JPWO2020050311A1 - Non-woven fabric and non-woven fabric manufacturing method - Google Patents
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- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
- D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
- D04H1/728—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
空気を多量に含み、ファイバ片の脱離が抑えられた不織布及び不織布製造方法を提供する。
不織布(10)は、複数のファイバ(11)で形成されている。複数のファイバ(11)の平均径は、0.10μm以上5.00μm以下の範囲内とされている。不織布(10)は、空隙率が、少なくとも90%とされている。不織布(10)は、平均孔径が0.5μm以上50μm以下の範囲内である。不織布(10)は、破断伸度が少なくとも10%である。Provided are a non-woven fabric and a non-woven fabric manufacturing method in which a large amount of air is contained and desorption of fiber pieces is suppressed.
The non-woven fabric (10) is formed of a plurality of fibers (11). The average diameter of the plurality of fibers (11) is within the range of 0.10 μm or more and 5.00 μm or less. The non-woven fabric (10) has a porosity of at least 90%. The non-woven fabric (10) has an average pore diameter in the range of 0.5 μm or more and 50 μm or less. The non-woven fabric (10) has a breaking elongation of at least 10%.
Description
本発明は、不織布及び不織布製造方法に関する。 The present invention relates to a non-woven fabric and a method for producing a non-woven fabric.
ファイバで形成されている不織布が知られている。ファイバとしては、例えば数nm以上1000nm未満のナノオーダの径を有するいわゆるナノファイバ、及び、数μm以上1000μm未満のマイクロメートルオーダの径を有するいわゆるミクロンファイバがある。 Nonwoven fabrics made of fibers are known. Examples of the fiber include so-called nanofibers having a diameter of several nm or more and less than 1000 nm, and so-called micron fibers having a diameter of several μm or more and less than 1000 μm.
こうした不織布などの繊維からなる層(以下、繊維層と称する)を備える繊維構造体として、例えば特許文献1には、バッテリーなどにおけるセパレータ、または絶縁材として用いられ、平均直径が50nm〜3000nmの高分子繊維からなる繊維層を備える繊維構造体が記載されている。繊維層は、平均孔径が0.01〜15μm、厚みが0.0025〜0.3mm、多孔度が20〜90%、秤量が1〜90g/m2、フラジール通気度が46m3/分/m2未満、マクミラン数が2〜15とされている。As a fiber structure including a layer made of fibers such as a non-woven fabric (hereinafter referred to as a fiber layer), for example, in Patent Document 1, it is used as a separator or an insulating material in a battery or the like, and has a high average diameter of 50 nm to 3000 nm. A fiber structure comprising a fiber layer made of molecular fibers is described. The fiber layer has an average pore diameter of 0.01 to 15 μm, a thickness of 0.0025 to 0.3 mm, a porosity of 20 to 90%, a weighing of 1 to 90 g / m 2 , and a Frazier air permeability of 46 m 3 / min / m. It is less than 2 and the number of McMillan is 2 to 15.
ところで、ナノファイバなどのファイバで形成されている不織布を製造する方法として、電界紡糸法が知られている。電界紡糸法は、特許文献1に記載されるように、エレクトロスピニング法などとも呼ばれ、例えば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とも呼ばれる)を用いて行われる。一般的な電界紡糸装置では、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。 By the way, an electric field spinning method is known as a method for producing a non-woven fabric made of fibers such as nanofibers. As described in Patent Document 1, the electrospinning method is also called an electrospinning method or the like, and is performed using, for example, an electrospinning device (also called an electrospinning device) having a nozzle, a collector, and a power source. In a general electric field spinning device, a voltage is applied between a nozzle and a collector by a power source, for example, the nozzle is negatively charged and the collector is positively charged.
電圧を印加した状態でノズルから原料である溶液を出した場合には、ノズルの先端の開口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った場合に、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、コレクタ上でファイバとして捕集され、コレクタ上にはファイバで構成された不織布が形成される。 When a solution as a raw material is discharged from a nozzle while a voltage is applied, a conical protrusion composed of a solution called a Taylor cone is formed in the opening at the tip of the nozzle. When the applied voltage is gradually increased and the Coulomb force exceeds the surface tension of the solution, the solution pops out from the tip of the Taylor cone to form a spinning jet. The spinning jet moves to the collector by Coulomb force and is collected as fibers on the collector, and a non-woven fabric composed of fibers is formed on the collector.
また、ナノファイバ等のファイバで形成された不織布以外の構造体として、特許文献2に記載されるようにスポンジ状構造体がある。特許文献2のスポンジ状構造体は、数平均直径が1nm〜50μm、長さが0.2mm〜30mmである繊維が分散状態で固定化されている。そして、接着剤を使用したり加熱融着によって、ファイバ同士の接着性を向上させている。 Further, as a structure other than the non-woven fabric formed of fibers such as nanofibers, there is a sponge-like structure as described in Patent Document 2. In the sponge-like structure of Patent Document 2, fibers having a number average diameter of 1 nm to 50 μm and a length of 0.2 mm to 30 mm are immobilized in a dispersed state. Then, the adhesiveness between the fibers is improved by using an adhesive or heat-sealing.
ナノファイバ及びミクロンファイバで形成されている不織布は、種々の分野における用途開発が盛んに行われている。期待される用途には例えば断熱材、吸音材、フィルタなどが挙げられ、また、医療用不織布としての利用も期待される。 Nonwoven fabrics made of nanofibers and micron fibers are being actively developed for use in various fields. Expected applications include, for example, heat insulating materials, sound absorbing materials, filters, etc., and are also expected to be used as medical non-woven fabrics.
しかしながら、特許文献1に記載される繊維構造体及び繊維層は、セパレータへの利用を前提としていることから、電解質を良好に吸収するための繊維層の多孔度、アノード及びカソード間でイオンが流れやすくするための厚み、アノード及びカソード間のデンドライドショートなどを防止するための秤量などを特定している。そのため、例えば吸音材及び断熱材としては吸音性能及び断熱性能が不足する等、上記のような用途への展開は難しい。この点、空気を多量に含むほど、吸音性能及び断熱性能などが向上し、用途の広がりが期待できる。 However, since the fiber structure and the fiber layer described in Patent Document 1 are premised on the use as a separator, the porosity of the fiber layer for satisfactorily absorbing the electrolyte and the flow of ions between the anode and the cathode. The thickness for facilitating and the weighing for preventing dendried short circuit between the anode and the cathode are specified. Therefore, for example, as a sound absorbing material and a heat insulating material, the sound absorbing performance and the heat insulating performance are insufficient, and it is difficult to develop them into the above-mentioned applications. In this respect, the more air is contained, the better the sound absorption performance and the heat insulation performance, and the wider the application can be expected.
また、ファイバで形成した不織布及びスポンジ状構造体からは、短いファイバ片が脱離することがある。この点、ファイバ片の脱離が抑えられた不織布であれば、例えばフィルタ性能としてファイバ片の混入(コンタミネーション)が抑制されるから、フィルタとしての用途の広がりも期待できる。 In addition, short fiber pieces may be detached from the non-woven fabric and sponge-like structure formed of fibers. In this respect, a non-woven fabric in which desorption of fiber pieces is suppressed can be expected to be widely used as a filter because, for example, contamination of fiber pieces is suppressed as a filter performance.
そこで、本発明は、空気を多量に含み、ファイバ片の脱離が抑制された不織布と、その不織布を製造する不織布製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a non-woven fabric containing a large amount of air and suppressing desorption of fiber pieces, and a non-woven fabric manufacturing method for manufacturing the non-woven fabric.
本発明の不織布は、複数のファイバで形成されており、複数のファイバの平均径が0.10μm以上5.00μm以下の範囲内である。不織布は、空隙率が少なくとも90%であり、平均孔径が0.5μm以上50μm以下の範囲内であり、破断伸度が少なくとも10%である。 The non-woven fabric of the present invention is formed of a plurality of fibers, and the average diameter of the plurality of fibers is in the range of 0.10 μm or more and 5.00 μm or less. The non-woven fabric has a porosity of at least 90%, an average pore diameter in the range of 0.5 μm or more and 50 μm or less, and a breaking elongation of at least 10%.
ファイバは、セルロース系ポリマーで形成されていることが好ましく、セルロース系ポリマーはセルロースアシレートであることが好ましい。セルロースアシレートは、セルロースアセテートプロピオネートと、セルローストリアセテートと、セルロースジアセテートとのいずれかであることが好ましい。 The fiber is preferably formed of a cellulosic polymer, and the cellulosic polymer is preferably a cellulosic acylate. The cellulose acylate is preferably either cellulose acetate propionate, cellulose triacetate, or cellulose diacetate.
本発明の不織布製造方法は、溶媒にファイバ材が溶解している溶液とコレクタとの間に電圧を印加し、溶液をコレクタに誘引することにより、ファイバで形成した不織布を製造する。溶媒は、アルコールを少なくとも10%の質量割合で含有する混合物である。 In the method for producing a non-woven fabric of the present invention, a voltage is applied between a solution in which a fiber material is dissolved in a solvent and a collector, and the solution is attracted to the collector to produce a non-woven fabric formed of fibers. The solvent is a mixture containing alcohol in a mass ratio of at least 10%.
アルコールは、メタノールとエタノールとのいずれかであることが好ましい。 The alcohol is preferably either methanol or ethanol.
溶媒は、アルコールよりも沸点が低い液体を含有することが好ましく、溶媒は、アルコールよりも沸点が低い液体をアルコールと同じ質量割合でまたはアルコールよりも高い質量割合で含有することがより好ましい。上記液体は、ジクロロメタンとクロロホルムとアセトンとのいずれかであることが好ましい。 The solvent preferably contains a liquid having a boiling point lower than that of alcohol, and the solvent more preferably contains a liquid having a boiling point lower than that of alcohol in the same mass ratio as alcohol or in a mass ratio higher than that of alcohol. The liquid is preferably any of dichloromethane, chloroform and acetone.
上記ファイバ材は、セルロース系ポリマーであることが好ましく、セルロース系ポリマーは、セルロースアシレートであることが好ましい。セルロースアシレートは、セルロースアセテートプロピオネートと、セルローストリアセテートと、セルロースジアセテートとのいずれかであることが好ましい。 The fiber material is preferably a cellulosic polymer, and the cellulosic polymer is preferably a cellulosic acylate. The cellulose acylate is preferably either cellulose acetate propionate, cellulose triacetate, or cellulose diacetate.
本発明によると、空気を多量に含み、ファイバ片の脱離が抑制された不織布が得られる。 According to the present invention, a non-woven fabric containing a large amount of air and in which desorption of fiber pieces is suppressed can be obtained.
図1に示す本実施形態の不織布10は、複数のファイバ11で形成されている。ファイバ11の本数は1本でもよい。不織布10には、ファイバ11によって画定された空間領域としての空隙13が、空気が存在する部分として複数形成されている。このように、不織布10は、内部に空気を含んでいる。なお、図1には、図の煩雑化を避けるために、不織布10の厚み方向Zにおいて一方の表面(以下、第1表面と称する)10A側の一部のみを描いてある。したがって、不織布10は、ファイバ11が厚み方向Zにおける図1の下側に、さらに多数重なった構造となっている。また、図1においては、ファイバ11を、説明の便宜上、大きく誇張した径D11で描いており、実際には長さに対する径D1が図1よりも非常に小さい。
The
複数の空隙13は、不織布10の厚み方向Zにおいて連通している場合には、不織布10の厚み方向Zに貫通した空孔を形成している。この空孔は、不織布10を例えばフィルタに利用した場合には、フィルタの孔として機能する。また、空隙13の中には、空孔を形成せずに、厚み方向Zで非貫通、例えばファイバ11によって閉じられた空間領域として存在しているものもある。
When the plurality of
不織布10は、ファイバ11を備えていればよく、ファイバ11に加えて、素材が異なる他のファイバを備えてもよい。図1では、第1表面10AをXY平面に沿った状態に描いており、XY平面に直交するZを不織布10の厚み方向としている。
The
ファイバ11は、径D1が概ね一定に形成されている。径D1の平均値(以下、平均径と称する)DF(単位はμm)は、0.10μm以上5.00μm以下の範囲内である。平均径DFが0.10μm以上であることにより、0.10μm未満の場合と比べて、ファイバ11自体の強度が強いためにファイバ11が切れにくく、その結果、ファイバ11よりも非常に短いファイバ片の脱離が抑制される。ファイバ片の脱離が抑制されることにより、不織布10は優れた耐久性をしめす。また、不織布10を例えば空調用のフィルタに用いた場合には、ファイバ片が混じっていない清浄な空気を送出することができる。平均径DFが5.00μm以下であることにより、5.00μmよりも大きい場合に比べて、不織布10は、含んでいる空気の体積割合(以下、空隙率と称する)が同じであっても、より柔らかい。そのため、不織布10を例えば空調用のフィルタに用いた場合には、送出する空気の圧力の変化に耐える。また、平均径DFが5.00μm以下であることにより、5.00μmよりも大きい場合に比べて、不織布10は柔らかさが同程度であっても、空隙率がより大きくなり、その結果、吸音材、断熱材として用いた場合の吸音性能、断熱性能が高くなり、また、フィルタに利用した場合のろ過処理量が高くなる。平均径DFは、0.15μm以上4.00μm以下の範囲内であることがより好ましく、0.20μm以上3.00μm以下の範囲内であることがさらに好ましい。
The
平均径DFは、走査型電子顕微鏡で撮影した画像からファイバ11の径D1を任意の100箇所で測定し、得られた100個の測定値の平均値を算出することにより求めることができる。
The average diameter DF can be obtained by measuring the diameter D1 of the
ファイバ11は、第1表面10Aに沿って曲がっている。第1表面10Aに沿って曲がっているとは、第1表面10A(XY平面)の成分をもって曲がっていることを意味し、厚み方向Zの成分をさらにもっていてもよい。そして、ファイバ11は、厚み方向Zで重なっている。中には、厚み方向Zで折り重なって、すなわち幾重にも重なっているファイバ11も多い。ファイバ11は、このように厚み方向Zで重なる程度に非常に長く形成されており、長さは10mm以上1000mm以下の範囲内となっている。ファイバ11の長さは、ファイバ11をピンセットで引き出し、定規で測ることにより求めることができる。なお、本例では、後述の製造方法においてノズル27(図2,図3参照)から飛翔している個々の紡糸ジェット69及びファイバ11を、高速度カメラで観察したところ、長さが少なくとも30mmである、すなわち30mm以上であることが確認されている。このように製造過程でファイバ11の長さを測定することもできる。また、不織布10を構成するファイバ11の中には、厚み方向Zで重なっていないファイバ11があっても構わないが、本例では、走査型電子顕微鏡を用いて100倍の拡大率で観察したところ、1視野中に観察されるすべてのファイバ11が厚み方向Zで重なっていることが確認されている。
The
不織布10は、ファイバ11が厚み方向Zで重なる程度に長く形成されているから、後述のような高い破断伸度を示す。また、例えば0mmよりも大きく2mm以下という極端に短いファイバが存在する場合には、このような短いファイバがそのままファイバ片として脱離したり、あるいは例えば使用中にさらに短く切断されることによりファイバ片が脱離することがある。しかし、本例の不織布10ではファイバ11が上記のように長いから、こうしたファイバ片の脱離が抑えられる。
Since the
さらに、ファイバ11が厚み方向Zで重なる程度に長く形成されているから、不織布10をXY平面に沿った方向において張力を付与した場合に、その張力に追従して幾分伸びる。そのため、例えば、断熱材、吸音材などに用いる場合には、施工しやすい。また、例えば空調用のフィルタとして用いる場合には、送出する空気の圧力及びその変化に耐える。
Further, since the
上記の通り1本のファイバ11に着目した場合に、そのファイバ11は厚み方向Zで重なっているが、さらに、複数のファイバ11も厚み方向Zにおいて互いに折り重なっている。このように、不織布10は、複数のファイバ11の各々が重なり、さらには複数のファイバ11が互いに重なっているから、ファイバが折り重なった状態となっており、後述のような高い破断伸度をより確実に発現する。
When focusing on one
複数のファイバ11は互いに絡み合っており、厚み方向Zで重なる部分、及び/または、不織布10の面方向(XY平面内)において接している部分が接着していない(非接着である)ことが好ましく、本例でもそのようにしている。ただし、接着している箇所が部分的にあってもよく、接着している場合でもその接着力はごく弱い力で容易に剥がすことができる程度に小さく抑えてある。不織布10は張力が付与された場合に、前述の平均径DFに起因した柔らかさによって、第1表面10A側からみた空隙13が張力を付与した方向へ伸びた形状に変化する。これに加えて、厚み方向Zにおいて重なり合うファイバ11は上記のように絡み合っているが、ファイバ11のそれぞれには移動できる遊びがあるからファイバ11同士は互いにスライド移動する。このように、不織布10は、ファイバ11同士がスライド移動可能な状態に絡み合っているから、張力が付与された場合でも破れにくい。
It is preferable that the plurality of
また、ファイバ11同士は、絡み合っている状態、または接着していても接着力が小さく抑えられているから、空気を多量に含んだ状態で柔らかく、変形自在であり、そのため、例えば断熱材及び吸音材として用いる場合に施工場所の自由度が大きい。
Further, since the
不織布10は、空隙率が90%以上、すなわち、少なくとも90%である。このように空隙率が非常に高い不織布10は、ふわふわ感(fluffy)がある。すなわち、内部に空気を多量に含んでおり、かつ柔らかい。このように空気を多量に含んでいるから、90%未満の空隙率である場合に比べて、用途に広がりをもつ。例えば、90%未満の空隙率である場合に比べて優れた吸音性能及び断熱性能を示すから、吸音材及び断熱材として利用できる。また、90%未満の空隙率である場合に比べて、フィルタにした場合には大きなろ過処理性能を示す。ろ過処理性能とは、単位時間あたりの処理量、及び/または、目詰まりが抑制された状態の持続性などを意味する。
The
空隙率は99.8%以下であることが、不織布10としてのより高い耐久性が確保されるから好ましい。空隙率は、より好ましくは90%以上99.8%以下の範囲内であり、さらに好ましくは95%以上99.6%以下の範囲内であり、特に好ましくは97%以上99.4%以下の範囲内である。フィルタに用いる場合には、不織布10を加熱することにより、ファイバ11同士を接着した上で、フィルタとして用いることがより好ましい場合がある。例えば、サイズによる分離を目的としたフィルタ(例えば医療用フィルタ等)の場合には、不織布10を加熱することによりファイバ11同士を接着した上でフィルタとして用いることが好ましいことがある。これは、ファイバ11同士の接着により、孔径分布がシャープになるからである。一方、異物除去を目的としたフィルタ(例えば、マスク及び空調用のフィルタ等)の場合には、必ずしも、加熱によってファイバ11同士を接着させなくてもよい。
The porosity is preferably 99.8% or less because higher durability of the
空隙率(単位は%)は、不織布10の秤量をW(単位はg/m2)とし、厚みをH(単位はmm)とし、ファイバ11の比重をρ1(単位はkg/m3)とするときに、[1−{(W/1000)/(H/1000)}/ρ1]×100で求めることができる。秤量Wは、不織布10から5cm×5cmの面積でサンプルを切り出し、サンプルの質量を電子天秤(メトラー・トレド株式会社製)で測定し、その測定値を1m2あたりに換算した値を用いる。厚みHは、本例では、非接触レーザー変位計(キーエンス株式会社製LK−H025)で測定している。The porosity (unit:%) is such that the
不織布10の厚みHは、特に限定されず、後述のようにファイバ11の堆積量によって調整することができ、取り扱い場面及び/または用途等に応じて適宜設定してよい。例えば、取り扱い場面における作業性及び耐久性などの取り扱い性(ハンドリング)の観点では、例えば、100μm以上100000μm以下の範囲内であることが好ましい。また、吸音材または断熱材として用いる場合には、そのまま1枚で施工するために厚め(例えば2000μm以上100000μm以下の範囲内など)にしてもよいし、重ねた状態で施工するために薄め(例えば200μm以上1000μm以下の範囲内など)にしてもよい。なお、本例では、4000μmとしている。不織布10は、上記のように厚みに大きな自由度がありながらも、多量の空気を含んでおり、柔らかいため、用途が広い。
The thickness H of the
ここで、複数の空隙13が形成されている不織布10の平均孔径をDA(単位はμm)とする。平均孔径DAは0.5μm以上50μm以下の範囲内である。孔径が、この範囲において均一で、かつ、前述のように高い空隙率をもつから、例えばフィルタとして用いる場合には、高精度のろ過が効率よく実施され、かつ、目詰まり(閉塞)しにくい。平均孔径DAは、2μm以上30μm以下の範囲内がより好ましく、4μm以上20μm以下の範囲内がさらに好ましい。
Here, the average pore diameter of the
平均孔径DAは、以下の方法で求めることができる。まず、不織布10から5cm角(5cm×5cm)に切り出し、サンプルとする。このサンプルを、表面張力が15.3mN/mのGALWICK(POROUS MATERIAL社製)に浸漬した後、パームポロメーター(POROUS MATERIAL社製)を用いて、バブルポイント法で測定することにより平均孔径DAは得られる。
The average pore size DA can be obtained by the following method. First, the non-woven fabric is cut into 5 cm squares (5 cm x 5 cm) from the
不織布10は、破断伸度が少なくとも10%である。このように破断伸度が10%以上と高いから、破れにくさが要求される用途への使用が期待できる。具体的には、例えば、空調用のフィルタに不織布10を用いた場合には、第1表面10Aまたは他方の第2表面(図示無し)に対して空気の圧力(風圧)が付与されるが、この風圧の付与に対して耐久性を示す。
The
破断伸度は、15%以上であることがより好ましく、20%以上であることがさらに好ましい。なお、破断伸度の上限は特に限定されないが、後述の製造方法によると、94.2%が破断伸度の最高値として得られている。したがって、破断伸度は10%以上94.2%以下の範囲内であり、より好ましくは15%以上94.2%以下の範囲内であり、さらに好ましくは20%以上94.2%以下の範囲内と言える。 The elongation at break is more preferably 15% or more, and even more preferably 20% or more. The upper limit of the elongation at break is not particularly limited, but according to the manufacturing method described later, 94.2% is obtained as the maximum value of the elongation at break. Therefore, the elongation at break is in the range of 10% or more and 94.2% or less, more preferably in the range of 15% or more and 94.2% or less, and further preferably in the range of 20% or more and 94.2% or less. It can be said that it is inside.
破断伸度(単位は%)は、以下の方法で求めることができる。不織布10を20mmの幅、かつ70mmの長さの矩形に切断することによりサンプルを作製する。サンプルは3個作製する。引張試験機(株式会社島津製作所製オートグラフAGS−J)のクリップ間におけるサンプルの長さが50mmとなる状態に、上クリップと下クリップとによりサンプルを10mmずつ挟み、引っ張り速度10mm/分で、3つのサンプルの引っ張り試験をそれぞれ行い、各サンプルの破断伸度を求める。求めた3つのサンプルの破断伸度の平均値を、不織布10の破断伸度とする。
The elongation at break (unit:%) can be determined by the following method. A sample is prepared by cutting the
ファイバ11は、樹脂(ポリマー)で形成されている。ポリマーとしては、溶媒に溶解することにより溶液にできるポリマーを用いている。さらに、ポリマーは、アルコールを含有する混合物である混合溶媒に溶解できることが好ましい。ポリマーは熱可塑性樹脂であることがより好ましく、例えば、ポリメチルメタクリレート(以下、PMMAと称する)、セルロース系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリオレフィン、エラストマなどが挙げられる。本例では、例えば、セルロース系ポリマー15(図2参照)を用いている。
The
セルロース系ポリマー15はセルロースアシレートであることが好ましい。セルロースアシレートは、セルロースのヒドロキシ基を構成する水素原子の一部または全部がアシル基で置換されているセルロースエステルである。セルロースアシレートは、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)と、セルローストリアセテート(TAC)と、セルロースジアセテート(DAC)とのいずれかであることが好ましい。
The
以上のように、上記構成によれば、空気が多量に含まれ、優れた断熱性能が得られる。そのため、例えば、床、壁、及び天井用の断熱建材、及び車両用断熱部材などへの利用ができる。さらに、上記構成によれば、従来の断熱材よりも熱伝導率が低く、狭いスペースにおいても十分に断熱効果が発揮される。そのため、電子機器、車載機器、及び産業機器の内部に使用する断熱材としての利用が可能である。繊維径が細く、嵩高く、そして、優れた吸音性能があるから、住宅用、車両用、及び電気製品用の吸音材として好適である。また上記構成によれば、十分な通気性が得られるため、特開2017−82346号公報に記載されるように多孔質吸音材(フェルト、グラスウール、及びウレタンフォームなど)上への積層により、吸音性能が向上する。 As described above, according to the above configuration, a large amount of air is contained, and excellent heat insulating performance can be obtained. Therefore, for example, it can be used as a heat insulating building material for floors, walls, and ceilings, and a heat insulating member for vehicles. Further, according to the above configuration, the thermal conductivity is lower than that of the conventional heat insulating material, and the heat insulating effect is sufficiently exhibited even in a narrow space. Therefore, it can be used as a heat insulating material used inside electronic devices, in-vehicle devices, and industrial devices. Since the fiber diameter is small, bulky, and has excellent sound absorbing performance, it is suitable as a sound absorbing material for houses, vehicles, and electric appliances. Further, according to the above configuration, sufficient air permeability can be obtained. Therefore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-82346, sound absorption is performed by laminating on a porous sound absorbing material (felt, glass wool, urethane foam, etc.). Performance is improved.
上記構成によれば、さらに、固体と液体との混合物(固体液体混合物)から目的とする物質を分離または除去するためのフィルタとして好適に利用することができる。そのようなフィルタの中でも、特に好ましく用いることができるフィルタは、ファイバ片の混入(コンタミネーション)が懸念される、食品(飲料を含む)用、医療用、超純水用、及び高純度薬液用のフィルタである。具体的には、飲料から微粒子及び/または微生物を除去する除去用フィルタ、工業用純水の前処理ろ過フィルタ、血液や唾液などの体液から特定の細胞を捕集する検査用フィルタなどが挙げられる。検査用フィルタとしては、例えば、血糖値検査、尿糖検査、生活習慣病検査、遺伝子検査、腫瘍マーカー検査、及び、血液検査などの検査用フィルタなどがある。 According to the above configuration, it can be suitably used as a filter for separating or removing a target substance from a mixture of a solid and a liquid (solid-liquid mixture). Among such filters, filters that can be particularly preferably used are for foods (including beverages), medical treatments, ultrapure water, and high-purity chemicals, which are concerned about contamination of fiber pieces. It is a filter of. Specific examples thereof include a removal filter for removing fine particles and / or microorganisms from a beverage, a pretreatment filtration filter for industrial pure water, and a test filter for collecting specific cells from body fluids such as blood and saliva. .. Examples of the test filter include a blood glucose level test, a urine sugar test, a lifestyle-related disease test, a genetic test, a tumor marker test, and a test filter such as a blood test.
不織布10は、例えば図2に示す不織布製造設備20により製造することができる。不織布製造設備20は、電界紡糸法(エレクトロスピニング法)を用いて不織布10を製造するためのものである。不織布製造設備20は、溶液調製部21と不織布製造装置22とを備える。なお、不織布製造装置22の詳細は別の図面に図示しており、図3においては、不織布製造装置22の一部のみを図示している。
The
溶液調製部21は、ファイバ11を形成する溶液25を調製するためのものである。溶液調製部21は、ファイバ11になるファイバ材としてのセルロース系ポリマー15を、溶媒26に溶解することにより、溶液25を調製する。この溶液25が、後述のノズル27a〜27cのそれぞれから吐出され、支持体28上でファイバ11を形成する。なお、以降の説明において、ノズル27aとノズル27bとノズル27cとを区別しない場合には、ノズル27と記載する。
The solution preparation unit 21 is for preparing the
溶媒26は、少なくとも2種類、すなわち2種類以上の化合物で構成されている混合物である。溶媒26は、具体的には、アルコールと異なる第1化合物26aと、アルコールである第2化合物26bとの混合物である。ただし、第1化合物26aと第2化合物26bとに加えて、第1化合物26a及び第2化合物26bと異なる他の化合物を第3化合物,第4化合物,・・・として用い、3種類以上の化合物で溶媒26を構成してもよい。
The solvent 26 is a mixture composed of at least two kinds, that is, two or more kinds of compounds. Specifically, the solvent 26 is a mixture of the
第1化合物26aは、セルロース系ポリマー15を溶解するいわゆる良溶媒として用いており、第2化合物26bは、ノズル27から出た溶液25の蒸発速度と表面張力とのバランスを調整するためのものである。溶媒26は、第2化合物26bとしてのアルコールを、少なくとも10%の質量割合で含有している。溶媒26におけるアルコールの質量割合は、10%以上50%以下の範囲内であることが好ましく、アルコールの質量割合がこの範囲内において高くなるほど、不織布10は破断伸度が高くなり、また空隙率も高くなる傾向がある。溶媒26におけるアルコールの質量割合は、20%以上50%以下の範囲内であることがより好ましく、30%以上50%以下の範囲内であることがさらに好ましい。
The
アルコールとしては第1化合物26aと相溶するものであれば特に限定されず、メタノール(MeOH)、エタノール(EtOH)、イソプロパノール、ブタノール、又はベンジルアルコールなどを用いることができる。これらの中でも、メタノールとエタノールとのいずれかがより好ましい。
The alcohol is not particularly limited as long as it is compatible with the
溶媒26における第1化合物26aは、第2化合物26bと同じ、または第2化合物26bよりも高い質量割合とされていることが好ましく、本例でもそのようにしている。第1化合物26aの質量割合は、高くても90%、すなわち90%以下であり、50%以上90%以下の範囲内であることが好ましく、50%以上80%以下の範囲内であることがより好ましく、50%以上70%以下の範囲内であることがさらに好ましい。
The
前述のように第1化合物26a及び第2化合物26bと異なる他の化合物を第1化合物26a及び第2化合物26bに加えた溶媒を用い、かつ、第1化合物26a及び第2化合物26bと異なる他の化合物がセルロース系ポリマー15の良溶媒である場合には、他の化合物と第1化合物26aとの各質量割合の和が、上記の第1化合物26aの質量割合となっていることが好ましい。すなわち、他の化合物と第1化合物26aとの各質量割合の和が高くても90%、すなわち90%以下であり、50%以上90%以下の範囲内であることが好ましく、50%以上80%以下の範囲内であることがより好ましく、50%以上70%以下の範囲内であることがさらに好ましい。このように、溶媒26における良溶媒成分は、第2化合物26bと同じ、または第2化合物26bよりも高い質量割合とされていることが好ましい。一方、上記の他の化合物がセルロース系ポリマー15の貧溶媒である場合には、溶媒26における第1化合物26aの質量割合は前述の範囲の通りである。
As described above, a solvent obtained by adding another compound different from the
第1化合物26aは有機化合物であること、すなわち有機溶媒であることが好ましい。第1化合物26aは、第2化合物26bよりも沸点が低い液体であることがより好ましい。
The
セルロース系ポリマー15としてセルロースアシレートを用いる場合には、第1化合物26aは、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(DCM)、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、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、又は1−メトキシ−2−プロパノールなどを用いることができる。これらの中でも、ジクロロメタンと、クロロホルムと、アセトンとのいずれかがより好ましい。なお、これらの中から複数を選択し、ひとつを第1化合物26aとし、他を第3化合物,第4化合物,・・・としてもよい。
When cellulose acylate is used as the cellulose-based
また、ファイバ材として、PMMAを用いる場合には、第1化合物26aに、メタノール、ジクロロメタン、クロロホルム、トルエン、アセトン、又はテトラヒドロフランなどを用いることができる。これらの中でも、ジクロロメタンと、クロロホルムと、アセトンとのいずれかがより好ましい。なお、これらの中から複数を選択し、ひとつを第1化合物26aとし、他を第3化合物,第4化合物,・・・としてもよい。
When PMMA is used as the fiber material, methanol, dichloromethane, chloroform, toluene, acetone, tetrahydrofuran or the like can be used as the
溶液25におけるポリマー(この例ではセルロース系ポリマー15)の濃度Cは、ポリマーの種類及び/または分子量に基づいて、電界紡糸法でファイバを形成できる範囲においてできるだけ低く調整することが好ましい。例えばポリマーとしてセルロース系ポリマー15を用いる場合には、濃度Cは、1%以上40%以下の範囲内であることが好ましく、2%以上30%以下の範囲内であることがより好ましく、3%以上20%以下の範囲内であることがさらに好ましい。
The concentration C of the polymer (
溶液調製部21は、セルロース系ポリマー15を、第1化合物26a及び第2化合物26bに溶解するための温調機構(図示無し)と攪拌機構(図示無し)とを備える。温調機構は、これらの混合物を温度調整し、溶解を促進する。温度調整をせずに確実に溶解する場合には、温調機構は用いなくてもよい。本例では、例えば35℃に加熱することにより溶解を促進している。ただし、温度調整は、加熱に限られず、加熱に加えてまたは加熱の代わりに冷却してもよいし、あるいは室温(25℃)に温度を維持してもよい。また、攪拌機構は、上記の混合物を攪拌することにより、溶解を促進する。攪拌をせずに確実に溶解する場合には、攪拌機構は用いなくてもよい。
The solution preparation unit 21 includes a temperature control mechanism (not shown) and a stirring mechanism (not shown) for dissolving the
この例では、第1化合物26aと第2化合物26bとを混合した溶媒26を溶液調製部21へ案内しているが、この態様に限られない。例えば、良溶媒である第1化合物26aとセルロース系ポリマー15とを先に溶液調製部21へ案内し、溶解した後に、第2化合物26bを溶液調製部21へ案内してもよい。
In this example, the solvent 26, which is a mixture of the
この例において、不織布製造設備20は、溶液調製部21と不織布製造装置22とを接続する配管33a〜33cを備え、不織布製造装置22は、互いに離間した状態に配されたノズル27a〜27cを有する。配管33a〜33cは、溶液25を案内するためのものである。配管33aは溶液調製部21とノズル27aとを接続し、配管33bは溶液調製部21とノズル27bとを接続し、配管33cは溶液調製部21とノズル27cとを接続する。これにより、ノズル27a〜27cのそれぞれから溶液25が出される。ノズル27a〜27cから出た溶液25は、それぞれファイバ11を形成する。なお、以降の説明において、配管33aと配管33bと配管33cとを区別しない場合には、配管33と記載する。
In this example, the non-woven
この例では、ファイバ11の捕集及び堆積と不織布10の支持とに長尺の支持体28を用いており、この支持体28を長手方向に移動させている。なお、以下の説明において、捕集と堆積とをまとめて述べる場合には「集積」と記載する。支持体28の詳細については別の図面を用いて後述するが、図2における横方向は支持体28の幅方向であり、図2の紙面奥行方向が支持体28の移動方向である。ノズル27a〜27cはこの順で、支持体28の幅方向に並べて配してある。この例では、ノズル27を3本としているが、ノズル27の本数はこれに限られない。なお、配管33a〜33cのそれぞれには溶液25をノズル27へ送るポンプ38が設けられている。ポンプ38の回転数を変えることにより、ノズル27a〜27cから出る溶液25の各吐出量が調節される。
In this example, a
ノズル27a〜27cは保持部材41により保持されている。この保持部材41とノズル27とにより、不織布製造装置22のノズルユニット42が構成される。
The
不織布製造装置22について、図3を参照しながら説明する。図3には、図2のノズル27a側から見た場合を図示しており、ノズル27についてはノズル27aのみを図示している。不織布製造装置22は、チャンバ45と、前述のノズルユニット42と、集積部50と、電源51等を備える。
The non-woven
チャンバ45は、例えば、ノズルユニット42と、集積部50の一部などを収容している。チャンバ45は密閉可能に構成されており、これによ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26が気化したものである。
The
チャンバ45は、内部の相対湿度(以下、単に湿度と称する)を調整する湿度調整機構45aを備えている。湿度調整機構45aは、湿度を調整した気体(例えば空気)をチャンバ45に送り、チャンバ45内の雰囲気を回収した後、再度、湿度を調整してからチャンバ45へ送る。このようにしてチャンバ45の内部の湿度が調整される。この湿度調整は、ノズル27と支持体28との間の空間である紡糸空間の湿度を調整するために行われる。すなわち、チャンバ45は、紡糸空間を外部空間から仕切り、紡糸空間の湿度を調整する機能ももっている。ただし、紡糸空間の湿度の調整は、チャンバ45を用いる本例の手法に限定されず、また、行わなくてもよい。例えば、チャンバ45内に、紡糸空間をチャンバ45内において画定するチャンバによって、紡糸空間の湿度を調整してもよい。
The
紡糸空間の湿度は、10%以上30%以下であることが好ましい。なお、湿度は、不織布10の製造中においてこの範囲内で変化しても構わない。紡糸空間の湿度は、15%以上25%以下の範囲内であることがより好ましい。
The humidity of the spinning space is preferably 10% or more and 30% or less. The humidity may change within this range during the production of the
ノズルユニット42はチャンバ45内の上部に配される。ノズル27の溶液25が出る先端は、図3におけるノズル27の下方に配したコレクタ52へ向けてある。溶液25がノズル27の先端に形成されている開口(以下、先端開口と称する)から出る際に、先端開口には溶液25によって概ね円錐状のテイラーコーン53が形成される。
The
集積部50は、ノズル27の下方に配される。集積部50は、コレクタ52と、コレクタ回転部56と、支持体供給部57と、支持体巻取部58とを有する。コレクタ52はノズル27から出た溶液25を誘引し、形成されたファイバ11を不織布10として捕集するためのものであり、本実施形態では、後述の支持体28上に捕集する。
The accumulating
コレクタ52は、金属製の帯状物で環状に形成された無端ベルトで構成されている。コレクタ52は、電源51によって電圧が印加されることにより帯電する素材から形成されていればよく、例えばステンレス製とされる。コレクタ回転部56は、一対のローラ61,62と、モータ60などから構成されている。コレクタ52は、一対のローラ61,62に水平に掛け渡されている。一方のローラ61の軸にはチャンバ45の外に配されたモータ60が接続されており、ローラ61を所定速度で回転させる。この回転によりコレクタ52は移動し、ローラ61とローラ62との間で循環する。本実施形態においては、コレクタ52の移動速度は、例えば0.2m/minとしているが、これに限定されない。
The
コレクタ52には、支持体供給部57によって、帯状の例えばアルミニウムシートからなる支持体28が供給される。支持体28は、ファイバ11を集積し、不織布10を得るためのものである。支持体供給部57は送出軸57aを有する。送出軸57aには支持体ロール63が装着される。支持体ロール63は支持体28が巻芯64に巻き取られて構成されている。支持体巻取部58は巻取軸67を有する。巻取軸67はモータ(図示無し)により回転され、セットされる巻芯68に、不織布10が形成された支持体28を巻き取る。このように、この不織布製造装置22は、ファイバ11を形成する機能と、不織布10を形成する機能とをもつ。なお、支持体28は、コレクタ52上に載せ、コレクタ52の移動によって移動させてもよい。
A
なお、コレクタ52の上にファイバ11を直接集積することにより不織布10を形成してもよいが、コレクタ52を形成する素材またはコレクタ52の表面状態等によっては不織布10が貼り付いてこれを剥がしにくい場合がある。このため、本実施形態のように、不織布10が貼り付きにくい支持体28をコレクタ52上に案内し、この支持体28上にファイバ11を集積することが好ましい。
The
電源51は、ノズル27とコレクタ52とに電圧を印加し、これにより、ノズル27を第1の極性に帯電させ、コレクタ52を第1の極性と逆極性の第2の極性に帯電させる電圧印加部である。帯電したノズル27内を通過することにより、溶液25が帯電し、帯電した状態でノズル27から出る。なお、この例では保持部材41とノズル27とを導通させており、電源51を保持部材41に接続することにより、保持部材41を介してノズル27に電圧を印加しているが、ノズル27への電圧の印加の手法はこれに限られない。例えばノズル27の各々に電源51を接続することにより各ノズル27に電圧を印加してもよい。本実施形態ではノズル27をプラス(+)に帯電させ、コレクタ52をマイナス(−)に帯電させているが、ノズル27とコレクタ52との極性は逆であってもよい。なお、コレクタ52側をアースして電位を0としても良い。帯電により、テイラーコーン53からは溶液25が紡糸ジェット69としてコレクタ52に向かって噴出される。なお、この例ではノズル27に電圧を印加することにより溶液25を帯電させているが、配管33において溶液25を帯電させ、帯電した状態の溶液25をノズル27に案内してもよい。
The
ノズル27とコレクタ52との距離Lは、セルロース系ポリマー15と溶媒26との種類と、溶液25における溶媒26の質量割合等によって異なるが、30mm以上500mm以下の範囲内が好ましく、本実施形態では150mmとしている。なお、距離Lは、紡糸ジェット69及びファイバ11から溶媒26が十分に蒸発しきる範囲においてできるだけ小さく設定することが、ファイバ11をより長く形成する観点で好ましい。
The distance L between the nozzle 27 and the
ノズル27とコレクタ52とに印加する電圧(印加電圧)は、5kV以上200kV以下が好ましい。ファイバ11をより細く形成する観点では印加電圧はこの範囲内でなるべく高いほうが好ましい。本実施形態では40kVとしている。
The voltage (applied voltage) applied to the nozzle 27 and the
溶媒26の蒸発速度をV(単位はml/s、ミリリットル/秒)とするときに、蒸発速度Vと支持体28上に形成されるファイバ11の平均径DFとは、1≦V/DF≦10を満たすことが好ましい。V/DFは、蒸発速度Vと平均径DFとの少なくとも一方を調整することにより上記範囲にすることができる。
When the evaporation rate of the solvent 26 is V (unit: ml / s, milliliter / sec), the evaporation rate V and the average diameter DF of the
蒸発速度Vは、下記の式(1)で求められる。濃度Cは、溶液25の濃度(単位は%)である。濃度Cは、ポリマー(この例ではセルロース系ポリマー15)の質量をM1とし、溶媒26の質量をM2とするときに、{M1/(M1+M2)}×100の算出式で求める。Qはノズル27からの溶液25の吐出量(1時間あたりに吐出される体積であり、単位はml/h、ミリリットル/時)である。ρ2は、溶液25の密度(単位はg/ml)である。したがって、蒸発速度Vは、濃度Cと吐出量Qと密度ρ2との少なくともいずれかひとつを増減することにより調整することができる。蒸発速度Vは、また、溶媒26の処方(例えば、第1化合物26aと第2化合物26bとの各化合物の種類と質量割合)を調整することによっても、調整することができる。また、平均径DFは、吐出量Qと、濃度Cと、後述する印加電圧と、ノズル27から支持体28までの距離Lとの少なくともいずれかひとつを増減することにより調整することができる。なお、本例では、ノズル27と支持体28との間の空間である紡糸空間の温度を概ね25℃にしているので、蒸発速度Vは、紡糸空間の温度に概ね同じく、25℃で求めている。
V={(1−0.01C)×Q×10−3}/(3600×ρ2) ・・・(1)The evaporation rate V is calculated by the following formula (1). The concentration C is the concentration (unit:%) of the
V = {(1-0.01C) x Q x 10 -3 } / (3600 x ρ2) ... (1)
不織布製造設備20の作用を説明する。ノズル27と、循環移動するコレクタ52とには、電源51により電圧が印加される。これにより、ノズル27は第1の極性としてのプラスに帯電し、コレクタ52は第2の極性としてのマイナスに帯電する。ノズル27には、溶液調製部21から溶液25が連続的に供給され、移動するコレクタ52上には、支持体28が連続的に供給される。溶液25は、ノズル27a〜27cのそれぞれを通過することにより第1の極性であるプラスに帯電し、帯電した状態で、ノズル27a〜27cの各先端開口から出る。
The operation of the non-woven
コレクタ52は、第1の極性に帯電した状態で先端開口から出た溶液25を誘引する。これにより、先端開口にはテイラーコーン53が形成され、このテイラーコーン53から紡糸ジェット69がコレクタ52に向かって出る。第1の極性に帯電している紡糸ジェット69は、コレクタ52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、及び、螺旋状の軌道を描きながらより細い径に伸びていき、支持体28上にファイバ11が捕集される。ファイバ11は極めて短い時間で堆積するから、不織布10として捕集されることになる。なお、堆積量を増減することにより、不織布10の厚みを調整することができる。堆積量の増減は、例えば、支持体28の移動速度を調整することにより行うことができる。
The
この例では溶液25をノズル27から出すことにより支持体28へ向けて飛ばしているが、ノズルを用いない方法で溶液25を飛ばしてもよい。例えば、エレクトロバブルスピニング法、または、ワイヤ固定電極法等がある。エレクトロバブルスピニング法は、溶液25に圧縮気体を供給し、発生した気泡に電圧を印加することにより気泡表面から溶液25を線状に飛ばし、ファイバ11を形成する方法であり、廣瀬製紙株式会社からその方法が紹介されている。ワイヤ固定電極法は、両端が固定されたワイヤに溶液を塗布し、ワイヤとコレクタとの間に電圧を印加することによりファイバ11を形成する方法である。このワイヤ固定電極法を用いたファイバ形成装置は、例えばエルマルコ株式会社から販売されている。
In this example, the
ノズル27から出た溶液における溶媒の蒸発速度が表面張力とのバランスを超えて過度に大きすぎる場合には、溶液はファイバ11として支持体28へ到達せずに周囲へ飛散してしまう。一方、溶液の表面張力が溶媒の蒸発速度とのバランスを超えて過度に大きすぎる場合には、溶液は液滴を形成してしまい、ビーズ(微小球)として不織布中に混入してしまう。しかし、本実施形態では、溶媒26が10%以上の質量割合で第2化合物26bであるアルコールを含有することにより、ノズル27から出た溶液25は、蒸発速度と溶液25の表面張力とのバランスが調整された状態で支持体28へ向かう。そのため、紡糸ジェット69は、分裂し、及び螺旋状の軌道を描きながらより細い径になっていき、平均径DFが0.10μm以上5.00μm以下の範囲内のファイバ11をより長く形成し、支持体28上に堆積する。このため、厚み方向Zで重なったファイバ11を備え、空隙率が少なくとも90%であり、平均孔径DAが0.5μm以上50μm以下の範囲内であり、破断伸度が少なくとも10%である不織布10となる。以上の作用は、ファイバ材が、セルロース系ポリマー15、中でもCAP、TAC、及びDACのいずれかである場合に、特に顕著である。
If the evaporation rate of the solvent in the solution discharged from the nozzle 27 exceeds the balance with the surface tension and is excessively large, the solution does not reach the
第1化合物26aが第2化合物26bと同じ質量割合または第2化合物26bよりも高い質量割合であるから、セルロース系ポリマー15がノズル27の先端で固化してしまうことが、より長時間、確実に抑えられ、かつ、支持体28上に、上記構成の不織布10をより確実に形成する。
Since the
液体の蒸発速度は、一般に、沸点が低い物質ほど大きいので、本実施形態では第1化合物26aとして、第2化合物26bよりも沸点が低い液体を用いている。第1化合物26aが第2化合物26bよりも沸点が低い液体であることにより、ノズル27から出た溶液25は、表面張力とバランスを維持した状態で迅速に溶媒26が蒸発する。このため、支持体28上において。ファイバ11同士が非接着、もしくは接着しても極めて弱い接着力に抑えられる。その結果、不織布10は、空隙率が少なくとも90%であり、平均孔径DAが0.5μm以上50μm以下の範囲内に、より確実につくられる。
In general, the lower the boiling point of a substance, the higher the evaporation rate of the liquid. Therefore, in the present embodiment, a liquid having a boiling point lower than that of the
溶液25におけるセルロース系ポリマー15の濃度Cが40%以下であることにより、セルロース系ポリマー15がノズル27の先端で固化してしまうことが、より長時間、確実に抑えられる。また濃度Cが1%以上であることにより、溶媒26に第2化合物26bを用いていることと相まって、ノズル27から出た溶液25から溶媒26が蒸発する速度が適度な範囲に調節され、平均径DFが0.10μm以上5.00μm以下の範囲内のファイバ11がより長く形成される。
When the concentration C of the
紡糸空間は、湿度を調整されているから、支持体28上のファイバ11の含水率が3.0%以上10%以下に調整される。これにより、不織布10は、より確実に、90%以上の空隙率で製造され、かつ、吸湿したファイバ11が自重によって変形することが抑えられ、空隙率が高く維持されやすい。
Since the humidity of the spinning space is adjusted, the water content of the
不織布10は、支持体28とともに支持体巻取部58に送られる。不織布10は、支持体28と重なった状態で巻芯68に巻かれる。巻芯68は巻取軸67から取り外された後に、支持体28から不織布10が分離される。このようにして得られた不織布10は長尺であるが、この後、例えば所望のサイズに切断してもよい。
The
この例では、コレクタ52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いし、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10をコレクタから容易に分離することができるように支持体28を用いることが好ましい。なお、回転体を用いる場合には、回転体の周面にファイバからなる筒状のシート材が形成されるため、紡糸後に回転体から筒状のシート材を抜き取り、所望の大きさ及び形状にカットすればよい。
In this example, a belt that circulates as the
上記の例では、先端開口を下向きにした姿勢でノズル27を配し、ノズル27の下にコレクタ52を配しており、これにより、溶液25を下向きに吐出している。ただし、溶液25の吐出の方向はこの例に限られない。例えば、先端開口を上向きにした姿勢でノズル27を配し、かつ、コレクタ52をノズル27の上に配することにより、溶液25を上向きに吐出してもよい。
In the above example, the nozzle 27 is arranged with the tip opening facing downward, and the
[実施例1]〜[実施例10]
不織布製造設備20を用いて、表1に示す各条件で不織布10を製造し、実施例1〜10とした。製造した不織布10の厚みは、前述の通り4000μmである。用いたファイバ材は、表1の「ファイバ材」欄に記載している。印加電圧は40Vとし、距離Lは150mmとした。[Example 1] to [Example 10]
The
溶媒26は第1化合物26aと第2化合物26bとの2種の化合物の混合物である。第1化合物26aと第2化合物26bとは、表1に示す。表1において「DMC」はジクロロメタン、「MeOH」はメタノール、「EtOH」はエタノールである。表1の「第1化合物と第2化合物との質量割合」欄は、(第1化合物の質量):(第2化合物の質量)を示しており、例えば、「87:13」とは、(第1化合物の質量):(第2化合物の質量)=87:13であることを意味する。表1の「濃度C」は、ファイバ材の質量をC1とし、溶媒26の質量をC26としたときに、(C1/C26)×100の算出式で求めた百分率である。
The solvent 26 is a mixture of two compounds, the
各実施例で得られた不織布10について、破断伸度を求め、またファイバ片の脱離を評価した。破断伸度は前述の方法で求めた。求めた破断伸度は表1に示す。ファイバ片の脱離は下記の方法で評価した。
For the
得られた不織布10から直径47mmの円形のサンプルを切り出した。このサンプルを、ステンレスラインホルダー(アドバンテック東洋株式会社製、KS−47)に取り付け、その下流側にメンブレンフィルタ(アドバンテック東洋株式会社製、A080P047A)をセットし、超純水1L(リットル)を通過させた。通水後のメンブレンフィルタ上のファイバ片の残存状態を目視で観察し、下記の基準でファイバ片の脱離評価とした。AとBとは合格、Cは不合格である。評価結果は表1に示す。
A circular sample having a diameter of 47 mm was cut out from the obtained
A;ファイバ片が全く認められなかった。
B;ファイバ片が認められたものの、その量は極めて微量であり実用上問題のないレベルであった。
C;ファイバ片が多量に認められた。A: No fiber pieces were found.
B; Although fiber pieces were observed, the amount was extremely small and there was no problem in practical use.
C: A large amount of fiber pieces were observed.
さらに、実施例1で得られた不織布10を使用し、遺伝子検査を行った。具体的には、実施例1で得られた不織布10によりヒト全血をろ過した後、不織布10上に残った白血球細胞を使用し、特許4058508号公報の明細書段落[0057]〜[0061]に記載される方法に従って遺伝子検査を行った。その結果、特許4058508号公報に記載される実施例と同様の結果が得られた。
Further, the
[比較例1]〜[比較例2]
表1に示す条件で不織布を製造し、比較例1〜2とした。印加電圧は40Vとし、距離Lは150mmとした。[Comparative Example 1] to [Comparative Example 2]
Nonwoven fabrics were produced under the conditions shown in Table 1 and used as Comparative Examples 1 and 2. The applied voltage was 40 V, and the distance L was 150 mm.
実施例と同様の方法及び基準で、破断伸度を求め、ファイバ片の脱離を評価した。評価結果は表1に示す。 The elongation at break was determined by the same method and criteria as in the examples, and the detachment of the fiber pieces was evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
10 不織布
10A 第1表面
11 ファイバ
13 空隙
15 セルロース系ポリマー
20 不織布製造設備
21 溶液調製部
22 不織布製造装置
25 溶液
26 溶媒
26a 第1化合物
26b 第2化合物
27a〜27c ノズル
28 支持体
33a〜33c 配管
38 ポンプ
41 保持部材
42 ノズルユニット
45 チャンバ
45a 湿度調整機構
50 集積部
51 電源
52 コレクタ
53 テイラーコーン
56 コレクタ回転部
57 支持体供給部
57a 送出軸
58 支持体巻取部
60 モータ
61,62 ローラ
63 支持体ロール
64 巻芯
67 巻取軸
68 巻芯
69 紡糸ジェット
D1 径
Z 厚み方向
L 距離10
Claims (12)
前記複数のファイバの平均径が0.10μm以上5.00μm以下の範囲内であり、
空隙率が少なくとも90%であり、
平均孔径が0.5μm以上50μm以下の範囲内であり、
破断伸度が少なくとも10%である不織布。In a non-woven fabric formed of multiple fibers
The average diameter of the plurality of fibers is within the range of 0.10 μm or more and 5.00 μm or less.
Porosity is at least 90%
The average pore diameter is within the range of 0.5 μm or more and 50 μm or less.
A non-woven fabric having a breaking elongation of at least 10%.
前記溶媒は、アルコールを少なくとも10%の質量割合で含有する混合物である不織布製造方法。In a non-woven fabric manufacturing method for manufacturing a non-woven fabric formed of fibers by applying a voltage between a solution in which a fiber material is dissolved in a solvent and a collector and attracting the solution to the collector.
A method for producing a non-woven fabric, wherein the solvent is a mixture containing alcohol in a mass ratio of at least 10%.
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