JP2019214813A - Nanofiber manufacturing apparatus and nanofiber manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ナノファイバー製造装置及びナノファイバーの製造方法に関する。 The present invention relates to a nanofiber manufacturing apparatus and a nanofiber manufacturing method.
近年、ナノスケールの極細繊維であるナノファイバーに注目が集まっている。一般的に、ナノファイバーからなる糸や布は、マイクロファイバー（通常の繊維）からなる糸や布と比較して、比表面積が大きい、空隙率が高い、微細なポア（細孔）を有する、薄く形成できる、手触りが滑らかである等の特徴を有する。
このため、ナノファイバーは、透湿防水膜、高性能フィルター、二次電池のセパレーター、電極、スーパーキャパシター、太陽電池、クリーンルーム用ワイパー、防塵服、マスク、人工筋肉等、非常に幅広い分野への応用が期待されており、盛んに研究が行われている。
In recent years, attention has been focused on nanofibers, which are nanoscale ultrafine fibers. In general, a yarn or cloth made of nanofibers has a large specific surface area, a high porosity, and has fine pores (pores) as compared with a yarn or cloth made of microfibers (normal fibers). It has features such as being able to be formed thinly and having a smooth touch.
For this reason, nanofibers are applied to a very wide range of fields, such as moisture-permeable waterproof membranes, high-performance filters, secondary battery separators, electrodes, supercapacitors, solar cells, wipers for clean rooms, dust-proof clothing, masks, and artificial muscles. Is expected, and research is being actively conducted.
なお、本明細書における「ナノファイバー」とは、繊維径が３０００ｎｍ以下（好ましくは１０００ｎｍ以下）、かつ、平均直径が１０００ｎｍ以下（好ましくは５００ｎｍ以下）の繊維のことをいう。また、ナノファイバーは、繊維の内部又は外部に繊維本体を構成する物質（ポリマー）以外の物質（例えば、カーボンナノチューブや金属ナノ粒子）を含有していてもよい。 In this specification, the “nanofiber” refers to a fiber having a fiber diameter of 3000 nm or less (preferably 1000 nm or less) and an average diameter of 1000 nm or less (preferably 500 nm or less). Further, the nanofiber may contain a substance (for example, carbon nanotube or metal nanoparticle) other than the substance (polymer) constituting the fiber main body inside or outside the fiber.
従来、ポリマーからなるナノファイバーの製造方法として、溶融紡糸法（メルトブローン法）や電界紡糸法（エレクトロスピニング法）を用いた製造方法や、これらの製造方法に用いる製造装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
溶融紡糸法は、細いノズルから溶融させたポリマーを高温気流とともに吐出させることによりナノファイバーを形成するものである。また、電界紡糸法は、ノズルとコレクターとの間に高電圧を印加した状態でポリマーを溶媒に溶かした原料溶液をノズルから吐出させることによりナノファイバーを形成するものである。
Conventionally, as a method for producing a nanofiber made of a polymer, a production method using a melt spinning method (melt blown method) or an electrospinning method (electrospinning method), and a production apparatus used for these production methods are known (for example, , Patent Documents 1 to 3).
The melt spinning method forms a nanofiber by discharging a molten polymer from a thin nozzle together with a high-temperature airflow. In the electrospinning method, a nanofiber is formed by discharging a raw material solution obtained by dissolving a polymer in a solvent from a nozzle while a high voltage is applied between the nozzle and a collector.
従来のナノファイバーの製造方法によれば、ナノスケールの繊維であるナノファイバーを製造することが可能となる。 According to the conventional method for producing nanofibers, it is possible to produce nanofibers, which are nanoscale fibers.
ところで、溶融紡糸法や電界紡糸法を用いたナノファイバーの製造方法では、ナノファイバーは不織布の状態で製造される。ナノファイバーを不織布のまま用いる場合（例えば、フィルターとして用いる場合）には上記のような方法を好適に用いることができる。一方、ナノファイバーに配向性（繊維の向きが一定方向に揃っている性質）を持たせたい場合（例えば、一定方向に対する引張強度が必要な場合やナノファイバーを電気配線として用いる場合）には、従来の製造方法、そして従来の製造方法に用いるナノファイバー製造装置では不便であるという問題がある。 By the way, in a nanofiber manufacturing method using a melt spinning method or an electrospinning method, the nanofiber is manufactured in a nonwoven fabric state. When the nanofiber is used as a nonwoven fabric (for example, when it is used as a filter), the above method can be suitably used. On the other hand, when it is desired to give the nanofiber an orientation (the property that the direction of the fiber is aligned in a certain direction) (for example, when a tensile strength in a certain direction is required or when the nanofiber is used as an electric wiring), There is a problem that the conventional manufacturing method and the nanofiber manufacturing apparatus used in the conventional manufacturing method are inconvenient.
そこで、本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、配向性を有した状態でナノファイバーを製造することが可能なナノファイバーの製造装置を提供することを目的とする。また、配向性を有した状態でナノファイバーを製造することが可能なナノファイバーの製造方法を提供することを目的とする。 Then, this invention is made in order to solve the said problem, and an object of this invention is to provide the manufacturing apparatus of a nanofiber which can manufacture a nanofiber in the state which has orientation. Another object of the present invention is to provide a method for producing a nanofiber capable of producing a nanofiber in a state having orientation.
［１］本発明のナノファイバー製造装置は、ナノファイバーの原料である原料溶液を配置可能な溶液配置部材と、前記溶液配置部材に前記原料溶液を配置したとき、前記原料溶液と接触した後に前記溶液配置部材から遠ざかる方向へ移動することで前記原料溶液を延伸して前記ナノファイバーを形成可能である、少なくとも１次元的に移動可能な移動部材とを備えることを特徴とする。 [1] The nanofiber manufacturing apparatus of the present invention includes a solution disposing member capable of disposing a raw material solution that is a nanofiber raw material, and, when disposing the raw material solution on the solution disposing member, after contacting the raw material solution, A moving member that can move in a direction away from the solution disposing member to stretch the raw material solution to form the nanofiber, and that can move at least one-dimensionally.
［２］本発明のナノファイバー製造装置においては、前記移動部材は、前記原料溶液と接触すべき側の端部が尖っている針状部材であることが好ましい。 [2] In the nanofiber manufacturing apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that the moving member is a needle-like member having a sharp end on a side to be brought into contact with the raw material solution.
［３］本発明のナノファイバー製造装置においては、前記移動部材は、前記原料溶液と接触する部分の太さが５ｍｍ以下であることが好ましい。 [3] In the nanofiber manufacturing apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that a thickness of a portion of the moving member that comes into contact with the raw material solution is 5 mm or less.
［４］本発明のナノファイバー製造装置においては、前記移動部材を所定の速度で繰り返し移動させることが可能な移動機構をさらに備えることが好ましい。 [4] The nanofiber manufacturing apparatus of the present invention preferably further includes a moving mechanism capable of repeatedly moving the moving member at a predetermined speed.
［５］本発明のナノファイバーの製造方法は、ナノファイバーの原料である原料溶液を準備し、前記原料溶液と移動部材とを接触させる接触工程と、前記移動部材を前記原料溶液から遠ざかる方向へ移動させ、前記原料溶液を延伸して前記ナノファイバーを形成するナノファイバー形成工程とを含むことを特徴とする。 [5] In the method for producing a nanofiber of the present invention, a raw material solution that is a raw material of the nanofiber is prepared, a contacting step of bringing the raw material solution into contact with a moving member, and the moving member moving away from the raw material solution. Moving the material solution and stretching the raw material solution to form the nanofibers.
［６］本発明のナノファイバーの製造方法においては、前記移動部材として、前記原料溶液と接触すべき側の端部が尖っている針状部材を用いることが好ましい。 [6] In the nanofiber manufacturing method of the present invention, it is preferable to use, as the moving member, a needle-shaped member having a sharp end on the side to be brought into contact with the raw material solution.
［７］本発明のナノファイバーの製造方法においては、前記移動部材として、前記移動部材の前記原料溶液と接触する部分の太さが５ｍｍ以下のものを用いることが好ましい。 [7] In the nanofiber manufacturing method of the present invention, it is preferable to use, as the moving member, a portion of the moving member that comes into contact with the raw material solution having a thickness of 5 mm or less.
［８］本発明のナノファイバーの製造方法においては、前記接触工程と前記ナノファイバー形成工程とを複数回繰り返し、その後前記ナノファイバーを回収することが好ましい。 [8] In the method for producing a nanofiber of the present invention, it is preferable that the contacting step and the nanofiber forming step are repeated a plurality of times, and thereafter, the nanofiber is collected.
本発明のナノファイバー製造装置は、ナノファイバーの原料である原料溶液を配置可能な溶液配置部材と、少なくとも１次元的に移動可能な移動部材とを備えるため、後述する実施例に示すように、配向性を有した状態でナノファイバーを製造することが可能なナノファイバー製造装置となる。 The nanofiber manufacturing apparatus of the present invention includes a solution arranging member capable of arranging a raw material solution that is a nanofiber raw material, and a moving member that can move at least one-dimensionally. A nanofiber manufacturing apparatus capable of manufacturing nanofibers in a state having orientation is provided.
本発明のナノファイバーの製造方法は、ナノファイバーの原料である原料溶液を準備し、原料溶液と移動部材とを接触させる接触工程と、移動部材を原料溶液から遠ざかる方向へ移動させ、原料溶液を延伸してナノファイバーを形成するナノファイバー形成工程とを含むため、後述する実施例に示すように、配向性を有した状態でナノファイバーを製造することが可能なナノファイバーの製造方法となる。 The method for producing nanofibers of the present invention provides a raw material solution that is a raw material of nanofibers, a contacting step of bringing the raw material solution into contact with the moving member, and moving the moving member away from the raw material solution, Since the method includes a nanofiber forming step of forming a nanofiber by drawing, a method of manufacturing a nanofiber capable of manufacturing a nanofiber in a state having an orientation is provided, as described in Examples described later.
以下、本発明に係るナノファイバー製造装置及びナノファイバーの製造方法について実施形態に基づいて説明する。なお、実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, a nanofiber manufacturing apparatus and a nanofiber manufacturing method according to the present invention will be described based on embodiments. Note that not all of the elements and combinations thereof described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the present invention.
１．実施形態に係るナノファイバー製造装置１
図１は、実施形態に係るナノファイバー製造装置１を説明するために示す図である。図１（ａ）はナノファイバー製造装置１の正面図であり、図１（ｂ）はナノファイバー製造装置１の上面図（平面図）である。なお、「正面図」「上面図（平面図）」としたのは説明の便宜のためであり、ナノファイバー製造装置１の設置方向等を規定するものではない。
1. Nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment
FIG. 1 is a diagram illustrating a nanofiber manufacturing apparatus 1 according to an embodiment. FIG. 1A is a front view of the nanofiber manufacturing apparatus 1, and FIG. 1B is a top view (plan view) of the nanofiber manufacturing apparatus 1. The “front view” and the “top view (plan view)” are for convenience of explanation, and do not specify the installation direction of the nanofiber manufacturing apparatus 1 and the like.
実施形態に係るナノファイバー製造装置１は、図１に示すように、溶液配置部材１０と、移動部材２０と、接続部材３０と、移動機構４０と、ガイド部材５０と、基台６０とを備える。 As shown in FIG. 1, the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment includes a solution arranging member 10, a moving member 20, a connecting member 30, a moving mechanism 40, a guide member 50, and a base 60. .
溶液配置部材１０は、ナノファイバーの原料である原料溶液を配置可能（保持可能）な部材である。実施形態においては、溶液配置部材１０は溶液入れ１２を有し、ナノファイバーを製造する際には、原料溶液を当該溶液入れ１２に配置する。
原料溶液の配置は、例えば、人間により実施してもよいし、専用の装置又は器具により実施してもよい。原料溶液を配置するタイミングは、人間が都度決定するようにしてもよいし、機械的な機構等により自動で行うようにしてもよい。
The solution arranging member 10 is a member capable of arranging (holding) a raw material solution that is a raw material of the nanofiber. In the embodiment, the solution disposing member 10 has a solution container 12, and the raw material solution is disposed in the solution container 12 when manufacturing nanofibers.
The arrangement of the raw material solution may be performed by a human, for example, or by a dedicated device or instrument. The timing of disposing the raw material solution may be determined by a person each time, or may be automatically performed by a mechanical mechanism or the like.
移動部材２０は、溶液配置部材１０に原料溶液を配置したとき、原料溶液と接触した後に溶液配置部材１０から遠ざかる方向へ移動することで原料溶液を延伸してナノファイバーを形成可能な部材である。移動部材２０は、少なくとも１次元的に移動可能である。
実施形態においては、ナノファイバー製造装置１は、直線状に配置された４つの移動部材を備える。
The moving member 20 is a member capable of forming a nanofiber by stretching the raw material solution by moving in a direction away from the solution positioning member 10 after coming into contact with the raw material solution when the raw material solution is disposed on the solution positioning member 10. . The moving member 20 is movable at least one-dimensionally.
In the embodiment, the nanofiber manufacturing apparatus 1 includes four moving members arranged linearly.
移動部材２０は、原料溶液と接触すべき側の端部が尖っている針状部材である。
移動部材２０は、原料溶液と接触する部分の太さが５ｍｍ以下である。なお、上記太さは、２ｍｍ以下であることが一層好ましい。
「原料溶液と接触する部分の太さが５ｍｍ以下である」とは、「移動部材の原料溶液と接触する部分を移動部材の軸方向に垂直な断面で見たときに、当該断面が直径５ｍｍの円形の範囲内に収まる」と言い換えることもできる。
The moving member 20 is a needle-shaped member having a sharp end on the side to be brought into contact with the raw material solution.
The thickness of the moving member 20 in contact with the raw material solution is 5 mm or less. The thickness is more preferably 2 mm or less.
“The thickness of the portion that comes into contact with the raw material solution is 5 mm or less” means “when the portion of the moving member that comes into contact with the raw material solution is viewed in a cross section perpendicular to the axial direction of the moving member, the cross section has a diameter of 5 mm. Within the circular range of ".
なお、概念上は移動部材２０の太さに下限は無いが、実際にナノファイバーを形成する際における移動部材２０の強度を考慮すると、上記太さが０．０５ｍｍ以上であることが好ましいと考えられる。 Note that, conceptually, there is no lower limit to the thickness of the movable member 20, but considering the strength of the movable member 20 when actually forming nanofibers, it is considered that the thickness is preferably 0.05 mm or more. Can be
本明細書における「針状部材」とは、少なくとも一方の端部が尖っている棒状の部材のことをいう。針状部材としては、縫い針や鍼治療用の針のような広く市販されている針を用いることもできるし、ナノファイバー製造装置用に設計された専用のものを用いることもできる。
本発明の発明者らは、実施形態に係るナノファイバー製造装置１のように針状部材を用いるナノファイバー製造装置を「ニードルスピニング装置（ＮＳ装置）」と呼称している。
The “needle-shaped member” in this specification refers to a rod-shaped member having at least one end pointed. As the needle-shaped member, a widely available needle such as a sewing needle or a needle for acupuncture can be used, or a dedicated one designed for a nanofiber manufacturing apparatus can be used.
The inventors of the present invention refer to a nanofiber manufacturing apparatus using a needle-like member as the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment as a “needle spinning apparatus (NS apparatus)”.
接続部材３０は、移動部材２０と移動機構４０とを接続する部材である。実施形態においては、移動部材２０は接続部材３０上に配置されている。
移動機構４０は、移動部材２０を所定の速度で繰り返し移動させることが可能な機構である。実施形態における移動機構４０は、直接的には接続部材３０を移動させることで、間接的に移動部材２０を移動させる。移動機構４０では、移動部材２０を移動させるための動力として、例えば、電気モーター、エアシリンダー、弾性部材（ばね等）を用いることができる。
The connection member 30 is a member that connects the moving member 20 and the moving mechanism 40. In the embodiment, the moving member 20 is arranged on the connecting member 30.
The moving mechanism 40 is a mechanism capable of repeatedly moving the moving member 20 at a predetermined speed. The moving mechanism 40 in the embodiment moves the connecting member 30 directly, thereby indirectly moving the moving member 20. In the moving mechanism 40, for example, an electric motor, an air cylinder, and an elastic member (spring or the like) can be used as power for moving the moving member 20.
ガイド部材５０は、接続部材３０の移動機構４０側とは反対の側に配置されている部材である。ガイド部材５０は棒状の部材であり、接続部材３０の移動機構４０側とは反対の側に、接続部材３０の移動に応じたスライド移動が可能なように接続されている。
基台６０は、上記した各構成要素を支える部材である。
The guide member 50 is a member arranged on the side of the connection member 30 opposite to the moving mechanism 40 side. The guide member 50 is a rod-shaped member, and is connected to a side of the connecting member 30 opposite to the moving mechanism 40 side so as to be slidable in accordance with the movement of the connecting member 30.
The base 60 is a member that supports the above-described components.
２．実施形態に係るナノファイバーの製造方法
図２は、実施形態に係るナノファイバーの製造方法を説明するために示す図である。図２（ａ）〜図２（ｃ）は工程図である。
2. 2. Method for Producing Nanofiber According to Embodiment FIG. 2 is a diagram shown to explain a method for producing a nanofiber according to the embodiment. 2A to 2C are process diagrams.
実施形態に係るナノファイバーの製造方法は、接触工程Ｓ１と、ナノファイバー形成工程Ｓ２とを含む。
実施形態に係るナノファイバーの製造方法は、実施形態に係るナノファイバー製造装置１を用いて実施する製造方法である。
このため、実施形態に係るナノファイバーの製造方法は、移動部材２０として、原料溶液Ｓ（後述。）と接触すべき側の端部が尖っている針状部材を用いる方法である。
また、実施形態に係るナノファイバーの製造方法は、移動部材２０として、移動部材２０の原料溶液Ｓと接触する部分の太さが５ｍｍ以下のものを用いる方法である。
本発明の発明者らは、実施形態に係るナノファイバーの製造方法のように針状部材を用いるナノファイバーの製造方法を「ニードルスピニング法（ＮＳ法）」と呼称している。
The method for producing a nanofiber according to the embodiment includes a contacting step S1 and a nanofiber forming step S2.
The method for manufacturing a nanofiber according to the embodiment is a method for manufacturing using the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment.
For this reason, the method for producing nanofibers according to the embodiment is a method using a needle-shaped member having a sharp end on the side to be brought into contact with the raw material solution S (described later) as the moving member 20.
In addition, the method for manufacturing a nanofiber according to the embodiment is a method in which the thickness of a portion of the moving member 20 that contacts the raw material solution S is 5 mm or less.
The inventors of the present invention refer to a method of manufacturing a nanofiber using a needle-like member as the method of manufacturing a nanofiber according to the embodiment as a “needle spinning method (NS method)”.
接触工程Ｓ１は、ナノファイバーの原料である原料溶液Ｓを準備し（図２（ａ）参照。）、原料溶液Ｓと少なくとも１次元的に移動可能な移動部材２０とを接触させる（図２（ｂ）参照。）工程である。
原料溶液は、ナノファイバーを構成するポリマーに溶媒を加えて溶液としたものである。ポリマーとしては、溶媒に溶解可能である限り種々のポリマーを用いることができる。
原料溶液は、原料溶液から直接延伸してナノファイバーを形成する都合上、ある程度の粘性を有することが好ましい。原料溶液を調製するためのポリマー及び溶媒の量及び種類は、製造するナノファイバーの物性等に応じて適宜決定することができる。
In the contacting step S1, a raw material solution S, which is a raw material of nanofibers, is prepared (see FIG. 2A), and the raw material solution S is brought into contact with the movable member 20 that can move at least one-dimensionally (FIG. See b))).
The raw material solution is a solution obtained by adding a solvent to the polymer constituting the nanofiber. As the polymer, various polymers can be used as long as they can be dissolved in a solvent.
The raw material solution preferably has a certain degree of viscosity in order to draw nanofibers directly from the raw material solution. The amount and type of the polymer and the solvent for preparing the raw material solution can be appropriately determined according to the physical properties of the nanofiber to be produced.
また、原料溶液は、製造するナノファイバーの性質を改良したり調整したりするための物質（例えば、ナノスケールの構造を有する炭素系物質、触媒や殺菌剤としての金属粒子等）を含有していてもよい。特に、実施形態に係るナノファイバーの製造方法は、原料溶液から直接延伸することでナノファイバーを形成するため、ナノファイバーに含有させる物質を多量に含有させやすく、また、カーボンナノチューブのような繊維状の物質を含有するナノファイバーを製造するのに特に適する。
さらに、原料溶液は、粘性や表面張力といった原料溶液の性質を調整するための物質（例えば、界面活性剤や増粘剤）を含有していてもよい。
In addition, the raw material solution contains a substance for improving or adjusting the properties of the nanofiber to be produced (for example, a carbon-based substance having a nanoscale structure, metal particles as a catalyst or a bactericide, etc.). You may. In particular, since the nanofiber production method according to the embodiment forms the nanofiber by directly stretching from the raw material solution, it is easy to contain a large amount of the substance to be contained in the nanofiber, and the fibrous material such as carbon nanotube It is particularly suitable for producing nanofibers containing the following substances:
Further, the raw material solution may contain a substance (for example, a surfactant or a thickener) for adjusting properties of the raw material solution such as viscosity and surface tension.
実施形態においては、原料溶液Ｓを溶液配置部材１０の溶液入れ１２に配置した後、移動部材２０を移動機構４０により溶液配置部材１０に近づけ、原料溶液Ｓと移動部材２０とを接触させる。 In the embodiment, after the raw material solution S is placed in the solution container 12 of the solution placing member 10, the moving member 20 is moved closer to the solution placing member 10 by the moving mechanism 40, and the raw material solution S and the moving member 20 are brought into contact.
ナノファイバー形成工程Ｓ２は、移動部材２０を原料溶液Ｓから遠ざかる方向へ移動させ、原料溶液Ｓを延伸してナノファイバーＦを形成する工程である（図２（ｃ）参照。）。 The nanofiber forming step S2 is a step of moving the moving member 20 in a direction away from the raw material solution S and stretching the raw material solution S to form the nanofibers F (see FIG. 2C).
上記のようにして形成したナノファイバーＦは、例えば、繊維の延伸方向と直交する方向から枠状又は板状の部材を押し当てることにより、配向性を有した状態のまま回収することができる。 The nanofibers F formed as described above can be recovered in an oriented state, for example, by pressing a frame-shaped or plate-shaped member from a direction orthogonal to the drawing direction of the fibers.
実施形態に係るナノファイバーの製造方法においては、接触工程Ｓ１とナノファイバー形成工程Ｓ２とを各１回のみ行ってもよいが、まとまった量のナノファイバーを得るという観点からは、接触工程Ｓ１とナノファイバー形成工程Ｓ２とをこの順序で複数回繰り返すことが好ましい。
接触工程Ｓ１とナノファイバー形成工程Ｓ２とを複数回繰り返す場合、製造したナノファイバーＦの回収は、ナノファイバー形成工程Ｓ２が終了するごとに行ってもよいし、接触工程Ｓ１及びナノファイバー形成工程Ｓ２を複数回（任意の回数）繰り返した後に行ってもよい。まとまった量のナノファイバーＦを得ることが目的である場合には、接触工程Ｓ１及びナノファイバー形成工程Ｓ２を複数回繰り返した後にナノファイバーＦの回収を行うことが好ましい。
In the nanofiber manufacturing method according to the embodiment, the contacting step S1 and the nanofiber forming step S2 may be performed only once each, but from the viewpoint of obtaining a coherent amount of nanofibers, It is preferable to repeat the nanofiber forming step S2 a plurality of times in this order.
When the contacting step S1 and the nanofiber forming step S2 are repeated a plurality of times, the recovery of the manufactured nanofibers F may be performed every time the nanofiber forming step S2 is completed, or the contacting step S1 and the nanofiber forming step S2 may be performed. May be repeated a plurality of times (arbitrary times). When the purpose is to obtain a large amount of nanofibers F, it is preferable to recover the nanofibers F after repeating the contacting step S1 and the nanofiber forming step S2 a plurality of times.
３．実施形態に係るナノファイバー製造方法及びナノファイバーの製造方法の効果
以下、実施形態に係るナノファイバー製造方法及びナノファイバーの製造方法の効果について説明する。
3. Hereinafter, the effects of the nanofiber manufacturing method and the nanofiber manufacturing method according to the embodiment will be described.
実施形態に係るナノファイバー製造装置１は、ナノファイバーの原料である原料溶液を配置可能な溶液配置部材１０と、少なくとも１次元的に移動可能な移動部材２０とを備えるため、後述する実施例に示すように、配向性を有した状態でナノファイバーを製造することが可能なナノファイバー製造装置となる。 The nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment includes a solution disposing member 10 that can dispose a raw material solution that is a nanofiber raw material and a moving member 20 that can move at least one-dimensionally. As shown, the nanofiber manufacturing apparatus is capable of manufacturing nanofibers in a state having orientation.
また、実施形態に係るナノファイバー製造装置１によれば、移動部材２０により原料溶液を延伸することでナノファイバーを形成可能であるため、高温気流を発生させるための機構や高電圧を印加するための機構を用いることなく、簡易な構成でナノファイバーを製造することが可能となる。 Further, according to the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment, since the nanofiber can be formed by stretching the raw material solution by the moving member 20, a mechanism for generating a high-temperature airflow and a high voltage are applied. It is possible to manufacture nanofibers with a simple configuration without using the above mechanism.
また、実施形態に係るナノファイバー製造装置１によれば、移動部材２０により原料溶液を直接延伸することでナノファイバーを形成可能であるため、溶融紡糸法や電界紡糸法を実施するためのナノファイバー製造装置と比較して、ナノファイバーに多種多様な物質を多量に含有させることが可能となる。 Further, according to the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment, since the nanofiber can be formed by directly stretching the raw material solution by the moving member 20, the nanofiber for performing the melt spinning method or the electrospinning method is used. Compared with the manufacturing apparatus, it becomes possible to make the nanofiber contain a large amount of various substances.
また、実施形態に係るナノファイバー製造装置１によれば、移動部材２０は、原料溶液と接触すべき側の端部が尖っている針状部材であるため、尖って細くなっている端部により繊維径が細いナノファイバーを安定して製造することが可能となる。 In addition, according to the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment, the moving member 20 is a needle-shaped member having a sharpened end on the side to be brought into contact with the raw material solution. It is possible to stably produce nanofibers having a small fiber diameter.
また、実施形態に係るナノファイバー製造装置１によれば、移動部材２０の原料溶液と接触する部分の太さが５ｍｍ以下であるため、移動部材２０（針状部材）を十分に細くして十分に細いナノファイバーを製造することが可能となる。 In addition, according to the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment, since the thickness of the portion of the moving member 20 that comes into contact with the raw material solution is 5 mm or less, the moving member 20 (needle-shaped member) can be sufficiently thinned. It is possible to produce nanofibers that are very thin.
また、実施形態に係るナノファイバー製造装置１によれば、移動部材２０を所定の速度で繰り返し移動させることが可能な移動機構４０を備えるため、移動部材２０を人力で移動させる場合と比較して、均質なナノファイバーを繰り返し製造することが可能となる。 In addition, according to the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment, since the moving member 40 that can repeatedly move the moving member 20 at a predetermined speed is provided, compared with the case where the moving member 20 is moved manually. It is possible to repeatedly produce homogeneous nanofibers.
実施形態に係るナノファイバーの製造方法は、ナノファイバーＦの原料である原料溶液Ｓを準備し、原料溶液Ｓと移動部材２０とを接触させる接触工程Ｓ１と、移動部材２０を原料溶液Ｓから遠ざかる方向へ移動させ、原料溶液Ｓを延伸してナノファイバーＦを形成するナノファイバー形成工程Ｓ２とを含むため、後述する実施例に示すように、配向性を有した状態でナノファイバーＦを製造することが可能なナノファイバーの製造方法となる。 In the method for producing a nanofiber according to the embodiment, a raw material solution S, which is a raw material of a nanofiber F, is prepared, a contact step S1 of bringing the raw material solution S into contact with the moving member 20, and the moving member 20 is moved away from the raw material solution S. And forming a nanofiber F by stretching the raw material solution S to form a nanofiber F. Therefore, as shown in an example described later, the nanofiber F is manufactured in an oriented state. It becomes a possible method of manufacturing nanofibers.
また、実施形態に係るナノファイバーの製造方法によれば、移動部材２０により原料溶液を直接延伸することでナノファイバーＦを形成するため、高温気流を発生させるための機構や高電圧を印加するための機構を用いることなく、簡易な方法でナノファイバーＦを製造することが可能となる。 Further, according to the nanofiber manufacturing method according to the embodiment, since the raw material solution is directly drawn by the moving member 20 to form the nanofibers F, a mechanism for generating a high-temperature airflow and a high voltage are applied. It is possible to manufacture the nanofiber F by a simple method without using the mechanism described above.
また、実施形態に係るナノファイバーの製造方法によれば、移動部材２０により原料溶液を直接延伸することでナノファイバーＦを形成するため、溶融紡糸法や電界紡糸法によるナノファイバーの製造方法と比較して、ナノファイバーＦに多種多様な物質を多量に含有させることが可能となる。 Further, according to the nanofiber manufacturing method according to the embodiment, since the raw material solution is directly drawn by the moving member 20 to form the nanofibers F, it is compared with the nanofiber manufacturing method by the melt spinning method or the electrospinning method. As a result, it becomes possible to make the nanofibers F contain a large amount of various substances.
また、実施形態に係るナノファイバーの製造方法によれば、移動部材２０として、原料溶液Ｓと接触すべき側の端部が尖っている針状部材を用いるため、尖って細くなっている端部により繊維径が細いナノファイバーＦを安定して製造することが可能となる。 In addition, according to the nanofiber manufacturing method according to the embodiment, since the needle member having the sharp end on the side to be brought into contact with the raw material solution S is used as the moving member 20, the sharp end is reduced. This makes it possible to stably produce nanofibers F having a small fiber diameter.
また、実施形態に係るナノファイバーの製造方法によれば、移動部材２０として、移動部材２０の原料溶液Ｓと接触する部分の太さが５ｍｍ以下のものを用いるため、移動部材２０（針状部材）を十分に細くして十分に細いナノファイバーＦを製造することが可能となる。 Further, according to the nanofiber manufacturing method according to the embodiment, since the moving member 20 has a thickness of 5 mm or less at a portion of the moving member 20 that comes into contact with the raw material solution S, the moving member 20 (a needle-shaped member) is used. ) Can be made sufficiently thin to produce a sufficiently thin nanofiber F.
また、実施形態に係るナノファイバーの製造方法によれば、接触工程Ｓ１とナノファイバー形成工程Ｓ２とを複数回繰り返し、その後ナノファイバーＦを回収する場合には、接触工程Ｓ１とナノファイバー形成工程Ｓ２とそれぞれ１回ずつ実施する場合と比較して、定量の原料溶液Ｓから多量のナノファイバーＦを得ることが可能となる。 According to the nanofiber manufacturing method according to the embodiment, when the contacting step S1 and the nanofiber forming step S2 are repeated a plurality of times, and then the nanofibers F are collected, the contacting step S1 and the nanofiber forming step S2 are performed. It is possible to obtain a large amount of nanofibers F from a fixed amount of the raw material solution S, as compared with the case where each is performed once.
［実施例］
実施例においては、本発明のナノファイバー製造装置を実際に作成し、当該ナノファイバー製造装置を用いて本発明のナノファイバーの製造方法を実施した。また、本発明のナノファイバー製造装置を用いて本発明のナノファイバーの製造方法により製造したナノファイバーの構造や物性等を調べた。
[Example]
In the examples, the nanofiber manufacturing apparatus of the present invention was actually created, and the nanofiber manufacturing method of the present invention was implemented using the nanofiber manufacturing apparatus. Further, the structure, physical properties, and the like of the nanofibers manufactured by the nanofiber manufacturing method of the present invention using the nanofiber manufacturing apparatus of the present invention were examined.
１．実施例で用いた試薬・装置等
図３は、実施例に係るナノファイバー製造装置を説明するために示す写真である。図３（ａ）は実施例で用いた移動部材２０ａ，２０ｂ，２０ｃ（針状部材、さらにいえば市販の針）を示す写真であり、図３（ｂ）は実施例で用いた移動部材２０ｂ、接続部材３０ａ及び移動機構４０ａを示す写真である。図３（ｂ）において移動部材２０ｂが写っているのは単なる例示に過ぎず、実施例においては、移動部材２０ａ，２０ｃについても移動部材２０ｂと同様に接続部材にセットして用いた。
まず、実施例で用いた物質や装置等について説明する。
1. Reagents / Equipment Used in Examples, etc. FIG. 3 is a photograph shown for explaining a nanofiber manufacturing apparatus according to an example. FIG. 3A is a photograph showing the moving members 20a, 20b, and 20c (needles, in other words, commercially available needles) used in the embodiment, and FIG. 3B is a photograph showing the moving member 20b used in the embodiment. 3 is a photograph showing a connecting member 30a and a moving mechanism 40a. In FIG. 3B, the moving member 20b is shown merely as an example, and in the embodiment, the moving members 20a and 20c are also used by setting them to the connecting members as in the case of the moving member 20b.
First, substances, devices, and the like used in the examples will be described.
ポリエチレンオキシド(ＰＥＯ。ａｖｅｒａｇｅ Ｍｖ：〜８，０００，０００又は１５，０００。粉末。)は、シグマアルドリッチから購入したものを用いた。
溶媒用の蒸留水は、研究室で蒸留したものを用いた。
界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ ｄｏｄｅｃｙｌ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ）は、ナカライテスク株式会社から購入したものを用いた。
単層カーボンナノチューブ（ＣＮＴｓ）としては、（７，６）ｃｈｉｒａｌｉｔｙ、≧９０％ ｃａｒｂｏｎ ｂａｓｉｓ（≧９９％ ａｓ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ）、０．８３ｎｍ ａｖｅｒａｇｅ ｄｉａｍｅｔｅｒのものを用いた。
Polyethylene oxide (PEO. Average Mv: ８8,000,000 or 15,000. Powder) was purchased from Sigma-Aldrich.
Distilled water for the solvent used was distilled in a laboratory.
As a surfactant, sodium dodecyl sulfate (sodium dodecyl sulfate), one purchased from Nacalai Tesque, Inc. was used.
As the single-walled carbon nanotubes (CNTs), (7,6) chirality, ≧ 90% carbon basis (≧ 99% as carbon nanotubes), 0.83 nm average diameter were used.
実施例におけるナノファイバーを製造するため、実施例に係るナノファイバー製造装置を用いた。以下、実施例に係るナノファイバー製造装置の構成要素について説明する。
実施例に係るナノファイバー製造装置における溶液配置部材としては、中央に溶液を配置するための凹部がある樹脂製の部材（バスタブ状形状の部材）を用いた。
In order to manufacture the nanofibers in the examples, the nanofiber manufacturing apparatus according to the examples was used. Hereinafter, components of the nanofiber manufacturing apparatus according to the embodiment will be described.
As the solution disposing member in the nanofiber production apparatus according to the example, a resin member (bathtub-shaped member) having a concave portion for disposing a solution in the center was used.
移動部材としては、市販の針である針状部材を用いた（図３（ａ）参照。）。具体的には、移動部材として、直径（太さ）１．０２ｍｍのもの（図３（ａ）の符号２０ａ参照。）、直径０．５ｍｍのもの（図３（ａ）の符号２０ｂ参照。）及び直径０．１２ｍｍのもの（図３（ａ）の符号２０ｃ参照。）の３種類を用いた。
直径０．５ｍｍの針状部材及び直径１．０２ｍｍの針状部材として、クロバー株式会社の針を用いた。また、直径０．１２ｍｍの針状部材として、セイリン株式会社の針を用いた。
接続部材としては、市販の角柱型アクリル棒に移動部材を配置するための穴やガイド部材を通すための穴を形成したものを用いた（図３（ｂ）の符号３０ａ参照。）。
A needle-shaped member, which is a commercially available needle, was used as the moving member (see FIG. 3A). Specifically, the moving member has a diameter (thickness) of 1.02 mm (see reference numeral 20a in FIG. 3A) and a moving member having a diameter of 0.5 mm (see reference numeral 20b in FIG. 3A). And a type having a diameter of 0.12 mm (see reference numeral 20c in FIG. 3A).
As needles having a diameter of 0.5 mm and needles having a diameter of 1.02 mm, needles manufactured by Clover Co., Ltd. were used. Further, as a needle-like member having a diameter of 0.12 mm, a needle manufactured by Seirin Co., Ltd. was used.
As the connection member, a commercially available prismatic acrylic rod having a hole for disposing the moving member and a hole for passing the guide member was used (see reference numeral 30a in FIG. 3B).
移動機構としては、株式会社ミスミの単軸ロボットであるＲＳ−２２０−Ｒ−Ｃ１−Ｎ−５−５００−Ｓを用いた（図３（ｂ）の符号４０ａ参照。）。なお、当該単軸ロボットは、移動対象の移動速度を細かく調節することが可能であり、最大移動速度は１０００ｍｍ／ｓｅｃ、最大移動距離は５００ｍｍである。実施例においては、移動速度はナノファイバーの延伸速度ということになり、移動距離はナノファイバーの延伸距離ということになる。
ガイド部材としては、市販の円柱型ステンレス棒を用いた。
As the moving mechanism, a single-axis robot RS-220-RC1-N-5-500-S of MISUMI CORPORATION was used (see reference numeral 40a in FIG. 3B). Note that the single-axis robot can finely adjust the moving speed of the moving object, and the maximum moving speed is 1000 mm / sec and the maximum moving distance is 500 mm. In the embodiment, the moving speed is the drawing speed of the nanofiber, and the moving distance is the drawing distance of the nanofiber.
A commercially available cylindrical stainless steel rod was used as the guide member.
比較例におけるナノファイバーを製造するため、電界紡糸法を実施するためのナノファイバー製造装置である、比較例に係るナノファイバー製造装置を用いた。以下、比較例に係るナノファイバー製造装置の構成要素について説明する。
高電圧供給装置（電源装置）としては、松定プレシジョン株式会社のＨａｒ−１００＊１２を用いた。紡糸時の印加電圧は１２ｋＶとした。
コレクターとしては、アルミ箔で覆った回転型ドラムコレクターを用いた。
シリンジとしては、汎用の５ｍＬプラスチックシリンジを用いた。
シリンジに取り付けたキャピラリーチップの内径は、０．６ｍｍとした。
原料溶液に電荷を与えるため、高電圧供給装置のアノードと接続した銅線を用いた。
チップ−コレクター間の距離は１５ｃｍとした。
In order to manufacture the nanofibers in the comparative example, a nanofiber manufacturing apparatus according to a comparative example, which is a nanofiber manufacturing apparatus for performing an electrospinning method, was used. Hereinafter, components of the nanofiber manufacturing apparatus according to the comparative example will be described.
As a high voltage supply device (power supply device), Har-100 * 12 manufactured by Matsusada Precision Co., Ltd. was used. The applied voltage during spinning was 12 kV.
A rotating drum collector covered with aluminum foil was used as the collector.
A general-purpose 5 mL plastic syringe was used as the syringe.
The inner diameter of the capillary tip attached to the syringe was 0.6 mm.
A copper wire connected to the anode of the high voltage supply was used to charge the raw material solution.
The distance between the tip and the collector was 15 cm.
以下、実施例におけるナノファイバー及び比較例におけるナノファイバーに関する観察や実験に用いた装置や器具について説明する。
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）としては、日本電子株式会社（ＪＥＯＬ）のＪＳＭ−６０１０ＬＡを用いた。
サンプルに導電性を持たせるためのスパッタ装置としては、日本電子株式会社のＪＦＣを用いた。
サンプルの繊維径を算出するために。画像解析ソフトＩｍａｇｅＪを用いた、繊維径の測定は、複数のナノファイバーが写っているＳＥＭ画像からランダムな５０点を選び、その平均値を求めた。
Hereinafter, devices and instruments used for observation and experiments on the nanofibers in the examples and the nanofibers in the comparative example will be described.
As a scanning electron microscope (SEM), JSM-6010LA manufactured by JEOL Ltd. was used.
JFC manufactured by JEOL Ltd. was used as a sputtering apparatus for imparting conductivity to the sample.
To calculate the fiber diameter of the sample. In the measurement of the fiber diameter using the image analysis software ImageJ, 50 random points were selected from an SEM image in which a plurality of nanofibers were captured, and the average value was obtained.
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）としては、日本電子株式会社のＪＥＭ２１００を用いた。
ラマン分光装置（Ｒａｍａｎ ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）としては、カイザー・オプティカル・システムズのＨｏｌｏｌａｂ ５０００を用いた。
引張強度の測定のための引張試験機としては、株式会社レスカの糸一本引張試験機（極細ファイバー力学強度試験機）ＮＦＲ−１０００（ＦＩＴＲＯＮ）を用いた。
As a transmission electron microscope (TEM: Transmission Electron Microscope), JEM2100 of JEOL Ltd. was used.
As a Raman spectrophotometer, Hollab 5000 of Kaiser Optical Systems was used.
As a tensile tester for measuring the tensile strength, a single yarn tensile tester (microfine fiber mechanical strength tester) NFR-1000 (FITRON) manufactured by Resca Corporation was used.
２．実施例に係るナノファイバー製造装置及び比較例に係るナノファイバー製造装置
実施例に係るナノファイバー製造装置としては、基本的に実施形態に係るナノファイバー製造装置１と同様の構成を有し、溶液配置部材、移動部材、接続部材、移動機構、ガイド部材及び基台を組み合わせたものである（図１参照。）。
2. The nanofiber manufacturing apparatus according to the example and the nanofiber manufacturing apparatus according to the comparative example The nanofiber manufacturing apparatus according to the example has basically the same configuration as the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment, and the solution arrangement. It is a combination of a member, a moving member, a connecting member, a moving mechanism, a guide member, and a base (see FIG. 1).
比較例に係るナノファイバー製造装置としては、上記した高電圧供給装置、コレクター、キャピラリーチップ、シリンジ及び銅線を組み合わせたものを用いた。なお、このようなナノファイバー製造装置（電界紡糸法を実施するためのナノファイバー製造装置）は広く知られているため、図示は省略する。 As the nanofiber production apparatus according to the comparative example, a combination of the above-described high voltage supply apparatus, collector, capillary tip, syringe, and copper wire was used. In addition, such a nanofiber manufacturing apparatus (a nanofiber manufacturing apparatus for performing an electrospinning method) is widely known, and is not illustrated.
３．実施例に係るナノファイバーの製造方法
実施例に係るナノファイバーの製造方法は、基本的には実施形態に係るナノファイバーの製造方法と同様であり、接触工程とナノファイバー形成工程とを含む。
3. Method for Producing Nanofiber According to Example The method for producing a nanofiber according to the example is basically the same as the method for producing a nanofiber according to the embodiment, and includes a contact step and a nanofiber forming step.
（１）接触工程
実施例に係る接触工程においては、以下の手順で原料溶液を調製した。まず、ナノファイバーを構成するポリマーであるポリエチレンオキシド（分子量：〜８，０００，０００）の粉末を蒸留水に投入し、マグネチックスターラーで２時間以上攪拌を行った。その後、濃度が０．３ｗｔ％となるように界面活性剤を投入し、さらに２０分以上攪拌を行った。最後に、必要なサンプルについては所定の量のカーボンナノチューブを添加し、１時間以上攪拌を行って原料溶液を調製した。
(1) Contact step In the contact step according to the example, a raw material solution was prepared in the following procedure. First, a powder of polyethylene oxide (molecular weight: ８8,000,000), which is a polymer constituting a nanofiber, was charged into distilled water, and stirred with a magnetic stirrer for 2 hours or more. Thereafter, a surfactant was added so that the concentration became 0.3 wt%, and the mixture was further stirred for 20 minutes or more. Finally, for a necessary sample, a predetermined amount of carbon nanotubes was added and stirred for 1 hour or more to prepare a raw material solution.
実施例においては、ポリエチレンオキシドの濃度による影響を調べるために、ポリエチレンオキシドの濃度を２ｗｔ％，２．５ｗｔ％，３ｗｔ％とした３種類の原料溶液を用いた。
また、実施例においては、カーボンナノチューブの添加量による影響を調べるために、カーボンナノチューブの濃度を０．５ｗｔ％，１．０ｗｔ％，１．５ｗｔ％とした３種類の原料溶液を用いた。
In the examples, three kinds of raw material solutions were used in which the concentration of polyethylene oxide was 2 wt%, 2.5 wt%, and 3 wt% in order to examine the influence of the concentration of polyethylene oxide.
In the examples, three types of raw material solutions were used in which the concentration of carbon nanotubes was 0.5 wt%, 1.0 wt%, and 1.5 wt% in order to examine the influence of the amount of carbon nanotubes added.
上記のようにして調製した原料溶液を、実施例に係るナノファイバー製造装置の溶液配置部材に原料溶液２ｍＬを配置し、移動部材と接触させた。 With the raw material solution prepared as described above, 2 mL of the raw material solution was disposed on the solution disposing member of the nanofiber manufacturing apparatus according to the example, and was brought into contact with the moving member.
（２）ナノファイバー形成工程
図４は、製造したナノファイバーを回収する様子を示す写真である。図４において符号Ｆで示すのはナノファイバーであり、符号Ｗで示すのはワイヤーハンガーである。
延伸の速度及び距離は、移動機構に接続したＰＣで設定を行った。ナノファイバーの形成は、原料溶液２ｍＬにつき５分間、接触工程とナノファイバー形成工程とを繰り返し行った。
その後、製造したナノファイバーを、環状に変形させたワイヤーハンガーを用い、当該ワイヤーハンガーをナノファイバーの延伸方向とは異なる側からナノファイバーに押し付けるようにして回収した（図４参照。）。回収後、ナノファイバーを室温で２４時間乾燥させた。
(2) Nanofiber Forming Step FIG. 4 is a photograph showing a state in which the manufactured nanofibers are collected. In FIG. 4, a symbol F indicates a nanofiber, and a symbol W indicates a wire hanger.
The stretching speed and distance were set by a PC connected to a moving mechanism. For the formation of nanofibers, the contacting step and the nanofiber forming step were repeated for 5 minutes per 2 mL of the raw material solution.
Thereafter, the manufactured nanofibers were recovered by using a wire hanger deformed in a ring shape, and pressing the wire hanger against the nanofibers from a side different from the drawing direction of the nanofibers (see FIG. 4). After recovery, the nanofibers were dried at room temperature for 24 hours.
４．比較例に係るナノファイバーの製造方法
比較例に係るナノファイバーの製造方法は、電界紡糸法によるナノファイバーの製造方法であり、一般的なものである。
主に原料溶液（紡糸溶液）の粘度の関係から、電界紡糸法で分子量の大きいポリエチレンオキシドを用いることは困難である。このため、比較例に係るナノファイバーの製造方法においては、実施例に係るナノファイバーの製造方法よりも分子量が小さい、分子量が１５，０００のポリエチレンオキシドを用いてナノファイバーの製造を行った。原料溶液におけるポリエチレンオキシドの濃度は、事前に最適条件を検討し、５．０ｗｔ％とした。原料溶液にカーボンナノチューブを添加する場合には、濃度を０．５ｗｔ％とした。
4. Method for Producing Nanofiber According to Comparative Example The method for producing nanofiber according to the comparative example is a method for producing nanofibers by an electrospinning method, which is general.
It is difficult to use polyethylene oxide having a large molecular weight in the electrospinning method mainly due to the viscosity of the raw material solution (spinning solution). Therefore, in the nanofiber manufacturing method according to the comparative example, nanofibers were manufactured using polyethylene oxide having a molecular weight of 15,000 and a smaller molecular weight than the nanofiber manufacturing method according to the example. The concentration of polyethylene oxide in the raw material solution was adjusted to 5.0 wt% by examining the optimum conditions in advance. When carbon nanotubes were added to the raw material solution, the concentration was 0.5 wt%.
ナノファイバーの形成（電界紡糸）は、温度２０±３℃、湿度３０±５％の環境下で行った。形成したナノファイバーからなる不織布は、残留溶媒を取り除くため、コレクターから剥離させて回収した後に室温で２４時間乾燥させた。 The formation of nanofibers (electrospinning) was performed in an environment at a temperature of 20 ± 3 ° C. and a humidity of 30 ± 5%. The nonwoven fabric formed of the nanofibers was peeled off from the collector and collected, and then dried at room temperature for 24 hours to remove the residual solvent.
５．実施例におけるナノファイバーの構造及び物性
以下、実施例におけるナノファイバーの構造及び物性を、比較例におけるナノファイバーとの比較も交えて説明する。
5. Structure and Physical Properties of Nanofibers in Examples Hereinafter, the structures and physical properties of the nanofibers in Examples will be described with comparison with the nanofibers in Comparative Examples.
図５は、実施例に係るナノファイバー製造装置で製造したナノファイバーの配向性を説明するために示すＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）画像である。図５（ａ）は比較例におけるナノファイバー（電界紡糸法により形成したナノファイバー）のＳＥＭ画像であり、図５（ｂ）は実施例におけるナノファイバーのＳＥＭ画像である。なお、図５（ａ）の「ＥＳ」は電界紡糸法（エレクトロスピニング法）を用いて製造したことを示す文字であり、図５（ｂ）の「ＮＳ」は本発明のナノファイバーの製造方法（ニードルスピニング法）を用いて製造したことを示す文字である。 FIG. 5 is an SEM (scanning electron microscope) image for explaining the orientation of nanofibers manufactured by the nanofiber manufacturing apparatus according to the example. FIG. 5A is an SEM image of a nanofiber (a nanofiber formed by an electrospinning method) in a comparative example, and FIG. 5B is an SEM image of the nanofiber in the example. Note that “ES” in FIG. 5A is a letter indicating that the device was manufactured using the electrospinning method (electrospinning method), and “NS” in FIG. 5B is a method for manufacturing a nanofiber of the present invention. (Needle spinning method).
図６は、太さ０．１２ｍｍの針状部材を用いたときの実施例におけるナノファイバーのＳＥＭ画像である。図６（ａ）は原料溶液におけるポリエチレンオキシドの濃度が２．０ｗｔ％であるときのナノファイバーのＳＥＭ画像であり、図６（ｂ）は原料溶液におけるポリエチレンオキシドの濃度が２．５ｗｔ％であるときのナノファイバーのＳＥＭ画像であり、図６（ｃ）は原料溶液におけるポリエチレンオキシドの濃度が３．０ｗｔ％であるときのナノファイバーのＳＥＭ画像である。なお、図６（ａ）〜図６（ｃ）の各ＳＥＭ画像の左上に表示している数字は、ＳＥＭ画像に写っているナノファイバーの原料溶液におけるポリエチレンオキシドの濃度（単位：ｗｔ％）である。図７（ａ）〜図７（ｃ）及び図８（ａ）〜図８（ｃ）の各ＳＥＭ画像の左上に表示している数字も同様である。 FIG. 6 is an SEM image of the nanofiber in the example when a needle-shaped member having a thickness of 0.12 mm is used. FIG. 6A is an SEM image of the nanofiber when the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 2.0 wt%, and FIG. 6B is the case where the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 2.5 wt%. FIG. 6C is a SEM image of the nanofiber when the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 3.0 wt%. The numbers displayed at the upper left of the SEM images in FIGS. 6A to 6C are the concentrations (unit: wt%) of polyethylene oxide in the nanofiber raw material solution shown in the SEM images. is there. The same applies to the numbers displayed at the upper left of the SEM images in FIGS. 7A to 7C and FIGS. 8A to 8C.
図７は、太さ０．５ｍｍの針状部材を用いたときの実施例におけるナノファイバーのＳＥＭ画像である。図７（ａ）は原料溶液におけるポリエチレンオキシドの濃度が２．０ｗｔ％であるときのナノファイバーのＳＥＭ画像であり、図７（ｂ）は原料溶液におけるポリエチレンオキシドの濃度が２．５ｗｔ％であるときのナノファイバーのＳＥＭ画像であり、図７（ｃ）は原料溶液におけるポリエチレンオキシドの濃度が３．０ｗｔ％であるときのナノファイバーのＳＥＭ画像である。 FIG. 7 is an SEM image of a nanofiber in the example when a needle-shaped member having a thickness of 0.5 mm is used. FIG. 7A is an SEM image of the nanofiber when the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 2.0 wt%, and FIG. 7B is the case where the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 2.5 wt%. FIG. 7C is an SEM image of the nanofiber when the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 3.0 wt%.
図８は、太さ１．０２ｍｍの針状部材を用いたときの実施例におけるナノファイバーのＳＥＭ画像である。図８（ａ）は原料溶液におけるポリエチレンオキシドの濃度が２．０ｗｔ％であるときのナノファイバーのＳＥＭ画像であり、図８（ｂ）は原料溶液におけるポリエチレンオキシドの濃度が２．５ｗｔ％であるときのナノファイバーのＳＥＭ画像であり、図８（ｃ）は原料溶液におけるポリエチレンオキシドの濃度が３．０ｗｔ％であるときのナノファイバーのＳＥＭ画像である。 FIG. 8 is an SEM image of a nanofiber in the example when a needle-shaped member having a thickness of 1.02 mm was used. FIG. 8A is an SEM image of the nanofiber when the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 2.0 wt%, and FIG. 8B is the case where the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 2.5 wt%. FIG. 8C is an SEM image of the nanofiber when the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 3.0 wt%.
図９は、実施形態における原料溶液のポリエチレンオキシドの濃度と製造したナノファイバーの繊維径との関係を針状部材の太さごとに示すグラフである。図９のグラフの横軸はポリエチレンオキシドの濃度を表し、縦軸は繊維径を表す。図９のグラフにおいて２０ａで示すもの（値を表す記号が丸印のもの）は直径１．０２ｍｍの移動部材に関する結果であり、２０ｂで示すもの（値を表す記号が四角印のもの）は直径０．５ｍｍの移動部材に関する結果であり、２０ｃで示すもの（値を表す記号が三角印のもの）は直径０．１２ｍｍの移動部材に関する結果である。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution and the fiber diameter of the manufactured nanofibers according to the embodiment for each thickness of the needle-shaped member. The horizontal axis of the graph in FIG. 9 represents the concentration of polyethylene oxide, and the vertical axis represents the fiber diameter. In the graph of FIG. 9, what is indicated by 20a (the symbol indicating the value is a circle) is the result for the moving member having a diameter of 1.02 mm, and what is indicated by 20b (the symbol indicating the value is a square) is the diameter. The results are for a moving member having a diameter of 0.5 mm, and those indicated by reference numeral 20c (the symbols indicating the values are indicated by triangles) are results for a moving member having a diameter of 0.12 mm.
まず、ＳＥＭを用いて製造方法の違いによる配向性の違いについて調べた。その結果、比較例におけるナノファイバーには配向性が見られなかった（ナノファイバーの向きがランダムであった）のに対し、実施例におけるナノファイバーには配向性が見られた（ナノファイバーの向きが１方向に揃っていた）。
なお、図５（ａ）におけるナノファイバーはポリエチレンオキシドの濃度が５．０ｗｔ％、延伸速度が１０００ｍｍ／ｓｅｃ、延伸距離が５００ｍｍであるときのものであり、図５（ｂ）におけるナノファイバーはポリエチレンオキシドの濃度が２．０ｗｔ％であるときのものである。
First, the difference in orientation due to the difference in the manufacturing method was examined using SEM. As a result, no orientation was observed in the nanofibers in the comparative examples (the orientation of the nanofibers was random), whereas the orientation was observed in the nanofibers in the examples (the orientation of the nanofibers). Were aligned in one direction).
The nanofibers in FIG. 5 (a) were obtained when the concentration of polyethylene oxide was 5.0 wt%, the stretching speed was 1000 mm / sec, and the stretching distance was 500 mm. This is when the concentration of ethylene oxide is 2.0 wt%.
次に、ＳＥＭを用いて移動部材の太さの影響及び原料溶液におけるポリエチレンオキシドの濃度の影響について調べた。なお、図６、図７及び図８に示すナノファイバーは、延伸速度を１０００ｍｍ／ｓｅｃとし、延伸距離を５００ｍｍとして製造を行った。
その結果、図６（ａ）〜図８（ｃ）及び図９に示すように、ポリエチレンオキシドの濃度が高くなるにつれ繊維径が大きくなる傾向があることが確認できた。これは、溶媒の量が多いほど、原料溶液を延伸した後，溶媒（蒸留水）の蒸発に伴ってナノファイバーの繊維径が大幅に収縮しやすくなることに起因すると考えられる。
また、移動部材の太さが太いほど繊維径も太くなる傾向があることも確認できた。
Next, the effect of the thickness of the moving member and the effect of the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution were examined using SEM. The nanofibers shown in FIGS. 6, 7 and 8 were manufactured at a stretching speed of 1000 mm / sec and a stretching distance of 500 mm.
As a result, as shown in FIGS. 6 (a) to 8 (c) and FIG. 9, it was confirmed that the fiber diameter tended to increase as the concentration of polyethylene oxide increased. This is considered to be due to the fact that as the amount of the solvent increases, the fiber diameter of the nanofibers is liable to shrink significantly with the evaporation of the solvent (distilled water) after stretching the raw material solution.
It was also confirmed that the fiber diameter tended to increase as the thickness of the moving member increased.
以降の実験では、特に個別の条件を記載しない場合には、ポリエチレンオキシド濃度２．０ｗｔ％、移動部材の太さ０．１２ｍｍ、延伸速度１０００ｍｍ／ｓｅｃ、延伸距離５００ｍｍの条件で実験を行った。 In the following experiments, unless otherwise specified, the experiment was performed under the conditions of a polyethylene oxide concentration of 2.0 wt%, a moving member thickness of 0.12 mm, a stretching speed of 1000 mm / sec, and a stretching distance of 500 mm.
次に、延伸速度及び延伸距離の影響を調べた。
図１０は、実施例における原料溶液の延伸速度の影響を説明するために示すＳＥＭ画像である。図１０（ａ）は延伸速度が１０００ｍｍ／ｓｅｃであるときの実施例におけるナノファイバーのＳＥＭ画像であり、図１０（ｂ）は延伸速度が５００ｍｍ／ｓｅｃであるときの実施例におけるナノファイバーのＳＥＭ画像であり、図１０（ｃ）は延伸速度が２５０ｍｍ／ｓｅｃであるときの実施例におけるナノファイバーのＳＥＭ画像である。
Next, the effects of the stretching speed and the stretching distance were examined.
FIG. 10 is an SEM image shown for explaining the effect of the stretching speed of the raw material solution in the example. FIG. 10A is an SEM image of the nanofiber in the example when the stretching speed is 1000 mm / sec, and FIG. 10B is a SEM image of the nanofiber in the example when the stretching speed is 500 mm / sec. FIG. 10C is an SEM image of the nanofibers in the example when the stretching speed is 250 mm / sec.
図１１は、実施例における原料溶液の延伸距離の影響を説明するために示すＳＥＭ画像である。図１１（ａ）は延伸距離が５００ｍｍであるときの実施例におけるナノファイバーのＳＥＭ画像であり、図１１（ｂ）は延伸距離が２５０ｍｍであるときの実施例におけるナノファイバーのＳＥＭ画像であり、図１１（ｃ）は延伸距離が１００ｍｍ／ｓｅｃであるときの実施例におけるナノファイバーのＳＥＭ画像である。 FIG. 11 is an SEM image for explaining the effect of the stretching distance of the raw material solution in the example. FIG. 11A is an SEM image of the nanofiber in the example when the stretching distance is 500 mm, and FIG. 11B is an SEM image of the nanofiber in the example when the stretching distance is 250 mm. FIG. 11C is an SEM image of the nanofiber in the example when the stretching distance is 100 mm / sec.
まず、延伸速度を１０００ｍｍ／ｓｅｃ、５００ｍｍ／ｓｅｃ及び２５０ｍｍ／ｓｅｃとしてナノファイバーを製造した。なお、延伸距離は全て５００ｍｍとした。
その結果、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように、延伸速度が遅いほどナノファイバーの配向性が低くなり、繊維径が大きくなる傾向があることが確認できた。
First, nanofibers were manufactured at stretching speeds of 1000 mm / sec, 500 mm / sec, and 250 mm / sec. The stretching distance was all 500 mm.
As a result, as shown in FIGS. 10A to 10C, it was confirmed that the lower the drawing speed, the lower the orientation of the nanofibers and the larger the fiber diameter.
次に、延伸距離を５００ｍｍ、２５０ｍｍ及び１００ｍｍとしてナノファイバーを製造した。なお、延伸速度は全て１０００ｍｍ／ｓｅｃとした。
その結果、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示すように、延伸距離が短くなるほどナノファイバーの配向性が高くなる傾向があるが、ナノファイバー中にビーズ状の構造が発生し、繊維径が太くなる傾向があることが確認できた。
Next, nanofibers were manufactured with the stretching distances of 500 mm, 250 mm, and 100 mm. The stretching speed was 1000 mm / sec.
As a result, as shown in FIGS. 11A to 11C, the orientation of the nanofibers tends to increase as the stretching distance becomes shorter, but a bead-like structure is generated in the nanofibers and the fiber It was confirmed that the diameter tended to be large.
次に、カーボンナノチューブを含有するナノファイバーを製造し、ラマン散乱法による分析（分子構造解析）を行った。
図１２は、実施例におけるナノファイバーのラマンスペクトルを示すグラフである。図１２のグラフにおいて、符号ｅ１〜ｅ３で示すものは実施例におけるナノファイバーに関する結果を表し、符号ｒで示すものは比較例におけるナノファイバーに関する結果を表す。符号ｅ１で示すものは原料溶液におけるカーボンナノチューブの濃度が０．５ｗｔ％である場合の結果を表し、符号ｅ２で示すものは原料溶液におけるカーボンナノチューブの濃度が１．０ｗｔ％である場合の結果を表し、符号ｅ３で示すものは原料溶液におけるカーボンナノチューブの濃度が１．５ｗｔ％である場合の結果を表す。
実施例においては、１つのサンプルについて３回の測定を行い。その平均値を実験結果とした。
Next, nanofibers containing carbon nanotubes were manufactured and analyzed by Raman scattering (molecular structure analysis).
FIG. 12 is a graph showing a Raman spectrum of the nanofiber in the example. In the graph of FIG. 12, those indicated by reference numerals e1 to e3 indicate the results regarding the nanofibers in the example, and those indicated by the reference numeral r indicate the results regarding the nanofibers in the comparative example. The symbol e1 indicates the result when the concentration of the carbon nanotubes in the raw material solution was 0.5 wt%, and the symbol e2 indicates the result when the carbon nanotube concentration in the raw material solution was 1.0 wt%. The symbol e3 indicates the result when the concentration of carbon nanotubes in the raw material solution is 1.5 wt%.
In the examples, three measurements were performed for one sample. The average value was used as the experimental result.
その結果、図１２に示すように、１５９０ｃｍ−１付近に見られるＧ ｂａｎｄ、１３５０ｃｍ−１付近に見られるＤ ｂａｎｄダングリングボンドを持つ炭素原子に起因するピークが確認できた。また、カーボンナノチューブの含有量が多いほどピークが大きくなることが確認できた。このため、実施例におけるナノファイバーはカーボンナノチューブを含有すること、及び、原料溶液におけるカーボンナノチューブの含有量（濃度）を増やすことで製造するナノファイバーが含有するカーボンナノチューブの量を増やすことができることが確認できた。 As a result, as shown in FIG. 12, G band 'observed around 1590 cm -1, a peak attributed to the carbon atom bearing D band' dangling bonds are observed near 1350 cm -1 was confirmed. Also, it was confirmed that the peak increased as the content of the carbon nanotube increased. For this reason, the nanofibers in the examples contain carbon nanotubes, and the amount (concentration) of carbon nanotubes in the raw material solution can be increased to increase the amount of carbon nanotubes contained in the manufactured nanofibers. It could be confirmed.
次に、ＴＥＭを用いて繊維内の観察を行った。
図１３は、実施例におけるカーボンナノチューブを含有するナノファイバーの様子を示すＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）画像である。図１３（ａ）は比較例におけるナノファイバーのＴＥＭ画像であり、図１３（ｂ）は原料溶液におけるカーボンナノチューブの濃度が０．５ｗｔ％であるときの実施例におけるナノファイバーのＴＥＭ画像であり、図１３（ｃ）は原料溶液におけるカーボンナノチューブの濃度が１．０ｗｔ％であるときの実施例におけるナノファイバーのＴＥＭ画像であり、図１３（ｄ）は原料溶液におけるカーボンナノチューブの濃度が１．５ｗｔ％であるときの実施例におけるナノファイバーのＴＥＭ画像である。
Next, the inside of the fiber was observed using a TEM.
FIG. 13 is a TEM (transmission electron microscope) image showing a state of a nanofiber containing a carbon nanotube in an example. FIG. 13A is a TEM image of the nanofiber in the comparative example, and FIG. 13B is a TEM image of the nanofiber in the example when the concentration of the carbon nanotube in the raw material solution is 0.5 wt%. FIG. 13C is a TEM image of the nanofiber in the example when the concentration of the carbon nanotubes in the raw material solution is 1.0 wt%, and FIG. 5 is a TEM image of the nanofiber in the example when the ratio is%.
その結果、比較例におけるナノファイバー、つまり、電界紡糸法を実施するためのナノファイバーの製造方法で製造したナノファイバーではカーボンナノチューブが凝集してしまっている（図１３（ａ）のこぶ状となっている部分を参照。）のに対し、実施例におけるナノファイバーではカーボンナノチューブが分散している様子が確認できた（図１３（ｂ）〜図１３（ｄ）のナノファイバー内の濃い黒で表示されている部分を参照。）。 As a result, in the nanofiber in the comparative example, that is, the nanofiber manufactured by the method for manufacturing the nanofiber for performing the electrospinning method, the carbon nanotubes are aggregated (the bump-like shape in FIG. On the other hand, in the nanofibers of the examples, it was confirmed that carbon nanotubes were dispersed (shown in dark black in the nanofibers in FIGS. 13B to 13D). See the part that is.).
次に、引張強度の測定を行った。
図１４は、実施例におけるナノファイバーのひずみ−応力曲線を示すグラフである。図１４のグラフの横軸はひずみ（単位：％）を表し、縦軸は応力（単位：ＭＰａ）を表す。図１４のグラフにおいて、符号ｅ１〜ｅ３で示すものは実施例におけるナノファイバーに関する結果を表し、符号ｒで示すものは比較例におけるナノファイバーに関する結果を表す。符号ｅ１で示すものは原料溶液におけるカーボンナノチューブの濃度が０．５ｗｔ％である場合の結果を表し、符号ｅ２で示すものは原料溶液におけるカーボンナノチューブの濃度が１．０ｗｔ％である場合の結果を表し、符号ｅ３で示すものは原料溶液におけるカーボンナノチューブの濃度が１．５ｗｔ％である場合の結果を表す。
引張強度の測定においては、引き伸ばしの速度は１５０μｍ／ｓｅｃとした。測定は各サンプルにつき５回行い、その平均値を最終的な値とした。
Next, the tensile strength was measured.
FIG. 14 is a graph showing a strain-stress curve of the nanofiber in the example. The horizontal axis of the graph in FIG. 14 represents strain (unit:%), and the vertical axis represents stress (unit: MPa). In the graph of FIG. 14, what is indicated by reference numerals e1 to e3 represents the result regarding the nanofiber in the example, and what is indicated by the reference numeral r represents the result regarding the nanofiber in the comparative example. The symbol e1 indicates the result when the concentration of the carbon nanotubes in the raw material solution was 0.5 wt%, and the symbol e2 indicates the result when the carbon nanotube concentration in the raw material solution was 1.0 wt%. The symbol e3 indicates the result when the concentration of carbon nanotubes in the raw material solution is 1.5 wt%.
In the measurement of the tensile strength, the stretching speed was 150 μm / sec. The measurement was performed five times for each sample, and the average value was used as the final value.
その結果、図１４に示すように、比較例におけるナノファイバーの破断強度は１１．０８６５ＭＰａであったのに対して、実施例におけるナノファイバーはカーボンナノチューブの含有率が低い方から２１．３４８５ＭＰａ，２１．７２８０ＭＰａ，２３．００８３ＭＰａという結果となり、実施例におけるナノファイバーは比較例におけるナノファイバーと比較して２倍近い強度を持つことが確認できた。これは、原料溶液を延伸することでナノファイバーを形成するため、ポリマー鎖が配列し、結晶度が高くなったことに起因すると考えられる。また、カーボンナノチューブの含有率が高いほど伸び率が低く、破断強度が増加することも確認できた。 As a result, as shown in FIG. 14, the breaking strength of the nanofibers in the comparative example was 11.0865 MPa, whereas the nanofibers in the examples were 21.3485 MPa, 21 The results were 0.7280 MPa and 23.0083 MPa, and it was confirmed that the nanofibers in the examples had almost twice the strength as compared with the nanofibers in the comparative example. This is considered to be due to the fact that the nanofibers are formed by stretching the raw material solution, so that the polymer chains are arranged and the crystallinity is increased. Also, it was confirmed that the higher the content of the carbon nanotubes, the lower the elongation and the higher the breaking strength.
上記した結果より、本発明に係るナノファイバー製造装置及びナノファイバーの製造方法によれば、様々な条件の下、配向性を有した状態でナノファイバーを製造することが可能であることが確認できた。また、本発明に係るナノファイバー製造装置及びナノファイバーの製造方法は、カーボンナノチューブのような物質を含有しているナノファイバーを製造するのに適するものであることが確認できた。 From the above results, it can be confirmed that according to the nanofiber manufacturing apparatus and the nanofiber manufacturing method according to the present invention, it is possible to manufacture nanofibers in various orientations under various conditions. Was. Further, it was confirmed that the nanofiber manufacturing apparatus and the nanofiber manufacturing method according to the present invention are suitable for manufacturing nanofibers containing a substance such as carbon nanotube.
以上、本発明を上記の実施形態及び実施例に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態及び実施例に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能である。
例えば、上記実施形態及び各実験例において記載した構成等は例示又は具体例であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。
As described above, the present invention has been described based on the above embodiments and examples, but the present invention is not limited to the above embodiments and examples. The present invention can be implemented in various modes without departing from the spirit thereof.
For example, the configurations and the like described in the above embodiment and each experimental example are exemplifications or specific examples, and can be changed within a range that does not impair the effects of the present invention.
（１）上記実施形態においては、移動部材の数は４つであったが、本発明はこれに限定されるものではない。移動部材の数は３つ以下であってもよいし、５つ以上であってもよい。また、移動部材の配置も直線状に限定されるものではなく、移動部材の数等に応じて適宜決定することができる。 (1) In the above embodiment, the number of moving members is four, but the present invention is not limited to this. The number of moving members may be three or less, or may be five or more. In addition, the arrangement of the moving members is not limited to a linear shape, and can be appropriately determined according to the number of moving members.
（２）上記実施形態においては、ナノファイバー製造装置はガイド部材を備えるが、本発明はこれに限定されるものではない。移動機構だけで移動部材や接続部材を支えられる場合には、ガイド部材は必ずしも必要ではない。 (2) In the above embodiment, the nanofiber manufacturing apparatus includes the guide member, but the present invention is not limited to this. If the moving member and the connecting member can be supported only by the moving mechanism, the guide member is not necessarily required.
（３）上記実施形態においては、ナノファイバー製造装置は移動機構を備えるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、移動機構の代わりに人力で移動部材を動かすような機構を備えていてもよい。 (3) In the above embodiment, the nanofiber manufacturing apparatus includes the moving mechanism, but the present invention is not limited to this. For example, a mechanism that moves the moving member manually may be provided instead of the moving mechanism.
１…ナノファイバー製造装置、１０…溶液配置部材、１２…溶液入れ、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…移動部材、３０，３０ａ…接続部材、４０，４０ａ…移動機構、５０…ガイド部材、６０…基台、Ｆ…ナノファイバー、Ｓ…原料溶液、Ｗ…ワイヤーハンガー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Nanofiber manufacturing apparatus, 10 ... Solution arrangement member, 12 ... Solution container, 20, 20a, 20b, 20c ... Moving member, 30, 30a ... Connection member, 40, 40a ... Moving mechanism, 50 ... Guide member, 60 ... Base, F: Nanofiber, S: Raw material solution, W: Wire hanger
Claims (8)
前記溶液配置部材に前記原料溶液を配置したとき、前記原料溶液と接触した後に前記溶液配置部材から遠ざかる方向へ移動することで前記原料溶液を延伸して前記ナノファイバーを形成可能である、少なくとも１次元的に移動可能な移動部材とを備えることを特徴とするナノファイバー製造装置。 A solution disposing member that can dispose a raw material solution that is a nanofiber raw material,
When arranging the raw material solution on the solution arranging member, the nanofiber can be formed by stretching the raw material solution by moving in a direction away from the solution arranging member after coming into contact with the raw material solution. A nanofiber manufacturing apparatus, comprising: a moving member that can move three-dimensionally.
前記移動部材を前記原料溶液から遠ざかる方向へ移動させ、前記原料溶液を延伸して前記ナノファイバーを形成するナノファイバー形成工程とを含むことを特徴とするナノファイバーの製造方法。 Preparing a raw material solution that is a raw material of nanofibers, a contacting step of bringing the raw material solution into contact with a moving member that can move at least one-dimensionally,
A nanofiber forming step of moving the moving member in a direction away from the raw material solution and stretching the raw material solution to form the nanofibers.
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