極細繊維不織布
【課題】高電圧を用いない手段により、実用性のある機械的強度を備えると共に、紡糸溶液の吐出により形成された超極細の繊維の機能性が十分に発揮される不織布を提供する。
【解決手段】紡糸溶液を吐出できる液吐出部１３ａと、ガスを吐出できるガス吐出部１４ａとを有する溶液紡糸手段を用いて、前記液吐出部１３ａから紡糸溶液を吐出して繊維化する紡糸方法により形成された溶液吐出繊維１８とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維１７とが混在しており、且つ繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在しており、前記超極細繊維は主として溶液吐出繊維１８からなり、前記極細繊維は主としてメルトブロー繊維１７からなる極細繊維不織布。
【解決手段】紡糸溶液を吐出できる液吐出部１３ａと、ガスを吐出できるガス吐出部１４ａとを有する溶液紡糸手段を用いて、前記液吐出部１３ａから紡糸溶液を吐出して繊維化する紡糸方法により形成された溶液吐出繊維１８とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維１７とが混在しており、且つ繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在しており、前記超極細繊維は主として溶液吐出繊維１８からなり、前記極細繊維は主としてメルトブロー繊維１７からなる極細繊維不織布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は極細の繊維から構成される不織布に関し、特に繊維径が小さく、固体粒子や液体粒子を含む塵埃を除去するエアフィルタ用途などに適した極細繊維不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、不織布は構成繊維、繊維ウエブの形成方法、或いは繊維ウエブの結合方法等を適宜組み合わせることにより、各種機能を付与できるため、各種用途に適用されている。また、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、できる限り小さい繊維径を有する繊維からなる不織布が要望されている。
【０００３】
このような不織布の製造方法として、紡糸溶液をノズルから吐出するとともに、吐出した紡糸溶液に電界を作用させて紡糸溶液を延伸し、繊維径が極めて小さい繊維とした後に捕集して繊維集合体とする、いわゆる静電紡糸法が知られている。
【０００４】
しかし、この静電紡糸法により製造された不織布は機械的強度が比較的弱いため、繊維径の大きい繊維ウエブと積層することによって、機械的強度を向上させた上で、濾過性能などの機能を安定して発揮させることが検討されており、具体的には、繊維径の大きい繊維ウエブ上に静電紡糸法により紡糸した超極細の繊維を直接集積して不織布を形成することが検討されている。
【０００５】
このようにして形成される不織布としては、特許文献１に開示される本出願人による繊維集合体の製造方法「紡糸原液を紡糸空間へ供給し、この供給した紡糸原液に電界を作用させて延伸した繊維を、不織布、織物、フィルム、メッシュなどの基材シート上に集積して繊維集合体を製造する方法であって、前記基材シート上に繊維を集積させる際に、前記基材シートの紡糸原液の供給側と反対面にイオンを照射することを特徴とする、繊維集合体の製造方法。」によって製造される繊維集合体を一例として挙げることができる。
【０００６】
しかし、この静電紡糸法のような紡糸溶液の吐出により形成された超極細の繊維が繊維径の大きい繊維ウエブ上に積層された不織布にあっては、当該超極細の繊維層を構成する繊維同士の繊維間距離が非常に小さいものであり、また構成繊維によって囲まれてできる孔径も非常に小さなものであるため、例えばこの不織布をエアフィルタとして用いた場合、この超極細の繊維層が空気中の塵埃によって急速に目詰まりを起こしてしまい、濾過寿命が短くなってしまうという問題があった。また、空気中の塵埃が液体粒子を含む場合には、超極細の繊維間を液体粒子が埋めてしまい、いわゆる膜を張ったような状態になることから、この問題はさらに深刻であった。このように、超極細の繊維が繊維径の大きい繊維ウエブ上に積層された不織布では、超極細の繊維が有している機能性が十分に生かされないという問題があった。
【０００７】
また、紡糸溶液の吐出により超極細の繊維を形成するにあたり、静電紡糸法を用いた場合、高電圧を利用する必要があり、このため装置の構成が複雑になり、また安全性の確保にも難しい技術が要求されるという問題があった。そこで、高電圧を用いない手段により、実用性のある機械的強度を備えると共に、紡糸溶液の吐出により形成された超極細の繊維の機能性が十分に発揮される不織布が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−９２２５７号公報
【特許文献２】特表２００５−５１５３１６号公報（要約、表１など）
【特許文献３】米国特許第６５２０４２５号公報（要約、図２など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題を解決して、高電圧を用いない手段により、実用性のある機械的強度を備えると共に、紡糸溶液の吐出により形成された超極細の繊維の機能性が十分に発揮される不織布を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための手段は、請求項１に係る発明では、紡糸溶液を吐出できる液吐出部と、ガスを吐出できるガス吐出部とを有する溶液紡糸手段（以下、溶液紡糸装置と称することがある。）を用いて、前記液吐出部から紡糸溶液を吐出して繊維化する紡糸方法（以下、溶液吐出紡糸又は溶液吐出紡糸法と称することがある。）により形成された溶液吐出繊維とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維とが混在しており、且つ繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在しており、前記超極細繊維は主として溶液吐出繊維からなり、前記極細繊維は主としてメルトブロー繊維からなることを特徴とする極細繊維不織布である。この極細繊維不織布によって、高電圧を用いない手段により、実用性のある機械的強度を備えると共に、紡糸溶液の吐出により形成された超極細の繊維の機能性が十分に発揮される不織布を提供することが可能となる。
【００１１】
請求項２に係る発明では、請求項１に記載の極細繊維不織布からなることを特徴とする濾材であり、溶液吐出紡糸法により形成された超極細の繊維層と、メルトブロー法による極細の繊維層とが積層された従来の不織布と比較して、濾過効率は維持したまま、濾過寿命の長い濾材を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によって、高電圧を用いない手段により、実用性のある機械的強度を備えると共に、紡糸溶液の吐出により形成された超極細の繊維の機能性が十分に発揮される不織布を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の極細繊維不織布の一例を示す電子顕微鏡写真である。
【図２】本発明の極細繊維不織布の一例を示す電子顕微鏡写真である。
【図３】本発明の極細繊維不織布の製造装置の一例を説明する模式図である。
【図４】本発明の極細繊維不織布の製造装置の別例を説明する模式図である。
【図５】本発明の極細繊維不織布の製造装置の別例を説明する模式図である。
【図６】本発明の極細繊維不織布の製造装置の一例の要部拡大図である。
【図７】本発明の極細繊維不織布の製造装置の別例の要部拡大図である。
【図８】本発明の極細繊維不織布の製造装置の別例の要部拡大図である。
【図９】本発明の極細繊維不織布の製造装置の一例の要部拡大図である。
【図１０】本発明の実施例１の極細繊維不織布の繊維分布を示すヒストグラムである。
【図１１】本発明の実施例１の極細繊維不織布の繊維分布を示すヒストグラムである。
【図１２】従来（比較例１）のメルトブロー不織布の繊維分布を示すヒストグラムである。
【図１３】従来（比較例１）のメルトブロー不織布の繊維分布を示すヒストグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る極細繊維不織布の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
本発明の極細繊維不織布は、紡糸溶液を吐出できる液吐出部と、ガスを吐出できるガス吐出部とを有する溶液紡糸手段を用いて、前記液吐出部から紡糸溶液を吐出して繊維化する紡糸方法により形成された溶液吐出繊維とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維とが混在している。ここで、溶液吐出繊維とは、図６に例示するような、紡糸溶液を吐出できる液吐出部（Ｅｌ）と、ガスを吐出できるガス吐出部（Ｅｇ）とを有する溶液紡糸手段５０を用いて、前記液吐出部（Ｅｌ）から紡糸溶液を吐出して繊維化する紡糸方法により形成される繊維である。このような溶液紡糸手段としては、図６に例示する溶液紡糸手段５０以外にも、図７に例示する溶液紡糸手段５１や図８に例示する溶液紡糸手段５２を適用することができる。
【００１６】
図７の溶液紡糸手段５１は、特許文献２に示されており、この特許文献２によれば、「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（溶液紡糸手段５１）は、平行な間隔を設けた第１（１１２）、第２（１２２）及び第３（１３２）部材を含み、各々は、供給端部（１１４，１２４，１３４）及び対向出口端部（１１６，１２６，１３６）を有する。第２部材（１２２）は第１部材（１１２）に隣接する。第２部材（１２２）の出口端部（１２６）は、第１部材（１１２）の出口端部（１１６）を越えて延びる。第１（１１２）及び第２（１２２）部材は、第１供給スリット（１１８）を画成する。第３部材（１３２）は、第１部材（１１２）の第２部材（１２２）から反対側で第１部材（１１２）に隣接して位置する。第１（１１２）及び第３（１３２）部材は第１ガススリット（１３８）を画成し、第１（１１２）、第２（１２２）及び第３（１３２）部材の出口端部（１１６，１２６，１３６）はガスジェット空間（１２０）を画成する。」ことが提案されている。この装置は高電圧を印加する必要がないという利点がある。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、シート状の紡糸溶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という課題を含んでいる点で、図６の溶液紡糸手段の方が優れていると考えられる。
【００１７】
また、図８の溶液紡糸手段５２は、特許文献３に示されており、この特許文献３によれば、「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。この製造装置も高電圧を印加する必要がないという利点がある。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溶液に対してガスジェットを作用させるため、繊維形状になりにくく、液滴を多く含むという課題を有する点で、図６の溶液紡糸手段の方が優れていると考えられる。
【００１８】
前記溶液吐出繊維を構成する樹脂は、前記溶液紡糸手段を用いて繊維化する紡糸方法により形成できる樹脂である限り、特に限定されるものではなく、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン１２、ナイロン−４，６などのナイロン系、アラミド、ポリイミド、ポリベンズイミダゾール、セルロース、酢酸セルロース、酢酸セルロースブチレート、ポリビニルピロリドン−酢酸ビニル、ポリ（ビス−（２−（２−メトキシ−エトキシエトキシ））ホスファゼン）（ｐｏｌｙ（ｂｉｓ−（２−（２−ｍｅｔｈｏｘｙ−ｅｔｈｏｘｙｅｔｈｏｘｙ））ｐｈｏｓｐｈａｚｅｎｅ）；ＭＥＥＰ）、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンイミド（ＰＥＩ）、ポリこはく酸エチレン（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｓｕｃｃｉｎａｔｅ））、ポリアニリン、ポリエチレンサルファイド、ポリオキシメチレン−オリゴ−オキシエチレン（ｐｏｌｙ（ｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｏｌｉｇｏ−ｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ））、ＳＢＳ共重合体、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、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、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンオキサイド、コラーゲン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリＤ，Ｌ−乳酸−グリコール酸共重合体、ポリアリレート、ポリプロピレンフマラート（ｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｆｕｍａｌａｔｅｓ））、ポリカプロラクトンなどの生分解性高分子、ポリペプチド、タンパク質などのバイオポリマー、コールタールピッチ、石油ピッチなどのピッチ系などから構成することができる。なお、これら樹脂の共重合体又は混合物であることも可能である。また、これらの樹脂に種々の機能を発揮させるための添加剤を混合することも可能である。
【００１９】
前記溶液吐出繊維の繊維長は特に限定するものではないが、溶液吐出紡糸手段を用いて繊維化する紡糸方法により超極細の繊維を形成した場合、一般的に連続繊維である。このように超極細の繊維が連続繊維であると、極細繊維不織布製造時及び／又は使用時に超極細の繊維が脱落しにくいため好適である。なお、前記溶液紡糸手段による紡糸時に、間欠的に紡糸溶液を吐出するなどの方法により、非連続繊維であることも可能である。
【００２０】
前記メルトブロー繊維は、メルトブロー法により形成された極細の繊維であり、この繊維を構成する樹脂はメルトブロー法によって紡糸できる樹脂である限り、特に限定されるものではなく、例えば、ポリプロピレン系やポリエチレン系などのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸などのポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂など１種類以上からなることができる。これらの中でも、極細の繊維を製造しやすいポリオレフィン系樹脂を含んでいることが好ましく、ポリプロピレンを含んでいることがより好ましい。
【００２１】
また、前記メルトブロー繊維を構成する樹脂成分は、ＪＩＳ Ｋ７２１０に規定されるＭＦＲが１００（ｇ／１０分）以上であることが好ましく、ＭＦＲ５００（ｇ／１０分）以上であることがより好ましく、ＭＦＲ１０００（ｇ／１０分）以上であることが更に好ましい。ＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上であることにより、紡糸時の極細の繊維の劣化を防ぎ、糸切れによるショットの発生を少なくすることができる。つまり、より安定した極細の繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。
【００２２】
また、前記メルトブロー繊維を構成する樹脂成分が、熱安定剤を含むことが好ましく、このような熱安定剤としては、特に限定されるものではないが、ヒンダードアミン系、含窒素ヒンダードフェノール系、金属塩ヒンダードフェノール系、フェノール系、硫黄系、燐系のなどの化合物があり、これらの内から選択される１種または２種以上の熱安定剤を用いることが好ましい。これらの熱安定剤の中でもヒンダードアミン系化合物が特に好ましい。前記熱安定剤の割合はメルトブロー繊維を構成する樹脂成分全体に対して、０．０１〜０．５質量％が好ましく、０．０３〜０．３質量％がより好ましく、０．０５〜０．２質量％が更に好ましい。熱安定剤の割合が０．０１質量％未満であるとその効果が十分に発揮されず、熱安定剤の割合が０．５質量％を超えると、極細の繊維の強度が低下する恐れがある。
【００２３】
前記ヒンダードアミン系化合物としては、例えば、ポリ［｛（６−（１，１，３，３，−テトラメチルブチル）イミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合物、２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）などがある。
【００２４】
本発明の極細繊維不織布は、繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在している。また、前記超極細繊維は主として溶液吐出繊維からなり、前記極細繊維は主としてメルトブロー繊維からなる。ここで、主としてとは、繊維の比率が５０％以上であることを意味する。
【００２５】
前記超極細繊維の繊維径は、０．００１〜１μｍであるが、０．０１〜０．７μｍであることが好ましく、０．０５〜０．５μｍであることがより好ましい。この超極細繊維は溶液吐出紡糸法により形成された溶液吐出繊維から主として形成される繊維であり、メルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維を一部含むことも可能である。前記超極細繊維は溶液吐出繊維７０％以上から形成されていることが好ましく、９０％以上から形成されていることがより好ましく、１００％から形成されていることが更に好ましい。また、超極細繊維の繊維径が０．００１μｍ未満であると溶液吐出紡糸法によって超極細繊維の形成が困難になるという問題があり、超極細繊維の繊維径が１μｍを超えると超極細繊維として要求される機能を十分に果たせなくなるという問題がある。
【００２６】
前記極細繊維の繊維径は２〜２５μｍであるが、４〜２０μｍであることが好ましく、５〜１５μｍであることがより好ましい。この極細繊維はメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維から主として形成される繊維であり、溶液吐出紡糸法により形成された溶液吐出繊維を一部含むことも可能である。前記極細繊維はメルトブロー繊維７０％以上から形成されていることが好ましく、９０％以上から形成されていることがより好ましく、１００％から形成されていることが更に好ましい。また、極細繊維の繊維径が２μｍ未満であるとメルトブロー繊維の形成効率が悪くなるという問題があり、繊維径が２５μｍを超えると極細繊維として要求される機能を十分に果たせなくなるという問題がある。
【００２７】
なお、本発明の極細繊維不織布に含まれる繊維の「繊維径」は、極細繊維不織布の電子顕微鏡写真で確認することのできる繊維の直径を意味し、具体的には２００本の繊維の巾を計測して得ることができる。
【００２８】
また、前記超極細繊維の極細繊維不織布に占める割合は、１０〜８０％であることが好ましく、１５〜７０％であることがより好ましく、２０〜５０％であることが更に好ましい。１０％未満であると超極細繊維として要求される機能を十分に果たせなくなるという問題があり、８０％を超えると超極細繊維の繊維同士の繊維間距離が小さくなり過ぎるため、極細繊維を混合していることによって得られる性能が十分に発揮されないという問題がある。
【００２９】
また、前記極細繊維の極細繊維不織布に占める割合は、９０〜２０％であることが好ましく、８５〜３０％であることがより好ましく、８０〜５０％であることが更に好ましい。９０％以上であるとその分超極細繊維の混合割合が低下して、超極細繊維として要求される機能を十分に果たせなくなるという問題があり、２０％未満であるとその分超極細繊維の混合割合が増加することとなり、超極細繊維の繊維同士の繊維間距離が小さくなり過ぎるため、極細繊維を混合していることによって得られる性能が十分に発揮されないという問題がある。
【００３０】
なお、本発明において、極細繊維不織布に占める超極細繊維の割合は、極細繊維不織布の電子顕微鏡写真で確認しえる２００本以上の繊維の総数に対する超極細繊維の数から計算される割合（％）で表すものとする。同様に、極細繊維不織布に占める極細繊維の割合は、極細繊維不織布の電子顕微鏡写真で確認しえる２００本以上の繊維の総数に対する極細繊維の数から計算される割合（％）で表すものとする。
【００３１】
また、溶液吐出紡糸法により形成された溶液吐出繊維が全て繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維になるとは限らず、一部繊維径が０．００１μｍ未満になる場合や、１μｍを超える場合もある。同様にメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維が全て２〜２５μｍの極細繊維になるとは限らず、一部繊維径が２μｍ未満になる場合や、２５μｍを超える場合もある。したがって、前記超極細繊維の極細繊維不織布に占める割合と前記極細繊維の極細繊維不織布に占める割合とを合計しても１００％にならない場合もある。
【００３２】
また、本発明では、繊維径０．０１〜０．７μｍの超極細繊維と繊維径４〜２０μｍの極細繊維とが混在しており、構成繊維全体に対して、前記超極細繊維と前記極細繊維の合計が５０％以上であることが好ましい。このような構成を有する場合、構成繊維全体の分布において、前記超極細繊維のピークと前記極細繊維のピークが存在することを意味し、溶液吐出繊維の繊維形成性とメルトブロー繊維の繊維形成性が共に優れているのみならず、超極細繊維および極細繊維の機能を確実に発揮して、極細繊維不織布による効果をより顕著に得ることができる。また、構成繊維全体に対して、前記超極細繊維と前記極細繊維の合計が７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることが更に好ましく、９０％以上であることが更に好ましい。
【００３３】
本発明の極細繊維不織布は上述のように溶液吐出繊維とメルトブロー繊維とが混在しているが、溶液吐出繊維とメルトブロー繊維とを見分ける方法としては、前述の電子顕微鏡写真の映像で見分けることができる外に、例えば溶液吐出繊維を溶媒に溶解させることによって見分ける方法が可能である場合もある。
【００３４】
本発明の極細繊維不織布は、溶液吐出繊維とメルトブロー繊維とが混在しているが、その混在の状態は、例えば図１の電子顕微鏡写真で示すように、溶液吐出繊維が極細の繊維の前になったり、後ろになったりしている形態で説明することができる。すなわち、溶液吐出繊維とメルトブロー繊維とが混ざり合って存在しているのである。
【００３５】
なお、前記溶液吐出繊維の極細繊維不織布に占める割合が、極細繊維不織布の一方の面付近と他方の面付近とで相違し密度勾配を形成している場合もあるが、少なくとも片面において、前記超極細繊維１０〜８０％と、前記極細繊維９０〜２０％とが混在していることが好ましい。また、両面において、前記超極細繊維１０〜８０％と、前記極細繊維９０〜２０％とが混在していることがより好ましい。
【００３６】
本発明の極細繊維不織布は、前述のように溶液吐出紡糸法により形成された溶液吐出繊維とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維とが混在しており、且つ繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在しており、前記超極細繊維は主として溶液吐出繊維からなり、前記極細繊維は主としてメルトブロー繊維からなるので、実用性のある機械的強度を備えると共に超極細繊維および極細繊維の有する機能性が十分に発揮されるという優れた特性を有している。このような特性を生かした用途の一例として、前記極細繊維不織布からなる濾材を挙げることができる。この濾材をエアフィルタとして用いた場合の効果を具体的に説明すると、溶液吐出繊維が繊維径の大きい繊維ウエブ上に積層された従来の不織布で生じていた、溶液吐出繊維層が空気中の塵埃によって急速に目詰まりを起こし濾過寿命が低下するという問題は起こらず、しかも超極細繊維の有する分離機能は保持したままで、実用性のある機械的強度も備えているという効果がある。また、空気中の塵埃が液体粒子を含む場合、前述の従来の不織布では溶液吐出繊維層に液体粒子が補足された際に、溶液吐出繊維の繊維間で液体粒子が膜を張ったような状態になり、圧力損失が急激に上昇するという問題があったが、本発明では超極細繊維と極細繊維とが混在しているため、繊維間隔が広く保たれ、液体粒子が補足されても膜を張ったような状態にはなり難いため、圧力損失の急激な上昇を防ぐことができるという効果がある。
【００３７】
本発明の極細繊維不織布は、一般ビルの空調、工場空調設備、電算室や病院の空調設備などに使用される中・高性能フィルタやクリーンルームなどの供給空気からサブミクロン粒子を除去するＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタ、家庭用又は業務用空気清浄機用フィルタ、或いは電気掃除機やコピー機などに用いることのできる排気用フィルタ、面体への取り外し可能な防塵マスク用フィルタとして、そのフィルタを構成するエアフィルタ用濾材の用途に好適に使用される。また、マスク、ワイピイング材、保温材、バッテリーセパレータ、および液体用濾過材などの用途に好適に使用される。これらの用途の中でも、エアフィルタ用濾材として特に好適に使用される。
【００３８】
本発明の極細繊維不織布をエアフィルタ用濾材に用いた場合、中高性能以上の性能を有するフィルタとして好適であり、極細繊維不織布を構成する繊維の繊維径および面密度などを変えることによって、目的とする濾過性能を得ることができる。この濾過性能の一例としては、ＪＩＳ Ｂ９９０８形式１に規定される試験方法において、０．３〜０．５μｍの範囲における大気塵粒子の捕集効率を１０％以上とすることが可能である。なお、この捕集効率は、より好ましくは２０％以上であり、更に好ましくは３０％以上である。また、このエアフィルタ用濾材の圧力損失は、試験条件が風速１０ｃｍ／ｓｅｃ．の時に、６００Ｐａ以下が好ましく、２００Ｐａ以下がより好ましく、１００Ｐａ以下が更に好ましい。
【００３９】
本発明の極細繊維不織布は、例えば、次に説明する極細繊維不織布の製造方法及び製造装置によって形成することができる。極細繊維不織布の製造方法及び製造装置については、製造装置の極細繊維ウエブの流れ方向と平行方向における横断面概念図である図３をもとに説明する。
【００４０】
極細繊維不織布の製造方法は、図３に例示するような、紡糸溶液を吐出できる液吐出部（Ｅｌ）と、ガスを吐出できるガス吐出部（Ｅｇ）とを有する溶液紡糸手段５０（又は溶液紡糸装置５０）を用いて、前記液吐出部（Ｅｌ）から紡糸溶液を吐出して繊維化する紡糸方法（又は溶液吐出紡糸）により形成した溶液吐出繊維１８を、メルトブロー法によりノズル１２から吐出したメルトブロー繊維の繊維流１７の中に混入して極細繊維ウエブ２０’を形成する工程を含むことを特徴とする製造方法であり、図３に例示する極細繊維不織布の製造装置はこの製造方法に好適に用いられる製造装置である。
【００４１】
図３に示す極細繊維不織布の製造装置１０は、熱可塑性樹脂を溶融する溶融手段１１と、前記溶融手段１１に設けられ、前記熱可塑性樹脂を吐出してメルトブロー繊維からなる繊維流１７を形成する噴出手段１２と、図６〜８に例示するような、紡糸溶液を吐出できる液吐出部（Ｅｌ）と、ガスを吐出できるガス吐出部（Ｅｇ）とを有し、前記液吐出部（Ｅｌ）から紡糸溶液を吐出することにより溶液吐出繊維１８を形成し、且つ前記溶液吐出繊維１８を前記ガスの吐出により前記繊維流１７に混入する溶液紡糸手段５０と、前記メルトブロー繊維１７と前記溶液吐出繊維１８とが混在した繊維流１９を受け止め、その混在した繊維流１９に含まれるメルトブロー繊維と溶液吐出繊維とからなる極細繊維ウエブ２０’を堆積し、且つ移動させる搬送手段１５とを備えている。
【００４２】
より具体的には、例えば前記熱可塑性樹脂を溶融する溶融手段１１はメルトブロー装置用ダイ１１であり、前記溶融手段１１に設けられ、前記熱可塑性樹脂を吐出してメルトブロー繊維からなる繊維流１７を形成する噴出手段１２はメルトブロー用ノズル１２である。メルトブロー装置用ダイ１１は図９に例示するように、ダイ１１には溶融樹脂を吐出するノズル１２とこのノズル近傍から加熱気流を吹き出す吹出し口１１１とが設けられており、ノズルから押出された溶融樹脂は加熱気流により細化されて極細の繊維からなる繊維流１７を形成することができる。なお、前記メルトブロー装置用ダイ１１は通常のメルトブロー装置に用いられるダイを適用することが可能であり、ダイに設けられているノズル１２は通常複数個、所定間隔で直線上に並んでおり、この両側に連続したスリットの形状で吹出し口１１１が設けられる。
【００４３】
また、前記メルトブロー繊維１７と前記溶液吐出繊維１８とが混在した繊維流１９を受け止め、その混在した繊維流１９に含まれるメルトブロー繊維と溶液吐出繊維とからなる極細繊維ウエブ２０’を堆積し、且つ移動させる搬送手段１５は好ましくは図３のＡの矢印方向とＢの矢印方向に回転するコンベアベルト１５、またはサクション手段を備える通気性のドラム（図示しない）であることができる。
【００４４】
このような製造装置を用いて極細繊維不織布を製造する場合、まず、原料となる熱可塑性樹脂を用意する。この熱可塑性樹脂については、メルトブロー法によって極細の繊維を紡糸できる樹脂である限り、特に限定されるものではないが、例えば、ポリプロピレン系やポリエチレン系などのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸などのポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂など１種類以上からなることができる。これらの中でも、極細の繊維を製造しやすいポリオレフィン系樹脂を含んでいることが好ましく、ポリプロピレンを含んでいることがより好ましい。
【００４５】
この熱可塑性樹脂を構成する樹脂成分については、前述の本発明の極細繊維不織布の説明で説明した樹脂成分をそのまま適用することが可能である。前記極細繊維不織布の製造方法では、このような熱可塑性樹脂を、前述の熱可塑性樹脂を溶融する溶融手段１１（例えばメルトブロー装置用ダイ１１）に投入して前記熱可塑性樹脂を溶融して、前記溶融手段１１に設けられた噴出手段１２（例えばメルトブロー用ノズル１２）を通して、溶融樹脂を吐出して、メルトブロー繊維からなる繊維流１７を形成する。
【００４６】
本発明では、前記極細繊維不織布の製造装置１０において、図６（ａ）（ｂ）に例示するように、前記溶液紡糸手段５０が、次の条件を満足する溶液紡糸手段であることが好ましい。
（１）ガス吐出部（Ｅｇ）が液吐出部（Ｅｌ）よりも上流側に位置する
（２）液吐出部（Ｅｌ）を端部とする液用柱状中空部（Ｈｌ）を有する
（３）ガス吐出部（Ｅｇ）を端部とするガス用柱状中空部（Ｈｇ）を有する
（４）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
（５）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
（６）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（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。
このような極細繊維不織布の製造装置であれば、図７及び図８に示す溶液紡糸手段と比較して、液吐出部から吐出された紡糸溶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、しかも紡糸溶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という利点を有している。また、従来の静電紡糸法と比較して、紡糸溶液に高電圧を印加する必要がなく、また、紡糸溶液及びガスを加熱する必要もないため、簡素かつエネルギー的に有利な装置である。
【００４７】
以下、図６（ａ）（ｂ）に示す溶液紡糸手段を一例として、溶液紡糸手段（又は溶液紡糸装置）について詳細に説明する。なお、図６（ａ）は溶液紡糸装置の先端部を拡大した斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＣ平面切断図である。
【００４８】
前記溶液紡糸装置５０は紡糸溶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（Ｎｌ）１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（Ｎｇ）１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６（ｂ）にガス用柱状中空部（Ｈｇ）の中心軸（Ａｇ）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。
【００４９】
そのため、図６のような溶液紡糸装置の液吐出ノズル（Ｎｌ）に紡糸溶液を供給し、ガス吐出ノズル（Ｎｇ）にガスを供給すると、紡糸溶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溶液とは近接した状態にあり、ガスの吐出方向と紡糸溶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溶液とは最も近い点が１点、つまり、紡糸溶液は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、同時に紡糸溶液の溶媒が揮発して繊維化する。このように、図６の溶液紡糸装置は紡糸溶液に高電圧を印加する必要がなく、紡糸溶液及びガスを加熱する必要もないため、簡素かつエネルギー的に有利な装置である。
【００５０】
液吐出ノズル（Ｎｌ）は紡糸溶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、吐出された紡糸溶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。
【００５１】
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、粘度の高い紡糸溶液を吐出するのが困難になる傾向があり、２０ｍｍ２を超えると、吐出された紡糸溶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。
【００５２】
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。更に、図６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、紡糸溶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。
【００５３】
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、吐出された紡糸溶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。
【００５４】
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、吐出された紡糸溶液全体に剪断作用を働かせることが困難になる傾向があり、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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（紡糸溶液の供給側）となる位置に配置されているため、液吐出部周辺へ紡糸溶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を超えると紡糸溶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。
【００５７】
液用柱状中空部（Ｈｌ）は紡糸溶液の通過経路であり、紡糸溶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。
【００５８】
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溶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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、吐出された紡糸溶液に対して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。
【００６１】
前記溶液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６（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溶液に対して、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。
【００６２】
なお、図６（ａ）には図示していないが、液吐出ノズル（Ｎｌ）は紡糸溶液貯蔵装置（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。
【００６３】
図６においては、１組の溶液紡糸装置しか描いていないが、２組以上の溶液紡糸装置を配置することができる。２組以上の溶液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。
【００６４】
また、図６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６の態様に限定されない。例えば、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。また、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。
【００６５】
本発明では、前記極細繊維不織布の製造装置を用い、前記溶液紡糸装置５０のガス吐出部（Ｅｇ）から流速１００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出することができる。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極細不織布を効率的に製造することができる。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、ガス流速の上限は搬送手段１５上の極細繊維ウエブ２０’を乱すことのない流速であれば良く、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、圧縮機からガス用柱状中空部（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であると経済的である。また、これらのガスに紡糸溶液に対して親和性のある溶媒の蒸気や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、紡糸溶液からの溶媒蒸発速度や紡糸溶液の固化速度を制御でき、紡糸の安定性を高めたり、繊維径を調整することができる。
【００６６】
本発明では、前記極細繊維不織布の製造装置を用いるにあたり、溶液吐出紡糸用の紡糸溶液を用意する。この紡糸溶液は溶液吐出紡糸可能な樹脂を溶媒に溶解させた溶液である。溶液吐出紡糸用の樹脂は溶液吐出紡糸できる限り特に限定されるものではないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン１２、ナイロン−４，６などのナイロン系、アラミド、ポリイミド、ポリベンズイミダゾール、セルロース、酢酸セルロース、酢酸セルロースブチレート、ポリビニルピロリドン−酢酸ビニル、ポリ（ビス−（２−（２−メトキシ−エトキシエトキシ））ホスファゼン）（ｐｏｌｙ（ｂｉｓ−（２−（２−ｍｅｔｈｏｘｙ−ｅｔｈｏｘｙｅｔｈｏｘｙ））ｐｈｏｓｐｈａｚｅｎｅ）；ＭＥＥＰ）、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンイミド（ＰＥＩ）、ポリこはく酸エチレン（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｓｕｃｃｉｎａｔｅ））、ポリアニリン、ポリエチレンサルファイド、ポリオキシメチレン−オリゴ−オキシエチレン（ｐｏｌｙ（ｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｏｌｉｇｏ−ｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ））、ＳＢＳ共重合体、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、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、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンオキサイド、コラーゲン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリＤ，Ｌ−乳酸−グリコール酸共重合体、ポリアリレート、ポリプロピレンフマラート（ｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｆｕｍａｌａｔｅｓ））、ポリカプロラクトンなどの生分解性高分子、ポリペプチド、タンパク質などのバイオポリマー、コールタールピッチ、石油ピッチなどのピッチ系などから構成することができる。なお、これら樹脂の共重合体又は混合物であることも可能である。また、これらの樹脂に種々の機能を発揮させるための添加剤を混合することも可能である。
【００６７】
この溶媒としては、樹脂によっても変化するため、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、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を挙げることができる。溶媒は１種類でも適用可能であり、２種類以上の溶剤を混ぜた混合溶媒も適用可能である。
【００６８】
前記紡糸溶液は上述のような樹脂を溶媒に溶解させたものであるが、その濃度は、樹脂の組成、樹脂の分子量、溶媒等によって変化するため、特に限定するものではないが、溶液吐出紡糸への適用性の点から、粘度が１０〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲となるような濃度であるのが好ましく、２０〜８０００ｍＰａ・ｓの範囲となるような濃度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、紡糸溶液が延伸されにくくなり、繊維となりにくい傾向があるためである。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（Ｈｌ）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（Ｈｌ）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。なお、この「粘度」は、粘度測定装置を用い、温度２５℃で測定した、シェアレート１００ｓ−１の時の値をいう。なお、液吐出部（Ｅｌ）からの紡糸溶液の吐出量は紡糸溶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、０．１〜１００ｃｍ３／時間であるのが好ましい。
【００６９】
このような紡糸溶液は、図３に例示するように、例えば、シリンジ、ステンレスタンク、プラスチックタンク、或は樹脂製バッグ（例えば、塩化ビニル樹脂製、ポリエチレン樹脂製）などの紡糸溶液貯蔵装置（図示せず）に蓄えられており、この紡糸溶液は紡糸溶液貯蔵装置に接続された、例えば、シリンジポンプ、チューブポンプ、マグネット式マイクロギアポンプ、ディスペンサ等の供給吐出手段（図示せず）により、溶液供給手段１３（例えば溶液吐出紡糸用ノズル装置１３）により吐出されると共に前記ガス吐出部（Ｅｇ）から吐出されるガスによって、紡糸溶液は前述のメルトブロー繊維からなる繊維流１７に向かって供給される。
【００７０】
なお、溶液吐出紡糸用ノズル装置１３からの吐出方向は前記繊維流１７に向かって供給する限り特に限定するものではないが、前記メルトブロー繊維の繊維流１７の中に、この繊維流１７の方向に交差するようにして供給することが好ましく、図４に示すように、交差の角度は繊維流１７の中心線の垂線に対して、溶液吐出繊維の繊維流１８の中心線のなす角度（−α又は＋α）が０〜±７５°であることが好ましく、０〜±６０°であることがより好ましく、０〜±４５°であることが更に好ましい。ここで、前記角度は溶液供給手段１３の先端付近における、繊維流１７の中心線と水平線とがなす角度であり、角度が０°であるということは、繊維流１７の中心線と繊維流１８の中心線とが直角に交わることを意味する。また、繊維流の先端が搬送手段１５側に向かう場合の角度を＋で表すものとする。例えば、図４に例示する極細繊維不織布の製造装置１０では、前記角度は＋４５°となっている。
【００７１】
また、溶液紡糸装置の液吐出部（Ｅｌ）からメルトブロー繊維の繊維流１７までの距離は、紡糸溶液の吐出量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、５０〜１０００ｍｍであるのが好ましい。５０ｍｍ未満であると、紡糸溶液の溶媒が十分に蒸発しない状態でメルトブロー繊維の繊維流１７に混入するため、搬送手段１５上に集積された後に繊維形状を保つことができない場合があるためである。また、１０００ｍｍを超えると、ガスの流れが乱れ、繊維が切れて飛散しやすくなる傾向があるためである。
【００７２】
また、本発明では、前記溶液吐出紡糸用ノズル装置１３は１本である必要はなく、極細繊維不織布の生産性を高める上では、溶液吐出紡糸用ノズル装置１３は２本以上であることが好ましく、溶液吐出紡糸用ノズル装置１３は固定されていることも、移動可能（例えば、長円状に移動可能）であることも可能である。また、図５に例示するように、前記溶液供給手段１３（例えば溶液吐出紡糸用ノズル装置１３）に加えて、もう一組第２の溶液供給手段１３’（例えば第２の溶液吐出紡糸用ノズル装置１３’）を設けることも可能である。この場合、メルトブロー繊維の繊維流１７を挟むようにしてその両側にそれぞれ配置するようにすることが好ましい。
【００７３】
以上説明したように、前記極細繊維不織布の製造方法では、メルトブロー法によりノズルから吐出したメルトブロー繊維の前記繊維流１７の中に、溶液吐出紡糸法により形成した溶液吐出繊維１８を混入することができる。そして、この溶液吐出繊維１８が混入されることによって、メルトブロー繊維１７と溶液吐出繊維１８とが混在した繊維流１９が形成される。次いで、その混在した繊維流１９に含まれるメルトブロー繊維と溶液吐出繊維とからなる極細繊維ウエブ２０’を、搬送手段１５（好ましくはコンベアベルト１５）によって堆積し、且つ移動させることによって極細繊維不織布２０を形成することができる。なお、メルトブロー用ノズル１２と搬送手段１５との距離は、熱可塑性樹脂の吐出量やメルトブロー用ノズルからの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、５０〜１０００ｍｍであるのが好ましい。５０ｍｍ未満であると、溶液吐出繊維とメルトブロー繊維の混合状態が不均一になる場合があるためである。また、１０００ｍｍを超えると、メルトブロー繊維と溶液吐出線糸からなる極細繊維ウエブ２０’の堆積が困難になる場合があるためである。
【００７４】
前記搬送手段１５は、前記メルトブロー繊維と前記溶液吐出繊維とが混在した繊維流１９を受け止め、その混在した繊維流１９に含まれるメルトブロー繊維と溶液吐出繊維とからなる極細繊維ウエブ２０’を堆積し、且つ移動させることが可能である限り、その形態は特に限定されず、図３〜５に例示するコンベアベルト１５であることが好ましく、ドラム形状であることも可能である。また、本発明においてはガスを吐出しているため、ガスを吸引して搬送手段１５に繊維を集積しやすく、また集積した極細繊維ウエブが乱れないように、通気性の搬送手段１５を使用し、極細繊維ウエブと反対側に吸引装置を備えることも好ましい。
【００７５】
前述のとおり、本発明の極細繊維不織布は、高電圧を用いない手段により、実用性のある機械的強度を備えると共に、紡糸溶液の吐出により形成された超極細の繊維の機能性が十分に発揮される利点があるが、製造面からも従来不織布と比べて有利な利点がある。すなわち、前記極細繊維不織布の製造方法によれば、メルトブロー法によりノズルから吐出したメルトブロー繊維の繊維流の中に、溶液吐出紡糸法により形成した溶液吐出繊維を混入して極細繊維ウエブを形成するため、従来技術と比較して少ないエネルギーによって極細繊維不織布を形成することができる。すなわち、メルトブロー法も溶液吐出紡糸法も樹脂原料から直接紡糸によって繊維を形成すると同時に異なる繊維を混合して極細繊維ウエブに形成することができるので、繊維を分散させたり異なる繊維ウエブを積層するなどの工程を省略することが可能であり、その分エネルギーコストを削減できる。その結果、得られる本発明の極細繊維不織布は、従来よりも低価格の不織布とすることが可能である。また、直接紡糸によって繊維が形成されているので、繊維を分散させるための油剤などが実質的に付着しておらず、クリーンな素材であり、濾材や衛生材料としても好適である。また、極細繊維を抄紙して得られる湿式不織布と比較して、嵩高な不織布を形成できるという利点があり、得られる本発明の極細繊維不織布は空気抵抗が極めて少なくなり圧力損失が少なく、エアフィルタ用濾材として好適である。また、メルトブロー法及び溶液吐出紡糸法に用いる樹脂原料を自由に選択することができ、繊維の種類や繊維径も自由に設計できるので、様々な要求に応じた機能を付加した製品とすることができる。なお、本発明の極細繊維不織布は、静電紡糸法を用いずに極細繊維が形成されているので、静電紡糸法を利用する場合と比べて、不織布の構成繊維が電界の作用によって帯電するという効果は生じないが、必要に応じて、本発明の極細繊維不織布に対して帯電加工することも可能である。
【００７６】
以下、本発明の実施例につき説明するが、これは発明の理解を容易とするための好適例に過ぎず、本発明はこれら実施例の内容に限定されるものではない。
【実施例】
【００７７】
（極細繊維不織布の濾過性能評価方法）
ＪＩＳ Ｂ９９０８形式１に規定される試験方法において、風速１０ｃｍ／ｓｅｃ．とした時の圧力損失および０．３〜０．５μｍの範囲における大気塵粒子の捕集効率を測定する。
【００７８】
（実施例１）
メルトブロー法に用いる熱可塑性樹脂としてエクソン製のポリプロピレン樹脂６９３６Ｇを準備して、図３、図６及び図９に示す製造装置を用いて、この熱可塑性樹脂をギアポンプ回転数３０ｒｐｍでメルトブロー装置用ダイ１１に送り込み、この熱可塑性樹脂を溶融させ、次いで温度２８０℃でエア量０．５Ｎｍ３／ｍｉｎの加熱気流を吹出し口１１１から吹き出しながら、この熱可塑性樹脂をメルトブロー用ノズル１２から吐出させて、メルトブロー繊維の目付が２０ｇ／ｍ２となるように、メルトブロー繊維からなる繊維流１７を形成させた。なお、メルトブロー用ノズル１２の先端と、搬送手段としてのコンベアベルト１５の表面との間の距離は３４０ｍｍに設定した。
その一方、溶液吐出紡糸用の紡糸溶液として、アルドリッチ製のポリアクリロニトリルのＮ，Ｎ-ジメチルホルムアミド溶液１０質量％を準備した。次いで、この紡糸溶液を、溶液供給手段１３の一部を構成するシリンジ１３ｃに注入して、このシリンジ１３ｃにＰＦＡチューブ１３ｂを接続し、このチューブ１３ｂの先端部には内径０．４ｍｍで、長さ３０ｍｍの金属製の液吐出部（Ｅｌ）１３ａを接続した。また、この液吐出部１３ａに接し、液吐出部１３ａから５ｍｍ上流側が吐出口になるように設置された内径０．４ｍｍで長さ５０ｍｍの金属製のガス吐出部１４ａを接続して、液吐出部１３ａとガス吐出部１４ａとを有する４組の溶液紡糸手段５０ａを一列に並べて溶液紡糸装置５０を構成した。そして、この液吐出部１３ａの先端が、メルトブロー用ノズル１２の中心線からの距離１８０ｍｍ、及びメルトブロー装置用ダイ１１下面からの距離７０ｍｍの位置になるように設置した。
次いで、前記紡糸溶液の吐出量を溶液紡糸手段５０ａの１組当たり５ｃｃ／ｈｒで押し出しながら、ガス吐出部１４ａから２ｋｆｇ／ｃｍ２の圧力で流速２００ｍ／ｓｅｃ．のエアーを送り、溶液吐出繊維１８を形成すると同時に、コンベアベルト１５から５０ｍｍ上部において、メルトブロー繊維流１７の中に、溶液吐出繊維１８を混入することができた。このメルトブロー繊維と溶液吐出繊維とが混合して形成された混合繊維流１９は、吸引装置（図示しない）を設けたコンベアベルト１５の上に受け止められ、極細繊維ウエブ２０’として堆積すると共にコンベアベルト１５によって移動させ、極細繊維不織布２０を形成することができた。なお、前記メルトブロー繊維の繊維流１７の中心線の垂線に対して、溶液吐出繊維の繊維流１８の中心線のなす角度は図４に示すように＋４５°であった。
得られた極細繊維不織布２０の目付は約２０ｇ／ｍ２であり、溶液吐出紡糸法により形成された溶液吐出繊維の目付は、計算値で０．０４ｇ／ｍ２であった。
この極細繊維不織布の溶液吐出繊維混入側の表面の電子顕微鏡写真の中の一枚を図１に示す。これらの電子顕微鏡写真から、溶液吐出繊維とメルトブロー繊維とが混在しており、繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維の割合は１７％、２〜２５μｍの極細繊維の割合が８３％であった。また、この超極細繊維の数平均繊維径は０．４μｍであり、この極細繊維の数平均繊維径は８．９μｍであった。なお、繊維径０．０１〜０．７μｍの超極細繊維の割合は１５％、４〜２０μｍの極細繊維の割合が８２％であった。繊維径分布のヒストグラムを図１０に示す。このヒストグラムからも明らかなように、繊維径分布において、主としてメルトブロー繊維からなる極細繊維のピークと、主として溶液吐出繊維からなる超極細繊維のピークが形成されていた。
なお、図２に示す、この極細繊維不織布の溶液吐出繊維混入側と反対側の表面の電子顕微鏡写真によれば、繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維の割合は１７％、２〜２５μｍの極細繊維の割合が８３％であった。また、この超極細繊維の数平均繊維径は０．４μｍであり、この極細繊維の数平均繊維径は９．３μｍであった。また、繊維径０．０１〜０．７μｍの超極細繊維の割合は１６％、４〜２０μｍの極細繊維の割合が８１％であった。繊維径分布のヒストグラムを図１１に示す。このヒストグラムからも明らかなように、繊維径分布において、主としてメルトブロー繊維からなる極細繊維のピークと、主として溶液吐出繊維からなる超極細繊維のピークが形成されていた。
また、得られた極細繊維不織布について、ＪＩＳ Ｂ９９０８形式１に規定される試験方法において、風速１０ｃｍ／ｓｅｃ．時の圧力損失および０．３〜０．５μｍの範囲における大気塵粒子の捕集効率（初期性能測定）を測定した結果、初期圧力損失が２０Ｐａであり、初期粒子捕集効率が３１．２％であった。
【００７９】
（比較例１）
実施例１において、溶液吐出紡糸用の紡糸溶液を準備せずに、さらに溶液紡糸装置５０を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして比較例１の極細繊維不織布を形成した。
すなわち、メルトブロー法に用いる熱可塑性樹脂としてエクソン製のポリプロピレン樹脂６９３６Ｇを準備して、図３、図６及び図９に示す製造装置を用いて、この熱可塑性樹脂をギアポンプ回転数３０ｒｐｍでメルトブロー装置用ダイ１１に送り込み、この熱可塑性樹脂を溶融させ、次いで温度２８０℃でエア量０．５Ｎｍ３／ｍｉｎの加熱気流を吹出し口１１１から吹き出しながら、この熱可塑性樹脂をメルトブロー用ノズル１２から吐出させて、メルトブロー繊維の目付が２０ｇ／ｍ２となるように、メルトブロー繊維からなる繊維流１７を形成させた。なお、メルトブロー用ノズル１２の先端と、搬送手段としてのコンベアベルト１５の表面との間の距離は３４０ｍｍに設定した。
次いで、このメルトブロー繊維からなる繊維流１７は、吸引装置（図示しない）を設けたコンベアベルト１５の上に受け止められ、極細繊維ウエブ２０’として堆積すると共にコンベアベルト１５によって移動させ、極細繊維不織布２０を形成した。
得られた極細繊維不織布２０の目付は約２０ｇ／ｍ２であり、この極細繊維不織布の電子顕微鏡写真を複数枚撮影した結果、極細の繊維の平均繊維径が９．２μｍであり、２〜２５μｍの極細の繊維の割合が１００％であった。繊維径分布のヒストグラムを図１２に示す。また、反対側の面の繊維径分布のヒストグラムを図１３に示す。
また、得られた極細繊維不織布について、ＪＩＳ Ｂ９９０８形式１に規定される試験方法において、風速１０ｃｍ／ｓｅｃ．時の圧力損失および０．３〜０．５μｍの範囲における大気塵粒子の捕集効率（初期性能測定）を測定した結果、初期圧力損失が２０Ｐａであり、初期粒子捕集効率が１７．１％であった。
【００８０】
実施例１及び比較例１の濾過性能評価（初期性能測定）結果を表１に示す。
表１
【００８１】
実施例１及び比較例１の結果から明らかなように、実施例１の極細繊維不織布では、溶液吐出紡糸法により形成された溶液吐出繊維とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維とが混在しており、且つ繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在しているため、メルトブロー繊維のみからなる比較例１の不織布と比較して、初期圧力損失は同等でありながら、粒子捕集効率が高く、優れたフィルタであることがわかる。
【符号の説明】
【００８２】
Ｎｌ 液吐出ノズル
Ｎｇ ガス吐出ノズル
Ｅｌ 液吐出部
Ｅｇ ガス吐出部
Ｈｌ 液用柱状中空部
Ｈｇ ガス用柱状中空部
Ｈｖｌ 液仮想柱状部
Ｈｖｇ ガス仮想柱状部
Ａｌ 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
１０ 極細繊維不織布の製造装置
１１ 溶融手段、メルトブロー装置用ダイ
１２ 噴出手段、メルトブロー用ノズル
１３、１３’ 溶液供給手段、溶液吐出紡糸用ノズル装置
１３ａ 溶液吐出紡糸用ノズル
１３ｂ チューブ
１３ｃ シリンジ
１４ａ ガス吐出部
１５ 搬送手段
１７ メルトブロー繊維、メルトブロー繊維の繊維流
１８ 溶液吐出繊維、溶液吐出繊維の繊維流
１９ メルトブロー繊維と溶液吐出繊維とが混在した繊維流
２０ 極細繊維不織布
２０’ 極細繊維ウエブ
５０ 溶液紡糸手段、溶液紡糸装置
５０ａ １組の溶液紡糸手段
１１１ 吹出し口
１１２ 第１部材
１２２ 第２部材
１３２ 第３部材
１１４、１２４、１３４ 供給端部
１１６、１２６、１３６ 対向出口端部
１１８ 第１供給スリット
１３８ 第１ガススリット
１２０ ガスジェット空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は極細の繊維から構成される不織布に関し、特に繊維径が小さく、固体粒子や液体粒子を含む塵埃を除去するエアフィルタ用途などに適した極細繊維不織布に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、不織布は構成繊維、繊維ウエブの形成方法、或いは繊維ウエブの結合方法等を適宜組み合わせることにより、各種機能を付与できるため、各種用途に適用されている。また、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、できる限り小さい繊維径を有する繊維からなる不織布が要望されている。
【０００３】
このような不織布の製造方法として、紡糸溶液をノズルから吐出するとともに、吐出した紡糸溶液に電界を作用させて紡糸溶液を延伸し、繊維径が極めて小さい繊維とした後に捕集して繊維集合体とする、いわゆる静電紡糸法が知られている。
【０００４】
しかし、この静電紡糸法により製造された不織布は機械的強度が比較的弱いため、繊維径の大きい繊維ウエブと積層することによって、機械的強度を向上させた上で、濾過性能などの機能を安定して発揮させることが検討されており、具体的には、繊維径の大きい繊維ウエブ上に静電紡糸法により紡糸した超極細の繊維を直接集積して不織布を形成することが検討されている。
【０００５】
このようにして形成される不織布としては、特許文献１に開示される本出願人による繊維集合体の製造方法「紡糸原液を紡糸空間へ供給し、この供給した紡糸原液に電界を作用させて延伸した繊維を、不織布、織物、フィルム、メッシュなどの基材シート上に集積して繊維集合体を製造する方法であって、前記基材シート上に繊維を集積させる際に、前記基材シートの紡糸原液の供給側と反対面にイオンを照射することを特徴とする、繊維集合体の製造方法。」によって製造される繊維集合体を一例として挙げることができる。
【０００６】
しかし、この静電紡糸法のような紡糸溶液の吐出により形成された超極細の繊維が繊維径の大きい繊維ウエブ上に積層された不織布にあっては、当該超極細の繊維層を構成する繊維同士の繊維間距離が非常に小さいものであり、また構成繊維によって囲まれてできる孔径も非常に小さなものであるため、例えばこの不織布をエアフィルタとして用いた場合、この超極細の繊維層が空気中の塵埃によって急速に目詰まりを起こしてしまい、濾過寿命が短くなってしまうという問題があった。また、空気中の塵埃が液体粒子を含む場合には、超極細の繊維間を液体粒子が埋めてしまい、いわゆる膜を張ったような状態になることから、この問題はさらに深刻であった。このように、超極細の繊維が繊維径の大きい繊維ウエブ上に積層された不織布では、超極細の繊維が有している機能性が十分に生かされないという問題があった。
【０００７】
また、紡糸溶液の吐出により超極細の繊維を形成するにあたり、静電紡糸法を用いた場合、高電圧を利用する必要があり、このため装置の構成が複雑になり、また安全性の確保にも難しい技術が要求されるという問題があった。そこで、高電圧を用いない手段により、実用性のある機械的強度を備えると共に、紡糸溶液の吐出により形成された超極細の繊維の機能性が十分に発揮される不織布が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−９２２５７号公報
【特許文献２】特表２００５−５１５３１６号公報（要約、表１など）
【特許文献３】米国特許第６５２０４２５号公報（要約、図２など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題を解決して、高電圧を用いない手段により、実用性のある機械的強度を備えると共に、紡糸溶液の吐出により形成された超極細の繊維の機能性が十分に発揮される不織布を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための手段は、請求項１に係る発明では、紡糸溶液を吐出できる液吐出部と、ガスを吐出できるガス吐出部とを有する溶液紡糸手段（以下、溶液紡糸装置と称することがある。）を用いて、前記液吐出部から紡糸溶液を吐出して繊維化する紡糸方法（以下、溶液吐出紡糸又は溶液吐出紡糸法と称することがある。）により形成された溶液吐出繊維とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維とが混在しており、且つ繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在しており、前記超極細繊維は主として溶液吐出繊維からなり、前記極細繊維は主としてメルトブロー繊維からなることを特徴とする極細繊維不織布である。この極細繊維不織布によって、高電圧を用いない手段により、実用性のある機械的強度を備えると共に、紡糸溶液の吐出により形成された超極細の繊維の機能性が十分に発揮される不織布を提供することが可能となる。
【００１１】
請求項２に係る発明では、請求項１に記載の極細繊維不織布からなることを特徴とする濾材であり、溶液吐出紡糸法により形成された超極細の繊維層と、メルトブロー法による極細の繊維層とが積層された従来の不織布と比較して、濾過効率は維持したまま、濾過寿命の長い濾材を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によって、高電圧を用いない手段により、実用性のある機械的強度を備えると共に、紡糸溶液の吐出により形成された超極細の繊維の機能性が十分に発揮される不織布を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の極細繊維不織布の一例を示す電子顕微鏡写真である。
【図２】本発明の極細繊維不織布の一例を示す電子顕微鏡写真である。
【図３】本発明の極細繊維不織布の製造装置の一例を説明する模式図である。
【図４】本発明の極細繊維不織布の製造装置の別例を説明する模式図である。
【図５】本発明の極細繊維不織布の製造装置の別例を説明する模式図である。
【図６】本発明の極細繊維不織布の製造装置の一例の要部拡大図である。
【図７】本発明の極細繊維不織布の製造装置の別例の要部拡大図である。
【図８】本発明の極細繊維不織布の製造装置の別例の要部拡大図である。
【図９】本発明の極細繊維不織布の製造装置の一例の要部拡大図である。
【図１０】本発明の実施例１の極細繊維不織布の繊維分布を示すヒストグラムである。
【図１１】本発明の実施例１の極細繊維不織布の繊維分布を示すヒストグラムである。
【図１２】従来（比較例１）のメルトブロー不織布の繊維分布を示すヒストグラムである。
【図１３】従来（比較例１）のメルトブロー不織布の繊維分布を示すヒストグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る極細繊維不織布の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
本発明の極細繊維不織布は、紡糸溶液を吐出できる液吐出部と、ガスを吐出できるガス吐出部とを有する溶液紡糸手段を用いて、前記液吐出部から紡糸溶液を吐出して繊維化する紡糸方法により形成された溶液吐出繊維とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維とが混在している。ここで、溶液吐出繊維とは、図６に例示するような、紡糸溶液を吐出できる液吐出部（Ｅｌ）と、ガスを吐出できるガス吐出部（Ｅｇ）とを有する溶液紡糸手段５０を用いて、前記液吐出部（Ｅｌ）から紡糸溶液を吐出して繊維化する紡糸方法により形成される繊維である。このような溶液紡糸手段としては、図６に例示する溶液紡糸手段５０以外にも、図７に例示する溶液紡糸手段５１や図８に例示する溶液紡糸手段５２を適用することができる。
【００１６】
図７の溶液紡糸手段５１は、特許文献２に示されており、この特許文献２によれば、「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（溶液紡糸手段５１）は、平行な間隔を設けた第１（１１２）、第２（１２２）及び第３（１３２）部材を含み、各々は、供給端部（１１４，１２４，１３４）及び対向出口端部（１１６，１２６，１３６）を有する。第２部材（１２２）は第１部材（１１２）に隣接する。第２部材（１２２）の出口端部（１２６）は、第１部材（１１２）の出口端部（１１６）を越えて延びる。第１（１１２）及び第２（１２２）部材は、第１供給スリット（１１８）を画成する。第３部材（１３２）は、第１部材（１１２）の第２部材（１２２）から反対側で第１部材（１１２）に隣接して位置する。第１（１１２）及び第３（１３２）部材は第１ガススリット（１３８）を画成し、第１（１１２）、第２（１２２）及び第３（１３２）部材の出口端部（１１６，１２６，１３６）はガスジェット空間（１２０）を画成する。」ことが提案されている。この装置は高電圧を印加する必要がないという利点がある。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、シート状の紡糸溶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という課題を含んでいる点で、図６の溶液紡糸手段の方が優れていると考えられる。
【００１７】
また、図８の溶液紡糸手段５２は、特許文献３に示されており、この特許文献３によれば、「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。この製造装置も高電圧を印加する必要がないという利点がある。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溶液に対してガスジェットを作用させるため、繊維形状になりにくく、液滴を多く含むという課題を有する点で、図６の溶液紡糸手段の方が優れていると考えられる。
【００１８】
前記溶液吐出繊維を構成する樹脂は、前記溶液紡糸手段を用いて繊維化する紡糸方法により形成できる樹脂である限り、特に限定されるものではなく、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン１２、ナイロン−４，６などのナイロン系、アラミド、ポリイミド、ポリベンズイミダゾール、セルロース、酢酸セルロース、酢酸セルロースブチレート、ポリビニルピロリドン−酢酸ビニル、ポリ（ビス−（２−（２−メトキシ−エトキシエトキシ））ホスファゼン）（ｐｏｌｙ（ｂｉｓ−（２−（２−ｍｅｔｈｏｘｙ−ｅｔｈｏｘｙｅｔｈｏｘｙ））ｐｈｏｓｐｈａｚｅｎｅ）；ＭＥＥＰ）、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンイミド（ＰＥＩ）、ポリこはく酸エチレン（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｓｕｃｃｉｎａｔｅ））、ポリアニリン、ポリエチレンサルファイド、ポリオキシメチレン−オリゴ−オキシエチレン（ｐｏｌｙ（ｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｏｌｉｇｏ−ｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ））、ＳＢＳ共重合体、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、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、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンオキサイド、コラーゲン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリＤ，Ｌ−乳酸−グリコール酸共重合体、ポリアリレート、ポリプロピレンフマラート（ｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｆｕｍａｌａｔｅｓ））、ポリカプロラクトンなどの生分解性高分子、ポリペプチド、タンパク質などのバイオポリマー、コールタールピッチ、石油ピッチなどのピッチ系などから構成することができる。なお、これら樹脂の共重合体又は混合物であることも可能である。また、これらの樹脂に種々の機能を発揮させるための添加剤を混合することも可能である。
【００１９】
前記溶液吐出繊維の繊維長は特に限定するものではないが、溶液吐出紡糸手段を用いて繊維化する紡糸方法により超極細の繊維を形成した場合、一般的に連続繊維である。このように超極細の繊維が連続繊維であると、極細繊維不織布製造時及び／又は使用時に超極細の繊維が脱落しにくいため好適である。なお、前記溶液紡糸手段による紡糸時に、間欠的に紡糸溶液を吐出するなどの方法により、非連続繊維であることも可能である。
【００２０】
前記メルトブロー繊維は、メルトブロー法により形成された極細の繊維であり、この繊維を構成する樹脂はメルトブロー法によって紡糸できる樹脂である限り、特に限定されるものではなく、例えば、ポリプロピレン系やポリエチレン系などのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸などのポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂など１種類以上からなることができる。これらの中でも、極細の繊維を製造しやすいポリオレフィン系樹脂を含んでいることが好ましく、ポリプロピレンを含んでいることがより好ましい。
【００２１】
また、前記メルトブロー繊維を構成する樹脂成分は、ＪＩＳ Ｋ７２１０に規定されるＭＦＲが１００（ｇ／１０分）以上であることが好ましく、ＭＦＲ５００（ｇ／１０分）以上であることがより好ましく、ＭＦＲ１０００（ｇ／１０分）以上であることが更に好ましい。ＭＦＲ１００（ｇ／１０分）以上であることにより、紡糸時の極細の繊維の劣化を防ぎ、糸切れによるショットの発生を少なくすることができる。つまり、より安定した極細の繊維を紡糸することが可能であり、ショットのより少ない不織布が得られるという利点がある。
【００２２】
また、前記メルトブロー繊維を構成する樹脂成分が、熱安定剤を含むことが好ましく、このような熱安定剤としては、特に限定されるものではないが、ヒンダードアミン系、含窒素ヒンダードフェノール系、金属塩ヒンダードフェノール系、フェノール系、硫黄系、燐系のなどの化合物があり、これらの内から選択される１種または２種以上の熱安定剤を用いることが好ましい。これらの熱安定剤の中でもヒンダードアミン系化合物が特に好ましい。前記熱安定剤の割合はメルトブロー繊維を構成する樹脂成分全体に対して、０．０１〜０．５質量％が好ましく、０．０３〜０．３質量％がより好ましく、０．０５〜０．２質量％が更に好ましい。熱安定剤の割合が０．０１質量％未満であるとその効果が十分に発揮されず、熱安定剤の割合が０．５質量％を超えると、極細の繊維の強度が低下する恐れがある。
【００２３】
前記ヒンダードアミン系化合物としては、例えば、ポリ［｛（６−（１，１，３，３，−テトラメチルブチル）イミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジイル｝（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝ヘキサメチレン｛（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）イミノ｝］、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシエチル）−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合物、２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロン酸ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）などがある。
【００２４】
本発明の極細繊維不織布は、繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在している。また、前記超極細繊維は主として溶液吐出繊維からなり、前記極細繊維は主としてメルトブロー繊維からなる。ここで、主としてとは、繊維の比率が５０％以上であることを意味する。
【００２５】
前記超極細繊維の繊維径は、０．００１〜１μｍであるが、０．０１〜０．７μｍであることが好ましく、０．０５〜０．５μｍであることがより好ましい。この超極細繊維は溶液吐出紡糸法により形成された溶液吐出繊維から主として形成される繊維であり、メルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維を一部含むことも可能である。前記超極細繊維は溶液吐出繊維７０％以上から形成されていることが好ましく、９０％以上から形成されていることがより好ましく、１００％から形成されていることが更に好ましい。また、超極細繊維の繊維径が０．００１μｍ未満であると溶液吐出紡糸法によって超極細繊維の形成が困難になるという問題があり、超極細繊維の繊維径が１μｍを超えると超極細繊維として要求される機能を十分に果たせなくなるという問題がある。
【００２６】
前記極細繊維の繊維径は２〜２５μｍであるが、４〜２０μｍであることが好ましく、５〜１５μｍであることがより好ましい。この極細繊維はメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維から主として形成される繊維であり、溶液吐出紡糸法により形成された溶液吐出繊維を一部含むことも可能である。前記極細繊維はメルトブロー繊維７０％以上から形成されていることが好ましく、９０％以上から形成されていることがより好ましく、１００％から形成されていることが更に好ましい。また、極細繊維の繊維径が２μｍ未満であるとメルトブロー繊維の形成効率が悪くなるという問題があり、繊維径が２５μｍを超えると極細繊維として要求される機能を十分に果たせなくなるという問題がある。
【００２７】
なお、本発明の極細繊維不織布に含まれる繊維の「繊維径」は、極細繊維不織布の電子顕微鏡写真で確認することのできる繊維の直径を意味し、具体的には２００本の繊維の巾を計測して得ることができる。
【００２８】
また、前記超極細繊維の極細繊維不織布に占める割合は、１０〜８０％であることが好ましく、１５〜７０％であることがより好ましく、２０〜５０％であることが更に好ましい。１０％未満であると超極細繊維として要求される機能を十分に果たせなくなるという問題があり、８０％を超えると超極細繊維の繊維同士の繊維間距離が小さくなり過ぎるため、極細繊維を混合していることによって得られる性能が十分に発揮されないという問題がある。
【００２９】
また、前記極細繊維の極細繊維不織布に占める割合は、９０〜２０％であることが好ましく、８５〜３０％であることがより好ましく、８０〜５０％であることが更に好ましい。９０％以上であるとその分超極細繊維の混合割合が低下して、超極細繊維として要求される機能を十分に果たせなくなるという問題があり、２０％未満であるとその分超極細繊維の混合割合が増加することとなり、超極細繊維の繊維同士の繊維間距離が小さくなり過ぎるため、極細繊維を混合していることによって得られる性能が十分に発揮されないという問題がある。
【００３０】
なお、本発明において、極細繊維不織布に占める超極細繊維の割合は、極細繊維不織布の電子顕微鏡写真で確認しえる２００本以上の繊維の総数に対する超極細繊維の数から計算される割合（％）で表すものとする。同様に、極細繊維不織布に占める極細繊維の割合は、極細繊維不織布の電子顕微鏡写真で確認しえる２００本以上の繊維の総数に対する極細繊維の数から計算される割合（％）で表すものとする。
【００３１】
また、溶液吐出紡糸法により形成された溶液吐出繊維が全て繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維になるとは限らず、一部繊維径が０．００１μｍ未満になる場合や、１μｍを超える場合もある。同様にメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維が全て２〜２５μｍの極細繊維になるとは限らず、一部繊維径が２μｍ未満になる場合や、２５μｍを超える場合もある。したがって、前記超極細繊維の極細繊維不織布に占める割合と前記極細繊維の極細繊維不織布に占める割合とを合計しても１００％にならない場合もある。
【００３２】
また、本発明では、繊維径０．０１〜０．７μｍの超極細繊維と繊維径４〜２０μｍの極細繊維とが混在しており、構成繊維全体に対して、前記超極細繊維と前記極細繊維の合計が５０％以上であることが好ましい。このような構成を有する場合、構成繊維全体の分布において、前記超極細繊維のピークと前記極細繊維のピークが存在することを意味し、溶液吐出繊維の繊維形成性とメルトブロー繊維の繊維形成性が共に優れているのみならず、超極細繊維および極細繊維の機能を確実に発揮して、極細繊維不織布による効果をより顕著に得ることができる。また、構成繊維全体に対して、前記超極細繊維と前記極細繊維の合計が７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることが更に好ましく、９０％以上であることが更に好ましい。
【００３３】
本発明の極細繊維不織布は上述のように溶液吐出繊維とメルトブロー繊維とが混在しているが、溶液吐出繊維とメルトブロー繊維とを見分ける方法としては、前述の電子顕微鏡写真の映像で見分けることができる外に、例えば溶液吐出繊維を溶媒に溶解させることによって見分ける方法が可能である場合もある。
【００３４】
本発明の極細繊維不織布は、溶液吐出繊維とメルトブロー繊維とが混在しているが、その混在の状態は、例えば図１の電子顕微鏡写真で示すように、溶液吐出繊維が極細の繊維の前になったり、後ろになったりしている形態で説明することができる。すなわち、溶液吐出繊維とメルトブロー繊維とが混ざり合って存在しているのである。
【００３５】
なお、前記溶液吐出繊維の極細繊維不織布に占める割合が、極細繊維不織布の一方の面付近と他方の面付近とで相違し密度勾配を形成している場合もあるが、少なくとも片面において、前記超極細繊維１０〜８０％と、前記極細繊維９０〜２０％とが混在していることが好ましい。また、両面において、前記超極細繊維１０〜８０％と、前記極細繊維９０〜２０％とが混在していることがより好ましい。
【００３６】
本発明の極細繊維不織布は、前述のように溶液吐出紡糸法により形成された溶液吐出繊維とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維とが混在しており、且つ繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在しており、前記超極細繊維は主として溶液吐出繊維からなり、前記極細繊維は主としてメルトブロー繊維からなるので、実用性のある機械的強度を備えると共に超極細繊維および極細繊維の有する機能性が十分に発揮されるという優れた特性を有している。このような特性を生かした用途の一例として、前記極細繊維不織布からなる濾材を挙げることができる。この濾材をエアフィルタとして用いた場合の効果を具体的に説明すると、溶液吐出繊維が繊維径の大きい繊維ウエブ上に積層された従来の不織布で生じていた、溶液吐出繊維層が空気中の塵埃によって急速に目詰まりを起こし濾過寿命が低下するという問題は起こらず、しかも超極細繊維の有する分離機能は保持したままで、実用性のある機械的強度も備えているという効果がある。また、空気中の塵埃が液体粒子を含む場合、前述の従来の不織布では溶液吐出繊維層に液体粒子が補足された際に、溶液吐出繊維の繊維間で液体粒子が膜を張ったような状態になり、圧力損失が急激に上昇するという問題があったが、本発明では超極細繊維と極細繊維とが混在しているため、繊維間隔が広く保たれ、液体粒子が補足されても膜を張ったような状態にはなり難いため、圧力損失の急激な上昇を防ぐことができるという効果がある。
【００３７】
本発明の極細繊維不織布は、一般ビルの空調、工場空調設備、電算室や病院の空調設備などに使用される中・高性能フィルタやクリーンルームなどの供給空気からサブミクロン粒子を除去するＨＥＰＡフィルタ又はＵＬＰＡフィルタ、家庭用又は業務用空気清浄機用フィルタ、或いは電気掃除機やコピー機などに用いることのできる排気用フィルタ、面体への取り外し可能な防塵マスク用フィルタとして、そのフィルタを構成するエアフィルタ用濾材の用途に好適に使用される。また、マスク、ワイピイング材、保温材、バッテリーセパレータ、および液体用濾過材などの用途に好適に使用される。これらの用途の中でも、エアフィルタ用濾材として特に好適に使用される。
【００３８】
本発明の極細繊維不織布をエアフィルタ用濾材に用いた場合、中高性能以上の性能を有するフィルタとして好適であり、極細繊維不織布を構成する繊維の繊維径および面密度などを変えることによって、目的とする濾過性能を得ることができる。この濾過性能の一例としては、ＪＩＳ Ｂ９９０８形式１に規定される試験方法において、０．３〜０．５μｍの範囲における大気塵粒子の捕集効率を１０％以上とすることが可能である。なお、この捕集効率は、より好ましくは２０％以上であり、更に好ましくは３０％以上である。また、このエアフィルタ用濾材の圧力損失は、試験条件が風速１０ｃｍ／ｓｅｃ．の時に、６００Ｐａ以下が好ましく、２００Ｐａ以下がより好ましく、１００Ｐａ以下が更に好ましい。
【００３９】
本発明の極細繊維不織布は、例えば、次に説明する極細繊維不織布の製造方法及び製造装置によって形成することができる。極細繊維不織布の製造方法及び製造装置については、製造装置の極細繊維ウエブの流れ方向と平行方向における横断面概念図である図３をもとに説明する。
【００４０】
極細繊維不織布の製造方法は、図３に例示するような、紡糸溶液を吐出できる液吐出部（Ｅｌ）と、ガスを吐出できるガス吐出部（Ｅｇ）とを有する溶液紡糸手段５０（又は溶液紡糸装置５０）を用いて、前記液吐出部（Ｅｌ）から紡糸溶液を吐出して繊維化する紡糸方法（又は溶液吐出紡糸）により形成した溶液吐出繊維１８を、メルトブロー法によりノズル１２から吐出したメルトブロー繊維の繊維流１７の中に混入して極細繊維ウエブ２０’を形成する工程を含むことを特徴とする製造方法であり、図３に例示する極細繊維不織布の製造装置はこの製造方法に好適に用いられる製造装置である。
【００４１】
図３に示す極細繊維不織布の製造装置１０は、熱可塑性樹脂を溶融する溶融手段１１と、前記溶融手段１１に設けられ、前記熱可塑性樹脂を吐出してメルトブロー繊維からなる繊維流１７を形成する噴出手段１２と、図６〜８に例示するような、紡糸溶液を吐出できる液吐出部（Ｅｌ）と、ガスを吐出できるガス吐出部（Ｅｇ）とを有し、前記液吐出部（Ｅｌ）から紡糸溶液を吐出することにより溶液吐出繊維１８を形成し、且つ前記溶液吐出繊維１８を前記ガスの吐出により前記繊維流１７に混入する溶液紡糸手段５０と、前記メルトブロー繊維１７と前記溶液吐出繊維１８とが混在した繊維流１９を受け止め、その混在した繊維流１９に含まれるメルトブロー繊維と溶液吐出繊維とからなる極細繊維ウエブ２０’を堆積し、且つ移動させる搬送手段１５とを備えている。
【００４２】
より具体的には、例えば前記熱可塑性樹脂を溶融する溶融手段１１はメルトブロー装置用ダイ１１であり、前記溶融手段１１に設けられ、前記熱可塑性樹脂を吐出してメルトブロー繊維からなる繊維流１７を形成する噴出手段１２はメルトブロー用ノズル１２である。メルトブロー装置用ダイ１１は図９に例示するように、ダイ１１には溶融樹脂を吐出するノズル１２とこのノズル近傍から加熱気流を吹き出す吹出し口１１１とが設けられており、ノズルから押出された溶融樹脂は加熱気流により細化されて極細の繊維からなる繊維流１７を形成することができる。なお、前記メルトブロー装置用ダイ１１は通常のメルトブロー装置に用いられるダイを適用することが可能であり、ダイに設けられているノズル１２は通常複数個、所定間隔で直線上に並んでおり、この両側に連続したスリットの形状で吹出し口１１１が設けられる。
【００４３】
また、前記メルトブロー繊維１７と前記溶液吐出繊維１８とが混在した繊維流１９を受け止め、その混在した繊維流１９に含まれるメルトブロー繊維と溶液吐出繊維とからなる極細繊維ウエブ２０’を堆積し、且つ移動させる搬送手段１５は好ましくは図３のＡの矢印方向とＢの矢印方向に回転するコンベアベルト１５、またはサクション手段を備える通気性のドラム（図示しない）であることができる。
【００４４】
このような製造装置を用いて極細繊維不織布を製造する場合、まず、原料となる熱可塑性樹脂を用意する。この熱可塑性樹脂については、メルトブロー法によって極細の繊維を紡糸できる樹脂である限り、特に限定されるものではないが、例えば、ポリプロピレン系やポリエチレン系などのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸などのポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂など１種類以上からなることができる。これらの中でも、極細の繊維を製造しやすいポリオレフィン系樹脂を含んでいることが好ましく、ポリプロピレンを含んでいることがより好ましい。
【００４５】
この熱可塑性樹脂を構成する樹脂成分については、前述の本発明の極細繊維不織布の説明で説明した樹脂成分をそのまま適用することが可能である。前記極細繊維不織布の製造方法では、このような熱可塑性樹脂を、前述の熱可塑性樹脂を溶融する溶融手段１１（例えばメルトブロー装置用ダイ１１）に投入して前記熱可塑性樹脂を溶融して、前記溶融手段１１に設けられた噴出手段１２（例えばメルトブロー用ノズル１２）を通して、溶融樹脂を吐出して、メルトブロー繊維からなる繊維流１７を形成する。
【００４６】
本発明では、前記極細繊維不織布の製造装置１０において、図６（ａ）（ｂ）に例示するように、前記溶液紡糸手段５０が、次の条件を満足する溶液紡糸手段であることが好ましい。
（１）ガス吐出部（Ｅｇ）が液吐出部（Ｅｌ）よりも上流側に位置する
（２）液吐出部（Ｅｌ）を端部とする液用柱状中空部（Ｈｌ）を有する
（３）ガス吐出部（Ｅｇ）を端部とするガス用柱状中空部（Ｈｇ）を有する
（４）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
（５）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
（６）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（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。
このような極細繊維不織布の製造装置であれば、図７及び図８に示す溶液紡糸手段と比較して、液吐出部から吐出された紡糸溶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、しかも紡糸溶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という利点を有している。また、従来の静電紡糸法と比較して、紡糸溶液に高電圧を印加する必要がなく、また、紡糸溶液及びガスを加熱する必要もないため、簡素かつエネルギー的に有利な装置である。
【００４７】
以下、図６（ａ）（ｂ）に示す溶液紡糸手段を一例として、溶液紡糸手段（又は溶液紡糸装置）について詳細に説明する。なお、図６（ａ）は溶液紡糸装置の先端部を拡大した斜視図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＣ平面切断図である。
【００４８】
前記溶液紡糸装置５０は紡糸溶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（Ｎｌ）１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（Ｎｇ）１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６（ｂ）にガス用柱状中空部（Ｈｇ）の中心軸（Ａｇ）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。
【００４９】
そのため、図６のような溶液紡糸装置の液吐出ノズル（Ｎｌ）に紡糸溶液を供給し、ガス吐出ノズル（Ｎｇ）にガスを供給すると、紡糸溶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溶液とは近接した状態にあり、ガスの吐出方向と紡糸溶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溶液とは最も近い点が１点、つまり、紡糸溶液は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、同時に紡糸溶液の溶媒が揮発して繊維化する。このように、図６の溶液紡糸装置は紡糸溶液に高電圧を印加する必要がなく、紡糸溶液及びガスを加熱する必要もないため、簡素かつエネルギー的に有利な装置である。
【００５０】
液吐出ノズル（Ｎｌ）は紡糸溶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、吐出された紡糸溶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。
【００５１】
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、粘度の高い紡糸溶液を吐出するのが困難になる傾向があり、２０ｍｍ２を超えると、吐出された紡糸溶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。
【００５２】
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。更に、図６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、紡糸溶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。
【００５３】
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、吐出された紡糸溶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。
【００５４】
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、吐出された紡糸溶液全体に剪断作用を働かせることが困難になる傾向があり、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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（紡糸溶液の供給側）となる位置に配置されているため、液吐出部周辺へ紡糸溶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を超えると紡糸溶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。
【００５７】
液用柱状中空部（Ｈｌ）は紡糸溶液の通過経路であり、紡糸溶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。
【００５８】
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溶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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、吐出された紡糸溶液に対して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。
【００６１】
前記溶液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６（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溶液に対して、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。
【００６２】
なお、図６（ａ）には図示していないが、液吐出ノズル（Ｎｌ）は紡糸溶液貯蔵装置（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。
【００６３】
図６においては、１組の溶液紡糸装置しか描いていないが、２組以上の溶液紡糸装置を配置することができる。２組以上の溶液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。
【００６４】
また、図６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６の態様に限定されない。例えば、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。また、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。
【００６５】
本発明では、前記極細繊維不織布の製造装置を用い、前記溶液紡糸装置５０のガス吐出部（Ｅｇ）から流速１００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出することができる。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極細不織布を効率的に製造することができる。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、ガス流速の上限は搬送手段１５上の極細繊維ウエブ２０’を乱すことのない流速であれば良く、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、圧縮機からガス用柱状中空部（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であると経済的である。また、これらのガスに紡糸溶液に対して親和性のある溶媒の蒸気や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、紡糸溶液からの溶媒蒸発速度や紡糸溶液の固化速度を制御でき、紡糸の安定性を高めたり、繊維径を調整することができる。
【００６６】
本発明では、前記極細繊維不織布の製造装置を用いるにあたり、溶液吐出紡糸用の紡糸溶液を用意する。この紡糸溶液は溶液吐出紡糸可能な樹脂を溶媒に溶解させた溶液である。溶液吐出紡糸用の樹脂は溶液吐出紡糸できる限り特に限定されるものではないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン１２、ナイロン−４，６などのナイロン系、アラミド、ポリイミド、ポリベンズイミダゾール、セルロース、酢酸セルロース、酢酸セルロースブチレート、ポリビニルピロリドン−酢酸ビニル、ポリ（ビス−（２−（２−メトキシ−エトキシエトキシ））ホスファゼン）（ｐｏｌｙ（ｂｉｓ−（２−（２−ｍｅｔｈｏｘｙ−ｅｔｈｏｘｙｅｔｈｏｘｙ））ｐｈｏｓｐｈａｚｅｎｅ）；ＭＥＥＰ）、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンイミド（ＰＥＩ）、ポリこはく酸エチレン（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｓｕｃｃｉｎａｔｅ））、ポリアニリン、ポリエチレンサルファイド、ポリオキシメチレン−オリゴ−オキシエチレン（ｐｏｌｙ（ｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｏｌｉｇｏ−ｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅ））、ＳＢＳ共重合体、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、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、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンオキサイド、コラーゲン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリＤ，Ｌ−乳酸−グリコール酸共重合体、ポリアリレート、ポリプロピレンフマラート（ｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｆｕｍａｌａｔｅｓ））、ポリカプロラクトンなどの生分解性高分子、ポリペプチド、タンパク質などのバイオポリマー、コールタールピッチ、石油ピッチなどのピッチ系などから構成することができる。なお、これら樹脂の共重合体又は混合物であることも可能である。また、これらの樹脂に種々の機能を発揮させるための添加剤を混合することも可能である。
【００６７】
この溶媒としては、樹脂によっても変化するため、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、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を挙げることができる。溶媒は１種類でも適用可能であり、２種類以上の溶剤を混ぜた混合溶媒も適用可能である。
【００６８】
前記紡糸溶液は上述のような樹脂を溶媒に溶解させたものであるが、その濃度は、樹脂の組成、樹脂の分子量、溶媒等によって変化するため、特に限定するものではないが、溶液吐出紡糸への適用性の点から、粘度が１０〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲となるような濃度であるのが好ましく、２０〜８０００ｍＰａ・ｓの範囲となるような濃度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、紡糸溶液が延伸されにくくなり、繊維となりにくい傾向があるためである。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（Ｈｌ）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（Ｈｌ）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。なお、この「粘度」は、粘度測定装置を用い、温度２５℃で測定した、シェアレート１００ｓ−１の時の値をいう。なお、液吐出部（Ｅｌ）からの紡糸溶液の吐出量は紡糸溶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、０．１〜１００ｃｍ３／時間であるのが好ましい。
【００６９】
このような紡糸溶液は、図３に例示するように、例えば、シリンジ、ステンレスタンク、プラスチックタンク、或は樹脂製バッグ（例えば、塩化ビニル樹脂製、ポリエチレン樹脂製）などの紡糸溶液貯蔵装置（図示せず）に蓄えられており、この紡糸溶液は紡糸溶液貯蔵装置に接続された、例えば、シリンジポンプ、チューブポンプ、マグネット式マイクロギアポンプ、ディスペンサ等の供給吐出手段（図示せず）により、溶液供給手段１３（例えば溶液吐出紡糸用ノズル装置１３）により吐出されると共に前記ガス吐出部（Ｅｇ）から吐出されるガスによって、紡糸溶液は前述のメルトブロー繊維からなる繊維流１７に向かって供給される。
【００７０】
なお、溶液吐出紡糸用ノズル装置１３からの吐出方向は前記繊維流１７に向かって供給する限り特に限定するものではないが、前記メルトブロー繊維の繊維流１７の中に、この繊維流１７の方向に交差するようにして供給することが好ましく、図４に示すように、交差の角度は繊維流１７の中心線の垂線に対して、溶液吐出繊維の繊維流１８の中心線のなす角度（−α又は＋α）が０〜±７５°であることが好ましく、０〜±６０°であることがより好ましく、０〜±４５°であることが更に好ましい。ここで、前記角度は溶液供給手段１３の先端付近における、繊維流１７の中心線と水平線とがなす角度であり、角度が０°であるということは、繊維流１７の中心線と繊維流１８の中心線とが直角に交わることを意味する。また、繊維流の先端が搬送手段１５側に向かう場合の角度を＋で表すものとする。例えば、図４に例示する極細繊維不織布の製造装置１０では、前記角度は＋４５°となっている。
【００７１】
また、溶液紡糸装置の液吐出部（Ｅｌ）からメルトブロー繊維の繊維流１７までの距離は、紡糸溶液の吐出量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、５０〜１０００ｍｍであるのが好ましい。５０ｍｍ未満であると、紡糸溶液の溶媒が十分に蒸発しない状態でメルトブロー繊維の繊維流１７に混入するため、搬送手段１５上に集積された後に繊維形状を保つことができない場合があるためである。また、１０００ｍｍを超えると、ガスの流れが乱れ、繊維が切れて飛散しやすくなる傾向があるためである。
【００７２】
また、本発明では、前記溶液吐出紡糸用ノズル装置１３は１本である必要はなく、極細繊維不織布の生産性を高める上では、溶液吐出紡糸用ノズル装置１３は２本以上であることが好ましく、溶液吐出紡糸用ノズル装置１３は固定されていることも、移動可能（例えば、長円状に移動可能）であることも可能である。また、図５に例示するように、前記溶液供給手段１３（例えば溶液吐出紡糸用ノズル装置１３）に加えて、もう一組第２の溶液供給手段１３’（例えば第２の溶液吐出紡糸用ノズル装置１３’）を設けることも可能である。この場合、メルトブロー繊維の繊維流１７を挟むようにしてその両側にそれぞれ配置するようにすることが好ましい。
【００７３】
以上説明したように、前記極細繊維不織布の製造方法では、メルトブロー法によりノズルから吐出したメルトブロー繊維の前記繊維流１７の中に、溶液吐出紡糸法により形成した溶液吐出繊維１８を混入することができる。そして、この溶液吐出繊維１８が混入されることによって、メルトブロー繊維１７と溶液吐出繊維１８とが混在した繊維流１９が形成される。次いで、その混在した繊維流１９に含まれるメルトブロー繊維と溶液吐出繊維とからなる極細繊維ウエブ２０’を、搬送手段１５（好ましくはコンベアベルト１５）によって堆積し、且つ移動させることによって極細繊維不織布２０を形成することができる。なお、メルトブロー用ノズル１２と搬送手段１５との距離は、熱可塑性樹脂の吐出量やメルトブロー用ノズルからの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、５０〜１０００ｍｍであるのが好ましい。５０ｍｍ未満であると、溶液吐出繊維とメルトブロー繊維の混合状態が不均一になる場合があるためである。また、１０００ｍｍを超えると、メルトブロー繊維と溶液吐出線糸からなる極細繊維ウエブ２０’の堆積が困難になる場合があるためである。
【００７４】
前記搬送手段１５は、前記メルトブロー繊維と前記溶液吐出繊維とが混在した繊維流１９を受け止め、その混在した繊維流１９に含まれるメルトブロー繊維と溶液吐出繊維とからなる極細繊維ウエブ２０’を堆積し、且つ移動させることが可能である限り、その形態は特に限定されず、図３〜５に例示するコンベアベルト１５であることが好ましく、ドラム形状であることも可能である。また、本発明においてはガスを吐出しているため、ガスを吸引して搬送手段１５に繊維を集積しやすく、また集積した極細繊維ウエブが乱れないように、通気性の搬送手段１５を使用し、極細繊維ウエブと反対側に吸引装置を備えることも好ましい。
【００７５】
前述のとおり、本発明の極細繊維不織布は、高電圧を用いない手段により、実用性のある機械的強度を備えると共に、紡糸溶液の吐出により形成された超極細の繊維の機能性が十分に発揮される利点があるが、製造面からも従来不織布と比べて有利な利点がある。すなわち、前記極細繊維不織布の製造方法によれば、メルトブロー法によりノズルから吐出したメルトブロー繊維の繊維流の中に、溶液吐出紡糸法により形成した溶液吐出繊維を混入して極細繊維ウエブを形成するため、従来技術と比較して少ないエネルギーによって極細繊維不織布を形成することができる。すなわち、メルトブロー法も溶液吐出紡糸法も樹脂原料から直接紡糸によって繊維を形成すると同時に異なる繊維を混合して極細繊維ウエブに形成することができるので、繊維を分散させたり異なる繊維ウエブを積層するなどの工程を省略することが可能であり、その分エネルギーコストを削減できる。その結果、得られる本発明の極細繊維不織布は、従来よりも低価格の不織布とすることが可能である。また、直接紡糸によって繊維が形成されているので、繊維を分散させるための油剤などが実質的に付着しておらず、クリーンな素材であり、濾材や衛生材料としても好適である。また、極細繊維を抄紙して得られる湿式不織布と比較して、嵩高な不織布を形成できるという利点があり、得られる本発明の極細繊維不織布は空気抵抗が極めて少なくなり圧力損失が少なく、エアフィルタ用濾材として好適である。また、メルトブロー法及び溶液吐出紡糸法に用いる樹脂原料を自由に選択することができ、繊維の種類や繊維径も自由に設計できるので、様々な要求に応じた機能を付加した製品とすることができる。なお、本発明の極細繊維不織布は、静電紡糸法を用いずに極細繊維が形成されているので、静電紡糸法を利用する場合と比べて、不織布の構成繊維が電界の作用によって帯電するという効果は生じないが、必要に応じて、本発明の極細繊維不織布に対して帯電加工することも可能である。
【００７６】
以下、本発明の実施例につき説明するが、これは発明の理解を容易とするための好適例に過ぎず、本発明はこれら実施例の内容に限定されるものではない。
【実施例】
【００７７】
（極細繊維不織布の濾過性能評価方法）
ＪＩＳ Ｂ９９０８形式１に規定される試験方法において、風速１０ｃｍ／ｓｅｃ．とした時の圧力損失および０．３〜０．５μｍの範囲における大気塵粒子の捕集効率を測定する。
【００７８】
（実施例１）
メルトブロー法に用いる熱可塑性樹脂としてエクソン製のポリプロピレン樹脂６９３６Ｇを準備して、図３、図６及び図９に示す製造装置を用いて、この熱可塑性樹脂をギアポンプ回転数３０ｒｐｍでメルトブロー装置用ダイ１１に送り込み、この熱可塑性樹脂を溶融させ、次いで温度２８０℃でエア量０．５Ｎｍ３／ｍｉｎの加熱気流を吹出し口１１１から吹き出しながら、この熱可塑性樹脂をメルトブロー用ノズル１２から吐出させて、メルトブロー繊維の目付が２０ｇ／ｍ２となるように、メルトブロー繊維からなる繊維流１７を形成させた。なお、メルトブロー用ノズル１２の先端と、搬送手段としてのコンベアベルト１５の表面との間の距離は３４０ｍｍに設定した。
その一方、溶液吐出紡糸用の紡糸溶液として、アルドリッチ製のポリアクリロニトリルのＮ，Ｎ-ジメチルホルムアミド溶液１０質量％を準備した。次いで、この紡糸溶液を、溶液供給手段１３の一部を構成するシリンジ１３ｃに注入して、このシリンジ１３ｃにＰＦＡチューブ１３ｂを接続し、このチューブ１３ｂの先端部には内径０．４ｍｍで、長さ３０ｍｍの金属製の液吐出部（Ｅｌ）１３ａを接続した。また、この液吐出部１３ａに接し、液吐出部１３ａから５ｍｍ上流側が吐出口になるように設置された内径０．４ｍｍで長さ５０ｍｍの金属製のガス吐出部１４ａを接続して、液吐出部１３ａとガス吐出部１４ａとを有する４組の溶液紡糸手段５０ａを一列に並べて溶液紡糸装置５０を構成した。そして、この液吐出部１３ａの先端が、メルトブロー用ノズル１２の中心線からの距離１８０ｍｍ、及びメルトブロー装置用ダイ１１下面からの距離７０ｍｍの位置になるように設置した。
次いで、前記紡糸溶液の吐出量を溶液紡糸手段５０ａの１組当たり５ｃｃ／ｈｒで押し出しながら、ガス吐出部１４ａから２ｋｆｇ／ｃｍ２の圧力で流速２００ｍ／ｓｅｃ．のエアーを送り、溶液吐出繊維１８を形成すると同時に、コンベアベルト１５から５０ｍｍ上部において、メルトブロー繊維流１７の中に、溶液吐出繊維１８を混入することができた。このメルトブロー繊維と溶液吐出繊維とが混合して形成された混合繊維流１９は、吸引装置（図示しない）を設けたコンベアベルト１５の上に受け止められ、極細繊維ウエブ２０’として堆積すると共にコンベアベルト１５によって移動させ、極細繊維不織布２０を形成することができた。なお、前記メルトブロー繊維の繊維流１７の中心線の垂線に対して、溶液吐出繊維の繊維流１８の中心線のなす角度は図４に示すように＋４５°であった。
得られた極細繊維不織布２０の目付は約２０ｇ／ｍ２であり、溶液吐出紡糸法により形成された溶液吐出繊維の目付は、計算値で０．０４ｇ／ｍ２であった。
この極細繊維不織布の溶液吐出繊維混入側の表面の電子顕微鏡写真の中の一枚を図１に示す。これらの電子顕微鏡写真から、溶液吐出繊維とメルトブロー繊維とが混在しており、繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維の割合は１７％、２〜２５μｍの極細繊維の割合が８３％であった。また、この超極細繊維の数平均繊維径は０．４μｍであり、この極細繊維の数平均繊維径は８．９μｍであった。なお、繊維径０．０１〜０．７μｍの超極細繊維の割合は１５％、４〜２０μｍの極細繊維の割合が８２％であった。繊維径分布のヒストグラムを図１０に示す。このヒストグラムからも明らかなように、繊維径分布において、主としてメルトブロー繊維からなる極細繊維のピークと、主として溶液吐出繊維からなる超極細繊維のピークが形成されていた。
なお、図２に示す、この極細繊維不織布の溶液吐出繊維混入側と反対側の表面の電子顕微鏡写真によれば、繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維の割合は１７％、２〜２５μｍの極細繊維の割合が８３％であった。また、この超極細繊維の数平均繊維径は０．４μｍであり、この極細繊維の数平均繊維径は９．３μｍであった。また、繊維径０．０１〜０．７μｍの超極細繊維の割合は１６％、４〜２０μｍの極細繊維の割合が８１％であった。繊維径分布のヒストグラムを図１１に示す。このヒストグラムからも明らかなように、繊維径分布において、主としてメルトブロー繊維からなる極細繊維のピークと、主として溶液吐出繊維からなる超極細繊維のピークが形成されていた。
また、得られた極細繊維不織布について、ＪＩＳ Ｂ９９０８形式１に規定される試験方法において、風速１０ｃｍ／ｓｅｃ．時の圧力損失および０．３〜０．５μｍの範囲における大気塵粒子の捕集効率（初期性能測定）を測定した結果、初期圧力損失が２０Ｐａであり、初期粒子捕集効率が３１．２％であった。
【００７９】
（比較例１）
実施例１において、溶液吐出紡糸用の紡糸溶液を準備せずに、さらに溶液紡糸装置５０を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして比較例１の極細繊維不織布を形成した。
すなわち、メルトブロー法に用いる熱可塑性樹脂としてエクソン製のポリプロピレン樹脂６９３６Ｇを準備して、図３、図６及び図９に示す製造装置を用いて、この熱可塑性樹脂をギアポンプ回転数３０ｒｐｍでメルトブロー装置用ダイ１１に送り込み、この熱可塑性樹脂を溶融させ、次いで温度２８０℃でエア量０．５Ｎｍ３／ｍｉｎの加熱気流を吹出し口１１１から吹き出しながら、この熱可塑性樹脂をメルトブロー用ノズル１２から吐出させて、メルトブロー繊維の目付が２０ｇ／ｍ２となるように、メルトブロー繊維からなる繊維流１７を形成させた。なお、メルトブロー用ノズル１２の先端と、搬送手段としてのコンベアベルト１５の表面との間の距離は３４０ｍｍに設定した。
次いで、このメルトブロー繊維からなる繊維流１７は、吸引装置（図示しない）を設けたコンベアベルト１５の上に受け止められ、極細繊維ウエブ２０’として堆積すると共にコンベアベルト１５によって移動させ、極細繊維不織布２０を形成した。
得られた極細繊維不織布２０の目付は約２０ｇ／ｍ２であり、この極細繊維不織布の電子顕微鏡写真を複数枚撮影した結果、極細の繊維の平均繊維径が９．２μｍであり、２〜２５μｍの極細の繊維の割合が１００％であった。繊維径分布のヒストグラムを図１２に示す。また、反対側の面の繊維径分布のヒストグラムを図１３に示す。
また、得られた極細繊維不織布について、ＪＩＳ Ｂ９９０８形式１に規定される試験方法において、風速１０ｃｍ／ｓｅｃ．時の圧力損失および０．３〜０．５μｍの範囲における大気塵粒子の捕集効率（初期性能測定）を測定した結果、初期圧力損失が２０Ｐａであり、初期粒子捕集効率が１７．１％であった。
【００８０】
実施例１及び比較例１の濾過性能評価（初期性能測定）結果を表１に示す。
表１
【００８１】
実施例１及び比較例１の結果から明らかなように、実施例１の極細繊維不織布では、溶液吐出紡糸法により形成された溶液吐出繊維とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維とが混在しており、且つ繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在しているため、メルトブロー繊維のみからなる比較例１の不織布と比較して、初期圧力損失は同等でありながら、粒子捕集効率が高く、優れたフィルタであることがわかる。
【符号の説明】
【００８２】
Ｎｌ 液吐出ノズル
Ｎｇ ガス吐出ノズル
Ｅｌ 液吐出部
Ｅｇ ガス吐出部
Ｈｌ 液用柱状中空部
Ｈｇ ガス用柱状中空部
Ｈｖｌ 液仮想柱状部
Ｈｖｇ ガス仮想柱状部
Ａｌ 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
１０ 極細繊維不織布の製造装置
１１ 溶融手段、メルトブロー装置用ダイ
１２ 噴出手段、メルトブロー用ノズル
１３、１３’ 溶液供給手段、溶液吐出紡糸用ノズル装置
１３ａ 溶液吐出紡糸用ノズル
１３ｂ チューブ
１３ｃ シリンジ
１４ａ ガス吐出部
１５ 搬送手段
１７ メルトブロー繊維、メルトブロー繊維の繊維流
１８ 溶液吐出繊維、溶液吐出繊維の繊維流
１９ メルトブロー繊維と溶液吐出繊維とが混在した繊維流
２０ 極細繊維不織布
２０’ 極細繊維ウエブ
５０ 溶液紡糸手段、溶液紡糸装置
５０ａ １組の溶液紡糸手段
１１１ 吹出し口
１１２ 第１部材
１２２ 第２部材
１３２ 第３部材
１１４、１２４、１３４ 供給端部
１１６、１２６、１３６ 対向出口端部
１１８ 第１供給スリット
１３８ 第１ガススリット
１２０ ガスジェット空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紡糸溶液を吐出できる液吐出部と、ガスを吐出できるガス吐出部とを有する溶液紡糸手段を用いて、前記液吐出部から紡糸溶液を吐出して繊維化する紡糸方法により形成された溶液吐出繊維とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維とが混在しており、且つ繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在しており、前記超極細繊維は主として溶液吐出繊維からなり、前記極細繊維は主としてメルトブロー繊維からなることを特徴とする極細繊維不織布。
【請求項２】
請求項１に記載の極細繊維不織布からなることを特徴とする濾材。
【請求項１】
紡糸溶液を吐出できる液吐出部と、ガスを吐出できるガス吐出部とを有する溶液紡糸手段を用いて、前記液吐出部から紡糸溶液を吐出して繊維化する紡糸方法により形成された溶液吐出繊維とメルトブロー法により形成されたメルトブロー繊維とが混在しており、且つ繊維径０．００１〜１μｍの超極細繊維と繊維径２〜２５μｍの極細繊維とが混在しており、前記超極細繊維は主として溶液吐出繊維からなり、前記極細繊維は主としてメルトブロー繊維からなることを特徴とする極細繊維不織布。
【請求項２】
請求項１に記載の極細繊維不織布からなることを特徴とする濾材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１８５１５４（Ｐ２０１０−１８５１５４Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３０６１６（Ｐ２００９−３０６１６）
【出願日】平成２１年２月１３日（２００９．２．１３）
【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２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１３日（２００９．２．１３）
【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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