KR20190103444A

KR20190103444A - Nanofiber manufacturing method and device

Info

Publication number: KR20190103444A
Application number: KR1020197024446A
Authority: KR
Inventors: 아키히토 후쿠나가
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2019-09-04
Also published as: TW201831743A; JP2018135615A; CN110325673A; JP6672198B2; WO2018155474A1; KR102212977B1

Abstract

양호한 득률과, 또한 양호한 효율로 나노 파이버를 제조하는 나노 파이버 제조 방법 및 장치를 제공한다.
나노 파이버재가 용매에 용해되어 있고 대전된 상태의 용액을, 선단을 상향으로 한 자세로 마련된 노즐의 선단으로부터 분사하여, 나노 파이버를 제조하는 나노 파이버 제조 방법에 있어서, 출액 단계와 포집 단계를 갖는다. 출액 단계는, 나노 파이버재의 용제를 포함하는 분위기하에 선단이 배치된 노즐로부터 용액을 분사한다. 포집 단계는, 용액과 역극성으로 대전된 컬렉터에, 노즐로부터 분사된 용액을 유인함으로써 나노 파이버를 포집한다.Provided are a nanofiber manufacturing method and apparatus for producing nanofibers with good yield and good efficiency.
In the nanofiber manufacturing method of manufacturing a nanofiber, the nanofiber material is dissolved in a solvent and the solution of the charged state is sprayed from the tip of the nozzle provided in a posture with the tip facing upward, and has a liquid extraction step and a collection step. In the liquid extraction step, the solution is injected from a nozzle in which the tip is disposed in an atmosphere containing a solvent of nanofiber material. The collecting step collects the nanofibers by attracting the solution injected from the nozzle to the collector charged in reverse polarity with the solution.

Description

Nanofiber manufacturing method and device

본 발명은, 나노 파이버 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for producing nanofibers.

예를 들면 수 nm 이상 1000nm 미만의 나노 오더의 직경을 갖는 이른바 나노 파이버를 제조하는 방법으로서, 전계 방사법이 알려져 있다. 전계 방사법은, 일렉트로스피닝법이라고도 불리며, 노즐과 컬렉터와 전원을 갖는 전계 방사 장치(일렉트로스피닝 장치라고도 불림)를 이용하여 행해진다. 전계 방사 장치에서는, 전원에 의하여 노즐과 컬렉터의 사이에 전압을 인가하여, 예를 들면 노즐을 마이너스, 컬렉터를 플러스로 대전시킨다. 전압을 인가한 상태에서 나노 파이버의 소재(이하, 나노 파이버재라고 칭함)가 용매에 용해된 용액을 노즐의 선단으로부터 분사하면, 이 용액은, 쿨롱력에 의하여 컬렉터까지 이동하여, 컬렉터 상에 나노 파이버로서 포집된다.For example, the field spinning method is known as a method for producing so-called nanofibers having a diameter of a nano order of several nm or more and less than 1000 nm. The field spinning method is also called an electrospinning method, and is performed using a field radiating device (also called an electrospinning device) having a nozzle, a collector, and a power source. In the field emission device, a voltage is applied between the nozzle and the collector by a power supply, for example, the nozzle is negative and the collector is positively charged. When a solution of nanofiber material (hereinafter referred to as a nanofiber material) in a solvent is sprayed from the tip of the nozzle with a voltage applied, the solution moves to the collector by a coulomb force and the nano It is collected as a fiber.

전계 방사 장치에는, 노즐을 컬렉터의 상방에 배치한 것이 있다. 이 타입의 전계 방사 장치에서는, 용액이 노즐의 선단에서 덩어리가 되는 경우가 있다. 이 덩어리는, 용매를 포함하고 있으며, 컬렉터 상에 집적된 나노 파이버의 포집면에 낙하하는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 집적된 나노 파이버 중 낙하한 상기 덩어리가 부착된 개소를 제거할 필요가 있으므로, 득률이 저하된다. 따라서, 일본 공개특허공보 2012-167409호 및 국제 공개공보 제2014/057927호에 기재된 바와 같이, 선단을 상향으로 한 자세로 마련된 노즐로부터 분사된 용액을, 노즐의 상방에 배치된 컬렉터에 유인함으로써 나노 파이버로서 포집하는 수법이 있다.Some electric field radiating apparatuses arrange | position the nozzle above the collector. In this type of electrospinning apparatus, the solution may sometimes clump at the tip of the nozzle. This mass contains a solvent and may fall to the collection surface of the nanofiber integrated on the collector. In such a case, since it is necessary to remove the location with the said lump which fell among the integrated nanofibers, a yield will fall. Therefore, as described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-167409 and International Publication No. 2014/057927, the solution sprayed from the nozzle provided in a posture with the tip upward is attracted to the collector disposed above the nozzle. There is a trick to capture as fiber.

또, 일본 공개특허공보 2009-074224호에 기재되는 바와 같이, 나노 파이버재가 불용인 욕액에, 노즐 및 컬렉터가 침지되어 있는 상태로, 노즐로부터 용액을 분사하는 수법도 있다.Moreover, as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-074224, there also exists a method of spraying a solution from a nozzle in the state in which the nozzle and the collector were immersed in the insoluble bath liquid of a nanofiber material.

그러나, 일본 공개특허공보 2012-167409호 및 국제 공개공보 제2014/057927호에 기재되는 방법에서는, 나노 파이버의 득률은 양호하지만, 노즐의 선단이 덩어리에 의하여 막힌다. 노즐의 선단이 막히는 경우에는, 노즐의 선단으로부터 상기 덩어리를 제거하기 위하여 제조가 정지되어, 제조 효율이 양호하지 않다. 일본 공개특허공보 2009-074224호에 기재되는 방법은, 노즐이, 나노 파이버재가 불용인 욕액에 침지되어 있으므로, 일본 공개특허공보 2012-167409호 및 국제 공개공보 제2014/057927호의 방법과 동일하게 노즐의 선단이 막힌다.However, in the method described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-167409 and International Publication No. 2014/057927, the yield of the nanofiber is good, but the tip of the nozzle is blocked by agglomerates. In the case where the tip of the nozzle is clogged, production is stopped in order to remove the lump from the tip of the nozzle, and production efficiency is not good. In the method described in JP2009-074224A, the nozzle is immersed in a bath solution in which the nanofiber material is insoluble, and thus, the nozzle is the same as the method of JP2012-167409A and 2014 / 057927A. The tip of the block is blocked.

따라서 본 발명은, 양호한 득률과, 또한 양호한 효율로 나노 파이버를 제조하는 나노 파이버 제조 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, an object of the present invention is to provide a nanofiber production method and apparatus for producing nanofibers with good yield and good efficiency.

본 발명의 나노 파이버 제조 방법은, 나노 파이버재가 용매에 용해되어 있고 대전된 상태의 용액을, 선단을 상향으로 한 자세로 마련된 노즐의 선단으로부터 분사하여, 나노 파이버를 제조하는 나노 파이버 제조 방법에 있어서, 출액 단계와 포집 단계를 갖는다. 출액 단계는, 나노 파이버재의 용제를 포함하는 분위기하에 선단이 배치된 노즐로부터 용액을 분사한다. 포집 단계는, 용액과 역극성으로 대전된 컬렉터에, 노즐로부터 분사된 용액을 유인함으로써 나노 파이버를 포집한다.The nanofiber manufacturing method of this invention is a nanofiber manufacturing method which manufactures a nanofiber by spraying the solution of the state in which the nanofiber material is melt | dissolved in the solvent, and is charged from the front-end | tip of the nozzle provided in the posture to which the tip was upward. It has a extraction stage and a collection stage. In the liquid extraction step, the solution is injected from a nozzle in which the tip is disposed in an atmosphere containing a solvent of nanofiber material. The collecting step collects the nanofibers by attracting the solution injected from the nozzle to the collector charged in reverse polarity with the solution.

노즐은, 액체의 용제가 주입된 용기 내에, 선단을 용기 내의 액면으로부터 돌출시킨 상태로 배치되어 있으며, 용기 내의 용제가 기화한 용제 가스에 의하여, 선단이 분위기하에 놓여 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the nozzle is arrange | positioned in the state which protruded the tip from the liquid surface in a container in the container in which the liquid solvent was inject | poured, and it is preferable that the tip is put in the atmosphere by the solvent gas which the solvent in the container vaporized.

선단과 액면과의 거리는, 2mm 이상 15mm 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.It is preferable that the distance between a tip and a liquid level exists in the range of 2 mm or more and 15 mm or less.

용기 내의 용제의 온도는, 용제의 비점보다 적어도 5℃ 낮은 것이 바람직하다.It is preferable that the temperature of the solvent in a container is at least 5 degreeC lower than the boiling point of a solvent.

액면에 대한 노즐의 각도는, 45° 이상 90° 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.It is preferable that the angle of a nozzle with respect to a liquid level exists in the range of 45 degrees or more and 90 degrees or less.

용제를 분무함으로써 선단에 공급해도 된다.You may supply to a front-end | tip by spraying a solvent.

출액 단계는, 1mm 이상 20mm 이하의 범위 내에서 서로 이간(離間)된 복수의 노즐로부터 용액을 분사하는 것이 바람직하다.It is preferable that the liquid extraction step injects the solution from a plurality of nozzles spaced apart from each other within the range of 1 mm or more and 20 mm or less.

복수의 노즐의 선단이 동일한 방향인 것이 바람직하다.It is preferable that the front-end | tip of several nozzle is the same direction.

나노 파이버재는, 셀룰로스계 폴리머와 엘라스토머 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 나노 파이버재가 셀룰로스계 폴리머인 경우는, 셀룰로스트라이아세테이트인 것이 바람직하다. 나노 파이버재가 엘라스토머인 경우는, 아크릴계 엘라스토머인 것이 바람직하다.It is preferable that a nanofiber material is either a cellulose polymer and an elastomer. In the case where the nanofiber material is a cellulose-based polymer, it is preferable that the nanofiber material is cellulose lysate. When a nanofiber material is an elastomer, it is preferable that it is an acrylic elastomer.

용매는, 다이클로로메테인인 것이 바람직하다.It is preferable that a solvent is dichloromethane.

본 발명의 나노 파이버 제조 장치는, 노즐과, 용기와, 컬렉터와, 전압 인가부를 구비한다. 노즐은, 나노 파이버재가 용매에 용해된 용액을 선단으로부터 분사한다. 용기는, 나노 파이버재의 용제가 수용된다. 컬렉터는, 노즐로부터 분사된 용액을 유인하여, 나노 파이버로서 포집한다. 전압 인가부는, 선단으로부터 분사되는 용액과 컬렉터에 전압을 인가함으로써 용액과 컬렉터를 역극성으로 대전시킨다. 노즐은, 용기 내에, 선단을 상향으로 한 자세로, 또한 선단을 용제의 액면으로부터 돌출시킨 상태로 마련되어 있다.The nanofiber manufacturing apparatus of this invention is equipped with a nozzle, a container, a collector, and a voltage application part. A nozzle injects the solution which the nanofiber material melt | dissolved in the solvent from the front-end | tip. The container contains the solvent of a nanofiber material. The collector attracts the solution injected from the nozzle and collects it as a nanofiber. The voltage applying unit charges the solution and the collector in reverse polarity by applying a voltage to the solution and the collector injected from the tip. The nozzle is provided in the container in a state where the tip is upward and in a state where the tip is protruded from the liquid surface of the solvent.

본 발명에 의하면, 양호한 득률과, 또한 양호한 효율로 나노 파이버를 제조할 수 있다.According to the present invention, nanofibers can be produced with good yield and good efficiency.

도 1은 부직포 제조 설비의 개략도이다.
도 2는 나노 파이버 제조 장치의 개략도이다.1 is a schematic view of a nonwoven fabric manufacturing facility.
2 is a schematic diagram of an apparatus for manufacturing nanofibers.

도 1은, 본 발명을 실시한 부직포 제조 설비(20)의 개략도이다. 부직포 제조 설비(20)는, 나노 파이버(11) 및 부직포(10)를 제조하기 위한 것이다. 부직포(10)는, 예를 들면 와이핑 클로스와, 필터와, 상처 등에 대는 의료용 부직포(드레이프라고 불림) 등으로서 이용 가능하다.1 is a schematic diagram of a nonwoven fabric manufacturing equipment 20 according to the present invention. The nonwoven fabric manufacturing equipment 20 is for manufacturing the nanofiber 11 and the nonwoven fabric 10. The nonwoven fabric 10 can be used, for example as a wiping cloth, a filter, a medical nonwoven fabric (referred to as a drape), etc. to apply to a wound.

부직포(10)는, 나노 파이버(11)로 구성되어 있다. 나노 파이버(11)는, 나노 파이버 제조 방법으로서의 전계 방사법을 이용하여 제조된다. 나노 파이버(11)는, 직경이 50nm 이상 2000nm 이하의 범위 내이며, 본 실시형태에서는 대략 400nm이다.The nonwoven fabric 10 is comprised from the nanofiber 11. The nanofiber 11 is manufactured using the field spinning method as a nanofiber manufacturing method. The nanofibers 11 are in the range of 50 nm or more and 2000 nm or less in diameter, and are about 400 nm in this embodiment.

부직포 제조 설비(20)는, 용액 준비부(21)와, 나노 파이버 제조 장치(22)와, 이들을 접속하는 배관(33)을 구비한다.The nonwoven fabric manufacturing equipment 20 includes a solution preparation unit 21, a nanofiber manufacturing apparatus 22, and a pipe 33 connecting them.

용액 준비부(21)는, 나노 파이버(11)를 형성하는 용액(25)을 준비하기 위한 것이다. 용액 준비부(21)는, 나노 파이버재(15)를, 나노 파이버재의 용매(31)에 용해함으로써, 용액(25)을 조제(준비)한다. 용액 준비부(21)에 의하여 준비된 용액(25)은, 배관(33)을 통하여 나노 파이버 제조 장치(22)로 안내된다.The solution preparation part 21 is for preparing the solution 25 which forms the nanofiber 11. The solution preparation part 21 prepares (prepares) the solution 25 by melt | dissolving the nanofiber material 15 in the solvent 31 of a nanofiber material. The solution 25 prepared by the solution preparation part 21 is guided to the nanofiber manufacturing apparatus 22 through the piping 33.

나노 파이버 제조 장치(22)는, 전계 방사법을 행한다. 이 예에 있어서, 나노 파이버 제조 장치(22)는, 서로 이간된 상태로 배치된 복수의 노즐(36a~36c)을 갖는다. 이후의 설명에 있어서, 노즐(36a)과 노즐(36b)과 노즐(36c)을 구별하지 않는 경우에는, 노즐(36)이라고 기재한다. 노즐(36)의 일단은, 배관(33)에 의하여 용액 준비부(21)와 접속되어 있다. 이로써, 노즐(36)의 타단으로부터, 용액 준비부(21)에서부터 안내된 용액(25)이 분사된다. 노즐(36)의 용액 준비부(21)와 접속하는 일단을 "기단"이라고 칭하고, 노즐(36)의 용액(25)이 분사되는 타단을 "선단"이라고 칭한다. 노즐(36)의 선단으로부터 분사된 용액(25)은 나노 파이버(11)를 형성한다.The nanofiber manufacturing apparatus 22 performs the field emission method. In this example, the nanofiber manufacturing apparatus 22 has a plurality of nozzles 36a to 36c disposed in a state separated from each other. In the following description, when the nozzle 36a, the nozzle 36b, and the nozzle 36c are not distinguished, the nozzle 36 is described. One end of the nozzle 36 is connected to the solution preparation unit 21 by a pipe 33. In this way, the solution 25 guided from the solution preparation part 21 is injected from the other end of the nozzle 36. One end which connects to the solution preparation part 21 of the nozzle 36 is called "base end", and the other end which the solution 25 of the nozzle 36 is sprayed is called "tip". The solution 25 injected from the tip of the nozzle 36 forms the nanofiber 11.

또한 이 예에서는, 나노 파이버(11)의 집적 및 부직포의 지지에 장척의 지지체(37)를 이용하고 있으며, 이 지지체(37)를 길이 방향으로 이동시키고 있다. 지지체(37)의 상세에 대해서는 다른 도면을 이용하여 후술하지만, 도 1에 있어서의 횡방향은 지지체(37)의 폭방향이며, 도 1의 지면 깊이 방향이 지지체(37)의 이동 방향이다. 노즐(36a~36c)은, 지지체(37)의 폭방향으로 나열된 상태로 배치되어 있다. 이 예에서는 노즐(36)을 3개로 하고 있지만, 노즐(36)의 개수는 이에 한정되지 않는다. 또한, 배관(33)의 각각에는 용액(25)을 노즐(36)에 송출하는 펌프(38)가 마련되어 있다. 펌프(38)의 회전수를 바꿈으로써, 노즐(36)로부터 분사되는 용액(25)의 유량이 조절된다.In this example, a long support body 37 is used to accumulate the nanofibers 11 and to support the nonwoven fabric, and the support body 37 is moved in the longitudinal direction. Although the detail of the support body 37 is mentioned later using another figure, the horizontal direction in FIG. 1 is the width direction of the support body 37, and the paper depth direction of FIG. 1 is the moving direction of the support body 37. As shown in FIG. The nozzles 36a-36c are arrange | positioned in the state arranged in the width direction of the support body 37. FIG. Although the nozzles 36 are three in this example, the number of the nozzles 36 is not limited to this. In addition, each of the pipes 33 is provided with a pump 38 for sending the solution 25 to the nozzle 36. By changing the rotation speed of the pump 38, the flow rate of the solution 25 injected from the nozzle 36 is adjusted.

나노 파이버 제조 장치(22)에 대하여, 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2에는, 도 1의 노즐(36a) 측에서 본 경우를 도시하고 있으며, 도의 번잡화를 피하기 위하여, 노즐(36)에 대해서는 노즐(36a)만 도시하고, 노즐(36b)과 노즐(36c)의 도시는 생략하고 있다. 나노 파이버 제조 장치(22)는, 방사실(45)과, 상술한 노즐(36)과, 용기(46)와, 집적부(47)와, 도통 부재(48)와, 전원(49) 등을 구비한다.The nanofiber manufacturing apparatus 22 is demonstrated with reference to FIG. In FIG. 2, the case seen from the nozzle 36a side of FIG. 1 is shown, In order to avoid the complicated figure, only the nozzle 36a is shown about the nozzle 36, and the nozzle 36b and the nozzle 36c are shown. The illustration of is omitted. The nanofiber manufacturing apparatus 22 uses the radiation chamber 45, the nozzle 36, the container 46, the integrated portion 47, the conductive member 48, the power source 49, and the like. Equipped.

방사실(45)은, 예를 들면 노즐(36)과 용기(46)와 집적부(47)의 일부 등을 수용하고 있다. 방사실(45) 내에 있어서, 하부에 노즐(36)과 용기(46)가 배치되고, 상부에 집적부(47)가 배치되어 있다. 방사실(45)은, 밀폐 가능하게 구성됨으로써 용매 가스 등이 외부에 새는 것을 방지하고 있다. 용매 가스는, 용액(25)의 용매(31)가 기화한 것이다.The radiation chamber 45 accommodates, for example, a part of the nozzle 36, the container 46, the integrated part 47, and the like. In the radiation chamber 45, the nozzle 36 and the container 46 are arrange | positioned at the lower part, and the integrated part 47 is arrange | positioned at the upper part. The radiation chamber 45 is configured to be sealed, thereby preventing the solvent gas or the like from leaking to the outside. The solvent gas is obtained by evaporation of the solvent 31 of the solution 25.

노즐(36)은, 용기(46) 내에, 선단을 상향으로 한 자세로 마련되어 있다. 즉, 노즐(36)은, 용액(25)이 분사되는 선단을, 노즐(36)의 상방에 배치한 컬렉터(58)를 향하게 한 상태로 되어 있다. 노즐(36)로부터 분사되는 용액(25)은, 용기(46)에 마련된 개구를 통하여 컬렉터(58)로 이동한다. 용액(25)이 노즐(36)의 선단에 형성되어 있는 개구(이하, 선단 개구라고 칭함)로부터 분사될 때에, 선단 개구에는 용액(25)에 의하여 대략 원뿔상의 테일러 콘(53)이 형성된다.The nozzle 36 is provided in the container 46 in the attitude which the front end was upward. That is, the nozzle 36 is in the state which made the front-end | tip which the solution 25 injects toward the collector 58 arrange | positioned above the nozzle 36. As shown in FIG. The solution 25 injected from the nozzle 36 moves to the collector 58 through the opening provided in the container 46. When the solution 25 is injected from an opening formed hereinafter at the tip of the nozzle 36 (hereinafter referred to as a tip opening), the tip opening is formed with a substantially conical taylor cone 53 by the solution 25.

용기(46)는, 나노 파이버재(15)의 용제(50)를 수용한다. 이 용제(50)는 액체이다. 용제(50)가 기화함으로써, 노즐(36)의 선단은, 용제(50)를 기체 상태로 포함하는 분위기하에 배치된다. 이 기체 상태의 용제를, 이하, 용제 가스(80)라고 칭한다. 또한 본 예에서는, 용기(46)의 바닥부에 노즐(36)이 관통한 상태로 장착되어 있지만, 용기(46)에 노즐(36)을 장착하는 수법에 대해서는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 용기(46)의 바닥부를 관통하는 튜브에 노즐(36)의 기단을 접속시킴으로써, 튜브를 통하여 용기(46)에 노즐(36)을 장착해도 된다. 또한, 용제(50)는, 나노 파이버재(15)가 녹는 것이면 된다. 용제(50)로서는, 예를 들면 용매(31)와 동일한 것을 들 수 있다.The container 46 accommodates the solvent 50 of the nanofiber material 15. This solvent 50 is a liquid. As the solvent 50 vaporizes, the tip of the nozzle 36 is disposed in an atmosphere containing the solvent 50 in a gaseous state. This gaseous solvent is hereinafter referred to as solvent gas 80. In addition, in this example, although the nozzle 36 penetrates the bottom part of the container 46 in the state which penetrated, the method of attaching the nozzle 36 to the container 46 is not limited to this. For example, you may attach the nozzle 36 to the container 46 via a tube by connecting the base end of the nozzle 36 to the tube which penetrates the bottom part of the container 46. Moreover, what is necessary is just to melt | dissolve the nanofiber material 15 as the solvent 50. Examples of the solvent 50 include the same solvents as the solvent 31.

용기(46)에는, 펌프(38)로부터 송출되는 용제(50)를 안내하는 배관(33)이 접속되어 있다. 용기(46)에는 용제(50)의 액면(52)의 레벨을 검출하는 액면 레벨 센서(54)가 마련되어 있으며, 액면 레벨 센서(54)의 검출 신호에 근거하여 용제(50)의 용기(46)로의 주입량이 제어되어, 용기(46) 내의 액면(52)의 높이가 조절된다. 용기(46) 내의 액면(52)의 높이는, 용기(46)에 배치된 노즐(36)의 선단의 높이보다 낮게 된다. 즉, 노즐(36)은, 용기(46) 내에, 선단을 용제(50)의 액면(52)으로부터 돌출시킨 상태로 마련되어 있다.The container 46 is connected with a pipe 33 for guiding the solvent 50 sent out from the pump 38. The container 46 is provided with a liquid level sensor 54 for detecting the level of the liquid level 52 of the solvent 50, and is based on the detection signal of the liquid level sensor 54. The injection amount of the furnace is controlled so that the height of the liquid level 52 in the container 46 is adjusted. The height of the liquid level 52 in the container 46 becomes lower than the height of the tip of the nozzle 36 disposed in the container 46. That is, the nozzle 36 is provided in the container 46 in the state which protruded the front end from the liquid surface 52 of the solvent 50.

또, 용기(46)에는 용제(50)의 온도를 검출하는 온도 센서(56)가 마련되어 있으며, 이 온도 센서(56)의 검출 신호에 근거하여, 온도 조절부(도시하지 않음)에 의하여 용기(46) 내의 용제(50)의 온도가 조절된다. 또한, 본 실시형태에서는, 용기(46) 내의 용제(50)의 온도를, 용제(50)의 비점보다 예를 들면 5℃ 낮게 하고 있다.Moreover, the container 46 is provided with the temperature sensor 56 which detects the temperature of the solvent 50, and is based on the detection signal of this temperature sensor 56, The container 46 is equipped with a temperature control part (not shown). The temperature of the solvent 50 in 46 is adjusted. In addition, in this embodiment, the temperature of the solvent 50 in the container 46 is made 5 degreeC lower than the boiling point of the solvent 50, for example.

집적부(47)는, 컬렉터(58)와, 컬렉터 회전부(59)와, 지지체 공급부(60)와, 지지체 권취부(61)를 갖는다. 컬렉터(58)는 노즐(36)로부터 분사된 용액(25)을 유인하여, 나노 파이버(11)로서 포집하기 위한 것이며, 본 실시형태에서는, 후술하는 지지체(37) 상에 포집한다. 컬렉터(58)는, 금속제의 띠형상물로 형성된 무단(無端) 벨트로 구성되어 있다. 컬렉터(58)는, 전원(49)에 의하여 전압이 인가됨으로써 대전되는 소재로 형성되어 있으면 되고, 예를 들면 스테인리스제이다. 컬렉터 회전부(59)는, 한 쌍의 롤러(62, 63)와, 모터(64) 등으로 구성되어 있다. 컬렉터(58)는, 한 쌍의 롤러(62, 63)에 수평으로 걸쳐져 있다. 한쪽의 롤러(62)의 축에는 방사실(45)의 밖에 배치된 모터(64)가 접속되어 있어, 롤러(62)를 소정 속도로 회전시킨다. 이 회전에 의하여 컬렉터(58)는 롤러(62)와 롤러(63)의 사이에서 순환하도록 이동한다. 본 실시형태에 있어서는, 컬렉터(58)의 이동 속도는, 10cm/시로 하고 있지만, 이에 한정되지 않는다.The accumulation part 47 has a collector 58, a collector rotation part 59, a support supply part 60, and a support winding part 61. The collector 58 attracts the solution 25 injected from the nozzle 36 and collects it as the nanofiber 11, and collects on the support body 37 mentioned later in this embodiment. The collector 58 is comprised from the endless belt formed from the metal strip | belt-shaped thing. The collector 58 should just be formed from the raw material charged by the voltage supply by the power supply 49, for example, is made of stainless steel. The collector rotation part 59 is comprised by the pair of rollers 62 and 63, the motor 64, etc. As shown in FIG. The collector 58 is horizontally spread over the pair of rollers 62 and 63. The motor 64 arrange | positioned out of the radiation chamber 45 is connected to the shaft of one roller 62, and rotates the roller 62 at predetermined speed. By this rotation, the collector 58 moves to circulate between the roller 62 and the roller 63. In this embodiment, although the moving speed of the collector 58 is set to 10 cm / hour, it is not limited to this.

컬렉터(58)에는, 지지체 공급부(60)에 의하여, 띠형상의 알루미늄 시트로 이루어지는 지지체(37)가 공급된다. 지지체(37)는, 나노 파이버(11)를 집적시켜, 부직포(10)로서 얻기 위한 것이다. 지지체 공급부(60)는 송출축(60a)을 갖는다. 송출축(60a)에는 지지체 롤(65)이 장착된다. 지지체 롤(65)은 지지체(37)가 권취 코어(66)에 권취되어 구성되어 있다. 지지체 권취부(61)는 권취축(67)을 갖는다. 권취축(67)은 모터(도시하지 않음)에 의하여 회전되고, 세팅되는 권취 코어(68)에, 부직포(10)가 형성된 지지체(37)를 권취한다. 이와 같이, 이 나노 파이버 제조 장치(22)는, 나노 파이버(11)를 제조하는 기능과, 부직포(10)를 제조하는 기능을 가지며, 전계 방사법에 의한 나노 파이버 및 부직포의 제조가 실시된다. 또한, 지지체(37)는, 컬렉터(58) 상에 얹어, 컬렉터(58)의 이동에 의하여 이동시켜도 된다.The support body 37 which consists of a strip | belt-shaped aluminum sheet is supplied to the collector 58 by the support body supply part 60. FIG. The support body 37 is for integrating the nanofibers 11 and obtaining them as the nonwoven fabric 10. The support body supply part 60 has the delivery shaft 60a. The support roll 65 is attached to the delivery shaft 60a. The support body roll 65 is comprised by the support body 37 being wound up by the winding core 66. As shown in FIG. The support winding unit 61 has a winding shaft 67. The winding shaft 67 is rotated by a motor (not shown), and winds the support body 37 in which the nonwoven fabric 10 was formed in the winding core 68 to be set. Thus, this nanofiber manufacturing apparatus 22 has the function of manufacturing the nanofiber 11, and the function of manufacturing the nonwoven fabric 10, and manufactures a nanofiber and a nonwoven fabric by the electric field spinning method. In addition, the support body 37 may be mounted on the collector 58 and moved by the movement of the collector 58.

또한, 컬렉터(58) 상에, 직접, 나노 파이버(11)의 집적 및 부직포(10)의 형성을 해도 되지만, 컬렉터(58)를 형성하는 소재 또는 컬렉터(58)의 표면 상태 등에 따라서는 나노 파이버(11) 및 부직포(10)가 달라붙어, 박리하기 어려운 경우가 있다. 이로 인하여, 본 실시형태와 같이, 나노 파이버(11) 및 부직포(10)가 달라붙기 어려운 지지체(37)를 컬렉터(58) 상으로 안내하고, 이 지지체(37) 상에 나노 파이버(11)를 집적하는 것이 바람직하다.In addition, although the nanofiber 11 may be integrated and the nonwoven fabric 10 may be formed directly on the collector 58, the nanofiber may be formed depending on the material of the collector 58 or the surface state of the collector 58. (11) and the nonwoven fabric 10 stick together and may be difficult to peel off. For this reason, like this embodiment, the support body 37 with which the nanofiber 11 and the nonwoven fabric 10 are hard to stick is guided on the collector 58, and the nanofiber 11 is guided on this support 37. As shown in FIG. It is desirable to accumulate.

도통 부재(48)는, 용기(46)의 하방에 배치되어 있다. 도통 부재(48)는, 용기(46)의 하방으로부터 돌출된 노즐(36)의 기단과 전기적으로 접속하고 있다.The conductive member 48 is disposed below the container 46. The conducting member 48 is electrically connected to the base end of the nozzle 36 protruding from the bottom of the container 46.

전원(49)은, 노즐(36)과 컬렉터(58)에 전압을 인가하고, 이로써, 노즐(36)을 제1 극성으로 대전시키며, 컬렉터(58)를 제1 극성과 역극성인 제2 극성으로 대전시키는 전압 인가부이다. 대전된 노즐(36) 내를 통과함으로써, 용액(25)이 대전되고, 대전된 상태로 노즐(36)로부터 분사된다. 전원(49)은, 도통 부재(48)와 접속하고, 도통 부재(48)를 통하여 노즐(36)에 전압을 인가한다. 또한, 노즐(36)로의 전압 인가의 수법은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 노즐(36)에 전원(49)을 접속함으로써 노즐(36)에 전압을 인가해도 된다. 본 실시형태에서는 노즐(36)을 플러스(+)로 대전시키고, 컬렉터(58)를 마이너스(-)로 대전시키고 있지만, 노즐(36)과 컬렉터(58)의 극성은 반대여도 된다. 또한, 컬렉터(58) 측을 어스하여 전위를 0으로 해도 된다. 본 실시형태에서는, 노즐(36)과 컬렉터(58)에 인가하는 전압은 30kV로 하고 있다. 이 대전에 의하여, 테일러 콘(53)으로부터는 용액(25)이 방사 제트(69)로서 컬렉터(58)를 향하여 분출된다. 또한, 이 예에서는 노즐(36)에 전압을 인가함으로써 용액(25)을 대전시키고 있지만, 배관(33)에 있어서 용액(25)을 대전시켜, 대전된 상태의 용액(25)을 노즐(36)로 안내해도 된다.The power supply 49 applies a voltage to the nozzle 36 and the collector 58, thereby charging the nozzle 36 to the first polarity, and causing the collector 58 to have a second polarity that is inverse to the first polarity. It is a voltage applying unit to be charged. By passing through the charged nozzle 36, the solution 25 is charged and ejected from the nozzle 36 in the charged state. The power supply 49 is connected to the conductive member 48 and applies a voltage to the nozzle 36 through the conductive member 48. In addition, the method of applying the voltage to the nozzle 36 is not limited to this. For example, a voltage may be applied to the nozzle 36 by connecting the power source 49 to the nozzle 36. In this embodiment, the nozzle 36 is positively charged and the collector 58 is negatively charged. However, the polarities of the nozzles 36 and the collector 58 may be reversed. In addition, the potential may be set to 0 by earthing the collector 58 side. In this embodiment, the voltage applied to the nozzle 36 and the collector 58 is 30 kV. By this charging, the solution 25 is ejected from the Taylor cone 53 toward the collector 58 as the spinning jet 69. In this example, the solution 25 is charged by applying a voltage to the nozzle 36. However, the solution 25 is charged in the pipe 33 to charge the solution 25 in the charged state. You may also be directed to.

노즐(36)과 컬렉터(58)와의 거리(L1)는, 나노 파이버재(15)와 용매(31)의 종류와, 용액(25)에 있어서의 용매(31)의 질량 비율 등에 따라 적절한 값이 다르지만, 30mm 이상 300mm 이하의 범위 내가 바람직하고, 본 실시형태에서는 180mm로 하고 있다.The distance L1 between the nozzle 36 and the collector 58 is an appropriate value depending on the type of the nanofiber material 15 and the solvent 31 and the mass ratio of the solvent 31 in the solution 25. Although different, the inside of the range of 30 mm or more and 300 mm or less is preferable, and is 180 mm in this embodiment.

노즐(36)과 컬렉터(58)에 가하는 전압은, 2kV 이상 40kV 이하가 바람직하고, 나노 파이버(11)를 가늘게 형성하는 관점에서는 전압은 이 범위 내에서 가능한 한 높은 것이 바람직하다.The voltage applied to the nozzle 36 and the collector 58 is preferably 2 kV or more and 40 kV or less, and from the viewpoint of forming the nanofiber 11 thinly, the voltage is preferably as high as possible within this range.

나노 파이버 제조 방법에 대하여 이하에 설명한다. 나노 파이버재(15)가 용매(31)에 용해되어 있고 대전된 상태의 용액(25)을, 선단을 상향으로 한 자세로 마련된 노즐(36)의 선단으로부터 분사하여, 나노 파이버(11)를 제조하는 나노 파이버 제조 방법에 있어서, 나노 파이버재(15)의 용제(50)를 포함하는 분위기하에 선단이 배치된 노즐(36)로부터 용액(25)을 분사하는 출액 단계와, 용액(25)과 역극성으로 대전된 컬렉터(58)에, 노즐(36)로부터 분사된 용액(25)을 유인함으로써 나노 파이버(11)를 포집하는 포집 단계를 갖는다. 상기와 같이 노즐(36)의 선단이 상향인 것에 의하여, 용액(25)이 노즐(36)의 선단에서 덩어리가 된 경우이더라도, 이 덩어리가 컬렉터(58) 상에 집적된 나노 파이버(11)에 낙하하는 경우가 없다. 또, 노즐(36)의 선단이 용제(50)를 포함하는 분위기하에 배치되어 있는 것에 의하여, 노즐(36)의 선단에 상기 덩어리가 부착되는 것이 억제되어, 노즐(36)의 선단의 막힘이 방지된다. 이들의 결과, 양호한 득률과, 또한 양호한 효율로 나노 파이버(11)가 제조된다.The manufacturing method of a nanofiber is demonstrated below. The nanofiber material 15 is dissolved in the solvent 31 and the solution 25 in a charged state is sprayed from the tip of the nozzle 36 provided in a posture with the tip up, thereby producing the nanofiber 11. In the method of manufacturing a nanofiber, a liquid extraction step of injecting the solution 25 from the nozzle 36 in which the tip is disposed in an atmosphere containing the solvent 50 of the nanofiber material 15, and inverse to the solution 25 A collector step of capturing the nanofibers 11 by attracting the solution 25 injected from the nozzle 36 to the polarly charged collector 58. When the tip of the nozzle 36 is upward as described above, even if the solution 25 is agglomerates at the tip of the nozzle 36, the agglomerates are accumulated on the nanofibers 11 integrated on the collector 58. There is no fall. In addition, since the tip of the nozzle 36 is disposed in an atmosphere containing the solvent 50, the agglomerates are prevented from adhering to the tip of the nozzle 36, and clogging of the tip of the nozzle 36 is prevented. do. As a result, the nanofibers 11 are manufactured with a good yield and a favorable efficiency.

노즐(36)은, 액체의 용제(50)가 주입된 용기(46) 내에, 선단을 용기(46) 내의 액면(52)으로부터 돌출시킨 상태로 배치된다. 이로써, 용제 가스(80)에 의하여, 노즐(36)의 선단이 용제(50)를 포함하는 분위기하에 놓인다. 이로 인하여, 노즐(36)의 선단의 막힘이 보다 확실하게 방지된다.The nozzle 36 is arrange | positioned in the state which protruded the front-end | tip from the liquid surface 52 in the container 46 in the container 46 in which the liquid solvent 50 was injected. As a result, the tip of the nozzle 36 is placed in the atmosphere containing the solvent 50 by the solvent gas 80. As a result, clogging of the tip of the nozzle 36 is more reliably prevented.

또한, 용제(50)를 분무함으로써 노즐(36)의 선단에 공급해도 된다. 용제(50)를 분무하는 경우는, 예를 들면 용제 분무 장치(도시하지 않음)에 의하여 분무하는 용제(50)의 양 등을 조절하여, 테일러 콘(53)의 형상 등에 변화가 발생하지 않을 정도로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 노즐(36)의 선단에 용액(25)의 덩어리가 부착되는 것이 보다 억제되어, 노즐(36)의 선단이 막히는 것이 보다 확실하게 방지된다. 이 결과, 나노 파이버(11)의 제조 효율이 보다 향상된다. 또, 용제(50)를 분무하는 것에 더하여 또는 대신에, 용제(50)를 기체의 상태로 노즐(36)의 선단에 공급해도 된다. 또한, 용제(50)를 포함하는 분위기하에 노즐(36)의 선단을 배치하는 수법으로서 액체의 용제(50)가 주입된 용기(46)를 이용하는 경우와 용제(50)를 분무하는 경우 중 어느 쪽을 채용할지는 적절히 선택해도 되지만, 이들 중에서는, 액체의 용제(50)가 주입된 용기(46)를 이용하는 경우가, 테일러 콘(53)의 형상에 변화를 발생시키는 경우가 없으므로, 보다 바람직하다.Moreover, you may supply to the tip of the nozzle 36 by spraying the solvent 50. In the case of spraying the solvent 50, for example, the amount of the solvent 50 to be sprayed is adjusted by a solvent spraying device (not shown), so that the change of the shape of the Taylor cone 53 does not occur. It is desirable to. As a result, adhesion of the lump of the solution 25 to the tip of the nozzle 36 is more suppressed, and the tip of the nozzle 36 is more surely prevented from being blocked. As a result, the manufacturing efficiency of the nanofiber 11 improves more. In addition to or in addition to spraying the solvent 50, the solvent 50 may be supplied to the tip of the nozzle 36 in a gaseous state. In addition, as a method of arranging the tip of the nozzle 36 in an atmosphere containing the solvent 50, either the case of using the container 46 into which the liquid solvent 50 is injected or the case of spraying the solvent 50 is employed. Although it may select suitably, it is more preferable to use the container 46 in which the liquid solvent 50 was inject | poured, since these do not produce a change in the shape of the Taylor cone 53 among these.

도 1에 나타내는 노즐(36)의 선단과 액면(52)과의 거리(L2)는, 2mm 이상 15mm 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 거리(L2)가 2mm 이상인 것에 의하여 2mm 미만인 경우에 비하여, 액체의 용제(50)가 노즐(36)의 선단에 솟아오르는 경우가 없으므로 보다 안정적으로 방사되고, 거리(L2)가 15mm 이하인 것에 의하여 15mm보다 큰 경우에 비하여, 용제 가스 농도가 높아 보다 안정적으로 방사된다. 거리(L2)는, 2mm 이상 10mm 이하의 범위 내인 것이 보다 바람직하며, 3mm 이상 10mm 이하의 범위 내인 것이 더 바람직하다. 또한, 본 실시형태에서는 예를 들면 5mm로 하고 있다.It is preferable that the distance L2 between the tip of the nozzle 36 shown in FIG. 1 and the liquid surface 52 exists in the range of 2 mm or more and 15 mm or less. Compared to the case where the distance L2 is less than 2 mm because the distance L2 is 2 mm or more, since the liquid solvent 50 does not rise to the tip of the nozzle 36, it is radiated more stably, and the distance L2 is 15 mm or less because the distance L2 is 15 mm or less. Compared with the larger case, the solvent gas concentration is higher and the radiation is more stable. The distance L2 is more preferably in the range of 2 mm or more and 10 mm or less, and more preferably in the range of 3 mm or more and 10 mm or less. In addition, in this embodiment, it is 5 mm, for example.

용기(46) 내의 용제(50)의 온도는, 용제(50)의 비점보다 5℃ 이상 낮은, 즉 용제(50)의 비점보다 적어도 5℃ 낮은 것이 바람직하다. 용제(50)는 온도가 높을수록 가스화가 촉진되므로, 용기(46) 내의 용제(50)의 온도가 비점에 과도하게 가까운 경우에는, 용기(46) 내의 용제(50)가 즉시 고갈되기 때문이다. 또한, 용제(50)의 온도가 비점에 과도하게 가까운 경우에는, 노즐(36)을 통하여 용액(25)의 온도가 높아지고, 용매(31)의 가스화가 촉진되어, 나노 파이버(11)의 형상의 균일성을 저해하는 경우가 있다. 얻어진 나노 파이버(11)의 형상이 불균일한 경우는, 용도에 따라서는, 원하는 형상과는 다른 부분을 제거하는 경우가 있으며, 결과적으로 득률이 저하된다. 이로 인하여, 득률의 관점에서는, 용제(50)의 온도는 비점보다 충분히 낮은 것이 바람직하다. 한편으로, 효율의 관점에서는, 용제 가스 농도가 높은 것이 바람직하므로, 용제(50)의 온도는 높은 것이 바람직하다. 따라서 득률과 효율의 보다 확실한 향상의 관점에서, 용기(46) 내의 용제(50)의 온도는, 용제(50)의 비점보다 적어도 5℃ 낮게 하면서도, 가능한 한 높은 것이 보다 바람직하다.It is preferable that the temperature of the solvent 50 in the container 46 is 5 degreeC or more lower than the boiling point of the solvent 50, ie, at least 5 degreeC lower than the boiling point of the solvent 50. Since the solvent 50 promotes gasification as the temperature is higher, the solvent 50 in the container 46 is immediately depleted when the temperature of the solvent 50 in the container 46 is excessively close to the boiling point. In addition, when the temperature of the solvent 50 is excessively close to the boiling point, the temperature of the solution 25 is increased through the nozzle 36, and gasification of the solvent 31 is promoted, and the shape of the nanofiber 11 is increased. Uniformity may be impaired. When the shape of the obtained nanofiber 11 is nonuniform, a part different from a desired shape may be removed depending on a use, and a yield falls as a result. For this reason, it is preferable that the temperature of the solvent 50 is sufficiently lower than a boiling point from a viewpoint of a yield. On the other hand, it is preferable that the solvent gas concentration is high from the viewpoint of efficiency, so that the temperature of the solvent 50 is high. Therefore, it is more preferable that the temperature of the solvent 50 in the container 46 is as high as possible while keeping the temperature of the solvent 50 in the container 46 at least 5 degreeC lower than the boiling point of the solvent 50 from a viewpoint of further improving the yield and efficiency.

액면(52)에 대한 노즐(36)의 각도(θ)에 대하여 설명한다. 여기에서, 노즐(36)의 길이 방향을, 수평으로 할 때의 θ를 0°로 하고, 수직 상향으로 할 때의 θ를 90°로 한다. 노즐(36)은 상향이므로, 0°<θ<90°이다. 이 각도(θ)가 90°에 가까울수록, 노즐(36)로부터 분사되는 용액(25)을 컬렉터(58)로 이동시키기 위하여 필요한 전압이 작아진다. 노즐(36)에 인가하는 전압이 작을수록, 노즐(36)의 선단에 있어서의 용매(31)의 기화가 억제되어, 노즐(36)의 막힘이 보다 억제된다. 이로 인하여, 각도(θ)는, 45° 이상 90° 이하의 범위 내인 것이 바람직하고, 75° 이상 90° 이하의 범위 내인 것이 더 바람직하며, 90°인 것이 가장 바람직하다. 또한, 본 실시형태에서는 각도(θ)를 예를 들면 90°로 하고 있다.The angle θ of the nozzle 36 with respect to the liquid surface 52 will be described. Here, θ when the length direction of the nozzle 36 is horizontal is set to 0 °, and θ when it is made vertically upward is set to 90 °. Since the nozzle 36 is upward, 0 ° <θ <90 °. The closer this angle θ is to 90 °, the smaller the voltage required to move the solution 25 injected from the nozzle 36 to the collector 58. As the voltage applied to the nozzle 36 is smaller, vaporization of the solvent 31 at the tip of the nozzle 36 is suppressed, and clogging of the nozzle 36 is further suppressed. For this reason, it is preferable that the angle (theta) exists in the range of 45 degrees or more and 90 degrees or less, It is more preferable to exist in the range of 75 degrees or more and 90 degrees or less, Most preferably, it is 90 degrees. In addition, in this embodiment, angle (theta) is 90 degrees, for example.

또한 본 예에서는, 복수의 노즐(36a~36c)이 1mm 이상 20mm 이하의 범위 내에서 서로 이간되어 있다. 도 1에 나타내는 각 노즐(36) 간의 거리를 L3으로 할 때, 이 거리(L3)가 1mm 이상인 것에 의하여 1mm 미만인 경우와 비교하여 노즐(36) 간에서의 방전이 억제됨으로써 보다 안정적으로 방사되고, 거리(L3)가 20mm 이하인 것에 의하여 20mm보다 큰 경우와 비교하여 보다 설비를 소형화할 수 있다. 거리(L3)는, 3mm 이상 10mm 이하의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 또한, 본 실시형태에서는 거리(L3)를 예를 들면 5mm로 하고 있다.In this example, the plurality of nozzles 36a to 36c are spaced apart from each other within a range of 1 mm or more and 20 mm or less. When the distance between each nozzle 36 shown in FIG. 1 is set to L3, when this distance L3 is 1 mm or more, discharge between nozzles 36 is suppressed compared with the case where it is less than 1 mm, and it radiates more stably, When the distance L3 is 20 mm or less, the equipment can be further miniaturized as compared with the case where the distance L3 is larger than 20 mm. As for distance L3, it is more preferable to exist in the range of 3 mm or more and 10 mm or less. In this embodiment, the distance L3 is set to 5 mm, for example.

복수의 노즐(36a~36c)의 선단은, 동일한 방향인 것이 바람직하다. 노즐의 방향에 대하여 "동일"이란, 각 노즐(36)의 각도(θ)가 완전히 동일한 각도인 것 외에, 0° 이상 45° 이하이면 동일한 것으로 간주해도 된다. 복수의 노즐(36a~36c)의 선단이 동일한 방향인 것에 의하여, 단위 면적당 중량이 보다 균일한, 즉 두께가 보다 균일한 부직포가 얻어진다. 단위 면적당 중량이란, 부직포의 단위 면적당 질량이다. 두께가 불균일한 부직포는 용도에 따라서는 부분적으로 제거되는 경우가 있는 것에 비하여, 두께가 균일한 부직포는, 전체 영역이 사용 가능하게 되어 있어 득률이 보다 양호하다.It is preferable that the front-end | tip of several nozzle 36a-36c is the same direction. "The same" with respect to the direction of the nozzle may be regarded as the same as long as the angle θ of each nozzle 36 is an angle equal to or more than 0 ° and 45 °. When the tip ends of the plurality of nozzles 36a to 36c are in the same direction, a nonwoven fabric having a more uniform weight per unit area, that is, a more uniform thickness can be obtained. The weight per unit area is the mass per unit area of the nonwoven fabric. The nonwoven fabric with a nonuniform thickness may be partially removed depending on a use, whereas the nonwoven fabric with a uniform thickness can use the whole area | region, and the yield is more favorable.

용액(25)은, 용액 준비부(21)에 의하여, 나노 파이버재(15)를 용매(31)에 용해함으로써 준비한다.The solution 25 is prepared by dissolving the nanofiber material 15 in the solvent 31 by the solution preparation part 21.

나노 파이버재(15)는, 셀룰로스계 폴리머 혹은 엘라스토머인 것이 바람직하다.It is preferable that the nanofiber material 15 is a cellulose polymer or an elastomer.

나노 파이버재(15)로서의 셀룰로스계 폴리머는, 셀룰로스아실레이트와, 나이트로셀룰로스와, 에틸셀룰로스와, 카복시메틸에틸셀룰로스 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 셀룰로스아실레이트로서는, 셀룰로스아세테이트와, 셀룰로스프로피오네이트와, 셀룰로스뷰틸레이트와, 셀룰로스아세테이트프로피오네이트가 보다 바람직하다. 셀룰로스아세테이트로서는, 셀룰로스트라이아세테이트와, 셀룰로스다이아세테이트가 더 바람직하다. 나노 파이버재(15)로서 셀룰로스계 폴리머를 이용하는 경우는, 셀룰로스트라이아세테이트가 특히 바람직하다.The cellulose polymer as the nanofiber material 15 is preferably any of cellulose acylate, nitrocellulose, ethyl cellulose, and carboxymethylethyl cellulose. As cellulose acylate, cellulose acetate, cellulose propionate, cellulose butyrate, and cellulose acetate propionate are more preferable. As cellulose acetate, cellulose acetate and cellulose diacetate are more preferable. In the case of using a cellulose-based polymer as the nanofiber material 15, cellulose acetate is particularly preferable.

또, 나노 파이버재(15)로서의 엘라스토머는, 아크릴계 엘라스토머와, 스타이렌계 엘라스토머와, 올레핀계 엘라스토머와, 염화 바이닐계 엘라스토머와, 유레테인계 엘라스토머와, 아마이드계 엘라스토머 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 나노 파이버재(15)로서 엘라스토머를 이용하는 경우는, 아크릴계 엘라스토머가 특히 바람직하다.In addition, the elastomer as the nanofiber material 15 is preferably any one of an acrylic elastomer, a styrene elastomer, an olefin elastomer, a vinyl chloride elastomer, a urethane elastomer, and an amide elastomer. When an elastomer is used as the nanofiber material 15, an acrylic elastomer is particularly preferable.

용매(31)로서는, 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올, 뷰탄올, 벤질알코올, 아세톤, 메틸에틸케톤, 사이클로헥산온, 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 프로필아세테이트, 뷰틸아세테이트, 폼산 메틸, 폼산 에틸, 헥세인, 사이클로헥세인, 다이클로로메테인, 클로로폼, 사염화탄소, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 다이메틸폼아마이드, N-메틸피롤리돈, 다이에틸에터, 다이옥세인, 테트라하이드로퓨란, 1-메톡시-2-프로판올 등을 들 수 있다. 이들은, 나노 파이버재(15)의 종류에 따라 단독으로 사용해도 되고 혼합하여 사용해도 된다. 이들 중에서는 다이클로로메테인(비점은 40℃)이 보다 바람직하며, 본 실시형태에서는 용매(31)로서 다이클로로메테인을 이용하고 있다.Examples of the solvent 31 include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, benzyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methyl formate, ethyl formate, hexane, Cyclohexane, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, benzene, toluene, xylene, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, diethyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, 1-methoxy- 2-propanol etc. are mentioned. These may be used independently or may be mixed and used according to the kind of nanofiber material 15. As shown in FIG. In these, dichloromethane (boiling point is 40 degreeC) is more preferable, and dichloromethane is used as the solvent 31 in this embodiment.

노즐(36)과, 순환하여 이동하는 컬렉터(58)에는, 전원(49)에 의하여 전압이 인가된다. 이로써, 노즐(36)은 제1 극성으로서의 플러스로 대전되고, 컬렉터(58)는 제2 극성으로서의 마이너스로 대전된다. 노즐(36)에는, 용액 준비부(21)로부터 용액(25)이 연속적으로 공급되며, 이동하는 컬렉터(58) 상에는, 지지체(37)가 연속적으로 공급된다. 용액(25)은, 노즐(36)을 통과함으로써 제1 극성인 플러스로 대전되고, 대전된 상태로, 노즐(36)의 선단 개구로부터 분사된다.The voltage is applied to the nozzle 36 and the collector 58 circulating and moving by the power source 49. As a result, the nozzle 36 is charged positively as the first polarity, and the collector 58 is charged negatively as the second polarity. The solution 25 is continuously supplied from the solution preparation part 21 to the nozzle 36, and the support body 37 is continuously supplied to the moving collector 58. The solution 25 is charged with positive polarity having a first polarity by passing through the nozzle 36, and is injected from the tip opening of the nozzle 36 in a charged state.

포집 단계에 대하여 설명한다. 컬렉터(58)는, 제1 극성으로 대전된 상태로 선단 개구로부터 분사된 용액(25)을 유인한다. 이로써, 선단 개구에는 테일러 콘(53)이 형성되고, 이 테일러 콘(53)으로부터 방사 제트(69)가 컬렉터(58)를 향하여 분출된다. 제1 극성으로 대전되어 있는 방사 제트(69)는, 컬렉터(58)로 향하는 동안에, 자신의 전하에 의한 반발에 의하여 보다 가는 직경으로 분열한다. 이로써 나노 파이버(11)가 제조되어, 지지체(37) 상에 포집된다.The collection step will be described. The collector 58 attracts the solution 25 injected from the tip opening in a state of being charged with the first polarity. Thereby, the Taylor cone 53 is formed in a front end opening, and the radiation jet 69 blows off toward this collector 58 from this Taylor cone 53. As shown in FIG. The radial jet 69 charged at the first polarity splits into a smaller diameter due to repulsion by its electric charges while being directed to the collector 58. As a result, the nanofiber 11 is manufactured and collected on the support 37.

포집된 나노 파이버(11)는 부직포(10)로서 지지체(37)와 함께 지지체 권취부(61)에 송출된다. 부직포(10)는, 지지체(37)와 중첩된 상태로 권취 코어(68)에 감긴다. 권취 코어(68)는 권취축(67)으로부터 분리된 후에, 지지체(37)로부터 부직포(10)가 분리된다. 이와 같이 하여 얻어진 부직포(10)는 장척이지만, 그 후, 예를 들면 원하는 사이즈로 절단해도 된다.The collected nanofibers 11 are sent to the support winding unit 61 together with the support 37 as a nonwoven fabric 10. The nonwoven fabric 10 is wound around the winding core 68 in the state which overlapped with the support body 37. After the winding core 68 is separated from the winding shaft 67, the nonwoven fabric 10 is separated from the support 37. Although the nonwoven fabric 10 obtained in this way is elongate, you may cut | disconnect to desired size after that, for example.

이 예에서는, 컬렉터(58)로서 순환 이동하는 벨트를 이용했지만, 컬렉터는 벨트에 한정되지 않는다. 예를 들면, 컬렉터는 고정식의 평판이어도 되고, 원통상의 회전체로 해도 된다. 평판 또는 원통체로 이루어지는 컬렉터의 경우에도, 부직포를 컬렉터로부터 용이하게 분리할 수 있도록 지지체(37)를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 회전체를 이용하는 경우에는, 회전체의 둘레면에 나노 파이버로 이루어지는 통상의 부직포가 형성되므로, 방사 후에 회전체로부터 통상의 부직포를 빼내어, 원하는 크기 및 형상으로 커트함으로써 부직포 제품으로 할 수 있다.In this example, a belt that circulates is used as the collector 58, but the collector is not limited to the belt. For example, the collector may be a fixed flat plate or may be a cylindrical rotating body. Also in the case of the collector which consists of a flat plate or a cylindrical body, it is preferable to use the support body 37 so that a nonwoven fabric can be easily isolate | separated from a collector. In addition, when using a rotating body, since the normal nonwoven fabric which consists of nanofibers is formed in the circumferential surface of a rotating body, a normal nonwoven fabric is removed from a rotating body after spinning, and it can be made into a nonwoven fabric product by cutting to a desired size and shape. .

실시예Example

[실시예 1]~[실시예 20]Example 1 to Example 20

나노 파이버 제조 장치(22)에 있어서, 용매(31)의 종류와 용제(50)의 종류와 노즐(36)의 수 등을 변경하며, 나노 파이버(11)를 연속적으로 제조하여, 실시예 1~20으로 했다. 이용한 나노 파이버재(15)는, 표 1의 "나노 파이버재" 란에 기재하고 있다. 나노 파이버재(15)로서, 셀룰로스아세테이트를 이용한 경우에는 표 1의 "나노 파이버재" 란에 "CA"라고 기재하고, 엘라스토머를 이용한 경우에는 표 1의 "나노 파이버재" 란에 "엘라스토머"라고 기재한다. 여기에서는, "CA"는 아세틸 치환도 2.87의 셀룰로스트라이아세테이트를, "엘라스토머"는 아크릴계 엘라스토머인 (주)구라레제 구라리티(등록 상표)를 이용하고 있다.In the nanofiber manufacturing apparatus 22, the kind of the solvent 31, the kind of the solvent 50, the number of the nozzles 36, etc. are changed, and the nanofiber 11 is manufactured continuously, Example 1- It was 20. The used nanofiber material 15 is described in the "nano fiber material" column of Table 1. When the cellulose acetate is used as the nanofiber material 15, "CA" is described in the "nano fiber material" column of Table 1, and "elastomer" is shown in the "nano fiber material" column of Table 1 when an elastomer is used. List it. Here, "CA" uses the cellulose acetate of acetyl substitution degree 2.87, and "Elastomer" uses Gurarese Guraiti (registered trademark) which is an acrylic elastomer.

용매(31)로서, 다이클로로메테인을 이용한 경우에는 표 1의 "용매" 란에 "다이클로로메테인"이라고 기재하고, n-메틸피롤리돈을 이용한 경우에는 표 1의 "용매" 란에 "NMP"라고 기재한다.As the solvent 31, "dichloromethane" is described in the "Solvent" column of Table 1 when dichloromethane is used, and "Solvent" column of Table 1 is used when n-methylpyrrolidone is used. Described as "NMP".

용기(46)의 유무는, 표 1의 "용기의 유무" 란에 기재하고 있다. 용기(46)가 있는 경우에 있어서, 용제(50)의 종류는 표 1의 "용제의 종류" 란에, 용기(46) 내의 용제(50)와 용제(50)의 비점과의 온도의 차, 즉 (용기(46) 내의 용제(50)의 온도)-(용제(50)의 비점)은 표 1의 "용제의 비점에 대한 용기 내의 용제의 온도" 란에 각각 기재하고 있다. 용제(50)로서, 다이클로로메테인을 이용한 경우에는 표 1의 "용제의 종류" 란에 "다이클로로메테인"이라고 기재하고, n-메틸피롤리돈을 이용한 경우에는 표 1의 "용제의 종류" 란에 "NMP"라고 기재한다. 용제(50)의 분무의 유무는, 표 1의 "용제의 분무의 유무" 란에 기재하고 있다. 노즐(36)의 각도(θ)는, 표 1의 "노즐의 각도" 란에 기재하고 있다. 노즐(36)의 개수는, 표 1의 "노즐의 개수" 란에 기재하고 있다. 복수의 노즐(36)이 마련되어 있는 경우에 있어서, 각 노즐(36)의 선단의 방향이 동일한지 다른지는 표 1의 "각 노즐의 방향의 동일 여부" 란에, 각 노즐(36) 간의 거리는 표 1의 "각 노즐 간의 거리" 란에 기재하고 있다. 또한, 표 1의 "각 노즐의 방향의 동일 여부" 란에 있어서, 복수의 노즐(36)이 동일한 방향으로 되어 있는 경우는 "동일"이라고 기재하고, 복수의 노즐(36) 중 적어도 하나가 다른 방향으로 되어 있는 경우는 "상이"라고 기재하고 있다. 노즐(36)의 선단과 용기(46) 내의 액면과의 거리는, 표 1의 "노즐 선단과 액면과의 거리" 란에 기재하고 있다. 또한, 노즐(36)의 개수를 1개로 하여 나노 파이버(11)를 제조한 경우에는, 표 1의 "각 노즐의 방향의 동일 여부" 란과 "각 노즐 간의 거리" 란에는 "-"라고 기재한다.The presence or absence of the container 46 is described in the column "with or without container" of Table 1. In the case where the container 46 is present, the kind of the solvent 50 is a difference between the temperature of the boiling point of the solvent 50 and the solvent 50 in the container 46 in the "Type of solvent" column of Table 1, That is, (the temperature of the solvent 50 in the container 46)-(the boiling point of the solvent 50) are described in the column "The temperature of the solvent in a container with respect to the boiling point of a solvent" of Table 1, respectively. When dichloromethane is used as the solvent 50, "dichloromethane" is described in the "Type of solvent" column of Table 1, and when using n-methylpyrrolidone, the "solvent" of Table 1 "NMP" is described in the "Type" column. The presence or absence of the spraying of the solvent 50 is described in the column "The presence or absence of the spraying of the solvent" of Table 1. Angle (theta) of the nozzle 36 is described in the "angle of nozzle" column of Table 1. In FIG. The number of nozzles 36 is described in the "number of nozzles" column of Table 1. In the case where a plurality of nozzles 36 are provided, the distance between the nozzles 36 is shown in the column of " the same direction in each nozzle " It describes in the "distance between each nozzle" column 1. In addition, in the column of "1 whether the direction of each nozzle is the same" of Table 1, when several nozzle 36 is in the same direction, it describes as "the same", and at least one of the some nozzle 36 is different from each other. In the case of a direction, "different" is described. The distance between the tip of the nozzle 36 and the liquid level in the container 46 is described in the "Distance between the nozzle tip and the liquid level" column of Table 1. In addition, when manufacturing the nanofiber 11 by making the number of the nozzles 36 into one, it describes as "-" in the "distance of each nozzle direction" column and the "distance between each nozzle" column of Table 1 do.

득률과 효율을 이하의 평가 방법 및 기준으로 평가했다.The yield and efficiency were evaluated by the following evaluation methods and criteria.

(1) 득률(1) profit rate

얻어진 나노 파이버(11)로 구성된 부직포(10)에 있어서, 부직포(10)의 두께의 균일성과 나노 파이버(11)의 형상의 균일성을 각각 평가하고, 각 평가에 근거하여, 이하의 기준으로 득률을 평가했다. 부직포(10)의 두께의 균일성은, 지지체(37)에 집적된 부직포(10)로부터 한 변의 길이가 100mm인 정사각형의 샘플을 잘라내고, 이 샘플의 두께를 접촉식 막후계로 폭방향으로 10점 측정하며, 이들 측정값의 최댓값으로부터 평균값을 감산하고, 그 수치를 평균값으로 제산(除算)하여 백분율로 한 값에 의하여 평가했다. 나노 파이버(11)의 형상의 균일성은, 지지체(37)에 집적된 부직포(10)로부터 한 변의 길이가 10mm인 정사각형의 샘플을 잘라내고, 이 샘플의 SEM(Scanning Electron Microscope) 화상을 육안으로 관찰함으로써 평가했다. 또한, 하기의 나노 파이버(11)의 형상에 대하여, "균일"이란, SEM 화상에 있어서 나노 파이버(11)의 굵기가 길이 방향으로 거의 일정한 것을 말하며, "불균일"이란, SEM 화상에 있어서 나노 파이버(11)의 굵기가 길이 방향으로 변화하고 있는 것을 말한다. 형상이 불균일한 나노 파이버(11)는, 예를 들면 나노 파이버(11)의 도중에 액적과 같은 원상 혹은 구상이 확인된다. A와 B와 C는 합격이며, D는 불합격이다. 결과는 표 1의 "득률" 란에 나타낸다.In the obtained nonwoven fabric 10 comprised of the nanofibers 11, the uniformity of the thickness of the nonwoven fabric 10 and the uniformity of the shape of the nanofiber 11 are evaluated, respectively, and the gain ratio is based on the following evaluations based on each evaluation. Evaluated. Uniformity of the thickness of the nonwoven fabric 10 cuts a square sample 100 mm in length from the nonwoven fabric 10 integrated in the support body 37, and measures the thickness of this sample 10 points in the width direction by a contact film thickness meter. In addition, the average value was subtracted from the maximum value of these measured values, the numerical value was divided by the average value, and it evaluated by the value made into the percentage. The uniformity of the shape of the nanofiber 11 cuts a square sample having a length of 10 mm from one side of the nonwoven fabric 10 integrated in the support 37, and visually observes a SEM (Scanning Electron Microscope) image of the sample. It evaluated by doing. In addition, with respect to the shape of the following nanofiber 11, "uniform" means that the thickness of the nanofiber 11 is substantially constant in a longitudinal direction in a SEM image, and "nonuniformity" means a nanofiber in a SEM image It means that thickness of (11) changes in the longitudinal direction. As for the nanofiber 11 whose shape is nonuniform, circular shape or spherical shape, such as a droplet, is confirmed in the middle of the nanofiber 11, for example. A, B, and C are pass and D is fail. The results are shown in the "Probability" column of Table 1.

A; 부직포의 두께의 균일성이 ±10% 이내이며, 나노 파이버의 형상이 균일했다.A; The uniformity of the thickness of the nonwoven fabric was within ± 10%, and the shape of the nanofiber was uniform.

B; 부직포의 두께의 균일성이 ±10%를 초과하지만, 나노 파이버의 형상은 균일하며, 실용상 문제가 없는 레벨이었다.B; Although the uniformity of the thickness of the nonwoven fabric exceeded ± 10%, the shape of the nanofibers was uniform and there was no problem in practical use.

C; 나노 파이버의 형상은 불균일했지만, 부직포의 두께의 균일성이 ±10% 이내이며, 실용상 문제가 없는 레벨이었다.C; Although the shape of a nanofiber was nonuniform, the uniformity of the thickness of a nonwoven fabric was less than +/- 10%, and it was a level which is satisfactory practically.

D; 부직포의 두께의 균일성이 ±10%를 초과하고, 또한 나노 파이버의 형상이 불균일했다.D; The uniformity of the thickness of the nonwoven fabric exceeded ± 10%, and the shape of the nanofibers was uneven.

(2) 효율(2) efficiency

20분간 연속하여 방사한 후, 노즐(36)의 선단에서의 용액(25)의 덩어리의 유무와, 노즐(36)로부터의 용액(25)의 분사법을 육안에 의하여 관찰하고, 이하의 기준으로 평가했다. A와 B는 합격이며, C는 불합격이다. 결과는 표 1의 "효율" 란에 나타낸다.After spinning continuously for 20 minutes, the presence or absence of agglomerates of the solution 25 at the tip of the nozzle 36 and the spraying method of the solution 25 from the nozzle 36 were visually observed and the following criteria were observed. Evaluated. A and B are pass and C is fail. The results are shown in the "Efficiency" column of Table 1.

A; 노즐의 선단에 용액의 덩어리가 부착되는 경우가 없고, 노즐의 막힘은 발생하지 않았다.A; No lump of solution adhered to the tip of the nozzle, and clogging of the nozzle did not occur.

B; 노즐의 선단에 용액의 덩어리가 매우 조금 부착되지만, 노즐의 막힘은 발생하지 않았다.B; A very small lump of solution adhered to the tip of the nozzle, but clogging of the nozzle did not occur.

C; 노즐로부터 용액이 분사되지 않게 되었다.C; The solution was no longer sprayed from the nozzle.

[표 1]TABLE 1

[비교예 1]Comparative Example 1

노즐(36)이 용제(50)를 포함하는 분위기하에 없는 예로서 용기(46)를 이용하지 않고 나노 파이버를 제조하여, 이것을 비교예 1로 했다. 이용한 나노 파이버재와 용매 등은 표 1에 나타낸다. 그 외의 조건은 실시예와 동일하게 했다.As an example in which the nozzle 36 was not in an atmosphere containing the solvent 50, a nanofiber was produced without using the container 46, and this was referred to as Comparative Example 1. The used nanofiber material, solvent, etc. are shown in Table 1. Other conditions were made the same as the Example.

득률과 효율을, 실시예와 동일한 방법 및 기준으로 평가했다. 평가 결과는 표 1에 나타낸다.The yield and efficiency were evaluated by the same methods and criteria as in the examples. The evaluation results are shown in Table 1.

10 부직포
11 나노 파이버
15 나노 파이버재
21 용액 준비부
22 나노 파이버 제조 장치
25 용액
31 용매
33 배관
36 노즐
36a~36c 노즐
37 지지체
38 펌프
45 방사실
46 용기
47 집적부
48 도통 부재
49 전원
50 용제
52 액면
53 테일러 콘
54 액면 레벨 센서
56 온도 센서
58 컬렉터
59 컬렉터 회전부
60 지지체 공급부
60a 송출축
61 지지체 권취부
62 롤러
63 롤러
64 모터
65 지지체 롤
66 권취 코어
67 권취축
68 권취 코어
69 방사 제트
80 용제 가스
L1 노즐과 컬렉터와의 거리
L2 노즐의 선단과 액면과의 거리
L3 각 노즐 간의 거리
θ 노즐의 각도10 nonwovens
11 nanofiber
15 nanofiber materials
21 Solution Preparation
22 nanofiber making device
25 solution
31 solvent
33 Piping
36 nozzles
36a ~ 36c nozzle
37 support
38 pumps
45 radiation chamber
46 containers
47 integrated parts
48 conduction member
49 power
50 solvent
52 par
53 Taylor Cone
54 liquid level sensor
56 temperature sensor
58 collector
59 Collector Rotator
60 Support Supply
60a output shaft
61 support winding
62 rollers
63 rollers
64 motor
65 support roll
66 coiling core
67 winding shaft
68 winding core
69 spinning jet
80 solvent gas
Distance between L1 nozzle and collector
Distance between tip of liquid nozzle and liquid level
L3 Distance between each nozzle
θ nozzle angle

Claims

In the nanofiber manufacturing method of manufacturing a nanofiber, the nanofiber material is melt | dissolved in the solvent, and the solution of the state charged is sprayed from the front-end | tip of the nozzle provided in the posture to which the tip was upward, and it manufactures a nanofiber,
A liquid extraction step of spraying the solution from the nozzle in which the tip is disposed in an atmosphere containing the solvent of the nanofiber material;
And a collecting step of collecting the nanofibers by attracting the solution injected from the nozzle to a collector charged in reverse polarity with the solution.

The method according to claim 1,
The said nozzle is arrange | positioned in the state in which the front-end | tip protruded from the liquid surface in the said container in the container in which the said liquid solvent was injected,
The nanofiber manufacturing method in which the said tip is put in the said atmosphere by the solvent gas which the said solvent in the said container vaporized.

The method according to claim 2,
The distance between the tip and the liquid level is in the range of 2mm or more and 15mm or less.

The method according to claim 2 or 3,
The temperature of the said solvent in the said container is a nanofiber manufacturing method at least 5 degreeC lower than the boiling point of the said solvent.

The method according to any one of claims 2 to 4,
The angle of the said nozzle with respect to the said liquid surface is a nanofiber manufacturing method in the range of 45 degrees or more and 90 degrees or less.

The method according to any one of claims 1 to 5,
A nanofiber production method for supplying the tip by spraying the solvent.

The method according to any one of claims 1 to 6,
The liquid extraction step, the nanofiber manufacturing method of spraying the solution from the plurality of nozzles spaced apart from each other within the range of 1mm or more and 20mm or less.

The method according to claim 7,
The nanofiber manufacturing method of the said front-end of the some nozzle is the same direction.

The method according to any one of claims 1 to 8,
The nanofiber material is any one of a cellulose-based polymer and an elastomer.

The method according to claim 9,
The cellulose-based polymer is a cellulose acetate acetate nanofiber production method.

The method according to claim 9,
The elastomer is a nanofiber production method is an acrylic elastomer.

The method according to any one of claims 1 to 11,
The solvent is a nanofiber production method of dichloromethane.

A nozzle for injecting a solution in which a nanofiber material is dissolved in a solvent from a tip,
A container in which the solvent of the nanofiber material is accommodated;
A collector for attracting the solution injected from the nozzle and collecting the nanofibers;
A voltage applying unit for charging the solution and the collector in reverse polarity by applying a voltage to the solution and the collector injected from the tip,
The said nozzle is a nanofiber manufacturing apparatus provided in the said container in the state which raised the said tip upward, and the said tip protruded from the liquid level of the said solvent.