「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法
【課題】従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能な「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法を提供する。
【解決手段】内部にナノ構造物１０が分散された高分子ナノ繊維１２からなる帯状不織布１６を製造する第１工程と、帯状不織布１６を撚り糸装置内に通過させて延伸し帯状不織布１６から高強度化された「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造する第２工程とをこの順序で含む「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【解決手段】内部にナノ構造物１０が分散された高分子ナノ繊維１２からなる帯状不織布１６を製造する第１工程と、帯状不織布１６を撚り糸装置内に通過させて延伸し帯状不織布１６から高強度化された「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造する第２工程とをこの順序で含む「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法に関する。なお、本発明において、ナノ繊維とは、平均直径が１０００ｎｍ程度又はそれ以下の繊維のことをいう。
【０００２】
「高分子ナノ繊維からなる糸」はナノ繊維が集合して糸状になったものであり、極めて大きい比表面積及び高い強度を有する。このため、「高分子ナノ繊維からなる糸」は、空気清浄用フィルター、各種産業用フィルター、ワイピングクロース、おむつ、人工皮革、人工透析用フィルター、人工血管、人工骨などに用いることができる。
【背景技術】
【０００３】
従来、「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法として、以下のような「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、電界紡糸法（エレクトロスピニング法ということもある。）によって製造した高分子ナノ繊維を帯状に切断して、高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を製造する。そして、当該帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて延伸することにより「高分子ナノ繊維からなる糸」（連続フィラメント）を製造するというものである。
【０００４】
図１３に示す従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、別途の紡績工程を行わなくても、電界紡糸法によって製造された高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を用いて、高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５１８８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、産業界においては、より高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することのできる製造方法が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能な「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意努力を重ねた結果、「高分子ナノ繊維からなる糸」を構成する高分子ナノ繊維内部に高強度のナノ構造物が分散された高分子ナノ繊維を使用して「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することとすれば、当該「高分子ナノ繊維からなる糸」においては、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維自体の引っ張り強度が高くなっているため高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となることを見出した。
【０００９】
［１］すなわち、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、内部にナノ構造物が分散された高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を製造する第１工程と、前記帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて延伸し前記帯状不織布から高強度化された「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造する第２工程とをこの順序で含むことを特徴とする。
【００１０】
このため、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸」を構成する高分子ナノ繊維内部に高強度のナノ構造物が分散された高分子ナノ繊維を使用して「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造するため、当該「高分子ナノ繊維からなる糸」においては、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維自体の引っ張り強度が高くなっているため高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる。
【００１１】
また、高分子ナノ繊維表面にナノ構造物が付着することにより、高分子ナノ繊維の高強度化以外に、触媒機能、導電機能、電磁吸収機能などの機能を「ナノ繊維からなる糸」に付与することも可能となる。
【００１２】
なお、本発明「ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、ナノ構造物とはナノメートルオーダーの構造物のことを言い、金属ナノ微粒子、後述するカーボンナノ構造物などを好ましく例示できる。
【００１３】
金属ナノ微粒子としては、光触媒機能を持つＴｉＯ２ナノ微粒子、導電性を持つＩＴＯ（インジウムすず酸化物）ナノ微粒子、磁性体微粒子であるＦｅ３Ｏ４やγ−Ｆｅ２Ｏ３のナノ微粒子、染料（弁柄）として用いられているα−Ｆｅ２Ｏ３ナノ微粒子などを好ましく例示できる。
【００１４】
［２］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記ナノ構造物がカーボンナノ構造物であることが好ましい。
【００１５】
このような方法とすることにより、軽量でより高強度な「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することができる。
【００１６】
なお、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、「カーボンナノ構造物」とは、ほぼ炭素元素のみにより構成されたナノメートルオーダーの構造体のことを言い、グラファイト構造を持つシートであるグラフェンシート、１つのグラフェンシートが筒状になった単層カーボンナノチューブ、２つ以上のグラフェンシートが筒状に層をなしている多層カーボンナノチューブ、ナノメートルサイズの直径を持つカーボン繊維が直径１０００ｎｍ以内でらせん状になったカーボンナノコイル、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンナノカプセルなどを好ましく例示できる。
【００１７】
［３］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第２工程において、前記帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて延伸及び弱い加熱を行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することが好ましい。
【００１８】
このような方法とすることにより、高分子ナノ繊維中に分散したナノ構造物を高分子ナノ繊維の延伸軸と略平行の方向に配向させて高分子ナノ繊維をさらに強化することが可能であり、その結果、さらに高強度な「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。なお、本発明において、「弱い加熱」とは、帯状不織布を構成する高分子ナノ繊維のガラス転移温度付近の温度で加熱を行うことをいう。
【００１９】
［４］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第２工程実施後、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に紫外線を照射して前記高分子ナノ繊維を構成する高分子の架橋処理を行うことにより前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程をさらに含むことが好ましい。
【００２０】
このような方法とすることにより、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維自体の引っ張り強度が高くなっているため、上記［１］〜［３］に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【００２１】
また、架橋処理を実施して高分子が硬化することにより、ナノ構造物が高分子ナノ繊維内部でより強く固定化されるため、より一層高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【００２２】
［５］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して前記高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程とをこの順序でさらに含むことが好ましい。
【００２３】
このような方法とすることにより、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うこととしているため、当該部分結合処理後の「高分子ナノ繊維からなる糸」においては、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維同士に滑りが生じ難くなり、その結果、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる
【００２４】
また、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うこととしているため、「高分子ナノ繊維からなる糸」全体で高分子ナノ繊維が溶融して単繊維からなる糸になったり、高分子ナノ繊維同士が接触している部位のすべてが結合して「高分子ナノ繊維からなる糸」が剛直化してしまったりすることはなく、それゆえ、「高分子ナノ繊維からなる糸」中に存在するナノレベルの凹凸構造による極めて大きな比表面積及び「高分子ナノ繊維からなる糸」のしなやかさを維持したまま、「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００２５】
なお、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、「高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する」とは、高分子ナノ繊維同士が接触している箇所についての全部ではなく一部が結合することをいう。
【００２６】
［６］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対してレーザー光を照射するレーザー照射処理により行うことが好ましい。
【００２７】
このような方法とすることにより、レーザー照射の照射強度、照射範囲、照射位置その他の照射条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００２８】
［７］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記レーザー照射処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」の平均直径の２倍以下の直径を有するビームスポットに絞ったレーザー光を用いて行うことが好ましい。
【００２９】
このような方法とすることにより、効率良く「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００３０】
［８］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記レーザー照射処理を、レーザー光を所定の手順に従って走査しながら行うことが好ましい。
【００３１】
このような方法とすることにより、レーザー照射の照射位置を走査しながら、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００３２】
例えば、レーザー光を「高分子ナノ繊維からなる糸」の延伸軸に沿った方向に走査すれば、「高分子ナノ繊維からなる糸」の延伸軸に沿った方向に部分結合処理を行うことが可能となる。
【００３３】
また、２本以上の「高分子ナノ繊維からなる糸」を並列に配置し、すべての「高分子ナノ繊維からなる糸」を交差するようにレーザー光を走査すれば、１つのレーザー光により２本以上の「高分子ナノ繊維からなる糸」に部分結合処理を行うことが可能となる。
【００３４】
［９］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記レーザー照射処理を、所定の周期又はデューティ比を持ったパルス状レーザー光を用いて間欠的に行うことが好ましい。
【００３５】
このような方法とすることにより、前記レーザー照射処理を間欠的に行えば、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００３６】
パルス周期又はデューティ比を調整することにより、特に、「高分子ナノ繊維からなる糸」に形成される部分結合の密度を調整することができる。
【００３７】
パルス光の周期を短くする、または、デューティ比を大きくしてレーザー照射を行うことにより、高密度に部分結合を形成することが可能となる。逆に、パルス光の周期を長くする、かつ、デューティ比を小さくしてレーザー照射を行うことにより、低密度に部分結合を形成することが可能となる。
【００３８】
［１０］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記レーザー照射処理を、２つ以上のレーザー光を用いて行うことが好ましい。
【００３９】
このような方法とすることにより、「高分子ナノ繊維からなる糸」のより多くの面にレーザー光を照射できるようになるため、「高分子ナノ繊維からなる糸」に対してレーザー照射処理をより均一に行うことができる。
【００４０】
［１１］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対して熱風を照射する熱風照射処理により行うことが好ましい。
【００４１】
このような方法とすることによっても、上記［５］に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様に、熱風照射の照射強度、照射範囲、照射位置その他の照射条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００４２】
［１２］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記部分結合処理を、リング状ヒーターに前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を通過させることにより行うことが好ましい。
【００４３】
このような方法とすることによっても、リング状ヒーターの温度、加熱領域の長さ、「高分子ナノ繊維からなる糸」の通過速度その他の加熱条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００４４】
リング状ヒーターとしては、「高分子ナノ繊維からなる糸」が通過する領域を囲む位置にヒーターが配置された電気炉、「高分子ナノ繊維からなる糸」が通過する領域を囲む位置に赤外線源が配置された赤外線炉、半導体製造などに用いられる拡散炉を好ましく例示することができる。
【００４５】
「高分子ナノ繊維からなる糸」がリング状ヒーターの加熱領域を通過する時間は、加熱領域の長さを調整することによっても、「高分子ナノ繊維からなる糸」の通過速度を調整することによっても、またはそれら両方を調整することによっても可能である。
【００４６】
［１３］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対して光又は赤外線を集光して照射する急速加熱処理により行うことが好ましい。
【００４７】
このような方法とすることによっても、急速加熱処理の条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００４８】
［１４］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第１工程においては、前記帯状不織布として、前記部分結合処理を促進可能な添加塩を加えた帯状不織布を製造することが好ましい。
【００４９】
このような方法とすることにより、高分子ナノ繊維を構成する高分子材料のガラス転移温度を低下するため、高分子ナノ繊維同士が結合し易くなり、部分結合処理を一層容易に行うことが可能となり、より一層高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【００５０】
なお、添加塩としては、例えばＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏを好ましく例示することができる。
【００５１】
［１５］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第１工程は、コレクターとノズルとの間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことによりナノ構造物を分散した高分子材料溶液又は溶融高分子材料からシート状不織布を製造する工程と、前記シート状不織布を切断して前記帯状不織布を製造する工程とをこの順序で含むことが好ましい。
【００５２】
このような方法とすることにより、内部にナノ構造物が付着された高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を高い生産性でもって効率良く製造することが可能となる。
【００５３】
［１６］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第１工程は、ドラム外周面に周方向に延在する帯状のコレクターが形成された「ドラム状コレクター」における前記コレクターとノズルとの間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことにより、ナノ構造物を分散した高分子材料溶液又は溶融高分子材料から前記高分子ナノ繊維を前記コレクター上に堆積し、前記高分子ナノ繊維からなる前記帯状不織布を製造する工程であることが好ましい。
【００５４】
このような方法とすることによっても、内部にナノ構造物が付着された高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を高い生産性でもって効率良く製造することが可能となる。また、不織布を切断する工程が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における各工程を説明するために示す図である。
【図２】実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における各工程を説明するために示す図である。
【図３】実施形態２における部分結合処理を説明するために示す図である
【図４】変形例１における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図５】変形例２における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図６】変形例３における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図７】変形例４における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図８】変形例５における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図９】変形例６における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図１０】変形例７における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図１１】変形例８における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図１２】変形例９における第１工程を説明するために示す図である。
【図１３】従来技術における「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造装置を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００５７】
［実施形態１］
図１及び図２は、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における各工程を説明するために示す図である。このうち、図１は実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における第１工程を説明するために示す図であり、図２は第２工程を説明するために示す図である。図１（ａ）は電界紡糸装置１００を用いて高分子ナノ繊維１２からなるシート状不織布１４を製造する様子を示す図であり、図１（ｂ）はシート状不織布１４を切断して帯状不織布１６を製造する様子を示す図である。図２（ａ）は帯状不織布１６を撚り糸装置２００を通過させて「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造する様子を示す図である。
【００５８】
実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、図１及び図２に示すように、内部にカーボンナノ構造物１１が分散された高分子ナノ繊維１２からなる帯状不織布１６を製造する第１工程と、帯状不織布１６を撚り糸装置２００内に通過させて帯状不織布１６から「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造する第２工程とこの順序で含む。以下、製造工程に従って、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法を詳細に説明する。
【００５９】
（１）第１工程
第１工程は、原料タンク１０２にカーボンナノ構造物１１を分散した高分子原料溶液１０を供給し、コレクター１０８とノズル１０６との間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことにより高分子材料溶液からシート状不織布１４を製造する工程と、シート状不織布１４を切断して帯状不織布１６を製造する工程とをこの順序で含む。
【００６０】
まず、シート状不織布１４を製造する工程は、以下のようにして行う。すなわち、図１（ａ）に示すように、電界紡糸装置１００に備え付けられた原料タンク１０２に高分子ナノ繊維１２の原料となるカーボンナノ構造物１１を分散した高分子材料溶液１０を充填しバルブ１０４を開けノズル１０６に原料供給可能な状態とする。高圧電源１１０を用いてノズル１０６とコレクター１０８との間に高電圧を印加することによりノズル１０６とコレクター１０８との間の空間にカーボンナノ構造物が分散された高分子ナノ繊維１２が紡糸され、ノズル１０６とコレクター１０８との間に生じる電界により高分子ナノ繊維１２がコレクター１０８へ堆積し、高分子ナノ繊維１２からなるシート状の不織布１４が製造される。
【００６１】
シート状の不織布１４の厚さは、例えば５μｍ〜５０μｍである。高分子ナノ繊維の平均直径は、例えば３００ｎｍ〜８００ｎｍである。なお、電界紡糸装置１００は、図示はしていないが、ナノ繊維を連続して巻き取る機構を有しており、長尺のシート状の不織布１４が製造される。
【００６２】
原料として用いる高分子材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ乳酸グリコール酸（ＰＬＧＡ）などを用いることができる。用途に応じて最適なものを選択すればよい。
【００６３】
高分子ナノ繊維内部に分散するカーボンナノ構造物としては、グラフェンシート、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンナノカプセルなどを用いることができる。用途に応じて最適なものを選択することができる。
【００６４】
電界紡糸装置１００を用いてシート状不織布を製造する際に、ノズル１０６とコレクター１０８の間に印加する電圧は、ノズル１０６とコレクター１０８の距離や用いる原料などにより異なるが、数ｋＶ〜数１０ｋＶである。高分子原料や電界紡糸装置１００の構造に応じて適宜最適な値を選択することができる。
【００６５】
次に、帯状不織布１６を製造する工程は、以下のようにして行う。すなわち、図１（ｂ）に示すように、シート状不織布１４を１〜１００ｍｍ程度の幅に切断し撚糸可能な帯状不織布１６を製造する。
【００６６】
図１（ｂ）の符号Ｒ１で示す領域を拡大すると、帯状不織布１６は高分子ナノ繊維１２が堆積して構成されていることがわかる。また、符号Ｒ２に示す領域にある高分子ナノ繊維１２の断面を見ると、高分子ナノ繊維内部にカーボンナノ構造物が分散して存在していることがわかる。
【００６７】
（２）第２工程
第２工程は、帯状不織布１６を撚り糸装置２００内に通過させて帯状不織布１６から「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造する工程である。すなわち、図２（ａ）に示すように、第１工程で製造した帯状不織布１６を主撚り糸装置２０２を用いて撚糸化することにより図２（ｂ）に示すような「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造することができ、糸送り装置２０４，２０６を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を図２（ａ）の左から右に撚りながら糸送りすることにより強固に撚り糸された「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が連続的に製造できる。
【００６８】
糸送り装置２０４，２０６を用いて糸送りするときに、糸送り装置２０６の糸送り速度Ｖ１を糸送り装置２０４の糸送り速度Ｖ２よりも速くすれば、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸を行うこともできる。
【００６９】
本第２工程で製造される「高分子ナノ繊維からなる糸１８」は、図示による説明は省略するが、高分子ナノ繊維１２が「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に対して約３０度の角度をもって配向している。
【００７０】
第２工程で製造される「高分子ナノ繊維からなる糸」の直径は、例えば１０μｍ〜２０００μｍである。
【００７１】
以上の工程を経て、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造することができる。
【００７２】
実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を構成する高分子ナノ繊維１２内部に高強度のナノ構造物１１が分散された高分子ナノ繊維１２を使用して「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造するため、当該「高分子ナノ繊維からなる糸１８」においては、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維１２自体の引っ張り強度が高くなっているため高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる。
【００７３】
また、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、ナノ構造物がカーボンナノ構造物１１であるため、軽量でより高強度な「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することができる。
【００７４】
さらにまた、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、ノズル１０６と平面状のコレクター１０８との間に高電圧を印加し電界紡糸を行うことにより高分子材料溶液からシート状不織布１４を製造し、シート状不織布１４を切断して帯状不織布１６を製造しているため、ナノレベルの直径を持った高分子ナノ繊維１２からなる帯状不織布を高い生産性でもって効率良く製造することが可能となる。
【００７５】
［実施形態２］
図３は、実施形態２における部分結合処理を説明するために示す図である。図３（ａ）は「高分子ナノ繊維からなる糸１８」にレーザー光を照射することにより部分結合処理を行う様子を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）を上部より見た図である。
【００７６】
実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、基本的には実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法と同様であるが、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造後に「高分子ナノ繊維からなる糸」をレーザー照射にて加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程をさらに含むこととしている点が異なる。
【００７７】
図３を参照しながら実施形態２における部分結合処理を説明する。「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸とを行いながら当該「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を加熱して高分子ナノ繊維１２同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を高強度化する工程である。具体的には、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸とを行いながらレーザー発生装置３０２とレンズ３０４からなるレーザー光照射装置３００を用いてレーザー光を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の所定の位置に照射すると、レーザー光が照射された部分Ｒ３においては「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が加熱され、Ｒ４領域に存在する高分子ナノ繊維１２の温度が高分子ナノ繊維１２のガラス転移温度以上になり、高分子ナノ繊維１２同士が溶融して結合点２０を形成する。
【００７８】
一方、レーザー光が照射されていない部分Ｒ５においては、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が加熱されないため、高分子ナノ繊維１２同士の結合は見られない。
【００７９】
なお、レーザー光を用いて部分結合処理を行う際は、レーザー光照射された部分に存在する高分子ナノ繊維のすべてが結合して単繊維化しまわないように、照射するレーザー光の強度を調整する。
【００８０】
レーザー発生装置は、半導体レーザー、炭酸ガスレーザーやヘリウムネオンレーザーといったガスレーザーなどを用いることができる。加熱に必要なレーザーの波長や出力などに応じて選択すればよい。
【００８１】
また、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸は、糸送り装置３０８の糸送り速度Ｖ３を糸送り装置３０６の糸送り速度Ｖ４よりも速くすることにより行う。
【００８２】
なお、「高分子ナノ繊維からなる糸」の送り速度は、例えば１ｍ／ｍｉｎ〜３０ｍ／ｍｉｎである。また、レーザー光のパワーは、２０Ｗ〜６００Ｗである。レーザー光が照射された部位における高分子ナノ繊維の温度は例えば１００℃〜３００℃である。
【００８３】
以上の工程を経て、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造することができる。
【００８４】
このように実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、第３工程が加わる点が実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合とは異なるが、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を構成する高分子ナノ繊維１２内部に高強度のカーボンナノ構造物１１が分散された高分子ナノ繊維１２を使用して「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造するため、当該「高分子ナノ繊維からなる糸１８」においては、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維１２自体の引っ張り強度が高くなっているため高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる。
【００８５】
また、実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸１８」をレーザー照射により加熱して高分子ナノ繊維１２同士の部分結合処理を行うこととしているため、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を構成する高分子ナノ繊維１２同士が部分的に結合された状態となる。このため、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」に引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維１２同士に滑りが生じ難くなり、従来よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる。
【００８６】
また、実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を加熱して高分子ナノ繊維１２同士を部分的に結合する部分結合処理を行うこととしているため、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」全体で高分子ナノ繊維１２が溶融して単繊維からなる糸になったり、高分子ナノ繊維１２同士が接触している部位のすべてが結合して「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が剛直化してしまったりすることはなく、それゆえ、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」中に存在するナノレベルの凹凸構造による極めて大きな比表面積及び「高分子ナノ繊維からなる糸１８」のしなやかさを維持したまま、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を高強度化することが可能となる。
【００８７】
また、実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸１８」に対してレーザー光を照射することにより行っているため、レーザー照射の照射強度、照射範囲、照射位置その他の照射条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００８８】
なお、実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、第３工程が加わる点以外については、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法と同様の工程を含むため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【００８９】
以上、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【００９０】
（１）上記各実施形態において示した各要素の寸法、形状、位置、材料は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に決定することができる。
【００９１】
（２）上記各実施形態においては、ナノ構造物としてカーボンナノ構造物を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。ナノ構造体として、例えば、ＴｉＯ２ナノ微粒子、ＩＴＯ（インジウムすず酸化物）ナノ微粒子、Ｆｅ３Ｏ４やγ−Ｆｅ２Ｏ３のナノ微粒子、α−Ｆｅ２Ｏ３ナノ微粒子等の金属ナノ微粒子を用いてもよい。
【００９２】
（３）上記実施形態２〜４においては、レーザー光照射装置３００を移動させてもよい。図４は、変形例１における部分結合処理を説明するために示す図である。図４（ａ）はレーザー光照射装置３００ａを「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に対して垂直に移動させることを示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に沿って見た図である。図５は、変形例２における部分結合処理を説明するために示す図である。図５（ａ）はレーザー光照射装置３００ｂを「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に沿って走査しレーザー照射を行っていることを示す図であり、図５（ｂ）はレーザー光照射装置３００ｂを用いて複数の「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に対して平行な方向と垂直な方向に走査しレーザー照射を行っていることを示す図である。例えば、図４に示すように、レーザー光照射装置を「高分子ナノ繊維からなる糸」の延伸軸に対して垂直に移動させてもよい。このようにすることにより、ビームスポットの大きさを調整することができる。また、図５（ａ）に示すように、レーザー光照射装置を「高分子ナノ繊維からなる糸」の延伸軸に沿って走査させてもよい。このようにすることにより、「高分子ナノ繊維からなる糸」の延伸軸に沿って部分結合処理を行うことができる。さらに、図５（ｂ）に示すように、複数の「高分子ナノ繊維からなる糸」を交差するようにレーザー光照射装置を走査させてもよい。このようにすることにより、１つのレーザー光照射装置で複数の「高分子ナノ繊維からなる糸」に部分結合処理を行うことができる。つまり、レーザー光照射装置を移動させることにより、レーザー照射の照射位置を走査しながら、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００９３】
（４）上記実施形態２〜４においては、レーザー照射処理を、所定の周期又はデューティ比を持ったパルス状レーザー光を用いて間欠的に行うこととしてもよい。図６は、変形例３における部分結合処理を説明するために示す図である。図６（ａ）〜図６（ｃ）はパルス状レーザー照射を行い間欠的にレーザー光照射を行う様子を示す図であり、図６（ｄ）はパルス状レーザー照射の実行と停止を時間軸でグラフ化した図であり、図６(ｅ)は図６（ｄ）で示したレーザー照射パターンで部分結合処理を行った後の「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を示す図である。例えば、図６(ａ)に示すように、時間Ｔ１のときにレーザー光照射装置３００ｃからパルス状レーザー光を発生し部分結合処理２２を形成する。次に、時間Ｔ２のときにはパルス状レーザー光照射を行わず（図６（ｂ）参照。）、時間Ｔ３において再びパルス状レーザー光を発生させ部分結合処理２２を形成し（図６（ｃ）参照。）、図６（ｄ）に示すようなパターンで間欠的にレーザー照射処理を行うと、図６(ｅ)に示すようにパルス状レーザー光が照射された部分にのみ部分結合処理が施された「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が製造される。このような方法によっても、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。また、 パルス周期又はデューティ比を調整することにより、特に、「高分子ナノ繊維からなる糸」に形成される部分結合の密度を調整することができる。
【００９４】
（５）上記実施形態２〜４においては、１つのレーザー光照射装置３００を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図７は、変形例４における部分結合処理を説明するために示す図である。図７（ａ）は２本のレーザーでレーザー照射を行っていることを示す図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）を延伸軸に沿って見た図であり、図７（ｃ）は３つのレーザーを１２０°の角度で配置してレーザー照射を行うことを示す図であり、図７（ｄ）は４つのレーザーを９０°の角度で配置してレーザー照射を行うことを示す図である。図７に示すように、２つ〜４つのレーザー光照射装置を用いてもよく、また、５つ以上のレーザー光照射装置を用いてもよい。このような方法とすることにより、「高分子ナノ繊維からなる糸」のより多くの面にレーザー光を照射できるようになるため、「高分子ナノ繊維からなる糸」に対してレーザー照射処理をより均一に行うことができる。
【００９５】
（６）上記実施形態２〜４においては、レーザー照射処理により部分結合処理を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。図８は、変形例５における部分結合処理を説明するために示す図である。図８に示すように、熱風を照射する熱風照射処理により部分結合処理を行ってもよい。熱風照射処理は、例えば、ホットガン装置（図８における符号３１０参照。）により行うことができる。このような方法とすることによっても、熱風照射の照射強度、照射範囲、照射位置その他の照射条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。なお、ホットガン装置３１０は、気流吸引装置３１６及び気流吸引ポンプ３１８をさらに供えており、熱風照射処理は、気流吸引装置３１６により気流を吸引しながら行う。熱風３１４の温度は、熱風３１４が「高分子ナノ繊維からなる糸１８」に照射されたときに、高分子ナノ繊維１２の温度が少なくともガラス転移温度以上になるような条件を採用することが好ましい。
【００９６】
（７）上記実施形態２〜４においては、レーザー照射処理により部分結合処理を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。図９は、変形例６における部分結合処理を説明するために示す図である。リング状ヒーターに前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を通過させることにより部分結合処理を行ってもよい。例えば、変形例６においては、図９に示すように、糸送り装置３０６，３０８により「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸とを行いながら、リング状ヒーター３２０の中を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を通過させることにより「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が加熱され、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の部分結合処理が行われる。リング状ヒーターとしては、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が通過する領域を囲む位置にヒーター３２２が配置された電気炉を用いる。その他、「高分子ナノ繊維からなる糸」が通過する領域を囲む位置に赤外線源が配置された赤外線炉、半導体製造などに用いられる拡散炉をも用いることができる。このような方法とすることによっても、リング状ヒーターの温度、加熱領域の長さ、「高分子ナノ繊維からなる糸」の通過速度その他の加熱条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００９７】
（８）上記実施形態２〜４においては、レーザー照射処理により部分結合処理を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。図１０は、変形例７における部分結合処理を説明するために示す図である。図１０(ａ)は急速加熱処理装置３３０を用いて部分結合処理を行っている様子を示す図であり、図１０（ｂ）は急速加熱処理装置３３０の内部構造を示す図である。光又は赤外線を集光して照射する急速加熱処理により部分結合処理を行ってもよい。例えば、変形例７においては、急速加熱処理装置３３０の中を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が通過することにより「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が加熱され、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の部分結合処理が行われる。急速加熱処理装置３３０は、図１０（ｂ）に示すように、糸送り装置３０６，３０８を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸とを行いながら、光又は赤外線発生装置３３２から発生した光又は赤外線を集光ミラー３３４により集光し、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」上に加熱エネルギーを集中することで急速加熱を行う。このような方法とすることによっても、急速加熱処理の条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００９８】
（９）上記実施形態２〜４においては、前記帯状不織布として、前記部分結合処理を促進可能な添加塩（例えば、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）を加えた帯状不織布を製造してもよい。このような方法とすることにより、高分子ナノ繊維同士が結合し易くなるため、部分結合処理を一層容易に行うことが可能となり、より一層高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【００９９】
（１０）上記実施形態２〜４においては、加熱により部分結合処理を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。図１１は、変形例８における部分結合処理を説明するために示す図である。紫外線により架橋処理を行ってもよい。例えば、変形例８においては、図１１に示すように、糸送り装置３０６，３０８により「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸を行いながら、紫外線発生装置３４０を用いて紫外線３４２を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」に対して照射することにより紫外線照射を行い、架橋処理を行う。なお、高分子材料としては、シンナモイル基を有する高分子材料を好適に用いることができる。このような方法とすることにより、高分子ナノ繊維とその表面に付着したナノ構造物との付着力が増し、高分子ナノ繊維自体の引っ張り強度が増加するため、さらに高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【０１００】
（１１）上記各実施形態においては、高分子材料溶液を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。溶融高分子材料も用いることができる。
【０１０１】
（１２）上記各実施形態においては、 第１工程は、コレクター１０６とノズル１０８との間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことによりナノ構造物１１を分散した高分子材料溶液シート状不織布１４を製造する工程と、シート状不織布１４を切断して帯状不織布１６を製造する工程とをこの順序で含む工程であったが、本発明はこれに限定されるものではない。図１２は、変形例９における第１工程を説明するために示す図である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）はドラム状コレクター４００を用いて帯状不織布１６を製造する様子をそれぞれ異なる角度から見たときの図である。例えば、図１２に示すように、第１工程は、ドラム外周面に周方向に延在する帯状のコレクター４０２が形成された「ドラム状コレクター４００」におけるコレクター４０２とノズル１０６との間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことにより、ナノ構造物１１を分散した高分子材料溶液１０から高分子ナノ繊維１２をコレクター４０２上に堆積し、高分子ナノ繊維１２からなる帯状不織布１６を製造する工程であってもよい。このような方法とすることによっても、内部にナノ構造物が付着された高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を高い生産性でもって効率良く製造することが可能となる。また、不織布を切断する工程が不要となる。
【０１０２】
（１３）上記各実施形態においては、第２工程において、帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて延伸及び弱い加熱を行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造してもよい。このような方法とすることにより、高分子ナノ繊維中に分散したナノ構造物を高分子ナノ繊維の延伸軸と略平行の方向に配向させて高分子ナノ繊維をさらに強化することが可能であり、その結果、さらに高強度な「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０…高分子原料溶液、１１…カーボンナノ構造物、１２…高分子ナノ繊維、１４…シート状不織布、１６…帯状不織布、１８…「高分子ナノ繊維からなる糸」、２０…結合点、２２…部分結合処理、１００，１０１…電界紡糸装置、１０２…原料タンク、１０４…バルブ、１０６…ノズル、１０８…コレクター、１１０…高圧電源、２００…撚り糸装置、２０２…主撚り糸装置、２０４，２０６，３０６，３０８…糸送り装置、３００，３００ａ，３００ｂ，３００ｃ…レーザー光照射装置、３０２…レーザー発生装置、３０４…レンズ、３１０…ホットガン装置、３１２…ホットガン、３１４…熱風、３１６…気流吸引装置、３１８…気流吸引ポンプ、３２０…リング状ヒーター、３２２…ヒーター、３２４…電源、３３０…急速加熱処理装置、３３２…光又は赤外線発生装置、３３４…集光ミラー、３４０…紫外線発生装置、３４２…紫外線、４００…ドラム状コレクター、４０２…コレクター、４０４…導電体の軸、４０６…導電体ディスク、４０８…非導電体ディスク、４１０…軸受、４１２…モーター、４１４，４１６…搬送用ローラー、４１８…巻き取りドラム
【技術分野】
【０００１】
本発明は「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法に関する。なお、本発明において、ナノ繊維とは、平均直径が１０００ｎｍ程度又はそれ以下の繊維のことをいう。
【０００２】
「高分子ナノ繊維からなる糸」はナノ繊維が集合して糸状になったものであり、極めて大きい比表面積及び高い強度を有する。このため、「高分子ナノ繊維からなる糸」は、空気清浄用フィルター、各種産業用フィルター、ワイピングクロース、おむつ、人工皮革、人工透析用フィルター、人工血管、人工骨などに用いることができる。
【背景技術】
【０００３】
従来、「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法として、以下のような「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、電界紡糸法（エレクトロスピニング法ということもある。）によって製造した高分子ナノ繊維を帯状に切断して、高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を製造する。そして、当該帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて延伸することにより「高分子ナノ繊維からなる糸」（連続フィラメント）を製造するというものである。
【０００４】
図１３に示す従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、別途の紡績工程を行わなくても、電界紡糸法によって製造された高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を用いて、高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５１８８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、産業界においては、より高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することのできる製造方法が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能な「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意努力を重ねた結果、「高分子ナノ繊維からなる糸」を構成する高分子ナノ繊維内部に高強度のナノ構造物が分散された高分子ナノ繊維を使用して「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することとすれば、当該「高分子ナノ繊維からなる糸」においては、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維自体の引っ張り強度が高くなっているため高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となることを見出した。
【０００９】
［１］すなわち、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、内部にナノ構造物が分散された高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を製造する第１工程と、前記帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて延伸し前記帯状不織布から高強度化された「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造する第２工程とをこの順序で含むことを特徴とする。
【００１０】
このため、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸」を構成する高分子ナノ繊維内部に高強度のナノ構造物が分散された高分子ナノ繊維を使用して「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造するため、当該「高分子ナノ繊維からなる糸」においては、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維自体の引っ張り強度が高くなっているため高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる。
【００１１】
また、高分子ナノ繊維表面にナノ構造物が付着することにより、高分子ナノ繊維の高強度化以外に、触媒機能、導電機能、電磁吸収機能などの機能を「ナノ繊維からなる糸」に付与することも可能となる。
【００１２】
なお、本発明「ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、ナノ構造物とはナノメートルオーダーの構造物のことを言い、金属ナノ微粒子、後述するカーボンナノ構造物などを好ましく例示できる。
【００１３】
金属ナノ微粒子としては、光触媒機能を持つＴｉＯ２ナノ微粒子、導電性を持つＩＴＯ（インジウムすず酸化物）ナノ微粒子、磁性体微粒子であるＦｅ３Ｏ４やγ−Ｆｅ２Ｏ３のナノ微粒子、染料（弁柄）として用いられているα−Ｆｅ２Ｏ３ナノ微粒子などを好ましく例示できる。
【００１４】
［２］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記ナノ構造物がカーボンナノ構造物であることが好ましい。
【００１５】
このような方法とすることにより、軽量でより高強度な「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することができる。
【００１６】
なお、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、「カーボンナノ構造物」とは、ほぼ炭素元素のみにより構成されたナノメートルオーダーの構造体のことを言い、グラファイト構造を持つシートであるグラフェンシート、１つのグラフェンシートが筒状になった単層カーボンナノチューブ、２つ以上のグラフェンシートが筒状に層をなしている多層カーボンナノチューブ、ナノメートルサイズの直径を持つカーボン繊維が直径１０００ｎｍ以内でらせん状になったカーボンナノコイル、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンナノカプセルなどを好ましく例示できる。
【００１７】
［３］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第２工程において、前記帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて延伸及び弱い加熱を行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することが好ましい。
【００１８】
このような方法とすることにより、高分子ナノ繊維中に分散したナノ構造物を高分子ナノ繊維の延伸軸と略平行の方向に配向させて高分子ナノ繊維をさらに強化することが可能であり、その結果、さらに高強度な「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。なお、本発明において、「弱い加熱」とは、帯状不織布を構成する高分子ナノ繊維のガラス転移温度付近の温度で加熱を行うことをいう。
【００１９】
［４］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第２工程実施後、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に紫外線を照射して前記高分子ナノ繊維を構成する高分子の架橋処理を行うことにより前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程をさらに含むことが好ましい。
【００２０】
このような方法とすることにより、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維自体の引っ張り強度が高くなっているため、上記［１］〜［３］に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【００２１】
また、架橋処理を実施して高分子が硬化することにより、ナノ構造物が高分子ナノ繊維内部でより強く固定化されるため、より一層高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【００２２】
［５］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して前記高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程とをこの順序でさらに含むことが好ましい。
【００２３】
このような方法とすることにより、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うこととしているため、当該部分結合処理後の「高分子ナノ繊維からなる糸」においては、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維同士に滑りが生じ難くなり、その結果、従来の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる
【００２４】
また、「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うこととしているため、「高分子ナノ繊維からなる糸」全体で高分子ナノ繊維が溶融して単繊維からなる糸になったり、高分子ナノ繊維同士が接触している部位のすべてが結合して「高分子ナノ繊維からなる糸」が剛直化してしまったりすることはなく、それゆえ、「高分子ナノ繊維からなる糸」中に存在するナノレベルの凹凸構造による極めて大きな比表面積及び「高分子ナノ繊維からなる糸」のしなやかさを維持したまま、「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００２５】
なお、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、「高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する」とは、高分子ナノ繊維同士が接触している箇所についての全部ではなく一部が結合することをいう。
【００２６】
［６］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対してレーザー光を照射するレーザー照射処理により行うことが好ましい。
【００２７】
このような方法とすることにより、レーザー照射の照射強度、照射範囲、照射位置その他の照射条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００２８】
［７］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記レーザー照射処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」の平均直径の２倍以下の直径を有するビームスポットに絞ったレーザー光を用いて行うことが好ましい。
【００２９】
このような方法とすることにより、効率良く「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００３０】
［８］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記レーザー照射処理を、レーザー光を所定の手順に従って走査しながら行うことが好ましい。
【００３１】
このような方法とすることにより、レーザー照射の照射位置を走査しながら、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００３２】
例えば、レーザー光を「高分子ナノ繊維からなる糸」の延伸軸に沿った方向に走査すれば、「高分子ナノ繊維からなる糸」の延伸軸に沿った方向に部分結合処理を行うことが可能となる。
【００３３】
また、２本以上の「高分子ナノ繊維からなる糸」を並列に配置し、すべての「高分子ナノ繊維からなる糸」を交差するようにレーザー光を走査すれば、１つのレーザー光により２本以上の「高分子ナノ繊維からなる糸」に部分結合処理を行うことが可能となる。
【００３４】
［９］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記レーザー照射処理を、所定の周期又はデューティ比を持ったパルス状レーザー光を用いて間欠的に行うことが好ましい。
【００３５】
このような方法とすることにより、前記レーザー照射処理を間欠的に行えば、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００３６】
パルス周期又はデューティ比を調整することにより、特に、「高分子ナノ繊維からなる糸」に形成される部分結合の密度を調整することができる。
【００３７】
パルス光の周期を短くする、または、デューティ比を大きくしてレーザー照射を行うことにより、高密度に部分結合を形成することが可能となる。逆に、パルス光の周期を長くする、かつ、デューティ比を小さくしてレーザー照射を行うことにより、低密度に部分結合を形成することが可能となる。
【００３８】
［１０］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記レーザー照射処理を、２つ以上のレーザー光を用いて行うことが好ましい。
【００３９】
このような方法とすることにより、「高分子ナノ繊維からなる糸」のより多くの面にレーザー光を照射できるようになるため、「高分子ナノ繊維からなる糸」に対してレーザー照射処理をより均一に行うことができる。
【００４０】
［１１］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対して熱風を照射する熱風照射処理により行うことが好ましい。
【００４１】
このような方法とすることによっても、上記［５］に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合と同様に、熱風照射の照射強度、照射範囲、照射位置その他の照射条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００４２】
［１２］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記部分結合処理を、リング状ヒーターに前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を通過させることにより行うことが好ましい。
【００４３】
このような方法とすることによっても、リング状ヒーターの温度、加熱領域の長さ、「高分子ナノ繊維からなる糸」の通過速度その他の加熱条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００４４】
リング状ヒーターとしては、「高分子ナノ繊維からなる糸」が通過する領域を囲む位置にヒーターが配置された電気炉、「高分子ナノ繊維からなる糸」が通過する領域を囲む位置に赤外線源が配置された赤外線炉、半導体製造などに用いられる拡散炉を好ましく例示することができる。
【００４５】
「高分子ナノ繊維からなる糸」がリング状ヒーターの加熱領域を通過する時間は、加熱領域の長さを調整することによっても、「高分子ナノ繊維からなる糸」の通過速度を調整することによっても、またはそれら両方を調整することによっても可能である。
【００４６】
［１３］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対して光又は赤外線を集光して照射する急速加熱処理により行うことが好ましい。
【００４７】
このような方法とすることによっても、急速加熱処理の条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００４８】
［１４］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第１工程においては、前記帯状不織布として、前記部分結合処理を促進可能な添加塩を加えた帯状不織布を製造することが好ましい。
【００４９】
このような方法とすることにより、高分子ナノ繊維を構成する高分子材料のガラス転移温度を低下するため、高分子ナノ繊維同士が結合し易くなり、部分結合処理を一層容易に行うことが可能となり、より一層高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【００５０】
なお、添加塩としては、例えばＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏを好ましく例示することができる。
【００５１】
［１５］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第１工程は、コレクターとノズルとの間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことによりナノ構造物を分散した高分子材料溶液又は溶融高分子材料からシート状不織布を製造する工程と、前記シート状不織布を切断して前記帯状不織布を製造する工程とをこの順序で含むことが好ましい。
【００５２】
このような方法とすることにより、内部にナノ構造物が付着された高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を高い生産性でもって効率良く製造することが可能となる。
【００５３】
［１６］本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法においては、前記第１工程は、ドラム外周面に周方向に延在する帯状のコレクターが形成された「ドラム状コレクター」における前記コレクターとノズルとの間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことにより、ナノ構造物を分散した高分子材料溶液又は溶融高分子材料から前記高分子ナノ繊維を前記コレクター上に堆積し、前記高分子ナノ繊維からなる前記帯状不織布を製造する工程であることが好ましい。
【００５４】
このような方法とすることによっても、内部にナノ構造物が付着された高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を高い生産性でもって効率良く製造することが可能となる。また、不織布を切断する工程が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における各工程を説明するために示す図である。
【図２】実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における各工程を説明するために示す図である。
【図３】実施形態２における部分結合処理を説明するために示す図である
【図４】変形例１における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図５】変形例２における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図６】変形例３における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図７】変形例４における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図８】変形例５における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図９】変形例６における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図１０】変形例７における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図１１】変形例８における部分結合処理を説明するために示す図である。
【図１２】変形例９における第１工程を説明するために示す図である。
【図１３】従来技術における「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造装置を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００５７】
［実施形態１］
図１及び図２は、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における各工程を説明するために示す図である。このうち、図１は実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法における第１工程を説明するために示す図であり、図２は第２工程を説明するために示す図である。図１（ａ）は電界紡糸装置１００を用いて高分子ナノ繊維１２からなるシート状不織布１４を製造する様子を示す図であり、図１（ｂ）はシート状不織布１４を切断して帯状不織布１６を製造する様子を示す図である。図２（ａ）は帯状不織布１６を撚り糸装置２００を通過させて「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造する様子を示す図である。
【００５８】
実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、図１及び図２に示すように、内部にカーボンナノ構造物１１が分散された高分子ナノ繊維１２からなる帯状不織布１６を製造する第１工程と、帯状不織布１６を撚り糸装置２００内に通過させて帯状不織布１６から「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造する第２工程とこの順序で含む。以下、製造工程に従って、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法を詳細に説明する。
【００５９】
（１）第１工程
第１工程は、原料タンク１０２にカーボンナノ構造物１１を分散した高分子原料溶液１０を供給し、コレクター１０８とノズル１０６との間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことにより高分子材料溶液からシート状不織布１４を製造する工程と、シート状不織布１４を切断して帯状不織布１６を製造する工程とをこの順序で含む。
【００６０】
まず、シート状不織布１４を製造する工程は、以下のようにして行う。すなわち、図１（ａ）に示すように、電界紡糸装置１００に備え付けられた原料タンク１０２に高分子ナノ繊維１２の原料となるカーボンナノ構造物１１を分散した高分子材料溶液１０を充填しバルブ１０４を開けノズル１０６に原料供給可能な状態とする。高圧電源１１０を用いてノズル１０６とコレクター１０８との間に高電圧を印加することによりノズル１０６とコレクター１０８との間の空間にカーボンナノ構造物が分散された高分子ナノ繊維１２が紡糸され、ノズル１０６とコレクター１０８との間に生じる電界により高分子ナノ繊維１２がコレクター１０８へ堆積し、高分子ナノ繊維１２からなるシート状の不織布１４が製造される。
【００６１】
シート状の不織布１４の厚さは、例えば５μｍ〜５０μｍである。高分子ナノ繊維の平均直径は、例えば３００ｎｍ〜８００ｎｍである。なお、電界紡糸装置１００は、図示はしていないが、ナノ繊維を連続して巻き取る機構を有しており、長尺のシート状の不織布１４が製造される。
【００６２】
原料として用いる高分子材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ乳酸グリコール酸（ＰＬＧＡ）などを用いることができる。用途に応じて最適なものを選択すればよい。
【００６３】
高分子ナノ繊維内部に分散するカーボンナノ構造物としては、グラフェンシート、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンナノカプセルなどを用いることができる。用途に応じて最適なものを選択することができる。
【００６４】
電界紡糸装置１００を用いてシート状不織布を製造する際に、ノズル１０６とコレクター１０８の間に印加する電圧は、ノズル１０６とコレクター１０８の距離や用いる原料などにより異なるが、数ｋＶ〜数１０ｋＶである。高分子原料や電界紡糸装置１００の構造に応じて適宜最適な値を選択することができる。
【００６５】
次に、帯状不織布１６を製造する工程は、以下のようにして行う。すなわち、図１（ｂ）に示すように、シート状不織布１４を１〜１００ｍｍ程度の幅に切断し撚糸可能な帯状不織布１６を製造する。
【００６６】
図１（ｂ）の符号Ｒ１で示す領域を拡大すると、帯状不織布１６は高分子ナノ繊維１２が堆積して構成されていることがわかる。また、符号Ｒ２に示す領域にある高分子ナノ繊維１２の断面を見ると、高分子ナノ繊維内部にカーボンナノ構造物が分散して存在していることがわかる。
【００６７】
（２）第２工程
第２工程は、帯状不織布１６を撚り糸装置２００内に通過させて帯状不織布１６から「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造する工程である。すなわち、図２（ａ）に示すように、第１工程で製造した帯状不織布１６を主撚り糸装置２０２を用いて撚糸化することにより図２（ｂ）に示すような「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造することができ、糸送り装置２０４，２０６を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を図２（ａ）の左から右に撚りながら糸送りすることにより強固に撚り糸された「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が連続的に製造できる。
【００６８】
糸送り装置２０４，２０６を用いて糸送りするときに、糸送り装置２０６の糸送り速度Ｖ１を糸送り装置２０４の糸送り速度Ｖ２よりも速くすれば、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸を行うこともできる。
【００６９】
本第２工程で製造される「高分子ナノ繊維からなる糸１８」は、図示による説明は省略するが、高分子ナノ繊維１２が「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に対して約３０度の角度をもって配向している。
【００７０】
第２工程で製造される「高分子ナノ繊維からなる糸」の直径は、例えば１０μｍ〜２０００μｍである。
【００７１】
以上の工程を経て、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造することができる。
【００７２】
実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を構成する高分子ナノ繊維１２内部に高強度のナノ構造物１１が分散された高分子ナノ繊維１２を使用して「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造するため、当該「高分子ナノ繊維からなる糸１８」においては、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維１２自体の引っ張り強度が高くなっているため高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる。
【００７３】
また、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、ナノ構造物がカーボンナノ構造物１１であるため、軽量でより高強度な「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することができる。
【００７４】
さらにまた、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、ノズル１０６と平面状のコレクター１０８との間に高電圧を印加し電界紡糸を行うことにより高分子材料溶液からシート状不織布１４を製造し、シート状不織布１４を切断して帯状不織布１６を製造しているため、ナノレベルの直径を持った高分子ナノ繊維１２からなる帯状不織布を高い生産性でもって効率良く製造することが可能となる。
【００７５】
［実施形態２］
図３は、実施形態２における部分結合処理を説明するために示す図である。図３（ａ）は「高分子ナノ繊維からなる糸１８」にレーザー光を照射することにより部分結合処理を行う様子を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）を上部より見た図である。
【００７６】
実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、基本的には実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法と同様であるが、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造後に「高分子ナノ繊維からなる糸」をレーザー照射にて加熱して高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程をさらに含むこととしている点が異なる。
【００７７】
図３を参照しながら実施形態２における部分結合処理を説明する。「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸とを行いながら当該「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を加熱して高分子ナノ繊維１２同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を高強度化する工程である。具体的には、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸とを行いながらレーザー発生装置３０２とレンズ３０４からなるレーザー光照射装置３００を用いてレーザー光を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の所定の位置に照射すると、レーザー光が照射された部分Ｒ３においては「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が加熱され、Ｒ４領域に存在する高分子ナノ繊維１２の温度が高分子ナノ繊維１２のガラス転移温度以上になり、高分子ナノ繊維１２同士が溶融して結合点２０を形成する。
【００７８】
一方、レーザー光が照射されていない部分Ｒ５においては、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が加熱されないため、高分子ナノ繊維１２同士の結合は見られない。
【００７９】
なお、レーザー光を用いて部分結合処理を行う際は、レーザー光照射された部分に存在する高分子ナノ繊維のすべてが結合して単繊維化しまわないように、照射するレーザー光の強度を調整する。
【００８０】
レーザー発生装置は、半導体レーザー、炭酸ガスレーザーやヘリウムネオンレーザーといったガスレーザーなどを用いることができる。加熱に必要なレーザーの波長や出力などに応じて選択すればよい。
【００８１】
また、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸は、糸送り装置３０８の糸送り速度Ｖ３を糸送り装置３０６の糸送り速度Ｖ４よりも速くすることにより行う。
【００８２】
なお、「高分子ナノ繊維からなる糸」の送り速度は、例えば１ｍ／ｍｉｎ〜３０ｍ／ｍｉｎである。また、レーザー光のパワーは、２０Ｗ〜６００Ｗである。レーザー光が照射された部位における高分子ナノ繊維の温度は例えば１００℃〜３００℃である。
【００８３】
以上の工程を経て、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造することができる。
【００８４】
このように実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、第３工程が加わる点が実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法の場合とは異なるが、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を構成する高分子ナノ繊維１２内部に高強度のカーボンナノ構造物１１が分散された高分子ナノ繊維１２を使用して「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を製造するため、当該「高分子ナノ繊維からなる糸１８」においては、引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維１２自体の引っ張り強度が高くなっているため高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる。
【００８５】
また、実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸とを行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸１８」をレーザー照射により加熱して高分子ナノ繊維１２同士の部分結合処理を行うこととしているため、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を構成する高分子ナノ繊維１２同士が部分的に結合された状態となる。このため、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」に引っ張り応力がかかっても高分子ナノ繊維１２同士に滑りが生じ難くなり、従来よりも高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」が製造可能となる。
【００８６】
また、実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を加熱して高分子ナノ繊維１２同士を部分的に結合する部分結合処理を行うこととしているため、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」全体で高分子ナノ繊維１２が溶融して単繊維からなる糸になったり、高分子ナノ繊維１２同士が接触している部位のすべてが結合して「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が剛直化してしまったりすることはなく、それゆえ、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」中に存在するナノレベルの凹凸構造による極めて大きな比表面積及び「高分子ナノ繊維からなる糸１８」のしなやかさを維持したまま、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を高強度化することが可能となる。
【００８７】
また、実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法によれば、部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸１８」に対してレーザー光を照射することにより行っているため、レーザー照射の照射強度、照射範囲、照射位置その他の照射条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００８８】
なお、実施形態２に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法は、第３工程が加わる点以外については、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法と同様の工程を含むため、実施形態１に係る「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
【００８９】
以上、本発明の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【００９０】
（１）上記各実施形態において示した各要素の寸法、形状、位置、材料は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に決定することができる。
【００９１】
（２）上記各実施形態においては、ナノ構造物としてカーボンナノ構造物を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。ナノ構造体として、例えば、ＴｉＯ２ナノ微粒子、ＩＴＯ（インジウムすず酸化物）ナノ微粒子、Ｆｅ３Ｏ４やγ−Ｆｅ２Ｏ３のナノ微粒子、α−Ｆｅ２Ｏ３ナノ微粒子等の金属ナノ微粒子を用いてもよい。
【００９２】
（３）上記実施形態２〜４においては、レーザー光照射装置３００を移動させてもよい。図４は、変形例１における部分結合処理を説明するために示す図である。図４（ａ）はレーザー光照射装置３００ａを「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に対して垂直に移動させることを示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に沿って見た図である。図５は、変形例２における部分結合処理を説明するために示す図である。図５（ａ）はレーザー光照射装置３００ｂを「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に沿って走査しレーザー照射を行っていることを示す図であり、図５（ｂ）はレーザー光照射装置３００ｂを用いて複数の「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の延伸軸に対して平行な方向と垂直な方向に走査しレーザー照射を行っていることを示す図である。例えば、図４に示すように、レーザー光照射装置を「高分子ナノ繊維からなる糸」の延伸軸に対して垂直に移動させてもよい。このようにすることにより、ビームスポットの大きさを調整することができる。また、図５（ａ）に示すように、レーザー光照射装置を「高分子ナノ繊維からなる糸」の延伸軸に沿って走査させてもよい。このようにすることにより、「高分子ナノ繊維からなる糸」の延伸軸に沿って部分結合処理を行うことができる。さらに、図５（ｂ）に示すように、複数の「高分子ナノ繊維からなる糸」を交差するようにレーザー光照射装置を走査させてもよい。このようにすることにより、１つのレーザー光照射装置で複数の「高分子ナノ繊維からなる糸」に部分結合処理を行うことができる。つまり、レーザー光照射装置を移動させることにより、レーザー照射の照射位置を走査しながら、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００９３】
（４）上記実施形態２〜４においては、レーザー照射処理を、所定の周期又はデューティ比を持ったパルス状レーザー光を用いて間欠的に行うこととしてもよい。図６は、変形例３における部分結合処理を説明するために示す図である。図６（ａ）〜図６（ｃ）はパルス状レーザー照射を行い間欠的にレーザー光照射を行う様子を示す図であり、図６（ｄ）はパルス状レーザー照射の実行と停止を時間軸でグラフ化した図であり、図６(ｅ)は図６（ｄ）で示したレーザー照射パターンで部分結合処理を行った後の「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を示す図である。例えば、図６(ａ)に示すように、時間Ｔ１のときにレーザー光照射装置３００ｃからパルス状レーザー光を発生し部分結合処理２２を形成する。次に、時間Ｔ２のときにはパルス状レーザー光照射を行わず（図６（ｂ）参照。）、時間Ｔ３において再びパルス状レーザー光を発生させ部分結合処理２２を形成し（図６（ｃ）参照。）、図６（ｄ）に示すようなパターンで間欠的にレーザー照射処理を行うと、図６(ｅ)に示すようにパルス状レーザー光が照射された部分にのみ部分結合処理が施された「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が製造される。このような方法によっても、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。また、 パルス周期又はデューティ比を調整することにより、特に、「高分子ナノ繊維からなる糸」に形成される部分結合の密度を調整することができる。
【００９４】
（５）上記実施形態２〜４においては、１つのレーザー光照射装置３００を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。図７は、変形例４における部分結合処理を説明するために示す図である。図７（ａ）は２本のレーザーでレーザー照射を行っていることを示す図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）を延伸軸に沿って見た図であり、図７（ｃ）は３つのレーザーを１２０°の角度で配置してレーザー照射を行うことを示す図であり、図７（ｄ）は４つのレーザーを９０°の角度で配置してレーザー照射を行うことを示す図である。図７に示すように、２つ〜４つのレーザー光照射装置を用いてもよく、また、５つ以上のレーザー光照射装置を用いてもよい。このような方法とすることにより、「高分子ナノ繊維からなる糸」のより多くの面にレーザー光を照射できるようになるため、「高分子ナノ繊維からなる糸」に対してレーザー照射処理をより均一に行うことができる。
【００９５】
（６）上記実施形態２〜４においては、レーザー照射処理により部分結合処理を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。図８は、変形例５における部分結合処理を説明するために示す図である。図８に示すように、熱風を照射する熱風照射処理により部分結合処理を行ってもよい。熱風照射処理は、例えば、ホットガン装置（図８における符号３１０参照。）により行うことができる。このような方法とすることによっても、熱風照射の照射強度、照射範囲、照射位置その他の照射条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。なお、ホットガン装置３１０は、気流吸引装置３１６及び気流吸引ポンプ３１８をさらに供えており、熱風照射処理は、気流吸引装置３１６により気流を吸引しながら行う。熱風３１４の温度は、熱風３１４が「高分子ナノ繊維からなる糸１８」に照射されたときに、高分子ナノ繊維１２の温度が少なくともガラス転移温度以上になるような条件を採用することが好ましい。
【００９６】
（７）上記実施形態２〜４においては、レーザー照射処理により部分結合処理を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。図９は、変形例６における部分結合処理を説明するために示す図である。リング状ヒーターに前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を通過させることにより部分結合処理を行ってもよい。例えば、変形例６においては、図９に示すように、糸送り装置３０６，３０８により「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸とを行いながら、リング状ヒーター３２０の中を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を通過させることにより「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が加熱され、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の部分結合処理が行われる。リング状ヒーターとしては、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が通過する領域を囲む位置にヒーター３２２が配置された電気炉を用いる。その他、「高分子ナノ繊維からなる糸」が通過する領域を囲む位置に赤外線源が配置された赤外線炉、半導体製造などに用いられる拡散炉をも用いることができる。このような方法とすることによっても、リング状ヒーターの温度、加熱領域の長さ、「高分子ナノ繊維からなる糸」の通過速度その他の加熱条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００９７】
（８）上記実施形態２〜４においては、レーザー照射処理により部分結合処理を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。図１０は、変形例７における部分結合処理を説明するために示す図である。図１０(ａ)は急速加熱処理装置３３０を用いて部分結合処理を行っている様子を示す図であり、図１０（ｂ）は急速加熱処理装置３３０の内部構造を示す図である。光又は赤外線を集光して照射する急速加熱処理により部分結合処理を行ってもよい。例えば、変形例７においては、急速加熱処理装置３３０の中を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が通過することにより「高分子ナノ繊維からなる糸１８」が加熱され、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」の部分結合処理が行われる。急速加熱処理装置３３０は、図１０（ｂ）に示すように、糸送り装置３０６，３０８を用いて「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸とを行いながら、光又は赤外線発生装置３３２から発生した光又は赤外線を集光ミラー３３４により集光し、「高分子ナノ繊維からなる糸１８」上に加熱エネルギーを集中することで急速加熱を行う。このような方法とすることによっても、急速加熱処理の条件を適宜制御することにより、高分子ナノ繊維同士が部分的に結合される程度、結合点の密度、結合点の分散度合いなどを調整して、適切な条件で「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化することが可能となる。
【００９８】
（９）上記実施形態２〜４においては、前記帯状不織布として、前記部分結合処理を促進可能な添加塩（例えば、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）を加えた帯状不織布を製造してもよい。このような方法とすることにより、高分子ナノ繊維同士が結合し易くなるため、部分結合処理を一層容易に行うことが可能となり、より一層高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【００９９】
（１０）上記実施形態２〜４においては、加熱により部分結合処理を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。図１１は、変形例８における部分結合処理を説明するために示す図である。紫外線により架橋処理を行ってもよい。例えば、変形例８においては、図１１に示すように、糸送り装置３０６，３０８により「高分子ナノ繊維からなる糸１８」を撚りと延伸を行いながら、紫外線発生装置３４０を用いて紫外線３４２を「高分子ナノ繊維からなる糸１８」に対して照射することにより紫外線照射を行い、架橋処理を行う。なお、高分子材料としては、シンナモイル基を有する高分子材料を好適に用いることができる。このような方法とすることにより、高分子ナノ繊維とその表面に付着したナノ構造物との付着力が増し、高分子ナノ繊維自体の引っ張り強度が増加するため、さらに高強度の「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【０１００】
（１１）上記各実施形態においては、高分子材料溶液を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。溶融高分子材料も用いることができる。
【０１０１】
（１２）上記各実施形態においては、 第１工程は、コレクター１０６とノズル１０８との間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことによりナノ構造物１１を分散した高分子材料溶液シート状不織布１４を製造する工程と、シート状不織布１４を切断して帯状不織布１６を製造する工程とをこの順序で含む工程であったが、本発明はこれに限定されるものではない。図１２は、変形例９における第１工程を説明するために示す図である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）はドラム状コレクター４００を用いて帯状不織布１６を製造する様子をそれぞれ異なる角度から見たときの図である。例えば、図１２に示すように、第１工程は、ドラム外周面に周方向に延在する帯状のコレクター４０２が形成された「ドラム状コレクター４００」におけるコレクター４０２とノズル１０６との間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことにより、ナノ構造物１１を分散した高分子材料溶液１０から高分子ナノ繊維１２をコレクター４０２上に堆積し、高分子ナノ繊維１２からなる帯状不織布１６を製造する工程であってもよい。このような方法とすることによっても、内部にナノ構造物が付着された高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を高い生産性でもって効率良く製造することが可能となる。また、不織布を切断する工程が不要となる。
【０１０２】
（１３）上記各実施形態においては、第２工程において、帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて延伸及び弱い加熱を行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造してもよい。このような方法とすることにより、高分子ナノ繊維中に分散したナノ構造物を高分子ナノ繊維の延伸軸と略平行の方向に配向させて高分子ナノ繊維をさらに強化することが可能であり、その結果、さらに高強度な「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造可能となる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０…高分子原料溶液、１１…カーボンナノ構造物、１２…高分子ナノ繊維、１４…シート状不織布、１６…帯状不織布、１８…「高分子ナノ繊維からなる糸」、２０…結合点、２２…部分結合処理、１００，１０１…電界紡糸装置、１０２…原料タンク、１０４…バルブ、１０６…ノズル、１０８…コレクター、１１０…高圧電源、２００…撚り糸装置、２０２…主撚り糸装置、２０４，２０６，３０６，３０８…糸送り装置、３００，３００ａ，３００ｂ，３００ｃ…レーザー光照射装置、３０２…レーザー発生装置、３０４…レンズ、３１０…ホットガン装置、３１２…ホットガン、３１４…熱風、３１６…気流吸引装置、３１８…気流吸引ポンプ、３２０…リング状ヒーター、３２２…ヒーター、３２４…電源、３３０…急速加熱処理装置、３３２…光又は赤外線発生装置、３３４…集光ミラー、３４０…紫外線発生装置、３４２…紫外線、４００…ドラム状コレクター、４０２…コレクター、４０４…導電体の軸、４０６…導電体ディスク、４０８…非導電体ディスク、４１０…軸受、４１２…モーター、４１４，４１６…搬送用ローラー、４１８…巻き取りドラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にナノ構造物が分散された高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を製造する第１工程と、
前記帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて前記帯状不織布から「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造する第２工程とをこの順序で含むことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記ナノ構造物がカーボンナノ構造物であることを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第２工程において、前記帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて延伸及び弱い加熱を行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第２工程実施後、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に紫外線を照射して前記高分子ナノ繊維を構成する高分子の架橋処理を行うことにより前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程をさらに含むことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して前記高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程とをこの順序でさらに含むことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対してレーザー光を照射するレーザー照射処理により行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記レーザー照射処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」の平均直径の２倍以下の直径を有するビームスポットに絞ったレーザー光を用いて行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記レーザー照射処理を、レーザー光を所定の手順に従って走査しながら行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記レーザー照射処理を、所定の周期又はデューティ比を持ったパルス状レーザー光を用いて間欠的に行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記レーザー照射処理を、２つ以上のレーザー光を用いて行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１１】
請求項５に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対して熱風を照射する熱風照射処理により行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１２】
請求項５に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記部分結合処理を、リング状ヒーターに前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を通過させることにより行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１３】
請求項５に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対して光又は赤外線を集光して照射する急速加熱処理により行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１４】
請求項５〜１３のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第１工程においては、前記帯状不織布として、前記部分結合処理を促進可能な添加物を加えた帯状不織布を製造することを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第１工程は、コレクターとノズルとの間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことによりナノ構造物を分散した高分子材料溶液又は溶融高分子材料からシート状不織布を製造する工程と、前記シート状不織布を切断して前記帯状不織布を製造する工程とをこの順序で含むことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第１工程は、ドラム外周面に周方向に延在する帯状のコレクターが形成された「ドラム状コレクター」における前記コレクターとノズルとの間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことにより、ナノ構造物を分散した高分子材料溶液又は溶融高分子材料から前記高分子ナノ繊維を前記コレクター上に堆積し、前記高分子ナノ繊維からなる前記帯状不織布を製造する工程であることを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１】
内部にナノ構造物が分散された高分子ナノ繊維からなる帯状不織布を製造する第１工程と、
前記帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて前記帯状不織布から「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造する第２工程とをこの順序で含むことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記ナノ構造物がカーボンナノ構造物であることを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第２工程において、前記帯状不織布を撚り糸装置内に通過させて延伸及び弱い加熱を行いながら「高分子ナノ繊維からなる糸」を製造することを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第２工程実施後、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に紫外線を照射して前記高分子ナノ繊維を構成する高分子の架橋処理を行うことにより前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程をさらに含むことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を撚りと延伸とを行いながら、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を加熱して前記高分子ナノ繊維同士を部分的に結合する部分結合処理を行うことにより前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を高強度化する第３工程とをこの順序でさらに含むことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対してレーザー光を照射するレーザー照射処理により行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記レーザー照射処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」の平均直径の２倍以下の直径を有するビームスポットに絞ったレーザー光を用いて行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記レーザー照射処理を、レーザー光を所定の手順に従って走査しながら行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記レーザー照射処理を、所定の周期又はデューティ比を持ったパルス状レーザー光を用いて間欠的に行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記レーザー照射処理を、２つ以上のレーザー光を用いて行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１１】
請求項５に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対して熱風を照射する熱風照射処理により行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１２】
請求項５に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記部分結合処理を、リング状ヒーターに前記「高分子ナノ繊維からなる糸」を通過させることにより行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１３】
請求項５に記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記部分結合処理を、前記「高分子ナノ繊維からなる糸」に対して光又は赤外線を集光して照射する急速加熱処理により行うことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１４】
請求項５〜１３のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第１工程においては、前記帯状不織布として、前記部分結合処理を促進可能な添加物を加えた帯状不織布を製造することを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第１工程は、コレクターとノズルとの間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことによりナノ構造物を分散した高分子材料溶液又は溶融高分子材料からシート状不織布を製造する工程と、前記シート状不織布を切断して前記帯状不織布を製造する工程とをこの順序で含むことを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれかに記載の「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法において、
前記第１工程は、ドラム外周面に周方向に延在する帯状のコレクターが形成された「ドラム状コレクター」における前記コレクターとノズルとの間に高電圧が印加された状態で電界紡糸を行うことにより、ナノ構造物を分散した高分子材料溶液又は溶融高分子材料から前記高分子ナノ繊維を前記コレクター上に堆積し、前記高分子ナノ繊維からなる前記帯状不織布を製造する工程であることを特徴とする「高分子ナノ繊維からなる糸」の製造方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１】
【公開番号】特開２０１１−２１４１７９（Ｐ２０１１−２１４１７９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８１７３７（Ｐ２０１０−８１７３７）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）「平成２１年度、文部科学省、科学技術総合研究委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願」
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）「平成２１年度、文部科学省、科学技術総合研究委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願」
【出願人】（５０４１８０２３９）国立大学法人信州大学 (759)
【Ｆターム（参考）】
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