ESD＆MELTプレゼンテーション　ナノファイバー　Nano Fiber

Page 1:Astro Inc.ConfidentialNano FiberESD（Electro Splay Deposition) / Melt ESD technology&Nano Fiber Application

Page 2:Astro Inc.Confidential2経済産業省/NEDOの国家プロジェクト(06/6〜11/3)プロジェクト名：先端機能発現型新構造繊維部材基盤技術の開発（通称：ナノファイバー国家プロジェクト）※ 事後評価報告書より抜粋2000年あたりから世界中で材料⾰命を起こすと⾔われるナノファイバーの量産技術競争が始まりました。その中で最も注⽬されたのがESD⽅式（= 電解紡⽷⽅式）でした。ナノファイバー先進国である⽶国、ドイツ、韓国などが巨額の国家プロジェクトを⽴ち上げました。しかし、それから10年を費やしましたが、ESD⽅式の量産技術を断念しています。経済産業省／NEDOが企画・⽴案・予算化し、2006年4⽉〜2011年3⽉の５年に渡って国家プロジェクト「先端機能発現型新構造繊維部材基盤技術の開発プロジェクト（通称 ナノファイバープロジェクト）」で、最も多くの予算が投じられた研究によって安全な⼤量⽣成技術が完成しました。

Page 3:Astro Inc.Confidentialマスク 布団 衣類 防護服 建材 ビル空調吸気フィルター工場空調吸気フィルター（クリーンルーム用含む）（排煙用フィルター）家電用フィルター（空気清浄機、掃除機）精密機器用フィルター（ハードディスク、スマホ）水処理用フィルター産業機械用フィルター／バグフィルター発電タービン用フィルター軍事・航空用特種フィルター自動車用フィルター・エンジン吸気フィルター・室内換気フィルター流出オイル回収バラスト水処理砂漠緑化 ＤＤＳ型植物栽培二次電池セパレータ海水淡水化・ゼタ膜蒸留法ウエス 厨房用スポンジ包帯、などメディカルテキスタイル化粧用フェイスマスク歯磨きシート細胞培養培地 オムツ 生理用ナプキングリストラップ処理シートヘッドライト用フィルター帽子 ブルーシート代用シート止水板止水シートナノファイバーはローテクからハイテクまで、様々な製品に利用できる新素材ナノファイバーが期待される製品群3

Page 4:Astro Inc.Confidential製造方法 長所 課題 対象ﾎﾟﾘﾏｰESD方式（Electro　Spray　Deposition)・常温紡糸可・繊維径、表面構造制御容易・生産性が悪い・爆発する・温度・湿度の影響が大きい・PP,PET、PEなどは紡糸できない・溶剤可溶な　ﾎﾟﾘﾏｰ、ﾀﾝﾊﾟｸ・熱に弱い材料ｺﾝｼﾞｭｹﾞｰﾄ　　　溶融紡糸・100nm以下のﾅﾉﾌｧｲﾊﾞｰ可 ・繊維分割の工程が必要・熱に弱い素材には適用不可溶融可能なﾎﾟﾘﾏｰ（ﾅｲﾛﾝ、PET）ﾒﾙﾄﾌﾞﾛｰ・ﾌﾟﾛｾｽが簡易 ・繊維径１μ以下は困難・熱に弱い素材には適用不可溶融可能なﾎﾟﾘﾏｰ（PP,PE,PET）ナノファイバーの生成方式新 ESD方式 （ES-01）・常温紡糸可・生産性が良い・繊維径、表面構造制御容易・温度・湿度の影響が大きい・PP,PET、PEなどは紡糸できない・溶剤可溶な　ﾎﾟﾘﾏｰ、ﾀﾝﾊﾟｸ・熱に弱い材料新 MAS方式 （ME-01）（Melt Air Spinning)・大量生成が可能・繊維径の制御が容易・熱に弱い素材には適用不可 溶融可能なﾎﾟﾘﾏｰ（PP,PE,PET）溶媒ESD、溶融ESDの量産化装置を世界で初めて実現しました！

Page 5:Astro Inc.Confidential量産化の問題点エレクトロスプレーの映像２千～10万ボルトの電圧を加える電流高分子溶液ノズル電源－CCD実験室で少量生成するには最適な方式！ＥＳＤ法の問題は大量生成することではない！爆発 電界干渉被爆感電 イオン風漏電 溶着消費電力ﾒﾝﾃﾅﾝｽ

Page 6:Astro Inc.Confidential新電界紡糸式 ES-01の特徴【特徴】1.  圧倒的なナノファイバー生成量 （従来ノズル比最大10万本相当）2.  繊維品質が良い （繊維径　数nm～数μm）3.  非常に簡単なメンテナンス4.  安全性 （あらゆる溶媒・ポリマーを安全に使用可能）5.  少量多品種生産に対応 （ポリマー溶液切り替え時間　10分以内）6.  安価なランニングコスト （基本システムで消費電力450W以下）7.  小型・軽量 （省スペース）8.  安定した連続生産 9.  厚膜（自立膜）の生成が可能10.  装置価格が安い！

Page 7:Astro Inc.ConfidentialES-01の具体的な特徴捕集電極スプレー電圧V1サブストレートスプレーユニット1.0m以上【一般ノズル方式との違い】1.  ノズルとサブストレートの分離1)  引火性有機溶媒をエアで希釈する。2)  生成されたナノファイバーの乾燥2.  ノズルをGROUNDに接続1)  漏電防止2)  感電防止3)  送液装置が非常に簡単になる。3.  ノズルのサイドから電荷を静電誘導する。1)  ポリマー溶液全体を帯電させることができる。2)  テーラーコーンが発生しない。5cm～15cm

Page 8:Astro Inc.ConfidentialES-01 （Basic　Specification）注：　上記仕様は、基本仕様です。当社の基本的な考え方はすべて受注生産でありカスタムメイドです。項目 仕様 備考装置サイズ 標準ナノファイバーユニット（幅1800mm ｘ 奥行900mm ｘ 高さ2100mm）シート幅　30cm～1.2m　捕集方法 電荷捕集材料利用効率 90%以上捕集効率 80%以上本体材料 内面板材＋外部アルミの合板 使用している木材はすべて難燃処理重量 TBDシリンジ　サイズ 50cc　目盛り付き スプレーユニット両端に装着ナノファイバー生成量 一本のノズルでPU15%にて0.4cc/min　 最大　0.4cc　ｘ　12ノズル　＝　4.8cc／min自動供給 可能 市販タンク最大３リットル標準装備ノズルユニット数 2ユニットノズル数 最大24ノズル　(1ユニット＝12本/max) 1～24ノズル内で任意のノズル数を装着可能スプレーエリア 最大幅1.2m　x　長さ45cm　 絶縁体にてシールすることで幅の選択が可能均一性 良好 電荷の吸着、反発によって均一性を制御簡易ロール to ロール機能 インバータで速度設定 注：エッジ合わせ機能、定速機能はなし。実験で使用する程度（使用目安は5m程度）高電圧電源 スプレー最大電圧 50kV 　最大電流100μA捕集最大電圧 50kV　　最大電流100μAスプレー電源にて正常スプレー時は電流はゼロが理想状態。溶媒処理装置 排気風量最小　5㎥／分必要 スクラバまたはケミカルフィルタが別途必要。消費電力 １KW 以下電源 AC100V　50Hz/60Hz対応 AC200Vも変換トランスにて対応可能温度・湿度制御 なし 除湿器付きバッファーボックスはオプションドア インターロックSW風量監視 なし 装置内、排気口などの溶媒濃度を2000ppm以下にしなければならない。（カスタマ管理）納期 約3ヶ月保障 装置基本性能を保証安全 カスタマ社内基準　 要相談

Page 9:Astro Inc.Confidential新溶融紡糸式 ME-01の特徴新たに開発した世界初の溶融ナノファイバー製造装置1.  基本技術は、ESD（サイドノズル方式）の応用2.  大量生産が可能（ノズル1本あたり1Kg／hの生産量）3.  省電力（２００V　1KW以下）4.  安価な構成5.  温度と風速によって繊維径を変えることができる6.  ペレット状態でマルチポリマーに対応ができる7.  熱可塑性樹脂に対応できる

Page 10:Astro Inc.Confidentialサイドノズル方式　ES＆MEノズル電界遮断板エアーノズル エアーノズルノズル電界遮断板特徴1.  電荷の力が支配的2.  風を弱めても繊維経は変化しない！3.  電界干渉が強い4.  温度、湿度の影響を受けにくい特徴（一定の粘度以下が条件）1.  風の力が支配的2.  風速によって繊維経が変化する！3.  ポリマーの温度で繊維経が変化する（粘度）4.  電荷を与えなくてもナノファイバー化する5.  電荷を与えることで電荷捕集が可能ヒータESD方式では、溶融を使ってナノファイバーの生成は難しい。溶媒の膨潤と熱溶融の膨潤は性質が全く違う。

Page 11:Astro Inc.Confidential生成装置の概要項目 溶媒紡糸装置 溶融紡糸装置装置サイズ 幅1800mm、奥行2400mm、高さ2100mm幅1200mm、奥行1800mm、高さ1200mm電源 3phase AC220V、2kW 3phase AC220V、6kWポリマー PU,PVDF,PA,PAN,PES,PVA,ナフィオン...など10種類以上PP,PE,PET,PA,PLA...など10種類以上ノズル本数 最低1ノズル（任意に増設可能） 最低1ノズル（任意に増設可能）メンテナンス メンテナンスフリー メンテナンスフリー必要な設備 コンプレッサー、スクラバー コンプレッサー、スクラバー11

Page 12:Astro Inc.ConfidentialESD(ES-01）実験装置における比較項目 弊社 T社装置サイズ 幅1800mm ｘ 奥行1800mm ｘ 高さ2100mm 幅1800mm ｘ 奥行1800mm ｘ 高さ1900mmナノファイバー繊維径 数ナノメーター　～　数マイクロメーター 数十ナノメーター　～　数百ナノメーターポリマー切り替え 10分以内 1時間以内（推定）スプレー方向 上向き 上向きスプレー距離（スプレーから捕集までの距離）約1.5m 約５cm異種ポリマー同時スプレー 最大32種類まで可能 2種類まで可能爆発、発火防止機構 スプレーされた溶媒を空気で2000ppmに希釈の後排気 排気機構3Dコーティング 可能 シート以外はできないメンテナンス メンテナンスフリー ノズル洗浄機構？？？電源 AC100V　50/60Hz 3phase AC220V消費電力 450W 9KWエアー圧 0.5Mpa 0.5Mpaポリマー PU,PVDF,N-6,PAN,PES,PVA,ナフィオン... PU,PVDF,N-6,PAN,PES,PVA...ノズル数 最大16本/ユニット、2ユニット 12本吐出量 4000μリットル/min (繊維径が100nm程度の場合） 12μリットル/min　(繊維径が100nm程度の場合）簡易ロール to ロール機能 あり ありシート幅 最大1200mm 最大600mm高電圧電源 スプレー最大電圧 50kV 　最大電流100μA捕集最大電圧 50kV　　最大電流100μAスプレー最大電圧 50kV

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Page 15:Astro Inc.Confidentialナノファイバー綿ナノファイバーシート基台不織布に、ゼタ溶媒法でナノファイバーを吹き付けてできあがったシートゼタ溶融法で生成されたナノファイバー綿紡糸されるナノファイバーが突出される勢いでシート化される紡糸されるナノファイバーが突出される勢いでシート化される (右より距離を置いて受けることで、フワフワ状態を保ったシートとなる)ナノファイバー綿をネットに入れだけで、油吸収玉が完成シート化•反物化手法検討中製品化 生産体制：加工技術(1次、2次)、加工設備(1次、2次)製品が求める機能性の実現販売体制 (素材、中間素材、製品によって異なる)乾式法湿式法製品化※※部分同じ紡糸されたナノファイバー

Page 16:Astro Inc.Confidential現状(1/3)：製品化に向けてのトライ基台不織布の繊維ナノファイバー繊維(網のような状態で基台にのっている）大小さまざまなゴミがナノファイバーで捕獲されているナノファイバーの目が細かいので、ゴミはナノファイバー表面で止まり中に入り込まない　　　　　　　　　　　　　逆圧をかければゴミがとれる圧力損失の大幅な減少従来のフィルター繊維 ≈…Ãß≤ fi∞∞繊維ナノファイバーフィルター繊維の状態スリップフローで気体分子の衝突が激減気体分子の衝突PM2.5対応マスク息苦しさが減るのに高性能なマスク集塵フィルターエアフィルターエアフィルターエアフィルター高性能フィルター集塵性能は大幅にアップ圧力損失減で電気代は大幅に削減消費電力削減に大幅に貢献

Page 17:Astro Inc.Confidential現状(2/3)：製品化に向けてのトライ寝　袋油吸収•吸着製品油吸収•吸着性羽毛に替わる新素材：軽くて暖かい自重の50倍以上保持、毛細管現象で素早い吸収羽毛の2倍の断熱特性、重さは30%軽量布団の中の状態ナノファイバー布団ジャケット、コート羽毛に替わる中綿吸音材•防音材抗菌、消臭など機能性付加が可能洗濯可能 (取扱いが容易)布団や寝袋は、病院・介護施設・避難所での使用に適している

Page 18:Astro Inc.Confidential現状(3/3)：製品化に向けてのトライキチンフェイスマスク透明貼付剤・皮膚に優しい生体親和性・皮膚に優しい生体親和性再生医療用スカフォールド再生医療用培地コラーゲン改質 (親水性付加等)∑¡›≈…Ãß≤ fi∞≈…Ãß≤ fi∞綿・環境に優しい生分解性・生体吸収性∫◊∞πfi›≈…Ãß≤ fi∞æfi◊¡›≈…Ãß≤ fi∞

Page 19:Astro Inc.Confidential　ナノファイバーの応用は多方面に渡って考えることができます。ここでナノファイバーとは、ナノ繊維とナノ粒子を示しています。　ナノファイバーの応用例について以下に示します。1.  フィルタへの応用1.  中程度の除去能力で圧力損失が従来の４０％～６０％程度軽減される。（省エネに有効）2.  フィルタを2系統用意し、交互に切り替え逆圧を掛けることでクリーニングされ高効率／低圧損フィルタにできる。3.  触媒担持フィルタ2.  マスクへの応用1.  ウィルス、黄砂などの微粒子の除去3.  薄膜コーティング4.  農業への応用1.  防虫ネット2.  農薬の散布3.  植物DDS（ドラッグ・デリバリー・システム）5.  海水、汚水の淡水化（膜蒸留法）6.  海面に浮かぶ油の除去7.  2次電池（リチュームイオン、空気電池）のセパレータ8.  導電性カーボンファイバー9.  生分解性ファイバーの開発10.  防音・断熱材　ナノファイバーの応用