JP2008231581A - Apparatus for producing nano-fiber nonwoven fabric tube - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エレクトロスピニング法により製造されたナノ繊維をチューブとするナノ繊維チューブ製造装置に関するものである。 The present invention relates to a nanofiber tube manufacturing apparatus using a nanofiber manufactured by an electrospinning method as a tube.
単繊維直径がナノ（ｎｍ）オーダーのナノファイバーからなる不織布を製造する方法としては、エレクトロスピニング法がよく知られている（例えば、特許文献１参照）。エレクトロスピニング法でウェブを製造するには、まず、溶剤で溶解した又は溶融した高分子（ポリマー）の液体を紡糸溶液としてシリンジに充填し、このシリンジに装着されているニードル形電極と、ナノ繊維を堆積させるコレクタ電極との間に数ｋＶ〜数十ｋＶの直流高電圧を印加して、ニードル形電極とコレクタ電極との間に強い電界場を発生させた状態で、シリンジから紡糸溶液をコレクタ電極に向けて放出する。これにより、高分子を溶解していた溶剤等は電界場中で瞬間的に蒸発し、高分子が凝固しながらクーロン力で延伸されナノオーダーのナノファイバーが形成される。そして、ナノファイバーはコレクタ電極上に堆積し、その結果ランダムにファイバー（繊維）が交錯して網目が形成されたナノファイバーからなる不織布が形成される。 An electrospinning method is well known as a method for producing a nonwoven fabric composed of nanofibers having a single fiber diameter of nano (nm) order (see, for example, Patent Document 1). In order to produce a web by the electrospinning method, first, a polymer liquid dissolved or melted with a solvent is filled into a syringe as a spinning solution, and a needle-shaped electrode attached to the syringe and a nanofiber Apply a DC high voltage of several kV to several tens of kV between the collector electrode and the collector electrode to deposit a spinning solution from the syringe in a state where a strong electric field is generated between the needle electrode and the collector electrode. Release towards the electrode. As a result, the solvent or the like that has dissolved the polymer is instantaneously evaporated in the electric field, and the polymer is stretched by Coulomb force while solidifying to form nano-order nanofibers. The nanofibers are deposited on the collector electrode, and as a result, fibers (fibers) are randomly interlaced to form a non-woven fabric made of nanofibers having a network.
一方、キトサン等のキチン誘導体は、成形加工性が良い、化学処理によって新しい機能を付与できる、生体に対して無害である、生物により分解される、といった優れた特性を有する一方、食料廃棄物として大量に存在して資源の枯渇がない、といった優れた諸性質を有しているため、医療分野、食品分野、農業分野、工業分野及び環境分野などで注目されている。また、キチン・キトサンを用いたエレクトロスピニング方法に関して報告が幾つかなされている。 On the other hand, chitin derivatives such as chitosan have excellent properties such as good moldability, can impart new functions by chemical treatment, are harmless to living organisms, and are decomposed by living organisms. Due to its excellent properties such that it exists in large quantities and does not deplete resources, it has attracted attention in the medical, food, agricultural, industrial and environmental fields. Several reports have been made on the electrospinning method using chitin / chitosan.
そして、エレクトロスピニング方法を用いて、ナノファイバーで構成されたキチン誘導体不織布チューブを、簡便で、且つ効率的にキチン誘導体不織布チューブを製造する方法が提案されている（特許文献２参照）。 And the method of manufacturing a chitin derivative nonwoven fabric tube comprised with the nanofiber simply and efficiently using the electrospinning method is proposed (refer patent document 2).
かかる製造方法は、エレクトロスピニング法により製造されて飛翔するキチン誘導体ナノファイバーを回転支持体上で巻き取るというものである。 Such a manufacturing method is to wind up chitin derivative nanofibers manufactured by the electrospinning method and flying on a rotating support.
しかしながら、回転支持体上に有効に巻き取ることは困難であり、実際には、製造した不織布を手で支持体に巻き付ける方が効率的であった。 However, it is difficult to effectively wind up on a rotating support, and in practice, it was more efficient to wind the manufactured nonwoven fabric around the support by hand.
本発明は、上述した事情に鑑み、ナノファイバーからなる不織布チューブを自動的に効率よく製造するナノファイバー不織布チューブの製造装置を提供することを課題とする。 This invention makes it a subject to provide the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube which manufactures the nonwoven fabric tube which consists of nanofibers automatically and efficiently in view of the situation mentioned above.
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、エレクトロスピニング法により製造されるナノファイバーを用いて不織布チューブを製造するナノファイバー不織布チューブの製造装置であって、高分子溶液の液滴を供給するノズルとコレクタ電極との間に設けられて前記ノズルから吐出された液滴が繊維化して飛翔するナノファイバーの飛翔方向に交差するように設けられた軸部材と、この軸部材の少なくとも一方の端部を支持する支持手段と、この支持手段を移動して、前記軸部材をその軸方向に交差する方向で且つ前記飛翔方向と交差する方向に移動して前記ナノファイバーが飛翔する飛翔領域を横切るように周回させる移動手段と、前記移動手段によって前記軸部材が周回する際の前記飛翔領域を横切る領域以外に位置する自転領域で当該軸部材をその軸回りに自転させる自転手段とを具備することを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置にある。 A first aspect of the present invention that solves the above problem is a nanofiber nonwoven tube manufacturing apparatus that manufactures a nonwoven tube using nanofibers manufactured by an electrospinning method, and supplies droplets of a polymer solution. A shaft member provided between the nozzle and the collector electrode and disposed so as to intersect the flying direction of the nanofibers in which the droplets ejected from the nozzle are turned into fibers, and at least one of the shaft members A supporting means for supporting the end portion, and a flying region in which the nanofibers fly by moving the supporting means and moving the shaft member in a direction intersecting the axial direction and in a direction intersecting the flying direction. A moving means that circulates so as to cross, and a rotation area that is located outside the area that crosses the flying area when the shaft member circulates by the moving means. Lying in the production apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube, characterized in comprising a rotation means for rotating the shaft member about its axis.
かかる第１の態様では、コレクタ電極に向かって飛翔したナノファイバーは前記軸部材が飛翔領域を横切る際に当該軸部材に絡み合い、且つ当該軸部材が自転する領域において軸部材の回りに巻き付けられ、ナノファイバー不織布チューブとなる。 In the first aspect, the nanofibers flying toward the collector electrode are entangled with the shaft member when the shaft member crosses the flying region, and are wound around the shaft member in the region where the shaft member rotates, It becomes a nanofiber nonwoven fabric tube.
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のナノファイバー不織布チューブの製造装置において、前記コレクタ電極が、ドラム又は無端ベルトで構成されて回転駆動されるものであることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置にある。 According to a second aspect of the present invention, in the apparatus for manufacturing a nanofiber nonwoven fabric tube according to the first aspect, the collector electrode is constituted by a drum or an endless belt and is driven to rotate. It is in the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube.
かかる第２の態様では、回転駆動されるドラム又は無端ベルトでコレクタ電極が構成され、飛翔領域でナノファイバーを受けるコレクタ電極の表面が更新される。 In the second aspect, the collector electrode is constituted by a drum or an endless belt that is rotationally driven, and the surface of the collector electrode that receives the nanofibers in the flying region is updated.
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載のナノファイバー不織布チューブの製造装置において、前記コレクタ電極の回転駆動と前記移動手段による前記支持手段の移動とが同一駆動源により行われることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置にある。 According to a third aspect of the present invention, in the apparatus for manufacturing a nanofiber nonwoven fabric tube according to the second aspect, the collector electrode is rotationally driven and the moving means is moved by the same driving source. It is in the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube characterized by these.
かかる第３の態様では、一つの駆動源によりコレクタ電極の回転駆動と支持手段の移動が行われる。 In the third aspect, the collector electrode is rotationally driven and the support means is moved by one drive source.
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載のナノファイバー不織布チューブの製造装置において、前記ドラム又は無端ベルトからなる前記コレクタ電極の回転軸方向の少なくとも一方の端部に、前記軸部材の複数個が周方向に亘って所定間隔毎に前記支持手段を介して固定されており、当該軸部材は前記コレクタ電極の移動と共に且つ当該コレクタ電極と一定間隔を保持して周回するように設けられていることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置にある。 According to a fourth aspect of the present invention, in the nanofiber non-woven fabric tube manufacturing apparatus according to the third aspect, the shaft member is disposed at at least one end in the rotation axis direction of the collector electrode made of the drum or the endless belt. Are fixed to the circumferential direction by the support means at predetermined intervals, and the shaft member is provided to move around the collector electrode and keep a constant interval with the collector electrode. It exists in the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube characterized by the above-mentioned.
かかる第４の態様では、軸部材がコレクタ電極の回転移動と共に同期して周回する間にナノファイバー不織布チューブが製造される。 In the fourth aspect, the nanofiber nonwoven fabric tube is manufactured while the shaft member circulates synchronously with the rotational movement of the collector electrode.
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載のナノファイバー不織布チューブの製造装置において、前記軸部材が前記コレクタ電極との間隔を調整できるように設けられており、前記軸部材と前記コレクタ電極との間隔により製造されるナノファイバー不織布チューブの厚さが規定されるようになっていることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置にある。 According to a fifth aspect of the present invention, in the apparatus for manufacturing a nanofiber nonwoven fabric tube according to the fourth aspect, the shaft member is provided so as to adjust an interval between the collector electrode, and the shaft member and the The thickness of the nanofiber nonwoven fabric tube manufactured by the space | interval with a collector electrode is prescribed | regulated, It exists in the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube characterized by the above-mentioned.
かかる第５の態様では、軸部材が自転してナノファイバーが当該軸部材の回りに巻き付けられてナノファイバー不織布チューブが製造される際に、コレクタ電極との間隔によりチューブの厚さが規定される。 In the fifth aspect, when the nanofiber nonwoven tube is manufactured by rotating the shaft member and the nanofibers are wound around the shaft member, the thickness of the tube is defined by the distance from the collector electrode. .
本発明の第６の態様は、第１〜４の何れかの態様に記載のナノファイバー不織布チューブの製造装置において、前記軸部材が自転する領域に、当該軸部材と所定間隔を保持して軸方向に亘って配置されて製造されるナノファイバー不織布チューブの厚さを規定するガイド部材が設けられ、当該ガイド部材と前記軸部材との間隔が調整可能であることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置にある。 According to a sixth aspect of the present invention, in the nanofiber non-woven fabric tube manufacturing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the shaft member rotates at a predetermined distance from the shaft member in a region where the shaft member rotates. A nanofiber non-woven fabric tube characterized in that a guide member for defining the thickness of the nanofiber non-woven fabric tube arranged and manufactured in the direction is provided, and the interval between the guide member and the shaft member is adjustable. In the production equipment.
かかる第６の態様では、軸部材が自転してナノファイバーが当該軸部材の回りに巻き付けられてナノファイバー不織布チューブが製造される際に、ガイド部材との間隔によりチューブの厚さを調整することができる。 In the sixth aspect, when the nanofiber nonwoven fabric tube is manufactured by rotating the shaft member and the nanofibers are wound around the shaft member, the thickness of the tube is adjusted by the distance from the guide member. Can do.
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様に記載のナノファイバー不織布チューブの製造装置において、前記支持手段が、一端部に前記軸部材を保持すると共に他端部又は他端部近傍に円筒状の駆動部を有し且つ回転自在に支持される保持部材を具備し、前記自転手段が、前記自転領域で前記保持部材の駆動部と接触又は噛み合って当該保持部材を回転させる固定部材から構成されていることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置にある。 According to a seventh aspect of the present invention, in the apparatus for manufacturing a nanofiber nonwoven fabric tube according to any one of the first to sixth aspects, the supporting means holds the shaft member at one end and the other end or the other. A holding member having a cylindrical driving part in the vicinity of the end and rotatably supported is provided, and the rotation means rotates in contact with or engages with the driving part of the holding member in the rotation region. It is in the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube characterized by being comprised from the fixing member to be made.
かかる第７の態様では、保持部材の駆動部が固定部材に接触又は噛み合うことにより当該保持部材が回転され、当該保持部材に保持される軸部材が自転する。 In the seventh aspect, when the drive portion of the holding member contacts or meshes with the fixing member, the holding member is rotated, and the shaft member held by the holding member rotates.
本発明の第８の態様は、第７の態様に記載のナノファイバー不織布チューブの製造装置において、前記固定部材が、前記自転領域に亘って設けられた円弧形状であることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置にある。 An eighth aspect of the present invention is the nanofiber nonwoven tube manufacturing apparatus according to the seventh aspect, wherein the fixing member has an arc shape provided over the rotation region. It exists in the manufacturing apparatus of a nonwoven fabric tube.
かかる第８の態様では、円弧形状の固定部材に駆動部が接触又は噛み合うことにより、保持部材が回転され、当該保持部材に支持される軸部材が自転する。 In the eighth aspect, when the driving unit contacts or meshes with the arc-shaped fixing member, the holding member is rotated, and the shaft member supported by the holding member rotates.
本発明の第９の態様は、第７又は８の態様に記載のナノファイバー不織布チューブの製造装置において、前記円筒部が前記固定部材に接触して連れ回りするように設けられていることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置にある。 According to a ninth aspect of the present invention, in the nanofiber nonwoven fabric tube manufacturing apparatus according to the seventh or eighth aspect, the cylindrical portion is provided so as to rotate in contact with the fixing member. It is in the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube.
かかる第９の態様では、保持部材の駆動部が固定部材に接触して連れ回りすることにより保持部材が回転される。 In the ninth aspect, the holding member is rotated when the driving portion of the holding member contacts and rotates with the fixing member.
本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れかの態様に記載のナノファイバー不織布チューブの製造装置において、前記軸部材が前記コレクタ電極の周囲に複数配置されていることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置にある。 According to a tenth aspect of the present invention, in the nanofiber nonwoven fabric tube manufacturing apparatus according to any one of the first to ninth aspects, a plurality of the shaft members are arranged around the collector electrode. It is in the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube.
かかる第１０の態様では、複数の軸部材の回りにナノファイバー不織布チューブが連続的に製造される。 In the tenth aspect, the nanofiber nonwoven fabric tube is continuously manufactured around the plurality of shaft members.
本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何れかに記載のナノファイバー不織布チューブの製造装置において、前記ノズルが、前記軸部材の軸方向に複数配置されていることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置にある。 An eleventh aspect of the present invention is the nanofiber nonwoven fabric tube manufacturing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, wherein a plurality of the nozzles are arranged in the axial direction of the shaft member. It is in the manufacturing equipment of the fiber nonwoven tube.
かかる第１１の態様では、複数のノズルから軸部材の軸方向に亘って均一にナノファイバーが絡みつくようになる。 In the eleventh aspect, nanofibers are entangled uniformly from the plurality of nozzles in the axial direction of the shaft member.
本発明の第１２の態様は、第１〜１０の何れかの態様に記載のナノファイバー不織布チューブの製造装置において、前記ノズルと前記コレクタ電極との相対位置が前記軸部材の軸方向に変更されるように前記ノズル又は前記コレクタ電極の少なくとも一方が移動可能に設けられているか又は前記ノズルが噴射方向を前記軸方向に変更しながら前記高分子溶液を吐出するように構成されていることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置にある。 A twelfth aspect of the present invention is the nanofiber nonwoven fabric tube manufacturing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, wherein the relative position between the nozzle and the collector electrode is changed in the axial direction of the shaft member. As described above, at least one of the nozzle and the collector electrode is movably provided, or the nozzle is configured to discharge the polymer solution while changing a spraying direction to the axial direction. It is in the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube.
かかる第１２の態様では、ノズルが軸部材の軸方向に移動又は噴射方向を変更しながら高分子溶液を吐出することにより、軸部材の軸方向に亘って均一にナノファイバーが絡みつくようになる。 In the twelfth aspect, the nanofibers are uniformly entangled in the axial direction of the shaft member by discharging the polymer solution while the nozzle moves in the axial direction of the shaft member or changes the injection direction.
本発明のナノファイバー不織布チューブの製造装置によれば、ナノファイバーからなる不織布チューブを自動的に効率よく製造することができる。 According to the nanofiber nonwoven tube manufacturing apparatus of the present invention, a nonwoven tube made of nanofibers can be automatically and efficiently manufactured.
以下、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
図１は、一実施形態に係るナノファイバー不織布チューブの製造装置の概略構成を示す正面図、図２は、その一部部材を切り取った側面図である。これらの図面に示すように、高分子溶液を吐出するノズル１は電極となるノズル保持体２に保持され、コレクタ電極となる円筒状のドラム３の側方に一定間隔を置いて配置され、ノズル保持体２とドラム３との間に直流の高電圧を印加する電源４が設けられている。 FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a nanofiber nonwoven tube manufacturing apparatus according to an embodiment, and FIG. 2 is a side view of a part of the member cut away. As shown in these drawings, a nozzle 1 that discharges a polymer solution is held by a nozzle holder 2 that serves as an electrode, and is arranged at a certain interval on the side of a cylindrical drum 3 that serves as a collector electrode. A power source 4 for applying a high DC voltage is provided between the holding body 2 and the drum 3.
ドラム３は回転軸５に固定され、回転軸５は、軸受６、７を有する支持台８、９を介して基台１０に回転自在に支持されている。また、回転軸５の一端には連結部材１１を介して回転駆動源となる電動機１２の駆動軸１３に連結されている。 The drum 3 is fixed to a rotating shaft 5, and the rotating shaft 5 is rotatably supported by a base 10 through support bases 8 and 9 having bearings 6 and 7. Further, one end of the rotary shaft 5 is connected to a drive shaft 13 of an electric motor 12 serving as a rotational drive source via a connecting member 11.
ドラム３の一方の端面、本実施形態では電動機１２と反対側の端面には、支持手段を構成する６つの支持体１４がその先端部をドラム３の周面の外側に突出するように設けられている。なお、支持体１４は、ドラム３の回転駆動によりドラム３と共に移動することになり、支持体１４の移動手段は、ドラム３の電動機１２等により構成される。 On one end surface of the drum 3, in the present embodiment, on the end surface opposite to the electric motor 12, six support members 14 constituting support means are provided so that the tip ends protrude outside the peripheral surface of the drum 3. ing. The support 14 is moved together with the drum 3 by the rotational drive of the drum 3, and the moving means of the support 14 is constituted by the electric motor 12 of the drum 3 and the like.
支持体１４の先端部には、ドラム３の周面に沿って設けられた軸部材１５の一端部が支持されている。詳細には、軸部材１５の一端部は、支持体１４の先端部に軸受１６を介して回転自在に設けられた保持部材１７の一端部に着脱自在に固定されている。また、保持部材１７の他端部には円筒部材である駆動部１８が設けられている。 One end of a shaft member 15 provided along the peripheral surface of the drum 3 is supported at the tip of the support 14. Specifically, one end portion of the shaft member 15 is detachably fixed to one end portion of a holding member 17 that is rotatably provided at the distal end portion of the support 14 via a bearing 16. In addition, the other end portion of the holding member 17 is provided with a driving portion 18 that is a cylindrical member.
一方、自転手段として、駆動部１８と接触する円弧形状の固定部材１９が支持台９に固定されている。固定部材１９は、ドラム３のノズル１に対向する側とは反対側の領域に設けられ、円弧形状の内周面が駆動部１８の外周面に接触するように設けられている。固定部材１９と駆動部１８とが接触する領域が自転領域となり、この領域にて駆動部１８が連れ回りすることにより、保持部材１７と共に軸部材１５が軸回りに回転（自転）するようになっている。 On the other hand, an arcuate fixing member 19 that is in contact with the drive unit 18 is fixed to the support base 9 as a rotating means. The fixing member 19 is provided in a region opposite to the side facing the nozzle 1 of the drum 3, and is provided so that the arc-shaped inner peripheral surface is in contact with the outer peripheral surface of the drive unit 18. A region where the fixing member 19 and the drive unit 18 come into contact is a rotation region, and the drive unit 18 rotates in this region, so that the shaft member 15 rotates (rotates) around the axis together with the holding member 17. ing.
ここで、駆動部１８の外周面と固定部材１９の内周面との少なくとも一方の表面に、ゴムやエラストマーなどの弾性部材を設けて駆動部１８の連れ回りを確実にするのが好ましい。 Here, it is preferable that an elastic member such as rubber or elastomer is provided on at least one surface of the outer peripheral surface of the drive unit 18 and the inner peripheral surface of the fixing member 19 to ensure the rotation of the drive unit 18.
以上説明したナノファイバー不織布チューブの製造装置では、図３に示すように、ノズル保持体２とドラム３との間に電圧を印加しながら、ノズル１から高分子溶液を吐出すると、エレクトロスピニングの原理によりナノファイバー１００がコレクタ電極であるドラム３に向かって飛翔する。ここで、ドラム３を回転駆動すると、ドラム３と共にその周囲に設けられた軸部材１５も周回し、ナノファイバー１００の飛翔領域を通過するが、その際に、ナノファイバー１００が軸部材１５の上に、すなわち、軸部材１５とドラム３の表面に亘って堆積する。そして、軸部材１５が、飛翔領域から外れ、その反対側で駆動部１８と固定部材１９とが接触する領域である自転領域ａに移動すると、軸部材１５が軸回りに回転し、すなわち、自転し、軸部材１５とドラム３の表面に亘って堆積し、絡みついたナノファイバー１００が当該軸部材１５に巻き付けられる。これを必要に応じて複数回繰り返すことにより、軸部材１５の回りにナノファイバー不織布チューブ１０１が形成される。また、ナノファイバー不織布チューブ１０１の厚さは、軸部材１５の外周面とドラム３の外周面との隙間によって規定され、一定の厚さのナノファイバー不織布チューブ１０１が形成される。 In the nanofiber nonwoven fabric manufacturing apparatus described above, as shown in FIG. 3, when a polymer solution is discharged from the nozzle 1 while applying a voltage between the nozzle holder 2 and the drum 3, the principle of electrospinning is achieved. As a result, the nanofiber 100 flies toward the drum 3 which is a collector electrode. Here, when the drum 3 is rotationally driven, the shaft member 15 provided around the drum 3 also circulates and passes through the flying region of the nanofiber 100. At this time, the nanofiber 100 is placed on the shaft member 15. That is, it accumulates over the shaft member 15 and the surface of the drum 3. When the shaft member 15 moves out of the flying region and moves to the rotation region a where the drive unit 18 and the fixing member 19 are in contact with each other on the opposite side, the shaft member 15 rotates around the axis, that is, rotates. Then, the nanofibers 100 deposited and entangled over the shaft member 15 and the surface of the drum 3 are wound around the shaft member 15. By repeating this a plurality of times as necessary, the nanofiber nonwoven fabric tube 101 is formed around the shaft member 15. Further, the thickness of the nanofiber nonwoven tube 101 is defined by the gap between the outer peripheral surface of the shaft member 15 and the outer peripheral surface of the drum 3, and the nanofiber nonwoven tube 101 having a certain thickness is formed.
このように、本実施形態の装置では、自転可能なように設けられた軸部材１５をドラム３の端面に固定してドラム３と共に回転させることにより、軸部材１５を周回させ、ノズル１に対向するナノファイバー１００の飛翔領域では軸部材１５を自転させず、ノズル１の反対側で軸部材１５を自転させるようにし、堆積したナノファイバー１００を軸部材１５に巻き取るようにしたので、ドラム３の表面に堆積するナノファイバー１００も軸部材１５で巻き取り、ナノファイバー不織布チューブ１０１が製造できる。なお、軸部材１５の数を増やしてドラム３の周方向に配置すれば、ドラム３の表面全体に堆積するナノファイバー１００のほぼ全てを巻き取ることも可能である。 Thus, in the apparatus of the present embodiment, the shaft member 15 provided so as to be capable of rotating is fixed to the end surface of the drum 3 and rotated together with the drum 3, thereby rotating the shaft member 15 and facing the nozzle 1. The shaft member 15 is not rotated in the flying region of the nanofiber 100 to be rotated, the shaft member 15 is rotated on the opposite side of the nozzle 1, and the deposited nanofiber 100 is wound around the shaft member 15. The nanofibers 100 deposited on the surface of the nanofiber 100 can be wound around the shaft member 15 to produce the nanofiber nonwoven tube 101. If the number of the shaft members 15 is increased and arranged in the circumferential direction of the drum 3, almost all of the nanofibers 100 deposited on the entire surface of the drum 3 can be taken up.
また、上述した実施形態では、ナノファイバー不織布チューブ１０１の厚さを軸部材１５とドラム３との間隔により規定するようにしたが、図４に示すように、例えば、自転領域ａの軸部材１５の外側に所定間隔で且つ軸部材１５の長手方向に亘って延びるガイド部材２０を設けてもよい。このガイド部材２０を設けることにより、ガイド部材２０と軸部材１５との隙間によりナノファイバー不織布チューブ１０１の厚さが規定されることになる。 Moreover, in embodiment mentioned above, although the thickness of the nanofiber nonwoven fabric tube 101 was prescribed | regulated by the space | interval of the shaft member 15 and the drum 3, as shown in FIG. 4, for example, the shaft member 15 of the autorotation area | region a. A guide member 20 extending at a predetermined interval and extending in the longitudinal direction of the shaft member 15 may be provided on the outer side of the guide member 20. By providing the guide member 20, the thickness of the nanofiber nonwoven tube 101 is defined by the gap between the guide member 20 and the shaft member 15.
ここで、上述した実施形態において、軸部材１５のドラム３の表面に対する取り付け位置やガイド部材２０の取り付け位置を調整することにより、ナノファイバー不織布チューブ１０１の厚さを調整可能であることはいうまでもない。 Here, in the embodiment described above, it goes without saying that the thickness of the nanofiber nonwoven fabric tube 101 can be adjusted by adjusting the attachment position of the shaft member 15 to the surface of the drum 3 and the attachment position of the guide member 20. Nor.
図５には、他の実施形態に係るナノファイバー不織布チューブの製造装置の概略構成を示す正面図、図６はその一部部材を切り取った側面図であり、上述した実施形態と同一作用を示す部材には同一符号を付して、重複する説明は省略する。 FIG. 5 is a front view showing a schematic configuration of a nanofiber nonwoven tube manufacturing apparatus according to another embodiment, and FIG. 6 is a side view of a part of the member cut out, showing the same action as the above-described embodiment. The same reference numerals are assigned to the members, and duplicate descriptions are omitted.
本実施形態の製造装置では、軸部材１５Ａがドラム３の周囲に１０本配置された構成となっており、軸部材１５Ａは、ドラム３の端面に設けられた円板状の支持板２１を介して固定されている。詳細には、支持板２１の周縁部には１０個の切り欠２１ａが設けられ、切り欠２１ａに固定板２２を介して回転自在に保持された保持部材１７Ａの一端部に軸部材１５Ａが着脱自在に設けられており、保持部材１７Ａの他端部には円筒状の駆動部１８Ａが設けられている。本実施形態においては、支持板２１、固定板２２が上述した実施形態の支持体１４として機能している。なお、本実施例では保持部材１７Ａは軸受を介しては支持されておらず、固定板２２に設けられた貫通孔２２ａに挿通した状態で回転自在に支持されている。 In the manufacturing apparatus of the present embodiment, ten shaft members 15A are arranged around the drum 3, and the shaft member 15A is interposed via a disc-shaped support plate 21 provided on the end surface of the drum 3. Is fixed. Specifically, ten notches 21a are provided in the peripheral portion of the support plate 21, and the shaft member 15A is attached to and detached from one end of a holding member 17A that is rotatably held by the notch 21a via the fixing plate 22. The holding member 17A is provided with a cylindrical driving portion 18A at the other end. In the present embodiment, the support plate 21 and the fixed plate 22 function as the support body 14 of the above-described embodiment. In the present embodiment, the holding member 17A is not supported via a bearing, but is rotatably supported in a state of being inserted through a through hole 22a provided in the fixed plate 22.
また、軸部材１５Ａは、一端部を保持部材１７Ａで支持され、且つ他端部もドラム３の他端面に固定された第２の支持板２３に設けられた貫通孔２３ａに挿入された状態で回転自在に保持されている。そして、貫通孔２３ａに挿入された軸部材１５Ａの他端部には抜け止め２４が装着されている。 The shaft member 15 </ b> A is inserted into a through hole 23 a provided in the second support plate 23 having one end supported by the holding member 17 </ b> A and the other end fixed to the other end surface of the drum 3. It is held rotatably. A stopper 24 is attached to the other end of the shaft member 15A inserted into the through hole 23a.
以上説明したナノファイバー不織布チューブの製造装置でも、ノズル保持体２とドラム３との間に電圧を印加しながら、ノズル１から高分子溶液を吐出すると、エレクトロスピニングの原理によりナノファイバー１００がコレクタ電極であるドラム３に向かって飛翔し、上述した実施形態と同様にナノファイバー不織布チューブ１０１が製造される。すなわち、ドラム３を回転駆動すると、ドラム３と共にその周囲に設けられた軸部材１５Ａが周回し、ナノファイバー１００の飛翔領域を通過するが、その際に、ナノファイバー１００が軸部材１５の上に、すなわち、軸部材１５とドラム３の表面に亘って堆積する。そして、軸部材１５Ａが、飛翔領域から外れ、その反対側で駆動部１８Ａと固定部材１９Ａとが接触する領域である自転領域ａに移動すると、軸部材１５Ａが軸回りに回転し、すなわち、自転し、軸部材１５とドラム３の表面に亘って堆積し、絡みついたナノファイバー１００が当該軸部材１５に巻き付けられる。これを必要に応じて複数回繰り返すことにより、軸部材１５Ａの回りにナノファイバー不織布チューブ１０１が形成される。また、ナノファイバー不織布チューブ１０１の厚さは、軸部材１５の外周面とドラム３の外周面との隙間によって規定され、一定の厚さのナノファイバー不織布チューブ１０１が形成される。 In the nanofiber non-woven fabric tube manufacturing apparatus described above, when a polymer solution is discharged from the nozzle 1 while applying a voltage between the nozzle holder 2 and the drum 3, the nanofiber 100 becomes a collector electrode by the electrospinning principle. The nanofiber nonwoven tube 101 is manufactured in the same manner as in the above-described embodiment. That is, when the drum 3 is rotationally driven, the shaft member 15A provided around the drum 3 circulates and passes through the flying region of the nanofiber 100. At this time, the nanofiber 100 is placed on the shaft member 15. That is, it accumulates over the shaft member 15 and the surface of the drum 3. When the shaft member 15A moves out of the flying region and moves to the rotation region a where the drive unit 18A and the fixing member 19A are in contact with each other, the shaft member 15A rotates around the axis, that is, rotates. Then, the nanofibers 100 deposited and entangled over the shaft member 15 and the surface of the drum 3 are wound around the shaft member 15. By repeating this a plurality of times as necessary, the nanofiber nonwoven fabric tube 101 is formed around the shaft member 15A. Further, the thickness of the nanofiber nonwoven tube 101 is defined by the gap between the outer peripheral surface of the shaft member 15 and the outer peripheral surface of the drum 3, and the nanofiber nonwoven tube 101 having a certain thickness is formed.
なお、以上説明した実施形態では、ドラム３の回転駆動を行う電動機１２の駆動力を利用して軸部材１５、１５Ａの自転を行うようにし、無駄な設備、運転費用を省く利点があるが、軸部材の自転を他の駆動源を設けて行うようにしてもよい。 In the embodiment described above, the shaft members 15 and 15A are rotated using the driving force of the electric motor 12 that rotationally drives the drum 3, and there is an advantage of saving unnecessary equipment and operating costs. The rotation of the shaft member may be performed by providing another drive source.
また、コレクタ電極としてはドラム３の代わりに無端ベルト状の電極を用いてこれを一対のロールで回転駆動するようにしてもよく、さらには、コレクタ電極を、例えば、平板状の固定電極とし、軸部材のみがその表面側及び裏側を周回するようにしてもよい。 Further, as the collector electrode, an endless belt-like electrode may be used instead of the drum 3, and this may be rotationally driven by a pair of rolls. Furthermore, the collector electrode is, for example, a plate-like fixed electrode, Only the shaft member may circulate around the front side and the back side.
さらに、上述した実施形態では、ノズルとコレクタ電極との軸部材の軸方向の相対位置が固定となっているが、ノズル又はコレクタ電極の少なくとも一方を軸方向に移動可能に設けて、相対位置を変更するようにして、軸部材の軸方向に亘ってより均一にナノファイバーが堆積するようにしてもよい。また、ノズルの噴射方向を軸部材の軸方向に変更しながら高分子溶液を吐出するように構成してもよく、又は軸方向に亘って複数のノズルを配置するようにしてもよい。 Further, in the embodiment described above, the relative position in the axial direction of the shaft member between the nozzle and the collector electrode is fixed, but at least one of the nozzle or the collector electrode is provided so as to be movable in the axial direction, and the relative position is set. Alternatively, the nanofibers may be deposited more uniformly over the axial direction of the shaft member. Moreover, you may comprise so that a polymer solution may be discharged, changing the injection direction of a nozzle to the axial direction of a shaft member, or you may make it arrange | position a some nozzle over an axial direction.
ここで、本発明のナノファイバー不織布チューブ１０１を製造する原料となる高分子溶液としては、従来からエレクトロスピニング法で使用できるとされているものであれば何れも用いることができるが、一例としては、キチン誘導体溶液を挙げることができる。 Here, as the polymer solution that is a raw material for producing the nanofiber nonwoven tube 101 of the present invention, any polymer solution that can be conventionally used in the electrospinning method can be used. And a chitin derivative solution.
ここで、キチン誘導体とは、キチンから化学変化によって生成するいずれの化合物も意味する。キチン誘導体としては、例えば、キトサン、アルカリキチン、キトサン無機・有機酸塩、Ｎ−アリルキトサン、Ｎ−アルキルキトサン、ｏ−アリルキトサン、ｏ−アルキルキトサン、硫酸化キトサン、ニトロ化キトサン、カルボキシメチル化キチン、トシル化キチン、ベンゾイル化キチン、及びリン酸エステル化キチンが挙げられるが、特にキトサンが好ましい。 Here, the chitin derivative means any compound produced from chitin by a chemical change. Examples of chitin derivatives include chitosan, alkali chitin, chitosan inorganic / organic acid salt, N-allyl chitosan, N-alkyl chitosan, o-allyl chitosan, o-alkyl chitosan, sulfated chitosan, nitrated chitosan, carboxymethylated Examples include chitin, tosylated chitin, benzoylated chitin, and phosphorylated chitin, with chitosan being particularly preferred.
以上に説明した本発明に係る製造装置を用いれば、ナノファイバー不織布チューブを自動で効率的に製造することができ、また、不織布の継ぎ目のないチューブを製造することができる。 If the manufacturing apparatus which concerns on this invention demonstrated above is used, a nanofiber nonwoven fabric tube can be manufactured automatically and efficiently, and the seamless tube of a nonwoven fabric can be manufactured.
さらに、医療用材料としては、例えば、人工血管、神経再生チューブ等の医療用インプラント材料などの用途を挙げることができ、特に、細胞培養や組織再生における新しい細胞足場材料として、医療用インプラント材料等の再生医療用材料に使用することができる。 Further, examples of the medical material include medical implant materials such as artificial blood vessels and nerve regeneration tubes. In particular, as a new cell scaffold material in cell culture and tissue regeneration, medical implant materials and the like. It can be used for regenerative medical materials.
また、特に、高分子溶液としてキチン誘導体溶液を用いると、生分解性を有し、かつ生体適合性に優れ、医療用材料に使用することができるナノファイバー不織布チューブを得ることができる。 In particular, when a chitin derivative solution is used as the polymer solution, a nanofiber nonwoven fabric tube having biodegradability and excellent biocompatibility and can be used as a medical material can be obtained.
１ ノズル
２ ノズル保持体
３ ドラム
４ 電源
５ 回転軸
６，１６ 軸受
８，９ 支持台
１０ 基台
１１ 連結部材
１２ 電動機
１３ 駆動軸
１４ 支持体
１５，１５Ａ 軸部材
１７，１７Ａ 保持部材
１８，１８Ａ 駆動部
１９，１９Ａ 固定部材
２０ ガイド部材
２２ 固定板
１００ ナノファイバー
１０１ ナノファイバー不織布チューブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle 2 Nozzle holding body 3 Drum 4 Power supply 5 Rotating shaft 6,16 Bearing 8,9 Support stand 10 Base 11 Connecting member 12 Electric motor 13 Drive shaft 14 Support body 15, 15A Shaft member 17, 17A Holding member 18, 18A Drive Portions 19, 19A Fixing member 20 Guide member 22 Fixing plate 100 Nanofiber 101 Nanofiber non-woven tube
Claims (12)
高分子溶液の液滴を供給するノズルとコレクタ電極との間に設けられて前記ノズルから吐出された液滴が繊維化して飛翔するナノファイバーの飛翔方向に交差するように設けられた軸部材と、
この軸部材の少なくとも一方の端部を支持する支持手段と、
この支持手段を移動して、前記軸部材をその軸方向に交差する方向で且つ前記飛翔方向と交差する方向に移動して前記ナノファイバーが飛翔する飛翔領域を横切るように周回させる移動手段と、
前記移動手段によって前記軸部材が周回する際の前記飛翔領域を横切る領域以外に位置する自転領域で当該軸部材をその軸回りに自転させる自転手段
とを具備することを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置。 A nanofiber nonwoven tube manufacturing apparatus for manufacturing a nonwoven tube using nanofibers manufactured by an electrospinning method,
A shaft member provided between a nozzle for supplying a droplet of the polymer solution and a collector electrode, and disposed so as to intersect the flying direction of the nanofiber in which the droplet discharged from the nozzle is turned into a fiber; ,
Supporting means for supporting at least one end of the shaft member;
Moving means for moving the support means, moving the shaft member in a direction intersecting the axial direction and in a direction intersecting the flying direction, and moving around the flying region where the nanofibers fly,
A nanofiber nonwoven fabric tube comprising: a rotating means for rotating the shaft member around its axis in a rotation region located outside the region crossing the flying region when the shaft member circulates by the moving means. Manufacturing equipment.
前記コレクタ電極が、ドラム又は無端ベルトで構成されて回転駆動されるものであることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube of Claim 1,
The said collector electrode is comprised with a drum or an endless belt, and is rotationally driven, The manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube characterized by the above-mentioned.
前記コレクタ電極の回転駆動と前記移動手段による前記支持手段の移動とが同一駆動源により行われることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube according to claim 2,
The apparatus for producing a nanofiber nonwoven fabric tube, wherein the rotational drive of the collector electrode and the movement of the supporting means by the moving means are performed by the same driving source.
前記ドラム又は無端ベルトからなる前記コレクタ電極の回転軸方向の少なくとも一方の端部に、前記軸部材の複数個が周方向に亘って所定間隔毎に前記支持手段を介して固定されており、当該軸部材は前記コレクタ電極の移動と共に且つ当該コレクタ電極と一定間隔を保持して周回するように設けられていることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube of Claim 3,
A plurality of the shaft members are fixed to the at least one end portion of the collector electrode made of the drum or the endless belt via the support means at predetermined intervals in the circumferential direction. The shaft member is provided to move around the collector electrode and rotate around the collector electrode at a predetermined interval.
前記軸部材が前記コレクタ電極との間隔を調整できるように設けられており、前記軸部材と前記コレクタ電極との間隔により製造されるナノファイバー不織布チューブの厚さが規定されるようになっていることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube of Claim 4,
The shaft member is provided so that the distance between the collector electrode and the collector electrode can be adjusted, and the thickness of the nanofiber nonwoven fabric tube to be manufactured is defined by the distance between the shaft member and the collector electrode. The manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube characterized by the above-mentioned.
前記軸部材が自転する領域に、当該軸部材と所定間隔を保持して軸方向に亘って配置されて製造されるナノファイバー不織布チューブの厚さを規定するガイド部材が設けられ、当該ガイド部材と前記軸部材との間隔が調整可能であることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube in any one of Claims 1-4,
In the region where the shaft member rotates, a guide member that defines the thickness of the nanofiber nonwoven fabric tube manufactured by being arranged in the axial direction while maintaining a predetermined distance from the shaft member is provided, and the guide member The manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube characterized by adjusting the space | interval with the said shaft member.
前記支持手段が、一端部に前記軸部材を保持すると共に他端部又は他端部近傍に円筒状の駆動部を有し且つ回転自在に支持される保持部材を具備し、前記自転手段が、前記自転領域で前記保持部材の駆動部と接触又は噛み合って当該保持部材を回転させる固定部材から構成されていることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube in any one of Claims 1-6,
The support means includes a holding member that holds the shaft member at one end and has a cylindrical driving portion near the other end or the other end and is rotatably supported. An apparatus for producing a nanofiber non-woven tube, comprising: a fixing member that rotates or rotates the holding member in contact with or meshing with a driving portion of the holding member in the rotation region.
前記固定部材が、前記自転領域に亘って設けられた円弧形状であることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube according to claim 7,
The apparatus for producing a nanofiber nonwoven fabric tube, wherein the fixing member has an arc shape provided over the rotation region.
前記円筒部が前記固定部材に接触して連れ回りするように設けられていることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube according to claim 7 or 8,
The apparatus for producing a nanofiber non-woven fabric tube, wherein the cylindrical portion is provided so as to rotate in contact with the fixing member.
前記軸部材が前記コレクタ電極の周囲に複数配置されていることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube in any one of Claims 1-9,
An apparatus for manufacturing a nanofiber nonwoven fabric tube, wherein a plurality of the shaft members are arranged around the collector electrode.
前記ノズルが、前記軸部材の軸方向に複数配置されていることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube in any one of Claims 1-10,
An apparatus for producing a nanofiber nonwoven fabric tube, wherein a plurality of the nozzles are arranged in the axial direction of the shaft member.
前記ノズルと前記コレクタ電極との相対位置が前記軸部材の軸方向に変更されるように前記ノズル又は前記コレクタ電極の少なくとも一方が移動可能に設けられているか又は前記ノズルが噴射方向を前記軸方向に変更しながら前記高分子溶液を吐出するように構成されていることを特徴とするナノファイバー不織布チューブの製造装置。 In the manufacturing apparatus of the nanofiber nonwoven fabric tube in any one of Claims 1-10,
At least one of the nozzle or the collector electrode is movably provided so that the relative position between the nozzle and the collector electrode is changed in the axial direction of the shaft member, or the nozzle is in the injection direction in the axial direction. The apparatus for producing a nanofiber nonwoven fabric tube is configured to discharge the polymer solution while being changed to
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