京都工芸繊維大学 産学公連携推進センター

溶媒フリーなエレクトロスピニング

溶媒フリーなエレクトロスピニング 従来のエレクトロスピニングは、ナイロンやPETなどの高分子をギ酸やジクロロメタンなどの有機溶媒に溶かし、タンクからノズルに押し出して静電力でジェット噴射しています。このジェット中に溶媒は揮発し、コレクタに到達するまでに１マイクロメートルから数百ナノメートルのファイバーになります。コレクタ側で、平板を用いるとウェブ状の繊維(不織布)になり、ローラーなどで巻きつけるとフィラメント状になります。

これらの繊維材料を医療分野で使用する場合の懸念として溶媒の残留があります。そこで髙﨑准教授らが考案したのが、高分子を有機溶媒に溶かして流動性を得るのではなく、炭酸レーザーなどの高出力レーザーでノズル付近の高分子を加熱して溶融させ流動性を得るという方法です。レーザー照射部は非常に高温になりますが、局所的で瞬間的であることから、高分子の熱分解を抑えた形で紡糸可能です(図1)。

レーザーエレクトロスピングのメリット

図3　代表的な紡糸技術とファイバー直径・製造コストでの分類 ①紡糸口金から繊維を紡出する直接紡糸、②熱可塑性高分子を加熱溶融させて吐出するスパンボンド、③スパンボンドに加え高温ブローより細くするメルトブローン、④そして有機溶剤への溶解性の異なる高分子素材を海島状に紡糸し、後で芯を分離する複合紡糸、⑤高電圧印加したノズルから有機溶媒に溶かしたエレクトロスピニング、⑥化学合成やボトムアップなアプローチで、単一分子鎖などを生成する手法などがあります。 現在は、より細く均一なナノファイバーを創製するために、レーザーエレクトロスピニングに、メルトブローン法などの従来技術を融合したナノファイバー製造プロセスを開発中です。