JP2016183423A - Nonwoven fabric and carbon fiber nonwoven fabric - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nanofiber nonwoven fabric and a carbon fiber nonwoven fabric capable of exhibiting an effect of inorganic particles for a long term.SOLUTION: A nonwoven fabric contains a nanofiber containing polymer and inorganic particles and formed by an electrospinning method. The inorganic particles include first particles and second particles, a part of which is exposed on the surface of the polymer. In the first particles, volume Vof a part exposed on the surface of the polymer and volume Vof a part embedded into the polymer satisfy V<V. In the second particles, volume Vof a part exposed on the surface of the polymer and volume Vof a part embedded into the polymer satisfy V≥V. The average number Nof the first particles and the average number Nof the second particles per unit length of the nanofiber satisfy N>N.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、無機粒子を含み、かつ電界紡糸法により形成されたナノファイバを含む不織布およびそれを炭化して得られる炭素繊維不織布に関する。   The present invention relates to a nonwoven fabric containing inorganic fibers and containing nanofibers formed by electrospinning, and a carbon fiber nonwoven fabric obtained by carbonizing the nonwoven fabric.

ナノメータ(nm)からサブμmオーダーの繊維経を有するナノファイバの不織布は、ポリマーの溶液などを用いる電界紡糸法などにより製造することができる。ナノファイバの不織布は、表面積が大きいため、濾材の他、様々な用途への利用が期待されている。ナノファイバの不織布に、さらなる機能を付与することができれば、様々な用途に利用することができる。   A nanofiber nonwoven fabric having a fiber diameter of nanometer (nm) to sub-μm order can be manufactured by an electrospinning method using a polymer solution or the like. Nanofiber non-woven fabrics have a large surface area and are expected to be used for various purposes in addition to filter media. If the nanofiber nonwoven fabric can be given further functions, it can be used for various applications.

特許文献1では、不活性物質により表面被覆された触媒粒子と高分子材料とを含む紡糸液から電界紡糸法により、ナノファイバの不織布を製造する方法が提案されている。   Patent Document 1 proposes a method for producing a nanofiber nonwoven fabric by electrospinning from a spinning solution containing catalyst particles surface-coated with an inert substance and a polymer material.

また、特許文献2では、繊維フィルタ部材の繊維の表面に、セラミックス超微粒子を担持させることが提案されている。特許文献2では、セラミックス超微粒子を含む溶液に繊維フィルタ部材を浸漬して、余分な溶液を除去して、熱処理することにより、セラミックス超微粒子を担持させている。   In Patent Document 2, it is proposed that ceramic ultrafine particles are supported on the surface of the fiber of the fiber filter member. In Patent Document 2, the fiber filter member is immersed in a solution containing the ceramic ultrafine particles, the excess solution is removed, and the ceramic ultrafine particles are supported by heat treatment.

特開2014−145140号公報JP 2014-145140 A 特開2005−040646号公報JP-A-2005-040646

不織布に粒子を担持させる場合、粒子がナノファイバの表面に存在する方が粒子の作用が発揮され易いと考えられる。しかし、粒子の露出が多くなると、脱落し易い。そのため、長期間にわたり不織布を使用すると、粒子の効果が得られなくなる。   When the particles are supported on the nonwoven fabric, it is considered that the action of the particles is more easily exhibited when the particles are present on the surface of the nanofiber. However, if the exposure of the particles increases, the particles easily fall off. Therefore, if a nonwoven fabric is used over a long period of time, the effect of particles cannot be obtained.

本発明の目的は、長期間にわたり無機粒子の効果を発揮させることができる不織布および炭素繊維不織布を提供することである。   The objective of this invention is providing the nonwoven fabric and carbon fiber nonwoven fabric which can exhibit the effect of an inorganic particle over a long period of time.

本発明の一局面は、ポリマーと無機粒子とを含む電界紡糸法により形成されたナノファイバを含み、
前記無機粒子は、前記ポリマーの表面から一部が露出した第1粒子および第2粒子を含み、
前記第1粒子は、前記ポリマーの表面から露出した部分の体積V1oと、前記ポリマーに埋め込まれた部分の体積V1iとが、V1o<V1iを充足し、
前記第2粒子は、前記ポリマーの表面から露出した部分の体積V2oと、前記ポリマーに埋め込まれた部分の体積V2iとが、V2o≧V2iを充足し、
前記ナノファイバの単位長さ当たりの前記第1粒子の平均的個数N1および前記第2粒子の平均的個数N2は、N1>N2を充足する、不織布に関する。
One aspect of the present invention includes nanofibers formed by an electrospinning method that includes a polymer and inorganic particles,
The inorganic particles include first particles and second particles partially exposed from the surface of the polymer,
In the first particle, the volume V 1o of the portion exposed from the surface of the polymer and the volume V 1i of the portion embedded in the polymer satisfy V 1o <V 1i ,
In the second particle, the volume V 2o of the portion exposed from the surface of the polymer and the volume V 2i of the portion embedded in the polymer satisfy V 2o ≧ V 2i ,
The average number N 1 of the first particles and the average number N 2 of the second particles per unit length of the nanofiber relate to a nonwoven fabric satisfying N 1 > N 2 .

本発明の他の一局面は、上記の不織布を焼成することにより得られる、炭素繊維不織布に関する。   Another aspect of the present invention relates to a carbon fiber nonwoven fabric obtained by firing the nonwoven fabric described above.

本発明によれば、不織布を構成する繊維が劣化しても、長期にわたり触媒粒子などの無機粒子の効果を発揮させることができる不織布および炭素繊維不織布を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if the fiber which comprises a nonwoven fabric deteriorates, the nonwoven fabric and carbon fiber nonwoven fabric which can exhibit the effect of inorganic particles, such as a catalyst particle, can be provided over a long period of time.

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を模式的に示す上面図である。It is a top view which shows typically the nanofiber contained in the nonwoven fabric which concerns on one Embodiment of this invention. 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構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the nanofiber contained in the nonwoven fabric which concerns on one Embodiment of this invention. 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3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3の放出部42Aを概略的に示す側面図である。FIG. 4 is a side view schematically showing a discharge part 42A of FIG. 3. 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.

[不織布]
本発明の実施形態に係る不織布は、ポリマーと無機粒子とを含む電界紡糸法により形成されたナノファイバを含む。無機粒子は、ポリマーの表面から一部が露出した第1粒子および第2粒子を含む。ここで、第1粒子は、ポリマーの表面から露出した部分の体積V1oと、ポリマーに埋め込まれた部分の体積V1iとが、V1o<V1iを充足し、第2粒子は、ポリマーの表面から露出した部分の体積V2oと、ポリマーに埋め込まれた部分の体積V2iとが、V2o≧V2iを充足する。ナノファイバの単位長さ当たりの第1粒子の平均的個数N1および第2粒子の平均的個数N2は、N1>N2を充足する。
[Nonwoven fabric]
The nonwoven fabric which concerns on embodiment of this invention contains the nanofiber formed by the electrospinning method containing a polymer and an inorganic particle. The inorganic particles include first particles and second particles partially exposed from the surface of the polymer. Here, in the first particle, the volume V 1o of the portion exposed from the surface of the polymer and the volume V 1i of the portion embedded in the polymer satisfy V 1o <V 1i , and the second particle The volume V 2o of the portion exposed from the surface and the volume V 2i of the portion embedded in the polymer satisfy V 2o ≧ V 2i . The average number N 1 of the first particles and the average number N 2 of the second particles per unit length of the nanofiber satisfy N 1 > N 2 .

このように、本実施形態では、ナノファイバのマトリックスを構成するポリマーの表面から50体積%未満が露出した第1粒子の平均的個数N1が、50体積%以上が露出した第2粒子の平均的個数N2よりも多い。不織布の使用によりナノファイバが劣化しても、脱落し難い第1粒子が多く含まれるため、長期にわたり無機粒子の効果を発揮させることができる。また、露出度の高い第2粒子を含むとともに、露出度は低いながらも第1粒子がナノファイバの外側に当初から露出しているため、使用初期にも十分に無機粒子の作用が得られる。このような不織布は、電界紡糸法により容易に形成されるため、高い生産性で不織布を得ることができる。 Thus, in the present embodiment, the average number N 1 of the first particles in which less than 50% by volume is exposed from the surface of the polymer constituting the nanofiber matrix is the average of the second particles in which 50% by volume or more is exposed. More than the target number N 2 . Even if the nanofibers deteriorate due to the use of the nonwoven fabric, the first particles that are difficult to drop out are contained in a large amount, so that the effect of the inorganic particles can be exhibited over a long period of time. In addition, since the first particles are exposed to the outside of the nanofiber from the beginning while containing the second particles having a high degree of exposure, the action of the inorganic particles can be sufficiently obtained even at the initial stage of use. Since such a nonwoven fabric is easily formed by the electrospinning method, the nonwoven fabric can be obtained with high productivity.

図1は、本実施形態に係る不織布におけるナノファイバを模式的に示す上面図であり、図2は、本実施形態に係る不織布に含まれるナノファイバの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。ナノファイバ5は、繊維の形状を与えるポリマー(ポリマーマトリックス)6と、ポリマー6に分散された無機粒子4とを含む。図示例では、無機粒子4は、ポリマー6からの露出度が異なる第1粒子1、第2粒子2および第3粒子3を含むが、必ずしも第3粒子3を含む必要はない。第1粒子1は、ポリマー6の表面からの露出が50体積%未満であり、第2粒子2は、ポリマー6の表面からの露出が50体積%以上であり、第3粒子3はポリマー6に完全に埋め込まれている。そして、ナノファイバ5の所定の長さを有する領域を観察したときに、第1粒子1の個数は、第2粒子2の個数よりも多くなっており、これにより、無機粒子(特に第2粒子2)の脱落が抑制される。   FIG. 1 is a top view schematically showing nanofibers in the nonwoven fabric according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic sectional view showing the structure of the nanofibers included in the nonwoven fabric according to the present embodiment (length of the nanofibers). It is sectional drawing perpendicular | vertical to a vertical direction). The nanofiber 5 includes a polymer (polymer matrix) 6 that gives the shape of the fiber and inorganic particles 4 dispersed in the polymer 6. In the illustrated example, the inorganic particles 4 include the first particles 1, the second particles 2, and the third particles 3 having different degrees of exposure from the polymer 6, but do not necessarily include the third particles 3. The first particles 1 have an exposure from the surface of the polymer 6 of less than 50% by volume, the second particles 2 have an exposure from the surface of the polymer 6 of 50% by volume or more, and the third particles 3 Fully embedded. When the region having the predetermined length of the nanofiber 5 is observed, the number of the first particles 1 is larger than the number of the second particles 2, and thus, the inorganic particles (particularly the second particles) are obtained. The dropout of 2) is suppressed.

第1粒子および第2粒子の個数は、それぞれ、ナノファイバの単位長さ当たりの平均的個数N1およびN2で比較する。具体的には、まず、不織布の走査型電子顕微鏡(SEM)写真において、任意に選択した複数(例えば、5本)のナノファイバの所定の長さL(μm)を有する領域のそれぞれについて、第1粒子および第2粒子の個数をカウントする。長さLは例えば3〜5μmであればよい。各粒子の個数を2倍にして、単位長さ(1μm)当たりに換算し、平均化することにより、平均的個数N1およびN2を求めることができる。なお、所定の長さL(μm)を有する領域とは、SEM画像において、ナノファイバの長さ方向に垂直な第1直線と、第1直線との間の距離がL(μm)の第2直線(ただし、第1直線と第2直線とは平行)とを1本のナノファイバ上に引き、この第1直線と第2直線と間の領域を意味するものとする。 The numbers of the first particles and the second particles are compared with average numbers N 1 and N 2 per unit length of the nanofiber, respectively. Specifically, first, in each scanning electron microscope (SEM) photograph of a nonwoven fabric, for each of a plurality of (for example, five) nanofibers having a predetermined length L (μm) selected arbitrarily. Count the number of one and second particles. The length L may be, for example, 3 to 5 μm. The average number N 1 and N 2 can be obtained by doubling the number of each particle, converting per unit length (1 μm), and averaging. Note that the region having a predetermined length L (μm) is a second line whose distance between the first straight line perpendicular to the length direction of the nanofiber and the first straight line is L (μm) in the SEM image. A straight line (however, the first straight line and the second straight line are parallel) is drawn on one nanofiber, and it means a region between the first straight line and the second straight line.

なお、第1粒子および第2粒子は、SEM写真において目視で区別してもよい。目視で区別しにくい場合には、ナノファイバのSEM写真において、ポリマーの表面から露出した部分の粒子径(最大粒子径)を測定し、この粒子径が、不織布の製造に使用した無機粒子の平均粒子径以上であれば第2粒子と判断し、平均粒子径未満であれば第1粒子と判断してもよい。   In addition, you may distinguish a 1st particle and a 2nd particle visually in a SEM photograph. When it is difficult to distinguish visually, in the SEM photograph of the nanofiber, the particle diameter (maximum particle diameter) of the portion exposed from the polymer surface is measured, and this particle diameter is the average of the inorganic particles used for the production of the nonwoven fabric. If it is larger than the particle size, it may be determined as the second particle, and if it is less than the average particle size, it may be determined as the first particle.

図示例のように、無機粒子は、さらに、ポリマー中に完全に埋め込まれた第3粒子を含んでもよい。第3粒子はポリマー中に内包されているため、ナノファイバの劣化が進行しても脱落し難い。よって、さらに長期にわたり無機粒子の効果を発揮させることができる。   As in the illustrated example, the inorganic particles may further include third particles that are completely embedded in the polymer. Since the third particles are encapsulated in the polymer, they are difficult to fall off even when the nanofibers deteriorate. Therefore, the effect of inorganic particles can be exhibited for a longer period.

第1粒子の平均的個数N1およびナノファイバの単位長さ当たりの第3粒子の平均的個数N3は、N1≧N3であってもよいが、N1<N3を充足する場合、不織布における無機粒子の効果をさらに長期にわたり確保することができる。第3粒子の平均的個数N3は、例えば、不織布の透過型電子顕微鏡(TEM)写真に基づいて、N1の場合に準じて算出することができる。 The average number N 3 of the third particles per unit length of the average number N 1 and nanofibres of the first particles may be N 1 ≧ N 3, but if that satisfies N 1 <N 3 In addition, the effect of inorganic particles in the nonwoven fabric can be ensured over a longer period. The average number N 3 of the third particles can be calculated according to the case of N 1 based on, for example, a transmission electron microscope (TEM) photograph of the nonwoven fabric.

ナノファイバの平均繊維径Dfは、例えば、100nm以上、好ましくは150nm以上または200nm以上、さらに好ましくは300nm以上である。Dfは、例えば、1000nm未満であり、好ましくは800nm以下または600nm以下である。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。Dfは、例えば、100nm以上1000nm未満、150nm以上1000nm未満、200nm以上1000nm未満であってもよい。 The average fiber diameter D f of the nanofiber is, for example, 100 nm or more, preferably 150 nm or more, or 200 nm or more, and more preferably 300 nm or more. D f is, for example, less than 1000 nm, and preferably 800 nm or less or 600 nm or less. These lower limit values and upper limit values can be arbitrarily combined. D f may be, for example, 100 nm or more and less than 1000 nm, 150 nm or more and less than 1000 nm, or 200 nm or more and less than 1000 nm.

ナノファイバの平均繊維径Dfは、例えば、不織布のSEM画像において、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、平均化することにより求めることができる。繊維の直径とは、ナノファイバの長さ方向に対して垂直な断面の直径である。そのような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 D f of the nanofibers, for example, in nonwoven SEM image, any multiple (e.g., ten) to measure the diameter of each one place for fibers, can be obtained by averaging. The diameter of the fiber is a diameter of a cross section perpendicular to the length direction of the nanofiber. If such a cross section is not circular, the maximum diameter may be considered as the diameter.

無機粒子の平均粒子径Dpは、例えば、5nm以上であり、好ましくは10nm以上であり、15nm以上または20nm以上であってもよい。Dpは、200nm以下または150nm以下であってもよく、100nm以下または80nm以下であってもよい。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。Dpは、例えば、5〜200nm、または20〜200nmであってもよい。 The average particle diameter D p of the inorganic particles is, for example, 5nm or more, preferably 10nm or more, may be 15nm or more, or 20nm or more. D p may be 200 nm or less or 150 nm or less, or 100 nm or less or 80 nm or less. These lower limit values and upper limit values can be arbitrarily combined. D p may be, for example, 5 to 200 nm, or 20 to 200 nm.

無機粒子の平均粒子径Dpは、不織布の作製に使用される無機粒子について求められる、体積基準の粒度分布におけるメディアン径(D50)である。 The average particle diameter D p of the inorganic particles is the median diameter (D 50 ) in the volume-based particle size distribution required for the inorganic particles used for producing the nonwoven fabric.

平均繊維径Dfの平均粒子径Dpに対する比率Df/Dpは、例えば、0.5以上であり、好ましくは3以上であり、5以上または7以上であってもよい。比率Df/Dpは、30以下または25以下であってもよいが、10未満または9以下であることが好ましい。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。比率Df/Dpは、例えば、0.5〜30、0.5〜25、0.5以上10未満、または3〜9であってもよい。電界紡糸法で無機粒子が露出した状態のナノファイバを形成することは難しい。しかし、比率Df/Dpを調節すると、第1粒子および第2粒子の露出度を調節し易くなる。このような観点からは、比率Df/Dpを10未満とすることが好ましい。 The ratio D f / D p of the average fiber diameter D f to the average particle diameter D p is, for example, 0.5 or more, preferably 3 or more, and may be 5 or 7 or more. The ratio D f / D p may be 30 or less or 25 or less, but is preferably less than 10 or 9 or less. These lower limit values and upper limit values can be arbitrarily combined. The ratio D f / D p is, for example, may be less than 10, or 3 to 9 or more 0.5~30,0.5~25,0.5. It is difficult to form nanofibers with inorganic particles exposed by electrospinning. However, adjusting the ratio D f / D p makes it easier to adjust the degree of exposure of the first particles and the second particles. From such a viewpoint, the ratio D f / D p is preferably less than 10.

無機粒子の量は、ポリマー100質量部に対して、例えば、5〜50質量部であり、好ましくは5〜30質量部(例えば、10〜30質量部)、さらに好ましくは5〜20質量部である。   The amount of the inorganic particles is, for example, 5 to 50 parts by mass, preferably 5 to 30 parts by mass (for example, 10 to 30 parts by mass), and more preferably 5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer. is there.

fおよびDp、比率Df/Dpおよび/または無機粒子の量が、上記のような範囲である場合、無機粒子をナノファイバ内に埋め込み易く、第1粒子および第3粒子の個数を大きく調節し易い。 When D f and D p , the ratio D f / D p and / or the amount of inorganic particles are in the above ranges, the inorganic particles can be easily embedded in the nanofiber, and the number of the first particles and the third particles can be determined. Easy to adjust greatly.

以下に、不織布の構成についてより具体的に説明する。   Below, the structure of a nonwoven fabric is demonstrated more concretely.

(ポリマー)
ポリマーは、ナノファイバのマトリックスを構成する。つまり、ナノファイバは、ポリマーのマトリックスと、このマトリックス中に分散した無機粒子(第1〜第3粒子)とを含む。
(polymer)
The polymer constitutes a matrix of nanofibers. That is, the nanofiber includes a polymer matrix and inorganic particles (first to third particles) dispersed in the matrix.

ポリマーは、電界紡糸可能であれば特に制限されず、例えば、ポリオレフィン、ビニル樹脂(酢酸ビニル樹脂またはそのケン化物、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル(PAN)など)、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリスルホン、ポリエステル(芳香族ポリエステルなど)、ポリアミド、ポリイミド(PI)、セルロース誘導体、生分解性ポリマーなどが挙げられる。これらのポリマーは、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。これらのうち、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、PI(ポリアミド酸から得られる縮合型ポリイミド、ビスマレイミド樹脂などの熱硬化性ポリイミド;熱可塑性ポリイミドなど)、PANなどが好ましい。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。ポリマー溶液(または後述の第1分散液)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、PAN、および/またはPIなどが好ましい。   The polymer is not particularly limited as long as it can be electrospun. For example, polyolefin, vinyl resin (vinyl acetate resin or a saponified product thereof, polystyrene, polyacrylonitrile (PAN), etc.), acrylic resin, fluororesin, polyethersulfone (PES) ), Polysulfone, polyester (such as aromatic polyester), polyamide, polyimide (PI), cellulose derivative, and biodegradable polymer. These polymers can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Among these, PES, polysulfone, aromatic polyester (polyalkylene terephthalate such as polyethylene terephthalate), polyamide, PI (condensation polyimide obtained from polyamic acid, thermosetting polyimide such as bismaleimide resin; thermoplastic polyimide, etc.) , PAN and the like are preferable. The polymer may be a homopolymer or a copolymer. From the viewpoint of easy preparation of a polymer solution (or first dispersion described later) and ease of electrospinning (and excellent spinnability), PAN and / or PI are preferred.

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。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。 Although the weight average molecular weight Mw of a 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 to the number average molecular weight M n of weight average molecular weight M w of the polymer (= M w / M n) is, for example, 1.1 to 3.0.

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。   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.

不織布を構成するナノファイバは、必要に応じて、ポリマーおよび無機粒子以外に、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 nanofibers constituting the nonwoven fabric may contain a known additive in addition to the polymer and the inorganic particles, 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.

(無機粒子)
無機粒子は、用途に応じて適宜選択でき、電界紡糸によりナノファイバを形成する際に、ポリマー溶液(具体的には、溶液の溶媒)に溶解したり、劣化したりしないものが好ましい。無機粒子としては、例えば、金属粒子、金属化合物(酸化物、水酸化物、窒化物、炭化物、ハロゲン化物など)の粒子などが挙げられる。無機粒子のうち、金属粒子、金属酸化物(セラミックスも含む)の粒子などが好ましい。金属粒子を構成する金属としては、例えば、チタン、マンガン、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金などの遷移金属が挙げられる。金属酸化物としては、上記金属の酸化物(例えば、酸化チタン、酸化銅、酸化銀など)が挙げられる。無機粒子は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。
(Inorganic particles)
The inorganic particles can be appropriately selected according to the use, and those that do not dissolve or deteriorate in the polymer solution (specifically, the solvent of the solution) when the nanofiber is formed by electrospinning are preferable. Examples of the inorganic particles include metal particles and metal compound particles (oxide, hydroxide, nitride, carbide, halide, etc.). Of the inorganic particles, metal particles, metal oxide particles (including ceramics) and the like are preferable. Examples of the metal constituting the metal particles include transition metals such as titanium, manganese, cobalt, nickel, palladium, platinum, copper, silver, and gold. Examples of the metal oxide include oxides of the above metals (for example, titanium oxide, copper oxide, silver oxide, etc.). An inorganic particle can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

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、ナノファイバ表面における露出が大きい第2粒子の個数よりも露出が小さい第1粒子の個数の方が多い。そのため、ナノファイバが劣化しても、無機粒子の効果を長期にわたり発揮させることができる。   In the nonwoven fabric according to the present embodiment, the number of the first particles with small exposure is larger than the number of the second particles with large exposure on the nanofiber surface. Therefore, even if the nanofiber is deteriorated, the effect of the inorganic particles can be exhibited for a long time.

(不織布の製造方法)
上記の不織布は、例えば、ポリマー(またはその前駆体)を含む溶液に無機粒子が分散した分散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、ポリマーまたはその前駆体と無機粒子とを含む分散液(第1分散液)を調製する第1工程、および、繊維形成空間において、静電気力により第1分散液から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、一部または全ての無機粒子のそれぞれの一部がナノファイバから露出して第1粒子および第2粒子となる。また、一部の無機粒子がナノファイバ内に埋め込まれた状態の第3粒子となる場合がある。
(Nonwoven fabric manufacturing method)
The non-woven fabric can be obtained by, for example, an electrospinning method using a dispersion liquid in which inorganic particles are dispersed in a solution containing a polymer (or a precursor thereof). Specifically, in the first step of preparing a dispersion (first dispersion) containing a polymer or a precursor thereof and inorganic particles, and in the fiber forming space, nanofibers are generated from the first dispersion 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 nanofibers are generated, a part of each of the inorganic particles or a part of all the inorganic particles are exposed from the nanofibers to become first particles and second particles. In some cases, some inorganic particles become third particles embedded in the nanofiber.

なお、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)と無機粒子とを含む分散液を第1分散液として用い、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(ポリマー)を生成させてもよい。   When the polymer is polyimide or the like, a polyimide precursor (polyamide acid or the like) and a dispersion containing inorganic particles are used as the first dispersion and heated appropriately in the process of manufacturing the nonwoven fabric. Polyimide (polymer) may be produced from

(第1工程)
第1工程において、第1分散液の調製方法は特に制限されず、例えば、ポリマー(またはその前駆体)が溶媒に溶解したポリマー溶液に、無機粒子を分散させることにより調製してもよい。無機粒子は粉末の形態で使用してもよいが、分散液(第2分散液)の形態で使用することもできる。例えば、無機粒子を、ポリマー(またはその前駆体)を溶解する溶媒に分散させた第2分散液に、ポリマーを添加して溶媒に溶解させることで、第1分散液を調製してもよい。また、ポリマー溶液と無機粒子を含む第2分散液とを混合して、ポリマーと無機粒子とを含む第1分散液を調製すると、無機粒子の分散性を高め易い。
(First step)
In the first step, the method for preparing the first dispersion is not particularly limited. For example, the first dispersion may be prepared by dispersing inorganic particles in a polymer solution in which a polymer (or a precursor thereof) is dissolved in a solvent. The inorganic particles may be used in the form of a powder, but can also be used in the form of a dispersion (second dispersion). For example, the first dispersion liquid may be prepared by adding a polymer to a second dispersion liquid in which inorganic particles are dispersed in a solvent that dissolves the polymer (or a precursor thereof) and dissolving the polymer in the solvent. Moreover, when a polymer solution and the 2nd dispersion liquid containing an inorganic particle are mixed and the 1st dispersion liquid containing a polymer and an inorganic particle is prepared, it will be easy to improve the dispersibility of an inorganic particle.

溶媒としては、ポリマー(またはその前駆体)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。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 polymer (or its precursor) 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 polymer or its precursor, 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、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。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, if the polymer contains PES and / or PAN, a solvent containing DMF and / or DMAc may be used. When the polymer contains PI or a precursor thereof, a solvent containing NMP may be used.

ナノファイバ中で、無機粒子が凝集することを抑制する観点からは、ポリマー溶液と無機粒子を含む第2分散液とを混合することで第1分散液を調製することが好ましい。この場合、特に、ポリマー溶液に含まれる溶媒を、第2分散液において無機粒子を分散させる分散媒として用いることが好ましい。例えば、第2分散液の分散媒の50質量%以上(好ましくは70質量%以上または80質量%以上)を、ポリマー溶液に含まれる溶媒のうち主溶媒(ポリマー溶液に含まれる溶媒のうち50質量%以上を占める溶媒)と同じ溶媒とすることが好ましい。   From the viewpoint of suppressing the aggregation of the inorganic particles in the nanofiber, it is preferable to prepare the first dispersion by mixing the polymer solution and the second dispersion containing the inorganic particles. In this case, in particular, the solvent contained in the polymer solution is preferably used as a dispersion medium for dispersing inorganic particles in the second dispersion. For example, 50 mass% or more (preferably 70 mass% or more or 80 mass% or more) of the dispersion medium of the second dispersion liquid is used as the main solvent (50 mass of the solvent contained in the polymer solution) among the solvents contained in the polymer solution. % Of the solvent) is preferred.

第1分散液中のポリマー濃度は、例えば、3〜60質量%であり、5〜50質量%であることが好ましい。   The polymer concentration in the first dispersion is, for example, 3 to 60% by mass, and preferably 5 to 50% by mass.

第1分散液は、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 first dispersion may contain a known additive used in electrospinning, if necessary.

(第2工程)
第2工程では、第1工程で得られた第1分散液を電界紡糸により繊維化し、不織布を形成する。
(Second step)
In the second step, the first dispersion obtained in the first step is fibrillated by electrospinning to form a nonwoven fabric.

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、第1分散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。   In the electrospinning method, nanofibers are generated by an electrostatic stretching phenomenon. More specifically, when the first dispersion liquid 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.

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3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3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。   FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of a manufacturing system for carrying out the method for manufacturing a nonwoven fabric according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is an example in the case of using a base material E having a non-woven fiber structure.

図3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3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. 3 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. 3, 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。   The unrolled base material E is transferred to the nonwoven fabric forming apparatus 40 by the first transport roller 21.

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(第1分散液)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 nonwoven fabric forming apparatus 40 includes an electrospinning mechanism. More specifically, the electrospinning mechanism includes a discharge unit 42A including a nozzle (discharger) for discharging the raw material liquid installed above the apparatus, and the discharged raw material liquid (first dispersion). A charging means for charging 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4は、図3の放出部42Aを概略的に示す正面図であり、図5は、図3の放出部42Aを概略的に示す側面図である。図6は、図4および図5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。   4 is a front view schematically showing the discharge part 42A of FIG. 3, and FIG. 5 is a side view schematically showing the discharge part 42A of FIG. FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view in which the emitter 42 of FIGS. 4 and 5 is cut by a plane passing through the outlet 42a and a part thereof is enlarged.

図4および図5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。   As shown in FIGS. 4 and 5, the discharge section 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3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. 3, a static eliminator that neutralizes the nonwoven fabric F is provided at a location where the nonwoven fabric F and the belt of the conveyor 41 are separated (peeled) in order to suppress the occurrence of sparks that may occur when the nonwoven fabric F peels. 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3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. 3, the motor 74 that rotates the collection device 70 that collects the nonwoven fabric is controlled to a rotational 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を製造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、第1分散液を調製する第1工程、および、ナノファイバ形成空間において、第1分散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 manufacture the nonwoven fabric which concerns on embodiment of this invention. As long as the manufacturing method of a nonwoven fabric has the 1st process of preparing the 1st dispersion, and the 2nd process of generating and depositing nanofibers from the 1st dispersion and forming the nonwoven fabric in the nanofiber formation space, There is no particular limitation.

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、第1分散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5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 nanofibers are generated from the first dispersion by electrostatic force in a predetermined nanofiber formation space and the generated nanofibers are deposited. May be. For example, the shape of the emitter is not particularly limited. As shown in FIG. 5, 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, and the emitter may be constituted by a rotating body. 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。
[炭素繊維不織布]
本発明の実施形態には、上記の不織布を焼成することにより得られる炭素繊維不織布も含まれる。上記の不織布を焼成することで、ナノファイバのマトリックスを構成するポリマーが炭化されて、ポリマーのナノファイバが炭素繊維に変換される。このような炭素繊維不織布では、無機粒子がナノファイバにさらに固定され易くなるため、無機粒子の脱落をさらに抑制することができる。よって、無機粒子の効果を長期にわたり発揮させることができる。
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.
[Carbon fiber nonwoven fabric]
The embodiment of the present invention includes a carbon fiber nonwoven fabric obtained by firing the above-described nonwoven fabric. By baking the nonwoven fabric, the polymer constituting the nanofiber matrix is carbonized, and the polymer nanofibers are converted into carbon fibers. In such a carbon fiber non-woven fabric, the inorganic particles are more easily fixed to the nanofibers, so that the falling off of the inorganic particles can be further suppressed. Therefore, the effect of inorganic particles can be exhibited over a long period of time.

炭素繊維不織布を形成する場合、上記ポリマーのうち、炭化が進行しやすいもの、例えば、PAN、および/またはPIを用いることが好ましい。   In the case of forming a carbon fiber nonwoven fabric, it is preferable to use a polymer that easily undergoes carbonization, such as PAN and / or PI, among the above-mentioned polymers.

焼成温度は、例えば、300〜1300℃または500〜1000℃であってもよい。焼成は、不活性ガス(窒素ガス、アルゴンガスなど)の雰囲気下で行ってもよく、還元雰囲気下(例えば、水素ガスなどの存在下)で行ってもよい。焼成時間は、例えば、0.5〜5時間としてもよい。   The firing temperature may be, for example, 300 to 1300 ° C or 500 to 1000 ° C. Firing may be performed in an atmosphere of an inert gas (nitrogen gas, argon gas, or the like), or may be performed in a reducing atmosphere (for example, in the presence of hydrogen gas or the like). The firing time may be, for example, 0.5 to 5 hours.

また、炭素繊維不織布は、必要に応じて、公知の賦活化処理を施したものであってもよい。   Moreover, the carbon fiber nonwoven fabric may be subjected to a known activation treatment as necessary.

炭素繊維不織布における炭素繊維の平均繊維径は、例えば、50〜500nmであり、好ましくは80〜400nmである。炭素繊維の平均繊維径は、上述のナノファイバの平均繊維径Dfの場合に準じて求めることができる。 The average fiber diameter of the carbon fibers in the carbon fiber nonwoven fabric is, for example, 50 to 500 nm, and preferably 80 to 400 nm. The average fiber diameter of the carbon fiber can be determined according to the case of the average fiber diameter D f of the nanofiber described above.

不織布に含まれる無機粒子は、焼成により還元されてもよい。例えば、酸化銅や酸化銀などの金属酸化物の粒子を含む不織布を、還元性雰囲気下で焼成することで、金属酸化物粒子を銅や銀などの金属粒子に還元してもよい。このような焼成により還元された無機粒子を含む炭素繊維不織布も本発明に包含される。   The inorganic particles contained in the nonwoven fabric may be reduced by firing. For example, the metal oxide particles may be reduced to metal particles such as copper and silver by firing a non-woven fabric containing metal oxide particles such as copper oxide and silver oxide in a reducing atmosphere. A carbon fiber nonwoven fabric containing inorganic particles reduced by such firing is also included in the present invention.

炭素繊維不織布において、無機粒子の平均粒子径は、例えば、5〜80nmであり、8〜50nmであってもよい。炭素繊維不織布における無機粒子の平均粒子径は、例えば、炭素繊維不織布のTEM画像に基づいて算出できる。具体的には、TEM画像の炭素繊維の複数の箇所(例えば、10箇所)について、無機粒子の最大直径を求め、平均化することにより平均粒子径を求めることができる。   In the carbon fiber nonwoven fabric, the average particle diameter of the inorganic particles is, for example, 5 to 80 nm, and may be 8 to 50 nm. The average particle diameter of the inorganic particles in the carbon fiber nonwoven fabric can be calculated based on, for example, a TEM image of the carbon fiber nonwoven fabric. Specifically, the average particle diameter can be obtained by obtaining and averaging the maximum diameter of the inorganic particles at a plurality of places (for example, 10 places) of the carbon fibers in the TEM image.

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)第1分散液の調製
PANをDMAcに溶解させてポリマー溶液(濃度5〜10質量%)を調製した。
Example 1
(1) Preparation of first dispersion PAN was dissolved in DMAc to prepare a polymer solution (concentration 5 to 10% by mass).

ポリマー溶液と、酸化銅粒子(平均粒子径Dp:20nm)を含むスラリー(第2分散液、酸化銅粒子の濃度15質量%)とを、PANと酸化銅粒子との質量比が1.3:0.15となるように混合することにより、PANと酸化銅粒子とを含む第1分散液を調製した。
(2)電界紡糸
図3に示すような製造システムにより、上記(1)で得られた第1分散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。
A polymer solution and a slurry (second dispersion, concentration of copper oxide particles of 15% by mass) containing copper oxide particles (average particle diameter D p : 20 nm) are set to a mass ratio of PAN to copper oxide particles of 1.3. : The 1st dispersion liquid containing PAN and a copper oxide particle was prepared by mixing so that it might be set to 0.15.
(2) Electrospinning Using the production system as shown in FIG. 3, the main dispersion of the substrate is obtained by electrospinning the first dispersion obtained in (1) above as a raw material liquid under the following conditions. Nanofibers were deposited to produce a nonwoven fabric.

電界紡糸条件:
印加電圧:60kV
溶液吐出圧:25kPa
温度:26℃
湿度: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Dfは320nmであり、比率Df/Dpは16であった。また、不織布の厚みは100μmであり、単位面積当たりの質量は13g/mであった。
Electrospinning conditions:
Applied voltage: 60 kV
Solution discharge pressure: 25 kPa
Temperature: 26 ° C
Humidity: 37% RH
In the obtained nonwoven fabric, the average fiber through D f nanofiber is 320 nm, the ratio D f / D p was 16. Moreover, the thickness of the nonwoven fabric was 100 micrometers, and the mass per unit area was 13 g / m < 2 >.

不織布のSEM写真に基づいて、既述の方法により、第1粒子および第2粒子のそれぞれの平均的個数N1およびN2を求めたところ、N1>N2であった。 Based on the SEM photograph of the nonwoven fabric, the average numbers N 1 and N 2 of the first particles and the second particles were determined by the method described above, and N 1 > N 2 was obtained.

実施例2
PANに代えて、PIを用いるとともに、PIと酸化銅粒子との質量比を2:0.15に変更した以外は、実施例1と同様にして、ナノファイバの不織布を作製し、評価を行った。
Example 2
A nanofiber nonwoven fabric was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that PI was used instead of PAN, and the mass ratio of PI and copper oxide particles was changed to 2: 0.15. It was.

得られた不織布の厚みは20μmであり、単位面積当たりの質量は5g/mであり、ナノファイバの平均繊維経Dfは440nmであり、比率Df/Dpは22であり、N1>N2であった。 The thickness of the obtained nonwoven fabric is 20 μm, the mass per unit area is 5 g / m 2 , the average fiber diameter D f of the nanofiber is 440 nm, the ratio D f / D p is 22, and N 1 > N 2 .

実施例3
実施例1で得られた不織布を、アルゴン雰囲気下、800℃で0.5時間焼成することにより、炭素繊維不織布を作製した。
Example 3
The nonwoven fabric obtained in Example 1 was baked at 800 ° C. for 0.5 hours in an argon atmosphere to produce a carbon fiber nonwoven fabric.

粒子の状態を、エネルギー分散型X線分析により確認したところ、酸化銅粒子は銅粒子に変換されていた。   When the state of the particles was confirmed by energy dispersive X-ray analysis, the copper oxide particles were converted to copper particles.

本発明の実施形態に係る不織布および炭素繊維不織布は、無機粒子の種類に応じて、濾材などの他、医療用途、衛生用途、蓄電デバイス、触媒シートなどの様々な用途に利用できる。   The nonwoven fabric and the carbon fiber nonwoven fabric according to the embodiment of the present invention can be used for various uses such as a medical use, a hygiene use, an electricity storage device, and a catalyst sheet, in addition to a filter medium, depending on the type of inorganic particles.

1:第1粒子、2:第2粒子、3:第3粒子、4:無機粒子、5:ナノファイバ、6:ポリマー(ポリマーマトリックス)、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(第1分散液)、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   1: 1st particle, 2: 2nd particle, 3: 3rd particle, 4: Inorganic particle, 5: Nanofiber, 6: Polymer (polymer matrix), 20: Substrate supply device, 21: First transport roll, 22: Supply reel, 24: Motor, 40: Non-woven fabric forming device, 41: Conveyor, 42A: Ejector, 42: Ejector, 42a: Ejector, 42b: Taper, 43: Voltage application device, 44: Counter electrode 45: raw material liquid (first dispersion), 45a: raw material liquid tank, 46: pump, 48: first support, 49: second support, 50: conduit, 52: container, 70: recovery device, 71: Conveying 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 (7)

ポリマーと無機粒子とを含む電界紡糸法により形成されたナノファイバを含み、
前記無機粒子は、前記ポリマーの表面から一部が露出した第1粒子および第2粒子を含み、
前記第1粒子は、前記ポリマーの表面から露出した部分の体積V1oと、前記ポリマーに埋め込まれた部分の体積V1iとが、V1o<V1iを充足し、
前記第2粒子は、前記ポリマーの表面から露出した部分の体積V2oと、前記ポリマーに埋め込まれた部分の体積V2iとが、V2o≧V2iを充足し、
前記ナノファイバの単位長さ当たりの前記第1粒子の平均的個数N1および前記第2粒子の平均的個数N2は、N1>N2を充足する、不織布。
Comprising nanofibers formed by electrospinning comprising a polymer and inorganic particles;
The inorganic particles include first particles and second particles partially exposed from the surface of the polymer,
In the first particle, the volume V 1o of the portion exposed from the surface of the polymer and the volume V 1i of the portion embedded in the polymer satisfy V 1o <V 1i ,
In the second particle, the volume V 2o of the portion exposed from the surface of the polymer and the volume V 2i of the portion embedded in the polymer satisfy V 2o ≧ V 2i ,
The average number N 1 of the first particles and the average number N 2 of the second particles per unit length of the nanofiber satisfy N 1 > N 2 .
前記ナノファイバの平均繊維径Dfの前記無機粒子の平均粒子径Dpに対する比率Df/Dpは、0.5以上30以下である、請求項1に記載の不織布。 The nonwoven fabric according to claim 1, wherein a ratio D f / D p of the average fiber diameter D f of the nanofibers to the average particle diameter D p of the inorganic particles is 0.5 or more and 30 or less. 前記平均繊維径Dfは、150nm以上1000nm未満であり、
前記平均粒子径Dpは、20〜200nmである、請求項1または2に記載の不織布。
The average fiber diameter D f is 150 nm or more and less than 1000 nm,
The average particle diameter D p is 20 to 200 nm, nonwoven fabric according to claim 1 or 2.
前記無機粒子は、さらに、前記ポリマー中に完全に埋め込まれた第3粒子を含み、
前記第1粒子の平均的個数N1および前記ナノファイバの単位長さ当たりの前記第3粒子の平均的個数N3は、N1<N3を充足する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の不織布。
The inorganic particles further include third particles completely embedded in the polymer;
The average number N 3 of the third particles per unit length of the average number N 1 and the nano fibers of the first particle, satisfies N 1 <N 3, one of the claims 1 to 3 1 The nonwoven fabric according to item.
前記無機粒子の量は、前記ポリマー100質量部に対して5〜50質量部である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の不織布。   The quantity of the said inorganic particle is a nonwoven fabric of any one of Claims 1-4 which is 5-50 mass parts with respect to 100 mass parts of said polymers. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の不織布を焼成することにより得られる、炭素繊維不織布。   The carbon fiber nonwoven fabric obtained by baking the nonwoven fabric of any one of Claims 1-5. 前記ポリマーは、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り、
前記ポリマーが炭化されることにより形成される、請求項6に記載の炭素繊維不織布。
The polymer is at least one selected from the group consisting of polyacrylonitrile and polyimide,
The carbon fiber nonwoven fabric according to claim 6, which is formed by carbonizing the polymer.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015212417B4 (en) * 2015-07-02 2020-02-20 Sgl Carbon Se Use of thin carbon fiber fleeces produced by a horizontal splitting process
US20180290087A1 (en) * 2017-04-11 2018-10-11 Hollingsworth & Vose Company Polyethersulfone fiber webs

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05321017A (en) * 1992-05-11 1993-12-07 Asahi Chem Ind Co Ltd Antimicrobial regenerated cellulose
JP2000177048A (en) * 1998-12-18 2000-06-27 Mitsubishi Shindoh Co Ltd Antibacterial product and antibacterial yarn
JP2008088609A (en) * 2006-10-04 2008-04-17 Kuraray Co Ltd Antibacterial fiber sheet
US20100144228A1 (en) * 2008-12-09 2010-06-10 Branham Kelly D Nanofibers Having Embedded Particles
WO2011016462A1 (en) * 2009-08-07 2011-02-10 ユニ・チャーム株式会社 Face mask
JP2011089222A (en) * 2009-10-21 2011-05-06 Teijin Fibers Ltd Deodorization functional agent-containing ultrafine fiber and method for producing the same
JP2012102422A (en) * 2010-11-09 2012-05-31 Toray Ind Inc Fiber, nonwoven fabric and carbonized nonwoven fabric, and method for producing them
JP2013204182A (en) * 2012-03-28 2013-10-07 Kuraray Co Ltd Antibacterial nanofiber sheet, method for manufacturing the same, and filter
JP2014145140A (en) * 2013-01-30 2014-08-14 Nippon Valqua Ind Ltd Method for manufacturing antimicrobial nonwoven fabric and antimicrobial nonwoven fabric obtained by the same

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100784116B1 (en) * 2006-05-08 2007-12-12 전북대학교산학협력단 Method of manufacturing nano size particles by electrospinning and nano size particles manufactured thereby
US20080003430A1 (en) * 2006-06-28 2008-01-03 3M Innovative Properties Company Particulate-loaded polymer fibers and extrusion methods
BR112013000101A2 (en) * 2010-07-02 2016-05-17 Procter & Gamble filaments comprising active agent nonwoven webs and methods of manufacture thereof
CN103147226B (en) * 2013-02-07 2016-12-28 江西师范大学 A kind of method preparing polymer base height dielectric nano composite
CN103215748A (en) * 2013-04-01 2013-07-24 复旦大学 Functional fiber felt covered by transition metal oxide nanomaterials and preparation method thereof
CN103305965B (en) * 2013-06-04 2016-08-10 清华大学深圳研究生院 Si-C composite material with nanometer micropore gap and preparation method thereof and purposes
CN103603089B (en) * 2013-10-31 2015-10-28 香港理工大学 A kind of radiation shield nonwoven fabric and preparation method thereof
CN104037379A (en) * 2014-06-06 2014-09-10 中国第一汽车股份有限公司 Composite polymer fiber diaphragm and preparation method thereof
WO2016093041A1 (en) * 2014-12-10 2016-06-16 東レ株式会社 Nonwoven carbon fiber fabric, process for producing nonwoven carbon fiber fabric, and polymer electrolyte membrane fuel cell

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05321017A (en) * 1992-05-11 1993-12-07 Asahi Chem Ind Co Ltd Antimicrobial regenerated cellulose
JP2000177048A (en) * 1998-12-18 2000-06-27 Mitsubishi Shindoh Co Ltd Antibacterial product and antibacterial yarn
JP2008088609A (en) * 2006-10-04 2008-04-17 Kuraray Co Ltd Antibacterial fiber sheet
US20100144228A1 (en) * 2008-12-09 2010-06-10 Branham Kelly D Nanofibers Having Embedded Particles
WO2011016462A1 (en) * 2009-08-07 2011-02-10 ユニ・チャーム株式会社 Face mask
EP2462992A1 (en) * 2009-08-07 2012-06-13 Unicharm Corporation Face mask
CN102548439A (en) * 2009-08-07 2012-07-04 尤妮佳股份有限公司 Face mask
JP2011089222A (en) * 2009-10-21 2011-05-06 Teijin Fibers Ltd Deodorization functional agent-containing ultrafine fiber and method for producing the same
JP2012102422A (en) * 2010-11-09 2012-05-31 Toray Ind Inc Fiber, nonwoven fabric and carbonized nonwoven fabric, and method for producing them
JP2013204182A (en) * 2012-03-28 2013-10-07 Kuraray Co Ltd Antibacterial nanofiber sheet, method for manufacturing the same, and filter
JP2014145140A (en) * 2013-01-30 2014-08-14 Nippon Valqua Ind Ltd Method for manufacturing antimicrobial nonwoven fabric and antimicrobial nonwoven fabric obtained by the same

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