不織布製造装置及び不織布の製造方法
【課題】 繊維径の小さい繊維からなる不織布を安定して生産性良く製造できる装置、及び前記不織布製造装置を用いる不織布の製造方法を提供すること。
【解決手段】 本発明の製造装置は、（イ）紡糸液を吐出できる液吐出部を１箇所以上と、前記いずれの液吐出部よりも上流側に位置し、ガスを吐出できるガス吐出部１箇所を有し、ガス吐出部から吐出されたガスを吐出された紡糸液に対して、１本の直線状に剪断作用を作用させることのできる紡糸装置、（ロ）前記紡糸液に対して電界を作用させることのできる電界発生装置、及び（ハ）繊維を捕集できる捕集体、を備えている。また、不織布の製造方法は前記不織布製造装置を用いる方法である。
【解決手段】 本発明の製造装置は、（イ）紡糸液を吐出できる液吐出部を１箇所以上と、前記いずれの液吐出部よりも上流側に位置し、ガスを吐出できるガス吐出部１箇所を有し、ガス吐出部から吐出されたガスを吐出された紡糸液に対して、１本の直線状に剪断作用を作用させることのできる紡糸装置、（ロ）前記紡糸液に対して電界を作用させることのできる電界発生装置、及び（ハ）繊維を捕集できる捕集体、を備えている。また、不織布の製造方法は前記不織布製造装置を用いる方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は不織布製造装置及び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、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は小さいのが好ましい。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、紡糸液をノズルから吐出するとともに、吐出した紡糸液に電界を作用させて紡糸液を延伸し、細径化した後に捕集体上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。この静電紡糸法によれば、平均繊維径１μｍ以下の繊維からなる不織布を製造することができる。しかしながら、静電紡糸法は紡糸液の吐出量に限界があるため生産性の悪い方法であった。
【０００３】
この生産性の改善を期待できる紡糸装置として、図２に示すような「圧縮ガス流を用いることによってナノファイバの不織マットを形成する装置は、平行な間隔を設けた第１（１２）、第２（２２）及び第３（３２）部材を含み、各々は、供給端部（１４，２４，３４）及び対向出口端部（１６，２６，３６）を有する。第２部材（２２）は第１部材（１２）に隣接する。第２部材（２２）の出口端部（２６）は、第１部材（１２）の出口端部（１６）を越えて延びる。第１（１２）及び第２（２２）部材は、第１供給スリット（１８）を画成する。第３部材（３２）は、第１部材（１２）の第２部材（２２）から反対側で第１部材（１２）に隣接して位置する。第１（１２）及び第３（３２）部材は第１ガススリット（３８）を画成し、第１（１２）、第２（２２）及び第３（３２）部材の出口端部（１６，２６，３６）はガスジェット空間（２０）を画成する。圧縮ガス流を用いることによってナノファイバの不織マットを形成する方法も含まれる。」ことが提案されている（特許文献１）。この装置は高電圧を印加する必要がないため、生産性を改善できることが期待できる。しかしながら、この装置においては平板状の第１、第２及び第３部材を平行に設けていることから、シート状の紡糸液に対して圧縮ガスを作用させることになり、繊維形状になりにくく、液滴を多く含むものとなり、繊維形状にできたとしても太い繊維しか形成できないものであると考えられた。
【０００４】
同様の紡糸装置として、「センターチューブ、センターチューブに同心状かつ離間して位置する第１供給チューブ、第１供給チューブに同心状かつ離間して位置する中間ガスチューブ、中間ガスチューブに同心状かつ離間して位置する第２供給チューブを備え、センターチューブと第１供給チューブは第１環状コラムを形成し、中間ガスチューブと第１供給チューブは第２環状コラムを形成し、中間ガスチューブと第２供給チューブは第３環状コラムを形成し、第１ガスジェット空間がセンターチューブと第１供給チューブの下流側端部に形成され、第２ガスジェット空間が中間ガスチューブと第２供給チューブの下流側端部に形成されるように位置している、圧縮ガスを用いるナノファイバー製造装置。」が提案されている（特許文献２）。この製造装置も高電圧を印加する必要がないため、生産性を改善できることが期待できる。しかしながら、この装置においても、環状に吐出された紡糸液に対してガスジェットを作用させるため、紡糸が不安定で繊維形状になりにくく、液滴を多く含むものであった。
【０００５】
また、「所定溶媒に溶解されたポリマー溶液を出糸ノズルに搬送させ、前記ポリマー溶液を高電圧が印加された出糸ノズルを介して吐出させながら前記出糸ノズルの下部に圧縮空気を噴射させ、前記出糸ノズルの下部の接地された吸気コレクター上にポリマー溶液を出糸する工程を含むナノ繊維の製造方法」が提案されている（特許文献３）。この製造方法はポリマー溶液に対して高電圧と圧縮空気を作用させているためポリマー溶液の吐出量を多くすることができ、生産性を高めることができることが期待できる。しかしながら、特許文献３で開示されている圧縮空気の噴出方法は、出糸ノズルの両側にナイフエッジ状のエアノズルを使用するか、出糸ノズルを円形に取り囲むエアノズルを使用しているため、紡糸が不安定で繊維形状になりにくく、液滴を多く含むものであった。
【０００６】
【特許文献１】特表２００５−５１５３１６号公報（要約、表１など）
【特許文献２】米国特許第６５２０４２５号公報（要約、図２など）
【特許文献３】特表２００５−５２００６８号公報（請求項１、段落番号００１４、段落番号００１５など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、繊維径の小さい繊維からなる不織布を安定して生産性良く製造できる装置、及び前記不織布製造装置を用い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】
【０００８】
本発明の請求項１にかかる発明は、「（イ）紡糸液を吐出できる液吐出部を１箇所以上と、前記いずれの液吐出部よりも上流側に位置し、ガスを吐出できるガス吐出部１箇所とを有する、次の条件を満足する紡糸装置、（１）液吐出部を端部とする液用柱状中空部（Ｈｌ）を有する（２）ガス吐出部を端部とするガス用柱状中空部（Ｈｇ）を有する、（３）液用柱状中空部（Ｈｌ）を延長した液仮想柱状部（Ｈｖｌ）とガス用柱状中空部（Ｈｇ）を延長したガス仮想柱状部（Ｈｖｇ）とは近接している（４）液用柱状中空部（Ｈｌ）の吐出方向中心軸とガス用柱状中空部（Ｈｇ）の吐出方向中心軸とが平行である、（５）ガス用柱状中空部（Ｈｇ）の中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部（Ｈｇ）の切断面の外周と液用柱状中空部（Ｈｌ）の切断面の外周との距離が最も短い直線を、１本だけ引くことができる、（ロ）前記紡糸液に対して電界を作用させることのできる電界発生装置、及び（ハ）繊維を捕集できる捕集体、を備えていることを特徴とする、不織布製造装置。」である。
【０００９】
本発明の請求項２にかかる発明は、「請求項１に記載の不織布製造装置を用いる、不織布の製造方法。」である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１にかかる発明は、液吐出部から吐出された紡糸液とガス吐出部から吐出されたガスとは近接しており、平行であり、しかも紡糸液にはガスおよび随伴気流による剪断力が１本の直線状に作用するため、細径化した繊維を安定して紡糸できるものである。また、ガスの作用によって繊維を紡糸しているため、紡糸液の吐出量を増やすことができ、生産性良く不織布を製造することができる。更に、紡糸液に対して電界を作用させることによって、気体の剪断作用によって延伸されず、液滴となりやすい紡糸液も引き伸ばされて繊維化するため、安定して不織布を製造できる。また、電界の作用によって、繊維が帯電し、互いに反発することによって、繊維同士が結着した繊維束を形成せず、個々の繊維が分散した状態で捕集されるため、繊維径の揃った不織布を製造できる。
【００１１】
本発明の請求項２にかかる発明は、前記不織布製造装置を用いる不織布の製造方法であるため、繊維径の小さい繊維からなる不織布を安定して生産性良く製造できる方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ） 紡糸装置の先端部を拡大した斜視図 （ｂ） 平面Ｃでの切断図
【図２】従来の紡糸装置の断面図
【図３】比較例３において使用した液吐出ノズルとガス吐出ノズルの配置を表す横断面平面図
【図４】別の紡糸装置の先端部を拡大した斜視図
【図５】（ａ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の一例（図４のＣ平面での切断平面図） （ｂ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例 （ｃ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例 （ｄ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例 （ｅ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例
【図６】（ａ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の一例 （ｂ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例 （ｃ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例
【図７】本発明の不織布製造装置の模式的断面説明図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の不織布製造装置を構成する紡糸装置について、紡糸装置の先端部を拡大した斜視図である図１（ａ）、及び図１（ａ）におけるＣ平面切断図である図１（ｂ）をもとに説明する。
【００１４】
本発明の紡糸装置は紡糸液を吐出できる液吐出部Ｅｌを一方の端部に有する液吐出ノズルＮｌ１本と、ガスを吐出できるガス吐出部Ｅｇを一方の端部に有するガス吐出ノズルＮｇ１本の外壁面が当接し、ガス吐出ノズルＮｇのガス吐出部Ｅｇが液吐出部Ｅｌよりも上流側となる位置にある。なお、液吐出ノズルＮｌは液吐出部Ｅｌを端部とする液用柱状中空部Ｈｌを有しており、ガス吐出ノズルＮｇはガス吐出部Ｅｇを端部とするガス用柱状中空部Ｈｇを有している。また、前記液用柱状中空部Ｈｌを延長した液仮想柱状部Ｈｖｌと前記ガス用柱状中空部Ｈｇを延長したガス仮想柱状部Ｈｖｇとは、液吐出ノズルＮｌの壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当する距離だけ離れて近接した状態にある。しかも前記液用柱状中空部Ｈｌの吐出方向中心軸Ａｌとガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行である関係にある。更には、図１（ｂ）にガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸に対して垂直な平面Ｃで切断した切断図を示すように、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外形、液用柱状中空部Ｈｌの切断面の外形ともに円形であり、これら外周間の距離が最も短い直線Ｌ１を、１本だけ引くことができる状態にある。
【００１５】
そのため、図１のような紡糸装置の液吐出ノズルＮｌに紡糸液を供給し、ガス吐出ノズルＮｇにガスを供給すると、紡糸液は液用柱状中空部Ｈｌを通り液吐出部Ｅｌから液用柱状中空部Ｈｌの軸方向に吐出されると同時に、ガスはガス用柱状中空部Ｈｇを通りガス吐出部Ｅｇからガス用柱状中空部Ｈｇの軸方向に吐出される。この吐出されたガスと吐出された紡糸液とは近接した状態にあり、ガスの吐出方向と紡糸液の吐出方向とは平行関係にあり、しかも平面Ｃ上、吐出されたガスと吐出された紡糸液とは最も近い点が１点、つまり、紡糸液は１本の直線状にガスおよび随伴気流による剪断作用を受けるため、細径化しながら液用柱状中空部Ｈｌの軸方向に飛翔し、同時に紡糸液の溶媒が揮発して繊維化する。また、後述のように、この紡糸液に対して電界を作用させることのできる電界発生装置を備えているため、この電界の作用によって、気体の剪断作用によって延伸されず、液滴となりやすい紡糸液も引き伸ばされて繊維化する。また、電界の作用によって繊維が帯電し、互いに反発することによって、繊維同士が結着して繊維束を形成せず、個々の繊維が分散した状態で捕集される。なお、図１の紡糸装置は紡糸液及びガスを加熱する必要はないため、エネルギー的に有利である。
【００１６】
液吐出ノズルＮｌは紡糸液を吐出できるものであれば良く、液吐出部Ｅｌの形状は特に限定するものではないが、液吐出部Ｅｌの形状は、例えば、円形、長円形、楕円形、多角形（例えば、三角形、四角形、六角形）であることができるが、ガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、液滴を生じにくいように、円形であるのが好ましい。なお、液吐出部Ｅｌの形状が多角形である場合には、多角形の１つの角をガス吐出ノズルＮｇ側となるように配置することにより、ガス及び随伴気流の剪断作用が１本の直線状となり、液滴を生じにくくなる。つまり、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と液用柱状中空部Ｈｌの切断面の外周との距離が最も短い直線を、１本だけ引くことができる状態となり、吐出された紡糸液はガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、液滴を生じにくくなる。
【００１７】
また、液吐出部Ｅｌの大きさも特に限定するものではないが、０．０３〜２０ｍｍ２であるのが好ましく、０．０３〜０．８ｍｍ２であるのがより好ましい。０．０３ｍｍ２よりも小さいと、粘度の高い紡糸液を吐出するのが困難になる傾向があり、２０ｍｍ２を超えると、吐出された紡糸液全体に剪断作用を働かせることが困難となり、液滴を生じやすくなる傾向があるためである。
【００１８】
なお、液吐出ノズルＮｌは金属製であっても樹脂製であってもよく、その素材は特に限定するものではない。また、金属製又は樹脂製のチューブを用いることもできる。液吐出ノズルＮｌが金属製であれば、液吐出ノズルＮｌに対して電圧を印加することにより、紡糸液に対して電界を作用させることができる。更に、図１においては、円柱状の液吐出ノズルＮｌを図示しているが、先端が傾斜を持って切断された鋭角ノズルを使用することもできる。この鋭角ノズルの場合、紡糸液の粘度が高い場合に有効である。このような鋭角ノズルを使用する場合、尖った側をガス吐出ノズル側とすると、ガス及び随伴気流の剪断作用を受けやすく、安定して繊維化できる。
【００１９】
ガス吐出ノズルＮｇはガスを吐出できるものであれば良く、ガス吐出部Ｅｇの形状は特に限定するものではないが、ガス吐出部Ｅｇの形状は、例えば、円形、長円形、楕円形、多角形（例えば、三角形、四角形、六角形）であることができるが、ガス及び随伴気流の剪断作用を働きやすくするために、円形であるのが好ましい。なお、ガス吐出部Ｅｇの形状が多角形である場合には、多角形の１つの角を液吐出ノズルＮｌ側となるように配置することにより、ガス及び随伴気流の剪断作用が働きやすくなる。つまり、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と液用柱状中空部Ｈｌの切断面の外周との距離が最も短い直線を、１本だけ引くことができる状態となり、吐出された紡糸液はガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、液滴を生じにくくなる。
【００２０】
また、ガス吐出部Ｅｇの大きさも特に限定するものではないが、０．０３〜７９ｍｍ２であるのが好ましく、０．０３〜２０ｍｍ２であるのがより好ましい。０．０３ｍｍ２よりも小さいと、吐出された紡糸液全体に剪断作用を働かせることが困難となり、安定して繊維化することが困難になる傾向があるためで、７９ｍｍ２を超えると剪断作用を働かせるために十分な風速が必要で、多量のガスが必要となって不経済であるためである。なお、ガス吐出部Ｅｇの大きさは液吐出部Ｅｌの大きさと同じか、より大きいのが好ましい。ガス及び随伴気流の剪断作用が働きやすいためである。
【００２１】
なお、ガス吐出ノズルＮｇは金属製であっても樹脂製であっても良く、その素材は特に限定しない。また、ガス吐出ノズルに替えて金属製や樹脂製のチューブを用いることもできる。
【００２２】
ガス吐出ノズルＮｇはガス吐出部Ｅｇが液吐出部Ｅｌよりも上流側（紡糸液の供給側）となる位置に配置されているため、液吐出部周辺へ紡糸液が巻き上がるのを防止できる。そのため、液吐出部を汚すことなく、長時間の紡糸が可能である。なお、ガス吐出部Ｅｇと液吐出部Ｅｌとの距離は特に限定するものではないが、１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。１０ｍｍを超えると紡糸液に対するガス及び随伴気流の剪断力が不十分となり、繊維化しにくくなる傾向があるためである。ガス吐出部Ｅｇと液吐出部Ｅｌとの距離の差の下限は特に限定するものではなく、ガス吐出部Ｅｇと液吐出部Ｅｌとが一致していなければ良い。
【００２３】
液用柱状中空部Ｈｌは紡糸液の通過経路であり、紡糸液の吐出時における形状を形作り、ガス用柱状中空部Ｈｇはガスの通過経路であり、ガスの吐出時における形状を形作る。
【００２４】
なお、液用柱状中空部Ｈｌを延長した液仮想柱状部Ｈｖｌは液吐出部Ｅｌから吐出された紡糸液の吐出直後の飛翔経路であり、ガス用柱状中空部Ｈｇを延長したガス仮想柱状部Ｈｖｇはガス吐出部Ｅｇから吐出されたガスの吐出直後の噴出経路である。この液仮想柱状部Ｈｖｌとガス仮想柱状部Ｈｖｇとの距離は液吐出ノズルＮｌの壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当しているが、この距離は２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。２ｍｍを超えるとガス及び随伴気流の剪断力が作用しにくく、繊維化しにくくなる傾向があるためである。
【００２５】
この液仮想柱状部Ｈｖｌとガス仮想柱状部Ｈｖｇのいずれも内部充実した柱状である。例えば、円柱状の液仮想部を中空円柱状のガス仮想部で覆った状態、又は円柱状のガス仮想部を中空円柱状の液仮想部で覆った状態であると、ガス仮想柱状部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、液仮想部の切断面の外周とガス仮想部の切断面の内周、又はガス仮想部の切断面の外周と液仮想部の切断面の内周との距離が最も短い直線を無数に引くことができる結果、様々な点にガス及び随伴気流の剪断力が作用し、繊維化が不十分となり、液滴が多くなるためである。この「仮想柱状部」はノズルの内壁面を延長して形成される部分である。
【００２６】
更に、液用柱状中空部Ｈｌの吐出方向中心軸Ａｌとガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行で、吐出された紡糸液に対して１本の直線状にガス及び随伴気流を作用させることができるため、安定して繊維を形成することができる。例えば、円柱状の液用中空部を中空円柱状のガス中空部で覆った状態、又は円柱状のガス中空部を中空円柱状の液用中空部で覆った状態であるように、これら中心軸が一致すると、ガス及び随伴気流の剪断力を１本の直線状に作用させることができず、繊維化が不十分となり、液滴が多くなる。また、これら中心軸が交差又はねじれの位置にあると、ガス及び随伴気流による剪断力が作用しないか、作用したとしても不均一であることから、安定して繊維を形成することができない。この「平行」であるとは、液用柱状中空部Ｈｌの吐出方向中心軸Ａｌとガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが同一平面上に位置することができ、しかも平行であることを意味する。また、「吐出方向中心軸」とは吐出部の中心と仮想柱状部の横断面における中心とを結んでできる直線である。
【００２７】
本発明の紡糸装置はガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と液用柱状中空部Ｈｌの切断面の外周との距離が最も短い直線を、１本だけ引くことができる（図１（ｂ））。このようなガス用柱状中空部から吐出されたガス及び随伴気流は、液用柱状中空部から吐出された紡糸液に対して、１本の直線状に作用し、剪断作用を発揮することができるため、液滴を生じることなく、安定して紡糸することができる。例えば、前記直線を２本引くことができる場合には、一方の点で作用する場合と他方の点で作用する場合とが交互になるなど、安定して剪断作用を発揮することができない結果、液滴を発生し、安定して紡糸することができない。
【００２８】
なお、図１（ａ）には図示していないが、液吐出ノズルＮｌは紡糸液貯蔵装置（例えば、シリンジ、ステンレスタンク、プラスチックタンク、或は塩化ビニル樹脂製、ポリエチレン樹脂製などの樹脂製バッグなど）に接続されており、ガス吐出ノズルＮｇはガス供給装置（例えば、圧縮機、ガスボンベ、ブロアなど）に接続されている。また、紡糸装置を用いた不織布製造装置においては、液吐出ノズルＮｌは電圧印加装置に接続されている。或いは液吐出ノズルＮｌ内の紡糸液に対して電圧を印加できるように、導電ワイヤーが挿入され、導電ワイヤーは電圧印加装置に接続されている。
【００２９】
図１においては、１組の紡糸装置しか描いていないが、２組以上の紡糸装置を配置することができる。２組以上の紡糸装置を配置することによって、生産性を高めることができる。
【００３０】
また、図１においては、液吐出ノズルＮｌとガス吐出ノズルＮｇとを固定した状態にあるが、前述のような関係を満たす限り、図１の態様に限定されない。例えば、液吐出ノズルＮｌの液吐出部Ｅｌ及び／又はガス吐出ノズルＮｇのガス吐出部Ｅｇの位置を自由に調整できる機構を備えていることもできる。また、段差を有する基材に対して液用柱状中空部Ｈｌとガス用柱状中空部Ｈｇを穿孔したものであっても良い。
【００３１】
本発明の別の紡糸装置について、液吐出部２箇所とガス吐出部１箇所とを有する紡糸装置の先端部を拡大した斜視図である図４及び図４におけるＣ平面切断図である図５（ａ）をもとに説明する。
【００３２】
この紡糸装置は、紡糸液を吐出できる第１液吐出部Ｅｌ１を一方の端部に有する第１液吐出ノズルＮｌ１と、紡糸液を吐出できる第２液吐出部Ｅｌ２を一方の端部に有する第２液吐出ノズルＮｌ２とが、ガスを吐出できるガス吐出部Ｅｇを一方の端部に有するガス吐出ノズルＮｇを挟むように外壁面が当接し、ガス吐出ノズルＮｇのガス吐出部Ｅｇが第１液吐出部Ｅｌ１、第２液吐出部Ｅｌ２のいずれよりも上流側となる位置にある。なお、第１液吐出ノズルＮｌ１は第１液吐出部Ｅｌ１を端部とする第１液用柱状中空部Ｈｌ１を有し、第２液吐出ノズルＮｌ２は第２液吐出部Ｅｌ２を端部とする第２液用柱状中空部Ｈｌ２を有し、ガス吐出ノズルＮｇはガス吐出部Ｅｇを端部とするガス用柱状中空部Ｈｇを有している。また、前記第１液用柱状中空部Ｈｌ１を延長した第１液仮想柱状部Ｈｖｌ１と前記ガス用柱状中空部Ｈｇを延長したガス仮想柱状部Ｈｖｇとは、第１液吐出ノズルＮｌ１の壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当する距離だけ離れて近接した状態にあり、前記第２液用柱状中空部Ｈｌ２を延長した第２液仮想柱状部Ｈｖｌ２と前記ガス用柱状中空部Ｈｇを延長したガス仮想柱状部Ｈｖｇとは、第２液吐出ノズルＮｌ２の壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当する距離だけ離れて近接した状態にある。しかも前記第１液用柱状中空部Ｈｌ１の第１吐出方向中心軸Ａｌ１とガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行である関係にあり、前記第２液用柱状中空部Ｈｌ２の第２吐出方向中心軸Ａｌ２とガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行である関係にある。更には、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外形が円形であり、液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２の切断面の外形がいずれも円形であり、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１、Ｌ２を、いずれの組み合わせにおいても、１本だけ引くことができる状態にある（図５（ａ）参照）。
【００３３】
そのため、図４のような紡糸装置の第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２に紡糸液を供給し、ガス吐出ノズルＮｇにガスを供給すると、紡糸液は第１液用柱状中空部Ｈｌ１、第２液用柱状中空部Ｈｌ２をそれぞれ通り、第１液吐出部Ｅｌ１、第２液吐出部Ｅｌ２から第１液用柱状中空部Ｈｌ１の第１軸方向、第２液用柱状中空部Ｈｌ２の第２軸方向にそれぞれ吐出されると同時に、ガスはガス用柱状中空部Ｈｇを通りガス吐出部Ｅｇからガス用柱状中空部Ｈｇの軸方向に吐出される。この吐出されたガスと吐出された各紡糸液とはいずれも近接した状態にあり、各液吐出部の直近においては、吐出ガスの中心軸Ａｇと各吐出紡糸液の中心軸Ａｌ１、Ａｌ２とがいずれも平行関係にあり、しかもＣ平面上、吐出されたガスと吐出された紡糸液とは、いずれの組み合わせにおいても最も近い点が１箇所であることから、つまりいずれの紡糸液も１本の直線状にガスおよび随伴気流による剪断作用を受け、細径化しながら第１液用柱状中空部Ｈｌ１の第１軸方向、第２液用柱状中空部Ｈｌ２の第２軸方向にそれぞれ飛翔し、同時に紡糸液の溶媒が揮発して繊維化する。このように、図４の紡糸装置は１つのガス流によって、２つの紡糸液を紡糸して繊維化することができ、ガス量を減らすことができるため、不織布を生産性良く製造できる。また、ガス量を減らすことができ、吸引装置を大型化する必要がないことからエネルギー的に有利である。更に、吸引力を強くする必要がないため、厚さの薄い不織布から厚い不織布まで製造することができる。また、後述のように、この紡糸液に対して電界を作用させることのできる電界発生装置を備えているため、この電界の作用によって、気体の剪断作用によって延伸されず、液滴となりやすい紡糸液も引き伸ばされて繊維化する。また、電界の作用によって、繊維が帯電し、互いに反発することによって、繊維同士が結着した繊維束を形成せず、個々の繊維が分散した状態で捕集されるため、繊維径の揃った不織布を製造できる。なお、図４の紡糸装置は紡糸液及びガスを加熱する必要はないため、エネルギー的に有利である。
【００３４】
第１液吐出ノズルＮｌ１、第２液吐出ノズルＮｌ２は紡糸液を吐出できるものであれば良く、第１液吐出部Ｅｌ１、第２液吐出部Ｅｌ２の外形は特に限定するものではなく、例えば、円形、長円形、楕円形、多角形（例えば、三角形、四角形、六角形）であることができるが、ガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に作用を受け、液滴を生じにくいように、円形であるのが好ましい。つまり、第１液吐出ノズルＮｌ１、第２液吐出ノズルＮｌ２の外形が円形であると、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１、Ｌ２を、いずれの組み合わせにおいても１本だけ引くことができる状態となりやすいため、吐出された紡糸液はガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、液滴を生じにくくなる。なお、第１液吐出部Ｅｌ１と第２液吐出部Ｅｌ２の外形は同じ外形であっても良いし、異なる外形であっても良いが、いずれも円形であるのが好ましい。
【００３５】
第１液吐出部Ｅｌ１、第２液吐出部Ｅｌ２の形状が多角形である場合には、多角形の１つの角をガス吐出ノズルＮｇ側となるように配置することにより、ガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、液滴を生じにくくするのが好ましい。つまり、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第１液用柱状中空部Ｈｌ１、第２液用柱状中空部Ｈｌ２の切断面の外周との距離が最も短い直線（図５（ａ）〜（ｅ）におけるＬ１、Ｌ２）を、いずれの組み合わせにおいても、１本だけ引くことができるように第１液吐出ノズルＮｌ１、第２液吐出ノズルＮｌ２を配置すると、紡糸液はガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、安定して紡糸でき、液滴を生じにくくなる。したがって、ガス吐出部Ｅｇの形状が円形であれば、多角形状の第１液吐出部Ｅｌ１、第２液吐出部Ｅｌ２の辺をガス吐出ノズルＮｇ側となるように配置することも可能である（図５（ｅ）参照）。
【００３６】
また、第１液吐出部Ｅｌ１及び第２液吐出部Ｅｌ２の大きさも特に限定するものではないが、いずれも０．０１〜２０ｍｍ２であるのが好ましく、０．０１〜２ｍｍ２であるのがより好ましい。０．０１ｍｍ２よりも小さいと、粘度の高い紡糸液を吐出するのが困難になる傾向があり、２０ｍｍ２を超えると、ガス及び随伴気流の作用を１本の直線状にするのが難しくなり、安定して紡糸できなくなる傾向があるためである。なお、第１液吐出部Ｅｌ１の大きさと第２液吐出部Ｅｌ２の大きさは同じであっても異なっていても良い。同じ大きさであれば、繊維径の揃った繊維を紡糸しやすい。
【００３７】
なお、第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２は金属製であっても樹脂製であってもよく、その素材は特に限定するものではない。また、金属製又は樹脂製のチューブを用いることもできる。第１液吐出ノズルＮｌ１又は第２液吐出ノズルＮｌ２が金属製であれば、第１液吐出ノズルＮｌ１又は第２液吐出ノズルＮｌ２に対して電圧を印加することによって、紡糸液に対して電界を作用させることができる。更に、図４においては、円柱状の第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２を図示しているが、先端が傾斜を持って切断された鋭角ノズルを使用することもできる。この鋭角ノズルの場合、紡糸液の粘度が高い場合に有効である。このような鋭角ノズルを使用する場合、尖った側をガス吐出ノズル側とすると、ガス及び随伴気流の剪断作用を受けやすく、安定して繊維化できる。
【００３８】
なお、図４においては、第１液吐出ノズルＮｌ１と第２液吐出ノズルＮｌ２の２本について図示しているが、液吐出ノズルは２本である必要はなく、３本以上であっても良い（図６参照）。この液吐出ノズルの本数が多ければ多いほど、ガスを効率的に使用し、生産性良く不織布を製造することができる。
【００３９】
ガス吐出ノズルＮｇはガスを吐出できるものであれば良く、ガス吐出部Ｅｇの形状は特に限定するものではなく、例えば、円形、長円形、楕円形、多角形（例えば、三角形、四角形、六角形）であることができるが、ガス吐出部に対して各液吐出部をどのように配置しても、各液吐出部から吐出された各紡糸液に、ガス吐出部から吐出されたガスおよび随伴気流による剪断力をそれぞれ１本の直線状に作用させ、細径化した繊維を紡糸しやすいように、円形であるのが好ましい。なお、ガス吐出部Ｅｇの形状が多角形である場合には、多角形の１つの角を第１液吐出ノズルＮｌ１側となり、もう１つの角が第２液吐出ノズルＮｌ２側となるように配置することにより、ガス及び随伴気流の剪断作用が働きやすくなる。つまり、前述の通り、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第１液用柱状中空部Ｈｌ１、第２液用柱状中空部Ｈｌ２の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１、Ｌ２を、いずれの組み合わせにおいても、１本だけ引くことができる状態となるように第１液吐出ノズルＮｌ１、第２液吐出ノズルＮｌ２を配置する（図５（ｃ）〜（ｄ）参照）と、紡糸液はガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、液滴を生じにくくなる。
【００４０】
また、ガス吐出部Ｅｇの大きさも特に限定するものではないが、０．０１〜７９ｍｍ２であるのが好ましく、０．０１５〜２０ｍｍ２であるのがより好ましい。０．０１ｍｍ２よりも小さいと、吐出された各紡糸液全体に剪断作用を働かせることが困難になり、安定して繊維化することが困難になる傾向があるためで、７９ｍｍ２を超えると剪断作用を働かせるために十分な風速が必要で、多量のガスが必要となって不経済であるためである。
【００４１】
なお、ガス吐出ノズルＮｇは金属製であっても樹脂製であっても良く、その素材は特に限定しない。また、ガス吐出ノズルに替えて金属製や樹脂製のチューブを用いることもできる。
【００４２】
ガス吐出ノズルＮｇはガス吐出部Ｅｇが第１液吐出部Ｅｌ１及び第２液吐出部Ｅｌ２よりも上流側（紡糸液の供給側）となる位置に配置されているため、第１液吐出部Ｅｌ１及び第２液吐出部Ｅｌ２の周辺へ紡糸液が巻き上がるのを防止できる。そのため、液吐出部を汚すことなく、長時間の紡糸が可能である。なお、ガス吐出部Ｅｇと第１液吐出部Ｅｌ１又は第２液吐出部Ｅｌ２との距離は特に限定するものではないが、１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。１０ｍｍを超えると第１液吐出部Ｅｌ１又は第２液吐出部Ｅｌ２におけるガス及び随伴気流の剪断力が不十分となり、繊維化しにくくなる傾向があるためである。ガス吐出部Ｅｇと第１液吐出部Ｅｌ１及び第２液吐出部Ｅｌ２との距離の下限は特に限定するものではなく、ガス吐出部Ｅｇと第１液吐出部Ｅｌ１及び第２液吐出部Ｅｌ２とが一致していなければ良い。
【００４３】
なお、ガス吐出部Ｅｇと第１液吐出部Ｅｌ１又は第２液吐出部Ｅｌ２との距離は同じであっても異なっていても良いが、同じであると、各紡糸液に対して同程度の剪断力を作用させることができ、安定して紡糸できるため好適である。
【００４４】
第１液用柱状中空部Ｈｌ１及び第２液用柱状中空部Ｈｌ２は紡糸液の通過経路であり、紡糸液の吐出時における形状を形作り、ガス用柱状中空部Ｈｇはガスの通過経路であり、ガスの吐出時における形状を形作る。本発明においては、第１液用柱状中空部Ｈｌ１、第２液用柱状中空部Ｈｌ２、ガス用柱状中空部Ｈｇのいずれも柱状の紡糸液又はガスを形成できるため、ガス及び随伴気流の剪断作用を各紡糸液に十分に作用させることができ、繊維化することができる。
【００４５】
なお、第１液用柱状中空部Ｈｌ１を延長した第１液仮想柱状部Ｈｖｌ１は第１液吐出部Ｅｌ１から吐出された紡糸液の吐出直後の飛翔経路であり、第２液用柱状中空部Ｈｌ２を延長した第２液仮想柱状部Ｈｖｌ２は第２液吐出部Ｅｌ２から吐出された紡糸液の吐出直後の飛翔経路であり、ガス用柱状中空部Ｈｇを延長したガス仮想柱状部Ｈｖｇはガス吐出部Ｅｇから吐出されたガスの吐出直後の噴出経路である。この第１液仮想柱状部Ｈｖｌ１とガス仮想柱状部Ｈｖｇとの距離は第１液吐出ノズルＮｌ１の壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当し、第２液仮想柱状部Ｈｖｌ２とガス仮想柱状部Ｈｖｇとの距離は第２液吐出ノズルＮｌ２の壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当しているが、これら距離は２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。２ｍｍを超えるとガス及び随伴気流の剪断力が作用しにくく、繊維化しにくくなる傾向があるためである。
【００４６】
この第１液仮想柱状部Ｈｖｌ１、第２液仮想柱状部Ｈｖｌ２、ガス仮想柱状部Ｈｖｇのいずれも内部充実した柱状である。例えば、円柱状の第１又は第２液仮想部を中空円柱状のガス仮想部で覆った状態、又は円柱状のガス仮想部を中空円柱状の第１又は第２液仮想部で覆った状態であると、ガス仮想柱状部Ｈｖｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、第１又は第２液仮想部の切断面の外周とガス仮想部の切断面の内周、又はガス仮想部の切断面の外周と第１又は第２液仮想部の切断面の内周との距離が最も短い直線を無数に引くことができる結果、紡糸液の様々な点でガス及び随伴気流の剪断力が作用し、繊維化が不十分となり、液滴が多くなるためである。この「仮想柱状部」はノズルの内壁面を延長して形成される部分である。
【００４７】
更に、第１液用柱状中空部Ｈｌ１の第１吐出方向中心軸Ａｌ１とガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行であり、また、第２液用柱状中空部Ｈｌ２の第２吐出方向中心軸Ａｌ２とガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行であるため、吐出された紡糸液に対してガス及び随伴気流が１本の直線状に作用し、安定して繊維を形成することができる。例えば、円柱状の第１又は第２液用中空部を中空円柱状のガス中空部で覆った状態、又は円柱状のガス中空部を中空円柱状の第１又は第２液用中空部で覆った状態であるように、これら中心軸が一致すると、ガス及び随伴気流の剪断力を１本の直線状に作用させることができず、繊維化が不安定となり、液滴が多くなる。また、これら中心軸が交差又はねじれの位置にあると、ガス及び随伴気流による剪断力が作用しないか、作用したとしても不均一であることから、安定して繊維を形成することができない。この「平行」であるとは、第１又は第２液用柱状中空部の吐出方向中心軸とガス用柱状中空部の吐出方向中心軸とが同一平面上に位置することができ、しかも平行であることを意味する。また、「吐出方向中心軸」とは吐出部の中心と仮想柱状部の横断面における中心とを結んでできる直線である。
【００４８】
本発明の紡糸装置はガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第１液用柱状中空部Ｈｌ１の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１を１本だけ引くことができ、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第２液用柱状中空部Ｈｌ２の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ２を１本だけ引くことができる。このようなガス用柱状中空部Ｈｇから吐出されたガス及び随伴気流は、第１液用柱状中空部Ｈｌ１から吐出された紡糸液と第２液用柱状中空部Ｈｌ２から吐出された紡糸液のいずれに対しても１本の直線状に作用し、剪断作用を発揮することができるため、液滴を生じることなく、安定して紡糸することができる。例えば、前記直線を２本引くことができる場合には、一方の点で作用する場合と他方の点で作用する場合とが交互になるなど、安定して剪断作用を発揮することができない結果、液滴を発生し、安定して紡糸することができない。
【００４９】
なお、図４には図示していないが、第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２は紡糸液貯蔵装置（例えば、シリンジ、ステンレスタンク、プラスチックタンク、或は塩化ビニル樹脂製、ポリエチレン樹脂製などの樹脂製バッグなど）に接続されており、ガス吐出ノズルＮｇはガス供給装置（例えば、圧縮機、ガスボンベ、ブロアなど）に接続されている。また、紡糸装置を用いた不織布製造装置においては、第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２は電圧印加装置に接続されている。或いは第１液吐出ノズルＮｌ１及び／又は第２液吐出ノズルＮｌ２内の紡糸液に対して電圧を印加できるように、導電ワイヤーが挿入され、導電ワイヤーが電圧印加装置に接続されている。
【００５０】
図４においては、１組の紡糸装置しか描いていないが、２組以上の紡糸装置を配置することができる。２組以上の紡糸装置を配置することによって、生産性を更に高めることができる。
【００５１】
また、図４においては、第１液吐出ノズルＮｌ１、第２液吐出ノズルＮｌ２、及びガス吐出ノズルＮｇとを固定した状態にあるが、前述のような関係を満たす限り、図４の態様に限定されない。例えば、第１液吐出ノズルＮｌ１の第１液吐出部Ｅｌ１、第２液吐出ノズルＮｌ２の第２液吐出部Ｅｌ２、及び／又はガス吐出ノズルＮｇのガス吐出部Ｅｇの位置を自由に調整できる機構を備えていることもできる。また、段差を有する基材に対して第１液用柱状中空部Ｈｌ１、第２液用柱状中空部Ｈｌ２、ガス用柱状中空部Ｈｇを穿孔したものであっても良い。
【００５２】
本発明の不織布製造装置について、不織布製造装置の模式的断面説明図である図７を参照しながら説明する。本発明の不織布製造装置は前述のような紡糸装置１に加えて、紡糸装置１の液吐出ノズルＮｌと接続され、液吐出ノズルＮｌに電圧を印加できる電源２、紡糸された繊維を捕集できる捕集体３（アースされている）、捕集体の下部に存在し紡糸された繊維を吸引するサクション装置４、電源２、捕集体３及びサクション装置を収納できる紡糸容器５、紡糸容器５へ所定相対湿度の気体を供給できる容器用ガス供給装置、及び紡糸容器５内の気体を排気できる排気装置を備えている。なお、紡糸装置１には紡糸液を液吐出ノズルＮｌへ供給できる紡糸液供給装置が接続され、気体をガス吐出ノズルＮｇへ供給できる紡糸用ガス供給装置が接続されている。また、電源２とアースされた捕集体３とで電界発生装置を構成し、液吐出ノズルＮｌと捕集体との間に電界を形成できる。
【００５３】
このような不織布製造装置の場合、紡糸液は紡糸溶液供給装置によって液吐出ノズルＮｌへ供給されると同時に、紡糸用ガス供給装置によってガスがガス吐出ノズルＮｇへ供給される。同時に、電源２によって液吐出ノズルＮｌに対して電圧を印加することにより、紡糸液に電界を作用させることができるため、液吐出ノズルＮｌから吐出された紡糸液はガス吐出ノズルＮｇから吐出された気体の剪断作用によって延伸され、繊維化するとともに、気体の剪断作用によって延伸されず、液滴となりやすい紡糸液は電界の作用によって引き伸ばされて繊維化して捕集体３へ向かって飛翔する。また、電界の作用によって、繊維が帯電し、互いに反発することによって、繊維同士が結着した繊維束を形成せず、個々の繊維が分散した状態で捕集されるため、繊維径の揃った不織布を製造できる。そして、この飛翔した繊維は直接、捕集体３上に集積し、繊維ウエブを形成する。
【００５４】
なお、この繊維を集積する際に、捕集体３の下部にはサクション装置が配置されているため、ガス吐出ノズルＮｇから吐出されたガスや容器用ガス供給装置から供給されたガスは速やかに排出され、これらガスの作用によって繊維ウエブが乱れるということがない。
【００５５】
また、図７の不織布製造装置においては、紡糸装置１、電源２、捕集体３、サクション装置４を紡糸容器５に収納し、閉鎖空間としているため、紡糸液から揮発した溶媒の飛散を防ぎ、場合によっては溶媒を回収して再利用することができる。
【００５６】
紡糸容器５に、サクション装置４とは別に紡糸容器５内の気体を排気する排気装置を接続しているため、繊維径のバラツキを小さくすることができる。つまり、紡糸を行っていると、紡糸容器５内における溶媒蒸気濃度が次第に高くなり、溶媒の蒸発が抑制される結果、繊維径のバラツキが発生しやすく、また繊維化されにくくなる傾向があるが、排気装置によって気体を排気することによって抑制することができる。
【００５７】
紡糸容器５に温湿度を調整した気体を供給できる容器用ガス供給装置が接続されているため、紡糸容器５内における溶媒蒸気濃度を安定させ、繊維径のバラツキを小さくできる。
【００５８】
このように、本発明の不織布製造装置によれば、前述の紡糸装置１を使用しているため細径化した繊維を安定して紡糸でき、また、ガスの作用によって繊維を紡糸しているため、紡糸液の吐出量を増やすことができ、生産性良く不織布を製造することができる。また、紡糸液に対して電界を作用させることによって、気体の剪断作用によって延伸されず、液滴となりやすい紡糸液も引き伸ばされて繊維化し、捕集体３へ向かって飛翔するため、安定して不織布を製造できる。更に、電界の作用によって、繊維が帯電し、互いに反発することによって、繊維同士が結着した繊維束を形成せず、個々の繊維が分散した状態で捕集されるため、繊維径の揃った不織布を製造できる。更に、本発明の不織布製造装置はガスの作用によって繊維を紡糸しているため、紡糸液の粘度が高い場合であっても安定して紡糸することができる。更に、ガスの作用によって繊維を紡糸し、従来の静電紡糸法による電圧よりも低い電圧で紡糸が可能で、かつ個々の繊維が分散した状態で集積することができるため、静電紡糸法により製造した不織布よりも嵩高な不織布を製造することもできる。
【００５９】
図７における電源２は紡糸液に電圧を印加できるものであれば良く、特に限定するものではないが、例えば、直流高電圧発生装置やヴァン・デ・グラフ起電機を用いることができる。また、印加極性は正であっても負であっても良く、繊維の分散状態を確認しながら適宜設定する。なお、図７における不織布製造装置においては、電源２を紡糸装置１の液吐出ノズルＮｌに接続しているが、紡糸液に印加できるのであれば、液吐出ノズルＮｌ内に挿入したワイヤー等に印加しても良い。また、捕集体３に対して印加し、液吐出ノズルＮｌをアースしても良い。或いは、液吐出ノズルＮｌと捕集体３との間に電界が形成されるように、双方に電圧を印加しても良い。
【００６０】
この電源２による印加によって液吐出ノズルＮｌと捕集体３との間に生じる電位差は液滴等を生じない電位差であれば良く、紡糸液の種類、液吐出ノズルＮｌと捕集体３との距離、温湿度などの紡糸条件によって変化するため、特に限定するものではないが、０．０５〜１．５ｋＶ／ｃｍであるのが好ましい。電位差が１．５ｋＶ／ｃｍを超えると、ガスの剪断作用による紡糸よりも静電紡糸法と同様の電圧による紡糸が支配的となるが、ガスの作用も受けて不織布の地合いが悪くなる傾向があり、また、嵩高な不織布しか製造できないためである。他方、０．０５ｋＶ／ｃｍ未満であると、繊維の帯電が不十分あるいは弱いため、糸玉、繊維束、ショット、粒等、繊維以外のものも多く含む不織布となる傾向があるためである。
【００６１】
図７においては、捕集体３の下側にサクション装置４を備えているため、サクション装置４の作用によって繊維は捕集体３へ誘導され、余分なガスが除去される。図７においては、コンベアからなる捕集体３であるが、捕集体３は繊維を直接集積できるものであれば何でも良く、例えば、不織布、織物、編物、ネット、ドラム、ベルト或いは平板を捕集体として使用できる。
【００６２】
また、図７における不織布製造装置においては、アースされたコンベアからなる捕集体３を備えているため、液吐出ノズルＮｌと捕集体３との間に生じる電界の作用によっても紡糸された繊維は捕集体３へと誘導され、捕集体３上に繊維を集積し、繊維ウエブを形成できる。このように、電源２とアースされた捕集体３とで電界発生装置を構成している。
【００６３】
図７においては、サクション装置４によってガスを吸引しているため、捕集体は通気性であるが、サクション装置４を使用しない場合には、捕集体は通気性である必要はない。更に、図７の捕集体３はコンベア自体が導電性であるが、コンベアが導電性ではなく、サクション装置４に替えて、又はサクション装置４に加えて対向電極を捕集体３の下側に設置することもできる。
【００６４】
図７においては、捕集体３を紡糸装置１の液吐出ノズルＮｌからの吐出方向下側（重力の作用方向）に配置し、液吐出ノズルＮｌの吐出方向と捕集体３の捕集面とが直交する位置関係にあるが、液吐出ノズルＮｌの吐出方向と捕集体３の捕集面とが平行である位置関係にあっても良い。なお、液吐出ノズルＮｌの吐出方向は重力の作用方向と同じであっても、重力の作用方向と反対方向であっても、重力の作用方向と直交する方向であっても、重力の作用方向と交差する方向であっても良く、特に限定するものではない。
【００６５】
サクション装置４は特に限定するものではないが、紡糸用ガス供給装置及び容器用ガス供給装置からのガス供給量、作製する不織布の厚みによって風速条件を調整できるものが好ましい。サクション装置により吸引されたガスは排気、または再び紡糸容器内に戻し、循環させることもできる。このように循環させる場合、容器用ガス供給装置を排気装置と兼用させることもできる。
【００６６】
容器用ガス供給装置としては、例えば、プロペラファン、シロッコファン、エアコンプレッサー、或いは送風機などを挙げることができる。なお、図７においては、紡糸容器５の上壁面からガスを供給しているが、側壁面からガスを供給することもできる。しかしながら、紡糸空間へ効率的に、かつ繊維の集積状態に影響を与えないようにガスを供給できる位置から供給するのが好ましい。
【００６７】
また、排気装置は特に限定するものではないが、例えば、排気口に設置されたファンであることができる。図７のように、容器用ガス供給装置によって紡糸容器５へ気体を供給する場合には、単に排気口を設けるだけで供給量と同量の気体を排出することができるため、排気装置１１は必ずしも必要はない。なお、図７のように排気装置によって排気する場合、排気量は紡糸用ガス供給装置及び容器用ガス供給装置からのガス供給量と同じであるのが好ましい。供給量と排気量とが異なると、紡糸容器５内における圧力が変わることによって、溶媒の蒸発速度が変わり、繊維径のバラツキが生じやすいためである。また、図７に示す態様とは異なり、排気装置への排気口は紡糸容器５の底壁面ではなく、側壁面に設けることもできる。また、サクション装置に排気装置を兼用させることもできる。
【００６８】
なお、紡糸液供給装置としては、例えば、シリンジ、ステンレスタンク、プラスチックタンク、或は塩化ビニル樹脂製、ポリエチレン樹脂製などの樹脂製バッグなどを挙げることができ、紡糸用ガス供給装置として、例えば、圧縮機、ガスボンベ、ブロアなどを挙げることができる。
【００６９】
図７の不織布製造装置においては、紡糸装置１を１台だけ配置しているが、１台である必要はなく、２台以上配置することができる。２台以上配置することによって不織布の生産性を高めることができる。
【００７０】
また、図７の不織布製造装置においては、特に繊維ウエブを結合させるための装置を配置していないが、繊維ウエブを結合するための装置を配置することができる。例えば、バインダーを付与し、乾燥する装置、繊維同士を融着させることのできる熱処理装置、繊維同士を絡合させることのできる絡合装置、などを配置することができる。
【００７１】
このような本発明の不織布製造装置を用いて不織布を製造する場合、紡糸装置１のガス吐出部Ｅｇから流速１００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出するのが好ましい。ガス吐出部Ｅｇから流速１００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出することによって、液滴の発生を抑え、細径化した繊維を含む不織布を製造しやすいためである。好ましくは流速１５０ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出し、より好ましくは流速２００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出する。なお、ガス流速の上限は繊維化できる限り、特に限定するものではない。このような流速のガスを吐出するには、例えば、紡糸用ガス供給装置として圧縮機を使用し、ガス用柱状中空部Ｈｇにガスを供給すれば良い。なお、ガスの種類は特に限定するものではないが、空気、窒素ガス、アルゴンガスなどを使用することができ、これらの中でも空気は経済的である。また、これらのガスに紡糸液に対して親和性のない溶媒の蒸気を含ませることもできる。このような溶媒の蒸気量を調整することによって、紡糸液の固化を促進させることができる。
【００７２】
本発明の製造方法に使用できる紡糸液は所望ポリマーを溶媒に溶解させたものであれば良く、特に限定するものではない。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、ポリエステル、ポリグリコール酸、ポリアクリロニトリル、共重合ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレン、或いはポリプロピレンなど１種又は２種以上のポリマーを、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、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、ピリジン、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、アセトニトリル、ギ酸、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、トリクロロエタン、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など１種又は２種以上の溶媒に溶解させたものを使用することができる。
【００７３】
なお、紡糸時の紡糸液の粘度は１０〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲であるのが好ましく、２０〜８０００ｍＰａ・ｓの範囲であるのがより好ましい。粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であると、粘度が低すぎて曳糸性が悪く繊維になりにくい傾向があり、粘度が１００００ｍＰａ・ｓを超えると、紡糸液が延伸されにくく、繊維となりにくい傾向がある。したがって、常温で粘度が１００００ｍＰａ・ｓを超える場合であっても、紡糸液自体又は液用柱状中空部を加熱することにより前記粘度範囲内に収まるのであれば、使用することができる。逆に、常温で粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であっても、紡糸液自体又は液用柱状中空部を冷却することにより前記粘度範囲内に収まるのであれば、使用することができる。本発明における「粘度」は、粘度測定装置を用い、紡糸時と同じ温度で測定した、シェアレート１００ｓ−１の時の値をいう。
【００７４】
なお、液吐出部からの紡糸液の吐出量は紡糸液の粘度やガス流速によって変化するため特に限定するものではないが、液吐出部１つあたり０．１〜１００ｃｍ３／時間であるのが好ましい。
【００７５】
本発明の不織布製造装置が２つ以上の液吐出ノズルを有する場合、又は２台以上の紡糸装置を使用する場合、いずれの液吐出ノズルからも同じ条件で紡糸液を吐出することができるし、２種以上の吐出条件で紡糸液を吐出することもできる。後者のように２種以上の吐出条件で紡糸液を吐出した場合、異なった種類の繊維を紡糸することができ、結果として異なった種類の繊維が均一に混在した地合いの優れる不織布を製造することができる。
【００７６】
この「２種以上の吐出条件」とは全く同一ではないことを意味し、例えば、液吐出部の外形が異なる、液吐出部の大きさが異なる、液吐出部のガス吐出部からの距離が異なる、紡糸液の吐出量が異なる、紡糸液の濃度が異なる、紡糸液構成ポリマーが異なる、紡糸液の粘度が異なる、紡糸液の溶媒が異なる、紡糸液構成ポリマーが２種類以上である場合にはその配合比率が異なる、紡糸液構成溶媒が２種類以上である場合にはその配合比率が異なる、紡糸液の温度が異なる、紡糸液に添加されている添加剤の種類及び／又は量が異なる、などのこれら１つ、又は２つ以上が異なる。これらの中でも紡糸液を構成するポリマーが同じであっても濃度が異なる、又は紡糸液を構成するポリマーが同じであっても溶媒が異なると、繊維径の異なる２種類以上の繊維が均一に混在した地合いの優れる不織布を製造することができ、紡糸液を構成するポリマーが異なると、繊維構成ポリマーの異なる２種類以上の繊維が均一に混在した地合いの優れる不織布を製造することができる。
【実施例】
【００７７】
以下に本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７８】
（実施例１）
（紡糸液の調製）
アクリロニトリル共重合体を、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに濃度１３ｍａｓｓ％となるように溶解させた紡糸液（粘度（温度：２３℃）：６００ｍＰａ・ｓ）を用意した。
【００７９】
（不織布製造装置の準備）
図７のような、次の構成からなる不織布製造装置を用意した。
（イ） 次のような紡糸装置（図４と同様の紡糸装置）を１０組、一直線状に配置した。
（１） 紡糸液供給装置：シリンジ
（２） 紡糸用ガス供給装置：圧縮機
（３） 第１液吐出ノズルＮｌ１：金属製
（３）−１ 第１液吐出部Ｅｌ１：０．３３ｍｍ径（断面積：０．０８６ｍｍ２）の円形
（３）−２ 第１液用柱状中空部Ｈｌ１：０．３３ｍｍ径の円柱状
（３）−３ ノズル外径：０．６４ｍｍ
（４） 第２液吐出ノズルＮｌ２：金属製
（４）−１ 第２液吐出部Ｅｌ２：０．３３ｍｍ径（断面積：０．０８６ｍｍ２）の円形
（４）−２ 第２液用柱状中空部Ｈｌ２：０．３３ｍｍ径の円柱状
（４）−３ ノズル外径：０．６４ｍｍ
（５） ガス吐出ノズルＮｇ：金属製
（５）−１ ガス吐出部Ｅｇ：０．３３ｍｍ径（断面積：０．０８６ｍｍ２）の円形
（５）−２ ガス用柱状中空部Ｈｇ：０．３３ｍｍ径の円柱状
（５）−３ ノズル外径：０．６４ｍｍ
（５）−４ 位置：ガス吐出部Ｅｇが第１液吐出部Ｅｌ１と第２液吐出部Ｅｌ２のいずれよりも３ｍｍ上流側に、ノズルの外壁面が当接するように配置
（６）−１ 第１液仮想柱状部Ｈｖｌ１とガス仮想柱状部Ｈｖｇの距離：０．３１ｍｍ
（６）−２ 第１液吐出方向中心軸Ａｌ１とガス吐出方向中心軸Ａｇ：平行
（６）−３ ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第１液用柱状中空部Ｈｌ１の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１の本数：１本
（７）−１ 第２液仮想柱状部Ｈｖｌ２とガス仮想柱状部Ｈｖｇの距離：０．３１ｍｍ
（７）−２ 第２液吐出方向中心軸Ａｌ２とガス吐出方向中心軸Ａｇ：平行
（７）−３ ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第２液用柱状中空部Ｈｌ２の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ２の本数：１本
【００８０】
（ロ） 電界発生装置；電源と捕集体とで構成
（１）電源 第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２に高電圧電源を接続
【００８１】
（ハ） 捕集体：アースしたネット（表面をフッ素樹脂でコーティングしたメッシュタイプのコンベアネット）の捕集面を各紡糸液の吐出方向中心軸に対して直交する位置に配置。
（１）−１ 捕集体の位置：紡糸装置の液吐出ノズルの吐出方向中心軸を基準として、重力方向に１００ｍｍの位置に捕集体の捕集面が位置するように配置
（２）サクション装置：サクションボックス（サクション口：８０ｍｍ×３５０ｍｍ）、排気装置を兼用
【００８２】
（ニ） 紡糸容器：高さ１０１０ｍｍ×幅１０１０ｍｍ×奥行１０１０ｍｍ
（１）紡糸装置、電源、捕集体、サクション装置を紡糸容器内にそれぞれ配置
（２）容器用ガス供給装置を紡糸容器の上壁面に接続
【００８３】
（不織布の製造）
次の条件で繊維を捕集体（ネット）上に集積させ、不織布（平均繊維径：４１３ｎｍ）を製造したところ、液滴の発生が少なく、繊維径のＣＶ値（標準偏差／平均繊維径）が２６．６％の繊維径の揃った地合いの優れる不織布を生産性良く製造することができた。
【００８４】
（イ） 第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２からの各吐出量：３ｇ／時間
（ロ） 空気吐出流速：２５３ｍ／ｓｅｃ．
（ハ） 空気吐出量：１．３Ｌ／ｍｉｎ．
（ニ） 印加電圧：５ｋＶ（電位差：＋０．５kＶ／ｃｍ）
（ホ） ネットの移動速度：２ｍｍ／ｍｉｎ.
（ヘ） サクションボックスの吸引条件：１．４ｍ３／ｍｉｎ．
（ト） 容器用ガスの供給条件：温度２８℃、湿度４０％の空気を５０Ｌ／ｍｉｎで供給
【００８５】
（実施例２）
次の条件で繊維を捕集体（ネット）上に集積させ、不織布（平均繊維径：４３５ｎｍ）を製造したところ、液滴の発生が少なく、繊維径のＣＶ値（標準偏差／平均繊維径）が３４．８％の繊維径の揃った地合いの優れる不織布を生産性良く製造することができた。
【００８６】
（イ） 第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２からの各吐出量：１０ｇ／時間
（ロ） 空気吐出流速：２５３ｍ／ｓｅｃ．
（ハ） 空気吐出量：１．３Ｌ／ｍｉｎ．
（ニ） 印加電圧：２ｋＶ（電位差：＋０．２ｋＶ／ｃｍ）
（ホ） ネットの移動速度：２ｍｍ／ｍｉｎ.
（ヘ） サクションボックスの吸引条件：１．４ｍ３／ｍｉｎ．
（ト） 容器用ガスの供給条件：温度２８℃、湿度４０％の空気を５０Ｌ／ｍｉｎで供給
【００８７】
（比較例１）
電圧を印加しなかったこと以外は実施例１と同様にして、繊維を捕集体（ネット）上に集積させ、不織布（平均繊維径：５１９ｎｍ）を製造したところ、液滴の発生が多く、繊維径のＣＶ値（標準偏差／平均繊維径）が４３．１％と繊維径のバラツキの大きい不織布であった。この繊維径のバラツキは、繊維同士が結着して繊維束が形成されていることによる結果として、繊維径の太い繊維が混在しているためであった。
【００８８】
（比較例２）
電圧を印加しなかったこと以外は実施例２と同様にして、繊維を捕集体（ネット）上に集積させ、不織布（平均繊維径：４４５ｎｍ）を製造したところ、液滴の発生が多く、繊維径のＣＶ値（標準偏差／平均繊維径）が５５．２％と繊維径のバラツキの大きい不織布であった。この繊維径のバラツキは、繊維同士が結着して繊維束が形成されていることによる結果として、繊維径の太い繊維が混在しているためであった。
【００８９】
（比較例３）
（紡糸液の調製）
実施例１と同じ紡糸液を用意した。
【００９０】
（不織布製造装置の準備）
次の構成からなる不織布製造装置を用意した。
【００９１】
（１） 紡糸液供給装置：ステンレスタンク
（２） 紡糸用ガス供給装置：圧縮機
（３） 液吐出ノズルＮｌ：金属製
（３）−１ 液吐出部：０．７ｍｍ径（断面積：０．３８ｍｍ２）の円形
（３）−２ 液用柱状中空部：０．７ｍｍ径の円柱状
（３）−３ ノズル外径：１．１ｍｍ
（３）−４ ノズル本数：１本
（４） ガス吐出ノズルＮｇ：金属製
（４）−１ ガス吐出部：２．１ｍｍ径（断面積：３．４６ｍｍ２）の円形
（４）−２ ガス用柱状中空部：２．１ｍｍ径の円柱状
（４）−３ ノズル外径：２．５ｍｍ
（４）−４ ノズル本数：１本
（４）−５ 位置：ガス吐出部が液吐出部よりも２ｍｍ上流側の位置で、液吐出ノズルと同心円状に配置、結果として、ガス吐出部は内径１．１ｍｍ、外径２．１ｍｍの中空円形状となる（図３参照）
（５）液仮想柱状部とガス仮想柱状部の距離：０．４ｍｍ
（６）液吐出方向中心軸とガス吐出方向中心軸：一致
（７）ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部の切断面の内周と液用柱状中空部の切断面の外周との距離が最も短い直線の本数：無数
（８）捕集体：ネット（３０メッシュ）
（８）−１ 液吐出部との距離：３００ｍｍ
（９） 繊維吸引装置：ブロア
（１０） 紡糸容器：容積１ｍ３のアクリル容器
（１０）−１ 気体供給装置：精密空気発生装置（（株）アピステ製、１４００−ＨＤＲ）
【００９２】
（不織布の製造）
次の条件で紡糸し、不織布を製造しようとしたが、ほとんど繊維形状とならず、不織布を製造することができなかった。
【００９３】
（イ）液吐出ノズルからの吐出量：３ｇ／時間
（ロ）空気吐出流速：２５０ｍ／ｓｅｃ．
（ハ）ネットの移動速度：０．６５ｍｍ／ｓｅｃ．
（ニ）繊維吸引条件：３０ｃｍ／ｓｅｃ．
（ホ）気体供給条件：２５℃、２７％ＲＨ、１ｍ３／ｍｉｎ．
【００９４】
（比較例４）
（紡糸液の調製）
実施例１と同じ紡糸液を用意した。
【００９５】
（不織布の製造）
直径０．３ｍｍのノズルが５ｍｍ間隔で直線状に設けられており、その両側に幅０．５ｍｍのスリットを有するメルトブロー装置用ダイを用意した。なお、ノズル開口部の延長線とスリット延長線とのなす角度はいずれも３０°であった。
【００９６】
次いで、ノズル１つあたり５ｃｃ／ｈの量で紡糸液を供給するとともに、空気をスリットへ２Ｎｍ３／ｍｉｎの量（吐出流速：３８３Ｎｍ／ｓｅｃ．）で供給し、ダイの下方２５ｃｍの位置に配置したネット状捕集体（移動速度：４．１８ｍ／ｍｉｎ.）上に繊維を捕集して不織布を製造しようとしたが、繊維とならず、不織布を製造することができなかった。
【符号の説明】
【００９７】
Ｎｌ 液吐出ノズル
Ｎｌ１ 第１液吐出ノズル
Ｎｌ２ 第２液吐出ノズル
Ｎｇ ガス吐出ノズル
Ｅｌ 液吐出部
Ｅｌ１ 第１液吐出部
Ｅｌ２ 第２液吐出部
Ｅｇ ガス吐出部
Ｈｌ 液用柱状中空部
Ｈｌ１ 第１液用柱状中空部
Ｈｌ２ 第２液用柱状中空部
Ｈｇ ガス用柱状中空部
Ｈｖｌ 液仮想柱状部
Ｈｖｌ１ 第１液仮想柱状部
Ｈｖｌ２ 第２液仮想柱状部
Ｈｖｇ ガス仮想柱状部
Ａｌ 吐出方向中心軸（液）
Ａｌ１ 第１吐出方向中心軸（液）
Ａｌ２ 第２吐出方向中心軸（液）
Ａｇ 吐出方向中心軸（ガス）
Ｃ ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面
Ｌ１ 外周間の距離が最も短い直線
Ｌ１ 外周間の距離が最も短い直線
Ｌ２ 外周間の距離が最も短い直線
１ 紡糸装置
２ 電源
３ 捕集体
４ サクション装置
５ 紡糸容器
１２ 第１部材
２２ 第２部材
３２ 第３部材
１４、２４、３４ 供給端部
１６、２６、３６ 対向出口端部
１８ 第１供給スリット
３８ 第１ガススリット
２０ ガスジェット空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は不織布製造装置及び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、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は小さいのが好ましい。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、紡糸液をノズルから吐出するとともに、吐出した紡糸液に電界を作用させて紡糸液を延伸し、細径化した後に捕集体上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。この静電紡糸法によれば、平均繊維径１μｍ以下の繊維からなる不織布を製造することができる。しかしながら、静電紡糸法は紡糸液の吐出量に限界があるため生産性の悪い方法であった。
【０００３】
この生産性の改善を期待できる紡糸装置として、図２に示すような「圧縮ガス流を用いることによってナノファイバの不織マットを形成する装置は、平行な間隔を設けた第１（１２）、第２（２２）及び第３（３２）部材を含み、各々は、供給端部（１４，２４，３４）及び対向出口端部（１６，２６，３６）を有する。第２部材（２２）は第１部材（１２）に隣接する。第２部材（２２）の出口端部（２６）は、第１部材（１２）の出口端部（１６）を越えて延びる。第１（１２）及び第２（２２）部材は、第１供給スリット（１８）を画成する。第３部材（３２）は、第１部材（１２）の第２部材（２２）から反対側で第１部材（１２）に隣接して位置する。第１（１２）及び第３（３２）部材は第１ガススリット（３８）を画成し、第１（１２）、第２（２２）及び第３（３２）部材の出口端部（１６，２６，３６）はガスジェット空間（２０）を画成する。圧縮ガス流を用いることによってナノファイバの不織マットを形成する方法も含まれる。」ことが提案されている（特許文献１）。この装置は高電圧を印加する必要がないため、生産性を改善できることが期待できる。しかしながら、この装置においては平板状の第１、第２及び第３部材を平行に設けていることから、シート状の紡糸液に対して圧縮ガスを作用させることになり、繊維形状になりにくく、液滴を多く含むものとなり、繊維形状にできたとしても太い繊維しか形成できないものであると考えられた。
【０００４】
同様の紡糸装置として、「センターチューブ、センターチューブに同心状かつ離間して位置する第１供給チューブ、第１供給チューブに同心状かつ離間して位置する中間ガスチューブ、中間ガスチューブに同心状かつ離間して位置する第２供給チューブを備え、センターチューブと第１供給チューブは第１環状コラムを形成し、中間ガスチューブと第１供給チューブは第２環状コラムを形成し、中間ガスチューブと第２供給チューブは第３環状コラムを形成し、第１ガスジェット空間がセンターチューブと第１供給チューブの下流側端部に形成され、第２ガスジェット空間が中間ガスチューブと第２供給チューブの下流側端部に形成されるように位置している、圧縮ガスを用いるナノファイバー製造装置。」が提案されている（特許文献２）。この製造装置も高電圧を印加する必要がないため、生産性を改善できることが期待できる。しかしながら、この装置においても、環状に吐出された紡糸液に対してガスジェットを作用させるため、紡糸が不安定で繊維形状になりにくく、液滴を多く含むものであった。
【０００５】
また、「所定溶媒に溶解されたポリマー溶液を出糸ノズルに搬送させ、前記ポリマー溶液を高電圧が印加された出糸ノズルを介して吐出させながら前記出糸ノズルの下部に圧縮空気を噴射させ、前記出糸ノズルの下部の接地された吸気コレクター上にポリマー溶液を出糸する工程を含むナノ繊維の製造方法」が提案されている（特許文献３）。この製造方法はポリマー溶液に対して高電圧と圧縮空気を作用させているためポリマー溶液の吐出量を多くすることができ、生産性を高めることができることが期待できる。しかしながら、特許文献３で開示されている圧縮空気の噴出方法は、出糸ノズルの両側にナイフエッジ状のエアノズルを使用するか、出糸ノズルを円形に取り囲むエアノズルを使用しているため、紡糸が不安定で繊維形状になりにくく、液滴を多く含むものであった。
【０００６】
【特許文献１】特表２００５−５１５３１６号公報（要約、表１など）
【特許文献２】米国特許第６５２０４２５号公報（要約、図２など）
【特許文献３】特表２００５−５２００６８号公報（請求項１、段落番号００１４、段落番号００１５など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、繊維径の小さい繊維からなる不織布を安定して生産性良く製造できる装置、及び前記不織布製造装置を用い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】
【０００８】
本発明の請求項１にかかる発明は、「（イ）紡糸液を吐出できる液吐出部を１箇所以上と、前記いずれの液吐出部よりも上流側に位置し、ガスを吐出できるガス吐出部１箇所とを有する、次の条件を満足する紡糸装置、（１）液吐出部を端部とする液用柱状中空部（Ｈｌ）を有する（２）ガス吐出部を端部とするガス用柱状中空部（Ｈｇ）を有する、（３）液用柱状中空部（Ｈｌ）を延長した液仮想柱状部（Ｈｖｌ）とガス用柱状中空部（Ｈｇ）を延長したガス仮想柱状部（Ｈｖｇ）とは近接している（４）液用柱状中空部（Ｈｌ）の吐出方向中心軸とガス用柱状中空部（Ｈｇ）の吐出方向中心軸とが平行である、（５）ガス用柱状中空部（Ｈｇ）の中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部（Ｈｇ）の切断面の外周と液用柱状中空部（Ｈｌ）の切断面の外周との距離が最も短い直線を、１本だけ引くことができる、（ロ）前記紡糸液に対して電界を作用させることのできる電界発生装置、及び（ハ）繊維を捕集できる捕集体、を備えていることを特徴とする、不織布製造装置。」である。
【０００９】
本発明の請求項２にかかる発明は、「請求項１に記載の不織布製造装置を用いる、不織布の製造方法。」である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１にかかる発明は、液吐出部から吐出された紡糸液とガス吐出部から吐出されたガスとは近接しており、平行であり、しかも紡糸液にはガスおよび随伴気流による剪断力が１本の直線状に作用するため、細径化した繊維を安定して紡糸できるものである。また、ガスの作用によって繊維を紡糸しているため、紡糸液の吐出量を増やすことができ、生産性良く不織布を製造することができる。更に、紡糸液に対して電界を作用させることによって、気体の剪断作用によって延伸されず、液滴となりやすい紡糸液も引き伸ばされて繊維化するため、安定して不織布を製造できる。また、電界の作用によって、繊維が帯電し、互いに反発することによって、繊維同士が結着した繊維束を形成せず、個々の繊維が分散した状態で捕集されるため、繊維径の揃った不織布を製造できる。
【００１１】
本発明の請求項２にかかる発明は、前記不織布製造装置を用いる不織布の製造方法であるため、繊維径の小さい繊維からなる不織布を安定して生産性良く製造できる方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ） 紡糸装置の先端部を拡大した斜視図 （ｂ） 平面Ｃでの切断図
【図２】従来の紡糸装置の断面図
【図３】比較例３において使用した液吐出ノズルとガス吐出ノズルの配置を表す横断面平面図
【図４】別の紡糸装置の先端部を拡大した斜視図
【図５】（ａ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の一例（図４のＣ平面での切断平面図） （ｂ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例 （ｃ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例 （ｄ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例 （ｅ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例
【図６】（ａ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の一例 （ｂ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例 （ｃ） ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時の切断平面図の他例
【図７】本発明の不織布製造装置の模式的断面説明図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の不織布製造装置を構成する紡糸装置について、紡糸装置の先端部を拡大した斜視図である図１（ａ）、及び図１（ａ）におけるＣ平面切断図である図１（ｂ）をもとに説明する。
【００１４】
本発明の紡糸装置は紡糸液を吐出できる液吐出部Ｅｌを一方の端部に有する液吐出ノズルＮｌ１本と、ガスを吐出できるガス吐出部Ｅｇを一方の端部に有するガス吐出ノズルＮｇ１本の外壁面が当接し、ガス吐出ノズルＮｇのガス吐出部Ｅｇが液吐出部Ｅｌよりも上流側となる位置にある。なお、液吐出ノズルＮｌは液吐出部Ｅｌを端部とする液用柱状中空部Ｈｌを有しており、ガス吐出ノズルＮｇはガス吐出部Ｅｇを端部とするガス用柱状中空部Ｈｇを有している。また、前記液用柱状中空部Ｈｌを延長した液仮想柱状部Ｈｖｌと前記ガス用柱状中空部Ｈｇを延長したガス仮想柱状部Ｈｖｇとは、液吐出ノズルＮｌの壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当する距離だけ離れて近接した状態にある。しかも前記液用柱状中空部Ｈｌの吐出方向中心軸Ａｌとガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行である関係にある。更には、図１（ｂ）にガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸に対して垂直な平面Ｃで切断した切断図を示すように、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外形、液用柱状中空部Ｈｌの切断面の外形ともに円形であり、これら外周間の距離が最も短い直線Ｌ１を、１本だけ引くことができる状態にある。
【００１５】
そのため、図１のような紡糸装置の液吐出ノズルＮｌに紡糸液を供給し、ガス吐出ノズルＮｇにガスを供給すると、紡糸液は液用柱状中空部Ｈｌを通り液吐出部Ｅｌから液用柱状中空部Ｈｌの軸方向に吐出されると同時に、ガスはガス用柱状中空部Ｈｇを通りガス吐出部Ｅｇからガス用柱状中空部Ｈｇの軸方向に吐出される。この吐出されたガスと吐出された紡糸液とは近接した状態にあり、ガスの吐出方向と紡糸液の吐出方向とは平行関係にあり、しかも平面Ｃ上、吐出されたガスと吐出された紡糸液とは最も近い点が１点、つまり、紡糸液は１本の直線状にガスおよび随伴気流による剪断作用を受けるため、細径化しながら液用柱状中空部Ｈｌの軸方向に飛翔し、同時に紡糸液の溶媒が揮発して繊維化する。また、後述のように、この紡糸液に対して電界を作用させることのできる電界発生装置を備えているため、この電界の作用によって、気体の剪断作用によって延伸されず、液滴となりやすい紡糸液も引き伸ばされて繊維化する。また、電界の作用によって繊維が帯電し、互いに反発することによって、繊維同士が結着して繊維束を形成せず、個々の繊維が分散した状態で捕集される。なお、図１の紡糸装置は紡糸液及びガスを加熱する必要はないため、エネルギー的に有利である。
【００１６】
液吐出ノズルＮｌは紡糸液を吐出できるものであれば良く、液吐出部Ｅｌの形状は特に限定するものではないが、液吐出部Ｅｌの形状は、例えば、円形、長円形、楕円形、多角形（例えば、三角形、四角形、六角形）であることができるが、ガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、液滴を生じにくいように、円形であるのが好ましい。なお、液吐出部Ｅｌの形状が多角形である場合には、多角形の１つの角をガス吐出ノズルＮｇ側となるように配置することにより、ガス及び随伴気流の剪断作用が１本の直線状となり、液滴を生じにくくなる。つまり、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と液用柱状中空部Ｈｌの切断面の外周との距離が最も短い直線を、１本だけ引くことができる状態となり、吐出された紡糸液はガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、液滴を生じにくくなる。
【００１７】
また、液吐出部Ｅｌの大きさも特に限定するものではないが、０．０３〜２０ｍｍ２であるのが好ましく、０．０３〜０．８ｍｍ２であるのがより好ましい。０．０３ｍｍ２よりも小さいと、粘度の高い紡糸液を吐出するのが困難になる傾向があり、２０ｍｍ２を超えると、吐出された紡糸液全体に剪断作用を働かせることが困難となり、液滴を生じやすくなる傾向があるためである。
【００１８】
なお、液吐出ノズルＮｌは金属製であっても樹脂製であってもよく、その素材は特に限定するものではない。また、金属製又は樹脂製のチューブを用いることもできる。液吐出ノズルＮｌが金属製であれば、液吐出ノズルＮｌに対して電圧を印加することにより、紡糸液に対して電界を作用させることができる。更に、図１においては、円柱状の液吐出ノズルＮｌを図示しているが、先端が傾斜を持って切断された鋭角ノズルを使用することもできる。この鋭角ノズルの場合、紡糸液の粘度が高い場合に有効である。このような鋭角ノズルを使用する場合、尖った側をガス吐出ノズル側とすると、ガス及び随伴気流の剪断作用を受けやすく、安定して繊維化できる。
【００１９】
ガス吐出ノズルＮｇはガスを吐出できるものであれば良く、ガス吐出部Ｅｇの形状は特に限定するものではないが、ガス吐出部Ｅｇの形状は、例えば、円形、長円形、楕円形、多角形（例えば、三角形、四角形、六角形）であることができるが、ガス及び随伴気流の剪断作用を働きやすくするために、円形であるのが好ましい。なお、ガス吐出部Ｅｇの形状が多角形である場合には、多角形の１つの角を液吐出ノズルＮｌ側となるように配置することにより、ガス及び随伴気流の剪断作用が働きやすくなる。つまり、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と液用柱状中空部Ｈｌの切断面の外周との距離が最も短い直線を、１本だけ引くことができる状態となり、吐出された紡糸液はガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、液滴を生じにくくなる。
【００２０】
また、ガス吐出部Ｅｇの大きさも特に限定するものではないが、０．０３〜７９ｍｍ２であるのが好ましく、０．０３〜２０ｍｍ２であるのがより好ましい。０．０３ｍｍ２よりも小さいと、吐出された紡糸液全体に剪断作用を働かせることが困難となり、安定して繊維化することが困難になる傾向があるためで、７９ｍｍ２を超えると剪断作用を働かせるために十分な風速が必要で、多量のガスが必要となって不経済であるためである。なお、ガス吐出部Ｅｇの大きさは液吐出部Ｅｌの大きさと同じか、より大きいのが好ましい。ガス及び随伴気流の剪断作用が働きやすいためである。
【００２１】
なお、ガス吐出ノズルＮｇは金属製であっても樹脂製であっても良く、その素材は特に限定しない。また、ガス吐出ノズルに替えて金属製や樹脂製のチューブを用いることもできる。
【００２２】
ガス吐出ノズルＮｇはガス吐出部Ｅｇが液吐出部Ｅｌよりも上流側（紡糸液の供給側）となる位置に配置されているため、液吐出部周辺へ紡糸液が巻き上がるのを防止できる。そのため、液吐出部を汚すことなく、長時間の紡糸が可能である。なお、ガス吐出部Ｅｇと液吐出部Ｅｌとの距離は特に限定するものではないが、１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。１０ｍｍを超えると紡糸液に対するガス及び随伴気流の剪断力が不十分となり、繊維化しにくくなる傾向があるためである。ガス吐出部Ｅｇと液吐出部Ｅｌとの距離の差の下限は特に限定するものではなく、ガス吐出部Ｅｇと液吐出部Ｅｌとが一致していなければ良い。
【００２３】
液用柱状中空部Ｈｌは紡糸液の通過経路であり、紡糸液の吐出時における形状を形作り、ガス用柱状中空部Ｈｇはガスの通過経路であり、ガスの吐出時における形状を形作る。
【００２４】
なお、液用柱状中空部Ｈｌを延長した液仮想柱状部Ｈｖｌは液吐出部Ｅｌから吐出された紡糸液の吐出直後の飛翔経路であり、ガス用柱状中空部Ｈｇを延長したガス仮想柱状部Ｈｖｇはガス吐出部Ｅｇから吐出されたガスの吐出直後の噴出経路である。この液仮想柱状部Ｈｖｌとガス仮想柱状部Ｈｖｇとの距離は液吐出ノズルＮｌの壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当しているが、この距離は２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。２ｍｍを超えるとガス及び随伴気流の剪断力が作用しにくく、繊維化しにくくなる傾向があるためである。
【００２５】
この液仮想柱状部Ｈｖｌとガス仮想柱状部Ｈｖｇのいずれも内部充実した柱状である。例えば、円柱状の液仮想部を中空円柱状のガス仮想部で覆った状態、又は円柱状のガス仮想部を中空円柱状の液仮想部で覆った状態であると、ガス仮想柱状部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、液仮想部の切断面の外周とガス仮想部の切断面の内周、又はガス仮想部の切断面の外周と液仮想部の切断面の内周との距離が最も短い直線を無数に引くことができる結果、様々な点にガス及び随伴気流の剪断力が作用し、繊維化が不十分となり、液滴が多くなるためである。この「仮想柱状部」はノズルの内壁面を延長して形成される部分である。
【００２６】
更に、液用柱状中空部Ｈｌの吐出方向中心軸Ａｌとガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行で、吐出された紡糸液に対して１本の直線状にガス及び随伴気流を作用させることができるため、安定して繊維を形成することができる。例えば、円柱状の液用中空部を中空円柱状のガス中空部で覆った状態、又は円柱状のガス中空部を中空円柱状の液用中空部で覆った状態であるように、これら中心軸が一致すると、ガス及び随伴気流の剪断力を１本の直線状に作用させることができず、繊維化が不十分となり、液滴が多くなる。また、これら中心軸が交差又はねじれの位置にあると、ガス及び随伴気流による剪断力が作用しないか、作用したとしても不均一であることから、安定して繊維を形成することができない。この「平行」であるとは、液用柱状中空部Ｈｌの吐出方向中心軸Ａｌとガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが同一平面上に位置することができ、しかも平行であることを意味する。また、「吐出方向中心軸」とは吐出部の中心と仮想柱状部の横断面における中心とを結んでできる直線である。
【００２７】
本発明の紡糸装置はガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と液用柱状中空部Ｈｌの切断面の外周との距離が最も短い直線を、１本だけ引くことができる（図１（ｂ））。このようなガス用柱状中空部から吐出されたガス及び随伴気流は、液用柱状中空部から吐出された紡糸液に対して、１本の直線状に作用し、剪断作用を発揮することができるため、液滴を生じることなく、安定して紡糸することができる。例えば、前記直線を２本引くことができる場合には、一方の点で作用する場合と他方の点で作用する場合とが交互になるなど、安定して剪断作用を発揮することができない結果、液滴を発生し、安定して紡糸することができない。
【００２８】
なお、図１（ａ）には図示していないが、液吐出ノズルＮｌは紡糸液貯蔵装置（例えば、シリンジ、ステンレスタンク、プラスチックタンク、或は塩化ビニル樹脂製、ポリエチレン樹脂製などの樹脂製バッグなど）に接続されており、ガス吐出ノズルＮｇはガス供給装置（例えば、圧縮機、ガスボンベ、ブロアなど）に接続されている。また、紡糸装置を用いた不織布製造装置においては、液吐出ノズルＮｌは電圧印加装置に接続されている。或いは液吐出ノズルＮｌ内の紡糸液に対して電圧を印加できるように、導電ワイヤーが挿入され、導電ワイヤーは電圧印加装置に接続されている。
【００２９】
図１においては、１組の紡糸装置しか描いていないが、２組以上の紡糸装置を配置することができる。２組以上の紡糸装置を配置することによって、生産性を高めることができる。
【００３０】
また、図１においては、液吐出ノズルＮｌとガス吐出ノズルＮｇとを固定した状態にあるが、前述のような関係を満たす限り、図１の態様に限定されない。例えば、液吐出ノズルＮｌの液吐出部Ｅｌ及び／又はガス吐出ノズルＮｇのガス吐出部Ｅｇの位置を自由に調整できる機構を備えていることもできる。また、段差を有する基材に対して液用柱状中空部Ｈｌとガス用柱状中空部Ｈｇを穿孔したものであっても良い。
【００３１】
本発明の別の紡糸装置について、液吐出部２箇所とガス吐出部１箇所とを有する紡糸装置の先端部を拡大した斜視図である図４及び図４におけるＣ平面切断図である図５（ａ）をもとに説明する。
【００３２】
この紡糸装置は、紡糸液を吐出できる第１液吐出部Ｅｌ１を一方の端部に有する第１液吐出ノズルＮｌ１と、紡糸液を吐出できる第２液吐出部Ｅｌ２を一方の端部に有する第２液吐出ノズルＮｌ２とが、ガスを吐出できるガス吐出部Ｅｇを一方の端部に有するガス吐出ノズルＮｇを挟むように外壁面が当接し、ガス吐出ノズルＮｇのガス吐出部Ｅｇが第１液吐出部Ｅｌ１、第２液吐出部Ｅｌ２のいずれよりも上流側となる位置にある。なお、第１液吐出ノズルＮｌ１は第１液吐出部Ｅｌ１を端部とする第１液用柱状中空部Ｈｌ１を有し、第２液吐出ノズルＮｌ２は第２液吐出部Ｅｌ２を端部とする第２液用柱状中空部Ｈｌ２を有し、ガス吐出ノズルＮｇはガス吐出部Ｅｇを端部とするガス用柱状中空部Ｈｇを有している。また、前記第１液用柱状中空部Ｈｌ１を延長した第１液仮想柱状部Ｈｖｌ１と前記ガス用柱状中空部Ｈｇを延長したガス仮想柱状部Ｈｖｇとは、第１液吐出ノズルＮｌ１の壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当する距離だけ離れて近接した状態にあり、前記第２液用柱状中空部Ｈｌ２を延長した第２液仮想柱状部Ｈｖｌ２と前記ガス用柱状中空部Ｈｇを延長したガス仮想柱状部Ｈｖｇとは、第２液吐出ノズルＮｌ２の壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当する距離だけ離れて近接した状態にある。しかも前記第１液用柱状中空部Ｈｌ１の第１吐出方向中心軸Ａｌ１とガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行である関係にあり、前記第２液用柱状中空部Ｈｌ２の第２吐出方向中心軸Ａｌ２とガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行である関係にある。更には、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外形が円形であり、液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２の切断面の外形がいずれも円形であり、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１、Ｌ２を、いずれの組み合わせにおいても、１本だけ引くことができる状態にある（図５（ａ）参照）。
【００３３】
そのため、図４のような紡糸装置の第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２に紡糸液を供給し、ガス吐出ノズルＮｇにガスを供給すると、紡糸液は第１液用柱状中空部Ｈｌ１、第２液用柱状中空部Ｈｌ２をそれぞれ通り、第１液吐出部Ｅｌ１、第２液吐出部Ｅｌ２から第１液用柱状中空部Ｈｌ１の第１軸方向、第２液用柱状中空部Ｈｌ２の第２軸方向にそれぞれ吐出されると同時に、ガスはガス用柱状中空部Ｈｇを通りガス吐出部Ｅｇからガス用柱状中空部Ｈｇの軸方向に吐出される。この吐出されたガスと吐出された各紡糸液とはいずれも近接した状態にあり、各液吐出部の直近においては、吐出ガスの中心軸Ａｇと各吐出紡糸液の中心軸Ａｌ１、Ａｌ２とがいずれも平行関係にあり、しかもＣ平面上、吐出されたガスと吐出された紡糸液とは、いずれの組み合わせにおいても最も近い点が１箇所であることから、つまりいずれの紡糸液も１本の直線状にガスおよび随伴気流による剪断作用を受け、細径化しながら第１液用柱状中空部Ｈｌ１の第１軸方向、第２液用柱状中空部Ｈｌ２の第２軸方向にそれぞれ飛翔し、同時に紡糸液の溶媒が揮発して繊維化する。このように、図４の紡糸装置は１つのガス流によって、２つの紡糸液を紡糸して繊維化することができ、ガス量を減らすことができるため、不織布を生産性良く製造できる。また、ガス量を減らすことができ、吸引装置を大型化する必要がないことからエネルギー的に有利である。更に、吸引力を強くする必要がないため、厚さの薄い不織布から厚い不織布まで製造することができる。また、後述のように、この紡糸液に対して電界を作用させることのできる電界発生装置を備えているため、この電界の作用によって、気体の剪断作用によって延伸されず、液滴となりやすい紡糸液も引き伸ばされて繊維化する。また、電界の作用によって、繊維が帯電し、互いに反発することによって、繊維同士が結着した繊維束を形成せず、個々の繊維が分散した状態で捕集されるため、繊維径の揃った不織布を製造できる。なお、図４の紡糸装置は紡糸液及びガスを加熱する必要はないため、エネルギー的に有利である。
【００３４】
第１液吐出ノズルＮｌ１、第２液吐出ノズルＮｌ２は紡糸液を吐出できるものであれば良く、第１液吐出部Ｅｌ１、第２液吐出部Ｅｌ２の外形は特に限定するものではなく、例えば、円形、長円形、楕円形、多角形（例えば、三角形、四角形、六角形）であることができるが、ガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に作用を受け、液滴を生じにくいように、円形であるのが好ましい。つまり、第１液吐出ノズルＮｌ１、第２液吐出ノズルＮｌ２の外形が円形であると、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１、Ｌ２を、いずれの組み合わせにおいても１本だけ引くことができる状態となりやすいため、吐出された紡糸液はガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、液滴を生じにくくなる。なお、第１液吐出部Ｅｌ１と第２液吐出部Ｅｌ２の外形は同じ外形であっても良いし、異なる外形であっても良いが、いずれも円形であるのが好ましい。
【００３５】
第１液吐出部Ｅｌ１、第２液吐出部Ｅｌ２の形状が多角形である場合には、多角形の１つの角をガス吐出ノズルＮｇ側となるように配置することにより、ガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、液滴を生じにくくするのが好ましい。つまり、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第１液用柱状中空部Ｈｌ１、第２液用柱状中空部Ｈｌ２の切断面の外周との距離が最も短い直線（図５（ａ）〜（ｅ）におけるＬ１、Ｌ２）を、いずれの組み合わせにおいても、１本だけ引くことができるように第１液吐出ノズルＮｌ１、第２液吐出ノズルＮｌ２を配置すると、紡糸液はガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、安定して紡糸でき、液滴を生じにくくなる。したがって、ガス吐出部Ｅｇの形状が円形であれば、多角形状の第１液吐出部Ｅｌ１、第２液吐出部Ｅｌ２の辺をガス吐出ノズルＮｇ側となるように配置することも可能である（図５（ｅ）参照）。
【００３６】
また、第１液吐出部Ｅｌ１及び第２液吐出部Ｅｌ２の大きさも特に限定するものではないが、いずれも０．０１〜２０ｍｍ２であるのが好ましく、０．０１〜２ｍｍ２であるのがより好ましい。０．０１ｍｍ２よりも小さいと、粘度の高い紡糸液を吐出するのが困難になる傾向があり、２０ｍｍ２を超えると、ガス及び随伴気流の作用を１本の直線状にするのが難しくなり、安定して紡糸できなくなる傾向があるためである。なお、第１液吐出部Ｅｌ１の大きさと第２液吐出部Ｅｌ２の大きさは同じであっても異なっていても良い。同じ大きさであれば、繊維径の揃った繊維を紡糸しやすい。
【００３７】
なお、第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２は金属製であっても樹脂製であってもよく、その素材は特に限定するものではない。また、金属製又は樹脂製のチューブを用いることもできる。第１液吐出ノズルＮｌ１又は第２液吐出ノズルＮｌ２が金属製であれば、第１液吐出ノズルＮｌ１又は第２液吐出ノズルＮｌ２に対して電圧を印加することによって、紡糸液に対して電界を作用させることができる。更に、図４においては、円柱状の第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２を図示しているが、先端が傾斜を持って切断された鋭角ノズルを使用することもできる。この鋭角ノズルの場合、紡糸液の粘度が高い場合に有効である。このような鋭角ノズルを使用する場合、尖った側をガス吐出ノズル側とすると、ガス及び随伴気流の剪断作用を受けやすく、安定して繊維化できる。
【００３８】
なお、図４においては、第１液吐出ノズルＮｌ１と第２液吐出ノズルＮｌ２の２本について図示しているが、液吐出ノズルは２本である必要はなく、３本以上であっても良い（図６参照）。この液吐出ノズルの本数が多ければ多いほど、ガスを効率的に使用し、生産性良く不織布を製造することができる。
【００３９】
ガス吐出ノズルＮｇはガスを吐出できるものであれば良く、ガス吐出部Ｅｇの形状は特に限定するものではなく、例えば、円形、長円形、楕円形、多角形（例えば、三角形、四角形、六角形）であることができるが、ガス吐出部に対して各液吐出部をどのように配置しても、各液吐出部から吐出された各紡糸液に、ガス吐出部から吐出されたガスおよび随伴気流による剪断力をそれぞれ１本の直線状に作用させ、細径化した繊維を紡糸しやすいように、円形であるのが好ましい。なお、ガス吐出部Ｅｇの形状が多角形である場合には、多角形の１つの角を第１液吐出ノズルＮｌ１側となり、もう１つの角が第２液吐出ノズルＮｌ２側となるように配置することにより、ガス及び随伴気流の剪断作用が働きやすくなる。つまり、前述の通り、ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第１液用柱状中空部Ｈｌ１、第２液用柱状中空部Ｈｌ２の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１、Ｌ２を、いずれの組み合わせにおいても、１本だけ引くことができる状態となるように第１液吐出ノズルＮｌ１、第２液吐出ノズルＮｌ２を配置する（図５（ｃ）〜（ｄ）参照）と、紡糸液はガス及び随伴気流の剪断作用を１本の直線状に受け、液滴を生じにくくなる。
【００４０】
また、ガス吐出部Ｅｇの大きさも特に限定するものではないが、０．０１〜７９ｍｍ２であるのが好ましく、０．０１５〜２０ｍｍ２であるのがより好ましい。０．０１ｍｍ２よりも小さいと、吐出された各紡糸液全体に剪断作用を働かせることが困難になり、安定して繊維化することが困難になる傾向があるためで、７９ｍｍ２を超えると剪断作用を働かせるために十分な風速が必要で、多量のガスが必要となって不経済であるためである。
【００４１】
なお、ガス吐出ノズルＮｇは金属製であっても樹脂製であっても良く、その素材は特に限定しない。また、ガス吐出ノズルに替えて金属製や樹脂製のチューブを用いることもできる。
【００４２】
ガス吐出ノズルＮｇはガス吐出部Ｅｇが第１液吐出部Ｅｌ１及び第２液吐出部Ｅｌ２よりも上流側（紡糸液の供給側）となる位置に配置されているため、第１液吐出部Ｅｌ１及び第２液吐出部Ｅｌ２の周辺へ紡糸液が巻き上がるのを防止できる。そのため、液吐出部を汚すことなく、長時間の紡糸が可能である。なお、ガス吐出部Ｅｇと第１液吐出部Ｅｌ１又は第２液吐出部Ｅｌ２との距離は特に限定するものではないが、１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。１０ｍｍを超えると第１液吐出部Ｅｌ１又は第２液吐出部Ｅｌ２におけるガス及び随伴気流の剪断力が不十分となり、繊維化しにくくなる傾向があるためである。ガス吐出部Ｅｇと第１液吐出部Ｅｌ１及び第２液吐出部Ｅｌ２との距離の下限は特に限定するものではなく、ガス吐出部Ｅｇと第１液吐出部Ｅｌ１及び第２液吐出部Ｅｌ２とが一致していなければ良い。
【００４３】
なお、ガス吐出部Ｅｇと第１液吐出部Ｅｌ１又は第２液吐出部Ｅｌ２との距離は同じであっても異なっていても良いが、同じであると、各紡糸液に対して同程度の剪断力を作用させることができ、安定して紡糸できるため好適である。
【００４４】
第１液用柱状中空部Ｈｌ１及び第２液用柱状中空部Ｈｌ２は紡糸液の通過経路であり、紡糸液の吐出時における形状を形作り、ガス用柱状中空部Ｈｇはガスの通過経路であり、ガスの吐出時における形状を形作る。本発明においては、第１液用柱状中空部Ｈｌ１、第２液用柱状中空部Ｈｌ２、ガス用柱状中空部Ｈｇのいずれも柱状の紡糸液又はガスを形成できるため、ガス及び随伴気流の剪断作用を各紡糸液に十分に作用させることができ、繊維化することができる。
【００４５】
なお、第１液用柱状中空部Ｈｌ１を延長した第１液仮想柱状部Ｈｖｌ１は第１液吐出部Ｅｌ１から吐出された紡糸液の吐出直後の飛翔経路であり、第２液用柱状中空部Ｈｌ２を延長した第２液仮想柱状部Ｈｖｌ２は第２液吐出部Ｅｌ２から吐出された紡糸液の吐出直後の飛翔経路であり、ガス用柱状中空部Ｈｇを延長したガス仮想柱状部Ｈｖｇはガス吐出部Ｅｇから吐出されたガスの吐出直後の噴出経路である。この第１液仮想柱状部Ｈｖｌ１とガス仮想柱状部Ｈｖｇとの距離は第１液吐出ノズルＮｌ１の壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当し、第２液仮想柱状部Ｈｖｌ２とガス仮想柱状部Ｈｖｇとの距離は第２液吐出ノズルＮｌ２の壁厚とガス吐出ノズルＮｇの壁厚の和に相当しているが、これら距離は２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。２ｍｍを超えるとガス及び随伴気流の剪断力が作用しにくく、繊維化しにくくなる傾向があるためである。
【００４６】
この第１液仮想柱状部Ｈｖｌ１、第２液仮想柱状部Ｈｖｌ２、ガス仮想柱状部Ｈｖｇのいずれも内部充実した柱状である。例えば、円柱状の第１又は第２液仮想部を中空円柱状のガス仮想部で覆った状態、又は円柱状のガス仮想部を中空円柱状の第１又は第２液仮想部で覆った状態であると、ガス仮想柱状部Ｈｖｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、第１又は第２液仮想部の切断面の外周とガス仮想部の切断面の内周、又はガス仮想部の切断面の外周と第１又は第２液仮想部の切断面の内周との距離が最も短い直線を無数に引くことができる結果、紡糸液の様々な点でガス及び随伴気流の剪断力が作用し、繊維化が不十分となり、液滴が多くなるためである。この「仮想柱状部」はノズルの内壁面を延長して形成される部分である。
【００４７】
更に、第１液用柱状中空部Ｈｌ１の第１吐出方向中心軸Ａｌ１とガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行であり、また、第２液用柱状中空部Ｈｌ２の第２吐出方向中心軸Ａｌ２とガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとが平行であるため、吐出された紡糸液に対してガス及び随伴気流が１本の直線状に作用し、安定して繊維を形成することができる。例えば、円柱状の第１又は第２液用中空部を中空円柱状のガス中空部で覆った状態、又は円柱状のガス中空部を中空円柱状の第１又は第２液用中空部で覆った状態であるように、これら中心軸が一致すると、ガス及び随伴気流の剪断力を１本の直線状に作用させることができず、繊維化が不安定となり、液滴が多くなる。また、これら中心軸が交差又はねじれの位置にあると、ガス及び随伴気流による剪断力が作用しないか、作用したとしても不均一であることから、安定して繊維を形成することができない。この「平行」であるとは、第１又は第２液用柱状中空部の吐出方向中心軸とガス用柱状中空部の吐出方向中心軸とが同一平面上に位置することができ、しかも平行であることを意味する。また、「吐出方向中心軸」とは吐出部の中心と仮想柱状部の横断面における中心とを結んでできる直線である。
【００４８】
本発明の紡糸装置はガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第１液用柱状中空部Ｈｌ１の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１を１本だけ引くことができ、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第２液用柱状中空部Ｈｌ２の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ２を１本だけ引くことができる。このようなガス用柱状中空部Ｈｇから吐出されたガス及び随伴気流は、第１液用柱状中空部Ｈｌ１から吐出された紡糸液と第２液用柱状中空部Ｈｌ２から吐出された紡糸液のいずれに対しても１本の直線状に作用し、剪断作用を発揮することができるため、液滴を生じることなく、安定して紡糸することができる。例えば、前記直線を２本引くことができる場合には、一方の点で作用する場合と他方の点で作用する場合とが交互になるなど、安定して剪断作用を発揮することができない結果、液滴を発生し、安定して紡糸することができない。
【００４９】
なお、図４には図示していないが、第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２は紡糸液貯蔵装置（例えば、シリンジ、ステンレスタンク、プラスチックタンク、或は塩化ビニル樹脂製、ポリエチレン樹脂製などの樹脂製バッグなど）に接続されており、ガス吐出ノズルＮｇはガス供給装置（例えば、圧縮機、ガスボンベ、ブロアなど）に接続されている。また、紡糸装置を用いた不織布製造装置においては、第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２は電圧印加装置に接続されている。或いは第１液吐出ノズルＮｌ１及び／又は第２液吐出ノズルＮｌ２内の紡糸液に対して電圧を印加できるように、導電ワイヤーが挿入され、導電ワイヤーが電圧印加装置に接続されている。
【００５０】
図４においては、１組の紡糸装置しか描いていないが、２組以上の紡糸装置を配置することができる。２組以上の紡糸装置を配置することによって、生産性を更に高めることができる。
【００５１】
また、図４においては、第１液吐出ノズルＮｌ１、第２液吐出ノズルＮｌ２、及びガス吐出ノズルＮｇとを固定した状態にあるが、前述のような関係を満たす限り、図４の態様に限定されない。例えば、第１液吐出ノズルＮｌ１の第１液吐出部Ｅｌ１、第２液吐出ノズルＮｌ２の第２液吐出部Ｅｌ２、及び／又はガス吐出ノズルＮｇのガス吐出部Ｅｇの位置を自由に調整できる機構を備えていることもできる。また、段差を有する基材に対して第１液用柱状中空部Ｈｌ１、第２液用柱状中空部Ｈｌ２、ガス用柱状中空部Ｈｇを穿孔したものであっても良い。
【００５２】
本発明の不織布製造装置について、不織布製造装置の模式的断面説明図である図７を参照しながら説明する。本発明の不織布製造装置は前述のような紡糸装置１に加えて、紡糸装置１の液吐出ノズルＮｌと接続され、液吐出ノズルＮｌに電圧を印加できる電源２、紡糸された繊維を捕集できる捕集体３（アースされている）、捕集体の下部に存在し紡糸された繊維を吸引するサクション装置４、電源２、捕集体３及びサクション装置を収納できる紡糸容器５、紡糸容器５へ所定相対湿度の気体を供給できる容器用ガス供給装置、及び紡糸容器５内の気体を排気できる排気装置を備えている。なお、紡糸装置１には紡糸液を液吐出ノズルＮｌへ供給できる紡糸液供給装置が接続され、気体をガス吐出ノズルＮｇへ供給できる紡糸用ガス供給装置が接続されている。また、電源２とアースされた捕集体３とで電界発生装置を構成し、液吐出ノズルＮｌと捕集体との間に電界を形成できる。
【００５３】
このような不織布製造装置の場合、紡糸液は紡糸溶液供給装置によって液吐出ノズルＮｌへ供給されると同時に、紡糸用ガス供給装置によってガスがガス吐出ノズルＮｇへ供給される。同時に、電源２によって液吐出ノズルＮｌに対して電圧を印加することにより、紡糸液に電界を作用させることができるため、液吐出ノズルＮｌから吐出された紡糸液はガス吐出ノズルＮｇから吐出された気体の剪断作用によって延伸され、繊維化するとともに、気体の剪断作用によって延伸されず、液滴となりやすい紡糸液は電界の作用によって引き伸ばされて繊維化して捕集体３へ向かって飛翔する。また、電界の作用によって、繊維が帯電し、互いに反発することによって、繊維同士が結着した繊維束を形成せず、個々の繊維が分散した状態で捕集されるため、繊維径の揃った不織布を製造できる。そして、この飛翔した繊維は直接、捕集体３上に集積し、繊維ウエブを形成する。
【００５４】
なお、この繊維を集積する際に、捕集体３の下部にはサクション装置が配置されているため、ガス吐出ノズルＮｇから吐出されたガスや容器用ガス供給装置から供給されたガスは速やかに排出され、これらガスの作用によって繊維ウエブが乱れるということがない。
【００５５】
また、図７の不織布製造装置においては、紡糸装置１、電源２、捕集体３、サクション装置４を紡糸容器５に収納し、閉鎖空間としているため、紡糸液から揮発した溶媒の飛散を防ぎ、場合によっては溶媒を回収して再利用することができる。
【００５６】
紡糸容器５に、サクション装置４とは別に紡糸容器５内の気体を排気する排気装置を接続しているため、繊維径のバラツキを小さくすることができる。つまり、紡糸を行っていると、紡糸容器５内における溶媒蒸気濃度が次第に高くなり、溶媒の蒸発が抑制される結果、繊維径のバラツキが発生しやすく、また繊維化されにくくなる傾向があるが、排気装置によって気体を排気することによって抑制することができる。
【００５７】
紡糸容器５に温湿度を調整した気体を供給できる容器用ガス供給装置が接続されているため、紡糸容器５内における溶媒蒸気濃度を安定させ、繊維径のバラツキを小さくできる。
【００５８】
このように、本発明の不織布製造装置によれば、前述の紡糸装置１を使用しているため細径化した繊維を安定して紡糸でき、また、ガスの作用によって繊維を紡糸しているため、紡糸液の吐出量を増やすことができ、生産性良く不織布を製造することができる。また、紡糸液に対して電界を作用させることによって、気体の剪断作用によって延伸されず、液滴となりやすい紡糸液も引き伸ばされて繊維化し、捕集体３へ向かって飛翔するため、安定して不織布を製造できる。更に、電界の作用によって、繊維が帯電し、互いに反発することによって、繊維同士が結着した繊維束を形成せず、個々の繊維が分散した状態で捕集されるため、繊維径の揃った不織布を製造できる。更に、本発明の不織布製造装置はガスの作用によって繊維を紡糸しているため、紡糸液の粘度が高い場合であっても安定して紡糸することができる。更に、ガスの作用によって繊維を紡糸し、従来の静電紡糸法による電圧よりも低い電圧で紡糸が可能で、かつ個々の繊維が分散した状態で集積することができるため、静電紡糸法により製造した不織布よりも嵩高な不織布を製造することもできる。
【００５９】
図７における電源２は紡糸液に電圧を印加できるものであれば良く、特に限定するものではないが、例えば、直流高電圧発生装置やヴァン・デ・グラフ起電機を用いることができる。また、印加極性は正であっても負であっても良く、繊維の分散状態を確認しながら適宜設定する。なお、図７における不織布製造装置においては、電源２を紡糸装置１の液吐出ノズルＮｌに接続しているが、紡糸液に印加できるのであれば、液吐出ノズルＮｌ内に挿入したワイヤー等に印加しても良い。また、捕集体３に対して印加し、液吐出ノズルＮｌをアースしても良い。或いは、液吐出ノズルＮｌと捕集体３との間に電界が形成されるように、双方に電圧を印加しても良い。
【００６０】
この電源２による印加によって液吐出ノズルＮｌと捕集体３との間に生じる電位差は液滴等を生じない電位差であれば良く、紡糸液の種類、液吐出ノズルＮｌと捕集体３との距離、温湿度などの紡糸条件によって変化するため、特に限定するものではないが、０．０５〜１．５ｋＶ／ｃｍであるのが好ましい。電位差が１．５ｋＶ／ｃｍを超えると、ガスの剪断作用による紡糸よりも静電紡糸法と同様の電圧による紡糸が支配的となるが、ガスの作用も受けて不織布の地合いが悪くなる傾向があり、また、嵩高な不織布しか製造できないためである。他方、０．０５ｋＶ／ｃｍ未満であると、繊維の帯電が不十分あるいは弱いため、糸玉、繊維束、ショット、粒等、繊維以外のものも多く含む不織布となる傾向があるためである。
【００６１】
図７においては、捕集体３の下側にサクション装置４を備えているため、サクション装置４の作用によって繊維は捕集体３へ誘導され、余分なガスが除去される。図７においては、コンベアからなる捕集体３であるが、捕集体３は繊維を直接集積できるものであれば何でも良く、例えば、不織布、織物、編物、ネット、ドラム、ベルト或いは平板を捕集体として使用できる。
【００６２】
また、図７における不織布製造装置においては、アースされたコンベアからなる捕集体３を備えているため、液吐出ノズルＮｌと捕集体３との間に生じる電界の作用によっても紡糸された繊維は捕集体３へと誘導され、捕集体３上に繊維を集積し、繊維ウエブを形成できる。このように、電源２とアースされた捕集体３とで電界発生装置を構成している。
【００６３】
図７においては、サクション装置４によってガスを吸引しているため、捕集体は通気性であるが、サクション装置４を使用しない場合には、捕集体は通気性である必要はない。更に、図７の捕集体３はコンベア自体が導電性であるが、コンベアが導電性ではなく、サクション装置４に替えて、又はサクション装置４に加えて対向電極を捕集体３の下側に設置することもできる。
【００６４】
図７においては、捕集体３を紡糸装置１の液吐出ノズルＮｌからの吐出方向下側（重力の作用方向）に配置し、液吐出ノズルＮｌの吐出方向と捕集体３の捕集面とが直交する位置関係にあるが、液吐出ノズルＮｌの吐出方向と捕集体３の捕集面とが平行である位置関係にあっても良い。なお、液吐出ノズルＮｌの吐出方向は重力の作用方向と同じであっても、重力の作用方向と反対方向であっても、重力の作用方向と直交する方向であっても、重力の作用方向と交差する方向であっても良く、特に限定するものではない。
【００６５】
サクション装置４は特に限定するものではないが、紡糸用ガス供給装置及び容器用ガス供給装置からのガス供給量、作製する不織布の厚みによって風速条件を調整できるものが好ましい。サクション装置により吸引されたガスは排気、または再び紡糸容器内に戻し、循環させることもできる。このように循環させる場合、容器用ガス供給装置を排気装置と兼用させることもできる。
【００６６】
容器用ガス供給装置としては、例えば、プロペラファン、シロッコファン、エアコンプレッサー、或いは送風機などを挙げることができる。なお、図７においては、紡糸容器５の上壁面からガスを供給しているが、側壁面からガスを供給することもできる。しかしながら、紡糸空間へ効率的に、かつ繊維の集積状態に影響を与えないようにガスを供給できる位置から供給するのが好ましい。
【００６７】
また、排気装置は特に限定するものではないが、例えば、排気口に設置されたファンであることができる。図７のように、容器用ガス供給装置によって紡糸容器５へ気体を供給する場合には、単に排気口を設けるだけで供給量と同量の気体を排出することができるため、排気装置１１は必ずしも必要はない。なお、図７のように排気装置によって排気する場合、排気量は紡糸用ガス供給装置及び容器用ガス供給装置からのガス供給量と同じであるのが好ましい。供給量と排気量とが異なると、紡糸容器５内における圧力が変わることによって、溶媒の蒸発速度が変わり、繊維径のバラツキが生じやすいためである。また、図７に示す態様とは異なり、排気装置への排気口は紡糸容器５の底壁面ではなく、側壁面に設けることもできる。また、サクション装置に排気装置を兼用させることもできる。
【００６８】
なお、紡糸液供給装置としては、例えば、シリンジ、ステンレスタンク、プラスチックタンク、或は塩化ビニル樹脂製、ポリエチレン樹脂製などの樹脂製バッグなどを挙げることができ、紡糸用ガス供給装置として、例えば、圧縮機、ガスボンベ、ブロアなどを挙げることができる。
【００６９】
図７の不織布製造装置においては、紡糸装置１を１台だけ配置しているが、１台である必要はなく、２台以上配置することができる。２台以上配置することによって不織布の生産性を高めることができる。
【００７０】
また、図７の不織布製造装置においては、特に繊維ウエブを結合させるための装置を配置していないが、繊維ウエブを結合するための装置を配置することができる。例えば、バインダーを付与し、乾燥する装置、繊維同士を融着させることのできる熱処理装置、繊維同士を絡合させることのできる絡合装置、などを配置することができる。
【００７１】
このような本発明の不織布製造装置を用いて不織布を製造する場合、紡糸装置１のガス吐出部Ｅｇから流速１００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出するのが好ましい。ガス吐出部Ｅｇから流速１００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出することによって、液滴の発生を抑え、細径化した繊維を含む不織布を製造しやすいためである。好ましくは流速１５０ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出し、より好ましくは流速２００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出する。なお、ガス流速の上限は繊維化できる限り、特に限定するものではない。このような流速のガスを吐出するには、例えば、紡糸用ガス供給装置として圧縮機を使用し、ガス用柱状中空部Ｈｇにガスを供給すれば良い。なお、ガスの種類は特に限定するものではないが、空気、窒素ガス、アルゴンガスなどを使用することができ、これらの中でも空気は経済的である。また、これらのガスに紡糸液に対して親和性のない溶媒の蒸気を含ませることもできる。このような溶媒の蒸気量を調整することによって、紡糸液の固化を促進させることができる。
【００７２】
本発明の製造方法に使用できる紡糸液は所望ポリマーを溶媒に溶解させたものであれば良く、特に限定するものではない。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、ポリエステル、ポリグリコール酸、ポリアクリロニトリル、共重合ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレン、或いはポリプロピレンなど１種又は２種以上のポリマーを、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、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、ピリジン、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、アセトニトリル、ギ酸、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、トリクロロエタン、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など１種又は２種以上の溶媒に溶解させたものを使用することができる。
【００７３】
なお、紡糸時の紡糸液の粘度は１０〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲であるのが好ましく、２０〜８０００ｍＰａ・ｓの範囲であるのがより好ましい。粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であると、粘度が低すぎて曳糸性が悪く繊維になりにくい傾向があり、粘度が１００００ｍＰａ・ｓを超えると、紡糸液が延伸されにくく、繊維となりにくい傾向がある。したがって、常温で粘度が１００００ｍＰａ・ｓを超える場合であっても、紡糸液自体又は液用柱状中空部を加熱することにより前記粘度範囲内に収まるのであれば、使用することができる。逆に、常温で粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であっても、紡糸液自体又は液用柱状中空部を冷却することにより前記粘度範囲内に収まるのであれば、使用することができる。本発明における「粘度」は、粘度測定装置を用い、紡糸時と同じ温度で測定した、シェアレート１００ｓ−１の時の値をいう。
【００７４】
なお、液吐出部からの紡糸液の吐出量は紡糸液の粘度やガス流速によって変化するため特に限定するものではないが、液吐出部１つあたり０．１〜１００ｃｍ３／時間であるのが好ましい。
【００７５】
本発明の不織布製造装置が２つ以上の液吐出ノズルを有する場合、又は２台以上の紡糸装置を使用する場合、いずれの液吐出ノズルからも同じ条件で紡糸液を吐出することができるし、２種以上の吐出条件で紡糸液を吐出することもできる。後者のように２種以上の吐出条件で紡糸液を吐出した場合、異なった種類の繊維を紡糸することができ、結果として異なった種類の繊維が均一に混在した地合いの優れる不織布を製造することができる。
【００７６】
この「２種以上の吐出条件」とは全く同一ではないことを意味し、例えば、液吐出部の外形が異なる、液吐出部の大きさが異なる、液吐出部のガス吐出部からの距離が異なる、紡糸液の吐出量が異なる、紡糸液の濃度が異なる、紡糸液構成ポリマーが異なる、紡糸液の粘度が異なる、紡糸液の溶媒が異なる、紡糸液構成ポリマーが２種類以上である場合にはその配合比率が異なる、紡糸液構成溶媒が２種類以上である場合にはその配合比率が異なる、紡糸液の温度が異なる、紡糸液に添加されている添加剤の種類及び／又は量が異なる、などのこれら１つ、又は２つ以上が異なる。これらの中でも紡糸液を構成するポリマーが同じであっても濃度が異なる、又は紡糸液を構成するポリマーが同じであっても溶媒が異なると、繊維径の異なる２種類以上の繊維が均一に混在した地合いの優れる不織布を製造することができ、紡糸液を構成するポリマーが異なると、繊維構成ポリマーの異なる２種類以上の繊維が均一に混在した地合いの優れる不織布を製造することができる。
【実施例】
【００７７】
以下に本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７８】
（実施例１）
（紡糸液の調製）
アクリロニトリル共重合体を、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに濃度１３ｍａｓｓ％となるように溶解させた紡糸液（粘度（温度：２３℃）：６００ｍＰａ・ｓ）を用意した。
【００７９】
（不織布製造装置の準備）
図７のような、次の構成からなる不織布製造装置を用意した。
（イ） 次のような紡糸装置（図４と同様の紡糸装置）を１０組、一直線状に配置した。
（１） 紡糸液供給装置：シリンジ
（２） 紡糸用ガス供給装置：圧縮機
（３） 第１液吐出ノズルＮｌ１：金属製
（３）−１ 第１液吐出部Ｅｌ１：０．３３ｍｍ径（断面積：０．０８６ｍｍ２）の円形
（３）−２ 第１液用柱状中空部Ｈｌ１：０．３３ｍｍ径の円柱状
（３）−３ ノズル外径：０．６４ｍｍ
（４） 第２液吐出ノズルＮｌ２：金属製
（４）−１ 第２液吐出部Ｅｌ２：０．３３ｍｍ径（断面積：０．０８６ｍｍ２）の円形
（４）−２ 第２液用柱状中空部Ｈｌ２：０．３３ｍｍ径の円柱状
（４）−３ ノズル外径：０．６４ｍｍ
（５） ガス吐出ノズルＮｇ：金属製
（５）−１ ガス吐出部Ｅｇ：０．３３ｍｍ径（断面積：０．０８６ｍｍ２）の円形
（５）−２ ガス用柱状中空部Ｈｇ：０．３３ｍｍ径の円柱状
（５）−３ ノズル外径：０．６４ｍｍ
（５）−４ 位置：ガス吐出部Ｅｇが第１液吐出部Ｅｌ１と第２液吐出部Ｅｌ２のいずれよりも３ｍｍ上流側に、ノズルの外壁面が当接するように配置
（６）−１ 第１液仮想柱状部Ｈｖｌ１とガス仮想柱状部Ｈｖｇの距離：０．３１ｍｍ
（６）−２ 第１液吐出方向中心軸Ａｌ１とガス吐出方向中心軸Ａｇ：平行
（６）−３ ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第１液用柱状中空部Ｈｌ１の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１の本数：１本
（７）−１ 第２液仮想柱状部Ｈｖｌ２とガス仮想柱状部Ｈｖｇの距離：０．３１ｍｍ
（７）−２ 第２液吐出方向中心軸Ａｌ２とガス吐出方向中心軸Ａｇ：平行
（７）−３ ガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸Ａｇに対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と第２液用柱状中空部Ｈｌ２の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ２の本数：１本
【００８０】
（ロ） 電界発生装置；電源と捕集体とで構成
（１）電源 第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２に高電圧電源を接続
【００８１】
（ハ） 捕集体：アースしたネット（表面をフッ素樹脂でコーティングしたメッシュタイプのコンベアネット）の捕集面を各紡糸液の吐出方向中心軸に対して直交する位置に配置。
（１）−１ 捕集体の位置：紡糸装置の液吐出ノズルの吐出方向中心軸を基準として、重力方向に１００ｍｍの位置に捕集体の捕集面が位置するように配置
（２）サクション装置：サクションボックス（サクション口：８０ｍｍ×３５０ｍｍ）、排気装置を兼用
【００８２】
（ニ） 紡糸容器：高さ１０１０ｍｍ×幅１０１０ｍｍ×奥行１０１０ｍｍ
（１）紡糸装置、電源、捕集体、サクション装置を紡糸容器内にそれぞれ配置
（２）容器用ガス供給装置を紡糸容器の上壁面に接続
【００８３】
（不織布の製造）
次の条件で繊維を捕集体（ネット）上に集積させ、不織布（平均繊維径：４１３ｎｍ）を製造したところ、液滴の発生が少なく、繊維径のＣＶ値（標準偏差／平均繊維径）が２６．６％の繊維径の揃った地合いの優れる不織布を生産性良く製造することができた。
【００８４】
（イ） 第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２からの各吐出量：３ｇ／時間
（ロ） 空気吐出流速：２５３ｍ／ｓｅｃ．
（ハ） 空気吐出量：１．３Ｌ／ｍｉｎ．
（ニ） 印加電圧：５ｋＶ（電位差：＋０．５kＶ／ｃｍ）
（ホ） ネットの移動速度：２ｍｍ／ｍｉｎ.
（ヘ） サクションボックスの吸引条件：１．４ｍ３／ｍｉｎ．
（ト） 容器用ガスの供給条件：温度２８℃、湿度４０％の空気を５０Ｌ／ｍｉｎで供給
【００８５】
（実施例２）
次の条件で繊維を捕集体（ネット）上に集積させ、不織布（平均繊維径：４３５ｎｍ）を製造したところ、液滴の発生が少なく、繊維径のＣＶ値（標準偏差／平均繊維径）が３４．８％の繊維径の揃った地合いの優れる不織布を生産性良く製造することができた。
【００８６】
（イ） 第１液吐出ノズルＮｌ１及び第２液吐出ノズルＮｌ２からの各吐出量：１０ｇ／時間
（ロ） 空気吐出流速：２５３ｍ／ｓｅｃ．
（ハ） 空気吐出量：１．３Ｌ／ｍｉｎ．
（ニ） 印加電圧：２ｋＶ（電位差：＋０．２ｋＶ／ｃｍ）
（ホ） ネットの移動速度：２ｍｍ／ｍｉｎ.
（ヘ） サクションボックスの吸引条件：１．４ｍ３／ｍｉｎ．
（ト） 容器用ガスの供給条件：温度２８℃、湿度４０％の空気を５０Ｌ／ｍｉｎで供給
【００８７】
（比較例１）
電圧を印加しなかったこと以外は実施例１と同様にして、繊維を捕集体（ネット）上に集積させ、不織布（平均繊維径：５１９ｎｍ）を製造したところ、液滴の発生が多く、繊維径のＣＶ値（標準偏差／平均繊維径）が４３．１％と繊維径のバラツキの大きい不織布であった。この繊維径のバラツキは、繊維同士が結着して繊維束が形成されていることによる結果として、繊維径の太い繊維が混在しているためであった。
【００８８】
（比較例２）
電圧を印加しなかったこと以外は実施例２と同様にして、繊維を捕集体（ネット）上に集積させ、不織布（平均繊維径：４４５ｎｍ）を製造したところ、液滴の発生が多く、繊維径のＣＶ値（標準偏差／平均繊維径）が５５．２％と繊維径のバラツキの大きい不織布であった。この繊維径のバラツキは、繊維同士が結着して繊維束が形成されていることによる結果として、繊維径の太い繊維が混在しているためであった。
【００８９】
（比較例３）
（紡糸液の調製）
実施例１と同じ紡糸液を用意した。
【００９０】
（不織布製造装置の準備）
次の構成からなる不織布製造装置を用意した。
【００９１】
（１） 紡糸液供給装置：ステンレスタンク
（２） 紡糸用ガス供給装置：圧縮機
（３） 液吐出ノズルＮｌ：金属製
（３）−１ 液吐出部：０．７ｍｍ径（断面積：０．３８ｍｍ２）の円形
（３）−２ 液用柱状中空部：０．７ｍｍ径の円柱状
（３）−３ ノズル外径：１．１ｍｍ
（３）−４ ノズル本数：１本
（４） ガス吐出ノズルＮｇ：金属製
（４）−１ ガス吐出部：２．１ｍｍ径（断面積：３．４６ｍｍ２）の円形
（４）−２ ガス用柱状中空部：２．１ｍｍ径の円柱状
（４）−３ ノズル外径：２．５ｍｍ
（４）−４ ノズル本数：１本
（４）−５ 位置：ガス吐出部が液吐出部よりも２ｍｍ上流側の位置で、液吐出ノズルと同心円状に配置、結果として、ガス吐出部は内径１．１ｍｍ、外径２．１ｍｍの中空円形状となる（図３参照）
（５）液仮想柱状部とガス仮想柱状部の距離：０．４ｍｍ
（６）液吐出方向中心軸とガス吐出方向中心軸：一致
（７）ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部の切断面の内周と液用柱状中空部の切断面の外周との距離が最も短い直線の本数：無数
（８）捕集体：ネット（３０メッシュ）
（８）−１ 液吐出部との距離：３００ｍｍ
（９） 繊維吸引装置：ブロア
（１０） 紡糸容器：容積１ｍ３のアクリル容器
（１０）−１ 気体供給装置：精密空気発生装置（（株）アピステ製、１４００−ＨＤＲ）
【００９２】
（不織布の製造）
次の条件で紡糸し、不織布を製造しようとしたが、ほとんど繊維形状とならず、不織布を製造することができなかった。
【００９３】
（イ）液吐出ノズルからの吐出量：３ｇ／時間
（ロ）空気吐出流速：２５０ｍ／ｓｅｃ．
（ハ）ネットの移動速度：０．６５ｍｍ／ｓｅｃ．
（ニ）繊維吸引条件：３０ｃｍ／ｓｅｃ．
（ホ）気体供給条件：２５℃、２７％ＲＨ、１ｍ３／ｍｉｎ．
【００９４】
（比較例４）
（紡糸液の調製）
実施例１と同じ紡糸液を用意した。
【００９５】
（不織布の製造）
直径０．３ｍｍのノズルが５ｍｍ間隔で直線状に設けられており、その両側に幅０．５ｍｍのスリットを有するメルトブロー装置用ダイを用意した。なお、ノズル開口部の延長線とスリット延長線とのなす角度はいずれも３０°であった。
【００９６】
次いで、ノズル１つあたり５ｃｃ／ｈの量で紡糸液を供給するとともに、空気をスリットへ２Ｎｍ３／ｍｉｎの量（吐出流速：３８３Ｎｍ／ｓｅｃ．）で供給し、ダイの下方２５ｃｍの位置に配置したネット状捕集体（移動速度：４．１８ｍ／ｍｉｎ.）上に繊維を捕集して不織布を製造しようとしたが、繊維とならず、不織布を製造することができなかった。
【符号の説明】
【００９７】
Ｎｌ 液吐出ノズル
Ｎｌ１ 第１液吐出ノズル
Ｎｌ２ 第２液吐出ノズル
Ｎｇ ガス吐出ノズル
Ｅｌ 液吐出部
Ｅｌ１ 第１液吐出部
Ｅｌ２ 第２液吐出部
Ｅｇ ガス吐出部
Ｈｌ 液用柱状中空部
Ｈｌ１ 第１液用柱状中空部
Ｈｌ２ 第２液用柱状中空部
Ｈｇ ガス用柱状中空部
Ｈｖｌ 液仮想柱状部
Ｈｖｌ１ 第１液仮想柱状部
Ｈｖｌ２ 第２液仮想柱状部
Ｈｖｇ ガス仮想柱状部
Ａｌ 吐出方向中心軸（液）
Ａｌ１ 第１吐出方向中心軸（液）
Ａｌ２ 第２吐出方向中心軸（液）
Ａｇ 吐出方向中心軸（ガス）
Ｃ ガス用柱状中空部の中心軸に対して垂直な平面
Ｌ１ 外周間の距離が最も短い直線
Ｌ１ 外周間の距離が最も短い直線
Ｌ２ 外周間の距離が最も短い直線
１ 紡糸装置
２ 電源
３ 捕集体
４ サクション装置
５ 紡糸容器
１２ 第１部材
２２ 第２部材
３２ 第３部材
１４、２４、３４ 供給端部
１６、２６、３６ 対向出口端部
１８ 第１供給スリット
３８ 第１ガススリット
２０ ガスジェット空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（イ）紡糸液を吐出できる液吐出部を１箇所以上と、前記いずれの液吐出部よりも上流側に位置し、ガスを吐出できるガス吐出部１箇所とを有する、次の条件を満足する紡糸装置、
（１）液吐出部を端部とする液用柱状中空部（Ｈｌ）を有する
（２）ガス吐出部を端部とするガス用柱状中空部（Ｈｇ）を有する
（３）液用柱状中空部（Ｈｌ）を延長した液仮想柱状部（Ｈｖｌ）とガス用柱状中空部（Ｈｇ）を延長したガス仮想柱状部（Ｈｖｇ）とは近接している
（４）液用柱状中空部（Ｈｌ）の吐出方向中心軸とガス用柱状中空部（Ｈｇ）の吐出方向中心軸とが平行である
（５）ガス用柱状中空部（Ｈｇ）の中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部（Ｈｇ）の切断面の外周と液用柱状中空部（Ｈｌ）の切断面の外周との距離が最も短い直線を、１本だけ引くことができる
（ロ）前記紡糸液に対して電界を作用させることのできる電界発生装置、及び
（ハ）繊維を捕集できる捕集体、
を備えていることを特徴とする、不織布製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の不織布製造装置を用いる、不織布の製造方法。
【請求項１】
（イ）紡糸液を吐出できる液吐出部を１箇所以上と、前記いずれの液吐出部よりも上流側に位置し、ガスを吐出できるガス吐出部１箇所とを有する、次の条件を満足する紡糸装置、
（１）液吐出部を端部とする液用柱状中空部（Ｈｌ）を有する
（２）ガス吐出部を端部とするガス用柱状中空部（Ｈｇ）を有する
（３）液用柱状中空部（Ｈｌ）を延長した液仮想柱状部（Ｈｖｌ）とガス用柱状中空部（Ｈｇ）を延長したガス仮想柱状部（Ｈｖｇ）とは近接している
（４）液用柱状中空部（Ｈｌ）の吐出方向中心軸とガス用柱状中空部（Ｈｇ）の吐出方向中心軸とが平行である
（５）ガス用柱状中空部（Ｈｇ）の中心軸に対して垂直な平面で切断した時に、ガス用柱状中空部（Ｈｇ）の切断面の外周と液用柱状中空部（Ｈｌ）の切断面の外周との距離が最も短い直線を、１本だけ引くことができる
（ロ）前記紡糸液に対して電界を作用させることのできる電界発生装置、及び
（ハ）繊維を捕集できる捕集体、
を備えていることを特徴とする、不織布製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の不織布製造装置を用いる、不織布の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−３２５９３（Ｐ２０１１−３２５９３Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７８４８４（Ｐ２００９−１７８４８４）
【出願日】平成２１年７月３１日（２００９．７．３１）
【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２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３１日（２００９．７．３１）
【出願人】（０００２２９５４２）日本バイリーン株式会社 (378)
【Ｆターム（参考）】
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