JP2009299212A - Spinning method, and method and apparatus for producing fiber using the same - Google Patents

Spinning method, and method and apparatus for producing fiber using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2009299212A
JP2009299212A JP2008153594A JP2008153594A JP2009299212A JP 2009299212 A JP2009299212 A JP 2009299212A JP 2008153594 A JP2008153594 A JP 2008153594A JP 2008153594 A JP2008153594 A JP 2008153594A JP 2009299212 A JP2009299212 A JP 2009299212A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fiber
laser beam
fibers
melted
irradiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008153594A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5311455B2 (en
Inventor
Nobuo Ogata
信男 小形
Naoki Shimada
直樹 島田
Shinji Yamaguchi
新司 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Fukui NUC
Original Assignee
University of Fukui NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Fukui NUC filed Critical University of Fukui NUC
Priority to JP2008153594A priority Critical patent/JP5311455B2/en
Publication of JP2009299212A publication Critical patent/JP2009299212A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5311455B2 publication Critical patent/JP5311455B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spinning method by which a fiber can be produced in good efficiency by efficiently irradiating a thermoplastic resin with a laser beam to melt the resin. <P>SOLUTION: The spinning method is carried out as follows. The laser beam in a line shape is formed by an optical system 2 based on the laser beam emit from a laser beam generator 1. The formed line-shaped laser beam is radiated along a prescribed irradiation line, and a material 9 formed of the thermoplastic resin material is continuously heated and melted on the irradiation line while moving the material 9 by a feed roller 10 so as to cross the irradiation line. The melted portion of the heated and melted material 9 is electrified by applying a high voltage to the material 9 by an electrode part 5 to electrify the material 9, and many needle-shaped protrusion parts are formed in the melted portion by the electrostatic force caused by the electrification to spin the fiber from the needle-shaped protruded parts to a collector 8. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザー光を照射して素材を加熱溶融するとともに溶融部位を帯電して静電力により繊維を紡出する紡糸方法並びにそれを用いた繊維製造方法及び装置に関する。   The present invention relates to a spinning method in which a raw material is heated and melted by irradiating a laser beam, a melted portion is charged and fibers are spun by electrostatic force, and a fiber manufacturing method and apparatus using the spinning method.

近年、ナノファイバーが着目されている。サブミクロン又はナノメータオーダの繊維径を有する繊維(ナノ繊維)は、高い比表面積と繊維形態とを活用した新規な材料を開発可能な点から注目されている。一般に、極細繊維を製造する方法としては、高分子の溶融液を高圧で押出すと共に熱風で吹き飛ばして極細(微細)繊維を製造するメルトブロー法がある。この方法においては、ノズル内の溶融物への圧力及び熱風によるせん断力によって極細繊維が製造される。しかし、このような方法では、数μm以上の直径を有する極細繊維を製造できるものの、ナノ繊維の製造は困難である。   In recent years, nanofibers have attracted attention. A fiber (nanofiber) having a fiber diameter of submicron or nanometer order is attracting attention because it can develop a new material utilizing a high specific surface area and fiber form. In general, as a method for producing ultrafine fibers, there is a melt blow method in which a polymer melt is extruded at high pressure and blown off with hot air to produce ultrafine (fine) fibers. In this method, ultrafine fibers are produced by the pressure applied to the melt in the nozzle and the shearing force generated by hot air. However, although such a method can produce ultrafine fibers having a diameter of several micrometers or more, it is difficult to produce nanofibers.

そこで、ナノ繊維を製造する方法として、高分子溶液又は高分子融液に高電圧を作用させて繊維を形成する静電紡糸法が利用されている。以下、前者の高分子溶液を用いる方法を溶媒型静電紡糸法と称し、後者の高分子融液を用いる方法を溶融型静電紡糸法と称する。なお、溶融型静電紡糸法は溶媒型静電紡糸法から派生した方法であるため、これらの紡糸原理は基本的には同一である。   Therefore, as a method for producing nanofibers, an electrostatic spinning method is used in which fibers are formed by applying a high voltage to a polymer solution or polymer melt. Hereinafter, the former method using a polymer solution is referred to as a solvent-type electrospinning method, and the latter method using a polymer melt is referred to as a melt-type electrospinning method. Since the melt type electrospinning method is a method derived from the solvent type electrospinning method, these spinning principles are basically the same.

溶媒型静電紡糸法においては、先ず、高分子溶液をシリンジに入れ、シリンジ先端に取り付けられたノズルとコレクタ(捕集部)との間に高電圧を印加し、高い電位差を発生させる。その結果、電荷が導入された高分子溶液は、ノズル先端から反対の電荷を持ったコレクタ方向に静電引力を受けて飛翔し、ホイッピング振動(whipping motion)を起こしながら、この過程で溶媒が蒸発することによりナノ繊維が形成される。なお、ここで言うホイッピング振動(又はホイッピング振動)とは、静電引力で牽引された繊維がコレクタまでの間に1秒間に何百回〜何万回もの回転を伴う綾振り運動をしながら繊維形成される挙動を意味する。このような溶媒型静電紡糸法の装置は簡単に作製できるため広く普及し、溶媒に溶解する多くの高分子材料からナノ繊維が開発されている。従って、現状では、静電紡糸法は溶媒型静電紡糸法を指すと言っても過言でない状況である。   In the solvent-type electrostatic spinning method, first, a polymer solution is put into a syringe, and a high voltage is applied between a nozzle attached to the tip of the syringe and a collector (collecting unit) to generate a high potential difference. As a result, the polymer solution into which the charge has been introduced flies by receiving an electrostatic attraction from the tip of the nozzle in the direction of the collector having the opposite charge, causing whipping motion, while the solvent evaporates during this process. By doing so, nanofibers are formed. The whipping vibration (or whipping vibration) referred to here is a fiber that is traversed with hundreds to tens of thousands of rotations per second while the fiber pulled by electrostatic attraction pulls to the collector. It means the behavior that is formed. Such a solvent-type electrospinning apparatus is widely used because it can be easily produced, and nanofibers have been developed from many polymer materials that are soluble in a solvent. Therefore, at present, it is no exaggeration to say that the electrospinning method refers to the solvent-type electrospinning method.

他方、溶融型静電紡糸法は、前述のメルトブロー法と類似する方法であり、溶融高分子に電荷を付与し、この電荷を帯びた溶融物と異種の電荷を持つ電極(コレクタ)間での電気的引力により、溶融物を自発的に伸張させ、微細繊維を作製する方法である。溶融型静電紡糸法では、電荷が非常に小さいため、得られる繊維の径は、メルトブロー法で得られる繊維の径よりも小さくすることが可能であるものの、ホイッピング振動を起こしてナノ繊維を得るまでには至っていなかった。しかし、溶融型静電紡糸法では、溶媒を使用しないため、溶媒を回収する必要もなく、また、捕集された繊維から残存溶媒の除去も必要ない。従って、溶融型静電紡糸法は、溶媒型静電紡糸法に比較して、環境に優しく、高い生産性で極細繊維を製造できることが期待されていた。   On the other hand, the melt-type electrospinning method is a method similar to the above-described melt-blowing method, in which a charge is imparted to the molten polymer, and the charged melt and an electrode (collector) having a different charge are used. In this method, the melt is spontaneously stretched by an electric attractive force to produce fine fibers. In the melt type electrospinning method, since the electric charge is very small, the diameter of the obtained fiber can be made smaller than the diameter of the fiber obtained by the melt-blowing method, but nanofibers are obtained by causing whipping vibration. It was not reached. However, in the melt-type electrospinning method, since no solvent is used, it is not necessary to recover the solvent, and it is not necessary to remove the residual solvent from the collected fibers. Therefore, it has been expected that the melt type electrospinning method is environmentally friendly and can produce ultrafine fibers with high productivity as compared with the solvent type electrospinning method.

このように、溶融型静電紡糸法は、その開発が切望されているにもかかわらず、現状ではあまり研究されていない。その理由としては、以下の理由が考えられる。
(1)静電紡糸は、コレクタ方向への電気的引力が高分子の表面張力や粘弾性力に勝ると生じる機構であるため、溶融型静電紡糸法の場合、より高い電圧とより高い温度とより低い粘度とが融液に要求されること。
(2)溶媒型静電紡糸法の場合、紡糸中に高分子溶液のドラフト延伸に加えて、溶液からの溶媒の揮発が生じ、ドラフト延伸と相まって繊維径がこの揮発により小さくなるのに対して、溶融型静電紡糸法の場合、溶媒を含まないため、繊維径はドラフト延伸のみに依存し、ナノ繊維の作製が原理上危惧されること。
(3)溶融型静電紡糸法の場合、高電圧を溶融物に付与可能な加熱装置を必要とするが、加熱装置として一般的に採用される電気加熱方式では、高電圧作用の際に電源部に放電を惹起し、このような放電を防止するために装置全体が複雑かつ不安定になること。
(4)固体状態の樹脂は電気伝導性が低いため、固体状態の樹脂に印加した高電圧が有効に溶融部に伝達し難いこと。
As described above, the melt-type electrospinning method has not been studied very much at present, although its development is eagerly desired. The following reasons can be considered as the reason.
(1) Since electrospinning is a mechanism that occurs when the electrical attractive force in the collector direction exceeds the surface tension and viscoelastic force of the polymer, in the case of the melt-type electrospinning method, higher voltage and higher temperature And a lower viscosity is required for the melt.
(2) In the case of the solvent-type electrostatic spinning method, in addition to the draft drawing of the polymer solution during spinning, the solvent from the solution is volatilized, and the fiber diameter is reduced by this volatilization coupled with the draft drawing. In the case of the melt-type electrospinning method, since the solvent is not included, the fiber diameter depends only on draft drawing, and the production of nanofibers is a concern in principle.
(3) In the case of the melt type electrospinning method, a heating device capable of applying a high voltage to the melt is required. However, in the electric heating method generally employed as the heating device, a power source is used for high voltage action. The entire apparatus becomes complicated and unstable in order to induce discharge in the part and prevent such discharge.
(4) Since the resin in the solid state has low electrical conductivity, it is difficult for the high voltage applied to the resin in the solid state to be effectively transmitted to the melting part.

溶融型静電紡糸法において、電気加熱方式における前記の弊害や溶融粘度を下げるための長期間の加熱滞留による樹脂の物性低下などを改良する目的で、特許文献1には、(1)ポリマーを供給する工程、(2)前記供給したポリマーに対してレーザーを照射してポリマーが変形可能な状態にする照射工程、(3)前記変形可能なポリマーを電気的に牽引し、細径化するとともに引き伸ばして繊維化する繊維化工程、及び(4)前記繊維を集積して繊維集合体を形成する繊維集合体形成工程を備えている繊維集合体の製造方法が提案されている。この文献には、ポリマーとしての繊維にレーザーの照射により熱を与え、変形可能(静電紡糸可能)な状態としているため、溶液静電紡糸法と異なり、溶媒を必要としないと記載されている。さらに、繊維を供給するのに替えて、棒状のポリマーを供給する方法も記載されている。   In the melt type electrospinning method, Patent Document 1 describes (1) polymer for the purpose of improving the above-mentioned adverse effects in the electric heating method and the deterioration of physical properties of the resin due to long-term heat retention for lowering melt viscosity. A step of supplying, (2) an irradiation step of irradiating the supplied polymer with a laser to make the polymer deformable, and (3) electrically pulling the deformable polymer to reduce the diameter. There has been proposed a fiber assembly manufacturing method including a fiberizing step of stretching and fiberizing, and (4) a fiber assembly forming step of collecting the fibers to form a fiber assembly. In this document, it is described that a solvent is not required unlike the solution electrostatic spinning method because heat is applied to the fiber as a polymer by laser irradiation to make it deformable (electrospinable). . Furthermore, a method of supplying a rod-like polymer instead of supplying fibers is also described.

また、特許文献2には、原料繊維として熱可塑性高分子繊維あるいは紡糸後の繊維に赤外線を照射して低粘度化させ細化させる方法が開示されている。一方、特許文献3には、線状体樹脂の平均経の2〜50倍のビーム径を有するレーザー光線で線状体樹脂を照射して、極細繊維を生成させる溶融型静電紡糸方法が開示されている。   Patent Document 2 discloses a method of reducing the viscosity of a thermoplastic polymer fiber or spun fiber as a raw fiber by reducing the viscosity by irradiating with infrared rays. On the other hand, Patent Document 3 discloses a melt-type electrospinning method in which a linear resin is irradiated with a laser beam having a beam diameter 2 to 50 times the average diameter of the linear resin to generate ultrafine fibers. ing.

これまでのレーザー光線を用いる静電紡糸法では、いずれも線状材料にビーム状のレーザー光を照射する技術であった。このことは、多数本の線状熱可塑性高分子に一本毎に焦点を合わせ、多数本のビームを精密に制御する技術が必要となり、他方、精度を下げて太い径のビーム径を用いると、実質的に照射に必要とする部分以外にもレーザー光が照射され、レーザー光の照射効率が著しく低いものとなる問題点を有していた。
特開2005−154927号公報(請求項1、段落[0006]、[0015]、[0018]〜[0020]、[0025]、図1〜3) 特開2007―262644号公報(請求項1、6、段落[0003]、[0004]、[0019]、図13) 特開2007−239114号公報(請求項4、段落[0014])
All of the conventional electrospinning methods using a laser beam are techniques for irradiating a linear material with a beam of laser beam. This requires a technique to focus on a large number of linear thermoplastic polymers one by one and precisely control a large number of beams. On the other hand, if a beam diameter with a large diameter is used with reduced accuracy, However, the laser beam is irradiated on portions other than those necessary for the irradiation, and the laser beam irradiation efficiency is extremely low.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-154927 (Claim 1, paragraphs [0006], [0015], [0018] to [0020], [0025], FIGS. 1 to 3) JP 2007-262644 (Claims 1 and 6, paragraphs [0003], [0004], [0019], FIG. 13) JP 2007-239114 A (claim 4, paragraph [0014])

従って、本発明の目的は、レーザー光を熱可塑性樹脂に効率良く照射し、溶融させて繊維を効率よく製造できる紡糸方法を提供すること、および 極細繊維で構成された繊維集合体を製造できる繊維製造方法及び装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a spinning method capable of efficiently producing a fiber by efficiently irradiating a thermoplastic resin with laser light and melting it, and a fiber capable of producing a fiber assembly composed of ultrafine fibers. It is to provide a manufacturing method and apparatus.

本発明に係る紡糸方法は、光源から出射したレーザー光を所定の照射ラインに沿って照射し、熱可塑性樹脂材料からなる素材を前記照射ラインを横切るように移動させながら前記照射ラインで当該素材を連続して加熱溶融し、加熱溶融された前記素材の溶融部位を帯電させることで静電力により多数の針状突出部を生成して当該針状突出部より繊維を紡出させることを特徴とする。さらに、シート状の前記素材の幅方向に沿って全幅にわたってレーザー光を照射して加熱溶融し、前記針状突出部は、前記照射ラインの幅2cm当り2本以上生成することを特徴とする。さらに、円柱状の前記素材の軸方向に沿って全長にわたってレーザー光を照射して加熱溶融し、前記針状突出部は、前記照射ラインの幅2cm当り2本以上生成することを特徴とする。さらに、紡出された繊維を輻射熱線の照射により加熱してホイッピング振動により伸長細径化させることを特徴とする。さらに、紡出された繊維を100回/秒以上の振動数でホイッピングさせることを特徴とする。さらに、前記照射ラインにおけるレーザー光の照射範囲の幅が0.5mm以上であることを特徴とする。   The spinning method according to the present invention irradiates a laser beam emitted from a light source along a predetermined irradiation line, and moves the material made of a thermoplastic resin material so as to cross the irradiation line. A plurality of needle-like protrusions are generated by electrostatic force by continuously melting by heating and charging the melted portion of the heat-melted material, and fibers are spun from the needle-like protrusions. . Further, the sheet-like material is irradiated with laser light over the entire width in the width direction to be melted by heating, and two or more acicular protrusions are generated per 2 cm width of the irradiation line. Further, the present invention is characterized in that a laser beam is irradiated over the entire length along the axial direction of the cylindrical material to heat and melt, and two or more acicular protrusions are generated per 2 cm of the width of the irradiation line. Furthermore, the spun fiber is heated by irradiation with radiant heat rays, and is elongated and thinned by whipping vibration. Furthermore, the spun fiber is whipped at a frequency of 100 times / second or more. Furthermore, the width of the laser beam irradiation range in the irradiation line is 0.5 mm or more.

本発明に係る繊維製造方法は、上記の紡糸方法により紡出された繊維をコレクタに捕集して互いに重層させることで繊維集合体を形成することを特徴とする。   The fiber manufacturing method according to the present invention is characterized in that the fiber spun by the above spinning method is collected in a collector and laminated with each other to form a fiber assembly.

本発明に係る繊維製造装置は、光源から出射したレーザー光を所定の照射ラインに沿って照射するように制御するレーザー照射部と、熱可塑性樹脂材料からなる素材を前記照射ラインを横切るように移動させて前記照射ラインで当該素材を連続して加熱溶融させる移動部と、加熱溶融された前記素材の溶融部位を帯電させることで静電力により多数の針状突出部を生成して各針状突出部より繊維を紡出させる紡出部と、紡出された繊維を捕集する捕集部を備えていることを特徴とする。さらに、前記紡出部は、前記溶融部位に近接配置された電極部と、前記電極部及び前記捕集部の間に電圧を印加する電圧印加部とを備えていることを特徴とする。さらに、前記電極部及び前記捕集部の間には、前記針状突出部より紡出された繊維を輻射熱線により加熱する加熱部を備えていることを特徴とする。さらに、前記捕集部は、紡出された繊維をコレクタに捕集して互いに重層させることで繊維集合体を形成することを特徴とする。   The fiber manufacturing apparatus according to the present invention moves a laser irradiation unit that controls laser light emitted from a light source to be irradiated along a predetermined irradiation line, and a material made of a thermoplastic resin material so as to cross the irradiation line. And a moving part that heats and melts the material continuously in the irradiation line, and a plurality of needle-like protrusions are generated by electrostatic force by charging the melting part of the heat-melted material. A spinning part for spinning the fiber from the part and a collecting part for collecting the spun fiber are provided. Furthermore, the spinning unit includes an electrode unit disposed in proximity to the melting site, and a voltage application unit that applies a voltage between the electrode unit and the collection unit. Furthermore, a heating unit is provided between the electrode unit and the collecting unit to heat the fiber spun from the needle-like projecting portion with radiant heat rays. Furthermore, the collection unit forms a fiber assembly by collecting the spun fibers in a collector and overlaying them on each other.

本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、従来のレーザー溶融静電紡糸で用いられるスポット状に照射するレーザー光の代わりにライン状に照射するレーザー光を用い、熱可塑性樹脂材料からなる素材にライン状にレーザー光を照射して多数本の繊維を同時に形成させる技術を見出した。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have used a thermoplastic resin that uses a laser beam that irradiates in a line instead of a laser beam that irradiates in a spot shape used in conventional laser melt electrostatic spinning. We have discovered a technology for simultaneously forming a large number of fibers by irradiating a material made of a material with a laser beam in a line.

本発明では、ライン状のレーザー光を照射することにより、熱可塑性樹脂材料からなる素材を局所的かつ短時間で溶融できるため、高温の溶融液を長時間保持する必要がない。その結果、本発明では、従来の溶融型静電紡糸法とは異なり、生じる熱エネルギーの拡散や熱可塑性樹脂材料の熱分解を抑制でき、また、放電に対する特別な工夫を必要とせず、溶融静電紡糸が可能となる。さらに、融点の高い熱可塑性樹脂、例えば、液晶ポリマーの静電紡糸が可能になり、高融点樹脂(液晶ポリマーなど)で構成された繊維、特に極細繊維が得られる。   In the present invention, by irradiating the line-shaped laser beam, the raw material made of the thermoplastic resin material can be melted locally and in a short time, so that it is not necessary to maintain a high-temperature melt for a long time. As a result, unlike the conventional melt-type electrospinning method, the present invention can suppress the diffusion of thermal energy and thermal decomposition of the thermoplastic resin material. Electrospinning is possible. Furthermore, electrostatic spinning of a thermoplastic resin having a high melting point, for example, a liquid crystal polymer is possible, and fibers composed of a high melting point resin (such as a liquid crystal polymer), in particular, ultrafine fibers can be obtained.

素材が円柱状である場合には、比較的低速で回転する円柱の軸方向に沿ってライン状にレーザー光を照射することで加熱溶融した表面から静電力により多数の針状突出部を形成して針状突出部から繊維を紡糸することができる。   When the material is cylindrical, a large number of needle-like protrusions are formed by electrostatic force from the heated and melted surface by irradiating laser light in a line along the axial direction of the cylinder rotating at a relatively low speed. Thus, the fiber can be spun from the needle-like protrusion.

また、フィルムもしくはシート状物、繊維束が平行に配列されたシート材料といったシート状の素材である場合、その表面に幅方向に沿ってライン状にレーザー光を照射して加熱溶融させ、加熱溶融された素材の溶融部位を帯電させることで静電力により多数の針状突出部を生成して各針状突出部より繊維を紡出することができる。   In addition, in the case of a sheet-like material such as a film or sheet-like material, or a sheet material in which fiber bundles are arranged in parallel, the surface is irradiated with laser light in a line shape along the width direction and heated and melted. By charging the melted portion of the raw material, a large number of needle-like protrusions can be generated by electrostatic force, and fibers can be spun from each needle-like protrusion.

本発明に係る紡糸方法の特長は、(1)レーザー光が素材の全幅又は全長にわたって隙間なく照射するので、照射ロスが少なく熱可塑性樹脂材料の溶融効率が高いこと、(2)多数の針状突出部から繊維がランダムに紡出されるため、多数の繊維を同時に生産できること、(3)溶融部位に生成された針状突出部から静電力により繊維を紡出するため、熱可塑性樹脂で構成された極細繊維をエネルギー効率よく製造できる。   Features of the spinning method according to the present invention are as follows: (1) Laser light is irradiated without gaps over the entire width or length of the material, so that there is little irradiation loss and the melting efficiency of the thermoplastic resin material is high; Since fibers are spun at random from the protrusions, a large number of fibers can be produced at the same time, and (3) the fibers are spun by electrostatic force from the needle-like protrusions generated at the melting site, so that the fibers are made of thermoplastic resin. Energy can be produced efficiently.

本発明に係る紡糸方法では、紡出される繊維を輻射熱線により加熱することで、紡出した繊維を熱可塑性樹脂材料の融点近傍の雰囲気で、毎秒100回以上のホイッピング振動をさせて極細繊維を効率良く大量に製造することができる。輻射熱線により加熱する加熱部の照射範囲を30mm以上の長さに設定することにより、紡出する繊維を加熱してホイッピング振動させて繊維が伸長され極細繊維が得られる。特に、平均繊維径5μm以下の繊維を紡糸には100回/秒以上の振動数でホイッピングさせればよい。   In the spinning method according to the present invention, the spun fiber is heated by radiant heat rays so that the spun fiber is subjected to whipping vibration at least 100 times per second in an atmosphere in the vicinity of the melting point of the thermoplastic resin material. It can be efficiently manufactured in large quantities. By setting the irradiation range of the heating part heated by radiant heat rays to a length of 30 mm or more, the spun fiber is heated and whipped to vibrate, and the fiber is elongated to obtain an ultrafine fiber. In particular, a fiber having an average fiber diameter of 5 μm or less may be whipped at a frequency of 100 times / second or more for spinning.

針状突出部の生成密度は、素材の溶融部位に対する印加電圧が高く、レーザー光のエネルギーが大きいほど密になり、印加電圧が低く、レーザー光のエネルギーが小さいほど粗になる。針状突出部の生成密度は、溶融状態の高分子の粘度にも依存するので、一律に条件を決められないが、安定にかつ効率良く繊維を製造するためには、その密度は少なくとも幅2cm当たり2本以上が必要である。   The generation density of the needle-like protrusions is higher as the applied voltage to the melted portion of the material is higher, and becomes denser as the energy of the laser beam is larger, and becomes coarser as the applied voltage is lower and the energy of the laser beam is smaller. The generation density of the needle-like protrusions also depends on the viscosity of the polymer in the molten state, so the conditions cannot be determined uniformly. However, in order to produce fibers stably and efficiently, the density is at least 2 cm in width. Two or more are required.

また、照射ラインにおけるレーザー光の照射範囲の幅は0.5mm以上とすることで、ライン状に素材を加熱溶融するのに有効なレーザー照射を行うことができる。   Further, by setting the width of the irradiation range of the laser beam in the irradiation line to 0.5 mm or more, it is possible to perform laser irradiation effective for heating and melting the material in a line shape.

従来のスポット型レーザー光線溶融型静電紡糸法では、繊維や線状物を溶融対象とし、これらの対象物一つから1本の繊維しか形成できず、高効率な繊維形成ができなかったが、本発明では、レーザー光によりライン状に溶融部が形成され、溶融部位から静電力により針状突出部分が雨だれのように生成されて多数の箇所から同時に繊維が紡出されるので、極めて高い生産性で繊維が製造できる。レーザー光を用いるだけの融解熱量だけでは、細い繊維は冷却が進みやすくホイッピング振動による細化のための時間及び熱量が不足し、繊維のさらなる細径化が生じにくい。そこで、本発明では、ホイッピング振動を十分に行う熱空間として紡出された繊維を輻射熱線により加熱する加熱部を設けたので、ホイッピング振動によって極細繊維を生成することができ、生成された極細繊維を重層して均一なシート状極細繊維不織布を得ることができる。   In the conventional spot-type laser beam melting type electrospinning method, fibers and linear objects are to be melted, and only one fiber can be formed from one of these objects. In the present invention, a melted portion is formed in a line shape by a laser beam, and a needle-like protruding portion is generated like a raindrop by an electrostatic force from a melted portion, and fibers are spun simultaneously from a number of locations, so extremely high productivity. Can produce fiber. With only the amount of heat of fusion using only laser light, thin fibers are more likely to be cooled, and the time and amount of heat for thinning due to whipping vibration are insufficient, so that further fiber diameter reduction is unlikely to occur. Therefore, in the present invention, since a heating unit that heats the spun fiber as a heat space that sufficiently performs whipping vibration is provided by radiant heat rays, it is possible to generate ultrafine fiber by whipping vibration, and the generated ultrafine fiber A uniform sheet-like ultrafine fiber nonwoven fabric can be obtained.

生成された極細繊維をコレクタに捕集するようにすれば重層した不織布を容易に作製することができる。コレクタを移動させながら極細繊維を捕集するようにすれば、均一な厚みの不織布を作製することも可能となる。   If the produced ultrafine fibers are collected in a collector, a multilayered nonwoven fabric can be easily produced. If the ultrafine fibers are collected while moving the collector, it is possible to produce a nonwoven fabric with a uniform thickness.

以下に、必要に応じて添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に関する一例を示す概略構成図である。繊維製造装置は、レーザービームを出射するレーザービーム発生装置1、レーザービームからライン状のレーザー光3を生成する光学系2、電極部5に電圧を印加する高電圧印加装置4、輻射熱線を照射して加熱する加熱部6、生成された繊維7を搬送ベルト表面に捕集する搬送コンベヤ8、及び、熱可塑性樹脂材料からなる平板状の素材9を搬送する供給ローラ10を備えている。図1では、紙面の上下方向が素材9の長さ方向で、矢印で示す供給方向に一致している。また、左右方向が素材9の厚さ方向であり、紙面と直交する方向が素材9の幅方向となっている。光学系2で生成されたライン状のレーザー光は、素材9の幅方向(紙面と直交方向)に設定された照射ラインに沿って照射するようになっている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings as necessary. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an embodiment of the present invention. The fiber manufacturing apparatus includes a laser beam generator 1 that emits a laser beam, an optical system 2 that generates a line-shaped laser beam 3 from the laser beam, a high-voltage applying device 4 that applies a voltage to the electrode unit 5, and a radiant heat ray. And a heating roller 6 for heating, a conveyor 8 for collecting the generated fibers 7 on the surface of the conveyor belt, and a supply roller 10 for conveying a plate-shaped material 9 made of a thermoplastic resin material. In FIG. 1, the vertical direction of the paper surface is the length direction of the material 9 and coincides with the supply direction indicated by the arrow. The left-right direction is the thickness direction of the material 9, and the direction orthogonal to the paper surface is the width direction of the material 9. The line-shaped laser beam generated by the optical system 2 is irradiated along an irradiation line set in the width direction of the material 9 (direction orthogonal to the paper surface).

そして、レーザービーム発生装置1から出射されたレーザービームに基づいて光学系2において生成されたライン状のレーザー光が素材9の幅方向に設定された照射ラインに沿って照射されて、熱可塑性樹脂材料からなる素材9が供給ローラ10により長さ方向に供給されて照射ラインを横切るように移動することで照射ラインにおいて素材9が連続して加熱溶融する。加熱溶融された素材9の溶融部位(図1では素材9の先端部の斜線部分で表示)は、素材9の下端部を照射ラインに沿って溶融して形成される。   Then, the line-shaped laser light generated in the optical system 2 based on the laser beam emitted from the laser beam generator 1 is irradiated along the irradiation line set in the width direction of the material 9, and the thermoplastic resin. The raw material 9 made of the material is supplied in the length direction by the supply roller 10 and moves across the irradiation line, whereby the raw material 9 is continuously heated and melted in the irradiation line. The melted portion of the material 9 heated and melted (indicated by the hatched portion at the tip of the material 9 in FIG. 1) is formed by melting the lower end of the material 9 along the irradiation line.

図2は、素材9の下端部に形成された溶融部位に関する模式図である。電極部5に対して高電圧印加装置4から電圧が印加されると素材9が帯電し、接地された搬送コンベヤ8との間で静電力が生じて素材9の溶融部位に多数の針状突出部9aが生成される。そして、静電力により針状突出部9aから搬送コンベヤ8に向かって繊維7が紡出されるようになる。   FIG. 2 is a schematic diagram relating to the melted portion formed at the lower end of the material 9. When a voltage is applied to the electrode unit 5 from the high voltage applying device 4, the material 9 is charged, and an electrostatic force is generated between the electrode unit 5 and the transport conveyor 8 that is grounded, and a large number of needle-like protrusions protrude from the melting portion of the material 9 Part 9a is generated. Then, the fibers 7 are spun from the needle-like protrusions 9a toward the conveyor 8 by electrostatic force.

溶融部位に生成される針状突出部9aは、雨だれのようにランダムに生成されるため、紡出される繊維もランダムに生成されて搬送コンベヤ8の搬送ベルト上に捕集される。そして、捕集された繊維が重層して繊維集合体を形成するようになる。紡出された繊維7は、加熱部6を通過する際に輻射熱線により加熱され、ホイッピング振動によって細化される。   Since the needle-like protrusions 9a generated at the melting site are randomly generated like raindrops, the spun fibers are also randomly generated and collected on the transport belt of the transport conveyor 8. The collected fibers are layered to form a fiber assembly. The spun fiber 7 is heated by radiant heat rays when passing through the heating unit 6 and is thinned by whipping vibration.

レーザービーム発生装置1に用いる光源としては、YAGレーザー、炭酸ガス(CO2)レーザー、アルゴンレーザー、エキシマレーザー、ヘリウム−カドミウムレーザー、固体半導体レーザーなどが挙げられる。これらのレーザー光源のうち、電源効率が高く、熱可塑性樹脂の溶融性が高い点から、炭酸ガスレーザーが好ましい。   Examples of the light source used in the laser beam generator 1 include a YAG laser, a carbon dioxide (CO2) laser, an argon laser, an excimer laser, a helium-cadmium laser, and a solid semiconductor laser. Of these laser light sources, a carbon dioxide laser is preferable because of its high power efficiency and high meltability of the thermoplastic resin.

なお、ファイバー伝送可能で、変換効率が高く、装置コスト及び運転コストが低くなる点から、固体半導体レーザーであってもよいが透過率が高いケースが多く、半導体レーザーを用いる場合はカーボンや金属酸化物などレーザー光線を吸収発熱し易い物質を熱可塑性樹脂に含ませるか塗布した樹脂にして樹脂を溶融させると良い。レーザービームの波長は、例えば、200nm〜20μm、好ましくは500nm〜18μm、さらに好ましくは1〜16μm(特に5〜15μm)程度である。   In addition, since it is possible to transmit fiber, conversion efficiency is high, equipment cost and operation cost are low, a solid semiconductor laser may be used, but in many cases, the transmittance is high. A material that easily absorbs and generates heat, such as a laser beam, may be contained in a thermoplastic resin or coated resin to melt the resin. The wavelength of the laser beam is, for example, about 200 nm to 20 μm, preferably 500 nm to 18 μm, more preferably about 1 to 16 μm (particularly 5 to 15 μm).

光学系2は、照射ラインにおけるエネルギー密度ができるだけ均一となるライン状のレーザー光を生成するものが好ましい。具体的には、(1)ビームエキスパンダーとシリンドリカルレンズを使用する光学系、(2)モータとミラーを用いてレーザービームを走査する光学系、(3)多段階位相ビーム分岐回折型光学部品(DOE)を利用する光学系、(4)カライドスコープを利用する光学系、などが挙げられる。   The optical system 2 is preferably one that generates a line-shaped laser beam in which the energy density in the irradiation line is as uniform as possible. Specifically, (1) an optical system that uses a beam expander and a cylindrical lens, (2) an optical system that scans a laser beam using a motor and a mirror, and (3) a multistage phase beam branching diffractive optical component (DOE) ), (4) an optical system using a kaleidoscope, and the like.

レーザービームをライン状に生成する方法は、前述したように種々あるが、ここではビームエキスパンダーとシリンドリカルレンズの組み合わせについて説明する。この方式におけるビームエキスパンダーは、レーザービームを一定の倍率の平行光束に拡げる役割がある。ビームエキスパンダーにおけるガリレオタイプについては、(1)凹レンズと凸レンズの組合せにより光学系の全長が比較的短くできる、(2)球面収差の補正に有利なので最小限のレンズ枚数で構成できる、といった特長を備えている。   As described above, there are various methods for generating a laser beam in a line shape. Here, a combination of a beam expander and a cylindrical lens will be described. The beam expander in this system has a role of expanding the laser beam into a parallel light beam having a constant magnification. The Galileo type beam expander has the following features: (1) The total length of the optical system can be made relatively short by combining concave and convex lenses, and (2) it can be configured with a minimum number of lenses because it is advantageous for correcting spherical aberration. ing.

シリンドリカルレンズは、レンズの入射面(二次元)をX軸とY軸の二つの成分に分けて考えた場合、片側の軸のみにレンズとして作用する曲率があり、他方の軸には曲率がない。そのため、物体の一方向成分のみがレンズとして作用し、レーザービームをライン状に変換するのに使用できる。   In the cylindrical lens, when the incident surface (two-dimensional) of the lens is divided into two components of the X-axis and the Y-axis, there is a curvature that acts as a lens only on one axis, and there is no curvature on the other axis. . Therefore, only the unidirectional component of the object acts as a lens and can be used to convert the laser beam into a line.

なお、レーザー光の強度分布は一般にはガウシアン分布を主とするため不均一であるが、ビームホモジナイザーを使用すれば、均一な強度分布(トップハット)を実現することができる。   The intensity distribution of laser light is generally non-uniform because it mainly consists of a Gaussian distribution, but a uniform intensity distribution (top hat) can be realized by using a beam homogenizer.

ライン状のレーザー光3の照射方法は、特に限定されないが、素材に対して、局所的に照射できる点から、素材表面に対して略直角方向から照射する方法が好ましい。レーザー光3を素材に照射する範囲は、素材の形状に応じて適宜設定すればよい。生成されるライン状のレーザー光は、実質的にエネルギー分布を有するレーザー光であり、熱溶融に有効なエネルギー密度を有する領域が照射ラインに沿って帯状に形成されて長手方向に所定の長さで短手方向に所定の幅で所定の深さまで形成されている。ライン状のレーザー光の照射範囲における加熱融解領域の長さL、幅W及び深さdは、板状で分厚い透明PMMA樹脂材料の表面に垂直方向から10秒間照射することで加熱融解により形成された凹部の長さ、幅及び深さを測定して設定すればよい。   Although the irradiation method of the line-shaped laser beam 3 is not particularly limited, a method of irradiating the material from a direction substantially perpendicular to the material surface is preferable because the material can be irradiated locally. What is necessary is just to set suitably the range which irradiates a laser beam 3 to a raw material according to the shape of a raw material. The generated line-shaped laser beam is a laser beam having substantially an energy distribution, and a region having an energy density effective for thermal melting is formed in a band shape along the irradiation line, and has a predetermined length in the longitudinal direction. In the short direction, it is formed to a predetermined depth with a predetermined width. The length L, width W, and depth d of the heating and melting region in the irradiation range of the line-shaped laser light are formed by heating and melting by irradiating the surface of the plate-shaped and thick transparent PMMA resin material from the vertical direction for 10 seconds. What is necessary is just to measure and set the length, width | variety, and depth of the recessed part.

板状(又はシート状)の素材の幅が長さLより小さい場合は、必要に応じてレーザー光をマスキングして素材の幅に合致するように調整してもよい。また、素材の幅が長さLより大きい場合は複数のライン状のレーザー光を生成してそれらを照射ラインに並列して照射すればよい。例えば、素材の幅が90cmの場合、ライン状のレーザー光の長さLが150mmとすると6セットのライン状のレーザー光を照射ラインに沿って並列して素材に照射すればよい。   When the width of the plate-shaped (or sheet-shaped) material is smaller than the length L, it may be adjusted so as to match the width of the material by masking the laser beam as necessary. When the width of the material is larger than the length L, a plurality of line-shaped laser beams may be generated and irradiated in parallel with the irradiation line. For example, when the width of the material is 90 cm, if the length L of the line-shaped laser beam is 150 mm, six sets of line-shaped laser beams may be irradiated in parallel along the irradiation line.

ライン状のレーザー光の幅Wは、例えば、板状の素材の場合その厚さの2倍以上が好ましく、さらに好ましくは、0.5mm以上で素材の厚さの2〜10倍程度である。板状の素材の場合、レーザー光の幅Wが0.5mmより小さいと、素材の照射面からその裏面までの加熱溶融に時間差が発生し、素材の厚さ方向に均一な加熱溶融が行えなくなって溶融部位にカールなどの変形が発生するようになる。   For example, in the case of a plate-shaped material, the width W of the line-shaped laser light is preferably at least twice the thickness, more preferably 0.5 mm or more and about 2 to 10 times the thickness of the material. In the case of a plate-shaped material, if the width W of the laser beam is smaller than 0.5 mm, there will be a time difference in heating and melting from the irradiation surface of the material to its back surface, making it impossible to perform uniform heating and melting in the thickness direction of the material. As a result, deformation such as curling occurs at the melting site.

熱可塑性樹脂材料を溶融するためには、熱可塑性樹脂の融点以上で熱可塑性樹脂の発火点以下の温度まで加熱するのに必要なレーザー光のエネルギー密度となるように制御すればよいが、極細繊維を製造する場合には、エネルギー密度は大きい方が好ましい。具体的なレーザービームの出力は、素材となる熱可塑性樹脂材料の物性値(融点、LOI値(限界酸素指数))、素材の形状及び素材の移動速度などに応じて適宜選択すればよく、例えば、0.1〜50W、好ましくは1〜100W、さらに好ましくは15〜70W(特に30〜50W)程度に設定すればよい。レーザー光に関する条件設定は、素材の溶融部位における温度を測定して調整してもよいが、粘度の低い状態の樹脂に高電圧が付与される場合には、簡便性の点から、レーザー光線の出力により制御するのが好ましい。   In order to melt the thermoplastic resin material, it may be controlled so that the energy density of the laser beam necessary for heating to a temperature not lower than the melting point of the thermoplastic resin and not higher than the ignition point of the thermoplastic resin is obtained. When manufacturing a fiber, the one where an energy density is large is preferable. The specific output of the laser beam may be appropriately selected according to the physical property value (melting point, LOI value (limit oxygen index)) of the thermoplastic resin material used as the material, the shape of the material, the moving speed of the material, etc. 0.1 to 50 W, preferably 1 to 100 W, more preferably about 15 to 70 W (particularly 30 to 50 W). The condition setting for laser light may be adjusted by measuring the temperature at the melted part of the material, but if high voltage is applied to the resin in a low viscosity state, the output of the laser beam is from the point of simplicity. It is preferable to control by.

レーザー光の照射方法としては、素材に対して一方向から照射してもよいが、素材を均一かつ充分に溶融できる点から、溶融部位に対して複数の方向から同時に照射するようにしてもよい。例えば、板状の素材の場合には前面と背面の2方向から同じ照射ラインに沿って照射すればよく、また、2方向以上、好ましくは2〜6方向、さらに好ましくは3〜5方向から同じ照射ラインに照射するようにしてもよい。   As a laser beam irradiation method, the material may be irradiated from one direction, but from the viewpoint that the material can be melted uniformly and sufficiently, the melted portion may be irradiated simultaneously from a plurality of directions. . For example, in the case of a plate-shaped material, it is sufficient to irradiate along the same irradiation line from two directions of the front surface and the back surface, and more than two directions, preferably 2-6 directions, more preferably 3-5 directions are the same. You may make it irradiate to an irradiation line.

このような複数方向からの照射は、複数のレーザー光源を用いて照射してもよいが、効率よく素材を溶融するために、単独のレーザー光源により出射されたレーザービームを分割して複数の方向から照射するようにしてもよい。   Such irradiation from a plurality of directions may be performed using a plurality of laser light sources. However, in order to efficiently melt the material, a laser beam emitted from a single laser light source is divided into a plurality of directions. You may make it irradiate from.

素材に用いる熱可塑性樹脂材料としては、例えば、オレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレンなどのポリエチレン系樹脂、ポリプロピレンなどのポリプロピレン系樹脂など)、スチレン系樹脂(例えば、ポリスチレン、ABS樹脂、AS樹脂など)、ビニル系樹脂(例えば、ポリ塩化ビニルなどの塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリル酸メチルなどの(メタ)アクリル系樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体系樹脂など)、ポリエステル系樹脂(例えば、ポリエチレンナフタレート系、ポリブチレンテレフタレート系、ポリトリメレチンテレフタレート系、ポリエチレンテレフタレート系などの芳香族ポリエステル系樹脂、ポリ乳酸などの脂肪族ポリエステル系樹脂、ポリアリレートなどの全芳香族ポリエステル系樹脂、液晶ポリエステル系樹脂など)、ポリアミド系樹脂(例えば、ポリアミド6などの脂肪族ポリアミド系樹脂、ナイロン9MTなどの半芳香族ポリアミド系樹脂、MXD6などの芳香族ポリアミド系樹脂、液晶ポリアミド系樹脂など)、ポリイミド系樹脂(例えば、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルイミドなど)、ポリカーボネート系樹脂(例えば、ビスフェノールA型ポリカーボネートなど)、熱可塑性ポリウレタン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂(例えば、ポリフェニレンサルファイドなど)、ポリフェニレンエーテル系樹脂(例えば、ポリフェニレンエーテルなど)、ポリアセタール樹脂(例えば、ポリオキシメチレンなど)、ポリエーテルケトン系樹脂(ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンなど)、ポリスルホン系樹脂(例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなど)などが挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。   Examples of the thermoplastic resin material used for the material include olefin resins (for example, polyethylene resins such as polyethylene, polypropylene resins such as polypropylene), styrene resins (for example, polystyrene, ABS resin, AS resin, etc.), Vinyl resins (eg, vinyl chloride resins such as polyvinyl chloride, (meth) acrylic resins such as polymethyl methacrylate, ethylene-vinyl alcohol copolymer resins, etc.), polyester resins (eg, polyethylene naphthalate type) , Aromatic polyester resins such as polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate and polyethylene terephthalate, aliphatic polyester resins such as polylactic acid, wholly aromatic polyester resins such as polyarylate, liquid crystal polyester Resin), polyamide resin (eg, aliphatic polyamide resin such as polyamide 6, semi-aromatic polyamide resin such as nylon 9MT, aromatic polyamide resin such as MXD6, liquid crystal polyamide resin, etc.), polyimide resin Resin (for example, thermoplastic polyimide, polyetherimide, etc.), polycarbonate-based resin (for example, bisphenol A type polycarbonate), thermoplastic polyurethane-based resin, polyphenylene sulfide-based resin (for example, polyphenylene sulfide), polyphenylene ether-based resin (for example) For example, polyphenylene ether), polyacetal resin (for example, polyoxymethylene), polyether ketone resin (polyether ketone, polyether ether ketone, etc.), polysulfone resin For example, polysulfone, polyether sulfone, etc.) and the like. These thermoplastic resins can be used alone or in combination of two or more.

これらの熱可塑性樹脂のうち、電荷を先端の溶融部まで充分に到達させて静電力を向上できる点から、高分子の主鎖又は側鎖に、官能基(極性基)を有する樹脂、例えば、(メタ)アクリル系樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂などが好ましい。このような樹脂の電気抵抗は、高温時に低下するため極細繊維を形成し易い。さらに、ナノ繊維などの極細繊維を形成し易い点からは、低粘度の熱可塑性樹脂、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが好ましい。これらの熱可塑性樹脂を使用すると、ナノメータサイズの繊維径でありながら、均一な径の極細繊維を製造できる。特に、本発明の方法では、溶媒の選択が困難な生分解性プラスチックや、高い融点を有するエンジニアリングプラスチックであっても簡便に紡糸できる。   Among these thermoplastic resins, a resin having a functional group (polar group) in the main chain or side chain of the polymer, for example, from the point that the electrostatic force can be improved by sufficiently reaching the molten part at the tip, for example, (Meth) acrylic resins, ethylene-vinyl alcohol copolymer resins, polyester resins, polyamide resins and the like are preferable. Since the electrical resistance of such a resin decreases at high temperatures, it is easy to form ultrafine fibers. Furthermore, from the viewpoint of easily forming ultrafine fibers such as nanofibers, a low-viscosity thermoplastic resin such as a polyester-based resin, a polyamide-based resin, and a polyolefin-based resin is preferable. When these thermoplastic resins are used, ultrafine fibers having a uniform diameter can be produced while having a nanometer-sized fiber diameter. In particular, in the method of the present invention, even a biodegradable plastic for which it is difficult to select a solvent or an engineering plastic having a high melting point can be easily spun.

生分解性プラスチックとしては、例えば、脂肪族ポリエステル系樹脂や脂肪族ポリアミド系樹脂などが挙げられる。これらのうち、脂肪族ポリエステル系樹脂が好ましい。脂肪族ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリネオペンチレンサクシネートなどのポリアルキレンサクシネート、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリネオペンチレンアジペートなどのポリアルキレンアジペート、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリリンゴ酸などのポリオキシカルボン酸、ポリプロピオラクトン、ポリカプロラクトンなどのポリラクトンなどが挙げられる。   Examples of biodegradable plastics include aliphatic polyester resins and aliphatic polyamide resins. Of these, aliphatic polyester resins are preferred. Examples of the aliphatic polyester-based resin include polyalkylene succinates such as polyethylene succinate, polybutylene succinate, and polyneopentylene succinate, polyalkylene adipates such as polyethylene adipate, polybutylene adipate, and polyneopentylene adipate, Examples thereof include polyoxycarboxylic acids such as polyglycolic acid, polylactic acid and polymalic acid, and polylactones such as polypropiolactone and polycaprolactone.

エンジニアリングプラスチックとしては、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂などが挙げられる。これらのうち、溶融異方性を有するサーモトロピック液晶ポリマー(液晶ポリエステル系樹脂、液晶ポリアミド系樹脂、液晶ポリエステルアミド系樹脂など)、特に、液晶ポリエステル系樹脂が好ましい。液晶ポリエステル系樹脂は、p−置換芳香族環、直鎖状ビフェニル基、置換ナフチル基などのメソーゲン基(液晶形成能を有する基)を構造単位として有するポリエステル系樹脂であってもよい。具体的には、p−ヒドロキシ安息香酸と、ジオール(ジヒドロキシビフェニルなどの芳香族ジオール、エチレングリコールなどのC2−6アルカンジオールなど)、芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸など)及び芳香族ヒドロキシカルボン酸(オキシナフトエ酸など)から選択された少なくとも一種の単量体との共重合体などが例示できる。より具体的には、p−ヒドロキシ安息香酸と4,4′−ジヒドロキシビフェニルとの共重合体、p−ヒドロキシ安息香酸と4,4′−ジヒドロキシビフェニルとテレフタル酸との共重合体、p−ヒドロキシ安息香酸単位とエチレンテレフタレート単位との共重合体、p−ヒドロキシ安息香酸と2−オキシ−6−ナフトエ酸との共重合体などが挙げられる。このような液晶ポリエステル系樹脂は、「ベクトラ」、「ザイダー」、「エコノール」、「X−7G」などの商品名で上市されている。液晶ポリマーは、高い機械的特性を有しているにも拘わらず、溶融流動性に優れるため、本発明の方法による極細繊維の紡糸に適している。   Examples of engineering plastics include polyester resins, polyamide resins, polyimide resins, polyphenylene ether resins, polyphenylene sulfide resins, and the like. Of these, thermotropic liquid crystal polymers having a melt anisotropy (liquid crystal polyester resins, liquid crystal polyamide resins, liquid crystal polyester amide resins, etc.), particularly liquid crystal polyester resins are preferred. The liquid crystal polyester resin may be a polyester resin having a mesogen group (group having liquid crystal forming ability) such as a p-substituted aromatic ring, a linear biphenyl group, and a substituted naphthyl group as a structural unit. Specifically, p-hydroxybenzoic acid, a diol (such as an aromatic diol such as dihydroxybiphenyl, a C2-6 alkanediol such as ethylene glycol), an aromatic dicarboxylic acid (such as terephthalic acid) and an aromatic hydroxycarboxylic acid ( Examples thereof include copolymers with at least one monomer selected from oxynaphthoic acid and the like. More specifically, a copolymer of p-hydroxybenzoic acid and 4,4'-dihydroxybiphenyl, a copolymer of p-hydroxybenzoic acid, 4,4'-dihydroxybiphenyl and terephthalic acid, p-hydroxy Examples include copolymers of benzoic acid units and ethylene terephthalate units, and copolymers of p-hydroxybenzoic acid and 2-oxy-6-naphthoic acid. Such liquid crystal polyester resins are marketed under trade names such as “Vectra”, “Siider”, “Econol”, “X-7G”. Although the liquid crystal polymer has high mechanical properties, it has excellent melt fluidity and is therefore suitable for spinning ultrafine fibers by the method of the present invention.

なお、熱可塑性樹脂は、繊維に用いられる各種の慣用の添加剤、例えば、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤など)、難燃剤、帯電防止剤、着色剤、充填剤、滑剤、抗菌剤、防虫・防ダニ剤、防カビ剤、つや消し剤、畜熱剤、香料、蛍光増白剤、湿潤剤、可塑剤、増粘剤、分散剤、発泡剤などを含有してもよい。これらの添加剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。   The thermoplastic resin includes various conventional additives used for fibers, such as stabilizers (antioxidants, ultraviolet absorbers, thermal stabilizers, etc.), flame retardants, antistatic agents, colorants, fillers, Contains lubricants, antibacterial agents, insect and acaricides, fungicides, matting agents, animal heat agents, fragrances, fluorescent brighteners, wetting agents, plasticizers, thickeners, dispersants, foaming agents, etc. Good. These additives can be used alone or in combination of two or more.

これらの添加剤は、それぞれ、熱可塑性樹脂100質量部に対して、50質量部以下の割合で使用でき、例えば、0.01〜30質量部、好ましくは0.1〜20質量部程度の割合である。   Each of these additives can be used at a ratio of 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic resin, for example, a ratio of about 0.01 to 30 parts by mass, preferably about 0.1 to 20 parts by mass. It is.

熱可塑性樹脂は、室温で固体状である。なお、固体状熱可塑性樹脂は、加熱溶融部に供給される前に、予め溶融して半固体状又は液状にしてもよいが、簡便性や作業性の点から、固体状が好ましい。   The thermoplastic resin is solid at room temperature. In addition, the solid thermoplastic resin may be melted in advance before being supplied to the heating and melting unit to be in a semisolid state or a liquid state, but a solid state is preferable from the viewpoint of simplicity and workability.

熱可塑性樹脂の形状は、レーザー光線の照射により溶融可能であれば特に限定されず、不定形であってもよいが、照射ラインに対して連続して供給し、レーザー光の照射により局所的に短時間で加熱溶融するためには、面状体が好ましい。面状体において、断面形状は、特に限定されず、多角形状(三角や四角形状など)、楕円形状、不定形状などであってもよいが、長方形状、連続したシート形状又はテープ状といった面状体が好ましい。   The shape of the thermoplastic resin is not particularly limited as long as it can be melted by irradiation with a laser beam, and may be indefinite, but it is continuously supplied to the irradiation line and locally short by irradiation with the laser beam. In order to heat and melt in time, a planar body is preferable. In the planar body, the cross-sectional shape is not particularly limited, and may be a polygonal shape (triangle or square shape, etc.), an elliptical shape, an indefinite shape, etc., but a rectangular shape, a continuous sheet shape, or a tape shape. The body is preferred.

面状体のサイズは、電極部における移送性を考慮して厚さ0.05mm以上、幅3cm以上のものを用いると安定供給しやすい。面状体の長さは、特に限定されず、必要な繊維の量に応じて選択すればよく、例えば、10cm以上であるが、通常、連続的に供給される場合には、1m以上(例えば、1〜1000m程度)であればよい。   With regard to the size of the planar body, it is easy to stably supply a sheet having a thickness of 0.05 mm or more and a width of 3 cm or more in consideration of transportability in the electrode part. The length of the planar body is not particularly limited and may be selected according to the amount of necessary fibers. For example, the length is 10 cm or more, but usually 1 m or more (for example, when continuously supplied) 1 to 1000 m).

素材を照射ラインに対して横切る方向に移動させるように供給する手段は、所定方向に素材を移動可能なものであれば特に限定されないが、通常、電気的な駆動力(モータの回転など)を利用して、素材を一定速度で移動可能な機構(例えば、モータの回転運動を直線運動に変換する機構)を有する装置が用いられる。特に、面状体の場合には、その樹脂を固定可能な保持部(チャック)を有する装置であってもよい。素材の供給速度は、繊維が製造可能であれば、生産性の点からは高い方が好ましく、例えば、1〜1000mm/時間、好ましくは5〜500mm/時間、さらに好ましくは10〜300mm/時間(特に50〜200mm/時間)程度である。   The means for supplying the material so as to move the material in a direction crossing the irradiation line is not particularly limited as long as the material can be moved in a predetermined direction. Usually, an electric driving force (such as rotation of a motor) is applied. An apparatus having a mechanism (for example, a mechanism for converting the rotational motion of a motor into a linear motion) that can move the material at a constant speed is used. In particular, in the case of a planar body, an apparatus having a holding portion (chuck) to which the resin can be fixed may be used. As long as the fiber can be produced, the feed rate of the material is preferably higher in terms of productivity. For example, 1 to 1000 mm / hour, preferably 5 to 500 mm / hour, more preferably 10 to 300 mm / hour ( Particularly, it is about 50 to 200 mm / hour).

素材9の溶融部位に対して電圧を印加する方法は、溶融部に充分な電荷を供給し易い点から、レーザー光の照射ラインと電荷を付与するための電極部5とを一致させる直接印加方法が好ましいが、簡便に装置を作製できる点、レーザー光を有効に熱エネルギーに変換できる点、レーザー光の反射方向を容易に制御でき、安全性が高い点などから、レーザー光の照射ラインと電極部5とを別個の位置に設ける間接印加方法(特に、素材の供給方向における下流側にレーザー光の照射ラインを設定する方法)であってもよい。間接印加方法の場合、電極部5と照射ラインとは可能な限り近接することが好ましく、特に、本発明では、電極部5よりも下流側で素材にレーザー光を照射するとともに、電極部5と照射ラインとの間の距離(例えば、電極部の下流側端部と照射ラインとの間の距離)を所定の範囲(例えば、5mm〜20mm程度)に調整するのが好ましい。この距離は、熱可塑性樹脂の導電率、熱伝導率、ガラス転移点、レーザー光の照射エネルギー量などに応じて設定すればよく、例えば、0.5〜10mm、好ましくは5〜8mm、さらに好ましくは5〜7mm程度である。両者の間の距離をこうした範囲に設定すると、レーザー光の照射ライン近傍において熱可塑性樹脂の分子運動性が高まり、溶融状態の熱可塑性樹脂に充分な電荷を付与できるため、静電紡糸の生産性が向上する。   The method of applying a voltage to the melted portion of the material 9 is a direct application method in which the laser light irradiation line and the electrode portion 5 for applying the charge are matched from the viewpoint that a sufficient charge is easily supplied to the melted portion. However, the laser light irradiation line and electrode are easy to manufacture, the laser light can be effectively converted into thermal energy, the reflection direction of the laser light can be easily controlled, and the safety is high. An indirect application method (particularly, a method of setting a laser light irradiation line on the downstream side in the material supply direction) may be used in which the unit 5 is provided at a separate position. In the case of the indirect application method, it is preferable that the electrode unit 5 and the irradiation line be as close as possible. In particular, in the present invention, the material is irradiated with laser light on the downstream side of the electrode unit 5, and the electrode unit 5 It is preferable to adjust the distance between the irradiation line (for example, the distance between the downstream end of the electrode portion and the irradiation line) within a predetermined range (for example, about 5 mm to 20 mm). This distance may be set according to the electrical conductivity of the thermoplastic resin, the thermal conductivity, the glass transition point, the amount of laser beam irradiation energy, and the like, for example, 0.5 to 10 mm, preferably 5 to 8 mm, and more preferably. Is about 5 to 7 mm. When the distance between the two is set in such a range, the molecular mobility of the thermoplastic resin increases in the vicinity of the laser light irradiation line, and a sufficient charge can be imparted to the molten thermoplastic resin. Will improve.

電極部5に印加する電圧は、装置内で放電しない範囲で高電圧であるのが好ましく、電極部5とコレクタである搬送コンベヤ8との間の距離、レーザー光の照射エネルギー量などに応じて適宜設定すればよい。具体的には、一般的な印加電圧としては、例えば、0.1〜80kV/cm、好ましくは1〜50kV/cm、さらに好ましくは5〜30kV/cm(特に10〜25kV/cm)程度である。本発明では、電極部5に印加する電圧は、レーザー光によって素材9が溶融する際に印加されて、素材9の溶融部位に電荷が付与され、電極部5と搬送コンベヤ8との間に電位差が生じる状態になっていればよい。また、印加するタイミングは特に限定されないが、電極部5に電圧が印加された後、レーザー光の照射が行われるようにタイミング制御すればよい。   The voltage applied to the electrode unit 5 is preferably a high voltage within a range in which no discharge occurs in the apparatus, depending on the distance between the electrode unit 5 and the transport conveyor 8 which is a collector, the amount of irradiation energy of laser light, and the like. What is necessary is just to set suitably. Specifically, the general applied voltage is, for example, about 0.1 to 80 kV / cm, preferably 1 to 50 kV / cm, more preferably about 5 to 30 kV / cm (particularly 10 to 25 kV / cm). . In the present invention, the voltage applied to the electrode unit 5 is applied when the material 9 is melted by the laser beam, and a charge is applied to the melted portion of the material 9, and a potential difference is generated between the electrode unit 5 and the transport conveyor 8. It is only necessary to be in a state in which the above occurs. Moreover, the timing to apply is not particularly limited, but timing may be controlled so that laser light is irradiated after a voltage is applied to the electrode portion 5.

電極部5は、導電性材料(通常、金属成分)で構成されていればよく、例えば、クロムなどの6A族元素、白金などの8族金属元素、銅や銀などの1B族元素、亜鉛などの2B族元素、アルミニウムなどの3B族元素などの金属単体や合金(アルミニウム合金やステンレス合金など)、又はこれらの金属を含む化合物(酸化銀、酸化アルミニウムなどの金属酸化物など)などが挙げられる。これらの金属成分は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの金属成分のうち、銅、銀、アルミニウム、ステンレス合金などが特に好ましい。   The electrode part 5 should just be comprised with the electroconductive material (usually metal component), for example, 6A group elements, such as chromium, 8 group metal elements, such as platinum, 1B group elements, such as copper and silver, zinc, etc. 1B group elements of the above, 3B group elements such as aluminum, etc., and simple metals and alloys (aluminum alloys, stainless steel alloys, etc.), or compounds containing these metals (metal oxides such as silver oxide and aluminum oxide), etc. . These metal components can be used alone or in combination of two or more. Of these metal components, copper, silver, aluminum, stainless steel alloy and the like are particularly preferable.

電極部5により素材9を効率よく帯電させるためには、電極部5を平板状の一対の電極板を互いに平行に配置してその間に通路を形成し、この通路に挿入された板状の素材9に対して電荷を付与するようにすればよい。電極部5に形成される通路の形状は、素材9の形状に応じて適宜設計すればよい。   In order to efficiently charge the material 9 by the electrode part 5, the electrode part 5 has a pair of flat electrode plates arranged in parallel to each other, a passage is formed therebetween, and the plate-like material inserted into this passage A charge may be applied to 9. What is necessary is just to design the shape of the channel | path formed in the electrode part 5 according to the shape of the raw material 9 suitably.

電極部5の通路には、素材9に電荷を付与し易いように、電極板の表面に(特に略全表面に亘り)コイル状金属線やブラシ状金属細線集合体などの金属線を配設してもよい。金属線を構成する金属材料としては、電極部5で例示された金属材料を使用することができ、通常、銅、銀、アルミニウム、ステンレス合金などが使用される。金属細線集合体は金属繊維であってもよい。金属繊維としては、例えば、アモルファス金属繊維、ステンレス繊維、超弾性NT(ニッケル・チタン)合金ワイヤ、チタンワイヤなどが挙げられる。   In the passage of the electrode portion 5, a metal wire such as a coiled metal wire or a brush-like fine metal wire assembly is arranged on the surface of the electrode plate (especially substantially over the entire surface) so that the material 9 can be easily charged. May be. As the metal material constituting the metal wire, the metal material exemplified in the electrode part 5 can be used, and usually copper, silver, aluminum, stainless steel alloy or the like is used. The metal fine wire assembly may be a metal fiber. Examples of the metal fiber include amorphous metal fiber, stainless steel fiber, super elastic NT (nickel / titanium) alloy wire, titanium wire, and the like.

一対の電極板の表面にコイル状金属線を配設すると、コイルに対向する素材に対して容易に高電圧が付与できる。一方、電極板に金属細線集合体を配設すると、金属細線が素材を柔らかく取り囲むとともに電荷を素材に対して付与できる。金属細線の配列方向を素材9の供給方向と同様に重力の方向と一致するように設定すれば特に有用である。   When a coiled metal wire is disposed on the surface of the pair of electrode plates, a high voltage can be easily applied to the material facing the coil. On the other hand, when the metal fine wire aggregate is disposed on the electrode plate, the metal fine wires surround the material softly and can impart electric charges to the material. It is particularly useful if the arrangement direction of the thin metal wires is set to coincide with the direction of gravity in the same manner as the supply direction of the material 9.

素材9の溶融部位に電荷が付与されると、溶融部位の表面に電荷が集まり、次第に円錐状(いわゆるテーラーコーン)の針状突出部がランダムに生成される。そして、生成された針状突出部の先端から静電によりコレクタである搬送コンベヤ8に向けて噴射され、繊維となる。   When a charge is imparted to the melted portion of the material 9, the charge collects on the surface of the melted portion, and a conical (so-called tailor cone) needle-like protrusion is gradually generated at random. And it sprays toward the conveyance conveyor 8 which is a collector by the electrostatic from the front-end | tip of the produced | generated needle-like protrusion part, and becomes a fiber.

素材9の溶融部位には高電圧が印加されているため、搬送コンベヤ8との間には電位差が生じている。電位差による電界は、例えば、0.1〜40kV/cm、好ましくは1〜30kV/cm、さらに好ましくは5〜25kV/cm(特に10〜20kV/cm)程度であればよい。   Since a high voltage is applied to the melting part of the material 9, a potential difference is generated between the material 9 and the conveyor 8. The electric field due to the potential difference may be, for example, about 0.1 to 40 kV / cm, preferably 1 to 30 kV / cm, more preferably 5 to 25 kV / cm (particularly 10 to 20 kV / cm).

素材9の溶融部位とコレクタである搬送コンベヤ8との間の距離は、加熱部6により繊維が加熱されて繊維にホイッピング振動を付与可能であれば特に限定されず、50mm以上であればよいが、効率よく極細繊維を製造するため、例えば、60〜300mm、好ましくは70〜200mm程度であってもよい。   The distance between the melted portion of the material 9 and the transport conveyor 8 as a collector is not particularly limited as long as the fiber can be heated by the heating unit 6 and whipping vibration can be imparted to the fiber. In order to produce ultrafine fibers efficiently, the thickness may be, for example, about 60 to 300 mm, preferably about 70 to 200 mm.

素材9の溶融部位と搬送コンベヤ8との間の空間(紡糸空間)は、不活性ガス雰囲気であってもよい。紡糸空間を不活性ガス雰囲気とすることにより、熱可塑性樹脂の熱劣化や発火を抑制できるため、レーザー光の出力を高めることが可能となる。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、炭酸ガスなどが挙げられるが、通常は窒素ガスが使用される。不活性ガスは、例えば、電極部5の電極板に、不活性ガスを供給するための流路を形成して素材9が挿入される通路から紡糸空間に不活性ガスを供給するようにしてもよい。   The space (spinning space) between the melting part of the raw material 9 and the transport conveyor 8 may be an inert gas atmosphere. By setting the spinning space to an inert gas atmosphere, it is possible to suppress the thermal deterioration and ignition of the thermoplastic resin, so that the output of the laser beam can be increased. Examples of the inert gas include nitrogen gas, helium gas, argon gas, carbon dioxide gas, and nitrogen gas is usually used. For example, the inert gas may be supplied to the spinning space from a passage through which the material 9 is inserted by forming a flow path for supplying the inert gas to the electrode plate of the electrode unit 5. Good.

本発明では、素材9の溶融部位から紡出された繊維の繊維径を小さくするため、紡糸空間に加熱部6を設置して、紡出して伸長する繊維が加熱部6を通過することにより輻射熱線により加熱される。   In the present invention, in order to reduce the fiber diameter of the fiber spun from the melted portion of the material 9, the heating unit 6 is installed in the spinning space, and the spun and elongated fibers pass through the heating unit 6 to radiate heat. Heated by the wire.

加熱部6は、紡糸空間の空気又は不活性ガスを介して、紡出して伸長する繊維を加熱できる機構を有していれば特に限定されず、例えば、ヒーター(ハロゲンヒーター、電気ヒーター等)で加熱する機構、レーザー光線を照射する機構などであってもよい。電熱線が露出する電気ヒーター等の加熱体では、放電電流によって装置が故障するおそれがあるため、ハロゲンランプなどの加熱体を用いる機構やレーザーを照射する機構、特に、加熱効率の点から、ハロゲンランプを用いたハロゲンヒーターで加熱する機構が好ましい。   The heating unit 6 is not particularly limited as long as it has a mechanism capable of heating the fiber that is spun and stretched through the air or inert gas in the spinning space. For example, a heater (halogen heater, electric heater, etc.) is used. A mechanism for heating, a mechanism for irradiating a laser beam, or the like may be used. In the case of a heating element such as an electric heater where the heating wire is exposed, there is a risk that the apparatus may break down due to the discharge current. Therefore, a mechanism that uses a heating element such as a halogen lamp or a mechanism that irradiates a laser, particularly in terms of heating efficiency, A mechanism of heating with a halogen heater using a lamp is preferable.

さらに、加熱方法としては、熱風を用いる方法では、伸長する繊維の動きを阻害するため、輻射熱線を照射する方法が好ましい。さらに、輻射熱線の付与方法は、ハロゲンランプなどによる直接輻射法や、セラミック製電気絶縁性チューブに絶縁性熱媒を循環させる方法などであってもよいが、簡便性や温度を制御し易い点から、放射加熱用蓄熱ブロックを設け、これをハロゲンランプなどの加熱体で加熱して輻射熱線を照射する方法が好ましい。なお、このような蓄熱ブロックを用いる方法では、加熱体の種類は、特に限定されない。   Furthermore, as a heating method, the method using hot air is preferably a method of irradiating radiant heat rays in order to inhibit the movement of the extending fiber. Further, the method of applying radiant heat rays may be a direct radiant method using a halogen lamp or the like, or a method of circulating an insulating heat medium through a ceramic electrical insulating tube. Therefore, it is preferable to provide a heat storage block for radiant heating, which is heated by a heating body such as a halogen lamp and irradiated with radiant heat rays. In addition, in the method using such a heat storage block, the kind of heating body is not specifically limited.

シリンドリカルレンズを用いてライン状のレーザー光を素材表面に照射する場合、シリンドリカルレンズの焦点距離とビームエキスパンダで拡大されたレーザービーム径を考慮して、ライン状のレーザー光の形成の際に蓄熱ブロックがレーザー光を遮蔽しないように蓄熱ブロックの形状、シリンドリカルレンズの焦点距離およびハロゲンランプの位置を設定しなければならない。特に、長いライン状のレーザー光を用いる場合には注意が必要である。   When using a cylindrical lens to irradiate the material surface with a line-shaped laser beam, heat is stored during the formation of the line-shaped laser beam, taking into account the focal length of the cylindrical lens and the laser beam diameter expanded by the beam expander. The shape of the heat storage block, the focal length of the cylindrical lens, and the position of the halogen lamp must be set so that the block does not block the laser beam. In particular, care must be taken when using a long line-shaped laser beam.

加熱部6での加熱温度は、熱可塑性樹脂の発火点未満の温度であればよいが、ホイッピング振動を促進し、極細繊維を形成するためには、熱可塑性樹脂の融点近傍の加熱温度にするのが好ましい。熱可塑性樹脂の融点近傍の加熱温度とは、熱可塑性樹脂の種類や溶融粘度、耐熱安定性などによっても変わるので一律には決めることはできないが、具体的には、熱可塑性樹脂の融点をmp(℃)としたとき、(mp−70)℃〜(mp+100)℃、好ましくは(mp−50)℃〜(mp+80)℃、さらに好ましくは(mp−30)℃〜(mp+60)℃[特に(mp)℃〜(mp+50)℃]程度である。このような加熱温度で伸長する繊維を加熱すると、熱可塑性樹脂の流動性維持及び細化の優位性だけでなく、電荷をさらに繊維の先端まで行き渡らせる効果を有している。すなわち、固体状態の熱可塑性樹脂は一般的物性として電気抵抗が大きいが、加熱部6の雰囲気温度を熱可塑性樹脂の融点近傍とすることにより、熱可塑性樹脂を溶融状態にして電気抵抗を低下させることができる。その結果、電極部5において電圧の印加により素材に注入された電荷が、さらにコレクタ側の繊維の先端まで行き渡ることになる。   The heating temperature in the heating unit 6 may be a temperature lower than the ignition point of the thermoplastic resin, but in order to promote whipping vibration and form ultrafine fibers, the heating temperature is set near the melting point of the thermoplastic resin. Is preferred. The heating temperature in the vicinity of the melting point of the thermoplastic resin varies depending on the type of thermoplastic resin, melt viscosity, heat resistance stability, etc., and thus cannot be determined uniformly. Specifically, the melting point of the thermoplastic resin is mp (Mp−70) ° C. to (mp + 100) ° C., preferably (mp−50) ° C. to (mp + 80) ° C., more preferably (mp−30) ° C. to (mp + 60) ° C. [particularly ( mp) ° C. to (mp + 50) ° C.]. Heating a fiber that elongates at such a heating temperature has not only the advantage of maintaining the fluidity and thinning of the thermoplastic resin, but also has the effect of spreading the charge further to the tip of the fiber. That is, although the thermoplastic resin in a solid state has a large electric resistance as a general physical property, the electric resistance is lowered by bringing the thermoplastic resin into a molten state by setting the atmosphere temperature of the heating unit 6 to be close to the melting point of the thermoplastic resin. be able to. As a result, the electric charge injected into the material by the application of voltage in the electrode portion 5 further reaches the tip of the fiber on the collector side.

また、加熱部6は、繊維が通過可能な加熱空間を有していることが好ましく、加熱温度や熱線の種類によっても変化するが、加熱空間における繊維の通過方向の長さ(繊維が伸長する方向、通常、重力方向の長さ)は、繊維が30mm以上通過可能な長さであることが好ましい。特に、熱可塑性樹脂の融点近傍の雰囲気で少なくとも30mm以上の通過距離を設定すると、融点近傍の雰囲気で安定して温度制御することができる。なお、前述の蓄熱ブロックを用いると、融点近傍の雰囲気は、繊維の通過部分に熱電対などの温度センサーで雰囲気温度を計測し、蓄熱ブロックの温度を制御することにより雰囲気温度を調整できる。   Moreover, it is preferable that the heating unit 6 has a heating space through which fibers can pass, and changes depending on the heating temperature and the type of heat rays, but the length in the passage direction of the fibers in the heating space (fibers extend). Direction (usually the length in the direction of gravity) is preferably such that the fiber can pass 30 mm or more. In particular, when a passing distance of at least 30 mm or more is set in an atmosphere near the melting point of the thermoplastic resin, the temperature can be stably controlled in the atmosphere near the melting point. In addition, when the above-mentioned heat storage block is used, the atmosphere near the melting point can be adjusted by measuring the ambient temperature with a temperature sensor such as a thermocouple at the fiber passing portion and controlling the temperature of the heat storage block.

加熱空間の長さは、30mm以上であれば、上限は特にないが、作業性の点から、例えば、30〜300mm、好ましくは35〜200mm程度であってもよい。   The length of the heating space is not particularly limited as long as it is 30 mm or longer, but may be, for example, 30 to 300 mm, preferably about 35 to 200 mm from the viewpoint of workability.

また、加熱部の加熱空間の幅(繊維が伸長する方向に対して垂直方向の距離)は、加熱空間を形成する内壁と伸長する繊維との間の最短距離が、例えば、20〜400mm、好ましくは25〜200mm、さらに好ましくは30〜100mm(特に35〜60mm)程度となる幅に設定すればよい。本発明では、この最短距離が狭すぎると、繊維が加熱部(蓄熱ブロックなど)の内面に捕集されるかあるいは、接触してホイッピング振動が阻害され易い。   The width of the heating space of the heating part (distance perpendicular to the direction in which the fibers extend) is such that the shortest distance between the inner wall forming the heating space and the extending fibers is, for example, 20 to 400 mm, preferably May be set to a width of about 25 to 200 mm, more preferably about 30 to 100 mm (particularly 35 to 60 mm). In the present invention, if the shortest distance is too narrow, the fibers are easily collected on the inner surface of the heating unit (such as a heat storage block) or come into contact with the fiber and the whipping vibration is likely to be inhibited.

素材9の溶融部位と加熱部6との間の距離(例えば、溶融部位の先端と加熱部6の上端との間の距離)は、例えば、50mm以下、好ましくは1〜30mm、さらに好ましくは3〜20mm程度である。   The distance between the melting part of the raw material 9 and the heating part 6 (for example, the distance between the tip of the melting part and the upper end of the heating part 6) is, for example, 50 mm or less, preferably 1 to 30 mm, more preferably 3 About 20 mm.

加熱部6で加熱された繊維は、ホイッピング振動する。ホイッピング振動(モーション)の振動回数は、例えば、100回/秒以上(例えば、100〜100000回/秒)、好ましくは150回/秒以上(例えば、150〜10000回/秒)、さらに好ましくは200回/秒以上(例えば、200〜5000回/秒)程度である。本発明では、このような高い振動数で繊維をホイッピングさせることにより、伸長する繊維の径をナノメータサイズにまで細くできる。1秒間に100回未満では、適切な細径の繊維を形成するのは困難である。   The fiber heated by the heating unit 6 performs whipping vibration. The number of vibrations of whipping vibration (motion) is, for example, 100 times / second or more (for example, 100 to 100,000 times / second), preferably 150 times / second or more (for example, 150 to 10,000 times / second), and more preferably 200 times. Times / second or more (for example, 200 to 5000 times / second). In the present invention, the diameter of the extending fiber can be reduced to a nanometer size by whipping the fiber at such a high frequency. If it is less than 100 times per second, it is difficult to form an appropriate fine fiber.

ホイッピング振動した繊維は、飛翔途中から、螺旋状に回転しながら伸長する。ホイッピング振動によって伸長した繊維の振幅(すなわち、コレクタである搬送コンベヤ8上に堆積した繊維集合体の半径)は、例えば、10mm以上(例えば、10〜100mm)、好ましくは15mm以上(例えば、15〜50mm)、さらに好ましくは20mm以上(例えば、20〜40mm)程度である。   The whip-vibrated fiber extends while flying in a spiral from the middle of flight. The amplitude of the fiber stretched by the whipping vibration (that is, the radius of the fiber aggregate deposited on the conveyor 8 as a collector) is, for example, 10 mm or more (for example, 10 to 100 mm), preferably 15 mm or more (for example, 15 to 15). 50 mm), more preferably about 20 mm or more (for example, 20 to 40 mm).

ホイッピングの観察は、熱可塑性樹脂(特に線状樹脂)が1個の場合に明確に観察できる。ホイッピング振動により螺旋状に回転しながら伸長する繊維は、略円盤状に拡がって、コレクタに捕集される。ホイッピング振動の定量は、高速度ビデオカメラなどの機器でも測定できるが、コレクタに集積した繊維集合体の状態から算出してもよい。具体的には、極細繊維の平均直径と、コレクタに供給された一定時間当たりの繊維集合体の重量とから平均繊維長さが算出できるので、1秒間当たりの平均繊維長さをコレクタ上に形成された略円盤状の円周長で除すると最小振動数Hz(回/秒)が求められ、略円盤状の短径の2倍で除すると最大振動数Hz(回/秒)が求められ、両者の平均値として算出する。ホイピングモーションが大きく、集積した繊維集合体の略円盤状の面積が大きい場合に好ましい極細繊維が得られる。   The observation of whipping can be clearly observed when the number of thermoplastic resins (particularly linear resins) is one. The fibers that elongate while rotating spirally by whipping vibration spread in a substantially disk shape and are collected by the collector. The quantification of the whipping vibration can be measured by a device such as a high-speed video camera, but may be calculated from the state of the fiber aggregate accumulated in the collector. Specifically, since the average fiber length can be calculated from the average diameter of the ultrafine fibers and the weight of the fiber aggregate per unit time supplied to the collector, the average fiber length per second is formed on the collector. Dividing by the approximate disk-shaped circumference length, the minimum frequency Hz (times / second) is obtained, and dividing by twice the approximate disk-shaped minor diameter, the maximum frequency Hz (times / second) is obtained, Calculated as the average of both. When the whipping motion is large and the accumulated fiber aggregate has a large substantially disk-shaped area, a preferable ultrafine fiber can be obtained.

コレクタ(繊維捕集部)としては、捕集した繊維の用途に応じて選択でき、例えば、平板(例えば、固定された平板、回転ディスクなど)、回転ドラム、ベルトコンベヤなどが挙げられる。例えば、連続繊維(フィラメント)を作製する場合は、回転ディスクを使用してもよく、繊維集合体を作製する場合には、回転ドラムやベルトコンベヤを使用してもよい。繊維集合体の中でも、マット状繊維堆積物を作製する場合は、ベルトコンベヤを使用してもよく、筒状繊維堆積物を作製する場合は、綾振り機構のある回転ドラムを使用してもよい。さらに、回転ディスクやドラムの回転速度を高くすると、繊維の配列が向上し、高性能繊維を得ることができる。   The collector (fiber collecting unit) can be selected according to the use of the collected fibers, and examples thereof include a flat plate (for example, a fixed flat plate, a rotating disk), a rotating drum, and a belt conveyor. For example, when producing continuous fibers (filaments), a rotating disk may be used, and when producing a fiber assembly, a rotating drum or a belt conveyor may be used. Among fiber assemblies, a belt conveyor may be used when producing a mat-like fiber deposit, and a rotating drum with a traverse mechanism may be used when producing a cylindrical fiber deposit. . Furthermore, when the rotational speed of the rotating disk or drum is increased, the fiber arrangement is improved and high-performance fibers can be obtained.

特に、極細繊維は、飛翔途中からホイッピング振動により螺旋状に伸長するため、不織布などの繊維集合体を製造する場合、均一な密度の繊維集合体を形成する点から、前後左右に移動可能な綾振り機構を有するコレクタを使用するのが好ましい。このような綾振り機構を有するコレクタは、例えば、ホイッピング振動している繊維のホイッピング振動数に対して1/3000倍以下(例えば、1/3000〜1/10000倍程度)の振動数に相当する低速の振動数で前後左右に移動させて繊維を捕集することにより、略円盤状に集積する繊維集合体を均一に重ねることができる。   In particular, since ultrafine fibers are spirally stretched by whipping vibration from the middle of flight, when manufacturing a fiber assembly such as a nonwoven fabric, it is a twill that can be moved back and forth and left and right from the point of forming a fiber assembly of uniform density. It is preferable to use a collector having a swing mechanism. A collector having such a traversing mechanism corresponds to, for example, a frequency of 1/3000 times or less (for example, about 1/3000 to 1 / 10,000 times) the whipping frequency of a fiber that is whipping. By collecting the fibers by moving them back and forth and left and right at a low frequency, it is possible to uniformly stack the fiber aggregates that are accumulated in a substantially disk shape.

本発明では、板状の素材を連続して供給しながらライン状のレーザー光により加熱溶融すれば、連続した長繊維を得ることができるとともに、繊維長が100mm以上のフィラメントや、均一な繊維集合体(密度分布の均一な不織布)を得ることができる。   In the present invention, a continuous long fiber can be obtained by heating and melting with a line-shaped laser beam while continuously supplying a plate-like material, and a filament having a fiber length of 100 mm or more or a uniform fiber assembly A body (nonwoven fabric having a uniform density distribution) can be obtained.

加熱部6の下端とコレクタとの距離は、ホイッピング振動しながら螺旋運動し、繊維を細く伸長可能な空間が確保されていればよく、例えば、30mm以上(例えば、30〜300mm)、好ましくは50〜200mm、さらに好ましくは80〜150mm程度である。   The distance between the lower end of the heating unit 6 and the collector is only required to be a space that can spirally move while whipping vibration and thin the fiber, and is, for example, 30 mm or more (for example, 30 to 300 mm), preferably 50. It is about -200 mm, More preferably, it is about 80-150 mm.

コレクタは、電極部5との間で高電圧を印加する場合、捕集する繊維の取り扱い性の点から、接地(アース)してもよい。   When a high voltage is applied between the collector and the electrode unit 5, the collector may be grounded (grounded) from the viewpoint of the handleability of the collected fibers.

以上説明した繊維製造装置では、静電紡糸工程において、素材9の表面にライン状のレーザー光を照射して照射ラインに沿って加熱溶融し、素材9に電圧を印加して帯電させ溶融部位の表面から静電力により針状突出部分を生成して針状突出部の先端から繊維を紡出させる。針状突出部の密度が少なくとも幅2cm当たり2本以上となるように、照射するレーザー光の出力を調整し、針状突出部の密度を多くするために高電圧を印加することで、効率的な静電紡糸が可能になる。針状突出部から紡出された多数本の繊維をさらに伸長するため加熱部6において輻射熱線で加熱してホイッピングさせながら静電力によりコレクタである搬送コンベヤ8のベルト表面に捕集する。   In the fiber manufacturing apparatus described above, in the electrostatic spinning process, the surface of the material 9 is irradiated with a line-shaped laser beam, heated and melted along the irradiation line, and a voltage is applied to the material 9 to charge and melt the melted portion. A needle-like protruding portion is generated from the surface by electrostatic force, and the fiber is spun from the tip of the needle-like protruding portion. By adjusting the output of the laser beam to be irradiated so that the density of the needle-like protrusions is at least 2 per 2 cm in width and applying a high voltage to increase the density of the needle-like protrusions, it is efficient Electrospinning becomes possible. In order to further elongate a large number of fibers spun from the needle-like protrusions, they are collected on the belt surface of the conveyor 8 as a collector by electrostatic force while being heated by radiant heat rays and whipped in the heating unit 6.

静電紡糸工程では、素材にコレクタとは逆極性の電荷を付与して帯電させ、素材の溶融部位とコレクタとの間で発生した電位差を利用して、溶融状態の樹脂を針状突出部からコレクタに向けて飛翔させる。コレクタに向けて飛翔して伸長する繊維は、熱可塑性樹脂の融点近傍の雰囲気で加熱されて、ホイッピング振動を繰り返しながら飛翔してさらに伸長することにより極細繊維が形成され、この極細繊維がコレクタに捕集される。   In the electrospinning process, the material is charged with a charge having a polarity opposite to that of the collector, and the molten resin is removed from the needle-like protrusion using the potential difference generated between the melted portion of the material and the collector. Fly towards the collector. The fibers that fly and stretch toward the collector are heated in an atmosphere near the melting point of the thermoplastic resin, and fly and repeat stretching while repeating whipping vibrations to form ultrafine fibers. It is collected.

素材の溶融部位に電圧を作用させる方法としては、例えば、素材が面状体の場合、電極部に配置された平板状の一対のブラシ電極板の間に形成された通路に面状体が挿入されることにより、面状体に電荷が付与される。素材の帯電極性は、正極及び負極のいずれでもよく、逆極性に帯電されたコレクタとの静電力により静電紡糸される。通常、素材は正極に帯電され、コレクタである搬送コンベヤは負極に帯電される。   As a method of applying a voltage to the melting portion of the material, for example, when the material is a planar body, the planar body is inserted into a passage formed between a pair of flat brush electrode plates arranged in the electrode portion. Thereby, an electric charge is provided to the planar body. Either the positive electrode or the negative electrode may be used as the charging polarity of the material, and electrostatic spinning is performed by an electrostatic force with a collector charged to a reverse polarity. Usually, the raw material is charged to the positive electrode, and the conveyor as a collector is charged to the negative electrode.

上述した実施形態では、静電紡糸工程において、電極部5と搬送コンベヤ(コレクタ)8との間には、高電圧印加装置4から高電圧が印加され、電極部5が正極に帯電されるとともに、コレクタ8は負極に帯電される。そして、素材9は電極部5の通路に挿入されているため、電極部5を介して正に帯電される。照射ラインにおいて素材9が加熱溶融されると、その溶融部位は正極に帯電される。そのため、負極に帯電したコレクタ8に向けて繊維が伸長して飛翔するようになる。   In the above-described embodiment, in the electrostatic spinning process, a high voltage is applied from the high voltage application device 4 between the electrode unit 5 and the transfer conveyor (collector) 8, and the electrode unit 5 is charged to the positive electrode. The collector 8 is charged to the negative electrode. Since the material 9 is inserted into the passage of the electrode unit 5, the material 9 is positively charged through the electrode unit 5. When the material 9 is heated and melted in the irradiation line, the melted portion is charged to the positive electrode. For this reason, the fibers extend and fly toward the collector 8 charged to the negative electrode.

加熱溶融工程では、板状の素材9は、電極部5の平板状の電極板の間に形成された通路に挿入されて、照射ラインを横切るように連続して供給される。電極部5の電極板の内面には、銅細線集合体が配設されている。電極部5に高電圧を印加することで素材9が帯電するようになる。照射ラインでは、レーザービーム発生装置1から出射されたレーザービームに基づいて光学系2により生成されたライン状のレーザー光が素材9に照射されて加熱溶融される。その溶融部位おいて帯電による静電力が作用して多数の針状突出部が生成し、生成された針状突出部から繊維7が形成される。形成された繊維7は、加熱部6でホイッピング振動を繰り返して搬送コンベヤ8で捕集される。   In the heating and melting step, the plate-like material 9 is inserted into a passage formed between the plate-like electrode plates of the electrode portion 5 and continuously supplied so as to cross the irradiation line. On the inner surface of the electrode plate of the electrode part 5, a copper fine wire aggregate is disposed. The material 9 is charged by applying a high voltage to the electrode part 5. In the irradiation line, a line-shaped laser beam generated by the optical system 2 based on the laser beam emitted from the laser beam generator 1 is irradiated onto the material 9 and heated and melted. A large number of needle-like protrusions are generated by the electrostatic force due to charging at the melted portion, and fibers 7 are formed from the generated needle-like protrusions. The formed fibers 7 are collected by the conveyor 8 by repeating whipping vibration in the heating unit 6.

捕集工程では、ホイッピング振動を繰り返しながら繊維は飛翔して螺旋状に伸長し、コレクタ8で捕集されるようになる。   In the collection process, the fibers fly and expand spirally while repeating the whipping vibration, and are collected by the collector 8.

図3は、本発明の別の実施形態に関する概略構成図である。11はレーザービーム発生装置、12は光学系、13はライン状のレーザー光、14は高電圧印加装置、16は加熱部、17は紡出された繊維、18は搬送コンベヤ(コレクタ)であり、図1に示すものと同様であるので、説明は省略する。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram relating to another embodiment of the present invention. 11 is a laser beam generator, 12 is an optical system, 13 is a line-shaped laser beam, 14 is a high voltage applying device, 16 is a heating unit, 17 is a spun fiber, 18 is a conveyor (collector), The description is omitted because it is the same as that shown in FIG.

この例では、素材19として熱可塑性樹脂材料からなる円柱体を用いている。素材19は、中心軸を回転軸として図示せぬ駆動モータにより常時回転駆動されており、昇降装置20により素材19が照射ラインを横切るように上下に移動させる。素材19の周面には導電ブラシからなる電極部15が近接配置されており、電極部15には高電圧印加装置14により高電圧が印加される。   In this example, a cylindrical body made of a thermoplastic resin material is used as the material 19. The material 19 is constantly rotated by a drive motor (not shown) with the central axis as a rotation axis, and the material 19 is moved up and down by the lifting device 20 so as to cross the irradiation line. An electrode portion 15 made of a conductive brush is disposed close to the peripheral surface of the material 19, and a high voltage is applied to the electrode portion 15 by a high voltage application device 14.

素材19の周面において最下位置を通る軸方向の直線に沿って照射ラインが設定されており、照射ラインに向かって光学系12から接線方向に沿ってライン状のレーザー光13が照射される。素材19は常時回転されているため、照射ラインに素材19の周面が連続して供給されてライン状のレーザー光により加熱溶融され溶融部位が生成される。   An irradiation line is set along an axial straight line passing through the lowest position on the peripheral surface of the material 19, and the linear laser beam 13 is irradiated from the optical system 12 along the tangential direction toward the irradiation line. . Since the material 19 is always rotated, the peripheral surface of the material 19 is continuously supplied to the irradiation line, and is heated and melted by the line-shaped laser light to generate a melted portion.

素材19は電極部15により高電圧が印加されて帯電するようになり、接地された搬送コンベヤ18との間に所定の電位差が設定されている。そのため、素材19の溶融部位に静電力が作用して多数の針状突出部が生成され、搬送コンベヤ18に引き寄せられるように針状突出部から繊維17が紡出されるようになる。   The material 19 is charged when a high voltage is applied by the electrode portion 15, and a predetermined potential difference is set between the material 19 and the grounded conveyor 18. Therefore, an electrostatic force acts on the melted portion of the material 19 to generate a large number of needle-like protrusions, and the fibers 17 are spun from the needle-like protrusions so as to be drawn to the transport conveyor 18.

紡出された繊維7は、加熱部16を通過する際に輻射熱線により加熱され、ホイッピング振動しながら伸長して、搬送コンベヤ18に捕集される。素材19が加熱溶融して半径方向に減少した場合には、昇降装置20が作動して素材19を下方に移動させ常時照射ラインに素材19の周面が設定されるようになっており、素材19の溶融部位から連続的に繊維を紡出できるようになっている。   The spun fibers 7 are heated by the radiant heat rays when passing through the heating unit 16, are expanded while being whipped, and are collected by the transport conveyor 18. When the material 19 is heated and melted and decreases in the radial direction, the lifting device 20 is operated to move the material 19 downward so that the peripheral surface of the material 19 is always set in the irradiation line. Fibers can be spun continuously from 19 melting sites.

以上説明した紡糸方法により、繊維、特に繊維径の小さい極細繊維が得られる。極細繊維の平均繊維径は、例えば、5μm以下であり、好ましくは100nm〜3μm程度である。このような平均繊維径を有する極細繊維には、例えば、50〜1000nm(特に100〜500nm)程度の繊維径を有する繊維が含まれていてもよい。さらに、熱可塑性樹脂の種類や製造条件などを調整することにより、均一なナノメータサイズを有する極細繊維を得ることもできる。本発明で得られる極細繊維は、ホイッピング振動を発生させて採取するので、高速回転ドラムなどの特殊な採取方法を選択しない限り、シート状不織布を構成する極細繊維は反転部分(折り返し部分)を有しているのが特徴である。   By the spinning method described above, fibers, particularly ultrafine fibers having a small fiber diameter can be obtained. The average fiber diameter of the ultrafine fibers is, for example, 5 μm or less, and preferably about 100 nm to 3 μm. The ultrafine fiber having such an average fiber diameter may include, for example, a fiber having a fiber diameter of about 50 to 1000 nm (particularly 100 to 500 nm). Furthermore, by adjusting the kind of thermoplastic resin, production conditions, and the like, it is possible to obtain ultrafine fibers having a uniform nanometer size. The ultrafine fibers obtained by the present invention are collected by generating whipping vibration. Therefore, unless a special sampling method such as a high-speed rotating drum is selected, the ultrafine fibers constituting the sheet-like nonwoven fabric have an inverted portion (folded portion). It is a feature.

また、本発明では、溶媒の選択が困難な生分解性プラスチックや、高融点のエンジニアリングプラスチックであっても、簡便な方法で、極細繊維が得られる。特に、従来では、融点が高く、通常の溶融紡糸方法ではナノサイズの極細繊維を得ることが困難であった溶融異方性を有する液晶ポリマーの紡糸に適しており、液晶ポリマーであっても、繊維径1μm以下の極細繊維(ナノ繊維)の製造が可能である。さらに、レーザー光のエネルギー出力を調整することにより、幅広い繊維径を有する繊維を製造できる。   Further, in the present invention, even if it is a biodegradable plastic for which it is difficult to select a solvent or an engineering plastic having a high melting point, ultrafine fibers can be obtained by a simple method. In particular, it is suitable for spinning a liquid crystal polymer having a melt anisotropy, which has conventionally had a high melting point and was difficult to obtain nano-sized ultrafine fibers by a normal melt spinning method. It is possible to produce ultrafine fibers (nanofibers) having a fiber diameter of 1 μm or less. Furthermore, the fiber which has a wide fiber diameter can be manufactured by adjusting the energy output of a laser beam.

繊維の繊維長は、特に限定されず、製造条件などを調整することにより、用途に応じて選択すればよいが、例えば、平均繊維長0.5mm以上であり、不織布などの繊維集合体として用いる場合には、1〜50mm、好ましくは2〜30mm、さらに好ましくは3〜10mm程度であってもよい。なお、極細繊維は一般的に繊維集合体として得られるが、本発明では、連続的に供給される素材にレーザー光を照射するため、平均繊維長100mm以上のマルチフィラメント状繊維として得ることもできる。この場合、平均繊維長は、例えば、150mm以上、好ましくは200mm以上(例えば、200〜1000mm程度)の連続的なマルチフィラメント糸であってもよい。   The fiber length of the fiber is not particularly limited and may be selected depending on the application by adjusting the production conditions and the like. For example, the average fiber length is 0.5 mm or more, and is used as a fiber aggregate such as a nonwoven fabric. In some cases, it may be about 1 to 50 mm, preferably 2 to 30 mm, more preferably about 3 to 10 mm. In addition, although an ultrafine fiber is generally obtained as a fiber assembly, in the present invention, since a continuously supplied material is irradiated with laser light, it can also be obtained as a multifilament fiber having an average fiber length of 100 mm or more. . In this case, a continuous multifilament yarn having an average fiber length of, for example, 150 mm or more, preferably 200 mm or more (for example, about 200 to 1000 mm) may be used.

上述した紡糸法により、ナノ繊維を含む極細繊維(特に、連続したナノメータサイズの極細繊維)で構成される繊維集合体が得られるが、繊維径に高い分散度を有する繊維集合体も製造可能である。例えば、このような繊維集合体において、最大繊維径と最小繊維径との差は、例えば、200nm〜5μm、好ましくは300nm〜4μm、さらに好ましくは400nm〜3μm(特に500nm〜2μm)程度であってもよい。   By the spinning method described above, a fiber assembly composed of ultrafine fibers including nanofibers (particularly, continuous nanometer-sized ultrafine fibers) can be obtained, but a fiber assembly having a high degree of dispersion in fiber diameter can also be produced. is there. For example, in such a fiber assembly, the difference between the maximum fiber diameter and the minimum fiber diameter is, for example, about 200 nm to 5 μm, preferably 300 nm to 4 μm, more preferably 400 nm to 3 μm (particularly 500 nm to 2 μm). Also good.

このような繊維集合体は、通常、不織布(マット状堆積物、筒状堆積物など)である。不織布は、慣用の方法、例えば、バインダーを用いた方法や、部分的な熱圧融着(熱エンボス加工など)、機械的圧縮(ニードルパンチ処理)、交絡処理(水流絡合処理など)などの方法を用いて複数枚の不織布を貼り合わせ、積層して得ることもできる。また、不織布は、本発明の極細繊維の効果を損なわない範囲(例えば、0.1〜50質量%、好ましくは1〜30質量%程度)で、他の繊維(合成繊維、半合成繊維、再生繊維、天然繊維など)を含んでいてもよい。   Such a fiber assembly is usually a non-woven fabric (a mat-like deposit, a cylindrical deposit, etc.). Nonwoven fabrics can be obtained by conventional methods such as a method using a binder, partial hot-pressure fusion (such as hot embossing), mechanical compression (needle punching), entanglement (such as hydroentanglement) A plurality of non-woven fabrics can be bonded and laminated using the method. In addition, the non-woven fabric is within a range that does not impair the effect of the ultrafine fiber of the present invention (for example, about 0.1 to 50% by mass, preferably about 1 to 30% by mass), and other fibers (synthetic fibers, semi-synthetic fibers, recycled) Fiber, natural fiber, etc.).

他の繊維で構成された基布と積層する場合、基布は電気の漏洩性を有する基布の方がシート状に積層しやすい。電気漏洩性の目安として、導電性金属のスパッタリングや蒸着でもよいが、通常の静電気の帯電防止加工レベルでもよい。電気漏洩性能を全く有していない場合には、帯電反発によりシート状に集積するのが困難になり易い。基布としては、例えば、織編物、組物(網、ネット、レースなどで中空形状であってもよい)、不織布(例えば、スパンボンド不織布など)などが挙げられ、その形状は、通常、シート又はフィルム状である。   In the case of laminating with a base fabric composed of other fibers, the base fabric having electrical leakage is more easily laminated in a sheet form. As a measure of electrical leakage, sputtering or vapor deposition of a conductive metal may be used, but a normal static electricity antistatic processing level may also be used. If it does not have any electrical leakage performance, it tends to be difficult to accumulate in a sheet form due to charging repulsion. Examples of the base fabric include woven and knitted fabrics, braids (which may be hollow with nets, nets, laces, etc.), non-woven fabrics (for example, spunbond non-woven fabrics), and the shape is usually a sheet. Or it is a film form.

不織布又は基布との積層体の場合、その形態は、通常、シート状であり、その厚みは、用途に応じて適宜すればよく、0.01〜100mm程度の範囲から選択できるが、通常、0.02〜30mm、好ましくは0.03〜10mm程度である。さらに、不織布の目付も、用途に応じて選択できるが、例えば、5〜500g/m2程度であり、好ましくは10〜300g/m2、さらに好ましくは20〜100g/m2程度である。 In the case of a laminate with a non-woven fabric or a base fabric, the form is usually a sheet, and the thickness may be appropriately selected according to the use, and can be selected from a range of about 0.01 to 100 mm. It is about 0.02 to 30 mm, preferably about 0.03 to 10 mm. Furthermore, although the fabric weight of a nonwoven fabric can also be selected according to a use, it is about 5-500 g / m < 2 >, for example, Preferably it is 10-300 g / m < 2 >, More preferably, it is about 20-100 g / m < 2 >.

得られたフィラメントや繊維集合体は、目的に応じ、エレクトレット加工による帯電処理、プラズマ放電処理やコロナ放電処理による親水化処理などの後加工処理をしてもよく、さらに二次加工してもよい。   The obtained filaments and fiber aggregates may be subjected to post-processing treatment such as electrification processing, hydrophilization treatment by plasma discharge treatment or corona discharge treatment, and further secondary processing depending on the purpose. .

以上説明した実施形態では、素材を面状体及び円柱体の形態で供給しているが、面状体の素材の供給については、異なる種類の樹脂材料からなる複数枚の面状体を同時に照射ラインに供給し、別々に溶融させて静電紡糸した後捕集して繊維集合体を得てもよい。また、素材として、複数種の線状体を予め複合形成した繊維材料、あるいは別々の複数種の材料を別々に繊維材料とした線状繊維材料を製経機などで引き揃えて固定しシート状にしたものを平板状シート材料として同時に加熱溶融させて、静電紡糸して、複合繊維で構成された繊維集合体を得てもよい。   In the embodiment described above, the material is supplied in the form of a planar body and a cylindrical body. However, for the supply of the planar body material, a plurality of planar bodies made of different types of resin materials are simultaneously irradiated. It may be supplied to a line, melted separately and electrostatically spun and then collected to obtain a fiber assembly. In addition, as a raw material, a fiber material in which a plurality of types of linear bodies are pre-composited, or a linear fiber material in which a plurality of different types of materials are separately made into fiber materials are aligned and fixed with a warp machine or the like to form a sheet The obtained fiber assembly may be heated and melted at the same time as a flat sheet material and electrostatically spun to obtain a fiber assembly composed of composite fibers.

次に本発明を具体的に実施例で説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例における繊維径は、以下に示す方法で測定した。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these Examples. The fiber diameter in the examples was measured by the following method.

[繊維径の測定方法]
コレクタ上に約30mm角に切られたアルミホイルを置き、溶融静電紡糸を各種条件下で行い、アルミホイル上に作製された繊維堆積物を金スパッタコーティングした。このコーティング物の画像を走査型電子顕微鏡(SEM;(株)キーエンス製、VE−9800)により撮影し、コンピュータの画面上に見られる繊維を任意に30本選び、これらの繊維径を画像解析ソフト(Adobe、PhtoshopCS3 Extended)により計測し、その平均値及び標準偏差を求めた。
[Measurement method of fiber diameter]
An aluminum foil cut to about 30 mm square was placed on the collector, melted electrospinning was performed under various conditions, and the fiber deposit produced on the aluminum foil was gold sputter coated. An image of this coating is taken with a scanning electron microscope (SEM; KEY-9800, manufactured by Keyence Corporation), and arbitrarily selected 30 fibers that can be seen on the computer screen. (Adobe, Photoshop CS3 Extended) and the average value and standard deviation were determined.

[実施例1](メタクリル酸メチルポリマーの静電紡糸)
メタクリル酸メチルポリマー(三菱レイヨン(株)製、アクリライト、厚さ3.0mm)から長さ70mm、幅30mmの平板状試料を得た。図1で説明した溶融型静電紡糸装置を基に極細繊維を製造した。
[Example 1] (Electrostatic spinning of methyl methacrylate polymer)
A flat sample having a length of 70 mm and a width of 30 mm was obtained from a methyl methacrylate polymer (Acrylite, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., thickness: 3.0 mm). Ultrafine fibers were produced based on the melt-type electrospinning apparatus described with reference to FIG.

供給ローラの回転により平板状試料を下方向に一定速度(10mm/h)で搬送し、照射ライン向かって連続的に供給した。   The plate-like sample was conveyed downward at a constant speed (10 mm / h) by the rotation of the supply roller, and continuously supplied toward the irradiation line.

電極部では、黄銅製の平板状電極板が一対配置されており、高電圧発生装置(松定プレシジョン(株)製、HARb−60P1)により高電圧が付与されている。そして、平板状試料が下方向に搬送中に、電極板の間を通過する際に平板状試料に電荷が付与される。   In the electrode part, a pair of brass plate electrodes are disposed, and a high voltage is applied by a high voltage generator (manufactured by Matsusada Precision Co., Ltd., HARb-60P1). Then, when the flat sample passes through between the electrode plates while being transported downward, an electric charge is applied to the flat sample.

レーザービーム発生装置として炭酸ガスレーザービーム発生装置(シンラッド社製、RF励起CO2レーザー、波長:10.2〜10.8μm、定格出力:10W、ビーム径:3.5mm)を用い、ライン状のレーザー光を生成する光学系としてビームエキスパンダー(ULO Optics社/伯東(株)製、C−BE7.0)及びシリンドリカル凸レンズ(古川電子社製、f300mm)を用いた。得られたライン状のレーザー光(L=30mm、t=3mm)を平板状体試料に照射することにより、平板状体試料を照射ラインに沿って加熱溶融した。電極部と照射ラインとの間の距離は10mmに設定した。 As a laser beam generator, a carbon dioxide laser beam generator (manufactured by Sinrad, RF-excited CO 2 laser, wavelength: 10.2 to 10.8 μm, rated output: 10 W, beam diameter: 3.5 mm) is used. A beam expander (ULO Optics / Hakuto Co., Ltd., C-BE 7.0) and a cylindrical convex lens (Furukawa Electronics, f300 mm) were used as an optical system for generating laser light. By irradiating the obtained plate-shaped laser beam (L = 30 mm, t = 3 mm) to the plate-like body sample, the plate-like body sample was heated and melted along the irradiation line. The distance between the electrode part and the irradiation line was set to 10 mm.

加熱部として、一対の放射加熱用蓄熱ブロック(セラミックを厚さ5mm、幅50mm、高さ30mmに加工して作製した蓄熱ブロック)を用意し、これを幅方向がコレクタと垂直かつ紡糸方向に垂直に、高さ方向が紡糸方向になるように照射ラインとコレクタとの間に、幅40mmを保って平行に設置した。ただし、照射ラインと蓄熱ブロックの上端との距離は15mmに設定し、蓄熱ブロック下端とコレクタとの距離は30mmに設定した。設置された蓄熱ブロックを2台のハロゲンランプ(ウシオ電機(株)製、スポットヒータ「UL−SH−02」)で加熱し、蓄熱ブロックにより囲まれた繊維が通過する加熱空間の雰囲気温度(Ts)をヒーターの電圧を変化させることにより制御した。   As a heating unit, a pair of heat storage blocks for radiation heating (a heat storage block manufactured by processing a ceramic to a thickness of 5 mm, a width of 50 mm, and a height of 30 mm) is prepared, and the width direction is perpendicular to the collector and perpendicular to the spinning direction. In addition, a width of 40 mm was maintained in parallel between the irradiation line and the collector so that the height direction was the spinning direction. However, the distance between the irradiation line and the upper end of the heat storage block was set to 15 mm, and the distance between the lower end of the heat storage block and the collector was set to 30 mm. The installed heat storage block is heated with two halogen lamps (USHIO Inc., spot heater “UL-SH-02”), and the ambient temperature (Ts) of the heating space through which the fiber surrounded by the heat storage block passes. ) Was controlled by changing the heater voltage.

繊維を捕集するコレクタとしては、前後左右に綾振り運動可能なコレクタ(カトーテック(株)製、XYステージ)を用いた。ただし、実施例1では、このコレクタは静止した状態とした。   As a collector for collecting fibers, a collector (XY stage, manufactured by Kato Tech Co., Ltd.) capable of traversing back and forth and right and left was used. However, in Example 1, this collector was in a stationary state.

コレクタ距離(照射ライン−コレクタ間距離)を75mm、レーザー出力(Lp)10W、加熱部の中心部(通過距離が30mmで、かつ蓄熱ブロック壁から20mmの距離に位置する加熱空間の中心部)における加熱雰囲気温度(Ts)を室温に固定して実験を行ったところ、照射ラインにおいてレーザー光により試料が加熱溶融され、溶融部位から針状突出部が形成されて複数本の繊維が下方のコレクタに向かって紡出された。図4は、紡出された繊維の径と印加電圧(Hv)との関係を示したグラフである。この実験結果から、印加電圧の増加に伴って繊維径が減少することが分かる。さらに、繊維径の平均が2μm前後の繊維もあるものの、部分的に1μm以下の繊維が得られた。   At collector distance (irradiation line-collector distance) of 75 mm, laser output (Lp) of 10 W, and central part of heating part (passing distance is 30 mm and central part of heating space located at a distance of 20 mm from heat storage block wall) When the experiment was conducted with the heating atmosphere temperature (Ts) fixed at room temperature, the sample was heated and melted by the laser beam in the irradiation line, and a needle-like protrusion was formed from the melted site, so that a plurality of fibers were placed on the lower collector. It was spun toward. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the diameter of the spun fiber and the applied voltage (Hv). From this experimental result, it can be seen that the fiber diameter decreases as the applied voltage increases. Furthermore, although some fibers had an average fiber diameter of around 2 μm, fibers having a diameter of 1 μm or less were partially obtained.

[実施例2](エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂の溶融型静電紡糸)
エバール(エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂、(株)クラレ製、Fグレード)チップから、ホットプレス(GONNO HYDRAULIC PRESS MANUFACTUING社製、TON PRESS)を用いて厚さ1.5mm、長さ70mmの平板状試料を得た。作製条件は、融解温度200℃、圧力5MPaである。作製された平板状試料を用いて実施例1と同様の装置構成で実験を行った。
[Example 2] (Melt-type electrospinning of ethylene-vinyl alcohol copolymer resin)
Eval (ethylene-vinyl alcohol copolymer resin, manufactured by Kuraray Co., Ltd., F grade) using a hot press (GONNO HYDRAULIC PRESS MANUFACTUING, TON PRESS), a flat plate with a thickness of 1.5 mm and a length of 70 mm A sample was obtained. The production conditions are a melting temperature of 200 ° C. and a pressure of 5 MPa. An experiment was performed with the same apparatus configuration as in Example 1 using the prepared flat sample.

図5は、コレクタ距離を75mm、レーザー出力(Lp)10W、印加電圧(Hv)を30kVに固定して、加熱雰囲気温度(Ts)を室温、50℃、70℃、90℃、110℃、130℃、150℃、180℃と変えて繊維径との関係を示したグラフである。この実験結果から、融点を超えた温度領域でも安定したホイッピング振動を伴って極細の繊維が得られることがわかる。   FIG. 5 shows a collector distance of 75 mm, a laser output (Lp) of 10 W, an applied voltage (Hv) of 30 kV, and a heating atmosphere temperature (Ts) of room temperature, 50 ° C., 70 ° C., 90 ° C., 110 ° C., 130 It is the graph which changed the temperature with 150 degreeC and 180 degreeC, and showed the relationship with a fiber diameter. From this experimental result, it can be seen that ultrafine fibers can be obtained with stable whipping vibration even in the temperature range exceeding the melting point.

[実施例3](ベクトラ L920の溶融型静電紡糸)
ベクトラ(ポリプラスチックス(株)製、グレードL920)チップから、ホットプレス(GONNO HYDRAULIC PRESS MANUFACTUING社製、TON PRESS)を用いて厚さ1.5mm、長さ70mm以上の平板状試料を得た。作製条件は、融解温度315℃、圧力5MPaである。作製された平板状試料を用いて実施例1と同様の装置構成で実験を行った。
[Example 3] (Melting type electrospinning of Vectra L920)
A flat plate sample having a thickness of 1.5 mm and a length of 70 mm or more was obtained from a Vectra (polyplastics Co., Ltd., grade L920) chip using a hot press (manufactured by GONNO HYDRAULIC PRESS MANFACTING, TON PRESS). The production conditions are a melting temperature of 315 ° C. and a pressure of 5 MPa. An experiment was performed with the same apparatus configuration as in Example 1 using the prepared flat sample.

図6は、実施例2と同条件において、加熱雰囲気温度(Ts)を室温、100℃、220℃、300℃と変えて繊維径との関係を示したグラフである。この実験結果から、加熱雰囲気温度の増加に伴って繊維径が減少し、極細の繊維が得られることがわかる。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the fiber diameter and the heating atmosphere temperature (Ts) changed to room temperature, 100 ° C., 220 ° C., and 300 ° C. under the same conditions as in Example 2. From this experimental result, it can be seen that the fiber diameter decreases as the heating atmosphere temperature increases, and ultrafine fibers can be obtained.

[実施例4](半芳香族ポリアミド径樹脂の溶融型静電紡糸)
ポリアミド9MT(ポリノナンジアミンテレフタルアミド、(株)クラレ製、ジェネスタ、融点270℃)チップから、ホットプレス(GONNO HYDRAULIC PRESS MANUFACTUING社製、TON PRESS)を用いて厚さ1.5mm、長さ70mm以上の平板状試料を得た。作製条件は、融解温度300℃、圧力5MPaである。作製された平板状試料を用いて実施例1と同様の装置構成で実験を行った。
[Example 4] (Melt type electrospinning of semi-aromatic polyamide diameter resin)
Polyamide 9MT (Polynonanediamine terephthalamide, manufactured by Kuraray Co., Ltd., Genesta, melting point 270 ° C.) using a hot press (manufactured by GONNO HYDRAULIC PRESS MANUFACTUING, TON PRESS), thickness 1.5 mm, length 70 mm or more A flat plate sample was obtained. The production conditions are a melting temperature of 300 ° C. and a pressure of 5 MPa. An experiment was performed with the same apparatus configuration as in Example 1 using the prepared flat sample.

図7は、実施例2と同条件において、加熱雰囲気温度(Ts)を室温、100℃、150℃、200℃、270℃、300℃、330℃と変えて繊維径との関係を示したグラフである。この実験結果から、繊維径の平均が2μm前後の繊維もあるものの、部分的に1μm以下の繊維が得られた。   FIG. 7 is a graph showing the relationship between the fiber diameter and the heating atmosphere temperature (Ts) changed to room temperature, 100 ° C., 150 ° C., 200 ° C., 270 ° C., 300 ° C., and 330 ° C. under the same conditions as in Example 2. It is. From this experimental result, although some fibers had an average fiber diameter of about 2 μm, fibers having a diameter of 1 μm or less were partially obtained.

本発明の方法で得られた極細繊維は、柔軟性に優れ、表面積が大きいため、吸液性や濾過性などの各種特性に優れる。また、溶剤の含有が嫌われる分野の製品により好適である。従って、各種用途、例えば、絶縁材用セパレータなどのエレクトロニクス用部材、産業用資材(油吸着材、皮革基布、セメント用配合材、ゴム用配合材、各種テープ基材、エアフィルター、液体フィルターなど)、医療・衛生材(紙おむつ、ガーゼ、包帯、医療用ガウン、サージカルテープなど)、生活関連資材(ワイパー、印刷物基材、包装・袋物資材、収納材、フィルターなど)、衣料用材、内装用材(断熱材、吸音材など)、建設資材、農業・園芸用資材、土木用資材(土壌安定材、濾過用資材、流砂防止材、補強材など)、鞄・靴材などに使用できる。   The ultrafine fiber obtained by the method of the present invention is excellent in flexibility and has a large surface area, and thus is excellent in various properties such as liquid absorption and filterability. Moreover, it is more suitable for the product of the field | area where inclusion of a solvent is disliked. Therefore, for various uses, for example, electronic parts such as separators for insulating materials, industrial materials (oil adsorbents, leather base fabrics, compounding materials for cement, compounding materials for rubber, various tape base materials, air filters, liquid filters, etc. ), Medical / hygiene materials (paper diapers, gauze, bandages, medical gowns, surgical tape, etc.), life-related materials (wipers, printed materials, packaging / bag materials, storage materials, filters, etc.), clothing materials, interior materials (heat insulation) Materials, sound-absorbing materials, etc.), construction materials, agricultural / horticultural materials, civil engineering materials (soil stabilizers, filtration materials, sand flow prevention materials, reinforcing materials, etc.), bags, shoes, etc.

特に、生分解性プラスチックで構成された極細繊維は、高度な性能が要求される医療又は農業用分野などに適しており、例えば、不織布は、組織医学工学材料(人工膜)、細胞増殖用足場材料などに用いることができ、フィラメント又は筒状物は、人工血管などに用いることができる。また、エンジニアリングプラスチックで構成された極細繊維で構成された不織布は、電池用セパレータ(ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、リチウム二次電池、アルカリ二次電池など)やキャパシター用セパレータなどのエレクトロニクス分野などに用いることができる。   In particular, ultrafine fibers composed of biodegradable plastics are suitable for medical or agricultural fields where high performance is required. For example, non-woven fabrics are tissue medical engineering materials (artificial membranes), scaffolds for cell proliferation. It can be used for materials and the like, and the filaments or cylinders can be used for artificial blood vessels. Nonwoven fabrics made of ultrafine fibers made of engineering plastics are used in electronics fields such as battery separators (nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, lithium secondary batteries, alkaline secondary batteries, etc.) and capacitor separators. Can be used.

本発明の実施形態に関する概略構成図である。It is a schematic block diagram regarding embodiment of this invention. 素材の下端部に形成された溶融部位に関する模式図である。It is a schematic diagram regarding the fusion | melting site | part formed in the lower end part of a raw material. 本発明の別の実施形態に関する概略構成図である。It is a schematic block diagram regarding another embodiment of this invention. 実施例1で得られた印加電圧(Hv)と繊維径との関係を示すグラフである。4 is a graph showing a relationship between an applied voltage (Hv) obtained in Example 1 and a fiber diameter. 実施例2で得られた加熱雰囲気温度(Ts)と繊維径の関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the heating atmosphere temperature (Ts) obtained in Example 2 and the fiber diameter. 実施例3で得られた加熱雰囲気温度(Ts)と繊維径の関係を示すグラフある。4 is a graph showing the relationship between the heating atmosphere temperature (Ts) obtained in Example 3 and the fiber diameter. 実施例4で得られた加熱雰囲気温度(Ts)と繊維径の関係を示すグラフある。6 is a graph showing the relationship between the heating atmosphere temperature (Ts) obtained in Example 4 and the fiber diameter.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザービーム発生装置
2 光学系
3 ライン状のレーザー光
4 高電圧印加装置
5 電極部
6 加熱部
7 繊維
8 搬送コンベヤ(コレクタ)
9 素材
10 供給ローラ
11 レーザービーム発生装置
12 光学系
13 ライン状のレーザー光
14 高電圧印加装置
15 電極部
16 加熱部
17 繊維
18 搬送コンベヤ(コレクタ)
19 素材
20 昇降装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser beam generator 2 Optical system 3 Line-shaped laser beam 4 High voltage application apparatus 5 Electrode part 6 Heating part 7 Fiber 8 Conveyor (collector)
9 materials
10 Supply roller
11 Laser beam generator
12 Optical system
13 Line-shaped laser light
14 High voltage application device
15 Electrode section
16 Heating section
17 Textile
18 Conveyor (collector)
19 material
20 Lifting device

Claims (11)

光源から出射したレーザー光を所定の照射ラインに沿って照射し、熱可塑性樹脂材料からなる素材を前記照射ラインを横切るように移動させながら前記照射ラインで当該素材を連続して加熱溶融し、加熱溶融された前記素材の溶融部位を帯電させることで静電力により多数の針状突出部を生成して当該針状突出部より繊維を紡出させることを特徴とする紡糸方法。   Laser light emitted from a light source is irradiated along a predetermined irradiation line, and the material made of a thermoplastic resin material is continuously heated and melted in the irradiation line while moving the material across the irradiation line, and heated. A spinning method comprising charging a melted part of the melted material to generate a large number of needle-like protrusions by electrostatic force and spinning the fibers from the needle-like protrusions. シート状の前記素材の幅方向に沿って全幅にわたってレーザー光を照射して加熱溶融し、前記針状突出部は、前記照射ラインの幅2cm当り2本以上生成することを特徴とする請求項1に記載の紡糸方法。   The laser beam is irradiated over the entire width in the width direction of the sheet-like material to melt by heating, and two or more acicular protrusions are generated per 2 cm width of the irradiation line. The spinning method described in 1. 円柱状の前記素材の軸方向に沿って全長にわたってレーザー光を照射して加熱溶融し、前記針状突出部は、前記照射ラインの幅2cm当り2本以上生成することを特徴とする請求項1に記載の紡糸方法。   The laser beam is irradiated over the entire length along the axial direction of the columnar material to melt by heating, and two or more needle-like protrusions are generated per 2 cm width of the irradiation line. The spinning method described in 1. 紡出された繊維を輻射熱線の照射により加熱してホイッピング振動により伸長細径化させることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の紡糸方法。   The spinning method according to any one of claims 1 to 3, wherein the spun fiber is heated by irradiation with radiant heat rays and elongated and thinned by whipping vibration. 紡出された繊維を100回/秒以上の振動数でホイッピングさせることを特徴とする請求項4に記載の紡糸方法。   The spinning method according to claim 4, wherein the spun fiber is whipped at a frequency of 100 times / second or more. 前記照射ラインにおけるレーザー光の照射範囲の幅が0.5mm以上であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の紡糸方法。   The spinning method according to any one of claims 1 to 5, wherein a width of a laser light irradiation range in the irradiation line is 0.5 mm or more. 請求項1から6のいずれかに記載の紡糸方法により紡出された繊維をコレクタに捕集して互いに重層させることで繊維集合体を形成することを特徴とする繊維製造方法。   A fiber production method comprising forming a fiber assembly by collecting fibers spun by the spinning method according to any one of claims 1 to 6 and stacking them on each other. 光源から出射したレーザー光を所定の照射ラインに沿って照射するように制御するレーザー照射部と、熱可塑性樹脂材料からなる素材を前記照射ラインを横切るように移動させて前記照射ラインで当該素材を連続して加熱溶融させる移動部と、加熱溶融された前記素材の溶融部位を帯電させることで静電力により多数の針状突出部を生成して各針状突出部より繊維を紡出させる紡出部と、紡出された繊維を捕集する捕集部を備えていることを特徴とする繊維製造装置。   A laser irradiation unit that controls to irradiate laser light emitted from a light source along a predetermined irradiation line, and a material made of a thermoplastic resin material is moved across the irradiation line, and the material is moved along the irradiation line. Spinning, in which a moving part is continuously heated and melted, and a plurality of needle-like protrusions are generated by electrostatic force by charging the melting part of the heated and melted material, and fibers are spun from each needle-like protrusion. And a collecting unit for collecting the spun fibers. 前記紡出部は、前記溶融部位に近接配置された電極部と、前記電極部及び前記捕集部の間に電圧を印加する電圧印加部とを備えていることを特徴とする請求項8に記載の繊維製造装置。   The said spinning part is equipped with the electrode part arrange | positioned close to the said fusion | melting site | part, and the voltage application part which applies a voltage between the said electrode part and the said collection part, The Claim 8 characterized by the above-mentioned. The fiber manufacturing apparatus as described. 前記電極部及び前記捕集部の間には、前記針状突出部より紡出された繊維を輻射熱線により加熱する加熱部を備えていることを特徴とする請求項8又は9に記載の繊維製造装置。   10. The fiber according to claim 8, further comprising a heating unit that heats the fiber spun from the needle-like projecting portion with a radiant heat ray between the electrode unit and the collecting unit. Manufacturing equipment. 前記捕集部は、紡出された繊維をコレクタに捕集して互いに重層させることで繊維集合体を形成することを特徴とする繊維製造装置。   The said collection part collects the spun fiber by a collector, and forms a fiber assembly by mutually superposing | stacking, The fiber manufacturing apparatus characterized by the above-mentioned.
JP2008153594A 2008-06-11 2008-06-11 Spinning method and fiber manufacturing method and apparatus using the same Active JP5311455B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008153594A JP5311455B2 (en) 2008-06-11 2008-06-11 Spinning method and fiber manufacturing method and apparatus using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008153594A JP5311455B2 (en) 2008-06-11 2008-06-11 Spinning method and fiber manufacturing method and apparatus using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009299212A true JP2009299212A (en) 2009-12-24
JP5311455B2 JP5311455B2 (en) 2013-10-09

Family

ID=41546388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008153594A Active JP5311455B2 (en) 2008-06-11 2008-06-11 Spinning method and fiber manufacturing method and apparatus using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5311455B2 (en)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010275661A (en) * 2009-05-28 2010-12-09 Univ Of Fukui Method of spinning, method for producing fibrous mat, device of spinning, fiber and fibrous mat
JP2011184809A (en) * 2010-03-04 2011-09-22 Daiwabo Holdings Co Ltd Fiber aggregate and method for producing the same
WO2011136133A1 (en) 2010-04-30 2011-11-03 国立大学法人山梨大学 Battery separator which is formed from porous polyolefin nanofilament sheet
JP2012097363A (en) * 2010-10-29 2012-05-24 Univ Of Fukui Method for producing nonwoven fabric
JP2012112067A (en) * 2010-11-24 2012-06-14 Univ Of Fukui Method for producing fiber mat, and fiber mat
JP2013159870A (en) * 2012-02-02 2013-08-19 Tokyo Institute Of Technology Manufacturing method for fine thermoplastic fiber
CN103696025A (en) * 2013-12-24 2014-04-02 北京化工大学 Controllable stacked bidirectional spinning device
CN104313707A (en) * 2014-10-21 2015-01-28 青岛大学 Low-temperature in-situ electrostatic spinning device
WO2016063619A1 (en) * 2014-10-20 2016-04-28 株式会社ダイセル High melting point resin fibers and nonwoven fabric
JP2016132843A (en) * 2015-01-21 2016-07-25 株式会社ダイセル Method for producing peek fiber, peek fiber and nonwoven fabric
WO2018105340A1 (en) * 2016-12-05 2018-06-14 花王株式会社 Wet wiping sheet
JP2018089348A (en) * 2016-12-05 2018-06-14 花王株式会社 Wet type wiping sheet
KR20180107130A (en) * 2016-02-12 2018-10-01 폴 코포레이션 Filament manufacturing apparatus
CN108823652A (en) * 2018-07-16 2018-11-16 绍兴百慧科技有限公司 A kind of melt electrostatic spinning device
JP2019187808A (en) * 2018-04-25 2019-10-31 株式会社村田製作所 Carbon electrode and manufacturing method of the same
WO2020218417A1 (en) * 2019-04-25 2020-10-29 株式会社日本製鋼所 Non-woven fabric, method for producing non-woven fabric, solid electrolyte membrane, method for producing solid electrolyte membrane, all-solid-battery, and method for producing all-solid-state battery
CN114150440A (en) * 2021-11-29 2022-03-08 江苏稳德福无纺科技有限公司 Non-woven fabric material suitable for electrostatic spinning process and production system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104213207B (en) * 2014-09-28 2016-08-24 青岛大学 A kind of packaged type air pressure gun melt heating electrostatic spinning apparatus

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56501325A (en) * 1979-10-11 1981-09-17
JP2002363820A (en) * 2001-06-06 2002-12-18 Toray Ind Inc Method for producing flat yarn composed of thermoplastic synthetic resin
JP2005154927A (en) * 2003-11-25 2005-06-16 Japan Vilene Co Ltd Method and apparatus for producing fiber assembly
JP2007154007A (en) * 2005-12-02 2007-06-21 Seiko Epson Corp Method for producing filler, filler and resin molded product
JP2007239114A (en) * 2006-03-06 2007-09-20 Univ Of Fukui Melt electrostatic spinning method and ultrafine fiber
JP2009062630A (en) * 2007-09-04 2009-03-26 Univ Of Fukui Method for melt-electrospinning and ultrafine fiber

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56501325A (en) * 1979-10-11 1981-09-17
JP2002363820A (en) * 2001-06-06 2002-12-18 Toray Ind Inc Method for producing flat yarn composed of thermoplastic synthetic resin
JP2005154927A (en) * 2003-11-25 2005-06-16 Japan Vilene Co Ltd Method and apparatus for producing fiber assembly
JP2007154007A (en) * 2005-12-02 2007-06-21 Seiko Epson Corp Method for producing filler, filler and resin molded product
JP2007239114A (en) * 2006-03-06 2007-09-20 Univ Of Fukui Melt electrostatic spinning method and ultrafine fiber
JP2009062630A (en) * 2007-09-04 2009-03-26 Univ Of Fukui Method for melt-electrospinning and ultrafine fiber

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010275661A (en) * 2009-05-28 2010-12-09 Univ Of Fukui Method of spinning, method for producing fibrous mat, device of spinning, fiber and fibrous mat
JP2011184809A (en) * 2010-03-04 2011-09-22 Daiwabo Holdings Co Ltd Fiber aggregate and method for producing the same
WO2011136133A1 (en) 2010-04-30 2011-11-03 国立大学法人山梨大学 Battery separator which is formed from porous polyolefin nanofilament sheet
US9074308B2 (en) 2010-04-30 2015-07-07 University Of Yamanashi Battery separator comprising a polyolefin nanofilament porous sheet
JP2012097363A (en) * 2010-10-29 2012-05-24 Univ Of Fukui Method for producing nonwoven fabric
JP2012112067A (en) * 2010-11-24 2012-06-14 Univ Of Fukui Method for producing fiber mat, and fiber mat
JP2013159870A (en) * 2012-02-02 2013-08-19 Tokyo Institute Of Technology Manufacturing method for fine thermoplastic fiber
CN103696025A (en) * 2013-12-24 2014-04-02 北京化工大学 Controllable stacked bidirectional spinning device
CN103696025B (en) * 2013-12-24 2015-09-02 北京化工大学 The two-way device for spinning of a kind of controlled superposing type
KR20170074857A (en) * 2014-10-20 2017-06-30 주식회사 다이셀 High melting point resin fibers and nonwoven fabric
WO2016063619A1 (en) * 2014-10-20 2016-04-28 株式会社ダイセル High melting point resin fibers and nonwoven fabric
JP2016079536A (en) * 2014-10-20 2016-05-16 株式会社ダイセル High melting resin fiber, and nonwoven fabric
KR102401754B1 (en) * 2014-10-20 2022-05-26 주식회사 다이셀 High melting point resin fibers and nonwoven fabric
CN106661773A (en) * 2014-10-20 2017-05-10 株式会社大赛璐 High melting point resin fibers and nonwoven fabric
CN104313707A (en) * 2014-10-21 2015-01-28 青岛大学 Low-temperature in-situ electrostatic spinning device
JP2016132843A (en) * 2015-01-21 2016-07-25 株式会社ダイセル Method for producing peek fiber, peek fiber and nonwoven fabric
KR20180107130A (en) * 2016-02-12 2018-10-01 폴 코포레이션 Filament manufacturing apparatus
KR102578250B1 (en) 2016-02-12 2023-09-13 폴 코포레이션 filament manufacturing device
JP2018089348A (en) * 2016-12-05 2018-06-14 花王株式会社 Wet type wiping sheet
CN109844205A (en) * 2016-12-05 2019-06-04 花王株式会社 Wet wipe sheet material
WO2018105340A1 (en) * 2016-12-05 2018-06-14 花王株式会社 Wet wiping sheet
JP2019187808A (en) * 2018-04-25 2019-10-31 株式会社村田製作所 Carbon electrode and manufacturing method of the same
JP7091810B2 (en) 2018-04-25 2022-06-28 株式会社村田製作所 Carbon electrode and its manufacturing method
CN108823652B (en) * 2018-07-16 2020-08-14 安徽东蒙环保科技有限公司 Melt electrostatic spinning device
CN108823652A (en) * 2018-07-16 2018-11-16 绍兴百慧科技有限公司 A kind of melt electrostatic spinning device
CN114040999A (en) * 2019-04-25 2022-02-11 株式会社日本制钢所 Nonwoven fabric, method for producing nonwoven fabric, solid electrolyte membrane, method for producing solid electrolyte membrane, all-solid-state battery, and method for producing all-solid-state battery
JP2020180393A (en) * 2019-04-25 2020-11-05 株式会社日本製鋼所 Nonwoven fabric, method for producing nonwoven fabric, solid electrolyte membrane, method for producing solid electrolyte membrane, all-solid battery and method for producing all-solid battery
WO2020218417A1 (en) * 2019-04-25 2020-10-29 株式会社日本製鋼所 Non-woven fabric, method for producing non-woven fabric, solid electrolyte membrane, method for producing solid electrolyte membrane, all-solid-battery, and method for producing all-solid-state battery
JP7377401B2 (en) 2019-04-25 2023-11-10 株式会社日本製鋼所 Non-woven fabric, non-woven fabric manufacturing method, solid electrolyte membrane, solid electrolyte membrane manufacturing method, all-solid-state battery and all-solid-state battery manufacturing method
CN114150440A (en) * 2021-11-29 2022-03-08 江苏稳德福无纺科技有限公司 Non-woven fabric material suitable for electrostatic spinning process and production system

Also Published As

Publication number Publication date
JP5311455B2 (en) 2013-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5311455B2 (en) Spinning method and fiber manufacturing method and apparatus using the same
JP2009062630A (en) Method for melt-electrospinning and ultrafine fiber
WO2007105479A1 (en) Melt electrostatic spinning method and extra-fine fiber
JP6496120B2 (en) High melting point resin fiber and nonwoven fabric
KR100753926B1 (en) Drawn extremely fine biodegradable filament
US20100297443A1 (en) Ultrafine composite fiber, ultrafine fiber, method for manufacturing same, and fiber structure
JP5150137B2 (en) Method for producing ultrafine fiber nonwoven fabric
JPWO2010027063A1 (en) Fiber assembly, composite of conductive substrate and fiber assembly, and production method thereof
JP4558826B2 (en) Extra fine composite fiber, extra fine fiber, method for producing the same, and fiber structure
JP5467397B2 (en) Manufacturing method of “thread made of polymer nanofiber”
JPWO2008084797A1 (en) Method and apparatus for producing ultrafine filament
JP4081554B2 (en) Stretched core-sheath filament
JP6411900B2 (en) PEEK fiber manufacturing method, PEEK fiber and non-woven fabric
JP2010275663A (en) Fibrous aggregate and method for producing heat-bonded nonwoven fabric
JP5467399B2 (en) Manufacturing method of “thread made of polymer nanofiber”
JP5004774B2 (en) Extra fine composite fiber, method for producing the same, and fiber structure
JP4619991B2 (en) Method for producing fine thermoplastic resin fiber and apparatus for producing the same
JP2010275661A (en) Method of spinning, method for producing fibrous mat, device of spinning, fiber and fibrous mat
JP2016121421A (en) Method for producing peek resin fiber, peek resin fiber and nonwoven fabric
JP5467398B2 (en) Manufacturing method of “thread made of polymer nanofiber”
US20220347367A1 (en) Blood filter
JP6887798B2 (en) Reinforcing fibers, non-woven fabrics, and fiber reinforced plastics
Rangkupan Electrospinning process of polymer melts
JP2006291397A (en) Tubular material and method for producing tubular material
JP2011184809A (en) Fiber aggregate and method for producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110325

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120921

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120925

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121119

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130625

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130627

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5311455

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250