(57)【要約】【課題】所望のファイバ径のハイドロゲルファイバを長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎを抑制して製造する方法を提供する。【解決手段】金属イオンを含む第１水溶液中に、その金属イオンとのイオン交換によりイオン架橋型ハイドロゲルを形成するゲル形成物質を含む第２水溶液を、吐出手段２０を用いて線状に吐出させることによりハイドロゲルファイバを製造する。吐出手段２０により第１水溶液中に第２水溶液をレイノルズ数が１０以下の状態で吐出させると共に、その際の圧力損失を０．２０ＭＰａ以上の範囲で設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属イオンを含む第１水溶液中に、前記金属イオンとのイオン交換によりイオン架橋型ハイドロゲルを形成するゲル形成物質を含む第２水溶液を、吐出手段を用いて線状に吐出させることによりハイドロゲルファイバを製造する方法であって、
前記吐出手段により前記第１水溶液中に前記第２水溶液をレイノルズ数が１０以下の状態で吐出させると共に、その際の圧力損失を０．２０ＭＰａ以上の範囲で設定するハイドロゲルファイバの製造方法。
【請求項２】
前記吐出手段の少なくとも吐出孔が構成された部分を形成する材質の水に対する静止接触角が４０°以上である請求項１に記載されたハイドロゲルファイバの製造方法。
【請求項３】
前記吐出手段の吐出孔径が０．０１０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である請求項１又は２に記載されたハイドロゲルファイバの製造方法。
【請求項４】
前記ハイドロゲルファイバのファイバ径が１０００μｍ以下である請求項１乃至３のいずれかに記載されたハイドロゲルファイバの製造方法。
【請求項５】
前記ゲル形成物質がアルギン酸塩である請求項１乃至４のいずれかに記載されたハイドロゲルファイバの製造方法。
【請求項６】
金属イオンを含む第１水溶液中に、前記金属イオンとのイオン交換によりイオン架橋型ハイドロゲルを形成するゲル形成物質を含む第２水溶液を、吐出手段を用いて線状に吐出させることにより製造するハイドロゲルファイバのファイバ径を制御する方法であって、
前記吐出手段により前記第１水溶液中に前記第２水溶液をレイノルズ数が１０以下の状態で吐出させると共に、ファイバ径との相関性を有するその際の圧力損失を０．２０ＭＰａ以上の範囲で目標のファイバ径に対応する値に設定するハイドロゲルファイバのファイバ径制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイドロゲルファイバの製造方法及びそのファイバ径の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロゲルは、高い水分保持性、構造柔軟性、酸素拡散性、物質吸収性、弾力性、及び生体適合性を有するので、化粧料、医薬品、医薬部外品、食品等の分野で広く用いられている。また、ハイドロゲルを線状に形成したハイドロゲルファイバには、粒子状に形成したハイドロゲルパーティクルとは異なり、比表面積が非常に大きい、強くてしなやかな力学的性質を有する、高アスペクト比による配列制御が可能である、機能性物質の拡散方向の制御が可能である、といった特長があることから、様々な機能が創出されることが期待されている。
【０００３】
ところで、塩化カルシウム水溶液にアルギン酸ナトリウム水溶液を投入すると、カルシウムイオンとナトリウムイオンとのイオン交換によりアルギン酸カルシウムのイオン架橋型ハイドロゲルが形成される。この性質を利用してハイドロゲルファイバを製造することができる。特許文献１及び２には、塩化カルシウム水溶液中にノズルからアルギン酸ナトリウム水溶液を線状に吐出し、カルシウムイオンとナトリウムイオンとのイオン交換によりアルギン酸カルシウムのイオン架橋型ハイドロゲルを形成させる湿式紡糸法によるハイドロゲルファイバの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１４１１９９号公報
【特許文献２】特開平５−２０９３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び２に開示された技術では、得られるハイドロゲルファイバのファイバ径を任意に制御することは困難である。
【０００６】
本発明の課題は、所望のファイバ径のハイドロゲルファイバを長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎを抑制して製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、金属イオンを含む第１水溶液中に、前記金属イオンとのイオン交換によりイオン架橋型ハイドロゲルを形成するゲル形成物質を含む第２水溶液を、吐出手段を用いて線状に吐出させることによりハイドロゲルファイバを製造する方法であって、前記吐出手段により前記第１水溶液中に前記第２水溶液をレイノルズ数が１０以下の状態で吐出させると共に、その際の圧力損失を０．２０ＭＰａ以上の範囲で設定する。
【０００８】
本発明は、金属イオンを含む第１水溶液中に、前記金属イオンとのイオン交換によりイオン架橋型ハイドロゲルを形成するゲル形成物質を含む第２水溶液を、吐出手段を用いて線状に吐出させることにより製造するハイドロゲルファイバのファイバ径を制御する方法であって、前記吐出手段により前記第１水溶液中に前記第２水溶液をレイノルズ数が１０以下の状態で吐出させると共に、ファイバ径との相関性を有するその際の圧力損失を０．２０ＭＰａ以上の範囲で目標のファイバ径に対応する値に設定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、吐出手段により第１水溶液中に第２水溶液をレイノルズ数が１０以下の状態で線状に吐出させるとき、得られるハイドロゲルファイバのファイバ径は、その際の圧力損失が０．２０ＭＰａ以上の範囲において、その圧力損失に対する相関性を有することから、その設定によって得られるハイドロゲルファイバのファイバ径を制御することができ、従って、吐出手段により第１水溶液中に第２水溶液を吐出させる際の圧力損失を０．２０ＭＰａ以上の範囲で目標のファイバ径に対応する値に設定すれば、所望のファイバ径のハイドロゲルファイバを長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎを抑制して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ハイドロゲルファイバ製造システムの構成を示す図である。
【図２】吐出ノズルの先端部分の断面図である。
【図３】実施例１〜１２及び比較例１についての圧力損失と、得られたハイドロゲルファイバのファイバ径との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
（ハイドロゲルファイバ製造システムＳ）
図１は、実施形態に係るハイドロゲルファイバの製造方法において用いるハイドロゲルファイバ製造システムＳを示す。
【００１３】
ハイドロゲルファイバ製造システムＳは、第１水溶液を貯留するためのファイバ回収槽１０とそれに対して第２水溶液を供給するための第２水溶液供給部２０とを備えている。
【００１４】
第２水溶液供給部２０は、第２水溶液を貯留するための第２水溶液貯槽２１とそこからファイバ回収槽１０に向かって延びる第２水溶液供給管２２とを有する。第２水溶液供給管２２には、第２水溶液の流通及び遮断を切り替えるためのコック２３、第２水溶液を送液するためのポンプ２４、及び第２水溶液の流量を検知するための流量計２５が上流側から順に介設され、また、流量計２５の下流側に第２水溶液の圧力を検知するための圧力計２６が設けられ、更に、先端に、図２に示すような吐出ノズル２７（吐出手段）が取り付けられている。吐出ノズル２７が取り付けられた第２水溶液供給管２２の先端部はファイバ回収槽１０内に導かれている。ポンプ２４と流量計２５とは電気的に接続されており、第２水溶液の流量のフィードバック制御を行うように構成されている。
【００１５】
吐出ノズル２７の少なくとも吐出孔２７ａが構成された部分を形成する材質は、後述するように長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎを抑制してファイバ径の小さいハイドロゲルファイバを製造する観点から、水に対する静止接触角が、好ましくは４０°以上、より好ましくは５０°以上、更に好ましくは６０°以上、より更に好ましくは８０°以上であり、また、入手容易な材質であるという観点から、好ましくは１８０°以下、より好ましくは１２０°以下、更に好ましくは１１０°以下である。この水に対する静止接触角は、協和界面科学株式会社製の自動接触角計ＤＭ−５００を使用し、１０μＬのイオン交換水の水滴を材質表面に着滴させてから６秒後に測定されるものである。
【００１６】
吐出ノズル２７の少なくとも吐出孔２７ａが構成された部分を形成する材質としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂、ステンレス（ＳＵＳ）や真鍮などの合金等が挙げられる。長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎを抑制してファイバ径の小さいハイドロゲルファイバを製造する観点からは、これらのうちフッ素樹脂が好ましく、ポリテトラフルオロエチレンがより好ましい。
【００１７】
吐出ノズル２７は、吐出孔２７ａに連続する第２水溶液の流路内壁２７ｂも上記材質で形成されていることが好ましい。吐出ノズル２７は、吐出孔２７ａから外側に連続する周縁部２７ｃもまた上記材質で形成されていることが好ましい。吐出ノズル２７は、ノズル全体が上記材質で形成されていてもよい。或いは、また、吐出ノズル２７は、ノズル本体がステンレス等の金属で形成され、その表面のうちの少なくとも吐出孔２７ａに対応する部分がフッ素樹脂でコーディングされたものであってもよい。
【００１８】
吐出ノズル２７の吐出孔数は、単数であってもよく、また、複数であってもよい。吐出ノズル２７の吐出孔２７ａの吐出孔径は、好ましくは０．０１０ｍｍ以上、より好ましくは０．１０ｍｍ以上、更に好ましくは０．１５ｍｍ以上であり、また、好ましくは５．０ｍｍ以下、より好ましくは１．０ｍｍ以下、更に好ましくは０．８０ｍｍ以下である。吐出孔２７ａの吐出孔径は、好ましくは０．０１０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下、より好ましくは０．１０ｍｍ以上１．０ｍｍ以下、更に好ましくは０．１５ｍｍ以上０．８０ｍｍ以下である。なお、吐出孔２７ａの吐出孔径は、円形であることが好ましいが、非円形であってもよく、その場合の吐出孔２７ａの吐出孔径は、水力相当直径（＝４×（断面積）／（縁長さ））を意味する。
【００１９】
（ハイドロゲルファイバの製造方法）
実施形態に係るハイドロゲルファイバの製造方法では、まず、金属イオンを含む第１水溶液とその金属イオンとのイオン交換によりイオン架橋型ハイドロゲルを形成するゲル形成物質を含む第２水溶液とを調製し、第１水溶液をハイドロゲルファイバ製造システムＳのファイバ回収槽１０に仕込み、第２水溶液を第２水溶液供給部２０の第２水溶液貯槽２１に仕込む。このとき、ファイバ回収槽１０には、吐出ノズル２７が浸かる程度に第１水溶液を仕込む。次いで、第２水溶液供給管２２に介設されたコック２３を開くと共にポンプ２４を稼働させ、第２水溶液供給管２２に第２水溶液を流通させる。このことにより、ファイバ回収槽１０内において、第１水溶液中に第２水溶液を吐出ノズル２７の吐出孔２７ａからレイノルズ数が１０以下の状態で線状に吐出させる。そして、第１水溶液と第２水溶液との間でのイオン交換によりイオン架橋型ハイドロゲルを形成させることによりハイドロゲルファイバを製造する。そして、実施形態に係るハイドロゲルファイバの製造方法では、このとき、第２水溶液供給部２０により第１水溶液中に第２水溶液を吐出させる際の圧力損失ΔＰを０．２０ＭＰａ以上の範囲で設定する。
【００２０】
本発明者らは、第１水溶液中に第２水溶液をレイノルズ数が１０以下の状態で線状に吐出させたとき、ハイドロゲルファイバを安定して製造することができると共に、得られるハイドロゲルファイバのファイバ径が、その際の圧力損失ΔＰが０．２０ＭＰａ以上の範囲において、その圧力損失ΔＰに対する相関性を有することを見出した。これは、流動する第２水溶液の断面における速度分布が得られるハイドロゲルファイバのファイバ径と相関性を有し、また、その速度分布が圧力損失ΔＰと相関性を有するためではないかと推測される。このことから実施形態に係るハイドロゲルファイバの製造方法によれば、その圧力損失ΔＰの設定によって得られるハイドロゲルファイバのファイバ径を制御することができ、従って、第２水溶液供給部２０により第１水溶液中に第２水溶液を吐出させる際の圧力損失ΔＰを０．２０ＭＰａ以上の範囲で目標のファイバ径に対応する値に設定すれば、所望のファイバ径のハイドロゲルファイバを長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎを抑制して製造することができる。ここで、本出願における「圧力損失」とは、配管の端末部材である吐出手段での圧力損失を意味する。従って、実施形態に係るハイドロゲルファイバの製造方法において、圧力損失ΔＰは、吐出ノズル２７での圧力損失ΔＰである。この圧力損失ΔＰは、吐出ノズル２７を取り付けて運転した際の圧力計２６の指示値と、吐出ノズル２７を外して運転した際の圧力計２６の指示値の差分から計算することができる。
【００２１】
第１水溶液に含まれる金属イオンとしては、例えば、１価金属イオンでは、カリウムイオン等が挙げられ、また、多価金属イオンでは、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン（II）、銅イオン（II）、亜鉛イオン、マンガンイオン等の２価金属イオン；アルミニウムイオン、鉄イオン（III）等の３価金属イオンが挙げられる。第１水溶液は、これらのうちの１種又は２種以上の金属イオンを含むことが好ましい。１価金属イオンとしてはカリウムイオンが好ましく、多価金属イオンとしてはカルシウムイオン、マグネシウムイオンが好ましい。
【００２２】
第１水溶液は、金属イオンを含有する金属塩を含む水溶液であることが好ましい。金属イオンを含有する金属塩としては、塩化物塩、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、リン酸塩等の無機酸塩；乳酸塩、クエン酸塩、酢酸塩等の有機酸塩の１価金属塩や多価金属塩が挙げられる。第１水溶液は、これらのうちの１種又は２種以上の金属塩を含むことが好ましい。無機酸塩としては塩化物塩が好ましい。
【００２３】
第１水溶液における金属塩の濃度ｃ１は、精度よくファイバ径を制御する観点から、好ましくは０．３０質量％以上、より好ましくは０．５０質量％以上、更に好ましくは１．０質量％以上であり、また、同様の観点から、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２０質量％以下、更に好ましくは１０質量％以下である。この金属塩の濃度ｃ１は、好ましくは０．３０質量％以上３０質量％以下、より好ましくは０．５０質量％以上２０質量％以下、更に好ましくは１．０質量％以上１０質量％以下である。
【００２４】
第１水溶液は、ファイバ径を制御するという作用効果を損なわない範囲で、界面活性剤、有機溶剤、防腐剤等を含んでいてもよい。
【００２５】
第１水溶液の粘度η１は、必要に応じて、適宜、粘度調整剤等を添加して調製してもよい。第１水溶液の粘度η１は、精度よくファイバ径を制御する観点から、好ましくは０．１０ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは０．５０ｍＰａ・ｓ以上、更に好ましくは１．０ｍＰａ・ｓ以上であり、また、同様の観点から、好ましくは１００００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは５０００ｍＰａ・ｓ以下、更に好ましくは３０００ｍＰａ・ｓ以下である。この第１水溶液の粘度η１は、好ましくは０．１０ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは０．５０ｍＰａ・ｓ以上５０００ｍＰａ・ｓ以下、更に好ましくは１．０ｍＰａ・ｓ以上３０００ｍＰａ・ｓ以下である。ここで、第１水溶液の粘度η１及び後述の第２水溶液の粘度η２は、Ｂ型粘度計等の粘度測定機器により測定される。
【００２６】
第２水溶液に含まれるゲル形成物質としては、例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウムなどのアルギン酸塩；κ−カラギーナン、ι−カラギーナン、ＬＭペクチン等が挙げられる。第２水溶液は、これらのうちの１種又は２種以上のゲル形成物質を含むことが好ましい。第２水溶液に含まれるゲル形成物質としては、アルギン酸ナトリウム、κ−カラギーナンが好ましい。なお、アルギン酸塩はカルシウムイオン等により、κ−カラギーナンはカリウムイオンにより、ι−カラギーナンはカルシウムイオン、ＬＭペクチンはカルシウムイオン等により、それぞれイオン架橋型ハイドロゲルを形成する。
【００２７】
第２水溶液におけるゲル形成物質の濃度ｃ２は、精度よくファイバ径を制御する観点から、好ましくは０．５０質量％以上、より好ましくは０．７０質量％以上、更に好ましくは１．０質量％以上であり、また、同様の観点から、好ましくは５．０質量％以下、より好ましくは４．０質量％以下、更に好ましくは３．０質量％以下である。このゲル形成物質の濃度ｃ２は、好ましくは０．５０質量％以上５．０質量％以下、より好ましくは０．７０質量％以上４．０質量％以下、更に好ましくは１．０質量％以上３．０質量％以下である。
【００２８】
第２水溶液は、ファイバ径を制御するという作用効果を損なわない範囲で、水性及び／又は油性の機能性物質、界面活性剤、有機溶剤、反応性物質等を含んでいてもよい。
【００２９】
第２水溶液の粘度η２は、ゲル形成物質の濃度ｃ２、分子量、および操作温度によって調整することができる。第２水溶液の粘度η２は、精度よくファイバ径を制御する観点から、好ましくは１０ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは５０ｍＰａ・ｓ以上、更に好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以上であり、また、同様の観点から、好ましくは１０００００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは５００００ｍＰａ・ｓ以下、更に好ましくは３００００ｍＰａ・ｓ以下である。この第２水溶液の粘度η２は、好ましくは１０ｍＰａ・ｓ以上１０００００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは５０ｍＰａ・ｓ以上５００００ｍＰａ・ｓ以下、更に好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以上３００００ｍＰａ・ｓ以下である。
【００３０】
第２水溶液は、吐出ノズル２７を層流条件で流通させる。そのレイノルズ数Ｒｅ２は１０以下であり、精度よくファイバ径を制御すると共に、長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎを抑制してハイドロゲルファイバを製造する観点から、好ましくは８．０以下、より好ましくは７．０以下である。
【００３１】
吐出ノズル２７を流通する第２水溶液の流速ｕ２は、精度よくファイバ径を制御する観点から、好ましくは０．１０ｍ／秒以上、より好ましくは０．３０ｍ／秒以上、更に好ましくは０．５０ｍ／秒以上であり、また、同様の観点から、好ましくは２０ｍ／秒以下、より好ましくは１５ｍ／秒以下、更に好ましくは１０ｍ／秒以下である。この第２水溶液の流速ｕ２は、好ましくは０．１０ｍ／秒以上２０ｍ／秒以下、より好ましくは０．３０ｍ／秒以上１５ｍ／秒以下、更に好ましくは０．５０ｍ／秒以上１０ｍ／秒以下である。
【００３２】
第２水溶液供給部２０を流通する第２水溶液の流量Ｑ２は、精度よくファイバ径を制御する観点から、好ましくは０．１０ｍＬ／分以上、より好ましくは０．５０ｍＬ／分以上、更に好ましくは１．０ｍＬ／分以上であり、また、同様の観点から、好ましくは１００００ｍＬ／分以下、より好ましくは１０００ｍＬ／分以下、更に好ましくは１００ｍＬ／分以下である。この第２水溶液の流量Ｑ２は、好ましくは０．１０ｍＬ／分以上１００００ｍＬ／分以下、より好ましくは０．５０ｍＬ／分以上１０００ｍＬ／分以下、更に好ましくは１．０ｍＬ／分以上１００ｍＬ／分以下である。
【００３３】
第２水溶液供給部２０により第１水溶液中に第２水溶液を吐出する際の圧力損失ΔＰは０．２０ＭＰａ以上であるが、精度よくファイバ径を制御する観点から、好ましくは０．２３ＭＰａ以上、より好ましくは０．２５ＭＰａ以上、更に好ましくは０．３０ＭＰａ以上であり、また、同様の観点から、好ましくは１．０ＭＰａ以下、より好ましくは０．９０ＭＰａ以下、更に好ましくは０．８０ＭＰａ以下である。この圧力損失ΔＰは、好ましくは０．２３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下、より好ましくは０．２５ＭＰａ以上０．９０ＭＰａ以下、更に好ましくは０．３０ＭＰａ以上０．８０ＭＰａ以下である。この第２水溶液供給部２０における圧力損失ΔＰは、吐出ノズル２７等の装置構成や第２水溶液の流量Ｑ２により制御することができる。
【００３４】
第１水溶液における金属塩の濃度ｃ１は、第２水溶液におけるゲル形成物質の濃度ｃ２と同一であってもよく、また、第２水溶液におけるゲル形成物質の濃度ｃ２よりも低くてもよく、或いは、第２水溶液におけるゲル形成物質の濃度ｃ２よりも高くてもよい。第１水溶液における金属塩の濃度ｃ１の第２水溶液におけるゲル形成物質の濃度ｃ２に対する比（ｃ１／ｃ２）は、精度よくファイバ径を制御する観点から、好ましくは０．０５０以上、より好ましくは０．１０以上、更に好ましくは０．３０以上であり、また、同様の観点から、好ましくは６０以下、より好ましくは４０以下、更に好ましくは２０以下である。この濃度比（ｃ１／ｃ２）は、好ましくは０．０５０以上６０以下、より好ましくは０．１０以上４０以下、更に好ましくは０．３０以上２０以下である。
【００３５】
第１水溶液の粘度η１は、第２水溶液の粘度η２よりも低いことが好ましい。第２水溶液の粘度η２の第１水溶液の粘度η１に対する比（η２／η１）は、精度よくファイバ径を制御する観点から、好ましくは１．０以上、より好ましくは５．０以上、更に好ましくは１０以上であり、また、同様の観点から、好ましくは１０００００以下、より好ましくは５００００以下、更に好ましくは３００００以下である。この粘度比（η２／η１）は、好ましくは１．０以上１０００００以下、より好ましくは５．０以上５００００以下、更に好ましくは１０以上３００００以下である。
【００３６】
第１水溶液の温度は、第２水溶液の温度と同一であることが好ましいが、異なっていてもよい。
【００３７】
ファイバ回収槽１０で回収されるハイドロゲルファイバのファイバ径は、好ましくは１．０μｍ以上、より好ましくは５．０μｍ以上、更に好ましくは１０μｍ以上であり、また、好ましくは１０００μｍ以下、より好ましくは８００μｍ以下、更に好ましくは７００μｍ以下である。ハイドロゲルファイバのファイバ径は、好ましくは１．０μｍ以上１０００μｍ以下、より好ましくは５．０μｍ以上８００μｍ以下、更に好ましくは１０μｍ以上７００μｍ以下である。ここで、本出願における「ハイドロゲルファイバのファイバ径」は、湿潤状態にあるハイドロゲルファイバを、大気圧、温度２５℃、及び湿度５０％ＲＨの雰囲気下で２４時間乾燥させた後、大気圧、温度２５℃、及び湿度５０％ＲＨの雰囲気下で保存した状態でのファイバ径である。また、本出願における「ファイバ径」は、ハイドロゲルファイバの光学顕微鏡観察画像から、任意の長さ３ｃｍの部分における長さ方向に沿った１０箇所の平均値として求められる。
【００３８】
ハイドロゲルファイバのファイバ径は、吐出ノズル２７の吐出孔径よりも小さいことが好ましい。ハイドロゲルファイバのファイバ径は、吐出ノズル２７の吐出孔径に対して、好ましくは０．００５０倍以上、より好ましくは０．０２０倍以上、更に好ましくは０．０５０倍以上であり、また、好ましくは０．９０倍以下、より好ましくは０．８０倍以下、更に好ましくは０．７０倍以下である。ハイドロゲルファイバのファイバ径は、吐出ノズル２７の吐出孔径に対して、好ましくは０．００５０倍以上０．９０倍以下、より好ましくは０．０２０倍以上０．８０倍以下、更に好ましくは０．０５０倍以上０．７０倍以下である。
【００３９】
ハイドロゲルファイバのファイバ径のゆらぎは、得られたハイドロゲルファイバの光学顕微鏡観察画像から、任意の区間長Ｌの部分を５箇所選び、各部分における最大ファイバ径Ｄと最小ファイバ径ｄとの差（Ｄ−ｄ）を区間長Ｌで除した（Ｄ−ｄ）／Ｌを算出し、そのようにして算出された５箇所の（Ｄ−ｄ）／Ｌを平均した値を指標とすることができる。この（Ｄ−ｄ）／Ｌの平均値は、好ましくは０．０８０以下、より好ましくは０．０７０以下、更に好ましくは０．０６０以下である。
【００４０】
回収されたハイドロゲルファイバは、例えば、化粧料、医薬品、医薬部外品、食品等の配合材料として用いられる。
【実施例】
【００４１】
（ハイドロゲルファイバの作製）
塩化カルシウム水溶液を第１水溶液及びアルギン酸ナトリウム水溶液を第２水溶液として以下の実施例１〜１２及び比較例１の通りハイドロゲルファイバを作製した。そして、形成された湿潤状態のハイドロゲルファイバを回収槽１０から取り出し、それを、大気圧、温度２５℃、及び湿度５０％ＲＨの雰囲気下で２４時間乾燥させた後、大気圧、温度２５℃、及び湿度５０％ＲＨの雰囲気下で保存し、光学顕微鏡で観察してファイバ径を求めた。具体的には、ファイバ径は、得られたハイドロゲルファイバの光学顕微鏡観察画像から、任意の長さ３ｃｍの部分における長さ方向に沿った１０箇所の平均値として求めた。また、得られたハイドロゲルファイバの長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎの有無を評価した。具体的には、ファイバ径のゆらぎの有無は、得られたハイドロゲルファイバの光学顕微鏡観察画像から、任意の区間長Ｌ（２００μｍ）の部分を５箇所選び、各部分における最大ファイバ径Ｄと最小ファイバ径ｄとの差（Ｄ−ｄ）を区間長Ｌで除した（Ｄ−ｄ）／Ｌを算出し、５箇所の（Ｄ−ｄ）／Ｌの平均値を求め、その平均値が０．０８０以下の場合には「ゆらぎ無」及び０．０８０より大きい場合には「ゆらぎ有」と評価した。実施例１〜１２及び比較例１のそれぞれの内容については表１及び２にも示す。
【００４２】
＜実施例１＞
１Ｌのガラス製ビーカーにイオン交換水を６９３ｇ仕込み、そこに塩化カルシウム（和光純薬工業株式会社製）を７ｇ投入して室温で溶解させて濃度ｃ１が１．０質量％の塩化カルシウム水溶液を第１水溶液（粘度η１：１．０ｍＰａ・ｓ、比重：１．０１３）として調製した。また、別の１Ｌのガラス製ビーカーにイオン交換水を６９３ｇ仕込み、そこにアルギン酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製）を７ｇ投入して７０℃に加熱して溶解させて濃度ｃ２が１．０質量％のアルギン酸ナトリウム水溶液を第２水溶液（粘度η２：２９０ｍＰａ・ｓ、比重：１．００４）として調製した。
【００４３】
実施例１では、図１に示すのと同様の構成のハイドロゲルファイバ製造システムＳを用いた。吐出ノズル２７は、外径１．６ｍｍ及び内径（吐出孔径）０．２５ｍｍのＳＵＳ配管（静止接触角：６３°）で構成し、また、ポンプ２４にはギヤポンプ（型式：DGS.11EEV2NN15000  Tuthill社製）を用いた。
【００４４】
３Ｌビーカーで構成されたファイバ回収槽１０に２５℃に温度調整した第１水溶液を仕込み、第２水溶液貯槽２１に２５℃に温度調整した第２水溶液を仕込んだ。
【００４５】
第２水溶液を、流量Ｑ２を６．０ｍＬ／分とした層流（レイノルズ数Ｒｅ２：１．７）で第１水溶液中に吐出させた。吐出ノズル２７での第２水溶液の流速ｕ２は２０００ｍｍ／秒であり、圧力損失ΔＰは０．４０ＭＰａであった。
【００４６】
第２水溶液を第１水溶液中に連続的に吐出させると、直ちに第２水溶液がゲル化してハイドロゲルファイバが形成された。
【００４７】
得られたハイドロゲルファイバのファイバ径は１５０μｍであり、また、長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎは確認されなかった。
【００４８】
＜実施例２＞
実施例２では、第２水溶液の流量Ｑ２を９．０ｍＬ／分（レイノルズ数Ｒｅ２：２．７）とした以外は、実施例１と同様の操作を行った。吐出ノズル２７での第２水溶液の流速ｕ２は３１００ｍｍ／秒であり、圧力損失ΔＰは０．５０ＭＰａであった。
【００４９】
得られたハイドロゲルファイバのファイバ径は８０μｍであり、また、長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎは確認されなかった。
【００５０】
＜実施例３＞
実施例３では、第２水溶液の流量Ｑ２を１２ｍＬ／分（レイノルズ数Ｒｅ２：３．５）とした以外は、実施例１と同様の操作を行った。吐出ノズル２７での第２水溶液の流速ｕ２は４１００ｍｍ／秒であり、圧力損失ΔＰは０．６０ＭＰａであった。
【００５１】
得られたハイドロゲルファイバのファイバ径は６０μｍであり、また、長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎは確認されなかった。
【００５２】
＜実施例４＞
実施例４では、第２水溶液の流量Ｑ２を１８ｍＬ／分（レイノルズ数Ｒｅ２：５．３）とした以外は、実施例１と同様の操作を行った。吐出ノズル２７での第２水溶液の流速ｕ２は６１００ｍｍ／秒であり、圧力損失ΔＰは０．７５ＭＰａであった。
【００５３】
得られたハイドロゲルファイバのファイバ径は４０μｍであり、また、長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎは確認されなかった。
【００５４】
＜実施例５＞
実施例５では、吐出ノズル２７を、外径１．６ｍｍ及び内径（吐出孔径）０．５０ｍｍのＳＵＳ配管で構成した。そして、第２水溶液の流量Ｑ２を２５ｍＬ／分（レイノルズ数Ｒｅ２：３．６）とした以外は、実施例１と同様の操作を行った。吐出ノズル２７での第２水溶液の流速ｕ２は２１００ｍｍ／秒であり、圧力損失ΔＰは０．２３ＭＰａであった。
【００５５】
得られたハイドロゲルファイバのファイバ径は２５０μｍであり、また、長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎは確認されなかった。
【００５６】
＜実施例６＞
実施例６では、第２水溶液の流量Ｑ２を４５ｍＬ／分（レイノルズ数Ｒｅ２：６．６）とした以外は、実施例５と同様の操作を行った。吐出ノズル２７での第２水溶液の流速ｕ２は３８００ｍｍ／秒であり、圧力損失ΔＰは０．３３ＭＰａであった。
【００５７】
得られたハイドロゲルファイバのファイバ径は１８０μｍであり、また、長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎは確認されなかった。
【００５８】
＜比較例１＞
比較例１では、第２水溶液の流量Ｑ２を１００ｍＬ／分（レイノルズ数Ｒｅ２：１５）とした以外は、実施例５と同様の操作を行った。吐出ノズル２７での第２水溶液の流速ｕ２は８５００ｍｍ／秒であり、圧力損失ΔＰは０．６４ＭＰａであった。
【００５９】
得られたハイドロゲルファイバのファイバ径に長さ方向に沿ったゆらぎが確認され、平均のファイバ径は５０μｍであった。
【００６０】
【表１】
2018040097.tif 000003
【００６１】
＜実施例７＞
実施例７では、吐出ノズル２７を、外径１．６ｍｍ及び内径（吐出孔径）０．２５ｍｍのＰＴＦＥ配管（静止接触角：１０１°）で構成した。そして、第２水溶液の流量Ｑ２を６ｍＬ／分（レイノルズ数Ｒｅ２：１．７）とした以外は、実施例１と同様の操作を行った。吐出ノズル２７での第２水溶液の流速ｕ２は２０００ｍｍ／秒であり、圧力損失ΔＰは０．４５ＭＰａであった。
【００６２】
得られたハイドロゲルファイバのファイバ径は６０μｍであり、また、長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎは確認されなかった。
【００６３】
＜実施例８＞
実施例８では、第２水溶液の流量Ｑ２を９ｍＬ／分（レイノルズ数Ｒｅ２：２．６）とした以外は、実施例７と同様の操作を行った。吐出ノズル２７での第２水溶液の流速ｕ２は３１００ｍｍ／秒であり、圧力損失ΔＰは０．５５ＭＰａであった。
【００６４】
得られたハイドロゲルファイバのファイバ径は３０μｍであり、また、長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎは確認されなかった。
【００６５】
＜実施例９＞
実施例９では、第２水溶液の流量Ｑ２を１２ｍＬ／分（レイノルズ数Ｒｅ２：３．５）とした以外は、実施例７と同様の操作を行った。吐出ノズル２７での第２水溶液の流速ｕ２は４１００ｍｍ／秒であり、圧力損失ΔＰは０．６８ＭＰａであった。
【００６６】
得られたハイドロゲルファイバのファイバ径は２５μｍであり、また、長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎは確認されなかった。
【００６７】
＜実施例１０＞
実施例１０では、第２水溶液の流量Ｑ２を１８ｍＬ／分（レイノルズ数Ｒｅ２：５．２）とした以外は、実施例７と同様の操作を行った。吐出ノズル２７での第２水溶液の流速ｕ２は６１００ｍｍ／秒であり、圧力損失ΔＰは０．８８ＭＰａであった。
【００６８】
得られたハイドロゲルファイバのファイバ径は２０μｍであり、また、長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎは確認されなかった。
【００６９】
＜実施例１１＞
実施例１１では、吐出ノズル２７を、外径１．６ｍｍ及び内径（吐出孔径）０．１７ｍｍのＰＴＦＥ配管で構成した。そして、第２水溶液の流量Ｑ２を５ｍＬ／分（レイノルズ数Ｒｅ２：２．１）とした以外は、実施例１と同様の操作を行った。吐出ノズル２７での第２水溶液の流速ｕ２は３７００ｍｍ／秒であり、圧力損失ΔＰは０．４５ＭＰａであった。
【００７０】
得られたハイドロゲルファイバのファイバ径は７０μｍであり、また、長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎは確認されなかった。
【００７１】
＜実施例１２＞
実施例１２では、第２水溶液の流量Ｑ２を１８ｍＬ／分（レイノルズ数Ｒｅ２：６．８）とした以外は、実施例１１と同様の操作を行った。吐出ノズル２７での第２水溶液の流速ｕ２は１１７００ｍｍ／秒であり、圧力損失ΔＰは０．９５ＭＰａであった。
【００７２】
得られたハイドロゲルファイバのファイバ径は１８μｍであり、また、長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎは確認されなかった。
【００７３】
【表２】
2018040097.tif 000004
【００７４】
（結果及び考察）
図３は、実施例１〜１２及び比較例１についての圧力損失ΔＰと、得られたハイドロゲルファイバのファイバ径との関係を示す。
【００７５】
この図３によれば、吐出ノズル２７の材質がＳＵＳである実施例１〜６及び比較例１で比較すると、ハイドロゲルファイバの作製時に用いる吐出ノズル２７の構成、第２水溶液の流量Ｑ２及び流速ｕ２、並びに第２水溶液のレイノルズ数Ｒｅ２によらず、得られたハイドロゲルファイバのファイバ径が圧力損失ΔＰと相関性を有することが分かる。但し、第２水溶液のレイノルズ数Ｒｅ２が１５であって１０よりも大きい比較例１では、長さ方向に沿ったファイバ径のゆらぎが確認された。また、このようなハイドロゲルファイバのファイバ径の圧力損失ΔＰとの相関性は、吐出ノズル２７の材質がＰＴＦＥである実施例７〜１２の比較でも認められる。
【００７６】
吐出ノズル２７の材質がＳＵＳである実施例１〜６と、その材質がＰＴＦＥである実施例７〜１２とを比較すると、前者よりも後者の方がファイバ径の小さいハイドロゲルファイバが得られることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、ハイドロゲルファイバの製造方法及びそのファイバ径の制御方法の技術分野について有用である。
【符号の説明】
【００７８】
Ｓ  ハイドロゲルファイバ製造システム
１０  ファイバ回収槽
２０  第２水溶液供給部
２１  第２水溶液貯槽
２２  第２水溶液供給管
２３  コック
２４  ポンプ
２５  流量計
２６  圧力計
２７  吐出ノズル（吐出手段）
２７ａ  吐出孔
２７ｂ  流路内壁
２７ｃ  周縁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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