JP6617055B2 - 電界紡糸ノズル、ナノファイバ製造装置及び方法 - Google Patents
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Description
互いに異なるノズル17を用いてナノファイバ12を連続的に製造し、実施例1〜4とした。なお、ナノファイバ製造装置10のノズル17を10本にし、各ノズル17から溶液11を連続的に出した。10本のノズル17はノズルアレイの態様で並べて配した。溶液11は、TACを溶媒に溶解したものとした。この溶媒は、前述の通りジクロロメタンとNMPとの混合物であり、質量比は、ジクロロメタン:NMP=9:1とした。溶液に11におけるTACの濃度は4質量%とした。この濃度は、TACの質量をM1とし、溶媒の質量をM2とするときに、{M1/(M1+M2)}×100で求めたものである。電源21により各ノズル17とコレクタ30とに印加した電圧は、前述の通り30kVとした。ノズル本体52は前述の通りPTFEであるので、表1の「ノズル本体の素材」欄にはPTFEと記載する。先端平坦面52aと傾斜面52cとの交差角度θ1は表1の「交差角度θ1」欄に、先端平坦面52aの外縁Eoと内縁Eiとの距離D2は「距離D2」欄に、それぞれ示す。製造したナノファイバ12の平均径は0.4μmである。平均径は、走査型電子顕微鏡で撮像した画像から100本のナノファイバ12の径を測定し、平均値を算出することにより求めた。
1.固化物の発生時間
ノズル17から溶液11を出し始めてから、ノズル17の先端に固化物が発生するまでの時間を、目視で観測した。結果は、表1の「固化物の発生時間」欄に示す。
A;30秒以上
B;10秒以上30秒未満
C;10秒未満
10本のノズル17を観測対象とし、ノズル17から溶液11を出し始めてから、10本のうちいずれか1本から溶液11が出なくなった時点までの時間を、ノズル17が閉塞するまでの時間として、目視により観測した。結果は、表1の「閉塞時間」欄に示す。
A;5分以上
B;1分以上5分未満
C;1分未満
実施例のノズル17のノズル本体52を,ステンレス鋼(SUS,Steel Use Stainless)から形成されたノズル本体に置き換えた。そこで、表1の「ノズル本体の素材」欄にはSUSと記載する。また、第2導電部材54は用いなかった。その他の条件は実施例と同様にした。
11 溶液
11a 濡れ広がり部分
12 ナノファイバ
15 紡糸室
16 溶液供給部
17 ノズル
20 集積部
21 電源
22 配管
25 貯留容器
26 ポンプ
27 テイラーコーン
30 コレクタ
31 コレクタ回転部
32 支持体供給部
32a 送出軸
33 支持体巻取部
36 支持体
37,38 ローラ
39 モータ
42 不織布
43 支持体ロール
44 巻芯
47 巻取軸
48 巻芯
49 紡糸ジェット
52 ノズル本体
52a 先端平坦面
52b 外壁面
52c 傾斜面
52d 内壁面
53 第1導電部材
53a 内壁面
54 第2導電部材
54a 先端
57 先端開口
58 内部流路
61 帯電流路
80 ノズル
81 ノズル本体
81a 先端面
81c 傾斜面
81d 内壁面
82 樹脂部
100 ノズル
101 ノズル本体
103 第1導電部材
104 第2導電部材
104a 貫通孔
D2 距離
Eo 外縁
Ei 内縁
FD 溶液の流れ方向
RT 先端領域
θ1 交差角度
Claims (11)
- ポリマーが溶媒に溶解しており第1の極性に帯電された溶液を、前記第1の極性と逆極性の第2の極性に帯電されたまたは電位を0にされたコレクタに向けて、先端に形成された開口から出す電界紡糸ノズルにおいて、
前記溶液を前記開口へ案内する内部流路が形成されているノズル本体と、
前記先端に形成され、前記内部流路における前記溶液の流れ方向に直交する平坦面とされ、外縁と内縁との距離が大きくても0.5mmである先端面と、
前記先端面と前記ノズル本体の外壁面とを接続し、前記先端面と前記外壁面とに交差する傾斜面と
を有し、
前記内部流路を形成する内壁面は、前記開口から1mmの領域が樹脂材料から構成され、
前記ノズル本体は前記樹脂材料から構成され、
前記ノズル本体の上流端に、導電性材料から形成されている第1導電部材を備え、
前記第1導電部材は、前記内部流路と連通し前記溶液を案内する帯電流路を有し、電圧が印加されることにより前記帯電流路内の前記溶液を帯電させる電界紡糸ノズル。 - 前記ノズル本体の外周に設けられ、導電性材料から形成されており、電圧が印加されることにより前記第1の極性に帯電する第2導電部材を備える請求項1に記載の電界紡糸ノズル。
- 前記先端面は、前記第2導電部材の先端と面一である、または前記第2導電部材の先端よりも突出している請求項2に記載の電界紡糸ノズル。
- ポリマーが溶媒に溶解しており第1の極性に帯電された溶液を、前記第1の極性と逆極性の第2の極性に帯電されたまたは電位を0にされたコレクタに向けて、先端に形成された開口から出す電界紡糸ノズルにおいて、
前記溶液を前記開口へ案内する内部流路が形成されているノズル本体と、
前記先端に形成され、前記内部流路における前記溶液の流れ方向に直交する平坦面とされ、外縁と内縁との距離が大きくても0.5mmである先端面と、
前記先端面と前記ノズル本体の外壁面とを接続し、前記先端面と前記外壁面とに交差する傾斜面と
を有し、
前記内部流路を形成する内壁面は、前記開口から1mmの領域が樹脂材料から構成され、
前記ノズル本体は金属製であり、
前記内壁面は前記樹脂材料から構成されている樹脂部を有する電界紡糸ノズル。 - 前記先端面は前記樹脂部を有する請求項4に記載の電界紡糸ノズル。
- 前記傾斜面は前記樹脂部を有する請求項4または5に記載の電界紡糸ノズル。
- 前記傾斜面は、前記先端面に対する交差角度が大きくても150°である請求項1ないし6のいずれか1項に記載の電界紡糸ノズル。
- 前記樹脂材料は、ポリテトラフルオロエチレンと、ポリプロピレンと、ポリエチレンと、ポリスチレンと、ポリカーボネートと、ポリエステルと、ポリアミドと、シリコーンとのうちいずれかひとつである請求項1ないし7のいずれか1項に記載の電界紡糸ノズル。
- 前記ポリマーがセルロースアシレートである請求項1ないし8のいずれか1項に記載の電界紡糸ノズル。
- 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の電界紡糸ノズルと、
前記電解紡糸ノズルから出た前記溶液を誘引し、ナノファイバとして捕集するコレクタと、
前記電解紡糸ノズルから出る前記溶液と前記コレクタとに電圧を印加することにより前記溶液と前記コレクタとを逆極性に帯電させる電圧印加部と、
を備えるナノファイバ製造装置。 - ポリマーが溶媒に溶解し、第1の極性に帯電された状態の溶液を、請求項1ないし9のいずれか1項に記載の電界紡糸ノズルから出すステップと、
前記第1の極性と逆極性の第2の極性に帯電されたコレクタにより、前記電界紡糸ノズルから出た前記溶液を誘引しナノファイバとして捕集するステップと、
を有するナノファイバ製造方法。
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