不織布の製造方法
【課題】 バインダーを使用していないにもかかわらず、繊維同士の結合力を高め、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布の製造方法を提供すること。
【解決手段】 本発明の不織布の製造方法は、静電紡糸法により紡糸した繊維を直接捕集して形成した繊維ウエブに、前記繊維を溶解可能な溶媒Ａと、前記繊維を溶解不可能で、前記溶媒Ａと混合可能、かつ前記溶媒Ａよりも沸点の低い溶媒Ｂとの混合溶媒を付与した後、加熱することによって、前記混合溶媒を除去する方法である。
【解決手段】 本発明の不織布の製造方法は、静電紡糸法により紡糸した繊維を直接捕集して形成した繊維ウエブに、前記繊維を溶解可能な溶媒Ａと、前記繊維を溶解不可能で、前記溶媒Ａと混合可能、かつ前記溶媒Ａよりも沸点の低い溶媒Ｂとの混合溶媒を付与した後、加熱することによって、前記混合溶媒を除去する方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は不織布の製造方法に関する。より具体的には、静電紡糸法により製造した繊維を含む不織布の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
不織布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、担持性能、或いは柔軟性など、様々な性能に優れているため、不織布を構成する繊維の繊維径を小さくするのが好ましい。このような繊維径の小さい繊維からなる不織布の製造方法として、紡糸原液を紡糸空間へ供給するとともに、供給した紡糸原液に電界を作用させて紡糸原液を繊維化し、延伸して繊維径の小さい繊維とした後に直接捕集して不織布とする、いわゆる静電紡糸法が知られている。
【０００３】
このような静電紡糸法によれば、平均繊維径が１μｍ以下の非常に細い繊維からなる不織布を製造することができるが、繊維同士の結合力が弱いため、取り扱い時に層間剥離するなど毛羽立ちやすく、また、液体中に浸漬した後に引き上げると、シート状の不織布が束状集合体になるなど形態安定性の悪いものであった。そのため、形態安定性を付与する一般的な方法として、バインダーにより繊維同士を接着する方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５２４７３９号公報（段落番号００５５、００６９、図１３など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バインダーにより繊維同士を接着すると、バインダーが皮膜を形成してしまい、表面積が減ることによって液体保持性能、担持性能、払拭性能或いは通気性が悪くなり、静電紡糸不織布が本来有する性能を低下させてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、バインダーを使用していないにもかかわらず、繊維同士の結合力を高め、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布の製造方法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】
【０００７】
本発明の請求項１にかかる発明は、「静電紡糸法により紡糸した繊維を含む繊維ウエブに、前記繊維を溶解可能な溶媒Ａと、前記繊維を溶解不可能で、前記溶媒Ａと混合可能、かつ前記溶媒Ａよりも沸点の低い溶媒Ｂとの混合溶媒を付与した後、加熱することによって、前記混合溶媒を除去することを特徴とする不織布の製造方法。」である。
【０００８】
本発明の請求項２にかかる発明は、「静電紡糸法により紡糸した繊維を直接捕集して形成した繊維ウエブからなることを特徴とする、請求項１記載の不織布の製造方法。」である。
【０００９】
本発明の請求項３にかかる発明は、「溶媒Ａの濃度が１〜２５ｍａｓｓ％であることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の不織布の製造方法。」である。
【００１０】
本発明の請求項４にかかる発明は、「混合溶媒の付与量が繊維ウエブの質量の３〜１５倍量であることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の不織布の製造方法。」である。
【００１１】
本発明の請求項５にかかる発明は、「混合溶媒を除去した後に加圧することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の不織布の製造方法。」である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１にかかる発明は、繊維を溶解可能な溶媒Ａと、前記繊維を溶解不可能で、前記溶媒Ａと混合可能、かつ前記溶媒Ａよりも沸点の低い溶媒Ｂとの混合溶媒を付与し、加熱して混合溶媒を除去することによって、繊維を溶解させて消失させることなく、適度に繊維を溶解させて接着することができるため、バインダーを使用していないにもかかわらず、繊維同士が強固に結合し、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造することができる。
【００１３】
本発明の請求項２にかかる発明は、静電紡糸法により紡糸した繊維を直接捕集して形成した繊維ウエブは連続繊維から構成されているため、更に毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造することができる。
【００１４】
本発明の請求項３にかかる発明は、溶媒Ａの濃度が１〜２５ｍａｓｓ％であることによって、繊維を溶解させ過ぎることなく繊維を溶解させて結合し、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造しやすい。
【００１５】
本発明の請求項４にかかる発明は、混合溶媒の付与量が繊維ウエブの質量の３〜１５倍量であることによって、繊維を溶解させ過ぎることなく繊維を溶解させて結合し、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造しやすい。
【００１６】
本発明の請求項５にかかる発明は、混合溶媒を除去した後に加圧しているため、更に毛羽立ちにくく、形態安定性に優れており、しかも平滑な表面をもつ不織布を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の不織布の製造方法においては、まず、静電紡糸法により紡糸した繊維（以下、「静電紡糸繊維」と表記することがある）を含む繊維ウエブを形成する。このように、本発明の繊維ウエブは静電紡糸法により紡糸した細い繊維を含むため、分離性能、液体保持性能、払拭性能、隠蔽性能、絶縁性能、担持性能、或いは柔軟性など、様々な性能に優れる不織布を製造することができる。そのため、静電紡糸繊維を５０ｍａｓｓ％以上含んでいるのが好ましく、７０ｍａｓｓ％以上含んでいるのがより好ましく、９０ｍａｓｓ％以上含んでいるのが更に好ましく、静電紡糸繊維のみからなるのが最も好ましい。なお、繊維ウエブを構成できる静電紡糸繊維以外の繊維としては、特に限定するものではなく、従来公知の再生繊維、半合成繊維、合成繊維、無機繊維、植物繊維、或いは動物繊維を挙げることができ、後述の溶媒Ａに溶解可能であっても、溶解不可能であっても良い。溶媒Ａに溶解可能であれば、静電紡糸繊維と一緒に若干溶解して、結合作用を奏する。
【００１８】
この繊維ウエブを構成する静電紡糸繊維は不織布の使用用途等によって異なり、特に限定するものではないが、例えば、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、ポリグリコール酸、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンなどの有機材料を挙げることができる。
【００１９】
この静電紡糸法による紡糸方法は従来から公知の方法であり、ノズル等の紡糸原液供給部から紡糸空間へ供給した紡糸原液に対して電界を作用させることにより、紡糸原液を延伸し、繊維化する方法である。
【００２０】
なお、紡糸原液は静電紡糸繊維構成材料を溶媒に溶解させたものである。静電紡糸繊維構成材料は前述の通りであり、溶媒は静電紡糸繊維構成材料によって異なり、特に限定するものではないが、例えば、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、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、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、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、ピリジン、トリクロロエタン、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、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、アセトニトリルなどを挙げることができる。これら例示以外の溶媒も使用可能であり、例示以外の溶媒も含めて、２種以上の溶媒を用いた混合溶媒も使用することができる。
【００２１】
このような静電紡糸法によれば、平均繊維径が１μｍ以下、好ましくは０．８μｍ以下、より好ましくは０．６μｍ以下、更に好ましくは０．４μｍ以下、更に好ましくは０．３μｍ以下の繊維を紡糸することができる。なお、平均繊維径の下限値は特に限定するものではないが、０．０１μｍ以上であるのが好ましい。この「平均繊維径」は５０本の繊維の繊維径の算術平均値をいい、「繊維径」は繊維の電子顕微鏡写真を基に計測して得られる値をいう。また、静電紡糸法により得られる繊維は通常、連続繊維であるが、紡糸後に切断したり、間欠的に紡糸原液を紡糸空間へ供給することによって、不連続繊維とすることもできる。これらの中でも連続繊維であると、繊維の自由度が低く、毛羽立ちにくい不織布を製造しやすいため、より好ましい。
【００２２】
本発明の繊維ウエブは上述のような静電紡糸繊維を含むものであるが、例えば、静電紡糸した繊維を直接捕集することによって形成できるし、不連続である静電紡糸繊維を抄紙することによっても形成できる。これらの中でも、静電紡糸した繊維を直接捕集することによって形成した繊維ウエブは連続繊維から構成されており、既にある程度繊維同士が結合した状態にあり、不織布製造工程上、取り扱いやすいため、好適である。
【００２３】
この好適である静電紡糸した繊維を直接捕集して繊維ウエブを形成する場合、繊維分散ムラが小さいように、また、ある程度の幅と長さをもった不織布を製造できるように、特開２００６−１１２０２３号公報に開示の方法により行うのが好ましい。つまり、ノズル等の紡糸原液供給部を捕集体の幅方向に直線的に移動（特には長円状に移動）させながら、紡糸原液を供給するのが好ましい。このように直線的に移動させると、紡糸原液供給部の移動速度を一定にできるため、繊維分散ムラの小さい不織布を製造しやすい。
【００２４】
次いで、前述のような繊維ウエブに、静電紡糸繊維を溶解可能な溶媒Ａと、静電紡糸繊維を溶解不可能で、前記溶媒Ａと混合可能、かつ前記溶媒Ａよりも沸点の低い溶媒Ｂとの混合溶媒を付与する。この混合溶媒における溶媒Ａは静電紡糸繊維を若干溶解させて繊維同士を結合させる作用を奏し、溶媒Ｂは静電紡糸繊維を溶解させて消滅させてしまわないように静電紡糸繊維を溶解不可能であり、溶媒Ａを繊維ウエブ全体に均一に付与できるように溶媒Ａと混合可能であり、しかも溶媒Ａによる結合作用を発揮できるように、溶媒Ａよりも沸点の低いものである。好ましくは、溶媒Ａによる結合作用が生じやすいように、溶媒Ｂの沸点は溶媒Ａの沸点よりも１０℃以上低いのが好ましく、３０℃以上低いのがより好ましい。なお、溶媒Ｂの沸点の下限は特に限定するものではないが、室温では容易に揮発しないように、５０℃以上であるのが好ましい。
【００２５】
なお、「静電紡糸繊維を溶解可能」とは、静電紡糸繊維又は静電紡糸繊維構成材料を室温下、溶媒に浸漬し、１ｍａｓｓ％以上の濃度の溶解液を作製できることを意味し、「静電紡糸繊維を溶解不可能」とは、静電紡糸繊維又は静電紡糸繊維構成材料を室温下、１時間溶媒に浸漬した時の質量減少率が１ｍａｓｓ％未満であることを意味し、「溶媒Ａと混合可能」とは、溶媒Ａと溶媒Ｂとを任意の比率で攪拌混合した混合溶媒を放置しても２層に分離しないことを意味し、「沸点」はＪＩＳ Ｋ５６０１−２−３により得られる値をいう。
【００２６】
本発明における混合溶媒は静電紡糸繊維によって異なるため、特に限定するものではないが、例えば、静電紡糸繊維がポリアクリロニトリルからなる場合には、溶媒Ａと溶媒Ｂの組み合わせがＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドと水の混合溶媒、静電紡糸繊維がポリエーテルスルホンからなる場合には、溶媒Ａと溶媒Ｂの組み合わせがＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドとイソプロピルアルコールの混合溶媒、静電紡糸繊維がポリビニルアルコールからなる場合には、溶媒Ａと溶媒Ｂの組み合わせが水とイソプロピルアルコールの混合溶媒、を挙げることができる。
【００２７】
なお、この混合溶媒においては、溶媒Ａの濃度が１〜２５ｍａｓｓ％であるのが好ましい。溶媒Ａの濃度が１ｍａｓｓ％未満では静電紡糸繊維を若干溶解させて繊維同士を結合させることが困難になる傾向があるためで、３ｍａｓｓ％以上であるのが好ましく、５ｍａｓｓ％以上であるのがより好ましい。他方、２５ｍａｓｓ％を超えると、溶媒Ａによって静電紡糸繊維を溶解させ過ぎてしまい、静電紡糸繊維を消失させてしまう傾向があり、また、溶媒Ａの揮発と溶媒Ｂの揮発の時間差が大きくなり、結合ムラが発生しやすくなる傾向があるためで、２２ｍａｓｓ％以下であるのが好ましく、２０ｍａｓｓ％以下であるのがより好ましい。
【００２８】
このような混合溶媒を繊維ウエブに付与するが、その付与量は繊維ウエブの質量の３〜１５倍量であるのが好ましい。３倍量よりも少ないと、繊維ウエブに対して混合溶媒を均一に付与するのが困難になり、結合ムラが発生しやすくなる傾向があるためで、４倍量以上であるのが好ましく、５倍量以上であるのがより好ましい。他方、１５倍量よりも多いと、繊維ウエブを加熱して混合溶媒を除去する際に、均一に乾燥させることが困難となり、結合ムラが生じやすい傾向があるためで、１２倍量以下であるのが好ましく、１０倍量以下であるのがより好ましい。
【００２９】
なお、混合溶媒の繊維ウエブへの付与方法は特に限定するものではないが、例えば、混合溶媒浴中に繊維ウエブを浸漬する方法、混合溶媒を繊維ウエブに散布する方法、混合溶媒を繊維ウエブに塗布する方法、などを挙げることができる。これらの中でも、繊維ウエブ全体に対して混合溶媒を均一に付与できる、浸漬する方法により付与するのが好ましい。なお、静電紡糸繊維によっては、混合溶媒を繊維ウエブに付与した時に、溶媒Ａが静電紡糸繊維内部に浸透し、付与時に静電紡糸繊維が変形したり、後述の加熱時に溶解しやすいため、付与に要する時間（例えば、浸漬時間）は１分以内であるのが好ましい。
【００３０】
そして、前述の混合溶媒を付与した繊維ウエブを加熱し、混合溶媒を除去することによって、不織布を製造することができる。このように加熱すると、まず、混合溶媒中の沸点のより低い溶媒Ｂが蒸発する。この溶媒Ｂの蒸発に伴って、溶媒Ａは繊維ウエブを構成する静電紡糸繊維同士の交差点に凝集しやすくなる。そのため、溶媒Ａによって静電紡糸繊維が若干溶解するのと同時に溶媒Ａが蒸発するため、過度に静電紡糸繊維を溶解させることなく、若干溶解した静電紡糸繊維構成材料によって、繊維同士の交差点が結合する。そのため、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造することができる。また、繊維同士の交差点が結合することによって、引張り強さが強くなり、伸度も小さくなるなど、各種機械的特性が向上する。
【００３１】
このように不織布を製造するには、混合溶媒を付与した繊維ウエブを溶媒Ａの沸点よりも高い温度で加熱すれば良い。例えば、溶媒Ｂの沸点よりも低い温度から連続的に又は段階的に溶媒Ａの沸点よりも高い温度まで昇温させることができるし、直接溶媒Ａの沸点よりも高い温度で加熱することもできる。連続的な昇温による加熱は、例えば、オーブンにより実施することができ、段階的な昇温による加熱は、例えば、温度の異なる２本以上の加熱ロールと接触させることにより実施することができ、直接溶媒Ａの沸点よりも高い温度での加熱は、例えば、オーブン、加熱ロールにより実施することができる。
【００３２】
なお、前述の通り、静電紡糸繊維によっては、溶媒Ａが静電紡糸繊維内部に浸透し、加熱時に溶解しやすいため、混合溶媒の繊維ウエブへの付与開始から加熱による混合溶媒の除去完了までに要する時間は、２５分以内であるのが好ましい。
【００３３】
以上のように、混合溶媒を除去することによって、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造できるが、続いて、加圧することによって、更に毛羽立ちにくく、形態安定性に優れており、しかも平滑な表面をもつ不織布を製造できる。また、不織布の空隙率（見掛密度）を調節することができる。この加圧は、例えば、油圧プレス機や、片側に樹脂ロールを使用したカレンダーを用いて実施することができる。なお、加圧は不織布の目付、厚さ、所望空隙率、静電紡糸繊維の種類等によって異なるため、特に限定するものではないが、例えば、カレンダーを用いて加圧する場合には、１０００Ｎ／ｃｍ以下の線圧であるのが好ましい。また、加圧時に加熱しても良いし、加熱しなくても良く、特に限定するものではない。
【００３４】
このようにして製造される不織布はバインダーを使用していないため、静電紡糸繊維を含んでいることによる各種性能を発揮できる、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる後加工しやすいものであり、しかも引張り強さや伸度などの各種機械的特性が改善されたものである。そのため、各種用途に適合する不織布を製造できる。例えば、液体、気体、又はマスク用濾過材、電気化学素子用セパレータ（例えば、アルカリ電池用セパレータ、リチウム電池用セパレータ、電気二重層キャパシタ用セパレータ、電解コンデンサ用セパレータなど）、ワイパー、電解質膜用材料、人工皮膚用材料、ナノカプセル用材料などに使用できる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。なお、「引張り強さ」及び「伸度」はインストロン型引っ張り試験機を用い、幅１５ｍｍに切断した静電紡糸不織布をチャック間距離５０ｍｍ、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎの条件下で測定した、たて方向における最大点での値である。
【００３６】
（実施例１ａ〜１ｅ）
（１）紡糸原液の調製；
重量平均分子量５０万のポリアクリロニトリルを、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（沸点：１５３℃）に濃度１０．５ｍａｓｓ％となるように溶解させた紡糸原液（粘度：１２００ｍＰａ・ｓ）を用意した。
【００３７】
（２）繊維ウエブの製造装置の準備；
図１〜図３に示すような製造装置を用意した。つまり、１７本のノズル群２１〜２１７（それぞれ内径が０．４ｍｍのステンレススチール製針状ノズル）をピッチ５０ｍｍで、チェーン状支持体６ｃにそれぞれ固定し、この支持体６ｃを第１スプロケット６ａと第２スプロケット６ｂとの間に橋渡し、ノズル群２１〜２１７を長円状（長径：５００ｍｍ、短径：１００ｍｍ）に配置した。更に、第１スプロケット６ａに駆動モーター６を取り付けた。
【００３８】
次いで、ポリエチレン製容器１にマイクロポンプ３（マイクロポンプ社製；マイクロポンプＦＣ−５１３ ポンプヘッド：１８８ １ｒｐｍ＝０．０１７ｍＬタイプ；コントローラ部＝株式会社中央理化製）を接続するとともに、パーフルオロアルコキシ樹脂製チューブ１ａを接続し、このチューブ１ａをノズル２１にロータリージョイントを介して接続した。次いで、このノズル２１と隣接するノズル２２とを前記と同様のチューブ１ａで接続し、紡糸原液がノズル２１を介してノズル２２へ供給できるようにした。同様に、ノズル２２とノズル２３、ノズル２３とノズル２４と順番にチューブ１ａで接続して、ノズル２１７まで紡糸原液を供給することができるようにした。
【００３９】
次いで、ガラスクロスにポリテトラフルオロエチレン及び導電性粒子を含浸し、焼成したベルト状捕集体５（幅：８００ｍｍ）をアースして、前記ノズル群２１〜２１７の直下に設置した。次いで、マイクロポンプ３のギアポンプヘッドに高電圧電源４を接続するとともに、前記ノズル群２１〜２１７の先端が、上方から下方に向かってベルト状捕集体５の方向に向いており、しかもノズル群２１〜２１７のエンドレス軌道の長径方向がベルト状捕集体５の幅方向（移動方向に対する直交方向）と一致するように、ノズル群２１〜２１７を配置した。なお、ノズル群２１〜２１７のノズルの先端とベルト状捕集体５の捕集表面との距離は４０ｍｍとした。
【００４０】
次に、前記ノズル群２１〜２１７及びベルト状捕集体５を塩化ビニル製直方体紡糸容器８（幅：１２００ｍｍ、高さ：２０００ｍｍ、奥行き：２４００ｍｍ）の中央部に配置した。なお、直方体紡糸容器８の内側には、上壁面から８００ｍｍ下方側の位置に整流板９ａを上壁面と平行に配置した。また、ベルト状捕集体５の移動方向端部に、ベルト状捕集体５に従動して繊維ウエブを巻き取ることができるように、紙管７（直径：８０ｍｍ、長さ：８００ｍｍ）を設置した。
【００４１】
そして、直方体紡糸容器８の上壁面に温湿度調整機能を備えた送風機９（ＰＡＵ−１４００ＨＤＲ、（株）アピステ）を接続するとともに、直方体紡糸容器８の下壁面に排気ファン１０を接続した。
【００４２】
（３）静電紡糸不織布の製造；
前記紡糸原液を前記容器１に入れ、前記マイクロポンプを用いて紡糸原液を、ノズル２１を介してノズル群２１〜２１７へ供給し、ノズル群２１〜２１７を１８０ｍｍ／ｓｅｃ．の一定速度で移動させながら、各ノズルから紡糸原液を吐出（１本あたりの吐出量：１ｇ／時間）し、また、前記ベルト状捕集体５を一定速度（表面速度：３ｃｍ／分）で移動させながら、前記高電圧電源４から紡糸原液に＋７ｋＶの電圧を印加して、吐出した紡糸原液に電界を作用させて繊維化し、前記ベルト状捕集体５上に集積させて、連続繊維からなる繊維ウエブを製造し、紙管７で巻き取った。なお、繊維ウエブを製造する際には、送風機９から温度２６℃、相対湿度２３％の調湿エアを５ｍ３／分で供給するとともに、排気口から出てくる気体を排気ファン１０で排気した。
【００４３】
次に、紙管７から繊維ウエブを巻出し、長さ４０ｃｍ、幅３０ｃｍのアルミニウム製フレームに貼り付け、温度１６０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行うことにより、静電紡糸繊維中に残留する溶媒を除去し、目付１０ｇ／ｍ２の繊維ウエブを形成した。
【００４４】
次に、溶媒ＡとしてＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（沸点：１５３℃）、溶媒Ｂとして水（沸点：１００℃）を使用し、溶媒Ａの濃度が１０ｍａｓｓ％の混合溶媒を調製した。
【００４５】
そして、この混合溶媒浴中に前記フレームで固定した繊維ウエブを５秒間浸漬した後に引き上げ、一対のロールで混合溶媒を絞ることによって、繊維ウエブ質量の３倍量（実施例１ａ）、５倍量（実施例１ｂ）、７倍量（実施例１ｃ）、１０倍量（実施例１ｄ）、１５倍量（実施例１ｅ）の混合溶媒を前記繊維ウエブに付与した。続いて、この混合溶媒含有繊維ウエブを温度１６０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行い（混合溶媒浴への浸漬開始から熱処理完了までの時間：１３分）、フレームを外して、不織布を製造した。これら不織布の物性は表１に示す通りであった。
【００４６】
【表１】
＃１：不織布を指で軽く擦った時の繊維の脱落及び／又は層間剥離の有無
＃２：不織布を水浴中に浸漬し、引き上げた時の皺の発生の有無
＃３：目視による不織布の結合ムラの有無（結合の程度の違いによる透明度のムラを観察）
【００４７】
この表１から、混合溶媒の付与量が繊維ウエブの質量の３〜１５倍量、特に５〜１０倍量であると、繊維を溶解させて消失させることなく、適度に繊維を溶解させて接着することができるため、バインダーを使用していないにもかかわらず、繊維同士が強固に結合し、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造できることが分かった。
【００４８】
（実施例２ａ〜２ｃ、比較例１）
溶媒Ａの濃度を０％（比較例１）、５ｍａｓｓ％（実施例２ａ）、１０ｍａｓｓ％（実施例１ｂ）、２０ｍａｓｓ％（実施例２ｂ）、２５ｍａｓｓ％（実施例２ｃ）とし、混合溶媒の付与量を５倍としたこと以外は、実施例１ａ〜１ｅと全く同様にして、不織布を製造した。これら不織布の物性は表２に示す通りであった。
【００４９】
【表２】
＃１：不織布を指で軽く擦った時の繊維の脱落及び／又は層間剥離の有無
＃２：不織布を水浴中に浸漬し、引き上げた時の皺の発生の有無
＃３：目視による不織布の結合ムラの有無（結合の程度の違いによる透明度のムラを観察）
【００５０】
この表２から、混合溶媒における溶媒Ａの濃度が１〜２５ｍａｓｓ％、特に５〜２０ｍａｓｓ％であると、繊維を溶解させて消失させることなく、適度に繊維を溶解させて接着することができるため、バインダーを使用していないにもかかわらず、繊維同士が強固に結合し、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造できることが分かった。
【００５１】
（実施例３）
ポリエーテルスルホン樹脂を、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（沸点１６５℃）に濃度２５ｍａｓｓ％となるように溶解させた紡糸原液（粘度：１２００ｍＰａ・ｓ）を、実施例１ａ〜１ｅと同様の装置を用いて紡糸し、直接捕集して、静電紡糸連続繊維からなる繊維ウエブを作製した。
【００５２】
次に、紙管７から繊維ウエブを巻出し、長さ４０ｃｍ、幅３０ｃｍのアルミ製フレームに貼り付け、１７０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行うことにより、静電紡糸連続繊維中に残留する溶媒を除去し、目付５ｇ／ｍ２の繊維ウエブを形成した。
【００５３】
次に、溶媒ＡとしてＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、溶媒Ｂとしてイソプロピルアルコール（沸点：８２．４℃）を使用し、溶媒Ａの濃度が３ｍａｓｓ％の混合溶媒を調製した。
【００５４】
そして、この混合溶媒浴中に前記フレームで固定した繊維ウエブを５秒間浸漬した後に引き上げ、一対のロールで混合溶媒を絞ることによって、繊維ウエブ質量の５倍量の混合溶媒を前記繊維ウエブに付与した。続いて、この混合溶媒含有繊維ウエブを温度１６０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行い（混合溶媒浴への浸漬開始から熱処理完了までの時間：１３分）、フレームを外して、平均繊維径が０．４μｍの静電紡糸連続繊維のみからなる不織布（目付：５ｇ／ｍ２、厚さ：２５μｍ、たて方向の引っ張り強さ：１．６Ｎ／１５ｍｍ幅、たて方向の伸度：５６％）を製造した。この不織布を指で軽く擦ったが、繊維の脱落・剥離は見られなかった。また、不織布をイソプロピルアルコール浴中に浸漬し、引き上げたが、束状集合体になるなど皺になることなく、取り扱うことが可能であった。
【００５５】
（実施例４）
ポリビニルアルコール樹脂（完全けん化重合度１０００）を、水（沸点：１００℃）に濃度１５ｍａｓｓ％となるように溶解させた紡糸原液（粘度：１５００ｍＰａ・ｓ）を、実施例１ａ〜１ｅと同様の装置を用いて紡糸し、直接捕集して、静電紡糸連続繊維からなる繊維ウエブを作製した。
【００５６】
次に、紙管７から繊維ウエブを巻出し、長さ４０ｃｍ、幅３０ｃｍのアルミ製フレームに貼り付け、１８０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行うことにより、静電紡糸連続繊維中に残留する溶媒を除去するとともに、結晶化を行い、目付３ｇ／ｍ２の繊維ウエブを形成した。
【００５７】
次に、溶媒Ａとして水、溶媒Ｂとしてイソプロピルアルコール（沸点：８２．４℃）を使用し、溶媒Ａの濃度が２ｍａｓｓ％の混合溶媒を調製した。
【００５８】
そして、この混合溶媒浴中に前記フレームで固定した繊維ウエブを５秒間浸漬した後に引き上げ、一対のロールで混合溶媒を絞ることによって、繊維ウエブ質量の５倍量の混合溶媒を前記繊維ウエブに付与した。続いて、この混合溶媒含有繊維ウエブを温度８０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行った後、続いて１８０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行い（混合溶媒浴への浸漬開始から熱処理完了までの時間：２３分）、フレームを外して、平均繊維径が０．２５μｍの静電紡糸連続繊維のみからなる不織布（目付：３ｇ／ｍ２、厚さ：１３μｍ、たて方向の引っ張り強さ：１．６Ｎ／１５ｍｍ幅、たて方向の伸度：５１％）を製造した。この不織布を指で軽く擦ったが、繊維の脱落・剥離は見られなかった。また、不織布をイソプロピルアルコール浴中に浸漬し、引き上げたが、束状集合体になるなど皺になることなく、取り扱うことが可能であった。
【００５９】
（比較例２）
実施例１ａ〜１ｅの温度１６０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行い、静電紡糸繊維中に残留する溶媒を除去した繊維ウエブ（混合溶媒の付与なし、目付：１０ｇ／ｍ２、厚さ：５２μｍ、たて方向の引っ張り強さ：６．３Ｎ／１５ｍｍ幅、たて方向の伸度：４３％）を不織布とした。この不織布を指で軽く擦ると、繊維の脱落・剥離が見られ、また、不織布を水浴中に浸漬し、引き上げたところ、不織布にハリがなく、束状集合体になるなど皺になり、取り扱うことが困難であった。
【００６０】
（比較例３）
実施例３の温度１７０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行い、静電紡糸繊維中に残留する溶媒を除去した繊維ウエブ（混合溶媒の付与なし、目付：５ｇ／ｍ２、厚さ：３１μｍ、たて方向の引っ張り強さ：０．７Ｎ／１５ｍｍ幅、たて方向の伸度：４６％）を不織布とした。この不織布を指で軽く擦ると、繊維の脱落・剥離が見られ、また、不織布をイソプロピルアルコール浴中に浸漬し、引き上げたところ、不織布にハリがなく、束状集合体になるなど皺になり、取り扱うことが困難であった。
【００６１】
（比較例４）
溶媒Ａの濃度を０ｍａｓｓ％、つまり溶媒Ｂであるイソプロピルアルコールのみに浸漬したこと以外は、実施例３と全く同様にして、不織布（目付：５ｇ／ｍ２、厚さ：２９μｍ、たて方向の引っ張り強さ：０．８Ｎ／１５ｍｍ幅、たて方向の伸度：４４％）を製造した。この不織布を指で軽く擦ると、繊維の脱落・剥離が見られ、また、不織布を水浴中に浸漬し、引き上げたところ、不織布にハリがなく、束状集合体になるなど皺になり、取り扱うことが非常に困難であった。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施例における繊維ウエブ製造装置の模式的平面図
【図２】図１の製造装置を矢印Ａの方向から見た模式的断面図
【図３】図１の製造装置を矢印Ｂの方向から見た模式的断面図
【符号の説明】
【００６３】
１：容器
１ａ：チューブ
２１〜２１７：ノズル群
３：マイクロポンプ
４：高電圧電源
５：ベルト状捕集体
６：駆動モーター
６ａ：第１スプロケット
６ｂ：第２スプロケット
６ｃ：チェーン状支持体
７：紙管
８：直方体紡糸容器
９：送風機
９ａ：整流板
１０：排気ファン
【技術分野】
【０００１】
本発明は不織布の製造方法に関する。より具体的には、静電紡糸法により製造した繊維を含む不織布の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
不織布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、担持性能、或いは柔軟性など、様々な性能に優れているため、不織布を構成する繊維の繊維径を小さくするのが好ましい。このような繊維径の小さい繊維からなる不織布の製造方法として、紡糸原液を紡糸空間へ供給するとともに、供給した紡糸原液に電界を作用させて紡糸原液を繊維化し、延伸して繊維径の小さい繊維とした後に直接捕集して不織布とする、いわゆる静電紡糸法が知られている。
【０００３】
このような静電紡糸法によれば、平均繊維径が１μｍ以下の非常に細い繊維からなる不織布を製造することができるが、繊維同士の結合力が弱いため、取り扱い時に層間剥離するなど毛羽立ちやすく、また、液体中に浸漬した後に引き上げると、シート状の不織布が束状集合体になるなど形態安定性の悪いものであった。そのため、形態安定性を付与する一般的な方法として、バインダーにより繊維同士を接着する方法が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５２４７３９号公報（段落番号００５５、００６９、図１３など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バインダーにより繊維同士を接着すると、バインダーが皮膜を形成してしまい、表面積が減ることによって液体保持性能、担持性能、払拭性能或いは通気性が悪くなり、静電紡糸不織布が本来有する性能を低下させてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、バインダーを使用していないにもかかわらず、繊維同士の結合力を高め、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布の製造方法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】
【０００７】
本発明の請求項１にかかる発明は、「静電紡糸法により紡糸した繊維を含む繊維ウエブに、前記繊維を溶解可能な溶媒Ａと、前記繊維を溶解不可能で、前記溶媒Ａと混合可能、かつ前記溶媒Ａよりも沸点の低い溶媒Ｂとの混合溶媒を付与した後、加熱することによって、前記混合溶媒を除去することを特徴とする不織布の製造方法。」である。
【０００８】
本発明の請求項２にかかる発明は、「静電紡糸法により紡糸した繊維を直接捕集して形成した繊維ウエブからなることを特徴とする、請求項１記載の不織布の製造方法。」である。
【０００９】
本発明の請求項３にかかる発明は、「溶媒Ａの濃度が１〜２５ｍａｓｓ％であることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の不織布の製造方法。」である。
【００１０】
本発明の請求項４にかかる発明は、「混合溶媒の付与量が繊維ウエブの質量の３〜１５倍量であることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の不織布の製造方法。」である。
【００１１】
本発明の請求項５にかかる発明は、「混合溶媒を除去した後に加圧することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の不織布の製造方法。」である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１にかかる発明は、繊維を溶解可能な溶媒Ａと、前記繊維を溶解不可能で、前記溶媒Ａと混合可能、かつ前記溶媒Ａよりも沸点の低い溶媒Ｂとの混合溶媒を付与し、加熱して混合溶媒を除去することによって、繊維を溶解させて消失させることなく、適度に繊維を溶解させて接着することができるため、バインダーを使用していないにもかかわらず、繊維同士が強固に結合し、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造することができる。
【００１３】
本発明の請求項２にかかる発明は、静電紡糸法により紡糸した繊維を直接捕集して形成した繊維ウエブは連続繊維から構成されているため、更に毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造することができる。
【００１４】
本発明の請求項３にかかる発明は、溶媒Ａの濃度が１〜２５ｍａｓｓ％であることによって、繊維を溶解させ過ぎることなく繊維を溶解させて結合し、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造しやすい。
【００１５】
本発明の請求項４にかかる発明は、混合溶媒の付与量が繊維ウエブの質量の３〜１５倍量であることによって、繊維を溶解させ過ぎることなく繊維を溶解させて結合し、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造しやすい。
【００１６】
本発明の請求項５にかかる発明は、混合溶媒を除去した後に加圧しているため、更に毛羽立ちにくく、形態安定性に優れており、しかも平滑な表面をもつ不織布を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の不織布の製造方法においては、まず、静電紡糸法により紡糸した繊維（以下、「静電紡糸繊維」と表記することがある）を含む繊維ウエブを形成する。このように、本発明の繊維ウエブは静電紡糸法により紡糸した細い繊維を含むため、分離性能、液体保持性能、払拭性能、隠蔽性能、絶縁性能、担持性能、或いは柔軟性など、様々な性能に優れる不織布を製造することができる。そのため、静電紡糸繊維を５０ｍａｓｓ％以上含んでいるのが好ましく、７０ｍａｓｓ％以上含んでいるのがより好ましく、９０ｍａｓｓ％以上含んでいるのが更に好ましく、静電紡糸繊維のみからなるのが最も好ましい。なお、繊維ウエブを構成できる静電紡糸繊維以外の繊維としては、特に限定するものではなく、従来公知の再生繊維、半合成繊維、合成繊維、無機繊維、植物繊維、或いは動物繊維を挙げることができ、後述の溶媒Ａに溶解可能であっても、溶解不可能であっても良い。溶媒Ａに溶解可能であれば、静電紡糸繊維と一緒に若干溶解して、結合作用を奏する。
【００１８】
この繊維ウエブを構成する静電紡糸繊維は不織布の使用用途等によって異なり、特に限定するものではないが、例えば、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、ポリグリコール酸、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンなどの有機材料を挙げることができる。
【００１９】
この静電紡糸法による紡糸方法は従来から公知の方法であり、ノズル等の紡糸原液供給部から紡糸空間へ供給した紡糸原液に対して電界を作用させることにより、紡糸原液を延伸し、繊維化する方法である。
【００２０】
なお、紡糸原液は静電紡糸繊維構成材料を溶媒に溶解させたものである。静電紡糸繊維構成材料は前述の通りであり、溶媒は静電紡糸繊維構成材料によって異なり、特に限定するものではないが、例えば、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、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、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、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、ピリジン、トリクロロエタン、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、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、アセトニトリルなどを挙げることができる。これら例示以外の溶媒も使用可能であり、例示以外の溶媒も含めて、２種以上の溶媒を用いた混合溶媒も使用することができる。
【００２１】
このような静電紡糸法によれば、平均繊維径が１μｍ以下、好ましくは０．８μｍ以下、より好ましくは０．６μｍ以下、更に好ましくは０．４μｍ以下、更に好ましくは０．３μｍ以下の繊維を紡糸することができる。なお、平均繊維径の下限値は特に限定するものではないが、０．０１μｍ以上であるのが好ましい。この「平均繊維径」は５０本の繊維の繊維径の算術平均値をいい、「繊維径」は繊維の電子顕微鏡写真を基に計測して得られる値をいう。また、静電紡糸法により得られる繊維は通常、連続繊維であるが、紡糸後に切断したり、間欠的に紡糸原液を紡糸空間へ供給することによって、不連続繊維とすることもできる。これらの中でも連続繊維であると、繊維の自由度が低く、毛羽立ちにくい不織布を製造しやすいため、より好ましい。
【００２２】
本発明の繊維ウエブは上述のような静電紡糸繊維を含むものであるが、例えば、静電紡糸した繊維を直接捕集することによって形成できるし、不連続である静電紡糸繊維を抄紙することによっても形成できる。これらの中でも、静電紡糸した繊維を直接捕集することによって形成した繊維ウエブは連続繊維から構成されており、既にある程度繊維同士が結合した状態にあり、不織布製造工程上、取り扱いやすいため、好適である。
【００２３】
この好適である静電紡糸した繊維を直接捕集して繊維ウエブを形成する場合、繊維分散ムラが小さいように、また、ある程度の幅と長さをもった不織布を製造できるように、特開２００６−１１２０２３号公報に開示の方法により行うのが好ましい。つまり、ノズル等の紡糸原液供給部を捕集体の幅方向に直線的に移動（特には長円状に移動）させながら、紡糸原液を供給するのが好ましい。このように直線的に移動させると、紡糸原液供給部の移動速度を一定にできるため、繊維分散ムラの小さい不織布を製造しやすい。
【００２４】
次いで、前述のような繊維ウエブに、静電紡糸繊維を溶解可能な溶媒Ａと、静電紡糸繊維を溶解不可能で、前記溶媒Ａと混合可能、かつ前記溶媒Ａよりも沸点の低い溶媒Ｂとの混合溶媒を付与する。この混合溶媒における溶媒Ａは静電紡糸繊維を若干溶解させて繊維同士を結合させる作用を奏し、溶媒Ｂは静電紡糸繊維を溶解させて消滅させてしまわないように静電紡糸繊維を溶解不可能であり、溶媒Ａを繊維ウエブ全体に均一に付与できるように溶媒Ａと混合可能であり、しかも溶媒Ａによる結合作用を発揮できるように、溶媒Ａよりも沸点の低いものである。好ましくは、溶媒Ａによる結合作用が生じやすいように、溶媒Ｂの沸点は溶媒Ａの沸点よりも１０℃以上低いのが好ましく、３０℃以上低いのがより好ましい。なお、溶媒Ｂの沸点の下限は特に限定するものではないが、室温では容易に揮発しないように、５０℃以上であるのが好ましい。
【００２５】
なお、「静電紡糸繊維を溶解可能」とは、静電紡糸繊維又は静電紡糸繊維構成材料を室温下、溶媒に浸漬し、１ｍａｓｓ％以上の濃度の溶解液を作製できることを意味し、「静電紡糸繊維を溶解不可能」とは、静電紡糸繊維又は静電紡糸繊維構成材料を室温下、１時間溶媒に浸漬した時の質量減少率が１ｍａｓｓ％未満であることを意味し、「溶媒Ａと混合可能」とは、溶媒Ａと溶媒Ｂとを任意の比率で攪拌混合した混合溶媒を放置しても２層に分離しないことを意味し、「沸点」はＪＩＳ Ｋ５６０１−２−３により得られる値をいう。
【００２６】
本発明における混合溶媒は静電紡糸繊維によって異なるため、特に限定するものではないが、例えば、静電紡糸繊維がポリアクリロニトリルからなる場合には、溶媒Ａと溶媒Ｂの組み合わせがＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドと水の混合溶媒、静電紡糸繊維がポリエーテルスルホンからなる場合には、溶媒Ａと溶媒Ｂの組み合わせがＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドとイソプロピルアルコールの混合溶媒、静電紡糸繊維がポリビニルアルコールからなる場合には、溶媒Ａと溶媒Ｂの組み合わせが水とイソプロピルアルコールの混合溶媒、を挙げることができる。
【００２７】
なお、この混合溶媒においては、溶媒Ａの濃度が１〜２５ｍａｓｓ％であるのが好ましい。溶媒Ａの濃度が１ｍａｓｓ％未満では静電紡糸繊維を若干溶解させて繊維同士を結合させることが困難になる傾向があるためで、３ｍａｓｓ％以上であるのが好ましく、５ｍａｓｓ％以上であるのがより好ましい。他方、２５ｍａｓｓ％を超えると、溶媒Ａによって静電紡糸繊維を溶解させ過ぎてしまい、静電紡糸繊維を消失させてしまう傾向があり、また、溶媒Ａの揮発と溶媒Ｂの揮発の時間差が大きくなり、結合ムラが発生しやすくなる傾向があるためで、２２ｍａｓｓ％以下であるのが好ましく、２０ｍａｓｓ％以下であるのがより好ましい。
【００２８】
このような混合溶媒を繊維ウエブに付与するが、その付与量は繊維ウエブの質量の３〜１５倍量であるのが好ましい。３倍量よりも少ないと、繊維ウエブに対して混合溶媒を均一に付与するのが困難になり、結合ムラが発生しやすくなる傾向があるためで、４倍量以上であるのが好ましく、５倍量以上であるのがより好ましい。他方、１５倍量よりも多いと、繊維ウエブを加熱して混合溶媒を除去する際に、均一に乾燥させることが困難となり、結合ムラが生じやすい傾向があるためで、１２倍量以下であるのが好ましく、１０倍量以下であるのがより好ましい。
【００２９】
なお、混合溶媒の繊維ウエブへの付与方法は特に限定するものではないが、例えば、混合溶媒浴中に繊維ウエブを浸漬する方法、混合溶媒を繊維ウエブに散布する方法、混合溶媒を繊維ウエブに塗布する方法、などを挙げることができる。これらの中でも、繊維ウエブ全体に対して混合溶媒を均一に付与できる、浸漬する方法により付与するのが好ましい。なお、静電紡糸繊維によっては、混合溶媒を繊維ウエブに付与した時に、溶媒Ａが静電紡糸繊維内部に浸透し、付与時に静電紡糸繊維が変形したり、後述の加熱時に溶解しやすいため、付与に要する時間（例えば、浸漬時間）は１分以内であるのが好ましい。
【００３０】
そして、前述の混合溶媒を付与した繊維ウエブを加熱し、混合溶媒を除去することによって、不織布を製造することができる。このように加熱すると、まず、混合溶媒中の沸点のより低い溶媒Ｂが蒸発する。この溶媒Ｂの蒸発に伴って、溶媒Ａは繊維ウエブを構成する静電紡糸繊維同士の交差点に凝集しやすくなる。そのため、溶媒Ａによって静電紡糸繊維が若干溶解するのと同時に溶媒Ａが蒸発するため、過度に静電紡糸繊維を溶解させることなく、若干溶解した静電紡糸繊維構成材料によって、繊維同士の交差点が結合する。そのため、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造することができる。また、繊維同士の交差点が結合することによって、引張り強さが強くなり、伸度も小さくなるなど、各種機械的特性が向上する。
【００３１】
このように不織布を製造するには、混合溶媒を付与した繊維ウエブを溶媒Ａの沸点よりも高い温度で加熱すれば良い。例えば、溶媒Ｂの沸点よりも低い温度から連続的に又は段階的に溶媒Ａの沸点よりも高い温度まで昇温させることができるし、直接溶媒Ａの沸点よりも高い温度で加熱することもできる。連続的な昇温による加熱は、例えば、オーブンにより実施することができ、段階的な昇温による加熱は、例えば、温度の異なる２本以上の加熱ロールと接触させることにより実施することができ、直接溶媒Ａの沸点よりも高い温度での加熱は、例えば、オーブン、加熱ロールにより実施することができる。
【００３２】
なお、前述の通り、静電紡糸繊維によっては、溶媒Ａが静電紡糸繊維内部に浸透し、加熱時に溶解しやすいため、混合溶媒の繊維ウエブへの付与開始から加熱による混合溶媒の除去完了までに要する時間は、２５分以内であるのが好ましい。
【００３３】
以上のように、混合溶媒を除去することによって、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造できるが、続いて、加圧することによって、更に毛羽立ちにくく、形態安定性に優れており、しかも平滑な表面をもつ不織布を製造できる。また、不織布の空隙率（見掛密度）を調節することができる。この加圧は、例えば、油圧プレス機や、片側に樹脂ロールを使用したカレンダーを用いて実施することができる。なお、加圧は不織布の目付、厚さ、所望空隙率、静電紡糸繊維の種類等によって異なるため、特に限定するものではないが、例えば、カレンダーを用いて加圧する場合には、１０００Ｎ／ｃｍ以下の線圧であるのが好ましい。また、加圧時に加熱しても良いし、加熱しなくても良く、特に限定するものではない。
【００３４】
このようにして製造される不織布はバインダーを使用していないため、静電紡糸繊維を含んでいることによる各種性能を発揮できる、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる後加工しやすいものであり、しかも引張り強さや伸度などの各種機械的特性が改善されたものである。そのため、各種用途に適合する不織布を製造できる。例えば、液体、気体、又はマスク用濾過材、電気化学素子用セパレータ（例えば、アルカリ電池用セパレータ、リチウム電池用セパレータ、電気二重層キャパシタ用セパレータ、電解コンデンサ用セパレータなど）、ワイパー、電解質膜用材料、人工皮膚用材料、ナノカプセル用材料などに使用できる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。なお、「引張り強さ」及び「伸度」はインストロン型引っ張り試験機を用い、幅１５ｍｍに切断した静電紡糸不織布をチャック間距離５０ｍｍ、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎの条件下で測定した、たて方向における最大点での値である。
【００３６】
（実施例１ａ〜１ｅ）
（１）紡糸原液の調製；
重量平均分子量５０万のポリアクリロニトリルを、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（沸点：１５３℃）に濃度１０．５ｍａｓｓ％となるように溶解させた紡糸原液（粘度：１２００ｍＰａ・ｓ）を用意した。
【００３７】
（２）繊維ウエブの製造装置の準備；
図１〜図３に示すような製造装置を用意した。つまり、１７本のノズル群２１〜２１７（それぞれ内径が０．４ｍｍのステンレススチール製針状ノズル）をピッチ５０ｍｍで、チェーン状支持体６ｃにそれぞれ固定し、この支持体６ｃを第１スプロケット６ａと第２スプロケット６ｂとの間に橋渡し、ノズル群２１〜２１７を長円状（長径：５００ｍｍ、短径：１００ｍｍ）に配置した。更に、第１スプロケット６ａに駆動モーター６を取り付けた。
【００３８】
次いで、ポリエチレン製容器１にマイクロポンプ３（マイクロポンプ社製；マイクロポンプＦＣ−５１３ ポンプヘッド：１８８ １ｒｐｍ＝０．０１７ｍＬタイプ；コントローラ部＝株式会社中央理化製）を接続するとともに、パーフルオロアルコキシ樹脂製チューブ１ａを接続し、このチューブ１ａをノズル２１にロータリージョイントを介して接続した。次いで、このノズル２１と隣接するノズル２２とを前記と同様のチューブ１ａで接続し、紡糸原液がノズル２１を介してノズル２２へ供給できるようにした。同様に、ノズル２２とノズル２３、ノズル２３とノズル２４と順番にチューブ１ａで接続して、ノズル２１７まで紡糸原液を供給することができるようにした。
【００３９】
次いで、ガラスクロスにポリテトラフルオロエチレン及び導電性粒子を含浸し、焼成したベルト状捕集体５（幅：８００ｍｍ）をアースして、前記ノズル群２１〜２１７の直下に設置した。次いで、マイクロポンプ３のギアポンプヘッドに高電圧電源４を接続するとともに、前記ノズル群２１〜２１７の先端が、上方から下方に向かってベルト状捕集体５の方向に向いており、しかもノズル群２１〜２１７のエンドレス軌道の長径方向がベルト状捕集体５の幅方向（移動方向に対する直交方向）と一致するように、ノズル群２１〜２１７を配置した。なお、ノズル群２１〜２１７のノズルの先端とベルト状捕集体５の捕集表面との距離は４０ｍｍとした。
【００４０】
次に、前記ノズル群２１〜２１７及びベルト状捕集体５を塩化ビニル製直方体紡糸容器８（幅：１２００ｍｍ、高さ：２０００ｍｍ、奥行き：２４００ｍｍ）の中央部に配置した。なお、直方体紡糸容器８の内側には、上壁面から８００ｍｍ下方側の位置に整流板９ａを上壁面と平行に配置した。また、ベルト状捕集体５の移動方向端部に、ベルト状捕集体５に従動して繊維ウエブを巻き取ることができるように、紙管７（直径：８０ｍｍ、長さ：８００ｍｍ）を設置した。
【００４１】
そして、直方体紡糸容器８の上壁面に温湿度調整機能を備えた送風機９（ＰＡＵ−１４００ＨＤＲ、（株）アピステ）を接続するとともに、直方体紡糸容器８の下壁面に排気ファン１０を接続した。
【００４２】
（３）静電紡糸不織布の製造；
前記紡糸原液を前記容器１に入れ、前記マイクロポンプを用いて紡糸原液を、ノズル２１を介してノズル群２１〜２１７へ供給し、ノズル群２１〜２１７を１８０ｍｍ／ｓｅｃ．の一定速度で移動させながら、各ノズルから紡糸原液を吐出（１本あたりの吐出量：１ｇ／時間）し、また、前記ベルト状捕集体５を一定速度（表面速度：３ｃｍ／分）で移動させながら、前記高電圧電源４から紡糸原液に＋７ｋＶの電圧を印加して、吐出した紡糸原液に電界を作用させて繊維化し、前記ベルト状捕集体５上に集積させて、連続繊維からなる繊維ウエブを製造し、紙管７で巻き取った。なお、繊維ウエブを製造する際には、送風機９から温度２６℃、相対湿度２３％の調湿エアを５ｍ３／分で供給するとともに、排気口から出てくる気体を排気ファン１０で排気した。
【００４３】
次に、紙管７から繊維ウエブを巻出し、長さ４０ｃｍ、幅３０ｃｍのアルミニウム製フレームに貼り付け、温度１６０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行うことにより、静電紡糸繊維中に残留する溶媒を除去し、目付１０ｇ／ｍ２の繊維ウエブを形成した。
【００４４】
次に、溶媒ＡとしてＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（沸点：１５３℃）、溶媒Ｂとして水（沸点：１００℃）を使用し、溶媒Ａの濃度が１０ｍａｓｓ％の混合溶媒を調製した。
【００４５】
そして、この混合溶媒浴中に前記フレームで固定した繊維ウエブを５秒間浸漬した後に引き上げ、一対のロールで混合溶媒を絞ることによって、繊維ウエブ質量の３倍量（実施例１ａ）、５倍量（実施例１ｂ）、７倍量（実施例１ｃ）、１０倍量（実施例１ｄ）、１５倍量（実施例１ｅ）の混合溶媒を前記繊維ウエブに付与した。続いて、この混合溶媒含有繊維ウエブを温度１６０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行い（混合溶媒浴への浸漬開始から熱処理完了までの時間：１３分）、フレームを外して、不織布を製造した。これら不織布の物性は表１に示す通りであった。
【００４６】
【表１】
＃１：不織布を指で軽く擦った時の繊維の脱落及び／又は層間剥離の有無
＃２：不織布を水浴中に浸漬し、引き上げた時の皺の発生の有無
＃３：目視による不織布の結合ムラの有無（結合の程度の違いによる透明度のムラを観察）
【００４７】
この表１から、混合溶媒の付与量が繊維ウエブの質量の３〜１５倍量、特に５〜１０倍量であると、繊維を溶解させて消失させることなく、適度に繊維を溶解させて接着することができるため、バインダーを使用していないにもかかわらず、繊維同士が強固に結合し、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造できることが分かった。
【００４８】
（実施例２ａ〜２ｃ、比較例１）
溶媒Ａの濃度を０％（比較例１）、５ｍａｓｓ％（実施例２ａ）、１０ｍａｓｓ％（実施例１ｂ）、２０ｍａｓｓ％（実施例２ｂ）、２５ｍａｓｓ％（実施例２ｃ）とし、混合溶媒の付与量を５倍としたこと以外は、実施例１ａ〜１ｅと全く同様にして、不織布を製造した。これら不織布の物性は表２に示す通りであった。
【００４９】
【表２】
＃１：不織布を指で軽く擦った時の繊維の脱落及び／又は層間剥離の有無
＃２：不織布を水浴中に浸漬し、引き上げた時の皺の発生の有無
＃３：目視による不織布の結合ムラの有無（結合の程度の違いによる透明度のムラを観察）
【００５０】
この表２から、混合溶媒における溶媒Ａの濃度が１〜２５ｍａｓｓ％、特に５〜２０ｍａｓｓ％であると、繊維を溶解させて消失させることなく、適度に繊維を溶解させて接着することができるため、バインダーを使用していないにもかかわらず、繊維同士が強固に結合し、毛羽立ちにくく、形態安定性に優れる不織布を製造できることが分かった。
【００５１】
（実施例３）
ポリエーテルスルホン樹脂を、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（沸点１６５℃）に濃度２５ｍａｓｓ％となるように溶解させた紡糸原液（粘度：１２００ｍＰａ・ｓ）を、実施例１ａ〜１ｅと同様の装置を用いて紡糸し、直接捕集して、静電紡糸連続繊維からなる繊維ウエブを作製した。
【００５２】
次に、紙管７から繊維ウエブを巻出し、長さ４０ｃｍ、幅３０ｃｍのアルミ製フレームに貼り付け、１７０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行うことにより、静電紡糸連続繊維中に残留する溶媒を除去し、目付５ｇ／ｍ２の繊維ウエブを形成した。
【００５３】
次に、溶媒ＡとしてＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、溶媒Ｂとしてイソプロピルアルコール（沸点：８２．４℃）を使用し、溶媒Ａの濃度が３ｍａｓｓ％の混合溶媒を調製した。
【００５４】
そして、この混合溶媒浴中に前記フレームで固定した繊維ウエブを５秒間浸漬した後に引き上げ、一対のロールで混合溶媒を絞ることによって、繊維ウエブ質量の５倍量の混合溶媒を前記繊維ウエブに付与した。続いて、この混合溶媒含有繊維ウエブを温度１６０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行い（混合溶媒浴への浸漬開始から熱処理完了までの時間：１３分）、フレームを外して、平均繊維径が０．４μｍの静電紡糸連続繊維のみからなる不織布（目付：５ｇ／ｍ２、厚さ：２５μｍ、たて方向の引っ張り強さ：１．６Ｎ／１５ｍｍ幅、たて方向の伸度：５６％）を製造した。この不織布を指で軽く擦ったが、繊維の脱落・剥離は見られなかった。また、不織布をイソプロピルアルコール浴中に浸漬し、引き上げたが、束状集合体になるなど皺になることなく、取り扱うことが可能であった。
【００５５】
（実施例４）
ポリビニルアルコール樹脂（完全けん化重合度１０００）を、水（沸点：１００℃）に濃度１５ｍａｓｓ％となるように溶解させた紡糸原液（粘度：１５００ｍＰａ・ｓ）を、実施例１ａ〜１ｅと同様の装置を用いて紡糸し、直接捕集して、静電紡糸連続繊維からなる繊維ウエブを作製した。
【００５６】
次に、紙管７から繊維ウエブを巻出し、長さ４０ｃｍ、幅３０ｃｍのアルミ製フレームに貼り付け、１８０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行うことにより、静電紡糸連続繊維中に残留する溶媒を除去するとともに、結晶化を行い、目付３ｇ／ｍ２の繊維ウエブを形成した。
【００５７】
次に、溶媒Ａとして水、溶媒Ｂとしてイソプロピルアルコール（沸点：８２．４℃）を使用し、溶媒Ａの濃度が２ｍａｓｓ％の混合溶媒を調製した。
【００５８】
そして、この混合溶媒浴中に前記フレームで固定した繊維ウエブを５秒間浸漬した後に引き上げ、一対のロールで混合溶媒を絞ることによって、繊維ウエブ質量の５倍量の混合溶媒を前記繊維ウエブに付与した。続いて、この混合溶媒含有繊維ウエブを温度８０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行った後、続いて１８０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行い（混合溶媒浴への浸漬開始から熱処理完了までの時間：２３分）、フレームを外して、平均繊維径が０．２５μｍの静電紡糸連続繊維のみからなる不織布（目付：３ｇ／ｍ２、厚さ：１３μｍ、たて方向の引っ張り強さ：１．６Ｎ／１５ｍｍ幅、たて方向の伸度：５１％）を製造した。この不織布を指で軽く擦ったが、繊維の脱落・剥離は見られなかった。また、不織布をイソプロピルアルコール浴中に浸漬し、引き上げたが、束状集合体になるなど皺になることなく、取り扱うことが可能であった。
【００５９】
（比較例２）
実施例１ａ〜１ｅの温度１６０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行い、静電紡糸繊維中に残留する溶媒を除去した繊維ウエブ（混合溶媒の付与なし、目付：１０ｇ／ｍ２、厚さ：５２μｍ、たて方向の引っ張り強さ：６．３Ｎ／１５ｍｍ幅、たて方向の伸度：４３％）を不織布とした。この不織布を指で軽く擦ると、繊維の脱落・剥離が見られ、また、不織布を水浴中に浸漬し、引き上げたところ、不織布にハリがなく、束状集合体になるなど皺になり、取り扱うことが困難であった。
【００６０】
（比較例３）
実施例３の温度１７０℃に設定したオーブン中で１０分間熱処理を行い、静電紡糸繊維中に残留する溶媒を除去した繊維ウエブ（混合溶媒の付与なし、目付：５ｇ／ｍ２、厚さ：３１μｍ、たて方向の引っ張り強さ：０．７Ｎ／１５ｍｍ幅、たて方向の伸度：４６％）を不織布とした。この不織布を指で軽く擦ると、繊維の脱落・剥離が見られ、また、不織布をイソプロピルアルコール浴中に浸漬し、引き上げたところ、不織布にハリがなく、束状集合体になるなど皺になり、取り扱うことが困難であった。
【００６１】
（比較例４）
溶媒Ａの濃度を０ｍａｓｓ％、つまり溶媒Ｂであるイソプロピルアルコールのみに浸漬したこと以外は、実施例３と全く同様にして、不織布（目付：５ｇ／ｍ２、厚さ：２９μｍ、たて方向の引っ張り強さ：０．８Ｎ／１５ｍｍ幅、たて方向の伸度：４４％）を製造した。この不織布を指で軽く擦ると、繊維の脱落・剥離が見られ、また、不織布を水浴中に浸漬し、引き上げたところ、不織布にハリがなく、束状集合体になるなど皺になり、取り扱うことが非常に困難であった。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施例における繊維ウエブ製造装置の模式的平面図
【図２】図１の製造装置を矢印Ａの方向から見た模式的断面図
【図３】図１の製造装置を矢印Ｂの方向から見た模式的断面図
【符号の説明】
【００６３】
１：容器
１ａ：チューブ
２１〜２１７：ノズル群
３：マイクロポンプ
４：高電圧電源
５：ベルト状捕集体
６：駆動モーター
６ａ：第１スプロケット
６ｂ：第２スプロケット
６ｃ：チェーン状支持体
７：紙管
８：直方体紡糸容器
９：送風機
９ａ：整流板
１０：排気ファン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電紡糸法により紡糸した繊維を含む繊維ウエブに、前記繊維を溶解可能な溶媒Ａと、前記繊維を溶解不可能で、前記溶媒Ａと混合可能、かつ前記溶媒Ａよりも沸点の低い溶媒Ｂとの混合溶媒を付与した後、加熱することによって、前記混合溶媒を除去することを特徴とする不織布の製造方法。
【請求項２】
静電紡糸法により紡糸した繊維を直接捕集して形成した繊維ウエブからなることを特徴とする、請求項１記載の不織布の製造方法。
【請求項３】
溶媒Ａの濃度が１〜２５ｍａｓｓ％であることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の不織布の製造方法。
【請求項４】
混合溶媒の付与量が繊維ウエブの質量の３〜１５倍量であることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の不織布の製造方法。
【請求項５】
混合溶媒を除去した後に加圧することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の不織布の製造方法。
【請求項１】
静電紡糸法により紡糸した繊維を含む繊維ウエブに、前記繊維を溶解可能な溶媒Ａと、前記繊維を溶解不可能で、前記溶媒Ａと混合可能、かつ前記溶媒Ａよりも沸点の低い溶媒Ｂとの混合溶媒を付与した後、加熱することによって、前記混合溶媒を除去することを特徴とする不織布の製造方法。
【請求項２】
静電紡糸法により紡糸した繊維を直接捕集して形成した繊維ウエブからなることを特徴とする、請求項１記載の不織布の製造方法。
【請求項３】
溶媒Ａの濃度が１〜２５ｍａｓｓ％であることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の不織布の製造方法。
【請求項４】
混合溶媒の付与量が繊維ウエブの質量の３〜１５倍量であることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の不織布の製造方法。
【請求項５】
混合溶媒を除去した後に加圧することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の不織布の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−７６８７（Ｐ２００９−７６８７Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６８５７４（Ｐ２００７−１６８５７４）
【出願日】平成１９年６月２７日（２００７．６．２７）
【出願人】（０００２２９５４２）日本バイリーン株式会社 (378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２７日（２００７．６．２７）
【出願人】（０００２２９５４２）日本バイリーン株式会社 (378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]