WO2016021503A1 - 静電紡糸用スピナレット - Google Patents

静電紡糸用スピナレット Download PDF

Info

Publication number
WO2016021503A1
WO2016021503A1 PCT/JP2015/071821 JP2015071821W WO2016021503A1 WO 2016021503 A1 WO2016021503 A1 WO 2016021503A1 JP 2015071821 W JP2015071821 W JP 2015071821W WO 2016021503 A1 WO2016021503 A1 WO 2016021503A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spinneret
raw material
material fluid
electrospinning
discharge hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2015/071821
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
晋平 平本
陽 梅林
泰樹 寺川
実 宮内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JNC Corp
JNC Fibers Corp
Original Assignee
JNC Corp
JNC Fibers Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JNC Corp, JNC Fibers Corp filed Critical JNC Corp
Priority to US15/501,437 priority Critical patent/US10662553B2/en
Priority to KR1020177005148A priority patent/KR20170038014A/ko
Priority to EP15829614.5A priority patent/EP3178973A4/en
Priority to CN201580051170.5A priority patent/CN107109703B/zh
Publication of WO2016021503A1 publication Critical patent/WO2016021503A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D4/00—Spinnerette packs; Cleaning thereof
    • D01D4/06—Distributing spinning solution or melt to spinning nozzles
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D01D5/0069—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus characterised by the spinning section, e.g. capillary tube, protrusion or pin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/05—Filamentary, e.g. strands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/07—Flat, e.g. panels
    • B29C48/08—Flat, e.g. panels flexible, e.g. films

Definitions

  • the present invention relates to a spinneret used for electrostatic spinning. More specifically, the present invention relates to a spinneret suitable for stabilization of continuous spinning with respect to a raw material fluid having a wide viscosity and homogenization of nanofiber quality.
  • the ultrafine fiber “nanofiber” is a one-dimensional nanomaterial that has attracted attention in recent years. In a broad definition, it refers to a fiber having a diameter of 100 nm or less and an aspect ratio of 10 or more, but practically refers to a fiber having a diameter of 1000 nm or less (see Non-Patent Document 1).
  • An electrostatic spinning method using electrostatic attraction is known as a method for producing nanofibers.
  • a raw material fluid which is a spinning solution in which a polymer is dissolved
  • a metal injection needle is charged with a high voltage together with a metal injection needle, and directed toward the grounded collection electrode surface from the tip of the injection needle.
  • the raw material fluid is drawn in the direction of the surface of the collecting electrode to form a conical shape called a Taylor cone.
  • the raw material fluid flies out as a jet from the tip of the Taylor cone, and the diameter becomes submicron with the volatilization of the solvent.
  • the fibers of the order are collected in a non-woven form on the surface of the collecting electrode.
  • the nanofibers produced by electrostatic spinning reported so far have a fiber diameter of at least about 100 nm. In the future, it is required to establish a manufacturing technique capable of mass production of nanofibers with smaller fiber diameters. In order to reduce the fiber diameter of the nanofibers produced by the electrospinning method, it is necessary to prevent the polymer chains in the raw material fluid from being entangled. For this purpose, it is effective to reduce the viscosity of the raw material fluid by reducing the polymer concentration of the raw material fluid or selecting a low molecular weight polymer (see Non-Patent Document 2).
  • the viscosity of the raw material fluid is 5000 cP (centipoise) or more, and the raw material fluid having a viscosity lower than 5000 cP Is not preferred for spinning.
  • the interval between adjacent injection needles is narrowed, the electric fields generated around the injection nozzles interfere with each other, making it difficult to spin nanofibers from all the injection needles, and the quality of the nanofibers may be reduced. is there.
  • the present invention provides an electrospinning spinneret that can produce homogeneous nanofibers with small variations in fiber diameter using a raw material fluid having a wide range of viscosity from low viscosity to high viscosity.
  • the present inventors use an electrospinning spinneret having a plurality of projections having a specific shape having discharge holes and a channel for distributing a raw material fluid. As a result, it was found that the problem can be solved, and the present invention has been completed.
  • a spinneret for electrospinning composed of a structure of a conductive metal material, the structure having a major axis direction, a minor axis direction, and a thickness direction, and spinning on one surface of the structure.
  • a plurality of protrusions are formed on the other surface so as to be aligned along the longitudinal direction, and each of the plurality of protrusions extends so as to protrude from the structure.
  • An electrospinning spinneret having discharge holes for discharging a raw material fluid at the top thereof, and the pitch of the discharge holes exceeding 1 mm.
  • the spinneret for electrospinning of the present invention has a plurality of protrusions and discharges the raw material fluid from the discharge holes drilled in each of the plurality of protrusions. Therefore, the raw material fluid having a wide range of viscosity from low viscosity to high viscosity is used. Thus, uniform and uniform nanofibers with small variations in fiber diameter can be produced with high productivity.
  • the spinneret for electrospinning having a flow path inside is less susceptible to the difference in specific gravity between air and the raw material fluid, and can supply the raw material fluid to each discharge hole without embracing the air inside the spinneret. Therefore, stable discharge can be performed.
  • an electrospinning spinneret that has a flow path inside and has a substantially equal distance from the inlet to each discharge hole can uniformly supply the raw material fluid to each discharge hole. Nanofiber can be obtained.
  • the height of the protrusion is 0.1 mm or more, preferably 1 mm or more, spinning can be further stabilized.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electrospinning spinneret having a luminescent protrusion.
  • FIG. 2 is a perspective view of an electrospinning spinneret in which adjacent projections are provided with radiant projections having different spinneret heights relative to the top 2 of the projections 5.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a light projection provided in an electrospinning spinneret.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an electrospinning spinneret having an internal space for storing a raw material fluid and components thereof.
  • FIG. 5 is a perspective view of an internal space of an electrospinning spinneret having an internal space for storing a raw material fluid therein.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electrospinning spinneret having a luminescent protrusion.
  • FIG. 2 is a perspective view of an electrospinning spinneret in which adjacent projections are provided with radiant projections having different spinneret heights
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an electrospinning spinneret composed only of a raw material fluid passage and components thereof.
  • FIG. 7 is a perspective view of a distribution plate for forming a flow path of the raw material fluid inside the electrospinning spinneret.
  • FIG. 8 is a perspective view of an electrospinning spinneret corresponding to a top plate having a flow path, in which adjacent protrusions are provided with luminescent protrusions having different spinneret heights relative to the top 2 of the protrusions 5.
  • FIG. 9 is a perspective view of an electrospinning spinneret having a quadrangular pyramid protrusion.
  • FIG. 10 is a perspective view of an electrospinning spinneret having a quadrangular prism protrusion.
  • FIG. 11 is a perspective view of an electrospinning spinneret having no protrusions.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electrospinning spinneret having a luminescent protrusion 5 (protrusion 5).
  • the spinneret 1 for electrospinning of the present embodiment is a structure made of a conductive metal material.
  • the structure includes a main body 20 formed in an X direction (also referred to as a major axis direction), a Y direction (also referred to as a thickness direction), and a Z direction (also referred to as a minor axis direction).
  • a part of the metal material constituting the thickness direction (Y direction) extends so as to form the protrusion 5 along the minor axis direction (Z direction).
  • a plurality of protrusions on the second surface (the other surface) 21 opposite to the first surface (one surface) 22 of the main body portion 20 of the structure (which constitutes one side surface of the main body portion 20). 5 is formed so as to extend along the minor axis direction (Z direction).
  • the main body 20 means a portion obtained by removing the protrusion 5 from the structure constituting the spinneret 1 for electrospinning.
  • the projection 5 has a top portion (projection top portion) 2 and a side surface portion 3, and each of the top portions 2 is provided with one discharge hole 4 for discharging the raw material fluid.
  • a Taylor cone 7 made of a raw material fluid is formed in the vicinity of the discharge hole 4, and the nanofiber 8 is spun from the tip of the Taylor cone 7.
  • the electrospinning spinneret 1 of the present embodiment has the protrusions 5 provided with the discharge holes 4, the electric charges are concentrated on the protrusions 5 of the electrospinning spinneret 1 charged at a high voltage, and around the protrusions 5. A strong electric field is generated. This strong electric field increases the force applied to the collector electrode surface applied to the Taylor cone 7 and suppresses the expansion of the Taylor cone 7 and the contact between adjacent Taylor cones.
  • the spinneret 1 for electrostatic spinning has a configuration in which the protrusions 5 and the valleys 6 are alternately arranged along the long axis direction (X direction), so that the Taylor cone 7 extends along the side surfaces 3 and the valleys 6. Thus, it is difficult to expand to the adjacent protrusions 5, and contact between adjacent Taylor cones 7 is suppressed.
  • the spinneret 1 for electrospinning only needs to be made of a conductive metal material, and may be any conductive metal material such as iron, aluminum, stainless steel, or brass. Moreover, you may be comprised from the combination and alloy of these several metal materials.
  • the lengths of the major axis direction, the thickness direction, and the minor axis direction of the spinneret 1 for electrospinning can be arbitrarily selected.
  • the major axis direction of the spinneret is 1500 mm or less
  • the thickness direction of the spinneret is 100 mm or less
  • the minor axis direction of the spinneret is 150 mm or less.
  • the major axis direction and the uniaxial direction are referred to as different, but those having the same length in the width direction and the height direction of the spinneret are not excluded from the present invention.
  • “Z direction is referred to as“ short axis direction ”and indicates the height direction of the spinneret”, and only the structure in which the protrusion 5 protrudes from the lower surface of the spinneret is illustrated.
  • These spinnerets may be used so long as the projections 5 are directed from one side of the structure to the surface of the collecting electrode, and the projections 5 may be projected toward the ground. It may be used in a direction or upward. *
  • the number of protrusions 5 included in the electrospinning spinneret 1 of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 1000 or less. By setting the number of protrusions 5 to 1000 or less, electrostatic repulsion between the Taylor cone 7 and the spun and charged nanofibers 8 hardly occurs, and the nanofibers 8 are spun uniformly.
  • FIG. 2 is a perspective view of an electrospinning spinneret 1 in which the heights of the tops 2 of the protrusions 5 are different between adjacent protrusions.
  • the spinneret 1 for electrospinning according to this embodiment is obtained by joining two parts, a top plate 30 and a nozzle 51.
  • the lead hole 16 is provided in a pair with the discharge hole in order to guide the raw material fluid to the discharge hole, and generally has a large hole diameter for functional reasons in the manufacture of the spinneret.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the luminous element protrusion 5 (protrusion 5) of the electrospinning spinneret.
  • FIG. 3 particularly shows an enlarged view of the protrusion 5 of the spinneret for electrospinning shown in FIG.
  • the protrusion 5 of the spinneret for electrospinning in FIG. 2 has the same configuration as that shown in FIG.
  • the height H (length in the H direction) of the protrusion 5 in the protrusion 5 of the spinneret 1 for electrospinning is not particularly limited, but is preferably 0.1 mm or more. Since the electric charge tends to concentrate on the pointed portion, the electric charge tends to concentrate on the tip of the protrusion 5. As a result, the electric field generated around the protrusion 5 becomes a stronger electric field than the spinneret without the protrusion 5 even at the same applied voltage, and the behavior of the Taylor cone 7 is stabilized. By setting the height of the protrusion 5 to 0.1 mm or more, a strong electric field is generated around the protrusion 5 and the force with which the Taylor cone 7 is attracted to the surface of the collecting electrode can be increased.
  • the height of the protrusion 5 is more preferably 1 mm or more.
  • the arrangement of the protrusions 5 of the electrospinning spinneret 1 of the present embodiment is not particularly limited, and may be arranged one-dimensionally depending on the shape and size of the electrospinning spinneret 1. Alternatively, it may be arranged two-dimensionally so as to be parallel to the surface of the collecting electrode. When the protrusions 5 are arranged one-dimensionally, the protrusions 5 that are adjacent to each other may have the same height as illustrated in FIG. 1, or the protrusions 5 that are adjacent as illustrated in FIG. You may arrange so that height may differ between.
  • the height of the top 2 of the protrusion 5 (the first height of the protrusion 51 is increased as the protrusion 5 is arranged symmetrically with respect to the center of the nozzle 51 in the long axis direction and is arranged away from the center of the nozzle 51 in the long axis direction. It is preferable that the distance between the surface 22 and the top portion 2) be low so that a uniform electric field can be generated in each protrusion 5 and a uniform nanofiber 8 can be obtained. In addition, the case where the height of the top part of adjacent protrusions is the same may be included.
  • the surface direction of the top 2 of the protrusions 5 of the present electrospinning spinneret is not particularly limited, but the surfaces of the tops 2 of all the protrusions 5 face the same surface direction. preferable.
  • the shape of the protrusion 5 of the spinneret 1 for electrospinning of the present embodiment is not particularly limited, but considering the stability of the Taylor cone 7, the ease of processing the spinneret, the processing cost, etc.
  • the shape is preferred.
  • the projection 5 is not construed as being limited to the shape of the rectangular body, and various embodiments can be applied without departing from the gist of the polyhedron, hemisphere, cone, polygonal column, kamaboko, etc. can do. It is preferable that the plurality of protrusions 5 have substantially the same shape.
  • the spinneret When performing electrospinning using the spinneret for electrospinning of the present invention, the spinneret is installed so that the projections are perpendicular to the collection surface, the raw material fluid is spun in the vertical direction, and the nanofibers are captured.
  • a spinneret can be installed so that the protrusions are in the horizontal direction with respect to the collection surface, and the raw material fluid can be spun in the horizontal direction to collect the nanofibers.
  • the shape of the discharge hole 4 of the electrospinning spinneret 1 of the present embodiment is not particularly limited, and any of circular, polygonal, star, Y, and C types can be selected. In consideration of ease of processing, a circular shape is more preferable.
  • the plurality of ejection holes 4 preferably have substantially the same shape.
  • the pitch P which is the distance between adjacent discharge holes of each discharge hole 4 shown in FIGS. 1 and 2, is set to exceed 1 mm. It forms so that it may align along the long axis direction (X direction) of a structure.
  • the area of the top 2 (the area including the discharge hole) of the protrusion 5 of the electrospinning spinneret 1 of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 100 mm 2 .
  • the Taylor cone 7 can be reliably held, and the expansion to the periphery of the Taylor cone 7 and the contact between adjacent Taylor cones 7 can be suppressed.
  • the pitch P can be reduced, and sufficient productivity of the nanofibers 8 can be maintained.
  • a more preferable area of the top 2 is in the range of 1 to 50 mm 2 .
  • the hole diameter of the discharge hole 4 of the present embodiment is not limited, but is preferably 0.1 mm to 1.0 mm. It is preferable to set the diameter of the discharge hole 4 to 0.1 mm or more because the washing performance of the spinneret for electrospinning is improved. Further, by setting the hole diameter of the discharge hole 4 to 1.0 mm or less, the Taylor cone 7 exhibits a stable behavior in the case of a low-viscosity raw material fluid or a low discharge amount, and the nanofibers 8 are spun uniformly. Therefore, it is preferable.
  • the position of the discharge hole 4 arranged in the top 2 of the spinneret 1 for electrospinning of the present embodiment is not particularly limited, as long as it is arranged in the top 2, and the center of the surface of the top 2 or Although an outer periphery etc. can be illustrated, it is preferable to arrange
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an electrospinning spinneret having an internal space for storing a raw material fluid therein.
  • the electrospinning spinneret 1 of the present embodiment is obtained by joining two parts, a top plate 30 and a nozzle 40.
  • the components constituting the electrospinning spinneret 1 are not limited to such a form.
  • a raw material fluid for spinning is supplied from the inlet 10 provided on the first surface 22.
  • the raw material fluid supplied from the inflow port 10 is stored in the internal space 9 inside the spinneret, and is perforated on the bottom surface of the internal space 9 and discharged from the discharge hole 4 penetrating through the protrusion 5.
  • the internal space 9 functions as a buffer, the raw material fluid is uniformly discharged from each discharge hole. Further, since the spinneret structure is simple, the washing process and maintenance after spinning can be easily performed.
  • the supply method of the raw material fluid to the spinneret 1 for electrospinning of the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include a gear pump, a syringe pump, and supply by pressurizing the solution.
  • the gear pump is difficult to maintain because it requires time for disassembly and cleaning, but has an advantage that the raw material fluid can be continuously supplied.
  • the syringe pump is a batch type, and the amount of raw material fluid that can be supplied at a time is limited, but it is possible to supply raw material fluid having a wider range of viscosity than the gear pump. It can be appropriately selected according to the raw material fluid to be used, the production amount, and maintainability.
  • FIG. 5 is a perspective view of the internal space of an electrospinning spinneret having an internal space for storing a raw material fluid therein.
  • the volume of the internal space 9 and the area and length of the discharge hole 4 of the electrospinning spinneret 1 of the present embodiment are defined as A, the cross-sectional area perpendicular to the major axis direction of the spinneret in the internal space 9
  • the length of the spinneret in the space 9 in the major axis direction is B
  • the cross-sectional area of the discharge hole 4 is a
  • the length of the discharge hole 4 (the length through the nozzle from the internal space 9 to the outlet of the discharge hole) is b
  • the number of ejection holes 4 perforated on the bottom surface of one internal space 9 is n, it is preferable to satisfy the relationship of the following formula (1).
  • the fluidity of the raw material fluid in the length direction of the discharge hole 4 is in the long axis direction of the internal space 9. Therefore, the back pressure inside the spinneret 1 for electrospinning is increased, the raw material fluid is easily supplied uniformly to the respective discharge holes 4, and the nanofibers 8 are easily spun.
  • FIG. 6 is an example of a cross-sectional view of an electrospinning spinneret having a flow path for a raw material fluid and its components.
  • the electrospinning spinneret 1 of the present embodiment can supply the raw material fluid to the plurality of discharge holes 4 from the inlet 10.
  • an internal space 9 may be included, but it is preferable to have a plurality of flow paths 11 branched to distribute the fluid. .
  • the raw material fluid has a higher specific gravity than air in the process of filling the internal space 9 with the raw material fluid. It is difficult to uniformly supply the raw material fluid to the respective discharge holes 4 while being filled.
  • the raw material fluid can be filled without embracing air in the internal space 9, without embracing air in the internal space 9, the distance from the inlet 10 to each discharge hole is different, and the raw material fluid can be uniformly supplied to each discharge hole 4.
  • Have difficulty. By forming the flow path 11 inside the electrospinning spinneret 1, it is possible to make it less susceptible to the difference in specific gravity between the air and the raw material fluid. Thereby, the raw material fluid can be filled in the internal space 9 without embracing the air inside the spinneret, and further, since the distance from the inlet to each discharge hole is substantially equal, The discharge holes 4 can be supplied uniformly, and a uniform nanofiber 8 can be obtained.
  • the difference in distance from the inlet 10 to each discharge hole 4, that is, the difference in the distance between each flow path 11 is that the raw material fluid can be uniformly supplied to each discharge hole 4. It is preferably within 10%. By making the difference in distance from the inlet 10 to each discharge hole 4 within 10%, the difference in back pressure applied to each discharge hole 4 is small, and the discharge amount of the raw material fluid from each discharge hole 4 is reduced. The influence of the difference on the nanofiber 8 can be suppressed.
  • the shape of the flow path 11 of this embodiment is not specifically limited, as a result of analyzing the relationship between the shape of the flow path 11 and the flow of the raw material fluid, the raw material fluid can be efficiently and uniformly supplied to each discharge hole 4. In view of being able to do so, it is preferable to have the shape of a branch diagram as illustrated in FIG. Further, as shown in the lower half of FIG. 6, the electrospinning spinneret 1 according to the present embodiment joins a total of four parts including two distribution plates 12 and 15 in addition to the top plate 30 and the nozzle 40. Is obtained. A flow path 11 is formed in each component and on the joint surface, and the flow path 11 can be easily formed.
  • FIG. 7 is a perspective view of the distribution plates 12 and 15 for having a flow path of the raw material fluid inside the spinneret 1 for electrospinning.
  • the distribution plate 12 has a groove 13 formed by excavating the surface (joint surface) and a hole 14 penetrating in the thickness direction of the distribution plate 12 in the groove, so that manufacture and spinneret cleaning are facilitated. Used for.
  • the flow path 11 can be formed by installing the distribution plate 12, and the spinneret cleaning process can be easily and effectively performed by disassembling the nozzle 40 and the distribution plates 12 and 15 after spinning.
  • the distribution plate 15 By preparing a plurality of distribution plates (for example, the distribution plate 15) having different shapes of grooves and holes of the distribution plate 12, it can be replaced with a distribution plate 12 suitable for the viscosity of the raw material fluid as needed. It can handle a wide range of raw material fluids.
  • the volume of the groove of the distribution plate and the area and length of the hole penetrating the groove are D, the sectional area of the groove 13 of the distribution plate perpendicular to the direction in which the raw material fluid flows, and the hole penetrating the groove of the distribution plate.
  • D can efficiently supply the raw material fluid to each discharge hole 4 efficiently. It is preferable that 0.1 to 5 mm 2 and d be in the range of 0.1 to 1 mm 2 .
  • the low-viscosity raw material fluid does not entrap air, and the high-viscosity raw material fluid does not have excessively increased back pressure.
  • the raw material fluid is easily supplied uniformly to the discharge holes 4 and the spinning of the nanofibers 8 is likely to be uniform.
  • the distribution plate 15 has two grooves 13a and 13b formed by excavating the surface. Holes 14a and 14b penetrating the distribution plate 15 in the thickness direction are provided in the groove 13a, and holes 14c and 14d are provided in the groove 13b. Each of the grooves 13a and 13b of the distribution plate 15 preferably satisfies the above range for the same reason as D, L, d, and l in the distribution plate 12.
  • FIG. 8 is a perspective view of an electrospinning spinneret 1 using a top plate 31 having a flow path.
  • the spinneret 1 for electrospinning of the present embodiment is obtained by joining two parts, a top plate 30 and a nozzle 52.
  • a top plate 31 having a flow path as illustrated in FIG. 8 may be used.
  • the number of parts can be reduced as compared with the case where a distribution plate is used, and the washing process and maintenance after spinning can be easily performed.
  • the material contained in the raw material fluid is not particularly limited and can be appropriately selected.
  • Such materials include polyester, nylon, polyurethane, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, polysulfone, polyethersulfone, polyvinyl alcohol, polystyrene, polymethyl methacrylate, alumina, Examples thereof include inorganic materials such as titanium oxide. It can be appropriately selected in consideration of the effect that appears when nanofibers are formed.
  • these polymers may be used independently and may mix and use 2 or more types of polymers. Furthermore, these polymers may be combined with other functional materials.
  • Such functional materials include functional materials such as flame retardants, deodorants, antioxidants, antistatic agents, and pigments.
  • Other examples include nanomaterials such as gold nanoparticles, titanium dioxide nanoparticles, hydroxyapatite nanoparticles, carbon nanotubes, and graphene.
  • the solvent contained in the raw material fluid is not particularly limited, and a solvent capable of dissolving the polymer at room temperature or under heating is appropriately selected. can do.
  • solvents include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, tetrahydrofuran, tetramethylurea, trimethyl phosphate, 1,1,1,3,3,3 -Hexafluoro-2-propanol, hexafluoroacetic acid, methyl ethyl ketone, dimethyl sulfoxide, acetone, butyl acetate, cyclohexane, butyrolactone, tetraethyl urea, isophorone, triethyl phosphate, carbitol acetate, propylene carbonate, etc.
  • solvents may be used alone or in combination of two or more solvents.
  • the volatility of the polymer solution in the electrospinning process can be controlled by mixing a highly volatile solvent and a less volatile solvent. preferable. Examples of such combinations include N, N-dimethylformamide and acetone, N, N-dimethylacetamide and acetone, N-methyl-2-pyrrolidone and acetone.
  • the mixing ratio in the case of using a mixture of two or more kinds of solvents is not particularly limited, taking into consideration the physical properties of the polymer solution to be sought, such as concentration and viscosity, volatility, conductivity, surface tension, etc. It can be adjusted appropriately. This makes it possible to easily control the fiber diameter and fiber form of the resulting nanofiber 8, and also makes it easy to adjust the solution discharge amount during electrostatic spinning. For example, the nanofiber 8 can be produced by increasing the discharge amount. Can improve the performance.
  • an additive can be added for the purpose of adjusting the characteristics of the raw material fluid.
  • the kind of additive is not particularly limited, and an organic or inorganic salt can be appropriately selected.
  • an ionic surfactant is added, the surface tension of the raw material fluid is reduced and the electrical conductivity is improved, so that the raw material fluid to which no ionic surfactant is added is electrostatically spun.
  • nanofibers 8 having a small number of spherical particles (beads) and a small average fiber diameter can be obtained.
  • the amount of the additive added is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the desired effect of adjusting the characteristics of the raw material fluid.
  • a preferable range is 0.005 to 0.5 mass in the raw material fluid.
  • 0.01 to 0.3% by mass in the raw material fluid can be exemplified.
  • the polymer concentration of the raw material fluid is not particularly limited, and the viscosity of the raw material fluid, and the nanofiber 8 obtained by the electrospinning.
  • the average fiber diameter, fiber form, and productivity can be appropriately adjusted, but a preferable concentration range is 3 to 30% by mass, and a more preferable range is 4 to 25% by mass. Can do.
  • nanofibers 8 having a sufficiently small average fiber diameter in which a bead structure is not often seen can be obtained with satisfactory productivity, and if it is 4% by mass or more, A nanofiber 8 with a satisfactory average fiber diameter in which a bead structure is hardly seen is more preferable because it can be obtained with sufficient productivity.
  • the polymer concentration is 30% by mass or less, the viscosity is suitable for electrospinning, and the nanofiber 8 can be obtained with stable spinnability, and if it is 25% by mass or less, more stable spinnability is obtained. Therefore, it is more preferable.
  • the viscosity of the raw material fluid is not particularly limited, and is preferably in the range of 10 to 5000 cP, and in the range of 30 to 3000 cP. More preferably.
  • the viscosity of the raw material fluid is 10 cP or more, the spinnability is good and the beads are hardly developed.
  • the viscosity of the raw material fluid is 5000 cP or less, since the viscosity is low, it is easy to supply the raw material fluid to each discharge hole 4 of the spinneret 1 for electrostatic spinning.
  • the spinneret 1 for electrospinning according to the present embodiment has a discharge hole 4 in the protrusion 5, the Taylor cone 7 exhibits a stable behavior due to a strong electric field generated around the protrusion 5.
  • a low-viscosity raw material fluid having a viscosity of 10 to 200 cP it is possible to produce nanofibers 8 having a uniform and thin fiber diameter.
  • Viscosity of raw material fluid The viscosity of the raw material fluid described below was measured using a viscometer RVDV-IPPrime manufactured by BROOKFIELD and a cone spindle CPE-41 under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a humidity of 30%.
  • the nanofibers were observed using a scanning electron microscope SU8020 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, and the diameters of 50 nanofibers were measured using image analysis software. The average value of the fiber diameters at 50 nanofibers was defined as the average fiber diameter.
  • Solef 21216 a polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVDF-HFP) resin manufactured by Solvay, was dissolved in N, N-dimethylformamide at a concentration of 8% by mass, and sodium lauryl sulfate as an additive was 0.1% by mass.
  • the raw material fluid was prepared.
  • the viscosity of this raw material fluid was 461 cP.
  • the raw material fluid is electrostatically spun using the spinneret for electrostatic spinning having the protrusions shown in FIG. PVDF-HFP nanofibers were prepared.
  • the length of the spinneret is 100 mm, the thickness of the spinneret is 20 mm, the height of the spinneret is 40 mm, the height of the protrusion is 1.5 mm, the shape of the protrusion is a phosphor, and the protrusion is one-dimensionally arranged and discharged.
  • the shape of the hole outlet is circular, the hole diameter of the outlet of the discharge hole is 0.3 mm, the top area (including the area of the outlet of the discharge hole) is 1 mm 2 , one discharge hole is arranged per projection, and four spinnerets The distance between adjacent discharge holes was 8 mm, and the hole diameter at the inlet was 2 mm.
  • the spinneret for electrospinning according to the present embodiment has an internal space as illustrated in FIG.
  • the spinning conditions of this example are: the supply amount of the raw material fluid to one discharge hole (single hole) is 1.0 mL / hr, the applied voltage is 45 kV, the spinning distance is 150 mm, the spinning space has an air temperature of 25 degrees C and humidity 30%.
  • the viscosity of the raw material fluid was high, it was possible to perform stable spinning for 2 hours or more without contact between adjacent Taylor cones.
  • sufficient quality PVDF-HFP nanofibers were obtained.
  • the average fiber diameter of the obtained PVDF-HFP nanofiber was 78 ⁇ 15 nm.
  • Example 2 Solef 21216, a Solvay PVDF-HFP resin, was dissolved in N, N-dimethylformamide at a concentration of 6% by mass, and sodium lauryl sulfate was added as an additive to a concentration of 0.1% by mass.
  • the viscosity of this raw material fluid was 162 cP.
  • the raw material fluid is electrospun under the same spinning conditions as in Example 1 using the same electrospinning spinneret as in Example 1, and PVDF -HFP nanofibers were made.
  • the viscosity of the raw material fluid is low, a strong electric field is generated around the projections of the phosphor, and the force that attracts the Taylor cone to the surface of the collecting electrode can be increased. Stable spinning was possible over 2 hours without contact with each other, and the operability was sufficient. However, since there was no flow path for distributing the raw material fluid inside the spinneret and nanofiber spinning from the Taylor cone was intermittent, sufficient quality PVDF-HFP nanofibers could not be obtained. .
  • the average fiber diameter of the obtained PVDF-HFP nanofiber was 62 ⁇ 25 nm.
  • Example 3 The raw material fluid was prepared under the same conditions as in Example 2. Next, using the aluminum sheet placed on the collecting electrode as a base material, the raw material fluid is electrostatically spun using the spinneret for electrostatic spinning having the protrusions shown in FIG. PVDF-HFP nanofibers were prepared.
  • the length of the spinneret is 100 mm, the thickness of the spinneret is 20 mm, the height of the spinneret is 40 mm, the height of the protrusion is 1.5 mm, the shape of the protrusion is a phosphor, and the protrusion is one-dimensionally arranged, the outlet of the discharge hole
  • the shape of the nozzle is circular, the diameter of the outlet of the discharge hole is 0.3 mm, the top area (including the area of the outlet of the discharge hole) is 1 mm 2 , one discharge hole is arranged for each protrusion, and the spinneret has four protrusions
  • the distance between adjacent discharge holes was 8 mm, and the hole diameter of the inlet was 2 mm.
  • a tournament-like flow path as illustrated in FIG. 6 is provided in the perspective view of FIG. 7 in order to distribute the raw material fluid from the inlet to each discharge hole. It was formed using a distribution plate as illustrated.
  • the cross-sectional area of the distribution plate groove perpendicular to the direction in which the raw material fluid flows is 2 mm 2
  • the length of the groove in the direction in which the raw material fluid flows is 35 mm
  • the area of the hole penetrating the distribution plate groove is 0.5 mm 2.
  • the length of the hole penetrating the distribution plate groove was 3 mm.
  • the spinning conditions in this example were the same as those in Example 1.
  • the viscosity of the raw material fluid is low, a strong electric field is generated around the projections of the phosphor, and the force that attracts the Taylor cone to the surface of the collecting electrode can be increased. Stable spinning was possible over 2 hours without contact with each other, and the operability was sufficient.
  • a flow path for distributing the raw material fluid was provided inside the spinneret, and the spinning of nanofibers from the Taylor cone was continuous, so that sufficient quality PVDF-HFP nanofibers were obtained.
  • the average fiber diameter of the obtained PVDF-HFP nanofiber was 64 ⁇ 13 nm.
  • Example 4 The raw material fluid was prepared under the same conditions as in Example 2. The viscosity of this raw material fluid was 162 cP. Next, using the aluminum sheet placed on the collecting electrode as a base material, the raw material fluid is electrostatically spun using the spinneret for electrostatic spinning having the protrusions shown in FIG. PVDF-HFP nanofibers were prepared.
  • the length of the spinneret is 100 mm, the thickness of the spinneret is 20 mm, the height of the spinneret is 40 mm, the height of the projection is 1.5 mm, the shape of the projection is a square weight, the projection is arranged one-dimensionally, and the discharge hole
  • the shape of the outlet is circular, the diameter of the outlet of the discharge hole is 0.3 mm, the area of the top (including the area of the outlet of the discharge hole) is 1 mm 2 , one discharge hole is arranged per projection, and the spinneret has four
  • the distance between adjacent ejection holes was 8 mm, and the hole diameter of the inlet was 2 mm.
  • the spinneret for electrospinning according to the present embodiment has an internal space as illustrated in FIG.
  • the spinning conditions in this example were the same as those in Example 1.
  • a strong electric field is generated around the projections of the phosphor, and the force that attracts the Taylor cone to the surface of the collecting electrode can be increased. Stable spinning was possible over 2 hours without contact with each other, and the operability was sufficient.
  • the average fiber diameter of the obtained PVDF-HFP nanofiber was 58 ⁇ 26 nm.
  • Example 5 The raw material fluid was prepared under the same conditions as in Example 2. The viscosity of this raw material fluid was 162 cP. Next, PVDF-HFP nanofibers were produced using an aluminum sheet as a base material and the raw material fluid thereon using the spinneret for electrospinning having protrusions shown in FIG.
  • the length of the spinneret is 100 mm, the thickness of the spinneret is 20 mm, the height of the spinneret is 40 mm, the height of the projection is 1.5 mm, the shape of the projection is a square weight, the projection is arranged one-dimensionally, and the discharge hole
  • the outlet shape is circular, the outlet hole diameter is 0.3 mm, one discharge hole is provided for each protrusion, the spinneret has four protrusions, and the distance between adjacent discharge holes is 8 mm.
  • the hole diameter was 2 mm.
  • a tournament-shaped flow path as illustrated in FIG. 6 is provided in the perspective view of FIG. 7 in order to distribute the raw material fluid from the inlet to each discharge hole.
  • the cross-sectional area of the distribution plate groove perpendicular to the direction in which the raw material fluid flows is 2 mm 2
  • the length of the groove in the direction in which the raw material fluid flows is 35 mm
  • the area of the hole penetrating the distribution plate groove is 0.5 mm 2.
  • the length of the hole penetrating the distribution plate groove was 3 mm.
  • the spinning conditions in this example were the same as those in Example 1.
  • the spinning conditions in this example were the same as those in Example 1.
  • the viscosity of the raw material fluid is low, a strong electric field is generated around the projections of the phosphor, and the force that attracts the Taylor cone to the surface of the collecting electrode can be increased.
  • Example 6 The raw material fluid was prepared under the same conditions as in Example 2. The viscosity of this raw material fluid was 162 cP. Next, PVDF-HFP nanofibers were produced using an aluminum sheet as a base material and the raw material fluid thereon using the spinneret for electrospinning having protrusions shown in FIG.
  • the length of the spinneret is 100 mm, the thickness of the spinneret is 20 mm, the height of the spinneret is 40 mm, the height of the protrusion is 1.5 mm, the shape of the protrusion is a square pillar, the protrusion is one-dimensionally arranged, and the discharge hole
  • the outlet shape is circular, the outlet hole diameter is 0.3 mm, one discharge hole is provided for each protrusion, the spinneret has four protrusions, and the distance between adjacent discharge holes is 8 mm.
  • the hole diameter was 2 mm.
  • the spinneret for electrospinning according to the present embodiment has an internal space as illustrated in FIG. 4 in order to distribute the raw material fluid from the inlet to each discharge hole.
  • the length of the internal space was 80 mm, the thickness of the internal space was 10 mm, the height of the internal space was 35 mm, and the length of the discharge hole was 5 mm.
  • the spinning conditions in this example were the same as those in Example 1.
  • a strong electric field is generated around the projections of the phosphor, and the force that attracts the Taylor cone to the surface of the collecting electrode can be increased.
  • Stable spinning was possible over 2 hours without contact with each other, and the operability was sufficient.
  • the average fiber diameter of the obtained PVDF-HFP nanofiber was 65 ⁇ 28 nm.
  • Example 7 The raw material fluid was prepared under the same conditions as in Example 2. The viscosity of this raw material fluid was 162 cP. Next, PVDF-HFP nanofibers were produced using an aluminum sheet as a base material and the raw material fluid thereon using the spinneret for electrospinning having protrusions shown in FIG.
  • the length of the spinneret is 100 mm, the thickness of the spinneret is 20 mm, the height of the spinneret is 40 mm, the height of the protrusion is 1.5 mm, the shape of the protrusion is a square pillar, the protrusion is one-dimensionally arranged, and the discharge hole
  • the shape of the hole is circular, the hole diameter at the outlet of the discharge hole is 0.3 mm, one discharge hole is provided for each protrusion, the spinneret has four protrusions, and the top area (including the area of the discharge hole outlet) was 1 mm 2 , the distance between adjacent discharge holes was 8 mm, and the hole diameter of the inlet was 2 mm.
  • a tournament-shaped flow path as illustrated in FIG. 6 is provided in the perspective view of FIG. 7 in order to distribute the raw material fluid from the inlet to each discharge hole. It was formed using a distribution plate as illustrated.
  • the cross-sectional area of the distribution plate groove perpendicular to the direction in which the raw material fluid flows is 2 mm 2
  • the length of the groove in the direction in which the raw material fluid flows is 35 mm
  • the area of the hole penetrating the distribution plate groove is 0.5 mm 2.
  • the length of the hole penetrating the distribution plate groove was 3 mm.
  • the spinning conditions in this example were the same as those in Example 1.
  • the spinning conditions in this example were the same as those in Example 1.
  • the viscosity of the raw material fluid is low, a strong electric field is generated around the projections of the phosphor, and the force that attracts the Taylor cone to the surface of the collecting electrode can be increased. Stable spinning was possible over 2 hours without contact with each other, and the operability was sufficient.
  • a flow path for distributing the raw material fluid was provided inside the spinneret, and the spinning of nanofibers from the Taylor cone was continuous, so that sufficient quality PVDF-HFP nanofibers were obtained.
  • the average fiber diameter of the obtained PVDF-HFP nanofiber was 62 ⁇ 19 nm.
  • Example 1 The raw material fluid was prepared under the same conditions as in Example 2. The viscosity of this raw material fluid was 162 cP. Next, an aluminum sheet was prepared as a base material, and a PVDF-HFP nanofiber was prepared on the raw material fluid using the electrospinning spinneret having no protrusions as shown in FIG. The length of the spinneret is 100 mm, the thickness of the spinneret is 20 mm, the height of the spinneret is 40 mm, the discharge holes are arranged one-dimensionally, the shape of the discharge holes is circular, and the diameter of the outlet of the discharge holes is 0.3 mm. The spinneret had four discharge holes, and the distance between adjacent discharge holes was 8 mm.
  • the spinneret for electrospinning of this comparative example has an internal space as illustrated in FIG. 4 in order to distribute the raw material fluid from the inlet to each discharge hole.
  • the length of the internal space was 80 mm
  • the thickness of the internal space was 10 mm
  • the height of the internal space was 35 mm
  • the length of the discharge hole was 5 mm.
  • the spinning conditions of this comparative example were the same spinning conditions as in Example 1.
  • the viscosity of the raw material fluid is low and a spinneret without protrusions is used, the force of attracting the Taylor cone to the surface of the collecting electrode could not be sufficiently increased, so electrostatic spinning was started. Ten minutes after that, the adjacent Taylor cones were in contact with each other, and sufficient operability could not be satisfied.
  • PVDF-HFP nanofibers of sufficient quality could not be obtained.
  • the average fiber diameter of the obtained PVDF-HFP nanofiber was 65 ⁇ 33 nm.
  • the raw material fluid was prepared under the same conditions as in Example 2.
  • the viscosity of this raw material fluid was 162 cP.
  • an aluminum sheet was prepared as a base material, and a PVDF-HFP nanofiber was prepared on the raw material fluid using the electrospinning spinneret having no protrusions as shown in FIG.
  • the length of the spinneret is 100 mm
  • the thickness of the spinneret is 20 mm
  • the height of the spinneret is 40 mm
  • the discharge holes are arranged one-dimensionally
  • the shape of the discharge holes is circular
  • the diameter of the outlet of the discharge holes is 0.3 mm.
  • the spinneret had four discharge holes, and the distance between adjacent discharge holes was 8 mm.
  • a tournament-shaped flow path as illustrated in FIG. 6 is provided in the perspective view of FIG. 7 in order to distribute the raw material fluid from the inlet to each discharge hole. It was formed using a distribution plate as illustrated.
  • the cross-sectional area of the distribution plate groove perpendicular to the direction in which the raw material fluid flows is 2 mm 2
  • the length of the groove in the direction in which the raw material fluid flows is 35 mm
  • the area of the hole penetrating the distribution plate groove is 0.5 mm 2.
  • the length of the hole penetrating the distribution plate groove was 3 mm.
  • the spinning conditions of this comparative example were the same spinning conditions as in Example 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

　導電性金属材料の構造体より構成される静電紡糸用スピナレット（１）であって、該構造体は、長軸方向（Ｘ）と短軸方向（Ｚ）と厚み方向（Ｙ）とを備え、該構造体の一面に紡糸用の原料流体の流入口（１０）を備え、他の一面に、複数の突起（５）が長軸方向（Ｘ）に沿って並ぶように形成され、複数の突起（５）の各々は該構造体から突出するように延び、該突起（５）は、その頂部（２）に原料流体を吐出する吐出孔（４）を有し、該吐出孔（４）のピッチが１ｍｍを越える。

Description

静電紡糸用スピナレット
　本発明は、静電紡糸に用いるスピナレットに関する。更に詳しくは、幅広い粘度の原料流体に対する連続紡糸の安定化及びナノファイバの品質の均質化に適したスピナレットに関する。
　超極細の繊維「ナノファイバ」は、近年注目される１次元ナノ材料である。広義の定義では、直径が１００ｎｍ以下でアスペクト比が１０以上の繊維を指すが、実用的には、直径１０００ｎｍ以下の繊維を指すことが多い（非特許文献１参照）。
　ナノファイバを製造する方法として、静電引力を利用した静電紡糸法が知られている。
　一般的な静電紡糸法では、ポリマーを溶解させた紡糸溶液である原料流体を金属製の噴射ニードルとともに高電圧で帯電させ、接地した捕集電極表面に向けて、噴射ニードルの先端から原料流体を吐出させる。噴射ニードルの先端における電界集中効果で形成された強力な電界によって、原料流体が、捕集電極表面の方向に引き寄せられ、テイラーコーンと呼ばれる円錐状の形状を形成する。そして、電界によって捕集電極表面に引き寄せられる力が、原料流体の表面張力を上回ったとき、テイラーコーンの先端から原料流体がジェットとして飛翔し、溶媒の揮発を伴いながら細化し、直径がサブミクロンオーダーの繊維が捕集電極表面に不織布状に捕集される。
　これまでに報告されている静電紡糸によって製造されたナノファイバは、繊維径が最小でも１００ｎｍ前後である。将来的には、より細い繊維径のナノファイバの高精度かつ量産可能な製造技術の確立が求められている。静電紡糸法によって製造されるナノファイバの繊維径を細くするためには、原料流体中のポリマー鎖を絡み合いにくくする必要がある。そのためには、原料流体のポリマー濃度を低下させることや、低分子量のポリマーを選択するなどして、原料流体の粘度を低下させることが効果的である（非特許文献２参照）。
　一方で、静電紡糸法における技術課題の１つとして、原料流体の粘度が低い場合にはナノファイバの連続紡糸の不安定化及び繊維径がばらつくことによる品質の低下が挙げられる。
　本技術課題を解決するために、流体供給装置において複数の流体離脱部位を形成することが挙げられる。例えば、隣接する該流体離脱部位の最小間隔を１ｍｍ以下に集積するナノファイバの製造方法が提案されている（特許文献１参照）。
　また、スピナレット先端部から吐出孔を挟むように延設される二つの側面部を有することで、スピナレットの外周壁などから発生するイオン風を抑制し、電界の干渉を抑制し、かつナノファイバの品質を向上させる方法も知られている（特許文献２参照）。
日本国特開２００６－１５２４７９号公報 日本国特開２０１３－４７４１０号公報
Ｈ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ　ａｎｄ　Ａ．Ｔａｎｉｏｋａ，Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ，１（３），２４９－２６４（２０１１） Ｓ．Ｉｍａｚｕｍｉ，Ｈ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ　ｅｔ　ａｌ．，Ｐｏｌｙｍ．Ｊ．，４１，１１２４－１１２８（２００９）
　しかし、特許文献１の発明では、原料流体の表面張力によって流体を三角形の頂点に導くため、原料流体の粘度が５０００ｃＰ（センチポアズ）以上の場合に好ましいのであって、５０００ｃＰよりも低い粘度の原料流体は紡糸には好ましくない。その他にも、隣接する噴射ニードルの間隔を狭めると、噴射ノズル周辺に発生する電界同士が干渉し、全ての噴射ニードルからナノファイバを紡糸することは困難となり、ナノファイバの品質が低下する懸念がある。
　また、特許文献２の発明では、吐出孔が開口部に配置されているため、静電紡糸をした際、吐出孔の近辺に形成される原料流体からなる円錐形状のテイラーコーン（Ｔａｙｌｏｒ ｃｏｎｅ）が、スピナレットの稜線に沿いながら経時で拡大し、隣接するテイラーコーン同士が接触することが懸念される。隣接するテイラーコーン同士が接触して合わさると、合わさったテイラーコーンに供給される原料流体の量が、周囲にある他のテイラーコーンよりも増え、全てのテイラーコーンからナノファイバを均質に紡糸することが困難になる。特に、原料流体の粘性が低いほどテイラーコーンは周囲に拡大しやすく、より細い繊維径のナノファイバを製造することを目的として、粘度が低い原料流体を用いた場合は、均質なナノファイバの生産には更なる改善が必要である。
　本発明は、低粘度から高粘度といった幅広い粘度の原料流体を用いて、繊維径のばらつきが小さい均質なナノファイバを製造可能な静電紡糸用スピナレットを提供する。
　本発明者らは、上記した課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、吐出孔を有する特定形状の突起を複数配し、原料流体を分配する流路を有した静電紡糸用スピナレットを使用することで、課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　本発明の構成は下記の通りである。
［１］導電性金属材料の構造体より構成される静電紡糸用スピナレットであって、該構造体は、長軸方向と短軸方向と厚み方向とを備え、該構造体の一面に紡糸用の原料流体の流入口を備え、他の一面に、複数の突起が前記長軸方向に沿って並ぶように形成され、複数の突起の各々は該構造体から突出するように延び、該突起は、その頂部に原料流体を吐出する吐出孔を有し、該吐出孔のピッチが１ｍｍを越える静電紡糸用スピナレット。
［２］前記突起の高さが０．１ｍｍ以上である前記［１］に記載の静電紡糸用スピナレット。
［３］前記構造体が２個以上の部品で構成され、該部品の接合面に、各吐出孔に原料流体を均一に分配する流路を有する前記［１］または［２］に記載の静電紡糸用スピナレット。
［４］前記構造体の本体部の内部に設けられた、各吐出孔に原料流体を均一に分配する分配板を有し、当該分配板が原料流体の流路を形成する前記［１］～［３］のいずれか１に記載の静電紡糸用スピナレット。
［５］前記流入口から各々の吐出孔までは略等距離の流路で繋がっており、前記流入口から各々の吐出孔までの流路の距離の差が１０％以内である前記［１］～［４］のいずれか１に記載の静電紡糸用スピナレット。
　本発明の静電紡糸用スピナレットは、複数の突起を有し、当該複数の突起の各々に穿孔された吐出孔から原料流体を吐出するので、低粘度から高粘度といった幅広い粘度の原料流体を用いて、繊維径のばらつきが小さい均質で均一なナノファイバを生産性よく製造することが可能となる。
　さらに　内部に流路を有する静電紡糸用スピナレットは、空気と原料流体の比重の差の影響を受けにくくし、スピナレット内部に空気を抱き込むことなく原料流体を各々の吐出孔に供給することができるため、安定した吐出ができるようになる。
　また、内部に流路を有し、流入口から各々の吐出孔までの距離を略等距離とする静電紡糸用スピナレットは、原料流体を各々の吐出孔に均等に供給することができ、均一なナノファイバを得ることができる。
　また、突起の高さが０．１ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上とした場合、紡糸をより安定化することができる。
図１は、方光体突起を有する静電紡糸用スピナレットの斜視図である。 図２は、隣り合う突起同士で突起５の頂部２に対するスピナレットの高さが異なる方光体突起を配した静電紡糸用スピナレットの斜視図である。 図３は、静電紡糸用スピナレットが有する方光体突起の断面図である。 図４は、内部に原料流体を溜めるための内部空間を有する静電紡糸用スピナレットおよびその構成部品の断面図である。 図５は、内部に原料流体を溜めるための内部空間を有する静電紡糸用スピナレットの内部空間を可視化した斜視図である。 図６は、内部に原料流体の流路のみで構成される静電紡糸用スピナレットおよびその構成部品の断面図である。 図７は、静電紡糸用スピナレットの内部に原料流体の流路を形成するための分配板の斜視図である。 図８は、流路を有したトッププレートに対応し、隣り合う突起同士で突起５の頂部２に対するスピナレットの高さが異なる方光体突起を配した静電紡糸用スピナレットの斜視図である。 図９は、四角錐突起を有する静電紡糸用スピナレットの斜視図である。 図１０は、四角柱突起を有する静電紡糸用スピナレットの斜視図である。 図１１は、突起を有さない静電紡糸用スピナレットの斜視図である。
　以下、本発明の静電紡糸用スピナレットの複数の実施形態を図示しながら詳細に説明するが、本発明の静電紡糸用スピナレットの具体的な構成は、ここに図示するものに限定されない。
　図１は、方光体突起５（突起５）を有する静電紡糸用スピナレットの斜視図である。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１は、導電性金属材料で構成された構造体である。該構造体は、Ｘ方向（長軸方向ともいう。）と、Ｙ方向（厚み方向ともいう。）と、Ｚ方向（短軸方向ともいう。）で形成される本体部２０で構成される。
　該構造体において、その厚み方向（Ｙ方向）を構成する前記金属材料の一部が短軸方向（Ｚ方向）に沿って突起５を形成するように延びている。言い換えると、構造体の本体部２０の第一の面（一面）２２と対向する逆側の第二の面（他の一面）２１（本体部２０の一側面を構成する）において、複数の突起５が短軸方向（Ｚ方向）に沿って伸びるように形成されている。ここで本体部２０は、静電紡糸用スピナレット１を構成する構造体から突起５を除いた部分を意味する。
　当該突起５は、頂部（突起頂部）２と側面部３とを有し、各頂部２に原料流体を吐出する吐出孔４が１孔ずつ設けられている。静電紡糸用スピナレット１を高電圧で帯電させることで、吐出孔４付近に原料流体からなるテイラーコーン７を形成し、テイラーコーン７の先端からナノファイバ８を紡出する。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１は、吐出孔４が設けられた突起５を有するため、高電圧で帯電した静電紡糸用スピナレット１の突起５に電荷が集中し、突起５の周辺に強力な電界が発生する。この強力な電界によって、テイラーコーン７に与えられる捕集電極表面へと向かう力が増大し、テイラーコーン７の拡大および隣接するテイラーコーン同士の接触を抑制する。また、静電紡糸用スピナレット１は、突起５と谷部６が長軸方向（Ｘ方向）に沿って交互に配される構成を有するため、テイラーコーン７は側面部３と谷部６に沿って、隣接する突起５まで拡大しにくく、隣接するテイラーコーン７同士の接触が抑制される。
　静電紡糸用スピナレット１は、導電性の金属材料で構成されていればよく、鉄、アルミニウム、ステンレス剛、真鍮など任意の導電性の金属材料で構わない。また、これら複数の金属材料の組み合わせや合金から構成されていてもよい。
　静電紡糸用スピナレット１の長軸方向、厚み方向、および短軸方向の各長さは、任意に選択することができる。例えば、スピナレットの長軸方向は１５００ｍｍ以下、スピナレットの厚み方向は１００ｍｍ以下、スピナレットの短軸方向は１５０ｍｍ以下の範囲が挙げられる。静電紡糸用スピナレット１の寸法を前記長さの範囲内にすることにより、静電紡糸装置へのスピナレットの着脱作業や紡糸後のスピナレットのメンテナンス作業を容易に行うことができる。
　本明細書では、上記の通り、長軸方向、単軸方向と言い分けてはいるが、スピナレットの幅方向と高さ方向の長さが互いに同じものも、本発明から排除するものではない。また、本明細書では、「Ｚ方向を、「短軸方向」と言い、スピナレットの高さ方向を示す」、と説明し、突起５がスピナレットの下面に突出した構造のもののみ図示したが、これらスピナレットは、突起５が構造体の一側面から捕集電極表面に向いていればよく、突起５が地面に向かって突出する向きで使用されてもよいし、突起５が地面に対して水平方向や上向きになるように使用されてもよい。　
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１が有する突起５の数は特に限定されるものではないが、１０００個以下が好ましい。突起５の数を１０００個以下にすることにより、テイラーコーン７や紡出されて帯電したナノファイバ８同士での静電反発が発生しにくく、ナノファイバ８の紡出が均一となる。
　図２は、隣り合う突起同士で突起５の頂部２の高さが異なる静電紡糸用スピナレット１の斜視図である。本実施形態の静電紡糸用スピナレット１は、トッププレート３０と、ノズル５１の二つの部品を接合することにより得られる。リード孔１６は、原料流体を吐出孔に導くために吐出孔と対で設けられ、一般的にスピナレット製作上、機能上の理由から大きい孔径を有している。
　図３は、本静電紡糸用スピナレットが有する方光体突起５（突起５）の断面図である。図３は特に図１の静電紡糸用スピナレットの突起５を拡大したものを示し、左右に線対称な形状を有する。図２の静電紡糸用スピナレットの突起５は左右に線対称でない点を除いて、図３に示したものと同様な構成を有する。
　本発明において静電紡糸用スピナレット１が有する突起５における、突起５の高さＨ（Ｈ方向の長さ）は特に限定されるものではないが、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。電荷は尖った箇所に集中しやすいため、突起５の先端に電荷が集中しやすい。その結果、突起５周辺に発生する電界は、同じ印加電圧であっても、突起５のないスピナレットと比べて、より強力な電界となり、テイラーコーン７の挙動は安定する。突起５の高さを０．１ｍｍ以上にすることにより、突起５の周辺に強力な電界を発生させ、テイラーコーン７が捕集電極表面へ引き寄せられる力を強めることができる。突起５の高さはより好ましくは、１ｍｍ以上である。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１が有する突起５の配し方は特に限定されるものではなく、静電紡糸用スピナレット１の形状や大きさによって、一次元的に配してもよいし、捕集電極表面に対して平行になるように、二次元的に配しても構わない。突起５を一次元的に配する場合、図１に例示するように隣接する突起５同士で高さが同じになるように配してもよいし、図２に例示するように隣接する突起５同士で高さが異なるように配しても構わない。この例示のように、ノズル５１の長軸方向の中心から左右対称とし、ノズル５１の長軸方向の中心から離れて配される突起５であるほど突起５の頂部２の高さ（第一の面２２から頂部２までの距離）が低くなるように配することで、各々の突起５に均一な電界を発生させ、均質なナノファイバ８を得ることができるため、好ましい。なお、隣り合う突起同士の頂部の高さが同じ場合が含まれていてもよい。
　本静電紡糸用スピナレットが有する突起５の頂部２となる面の面方向は特に限定されるものではないが、全ての突起５の頂部２となる面が同一の面方向を向いていることが好ましい。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１の突起５の形状は特に限定されるものではないが、テイラーコーン７の安定性や、スピナレットの加工のしやすさや加工費などを考慮すると方光体の形状であることが好ましい。また、突起５は、方光体の形状に限定して解釈されるものではなく、多面体、半球、錐体、多角柱、かまぼこ形などその要旨を逸脱しない範囲内において、種々の実施形態を適用することができる。複数の突起５は略同一形状を有するのが好ましい。
　本発明の静電紡糸用スピナレットを用いて静電紡糸をする場合、突起を捕集面に対して垂直方向になるようにスピナレットを設置し、垂直方向に原料流体を紡出し、ナノファイバを捕集することができるだけでなく、突起を捕集面に対して水平方向になるようにスピナレットを設置し、水平方向に原料流体を紡出し、ナノファイバを捕集することができる。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１が有する吐出孔４の形状は、特に限定されるものではなく、円形、多角形、星型、Ｙ型、Ｃ型などのいずれも選択できるが、スピナレットの加工の容易性を考慮すると円形がより好ましい。また、複数の吐出孔４は略同一形状を有することが好ましい。
　また、図１、２に示す各吐出孔４の隣り合う吐出孔間の距離であるピッチＰは、１ｍｍを越えるように設定され、このようなピッチＰを確保するように複数の突起５は、構造体の長軸方向（Ｘ方向）に沿って並ぶように形成される。１ｍｍを越えるピッチＰを確保することにより、隣接する吐出孔４から吐出される原料流体のテイラーコーン７の接触が抑制される。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１が有する突起５における頂部２の面積（吐出孔を含む面積）は特に限定されるものではないが、０．１～１００ｍｍ２の範囲であることが好ましい。頂部２の面積を０．１ｍｍ２以上にすることにより、テイラーコーン７を確実に保持し、テイラーコーン７の周囲への拡大および隣接するテイラーコーン７同士の接触を抑制することができる。頂部２の面積を１００ｍｍ２以下にすることにより、ピッチＰを小さくでき、十分なナノファイバ８の生産性を維持することができる。より好ましい頂部２の面積は、１～５０ｍｍ２の範囲である。
　本実施形態の吐出孔４の孔径は限定されるものではないが、０．１ｍｍ～１．０ｍｍとすることが好ましい。吐出孔４の孔径を０．１ｍｍ以上にすることにより、静電紡糸用スピナレットの洗浄性が向上するため好ましい。また、吐出孔４の孔径を１．０ｍｍ以下にすることにより、低粘度の原料流体や低吐出量の場合において、テイラーコーン７が安定な挙動を示し、ナノファイバ８の紡出が均一となるため好ましい。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１が有する頂部２に配される吐出孔４の位置は、特に限定されるものではなく、頂部２に配されていればよく、頂部２の面の中心や外周などが例示できるが、頂部２の中心に配されることが好ましい。吐出孔４を中心として、頂部２の面に沿ってテイラーコーン７が形成されるため、テイラーコーン７が安定な挙動を示し、均一なナノファイバ８を得ることができる。
　図４は、内部に原料流体を溜めるための内部空間を有する静電紡糸用スピナレットの断面図である。図４に示すように、本実施形態の静電紡糸用スピナレット１は、トッププレート３０と、ノズル４０の二つの部品を接合することにより得られる。しかしながら、静電紡糸用スピナレット１を構成する部品はこのような形態には限定されない。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１は、第一の面２２に設けられた流入口１０より紡糸用の原料流体が供給される。流入口１０より供給された原料流体は、スピナレット内部の内部空間９に溜められ、内部空間９の底面に穿孔されるとともに突起５内を貫通する吐出孔４より吐出される。高粘度の原料流体を用いる場合、内部空間９がバッファとして機能するため、各々の吐出孔から均一に原料流体が吐出される。また、スピナレット構造が単純なため、紡糸後の洗浄工程やメンテナンスを容易に行うことができる。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１への原料流体の供給方法は、特に限定されるものではないが、ギアポンプ、シリンジポンプ、溶液への加圧による供給などが例示できる。ギアポンプは、分解洗浄に時間を要するなどメンテナンス性に難があるが、連続的に原料流体を供給できる利点がある。また、シリンジポンプはバッチ式であり、一度に原料流体を供給可能な量に限りがあるが、ギアポンプよりも広い範囲の粘度の原料流体を供給することが可能である。使用する原料流体や生産量、メンテナンス性に応じて、適宜選択することができる。
　図５は、内部に原料流体を溜めるための内部空間を有する静電紡糸用スピナレットの内部空間を可視化した斜視図である。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１に有する内部空間９の体積と、吐出孔４の面積と長さは、内部空間９のスピナレットの長軸方向に対して垂直方向の断面積をＡ、内部空間９のスピナレットの長軸方向の長さをＢ、吐出孔４の断面積をａ、吐出孔４の長さ（内部空間９から吐出孔の出口までのノズルを貫通する長さ）をｂ、１つの内部空間９の底面に穿孔された吐出孔４の数をｎとした場合、下記の式（１）の関係を満たすことが好ましい。該式（１）を満たす範囲にすることにより、原料流体を各々の吐出孔４に供給する際、吐出孔４の長さ方向への原料流体の流動性が、内部空間９の長軸方向への原料流体の流動性を上回り、静電紡糸用スピナレット１内部の背圧が上がり、各々の吐出孔４に均一に原料流体が供給されやすく、ナノファイバ８の紡出が均一となりやすい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　図６は、内部に原料流体の流路を有する静電紡糸用スピナレットおよびその構成部品の断面図の一例である。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１は、原料流体を流入口１０より複数の吐出孔４へ供給することができる。流入口１０から各々の吐出孔４へ分配するために、内部に内部空間９を有していてもよいが、流体を分配するために分岐した複数の流路１１を有していることが好ましい。極めて低粘度の原料流体を、内部空間９を有するスピナレットに流入させると、内部空間９に原料流体を充填する過程で原料流体の方が空気よりも比重が大きいため、内部空間９に空気を抱き込みながら充填され、原料流体を各々の吐出孔４に均一に供給することが困難である。また、内部空間９に空気を抱き込むことなく原料流体を充填させたとしても、流入口１０から各々の吐出孔までの距離が異なり、各々の吐出孔４へ原料流体を均一に供給することが困難である。
　静電紡糸用スピナレット１の内部に流路１１を形成することで、空気と原料流体の比重の差の影響を受けにくくすることができる。これにより、スピナレット内部に空気を抱き込むことなく原料流体を内部空間９に充填することができ、さらに流入口から各々の吐出孔までの距離が略等距離であることから、原料流体を各々の吐出孔４に均一に供給することができ、均一なナノファイバ８を得ることができる。
　本実施形態の流入口１０から各々の吐出孔４までの距離の差、すなわち、各流路１１の距離の差は各々の吐出孔４に原料流体を均一に供給することができるという点で、１０％以内であることが好ましい。流入口１０から各々の吐出孔４までの距離の差を１０％以内にすることにより、各々の吐出孔４にかかる背圧の差が小さく、各々の吐出孔４からの原料流体の吐出量の差がナノファイバ８に与える影響を抑制することができる。
　本実施形態の流路１１の形状は、特に限定されないが、流路１１の形状と原料流体の流れの関係を解析した結果、効率よく各々の吐出孔４に原料流体を均一に供給することができるという点で、図６に例示するような枝分かれ図の形状であることが好ましい。また、図６の下半分に示すように、本実施形態の静電紡糸用スピナレット１は、トッププレート３０、ノズル４０に加え、二枚の分配板１２、１５の合計四つの部品を接合することにより得られる。各部品の内部および接合面には流路１１が形成されており、容易に流路１１を形成することができる。
　図７は、静電紡糸用スピナレット１の内部に原料流体の流路を有するための分配板１２、１５の斜視図である。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１では、内部に流路１１を形成するために、図６、図７に例示するような取り外し可能な分配板１２、１５が設置される。分配板１２は、表面（接合面）を掘削されて形成される溝１３と、当該溝に分配板１２の厚み方向を貫通する孔１４を有しており、製作とスピナレット洗浄が容易になるために用いられる。分配板１２の設置によって流路１１を形成させることができ、紡糸後にノズル４０と分配板１２、１５とに分解することで、スピナレットの洗浄工程を簡便かつ効果的に行うことができる。また、分配板１２の溝およびの孔の形状が異なる分配板（たとえば分配板１５）を複数作製しておくことで、随時、原料流体の粘度に適した分配板１２に取り替えることができ、更に幅広い粘度の原料流体に対応することができる。
　分配板の溝の体積と、溝を貫通する孔の面積および長さは、原料流体が流れる方向に対して垂直方向の分配板の溝１３の断面積をＤ、分配板の溝を貫通する孔１４の面積をｄとした場合、流路１１の形状と原料流体の流れの関係を解析した結果、効率よく各々の吐出孔４に原料流体を均一に供給することができるという点で、Ｄは０．１～５ｍｍ２、ｄは０．１～１ｍｍ２の範囲にすることが好ましい。前記範囲を満たすと、粘度１０～５０００ｃＰの原料流体を分配する際、低粘度の原料流体の場合は空気を抱きこむことなく、高粘度の原料流体は背圧が上がりすぎることもなく、各々の吐出孔４に均一に原料流体が供給されやすく、ナノファイバ８の紡出が均一となりやすい。
　分配板１５は、表面を掘削されて形成される二つの溝１３ａ、１３ｂを有する。溝１３ａに分配板１５の厚み方向を貫通する孔１４ａ、１４ｂが設けられ、溝１３ｂに孔１４ｃ、１４ｄが設けられる。分配板１５の溝１３ａ、１３ｂ各々においても、分配板１２におけるＤ、Ｌ、ｄ、ｌと同様の前記の理由から前記範囲を満たすことが好ましい。
　図８は、流路を有したトッププレート３１を使用した静電紡糸用スピナレット１の斜視図である。本実施形態の静電紡糸用スピナレット１は、トッププレート３０と、ノズル５２の二つの部品を接合することにより得られる。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１の内部に流路１１を形成するために、図８に例示するような流路を有するトッププレート３１を使用してもよい。流路１１を有するトッププレート３１を使用した場合、分配板を使用した場合よりも部品数を少なくすることができ、紡糸後の洗浄工程やメンテナンスを容易に行うことができる。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１を用いて静電紡糸をする際、原料流体に含まれる材料は特に限定されるものではなく、適宜選択することができる。この様な材料としては、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチルなどの高分子材料の他、アルミナや酸化チタンなどの無機材料などを例示できる。ナノファイバ化した際に発現する効果を考慮し、適宜選択することができる。また、これらポリマーは、単独で使用してもよく、２種類以上のポリマーを混合して使用してもよい。更には、これらポリマーは他の機能性材料と複合されていてもよく、そのような機能性材料としては、難燃剤、消臭剤、酸化防止剤、帯電防止剤、顔料などの機能付与材の他、金ナノ粒子や二酸化チタンナノ粒子、ハイドロキシアパタイトナノ粒子、カーボンナノチューブやグラフィンなどのナノ材料を例示できる。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１を用いて静電紡糸をする際、原料流体に含まれる溶媒は特に限定されるものではなく、ポリマーを室温もしくは加熱下で溶解可能な溶媒を、適宜選択することができる。この様な溶媒としては、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、テトラヒドロフラン、テトラメチルユリア、トリメチルフォスフェート、１，１，１，３，３，３－ヘキサフルオロ－２－プロパノール、ヘキサフルオロ酢酸、メチルエチルケトン、ジメチルスルホキシド、アセトン、ブチルアセテート、シクロヘキサン、ブチロラクトン、テトラエチルユリア、イソホロン、トリエチルフォスフェート、カルビトールアセテート、プロピレンカーボネートなどが例示でき、溶媒のポリマーに対する溶解性や揮発性、誘電率、粘度、表面張力などを考慮して、適宜選択することができる。また、これら溶媒は、単独で使用してもよく、２種類以上の溶媒を混合して使用してもよい。２種類以上の溶媒を混合して使用する場合には、揮発性の高い溶媒と揮発性の低い溶媒を混合することで、電界紡糸過程におけるポリマー溶液の揮発性を制御することができるので、より好ましい。この様な組み合わせとしては、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミドとアセトン、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミドとアセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドンとアセトンなどを例示することができる。２種類以上の溶媒を混合して使用する場合の混合比率は、特に限定されるものではなく、求めるポリマー溶液の物性、例えば濃度や粘度、揮発性、導電性、表面張力などを考慮して、適宜調整することができる。これによって、得られるナノファイバ８の繊維径や繊維形態を容易に制御可能となったり、また静電紡糸時の溶液吐出量の調整が容易となり、例えば吐出量を増大させてナノファイバ８の生産性を向上させることができたりする。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１を用いて静電紡糸をする際、原料流体の特性を調整する目的で、添加剤を添加することができる。添加剤の種類は特に限定されるものではなく、有機もしくは無機の塩などを、適宜選択することができる。例えば、イオン性の界面活性剤を添加した場合には、原料流体の表面張力が低下し、また電気伝導率が向上するので、イオン性の界面活性剤が添加されていない原料流体を静電紡糸した場合に比べて、球状粒子（ビーズ）の発現が少なく、平均繊維径が小さいナノファイバ８が得られるので好ましい。添加剤の添加量についても特に限定されるものではなく、求める原料流体の特性調整効果に応じて適宜選択することができるが、好ましい範囲としては、原料流体中に０．００５～０．５質量％、更に好ましい範囲としては、原料流体中に０．０１～０．３質量％を例示できる。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１を用いて静電紡糸をする際、原料流体のポリマー濃度は特に限定されるものではなく、原料流体の粘度、そして静電紡糸して得られるナノファイバ８の平均繊維径や繊維形態、そして生産性などを考慮して、適宜調整することができるが、好ましい濃度範囲としては３～３０質量％、より好ましい範囲としては４～２５質量％を例示することができる。ポリマーの濃度が３質量％以上であれば、ビーズ構造があまり見られない、十分に小さい平均繊維径のナノファイバ８が、満足できる生産性で得られるので好ましく、４質量％以上であれば、ビーズ構造がほぼ見られない、満足できる平均繊維径のナノファイバ８が、十分な生産性で得られるのでより好ましい。また、ポリマーの濃度が３０質量％以下であれば、静電紡糸に適した粘度となり、安定した紡糸性でナノファイバ８が得られるので好ましく、２５質量％以下であれば、さらに安定した紡糸性となるのでより好ましい。
　本実施形態の静電紡糸用スピナレット１を用いて静電紡糸をする際、原料流体の粘度は特に限定されるものではなく、１０～５０００ｃＰの範囲であることが好ましく、３０～３０００ｃＰの範囲であることがより好ましい。原料流体の粘度を１０ｃＰ以上にすることにより、曳糸性がよく、ビーズが発現しにくい。原料流体の粘度を５０００ｃＰ以下にすることにより、粘性が低いため、原料流体を静電紡糸用スピナレット１の各々の吐出孔４まで供給することが容易である。本実施形態の静電紡糸用スピナレット１は、突起５に吐出孔４を有する構成であるために、突起５周辺に発生する強力な電界によって、テイラーコーン７は安定な挙動を示し、特に、粘度が１０～２００ｃＰであるような低粘度の原料流体を用いて、均一で細い繊維径のナノファイバ８を製造することができる。
　以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は、下記実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。なお、実施例中に示したナノファイバの平均繊維径の測定方法を以下に示す。
（原料流体の粘度）
　気温２５℃および湿度３０％の条件でＢＲＯＯＫＦＩＥＬＤ社製の粘度計ＲＶＤＶ－ＩＰｒｉｍｅと、コーンスピンドルＣＰＥ－４１を使用して、後述する原料流体の粘度を測定した。
（平均繊維径）
　株式会社日立ハイテクノロジーズ製の走査型電子顕微鏡ＳＵ８０２０を使用して、ナノファイバを観察し、画像解析ソフトを用いてナノファイバ５０ヶ所の直径を測定した。ナノファイバ５０ヶ所の繊維径の平均値を平均繊維径とした。
（紡糸安定性）
　静電紡糸を開始して、隣接するテイラーコーン同士が接触することなく２時間以上経過し、テイラーコーンからのナノファイバの紡出が連続的であった場合を「◎」、隣接するテイラーコーン同士が接触することなく２時間以上経過したが、テイラーコーンからのナノファイバの紡出が断続的であった場合を「○」、隣接するテイラーコーン同士が接触するまでに要した時間が１０分～２時間の範囲であり、テイラーコーンからのナノファイバの紡出が連続的または断続的であった場合を「△」、隣接するテイラーコーン同士が接触するまでに要した時間が１０分以下であり、テイラーコーンからのナノファイバの紡出が連続的または断続的であった場合を「×」として紡糸安定性を評価した。
＜実施例１＞
　Ｓｏｌｖａｙ製のポリフッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶＤＦ－ＨＦＰ）樹脂であるＳｏｌｅｆ　２１２１６を、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミドに８質量％の濃度で溶解し、添加剤としてラウリル硫酸ナトリウムを０．１質量％となるように添加し、原料流体を調製した。この原料流体の粘度は４６１ｃＰであった。次に、捕集電極の上に置いたアルミシートを基材として、この上に前記原料流体を、図１に記載の突起を有する静電紡糸用スピナレットを用いて、静電紡糸をして、ＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを作製した。なお、スピナレットの長さは１００ｍｍ、スピナレットの厚さは２０ｍｍ、スピナレットの高さは４０ｍｍ、突起の高さは１．５ｍｍ、突起の形状は方光体、突起は一次元的に配され、吐出孔出口の形状は円形、吐出孔の出口の孔径は０．３ｍｍ、頂部の面積（吐出孔出口の面積を含む）は１ｍｍ２、１つの突起につき１つの吐出孔を配し、スピナレットは４個の突起を有し、隣り合う吐出孔間の距離は８ｍｍ、流入口の孔径は２ｍｍであった。本実施例の静電紡糸用スピナレットは、その内部に、原料流体を流入口から各々の吐出孔へ分配するため、図４に例示するような内部空間を形成している。内部空間の長さは８０ｍｍ、内部空間の厚さは１０ｍｍ、内部空間の高さは３５ｍｍ、吐出孔の長さは５ｍｍであった。本実施例の紡糸条件は、１個の吐出孔（単孔）への原料流体の供給量は１．０ｍＬ／ｈｒ、印加電圧は４５ｋＶ、紡糸距離は１５０ｍｍ、紡糸空間は気温２５度Ｃおよび湿度３０％であった。本実施例では、原料流体の粘度が高いため、隣接するテイラーコーン同士が接触することなく２時間以上に亘って安定的な紡糸が可能であったため、十分な操業性であった。また、テイラーコーンからのナノファイバの紡出が連続的であったため、十分な品質のＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを得られた。得られたＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバの平均繊維径は、７８±１５ｎｍであった。
＜実施例２＞
　Ｓｏｌｖａｙ製のＰＶＤＦ－ＨＦＰ樹脂であるＳｏｌｅｆ　２１２１６を、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミドに６質量％の濃度で溶解し、添加剤としてラウリル硫酸ナトリウムを０．１質量％となるように添加し、原料流体を調製した。この原料流体の粘度は１６２ｃＰであった。次に、アルミシートを基材として、この上に前記原料流体を、実施例１と同様の静電紡糸用スピナレットを用いて、実施例１と同様の紡糸条件で静電紡糸をして、ＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを作製した。本実施例では、原料流体の粘度が低いが、方光体の突起の周辺に強力な電界を発生させ、テイラーコーンが捕集電極表面へ引き寄せられる力を強めることができたため、隣接するテイラーコーン同士が接触することなく２時間以上に亘って安定的な紡糸が可能で十分な操業性であった。しかし、スピナレットの内部に原料流体を分配する流路を有しておらず、テイラーコーンからのナノファイバの紡出が断続的であったため、十分な品質のＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを得られなかった。得られたＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバの平均繊維径は、６２±２５ｎｍであった。
＜実施例３＞
　原料流体は実施例２と同様の条件で調製した。次に、捕集電極の上に置いたアルミシートを基材として、この上に前記原料流体を、図１に記載の突起を有する静電紡糸用スピナレットを用いて、静電紡糸をして、ＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを作製した。スピナレットの長さは１００ｍｍ、スピナレットの厚さは２０ｍｍ、スピナレットの高さは４０ｍｍ、突起の高さは１．５ｍｍ、突起の形状は方光体、突起は一次元的に配され、吐出孔出口の形状は円形、吐出孔の出口の孔径は０．３ｍｍ、頂部の面積（吐出孔出口の面積を含む）は１ｍｍ２、１つの突起につき１つの吐出孔を配し、スピナレットは４個の突起を有し、隣り合う吐出孔間の距離は８ｍｍ、流入口の孔径は２ｍｍであった。本実施例の静電紡糸用スピナレットは、その内部に、原料流体を流入口から各々の吐出孔へ分配するため、図６に例示するようなトーナメント状の流路を、図７の斜視図に例示するような分配板を用いて形成した。原料流体が流れる方向に対して垂直方向の分配板の溝の断面積は２ｍｍ２、原料流体が流れる方向の溝の長さは３５ｍｍ、分配板の溝を貫通する孔の面積は０．５ｍｍ２、分配板の溝を貫通する孔の長さは３ｍｍであった。本実施例の紡糸条件は、実施例１と同様の紡糸条件であった。本実施例では、原料流体の粘度が低いが、方光体の突起の周辺に強力な電界を発生させ、テイラーコーンが捕集電極表面へ引き寄せられる力を強めることができたため、隣接するテイラーコーン同士が接触することなく２時間以上に亘って安定的な紡糸が可能で十分な操業性であった。また、スピナレットの内部に原料流体を分配する流路を有しており、テイラーコーンからのナノファイバの紡出が連続的であったため、十分な品質のＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを得られた。得られたＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバの平均繊維径は、６４±１３ｎｍであった。
＜実施例４＞
　原料流体は実施例２と同様の条件で調製した。この原料流体の粘度は１６２ｃＰであった。次に、捕集電極の上に置いたアルミシートを基材として、この上に前記原料流体を、図９に記載の突起を有する静電紡糸用スピナレットを用いて、静電紡糸をして、ＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを作製した。なお、スピナレットの長さは１００ｍｍ、スピナレットの厚さは２０ｍｍ、スピナレットの高さは４０ｍｍ、突起の高さは１．５ｍｍ、突起の形状は四角錘、突起は一次元的に配され、吐出孔出口の形状は円形、吐出孔の出口の孔径は０．３ｍｍ、頂部の面積（吐出孔出口の面積を含む）は１ｍｍ２、１つの突起につき１つの吐出孔を配し、スピナレットは４個の突起を有し、隣り合う吐出孔間の距離は８ｍｍ、流入口の孔径は２ｍｍであった。本実施例の静電紡糸用スピナレットは、その内部に、原料流体を流入口から各々の吐出孔へ分配するため、図４に例示するような内部空間を形成している。内部空間の長さは８０ｍｍ、内部空間の厚さは１０ｍｍ、内部空間の高さは３５ｍｍ、吐出孔の長さは５ｍｍであった。本実施例の紡糸条件は、本実施例１と同様の紡糸条件であった。本実施例では、原料流体の粘度が低いが、方光体の突起の周辺に強力な電界を発生させ、テイラーコーンが捕集電極表面へ引き寄せられる力を強めることができたため、隣接するテイラーコーン同士が接触することなく２時間以上に亘って安定的な紡糸が可能で十分な操業性であった。しかし、スピナレットの内部に原料流体を分配する流路を有しておらず、テイラーコーンからのナノファイバの紡出が断続的であったため、十分な品質のＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを得られなかった。得られたＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバの平均繊維径は、５８±２６ｎｍであった。
＜実施例５＞
　原料流体は実施例２と同様の条件で調製した。この原料流体の粘度は１６２ｃＰであった。次に、アルミシートを基材として、この上に前記原料流体を、図９に記載の突起を有する静電紡糸用スピナレットを用いて、ＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを作製した。なお、スピナレットの長さは１００ｍｍ、スピナレットの厚さは２０ｍｍ、スピナレットの高さは４０ｍｍ、突起の高さは１．５ｍｍ、突起の形状は四角錘、突起は一次元的に配され、吐出孔出口の形状は円形、吐出孔の出口の孔径０．３ｍｍ、１つの突起につき１つの吐出孔を配し、スピナレットは４個の突起を有し、隣り合う吐出孔間の距離は８ｍｍ、流入口の孔径２ｍｍであった。本実施例の静電紡糸用スピナレットは、その内部に、原料流体を流入口から各々の吐出孔へ分配するため、図６に例示するようなトーナメント形状の流路を、図７の斜視図に例示するような分配板を用いて形成した。原料流体が流れる方向に対して垂直方向の分配板の溝の断面積は２ｍｍ２、原料流体が流れる方向の溝の長さは３５ｍｍ、分配板の溝を貫通する孔の面積は０．５ｍｍ２、分配板の溝を貫通する孔の長さは３ｍｍであった。本実施例の紡糸条件は、実施例１と同様の紡糸条件であった。本実施例の紡糸条件は、実施例１と同様の紡糸条件であった。本実施例では、原料流体の粘度が低いが、方光体の突起の周辺に強力な電界を発生させ、テイラーコーンが捕集電極表面へ引き寄せられる力を強めることができたため、隣接するテイラーコーン同士が接触することなく２時間以上に亘って安定的な紡糸が可能で十分な操業性であった。また、スピナレットの内部に原料流体を分配する流路を有しており、テイラーコーンからのナノファイバの紡出が連続的であったため、十分な品質のＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを得られた。得られたＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバの平均繊維径は、５６±１７ｎｍであった。
＜実施例６＞
　原料流体は実施例２と同様の条件で調製した。この原料流体の粘度は１６２ｃＰであった。次に、アルミシートを基材として、この上に前記原料流体を、図１０に記載の突起を有する静電紡糸用スピナレットを用いて、ＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを作製した。なお、スピナレットの長さは１００ｍｍ、スピナレットの厚さは２０ｍｍ、スピナレットの高さは４０ｍｍ、突起の高さは１．５ｍｍ、突起の形状は四角柱、突起は一次元的に配され、吐出孔出口の形状は円形、吐出孔の出口の孔径０．３ｍｍ、１つの突起につき１つの吐出孔を配し、スピナレットは４個の突起を有し、隣り合う吐出孔間の距離は８ｍｍ、流入口の孔径２ｍｍであった。本実施例の静電紡糸用スピナレットは、その内部に、原料流体を流入口から各々の吐出孔へ分配するため、図４に例示するような内部空間を形成している。内部空間の長さは８０ｍｍ、内部空間の厚さは１０ｍｍ、内部空間の高さは３５ｍｍ、吐出孔の長さは５ｍｍであった。本実施例の紡糸条件は、実施例１と同様の紡糸条件であった。本実施例では、原料流体の粘度が低いが、方光体の突起の周辺に強力な電界を発生させ、テイラーコーンが捕集電極表面へ引き寄せられる力を強めることができたため、隣接するテイラーコーン同士が接触することなく２時間以上に亘って安定的な紡糸が可能で十分な操業性であった。しかし、スピナレットの内部に原料流体を分配する流路を有しておらず、テイラーコーンからのナノファイバの紡出が断続的であったため、十分な品質のＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを得られなかった。得られたＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバの平均繊維径は、６５±２８ｎｍであった。
＜実施例７＞
　原料流体は実施例２と同様の条件で調製した。この原料流体の粘度は１６２ｃＰであった。次に、アルミシートを基材として、この上に前記原料流体を、図１０に記載の突起を有する静電紡糸用スピナレットを用いて、ＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを作製した。なお、スピナレットの長さは１００ｍｍ、スピナレットの厚さは２０ｍｍ、スピナレットの高さは４０ｍｍ、突起の高さは１．５ｍｍ、突起の形状は四角柱、突起は一次元的に配され、吐出孔の形状は円形、吐出孔の出口の孔径は０．３ｍｍ、１つの突起につき１つの吐出孔を配し、スピナレットは４個の突起を有し、頂部の面積（吐出孔出口の面積を含む）は１ｍｍ２、隣り合う吐出孔間の距離は８ｍｍ、流入口の孔径は２ｍｍであった。本実施例の静電紡糸用スピナレットは、その内部に、原料流体を流入口から各々の吐出孔へ分配するため、図６に例示するようなトーナメント形状の流路を、図７の斜視図に例示するような分配板を用いて形成した。原料流体が流れる方向に対して垂直方向の分配板の溝の断面積は２ｍｍ２、原料流体が流れる方向の溝の長さは３５ｍｍ、分配板の溝を貫通する孔の面積は０．５ｍｍ２、分配板の溝を貫通する孔の長さは３ｍｍであった。本実施例の紡糸条件は、実施例１と同様の紡糸条件であった。本実施例の紡糸条件は、実施例１と同様の紡糸条件であった。本実施例では、原料流体の粘度が低いが、方光体の突起の周辺に強力な電界を発生させ、テイラーコーンが捕集電極表面へ引き寄せられる力を強めることができたため、隣接するテイラーコーン同士が接触することなく２時間以上に亘って安定的な紡糸が可能で十分な操業性であった。また、スピナレットの内部に原料流体を分配する流路を有しており、テイラーコーンからのナノファイバの紡出が連続的であったため、十分な品質のＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを得られた。得られたＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバの平均繊維径は、６２±１９ｎｍであった。
＜比較例１＞
　原料流体は実施例２と同様の条件で調製した。この原料流体の粘度は１６２ｃＰであった。次に、アルミシートを基材として準備し、この上に前記原料流体を、図１１に記載の突起を有していない静電紡糸用スピナレットを用いて、ＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを作製した。なお、スピナレットの長さは１００ｍｍ、スピナレットの厚さは２０ｍｍ、スピナレットの高さは４０ｍｍ、吐出孔は一次元的に配され、吐出孔の形状は円形、吐出孔の出口の孔径は０．３ｍｍ、スピナレットは４個の吐出孔を有し、隣り合う吐出孔間の距離は８ｍｍであった。本比較例の静電紡糸用スピナレットは、その内部に、原料流体を流入口から各々の吐出孔へ分配するため、図４に例示するような内部空間を形成している。内部空間の長さは８０ｍｍ、内部空間の厚さは１０ｍｍ、内部空間の高さは３５ｍｍ、吐出孔の長さは５ｍｍであった。本比較例の紡糸条件は、実施例１と同様の紡糸条件であった。本比較例では、原料流体の粘度が低く、突起を有していないスピナレットを用いており、テイラーコーンが捕集電極表面へ引き寄せられる力を十分に強めることができなかったため、静電紡糸を開始してから１０分後に隣接するテイラーコーン同士が接触してしまい、十分な操業性を満足することができなかった。また、スピナレットの内部に原料流体を分配する流路を有しておらず、テイラーコーンからのナノファイバの紡出が連続的であったため、十分な品質のＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを得られなかった。得られたＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバの平均繊維径は、６５±３３ｎｍであった。
＜比較例２＞
　原料流体は実施例２と同様の条件で調製した。この原料流体の粘度は１６２ｃＰであった。次に、アルミシートを基材として準備し、この上に前記原料流体を、図１１に記載の突起を有していない静電紡糸用スピナレットを用いて、ＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを作製した。なお、スピナレットの長さは１００ｍｍ、スピナレットの厚さは２０ｍｍ、スピナレットの高さは４０ｍｍ、吐出孔は一次元的に配され、吐出孔の形状は円形、吐出孔の出口の孔径は０．３ｍｍ、スピナレットは４個の吐出孔を有し、隣り合う吐出孔間の距離は８ｍｍであった。本実施例の静電紡糸用スピナレットは、その内部に、原料流体を流入口から各々の吐出孔へ分配するため、図６に例示するようなトーナメント形状の流路を、図７の斜視図に例示するような分配板を用いて形成した。原料流体が流れる方向に対して垂直方向の分配板の溝の断面積は２ｍｍ２、原料流体が流れる方向の溝の長さは３５ｍｍ、分配板の溝を貫通する孔の面積は０．５ｍｍ２、分配板の溝を貫通する孔の長さは３ｍｍであった。本比較例の紡糸条件は、実施例１と同様の紡糸条件であった。本比較例では、原料流体の粘度が低く、突起を有していないスピナレットを用いており、テイラーコーンが捕集電極表面へ引き寄せられる力を十分に強めることができなかったため、静電紡糸を開始してから１０分後に隣接するテイラーコーン同士が接触してしまい、十分な操業性を満足することができなかった。しかし、スピナレットの内部に原料流体を分配する流路を有しており、テイラーコーンからのナノファイバの紡出が連続的であったため、十分な品質のＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバを得られた。得られたＰＶＤＦ－ＨＦＰナノファイバの平均繊維径は、６３±２１ｎｍであった。
　以上の実験の結果について、表１にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　本出願は、２０１４年８月５日出願の日本特許出願、特願２０１４－１５９７１５、２０１５年５月１４日出願の日本特許出願、特願２０１５－０９８７１９、に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　１　静電紡糸用スピナレット
　２　頂部（突起頂部）
　３　側面部
　４　吐出孔
　５　突起
　６　谷部
　７　テイラーコーン
　８　ナノファイバ
　９　内部空間
　１０　流入口
　１１　流路
　１２　分配板
　１３、１３ａ、１３ｂ　分配板の溝
　１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ　分配板の孔
　１５　分配板
　１６　リード孔
　２０　本体部
　２１　第二の面（一面）
　２２　第一の面（他の一面）
　３０　トッププレート
　３１　流路を有するトッププレート
　４０、５１、５２　ノズル
　Ｘ　構造体の長手方向、または幅方向に沿った長軸方向
　Ｙ　構造体の厚みの方向に沿った厚み方向
　Ｚ　構造体の短手方向、または高さ方向に沿った短軸方向
　Ｐ　ピッチ
　Ｈ　突起の高さ

Claims (5)

  1. 　導電性金属材料の構造体より構成される静電紡糸用スピナレットであって、
    　該構造体は、長軸方向と短軸方向と厚み方向とを備え、
    　該構造体の一面に紡糸用の原料流体の流入口を備え、他の一面に、複数の突起が前記長軸方向に沿って並ぶように形成され、複数の突起の各々は該構造体から突出するように延び、該突起は、その頂部に原料流体を吐出する吐出孔を有し、該吐出孔のピッチが１ｍｍを越える静電紡糸用スピナレット。
  2. 　前記突起の高さが０．１ｍｍ以上である請求項１に記載の静電紡糸用スピナレット。
  3. 　前記構造体が２個以上の部品で構成され、該部品の接合面に、各吐出孔に原料流体を均一に分配する流路を有する請求項１または２に記載の静電紡糸用スピナレット。
  4. 　前記構造体の本体部の内部に設けられた、各吐出孔に原料流体を均一に分配する分配板を有し、当該分配板が原料流体の流路を形成する請求項１～３のいずれか１項に記載の静電紡糸用スピナレット。
  5. 　前記流入口から各々の吐出孔までは略等距離の流路で繋がっており、前記流入口から各々の吐出孔までの流路の距離の差が１０％以内である請求項１～４のいずれか１項に記載の静電紡糸用スピナレット。
PCT/JP2015/071821 2014-08-05 2015-07-31 静電紡糸用スピナレット Ceased WO2016021503A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/501,437 US10662553B2 (en) 2014-08-05 2015-07-31 Spinneret for electrostatic spinning
KR1020177005148A KR20170038014A (ko) 2014-08-05 2015-07-31 정전 방사용 방적 돌기
EP15829614.5A EP3178973A4 (en) 2014-08-05 2015-07-31 Spinneret for electrostatic spinning
CN201580051170.5A CN107109703B (zh) 2014-08-05 2015-07-31 静电纺纱用喷丝头

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-159715 2014-08-05
JP2014159715 2014-08-05
JP2015-098719 2015-05-14
JP2015098719A JP6699093B2 (ja) 2014-08-05 2015-05-14 静電紡糸用スピナレット

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016021503A1 true WO2016021503A1 (ja) 2016-02-11

Family

ID=55263770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/071821 Ceased WO2016021503A1 (ja) 2014-08-05 2015-07-31 静電紡糸用スピナレット

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10662553B2 (ja)
EP (1) EP3178973A4 (ja)
JP (1) JP6699093B2 (ja)
KR (1) KR20170038014A (ja)
CN (1) CN107109703B (ja)
WO (1) WO2016021503A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115976661A (zh) * 2023-02-27 2023-04-18 青岛大学 一种静电纺丝装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102019224B1 (ko) * 2018-12-28 2019-09-06 (주) 엠에이케이 전기 방사 장치
US12209330B1 (en) * 2019-07-10 2025-01-28 American Nano Llc Electrospinning apparatus and methods
CN110747522B (zh) * 2019-10-31 2020-08-25 东华大学 一种均匀供液的静电纺丝装置
CN110725018B (zh) * 2019-11-07 2020-05-19 吉林大学 一种用于静电纺丝的仿生防堵塞喷丝头
JP7588984B2 (ja) * 2020-08-18 2024-11-25 株式会社東芝 電界紡糸ヘッド、電界紡糸装置及び電界紡糸方法
CN113564735A (zh) * 2021-08-20 2021-10-29 北京化工大学 一种气流辅助的离心静电纺丝装置
CN116716668B (zh) * 2023-08-09 2023-12-22 江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司 一种熔融静电纺丝装置及采用其制备纳米纤维长丝的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6375107A (ja) * 1986-09-19 1988-04-05 Toray Ind Inc 多成分繊維紡糸用口金装置
JP2005534828A (ja) * 2002-08-16 2005-11-17 サンシン クリエーション カンパニーリミテッド 電気紡糸法を用いたナノ繊維製造装置及びこれに採用される紡糸ノズルパック
WO2007069381A1 (ja) * 2005-12-12 2007-06-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 静電噴霧装置及び静電噴霧方法
JP2007303031A (ja) * 2006-05-12 2007-11-22 Kato Tech Kk エレクトロスピニグ用ノズル及びそれを用いた微細熱可塑性樹脂繊維の製造方法
JP2008174867A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高分子ファイバ生成方法と装置、これらを用いた高分子ウエブ製造方法と装置
WO2011142355A1 (ja) * 2010-05-10 2011-11-17 独立行政法人物質・材料研究機構 高分子ファイバーとその製造方法および製造装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2323025A (en) * 1939-05-13 1943-06-29 Formhals Anton Production of artificial fibers from fiber forming liquids
US3034526A (en) * 1959-11-13 1962-05-15 Du Pont Laminar fluid flow process
IT941066B (it) * 1971-06-19 1973-03-01 Jenne S R L Cella modulare per la filatura di fibre sintetiche
US4550681A (en) * 1982-10-07 1985-11-05 Johannes Zimmer Applicator for uniformly distributing a flowable material over a receiving surface
US20020094352A1 (en) * 2000-11-14 2002-07-18 Ying Guo Bicomponent filament spin pack used in spunbond production
US7014442B2 (en) * 2002-12-31 2006-03-21 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Melt spinning extrusion head system
US7175407B2 (en) * 2003-07-23 2007-02-13 Aktiengesellschaft Adolph Saurer Linear flow equalizer for uniform polymer distribution in a spin pack of a meltspinning apparatus
US7762801B2 (en) * 2004-04-08 2010-07-27 Research Triangle Institute Electrospray/electrospinning apparatus and method
JP2006152479A (ja) 2004-11-29 2006-06-15 Toray Ind Inc 極細繊維の製造装置およびそれを用いた製造方法
DE102005053248B4 (de) * 2005-11-08 2016-12-01 Axel Nickel Schmelzblaskopf mit veränderbarer Spinnbreite
DE112008000379T5 (de) * 2007-02-21 2010-01-07 Panasonic Corporation, Kadoma-shi Nanofaser-Herstellungseinrichtung
JP4833238B2 (ja) * 2007-03-27 2011-12-07 ジョン−チョル パック ナノファイバーの大量生産のための電気紡糸装置
CN101215762A (zh) 2008-01-03 2008-07-09 东华大学 高效连续式静电纺纳米纤维毡的制备装置和方法
CA2748248C (en) * 2008-12-25 2016-11-01 Kuraray Co., Ltd. Filter materials and filter cartridges
JP4763845B2 (ja) 2009-09-09 2011-08-31 パナソニック株式会社 ナノファイバ製造装置、ナノファイバ製造方法
CN101871130B (zh) * 2010-07-06 2011-08-10 北京化工大学 一种一字架静电纺丝喷头
CN102181946A (zh) * 2011-05-13 2011-09-14 杨恩龙 装有圆锥形辅助电极的多喷头静电纺丝装置
JP5821714B2 (ja) 2012-03-09 2015-11-24 東レ株式会社 複合口金および複合繊維の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6375107A (ja) * 1986-09-19 1988-04-05 Toray Ind Inc 多成分繊維紡糸用口金装置
JP2005534828A (ja) * 2002-08-16 2005-11-17 サンシン クリエーション カンパニーリミテッド 電気紡糸法を用いたナノ繊維製造装置及びこれに採用される紡糸ノズルパック
WO2007069381A1 (ja) * 2005-12-12 2007-06-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 静電噴霧装置及び静電噴霧方法
JP2007303031A (ja) * 2006-05-12 2007-11-22 Kato Tech Kk エレクトロスピニグ用ノズル及びそれを用いた微細熱可塑性樹脂繊維の製造方法
JP2008174867A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高分子ファイバ生成方法と装置、これらを用いた高分子ウエブ製造方法と装置
WO2011142355A1 (ja) * 2010-05-10 2011-11-17 独立行政法人物質・材料研究機構 高分子ファイバーとその製造方法および製造装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3178973A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115976661A (zh) * 2023-02-27 2023-04-18 青岛大学 一种静电纺丝装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107109703A (zh) 2017-08-29
EP3178973A1 (en) 2017-06-14
US20170218538A1 (en) 2017-08-03
EP3178973A4 (en) 2018-02-28
JP6699093B2 (ja) 2020-05-27
KR20170038014A (ko) 2017-04-05
US10662553B2 (en) 2020-05-26
JP2016037694A (ja) 2016-03-22
CN107109703B (zh) 2021-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016021503A1 (ja) 静電紡糸用スピナレット
Wu et al. Control of electrospun mat width through the use of parallel auxiliary electrodes
Parhizkar et al. Performance of novel high throughput multi electrospray systems for forming of polymeric micro/nanoparticles
Thoppey et al. Unconfined fluid electrospun into high quality nanofibers from a plate edge
US7951313B2 (en) Spinning apparatus, and apparatus and process for manufacturing nonwoven fabric
KR100458946B1 (ko) 나노섬유 제조를 위한 전기방사장치 및 이를 위한방사노즐팩
CN102223939B (zh) 非织造聚合物纤维网
AK S et al. Fabrication of poly (Caprolactone) nanofibers by electrospinning
CN101629325B (zh) 纺丝装置、无纺布制备装置和无纺布的制备方法
CN1511200A (zh) 一种通过电吹制纺丝法制备纳米纤维的方法及制造装置
CN104781460A (zh) 电纺丝装置和具有其的纳米纤维制造装置
CN104611772B (zh) 一种批量制备同轴纳米纤维的静电纺丝装置
JP2014047440A (ja) エレクトロスピニング装置
Chase et al. New methods to electrospin nanofibers
CN103194806A (zh) 聚合物溶液静电纺丝组件、装置和方法
R Jabur et al. The effects of operating parameters on the morphology of electrospun polyvinyl alcohol nanofibres
JP2013147786A (ja) ナノ繊維材料及びマイクロ繊維材料を製造するための複合紡糸ノズル
US20050121470A1 (en) Method of utilizing MEMS based devices to produce electrospun fibers for commercial, industrial and medical use
JP6881651B2 (ja) 静電紡糸用スピナレット
JP5253319B2 (ja) 不織布製造装置及び不織布の製造方法
JP2006152479A (ja) 極細繊維の製造装置およびそれを用いた製造方法
JP2011157633A (ja) ポリマー繊維体の電界紡糸方法及び電界紡糸装置
US12060656B2 (en) Capillary type multi-jet nozzle for fabricating high throughput nanofibers
CN219297711U (zh) 多功能静电纺丝设备
CN101657571A (zh) 一种用于生产纤维的方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15829614

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15501437

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177005148

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015829614

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015829614

Country of ref document: EP