紡糸装置、不織布製造装置、不織布の製造方法及び不織布
【課題】繊維径の小さい繊維を安定して生産性良く紡糸できる紡糸装置、この紡糸装置を備えた不織布製造装置、前記不織布製造装置を用いる不織布の製造方法、及び前記製造方法により製造した不織布を提供する。
【解決手段】本発明の紡糸装置は、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、線状に伸びる、ガスを吐出できるガス吐出部１箇所以上とを有する、吐出した紡糸液に対して、ガスおよび随伴気流による剪断力を１本の直線状に作用させることのできる紡糸装置である。本発明の不織布製造装置は、前記紡糸装置に加えて、繊維の捕集体を備えている。本発明の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。更に、本発明の不織布は前記製造方法により製造した不織布である。
【解決手段】本発明の紡糸装置は、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、線状に伸びる、ガスを吐出できるガス吐出部１箇所以上とを有する、吐出した紡糸液に対して、ガスおよび随伴気流による剪断力を１本の直線状に作用させることのできる紡糸装置である。本発明の不織布製造装置は、前記紡糸装置に加えて、繊維の捕集体を備えている。本発明の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。更に、本発明の不織布は前記製造方法により製造した不織布である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は紡糸装置、この紡糸装置を備えた不織布製造装置、前記不織布製造装置を用いる不織布の製造方法、及び前記製造方法により製造した不織布に関する。
【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ー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ーの不織マットを形成する方法も含まれる」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シート状の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柱状又は環状の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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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を安定して生産性良く紡糸できる紡糸装置、この紡糸装置を備えた不織布製造装置、前記不織布製造装置を用いる不織布の製造方法、及び前記製造方法により製造した不織布を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
［１］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、線状に伸びる、ガスを吐出できるガス吐出部１箇所以上とを有する、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、
［２］前記［１］の紡糸装置に加えて、繊維の捕集体を備えている不織布製造装置、
［３］前記［２］の不織布製造装置を用いる不織布の製造方法、
［４］前記［３］の製造方法により製造した不織布
に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の前記［１］の紡糸装置は、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。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、生産性良く紡糸することができる。
【０００９】
本発明の［２］の不織布製造装置は、前記紡糸装置に加えて、繊維の捕集体を備えているため、紡糸された繊維を捕集することにより、繊維径の小さい繊維を含む不織布を安定して、生産性良く製造することができる。
【００１０】
本発明の［３］の製造方法は、前記不織布製造装置を用いているため、繊維径の小さい繊維を含む不織布を安定して、生産性良く製造することができる。
【００１１】
本発明の［４］の不織布は、前記製造方法により製造した不織布であるため、繊維径の小さい繊維を含む不織布である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）本発明の紡糸装置の模式的部分斜視図である。（ｂ）前記（ａ）における平面Ｃでの部分切断図である。
【図２】従来の紡糸装置の断面図である。
【図３】従来のノズルの配置を表す横断面平面図である。
【図４】本発明の別の紡糸装置の部分切断図である。
【図５】本発明の更に別の紡糸装置の部分切断図である。
【図６】本発明の更に別の紡糸装置の部分切断図である。
【図７】本発明の不織布製造装置の模式的断面説明図である。
【図８】比較例２で使用したメルトブロー装置用ダイの模式的部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の紡糸装置について、紡糸装置の模式的斜視図である図１（ａ）、及び図１（ａ）におけるＣ平面での切断図である図１（ｂ）をもとに説明する。
【００１４】
図１に示す紡糸装置は、紡糸液を吐出できる液吐出部を一方の端部に有する液吐出ノズルを複数個、一直線状に配列した液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・が、ガスを吐出でき、一直線状に伸びるガス吐出部Ｅｇを一方の端部に有するガス吐出プレートＰｇの一方の外壁面に当接し、ガス吐出プレートＰｇのガス吐出部Ｅｇが液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・のいずれの液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・よりも上流側となる位置にある。なお、各液吐出ノズルはいずれも液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・を端部とする液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・を有し、ガス吐出プレートＰｇ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、液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・を延長したいずれの液仮想柱状部Ｈｖｌ１、Ｈｖｌ２、Ｈｖｌ３・・も、ガス用柱状中空部Ｈｇを延長したガス仮想柱状部Ｈｖｇとは、各液吐出ノズルの壁厚とガス吐出プレートＰｇ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。しかも液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・のいずれの吐出方向中心軸Ａｌ１、Ａｌ２、Ａｌ３・・もガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇと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Ｃで切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外形が長方形であり、各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の切断面の外形はいずれも円形であり、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・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１（ｂ）参照）。
【００１５】
そのため、図１のような紡糸装置の液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・の各液吐出ノズルに紡糸液を供給し、ガス吐出プレートＰｇにガスを供給すると、紡糸液はそれぞれ液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・を通り、各液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・から各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の軸方向Ａｌ１、Ａｌ２、Ａｌ３・・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Ａｇ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Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・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、Ａｌ３・・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、細径化しながら液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の軸方向Ａｌ１、Ａｌ２、Ａｌ３・・へそれぞれ飛翔し、繊維化する。
【００１６】
液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・の各液吐出ノズルは紡糸液を吐出できるものであれば良く、そ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、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Ｃで切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・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、吐出されたいずれの紡糸液も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、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・における各液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・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。
【００１７】
液吐出部として、外形が多角形の液吐出ノズルを含んでいる場合には、多角形の１つの角をガス吐出プレート側となるように配置して、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Ｃで切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と各液用柱状中空部Ｈｌ１１、Ｈｌ１２、Ｈｌ１３・・、Ｈｌ２１、Ｈｌ２２、Ｈｌ２３・・の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３・・、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３・・（図６参照）を、１本だけ引くことができるように各液吐出ノズルを配置すると、各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。
【００１８】
また、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・の各液吐出ノズルの各液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・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、全部の液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・の大きさが同じであっても良いし、異なる大きさの液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・が混在していても良いが、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。
【００１９】
液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・の各液吐出ノズルの材質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。金属製であれば、一部又は全部の液吐出ノズル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１においては、円柱状の液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・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プレート側とすると、ガス及び随伴気流の剪断作用を受けやすく、安定して紡糸できる。
【００２０】
なお、図１においては、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・をガス吐出プレートＰｇの一方の外壁面のみに当接させて配置しているが、片面だけではなく、対向する外壁面に対しても液吐出ノズル群を当接させ、配置することができる（図５参照）。このように配置することによって、紡糸液の吐出量を更に多くすることができるため、更に生産性良く紡糸することができる。
【００２１】
図１におけるガス吐出プレートＰｇは１つのガス吐出部Ｅｇが一直線状に伸びているが、一直線状である必要はない。例えば、曲線、波線、円状、Ｘ字状、コの字状、渦巻状、三角形状、四角形状、或いはこれらを組み合わせて線状に伸びていても同様の効果を奏する。また、図１においては、ガス吐出部Ｅｇを１つだけ有するガス吐出プレートＰｇを図示しているが、線状に伸びている限り、２つ以上のガス吐出部に区分けされたガス吐出プレートＰｇであっても、ガス吐出プレートＰｇ２組以上であっても使用することができる。また、ガス吐出プレートＰｇは図１のようにガス用柱状中空部Ｈｇを囲む部材とすることもできるが、２枚の板状部材と、前記板状部材間にスリット（ガス用柱状中空部Ｈｇ）を形成できるスペーサーを組み合わせてガス吐出プレートＰｇとすることもできる。この場合、スペーサーの大きさを選定することでスリット幅（線状に伸びる方向に対して直角方向の長さ）を自由に変えられ、汎用性に優れるという利点がある。
【００２２】
また、スリット（ガス吐出部Ｅｇ）の線状に伸びる方向の長さは特に限定するものではないが、生産性の点から３ｃｍ以上であることが好ましく、長さ方向におけるガス吐出量が均一であるように、４ｍ以内であることが好ましい。また、スリット幅は特に限定するものではないが、少ないガス量で紡糸を行うことができるように、１０ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ以下であることが更に好ましい。また、ガス吐出プレートＰｇにおけるガス用柱状中空部Ｈｇのガス吐出方向における長さ（図１（ａ）の紙面における上下方向における長さ）は、特に限定するものではないが、安定してガスを吐出できるように、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であることがより好ましく、５ｍｍ以上であることが更に好ましい。なお、ガス用柱状中空部Ｈｇよりも上流側はどのような構造を有していても良い。また、図１ではガス吐出プレートＰｇのガス吐出側端部はガス吐出中心軸Ａｇに対して垂直な平面を形成しているが、傾斜をつけることも可能である。
【００２３】
なお、ガス吐出プレートＰｇ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。
【００２４】
ガス吐出プレートＰｇはガス吐出部Ｅｇが、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・のいずれの液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・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、各液吐出ノズルの周辺へ紡糸液が巻き上がるのを防止できる。そのため、各液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・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と各液吐出ノズルの液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・との距離は特に限定するものではないが、いずれも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を超えると吐出された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と各液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・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と液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・とがいずれも一致していなければ良い。
【００２５】
なお、ガス吐出部Ｅｇと各液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・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。
【００２６】
各液吐出ノズルの液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・は各紡糸液の通過経路であり、各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。
【００２７】
なお、各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・を延長した各液仮想柱状部Ｈｖｌ１、Ｈｖｌ２、Ｈｖｌ３・・は、各液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・から吐出された各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。この各液仮想柱状部Ｈｖｌ１、Ｈｖｌ２、Ｈｖｌ３・・とガス仮想柱状部Ｈｖｇとの距離は各液吐出ノズルの壁厚とガス吐出プレートＰｇの壁厚の和に相当しているが、いずれの距離も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。
【００２８】
更に、各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の各吐出方向中心軸Ａｌ１、Ａｌ２、Ａｌ３・・とガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとがそれぞれ平行であるため、吐出された各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、安定して繊維を紡糸することができる。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、液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の吐出方向中心軸Ａｌ１、Ａｌ２、Ａｌ３・・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」とは仮想柱状部の外壁面に対して直角に切断した横断面における重心に対する垂線を意味する。
【００２９】
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Ｃで切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の各切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・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。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、各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・から吐出された各紡糸液に対して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。
【００３０】
なお、図１には図示していないが、紡糸液がポリマーを溶媒に溶解させたものである場合には、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・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、ガス吐出プレートＰｇ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、紡糸液がポリマーを加熱溶融させたものである場合には、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・は押出し機、ヒーターにより加熱された金属製シリンジなどの供給装置に接続され、ガス吐出プレートＰｇはヒーターに接続した圧縮機、ガスボンベ、ブロアなどの供給装置に接続されている。
【００３１】
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直列的に又は並列的に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。なお、図１においては、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・を使用しているが、液吐出ノズルは２本以上である必要はなく、１本であっても良い。しかしながら、生産性を考慮すると８本以上であるのが好ましい。また、隣接する液吐出ノズル間の間隔（隣接する液吐出ノズルの吐出方向中心軸間の距離）は使用する液吐出ノズルの外形にもよるため、特に限定するものではないが、生産性を考慮すると３０ｍｍ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く、２．５ｍｍ以下であることが更に好ましい。他方で、隣接する液吐出ノズル同士が近接し過ぎると、吐出された紡糸液が接合してしまい、十分な紡糸性が得られなくなる可能性があるため、隣接する液吐出ノズルの外壁間距離は０．１ｍｍ以上であることが好ましい。なお、隣接する液吐出ノズル間の間隔は規則正しくても、不規則であっても良いが、規則正しいと繊維が均一に分散した状態で紡糸することができ、結果として地合いの優れる不織布を製造できるため好適である。
【００３２】
また、図１においては、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・をガス吐出プレートＰｇに固定した状態にあるが、前述のような関係を満たす限り、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・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、図４にガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸に対して垂直な平面で切断した切断図を示すように、図１のような液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・に替えて、プレートに対して液吐出孔Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・を穿孔した液吐出プレートを使用することもできる。
【００３３】
なお、図５にガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸に対して垂直な平面で切断した切断図を示すように、ガス吐出プレートＰｇの両外壁面に対して、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・と第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・を当接することもできる。また、図６にガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸に対して垂直な平面で切断した切断図を示すように、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・の各第１液吐出部Ｅｌ１１、Ｅｌ１２、Ｅｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・の各第２液吐出部Ｅｌ２１、Ｅｌ２２、Ｅｌ２３・・は円形である必要はなく、三角形、四角形などの多角形であることもできる。このように、各液吐出部Ｅｌ１１、Ｅｌ１２、Ｅｌ１３・・、Ｅｌ２１、Ｅｌ２２、Ｅｌ２３・・は同じ形状である必要はなく、異なる形状の液吐出部を有する吐出ノズルが規則的に又は不規則に混在していても良い。更に、図５、図６の紡糸装置においては、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・の各液吐出ノズルと、第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・の各液吐出ノズルとが対向して配置しているが、対向している必要はなく、千鳥状のように規則正しく、又は不規則にずれて配置していることができる。このようにずれて配置していると、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・から紡糸された繊維と、第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・から紡糸された繊維とが完全に重複しないため、より繊維が分散した状態で紡糸しやすく、結果として、地合いのより優れる不織布を製造しやすいという特長がある。
【００３４】
本発明の不織布製造装置は前述のような紡糸装置に加えて、繊維の捕集体を備えているため、繊維を捕集して不織布を製造することができる。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。
【００３５】
図７の不織布製造装置は前述のような図５に示すような、ガス吐出プレートＰｇの両外壁面に第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・と第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・を配置した紡糸装置１に加えて、紡糸された繊維を捕集できる捕集体３、捕集体３の下流側に位置し、紡糸された繊維を吸引できるサクション装置４を備えている。なお、紡糸装置１には第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・へ紡糸液を供給できる第１紡糸液供給装置、及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・へ同じ又は異なる紡糸液を供給できる第２紡糸液供給装置が接続されているとともに、ガスをガス吐出プレートＰｇへ供給できるガス供給装置が接続されている。
【００３６】
このような不織布製造装置の場合、紡糸液は第１紡糸溶液供給装置及び第２紡糸溶液供給装置によって、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・へそれぞれ供給されると同時に、ガス供給装置によってガスがガス吐出プレートＰｇへ供給される。そのため、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・から吐出された各紡糸液は、それぞれガス吐出プレートＰｇから吐出されたガスの剪断作用によって延伸され、繊維化するとともに、これら繊維は均一に混合しながら、捕集体３へ向かって飛翔し、この飛翔した繊維は直接、捕集体３上に集積し、不織布を形成する。
【００３７】
図７の不織布製造装置においては、１つのガス吐出プレートＰｇに対して多くの液吐出ノズルを配置しているため、吐出ガス量を少なくすることができ、集積した繊維の飛散を抑制して地合いの均一な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、サクション装置４を大型化する必要がないためエネルギー的に有利である。
【００３８】
なお、繊維を集積する際に、捕集体３の下流側にはサクション装置４が配置されているため、ガス吐出プレートＰｇから吐出されたガスは速やかに排出され、ガスの作用によって不織布が乱れるということがない。
【００３９】
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。本発明においては、ガスを吐出しているため、ガスを吸引して捕集体上に繊維を集積しやすく、また集積した繊維が乱れないように、通気性の捕集体３を使用し、捕集体３の紡糸装置側とは反対面側にサクション装置４を設置するのが好ましい。なお、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。
【００４０】
図７においては、紡糸装置１の第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・からの吐出方向下側（重力の作用方向）に捕集体３を配置し、各紡糸液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、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・から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、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・からの吐出方向と捕集体３の捕集面とが交差する位置関係にあっても良い。なお、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・から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。
【００４１】
なお、捕集体３の捕集面を紡糸装置１のガス吐出部Ｅｇと対向して配置、特に直角に配置する場合、捕集体３の捕集面と紡糸装置１の第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・の各液吐出部Ｅｌ１１、Ｅｌ１２、Ｅｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・の各液吐出部Ｅｌ２１、Ｅｌ２２、Ｅｌ２３・・との距離は、紡糸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、ポリマーを溶媒に溶解させた紡糸液を用いた場合では、いずれも５０〜１０００ｍｍであるのが好ましく、紡糸液がポリマーを加熱溶融させたものである場合には、いずれも１０〜１０００ｍｍであるのが好ましい。ポリマーを溶媒に溶解させた紡糸液を用いた場合に、５０ｍｍ未満であると、紡糸液の溶媒が十分に蒸発しない状態で集積され、集積された後に繊維形状を保つことができず、不織布が得られない場合があるためであり、紡糸液がポリマーを加熱溶融させたものである場合には、１０ｍｍ未満であると、加熱ガスなどの影響を受けて、捕集体上に集積した繊維が溶けてしまったり、或いは、繊維同士が溶着する傾向があるためである。他方、紡糸液がいずれの場合であっても、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。
【００４２】
サクション装置４は特に限定するものではないが、ガス供給装置からのガス供給量、製造する不織布の厚さによって風速条件を調整できるものが好ましい。
【００４３】
なお、第１紡糸液供給装置又は第２紡糸液供給装置としては、紡糸液がポリマーを溶媒に溶解させたものである場合には、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、紡糸液がポリマーを加熱溶融させたものである場合には、例えば、押出し機、ヒーターにより加熱された金属製シリンジなどを挙げることができる。また、ガス供給装置としては、紡糸液がポリマーを溶媒に溶解させたものである場合には、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、紡糸液がポリマーを加熱溶融させたものである場合には、例えば、ヒーターに接続した圧縮機、ガスボンベ、ブロアなどを挙げることができる。
【００４４】
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更に高めることができる。また、図７の不織布製造装置においては、ガス吐出プレートＰｇの両外壁面に第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・を配置した紡糸装置１を使用しているが、ガス吐出プレートＰｇの片方の外壁面にのみ液吐出ノズル群を配置した紡糸装置を使用することもできる。
【００４５】
また、図７の不織布製造装置においては、不織布を結合させるための装置を配置していないが、不織布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。
【００４６】
更に、図７の不織布製造装置においては、ガス吐出プレートＰｇから吐出されたガスの作用のみによって繊維化しているが、ガスの作用に加えて、電界を作用させることによって、繊維化を促進することができる。例えば、紡糸装置１の第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・に電圧を印加するとともに、捕集体３をアースすることによって、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・と捕集体３との間に電界を形成すると、ガス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を、電界の作用によって引き伸ばして繊維化することができる。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できるため、繊維径の揃った不織布を製造しやすい。このように第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・に電圧を印加する場合には、従来の静電紡糸法による電圧よりも低い電圧で良いため、静電紡糸法により形成した不織布よりも嵩高な不織布とすることができる。
【００４７】
なお、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・に電圧を印加できる電源としては、例えば、直流高電圧発生装置やヴァン・デ・グラフ起電機を挙げることができる。また、印加極性は正であっても負であっても良い。なお、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・ではなく、各液吐出ノズル内に挿入したワイヤー等に印加しても良い。更には、捕集体３に対して印加し、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・をアースしても良い。或いは、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・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。また、コンベアのガス吐出部Ｅｇとの対向部よりも下流側に対向電極を配置し、対向電極をアース又は印加し、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・との間に電界を形成することもできる。
【００４８】
この第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・と捕集体３との間に生じる電位差は、紡糸液の種類、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・と捕集体３との距離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界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るためである。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。
【００４９】
なお、図７の不織布製造装置は開放系のものであるが、紡糸装置１、捕集体３、サクション装置４を紡糸容器内に収納し、閉鎖系とすることもできる。紡糸液が溶媒に溶解させたものである場合、紡糸時に溶媒が揮発するが、閉鎖系であれば、この溶媒の拡散を防止し、場合によっては再利用することができる。
【００５０】
このように紡糸容器に収納する場合、紡糸容器内のガスを排気できる排気装置を接続するのが好ましい。紡糸液が溶媒に溶解させたものである場合、紡糸を行っていると、紡糸容器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ためである。この排気装置は特に限定するものではないが、例えば、排気口に設置したファンであることができる。また、容器用ガス供給装置によって紡糸容器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ガスを排出することができるため、排気装置は必ずしも必要ではない。なお、排気装置によって排気する場合、排気量は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の総量と同じ量だけ排気するのが好ましい。供給総量と排気量とが異なると、紡糸容器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、サクション装置４に排気装置を兼用させることもできる。
【００５１】
また、紡糸容器に温湿度を調整したガスを供給できる容器用ガス供給装置を接続すると、紡糸容器内における溶媒蒸気濃度を安定させ、繊維径のバラツキの小さい繊維を紡糸できる。この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。
【００５２】
本発明の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。特には、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、繊維径の揃った細径化した繊維を含む不織布を効率的に製造することができるためである。より好ましくは流速１５０ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出し、更に好ましくは流速２００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出する。なお、ガス流速の上限は安定して紡糸できる流速であれば良く、特に限定するものではない。
【００５３】
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、ガスの温度は紡糸液によって異なり、特に限定するものではないが、ポリマーを溶媒に溶解させた紡糸液である場合には、常温であるのが経済的に好ましく、ポリマーを加熱溶融させた紡糸液である場合には、紡糸液とガスとが接触する部分で、加熱溶融したポリマーの温度よりも１００℃低い温度から、加熱溶融したポリマーの温度よりも１００℃高い温度までの範囲の温度のガスであるのが好ましい。加熱溶融したポリマーの温度よりも低い温度のガスの場合、冷却作用により繊維の固化を促進することができ、また、加熱溶融したポリマーの温度よりも高い温度のガスの場合、ポリマーの固化を抑制し、飛翔空間２において、長い距離で紡糸液にガスの剪断力を作用させることができる。
【００５４】
なお、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・と捕集体３との間の繊維の飛翔空間２に対して、冷却ガスなどを供給して繊維を冷却することにより、繊維の固化を促進することもできる。また、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・と捕集体３との間の繊維の飛翔空間２に対して、加熱ガスを供給して繊維を加熱、保温することにより、繊維の固化を抑制することもできる。
【００５５】
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、或いは所望ポリマーを加熱溶融させたものであれば良く、特に限定するものではない。
【００５６】
例えば、前者のポリマーを溶媒に溶解させた紡糸液として、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、ポリプロピレン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、フッ素系樹脂（ポリフッ化ビニリデン、共重合ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリウレタン、パラ又はメタ系アラミド、セルロース系など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。
【００５７】
このポリマーを溶媒に溶解させた紡糸液の紡糸時の粘度は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Ｈｌ１１、Ｈｌ１２、Ｈｌ１３・・、Ｈｌ２１、Ｈｌ２２、Ｈｌ２３・・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Ｈｌ１１、Ｈｌ１２、Ｈｌ１３・・、Ｈｌ２１、Ｈｌ２２、Ｈｌ２３・・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。
【００５８】
他方、ポリマーを加熱溶融させた紡糸液を構成できるポリマーとして、例えば、ポリオレフィン系（ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンーポリエチレン共重合体、ポリメチルペンテンなど）、ポリエステル系（脂肪族ポリエステル系、芳香族ポリエステル系）、アクリル系（ポリアクリロニトリル、共重合ポリアクリロニトリル）、セルロース系、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリ乳酸、ポリアミド系（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン６１０）、ポリアセタール、アラミド系、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、或はフッ素系樹脂（ポリフッ化ビニリデン、共重合ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトンなどを１種類または２種類以上を混合して使用することができる。
【００５９】
このポリマーを加熱溶融させた紡糸液の紡糸時の温度範囲は、ポリマーの融点から融点より２００℃高い温度までの範囲であるのが好ましく、融点より２０℃高い温度から融点より１００℃高い温度までの範囲であるのがより好ましい。温度依存性を示すポリマーの場合、融点より２００℃高い温度よりも高い温度では、ポリマーの熱分解が発生して紡糸が困難となるためである。また、紡糸時のポリマーにかかる剪断速度は、１〜１００００ｓ−１であるのが好ましく、剪断速度５０〜５０００ｓ−１であるのがより好ましい。圧力依存性を示すポリマーの場合、剪断速度が１ｓ−１未満であると、吐出が安定せず、１００００ｓ−１を超えると、高い吐出圧力が必要となり吐出が困難となる傾向があるためである。なお、上記の温度範囲および剪断速度範囲において、ポリマーの紡糸時の粘度が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ためである。したがって、溶融時に粘度が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Ｈｌ１１、Ｈｌ１２、Ｈｌ１３・・、Ｈｌ２１、Ｈｌ２２、Ｈｌ２３・・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、溶融時に粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であっても、紡糸液自体又は液用柱状中空部Ｈｌ１１、Ｈｌ１２、Ｈｌ１３・・、Ｈｌ２１、Ｈｌ２２、Ｈｌ２３・・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。
【００６０】
なお、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・の各液吐出部Ｅｌ１１、Ｅｌ１２、Ｅｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・の各液吐出部Ｅｌ２１、Ｅｌ２２、Ｅｌ２３・・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、いずれも０．１〜１００ｃｍ３／時間であるのが好ましい。なお、液吐出ノズル毎に吐出量は同じであっても異なっていても良い。同じであれば、繊維径のより揃った繊維を紡糸することができる。
【００６１】
また、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・の各液吐出部Ｅｌ１１、Ｅｌ１２、Ｅｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・の各液吐出部Ｅｌ２１、Ｅｌ２２、Ｅｌ２３・・から２種以上の吐出条件で紡糸液を吐出して繊維化し、異なる種類の繊維が混在する不織布を製造することもできる。例えば、図７のような紡糸装置１における、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・と第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・とからの吐出条件を異なるようにすると、吐出された紡糸液に作用するガスは同じであるため、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混在する不織布を製造することができる。
【００６２】
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、紡糸液の調製方法が異なる（例えば、溶媒に溶解させた紡糸液と加熱溶融させた紡糸液）、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。
【００６３】
本発明においては、前述のような紡糸装置１を用いて繊維を紡糸し、集積して不織布を製造する以外に、紡糸され、飛翔する繊維に対して、粉体、繊維、及び／又は繊維集合体を供給し、これらを混合することによって、不織布に機能を付与することもできる。
【００６４】
例えば、粉体として、活性炭（例えば、水蒸気賦活炭、アルカリ処理活性炭、酸処理活性炭など）、無機粒子（例えば、二酸化マンガン、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化亜鉛、チタン含有酸化物、ゼオライト、触媒担持セラミックス、シリカなど）、イオン交換樹脂、植物の種子などを挙げることができる。
【００６５】
繊維として、レーヨン、ポリノジック、キュプラなどの再生繊維、アセテート繊維などの半合成繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリウレタン繊維などの合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、綿、麻などの植物繊維、羊毛、絹などの動物繊維などを挙げることができる。
【００６６】
繊維集合体として、前記同種又は異種繊維の集合体を挙げることができる。なお、繊維集合体の集合状態は特に限定するものではなく、例えば、繊維同士が絡んだ状態、繊維同士が接着した状態、繊維同士が融着した状態、繊維同士を撚って糸となった状態、などを挙げることができる。
【００６７】
本発明の不織布は上述の方法により製造された不織布である。したがって、繊維径が小さく、安定して生産性良く製造できるものである。なお、不織布を構成する平均繊維径は特に限定するものではないが、５０〜５０００ｎｍであることができる。平均繊維径は２００本の繊維径の算術平均値であり、この繊維径は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により得た不織布表面の写真画像をもとに、そのスケールから算出して得られる値をいう。
【００６８】
本発明の不織布の目付は０．１〜１００ｇ／ｍ２であることができ、厚さは１〜１０００μｍであることができる。目付は１０ｃｍ角の不織布試料の重量から１ｍ２の重量に換算した値であり、厚さは圧縮弾性式厚み計により計測した値であり、具体的には５ｃｍ２の荷重領域に３ｍｍ／ｓの速度で１００ｇｆの荷重をかけたときの値をいう。
【実施例】
【００６９】
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。
【００７０】
《実施例１》
（紡糸液の調製）
ポリアクリロニトリル（アルドリッチ製）を、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに濃度１０ｍａｓｓ％となるように溶解させた紡糸液（粘度（温度２５℃）：９７０ｍＰａ・ｓ）を用意した。
【００７１】
（不織布製造装置の準備）
図１のような次の構成からなる製造装置を用意した。
（１） 紡糸液供給装置：シリンジ
（２） ガス供給装置：圧縮機
（３） 液吐出ノズル群Ｎｌ１〜Ｎｌ１９：金属製
（３）−１ 液吐出部Ｅｌ１〜Ｅｌ１９：０．３ｍｍ径（断面積：０．０７ｍｍ２）の円形
（３）−２ 液用柱状中空部Ｈｌ１〜Ｈｌ１９：０．３ｍｍ径の円柱状
（３）−３ ノズル外径：いずれも０．５５ｍｍ
（３）−４ ノズル本数：１９本
（４） ガス吐出プレートＰｇ：金属製
（４）−１ ガス吐出部Ｅｇ：幅０．５ｍｍ、長さ５０ｍｍの長方形状
（４）−２ ガス用柱状中空部Ｈｇ：たて０．５ｍｍ、よこ５０ｍｍ、高さ２０ｍｍの直方体状
（４）−３ ガス吐出プレートＰｇを構成するプレート部材の厚さ：１ｍｍ
（４）−４ ガス吐出プレートＰｇの数：１組
（４）−５ 位置：全ての液吐出部Ｅｌ１〜Ｅｌ１９がガス吐出部Ｅｇよりも２．５ｍｍ下流側に位置し、ガス吐出プレートＰｇの片側の外壁面と液吐出ノズルの外壁面がいずれも当接し、隣接する液吐出ノズルの間隔（吐出方向中心軸間距離）が２．５ｍｍになるように等ピッチで配置
（５） 液仮想柱状部Ｈｖｌ１〜Ｈｖｌ１９とガス仮想柱状部Ｈｖｇの距離：いずれも１．１２５ｍｍ
（６） 液吐出方向中心軸Ａｌ１〜Ａｌ１９とガス吐出方向中心軸Ａｇ：いずれも平行
（７） 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Ｈｌ１〜Ｈｌ１９の切断面の外周との距離が最も短い直線の本数：各々１本
（８） 捕集体：ネット（３０メッシュ）、ガスの吐出方向中心軸Ａｇと捕集面とが直角であるように配置
（８）−１ 液吐出部Ｅｌ１〜Ｅｌ１９と捕集面との距離：３００ｍｍ
（９） サクション装置：サクションボックス（サクション口：８０ｍｍ×３５０ｍｍ）
（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）
【００７２】
（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、目付５ｇ／ｍ２、厚さ５０μｍの不織布を製造した。この不織布構成繊維の平均繊維径は３００ｎｍであり、このような細い繊維からなる不織布を、液滴を生じることなく、安定して生産性良く製造することができた。
（イ）液吐出ノズルＮｌ１〜Ｎｌ１９からの各吐出量：３ｃｍ３／時間／１本
（ロ）空気吐出流速：２５０ｍ／ｓｅｃ．
（ハ）ネットの移動速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ．
（ニ）繊維吸引条件：３０ｃｍ／ｓｅｃ．
（ホ）気体供給条件：２５℃、２７％ＲＨ、１ｍ３／ｍｉｎ．
【００７３】
《比較例１》
（紡糸液の調製）
実施例１と同じ紡糸液を用意した。
【００７４】
（不織布製造装置の準備）
図３のような液吐出ノズルＮｌとガス吐出ノズルＮｇの配置を有する、次の構成からなる紡糸装置を１台用意した。
（１） 紡糸液供給装置：シリンジ
（２） 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Ｅｌ：０．３ｍｍ径（断面積：０．０７ｍｍ２）の円形
（３）−２ 液用柱状中空部：０．３ｍｍ径の円柱状
（３）−３ ノズル外径：０．５５ｍｍ
（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Ｅｇ：０．８ｍｍ径（断面積：０．２７ｍｍ２）の円形
（４）−２ ガス用柱状中空部：０．８ｍｍ径の円柱状
（４）−３ ノズル外径：１．０ｍｍ
（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５ｍｍ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０．５５ｍｍ、外径０．８ｍｍ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：０．１２５ｍｍ
（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）、ガスの吐出方向中心軸と捕集面とが直角であるように配置
（８）−１ 液吐出部Ｅｌとの距離：３００ｍｍ
（９） サクション装置：サクションボックス（サクション口：８０ｍｍ×３５０ｍｍ）
（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）
【００７５】
（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。
（イ）液吐出ノズルＮｌ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．
【００７６】
《実施例２》
樹脂として、ポリプロピレン樹脂［（ＭＩ＝１５００）、温度２００℃における剪断速度３１４５ｓ−１、粘度５０００ｍＰａ・ｓ］を用意した。
【００７７】
また、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切断図が、図４に示すような、ガス用柱状中空部（Ｈｇ）を有するガス吐出プレート（Ｐｇ）と液用柱状中空部（Ｈｌ１〜Ｈｌ６７）を穿孔した液吐出プレートからなる紡糸装置を用意した。具体的には次の通り。
（１）樹脂供給装置：押し出し機
（２）加熱ガス供給装置：圧縮機（圧縮エアをヒーターで加熱）
（３）液吐出プレート：金属製、壁厚１ｍｍ、１組
（４）樹脂液吐出部（Ｅｌ１〜Ｅｌ６７）：直径０．１５ｍｍの円形の吐出部（Ｅｌ１〜
Ｅｌ６７）が（吐出方向中心軸間距離）５ｍｍ間隔で６７箇所、直線状に一列に配列
（５）液用柱状中空部Ｈｌ１〜Ｈｌ６７：それぞれ０．１５ｍｍ径の円柱状
（６）ガス吐出プレート：金属製、壁厚１０ｍｍ
（７）ガス吐出部（Ｅｇ）：幅０．６ｍｍ、長さ４２０ｍｍの長方形状
（８）ガス用柱状中空部Ｈｇ：たて０．６ｍｍ、よこ４２０ｍｍ、高さ５ｍｍの直方体状
（９）位置：ガス吐出部（Ｅｇ）が全ての液吐出部（Ｅｌ１〜Ｅｌ６７）よりも５ｍｍ上流となるように、液吐出プレートとガス吐出プレートとを当接させて配置
（１０）液仮想柱状部Ｈｖｌ１〜Ｈｖｌ６７とガス仮想柱状部Ｈｖｇとの距離：
いずれも０．３ｍｍ
（１１）液吐出方向中心軸Ａｌ１〜Ａｌ６７とガス吐出方向中心軸Ａｇ：いずれも平行
（１２）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、ガス用柱状中空部の切断面の外周と液用柱状中空部Ｈｌ１〜Ｈｌ６７の切断面の外周との距離が最も短い直線の本数：いずれも１本
（１３）捕集体：サクションシリンダ（パンチメタル板）、液吐出方向中心軸と捕集面とが直角であるように配置、樹脂液吐出部(Ｅｌ１〜Ｅｌ６７）と捕集面との距離は２００ｍｍ
（１４）繊維吸引装置：サクションシリンダ
【００７８】
次いで、ポリプロピレン樹脂を温度２００℃で溶融させた後、次の条件で樹脂液吐出部（Ｅｌ１〜Ｅｌ６７）から重力の作用方向へ吐出するとともに、ガス吐出部（Ｅｇ）から加熱空気を吐出し、繊維化するとともに、サクションシリンダで吸引し、繊維を捕集体方向へ飛翔させ、捕集体上に集積させて、目付４ｇ／ｍ２、厚さ１００μｍの不織布（平均繊維径：６００ｎｍ、ＣＶ値：０．６）を製造した。この不織布構成繊維は細く、繊維径のバラツキが小さいものであった。
（イ）樹脂吐出量：２ｇ／時間／１穴（ホール）
（ロ）ガス吐出プレート及び液吐出プレートの温度：２００℃
（ハ）吐出エア：温度２６０℃、流量６Ｎｍ３／ｍｉｎ．、流速３９７ｍ／ｓｅｃ．
（ニ）サクションシリンダ：回転速度４ｍ／ｍｉｎ．、吸引量１３０ｍ３／ｍｉｎ．、風速２８ｍ／ｓｅｃ．
【００７９】
《実施例３》
樹脂吐出量を１０ｇ／時間／１穴としたこと以外は実施例２と同じ条件で不織布を製造した。製造した不織布は、目付け５ｇ／ｍ２、厚さ１５０μｍ、平均繊維径１１００ｎｍ、ＣＶ値０．３であった。この不織布は繊維が太いものの、繊維径のバラツキが非常に小さいものであった。
【００８０】
《比較例２》
樹脂として、ポリプロピレン樹脂［（ＭＩ＝１５００）、温度２００℃における剪断速度３１４５ｓ−１、粘度５０００ｍＰａ・ｓ］を用意した。
【００８１】
また、樹脂液吐出部の列に対して直交する方向における模式的断面が、図８に示すような、メルトブロー装置用ダイを用意した。具体的には次の通り。
（１）樹脂供給装置：押し出し機
（２）加熱ガス供給装置：圧縮機（圧縮エアをヒーターで加熱）
（３）メルトブロー装置用ダイ：金属製
（４）樹脂液吐出部（Ｅｌ１〜Ｅｌ３１）：直径０．２ｍｍの円形の吐出部（Ｅｌ１〜Ｅｌ３１）が直線状に一列に配列
（５）ガス吐出部（Ｅｇ）：幅０．５ｍｍ、長さ３００ｍｍ
（６）捕集体：サクションシリンダ（パンチメタル板）、樹脂液の吐出方向中心軸と捕集面とが直角であるように配置、樹脂液吐出部と捕集面との距離は３００ｍｍ
（７）繊維吸引装置：サクションシリンダ
【００８２】
次いで、ポリプロピレン樹脂を温度２００℃で溶融させた後、次の条件で樹脂液吐出部（Ｅｌ１〜Ｅｌ３１）から重力の作用方向へ吐出するとともに、ガス吐出部（Ｅｇ）から加熱空気を吐出し、吐出した樹脂液に噴き付けて繊維化するとともに、サクションシリンダで吸引し、繊維を捕集体方向へ飛翔させ、捕集体上に集積させて、目付１０ｇ／ｍ２、厚さ１００μｍの不織布（平均繊維径：２０００ｎｍ、ＣＶ値：０．９）を製造した。この不織布構成繊維は太く、繊維径のバラツキが大きく、しかもショットやビーズが多いものであった。
（イ）樹脂吐出量：０．５ｇ／時間／１穴
（ロ）ダイの温度：２００℃
（ハ）吐出エア：温度２８０℃、流量２．５Ｎｍ３／ｍｉｎ．、流速２７８ｍ／ｓｅｃ．
（ニ）サクションシリンダ：回転速度４ｍ／ｍｉｎ．、吸引量５０ｍ３／ｍｉｎ．、風速２０ｍ／ｓｅｃ．
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の不織布はエアフィルタ、液体フィルタ、血液フィルタなどのフィルタ用濾過材、バッテリーセパレータ、キャパシタ用セパレータなどの電気化学素子用セパレータ、電極材料、膜支持体、半導体基板、フレキシブルディスプレイ用基板、断熱材、防音材、細胞培養担体、創傷材料、ドラッグデリバリーシステム材料、センサーチップ、スマートファブリックなどの用途に好適に使用できる。
【符号の説明】
【００８４】
Ｎｌ 液吐出ノズル
Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３ 液吐出ノズル群
Ｐｇ ガス吐出プレート
Ｅｌ、Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３ 液吐出部
Ｅｇ ガス吐出部
Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３ 液用柱状中空部
Ｈｇ ガス用柱状中空部
Ｈｖｌ１、Ｈｖｌ２、Ｈｖｌ３ 液仮想柱状部
Ｈｖｇ ガス仮想柱状部
Ａｌ１、Ａｌ２、Ａｌ３ 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、Ｌ２、Ｌ３ 外周間の距離が最も短い直線
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
１ 紡糸装置
２ 飛翔空間
３ 捕集体
４ サクション装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は紡糸装置、この紡糸装置を備えた不織布製造装置、前記不織布製造装置を用いる不織布の製造方法、及び前記製造方法により製造した不織布に関する。
【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ー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ーの不織マットを形成する方法も含まれる」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シート状の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柱状又は環状の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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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を安定して生産性良く紡糸できる紡糸装置、この紡糸装置を備えた不織布製造装置、前記不織布製造装置を用いる不織布の製造方法、及び前記製造方法により製造した不織布を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
［１］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、線状に伸びる、ガスを吐出できるガス吐出部１箇所以上とを有する、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、
［２］前記［１］の紡糸装置に加えて、繊維の捕集体を備えている不織布製造装置、
［３］前記［２］の不織布製造装置を用いる不織布の製造方法、
［４］前記［３］の製造方法により製造した不織布
に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の前記［１］の紡糸装置は、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。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、生産性良く紡糸することができる。
【０００９】
本発明の［２］の不織布製造装置は、前記紡糸装置に加えて、繊維の捕集体を備えているため、紡糸された繊維を捕集することにより、繊維径の小さい繊維を含む不織布を安定して、生産性良く製造することができる。
【００１０】
本発明の［３］の製造方法は、前記不織布製造装置を用いているため、繊維径の小さい繊維を含む不織布を安定して、生産性良く製造することができる。
【００１１】
本発明の［４］の不織布は、前記製造方法により製造した不織布であるため、繊維径の小さい繊維を含む不織布である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）本発明の紡糸装置の模式的部分斜視図である。（ｂ）前記（ａ）における平面Ｃでの部分切断図である。
【図２】従来の紡糸装置の断面図である。
【図３】従来のノズルの配置を表す横断面平面図である。
【図４】本発明の別の紡糸装置の部分切断図である。
【図５】本発明の更に別の紡糸装置の部分切断図である。
【図６】本発明の更に別の紡糸装置の部分切断図である。
【図７】本発明の不織布製造装置の模式的断面説明図である。
【図８】比較例２で使用したメルトブロー装置用ダイの模式的部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の紡糸装置について、紡糸装置の模式的斜視図である図１（ａ）、及び図１（ａ）におけるＣ平面での切断図である図１（ｂ）をもとに説明する。
【００１４】
図１に示す紡糸装置は、紡糸液を吐出できる液吐出部を一方の端部に有する液吐出ノズルを複数個、一直線状に配列した液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・が、ガスを吐出でき、一直線状に伸びるガス吐出部Ｅｇを一方の端部に有するガス吐出プレートＰｇの一方の外壁面に当接し、ガス吐出プレートＰｇのガス吐出部Ｅｇが液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・のいずれの液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・よりも上流側となる位置にある。なお、各液吐出ノズルはいずれも液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・を端部とする液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・を有し、ガス吐出プレートＰｇ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、液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・を延長したいずれの液仮想柱状部Ｈｖｌ１、Ｈｖｌ２、Ｈｖｌ３・・も、ガス用柱状中空部Ｈｇを延長したガス仮想柱状部Ｈｖｇとは、各液吐出ノズルの壁厚とガス吐出プレートＰｇ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。しかも液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・のいずれの吐出方向中心軸Ａｌ１、Ａｌ２、Ａｌ３・・もガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇと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Ｃで切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外形が長方形であり、各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の切断面の外形はいずれも円形であり、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・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１（ｂ）参照）。
【００１５】
そのため、図１のような紡糸装置の液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・の各液吐出ノズルに紡糸液を供給し、ガス吐出プレートＰｇにガスを供給すると、紡糸液はそれぞれ液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・を通り、各液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・から各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の軸方向Ａｌ１、Ａｌ２、Ａｌ３・・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Ａｇ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Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・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、Ａｌ３・・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、細径化しながら液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の軸方向Ａｌ１、Ａｌ２、Ａｌ３・・へそれぞれ飛翔し、繊維化する。
【００１６】
液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・の各液吐出ノズルは紡糸液を吐出できるものであれば良く、そ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、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Ｃで切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・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、吐出されたいずれの紡糸液も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、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・における各液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・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。
【００１７】
液吐出部として、外形が多角形の液吐出ノズルを含んでいる場合には、多角形の１つの角をガス吐出プレート側となるように配置して、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Ｃで切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と各液用柱状中空部Ｈｌ１１、Ｈｌ１２、Ｈｌ１３・・、Ｈｌ２１、Ｈｌ２２、Ｈｌ２３・・の切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３・・、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３・・（図６参照）を、１本だけ引くことができるように各液吐出ノズルを配置すると、各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。
【００１８】
また、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・の各液吐出ノズルの各液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・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、全部の液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・の大きさが同じであっても良いし、異なる大きさの液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・が混在していても良いが、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。
【００１９】
液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・の各液吐出ノズルの材質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。金属製であれば、一部又は全部の液吐出ノズル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１においては、円柱状の液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・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プレート側とすると、ガス及び随伴気流の剪断作用を受けやすく、安定して紡糸できる。
【００２０】
なお、図１においては、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・をガス吐出プレートＰｇの一方の外壁面のみに当接させて配置しているが、片面だけではなく、対向する外壁面に対しても液吐出ノズル群を当接させ、配置することができる（図５参照）。このように配置することによって、紡糸液の吐出量を更に多くすることができるため、更に生産性良く紡糸することができる。
【００２１】
図１におけるガス吐出プレートＰｇは１つのガス吐出部Ｅｇが一直線状に伸びているが、一直線状である必要はない。例えば、曲線、波線、円状、Ｘ字状、コの字状、渦巻状、三角形状、四角形状、或いはこれらを組み合わせて線状に伸びていても同様の効果を奏する。また、図１においては、ガス吐出部Ｅｇを１つだけ有するガス吐出プレートＰｇを図示しているが、線状に伸びている限り、２つ以上のガス吐出部に区分けされたガス吐出プレートＰｇであっても、ガス吐出プレートＰｇ２組以上であっても使用することができる。また、ガス吐出プレートＰｇは図１のようにガス用柱状中空部Ｈｇを囲む部材とすることもできるが、２枚の板状部材と、前記板状部材間にスリット（ガス用柱状中空部Ｈｇ）を形成できるスペーサーを組み合わせてガス吐出プレートＰｇとすることもできる。この場合、スペーサーの大きさを選定することでスリット幅（線状に伸びる方向に対して直角方向の長さ）を自由に変えられ、汎用性に優れるという利点がある。
【００２２】
また、スリット（ガス吐出部Ｅｇ）の線状に伸びる方向の長さは特に限定するものではないが、生産性の点から３ｃｍ以上であることが好ましく、長さ方向におけるガス吐出量が均一であるように、４ｍ以内であることが好ましい。また、スリット幅は特に限定するものではないが、少ないガス量で紡糸を行うことができるように、１０ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ以下であることが更に好ましい。また、ガス吐出プレートＰｇにおけるガス用柱状中空部Ｈｇのガス吐出方向における長さ（図１（ａ）の紙面における上下方向における長さ）は、特に限定するものではないが、安定してガスを吐出できるように、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、１ｍｍ以上であることがより好ましく、５ｍｍ以上であることが更に好ましい。なお、ガス用柱状中空部Ｈｇよりも上流側はどのような構造を有していても良い。また、図１ではガス吐出プレートＰｇのガス吐出側端部はガス吐出中心軸Ａｇに対して垂直な平面を形成しているが、傾斜をつけることも可能である。
【００２３】
なお、ガス吐出プレートＰｇ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。
【００２４】
ガス吐出プレートＰｇはガス吐出部Ｅｇが、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・のいずれの液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・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、各液吐出ノズルの周辺へ紡糸液が巻き上がるのを防止できる。そのため、各液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・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と各液吐出ノズルの液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・との距離は特に限定するものではないが、いずれも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を超えると吐出された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と各液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・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と液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・とがいずれも一致していなければ良い。
【００２５】
なお、ガス吐出部Ｅｇと各液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・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。
【００２６】
各液吐出ノズルの液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・は各紡糸液の通過経路であり、各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。
【００２７】
なお、各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・を延長した各液仮想柱状部Ｈｖｌ１、Ｈｖｌ２、Ｈｖｌ３・・は、各液吐出部Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３・・から吐出された各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。この各液仮想柱状部Ｈｖｌ１、Ｈｖｌ２、Ｈｖｌ３・・とガス仮想柱状部Ｈｖｇとの距離は各液吐出ノズルの壁厚とガス吐出プレートＰｇの壁厚の和に相当しているが、いずれの距離も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。
【００２８】
更に、各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の各吐出方向中心軸Ａｌ１、Ａｌ２、Ａｌ３・・とガス用柱状中空部Ｈｇの吐出方向中心軸Ａｇとがそれぞれ平行であるため、吐出された各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、安定して繊維を紡糸することができる。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、液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の吐出方向中心軸Ａｌ１、Ａｌ２、Ａｌ３・・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」とは仮想柱状部の外壁面に対して直角に切断した横断面における重心に対する垂線を意味する。
【００２９】
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Ｃで切断した時に、ガス用柱状中空部Ｈｇの切断面の外周と各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・の各切断面の外周との距離が最も短い直線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・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。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、各液用柱状中空部Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・から吐出された各紡糸液に対して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。
【００３０】
なお、図１には図示していないが、紡糸液がポリマーを溶媒に溶解させたものである場合には、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・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、ガス吐出プレートＰｇ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、紡糸液がポリマーを加熱溶融させたものである場合には、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・は押出し機、ヒーターにより加熱された金属製シリンジなどの供給装置に接続され、ガス吐出プレートＰｇはヒーターに接続した圧縮機、ガスボンベ、ブロアなどの供給装置に接続されている。
【００３１】
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直列的に又は並列的に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。なお、図１においては、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・を使用しているが、液吐出ノズルは２本以上である必要はなく、１本であっても良い。しかしながら、生産性を考慮すると８本以上であるのが好ましい。また、隣接する液吐出ノズル間の間隔（隣接する液吐出ノズルの吐出方向中心軸間の距離）は使用する液吐出ノズルの外形にもよるため、特に限定するものではないが、生産性を考慮すると３０ｍｍ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く、２．５ｍｍ以下であることが更に好ましい。他方で、隣接する液吐出ノズル同士が近接し過ぎると、吐出された紡糸液が接合してしまい、十分な紡糸性が得られなくなる可能性があるため、隣接する液吐出ノズルの外壁間距離は０．１ｍｍ以上であることが好ましい。なお、隣接する液吐出ノズル間の間隔は規則正しくても、不規則であっても良いが、規則正しいと繊維が均一に分散した状態で紡糸することができ、結果として地合いの優れる不織布を製造できるため好適である。
【００３２】
また、図１においては、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・をガス吐出プレートＰｇに固定した状態にあるが、前述のような関係を満たす限り、液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・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、図４にガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸に対して垂直な平面で切断した切断図を示すように、図１のような液吐出ノズル群Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３・・に替えて、プレートに対して液吐出孔Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３・・を穿孔した液吐出プレートを使用することもできる。
【００３３】
なお、図５にガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸に対して垂直な平面で切断した切断図を示すように、ガス吐出プレートＰｇの両外壁面に対して、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・と第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・を当接することもできる。また、図６にガス用柱状中空部Ｈｇの中心軸に対して垂直な平面で切断した切断図を示すように、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・の各第１液吐出部Ｅｌ１１、Ｅｌ１２、Ｅｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・の各第２液吐出部Ｅｌ２１、Ｅｌ２２、Ｅｌ２３・・は円形である必要はなく、三角形、四角形などの多角形であることもできる。このように、各液吐出部Ｅｌ１１、Ｅｌ１２、Ｅｌ１３・・、Ｅｌ２１、Ｅｌ２２、Ｅｌ２３・・は同じ形状である必要はなく、異なる形状の液吐出部を有する吐出ノズルが規則的に又は不規則に混在していても良い。更に、図５、図６の紡糸装置においては、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・の各液吐出ノズルと、第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・の各液吐出ノズルとが対向して配置しているが、対向している必要はなく、千鳥状のように規則正しく、又は不規則にずれて配置していることができる。このようにずれて配置していると、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・から紡糸された繊維と、第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・から紡糸された繊維とが完全に重複しないため、より繊維が分散した状態で紡糸しやすく、結果として、地合いのより優れる不織布を製造しやすいという特長がある。
【００３４】
本発明の不織布製造装置は前述のような紡糸装置に加えて、繊維の捕集体を備えているため、繊維を捕集して不織布を製造することができる。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。
【００３５】
図７の不織布製造装置は前述のような図５に示すような、ガス吐出プレートＰｇの両外壁面に第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・と第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・を配置した紡糸装置１に加えて、紡糸された繊維を捕集できる捕集体３、捕集体３の下流側に位置し、紡糸された繊維を吸引できるサクション装置４を備えている。なお、紡糸装置１には第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・へ紡糸液を供給できる第１紡糸液供給装置、及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・へ同じ又は異なる紡糸液を供給できる第２紡糸液供給装置が接続されているとともに、ガスをガス吐出プレートＰｇへ供給できるガス供給装置が接続されている。
【００３６】
このような不織布製造装置の場合、紡糸液は第１紡糸溶液供給装置及び第２紡糸溶液供給装置によって、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・へそれぞれ供給されると同時に、ガス供給装置によってガスがガス吐出プレートＰｇへ供給される。そのため、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・から吐出された各紡糸液は、それぞれガス吐出プレートＰｇから吐出されたガスの剪断作用によって延伸され、繊維化するとともに、これら繊維は均一に混合しながら、捕集体３へ向かって飛翔し、この飛翔した繊維は直接、捕集体３上に集積し、不織布を形成する。
【００３７】
図７の不織布製造装置においては、１つのガス吐出プレートＰｇに対して多くの液吐出ノズルを配置しているため、吐出ガス量を少なくすることができ、集積した繊維の飛散を抑制して地合いの均一な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、サクション装置４を大型化する必要がないためエネルギー的に有利である。
【００３８】
なお、繊維を集積する際に、捕集体３の下流側にはサクション装置４が配置されているため、ガス吐出プレートＰｇから吐出されたガスは速やかに排出され、ガスの作用によって不織布が乱れるということがない。
【００３９】
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。本発明においては、ガスを吐出しているため、ガスを吸引して捕集体上に繊維を集積しやすく、また集積した繊維が乱れないように、通気性の捕集体３を使用し、捕集体３の紡糸装置側とは反対面側にサクション装置４を設置するのが好ましい。なお、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。
【００４０】
図７においては、紡糸装置１の第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・からの吐出方向下側（重力の作用方向）に捕集体３を配置し、各紡糸液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、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・から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、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・からの吐出方向と捕集体３の捕集面とが交差する位置関係にあっても良い。なお、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・から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。
【００４１】
なお、捕集体３の捕集面を紡糸装置１のガス吐出部Ｅｇと対向して配置、特に直角に配置する場合、捕集体３の捕集面と紡糸装置１の第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・の各液吐出部Ｅｌ１１、Ｅｌ１２、Ｅｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・の各液吐出部Ｅｌ２１、Ｅｌ２２、Ｅｌ２３・・との距離は、紡糸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、ポリマーを溶媒に溶解させた紡糸液を用いた場合では、いずれも５０〜１０００ｍｍであるのが好ましく、紡糸液がポリマーを加熱溶融させたものである場合には、いずれも１０〜１０００ｍｍであるのが好ましい。ポリマーを溶媒に溶解させた紡糸液を用いた場合に、５０ｍｍ未満であると、紡糸液の溶媒が十分に蒸発しない状態で集積され、集積された後に繊維形状を保つことができず、不織布が得られない場合があるためであり、紡糸液がポリマーを加熱溶融させたものである場合には、１０ｍｍ未満であると、加熱ガスなどの影響を受けて、捕集体上に集積した繊維が溶けてしまったり、或いは、繊維同士が溶着する傾向があるためである。他方、紡糸液がいずれの場合であっても、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。
【００４２】
サクション装置４は特に限定するものではないが、ガス供給装置からのガス供給量、製造する不織布の厚さによって風速条件を調整できるものが好ましい。
【００４３】
なお、第１紡糸液供給装置又は第２紡糸液供給装置としては、紡糸液がポリマーを溶媒に溶解させたものである場合には、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、紡糸液がポリマーを加熱溶融させたものである場合には、例えば、押出し機、ヒーターにより加熱された金属製シリンジなどを挙げることができる。また、ガス供給装置としては、紡糸液がポリマーを溶媒に溶解させたものである場合には、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、紡糸液がポリマーを加熱溶融させたものである場合には、例えば、ヒーターに接続した圧縮機、ガスボンベ、ブロアなどを挙げることができる。
【００４４】
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更に高めることができる。また、図７の不織布製造装置においては、ガス吐出プレートＰｇの両外壁面に第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・を配置した紡糸装置１を使用しているが、ガス吐出プレートＰｇの片方の外壁面にのみ液吐出ノズル群を配置した紡糸装置を使用することもできる。
【００４５】
また、図７の不織布製造装置においては、不織布を結合させるための装置を配置していないが、不織布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。
【００４６】
更に、図７の不織布製造装置においては、ガス吐出プレートＰｇから吐出されたガスの作用のみによって繊維化しているが、ガスの作用に加えて、電界を作用させることによって、繊維化を促進することができる。例えば、紡糸装置１の第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・に電圧を印加するとともに、捕集体３をアースすることによって、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・と捕集体３との間に電界を形成すると、ガス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を、電界の作用によって引き伸ばして繊維化することができる。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できるため、繊維径の揃った不織布を製造しやすい。このように第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・に電圧を印加する場合には、従来の静電紡糸法による電圧よりも低い電圧で良いため、静電紡糸法により形成した不織布よりも嵩高な不織布とすることができる。
【００４７】
なお、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・に電圧を印加できる電源としては、例えば、直流高電圧発生装置やヴァン・デ・グラフ起電機を挙げることができる。また、印加極性は正であっても負であっても良い。なお、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・ではなく、各液吐出ノズル内に挿入したワイヤー等に印加しても良い。更には、捕集体３に対して印加し、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・をアースしても良い。或いは、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・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。また、コンベアのガス吐出部Ｅｇとの対向部よりも下流側に対向電極を配置し、対向電極をアース又は印加し、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・との間に電界を形成することもできる。
【００４８】
この第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・と捕集体３との間に生じる電位差は、紡糸液の種類、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・と捕集体３との距離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界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るためである。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。
【００４９】
なお、図７の不織布製造装置は開放系のものであるが、紡糸装置１、捕集体３、サクション装置４を紡糸容器内に収納し、閉鎖系とすることもできる。紡糸液が溶媒に溶解させたものである場合、紡糸時に溶媒が揮発するが、閉鎖系であれば、この溶媒の拡散を防止し、場合によっては再利用することができる。
【００５０】
このように紡糸容器に収納する場合、紡糸容器内のガスを排気できる排気装置を接続するのが好ましい。紡糸液が溶媒に溶解させたものである場合、紡糸を行っていると、紡糸容器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ためである。この排気装置は特に限定するものではないが、例えば、排気口に設置したファンであることができる。また、容器用ガス供給装置によって紡糸容器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ガスを排出することができるため、排気装置は必ずしも必要ではない。なお、排気装置によって排気する場合、排気量は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の総量と同じ量だけ排気するのが好ましい。供給総量と排気量とが異なると、紡糸容器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、サクション装置４に排気装置を兼用させることもできる。
【００５１】
また、紡糸容器に温湿度を調整したガスを供給できる容器用ガス供給装置を接続すると、紡糸容器内における溶媒蒸気濃度を安定させ、繊維径のバラツキの小さい繊維を紡糸できる。この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。
【００５２】
本発明の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。特には、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、繊維径の揃った細径化した繊維を含む不織布を効率的に製造することができるためである。より好ましくは流速１５０ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出し、更に好ましくは流速２００ｍ／ｓｅｃ．以上のガスを吐出する。なお、ガス流速の上限は安定して紡糸できる流速であれば良く、特に限定するものではない。
【００５３】
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、ガスの温度は紡糸液によって異なり、特に限定するものではないが、ポリマーを溶媒に溶解させた紡糸液である場合には、常温であるのが経済的に好ましく、ポリマーを加熱溶融させた紡糸液である場合には、紡糸液とガスとが接触する部分で、加熱溶融したポリマーの温度よりも１００℃低い温度から、加熱溶融したポリマーの温度よりも１００℃高い温度までの範囲の温度のガスであるのが好ましい。加熱溶融したポリマーの温度よりも低い温度のガスの場合、冷却作用により繊維の固化を促進することができ、また、加熱溶融したポリマーの温度よりも高い温度のガスの場合、ポリマーの固化を抑制し、飛翔空間２において、長い距離で紡糸液にガスの剪断力を作用させることができる。
【００５４】
なお、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・と捕集体３との間の繊維の飛翔空間２に対して、冷却ガスなどを供給して繊維を冷却することにより、繊維の固化を促進することもできる。また、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・と捕集体３との間の繊維の飛翔空間２に対して、加熱ガスを供給して繊維を加熱、保温することにより、繊維の固化を抑制することもできる。
【００５５】
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、或いは所望ポリマーを加熱溶融させたものであれば良く、特に限定するものではない。
【００５６】
例えば、前者のポリマーを溶媒に溶解させた紡糸液として、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、ポリプロピレン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、フッ素系樹脂（ポリフッ化ビニリデン、共重合ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリウレタン、パラ又はメタ系アラミド、セルロース系など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。
【００５７】
このポリマーを溶媒に溶解させた紡糸液の紡糸時の粘度は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Ｈｌ１１、Ｈｌ１２、Ｈｌ１３・・、Ｈｌ２１、Ｈｌ２２、Ｈｌ２３・・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Ｈｌ１１、Ｈｌ１２、Ｈｌ１３・・、Ｈｌ２１、Ｈｌ２２、Ｈｌ２３・・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。
【００５８】
他方、ポリマーを加熱溶融させた紡糸液を構成できるポリマーとして、例えば、ポリオレフィン系（ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンーポリエチレン共重合体、ポリメチルペンテンなど）、ポリエステル系（脂肪族ポリエステル系、芳香族ポリエステル系）、アクリル系（ポリアクリロニトリル、共重合ポリアクリロニトリル）、セルロース系、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリ乳酸、ポリアミド系（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン６１０）、ポリアセタール、アラミド系、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、或はフッ素系樹脂（ポリフッ化ビニリデン、共重合ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトンなどを１種類または２種類以上を混合して使用することができる。
【００５９】
このポリマーを加熱溶融させた紡糸液の紡糸時の温度範囲は、ポリマーの融点から融点より２００℃高い温度までの範囲であるのが好ましく、融点より２０℃高い温度から融点より１００℃高い温度までの範囲であるのがより好ましい。温度依存性を示すポリマーの場合、融点より２００℃高い温度よりも高い温度では、ポリマーの熱分解が発生して紡糸が困難となるためである。また、紡糸時のポリマーにかかる剪断速度は、１〜１００００ｓ−１であるのが好ましく、剪断速度５０〜５０００ｓ−１であるのがより好ましい。圧力依存性を示すポリマーの場合、剪断速度が１ｓ−１未満であると、吐出が安定せず、１００００ｓ−１を超えると、高い吐出圧力が必要となり吐出が困難となる傾向があるためである。なお、上記の温度範囲および剪断速度範囲において、ポリマーの紡糸時の粘度が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ためである。したがって、溶融時に粘度が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Ｈｌ１１、Ｈｌ１２、Ｈｌ１３・・、Ｈｌ２１、Ｈｌ２２、Ｈｌ２３・・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、溶融時に粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満であっても、紡糸液自体又は液用柱状中空部Ｈｌ１１、Ｈｌ１２、Ｈｌ１３・・、Ｈｌ２１、Ｈｌ２２、Ｈｌ２３・・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。
【００６０】
なお、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・の各液吐出部Ｅｌ１１、Ｅｌ１２、Ｅｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・の各液吐出部Ｅｌ２１、Ｅｌ２２、Ｅｌ２３・・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、いずれも０．１〜１００ｃｍ３／時間であるのが好ましい。なお、液吐出ノズル毎に吐出量は同じであっても異なっていても良い。同じであれば、繊維径のより揃った繊維を紡糸することができる。
【００６１】
また、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・の各液吐出部Ｅｌ１１、Ｅｌ１２、Ｅｌ１３・・及び第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・の各液吐出部Ｅｌ２１、Ｅｌ２２、Ｅｌ２３・・から２種以上の吐出条件で紡糸液を吐出して繊維化し、異なる種類の繊維が混在する不織布を製造することもできる。例えば、図７のような紡糸装置１における、第１液吐出ノズル群Ｎｌ１１、Ｎｌ１２、Ｎｌ１３・・と第２液吐出ノズル群Ｎｌ２１、Ｎｌ２２、Ｎｌ２３・・とからの吐出条件を異なるようにすると、吐出された紡糸液に作用するガスは同じであるため、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混在する不織布を製造することができる。
【００６２】
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、紡糸液の調製方法が異なる（例えば、溶媒に溶解させた紡糸液と加熱溶融させた紡糸液）、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。
【００６３】
本発明においては、前述のような紡糸装置１を用いて繊維を紡糸し、集積して不織布を製造する以外に、紡糸され、飛翔する繊維に対して、粉体、繊維、及び／又は繊維集合体を供給し、これらを混合することによって、不織布に機能を付与することもできる。
【００６４】
例えば、粉体として、活性炭（例えば、水蒸気賦活炭、アルカリ処理活性炭、酸処理活性炭など）、無機粒子（例えば、二酸化マンガン、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化亜鉛、チタン含有酸化物、ゼオライト、触媒担持セラミックス、シリカなど）、イオン交換樹脂、植物の種子などを挙げることができる。
【００６５】
繊維として、レーヨン、ポリノジック、キュプラなどの再生繊維、アセテート繊維などの半合成繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリウレタン繊維などの合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、綿、麻などの植物繊維、羊毛、絹などの動物繊維などを挙げることができる。
【００６６】
繊維集合体として、前記同種又は異種繊維の集合体を挙げることができる。なお、繊維集合体の集合状態は特に限定するものではなく、例えば、繊維同士が絡んだ状態、繊維同士が接着した状態、繊維同士が融着した状態、繊維同士を撚って糸となった状態、などを挙げることができる。
【００６７】
本発明の不織布は上述の方法により製造された不織布である。したがって、繊維径が小さく、安定して生産性良く製造できるものである。なお、不織布を構成する平均繊維径は特に限定するものではないが、５０〜５０００ｎｍであることができる。平均繊維径は２００本の繊維径の算術平均値であり、この繊維径は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により得た不織布表面の写真画像をもとに、そのスケールから算出して得られる値をいう。
【００６８】
本発明の不織布の目付は０．１〜１００ｇ／ｍ２であることができ、厚さは１〜１０００μｍであることができる。目付は１０ｃｍ角の不織布試料の重量から１ｍ２の重量に換算した値であり、厚さは圧縮弾性式厚み計により計測した値であり、具体的には５ｃｍ２の荷重領域に３ｍｍ／ｓの速度で１００ｇｆの荷重をかけたときの値をいう。
【実施例】
【００６９】
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。
【００７０】
《実施例１》
（紡糸液の調製）
ポリアクリロニトリル（アルドリッチ製）を、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに濃度１０ｍａｓｓ％となるように溶解させた紡糸液（粘度（温度２５℃）：９７０ｍＰａ・ｓ）を用意した。
【００７１】
（不織布製造装置の準備）
図１のような次の構成からなる製造装置を用意した。
（１） 紡糸液供給装置：シリンジ
（２） ガス供給装置：圧縮機
（３） 液吐出ノズル群Ｎｌ１〜Ｎｌ１９：金属製
（３）−１ 液吐出部Ｅｌ１〜Ｅｌ１９：０．３ｍｍ径（断面積：０．０７ｍｍ２）の円形
（３）−２ 液用柱状中空部Ｈｌ１〜Ｈｌ１９：０．３ｍｍ径の円柱状
（３）−３ ノズル外径：いずれも０．５５ｍｍ
（３）−４ ノズル本数：１９本
（４） ガス吐出プレートＰｇ：金属製
（４）−１ ガス吐出部Ｅｇ：幅０．５ｍｍ、長さ５０ｍｍの長方形状
（４）−２ ガス用柱状中空部Ｈｇ：たて０．５ｍｍ、よこ５０ｍｍ、高さ２０ｍｍの直方体状
（４）−３ ガス吐出プレートＰｇを構成するプレート部材の厚さ：１ｍｍ
（４）−４ ガス吐出プレートＰｇの数：１組
（４）−５ 位置：全ての液吐出部Ｅｌ１〜Ｅｌ１９がガス吐出部Ｅｇよりも２．５ｍｍ下流側に位置し、ガス吐出プレートＰｇの片側の外壁面と液吐出ノズルの外壁面がいずれも当接し、隣接する液吐出ノズルの間隔（吐出方向中心軸間距離）が２．５ｍｍになるように等ピッチで配置
（５） 液仮想柱状部Ｈｖｌ１〜Ｈｖｌ１９とガス仮想柱状部Ｈｖｇの距離：いずれも１．１２５ｍｍ
（６） 液吐出方向中心軸Ａｌ１〜Ａｌ１９とガス吐出方向中心軸Ａｇ：いずれも平行
（７） 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Ｈｌ１〜Ｈｌ１９の切断面の外周との距離が最も短い直線の本数：各々１本
（８） 捕集体：ネット（３０メッシュ）、ガスの吐出方向中心軸Ａｇと捕集面とが直角であるように配置
（８）−１ 液吐出部Ｅｌ１〜Ｅｌ１９と捕集面との距離：３００ｍｍ
（９） サクション装置：サクションボックス（サクション口：８０ｍｍ×３５０ｍｍ）
（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）
【００７２】
（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、目付５ｇ／ｍ２、厚さ５０μｍの不織布を製造した。この不織布構成繊維の平均繊維径は３００ｎｍであり、このような細い繊維からなる不織布を、液滴を生じることなく、安定して生産性良く製造することができた。
（イ）液吐出ノズルＮｌ１〜Ｎｌ１９からの各吐出量：３ｃｍ３／時間／１本
（ロ）空気吐出流速：２５０ｍ／ｓｅｃ．
（ハ）ネットの移動速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ．
（ニ）繊維吸引条件：３０ｃｍ／ｓｅｃ．
（ホ）気体供給条件：２５℃、２７％ＲＨ、１ｍ３／ｍｉｎ．
【００７３】
《比較例１》
（紡糸液の調製）
実施例１と同じ紡糸液を用意した。
【００７４】
（不織布製造装置の準備）
図３のような液吐出ノズルＮｌとガス吐出ノズルＮｇの配置を有する、次の構成からなる紡糸装置を１台用意した。
（１） 紡糸液供給装置：シリンジ
（２） 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Ｅｌ：０．３ｍｍ径（断面積：０．０７ｍｍ２）の円形
（３）−２ 液用柱状中空部：０．３ｍｍ径の円柱状
（３）−３ ノズル外径：０．５５ｍｍ
（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Ｅｇ：０．８ｍｍ径（断面積：０．２７ｍｍ２）の円形
（４）−２ ガス用柱状中空部：０．８ｍｍ径の円柱状
（４）−３ ノズル外径：１．０ｍｍ
（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５ｍｍ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０．５５ｍｍ、外径０．８ｍｍ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：０．１２５ｍｍ
（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）、ガスの吐出方向中心軸と捕集面とが直角であるように配置
（８）−１ 液吐出部Ｅｌとの距離：３００ｍｍ
（９） サクション装置：サクションボックス（サクション口：８０ｍｍ×３５０ｍｍ）
（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）
【００７５】
（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。
（イ）液吐出ノズルＮｌ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．
【００７６】
《実施例２》
樹脂として、ポリプロピレン樹脂［（ＭＩ＝１５００）、温度２００℃における剪断速度３１４５ｓ−１、粘度５０００ｍＰａ・ｓ］を用意した。
【００７７】
また、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切断図が、図４に示すような、ガス用柱状中空部（Ｈｇ）を有するガス吐出プレート（Ｐｇ）と液用柱状中空部（Ｈｌ１〜Ｈｌ６７）を穿孔した液吐出プレートからなる紡糸装置を用意した。具体的には次の通り。
（１）樹脂供給装置：押し出し機
（２）加熱ガス供給装置：圧縮機（圧縮エアをヒーターで加熱）
（３）液吐出プレート：金属製、壁厚１ｍｍ、１組
（４）樹脂液吐出部（Ｅｌ１〜Ｅｌ６７）：直径０．１５ｍｍの円形の吐出部（Ｅｌ１〜
Ｅｌ６７）が（吐出方向中心軸間距離）５ｍｍ間隔で６７箇所、直線状に一列に配列
（５）液用柱状中空部Ｈｌ１〜Ｈｌ６７：それぞれ０．１５ｍｍ径の円柱状
（６）ガス吐出プレート：金属製、壁厚１０ｍｍ
（７）ガス吐出部（Ｅｇ）：幅０．６ｍｍ、長さ４２０ｍｍの長方形状
（８）ガス用柱状中空部Ｈｇ：たて０．６ｍｍ、よこ４２０ｍｍ、高さ５ｍｍの直方体状
（９）位置：ガス吐出部（Ｅｇ）が全ての液吐出部（Ｅｌ１〜Ｅｌ６７）よりも５ｍｍ上流となるように、液吐出プレートとガス吐出プレートとを当接させて配置
（１０）液仮想柱状部Ｈｖｌ１〜Ｈｖｌ６７とガス仮想柱状部Ｈｖｇとの距離：
いずれも０．３ｍｍ
（１１）液吐出方向中心軸Ａｌ１〜Ａｌ６７とガス吐出方向中心軸Ａｇ：いずれも平行
（１２）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、ガス用柱状中空部の切断面の外周と液用柱状中空部Ｈｌ１〜Ｈｌ６７の切断面の外周との距離が最も短い直線の本数：いずれも１本
（１３）捕集体：サクションシリンダ（パンチメタル板）、液吐出方向中心軸と捕集面とが直角であるように配置、樹脂液吐出部(Ｅｌ１〜Ｅｌ６７）と捕集面との距離は２００ｍｍ
（１４）繊維吸引装置：サクションシリンダ
【００７８】
次いで、ポリプロピレン樹脂を温度２００℃で溶融させた後、次の条件で樹脂液吐出部（Ｅｌ１〜Ｅｌ６７）から重力の作用方向へ吐出するとともに、ガス吐出部（Ｅｇ）から加熱空気を吐出し、繊維化するとともに、サクションシリンダで吸引し、繊維を捕集体方向へ飛翔させ、捕集体上に集積させて、目付４ｇ／ｍ２、厚さ１００μｍの不織布（平均繊維径：６００ｎｍ、ＣＶ値：０．６）を製造した。この不織布構成繊維は細く、繊維径のバラツキが小さいものであった。
（イ）樹脂吐出量：２ｇ／時間／１穴（ホール）
（ロ）ガス吐出プレート及び液吐出プレートの温度：２００℃
（ハ）吐出エア：温度２６０℃、流量６Ｎｍ３／ｍｉｎ．、流速３９７ｍ／ｓｅｃ．
（ニ）サクションシリンダ：回転速度４ｍ／ｍｉｎ．、吸引量１３０ｍ３／ｍｉｎ．、風速２８ｍ／ｓｅｃ．
【００７９】
《実施例３》
樹脂吐出量を１０ｇ／時間／１穴としたこと以外は実施例２と同じ条件で不織布を製造した。製造した不織布は、目付け５ｇ／ｍ２、厚さ１５０μｍ、平均繊維径１１００ｎｍ、ＣＶ値０．３であった。この不織布は繊維が太いものの、繊維径のバラツキが非常に小さいものであった。
【００８０】
《比較例２》
樹脂として、ポリプロピレン樹脂［（ＭＩ＝１５００）、温度２００℃における剪断速度３１４５ｓ−１、粘度５０００ｍＰａ・ｓ］を用意した。
【００８１】
また、樹脂液吐出部の列に対して直交する方向における模式的断面が、図８に示すような、メルトブロー装置用ダイを用意した。具体的には次の通り。
（１）樹脂供給装置：押し出し機
（２）加熱ガス供給装置：圧縮機（圧縮エアをヒーターで加熱）
（３）メルトブロー装置用ダイ：金属製
（４）樹脂液吐出部（Ｅｌ１〜Ｅｌ３１）：直径０．２ｍｍの円形の吐出部（Ｅｌ１〜Ｅｌ３１）が直線状に一列に配列
（５）ガス吐出部（Ｅｇ）：幅０．５ｍｍ、長さ３００ｍｍ
（６）捕集体：サクションシリンダ（パンチメタル板）、樹脂液の吐出方向中心軸と捕集面とが直角であるように配置、樹脂液吐出部と捕集面との距離は３００ｍｍ
（７）繊維吸引装置：サクションシリンダ
【００８２】
次いで、ポリプロピレン樹脂を温度２００℃で溶融させた後、次の条件で樹脂液吐出部（Ｅｌ１〜Ｅｌ３１）から重力の作用方向へ吐出するとともに、ガス吐出部（Ｅｇ）から加熱空気を吐出し、吐出した樹脂液に噴き付けて繊維化するとともに、サクションシリンダで吸引し、繊維を捕集体方向へ飛翔させ、捕集体上に集積させて、目付１０ｇ／ｍ２、厚さ１００μｍの不織布（平均繊維径：２０００ｎｍ、ＣＶ値：０．９）を製造した。この不織布構成繊維は太く、繊維径のバラツキが大きく、しかもショットやビーズが多いものであった。
（イ）樹脂吐出量：０．５ｇ／時間／１穴
（ロ）ダイの温度：２００℃
（ハ）吐出エア：温度２８０℃、流量２．５Ｎｍ３／ｍｉｎ．、流速２７８ｍ／ｓｅｃ．
（ニ）サクションシリンダ：回転速度４ｍ／ｍｉｎ．、吸引量５０ｍ３／ｍｉｎ．、風速２０ｍ／ｓｅｃ．
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の不織布はエアフィルタ、液体フィルタ、血液フィルタなどのフィルタ用濾過材、バッテリーセパレータ、キャパシタ用セパレータなどの電気化学素子用セパレータ、電極材料、膜支持体、半導体基板、フレキシブルディスプレイ用基板、断熱材、防音材、細胞培養担体、創傷材料、ドラッグデリバリーシステム材料、センサーチップ、スマートファブリックなどの用途に好適に使用できる。
【符号の説明】
【００８４】
Ｎｌ 液吐出ノズル
Ｎｌ１、Ｎｌ２、Ｎｌ３ 液吐出ノズル群
Ｐｇ ガス吐出プレート
Ｅｌ、Ｅｌ１、Ｅｌ２、Ｅｌ３ 液吐出部
Ｅｇ ガス吐出部
Ｈｌ１、Ｈｌ２、Ｈｌ３ 液用柱状中空部
Ｈｇ ガス用柱状中空部
Ｈｖｌ１、Ｈｖｌ２、Ｈｖｌ３ 液仮想柱状部
Ｈｖｇ ガス仮想柱状部
Ａｌ１、Ａｌ２、Ａｌ３ 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、Ｌ２、Ｌ３ 外周間の距離が最も短い直線
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
１ 紡糸装置
２ 飛翔空間
３ 捕集体
４ サクション装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、線状に伸びる、ガスを吐出できるガス吐出部１箇所以上とを有する、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。
【請求項２】
請求項１に記載の紡糸装置に加えて、繊維の捕集体を備えている不織布製造装置。
【請求項３】
請求項２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４】
請求項３に記載の製造方法により製造した不織布。
【請求項１】
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、線状に伸びる、ガスを吐出できるガス吐出部１箇所以上とを有する、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。
【請求項２】
請求項１に記載の紡糸装置に加えて、繊維の捕集体を備えている不織布製造装置。
【請求項３】
請求項２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４】
請求項３に記載の製造方法により製造した不織布。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１３２６５４（Ｐ２０１１−１３２６５４Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６４１０９（Ｐ２０１０−２６４１０９）
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【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７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【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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