KR102212977B1

KR102212977B1 - Nanofiber manufacturing method and device

Info

Publication number: KR102212977B1
Application number: KR1020197024446A
Authority: KR
Inventors: 아키히토 후쿠나가
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2021-02-04
Also published as: TW201831743A; CN110325673A; JP2018135615A; KR20190103444A; JP6672198B2; WO2018155474A1

Abstract

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

Description

Nanofiber manufacturing method and device

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

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

전계 방사 장치에는, 노즐을 컬렉터의 상방에 배치한 것이 있다. 이 타입의 전계 방사 장치에서는, 용액이 노즐의 선단에서 덩어리가 되는 경우가 있다. 이 덩어리는, 용매를 포함하고 있으며, 컬렉터 상에 집적된 나노 파이버의 포집면에 낙하하는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 집적된 나노 파이버 중 낙하한 상기 덩어리가 부착된 개소를 제거할 필요가 있으므로, 득률이 저하된다. 따라서, 일본 공개특허공보 2012-167409호 및 국제 공개공보 제2014/057927호에 기재된 바와 같이, 선단을 상향으로 한 자세로 마련된 노즐로부터 분사된 용액을, 노즐의 상방에 배치된 컬렉터에 유인함으로써 나노 파이버로서 포집하는 수법이 있다.Some of the electrospinning devices have a nozzle disposed above the collector. In this type of field emission device, the solution may become a lump at the tip of the nozzle. This lump contains a solvent and may fall on the collecting surface of the nanofibers accumulated on the collector. In such a case, it is necessary to remove a portion of the accumulated nanofibers to which the dropped lump is attached, and thus the profitability is lowered. Therefore, as described in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2012-167409 and International Laid-Open Publication No. 2014/057927, the solution sprayed from the nozzle provided with the tip of the nozzle upward is attracted to the collector disposed above the nozzle to There is a method of collecting it as a fiber.

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

그러나, 일본 공개특허공보 2012-167409호 및 국제 공개공보 제2014/057927호에 기재되는 방법에서는, 나노 파이버의 득률은 양호하지만, 노즐의 선단이 덩어리에 의하여 막힌다. 노즐의 선단이 막히는 경우에는, 노즐의 선단으로부터 상기 덩어리를 제거하기 위하여 제조가 정지되어, 제조 효율이 양호하지 않다. 일본 공개특허공보 2009-074224호에 기재되는 방법은, 노즐이, 나노 파이버재가 불용인 욕액에 침지되어 있으므로, 일본 공개특허공보 2012-167409호 및 국제 공개공보 제2014/057927호의 방법과 동일하게 노즐의 선단이 막힌다.However, in the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-167409 and International Publication No. 2014/057927, although the yield of nanofibers is good, the tip of the nozzle is clogged by a lump. When the tip of the nozzle is clogged, production is stopped to remove the lump from the tip of the nozzle, and the production efficiency is not good. In the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-074224, since the nozzle is immersed in a bath liquid in which nanofiber material is insoluble, the nozzle is similar to the method of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-167409 and International Publication No. 2014/057927. The tip of the is blocked.

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

본 발명의 나노 파이버 제조 방법은, 나노 파이버재가 용매에 용해되어 있고 대전된 상태의 용액을, 선단을 상향으로 한 자세로 마련된 노즐의 선단으로부터 분사하여, 나노 파이버를 제조하는 나노 파이버 제조 방법에 있어서, 출액 단계와 포집 단계를 갖는다. 출액 단계는, 나노 파이버재의 용제를 포함하는 분위기하에 선단이 배치된 노즐로부터 용액을 분사한다. 포집 단계는, 용액과 역극성으로 대전된 컬렉터에, 노즐로부터 분사된 용액을 유인함으로써 나노 파이버를 포집한다.In the nanofiber manufacturing method of the present invention, a solution in a state in which the nanofiber material is dissolved in a solvent and charged is sprayed from the tip of a nozzle provided with the tip facing upward, to produce nanofibers. , It has a discharge step and a collection step. In the liquid ejection step, the solution is sprayed from a nozzle having a tip end in an atmosphere containing a solvent of a nanofiber material. In the collecting step, nanofibers are collected by attracting a solution sprayed from a nozzle to a collector charged with a polarity opposite to the solution.

노즐은, 액체의 용제가 주입된 용기 내에, 선단을 용기 내의 액면으로부터 돌출시킨 상태로 배치되어 있으며, 용기 내의 용제가 기화한 용제 가스에 의하여, 선단이 분위기하에 놓여 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the nozzle is disposed in a container into which a liquid solvent is injected, with the tip protruding from the liquid level in the container, and the tip is placed in an atmosphere by a solvent gas in which the solvent in the container is vaporized.

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

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

액면에 대한 노즐의 각도는, 45° 이상 90° 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.The angle of the nozzle with respect to the liquid surface is preferably in the range of 45° or more and 90° or less.

용제를 분무함으로써 선단에 공급해도 된다.You may supply it to the tip by spraying a solvent.

출액 단계는, 1mm 이상 20mm 이하의 범위 내에서 서로 이간(離間)된 복수의 노즐로부터 용액을 분사하는 것이 바람직하다.In the liquid ejection step, it is preferable to spray the solution from a plurality of nozzles separated from each other within a range of 1 mm or more and 20 mm or less.

복수의 노즐의 선단이 동일한 방향인 것이 바람직하다.It is preferable that the tips of the plurality of nozzles are in the same direction.

나노 파이버재는, 셀룰로스계 폴리머와 엘라스토머 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 나노 파이버재가 셀룰로스계 폴리머인 경우는, 셀룰로스트라이아세테이트인 것이 바람직하다. 나노 파이버재가 엘라스토머인 경우는, 아크릴계 엘라스토머인 것이 바람직하다.It is preferable that the nanofiber material is either a cellulose polymer or an elastomer. When the nanofiber material is a cellulose polymer, it is preferable that it is a cellulose strip acetate. When the nanofiber material is an elastomer, it is preferably an acrylic elastomer.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

용기(46)는, 나노 파이버재(15)의 용제(50)를 수용한다. 이 용제(50)는 액체이다. 용제(50)가 기화함으로써, 노즐(36)의 선단은, 용제(50)를 기체 상태로 포함하는 분위기하에 배치된다. 이 기체 상태의 용제를, 이하, 용제 가스(80)라고 칭한다. 또한 본 예에서는, 용기(46)의 바닥부에 노즐(36)이 관통한 상태로 장착되어 있지만, 용기(46)에 노즐(36)을 장착하는 수법에 대해서는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 용기(46)의 바닥부를 관통하는 튜브에 노즐(36)의 기단을 접속시킴으로써, 튜브를 통하여 용기(46)에 노즐(36)을 장착해도 된다. 또한, 용제(50)는, 나노 파이버재(15)가 녹는 것이면 된다. 용제(50)로서는, 예를 들면 용매(31)와 동일한 것을 들 수 있다.The container 46 accommodates the solvent 50 of the nanofiber material 15. This solvent 50 is a liquid. When the solvent 50 vaporizes, the tip end of the nozzle 36 is placed under an atmosphere containing the solvent 50 in a gaseous state. This gaseous solvent is hereinafter referred to as a solvent gas 80. Further, in the present example, the nozzle 36 is attached to the bottom of the container 46 in a state where it penetrates, but the method of attaching the nozzle 36 to the container 46 is not limited thereto. For example, by connecting the base end of the nozzle 36 to a tube passing through the bottom of the container 46, the nozzle 36 may be attached to the container 46 via the tube. In addition, the solvent 50 may be one in which the nanofiber material 15 is melted. As the solvent 50, the same thing as the solvent 31 is mentioned, for example.

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

또, 용기(46)에는 용제(50)의 온도를 검출하는 온도 센서(56)가 마련되어 있으며, 이 온도 센서(56)의 검출 신호에 근거하여, 온도 조절부(도시하지 않음)에 의하여 용기(46) 내의 용제(50)의 온도가 조절된다. 또한, 본 실시형태에서는, 용기(46) 내의 용제(50)의 온도를, 용제(50)의 비점보다 예를 들면 5℃ 낮게 하고 있다.Further, the container 46 is provided with a temperature sensor 56 for detecting the temperature of the solvent 50, and based on the detection signal of the temperature sensor 56, the container ( 46) The temperature of the solvent 50 is controlled. In addition, in this embodiment, the temperature of the solvent 50 in the container 46 is set lower than the boiling point of the solvent 50 by, for example, 5°C.

집적부(47)는, 컬렉터(58)와, 컬렉터 회전부(59)와, 지지체 공급부(60)와, 지지체 권취부(61)를 갖는다. 컬렉터(58)는 노즐(36)로부터 분사된 용액(25)을 유인하여, 나노 파이버(11)로서 포집하기 위한 것이며, 본 실시형태에서는, 후술하는 지지체(37) 상에 포집한다. 컬렉터(58)는, 금속제의 띠형상물로 형성된 무단(無端) 벨트로 구성되어 있다. 컬렉터(58)는, 전원(49)에 의하여 전압이 인가됨으로써 대전되는 소재로 형성되어 있으면 되고, 예를 들면 스테인리스제이다. 컬렉터 회전부(59)는, 한 쌍의 롤러(62, 63)와, 모터(64) 등으로 구성되어 있다. 컬렉터(58)는, 한 쌍의 롤러(62, 63)에 수평으로 걸쳐져 있다. 한쪽의 롤러(62)의 축에는 방사실(45)의 밖에 배치된 모터(64)가 접속되어 있어, 롤러(62)를 소정 속도로 회전시킨다. 이 회전에 의하여 컬렉터(58)는 롤러(62)와 롤러(63)의 사이에서 순환하도록 이동한다. 본 실시형태에 있어서는, 컬렉터(58)의 이동 속도는, 10cm/시로 하고 있지만, 이에 한정되지 않는다.The accumulating part 47 has a collector 58, a collector rotating part 59, a support supplying part 60, and a support winding part 61. The collector 58 attracts the solution 25 sprayed from the nozzle 36 and collects it as nanofibers 11, and in this embodiment, it collects on a support 37 to be described later. The collector 58 is constituted by an endless belt formed of a metal strip. The collector 58 may be formed of a material that is charged by applying a voltage by the power source 49, and is made of stainless steel, for example. The collector rotating part 59 is constituted by a pair of rollers 62 and 63, a motor 64, and the like. The collector 58 extends horizontally over a pair of rollers 62 and 63. A motor 64 disposed outside the spinning chamber 45 is connected to the shaft of one roller 62 to rotate the roller 62 at a predetermined speed. By this rotation, the collector 58 moves so as to circulate between the roller 62 and the roller 63. In this embodiment, although the moving speed of the collector 58 is 10 cm/hour, it is not limited to this.

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

또한, 컬렉터(58) 상에, 직접, 나노 파이버(11)의 집적 및 부직포(10)의 형성을 해도 되지만, 컬렉터(58)를 형성하는 소재 또는 컬렉터(58)의 표면 상태 등에 따라서는 나노 파이버(11) 및 부직포(10)가 달라붙어, 박리하기 어려운 경우가 있다. 이로 인하여, 본 실시형태와 같이, 나노 파이버(11) 및 부직포(10)가 달라붙기 어려운 지지체(37)를 컬렉터(58) 상으로 안내하고, 이 지지체(37) 상에 나노 파이버(11)를 집적하는 것이 바람직하다.Further, on the collector 58, the nanofibers 11 may be directly integrated and the nonwoven fabric 10 may be formed, but depending on the material forming the collector 58 or the surface condition of the collector 58, the nanofibers (11) and the nonwoven fabric 10 stick together, and peeling may be difficult. For this reason, as in the present embodiment, the support 37 in which the nanofibers 11 and the nonwoven fabric 10 are difficult to adhere to is guided onto the collector 58, and the nanofibers 11 are provided on the support 37 It is desirable to integrate.

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

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

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

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

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

노즐(36)은, 액체의 용제(50)가 주입된 용기(46) 내에, 선단을 용기(46) 내의 액면(52)으로부터 돌출시킨 상태로 배치된다. 이로써, 용제 가스(80)에 의하여, 노즐(36)의 선단이 용제(50)를 포함하는 분위기하에 놓인다. 이로 인하여, 노즐(36)의 선단의 막힘이 보다 확실하게 방지된다.The nozzle 36 is disposed in the container 46 into which the liquid solvent 50 is injected, with the tip protruding from the liquid level 52 in the container 46. Thereby, by the solvent gas 80, the tip end of the nozzle 36 is placed in an atmosphere containing the solvent 50. For this reason, clogging of the tip of the nozzle 36 is prevented more reliably.

또한, 용제(50)를 분무함으로써 노즐(36)의 선단에 공급해도 된다. 용제(50)를 분무하는 경우는, 예를 들면 용제 분무 장치(도시하지 않음)에 의하여 분무하는 용제(50)의 양 등을 조절하여, 테일러 콘(53)의 형상 등에 변화가 발생하지 않을 정도로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 노즐(36)의 선단에 용액(25)의 덩어리가 부착되는 것이 보다 억제되어, 노즐(36)의 선단이 막히는 것이 보다 확실하게 방지된다. 이 결과, 나노 파이버(11)의 제조 효율이 보다 향상된다. 또, 용제(50)를 분무하는 것에 더하여 또는 대신에, 용제(50)를 기체의 상태로 노즐(36)의 선단에 공급해도 된다. 또한, 용제(50)를 포함하는 분위기하에 노즐(36)의 선단을 배치하는 수법으로서 액체의 용제(50)가 주입된 용기(46)를 이용하는 경우와 용제(50)를 분무하는 경우 중 어느 쪽을 채용할지는 적절히 선택해도 되지만, 이들 중에서는, 액체의 용제(50)가 주입된 용기(46)를 이용하는 경우가, 테일러 콘(53)의 형상에 변화를 발생시키는 경우가 없으므로, 보다 바람직하다.Further, by spraying the solvent 50, it may be supplied to the tip of the nozzle 36. In the case of spraying the solvent 50, for example, by adjusting the amount of the solvent 50 to be sprayed by a solvent spraying device (not shown), the shape of the tailor cone 53 is not changed. It is desirable to do. Thereby, adhesion of the lump of the solution 25 to the tip of the nozzle 36 is more suppressed, and clogging of the tip of the nozzle 36 is more reliably prevented. As a result, the manufacturing efficiency of the nanofibers 11 is further improved. Moreover, in addition to or instead of spraying the solvent 50, the solvent 50 may be supplied to the tip of the nozzle 36 in a gaseous state. In addition, as a method of disposing the tip of the nozzle 36 in an atmosphere containing the solvent 50, either the container 46 in which the liquid solvent 50 is injected is used or the case where the solvent 50 is sprayed. Whether or not to adopt may be appropriately selected, but among them, the case of using the container 46 in which the liquid solvent 50 is injected is more preferable since there is no change in the shape of the tailor cone 53.

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

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

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

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

복수의 노즐(36a~36c)의 선단은, 동일한 방향인 것이 바람직하다. 노즐의 방향에 대하여 "동일"이란, 각 노즐(36)의 각도(θ)가 완전히 동일한 각도인 것 외에, 0° 이상 45° 이하이면 동일한 것으로 간주해도 된다. 복수의 노즐(36a~36c)의 선단이 동일한 방향인 것에 의하여, 단위 면적당 중량이 보다 균일한, 즉 두께가 보다 균일한 부직포가 얻어진다. 단위 면적당 중량이란, 부직포의 단위 면적당 질량이다. 두께가 불균일한 부직포는 용도에 따라서는 부분적으로 제거되는 경우가 있는 것에 비하여, 두께가 균일한 부직포는, 전체 영역이 사용 가능하게 되어 있어 득률이 보다 양호하다.It is preferable that the tips of the plurality of nozzles 36a to 36c are in the same direction. The term "same" with respect to the direction of the nozzles means that the angle θ of each nozzle 36 is completely the same, and may be regarded as the same as long as it is 0° or more and 45° or less. When the tips of the plurality of nozzles 36a to 36c are in the same direction, a nonwoven fabric having a more uniform weight per unit area, that is, a more uniform thickness, is obtained. The weight per unit area is the mass per unit area of the nonwoven fabric. A nonwoven fabric having a non-uniform thickness may be partially removed depending on the application, whereas a nonwoven fabric having a uniform thickness can be used for the entire area, resulting in better profitability.

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

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

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

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

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

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

포집 단계에 대하여 설명한다. 컬렉터(58)는, 제1 극성으로 대전된 상태로 선단 개구로부터 분사된 용액(25)을 유인한다. 이로써, 선단 개구에는 테일러 콘(53)이 형성되고, 이 테일러 콘(53)으로부터 방사 제트(69)가 컬렉터(58)를 향하여 분출된다. 제1 극성으로 대전되어 있는 방사 제트(69)는, 컬렉터(58)로 향하는 동안에, 자신의 전하에 의한 반발에 의하여 보다 가는 직경으로 분열한다. 이로써 나노 파이버(11)가 제조되어, 지지체(37) 상에 포집된다.The capture step will be described. The collector 58 attracts the solution 25 sprayed from the tip opening while being charged with the first polarity. Thereby, a tailor cone 53 is formed in the tip opening, and the spinning jet 69 is ejected toward the collector 58 from the tailor cone 53. The radiation jets 69 charged with the first polarity are divided into smaller diameters by repulsion by their own electric charges while heading to the collector 58. As a result, the nanofibers 11 are manufactured and collected on the support 37.

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

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

실시예Example

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

나노 파이버 제조 장치(22)에 있어서, 용매(31)의 종류와 용제(50)의 종류와 노즐(36)의 수 등을 변경하며, 나노 파이버(11)를 연속적으로 제조하여, 실시예 1~20으로 했다. 이용한 나노 파이버재(15)는, 표 1의 "나노 파이버재" 란에 기재하고 있다. 나노 파이버재(15)로서, 셀룰로스아세테이트를 이용한 경우에는 표 1의 "나노 파이버재" 란에 "CA"라고 기재하고, 엘라스토머를 이용한 경우에는 표 1의 "나노 파이버재" 란에 "엘라스토머"라고 기재한다. 여기에서는, "CA"는 아세틸 치환도 2.87의 셀룰로스트라이아세테이트를, "엘라스토머"는 아크릴계 엘라스토머인 (주)구라레제 구라리티(등록 상표)를 이용하고 있다.In the nanofiber manufacturing apparatus 22, by changing the type of the solvent 31, the type of the solvent 50, the number of nozzles 36, etc., the nanofibers 11 were continuously manufactured, and Examples 1 to I made it 20. The used nanofiber material 15 is described in the column of "nano fiber material" in Table 1. As the nanofiber material 15, when cellulose acetate is used, it is described as "CA" in the column of "nano fiber material" in Table 1, and when an elastomer is used, it is indicated as "elastomer" in the column of "nano fiber material" in Table 1 Write. Here, "CA" uses cellulose stripeacetate with an acetyl substitution degree of 2.87, and "elastomer" uses an acrylic elastomer, Kuraray Co., Ltd. (registered trademark).

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

용기(46)의 유무는, 표 1의 "용기의 유무" 란에 기재하고 있다. 용기(46)가 있는 경우에 있어서, 용제(50)의 종류는 표 1의 "용제의 종류" 란에, 용기(46) 내의 용제(50)와 용제(50)의 비점과의 온도의 차, 즉 (용기(46) 내의 용제(50)의 온도)-(용제(50)의 비점)은 표 1의 "용제의 비점에 대한 용기 내의 용제의 온도" 란에 각각 기재하고 있다. 용제(50)로서, 다이클로로메테인을 이용한 경우에는 표 1의 "용제의 종류" 란에 "다이클로로메테인"이라고 기재하고, n-메틸피롤리돈을 이용한 경우에는 표 1의 "용제의 종류" 란에 "NMP"라고 기재한다. 용제(50)의 분무의 유무는, 표 1의 "용제의 분무의 유무" 란에 기재하고 있다. 노즐(36)의 각도(θ)는, 표 1의 "노즐의 각도" 란에 기재하고 있다. 노즐(36)의 개수는, 표 1의 "노즐의 개수" 란에 기재하고 있다. 복수의 노즐(36)이 마련되어 있는 경우에 있어서, 각 노즐(36)의 선단의 방향이 동일한지 다른지는 표 1의 "각 노즐의 방향의 동일 여부" 란에, 각 노즐(36) 간의 거리는 표 1의 "각 노즐 간의 거리" 란에 기재하고 있다. 또한, 표 1의 "각 노즐의 방향의 동일 여부" 란에 있어서, 복수의 노즐(36)이 동일한 방향으로 되어 있는 경우는 "동일"이라고 기재하고, 복수의 노즐(36) 중 적어도 하나가 다른 방향으로 되어 있는 경우는 "상이"라고 기재하고 있다. 노즐(36)의 선단과 용기(46) 내의 액면과의 거리는, 표 1의 "노즐 선단과 액면과의 거리" 란에 기재하고 있다. 또한, 노즐(36)의 개수를 1개로 하여 나노 파이버(11)를 제조한 경우에는, 표 1의 "각 노즐의 방향의 동일 여부" 란과 "각 노즐 간의 거리" 란에는 "-"라고 기재한다.The presence or absence of the container 46 is described in the "Presence or absence of a container" column in Table 1. When there is a container 46, the type of the solvent 50 is in the "Type of solvent" column of Table 1, the difference in temperature between the boiling point of the solvent 50 and the solvent 50 in the container 46, That is, (the temperature of the solvent 50 in the container 46)-(the boiling point of the solvent 50) are described in the column of "The temperature of the solvent in the container relative to the boiling point of the solvent" in Table 1. When dichloromethane is used as the solvent 50, it is described as "dichloromethane" in the column of "type of solvent" in Table 1, and when n-methylpyrrolidone is used, the "solvent of In the "Type" column, write "NMP". The presence or absence of spraying of the solvent 50 is described in the column of "Presence or absence of spraying of the solvent" in Table 1. The angle θ of the nozzle 36 is described in the column "Nozzle angle" in Table 1. The number of nozzles 36 is described in the "number of nozzles" column in Table 1. In the case where a plurality of nozzles 36 are provided, whether the direction of the tip of each nozzle 36 is the same or different is indicated in the column of "Is the same direction of each nozzle" in Table 1, and the distance between the nozzles 36 is shown in the table. It is described in the column of "Distance between each nozzle" in 1. In addition, in the column of "whether the direction of each nozzle is the same" in Table 1, if the plurality of nozzles 36 are in the same direction, it is described as "same", and at least one of the plurality of nozzles 36 is different. When it is in the direction, it is described as "different". The distance between the tip of the nozzle 36 and the liquid level in the container 46 is described in the column "Distance between the tip of the nozzle and the liquid level" in Table 1. In addition, in the case of manufacturing the nanofibers 11 with the number of nozzles 36 as one, "-" is written in the columns of "Is the same direction of each nozzle" and the "Distance between each nozzles" column of Table 1 do.

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

(1) 득률(1) winning percentage

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

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

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

C; 나노 파이버의 형상은 불균일했지만, 부직포의 두께의 균일성이 ±10% 이내이며, 실용상 문제가 없는 레벨이었다.C; Although the shape of the nanofibers was non-uniform, the uniformity of the thickness of the nonwoven fabric was within ±10%, and the level was practically no problem.

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

(2) 효율(2) efficiency

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

A; 노즐의 선단에 용액의 덩어리가 부착되는 경우가 없고, 노즐의 막힘은 발생하지 않았다.A; No lumps of solution adhered to the tip of the nozzle, and no clogging of the nozzle occurred.

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

C; 노즐로부터 용액이 분사되지 않게 되었다.C; The solution stopped spraying from the nozzle.

[표 1][Table 1]

[비교예 1][Comparative Example 1]

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

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

10 부직포
11 나노 파이버
15 나노 파이버재
21 용액 준비부
22 나노 파이버 제조 장치
25 용액
31 용매
33 배관
36 노즐
36a~36c 노즐
37 지지체
38 펌프
45 방사실
46 용기
47 집적부
48 도통 부재
49 전원
50 용제
52 액면
53 테일러 콘
54 액면 레벨 센서
56 온도 센서
58 컬렉터
59 컬렉터 회전부
60 지지체 공급부
60a 송출축
61 지지체 권취부
62 롤러
63 롤러
64 모터
65 지지체 롤
66 권취 코어
67 권취축
68 권취 코어
69 방사 제트
80 용제 가스
L1 노즐과 컬렉터와의 거리
L2 노즐의 선단과 액면과의 거리
L3 각 노즐 간의 거리
θ 노즐의 각도10 non-woven
11 nanofiber
15 nanofiber material
21 Solution preparation section
22 Nano Fiber Manufacturing Equipment
25 solution
31 solvent
33 plumbing
36 nozzles
36a~36c nozzle
37 support
38 pump
45 spinning chamber
46 containers
47 accumulator
48 absence of conduction
49 power
50 solvent
52 face value
53 Taylor Cone
54 liquid level sensor
56 temperature sensor
58 collector
59 Collector rotating part
60 Support supply
60a transmission shaft
61 Support winding
62 roller
63 roller
64 motor
65 support roll
66 winding core
67 Winding shaft
68 winding core
69 Radiant Jet
80 solvent gas
Distance between L1 nozzle and collector
Distance between the tip of the L2 nozzle and the liquid level
L3 distance between each nozzle
θ nozzle angle

Claims

In the nanofiber manufacturing method of producing nanofibers by spraying a solution in a state in which the nanofiber material is dissolved in a solvent and charged, from the tip of a nozzle provided with the tip facing upward,
A liquid extraction step of spraying the solution from the nozzle in which the tip is disposed under an atmosphere containing a solvent of the nanofiber material,
A collecting step of collecting nanofibers by attracting the solution sprayed from the nozzle to a collector charged with a polarity opposite to that of the solution,
The nozzle is disposed in a container into which the liquid solvent is injected, with the tip protruding from the liquid level in the container,
The temperature of the solvent in the container is (solvent boiling point-20°C) or higher, and (solvent boiling point-5°C) or lower.

The method according to claim 1,
The nanofiber manufacturing method in which the tip is placed under the atmosphere by a solvent gas in which the solvent in the container is vaporized.

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

delete

The method according to claim 2,
The angle of the nozzle with respect to the liquid surface, the nanofiber manufacturing method in the range of 45° or more and 90° or less.

The method of claim 3,
The angle of the nozzle with respect to the liquid surface, the nanofiber manufacturing method in the range of 45° or more and 90° or less.

delete

The method according to any one of claims 1 to 3, 6 and 7,
A method for manufacturing nanofibers that is supplied to the tip by spraying the solvent.

The method according to any one of claims 1 to 3, 6 and 7,
The liquid extraction step is a nanofiber manufacturing method of spraying the solution from a plurality of the nozzles separated from each other within a range of 1mm or more and 20mm or less.

The method of claim 11,
A method of manufacturing nanofibers in which the tips of the plurality of nozzles are in the same direction.

The method according to any one of claims 1 to 3, 6 and 7,
The nanofiber material is any one of a cellulose-based polymer and an elastomer nanofiber manufacturing method.

The method of claim 13,
The cellulose-based polymer is a cellulose-striacetate nanofiber manufacturing method.

The method of claim 13,
The elastomer is an acrylic elastomer, a nanofiber manufacturing method.

The method according to any one of claims 1 to 3, 6 and 7,
The solvent is dichloromethane nanofiber manufacturing method.

A nozzle for spraying a solution in which the nanofiber material is dissolved in a solvent from the tip,
A container in which the solvent of the nanofiber material is accommodated,
A collector that attracts the solution sprayed from the nozzle and collects it as nanofibers,
And a voltage applying unit for charging the solution and the collector in reverse polarity by applying a voltage to the solution and the collector sprayed from the tip,
The nozzle is provided in the container in a state with the tip facing upward and the tip protruding from the liquid level of the solvent,
The temperature of the solvent in the container is (solvent boiling point-20°C) or higher and (solvent boiling point-5°C) or lower.