(57)【要約】【課題】  本発明は、低密度、且つポーラスな基材上にエレクトロスピニング法によって形成されたナノファイバーからなるナノファイバー層を少ない積層量で均一に形成させたナノファイバー積層体を提供することを目的とする。【解決手段】  坪量３〜５０ｇ／ｍ２、密度０．５ｇ／ｃｍ３以下である基材上にエレクトロスピニング法により形成されたナノファイバーからなるナノファイバー層を設けたナノファイバー積層体において、該基材の貫通孔が５０〜２００μｍであることを特徴とするナノファイバー積層体。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
坪量３〜５０ｇ／ｍ２、密度０．５ｇ／ｃｍ３以下である基材上にエレクトロスピニング法により形成されたナノファイバーからなるナノファイバー層を設けたナノファイバー積層体において、該基材の貫通孔が５０〜２００μｍであることを特徴とするナノファイバー積層体。
【請求項２】
前記ナノファイバー層の積層量が０．１〜３．０ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１に記載のナノファイバー積層体。
【請求項３】
前記基材が、直径３〜５０μｍの繊維により形成されていることを特徴とする請求項１〜２に記載のナノファイバー積層体。
【請求項４】
前記ナノファイバーの直径が５０〜１５００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜３に基材のナノファイバー積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上にエレクトロスピニング法により形成されたナノファイバーからなるナノファイバー層を設けたナノファイバー積層体に関する。さらに詳しくはエレクトロスピニング法により不織布基材に直接ナノファイバー層を積層したナノファイバー積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナノファイバーの有用性が注目されており、各種フィルター、ワイパー、電池セパレーター、再生医療の細胞培養床などへの応用が期待されている。
このようなナノファイバーの製造方法の一つであるエレクトロスピニング法は、種々のポリマーに適用可能で、且つ容易にナノファイバー、あるいはナノファイバーからなる不織布（ナノファイバーの積層体）を製造することが可能であることから、盛んに研究が行われている。
このエレクトロスピニングを用いて製造されたナノファイバー不織布は、フィルター、ワイパー、電池セパレーターなどに使用される場合において、ナノファイバー不織布の強度が弱いことから他の基材上に積層されて各種用途に適用させている（特許文献１〜４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５４１３６号公報
【特許文献２】特開２００９−０２８６１７号公報
【特許文献３】特開２００９−００６２７２号公報
【特許文献４】特開２０１０−０８９４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
各種用途にナノファイバー積層体を使用する場合、安定的に効果を発現するようにナノファイバー層の均一性が求められている。このため、基材の坪量、密度などによりナノファイバーの積層量をコントロールしてナノファイバー積層体が製造されている。例えば、低密度、且つポーラスな基材（例えば、５０ｇ／ｍ２以下、且つ密度が０．５ｇ／ｃｍ３以下の基材）を用いる場合は、均一なナノファイバー層を形成させるために、ナノファイバーの積層量を多くすることで対応している。
【０００５】
しかしながら、上記の低密度、且つポーラスな基材を用いたナノファイバー積層体は、各種フィルターなどの通気性・透過性を必要な用途に使用されているが、ナノファイバー層が厚くなるため、通気性、透過性が低下、プリーツ加工した際にナノファーバー層の破壊などの問題が発生する。
【０００６】
そこで、本発明は、低密度、且つポーラスな基材上にエレクトロスピニング法によって形成されたナノファイバーからなるナノファイバー層を少ない積層量で均一に形成させたナノファイバー積層体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下[１]〜[４]を提供する。
[１]  坪量３〜５０ｇ／ｍ２、密度０．５ｇ／ｃｍ３以下である基材上にエレクトロスピニング法により形成されたナノファイバーからなるナノファイバー層を設けたナノファイバー積層体において、該基材の貫通孔が５０〜２００μｍであることを特徴とするナノファイバー積層体。
[２]  前記ナノファイバー層の積層量が０．１〜３．０ｇ／ｍ２であることを特徴とする[１]に記載のナノファイバー積層体。
[３]  前記基材が、直径３〜５０μｍの繊維により形成されていることを特徴とする[１]〜[２]に記載のナノファイバー積層体。
[４]  前記ナノファイバーの直径が５０〜１５００ｎｍであることを特徴とする[１]〜[３]に基材のナノファイバー積層体。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低密度、且つポーラスな基材上にエレクトロスピニング法によって形成されたナノファイバーからなるナノファイバー層を少ない積層量で均一に形成させたナノファイバー積層体を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、低坪量、低密度（坪量３〜５０ｇ／ｍ２、密度０．５ｇ／ｃｍ３以下）、基材の貫通孔が５０〜２００μｍである基材上に少ない積層量で均一にエレクトロスピニング法により形成されたナノファイバーからなるナノファイバー層を設けることによって、通気性・透過性に優れるナノファイバー積層体を得ることができる。
【００１０】
なお、本発明のナノファイバー積層体は、基材の繊維の上に存在するナノファイバーの本数と、基材の空隙の上に存在するナノファイバーの本数との比が１：１〜１０：１程度になる。また、貫通孔が５０μｍ以下では基材の通気性・透過性が不十分であり、ナノファイバーを積層する効果が発現しない。一方、貫通孔が２００μｍ以上ではナノファイバーが貫通孔の上で破断するため、ナノファイバーを積層する効果が発現しないといった問題も発生する。
【００１１】
本発明における基材の貫通孔とは、基材のＺ軸方向に直接的に貫通している孔のことであり、Ｚ軸方向に繊維の存在しない空隙の部分、いわゆるピンホールのことを言い、貫通孔の大きさは、いわゆるピンホールの内径の円相当径を指す。
【００１２】
貫通孔の測定方法は、光軸上に設置した基材の２．５ｃｍ×２．５ｃｍ部分を光学顕微鏡もしくはＣＣＤカメラで拡大観察し、光が透過する部分について、一番大きいものから５ヶ所の光の透過面積を求め、その平均面積の円相当径をもって貫通孔の大きさとする。
【００１３】
基材の繊維の上、および空隙の上のナノファイバーの本数は、基材とナノファイバーとを積層した試料において、ナノファイバー積層側より電子顕微鏡を用いて観察し、基材の繊維部分および基材の空隙部分それぞれ１０μｍ×１０μｍにおけるナノファイバーの繊維本数を測定し、各々１０ヶ所の平均値を算出して求める。
【００１４】
本発明のナノファイバー積層体に用いられる基材は、坪量３〜５０ｇ／ｍ２、且つ密度０．５ｇ／ｃｍ３以下であり、好ましくは５〜２５ｇ／ｍ２、且つ密度０．４５ｇ／ｃｍ３以下である。  基材層の坪量が５０ｇ／ｍ２より大きい場合、もしくは密度が０．５ｇ／ｍ３より大きい場合、通気性・透過性が低下する。また、プリーツ加工（折りたたみ加工）をした場合、ナノファイバー層が基材の山側にくるとナノファイバー層が伸ばされ破損する、ナノファイバー層が基材層の谷側に来るとナノファイバー層と基材層との剥離が生じるなどの問題が発生する。
【００１５】
基材を構成する繊維の直径は３〜５０μｍであることが好ましい。基材を構成する繊維の種類は特に限定されるものではないが、木材パルプ、非木材パルプ等の天然繊維、レーヨンなどの化学繊維、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、アラミドなどの合成繊維を単独もしくは２つ以上を組み合わせて使用することができる。
【００１６】
繊維の直径において、天然繊維は、市販のＮＢＫＰやＬＢＫＰ、マニラ麻パルプなどが好ましく用いられ、その繊維径は平均繊維幅で２０〜５０μｍである。  化学繊維、合成繊維は、市販の繊維を使用することができ、その繊維径は３〜３０μｍである。基材を構成する繊維の直径は、３μｍ以下であると、基材の通気性が悪くなるため好ましくない。
【００１７】
また、基材層の製造方法は特に限定されず、乾式法、湿式法など公知の不織布製造法が用いられるが、湿式抄紙法が好ましく用いられる。
【００１８】
本発明に用いられるエレクトロスピニング法は、所望の高分子を可溶媒に溶解し、高分子溶液とコレクターと称する捕集体に数キロボルト〜数十キロボルトの高電圧を印加し、高分子溶液がノズルなどからコレクターへ向かって押し出され、コレクターに至るまでに微細化し、数十ｎｍから数μｍの極細繊維を製造する技術であり、その極細繊維をコレクターで捕集することで不織布が形成される。
【００１９】
エレクトロスピニング法に用いられる高分子は、特に限定しないが、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレングリコール、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、ポリフッ化ビニリデン、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ乳酸、ポリグルタミン酸セルロース、酢酸セルロース、カルボキシメチルセルロース、シルクフィブロイン、などが例示される。特にポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリウレタン、酢酸セルロース、などは、エレクトロスピニング法による紡糸性が良好であり、好ましく用いられる。
【００２０】
エレクトロスピニング法により形成される連続的に製造されるナノファイバーの直径は５０〜１５００ｎｍが好ましい。ナノファイバーの直径が５０ｎｍ以下では、ナノファイバーが破断しやすくなり好ましくない。また、ナノファイバー層の積層量は０．１〜３．０ｇ／ｍ２が好ましい。積層量が０．１ｇ／ｍ２未満では基材表面を均一なナノファイバー層で被覆することができない。一方、３．０ｇ／ｍ２を超えるとプリーツ加工（折りたたみ加工）をした場合には、通気性・透過性の低下のほか、ナノファイバー層が割れてしまう問題が発生する。
【実施例】
【００２１】
次に本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、坪量は、ＪＩＳ  Ｐ８１２４に準じて測定し、ナノファイバー層の積層量は、ナノファイバー積層体の坪量から基材の坪量を引いて求めた。また、基材に使用される繊維及びナノファイバー層を構成するナノファイバーの直径は、それぞれを電子顕微鏡もしくは光学顕微鏡で観察し、それぞれ１００本の繊維の幅を測定して平均し求めた。
【００２２】
[実施例１]
ジメチルホルムアミド３６．５ｇとアセトン４４．６ｇをバイアル瓶に採取し、スターラーを用いて３０分撹拌することで混合溶媒を作製した。該混合溶媒に高分子材料として重量平均分子量（Ｍｗ）３万、アセチル化度３９．８重量％の酢酸セルロース（ＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ製）を１９ｇ混合し、常温で２４時間撹拌することで高分子材料を完全に溶解させ、紡糸原液１００ｇを調整した。該紡糸原液を、先端にマイクロチップを装着した５ｍｌシリンジに採取し、高圧電源発生装置（グリーンテクノ社製、ＧＳ５０）の負極側を接続した回転金属ドラムに、坪量１２ｇ／ｍ２、密度０．３５ｇ／ｃｍ３かつ平均繊維径２７μｍのＮＢＫＰから構成される１４５μｍの貫通孔を有する基材を固定した状態で回転させ、前記シリンジに装着したマイクロチップの先端と前記金属ドラムとの距離が１０ｃｍになるように位置を調整した後、シリンジ内の紡糸原液に高圧電源の正極を接触させ、１０ｋＶの電圧を印可することで不織布基材上にナノファイバー層を坪量０．５ｇ／ｍ２積層したナノファイバー積層体を製造した。ナノファイバー層を構成するナノファイバーの平均繊維直径は６００ｎｍであり、繊維上と空隙上に存在するナノファイバー本数の比率は２：１であった。
【００２３】
[実施例２]
Ｎ,Ｎ-ジメチルアセトアミド２７．９ｇとアセトン６５．１ｇの混合溶媒に高分子材料として平均分子量１８万のポリフッ化ビニリデン（ＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ製）を７ｇ混合することで紡糸原液を作製し、金属ドラムとマイクロチップ先端との距離を１２ｃｍとした以外は、実施例１と同様の方法でナノファイバー積層体を製造した。ナノファイバー層を構成するナノファイバーの平均繊維直径は７００ｎｍであり、繊維上と空隙上に存在するナノファイバー本数の比率は１．５：１であった。
【００２４】
[実施例３]
Ｎ,Ｎ-ジメチルアセトアミド２８．５ｇとアセトン６６．５ｇの混合溶媒に高分子材料として平均分子量１８万のポリフッ化ビニリデン（ＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ製）を７ｇ混合し紡糸原液とした以外は、実施例１と同様の方法でナノファイバー積層体を製造した。ナノファイバー層を構成するナノファイバーの平均繊維径は２００ｎｍであり、線維上と空隙上に存在するナノファイバー本数の比率は１．５：１であった。
【００２５】
【表１】
2014227631.tif 000002