JP2015196263A - Nanofiber laminate material, method of producing nanofiber laminate material, filter substrate or filter and mask or mask substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ナノファイバー積層材、ナノファイバー積層材の製造方法、フィルター基材又はフィルター、及び、マスク又はマスク基材に関する。 The present invention relates to a nanofiber laminate, a method for producing a nanofiber laminate, a filter substrate or a filter, and a mask or mask substrate.
近年、フィルターやマスク等を製造するのに用いる材料として、ナノファイバーからなるナノファイバー不織布が注目されている。ナノファイバー不織布には、従来の不織布よりも、孔径が小さく、かつ、孔径分布の均一性が高いという特徴がある。
ナノファイバーとは、ポリマー（高分子の有機材料）からなり、平均直径が数千ｎｍ程度かそれ以下の極細繊維のことをいう。ナノファイバーは、その細さに起因する特異な性質（例えば、大きな比表面積）を有し、近年盛んに研究が進められている。
In recent years, nanofiber nonwoven fabrics made of nanofibers have attracted attention as materials used for manufacturing filters and masks. Nanofiber nonwoven fabrics are characterized by a smaller pore size and higher uniformity of pore size distribution than conventional nonwoven fabrics.
Nanofiber is an ultrafine fiber made of a polymer (polymeric organic material) and having an average diameter of about several thousand nm or less. Nanofibers have unique properties (for example, a large specific surface area) due to their fineness, and research has been actively conducted in recent years.
ナノファイバー不織布は、ナノファイバーの細さに起因して、強度や形態保持性が低くなりがちである。このため、ナノファイバー不織布は基材（支持体）上に積層して使用するのが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。 Nanofiber nonwoven fabrics tend to have low strength and form retention due to the fineness of the nanofibers. For this reason, it is common to use a nanofiber nonwoven fabric laminated on a base material (support) (for example, refer patent document 1).
なお、本明細書では、基材と、ナノファイバー不織布であるナノファイバー不織布層とが積層されたものを「ナノファイバー積層材」という。 In addition, in this specification, what laminated | stacked the base material and the nanofiber nonwoven fabric layer which is a nanofiber nonwoven fabric is called "nanofiber laminated material."
ところで、ナノファイバー不織布の製造方法としてエレクトロスピニング法（電界紡糸法ともいう。）が知られている。エレクトロスピニング法は、種々のポリマー材料に適用可能であり、かつ、ナノファイバー不織布を基材上に積層するのが容易であることから、様々な検討がなされている。 By the way, an electrospinning method (also referred to as an electrospinning method) is known as a method for producing a nanofiber nonwoven fabric. The electrospinning method is applicable to various polymer materials, and various studies have been made since it is easy to laminate a nanofiber nonwoven fabric on a substrate.
エレクトロスピニング法とは、簡単にいえば、ポリマー溶液を吐出するノズルとナノファイバーを捕集するコレクターとの間に電荷をかけながら紡糸を行う方法である。このようにすることで、ノズルから吐出されたポリマー溶液が電荷の反発で細分されるため、比較的容易にナノファイバーを製造することができる。 In brief, the electrospinning method is a method of spinning while applying a charge between a nozzle that discharges a polymer solution and a collector that collects nanofibers. By doing in this way, since the polymer solution discharged from the nozzle is subdivided by the repulsion of electric charge, nanofibers can be manufactured relatively easily.
しかしながら、ナノファイバー不織布層を多孔質のシート状基材（例えば、多孔質の紙基材）上に積層する場合には、電荷がかかりやすい部分（例えば、紙基材を構成する繊維）上に偏ってナノファイバー不織布層が積層されてしまう。つまり、電荷がかかりにくい部分である孔（空隙）上にはナノファイバーが集まりにくい（後述する図２（ａ）、図３（ａ）及び図４（ａ）参照。）。 However, when a nanofiber nonwoven fabric layer is laminated on a porous sheet-like base material (for example, a porous paper base material), it is placed on a portion that is easily charged (for example, fibers constituting the paper base material). The nanofiber nonwoven fabric layer is unevenly stacked. That is, nanofibers are unlikely to collect in the holes (voids) that are difficult to be charged (see FIGS. 2A, 3A, and 4A described later).
このため、従来のナノファイバー積層材においては、多孔質の基材を用いる場合に、ナノファイバー不織布層の均一性を高くすることが困難であるという問題がある。
なお、本明細書では、シート状基材の繊維上に存在するナノファイバーの本数と孔上に存在するナノファイバーの本数との差が小さいほど、ナノファイバー不織布層の均一性が高いと評価する（後述する実験例参照。）。
For this reason, in the conventional nanofiber laminated material, when using a porous base material, there exists a problem that it is difficult to make the uniformity of a nanofiber nonwoven fabric layer high.
In this specification, it is evaluated that the smaller the difference between the number of nanofibers present on the fibers of the sheet-like substrate and the number of nanofibers present on the pores, the higher the uniformity of the nanofiber nonwoven fabric layer. (Refer to the experimental example described later.)
ところで、特許文献１には、シート状基材の表面抵抗率を１０３Ω〜１０１２Ω／ｓｑ．として、ナノファイバー不織布層の均一性とナノファイバー不織布層の密着性とを両立させる技術が記載されている。しかしながら、シート状基材の表面抵抗率は水分量に密接に関連し、当該水分量は紡糸環境やポリマー溶液に含まれる溶媒の種類によって大きく変化するため、表面抵抗率の調整で上記問題を解決することは難しい。さらに、ポリエステルやポリオレフィンといった汎用樹脂からなるシート状基材の表面抵抗率（一般的には１０１４Ω〜１０１５Ω／ｓｑ．）を上記範囲内に収めるためには、複雑な処理（例えば、静電気防止処理）が必要となることが多い。 By the way, in patent document 1, the surface resistivity of a sheet-like base material is 10 3 Ω to 10 12 Ω / sq. As described above, a technique for achieving both the uniformity of the nanofiber nonwoven fabric layer and the adhesion of the nanofiber nonwoven fabric layer is described. However, the surface resistivity of the sheet-like substrate is closely related to the amount of moisture, and the amount of moisture varies greatly depending on the spinning environment and the type of solvent contained in the polymer solution. Difficult to do. Furthermore, in order to keep the surface resistivity (generally 10 14 Ω to 10 15 Ω / sq.) Of a sheet-like substrate made of a general-purpose resin such as polyester or polyolefin within the above range, a complicated treatment (for example, Antistatic treatment) is often required.
そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、従来のナノファイバー積層材よりもナノファイバー不織布層の均一性を高くすることが可能なナノファイバー積層材及びナノファイバー積層材の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明のナノファイバー積層材を含むフィルター基材又はフィルター、及び、マスク基材又はマスクを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and a nanofiber laminate and a nanofiber laminate that can increase the uniformity of a nanofiber nonwoven fabric layer compared to conventional nanofiber laminates. An object is to provide a manufacturing method. Moreover, it aims at providing the filter base material or filter containing the nanofiber laminated material of this invention, and a mask base material or a mask.
本発明の発明者らは、鋭意研究の結果、「ナノファイバー不織布層と多孔質のシート状基材との間に、シート状基材を構成する繊維の平均繊維径よりも小さく、かつ、ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径よりも大きい平均繊維径を有する繊維からなる中間繊維層を配置すること」及び「ナノファイバー不織布層を多孔質のシート状基材へ積層する前に中間繊維層を積層すること」により、ナノファイバー不織布層をより均一に積層可能であることに想到し、本発明を完成させた。 As a result of diligent research, the inventors of the present invention have found that, between the nanofiber nonwoven fabric layer and the porous sheet-like base material, the average fiber diameter of the fibers constituting the sheet-like base material is smaller than the nanofiber nonwoven layer. Before disposing the nanofiber nonwoven fabric layer on the porous sheet-like substrate, placing an intermediate fiber layer composed of fibers having an average fiber diameter larger than the average fiber diameter of the nanofibers constituting the fiber nonwoven fabric layer By “lamination of the intermediate fiber layer”, it was conceived that the nanofiber nonwoven fabric layer can be laminated more uniformly, and the present invention was completed.
［１］本発明に係るナノファイバー積層材は、多孔質のシート状基材と、中間繊維層と、エレクトロスピニング法により形成されたナノファイバー不織布層とがこの順序で積層され、前記中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径は、前記シート状基材を構成する繊維の平均繊維径よりも小さく、かつ、前記ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径よりも大きいことを特徴とする。 [1] In the nanofiber laminate according to the present invention, a porous sheet-like substrate, an intermediate fiber layer, and a nanofiber nonwoven fabric layer formed by an electrospinning method are laminated in this order, and the intermediate fiber layer The average fiber diameter of the fibers constituting the sheet-like substrate is smaller than the average fiber diameter of the fibers constituting the sheet-like substrate, and larger than the average fiber diameter of the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer. To do.
本発明のナノファイバー積層材は、上記したシート状基材と、中間繊維層と、ナノファイバー不織布層とがこの順序で積層されているため、後述する実験例に示すように、従来のナノファイバー積層材よりもナノファイバー不織布層の均一性を高くすることが可能なナノファイバー積層材となる。 In the nanofiber laminate of the present invention, the above-described sheet-like substrate, intermediate fiber layer, and nanofiber nonwoven fabric layer are laminated in this order. It becomes the nanofiber laminated material which can make the uniformity of a nanofiber nonwoven fabric layer higher than a laminated material.
多孔質のシート状基材としては、繊維質のものを用いることができる。シート状基材は、有機繊維からなるものでも無機繊維からなるものでもよいし、天然繊維からなるものでも合成繊維からなるものでもよい。また、シート状基材の形態は、不織布、織物、編物のいずれであってもよい。 As the porous sheet-like substrate, a fibrous material can be used. The sheet-like substrate may be made of organic fibers or inorganic fibers, and may be made of natural fibers or synthetic fibers. Further, the form of the sheet-like substrate may be any of a nonwoven fabric, a woven fabric, and a knitted fabric.
［２］本発明に係るナノファイバー積層材においては、前記シート状基材は、繊維径が３μｍ以上かつ５０μｍ以下の繊維から構成され、バブルポイント法で測定した前記シート状基材の最大細孔径は、１０μｍ以上かつ８００μｍ以下であることが好ましい。 [2] In the nanofiber laminate according to the present invention, the sheet-like substrate is composed of fibers having a fiber diameter of 3 μm or more and 50 μm or less, and the maximum pore diameter of the sheet-like substrate measured by a bubble point method Is preferably 10 μm or more and 800 μm or less.
このような構成とすることにより、シート状基材は繊維径が５０μｍ以下の繊維から構成され、若しくはシート状基材は１０μｍ以上の最大細孔径を有するため、シート状基材の圧力損失や流体抵抗を適切に保つことが可能となる。また、上記のような構成とすることにより、シート状基材は繊維径が３μｍ以上の繊維から構成され、若しくはシート状基材は８００μｍ以下の最大細孔径を有するため、シート状基材の強度を十分に確保することが可能となる。 By adopting such a configuration, the sheet-like substrate is composed of fibers having a fiber diameter of 50 μm or less, or the sheet-like substrate has a maximum pore diameter of 10 μm or more. The resistance can be kept appropriate. Further, by adopting the above-described configuration, the sheet-like substrate is composed of fibers having a fiber diameter of 3 μm or more, or the sheet-like substrate has a maximum pore diameter of 800 μm or less. Can be secured sufficiently.
［３］本発明に係るナノファイバー積層材においては、前記中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径は、１μｍ以上かつ３μｍ以下であることが好ましい。 [3] In the nanofiber laminate according to the present invention, the average fiber diameter of the fibers constituting the intermediate fiber layer is preferably 1 μm or more and 3 μm or less.
上記［１］に記載したように、中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径が「シート状基材を構成する繊維の平均繊維径よりも小さく、かつ、ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径よりも大きい」ならば、中間繊維層はシート状基材とナノファイバー不織布層との橋渡しとして機能する。しかしながら、本発明の発明者らは、中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径について一層の鋭意研究を行い、上記［３］に記載の平均繊維径の範囲を導き出した。 As described in the above [1], the average fiber diameter of the fibers constituting the intermediate fiber layer is smaller than the average fiber diameter of the fibers constituting the sheet-like base material, and the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer If it is larger than the average fiber diameter, the intermediate fiber layer functions as a bridge between the sheet-like substrate and the nanofiber nonwoven fabric layer. However, the inventors of the present invention conducted further earnest studies on the average fiber diameter of the fibers constituting the intermediate fiber layer, and derived the range of the average fiber diameter described in [3] above.
中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径が１μｍより小さいと、繊維径が細すぎて、中間繊維層が不均一に積層されてしまう場合がある。また、中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径が３μｍより大きいと、ナノファイバーが中間繊維層を構成する繊維の上に集まり、ナノファイバー不織布層を十分均一に積層できない場合がある。 If the average fiber diameter of the fibers constituting the intermediate fiber layer is smaller than 1 μm, the fiber diameter may be too thin and the intermediate fiber layer may be laminated unevenly. Moreover, when the average fiber diameter of the fibers constituting the intermediate fiber layer is larger than 3 μm, the nanofibers may gather on the fibers constituting the intermediate fiber layer, and the nanofiber nonwoven fabric layer may not be laminated sufficiently uniformly.
このため、上記のような構成とすることにより、中間繊維層が不均一に積層されるのを抑制することが可能となり、かつ、ナノファイバー不織布層を十分均一に積層することが可能となる。 For this reason, by setting it as the above structures, it becomes possible to suppress that an intermediate fiber layer is laminated | stacked nonuniformly, and it becomes possible to laminate | stack a nanofiber nonwoven fabric layer uniformly enough.
［４］本発明に係るナノファイバー積層材においては、前記ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径は、１０ｎｍ以上かつ１０００ｎｍ以下であることが好ましい。 [4] In the nanofiber laminate according to the present invention, the average fiber diameter of the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer is preferably 10 nm or more and 1000 nm or less.
このような構成とすることにより、ナノファイバーの繊維径を適切なものとして、孔径の小ささ及び孔径分布の均一性の高さを十分に確保することが可能となる。 By adopting such a configuration, it is possible to ensure a sufficiently small diameter of the pores and a high uniformity of the pore diameter distribution, with an appropriate fiber diameter of the nanofibers.
［５］本発明に係るナノファイバー積層材においては、前記シート状基材の秤量は、３ｇ／ｍ２以上かつ４０ｇ／ｍ２以下であり、前記中間繊維層の秤量は、０．３ｇ／ｍ２以上であり、前記ナノファイバー不織布層の秤量は、０．３ｇ／ｍ２以上であることが好ましい。 [5] In the nanofiber laminate according to the present invention, the weight of the sheet-like substrate is 3 g / m 2 or more and 40 g / m 2 or less, and the weight of the intermediate fiber layer is 0.3 g / m. It is 2 or more, and it is preferable that the weighing of the nanofiber nonwoven fabric layer is 0.3 g / m 2 or more.
このような構成とすることにより、シート状基材の秤量は３ｇ／ｍ２以上かつ４０ｇ／ｍ２以下であるため、シート状基材の秤量を適切なものとして、ナノファイバー積層材の圧力損失や流体抵抗が大きくなるのを抑制することが可能となる。 With such a configuration, since the basis weight of the sheet-like substrate is 3 g / m 2 or more and 40 g / m 2 or less, the sheet-like substrate is weighed appropriately, and the pressure loss of the nanofiber laminate material It is possible to suppress the increase in fluid resistance.
また、上記のような構成とすることにより、中間繊維層の秤量は０．３ｇ／ｍ２以上であるため、中間繊維層の秤量を十分なものとして、ナノファイバー不織布層の均一性を十分確保することが可能となる。 Moreover, since the weighing of the intermediate fiber layer is 0.3 g / m 2 or more by adopting the above-mentioned configuration, the weighing of the intermediate fiber layer is sufficient, and the uniformity of the nanofiber nonwoven fabric layer is sufficiently ensured. It becomes possible to do.
また、上記のような構成とすることにより、ナノファイバー不織布層の秤量は０．３ｇ／ｍ２以上であるため、ナノファイバー不織布層の秤量を十分なものとして、フィルター等としたときの性能を十分に確保することが可能となる。 Moreover, since the basis weight of the nanofiber nonwoven fabric layer is 0.3 g / m 2 or more due to the configuration as described above, the performance when the nanofiber nonwoven fabric layer is sufficiently weighed and used as a filter, etc. It is possible to ensure sufficient.
ところで、ナノファイバー積層材の坪量があまり大きくなると、例えばフィルターとして使用する場合において、圧力損失や流体抵抗が大きくなってしまうため好ましくない。このため、中間繊維層の秤量及びナノファイバー不織布層の秤量は、３ｇ／ｍ２以下であることが一層好ましい。 By the way, if the basis weight of the nanofiber laminate is too large, for example, when used as a filter, pressure loss and fluid resistance increase, which is not preferable. For this reason, it is more preferable that the weight of the intermediate fiber layer and the weight of the nanofiber nonwoven fabric layer be 3 g / m 2 or less.
［６］本発明に係るナノファイバー積層材の製造方法は、ナノファイバー不織布層が高い均一性で多孔質のシート状基材上に積層されたナノファイバー積層材の製造方法であって、前記シート状基材上に、前記シート状基材を構成する繊維の平均繊維径よりも小さく、かつ、前記ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径よりも大きい平均繊維径を有する繊維からなる中間繊維層を形成する中間繊維層形成工程と、前記中間繊維層上であって前記シート状基材とは反対の側に、エレクトロスピニング法によって前記ナノファイバー不織布層を形成するナノファイバー不織布層形成工程とをこの順序で含むことを特徴とする。 [6] The method for producing a nanofiber laminate according to the present invention is a method for producing a nanofiber laminate in which a nanofiber nonwoven fabric layer is laminated on a highly uniform porous sheet-like substrate, the sheet On the sheet-like substrate, the sheet-like substrate is made of fibers having an average fiber diameter smaller than the average fiber diameter of the fibers constituting the sheet-like substrate and larger than the average fiber diameter of the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer. An intermediate fiber layer forming step for forming an intermediate fiber layer, and a nanofiber nonwoven fabric layer forming the nanofiber nonwoven fabric layer by electrospinning on the side opposite to the sheet-like base material on the intermediate fiber layer The steps are included in this order.
本発明のナノファイバー積層材の製造方法によれば、上記中間繊維層形成工程と上記ナノファイバー不織布層形成工程とをこの順序で含むため、本発明のナノファイバー積層材を製造することが可能となる。 According to the method for producing a nanofiber laminate of the present invention, since the intermediate fiber layer forming step and the nanofiber nonwoven fabric layer forming step are included in this order, the nanofiber laminate of the present invention can be produced. Become.
なお、中間繊維層は、エレクトロスピニング法やメルトブロー法等、細径繊維を形成可能な種々の方法により形成することができるが、繊維径の均一さやナノファイバー不織布層形成工程との兼ね合い等の観点から、エレクトロスピニング法で形成することが好ましい。 The intermediate fiber layer can be formed by various methods capable of forming fine fibers, such as an electrospinning method and a melt blow method, but from the viewpoint of the uniformity of the fiber diameter and the balance with the nanofiber nonwoven fabric layer forming step, etc. From this, it is preferable to form by electrospinning.
［７］本発明に係るフィルター基材又はフィルターは、本発明のナノファイバー積層材を含むことを特徴とする。 [7] A filter substrate or filter according to the present invention includes the nanofiber laminate of the present invention.
本発明のフィルター基材又はフィルターは、本発明のナノファイバー積層材を用いた高性能なフィルター基材又はフィルターとなる。 The filter substrate or filter of the present invention is a high-performance filter substrate or filter using the nanofiber laminate of the present invention.
フィルター基材とは、フィルターに組み込まれる前の基材であり、本発明のナノファイバー積層材に物理的加工や化学的加工を施したもののことをいう。
フィルターとは、液体や気体等、流体を通過させることで流体中の異物、粒子状物等を捕集する種々の種類のものを含む。フィルターの具体例としては、エアフィルター、液体フィルター、ガスフィルター、バグフィルター、オイルフィルター、燃料フィルターを挙げることができる。
A filter base material is a base material before being incorporated into a filter, and refers to a material obtained by subjecting the nanofiber laminate of the present invention to physical processing or chemical processing.
The filter includes various types such as liquid and gas that collect foreign matter, particulate matter, and the like in the fluid by allowing the fluid to pass therethrough. Specific examples of the filter include an air filter, a liquid filter, a gas filter, a bag filter, an oil filter, and a fuel filter.
［８］本発明に係るマスク基材又はマスクは、本発明のナノファイバー積層材を含むことを特徴とする。 [8] A mask substrate or mask according to the present invention includes the nanofiber laminate of the present invention.
本発明のマスク基材又はマスクは、本発明のナノファイバー積層材を用いた高性能なマスク基材又はマスクとなる。 The mask base material or mask of the present invention is a high-performance mask base material or mask using the nanofiber laminate of the present invention.
マスク基材とは、マスクとして加工される前の基材であり、本発明のナノファイバー積層材に物理的加工や化学的加工を施したもののことをいう。
マスクとは、主に人間が口や鼻に当てて用いるもので、一般用マスク、花粉症用マスク、クリーンルーム用マスク、手術用マスク、防塵マスク、ガスマスク等種々の種類のものを含む。
A mask base material is a base material before being processed as a mask, and refers to a material obtained by subjecting the nanofiber laminate of the present invention to physical processing or chemical processing.
The mask is mainly used by human beings against the mouth and nose, and includes various types of masks such as a general mask, a hay fever mask, a clean room mask, a surgical mask, a dust mask, and a gas mask.
以下、本発明に係るナノファイバー積層材、ナノファイバー積層材の製造方法、フィルター基材又はフィルター、及び、マスク基材又はマスクの実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of a nanofiber laminate, a method for producing a nanofiber laminate, a filter substrate or a filter, and a mask substrate or mask according to the present invention will be described.
［実施形態］
実施形態に係るナノファイバー積層材においては、多孔質のシート状基材と、中間繊維層と、エレクトロスピニング法により形成されたナノファイバー不織布層とがこの順序で積層されている。
[Embodiment]
In the nanofiber laminate material according to the embodiment, a porous sheet-like base material, an intermediate fiber layer, and a nanofiber nonwoven fabric layer formed by an electrospinning method are laminated in this order.
実施形態におけるシート状基材は、繊維質のものからなる。シート状基材は、有機繊維であっても無機繊維であってもよいし、天然繊維であっても合成繊維であってもよい。また、シート状基材の形態は、不織布、織物、編物のいずれであってもよい。
シート状基材は、繊維径が３μｍ以上かつ５０μｍ以下の繊維から構成される。バブルポイント法で測定したシート状基材の最大細孔径は、１０μｍ以上かつ８００μｍ以下である。シート状基材の秤量は、３ｇ／ｍ２以上かつ４０ｇ／ｍ２以下である。
The sheet-like base material in the embodiment is made of a fibrous material. The sheet-like substrate may be an organic fiber or an inorganic fiber, and may be a natural fiber or a synthetic fiber. Further, the form of the sheet-like substrate may be any of a nonwoven fabric, a woven fabric, and a knitted fabric.
A sheet-like base material is comprised from the fiber whose fiber diameter is 3 micrometers or more and 50 micrometers or less. The maximum pore diameter of the sheet-like substrate measured by the bubble point method is 10 μm or more and 800 μm or less. The basis weight of the sheet-like substrate is 3 g / m 2 or more and 40 g / m 2 or less.
中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径は、シート状基材を構成する繊維の平均繊維径よりも小さく、かつ、ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径よりも大きい。
中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径は、１μｍ以上かつ３μｍ以下である。中間繊維層の秤量は、０．３ｇ／ｍ２以上かつ３ｇ／ｍ２以下である。
The average fiber diameter of the fibers constituting the intermediate fiber layer is smaller than the average fiber diameter of the fibers constituting the sheet-like substrate and larger than the average fiber diameter of the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer.
The average fiber diameter of the fibers constituting the intermediate fiber layer is 1 μm or more and 3 μm or less. The weight of the intermediate fiber layer is 0.3 g / m 2 or more and 3 g / m 2 or less.
ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径は、１０ｎｍ以上かつ１０００ｎｍ以下である。ナノファイバー不織布層の秤量は、０．３ｇ／ｍ２以上かつ３ｇ／ｍ２以下である。 The average fiber diameter of the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer is 10 nm or more and 1000 nm or less. The weighed nanofiber nonwoven fabric layer is 0.3 g / m 2 or more and 3 g / m 2 or less.
中間繊維層を構成する繊維と、ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーとは、同じ種類のポリマーであってもよいし、異なる種類のポリマーであってもよい。ポリマーとしては、ナノファイバー積層材を使用する目的に応じて種々の種類のものを用いることができ、例えば、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ乳酸、セルロース、酢酸セルロースその他のセルロース誘導体、ポリアミド（ナイロン、アラミド等）、ポリイミド、シルクを挙げることができる。 The fibers constituting the intermediate fiber layer and the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer may be the same type of polymer or different types of polymers. As the polymer, various kinds of polymers can be used depending on the purpose of using the nanofiber laminated material, for example, polyurethane, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polylactic acid. , Cellulose, cellulose acetate and other cellulose derivatives, polyamide (nylon, aramid, etc.), polyimide, and silk.
実施形態に係るナノファイバー積層材は、実施形態に係るナノファイバー積層材の製造方法により製造することができる。実施形態に係るナノファイバー積層材の製造方法は、ナノファイバー不織布層が高い均一性で多孔質のシート状基材上に積層されたナノファイバー積層材の製造方法であって、中間繊維層形成工程と、ナノファイバー不織布層形成工程とをこの順序で含む。 The nanofiber laminate material according to the embodiment can be produced by the method for producing a nanofiber laminate material according to the embodiment. A method for producing a nanofiber laminate according to an embodiment is a method for producing a nanofiber laminate in which a nanofiber nonwoven fabric layer is laminated on a highly uniform porous sheet-like substrate, and an intermediate fiber layer forming step And a nanofiber nonwoven fabric layer forming step in this order.
中間繊維層形成工程は、シート状基材上に、シート状基材を構成する繊維の平均繊維径よりも小さく、かつ、ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径よりも大きい平均繊維径を有する繊維からなる中間繊維層を形成する工程である。中間繊維層は、エレクトロスピニング法、メルトブロー法等、細径繊維を形成可能な種々の方法により形成することができるが、繊維径の均一さやナノファイバー不織布層形成工程との兼ね合い等の観点から、エレクトロスピニング法で形成することが好ましい。 In the intermediate fiber layer forming step, an average fiber smaller than the average fiber diameter of the fibers constituting the sheet-like base material and larger than the average fiber diameter of the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer is formed on the sheet-like base material. This is a step of forming an intermediate fiber layer made of fibers having a diameter. The intermediate fiber layer can be formed by various methods capable of forming a fine fiber, such as an electrospinning method, a melt blow method, etc., but from the viewpoint of the uniformity of the fiber diameter and the balance with the nanofiber nonwoven fabric layer forming step, etc. It is preferable to form by electrospinning.
ナノファイバー不織布層形成工程は、中間繊維層上であってシート状基材とは反対の側に、エレクトロスピニング法によってナノファイバー不織布層を形成する工程である。 The nanofiber nonwoven fabric layer forming step is a step of forming a nanofiber nonwoven fabric layer on the intermediate fiber layer on the side opposite to the sheet-like substrate by electrospinning.
エレクトロスピニング法を実施するにあたって、ノズル方式、シリンダ方式、ワイヤ方式、バブル方式等、いずれの方式のナノファイバー製造装置を使用することもできる。
例えば、ノズル方式のナノファイバー製造装置を使用する場合には、最初にエレクトロスピニングするユニットに中間繊維層を形成するための紡糸原液を、残りのユニットにナノファイバー不織布層を形成するための紡糸原液を、それぞれセットすることが好ましい。このようにすることで、本発明のナノファイバー積層材を一度で得ることができる。
In carrying out the electrospinning method, any type of nanofiber production apparatus such as a nozzle method, a cylinder method, a wire method, a bubble method, etc. can be used.
For example, in the case of using a nozzle-type nanofiber production apparatus, a spinning dope for forming an intermediate fiber layer in an electrospinning unit first, and a spinning dope for forming a nanofiber nonwoven fabric layer in the remaining units Are preferably set. By doing in this way, the nanofiber laminated material of this invention can be obtained at once.
紡糸原液に用いる溶媒としては、使用するポリマーの種類に応じて種々の溶媒を用いることができ、例えば、アセトン、メチルエチルケトン（２−ブタノン）、ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルスルホキシド、蟻酸、酢酸、水を挙げることができる。 As a solvent used for the spinning dope, various solvents can be used depending on the type of polymer used, for example, acetone, methyl ethyl ketone (2-butanone), dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N- Examples include dimethyl sulfoxide, formic acid, acetic acid, and water.
実施形態に係るフィルター基材又はフィルターは、実施形態に係るナノファイバー積層材を含む。
フィルターとしては、エアフィルター、ガスフィルター、バグフィルター、オイルフィルター、燃料フィルターを例示することができる。
The filter base material or filter which concerns on embodiment contains the nanofiber laminated material which concerns on embodiment.
Examples of the filter include an air filter, a gas filter, a bag filter, an oil filter, and a fuel filter.
実施形態に係るマスク基材又はマスクは、実施形態に係るナノファイバー積層材を含むことを特徴とする。 The mask base material or mask which concerns on embodiment contains the nanofiber laminated material which concerns on embodiment.
マスクとしては、一般用マスク、花粉症用マスク、クリーンルーム用マスク、手術用マスク、防塵マスク、ガスマスクを例示することができる。 Examples of the mask include general masks, hay fever masks, clean room masks, surgical masks, dust masks, and gas masks.
実施形態に係るナノファイバー積層材は、上記したシート状基材と、中間繊維層と、ナノファイバー不織布層とがこの順序で積層されているため、従来のナノファイバー積層材よりもナノファイバー不織布層の均一性を高くすることが可能なナノファイバー積層材となる。 In the nanofiber laminate material according to the embodiment, the above-described sheet-like base material, the intermediate fiber layer, and the nanofiber nonwoven fabric layer are laminated in this order, so that the nanofiber nonwoven fabric layer is more than the conventional nanofiber laminate material. It becomes the nanofiber laminated material which can make high uniformity of.
また、実施形態に係るナノファイバー積層材によれば、シート状基材は繊維径が５０μｍ以下の繊維から構成され、シート状基材の最大細孔径は１０μｍ以上であるため、シート状基材の圧力損失や流体抵抗を適切に保つことが可能となる。
また、実施形態に係るナノファイバー積層材によれば、シート状基材は繊維径が３μｍ以上の繊維から構成され、シート状基材の最大細孔径は８００μｍ以下であるため、シート状基材の強度を十分に確保することが可能となる。
Further, according to the nanofiber laminate according to the embodiment, the sheet-like substrate is composed of fibers having a fiber diameter of 50 μm or less, and the maximum pore diameter of the sheet-like substrate is 10 μm or more. Pressure loss and fluid resistance can be maintained appropriately.
Further, according to the nanofiber laminate according to the embodiment, the sheet-like substrate is composed of fibers having a fiber diameter of 3 μm or more, and the maximum pore diameter of the sheet-like substrate is 800 μm or less. It becomes possible to ensure sufficient strength.
また、実施形態に係るナノファイバー積層材によれば、中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径は、１μｍ以上かつ３μｍ以下であるため、中間繊維層が不均一に積層されるのを抑制することが可能となり、かつ、ナノファイバー不織布層を十分均一に積層することが可能となる。 Moreover, according to the nanofiber laminated material which concerns on embodiment, since the average fiber diameter of the fiber which comprises an intermediate fiber layer is 1 micrometer or more and 3 micrometers or less, it suppresses that an intermediate fiber layer is laminated | stacked unevenly. And the nanofiber nonwoven fabric layer can be laminated sufficiently uniformly.
また、実施形態に係るナノファイバー積層材によれば、ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径は、１０ｎｍ以上かつ１０００ｎｍ以下であるため、ナノファイバーの繊維径を適切なものとして、孔径の小ささ及び孔径分布の均一性の高さを十分に確保することが可能となる。 In addition, according to the nanofiber laminate material according to the embodiment, the average fiber diameter of the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer is 10 nm or more and 1000 nm or less. It is possible to sufficiently ensure the small size and the high uniformity of the pore size distribution.
また、実施形態に係るナノファイバー積層材によれば、シート状基材の秤量は３ｇ／ｍ２以上かつ４０ｇ／ｍ２以下であるため、シート状基材の秤量を適切なものとして、ナノファイバー積層材の圧力損失や流体抵抗が大きくなるのを抑制することが可能となる。 In addition, according to the nanofiber laminate according to the embodiment, since the basis weight of the sheet-like base material is 3 g / m 2 or more and 40 g / m 2 or less, the basis weight of the sheet-like base material is determined appropriately. It becomes possible to suppress an increase in pressure loss and fluid resistance of the laminated material.
また、実施形態に係るナノファイバー積層材によれば、中間繊維層の秤量は０．３ｇ／ｍ２以上であるため、中間繊維層の秤量を十分なものとして、ナノファイバー不織布層の均一性を十分確保することが可能となる。 In addition, according to the nanofiber laminated material according to the embodiment, since the weight of the intermediate fiber layer is 0.3 g / m 2 or more, the weight of the intermediate fiber layer is sufficient, and the uniformity of the nanofiber nonwoven fabric layer is improved. It is possible to ensure enough.
また、実施形態に係るナノファイバー積層材によれば、ナノファイバー不織布層の秤量は０．３ｇ／ｍ２以上であるため、ナノファイバー不織布層の秤量を十分なものとして、フィルター等としたときの性能を十分に確保することが可能となる。 Further, according to the nanofiber laminate material according to the embodiment, since the weighed nanofiber nonwoven fabric layer is 0.3 g / m 2 or more, when the weighed nanofiber nonwoven fabric layer is sufficient, a filter or the like is obtained. It is possible to ensure sufficient performance.
実施形態に係るナノファイバー積層材の製造方法は、上記中間繊維層形成工程と上記ナノファイバー不織布層形成工程とをこの順序で含むため、実施形態に係るナノファイバー積層材を製造することが可能となる。 Since the manufacturing method of the nanofiber laminate according to the embodiment includes the intermediate fiber layer forming step and the nanofiber nonwoven fabric layer forming step in this order, the nanofiber laminate according to the embodiment can be manufactured. Become.
実施形態に係るフィルター基材又はフィルターは、本発明のナノファイバー積層材を含むため、実施形態に係るナノファイバー積層材を用いた高性能なフィルター基材又はフィルターとなる。 Since the filter base material or filter which concerns on embodiment contains the nanofiber laminated material of this invention, it becomes a high performance filter base material or filter using the nanofiber laminated material which concerns on embodiment.
実施形態に係るマスク基材又はマスクは、本発明のナノファイバー積層材を含むため、本発明のナノファイバー積層材を用いた高性能なマスク基材又はマスクとなる。 Since the mask base material or mask which concerns on embodiment contains the nanofiber laminated material of this invention, it becomes a high performance mask base material or mask using the nanofiber laminated material of this invention.
［実験例］
本発明の発明者らは、本発明に係るナノファイバー積層材を実際に製造し、本発明の効果を検証した。具体的には、中間繊維層の秤量の違いによるナノファイバー不織布層の均一性の違いについて実験を行った。
まず、実験例で用いたシート状基材やポリマー等について説明する。
[Experimental example]
The inventors of the present invention actually manufactured a nanofiber laminate according to the present invention and verified the effect of the present invention. Specifically, an experiment was conducted on the difference in uniformity of the nanofiber nonwoven fabric layer due to the difference in the weighing of the intermediate fiber layer.
First, the sheet-like base material and polymer used in the experimental example will be described.
シート状基材としては、針葉樹パルプ、マニラ麻パルプ及びレーヨン繊維からなるティーバッグ用紙（日本製紙パピリア株式会社より購入）を用意した。バブルポイント法で測定したこのシート状基材の最大細孔径は、１０μｍ以上かつ３５０μｍ以下であった。また、このシート状基材は、繊維径が３μｍ以上かつ５０μｍ以下の繊維から構成されていることを確認した。 As a sheet-like base material, tea bag paper (purchased from Nippon Paper Papillia Co., Ltd.) made of softwood pulp, Manila hemp pulp and rayon fiber was prepared. The maximum pore diameter of the sheet-like substrate measured by the bubble point method was 10 μm or more and 350 μm or less. Moreover, it confirmed that this sheet-like base material was comprised from the fiber whose fiber diameter is 3 micrometers or more and 50 micrometers or less.
最大細孔径の測定は、ＪＩＳ−Ｋ３８３２に準じてバブルポイント圧力を測定し、以下に示す式１を用いて算出した。
［式１］
ＤＢＰ＝４γｃｏｓθ／Ｐ×１０−６…（１）
ここで、ＤＢＰは最大細孔径（μｍ）、γは試験液の表面張力（Ｎ／ｍ）、θは不織布と溶剤の接触角（ｒａｄ）、Ｐはバブルポイント圧力（Ｐａ）である。
また、秤量は、１２．５ｇ／ｍ２とした。以下、このシート状基材をシート状基材ａという。
The maximum pore size was measured by measuring the bubble point pressure according to JIS-K3832, and calculating using the following formula 1.
[Formula 1]
DBP = 4γ cos θ / P × 10 −6 (1)
Here, DBP is the maximum pore diameter (μm), γ is the surface tension (N / m) of the test solution, θ is the contact angle (rad) between the nonwoven fabric and the solvent, and P is the bubble point pressure (Pa).
The weighing was 12.5 g / m 2 . Hereinafter, this sheet-like substrate is referred to as a sheet-like substrate a.
実験例においては、本発明のナノファイバー積層材の製造方法に沿ってナノファイバー積層材を製造した。なお、中間繊維層の形成もエレクトロスピニング法により行った。 In the experimental example, a nanofiber laminate was produced according to the method for producing a nanofiber laminate of the present invention. The intermediate fiber layer was also formed by electrospinning.
中間繊維層を形成するために、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（和光純薬工業株式会社より購入）４１部とアセトン（和光純薬工業株式会社より購入）４１部との混合溶媒に、平均分子量１８万のポリフッ化ビニリデン（米国のＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ社より購入。）を１８部混合して、中間繊維層を形成するための紡糸原液を作製した。 In order to form an intermediate fiber layer, an average molecular weight of 18 was added to a mixed solvent of 41 parts of N, N-dimethylacetamide (purchased from Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 41 parts of acetone (purchased from Wako Pure Chemical Industries, Ltd.). 18 parts of polyvinylidene fluoride (purchased from SIGMA-ALDRICH, USA) was mixed to prepare a spinning dope for forming an intermediate fiber layer.
また、ナノファイバー不織布層を形成するために、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド４４部とアセトン４４部との混合溶媒に、平均分子量１８万のポリフッ化ビニリデン（米国のＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ社より購入。）を１２部混合して、ナノファイバー不織布層を形成するための紡糸原液を作製した。 In order to form a nanofiber nonwoven fabric layer, polyvinylidene fluoride having an average molecular weight of 180,000 (purchased from SIGMA-ALDRICH, USA) was used in a mixed solvent of 44 parts of N, N-dimethylacetamide and 44 parts of acetone. 12 parts of the mixture was mixed to prepare a spinning dope for forming a nanofiber nonwoven fabric layer.
なお、実験例で用いたポリマーは、中間繊維層とナノファイバー不織布層とで同様であるが、紡糸原液の粘度の違いにより、紡糸される繊維の平均繊維径に差が生じる。上記２種類の紡糸原液を比較すると、ナノファイバー不織布層を形成するために作成した紡糸原液の方が低粘度である（溶媒の割合が多い）ため、紡糸される繊維の平均繊維径も細くなった。 The polymer used in the experimental example is the same for the intermediate fiber layer and the nanofiber nonwoven fabric layer, but due to the difference in the viscosity of the spinning dope, the average fiber diameter of the spun fibers varies. Comparing the above two types of spinning stock solutions, the spinning stock solution prepared to form the nanofiber nonwoven fabric layer has a lower viscosity (a higher proportion of solvent), so the average fiber diameter of the fibers to be spun becomes thinner. It was.
エレクトロスピニング法は、先端にマイクロチップを装着したシリンジで紡糸溶液を採取し、金属ドラムの表面にシート状基材ａを固定してこれを回転させ、紡糸原液と金属ドラムとの間に電圧を印加することで行った。 In the electrospinning method, a spinning solution is collected with a syringe with a microchip attached to the tip, and a sheet-like substrate a is fixed on the surface of a metal drum and rotated, and a voltage is applied between the spinning solution and the metal drum. It was performed by applying.
シリンジとしては、容量５ｍｌのものを用いた。
高圧電源発生装置としては、グリーンテクノ社製のＧＳ５０を用いた。電圧は１０ｋＶとした。
マイクロチップ先端と金属回転ドラムとの間の距離は、１０ｃｍとした。
以下、行った実験と実験結果について記載する。
A syringe with a capacity of 5 ml was used.
As a high-voltage power generator, GS50 manufactured by Green Techno Co. was used. The voltage was 10 kV.
The distance between the tip of the microchip and the metal rotating drum was 10 cm.
The following describes the experiments performed and the experimental results.
図１は、実験例１におけるシート状基材ａ及び積層材ｂ〜ｄのＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。図１（ａ）はシート状基材ａのＳＥＭ写真であり、図１（ｂ）は積層材ｂのＳＥＭ写真であり、図１（ｃ）は積層材ｃのＳＥＭ写真であり、図１（ｄ）は積層材ｄのＳＥＭ写真である。 FIG. 1 is an SEM (scanning electron microscope) photograph of the sheet-like substrate a and laminated materials b to d in Experimental Example 1. 1A is an SEM photograph of the sheet-like substrate a, FIG. 1B is an SEM photograph of the laminated material b, FIG. 1C is an SEM photograph of the laminated material c, and FIG. d) is an SEM photograph of the laminated material d.
図２〜図４は、実験例１におけるナノファイバー積層材Ａ〜ＤのＳＥＭ写真である。図２（ａ）、図３（ａ）及び図４（ａ）はナノファイバー積層材ＡのＳＥＭ写真であり、図２（ｂ）、図３（ｂ）及び図４（ｂ）はナノファイバー積層材ＢのＳＥＭ写真であり、図２（ｃ）、図３（ｃ）及び図４（ｃ）はナノファイバー積層材ＣのＳＥＭ写真であり、図２（ｄ）、図３（ｄ）及び図４（ｄ）はナノファイバー積層材ＤのＳＥＭ写真である。図２、図３及び図４のＳＥＭ写真は、それぞれ拡大倍率が異なり、図２、図３、図４の順に拡大倍率が大きい。また、図４のＳＥＭ写真は、シート状基材ａの孔付近を撮影したものである。 2 to 4 are SEM photographs of the nanofiber laminates A to D in Experimental Example 1. FIG. 2 (a), 3 (a) and 4 (a) are SEM photographs of the nanofiber laminate A, and FIGS. 2 (b), 3 (b) and 4 (b) are nanofiber laminates. 2 (c), FIG. 3 (c) and FIG. 4 (c) are SEM photographs of the nanofiber laminate C, and FIG. 2 (d), FIG. 3 (d) and FIG. 4 (d) is an SEM photograph of the nanofiber laminate D. The SEM photographs in FIGS. 2, 3 and 4 have different magnifications, and the magnification is larger in the order of FIGS. Further, the SEM photograph of FIG. 4 is a photograph of the vicinity of the hole in the sheet-like substrate a.
まず、エレクトロスピニング法により、シート状基材ａ上に中間繊維層を形成して積層材ｂ〜ｄを製造した。中間繊維層の秤量を０．３ｇ／ｍ２としたものを積層材ｂとし、０．６ｇ／ｍ２としたものを積層材ｃとし、０．９ｇ／ｍ２としたものを積層材ｄとする（図１参照。）。中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径は、１．５μｍであった。
中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径は、ＳＥＭ写真から繊維５０本の幅を計測し、算術平均して算出した。
First, laminate materials b to d were manufactured by forming an intermediate fiber layer on the sheet-like substrate a by electrospinning. The intermediate fiber layer weighed 0.3 g / m 2 was used as the laminate material b, the 0.6 g / m 2 product was used as the laminate material c, and the 0.9 g / m 2 product was used as the laminate material d. (See FIG. 1). The average fiber diameter of the fibers constituting the intermediate fiber layer was 1.5 μm.
The average fiber diameter of the fibers constituting the intermediate fiber layer was calculated by measuring the width of 50 fibers from the SEM photograph and calculating the arithmetic average.
続いて、シート状基材ａと積層材ｂ〜ｄとの上にナノファイバー不織布層を形成してナノファイバー積層材Ａ〜Ｄを製造した。シート状基材ａにナノファイバー不織布層を形成したものをナノファイバー積層材Ａとし、積層材ｂにナノファイバー不織布層を形成したものをナノファイバー積層材Ｂとし、積層材ｃにナノファイバー不織布層を形成したものをナノファイバー積層材Ｃとし、積層材ｄにナノファイバー不織布層を形成したものをナノファイバー積層材Ｄとした。 Subsequently, a nanofiber nonwoven fabric layer was formed on the sheet-like base material a and the laminates b to d to produce nanofiber laminates A to D. The nanofiber laminate A is formed by forming a nanofiber nonwoven layer on the sheet-like substrate a, the nanofiber laminate B is formed by forming the nanofiber nonwoven layer on the laminate b, and the nanofiber nonwoven layer is formed on the laminate c. The nanofiber laminate material D was formed by forming a nanofiber nonwoven fabric layer on the laminate material d.
ナノファイバー積層材Ａは、従来のナノファイバー積層材と同様の構成を有する比較用のナノファイバー積層材である。また、ナノファイバー積層材Ｂ〜Ｄは、本発明のナノファイバー積層材である。
ナノファイバー不織布層の秤量は、全て０．５ｇ／ｍ２とした。ナノファイバー不織布層を構成する繊維の平均繊維径は、５００ｎｍであった。
ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径は、ＳＥＭ写真からナノファイバー１００本の幅を計測し、算術平均して算出した。
The nanofiber laminate A is a comparative nanofiber laminate having a configuration similar to that of a conventional nanofiber laminate. Moreover, nanofiber laminated material BD is the nanofiber laminated material of this invention.
All the nanofiber nonwoven fabric layers were weighed at 0.5 g / m 2 . The average fiber diameter of the fibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer was 500 nm.
The average fiber diameter of the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer was calculated by measuring the width of 100 nanofibers from an SEM photograph and calculating the arithmetic average.
このようにして製造したナノファイバー積層材Ａ〜Ｄについて、ＳＥＭ写真により構造を確認し（図２〜４参照。）、ナノファイバー不織布層の均一性を評価した。なお、図２〜４においては、最も細く見える繊維がナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーである。 About the nanofiber laminated material AD manufactured in this way, the structure was confirmed with the SEM photograph (refer FIGS. 2-4), and the uniformity of the nanofiber nonwoven fabric layer was evaluated. In addition, in FIGS. 2-4, the fiber which looks the finest is a nanofiber which comprises a nanofiber nonwoven fabric layer.
ナノファイバー不織布層の均一性は、ＳＥＭ写真（図３として示した写真）から、シート状基材ａを構成する繊維の上に存在するナノファイバーの本数（α）と、シート状基材ａの孔の上に存在するナノファイバーの本数（β）とを、３０μｍ×３０μｍの範囲について１０箇所ずつ計測することによって評価した。計測した箇所のうち、代表的な１箇所の結果を、以下の表１に示す。 The uniformity of the nanofiber nonwoven fabric layer is determined from the SEM photograph (photograph shown as FIG. 3) of the number (α) of nanofibers present on the fibers constituting the sheet-like substrate a and the sheet-like substrate a. The number (β) of nanofibers existing on the pores was evaluated by measuring 10 points in a 30 μm × 30 μm range. Table 1 below shows the results of one representative location among the measured locations.
［表１］
（比較用） （本発明） （本発明） （本発明）
ナノファイバー積層材 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ
シート状基材の秤量 １２．５ １２．５ １２．５ １２．５
中間繊維層の秤量 − ０．３ ０．６ ０．９
ナノファイバー不織布層の秤量 ０．５ ０．５ ０．５ ０．５
α（本） ３２ ２１ ２６ １９
β（本） １５ １０ ２２ １９
α−β（本） １７ １１ ４ ０
（秤量はいずれもｇ／ｍ２単位）
[Table 1]
(For comparison) (Invention) (Invention) (Invention)
Nanofiber laminate A B C D
Weighing of sheet-like substrate 12.5 12.5 12.5 12.5
Weighing of the intermediate fiber layer −0.3 0.6 0.9
Weighing of nanofiber nonwoven fabric layer 0.5 0.5 0.5 0.5
α (book) 32 21 26 19
β (book) 15 10 22 19
α-β (book) 17 11 4 0
(Weighing is all g / m 2 unit)
結果、表１に示すように、本発明のナノファイバー積層材Ｂ〜Ｄでは、比較用のナノファイバー積層材Ａよりも、シート状基材ａを構成する繊維の上に存在するナノファイバーの本数（α）とシート状基材ａの孔の上に存在するナノファイバーの本数（β）との差が小さいことを確認できた。また、実験をした範囲内においては、中間繊維層の秤量が多いほど、αとβとの差が小さい傾向があることを確認できた。
なお、上記表１の結果はナノファイバー積層材Ａ〜Ｄにおける代表的な１箇所の結果であるが、他の箇所においても同様の傾向が得られた。
As a result, as shown in Table 1, in the nanofiber laminates B to D of the present invention, the number of nanofibers existing on the fibers constituting the sheet-like base material a rather than the comparative nanofiber laminate A It was confirmed that the difference between (α) and the number of nanofibers (β) existing on the holes of the sheet-like substrate a was small. Moreover, within the range which experimented, it has confirmed that there exists a tendency for the difference of (alpha) and (beta) to be small, so that the basis weight of an intermediate fiber layer is large.
In addition, although the result of the said Table 1 is a result of one typical place in nanofiber laminated material AD, the same tendency was acquired also in other places.
実験例の結果、本発明のナノファイバー積層材は、従来のナノファイバー積層材よりもナノファイバー不織布の均一性を高くすることが可能なナノファイバー積層材となることが確認できた。 As a result of the experimental example, it was confirmed that the nanofiber laminate of the present invention was a nanofiber laminate capable of increasing the uniformity of the nanofiber nonwoven fabric as compared with the conventional nanofiber laminate.
以上、本発明を上記実施形態等に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the said embodiment etc., this invention is not limited to the said embodiment etc. The present invention can be implemented in various modes without departing from the spirit of the invention.
（１）上記実験例においては、シート状基材として、針葉樹パルプ、マニラ麻パルプ及びレーヨン繊維からなるティーバッグ用紙を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明におけるシート状基材としては、上記ティーバッグ用紙以外の天然繊維からなるものを用いてもよいし、合成繊維からなるものを用いてもよいし、無機繊維からなるものを用いてもよい。また、シート状基材の形態は、不織布、織物、編物のいずれであってもよい。 (1) In the above experimental examples, tea bag paper made of softwood pulp, manila hemp pulp and rayon fibers was used as the sheet-like substrate, but the present invention is not limited to this. As the sheet-like base material in the present invention, those made of natural fibers other than the above-mentioned tea bag paper may be used, those made of synthetic fibers, or those made of inorganic fibers may be used. . Further, the form of the sheet-like substrate may be any of a nonwoven fabric, a woven fabric, and a knitted fabric.
（２）上記実験例においては、バブルポイント法で測定した最大細孔径が３５０μｍ以下のシート状基材を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、バブルポイント法で測定した最大細孔径が１０μｍ以上かつ８００μｍ以下のシート状基材を用いることができる。 (2) In the above experimental example, a sheet-like substrate having a maximum pore diameter measured by the bubble point method of 350 μm or less was used, but the present invention is not limited to this. For example, a sheet-like substrate having a maximum pore diameter measured by a bubble point method of 10 μm or more and 800 μm or less can be used.
（３）上記実験例においては、シート状基材の秤量を１２．５ｇ／ｍ２としたが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明におけるシート状基材の秤量は、例えば、３ｇ／ｍ２以上かつ４０ｇ／ｍ２以下とすることができる。 (3) In the above experimental example, the basis weight of the sheet-like substrate is 12.5 g / m 2 , but the present invention is not limited to this. The basis weight of the sheet-like substrate in the present invention can be, for example, 3 g / m 2 or more and 40 g / m 2 or less.
（４）上記実験例においては、中間繊維層及びナノファイバー不織布層を形成するために、平均分子量１８万のポリフッ化ビニリデンとＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドとアセトンとの混合溶媒とを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。ポリマーとしては、ナノファイバー積層材を使用する目的に応じて種々の種類のものを用いることができる。また、使用するポリマーの種類に応じて種々の溶媒を用いることができる。さらに、使用するポリマーや溶媒の種類に応じて、最適な混合比を用いることができる。 (4) In the above experimental example, in order to form the intermediate fiber layer and the nanofiber nonwoven fabric layer, a polyvinylidene fluoride having an average molecular weight of 180,000, a mixed solvent of N, N-dimethylacetamide and acetone was used. The present invention is not limited to this. Various types of polymers can be used depending on the purpose of using the nanofiber laminate. Various solvents can be used depending on the type of polymer used. Furthermore, an optimal mixing ratio can be used depending on the type of polymer or solvent used.
（５）上記実験例においては、エレクトロスピニング法のための装置を記載したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係るナノファイバー積層材の製造方法には、種々のエレクトロスピニング法のための装置を用いることができる。 (5) In the above experimental examples, an apparatus for electrospinning was described, but the present invention is not limited to this. Various apparatuses for electrospinning can be used in the method for producing a nanofiber laminate according to the present invention.
（６）上記実験例においては、中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径を１．５μｍとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径は、シート状基材を構成する繊維の平均繊維径よりも小さく、かつ、ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径よりも大きいものとすることができる。また、中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径は、例えば、１μｍ以上かつ３μｍ以下とすることができる。 (6) In the above experimental example, the average fiber diameter of the fibers constituting the intermediate fiber layer is 1.5 μm, but the present invention is not limited to this. The average fiber diameter of the fibers constituting the intermediate fiber layer is smaller than the average fiber diameter of the fibers constituting the sheet-like substrate and larger than the average fiber diameter of the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer. be able to. Moreover, the average fiber diameter of the fiber which comprises an intermediate | middle fiber layer can be 1 micrometer or more and 3 micrometers or less, for example.
（７）上記実験例においては、中間繊維層の秤量を０．３ｇ／ｍ２、０．６ｇ／ｍ２及び０．９ｇ／ｍ２としたが、本発明はこれに限定されるものではない。中間繊維層の秤量は、例えば、０．３ｇ／ｍ２以上とすることができ、また、３ｇ／ｍ２以下とすることができる。 (7) In the above experimental example, the weight of the intermediate fiber layer was 0.3 g / m 2 , 0.6 g / m 2 and 0.9 g / m 2 , but the present invention is not limited to this. . The weight of the intermediate fiber layer can be, for example, 0.3 g / m 2 or more, and can be 3 g / m 2 or less.
（８）上記実験例においては、ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径を５００μｍとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径は、例えば、１０ｎｍ以上かつ１０００ｎｍ以下とすることができる。 (8) In the above experimental example, the average fiber diameter of the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer is 500 μm, but the present invention is not limited to this. The average fiber diameter of the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer can be, for example, 10 nm or more and 1000 nm or less.
（９）上記実験例においては、ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの秤量を０．５ｇ／ｍ２としたが、本発明はこれに限定されるものではない。ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの秤量は、例えば、０．３ｇ／ｍ２以上とすることができ、また、３ｇ／ｍ２以下とすることができる。 (9) In the above experimental examples, but the basis weight of the nanofiber constituting the nanofiber nonwoven fabric layer was 0.5 g / m 2, the present invention is not limited thereto. The weighed nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer can be, for example, 0.3 g / m 2 or more, and 3 g / m 2 or less.
Claims (8)
前記中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径は、前記シート状基材を構成する繊維の平均繊維径よりも小さく、かつ、前記ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径よりも大きいことを特徴とするナノファイバー積層材。 A porous sheet-like base material, an intermediate fiber layer, and a nanofiber nonwoven fabric layer formed by an electrospinning method are laminated in this order,
The average fiber diameter of the fibers constituting the intermediate fiber layer is smaller than the average fiber diameter of the fibers constituting the sheet-like substrate and larger than the average fiber diameter of the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer. A nanofiber laminate characterized by that.
前記シート状基材は、繊維径が３μｍ以上かつ５０μｍ以下の繊維から構成され、
バブルポイント法で測定した前記シート状基材の最大細孔径は、１０μｍ以上かつ８００μｍ以下であることを特徴とするナノファイバー積層材。 In the nanofiber laminate according to claim 1,
The sheet-like substrate is composed of fibers having a fiber diameter of 3 μm or more and 50 μm or less,
The nanofiber laminate, wherein the maximum pore diameter of the sheet-like substrate measured by a bubble point method is 10 µm or more and 800 µm or less.
前記中間繊維層を構成する繊維の平均繊維径は、１μｍ以上かつ３μｍ以下であることを特徴とするナノファイバー積層材。 In the nanofiber laminate according to claim 1 or 2,
The average fiber diameter of the fiber which comprises the said intermediate | middle fiber layer is 1 micrometer or more and 3 micrometers or less, The nanofiber laminated material characterized by the above-mentioned.
前記ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径は、１０ｎｍ以上かつ１０００ｎｍ以下であることを特徴とするナノファイバー積層材。 In the nanofiber laminate material according to any one of claims 1 to 3,
An average fiber diameter of nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer is 10 nm or more and 1000 nm or less, and a nanofiber laminate material.
前記シート状基材の秤量は、３ｇ／ｍ２以上かつ４０ｇ／ｍ２以下であり、
前記中間繊維層の秤量は、０．３ｇ／ｍ２以上であり、
前記ナノファイバー不織布層の秤量は、０．３ｇ／ｍ２以上であることを特徴とするナノファイバー積層材。 In the nanofiber laminate material according to any one of claims 1 to 4,
The basis weight of the sheet-like substrate is 3 g / m 2 or more and 40 g / m 2 or less,
The weight of the intermediate fiber layer is 0.3 g / m 2 or more,
The nanofiber laminate material is characterized in that a weight of the nanofiber nonwoven fabric layer is 0.3 g / m 2 or more.
前記シート状基材上に、前記シート状基材を構成する繊維の平均繊維径より小さく、かつ、前記ナノファイバー不織布層を構成するナノファイバーの平均繊維径よりも大きい平均繊維径を有する繊維からなる中間繊維層を形成する中間繊維層形成工程と、
前記中間繊維層上であって前記シート状基材とは反対の側に、エレクトロスピニング法によって前記ナノファイバー不織布層を形成するナノファイバー不織布層形成工程とをこの順序で含むことを特徴とするナノファイバー積層材の製造方法。 A method for producing a nanofiber laminate in which a nanofiber nonwoven fabric layer is laminated on a highly uniform and porous sheet-like substrate,
From the fibers having an average fiber diameter smaller than the average fiber diameter of the fibers constituting the sheet-like base material and larger than the average fiber diameter of the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric layer on the sheet-like base material An intermediate fiber layer forming step for forming an intermediate fiber layer,
A nanofiber nonwoven fabric layer forming step of forming the nanofiber nonwoven fabric layer on the intermediate fiber layer on the side opposite to the sheet-like base material by an electrospinning method in this order. A method for producing a fiber laminate.
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