JP6205330B2 - 電界紡糸ノズル、ナノファイバ製造装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、電界紡糸ノズル、ナノファイバ製造装置及び方法に関する。

例えば数ｎｍ以上１０００ｎｍ未満のナノオーダの径を有する繊維（ナノファイバ）は、バイオフィルタ、センサ、燃料電池電極材、精密フィルタ、電子ペーパ、あるいはヒートパイプのウィック等の製品の素材として利用されており、工学や医療等の各分野においての用途開発が盛んに行われている。

ナノファイバを製造する方法の一つに、電界紡糸法（エレクトロスピニング法）がある。電界紡糸法は、ノズルとコレクタと電源とを有する電界紡糸装置(エレクトロスピニング装置）を用いて行われる（特許文献１参照）。この電界紡糸装置では、電源によりノズルとコレクタとの間に電圧を印加し、例えば、ノズルをマイナス、コレクタをプラスに帯電させる。

電圧を印加した状態でノズルから原料である溶液を出すと、ノズルの先端の開口（以下、先端開口と称する）にテイラーコーンと呼ばれる溶液で構成される円錐状の突起が形成される。印加電圧を徐々に増加し、クーロン力が溶液の表面張力を上回ると、テイラーコーンの先端から溶液が飛び出し、紡糸ジェットが形成される。紡糸ジェットはクーロン力によってコレクタまで移動し、コレクタ上でナノファイバとして収集される。

ノズルから送られる溶液として、揮発性の高い溶媒を使用する場合には、先端開口で溶液が固化し、詰まることがある。また、ある程度固化した溶液が先端開口から離れると、コレクタ上に集積されたナノファイバの収集面に、固化した溶液が落ちてしまうことがある。このように溶液の詰まりや固化によって、製品の品質の低下や、製品としての使用が不可能になる。このため、特許文献２では、クリーニング手段を用いて、先端開口に柔軟部材を接触させて固化した溶液を除去したり、先端開口を吸引して固化した溶液を除去したりしている。

特開２００５−３３０６２４号公報 特開２００８−２０２１６９号公報

特許文献２に示されるように、ノズルをクリーニングステーションに移動させて先端開口に柔軟部材を接触させて固化した溶液を除去する方法では、先端開口に柔軟部材を接触させることにより、柔軟部材やノズルが撓む。そして、柔軟部材が先端開口から離れた際に撓んだ部材やノズルが元の姿勢に戻り、この戻る際の勢いで柔軟部材や先端開口に付着している固化した溶液を跳ね飛ばしてしまうことがあり、長時間の安定した製造が難しいことがある。

また、吸引による先端開口のクリーニングでは、蒸発しやすい溶媒の場合には固化した溶液がかなり硬くなるため、強い吸引が必要になる。そのために紡糸装置内部の風の流れに乱れが生じて、コレクタ上に収集されるナノファイバが均一ではなくなり、製品の品質が著しく低下することがある。

ところで、たとえばポリビニルアルコールの希薄水溶液のような原料を用いると、テイラーコーンが安定的に形成され、紡糸ジェット及びファイバの飛翔も安定する。しかし、溶媒が蒸発しやすい、例えば溶媒の蒸発速度が速い溶液では、テイラーコーンが形成できず、ノズルから押し出された溶液の表面の溶媒が早く蒸発することによって、カワバリが発生することがある。カワバリは、溶媒蒸発により粘度が上昇してテイラーコーンの表面に皮が形成される現象であり、内部は溶媒濃度の高い溶液のままになっている。カワバリが発生してしまうと、十分に電荷がかかっていても、表面からの紡糸ジェットの噴出が不能になったり、紡糸ジェットが噴出しても飛翔が不連続になったりして、均一な太さのナノファイバの形成が困難になる。

また、カワバリが発展してテイラーコーンが略球状になると、装置の振動などによって略球状のカワバリ部分が落下することがある。この場合には、集積したナノファイバが製品として使用できなくなったり、例えば不織布としての品質が低下したりする。

このように、特許文献２の電界紡糸方法では、ノズル先端での溶液の固化が原因でカワバリが発生しているのに、ノズル先端で固化した溶液を対症療法的に洗浄して取り除くだけであり、根本的な解決には至っていない。

以上のように、従来の電界紡糸装置においては、テイラーコーンのカワバリに関して十分な検討がなされていないのが現状である。本発明は、上記問題点に鑑み、テイラーコーンを安定的に維持して製造効率を向上させることができる電界紡糸ノズル、ナノファイバ製造装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の電界紡糸ノズルは、ポリマーが溶媒に溶解している溶液とコレクタとの間に、電圧をかけて溶液からコレクタにファイバを噴出する電界紡糸ノズルであって、先端開口を有するノズル本体と、ノズル本体の先端に形成され、ノズル本体の中心線に直交し、且つノズル本体の開口縁に連続し、ノズル本体の中心線に直交する方向の長さが０．０５ｍｍ以下の先端平坦面と、先端平坦面とノズル本体の外面とに連続し、先端平坦面に対する交差角度が１５０°以下である傾斜面とを有し、少なくとも傾斜面は樹脂材料から構成されている。

なお、ノズル本体は金属製であり、傾斜面に、又は傾斜面及び先端平坦面に、樹脂材料が被覆されていることが好ましい。また、ノズル本体は樹脂製であり、ノズル本体の内壁面に金属膜が被覆されていることが好ましい。

本発明のナノファイバ製造装置は、上記の電界紡糸ノズルと、電界紡糸ノズルからの溶液をナノファイバとして収集するコレクタと、電界紡糸ノズルとコレクタとの間に電圧を印加する電源とを備えるものである。

本発明のナノファイバ製造方法は、上記の電界紡糸ノズルと、ポリマーが溶媒に溶解している溶液とを用いて、電界紡糸法によりナノファイバを製造するものである。なお、ポリマーはセルロース系ポリマーであることが好ましい。

本発明によれば、ノズル先端の平坦面上に接液面を位置させることができ、溶液のノズル先端部への濡れ広がりが抑えられる。テイラーコーンの表面に皮ができるカワバリの発生が抑えられるため、蒸発速度の速い溶液であっても安定して電界紡糸することができる。

本発明のナノファイバ製造装置の概略を示す側面図である。 本発明の電界紡糸ノズルの先端部を示し、一部断面を有する側面図である。 ノズル孔内に金属膜を形成した他の実施形態のノズルの先端部を示し、一部断面を有する側面図である。

図１に示すように、本発明のナノファイバ製造装置１０は、セルロース系ポリマーが溶媒に溶解した溶液２５からナノファイバ４６を製造するためのものである。ナノファイバ製造装置１０は、紡糸室１１と、溶液供給部１２と、電界紡糸ノズル（以下、単にノズルと称する）１６と、集積部１５と、電源６２とを備える。紡糸室１１は、例えば、ノズル１６、溶液供給部１２の配管３２、集積部１５の一部などを収容して、密閉可能に構成されており、溶媒ガスが外部に洩れることを防止している。溶媒ガスは、溶液２５の溶媒が気化したものである。

紡糸室１１内の上部には、ノズル１６が配される。ノズル１６は、後述のように電源６２により例えばプラス（＋）に帯電された状態で溶液２５を出すためのものである。図２に示すように、ノズル１６は、ノズル本体１６ａ及び樹脂層２６を有する。ノズル本体１６ａは、例えば外径が０．５５ｍｍで内径が０．３５ｍｍのステンレス製円筒であり、先端開口１６ｂの周りの先端開口縁部が筒心（中心線）に直交する先端平坦面１６ｃになっている。ノズル本体１６ａの材質はステンレスの他に、例えばアルミニウム合金、銅合金、チタン合金等の他の導電性材料から構成してもよい。また、ノズル形状は円筒型に限らずスリット型でも良い。

先端平坦面１６ｃの筒心に直交する方向の長さ（平坦長）Ｌ３は、０．０５ｍｍ以下にしている。このため、ノズル１６の外周面（外面）１６ｄは、先端に向かうに従い次第に縮径するテーパー状の傾斜面１６ｅを有する。先端平坦面１６ｃと傾斜面１６ｅとの交差角度θ１は１５０°以下である。このように交差角度θ１を１５０°以下とした傾斜面１６ｅを形成し、ノズル１６の先端を平坦に研磨していくことにより、先端平坦面１６ｃの平坦長Ｌ３を所望の長さ、例えば０．０５ｍｍ以下に精度良く加工することができる。

ノズル１６の先端平坦面１６ｃ、外周面１６ｄを含む先端部の表面には、ポリテトラフルオロエチレン (polytetrafluoroethylene：ＰＴＦＥ)により、樹脂層２６が被覆（コーティング）されている。用いる樹脂はＰＴＦＥに限定されることなく、他のポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ナイロン等の樹脂を用いることができる。被覆方法も特に限定されない。被覆厚みも特に限定されないが、５μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。

樹脂層２６の形成は、先端平坦面１６ｃを形成する前であっても、後であってもよい。先端平坦面１６ｃを形成する前に樹脂層２６が被覆される場合には、先端平坦面１６ｃを研磨により形成するため、先端平坦面１６ｃには樹脂層２６は形成されない。先端平坦面１６ｃを形成した後に樹脂層２６を形成する場合には、先端平坦面１６ｃにも樹脂層２６が形成される。

図１に示すように、ノズル１６の基端には、溶液供給部１２の配管３２が接続されている。溶液供給部１２は、紡糸室１１のノズル１６に溶液２５を供給するためのものである。溶液供給部１２は、貯留容器３０とポンプ３１と配管３２とを備える。貯留容器３０は溶液２５を５℃以上溶媒の沸点未満の範囲内の一定温度として貯留する。これにより、ノズル１６から出る溶液２５の温度を、５℃以上溶媒の沸点未満の範囲内にしている。ノズル１６から出る溶液２５の温度が５℃以上である場合には、５℃未満の場合に比べてファイバ径を細くすることができる。

ポンプ３１は、配管３２を介して溶液２５をノズル１６に送る。ポンプ３１の回転数を変えることにより、ノズル１６から送り出す溶液２５の流量を調節することができる。本実施形態においては、溶液２５の流量を４ｃｍ^３／時としているが、流量はこれに限定されない。ポンプ３１によってノズル１６に溶液２５が送られると、図２に示すように、ノズル１６の先端開口１６ｂには溶液２５によって略円錐状のテイラーコーン４４が形成される。なお、貯留容器３０やポンプ３１からなる溶液供給部１２を用いているが、ノズル１６に供給する溶液２５が少量である場合には、図示省略のシリンジを用いてもよい。

図１に示すように、ノズル１６の下方には集積部１５が配される。集積部１５は、コレクタ５０、コレクタ回転部５１、支持体供給部５２、及び支持体巻取り部５３を有する。コレクタ５０はノズル１６から出た溶液２５をナノファイバ４６として収集するためのものである。コレクタ５０は、帯状の金属製、例えばステンレス製の無端ベルトから構成されている。コレクタ５０はステンレス製に限定されず、電源６２による電圧の印加により帯電する素材から形成されていればよい。コレクタ回転部５１は、１対のローラ５５，５６、モータ５７などから構成されている。コレクタ５０は、１対のローラ５５，５６に水平に掛け渡されている。一方のローラ５５の軸には紡糸室１１の外に配されたモータ５７が接続されており、ローラ５５を所定速度で回転させる。この回転によりコレクタ５０は１対のローラ５５，５６間で循環し移動する。本実施形態においては、コレクタ５０の移動速度は、１０ｃｍ／時としているが、これに限定されない。

コレクタ５０には支持体供給部５２によって帯状のアルミニウムシートからなる支持体６０が供給される。本実施形態における支持体６０は、厚みが概ね２５μｍである。支持体６０は、ナノファイバ４６を収集させてナノファイバ層（不織布）４７として得るためのものである。コレクタ５０上の支持体６０は、支持体巻取り部５３によって巻き取られる。支持体供給部５２は送出軸５２ａを有する。送出軸５２ａには支持体ロール５４が装着される。支持体ロール５４は支持体６０が巻き取られて構成されている。支持体巻取り部５３は巻取り軸５８を有する。巻取り軸５８は図示省略のモータにより回転され、セットされる巻芯６１に、ナノファイバ層４７が形成された支持体６０を巻き取る。このように、このナノファイバ製造装置１０は、ナノファイバ４６を製造する機能に加え、ナノファイバ層４７からなる不織布を製造する機能を持ち、電界紡糸法によるナノファイバ製造方法が実施される。コレクタ５０の移動速度と支持体６０の移動速度は両者の間に摩擦が生じることがないように同じにすることが好ましい。また、支持体６０は、コレクタ５０上に載せて、コレクタ５０の移動によって移動させてもよい。

電源６２は、ノズル１６とコレクタ５０との間に例えば３０ｋＶの電圧をかけてノズル１６をプラス（＋）に帯電させ、コレクタ５０をマイナス（−）に帯電させる。この帯電により、先端開口１６ｂに形成されるテイラーコーン４４からは紡糸ジェット４５がコレクタ５０に向かって噴出される。なお、帯電の極性は逆にしてもよい。ノズル１６先端とコレクタ５０との距離Ｌ２は、ポリマーと溶媒の種類、溶液２５における溶媒の質量割合等によって適切な値が異なるが、３０ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲内が好ましく、本実施形態では１８０ｍｍとしている。この距離Ｌ２が３０ｍｍ以上であることにより、３０ｍｍよりも短い場合に比べて、噴出される紡糸ジェット４５が、コレクタ５０に到達するまでに、自身の電荷による反発でより確実に分裂するので、細いナノファイバ４６がより確実に得られる。また、このように細く分裂することで溶媒がより確実に蒸発するからべたついた不織布となることがより確実に防がれる。また、距離Ｌ２が３００ｍｍ以下であることにより、３００ｍｍを超えて長すぎる場合と比べて、印加する電圧を低く抑えることができる。従って、高電圧の印加により装置の絶縁が破れることがより確実に防止されるから、意図せぬ部分でのショートによる装置の破損が無い。

ノズル１６とコレクタ５０とに印加する電圧の大きさによって、得られるナノファイバ４６の太さが変わる。ファイバを細く形成する観点では電圧はなるべく低いほうが好ましいが、下げすぎると繊維状にならず玉状になってコレクタ５０上に付着する場合がある。逆に電圧を上げていくとファイバが太くなり、上げ過ぎると装置の絶縁が破れて思わぬところから漏電して、装置が損傷する場合がある。そこで、ノズル１６とコレクタ５０とにかける電圧は、２ｋＶ以上４０ｋＶ以下が好ましい。

セルロース系ポリマーとしては、本実施形態ではセルローストリアセテート（ＴＡＣ）を用いているが、これに限定されず、セルロースジアセテート（ＤＡＣ）、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、ニトロセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルエチルセルロースの少なくともいずれかひとつ、またはそれらの混合物であればよい。

セルロース系ポリマーを溶解する溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、ベンジルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルアセテート、エチルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ヘキサン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、１−メトキシ−２−プロパノールなどが挙げられる。これらは、セルロース系ポリマーの種類に応じて単独で使用しても混合して使用してもよい。なお、本実施形態では、溶媒として、ジクロロメタンとＮＭＰとの混合物を用いている。

溶媒を単物質から構成する場合、すなわち一成分で構成する場合において、溶媒の沸点がおおよそ６０℃以下であると、テイラーコーン４４の周囲の雰囲気温度が室温のときに、カワバリの形成が顕著になる。また、沸点の低い物質は蒸発速度が大きいためにこれを溶媒として用いると溶液２５はカワバリを形成しやすい。これを抑制するために、沸点が低い物質を溶媒の成分とする場合には、沸点がより高い物質と混合して溶媒とし、蒸発速度を調節するとよい。

次に、本実施形態の作用を説明する。図１において、ノズル１６と、循環して移動するコレクタ５０とには、電源６２により電圧が印加される。ノズル１６には、貯留容器３０から溶液２５が連続的に供給され、移動するコレクタ５０上には、支持体６０が連続的に供給される。電圧の印加によりマイナスに帯電しているコレクタ５０は、プラスに帯電した状態で先端開口１６ｂから出た溶液２５を誘引し、紡糸ジェット４５がコレクタ５０に向けて噴出される。プラスに帯電している紡糸ジェット４５は、コレクタ５０に向かう間に、自身の電荷による反発でより細い径に分裂し、支持体６０上にナノファイバ４６として収集される。収集されたナノファイバ４６はナノファイバ層４７として支持体６０と共に支持体巻取り部５３に送られる。ナノファイバ層４７は、支持体６０と重なった状態で巻芯６１に巻かれる。

巻芯６１は巻取り軸５８から取り外された後に、支持体６０からナノファイバ層４７が分離される。この後、ナノファイバ層４７が所望のサイズに切断されて、ナノファイバ４６からなる不織布が得られる。

本実施形態では、図２に示すように、ノズル１６の先端部にＰＴＦＥからなる樹脂層２６が形成されている。ＰＴＦＥの臨界表面張力は１８ｍＮ／ｍであり、溶液２５の付着を低減する効果が大きい。また、他の樹脂を用いた場合でも概ね５０ｍＮ／ｍ以下であり、溶液２５の付着を低減する効果が大きい。これに対して、金属部材そのままの表面とすると、臨界表面張力は５００ｍＮ／ｍ以上となる。ノズル本体１６ａの水平方向長さが０．０５ｍｍ以下の先端平坦面１６ｃと、先端平坦面１６ｃとノズル本体１６ａの外周面１６ｄとに連続し、先端平坦面１６ｃに対する交差角度θ１が１５０°以下である傾斜面１６ｅとを有し、傾斜面１６ｅは樹脂材料から構成されている。このため、図２に破線Ｋ２で示すテイラーコーン４４のように、溶液２５が交差角部１６ｆを超えて傾斜面１６ｅまで濡れ広がることが抑えられる。溶液２５が濡れ広がると、この濡れ広がり部分２５ａには溶液２５が滞留するため、時間の経過と共に溶媒が蒸発してカワバリが発生しやすい。本実施形態では、溶液２５の濡れ広がりが抑えられることにより、カワバリの発生が抑えられる。特に、本発明では、沸点が６０℃以下の溶媒にセルロース系ポリマーを溶解した溶液２５であって常温で蒸発し易い場合でも、樹脂層２６、０．０５ｍｍ以下の平坦長Ｌ３を有する先端平坦面１６ｃ、先端平坦面１６ｃから交差角度θ１が１５０°以下で連続する傾斜面１６ｅを備えているため、カワバリの発生が抑えられる。

先端平坦面１６ｃの平坦長Ｌ３が０．０５ｍｍを超えると、溶液２５の濡れ広がり抑制効果が低減し好ましくない。すなわち、０．０５ｍｍを超えて溶液２５が濡れ広がると、この濡れ広がり部分２５ａ内では溶液２５の滞留が進み、溶媒が蒸発し易くなり、カワバリの発生につながる。また、先端平坦面１６ｃに対する傾斜面１６ｅの交差角度θ１が１５０°より大きいと濡れ広がり抑制効果が低減し好ましくない。すなわち、交差角度θ１が１５０°より大きいと、図２の破線Ｋ２で示すように溶液２５がこの交差角部１６ｆを超えて上方に濡れ広がり易くなるのに対して、１５０°以下では交差角部１６ｆでの回り込みが抑えられる。したがって、平坦長Ｌ３を０．０５ｍｍ以下、先端平坦面１６ｃに対する傾斜面１６ｅの交差角度θ１が１５０°以下、且つ傾斜面１６ｅを樹脂層２６にすることにより、溶液２５の濡れ広がりを平坦長Ｌ３の範囲内に抑えることができる。すなわち、溶液２５の濡れ広がり部分２５ａの容量を小さくすることにより、溶液２５の滞留が少なくなり、カワバリの発生が抑えられる。

上記実施形態では、ノズル１６を１本のみとして説明しているが、これらノズル１６は複数用いてもよい。複数用いる場合には、支持体６０の送り方向、又は送り方向に直交する方向にノズル１６を離間して複数設けることが好ましい。また、支持体６０の送り方向、及び送り方向に直交する方向でノズル１６をマトリックスに配置してもよい。ノズル１６を複数化することで、得られるナノファイバ層４７の面積を増やすことができ、製造効率を上げることができる。また、ノズル１６の本数が増加してノズル１６からの総溶液吐出量が増加する場合には、紡糸室１１内に図示省略の溶媒回収部を設けることが好ましい。

上記各実施形態では、コレクタ５０として循環移動するベルトを用いたが、コレクタはベルトに限定されない。例えば、コレクタは固定式の平板であってもよく、更には、円筒状の回転体としてもよい。平板や円筒体からなるコレクタの場合にも、不織布をコレクタから容易に分離することができるようにコレクタ上にアルミニウムシートなどの支持体を用いることが好ましい。なお、回転体を用いる場合には、回転体の周面に筒状のナノファイバ不織布が形成されるため、紡糸後に回転体から筒状のナノファイバを抜き取り、所望の大きさ及び形状にカットしてナノファイバ不織布製品とすることができる。円筒状の回転体を用いる場合、ナノファイバ不織布を連続的には製造することができないが、均質な製品が作りやすく、細胞培養用足場や医療用途などへの応用が容易である。また円筒の回転数を高くすることによって、ナノファイバの配向度を高めることができ、異方性のある製品を作ることができる。

上記実施形態では、金属製のノズル本体１６ａに樹脂層２６を被覆したが、図３に示すように、ノズル本体６４ａを例えばＰＴＦＰなどの樹脂製としたノズル６４を用いてもよい。なお、ノズル本体６４ａの各部の寸法は図２と同様に形成してある。この場合には、ノズル孔（ノズル内壁面）６４ｂ内に金属膜６５を形成したり、ノズル孔６４ｂに連続する溶液貯留部分に金属材料（図示省略）を配したりして、これら金属膜６５や、金属材料によって、溶液２５とコレクタとの間に電位を付与する。電界紡糸のためには、溶液２５はいずれかの場所で金属部材に接し、電圧が印加されていればよいので、ノズル本体６４ａ内に金属膜６５や金属材料を配する必要はない。

次に、本発明の効果を確認するための実施例を説明する。実施例１は、セルローストリアセテートを混合溶媒に溶解した溶液２５を用いた。混合溶媒は、ジクロロメタンとＮＭＰとの混合比（質量）を、ジクロロメタン：ＮＭＰ＝８：２とし、セルローストリアセテート溶液の濃度は４質量％とした。

使用したノズル１６は１本で内径が０．３５ｍｍで外径が０．５５ｍｍのステンレス製円筒管を用い、先端平坦面１６ｃの平坦長Ｌ３を０．０５ｍｍ、先端平坦面１６ｃに対する傾斜面１６ｅの交差角度θ１が１５０°、傾斜面１６ｅをＰＴＦＥにより被覆して厚みが１０μｍの樹脂層２６を形成した。

コレクタ５０上に支持体６０として厚さ約２５μｍのアルミニウムシートをセットし、ノズル１６からコレクタ５０までの距離Ｌ２を１８０ｍｍとした。コレクタ５０を１００ｍｍ/時の速度で移動させた。コレクタ５０上の支持体６０もコレクタ５０の移動に伴い同速度で移動させた。ノズル１６とコレクタ５０との間に３０ｋＶの電圧を印加し、ノズル１６をプラスに帯電させ、コレクタ５０をマイナスに帯電させた。溶液２５を４ｃｍ^３／時の速度でノズル１６に供給し、Ａ４サイズのサンプルを採取した。

実施例２は実施例１のノズル１６に代えて、ノズル本体１６ａの先端平坦面１６ｃの長さを０．０３ｍｍ、先端平坦面１６ｃに対する傾斜面１６ｅの交差角度θ１が１３０°を用いた以外は実施例１と同一条件とした。

実施例３は図３に示すように、ノズル本体６４ａをＰＴＦＥから構成し、ノズル６４内に金属膜６５を形成して溶液２５を帯電させた以外は、実施例１と同じノズル先端形状など同一条件とした。

実施例４は、先端平坦面と傾斜面とにＰＴＦＥの樹脂層を形成した以外は実施例１と同一条件とした。

比較例１は、実施例１のノズルからＰＴＦＥの樹脂層２６を無くした以外は実施例１と同一条件とした。

比較例２は、実施例２のノズルからＰＴＦＥの樹脂層２６を無くした以外は実施例２と同一条件とした。

比較例３は、実施例１のノズルから先端平坦面１６ｃの長さＬ３を０．０６ｍｍ、先端平坦面１６ｃに対する傾斜面１６ｅの交差角度θ１が１５０°以外は実施例１と同一条件とした。

比較例４は、実施例１のノズルから先端平坦面１６ｃの長さＬ３を０．０５ｍｍ、先端平坦面１６ｃに対する傾斜面１６ｅの交差角度θ１が１５５°以外は実施例１と同一条件とした。

カワバリの有無と、紡糸持続性とに基づき実施例及び比較例を評価した。カワバリの有無は、目視により観察し、評価した。紡糸持続性は、紡糸が持続できたか否かで評価した。カワバリの有無は、Ａ〜Ｄの４段階評価とした。カワバリの形成が認められない場合にＡとし、カワバリの形成は認められたが、サンプルに影響ない製品レベルの場合にＢとし、カワバリの形成が認められ、カワバリ形成が徐々に進行し、サンプルが製品レベルとして使用に堪えない場合にＣとし、カワバリが形成されサンプルが製品レベルとして使用に堪えない場合にＤとした。紡糸持続性は、紡糸が中断することなく連続的に行えた場合にＡとし、紡糸が中断した場合にＢとした。

実施例１では、カワバリ評価がＢ、紡糸持続性評価がＡであり、実施例２，３，４では、カワバリ評価がＡ、紡糸持続性評価がＡであり、各実施例１〜４ともに、ナノファイバとして製品レベルのものが紡糸の中断もなく得られた。比較例１，２では、カワバリ評価がＤ、紡糸持続性評価がＢであり、比較例３，４では、カワバリ評価がＣ、紡糸持続性評価がＢであり、比較例１〜４ともに、製品レベルのナノファイバが得られず、紡糸も中断することが判った。

１０ ナノファイバ製造装置
１１ 紡糸室
１２ 溶液供給部
１５ 集積部
１６，６４ ノズル
１６ａ，６４ａ ノズル本体
１６ｃ 先端平坦面
１６ｅ 傾斜面
２５ 溶液
２６ 樹脂層
４４ テイラーコーン
４５ 紡糸ジェット
４６ ナノファイバ
４７ ナノファイバ層
５０ コレクタ
６２ 電源
６５ｂ ノズル孔
６６ 金属膜
Ｌ３ 平坦長

Claims (7)

1. ポリマーが溶媒に溶解している溶液とコレクタとの間に、電圧をかけて前記溶液から前記コレクタにファイバを噴出する電界紡糸ノズルにおいて、
   先端開口を有するノズル本体と、
   前記ノズル本体の先端に形成され、前記ノズル本体の中心線に直交し、且つ前記ノズル本体の開口縁に連続し、前記ノズル本体の中心線に直交する方向の長さが０．０５ｍｍ以下の先端平坦面と、
   前記先端平坦面と前記ノズル本体の外面とに連続し、前記先端平坦面に対する交差角度が１５０°以下である傾斜面とを有し、
   少なくとも前記傾斜面は樹脂材料から構成されている電界紡糸ノズル。
2. 前記ノズル本体は金属製であり、前記傾斜面に前記樹脂材料が被覆されている請求項１記載の電界紡糸ノズル。
3. 前記ノズル本体は金属製であり、前記傾斜面及び前記先端平坦面に前記樹脂材料が被覆されている請求項１記載の電界紡糸ノズル。
4. 前記ノズル本体は樹脂製であり、前記ノズル本体の内壁面に金属膜が被覆されている請求項１記載の電界紡糸ノズル。
5. 請求項１から４いずれか１項記載の電界紡糸ノズルと、
   前記電界紡糸ノズルからの前記溶液をナノファイバとして収集する前記コレクタと、
   前記電界紡糸ノズルと前記コレクタとの間に電圧を印加する電源と
   を備えるナノファイバ製造装置。
6. 請求項１から４いずれか１項記載の電界紡糸ノズルと、ポリマーが溶媒に溶解している溶液とを用いて、電界紡糸法によりナノファイバを製造するナノファイバ製造方法。
7. 前記ポリマーは、セルロース系ポリマーである請求項６記載のナノファイバ製造方法。

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