JP2011032613A - Method for producing ultrafine fiber nonwoven fabric, and ultrafine fiber nonwoven fabric - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、３次元的な厚みを有し、ウイルスや細菌等を除去可能な微細孔を有する極細繊維不織布を容易に製造できる極細繊維不織布の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an ultrafine fiber nonwoven fabric having a three-dimensional thickness and capable of easily producing an ultrafine fiber nonwoven fabric having micropores capable of removing viruses, bacteria, and the like.
繊維断面の直径がナノメートルサイズの極細繊維からなる不織布は、例えばウイルスや細菌、空気中の微生物由来の有害物質、微細粒子を除去するためのフィルター等の用途への応用が期待されている。 Nonwoven fabrics made of ultrafine fibers having a fiber cross-sectional diameter of nanometers are expected to be applied to uses such as filters for removing viruses and bacteria, harmful substances derived from microorganisms in the air, and fine particles.
極細繊維不織布を製造する方法としては、電界紡糸法が知られている（例えば、特許文献１）。電界紡糸法は、少なくともポリマー溶液を射出するためのノズルと、該ノズルから射出したポリマー溶液のターゲットとなるコレクタ（電極）とからなる電界紡糸装置を用いる。電界紡糸装置の一例を示す模式図を図１に示した。
電界紡糸法では、容器２に貯留されたポリマー溶液３を、ノズル４とコレクタ５との間に高電圧をかけた状態で、ノズル４から射出させる。ポリマー溶液は、ノズル４からコレクタ５に射出される間に、電気力線に沿って極細繊維状となり、コレクタ５上に付着する。コレクタ５に付着した極細繊維を集めれば、極細繊維不織布を得ることができる。
An electrospinning method is known as a method for producing an ultrafine fiber nonwoven fabric (for example, Patent Document 1). The electrospinning method uses an electrospinning apparatus including at least a nozzle for injecting a polymer solution and a collector (electrode) serving as a target of the polymer solution injected from the nozzle. A schematic diagram showing an example of an electrospinning apparatus is shown in FIG.
In the electrospinning method, the
しかしながら、電界紡糸法により製造した極細繊維は、３次元的な厚みがほとんどない状態でコレクタ上に張り付いてしまい回収自体が難しいという問題があった。また、無理にコレクタから掻き取っても、掻き取る際の衝撃で極細繊維が破断してしまったり、極細繊維同士が絡み合ってしまったりする。そのため、電界紡糸法により製糸した極細繊維を用いても、狙い通りの微細孔を有する不織を製造することは難しいという問題があった。 However, the ultrafine fibers produced by the electrospinning method have a problem that they are stuck on the collector with almost no three-dimensional thickness and are difficult to recover. Even if the collector is forcibly scraped off, the ultrafine fibers may be broken or entangled with each other due to the impact at the time of scraping. For this reason, there is a problem that it is difficult to produce a non-woven fabric having fine holes as intended even when using ultrafine fibers produced by electrospinning.
本発明は、３次元的な厚みを有し、ウイルスや細菌等を除去可能な微細孔を有する極細繊維不織布を容易に製造できる極細繊維不織布の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for producing an ultrafine fiber nonwoven fabric that can easily produce an ultrafine fiber nonwoven fabric having a three-dimensional thickness and having micropores capable of removing viruses, bacteria, and the like.
本発明は、電位差を利用してポリマー溶液をノズルからコレクタに向かって射出することにより極細繊維を紡糸する電界紡糸装置を用いた極細繊維不織布の製造方法であって、前記電界紡糸の際に、コレクタ上にフッ素系樹脂からなるメッシュシートを配置する極細繊維不織布の製造方法である。
以下に本発明を詳述する。
The present invention is a method for producing an ultrafine fiber nonwoven fabric using an electrospinning apparatus that spins ultrafine fibers by injecting a polymer solution from a nozzle toward a collector using a potential difference, and during the electrospinning, This is a method for producing an ultrafine fiber nonwoven fabric in which a mesh sheet made of a fluororesin is disposed on a collector.
The present invention is described in detail below.
本発明者らは、鋭意検討の結果、一般的な電界紡糸装置を用いた電界紡糸法において、コレクタ上にフッ素系樹脂からなるメッシュシートを配置した状態で紡糸を行うだけで、３次元的な厚みを有する極細繊維不織布が得られることを見出し、本発明を完成した。本発明の極細繊維不織布の製造方法で製造した極細繊維不織布は、掻き取ったりする必要なく、容易にコレクタ上から回収できる。そして、本発明の極細繊維不織布の製造方法で製造した極細繊維不織布は、３次元的な厚みを有し、ウイルスや細菌等を除去可能な微細孔を有する。 As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have made a three-dimensional analysis by performing spinning in a state where a mesh sheet made of a fluororesin is disposed on a collector in an electrospinning method using a general electrospinning apparatus. The inventors have found that an ultrafine fiber nonwoven fabric having a thickness can be obtained and completed the present invention. The ultrafine fiber nonwoven fabric produced by the method for producing an ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention can be easily recovered from the collector without having to be scraped off. And the ultrafine fiber nonwoven fabric manufactured with the manufacturing method of the ultrafine fiber nonwoven fabric of this invention has three-dimensional thickness, and has the micropore which can remove a virus, bacteria, etc.
本発明の極細繊維不織布の製造方法は、電位差を利用してポリマー溶液をノズルからコレクタに向かって射出することにより極細繊維を紡糸する電界紡糸装置を用いる。上記電界紡糸装置は特に限定されず、図１に記載された一般的に用いられる電界紡糸装置をそのまま用いることができる。 The method for producing an ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention uses an electrospinning apparatus that spins ultrafine fibers by injecting a polymer solution from a nozzle toward a collector using a potential difference. The electrospinning apparatus is not particularly limited, and a commonly used electrospinning apparatus described in FIG. 1 can be used as it is.
本発明の極細繊維不織布の製造方法では、上記電界紡糸装置を用いて電界紡糸を行う際に、コレクタ上にフッ素系樹脂からなるメッシュシートを配置する。コレクタ上にフッ素系樹脂からなるメッシュシートを配置した状態で紡糸を行うだけで、３次元的な厚みを有する極細繊維不織布が得られる。
絶縁物であるフッ素系樹脂シートをコレクター上に配置して高電圧を与えると、分極が起こり、表面のマイナス電荷による電界紡糸が成立する。しかし、その電荷が微弱なためにコレクター付近で嵩高く繊維が積層し、その結果積層量は著しく少ない物となる。そこでコレクターの厚み方向に適度な連続貫通孔を存在させることにより、積層量と嵩高性を両立させることができるものと考えられる。また、フッ素系樹脂からなるシートを用いることにより、得られた極細繊維不織布の剥離性が向上する。
In the method for producing an ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention, when electrospinning is performed using the electrospinning apparatus, a mesh sheet made of a fluororesin is disposed on the collector. An ultrafine fiber nonwoven fabric having a three-dimensional thickness can be obtained simply by spinning in a state where a mesh sheet made of a fluororesin is disposed on the collector.
When a high voltage is applied by placing a fluororesin sheet, which is an insulator, on the collector, polarization occurs and electrospinning due to negative charges on the surface is established. However, since the electric charge is weak, the fibers are laminated in bulk near the collector, and as a result, the amount of lamination is extremely small. Therefore, it is considered that by providing appropriate continuous through holes in the thickness direction of the collector, it is possible to achieve both the stacking amount and bulkiness. Moreover, the peelability of the obtained ultra-fine fiber nonwoven fabric improves by using the sheet | seat consisting of a fluorine resin.
上記フッ素系樹脂からなるメッシュシートを構成するフッ素系樹脂は特に限定されず、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）クロロトリフルオエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）等が挙げられる。これらのフッ素系樹脂は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なかでも、ＰＴＦＥ、ＰＦＡが好適である。
また、本明細書においてメッシュシートとは、３次元的に連続孔空間を有するシート状の構造体を意味する。
The fluororesin constituting the mesh sheet made of the fluororesin is not particularly limited. For example, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene / hexa Fluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene / ethylene copolymer (ETFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) chlorotrifluoroethylene / ethylene copolymer (ECTFE), etc. Can be mentioned. These fluororesins may be used alone or in combination of two or more. Of these, PTFE and PFA are preferable.
Moreover, in this specification, a mesh sheet means a sheet-like structure having a three-dimensional continuous hole space.
上記フッ素系樹脂からなるメッシュシートとしては、例えば、（１）フッ素系樹脂繊維からなる織物、（２）フッ素系樹脂繊維からなる編物、（３）不織布、及び、（４）フッ素系樹脂からなるシートに細孔を施した細孔シート等が挙げられる。
以下、それぞれのメッシュシートについて詳しく説明する。
Examples of the mesh sheet made of the fluororesin include (1) a woven fabric made of a fluororesin fiber, (2) a knitted fabric made of a fluororesin fiber, (3) a non-woven fabric, and (4) a fluororesin. Examples thereof include a pore sheet having pores formed on the sheet.
Hereinafter, each mesh sheet will be described in detail.
（１）フッ素系樹脂繊維からなる織物
上記フッ素系樹脂繊維からなる織物（以下、単に「織物」ともいう。）は、フッ素系樹脂繊維を経緯に組み合わせて作った布地を意味する。
上記織物を構成するフッ素系樹脂繊維は、モノフィラメント糸であってもマルチフィラメント糸であってもよい。なかでも、モノフィラメント糸が好適である。
(1) Fabric made of fluorine-based resin fibers The fabric made of the above-mentioned fluorine-based resin fibers (hereinafter also simply referred to as “woven fabric”) means a fabric made by combining fluorine-based resin fibers.
The fluorine-based resin fiber constituting the woven fabric may be a monofilament yarn or a multifilament yarn. Of these, monofilament yarn is preferred.
上記フッ素系樹脂繊維がモノフィラメント糸である場合、該モノフィラメント糸の繊維径の好ましい下限は４０μｍ、好ましい上限は１３０μｍである。上記モノフィラメント糸の繊維径が４０μｍ未満であると、織物としてのコシが損なわれ、シワが生じ易くなり、コレクター上に均一に配置することが困難になることがあり、１３０μｍを超えると、シート表面の凹凸が大きくなり、得られる極細繊維不織布の表面が不均一になることがある。 When the fluororesin fiber is a monofilament yarn, the preferred lower limit of the fiber diameter of the monofilament yarn is 40 μm, and the preferred upper limit is 130 μm. When the fiber diameter of the monofilament yarn is less than 40 μm, the stiffness of the woven fabric is impaired, wrinkles are likely to occur, and it may be difficult to dispose uniformly on the collector. The surface of the resulting ultrafine fiber nonwoven fabric may become uneven.
上記織物の開口率の好ましい下限は２４％、好ましい上限は５４％である。上記織物の開口率が２４％未満であると、吐出量が極端に減少し、効率的な不織布の生成が行えないことがあり、５４％を超えると、得られる極細繊維不織布の表面が不均一になることがある。
なお、本明細書において開口率とは、織物を平面的にとらえた際の、単位面積に占める繊維以外の面積比率を意味し、例えば、織物をデジタルマイクロスコープで観察し、デジタル処理によって算出した繊維以外の面積から測定することができる。
The preferable lower limit of the opening ratio of the woven fabric is 24%, and the preferable upper limit is 54%. If the opening ratio of the woven fabric is less than 24%, the discharge amount may be extremely reduced, and an efficient nonwoven fabric may not be produced. If it exceeds 54%, the surface of the resulting ultrafine fiber nonwoven fabric is uneven. May become.
In the present specification, the aperture ratio means an area ratio other than the fiber occupying a unit area when the woven fabric is viewed in a plane. For example, the woven fabric is observed with a digital microscope and calculated by digital processing. It can be measured from the area other than the fiber.
上記織物の目付量の好ましい下限は２９ｇ／ｍ２、好ましい上限は１８０ｇ／ｍ２である。上記織物の目付量が２９ｇ／ｍ２未満であると、織物としてのコシが損なわれ、コレクター上に均一に配置することが困難になったり、開口率が大きくなって得られる極細繊維不織布の表面が不均一になることがあり、１８０ｇ／ｍ２を超えると、シート表面の凹凸が大きくなり、得られる極細繊維不織布の表面が不均一になったり、吐出量が極端に減少し、効率的な不織布の製造が行えないことがある。 The minimum with the preferable fabric weight of the said textile fabric is 29 g / m < 2 >, and a preferable upper limit is 180 g / m < 2 >. When the basis weight of the woven fabric is less than 29 g / m 2 , the stiffness of the woven fabric is impaired, and it becomes difficult to dispose uniformly on the collector, or the surface of the ultrafine fiber nonwoven fabric obtained by increasing the aperture ratio If it exceeds 180 g / m 2 , the unevenness of the sheet surface becomes large, the surface of the resulting ultrafine fiber nonwoven fabric becomes non-uniform, the discharge amount is extremely reduced, and it is efficient. Nonwoven fabric may not be manufactured.
上記織物の３Ｄ空隙率の好ましい下限は９０％、好ましい上限は９９％である。上記織物の３Ｄ空隙率が９０％未満であると、吐出量が極端に減少し、効率的な不織布の製造が行えないことがあり、９９％を超えると、織物としてのコシが損なわれ、コレクター上に均一に配置することが困難になったり、開口率が大きくなって得られる極細繊維不織布の表面が不均一になることがある。
なお、本明細書において３Ｄ空隙率とは、織物を３次元構造体としてとらえた際の、厚みと目付量から計算された単位体積に占める繊維以外の体積比率を意味し、例えば尾崎製作所製ダイヤルシックネスゲージＨ−０．４Ｎによって測定した織物の厚みと、２０ｃｍ角に切り取った織物の重量を測定することにより算出した目付から測定することができる。
The preferable lower limit of the 3D porosity of the woven fabric is 90%, and the preferable upper limit is 99%. If the 3D porosity of the woven fabric is less than 90%, the discharge amount may be extremely reduced, and an efficient nonwoven fabric may not be produced. If it exceeds 99%, the stiffness of the woven fabric is impaired, and the collector It may be difficult to dispose uniformly on the top, or the surface of the ultrafine fiber nonwoven fabric obtained by increasing the aperture ratio may be uneven.
In this specification, the 3D porosity means the volume ratio other than the fiber in the unit volume calculated from the thickness and the basis weight when the woven fabric is regarded as a three-dimensional structure. It can be measured from the basis weight calculated by measuring the thickness of the fabric measured with a thickness gauge H-0.4N and the weight of the fabric cut into a 20 cm square.
上記織物の厚さの好ましい下限は０．１０ｍｍ、好ましい上限は０．２５ｍｍである。上記織物の厚さが０．１０ｍｍ未満であると、織物としてのコシが損なわれ、シワが生じ易くなり、コレクター上に均一に配置することが困難になることがあり、０．２５ｍｍを超えると、シート表面の凹凸が大きくなり、得られる極細繊維不織布の表面が不均一となったり、吐出量が極端に減少し効率的な不織布の製造が行えないことがある。 The minimum with the preferable thickness of the said textile fabric is 0.10 mm, and a preferable upper limit is 0.25 mm. When the thickness of the woven fabric is less than 0.10 mm, the stiffness of the woven fabric is impaired, wrinkles are likely to occur, and it may be difficult to uniformly dispose on the collector, and if it exceeds 0.25 mm The unevenness of the surface of the sheet becomes large, the surface of the resulting ultrafine fiber nonwoven fabric becomes non-uniform, and the discharge amount is extremely reduced, making it impossible to produce an efficient nonwoven fabric.
（２）フッ素系樹脂繊維からなる編物
上記フッ素系樹脂繊維からなる編物（以下、単に「編物」ともいう。）は、フッ素系樹脂繊維を使って編みあげた布地を意味する。
上記編物を構成するフッ素系樹脂繊維は、モノフィラメント糸であってもマルチフィラメント糸であってもよく、上記織物で用いるものと同様のものを用いることができる。
(2) Knitted fabric made of fluorine-based resin fibers The above-mentioned knitted fabric made of fluorine-based resin fibers (hereinafter also simply referred to as “knitted fabric”) means a fabric knitted using fluorine-based resin fibers.
The fluorine-based resin fibers constituting the knitted fabric may be monofilament yarns or multifilament yarns, and the same fibers as those used in the woven fabric can be used.
上記編物の目付量の好ましい下限は３８０ｇ／ｍ２、好ましい上限は６０４ｇ／ｍ２である。上記織物の目付量が３８０ｇ／ｍ２未満であると、開口率が大きくなり、得られる極細繊維不織布の表面が不均一になることがあり、６０４ｇ／ｍ２を超えると、シート表面の凹凸が大きくなり、得られる極細繊維不織布の表面が不均一になったり、吐出量が極端に減少し効率的な不織布の製造が行えないことがある。 A preferable lower limit of the basis weight of the knitted fabric is 380 g / m 2, the upper limit is preferably 604g / m 2. If the basis weight of the fabric is less than 380 g / m 2, the aperture ratio is increased, there is the surface of the obtained microfibrous non-woven fabric becomes uneven, and when it exceeds 604g / m 2, the unevenness of the sheet surface In some cases, the surface of the resulting ultrafine fiber nonwoven fabric becomes non-uniform, or the amount of discharge is extremely reduced, making it impossible to produce an efficient nonwoven fabric.
上記編物の３Ｄ空隙率の好ましい下限は７０％、好ましい上限は９１％である。上記編物の３Ｄ空隙率が７０％未満であると、吐出量が極端に減少し効率的な不織布の製造が行えないことがあり、９１％を超えると、開口率が大きくなり、得られる極細繊維不織布の表面が不均一になることがある。 The preferable lower limit of the 3D porosity of the knitted fabric is 70%, and the preferable upper limit is 91%. When the 3D porosity of the knitted fabric is less than 70%, the discharge amount may be extremely reduced, and an efficient nonwoven fabric may not be produced. When the knitted fabric exceeds 91%, the aperture ratio increases and the resulting ultrafine fiber is obtained. The surface of the nonwoven fabric may become uneven.
上記編物の厚さの好ましい下限は０．４ｍｍ、好ましい上限は０．７ｍｍである。上記編物の厚さが０．４ｍｍ未満であると、開口率が大きくなり、得られる極細繊維不織布の表面が不均一になることがあり、０．７ｍｍを超えると、シート表面の凹凸が大きくなり、得られる極細繊維不織布の表面が不均一になったり、吐出量が極端に減少し効率的な不織布の製造が行えないことがある。 The preferable lower limit of the thickness of the knitted fabric is 0.4 mm, and the preferable upper limit is 0.7 mm. When the thickness of the knitted fabric is less than 0.4 mm, the aperture ratio increases, and the surface of the resulting ultrafine fiber nonwoven fabric may become uneven. When the thickness exceeds 0.7 mm, the unevenness of the sheet surface increases. In some cases, the surface of the resulting ultrafine fiber nonwoven fabric becomes non-uniform, or the discharge rate is extremely reduced, making it impossible to produce an efficient nonwoven fabric.
（３）不織布
本明細書において不織布とは、フッ素系樹脂繊維同士を織らないで積層して重ね合せ、種々の方法により結合させて得たシートを意味する。上記不織布を製造する方法は、例えば、湿式法、スパンレース法、メルトブロー法等が挙げられる。
(3) Nonwoven fabric In this specification, the nonwoven fabric refers to a sheet obtained by laminating and superposing fluororesin fibers without being woven together and bonding them by various methods. Examples of the method for producing the nonwoven fabric include a wet method, a spunlace method, and a melt blow method.
（４）フッ素系樹脂からなるシートに細孔を施した細孔シート
上記フッ素系樹脂からなるシートに細孔を施した細孔シート（以下、単に「細孔シート」ともいう。）は、上記フッ素系樹脂からなるシートにパンチ等を用いて穴を穿つことにより製造することができる。
(4) Porous sheet in which pores are formed in a sheet made of fluorine resin The pore sheet (hereinafter also simply referred to as “pore sheet”) in which pores are formed in the sheet made of fluorine resin is described above. It can be produced by punching a hole made of a fluorine resin sheet using a punch or the like.
上記細孔シートの細孔は特に限定されず、円状のほか、多角形等の種々の形状であってよい。配列も格子状、千鳥状等の種々の配列であってよい。
上記細孔の直径の好ましい下限は０．７５ｍｍ、好ましい上限は１．００ｍｍである。上記細孔の直径が０．７５ｍｍ未満であると、吐出量が極端に減少し効率的な不織布の製造が行えないことがあり、１．００ｍｍを超えると、得られる極細繊維不織布の表面が不均一になることがある。
The pores of the pore sheet are not particularly limited, and may be various shapes such as a polygon as well as a circle. The arrangement may also be various arrangements such as a lattice shape and a staggered shape.
The preferable lower limit of the diameter of the pores is 0.75 mm, and the preferable upper limit is 1.00 mm. If the diameter of the pores is less than 0.75 mm, the discharge amount may be extremely reduced, and an efficient nonwoven fabric may not be produced. If the diameter exceeds 1.00 mm, the surface of the resulting ultrafine fiber nonwoven fabric is unsatisfactory. May be uniform.
上記細孔シートの開口率の好ましい下限は２０％、好ましい上限は５１％である。上記細孔シートの開口率が２０％未満であると、吐出量が極端に減少し効率的な不織布の製造が行えないことがあり、５１％を超えると、得られる極細繊維不織布の表面が不均一になることがある。
なお、上記細孔シートの場合、３Ｄ空隙率は開口率に一致する。
The preferable lower limit of the aperture ratio of the pore sheet is 20%, and the preferable upper limit is 51%. If the aperture ratio of the fine pore sheet is less than 20%, the discharge amount may be extremely reduced, and an efficient nonwoven fabric may not be produced. If it exceeds 51%, the surface of the resulting ultrafine fiber nonwoven fabric is unsatisfactory. May be uniform.
In the case of the pore sheet, the 3D porosity is equal to the aperture ratio.
上記フッ素系樹脂からなるメッシュシートを上記コレクタ上に配置する方法は特に限定されず、単に静置してもよい。しかしながら、上記フッ素系樹脂からなるメッシュシートの厚さが薄い場合には、表面の平面性を保てなくなり、得られる極細繊維不織布の形状が変形することがある。このような場合には、接着剤や治具等を用いて、上記フッ素系樹脂からなるメッシュシートを上記コレクタ上に固定してもよい。 The method for disposing the mesh sheet made of the fluororesin on the collector is not particularly limited, and may simply be left standing. However, when the mesh sheet made of the fluororesin is thin, the planarity of the surface cannot be maintained, and the shape of the obtained ultrafine fiber nonwoven fabric may be deformed. In such a case, the mesh sheet made of the fluororesin may be fixed on the collector using an adhesive, a jig or the like.
本発明の極細繊維不織布の製造方法は、上述のように電界紡糸装置を用いて電界紡糸を行う際に、コレクタ上に上記フッ素系樹脂からなるメッシュシートを配置する以外は、従来公知の方法で行うことができる。
例えば、電界紡糸装置１の容器２に貯留されたポリマー溶液３を、ノズル４とコレクタ５との間に高電圧をかけた状態で、ノズル４から射出させる。
The method for producing the ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention is a conventionally known method, except that when the electrospinning is performed using the electrospinning apparatus as described above, the mesh sheet made of the fluororesin is disposed on the collector. It can be carried out.
For example, the
本発明の極細繊維不織布の製造方法に供するポリマー溶液は特に限定されず、例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）共重合体、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル等のポリマーを適当な溶媒に溶解したポリマー溶液が挙げられる。 The polymer solution used in the method for producing the ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention is not particularly limited. For example, a polymer such as polymethyl methacrylate, polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) copolymer, polycarbonate, polyvinyl chloride or the like is suitable Polymer solution dissolved in an appropriate solvent.
本発明の極細繊維不織布の製造方法によれば、３次元的な厚みを有し、ウイルスや細菌等を除去可能な微細孔を有する極細繊維不織布を容易に製造することができる。
フッ素系樹脂からなるメッシュシートが配置されたコレクタの前記フッ素系樹脂からなるメッシュシート上に、電位差を利用してポリマー溶液をノズルから射出することにより製造されたものである極細繊維不織布もまた、本発明の１つである。
According to the method for producing an ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention, an ultrafine fiber nonwoven fabric having a three-dimensional thickness and having micropores capable of removing viruses, bacteria, and the like can be easily produced.
An ultrafine fiber nonwoven fabric produced by injecting a polymer solution from a nozzle using a potential difference on the mesh sheet made of the fluorine resin on the collector where the mesh sheet made of the fluorine resin is disposed, It is one of the present inventions.
本発明の極細繊維不織布は、３次元的な厚みを有するものである。
ここで３次元的な厚みを有するとは、少なくとも厚さが１００μｍ以上、好ましくは２００μｍ以上であることを意味する。厚さが１００μｍ未満であると、上記コレクタから取り外すためには掻き取ったりする以外になく、実質的に上記コレクタから回収することが不可能である。
なお、極細繊維不織布の厚さは、例えば、尾崎製作所製ダイヤルシックネスゲージＨ−０．４Ｎ等を用いて測定することができる。
The ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention has a three-dimensional thickness.
Here, having a three-dimensional thickness means that at least the thickness is 100 μm or more, preferably 200 μm or more. When the thickness is less than 100 μm, it is impossible to recover from the collector, except for scraping off the collector.
The thickness of the ultrafine fiber nonwoven fabric can be measured using, for example, a dial thickness gauge H-0.4N manufactured by Ozaki Seisakusho.
本発明の極細繊維不織布を構成する単繊維の繊維径の好ましい上限は５μｍである。上記単繊維の繊維径が５μｍを超えると、ウイルスや細菌等を除去可能な微細孔を有する極細繊維不織布とすることができないことがある。上記単繊維の繊維径のより好ましい上限は１μｍである。上記単繊維の繊維径の下限は特に限定されないが、現在の技術では１０ｎｍ程度が限界である。
なお、本明細書において極細繊維不織布の単繊維の繊維径は、ＳＥＭ観察において、異なる繊維１０本程度が同じ画面に存在する倍率に設定し、その１０本の繊維の繊維軸直行方向値の平均値を意味する。
The upper limit with a preferable fiber diameter of the single fiber which comprises the ultrafine fiber nonwoven fabric of this invention is 5 micrometers. When the fiber diameter of the single fiber exceeds 5 μm, it may be impossible to obtain an ultrafine fiber nonwoven fabric having micropores capable of removing viruses, bacteria, and the like. The upper limit with a more preferable fiber diameter of the said single fiber is 1 micrometer. Although the minimum of the fiber diameter of the said single fiber is not specifically limited, About 10 nm is a limit with the present technique.
In addition, in this specification, the fiber diameter of the single fiber of the ultrafine fiber nonwoven fabric is set to a magnification at which about 10 different fibers are present on the same screen in the SEM observation, and the average of the fiber axis perpendicular direction values of the 10 fibers. Mean value.
本発明の極細繊維不織布は、ウイルスや細菌、空気中の微生物由来の有害物質、微細粒子を除去するためのフィルターに好適に用いることができる。また、電池セパレータ、電磁波シールド材、触媒の支持体、センサー、断熱材等にも用いることができる。 The ultrafine fiber nonwoven fabric of the present invention can be suitably used as a filter for removing viruses, bacteria, harmful substances derived from microorganisms in the air, and fine particles. It can also be used for battery separators, electromagnetic shielding materials, catalyst supports, sensors, heat insulating materials and the like.
本発明によれば、３次元的な厚みを有し、ウイルスや細菌等を除去可能な微細孔を有する極細繊維不織布を容易に製造できる極細繊維不織布の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the ultrafine fiber nonwoven fabric which can manufacture easily the ultrafine fiber nonwoven fabric which has three-dimensional thickness and has the micropore which can remove a virus, bacteria, etc. can be provided.
以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
（実施例１）
メッシュシートとして、フッ素系樹脂繊維からなる織物を準備した。該フッ素系樹脂繊維からなる織物は、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）のモノフィラメント糸（繊維径１３０μｍ）を用いたものであり、開口率２４．１％、目付量１７６．３ｇ／ｍ２、３Ｄ空隙率９１．８％、厚み０．２５ｍｍである。
Example 1
A woven fabric made of fluorine resin fibers was prepared as a mesh sheet. The woven fabric made of the fluororesin fiber is a monofilament yarn (fiber diameter 130 μm) of tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), and has an opening ratio of 24.1% and a basis weight of 176. 3 g / m 2 , 3D porosity 91.8%, thickness 0.25 mm.
電界紡糸装置としてフューエンス社製、ＥＳ−２３００を用い、該電界防止装置のコレクタ上に、準備したメッシュシートを配置した。
ポリマー溶液として、重量平均分子量１３００００のポリメタクリル酸メチルを氷酢酸に１６重量％の濃度で溶解した溶液を準備した。
ES-2300 manufactured by Fuence was used as the electrospinning apparatus, and the prepared mesh sheet was placed on the collector of the electric field prevention apparatus.
As a polymer solution, a solution in which polymethyl methacrylate having a weight average molecular weight of 130,000 was dissolved in glacial acetic acid at a concentration of 16% by weight was prepared.
電界紡糸装置のシリンジポンプにポリメタクリル酸メチル溶液を注入し、２４Ｇの針を装着した。針先に電極を繋いだ後、射出距離２２ｃｍ、電圧−４０ｋｖ、射出速度８ｍＬ／ｈｒの条件でコレクタ上に極細繊維を電界紡糸して、極細繊維不織布を得た。 The polymethyl methacrylate solution was injected into the syringe pump of the electrospinning apparatus, and a 24G needle was attached. After connecting the electrode to the needle tip, ultrafine fibers were electrospun on the collector under the conditions of an injection distance of 22 cm, a voltage of −40 kv, and an injection speed of 8 mL / hr to obtain an ultrafine fiber nonwoven fabric.
（実施例２）
メッシュシートとして、ＰＦＡのモノフィラメント糸（繊維径４０μｍ）を用いた、開口率５３．８％、目付量２９．５ｇ／ｍ２、３Ｄ空隙率９８．６％、厚み０．１０ｍｍである織物を用いた以外は実施例１と同様にして極細繊維不織布を得た。
(Example 2)
As the mesh sheet, a woven fabric using PFA monofilament yarn (fiber diameter 40 μm) and having an aperture ratio of 53.8%, a basis weight of 29.5 g / m 2 , a 3D porosity of 98.6%, and a thickness of 0.10 mm is used. An ultrafine fiber nonwoven fabric was obtained in the same manner as in Example 1 except that.
（実施例３）
メッシュシートとして、フッ素系樹脂繊維からなる編物を準備した。該フッ素系樹脂繊維からなる織物は、ＰＦＡのマルチフィラメント糸（１２フィラメント、２４０デニール）を用いたものであり、目付量２１３．７ｇ／ｍ２、３Ｄ空隙率９０．１％、厚み０．４４ｍｍである。該フッ素系樹脂繊維からなる編物を用いた以外は実施例１と同様にして極細繊維不織布を得た。
(Example 3)
A knitted fabric made of fluororesin fibers was prepared as a mesh sheet. The woven fabric made of the fluororesin fiber is made of PFA multifilament yarn (12 filaments, 240 denier), has a basis weight of 213.7 g / m 2 , a 3D porosity of 90.1%, and a thickness of 0.44 mm. It is. An ultrafine fiber nonwoven fabric was obtained in the same manner as in Example 1 except that the knitted fabric made of the fluororesin fiber was used.
（実施例４）
メッシュシートとして、ＰＦＡのマルチフィラメント糸（１２フィラメント、２４０デニール）を用いた、目付量３８７．７ｇ／ｍ２、３Ｄ空隙率８２．０％、厚み０．７０ｍｍである編物を用いた以外は実施例１と同様にして極細繊維不織布を得た。
Example 4
Implementation was performed except that a knitted fabric using PFA multifilament yarn (12 filaments, 240 denier) and having a basis weight of 387.7 g / m 2 , a 3D porosity of 82.0% and a thickness of 0.70 mm was used as the mesh sheet. In the same manner as in Example 1, an ultrafine fiber nonwoven fabric was obtained.
（実施例５）
メッシュシートとして、ＰＦＡのマルチフィラメント糸（１２フィラメント、２４０デニール）を用いた、目付量４２６．７ｇ／ｍ２、３Ｄ空隙率８０．２％、厚み０．６６ｍｍである編物を用いた以外は実施例１と同様にして極細繊維不織布を得た。
(Example 5)
Implemented except that PFA multifilament yarn (12 filaments, 240 denier) was used as the mesh sheet, and a knitted fabric having a basis weight of 426.7 g / m 2 , a 3D porosity of 80.2%, and a thickness of 0.66 mm was used. In the same manner as in Example 1, an ultrafine fiber nonwoven fabric was obtained.
（実施例６）
メッシュシートとして、ＰＦＡのマルチフィラメント糸（１２フィラメント、２４０デニール）を用いた、目付量４７７．１ｇ／ｍ２、３Ｄ空隙率７７．８％、厚み０．７０ｍｍである編物を用いた以外は実施例１と同様にして極細繊維不織布を得た。
(Example 6)
As a mesh sheet, a PFA multifilament yarn (12 filaments, 240 denier) was used, except that a knitted fabric having a basis weight of 477.1 g / m 2 , a 3D porosity of 77.8%, and a thickness of 0.70 mm was used. In the same manner as in Example 1, an ultrafine fiber nonwoven fabric was obtained.
（実施例７）
メッシュシートとして、ＰＦＡのマルチフィラメント糸（１２フィラメント、２４０デニール）を用いた、目付量６０３．９ｇ／ｍ２、３Ｄ空隙率７１．９％、厚み０．６６ｍｍである編物を用いた以外は実施例１と同様にして極細繊維不織布を得た。
(Example 7)
As the mesh sheet, a PFA multifilament yarn (12 filaments, 240 denier) was used, except that a knitted fabric having a basis weight of 603.9 g / m 2 , a 3D porosity of 71.9% and a thickness of 0.66 mm was used. In the same manner as in Example 1, an ultrafine fiber nonwoven fabric was obtained.
（実施例８）
メッシュシートとして、フッ素系樹脂からなるシートに細孔を施した細孔シートを準備した。該細孔シートは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる厚さ０．５０ｍｍのシートに、直径０．７５ｍｍの千鳥状のパンチ穴を１．０ｍｍの間隔で開けたものであり、開口率５１．０％、３Ｄ空隙率５１．０％である。該細孔シートを用いた以外は実施例１と同様にして極細繊維不織布を得た。
(Example 8)
As a mesh sheet, a pore sheet in which pores were formed on a sheet made of a fluororesin was prepared. The pore sheet is a sheet of polytetrafluoroethylene (PTFE) having a thickness of 0.50 mm, in which staggered punch holes having a diameter of 0.75 mm are formed at intervals of 1.0 mm, and the aperture ratio is 51. 0.0%, 3D porosity 51.0%. An ultrafine fiber nonwoven fabric was obtained in the same manner as in Example 1 except that the pore sheet was used.
（実施例９）
メッシュシートとして、ＰＴＦＥからなる厚さ０．５０ｍｍのシートに、直径１．００ｍｍの千鳥状のパンチ穴を１．５ｍｍの間隔で開けた、開口率４０．３％、３Ｄ空隙率４０．３％である細孔シートを用いた以外は実施例１と同様にして極細繊維不織布を得た。
Example 9
As a mesh sheet, staggered punch holes with a diameter of 1.00 mm were opened at intervals of 1.5 mm on a sheet of PTFE having a thickness of 0.50 mm, an aperture ratio of 40.3%, and a 3D porosity of 40.3% An ultrafine fiber nonwoven fabric was obtained in the same manner as in Example 1 except that the pore sheet was used.
（実施例１０）
メッシュシートとして、ＰＴＦＥからなる厚さ０．５０ｍｍのシートに、直径１．５０ｍｍの円状のパンチ穴を３．０ｍｍの間隔で開けた、開口率１９．６％、３Ｄ空隙率１６．６％である細孔シートを用いた以外は実施例１と同様にして極細繊維不織布を得た。
(Example 10)
As a mesh sheet, circular punch holes with a diameter of 1.50 mm are opened at intervals of 3.0 mm on a sheet of PTFE having a thickness of 0.50 mm, an aperture ratio of 19.6%, and a 3D porosity of 16.6%. An ultrafine fiber nonwoven fabric was obtained in the same manner as in Example 1 except that the pore sheet was used.
（比較例１）
メッシュシートに代えて、ＰＴＦＥからなる厚さ０．５０ｍｍのシートを用いた以外は実施例１と同様にして極細繊維不織布を得た。
(Comparative Example 1)
An ultrafine fiber nonwoven fabric was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 0.50 mm thick sheet made of PTFE was used instead of the mesh sheet.
（比較例２）
メッシュシートに代えて、アルミニウムからなる厚さ０．０２ｍｍのシートを用いた以外は実施例１と同様にして極細繊維不織布を得た。
(Comparative Example 2)
An ultrafine fiber nonwoven fabric was obtained in the same manner as in Example 1, except that a 0.02 mm thick sheet made of aluminum was used instead of the mesh sheet.
（評価）
実施例及び比較例で得られた極細繊維不織布について、以下の方法により評価を行った。結果を表１に示した。
(Evaluation)
The ultrafine fiber nonwoven fabrics obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated by the following methods. The results are shown in Table 1.
（１）剥離性
得られた極細繊維不織布をピンセットを用いてメッシュシート（又はシート、コレクタ）から剥離した。剥離する際に、抵抗なく剥離でき、コレクタシートに極細繊維不織布が残存しなかった場合を「○」、剥離できるものの、コレクタシートに極細繊維の残存を目視できた場合を「△」、引きちぎれる又は破れる等の不具合があり、剥離できなかった場合を「×」と評価した。
(1) Peelability The obtained ultrafine fiber nonwoven fabric was peeled from the mesh sheet (or sheet or collector) using tweezers. When peeling, it can be peeled off without resistance, and when the ultrafine fiber nonwoven fabric does not remain on the collector sheet, it can be peeled off. Or, there was a defect such as tearing, and the case where peeling was not possible was evaluated as “x”.
（２）外観
剥離した極細繊維不織布の外観について、３次元的な厚み、極細繊維の破断や絡み合いの有無を中心として、目視により観察した。
(2) Appearance The appearance of the peeled ultrafine fiber nonwoven fabric was visually observed with a focus on the three-dimensional thickness and the presence or absence of breakage or entanglement of the ultrafine fiber.
本発明によれば、３次元的な厚みを有し、ウイルスや細菌等を除去可能な微細孔を有する極細繊維不織布を容易に製造できる極細繊維不織布の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the ultrafine fiber nonwoven fabric which can manufacture easily the ultrafine fiber nonwoven fabric which has three-dimensional thickness and has the micropore which can remove a virus, bacteria, etc. can be provided.
１ 電界紡糸装置
２ 容器
３ ポリマー溶液
４ ノズル
５ コレクタ
1
Claims (8)
It is manufactured by injecting a polymer solution from a nozzle using a potential difference on the mesh sheet made of fluorine resin on the collector where the mesh sheet made of fluorine resin is arranged. Fiber nonwoven fabric.
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