布製造設備の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に示す本実施形態の不織布１０は、ファイバ１１で形成されている。不織布１０には、ファイバ１１によって画定された空間領域としての空隙１３が、空気が存在する部分として複数形成されている。このように、不織布１０は、内部に空気を含んでいる。なお、図１には、図の煩雑化を避けるために、不織布１０の厚み方向Ｚにおいて一方の表面（以下、第１表面と称する）１０Ａ側の一部のみを描いてある。したがって、不織布１０は、ファイバ１１が厚み方向Ｚにおける図１の下側に、さらに多数重なった構造となっている。
【００２１】
複数の空隙１３は、不織布１０の厚み方向Ｚにおいて連通している場合には、不織布１０の厚み方向Ｚに貫通した空孔を形成する。この空孔は、不織布１０を例えばフィルタに利用した場合には、フィルタの孔として機能する。また、空隙１３の中には、空孔を形成せずに、厚み方向Ｚで非貫通、例えばファイバ１１によって閉じられた空間領域として存在しているものもある。
【００２２】
不織布１０は、ファイバ１１を含んでいればよく、ファイバ１１に加えて、素材が異なる他のファイバを備えてもよい。図１では、第１表面１０ＡをＸＹ平面に沿った状態に描いており、ＸＹ平面に直交するＺを不織布１０の厚み方向としている。
【００２３】
ファイバ１１は、径Ｄ１が概ね一定に形成されている。径Ｄ１の平均値（以下、平均径と称する）ＤＦ（単位はμｍ）は、０．１０μｍ以上５．００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。平均径ＤＦが０．１０μｍ以上であることにより、０．１０μｍ未満の場合と比べて、ファイバ片の脱離が抑制される。ファイバ片の脱離の抑制とは、不織布１０からのファイバ片の脱離が抑制されることを意味し、ファイバ片の脱離が抑制されていることは不織布１０としての優れた耐久性につながる。平均径ＤＦが５．００μｍ以下であることにより、５．００μｍよりも大きい場合に比べて、不織布１０は、含んでいる空気の体積割合（以下、空隙率と称する）が同じであっても、より柔らかくなる。また、平均径ＤＦが５．００μｍ以下であることにより、５．００μｍよりも大きい場合に比べて、不織布１０は柔らかさが同程度であっても、空隙率がより大きくなり、その結果、吸音材、断熱材として用いた場合の吸音性能、断熱性能が高くなり、また、フィルタに利用した場合のろ過処理量が高くなる。径は、０．１５μｍ以上４．００μｍ以下の範囲内であることがより好ましく、０．２０μｍ以上３．００μｍ以下の範囲内であることがさらに好ましい。
【００２４】
平均径ＤＦは、走査型電子顕微鏡で撮影した画像から１００本のファイバ１１の径を測定し、平均値を算出することにより求めることができる。
【００２５】
不織布１０は、空隙率が９０％以上、すなわち、少なくとも９０％である。このように空隙率が非常に高い不織布１０は、ふわふわ感（fluffy）がある。すなわち、内部に空気を多量に含んでおり、かつ柔らかい。このように空気を多量に含んでいるから、９０％未満の空隙率である場合に比べて、用途に広がりをもつ。例えば、９０％未満の空隙率である場合に比べて優れた吸音性能及び断熱性能を示すから、吸音材及び断熱材として利用できる。また、９０％未満の空隙率である場合に比べて、フィルタにした場合には大きなろ過処理性能を示す。ろ過処理性能とは、単位時間あたりの処理量、及び／または、目詰まりが抑制された状態の持続性などを意味する。なお、フィルタに用いる場合には、不織布１０を加熱することにより、ファイバ１１同士を接着した上で、フィルタとして用いることがより好ましい場合がある。空隙率は９９．８％以下であることが、不織布１０としてのより高い耐久性が確保されるから好ましい。空隙率は、より好ましくは９０％以上９９．８％以下の範囲内であり、さらに好ましくは９５％以上９９．６％以下の範囲内であり、特に好ましくは９７％以上９９．４％以下の範囲内である。
【００２６】
空隙率（単位は％）は、不織布１０の秤量をＷ（単位はｇ／ｍ２）とし、厚みをＨ（単位はｍｍ）とし、ファイバ１１の比重をρ１（単位はｋｇ／ｍ３）とするときに、［１−｛（Ｗ／１０００）／（Ｈ／１０００）｝／ρ１］×１００で求めることができる。秤量Ｗは、不織布１０を５ｃｍ×５ｃｍに切り出し、質量を電子天秤（メトラー・トレド株式会社製）で測定し、その測定値を１ｍ２あたりに換算した値を用いる。厚みＨは、本例では、非接触レーザー変位計（キーエンス株式会社製ＬＫ−Ｈ０２５）で測定している。
【００２７】
ファイバ１１同士は絡み合っており、厚み方向Ｚで重なる部分、及び／または、不織布１０の面方向（ＸＹ平面内）において接している部分が接着していない（非接着である）ことが好ましく、本例でもそのようにしている。ただし、接着している箇所が部分的にあってもよく、接着している場合でもその接着力はごく弱い力で容易に剥がすことができる程度に小さく抑えてある。このように、ファイバ１１同士は、絡み合っている状態、または接着していても接着力が小さく抑えられているから、空気を多量に含んだ状態で柔らかく、変形自在であり、そのため、例えば断熱材及び吸音材として用いる場合に施工場所の自由度が大きい。また、ファイバ１１同士は、絡み合っている状態、または接着していても接着力が小さく抑えられているから、ファイバ１１を例えば０．１０μｍ以上５．００μｍ以下という小さな径にしている場合には、局部的に張力を付与することにより裂くこともできる。そのため、作業性にも優れる。
【００２８】
不織布１０の厚みは、特に限定されず、後述のようにファイバ１１の堆積量によって調整することができ、取り扱い場面及び／または用途等に応じて適宜設定してよい。例えば、取り扱い場面における作業性及び耐久性などの取り扱い性（ハンドリング）の観点では、例えば、１００μｍ以上１０００００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。また、吸音材または断熱材として用いる場合には、そのまま１枚で施工するために厚め（例えば２０００μｍ以上１０００００μｍ以下の範囲内など）にしてもよいし、重ねた状態で施工するために薄め（例えば２００μｍ以上１０００μｍ以下の範囲内など）にしてもよい。なお、本例では、４０００μｍとしている。不織布１０は、上記のように厚みに大きな自由度がありながらも、多量の空気を含んでおり、柔らかいため、用途が広い。
【００２９】
ここで、複数の空隙１３が形成されている不織布１０の平均孔径をＤＡ（単位はμｍ）とする。平均孔径ＤＡは０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であり、かつ、孔径の標準偏差は１．５μｍ以下、すなわち大きくても１．５μｍである。このように、孔径が、均一で、かつ、前述のように高い空隙率をもつから、例えばフィルタとして用いる場合には、高精度のろ過が効率よく実施される。平均孔径ＤＡは、２μｍ以上３０μｍ以下の範囲内がより好ましく、４μｍ以上２０μｍ以下の範囲内がさらに好ましい。孔径の標準偏差は、１．０μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以下であることがさらに好ましく、このように小さく抑えられているほど好ましい。
【００３０】
平均孔径ＤＡは、以下の方法で求めることができる。まず、ファイバシート１０から５ｃｍ角（５ｃｍ×５ｃｍ）に切り出し、サンプルとする。このサンプルを、表面張力が１５．３ｍＮ／ｍのＧＡＬＷＩＣＫ（ＰＯＲＯＵＳ  ＭＡＴＥＲＩＡＬ社製）に浸漬した後、パームポロメーター（ＰＯＲＯＵＳ  ＭＡＴＥＲＩＡＬ社製）を用いて、バブルポイント法で測定することにより平均孔径ＤＡは得られる。
【００３１】
孔径の標準偏差は、パームポロメーターが出力した孔径分布（孔径とその孔径をもつ空孔の存在量との相関関係データ）を用いて、以下の方法で求められる。まず、パームポロメーターにより出力された孔径分布（図２の実線で示す曲線Ｌ１であり、対応する縦軸は図２における左側縦軸である）において、全空孔の存在量を１００％とする。これを、存在総量１００％と称する。図３の破線で示す曲線Ｌ２（対応する縦軸は図２における右側縦軸である。）に示すように、孔径の大きい方から小さい方へ向かって空孔の存在量を積算していき、孔径の大きい方から存在総量が１６％になる空孔の孔径をＤ（１６％）とし、存在総量が８４％になる空孔の孔径をＤ（８４％）とする。そして、孔径の標準偏差は、｛Ｄ（１６％）−Ｄ（８４％）｝／２で算出する。
【００３２】
ファイバ１１は、樹脂（ポリマー）で形成されている。ポリマーとしては、溶媒に溶解することにより溶液にできるポリマーを用いている。ポリマーは、有機溶媒に溶解することにより溶液にできるポリマーであることが好ましい。例えば、ポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡと称する）、セルロース系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、エラストマなどが挙げられる。本例では、例えば、セルロース系ポリマー１５（図３参照）を用いている。
【００３３】
セルロース系ポリマー１５はセルロースアシレートであることが好ましい。セルロースアシレートは、セルロースのヒドロキシ基を構成する水素原子の一部または全部がアシル基で置換されているセルロースエステルである。セルロースアシレートは、セルロースアセテートプロピオネート（以下、ＣＡＰと称する）と、セルローストリアセテート（以下、ＴＡＣと称する）とのいずれかひとつであることが好ましい。
【００３４】
以上のように、上記構成によれば、ふわふわ感があり、空気を多量に含むので、優れた断熱性能がある。そのため、例えば、床、壁、及び天井用の断熱建材、及び車両用断熱部材などへの利用ができる。さらに、上記構成によれば、従来の断熱材よりも熱伝導率が低く、狭いスペースにおいても十分に断熱効果が発揮される。そのため、電子機器、車載機器、及び産業機器の内部に使用する断熱材としての利用が可能である。繊維径が細く、嵩高く、そして、優れた吸音性能があるから、住宅用、車両用、及び電気製品用の吸音材として好適である。また上記構成によれば、十分な通気性が得られるため、特開２０１７−８２３４６号公報に記載されるように多孔質吸音材（フェルト、グラスウール、及びウレタンフォームなど）上への積層により、吸音性能が向上する。
【００３５】
上記構成によれば、平均孔径分布が狭いため、固体と液体との混合物（固体液体混合物）から目的とする物質を分離または除去するためのフィルタとして好適に利用することができる。そのようなフィルタの中でも、特に好ましく用いることができるフィルタは、異物の混入（コンタミネーション）が懸念され、高精度な分離性能が要求される、食品（飲料を含む）用、医療用、超純水用、及び高純度薬液用のフィルタである。ふわふわ感があり空隙率が高いことにより、目詰まりしにくく、圧力損失が小さいことも利点としてある。具体的には、飲料から微粒子及び／または微生物を除去する除去用フィルタ、工業用純水の前処理ろ過フィルタ、血液や唾液などの体液から特定の細胞を捕集する検査用フィルタなどが挙げられる。検査用フィルタとしては、例えば、血糖値検査、尿糖検査、生活習慣病検査、遺伝子検査、腫瘍マーカー検査、及び、血液検査などの検査用フィルタなどがある。
【００３６】
不織布１０は、例えば図３に示す不織布製造設備２０により製造することができる。不織布製造設備２０は、電界紡糸法を用いてファイバ１１の形成及び不織布１０の製造をするためのものである。不織布製造設備２０は、溶液調製部２１と不織布製造装置２２とを備える。なお、不織布製造装置２２の詳細は別の図面に図示しており、図４においては、不織布製造装置２２の一部のみを図示している。
【００３７】
溶液調製部２１は、ファイバ１１を形成する溶液２５を調製するためのものである。溶液調製部２１は、ファイバ１１になるファイバ材としてのセルロース系ポリマー１５を、溶媒２６に溶解することにより、溶液２５を調製する。この溶液２５が、後述のノズル２７ａ〜２７ｃのそれぞれから吐出され、支持体２８上でファイバ１１を形成する。なお、以降の説明において、ノズル２７ａとノズル２７ｂとノズル２７ｃとを区別しない場合には、ノズル２７と記載する。
【００３８】
溶媒２６の蒸発速度をＶ（単位はｍｌ／ｓ、ミリリットル／秒）とするときに、蒸発速度Ｖと支持体２８上に形成されるファイバ１１の平均径ＤＦとは、１≦Ｖ／ＤＦ≦１０を満たす。２≦Ｖ／ＤＦ≦９であることがより好ましく、３≦Ｖ／ＤＦ≦８であることがさらに好ましい。Ｖ／ＤＦは、蒸発速度Ｖと平均径ＤＦとの少なくとも一方を調整することにより上記範囲にする。
【００３９】
蒸発速度Ｖは、下記の式（１）で求められる。Ｃは、溶液２５の濃度（単位は％）である。濃度Ｃは、ファイバ材の質量をＭ１とし、溶媒の質量をＭ２とするときに、｛Ｍ１／（Ｍ１＋Ｍ２）｝×１００の算出式で求める。この例では、Ｍ１はセルロース系ポリマー１５の質量、Ｍ２は溶媒２６の質量である。Ｑはノズル２７からの溶液２５の吐出量（１時間あたりに吐出される体積であり、単位はｍｌ／ｈ、ミリリットル／時）である。ρ２は、溶液２５の密度（単位はｇ／ｍｌ）である。したがって、蒸発速度Ｖは、濃度Ｃと吐出量Ｑと密度ρ２との少なくともいずれかひとつを増減することにより調整することができる。蒸発速度Ｖは、また、溶媒２６の処方（例えば、溶媒２６を複数成分の混合物とした場合の成分割合など）を調整することによっても、調整することができる。また、平均径ＤＦは、吐出量Ｑと、濃度Ｃと、後述する印加電圧と、ノズル２７から支持体２８までの距離Ｌとの少なくともいずれかひとつを増減することにより調整することができる。なお、本例では、ノズル２７と支持体２８との間の空間である紡糸空間の温度を概ね２５℃にしているので、蒸発速度Ｖは、紡糸空間の温度に概ね同じく、２５℃で求めている。
Ｖ＝｛（１−０．０１Ｃ）×Ｑ×１０−３｝／（３６００×ρ２）  ・・・（１）
【００４０】
溶媒２６は、１種類の化合物で構成されていてもよいし、２種類以上の化合物で構成されていてもよい。ただし、溶媒２６は、ファイバ材を溶解する観点の他に、蒸発速度Ｖを調整する機能をもつから、蒸発速度Ｖを調整する観点では、２種類以上の化合物で構成された混合物である方が好ましい。本例の溶媒２６も混合物としており、複数の化合物を含有する。例えば、第１化合物２６ａとしてジクロロメタンを用い、第２化合物２６ｂとしてメタノールを用いている。なお、第１化合物２６ａと第２化合物２６ｂとに加えて、第１化合物２６ａ及び第２化合物２６ｂと異なる他の化合物を第３化合物，第４化合物，・・・として用い、３種類以上の化合物で溶媒２６を構成してもよい。
【００４１】
溶媒２６は、沸点が９０℃以下であることが好ましい。なお、溶媒２６が複数の化合物の混合物である場合には、質量割合が最も多い化合物の沸点を、溶媒２６の沸点としてみなす。なお、溶媒２６が３種以上の化合物の混合物であり、質量割合が最も多い化合物が複数ある場合には、それらのうち沸点が最も高い化合物の沸点を溶媒２６の沸点とみなす。例えば、溶媒２６が化合物ａと化合物ｂと化合物ｃとの混合物であり、（化合物ａの質量）：（化合物ｂの質量）：（化合物ｃの質量）＝４０：４０：２０というように、質量割合が最も多い化合物が化合物ａと化合物ｂとの２つである場合には、化合物ａと化合物ｂとのうち沸点が高い一方の沸点を溶媒２６の沸点とみなす。溶媒２６は有機化合物であること、すなわち有機溶媒であることが好ましい。
【００４２】
セルロース系ポリマー１５としてセルロースアシレートを用いる場合には、溶媒２６に、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、ベンジルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルアセテート、エチルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ヘキサン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、１−メトキシ−２−プロパノールなどを用いることができる。これらは、単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００４３】
また、ファイバ材として、ＰＭＭＡを用いる場合には、溶媒２６に、メタノール、ジクロロメタン、クロロホルム、トルエン、アセトン、テトラヒドロフランなどを用いることができる。これらも、単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００４４】
支持体２８上のファイバ１１の含水率は、３．０％以上、すなわち少なくとも３．０％であることが好ましい。含水率は、３．０％以上１０．０％以下の範囲内であることがより好ましく、４．０％以上９．０％以下の範囲内であることが好ましく、５．０％以上８．０％以下の範囲内であることがさらに好ましい。
【００４５】
この例において、不織布製造設備２０は、溶液調製部２１と不織布製造装置２２とを接続する配管３３ａ〜３３ｃを備え、不織布製造装置２２は、互いに離間した状態に配されたノズル２７ａ〜２７ｃを有する。配管３３ａ〜３３ｃは、溶液２５を案内するためのものである。配管３３ａは溶液調製部２１とノズル２７ａとを接続し、配管３３ｂは溶液調製部２１とノズル２７ｂとを接続し、配管３３ｃは溶液調製部２１とノズル２７ｃとを接続する。これにより、ノズル２７ａ〜２７ｃのそれぞれから溶液２５が出される。ノズル２７ａ〜２７ｃから出た溶液２５は、それぞれファイバ１１を形成する。なお、以降の説明において、配管３３ａと配管３３ｂと配管３３ｃとを区別しない場合には、配管３３と記載する。
【００４６】
この例では、ファイバ１１の捕集及び堆積（以下、これらをまとめて集積と称する）と不織布１０の支持とに長尺の支持体２８を用いており、この支持体２８を長手方向に移動させている。支持体２８の詳細については別の図面を用いて後述するが、図３における横方向は支持体２８の幅方向であり、図３の紙面奥行方向が支持体２８の移動方向である。ノズル２７ａ〜２７ｃはこの順で、支持体２８の幅方向に並べて配してある。この例では、ノズル２７を３本としているが、ノズル２７の本数はこれに限られない。なお、配管３３ａ〜３３ｃのそれぞれには溶液２５をノズル２７へ送るポンプ３８が設けられている。ポンプ３８の回転数を変えることにより、ノズル２７ａ〜２７ｃから出る溶液２５の各吐出量が調節される。
【００４７】
ノズル２７ａ〜２７ｃは保持部材４１により保持されている。この保持部材４１とノズル２７とにより、不織布製造装置２２のノズルユニット４２が構成される。
【００４８】
不織布製造装置２２について、図４を参照しながら説明する。図４には、図３のノズル２７ａ側から見た場合を図示しており、ノズル２７についてはノズル２７ａのみを図示している。不織布製造装置２２は、チャンバ４５と、前述のノズルユニット４２と、集積部５０と、電源５１等を備える。
【００４９】
チャンバ４５は、例えば、ノズルユニット４２と、集積部５０の一部などを収容している。チャンバ４５は密閉可能に構成されており、これにより溶媒ガスが外部に洩れることを防止している。溶媒ガスは、溶液２５の溶媒２６が気化したものである。
【００５０】
チャンバ４５は、内部の相対湿度（以下、単に湿度と称する）を調整する湿度調整機構４５ａを備えている。湿度調整機構４５ａは、湿度を調整した気体（例えば空気）をチャンバ４５に送り、チャンバ４５内の雰囲気を回収した後、再度、湿度を調整してからチャンバ４５へ送る。このようにしてチャンバ４５の内部の湿度が調整される。この湿度調整は、前述の紡糸空間の湿度を調整するために行われる。すなわち、チャンバ４５は、紡糸空間を外部空間から仕切り、紡糸空間の湿度を調整する機能ももっている。ただし、紡糸空間の湿度の調整は、チャンバ４５を用いる本例の手法に限定されない。例えば、チャンバ４５内に、紡糸空間をチャンバ４５内において画定するチャンバによって、紡糸空間の湿度を調整してもよい。
【００５１】
紡糸空間の湿度は、１０％以上３０％以下であることが好ましい。なお、湿度は、この範囲内であれば、ファイバ１１の形成及び不織布１０の製造中において変化しても構わない。紡糸空間の湿度は、１５％以上２５％以下の範囲内であることがより好ましい。
【００５２】
ノズルユニット４２はチャンバ４５内の上部に配される。ノズル２７の溶液２５が出る先端は、図４におけるノズル２７の下方に配したコレクタ５２へ向けてある。溶液２５がノズル２７の先端に形成されている開口（以下、先端開口と称する）から出る際に、先端開口には溶液２５によって概ね円錐状のテイラーコーン５３が形成される。
【００５３】
集積部５０は、ノズル２７の下方に配される。集積部５０は、コレクタ５２と、コレクタ回転部５６と、支持体供給部５７と、支持体巻取部５８とを有する。コレクタ５２はノズル２７から出た溶液２５を誘引し、形成されたファイバ１１を不織布１０として捕集するためのものであり、本実施形態では、後述の支持体２８上に捕集する。
【００５４】
コレクタ５２は、金属製の帯状物で環状に形成された無端ベルトで構成されている。コレクタ５２は、電源５１によって電圧が印加されることにより帯電する素材から形成されていればよく、例えばステンレス製とされる。コレクタ回転部５６は、一対のローラ６１，６２と、モータ６０などから構成されている。コレクタ５２は、一対のローラ６１，６２に水平に掛け渡されている。一方のローラ６１の軸にはチャンバ４５の外に配されたモータ６０が接続されており、ローラ６１を所定速度で回転させる。この回転によりコレクタ５２は移動し、ローラ６１とローラ６２との間で循環する。本実施形態においては、コレクタ５２の移動速度は、例えば０．２ｍ／ｍｉｎとしているが、これに限定されない。
【００５５】
コレクタ５２には、支持体供給部５７によって、帯状の例えばアルミニウムシートからなる支持体２８が供給される。支持体２８は、ファイバ１１を集積し、不織布１０を得るためのものである。支持体供給部５７は送出軸５７ａを有する。送出軸５７ａには支持体ロール６３が装着される。支持体ロール６３は支持体２８が巻芯６４に巻き取られて構成されている。支持体巻取部５８は巻取軸６７を有する。巻取軸６７はモータ（図示無し）により回転され、セットされる巻芯６８に、不織布１０が形成された支持体２８を巻き取る。このように、この不織布製造装置２２は、ファイバ１１を形成する機能と、不織布１０を形成する機能とをもつ。なお、支持体２８は、コレクタ５２上に載せ、コレクタ５２の移動によって移動させてもよい。
【００５６】
なお、コレクタ５２の上にファイバ１１を直接集積することにより不織布１０を形成してもよいが、コレクタ５２を形成する素材またはコレクタ５２の表面状態等によっては不織布１０が貼り付いてこれを剥がしにくい場合がある。このため、本実施形態のように、不織布１０が貼り付きにくい支持体２８をコレクタ５２上に案内し、この支持体２８上にファイバ１１を集積することが好ましい。
【００５７】
電源５１は、ノズル２７とコレクタ５２とに電圧を印加し、これにより、ノズル２７を第１の極性に帯電させ、コレクタ５２を第１の極性と逆極性の第２の極性に帯電させる電圧印加部である。帯電したノズル２７内を通過することにより、溶液２５が帯電し、帯電した状態でノズル２７から出る。なお、この例では保持部材４１とノズル２７とを導通させており、電源５１を保持部材４１に接続することにより、保持部材４１を介してノズル２７に電圧を印加しているが、ノズル２７への電圧の印加の手法はこれに限られない。例えばノズル２７の各々に電源５１を接続することにより各ノズル２７に電圧を印加してもよい。本実施形態ではノズル２７をプラス（＋）に帯電させ、コレクタ５２をマイナス（−）に帯電させているが、ノズル２７とコレクタ５２との極性は逆であってもよい。なお、コレクタ５２側をアースして電位を０としても良い。帯電により、テイラーコーン５３からは溶液２５が紡糸ジェット６９としてコレクタ５２に向かって噴出される。なお、この例ではノズル２７に電圧を印加することにより溶液２５を帯電させているが、配管３３において溶液２５を帯電させ、帯電した状態の溶液２をノズル２７に案内してもよい。
【００５８】
ノズル２７とコレクタ５２との距離Ｌは、セルロース系ポリマー１５と溶媒２６との種類と、溶液２５における溶媒２６の質量割合等によって異なるが、３０ｍｍ以上５００ｍｍ以下の範囲内が好ましく、本実施形態では例えば１５０ｍｍとしている。
【００５９】
ノズル２７とコレクタ５２とに印加する電圧（印加電圧）は、５ｋＶ以上２００ｋＶ以下が好ましい。ファイバ１１をより細く形成する観点では印加電圧はこの範囲内でなるべく高いほうが好ましい。本実施形態では例えば４０ｋＶとしている。
【００６０】
不織布製造設備２０の作用を説明する。ノズル２７と、循環移動するコレクタ５２とには、電源５１により電圧が印加される。これにより、ノズル２７は第１の極性としてのプラスに帯電し、コレクタ５２は第２の極性としてのマイナスに帯電する。ノズル２７には、溶液調製部２１から溶液２５が連続的に供給され、移動するコレクタ５２上には、支持体２８が連続的に供給される。溶液２５は、ノズル２７ａ〜２７ｃのそれぞれを通過することにより第１の極性であるプラスに帯電し、帯電した状態で、ノズル２７ａ〜２７ｃの各先端開口から出る。
【００６１】
コレクタ５２は、第１の極性に帯電した状態で先端開口から出た溶液２５を誘引する。これにより、先端開口にはテイラーコーン５３が形成され、このテイラーコーン５３から紡糸ジェット６９がコレクタ５２に向かって出る。第１の極性に帯電している紡糸ジェット６９は、コレクタ５２に向かう間に、自身の電荷による反発でより細い径に分裂し、及び／または螺旋状の軌道を描きながらより細い径に伸びていき、支持体２８上にファイバ１１が捕集される。ファイバ１１は極めて短い時間で堆積するから、不織布１０として捕集されることになる。なお、堆積量を増減することにより、不織布１０の厚みを調整することができる。堆積量の増減は、例えば、支持体２８の移動速度を調整することにより行うことができる。
【００６２】
１≦Ｖ／ＤＦ≦１０であるから、平均径ＤＦが０．１０μｍ以上５．００μｍ以下の範囲内のファイバ１１が形成され、空隙率が９０％以上であり、平均孔径ＤＡが０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であり、孔径の標準偏差が１．５μｍ以下に抑えられた不織布１０が得られる。具体的には、１≦Ｖ／ＤＦであることにより、Ｖ／ＤＦ＜１の場合と比べて、紡糸ジェット６９が細くなり、そのため溶媒２６が十分に蒸発し、平均径ＤＦが上記範囲内のファイバ１１となって支持体２８に到達する。その結果、ファイバ１１は、支持体２８上において、互いに非接着の状態、あるいは接着してもその接着力が極めて小さい状態で堆積する。その結果、空隙率が９０％以上であり、平均孔径ＤＡが０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であり、孔径の標準偏差が１．５μｍ以下に抑えられた不織布１０となる。Ｖ／ＤＦ≦１０であることにより、１０＜Ｖ／ＤＦの場合と比べて、紡糸ジェット６９は、ビーズ（微小球）にならずにファイバ１１を確実に形成し、捕集される。ビーズが形成されないから、ビーズが支持体２８上の不織布１０の空隙１３を埋めてしまうこともない。その結果、空隙率は確実に９０％以上になる。
【００６３】
紡糸空間は、１０％以上３０％以下の湿度に調整されているから、支持体２８上のファイバ１１の含水率が確実に３．０％以上になり、また、１０％より大きくならない。支持体２８上のファイバ１１の含水率が３．０％以上であることにより、３．０％未満である場合に比べて、以降生成した紡糸ジェット６９はより確実に、ファイバ１１として支持体２８上に集積し、堆積する。これは、支持体上３７に捕集されたファイバ１１が含有する水分によって電荷を逃がすアースの機能を担うようになり、そのため、以降紡糸空間で生成した紡糸ジェット６９は周辺への飛散が抑制された状態で支持体２８へ向かい、ファイバ１１となって到達するからと考えられる。また、ファイバ１１の含水率が３．０％以上であることにより、１≦Ｖ／ＦＤ≦１０であることと相まって、不織布１０は、より確実に、９０％以上の空隙率で製造される。含水率が１０％以下であることにより、１０％よりも大きい場合に比べて、吸湿したファイバ１１が自重によって変形することが抑えられ、空隙が高く維持されやすい。
【００６４】
沸点が９０℃以下である溶媒２６を用いることにより、沸点が９０℃よりも高い溶媒２６を用いた場合に比べて、紡糸ジェット６９から溶媒２６がより蒸発しやすく、かつ過度な蒸発が抑制される。また、溶媒２６として有機溶媒を用いることにより、例えば水を用いた場合に比べて、紡糸ジェット６９は湿度が調整されている紡糸空間を通過する間に、適度な量の溶媒２６を蒸発し、かつ、紡糸空間と水分のバランスを保つ。その結果、ファイバ１１の乾燥の度合いと含水率とのバランスがとりやすい。
【００６５】
ファイバ１１はふわふわ感がある不織布１０を形成し、支持体２８とともに支持体巻取部５８に送られる。不織布１０は、支持体２８と重なった状態で巻芯６８に巻かれる。巻芯６８は巻取軸６７から取り外された後に、支持体２８から不織布１０が分離される。このようにして得られた不織布１０は長尺であるが、この後、例えば所望のサイズに切断してもよい。
【００６６】
この例では、コレクタ５２として循環移動するベルトを用いたが、コレクタはベルトに限定されない。例えば、コレクタは固定式の平板であってもよいし、円筒状の回転体としてもよい。平板や円筒体からなるコレクタの場合にも、不織布１０をコレクタから容易に分離することができるように支持体２８を用いることが好ましい。なお、回転体を用いる場合には、回転体の周面にファイバからなる筒状のシート材が形成されるため、紡糸後に回転体から筒状のシート材を抜き取り、所望の大きさ及び形状にカットすればよい。
【００６７】
上記の例では、先端開口を下向きにした姿勢でノズル２７を配し、ノズル２７の下にコレクタ５２を配しており、これにより、溶液２５を下向きに吐出している。ただし、溶液２５の吐出の方向はこの例に限られない。例えば、先端開口を上向きにした姿勢でノズル２７を配し、かつ、コレクタ５２をノズル２７の上に配することにより、溶液２５を上向きに吐出してもよい。
【実施例】
【００６８】
［実施例１］〜［実施例８］
不織布製造設備２０を用いて、表１に示す各条件で不織布１０を製造し、実施例１〜８とした。製造した不織布１０の厚みは、前述の通り４０００μｍである。用いたファイバ材は、表１の「ファイバ材」欄に記載している。【００６９】
溶媒２６は、第１化合物２６ａと第２化合物２６ｂとの混合物とした。用いた第１化合物２６ａと第２化合物２６ｂとは、表１に示す。表１において「ＤＭＣ」はジクロロメタン、「ＭｅＯＨ」はメタノール、「ＮＭＰ」はＮ−メチルピロリドンである。表１の「第１化合物と第２化合物との質量割合」欄は、（第１化合物の質量）：（第２化合物の質量）を示しており、例えば、「８７：１３」とは、（第１化合物の質量）：（第２化合物の質量）＝８７：１３であることを意味する。表１の「含水率」は、支持体２８上に集積されたファイバ１１の含水率である。表１の「孔径の標準偏差」欄においては、小数点以下２桁で求めた値を四捨五入した結果が０．０になる場合には、「＜０．１」と記載する。【００７０】
得られた不織布１０を２本の指で繰り返し押す動作をした場合の弾力感であるふわふわ感は、下記の圧縮率の評価と対応していた。具体的には、ふわふわ感がより感じられるほど、圧縮比が高かった。そこで、圧縮率をふわふわ感の評価として実施した。【００７１】
圧縮率は以下の方法で評価した。まず、不織布１０から１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズをサンプルとして切り出した。このサンプルを、第１表面１０Ａを上向きした状態で静置し、第１表面１０Ａに質量８００ｇの重りを載せ、載せた状態のサンプルの厚みをノギスで測定した。いずれのサンプルも、重りを外した場合には、第１表面１０Ａが元の高さに戻り、形が復元した。重りを載せる前の厚み（４０００μｍ）を載せた状態の厚みで除算した値を圧縮比とした。圧縮比は表１に示す。【００７２】
【表１】
2019187827.tif 000003
【００７３】
さらに、実施例１で得られた不織布１０を使用し、遺伝子検査を行った。具体的には、実施例１で得られた不織布１０によりヒト全血をろ過した後、不織布１０上に残った白血球細胞を使用し、特許４０５８５０８号公報の明細書段落［００５７］〜［００６１］に記載される方法に従って遺伝子検査を行った。その結果、特許４０５８５０８号公報に記載される実施例と同様の結果が得られた。【００７４】
［比較例１］〜［比較例２］
表１に示す条件で不織布を製造し、比較例１〜２とした。【００７５】
実施例と同様の方法及び基準で、圧縮比をふわふわ感として評価した。評価結果は表１に示す。
【符号の説明】
【００７６】
１０    不織布
１０Ａ  第１表面
１１    ファイバ
１３    空隙
１５    セルロース系ポリマー
２０    不織布製造設備
２１    溶液調製部
２２    不織布製造装置
２５    溶液
２６    溶媒
２６ａ  第１化合物
２６ｂ  第２化合物
２７ａ〜２７ｃ  ノズル
２８    支持体
３３ａ〜３３ｃ  配管
３８    ポンプ
４１    保持部材
４２    ノズルユニット
４５    チャンバ
４５ａ  湿度調整機構
５０    集積部
５１    電源
５２    コレクタ
５３    テイラーコーン
５６    コレクタ回転部
５７    支持体供給部
５７ａ  送出軸
５８    支持体巻取部
６０    モータ
６１，６２    ローラ
６３    支持体ロール
６４    巻芯
６７    巻取軸
６８    巻芯
６９    紡糸ジェット
Ｄ１  径
Ｌ    距離
【図１】
2019187827.tif 000004
【図２】
2019187827.tif 000005
【図３】
2019187827.tif 000006
【図４】
2019187827.tif 000007
【国際調査報告】
2019187827.tif 000008
2019187827.tif 000009
2019187827.tif 000010
2019187827.tif 000011