JP2016160568A - Nonwoven fabric and method for producing the same - Google Patents

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祐樹 吉岡
Yuki Yoshioka
祐樹 吉岡
貴義 山口
Takayoshi Yamaguchi
貴義 山口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nanofiber nonwoven fabric having a high tensile strength.SOLUTION: There is provided a nonwoven fabric that includes a nanofiber comprising a core portion 2 and a sheath portion 3 which covers at least a part of a surface of the core portion 2, where the core portion 2 comprises a first polymer and the sheath portion 3 comprises a second polymer, and where the second polymer is a polyurethane and the first polymer has a higher hydrolysis resistance than the second polymer. The nanofiber may be formed by using an electrospinning method. The amount of the second polymer is 10 to 1000 pts.mass based on 100 pts.mass of the first polymer. The average ratio of a fiber diameter Df of the nanofiber to a diameter Dc of the core portion (Df/Dc) is 1.4 to 5. The first polymer is one selected from among polyether sulfone, polyacrylonitrile, and polyimide.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、鞘芯構造を有する繊維(ナノファイバ)を含む不織布およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a nonwoven fabric containing fibers (nanofibers) having a sheath core structure and a method for producing the same.

繊維の不織布は、濾材の他、様々な用途に利用されている。近年では、表面積を大きくできる観点から、nmからサブμmオーダーの繊維経を有するナノファイバを用いた不織布を濾材などの用途に利用することも検討されている。例えば、特許文献1には、ナノファイバである短繊維Aと、0.1dtex以上の単繊維繊度を有するバインダ繊維Bとを含む湿式不織布が提案されている。特許文献1には、このような不織布がフィルタなどに利用できることが教示されている。   Fiber nonwoven fabrics are used for various purposes in addition to filter media. In recent years, from the viewpoint of increasing the surface area, it has been studied to use a nonwoven fabric using nanofibers having a fiber diameter on the order of nm to sub-μm for applications such as filter media. For example, Patent Document 1 proposes a wet nonwoven fabric including short fibers A, which are nanofibers, and binder fibers B having a single fiber fineness of 0.1 dtex or more. Patent Document 1 teaches that such a nonwoven fabric can be used for a filter or the like.

国際公開第2008/130019号パンフレットInternational Publication No. 2008/130019 Pamphlet

ポリウレタンは、引張り強度や引張り伸度が大きく、ナノファイバ材料に適していると考えられる。しかし、ポリウレタンは耐加水分解性が低いため、ポリウレタンでナノファイバの不織布を形成しても、劣化を抑制することは難しい。   Polyurethane has high tensile strength and tensile elongation, and is considered suitable for nanofiber materials. However, since polyurethane has low hydrolysis resistance, it is difficult to suppress deterioration even when a nanofiber nonwoven fabric is formed from polyurethane.

本発明の目的は、引張り強度に優れるナノファイバで形成された不織布およびその製造方法を提供することである。   The objective of this invention is providing the nonwoven fabric formed with the nanofiber which is excellent in tensile strength, and its manufacturing method.

本発明の一局面は、芯部と、前記芯部の少なくとも一部の表面を覆う鞘部とを含むナノファイバを含み、
前記芯部は、第1ポリマーを含み、
前記鞘部は、第2ポリマーを含み、
前記第2ポリマーは、ポリウレタンであり、
前記第1ポリマーは、前記第2ポリマーより耐加水分解性が高いポリマーである、不織布に関する。
One aspect of the present invention includes a nanofiber including a core and a sheath covering at least a part of the surface of the core,
The core includes a first polymer;
The sheath includes a second polymer;
The second polymer is polyurethane;
The first polymer relates to a nonwoven fabric which is a polymer having higher hydrolysis resistance than the second polymer.

本発明の他の一局面は、第1ポリマーまたはその前駆体と、第2ポリマーと、溶媒とを含む溶液を調製する第1工程、
ナノファイバ形成空間において、前記溶液から静電気力によりナノファイバを生成させ、生成した前記ナノファイバを堆積させて不織布を形成する第2工程と、を含み、
前記ナノファイバは、前記第1ポリマーを含む芯部と、前記芯部の少なくとも一部の表面を覆い、かつ前記第2ポリマーを含む鞘部とを含み、
前記第2ポリマーは、ポリウレタンであり、
前記第1ポリマーは、前記第2ポリマーより、耐加水分解性が高く、かつ前記溶媒に対する溶解度が低いポリマーである、不織布の製造方法に関する。
Another aspect of the present invention is a first step of preparing a solution containing a first polymer or a precursor thereof, a second polymer, and a solvent,
A second step of forming nanofibers from the solution by electrostatic force in the nanofiber formation space, and depositing the generated nanofibers to form a non-woven fabric,
The nanofiber includes a core including the first polymer, and a sheath covering at least a part of the surface of the core and including the second polymer,
The second polymer is polyurethane;
The first polymer relates to a method for producing a nonwoven fabric, which is a polymer having higher hydrolysis resistance and lower solubility in the solvent than the second polymer.

本発明によれば、引張り強度に優れるナノファイバで形成された不織布を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the nonwoven fabric formed with the nanofiber excellent in tensile strength can be provided.

本発明の一実施形態に係る不織布の製造方法において、不織布を得るためのシステムの構成を概略的に示す図である。In the manufacturing method of the nonwoven fabric concerning one embodiment of the present invention, it is a figure showing roughly composition of a system for obtaining a nonwoven fabric. 図1の放出部42Aを概略的に示す正面図である。It is a front view which shows roughly the discharge | release part 42A of FIG. 図1の放出部42Aを概略的に示す側面図である。It is a side view which shows roughly the discharge | release part 42A of FIG. 放出体を概略的に示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing a discharge object roughly. 本発明の一実施形態に係る不織布に含まれるナノファイバの鞘芯構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the sheath core structure of the nanofiber contained in the nonwoven fabric which concerns on one Embodiment of this invention.

[不織布]
本発明の実施形態に係る不織布は、芯部と、芯部の少なくとも一部の表面を覆う鞘部とを含むナノファイバを含み、芯部は、第1ポリマーを含み、鞘部は、第2ポリマーを含む。ここで、第1ポリマーは、第2ポリマーより耐加水分解性が高いポリマーである。
[Nonwoven fabric]
The nonwoven fabric which concerns on embodiment of this invention contains the nanofiber containing the core part and the sheath part which covers the surface of at least one part of a core part, a core part contains 1st polymer, and a sheath part is 2nd. Contains polymer. Here, the first polymer is a polymer having higher hydrolysis resistance than the second polymer.

鞘芯構造を有するナノファイバの鞘部がポリウレタンを含むことで、ナノファイバにおいて高い引張り強度を確保することができる。一方、ポリウレタンは耐加水分解性が低く、劣化し易いため、単独で用いても実用的なナノファイバを得ることは難しい。本実施形態では、ナノファイバの芯部を、第2ポリマーであるポリウレタンよりも耐加水分解性が高いポリマーで形成することにより、実用的で引張り強度が高いナノファイバが得られる。なお、表面の鞘部をポリウレタンで形成するにも拘わらず、耐加水分解性の低下が抑制されると考えられる。よって、高い引張り強度と高い耐加水分解性とを両立することもできる。これにより、不織布の劣化を抑制でき、耐久性を高めることもできる。   When the sheath part of the nanofiber having a sheath core structure contains polyurethane, high tensile strength can be secured in the nanofiber. On the other hand, since polyurethane has low hydrolysis resistance and is likely to deteriorate, it is difficult to obtain practical nanofibers even if used alone. In the present embodiment, a nanofiber having practical and high tensile strength can be obtained by forming the core of the nanofiber from a polymer having higher hydrolysis resistance than polyurethane as the second polymer. In addition, although the surface sheath part is formed of polyurethane, it is considered that a decrease in hydrolysis resistance is suppressed. Therefore, both high tensile strength and high hydrolysis resistance can be achieved. Thereby, deterioration of a nonwoven fabric can be suppressed and durability can also be improved.

不織布を構成するナノファイバは、電界紡糸法により形成されたものであることが好ましい。電界紡糸法は、ポリマーの溶液などを用いて、ナノファイバなどの繊維を比較的容易に作製できる工業的にも優れた手法である。電界紡糸法を利用することで、後述するように、溶液に含まれる溶媒に対する、第1ポリマーと第2ポリマーとの溶解度の違いを利用して、上記のような鞘芯構造を容易に作製することができ、不織布の生産性を高めることができる。   The nanofibers constituting the nonwoven fabric are preferably formed by electrospinning. The electrospinning method is an industrially superior technique that can relatively easily produce fibers such as nanofibers using a polymer solution or the like. By using the electrospinning method, as described later, the sheath core structure as described above is easily produced by utilizing the difference in solubility between the first polymer and the second polymer in the solvent contained in the solution. This can increase the productivity of the nonwoven fabric.

第2ポリマーの量は、第1ポリマー100質量部に対して、例えば、10〜1000質量部であり、好ましくは20〜500質量部、さらに好ましくは50〜200質量部であってもよい。第2ポリマーの量がこのような範囲である場合、第2ポリマーを芯部の表面に付着させ易く(つまり、鞘芯構造を安定に形成し易く)なる。よって、高い引張り強度を維持することができる。また、加水分解による劣化をより抑制し易くなることに加え、電界紡糸によりナノファイバを作製し易くなる。   The amount of the second polymer is, for example, 10 to 1000 parts by mass, preferably 20 to 500 parts by mass, and more preferably 50 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the first polymer. When the amount of the second polymer is within such a range, the second polymer can be easily attached to the surface of the core (that is, the sheath core structure can be easily formed stably). Therefore, high tensile strength can be maintained. In addition to making it easier to suppress degradation due to hydrolysis, it becomes easier to produce nanofibers by electrospinning.

図5は、本発明の一実施形態に係る不織布におけるナノファイバの鞘芯構造を示す概略断面図(ナノファイバの長さ方向に垂直な断面図)である。図示例では、ナノファイバ1は、第1ポリマーで形成された芯部2と、芯部2の表面を覆い、第2ポリマーで形成された鞘部3とを含む。ナノファイバ1の繊維径をDfで表し、芯部の径をDcで表す。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view (cross-sectional view perpendicular to the length direction of the nanofiber) showing the sheath core structure of the nanofiber in the nonwoven fabric according to one embodiment of the present invention. In the illustrated example, the nanofiber 1 includes a core portion 2 formed of a first polymer and a sheath portion 3 that covers the surface of the core portion 2 and is formed of a second polymer. The fiber diameter of the nanofiber 1 is represented by D f , and the core diameter is represented by D c .

ナノファイバの繊維径(直径)Dfと芯部の径(直径)Dcとの比Df/Dcの平均は、1.4〜5であることが好ましい。このような範囲では、高い引張り強度を維持することができる。また、加水分解による劣化を抑制し易い。電界紡糸性を高めて、鞘部をさらに形成し易い観点からは、比Df/Dcの平均は、1.4〜4または1.4〜3.5であることがさらに好ましい。なお、繊維および芯部の断面の形状が、円形ではない場合には、断面と同じ面積を有する相当円の直径を、それぞれDfおよびDcとしてもよい。 The average of the ratio D f / D c between the fiber diameter (diameter) D f of the nanofiber and the diameter (diameter) D c of the core is preferably 1.4 to 5. In such a range, high tensile strength can be maintained. Moreover, it is easy to suppress degradation due to hydrolysis. From the viewpoint of improving the electrospinning property and facilitating the formation of the sheath portion, the average of the ratio D f / D c is more preferably 1.4 to 4 or 1.4 to 3.5. In addition, when the shape of the cross section of the fiber and the core is not circular, the diameter of an equivalent circle having the same area as the cross section may be D f and D c , respectively.

ナノファイバの繊維径Dfおよび芯部の径Dcは、ナノファイバの透過型電子顕微鏡(TEM)の画像から測定できる。具体的には、まず、TEM画像で、ナノファイバの長さ方向と垂直な断面が観察できる任意の複数の箇所(例えば、10箇所)を選択する。そして、それぞれの箇所で、繊維径Dfおよび芯部の径Dcを測定して比Df/Dcを算出し、平均化することにより平均値を算出できる。 The fiber diameter D f of the nanofiber and the core diameter D c can be measured from the transmission electron microscope (TEM) image of the nanofiber. Specifically, first, an arbitrary plurality of locations (for example, 10 locations) where a cross section perpendicular to the length direction of the nanofiber can be observed is selected from the TEM image. At each location, the fiber diameter Df and the core diameter Dc are measured to calculate the ratio Df / Dc, and the average value can be calculated.

本実施形態に係る不織布は、例えば、第1ポリマー(またはその前駆体)および第2ポリマーの双方を含む溶液を用いる電界紡糸法により得ることができる。具体的には、第1ポリマーまたはその前駆体と第2ポリマーと溶媒とを含む溶液(ポリマー溶液)を調製する第1工程、および、繊維形成空間において、ポリマー溶液から静電気力によりナノファイバを生成させ、生成したナノファイバを堆積させて不織布を形成する第2工程とを経ることにより、不織布を製造できる。第2工程において、ナノファイバを生成させる際に、溶媒に対する第1ポリマーと第2ポリマーとの溶解度の違いにより、鞘芯構造が形成される。より具体的には、溶媒に対する溶解度が高い第2ポリマーはポリマー溶液中に安定に存在し易く、溶解度が低い第1ポリマーの方が先に紡糸され芯部を形成する。第2ポリマーは、芯部の形成に遅れて紡糸されるため、第1ポリマーで形成された芯部の周囲に、芯部の少なくとも一部を覆うように付着して鞘部が形成される。   The nonwoven fabric which concerns on this embodiment can be obtained by the electrospinning method using the solution containing both the 1st polymer (or its precursor) and a 2nd polymer, for example. Specifically, in the first step of preparing a solution (polymer solution) containing the first polymer or its precursor, the second polymer and a solvent, and in the fiber formation space, nanofibers are generated from the polymer solution by electrostatic force. And the second step of forming the nonwoven fabric by depositing the generated nanofibers, the nonwoven fabric can be produced. In the second step, when the nanofiber is generated, a sheath core structure is formed due to the difference in solubility between the first polymer and the second polymer in the solvent. More specifically, the second polymer having a high solubility in a solvent tends to be stably present in the polymer solution, and the first polymer having a low solubility is first spun to form a core. Since the second polymer is spun after the formation of the core, the sheath is formed around the core formed of the first polymer so as to cover at least part of the core.

なお、第1ポリマーがポリイミドなどの場合には、ポリイミド前駆体(ポリアミド酸など)と第2ポリマーとを含む溶液を上記のポリマー溶液として用い、不織布の製造過程で適宜加熱することなどにより、ポリイミド前駆体からポリイミド(第1ポリマー)を生成させてもよい。   In the case where the first polymer is polyimide or the like, the polyimide polymer (such as polyamic acid) and the second polymer are used as the above polymer solution and heated appropriately in the process of manufacturing the nonwoven fabric. Polyimide (first polymer) may be generated from the precursor.

以下に、不織布の構成についてより具体的に説明する。
(第1ポリマー)
芯部を形成する第1ポリマーは、第2ポリマー(ポリウレタン)よりも耐加水分解性が高い。芯部の耐加水分解性が高いことで、耐加水分解性が低いポリウレタンで鞘部を形成するにも拘わらず、ポリウレタンの加水分解による劣化を抑制することができる。第1ポリマーで芯部を形成するために、第1ポリマーは、ナノファイバを形成する際のポリマー溶液の溶媒に対する溶解度がポリウレタンに比べて低いことが望ましい。
Below, the structure of a nonwoven fabric is demonstrated more concretely.
(First polymer)
The first polymer forming the core part has higher hydrolysis resistance than the second polymer (polyurethane). Due to the high hydrolysis resistance of the core part, it is possible to suppress deterioration due to hydrolysis of the polyurethane, although the sheath part is formed of polyurethane having low hydrolysis resistance. In order to form the core portion with the first polymer, it is desirable that the first polymer has a lower solubility in the solvent of the polymer solution when forming the nanofibers than the polyurethane.

このような第1ポリマーとしては、例えば、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリスルホン、芳香族ポリエステル(ポリエチレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレートなど)、ポリアミド、ポリイミド(PI)、ポリアクリロニトリル(PAN)などが挙げられる。これらのポリマーは、ホモポリマーであってもよく、コポリマーであってもよい。芯部は、これらの第1ポリマーを一種含んでもよく、二種以上含んでいてもよい。加水分解による劣化を抑制し、ポリマー溶液を調製し易く、かつ電界紡糸し易い(および曳糸性に優れる)観点からは、PES、PAN、および/またはPIなどが好ましい。   Examples of the first polymer include polyethersulfone (PES), polysulfone, aromatic polyester (polyalkylene terephthalate such as polyethylene terephthalate), polyamide, polyimide (PI), polyacrylonitrile (PAN), and the like. . These polymers may be homopolymers or copolymers. The core part may contain one kind of these first polymers, or may contain two or more kinds. PES, PAN, and / or PI are preferred from the viewpoints of suppressing deterioration due to hydrolysis, facilitating preparation of a polymer solution and facilitating electrospinning (and excellent spinnability).

第1ポリマーの重量平均分子量Mは、ポリマーの種類にもよるが、例えば、30000〜120000であり、50000〜100000または50000〜80000であることが好ましい。第1ポリマーの重量平均分子量Mの数平均分子量Mに対する比(=M/M)は、例えば、1.1〜3.0である。
なお、本明細書中、ポリマーの重量平均分子量および数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフにより測定される分子量分布から求められる値である。
Although the weight average molecular weight Mw of a 1st polymer is based also on the kind of polymer, it is 30000-120,000, for example, and it is preferable that it is 50000-100000 or 50000-80000. The ratio of the weight average molecular weight Mw of the first polymer to the number average molecular weight Mn (= Mw / Mn ) is, for example, 1.1 to 3.0.
In addition, in this specification, the weight average molecular weight and number average molecular weight of a polymer are the values calculated | required from the molecular weight distribution measured by a gel permeation chromatograph.

(第2ポリマー)
第2ポリマーであるポリウレタンとしては、ウレタン結合(−O−C(=O)−NH−)を有するポリマーであり、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物との反応により得られる。ポリウレタンは、脂肪族ポリウレタンであってもよく、ポリオール化合物の種類に応じて、ポリエーテルポリウレタン、ポリエステルポリウレタン、ポリカーボネートポリウレタン、ポリカプロラクトンポリウレタンなどであってもよい。ポリウレタンは、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Second polymer)
The polyurethane as the second polymer is a polymer having a urethane bond (—O—C (═O) —NH—), and is obtained by a reaction between a polyisocyanate compound and a polyol compound. The polyurethane may be an aliphatic polyurethane, and may be a polyether polyurethane, a polyester polyurethane, a polycarbonate polyurethane, a polycaprolactone polyurethane, or the like depending on the type of the polyol compound. Polyurethanes may be used alone or in combination of two or more.

ポリウレタンの重量平均分子量Mは、例えば、30000〜200000であり、40000〜150000であることが好ましい。ポリウレタンの重量平均分子量Mの数平均分子量Mに対する比(=M/M)は、1.8〜3.0または2.0〜3.0であることが好ましい。ポリウレタンのMまたは比M/Mがこのような範囲である場合、鞘部をさらに形成し易い。 The weight average molecular weight Mw of the polyurethane is, for example, 30000-200000, and preferably 40000-150,000. The ratio of the weight average molecular weight Mw of the polyurethane to the number average molecular weight Mn (= Mw / Mn ) is preferably 1.8 to 3.0 or 2.0 to 3.0. When the Mw or ratio Mw / Mn of the polyurethane is within such a range, the sheath portion is more easily formed.

ナノファイバにおいて、鞘部は、芯部の少なくとも一部の表面を覆っていればよく、芯部の表面全体を覆っていてもよい。耐加水分解性と引張り強度とのバランスを取る観点からは、できるだけ芯部の表面全体が覆われていることが好ましく、鞘部の厚みができるだけ均一であることが好ましい。このような観点から、ナノファイバの軸方向に垂直な断面において、鞘部の厚みの最小値Tminの鞘部の厚みの最大値Tmaxに対する比Tmin/Tmaxは、例えば、0.8〜1であり、0.9〜1であることが好ましい。比Tmin/Tmaxは、1未満であってもよい。 In the nanofiber, the sheath portion only needs to cover the surface of at least a part of the core portion, and may cover the entire surface of the core portion. From the viewpoint of balancing hydrolysis resistance and tensile strength, the entire surface of the core is preferably covered as much as possible, and the thickness of the sheath is preferably as uniform as possible. From such a viewpoint, in the cross section perpendicular to the axial direction of the nanofiber, the ratio T min / T max of the minimum value T min of the sheath part to the maximum value T max of the sheath part is, for example, 0.8 It is -1 and it is preferable that it is 0.9-1. The ratio T min / T max may be less than 1.

鞘部の厚みの最小値Tminおよび最大値Tmaxは、ナノファイバの透過型電子顕微鏡(TEM)の画像から測定できる。具体的には、まず、TEM画像で、ナノファイバの長さ方向と垂直な断面が観察できる任意の複数の箇所(例えば、10箇所)を選択する。そして、それぞれの箇所で、鞘部の厚みの最小値Tminおよび最大値Tmaxを測定して比Tmin/Tmaxを算出し、平均化することにより平均値を算出できる。 The minimum value T min and the maximum value T max of the sheath thickness can be measured from an image of a nanofiber transmission electron microscope (TEM). Specifically, first, an arbitrary plurality of locations (for example, 10 locations) where a cross section perpendicular to the length direction of the nanofiber can be observed is selected from the TEM image. And in each location, the minimum value Tmin and the maximum value Tmax of the thickness of a sheath part are measured, ratio Tmin / Tmax is calculated, and an average value can be calculated by averaging.

ナノファイバの平均繊維経は、例えば、5nm以上1000nm未満であり、10〜900nmまたは20〜800nmであることが好ましく、100〜800nmまたは200〜700nmであることがさらに好ましい。
ここで、平均繊維径は、任意の複数(例えば、10本)の繊維についてそれぞれ1箇所の直径を計測し、これらの平均値として求めればよい。この場合、繊維の直径は、繊維の長さ方向に対して垂直な断面の直径とすることができる。この断面が円形でない場合には、最大径を直径と見なしてよい。
The average fiber diameter of the nanofiber is, for example, 5 nm or more and less than 1000 nm, preferably 10 to 900 nm or 20 to 800 nm, and more preferably 100 to 800 nm or 200 to 700 nm.
Here, the average fiber diameter may be obtained as an average value by measuring the diameter at one location for each of a plurality of (for example, 10) fibers. In this case, the diameter of the fiber can be a diameter of a cross section perpendicular to the length direction of the fiber. If this cross section is not circular, the maximum diameter may be regarded as the diameter.

不織布を構成するナノファイバは、必要に応じて、第1ポリマーおよび第2ポリマー以外に、公知の添加剤を含んでもよい。添加剤の含有量は、不織布を構成するナノファイバ全体(または不織布全体)の5質量%以下であってもよい。   The nanofiber constituting the nonwoven fabric may contain a known additive in addition to the first polymer and the second polymer, if necessary. The content of the additive may be 5% by mass or less of the entire nanofiber (or the entire nonwoven fabric) constituting the nonwoven fabric.

不織布の厚みは、1枚当たり、1〜1000μm程度の範囲から選択でき、例えば、10〜700μm、好ましくは10〜600μmまたは20〜500μmである。   The thickness of the nonwoven fabric can be selected from a range of about 1 to 1000 μm per sheet, and is, for example, 10 to 700 μm, preferably 10 to 600 μm or 20 to 500 μm.

本実施形態に係る不織布では、ナノファイバの鞘部を構成する第2ポリマーが、引張り強度が高いポリウレタンであり、芯部を構成する第1ポリマーが、第2ポリマーよりも耐加水分解性が高い。そのため、不織布は、引張り強度が高く、劣化が抑制され、高い耐久性が得られる。よって、耐久性が求められる様々な用途に有用である。また、不織布の加水分解による劣化も抑制できる。不織布は、ナノファイバで形成されているため、繊維構造を密にしなくても、表面積が大きい。そのため、不織布は、フィルタなどの用途にも適しており、捕集性能に優れながらも、圧力損失を小さくすることもできる。   In the nonwoven fabric according to the present embodiment, the second polymer constituting the sheath portion of the nanofiber is polyurethane having high tensile strength, and the first polymer constituting the core portion has higher hydrolysis resistance than the second polymer. . Therefore, the nonwoven fabric has high tensile strength, suppresses deterioration, and provides high durability. Therefore, it is useful for various applications that require durability. Moreover, the deterioration by hydrolysis of a nonwoven fabric can also be suppressed. Since the nonwoven fabric is formed of nanofibers, the surface area is large even if the fiber structure is not dense. Therefore, the nonwoven fabric is also suitable for applications such as a filter, and can reduce pressure loss while being excellent in collection performance.

(不織布の製造方法)
不織布は、前述のようにポリマー溶液を調製する第1工程、およびポリマー溶液を用いてナノファイバを生成させ、堆積させる第2工程を経ることにより製造できる。以下に、第1工程および第2工程についてより詳細に説明する。
(Nonwoven fabric manufacturing method)
A nonwoven fabric can be manufactured through the 1st process which prepares a polymer solution as mentioned above, and the 2nd process which produces | generates and deposits a nanofiber using a polymer solution. Below, it demonstrates in detail about a 1st process and a 2nd process.

(第1工程)
第1工程において、ポリマー溶液は、溶媒に、第1ポリマー(またはその前駆体)と第2ポリマーとを溶解させることにより調製できる。第1ポリマーは、第2ポリマーに比べると溶媒に対する溶解度は低いが、第1工程で得られるポリマー溶液中において第1ポリマー(またはその前駆体)は一様に溶解した状態であることが好ましい。
(First step)
In the first step, the polymer solution can be prepared by dissolving the first polymer (or its precursor) and the second polymer in a solvent. The first polymer has a lower solubility in a solvent than the second polymer, but it is preferable that the first polymer (or its precursor) is uniformly dissolved in the polymer solution obtained in the first step.

溶媒としては、第1ポリマー(またはその前駆体)および第2ポリマーを溶解し、揮発などにより除去可能なものであれば特に制限されない。このような溶媒としては、非プロトン性の極性有機溶媒が挙げられる。第1ポリマーまたはその前駆体の種類にもよるが、溶媒として、Rohrschneiderの極性パラメータP’が5以上(例えば、5〜7.5)の非プロトン性の極性有機溶媒を用いることが好ましい。このような溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などのアミド(鎖状または環状アミドなど);ジメチルスルホキシドなどのスルホキシドなどが挙げられる。これらの溶媒は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。   The solvent is not particularly limited as long as it dissolves the first polymer (or its precursor) and the second polymer and can be removed by volatilization or the like. Examples of such a solvent include aprotic polar organic solvents. Although depending on the type of the first polymer or a precursor thereof, it is preferable to use an aprotic polar organic solvent having a polarity parameter P ′ of Rohrschneider of 5 or more (for example, 5 to 7.5). Examples of such a solvent include amides such as N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAc), and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) (chain or cyclic amide). A sulfoxide such as dimethyl sulfoxide; These solvent may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

アミドを含む溶媒を用いることも好ましい。例えば、第1ポリマーがPESおよび/またはPANを含む場合、DMFおよび/またはDMAcを含む溶媒を用いてもよい。第1ポリマーがPIまたはその前駆体を含む場合には、NMPを含む溶媒を用いてもよい。   It is also preferable to use a solvent containing an amide. For example, when the first polymer includes PES and / or PAN, a solvent including DMF and / or DMAc may be used. When the first polymer contains PI or a precursor thereof, a solvent containing NMP may be used.

ポリマー溶液中の第1ポリマーおよび第2ポリマーの総濃度は、例えば、10〜60質量%であり、15〜50質量%であることが好ましい。
ポリマー溶液は、必要に応じて、電界紡糸で使用される公知の添加剤を含んでもよい。
The total concentration of the first polymer and the second polymer in the polymer solution is, for example, 10 to 60% by mass, and preferably 15 to 50% by mass.
The polymer solution may contain a known additive used in electrospinning, if necessary.

(第2工程)
第2工程では、第1工程で得られたポリマー溶液を電界紡糸により繊維化し、不織布を形成する。
電界紡糸法では、静電延伸現象によりナノファイバを生成させる。より具体的には、ポリマー溶液を電界紡糸の原料液として用いると、帯電された空間中に流出された原料液からは、空間を飛行中に徐々に溶媒が蒸発していく。これにより、飛行中の原料液の体積は徐々に減少していくが、原料液に付与された電荷は、原料液に留まる。その結果、空間を飛行中の原料液の電荷密度は、徐々に上昇することとなる。そして、原料液の電荷密度が高まり、原料液の中に発生する反発方向のクーロン力が原料液の表面張力よりも勝った時点で、原料液が爆発的に線状に延伸される現象が生じる。この現象が静電延伸現象である。静電延伸現象によれば、ナノファイバを効率よく製造することができる。
(Second step)
In the second step, the polymer solution obtained in the first step is fiberized by electrospinning to form a nonwoven fabric.
In the electrospinning method, nanofibers are generated by an electrostatic stretching phenomenon. More specifically, when a polymer solution is used as the raw material liquid for electrospinning, the solvent gradually evaporates from the raw material liquid that has flowed into the charged space while flying through the space. As a result, the volume of the raw material liquid in flight gradually decreases, but the charge imparted to the raw material liquid remains in the raw material liquid. As a result, the charge density of the raw material liquid in flight through the space gradually increases. Then, when the charge density of the raw material liquid increases and the repulsive Coulomb force generated in the raw material liquid exceeds the surface tension of the raw material liquid, a phenomenon occurs in which the raw material liquid is explosively stretched linearly. . This phenomenon is an electrostatic stretching phenomenon. According to the electrostatic stretching phenomenon, nanofibers can be produced efficiently.

原料液であるポリマー溶液には、溶媒に対する溶解度が異なる第1ポリマー(またはその前駆体)と第2ポリマーが含まれる。第1ポリマーは、第2ポリマーよりも溶媒に対する溶解度が低いため、静電紡糸により先に繊維化されて繊維状の芯部を形成する。第2ポリマーは、第1ポリマーに比べて溶液中で安定であるため、第1ポリマーに比べて繊維化が遅れ、芯部の少なくとも一部の表面を覆うように鞘部を形成する。このようにして、ポリマー溶液から鞘芯構造を有するナノファイバが形成される。   The polymer solution that is a raw material liquid includes a first polymer (or a precursor thereof) and a second polymer that have different solubility in a solvent. Since the first polymer has lower solubility in the solvent than the second polymer, it is first fiberized by electrospinning to form a fibrous core. Since the second polymer is more stable in the solution than the first polymer, the fiberization is delayed as compared with the first polymer, and the sheath part is formed so as to cover at least a part of the surface of the core part. In this way, nanofibers having a sheath core structure are formed from the polymer solution.

繊維形成空間で生成したナノファイバを、基材の表面に堆積させることにより、本実施形態に係る不織布が得られる。形成された不織布は、基材の表面から剥離してもよい。この場合、不織布の製造方法は、さらに基材の表面から不織布を剥離する工程を含むことができる。ここで、基材としては、剥離性の基材シート、または繊維を搬送するための搬送コンベアのベルトなどを利用できる。また、基材として不織繊維構造を有する基材(市販の不織布など)を用い、この表面にナノファイバを堆積させることで、不織布と不織繊維構造を有する基材とが一体化した不織布を形成してもよい。   By depositing nanofibers generated in the fiber formation space on the surface of the substrate, the nonwoven fabric according to this embodiment is obtained. You may peel the formed nonwoven fabric from the surface of a base material. In this case, the manufacturing method of a nonwoven fabric can further include the process of peeling a nonwoven fabric from the surface of a base material. Here, as the substrate, a peelable substrate sheet, a conveyor belt for conveying fibers, or the like can be used. In addition, by using a base material having a non-woven fiber structure (such as a commercially available non-woven fabric) as the base material and depositing nanofibers on this surface, a non-woven fabric in which the non-woven fabric and the base material having the non-woven fiber structure are integrated. It may be formed.

不織布を形成する工程では、必要に応じて、複数の電界紡糸ユニットを用いて、各ユニットで、それぞれ異なるナノファイバを生成させ、堆積させてもよい。例えば、各ユニットで、繊維経および/またはポリマー組成の異なるナノファイバを生成させ、堆積させることで不織布を形成してもよい。なお、ナノファイバ径は、原料液の状態、放出体の構成、帯電手段により形成される電界の大きさなどにより調節することができる。   In the step of forming the nonwoven fabric, if necessary, a plurality of electrospinning units may be used to generate and deposit different nanofibers in each unit. For example, in each unit, nanofibers having different fiber diameters and / or polymer compositions may be generated and deposited to form a nonwoven fabric. The nanofiber diameter can be adjusted by the state of the raw material liquid, the configuration of the emitter, the magnitude of the electric field formed by the charging means, and the like.

図1は、本発明の一実施形態に係る不織布の製造方法を実施するための、製造システムの構成を概略的に示す図である。図1は、不織繊維構造を有する基材Eを利用する場合の例である。   Drawing 1 is a figure showing roughly composition of a manufacturing system for carrying out a manufacturing method of a nonwoven fabric concerning one embodiment of the present invention. FIG. 1 is an example in the case of using a base material E having a non-woven fiber structure.

図1の製造システムは、不織布を製造するための製造ラインを構成している。製造システムは、不織布形成装置40と、形成された不織布を回収するための回収装置70とを備えている。図1の製造システムでは、基材Eが製造ラインの上流から下流に搬送される。搬送途中の基材Eには、ナノファイバの不織布の形成が随時行われる。   The manufacturing system of FIG. 1 constitutes a manufacturing line for manufacturing a nonwoven fabric. The manufacturing system includes a nonwoven fabric forming device 40 and a collection device 70 for collecting the formed nonwoven fabric. In the manufacturing system of FIG. 1, the base material E is conveyed from the upstream to the downstream of the manufacturing line. A nanofiber nonwoven fabric is formed on the substrate E in the middle of conveyance as needed.

製造システムの最上流には、ロール状に捲回された基材Eを内部に収容した基材供給装置20が設けられている。基材供給装置20は、ロール状の基材Eを捲き出して、自身の下流側に隣接する別の装置に基材Eを供給する。具体的には、基材供給装置20は、モータ24により供給リール22を回転させて、供給リール22に捲回された基材Eを第1搬送ローラ21に供給する。   In the uppermost stream of the manufacturing system, a base material supply device 20 that houses therein the base material E wound in a roll shape is provided. The base material supply apparatus 20 rolls out the roll-shaped base material E, and supplies the base material E to another apparatus adjacent to its downstream side. Specifically, the substrate supply device 20 rotates the supply reel 22 by the motor 24 and supplies the substrate E wound around the supply reel 22 to the first transport roller 21.

捲き出された基材Eは、第1搬送ローラ21により、不織布形成装置40に移送される。
不織布形成装置40は、電界紡糸機構を具備する。より具体的には、電界紡糸機構は、装置内の上方に設置された原料液を放出するためのノズル(放出体)を含む放出部42Aと、放出された原料液(ポリマー溶液)を帯電させる帯電手段と、放出部42Aと対向するように不織布Eを上流側から下流側に搬送する搬送コンベア41と、を備えている。搬送コンベア41は、基材Eとともに繊維を収集するコレクタ部として機能し、基材Eの表面(主面)には、放出部42Aから放出されたナノファイバが堆積される。
The unrolled base material E is transferred to the nonwoven fabric forming apparatus 40 by the first transport roller 21.
The nonwoven fabric forming apparatus 40 includes an electrospinning mechanism. More specifically, the electrospinning mechanism charges the discharge portion 42A including a nozzle (discharger) for discharging the raw material liquid installed above the apparatus, and the discharged raw material liquid (polymer solution). A charging means and a transport conveyor 41 for transporting the nonwoven fabric E from the upstream side to the downstream side so as to face the discharge portion 42A are provided. The conveyor 41 functions as a collector unit that collects fibers together with the base material E, and the nanofibers emitted from the emission unit 42A are deposited on the surface (main surface) of the base material E.

帯電手段は、放出体に電圧を印加する電圧印加装置43と、搬送コンベア41と平行に設置され、かつ電気的に接続された対電極44とで構成されている。対電極44は接地されている。これにより、放出体と対電極44との間には、電圧印加装置43により印加される電圧に応じた電位差(例えば20〜200kV)を設けることができる。なお、帯電手段の構成は、特に限定されず、例えば、対電極44は必ずしも接地しなくてもよく、高電圧が印加されていてもよい。また、対電極44を設ける代わりに、搬送コンベア41のベルト部分を導体から構成するなどしてもよい。   The charging means includes a voltage applying device 43 that applies a voltage to the emitter, and a counter electrode 44 that is installed in parallel with the conveyor 41 and is electrically connected. The counter electrode 44 is grounded. Thereby, a potential difference (for example, 20 to 200 kV) corresponding to the voltage applied by the voltage application device 43 can be provided between the emitter and the counter electrode 44. The configuration of the charging unit is not particularly limited. For example, the counter electrode 44 may not necessarily be grounded, and a high voltage may be applied. Moreover, you may comprise the belt part of the conveyance conveyor 41 from a conductor instead of providing the counter electrode 44. FIG.

図2は、図1の放出部42Aを概略的に示す正面図であり、図3は、図1の放出部42Aを概略的に示す側面図である。図4は、図2および図3の放出体42を、放出口42aを通る平面でカットし、一部を拡大した概略縦断面図である。
図2および図3に示されるように、放出部42Aは、原料液を放出するための放出体42を有しており、放出体42の上部には、放出体42に原料液45を供給するための導管50が接続されている。また、放出体42の上方には、図示しない送風機構が設けられている。送風機構により、放出体42の上方から送風を行うことで、ナノファイバ生成を阻害する溶媒蒸気やイオン風を効率よく換気することができる。
2 is a front view schematically showing the discharge part 42A of FIG. 1, and FIG. 3 is a side view schematically showing the discharge part 42A of FIG. FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view in which the emitter 42 of FIGS. 2 and 3 is cut by a plane passing through the outlet 42a and a part thereof is enlarged.
As shown in FIGS. 2 and 3, the discharge unit 42 </ b> A has a discharge body 42 for discharging the raw material liquid, and supplies the raw material liquid 45 to the discharge body 42 above the discharge body 42. A conduit 50 is connected. A blower mechanism (not shown) is provided above the emitter 42. By blowing air from above the emitter 42 by the blower mechanism, it is possible to efficiently ventilate the solvent vapor or ion wind that inhibits nanofiber production.

放出体42は、長尺の形状を有しており、放出体42の内部には、径D1の中空円筒状の収容部52が形成されている。放出体42の搬送コンベア41のベルト(基材)と対向する側には、複数の放出口42aが、一定の間隔で、規則的な配列で設けられている。   The emitter 42 has a long shape, and a hollow cylindrical housing 52 having a diameter D1 is formed inside the emitter 42. On the side of the discharge body 42 facing the belt (base material) of the conveyor 41, a plurality of discharge ports 42a are provided in a regular array at regular intervals.

放出体42の上部は、断面が方形に形成されており、放出口42aに向かって、断面形状の幅が徐々に小さくなるテーパ部42bが形成されている。このように、放出体42の放出口42aの周囲に、テーパ部42bを形成することで、電荷が角部などに集中することによるイオン風の発生を抑制することができる。   The upper part of the emitter 42 has a square cross section, and a tapered portion 42b is formed with the width of the cross section gradually decreasing toward the discharge port 42a. In this manner, by forming the tapered portion 42b around the discharge port 42a of the emitter 42, it is possible to suppress the generation of ion wind due to the concentration of charges on the corners and the like.

また、放出口42aに向かって、放出体42の断面形状の幅を徐々に小さくすることにより、電荷を適度に集中させることができ、放出口42aから放出される原料液に効率よく電荷を供給することができる。収容部52と放出口42aとを連通する貫通孔の径は、例えば、0.25〜0.4mmであり、貫通孔の長さは、例えば、0.1〜5mmである。貫通孔の断面形状は、円形、三角形や四角形などの多角形、星形などの内側に突出する部分のある形状などの任意の形状を選択できる。   Further, by gradually reducing the width of the cross-sectional shape of the emitter 42 toward the discharge port 42a, the charge can be concentrated appropriately, and the charge is efficiently supplied to the raw material liquid discharged from the discharge port 42a. can do. The diameter of the through-hole which connects the accommodating part 52 and the discharge port 42a is 0.25-0.4 mm, for example, and the length of a through-hole is 0.1-5 mm, for example. As the cross-sectional shape of the through hole, any shape such as a circle, a polygon such as a triangle or a quadrangle, or a shape having a protruding portion inside such as a star can be selected.

原料液45は、放出体42の中空部と連通するポンプ46の圧力により、原料液タンク45aから、導管50を通して、放出体42の収容部52に供給される。そして、原料液45は、ポンプ46の圧力により、複数の放出口42aから不織布Eの主面に向かって放出される。放出された原料液は、帯電した状態で放出体42と搬送コンベア41(また不織布E)との間の空間を移動中に静電爆発を起し、鞘芯構造を有するナノファイバを生成する。生成したナノファイバは、静電誘引力によって基材の主面に誘引され、そこで堆積する。これにより、不織布Fが形成される。   The raw material liquid 45 is supplied from the raw material liquid tank 45 a through the conduit 50 to the accommodating portion 52 of the emitter 42 by the pressure of the pump 46 communicating with the hollow portion of the emitter 42. And the raw material liquid 45 is discharge | released toward the main surface of the nonwoven fabric E from the some discharge port 42a by the pressure of the pump 46. FIG. The discharged raw material liquid undergoes electrostatic explosion while moving in the space between the emitter 42 and the transport conveyor 41 (or the nonwoven fabric E) in a charged state, and generates nanofibers having a sheath core structure. The produced nanofibers are attracted to the main surface of the substrate by electrostatic attraction and are deposited there. Thereby, the nonwoven fabric F is formed.

搬送コンベア41のベルト部分は、誘電体であってもよい。ベルト部分が導体で構成されている場合には、放出体42の放出口に近いコレクタ部に、ナノファイバがやや集中して堆積する傾向がある。ナノファイバを、より均一に、コレクタ部に分散させる観点からは、搬送コンベア41のベルト部分を誘電体により形成することがより望ましい。   The belt portion of the conveyor 41 may be a dielectric. In the case where the belt portion is made of a conductor, the nanofibers tend to be concentrated and deposited on the collector portion near the discharge port of the emitter 42. From the viewpoint of more uniformly dispersing the nanofibers in the collector portion, it is more desirable to form the belt portion of the transport conveyor 41 with a dielectric.

ベルト部分を誘電体により形成した場合には、ベルト部分の内周面(不織布Eと接触する面の反対側の面)に、対電極44を接触させてもよい。このような接触により、ベルト部分の内部で誘電分極が起こり、基材Eとの接触面に一様な電荷が発生する。これにより、ナノファイバが基材Eの表面Eaの一部に集中して堆積する可能性が更に低減される。   When the belt portion is formed of a dielectric, the counter electrode 44 may be brought into contact with the inner peripheral surface of the belt portion (the surface opposite to the surface that contacts the nonwoven fabric E). Due to such contact, dielectric polarization occurs inside the belt portion, and a uniform charge is generated on the contact surface with the substrate E. Thereby, the possibility that the nanofibers concentrate and deposit on a part of the surface Ea of the substrate E is further reduced.

図1において、不織布Fと搬送コンベア41のベルトとが離間(剥離)する箇所には、これらが剥離するときに起こり得るスパークの発生を抑制するために、不織布Fを除電する除電装置を設けてもよい。また、不織布形成装置40と、これに隣接する各装置との間の窓部近傍には、紡糸空間に発生する帯電した溶媒蒸気、帯電した空気を換気して、紡糸性能を向上させる吸引ダクトを設けてもよい。   In FIG. 1, a place where the nonwoven fabric F and the belt of the conveyor 41 are separated (peeled) is provided with a static eliminator that neutralizes the nonwoven fabric F in order to suppress the occurrence of sparks that may occur when they peel. Also good. In addition, in the vicinity of the window between the nonwoven fabric forming device 40 and each adjacent device, there is a suction duct that ventilates the charged solvent vapor and charged air generated in the spinning space to improve the spinning performance. It may be provided.

不織布形成装置40から搬出された完成した不織布Fは、搬送ローラ71を介して、回収装置70に回収される。回収装置70は、搬送されてくる不織布Fを捲き取る回収リール72を内蔵している。回収リール72はモータ74により回転駆動される。   The completed non-woven fabric F unloaded from the non-woven fabric forming device 40 is collected by the collecting device 70 via the transport roller 71. The collection device 70 has a built-in collection reel 72 that scrapes the conveyed nonwoven fabric F. The collection reel 72 is rotationally driven by a motor 74.

図1に示すような製造システムでは、不織布を回収する回収装置70を回転させるモータ74を、不織布Fの搬送速度(搬送コンベア41の速度)が一定になるような回転速度に制御する。これにより、不織布Fは、所定のテンションを維持しつつ搬送される。このような制御は、製造システムに備えられた制御装置(図示せず)によって行われる。制御装置は、製造システムを構成する各装置を統括的に制御し、管理できるように構成されている。   In the manufacturing system as shown in FIG. 1, the motor 74 that rotates the collection device 70 that collects the nonwoven fabric is controlled to a rotation speed at which the conveyance speed of the nonwoven fabric F (the speed of the conveyance conveyor 41) is constant. Thereby, the nonwoven fabric F is conveyed, maintaining a predetermined tension. Such control is performed by a control device (not shown) provided in the manufacturing system. The control device is configured to control and manage each device constituting the manufacturing system in an integrated manner.

不織布形成装置40と不織布回収装置70との間には、予備回収部を配置してもよい。予備回収部は、完成した不織布Fの回収装置70による回収が容易となるように設けられる。具体的には、予備回収部では、不織布形成装置40から移送されてくる完成した不織布Fを、一定の長さまでは捲き取らずに弛んだ状態で回収する。その間、回収装置70の回収リール72は回転させずに停止させておく。そして、予備回収部により回収された弛んだ状態の不織布Fの長さが一定の長さになる度に、回収装置70の回収リール72を所定時間だけ回転させて、回収リール72により不織布Fを捲き取る。   A preliminary collection unit may be arranged between the nonwoven fabric forming apparatus 40 and the nonwoven fabric collection apparatus 70. The preliminary recovery unit is provided so that the completed nonwoven fabric F can be easily recovered by the recovery device 70. Specifically, in the preliminary collection unit, the completed nonwoven fabric F transferred from the nonwoven fabric forming apparatus 40 is collected in a slack state without being scraped off by a certain length. Meanwhile, the recovery reel 72 of the recovery device 70 is stopped without rotating. Then, each time the length of the loose nonwoven fabric F collected by the preliminary collection unit becomes a certain length, the collection reel 72 of the collection device 70 is rotated for a predetermined time, and the nonwoven fabric F is removed by the collection reel 72. Scatter it.

このような予備回収部を設けることで、搬送コンベア41の搬送速度と、不織布回収装置70が具備するモータ74の回転速度を厳密に連動させて制御する必要がなくなり、製造システムの制御装置を簡略化することができる。   By providing such a preliminary collection unit, it is not necessary to control the conveyance speed of the conveyance conveyor 41 and the rotation speed of the motor 74 included in the nonwoven fabric collection apparatus 70 in strict association with each other, and the manufacturing system control apparatus is simplified. Can be

なお、上記の不織布の製造システムは、本発明の実施形態に係る不織布の製造方法を実施するために用いることができる製造システムの一例に過ぎない。不織布の製造方法は、ポリマー溶液を調製する第1工程、および、ナノファイバ形成空間において、ポリマー溶液からナノファイバを生成させて堆積させ、不織布を形成する第2工程を有する限り、特に限定されない。   In addition, said nonwoven fabric manufacturing system is only an example of the manufacturing system which can be used in order to implement the manufacturing method of the nonwoven fabric which concerns on embodiment of this invention. The manufacturing method of a nonwoven fabric is not specifically limited as long as it has the 1st process of preparing a polymer solution, and the 2nd process of producing | generating and depositing a nanofiber from a polymer solution in a nanofiber formation space, and forming a nonwoven fabric.

また、第2工程についても、所定のナノファイバ形成空間において、ポリマー溶液から静電気力によりナノファイバを生成させ、生成したナノファイバを堆積させる工程であれば、どのような電界紡糸機構を用いてもよい。例えば、放出体の形状は、特に限定されない。放出体の長手方向に垂直な断面の形状は、図3に示されるように、上方から下方に向かって次第に小さくなる形状(V型ノズル)に限らず、放出体を回転体により構成してもよい。   As for the second step, any electrospinning mechanism may be used as long as the nanofiber is generated from the polymer solution by electrostatic force in the predetermined nanofiber formation space and the generated nanofiber is deposited. Good. For example, the shape of the emitter is not particularly limited. As shown in FIG. 3, the shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the emitter is not limited to a shape (V-shaped nozzle) that gradually decreases from the top to the bottom. Good.

ナノファイバ形成装置では、搬送コンベアのベルトの主面に繊維を連続的に堆積させることにより、長尺状の不織布を形成することができる。また、ナノファイバの堆積を間欠的に行うことにより、矩形の不織布を形成することもできる。   In the nanofiber forming apparatus, a long nonwoven fabric can be formed by continuously depositing fibers on the main surface of the belt of the conveyor. Moreover, a rectangular nonwoven fabric can also be formed by intermittently depositing nanofibers.

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

実施例1
(1)ポリマー溶液の調製
第1ポリマーとしてPES(M=75000、M/M=2.4)と、第2ポリマーとしてポリウレタン(PU、ポリエステルポリウレタン、M=120000、M/M=2.3)とをDMAcに溶解させてポリマー溶液を調製した。ポリマー溶液中のPESおよびポリウレタンの濃度は、それぞれ9質量%および12質量%であった。
Example 1
(1) Preparation of polymer solution PES (M w = 75000, M w / M n = 2.4) as the first polymer and polyurethane (PU, polyester polyurethane, M w = 120,000, M w / M) as the second polymer n = 2.3) was dissolved in DMAc to prepare a polymer solution. The concentrations of PES and polyurethane in the polymer solution were 9% by mass and 12% by mass, respectively.

(2)電界紡糸
図1に示すような製造システムにより、上記(1)で得られたポリマー溶液を原料液として用いて、下記の条件で、電界紡糸することにより基材の主面にナノファイバを堆積させ、不織布を作製した。
電界紡糸条件:
印加電圧:60kV
溶液吐出圧:25kPa
温度:26℃
湿度:37%RH
(2) Electrospinning Nanofibers on the main surface of the substrate by electrospinning the polymer solution obtained in (1) above as a raw material liquid under the following conditions using a production system as shown in FIG. Was deposited to prepare a nonwoven fabric.
Electrospinning conditions:
Applied voltage: 60 kV
Solution discharge pressure: 25 kPa
Temperature: 26 ° C
Humidity: 37% RH

得られた不織布において、ナノファイバの平均繊維経は490nmであった。また、不織布の厚みは24μmであり、単位面積当たりの質量は5.36g/mであった。
得られた不織布を恒温槽に入れ、PUの融点付近まで加熱した。その後電子顕微鏡で観察したところ繊維表面が溶融しているものの繊維形状を維持していた。そのことから鞘部がPUであり、芯部がPESであることを確認した。
In the obtained nonwoven fabric, the average fiber length of the nanofiber was 490 nm. The nonwoven fabric had a thickness of 24 μm and a mass per unit area of 5.36 g / m 2 .
The obtained nonwoven fabric was put into a thermostat and heated to near the melting point of PU. Thereafter, when observed with an electron microscope, the fiber shape was maintained although the fiber surface was melted. From this, it was confirmed that the sheath part was PU and the core part was PES.

(3)評価
下記の手順で不織布の引張り試験を行い、最大応力と伸度とを測定した。
不織布を幅10mm、長さ20mmのサイズにカットして試験片を作製した。試験片の長さ方向の一方の端部を固定して、他方の端部を荷重計測器(ロードセル)に取り付けたチャックで挟み、6mm/sの速度で引っ張り、破断させた。そして、試験片が破断する直前の最大応力と伸びとを求めた。なお、伸びは、初期の長さを100%としたときの伸びの割合(%)で表す。
(3) Evaluation The nonwoven fabric was subjected to a tensile test by the following procedure, and the maximum stress and elongation were measured.
The nonwoven fabric was cut into a size having a width of 10 mm and a length of 20 mm to prepare a test piece. One end of the test piece in the length direction was fixed, and the other end was sandwiched between chucks attached to a load measuring device (load cell), and pulled at a speed of 6 mm / s to break. And the maximum stress and elongation just before a test piece fracture | rupture was calculated | required. The elongation is expressed as a percentage (%) of elongation when the initial length is 100%.

比較例1
PES(M=75000、M/M=2.4)をDMAcに溶解させて、22.5質量%濃度でPESを含むポリマー溶液を調製した。得られたポリマー溶液を原料液として用いて電界紡糸を行った以外は、実施例1と同様にして不織布を作製し、評価を行った。得られた不織布の厚みは82μmであり、単位面積当たりの質量は12.7g/mであり、繊維の平均繊維経は519nmであった。
Comparative Example 1
PES ( Mw = 75000, Mw / Mn = 2.4) was dissolved in DMAc to prepare a polymer solution containing PES at a concentration of 22.5% by mass. A nonwoven fabric was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that electrospinning was performed using the obtained polymer solution as a raw material liquid. The thickness of the obtained nonwoven fabric was 82 μm, the mass per unit area was 12.7 g / m 2 , and the average fiber diameter of the fibers was 519 nm.

Figure 2016160568
Figure 2016160568

表1に示されるように、PESのナノファイバで形成された不織布である比較例1に比べて、実施例1では、引張り試験の最大応力が大きく、伸びも大きくなった。また、実施例1の不織布におけるナノファイバを、電子顕微鏡で観察したところ、表面の鞘部がPUであるにも拘わらず、クラックが見られず、耐加水分解性の低下が抑制されていた。   As shown in Table 1, the maximum stress in the tensile test was larger and the elongation was larger in Example 1 than in Comparative Example 1, which is a nonwoven fabric formed of PES nanofibers. Moreover, when the nanofiber in the nonwoven fabric of Example 1 was observed with the electron microscope, although the sheath of the surface was PU, a crack was not seen but the hydrolysis-resistant fall was suppressed.

本発明の実施形態に係る不織布は、引張り強度が高いため、使用による劣化を抑制できる。よって、フィルタを始め、電池用の分離シート(セパレータ)、妊娠検査シート等の体外検査シート、塵や汚れなどを拭き取る拭取シート、基材等の様々な用途に適用することができる。   Since the nonwoven fabric which concerns on embodiment of this invention has high tensile strength, it can suppress degradation by use. Therefore, it can be applied to various uses such as filters, battery separation sheets (separators), in vitro inspection sheets such as pregnancy test sheets, wiping sheets for wiping off dust and dirt, and substrates.

20:基材供給装置、21:第1搬送ロール、22:供給リール、24:モータ
40:不織布形成装置、41:搬送コンベア、42A:放出部、42:放出体、42a:放出口、42b:テーパ部、43:電圧印加装置、44:対電極、45:原料液(ポリマー溶液)、45a:原料液タンク、46:ポンプ、48:第1支持体、49:第2支持体、50:導管、52:収容部
70:回収装置、71:搬送ローラ、72:回収リール、74:モータ
E:不織繊維構造を有する基材、Ea:基材の主面、F:不織布
20: base material supply device, 21: first transport roll, 22: supply reel, 24: motor 40: nonwoven fabric forming device, 41: transport conveyor, 42A: discharge section, 42: discharge body, 42a: discharge port, 42b: Tapered portion, 43: voltage application device, 44: counter electrode, 45: raw material liquid (polymer solution), 45a: raw material liquid tank, 46: pump, 48: first support, 49: second support, 50: conduit 52: container 70: collection device, 71: transport roller, 72: collection reel, 74: motor E: base material having non-woven fiber structure, Ea: main surface of base material, F: non-woven fabric

Claims (6)

芯部と、前記芯部の少なくとも一部の表面を覆う鞘部とを含むナノファイバを含み、
前記芯部は、第1ポリマーを含み、
前記鞘部は、第2ポリマーを含み、
前記第2ポリマーは、ポリウレタンであり、
前記第1ポリマーは、前記第2ポリマーより耐加水分解性が高いポリマーである、不織布。
A nanofiber comprising a core and a sheath covering at least a part of the surface of the core;
The core includes a first polymer;
The sheath includes a second polymer;
The second polymer is polyurethane;
The first polymer is a non-woven fabric that is a polymer having higher hydrolysis resistance than the second polymer.
前記ナノファイバは、電界紡糸法により形成される、請求項1に記載の不織布。   The nonwoven fabric according to claim 1, wherein the nanofiber is formed by an electrospinning method. 前記第2ポリマーの量は、前記第1ポリマー100質量部に対して10〜1000質量部である、請求項1または2に記載の不織布。   The nonwoven fabric according to claim 1 or 2, wherein the amount of the second polymer is 10 to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the first polymer. 前記ナノファイバの繊維径Dfと前記芯部の径Dcとの比Df/Dcの平均は、1.4〜5である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の不織布。 The average of the ratio D f / D c of the fiber diameter D f and diameter D c of the core portion of the nano fiber is from 1.4 to 5, the nonwoven fabric according to any one of claims 1 to 3 . 前記第1ポリマーは、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、およびポリイミドからなる群より選択される少なくとも一種である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の不織布。   The non-woven fabric according to any one of claims 1 to 4, wherein the first polymer is at least one selected from the group consisting of polyethersulfone, polyacrylonitrile, and polyimide. 第1ポリマーまたはその前駆体と、第2ポリマーと、溶媒とを含む溶液を調製する第1工程、
ナノファイバ形成空間において、前記溶液から静電気力によりナノファイバを生成させ、生成した前記ナノファイバを堆積させて不織布を形成する第2工程と、を含み、
前記ナノファイバは、前記第1ポリマーを含む芯部と、前記芯部の少なくとも一部の表面を覆い、かつ前記第2ポリマーを含む鞘部とを含み、
前記第2ポリマーは、ポリウレタンであり、
前記第1ポリマーは、前記第2ポリマーより、耐加水分解性が高く、かつ前記溶媒に対する溶解度が低いポリマーである、不織布の製造方法。
A first step of preparing a solution comprising a first polymer or a precursor thereof, a second polymer, and a solvent;
A second step of forming nanofibers from the solution by electrostatic force in the nanofiber formation space, and depositing the generated nanofibers to form a non-woven fabric,
The nanofiber includes a core including the first polymer, and a sheath covering at least a part of the surface of the core and including the second polymer,
The second polymer is polyurethane;
The method for producing a nonwoven fabric, wherein the first polymer is a polymer having higher hydrolysis resistance and lower solubility in the solvent than the second polymer.
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