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高速巻取による耐熱性ナノフィラメントウェブヤーンの製造手段

国内特許コード P170013856
整理番号 (S2013-0537-N0)
掲載日 2017年3月17日
出願番号 特願2015-501370
出願日 平成26年1月24日(2014.1.24)
国際出願番号 JP2014051450
国際公開番号 WO2014129264
国際出願日 平成26年1月24日(2014.1.24)
国際公開日 平成26年8月28日(2014.8.28)
優先権データ
  • 特願2013-031236 (2013.2.20) JP
発明者
  • 鈴木 章泰
出願人
  • 国立大学法人山梨大学
発明の名称 高速巻取による耐熱性ナノフィラメントウェブヤーンの製造手段
発明の概要 【課題】 特殊で高精度・高レベルな装置を必要とせずに、結晶性熱可塑性ポリマーより、簡便な手段で、耐熱性のあるナノフィラメントウェブが製造でき、さらにそのウェブに加撚しつつ巻き取る手段を提供する。
【解決手段】 原フィラメントが、P1気圧下でオリフィスに供給され、P2気圧(P1>P2)下のオリフィス直下において赤外線光束で加熱されて延伸された平均フィラメント径が1μm未満のフィラメントからなるウェブを、1,000m/min以上の高速で直接巻き取ることにより、耐熱性のあるナノフィラメントウェブを得ることができ、さらに、その巻取過程でウェブに撚を与えることを可能にする巻取手段を提供した。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要

近年、繊維径が1μm未満、すなわちナノメータ(数ナノメータから数百ナノメータ)範囲のファイバーが、IT、バイオ、環境分野などの幅広い分野で、将来の革新的素材になると注目されている。そして、そのナノファイバーの製造手段として、エレクトロスピニング法(以下ES法と略す場合がある。)が代表的である(米国特許第1,975,504号)。しかしこのES法は、ポリマーを溶剤に溶解する必要があることや、出来た製品も脱溶剤が必要であることから、製法において煩雑であり、また、フィラメントの分子配向がないこと、出来たファイバー集積体にダマやショットと呼ばれる樹脂の小さい固まりが混在するなど、品質的にも問題点が多かった。


本発明人は、赤外線光束法により、分子配向を伴って、1,000倍以上という超高倍率の延伸倍率で極細フィラメントおよび不織布を得る手段について発明を行った(国際公開番号WO2005/083165A1など)。これらは、簡便な手段で、極細の分子配向したフィラメントおよびそれからなる不織布が得られた。また、これらを発展させ、さらにナノフィラメントの領域までに極細化を可能にした、極細フィラメントの製造手段を発明した(国際公開公報WO2008/084797A1)。また本発明では、多数本の原フィラメントを同時に延伸してウェブを製造するが、この多数本延伸手段には、本発明人の先願発明が適する(特開2010-185162)。

産業上の利用分野

本発明は、高速巻取による耐熱性ナノフィラメントウェブ及びその製造手段に関し、特に赤外線光束を照射して超高延伸倍率を行う延伸手段において、その延伸されたフィラメントを高速で巻き取るという簡便な手段により耐熱性のある平均フィラメント径が1μm未満であるフィラメントからなるナノフィラメントウェブを得ることを可能にした耐熱性ナノフィラメント及びその製造手段に関し、さらに高速巻取り過程でフィラメントウェブが加撚されることにより撚のあるナノフィラメントヤーン、及びその製造手段に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
フィラメントの送出手段により送り出された原フィラメントが、P1気圧下でオリフィスに供給され、該オリフィスの前後における気圧の差が、P1≧2P2であるP2気圧下の延伸部に導かれ、該延伸部において赤外線光束により加熱されて延伸されることによる、極細フィラメントの製造方法によって製造され、
該オリフィス直下において、1,000m/min以上の巻取速度で直接巻き取られた平均フィラメント径が1μm未満であり、結晶化度が30%以上であるポリエチレンテレフタレートナノフィラメントウェブ。

【請求項2】
前記ウェブが加撚されていることを特徴とする、請求項1記載のポリエチレンテレフタレートナノフィラメントウェブヤーン。

【請求項3】
フィラメントの送出手段により送り出された原フィラメントが、P1気圧下でオリフィスに供給され、該オリフィスの前後における気圧の差が、P1≧2P2であるP2気圧下の延伸部に導かれ、該延伸部において赤外線光束により加熱されて延伸され、該オリフィス直下において、1,000m/min以上の高速で直接巻き取られていく、延伸倍率が10,000倍以上である、平均フィラメント径が1μm未満のナノフィラメントからなる、高速巻取による耐熱性ナノフィラメントウェブの製造方法。

【請求項4】
前記巻き取りが行われる巻取リールを有する巻取機が架台上に設置されており、
該巻取リールを支持する支柱が、該架台の中心Cから一定の距離Rを離れて設けられており、
さらに、該架台が中心Cを軸に回転するように構成されており、
該巻取リールの回転軸と、該架台の回転軸との2つの回転軸がほぼ直交する方向で配置されていることにより、引き取られて行く前記フィラメントウェブに撚りが加えられるようにされている、
請求項3記載のナノフィラメントウェブの製造方法。

【請求項5】
前記延伸において、P1気圧が大気圧であり、前記P2気圧が減圧下である、請求項3載の耐熱性ナノフィラメントウェブの製造方法。

【請求項6】
前記フィラメントの延伸が前記オリフィスの出口より30mm以下の近距離で行われ、高速巻取がオリフィスから1、000mm以下で行われる、請求項3記載の耐熱性ナノフィラメントウェブの製造方法。

【請求項7】
前記赤外線光束光束が、前記原フィラメントの中心でフィラメントの軸方向に沿って上下4mm以内の範囲で加熱される請求項3記載の耐熱性ナノフィラメントウェブの製造方法。

【請求項8】
原フィラメントの送出手段を有するP1気圧下の原フィラメント供給室と、該原フィラメント供給室に配設されており、該原フィラメントがその中を通過するオリフィスと、該オリフィスによって該原フィラメント供給室と接続されており、該オリフィスを通過してきた該原フィラメントが赤外線光束により加熱されることによって延伸されるP2気圧下(P1>P2)の延伸室と、該赤外線光束を照射する赤外線照射装置とを具備しているナノフィラメントの製造装置において、
平均フィラメント径が1μm未満のフィラメントからなるナノフィラメントウェブが巻き取られる巻取リールを有する巻取機と
該巻取リールを支持する支柱が、中心Cから一定の距離Rを離れて設置され、中心Cを軸に回転するように構成されておりている架台と、
を有し、該巻取リールの回転軸と、該架台の中心Cを中心とした回転軸がほぼ直交する方向で配置されていることにより、引き取られて行く前記ウェブに撚りが加えられるように構成されていることを特徴とする、撚を有するナノフィラメントヤーンの製造装置。

【請求項9】
前記オリフィスの前後におけるP1とP2の気圧の差が、P1≧2P2である、請求項8記載の撚を有するナノフィラメントヤーンの製造装置。

【請求項10】
前記原フィラメント供給室が大気下にあり、前記延伸室が減圧下にある、請求項8記載の撚を有するナノフィラメントヤーンの製造装置。

【請求項11】
前記赤外線光束照射装置からの光束の中心が、前記オリフィスの出口より30mm以内で前記原フィラメントに照射され、高速巻取がオリフィスから1,000mm以下の距離で行われる、請求項8記載の撚を有するナノフィラメントヤーンの製造装置。

【請求項12】
前記赤外線光束照射装置からのビームが、前記原フィラメントの中心でフィラメントの軸方向に沿って上下4mm以内の範囲に照射されるように構成されている、請求項8記載の撚を有するナノフィラメントヤーンの製造装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015501370thum.jpg
出願権利状態 公開
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