JP2010121221A - Nanofiber structure and method for producing the same - Google Patents

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Kazuya Nitta
和也 新田
Kozo Inoue
浩三 井上
Masaru Tamaru
勝 田丸
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FYUUENSU KK
NANOFACTORY CO Ltd
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NANOFACTORY CO Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nanofiber structure having improved mechanical properties and a method for producing the same. <P>SOLUTION: The method for producing a nanofiber structure includes simultaneously performing a step of electrostatically spraying a sample solution by using a jet ESD (Electro-Spray Deposition) method to prepare a nanofiber and producing a nanofiber-containing nanofiber structure on a substrate and an electrostatic spray condition control step in which when the sample solution is electrostatically sprayed by the jet ESD method, the condition of the electrostatic spray is adjusted so as to adjust the physical properties of the nanofiber structure, so that the physical amount of joining part, which is made of the same material as the fiber and which joins at least a part of the nanofiber or at least a part of the substrate is controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ナノファイバー構造体およびその製造方法に関し、特に、物性、即ち物理的強度を大きく向上させたナノファイバー構造体およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a nanofiber structure and a method for producing the same, and more particularly, to a nanofiber structure and a method for producing the nanofiber structure having greatly improved physical properties, that is, physical strength.

近年、様々な合成ポリマーや生体高分子などから作製されるナノファイバー構造体が種々の用途に使われ始めており、近い将来、大きな産業に成長していくものと期待されている。米国では、既に、警察官、消防士、医師、看護師が着用する多機能な特殊な防護服の研究が始められており、大きな市場が期待されている。軍需用途は、従来より軽量で従来にない機能を持つ軍服、ナノメートル単位の集まりで、異なる機能をもつ積層新素材の開発が進んでいる。さらに、ナノファイバーで作った高性能エアフィルターがエンジンフィルターに実用化され、また、ナノファイバーを応用したバイオケミカルハザード防御用超軽量高機能防御服やナノファイバーを培地にした再生医療の開発も活発に行なわれている。また、スウェーデンでは、ナノファイバー構造体は「環境に優しい梱包材」として実用化が進められている。   In recent years, nanofiber structures produced from various synthetic polymers and biopolymers have begun to be used for various applications, and are expected to grow into a large industry in the near future. In the US, research on multifunctional special protective clothing worn by police officers, firefighters, doctors, and nurses has already begun, and a large market is expected. Military applications are military uniforms that are lighter than before and have unprecedented functions, and are a collection of nanometer units. Development of new laminated materials with different functions is advancing. In addition, high-performance air filters made from nanofibers have been put to practical use as engine filters, and ultra-lightweight high-functional defense clothing for biochemical hazard protection using nanofibers and regenerative medicine using nanofibers as a medium are also actively developed. Has been done. In Sweden, nanofiber structures are being put into practical use as “environmentally friendly packaging materials”.

ナノファイバーは、一般的には、直径が1ミクロン(=1,000nm)以下の太さの繊維であると定義されている。ナノファイバー製造法としては、ESD(Electro-Spray Deposition)法、或いは、エレクトロ・スピンニング法と呼ばれる技法が最も注目されている技術である。この二つの技法は技術的には全く同じものである。ESD法では、キャピラリーと基板の間に高電圧が印加され、キャピラリー先端のノズルから、試料溶液(ポリマー溶解液)は電荷を帯びたファイバー(繊維)としてスプレーされる。キャピラリーを出た電荷を帯びたファイバーは、電界中を基板(電極)に向かって引き寄せられ、基板上に堆積して薄い繊維の層(薄膜)を形成する。このように形成されたナノファイバーは、「不織布」状になるため、不織布としての活用が期待されている。   Nanofibers are generally defined as fibers having a diameter of 1 micron (= 1,000 nm) or less in diameter. As a nanofiber manufacturing method, a technique called an ESD (Electro-Spray Deposition) method or an electro-spinning method is the most noticeable technology. The two techniques are technically identical. In the ESD method, a high voltage is applied between the capillary and the substrate, and the sample solution (polymer solution) is sprayed as a charged fiber (fiber) from the nozzle at the tip of the capillary. The charged fiber exiting the capillary is drawn toward the substrate (electrode) in the electric field and is deposited on the substrate to form a thin fiber layer (thin film). Since the nanofibers formed in this way are in a “nonwoven fabric” form, they are expected to be used as nonwoven fabrics.

一方、伝統的な紡糸法である溶融紡糸法をナノファイバー用に改良した技術が幾つか提案されている。例えば、メルトブロー法、フラッシュ紡糸法、これらの派生技法などである(本明細書では、ESD法以外のこのようなナノファイバー作製技術を「伝統的溶融紡糸法」と称するものとする。)。   On the other hand, several techniques obtained by improving the melt spinning method, which is a traditional spinning method, for nanofibers have been proposed. For example, a melt-blowing method, a flash spinning method, a derivative technique thereof, and the like (in this specification, such a nanofiber manufacturing technique other than the ESD method is referred to as a “traditional melt-spinning method”).

ESD法や伝統的溶融紡糸法で作製されたナノファイバー構造体は一般的に機械的強度が低く、引っ張り力や摩擦に弱いという機械的性質を持つ。例えば、ナノファイバー層のはがれなどの機械的強度の改善が求められている。   A nanofiber structure produced by an ESD method or a traditional melt spinning method generally has a mechanical property of low mechanical strength and weakness against tensile force and friction. For example, improvement in mechanical strength such as peeling of the nanofiber layer is required.

そこで、ESD法で製作されたナノファイバーを熱処理して、機械的強度を向上させる技法が提案されている(特許文献1を参照されたい)。また、伝統的溶融紡糸法においても、繊維の機械的強度を向上させる技法が提案されている(特許文献2を参照されたい。)。
特開2008−013864号広報 特開2007−224460号広報
Therefore, a technique for improving the mechanical strength by heat-treating nanofibers manufactured by the ESD method has been proposed (see Patent Document 1). Also in the traditional melt spinning method, a technique for improving the mechanical strength of the fiber has been proposed (see Patent Document 2).
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2008-013864 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2007-224460

伝統的溶融紡糸法は、ナノファイバーを製造できるものもあるが、多くは、1000nmをわずかに下回る程度のファイバーしか製造できないものであったり、数100nmのファイバーを製造できたとしても製造条件が過酷であったりなどの問題がある。他方、ESD法を使用する製造機器は数年前から広く一般に市販されており(フューエンス社)、ナノファイバーを製造するには最も現実的な選択肢の1つである。   Some of the traditional melt spinning methods can produce nanofibers, but many can only produce fibers that are slightly below 1000 nm, and even if fibers of several hundred nm can be produced, the production conditions are severe. There are problems such as. On the other hand, manufacturing equipment using the ESD method has been widely available on the market for several years (Fuence) and is one of the most realistic options for producing nanofibers.

しかしながら、ESD法は、1本のキャピラリーからのスプレー量が非常に少ないため、大量生産に向かないという欠点がある。ESD法では、化合物やスプレー条件によって異なるが、通常1本のキャピラリーからのスプレー速度は、毎分数μlといわれている。従来は、キャピラリーを大量に装備して、多数のキャピラリーから静電噴霧するという単純な構成で、大量生産を目指すといった方法が採用され、このような多数のキャピラリーを持つESD法を用いた製造設備も使用されている。しかしながら、このような多数のキャピラリーを使用する方法は、大量生産技術としては、品質的に不十分であり製造コストが高いものであった。   However, the ESD method has a drawback that it is not suitable for mass production because the amount of spray from one capillary is very small. In the ESD method, although it varies depending on the compound and spray conditions, the spray rate from one capillary is usually said to be several μl per minute. Conventionally, a method of aiming for mass production with a simple configuration in which a large number of capillaries are installed and electrostatic spraying from a large number of capillaries has been adopted, and a manufacturing facility using such an ESD method with a large number of capillaries. Has also been used. However, such a method using a large number of capillaries is insufficient in quality and high in manufacturing cost as a mass production technique.

そこで、本出願人は、1つのスプレー孔からの吐出量を数千倍以上大きく増やして大量生産に対応できる技法(以下、ジェットESD法と呼ぶことがある。)を開発した(特願2007-289921号)。   Therefore, the present applicant has developed a technique (hereinafter, sometimes referred to as a jet ESD method) that can increase the discharge amount from one spray hole by several thousand times or more to cope with mass production (Japanese Patent Application No. 2007-). 289921).

通常のESD法では、静電噴霧の条件(例えば設定電圧など)によっては、試料溶液が繊維化せずに、玉状の液滴になって基体(電極や基布)上に付着することがある。そして、玉状の液滴は、できあがったナノファイバーを包み込み、表面積を著しく小さくしてしまったり、目詰まりを起こす原因となったりすることがあり、ナノファイバー構造体の機能性を毀損する(例えば、フィルタ性能を低下させる)原因と成り得る。即ち、繊維として使用する場合には、繊維に混じって堆積した液滴(より正確には液滴が固化したボール状物質)は不純物のようなものであった。本発明者らは、ジェットESD法を使用したナノファイバー製造の最適条件を求め研究してきたが、その研究には、このような液滴が極力発生しない条件も含まれる。   In a normal ESD method, depending on the conditions of electrostatic spraying (for example, a set voltage), the sample solution may not be made into fibers but may form ball droplets and adhere to the substrate (electrode or base fabric). is there. And the ball-shaped droplets envelop the resulting nanofibers, which may cause the surface area to be remarkably reduced or cause clogging, impairing the functionality of the nanofiber structure (for example, The filter performance may be reduced). That is, when used as a fiber, a droplet deposited in the fiber (more accurately, a ball-like substance in which the droplet is solidified) is like an impurity. The inventors of the present invention have been researching and searching for the optimum conditions for producing nanofibers using the jet ESD method. However, the research includes conditions where such droplets are not generated as much as possible.

本発明者らは、このような研究活動の中で、繊維に混じって堆積した液滴や球状の物質(より正確には、液滴が固化した塊のようなもの)が、実は、繊維の機械的特性に大きく影響していることを見い出した。そして、ジェットESD法において、繊維に混じって堆積する液滴/乾燥した球状の物質の物理量を制御して、機械的特性を向上させたナノファイバーを作製する技法を見い出すに至った。   In such research activities, the present inventors have found that droplets and spherical substances (more precisely, a solid body in which droplets are solidified) deposited in fibers are actually It was found that the mechanical properties were greatly affected. In the jet ESD method, the inventors have found a technique for producing nanofibers with improved mechanical properties by controlling the physical quantity of droplets / dried spherical substances deposited in the fiber and deposited in the fibers.

従って、本発明の目的は、機械的特性を向上させたナノファイバー構造体およびその製造方法を提供することである。即ち、本発明の目的は、ナノファイバー構造体の引っ張り力や摩擦に弱いという機械的性質を解決した合成ポリマー、生体高分子、有機高分子、無機物質などから作製される、機械的に丈夫なナノファイバー構造体を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a nanofiber structure with improved mechanical properties and a method for producing the same. That is, the object of the present invention is to make a mechanically strong material made from a synthetic polymer, a biopolymer, an organic polymer, an inorganic substance, etc. that solves the mechanical property of the nanofiber structure that is weak against tensile force and friction. It is to provide a nanofiber structure.

上述した諸課題を解決すべく、第1の発明によるナノファイバー構造体の製造方法は、
ジェットESD法を用いて試料溶液を静電噴霧し、ナノファイバーを形成して、基材上にナノファイバーを含むナノファイバー構造体を製造するステップと、
前記試料溶液をジェットESD法で静電噴霧するときに、前記ナノファイバー層の物性を調整するために、静電噴霧の条件を調整することによって、ナノファイバーの少なくとも一部と、ナノファイバーの他の少なくとも一部と、或いは前記基材の少なくとも一部との間を連結(固定或いは接着)する、ナノファイバーと同じ材料からなる連結部分の物理量を制御する、静電噴霧条件制御ステップと、
を同時に実施することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a method for producing a nanofiber structure according to the first invention includes:
Using a jet ESD method to electrostatically spray a sample solution to form nanofibers to produce a nanofiber structure comprising nanofibers on a substrate;
When the sample solution is electrostatically sprayed by the jet ESD method, in order to adjust the physical properties of the nanofiber layer, at least a part of the nanofibers and other nanofibers are adjusted by adjusting the conditions of electrostatic spraying. An electrostatic spray condition control step for controlling a physical quantity of a connecting portion made of the same material as the nanofiber, which connects (fixes or bonds) at least a part of the substrate or at least a part of the substrate;
Are performed simultaneously.

また、第2の発明によるナノファイバー構造体の製造方法は、
前記静電噴霧の条件が、
前記静電噴霧される試料溶液の時間あたりの吐出量(流量)を含む、
ことを特徴とする。
The method for producing a nanofiber structure according to the second invention
The electrostatic spray conditions are:
Including the discharge amount (flow rate) per hour of the sample solution to be electrostatically sprayed,
It is characterized by that.

また、第3の発明によるナノファイバー構造体の製造方法は、
前記静電噴霧の条件が、
前記静電噴霧される試料溶液に当てられる気流の圧力を含む、
ことを特徴とする。
Moreover, the method for producing the nanofiber structure according to the third invention is as follows.
The electrostatic spray conditions are:
Including the pressure of the airflow applied to the sample solution to be electrostatically sprayed,
It is characterized by that.

また、第4の発明によるナノファイバー構造体の製造方法は、
前記静電噴霧条件制御ステップが、
前記静電噴霧の条件を変化させながら、静電噴霧することによって、前記ナノファイバー層の厚さ方向で、前記連結部分の物理量を制御する層方向物性制御ステップを有する、
ことを特徴とする。
例えば、静電噴霧の初期段階では、連結部分の物理量が大きくなるように制御すると(流量や電圧を大きくする、或いは、ジェット圧を下げる)、ナノファイバー層と基体との間の密着性、剥離耐性を顕著に向上させることができる。即ち、物理量を大きくするのに応じて、前記基体と前記ナノファイバー層との間の密着性/剥離耐性が顕著に向上する。そして、静電噴霧の初期段階以外(即ち、中間段階以降)では、連結部分の物理量ができるだけ発生しないように制御すると、ナノファイバー層の特性(フィルタ機能、表面吸着機能など)を損なうことがない。或いは、連結部分の物理量を適度な量に設定すると、ある程度の機械的強度を持ち、ナノファイバー層の特性(フィルタ機能、表面吸着機能など)も保持できることになる。このように、静電噴霧の段階に応じて、噴霧条件を変化させれば、ナノファイバー層の厚さ方向で、物理量を制御することが可能となる。
Moreover, the manufacturing method of the nanofiber structure according to the fourth invention is:
The electrostatic spray condition control step includes:
A layer direction physical property control step of controlling a physical quantity of the connecting portion in the thickness direction of the nanofiber layer by changing the electrostatic spraying condition while changing the electrostatic spraying condition;
It is characterized by that.
For example, in the initial stage of electrostatic spraying, if the physical quantity of the connecting portion is controlled to increase (the flow rate or voltage is increased or the jet pressure is decreased), the adhesion between the nanofiber layer and the substrate, peeling Resistance can be remarkably improved. That is, as the physical quantity is increased, the adhesion / peeling resistance between the substrate and the nanofiber layer is significantly improved. In addition, when the control is performed so that the physical quantity of the connected portion is not generated as much as possible except in the initial stage of electrostatic spraying (that is, after the intermediate stage), the characteristics (filter function, surface adsorption function, etc.) of the nanofiber layer are not impaired. . Or if the physical quantity of a connection part is set to an appropriate quantity, it will have a certain amount of mechanical strength, and can also maintain the characteristics (filter function, surface adsorption function, etc.) of a nanofiber layer. Thus, if the spraying conditions are changed according to the stage of electrostatic spraying, the physical quantity can be controlled in the thickness direction of the nanofiber layer.

また、第5の発明によるナノファイバー構造体の製造方法は、
前記物理量が、
前記連結部分の大きさ、単位面積当たりの個数、単位体積当たりの質量、個数、および、占有体積のうちの少なくとも1つである、ことを特徴とする。
Moreover, the method for producing a nanofiber structure according to the fifth invention is as follows:
The physical quantity is
It is at least one of the size of the connecting portion, the number per unit area, the mass per unit volume, the number, and the occupied volume.

また、第6の発明によるナノファイバー構造体は、
第1〜5のいずれかの発明によって製造されたナノファイバー構造体である。
The nanofiber structure according to the sixth invention is
It is the nanofiber structure manufactured by the invention in any one of 1st-5th.

また、第7の発明によるナノファイバー構造体は、
第1〜5のいずれかの発明によって製造されたナノファイバー構造体であって、
ナノファイバーの少なくとも一部と、前記基体の少なくとも一部との間を、ナノファイバーと同じ材料からなる連結部分で連結(固定)することによって、前記ナノファイバー層と前記基体との間に密着性或いは剥離耐性が付与されている、
ことを特徴とする。
The nanofiber structure according to the seventh invention is
A nanofiber structure manufactured by any one of the first to fifth inventions,
Adhesion between the nanofiber layer and the substrate is achieved by connecting (fixing) at least a portion of the nanofiber and at least a portion of the substrate with a connecting portion made of the same material as the nanofiber. Or peel resistance is given,
It is characterized by that.

また、第8の発明によるナノファイバー構造体は、
メンディングテープを使用して前記ナノファイバー層に対して2mmピッチのクロスカット試験を行った際のナノファイバー層の区画の平均残存個数が50%以上である、
ことを特徴とする。
The nanofiber structure according to the eighth invention is
The average remaining number of sections of the nanofiber layer when a crosscut test of 2 mm pitch is performed on the nanofiber layer using a mending tape is 50% or more.
It is characterized by that.

また、第9の発明によるナノファイバー構造体は、
前記基材はメッシュ状の基材である、
ことを特徴とする。
The nanofiber structure according to the ninth invention is
The base material is a mesh-like base material,
It is characterized by that.

また、第10の発明によるナノファイバー構造体は、
基材と、該基体上にナノファイバーを含むナノファイバー層を形成したナノファイバー構造体であって、
ナノファイバーの少なくとも一部と、前記基体の少なくとも一部との間を、ナノファイバーと同じ材料からなる連結部分で連結(固定)することによって、前記ナノファイバー層と前記基材との間に密着性或いは剥離耐性を付与した、
ことを特徴とする。
The nanofiber structure according to the tenth invention is
A nanofiber structure in which a substrate and a nanofiber layer containing nanofibers are formed on the substrate,
By connecting (fixing) between at least a part of the nanofibers and at least a part of the substrate with a connecting part made of the same material as the nanofibers, the nanofiber layer and the substrate are in close contact with each other. Imparted or peel resistance,
It is characterized by that.

また、第11の発明によるナノファイバー構造体は、
前記ナノファイバー構造体は、ジェットESD法を使用して作製された、
ことを特徴とする。
The nanofiber structure according to the eleventh invention is
The nanofiber structure was fabricated using a jet ESD method,
It is characterized by that.

また、第12の発明によるナノファイバー構造体は、
メンディングテープを使用して前記ナノファイバー層に対して2mmピッチのクロスカット試験を行った際のナノファイバー層の区画の平均残存個数が50%以上である、
ことを特徴とする。
A nanofiber structure according to the twelfth invention is
The average remaining number of sections of the nanofiber layer when a crosscut test of 2 mm pitch is performed on the nanofiber layer using a mending tape is 50% or more.
It is characterized by that.

機械的強度を高めたナノファイバー構造体の製造が可能となり、種々の用途への適用が可能となる。さらに、本発明によれば、ナノファイバー構造体を熱処理するなどの後処理が不要であり、さらには、ナノファイバーと異なる素材を接着剤に使用することも不要であるため、機械的強度を高めつつも、ナノファイバー構造体の特性を損なうことがないという利点がある。   A nanofiber structure with increased mechanical strength can be produced, and can be applied to various applications. Furthermore, according to the present invention, post-treatment such as heat-treating the nanofiber structure is unnecessary, and further, it is not necessary to use a material different from the nanofiber for the adhesive, thereby increasing the mechanical strength. However, there is an advantage that the characteristics of the nanofiber structure are not impaired.

以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

ナノファイバー構造体の品質(ファイバー径や厚みの均一性、不定形液滴の混入)がよくなればなるほど、基材(不織布などの基体)への密着性が悪くなったり、ナノファイバー層が剥離したりする。これを解決するためには、ナノファイバー構造体を作成した後に、何らかの化学的方法で接着するか、物理的な手法で押さえこむ方法が考えられるが、これらの方法では、ナノファイバー構造体の特徴(例えば、フィルター機能など)が損なわれることになる。そこで、本発明では、ナノファイバー構造体が、微視的には、ナノファイバーと、ナノファイバーと同じ化合物の微小液滴(連結部分)とから構成されることに着目し、連結部分の形状・大きさ・ナノファイバーに対する割合、単位体積当たりの質量、個数、および、占有体積などを制御しながら静電噴霧する。即ち、本発明は、ナノファイバーと、ナノファイバーと同じ化合物の微小液滴(連結部分)と同時に静電噴霧しながら、微小液滴(連結部分)の物理量を制御して、機械的強度を向上させたナノファイバー構造体を得る技術である。これによって、ナノファイバーの機能性(典型的にはフィルタ性能)を損なわずに、機械的強度も高まったナノファイバー構造体を製造できる。   The better the quality of the nanofiber structure (uniformity of fiber diameter and thickness, mixing of irregular droplets), the worse the adhesion to the substrate (substrate such as nonwoven fabric), and the nanofiber layer peels off. To do. In order to solve this problem, after creating the nanofiber structure, it is possible to attach it by some chemical method or hold it down by a physical method, but in these methods, the characteristics of the nanofiber structure can be considered. (For example, a filter function etc.) will be impaired. Therefore, in the present invention, focusing on the fact that the nanofiber structure is microscopically composed of nanofibers and fine droplets (connecting portions) of the same compound as the nanofibers, Electrostatic spraying is performed while controlling the size, ratio to nanofiber, mass per unit volume, number, occupied volume, and the like. That is, the present invention improves the mechanical strength by controlling the physical quantity of the microdroplet (connection portion) while electrostatic spraying simultaneously with the nanofiber and the microdroplet (connection portion) of the same compound as the nanofiber. This is a technique for obtaining a nanofiber structure. This makes it possible to produce a nanofiber structure with increased mechanical strength without impairing the functionality (typically filter performance) of the nanofiber.

<ジェットESD法>
本発明の説明に先立ち、本発明で使用するジェットESD法の原理およびジェットESD法を実施できるジェットESD静電噴霧装置(固定化装置、静電噴霧紡糸装置)を説明する。
<Jet ESD method>
Prior to the description of the present invention, the principle of the jet ESD method used in the present invention and a jet ESD electrostatic spraying device (an immobilization device, an electrostatic spray spinning device) capable of performing the jet ESD method will be described.

<ジェットESD静電噴霧装置の形態1>
図1は、ジェットESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。図に示すように、シリンジ(容器)1は、試料溶液2を収容している。試料溶液2は、例えば、たんぱく質などの生体高分子溶液・有機高分子溶液あるいはポリマー溶液などである。
<Embodiment 1 of Jet ESD Electrostatic Spraying Device>
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a basic configuration of a jet ESD electrostatic spraying apparatus. As shown in the figure, a syringe (container) 1 contains a sample solution 2. The sample solution 2 is, for example, a biopolymer solution such as protein, an organic polymer solution, or a polymer solution.

また、シリンジ1内の試料溶液はプランジャー(吐出手段)3で押し出しの圧力を受けている。押し出しの圧力は、例えば、ステッピング・モータとネジ送り機構(図示せず)によって与えられる。押し出し圧力を受けた試料溶液2は、シリンジ1内で内圧が増加し、ノズル4の先端から排出される。上述したように、試料溶液を吐出する速度を調整する調整機構(ステッピング・モータとネジ送り機構)を設けることによって、適切な吐出速度に調整することが可能となる。このような調整によって、過剰な速度で形成されるウェットなデポジットではなく、乾燥したデポジットを得ることが可能となる。即ち、ウェットなデポジットが生じないような、限界の吐出速度に調整することが可能となる。また、量産性対応のために、別途、試料溶液用タンクを増設し、タンクから試料溶液を補充することで長時間運転を可能にすることができる。試料溶液は図1のようなシリンジ、図3のようなタンク、キャピラリー、箱形容器のいずれの入れものであっても、霧化は同様に実現できる。ノズル4は、金属製であり、高電圧電源PSからプラスの電圧がワイヤ5を介して供給されている。高電圧電源PSのマイナス側は、対向電極ELに繋がっている。高電圧電源から電圧を印加することで、ノズル4を経由して試料溶液2にはプラスの電圧が印加され溶液はプラスに帯電される。なお、試料溶液2に与える電圧の極性はマイナスであってもよい。   Further, the sample solution in the syringe 1 is subjected to extrusion pressure by a plunger (discharge means) 3. The extrusion pressure is given by, for example, a stepping motor and a screw feed mechanism (not shown). The sample solution 2 that has been subjected to the extrusion pressure has its internal pressure increased in the syringe 1 and is discharged from the tip of the nozzle 4. As described above, by providing an adjustment mechanism (stepping motor and screw feed mechanism) that adjusts the speed at which the sample solution is discharged, it is possible to adjust the discharge speed to an appropriate level. Such adjustment makes it possible to obtain a dry deposit rather than a wet deposit formed at an excessive rate. That is, it is possible to adjust the discharge speed to a limit that does not cause wet deposits. Further, in order to cope with mass productivity, it is possible to operate for a long time by separately adding a sample solution tank and replenishing the sample solution from the tank. The atomization can be realized in the same manner regardless of whether the sample solution is a syringe as shown in FIG. 1, a tank as shown in FIG. 3, a capillary, or a box-shaped container. The nozzle 4 is made of metal, and a positive voltage is supplied from the high voltage power supply PS through the wire 5. The negative side of the high voltage power supply PS is connected to the counter electrode EL. By applying a voltage from a high voltage power source, a positive voltage is applied to the sample solution 2 via the nozzle 4 and the solution is positively charged. The polarity of the voltage applied to the sample solution 2 may be negative.

ノズル4の先端から排出された試料溶液2は、チューブTBから噴射される圧縮空気(或いは圧縮窒素でもよい)の高速の気流Afと衝突し、試料溶液2は、その衝突エネルギーによって、霧化され、細かい粒子状物質となる。調整機構(図示しない)によって方向および速度を調整された圧縮空気は、一定の運動エネルギーを持つ気流(気体)として、試料溶液2と衝突する。試料溶液自体も、僅かであるが吐出速度およびその比重に応じた運動エネルギーを持つ。これら運動エネルギーを持つ気流と試料溶液との衝突によって生じる衝突エネルギーによって、試料溶液2の粒子が表面張力に打ち勝って、試料溶液の表面から粒子として飛び出てゆく(即ち、細かい粒子、およびファイバーとして霧化されていく)。圧縮空気の速度を高くするとこの衝突エネルギーが増えて、霧化される液滴の粒径が小さくなる。圧縮空気の速度を高くするのに応じて、溶液の吐出量を増加させることができる。これは、1つのデポジット(薄膜や、ナノファイバーやナノパーティクルからなる微小構造体など)を短時間で作製でき、製造コストも低減できることを意味する。   The sample solution 2 discharged from the tip of the nozzle 4 collides with a high-speed air flow Af of compressed air (or compressed nitrogen) injected from the tube TB, and the sample solution 2 is atomized by the collision energy. It becomes a fine particulate material. The compressed air whose direction and speed are adjusted by an adjusting mechanism (not shown) collides with the sample solution 2 as an air flow (gas) having a constant kinetic energy. The sample solution itself also has a small amount of kinetic energy corresponding to the discharge speed and its specific gravity. The collision energy generated by the collision between the airflow having the kinetic energy and the sample solution causes the particles of the sample solution 2 to overcome the surface tension and jump out of the surface of the sample solution as particles (that is, fine particles and mist as fibers). It will be converted to Increasing the velocity of the compressed air increases this collision energy and reduces the particle size of the atomized droplets. As the speed of the compressed air is increased, the discharge amount of the solution can be increased. This means that a single deposit (such as a thin film, a microstructure formed of nanofibers or nanoparticles) can be produced in a short time, and the manufacturing cost can be reduced.

このときチューブTBから出す気流Afは、通常、ポンプなどを使って気圧(ジェット気圧)をコントロールしたものを使う。気流の速度は、気流の圧力に相関するため、気流の圧力をバルブ(図示せず)開度などで調整することが好適である。即ち、気流の気圧をコントロールすることによって、継続的に安定した風速、風量の気流が得られ、よって、同じ性質(粒径など)のデポジットを得ることができる。しかも気流Afを、試料溶液2の直近で当てると、より効果的に粒子化できるのでチューブTBの先端をノズル4の直近まで距離的に近づけることが好適である。チューブTBの代わりに、管継手またはエアーノズルまたはエアーガンなどで圧縮空気を送ると気体の流れが集中できて、気流の方向性が安定した気流Afを噴射することができる。圧縮空気以外に用途に応じて、不活性ガス、熱水蒸気などを使用してもよい。シリンジ1の先端の金属のノズル4には、前述したようにワイヤ5が接続されており、外部の高電圧電源PSからワイヤ5を介してプラスの電圧が印加される。最終的にプラスの電荷は、ノズル4を通過する試料溶液2に伝達される。試料溶液2への電荷のかけ方には金属ノズル以外に導電性ワイヤー、導電性薄膜、導電性メッシュ、あるいは帯電したイオンを放射する装置などでも実現できる。高電圧電源PSのマイナス側の端子は、霧化したサンプルを捕集する対向電極ELに繋がっている。高電圧電源PSの極性は、図1では試料溶液2をプラス、対向電極ELをマイナスに設定してあるが、高電圧電源の極性を入れ替えても、同様にデポジットを形成することができる。   At this time, the air flow Af emitted from the tube TB is usually one in which the atmospheric pressure (jet atmospheric pressure) is controlled using a pump or the like. Since the speed of the airflow correlates with the pressure of the airflow, it is preferable to adjust the pressure of the airflow with a valve (not shown) opening degree or the like. That is, by controlling the air pressure of the air flow, a stable air velocity and air flow can be obtained continuously, and therefore a deposit having the same properties (particle size, etc.) can be obtained. In addition, when the air flow Af is applied in the immediate vicinity of the sample solution 2, the particles can be more effectively formed. Therefore, it is preferable to bring the tip of the tube TB close to the nozzle 4 in the distance. When compressed air is sent by a pipe joint, an air nozzle, an air gun or the like instead of the tube TB, the gas flow can be concentrated, and the airflow Af having a stable direction of the airflow can be injected. In addition to compressed air, an inert gas, hot steam, or the like may be used depending on the application. The wire 5 is connected to the metal nozzle 4 at the tip of the syringe 1 as described above, and a positive voltage is applied from the external high voltage power source PS through the wire 5. Finally, a positive charge is transmitted to the sample solution 2 passing through the nozzle 4. In addition to the metal nozzle, the sample solution 2 can be charged with a conductive wire, a conductive thin film, a conductive mesh, or a device that emits charged ions. The negative terminal of the high voltage power supply PS is connected to the counter electrode EL that collects the atomized sample. In FIG. 1, the polarity of the high voltage power source PS is set to be positive for the sample solution 2 and the counter electrode EL is set to be negative. However, even if the polarity of the high voltage power source is changed, a deposit can be formed in the same manner.

或いは、対向電極にマイナスの極性の電圧を印加せず、単にアースしてもよい。対向電極をアースすると、さらにデポジットが持つ電位がアースされ、電気的中立状態になるメリットと、デポジットを取り出す際の人の感電の危険をなくすこともできる。対向電極は通常大きな平面を使うが、所望の形状に変えることで、デポジットをその形に形成させることもできる。通常、デポジットの形は後述するマスクを使って形成するが、対向電極そのものの形を変えれば、セッティングの取り扱いも簡単であり、容易に捕集効率を上げながら、所望の任意の形をしたデポジットを形成することができる。   Alternatively, it may be simply grounded without applying a negative polarity voltage to the counter electrode. If the counter electrode is grounded, the potential of the deposit is further grounded, and the merit of being in an electrically neutral state can be eliminated, and the danger of electric shock to the person when the deposit is taken out can be eliminated. The counter electrode usually uses a large flat surface, but the deposit can be formed in that shape by changing it to a desired shape. Normally, the shape of the deposit is formed using a mask, which will be described later. However, if the shape of the counter electrode itself is changed, the setting can be handled easily and the deposit can be formed in any desired shape while easily increasing the collection efficiency. Can be formed.

気流Afによって霧化された、粒子状物質6は、帯電された状態で飛行する。粒子状物質は、ミクロ的には同じプラスの電荷を持った粒子の集合体と見ることができる。即ち、同じプラスの電荷を持った粒子がくっつき合った状態で、対向電極ELに向かって飛行する。粒子同士は同じ電荷を持っているため、次第に相互に反発しながら分裂を繰り返し、かつ、乾燥しながら、次第に細かい微細な粒子状物質になって対向電極ELが持つマイナスの電位に引きつけられて、支持部8に支持された基板7に堆積し、デポジット9(或いは、スポット、フィルム、薄膜マスク等で決められた特定のマイクロパターン)となる。支持部8は、基板7と対向電極ELの2つの導電物を密着した状態で支持する役割を持つ。   The particulate matter 6 atomized by the airflow Af flies in a charged state. Microscopically, the particulate matter can be viewed as an aggregate of particles having the same positive charge. That is, the particles having the same positive charge fly toward the counter electrode EL in a state where the particles have adhered to each other. Since the particles have the same charge, they repeatedly split while repelling each other, and gradually become finer fine particulate matter while being dried and attracted to the negative potential of the counter electrode EL, It is deposited on the substrate 7 supported by the support portion 8 and becomes a deposit 9 (or a specific micro pattern determined by a spot, a film, a thin film mask or the like). The support portion 8 has a role of supporting the two conductive materials of the substrate 7 and the counter electrode EL in a close contact state.

ジェットESD静電噴霧装置によれば、試料溶液を高速に霧化できるため、非常に高速に薄膜やナノファイバー構造体(即ち、デポジット/堆積物)を形成することができる。また、堆積/固定化したデポジット9も、均一な厚さに調整することが可能である。また、高速の気流Afによって、霧化された粒子状物質6の乾燥化はさらに助長される。また、常温で試料を捕集できることから、溶液の活性および/または機能性を損なわず、試料を固定化することが可能である。さらに、粘性の高い溶液であっても、プランジャー3の押し出し圧力と高速の気流Afによって、容易に霧化することができる。   According to the jet ESD electrostatic spraying apparatus, the sample solution can be atomized at a high speed, so that a thin film or a nanofiber structure (that is, deposit / deposit) can be formed at a very high speed. The deposited / fixed deposit 9 can also be adjusted to a uniform thickness. Moreover, drying of the atomized particulate matter 6 is further promoted by the high-speed airflow Af. In addition, since the sample can be collected at room temperature, it is possible to fix the sample without impairing the activity and / or functionality of the solution. Furthermore, even a highly viscous solution can be easily atomized by the pushing pressure of the plunger 3 and the high-speed airflow Af.

試料/粒子状物質が堆積する場所は、図1が示すように圧縮空気が流れる方向の先にあるが、別の大きな気流発生手段を増設することによって、飛行する粒子物質6の飛行方向を変え、試料/粒子状物質が堆積する場所を任意に設定してもよい。この場合、2つの気流発生手段の気流の的が異なり、気流をノズルの先端に集中させたものと、飛行中の粒子物質に的をしぼったものとなる。また、本構成では、温度を調節するために、シリンジなどの容器、気流、対向電極の温度を制御(特に温める)温度制御機構を設けることもできる。容器、気流を温めることで、低温では不安定で活性や機能性を失い易い試料溶液にも対応できる。   As shown in FIG. 1, the place where the sample / particulate material accumulates is ahead of the direction in which the compressed air flows. However, by adding another large air flow generation means, the flight direction of the flying particulate material 6 can be changed. The location where the sample / particulate matter is deposited may be arbitrarily set. In this case, the target of the airflow of the two airflow generating means is different, and the airflow is concentrated on the tip of the nozzle and the target is focused on the particulate matter in flight. In this configuration, in order to adjust the temperature, a temperature control mechanism that controls (particularly warms) the temperature of the container such as a syringe, the airflow, and the counter electrode can be provided. By heating the container and airflow, it can be used for sample solutions that are unstable at low temperatures and easily lose their activity and functionality.

<ジェットESD静電噴霧装置の形態2>
図2は、別のジェットESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。以降、各図において、同様の要素には、同様の参照符号を付してあり、それらの説明は省略する。図1では高速の気流Afの方向がノズルの真横から吹き出すのに対して、図2では斜め上から吹き出す構成としてある点で、図2の装置は図1のそれと異なる。気流Afの方向は、斜め上からでも真上からでも同様に霧化することができる。図2では、シリンジ1を避けて、斜め上から気流Afを、吐出口EXTに位置する試料溶液2に衝突させ、試料を水平な基板7に堆積させる。このように配置することによって、シリンジ1を避けて気流Afをノズル4の先端部に当てることができるため、気流Afの勢いをそぐことがなく、効率良く霧化することができる。また、シリンジ1の真横から気流Afを当てるほうほうが、装置のサイズが大きくなるが、本構成ではチューブTBを斜めに配置することで装置のサイズを小さくすることができる。また、本構成では、デポジットが水平な基板上に形成されるため、デポジットにたわみが生じにくい。
<Form 2 of Jet ESD Electrostatic Spraying Device>
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a basic configuration of another jet ESD electrostatic spraying apparatus. Hereinafter, in each drawing, the same reference numerals are given to the same elements, and the description thereof is omitted. 1 differs from that of FIG. 1 in that the direction of the high-speed air flow Af is blown from right next to the nozzle, whereas in FIG. The direction of the airflow Af can be atomized in the same manner from diagonally above or directly above. In FIG. 2, avoiding the syringe 1, the air flow Af is collided with the sample solution 2 located at the discharge port EXT from above, and the sample is deposited on the horizontal substrate 7. By arranging in this way, the air flow Af can be applied to the tip of the nozzle 4 while avoiding the syringe 1, and thus the atomization of the air flow Af can be performed efficiently without being reduced. Further, the size of the apparatus increases when the air flow Af is applied from the side of the syringe 1, but in this configuration, the apparatus can be reduced in size by arranging the tube TB obliquely. Further, in this configuration, since the deposit is formed on a horizontal substrate, it is difficult for the deposit to be bent.

<ジェットESD静電噴霧装置の形態3>
図3は、さらに別のジェットESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。図3の装置と図1のそれとの主な違いは、シリンジ1の代わりにタンクTaを使用し、タンクTaの底面にノズルの代わりに吐出口EXTを設けたことである。さらに、タンクTaの底面に設けた吐出口EXTに対向して静電誘導装置EIを設けてある。静電誘導装置EIにはプラスの電位が供給されている。静電誘導装置(電極など)EIは、タンクTaや試料溶液に接触せずに、試料溶液2に電荷を与えることが可能である。このように、静電誘導装置EIは、ノズル4近傍に高電圧のかかった電極などの部材を置くことで、試料溶液を静電誘導によって間接的に帯電させるものである。
<Mode 3 of Jet ESD Electrostatic Spraying Device>
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a basic configuration of still another jet ESD electrostatic spraying apparatus. The main difference between the apparatus of FIG. 3 and that of FIG. 1 is that a tank Ta is used instead of the syringe 1, and a discharge port EXT is provided on the bottom surface of the tank Ta instead of the nozzle. Further, an electrostatic induction device EI is provided to face the discharge port EXT provided on the bottom surface of the tank Ta. A positive potential is supplied to the electrostatic induction device EI. The electrostatic induction device (electrode or the like) EI can give a charge to the sample solution 2 without contacting the tank Ta or the sample solution. As described above, the electrostatic induction device EI is configured to indirectly charge the sample solution by electrostatic induction by placing a member such as an electrode applied with a high voltage in the vicinity of the nozzle 4.

試料溶液は、吐出口EXTの場所で噴霧前に帯電される。高速の気流Afは横から当てているため、対向電極ELも気流Afの延長方向に配置してある。この構成では、シリンジの代わりに容器を使っているため、量産により適している。また、容器は平坦な部分が多いため、容易に複数の吐出口を設けることができる。従って、吐出口の数を増やせば増やすだけ、時間当たりのデポジット製造数や製造量を増加することが可能である。   The sample solution is charged before spraying at the location of the discharge port EXT. Since the high-speed airflow Af is applied from the side, the counter electrode EL is also arranged in the extending direction of the airflow Af. In this configuration, since a container is used instead of a syringe, it is more suitable for mass production. Further, since the container has many flat portions, a plurality of discharge ports can be easily provided. Therefore, if the number of discharge ports is increased, it is possible to increase the number of deposits produced and the amount of production per hour.

<ジェットESD静電噴霧装置の形態4>
図4は、さらに別のESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。図4の装置と図3のそれとのとの主な違いは、図3では、ノズルの真横の方向から気流Afを吹き出すのに対して、図4では、斜め下から気流Afを吹き出す構成としたことである。さらに、タンクTaを導電性とし、タンクTaにワイヤ5を接続して、タンクTa経由で試料溶液2に電荷を与える。このように、気流Afを斜め下から吐出口EXTに当てているため、気流Afの運動エネルギーを、より効率的に試料溶液2に伝達できるため、より衝突エネルギーが高くなる。従って、霧化速度や霧化効率が向上し、液滴をより微細化することが可能となる。
<Form 4 of Jet ESD Electrostatic Spraying Device>
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a basic configuration of still another ESD electrostatic spraying apparatus. The main difference between the apparatus of FIG. 4 and that of FIG. 3 is that the airflow Af is blown out from the direction directly beside the nozzle in FIG. 3, whereas the airflow Af is blown out obliquely from below in FIG. That is. Furthermore, the tank Ta is made conductive, and a wire 5 is connected to the tank Ta to give an electric charge to the sample solution 2 via the tank Ta. As described above, since the air flow Af is applied to the discharge port EXT from obliquely below, the kinetic energy of the air flow Af can be transmitted to the sample solution 2 more efficiently, so that the collision energy becomes higher. Therefore, the atomization speed and atomization efficiency are improved, and the droplets can be further refined.

<ジェットESD静電噴霧装置の形態5>
図5は、さらに別のESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。図5の装置と図3のそれとのとの違いは、タンクTaの吐出口EXTを上側に配置したことである。吐出口を上側に配置してあるため、液自体の重さによる液だれのない状態で吐出量の調整ができるメリットがある。さらに、本態様では、圧縮空気の代わりに熱水蒸気を用いて、高熱の気流Afを使用している。さらに、タンクTaにはヒータHTを設置し、試料溶液2を加熱して溶融状態にさせてある。本構成によれば、常温では固体やゲル状のものであっても、スプレーして固定化することが可能となる。従って、本構成によれば、従来は溶媒や試料として使用できなかったような物質や素材を用いてデポジットを作製することが可能となる。
<Embodiment 5 of Jet ESD Electrostatic Spraying Device>
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a basic configuration of still another ESD electrostatic spraying apparatus. The difference between the apparatus of FIG. 5 and that of FIG. 3 is that the discharge port EXT of the tank Ta is arranged on the upper side. Since the discharge port is arranged on the upper side, there is an advantage that the discharge amount can be adjusted in a state where there is no dripping due to the weight of the liquid itself. Furthermore, in this aspect, hot steam is used instead of compressed air, and the hot airflow Af is used. Further, a heater HT is installed in the tank Ta, and the sample solution 2 is heated to be in a molten state. According to this configuration, even a solid or gel-like material can be sprayed and fixed at room temperature. Therefore, according to this structure, it becomes possible to produce a deposit using a substance or material that could not be used as a solvent or a sample.

<ジェットESD静電噴霧装置の形態6>
図6は、さらに別のESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。図6の装置と図5のそれとのとの主な違いは、図5では気流Afの方向がノズルの真横からの吹き出しに対して、図6では斜め上からの吹き出しとしたことである。また、図に示すように、装置全体をケースCSに収容し、霧化が発生する空間を真空ポンプVACで減圧にしてある。霧化が起こる空間を減圧にすることで、溶媒の蒸発をさらに速くしたり、霧化速度を速めたりすることが可能となり、活性や機能性がより高い状態で試料を固定化/堆積することができる。
<Form 6 of Jet ESD Electrostatic Spraying Device>
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a basic configuration of still another ESD electrostatic spraying apparatus. The main difference between the apparatus of FIG. 6 and that of FIG. 5 is that in FIG. 5, the direction of the airflow Af is a blowout from diagonally above in FIG. Further, as shown in the figure, the entire apparatus is accommodated in the case CS, and the space where the atomization occurs is decompressed by the vacuum pump VAC. By depressurizing the space in which the atomization occurs, it is possible to further evaporate the solvent and increase the atomization speed, and to fix / deposit the sample with higher activity and functionality. Can do.

<ジェットESD静電噴霧装置の形態7>
図7は、さらに別のESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。図に示すように、装置は3つの霧化ユニット10a,10b,10cを具える。このように、本構成では、霧化ユニットを多数設けることが可能であり、大量生産に適した構成である。さらに、実施の形態7では、ノズル4と基板7との間に、スプレーされた試料溶液/粒子状物質を含む気流Afを基板7に誘導するためのガイドGDを設けてある。ガイドGDによって、気流Af(即ち、スプレーされた試料溶液/粒子状物質)を目的の堆積エリアに効果的に誘導することが可能となる。
<Form 7 of Jet ESD Electrostatic Spraying Device>
FIG. 7 is a conceptual diagram showing a basic configuration of still another ESD electrostatic spraying apparatus. As shown, the apparatus comprises three atomizing units 10a, 10b, 10c. Thus, in this structure, it is possible to provide many atomization units and it is a structure suitable for mass production. Furthermore, in the seventh embodiment, a guide GD for guiding the airflow Af containing the sprayed sample solution / particulate matter to the substrate 7 is provided between the nozzle 4 and the substrate 7. The guide GD makes it possible to effectively guide the air stream Af (ie sprayed sample solution / particulate matter) to the intended deposition area.

<ジェットESD静電噴霧装置の形態8>
図8は、本発明のさらに別の実施態様によるESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。図8の装置と図7のそれとの主な違いは、タンクTaの底面にノズルの代わりに吐出口EXTを設け、さらにタンクTaを導電性としたことである。図に示すように、装置は3つの霧化ユニット11a,11b,11cを具える。このように、本構成も、霧化ユニットを多数設けることが可能であり、大量生産に適した構成である。
<Eighth form of jet ESD electrostatic spraying device>
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a basic configuration of an ESD electrostatic spraying device according to still another embodiment of the present invention. The main difference between the apparatus of FIG. 8 and that of FIG. 7 is that a discharge port EXT is provided on the bottom surface of the tank Ta instead of the nozzle, and the tank Ta is made conductive. As shown, the apparatus comprises three atomizing units 11a, 11b, 11c. Thus, this configuration can also be provided with a large number of atomization units, and is a configuration suitable for mass production.

<ジェットESD静電噴霧装置の形態9>
図9は、さらに別のESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。図9に示すように、本構成では、タンクTaの側面に吐出口EXTを設けてある。また、試料溶液は、ポンプによって、所望の流量、所望の液圧に調整して供給される。本構成の気流Afは、溶液の種類と粘度に応じて流量や空気圧を調整することが可能である。これら2つの調整を組み合わせて霧化速度/固定化速度を容易に調整することが可能となる。図に示すように、装置は3つの霧化ユニット20a,20b,20cを具える。このように、本装置も、霧化ユニットを多数設けることが可能であり、大量生産に用いることが可能である。また、本構成では、液滴を収集或いはガイドするガイド機構/収集手段としてドーナツ型電極12a−cとマスク13a−cをさらに設けてある。タンクTa−cには、高電圧電源PS1、PS2の2つ分の電圧が印加される。ドーナツ型電極(コリメータリング)には、高電圧電源PS2から供給される電圧が印加される。静電噴霧された粒子は、高電圧で帯電しているため、粒子自体との電位差が大きい対向電極を目指して飛行していく。その途中にあるドーナツ型電極の輪を通過するときに、霧化された粒子はドーナツ型電極の高電圧の反発力によって、より輪の中心に絞り込まれ、霧化した液滴の捕集効率を上げることができる。また、基板7a−cの上に設けたマスク13a−cは、フッ素樹脂などの絶縁物で所望の堆積パターンの形にくりぬき、さらに捕集効率を上げつつ、所望のパターンで試料をデポジット9a−cとして堆積させることができる。マスクを絶縁物で作ることによって、マスクには飛行する粒子と同じ帯電が起き、飛行粒子はマスクからの反発を受け、堆積パターンの形に集中する。そして、そのパターンの形状でデポジットされる。よって、捕集効率を高めることができる。なお、いずれの実施の形態においても、実施の形態7のように、気流Afを基板7に誘導するための筒状、管上のガイドを設けてもよい。
<Form 9 of Jet ESD Electrostatic Spraying Device>
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a basic configuration of yet another ESD electrostatic spraying apparatus. As shown in FIG. 9, in this configuration, the discharge port EXT is provided on the side surface of the tank Ta. Further, the sample solution is supplied by adjusting to a desired flow rate and a desired hydraulic pressure by a pump. The airflow Af of this configuration can adjust the flow rate and air pressure according to the type and viscosity of the solution. It is possible to easily adjust the atomization speed / fixation speed by combining these two adjustments. As shown, the apparatus comprises three atomizing units 20a, 20b, 20c. Thus, this apparatus can also provide many atomization units and can be used for mass production. In this configuration, a donut-shaped electrode 12a-c and a mask 13a-c are further provided as a guide mechanism / collecting means for collecting or guiding droplets. Two tanks of high voltage power supplies PS1 and PS2 are applied to the tank Ta-c. A voltage supplied from the high voltage power supply PS2 is applied to the donut-shaped electrode (collimator ring). Since the electrostatically sprayed particles are charged with a high voltage, they fly toward a counter electrode having a large potential difference from the particles themselves. When passing through the donut-shaped electrode ring in the middle, the atomized particles are further narrowed down to the center of the ring by the high voltage repulsive force of the donut-shaped electrode, and the collection efficiency of the atomized droplets is increased. Can be raised. Further, the mask 13a-c provided on the substrate 7a-c is hollowed out in the form of a desired deposition pattern with an insulator such as a fluororesin, and the sample is deposited in the desired pattern while increasing the collection efficiency. c can be deposited. By making the mask from an insulator, the mask is charged the same as the flying particles, and the flying particles are repelled from the mask and concentrated in the shape of the deposition pattern. And it deposits with the shape of the pattern. Therefore, collection efficiency can be increased. In any of the embodiments, as in the seventh embodiment, a cylindrical guide for guiding the airflow Af to the substrate 7 may be provided.

図12は、ジェットESD静電噴霧装置の原理を説明するための模式図である。図10は、ジェットESD静電噴霧装置において、気流のみを使って霧化を試行した場合の模式図である。図11は、ジェットESD静電噴霧装置において、電圧印加のみを使って霧化を試行した場合の模式図である。各図において、タンクTaに収容された試料溶液Snは、タンクTaの底面に設けた吐出口EXTから排出される。図12では、タンクTa内の試料溶液Snは、高電圧電源PSによりプラスの電荷を与えられている。そして、吐出口EXTから突出した試料溶液Snには水平方向から気流が衝突する。この気流の持つ運動エネルギー(これは衝突エネルギーと見なすことができる)と、試料溶液Snの持つ静電気力との相乗的な作用で、溶液の粒子が粒子状物質Pa1として霧化されていく。粒子状物質Pa1は、基板SB(対向電極EL)に向かって飛行しながら、乾燥していく。   FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the principle of the jet ESD electrostatic spraying apparatus. FIG. 10 is a schematic diagram when atomization is attempted using only an air flow in the jet ESD electrostatic spraying apparatus. FIG. 11 is a schematic diagram when atomization is attempted using only voltage application in the jet ESD electrostatic spraying apparatus. In each figure, the sample solution Sn accommodated in the tank Ta is discharged from the discharge port EXT provided on the bottom surface of the tank Ta. In FIG. 12, the sample solution Sn in the tank Ta is given a positive charge by the high voltage power source PS. The air current collides with the sample solution Sn protruding from the discharge port EXT from the horizontal direction. The particles of the solution are atomized as particulate matter Pa1 by a synergistic action of the kinetic energy of the airflow (which can be regarded as collision energy) and the electrostatic force of the sample solution Sn. The particulate matter Pa1 is dried while flying toward the substrate SB (counter electrode EL).

霧化された粒子状物質Pa1は、乾燥することによって粒径が減少していき、さらに電荷による静電反発が強くなり、分割を繰り返し、さらに微小化されていく。また、粒子状物質Pa1は基板SB(正確には基板の向こう側の電極EL)に向かって飛行しながら、気流により与えられた運動エネルギー(衝突エネルギー)によっても、分割を繰り返し、さらに微小化していく。即ち、図12に示すように、粒子状物質Pa1は、吐出口EXTと基板SBとの中間くらいの距離では、粒子状物質Pa2として示すように粒径が小さくなり、基板SBに堆積/吸着するときには、粒子状物質Pa3として示すように粒径はさらに小さくなる。堆積した粒子状物質Pa3(デポジット)は、乾燥した、或いは、ほぼ乾燥した状態であり、活性や機能性を失うことはない。図12では、ナノパーティクルからなる微小構造体のデポジットが得られているが、繊維化し易い物質を試料に使えば、ナノファイバーからなる微小構造体(不織布状シートなど)としてデポジットを形成することもできる。   The atomized particulate matter Pa1 is reduced in particle size by drying, and electrostatic repulsion due to electric charges is further increased, and the division is repeated and further miniaturized. In addition, while the particulate matter Pa1 is flying toward the substrate SB (more precisely, the electrode EL on the other side of the substrate), the particulate matter Pa1 is further divided by the kinetic energy (collision energy) given by the airflow, and further miniaturized. Go. That is, as shown in FIG. 12, the particulate matter Pa1 has a small particle size and is deposited / adsorbed on the substrate SB as shown as the particulate matter Pa2 at a middle distance between the discharge port EXT and the substrate SB. Sometimes the particle size becomes even smaller, as shown as particulate matter Pa3. The deposited particulate matter Pa3 (deposit) is in a dry or almost dry state and does not lose its activity or functionality. In FIG. 12, a deposit of a microstructure made of nanoparticles is obtained. However, if a material that is easily fiberized is used as a sample, the deposit can be formed as a microstructure made of nanofibers (such as a non-woven sheet). it can.

図10では気流のみによる霧化であるため、液滴は、粒子状物質Pa2として示す程度までしか粒径を小さくすることができない。即ち、気流の持つ運動エネルギーと、吐出口EXTから吐出された試料溶液Snの持つ運動エネルギーとによる衝撃エネルギーの分しか霧化に使われない。よって、霧化された粒子状物質の粒径を十分に微細化し、粒子状物質を十分に乾燥した状態にすることは困難である。従って、基板SBには、十分に乾燥したデポジットを形成することができず、図10のような溶液層L1が形成される。即ち、図10の場合には、ナノ構造体は形成されず、また乾燥した状態で試料を固定化することができない。また、この場合、粒子状物質は帯電していないため、対向電極ELによって引き付けられることもない。よって、基板SBに捕集されず試料が無駄になってしまう。   In FIG. 10, since the atomization is based only on the airflow, the droplets can be reduced in size only to the extent shown as the particulate matter Pa2. That is, only the amount of impact energy generated by the kinetic energy of the airflow and the kinetic energy of the sample solution Sn discharged from the discharge port EXT is used for atomization. Therefore, it is difficult to make the particle size of the atomized particulate material sufficiently fine so that the particulate material is sufficiently dried. Therefore, a sufficiently dry deposit cannot be formed on the substrate SB, and a solution layer L1 as shown in FIG. 10 is formed. That is, in the case of FIG. 10, the nanostructure is not formed, and the sample cannot be immobilized in a dry state. In this case, since the particulate matter is not charged, it is not attracted by the counter electrode EL. Therefore, the sample is wasted without being collected by the substrate SB.

図11では、電圧印加のみによる静電噴霧であるため、吐出口EXTの口径が大きすぎる場合、図のように液が落下するだけで霧化することが困難である。また、吐出口EXTの口径が十分に小さくても、液の吐出量を多くすると、図のように液が落下するだけで霧化することができない。従って、基板SBに十分な大きさ/厚さ/量のデポジットを短時間で形成することは困難である。   In FIG. 11, since electrostatic spraying is performed only by voltage application, when the diameter of the discharge port EXT is too large, it is difficult to atomize just by dropping the liquid as shown in the figure. Further, even if the diameter of the discharge port EXT is sufficiently small, if the discharge amount of the liquid is increased, the liquid simply falls as shown in the figure and cannot be atomized. Therefore, it is difficult to form a sufficient size / thickness / amount deposit on the substrate SB in a short time.

他方、図12は、吐出口EXTの口径が大きく、かつ、吐出量が多くなっても、図のように液が落下することなく、溶液を霧化して、良好な状態の十分な大きさ/厚さ/量のデポジットを極めて短時間で作製することが可能である。   On the other hand, FIG. 12 shows that the solution is atomized without dropping the liquid as shown in the figure even when the diameter of the discharge port EXT is large and the discharge amount is large. It is possible to produce a thickness / quantity deposit in a very short time.

図13は、本発明によるナノファイバー構造体の作製原理を説明するための模式図である。タンクTaに収容された試料溶液Snは、タンクTaの底面に設けた吐出口EXTから排出される。タンクTa内の試料溶液Snは、高電圧電源PSによりプラスの電荷を与えられている。そして、吐出口EXTから突出した試料溶液Snには水平方向から気流が衝突する。この気流の持つ運動エネルギー(これは衝突エネルギーと見なすことができる)と、試料溶液Snの持つ静電気力との相乗的な作用で、溶液の粒子が粒子状物質Pa4、および、ナノファイバーFi1として霧化されていく。粒子状物質Pa4やナノファイバーFi1は、基板SB(対向電極EL)に向かって飛行しながら、乾燥していく。   FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the production principle of the nanofiber structure according to the present invention. The sample solution Sn stored in the tank Ta is discharged from the discharge port EXT provided on the bottom surface of the tank Ta. The sample solution Sn in the tank Ta is given a positive charge by the high voltage power supply PS. The air current collides with the sample solution Sn protruding from the discharge port EXT from the horizontal direction. Due to the synergistic action of the kinetic energy of this air stream (which can be regarded as collision energy) and the electrostatic force of the sample solution Sn, the particles of the solution mist as particulate matter Pa4 and nanofibers Fi1. It will become. The particulate matter Pa4 and the nanofiber Fi1 are dried while flying toward the substrate SB (counter electrode EL).

霧化された粒子状物質は、乾燥することによって粒径が減少していき、さらに電荷による静電反発が強くなり、分割を繰り返し、さらに微小化されていく。また、粒子状物質は基板SB(正確には基板の向こう側の電極EL)に向かって飛行しながら、気流に与えられた運動エネルギー(衝突エネルギー)によっても、分割を繰り返し、さらに微小化していく。なお、ナノファイバーFi1の飛行中の挙動は現状では明確には解明されていないが、基板SBに堆積/固定化された後は、SEM写真などで観察することができる。図に示すように、粒子状物質Pa5、ナノファイバーFi2のうように基板上に堆積する。粒子状物質Pa4は、ナノファイバーFi2を基板SBに連結(固定)する連結部分として機能する。このように粒子状物質Pa5は、ナノファイバーFi2を基板SBに連結(固定)することによって、ナノファイバー構造体としての機械的強度、特に、基板への密着性、対剥離性を顕著に向上させる。或いは、粒子状物質Pa6のように、ナノファイバー同士を連結する連結部分として機能する。粒子状物質Pa6のように、基板SBに接触しない粒子状物質(連結部分)であっても、ナノファイバー構造体F1としての機械的強度を向上させる効果がある。例えば、ナノファイバーの毛羽立ちを防止、抑制する効果がある。   The atomized particulate matter is reduced in particle size by drying, and electrostatic repulsion due to electric charges is further increased, and the division is repeated and further miniaturized. In addition, while the particulate matter is flying toward the substrate SB (more precisely, the electrode EL on the other side of the substrate), the particulate matter is repeatedly divided by the kinetic energy (collision energy) given to the airflow and further miniaturized. . Although the behavior of the nanofiber Fi1 in flight is not clearly clarified at present, it can be observed with an SEM photograph or the like after being deposited / fixed on the substrate SB. As shown in the figure, the particulate matter Pa5 and the nanofiber Fi2 are deposited on the substrate. The particulate matter Pa4 functions as a connecting portion that connects (fixes) the nanofiber Fi2 to the substrate SB. As described above, the particulate matter Pa5 significantly improves the mechanical strength as the nanofiber structure, in particular, the adhesion to the substrate and the releasability by connecting (fixing) the nanofiber Fi2 to the substrate SB. . Or it functions as a connection part which connects nanofibers like particulate matter Pa6. Even in the case of a particulate material (connecting portion) that does not contact the substrate SB like the particulate material Pa6, there is an effect of improving the mechanical strength as the nanofiber structure F1. For example, there is an effect of preventing and suppressing fuzz of nanofibers.

<実施例1>
本発明の実施例1として、下記条件で、試料溶液をジェットESD法でアルミ箔上に静電噴霧して、ナノファイバー構造体(デポジット/堆積物)を形成した。デポジットをSEMにて観察し、連結部分と成り得る液滴の径の計測、液滴の個数をカウントし、1cm2辺りの個数を求めた。なお、密着性、剥離強度を調べるためには不織布などに基材として使用するが、不織布を使用すると、液滴個数のカウント、サイズ、粒径などを計測しにくいため、便宜上、基材としてアルミ箔を使用した。
<Example 1>
As Example 1 of the present invention, a sample solution was electrostatically sprayed onto an aluminum foil by a jet ESD method under the following conditions to form a nanofiber structure (deposit / deposit). The deposit was observed with an SEM, the diameter of droplets that could be connected portions was measured, the number of droplets was counted, and the number per 1 cm 2 was obtained. In order to check the adhesion and peel strength, it is used as a base material for nonwoven fabrics. However, if a nonwoven fabric is used, it is difficult to measure the number of droplets, size, particle size, etc. A foil was used.

<ジェットESD法の条件>
基材:アルミ箔
材料:PVA粉末 (polyvinyl alcohol powder)
試料溶液:PVA 10mass%水溶液
電圧:25kV
流量(吐出量):800、1100μL/min
静電噴霧量:5mL
ジェット気流の圧力:0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 MPa
吐出口:1箇所
<Conditions for Jet ESD Method>
Base material: Aluminum foil Material: PVA powder (polyvinyl alcohol powder)
Sample solution: PVA 10mass% aqueous solution Voltage: 25kV
Flow rate (discharge volume): 800, 1100μL / min
Electrostatic spray amount: 5mL
Jet air pressure: 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 MPa
Discharge port: 1 place

図14は、実施例1で作製したナノファイバー構造体の連結部分となり得る液滴の直径と、気流圧力との相関を示すグラフである。このグラフに示すように、気流圧力を高くするほど、連結部分と成り得る液滴の直径が小さくなることが観察できる。また、同じ気流圧力であれば、静電噴霧される試料溶液の流量(吐出量)が高くなるほど、液滴の直径が大きくなることが観察できる。また、本発明では、このように、気流圧力および吐出量の少なくとも一方、好適には、双方を調整して、連結部分と成り得る液滴の物性(液滴のサイズ、直径など)を調整することによって、最終的には、基材、基板、基体に対する剥離強度、剥離耐性、密着強度を調整することが可能である。   FIG. 14 is a graph showing the correlation between the diameter of a droplet that can be a connecting portion of the nanofiber structure produced in Example 1 and the airflow pressure. As shown in this graph, it can be observed that the higher the air pressure, the smaller the diameter of the droplet that can be a connecting portion. It can be observed that the diameter of the droplet increases as the flow rate (discharge amount) of the sample solution to be electrostatically sprayed increases with the same airflow pressure. Further, in the present invention, the physical properties (droplet size, diameter, etc.) of the droplet that can be a connecting portion are adjusted by adjusting at least one of the airflow pressure and the discharge amount, preferably both. Thus, finally, it is possible to adjust the peel strength, peel resistance, and adhesion strength of the base material, the substrate, and the substrate.

図15は、実施例1で作製したナノファイバー構造体の連結部分となり得る液滴個数と、気流圧力との相関を示すグラフである。このグラフに示すように、気流圧力を高くするほど、連結部分と成り得る液滴個数が増加することが観察できる。また、同じ気流圧力であれば、静電噴霧される試料溶液の流量(吐出量)を高くするほど、液滴個数が減少することが観察できる。即ち、図14、15に示すように、液滴の個数、粒径、サイズなどの物性も気流圧力や吐出量で調整することが可能である。本発明では、このように、気流圧力および吐出量の少なくとも一方、好適には、双方を調整して、連結部分と成り得る液滴の物性(単位面積、単位体積あたりの個数、サイズなど)を調整することによって、最終的には、基材、基板、基体に対する剥離強度、剥離耐性、密着強度を調整することが可能である。   FIG. 15 is a graph showing the correlation between the number of droplets that can be connected to the nanofiber structure produced in Example 1 and the airflow pressure. As shown in this graph, it can be observed that the number of droplets that can be connected portions increases as the airflow pressure increases. Further, it can be observed that the number of droplets decreases as the flow rate (discharge amount) of the sample solution to be electrostatically sprayed increases with the same airflow pressure. That is, as shown in FIGS. 14 and 15, the physical properties such as the number of droplets, the particle size, and the size can be adjusted by the air flow pressure and the discharge amount. In the present invention, as described above, by adjusting at least one of the air flow pressure and the discharge amount, preferably both, the physical properties of the liquid droplets (unit area, number per unit volume, size, etc.) that can become the connecting portion are obtained. By adjusting, finally, it is possible to adjust the peel strength, peel resistance, and adhesion strength of the base material, the substrate, and the base.

実施例1で作製されたナノファイバー構体のSEM写真を観察し、液滴の平均径、液滴の個数(1cm2辺り)をカウントした。上述したように、図14に気流の圧力を変えた時の液滴サイズの変化、図15に気流の圧力を変えた時の液滴個数の変化を示してある。図14、15により、気流の圧力が高いときに液滴サイズが小さくなり液滴個数が増加することがわかる。よって、目的に応じて液滴サイズと個数を制御し、最終的には、基材、基板、基体に対する剥離強度、剥離耐性、密着強度を所望の数値、性質のものに調整することが可能である。   The SEM photograph of the nanofiber structure produced in Example 1 was observed, and the average diameter of the droplets and the number of droplets (around 1 cm 2) were counted. As described above, FIG. 14 shows the change in droplet size when the airflow pressure is changed, and FIG. 15 shows the change in the number of droplets when the airflow pressure is changed. 14 and 15, it can be seen that when the air pressure is high, the droplet size decreases and the number of droplets increases. Therefore, it is possible to control the size and number of droplets according to the purpose, and finally adjust the peel strength, peel resistance, and adhesion strength to the desired values and properties for the base material, substrate, and substrate. is there.

実施例1にて、流量1100μL/minで作製されたナノファイバー構造体のSEM写真(倍率100倍)を図16,17,18に示す。図16は、気流圧力0.1MPaの条件で作製したナノファイバー構造体のSEM写真である。図17は、気流圧力0.3MPaの条件で作製したナノファイバー構造体のSEM写真である。図18は、気流圧力0.5MPaの条件で作製したナノファイバー構造体のSEM写真である。これらの図に示すように、気流圧力が高くなるほど、液滴サイズが小さくなり、その個数が増えることが観察できる。   16, 17 and 18 show SEM photographs (magnification 100 times) of the nanofiber structure produced in Example 1 at a flow rate of 1100 μL / min. FIG. 16 is an SEM photograph of the nanofiber structure produced under conditions of an airflow pressure of 0.1 MPa. FIG. 17 is an SEM photograph of the nanofiber structure produced under the condition of an airflow pressure of 0.3 MPa. FIG. 18 is an SEM photograph of the nanofiber structure produced under the condition of an airflow pressure of 0.5 MPa. As shown in these figures, it can be observed that the higher the airflow pressure, the smaller the droplet size and the number of the droplets.

<実施例2、3>
本発明の実施例2、3として、下記条件で、試料溶液をジェットESD法で不織布基材上に静電噴霧して、ナノファイバー構造体(デポジット/堆積物)を形成した。実施例2は、剥離強度が向上する条件で作製したナノファイバー構造体であり、実施例3は、剥離強度が弱くなる条件で作製したナノファイバー構造体である。本発明によるナノファイバー層の基材に対する密着力、剥離強度、剥離耐性の効果と比較するために、従来のESD法によるナノファイバー構造体を比較例1として作製した。
<Examples 2 and 3>
As Example 2 and 3 of this invention, the sample solution was electrostatically sprayed on the nonwoven fabric base material by the jet ESD method on the following conditions, and the nanofiber structure (deposit / deposit) was formed. Example 2 is a nanofiber structure produced under conditions where the peel strength is improved, and Example 3 is a nanofiber structure produced under conditions where the peel strength is weakened. In order to compare the effects of adhesion, peel strength, and peel resistance of the nanofiber layer to the substrate according to the present invention, a nanofiber structure by a conventional ESD method was produced as Comparative Example 1.

<実施例2:ジェットESD法の条件>
基材:不織布
材料:PVA粉末
試料溶液:PVA 10mass%水溶液
電圧:21kV
ジェット気流の圧力:0.5 MPa
流量(吐出量):590μL/min
静電噴霧量:20mL
基材サイズ:直径56cm
吐出口:1箇所
<Example 2: Conditions of jet ESD method>
Base material: Non-woven fabric Material: PVA powder Sample solution: PVA 10mass% aqueous solution Voltage: 21kV
Jet air pressure: 0.5 MPa
Flow rate (discharge volume): 590μL / min
Electrostatic spray amount: 20mL
Base material size: Diameter 56cm
Discharge port: 1 location

<実施例3:ジェットESD法の条件>
基材:不織布
材料:PVA粉末
試料溶液:PVA 10mass%水溶液
電圧:21kV
ジェット気流の圧力:0.5 MPa
流量(吐出量):160μL/min
静電噴霧量:20mL
基材サイズ:直径56cm
吐出口:1箇所
<Example 3: Conditions of jet ESD method>
Base material: Non-woven fabric Material: PVA powder Sample solution: PVA 10mass% aqueous solution Voltage: 21kV
Jet air pressure: 0.5 MPa
Flow rate (Discharge rate): 160μL / min
Electrostatic spray amount: 20mL
Base material size: Diameter 56cm
Discharge port: 1 location

<比較例1:ESD法の条件>
基材:不織布
材料:PVA粉末
試料溶液:PVA 10mass%水溶液
電圧:15kV 流量(吐出量):5μL/min
静電噴霧量:0.5mL
ノズル:1本
<Comparative Example 1: Conditions of ESD method>
Base material: Non-woven fabric Material: PVA powder Sample solution: PVA 10mass% aqueous solution Voltage: 15kV Flow rate (discharge amount): 5μL / min
Electrostatic spray amount: 0.5mL
Nozzle: 1

<クロスカット試験>
実施例2、3、比較例1のナノファイバー構造体の剥離試験(クロスカット試験)をJIS5600-5-6に準拠して行った。本実施態様と当該規格との相違点はJIS5600-5-6は幅25mmの粘着テープを使用するが、本実施態様では、幅18mmのメンディングテープ(Askul社、品番599-486)を使用して、ナノファイバーと基材の密着性を評価した点である。剥離試験は、膜表面にカッターを用いて、直行する縦横6本ずつの平行線を2mm間隔で引き、1cm中に25個の正方形の区画ができるように基盤目状の切り傷を入れる。基盤目の部分にテープを密着させ、引き剥がし、基盤目に残った基盤目の数(残存個数)を数える。これを、それぞれのナノファイバー構造体の5箇所の領域で実施した。
<Cross cut test>
A peel test (cross cut test) of the nanofiber structures of Examples 2 and 3 and Comparative Example 1 was performed in accordance with JIS5600-5-6. The difference between this embodiment and the standard is that JIS5600-5-6 uses an adhesive tape with a width of 25 mm. In this embodiment, a mending tape with a width of 18 mm (Askul, part number 599-486) is used. In other words, the adhesion between the nanofiber and the substrate was evaluated. In the peeling test, using a cutter on the surface of the film, 6 parallel vertical and horizontal parallel lines are drawn at intervals of 2 mm, and cuts in the shape of a base are made so that 25 square sections are formed in 1 cm 2 . The tape is brought into close contact with the part of the base and peeled off, and the number of bases remaining (number of remaining parts) is counted. This was performed in five regions of each nanofiber structure.

図19は、実施例2によるナノファイバー構造体の剥離試験後の図面代用写真である。図20は、実施例3によるナノファイバー構造体の剥離試験後の図面代用写真である。図19に示すように、実施例2のナノファイバー構造体は高い剥離強度があり、図20に示すように、実施例3のナノファイバー構造体は弱い剥離強度がある。これは、本発明により連結部分として機能する微小液滴の個数やサイズを調整して、ナノファイバー構造体の物性である機械的強度(剥離強度)を高くすることが可能であることを示すものである。図25に、実施例2、3、比較例1のナノファイバー構造体の剥離試験の結果を表すテーブルを示す。図25に示すように、実施例2のナノファイバー構造体は残存個数が平均で12.6個と約半分の区画が残った。実施例3の残存個数目は、平均0個であり、全ての区画が剥がれている。比較例1は、従来のESD法で作製したナノファイバー構造体は、残存個数が全てにおいて0個であり、極めて剥離強度が弱いことがわかった。このように、従来のESD法で作製したナノファイバー構造体は、十分な剥離強度は出ない。仮に流量を調整したとしても、ESD法はその原理上、最大流量が限定されているため、実用化に耐える十分な剥離強度は出ないものと推定される。   FIG. 19 is a drawing-substituting photograph after the peel test of the nanofiber structure according to Example 2. FIG. 20 is a drawing-substituting photograph after the peel test of the nanofiber structure according to Example 3. As shown in FIG. 19, the nanofiber structure of Example 2 has high peel strength, and as shown in FIG. 20, the nanofiber structure of Example 3 has weak peel strength. This indicates that it is possible to increase the mechanical strength (peeling strength), which is a physical property of the nanofiber structure, by adjusting the number and size of the microdroplets that function as connecting portions according to the present invention. It is. In FIG. 25, the table showing the result of the peeling test of the nanofiber structure of Examples 2 and 3 and Comparative Example 1 is shown. As shown in FIG. 25, the average number of remaining nanofiber structures of Example 2 was 12.6, and about half of the sections remained. The remaining number in Example 3 is 0 on average, and all the sections are peeled off. In Comparative Example 1, it was found that the nanofiber structure produced by the conventional ESD method had a remaining number of 0 in all, and the peel strength was extremely weak. Thus, the nanofiber structure produced by the conventional ESD method does not have sufficient peel strength. Even if the flow rate is adjusted, the ESD method is limited in terms of the maximum flow rate due to its principle, and it is estimated that sufficient peel strength to withstand practical use cannot be obtained.

図21は、実施例2で作製したナノファイバー構造体のSEM写真(倍率500倍)である。図22は、実施例2で作製したナノファイバー構造体のSEM写真(倍率5000倍)である。図21に示すように、多数の微小液滴が分布しており、不織布の20−30μmのファイバーと、ナノファイバーとの間を多数の微小液滴が連結(固定)している様子が観察できる。即ち、実施例2では、多数の微小液滴あり、これらが連結部分として機能して、十分な剥離強度を得られることが分かる。   FIG. 21 is an SEM photograph (magnification 500 times) of the nanofiber structure produced in Example 2. FIG. 22 is an SEM photograph (5000 magnifications) of the nanofiber structure produced in Example 2. As shown in FIG. 21, a large number of microdroplets are distributed, and it can be observed that a large number of microdroplets are connected (fixed) between the 20-30 μm fiber of the nonwoven fabric and the nanofibers. . That is, in Example 2, it can be seen that there are a large number of microdroplets, and these function as connecting portions to obtain a sufficient peel strength.

図23は、実施例3で作製したナノファイバー構造体のSEM写真(倍率500倍)である。図24は、実施例3で作製したナノファイバー構造体のSEM写真(倍率5000倍)である。図23に示すように、数個の微小液滴があるが、不織布のファイバーと、ナノファイバーとの間を連結する様子は観察できない。即ち、実施例3では、微小液滴の個数が少なすぎるため、連結部分として十分に機能せず、十分な剥離強度を得ることができないことが分かる。   FIG. 23 is an SEM photograph (magnification 500 times) of the nanofiber structure produced in Example 3. 24 is an SEM photograph (5000 times magnification) of the nanofiber structure produced in Example 3. FIG. As shown in FIG. 23, although there are several micro droplets, it is not possible to observe the connection between the non-woven fiber and the nanofiber. That is, in Example 3, since the number of micro droplets is too small, it does not function sufficiently as a connecting portion, and it is understood that sufficient peel strength cannot be obtained.

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、実施態様では、PVA粉末を使用したが、ジェットESD法により繊維化する材料であれば、いかなる材料であっても、本発明に適用し得ることに注意されたい。   Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and corrections based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each unit, each means, each step, etc. can be rearranged so as not to be logically contradictory, and a plurality of means, steps, etc. can be combined or divided into one. It is. Moreover, although PVA powder was used in the embodiment, it should be noted that any material that can be made into a fiber by the jet ESD method can be applied to the present invention.

例えば、一般的な高分子材料、生体高分子材料、プラスチック、高機能高分子材料、エンジニアリングプラスチックなども本発明による技法でナノファイバイー構造体を製造することが可能である。以下に数例をSEM写真と共に挙げる。   For example, general polymer materials, biopolymer materials, plastics, high-performance polymer materials, engineering plastics, and the like can also produce nanofiber structures by the technique according to the present invention. Below are some examples with SEM pictures.

図26は、PANを用いたナノファイバー構造体のSEM写真(倍率500倍)である。PANの12mass% DMF(N,N-dimethylformamide)溶液を用いて作製したナノファイバー構造体である。この写真は断面写真であり、上部がキトサンのナノファイバー層であり、下部が基材であり、上部(ナノファイバー)と下部(基材)とが、ナノファイバーと同じ材料からなる連結部分によって結合されている様子が観察できる。   FIG. 26 is an SEM photograph (magnification 500 times) of a nanofiber structure using PAN. It is a nanofiber structure produced using a 12 mass% DMF (N, N-dimethylformamide) solution of PAN. This photo is a cross-sectional photograph, the upper part is a nanofiber layer of chitosan, the lower part is a base material, and the upper part (nanofiber) and the lower part (base material) are connected by a connecting part made of the same material as the nanofiber You can observe what is being done.

図27は、キトサンを用いたナノファイバー構造体のSEM写真(倍率500倍)である。12mass%のキトサン水溶液(酢酸5mass%、PEG1mass%)を用いて作製したナノファイバー構造体である。この図では、ナノファイバーと同じ材料からなる連結部分によって、基材とナノファイバーとが結合されている様子が観察できる。   FIG. 27 is an SEM photograph (500 times magnification) of a nanofiber structure using chitosan. It is a nanofiber structure produced using a 12 mass% chitosan aqueous solution (acetic acid 5 mass%, PEG 1 mass%). In this figure, it can be observed that the base material and the nanofiber are bonded together by a connecting portion made of the same material as the nanofiber.

図28は、ナイロンを用いたナノファイバー構造体のSEM写真(倍率1000倍)である。この図では、ナノファイバーと同じ材料からなる連結部分によって、基材とナノファイバーとが結合されている様子が観察できる。   FIG. 28 is an SEM photograph (magnification 1000 times) of a nanofiber structure using nylon. In this figure, it can be observed that the base material and the nanofiber are bonded together by a connecting portion made of the same material as the nanofiber.

図29は、PAN(ポリアクリロニトリル)を用いたナノファイバー構造体のSEM写真(倍率100倍)である。この図では、ナノファイバーと同じ材料からなる連結部分によって、基材とナノファイバーとが結合されている様子が観察できる。   FIG. 29 is an SEM photograph (100 × magnification) of a nanofiber structure using PAN (polyacrylonitrile). In this figure, it can be observed that the base material and the nanofiber are bonded together by a connecting portion made of the same material as the nanofiber.

図30は、PVA(ポリビニルアルコール)を用いたナノファイバー構造体のSEM写真(倍率100倍)である。この図では、ナノファイバーと同じ材料からなる連結部分によって、基材とナノファイバーとが結合されている様子が観察できる。   FIG. 30 is an SEM photograph (100 times magnification) of a nanofiber structure using PVA (polyvinyl alcohol). In this figure, it can be observed that the base material and the nanofiber are bonded together by a connecting portion made of the same material as the nanofiber.

図31は、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)を用いたナノファイバー構造体のSEM写真(倍率100倍)である。この図では、ナノファイバーと同じ材料からなる連結部分によって、基材とナノファイバーとが結合されている様子が観察できる。   FIG. 31 is an SEM photograph (100 × magnification) of a nanofiber structure using PVDF (polyvinylidene fluoride). In this figure, it can be observed that the base material and the nanofiber are bonded together by a connecting portion made of the same material as the nanofiber.

図32は、PU(ポリウレタン)を用いたナノファイバー構造体のSEM写真(倍率100倍)である。この図では、ナノファイバーと同じ材料からなる連結部分によって、基材とナノファイバーとが結合されている様子が観察できる。   FIG. 32 is an SEM photograph (100 × magnification) of a nanofiber structure using PU (polyurethane). In this figure, it can be observed that the base material and the nanofiber are bonded together by a connecting portion made of the same material as the nanofiber.

このように、本発明によれば、PAN(ポリアクリロニトリル)、キトサン、ポリウレタン、PVA(ポリビニルアルコール)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PU(ポリウレタン)などの様々な材料に本発明を適用して、機械的強度を向上させたナノファイバー構造体を製造することが可能である。   Thus, according to the present invention, the present invention is applied to various materials such as PAN (polyacrylonitrile), chitosan, polyurethane, PVA (polyvinyl alcohol), PVDF (polyvinylidene fluoride), PU (polyurethane), It is possible to produce a nanofiber structure with improved mechanical strength.

ジェットESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the basic composition of a jet ESD electrostatic spraying apparatus. 別のジェットESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the basic composition of another jet ESD electrostatic spraying apparatus. さらに別のジェットESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the basic composition of another jet ESD electrostatic spraying apparatus. さらに別のESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the basic composition of another ESD electrostatic spraying apparatus. さらに別のESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the basic composition of another ESD electrostatic spraying apparatus. さらに別のESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the basic composition of another ESD electrostatic spraying apparatus. さらに別のESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the basic composition of another ESD electrostatic spraying apparatus. さらに別のESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the basic composition of another ESD electrostatic spraying apparatus. さらに別のESD静電噴霧装置の基本的な構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the basic composition of another ESD electrostatic spraying apparatus. ジェットESD静電噴霧装置において、気流のみを使って霧化を試行した場合の模式図である。In a jet ESD electrostatic spraying device, it is a mimetic diagram at the time of trying atomization using only air current. ジェットESD静電噴霧装置において、電圧印加のみを使って霧化を試行した場合の模式図である。In a jet ESD electrostatic spraying device, it is a mimetic diagram at the time of trying atomization using only voltage application. ジェットESD静電噴霧装置の原理を説明するための模式図であるIt is a schematic diagram for demonstrating the principle of a jet ESD electrostatic spraying apparatus. 本発明によるナノファイバー構造体の作製原理を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the preparation principle of the nanofiber structure by this invention. 実施例1で作製したナノファイバー構造体の連結部分となり得る液滴の直径と、気流圧力との相関を示すグラフである。4 is a graph showing a correlation between a diameter of a droplet that can be a connecting portion of a nanofiber structure manufactured in Example 1 and an air pressure. 実施例1で作製したナノファイバー構造体の連結部分となり得る液滴個数と、気流圧力との相関を示すグラフである。4 is a graph showing the correlation between the number of droplets that can be a connected portion of the nanofiber structure produced in Example 1 and the air pressure. 気流圧力0.1MPaの条件で作製したナノファイバー構造体のSEM写真である。It is a SEM photograph of the nanofiber structure produced on condition of air pressure 0.1MPa. 気流圧力0.3MPaの条件で作製したナノファイバー構造体のSEM写真である。It is a SEM photograph of the nanofiber structure produced on condition of air pressure 0.3MPa. 図18は、気流圧力0.5MPaの条件で作製したナノファイバー構造体のSEM写真である。FIG. 18 is an SEM photograph of the nanofiber structure produced under the condition of an airflow pressure of 0.5 MPa. 実施例2によるナノファイバー構造体の剥離試験後の図面代用写真である。4 is a drawing-substituting photograph after a peel test of a nanofiber structure according to Example 2. FIG. 実施例3によるナノファイバー構造体の剥離試験後の図面代用写真である。4 is a drawing-substituting photograph after a peel test of a nanofiber structure according to Example 3. FIG. 実施例2で作製したナノファイバー構造体のSEM写真(倍率500倍)である。4 is a SEM photograph (magnification 500 times) of the nanofiber structure produced in Example 2. FIG. 実施例2で作製したナノファイバー構造体のSEM写真(倍率5000倍)である。3 is a SEM photograph (magnification: 5000 times) of the nanofiber structure produced in Example 2. 実施例3で作製したナノファイバー構造体のSEM写真(倍率500倍)である。4 is an SEM photograph (magnification 500 times) of the nanofiber structure produced in Example 3. 実施例3で作製したナノファイバー構造体のSEM写真(倍率5000倍)である。4 is an SEM photograph (magnification: 5000 times) of the nanofiber structure produced in Example 3. 実施例2、3、比較例1のナノファイバー構造体の剥離試験の結果を表すテーブルを示す図である。It is a figure which shows the table showing the result of the peeling test of the nanofiber structure of Example 2, 3 and the comparative example 1. FIG. PANを用いたナノファイバー構造体のSEM写真(倍率500倍)である。It is a SEM photograph (magnification 500 times) of the nanofiber structure using PAN. キトサンを用いたナノファイバー構造体のSEM写真(倍率500倍)である。It is a SEM photograph (magnification 500 times) of the nanofiber structure using chitosan. ナイロンを用いたナノファイバー構造体のSEM写真(倍率1000倍)である。It is a SEM photograph (magnification 1000 times) of the nanofiber structure using nylon. PANを用いたナノファイバー構造体のSEM写真(倍率100倍)である。It is a SEM photograph (magnification 100 times) of the nanofiber structure using PAN. PVAを用いたナノファイバー構造体のSEM写真(倍率100倍)である。It is a SEM photograph (magnification 100 times) of the nanofiber structure using PVA. PVDFを用いたナノファイバー構造体のSEM写真(倍率100倍)である。It is a SEM photograph (magnification 100 times) of the nanofiber structure using PVDF. PUFを用いたナノファイバー構造体のSEM写真(倍率30倍)である。It is a SEM photograph (magnification 30 times) of the nanofiber structure using PUF.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリンジ
2 試料溶液
3 プランジャー
4 ノズル
5 ワイヤ
6 粒子状物質
7 基板
7a,7b,7c 基板
8 支持部
9 デポジット
9a−c デポジット
10a,10b,10c 霧化ユニット
11a,11b,11c 霧化ユニット
20a,20b,20c 霧化ユニット
12a−c ドーナツ型電極
13a−c マスク
Af 気流
Ar1−3 スポットアレイ
CS ケース
EL 対向電極
EI 静電誘導装置
EXT 吐出口
F1−3 デポジット
GD ガイド
L1−L3 位置
Pa1−5 粒子状物質
PS,PS1,PS2 高電圧電源
SB 基板
SB1 基板
SB11−13 アルミ箔基板
Sn 試料溶液
SP スポット
SPT 支持部
Ta タンク
TB チューブ
VAC 真空ポンプ
Fi1、Fi2 ナノファイバー
F1 ナノファイバー構造体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Syringe 2 Sample solution 3 Plunger 4 Nozzle 5 Wire 6 Particulate matter 7 Substrate 7a, 7b, 7c Substrate 8 Support part 9 Deposit 9a-c Deposit 10a, 10b, 10c Atomization unit 11a, 11b, 11c Atomization unit 20a , 20b, 20c Atomization unit 12a-c Donut-shaped electrode 13a-c Mask Af Airflow Ar1-3 Spot array CS Case EL Counter electrode EI Electrostatic induction device EXT Discharge port F1-3 Deposit GD Guide L1-L3 Position Pa1-5 Particulate matter PS, PS1, PS2 High voltage power supply SB Substrate SB1 Substrate SB11-13 Aluminum foil substrate Sn Sample solution SP Spot SPT Support part Ta Tank TB Tube VAC Vacuum pump Fi1, Fi2 Nanofiber F1 Nanofiber structure

Claims (12)

ナノファイバー構造体の製造方法であって、
ジェットESD法を用いて試料溶液を静電噴霧し、ナノファイバーを形成して、基材上にナノファイバーを含むナノファイバー構造体を製造するステップと、
前記試料溶液をジェットESD法で静電噴霧するときに、前記ナノファイバー層の物性を調整するために、静電噴霧の条件を調整することによって、ナノファイバーの少なくとも一部と、ナノファイバーの他の少なくとも一部と、或いは前記基材の少なくとも一部との間を連結する、ナノファイバーと同じ材料からなる連結部分の物理量を制御する、静電噴霧条件制御ステップと、
を同時に実施することを特徴とするナノファイバー構造体の製造方法。
A method for producing a nanofiber structure,
Using a jet ESD method to electrostatically spray a sample solution to form nanofibers to produce a nanofiber structure comprising nanofibers on a substrate;
When the sample solution is electrostatically sprayed by the jet ESD method, in order to adjust the physical properties of the nanofiber layer, at least a part of the nanofibers and other nanofibers are adjusted by adjusting the conditions of electrostatic spraying. An electrostatic spray condition control step for controlling a physical quantity of a connecting portion made of the same material as the nanofiber, which connects at least a part of the substrate or at least a part of the substrate;
The manufacturing method of the nanofiber structure characterized by implementing simultaneously.
請求項1に記載のナノファイバー構造体の製造方法において、
前記静電噴霧の条件は、
前記静電噴霧される試料溶液の時間あたりの吐出量を含む、
ことを特徴とするナノファイバー構造体の製造方法。
In the manufacturing method of the nanofiber structure according to claim 1,
The electrostatic spraying conditions are:
Including a discharge amount per hour of the sample solution to be electrostatically sprayed,
The manufacturing method of the nanofiber structure characterized by the above-mentioned.
請求項1または2に記載のナノファイバー構造体の製造方法において、
前記静電噴霧の条件は、
前記静電噴霧される試料溶液に当てられる気流の圧力を含む、
ことを特徴とするナノファイバー構造体の製造方法。
In the manufacturing method of the nanofiber structure according to claim 1 or 2,
The electrostatic spraying conditions are:
Including the pressure of the airflow applied to the sample solution to be electrostatically sprayed,
The manufacturing method of the nanofiber structure characterized by the above-mentioned.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のナノファイバー構造体の製造方法において、
前記静電噴霧条件制御ステップが、
前記静電噴霧の条件を変化させながら、静電噴霧することによって、前記ナノファイバー層の厚さ方向で、前記連結部分の物理量を制御する層方向物性制御ステップを有する、
ことを特徴とするナノファイバー構造体の製造方法。
In the manufacturing method of the nanofiber structure according to any one of claims 1 to 3,
The electrostatic spray condition control step includes:
A layer direction physical property control step of controlling a physical quantity of the connecting portion in the thickness direction of the nanofiber layer by changing the electrostatic spraying condition while changing the electrostatic spraying condition;
The manufacturing method of the nanofiber structure characterized by the above-mentioned.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のナノファイバー構造体の製造方法において、
前記物理量が、
前記連結部分の大きさ、単位面積当たりの個数、個数単位体積当たりの質量、個数、および、占有体積のうちの少なくとも1つである、
ことを特徴とするナノファイバー構造体の製造方法。
In the manufacturing method of the nanofiber structure according to any one of claims 1 to 4,
The physical quantity is
It is at least one of the size of the connecting portion, the number per unit area, the mass per unit volume, the number, and the occupied volume.
The manufacturing method of the nanofiber structure characterized by the above-mentioned.
請求項1〜5のいずれか1項に記載のナノファイバー構造体の製造方法によって製造されたナノファイバー構造体。   The nanofiber structure manufactured by the manufacturing method of the nanofiber structure of any one of Claims 1-5. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のナノファイバー構造体の製造方法によって製造されたナノファイバー構造体であって、
ナノファイバーの少なくとも一部と、前記基材の少なくとも一部との間を、ナノファイバーと同じ材料からなる連結部分で連結することによって、前記ナノファイバー層と前記基材との間に密着性或いは剥離耐性が付与されている、
ことを特徴とするナノファイバー構造体。
A nanofiber structure produced by the method for producing a nanofiber structure according to any one of claims 1 to 5,
By connecting at least a part of the nanofiber and at least a part of the substrate with a connecting part made of the same material as the nanofiber, adhesion between the nanofiber layer and the substrate or Peeling resistance is given,
Nanofiber structure characterized by that.
請求項7に記載されたナノファイバー構造体において、
メンディングテープを使用して前記ナノファイバー層に対して2mmピッチのクロスカット試験を行った際のナノファイバー層の区画の平均残存個数が50%以上である、
ことを特徴とするナノファイバー構造体。
The nanofiber structure according to claim 7, wherein
The average remaining number of sections of the nanofiber layer when a crosscut test of 2 mm pitch is performed on the nanofiber layer using a mending tape is 50% or more.
Nanofiber structure characterized by that.
請求項6〜8のいずれか1項に記載されたナノファイバー構造体において、
前記基体はメッシュ状の基材である、
ことを特徴とするナノファイバー構造体。
In the nanofiber structure according to any one of claims 6 to 8,
The substrate is a mesh-like substrate;
Nanofiber structure characterized by that.
基体と、該基材上にナノファイバーを含むナノファイバー層を形成したナノファイバー構造体であって、
ナノファイバーの少なくとも一部と、前記基材の少なくとも一部との間を、ナノファイバーと同じ材料からなる連結部分で連結することによって、前記ナノファイバー層と前記基材との間に密着性或いは剥離耐性を付与した、
ことを特徴とするナノファイバー構造体。
A nanofiber structure in which a substrate and a nanofiber layer containing nanofibers are formed on the substrate,
By connecting at least a part of the nanofiber and at least a part of the substrate with a connecting part made of the same material as the nanofiber, adhesion between the nanofiber layer and the substrate or Imparted peel resistance,
Nanofiber structure characterized by that.
請求項10に記載されたナノファイバー構造体において、
前記ナノファイバー構造体は、ジェットESD法を使用して作製された、
ことを特徴とするナノファイバー構造体。
The nanofiber structure according to claim 10, wherein
The nanofiber structure was fabricated using a jet ESD method,
Nanofiber structure characterized by that.
請求項10または11に記載されたナノファイバー構造体において、
メンディングテープを使用して前記ナノファイバー層に対して2mmピッチのクロスカット試験を行った際のナノファイバー層の区画の平均残存個数が50%以上である、
ことを特徴とするナノファイバー構造体。
The nanofiber structure according to claim 10 or 11,
The average remaining number of sections of the nanofiber layer when a crosscut test of 2 mm pitch is performed on the nanofiber layer using a mending tape is 50% or more.
Nanofiber structure characterized by that.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012122176A (en) * 2010-12-06 2012-06-28 Mitsuhiro Takahashi Method for producing nanofiber
JP2012224946A (en) * 2011-04-14 2012-11-15 Nanofactory Japan Co Ltd Method for manufacturing filter using nanofiber
JP2013091869A (en) * 2011-10-25 2013-05-16 Nanofactory Japan Co Ltd Method of producing nanofiber laminate
JP2015174083A (en) * 2014-03-18 2015-10-05 株式会社東芝 Membrane forming apparatus
JP2015209601A (en) * 2014-04-23 2015-11-24 花王株式会社 Apparatus for melt-electrospinning and method for manufacturing fiber using the same
JP2015209600A (en) * 2014-04-23 2015-11-24 花王株式会社 Apparatus for melt electrospinning and method for manufacturing fiber
US9724710B2 (en) 2014-03-31 2017-08-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Film coating apparatus
WO2017175680A1 (en) 2016-04-04 2017-10-12 信越化学工業株式会社 Silicone-modified polyurethane fiber and method for manufacturing same
JP2021038493A (en) * 2019-09-05 2021-03-11 株式会社東芝 Electrospinning head and electrospinning device
JP2021066987A (en) * 2019-10-28 2021-04-30 花王株式会社 Fiber collecting member, and method for producing fiber deposit using the same
JP2021066986A (en) * 2019-10-28 2021-04-30 花王株式会社 Fiber collecting member, and method for producing fiber deposit using the same
WO2021090904A1 (en) 2019-11-07 2021-05-14 信越化学工業株式会社 Fibers, fiber multilayer structure, spinning solution for electrospinning, and method for producing fibers

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ2012834A3 (en) 2012-11-23 2013-11-06 Nafigate Corporation, A.S. Method of producing nanofibers by electrostatic spinning of polymer solution or polymer melt and apparatus for making the same
AU2019357524A1 (en) * 2018-10-09 2021-06-03 M-Techx Inc. Nanofiber production apparatus and nanofiber production method
CN113684546B (en) * 2020-05-18 2022-09-13 东华大学 Online automatic cleaning device and method for spinneret plate

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007301436A (en) * 2006-05-08 2007-11-22 Kanai Juyo Kogyo Co Ltd Filter medium for air filter

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012122176A (en) * 2010-12-06 2012-06-28 Mitsuhiro Takahashi Method for producing nanofiber
JP2012224946A (en) * 2011-04-14 2012-11-15 Nanofactory Japan Co Ltd Method for manufacturing filter using nanofiber
JP2013091869A (en) * 2011-10-25 2013-05-16 Nanofactory Japan Co Ltd Method of producing nanofiber laminate
JP2015174083A (en) * 2014-03-18 2015-10-05 株式会社東芝 Membrane forming apparatus
US9724710B2 (en) 2014-03-31 2017-08-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Film coating apparatus
JP2015209600A (en) * 2014-04-23 2015-11-24 花王株式会社 Apparatus for melt electrospinning and method for manufacturing fiber
JP2015209601A (en) * 2014-04-23 2015-11-24 花王株式会社 Apparatus for melt-electrospinning and method for manufacturing fiber using the same
WO2017175680A1 (en) 2016-04-04 2017-10-12 信越化学工業株式会社 Silicone-modified polyurethane fiber and method for manufacturing same
JP2021038493A (en) * 2019-09-05 2021-03-11 株式会社東芝 Electrospinning head and electrospinning device
JP7374672B2 (en) 2019-09-05 2023-11-07 株式会社東芝 Electrospinning head and electrospinning device
JP2021066987A (en) * 2019-10-28 2021-04-30 花王株式会社 Fiber collecting member, and method for producing fiber deposit using the same
JP2021066986A (en) * 2019-10-28 2021-04-30 花王株式会社 Fiber collecting member, and method for producing fiber deposit using the same
JP7339850B2 (en) 2019-10-28 2023-09-06 花王株式会社 Fiber collecting member and method for producing fiber deposit using the same
JP7351711B2 (en) 2019-10-28 2023-09-27 花王株式会社 Fiber collection member and method for producing fiber deposit using the same
WO2021090904A1 (en) 2019-11-07 2021-05-14 信越化学工業株式会社 Fibers, fiber multilayer structure, spinning solution for electrospinning, and method for producing fibers

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