JP6504502B2 - 積層不織布および空気清浄機 - Google Patents

Description

本発明は、積層不織布に関し、例えば、空気清浄機の濾材に用いられる積層不織布に関する。

空気清浄機等に用いられる不織布は、通常、基材あるいは保護材として機能する不織布（第１不織布）と、これよりも平均繊維径の小さい繊維を含み、集塵機能を有する不織布（第２不織布）と、を積層することにより構成されている。小さな平均繊維径を有する繊維を含む第２不織布は、特許文献１に示すように、電界紡糸法により形成することができる。

特開２００８−１７９９１６号公報

しかし、特許文献１の積層不織布は、第２不織布の剥離が生じ易い。

本発明の一局面は、第１繊維を含む第１不織布と、前記第１不織布に積層される第２繊維を含む第２不織布と、を備える積層不織布であって、前記第２繊維の平均繊維径Ｄ２が、３μｍ以下であり、前記第１繊維の平均繊維径Ｄ１および前記平均繊維径Ｄ２が、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たし、前記積層不織布が、前記積層不織布の端部に切断痕を有しており、前記切断痕の方向をＸ軸、前記Ｘ軸と垂直に交わり、かつ、前記積層不織布の主面に平
行な方向をＹ軸、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸と垂直に交わる軸をＺ軸とし、前記第２繊維の前記Ｘ軸方向のベクトル成分を成分ｘ、前記Ｙ軸方向のベクトル成分を成分ｙとするとき、前記第２不織布が、前記成分ｘと前記成分ｙとがｘ≧ｙを満たす前記第２繊維を、５０質量％以上、７０質量％以下含み、かつ、前記成分ｘと前記成分ｙとがｘ＜ｙ／２を満たす前記第２繊維を、５質量％以上、３０質量％以下含んでおり、前記第２不織布をＺ軸方向から見たとき、ｘ＜ｙ／２を満たす前記第２繊維の少なくとも一部が、ｘ≧ｙを満たす前記第２繊維に重なっている、積層不織布に関する。

本発明の他の一局面は、気体の吸い込み部と、前記気体の吐き出し部と、前記吸い込み部と前記吐き出し部との間に配置される上記積層不織布と、を備える、空気清浄機に関する。

本発明によれば、積層不織布において、第２不織布の剥離を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る積層不織布を模式的に示す上面図（ａ）、第２繊維のＸ軸およびＹ軸方向のベクトル成分を示す説明図（ｂ）および（ｃ）である。 本発明の一実施形態に係る積層不織布を模式的に示す断面図（ａ）および第２繊維のＸ軸およびＺ軸方向のベクトル成分を示す説明図（ｂ）である。 本発明の一実施形態に係る積層不織布の製造に用いられる製造システムの一部の構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る空気清浄機を模式的に示す斜視図である。 実施例１に係る第２不織布の表面の光学顕微鏡写真である。 実施例１に係る第２不織布の切断面の光学顕微鏡写真である。 比較例１に係る第２不織布の表面の光学顕微鏡写真である。 比較例２に係る第２不織布の切断面の光学顕微鏡写真である。

本発明に係る積層不織布は、第１繊維を含む第１不織布と、第１不織布に積層される第２繊維を含む第２不織布と、を備える。以下、積層不織布について、空気清浄機の濾材に適する形態として具体的に説明するが、積層不織布の用途はこれに限定されるものではない。

第１不織布は、積層不織布の形状を保持する基材として機能する。積層不織布をプリーツ加工する場合、第１不織布が基材となって、プリーツの形状を保持する。

第１不織布は、第１繊維を含む。第１繊維の材質は特に限定されず、例えば、ガラス繊維、セルロース、アクリル樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート）、ポリアミド（ＰＡ）、あるいはこれらの混合物等が挙げられる。なかでも、形状保持の観点から、第１繊維の材質はＰＥＴまたはセルロースが好ましい。第１繊維の平均繊維径Ｄ１は特に限定されず、例えば、１μｍ以上、４０μｍ以下であっても良く、５μｍ以上、２０μｍ以下であっても良い。

平均繊維径Ｄ１とは、第１繊維の直径の平均値である。第１繊維の直径とは、第１繊維の長さ方向に対して垂直な断面の直径である。そのような断面が円形でない場合には、最大径を直径と見なしてよい。また、第１不織布の一方の主面の法線方向から見たときの、第１繊維の長さ方向に対して垂直な方向の幅を、第１繊維の直径と見なしても良い。平均繊維径Ｄ１は、例えば、第１不織布に含まれる任意の１０本の第１繊維の任意の箇所の直径の平均値である。後述する平均繊維径Ｄ２およびＤ３についても同じである。

第１不織布は、例えば、スパンボンド法、乾式法（例えば、エアレイド法）、湿式法、メルトブロー法、ニードルパンチ法等により製造された不織布であり、その製造方法は特に限定されない。なかでも、基材として適する不織布が形成され易い点で、第１不織布は、湿式法により製造されることが好ましい。

第１不織布の圧力損失も特に限定されない。なかでも、第１不織布の初期の圧力損失は、ＪＩＳＢ９９０８形式１の規格に準拠した測定機を用いて測定した場合、１Ｐａ以上、１０Ｐａ以下程度であることが好ましい。第１不織布の初期の圧力損失がこの範囲であれば、積層不織布全体の圧力損失も抑制される。

第１不織布の厚みＴ１は、圧力損失の観点から、５０μｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であることがより好ましい。不織布の厚みＴとは、例えば、不織布の任意の１０箇所の厚みの平均値である（以下、同じ）。厚みとは、不織布の２つの主面の間の距離である。不織布の厚みＴは、具体的には、不織布の断面を写真に取り、不織布の一方の主面上にある任意の１地点から他方の主面まで、一方の表面に対して垂直な線を引いたとき、この線上にある繊維のうち、最も離れた位置にある２本の繊維の外側（外法）の距離として求められる。他の任意の複数地点（例えば、９地点）についても同様にして不織布の厚みを算出し、これらを平均化した数値を、不織布の厚みＴとする。上記厚みＴの算出に際しては、二値化処理された画像を用いても良い。

同様の観点から、第１不織布の単位面積当たりの質量は、１０ｇ／ｍ²以上、８０ｇ／ｍ²以下であることが好ましく、３５ｇ／ｍ²以上、６０ｇ／ｍ²以下であることがより好ましい。

第２不織布は、第１繊維の平均繊維径Ｄ１よりも小さい平均繊維径Ｄ２を有する第２繊維を備えており、ダストを捕捉する機能を有する。平均繊維径Ｄ２は、平均繊維径Ｄ１の１／１０以下（Ｄ２≦Ｄ１／１０）であることが好ましく、Ｄ２≦Ｄ１／１００であることがより好ましい。平均繊維径Ｄ２がこの範囲であれば、圧力損失が抑制されるとともに集塵効率が高くなり易い。具体的には、平均繊維径Ｄ２は３μｍ以下である。平均繊維径Ｄ２は、１μｍ以下であることが好ましく、３００ｎｍ以下であることがより好ましい。また、平均繊維径Ｄ２は、曳糸性の観点から、３０ｎｍ以上であることが好ましく、５０ｎｍ以上であることがより好ましい。平均繊維径Ｄ２が３０ｎｍ未満であると、連続する長い第２繊維を得ることが困難となり、集塵効率が逆に低下する場合がある。

第２繊維は、平均繊維径の異なる複数種の繊維を含んでいても良い。第２繊維は、例えば、平均繊維径が３０ｎｍ以上３００ｎｍ未満の細い第２繊維と、平均繊維径が３００ｎｍ以上３μｍ以下の太い第２繊維とを含んでいても良い。太い第２繊維と細い第２繊維とは、第２不織布中に混在していても良いが、集塵効率の観点から、第２不織布中にそれぞれ偏在していることが好ましい。例えば、第２不織布の第１不織布側に、細い第２繊維を偏在させ、これとは反対の面側に太い第２繊維を偏在させる。なお、細い第２繊維の平均繊維径は、平均繊維径Ｄ１の１／１００以下（Ｄ２≦Ｄ１／１００）であることが好ましい。

第２不織布の単位面積当たりの質量は、０．０１ｇ／ｍ²以上、１．５ｇ／ｍ²以下であることが好ましく、０．０１ｇ／ｍ²以上、１ｇ／ｍ²以下であることがより好ましく、０．０３ｇ／ｍ²以上、０．１ｇ／ｍ²以下であることが特に好ましい。第２不織布の上記質量がこの範囲であると、圧力損失を抑制しながら、高い集塵効率を発揮し易い。

第２繊維の材質は特に限定されず、例えば、ＰＡ、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリサルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ＰＰ、ＰＥＴ、ポリウレタン（ＰＵ）等のポリマーが挙げられる。これらは、単独あるいは２種以上を組み合わせて用いても良い。なかでも、第２繊維を電界紡糸法により形成する場合、ＰＥＳが好ましく用いられる。また、平均繊維径を細くし易い点で、ＰＶＤＦが好ましく用いられる。

第２不織布の厚みＴ２は、圧力損失の観点から、０．５μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上、５μｍ以下であることがより好ましい。なお、第２不織布の初期の圧力損失は、上記と同様の条件で測定する場合、５Ｐａ以上、４０Ｐａ以下程度であることが好ましい。

第１不織布上に、電界紡糸法により第２不織布を形成する場合、例えば、第２繊維の原料となる樹脂を溶媒に溶解させた原料液に、高電圧を印加しながら、原料液を第１不織布に向けてノズルから噴射する。噴射された原料液が第１不織布に到達するまでの過程において、原料液に含まれている溶媒は揮発し、樹脂は第２繊維を形成しながら、第１不織布上に堆積する。このとき、形成される第２繊維を第１不織布上に均一に堆積させるため、第２不織布の形成は、通常、ターゲットとなる第１不織布を搬送しながら行われる（特許文献１参照）。そのため、第１不織布に堆積した第２繊維は、その大部分（例えば、９０質量％以上）が、第１不織布の搬送方向に沿って配向している。

ところで、製造された積層不織布において、品質を一定にするため、通常、その端部に形成される耳部は切断される。平均繊維径の小さな第２繊維は、切断に用いられる刃に絡まり易い。そのため、第２不織布は、その全体が刃の動きに伴って、第１不織布との界面から浮き上がる場合がある。このような第２繊維の刃への絡まりは、第２繊維の配向に沿って、第２不織布を切断することにより抑制される。上記のとおり、電界紡糸は、第１不織布を搬送させながら行われるため、通常、耳部の切断の方向（積層不織布の搬送方向）と第２繊維の配向の方向とは一致する。そのため、切断時において、第２不織布の浮き上がりは生じ難い。

一方、積層不織布の搬送中の外的要因（例えば、製造工程中の温度および湿度を調整するための気流等）により、第２不織布の剥離が生じる場合がある。第２不織布の剥離は、これを構成する第２繊維の配向によって促進されると考えられる。上記のとおり、電界紡糸法により形成された第２繊維の多くは、一方向（積層不織布の搬送方向）に配向している。そのため、搬送中に第２不織布の一部が浮き上がると、第２不織布は、浮き上がり部分を起点として、第２繊維の配向、つまり積層不織布の搬送方向に沿って、連続的に剥離する。すなわち、第２繊維の配向が搬送方向に偏っている場合、耳部の切断時における第２不織布の剥離は抑制され易い一方、搬送中における第２不織布の大きな剥離が生じ易い。

本発明は、第２繊維の配向をある範囲に制御することにより、搬送中および切断時における第２不織布の剥離を、ともに抑制する。
すなわち、本発明に係る積層不織布は、第１繊維を含む第１不織布と、第１不織布に積層される第２繊維を含む第２不織布と、を備え、第１繊維の平均繊維径Ｄ１および第２繊維の平均繊維径Ｄ２は、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たしている。積層不織布は、その端部に切断痕を有している。切断痕の方向をＸ軸、Ｘ軸と垂直に交わり、かつ、積層不織布の主面
に平行な方向をＹ軸、Ｘ軸およびＹ軸と垂直に交わる軸をＺ軸とし、第２繊維のＸ軸方向のベクトル成分を成分ｘ、Ｙ軸方向のベクトル成分を成分ｙとするとき、第２不織布は、成分ｘと成分ｙとがｘ≧ｙを満たす第２繊維を、５０質量％以上、７０質量％以下含み、かつ、成分ｘと成分ｙとがｘ＜ｙ／２を満たす第２繊維を、５質量％以上、３０質量％以下含んでいる。さらに、第２不織布をＺ軸方向から見たとき、ｘ＜ｙ／２を満たす第２繊維の少なくとも一部は、ｘ≧ｙを満たす第２繊維に重なっている。

成分ｘと成分ｙとがｘ＜ｙ／２を満たす第２繊維は、第２不織布に、１０質量％以上、３０質量％以下含まれることが好ましく、２０質量％以上、３０質量％以下含まれることがより好ましい。搬送中の第２不織布の剥離がさらに抑制されるためである。一方、成分ｘと成分ｙとがｘ≧ｙを満たす第２繊維は、ｘ≧２ｙを満たすことが好ましく、ｘ≧３ｙを満たすことがより好ましい。切断時の第２不織布の剥離がさらに抑制されるためである。

平均繊維径Ｄ１と平均繊維径Ｄ２との差が大きいほど、剥離の問題が顕著になるが、第２繊維の配向が上記範囲を満たすため、第２繊維が非常に細い場合（例えば、Ｄ２≦Ｄ１／１００）であっても、切断時における第２不織布の剥離は抑制される。

以下、図１および２を参照しながら、本発明に係る積層不織布の一実施形態を説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係る積層不織布１０を模式的に示す上面図であり、図１（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ異なる第２繊維のＸ軸およびＹ軸方向のベクトル成分を示す説明図である。図２（ａ）は、本実施形態に係る積層不織布１０を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は、第２繊維のＸ軸およびＺ軸方向のベクトル成分を示す説明図である。なお、図１および２では、積層不織布１０が長尺体である場合を示しているが、これに限定されるものではない。

積層不織布１０は、その端部に切断痕Ｃ（図１（ａ）参照）を有している。切断痕Ｃとは、第１不織布１と第２不織布２とが積層された状態で切断された痕である。例えば、長尺の積層不織布１０の耳部を除去するために、積層不織布１０の切断が行われる場合、積層不織布１０の長手方向に沿って切断痕Ｃが形成される。切断の方法は特に限定されず、例えば、せん断（スリット加工）による切断であっても良い。せん断は、例えば、回転式カッターまたはストレート型カッター等を用いて、スリッター機等により行われる。なお、積層不織布１０において、複数の切断痕Ｃがある場合、第２繊維２Ｆは、そのうちの少なくとも１つの切断痕Ｃに対して、以下の関係を満たしていれば良い。

ここで、切断痕Ｃの方向をＸ軸、Ｘ軸と垂直に交わり、かつ、積層不織布１０の主面に平行な方向をＹ軸、Ｘ軸およびＹ軸と垂直に交わる軸をＺ軸とする座標系を導入する。つぎに、第２繊維２Ｆの長軸において、そのＸ軸方向のベクトル成分を成分ｘ、Ｙ軸方向のベクトル成分を成分ｙとする。第２繊維２Ｆの長軸は、第２繊維２Ｆの両端Ｔ₁およびＴ₂を結ぶ直線（図１（ｂ）および（ｃ）における破線）と見なす。

所定の領域Ｒ（図１（ａ）参照）において、第２繊維２Ｆを、成分ｘと成分ｙとがｘ≧ｙを満たす第２繊維２Ｆａと、ｘ＜ｙ／２を満たす第２繊維２Ｆｂとに区分けする。このとき、領域Ｒにおいて、第２繊維２Ｆａの割合は、第２繊維２Ｆの合計質量に対して、５０質量％以上、７０質量％以下であり、第２繊維２Ｆｂの割合は、第２繊維２Ｆの合計に対して、５質量％以上、３０質量％以下である。第２繊維２Ｆｂの上記割合は、１０質量％以上、３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以上、３０質量％以下であることがより好ましい。

さらに、第２不織布２をＺ軸方向から見たとき（例えば、第２不織布２を、第１不織布に対向しない主面２Ａ側から見たとき）、第２繊維２Ｆｂの少なくとも一部は、第２繊維２Ｆａに重なっている。言い換えれば、第２繊維２Ｆｂの少なくとも一部は、第２繊維２Ｆａと交差するように配置されている。そのため、第２繊維２Ｆｂは、第２不織布２における割合の大きい第２繊維２Ｆａが、その配向方向に剥離しようとするのを抑制することができる。これにより、第２不織布２の搬送中の剥離が抑制される。一方、切断時に、切断方向に交わるように配置される第２繊維２Ｆｂが刃に絡みついた場合にも、第２不織布２に高い割合で含まれ、かつ、切断方向に沿って配置される第２繊維２Ｆａが、第２繊維２Ｆｂが浮き上がるのを抑制する。これにより、第２不織布２の切断時の剥離が抑制される。

第２不織布２の剥離を抑制し易い点で、第２繊維２Ｆｂ全体に対する、第２繊維２Ｆａに重なる第２繊維２Ｆｂの割合は、５〜２５質量％であることが好ましく、５〜１５質量％であることがより好ましい。第２繊維２Ｆａと、第２繊維２Ｆｂとは、接触していても良いし、非接触であっても良い。なかでも、第２不織布２の剥離を抑制し易い点で、第２繊維２Ｆｂの少なくとも一部は、第２繊維２Ｆａに接触していることが好ましい。

第２繊維２Ｆａは、ｘ≧２ｙを満たすことがより好ましく、ｘ≧３ｙを満たすことが特に好ましい。第２繊維２Ｆａの長軸方向が、切断痕Ｃの方向と平行に近くなることにより、切断時における刃への第２繊維２Ｆの絡みつきがさらに抑制される。また、第２繊維２ＦのＺ軸方向のベクトル成分を成分ｚとするとき、第２繊維２Ｆａは、ｘ＞ｚを満たすことが好ましい（図２（ｂ）参照）。

一方、第２繊維２Ｆｂは、ｘ＜ｙ／３を満たすことがより好ましい。第２繊維２Ｆｂの長軸方向が、切断痕Ｃの方向に対してより垂直に近くなることにより、搬送中における第２不織布２の剥離がさらに抑制される。また、第２繊維２ＦｂのＺ軸方向のベクトル成分は、ｙ＞ｚを満たすことが好ましい。なお、第２不織布２に含まれる第２繊維２Ｆａおよび第２繊維２Ｆｂ以外の第２繊維のベクトル成分（ｘ、ｙ、ｚ）は、特に限定されない。

所定の領域Ｒとは、例えば、第２不織布２を主面２Ａ側から見たとき、第２繊維２Ｆが２０本以上含まれる領域である。あるいは、主面２Ａをその法線方向から写真に撮り、その写真の範囲から、一辺がＤ２の３０〜５０倍の程度の長さである正方形によって囲まれた領域Ｒを所定の領域としても良い。

第２繊維２Ｆａおよび第２繊維２Ｆｂの質量は、所定の領域Ｒを、主面２Ａの法線方向から撮影した写真を用いて算出できる。まず、撮影された写真から、第２繊維２Ｆａおよび第２繊維２Ｆｂを特定し、それぞれの合計面積を算出する。次いで、各合計面積から、それぞれの繊維の第２繊維２Ｆ全体に占める割合を算出する。第２繊維２Ｆａおよび第２繊維２Ｆｂの比重が同じ場合、各面積の割合は、そのまま各繊維の質量における割合とみなせる。第２繊維２Ｆａおよび第２繊維２Ｆｂの比重が異なる場合、各比重を考慮して、それぞれ質量の割合を算出すれば良い。第２繊維２Ｆａに重なる第２繊維２Ｆｂの質量割合も、同様にして算出することができる。

第２繊維２Ｆの配向をある範囲に制御する方法は、特に限定されない。例えば、生成した第２繊維２Ｆが第１不織布１に到達するまでの間に、第２繊維２Ｆに第１不織布１の面方向への外力を付与する第１の方法、および、移動する第１不織布１に第２繊維２Ｆを堆積させる第２の方法が挙げられる。なお、第１不織布１の面方向への外力とは、第１不織布１の主面と平行な成分を含む外力であり、このような外力は、第１不織布１の主面に垂直な成分を含んでもよい。

第１の方法では、例えば、ガス流もしくは風力を利用して、第１不織布１の面方向への外力を第２繊維２Ｆに付与する。具体的には、第２繊維２Ｆが生成される空間（生成空間）の下流側で、第２繊維２Ｆに、第１不織布１の面方向に向かうガス流を衝突させる方法が挙げられる。生成空間の下流側とは、第２繊維２Ｆの生成空間のうち、第２繊維２Ｆの原料液が放出される位置よりも、第１不織布１に近い領域である。例えば、重力方向に移動中の生成直後の第２繊維２Ｆに、第１不織布１近傍で、ガス流を衝突させる。これにより、第２繊維２Ｆの下端部が最初にガス流に流されるため、第２繊維２Ｆは第１不織布１の主面と所定の角度を持った状態で堆積する。ガス流を複数の異なる方向から第２繊維２Ｆに衝突させることにより、所定の配向性を有する第２繊維２Ｆａおよび第２繊維２Ｆｂを、第１不織布１上に堆積させることができる。さらに、各ガス流の風量や風速等を調整することにより、第２繊維２Ｆａおよび第２繊維２Ｆｂの割合を制御することができる。

第２の方法では、例えば、第１不織布１を一方向（切断痕Ｃの方向）に移動させるとともに、第２繊維２Ｆの生成空間を連続的あるいは断続的に、上記移動方向と交わる方向（例えば、上記移動方向と９０°に交わる方向）に揺動させながら、第２繊維２Ｆを堆積させる。第２繊維２Ｆの下端部が移動する第１不織布１に接触すると、下端部と第１不織布１との摩擦により、第２繊維２Ｆは第１不織布１の移動方向に引っ張られる。その結果、第２繊維２Ｆは、所定の配向性をもって、第１不織布１上に堆積する。このとき、第１不織布１の切断痕Ｃの方向への移動速度、および、揺動させる幅や速度、タイミング等を調整することにより、第２繊維２Ｆａおよび第２繊維２Ｆｂの割合を制御することができる。

第１の方法と第２の方法とを組み合わせて、第２繊維２Ｆａおよび第２繊維２Ｆｂの割合を制御しても良い。例えば、第１不織布１を一方向（切断痕Ｃの方向）に移動させるとともに、生成空間を連続的あるいは断続的に、上記移動方向と交わる方向に揺動させながら、ガス流を第１不織布１の上流側から第２繊維２Ｆに衝突させる。これにより、第２繊維２Ｆａの割合を大きくしながら、第２繊維２Ｆｂを５質量％以上、３０質量％以下の割合で含ませることが容易となる。

積層不織布１０は、例えば、（１）第１不織布１を準備する工程と、（２）第１不織布１を搬送ベルトに供給する工程と、（３）第１不織布１の一方の表面に、電界紡糸法により第２繊維２Ｆ（少なくとも、第２繊維２Ｆａおよび２Ｆｂ）を堆積させて、第２不織布２を形成する工程と、（４）得られた積層不織布を搬送方向に沿って切断する工程と、を具備する製造方法により得ることができる。第２不織布２を形成する工程（３）は、（３−１）第２繊維の生成空間において、溶媒および溶媒に溶解した樹脂原料を含む原料液から静電気力により第２繊維を生成させる工程、（３−２）生成した第２繊維２Ｆの長軸を所定の方向に配向させ、長軸が第１不織布１の搬送方向に対して、それぞれ所定の角度で配向した第２繊維２Ｆａおよび２Ｆｂを、第１不織布１の表面に堆積させる工程と、を含む。

上記のような積層不織布の製造方法のうち、工程（１）〜（３）は、例えば、ラインの上流から下流に第１不織布１を搬送し、搬送される第１不織布１の主面に第２不織布２を形成する製造システムにより実施することが可能である。このような製造システムは、例えば、（１）第１不織布１を搬送ベルトに供給する第１不織布１供給装置と、（２）原料液から静電気力により第２繊維２Ｆを生成させる電界紡糸機構を有する第２不織布２形成装置と、（３）第２不織布２形成装置から送り出される積層不織布１０を捲き取る回収装置と、を具備する。なお、工程（４）は、回収装置から送り出される積層不織布１０を、積層不織布１０の送り出し方向に沿って切断する切断装置によって行われる。切断装置は、上記製造システムの下流に組み込まれても良いし、これとは別に配置されても良い。切断装置としては、回転式カッターまたはストレート型カッター等を備えるスリッター機が例示される。

以下、図面を参照しながら、工程（１）〜（３）を含む積層不織布１０の製造方法およびこれを行う製造システムについて説明するが、以下のシステムおよび製造方法は、本発明を限定するものではない。図３は、積層不織布１０の製造システムの一例の構成を概略的に示す図である。製造システム２００は、積層不織布１０を製造するための製造ラインを構成している。

まず、第１不織布１を準備する。製造システム２００では、第１不織布１は、製造ラインの上流から下流に搬送される。製造システム２００の最上流には、ロール状に捲回された第１不織布１を内部に収容した第１不織布供給装置３０が設けられている。供給装置３０は、モータ３３により供給リール３２を回転させて、供給リール３２に捲回された第１不織布１を搬送ローラ３１に供給する。

第１不織布１は、搬送ローラ３１により、電界紡糸ユニット４０（４０ａ、４０ｂ）に移送される。電界紡糸ユニット４０が具備する電界紡糸機構は、装置内の上方に設置された第２繊維２Ｆの原料液を放出するための放出体４１と、放出された原料液をプラスに帯電させる帯電手段（後述参照）と、放出体４１と対向するように配置された第１不織布１を上流側から下流側に搬送する第２搬送コンベア４２（４２ａ、４２ｂ）と、を備えている。第２搬送コンベア４２は、第１不織布１とともに第２繊維２Ｆを収集するコレクタ部として機能する。なお、電界紡糸ユニット４０の台数は、図５では２台（４０ａおよび４０ｂ）であるが、特に限定されるものではなく、１台でも３台以上でもよい。

電界紡糸ユニット４０および／または放出体４１が複数ある場合、電界紡糸ユニット４０ごと、あるいは、放出体４１ごとに、形成される第２繊維２Ｆの平均繊維径を変化させても良い。第２繊維２Ｆの平均繊維径は、後述する原料液の吐出圧力、印加電圧、原料液の濃度、放出体４１と第１不織布１との距離、温度、湿度などを調整することにより、変化させることができる。

放出体４１の第１不織布１の主面と対向する側には、原料液４５（４５ａ、４５ｂ）の放出口（図示せず）が複数箇所設けられている。原料液４５は、第２繊維２Ｆの原料となる樹脂（原料樹脂）と、これを溶解させる溶媒とを含む。放出体４１の放出口と、第１不織布１との距離は、製造システムの規模や所望の繊維径にもよるが、例えば、１００〜６００ｍｍであればよい。放出体４１は、電界紡糸ユニット４０ａおよび４０ｂの上方に設置された、第１不織布１の搬送方向と平行な第１支持体４８から下方に延びる第２支持体４９により、自身の長手方向が第１不織布１の主面と平行になるように支持されている。第１支持体４８は、放出体４１を第１不織布１の搬送方向とは垂直な方向に揺動させるように、可動であっても良い。

帯電手段は、放出体４１に電圧を印加する電圧印加装置４３と、第２搬送コンベア４２（４２ａ、４２ｂ）と平行に設置された対電極４４とで構成されている。対電極４４は接地（グランド）されている。これにより、放出体４１と対電極４４との間には、電圧印加装置４３により印加される電圧に応じた電位差（例えば２０〜２００ｋＶ）を設けることができる。なお、帯電手段の構成は、特に限定されない。例えば、対電極４４はマイナスに帯電されていても良い。また、対電極４４を設ける代わりに、第２搬送コンベア４２のベルト部分を導体から構成してもよい。

放出体４１は、導体で構成されており、長尺の形状を有し、その内部は中空になっている。中空部は原料液４５を収容する収容部となる。原料液４５は、放出体４１の中空部と連通するポンプ４６（４６ａ、４６ｂ）の圧力により、原料液タンク４７（４７ａ、４７ｂ）から放出体４１の中空に供給される。そして、原料液４５は、ポンプ４６の圧力により、放出口から第１不織布１の主面に向かって放出される。放出された原料液は、帯電した状態で放出体４１と第１不織布１との間の空間（生成空間）を移動中に静電爆発を起し、繊維状物（第２繊維２Ｆ）を生成する。

ここで、生成空間に、空気ポンプ５０と連通する送風ノズル５１（５１ａ、５１ｂ）を配置し、ここからガスを所定の方向に流すことにより、第２繊維２Ｆを所定の方向に配向させながら、第１不織布１の上に堆積させることができる。例えば、ガスを第２搬送コンベア２８の上流側から下流側に流す場合、堆積する第２繊維２Ｆは、第１不織布１の搬送方向（長尺方向）に配向され易くなる。このとき、放出体４１を搬送方向に垂直な方向に揺動させることにより、第２繊維２Ｆの一部を、搬送方向に配向された第２繊維２Ｆ（２Ｆａ）と交わるように配向させることができる。

第２繊維２Ｆの原料液４５に含まれる溶媒としては、原料樹脂の種類や製造条件に応じて、適切なものを選択すればよい。例えば、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、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（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド、ピリジン、水等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。なかでも、後述するようにポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）を含む第２繊維２Ｆを電界紡糸法により形成する場合、電界紡糸法に適している点およびＰＥＳを溶解し易い点で、ＤＭＡｃが好ましい。

原料液４５には、無機質固体材料を添加してもよい。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。なかでも、加工性などの観点から、酸化物を用いることが好ましい。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。これらは単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。

原料液４５における溶媒と原料樹脂との混合比率は、選定される溶媒の種類と原料樹脂の種類により異なる。原料液における溶媒の割合は、例えば、６０質量％から９５質量％である。

電界紡糸ユニット４０から搬出された第１不織布１と第２不織布２との積層不織布１０は、搬送ローラ６１を介して、より下流側に配置されている回収装置６０に回収される。回収装置６０は、搬送されてくる積層不織布１０を捲き取る回収リール６２を内蔵している。回収リール６２はモータ６３により回転駆動される。

なお、第２繊維２Ｆを形成する電界紡糸機構は、上記の構成に限定されない。所定の第２繊維２Ｆの生成空間において、原料液から静電気力により第２繊維２Ｆを生成させ、生成した第２繊維２Ｆを第１不織布１の主面に堆積させることができる機構であれば、特に限定なく用いることができる。例えば、放出体４１の長手方向に垂直な断面の形状は、上方から下方に向かって次第に小さくなる形状（Ｖ型ノズル）であってもよい。

［第３不織布］
このようにして得られる積層不織布１０の第２不織布２の主面２Ａ側に、第３不織布を積層しても良い。第３不織布は、種々の外部負荷から第２不織布２を保護する保護材として機能する。集塵効率の観点から、第３不織布には帯電処理が施されていることが好ましい。第３不織布は、例えば、図示しない接着剤散布装置から散布される接着剤を介して、主面２Ａに接着される。

第３不織布は、第３繊維を含む。第３繊維の材質は特に限定されず、例えば、ガラス繊維、セルロース、アクリル樹脂、ＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴ等のポリエステル、ＰＡ、あるいはこれらの混合物等が挙げられる。なかでも、帯電され易い点で、ＰＰが好ましい。

第３繊維の平均繊維径Ｄ３は、特に限定されない。平均繊維径Ｄ３は、例えば、０．５μｍ以上、２０μｍ以下であり、５μｍ以上、２０μｍ以下である。

第３不織布の製造方法は特に限定されず、第１不織布１で例示した方法が同じく例示できる。なかでも、濾材として適する繊維径の細い不織布が形成され易い点で、第３不織布は、メルトブロー法により製造されることが好ましい。

第３不織布の圧力損失も、特に限定されない。なかでも、第３不織布の初期の圧力損失は、上記と同様の条件で測定する場合、１Ｐａ以上、１０Ｐａ以下程度であることが好ましい。第３不織布の初期の圧力損失がこの範囲であれば、積層不織布１０全体の圧力損失も抑制される。

第３不織布の厚みＴ３は、圧力損失の観点から、１００μｍ以上、５００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以上、４００μｍ以下であることがより好ましい。第３不織布の単位面積当たりの質量は、圧力損失の観点から、１０ｇ／ｍ²以上、５０ｇ／ｍ²以下であることが好ましく、１５ｇ／ｍ²以上、２５ｇ／ｍ²以下であることがより好ましい。

第３不織布もまた、複数の第３繊維によって形成される空隙を有している。第３不織布３の空隙率Ｐ３は特に限定されないが、圧力損失の観点から、６０体積％以上、９５体積％以下であることが好ましく、７０体積％以上、９０体積％以下であることがより好ましい。空隙率Ｐ３も空隙率Ｐ１と同様、例えば、第３不織布の見かけの単位体積当たりの質量および第３繊維の比重によって算出することができる。

［空気清浄機］
本発明に係る空気清浄機１００は、図４に例示されるように、気体の吸い込み部１０１と、気体の吐き出し部１０２と、これらの間に配置される積層不織布１０と、を備える。積層不織布１０は、蛇腹状にプリーツ加工されて配置されても良い。積層不織布１０は、大気中のダストを捕捉する濾材である。積層不織布１０を備える空気清浄機は、長期間にわたって、圧力損失が小さく抑えられる。

集塵効率の点で、積層不織布１０は、第２不織布２の主面２Ａ（第３不織布３が積層されている場合は、第３不織布）が吸い込み部１０１側に位置するように、吸い込み部１０２と吐き出し部１０２との間に配置されることが好ましい。第２不織布２が、細い第２繊維および太い第２繊維より形成される場合、主面２Ａ側に太い第２繊維を偏在させることにより、集塵効率がさらに向上する。

空気清浄機１００は、外部の大気を吸い込み部１０１から空気清浄機１００内部に取り込む。取り込まれた大気に含まれるダストは、積層不織布１０等を通過する間に捕捉され、清浄化された大気が吐き出し部１０２から外部に放出される。空気清浄機１００は、さらに、吸い込み部１０１と積層不織布１０との間に、大きな塵等を捕捉するプレフィルタ１０３等を備えても良い。また、積層不織布１０と吐き出し部１０２との間に消臭フィルタ１０４や加湿フィルタ（図示せず）等が備えられても良い。

［実施例］
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
第１不織布としてセルロースを主体とする基材（厚みＴ１：３００μｍ、Ｄ１：１５μｍ、単位面積当たりの質量：４２ｇ／ｍ²、空隙率Ｐ１：６１％）を使用した。図３に示すような製造システムを用いて、搬送される第１不織布に第２繊維を堆積させて第２不織布を形成し、積層不織布を作製した。このとき、放出体を連続的に搬送方向とは垂直な方向に揺動させるとともに、生成空間において、ガス流を第１不織布の上流側から第２繊維に衝突させた。第２繊維の原料液としては、ＰＥＳを２０質量％含むＤＭＡｃ溶液を用いた。Ｄ２は、２７３ｎｍであり、第１不織布上には、第２繊維が０．６９ｇ／ｍ²堆積していた。ついで、得られた積層不織布を、回転式カッターを備えるスリッター機により、長手方向（搬送方向）に切断した。切断面および第２不織布の表面を光学顕微鏡写真で確認したところ、第２不織布の表面の剥離、および、切断面における第２不織布の剥離のいずれも見られなかった。各光学顕微鏡写真（倍率１０倍）を図５Ａおよび図５Ｂに示す。

また、第２不織布の表面について、１０μｍ四方の領域Ｒを、光学顕微鏡（倍率１万倍）を用いて撮影し、領域Ｒに含まれる第２繊維の合計に対する、ベクトル成分ｘと成分ｙとがｘ≧ｙを満たす第２繊維（２Ｆａ）と、ｘ＜ｙ／２を満たす第２繊維（２Ｆｂ）との質量割合をそれぞれ算出した。さらに、第２繊維（２Ｆａ）については、ｘ≧２ｙを満たす第２繊維（２Ｆａ）の割合およびｘ≧３ｙを満たす第２繊維（２Ｆａ）の割合を併せて算出し、第２繊維（２Ｆｂ）については、ｘ＜ｙ／３を満たす第２繊維（２Ｆｂ）の割合を併せて算出した。算出の結果を表１に示す。第２繊維（２Ｆａ）の成分ｚはｘ＞ｚを満たし、第２繊維（２Ｆｂ）の成分ｚはｙ＞ｚを満たしていた。上記光学顕微鏡写真から、領域Ｒでは、ベクトル成分がｘ＜ｙ／２を満たす第２繊維のうち１０質量％が、ｘ≧ｙを満たす第２繊維と交差するように接触していることを確認した。

［比較例１］
第２不織布の形成の際に、放出体を揺動させなかったこと以外は、実施例１と同様にして、積層不織布を得た。各第２繊維の割合を表１に示す。得られた積層不織布の切断面および第２不織布の表面を光学顕微鏡で確認したところ、第２不織布の表面において、浮き上がり（剥離）が見られた。第２不織布の表面の光学顕微鏡写真を図６Ａに示す。図中、楕円で示した部分が、第２不織布の剥離部分である。なお、切断面において、第２不織布の剥離は確認されなかった。

［比較例２］
第２不織布の形成の際に、ガス流を第１不織布の搬送方向とは垂直な方向から第２繊維に衝突させたこと以外は、実施例１と同様にして、積層不織布を得た。各第２繊維の割合を表１に示す。得られた積層不織布の切断面および第２不織布の表面を光学顕微鏡で確認したところ、切断面に第２不織布の剥離が見られた。切断面の光学顕微鏡写真を図６Ｂに示す。図中、楕円で示した部分が、第２不織布の剥離部分である。なお、第２不織布の表面において、第２不織布の浮き上がり（剥離）は確認されなかった。

本発明の積層不織布は、平均繊維径の小さな繊維を備える不織布の剥離が抑制されるため、空気清浄機、あるいは空調機の濾材、電池用の分離シート、燃料電池用のメンブレン、妊娠検査シート等の体外検査シート、細胞培養用等の医療用シート、防塵マスク等の防塵布や防塵服、化粧用シート、塵を拭き取る拭取シート等として、好適である。

１：第１不織布、２：第２不織布、２Ｆ：第２繊維、１０：積層不織布、３０：第１不織布供給装置、３１：搬送ローラ、３２：供給リール、３３：モータ、４０、４０ａ、４０ｂ：電界紡糸ユニット、４１：放出体、４２、４２ａ、４２ｂ：第２搬送コンベア、４３：電圧印加装置、４４：対電極、４５、４５ａ、４５ｂ：原料液、４６、４６ａ、４６ｂ：ポンプ、４７、４７ａ、４７ｂ：原料液タンク、４８：第１支持体、４９：第２支持体、５０：空気ポンプ、５１、５１ａ、５１ｂ：送風ノズル、６０：回収装置、６１：搬送ローラ、６２：回収リール、６３：モータ、１００：空気清浄機、１０１：吸い込み部、１０２：吐き出し部、１０３：プレフィルタ、１０４：消臭フィルタ、２００：製造システム

Claims (8)

1. 第１繊維を含む第１不織布と、
   前記第１不織布に積層される第２繊維を含む第２不織布と、を備える積層不織布であって、
   前記第２繊維の平均繊維径Ｄ２が、３μｍ以下であり、
   前記第１繊維の平均繊維径Ｄ１および前記平均繊維径Ｄ２が、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たし、
   前記積層不織布が、その端部に切断痕を有しており、
   前記切断痕の方向をＸ軸、前記Ｘ軸と垂直に交わり、かつ、前記積層不織布の主面に平
   行な方向をＹ軸、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸と垂直に交わる軸をＺ軸とし、前記第２繊維の前記Ｘ軸方向のベクトル成分を成分ｘ、前記Ｙ軸方向のベクトル成分を成分ｙとするとき、
   前記第２不織布が、
   前記成分ｘと前記成分ｙとがｘ≧ｙを満たす前記第２繊維を、５０質量％以上、７０質量％以下含み、かつ、
   前記成分ｘと前記成分ｙとがｘ＜ｙ／２を満たす前記第２繊維を、５質量％以上、３０質量％以下含んでおり、
   前記第２不織布をＺ軸方向から見たとき、ｘ＜ｙ／２を満たす前記第２繊維の少なくとも一部が、ｘ≧ｙを満たす前記第２繊維に重なっている、積層不織布。
2. 前記第２不織布が、
   前記成分ｘと前記成分ｙとがｘ＜ｙ／２を満たす前記第２繊維を、１０質量％以上、３０質量％以下含む、請求項１に記載の積層不織布。
3. 前記第２不織布が、
   前記成分ｘと前記成分ｙとがｘ＜ｙ／２を満たす前記第２繊維を、２０質量％以上、３０質量％以下含む、請求項１または２に記載の積層不織布。
4. 前記第２不織布が、
   前記成分ｘと前記成分ｙとがｘ＜ｙ／３を満たす前記第２繊維を、５質量％以上、３０質量％以下含む、請求項１に記載の積層不織布。
5. 前記第２不織布が、
   前記成分ｘと前記成分ｙとがｘ≧２ｙを満たす前記第２繊維を、５０質量％以上、７０質量％以下含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層不織布。
6. 前記第２不織布が、
   前記成分ｘと前記成分ｙとがｘ≧３ｙを満たす前記第２繊維を、５０質量％以上、７０質量％以下含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層不織布。
7. 前記平均繊維径Ｄ１および前記平均繊維径Ｄ２が、Ｄ２≦Ｄ１／１０の関係を満たす、請求項１〜６のいずれか一項に記載の積層不織布。
8. 気体の吸い込み部と、
   前記気体の吐き出し部と、
   前記吸い込み部と前記吐き出し部との間に配置される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の積層不織布と、を備える、空気清浄機。