(57)【要約】従来のエレクトロスピニング方式によっては、連続状フィラメント（糸）を簡単で連続的な工程で製造することができない。本発明は、このような問題点を解決するために、高分子紡糸溶液をノズル（５）を通じてコレクター（７）にエレクトロスピニングして、リボン形態のナノ繊維ウエブ（１７ａ）を製造し、次いで、上記ナノ繊維ウエブ（１７ａ）をエア撚り糸装置（１８）内に通過させて撚り糸することにより、連続状フィラメント形態のナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を製造し、次いで、上記ナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を延伸することを特徴とするナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法を提供する。
2007518891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子紡糸溶液をノズル（５）を通じてコレクター（７）にエレクトロスピニングして、リボン形態のナノ繊維ウエブ（１７ａ）を製造し、次いで、上記ナノ繊維ウエブ（１７ａ）をエア撚り糸装置（１８）内に通過させて撚り糸することにより、連続状フィラメント形態のナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を製造し、次いで、上記ナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を延伸することを特徴とするナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法。
【請求項２】
ナノ繊維ウエブ（１７ａ）の幅をコレクター（７）の全幅と同一にエレクトロスピニングしてから、ウエブ切断装置（１６）にて切断することにより、リボン形態のナノ繊維ウエブ（１７ａ）を製造することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法。
【請求項３】
ウエブ切断装置（１６）が、回転刃（１６ａ）と、この回転刃（１６ａ）を回転させるモーター（１６ｂ）とからなることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法。
【請求項４】
ナノ繊維ウエブ（１７ａ）の幅を一つのノズルブロック（４）の幅と同一に小幅にエレクトロスピニングすることにより、リボン形態のナノ繊維ウエブ（１７ａ）を製造することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法。
【請求項５】
エレクトロスピニング時、一つのノズルブロック（４）の幅と同一距離で遮断膜（７ｂ）が備えているコレクター（７）を用いることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載のナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法。
【請求項６】
上記エア撚り糸装置（１８）には、その縦方向に沿って中央部にナノ繊維ウエブ（１７ａ）の通路及び空気排出口が形成されており、上記空気排出口と垂直または傾斜方向に空気流入口が形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法。
【請求項７】
エレクトロスピニング方式が、上向式エレクトロスピニング方式、下向式エレクトロスピニング方式又は水平式エレクトロスピニング方式であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法。
【請求項８】
ナノ繊維がエレクトロスピニングされたコレクター（７）の表面にナノ繊維ウエブ分離用フィルムまたは不織布（２４）を連続的に供給することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法。
【請求項９】
ナノ繊維がエレクトロスピニングされたコレクター（７）の上にナノ繊維ウエブ分離用溶液（２７）を連続的又は不連続的にコーティング又は噴霧することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法。
【請求項１０】
上記ナノ繊維ウエブ分離用溶液（２７）が、水、陽イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、両性（陽イオン−陰イオン）界面活性剤又は中性界面活性剤であることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載のナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法。
【請求項１１】
上記ウエブ分離用溶液（２７）が、エタノール、メタノール、トルエン又はジクロロメタンであることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載のナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法。
【請求項１２】
ナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を、二つのローラーの間で上記ローラー間の回転線速度の差を用いて延伸することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法。
【請求項１３】
二種以上の紡糸溶液を各々のエレクトロスピニング装置によってエレクトロスピニングして製造した二種以上のリボン状ナノ繊維ウエブを一つのエア撚り糸装置（１８）の内に通過させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法。
【請求項１４】
延伸されたナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を熱処理することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ繊維からなる連続状フィラメント又は糸（以下、“フィラメント”と通称する）を製造する方法に関するものであり、より詳しくは、エレクトロスピニング方式を用いて連続状フィラメントを連続工程により製造する方法に関するものである。
【０００２】
本発明において、ナノ繊維とは、その繊維直径が１，０００ｎｍ以下である、より好ましくは、５００ｎｍ以下である繊維を意味する。
【０００３】
ナノ繊維からなる不織布などは、人造皮革、フィルター、おむつ、生理用ナプキン、縫合糸、癒着防止剤、ワイピングクロス（ｗｉｐｉｎｇ  ｃｌｏｔｈ）、人造血管、骨固定用機具（ｂｏｎｅ  ｆｉｘｔｕｒｅ）などに多様に活用することができ、特に人工皮革の製造に極めて有用である。
【背景技術】
【０００４】
人工皮革などの製造に適した極細繊維又はナノ繊維を製造するための従来技術としては、海島型複合紡糸方式（ｓｅａ−ｉｓｌａｎｄ  ｔｙｐｅ  ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  ｓｐｉｎｎｉｎｇ）、分割型複合紡糸方式（ｓｐｌｉｔ  ｔｙｐｅ  ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  ｓｐｉｎｎｉｎｇ）及びブレンド紡糸方式（ｂｌｅｎｄ  ｓｐｉｎｎｉｎｇ）などが知られている。
【０００５】
しかし、海島型複合紡糸方式やブレンド紡糸方式の場合は、繊維の極細化のため、繊維を構成する二種の高分子成分の中で、一種の高分子成分を溶出、除去しなければならない。これらの方式により製造された繊維から人工皮革を製造するためには、溶融紡糸、繊維製造、不織布製造、ウレタン含浸、一種成分の溶出のような複雑な工程を経なければならない問題があった。それにもかかわらず、上記二種の方式によっては、直径１，０００ｎｍ以下の繊維を製造することができなかった。
【０００６】
一方、分割型複合紡糸方式の場合は、染色特性の相違する二種の高分子成分（例えば、ポリエステルとポリアミド）などが繊維内に共存するので染色斑ができ、人工皮革の製造工程も複雑であるとの問題点があった。また、上記方式によっては、直径２，０００ｎｍ以下の繊維を製造することができなかった。
【０００７】
ナノ繊維を製造するための他の従来技術として、米国特許第４，３２３，５２５号などにはエレクトロスピニング方式が提案されている。上記従来のエレクトロスピニング方式は、紡糸溶液主タンク内の高分子紡糸溶液を計量ポンプを通じて高電圧が与えられる多数のノズル内に連続的に定量供給し、次いで、ノズルに供給された紡糸溶液をノズルを通じて、５ｋＶ以上の高電圧が印加されているエンドレス（ｅｎｄｌｅｓｓ）ベルトタイプのコレクターの上に紡糸、集束することにより、繊維ウエブ（ｗｅｂ）を製造する方式である。こうした製造された繊維のウエブを、後続工程で、ニドルパンチングすることにより、ナノ繊維からなる不織布を製造する。
【０００８】
以上のように、従来のエレクトロスピニング方式によっては、１，０００ｎｍ以下のナノ繊維からなるウエブと不織布のみを製造するができた。従って、従来のエレクトロスピニング方式により連続状フィラメントを製造するためには、製造されたナノ繊維のウエブ（ｗｅｂ）を一定長さに切断して単繊維を製造し、これを混打綿してから別途の紡績工程を経なければならないので、工程が複雑であるとの問題があった。
【０００９】
ナノ繊維からなる不織布の場合は、不織布固有の物性上の限界によって、人造皮革などの多樣な応用分野に広範囲に適用するには限界があった。参考として、ナノ繊維からなる不織布において、１０ＭＰａ以上の物性を達成することが困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、別途の紡績工程を行わなくても、エレクトロスピニングされたナノ繊維ウエブを用いて、連続的にフィラメント（糸）を製造する方法を提供することにより、ナノ繊維からなる連続状フィラメントを簡単な工程により製造する。また、本発明は、その優れた物性のため、人造皮革は勿論、フィルター、おむつ、生理用ナプキン、人造血管などの多樣な産業素材として適したナノ繊維からなる連続状フィラメントを製造する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のような課題を達成するために、高分子紡糸溶液をノズル（５）を通じてコレクター（７）にエレクトロスピニングして、リボン形態のナノ繊維ウエブ（１７ａ）を製造し、次いで、上記ナノ繊維ウエブ（１７ａ）をエア撚り糸装置（１８）内に通過させて撚り糸することにより、連続状フィラメント形態のナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を製造し、次いで、上記ナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を延伸することを特徴とする本発明によるナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法が提供される。  
【００１２】
以下、添付した図面などによって、本発明を詳述する。まず、本発明は、第１図、第４図、第７図ないし第１０図に図示されたように、高分子紡糸溶液をノズル（５）を通じてコレクター（７）にエレクトロスピニングすることにより、リボン形態のナノ繊維ウエブ（１７ａ）を製造する。
【００１３】
リボン形態のナノ繊維ウエブ（１７ａ）を製造するためには、（Ｉ）ナノ繊維ウエブ（１７ａ）の幅をコレクター（７）の全幅と同一に広幅にエレクトロスピニングしてから、広幅のナノ繊維ウエブ（１７ａ）をウエブ切断装置（１６）にて切断する方法を用いるか、または（ＩＩ）ナノ繊維ウエブ（１７ａ）の幅を一つのノズルブロック（４）の幅と同一に小幅にエレクトロスピニングする方法を用いる。
【００１４】
広幅のナノ繊維ウエブ（１７ａ）を小幅に切断する上記ウエブ切断装置（１６）は、第６図に図示されたように、回転刃（１６ａ）と、この回転刃（１６ａ）を回転させるモーター（１６ｂ）とからなり、第４図のように、ウエブ移送ローラー（１５）の上に設けられる。
【００１５】
第６図は、ウエブ切断装置（１６）にて広幅のナノ繊維ウエブ（１７ａ）を切断する工程の拡大模式図である。
【００１６】
一方、ナノ繊維ウエブ（１７ａ）の幅を一つのノズルブロック（４）の幅と同一に小幅にエレクトロスピニングするためには、エレクトロスピニングの時、第２図に図示されたように、一つのノズルブロック（４）の幅と同一距離（ｄ）に、遮断膜（７ｂ）を備えるコレクター（７）を用いる。第２図は、遮断膜（７ｂ）が設けられた第１図のコレクター（７）部分の拡大模式図である。
【００１７】
上記遮断膜（７ｂ）は、テフロン（登録商標）などの電気不導体であることが好ましい。
【００１８】
ウエブ移送ローラー（１４、１５）を通過したナノ繊維ウエブ（１７ａ）は強い電荷を持っている。
【００１９】
以後、連続状フィラメントの製造工程を円滑に行うためには、ナノ繊維ウエブ（１７ａ）が持っている電荷を放電装置（９ｂ）を用いて放電させることが好ましい。
【００２０】
コレクターと放電装置との間の距離（ｈ）は、ナノ繊維ウエブの幅などを考慮して適切に調節する。
【００２１】
次いで、本発明は上記のように製造されたリボン形態のナノ繊維ウエブ（１７ａ）を、第１図、第４図、第７図ないし第１０図に図示されたように、エア撚り糸装置（１８）内に通過させ、空気渦流を用いて撚り糸することにより、連続状フィラメント形態のナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を製造する。
【００２２】
第３図は、一つのノズルブロック（４）の幅単位に、即ち、小幅にエレクトロスピニングされたナノ繊維ウエブ（１７ａ）をエア撚り糸装置（１８）内に通過させて撚り糸することにより、ナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を製造する工程の拡大模式図である。
【００２３】
第５図は、コレクターの全幅と同一に広幅にエレクトロスピニングされたナノ繊維ウエブ（１７ａ）をウエブ切断装置（１６）にて小幅に切断した後、これをエア撚り糸装置（１８）内に通過させて撚り糸することにより、ナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を製造する工程の拡大模式図である。
【００２４】
上記エア撚り糸装置（１８）は、その縦方向に沿って中央部にナノ繊維ウエブ（１７ａ）の通路及び空気排出口が形成されており、上記空気排出口と垂直または傾斜方向に空気流入口が形成されている構造を有する。
【００２５】
上記空気流入口は、螺旋状のホール構造であることがより好ましい。
【００２６】
上記エア撚り糸装置（１８）を通過するナノ繊維ウエブ（１７ｂ）は、エア撚り糸装置（１８）内の空気渦流によって、ウエブを構成するナノ繊維同士に互いに交差結合されるか撚られることになって、連続状フィラメントの形態になる。
【００２７】
次いで、本発明は、第１図、第４図、第７図ないし第１０図に図示されたように、上記のように製造したナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を延伸及び巻き取って、最終製品である連続状ナノ繊維フィラメントを製造する。選択的に延伸した後、熱処理することもよい。
【００２８】
具体的に、第１ローラー（１９）と第２ローラー（２０）との間で、又は第２ローラー（２０）と第３ローラー（２２）との間で、各ローラーなどの回転線速度の差を用いて、ナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を延伸し、第２ローラー（２０）と第３ローラー（２２）との間に設置されている熱硬化ヒーター（２１）によって、ナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を熱処理してから巻き取りローラー（２３）によって巻き取る。
【００２９】
本発明の製造方法は、上向式エレクトロスピニング方式、下向式エレクトロスピニング方式又は水平式エレクトロスピニング方式のいずれにも適用することができる。
【００３０】
すなわち、本発明は、エレクトロスピニング形態として、上向式エレクトロスピニング方式、下向式エレクトロスピニング方式及び水平式エレクトロスピニング方式を全て含む。
【００３１】
本発明において、水平式エレクトロスピニング方式とは、ノズルとコレクターを水平又はほぼ水平に配列してエレクトロスピニングする方式である。
【００３２】
第１図、第４図、第７ないし第１０図はいずれも上向式エレクトロスピニング方式による本発明の工程概略図である。
【００３３】
具体的に、第１図は、上向式エレクトロスピニングする時、第２図のように、遮断膜（７ｂ）が一定間隔で設置されているコレクター（７）を用いて小幅のナノ繊維ウエブを製造してから、これを用いてナノ繊維フィラメントを製造する本発明の工程概略図である。
【００３４】
一方、第４図は、上向式エレクトロスピニングする時、遮断膜（７ｂ）が設置されていないコレクター（７）を用いて、広幅のナノ繊維ウエブを製造してから、ウエブ切断装置（１６）によって上記広幅のナノ繊維ウエブを小幅に切断した後、これを用いてナノ繊維フィラメントを製造する本発明の工程概略図である。
【００３５】
なお、本発明のコレクター（７）の表面に形成されているナノ繊維ウエブ（１７ａ）をコレクター（７）から容易に分離するために、第４図のように、ナノ繊維がエレクトロスピニングされるコレクター（７）の表面に、ナノ繊維ウエブ分離用フィルム又は不織布（２４）、又は不織布供給ローラー（２４ａ）を連続的に供給するか、第７図ないし第９図のように、コレクター（７）の上にナノ繊維ウエブ分離用溶液（２７）を連続的又は不連続的にコーティング又は噴霧することが好ましい。
【００３６】
上記ナノ繊維ウエブ分離用溶液（２７）は、水、陽イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、両性（陽イオン−陰イオン）界面活性剤又は中性界面活性剤などである。
【００３７】
また、ウエブ分離用溶液としては、エタノール、メタノール、ベンゼン、ジクロロメタン及びトルエンなどの溶媒類を使用してもよい。
【００３８】
第７図は、供給ローラー（２５）を用いてナノ繊維ウエブ分離用溶液（２７）をコレクター上にコーティングする方法を採用した本発明の工程概略図である。第８図は、噴霧装置（２８）を用いてナノ繊維ウエブ分離用溶液（２７）をコレクターの下部から上向に噴霧する方式を採用した本発明の工程概略図である。また、第９は、噴霧装置（２８）を用いてナノ繊維ウエブ分離用溶液（２７）をコレクターの上部から下向に噴霧する方式を採用した本発明の工程概略図である。
【００３９】
上記のように、エレクトロスピニングする時、ナノ繊維ウエブ分離用溶液（２７）をコレクター（７）の上にコーティング又は噴霧する場合、ナノ繊維の材質によっては上記の放電処理工程を省略してもよい。
【００４０】
一つのノズルブロックの幅単位に、小幅のナノ繊維ウエブを製造する方法を採用する場合には、上記のように、ナノ繊維ウエブ分離用溶液（２７）をコレクター（７）の上にコーティング又は噴霧する効果がもっと著しく発現される。
【００４１】
一方、本発明は、２種以上の紡糸溶液を各々のエレクトロスピニング装置によってエレクトロスピニングして、２種以上のリボン状ナノ繊維ウエブ（１７ａ）を各々製造してから、これらを一つのエア撚り糸装置（１８）内に通過させることにより、ハイブリッド（Ｈｙｂｒｉｄ）形態のナノ繊維フィラメントを製造する方法も含む。第１０図は、ハイブリッド形態のナノ繊維フィラメントを製造する本発明の工程概略図であり、図面中に符号の表示は省略した。
【００４２】
ナノ繊維フィラメントがハイブリッド形態である場合は、ウエブを構成する個々の繊維の物性を相互補完することができる長所がある。
【００４３】
第１図などに図示された上向式エレクトロスピニング装置などは、紡糸溶液を保管する紡糸溶液主タンク（１）と；紡糸溶液定量供給のための計量ポンプ（２）と；多数個のピンとから構成されるノズル（５）がブロック形態に組み合われ、紡糸溶液を繊維状に吐出する上向式ノズルブロック（４）と；上記ノズルブロックの上部に位置して紡糸される単繊維などを集積するコレクター（７）と；高電圧を発生させる電圧発生装置（１９ａ）と；ノズルブロックの最上部に連結されている紡糸溶液排出装置（１２）などとから構成される。
【００４４】
上記ノズルブロック（４）は、第１３図のように、［I］ノズル（５）が配列されているノズルプレイト（４ｅ）と；［II］ノズル（５）を包囲するノズル外径ホール（４ｂ）と；［III］ノズル外径ホール（４ｂ）と連結され、ノズルプレイト（４ｅ）の直上段に位置する紡糸溶液臨時供給板（４ｄ）と；［IV］紡糸溶液臨時供給板（４ｄ）の直上段に設置されている絶縁体板（４ｃ）と；［V］ノズル配列と同一にピンが配列され、ノズルプレイト（４ｅ）の直下段に位置する導電体板（４ｈ）と；［VI］導電体板（４ｈ）を含む紡糸溶液主供給板（４ｆ）と；［VII］紡糸溶液主供給板（４ｆ）の直下段に位置する加熱装置（４ｇ）と；［VIII］紡糸溶液主供給板（４ｆ）の内部に設置されている攪拌機（１１ｃ）とから構成される。
【００４５】
ノズルブロック（４）内の多数のノズル（５）はノズルプレイト（４ｅ）に配列されており、ノズル（５）の外部にはこれらを包囲するノズル外径ホール（４ｂ）などが設置されている。
【００４６】
上記ノズル外径ホール（４ｂ）は、ノズル（５）の出口に過量で形成された紡糸溶液が全て繊維化できない場合に発生するドロップレット（Ｄｒｏｐｌｅｔ）現象を防止し、溢れる紡糸溶液を回収する目的で設置され、ノズル出口で繊維化されなかった紡糸溶液を溜めて、これをノズルプレイト（４ｅ）の直上段に位置する紡糸溶液臨時供給板（４ｄ）に移送させる役割を持つ。
【００４７】
上記ノズル外径ホール（４ｂ）は、ノズル（５）より当然に直径が長く、好ましくは、絶縁体から構成される。
【００４８】
上記紡糸溶液臨時供給板（４ｄ）は、絶縁体から製造され、ノズル外径ホール（４ｂ）を通じて流入される残余紡糸溶液を一時的に貯蔵してから、これを紡糸溶液主供給板（４ｆ）に移送する役割もする。
【００４９】
上記紡糸溶液臨時供給板（４ｄ）の直上段には絶縁体板（４ｃ）が設置され、ノズル部位のみに円滑に紡糸されることができるように、ノズル上部を保護する役割をする。
【００５０】
ノズルプレイト（４ｅ）の直下段には、ノズル配列と同一にピンが配列されている導電体板（４ｈ）が設置され、導電体板（４ｈ）を含んでいる紡糸溶液主供給板（４ｆ）が設置される。
【００５１】
また、紡糸溶液主供給板（４ｆ）の直下段には、間接加熱方式の加熱装置（４ｇ）が設置される。
【００５２】
上記導電体板（４ｈ）は、ノズル（５）に高電圧を印加する役割をし、紡糸溶液主供給板（４ｆ）は、紡糸ドロップ装置（３）から紡糸ブロック（４）に流入される紡糸溶液を貯蔵した後、ノズル（５）に供給する役割をする。この時、紡糸溶液主供給板（４ｆ）は、紡糸溶液の貯蔵量を最少化することができるように、最小空間を占めるように製作することが好ましい。
【００５３】
なお、本発明の紡糸溶液ドロップ装置（３）は全体的に第１４（ａ）図及び第１４（ｂ）図のように密閉された円筒状になるように設計され、紡糸溶液主タンク（１）から連続的に流入される紡糸溶液をノズルブロック（４）に液滴形態に供給する役割をする。
【００５４】
上記紡糸溶液ドロップ装置（３）は、第１４（ａ）図及び第１４（ｂ）図のように、全体的に密閉された円筒状の形状を有する。第１４（ａ）図は紡糸溶液ドロップ装置の断面図で、第１４（ｂ）図は紡糸溶液ドロップ装置の斜視図である。
【００５５】
紡糸溶液ドロップ装置（３）の上端部には、紡糸溶液をノズルブロックの方に誘導する紡糸溶液誘導管（３ｃ）と気体流入管（３ｂ）が並んで配列されている。この時、紡糸溶液誘導管（３ｃ）を気体流入管（３ｂ）より多少長く形成することが好ましい。
【００５６】
上記気体流入管の下端から気体が流入され、最初に気体が流入される部分はフィルター（３ａ）と連結される。紡糸溶液ドロップ装置（３）の下端部にはドロップされた紡糸溶液をノズルブロック（４）に誘導する紡糸溶液排出管（３ｄ）が形成されている。紡糸溶液ドロップ装置（３）の中間部は、紡糸溶液が紡糸溶液誘導管（３ｃ）の末端部からドロップ（ｄｒｏｐ）されるように、中空形態に形成されている。
【００５７】
上記紡糸溶液ドロップ装置（３）に流入された紡糸溶液は、紡糸溶液誘導管（３ｃ）を沿って流れ、その末端部でドロップされることにより、紡糸溶液の流れが一回以上遮断される。
【００５８】
紡糸溶液がドロップされる原理を具体的に説明する。気体がフィルター（３ａ）及び気体流入管（３ｂ）を沿って密閉された紡糸溶液ドロップ装置（３）の上端部に流入されると、気体渦流などによって紡糸溶液誘導管（３ｃ）の圧力が自然に不規則になり、この時発生する圧力差によって紡糸溶液がドロップされることになる。
【００５９】
本発明において、流入される気体としては、空気または窒素などの不活性ガスを使用することができる。
【００６０】
本発明のノズルブロック（４）全体は、エレクトロスピニングされたナノ繊維の分布を均一にするために、ノズルブロック左右往復運動裝置（１０）によって、エレクトロスピニングされたナノ繊維の進行方向と直角方向に左右往復運動する。
【００６１】
また、上記ノズルブロック（４）の内部には、より具体的には、紡糸溶液主供給板（４ｆ）の内部には、紡糸溶液がノズルブロック（４）の内でゲル化されることを防止するために、ノズルブロック（４）の内に保管されている紡糸溶液を攪拌する攪拌機（１１ｃ）が設置されている。
【００６２】
上記攪拌機（１１ｃ）は、非伝導性絶縁棒（１１ｂ）によって、攪拌機用モーター（１１ａ）と連結されている。
【００６３】
ノズルブロック（４）内に攪拌機（１１ｃ）が設置されると、無機金属を含有する溶液をエレクトロスピニングするか、長時間混合溶媒を使用して溶解させた紡糸溶液をエレクトロスピニングする時、ノズルブロック（４）内の紡糸溶液のゲル化を効果的に防止することができる。
【００６４】
また、上記ノズルブロック（４）の最上部には、ノズルブロックに過剰供給された紡糸溶液を紡糸溶液主タンク（１）に強制移送させる紡糸溶液排出裝置（１２）が連結されている。
【００６５】
上記紡糸溶液排出裝置（１２）は、ノズルブロック内に過剰供給された紡糸溶液を吸気などによって紡糸溶液主タンク（１）に強制移送させる。
【００６６】
また、本発明のコレクター（７）には、直接加熱方式または間接加熱方式の加熱裝置（図示せず）が設置（付着）されており、上記コレクター（７）は固定または連続回転する。
【００６７】
ノズルブロック（４）上に位置するノズル（５）などは、対角線状または一直線状に配列される。
【発明の効果】
【００６８】
本発明は、ナノ繊維からなる連続状フィラメントをより簡単な連続工程にて製造することができる。本発明によって製造された上記連続状フィラメントは、その物性がかなり向上されるので、人造皮革、空気清浄用フィルター、ワイピングクロース、ゴルフグラブ、鬘などの日常用品は勿論、人工透析用フィルター、人造血管、癒着防止剤、人工骨などの多樣な産業分野の素材として有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに詳しく説明する。しかし、本発明がこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【実施例１】
【００７０】
数平均分子量が８０，０００であるポリ（ε−カプローラークトン）高分子（米国Ａｌｄｒｉｃｈ社製）をジクロロメタン／Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド（体積比：７５／２５）の混合溶媒に１３重量％の濃度になるように溶解して、高分子紡糸溶液を製造した。
【００７１】
上記高分子紡糸溶液の表面張力は３５ｍＮ／ｍ、溶液粘度は常温で２５０センチポアズ、電気伝導度は０．０２ｍＳ／ｍ、誘電率定数は９０であった。上記高分子紡糸溶液を図１のように、計量ポンプ（２）を通じて、直径１ｍｍのノズルなどが一例に配列されているノズルブロック（４）を通じて上部に位置するコレクター（７）にエレクトロスピニングして単位幅が２．５ｃｍのナノ繊維ウエブを製造した。この時、ノズルブロック（４）としては、各々８０個のノズルがナノ繊維の進行方向に一例に配列された単位ノズルブロック１０個からなり、ノズルの総個数が８００個であるノズルブロックを用い、ノズル一つ当たりの吐出量は１．６ｍｇ／分とした。
【００７２】
また、コレクター（７）としては、テフロン（登録商標）の遮断膜（７ｂ）が３ｃｍの間隔で設置されたコレクターを用いた。
【００７３】
また、エレクトロスピニングの時、ノズルブロック左右往復運動装置（１０）を用いてノズルブロック（４）を３ｍ／分の速度で左右往復運動させ、コレクター（７）の温度を３５℃に加熱した。
【００７４】
また、エレクトロスピニングの時、電圧は３０ｋＶとし、紡糸距離は２０ｃｍとした。
【００７５】
続いて、上記のように製造されたナノ繊維ウエブ（１７ａ）を回転線速度が６４．２ｍ／分であるウエブ移送ローラー（１４、１５）の間に供給し、放電装置（９ｂ）に１５ｋＶの電圧を印加して放電処理した。
【００７６】
上記放電処理の時、コレクターから放電装置までの距離（ｈ）を２．５ｍと設定し、エレクトロスピニングの時とは反対である電極を掛けた。
【００７７】
続いて、上記のように放電処理されたナノ繊維ウエブ（１７ａ）をエア撚り糸装置（１８）内に通過させて撚り糸することにより、連続状フィラメント形態のナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を製造した。この時、エア撚り糸装置に供給される空気圧力を２ｋｇ／ｃｍ２とし、撚り数を６０撚り（Ｔｕｒｎｓ）／ｍとした。
【００７８】
続いて、上記のように製造されたナノ繊維フィラメント（１７ｂ）は第１ローラー（１９）と第２ローラー（２０）との間に通過させて、２．０倍の延伸倍率に延伸し、続いて第２ローラー（２０）と第３ローラー（２２）との間に通過させ、３５℃に熱処理した後、巻き取って、最終製品であるナノ繊維フィラメントを製造した。
【００７９】
この時、第１ローラー（１９）の回転線速度を６４．２ｍ／分として設定した。
【００８０】
上記のように製造したナノ繊維フィラメントは、繊度が７５デニールで、強度が１．３ｇ／ｄで、伸度は３２％であった。また、上記ナノ繊維フィラメントの表面を電子顕微鏡にて撮影した写真を第１１図に示した。
【実施例２】
【００８１】
数平均分子量が８０，０００であるポリウレタン樹脂（韓国、Ｄａｅｗｏｏ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社製）と重合度８００のポリ塩化ビニール（韓国、ＬＧ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）とを重量比７０／３０になるようにジメチルホルムアミド／テトラヒドロフラン（体積比：５／５）の混合溶媒に溶解して１２．５重量％の高分子紡糸溶液を製造した。この高分子紡糸溶液の粘度は４５０センチポアズであった。
【００８２】
上記高分子紡糸溶液を第４図のように、計量ポンプ（２）を通じて、直径１ｍｍのノズル４００個が対角線に配列されているノズルブロック（４）を通じて上部に位置するコレクター（７）にエレクトロスピニングして、幅６０ｃｍの広幅のナノ繊維ウエブを製造した。
【００８３】
この時、ノズル一つ当たりの吐出量は２．０ｍｇ／分とし、エレクトロスピニングの時、ノズルブロック左右往復運動装置（１０）を用いてノズルブロック（４）を２．５ｍ／分の速度で左右往復運動させ、コレクター（７）の温度を８５℃に加熱した。
【００８４】
また、エレクトロスピニングの時、電圧は３０ｋＶとし、紡糸距離は２５ｃｍとした。
【００８５】
続いて、上記のように製造された広幅のナノ繊維ウエブ（１７ａ）をウエブ移送ローラー（１４、１５）の間に供給し、放電装置（９ｂ）を用いて放電処理すると共に、回転刃を備えるウエブ切断装置（１６）によって２．０ｃｍの間隔で切断して幅２ｃｍのナノ繊維ウエブ３０個を製造した。
【００８６】
上記放電処理の時、放電装置（９ｂ）に２５ｋＶの電圧を印加し、コレクターから放電装置までの距離（ｈ）を２．５ｍと設定し、エレクトロスピニング時とは逆方向に電極を取り付けた。
【００８７】
また、ウエブ移送ローラー（１４、１５）の回転線速度は３０ｍ／分とした。
【００８８】
続いて、上記のように切断及び放電処理されたナノ繊維ウエブ（１７ａ）をエア撚り糸装置（１８）内に通過させて撚り糸することにより、連続状フィラメント形態のナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を製造した。この時、エア撚り糸装置に供給される空気圧力を２ｋｇ／ｃｍ２とし、撚り数を４５撚り（Ｔｕｒｎｓ）／ｍとした。
【００８９】
次いで、上記のように製造されたナノ繊維フィラメント（１７ｂ）は第１ローラー（１９）と第２ローラー（２０）との間に通過させて、１．２倍の延伸倍率に延伸し、続いて第２ローラー（２０）と第３ローラー（２２）との間に通過させてから巻き取って、最終製品であるナノ繊維フィラメントを製造した。
【００９０】
この時、第１ローラー（１９）の回転線速度を３０ｍ／分として設定した。
【００９１】
上記のように製造したナノ繊維フィラメントは、繊度が１２０デニールで、強度が１．４ｇ／ｄで、伸度は５０％であった。また、上記ナノ繊維フィラメントの表面を電子顕微鏡にて撮影した写真を第１２図に示した。
【実施例３】
【００９２】
９６％硫酸溶液での相対粘度が３．２であるナイロン−６樹脂をギ酸に１５重量％の濃度に溶解して高分子紡糸溶液を製造した。上記高分子紡糸溶液の表面張力は４９ｍＮ／ｍ、溶液粘度は常温で１，１５０センチポアズ、電気伝導度は４２０ｍＳ／ｍであった。
【００９３】
上記高分子紡糸溶液を第１図のように、計量ポンプ（２）を通じて、直径１ｍｍのノズルなどが一例に配列されているノズルブロック（４）を通じて上部に位置するコレクター（７）にエレクトロスピニングして単位幅が１．８ｃｍのナノ繊維ウエブを製造した。
【００９４】
この時、ノズルブロック（４）としては、各々１００個のノズルがナノ繊維の進行方向に一例に配列された単位ノズルブロック１０個からなり、ノズルの総個数が１，０００個であるノズルブロックを用い、ノズル一つ当たりの吐出量は１．２ｍｇ／分とした。
【００９５】
また、コレクター（７）としては、テフロン（登録商標）の遮断膜（７ｂ）が２．５ｃｍの間隔で設置されたコレクターを用いた。
【００９６】
また、エレクトロスピニングの時、ノズルブロック左右往復運動装置（１０）を用いて、ノズルブロック（４）を３ｍ／分の速度で左右往復運動させ、コレクター（７）の温度を３５℃に加熱した。
【００９７】
また、エレクトロスピニングの時、電圧は３０ｋＶとし、紡糸距離は１５ｃｍとした。
【００９８】
続いて、上記のように製造されたナノ繊維ウエブ（１７ａ）を回転線速度５０ｍ／分のウエブ移送ローラー（１４、１５）の間に供給し、放電装置（９ｂ）に２０ｋＶの電圧を印加して放電処理した。
【００９９】
上記放電処理の時、コレクターから放電装置までの距離（ｈ）を３．５ｍと設定し、エレクトロスピニングの時とは反対である電極を掛けた。
【０１００】
続いて、上記のように放電処理されたナノ繊維ウエブ（１７ａ）をエア撚り糸装置（１８）内に通過させて撚り糸することにより、連続状フィラメント形態のナノ繊維フィラメント（１７ｂ）を製造した。この時、エア撚り糸装置に供給される空気圧力を３ｋｇ／ｃｍ２とし、撚り数を８０撚り（Ｔｕｒｎｓ）／ｍとした。
【０１０１】
次いで、上記のように製造されたナノ繊維フィラメント（１７ｂ）は第１ローラー（１９）と第２ローラー（２０）との間に通過させて、２倍の延伸倍率に延伸し、続いて第２ローラー（２０）と第３ローラー（２２）との間に通過させて、９０℃に熱処理した後、巻き取って、最終製品であるナノ繊維フィラメントを製造した。
【０１０２】
この時、第１ローラー（１９）の回転線速度を５０ｍ／分として設定した。
【０１０３】
上記のように製造したナノ繊維フィラメントは、繊度が７５デニールで、強度が３．０ｇ／ｄで、伸度は３６％であった。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】ノズルブロックの単位で分離された小幅のウエブなどを製造する上向式エレクトロスピニング方式による本発明の工程概略図。
【図２】第１図におけるコレクター（７）部分の拡大模式図。
【図３】第１図における小幅のウエブをエア撚り糸装置（１８）にて撚り糸する工程の拡大模式図。
【図４】ウエブ分離用フィルムまたは不織布（２４）を用いて、広幅のウエブを製造する上向式エレクトロスピニング方式による本発明の工程概略図。
【図５】第４図における広幅のウエブをウエブ切断装置（１６）にて切断する工程とエア撚り糸装置（１８）にて撚り糸する工程の拡大模式図。
【図６】ウエブ切断装置の回転刃（１６ａ）にて広幅のウエブを切断する工程の拡大模式図。
【図７】コレクター（７）の上にナノ繊維分離用溶液（２７）をコーティングまたは噴霧する上向式エレクトロスピニング方式による本発明の工程概略図。
【図８】コレクター（７）の上にナノ繊維分離用溶液（２７）をコーティングまたは噴霧する上向式エレクトロスピニング方式による本発明の工程概略図。
【図９】コレクター（７）の上にナノ繊維分離用溶液（２７）をコーティングまたは噴霧する上向式エレクトロスピニング方式による本発明の工程概略図。
【図１０】ハイブリッド（Ｈｙｂｒｉｄ）形態のナノ繊維フィラメントを製造する本発明の工程概略図。
【図１１】実施例１から製造されたナノ繊維フィラメントの電子顕微鏡写真。
【図１２】実施例２から製造されたナノ繊維フィラメントの電子顕微鏡写真。
【図１３】上向式エレクトロスピニング方式で使われるノズルブロック（４）の模式図。
【図１４ａ】上向式エレクトロスピニング方式で使われる紡糸原液ドロップ装置（３）の断面図。
【図１４ｂ】上向式エレクトロスピニング方式で使われる紡糸原液ドロップ装置（３）の斜視図。
【符号の説明】
【０１０５】
１：紡糸溶液主タンク
２：計量ポンプ
３：紡糸溶液ドロップ裝置
３ａ：紡糸溶液ドロップ裝置のフィルター
３ｂ：気体流入管
３ｃ：紡糸溶液誘導管
３ｄ：紡糸溶液排出管
４：ノズルブロック
４ｂ：ノズル外径ホール
４ｃ：絶縁体板
４ｄ：紡糸溶液臨時貯蔵板
４ｅ：ノズルプレイト
４ｆ：紡糸溶液主供給板
４ｇ：加熱裝置
４ｈ：導電体板
５：ノズル
６：ナノ繊維               
７：コレクター（コンベヤーベルト）
７ｂ：コレクター遮断膜
８ａ、８ｂ：コレクター支持ローラー
９ａ：電圧発生裝置
９ｂ：放電装置        
１０：ノズルブロック左右往復運動裝置
１１ａ：攪拌機用モーター
１１ｂ：非伝導性絶縁棒
１１ｃ：攪拌機
１２：紡糸溶液排出裝置
１３：移送管               
１４、１５：ウエブ移送ローラー
１６：ウエブ切断装置
１６ａ：ウエブ切断装置の回転刃
１６ｂ：回転刃用モーター
１７ａ：ナノ繊維ウエブ
１７ｂ：ナノ繊維フィラメント
１８：エア撚り糸装置
１９：第１ローラー
２０：第２ローラー                       
２１：熱硬化装置（ヒーター）
２２：第３ローラー
２３：フィラメント巻き取りローラー                    
２４：ナノ繊維ウエブ分離用フィルムまたは不織布
２４ａ：フィルムまたは不織布の供給ローラー
２５：ナノ繊維ウエブ分離用溶液の供給ローラー
２７：ナノ繊維ウエブ分離用溶液
２８：ナノ繊維ウエブ分離用溶液の噴霧装置
ｈ：コレクターから放電装置までの距離
ｕ：一つのノズルブロックの幅に紡糸されたウエブの幅
ｄ：コレクター内の遮断膜間の距離（単位コレクターの距離）
【図１】
2007518891.tif 000003
【図２】
2007518891.tif 000004
【図３】
2007518891.tif 000005
【図４】
2007518891.tif 000006
【図５】
2007518891.tif 000007
【図６】
2007518891.tif 000008
【図７】
2007518891.tif 000009
【図８】
2007518891.tif 000010
【図９】
2007518891.tif 000011
【図１０】
2007518891.tif 000012
【図１１】
2007518891.tif 000013
【図１２】
2007518891.tif 000014
【図１３】
2007518891.tif 000015
【図１４】
2007518891.tif 000016
【国際調査報告】
2007518891.tif 000017