JP7076734B2 - Nanofiber manufacturing equipment and nanofiber manufacturing method - Google Patents

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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 method for manufacturing nanofibers.

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 thread or cloth made of nanofibers has a large specific surface area, a high void ratio, and fine pores (pores) as compared with a thread or cloth made of microfibers (ordinary fibers). It has features such as being able to be formed thin and having a smooth feel.
For this reason, nanofibers can be applied to a very wide range of fields such as moisture permeable waterproof films, high-performance filters, secondary battery separators, electrodes, supercapsules, solar cells, clean room wipers, dustproof 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。 The term "nanofiber" as used herein 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 nanoparticles) other than the substance (polymer) constituting the fiber 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 nanofibers made of a polymer, a production method using a melt spinning method (melt blow 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).
In the melt spinning method, nanofibers are formed by discharging a polymer melted from a thin nozzle together with a high temperature air flow. Further, in the electric field spinning method, nanofibers are formed by discharging a raw material solution in which a polymer is dissolved in a solvent in a state where a high voltage is applied between a nozzle and a collector from the nozzle.

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 becomes possible to produce nanofibers which are nanoscale fibers.

米国特許第6114017号明細書U.S. Pat. No. 6114017 米国特許第6673136号明細書U.S. Pat. No. 6,673,136 国際公開第WO2009/034765号International Publication No. WO2009 / 034765

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 the method for producing nanofibers using the melt spinning method or the electric field spinning method, the nanofibers are produced in the state of a non-woven fabric. When the nanofiber is used as a non-woven fabric (for example, when it is used as a filter), the above method can be preferably used. On the other hand, when it is desired to give the nanofibers orientation (the property that the directions of the fibers are aligned in a certain direction) (for example, when tensile strength in a certain direction is required or when the nanofibers are used as electrical 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。 Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a nanofiber manufacturing apparatus capable of manufacturing nanofibers in a state of having orientation. Another object of the present invention is to provide a method for producing nanofibers capable of producing nanofibers in a state of 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 comprises a solution arranging member capable of arranging a raw material solution which is a raw material of nanofibers, and when the raw material solution is arranged on the solution arranging member, the raw material solution comes into contact with the raw material solution. It is characterized by including a moving member that can move at least one-dimensionally so that the raw material solution can be stretched to form the nanofibers by moving in a direction away from the solution arranging member.

[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 of the present invention, the moving member is preferably a needle-shaped member having a sharp end on the side to be in 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 of the present invention, it is preferable that the thickness of the portion of the moving member in 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] In the nanofiber manufacturing apparatus of the present invention, it is preferable to further include 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 nanofibers of the present invention, a contact step of preparing a raw material solution which is a raw material of nanofibers and bringing the raw material solution into contact with a moving member, and a direction in which the moving member moves away from the raw material solution. It is characterized by including a nanofiber forming step of moving 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 method for producing nanofibers 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 in 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 method for producing nanofibers of the present invention, it is preferable to use a moving member having a thickness of a portion of the moving member in contact with the raw material solution 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 nanofibers of the present invention, it is preferable to repeat the contact step and the nanofiber forming step a plurality of times, and then recover the nanofibers.

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。 Since the nanofiber manufacturing apparatus of the present invention includes a solution arranging member capable of arranging a raw material solution which is a raw material of nanofibers and a moving member which can move at least one-dimensionally, as shown in Examples described later. It is a nanofiber manufacturing apparatus capable of manufacturing nanofibers in a state of having orientation.

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。 In the method for producing nanofibers of the present invention, a raw material solution as a raw material for nanofibers is prepared, and a contact step of bringing the raw material solution into contact with a moving member and a moving member to move the moving member away from the raw material solution to prepare the raw material solution. Since it includes a nanofiber forming step of stretching to form nanofibers, it is a method for producing nanofibers capable of producing nanofibers in a state of orientation, as shown in Examples described later.

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。It is a figure which shows for demonstrating the nanofiber manufacturing apparatus 1 which concerns on embodiment. 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。It is a figure which shows for demonstrating the manufacturing method of the nanofiber which concerns on embodiment. 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。It is a photograph shown for demonstrating the nanofiber manufacturing apparatus which concerns on Example. 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。It is a photograph showing the state of collecting the manufactured nanofibers. 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。It is a SEM (scanning electron microscope) image shown for demonstrating the orientation of the nanofibers manufactured by the nanofiber manufacturing apparatus which concerns on Example. 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。6 is an SEM image of nanofibers in an example when a needle-shaped member having a thickness of 0.12 mm is used. 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。6 is an SEM image of nanofibers in an example when a needle-shaped member having a thickness of 0.5 mm is used. 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。6 is an SEM image of nanofibers in an example when a needle-shaped member having a thickness of 1.02 mm is used. 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。6 is a graph showing the relationship between the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution and the fiber diameter of the produced nanofibers in the embodiment for each thickness of the needle-shaped member. 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。6 is an SEM image shown to illustrate the effect of the stretching rate of the raw material solution in the examples. 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。6 is an SEM image shown to explain the effect of the stretching distance of the raw material solution in the examples. 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。It is a graph which shows the Raman spectrum of the nanofiber in an Example. 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。6 is a TEM (transmission electron microscope) image showing the state of nanofibers containing carbon nanotubes in an example. 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。It is a graph which shows the strain-stress curve of the nanofiber in an Example.

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, the nanofiber manufacturing apparatus and the nanofiber manufacturing method according to the present invention will be described based on the embodiments. It should be noted that not all of the elements and combinations thereof described in the embodiments are indispensable for the means for solving 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. 1. Nanofiber manufacturing apparatus 1 according to an embodiment
FIG. 1 is a diagram for explaining the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the 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 "top view (plan view)" are for convenience of explanation, and do not specify the installation direction of the nanofiber manufacturing apparatus 1.

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 arrangement 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 which is a raw material of nanofibers. In the embodiment, the solution arranging member 10 has a solution container 12, and when producing nanofibers, the raw material solution is arranged in the solution container 12.
The arrangement of the raw material solution may be carried out by, for example, a human being, or may be carried out by a dedicated device or instrument. The timing of arranging the raw material solution may be determined by a human being 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 nanofibers by stretching the raw material solution by moving in a direction away from the solution arranging member 10 after contacting with the raw material solution when the raw material solution is placed on the solution arranging 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 in a straight line.

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 in contact with the raw material solution.
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 thickness is more preferably 2 mm or less.
"The thickness of the portion in contact with the raw material solution is 5 mm or less" means that "when the portion of the moving member in 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. It fits 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。 Although there is no lower limit to the thickness of the moving member 20 conceptually, it is preferable that the thickness is 0.05 mm or more in consideration of the strength of the moving member 20 when actually forming nanofibers. Be done.

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。
As used herein, the term "needle-shaped member" refers to a rod-shaped member having at least one end sharpened. As the needle-shaped member, a widely commercially available needle such as a sewing needle or a needle for acupuncture treatment 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-shaped member as in 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 connecting 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 indirectly moves the moving member 20 by directly moving the connecting member 30. In the moving mechanism 40, for example, an electric motor, an air cylinder, an elastic member (spring or the like) can be used as the 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 connecting member 30 opposite to the moving mechanism 40 side. The guide member 50 is a rod-shaped member, and is connected to the side of the connecting member 30 opposite to the moving mechanism 40 side so that the connecting member 30 can slide and move according to the movement of the connecting member 30.
The base 60 is a member that supports each of the above-mentioned 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 manufacturing nanofibers according to an embodiment FIG. 2 is a diagram shown for explaining a method for manufacturing nanofibers according to an embodiment. 2 (a) to 2 (c) 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 nanofibers according to the embodiment includes a contact step S1 and a nanofiber forming step S2.
The nanofiber manufacturing method according to the embodiment is a manufacturing method carried out using the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment.
Therefore, the method for producing nanofibers according to the embodiment is a method in which a needle-shaped member having a sharp end on the side to be in contact with the raw material solution S (described later) is used as the moving member 20.
Further, the method for producing nanofibers according to the embodiment is a method in which a moving member 20 having a thickness of a portion of the moving member 20 in contact with the raw material solution S having a thickness of 5 mm or less is used.
The inventors of the present invention refer to a method for producing nanofibers using a needle-like member as in the method for producing nanofibers according to an 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 contact step S1, a raw material solution S, which is a raw material for nanofibers, is prepared (see FIG. 2A), and the raw material solution S is brought into contact with the moving member 20 which can move at least one-dimensionally (FIG. 2 (FIG. 2). b) See.) Step.
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 are soluble in the solvent.
The raw material solution is preferably viscous to some extent for the convenience of directly stretching from the raw material solution to form nanofibers. 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 nanofibers to be produced and the like.

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 substances for improving or adjusting the properties of the nanofibers to be produced (for example, carbon-based substances having a nanoscale structure, metal particles as catalysts and bactericides, etc.). You may. In particular, in the method for producing nanofibers according to the embodiment, since the nanofibers are formed by directly stretching from the raw material solution, it is easy to contain a large amount of substances contained in the nanofibers, and it is in the form of fibers such as carbon nanotubes. Especially suitable for producing nanofibers containing the above substances.
Further, the raw material solution may contain a substance (for example, a surfactant or a thickener) for adjusting the 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 arranging member 10, the moving member 20 is brought closer to the solution arranging member 10 by the moving mechanism 40, and the raw material solution S and the moving member 20 are brought into contact with each other.

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 nanofiber 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 nanofiber F formed as described above can be recovered in a state of having orientation by pressing a frame-shaped or plate-shaped member from a direction orthogonal to the stretching direction of the fiber, for example.

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 method for producing nanofibers according to the embodiment, the contact step S1 and the nanofiber forming step S2 may be performed only once each, but from the viewpoint of obtaining a large amount of nanofibers, the contact step S1 It is preferable to repeat the nanofiber forming step S2 a plurality of times in this order.
When the contact step S1 and the nanofiber forming step S2 are repeated a plurality of times, the manufactured nanofiber F may be recovered every time the nanofiber forming step S2 is completed, or the contact step S1 and the nanofiber forming step S2 may be recovered. May be repeated a plurality of times (arbitrarily many times). When the purpose is to obtain a large amount of nanofiber F, it is preferable to recover the nanofiber F after repeating the contact 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. 3. Effects of the nanofiber manufacturing method and the nanofiber manufacturing method according to the embodiment The effects of the nanofiber manufacturing method and the nanofiber manufacturing method according to the embodiment will be described below.

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 arranging member 10 capable of arranging a raw material solution which is a raw material of nanofibers, and a moving member 20 which can move at least one-dimensionally. As shown, it is a nanofiber manufacturing apparatus capable of manufacturing nanofibers in a state of 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 nanofibers 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 structure without using the mechanism of.

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 nanofibers can be formed by directly stretching the raw material solution by the moving member 20, the nanofibers for carrying out the melt spinning method and the electric field spinning method. Compared to manufacturing equipment, nanofibers can 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。 Further, according to the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment, since the moving member 20 is a needle-shaped member having a sharp end on the side to be in contact with the raw material solution, the moving member 20 has a sharp and thin end. It is possible to stably produce nanofibers with 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。 Further, according to the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment, since the thickness of the portion of the moving member 20 in contact with the raw material solution is 5 mm or less, it is sufficient to make the moving member 20 (needle-shaped member) sufficiently thin. It is possible to manufacture fine nanofibers.

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。 Further, according to the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment, since the moving mechanism 40 capable of repeatedly moving the moving member 20 at a predetermined speed is provided, as compared with the case where the moving member 20 is manually moved. , It becomes 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。 The method for producing nanofibers according to the embodiment is a contact step S1 in which a raw material solution S, which is a raw material for nanofiber F, is prepared and the raw material solution S and the moving member 20 are brought into contact with each other, and the moving member 20 is moved away from the raw material solution S. Since the nanofiber forming step S2 of moving in the direction and stretching the raw material solution S to form the nanofiber F is included, the nanofiber F is manufactured in a state of orientation as shown in Examples described later. This is a method for 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 method for manufacturing nanofibers according to the embodiment, since the nanofiber F is formed by directly 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 the nanofiber F by a simple method without using the mechanism of.

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 method for producing nanofibers according to the embodiment, since the nanofiber F is formed by directly stretching the raw material solution by the moving member 20, it is compared with the method for producing nanofibers by the melt spinning method or the electrospinning method. As a result, the nanofiber F can 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。 Further, according to the method for manufacturing nanofibers according to the embodiment, since the moving member 20 uses a needle-shaped member having a sharp end on the side to be in contact with the raw material solution S, the end portion is sharp and thin. This makes it possible to stably produce nanofiber 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 method for manufacturing nanofibers according to the embodiment, since the moving member 20 has a thickness of 5 mm or less at the portion of the moving member 20 in contact with the raw material solution S, the moving member 20 (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。 Further, according to the nanofiber manufacturing method according to the embodiment, when the contact step S1 and the nanofiber forming step S2 are repeated a plurality of times and then the nanofiber F is recovered, the contact step S1 and the nanofiber forming step S2 are performed. It is possible to obtain a large amount of nanofibers F from a quantitative raw material solution S as compared with the case where each is carried out 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 produced, and the method for producing nanofibers of the present invention was carried out using the nanofiber manufacturing apparatus. In addition, the structure, physical properties, etc. of the nanofibers produced by the method for producing nanofibers of the present invention were investigated using the nanofiber production apparatus of the present invention.

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. 1. Reagents, Equipment, etc. Used in Examples FIG. 3 is a photograph shown to explain the nanofiber manufacturing equipment according to the examples. FIG. 3A is a photograph showing the moving members 20a, 20b, 20c (needle-shaped members, more specifically, commercially available needles) used in the examples, and FIG. 3B is a moving member 20b used in the examples. , Is a photograph showing a connecting member 30a and a moving mechanism 40a. The fact that the moving member 20b is shown in FIG. 3B is merely an example, and in the embodiment, the moving members 20a and 20c are also used by being set on the connecting member in the same manner as the moving member 20b.
First, the 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: ~ 8,000,000 or 15,000. Powder) was purchased from Sigma-Aldrich.
Distilled water for the solvent used was distilled in the laboratory.
As the surface active agent, sodium dodecyl sulfate, which was purchased from Nacalai Tesque Co., Ltd., was used.
As the single-walled carbon nanotubes (CNTs), those having (7,6) chirality, ≧ 90% carbon basis (≧ 99% as carbon nanotubes), and 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, the components of the nanofiber manufacturing apparatus according to the embodiment will be described.
As the solution arranging member in the nanofiber manufacturing apparatus according to the embodiment, a resin member (bathtub-shaped member) having a recess for arranging the 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。)。
As the moving member, a needle-shaped member, which is a commercially available needle, was used (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 three types having a diameter of 0.12 mm (see reference numeral 20c in FIG. 3A) were used.
A needle manufactured by Clover Co., Ltd. was used as a needle-shaped member having a diameter of 0.5 mm and a needle-shaped member having a diameter of 1.02 mm. Further, a needle manufactured by Seirin Corporation was used as a needle-shaped member having a diameter of 0.12 mm.
As the connecting member, a commercially available prismatic acrylic rod having a hole for arranging 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, RS-220-R-C1-N-5-500-S, which is a single-axis robot of Misumi Corporation, was used (see reference numeral 40a in FIG. 3B). The single-axis robot can finely adjust the moving speed of the moving target, 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 stretching speed of the nanofibers, and the moving distance is the stretching distance of the nanofibers.
As the guide member, a commercially available cylindrical stainless steel rod was used.

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, the nanofiber manufacturing apparatus according to the comparative example, which is a nanofiber manufacturing apparatus for carrying out the electrospinning method, was used. Hereinafter, the components of the nanofiber manufacturing apparatus according to the comparative example will be described.
As the 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.
As the collector, a rotary drum collector covered with aluminum foil was used.
As the syringe, a general-purpose 5 mL plastic syringe was used.
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 device was used to charge the raw material solution.
The distance between the chip 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, the devices and instruments used for observations and experiments on the nanofibers in the examples and the nanofibers in the comparative examples will be described.
As a scanning electron microscope (SEM), JSM-6010LA of JEOL Ltd. was used.
JFC of JEOL Ltd. was used as a sputtering device for giving 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 SEM images showing a plurality of nanofibers, 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 manufactured by JEOL Ltd. was used.
As a Raman spectrophotometer, a Hololab 5000 from Kaiser Optical Systems was used.
As a tensile tester for measuring the tensile strength, a single thread tensile tester (ultrafine fiber mechanical strength tester) NFR-1000 (FITRON) manufactured by Reska Co., Ltd. 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. 2. The nanofiber manufacturing apparatus according to the embodiment and the nanofiber manufacturing apparatus according to the comparative example The nanofiber manufacturing apparatus according to the embodiment basically has the same configuration as the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the embodiment, and has a 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 manufacturing apparatus according to the comparative example, a combination of the above-mentioned high voltage supply apparatus, collector, capillary tip, syringe and copper wire was used. Since such a nanofiber manufacturing apparatus (nanofiber manufacturing apparatus for carrying out the electric field spinning method) is widely known, the illustration is omitted.

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. 3. Method for Producing Nanofibers According to Examples The method for producing nanofibers according to Examples is basically the same as the method for producing nanofibers 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 by the following procedure. First, a powder of polyethylene oxide (molecular weight: ~ 8,000,000), which is a polymer constituting nanofibers, was put into distilled water and stirred with a magnetic stirrer for 2 hours or more. Then, the surfactant was added so that the concentration became 0.3 wt%, and the mixture was further stirred for 20 minutes or more. Finally, a predetermined amount of carbon nanotubes was added to the required sample, and the mixture was 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, in order to investigate the influence of the concentration of polyethylene oxide, three kinds of raw material solutions having the concentration of polyethylene oxide of 2 wt%, 2.5 wt% and 3 wt% were used.
Further, in the examples, in order to investigate the influence of the addition amount of carbon nanotubes, three kinds of raw material solutions having carbon nanotube concentrations of 0.5 wt%, 1.0 wt% and 1.5 wt% were used.

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。 The raw material solution prepared as described above was placed in contact with the moving member by arranging 2 mL of the raw material solution on the solution arranging member of the nanofiber manufacturing apparatus according to the example.

(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 process FIG. 4 is a photograph showing how the manufactured nanofibers are collected. In FIG. 4, reference numeral F is a nanofiber, and reference numeral W is a wire hanger.
The stretching speed and distance were set by a PC connected to the moving mechanism. The nanofibers were formed by repeating the contact step and the nanofiber forming step for 5 minutes per 2 mL of the raw material solution.
Then, the produced nanofibers were recovered by using a wire hanger deformed in an annular shape and pressing the wire hanger against the nanofibers from a side different from the stretching 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 nanofibers according to a comparative example The method for producing nanofibers according to a comparative example is a method for producing nanofibers by an electrospinning method, which is a general method.
It is difficult to use polyethylene oxide having a large molecular weight in the electrospinning method mainly because of the viscosity of the raw material solution (spinning solution). Therefore, in the method for producing nanofibers according to the comparative example, the nanofibers were produced using polyethylene oxide having a molecular weight of 15,000, which has a smaller molecular weight than the method for producing nanofibers according to the examples. The concentration of polyethylene oxide in the raw material solution was set to 5.0 wt% after examining the optimum conditions in advance. When carbon nanotubes were added to the raw material solution, the concentration was set to 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 (electric field spinning) was performed in an environment of a temperature of 20 ± 3 ° C. and a humidity of 30 ± 5%. The non-woven fabric made of the formed nanofibers was peeled off from a collector, recovered, and then dried at room temperature for 24 hours in order 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 The structure and physical properties of nanofibers in Examples will be described below with comparison with 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 shown for explaining the orientation of nanofibers produced by the nanofiber manufacturing apparatus according to the embodiment. FIG. 5A is an SEM image of nanofibers (nanofibers formed by an electric field spinning method) in a comparative example, and FIG. 5B is an SEM image of nanofibers in an example. In addition, "ES" in FIG. 5A is a character indicating that it was manufactured by using an electrospinning method (electrospinning method), and "NS" in FIG. 5B is a method for manufacturing nanofibers of the present invention. It is a character indicating that it was manufactured using (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 nanofibers in an example when a needle-shaped member having a thickness of 0.12 mm is used. FIG. 6 (a) is an SEM image of nanofibers when the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 2.0 wt%, and FIG. 6 (b) shows the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 2.5 wt%. FIG. 6C is an SEM image of the nanofibers at the time, and FIG. 6C is an SEM image of the nanofibers when the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 3.0 wt%. The numbers displayed in the upper left of each SEM image of FIGS. 6 (a) to 6 (c) are the concentrations (unit: wt%) of polyethylene oxide in the raw material solution of nanofibers shown in the SEM images. be. The same applies to the numbers displayed in the upper left of each SEM image of FIGS. 7 (a) to 7 (c) and FIGS. 8 (a) to 8 (c).

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 nanofibers in an example when a needle-shaped member having a thickness of 0.5 mm is used. FIG. 7 (a) is an SEM image of nanofibers when the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 2.0 wt%, and FIG. 7 (b) shows the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 2.5 wt%. It is an SEM image of the nanofiber at the time, and FIG. 7 (c) 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 nanofibers in an example when a needle-shaped member having a thickness of 1.02 mm is used. FIG. 8 (a) is an SEM image of nanofibers when the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 2.0 wt%, and FIG. 8 (b) shows the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution is 2.5 wt%. FIG. 8C is an SEM image of the nanofibers at the time, and FIG. 8C is an SEM image of the nanofibers 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 produced nanofibers for each thickness of the needle-shaped member in the embodiment. The horizontal axis of the graph of FIG. 9 represents the concentration of polyethylene oxide, and the vertical axis represents the fiber diameter. In the graph of FIG. 9, the one shown by 20a (the symbol representing the value is marked with a circle) is the result for the moving member having a diameter of 1.02 mm, and the one shown by 20b (the symbol representing the value is marked with a square) is the diameter. The results are for a moving member of 0.5 mm, and the one shown by 20c (the symbol representing the value is a triangle mark) is the result for the 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 investigated using SEM. As a result, the nanofibers in the comparative example were not oriented (the orientation of the nanofibers was random), whereas the nanofibers in the examples were oriented (the orientation of the nanofibers). Was aligned in one direction).
The nanofibers in FIG. 5A are those when the concentration of polyethylene oxide is 5.0 wt%, the stretching speed is 1000 mm / sec, and the stretching distance is 500 mm, and the nanofibers in FIG. 5B are poly. This is when the concentration of polyethylene 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 influence of the thickness of the moving member and the influence of the concentration of polyethylene oxide in the raw material solution were investigated using SEM. The nanofibers shown in FIGS. 6, 7 and 8 were manufactured with 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 tends to increase as the concentration of polyethylene oxide increases. It is considered that this is because the larger the amount of the solvent, the more easily the fiber diameter of the nanofibers shrinks as the solvent (distilled water) evaporates after the raw material solution is stretched.
It was also confirmed that the thicker the moving member, the larger the fiber diameter tends to be.

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 subsequent experiments, unless specific conditions were described, the experiments were carried out 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 stretching speed and stretching distance were investigated.
FIG. 10 is an SEM image shown for explaining the influence of the stretching speed of the raw material solution in the examples. FIG. 10 (a) is an SEM image of the nanofiber in the example when the stretching speed is 1000 mm / sec, and FIG. 10 (b) is an SEM of the nanofiber in the example when the stretching speed is 500 mm / sec. It is an image, and FIG. 10 (c) is an SEM image of nanofibers in an 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 shown for explaining the influence of the stretching distance of the raw material solution in the examples. FIG. 11A is an SEM image of nanofibers in an example when the stretching distance is 500 mm, and FIG. 11B is an SEM image of nanofibers in an example when the stretching distance is 250 mm. FIG. 11 (c) is an SEM image of nanofibers in an 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 produced with stretching speeds of 1000 mm / sec, 500 mm / sec and 250 mm / sec. The stretching distances were all set to 500 mm.
As a result, as shown in FIGS. 10 (a) to 10 (c), it was confirmed that the slower the stretching speed, the lower the orientation of the nanofibers and the larger the fiber diameter tended to be.

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 stretching distances of 500 mm, 250 mm and 100 mm. The stretching speed was set to 1000 mm / sec.
As a result, as shown in FIGS. 11 (a) to 11 (c), 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 fibers are formed. It was confirmed that the diameter tends to increase.

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 produced and analyzed by the Raman scattering method (molecular structure analysis).
FIG. 12 is a graph showing the Raman spectrum of nanofibers in the examples. In the graph of FIG. 12, those indicated by reference numerals e1 to e3 represent the results relating to the nanofibers in the examples, and those indicated by the reference numerals r represent the results relating to the nanofibers in the comparative example. The reference numeral e1 represents the result when the concentration of carbon nanotubes in the raw material solution is 0.5 wt%, and the reference numeral e2 shows the result when the concentration of carbon nanotubes in the raw material solution is 1.0 wt%. It is represented by reference numeral e3 and represents the result when the concentration of carbon nanotubes in the raw material solution is 1.5 wt%.
In the example, three measurements were made 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, a peak caused by a carbon atom having a D band dangling bond found near 1590 cm -1 and a D band dangling bond found near 1350 cm -1 was confirmed. It was also confirmed that the higher the content of carbon nanotubes, the larger the peak. Therefore, the nanofibers in the examples contain carbon nanotubes, and the amount of carbon nanotubes contained in the nanofibers produced can be increased by increasing the content (concentration) of the carbon nanotubes in the raw material solution. 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 TEM.
FIG. 13 is a TEM (transmission electron microscope) image showing the state of nanofibers containing carbon nanotubes in the examples. FIG. 13 (a) is a TEM image of nanofibers in a comparative example, and FIG. 13 (b) is a TEM image of nanofibers in an example when the concentration of carbon nanotubes in the raw material solution is 0.5 wt%. FIG. 13 (c) is a TEM image of nanofibers in an example when the concentration of carbon nanotubes in the raw material solution is 1.0 wt%, and FIG. 13 (d) shows a concentration of carbon nanotubes in the raw material solution of 1.5 wt%. It is a TEM image of the nanofiber in the example when it 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, the carbon nanotubes are aggregated in the nanofibers in the comparative example, that is, the nanofibers produced by the method for producing nanofibers for carrying out the electrospinning method (the hump shape of FIG. 13A). In contrast to the nanofibers in the examples, it was confirmed that the carbon nanotubes were dispersed (displayed in dark black in the nanofibers of FIGS. 13 (b) to 13 (d). 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 nanofibers in an example. The horizontal axis of the graph of FIG. 14 represents strain (unit:%), and the vertical axis represents stress (unit: MPa). In the graph of FIG. 14, those represented by reference numerals e1 to e3 represent the results relating to nanofibers in Examples, and those represented by reference numerals r represent the results relating to nanofibers in Comparative Examples. The reference numeral e1 represents the result when the concentration of carbon nanotubes in the raw material solution is 0.5 wt%, and the reference numeral e2 shows the result when the concentration of carbon nanotubes in the raw material solution is 1.0 wt%. It is represented by reference numeral e3 and represents the result when the concentration of carbon nanotubes in the raw material solution is 1.5 wt%.
In the measurement of tensile strength, the stretching speed was set to 150 μm / sec. The measurement was performed 5 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 from the one with the lowest carbon nanotube content. The results were 0.7280 MPa and 23.0083 MPa, and it was confirmed that the nanofibers in the examples had nearly twice the strength as the nanofibers in the comparative examples. It is considered that this is because the polymer chains are arranged and the crystallinity is increased because the nanofibers are formed by stretching the raw material solution. It was also confirmed that the higher the content of carbon nanotubes, the lower the elongation rate 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 a state of orientation under various conditions. rice field. 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 nanotubes.

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。
Although the present invention has been described above based on the above embodiments and examples, the present invention is not limited to the above embodiments and examples. It can be carried out in various modes within the range that does not deviate from the purpose.
For example, the configurations described in the above-described embodiment and each experimental example are examples or specific examples, and can be changed as long as the effects of the present invention are not impaired.

(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 thereto. The number of moving members may be 3 or less, or 5 or more. Further, 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 and the like.

(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 a guide member, but the present invention is not limited thereto. When the moving member and the connecting member can be supported only by the moving mechanism, the guide member is not always necessary.

(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 a moving mechanism, but the present invention is not limited thereto. For example, instead of the moving mechanism, a mechanism for manually moving the moving member may be provided.

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 1 ... Nanofiber manufacturing equipment, 10 ... Solution placement member, 12 ... Solution container, 20, 20a, 20b, 20c ... Moving member, 30, 30a ... Connecting member, 40, 40a ... Moving mechanism, 50 ... Guide member, 60 ... Base, F ... Nanofiber, S ... Raw material solution, W ... Wire hanger

Claims (8)

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ナノファイバー製造装置。
A solution placement member on which the raw material solution, which is the raw material for nanofibers, can be placed,
When the raw material solution is placed on the solution arranging member, the raw material solution can be stretched to form the nanofibers by moving in a direction away from the solution arranging member after contacting with the raw material solution, at least 1. A nanofiber manufacturing apparatus characterized by including a moving member that can be moved dimensionally.
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を特徴とする請求項1に記載のナノファイバー製造装置。 The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the moving member is a needle-shaped member having a sharp end on the side to be in contact with the raw material solution. 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以下であることを特徴とする請求項2に記載のナノファイバー製造装置。 The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the moving member has a thickness of a portion in contact with the raw material solution of 5 mm or less. 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を特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のナノファイバー製造装置。 The nanofiber manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a moving mechanism capable of repeatedly moving the moving member at a predetermined speed. ナノファイバーの原料である原料溶液を準備し、前記原料溶液と少なくとも1次元的に移動可能な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ナノファイバーの製造方法。
A contact step of preparing a raw material solution that is a raw material for nanofibers and bringing the raw material solution into contact with a moving member that can move at least one-dimensionally.
A method for producing nanofibers, which comprises 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.
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を特徴とする請求項5に記載のナノファイバーの製造方法。 The method for producing nanofibers according to claim 5, wherein as the moving member, a needle-shaped member having a sharp end on the side to be in contact with the raw material solution is used. 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を特徴とする請求項6に記載のナノファイバーの製造方法 The method for producing nanofibers according to claim 6, wherein as the moving member, a member having a thickness of a portion of the moving member in contact with the raw material solution of 5 mm or less is used. 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を特徴とする請求項5~7のいずれかに記載のナノファイバーの製造方法 The method for producing nanofibers according to any one of claims 5 to 7, wherein the contacting step and the nanofiber forming step are repeated a plurality of times, and then the nanofibers are recovered.
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