JP5887550B2 - 繊維堆積方法、繊維堆積装置 - Google Patents

Description

本願発明は、静電延伸現象によりサブミクロンオーダーやナノオーダーの細さである繊維（ナノファイバ−）を製造する繊維堆積装置、繊維堆積方法に関する。

樹脂などから成り、サブミクロンスケールやナノスケールの直径を有する糸状（繊維状）物質を製造する方法として、静電延伸現象（エレクトロスピニング）を用いた方法が知られている。

この静電延伸現象とは、溶媒中に樹脂などの溶質を分散または溶解させた原料液を空間中にノズルなどにより流出（噴射）させるとともに、原料液に電荷を付与して帯電させ、空間を飛行中の原料液を電気的に延伸させることにより、細径の繊維を得る方法である。

より具体的に静電延伸現象を説明すると次のようになる。すなわち、帯電され空間中に流出された原料液は、空間を飛行中に徐々に溶媒が蒸発していく。これにより、飛行中の原料液の体積は、徐々に減少していくが、原料液に付与された電荷は、原料液に留まる。この結果として、空間を飛行中の原料液は、電荷密度が徐々に上昇することとなる。そして、溶媒は、継続して蒸発し続けるため、原料液の電荷密度がさらに高まり、原料液の中に発生する反発方向のクーロン力が原料液の表面張力より勝った時点で原料液が爆発的に線状に延伸される現象が生じる。これが静電延伸現象である。この静電延伸現象が、空間において次々と幾何級数的に発生することで、直径がサブミクロンオーダーやナノオーダーの樹脂から成る繊維が製造される。

以上のような静電延伸現象を用いて製造される繊維を長尺のシート状の基材に堆積させる場合、一列に並べられたノズルから原料液を流出させて繊維を製造し基材に繊維を堆積させる繊維堆積装置が用いられることがある。この繊維堆積装置によれば、基材上に堆積した繊維を前記ノズルの並び方向と直交する方向に徐々に搬送することで、長尺の基材に繊維を堆積させることができる。

この場合、製造され製品の品質の一つとして、基材上に堆積した繊維の均一性が挙げられる。例えば特許文献１には、繊維が堆積する領域に抵抗値のばらつきを抑える絶縁層を設けることにより、均一に繊維を堆積させる繊維堆積装置が記載されている。

特開２０１１−１４０７４０号公報

一方、非常に薄い基材や脆弱な基材に繊維を堆積させたい場合がある。この場合、構造的に強度が高く、破れたりしわが寄ったりしにくい長尺帯状の補強材に基材を貼り合わせ、貼り合わせた状態のシート（以下「合体シート」と記す場合がある）の基材側の面に繊維を堆積させることにより、脆弱なシート上にも連続的に繊維を堆積させることが可能となる。

ところが、本願発明者が実験と研究とを重ねた結果、合体シート上に繊維を堆積させた場合、繊維の堆積状体に予期せぬムラが発生することを見出した。そしてさらに、実験と研究を進めることにより、補強材と基材との貼り付け状体のムラ、例えば、補強材と基材との密着度の部分的な相違により合体シートの表面に電位が異なる部分が発生し、繊維の堆積状体のムラが発生することを見出した。

本願発明は上記知見に基づきなされたものであり、合体シート上にムラ無く繊維を堆積させることのできる繊維堆積方法、繊維堆積装置の提供を目的としている。

上記目的を達成するために、本願発明にかかる繊維堆積方法は、原料液を空間中で電気的に延伸させて繊維を製造し、長尺帯状の第一シートに当該繊維を堆積させる繊維堆積方法であって、前記原料液から前記繊維が製造される繊維製造空間中に流出体から前記原料液を流出させる流出工程と、前記流出体と所定の間隔を隔てて配置される帯電電極と前記流出体との間に電圧を印加して前記原料液を帯電させる帯電工程と、前記第一シートと、前記第一シートに重ね合わされて前記第一シートと共に移動する長尺帯状の第二シートとを重ね合わせる重ね合わせ工程と、重ね合わされた前記第一シートと前記第二シートとからなる合体シートの一方側に配置される発生体と他方側に配置される発生電極との間に電圧を印加し、前記合体シートにイオン風を吹き付ける吹き付け工程と、前記合体シートを前記繊維製造空間に供給するシート供給工程とを含むことを特徴としている。

イオン風を合体シートに吹き付けることにより、第一シートと第二シートとが密着し、繊維製造空間に供給される際の合体シート表面の電位に部分的なムラが発生することを抑止できる。従って、静電延伸現象により発生し、帯電状体の繊維を合体シートの第一シート側に均一に堆積させることが可能となる。

また、上記目的を達成するために、本願発明にかかる繊維堆積装置は、原料液を空間中で電気的に延伸させて繊維を製造し、長尺帯状の第一シートに当該繊維を堆積させる繊維堆積装置であって、前記原料液から前記繊維が製造される繊維製造空間中に前記原料液を流出させる流出体と、前記流出体と所定の間隔を隔てて配置される帯電電極と、前記流出体と前記帯電電極との間に電圧を印加して前記原料液を帯電させる帯電電源と、前記第一シートと、前記第一シートに重ね合わされて前記第一シートと共に移動する長尺帯状の第二シートとからなる合体シートを前記繊維製造空間に供給するシート供給手段と、前記合体シートの一方側に配置され、前記合体シートに吹き付けるイオン風を発生させる発生体と、前記合体シートの他方側に配置され、前記発生体に電荷を集中させる発生電極と、前記発生体と前記発生電極との間に電圧を印加する発生電源とを備えることを特徴とする。

これにより、イオン風を合体シートに吹き付けることができ、第一シートと第二シートとを密着させることができる。従って、繊維製造空間に供給される際の合体シート表面の電位に部分的なムラが発生することを抑止でき、静電延伸現象により発生し、帯電状体の繊維を合体シートの第一シート側に均一に堆積させることが可能となる。

また、前記発生体は、電荷が集中する第一特異部と電荷が集中する第二特異部とを備え、前記第一特異部は、前記合体シートの供給方向において前記第二特異部よりも上流側、かつ、前記供給方向と垂直な前記合体シートの幅方向において前記第二特異部と離れた位置に配置されるものでもよい。

これによれば、合体シートの幅方向においてイオン風を吹き付ける時間を異ならせることができ、第一シートと第二シートとの間に存在する空気（空間）を合体シートの幅方向に順に押し出すことができる。従って、第一シートと第二シートとの間に空気溜まり（空間）が発生しにくくなり、第一シートと第二シートとの密着ムラを抑制することが可能となる。

また、前記帯電電極と前記発生電極とは異なる電位としてもよい。

これによれば、イオン風が吹き付けられた合体シートの帯電状態を帯電電極の電位により抑制、または、キャンセルすることができ、繊維の堆積状体の均一性を確保することが可能となる。

本願発明によれば、第一シートと第二シートとをムラ無く密着させた状態で静電延伸現象により発生した繊維を均一に堆積させることが可能となる。

図１は、繊維堆積装置を示す斜視図である。 図２は、流出体をＸＺ平面で切断して示す斜視図である。 図３は、発生体の特異部の配列状体の別例を示す平面図である。 図４は、繊維堆積装置の側方から示す側面図である。

次に、本願発明に係る繊維堆積方法、および、繊維堆積装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係る繊維堆積方法、および、繊維堆積装置の一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。

図１は、繊維堆積装置を示す斜視図である。

同図に示すように、繊維堆積装置１００は、原料液３００を空間中で電気的に延伸させて繊維３０１を製造し、長尺帯状の第一シート２００に繊維３０１を堆積させる装置であって、流出体１１５と、帯電電極１２１と、帯電電源１２２と、第一シート２００と第二シート２０１とが重ね合わされた合体シート２０２を供給するシート供給手段１４０と、発生体１０４と、発生電極１４１と、発生電源１４２とを備えている。

図２は、流出体をＸＺ平面で切断して示す斜視図である。

流出体１１５は、原料液３００を流出させる流出孔１１８を複数個一列に並んで有する部材である。流出孔１１８は、上下方向（図中Ｚ軸方向）に延びて配置され、所定の間隔でＹ軸方向に並ぶように配置され、相互に平行となるように配置されている。

本実施の形態の場合、流出体１１５は、原料液３００を一時的に貯留し各流出孔１１８に均等に原料液を供給する貯留槽１１３を備えている。

また、流出体１１５は、流出する原料液３００に電荷を供給する電極としても機能しており、原料液３００と接触する部分の少なくとも一部は導電性を備えた部材で形成される。本実施の形態の場合、流出体１１５全体が金属で形成されており、流出体１１５の先端部１１６の全体が均等に帯電することができるものとなっている。なお、流出体１１５を構成する金属の種類は、導電性を備えていれば特に限定されるものではなく、例えば黄銅やステンレス鋼、アルミニウムやその合金など任意の材料を選定しうる。

なお、流出孔１１８が並べられる間隔は、全てを等間隔としてもよく、また、流出体１１５の端部における間隔が、流出体１１５の中央部における間隔よりも広く（狭く）なるように流出孔１１８を配置してもかまわない。流出孔１１８は、同一直線上に配置されるばかりでなく、ジグザグ（千鳥）に配置されてもよく、サインカーブなどの波を描くように配置されてもよい。

先端部１１６は、流出孔１１８の開口部が配置される流出体１１５の部分であり、所定の間隔で配置される開口部の間を滑らかな面で接続する部分である。本実施の形態の場合、先端部１１６は、細長い矩形の平面を表面に備えている。

貯留槽１１３は、図２に示すように、流出体１１５の内部に形成され、原料液供給手段１０７（図１参照）から供給される原料液３００を流出体１１５の内方で一時的に貯留するタンクである。また、貯留槽１１３は、複数の流出孔１１８に接続され、複数の流出孔１１８に同時に原料液３００を供給するものとなっている。本実施の形態の場合、流出体１１５に一つ設けられており、流出体１１５のＹ軸方向の一端部から他端部にわたって延びて設けられ、全ての流出孔１１８と連通状態で接続されている。

なお、流出体１１５の形状、態様は特に限定されるものでは無く、円管や矩形の管の周壁に流出孔１１８を設けたものでもかまわない。また、複数のノズルを列状やマトリクス状に並べたものを流出体としてもかまわない。

原料液供給手段１０７は、図１に示すように、流出体１１５に原料液３００を供給する装置であり、原料液３００を大量に貯留する容器１７１と、原料液３００を所定の圧力で搬送するポンプ（図示せず）と、原料液３００を案内する案内管１１４とを備えている。

帯電電極１２１は、流出体１１５と所定の間隔を隔てて配置され、自身が流出体１１５に対し高い電圧もしくは低い電圧となることで、流出体１１５に電荷を誘導するための部材である。本実施の形態の場合、図１に示すように、帯電電極１２１は、繊維製造空間中で製造された繊維３０１を電気的に誘引する誘引手段としても機能している。本実施の形態の場合、帯電電極１２１は、合体シート２０２の移動に伴い移動する導電性を備えた無端ベルト１２５と、無端ベルト１２５の軌道を維持する複数個のローラー１２６とで構成されている。

なお、帯電電極１２１は、ローラーコンベアのように複数の導電性のローラーを並べたものでも良く、また、板状の部材など任意のものを採用しうる。

帯電電源１２２は、流出体１１５に高電圧（帯電電極１２１に対し）を印加することのできる電源である。本実施の形態の場合、帯電電源１２２は、直流電源であり、接地電位、または、帯電電極１２１に対し、５ＫＶ以上、１００ＫＶ以下の範囲の値から選定される電位を印加することができるものとなっている。

本実施の形態の場合、繊維堆積装置１００は、補助電源１２３を備えている。補助電源１２３は、帯電電源１２２と直列に接続され、帯電電極１２１に接地電位とは異なる電位を付与し、かつ、帯電電源１２２と協働して流出体１１５と帯電電極１２１との間に高電圧を印加する電源である。例えば、接地電位に対して＋７５ｋＶの電位を帯電電源１２２により流出体１１５に与え、接地電位に対して−１５ｋＶの電位を補助電源１２３により帯電電極１２１に与えることで、流出体１１５に正の電荷が誘導され、原料液３００に正の電荷を付与することができる。

このように、設置電位を流出体１１５と帯電電極１２１との間になるように電位を印加することで、繊維堆積装置１００を覆う筐体（図示せず）を接地電位にした際に、帯電電極１２１が筐体よりも低い（または高い）電位となって、繊維製造空間中で発生する繊維３０１を効率よく誘引することが可能となる。また、発生電極１４１と異なる電位を帯電電極１２１に印加することも可能となる。

なお、補助電源１２３を備えることなく、帯電電極１２１を接地電位にしてもかまわない。

発生体１０４は、合体シート２０２の一方側に配置され、合体シート２０２に吹き付けるイオン風Ａを発生させる部材である。

ここで、イオン風とは、次のような現象で発生するものであると考えられている。すなわち、高電圧が印加された導電体の一部分に電荷が集中すると、該部分の周辺に存在する空気が帯電（イオン化）する。そして、帯電（イオン化）した空気が導電体の電荷に反発して空間中に飛び出すことで、イオンを含んだ（帯電した）空気の流れであるイオン風が発生する。特にイオン風は、例えば突起部の先端や角の先端部分など形状の特異な部分で発生し易いという知見を得ている。

本実施の形態の場合、発生体１０４は、電荷が集中する形状的に特異な部分を複数箇所合体シート２０２の幅方向に並べて備えている。より具体的には、発生体１０４は、発生電極１４１に向かって先が尖った特異部１０９（第一特異部１９１〜第七特異部１９７）を合体シート２０２の幅方向に並べて備えている。また、第一特異部１９１は、合体シート２０２の供給方向（Ｘ軸方向）において第二特異部１９２よりも上流側、かつ、供給方向と垂直な合体シート２０２の幅方向（Ｙ軸方向）において第二特異部１９２と離れた位置に配置されている。さらに、第二特異部１９２と第三特異部１９３との関係、第三特異部１９３と第四特異部１９４との位置関係も同様である。また、第一特異部１９１、第五特異部１９５、第六特異部１９６、第七特異部１９７の位置関係も同様であり、全体として第一特異部１９１と、が最も上流で、特異部１０９がＶ字を描くように配置されている。

このように、特異部１０９を配置することで、第一特異部１９１に対応する合体シート２０２の部分にイオン風Ａが吹き付けられ、当該部分の第一シート２００と第二シート２０１とが密着する。次に、第二特異部１９２、および、第五特異部１９５に対応する部分の第一シート２００と第二シート２０１とが密着する。これにより、合体シート２０２の中央部の第一シート２００と第二シート２０１との間に含まれる空気（空間）は、合体シート２０２の幅方向の外側に向かって押し出される。当該部分的な密着を幅方向の外側に向かって順に進めることにより、第一シート２００と第二シート２０１との間に空気（空間）が無く、また、しわになることなく第一シート２００と第二シート２０１とを合体シート２０２の幅方向全体にわたって均一に密着させることができる。

なお、特異部１０９は、図３に示すように、合体シート２０２の幅方向の一方から他方に向けて斜めに並ぶように配置しても良い。

発生電極１４１は、合体シート２０２の他方側に配置され、発生体１０４に電荷を集中させるものである。発生電極１４１は、発生体１０４と所定の間隔を隔てて合体シート２０２に対し発生体１０４の反対側に配置され、自身が発生体１０４に対し高い電圧もしくは低い電圧となることで、発生体１０４（特に形状的に特異な特異部１０９）に電荷を誘導するため部材である。本実施の形態の場合、発生電極１４１は、帯電電極１２１と同様の構造が採用されており、合体シート２０２の移動に伴い移動する導電性を備えた無端ベルト１４５と、無端ベルト１４５の軌道を維持する複数個のローラー１４６とで構成されている。また、発生電極１４１は、接地され接地電位となっている。

なお、発生電極１４１は、ローラーコンベアのように複数の導電性のローラーを並べたものでも良く、また、板状の部材など任意のものを採用しうる。

発生電源１４２は、発生体１０４と発生電極１４１との間に電圧を印加し、イオン風を発生させるための電源である。本実施の形態の場合、帯電電源１２２が発生電源１４２の機能も担っている。つまり、流出体１１５と発生体１０４とは、ブスバーなどの導電部材１４９（図１参照）で接続されており、帯電電源１２２（発生電源１４２）によって流出体１１５と発生体１０４とは同電位が印加されるものとなっている。

なお、本実施の形態の場合、流出体１１５と帯電電極１２１との間隔よりも発生体１０４と発生電極１４１との間隔の方が短いものとなっている。このような態様を採用することにより、イオン風Ａが繊維３０１の発生や堆積に与える影響を抑制している。また、個別に電位を制御することができない発生体１０４に対し、発生電極１４１との距離を調整することでイオン風Ａの発生を制御している。

図４は、繊維堆積装置の側方から示す側面図である。

第一シート２００は、静電延伸現象により製造される繊維３０１を堆積させて付着させる部材である。本実施の形態の場合、第一シート２００は、第一ロール１２７に巻き付けられた状態で供給されている。

第一シート２００の材種は特に限定されるものでは無いが、樹脂製の不織布や織布、フィルムを例示することができる。例えば、紙（セルロースの不織布）や、ポリアミド系の樹脂やポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデンからなる第一シート２００などを例示できる。また、第一シート２００の形状も特に限定されるわけではないが、イオン風Ａにより第二シート２０１と密着させる関係上、厚みは１００μｍ未満、好ましくは数十μｍ以下が適していると考えられる。

なお、図中では第一シート２００と第二シート２０１を厚く、かつ、同じ厚みに記載しているが、実際には第一シート２００の厚みは、第二シート２０１の十分の一程度である。

第二シート２０１は、第一シート２００に重ね合わされて第一シート２００と共に移動する長尺帯状の部材である。本実施の形態の場合、第二シート２０１は、第一シート２００に重ね合わされて第一シートを構造的に補強する補強材として機能している。本実施の形態の場合、第二シート２０１は、第二ロール１２８に巻き付けられた状態で供給されている。

第二シート２０１の材種は特に限定されるものでは無いが、樹脂製の不織布や織布、フィルムを例示することができる。例えば、紙（セルロースの不織布）や、ポリアミド系の樹脂やポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ＰＥＴ樹脂、ＡＢＳ樹脂からなる第二シート２０１を例示できる。

また、第二シート２０１の形状も特に限定されるわけではないが、第一シート２００を構造的に補強する目的の場合、厚みは、第一シート２００の十倍程度、具体的には１００μｍ以上が適していると考えられる。

シート供給手段１４０は、第一シート２００と第二シート２０１とが重なった合体シート２０２を回収ロール１０３で巻き取りながら第一ロール１２７から第一シート２００を連続的に引き出すと共に第二ロール１２８から第二シート２０１を連続的に引き出し、繊維製造空間中に合体シート２０２を連続的に供給するものとなっている。

次に、原料液３００を空間中で電気的に延伸させて繊維３０１を製造し、長尺帯状の第一シート２００に繊維３０１を堆積させる繊維堆積方法を説明する。

まず、原料液３００を流出体１１５の貯留槽１１３に供給する（原料液供給工程）。以上により、流出体１１５の貯留槽１１３に原料液３００が満たされる。

ここで、原料液３００は、溶質と、溶質を溶解、または、分散させる溶媒とを含む溶液であ。

溶質は、繊維３０１を構成する樹脂（高分子樹脂）材料であり、具体的に例示すると、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−ｍ−フェニレンテレフタレート、ポリ−ｐ−フェニレンイソフタレート、ポリフッ化ビニリデン、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、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステルカーボネート、ポリアミド、アラミド、ポリイミド、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、ポリペプチド等およびこれらの共重合体等の樹脂を例示できる。

溶質は、上記より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもかまわない。なお、上記は例示であり、本願発明は上記溶質に限定されるものではない。

溶媒は、揮発性のある揮発性のある液体であり、具体的に例示すると、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジベンジルアルコール、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセトン、ヘキサフルオロアセトン、フェノール、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、塩化メチル、塩化エチル、塩化メチレン、クロロホルム、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、クロロホルム、四塩化炭素、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、酢酸、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、ｏ−キシレン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキシド、ピリジン、水等を挙示することができる。

溶媒は、上記より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもかまわない。なお、上記は例示であり、本願発明は上記溶媒に限定されるものではない。

さらに、原料液３００に無機質固体材料などを添加してもよい。当該無機質固体材料としては、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、弗化物、硫化物等を挙げることができるが、製造される繊維３０１の耐熱性、加工性などの観点から酸化物を用いることが好ましい。当該酸化物としては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅、ＳｎＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｋ₂Ｏ、Ｃｓ₂Ｏ、ＺｎＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ａｓ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、Ｖ₂Ｏ₅、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＭｎＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｙ₂Ｏ₃、Ｌｕ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅等を例示することができる。また、上記より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもかまわない。なお、上記は例示であり、本願発明は、上記添加剤が原料液３００に含まれるか否かについて影響は受けない。

原料液３００における溶媒と溶質との混合比率は、選定される溶媒の種類と溶質の種類とにより異なるが、溶媒量は、約６０重量％から９８重量％の間が望ましい。好適には溶質が５重量％〜３０重量％の範囲である。

次に、原料液３００から繊維３０１が製造される繊維製造空間中に流出体１１５から原料液３００を流出させる（流出工程）。

次に、帯電電源１２２（本実施の形態の場合補助電源１２３を含む）により流出体１１５と帯電電極１２１との間に高電圧を印加する。帯電電極１２１と対向する流出体１１５の先端部１１６に電荷が集中し、当該電荷が流出孔１１８を通過して繊維製造空間中に流出する原料液３００に転移し、原料液３００が帯電する（帯電工程）。

次に、繊維製造空間中をある程度飛行した原料液３００に静電延伸現象が作用することにより繊維３０１が製造される（繊維製造工程）。

一方、第一シート２００の裏面、すなわち、第一シート２００の繊維３０１が堆積しない側の面に第二シート２０１とを重ね合わせる（重ね合わせ工程）。本実施の形態の場合、第一シートの通過経路と第二シート２０１の通過経路とをほぼ一致させることにより、第一シート２００と第二シート２０１とを重ね合わせている。

なお、重ね合わせ工程としては、例えば第一シート２００と第二シート２０１とを二つのローラーで挟み込み、圧力を加えて重ね合わせても良い。

次に、第一シート２００と第二シート２０１とからなる合体シート２０２の一方側に配置される発生体１０４と他方側に配置される発生電極１４１との間に発生電源１４２（本実施の形態の場合は帯電電源１２２）により電圧を印加し、合体シート２０２にイオン風Ａを吹き付ける（吹き付け工程）。

これにより、第一シート２００が帯電し、静電気力により第一シート２００と第二シート２０１とが密着する。

また、本実施の形態においては、合体シート２０２の幅方向の中央部分に対し最初にイオン風Ａを吹き付け、合体シート２０２の幅方向の端部に向かうに従って順番にイオン風Ａを吹き付けている。

これにより、第一シート２００と第二シート２０１との間に含まれる空気（空間）を合体シート２０２の幅方向の端部に押し出しながら第一シート２００と第二シートとを密着させることが可能となる。

なお、吹き付け工程は重ね合わせ工程前の第一シート２００や第二シート２０１に行ってもかまわない。

また、合体シート２０２の幅方向の一端部に対し最初にイオン風Ａを吹き付け、合体シート２０２の幅方向の他端部に向かうに従って順番にイオン風Ａを吹き付けるものでもよい。

一方、合体シート２０２を繊維製造空間に供給する（シート供給工程）。本実施の形態の場合、発生体１０４と発生電極１４１との間であって、発生電極１４１の無端ベルト１４５に接触するように合体シート２０２を供給する。さらに、流出体１１５と帯電電極１２１との間の繊維製造空間であって、帯電電極１２１の無端ベルト１２５の表面に接触するように合体シート２０２を供給する。

次に、繊維３０１が帯電電極１２１に誘引され、合体シート２０２の第一シート２００側の表面に繊維３０１が堆積する（堆積工程）。繊維３０１が堆積した第一シート２００は、シート供給手段１４０により第二シート２０１とともに巻き取られる。

なお、巻き取られた状態の合体シート２０２において、第二シート２０１は、堆積した繊維３０１や第一シート２００が他と接着することを抑止するセパレーターとしても機能している。

以上により、繊維３０１が堆積した第一シート２００を得ることができる。

以上のような構成の繊維堆積装置１００を用い、以上の繊維堆積方法を実施することによって、第一シート２００は、第二シート２０１と均一に密着した状態で繊維製造空間に供給されるため、第一シート２００の帯電状体（導電度）が均一となり繊維３０１を第一シート２００に均一に堆積させることが可能となる。

特に、第一シート２００がシート供給手段１４０によって引っ張られる際に破れたりしわが寄ったりし易い脆弱なものであった場合、第二シート２０１を第一シート２００の機械的強度を補強するための補強材として機能させることで、繊維３０１を均一に第一シート２００に堆積させることが可能となる。

また、第二シート２０１に対し第一シート２００が密着しているため、堆積した繊維３０１とのが乾燥により収縮（または膨張）する場合に、第一シート２００の幅方向の両端部が反り返ったり、第一シート２００がしわになったりすることを抑止することが可能となる。

さらに、第一シート２００と第二シート２０１とを接着剤などで貼り付けないため、接着剤の残留を気にする必要が無く、また、繊維３０１を堆積させた第一シート２００と第二シートとを分離することも可能となる。

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

例えば、繊維製造空間とイオン風Ａが吹き付けられる空間とを隔絶する隔壁を発生体１０４と流出体１１５との間に設けてもかまわない。これにより、繊維３０１の飛翔に与えるイオン風Ａの影響を抑制することができる。また、流出体１１５と発生体１０４との距離を７５ｃｍ程度とすることでもイオン風Ａの影響を抑制できる。

本願発明は、サブミクロンオーダーやナノオーダーの線径からなる繊維を均一に堆積したシート状の基材の製造に適用でき、コンデンサやキャパシタ、二次電池などが備える電極板間の絶縁層の製造や、高機能フィルタなどの製造に適用することができる。

１００ 繊維堆積装置
１０３ 回収ロール
１０４ 発生体
１０７ 原料液供給手段
１０９ 異部
１１３ 貯留槽
１１４ 案内管
１１５ 流出体
１１６ 先端部
１１８ 流出孔
１２１ 帯電電極
１２２ 帯電電源
１２３ 補助電源
１２５ 無端ベルト
１２６ ローラー
１２７ 第一ロール
１２８ 第二ロール
１４０ シート供給手段
１４１ 発生電極
１４２ 発生電源
１４５ 無端ベルト
１４６ ローラー
１４９ 導電部材
１７１ 容器
１９１ 第一特異部
１９２ 第二特異部
１９３ 第三特異部
１９４ 第四特異部
１９５ 第五特異部
１９６ 第六特異部
１９７ 第七特異部
２００ 第一シート
２０１ 第二シート
２０２ 合体シート
３００ 原料液
３０１ 繊維

Claims (5)

1. 原料液を空間中で電気的に延伸させて繊維を製造し、長尺帯状の第一シートに当該繊維を堆積させる繊維堆積方法であって、
   前記原料液から前記繊維が製造される繊維製造空間中に流出体から前記原料液を流出させる流出工程と、
   前記流出体と所定の間隔を隔てて配置される帯電電極と前記流出体との間に電圧を印加して前記原料液を帯電させる帯電工程と、
   前記第一シートと、前記第一シートに重ね合わされて前記第一シートと共に移動する長尺帯状の第二シートとを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
   重ね合わされた前記第一シートと前記第二シートとからなる合体シートの一方側に配置される発生体と他方側に配置される発生電極との間に電圧を印加し、前記合体シートにイオン風を吹き付ける吹き付け工程と、
   前記合体シートを前記繊維製造空間に供給するシート供給工程と
   を含む繊維堆積方法。
2. 原料液を空間中で電気的に延伸させて繊維を製造し、長尺帯状の第一シートに当該繊維を堆積させる繊維堆積装置であって、
   前記原料液から前記繊維が製造される繊維製造空間中に前記原料液を流出させる流出体と、
   前記流出体と所定の間隔を隔てて配置される帯電電極と、
   前記流出体と前記帯電電極との間に電圧を印加して前記原料液を帯電させる帯電電源と、
   前記第一シートと、前記第一シートに重ね合わされて前記第一シートと共に移動する長尺帯状の第二シートとからなる合体シートを前記繊維製造空間に供給するシート供給手段と、
   前記合体シートの一方側に配置され、前記合体シートに吹き付けるイオン風を発生させる発生体と、
   前記合体シートの他方側に配置され、前記発生体に電荷を集中させる発生電極と、
   前記発生体と前記発生電極との間に電圧を印加する発生電源と
   を備える繊維堆積装置。
3. 前記発生体は、電荷が集中する第一特異部と電荷が集中する第二特異部とを備え、
   前記第一特異部は、前記合体シートの供給方向において前記第二特異部よりも上流側、かつ、前記供給方向と垂直な前記合体シートの幅方向において前記第二特異部と離れた位置に配置される
   請求項２に記載の繊維堆積装置。
4. 前記帯電電極と前記発生電極とは異なる電位である
   請求項２に記載の繊維堆積装置。
5. 前記流出体と前記発生体とは同電位である
   請求項４に記載の繊維堆積装置。

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