JP5682030B2 - ナノファイバー不織布の製造方法及び装置 - Google Patents
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Description
第1図では、ポリマー溶液を細線状に吐出するための吐出部としてのノズル1と、該ノズル1から吐出して生成したナノファイバーを捕集する捕集部としての捕集材2とが包囲体としてのハウジング3内に配置されている。この実施の形態では、ハウジング3は円筒形、角筒形等の筒状であり、一端側に送風手段としての送風機4が配置され、他端側に気体吸引手段としての排風機5が設けられている。
第2図では、第1図の製造装置において、ハウジング3を上流側に延長し、最上流側に前記送風機4を配置し、この送風機4とノズル1との間にエアヒータ10と、水蒸気吹出口11aを有した水蒸気供給器11とを設置している。エアヒータ10は送風機4で送られてくる空気を加温するためのものであり、水蒸気供給器11は雰囲気中に水蒸気を添加して湿度を調節するためのものである。
上記第1,2図の製造装置は、ナノファイバー不織布をバッチ式に製造するものであるが、第3図はナノファイバー不織布を連続的に製造するためのものである。
ナノファイバーの原料ポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドなどのポリエーテル、PTFE、CTFE、PFA、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などのフッ素樹脂、ポリ塩化ビニルなどのハロゲン化ポリオレフィン、ナイロン−6、ナイロン−66などのポリアミド、ユリア樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリスチレン、セルロース、酢酸セルロース、硝酸セルロース、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリカーボネート、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、ポリフェニレンサルファイド、ポリアクリルニトリル、ポリエーテルニトリル、ポリビニルアルコールおよびこれらの共重合体などの素材が使用できるが、この限りではない。特に1種類の素材に限定されることはなく、必要に応じて種々の素材を選択できる。ただし、荷電性や導電性のポリマーは電界紡糸により捕集部における毛羽立ちが起こり易いので本発明の効果が顕著であり好適である。なお、荷電性や導電性のポリマーにポリオレフィン、ポリエーテル等の他のポリマーを混合してもよい。
荷電性ポリマーとしては、パーフルオロカーボンスルホン酸重合体(Nafion(登録商標)、Fumion(商品名))、骨格となる非荷電性ポリマーにスルホン基、カルボキシル基、1〜4級アミノ基が付与されたポリマーを挙げることができる。骨格となる非荷電性ポリマーとしては、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエステル、ポリビニリデンフロライドなどを挙げることができる。
本発明では、ノズル1,33の加温用のヒータや、ノズルに供給されるポリマー溶液を30〜90℃特に30〜60℃程度に加温する加温器(ヒータや熱交換器など)を設けてもよい。このようにノズルやノズルに供給させるポリマー溶液を加温することにより、ポリマー溶液のゲル化や固化を防止し、ナノファイバー不織布を効率的に製造することができる。
[実施例1]
市販のナフィオン(スルホン酸基導入ポリテトラフルオロエチレン)10重量部と、ポリフッ化ビニリデン10重量部とをジメチルアセトアミド80重量部に溶解させてナノファイバ製造用ポリマー溶液を調製した。
ノズルからの噴出量:0.1mL/min
ノズルと捕集材2との距離:80mm
ハウジング断面積:2800cm2
送風量及び排気風量:30000L/min
湿度:50%
温度:室温
印加電圧:50kV
実施例1において製造時間を360分(実施例2)又は240分(実施例3)とした他は同一条件にて不織布を製造した。その結果、実施例2では厚さ53μmの不織布が製造され、実施例3では厚さ35μmの不織布が製造された。この結果より、製造時間を変更することにより、得られる不織布の厚さを変更することが可能であることが認められた。
実施例1において送風及び排気風量を20000L/min(実施例4)又は15000L/min(実施例5)とした他は同一条件にて不織布を製造した。その結果、実施例4では厚さ58μmの不織布が製造され、実施例5では厚さ35μmの不織布が製造された。この結果より、風量を変更することにより、得られる不織布の厚さを変更することが可能であることが認められた。
送風機4及びハウジング3を撤去したこと以外は実施例1と同様の設備を用いて不織布を製造を試みたが、ナノファイバーの多くが飛散してしまい、不織布の製造効率は低いものであった。
[実施例6〜13]
送風機4の風量が排風機5の風量の30%(実施例6)、40%(実施例7)、50%(実施例8)、60%(実施例9)、70%(実施例10)、80%(実施例11)、90%(実施例12)及び100%(実施例13)となるように送風機4の出力を調整したこと以外は、実施例1と同様にして不織布を製造した。
送風機4の風量が排風機5の風量の20%となるように送風機4の出力を調整したこと以外は、実施例1と同様にして不織布を製造した。
送風機4の風量が排風機5の風量の110%となるように送風機4の出力を調整したこと以外は、実施例1と同様にして不織布を製造した。
2,20 捕集材
3 ハウジング
4,30 送風機
5,37 排風機
6 ポリマー溶液供給部
7,38 電圧源
8,39 極細繊維
10 エアヒータ
11 水蒸気供給器
20 捕集材
21,22 駆動ローラ
23 ガイドローラ
30 送風機
31,36 ダクト
32 上ハウジング
33 ノズル
34 多孔板
35 下ハウジング
37 排風機
40 不織布
Claims (12)
- ナノファイバーの原料ポリマーを溶媒に溶解したポリマー溶液を吐出部から、該吐出部との間に電圧が印加された捕集部の一側に向けて吐出させてナノファイバーを生成させ、生成したナノファイバーを該捕集部で捕集してナノファイバー不織布とするナノファイバー不織布の製造方法において、
該捕集部を通風可能な構造とし、該捕集部の他側を気体吸引手段によって吸引すると共に、前記吐出部から捕集部に向う方向に送風手段によって送風するナノファイバー不織布の製造方法であって、
該送風手段が発生させる風量を、該気体吸引手段が発生させる風量の30〜80%とすることを特徴とするナノファイバー不織布の製造方法。 - 請求項1において、前記吐出部と捕集部との間のゾーンの外周囲を包囲体で包囲することを特徴とするナノファイバー不織布の製造方法。
- 請求項1または2において、前記吐出部と捕集部との間のゾーンの雰囲気を調節することを特徴とするナノファイバー不織布の製造方法。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記吐出部と捕集部との間のゾーンの雰囲気の温度を調節することを特徴とするナノファイバー不織布の製造方法。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、原料ポリマーが荷電性或いは導電性ポリマーであることを特徴とするナノファイバー不織布の製造方法。
- ナノファイバーの原料ポリマーを溶媒に溶解した溶液を吐出する吐出部と、
該吐出部からのナノファイバーを一側において捕集する捕集部と、
該吐出部と捕集部との間に電圧を印加する手段と、
を備えたナノファイバー不織布の製造装置において、
該捕集部を通風可能な構成とし、
該捕集部の他側を吸引する気体吸引手段と、
該吐出部から捕集部に向う方向に送風する送風手段と
をさらに備え、
不織布製造時に、該送風手段が発生させる風量が、該気体吸引手段が発生させる風量の30〜80%であることを特徴とするナノファイバー不織布の製造装置。 - 請求項6において、前記吐出部と捕集部との間のゾーンの外周囲を包囲する包囲体を備えたことを特徴とするナノファイバー不織布の製造装置。
- 請求項6または7において、該送風手段で送風される気体を加温する気体の加温手段を備えたことを特徴とするナノファイバー不織布の製造装置。
- 請求項6ないし8のいずれか1項において、該吐出部と捕集部との間の雰囲気の湿度を調節する湿度調節手段を備えたことを特徴とするナノファイバー不織布の製造装置。
- 請求項6ないし9のいずれか1項において、吐出部を加温する吐出部加温手段を備えたことを特徴とするナノファイバー不織布の製造装置。
- 請求項6ないし10のいずれか1項において、前記吐出部に供給されるポリマー溶液を加温する加温手段を備えたことを特徴とするナノファイバー不織布の製造装置。
- 請求項6ないし11のいずれか1項において、原料ポリマーが荷電性或いは導電性ポリマーであることを特徴とするナノファイバー不織布の製造装置。
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