(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速高温エアーを発生するエアーノズル、及び、前記高速高温エアーが周りの空気を巻き込むことにより前記高速高温エアーの周りに形成され、且つ前記高速高温エアーよりも気圧が小さい緩気流層にポリマー溶液が引き込まれるように、前記ポリマー溶液を吐出する噴出ノズルを備えたナノファイバー発生装置と、
前記ナノファイバー発生装置の下流側に設けられ、前記ナノファイバー発生装置により発生されたナノファイバーを捕集する捕集装置と、
前記捕集装置の下流側に設けられ、気体を吸引する吸引装置と、
前記ナノファイバー発生装置の下流側、かつ、前記捕集装置の上流側に、前記高速高温エアーが内部を通過するように設けられた筒状のガイド部材と、
を備えることを特徴とするナノファイバー製造装置。
【請求項２】
前記ポリマー溶液は、ポリマーを溶媒に溶解させてなる、請求項１に記載のナノファイバー製造装置。
【請求項３】
前記ポリマー溶液は、ポリマーを加熱溶解させてなる、請求項１に記載のナノファイバー製造装置。
【請求項４】
前記ガイド部材は、木材、ＳＵＳ、アルミニウム、ＰＥＴからなる、請求項１から３の何れかに記載のナノファイバー製造装置。
【請求項５】
前記捕集装置の下流側に設けられた整流装置をさらに備える、請求項１から４の何れかに記載のナノファイバー製造装置。
【請求項６】
前記捕集装置はフィルタ基材を支持し、ナノファイバー発生装置により発生されたナノファイバーを前記フィルタ基材上に堆積させる、請求項１から５の何れか１項に記載のナノファイバー製造装置。
【請求項７】
前記噴出ノズルは、前記エアーノズルと別々に設けられ、かつ、前記エアーノズルの下流において前記高速高温エアーの側方からポリマー溶液を吐出する、請求項１から６の何れか１項に記載のナノファイバー製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はナノファイバー製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ナノファイバーを含んだナノファイバー繊維製品は、衣料、電気、自動車、医療、建材などの様々な分野で用いられている。また、近年、ナノファイバー製品の用途の多様化により、より繊維径の小さいナノファイバーが求められている。【０００３】
特に、繊維径の小さいナノファイバーを用いたナノファイバー製品は、表面積が大きいこと、空間率が高いこと、孔径が小さいこと、通気性が高いこと、及び、流体透過速度が速いことなどの特徴を持つため、フィルタ分野、衣料分野、医療材料分野、バイオテクノロジー分野、自動車分野、建材分野などの特殊分野での利用が盛んに行われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ナノファイバーを含んだナノファイバー材料を製造する方法としては、主にメルトブローン（Melt Blown）方式と電界紡糸（ESD）方式が用いられている。【０００５】
Melt Blown方式では、ノズルからポリマー溶液を吐出するとともに、その周囲から吐出されたポリマー溶液に向けて熱風を送り込むことにより、ポリマー溶液を延伸させて、ナノファイバーを製造する。【０００６】
しかしながら、Melt Blown方式のノズルでは、高温気体を外周から内周に向かって吹き出すため、高温気体がノズル先端でぶつかり圧縮されるため、ノズルの下方で高温気体の圧縮膨張振動が発生し、これにより、繊維が途切れてしまい、製造されるナノファイバーが短繊維となる。このため、気体吹出ノズルからの高温気体の吐出速度は高くすることができない。【０００７】
このように気体吹出ノズルからの高温気体の吐出速度を高速化ができないことから、Melt Blown方式では１μｍ以下のナノファイバー化が難しい上、１ノズル当たりの繊維が大量生産できないという問題があった。【０００８】
さらに、Melt Blown方式では、高温気体を吹き出す部分が大きく開口しているために高速気体の速度を上げることができない。このことも、ナノファイバーを大量生産できない理由の一因となっている。【０００９】
次に、溶剤で希釈したポリマーを用いたESD（電界紡糸）方式によるナノファイバーの製造方法を説明する。図１３は、ESD方式によるナノファイバーの製造装置の一例を示す概略図である。図１３に示すように、ESD方式によるナノファイバーの製造装置４０１は、溶剤で希釈したポリマーが充填される吐出ノズル４０２と、吐出ノズル４０２の先端に向けて配置された捕集部４０４と、吐出ノズル４０２の先端と捕集部４０４との間に高電圧を印加する高電圧電源４０６と、溶剤で希釈したポリマーを一定の流量で吐出ノズル４０２先端から吐出させるシリンジポンプ（図示せず）とを具備する。【００１０】
そして、ESD（電界紡糸）方式によるナノファイバーの製造は以下のようにして行われる。まず、シリンジポンプに溶剤にポリマーを溶解させたポリマー溶液を充填し、高電圧電源４０６により吐出ノズル４０２の先端と捕集部４０４との間に高電圧を印加する。そして、シリンジポンプを作動させ、吐出ノズル４０２からポリマー溶液を一定の速度で吐出させる。吐出ノズル４０２から吐出されたポリマー溶液は、高電圧電源と同極に帯電しているため静電反発力により延伸する。そして、ポリマー溶液から溶剤が蒸発し電荷密度が上がり更に延伸し、ナノファイバーが形成される。帯電したナノファイバーは、電圧差により捕集部４０４に向かって運ばれ、異極に帯電した捕集部に付着される。このようにして、捕集部４０４上にナノファイバーが堆積され、ナノファイバー製品が形成される。【００１１】
一方、ESD方式は１本の吐出ノズル４０２の先からは、微量のナノファイバーしか製造されない。このため、ナノファイバーの大量生産を目指し、多数の吐出ノズル４０２からポリマー溶液を噴霧することが試みられている。しかしながら、このような多数の吐出ノズル４０２を設ける方法では、吐出ノズル４０２同士の電界干渉を避けるため、広大なスプレー面積を必要となる。【００１２】
また、ポリマーの溶剤として引火性有機溶剤を用いた場合には、溶剤が高電圧により爆発を引き起こす虞がある。このため、溶剤として、水もしくは引火しない又は引火しにくい溶剤を使用する必要があるが、このような溶剤を使用すると、ESD方式の利点である常温常圧で生産ができるといった優位性が損なわれてしまう。
このため、ESD方式では、ナノファイバー製品の製造コストが非常に高くなってしまった。【００１３】
また、狭い空間でESD方式を使用してナノファイバーを大量生成すると、ポリマー溶液が繊維化せずに、滴状又は玉状のポリマー塊が基盤上に付着する。そして、このように滴状又は玉状のポリマー塊が生じてしまうため、材料利用効率が低下するとともに、滴状又は玉状のポリマーは出来上がったナノファイバー層の目詰まりを起こしたりする原因となり、ナノファイバー層の機械的特性を大きく損なう虞があった。このようなナノファイバー層を、例えば、中高性能フィルタ、ＨＥＰＡ、ＵＬＰＡ、バグフィルタなどの濾材として使用した場合には、下記の理由からフィルタの性能を低下するといった問題が生じた。【００１４】
すなわち、上述の通り、ESD方式は、溶媒比率が９０％近く、また、高電圧を使用するため、大量生産する際、爆発の危険性があった。また、ESD方式には、温度湿度による放電量の違い、電界干渉など多くの課題が存在した。【００１５】
また、ESD方式では電位差によりポリマーを延伸するため、ナノファイバーに電荷が付与されている。このため、電荷を有するナノファイバーがサブストレートに着地する際、ナノファイバー径が３００ｎｍ以下のものは剛性が低く、サブストレートに張り付く際に、図１４に示すように大きな穴が空いた状態で平面状に堆積される。このような穴の発生を防止するために、ナノファイバーを大量に吹き付けることが考えられるが、ナノファイバーを大量に吹き付けても、図１５に示すように、大きな穴が発生し、圧力損失だけが大きくなる。また、ESD方式により製造したナノファイバー材料１１４０は平面状であるため、図１６のようにコンタミ（汚染物）１１５０が詰まり目詰りが発生しやすい。このように、ESD方式を用いて繊維径が３００ｎｍ以下のナノファイバーを製造しても、ナノファイバーに期待されていた高効率、低圧力損失のフィルタの開発がうまくいかなかった。【００１６】
本発明は上記の課題を解決するべくなされたものであり、その目的は、これまでのESD方式に比べて高電圧を使用せず、安全性が高く、生産場所の温度、湿度の影響を受けないナノファイバーの製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のナノファイバー製造装置は、高速高温エアーを発生するエアーノズル、及び、ポリマー溶液をエアーノズルにより発生された高速高温エアーに向けて又は高速高温エアーの近傍に向けて吐出する噴出ノズルを備えたナノファイバー発生装置と、ナノファイバー発生装置の下流側に設けられ、ナノファイバー発生装置により発生されたナノファイバーを捕集する捕集装置と、捕集装置の下流側に設けられ、気体を吸引する吸引装置と、ナノファイバー発生装置の下流側、かつ、捕集装置の上流側に、高速高温エアーが内部を通過するように設けられた筒状のガイド部材と、を備えることを特徴とする。【００１８】
上記の構成の本発明によれば、ガイド部材によりエアーノズルから吸引装置に向かって安定した気流が生じる。これにより、高電圧を使用せず、ナノファイバーが周囲に飛散することを防止できるとともに、細径のナノファイバーを安定して製造できる。また、このように高電圧を使用しないため、安全性が向上され、生産場所の温度、湿度の影響を受けにくい。【００１９】
本発明において、好ましくは、ポリマー溶液は、ポリマーを溶媒に溶解させてなる、又は、ポリマー溶液は、ポリマーを加熱溶解させてなる。【００２０】
本発明において、好ましくは、ガイド部材は、木材、ＳＵＳ、アルミニウム、ＰＥＴからなる。【００２１】
上記の構成の本発明によれば、これら木材、ＳＵＳ、アルミニウム、ＰＥＴは静電気を帯電しにくいため、ガイド部材にナノファイバーが付着することを防止できる。【００２２】
本発明において、好ましくは、捕集装置の上流側に設けられた整流装置をさらに備える。【００２３】
上記の構成の本発明によれば、ガイド部材内により安定した気流を発生させることができる。【００２４】
本発明において、好ましくは、捕集装置はフィルタ基材を支持し、ナノファイバー発生装置により発生されたナノファイバーをフィルタ基材上に堆積させる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、高電圧を使用せず、安全性が高く、生産場所の温度、湿度の影響を受けないナノファイバーの製造装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態のナノファイバーの製造装置の構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態のナノファイバーの製造装置のナノファイバー発生装置の構成を示す図である。
【図３】ナノファイバー発生装置の動作を説明するための概略図である。
【図４】第１実施形態の製造装置により得られたナノファイバー材料の構成を示す模式図である。
【図５】第２実施形態のナノファイバーの製造装置の構成を示す図である。
【図６】第２実施形態のナノファイバー製造装置で生成されたナノファイバー材料を示す図である。
【図７】第２実施形態のナノファイバー製造装置により製造したナノファイバーフィルタ材を用いたＵＬＰＡの捕集効率を示したものである。
【図８】従来のフィルタ材の気体分子が衝突している状態を示す図である。
【図９】第２実施形態のナノファイバーフィルタ材の気体分子のスリップフローを示す図である。
【図１０】第３実施形態のナノファイバーの製造装置の構成を示す図である。
【図１１】第３実施形態のナノファイバーの製造装置におけるナノファイバー発生装置の構成を示す図である。
【図１２】ナノファイバーの発生装置の別の構成を示す断面図である。
【図１３】ESD方式によるナノファイバーの製造装置の一例を示す概略図である。
【図１４】ESD方式により製造したナノファイバー材料の構成を示す概略図（その１）である。
【図１５】ESD方式により製造したナノファイバー材料を示すESD方式により製造したナノファイバー材料を示す図である。図（その２）である。
【図１６】ESD方式により生成されたナノファイバー材料を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
まず、本発明のナノファイバーの製造装置の第１及び第２実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の第１及び第２実施形態は、高速エアーを高温に加熱することで体積を膨張させて高速高温エアーを作り、この高速高温エアーで溶媒によるポリマー溶液を延伸させることでナノファイバーを生成するようにした方式(この方式を、発明者らは溶剤溶融型Zetta Spinning方式によるナノファイバーの発生手段と呼んでいる。）によるナノファイバーの製造方法に関する。
【００２８】
また、本発明の第１及び第２実施形態は、溶媒にて膨潤した溶融ポリマーを吐出する噴出ノズルおよび噴出ノズルから吐出する溶融ポリマーを延伸するために使用される高速高温エアーを発生するエアーノズルとからなるナノファイバー発生装置と、高速高温エアーの流れにポリマー溶液を乗せることで延伸させて生成したナノファイバーを捕集する捕集部とから構成した方式によるナノファイバーの製造方法に関する。
【００２９】
また、本発明の第１及び第２実施形態は、繊維径が０．３〜５０μｍ、厚みが０．１〜１．１ｍｍのガラス繊維や合成繊維または天然繊維などからなる不織布あるいは織布のフィルタ基材の一面に上記の方法で生成したナノファイバーを積層して一体化して形成した、中高性能、ＨＥＰＡ、ＵＬＰＡなどのナノファイバーフィルタ材に関する。
【００３０】
また、本発明の第１及び第２実施形態は、繊維径が１．０〜１００μｍ、厚みが０．１〜１．０ｍｍのガラス繊維や合成繊維または天然繊維などからなる不織布あるいは織布のフィルタ基材の一面にバインダ、溶融繊維あるいは接着パウダーの接着媒体を付けて、その上に上記の方法で生成したナノファイバーを積層して一体化して形成したバグフィルタのナノファイバーフィルタ材に関する。
【００３１】
―第１実施形態―
以下、本発明のナノファイバーの製造装置の第１実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、第１実施形態のナノファイバーの製造装置の構成を示す概略図である。同図に示すように、ナノファイバーの製造装置１は、ナノファイバー発生装置２と、ガイドボックス４と、捕集装置６と、吸引ボックス８と、整流部材９とを備える。
【００３２】
本実施形態のナノファイバー製造装置では、ESD方式と異なり、ナノファイバーを帯電させない。このため、本実施形態の製造装置では、エアーを吸引することにより、ナノファイバー発生装置から発生させたナノファイバーを、延伸させて乾燥させている。
【００３３】
ガイドボックス４は、筒状に形成された部材であり、ナノファイバー発生装置２と、吸引ボックス８の間、すなわち、ナノファイバー発生装置２の下流側、かつ、捕集装置６の上流側に設けられている。ガイドボックス４は、吸引ボックス８が作動した際にナノファイバー発生装置２から吸引ボックス８に向かう気流の発生を助けるとともに、ナノファイバー発生装置２により製造されたナノファイバーが周囲に飛散することを防止する。なお、ガイドボックス４は例えば入れ子状の構成として伸縮可能とすることが望ましい。これは、例えば、十分にポリマー溶液が乾燥していない場合など、ガイドボックス４を伸長させることにより捕集装置６までの距離を長くし、ポリマー溶液（ナノファイバー）を十分に乾燥させるためである。また、ガイドボックス４を設けていない場合には、ナノファイバー発生装置２のエアーノズルから噴出される高速高温エアーが周囲の空気を巻き込むため、気流が不安定になる。これに対して、このようなガイドボックス４を用いることにより、安定した気流を発生させることができる。このため、細径のナノファイバーを安定して製造できる。
【００３４】
なお、ガイドボックス４は、木材、ＳＵＳ、アルミニウム、ＰＥＴ等の静電気を帯電しにくい材料により構成するのが望ましい。本実施形態では、ESD方式を用いていないため、ナノファイバーはほとんど帯電していない。しかしながら、ガイドボックス４が静電気を帯電すると、ナノファイバーが引きつけられてしまい、捕集装置６においてナノファイバーが不均一に堆積してしまう。これに対して、ガイドボックス４を帯電しにくい材料により構成することにより、捕集装置６においてナノファイバーを均一に堆積させることができる。
【００３５】
吸引ボックス８は、捕集装置６の下流側に設けられている。吸引ボックス８はファン８Ａを有し、ガイドボックス４内の空気を吸引し、ガイドボックス４内にナノファイバー発生装置２から捕集装置６に向かう気流を発生させる。また、吸引ボックス８の上流側である、吸引ボックス８の吸引口には、ハニカム状の整流部材９が設けられており、吸引ボックス８が吸気すると、整流部材９によりガイドボックス４内の気流は場所によらず均一となる。
【００３６】
捕集装置６は、ナノファイバー発生装置２の下流側、かつ、ガイドボックス４と整流部材９の間に配置されており、フィルタ基材を撓むことなく保持している。フィルタ基材は通気性が高く、吸引ボックス８によりガイドボックス４内に気流を発生させることを妨げることがない。なお、中高性能フィルタ、ＨＥＰＡ、ＵＬＰＡなどのフィルタ材を製造する場合には、フィルタ基材としては、繊維径が０．３〜５０μｍ、厚みが０．１〜１．１ｍｍのガラス繊維や合成繊維または天然繊維などからなる不織布あるいは織布が好ましい。また、バグフィルタのフィルタ材を形成する場合には、繊維径が１．０〜１００μｍ、厚みが０．１〜１．０ｍｍのガラス繊維や合成繊維または天然繊維などからなる不織布あるいは織布が好ましい。さらに、フィルタ基材の一面にバインダ、溶融繊維あるいは接着パウダーの接着媒体を付与するとよい。フィルタ基材に用いる不織布又は織布としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、レーヨン、ポリプロピレン繊維などの有機繊維やガラス繊維、パルプ繊維が使用可能である。これらを単独で用いてもよいし２種類以上を併用しても良い。
【００３７】
図２は、ナノファイバー発生装置２の構成を示す図である。同図に示すように、ナノファイバー発生装置２は、溶融ポリマーを噴出する噴出ノズル１０と、高速高温の空気流（高速高温エアー）１２Ａを発生させるエアーノズル１２と、これら噴出ノズル１０及びエアーノズル１２を支持する支持部材１４と、を備える。
【００３８】
噴出ノズル１０は、ポリマー溶液が供給され、エアーノズル１２により発生される高速高温エアーに向けてポリマー溶液１０Ａを噴出する。なお、噴出ノズル１０は必ずしも高速高温エアーに向けてポリマー溶液１０Ａを噴出する必要はなく、高速高温エアーの近傍に向けて噴出してもよい。ポリマー溶液１０Ａは、例えば、溶媒にナノファイバー素材を溶解させて製造することができる。なお、以下の説明では、ポリマー溶液１０Ａとしては、溶媒にナノファイバー素材を溶解させて製造した場合について説明するが、第３実施形態で説明するように、ナノファイバー素材を加熱溶融させたポリマー溶液を用いてもよい。
【００３９】
エアーノズル１２は、高温高速空気（高温高圧空気）が供給され、高温高速空気をさらに加熱及び圧縮して高速高温エアー１２Ａを噴出することができる。ここで、本実施形態において、高速高温エアー１２Ａの速度は、エアーノズル１２から噴出された直後の速度は２００〜３５０ｍ／ｓが好ましい。さらに、高速高温エアー１２Ａの温度は、２５０〜３５０℃が好ましい。
【００４０】
支持部材１４は、噴出ノズル１０及びエアーノズル１２を、これらの位置関係を調整可能に保持する装置である。なお、本実施形態では、噴出ノズル１０はエアーノズル１２の噴出する高速高温エアー１２Ａから所定の距離だけ離間させることが望ましい。これは、高速高温エアー１２Ａは高圧であるため、噴出ノズル１０から噴出されるポリマー溶液１０Ａに直接、高速高温エアー１２Ａが当たると、ポリマー溶液１０Ａが粒子かしてしまい、ナノファイバーを製造することができなくなるためである。
【００４１】
なお、ナノファイバーの繊維径は、ポリマー溶液１０Ａの溶媒の濃度、高速高温エアー１２Ａの速度、ポリマー溶液１０Ａの粘度、及び、高速高温エアー１２Ａの温度を変更することにより調整できる。
【００４２】
本実施形態の装置で使用可能なナノファイバーの素材となるポリマーは、ポリエステルやポリアミド、ポリオレフイン、ポリウレタン（ＰＵ）などが挙げられる。ポリエステルとしてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）などが挙げられる。また、ポリアミドとしてはナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン１１（Ｎ１１）などが挙げられる。ポリオレフインとしてはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）などが挙げられる。
【００４３】
また、ポリマー溶液を製造するために使用できる溶媒としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジベンジルアルコール、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセトン、ヘキサフルオロアセトン、フェノール、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、安息香酸メチル、ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、塩化メチル、塩化エチル、塩化メチレン、クロロホルム、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、酢酸、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、などが使用でき、特にこれらに限定されるものではない。
【００４４】
図３は、ナノファイバー発生装置２の動作を説明するための概略図である。なお、図中噴出ノズル１０及びエアーノズル１２は概略的に示している。同図に示すように、エアーノズル１２には高温高速エアーが供給され、高温高速エアーはエアーノズル１２内に設けられたヒータ１２Ｂで加熱され、エアーノズル１２は高温高速エアーを噴出する。なお、このようにヒータ１２Ｂで加熱することにより、高温高速エアーの体積を膨張させ、高温速度エアーをさらに加速させることができる。
【００４５】
噴出ノズル１０は、エアーノズル１２から噴出される高速高温エアーに向けて、ポリマー溶液を噴出する。噴出ノズル１０から噴出されたポリマー溶液が、高速高温エアーに乗ることにより、高速高温エアーの方向に向かって延伸され、ナノファイバーが生成される。
【００４６】
ここで、高速高温エアーにポリマー溶液を直接当てると大きな気圧差によって粒子化する。これに対して、本実施形態では、エアーノズル１２から噴出された直後の速度が２００〜３５０ｍ／ｓである高速高温エアーを吹き出すため、エアーノズル１２から噴出された高速高温エアーが回りの空気を巻き込むことにより、高速高温エアーの周囲に高温高圧エアーよりも気圧が小さい緩やかな緩気流層が形成される。
【００４７】
噴出ノズル１０から噴出されたポリマー溶液は、この緩気流層に引き込まれることにより粒子化することなく徐々に延伸される。さらに、緩気流で延伸されたポリマーは高速高温エアーに引き込まれ、高速高温エアー内でさらに延伸される。このように溶媒にポリマーが溶解されてなるポリマー溶液が、緩気流及び高速高温エアーによって延伸されながら、溶媒が徐々に蒸発する。溶媒が蒸発すると、ポリマーは延伸しなくなる。
【００４８】
これに対して、ナノファイバーの製造効率を向上するべく、噴出ノズル１０からのポリマー溶液の噴出量を増加させると、捕集装置に到達するまでに十分に溶媒の蒸発が行われず、液滴が発生する。これに対して、本実施形態では、速度が２００〜３５０ｍ／ｓ、かつ、温度が２５０〜３５０℃の高速高温エアーを用いているため、溶媒を高速に蒸発させて液滴の発生を防止し、ナノファイバーの大量生産を可能となる。さらに、ポリマーとして熱可塑性樹脂を用いたポリマー溶液の場合には、ポリマー溶液を加熱することにより溶液の粘度を下げることができ、ナノファイバーを更に細線化することができる。
【００４９】
このようにして生成されたナノファイバーは、吸引ボックス８がエアーを吸引することにより、ガイドボックス４を通り、捕集装置６のフィルタ基材上に堆積される。フィルタ基材上に所望の厚さまでナノファイバーが堆積するまで、ナノファイバー発生装置２を作動させた後、ナノファイバー発生装置２を停止させ、フィルタ基材上に堆積したナノファイバー材料を回収する。
【００５０】
本実施形態の製造装置により製造したナノファイバーを使用したフィルタ材は次のような効果が得られる。
ＥＤＳ法では高電圧を使用していたのに対して、本実施形態の製造装置では高電圧を使用しないため、安全性が高く生産場所の温度湿度の影響を受けない。さらに、本実施形態の製造装置によれば、これまで実現不可能であった径が２００ｎｍ以下の３次元構造のナノファイバー材料を作成することができる。また、本実施形態の製造装置によれば、ESD法において問題となっていた液滴の発生を抑えることができる。さらに、本実施形態の製造装置によれば、電界干渉が生じず、また、強制的に溶媒を蒸発させることにより生産量を飛躍的に増大することができる。
【００５１】
さらに、本実施形態の製造装置によれば、高速高温エアーだけを使用し、高電圧を使用しないことから、電荷干渉が起きない。このため、容易に複数のノズルを用いた大量生産が可能となり、また、ナノファイバーを製造する空間の近傍の機器の静電気の除去が不要となる。さらに、高電圧による爆発の危険性がないため安全性が高い。
【００５２】
また、本実施形態の製造装置によれば、３次元構造を持つナノファイバーが生成できる。これにより、本実施形態の製造装置により製造したナノファイバー材料をフィルター材に使用した場合に、圧力損失が低く、捕集効率が高く、コンタミの捕集量が多くなるという効果が得られる。さらに、このようなフィルター材によれば、逆洗をかけると大きなダストが簡単に取り除くことができる。
【００５３】
また、本実施形態の製造装置は、ESD方式の製造装置に比べて構造が簡単になるため、メンテナンスフリーで安価となる。さらに、熱可塑樹脂を用いてナノファイバーを製造する際に、高速高温エアーにより粘度を下げ細線化が可能となるとともに、ポリマー溶液を加熱することで、同一繊維径を得るのに溶媒濃度を下げることができる。
【００５４】
図４は、本実施形態の製造装置により得られたナノファイバー材料の構成を示す模式図である。図１４及び図１５に示すように、ESD方式により製造したナノファイバー材料には大きな穴が生じてしまう。これに対して、本実施形態の製造装置によれば、このような穴の無いナノファイバー材料２０を得ることができる。また、本実施形態の製造装置によれば、従来に比べて径の小さいナノファイバーを使用したフィルタ材を構成することが可能となる。より具体的には、本実施形態の製造装置により得られたナノファイバーをイオン交換樹脂に用いることにより、水中のウイルスや有害物質をすべて取り除くことができるフィルタ材も作成できるようになる。さらには、匂いの成分も取り除くことが可能となり、タバコの匂い除去に使用できる。
【００５５】
また、ESD方式により製造した径が１００ｎｍ程度のナノファイバーからなるナノファイバー材料は、平面的な膜状になる。これに対して、本実施形態の製造装置により形成したナノファイバー材料は嵩高く層状な構成となる。このような嵩高な層状であると、圧力損失が少ない、ダストの捕集効率が高い、ダストの捕集量が多いという効果が奏される。
【００５６】
また、ナノファイバーを用いていないフィルタ材によりダストの捕集効率を高くするためには、繊維量を増やしていた。このように繊維量を増やすと、圧力損失が大きくなる。これに対して、ナノファイバーを使用することにより、スリップフロー効果により圧力損失を減らすことが考えられる。しかしながら、ESD方式で生成したナノファイバーを用いた場合には、ナノファイバーの径が細くなればなるほど、ナノファイバー材料は薄くなってしまう。これは、ESD方式でナノファイバーを製造する際に、ナノファイバーが強い電荷を有するため、サブストレートに強いクーロン力で引き付けられるためである。このため、ESD方式で生成したナノファイバーのフィルタ材は、捕集効率が悪く圧力損失が増す結果となっていた。
【００５７】
これに比べて、本実施形態の製造装置では、ナノファイバーがサブストレート（フィルタ基材）にソフトに着地するため層状になる。また、ナノファイバーの繊維径が４００ｎｍ以下になると、分子間力が強くなるなどの要因により、ダストがフィルタ材の隙間に捕獲されるのではなく、繊維に分子間力により吸着される。このため、本実施形態の製造装置により製造されたナノファイバー材料は、捕集効率が高く、圧力損失が低く、ダストの捕集量が多くなる。
【００５８】
また、本実施形態の製造装置によれば、繊維径が４００ｎｍよりも更に細いナノファイバーであっても、嵩高いフィルタ材を形成することができる。これにより、より細かいダストの捕集が可能となる。
【００５９】
−第２実施形態―
以下、本発明のナノファイバーの製造装置の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。図５は、第２実施形態のナノファイバーの製造装置１０１の構成を示す図である。同図に示すように、ナノファイバー製造装置１０１は、ナノファイバー発生装置２と、ナノファイバー発生装置２の下流側に設けられた捕集装置１０６と、捕集装置１０６の下流側に設けられた吸引ボックス１０８と、ナノファイバー発生装置２の下流側、かつ、捕集装置１０６の上流側に設けられたガイドボックス４と、フィルタ装置１１０と、を備える。
【００６０】
ナノファイバー発生装置２及びガイドボックス４は、第１実施形態と同様の構成である。ポリマー溶液としては、第１実施形態と同様に、溶媒にナノファイバー素材を溶解させたポリマー溶液を用いてもよいし、第３実施形態で説明するように、ナノファイバー素材を加熱溶融させたポリマー溶液を用いてもよい。
【００６１】
吸引ボックス１０８はファン１０８Ａを有し、捕集装置１０６の下流に設けられている。吸引ボックス１０８はガイドボックス４内にナノファイバー発生装置から吸引ボックス１０８に向けた気流を発生させ、ナノファイバー発生装置２で生成したナノファイバーを吸引する。なお、本実施形態の吸引ボックス１０８は、ガイドボックス４の断面の中心部においてのみ吸引を行い、その他の部分はガイドボックスに向かって開口していない。
【００６２】
フィルタ装置１１０は、スクラバまたはケミカルフィルタであり、ナノファイバー発生装置２でナノファイバーを生成する際に発生する有機溶剤を含んだガスを清浄化して排気する。
【００６３】
捕集装置１０６は、ガイドボックス４の下流側に設けられ、フィルタ基材供給ロール１１２と、一対の繰出リール１１４と、熱圧着ローラ１１６と、巻き取りロール１１８とを備える。
【００６４】
フィルタ基材供給ロール１１２は、回転自在に支持された円筒状部材からなり外周にフィルタ基材１２０が巻きつけられている。
【００６５】
一対の繰出リール１１４はガイドボックス４の下流側開口の上下にそれぞれ設けられており、ガイドボックス４の下流側の開口端部近傍を、フィルタ基材１２０が通過するように配置されている。
【００６６】
熱圧着ローラ１１６は、ヒータを内蔵する一対のローラであり、フィルタ基材１２０を挟み込みながら加熱する。フィルタ基材１２０には、予め低融点の接着剤が付着されており、表面にナノファイバーが堆積したフィルタ基材１２０がローラ間を通過することにより、ナノファイバーが接着剤によりフィルタ基材１２０に固定される。
【００６７】
巻き取りロール１１８は、モータが接続された円筒状部材からなり、モータを駆動することによりフィルタ基材１２０を巻き取ることができる。
【００６８】
次に、ナノファイバーフィルタ材の製作について説明する。
まず、フィルタ材巻き取りロール１１８のモータを駆動する。これにより、フィルタ基材供給ロール１１２に巻きつけられたフィルタ基材１２０は、一対の繰出リール１１４の間を移動する。そして、吸引ボックス１０８を駆動し、フィルタ基材１２０を通してガイドボックス４内に吸引ボックス１０８に向かう気流を発生させる。そして、ナノファイバー発生装置２の噴出ノズルから溶融ポリマーを吐出すると共にエアーノズルから高速高温エアーを発生させる。これにより、第１実施形態で詳細に説明したように、溶融ポリマーをナノファイバーとして延伸させ、延伸したナノファイバーをフィルタ基材１２０上に堆積させる。このようにして、ナノファイバーが堆積したフィルタ基材１２０は熱圧着ローラ１１６にて加熱処理され積層されて一体化され、ナノファイバーフィルタ材として巻き取りロール１１８に巻き取られる。ナノファイバーを製造する際に発生した有機溶剤を含んだガスは、フィルタ装置１１０により清浄化される。
【００６９】
以下、本実施形態の製造装置で生成したナノファイバーをフィルタ基材に積層したフィルタ材について説明する。
本実施形態の製造装置により生成されたナノファイバーは、ESD法に比べて電荷を帯びないため、ナノファイバーの捕集は吸引ボックス１０８によるエアー吸引によって行う。ここで、フィルタ基材上の一部にナノファイバーが付着するとその箇所の圧力損失が大きくなる。しかしながら、このようにフィルタ基材の一部にナノファイバーが付着し、圧力損失が大きくなったとしても、吸引されたエアーが付着の少ない場所に流れこむためナノファイバー付着が均一になる。また、本実施形態では、ガイドボックス４が設けられているため、ナノファイバー発生装置２から発生したナノファイバーが確実にフィルタ基材１２０に向けて案内され、効率よくフィルタ基材１２０上に堆積する。
【００７０】
次に、本実施形態のナノファイバー製造装置により製造したナノファイバーフィルタ材の特性について説明する。
【００７１】
ESD方式では、電荷の反発力を利用してナノファイバーを作成していたためナノファイバーが電荷を有していた。このため、従来技術にも記載したが、ESD方式を用いてナノファイバー材料を製造しても、図１７に示すように、ナノファイバーの繊維径が３００ｎｍ以下では、平板状の単層構造のナノファイバー材料からなるフィルタ材１１４０しか生成できなかった。
【００７２】
これに対して、本実施形態のナノファイバー製造装置では生成されたナノファイバーが電荷を有していない。このため、図６に示すように、捕集時にナノファイバー１４１がフィルタ基材１２０に張り付かず３次元構造を保った状態で積層される。このため、本実施形態のナノファイバー製造装置によれば、捕集効率が高く、低圧力損失、さらにダストの捕集量が多いナノファイバーフィルタ材１４０を作成することができるようになった。
【００７３】
また、従来のフィルタ材１１４０の場合は、ダストを繊維の隙間で捕集をしていたため、目詰まりを起こし、逆向きに圧力をかけてもダストが取れにくかった。これに対して、本実施形態のナノファイバー製造装置で製造したナノファイバーフィルタ材１４０は、繊維の隙間が小さく、ダストが隙間に入りこまず、表面に付着しているため、逆向きに圧力を付与することにより容易に取り除くことができる。これにより、例えば、フィルタを２系統として片側でフィルタを駆動するとともに、もう一方で逆圧をかけることでダストを容易に除去することにより、長期間効率が高く目詰まりが起きなくすることができる。
【００７４】
ここで、ナノファイバーフィルタ材のフィルタ基材としては、不織布あるいは織布を用いることができ、不織布あるいは織布としてはポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、レーヨン、ポリプロピレン繊維などの有機繊維やガラス繊維、パルプ繊維が使用可能である。また、これらを単独で用いてもよいし２種類以上を併用しても良い。これらの不織布あるいは織布の形成方法としては湿式抄紙法を用いる方法や乾式法、スパンボンド法、メルトブロー法などが用いられる。
【００７５】
ナノファイバーフィルタ材の接着媒体はバインダ、溶融繊維あるいは接着パウダーなどを使用することができる。そして、バインダは有機系バインダ、無機系バインダ又は混合して加えて得られる混合バインダを使用することができる。なお、好ましくは、アクリル樹脂が使用される。溶融繊維としては、芯鞘構造の繊維などを使用することができる。さらに、接着パウダーとしては軟化点の低い樹脂の粉末などを使用することができる。
【００７６】
次に、本実施形態のナノファイバー製造装置により製造したナノファイバーフィルタ材を用いた、中高性能フィルタ、ＨＥＰＡ、ＵＬＰＡについて説明する。これらフィルタは、ナノファイバーフィルタ材をジグザグ状に折り畳んでひだ折り加工し、折り畳んでひだ折り加工したナノファイバーフィルタ材間にビード状接着剤またはセパレータを挟み込み、外枠内に接着剤で気密に取り付けて製造する。フィルタ基材としては、繊維径が０．３〜５０μｍ、厚みが０．１〜１．１ｍｍのガラス繊維や合成繊維または天然繊維などからなる不織布あるいは織布が好ましい。
【００７７】
なお、図７は、本実施形態のナノファイバー製造装置により製造したナノファイバーフィルタ材を用いたＵＬＰＡの捕集効率を示したものである。
【００７８】
次に、本実施形態のナノファイバー製造装置により製造したナノファイバーフィルタ材を用いたバグフィルタについて説明する。本実施形態のバグフィルタは、ナノファイバーフィルタ材を円筒状に形成することにより製造する。または、ナノファイバーフィルタ材をジグザグ状に折り畳みひだ折り加工した上で円形状又は封筒形に形成することにより製造する。フィルタ基材としては、繊維径が１．０〜１００μｍ、厚みが０．１〜１．０ｍｍのガラス繊維や合成繊維または天然繊維などからなる不織布あるいは織布が好ましい。そして、フィルタ基材の一面にバインダ、溶融繊維あるいは接着パウダーの接着媒体を付け、その上に上述のように製造してナノファイバーを積層して一体化することが好ましい。なお、図８は従来のフィルタ材の気体分子が衝突している状態を示す図であり、図９は本実施形態のナノファイバーフィルタ材の気体分子のスリップフローを示す図である。これら図に示すように、本実施形態のナノファイバーフィルタ材はスリップフロー効果により、流体の流れが良くなり低圧力損失機能が発揮される。
【００７９】
中高性能フィルタ、ＨＥＰＡ、ＵＬＰＡ、バグフィルタなどのフィルタを扱っている業界においては、低い圧力損失で且つ高い捕集効率および長寿命の性能を有するフィルタ材が従来から求められている。しかしこれらの性能は相反するものであり、理想的なフィルタ材が生まれてこなかった。これに対して、近年繊維業界の技術開発により、ナノファイバーが開発されてきたのをきっかけにフィルタ業界では、理想の性能をもったフィルタ材の開発が注目されている。本実施形態のナノファイバー製造装置により製造されたナノファイバーフィルタ材はこれらの問題を解決し、低圧損で高効率・長寿命の性能を有するものである。
【００８０】
−第３実施形態―
次に、本発明のナノファイバーの製造装置の第３実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
第３実施形態は、高速エアーを高温に加熱することで体積を膨張させて高速高温エアーを作り、この高速高温エアーで熱による溶融したポリマー溶液を延伸させることでナノファイバーを生成するようにした方式（この方式を、発明者らは加熱溶融型Zetta Spinning方式と呼んでいる。）によるナノファイバーの製造方法に関する。
【００８１】
また、第３実施形態は、加熱により熱可塑性ポリマーを溶融する機構と溶融した熱可塑性ポリマー溶液を吐出する噴出ノズルと噴出ノズルから吐出するポリマー溶液を延伸するために使用される高速高温エアーを発生するエアーノズルとから構成した方式によるナノファイバーの製造方法に関する。
【００８２】
また、第３実施形態は、繊維径が０．３〜５０μｍ、厚みが０．１〜１．１ｍｍのガラス繊維や合成繊維または天然繊維などからなる不織布あるいは織布のフィルタ基材の一面に上記の方法で生成したナノファイバーを積層して一体化して形成した中高性能フィルタ、ＨＥＰＡ、ＵＬＰＡなどのフィルタ材に関する。
【００８３】
また、第３実施形態は、繊維径が１．０〜１００μｍ、厚みが０．１〜１．０ｍｍのガラス繊維や合成繊維または天然繊維などからなる不織布あるいは織布のフィルタ基材の一面にバインダ、溶融繊維あるいは接着パウダーの接着媒体を付けて、その上に上記の方法で生成したナノファイバーを積層して一体化して形成したバグフィルタのフィルタ材に関する。
【００８４】
ここで、熱可塑性ポリマーを溶融する機構は、ハンドヒータを巻いたシリンダーとシリンダー内を復運動するポリマーを押し出す機構から構成され、シリンダー内に充填した熱可塑性ポリマーをハンドヒータで溶融した後、ポリマーを押し出す機構の往復運動により噴出ノズル側へ押し出すような構成となっている。なお、ポリマーを押し出す機構はスクリュー、ピストンあるいはエアーを送り出す方式などが使用可能である。
【００８５】
また、溶融ポリマーを吐出する噴出ノズルと、噴出ノズルから吐出する溶融ポリマーを延伸するために使用される高速高温エアーを発生するエアーノズルとの位置関係は調整が可能であるのが望ましい。噴出ノズルはノズル径を変えることができる市販のニードルを用いてもよい。また、エアーノズルも同様に市販のニードルを使用してもよい。
【００８６】
本実施形態で重要な事項としては、溶融した材料の噴出ノズルの先端を高速高温エアーから適する距離を離すことである。これは、高速高温エアーは気圧差が大きく、ポリマー溶液に直接あてるとポリマー溶液が粒子化してしまい、ナノファイバーが生成できなくなるためである。また、ナノファイバーの繊維径は、高速高温エアーの速度、ポリマー溶液の粘度、及び、高速高温エアーの温度により決定される。
【００８７】
本実施形態で使用するナノファイバーの素材である熱可塑性ポリマーは、第１及び第２実施形態と同様のものを用いることができる。また、本実施形態によれば、第１及び第２実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００８８】
以下、本実施形態のナノファイバーの製造方法およびこの製造方法により生成したナノファイバーを使用したフィルタ材について図を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態において、第１及び第２実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００８９】
まず、本実施形態のナノファイバーの製造装置について説明する。図１０は、本実施形態のナノファイバーの製造装置の構成を示す図である。同図に示すように、ナノファイバー製造装置２０１は、ナノファイバー発生装置２０２と、ナノファイバー発生装置の下流側に設けられた捕集装置１０６と、捕集装置１０６の下流側に設けられた吸引ボックス１０８と、ナノファイバー発生装置２０２の下流側、かつ、捕集装置の上流側に設けられたガイドボックス４と、吸引ボックス１０８の下流側に設けられたフィルタ装置１１０とを備える。ガイドボックス４、捕集装置１０６、吸引ボックス１０８、及び、フィルタ装置１１０の構成は第２実施形態と同様である。
【００９０】
図１１は、本実施形態のナノファイバーの製造装置２０１におけるナノファイバー発生装置２０２の構成を示す図である。同図に示すように、本実施形態のナノファイバーの発生装置２０２は、シリンダー２０４と、ホッパー２０６と、シリンダー２０４内に設けられたスクリュー２０８と、噴出ノズル２１０と、エアーノズル２１２と、ガイドボックス２１４と、を備える。
【００９１】
シリンダー２０４の周囲にはハンドヒータ（図示せず）が巻きつけられており、ホッパー２０６から供給された熱可塑性ポリマーは、ハンドヒータにより加熱溶解され、ポリマー溶液（溶融ポリマー）が製造される。シリンダー２０４の先端にはポリマー溶液を吐出するための噴出ノズル２１０が接続されている。また、噴出ノズル２１０には先端ノズル（ニードル）２１６が接続されており、先端ノズル２１６は、ガイドボックス２１４の外方まで延出している。このような構成により、溶融ポリマーは、噴出ノズル２１０の先端ノズル２１６から高温高速エアーの近傍に向けて吐出される。
【００９２】
ホッパー２０６は、シリンダー２０４の内側空間と連通しており、熱可塑性ポリマーが貯留されている。
【００９３】
スクリュー２０８は、シリンダー２０４内を往復運動する。スクリュー２０８がシリンダー２０４内を往復運動することにより、シリンダー２０４内の溶融ポリマーは先端ノズル２１６から押し出され、その分シリンダー２０４にはホッパー２０６から熱可塑性ポリマーが補充される。
【００９４】
ガイドボックス２１４は、シリンダー２０４の先端に設けられており、先端ノズル２１６の下方に吹き出し穴２１４Ａが形成されている。
【００９５】
エアーノズル２１２には、高速（高圧）エアーが供給される。エアーノズル２１２には、ヒータが組み込まれており、供給された高速（高圧）エアーを加熱する。エアーノズル２１２には接続パイプ２１８が接続されており、接続パイプ２１８の先端はガイドボックス２１４に接続されている。エアーノズル２１２に供給された高速エアーは、ヒータにより加熱され、ガイドボックス２１４の吹き出し穴２１４Ａから高温高速エアーとして吹き出される。ここで、本実施形態において、吹き出し穴２１４Ａから噴出された高速高温エアーの速度は、２００〜３５０ｍ／ｓが好ましい。さらに高速高温エアーの温度は、２５０〜３５０℃が好ましい。
【００９６】
次に、本実施形態のナノファイバー発生装置２０２によりナノファイバーを発生させる方法について説明する。
本実施形態のナノファイバー発生装置では、エアーノズル２１２に高速（高圧）エアーが供給される。エアーノズル２１２に供給された高速エアーは、ヒータにより加熱されるため、高温になるとともに体積が膨張し、さらに高速（高圧）になる。このようにして高温かつ高速となったエアー（高速高温エアー）は、接続パイプ２１８を介してガイドボックス２１４内に送り込まれ、ガイドボックス２１４の吹き出し穴２１４Ａから吹き出される。
【００９７】
また、ホッパー２０６より供給されたシリンダー２０４内の熱可塑性ポリマーは、ハンドヒータにより溶融されてポリマー溶液となる。そして、スクリュー２０８が駆動されることにより、シリンダー２０４内のポリマー溶液は噴出ノズル２１０へ押し出され、先端ノズル２１６を介して吐出される。このように先端ノズル２１６から吐出されたポリマー溶液は、高速高温のエアーの流れにより延伸され、ナノファイバーとなる。
【００９８】
ここで、上述の通り、高速高温のエアーにポリマー溶液を直接当てると大きな気圧差によって粒子化する。これに対して、本実施形態においても、第１及び第２実施形態と同様に、ガイドボックス２１４の吹き出し穴２１４Ａから噴出された高速高温エアーが回りの空気を巻き込むことにより、高速高温エアーの周囲に、高温高圧エアーよりも気圧が小さい緩やかな緩気流が形成される。そして、先端ノズル２１６から吐出されたポリマー溶液は、緩気流に引き込まれることにより徐々に延伸され、さらに、緩気流で延伸されたポリマーが高速高温エアーに引き込まれて高速高温エアー内でさらに延伸される。そして、ポリマーの分子間力が徐々に強くなり、高温高速エアーの延伸力と釣合ったところで延伸が停止する。なお、本実施形態では、使用する材料が熱可塑性ポリマーであるため、加熱溶融することで粘度を下げることができ、ナノファイバーをより細線化することができる。
【００９９】
本実施形態のナノファイバー製造装置２０１においても、第２実施形態と同様にナノファイバーを製造することができる。
すなわち、フィルタ材巻き取りロール１１８のモータを駆動する。これにより、フィルタ基材供給ロール１１２に巻きつけられたフィルタ基材１２０は、一対の繰出リール１１４の間を移動する。そして、吸引ボックス１０８を駆動し、フィルタ基材を通してガイドボックス内に吸引ボックス１０８に向かう気流を発生させる。さらに、ナノファイバー発生装置２０２の噴出ノズルから溶融ポリマーを吐出すると共に吹き出し穴２１４Ａから高速高温エアーを発生させる。これにより、第２実施形態で詳細に説明したように、溶融ポリマーをナノファイバーとして延伸させ、延伸したナノファイバーをフィルタ基材１２０上に堆積させることができる。このようにして、ナノファイバーが堆積したフィルタ基材１２０は熱圧着ローラ１１６にて加熱処理され積層されて一体化され、ナノファイバーフィルタ材として巻き取りロール１１８に巻き取られる。なお、ナノファイバーを製造する際に発生した汚染ガスは、フィルタ装置により清浄化される。
【０１００】
本実施形態のナノファイバーの製造装置によっても、第２実施形態のナノファイバー製造装置と同様の効果が得られる。なお、本実施形態のナノファイバーの製造装置を用いて、第２実施形態と同様に、中高性能フィルタ、ＨＥＰＡ、ＵＬＰＡなどに使用するフィルタ材や、バグフィルタに使用するフィルタ材を製造することができる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、ポリマー溶液としてナノファイバー素材を加熱溶融させたポリマー溶液を用いたが、これに限らず、第１実施形態と同様にナノファイバー素材を溶剤に溶解させたポリマー溶液を用いてもよい。
【０１０２】
また、本発明において用いることができるナノファイバーの発生装置は、上記各実施形態に記載されたものに限定されない。
図１２は、本発明において用いることができるナノファイバーの発生装置３０２の別の構成を示す断面図である。同図に示すように、ノファイバーの発生装置３０２は、中央に気体通路３０４と、外周に設けられたポリマー溶液通路３０６とを備える。気体通路３０４には、高速エアー（高圧エアー）が供給される。気体通路３０４には発熱線が設けられており、この発熱線により供給された高速エアーが加熱、圧縮され、吐出口より高速高温エアーが吹き出される。
【０１０３】
また、ポリマー溶液通路３０６にはポリマー溶液が供給されるとともに、先端にニードル３０８が接続されている。ポリマー溶液通路３０６に供給されるポリマー溶液は、ポリマーを加熱溶解させたポリマー溶液を用いてもよいし、溶媒にポリマーを溶解させたポリマー溶液を用いてもよい。このような構成のナノファイバーの発生装置３０２は、第１〜第３実施形態のナノファイバーの発生装置に代えて用いることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１  ナノファイバー発生装置
２  ナノファイバー発生装置
４  ガイドボックス
６  捕集装置
８  吸引ボックス
８Ａ  ファン
９  整流部材
１０  噴出ノズル
１０Ａ  ポリマー溶液
１２  エアーノズル
１２Ａ  高速高温エアー
１２Ｂ  ヒータ
１４  支持部材
２０  ナノファイバー材料
１０１  ナノファイバー製造装置
１０６  捕集装置
１０８  吸引ボックス
１０８Ａ  ファン
１１０  フィルタ装置
１１２  フィルタ基材供給ロール
１１４  繰出リール
１１６  熱圧着ローラ
１１８  ロール
１２０  フィルタ基材
１４０  ナノファイバーフィルタ材
１４１  ナノファイバー
２０１  ナノファイバー製造装置
２０２  ナノファイバー発生装置
２０４  シリンダー
２０６  ホッパー
２０８  スクリュー
２１０  噴出ノズル
２１２  エアーノズル
２１４  ガイドボックス
２１６  先端ノズル
２１８  接続パイプ
３０２  発生装置
３０４  気体通路
３０６  ポリマー溶液通路
３０８  ニードル
【図１】
0006463733.tif 000002
【図２】
0006463733.tif 000003
【図３】
0006463733.tif 000004
【図４】
0006463733.tif 000005
【図５】
0006463733.tif 000006
【図６】
0006463733.tif 000007
【図７】
0006463733.tif 000008
【図８】
0006463733.tif 000009
【図９】
0006463733.tif 000010
【図１０】
0006463733.tif 000011
【図１１】
0006463733.tif 000012
【図１２】
0006463733.tif 000013
【図１３】
0006463733.tif 000014
【図１４】
0006463733.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
0006463733.tif 000017