JP6124247B2 - A method of forming a nanoadhesive layer for immobilizing nanofibers or nanoparticles. - Google Patents

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基材シートや３次元の物体の最表面に、ナノ繊維またはナノ粒子を固定化するためのナノ接着層を形成する方法に関するものである。  The present invention relates to a method for forming a nanoadhesive layer for immobilizing nanofibers or nanoparticles on the outermost surface of a substrate sheet or a three-dimensional object.

近年、ナノ繊維の製造方法が改良されたことから、ナノ繊維を利用してナノ繊維の集合体を製作する方法が検討されている。そして、ナノ繊維の集合体からなるシートは、従来の繊維からなるシートに比べて比表面積が高く、均一で小さい空孔径を有していることが見つけられたことから、ナノ繊維を利用したエアフィルタろ材やガス除去フィルタろ材が開発されるようになってきた。  In recent years, since the method for producing nanofibers has been improved, a method for producing an assembly of nanofibers using nanofibers has been studied. And it was found that a sheet made of an aggregate of nanofibers has a higher specific surface area than a sheet made of conventional fibers, and has a uniform and small pore diameter. Filter media and gas removal filter media have been developed.

そしてこれらのフィルタろ材は、従来のフィルタろ材と同等以上の捕集あるいは除去効率の機能を持ちながら、圧力損失を大幅に低減したフィルタろ材として、省エネルギー化を可能にすると共に寿命の長いフィルタろ材として病院設備やクリーンルームなどの空調用として注目されている。  These filter media have the same collection or removal efficiency functions as or better than conventional filter media, but can be used as a filter media with significantly reduced pressure loss, enabling energy saving and long-life filter media. It is attracting attention for air conditioning in hospital facilities and clean rooms.

そして、エアフィルタろ材やガス除去フィルタろ材の基礎となるナノ繊維の集合体は、合成繊維、ガラス繊維や天然繊維などからなる不織布あるいは織布からなる基材に、バインダー、溶融繊維あるいは接着パウダーの接着媒体を付けて、ナノ繊維の薄い層を積層させ一体化したものから構成されている。  The aggregate of nanofibers that form the basis of the air filter media and gas removal filter media is made of a nonwoven fabric or a woven fabric made of synthetic fibers, glass fibers, natural fibers, etc., and a binder, molten fiber, or adhesive powder. It is composed of a thin layer of nanofibers laminated and integrated with an adhesive medium.

しかし、ナノ繊維の集合体は、基材シートにバインダー、溶融繊維あるいは接着パウダーの接着媒体を付ける必要があるため、接着媒体が基材シートを構成する繊維間に深く浸透してしまうことがあるため、接着媒体による目詰まりにより圧力損失が高くなることが懸念されることから、接着媒体の改善がのぞまれていた。  However, since the aggregate of nanofibers needs to be attached to the base sheet with a binder, molten fiber or adhesive powder adhesive medium, the adhesive medium may penetrate deeply between the fibers constituting the base sheet. Therefore, since there is a concern that the pressure loss is increased due to clogging by the adhesive medium, improvement of the adhesive medium is desired.

そこで本発明はこれらの課題を解決しょうとしたもので、本発明の第１の目的は、ナノ繊維またはナノ粒子を固定化するのに、基材シートや３次元の物体に熱可塑性ポリマーからナノ繊維接着剤を生成してナノ繊維接着層を薄膜に形成し、ナノ繊維またはナノ粒子を固定化するためのナノ接着層を形成する方法を提供しょうとしたものである。  Accordingly, the present invention is intended to solve these problems. The first object of the present invention is to fix nanofibers or nanoparticles from a thermoplastic polymer to a base sheet or a three-dimensional object. An object of the present invention is to provide a method of forming a nanoadhesive layer for immobilizing nanofibers or nanoparticles by forming a fiber adhesive to form a nanofiber adhesive layer into a thin film.

本発明の第２の目的はナノ繊維またはナノ粒子を固定化するためのナノ接着層を効率良く形成しょうとしたものである。  The second object of the present invention is to efficiently form a nanoadhesive layer for immobilizing nanofibers or nanoparticles.

本発明の第３の目的は、ナノ繊維またはナノ粒子を固定化するためのナノ接着層を安価に提供しょうとしたものである。  The third object of the present invention is to provide a nano-adhesive layer for immobilizing nanofibers or nanoparticles at low cost.

本発明の第１の解決手段は、 ナノ繊維またはナノ粒子を固定したい基材シートや３次元の物体上に、熱可塑性ポリマーから生成したナノ繊維接着剤を塗布し、基材シートや３次元の物体の最表面に、ナノ繊維の径に応じた厚みの薄膜のナノ繊維接着剤からなるナノ繊維接着層を形成し、このナノ繊維接着層を加熱することで、ナノ繊維接着剤が溶けて切れた状態とし、基材シートや３次元の物体の最表面に接着層を形成することを特徴としたナノ繊維またはナノ粒子を固定化するためのナノ接着層を形成する方法を提供しょうとしたことである。The first solution of the present invention is to apply a nanofiber adhesive generated from a thermoplastic polymer onto a base sheet or a three-dimensional object on which nanofibers or nanoparticles are to be fixed, On the outermost surface of the object, a nanofiber adhesive layer made of a thin film nanofiber adhesive with a thickness corresponding to the nanofiber diameter is formed, and by heating this nanofiber adhesive layer, the nanofiber adhesive melts and breaks. To provide a method for forming a nanoadhesive layer for immobilizing nanofibers or nanoparticles, characterized by forming an adhesive layer on the outermost surface of a base sheet or a three-dimensional object. It is.

本発明の第２の解決手段は、ナノ繊維またはナノ粒子を固定したい基材シートや３次元の物体上に、熱可塑性ポリマーから生成したナノ繊維接着剤を塗布して、薄膜のナノ繊維接着層を形成し、このナノ繊維接着層を加熱することで接着剤の機能を持たせたことである。  A second solution of the present invention is to apply a nanofiber adhesive produced from a thermoplastic polymer onto a base sheet or a three-dimensional object to which nanofibers or nanoparticles are to be fixed, and to form a thin film nanofiber adhesive layer And the nanofiber adhesive layer was heated to have an adhesive function.

本発明の第３の解決手段は、ナノ繊維接着層を塗布した後、加熱することで、ナノ繊維接着層を形成する熱可塑性ポリマーであるナノ繊維接着剤を溶融し基材シートや３次元の物体の最表面の形状に沿って接着することができ、これによってナノ繊維の径に応じた厚みで、基材シートや３次元の物体の表面に沿ったナノ繊維接着層の塗布が可能としたことである。例えばナノ繊維接着層を形成するナノ繊維接着剤が１００ｎｍの場合、低融点のナノ繊維接着層を１００ｎｍの厚みで基材シートや３次元の物体に塗布することができる。これによって、熱可塑性ポリマーのナノ繊維接着層を１０ｎｍ〜数μｍでコーティングすることも可能としたことである。  The third solution of the present invention is to apply a nanofiber adhesive layer and then heat to melt the nanofiber adhesive, which is a thermoplastic polymer that forms the nanofiber adhesive layer, to melt the base sheet or the three-dimensional sheet. It is possible to bond along the shape of the outermost surface of the object, which enables the application of the nanofiber adhesive layer along the surface of the base sheet or the three-dimensional object with a thickness corresponding to the diameter of the nanofiber. That is. For example, when the nanofiber adhesive forming the nanofiber adhesive layer is 100 nm, the low-melting nanofiber adhesive layer can be applied to a base sheet or a three-dimensional object with a thickness of 100 nm. Thus, the nanofiber adhesive layer of the thermoplastic polymer can be coated with a thickness of 10 nm to several μm.

ナノ繊維を固定化したい基材シートや３次元の物体は、フイルム、不織布、織布などの基材シートだけでなくても良い。
また、不織布あるいは織布からなるフィルタ基材の材質はポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、レーヨン、塩化ビニリデン繊維などの有機繊維やガラス繊維が使用可能である。これらを単独で用いてもよいし２種類以上を併用しても良い。The base sheet or three-dimensional object on which the nanofibers are to be fixed need not be a base sheet such as a film, a nonwoven fabric, or a woven fabric.
The material of the filter base material made of nonwoven fabric or woven fabric can be organic fibers such as polyester fibers, polyamide fibers, polyethylene fibers, rayon, vinylidene chloride fibers, and glass fibers. These may be used alone or in combination of two or more.

これらのフィルタ基材の形成方法としては湿式抄紙法を用いる方法や乾式法、スパンボンド法、メルトブロー法などが用いられる。  As a method for forming these filter base materials, a method using a wet papermaking method, a dry method, a spun bond method, a melt blow method, or the like is used.

ナノ繊維接着層を形成するナノ繊維の素材である熱可塑性ポリマーは、ポリエステルやポリアミド、ポリオレフイン、ポリフェニレンスルフイド（ＰＰＳ）などが挙げられる。ポリエステルとしてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）などが挙げられる。また、ポリアミドとしてはナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン１１（Ｎ１１）などが挙げられる。ポリオレフインとしてはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）などが挙げられる。Examples of the thermoplastic polymer that is a nanofiber material forming the nanofiber adhesive layer include polyester, polyamide, polyolefin, and polyphenylene sulfide (PPS). Examples of the polyester include polyethylene terephthalate (PET), polytrimethylene terephthalate (PTT), polybutylene terephthalate (PBT), and polylactic acid (PLA). Examples of polyamide include nylon 6 (N6), nylon 66 (N66), nylon 11 (N11), and the like. Examples of the polyolefin include polyethylene (PE), polypropylene (PP), and polystyrene (PS).

基材シートが不織布の場合、ナノ繊維接着層を形成するナノ繊維接着剤は長繊維であるため、不織布の表層にナノ繊維接着剤からなるナノ繊維接着層を形成するが不織布内には入らない。つまり、ナノ繊維接着層は、不織布の繊維と最表層でのみ接している状態となっている。さらに、これを加熱することで、ナノ繊維接着層を形成する熱可塑性ポリマーのナノ繊維接着剤が溶けて切れ、不織布の最表面に溶着する。これによって、不織布の繊維の最表面にのみ溶着することで不織布の通気性を全く損なわないナノ繊維接着層の塗布が完了する。同様に３次元物体の場合も３次元物体の表面の凹凸がある場合、凸部にのみナノ繊維接着層を塗布することが可能となる。  When the base sheet is a nonwoven fabric, the nanofiber adhesive that forms the nanofiber adhesive layer is a long fiber. Therefore, a nanofiber adhesive layer made of a nanofiber adhesive is formed on the surface layer of the nonwoven fabric, but does not enter the nonwoven fabric. . That is, the nanofiber adhesive layer is in contact with the nonwoven fabric fibers only on the outermost layer. Furthermore, by heating this, the nanofiber adhesive of the thermoplastic polymer that forms the nanofiber adhesive layer melts and breaks, and is welded to the outermost surface of the nonwoven fabric. This completes the application of the nanofiber adhesive layer that does not impair the breathability of the nonwoven fabric by welding only to the outermost surface of the nonwoven fabric fiber. Similarly, in the case of a three-dimensional object, if there is unevenness on the surface of the three-dimensional object, the nanofiber adhesive layer can be applied only to the convex portion.

熱可塑性ポリマーのナノ繊維接着層が塗布できると、その上に固定化したいナノ繊維（ナノファイバー、マイクロファイバー）やナノ粒子（シリカ、ＰＴＦＥなど）を塗布し、再度加熱することで熱可塑性ポリマーを溶融し、固定したいナノ繊維またはナノ粒子が熱可塑性ポリマーに接触している部分だけをコーティングすることができる。つまり、固定化したいナノ繊維またはナノ粒子が熱可塑性ポリマーの溶着部のみコーティングし、反対側は素材表面が露出した状態に固定化することができる。Once the thermoplastic polymer nanofiber adhesive layer can be applied, apply the nanofibers (nanofibers, microfibers) and nanoparticles (silica, PTFE, etc.) that you want to immobilize on them and heat them again to heat the thermoplastic polymer. melted, nanofibers or nano-particles to lock can be coated only the portion in contact with the thermoplastic polymer. That is, the nanofibers or nanoparticles want immobilized by coating only the welding portion of the thermoplastic polymer, the opposite side can be immobilized to a state where the surface of the material exposed.

ナノ繊維を固定化する場合、ナノ繊維自体は細く強度がないが、これを使用可能とするためには、固定したいナノ繊維を基材シートや３次元の物体に固定化しなければならない。この時、考慮しなければならないことは、ナノ繊維の強度が強化され、且つ通気性を損なわないことである。When nanofibers are fixed, the nanofibers themselves are thin and not strong, but in order to be able to use them, the nanofibers to be fixed must be fixed to a base sheet or a three-dimensional object. At this time, it is necessary to consider that the strength of the nanofiber is enhanced and the air permeability is not impaired.

ナノ繊維を生成するＥＳＤ法は高電圧を印加した針状のノズルに容器内のポリマー溶剤溶液をポンプにて送給するように構成されており、そこで針状のノズルから線状に流出するポリマー溶剤溶液に電荷を帯電させる。それによって、下記式に示すポリマー溶剤溶液表面の同極電荷による反発力（クーロン力）とポリマー溶剤溶液のサブストレート間で働く逆極電荷の引力（クーロン力）が合わさりポリマー溶剤溶液の表面張力を上回った時に１次誘電爆発が発生し、ポリマー溶液が爆発的に延伸される。
式：表面張力＋電界干渉 ＜ クーロン力（ポリマー内での反発力＋サブストレートか らの引力）＋ 押し出し力

Figure 0006124247
ｑ１：荷電粒子の荷電量１ ｑ２：荷電粒子の荷電量２ γ：粒子間距離
ε：誘電率
さらに、ポリマー溶液がクーロン力でサブストレートに引き付けられることでノズル先端から流出したポリマー溶剤溶液のアスペクト比が大きくなる。これによって繊維として長手方向にポリマー溶液が延ばされる。１次静電爆発で延伸を始めた繊維は、比表面積が大きいため溶剤が急速に蒸発する。これによって溶剤で膨潤していたポリマー溶液の分子間力が強くなり、除々に硬化をして行く。そして、クーロン力と分子間がつりあったところで延伸は止まる。その後電荷を保ったままさらに蒸発が進み繊維の直径のポリマーからなる繊維が生成される。The ESD method for producing nanofibers is configured to pump a polymer solvent solution in a container to a needle-like nozzle to which a high voltage is applied, and a polymer that flows out linearly from the needle-like nozzle there Charge the solvent solution. As a result, the repulsive force (Coulomb force) due to the homopolar charge on the surface of the polymer solvent solution and the attractive force (Coulomb force) of the opposite polar charge that acts between the substrates of the polymer solvent solution are combined to reduce the surface tension of the polymer solvent solution. When exceeded, a primary dielectric explosion occurs and the polymer solution is stretched explosively.
Formula: Surface tension + electric field interference <Coulomb force (repulsive force in the polymer + attractive force from the substrate) + pushing force
Figure 0006124247
q 1 : Charge amount of charged particles 1 q 2 : Charge amount of charged particles 2 γ: Interparticle distance ε: Dielectric constant Further, the polymer solvent solution that has flowed out of the nozzle tip by being attracted to the substrate by Coulomb force Increases the aspect ratio. This extends the polymer solution in the longitudinal direction as fibers. The fiber that has begun to be drawn by the primary electrostatic explosion has a large specific surface area, so that the solvent evaporates rapidly. As a result, the intermolecular force of the polymer solution swollen with the solvent becomes stronger and gradually hardens. The stretching stops when the Coulomb force and the intermolecular molecules are balanced. Thereafter, evaporation further proceeds while maintaining the electric charge, and a fiber made of a polymer having a fiber diameter is generated.

ＭＥＬＴ―ＥＳＤ法は熱可塑性樹脂に加えて膨潤状態にし、高速エアーと電荷を使ってナノ繊維を生成する方式である。そして、その構成は、ポリマーを溶融する機構と溶融ポリマーを吐出するノズル、ノズルから吐出する溶融ポリマーを延伸するために使用される高速エアーを発生するエアーノズル、溶融したポリマーを吐出するノズルの先端に電荷を発生させる電極および荷電ナノ繊維からの静電誘導による電界干渉を遮断するための絶縁板で構成され、加えて放熱を防ぎ絶縁を兼ねた断熱材でノズルを覆う構造になっている。また、前記方式において、電極と絶縁板を除いた状態でもエアーノズルからの風速を高速化することで繊維径を５００ｎｍ程度にまで細線化は可能である。  The MELT-ESD method is a method in which nanofibers are generated using high-speed air and electric charge in a swollen state in addition to a thermoplastic resin. And, the structure consists of a mechanism for melting the polymer, a nozzle for discharging the molten polymer, an air nozzle for generating high-speed air used for stretching the molten polymer discharged from the nozzle, and the tip of the nozzle for discharging the molten polymer And an insulating plate for blocking electric field interference due to electrostatic induction from the charged nanofiber, and in addition, the nozzle is covered with a heat insulating material that prevents heat dissipation and also serves as insulation. Moreover, in the said system, even if the electrode and the insulating plate are removed, the fiber diameter can be reduced to about 500 nm by increasing the wind speed from the air nozzle.

そして、ナノ繊維生成過程は、十分粘土が下がるまで加熱して溶融したポリマーを高速エアーで延伸する。同時にノズル先端に電極とノズル間に高電圧を印加することによって電荷が発生し、溶融ポリマーを同極に帯電させる。この同極の電荷が互いにクーロン力で反発することで溶融ポリマーを更に延伸する。これによって、ナノ繊維接着層を形成するナノ繊維が生成される。  In the nanofiber generation process, the polymer melted by heating until the clay is sufficiently lowered is stretched with high-speed air. At the same time, a high voltage is applied between the electrode and the nozzle at the tip of the nozzle to generate a charge, and the molten polymer is charged to the same polarity. The homopolar charges repel each other by Coulomb force, thereby further stretching the molten polymer. Thereby, the nanofiber which forms a nanofiber adhesion layer is produced | generated.

（１）熱可塑性ポリマーから構成されたナノ繊維接着層は基材シートや３次元の物体表面に非常に薄く塗ることが可能であることから、ナノ繊維の通気性を損なわず強く固定化することができる。
（２）さらに、熱可塑性ポリマーから構成されたナノ繊維接着層は基材シートや３次元の物体表面に非常に薄く塗ることが可能であることから、ナノ粒子をナノ繊維接着層に埋もれることなく、表面を最大に露出しナノ粒子の特性を生かして固定化することができる。
（３）基材シートや３次元物体にナノ繊維やナノ粒子を固定化することができる。
例えば、不織布上にナノ繊維を固定できたり、不織布の上にゼオライト、多孔性ガラスビーズを担持することで放射性物質（イオン状態を含めて）を除染することができたり、白金触媒を担持することで効率の高い反応膜を形成することができたり、カテキンの粒子を担持することで強い消臭機能を持つフィルタを作ることができたり、イオン交換樹脂の粒子を担持することで超々純水生成フィルタを作ることができる。
（４）熱可塑性ポリマーのナノ繊維接着層を基材シートや３次元物体に５０ｎｍ〜数μｍでコーティングすることができる。(1) Since the nanofiber adhesive layer composed of a thermoplastic polymer can be applied very thinly to a base sheet or a three-dimensional object surface, it must be strongly fixed without impairing the breathability of the nanofiber. Can do.
(2) Furthermore, since the nanofiber adhesive layer composed of a thermoplastic polymer can be applied very thinly on a substrate sheet or a three-dimensional object surface, the nanoparticles are not buried in the nanofiber adhesive layer. The surface can be exposed to the maximum and can be fixed by taking advantage of the characteristics of the nanoparticles.
(3) Nanofibers and nanoparticles can be immobilized on a base sheet or a three-dimensional object.
For example, nanofibers can be fixed on non-woven fabric, radioactive materials (including ionic state) can be decontaminated by supporting zeolite and porous glass beads on non-woven fabric, and platinum catalyst is supported. It is possible to form a highly efficient reaction membrane, to create a filter with a strong deodorizing function by supporting catechin particles, or to support ultra-pure water by supporting ion-exchange resin particles. Generation filters can be created.
(4) A nanofiber adhesive layer of a thermoplastic polymer can be coated on a base sheet or a three-dimensional object with a thickness of 50 nm to several μm.

基材シートに低融点ポリマーをナノ繊維化して塗布した図。The figure which applied the low melting point polymer to the base material sheet as a nano fiber. 基材シートに低融点ポリマーをナノ繊維化して塗布した拡大図。The enlarged view which applied the low melting-point polymer to the base material sheet into nanofibers. 基材シートに熱可塑性ポリマーのナノ繊維に塗布し、加熱して基材シートの表面のみに熱可塑性ポリマー層を付着した状態を示す図。 Shows a state applied to nanofibers of the base sheet to the thermoplastic polymer, only on the surface of the heated base sheet attached to the thermoplastic polymer layer. 基材シートの表層にのみ基材シートに沿って熱可塑性ポリマーを溶着した拡大図。Enlarged view of welded thermoplastic polymer only along the substrate sheet on the surface of the substrate sheet. 基材シートに熱可塑性ポリマー層を介して目的ポリマーのナノ繊維を積層し、加熱した状態を示す図。The figure which shows the state which laminated | stacked the nanofiber of the target polymer on the base material sheet through the thermoplastic polymer layer, and heated. 目的のポリマーを基材シートに積層した時のナノ繊維の拡大図。The enlarged view of a nanofiber when the target polymer is laminated | stacked on the base material sheet . ガラス板などの３次元物体上に熱可塑性のナノ繊維を塗布して加熱溶融しその上に二酸化ケイ素固定化する方法を示す図。The figure which shows the method of apply | coating thermoplastic nanofiber on three-dimensional objects , such as a glass plate, heat-melting, and fixing silicon dioxide on it. 中高性能フィルタを示す図。The figure which shows a medium high performance filter.

以下、本発明の実施形態に係るナノ繊維またはナノ粒子を固定化するためのナノ接着層を形成する方法を添付図面に基づいて説明する。  Hereinafter, a method of forming a nanoadhesive layer for immobilizing nanofibers or nanoparticles according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

まず、ナノ繊維またはナノ粒子を固定化するためのナノ接着層を形成する方法の手順は、まず、図１に示すように、基材シート１の上に熱可塑性で溶媒に溶けるポリマーをナノ繊維化してナノ繊維接着層を形成するナノ繊維接着剤２を塗布する。図２の写真には低融点ポリマーを使用してナノ繊維接着層を形成するナノ繊維接着剤２を基材シート１上に塗布した状態を示している。  First, the procedure of the method for forming a nanoadhesive layer for immobilizing nanofibers or nanoparticles is as follows. First, as shown in FIG. The nanofiber adhesive 2 is applied to form a nanofiber adhesive layer. The photograph of FIG. 2 shows a state in which a nanofiber adhesive 2 that forms a nanofiber adhesive layer using a low-melting polymer is applied on the base sheet 1.

次に、図３に示すように、基材シート１を加熱することで、熱可塑性ポリマーのナノ繊維接着剤２は溶けて基材シート１の表面に固定される。この状態は、ナノ繊維接着剤２が溶けて切れ、基材シート１の繊維上に溶着される。図４に示すように基材のシート２段目の基材シート１の繊維には熱可塑性ポリマーが溶着せず、基材シート繊維の表層にのみ基材シート１に沿って熱可塑性ポリマーのナノ繊維接着剤２が溶着する。そのため、通気性については全く損なわない。  Next, as shown in FIG. 3, by heating the base sheet 1, the nanofiber adhesive 2 of the thermoplastic polymer is melted and fixed to the surface of the base sheet 1. In this state, the nanofiber adhesive 2 is melted and cut, and is welded onto the fibers of the base sheet 1. As shown in FIG. 4, the thermoplastic polymer is not welded to the fiber of the base sheet 1 in the second stage of the base sheet, and the nano-sized thermoplastic polymer is formed along the base sheet 1 only on the surface layer of the base sheet fiber. The fiber adhesive 2 is welded. Therefore, the air permeability is not impaired at all.

次に、図５に示すように、熱可塑性ポリマーナノ繊維接着層３が固定された基材シート１に固定化を目的としたポリマーをナノ繊維化して塗布する。この状態で、固定化を目的としたナノ繊維接着剤２を塗布した基材シート１に熱を加える。これにより熱可塑性ポリマーが再度溶けて固定化を目的としたナノ繊維接着剤２と基材シート１を接着する。この時、図６に示すように、熱可塑性ポリマーが観察できないくらい、固定化を目的のナノ繊維表面と基材シート１表面のみを接着するため、基材シート１と固定化を目的のナノ繊維による通気性を保ち、熱可塑性ポリマーによって通気性を阻害することはない。  Next, as shown in FIG. 5, a polymer intended for immobilization is applied to the base sheet 1 on which the thermoplastic polymer nanofiber adhesive layer 3 is fixed, and then applied. In this state, heat is applied to the base sheet 1 coated with the nanofiber adhesive 2 for the purpose of immobilization. Thereby, the thermoplastic polymer is melted again, and the nanofiber adhesive 2 and the base sheet 1 for the purpose of fixation are bonded. At this time, as shown in FIG. 6, only the surface of the nanofiber intended for immobilization and the surface of the base material sheet 1 are bonded so that the thermoplastic polymer cannot be observed. The air permeability is maintained, and the air permeability is not hindered by the thermoplastic polymer.

この方式は、図７に示すように、ガラスなどの個体の基材シート１に熱可塑性ポリマーのナノ繊維接着層３を形成し、二酸化ケイ素の粒子４を固定化しても何ら本発明の要旨を変更するものではない。  As shown in FIG. 7, this method can be obtained by forming a thermoplastic polymer nanofiber adhesive layer 3 on a solid substrate sheet 1 such as glass and immobilizing silicon dioxide particles 4. It does not change.

次に、具体的な実施例として、実施例１にエアフィルタろ材、実施例２にガス除去フィルタろ材について述べる。  Next, as specific examples, an air filter medium is described in Example 1 and a gas removal filter medium is described in Example 2.

５は中高性能フィルタの外枠で、前後面開放の箱形状をしていて、この外枠５内には繊維径が０．３〜５０μｍ、厚みが０．１〜１．０ｍｍのガラス繊維や合繊繊維または天然繊維などからなる不織布あるいは織り布のフィルタ基材表面に、ＭＥＬＴ―ＥＳＤ法によりは生成したナノ繊維接着層を形成し、この状態でフィルタ基材を加熱することで、熱可塑性ポリマーが再度溶けてナノ繊維とフィルタ基材が接着される。この後、再度の加熱により、目的のナノ繊維表面がフィルタ基材に積層され一体化されてフィルタろ材６が形成される。そしてろ過面積を大きくすべくジグザグ状に折り曲げてひだ折り加工し、ひだ折り加工したろ材間にセパレータまたはビード状接着剤を挟み込んで外枠内に接着材で気密に取り付けて図８に示すような中高性能フィルタ７が形成される。  5 is an outer frame of the medium-high performance filter, which has a box shape with open front and rear surfaces. In the outer frame 5, glass fiber having a fiber diameter of 0.3 to 50 μm and a thickness of 0.1 to 1.0 mm A nanofiber adhesive layer produced by the MELT-ESD method is formed on the surface of a nonwoven fabric or woven fabric made of synthetic fiber or natural fiber, and the thermoplastic polymer is heated by heating the filter substrate in this state. Is melted again, and the nanofiber and the filter substrate are bonded. Thereafter, by reheating, the target nanofiber surface is laminated and integrated with the filter base material to form the filter medium 6. Then, in order to increase the filtration area, it is folded in a zigzag shape and fold-folded. A separator or bead-like adhesive is sandwiched between the fold-folded filter media and airtightly attached to the outer frame with an adhesive as shown in FIG. A medium to high performance filter 7 is formed.

これにより、形状保持機能および強度向上を目的とした塵埃保持容量の大きなフィルタ基材と超極細繊維よりなる緻密な高密度捕捉機能を備えた超極細繊維層とを積層しているので、低い圧力損失でありながら高効率の機能を有した中高性能フィルタ７が達成される。  As a result, the filter substrate with a large dust retention capacity for the purpose of shape retention function and strength improvement and the ultra-fine fiber layer with dense high-density capture function made of ultra-fine fibers are laminated, so low pressure A medium to high performance filter 7 having a high efficiency function with a loss is achieved.

繊維径が０．３〜５０μｍ、厚みが０．１〜１．０ｍｍのガラス繊維や合繊繊維または天然繊維などからなる不織布あるいは織り布のフィルタ基材表面に、ＭＥＬＴ―ＥＳＤ法によりは生成したナノ繊維接着層を塗布し、この状態でフィルタ基材を加熱することで、熱可塑性ポリマーが再度溶けてナノ繊維とフィルタ基材を接着し、この後、再度の加熱により、目的のナノ繊維表面をフィルタ基材に積層して一体化した積層フィルタ基材にグラフト重合や薬液添着法などの手法によりイオン交換基や反応基を付与して構成したガス除去フィルタろ材を形成する。  Nanostructures produced by the MELT-ESD method on the filter substrate surface of nonwoven fabric or woven fabric made of glass fiber, synthetic fiber or natural fiber having a fiber diameter of 0.3-50 μm and a thickness of 0.1-1.0 mm By applying the fiber adhesive layer and heating the filter substrate in this state, the thermoplastic polymer melts again to bond the nanofiber and the filter substrate, and then the target nanofiber surface is formed by reheating. A gas removal filter medium constituted by adding an ion exchange group or a reactive group to the laminated filter base material laminated and integrated with the filter base material by a technique such as graft polymerization or chemical solution deposition is formed.

なお、本発明は前記実施形態そのままに限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化でき、例えば、ナノ繊維接着層を厚く塗布して、ナノ繊維が固定された基材シートを加熱した際、ナノ繊維接着層がナノ繊維の層まで浸み込みナノ繊維の集合体を強化することができるなど、複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の変更が可能である。  The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. For example, the nanofiber adhesive layer is applied thickly, When heating the substrate sheet on which the fibers are fixed, the nanofiber adhesive layer can penetrate into the nanofiber layer and strengthen the nanofiber aggregate. It can be changed.

熱可塑性ポリマーから構成されたナノ繊維接着層をシートや固定の表面に非常に薄く塗ることで、ナノ繊維の通気性を損なわず強く固定化することができ、ナノ粒子がナノ繊維接着層に埋もれることなく、表面を最大に露出し粒子の特性を生かした薄膜を形成したナノ繊維の集合体としたことから、不織布上にナノ繊維を固定できたり、不織布の上にゼオライト、多孔性ガラスビーズを担持することで放射性物質（イオン状態を含めて）を除染することができたり、白金触媒を担持することで効率の高い反応膜を形成することができたり、カテキンの粒子を担持することで強い消臭機能を持つフィルタを作ることができたり、イオン交換樹脂の粒子を担持することで超々純水生成フィルタを作ることができるようにしたもので本発明は産業上極めて利用価値の高いものである。  By applying a nanofiber adhesive layer made of thermoplastic polymer to the sheet or fixing surface very thinly, it can be strongly fixed without impairing the breathability of the nanofiber, and the nanoparticles are embedded in the nanofiber adhesive layer. The nanofibers are formed by forming a thin film that makes the most of the surface and makes use of the characteristics of the particles, so that the nanofibers can be fixed on the nonwoven fabric, and zeolite and porous glass beads are placed on the nonwoven fabric. By carrying it, it can decontaminate radioactive substances (including ionic state), by carrying a platinum catalyst, it can form a highly efficient reaction film, or by carrying catechin particles The present invention can be used to produce a filter having a strong deodorizing function or to produce an ultra-pure water generation filter by supporting ion-exchange resin particles. Those high Umate use value.

１・・・基材シート ２・・・ナノ繊維接着剤 ３・・・ナノ繊維接着層
４・・・ニ酸化ケイ素の粒子 ５・・・外枠 ６・・・フイルタろ材
７・・・中高性能フイルタDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material sheet 2 ... Nanofiber adhesive 3 ... Nanofiber adhesion layer 4 ... Silicon dioxide particle 5 ... Outer frame 6 ... Filter medium 7 ... Medium performance Filter

Claims (1)

ナノ繊維またはナノ粒子を固定したい基材シートや３次元の物体上に、熱可塑性ポリマーから生成したナノ繊維接着剤を塗布し、基材シートや３次元の物体の最表面に、ナノ繊維の径に応じた厚みの薄膜のナノ繊維接着剤からなるナノ繊維接着層を形成し、このナノ繊維接着層を加熱することで、ナノ繊維接着剤が溶けて切れた状態とし、基材シートや３次元の物体の最表面に接着層を形成することを特徴としたナノ繊維またはナノ粒子を固定化するためのナノ接着層を形成する方法。A nanofiber adhesive made from a thermoplastic polymer is applied to a substrate sheet or three-dimensional object on which nanofibers or nanoparticles are to be fixed, and the diameter of the nanofiber is applied to the outermost surface of the substrate sheet or three-dimensional object. By forming a nanofiber adhesive layer consisting of a thin-film nanofiber adhesive according to the thickness and heating the nanofiber adhesive layer, the nanofiber adhesive is melted and cut to form a substrate sheet or three-dimensional A method of forming a nanoadhesive layer for immobilizing nanofibers or nanoparticles, characterized in that an adhesive layer is formed on the outermost surface of the object.
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