DE112006003400T5 - Apparatus and method for electrostatic spraying - Google Patents

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Mitsuhiro Toon-shi Fukuoka
Mitsuhiro Toon-shi Takahashi
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Abstract

Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen mit:
einer Vielzahl von Spinneinheiten, von denen jede eine Vielzahl von Düsen aufweist, die zweidimensional angeordnet sind, um eine Polymerlösung, die eine polymere Substanz enthält und unter Verwendung eines Lösungsmittels als eine Flüssigkeit ausgebildet ist, elektrostatisch zu sprühen, und einen ersten Kollektor, der so angeordnet ist, dass er gegenüber der Vielzahl von Düsen mit einer dazwischenliegenden Isolierschicht angeordnet ist, wobei die Polarität der dem ersten Kollektor zugeführten Spannung sich von der Polarität der Spannung unterscheidet, die den Düsen zugeführt wird, oder der erste Kollektor an Massepotential geerdet ist,
einer ersten Spannungsquelle zum Anlegen einer vorbestimmten Hochspannung an die Düsen, und
einem Kollektorabschnitt, der den Spinneinheiten zugeordnet ist und der eine Kollektorbahn bewegbar hält,
wobei die Spinneinheit mit einem Mittel zur Bildung eines Luftstroms versehen ist, der in eine Richtung strömt, die im Wesentlichen orthogonal zu der Sprührichtung von den Düsen zu dem...
Device for electrostatic spraying with:
a plurality of spinning units, each of which has a plurality of nozzles arranged two-dimensionally to electrostatically spray a polymer solution containing a polymeric substance formed using a solvent as a liquid; and a first collector, the like is disposed opposite to the plurality of nozzles with an insulating layer therebetween, the polarity of the voltage applied to the first collector being different from the polarity of the voltage supplied to the nozzles, or the first collector grounded to ground potential,
a first voltage source for applying a predetermined high voltage to the nozzles, and
a collector section which is associated with the spinning units and which holds a collector track movable,
wherein the spinning unit is provided with a means for forming an air flow flowing in a direction substantially orthogonal to the direction of spray from the nozzles to the ...

Figure 00000001
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Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen und ein elektrostatisches Sprühverfahren zum elektrostatischen Sprühen einer Lösung, die eine polymere Substanz enthält.The The present invention relates to a device for electrostatic Spraying and an electrostatic spraying process for electrostatically spraying a solution that contains a polymeric substance.

Technischer HintergrundTechnical background

Das elektrostatische Sprühen (Elektrospinnen) wird wie nachfolgend beschrieben ausgeführt; eine polymere Substanz, die als das Material dient, das als Beschichtung verwendet werden soll, wird mit einem Lösungsmittel gemischt, um eine Lösung herzustellen; die Lösung wird in einem Behälter mit einem spitz zulaufenden Ende wie beispielsweise der Nadelspitze einer Spritze oder eines dünnen Glasrohrs gespeichert, und es wird eine hohe Spannung zwischen dem Behälter und einem Objekt angelegt, auf das die polymere Substanz aufzusprühen ist. In dem elektrostatischen Sprühvorgang werden der polymeren Substanz im Behälter Ladungen zugeleitet, die aufgeladene polymere Substanz wird aufgrund der zwischen den Ladungen wirkenden Abstoßungskräfte in versprühter Form aus der Behälterspitze zu der Seite hin, die als Kollektor bezeichnet wird und eine Polarität aufweist, die anders ist als die der Sprühseite (die Seite der Endspitze des Behälters), oder zur Masseseite hin ausgegeben, wobei die Coulombschen Kräften genutzt werden, und wird dann auf der Kollektorseite gesammelt und laminiert. Das elektrostatische Beschichten ist eine Technik, bei der ein elektrostatischer Sprühprozess angewendet wird, und es ist allgemein bekannt, dass das elektrostatische Beschichten bei Fahrzeugaufbauten wie Automobilkarosserien angewendet wird. Elektrostatisches Beschichten ist nicht auf das Beschichten von Fahrzeugaufbauten beschränkt, sondern kann zum Beschichten verschiedener Arten von Produkten angewendet werden. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die speziell zum elektrostatischen Sprühen einer künstlichen polymeren Substanz als Material ausgebildet ist, und bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung, die ohne Schwierigkeiten nichtgewebte Flächenerzeugnisse (Vliese, Verbundstoffe) aus Fasern herstellen kann, deren Durchmesser unter 100 Nanometer [nm] liegt und die als Nanofasern bezeichnet werden. Auf diese Weise hergestellte nichtgewebte Flächenerzeugnisse (Vliese, Verbundstoffe) haben einen großen Anwendungsbereich, zu dem auch Filter gehören.The electrostatic spraying (electrospinning) is as below described executed; a polymeric substance known as the material is to be used as a coating, is mixed with a solvent to form a solution manufacture; the solution is in a container with a pointed end such as the needle point a syringe or a thin glass tube, and there will be a high voltage between the container and an object applied to which to spray the polymeric substance is. In the electrostatic spraying process, the polymeric Substance in the container is charged to charged charges polymeric substance is due to acting between the charges Repulsive forces in sprayed form from the tank top to the side, acting as a collector is designated and has a polarity that is different is that of the spray side (the side of the tip of the Container), or issued to the ground side, the Coulomb forces are used, and then on the collector side collected and laminated. The electrostatic Coating is a technique involving an electrostatic spray process is applied, and it is well known that the electrostatic Coating applied to vehicle bodies such as automobile bodies becomes. Electrostatic coating is not on the coating limited by vehicle bodies, but can be used for coating different types of products are applied. The present The invention relates to a device especially for electrostatic spraying an artificial polymeric substance formed as a material is, and refers in particular to a device without Difficulty nonwoven surface products (nonwovens, Composites) of fibers whose diameter is below 100 nanometers [nm] and which are referred to as nanofibers. Nonwoven sheet products produced in this way (Nonwovens, composites) have a wide range of applications, which also includes filters.

Filter können beispielsweise auch mit der „Verschmelzungsmethode" hergestellt werden, eines der Verfahren zur Herstellung konventioneller Vliese. Filter, die aus Fasern gebildet werden, deren Durchmesser mehrere zehn Mikrometer beträgt, werden hauptsächlich mit einem solchen konventionellen Fertigungsverfahren hergestellt, und Filter, die aus Fasern mit einem Durchmesser von mehreren hundert Nanometern gebildet werden, bilden die Grenze dessen, was mit den konventionellen Verfahren hergestellt werden kann. Das Herstellungsverfahren, das einen elektrostatischen Sprühvorgang einsetzt, kann dagegen Vliese oder Verbundstoffe aus Fasern herstellen, die, wie oben angegeben, um ein oder zwei Größenordnungen dünner sind als jene, die nach dem konventionellen Herstellungsverfahren, beispielsweise dem „Verschmelzungsverfahren", hergestellt werden. Wird nur eine Düse mit einer Sprühaustrittöffnung zum elektrostatischen Sprühen verwendet, dann können nur kleine Filter von einigen Quadratzentimetern hergestellt werden. Darum ist ein Aufbau, bei dem nur eine Düse mit einer Sprühaustrittöffnung verwendet wird, im Hinblick auf eine Massenfertigung und auf die Produktivität nicht realistisch. Wenn Filter mit einer Breite von 100 cm oder einer entsprechenden Größe von Textilmanufakturen und Gewebeherstellern gefertigt werden, ist es erforderlich, mehrere Düsen zu verwenden, so wie es auch für nichtgewebte Erzeugnisse, also Vliese oder Verbundstoffe, und Filme der Fall ist, die mit den konventionellen Herstellungsverfahren hergestellt wurden.filter For example, you can also use the "merge method" be prepared, one of the methods for the production of conventional Fleeces. Filters made of fibers whose diameter several tens of microns, are mainly produced with such a conventional manufacturing method, and filters consisting of fibers with a diameter of several hundred Are formed the limit of what with the nanometer conventional methods can be produced. The manufacturing process, the can use an electrostatic spraying process, however, can Make nonwovens or composites of fibers which, as indicated above, thinner by one or two orders of magnitude are as those after the conventional manufacturing process, for example the "merger process" only one nozzle with a spray outlet opening used for electrostatic spraying, then you can only small filters of a few square centimeters can be made. Therefore, a structure in which only one nozzle with a Sprühaustrittöffnung is used in terms of mass production and on the Productivity not realistic. If filter with a Width of 100 cm or a corresponding size made by textile manufacturers and fabric manufacturers is it is necessary to use multiple nozzles, as it does for nonwoven products, ie nonwovens or composites, and films is the case with the conventional manufacturing process were manufactured.

Werden mehrere Düsen benutzt, dann taucht jedoch das Problem auf, dass der Betrieb des elektrostatischen Sprühvorgangs aufgrund der Einwirkungen von Störungen, Abstoßungserscheinungen und dergleichen der Ladung instabil wird und einige oder die meisten der mehreren vorgesehenen Düsen in einigen Fällen kein elektrostatisches Sprühen ausführen können. Es ist also eine Aufgabe, einen stabilen elektrostatischen Sprühvorgang bei Benutzung einer Mehrzahl von Düsen zu ermöglichen, damit eine Vorrichtung mit mehreren Düsen zum elektrostatischen Sprühen für einen praktischen Einsatz und zur Herstellung von Massenprodukten geeignet ist.Become uses multiple nozzles, but then the problem arises that the operation of electrostatic spraying due to the effects of disturbances, rejection phenomena and Like the charge becomes unstable and some or most of the several nozzles provided in some cases can not perform electrostatic spraying. It is therefore an object to have a stable electrostatic spraying process to allow using a plurality of nozzles, thus a device with multiple nozzles for electrostatic Spraying for a practical use and for Production of mass products is suitable.

Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist ein als Ladungsverteilungsplatte bezeichneter Mechanismus zur Unterdrückung der Störungs- und Abstoßungsladungen in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2002-201559 vorgeschlagen worden. Der Umgang mit der Ladungsverteilungsplatte ist jedoch schwierig, da die Position der Ladungsverteilungsplatte zur Durchführung des elektrostatischen Sprühvorgangs abhängig von der angelegten Spannung verändert werden muss. Außerdem besteht bei Verwendung mehrerer in Zeilen und Spalten angeordneter Düsen das Problem, dass das Verhältnis von Beschichtungsmenge (Laminierungsmenge) zu Sprühmenge, also die sogenannte Sammlungseffizienz, bei Verwendung der Ladungsverteilungsplatte geringer wird.In order to achieve the above object, a mechanism for suppressing the disturbance and repulsion charges, referred to as a charge distribution plate, is disclosed in US Pat Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2002-201559 been proposed. However, the handling of the charge distribution plate is difficult because the position of the charge distribution plate for performing the electrostatic spraying operation must be changed depending on the applied voltage. In addition, when using a plurality of nozzles arranged in rows and columns, there is a problem that the ratio of the coating amount (amount of lamination) to the amount of spray, that is, the so-called collection efficiency, becomes lower when the charge distribution plate is used.

Außerdem ist ein System in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. H 8-153669 beschrieben worden, bei dem Elektroden an den Düsen und der Montagefläche eines Objekts angeordnet sind, auf das ein Material aufgesprüht wird, und bei dem eine hohe Spannung zwischen beiden angelegt wird. In dem System, bei dem die Elektroden auf den Düsen und der Installationsfläche angeordnet sind und ein elektrostatischer Sprühvorgang auf das Objekt durchgeführt wird, auf das das Material wie oben beschrieben aufgesprüht wird, wird das elektrostatisch gesprühte Material so laminiert, dass es die Montagefläche bedeckt, das heißt, die Oberfläche der gegenüberliegenden Elektrode, und die Wirksamkeit des elektrostatischen Sprühvorgangs wird allmählich schwach. Darum ist es mit dem Herstellungsverfahren, wie es in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. H 8-153669 beschrieben ist, schwierig, einen elektrostatischen Sprühvorgang mit hoher Präzision über eine lange Zeit auszuführen, und das Verfahren ist für eine Massenherstellung nicht geeignet.

  • Patentdokument 1: japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2002-201559
  • Patentdokument 2: japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. H 8-153669 .
There is also a system in the Japanese Patent Application Publication No. H 8-153669 has been described in which electrodes are arranged on the nozzles and the mounting surface of an object, on which a material is sprayed, and in which a high voltage is applied between the two. In the system in which the electrodes are disposed on the nozzles and the installation surface and an electrostatic spray is performed on the object to which the material is sprayed as described above, the electrostatically sprayed material is laminated so as to cover the mounting surface, that is, the surface of the opposite electrode, and the efficiency of the electrostatic spraying operation gradually weakens. That is why it is with the manufacturing process, as in Japanese Patent Application Publication No. H 8-153669 is difficult to carry out electrostatic spraying with high precision for a long time, and the method is not suitable for mass production.
  • Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2002-201559
  • Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H 8-153669 ,

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Das durch die Erfindung zu lösende ProblemThis by the invention solving problem

Aufgeladene und auf elektrostatischem Wege versprühte Materialpartikel werden von einem Kollektor angezogen, der als Kollektorfläche (Laminierungsfläche) dient und Ladungen einer unterschiedlichen Polarität aufweist, und dann auf dem Kollektor gesammelt (laminiert). Da die versprühten Materialpartikel dieselbe Polarität haben, stoßen sie einander aufgrund der Coulombschen Kräfte ab und werden gestreut und erreichen dann den Kollektor in einem gleichförmigen Zustand. Wenn die Materialpartikel sich auf dem Kollektor sammeln (laminiert werden), entladen sich ihre Ladungen in den Kollektor. Selbst wenn die Ladungen entladen worden sind, muss der Kollektor jederzeit die Höhe der Ladungen enthalten, die der Höhe der Ladungen der Materialpartikel äquivalent ist, da die Polarität der Ladungen anders ist als die der Ladungen der Materialpartikel, oder der Kollektor muss geerdet sein. Der Grund dafür ist, dass, wenn die versprühten Materialpartikel fortlaufend vom Kollektor angezogen und auf ihm gesammelt werden – in dem Fall, wo der Kollektor die der Ladungsmenge der Materialpartikel äquivalente Ladungsmenge enthält – die Polarität der Kollektorladung von der der Materialpartikel unterschiedlich ist, oder wenn der Kollektor geerdet ist, keine Ladungen zwischen den Sprühaustrittöffnungen der Düsen und dem Kollektor akkumuliert werden. Daraus folgt, dass die Materialpartikel von den Sprühaustrittöffnungen an gleichmäßig von der Kollektorfläche (Laminierfläche) angezogen werden und ein elektrostatischer Sprühvorgang ausgeführt wird. Wenn sich jedoch die Ladungen der versprühten Materialpartikel erhöhen, akkumulieren sich Ladungen zwischen den Sprühaustrittöffnungen und dem Kollektor. Da die Polarität der wie oben beschrieben akkumulierten Ladungen die gleiche ist wie die der noch zu versprühenden Materialpartikel, stoßen sich entsprechend dem Coulombschen Gesetz die Ladungen ab und unterdrücken das Sprühen aus den Sprühaustrittöffnungen, so dass aus den Sprühaustrittöffnungen der Düsen kein elektrostatischer Sprühvorgang erfolgen kann. Dieses Phänomen tritt in ähnlicher Form auf, ob es sich um einen Aufbau mit einer Düse oder mit mehreren Düsen handelt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben Experimente mit Vorrichtungen zum elektrostatischen Sprühen durchgeführt, die einmal mit einer Düse und einmal mit mehreren Düsen aufgebaut waren, und die Erfinder fanden heraus, dass ein elektrostatischer Sprühvorgang gestoppt wird, wenn die Ladungsmenge des polymeren Materials erhöht wird, indem die angelegte Spannung allmählich erhöht wird. Da jedoch die Ladungsmenge des zu versprühenden polymeren Materials in der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen mit einer Düse geringer ist als in der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen mit mehreren Düsen, ist es leichter, einen elektrostatischen Sprühvorgang mit einer Version der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen mit einer Düse auszuführen. charged and electrostatically sprayed material particles are attracted by a collector acting as a collector surface (Lamination) serves and charges a different Polarity, and then collected on the collector (laminated). Because the sprayed material particles are the same Polarity, they bump into each other of Coulomb's forces and are scattered and reach then the collector in a uniform state. If the material particles collect on the collector (to be laminated), their charges discharge into the collector. Even if the charges have been discharged, the collector must always be the height containing charges that are equivalent to the amount of charges of the material particles is because the polarity of the charges is different than that of the Charges of the material particles, or the collector must be grounded. The reason is that when the sprayed Material particles continuously attracted to the collector and on it be collected - in the case where the collector of the Charge amount of the material particles equivalent charge amount contains - the polarity of the collector charge of which the material particle is different, or if the Collector is grounded, no charges between the Sprühauspföffnungen the nozzles and the collector are accumulated. from that It follows that the material particles from the spray orifices evenly from the collector surface (Laminating) are attracted and an electrostatic Spraying is performed. If, however, increase the charges of the sprayed material particles, Charges accumulate between the spray outlet openings and the collector. Because the polarity of the as described above accumulated charges are the same as those of the still to be sprayed Particles of material collide according to Coulomb's Law off the charges and suppress the spraying from the spray orifice, leaving the Spray outlet openings of the nozzles no electrostatic spraying can take place. This phenomenon occurs in a similar way, whether it is a construction with one or more nozzles. The inventors of the present invention have experimented with devices for the electrostatic spraying performed once built with a nozzle and once with multiple nozzles were, and the inventors found that an electrostatic Spraying is stopped when the charge amount of the polymeric Material is increased by the applied voltage gradually is increased. However, since the amount of charge to be sprayed polymeric material in the electrostatic spraying apparatus with a nozzle is lower than in the device for electrostatic spraying with several nozzles, It is easier to use an electrostatic spray with a version of the device for electrostatic spraying with a nozzle.

Werden mehrere Düsen verwendet, um die Produktivität zu erhöhen, erhöht sich die Ladungsmenge unausweichlich, die Ladungen stoßen sich intensiv ab, und in vielen Fällen wird die Durchführung eines elektrostatischen Sprühvorgangs verhindert. Darum ist es erforderlich, die Ladungsmengen zu reduzieren, genauer gesagt, die anzulegende Spannung zu erniedrigen. Wird jedoch die anzulegende Spannung auf diese Weise erniedrigt, dann tritt das Problem auf, dass die Sprühgeschwindigkeit abfällt und die Produktivität sich verringert. Außerdem sind die Abstoßungskräfte zwischen den Ladungen erforderlich, damit an den Sprühaustrittöffnungen an den Spitzen der Düsen ein Sprühen entsteht. Wird die Ladungsmenge reduziert, indem die anzulegende Spannung erniedrigt wird, sind die zum Sprühen erforderlichen Abstoßungskräfte ungenügend und der Sprühvorgang kann in einigen Fällen nicht durchgeführt werden.Become multiple nozzles used to increase productivity increase, the amount of charge inevitably increases, the charges are repelled intensively, and in many cases will carry out an electrostatic spraying process prevented. Therefore, it is necessary to reduce the charge quantities more precisely, to lower the voltage to be applied. Will, however the voltage to be applied is lowered in this way, then occurs the problem is that the spray speed drops and the productivity decreases. In addition, the Repulsion forces between the charges required, so that at the spray outlet openings at the tips the nozzles a spraying arises. Becomes the charge amount reduced by the voltage to be applied is lowered are the repulsive forces required for spraying insufficient and the spraying process may be in some Cases are not carried out.

Wenn also ein elektrostatischer Sprühvorgang in der mit mehreren Düsen ausgestatteten Konfiguration unter den gleichen Bedingungen ausgeführt wird wie mit der mit einer Düse ausgestatteten Konfiguration, beispielsweise mit derselben Spannung und derselben Sprühdistanz, dann können einige oder die meisten den mehreren Düsen in vielen Fällen keinen elektrostatischen Sprühvorgang ausführen. Darum muss die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen mit mehreren Düsen zur Durchführung eines elektrostatischen Sprühvorgangs eine besondere Konfiguration haben, damit ein elektrostatischer Sprühvorgang so effizient wie mit einer Konfiguration mit nur einer Düse durchgeführt werden kann.Thus, if electrostatic spraying is performed in the multi-nozzle configuration under the same conditions as the nozzle equipped configuration, for example the same voltage and spraying distance, then some or most of the multiple nozzles may not electrostatically spray in many cases To run. Therefore, the device for electrostatic spraying with multiple nozzles must be carried out An electrostatic spraying operation may have a particular configuration to allow electrostatic spraying to be performed as efficiently as with a single nozzle configuration.

Bei einer konventionellen Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen ist beispielsweise der Kollektor parallel zu den Sprühaustrittöffnungen der mehreren Düsen angeordnet, wobei der Kollektor aus einem hochleitenden Material wie Aluminiumfolie besteht, so dass Ladungen sich nicht zwischen den Sprühaustrittöffnungen und dem Kollektor akkumulieren, und/oder die Fläche des Kollektors ist so groß wie möglich ausgelegt. Aber sogar bei dieser Art des Aufbaus ist die Wirkung in gewissem Grad begrenzt und bietet keine dramatische Verbesserung. Diese Art des Aufbaus bietet also keine grundsätzliche Lösung.at a conventional device for electrostatic spraying For example, the collector is parallel to the Sprühaustrittsöffnungen the multiple nozzles arranged, with the collector off a highly conductive material such as aluminum foil, so that Do not charge between the spray outlet openings and accumulate the collector, and / or the area of the Collector is designed as big as possible. But even with this kind of construction, the effect is in a certain way Degree limited and does not offer dramatic improvement. This kind of the structure thus offers no fundamental solution.

Außerdem bietet die konventionelle Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen nur eine geringe Sammlungseffizienz während des elektrostatischen Sprühvorgangs und verursacht damit ein Problem, dass ein Ansammeln (Laminieren) nur an dafür vorgesehenen örtlichen Stellen nicht durchgeführt werden kann und dass nicht eingefangene Partikel um die Vorrichtung verstreut werden. Den Erfindern ist diese Art von Dispersionsproblem bei der Ausführung von elektrostatischem Sprühen mit einer Vorrichtung aufgefallen, die mit einer Acrylabdeckung oder dergleichen versehen war. Ein solches Problem, das heißt, dass die versprühten Materialpartikel nicht (als Laminat) eingesammelt werden können, verursacht selbstverständlich einen Verlust an Material. Zusätzlich dazu müssen die gesundheitlichen Risiken der Arbeiter berücksichtigt werden, da große Mengen von Fasern von einigen Nanometern bis zu mehreren zehn Nanometern Durchmesser gestreut werden.Furthermore offers the conventional device for electrostatic spraying only a low collection efficiency during the electrostatic spraying process and thus causes a problem that accumulation (lamination) only in designated local places not can be performed and that uncaught particles scattered around the device. The inventors are this kind of dispersion problem in the performance of electrostatic Spraying with a device noticed with a Acrylic cover or the like was provided. Such a problem, that means that the sprayed material particles do not (as Laminate) can be collected, of course caused a loss of material. In addition to this considered the health risks of the workers Be as large amounts of fibers of a few nanometers be scattered to several tens of nanometers in diameter.

Dementsprechend hat die vorliegende Erfindung den Zweck, eine Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen und ein Verfahren zum elektrostatischen Sprühen bereitzustellen, die in der Lage sind, einen elektrostatischen Sprühvorgang bei Verwendung einer Mehrzahl von Sprühmitteln stabil durchzuführen, und die in der Lage sind, Produkte in Massenherstellungsverfahren mit hoher Sammlungseffizienz, ausgezeichneter Produktivität, großer Genauigkeit und hoher Sicherheit herzustellen.Accordingly the present invention has the purpose of a device for electrostatic Spraying and a method of electrostatic spraying to provide an electrostatic spraying process perform stably when using a plurality of sprays, and who are able to mass produce products with high collection efficiency, excellent productivity, high accuracy and high security.

Mittel zum Lösen der ProblemeMeans for releasing the problems

Die Vorrichtung und das Verfahren zum elektrostatischen Sprühen gemäß der vorliegenden Erfindung sind wie nachfolgend beschrieben aufgebaut, um verschiedene Probleme zu lösen, die bei den oben erwähnten konventionellen Vorrichtungen zum elektrostatischen Sprühen auftreten.The Apparatus and method for electrostatic spraying according to the present invention are as follows described in order to solve various problems, those in the above-mentioned conventional devices occur for electrostatic spraying.

Die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst:

  • eine Vielzahl von Spinneinheiten, von denen jede eine Vielzahl von Düsen aufweist, die zweidimensional angeordnet sind, um eine Polymerlösung, die eine polymere Substanz enthält und unter Verwendung eines Lösungsmittels als eine Flüssigkeit ausgebildet ist, elektrostatisch zu sprühen, und einen ersten Kollektor, der so angeordnet ist, dass er gegenüber der Vielzahl von Düsen mit einer dazwischenliegenden Isolierschicht angeordnet ist, wobei die Polarität der dem ersten Kollektor zugeführten Spannung sich von der Polarität der Spannung unterscheidet, die den Düsen zugeführt wird, oder der erste Kollektor an Massepotential geerdet ist,
  • eine erste Spannungsquelle zum Anlegen einer vorbestimmten Hochspannung an die Düsen, und
  • Kollektorabschnitte, die den Spinneinheiten zugeordnet sind und die eine Kollektorbahn bewegbar halten, wobei
  • die Spinneinheit mit einem Mittel zur Bildung eines Luftstroms versehen ist, der in eine Richtung strömt, die im Wesentlichen orthogonal zu der Sprührichtung von den Düsen zu dem ersten Kollektor verläuft, um einen Luftstrom in Richtung der Kollektorbahn zu bilden. Die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der vorliegenden Erfindung, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, kann elektrostatische Sprühvorgänge stabil und fortlaufend mit hoher Sammlungseffizienz ausführen.
The electrostatic spray apparatus according to the present invention comprises:
  • a plurality of spinning units each having a plurality of nozzles arranged two-dimensionally to electrostatically spray a polymer solution containing a polymeric substance formed using a solvent as a liquid; and a first collector, the like is disposed opposite to the plurality of nozzles with an insulating layer therebetween, the polarity of the voltage applied to the first collector being different from the polarity of the voltage supplied to the nozzles, or the first collector grounded to ground potential,
  • a first voltage source for applying a predetermined high voltage to the nozzles, and
  • Collector sections which are associated with the spinning units and which hold a collector track movable, wherein
  • the spinning unit is provided with means for forming an air flow which flows in a direction substantially orthogonal to the spraying direction from the nozzles to the first collector to form an air flow in the direction of the collector track. The electrostatic spray apparatus according to the present invention, which is configured as described above, can perform electrostatic spraying operations stably and continuously with high collection efficiency.

Das Verfahren zum elektrostatischen Sprühen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Schritte:

  • Zuführen einer Polymerlösung, die eine polymere Substanz enthält und unter Verwendung eines Lösungsmittels als eine Flüssigkeit ausgebildet ist, an eine Vielzahl von zweidimensional angeordneten Düsen,
  • Anlegen einer Hochspannung an die Düsen, um die Polymerlösung elektrostatisch aus den Düsen zu sprühen,
  • Erzeugen eines Luftstroms, der in eine Richtung strömt, die im Wesentlichen orthogonal zu der Richtung des elektrostatischen Sprühens einer mit den Düsen ausgerüsteten Spinneinheit verläuft, und
  • Zuführen des Luftstroms an die elektrostatisch gesprühte und aufgeladene polymere Substanz, so dass die polymere Substanz auf einer Kollektorbahn laminiert wird, die im Wesentlichen orthogonal zu der Richtung des Luftstroms angeordnet ist. Mit dem oben genannten Verfahren zum elektrostatischen Sprühen gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein elektrostatischer Sprühvorgang stabil mit hoher Sammlungseffizienz ausgeführt werden.
The method of electrostatic spraying according to the present invention comprises the steps of
  • Supplying a polymer solution containing a polymeric substance and formed using a solvent as a liquid to a plurality of two-dimensionally arranged nozzles,
  • Applying a high voltage to the nozzles to electrostatically spray the polymer solution from the nozzles,
  • Generating an air flow flowing in a direction substantially orthogonal to the direction of electrostatic spraying of a spinning unit equipped with the nozzles, and
  • Supplying the air stream to the electrostatically sprayed and charged polymeric substance such that the polymeric substance is laminated on a collector track that is substantially orthogonal to the direction of the airflow. With the above-mentioned method of electrostatic spraying according to the present invention, electrostatic spraying can be performed stably with high collection efficiency.

Wirkung der ErfindungEffect of the invention

Die vorliegende Erfindung kann eine Vorrichtung und ein Verfahren zum elektrostatischen Sprühen bereitstellen, die in der Lage sind, Massenprodukte bei hoher Sammlungseffizienz, ausgezeichneter Produktivität und großer Genauigkeit herzustellen und die dazu eine Vielzahl von Düsen verwenden, die zweidimensional angeordnet sind und als Mittel zum Sprühen dienen.The present invention can provide an apparatus and method for electrostatic spraying capable of producing mass products with high collection efficiency, excellent productivity and high accuracy, using a plurality of nozzles arranged two-dimensionally and serving as a spraying means.

Außerdem kann die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum elektrostatischen Sprühen bereitstellen, die eine hohe Sicherheit bieten, weil ein während des elektrostatischen Sprühprozesses verwendetes organisches Lösungsmittel auf sichere Weise wieder zurückgewonnen werden kann.Furthermore For example, the present invention may be an apparatus and a method to provide electrostatic spraying, which has a high Provide security because one during the electrostatic spraying process used organic solvent in a safe way can be recovered again.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist eine Ansicht, die in schematisierter Weise den Aufbau einer Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt; 1 Fig. 12 is a view schematically showing the structure of an electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1 of the present invention;

2 ist eine schematisierte Schnittansicht, die eine Mehrzahl von Spinneinheiten zeigt, die an den Kanälen der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß Ausführungsform 1 angeordnet sind; 2 Fig. 12 is a schematic sectional view showing a plurality of spinning units disposed on the channels of the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1;

3 ist eine Perspektivansicht der Spinneinheit der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß Ausführungsform 1; 3 FIG. 10 is a perspective view of the spinning unit of the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1; FIG.

4 ist eine Ansicht der Installationsfläche der Spinneinheit der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß Ausführungsform 1; 4 FIG. 14 is a view of the installation surface of the spinning unit of the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1; FIG.

5 ist eine Ansicht der rückwärtigen Fläche der Spinneinheit der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß Ausführungsform 1; 5 FIG. 12 is a view of the rear surface of the spinning unit of the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1; FIG.

6 ist eine Schnittansicht eines Sprühblocks und des ihn umgebenden Bereichs in der Spinneinheit der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß Ausführungsform 1 und 6 FIG. 12 is a sectional view of a spray block and the surrounding area in the spinning unit of the electrostatic spray apparatus according to Embodiments 1 and. FIG

7 ist eine Perspektivansicht in auseinandergezogener Form des Sprühblocks und des ihn umgebenden Bereichs in der Spinneinheit der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß Ausführungsform 1. 7 FIG. 10 is an exploded perspective view of the spray block and the surrounding area in the spinning unit of the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1. FIG.

Beste Art und Weise zur Ausführung der ErfindungBest way to execute the invention

Es folgt die detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum elektrostatischen Sprühen gemäß der vorliegenden Erfindung; dabei wird Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen.It follows the detailed description of a preferred embodiment an apparatus and method for electrostatic spraying according to the present invention; this reference is made to the attached drawings.

Ausführungsform 1Embodiment 1

1 ist eine Seitenansicht der schematischen Konfiguration einer Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der bevorzugten Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß Ausführungsform 1 sprüht eine Lösung, die eine polymere Substanz enthält, auf elektrostatischem Wege aus Düsen aus, um Fasern herzustellen, die dünner als 100 Nanometer [nm] sind und als Nanofasern bezeichnet werden, und um Verbundstoffe, Vliese, aus Nanofasern herzustellen. 1 FIG. 10 is a side view of the schematic configuration of an electrostatic spray apparatus according to the preferred embodiment 1 of the present invention. FIG. The electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1 electrostatically sprays a solution containing a polymeric substance from nozzles to produce fibers thinner than 100 nanometers [nm], which are called nanofibers, and composites, nonwovens, made of nanofibers.

Zuerst wird mit Hinweis auf 1 die Herstellung von Nanofaservliesen bzw. Nanofaserverbundstoffen durch elektrostatisches Sprühen mit der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung skizziert. Für die Herstellung von Nanofaservliesen ist ein Substrat erforderlich, das als Basis für den Sammlungs- und Laminiervorgang der Nanofasern dient. Eine Kollektorbahn 8 aus einem isolierenden Kunstharz, beispielsweise aus Polyethylen, wird als Substrat verwendet. Diese Kollektorbahn 8 wird von einer Zuführspule 20 zugeführt und von einer Aufnahmespule 21 über mehrere Zwischenrollen 18 aufgenommen, deren Weiterleitungsgeschwindigkeit gesteuert werden kann. Die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 ist so aufgebaut, dass die Weiterleitungsgeschwindigkeit der Kollektorbahn 8 abhängig von der Dicke des Vlieses, von dem Durchmesser und dem Material der Nanofasern usw. auf eine Weise bestimmt wird, dass ein großer Bereich von Weiterleitungsgeschwindigkeiten, von mehreren Metern bis zu mehreren hundert Metern pro Minute, möglich ist.First, with reference to 1 the preparation of nanofiber nonwovens or nano-fiber composites by electrostatic spraying with the apparatus for electrostatic spraying according to Embodiment 1 of the present invention outlined. The production of nanofiber nonwovens requires a substrate that serves as the basis for the collection and lamination process of the nanofibers. A collector track 8th of an insulating resin, for example, polyethylene, is used as a substrate. This collector track 8th is from a supply spool 20 fed and from a take-up spool 21 over several intermediate roles 18 recorded, whose forwarding speed can be controlled. The electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1 is constructed such that the forwarding speed of the collector path 8th depending on the thickness of the web, on the diameter and the material of the nanofibres, etc., in such a way that a wide range of transfer speeds, from several meters to several hundred meters per minute, is possible.

Die Kollektorbahn 8, die als Substrat dient, wird in dem Bereich zwischen Zuführspule 20 und Aufnahmespule 21 über die Mehrzahl von Zwischenrollen 18 transportiert. Eine Mehrzahl von Spinneinheiten 22 ist entlang des Transportpfades der Kollektorbahn 8 angeordnet. Die Spinneinheiten 22 sind an den Kanälen von Kollektorabschnitten 13 angeordnet, die das Kollektorband 8 enthalten, auf der Nanofasern gesammelt und laminiert werden. Während die Kollektorbahn 8 die Kollektorabschnitte 13 innen passiert, werden die Nanofasern aus den Spinneinheiten 22 auf der Kollektorbahn 8 zu einer Dicke von mehreren hundert Nanometern bis zu mehreren hundert Mikrometern laminiert.The collector track 8th serving as a substrate becomes in the area between feed coil 20 and take-up spool 21 over the majority of intermediate roles 18 transported. A plurality of spinning units 22 along the transport path is the collector track 8th arranged. The spinning units 22 are at the channels of collector sections 13 arranged the collector's belt 8th on which nanofibers are collected and laminated. While the collector track 8th the collector sections 13 happens inside, the nanofibers from the spinning units 22 on the collector track 8th laminated to a thickness of several hundred nanometers to several hundred micrometers.

Wie in 1 gezeigt wird, sind die Spinneinheiten 22 fast horizontal an den Seitenflächen der Kanäle der Kollektorabschnitte 13 angeordnet und erstrecken sich in vertikaler oder horizontaler Richtung so, dass sie zu den Seitenflächen orthogonal angeordnet sind; sie sind so aufgebaut, dass sie voneinander unabhängig sind. Die Anzahl der zu installierenden Spinneinheiten 22 kann frei gewählt werden und hängt von der Produktionsgeschwindigkeit, den Spezifikationen usw. eines herzustellenden Nanofasergebildes ab. Die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen nach der Ausführungsform 1 ist so aufgebaut, dass die Anzahl der zu installierenden Spinneinheiten 22 frei gewählt werden kann von einer Spinneinheit bis zu der maximalen Anzahl von Spinneinheiten 22, die im Kollektorabschnitt 13 angeordnet werden können. Außerdem ist es möglich, wenn alle Spinneinheiten 22 installiert sind, nur frei ausgewählte Spinneinheiten zu betreiben, da die Spinneinheiten 22 so konfiguriert sind, dass sie unabhängig voneinander betrieben werden können. Aus dem Grunde können von der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 spezifische Spinneinheiten 22 zur Reparatur oder Wartung entfernt werden, ohne die Produktion anzuhalten. Außerdem kann, wenn plötzlich während der laufenden Produktion eine Störung an einer der Spinneinheiten 22 auftritt, die Produktion weiterlaufen und es brauchen nur die an der Störung beteiligten Spinneinheiten 22 gestoppt zu werden, ohne die gesamte Vorrichtung außer Betrieb zu nehmen.As in 1 are shown are the spinning units 22 almost horizontal to the side surfaces of the channels of the collector sections 13 arranged and extending in the vertical or horizontal direction so that they are arranged orthogonally to the side surfaces; they are structured so that they are independent of each other. The number of too instal lierenden spinning units 22 can be chosen freely and depends on the production speed, the specifications etc. of a manufactured nanofiber structure. The apparatus for electrostatic spraying according to the embodiment 1 is constructed so that the number of spinning units to be installed 22 can be freely selected from a spinning unit to the maximum number of spinning units 22 in the collector section 13 can be arranged. Besides, it is possible if all spinning units 22 are installed to operate only freely selected spinning units, as the spinning units 22 are configured so that they can be operated independently. Therefore, from the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1, specific spinning units can be used 22 be removed for repair or maintenance without stopping production. In addition, if suddenly during the ongoing production of a fault on one of the spinning units 22 occurs, the production continues to run and it only need the spinning units involved in the disorder 22 to be stopped without taking the entire device out of service.

Außerdem ist es bei der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 nicht erforderlich, dass die den Spinneinheiten 22 zugeführten Materialien die gleichen sind. Da jede der Spinneinheiten 22 mit einem später noch näher beschriebenen Materialvorratstank 15 (s. 2) ausgerüstet ist, um den Düsen ein Material zuzuführen, ist es möglich, unterschiedliche Arten von Material an die jeweiligen Spinneinheiten 22 zu leiten und Vliese bzw. Verbundstoffe herzustellen, die aus den unterschiedlichen Laminatmaterialien bestehen. Es ist auch möglich, das gleiche Material an die jeweilige Spinneinheit 22 zu leiten und das gleiche Material in dem jeweiligen Materialvorratstank 15 vorzuhalten, und selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, immer das gleiche Material an die jeweilige Spinneinheit 22 zu leiten, indem ein gemeinsames Zuführrohr mit der entsprechenden Spinneinheit 22 verbunden wird.In addition, in the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1, it is not necessary that the spinning units 22 supplied materials are the same. Because each of the spinning units 22 with a material storage tank to be described later 15 (S. 2 ) is equipped to supply a material to the nozzles, it is possible different types of material to the respective spinning units 22 to guide and produce nonwovens or composites that consist of the different laminate materials. It is also possible to apply the same material to the respective spinning unit 22 to direct and the same material in the respective material storage tank 15 to maintain, and of course it is also possible always the same material to the respective spinning unit 22 to conduct by using a common feed tube with the appropriate spinning unit 22 is connected.

Als Nächstes wird der Aufbau und der Betrieb der Spinneinheiten 22 in der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 beschrieben.Next will be the construction and operation of the spinning units 22 in the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1.

2 ist eine seitliche Schnittansicht der Konfiguration der mehreren Spinneinheiten 22, die im Kollektorabschnitt 13 installiert sind. 3 bis 5 zeigen die Konfiguration der Spinneinheit 22; 3 ist eine Perspektivansicht der Spinneinheit 22; 4 ist eine Ansicht von vorn auf die Vorderfläche, die als Installa tionsfläche für die Spinneinheit 22 dient, und 5 ist eine rückwärtige Ansicht der Rückfläche der Spinneinheit 22. 2 FIG. 10 is a side sectional view of the configuration of the plurality of spinning units. FIG 22 in the collector section 13 are installed. 3 to 5 show the configuration of the spinning unit 22 ; 3 is a perspective view of the spinning unit 22 ; 4 is a front view of the front surface, the tion as installation area for the spinning unit 22 serves, and 5 is a rear view of the rear surface of the spinning unit 22 ,

Wie 2 zeigt, ist jede Spinneinheit 22 mit einem Materialvorratstank 15 zum Speichern einer Lösung ausgestattet, die eine polymere Substanz enthält, und die Lösung wird aus dem Materialvorratstank 15 über ein Materialzuführrohr 14 an eine Mehrzahl von Düsen 1 geleitet, die in der Spinneinheit 22 vorgesehen sind. Die Mehrzahl von Düsen 1 ist mit einer leitenden Platte 2 aus einem leitenden Material, die als ein Metallblock dient, integral geformt, und die Düsen sind zweidimensional in Zeilen und Spalten (in einem gitterartigen Muster) angeordnet. In der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 ist es eine Funktion der leitenden Platte 2, als Lösungsbehälter zur temporären Aufnahme der Lösung mit der polymeren Substanz zu dienen, die als das Material verwendet wird, und die Mehrzahl von Düsen 1 ist an der unteren Seite des Lösungsbehälters angeordnet. Die beschriebene Mehrzahl von Düsen 1 und die leitende Platte 2 stellen einen Sprühblock 30 dar, der als ein Sprühabschnitt verwendet wird.As 2 shows is every spinning unit 22 with a stock tank 15 equipped to store a solution containing a polymeric substance, and the solution is removed from the stock tank 15 via a material supply pipe 14 to a plurality of nozzles 1 passed in the spinning unit 22 are provided. The majority of nozzles 1 is with a conductive plate 2 is integrally molded from a conductive material serving as a metal block, and the nozzles are arranged two-dimensionally in rows and columns (in a lattice-like pattern). In the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1, it is a function of the conductive plate 2 to serve as a solution tank for temporarily receiving the solution with the polymeric substance used as the material and the plurality of nozzles 1 is located on the lower side of the solution container. The described plurality of nozzles 1 and the conductive plate 2 make a spray block 30 which is used as a spray section.

Eine Lösung, die durch das Mischen einer polymeren Substanz wie Polyurethan, das als das Material von Nanofasern dient, mit einem Lösungsmittel wie Toluol entsteht, wird aus jedem der Materialvorratstanks 15, die unabhängig voneinander an der entsprechenden Spinneinheit 22 angeordnet sind, der leitenden Platte 2 des wie oben aufgebauten Sprühblocks 30 über das Materialzuführrohr 14 zugeführt.A solution formed by mixing a polymeric substance such as polyurethane, which serves as the material of nanofibers, with a solvent such as toluene, becomes each of the material storage tanks 15 that are independent of each other on the corresponding spinning unit 22 are arranged, the conductive plate 2 of the spray block constructed as above 30 over the material supply pipe 14 fed.

Obgleich der Sprühblock 30 mit der Mehrzahl von Düsen 1 und der leitenden Platte 2 in der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 aus einem Metallblock, beispielsweise aus Aluminium oder rostfreiem Stahl, durch Pressen integral geformt ist, kann er auch durch Stanzen hergestellt sein. Die Düse 1 hat eine Sprühaustrittöffnung mit vorbestimmtem Durchmesser und ist konisch so geformt, dass sie zum unteren Ende spitz zu läuft. Zusätzlich ist die Düse 1 so aufgebaut, dass ihre Sprühaustrittöffnung mit dem Lösungsbehälter der leitenden Platte 2 in Verbindung steht.Although the spray block 30 with the plurality of nozzles 1 and the conductive plate 2 In the apparatus for electrostatic spraying according to the embodiment 1 of a metal block, for example, made of aluminum or stainless steel, is integrally formed by pressing, it may also be produced by stamping. The nozzle 1 has a spray orifice of a predetermined diameter and is conically shaped to be tapered toward the lower end. In addition, the nozzle 1 designed so that its spray orifice with the solution container of the conductive plate 2 communicates.

Die leitende Platte 2 ist so aufgebaut, dass eine hohe Spannung (beispielsweise eine hohe Spannung zwischen mehreren kV bis zu mehreren zehn kV) daran von einer ersten Spannungsquelle 40 angelegt wird und dass ihr oberer Bereich, an dem die Düsen 1 nicht angeordnet sind, mit einer Isolierabdeckung 9 aus einem isolierenden Kunstharz bedeckt ist. Mit dieser Isolierabdeckung 9 wird die Lösung im Lösungsbehälter der leitenden Platte 2 gegen eine Kontaminierung durch Staub oder dergleichen geschützt. Außerdem wird mit der Isolierabdeckung 9 der Sprühblock 30 in der Spinneinheit 22 gegenüber dem Gehäuse 10 der Spinneinheit 22 isoliert und damit geschützt.The conductive plate 2 is configured such that a high voltage (for example, a high voltage between several kV to several tens of kV) therefrom from a first voltage source 40 is created and that its upper area where the nozzles 1 are not arranged, with an insulating cover 9 is covered by an insulating synthetic resin. With this insulating cover 9 the solution becomes in the solution tank of the conductive plate 2 protected against contamination by dust or the like. In addition, with the insulating cover 9 the spray block 30 in the spinning unit 22 opposite the housing 10 the spinning unit 22 isolated and protected.

Auf der gesamten unteren Fläche im Innern der Spinneinheit 22 sind eine Isolierschicht 5 und ein erster, aus einer dünnen Metallplatte gebildeter Kollektor 4 von oben, in dieser Reihenfolge, so gestapelt, dass sie den Düsen 1 gegenüberliegen. In der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 kann der erste Kollektor 4, obgleich er geerdet ist, so konfiguriert sein, dass ihm eine Spannung zugeführt wird, deren Polarität sich von der des Sprühblocks 30 unterscheidet.On the entire lower surface inside the spinning unit 22 are an insulating layer 5 and a first collector formed of a thin metal plate 4 from above, in this order, so stacked that they are the nozzles 1 are opposite. In the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1, the first collector 4 although grounded, be configured to be supplied with a voltage whose polarity is different from that of the spray block 30 different.

6 ist eine Schnittansicht des Sprühabschnitts der Spinneinheit 22 der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1, der den Sprühblock 30, die Isolierabdeckung 9 zum Abdecken des Sprühblocks usw. enthält. Zusätzlich zum Sprühblock 30 und der Isolierabdeckung 9 sind das Materialzuführrohr 14 und der Materialvorratstank 15 im Sprühabschnitt vorhanden. 7 ist eine Perspektivansicht in auseinandergezogener Form des in 6 gezeigten Sprühabschnitts. 6 is a sectional view of the spray section of the spinning unit 22 the apparatus for electrostatic spraying according to the embodiment 1, the spray block 30 , the insulating cover 9 for covering the spray block and so on. In addition to the spray block 30 and the insulating cover 9 are the material supply pipe 14 and the stock tank 15 present in the spray section. 7 is an exploded perspective view of the in 6 shown spray section.

Die leitende Platte 2, die mit den mehreren Düsen 1 integral ausgebildet ist, hat die Form eines Tabletts mit Vertiefung. In ihrem Bodenflächenabschnitt ist jede der mehreren Düsen 1 mit einer konisch geformten Sprühaustrittöffnung ausge rüstet, die zum Austrittende spitz zuläuft, und die Düsen sind zweidimensional linear in Zeilen und Spalten angeordnet; mit anderen Worten, die mehreren Düsen 1 sind an den Schnittstellen des gitterartigen Musters in gleichen Abständen voneinander angeordnet. Der Sprühblock 30, der die leitende Platte 2 und die Mehrzahl von Düsen 1 enthält, ist aus einem Metallblock durch Pressbearbeitung, wie oben beschrieben, geformt worden. Die die polymere Substanz enthaltende Lösung ist in dem Raum der Vertiefung des Tablettabschnitts als Vorrat vorhanden, das heißt, im konkaven Raum in der leitenden Platte 2, und die Lösung wird aus dem Materialvorratstank 15 über das Materialzuführrohr 14 auf eine Weise an den vertieften Tablettabschnitt geführt, dass die Lösungsmenge im vertieften Tablettabschnitt konstant gehalten wird. Die Mehrzahl von Düsen 1 ist an der Bodenfläche der leitenden Platte 2 in gleichen Abständen in Zeilen- und Spaltenrichtung angeordnet. In der Ausführungsform 1 sind 48 Düsen 1 in vier Zeilen und zwölf Spalten an der leitenden Platte 2 ausgebildet; die leitende Platte 2 misst 250 mm (Breite) × 500 mm (Länge) × 180 mm (Höhe). Die oben angegebene Größe der leitenden Platte 2 und die Anzahl von Düsen 1 sind lediglich Beispiele und werden abhängig von den Spezifikationen, der Produktionsgeschwindigkeit usw. des herzustellenden Produkts, der an die Düsen 1 angelegten Spannung und der Intensität eines im Wesentlichen orthogonal zur Sprührichtung der Düsen 1 fließenden Luftstroms 17 in geeigneter Weise ausgewählt.The conductive plate 2 that with the several nozzles 1 is integrally formed, has the shape of a tray with recess. In its bottom surface portion, each of the plurality of nozzles 1 equipped with a conically shaped spray orifice which tapers towards the exit end, and the nozzles are arranged two-dimensionally linearly in rows and columns; in other words, the multiple nozzles 1 are arranged at the intersections of the grid-like pattern at equal intervals. The spray block 30 who the leading plate 2 and the plurality of nozzles 1 has been formed from a metal block by press working as described above. The solution containing the polymeric substance is present in the space of the recess of the tray section as a supply, that is, in the concave space in the conductive plate 2 and the solution is removed from the stock tank 15 over the material supply pipe 14 guided in a manner to the recessed tray section, that the amount of solution in the recessed tray section is kept constant. The majority of nozzles 1 is at the bottom surface of the conductive plate 2 arranged at equal intervals in the row and column direction. In the embodiment 1, 48 nozzles 1 in four rows and twelve columns on the conductive plate 2 educated; the conductive plate 2 measures 250 mm (width) × 500 mm (length) × 180 mm (height). The above-mentioned size of the conductive plate 2 and the number of nozzles 1 are merely examples and will depend on the specifications, the production rate, etc. of the product to be manufactured, the nozzles 1 applied voltage and the intensity of a substantially orthogonal to the spray direction of the nozzles 1 flowing airflow 17 suitably selected.

Allgemein gesagt ist ein Material, das leicht zu bearbeiten und leitend ist, beispielsweise rostfreier Stahl, als Material für den Sprühblock 30 zu bevorzugen. Ist der Innendurchmesser der Sprühaustrittöffnung der Düse 1 zu klein, besteht das Risiko, dass die Sprühaustrittöffnung blockiert wird; ist der Innendurchmesser andererseits zu groß, kann Flüssigkeit heraustropfen. Darum liegt der Innendurchmesservorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 1,0 mm. Die als Sprühaustrittöffnung der Düse 1 dienende durchgehende Öffnung wird durch präzises Bohren geschaffen. Beim Pressvorgang wird die Düse 1 so geformt, dass sie eine Höhe (Abstand zwischen dem Ende, das als Sprühaustrittöffnung dient, und dem Ansatz der konisch geformten Düse 1) von mindestens 5 mm hat, um sich den Vorteil der Eigenschaft zunutze zu machen, dass Ladungen sich an zugespitzen Bereichen konzentrieren. Der obere Bereich des Sprühblocks 30 mit der leitenden Platte 2 und den wie oben geformten Düsen 1 ist mit der Isolierabdeckung 9 aus einem isolierenden Kunstharz bedeckt, und der Sprühblock 30 und die Isolierabdeckung 9 sind aneinander befestigt.Generally speaking, a material that is easy to work and conduct, such as stainless steel, is the material of the spray block 30 to prefer. Is the inner diameter of the spray orifice of the nozzle 1 too small, there is a risk that the spray orifice will be blocked; On the other hand, if the inside diameter is too large, liquid may drip out. Therefore, the inner diameter is preferably in the range of 0.1 to 1.0 mm. The spray outlet opening of the nozzle 1 Serving through opening is created by precise drilling. During the pressing process, the nozzle becomes 1 shaped so as to have a height (distance between the end serving as a spray discharge port and the neck of the conical-shaped nozzle 1 ) of at least 5 mm in order to take advantage of the property of concentrating charges on tapered areas. The upper area of the spray block 30 with the conductive plate 2 and the nozzles formed as above 1 is with the insulating cover 9 covered by an insulating resin, and the spray block 30 and the insulating cover 9 are attached to each other.

Die Isolierabdeckung 9 dient als Deckel zum Abdecken des konkaven Raums, der in der leitenden Platte 2 in flacher Schalenform ausgebildet ist, und verhindert auf die Weise, dass die aus dem Materialvorratstank 15 über das Materialzuführrohr 14 in den konkaven Raum in der leitenden Platte 2 injizierte Lösung, die die polymere Substanz enthält, durch verunreinigende Substanzen kontaminiert wird usw. Die im konkaven Raum in der leitenden Platte 2 als Vorrat vorhandene Lösung fließt in die integral am Bodenabschnitt der leitenden Platte 2 angeordneten Düsen 1 und wird versprüht.The insulating cover 9 serves as a lid for covering the concave space contained in the conductive plate 2 is formed in a flat shell shape, and prevents in the way that from the material storage tank 15 over the material supply pipe 14 in the concave space in the conductive plate 2 Injected solution containing the polymeric substance is contaminated by contaminating substances, etc. In the concave space in the conductive plate 2 solution present as a supply flows into the integral at the bottom portion of the conductive plate 2 arranged nozzles 1 and is sprayed.

Da in der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 zum Erzielen einer Lösung ein organisches Lösungsmittel wie Toluol zum Lösen der polymeren Substanz usw. verwendet wird, ist es von Vorteil, dass die Bereiche, die mit der Lösung in Kontakt kommen, beispielsweise die Isolierabdeckung 9, das Material des Zuführrohrs 14 und der Materialvorratstank 15, aus korrosionsbeständigen Kunstharzmaterialien hergestellt sind, beispielsweise aus Fluorkunstharz, PE (Polyehtylenharz) und PP (Polypropylenharz).In the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1, since an organic solvent such as toluene is used to dissolve the polymeric substance, etc., it is preferable that the portions that come in contact with the solution be, for example, the insulating cover 9 , the material of the feed tube 14 and the stock tank 15 are made of corrosion-resistant synthetic resin materials, for example fluororesin resin, PE (polyethylene) and PP (polypropylene resin).

Die die polymere Substanz enthaltende Lösung, die aus dem Materialvorratstank 15 an die leitende Platte 2 über das Materialzuführrohr 14 zuzuführen ist, wird gleichmäßig an die an der Bodenfläche des konkaven Raums in der leitenden Platte 2 vorgesehene entsprechende Düse 1 geleitet. Der Lösungspegel wird ständig mit Hilfe eines allgemein üblichen Pegeldetektors festgestellt, so dass alle Düsen 1 in ausreichendem Maß mit der Lösung gefüllt sind, im konkaven Raum in der leitenden Platte 2 ein vorbestimmter Pegel aufrechterhalten wird und die Lösung zugeführt wird, wenn der Pegel unter ein ausreichendes Maß absinkt.The solution containing the polymeric substance coming from the material storage tank 15 to the conductive plate 2 over the material supply pipe 14 is supplied to be uniform to the at the bottom surface of the concave space in the conductive plate 2 provided corresponding nozzle 1 directed. The solution level is constantly detected using a common level detector, so that all nozzles 1 are sufficiently filled with the solution, in the concave space in the conductive plate 2 a predetermined level is maintained and the solution is supplied when the level is below a level decreasing level.

Wie in 7 gezeigt, sind in der Isolierabdeckung 9 eine Installationsöffnung 12, in der das Materialzuführrohr 14 installiert ist, und ein konkaver Abschnitt ausgebildet, in den der Lösungsbehälter des Sprühblocks 30 eingepasst ist, um den Lösungsbehälter hermetisch abzudichten. Das Materialzuführrohr 14 und der Sprühblock 30 sind so konfiguriert, dass sie leicht aus der Isolierabdeckung 9 zu entfernen sind, so dass Strukturen vorhanden sind, die eine ausgezeichnete Wartungsfreundlichkeit, beispielsweise zum Säubern, bieten.As in 7 are shown in the insulating cover 9 an installation opening 12 in which the material supply pipe 14 is installed, and a concave portion formed in the solution container of the spray block 30 is fitted to hermetically seal the solution container. The material supply pipe 14 and the spray block 30 are configured to light off the insulating cover 9 are to be removed, so that there are structures that offer excellent maintainability, such as for cleaning.

Das Gehäuse, das die Außenfläche der Spinneinheit 22 darstellt, besteht aus einem Kunstharz, das als ein Isoliermaterial dient und eine Steifigkeit aufweist, wodurch es sein eigenes Gewicht tragen kann; es ist mit einem Flansch 11 so ausgestattet, dass das Gehäuse auf dem Kanal des Kollektorabschnitts 13 installiert ist. Die Spinneinheit 22 ist so aufgebaut, dass der Flansch 11 des Gehäuses 10 mit dem Kanal über Bolzen verschraubt ist, um ein leichtes Entfernen zu ermöglichen. Eine Öffnung, die als Lufteinlassöffnung 6 dient und zum Bilden eines Luftstroms benutzt wird, ist in der Rückseitenfläche des Gehäuses 10 vorgesehen, das heißt, an der Seite, die dem Flansch 11 gegenüberliegt. Ein elektrisch gegenüber dem Gehäuse 10 isoliertes Metallnetz 16 ist an der Lufteinlassöffnung 6 angeordnet. Das Metallnetz 16 ist mit einer zweiten Spannungsquelle 50 verbunden. Eine Spannung, die niedriger ist als die von der oben erwähnten ersten Spannungsquelle 40 zugeführten Spannung und deren Polarität identisch ist, wird von der zweiten Spannungsquelle 50 zugeführt. Das Referenzpotential ist das Potential der Wandfläche des Kanals, der den Kollektorabschnitt 13 darstellt, und das Referenzpotential der ersten Spannungsquelle 40 und das der zweiten Spannungsquelle 50 ist auch das Potential an der Wandfläche des Kanals. Außerdem ist das Referenzpotential im Allgemeinen das Massepotential.The housing, which is the outer surface of the spinning unit 22 is made of a synthetic resin serving as an insulating material and having a rigidity, whereby it can bear its own weight; it is with a flange 11 equipped so that the housing on the channel of the collector section 13 is installed. The spinning unit 22 is constructed so that the flange 11 of the housing 10 bolted to the channel via bolts to allow easy removal. An opening that acts as an air inlet 6 is used and for forming an air flow is in the back surface of the housing 10 provided, that is, on the side, which is the flange 11 opposite. An electrical opposite the housing 10 isolated metal net 16 is at the air inlet opening 6 arranged. The metal net 16 is with a second voltage source 50 connected. A voltage lower than that of the above-mentioned first voltage source 40 supplied voltage and whose polarity is identical, is from the second voltage source 50 fed. The reference potential is the potential of the wall surface of the channel, which is the collector section 13 represents, and the reference potential of the first voltage source 40 and that of the second voltage source 50 is also the potential on the wall surface of the channel. In addition, the reference potential is generally the ground potential.

Wenn von der ersten Spannungsquelle 40 eine hohe Spannung an die leitende Platte 2 angelegt wird, werden durch ein elektrostatisches Feld Ladungen erzeugt. Da die Ladungen die Eigenschaft haben, sich an den zugespitzten Bereichen zu konzentrieren, konzentrieren sie sich an den Endspitzen der Düsen 1. Die an die leitende Platte 2 anzulegende hohe Spannung wird abhängig vom Material und der Viskosität der Lösung, dem Material und dem Durchmesser der zu fertigenden Nanofasern, der Produktionsumgebung (Temperatur und Feuchtigkeit) usw. bestimmt und liegt im Bereich von einigen kV bis zu einigen zehn kV. Da sich die Ladungen wie oben beschrieben an den Spitzen der Düsen 1 konzentrieren, werden die Oberflächenspannungsbereiche der Flüssigkeiten an den Spitzen der Düsen 1 aufgeladen. Es werden also winzige geladene Partikel 3 an den Spitzen der Düsen 1 von diesen Spitzen der Düsen 1 getrennt und als aufgeladene Flüssigkeitströpfchen aufgrund des starken elektrischen Feldes zwischen den Düsen 1 und dem ersten Kollektor 4 versprüht, wobei der Kollektor der so angeordnet ist, dass er durch die Isolierschicht 5 getrennt den Düsen 1 gegenüber angeordnet ist. Da die versprühten aufgeladenen Flüssigkeitströpfchen dieselbe Polarität haben, stoßen sie sich aufgrund der zwischen ihnen wirksamen Coulombschen Kräfte voneinander ab, verteilen sich gleichmäßig und werden dann in Richtung des ersten Kollektors 4 angezogen.When from the first voltage source 40 a high voltage to the conductive plate 2 is applied, charges are generated by an electrostatic field. Since the charges have the property of concentrating on the tapered areas, they concentrate at the tip tips of the nozzles 1 , The to the conductive plate 2 The high voltage to be applied is determined depending on the material and the viscosity of the solution, the material and diameter of the nanofibers to be produced, the production environment (temperature and humidity), etc., ranging from several kV to several tens of kV. Since the charges as described above at the tips of the nozzles 1 concentrate, the surface tension ranges of the liquids at the tips of the nozzles 1 charged. So there are tiny charged particles 3 at the tips of the nozzles 1 from these tips of the nozzles 1 separated and as charged liquid droplets due to the strong electric field between the nozzles 1 and the first collector 4 sprayed, wherein the collector is arranged so that it passes through the insulating layer 5 separated from the nozzles 1 is arranged opposite. Since the sprayed charged liquid droplets have the same polarity, they repel each other due to the Coulomb forces acting between them, distribute evenly, and then move towards the first collector 4 dressed.

Der Abstand zwischen den Spitzen der Düsen 1 und dem ersten Kollektor liegt vorzugsweise im Bereich von etwa zehn Zentimetern bis zu mehreren zehn Zentimetern. In der Ausführungsform 1 ist der Abstand auf 20 cm eingestellt. Der Abstand zwischen den Spitzen der Düsen 1 und dem ersten Kollektor 4 wird unter Beachtung der Spezifikationen für die herzustellenden Nanofasern, dem Wert der anzulegenden Spannung usw. bestimmt. Die Positionen von erstem Kollektor 4, der Isolierschicht 5 und den Düsen 1 können dementsprechend relativ einstellbar ausgelegt sein.The distance between the tips of the nozzles 1 and the first collector is preferably in the range of about ten centimeters to several tens of centimeters. In Embodiment 1, the distance is set to 20 cm. The distance between the tips of the nozzles 1 and the first collector 4 is determined according to the specifications of the nanofibers to be produced, the value of the voltage to be applied, etc. The positions of first collector 4 , the insulating layer 5 and the nozzles 1 can therefore be designed relatively adjustable.

Da die versprühten Flüssigkeitspartikel, die von den Spitzen der Düsen 1 versprüht werden, wie oben beschrieben aufgeladen sind und die Ladungen von einer Elektrode mit der anderen Polarität angezogen werden, werden die Flüssigkeitspartikel zum ersten Kollektor 4 hin angezogen. Während die Ladungen auf dem Wege in Richtung des ersten Kollektors 4 wandern, werden die Flüssigkeitspartikel aufgrund der Ladungen der flüssigen Partikel durch elektrostatische Abstoßung viele Male zu winzigen Partikeln aufgebrochen. Wenn die flüssigen Partikel auf diese Weise zu winzigen Partikeln zerteilt werden, verdunstet das zum Auflösen des Materials verwendete Lösungsmittel und nur das Material der Nanofasern bleibt übrig. Das Material befindet sich in dem Zustand von Fasern, die als Nanofasern bezeichnet werden und die einen Durchmesser von einigen Nanometern bis zu mehreren zehn Nanometern haben.Because the sprayed liquid particles coming from the tips of the nozzles 1 are charged as described above and the charges are attracted by an electrode of the other polarity, the liquid particles to the first collector 4 attracted. While the charges are on their way towards the first collector 4 Because of the charge of the liquid particles, the liquid particles are broken up into tiny particles many times by electrostatic repulsion. When the liquid particles are divided into tiny particles in this way, the solvent used to dissolve the material evaporates and only the nanofiber material remains. The material is in the state of fibers called nanofibers, which have a diameter of a few nanometers to tens of nanometers.

Selbst wenn die die polymere Substanz enthaltende Lösung wie oben beschrieben in den Zustand von Nanofasern übergegangen ist, das heißt, selbst wenn die Lösung in den festen Zustand transformiert ist, bleiben die von den Düsen 1 gegebenen Ladungen erhalten und die Nanofasern bleiben aufgeladen., In der Spinneinheit 22 der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 ist die Isolierschicht 5 zwischen den Düsen 1 und dem ersten Kollektor 4 angeordnet, wobei sie einen Abstand von mehreren Millimetern zum ersten Kollektor 4 hat. Der Abstand zwischen dem ersten Kollektor 4 und der Isolierschicht 5 wird innerhalb eines Bereichs von einigen Millimetern bis zu mehreren zehn Millimetern unter Berücksichtigung des Materials der polymeren Substanz, der Größe der Ladungen usw. ausgewählt. Die Isolierschicht 5 ist aus einem dielektrischen Material gefertigt und hat die Form einer dünnen Materialschicht oder einer dünnen Platte.Even if the solution containing the polymeric substance has transitioned to the state of nanofibers as described above, that is, even if the solution is transformed to the solid state, those of the nozzles remain 1 given charges and the nanofibers remain charged., In the spinning unit 22 The apparatus for electrostatic spraying according to Embodiment 1 is the insulating layer 5 between the nozzles 1 and the first collector 4 arranged, with a distance of several millimeters to the first collector 4 Has. The distance between the first collector 4 and the insulating layer 5 is within a range of a few millimeters to several tens of millimeters, taking into account the material as the polymeric substance, the size of the charges, etc. are selected. The insulating layer 5 is made of a dielectric material and has the shape of a thin layer of material or a thin plate.

Die Isolierschicht 5 weist die Eigenschaft eines dielektrischen Materials auf; mit anderen Worten, sie hat die Eigenschaft, elektrische Polarisation durch ein externes elektrisches Feld zu induzieren, das heißt, die Eigenschaft, induzierte Polarität anzuzeigen. Wenn also eine hohe Spannung angelegt wird, lädt sich die Oberfläche der leitenden Platte 2, die als Metallblock dient, auf und induziert eine Polarisation. Im Zustand der induzierten Polarisation hat die Fläche der Isolierschicht 5, die den Sprühaustrittöffnungen der Düsen 1 gegenüberliegt, dieselbe Polarität wie der Metallblock. Da das aus den Sprühaustrittöffnungen der Düsen 1 ausgesprühte und zu Nanofasern transformierte Material dieselbe Polarität hat wie die Isolierschicht 5, stößt sich das Material von der aufgeladenen Isolierschicht 5 aufgrund der Coulombschen Kräfte, nach denen „Ladungen derselben Polarität einander abstoßen", ab. Daraus folgt, dass das zu Nanofasern trans formierte Material in einem Raum von etwa zehn Zentimetern bis zu mehreren zehn Zentimetern zwischen den Sprühaustrittöffnungen der Düsen 1 und der Isolierschicht 5 schwebt.The insulating layer 5 has the property of a dielectric material; in other words, it has the property of inducing electrical polarization through an external electric field, that is, the property of indicating induced polarity. Thus, when a high voltage is applied, the surface of the conductive plate is charged 2 , which serves as a metal block, and induces a polarization. In the state of induced polarization, the surface of the insulating layer has 5 , which are the spray orifices of the nozzles 1 opposite, the same polarity as the metal block. Since that from the spray orifices of the nozzles 1 sprayed and transformed into nanofibers material has the same polarity as the insulating layer 5 , the material comes off the charged insulating layer 5 from the Coulombic forces that "charges of the same polarity repel each other." It follows that the material transformed into nanofibers exists in a space of about ten centimeters to several tens of centimeters between the spray orifices of the nozzles 1 and the insulating layer 5 floats.

Die zweite Spannungsquelle 50 ist mit dem Metallnetz 16 verbunden, das an rückwärtigen Fläche der Spinneinheit 22 der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß Ausführungsform 1 angeordnet ist; an das Metallnetz 16 wird eine Spannung von mehreren zehn Volt bis zu mehreren hundert Volt angelegt. An das Metallnetz 16 wird eine Spannung derselben Polarität angelegt wie sie die an die Düsen 1 angelegte Spannung hat. Andererseits wird eine Spannung von mehreren Volt an einen zweiten Kollektor 7 angelegt, der im Kollektorabschnitt 13 so angeordnet ist, dass er dem Metallnetz 16 gegenüberliegt, und die Polarität der Spannung unterscheidet sich von der des Metallnetzes 16. Die an den zweiten Kollektor 7 angelegte Spannung wird abhängig vom Material der polymeren Substanz, der Größe ihrer Ladung usw. in einem Bereich von mehreren Volt bis zu mehreren hundert Volt oder auf Massepotential eingestellt, das als Referenzpotential dient. Die sich im Schwebezustand zwischen den Sprühaustrittöffnungen der Düsen 1 und der Isolierschicht 5 befindenden aufgeladenen Nanofasern werden von dem Metallnetz 16 mit derselben Polarität wie die Nanofasern abgestoßen und aufgrund der Coulombschen Kräfte zum zweiten Kollektor 7 hin gezogen, der die andere Polarität aufweist.The second voltage source 50 is with the metal net 16 connected to the rear surface of the spinning unit 22 the device for electrostatic spraying according to Embodiment 1 is arranged; to the metal net 16 a voltage of several tens of volts to several hundred volts is applied. To the metal net 16 a voltage of the same polarity as that applied to the nozzles is applied 1 has applied voltage. On the other hand, a voltage of several volts to a second collector 7 created in the collector section 13 arranged so that it is the metal net 16 opposite, and the polarity of the voltage differs from that of the metal mesh 16 , The to the second collector 7 applied voltage is set depending on the material of the polymeric substance, the size of their charge, etc. in a range of several volts to several hundreds of volts or at ground potential serving as a reference potential. Suspended between the spray orifices of the nozzles 1 and the insulating layer 5 charged nanofibers are from the metal mesh 16 repelled with the same polarity as the nanofibers and due to Coulomb's forces to the second collector 7 drawn, which has the other polarity.

Außerdem ist die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 so aufgebaut, dass trockene Luft durch das an dem Kollektorabschnitt 13 installierte Metallnetz 16 der Spinneinheit 22 geblasen und in die Richtung des zweiten Kollektors 7 im Kanal des Kollektorabschnitts 13 geleitet wird. Der Druck im Kanal des Kollektorabschnitts 13 ist niedriger eingestellt als der Luftdruck der Umgebung, das heißt, es herrscht ein Unterdruck, so dass die Nanofasern sicher eingesammelt werden können. Außerdem ist der Feuchtigkeitsgehalt der in die Spinneinheit 22 eingeführten trockenen Luft auf 40 % oder weniger eingestellt, so dass die in der Spinneinheit 22 schwebenden Nanofasern in den Trockenzustand überführt werden.In addition, the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1 is constructed so that dry air passes through at the collector portion 13 installed metal net 16 the spinning unit 22 blown and in the direction of the second collector 7 in the channel of the collector section 13 is directed. The pressure in the channel of the collector section 13 is set lower than the atmospheric pressure of the environment, that is, there is a negative pressure, so that the nanofibers can be safely collected. In addition, the moisture content of the spinning unit 22 introduced dry air adjusted to 40% or less, so that in the spinning unit 22 Floating nanofibers are transferred to the dry state.

Wie oben beschrieben wurde, ist die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 so aufgebaut, dass mit ihr die Nanofasern im Kollektorabschnitt 13 dadurch sicher eingesammelt werden können, dass der Druck im Kollektorabschnitt 13 auf einen negativen Druckwert eingestellt wird, dass die Polarität des zweiten Kollektors 7 so eingestellt wird, dass sie sich von der des Metallnetzes 16 unterscheidet oder auf Massepotential eingestellt ist, und dass trockene Luft vom Metallnetz 16 zum Kanal des Kollektorabschnitts 13 zugeführt wird. Die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 ist so konfiguriert, dass ein Lüfter für jede Spinneinheit 22 bereitgestellt ist, um trockene Innenraumluft (Luftfeuchtigkeit 40 % oder weniger) zuzuführen. Die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen kann jedoch auch so aufgebaut sein, dass ein Kanal vorgesehen ist, um trockene Luft mit dem gewünschten Feuchtigkeitsgehalt von außerhalb der Vorrichtung zuzuführen.As described above, the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1 is constructed so as to have the nanofibers in the collector portion 13 This can be safely collected, that the pressure in the collector section 13 set to a negative pressure value that is the polarity of the second collector 7 adjusted so that they are different from the metal net 16 differs or is set to ground potential, and that dry air from the metal mesh 16 to the channel of the collector section 13 is supplied. The electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1 is configured such that one fan for each spinning unit 22 is provided to supply dry indoor air (humidity 40% or less). However, the electrostatic spraying apparatus may also be constructed to provide a channel for supplying dry air at the desired moisture content from outside the apparatus.

In der Ausführungsform 1 wird das Metallnetz 16 dazu verwendet, das Einführen von trockener Luft von der hinteren Fläche der Spinneinheit 22 auf eine Weise zu ermöglichen, dass der Luftstrom 17 hin zum Kollektorabschnitt 13 sicher erzeugt wird. Es können auch andere Komponenten mit dieser Art von Funktion verwendet werden. Es ist beispielsweise auch möglich, ein leitendes Element zu verwenden, das seine Struktur durch eine Mehrzahl von durchgehenden Bohrlöchern in einer vom Gehäuse 10 isolierten Metallplatte erhält.In Embodiment 1, the metal net becomes 16 used to introduce dry air from the back surface of the spinning unit 22 in a way to allow that airflow 17 towards the collector section 13 is generated safely. Other components can also be used with this type of function. For example, it is also possible to use a conductive element having its structure through a plurality of through-holes in one of the housings 10 receives isolated metal plate.

Die Spinneinheit 22 der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausbildungsform 1 ist mit einer Lufteinlassöffnung 6 mit einer Metallnetzstruktur versehen, die als Luftstrom formendes Mittel dient. Die Lufteinlassöffnung 6 gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch eine andere Struktur als die eines Metallnetzes haben. Beispielsweise kann die Lufteinlassöffnung 6 so aufgebaut sein, dass trockene Luft, deren Druck einzustellen ist, von einer Lufteinlassöffnung eingeführt werden kann, die am Ende der Fläche der Rückseite des Sprühblocks 30 ausgebildet ist. In diesem Fall ist der Metallblock, in dem die Lufteinlassöffnung 6 ausgebildet ist, mit der ersten Spannungsquelle 40 verbunden, und an den Metallblock wird eine Spannung derselben Polarität angelegt, wie sie die Düsen 1 haben. Daraus folgt, dass der Luftstrom 17 aus der Lufteinlassöffnung 6 zum Kollektorabschnitt 13 in dem Raum erzeugt wird, der zwischen den Düsen 1 und der Isolierschicht 5 liegt, so dass die aufgeladenen Nanofasern von der Lufteinlassöffnung 6 aus zum zweiten Kollektor 7 hin angezogen werden.The spinning unit 22 the electrostatic spray apparatus according to the embodiment 1 is with an air inlet opening 6 provided with a metal net structure serving as an air flow forming means. The air inlet opening 6 However, according to the present invention may also have a different structure than a metal mesh. For example, the air inlet opening 6 be constructed so that dry air, the pressure of which is to be adjusted, can be introduced from an air inlet opening at the end of the surface of the back of the spray block 30 is trained. In this case, the metal block in which the air inlet opening 6 is formed with the first voltage source 40 verbun and to the metal block is applied a voltage of the same polarity as the nozzles 1 to have. It follows that the air flow 17 from the air inlet opening 6 to the collector section 13 is generated in the space between the nozzles 1 and the insulating layer 5 lies so that the charged nanofibers from the air inlet 6 out to the second collector 7 be attracted to.

Wie oben beschrieben wurde, werden die in der Spinneinheit 22 schwebenden Nanofasern hin zum Kollektorabschnitt 13 geführt und von der Oberfläche der Kollektorbahn 8, die entlang des zweiten Kollektors 7 transportiert wird, angezogen, darauf gesammelt und laminiert. Daraus folgt, dass ein aus Nanofasern geformtes polymeres Vlies oder ein solcher Verbundstoff hergestellt werden kann. Je geringer also die Transportgeschwindigkeit der Kollektorbahn 8, je länger die Zeit ist, die erforderlich ist, dass die Kollektorbahn 8 die Spinneinheit 22 passiert, desto größer ist die Menge der Nanofasern, die pro Flächeneinheit angesammelt und laminiert werden. Daraus ergibt sich, dass es möglich ist, das aus Nanofasern gebildete polymere Vlies oder den entsprechenden Verbundstoff, bei dem es sich um das zu fertigende Produkt handelt, dicker herzustellen. Zusätzlich wird das Vlies oder der Verbundstoff auch dicker, je mehr Spinneinheiten 22 am Kollektorabschnitt 13 installiert sind. Es ist also möglich, die Dicke des polymeren Flächengebildes aus Nanofasern durch Ändern der Anzahl von installierten Spinneinheiten 22 und/oder durch Ändern der Transportgeschwindigkeit der Kollektorbahn 8 zu steuern.As described above, those in the spinning unit 22 floating nanofibers towards the collector section 13 guided and from the surface of the collector track 8th that go along the second collector 7 is transported, tightened, collected and laminated. It follows that a nanofiber molded polymeric web or composite can be made. The lower the transport speed of the collector track 8th The longer the time that is required is the collector track 8th the spinning unit 22 The larger the amount of nanofibers accumulated and laminated per unit area. As a result, it is possible to make the polymeric nonwoven fabric formed of nanofibers or the corresponding composite which is the product to be made thicker. In addition, the web or composite also gets thicker the more spinning units 22 at the collector section 13 are installed. It is thus possible to change the thickness of the nanofiber polymeric sheet by changing the number of spinning units installed 22 and / or by changing the transport speed of the collector track 8th to control.

Da die aus den Düsen 1 gesprühten Nanofasern auf der Kollektorbahn 8, die entlang der Fläche des zweiten Kollektor 7 transportiert wird, gesammelt und laminiert werden, sammeln sich die Ladungen der winzigen aufgeladenen Partikel 3 der Nanofasern nicht in dem Raum zwischen den Sprühaustrittöffnungen der Düsen 1 und der Isolierschicht 5 aus dielektrischem Material an, sondern werden entlang des Luftstroms 17 auf den zweiten Kollektor 7 übertragen. Aus dem Grunde wird mit der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 das Material ununterbrochen aus den Düsen 1 ausgesprüht, und es ist so möglich, ein gewünschtes Vlies oder einen entsprechenden Verbundstoff herzustellen.Since those from the nozzles 1 sprayed nanofibers on the collector track 8th along the surface of the second collector 7 transported, collected and laminated, the charges of tiny charged particles accumulate 3 the nanofibers are not in the space between the spray orifices of the nozzles 1 and the insulating layer 5 made of dielectric material, but along the air flow 17 on the second collector 7 transfer. As a result, with the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1, the material is continuously discharged from the nozzles 1 sprayed, and it is thus possible to produce a desired non-woven or a corresponding composite.

Das bei den oben erwähnten konventionellen Vorrichtungen auftretende Problem, dass sich nämlich Ladungen zwischen den Sprühaustrittöffnungen und dem Kollektor akkumulieren, sich die akkumulierten Ladungen abstoßen und neu aufgeladene Materialpartikel nicht aus den Düsen ausgesprüht werden können, wird mit der Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 gelöst.The occurring in the above-mentioned conventional devices Problem, namely that charges between the Sprühaustrittsöffnungen and the collector accumulate accumulated charges repel and re-charged material particles are not can be sprayed out the nozzles, becomes with the use of the above-described device for electrostatic spraying solved according to the embodiment 1.

In der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 wird trockene Luft durch die Lufteinlassöffnung 6 der Spinneinheit 22, die an dem Kollektorabschnitt 13 installiert ist, eingeführt, und der im Kollektorabschnitt 13 herrschende Druck wird unter den des Umgebungsluftdrucks gesenkt, das heißt, es herrscht Unterdruck, um die Nanofasern zu sammeln. Die Geschwindigkeit der zugeführten trockenen Luft kann gering sein, etwa mehrere Zentimeter pro Sekunde; sie soll so eingestellt sein, das die Nanofasern sanft auf der Kollektorbahn 8 gesammelt werden und der Luftstrom im Innern der Spinneinheit 22 nicht gestört wird. Eine hohe Geschwindigkeit des Luftstroms von mehreren zehn Zentimetern pro Sekunde ist ungünstig, da die bereits angesammelten Nanofasern durch den Luftdruck bewegt werden und zusätzliche statische Elektrizität erzeugt wird.In the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1, dry air is introduced through the air inlet port 6 the spinning unit 22 at the collector section 13 is installed, inserted, and that in the collector section 13 prevailing pressure is lowered below that of the ambient air pressure, that is, there is negative pressure to collect the nanofibers. The speed of the supplied dry air may be low, about several centimeters per second; It should be set so that the nanofibers gently on the collector track 8th be collected and the air flow inside the spinning unit 22 not disturbed. A high air flow speed of several tens of centimeters per second is unfavorable because the already accumulated nanofibers are moved by the air pressure and additional static electricity is generated.

Der Aufbau zum Zuführen von trockener Luft gemäß der Ausführungsform 1 wird nicht nur als Maßnahme gegen ein Streuen der Nanofasern eingesetzt, sondern auch dazu genutzt, ein Einfangen des in der Materiallösung enthaltenen organischen Lösungsmittels zu ermöglichen. Da das in der Ausführung 1 verwendete Material, eine polymere Substanz, wie oben beschrieben, in Form einer Lösung verwendet wird, wird ein organisches Lösungsmittel oder dergleichen als ein Lösungsmittel verwendet, und während der Produktion wird eine große Menge des organischen Lösungsmittels verbraucht. In den konventionellen Anlagen wird ein Einfangen des während des Sprühvorgangs verdunstenden organischen Lösungsmittels nicht in Betracht gezogen. Gesundheitliche Gefahren, Brände usw., die aufgrund des verdunstenden organischen Lösungsmittels entstehen, sowie gesundheitliche Risiken für die Menschen aufgrund der Dispersion von Nanofasern sind ernst zu nehmende Probleme. In der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 ist eine Wiedergewinnungseinheit 19 am oberen Ende des Kollektorabschnitts 13 so angeordnet, dass die das organische Lösungsmittel oder dergleichen enthaltende trockene Luft, die aus dem Inneren der Spinneinheiten 22 durch den Kollektorabschnitt 13 fließt, eingefangen wird. Diese Wiedergewinnungseinheit 19 ist so aufgebaut, dass zum Ausstoßen der trockenen Luft ein Lüfter verwendet wird, der in einer Wiedergewinnungsvorrichtung (nicht gezeigt) außerhalb der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen bereitgestellt ist.The structure for supplying dry air according to the embodiment 1 is not only used as a measure against scattering of the nanofibers, but also used to allow trapping of the organic solvent contained in the material solution. Since that in the execution 1 When the material used, a polymeric substance as described above, is used in the form of a solution, an organic solvent or the like is used as a solvent, and during production, a large amount of the organic solvent is consumed. In the conventional plants, trapping of the organic solvent which evaporates during the spraying process is not considered. Health hazards, fires, etc. that occur as a result of the evaporation of organic solvents, as well as health risks to people due to the dispersion of nanofibers are serious problems. In the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1, a recovery unit 19 at the upper end of the collector section 13 arranged so that the dry air containing the organic solvent or the like coming from the interior of the spinning units 22 through the collector section 13 flows, is captured. This recovery unit 19 is constructed so that a fan provided in a recovery apparatus (not shown) outside the electrostatic spraying apparatus is used to discharge the dry air.

Der Vorgang des Sammelns der Nanofasern in der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 wird nachfolgend detaillierter beschrieben.Of the Process of collecting the nanofibers in the device for electrostatic Spraying according to the embodiment 1 will be described in more detail below.

Trockene Luft mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 40 % oder weniger wird in jede Spinneinheit 22 über die Lufteinlassöffnung 6 und über Zuleitungsmittel wie Rohr und Kanal eingeführt, und der im Innern des mit der Spinneinheit 22 kommunizierenden Kollektorabschnitts 13 herrschende Druck wird mit Hilfe der Wiedergewinnungseinheit 19 auf einen negativen Druckwert eingestellt. Bei dieser Konfiguration wird das in der Spinneinheit 22 verdunstete organische Lösungsmittel usw. nicht nach außerhalb der Vorrichtung abgelassen, sondern in den Kollektorabschnitt 13 geführt und unter Nutzung der Wiedergewinnungseinheit 19 gesammelt. Wie oben beschrieben wurde, ist die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 so aufgebaut, dass eine sichere Wiedergewinnung des verdunsteten organischen Lösungsmittels erreicht werden kann, ohne dass das Lösungsmittel aus der Vorrichtung nach außen austritt. Ein Abzugslüfter ist gemäß der Ausführungsform 1 innerhalb der Widergewinnungseinheit 19 wie im Fall einer Allzweckluftzugkammer angeordnet. Die Geschwindigkeit der innerhalb des Kollektorabschnitts 13 in die Richtung der Wiedergewinnungseinheit 19 fließenden Luft liegt im Bereich von etwa einigen Zentimetern pro Sekunde bis zu 10 Zentimetern pro Sekunde, und der Druck im Kollektorab schnitt 13 ist auf einen schwachen Unterdruck eingestellt, der um etwa 0,02 kPa niedriger ist als der Druck in der Spinneinheit 22.Dry air with a moisture content of 40% or less is added to each spinning unit 22 over the air inlet opening 6 and via feeder Tel as tube and channel introduced, and the inside of the spinning unit 22 communicating collector section 13 prevailing pressure is with the help of the recovery unit 19 set to a negative pressure value. In this configuration, this is done in the spinning unit 22 Evaporated organic solvents, etc. are not discharged outside the device, but in the collector section 13 guided and using the recovery unit 19 collected. As described above, the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1 is constructed so that safe recovery of the evaporated organic solvent can be achieved without the solvent leaking outside of the apparatus. An exhaust fan according to Embodiment 1 is inside the recovery unit 19 as arranged in the case of a general purpose drafting chamber. The speed of the inside of the collector section 13 in the direction of the recovery unit 19 flowing air ranges from about a few centimeters per second up to 10 centimeters per second, and the pressure in the collector section 13 is set to a weak negative pressure, which is lower by about 0.02 kPa than the pressure in the spinning unit 22 ,

Wie oben beschrieben ist die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 so aufgebaut, dass der Druck innerhalb der Wiedergewinnungseinheit auf einen Unterdruck so eingestellt ist, dass der Druck innerhalb des Kollektorabschnitts 13 in einer Weise auf einem Unterdruck gehalten wird, dass die hergestellten Nanofasern auf der Kollektorbahn 8 innerhalb des Kollektorabschnitts 13 laminiert werden und dass das in der Spinneinheit 22 verdunstete organische Lösungsmittel usw. über den Kanal des Kollektorabschnitts 13 wiedergewonnen wird.As described above, the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1 is configured such that the pressure within the recovery unit is set to a negative pressure such that the pressure within the collector portion 13 held in a manner at a negative pressure that the manufactured nanofibers on the collector track 8th within the collector section 13 be laminated and that in the spinning unit 22 Evaporated organic solvents, etc. through the channel of the collector section 13 is recovered.

In der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 ist es ein wichtiges Merkmal, dass die trockene Luft von jeder Spinneinheit 22 an den Kanal des Kollektorabschnitts 13 geführt wird. Jedoch sollte die Struktur auf jeden Fall so sein, dass der Luftstrom innerhalb der Spinneinheit 22 hauptsächlich von der Lufteinlassöffnung 6 zur Kollektorbahn 8 stabil erzeugt wird.In the electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1, it is an important feature that the dry air from each spinning unit 22 to the channel of the collector section 13 to be led. However, the structure should definitely be such that the air flow within the spinning unit 22 mainly from the air inlet opening 6 to the collector track 8th is generated stable.

Die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der Ausführungsform 1 ist mit einer Steuervorrichtung ausgestattet, die in der Lage ist, die jeweilig entsprechende Spinneinheit 22 unabhängig zu betreiben, und die so ausgelegt ist, dass sie die entsprechend eines herzustellenden Produkts erforderlichen Spinneinheiten 22 auswählen und nur die ausgewählten Spinneinheiten 22 betreiben kann.The electrostatic spray apparatus according to Embodiment 1 is provided with a control device capable of providing the respective spinning unit 22 operate independently, and which is designed so that they are the spinning units required according to a product to be manufactured 22 and only the selected spinning units 22 can operate.

Wie oben beschrieben, kann die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der vorliegenden Erfindung stabile elektrostatische Sprühprozesse bei Verwendung der Mehrzahl von Düsen ausführen und die gewünschten Produkte in Massenfertigung herstellen.As As described above, the device for electrostatic spraying According to the present invention stable electrostatic Spray processes using the plurality of nozzles run and the desired products in mass production produce.

Außerdem ermöglicht die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, die Massenfertigung von aus Nanofasern gebildeten Vliesen und Verbundstoffen und von Filtern von mehreren Nanometern [nm] bis zu mehreren zehn Nanometern [nm] Durchmesser. Die bei Anwendung der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Filter können demgemäß selbstverständlich die Anforderungen an konventionelle Filter erfüllen und können Staub, Bakterien, zum Beispiel Anthrax-Erreger, eliminieren, die bei Verwendung konventioneller Filter nicht eliminiert werden könnten.Furthermore allows the device for electrostatic spraying according to the present invention as described above the mass production of nonwovens and composites formed from nanofibres and from filters of several nanometers [nm] to several tens Nanometers [nm] diameter. When using the device for electrostatic spraying according to the present invention Accordingly, filters made according to the invention may of course be understood meet the requirements for conventional filters and may be dust, bacteria, for example anthrax pathogens, eliminate that are not eliminated when using conventional filters could.

Zusätzlich haben die mit der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Filter nicht nur im Hinblick auf „Eliminierung", sondern auch im Hinblick auf „Auswahl" eine ausgezeichnete Wirkung. Die Tatsache, dass Partikel von mehreren Nanometern Durchmesser eingefangen werden, ermöglicht es, dass nicht nur unerwünschte Substanzen eliminiert werden, sondern auch Nanopartikel herausgenommen werden. Wenn es sich beispielsweise um Diamantschleifkörner und dergleichen handelt, dann wird die konventionelle Schleifgenauigkeit um zwei oder mehr Größenordnungen verbessert, wenn nur die Schleifkörner von mehreren zehn Nanometern [nm] Durchmesser ausgewählt werden können. Außerdem können die mit der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Filter auch zur Arzneimittel- oder Drogentrennung verwendet werden. Wie oben gesagt weisen die Vorrichtung und das Verfahren zum elektrostatischen Sprühen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete Merkmale zur „Auswahl" auf dem Nano-Niveau auf.additionally have those with the device for electrostatic spraying produced according to the present invention Filter not only in terms of "elimination", but also with regard to "selection" an excellent effect. The fact that particles of several nanometers in diameter Captures that not only allows unwanted Substances are eliminated, but also nanoparticles taken out become. For example, when it comes to diamond abrasive grains and the like, then becomes the conventional grinding accuracy improved by two or more orders of magnitude, if only the abrasive grains of tens of nanometers [nm] diameter can be selected. Furthermore Can be used with the device for electrostatic spraying produced according to the present invention Filters can also be used for drug or drug separation. As stated above, the electrostatic spraying apparatus and method excellent according to the present invention Characteristics of "selection" on the nano-level.

Darüber hinaus können die unter Verwendung der Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Produkte ebenfalls in der regenerativen Medizin zum Herstellen von „künstlichen biologischen Membranen" und dergleichen eingesetzt werden; allerdings befindet sich die Medizin derzeit noch im Forschungsstadium. Es ist zu erwarten, dass sich die vorliegende Erfindung auch auf diesem speziellen Gebiet als nützlich erweist.About that In addition, those using the device for electrostatic spraying according to the present invention Invention products also in the regenerative Medicine for the production of "artificial biological Membranes "and the like are used, but is located Medicine is currently still in the research stage. It is to be expected that the present invention also in this specific field proves useful.

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

Die Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen gemäß der vorliegenden Erfindung führt einen elektrostatischen Sprühvorgang bei Verwendung einer Mehrzahl von Düsen stabil aus; sie ist dadurch für Einrichtungen nützlich, die zur Massenherstellung verwendet werden sollen.The electrostatic spraying apparatus according to the present invention performs an electrostatic spraying operation using egg a plurality of nozzles stable out; it is therefore useful for facilities intended for mass production.

ZusammenfassungSummary

Eine Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen ist so ausgebildet, dass eine Vielzahl von Spinneinheiten, von denen jede eine Vielzahl von zweidimensional angeordneten Düsen zum elektrostatischen Sprühen einer polymeren Lösung aufweist, und ein erster Kollektor, der der Vielzahl von Düsen, mit einer dazwischenliegenden Isolierschicht gegenüberliegt, an Kollektorabschnitten installiert sind, um eine sich bewegende Kollektorbahn so zu halten, das ein Luftstrom orthogonal zur Sprührichtung von den Düsen zum ersten Kollektor und zur Kollektorschicht in der Spinneinheit gebildet wird.A Apparatus for electrostatic spraying is designed that a variety of spinning units, each of which is a variety from two-dimensionally arranged nozzles to the electrostatic Spraying a polymeric solution, and a first collector, the plurality of nozzles, with a interposed insulating layer, at collector sections are installed to hold a moving collector track so an air flow orthogonal to the spray direction of the Nozzles to the first collector and to the collector layer in the spinning unit is formed.

11
Düsejet
22
leitende Plattesenior plate
33
aufgeladene Teilchencharged particle
44
erster Kollektorfirst collector
55
Isolierschichtinsulating
66
LufteinlassöffnungAir inlet opening
77
zweiter Kollektorsecond collector
88th
Kollektorbahncollecting sheet
99
Isolierabdeckunginsulating
1010
Gehäusecasing
1111
Flanschflange
1212
Installationsöffnunginstallation opening
1313
Kollektorabschnittcollector section
1414
Materialzuführrohrmaterial supply
1515
MaterialvorratstankMaterial storage tank
1616
Metallnetzmetal mesh
1717
Luftstromairflow
1818
Zwischenrolleintermediate wheel
1919
WiedergewinnungseinheitRecovery unit
2020
Zuführspulefeed spool
2121
Aufnahmespuleup spool
2222
Spinneinheitspinning unit
3030
SprühblockSpray block
4040
erste Spannungsquellefirst voltage source
5050
zweite Spannungsquellesecond voltage source

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (20)

Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen mit: einer Vielzahl von Spinneinheiten, von denen jede eine Vielzahl von Düsen aufweist, die zweidimensional angeordnet sind, um eine Polymerlösung, die eine polymere Substanz enthält und unter Verwendung eines Lösungsmittels als eine Flüssigkeit ausgebildet ist, elektrostatisch zu sprühen, und einen ersten Kollektor, der so angeordnet ist, dass er gegenüber der Vielzahl von Düsen mit einer dazwischenliegenden Isolierschicht angeordnet ist, wobei die Polarität der dem ersten Kollektor zugeführten Spannung sich von der Polarität der Spannung unterscheidet, die den Düsen zugeführt wird, oder der erste Kollektor an Massepotential geerdet ist, einer ersten Spannungsquelle zum Anlegen einer vorbestimmten Hochspannung an die Düsen, und einem Kollektorabschnitt, der den Spinneinheiten zugeordnet ist und der eine Kollektorbahn bewegbar hält, wobei die Spinneinheit mit einem Mittel zur Bildung eines Luftstroms versehen ist, der in eine Richtung strömt, die im Wesentlichen orthogonal zu der Sprührichtung von den Düsen zu dem ersten Kollektor verläuft, um einen Luftstrom in Richtung der Kollektorbahn zu bilden.Device for electrostatic spraying with: one Variety of spinning units, each of which has a variety of nozzles arranged two-dimensionally to form a polymer solution, containing a polymeric substance and using a solvent is formed as a liquid is to spray electrostatically, and a first collector, which is arranged so that it faces the plurality of Nozzles arranged with an intermediate insulating layer is, wherein the polarity of the voltage applied to the first collector is different from the polarity of the voltage, the is supplied to the nozzles, or the first collector grounded at ground potential, a first voltage source for applying a predetermined high voltage to the nozzles, and a collector section associated with the spinning units is and that keeps a collector track movable, in which the spinning unit provided with a means for forming an air flow that flows in a direction that is substantially orthogonal to the spray direction from the nozzles to the first one Collector runs to a flow of air in the direction of To form collector track. Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 1, wobei: das Mittel zur Bildung eines Luftstroms eine Lufteinlassöffnung an einer Position gegenüber der Installationsfläche der Spinneinheit aufweist, die auf dem Kollektorabschnitt installiert ist, sowie ein an der Lufteinlassöffnung vorgesehenes leitendes Teil aufweist, an das eine Spannungsquelle mit derselben Polarität angeschlossen ist wie sie die den Düsen zugeführte Spannung aufweist, zweite, leitfähige Kollektoren hinter der Kollektorbahn in den Kollektorabschnitten angeordnet sind und die Polarität der dem zweiten Kollektor zugeführten Spannung sich von der Polarität der Spannung unterscheidet, die dem leitfähigen Teil an der Lufteinlassöffnung zugeführt wird, oder der zweite Kollektor an Massepotential geerdet ist, und die Kollektorbahn entlang der Flächen der zweiten Kollektoren geführt wird.Device for electrostatic spraying after Claim 1, wherein: the means for forming an air flow a Air intake opening at a position opposite the installation surface of the spinning unit, the is installed on the collector section, as well as one at the air inlet opening provided conductive part, to which a voltage source with connected to the same polarity as the nozzles supplied voltage, second, conductive Collectors behind the collector track in the collector sections are arranged and the polarity of the second collector supplied voltage varies depending on the polarity of the Voltage that differs from the conductive part at the Air inlet port is supplied, or the second Collector is grounded to ground potential, and the collector track along the surfaces of the second collectors is performed. Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 1, wobei: die Spinneinheit eine leitfähige Platte aus leitfähigem Metall aufweist, die integral mit den Düsen geformt ist, wobei die Polymerlösung in dem in der leitfähigen Platte geformten konkaven Abschnitt gesammelt wird und dass die Polymerlösung den Düsen zugeführt wird.Device for electrostatic spraying after Claim 1, wherein: the spinning unit is a conductive Plate of conductive metal, which is integral with the nozzle is formed, wherein the polymer solution in the concave portion formed in the conductive plate is collected and that the polymer solution to the nozzles is supplied. Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 1, wobei die Spinneinheit folgende Einheiten enthält: den ersten Kollektor, der so angeordnet ist, dass er den Düsen gegenüber liegt, die Isolierschicht, die zwischen den Düsen und dem ersten Kollektor angeordnet ist, und die Lufteinlassöffnung, die auf der Fläche gegenüber der Installationsfläche gebildet ist, die auf dem Kollektorabschnitt installiert ist, um einen Luftstrom in Richtung auf den Kollektorabschnitt in einer Richtung zu erzeugen, die im Wesentlichen orthogonal zu der Sprührichtung der polymerischen Substanz liegt.Device for electrostatic spraying after Claim 1, wherein the spinning unit contains the following units: the first collector, which is arranged so that it the nozzles is opposite the insulating layer between the the nozzles and the first collector is arranged, and the Air intake opening on the surface opposite the Installation surface is formed on the collector section is installed to allow a flow of air towards the collector section to generate in a direction that is substantially orthogonal to the spray direction of the polymeric substance is located. Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 1, ferner mit: einer Zuführspule, auf der die Kollektorbahn als Rolle aufgewickelt ist, und einer Aufnahmespule zur Aufnahme der Kollektorbahn, die von der Zuführspule zugeführt und innerhalb des Kollektorabschnitts bewegt wird, und auf der die polymerische Substanz laminiert wird.Device for electrostatic spraying after Claim 1, further comprising: a supply reel on which the Collector web is wound up as a roll, and a take-up spool for receiving the collector track coming from the supply reel fed and moved within the collector section and on which the polymeric substance is laminated. Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl von Spinneinheiten jeweils auf dem Kollektorabschnitt installiert sind, auf dem die Kollektorbahn in einer Richtung im Wesentlichen orthogonal zu der Richtung des Luftstroms angeordnet ist, und der zweite Kollektor des Kollektorabschnitts die elektrostatisch gesprühte polymere Substanz anzieht, so dass die polymere Substanz auf der Kollektorbahn laminiert wird, um hierdurch ein polymeres Flächengebilde zu bilden.Device for electrostatic spraying after Claim 2, wherein the plurality of spinning units each on the Collector section are installed on the collector track in a direction substantially orthogonal to the direction of the air flow is arranged, and the second collector of the collector section attracts the electrostatically sprayed polymeric substance, so that the polymeric substance is laminated on the collector web, to thereby form a polymeric sheet. Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 1, wobei der Druck innerhalb der Kollektorabschnitte auf einen negativen Druck eingestellt ist, der niedriger als der Umgebungsluftdruck ist.Device for electrostatic spraying after Claim 1, wherein the pressure within the collector sections on a negative pressure is set which is lower than the ambient air pressure. Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 1, wobei die Kollektorabschnitte jeweils mit einer Wiedergewinnungseinheit ausgerüstet sind, in die die in den Spinneinheiten enthaltene Luft strömt, um das in der Polymerlösung enthaltene Lösungsmittel wiederzugewinnen.Device for electrostatic spraying after Claim 1, wherein the collector sections each with a recovery unit equipped with the air contained in the spinning units flows to the solvent contained in the polymer solution regain. Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Spinneinheiten in der Bewegungsrichtung der Kollektorbahn nacheinander kontinuierlich angeordnet sind.Device for electrostatic spraying after Claim 1, wherein the plurality of spinning units in the direction of movement the collector track are arranged sequentially continuously. Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 1, wobei die Höhe der Düse 5 mm oder mehr beträgt und der Innendurchmesser der Sprühaustrittsöffnung an der Öffnung der Düse im Bereich von 0,1 bis 1,0 mm liegt.Device for electrostatic spraying after Claim 1, wherein the height of the nozzle 5 mm or is more and the inner diameter of the spray orifice at the opening of the nozzle in the range of 0.1 to 1.0 mm. Vorrichtung zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 1, wobei die auf den Kollektorabschnitten installierten Spinneinheiten abnehmbar angeordnet sind.Device for electrostatic spraying after Claim 1, wherein the installed on the collector sections Spinning units are arranged detachably. Verfahren zum elektrostatischen Sprühen mit folgenden Schritten: Zuführen einer Polymerlösung, die eine polymere Substanz enthält und unter Verwendung eines Lösungsmittels als eine Flüssigkeit ausgebildet ist, an eine Vielzahl von zweidimensional angeordneten Düsen, Anlegen einer Hochspannung an die Düsen, um die Polymerlösung elektrostatisch aus den Düsen zu sprühen, Erzeugen eines Luftstroms, der in eine Richtung strömt, die im Wesentlichen orthogonal zu der Richtung des elektrostatischen Sprühens in jeder der mit den Düsen ausgerüsteten Spinneinheiten verläuft, und Zuführen des Luftstroms an die elektrostatisch gesprühte und aufgeladene polymere Substanz, so dass die polymere Substanz auf einer Kollektorbahn laminiert wird, die im Wesentlichen orthogonal zu der Richtung des Luftstroms angeordnet ist.Method for electrostatic spraying with the following steps: Supplying a polymer solution containing a polymeric substance and using a solvent as a liquid to a plurality of two-dimensionally arranged nozzles, applying a high voltage to the nozzles to electrostatically spray the polymer solution from the nozzles, generating an air stream flows in a direction substantially orthogonal to the direction of electrostatic spraying in each of the spinning units equipped with the nozzles, and supplying the air flow to the electrostatically sprayed and charged polymeric substance so that the polymeric substance is laminated on a collector web is arranged substantially orthogonal to the direction of the air flow. Verfahren zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 12, mit dem Schritt des Laminierens der polymeren Substanz auf der Kollektorbahn durch Bewegen der elektrostatisch gesprühten und aufgeladenen polymeren Substanz in einer Richtung orthogonal zu der Sprührichtung der Düsen mittels Coulombscher Kräfte.Method for electrostatic spraying after Claim 12, comprising the step of laminating the polymeric substance on the collector track by moving the electrostatically sprayed and charged polymeric substance in a direction orthogonal to the spraying direction of the nozzles by means of Coulomb shear Forces. Verfahren zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 12, wobei bei dem Schritt des Zuführens der Polymerlösung, die die polymerische Substanz enthält und die unter Benutzung eines Lösungsmittels als eine Flüssigkeit ausgebildet ist, an die Vielzahl von Düsen laufend die Vorratsmenge der Polymerlösung überwacht und der Pegel der Polymerlösung konstant gehalten wird.Method for electrostatic spraying after Claim 12, wherein in the step of supplying the polymer solution, which contains the polymeric substance and the use a solvent is formed as a liquid is, to the large number of nozzles running the stock quantity monitored the polymer solution and the level of Polymer solution is kept constant. Verfahren zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 12, wobei die Polarität der dem ersten, gegenüber den Düsen angeordneten Kollektor zugeführten Spannung sich von der Polarität der Spannung unterscheidet, die den Düsen zugeführt wird, oder wobei der erste Kollektor an Massepotential geerdet ist, um Anziehungskräfte zum Anziehen von geladenen und von den Düsen getrennten Flüssigkeitströpfchen zu erzeugen, die elektrostatisch gesprüht und zu kleinsten geladenen Teilchen geformt werden.Method for electrostatic spraying after Claim 12, wherein the polarity of the first, opposite the collector arranged collector supplied voltage is different from the polarity of the voltage, the is supplied to the nozzles, or wherein the first Collector grounded at ground potential to attract forces for attracting charged and separated nozzles To produce liquid droplets that are electrostatic sprayed and formed into the smallest charged particles. Verfahren zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 12, wobei die Polarität der dem zweiten Kollektor, der entlang der Seite der Kollektorbahn gegenüber der Seite angeordnet ist, auf der die polymerische Substanz laminiert wird, zugeführten Spannung sich von der Polarität der Spannung unterscheidet, die den Düsen zugeführt wird, oder wobei der zweite Kollektor an Massepotential geerdet ist, um Anziehungskräfte zum Anziehen von geladenen und von den Düsen getrennten Flüssigkeitströpfchen zu erzeugen, die elektrostatisch gesprüht und zu kleinsten geladenen Teilchen geformt werden.Method for electrostatic spraying after Claim 12, wherein the polarity of the second collector, along the side of the collector track opposite the side is arranged, on which the polymeric substance is laminated, supplied voltage varies depending on the polarity of the Voltage is different, which fed to the nozzles or where the second collector is grounded to ground potential is to attract and attract attractions to attract the nozzle separate liquid droplets to generate electrostatically sprayed and to smallest be formed charged particles. Verfahren zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 12, mit dem Schritt des Wiedergewinnens des in der Polymerlösung enthaltenen Lösungsmittels aus den Luftströmen der Spinneinheiten.Method for electrostatic spraying after Claim 12, comprising the step of recovering in the polymer solution contained solvent from the air streams the spinning units. Verfahren zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 12, mit dem Schritt des Laminierens der polymeren Substanz auf derselben Kollektorbahn durch unabhängiges Betreiben der Vielzahl von die Düsen aufweisenden Spinneinheiten.Method for electrostatic spraying after Claim 12, comprising the step of laminating the polymeric substance on the same collector track by independent operation the plurality of spinning units having the nozzles. Verfahren zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 18, mit dem Schritt des Steuerns der Betriebszustände der Vielzahl von Spinneinheiten abhängig von den Spezifikationen eines herzustellenden polymeren Flächengebildes.Method for electrostatic spraying after Claim 18, including the step of controlling the operating conditions the variety of spinning units depending on the specifications of a polymeric sheet to be produced. Verfahren zum elektrostatischen Sprühen nach Anspruch 18, mit dem Schritt des Bringens einer anderen polymeren Substanz als Laminat auf die Kollektorbahn in mindestens einer der Vielzahl von Spinneinheiten.Method for electrostatic spraying after Claim 18, comprising the step of bringing another polymer Substance as a laminate on the collector web in at least one of the Variety of spinning units.
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