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ELECTROSPUN CHITOSAN AND CELLULOSE EXTRA FINE FIBERS meetings

Patent code P08P005798
File No. NI0700012
Posted date Dec 25, 2008
Application number P2007-156768
Publication number P2008-308780A
Patent number P4992024
Date of filing Jun 13, 2007
Date of publication of application Dec 25, 2008
Date of registration May 18, 2012
Inventor
  • (In Japanese)大川 浩作
  • (In Japanese)山本 浩之
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人信州大学
Title ELECTROSPUN CHITOSAN AND CELLULOSE EXTRA FINE FIBERS meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To directly obtain a nanofiber from a solution of a natural polysaccharide in an organic acid by increasing the free motion frequency of molecular chain without causing reduction in viscosity of a polymer solution and searching for a solvent having the property of quick evaporation.
SOLUTION: A high voltage is applied between the discharge opening for the solution of a saccharide in an organic acid and a target, the polysaccharide is drawn by the attractive force of the electric field of the high voltage to the target and thinned to give an extra fine fiber having a diameter of ≥40 nm and ≤100 nm. The polysaccharide is cellulose or chitosan.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


近年、医療分野では、足場材料、細胞接着等のために直径100nm以下の繊維(以下ナノ繊維)の作製が望まれている。



この細さの繊維直径を持つ繊維の作製を達成できる手法は幾つか知られている。このなかで、電気紡糸(エレクトロスピニング)法は、種々の高分子溶液から直接ナノ直径を持つ繊維を作製できる(例えば、下記特許文献1参照)。既に広範な種類の高分子のナノ繊維作製に適用可能である事が報告されているが、代表的な2種の天然多糖である、セルロースキトサンについては、安定的に繊維生産可能な紡糸条件は未だ見いだされていない。



セルロースキトサンは、天然多糖類の中でも特に産生量の高いものであり、繊維原料としての重要な天然資源である。溶液紡糸においては、セルロースキトサンを溶解し、かつ、曳糸性に優れた溶液を与え、同時に結晶性の高い繊維として凝集させる溶媒は、これまでにも幾つか知られている。セルロースの場合、とくに、パルプ原料から生産される再生セルロース繊維工業の歴史が示すように、N-メチルモルホリンN-オキシドを含む水溶液を紡糸溶媒および酸性凝固剤の種々に組み合わせが提案され、工業生産に用いられてきた。



近年、高分子溶液からナノ繊維を直接紡糸する技術として、電気紡糸を取り扱う材料系文献基礎科学的側面の解明を試みた学術論文が多数出版されている。



電気紡糸によって作製されるナノ繊維材料は、微細な繊維が絡まり合ってできた不織布シート状の形態を持つ。電気紡糸時のポリマー濃度、粘性係数、および、溶液表面張力を最適化する事により、60ナノメートルから100ナノメートルの平均直径のナノ繊維の不織布様材料が形成可能である。電気紡糸に関する最初の特許は、1930年代のFormhaltによるものであり、この文献では、セルロースアセテート溶液の電気紡糸が試みられている。



上述のように、電気紡糸の現在の開発用途として、医療工学系材料が主流であるので、とくに、セルロースあるいはキトサンに代表される生体適合性良好な天然多糖の電気紡糸が試みられてきた。しかしながら、セルロースあるいはキトサン溶液の直接電気紡糸によるナノ繊維形成の成功例は無い。通常の溶液紡糸に関しては、セルロースキトサンについては、溶液紡糸の条件はほぼ確立され、透明な紡糸原液を与える溶媒も見いだされている。これらの溶媒のほとんどは、電気紡糸に用いるには不適切な場合が多い。



上記の理由として幾つかの高分子化学的理由は考えられるが、最も考慮すべき事項は、天然多糖の溶解状態での高分子構造である。天然多糖の電気紡糸に関する出版物の幾つかは、繊維形成不成功または貧再現性の結果を記載しているが、このような実験例の多くは、前述の考察が欠けているように思われる。即ち、特にセルロースキトサンのような高結晶性かつ分子間相互作用力の極めて強い高分子の電気紡糸を成功裏に行うためには、紡糸原液内の高分子鎖の相互作用の状態を制御し、分子鎖間非共有結合および物理的な分子鎖の絡まり合いを極力抑え、溶液中高分子の自由運動を促進する必要がある。反面、溶質高分子のこのような状態は、溶液粘度の低下を引き起こすので、電気紡糸技術における二律背反的な要素となる。さらに、溶媒の揮発性も繊維形成に関わる要因である。



【特許文献1】
特開2006-312794号公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、電気紡糸によるキトサンの極細繊維及びその製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
トリフロロ酢酸のみに、分子量が230,000から1,810,000のキトサンを2~8重量%溶解した有機溶媒溶液の吐出口とターゲットとの間に高電圧が印加され、該高電圧の電場の引力により該キトサンの有機溶媒溶液を該ターゲットに曳いて細化しアルカリ処理して得た繊維であって、該繊維の直径が40nm以上100nm以下であることを特徴とする極細繊維。

【請求項2】
 
トリフロロ酢酸のみに、分子量が230,000から1,810,000のキトサンを2~8重量%溶解した有機溶媒溶液の吐出口とターゲットとの間に高電圧を印加し、該高電圧の電場の引力により該キトサンの有機溶媒溶液を該ターゲットに曳いて細化した後に、アルカリ処理を施して、直径が40nm以上100nm以下の繊維とすることを特徴とする極細繊維の製造方法
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2007156768thum.jpg
State of application right Registered
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