CN109844187B - 电场纺丝装置 - Google Patents

Abstract

实施方式所涉及的电场纺丝装置为，在高度方向上的不同位置具备多个液体排出单元。液体排出单元具备液体排出部、送液部以及流路。液体排出部排出液体。送液部与上述液体排出部连接，并朝向上述液体排出部输送上述液体。流路将上述送液部与上述液体排出部连接。多个上述液体排出单元的上述液体排出部与上述送液部的高度方向的相对距离之差相等。

Description

电场纺丝装置

技术领域

本发明的实施方式涉及一种电场纺丝装置。

背景技术

已知有一种电场纺丝装置，通过静电纺丝法(电场纺丝法、电荷感应纺丝法)，例如将直径为纳米级的细纤维形成于作为集电极的基材的表面。例如，电场纺丝装置具备收纳原料液的收纳部、经由配管与收纳部连接并且与基材对置配置的液体排出部、送液部、以及对液体排出部施加电压的电源。在这样的电场纺丝装置中，提供具备高度位置不同的多个液体排出部的电场纺丝装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-189771号公报

发明内容

发明要解决的课题

实施方式的目的在于提供一种电场纺丝装置，能够使高度位置不同的多个液体排出部的排出能力均匀化。

实施方式所涉及的电场纺丝装置为，在高度方向上的不同位置具备多个液体排出单元。液体排出单元具备液体排出部、送液部以及流路。液体排出部排出液体。送液部与上述液体排出部连接，并朝向上述液体排出部输送上述液体。流路将上述送液部与上述液体排出部连接。多个上述液体排出单元的、上述液体排出部与上述送液部的高度方向的距离相等。

附图说明

图1是表示第1实施方式所涉及的电场纺丝装置的构成的侧视图。

图2是表示该电场纺丝装置的构成的主视图。

图3是表示该电场纺丝装置的构成的俯视图。

图4是表示该电场纺丝装置的控制系统的构成的框图。

具体实施方式

以下，参照图1至图3对第1实施方式所涉及的电场纺丝装置100进行说明。图1至图3是表示本实施方式所涉及的电场纺丝装置100的构成的说明图，图1是从侧面观察的图，图2是从正面观察的图，图3是从上方观察的图。图4是表示电场纺丝装置100的控制系统的构成的框图。图中的箭头X、Y、Z表示相互正交的三个方向。Z轴沿着第1方向配置，X轴沿着第2方向配置，Y轴沿着第3方向配置。

如图1至图3所示，电场纺丝装置100具备：多层的液体排出单元10，在铅垂方向、即作为高度方向的第1方向上配置于不同位置；支承框架11，支承液体排出单元10；收纳部12，收纳原料液Q1；输送装置13，沿着规定的输送路径A1输送基材S1；以及控制装置14，对各部的动作进行控制。

电场纺丝装置100是从在第1方向以及第2方向这两个方向上排列有多个的喷嘴头23排出原料液Q1，并在基材S1的表面上形成细纤维的装置。在本实施方式中，一边在输送路径A1上输送带状的基材S1，一边从与基材S1的两面对置配置的喷嘴头23排出原料液Q1，使纤维堆积于基材S1的两面。

原料液Q1例如是将高分子物质溶解于溶剂而得到的。作为高分子物质，例如能够列举热塑性树脂、热固化性树脂。作为热塑性树脂的例子，能够列举聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚甲醛、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚醚酮、聚苯硫醚、改性聚苯醚、间规聚苯乙烯、液晶聚合物。作为热固化性树脂的例子，能够列举尿素树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、包括这些的共聚物。高分子物质的种类能够设为一种或者两种以上。

溶剂能够溶解高分子物质，例如能够根据要溶解的高分子物质来适当选择。作为溶剂，例如能够使用挥发性的有机溶剂、水。作为挥发性的有机溶剂的例子，能够列举异丙醇、乙二醇、环己酮、二甲基甲酰胺、丙酮、乙酸乙酯、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、己烷、甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、二乙基酮、乙酸丁酯、四氢呋喃、二恶烷、吡啶等。此外，作为溶剂，可以是从上述溶剂中选择出的一种，也可以是多种混合存在。另外，能够应用于本实施方式的溶剂并不限定于上述溶剂。上述溶剂仅为例示。此外，原料液Q1可以利用一种的高分子物质和溶剂来生成，或者也可以将多种的高分子物质和溶剂混合而构成。还能够将多个液体排出单元10与不同的多个收纳部12连接，而排出不同种类的原料液Q1。

支承框架11具备：支承于设置面的底座部11a；从底座部11a沿着第1方向纵向延伸的多根支柱11b；以及架设在多根支柱11b之间且分别沿着第2方向横向延伸的多层框架片11c。

收纳部12是保存原料液Q1的罐。收纳部22例如由相对于原料液Q1具有耐受性的材料构成。收纳部12经由配管与各液体排出单元10的一次侧连接。

多个液体排出单元10在第1方向上以等间隔排列配置有多层。液体排出单元10具备作为送液部的送液泵21、总管22、具有作为液体排出部的喷嘴23b的多个喷嘴头23、以及配管单元30。在本实施方式中，各层的液体排出单元10分别具备例如以相同高度水平排列的多个喷嘴头23。

送液泵21是计量泵，例如是齿轮泵。送液泵21具备与控制装置14连接的马达21a、以及具有与马达21a的输出轴连接而构成为能够旋转的齿轮的泵部21b。泵部21b的一次侧经由第1配管31与收纳部12连接，泵部21b的二次侧经由第2配管32与总管22连接。送液泵21为，当通过控制装置14而马达21a被驱动时，齿轮旋转，由此将液体朝二次侧压送。

总管22在多个液体排出单元10中分别各设置有一个。总管22设置于送液泵21与各层的喷嘴头23之间。

总管22具备经由第2配管32与送液泵21连接的流入口22a、以及经由第3配管33与各喷嘴头23连接的多个流出口22b。总管22由相对于原料液Q1具有耐受性的材料构成。在总管22的内部形成有分支流路，该分支流路具有与共同的流入口22a连接的主流路、以及从主流路分支而到达多个流出口22b的多个副流路。总管22构成为，从流入口22a到多个流出口22b的压力损失相等。具体而言，多个副流路的流路长度、流路直径构成为相等。在总管22的各流出口22b经由第3配管33分别连接有喷嘴头23。在各液体排出单元10中，喷嘴头23支承于支承框架11的框架片11c，并在第2方向上排列有多个。

在本实施方式中，基材S1沿着在上下的端部分别弯曲而折返并往复多次的锯齿状的输送路径A1配置，在所配置的基材S1的两面对置配置有一对喷嘴头23。即，在各液体排出单元10中，夹着基材S1而对置配置的一对喷嘴头23，在第2方向上排列有多组。

各喷嘴头23具备头基座23a以及喷嘴23b。喷嘴23b例如是针型的喷嘴，构成为筒状。喷嘴23b在前端具有排出原料液Q1的排出口23c。喷嘴头23的一次侧的头流入口，经由第3配管33与总管22的流出口22b连接。喷嘴23b与基材S1对置配置。

喷嘴头23由导电性材料且是相对于原料液Q1具有耐受性的材料构成。喷嘴头23与电源24连接。喷嘴头23为，通过处理器41的控制而在规定的定时被从电源24施加电压，由此将在内部带电后的原料液Q1从喷嘴23b的排出口23c朝向基材S1排出，在所对置配置的基材S1的表面上形成纤维。

配管单元30具备：从收纳部12到达送液泵21的第1配管31；从送液泵21到达总管22的第2配管32；以及从总管22到达各喷嘴头23的多个第3配管33。

多个液体排出单元10在第1方向上的位置即高度位置不同，但各部分的构成相同。例如，送液泵21、总管22、喷嘴头23、以及配管单元30在全部液体排出单元10中都为相同构成，其位置关系也相同。

例如，多层的液体排出单元10中的配管单元30的配管直径以及配管长度被设定为相同。

在多层的液体排出单元10中，送液泵21与喷嘴头23之间的高度位置的相对关系构成得相同，压力损失、水头差被设定为相等。例如，送液泵21的设置高度与喷嘴23b的设置高度的差分、即送液泵21与喷嘴23b之间的高度方向的相对距离之差Δh，在全部的液体排出单元10中都被设定为相等。

另外，相同/相等包括实质上相同/相等的范围，例如包括误差为10mm以内的范围。

此外，在各个液体排出单元10中，从总管22到达多个喷嘴头23的配管条件也被设定为相同。例如，在各个液体排出单元10中优选为，从共同的总管22到达相同层的多个喷嘴头23的多个配管被设定为，直径以及长度相同，压力损失变得均等。

进而，在全部的液体排出单元10中，从送液泵21通过总管22而到达水平排列的多个喷嘴头23的流路的条件也构成得相同。

因而，在纵横两个方向上分别排列多个的喷嘴头23全部为，从送液泵21起的压力损失、水头差均等。

输送装置13具备配置于规定的输送路径A1的多个输送辊13a、以及旋转驱动输送辊13a的马达13b。输送装置13对架设于多个输送辊13a的基材S1进行支承。输送装置13通过使输送辊13a旋转，由此将基材S1沿着输送路径A1朝二次侧输送。

输送路径A1是上升和下降反复多次的锯齿状的路径。即，沿着第1方向而上下延伸的纵向路径具备多条，多条纵向路径水平地排列。

基材S1例如由具有导电性的材料构成，例如由铝箔构成。基材S1例如构成为带状。基材S1由输送装置13沿着规定的输送路径A1支承并输送。即，如在图2中由箭头所示，基材S1在上端以及下端交替地弯曲而折返，进行多次升降并朝二次侧输送。

基材S1被电接地，作为集电极发挥功能。或者，基材S1也可以构成为，被施加与对喷嘴头23施加的电压相反极性的电压。

电源24例如是直流电源，且例如构成为能够输出10kv以上100kv以下的直流电压。电源24例如具备与控制装置14连接的开关机构，且构成为能够进行开启/关闭的切换、电压的调整。例如，由电源24对喷嘴头23施加的电压，优选设为正的极性，且将与基材S1之间的电位差设为10V以上。

如图4所示，控制装置14具备作为控制部的处理器41、以及具有RAM、ROM的存储器42。处理器41按照预先设定的程序、各种条件，执行规定的程序，由此对电场纺丝装置100的各部的动作进行控制。例如，处理器41对输送用的马达13b、泵用的马达21a的运转动作、或者电源24的开启、关闭状态、电压的大小进行控制，由此进行输送处理、送液处理以及排出处理。

本实施方式所涉及的电场纺丝方法具备：输送基材S1的输送处理；从喷嘴头23排出原料液Q1的排出处理；以及将原料液Q1朝喷嘴头23供给的供给处理。

作为输送处理，处理器41驱动马达13b而使输送辊13a以规定的定时以及旋转速度旋转，由此将基材S1沿着输送路径A1朝二次侧输送。

作为排出处理，处理器41使电源24动作，对喷嘴头23施加电压，由此从喷嘴头23排出原料液Q1并使其堆积于基材S1。即，由于喷嘴头23被施加电压、且基材S1被电接地，因此在两者之间形成电场。并且，当沿着电力线作用的静电力变得大于喷嘴23b中的原料液Q1的表面张力时，排出口23c附近的原料液Q1通过静电力而被朝向基材S1拉出。所拉出的原料液Q1被拉伸且溶剂挥发，由此形成纤维。所形成的纤维堆积于基材S1的表面，并形成堆积体。所形成的堆积体例如被用于无纺布、过滤器。

作为供给处理，处理器41驱动泵用的马达21a而使泵部21b运转，由此将收纳部22内的原料液Q1朝向二次侧的喷嘴头23压送。在供给处理中，处理器41对泵部21b的驱动时间、驱动输出进行控制，由此对原料液Q1的流量、压力、速度等进行控制。

根据本实施方式所涉及的电场纺丝装置100以及电场纺丝方法，在多层地配置的液体排出单元10中，送液泵21与喷嘴23b的高度之差即高度方向的相对距离之差Δh构成为相等，因此能够抑制从多个液体排出单元10的喷嘴头23排出的液体排出量的偏差，能够使排出量均匀化。进而，总管22构成为，从流入口22a到多个流出口22b的压力损失相等。此外，从总管22的流出口22b到各喷嘴头23为止的第3配管33的配管条件也被设定为相同。因此，还能够使相同层的多个喷嘴头23的排出性能均匀化。因而，能够使原料液Q1的排出量稳定，能够使形成于基材S1的表面的纤维的形状稳定，能够实现材料的功能性提高、生产管理的有效化。进而，通过使用配管条件相同的共同的总管22，能够减少配管的接头数量，因此能够减少从接头泄漏的电流。

另外，构成等并不限定于上述实施方式。

例如，喷嘴头23的构成并不限定于针型。例如，也可以应用圆锥型、板型、以及其他形状。

此外，表示了多个喷嘴头23在相互正交的两个方向上以等间隔排列了多列的例子，但并不限定于此，例如也可以排列成圆形状、交错状、以及其他形状。

此外，输送路径A1也并不限定于上述实施方式。例如，可以是在规定的一个方向上延伸的输送路径，也可以是循环的路径。或者，也可以构成为，省略输送装置13，基材S1不被输送。进而，基材S1的形状也并不限定于带状。例如，也可以是板状、圆柱状、块状等其他构成。此外，能够将各种形状的物品的表面作为基材S1，并在各种物品的表面上形成纤维。

对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意图对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他的各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，并且包含于专利请求范围所记载的发明和与其等同的范围中。

Claims (6)

1.一种电场纺丝装置，其中，

在高度方向上的不同位置具备多个液体排出单元，该液体排出单元具备排出液体的液体排出部、与上述液体排出部连接并朝向上述液体排出部输送上述液体的送液部、以及将上述送液部与上述液体排出部连接的流路，

多个上述液体排出单元的上述液体排出部与上述送液部的高度方向的相对距离之差相等，

上述液体排出部是排出上述液体的喷嘴，

上述液体排出单元具备总管以及多个喷嘴头，

在上述总管的各流出口经由配管分别连接有上述喷嘴头，

在各上述液体排出单元中，上述喷嘴头支承于支承框架的框架片，并在一个方向上排列有多个，

在上述电场纺丝装置中，一边在输送路径上输送带状的基材，一边从与上述基材的两面对置配置的上述喷嘴头排出上述液体，使纤维堆积于上述基材的两面。

2.如权利要求1所述的电场纺丝装置，其中，

多个上述液体排出单元的构成上述流路的配管的长度相等。

3.如权利要求1或2所述的电场纺丝装置，其中，

上述总管具有与上述送液部的二次侧连接的流入口、从上述流入口分支为多个的分支流路、以及与上述分支流路连接的多个上述流出口，上述喷嘴头具备上述喷嘴，

上述总管构成为，从上述流入口通过上述分支流路分别到达多个上述流出口的多个流路的压力损失相等。

4.如权利要求1或2所述的电场纺丝装置，其中，

上述液体排出部是导电性的喷嘴，与由导电性材料构成的上述基材对置配置，

上述电场纺丝装置具备：

收纳部，与多个上述液体排出单元的上述送液部的一次侧连接，收纳原料液；

电源，对上述喷嘴施加电压；以及

输送装置，将上述基材沿着具有沿高度方向的纵向路径的上述输送路径输送。

5.如权利要求3所述的电场纺丝装置，其中，

上述液体排出部是导电性的喷嘴，与由导电性材料构成的上述基材对置配置，

上述电场纺丝装置具备：

收纳部，与多个上述液体排出单元的上述送液部的一次侧连接，收纳原料液；

电源，对上述喷嘴施加电压；以及

输送装置，将上述基材沿着具有沿高度方向的纵向路径的上述输送路径输送。

6.如权利要求1所述的电场纺丝装置，其中，

上述送液部是计量泵。

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