JP2011052359A - 三次元構造体を含む複合構造体および該構造体を使用したフィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ナイロン溶液に、ナイロンに対し非溶解性の溶媒を添加した溶液を、エレクトロスピニングすることにより、ナイロンの微小塊状体からナノファイバーが放射状に延伸し、これらのナノファイバーが互いに絡み合い、ナノファイバーが疎に存在する多数のケージ状の空間が形成されたケージ状構造体を提供する。
【選択図】図1
Description
特許文献2では、繊維直径が300nm以下のナノファイバーが三次元的に交絡され、目付けを調整した構造体を、圧力損失の小さい多孔質体層上に形成させ、粉塵捕集効率の高いフィルタ用ろ材を実現している。
さらに、高度化、集積化が進む現状では、フィルタ用ろ材に対しても、製造環境のより高いレベルにも対応可能な清浄能力と、より一層のコストダウンが求められている。
かかる溶媒を用い、濃度が2〜30重量%となるように、ナイロンを溶解させる。ナイロン濃度が、30重量%を超えると、ケージ状構造物を形成しない可能性が高くなる。
この非溶解性溶媒は、全溶液に対し、前記ナイロン用溶媒が50〜100重量%となるように添加する。
相対湿度が30%以上では、急速にケージ状構造体の形成率が低下する。
シリンジと電極との距離が25cmを超えると、ケージ状構造体が形成されないか、形成されても細すぎて実用的でなく、5cm未満では、液滴が充分分散されないまま付着してしまい操作自体が不可能となる。
印加電圧が5kV未満では繊維が届かず操作自体が不可能となる。
本発明者らの実験によれば、ポリマー量をできるだけ多くするか、電圧を下げるか、ポリマー溶液の表面張力を下げることにより、形成される塊状物の数や大きさを減少させることができることが判明した。
(1)ナイロン溶液に、ナイロンに対し非溶解性の溶媒を添加した溶液を、エレクトロスピニングすることにより得られる、ナイロンの微小塊状体からナノファイバーが放射状に延伸し、これらのナノファイバーが互いに絡み合い、ナノファイバーが疎に存在する多数のケージ状の空間が形成されたケージ状構造体。
(2)直径40nm以下のナノファイバーの全ナノファイバーの80%以上である(1)のケージ状構造体。
(3)(1)又は(2)のケージ状構造体を有するフィルタろ材。
(4)(1)又は(2)のケージ状構造体を、多孔質支持体の表面に形成させたことを特徴とするフィルタろ材。
(5)(3)又は(4)のフィルターろ材をひだ折状又は平板のままフレームに組み込んだフィルタ。
(1)高分子との吸着性を利用した吸着材として使用すれば、吸着性に優れた吸着材を提供できる。
(2)機能性高分子を使用すれば、反応性に優れた処理剤を提供できる。
(3)センサ用部材として使用すれば、感度の優れたセンサを提供できる。
(4)炭化処理して炭素系複合構造体とすれば、吸着剤、触媒担体や補強材などさらに用途を広げることができる。
(5)フィルタとしての用途において、圧力損失が小さく集塵捕集効率が優れたフィルタを、比較的簡単な操作で、製造することができる。
<作製例1>
(ファイバ材料)
・ナイロン6 (Polycaprolactam)
・ギ酸(Formic acid 98%)
ナイロン6試薬を種々の濃度でギ酸溶媒に、室温で攪拌して溶解させる。これを純水で希釈し、溶液全体に含まれるギ酸分子の重量%が98%、88%、78%となるように調整し、ファイバー材料溶液とした。
(ケージ状構造体の作製)
以下のエレクトロスピニング条件で、ファイバーを作製した。
・ 電圧:20kV
・ スプレー距離:10cm
・ 吐出速度:0.1ml/h
・ 電極:導電性基板
吐出量を1.0ml/hとした以外は、作成例1と同じ条件でファイバーを作製した。
図4には、作製されたケージ状構造体のファイバー径の分布を示す。グラフから明らかなように、通常のナノファイバーと比べ、ケージ状構造物のナノファイバーは、均質の繊維径で構成されていることがわかり、しかも直径40nm以下のナノファイバーが全ナノファイバーの80%以上を占める。
さらに、本発明のケージ状構造物は、均質なナノファイバーから構成されているので、通過する流体との接触効率が高く、しかも鳥かご状の空間を多数有するので、圧力損失が少ないことが期待される。
エレクトロンスピニングの実施時間を、6時間、8時間、12時間とすることで、ガラスろ材上に形成させるケージ状構造体の目付けを変えた。得られたフィルタの性能を調べるため、以下の試験を実施した。
(1)圧力損失試験:ろ過風速5.3cm/s時における各ろ材の圧力損失を測定した。
(2)粒子捕集効率試験:ろ過風速5.3cm/s時における捕集効率を光散乱式自動粒子計数機(レーザー・パーティクルカウンター;米国PMS社製、HSLAS-065)で測定した。測定用粒子は、PAO(ポリアルファオレフィン)を使用し、空気圧式エアロゾル発生器を使用して気流中に同伴させた。
(3)PF値:測定値から以下の式でPF値を計算した。
PF値=−{In(透過率[%]/100)/圧力損失[Pa]/9.8}×100
(4)目付け量:加工後のシートからベース機材の重量を差し引いた数値の平米換算。
また、比較のためナイロンのかわりにPVAを使用し、ガラスろ材上にPVAナノファイバーの交絡構造体を形成したフィルタも作製した。なお、エレクトロンスピニングの条件は、溶媒として純水を使用した他はナイロンと同じである。
得られたフィルタについて、実施例3と同様な実験を行ないフィルタ性能を測定した。
さらに、各フィルタの、圧力損失と0.3μm粒子の透過率との関係を示すグラフを図4に示す。
同じ構造のフィルタを積み重ねれば、PF値は変わらずに粉塵の捕集効率を向上させることができることは、当該技術分野における技術常識である(エアロゾル研究、23[3]、210-216、(2008)参照)から、上記の結果は、中性能フィルタ上に本発明のケージ状構造物を積層することによって、低コストでPTFE(HEPA)フィルタと同等な性能のフィルタを作製することができることを示唆するものである。
Claims (5)
- ナイロン溶液に、ナイロンに対し非溶解性の溶媒を添加した溶液を、エレクトロスピニングすることにより得られる、ナイロンの微小塊状体からナノファイバーが放射状に延伸し、これらのナノファイバーが互いに絡み合い、ナノファイバーが疎に存在する多数のケージ状の空間が形成されたケージ状構造体。
- 直径40nm以下のナノファイバーの全ナノファイバーの80%以上である請求項1記載のケージ状構造体。
- 請求項1又は2記載のケージ状構造体を有するフィルタろ材。
- 請求項1又は2記載のケージ状構造体を、多孔質支持体の表面に形成させたことを特徴とするフィルタろ材。
- 請求項3又は4記載のフィルターろ材をひだ折状又は平板のままフレームに組み込んだフィルタ。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015112523A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | 北越紀州製紙株式会社 | エアフィルタ用濾材 |
JP2018058067A (ja) * | 2012-12-10 | 2018-04-12 | イー・エム・デイー・ミリポア・コーポレイシヨン | 超孔質ナノファイバマットおよびこれらの使用 |
CN116005488A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-04-25 | 杭州特种纸业有限公司 | 一种高耐破度特慢定性滤纸及其制备方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5913875B2 (ja) * | 2010-09-13 | 2016-04-27 | 株式会社Snt | ナノファイバ |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002249966A (ja) * | 2001-01-26 | 2002-09-06 | Korea Inst Of Science & Technology | 微細繊維状高分子ウェブの製造方法 |
JP2008266847A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | ヨウ素含有微細繊維 |
JP2008540858A (ja) * | 2005-05-03 | 2008-11-20 | ザ ユニバーシティ オブ アクロン | 電界紡糸繊維の製造方法および製造装置ならびにそれらによって製造された繊維 |
JP2008303495A (ja) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Panasonic Corp | ナノファイバ製造装置、不織布製造装置、および、ナノファイバ製造方法 |
WO2009067365A2 (en) * | 2007-11-20 | 2009-05-28 | Clarcor Inc. | Filtration medias, fine fibers under 100 nanofibers, and methods |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002249966A (ja) * | 2001-01-26 | 2002-09-06 | Korea Inst Of Science & Technology | 微細繊維状高分子ウェブの製造方法 |
JP2008540858A (ja) * | 2005-05-03 | 2008-11-20 | ザ ユニバーシティ オブ アクロン | 電界紡糸繊維の製造方法および製造装置ならびにそれらによって製造された繊維 |
JP2008266847A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Sumitomo Seika Chem Co Ltd | ヨウ素含有微細繊維 |
JP2008303495A (ja) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Panasonic Corp | ナノファイバ製造装置、不織布製造装置、および、ナノファイバ製造方法 |
WO2009067365A2 (en) * | 2007-11-20 | 2009-05-28 | Clarcor Inc. | Filtration medias, fine fibers under 100 nanofibers, and methods |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018058067A (ja) * | 2012-12-10 | 2018-04-12 | イー・エム・デイー・ミリポア・コーポレイシヨン | 超孔質ナノファイバマットおよびこれらの使用 |
JP2015112523A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | 北越紀州製紙株式会社 | エアフィルタ用濾材 |
CN116005488A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-04-25 | 杭州特种纸业有限公司 | 一种高耐破度特慢定性滤纸及其制备方法 |
CN116005488B (zh) * | 2022-12-08 | 2024-02-13 | 杭州特种纸业有限公司 | 一种高耐破度特慢定性滤纸及其制备方法 |
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