WO2014034223A1 - ナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材、及び、その製造装置 - Google Patents

ナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材、及び、その製造装置 Download PDF

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WO2014034223A1
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nanofiber
fiber
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nanofibers
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勝 田丸
博 川久保
健司 鴇田
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株式会社 タマル製作所
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    • Y10S55/00—Gas separation
    • Y10S55/31—Filter frame

Definitions

  • the present invention is a thin film shielding member for building materials in which nanofibers are laminated, and an apparatus for manufacturing the same, and particularly used for air-permeable screen doors and agricultural houses that shield the outside air from indoors, such as pollen and fine insects.
  • the present invention relates to a thin film shielding member for a building material in which nanofibers that prevent entry and allow air to enter and exit and have light permeability are laminated, and a manufacturing apparatus thereof.
  • a screen door in order to prevent mosquitoes, dead carcasses, dust, etc. from entering the room while maintaining air permeability.
  • a screen door provided with a removable filter cover has been developed.
  • Patent Document 1 an insect net that has air permeability but does not allow minute insects or the like to enter has been developed in agricultural houses.
  • the screen door filter and the agricultural house shielding member described above because the nonwoven fabric is a micro-order fiber at most, it must be laminated thickly to shield fine substances, but still completely shield pollen and the like I could't.
  • the nonwoven fabric is thick, the degree of light shielding is large, the room is dark, and the material cost is high.
  • a filter using nanofibers has been developed as a mask and other materials to shield pollen, etc., but nanofibers themselves are expensive and the nanofibers are sandwiched between substrates to hold them. There are inconveniences such as problems, and there are problems such as lack of strength.
  • An object of the present invention has been made in view of such problems, and a shielding member made of a nanofiber non-woven fabric having air permeability has sufficient strength and can be produced at low cost, and the production thereof.
  • the device is to be provided.
  • the invention of claim 1 is characterized in that a mono- or multifilament woven or knitted fabric is coated with a first polymer adhesive in the form of a fiber and sprayed onto the base material with a coarse eye strength. Form a finer mesh in the eyes of the base material to make a reinforcing base material, A second polymer adhesive with a fiber diameter of 500 nm to 10 ⁇ m is sprayed thinly on the reinforcing substrate so as not to block the gaps of the mesh, and the polymer fiber is coated on the second polymer adhesive.
  • the invention of claim 2 is the thin film shielding member for building materials in which the nanofibers of claim 1 are laminated, wherein the nanofibers have a fiber diameter of 1 ⁇ m or less of polyvinylidene fluoride (PVDF). .
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the invention of claim 3 is the thin film shielding member for building materials laminated with the nanofiber according to claim 1, wherein the mono or multifilament is polypropylene (PP) having a diameter of 0.1 to 0.5 mm, The coarse mesh of the multi-filament woven or knitted fabric has a mesh of 15 to 30.
  • the first polymer adhesive in the thin film shielding member for building materials in which the nanofibers according to the first aspect are laminated, has a fiber having a fiber-like diameter of 10 ⁇ m to 100 ⁇ m as a base material. It is characterized by spraying.
  • the invention according to claim 5 is the thin film shielding member for building materials in which the nanofibers according to claim 1 are laminated.
  • the first polymer adhesive forms a network, and the base material and the second polymer adhesion are formed. It has an adhesive property to the agent and the nanofire bar, and adheres so as not to form a film.
  • a base material feeding section for feeding a base material having a coarse eye strength with a mono or multifilament woven or knitted fabric, and the base material has a fiber-like diameter of 10 to 100 ⁇ m.
  • a seventh aspect of the present invention is the manufacturing apparatus for a thin film shielding member for building materials in which the nanofibers according to the sixth aspect are laminated, in which the nanofiber generating unit dissolves and adds a polymer material having a long molecular arrangement with a solvent.
  • a ring-shaped high-speed air outlet is provided coaxially with the central outlet so as to surround the central outlet of the spinning nozzle, and the airflow from the high-speed air outlet is immediately after the central outlet.
  • a drawing air flow means for blowing out in the direction intersecting with the polymer fiber spun so as to stretch, and removing the solvent in the polymer fiber spun in the intersecting range by blowing off as a gas and stretching. It is characterized by producing nanofibers.
  • the thin film shielding member for building materials laminated with the nanofibers of the present invention is a thin shielding member, has sufficient strength, has sufficient air permeability, has a low light shielding rate, and pollen It can prevent the entry of particles and fine insects and increase the collection efficiency.
  • the nanofiber material is polyvinylidene fluoride (PVDF), it has excellent weather resistance and is also a resin that is resistant to radiation, so it is also suitable as a building material for screen doors and agricultural houses to be deployed outdoors. Cleaning is also easy.
  • the apparatus in the thin film shielding member for building materials laminated with nanofibers, even if it is thin, it is strong, has sufficient air permeability, has a low light shielding rate, and pollen particles and fine insects.
  • the collection efficiency for preventing the uniform entry is increased, the strength is sufficiently strong, and it can be manufactured in large quantities at low cost.
  • FIG. 3 is a photomicrograph of a microscopic state in which the second polymer adhesive N3 is sprayed on the reinforcing base sprayed with the base N1 and the first polymer adhesive in FIG. 3 of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 A schematic cross-sectional view of a nozzle part for ejecting the second polymer adhesive;
  • the expanded sectional view of the tip of the nozzle part of Drawing 7, FIG. 6 is a photomicrograph from the nanofiber side in which nanofibers N4 are laminated on the substrate N1 and the first polymer adhesive N2 sprayed with the second polymer adhesive N3 in the embodiment of the present invention.
  • Figure The figure of the microscope picture from the base-material N1 side of the state which laminated
  • FIG. 12 is an enlarged partial cross-sectional view of the tip of the spinning nozzle of FIG. 11.
  • a feature of the present invention is a thin film shielding member for building materials in which a nanofiber laminate of 1 ⁇ m (micron) or less is adhered and fixed to a base material, and more specifically, a mono- or multifilament woven or knitted fabric with a coarse eye strength.
  • the base material is sprayed onto the base material with a first adhesive material having a fiber diameter of 10 to 100 ⁇ m, which is thicker than nanofibers, to improve the adhesiveness with finer spider webs.
  • the outline of the apparatus for producing a thin film shielding member is as follows: a substrate N1 woven with monofilaments is sent out, and nanofibers are laminated and wound on the surface [nanofiber laminate forming step A]; The first polymer adhesive N2 is sprayed on the base material to be formed to form a web-like or zigzag net portion with fibers, and the base material is reinforced by adhering to the base material [net-like reinforcing fiber forming step B]; Then, the second polymer adhesive N3 for adhering the nanofibers to the reinforced substrate is sprayed to form an adhesive part [adhesive spraying step C], and the nanofibers N4 are sprayed to the polymer adhesive N3 [nano Fiber generation unit D]. Therefore, each process described above will be described in detail from the
  • the simple substance of the base material N1 of this example is as shown in FIG. 2 of the micrograph, and is woven with PP (polypropylene) monofilament having a diameter of 0.25 mm used for an ordinary screen door, and 1 inch (25.4 mm).
  • PP polypropylene
  • 18-mesh net which is 18 mass ⁇ 18 squares in square a (Daiokasei Corporation. insect net (No. mesh 18)), the thickness is 0.48 mm, the weight is a 80 g / m 2
  • This base material is sufficiently strong to be used as a building material such as a screen door.
  • polyethylene PE
  • polyester PET
  • polyphenylene sulfide PPS
  • the diameter of the mono or multifilament may be 0.1 to
  • the mesh having a diameter of 0.5 mm and the woven or knitted fabric of mono or multifilament may be a mesh of 15 to 30 mesh.
  • the substrate N1 has a nanofiber collecting portion 1 provided with a lower feed roller 11 and a pair of upper feed rollers 12 for moving in a screen shape from the bottom to the top.
  • a strong plane holding wire mesh 13 is provided to keep the polypropylene base material N1 vertical, and a suction duct 14 is arranged behind the metal mesh N4 to attract the base material N1.
  • the nanofiber N4 is sucked by a suction pump (not shown) through the mesh thickness of the flat holding wire mesh 13 and the base material N1: 0.48 mm, weight: 80 g / m 2 (suction negative pressure) 200Pa), and the fact that the suction force becomes large at the coarse part at the lower position is used to attract the nanofiber at the upper position.
  • a suction pump not shown
  • weight 80 g / m 2 (suction negative pressure) 200Pa
  • the base material N1 that hardly interferes with the air passage is wound, and the roll-shaped base material supply unit 21 rotates so that the shaft unwinds the base material N1 when the apparatus is in operation.
  • a predetermined amount of the base material N1 is sent from the base material supply unit 21 to the base material moving unit 22 on the plane holding wire net 13.
  • the substrate N1 fed from the feed roller 11 moves upward on the plane holding wire mesh 13.
  • the above-described fiber-like first polymer adhesive N2 is sprayed, and then the nanofiber N4 is used as a base.
  • the second polymer adhesive N3 that adheres to the material N1, the first polymer adhesive N2, etc. is sprayed and applied, and finally the nanofibers N4 are sprayed and laminated, and then bonded by a pair of upper feed rollers 12
  • the product is wound by the product winding unit 17 via the guide roller 15.
  • the first polymer adhesive N2 is sprayed on the substrate N1 to be fed out, and is crosslinked with spider webs or zigzag fibers to form a network. , While preventing the woven mesh of the substrate N1 from shifting, and further forming a finer mesh in the space of the substrate N1 network to reinforce the strength of the thin nanofiber layer to be laminated in the subsequent process, Prevents the nanofiber layer from being broken. This state is as shown in FIG. 3 of the photomicrograph.
  • the space of the square mesh of the base material N1 is 10-100 ⁇ m thick on average with the first polymer adhesive N2, and is thicker than the nanofiber N4.
  • a fine mesh is formed by cross-linking and stretching the spider web or zigzag fiber, and the nanofiber N4 layer in the subsequent process is adhered to the fine mesh with the adhesive of the second polymer adhesive N3. The strength of the nanofiber N4 laminate is improved.
  • This first polymer adhesive N2 is an adhesive for cross-linking and reinforcing (manufactured by K.K .; Kreiberit PUR reactive hot melt (product number) No. 703.5), and has the property of extending like a spider web. It is convenient to form a finely cross-linked network. Further, the adhesive of the first polymer adhesive does not need to be heated and gradually solidifies (several seconds) at room temperature, so that the base material N1 and the nanofibers N4 are not altered. The reason why the first polymer adhesive N2 forms a spider web or zigzag network in the space of the square network of the substrate N1 is to reduce the space formed by the nanofibers N4. Therefore, if the space of the mesh is reduced with the monofilament itself of the base material N1, not only the weight of the shielding member is increased, but also the disadvantage that the light shielding rate is increased occurs.
  • FIG. 1 the apparatus configuration of [Reticulated reinforcing fiber forming step B] is located between [Adhesive spraying step C] and [Nanofiber laminate forming step A], and is made of polypropylene (or polypropylene).
  • the first polymer adhesive N2 is sprayed on the surface of the substrate N1 to form a fine mesh in the square space of the substrate N1, and the nanofibers N4 and the second polymer adhesive N3 are formed.
  • the nozzle portion 31 is made into a fiber having a slightly thicker and stronger strength than the nanofiber and sprayed onto the substrate N1.
  • This first polymer adhesive N2 is a polyurethane hot melt adhesive (moisture-curing type) (PUR reactive hot melt (product number) No. 703.5) manufactured by Kleiberit Japan Co., Ltd., and the physical properties are as follows. .
  • the first polymer adhesive N2 was PUR reactive hot melt ((product number) No. 703.5). (1) The reinforcement of the mesh space (between meshes) of the base material N1 and the expansion of the application surface of the adhesive of the second polymer adhesive N3 described later (expansion of the adhesion area) can be achieved.
  • the spray part 3 of the first polymer adhesive N2 in [Reticulated reinforcing fiber forming step B] is arranged at the lower part of the center, and the two nozzle parts 31 above and below the base material moving part 22 together.
  • a distance of 110 cm (nanofiber generation width) is reciprocated in parallel with the surface of the substrate N1. This is because the first polymer adhesive N2 does not need to be laminated like the nanofiber layer, and the strength of the nanofiber N4 only needs to be reinforced, and it is preferable that the first polymer adhesive N2 be less.
  • the first polymer adhesive N2 has a lower viscosity at a higher temperature and a viscosity at 140 ° C. of 6000 (mPa ⁇ s).
  • a heater 32 is provided. Note that the first polymer adhesive N2 needs to be quick-drying (several seconds) so as to melt and fuse with the second polymer adhesive N3 described later.
  • first polymer adhesive N2 adheresive
  • the supply unit 312 supplies the adhesive (first polymer adhesive N2) supply pipe 313 to the central nozzle 311 having a tip nozzle diameter of 0.15 mm.
  • a cylindrical air blowing nozzle 315 is provided so as to wrap the outer cylinder at the tip of the center nozzle 311, and high-speed air is ejected from the cylindrical air blowing nozzle 315 toward the base material N 1 so as to draw the adhesive from the center nozzle 311. Spray. At this time, the entire nozzle portion 31 is heated to about 140 ° C.
  • the heater 32 from the ejection area of about 1 mm 2 through the air supply pipe 316 by the air pump 317 for blowing air at 50 liters / minute, and the ejection air is also about 140 ° C. It is heated and heated to a certain degree so that the adhesive maintains 140 ° C. even at the nozzle tip.
  • the first polymer adhesive N2 melted in the form of fiber is sprayed onto the polypropylene substrate N1 so as to stick in a spider web or zigzag form, and is uniformly applied to the whole.
  • the second polymer adhesive N3 for adhering the nanofibers is sprayed on the substrate reinforced with the first polymer adhesive N2 in [Reticulated reinforcing fiber forming step B] [Adhesive spraying step C].
  • This state is as shown in FIG. 6 (base material N1 + (crosslinking adhesive) N2 + (adhesive) N3) of the micrograph, and has a fiber diameter of 10 ⁇ m to 100 nm which is thinner than the first polymer adhesive N2.
  • the adhesive of the second polymer adhesive N3 is sprayed thinly with coarse eyes so as not to block the gaps of the mesh.
  • the micrograph in FIG. 6 further shows that the adhesive of the second polymer adhesive N3 has a mesh gap. Thinly sprayed so as not to block.
  • the apparatus configuration of [adhesive spraying step C] is located between [nanofiber generation part D] and [net-like reinforcing fiber forming step B], and the nozzle is basically [net-like].
  • the adhesive of the second polymer adhesive N3 is sprayed on the surface of the polypropylene (or polypropylene) base N1 and the first polymer adhesive N2.
  • This second polymer adhesive N3 is a polyurethane hot melt adhesive (moisture-curing type) (PUR reactive hot melt (product number) No. 701.1 or 701.2) manufactured by Kleiberit Japan Co., Ltd., and the physical properties are as follows: It is a thing. In this example, UR reactive hot melt (product number) No. 701.2 was used. In addition, as the other second polymer adhesive N3, the same result was obtained with a non-yellowing discoloration type (transparent or white) polyurethane hot melt adhesive (moisture curing type) manufactured by Henkel Co., Ltd. . (B) PUR reactive hot melt (product number) No.
  • the nozzle device using this is the same as in [Reticulated reinforcing fiber forming step B], only the polymer adhesive to be supplied is different.
  • the second polymer adhesive N3 is an adhesive (second polymer adhesive N3) that bonds and fixes the base material N1, the first polymer adhesive N2, and the nanofibers N4, and has a stronger adhesive property. Yes, it is convenient for fixing the nanofiber N4 laminate to the substrate N1. Further, since the second polymer adhesive N3 adhesive does not need to be heated and is gradually solidified at room temperature, the base material N1 and the nanofibers N4 are not altered.
  • the reason why the second polymer adhesive N3 forms a spider web or zigzag network in the space of the network such as the base material N1 is to reduce the blockage of the space formed by the nanofiber N4. This is because, unlike the case where the monofilament itself of the base material N1 is used to reduce the mesh space, not only the weight of the shielding member is increased but also the light shielding rate is increased.
  • the second polymer adhesive N3 is formed into a fiber shape that is thin enough to prevent the space formed by the nanofiber N4 from being blocked as much as possible. If the adhesive is used, the meaning of using the nanofiber N4 disappears, and it is preferable that the fiber be as thin as possible. In this embodiment, it is important that the second polymer adhesive N3 is made of fibers having a fiber diameter of 500 nm to 10 ⁇ m and sprayed thinly so as not to block the gaps in the reinforced base material. In short, it is an absolute requirement that the first polymer adhesive N2 and the second polymer adhesive N3 form a thin fiber, but in particular, the first polymer adhesive N2 is a replenishment of mesh.
  • the second polymer adhesive N3 is the base material N1, the first polymer adhesive N2, and the nanofiber N4. It is desirable to enhance the function of adhering the film, maintain a sufficient bonding time, and cure relatively slowly.
  • the structure of the nozzle of the first polymer adhesive N2 itself and the setting conditions are shown in FIGS. 7 and 8 only by changing the first polymer adhesive N2 to be supplied to the second polymer adhesive N3. Although it is shown, it is the same as FIG. 4 and FIG. 5 and will be omitted (for the sake of convenience, the reference numeral 3 is replaced with the first reference numeral 4).
  • [Nanofiber generator D] [Adhesive spraying step C] is completed, and the polyfluoride produced in [nanofiber production part D] is brought into a state as shown in FIG. 6 (base material N1 + (crosslinking adhesive) N2 + (adhesive) N3) of the micrograph.
  • a nanofiber of vinylidene fluoride (PVDF) is sprayed and laminated. This state is as shown in micrographs of FIGS. 9 and 10 (base material N1 + (crosslinking adhesive) N2 + (adhesive) N3 + nanofibers N4), and
  • FIG. 9 is a view from the laminated nanofiber nanofiber side.
  • FIG. 10 is a photomicrograph from the substrate N1 side.
  • the apparatus configuration of the [nanofiber generation part D] will be described.
  • the nanofiber generation part D is mainly composed of the spinning nozzle 5 and the high-speed air outlet 55. First, the spinning nozzle 5 will be described.
  • the metal spinning nozzle 5 As shown in the enlarged view of the spinning nozzle 5 in FIG. 2, the metal spinning nozzle 5 is provided with a central shaft hole 52 following the discharge port 51 at the tip at the center, and a feed is provided on the opposite side of the central shaft hole 52. A port 53 is provided, and the feed port 53 is supplied with polyvinylidene fluoride (PVDF) dissolved in a solvent (solvent). As shown in FIG. 1, the supply path of the dissolved polyvinylidene fluoride (PVDF) up to the supply port 53 is about 20 ° C. at a room temperature of 20 ° C. or slightly warmed with the storage container 6.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • polyvinylidene fluoride (PVDF) melted by the gear pump 7 is supplied from the storage container 6 through the supply pipe 71 and is also supplied through the supply pipe 72 after the supply. It is supplied to the mouth 53.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the inner diameter of the discharge port 51 is 0.1 mm to 0.2 mm. In this embodiment, the inner diameter is 0.15 mm. However, if it is 0.2 mm or more, it is difficult to obtain nano-order thinness even if it is stretched. It is good, but if it is less than 0.1 mm, it will be clogged or the spinning speed will be slow.
  • the spinning nozzle 5 is provided with a ring-shaped high-speed wind blowing passage 54 coaxially around the central shaft hole 52 so as to wrap around the central shaft hole 52.
  • an air flow supply unit 56 connected to the other end of the high-speed air blowing passage 54 is provided in the middle portion of the spinning nozzle 5, and the air flow supply unit 56 has an air flow of about 20 to 40 ° C. at a normal temperature of 20 ° C. or slightly warm.
  • the spinning nozzle 5 is disposed between the outer peripheral portion 521 of the central shaft hole 52 and the outer peripheral portion 511 on the discharge port 51 side and the inner peripheral walls 541a and 541b of the high-speed air blowing passage 54.
  • the spacer portions 522a and 522b for maintaining the passage gap are provided at appropriate positions to form an interval.
  • the contact force with polyvinylidene fluoride (PVDF) is small, and the stretching action is small. If the angle is more than 50 ° (angle with the central axis is 25 °), no negative pressure is generated due to contact, so there is little stretching action. In Example 1, the angle is 38 ° (angle with the central axis is 19 °). The action worked efficiently. As described above, unless the airflow from the high-speed air outlet 55 hits the appropriately spun polyvinylidene fluoride (PVDF) fiber, it ends with microfibers on the order of ⁇ and does not become nanofibers.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PVDF vinylidene
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the material of the nanofiber N4 which is one of the thermoplastics and has a high melting point in the range of 134 to 169 ° C. It is a resin, and the heat-resistant temperature that can be used regularly is around 150 ° C. It is a material with good thermal stability, it also has good chemical resistance, excellent processability, flame resistance, and less smoke when burned. Good electrical properties, excellent ferroelectricity and piezoelectricity, especially excellent resistance to weathering and radiation-resistant resin, making it suitable as a building material for screen doors and agricultural houses to be deployed outdoors. Cleaning is also easy.
  • the nanofiber laminate in a state as shown in FIG. 6 (base material N1 + (crosslinking adhesive) N2 + (adhesive) N3) of the micrograph was produced under the following conditions.
  • PVDF Polyvinylidene fluoride
  • Solvent solvent: N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP) manufactured by Nippon Refine Co., Ltd .: 82.0 wt /% Toluene: 4.7 wt /% Solution discharge pressure: 0.15 MPa High-speed air blowing angle 38 ° High-speed air pressure: 0.26 MPa High-speed air flow: 34L / min Fiber diameter: 200 to 500 nm
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • other polymer and solvent combinations include nylon (manufactured by Ube Industries: 1022B) and formic acid as solvent (solvent), as well as polyetherimide (PEI) and solvent as DMF and dimethylacetamide (DMAc).
  • Substrate N1 Polypropylene (PP): 0.25 mm diameter monofilament 18 mesh, thickness: 0.48 mm, weight: 80 g / m 2
  • 1st polymer adhesive N2 Polyurethane hot melt adhesive (quick drying moisture curing type) Fiber having a diameter of 10 nm to 100 ⁇ m: Weight 3 g / mm 3
  • Second polymer adhesive N3 polyurethane hot melt adhesive (moisture-curing type) Fiber having a diameter of 500 nm to 10 ⁇ m: Weight 2 g / mm 3
  • Nanofiber N4 Polyvinylidene fluoride (PVDF) Fiber having a diameter of 200 nm to 50 nm: Weight 0.8 g / mm 3 (5)
  • the fiber diameter of the substrate N1 is a 0.25 mm monofilament, but if it is too thin, the strength is insufficient, and if it is too thick, the thickness of the product increases and the shading rate increases, resulting in darkness.
  • the diameter of the filament is preferably 0.1 to 0.5 mm, and the coarse mesh of the mono- or multifilament woven or knitted fabric is preferably a mesh of 15 to 30 mesh.
  • the first polymer adhesive N2 is polyurethane, but may be an olefin adhesive, and the fiber diameter is 10 nm to 100 ⁇ m, but the weight is preferably 1 to 5 g / mm 3.
  • N2 should have a relatively fast curing and drying speed of several seconds (sec) in order to form a mesh.
  • the second polymer adhesive N3 is polyurethane, but an olefin adhesive may be used.
  • the fiber diameter is 500 nm to 10 ⁇ m, but the weight is preferably 1 to 5 g / mm 3 , and the second polymer adhesive N3 In order to make the bonding time as long as possible, it is preferable that the curing / drying speed be about 1 hour (sec) or longer and relatively slow.
  • Nanofiber N4 polyvinylidene fluoride (PVDF) may be nylon or the like as described above, but is preferably excellent in weather resistance. Further, although the fiber diameter is 200 nm to 1 ⁇ m and the weight is 0.8 g / mm 3 , it is preferably a nanofiber laminate having a low light shielding property and a high collection rate of pollen and the like.
  • the basic member is about 1 ⁇ m, which is very thin compared to 0.3 mm of the base material N1 having a thickness. Since it adheres to the material N1, it has sufficient strength as a whole.
  • the actual final product thickness (base material N1 + first polymer adhesive N2 + second polymer adhesive N3 + nanofiber N4) is also 0.5 mm, which is less than the thickness of the base material N1 of 0.48 mm diameter. It has only increased to .12 mm, it is extremely thin, and the light shielding rate can be made extremely low.
  • the UV shading rate is 58% (spectrophotometer, all-wavelength average method using a uniform evaluation method for processing effects of UV-cut materials (Japan Chemical Fibers Association), bandpass filter installed between integrating sphere and detector).
  • the transmittance is 38.9% at a wavelength of 305 nm, and the transmittance is 44.1% at a wavelength of 360 nm.
  • the shading rate is 64.62% (illuminance after 3538 lx wearing) (JISL1055A method: illuminance before wearing test piece: 10000 lx. Test piece light source side: coated surface), and this value is the thinnest translucency of commercially available curtains. Even if the rate is 55 to 70%, it can be seen that the outdoor light is taken in sufficiently.
  • the air permeability is also 423.8cm 3 / cm 2 ⁇ s, which is sufficient compared with the filter effect.
  • the pollen collection (filtering) efficiency of the present invention is 89.1%. It is clear that it can be used as a building material that prevents pollen and fine insects from entering. That is, with the test system sucked at a constant air flow rate, the test powder (pollen substitute particles) sized by the sizing device is dropped from above the filter section at a constant speed. The mass of particles trapped in the filter part and the mass of particles passed through the filter part were measured, and the following formula or the collection (filtration) efficiency was calculated.
  • Pollen particle capture (filtration) efficiency% mass of particles trapped in the filter part (mg) / (mass of particles trapped in the filter part (mg) + mass of particles passed through the filter part (mg))
  • Test powder polylen substitute particles: Ishimatsuko (APPIE standard powder)
  • Test fluid 28.3 L / min Large amount of test powder: 75 ⁇ 5mg
  • Test powder speed 20 ⁇ 5 mg / min
  • Temperature and humidity of test room 20 ⁇ 5 ° C, 50 ⁇ 10% RH
  • the nanofiber material is polyvinylidene fluoride (PVDF), it has excellent weather resistance and is also a resin that is resistant to radiation, so it is also suitable as a building material for screen doors and agricultural houses to be deployed outdoors. Cleaning is also easy.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments as long as the features of the present invention are not impaired.
  • Adhesive supply section 313 (413) ⁇ Adhesive supply pipe, 314 (414) ⁇ ⁇ Supply pump, 315 (415) ..Cylindric air blowing nozzle, 316 (416) ..Air supply pipe, 317 (417) ... Air pump, 32 (42) ... heater, 5 .... Spinning nozzle, 51 ... Discharge port, 511 ... Outer circumference, 52 ... Center shaft hole, 521 .. Outer circumference, 522a, 522b ... Spacer part, 53 .. Feeding port, 54 .. High-speed wind outlet passage, 541a, 541b, inner wall, 55 ... High-speed air outlet, 56 ... Airflow supply unit, 6. ⁇ Material storage container, 7. Gear pump (discharge means), 71..Supply piping, 72..Supply piping, 8. Nozzle protrusion,

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Abstract

【課題】　ナノファイバーの積層体からなる通気性があり、遮光性が低く、十分な強度を有し、安価に製造できる建材用の遮蔽部材及びその製造装置を提供する。 【解決手段】　モノ又はマルチフィラメントの織編物で粗い目の強度のある基材に、第１高分子接着剤をファイバー状にして基材に吹き付けて基材の目に更に細かい網目を形成して補強基材とし、補強基材に第２高分子接着剤を５００nmから１０μmのファイバー状の径とした接着剤を網目の隙間を塞がないように薄く吹き付け、第２高分子接着剤上にナノファイバーを積層して補強基材とナノファイバーとを接着し、第２高分子接着剤がナノファイバーの隙間も塞がないようにして通気性と光透過性とを有し花粉粒子を捕集するナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材。

Description

ナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材、及び、その製造装置
　本発明は、ナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材、及びその製造装置であって、特に外気と室内との遮蔽する通気性のある網戸や農業用ハウスに用い花粉や微細な虫等の進入を阻止するとともに、空気の出入りを許容し光の透過性を有するナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材及びその製造装置に関する。
　通気性を保ちつつ、蚊、虫の死骸、塵等等が室内に入り込むのを防ぐために網戸があるが、近時、花粉等の極めて微小有害物質の室内への進入を防ぐために、特許文献１に示すように、着脱可能なフィルターカバーを設けた網戸が開発されている。また、農事用ハウスにおいても、通気性を有するが微小な虫等が進入しない防虫ネットが、特許文献１に示すように開発されている。
実用新案登録第３０３４４５５号公報 特開２０００－２１７４４６号公報
　しかしながら、上述した網戸フィルターや農事ハウスの遮蔽部材は、不織布がせいぜいマイクロオーダーの繊維であるため、微細な物質を遮蔽するには分厚く積層しなければならず、それでも完全には花粉等を遮蔽することが出来なかった。
　また、不織布が厚くなるため遮光する度合も大きく、室内が暗くなり、材料費も高くなるといった問題もあった。
　一方、花粉等を遮蔽するマスク等素材としてナノファイバーを用いたフィルターも開発されているが、ナノファイバー自体が高価であることやナノファイバーを基材で挟んで保持する為、ナノファイバーの固定に問題が有る等の不都合があり、強度がない等の問題点があった。
　本発明の課題は、このような問題点に鑑みてなされたもので、ナノファイバーの不織布からなる通気性を有する遮蔽部材が十分な強度を有し、かつ、安価に製造できる遮蔽部材及びその製造装置を提供しようとするものである。
　上記課題を解決するために、請求項１の発明は、モノ又はマルチフィラメントの織編物で粗い目の強度のある基材に、第１高分子接着剤をファイバー状にして前記基材に吹き付けて基材の目に更に細かい網目を形成して補強基材とし、
　該補強基材に第２高分子接着剤を５００nmから１０μmのファイバー状の径とした接着剤を網目の隙間を塞がないように薄く吹き付け、該第２高分子接着剤上に高分子繊維のナノファイバーを積層して前記補強基材と該ナノファイバーとを接着し、
　前記第２高分子接着剤が前記ナノファイバーの隙間も塞がないようにして通気性と光透過性とを有し花粉粒子を捕集することを特徴とするナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材である。
　請求項２の発明は、請求項１に記載のナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材において、前記ナノファイバーは、ポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)の１μｍ以下の繊維径としたことを特徴とする。
　請求項３の発明は、請求項１に記載のナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材において、前記モノ又はマルチフィラメントは０.１～０.５mm径のポリプロピレン(ＰＰ)であり、モノ又はマルチフィラメントによる織編物の粗い目はメッシュ１５～３０であることを特徴とする。
　請求項４の発明は、請求項１に記載のナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材において、前記第１高分子接着剤は、１０μmから１００μmのファイバー状の径としたファイバーを基材に吹き付けることを特徴とする。
　請求項５の発明は、請求項１に記載のナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材において、前記第１高分子接着剤は網目を形成するとともに、前記基材と前記第２高分子接着剤及びナノファイアバーとに接着性を有し、フィルム状にならないように接着することを特徴とする。
　請求項６の発明は、モノ又はマルチフィラメントの織編物で粗い目の強度のある基材を送給する基材送給部を設け、この基材に１０～１００μｍのファイバー状の径とした第１高分子接着剤を前記基材に吹き付けて基材の目を蜘蛛の巣状のファイバーで補強する補強基材を形成し、前記第１高分子接着剤で細かい網目で補強した補強基材に、５００nmから１０μmのファイバー径とした第２高分子接着剤の接着剤を前補強基材の隙間及び後工程での高分子繊維のナノファイバー積層体の隙間を塞がないように薄く吹き付ける接着材吹き付け部を設け、該吹き付けられた第２高分子接着剤上にナノファイバー生成部から生成された高分子繊維のナノファイバーを吹き付けて前記補強基材に該ナノファイバー積層体を固着して通気性と光透過性とを有し花粉粒子を捕集することを特徴とするナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材の製造装置である。
　請求項７の発明は、請求項６に記載のナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材の製造装置において、前記ナノファイバー生成部は、長分子配列を有する高分子材料を溶媒により溶解し加圧して紡糸ノズルから紡糸し、該紡糸ノズルの中心吐出口を囲むように、該中心吐出口と同軸にリング状の高速風吹出口を設け、該高速風吹出口からの気流が前記中心吐出口の直後の高分子繊維を延伸するように紡糸された高分子繊維と交差する方向に吹出し、交差する範囲で紡糸された高分子繊維中の溶媒を気体として吹き飛ばして取り除くとともに延伸する延伸気流手段を設けてナノファイバーを生成する ことを特徴とする。
　本発明のナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材によれば、薄い遮蔽部材であるのにも拘わらず十分な強度が有し、通気性も十分有し、遮光率を低くして、花粉粒子や微細な虫等進入を阻止し、その捕集効率を高くすることができる。
　また、ナノファイバーの素材をポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)としたので、耐侯性にも優れており、放射線にも強い樹脂であるので、戸外に配備する網戸や農事ハウス等の建材としても適しており、洗浄も簡単に行える。
　さらに、その装置の発明によれば、ナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材において、薄くても強度があり、通気性も十分有し、遮光率を低くして、花粉粒子や微細な虫等進入を阻止する捕集効率を高くし、十分に強度があり、安価に大量に製造できる。
本発明の実施例のナノファイバーを用いたフィルターの製造装置の概念概略図、 本発明の実施例の基材Ｎ１だけの顕微鏡写真の図、 本発明の実施例の図１での基材Ｎ１に第１高分子接着剤Ｎ２を吹き付けた補強基材の顕微鏡写真の図、 第１高分子接着剤を噴出するノズル部の概略断面図、 図４のノズル部の先端の拡大断面図、 本発明の実施例の図３での基材Ｎ１及び第１高分子接着剤で吹き付けた補強基材に第２高分子接着剤Ｎ３を接着剤を吹き付けた状態の顕微鏡状態の顕微鏡写真の図 第２高分子接着剤を噴出するノズル部の概略断面図、 図７のノズル部の先端の拡大断面図、 本発明の実施例の図６での基材Ｎ１・第１高分子接着剤Ｎ２に第２高分子接着剤Ｎ３を吹き付けたものにナノファイバーＮ４を積層した状態のナノファイバー側からの顕微鏡写真の図、 実施例の図９のナノファイバーＮ４を積層した状態の基材Ｎ１側からの顕微鏡写真の図、 本発明のナノファイバーの紡糸ノズルの全体を断面図、 図１１の紡糸ノズルの先端の拡大部分断面図である。
　本発明の特徴は、１μm(ミクロン)以下のナノファイバー積層体を基材に接着固定した建材用の薄膜遮蔽部材であり、更に詳しくは、モノ又はマルチフィラメントの織編物で粗い目の強度のある基材に、ナノファイバーよりも太い１０～１００μｍの繊維径とした第１接着性の素材を前記基材に吹き付けて基材の目を更に細かく蜘蛛の巣状のファイバーで接着性を向上させるとともにナノファイバーの強度を補強し、この補強した基材にナノファイバーより多少太い１０μｍから１００ｎｍの繊維径とした第２接着性の素材を補強した基材に隙間を塞がないように薄く吹き付け、この第２接着剤上にナノファイバーを積層して前記基材とナノファイバーを接着するもので、まず、本発明のナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材の好適な実施例を図面を参照して説明する。
　図１の概略を示した概念説明図に沿って、本発明の実施例１のナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材の製造装置を説明する。
　図１に示すように、薄膜遮蔽部材の製造装置の概略は、モノフィラメントの織成した基材Ｎ１を送り出し、その表面にナノファイバーを積層して巻き取る[ナノファイバー積層体形成工程Ａ]と、送り出される基材に第１の高分子接着剤Ｎ２を吹き付けファイバーで蜘蛛の巣状或いはジグザグ状の網部を形成するともに基材に接着して基材を補強する[網状補強繊維形成工程Ｂ]と、補強された基材にナノファイバーを接着する第２の高分子接着剤Ｎ３を吹き付け接着部を形成する[接着剤吹付工程Ｃ]と、この高分子接着剤Ｎ３にナノファイバーＮ４を吹き付ける[ナノファイバー生成部Ｄ]とから構成されている。
　そこで、上述した各工程を下流側から詳細に説明する。
　[ナノファイバー積層体形成工程Ａ]
　本実施例の基材Ｎ１の単体は、顕微鏡写真の図２に示すようなもので、通常の網戸に用いられる０．２５mm径のＰＰ(ポリプロピレン)のモノフィラメントで織成され、１インチ（25.4ミリ）角の中に18マス×18マスがある１８メッシュの網(ダイオ化成株式会社．防虫ネット(品番メッシュ１８))であり、厚さは０.４８mm、重量は８０g/m2であって、この基材は網戸等の建材として使用するには十分に強度がある。なお、基材Ｎ１としては、上記のＰＰ(ポリプロピレン)以外として、ポリエチレン(ＰＥ）、ポリエステル(ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)等を用いてもよく、モノ又はマルチフィラメントの径は０.１～０.５mm径であり、このモノ又はマルチフィラメントによる織編物の粗い目はメッシュ１５～３０である網目でもよい。
　この基材Ｎ１は、図１に示すように、ナノファイバー捕集部１は、下から上にスクリーン状に移動させるための下フィードローラ１１と一対の上フィードローラ１２が設けられ、その両ローラの間には、ポリプロピレンの基材Ｎ１を垂直に維持するために強度のある平面保持用金網１３が設けられ、その背後にはナノファイバーＮ４を基材Ｎ１に吸い寄せるために吸引ダクト１４が配置され、平面保持用金網１３と基材Ｎ１の各素材の目厚さ：０.４８mm，重量：８０g/m2を介してナノファイバーＮ４を吸引ポンプ(図示せず)による吸引空気(吸引負圧２００Pa)を用いて吸い寄せ、かつ、下方位置の目の粗い箇所で吸引力が大きくなることを利用し、その箇所に上方位置でのナノファイバーが吸い寄せられ、その結果、ナノファイバーＮ４層の目の大きさが均一になり空気を通過する量も均一になるようにしている。
　ここで、空気通過にほとんどが支障がない基材Ｎ１が巻かれてロール状の基材供給部２１は、軸が本装置の稼働時には基材Ｎ１を巻き解くように回転し、フィードローラ１１により所定量の基材Ｎ１を基材供給部２１から平面保持用金網１３上の基材移動部２２に送り出す。
　フィードローラ１１より送りだされた基材Ｎ１は、平面保持用金網１３上で上方に移動するが、先ず、上述したファイバー状の第１高分子接着剤Ｎ２を吹き付け、続いてナノファイバーＮ４を基材Ｎ１や第１高分子接着剤Ｎ２等に接着する第２の高分子接着剤Ｎ３が吹き付けられ塗布され、最後にナノファイバーＮ４を吹き付けて積層して接着し、一対の上フィードローラ１２で圧着した後に案内ローラ１５を介して製品巻取部１７で巻き取られる。
　[網状補強繊維形成工程Ｂ]
　次に、[網状補強繊維形成工程Ｂ]を説明するが、送り出される基材Ｎ１に第１高分子接着剤Ｎ２を吹き付けて、蜘蛛の巣状或いはジグザグ状のファイバーで架橋して網目を形成し、基材Ｎ１の織成した網目がずれるのを防止するとともに、更に、基材Ｎ１網目の空間にさらに細かい網目を形成して、後工程での積層する薄いナノファイバー層の強度を補強して、ナノファイバー層が破れることを防止する。
　この状態は顕微鏡写真の図３に示すようなもので、基材Ｎ１の正方形の網目の空間部分を第１高分子接着剤Ｎ２が平均で太い１０～１００μｍで、ナノファイバーＮ４よりは太い繊維で、蜘蛛の巣状或いはジグザグ状のファイバーを架橋し張り巡らせてより細かい網目を形成し、この細かい網目に後工程でのナノファイバーＮ４層を第２高分子接着剤Ｎ３の接着剤により接着して、ナノファイバーＮ４の積層体の強度を向上させている。
　この第１高分子接着剤Ｎ２は、架橋及び補強用接着剤(株式会社製；クライベリットＰＵＲ反応性ホットメルト(品番)Ｎｏ.703.5)で、蜘蛛の巣状に糸を引くように延びる性質があり、細かい架橋した網目を形成するには好都合である。また、この第１高分子接着剤の接着剤は加熱する必要がなく、室温で徐々に固化(数秒)するので、基材Ｎ１やナノファイバーＮ４に変質を与えることがない。
　また、この第１高分子接着剤Ｎ２で基材Ｎ１の正方形の網目の空間部に蜘蛛の巣状或いはジグザグ状の網目を形成する理由は、ナノファイバーＮ４が形成する空間を塞ぐことを少なくするためで、基材Ｎ１のモノフィラメント自体で網の目の空間を小さくすると、遮蔽部材の重量も増すことは勿論のこと、遮光率が大きくなってしまう不都合が生じるからである。
　この蜘蛛の巣状或いはジグザグ状のファイバーを張り巡らせる[網状補強繊維形成工程Ｂ]を図１、図４及び図５で説明する。
　図１に示すように、[網状補強繊維形成工程Ｂ]の装置構成は、[接着剤吹付工程Ｃ]と[ナノファイバー積層体形成工程Ａ]との間に位置し、ポリプロピレン(或いはポリプロエチレン）の基材Ｎ１の網目となる表面に、第１高分子接着剤Ｎ２を吹き付けて基材Ｎ１の正方形の空間に細かい網目を形成するものであるで、ナノファイバーＮ４や第２高分子接着剤Ｎ３の接着剤が基材Ｎ１に吹き付けられる直前に、図４、図５に示すように、ノズル部３１からナノファイバーよりも若干太く強度もある繊維状にして基材Ｎ１に吹き付ける。
　この第１高分子接着剤Ｎ２、株式会社クライベリットジャパン製のポリウレタンホットメルト接着剤(湿気硬化型)(ＰＵＲ反応性ホットメルト(品番)Ｎｏ.703.5)であり物性は以下のようなものである。
（A）主成分　　ポリウレタン
 　粘度
 120℃：11,000 mPas
 140℃： 6,000 mPas
 オープンタイム(溶剤を蒸発させる所用(硬化)時間)φ３mmビード：３０sec
 オープンタイム90μm：３０sec
　 特徴：耐熱、耐水、耐寒性、低温塗工、弾性タイプ・糸引き性
　この第１高分子接着剤Ｎ２を吹き付けるに際しては、ナノファイバーＮ４の隙間を埋めてしまうと、折角のナノファイバーＮ４の良好な通気性が阻害されてしまうので、第１高分子接着剤Ｎ２はできるだけ細く、蜘蛛の巣状或いはジグザグ状の網を形成するように、ナノファイバーＮ４の隙間を埋めることがないように形成することが重要である。
　第１高分子接着剤Ｎ２はＰＵＲ反応性ホットメルト((品番)Ｎｏ.703.5)としたがその選定条件は、
（１）基材Ｎ１の網目空間（メッシュ間）の補強、及び、後述する第２高分子接着剤Ｎ３の接着剤の塗布面の拡大（接着面積の拡大）が計れること、
（２）ファイバー状になり糸引き性が強く　架橋性に優れていること、
（３）第１高分子接着剤の吹き付け工程から、第２高分子接着剤Ｎ３の吹き付け工程までの距離が短いので、接着剤塗布後、直ちに表面が硬化することが必要である。なお、他の第１高分子接着剤Ｎ２としては、株式会社クライベリットジャパン製の無黄色変色タイプ(透明又は白色)の品番VP9484/10のポリウレタンホットメルト接着剤(湿気硬化型)でも同様の結果が得られた。
　図１において、[網状補強繊維形成工程Ｂ]の第１高分子接着剤Ｎ２の吹き付け部３は、中央の下部に配置され、上下に２個のノズル部３１が一緒に基材移動部２２の基材Ｎ１の面に対して平行に距離１１０cm(ナノファイバー生成幅)を往復移動させている。これは、第１高分子接着剤Ｎ２はナノファイバー層のように積層させる必要がなく、ナノファイバーＮ４の強度が補強されればよく、むしろ少ないほうが良いからである。
　上記の第１高分子接着剤Ｎ２は高温の方が粘度が低くなり、１４０℃での粘度は6000(mPa・s）であるので、この状態で使用できるようにするため、ノズル部３１には加熱器３２を設けてある。なお、第１高分子接着剤Ｎ２は後述する第２高分子接着剤Ｎ３と全体が溶けて融合しないよう速乾性(数秒)のものを用いる必要がある。
　ここで、第１高分子接着剤Ｎ２(接着剤)吹き付け部３とノズル部３１の詳細を、図１、図４及び図５に沿って説明するが、１４０℃程度に加熱した接着剤(第１高分子接着剤Ｎ２)供給部３１２から供給ポンプ３１４によって、接着剤(第１高分子接着剤Ｎ２)供給管３１３から先端ノズル直径が0.15mmの中心ノズル３１１に供給される。この中心ノズル３１１の先端の外筒を包むように筒状空気吹出ノズル３１５を設け、この筒状空気吹出ノズル３１５から高速空気を噴射して中心ノズル３１１から接着剤を引き抜くように基材Ｎ１に向かって噴射する。このとき空気を送風するエアポンプ３１７で５０リットル／分で空気供給管３１６を介して噴出面積約１mm2から、ノズル部３１全体を約１４０℃に加熱器３２で加熱し、噴出空気も約１４０℃程度に加熱して噴出し、接着剤がノズル先端でも１４０℃を維持するようにしている。
　このような構成により、特にＥＳＤ法を用いなくても、この方法よりは多少太くはなるが、繊維径５００nm～５００μmのファイバー状の接着剤が生成されることが判明し、この内１０μmから１００μmのファイバー状に溶融した第１高分子接着剤Ｎ２がポリプロピレンの基材Ｎ１に蜘蛛の巣状或いはジグザグ状に貼り付くよう吹き付けられ、全体に均一に塗布される。
　[接着剤吹付工程Ｃ]
　次に、[網状補強繊維形成工程Ｂ]で第１の高分子接着剤Ｎ２で補強された基材に、ナノファイバーを接着する第２の高分子接着剤Ｎ３を吹き付ける[接着剤吹付工程Ｃ]について説明する。
　この状態は顕微鏡写真の図６(基材Ｎ１＋(架橋接着剤)Ｎ２＋(接着剤)Ｎ３)に示すようなもので、第１高分子接着剤Ｎ２よりも更に細めの１０μｍから１００ｎｍの繊維径とした第２高分子接着剤Ｎ３の接着剤を網目の隙間を塞がないように粗い目で薄く吹き付けてある。したがって、図３の第１高分子接着剤Ｎ２(基材Ｎ１＋架橋接着剤Ｎ２)の状態に比べて、図６の顕微鏡写真は更に第２高分子接着剤Ｎ３の接着剤が、網目の隙間を塞がないように薄く吹き付けられている。
　図１に示すように、[接着剤吹付工程Ｃ]の装置構成は、[ナノファイバー生成部Ｄ]と[網状補強繊維形成工程Ｂ]との間に位置し、ノズルも基本的には[網状補強繊維形成工程Ｂ]と同じで、ポリプロピレン(或いはポリプロエチレン）の基材Ｎ１と第１高分子接着剤Ｎ２との網目となる表面に、第２高分子接着剤Ｎ３の接着剤を吹き付ける。
　この第２高分子接着剤Ｎ３は、株式会社クライベリットジャパン製のポリウレタンホットメルト接着剤(湿気硬化型)(ＰＵＲ反応性ホットメルト(品番)Ｎｏ.701.1又は701.2)であり、物性は以下のようなものである。なお、本実施例ではＵＲ反応性ホットメルト(品番)Ｎｏ.701.2を使用した。また、他の第２高分子接着剤Ｎ３としては、株式会社ヘンケル製の無黄色変色タイプ(透明又は白色)の品番LA7575UVのポリウレタンホットメルト接着剤(湿気硬化型)でも同様の結果が得られた。

（B）ＰＵＲ反応性ホットメルト(品番)Ｎｏ.701.1
　主成分　　ポリウレタン
　　粘度
 　80℃：12,000 mPas
　100℃：4,000 mPas
　120℃：2,000 mPas
　オープンタイム：＞１hour
　グリーン強度：強
　 特徴：低温塗工・糸引き無・工耐加水分解性

（C）ＰＵＲ反応性ホットメルト(品番)Ｎｏ.701.2
　主成分　　ポリウレタン
　　粘度(製造時)
　 brookfield HBTD 10rpm
 　100℃　約5,000 ±1,500mPas
　 120℃　約3,000 ±1,000mPas
　 オープンタイム.φ３mmビード：３～４sec
　添加剤： イソシアネートを含有

　第２高分子接着剤Ｎ３はＰＵＲ反応性ホットメルト((品番)Ｎｏ.701.1又は701.2)としたがその選定条件は、
（１）基材Ｎ１の網目空間（メッシュ間）と第１高分子接着剤Ｎ２の架橋で作った補強網目の基材との接着性が良好なこと、
（２）網目を塞ぐことがなく、糸引き性のような変形が少ないこと、
（３）第２高分子接着剤Ｎ３を塗布後の表面が硬化するまでの時間が長く、表面が硬化するまでの比較的長時間(３分～１時間)を利用してナノファイバーを塗布して基材Ｎ１とナノファイバーＮ４が接着する時間を長く保てること、
（４）硬化する前は粘着性が強く、ナノファイバーＮ４が接着されやすいことが必要である。
　したがって、これらの条件を満たし、５００ｎｍから１０μｍの繊維径としたファイバーを形成することができる接着剤であれば他の高分子接着剤でも良い。
　これを使用するノズル装置は、[網状補強繊維形成工程Ｂ]と同様であり、供給する高分子接着剤が異なるだけである。
　この第２高分子接着剤Ｎ３は、基材Ｎ１及び第１高分子接着剤Ｎ２とナノファイバーＮ４とを接着固定する接着剤(第２高分子接着剤Ｎ３)で、接着性がより強い性質があり、ナノファイバーＮ４積層体を基材Ｎ１に固着するには好都合である。また、この第２高分子接着剤Ｎ３の接着剤も加熱する必要がなく室温で徐々に固化するので、基材Ｎ１やナノファイバーＮ４に変質を与えることがない。
　また、この第２高分子接着剤Ｎ３で基材Ｎ１等の網目の空間部に蜘蛛の巣状或いはジグザグ状の網目を形成する理由は、ナノファイバーＮ４が形成する空間を塞ぐことを少なくするためで、基材Ｎ１のモノフィラメント自体で網の目の空間を小さくするのとは異なり、遮蔽部材の重量も増すことは勿論のこと、遮光率が大きくなってしまう不都合が生じるからである。
　このように、第２高分子接着剤Ｎ３の接着剤の形成は、ナノファイバーＮ４が形成する空間をなるべく塞ぐことがないように十分細くファイバー状にすることが重要であり、広がってフィルム状になる接着剤を使用したのではナノファイバーＮ４を用いる意味が無くなるのであって、なるべく細いファイバーであることが好ましい。本実施例では第２高分子接着剤Ｎ３を５００ｎｍから１０μｍの繊維径としたファイバーで、補強した基材に隙間を塞がないように薄く吹き付けことが重要である。
　要は、第１高分子接着剤Ｎ２及び第２高分子接着剤Ｎ３は細いファイバーを形成することが絶対要件であるが、とりわけ、第１高分子接着剤Ｎ２は、網目の補給であるから、接着機能を有しつつファイバー(繊維)状の形状を保った即座に硬化するものが望ましく、逆に、第２高分子接着剤Ｎ３は基材Ｎ１や第１高分子接着剤Ｎ２やナノファイバーＮ４を接着する機能を高め、十分な接着時間を維持し、比較的ゆっくり硬化するものが望ましい。
　上述したように、供給する第１高分子接着剤Ｎ２を第２高分子接着剤Ｎ３としただけで、第１高分子接着剤Ｎ２のノズル自体の構造、及び設定条件は図７及び図８に示すようなものであるが、図４及び図５と同じなので省略する(念のため、符号は先頭符号３を４に読み替る。)。
　[ナノファイバー生成部Ｄ]
　[接着剤吹付工程Ｃ]が完了し、顕微鏡写真の図６(基材Ｎ１＋(架橋接着剤)Ｎ２＋(接着剤)Ｎ３)に示すような状態に、[ナノファイバー生成部Ｄ]で生成したポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)のナノファイバーを吹き付け積層する。
　この状態は、顕微鏡写真の図９、図１０(基材Ｎ１＋(架橋接着剤)Ｎ２＋(接着剤)Ｎ３＋ナノファイバーＮ４)に示すようなもので、図９は積層したナノファイバーナノファイバー側からの顕微鏡写真の図で、図１０は基材Ｎ１側からの顕微鏡写真である。
　[ナノファイバー生成部Ｄ]の装置構成を説明するが、このナノファイバー生成部Ｄは主に紡糸ノズル５と高速風吹出口５５から構成されるが、先ず、紡糸ノズル５から説明する。
　[紡糸ノズル５]
　図２の紡糸ノズル５の拡大図に示すように、金属製の紡糸ノズル５はその中心に先端の吐出口５１に続く中心軸孔５２が設けられ、中心軸孔５２の反対側には送給口５３が設けられ、この送給口５３には溶媒(溶剤)で溶解したポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)が供給される。送給口５３までの溶解されたポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)の送給経路は、図１に示すように、収納容器６でポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)を常温の２０℃若しくは多少温めた４０℃程度に加熱し、その後、収納容器６から供給配管７１を介してギヤポンプ７によって送給し、さらに、送給後の送給配管７２を介しても溶解したポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)を前述した送給口５３に供給している。
　なお、本実施例１でのポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)は粘度を下げるために、後述するように、溶媒としてＮＭＰを用い材料濃度を１４ｗｔ％としている。また、吐出口５１の内径は０.１mmから０.２mmとし、本実施例では０.１５mmとしているが、０.２mm以上だと延伸してもナノオーダーの細さが得にくく、細い方が良いが０.１mm以下だと詰まったり紡糸速度が遅くなってしまう。
　[高速風吹出口５５]
　図１１、図１２に示すように、紡糸ノズル５は中心軸孔５２の周りには、中心軸孔５２を包むように同軸状にリング状の高速風吹出通路５４が設けられ、高速風吹出通路５４の先端には所定の吹出角度を有したリング状の高速風吹出口５５が設けられ、この高速風吹出口５５は前記吐出口５１より僅かにＸ１＝４mm程度(2～4mm)後退している。
　また、紡糸ノズル５の中間部には高速風吹出通路５４の他端に繋がる気流供給部５６が設けられ、気流供給部５６には、常温の２０℃、或いは多少暖かい２０～４０℃程度の気流が供給され、吐出口５１から紡糸されるポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)繊維を高速風吹出口５５の高速気流で包むようにして下流に引っ張るように延伸する。この所定の吹出角度を有する高速風吹出口５５が延伸気流手段を構成している。
　なお、紡糸ノズル５は、図１１、図１２に示すように、中心軸孔５２の外周部５２１及び吐出口５１側の外周部５１１と高速風吹出通路５４の内周壁５４１a,５４１bとの間には通路隙間を維持するスペーサー部５２２ａ,５２２ｂが適所に設けられて間隔を構成している。
　この延伸気流手段を更に説明すると、高速気流でポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)繊維を更に延伸するのでリング状の高速風吹出口５５の吹出角度(中心軸孔５２の軸を中心としての左右の合算角度)が重要であるが、実験の結果、角度３０°～５０°程度、すなわち、熱風吹出口１５の高速気流の吹出方向は、前記中心吐出口５
１の中心軸線に対して１５°～２５°の角度の範囲が好ましく、角度３０°(中心軸と角度１５°)以下だとポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)との接触力が小さく延伸作用が小さく、角度５０°(中心軸と角度２５°)以上だと接触しての負圧が生じないのでやはり延伸作用が少なく、本実施例１では角度３８°(中心軸と角度１９°)することで延伸作用が効率的に作用した。
　このように、高速風吹出口５５からの気流が適正に紡糸したポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)繊維に当たらないと、μオーダーの極細繊維で終わってしまいナノファイバーにはならない。
　また、ポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)繊維を効率よく延伸するのは、溶解状態のポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)繊維にするためにＮＭＰ等の溶媒より低粘度にすることも重要であり、実施例１では、ギヤポンプ７で直径０.１５mmの吐出口５１から溶解されたポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)の吐出を可能にしなければならない。
　さらに、延伸気流手段は、吐出口５１から紡糸後も高速気流で延伸させる必要があるが、更に重要なのは、延伸するとともにポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)繊維内に含まれるＮＭＰ等の溶媒を気化して飛ばして除去する必要があり、そのために、の高速風吹出口５５はノズル突出部８によって前記吐出口５１より僅かにＸ１＝４mm(2～4mm)程度後退させ、吐出口５１から紡糸されるポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)繊維の溶媒の気化、又はポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)繊維の乾燥を促進するように構成している。
　この高速風吹出口５５と吐出口５１との流れ方向での所定の距離Ｘ１は、４mm以上後退させるとＰＶＤＦ繊維の延伸作用が弱まり、１mm以下にすると溶媒の気化促進が弱まって繊維自体がカールして粘着して、綺麗なＰＶＤＦのナノファイバーが形成されにくい。このように、ポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)繊維の延伸と溶媒の速やかな除去を両立させることが重要である。そして、ＮＭＰ等の溶媒が気化してポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)繊維から除去されると、延伸が終わり下流のナノファイバー積層体形成工程Ａのナノファイバー捕集部１で捕集される。
　ここで、ナノファイバーＮ４の素材としてポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)を用いたのは、ポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)は、熱可塑性プラスチックの一つで、融点を134～169℃の範囲に持つ高強度の樹脂で、常用できる耐熱温度は150℃前後で、熱安定性が良好な素材で、しかも、耐薬品性もよく、加工性に優れ、難燃性で、燃えても発煙が少なくてすみます。電気特性もよく、強誘電性、圧電性に優れおり、特に、耐侯性にも優れており、放射線にも強い樹脂であるので、戸外に配備する網戸や農事ハウス等の建材としても適しており、洗浄も簡単に行える。
　顕微鏡写真の図６(基材Ｎ１＋(架橋接着剤)Ｎ２＋(接着剤)Ｎ３)に示すような状態のナノファイバー積層体は、下記条件で製造した。
設定条件(実施例)
　材料：
主剤：株式会社クレハ製
　ポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)１３.３ wt／％(総重量に対する％：w/w％)
溶媒(溶剤)：日本リファイン株式会社製
　Ｎ-メチル-２-ピロリドン(N-methylpyrrolidone)(ＮＭＰ)：８２.０wt／％
　トルエン: ４.７ wt／％
溶液吐出圧：０.１５ＭＰａ
高速気流吹き出し角度３８°
高速気流の圧力：０.２６ＭＰａ
高速気流の流量：３４Ｌ／ｍｉｎ
繊維径：２００～５００ｎｍ　
　本実施例では、高分子繊維のナノファイバーの素材としてポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)を用い、溶媒としてＮ-メチル-２-ピロリドン(N-methylpyrrolidone)(ＮＭＰを用いたが、多少耐侯性にが劣るものの、他の高分子と溶媒との組み合わせとしては、ナイロン(宇部興産製：1022B)と溶媒(溶剤)として蟻酸、同様に、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）と溶剤としてＤＭＦやジメチルアセトアミド(ＤＭＡｃ)でも同様の結果が得られ、他にもポリアクリロニトリル(PolyAcryloNitrile,PAN) やポリエーテルサルフォン(Poly Ether Sulphone、PES）とジメチルアセトアミド(ＤＭＡｃ）もしくはＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、キトサンと酢酸もしくはクエン酸等の弱酸、アクリル(PolyMethyl MethAcrylate, PMMA)とメタノール、ポリ乳酸とクロロホルムの組み合わせなどがナノファイバーの製造として可能である
　[本実施例のナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材の特性]
　本実施例のナノファイバーを用いたフィルターの構成は次のようなものである。
(１)基材Ｎ１：ポリプロピレン(ＰＰ)：０.２５mm径のモノフィラメント
　　　　　　　１８メッシュ，厚さ：０.４８mm，重量：８０g/m2
(２)第１高分子接着剤Ｎ２：ポリウレタンホットメルト接着剤(速乾湿気硬化型)
　　１０nm～１００μmを径としたファイバー：重量３g/mm3
(３)第２高分子接着剤Ｎ３：ポリウレタンホットメルト接着剤(湿気硬化型)
　　５００nm～１０μmを径としたファイバー：重量２g/mm3
(４)ナノファイバーＮ４：ポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)
　　２００nmから５０nmを径としたファイバー：重量０.８g/mm3
(５)製品厚さ(基材N1＋第１高分子接着剤Ｎ２＋第２高分子接着剤Ｎ３
　　＋ナノファイバーＮ４)：０.５mm
　なお、上記基材Ｎ１の繊維径は０.２５mm径のモノフィラメントとしたが、余り細いと強度が足りず、余り太いと製品の厚みが大きくなり且つ遮光率も高くなり暗くなるので、モノ又はマルチフィラメントの径は０.１～０.５mm径がよく、このモノ又はマルチフィラメントによる織編物の粗い目はメッシュ１５～３０である網目が良い。
　第１高分子接着剤Ｎ２は、ポリウレタンとしたが、オレフィン系接着剤でも良く、繊維径が１０nm～１００μmを径としたが、　重量は１～５g/mm3 がよく、第１高分子接着剤Ｎ２は網目を形成させるために比較的に硬化・乾燥スピードが数秒(sec)程度で比較的に早いほうが良い。
　第２高分子接着剤Ｎ３、ポリウレタンとしたが、オレフィン系接着剤でも良く、繊維径が５００nm～１０μmを径としたが、　重量は１～５g/mm3 がよく、第２高分子接着剤Ｎ３は接着時間をなるべく長くするために硬化・乾燥スピードが１時間(sec)程度或いはそれ以上で比較的に遅いほうが良い。
　 また、ナノファイバーＮ４：ポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)は上述したようにナイロン等でもよいが、耐侯性にも優れたものが好ましい。また、繊維径を２００nmから１μmを径、重量は０.８g/mm3 としたが、遮光性が低く、花粉等の捕集率が高いナノファイバー積層体であることが好ましい。
　以上の構成であるので、図３及び図１０を比べれば判るように、厚さの基材Ｎ１の０.３mmに比べて約１μm程度と非常に薄い遮蔽部材であるのにも拘わらず、基材Ｎ１に接着しているので、全体として十分な強度が有する。
　実際の最終製品の厚さ(基材Ｎ１＋第１高分子接着剤Ｎ２＋第２高分子接着剤Ｎ３＋ナノファイバーN4）も０.５mmで、基材N1の厚ささ０.４８mm径に比べて、０.１２mmにしか増えておらず、極めて薄く、遮光率も極めて低くすることができる。
　また、紫外線遮光率は５８％（紫外線カット素材の加工効果統一評価方法(日本化学繊維協会)による分光光度計・全波長域平均法、バンドパスフィルターを積分球と検出器の間に設置）であり、３０５nmの波長では透過率３８.９％、３６０nmの波長では透過率４４.１％である。また、遮光率は６４.６２％(３５３８lx装着後照度)(JISＬ1055Ａ法：試験片装着前照度：10000lx．試験片光源側：塗布面)であり、この値は、市販のカーテンのもっとも薄い透光率が55から70％であることからしても、戸外からの光を十分に取り込んでいることが判る。
　通気性についても、423.8cm3/cm2・sと十分にあり、フィルター効果に比較して通気性あるのが、本発明の花粉捕集(濾過)効率が８９.１％と試験結果からも明らかで、花粉や微細な虫等進入を阻止する建材の素材とすることができる。
　すなわち、試験系を一定の空気流量で吸引した状態で、フィルタ部の上方から整粒装置により整粒された試験粉体(花粉代替粒子)を一定の速度で落下させる。フィルタ部に捕捉された粒子質量とフィルタ部を通過した粒子質量を測定し下記の式か捕集(濾過)効率を算出した。
　花粉粒子の捕捉(濾過)効率％＝フィルタ部に捕捉された粒子質量(mg)／(フィルタ部に捕捉された粒子質量(mg)＋フィルタ部を通過した粒子質量(mg)）
　試験条件
　試験粉体(花粉代替粒子)：石松子(APPIE標準粉体)
　試験流体：２８.３L/min
　試験粉大量：７５±５mg
　試験粉体速度：２０±５mg／min
　試験室の温湿度：２０±５℃、５０±１０％ＲＨ
　このように、通気性も十分有し、遮光率を低くして、花粉粒子の捕集効率を高くすることができる。また、ナノファイバーの素材をポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)としたので、耐侯性にも優れており、放射線にも強い樹脂であるので、戸外に配備する網戸や農事ハウス等の建材としても適しており、洗浄も簡単に行える。
　なお、本発明の特徴を損うものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論である。
Ｎ１・・基材、Ｎ２・・第１の高分子接着剤、Ｎ３・・第２の高分子接着剤、
Ｎ４・・ナノファイバー、
Ａ・・ナノファイバー積層体形成工程、Ｂ・・網状補強繊維形成工程、
Ｃ・・接着剤吹付工程、Ｄ・・ナノファイバー生成部、
１・・ナノファイバー捕集部、１１・・下フィードローラ、
１２・・上フィードローラ、
１３・・平面保持用金網、１４・・吸引ダクト、
１５・・案内ローラ、１７・・製品巻取部、
２１・・基材供給部、２２・・基材移動部、
３(４)・・吹き付け部、３１(４１)・・ノズル部、
３１１(４１１)・・中心ノズル、３１２(４１２)・・接着剤供給部、
３１３(４１３)・・接着剤供給管、３１４(４１４)・・供給ポンプ、
３１５(４１５)・・筒状空気吹出ノズル、３１６(４１６)・・空気供給管、
３１７(４１７)・・エアポンプ、３２(４２)・・加熱器、
５・・紡糸ノズル、５１・・吐出口、５１１・・外周、５２・・中心軸孔、
５２１・・外周、５２２a,５２２b・・・スペーサー部、５３・・送給口、
５４・・高速風吹出通路、５４１a、５４１ｂ・・内周壁、
５５・・高速風吹出口、５６・・気流供給部、
６・・材料収納容器、
７・・ギヤポンプ(吐出手段)、
７１・・供給配管、７２・・送給配管、
８・・ノズル突出部、

Claims (7)

  1. 　モノ又はマルチフィラメントの織編物で粗い目の強度のある基材に、第１高分子接着剤をファイバー状にして前記基材に吹き付けて基材の目に更に細かい網目を形成して補強基材とし、
    　該補強基材に第２高分子接着剤を５００nmから１０μmのファイバー状の径とした接着剤を網目の隙間を塞がないように薄く吹き付け、該第２高分子接着剤上に高分子繊維のナノファイバーを積層して前記補強基材と該ナノファイバーとを接着し、
    　前記第２高分子接着剤が前記ナノファイバーの隙間も塞がないようにして通気性と光透過性とを有し花粉粒子を捕集することを特徴とするナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材。
  2. 　前記ナノファイバーは、ポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)の１μｍ以下の繊維径としたことを特徴とする請求項１に記載のナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材。
  3. 　前記モノ又はマルチフィラメントは０.１～０.５mm径のポリプロピレン(ＰＰ)であり、モノ又はマルチフィラメントによる織編物の粗い目はメッシュ１５～３０であることを特徴とする請求項１に記載のナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材。
  4. 　前記第１高分子接着剤は、１０μmから１００μmのファイバー状の径としたファイバーを基材に吹き付けることを特徴とする請求項１に記載のナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材。
  5. 　前記第１高分子接着剤は網目を形成するとともに、前記基材と前記第２高分子接着剤及びナノファイアバーとに接着性を有し、フィルム状にならないように接着することを特徴とする請求項１に記載のナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材。
  6. 　モノ又はマルチフィラメントの織編物で粗い目の強度のある基材を送給する基材送給部を設け、
    　この基材に１０～１００μｍのファイバー状の径とした第１高分子接着剤を前記基材に吹き付けて基材の目を蜘蛛の巣状のファイバーで補強する補強基材を形成し、
    　前記第１高分子接着剤で細かい網目で補強した補強基材に、５００nmから１０μmのファイバー径とした第２高分子接着剤の接着剤を前補強基材の隙間及び後工程での高分子繊維のナノファイバー積層体の隙間を塞がないように薄く吹き付ける接着材吹き付け部を設け、
    　該吹き付けられた第２高分子接着剤上に高分子繊維のナノファイバー生成部から生成されたナノファイバーを吹き付けて前記補強基材にナノファイバー積層体を固着して通気性と光透過性とを有し花粉粒子を捕集することを特徴とするナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材の製造装置。
  7. 　前記ナノファイバー生成部は、長分子配列を有する高分子材料を溶媒により溶解し加圧して紡糸ノズルから紡糸し、該紡糸ノズルの中心吐出口を囲むように、該中心吐出口と同軸にリング状の高速風吹出口を設け、該高速風吹出口からの気流が前記中心吐出口の直後の高分子繊維を延伸するように紡糸された高分子繊維と交差する方向に吹出し、交差する範囲で紡糸された高分子繊維中の溶媒を気体として吹き飛ばして取り除くとともに延伸する延伸気流手段を設けてナノファイバーを生成することを特徴とする請求項６に記載のナノファイバーを積層した建材用の薄膜遮蔽部材の製造装置。
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