JP2008101315A - Porous body and method for producing the same - Google Patents

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修一 野中
Yoshihiro Naruse
恵寛 成瀬
Taira Omori
平 大森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new porous body composed of a porous support body and dispersed nanofibers in the pores of the support body, and having a reduced pressure drop and a high collection efficiency. <P>SOLUTION: The porous body with communicating micropores having a three-dimensional network structure of the nanofibers with a number average diameter of 1 to 500 nm dispersed in the pores of the supporting body, wherein the porous body of the network structure has a maximum pore size of 10 μm or less and a pressure drop of 300 Pa or less. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、支持体の穴内にナノファイバー分散体を3次元に配した多孔体およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a porous body in which a nanofiber dispersion is three-dimensionally arranged in a hole of a support and a method for producing the same.

繊維基材を利用したフィルターはマスクなどの生活資材用途からエアフィルター、液体フィルターなどの産業用途や血液フィルターなどのメディカル用途まで幅広く利用されている。このようなフィルターの要求性能は大きく二つ有り、一つ目は微粒子(濾過物)の捕捉効率であり、二つ目は被濾過物である気体や液体をフィルターに流した時の圧力損失である。   Filters using fiber base materials are widely used in daily life applications such as masks, industrial applications such as air filters and liquid filters, and medical applications such as blood filters. There are two major performance requirements for such a filter. The first is the trapping efficiency of fine particles (filtered material), and the second is the pressure loss when gas or liquid that is to be filtered flows through the filter. is there.

まず、微粒子の捕捉効率は、一般にフィルターに無数に存在する微細孔の孔径を小さくするほど向上することが知られている。このため、より細い繊維を利用することが検討されてきた。   First, it is known that the trapping efficiency of fine particles generally increases as the pore size of innumerable micropores is reduced. For this reason, the use of thinner fibers has been studied.

しかしながら、より細い繊維を利用して微細孔径を小さくしていくと、今度は気体や液体などの被濾過物がフィルターを通過しにくくなったり、すぐに目詰まりしてしまい、フィルターの初期の圧力損失の増大により、単位時間あたりの濾過の処理量が抑制されたり、経時での圧力損失の著しい増加により、フィルターの寿命を著しく短くしてしまうというフィルターとしての致命的な問題があった。   However, if the fine pore diameter is reduced by using finer fibers, the object to be filtered such as gas or liquid will not easily pass through the filter or will be clogged immediately, and the initial pressure of the filter will be reduced. There is a fatal problem as a filter that the amount of filtration per unit time is suppressed due to the increase in loss, or the life of the filter is significantly shortened due to a significant increase in pressure loss over time.

このため、微細孔径が均一で微細孔径をより小さくしながらも、フィルターの圧力損失を抑制するための様々な検討がなされてきた。また、フィルターの網目構造を2次元ではなく3次元にし、フィルターの捕集量を向上させ、目詰まりを起こしにくくすることも検討されている。例えば、太繊度の繊維で3次元的な骨格を組み、その骨格繊維間に極細繊維を3次元的に配する方法が挙げられる。   For this reason, various studies have been made to suppress the pressure loss of the filter while the micropore diameter is uniform and the micropore diameter is made smaller. In addition, it has been studied to make the filter network structure three-dimensional instead of two-dimensional so as to improve the amount of collected filter and prevent clogging. For example, there is a method in which a three-dimensional skeleton is assembled with thick fibers, and ultrafine fibers are three-dimensionally arranged between the skeleton fibers.

上記方法の具体例を挙げると、熱可塑性ポリマーからなるナノレベルの繊維を支持体の穴内に網目に配した構造体を得る技術として、ナノファイバー分散液を多孔質の支持体に付着させた後、分散媒を乾燥除去する方法がある(特許文献1)。この方法によれば、支持体中の孔内にナノファイバーを網目に配することができるが、分散媒を乾燥除去する際に、ナノファイバーが分散媒と共に孔の壁面にマイグレートして、支持体中の穴径の大きな穴の中央部には網目構造が生成されないことがあり、均一な3次元網目構造が形成されない。つまり、微孔径の大きい部分ができてしまうことがあり、フィルターとして用いると、微孔径の大きい部分が微粒子を捕捉できない欠陥となってしまうという可能性があった。また、そのような微孔径の大きい部分が生成しないほどナノファイバー付着量を増量すると、今度は全体的に網目構造の微細孔径が小さくなりすぎて、圧力損失が大きくなり過ぎてしまうという問題があった。
一方、酢酸菌によりセルロースを産生させてセルロース・ナノファイバーをポリエステルの極細繊維不織布上に網目に配した構造を作るという方法(特許文献2)も提案されているが、該方法は生産性が低すぎて、工業的な利用は困難であった。
特開2005−330639号公報 WO97/23266号パンフレット
As a specific example of the above-described method, as a technique for obtaining a structure in which nano-level fibers made of a thermoplastic polymer are arranged in a mesh in the holes of a support, after a nanofiber dispersion is attached to a porous support, There is a method of drying and removing the dispersion medium (Patent Document 1). According to this method, the nanofibers can be arranged in a mesh in the pores in the support. However, when the dispersion medium is removed by drying, the nanofibers are migrated together with the dispersion medium onto the wall surfaces of the pores to support the nanofibers. A network structure may not be generated at the center of a hole having a large hole diameter in the body, and a uniform three-dimensional network structure may not be formed. That is, a portion having a large pore diameter may be formed, and when used as a filter, there is a possibility that the portion having a large pore diameter becomes a defect that cannot capture fine particles. Further, if the nanofiber adhesion amount is increased so that such a portion having a large micropore size is not generated, the micropore size of the network structure becomes too small as a whole, and the pressure loss becomes too large. It was.
On the other hand, a method (Patent Document 2) has been proposed in which cellulose is produced by acetic acid bacteria to form a structure in which cellulose nanofibers are arranged on a polyester ultrafine fiber nonwoven fabric, but this method has low productivity. Therefore, industrial use was difficult.
JP 2005-330639 A WO97 / 23266 pamphlet

本発明の目的は、支持体の孔内にナノファイバー分散体を3次元に配し、微粒子の捕集効率、通気度が高い微細孔が連通している多孔体を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a porous body in which nanofiber dispersions are three-dimensionally arranged in the pores of a support and fine pores having high particulate collection efficiency and high air permeability communicate with each other.

上記課題を解決するために、本発明は主として次の構成からなる、すなわち、本発明は数平均直径が1nm〜500nmであるナノファイバーが、支持体の穴内に3次元に分散した均一な網目構造を有しており、低圧損、高捕集効率である微細孔が連通した多孔体を提供するものである。また、数平均直径が1nm〜500nmであるナノファイバーを分散媒中に分散させてナノファイバー分散液となし、これを支持体に付着させて、凍結乾燥によって分散媒を除去することを特徴とする多孔体の製造方法である。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention mainly comprises the following constitution, that is, the present invention is a uniform network structure in which nanofibers having a number average diameter of 1 nm to 500 nm are three-dimensionally dispersed in the holes of the support. The present invention provides a porous body in which fine pores having low pressure loss and high collection efficiency are communicated. Further, the nanofibers having a number average diameter of 1 nm to 500 nm are dispersed in a dispersion medium to form a nanofiber dispersion, which is attached to a support, and the dispersion medium is removed by lyophilization. It is a manufacturing method of a porous body.

本発明に係る微細孔が連通している多孔体は3次元的な構造であり、微細孔が均一で小さく、圧力損失が小さいため、高性能かつ長寿命フィルターとして利用することができる。   Since the porous body in which the micropores according to the present invention are in communication has a three-dimensional structure, the micropores are uniform and small, and the pressure loss is small, so that it can be used as a high-performance and long-life filter.

以下に、本発明に係る微細孔が連通している多孔体について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。   Below, the porous body with which the micropore based on this invention is connecting is demonstrated in detail with desirable embodiment.

本発明の微細孔が連通している多孔体とは、3次元の構造体内部に微細な細孔(以下、微細孔ということがある。また、微細孔の孔径を微細孔径という)を有しており、その微細孔が連続して貫通している構造体のことである。   The porous body in which the micropores of the present invention communicate with each other has fine pores (hereinafter sometimes referred to as micropores. The pore diameter of micropores is also referred to as micropore diameter) inside the three-dimensional structure. It is a structure in which the micropores are continuously penetrated.

本明細書で言うナノファイバーとは、直径が1nm〜1000nm(1μm)の範囲内にある単繊維のことで、繊維長や断面形状などには限定が無いものである。   The nanofiber referred to in the present specification is a single fiber having a diameter in the range of 1 nm to 1000 nm (1 μm), and there is no limitation on the fiber length, the cross-sectional shape, and the like.

本発明においては、特にナノファイバーの数平均直径は1nm〜500nmであることが重要である。これにより繊維として求められる絶対強力が得られ、また、繊維が構造体中で分散し易くなるため、微細孔が連通した多孔体(以下、連通微多孔体ということがある)を得やすいといった利点がある。例えばナノファイバーを用いた連通微多孔体をフィルターとして用いたときに、濾過物が衝突しても繊維が切れることを抑制しながら、微細孔径を充分小さくしたり比表面積が著しく増大することにより、微粒子の捕捉性能を向上させることができる。ナノファイバーの数平均直径としては、好ましくは1nm〜200nm、より好ましくは30nm〜100nmである。ナノファイバーの繊維長や断面形状などには限定が無いものである。   In the present invention, it is particularly important that the number average diameter of the nanofiber is 1 nm to 500 nm. As a result, the absolute strength required as a fiber can be obtained, and because the fiber is easily dispersed in the structure, it is easy to obtain a porous body in which micropores are communicated (hereinafter sometimes referred to as a continuous microporous body). There is. For example, when a continuous microporous material using nanofibers is used as a filter, the fine pore diameter is sufficiently reduced or the specific surface area is remarkably increased while suppressing the fiber from being cut even if the filtrate collides with it. The trapping performance of the fine particles can be improved. The number average diameter of the nanofiber is preferably 1 nm to 200 nm, more preferably 30 nm to 100 nm. The fiber length and cross-sectional shape of the nanofiber are not limited.

本発明において、ナノファイバーの数平均直径は以下のようにして求めることができる。すなわち、連通微多孔体の表面あるいは横断面あるいは縦断面を走査型電子顕微鏡(SEM)倍率10000倍で観察し、同一面内で無作為に抽出した150本のナノファイバー単繊維の繊維断面方向の長さを直径とし、数平均を計算する。   In the present invention, the number average diameter of the nanofibers can be determined as follows. That is, the surface, transverse section or longitudinal section of the continuous microporous body is observed at a scanning electron microscope (SEM) magnification of 10,000 times, and the 150 nanofiber single fibers randomly extracted in the same plane in the fiber section direction. The length is the diameter and the number average is calculated.

また、本発明で用いるナノファイバーは、単繊維の直径が500nmより大きく1000nm(1μm)以下であるという、本明細書でいうナノファイバーには該当するものの、比較的に粗大な繊維の繊維比率が3重量%以下であることが好ましい。ここで粗大繊維の繊維比率とは、直径が1nmより大きく1μm以下のナノファイバー全体の重量に対する粗大単繊維(直径が500nmより大きく1μm以下)の重量の比率のことを意味し、次のようにして計算する。すなわち、ナノファイバー単繊維それぞれの単繊維直径をdiとし、その2乗の総和(d1+d2+・・+dn)=Σdi(i=1〜n)を算出する。また、直径500nmより大きいナノファイバーそれぞれの繊維直径をDiとし、その2乗の総和(D1+D2+・・+Dm)=ΣDi(i=1〜m)を算出する。Σdiに対するΣDiの割合を算出することで、全ナノファイバーに対する粗大繊維の断面積比率、すなわち重量比率を求めることができる。 In addition, the nanofiber used in the present invention corresponds to the nanofiber in the present specification in which the diameter of a single fiber is larger than 500 nm and is 1000 nm (1 μm) or less, but the fiber ratio of relatively coarse fibers is It is preferable that it is 3 weight% or less. Here, the fiber ratio of coarse fibers means the ratio of the weight of coarse single fibers (diameters greater than 500 nm to 1 μm or less) to the total weight of the nanofibers having a diameter greater than 1 nm and 1 μm or less. To calculate. That is, a single fiber diameter of each nanofiber single fiber and di, the square of the sum (d1 2 + d2 2 + ·· + dn 2) = Σdi calculates 2 (i = 1~n). Further, the fiber diameter of each nanofiber having a diameter greater than 500 nm is set to Di, and the sum of squares (D1 2 + D2 2 +... + Dm 2 ) = ΣDi 2 (i = 1 to m) is calculated. By calculating the ratio of ΣDi 2 to Σdi 2 , the cross-sectional area ratio of coarse fibers relative to all nanofibers, that is, the weight ratio can be obtained.

本発明で用いるナノファイバーは直径500nmより大きく1μm以下の直径範囲にある単繊維の繊維構成比率が3重量%以下であることが好ましく、より好ましくは1重量%以下、さらに好ましくは0.1重量%以下である。すなわち、これは500nmを越える粗大なナノファイバー単繊維の存在がゼロに近いことを意味するものである。   The nanofibers used in the present invention preferably have a fiber component ratio of 3% by weight or less, more preferably 1% by weight or less, and still more preferably 0.1% by weight in the diameter range of 500 nm to 1 μm in diameter. % Or less. That is, this means that the presence of coarse nanofiber monofilaments exceeding 500 nm is close to zero.

また、ナノファイバーの数平均直径が200nm以下の場合には、直径200nmより大きいナノファイバー単繊維の繊維構成比率は、好ましくは3重量%以下、より好ましくは1重量%以下、さらに好ましくは0.1重量%以下であることである。また、ナノファイバーの数平均直径が100nm以下の場合には、直径100nmより大きい単繊維の繊維構成比率は、好ましくは3重量%以下、より好ましくは1重量%以下、さらに好ましくは0.1重量%以下であることである。これらにより、本発明の多孔体の機能を十分に発揮できるとともに、製品の品質安定性も良好とすることができる。   When the number average diameter of the nanofibers is 200 nm or less, the fiber composition ratio of the nanofiber single fiber having a diameter of more than 200 nm is preferably 3% by weight or less, more preferably 1% by weight or less, and still more preferably 0.8. 1% by weight or less. When the number average diameter of the nanofibers is 100 nm or less, the fiber constituent ratio of single fibers having a diameter of more than 100 nm is preferably 3% by weight or less, more preferably 1% by weight or less, and further preferably 0.1% by weight. % Or less. By these, while being able to fully exhibit the function of the porous body of the present invention, quality stability of a product can also be made good.

本発明のナノファイバーは、ナノファイバー単繊維がバラバラに分かれて、単繊維のほとんどが束状に凝集していない形態であれば良く、ナノファイバー単繊維間が完全にバラバラの状態であるもの、あるいは部分的に結合しているものの大部分がバラバラの状態などの形態を呈するものであって、いわゆる単繊維レベルで繊維状の形態であることをいい、ナノファイバー単繊維がバンドル状になっておらず、ナノフィブリル状になっていることが重要である(以下、ナノファイバー単繊維がバンドル状にならずバラバラに分かれた集合体をナノファイバー分散体と呼ぶことがある)。このようなナノファイバー分散体にすることにより、ナノファイバーの表面積を大きくすることができ、フィルターに用いた場合には高い性能を発揮することができる。   Nanofibers of the present invention, nanofiber single fibers are divided into pieces, most of the single fibers may be in a form that is not agglomerated in bundles, the nanofiber single fibers are in a completely disjointed state, Or most of what is partly bonded has a form such as a disjointed state, which means a fiber-like form at the so-called monofilament level, and the nanofiber monofilaments are bundled It is important that the nanofiber is in the form of a nanofibril (hereinafter, an aggregate in which nanofiber monofilaments are not bundled but separated into pieces is sometimes referred to as a nanofiber dispersion). By using such a nanofiber dispersion, the surface area of the nanofiber can be increased, and when used in a filter, high performance can be exhibited.

また、本発明の「3次元の網目構造」とは、ナノファイバー分散体が2次元の網目ではなく、3次元に均一に分散してネットワークを作り網目状になった構造のことをいい、本発明の多孔体は支持体の穴内奥までナノファイバーが3次元に均一分散した網目構造を有しているものである。支持体の穴内に形成されたナノファイバーの3次元の網目構造による微細孔もまた連通しているものである。   In addition, the “three-dimensional network structure” of the present invention refers to a structure in which the nanofiber dispersion is not a two-dimensional network but is uniformly distributed in three dimensions to form a network and form a network. The porous body of the invention has a network structure in which nanofibers are uniformly dispersed three-dimensionally into the hole in the support. The micropores formed by the three-dimensional network structure of the nanofibers formed in the holes of the support are also communicated.

尚、本発明の多孔体の一例として、後述の実施例1で得られた多孔体のSEM写真を図1に示した。このように、本発明の多孔体においては、ナノファイバー単繊維が凝集せず、ナノファイバー分散体として均一な3次元網目構造を構成するので、ナノファイバー単繊維間で構成される微細孔径の均一な微細孔を有している。   As an example of the porous body of the present invention, an SEM photograph of the porous body obtained in Example 1 described later is shown in FIG. Thus, in the porous body of the present invention, the nanofiber single fibers do not aggregate and form a uniform three-dimensional network structure as the nanofiber dispersion, so that the fine pore diameter formed between the nanofiber single fibers is uniform. Have fine pores.

本発明の多孔体においてはナノファイバーにより形成された微細孔、すなわちナノファイバーにより形成された網目の最大孔径が10μm以下であることが重要である。最大孔径を10μm以下とすることで、本発明の多孔体をフィルターに利用した際に、捕捉したい微粒子や成分を効率よく捕集することが可能となる。多孔体の最大孔径の測定の具体例については後述の実施例中に詳述するが、次のようにして求めることができる。すなわち、多孔体を倍率1000倍のSEM写真を撮影し、該SEM写真上に1辺が50mmとする正方形の範囲の微細孔の面積を市販の画像処理ソフトにより解析し、さらに円換算直径を求め、その最大値を検出することで求めることができる。   In the porous body of the present invention, it is important that the fine pores formed by the nanofibers, that is, the maximum pore diameter of the network formed by the nanofibers is 10 μm or less. By setting the maximum pore size to 10 μm or less, it is possible to efficiently collect fine particles and components to be captured when the porous body of the present invention is used for a filter. Specific examples of the measurement of the maximum pore diameter of the porous body will be described in detail in Examples described later, but can be determined as follows. That is, an SEM photograph with a magnification of 1000 times is taken from the porous body, and the area of the micropores in a square range with one side being 50 mm is analyzed on the SEM photograph by commercially available image processing software, and the diameter in terms of a circle is obtained It can be obtained by detecting the maximum value.

微細孔の最大孔径はより好ましくは5μm以下であり、さらに好ましくは1μm以下である。数平均微細孔径の下限としては特に限定されないが、フィルター等に利用した際に、被濾過物である気体や液体をフィルターに流した時の圧力損失を低くする観点から100nm以上であることが好ましい。   The maximum pore diameter of the micropores is more preferably 5 μm or less, and further preferably 1 μm or less. The lower limit of the number average fine pore diameter is not particularly limited, but is preferably 100 nm or more from the viewpoint of reducing the pressure loss when flowing a gas or liquid that is an object to be filtered through the filter when used in a filter or the like. .

本発明の多孔体は圧力損失が300Pa以下であることが重要である。圧力損失を上記範囲にすることでフィルター等に利用した際に、被濾過物である気体や液体をフィルターに流した際の流量が多くなり、優れた性能を発揮する。   It is important that the porous body of the present invention has a pressure loss of 300 Pa or less. When the pressure loss is within the above range, when used for a filter or the like, the flow rate when a gas or liquid, which is an object to be filtered, is passed through the filter is increased, and excellent performance is exhibited.

本発明において圧力損失ΔP(単位:パスカル)は次のようにして求めることができる。すなわち、JIS B9908(2001)形式3に準じた装置を用いて、ダストは試験室内の大気の微粒子(0.3〜0.5μm)、フィルター通過風速は4 m/分として、フィルターの上流側および下流側の圧力を測定し、上流側の圧力と下流側の圧力の差より求める。   In the present invention, the pressure loss ΔP (unit: Pascal) can be determined as follows. That is, using an apparatus according to JIS B9908 (2001) format 3, dust is fine particles (0.3 to 0.5 μm) in the atmosphere in the test chamber, and the air velocity passing through the filter is 4 m / min. The downstream pressure is measured and obtained from the difference between the upstream pressure and the downstream pressure.

微細孔径を小さくしつつ、圧力損失を小さくするためには、穴が大きく圧力損失の小さい支持体を用いることは当然であるが、この支持体の穴内にあるナノファイバーの網目構造の見かけ密度を小さくすることが重要である。すなわち、ナノファイバーを紙のように見かけ密度の高い網目構造を2次元に配するのではなく、支持体の穴の中や支持体上に3次元に網掛けし見掛け密度が小さく、空隙率が高い構造にすることで上記微細孔径や圧力損失の範囲のものにすることができる。   In order to reduce the pressure loss while reducing the micropore diameter, it is natural to use a support having a large hole and a small pressure loss, but the apparent density of the network structure of the nanofibers in the hole of the support is reduced. It is important to make it smaller. In other words, the nanofibers are not two-dimensionally arranged with a high-density network structure like paper, but are three-dimensionally shaded in the holes of the support or on the support so that the apparent density is small and the porosity is low. By making the structure high, the fine pore diameter and pressure loss can be achieved.

本発明で用いるナノファイバーは、熱可塑性ポリマーからなることが好ましい。これにより、ナノファイバーを溶融紡糸法を利用して製造することができるために、生産性を非常に高くすることができ、ナノファイバー単繊維同士の接合も熱接着により容易に行うことができる。また、支持体にも熱可塑性ポリマーを用いた場合、ナノファイバーと同一の熱可塑性ポリマーであると、本発明の多孔体をフィルターとして用いた後の廃棄時にリサイクルが容易となり好ましい。   The nanofiber used in the present invention is preferably made of a thermoplastic polymer. Thereby, since nanofiber can be manufactured using a melt spinning method, productivity can be made very high and joining of nanofiber single fibers can also be easily performed by thermal bonding. Further, when a thermoplastic polymer is used for the support, the same thermoplastic polymer as that of the nanofiber is preferable because it is easy to recycle at the time of disposal after the porous body of the present invention is used as a filter.

本発明でいう熱可塑性ポリマーとは、ポリエチレンレタフタレート(以下、PETと呼ぶことがある)、ポリブチレンレフタレート(以下、PBTと呼ぶことがある)、ポリ乳酸(以下、PLAと呼ぶことがある)などのポリエステルやナイロン6(以下、N6と呼ぶことがある)、ナイロン66などのポリアミド、ポリスチレン(以下、PSと呼ぶことがある)、ポリプロピレン(以下、PPと呼ぶことがある)などのポリオレフィン、ポリフェニレンスルフィド(以下、PPSと呼ぶことがある)等が挙げられるが、ポリエステルやポリアミドに代表される重縮合系ポリマーは融点が高いものが多く、より好ましい。ポリマーの融点が165℃以上であると耐熱性が良好であり好ましい。例えば、該融点はPLAは170℃、PETは255℃、N6は220℃である。また、ポリマーには粒子、難燃剤、帯電防止剤等の添加物を含有させていてもよい。またポリマーの性質を損なわない範囲で他の成分が共重合されていてもよい。さらに、溶融紡糸の容易さから、融点が300℃以下のポリマーが好ましい。   The thermoplastic polymer as used in the present invention refers to polyethylene terephthalate (hereinafter sometimes referred to as PET), polybutylene phthalate (hereinafter sometimes referred to as PBT), and polylactic acid (hereinafter sometimes referred to as PLA). ), Polyester such as nylon 6 (hereinafter sometimes referred to as N6), polyamide such as nylon 66, polyolefin such as polystyrene (hereinafter sometimes referred to as PS) and polypropylene (hereinafter sometimes referred to as PP). , Polyphenylene sulfide (hereinafter sometimes referred to as PPS), and the like, but polycondensation polymers represented by polyesters and polyamides are preferred because many have high melting points. It is preferable that the melting point of the polymer is 165 ° C. or higher because the heat resistance is good. For example, the melting point is 170 ° C for PLA, 255 ° C for PET, and 220 ° C for N6. Further, the polymer may contain additives such as particles, a flame retardant, and an antistatic agent. Further, other components may be copolymerized as long as the properties of the polymer are not impaired. Furthermore, a polymer having a melting point of 300 ° C. or less is preferable because of ease of melt spinning.

本発明において、支持体とは多数の穴が連通したもののことをいい、連通とは一方の面からもう一方の面に連続してつながっていることをいう(本明細書では、本発明の多孔体の骨格材となる支持体にある多数の連通した穴を「穴」、多孔体の微細孔を「孔」と区別して表記する)。この支持体には不織布、紙、織物、編物、多孔フィルムや、スポンジのような多数の空隙が連通したものおよびそれらの複合体などを用いることができる。支持体の種類は、圧力損失、強度、弾性率、形態安定性、ナノファイバーの支持性などの性能を考慮して選択することができる。この支持体は、ナノファイバーを支持して、ナノファイバーにより形成される網目構造を保持することができるため、微細孔を形成しているナノファイバーだけでは満足し得ない強度や弾性率、形態安定性などの性能を補うことができる。また、フィルターとして用いる場合、性能を長時間維持するためには捕集する微粒子の量を多くしたり、厚み方向に捕集する空隙を作り目詰まりを起こしにくくするために厚みのあるものを選定することが好ましい。また、支持体の材質に特に制限は無いが、ナノファイバー分散液により支持体の形態安定性が劣化することの無いよう選択することが好ましい。上述のように、ナノファイバーと同一の熱可塑性ポリマーで支持体を構成すると、廃棄時にリサイクルが容易となり好ましい。   In the present invention, the support means that a large number of holes communicate with each other, and the communication means that it is continuously connected from one surface to the other surface (in this specification, the porous structure of the present invention is used). A large number of communicating holes in the support, which is the body skeleton material, are indicated as “holes”, and micropores in the porous body are indicated as “holes”. As this support, non-woven fabric, paper, woven fabric, knitted fabric, porous film, a material in which a large number of voids such as sponge are communicated, and a composite thereof can be used. The type of the support can be selected in consideration of performance such as pressure loss, strength, elastic modulus, shape stability, and nanofiber support. This support supports the nanofibers and can maintain the network structure formed by the nanofibers, so that the strength, elastic modulus, and shape stability that cannot be satisfied only with nanofibers with micropores are not possible. Performance can be supplemented. In addition, when using as a filter, select a thicker one to increase the amount of fine particles to be collected in order to maintain performance for a long time, or create a void to be collected in the thickness direction to prevent clogging. It is preferable to do. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the material of a support body, However, It is preferable to select so that the form stability of a support body may not deteriorate with a nanofiber dispersion liquid. As described above, it is preferable that the support is composed of the same thermoplastic polymer as the nanofiber because recycling is facilitated at the time of disposal.

本発明においてナノファイバーの製造方法は特に限定されず、溶融紡糸法によりナノファイバーを得るための製造方法の一例として、例えば特開2004−162244号公報に記載されている公知の方法を採用することができる。また、特開2005−273067号公報に記載されているように、ナノファイバーをエレクトロスピニングにより得ることもできる。   In the present invention, the method for producing nanofibers is not particularly limited, and as an example of a production method for obtaining nanofibers by a melt spinning method, for example, a known method described in JP-A-2004-162244 is adopted. Can do. Further, as described in JP-A-2005-273067, nanofibers can also be obtained by electrospinning.

本発明において、ナノファイバー分散体はどのような状態で分散体となっていてもかまわないが、以下、分散媒中にナノファイバー単繊維が分散された状態のものを、特にナノファイバー分散液という。後述するように、本発明の多孔体はナノファイバー分散液から好ましく製造されるため、次に、ナノファイバー分散液の調整方法について説明する。   In the present invention, the nanofiber dispersion may be a dispersion in any state. Hereinafter, a nanofiber dispersion in which a nanofiber single fiber is dispersed in a dispersion medium is referred to as a nanofiber dispersion. . As will be described later, since the porous body of the present invention is preferably produced from the nanofiber dispersion, a method for adjusting the nanofiber dispersion will be described next.

上述のようにして得られたナノファイバーをギロチンカッターやスライスマシンで、所望の繊維長にカットする。分散液中でのナノファイバー単繊維の分散性を向上させるためには繊維長は長すぎても分散性が不良となったり、繊維長が短すぎると多孔体とした時にナノファイバー単繊維の絡み合いの程度が小さくなり、その結果としてナノファイバーにより形成された網目構造体の強度が低くなるため、これらを改善する観点から、繊維長としては0.2〜30mmにカットすることが好ましい。繊維長はより好ましくは0.5〜10mm、さらに好ましくは0.8〜5mmである。   The nanofibers obtained as described above are cut to a desired fiber length with a guillotine cutter or a slicing machine. In order to improve the dispersibility of the nanofiber single fiber in the dispersion, even if the fiber length is too long, the dispersibility will be poor, or if the fiber length is too short, the nanofiber single fiber will be entangled when it is made porous As a result, the strength of the network structure formed by the nanofibers is reduced. From the viewpoint of improving these, the fiber length is preferably cut to 0.2 to 30 mm. The fiber length is more preferably 0.5 to 10 mm, and still more preferably 0.8 to 5 mm.

また、特開2004−162244号公報に記載されているように、ナノファイバー前駆体であるポリマーアロイ繊維を得てから、易溶解性ポリマーである海ポリマーを溶解する場合は、ポリマーアロイ繊維の状態で所望の繊維長にカットしてから海ポリマーを溶解してカットナノファイバーを得てもよい。海ポリマーを溶解した後カットすると、カット時に発生するせん断熱で島ポリマー同士が融着してしまうことがあり、叩解などの物理的な衝撃を与えたり、融着部分を溶媒で溶かすなどして分離する必要があるが、この方法によれば、カット時に島ポリマーと島ポリマーの間に海ポリマーが存在するため、島ポリマー同士がカット時に発生するせん断熱で融着することがない。そのため、海ポリマーを溶解した後の島ポリマー、つまりカットナノファイバー同士は全く、あるいはほとんど融着しておらず、繊維1本1本まで分散させやすくなり、より好ましい。   In addition, as described in JP-A No. 2004-162244, after obtaining a polymer alloy fiber that is a nanofiber precursor and then dissolving a sea polymer that is an easily soluble polymer, the state of the polymer alloy fiber After cutting to a desired fiber length, the sea polymer may be dissolved to obtain cut nanofibers. When the sea polymer is dissolved and then cut, the island polymers may be fused with each other due to the shear heat generated at the time of cutting, and physical impact such as beating is applied, or the fused part is melted with a solvent. Although it is necessary to separate, according to this method, since the sea polymer exists between the island polymer and the island polymer at the time of cutting, the island polymers are not fused by shear heat generated at the time of cutting. Therefore, the island polymer after the sea polymer is dissolved, that is, the cut nanofibers are not fused at all or hardly, and it is easy to disperse up to one fiber, which is more preferable.

次に得られたカットナノファイバーを単繊維レベルで分散媒中に分散させる。分散媒としては水だけでなく、ナノファイバーとの親和性も考慮してヘキサンやトルエンなどの炭化水素系、クロロホルムやトリクロロエチレンなどのハロゲン化炭化水素系、エタノールやイソプロピルアルコールなどのアルコール系、エチルエーテルやテトラヒドロフランなどのエーテル系、アセトンやメチルエチルケトンなどのケトン系、酢酸メチルや酢酸エチルなどのエステル系、エチレングリコールやプロピレングリコールなどの多価アルコール系、トリエチルアミンやN,N−ジメチルホルムアミドなどのアミンおよびアミド系溶媒などの一般的な有機溶媒を好適に用いることができるが、安全性や環境等に考慮すると水を用いることが好ましい。   Next, the obtained cut nanofiber is dispersed in a dispersion medium at a single fiber level. As a dispersion medium, considering not only water but also affinity with nanofibers, hydrocarbons such as hexane and toluene, halogenated hydrocarbons such as chloroform and trichloroethylene, alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol, and ethyl ether And ethers such as tetrahydrofuran, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, esters such as methyl acetate and ethyl acetate, polyhydric alcohols such as ethylene glycol and propylene glycol, amines and amides such as triethylamine and N, N-dimethylformamide A general organic solvent such as a system solvent can be preferably used, but water is preferably used in consideration of safety and environment.

カットナノファイバーを単繊維レベルで分散媒中に分散させる方法としては、ミキサーやホモジナイザー等の攪拌機を用いれば良い。カットナノファイバー中の単繊維同士が強固に凝集したり、融着した形態の場合には、撹拌による分散の前処理工程として、分散媒中で叩解することが好ましく、ナイアガラビーター、リファイナー、カッター、ラボ用粉砕器、バイオミキサー、家庭用ミキサー、ロールミル、乳鉢、あるいはPFI叩解機などでせん断力を与え、繊維1本1本まで分散させ分散媒中に投与することができる。   As a method of dispersing the cut nanofibers in the dispersion medium at the single fiber level, a stirrer such as a mixer or a homogenizer may be used. In the case where the single fibers in the cut nanofibers are strongly aggregated or fused, it is preferable to beat in a dispersion medium as a pretreatment step of dispersion by stirring, a Niagara beater, a refiner, a cutter, Shear force can be applied with a laboratory grinder, biomixer, household mixer, roll mill, mortar, PFI beating machine, etc., and each fiber can be dispersed and administered into a dispersion medium.

また、ナノファイバー分散液中でのナノファイバー単繊維の分散性を均一にしたり、連通微多孔体とした際に構造体の力学的強度を向上させるために、分散液中の繊維濃度は分散液全重量に対して0.001〜30重量%にすることが好ましい。特に構造体の力学的強度は分散液中のナノファイバー単繊維の存在状態、すなわち繊維間距離に大きく依存するため、分散液中のナノファイバー単繊維の濃度を上記範囲に制御することが好ましい。分散液中のナノファイバー単繊維の濃度はより好ましくは0.01〜10重量%であり、さらに好ましくは0.05〜5重量%、最も好ましくは0.05〜1重量%である。   In order to make the dispersibility of the nanofiber monofilaments uniform in the nanofiber dispersion or to improve the mechanical strength of the structure when it is formed as a continuous microporous body, the fiber concentration in the dispersion is It is preferable to set it as 0.001 to 30 weight% with respect to the total weight. In particular, since the mechanical strength of the structure greatly depends on the existence state of the nanofiber single fiber in the dispersion, that is, the distance between the fibers, it is preferable to control the concentration of the nanofiber single fiber in the dispersion within the above range. The concentration of the nanofiber single fiber in the dispersion is more preferably 0.01 to 10% by weight, further preferably 0.05 to 5% by weight, and most preferably 0.05 to 1% by weight.

また、ナノファイバー単繊維の再凝集を抑制するために必要に応じて分散剤を用いてもよい。分散剤の種類としては例えば、水系で用いる場合、ポリカルボン酸塩などのアニオン系、第4級アンモニウム塩などのカチオン系、ポリオキシエチレンエーテルやポリオキシエチレンエステルなどのノニオン系の物から選択することが好ましい。分散剤の分子量としては1000〜50000であることが好ましく、5000〜15000であることがさらに好ましい。   Moreover, you may use a dispersing agent as needed in order to suppress the re-aggregation of a nanofiber single fiber. For example, when used in an aqueous system, the type of dispersant is selected from anionic systems such as polycarboxylates, cationic systems such as quaternary ammonium salts, and nonionic materials such as polyoxyethylene ethers and polyoxyethylene esters. It is preferable. The molecular weight of the dispersant is preferably 1000 to 50000, and more preferably 5000 to 15000.

分散剤の濃度は、分散液全体に対し0.00001〜20重量%であることが好ましく、より好ましくは0.0001〜5重量%、さらに最も好ましくは0.01〜1重量%であり、これにより十分な分散効果が得られる。   The concentration of the dispersant is preferably 0.00001 to 20% by weight, more preferably 0.0001 to 5% by weight, and most preferably 0.01 to 1% by weight, based on the total dispersion. Thus, a sufficient dispersion effect can be obtained.

次に、本発明の多孔体の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the porous body of this invention is demonstrated.

本発明では、数平均直径が1〜500nmのナノファイバーを単繊維レベルで分散媒中に分散させたナノファイバー分散液を、まず支持体に付着させることが重要である。   In the present invention, it is important that a nanofiber dispersion liquid in which nanofibers having a number average diameter of 1 to 500 nm are dispersed in a dispersion medium at a single fiber level is first attached to a support.

上記のようにして得られたナノファイバー分散液を支持体に付着させるのであるが、ここで、ナノファイバー分散液が支持体に付着するとは、以下の状態を言うものである。   The nanofiber dispersion obtained as described above is adhered to the support, and here, the nanofiber dispersion is adhered to the support means the following state.

すなわち、支持体表面および内部にナノファイバー分散液が接触していることを言う。また、この時、ナノファイバーと支持体の間には相互作用が働いていてもいなくてもよい。すなわち、単にナノファイバー分散液が支持体に載っているだけでもよいし、ファンデルワールス力や水素結合、イオン相互作用などが働いていてもよいし、化学結合が生成していてもよい。   That is, the nanofiber dispersion is in contact with the support surface and inside. At this time, an interaction may or may not work between the nanofiber and the support. That is, the nanofiber dispersion may simply be placed on the support, van der Waals force, hydrogen bond, ionic interaction, or the like may be working, or a chemical bond may be generated.

ナノファイバー分散液を支持体に付着させる方法に特に制限は無く、目的に応じて適宜選択できる。   There is no restriction | limiting in particular in the method of attaching nanofiber dispersion liquid to a support body, According to the objective, it can select suitably.

例えば、一つ目の方法としては、ナノファイバー分散液を支持体に噴霧する方法である。本発明に用いられるナノファイバーは単繊維の直径が500nmを超える粗大繊維をほとんど含まないため、霧吹き、スプレーなどの細かな口金からでも詰まることなく噴射でき、ナノファイバー分散液を霧状にして支持体に付着させることができる。この方法は、支持体の表面近くの細孔にナノファイバーによる網目構造を形成させる時や、ナノファイバーによる網目構造の厚みを非常に薄くしたい時に有効である。また、支持体上にさらにナノファイバーによる網目構造を形成させたい時にも有効である。ナノファイバー分散液の濃度や噴霧時間などの調整によりナノファイバー層の厚みは1μm以下とすることも可能である。   For example, as a first method, a nanofiber dispersion is sprayed onto a support. The nanofibers used in the present invention contain almost no coarse fibers with a single fiber diameter exceeding 500 nm, so they can be sprayed without clogging even from a fine nozzle such as spray or spray, and the nanofiber dispersion is supported in the form of a mist. Can be attached to the body. This method is effective when forming a network structure with nanofibers in pores near the surface of the support or when it is desired to make the network structure with nanofibers very thin. It is also effective when it is desired to further form a network structure of nanofibers on the support. The thickness of the nanofiber layer can be adjusted to 1 μm or less by adjusting the concentration of the nanofiber dispersion or the spraying time.

ナノファイバー分散液を支持体に付着させる2つ目の方法としては、ナノファイバー分散液に支持体を浸漬する方法が挙げられる。浸漬する方法としては、支持体をナノファイバー分散液に完全に沈める、あるいは表面だけを浸たす方法がある。この方法は、ナノファイバー分散液を支持体中に吸尽させやすくなり、支持体内部奥まで3次元的にナノファイバーの網目構造が形成させるときに有効である。ナノファイバー分散液の支持体中への吸尽については、さらにマングルなどでの絞り工程を付け加えると、一層効果的である。さらに、ナノファイバー分散液を支持体に均一に付着できるので、広幅加工や連続加工を行ってもピンホールなどの欠点を抑制し、さらにナノファイバーによる網目構造の均一性が高いという利点もある。また、厚みのある支持体の片面からのみナノファイバー分散液を浸漬させてもよい。この方法によれば、ナノファイバー分散液中のナノファイバーが支持体によって徐々に濾過していき、支持体の厚み方向にナノファイバー濃度に勾配をつけることができる。この方法は、ナノファイバーによる網目構造の見掛け密度に勾配をつけたい時に有効である。   As a second method of attaching the nanofiber dispersion to the support, a method of immersing the support in the nanofiber dispersion can be mentioned. As a dipping method, there is a method in which the support is completely submerged in the nanofiber dispersion or only the surface is dipped. This method is effective when the nanofiber dispersion is easily exhausted into the support, and the nanofiber network structure is formed three-dimensionally into the interior of the support. For exhausting the nanofiber dispersion into the support, it is more effective to add a drawing process such as mangle. Furthermore, since the nanofiber dispersion can be uniformly attached to the support, there are advantages such as suppression of defects such as pinholes even when wide processing or continuous processing is performed, and further, the uniformity of the network structure by nanofibers is high. Alternatively, the nanofiber dispersion may be immersed only from one side of the thick support. According to this method, the nanofibers in the nanofiber dispersion can be gradually filtered by the support, and the nanofiber concentration can be graded in the thickness direction of the support. This method is effective when it is desired to give a gradient to the apparent density of the network structure of nanofibers.

ナノファイバー分散液を支持体に付着させる3つ目の方法として、支持体上にナノファイバー分散液をコーティングする方法がある。ナノファイバー分散液中のナノファイバー単繊維濃度を濃くしたり、増粘剤などを併用することでナノファイバー分散液を高粘度化してナイフコーターなどでコートすると、所望の厚さにしかも均一にナノファイバー層を形成させることができる利点があるため、支持体の表面の穴にナノファイバーによる網目構造を形成させ、さらにナノファイバーのみによる網目構造を形成する場合に有効である。具体的なコーティング法としては、ダイコーター、ロールコーター、ロッドコーター、ブレードコーター、エアナイフコーター等の各種公知の手段を用いて塗布し、その後、乾燥する方法やラミネート法等を用いることができる。   As a third method of attaching the nanofiber dispersion to the support, there is a method of coating the nanofiber dispersion on the support. When the concentration of nanofibers in the nanofiber dispersion is increased or the viscosity of the nanofiber dispersion is increased by using a thickener, etc., and coated with a knife coater, etc., the nanofiber is uniformly formed to a desired thickness. Since there is an advantage that a fiber layer can be formed, it is effective in forming a network structure with nanofibers in the holes on the surface of the support and further forming a network structure with only nanofibers. As a specific coating method, a coating method using various known means such as a die coater, a roll coater, a rod coater, a blade coater, and an air knife coater, and then a drying method or a laminating method can be used.

また、単純にナノファイバー分散液を支持体に振りかける方法も採用可能である。   A method of simply sprinkling the nanofiber dispersion on the support can also be employed.

本発明で用いるナノファイバーは単繊維直径が500nmを超える粗大繊維をほとんど含まないため、分散媒中に均一に分散し、あたかもナノファイバーが分散媒中に溶け込んだ溶液状と成り易く、支持体を浸漬させて、またはコーティングしてナノファイバー分散液を付着させると、支持体に均一にナノファイバーを付着させることができる。   Since the nanofibers used in the present invention contain almost no coarse fibers having a single fiber diameter exceeding 500 nm, the nanofibers are uniformly dispersed in the dispersion medium, and it is easy to form a solution in which the nanofibers are dissolved in the dispersion medium. When the nanofiber dispersion is attached by dipping or coating, the nanofibers can be uniformly attached to the support.

このように支持体にナノファイバー分散液を付着させた後、ナノファイバー分散液を凍結させることが重要である。ナノファイバー分散液を凍結することで分散液中のナノファイバーが固定化、つまりナノファイバーが移動しなくなり、後の乾燥(昇華)時に分散状態を維持したまま分散媒を除去することができる。凍結しないで乾燥させると、分散媒中で分散していたナノファイバー単繊維が、分散媒の蒸発に伴って移動したり、濃縮、凝集を起こしてしうため、孔径の大きな細孔が形成され、必ずしも均一な網目構造は形成できない。そのため、分散媒の乾燥(昇華)前に分散液を凍結させることが重要となってくる。
ナノファイバー分散液の凍結方法は特に制限はなく、低温フリーザーなど分散媒が凍結する温度以下の雰囲気に曝したり、液体窒素など低温液体中に曝すなどが挙げられ、特に液体窒素や超低温フリーザーなどで瞬時に凍結させる方法は、分散液中のナノファイバー単繊維の分散状態を維持しつつナノファイバー単繊維を固定化することができるため好ましい。また、分散液に増粘剤を添加するなどして粘性を高め、分散液中のナノファイバー単繊維の分散状態の変化や分散破壊を抑制してから低温フリーザーなどで数時間〜数日かけてゆっくり凍結させると、凍結した分散液が割れにくくなるため好ましい。その後、真空化で分散媒を乾燥(昇華)させるのであるが、ナノファイバー単繊維の分散状態が固定化されたままで分散媒のみが除去されるため、支持体の孔内に均一にナノファイバーの3次元の網目構造が得ることが可能となる。また、乾燥過程でナノファイバー分散液が濃縮されることがないため、見掛け密度が小さく、空隙率が高い連通微多孔体を得ることが可能となる。このとき、ナノファイバー分散液の繊維濃度を小さくすると、これを凍結乾燥してできる連通微多孔体の見掛け密度が小さく、空隙率が高いものとなり、圧力損失を小さくすることができる。
It is important to freeze the nanofiber dispersion after attaching the nanofiber dispersion to the support in this manner. By freezing the nanofiber dispersion, the nanofibers in the dispersion are fixed, that is, the nanofibers do not move, and the dispersion medium can be removed while maintaining the dispersed state during subsequent drying (sublimation). When dried without freezing, the nanofiber monofilaments dispersed in the dispersion medium move as the dispersion medium evaporates, and concentrate and aggregate, resulting in the formation of large pores. However, a uniform network structure cannot always be formed. Therefore, it is important to freeze the dispersion before drying (sublimation) of the dispersion medium.
There are no particular restrictions on the method of freezing the nanofiber dispersion, including exposure to an atmosphere below the temperature at which the dispersion medium freezes, such as a low-temperature freezer, or exposure to a low-temperature liquid such as liquid nitrogen. The method of instant freezing is preferable because the nanofiber single fibers can be immobilized while maintaining the dispersion state of the nanofiber single fibers in the dispersion. Also, increase the viscosity by adding a thickener to the dispersion, etc., and suppress the change in dispersion state and dispersion failure of the nanofiber single fiber in the dispersion, then take several hours to several days with a low temperature freezer etc. Slow freezing is preferable because the frozen dispersion is difficult to break. After that, the dispersion medium is dried (sublimated) by vacuuming. However, since only the dispersion medium is removed while the dispersion state of the nanofiber single fiber is fixed, the nanofiber is uniformly distributed in the pores of the support. A three-dimensional network structure can be obtained. In addition, since the nanofiber dispersion is not concentrated in the drying process, it is possible to obtain a continuous microporous body having a low apparent density and a high porosity. At this time, if the fiber concentration of the nanofiber dispersion liquid is reduced, the apparent density of the continuous microporous material obtained by freeze-drying the nanofiber dispersion liquid is reduced, the porosity is increased, and the pressure loss can be reduced.

支持体内のナノファイバーによる網目構造の強度や形態安定性を向上させるために凍結乾燥させるナノファイバー分散液にアクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、アルキルシリケート樹脂などのバインダーとなるものを含ませ、凍結乾燥させてもよい。また、用いるナノファイバーが熱可塑性ポリマーであれば乾熱や湿熱による高温処理を施し、ナノファイバー単繊維同士やナノファイバーと支持体とを熱接着させることによって強固な網目構造とすることができる。   The nanofiber dispersion is freeze-dried to improve the strength and shape stability of the network structure with nanofibers in the support, such as acrylic resin, silicone resin, fluororesin, polyester resin, polyurethane resin, melamine resin, alkyl silicate resin, etc. A binder may be included and freeze-dried. Moreover, if the nanofiber to be used is a thermoplastic polymer, it can be made into a strong network structure by performing high temperature treatment with dry heat or wet heat and thermally bonding the nanofiber single fibers or the nanofiber and the support.

ナノファイバー分散液を付着させる支持体は、後にナノファイバー分散液を凍結乾燥してできる連通微多孔体の圧力損失、強度、弾性率、形態安定性などの性能や、プリーツ加工性など後に行う処理の加工性や反応性を考慮して選択すればよい。また、予めプリーツ加工した多孔シートを用いることもできる。このように、支持体を用いて、その穴内にナノファイバーによる網目構造を形成することが重要であり、強度や弾性率、形態安定性、ナノファイバー単独での網目構造のみでは達成できない性能や加工性、反応性などを付与することができる。   The support to which the nanofiber dispersion is attached is a post-treatment such as pressure loss, strength, elastic modulus, and shape stability of the continuous microporous material formed by freeze-drying the nanofiber dispersion later, and pleatability. The selection may be made in consideration of the workability and reactivity. A porous sheet that has been pleated in advance can also be used. In this way, it is important to form a network structure with nanofibers in the holes using a support, and strength and elasticity, shape stability, performance and processing that can not be achieved only with a network structure with nanofibers alone Property, reactivity and the like can be imparted.

本発明の製造方法で得られた多孔体は微細孔を有していることからその網目構造を活かしてフィルター用途に好適であり、マスクなどの生活資材用途からエアフィルター、液体フィルターなどの産業用途や血液フィルターなどのメディカル用途に利用することができる。例えば、クリーンルーム用、自動車用、工場や焼却場などの排気用、住宅用などのエアフィルターや、化学プロセス、食品、医薬・医療用の液体フィルター、HEPAやULPAフィルターが適用される分野などが挙げられる。特に網目構造を利用したHEPAフィルターやULPAフィルター、血液フィルターに好適なものである。   Since the porous body obtained by the production method of the present invention has fine pores, it is suitable for filter applications by taking advantage of its network structure, and from the use of life materials such as masks to industrial applications such as air filters and liquid filters. And can be used for medical applications such as blood filters. For example, air filters for clean rooms, automobiles, exhausts for factories and incinerators, houses, etc., liquid filters for chemical processes, foods, medicines and medicines, fields where HEPA and ULPA filters are applied, etc. It is done. In particular, it is suitable for HEPA filters, ULPA filters and blood filters using a network structure.

以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。なお、実施例中の測定方法は以下の方法を用いた。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. In addition, the measuring method in an Example used the following method.

A.ポリマーの溶融粘度
東洋精機製作所製キャピログラフ1Bによりポリマーの溶融粘度を測定した。なお、サンプル投入から測定開始までのポリマーの貯留時間は10分とした。
A. Polymer melt viscosity The polymer melt viscosity was measured with a Capillograph 1B manufactured by Toyo Seiki Seisakusho. The polymer storage time from sample introduction to measurement start was 10 minutes.

B.融点
Perkin Elmaer社製 DSC−7を用いて2nd runでポリマーの融解を示すピークトップ温度をポリマーの融点とした。このときの昇温速度は16℃/分、サンプル量は10mgとした。
B. Melting | fusing point The peak top temperature which shows melting | dissolving of a polymer by 2nd run using DSC-7 made from Perkin Elmaer was made into melting | fusing point of a polymer. At this time, the rate of temperature increase was 16 ° C./min, and the sample amount was 10 mg.

C.ポリマーアロイ繊維のウースター斑(U%)
ツェルベガーウスター株式会社製USTER TESTER 4を用いて給糸速度200m/分でノーマルモードで測定を行った。
C. Worcester spots of polymer alloy fibers (U%)
Measurement was performed in the normal mode at a yarn feeding speed of 200 m / min using a USTER TESTER 4 manufactured by Zerbegger Worcester.

D.SEM観察
サンプルに白金を蒸着し、超高分解能電解放射型走査型電子顕微鏡で倍率1000倍および10000倍で観察した。
SEM装置:日立製作所(株)製UHR−FE−SEM
E.TEMによるナノファイバーの横断面観察
分散前のナノファイバー束を用い、これの横断面方向に超薄切片を切り出してTEMでナノファイバーの横断面を倍率40000倍で観察した。また、必要に応じ金属染色を施した。
TEM装置:日立製作所(株)製H−7100FA型
F.繊維の数平均直径
繊維の数平均直径は、以下のようにして求める。
D. SEM Observation Platinum was vapor-deposited on the sample and observed with an ultrahigh resolution electrolytic emission scanning electron microscope at magnifications of 1000 and 10,000.
SEM device: UHR-FE-SEM manufactured by Hitachi, Ltd.
E. Observation of cross section of nanofiber by TEM Using a nanofiber bundle before dispersion, an ultrathin section was cut in the cross section direction of the nanofiber, and the cross section of the nanofiber was observed by TEM at a magnification of 40000 times. Moreover, metal dyeing | staining was given as needed.
TEM apparatus: H-7100FA type manufactured by Hitachi, Ltd. Number average diameter of fibers The number average diameter of fibers is determined as follows.

多孔体に含まれるナノファイバーは上記D項の倍率10000倍のSEM写真から繊維断面方向の長さを直径として計測し、それの単純な平均値を求めた。また、実施例に挙げた連通微多孔体の原料となるナノファイバーはTEM観察による写真から画像処理ソフト(WINROOF)を用いて繊維の単繊維直径を円換算で計算し、それの単純な平均値を求めた。この際、同一横断面内で無作為に抽出した150本の繊維の直径を解析し、計算に用いた。   The nanofibers contained in the porous body were measured by measuring the length in the fiber cross-sectional direction as a diameter from an SEM photograph of 10,000 times magnification of the above D term, and obtaining a simple average value thereof. In addition, the nanofibers that are the raw materials for the continuous microporous material described in the examples are calculated by converting the single fiber diameter of the fiber into a circle using image processing software (WINROOF) from a photograph obtained by TEM observation, and a simple average value thereof. Asked. At this time, the diameters of 150 fibers randomly extracted in the same cross section were analyzed and used for calculation.

G.繊維の構成比率
上記Fにおける150本の繊維の直径解析を利用し、繊維分散体中のそれぞれの単繊維直径をdiとし、その2乗の総和(d1+d2+・・+d150)=Σdi(i=150)を算出する。また、直径500nmより大きい繊維分散体中のそれぞれの繊維直径をDiとし、その2乗の総和(D1+D2+・・+Dm)=ΣDi(i=1〜m)を算出する。Σdiに対するΣDiの割合を算出することで、全繊維に対する粗大繊維の断面積比率、すなわち粗大繊維の重量比率とした。
G. Fiber composition ratio Using diameter analysis of 150 fibers in F above, let each single fiber diameter in the fiber dispersion be di, and sum of squares (d1 2 + d2 2 +... + D150 2 ) = Σdi 2 (i = 150) is calculated. Further, each fiber diameter in the fiber dispersion having a diameter larger than 500 nm is set to Di, and the sum of the squares (D1 2 + D2 2 +... + Dm 2 ) = ΣDi 2 (i = 1 to m) is calculated. By calculating the ratio of ΣDi 2 to Σdi 2 , the cross-sectional area ratio of coarse fibers to all fibers, that is, the weight ratio of coarse fibers was obtained.

H.力学特性
室温(25℃)で、初期試料長=200mm、引っ張り速度=200mm/分とし、JIS L1013(1999)に示される条件で荷重−伸長曲線を求めた。次に、破断時の荷重値を初期の繊度で割り、それを強度とし、破断時の伸びを初期試料長で割り、伸度として強伸度曲線を求めた。
H. Mechanical properties At room temperature (25 ° C.), an initial sample length = 200 mm, a tensile speed = 200 mm / min, and a load-elongation curve was obtained under the conditions shown in JIS L1013 (1999). Next, the load value at the time of breaking was divided by the initial fineness, which was taken as the strength, the elongation at the time of breaking was divided by the initial sample length, and a strong elongation curve was obtained as the elongation.

I.圧力損失
JIS B9908(2001)形式3に準じた装置を用いて、ダストは試験室内の大気の微粒子(0.3〜0.5μm)、フィルター通過風速は4 m/分で、フィルターの上流側および下流側の圧力を測定し、上流側の圧力と下流側の圧力の差を圧力損失とした。
I. Pressure loss Using an apparatus according to JIS B9908 (2001) type 3, dust is fine particles (0.3 to 0.5 μm) in the atmosphere in the test chamber, air velocity passing through the filter is 4 m / min, upstream of the filter and The pressure on the downstream side was measured, and the difference between the pressure on the upstream side and the pressure on the downstream side was taken as the pressure loss.

J.捕集効率
JIS B9908(2001)形式3に準じた装置を用いて、ダストは試験室内の大気の微粒子(0.3〜0.5μm)、フィルター通過風速は4 m/分で、パーティクルカウンターKC−01D(リオン社製)で得た値を下の算式で計算して評価した。
捕集効率(%)=(1−C2 /C1 )×100
ここで、C1:フィルターの上流側ダスト(0.3〜0.5μm)個数
C2:フィルターの下流側ダスト(0.3〜0.5μm)個数。
J. et al. Collection efficiency Using an apparatus according to JIS B 9908 (2001) type 3, dust is fine particles (0.3 to 0.5 μm) in the atmosphere in the test chamber, air velocity passing through the filter is 4 m / min, particle counter KC- The value obtained by 01D (manufactured by Rion Co.) was evaluated by calculating with the following formula.
Collection efficiency (%) = (1-C2 / C1) × 100
Here, C1: number of dust on the upstream side of the filter (0.3 to 0.5 μm) C2: number of dust on the downstream side of the filter (0.3 to 0.5 μm)

K.微細孔の最大孔径
多孔体中の繊維間で構成される微細孔の最大孔径は以下のようにして求める。上記D項の倍率1000倍のSEM写真上に1辺が50mmとする正方形の枠を任意の場所に描く。さらに枠内の繊維画像を画像処理ソフト(WINROOF)に取込み、取込んだ画像上の微細孔を円換算で計算して直径を求め、この最大値を検出した。
K. Maximum pore diameter of micropores The maximum pore diameter of micropores formed between fibers in the porous body is determined as follows. A square frame with a side of 50 mm is drawn on an arbitrary place on the SEM photograph of 1000 times magnification in the D section. Further, the fiber image in the frame was taken into image processing software (WINROOF), the micropores on the taken image were calculated in terms of a circle to obtain the diameter, and this maximum value was detected.

[分散液の製造例1]
溶融粘度57Pa・s(240℃、剪断速度2432sec−1)、融点220℃のN6(20重量%)と重量平均分子量12万、溶融粘度30Pa・s(240℃、剪断速度2432sec-1)、融点170℃のポリL乳酸(光学純度99.5%以上)(80重量%)を2軸押出混練機で220℃で溶融混練してポリマーアロイチップを得た。ここで、ポリL乳酸の重量平均分子量は以下のようにして求めた。すなわち、試料のクロロホルム溶液にTHF(テトラヒドロフラン)を混合し、測定溶液とした。これをWaters社製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)Waters2690を用いて25℃で測定し、ポリスチレン換算で重量平均分子量を求めた。尚、N6の262℃、剪断速度121.6sec−1での溶融粘度は53Pa・sであった。また、このポリL乳酸の215℃、剪断速度1216sec−1での溶融粘度は86Pa・sであった。また、このときの混練条件は以下のとおりであった。
[Production Example 1 of Dispersion]
Melt viscosity 57 Pa · s (240 ° C., shear rate 2432 sec −1 ), melting point 220 ° C. N6 (20 wt%) and weight average molecular weight 120,000, melt viscosity 30 Pa · s (240 ° C., shear rate 2432 sec −1), melting point 170 ° C. poly-L lactic acid (optical purity of 99.5% or higher) (80% by weight) was melt-kneaded at 220 ° C. with a biaxial extrusion kneader to obtain a polymer alloy chip. Here, the weight average molecular weight of poly L lactic acid was determined as follows. That is, THF (tetrahydrofuran) was mixed with the sample chloroform solution to obtain a measurement solution. This was measured at 25 ° C. using water permeation gel permeation chromatography (GPC) Waters 2690, and the weight average molecular weight was determined in terms of polystyrene. The melt viscosity of N6 at 262 ° C. and a shear rate of 121.6 sec −1 was 53 Pa · s. Further, the melt viscosity of this poly L lactic acid at 215 ° C. and a shear rate of 1216 sec −1 was 86 Pa · s. The kneading conditions at this time were as follows.

ポリマー供給 :N6と共重合PETを別々に計量し、別々に混練機に供給した。     Polymer supply: N6 and copolymerized PET were weighed separately and supplied separately to the kneader.

スクリュー型式:同方向完全噛合型 2条ネジ
スクリュー :直径37mm、有効長さ1670mm
L/D=45
混練部長さはスクリュー有効長さの1/3より吐出側に位置させた。
Screw type: Fully meshed in the same direction Double thread Screw: Diameter 37mm, Effective length 1670mm
L / D = 45
The kneading part length was located on the discharge side from 1/3 of the effective screw length.

温度 :220℃
ベント :2箇所
このポリマーアロイチップを230℃の溶融部で溶融し、紡糸温度230℃のスピンブロックに導いた。そして、限界濾過径15μmの金属不織布でポリマーアロイ溶融体を濾過した後、口金面温度215℃とした口金から溶融紡糸した。この時、口金としては口金孔径0.3mm、孔長0.55mmのものを使用したが、バラス現象はほとんど観察されなかった。そして、この時の単孔あたりの吐出量は0.94g/分とした。さらに、口金下面から冷却開始点(チムニーの上端部)までの距離は9cmであった。吐出された糸条は20℃の冷却風で1mにわたって冷却固化され、口金から1.8m下方に設置した給油ガイドで給油された後、非加熱の第1引き取りローラーおよび第2引き取りローラーを介して巻き取った。そして、これを第1ホットローラーの温度を90℃、第2ホットローラーの温度を130℃として延伸熱処理した。この時、第1ホットローラーと第2ホットローラー間の延伸倍率を1.5倍とした。得られたポリマーアロイ繊維は62dtex、36フィラメント、強度3.4cN/dtex、伸度38%、U%=0.7%の優れた特性を示した。また、得られたポリマーアロイ繊維の横断面をTEMで観察したところ、ポリL乳酸が海、N6が島の海島構造を示し、島N6の数平均による直径は55nmであり、N6が超微分散化したN6ナノファイバーの前駆体であるポリマーアロイ繊維が得られた。
Temperature: 220 ° C
Vent: 2 places This polymer alloy chip was melted at a melting portion of 230 ° C. and led to a spin block having a spinning temperature of 230 ° C. The polymer alloy melt was filtered with a metal nonwoven fabric having a limit filtration diameter of 15 μm, and then melt-spun from a die having a die surface temperature of 215 ° C. At this time, a die having a die hole diameter of 0.3 mm and a hole length of 0.55 mm was used, but the ballast phenomenon was hardly observed. And the discharge amount per single hole at this time was 0.94 g / min. Furthermore, the distance from the base lower surface to the cooling start point (the upper end of the chimney) was 9 cm. The discharged yarn is cooled and solidified with a cooling air of 20 ° C. over 1 m, and is supplied with an oil supply guide installed 1.8 m below the base, and then passed through an unheated first take-up roller and second take-up roller. Winded up. This was subjected to a stretching heat treatment with the temperature of the first hot roller being 90 ° C. and the temperature of the second hot roller being 130 ° C. At this time, the draw ratio between the first hot roller and the second hot roller was 1.5 times. The obtained polymer alloy fiber showed excellent properties of 62 dtex, 36 filament, strength 3.4 cN / dtex, elongation 38%, U% = 0.7%. Further, when a cross section of the obtained polymer alloy fiber was observed with a TEM, poly-L-lactic acid showed a sea and N6 showed an island-island structure, and the number average diameter of the island N6 was 55 nm, and N6 was very finely dispersed. A polymer alloy fiber, which is a precursor of the converted N6 nanofiber, was obtained.

得られたポリマーアロイ繊維を95℃の5重量%水酸化ナトリウム水溶液にて1時間浸漬することでポリマーアロイ繊維中のポリL乳酸成分の99重量%以上を加水分解除去し、酢酸で中和後、水洗、乾燥し、N6ナノファイバーの繊維束を得た。この繊維束をTEM写真から解析した結果、N6ナノファイバーの数平均直径は60nmと従来にない細さであり、単繊維直径100nmより大きいものの繊維構成比率は0重量%であった。   The polymer alloy fiber obtained was immersed in a 5 wt% sodium hydroxide aqueous solution at 95 ° C for 1 hour to hydrolyze and remove 99% by weight or more of the poly-L lactic acid component in the polymer alloy fiber, and neutralized with acetic acid. Then, it was washed with water and dried to obtain a fiber bundle of N6 nanofibers. As a result of analyzing this fiber bundle from a TEM photograph, the number average diameter of the N6 nanofibers was 60 nm, which is an unprecedented thinness, and the fiber composition ratio of the single fiber diameter larger than 100 nm was 0 wt%.

得られたN6ナノファイバーの繊維束を1mm長に切断して、N6ナノファイバーのカット繊維を得た。試験用ナイヤガラビータ(熊谷理機工業(株)製)に水10Lと先に得られたカット繊維30gを仕込み、5分間予備叩解し、その後余分な水を切って繊維を回収した。この繊維の重量は250gであり、その含水率は88重量%であった。含水状態のN6ナノファイバー250gをそのまま自動式PFIミル(熊谷理機工業(株)製)に仕込み、回転数1500rpm、クリアランス0.2mmで6分間叩解して粘度状の含水繊維(以下タネということがある)を得た。オスターブレンダー(オスター社製)にタネを4.2g、分散剤としてアニオン系分散剤であるシャロール(登録商標)AN−103P(第一工業製薬(株)製:分子量10000)を0.5g、水500gを仕込み、回転数13900rpmで30分間撹拌し、N6ナノファイバーの含有率が0.1重量%のN6ナノファイバー分散液1を得た。   The obtained fiber bundle of N6 nanofiber was cut into 1 mm length to obtain a cut fiber of N6 nanofiber. A test Niagara beater (manufactured by Kumagaya Rikyu Kogyo Co., Ltd.) was charged with 10 L of water and 30 g of the previously obtained cut fiber, preliminarily beaten for 5 minutes, and then the excess water was removed to collect the fiber. The weight of this fiber was 250 g, and its water content was 88% by weight. 250 g of water-containing N6 nanofibers are directly charged into an automatic PFI mill (manufactured by Kumagaya Rikyu Kogyo Co., Ltd.) and beaten for 6 minutes at a rotation speed of 1500 rpm and a clearance of 0.2 mm (hereinafter referred to as seed). Got). 4.2 g of seed in an oster blender (manufactured by oster), 0.5 g of Charol (registered trademark) AN-103P (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd .: molecular weight 10,000) as an anionic dispersant as a dispersant, water 500 g was charged and stirred at a rotational speed of 13900 rpm for 30 minutes to obtain N6 nanofiber dispersion 1 having a N6 nanofiber content of 0.1 wt%.

[分散液の製造例2]
分散液の製造例1のN6を溶融粘度212Pa・s(262℃、剪断速度121.6sec−1)、融点220℃のN6(45重量%)とした以外は分散液の製造例1と同様に溶融混練し、ポリマーアロイチップを得た。次いで、これを分散液の製造例1と同様に溶融紡糸、延伸熱処理しポリマーアロイ繊維を得た。得られたポリマーアロイ繊維は67dtex、36フィラメント、強度3.6cN/dtex、伸度40%、U%=0.7%の優れた特性を示した。また、得られたポリマーアロイ繊維の横断面をTEMで観察したところ、分散液の製造例1と同様にポリL乳酸が海、N6が島の海島構造を示し、島N6の数平均による直径は110nmであり、N6が超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。
[Production Example 2 of Dispersion]
Dispersion Production Example 1 was the same as Dispersion Production Example 1 except that N6 (45 wt%) having a melt viscosity of 212 Pa · s (262 ° C., shear rate 121.6 sec −1 ) and a melting point of 220 ° C. was used. The polymer alloy chip was obtained by melt-kneading. Next, this was melt-spun and stretched and heat treated in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion to obtain a polymer alloy fiber. The obtained polymer alloy fiber exhibited excellent properties of 67 dtex, 36 filaments, strength 3.6 cN / dtex, elongation 40%, U% = 0.7%. Moreover, when the cross section of the obtained polymer alloy fiber was observed with a TEM, as in dispersion production example 1, poly L lactic acid was the sea and N6 was the island-island structure, and the number average diameter of the island N6 was A polymer alloy fiber having a thickness of 110 nm and ultra-dispersed N6 was obtained.

得られたポリマーアロイ繊維を分散液の製造例1と同様にしてポリマーアロイ繊維中のポリL乳酸成分の99重量%以上を加水分解除去、酢酸で中和後、水洗、乾燥し、N6ナノファイバーの繊維束を得た。この繊維束をTEM写真から解析した結果、N6ナノファイバーの数平均直径は120nmと従来にない細さであり、単繊維直径で500nmより大きいものの繊維構成比率は0重量%、単繊維直径で200nmより大きいものの繊維構成比率は1重量%であった。   The obtained polymer alloy fiber was hydrolyzed and removed 99% by weight or more of the poly-L lactic acid component in the polymer alloy fiber in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion, neutralized with acetic acid, washed with water, dried, and N6 nanofibers Fiber bundles were obtained. As a result of analyzing this fiber bundle from a TEM photograph, the number average diameter of N6 nanofibers is 120 nm, which is an unprecedented thinness, and the fiber composition ratio of single fiber diameter larger than 500 nm is 0% by weight, and the single fiber diameter is 200 nm. The larger fiber composition ratio was 1% by weight.

得られたN6ナノファイバーの繊維束を1mm長に切断して、N6ナノファイバーのカット繊維を得た。これを分散液の製造例1と同様に予備叩解を施し、含水率88重量%のN6ナノファイバーを得た後、さらに分散液の製造例1と同様に叩解し、分散剤としてアニオン系分散剤であるシャロール(登録商標)AN−103P(第一工業製薬(株)製:分子量10000)を使用し分散液の製造例1と同様に撹拌して、N6ナノファイバーの含有率が0.1重量%のN6ナノファイバー分散液2を得た。   The obtained fiber bundle of N6 nanofiber was cut into 1 mm length to obtain a cut fiber of N6 nanofiber. This was preliminarily beaten in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion to obtain N6 nanofibers having a water content of 88% by weight, and further beaten in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion, and an anionic dispersant as a dispersant. Is stirred in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion using Charol (registered trademark) AN-103P (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd .: molecular weight 10,000), and the content of N6 nanofibers is 0.1 wt. % N6 nanofiber dispersion 2 was obtained.

[分散液の製造例3]
N6ナノファイバーの含有率を1.0重量%とした以外は分散液の製造例2と同様にしてN6ナノファイバー分散液3を得た。
[Production Example 3 of Dispersion]
An N6 nanofiber dispersion 3 was obtained in the same manner as in Production Example 2 of the dispersion except that the content of N6 nanofibers was 1.0% by weight.

[分散液の製造例4]
分散液の製造例1において、分散剤を用いないこと以外は分散液の製造例1と同様にしてN6ナノファイバー分散液4を得た。
[Production Example 4 of Dispersion]
In Dispersion Production Example 1, N6 nanofiber dispersion 4 was obtained in the same manner as Dispersion Production Example 1 except that no dispersant was used.

[分散液の製造例5、6]
分散液の製造例5ではN6ナノファイバーのカット長を0.5mm、分散液の製造例6ではN6ナノファイバーのカット長を5mmとした以外は分散液の製造例1と同様にしてN6ナノファイバーの含有率が0.1重量%のN6ナノファイバー分散液5及び6を得た。
[Dispersion Production Examples 5 and 6]
N6 nanofibers were prepared in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion, except that the cut length of N6 nanofibers was 0.5 mm in Dispersion Production Example 5 and the cut length of N6 nanofibers was 5 mm in Dispersion Production Example 6. N6 nanofiber dispersions 5 and 6 having a content of 0.1% by weight were obtained.

[分散液の製造例7]
溶融粘度120Pa・s(262℃、121.6sec−1)、融点225℃のPBT(ポリブチレンテレフタレート)と2エチルヘキシルアクリレートを22重量%共重合したポリスチレン(PS)を用い、PBTの含有率を20重量%とし、混練温度を240℃として分散液の製造例1と同様に溶融混練し、ポリマーアロイチップを得た。この時、共重合PSの262℃、121.6sec-1での溶融粘度は140Pa・s、245℃、1216sec−1での溶融粘度は60Pa・sであった。
[Production Example 7 of Dispersion]
Polystyrene (PS) copolymerized with 22 wt% of PBT (polybutylene terephthalate) having a melt viscosity of 120 Pa · s (262 ° C., 121.6 sec −1 ) and a melting point of 225 ° C. and 2 ethylhexyl acrylate was used, and the content of PBT was 20 The mixture was melt-kneaded in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion at a kneading temperature of 240 ° C. to obtain a polymer alloy chip. At this time, the melt viscosity at 262 ° C. and 121.6 sec −1 of the copolymerized PS was 140 Pa · s, and the melt viscosity at 245 ° C. and 1216 sec −1 was 60 Pa · s.

これを溶融温度260℃、紡糸温度260℃(口金面温度245℃)、紡糸速度1200m/分で分散液の製造例1と同様に溶融紡糸を行った。この時、口金として吐出孔上部に直径0.3mmの計量部を備えた、吐出孔径が0.7mm、吐出孔長が1.85mmのものを使用した。紡糸性は良好であり、1tの紡糸で糸切れは1回であった。この時の単孔あたりの吐出量は1.0g/分とした。得られた未延伸糸を延伸温度100℃、延伸倍率を2.49倍とし、熱セット温度115℃として分散液の製造例1と同様に延伸熱処理した。得られた延伸糸は161dtex、36フィラメントであり、強度1.4cN/dtex、伸度33%、U%=2.0%であった。得られたポリマーアロイ繊維の横断面をTEMで観察したところ、共重合PSが海、PBTが島の海島構造を示し、PBTの数平均による直径は70nmであり、PBTがナノサイズで均一分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。   This was melt-spun in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion at a melting temperature of 260 ° C., a spinning temperature of 260 ° C. (die surface temperature of 245 ° C.), and a spinning speed of 1200 m / min. At this time, a die having a discharge hole diameter of 0.7 mm and a discharge hole length of 1.85 mm provided with a measuring portion having a diameter of 0.3 mm above the discharge hole was used. The spinnability was good and the yarn breakage was 1 in 1 t spinning. The discharge rate per single hole at this time was 1.0 g / min. The obtained undrawn yarn was drawn and heat treated in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion at a drawing temperature of 100 ° C., a draw ratio of 2.49 times, and a heat setting temperature of 115 ° C. The obtained drawn yarn was 161 dtex, 36 filaments, and the strength was 1.4 cN / dtex, the elongation was 33%, and U% = 2.0%. When the cross section of the obtained polymer alloy fiber was observed by TEM, the copolymer PS showed the sea, the PBT showed the island-island structure, the number average diameter of the PBT was 70 nm, and the PBT was nano-sized and uniformly dispersed. A polymer alloy fiber was obtained.

得られたポリマーアロイ繊維をトリクレンに浸漬することにより、海成分である共重合PSの99重量%以上を溶出し、これを乾燥して、PBTナノファイバーの繊維束を得た。この繊維束をTEM写真から解析した結果、PBTナノファイバーの数平均直径は85nmと従来にない細さであり、単繊維直径で200nmより大きいものの繊維構成比率は0重量%、単繊維直径で100nmより大きいものの繊維比率は1重量%であった。   By immersing the obtained polymer alloy fiber in trichlene, 99% by weight or more of copolymer PS as a sea component was eluted and dried to obtain a fiber bundle of PBT nanofibers. As a result of analyzing this fiber bundle from a TEM photograph, the number average diameter of the PBT nanofiber is 85 nm, which is an unprecedented fineness. The fiber composition ratio of the single fiber diameter larger than 200 nm is 0% by weight, and the single fiber diameter is 100 nm. The larger fiber ratio was 1% by weight.

得られたPBTナノファイバーの繊維束を1mm長に切断して、PBTナノファイバーのカット繊維を得た。これを分散液の製造例1と同様に予備叩解を施し、含水率80重量%のPBTナノファイバーを得た後、さらに分散液の製造例1と同様に叩解した。この叩解したタネを2.5g、分散剤としてノニオン系分散剤であるノイゲン(登録商標)EA−87(第一工業製薬(株)製:分子量10000)を0.5g、水500gをオスターブレンダー(オスター社製)に仕込み、回転数13900rpmで30分間撹拌して、PBTナノファイバーの含有率が0.1重量%のPBTナノファイバー分散液7を得た。   The obtained fiber bundle of PBT nanofibers was cut into 1 mm length to obtain cut fibers of PBT nanofibers. This was preliminarily beaten in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion to obtain PBT nanofibers having a water content of 80% by weight, and further beaten in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion. 2.5 g of this beaten seed, 0.5 g of Neugen (registered trademark) EA-87 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd .: molecular weight 10,000), which is a nonionic dispersant as a dispersant, and 500 g of water (Oster blender) And stirred for 30 minutes at a rotational speed of 13900 rpm to obtain a PBT nanofiber dispersion 7 having a PBT nanofiber content of 0.1% by weight.

[分散液の製造例8]
溶融粘度220Pa・s(262℃、121.6sec−1)、融点225℃のPTT(ポリトリメチレンテレフタレート)と新日鐵化学(株)製共重合PS(ポリスチレン)(“エスチレン”KS−18、メチルメタクリレート共重合、溶融粘度110Pa・s、262℃、121.6sec−1)を、PTTの含有率を25重量%とし、混練温度を240℃として分散液の製造例1と同様に溶融混練し、ポリマーアロイチップを得た。また、この共重合PSの245℃、1216sec−1での溶融粘度は76Pa・sであった。
[Production Example 8 of Dispersion]
PTT (polytrimethylene terephthalate) having a melt viscosity of 220 Pa · s (262 ° C., 121.6 sec −1 ) and a melting point of 225 ° C. and copolymer PS (polystyrene) (“Estyrene” KS-18, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) Methyl methacrylate copolymer, melt viscosity 110 Pa · s, 262 ° C., 121.6 sec −1 ), PTT content 25 wt%, kneading temperature 240 ° C. A polymer alloy chip was obtained. The copolymer PS had a melt viscosity of 76 Pa · s at 245 ° C. and 1216 sec −1 .

これを溶融温度260℃、紡糸温度260℃(口金面温度245℃)、紡糸速度1200m/分で分散液の製造例1と同様に溶融紡糸を行った。この時、口金としては吐出孔上部に直径0.23mmの計量部を備えた、吐出孔径が2mm、吐出孔長が3mmの紡糸口金を使用した。紡糸性は良好であり、1tの紡糸で糸切れは1回であった。この時の単孔吐出量は1.0g/分とした。得られた未延伸糸を90℃の温水バス中で2.6倍延伸を行った。これの横断面をTEMで観察したところ、共重合PSが海、PTTが島の海島構造を示し、PTTの数平均による直径は75nmであり、PTTがナノサイズで均一分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。また、これは単繊維繊度3.9dtex、強度1.3cN/dtex、伸度25%であった。   This was melt-spun in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion at a melting temperature of 260 ° C., a spinning temperature of 260 ° C. (die surface temperature of 245 ° C.), and a spinning speed of 1200 m / min. At this time, a spinneret having a diameter of 0.23 mm and a discharge hole diameter of 2 mm and a discharge hole length of 3 mm was used as the base. The spinnability was good and the yarn breakage was 1 in 1 t spinning. The single-hole discharge rate at this time was 1.0 g / min. The obtained undrawn yarn was stretched 2.6 times in a 90 ° C. hot water bath. When the cross section of this was observed with a TEM, the copolymer PS showed sea and PTT showed an island-island structure. The number average diameter of PTT was 75 nm, and PTT was nano-sized and uniformly dispersed. Obtained. Further, this was a single fiber fineness of 3.9 dtex, a strength of 1.3 cN / dtex, and an elongation of 25%.

得られたポリマーアロイ繊維を分散液の製造例7と同様にしてポリマーアロイ繊維中のPS成分の99重量%以上を溶出、乾燥し、PTTナノファイバーの繊維束を得た。この繊維束をTEM写真から解析した結果、PTTナノファイバーの数平均直径は95nmと従来にない細さであり、単繊維直径で200nmより大きいものの繊維構成比率は0重量%、単繊維直径で100nmより大きいものの繊維構成比率は3重量%であった。   In the same manner as in Production Example 7 for dispersion, the obtained polymer alloy fiber was eluted and dried with 99% by weight or more of the PS component in the polymer alloy fiber to obtain a PTT nanofiber fiber bundle. As a result of analyzing this fiber bundle from a TEM photograph, the number average diameter of the PTT nanofibers is 95 nm, which is an unprecedented fineness. The fiber composition ratio of the single fiber diameter larger than 200 nm is 0% by weight, and the single fiber diameter is 100 nm. The larger fiber composition ratio was 3% by weight.

得られたPTTナノファイバーの繊維束を1mm長に切断して、PTTナノファイバーのカット繊維を得た。これを分散液の製造例1と同様に予備叩解を施し、含水率80重量%のPTTナノファイバーを得た後、さらに分散液の製造例1と同様に叩解した。この叩解したタネを2.5g、分散剤としてノニオン系分散剤であるノイゲン(登録商標)EA−87(第一工業製薬(株)製:分子量10000)を0.5g、水500gオスターブレンダー(オスター社製)に仕込み、回転数13900rpmで30分間撹拌して、PTTナノファイバーの含有率が0.1重量%のPTTナノファイバー分散液8を得た。   The obtained fiber bundle of PTT nanofibers was cut into 1 mm length to obtain cut fibers of PTT nanofibers. This was preliminarily beaten in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion to obtain PTT nanofibers having a water content of 80% by weight, and further beaten in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion. 2.5 g of this beaten seed, 0.5 g of Neugen (registered trademark) EA-87 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd .: molecular weight 10,000), which is a nonionic dispersant, are used as a dispersant, and 500 g of water. And agitated at a rotational speed of 13900 rpm for 30 minutes to obtain a PTT nanofiber dispersion 8 having a PTT nanofiber content of 0.1 wt%.

[分散液の製造例9]
分散液の製造例1のN6を溶融粘度350Pa・s(220℃、121.6sec−1)、融点162℃のPP(ポリプロピレン)(23重量%)とした以外は分散液の製造例1と同様に溶融混練し、ポリマーアロイチップを得た。なお、ポリL乳酸の220℃、121.6sec-1における溶融粘度は107Pa・sであった。このポリマーアロイチップを溶融温度230℃、紡糸温度230℃(口金面温度215℃)、単孔吐出量1.5g/分、紡糸速度900m/分で分散液の製造例1と同様に溶融紡糸を行った。得られた未延伸糸を延伸温度90℃、延伸倍率を2.7倍、熱セット温度130℃として分散液の製造例1と同様に延伸熱処理した。
[Dispersion Production Example 9]
Similar to Dispersion Production Example 1 except that N6 in Dispersion Production Example 1 was changed to PP (polypropylene) (23 wt%) having a melt viscosity of 350 Pa · s (220 ° C., 121.6 sec −1 ) and a melting point of 162 ° C. And kneaded to obtain a polymer alloy chip. The melt viscosity of poly L lactic acid at 220 ° C. and 121.6 sec −1 was 107 Pa · s. This polymer alloy chip was melt-spun at the melting temperature of 230 ° C., the spinning temperature of 230 ° C. (the base surface temperature of 215 ° C.), the single-hole discharge rate of 1.5 g / min, and the spinning speed of 900 m / min. went. The obtained undrawn yarn was drawn and heat treated in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion at a drawing temperature of 90 ° C., a draw ratio of 2.7 times, and a heat setting temperature of 130 ° C.

得られたポリマーアロイ繊維を98℃の5重量%水酸化ナトリウム水溶液にて1時間浸漬することでポリマーアロイ繊維中のポリL乳酸成分の99重量%以上を加水分解除去し、酢酸で中和後、水洗、乾燥し、PPナノファイバーの繊維束を得た。この繊維束をTEM写真から解析した結果、N6ナノファイバーの数平均直径は240nmであり、単繊維直径で500nmより大きいものの繊維比率は0重量%であった。   The polymer alloy fiber thus obtained was immersed in a 5% by weight aqueous sodium hydroxide solution at 98 ° C. for 1 hour to hydrolyze and remove 99% by weight or more of the poly-L lactic acid component in the polymer alloy fiber, and neutralized with acetic acid. Then, it was washed with water and dried to obtain a fiber bundle of PP nanofibers. As a result of analyzing this fiber bundle from a TEM photograph, the number average diameter of N6 nanofibers was 240 nm, and the fiber ratio of single fiber diameters larger than 500 nm was 0% by weight.

得られたPPナノファイバーの繊維束を1mm長に切断して、PPナノファイバーのカット繊維を得た。これを分散液の製造例1と同様に予備叩解を施し、含水率75重量%のPPナノファイバーを得た後、さらに分散液の製造例1と同様に叩解した。この叩解したタネを2.0g、分散剤としてノニオン系分散剤であるノイゲン(登録商標)EA−87(第一工業製薬(株):分子量10000)を0.5g、水500gをオスターブレンダー(オスター社製)に仕込み、回転数13900rpmで30分間撹拌して、PPナノファイバーの含有率が0.1重量%のPPナノファイバー分散液9を得た。   The resulting PP nanofiber bundle was cut into 1 mm lengths to obtain PP nanofiber cut fibers. This was preliminarily beaten in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion to obtain PP nanofibers having a water content of 75% by weight, and further beaten in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion. 2.0 g of this beaten seed, 0.5 g of Neugen (registered trademark) EA-87 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd .: molecular weight 10,000), which is a nonionic dispersant as a dispersant, and 500 g of water, Oster blender (Oster) And agitation at a rotational speed of 13900 rpm for 30 minutes to obtain a PP nanofiber dispersion 9 having a PP nanofiber content of 0.1% by weight.

[分散液の製造例10]
溶融粘度280Pa・s(300℃、1216sec−1)のPETを80重量%、溶融粘度160Pa・s(300℃、1216sec−1)のポリフェニレンサルファイド(PPS)を20重量%として、下記条件で2軸押出混練機を用いて溶融混練を行い、ポリマーアロイチップを得た。ここで、PPSは直鎖型で分子鎖末端がカルシウムイオンで置換された物を用いた。
[Dispersion Production Example 10]
Biaxially, under the following conditions, PET having a melt viscosity of 280 Pa · s (300 ° C., 1216 sec −1 ) is 80 wt% and polyphenylene sulfide (PPS) having a melt viscosity of 160 Pa · s (300 ° C., 1216 sec −1 ) is 20 wt%. Melt kneading was performed using an extrusion kneader to obtain a polymer alloy chip. Here, the PPS used was a linear type and the molecular chain terminal was replaced with calcium ions.

スクリュー L/D=45
混練部長さはスクリュー有効長さの34%
混練部はスクリュー全体に分散させた。
Screw L / D = 45
The kneading part length is 34% of the effective screw length
The kneading part was dispersed throughout the screw.

途中2個所のバックフロー部有り
ポリマー供給 PPSとPETを別々に計量し、別々に混練機に供給した。
There are two backflow parts on the way. Polymer supply PPS and PET were weighed separately and supplied separately to the kneader.

温度 300℃
ベント 無し
ここで得られたポリマーアロイチップを分散液の製造例1と同様に紡糸機に導き、紡糸を行った。この時、紡糸温度は315℃、限界濾過径15μmの金属不織布でポリマーアロイ溶融体を濾過した後、口金面温度292℃とした口金から溶融紡糸した。この時、口金としては、吐出孔上部に直径0.3mmの計量部を備えた、吐出孔径が0.6mmのものを用いた。そして、この時の単孔あたりの吐出量は1.1g/分とした。さらに、口金下面から冷却開始点までの距離は7.5cmであった。吐出された糸条は20℃の冷却風で1mにわたって冷却固化され、脂肪酸エステルが主体の工程油剤が給油された後、非加熱の第1引き取りローラーおよび第2引き取りローラーを介して1000m/分で巻き取られた。この時の紡糸性は良好であり、24時間の連続紡糸の間の糸切れはゼロであった。そして、これを第1ホットローラーの温度を100℃、第2ホットローラーの温度を130℃として延伸熱処理した。この時、第1ホットローラーと第2ホットローラー間の延伸倍率を3.3倍とした。得られたポリマーアロイ繊維は400dtex、240フィラメント、強度4.4cN/dtex、伸度27%、U%=1.3%の優れた特性を示した。また、得られたポリマーアロイ繊維の横断面をTEM観察したところ、海ポリマーであるPET中にPPSが島として直径100nm未満で均一に分散していた。また、島の円換算直径を画像解析ソフトWINROOFで解析したところ、島の平均直径は65nmであり、PPSが超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。
Temperature 300 ° C
No vent The polymer alloy chip obtained here was guided to a spinning machine in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion to carry out spinning. At this time, the polymer alloy melt was filtered with a metal nonwoven fabric having a spinning temperature of 315 ° C. and a limit filtration diameter of 15 μm, and then melt-spun from a die having a die surface temperature of 292 ° C. At this time, as the base, a nozzle having a discharge hole diameter of 0.6 mm provided with a measuring portion having a diameter of 0.3 mm above the discharge hole was used. And the discharge amount per single hole at this time was 1.1 g / min. Furthermore, the distance from the base lower surface to the cooling start point was 7.5 cm. The discharged yarn is cooled and solidified over 1 m with a cooling air of 20 ° C., and after the process oil agent mainly composed of fatty acid ester is supplied, it is 1000 m / min through the non-heated first take-up roller and the second take-up roller. It was wound up. The spinnability at this time was good, and there was no yarn breakage during continuous spinning for 24 hours. This was subjected to a stretching heat treatment with the temperature of the first hot roller being 100 ° C. and the temperature of the second hot roller being 130 ° C. At this time, the draw ratio between the first hot roller and the second hot roller was 3.3 times. The obtained polymer alloy fiber showed excellent properties of 400 dtex, 240 filament, strength 4.4 cN / dtex, elongation 27%, U% = 1.3%. Moreover, when the cross section of the obtained polymer alloy fiber was observed by TEM, PPS was dispersed uniformly as an island with a diameter of less than 100 nm in PET, which was a sea polymer. Moreover, when the circle-equivalent diameter of the island was analyzed by the image analysis software WINROOF, the average diameter of the island was 65 nm, and polymer alloy fibers in which PPS was ultra-dispersed were obtained.

得られたポリマーアロイ繊維を98℃の5重量%水酸化ナトリウム水溶液にて2時間浸漬することでポリマーアロイ繊維中のPET成分の99重量%以上を加水分解除去し、酢酸で中和後、水洗、乾燥し、PPSナノファイバーの繊維束を得た。この繊維束をTEM写真から解析した結果、PPSナノファイバーの数平均直径は60nmと従来にない細さであり、単繊維直径100nmより大きいものの繊維比率は0重量%であった。   The obtained polymer alloy fiber is immersed in a 5% by weight sodium hydroxide aqueous solution at 98 ° C. for 2 hours to hydrolyze and remove 99% by weight or more of the PET component in the polymer alloy fiber, neutralized with acetic acid, and washed with water. And dried to obtain a fiber bundle of PPS nanofibers. As a result of analyzing this fiber bundle from the TEM photograph, the number average diameter of the PPS nanofibers was 60 nm, which is an unprecedented fineness, and the fiber ratio of the single fiber diameter larger than 100 nm was 0% by weight.

得られたN6ナノファイバーの繊維束を3mm長に切断して、PPSナノファイバーのカット繊維を得た。これを分散液の製造例1と同様に予備叩解を施し、含水率80重量%のPPSナノファイバーを得た後、さらに分散液の製造例1と同様に叩解した。この叩解した繊維2.5g、分散剤としてノニオン系分散剤であるノイゲン(登録商標)EA−87(第一工業製薬(株)製:分子量10000)を0.5g、水500gをオスターブレンダー(オスター社製)に仕込み、回転数13900rpmで30分間撹拌して、PPSナノファイバーの含有率が0.1重量%のPPSナノファイバー分散液10を得た。   The obtained fiber bundle of N6 nanofibers was cut into a length of 3 mm to obtain cut fibers of PPS nanofibers. This was preliminarily beaten in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion to obtain PPS nanofibers having a water content of 80% by weight, and further beaten in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion. 2.5 g of the beaten fiber, 0.5 g of Neugen (registered trademark) EA-87 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd .: molecular weight 10,000), which is a nonionic dispersant, are used as a dispersant, and 500 g of water is used as an oster blender (Oster). And stirred for 30 minutes at a rotational speed of 13900 rpm to obtain a PPS nanofiber dispersion 10 having a PPS nanofiber content of 0.1 wt%.

[分散液の製造例11]
分散液の製造例2のポリマーアロイ繊維を1mm長に切断してポリマーアロイのカット繊維を得た。得られたポリマーアロイのカット繊維を分散液の製造例1と同様にしてポリマーアロイ繊維中のポリL乳酸成分の99重量%以上を加水分解除去、酢酸で中和後、水洗、乾燥し、N6ナノファイバーのカット繊維を得た。これを分散液の製造例3と同様にして、N6ナノファイバーの含有率が1.0重量%のN6ナノファイバー分散液11を得た。
[Dispersion Production Example 11]
The polymer alloy fibers of Production Example 2 of the dispersion were cut into 1 mm lengths to obtain polymer alloy cut fibers. The obtained polymer alloy cut fibers were hydrolyzed to remove 99% by weight or more of the poly-L lactic acid component in the polymer alloy fibers in the same manner as in Production Example 1 of the dispersion, neutralized with acetic acid, washed with water and dried. Nanofiber cut fibers were obtained. This was carried out in the same manner as in Production Example 3 of dispersion to obtain N6 nanofiber dispersion 11 having a N6 nanofiber content of 1.0% by weight.

[分散液の製造例12]
ポリマーアロイ繊維のカット長を0.2mmとした以外は分散液の製造例11と同様にしてN6ナノファイバーの含有率が1.0重量%のN6ナノファイバー分散液12を得た。
[Dispersion Production Example 12]
An N6 nanofiber dispersion liquid 12 having an N6 nanofiber content of 1.0 wt% was obtained in the same manner as in Production Example 11 of the dispersion liquid except that the cut length of the polymer alloy fiber was 0.2 mm.

[分散液の製造例13]
海成分にアルカリ可溶型共重合ポリエステル樹脂60重量%、島成分にN6樹脂40重量%を用い、溶融紡糸で島成分を100島とし、5.3dtexの高分子配列体複合繊維(以後複合繊維)を作成後、2.5倍延伸して2.1dtexの複合繊維を得た。この複合繊維の強度は2.6cN/dtex、伸度は35%であった。その後、この複合繊維を98℃の3重量%濃度の水酸化ナトリウム水溶液にて1時間処理することで、複合繊維中のポリエステル成分の99重量%以上を加水分解除去し、酢酸で中和後、水洗、乾燥してN6の極細繊維を得た。得られた極細繊維の平均単糸繊度をTEM写真から解析したところ、0.02dtex(平均繊維径1.4μm)相当であった。得られたN6極細繊維を1mm長に切断してカット繊維とした後、このカット繊維50g、分散剤としてアニオン系分散剤であるシャロール(登録商標)AN−103P(第一工業製薬(株)製:分子量10000)を0.5g、水500gをオスターブレンダー(オスター社製)に仕込み、回転数13900rpmで30分間撹拌して、N6極細繊維の含有率が0.1重量%の繊維分散液13を得た。

<実施例1>
分散液の製造例1で得られたナノファイバー分散液1を用い、支持体として日本バイリーン(株)社製不織布PS150を用い、分散液に支持体を浸漬して縦12cm、横12cm、厚さ3mmの支持体に対して、分散液1を43.2g含浸し、ステンレス製バットに載せて、ステンレスバットを液体窒素で冷却して、支持体に含浸した分散液1を凍結した後、−40℃の超低温フリーザー中に30分間静置した。
凍結したサンプルを(株)宝製作所社製の凍結乾燥機(TF20−85TTNNN)で1Paの真空度で凍結乾燥して多孔体を得た。
[Dispersion Production Example 13]
A seawater component of 60% by weight of an alkali-soluble copolymer polyester resin, an island component of 40% by weight of N6 resin, 100 islands by melt spinning, and a polymer array composite fiber of 5.3 dtex (hereinafter referred to as composite fiber) ) Was stretched 2.5 times to obtain a 2.1 dtex conjugate fiber. The composite fiber had a strength of 2.6 cN / dtex and an elongation of 35%. Thereafter, the composite fiber was treated with a 3 wt% aqueous sodium hydroxide solution at 98 ° C. for 1 hour to hydrolyze and remove 99% by weight or more of the polyester component in the composite fiber, neutralized with acetic acid, After washing with water and drying, N6 ultrafine fibers were obtained. When the average single yarn fineness of the obtained ultrafine fibers was analyzed from the TEM photograph, it was 0.02 dtex (average fiber diameter of 1.4 μm). The obtained N6 ultrafine fiber was cut into 1 mm length to obtain a cut fiber, and then 50 g of this cut fiber and Charol (registered trademark) AN-103P (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) which is an anionic dispersant as a dispersant. : 0.5 g of molecular weight 10,000) and 500 g of water were charged in an oster blender (manufactured by oster Co., Ltd.) and stirred at a rotational speed of 13900 rpm for 30 minutes to obtain a fiber dispersion 13 having a N6 ultrafine fiber content of 0.1% by weight. Obtained.

<Example 1>
Using Nanofiber Dispersion 1 obtained in Production Example 1 of the dispersion, non-woven fabric PS150 manufactured by Japan Vilene Co., Ltd. was used as the support, and the support was immersed in the dispersion to obtain a length of 12 cm, a width of 12 cm, and a thickness. 43.2 g of dispersion 1 was impregnated on a 3 mm support, placed on a stainless steel bat, the stainless bat was cooled with liquid nitrogen, and the dispersion 1 impregnated on the support was frozen, and then −40 It was left still for 30 minutes in an ultra-low temperature freezer at 0 ° C.
The frozen sample was freeze-dried at a vacuum degree of 1 Pa with a freeze dryer (TF20-85TTNNN) manufactured by Takara Manufacturing Co., Ltd. to obtain a porous body.

得られた多孔体をSEMで観察したところ、ナノファイバーの数平均直径は60nmであり、単繊維直径が200nmより大きい単繊維の繊維比率は0重量%、単繊維直径が100nmより大きい単繊維の繊維比率は0重量%であり、ナノファイバー分散体で構成された網目構造は支持体の穴内に3次元かつ均一に形成され、その微細孔の最大孔径も4.83μmであった。また、多孔体の圧力損失は73Pa、捕集効率は60.8であった。   When the obtained porous body was observed with an SEM, the number average diameter of the nanofibers was 60 nm, the fiber ratio of single fibers having a single fiber diameter of greater than 200 nm was 0% by weight, and the single fiber diameter was greater than 100 nm. The fiber ratio was 0% by weight, the network structure composed of the nanofiber dispersion was three-dimensionally and uniformly formed in the holes of the support, and the maximum pore diameter was 4.83 μm. Moreover, the pressure loss of the porous body was 73 Pa, and the collection efficiency was 60.8.

<実施例2〜12>
実施例2〜12については分散液の製造例2〜12で得られたナノファイバー分散液2〜12を用い、実施例1と同様に凍結乾燥を行い、連通微多孔体を得た。ナノファイバーの数平均直径、繊維比率、多孔体の微細孔の最大孔径、圧力損失、捕集効率は表2に示したとおりであった。
<Examples 2 to 12>
For Examples 2 to 12, the nanofiber dispersions 2 to 12 obtained in Production Examples 2 to 12 of the dispersion were used and freeze-dried in the same manner as in Example 1 to obtain continuous microporous materials. Table 2 shows the number average diameter, the fiber ratio, the maximum pore diameter of the fine pores, the pressure loss, and the collection efficiency of the nanofibers.

<比較例1>
分散液の製造例11で得られた極細繊維の分散液11を用い、実施例1と同様に凍結乾燥を行い、連通微多孔体を得た。ナノファイバーの数平均直径、繊維比率、多孔体の微細孔の最大孔径、圧力損失、捕集効率は表2に示したとおりであった。
<Comparative Example 1>
Using the ultrafine fiber dispersion 11 obtained in Production Example 11 of the dispersion, freeze-drying was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a continuous microporous material. Table 2 shows the number average diameter, the fiber ratio, the maximum pore diameter of the fine pores, the pressure loss, and the collection efficiency of the nanofibers.

<比較例2>
実施例3で支持体に繊維分散液を含浸させた後、凍結せずに熱風乾燥機を用い、70℃で5時間乾燥して、多孔体を得た。
<Comparative example 2>
In Example 3, the support was impregnated with the fiber dispersion, and then dried at 70 ° C. for 5 hours using a hot air dryer without freezing to obtain a porous body.

得られた連通微多孔体をSEMで観察したところ、ナノファイバーは支持体を形成する繊維部分に凝集し、支持体の孔の壁面近くに存在していた。また、細孔の中心付近にはナノファイバーが存在していない部分、つまりナノファイバー間で形成される微細孔の大きい部分が多いものであった。ナノファイバーの数平均直径、繊維比率、多孔体の微細孔の最大孔径、圧力損失、捕集効率は表2に示したとおりであった。   When the obtained continuous microporous material was observed with an SEM, the nanofibers aggregated in the fiber portion forming the support and were present near the wall surface of the pores of the support. Further, there are many portions where the nanofibers are not present near the center of the pores, that is, there are many portions with large micropores formed between the nanofibers. Table 2 shows the number average diameter, the fiber ratio, the maximum pore diameter of the fine pores, the pressure loss, and the collection efficiency of the nanofibers.

<比較例3>
比較例2で得られた連通多孔体に、さらに繊維分散液3を43.2g含浸し、凍結せずに熱風乾燥機を用い、70℃で5時間乾燥して、多孔体を得た。
<Comparative Example 3>
The continuous porous body obtained in Comparative Example 2 was further impregnated with 43.2 g of the fiber dispersion 3 and dried at 70 ° C. for 5 hours using a hot air dryer without freezing to obtain a porous body.

得られた多孔体をSEMで観察したところ、比較例3よりナノファイバーが存在していない部分は少なくなったものの、ナノファイバー間で形成される微細孔の大きい部分が多く存在していた。ナノファイバーの数平均直径、繊維比率、多孔体の微細孔の最大孔径、圧力損失、捕集効率は表2に示したとおりであった。   When the obtained porous body was observed by SEM, there were fewer portions where nanofibers were not present than in Comparative Example 3, but there were many portions with large fine pores formed between the nanofibers. Table 2 shows the number average diameter, the fiber ratio, the maximum pore diameter of the fine pores, the pressure loss, and the collection efficiency of the nanofibers.

<比較例4>
比較例3で得られた多孔体に、さらに繊維分散液3を43.2g含浸し、凍結せずに熱風乾燥機を用い、70℃で5時間乾燥して、多孔体を得た。
<Comparative Example 4>
The porous material obtained in Comparative Example 3 was further impregnated with 43.2 g of the fiber dispersion 3, and dried at 70 ° C. for 5 hours using a hot air dryer without freezing to obtain a porous material.

得られた多孔体をSEMで観察したところ、支持体の細孔はナノファイバーの網目構造で埋め尽くされ、ナノファイバー間で形成される微細孔の大きい部分は無くなったが、微細孔径が小さくなりすぎてしまい、圧力損失は678Pa以上であった。ナノファイバーの数平均直径、繊維比率、多孔体の微細孔の最大孔径、捕集効率は表2に示したとおりであった。   When the obtained porous body was observed with an SEM, the pores of the support were filled with the nanofiber network structure, and there were no large portions of micropores formed between the nanofibers, but the micropore diameter was reduced. The pressure loss was 678 Pa or more. The number average diameter of nanofibers, the fiber ratio, the maximum pore diameter of the fine pores of the porous body, and the collection efficiency were as shown in Table 2.

<実施例13>
実施例1で用いた分散液1を10倍希釈し、N6ナノファイバーの含有率が0.01重量%のN6ナノファイバー分散液とした以外は実施例1と同様に凍結乾燥を行い、多孔体を得た。ナノファイバーの数平均直径、繊維比率、多孔体の微細孔の最大孔径、圧力損失、捕集効率は表2に示したとおりであった。
<Example 13>
The dispersion 1 used in Example 1 was diluted 10 times to obtain an N6 nanofiber dispersion having an N6 nanofiber content of 0.01% by weight. Got. Table 2 shows the number average diameter, the fiber ratio, the maximum pore diameter of the fine pores, the pressure loss, and the collection efficiency of the nanofibers.

<実施例14〜26>
実施例14〜26については、実施例1〜13で得られた多孔体をオートクレーブにて120℃スチームで5分間処理した。スチーム処理した多孔体を5cm四方に切り、その時の重量をW1とした。5cm四方に切り出した多孔体を常温の水に5分間浸漬し、その後に熱風乾燥機を用い100℃で5時間処理して乾燥した重量をW2とした。減量率(%)=(W1−W2)/W1×100を計算したところ、実施例14〜26全ての多孔体で0.5%未満であり、多孔体からナノファイバーが殆ど脱落していないことを確認した。
<Examples 14 to 26>
For Examples 14 to 26, the porous bodies obtained in Examples 1 to 13 were treated with 120 ° C. steam for 5 minutes in an autoclave. The steam-treated porous body was cut into 5 cm square, and the weight at that time was defined as W1. The porous body cut out in 5 cm square was immersed in water at room temperature for 5 minutes, and then treated at 100 ° C. for 5 hours using a hot air dryer, and the weight dried was designated as W2. When the weight loss rate (%) = (W1-W2) / W1 × 100 was calculated, it was less than 0.5% in all the porous bodies of Examples 14 to 26, and nanofibers were hardly dropped from the porous bodies. It was confirmed.

本発明の多孔体は微細孔を有していることからその網目構造を活かしてフィルター用途に好適であり、マスクなどの生活資材用途からエアフィルター、液体フィルターなどの産業用途や血液フィルターなどのメディカル用途に利用することができる。例えば、クリーンルーム用、自動車用、工場や焼却場などの排気用、住宅用などのエアフィルターや、化学プロセス、食品、医薬・医療用の液体フィルター、HEPAやULPAフィルターが適用される分野などが挙げられる。特に網目構造を利用した各種高性能フィルター、血液フィルターに好適なものである。   Since the porous body of the present invention has fine pores, it is suitable for filter applications by taking advantage of its network structure, from daily use materials such as masks to industrial applications such as air filters and liquid filters, and medical devices such as blood filters. Can be used for applications. For example, air filters for clean rooms, automobiles, exhausts for factories and incinerators, houses, etc., liquid filters for chemical processes, foods, medicines and medicines, fields where HEPA and ULPA filters are applied, etc. It is done. In particular, it is suitable for various high-performance filters and blood filters using a network structure.

実施例1の多孔体のSEMによる観察結果を示す図である。It is a figure which shows the observation result by SEM of the porous body of Example 1. FIG. 比較例2の多孔体のSEMによる観察結果を示す図である。It is a figure which shows the observation result by SEM of the porous body of the comparative example 2.

Claims (7)

数平均直径が1nm〜500nmであるナノファイバーが支持体の穴内に3次元の網目構造をなし、該網目構造の微細孔が連通しており、かつ該網目構造の微細孔の最大孔径が10μm以下であり、圧力損失が300Pa以下である多孔体。 Nanofibers having a number average diameter of 1 nm to 500 nm have a three-dimensional network structure in the holes of the support, the fine pores of the network structure communicate with each other, and the maximum pore diameter of the fine pores of the network structure is 10 μm or less A porous body having a pressure loss of 300 Pa or less. 前記ナノファイバーが熱可塑性ポリマーからなることを特徴とする請求項1に記載の多孔体。 The porous body according to claim 1, wherein the nanofiber is made of a thermoplastic polymer. 前記ナノファイバーは、直径が500nmより大きく1000nm以下である単繊維の繊維比率が3重量%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の多孔体。 The porous body according to claim 1 or 2, wherein the nanofiber has a fiber ratio of 3% by weight or less of a single fiber having a diameter greater than 500 nm and not greater than 1000 nm. 請求項1〜3のいずれかに記載の多孔体を用いたフィルター。 The filter using the porous body in any one of Claims 1-3. 数平均直径が1nm〜500nmであるナノファイバーを分散媒中に分散させてナノファイバー分散液となし、これを支持体に付着させて、凍結乾燥によって分散媒を除去することを特徴とする多孔体の製造方法。 A porous body characterized in that nanofibers having a number average diameter of 1 nm to 500 nm are dispersed in a dispersion medium to form a nanofiber dispersion, which is adhered to a support and the dispersion medium is removed by freeze-drying. Manufacturing method. 前記ナノファイバーが熱可塑性ポリマーからなることを特徴とする請求項5に記載の多孔体の製造方法。 The method for producing a porous body according to claim 5, wherein the nanofiber is made of a thermoplastic polymer. 前記ナノファイバーは、直径が500nmより大きく1000nm以下である単繊維の繊維構成比率が3重量%以下であることを特徴とする請求項5または6に記載の多孔体の製造方法。 The method for producing a porous body according to claim 5 or 6, wherein the nanofiber has a fiber constituent ratio of a single fiber having a diameter of more than 500 nm and not more than 1000 nm of 3% by weight or less.
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