JP2008231636A - Electrostatic spinning apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電紡糸装置に関するものである。 The present invention relates to an electrospinning apparatus.
静電紡糸法は、ノズルから吐出させた紡糸用の原液に電界を作用させてこれを延伸しつつ繊維化する紡糸法である。静電紡糸法によれば、繊維径がサブミクロンあるいはナノオーダーの繊維を得ることができ、また、溶融紡糸法が困難な樹脂でも繊維化が可能となるので、従来の繊維を用いては実現できなかった用途分野への展開が期待されている。 The electrostatic spinning method is a spinning method in which an electric field is applied to a spinning stock solution discharged from a nozzle to make it fiber while being drawn. According to the electrostatic spinning method, fibers with submicron or nano-order fiber diameters can be obtained, and even fibers that are difficult to melt spin can be made into fibers. Expansion into application fields that could not be achieved is expected.
図7に示すように、従来の静電紡糸装置100は、紡糸原液を圧送するポンプ101と、紡糸原液を貯留する貯留部102と、貯留部102に貯留された紡糸原液を吐出するノズル104と、ノズル104から吐出された紡糸原液に電界を作用させて延伸し繊維化する電圧印加手段105と、紡糸された繊維を捕集するコンベヤから成る捕集部106と、から構成されている。そして、静電紡糸された繊維を捕集部106上に集積させることによって、3次元のネットワーク構造を有する繊維ウエブを得ることができる(例えば、特許文献1参照)。
As shown in FIG. 7, a conventional
しかしながら、従来の静電紡糸装置100においては、紡糸原液を吐出するノズル104が貯留部102の下方の分配器103に固定され、ノズル同士の間隔が予め定められていたため、ノズル同士の間隔を変更しようとする場合、少なくとも分配器自体を取り替えなければならず、大変手間がかかる難点があった。
本発明は、従来の静電紡糸装置に上記のような難点があったことに鑑みて為されたもので、ノズル同士の間隔を頗る簡単に調節し得る静電紡糸装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described drawbacks of conventional electrospinning apparatuses, and provides an electrospinning apparatus that can be easily adjusted by increasing the interval between nozzles. .
本発明は、紡糸原液を貯留する貯留部と、該貯留部に貯留された紡糸原液を吐出する吐出部と、該吐出部から吐出された紡糸原液に電界を作用させて延伸し繊維化する電圧印加手段と、紡糸された繊維を捕集する捕集部と、を備える静電紡糸装置であって、
前記吐出部が、前記貯留部に接続され、紡糸原液をそれぞれ導く複数の可撓ホースと、各可撓ホースの自由端に設けられ、該可撓ホースにより導いた紡糸原液を吐出するノズルと、各ノズルを所望位置に固定する固定手段と、を備えたことを特徴としている。
The present invention relates to a storage section for storing a spinning stock solution, a discharge section for discharging the spinning stock solution stored in the storage section, and a voltage for stretching and fiberizing by applying an electric field to the spinning stock solution discharged from the discharge section. An electrostatic spinning device comprising an application means and a collection unit for collecting the spun fibers,
A plurality of flexible hoses that are connected to the storage unit and guide the spinning stock solution, and nozzles that are provided at the free ends of the flexible hoses and discharge the spinning stock solution guided by the flexible hoses; And fixing means for fixing each nozzle at a desired position.
また、本発明は、前記固定手段が、前記ノズルを着脱自在に挿嵌可能な挿嵌孔が複数開設された固定部材と、該固定部材を着脱可能に支持する支持部材と、を備えており、
前記挿嵌孔同士の間隔がそれぞれ異なる複数の固定部材を準備し、該固定部材を適宜取り替えることによって前記ノズル同士の間隔を調節することを特徴としている。
Further, in the present invention, the fixing means includes a fixing member having a plurality of insertion holes into which the nozzle can be detachably inserted, and a support member that detachably supports the fixing member. ,
A plurality of fixing members having different intervals between the insertion holes are prepared, and the interval between the nozzles is adjusted by appropriately replacing the fixing members.
また、本発明は、前記固定手段が、前記ノズルを着脱自在に挿嵌可能な挿嵌孔が複数開設された複数の固定部材と、該複数の固定部材を、固定部材同士の間隔を変更可能に支持する支持部材と、を備えており、
前記複数の固定部材同士の間隔を変更することによって前記ノズル同士の間隔を調節することを特徴としている。
Further, according to the present invention, the fixing means can change the interval between the fixing members, and a plurality of fixing members provided with a plurality of insertion holes through which the nozzles can be detachably inserted. And a support member for supporting
The interval between the nozzles is adjusted by changing the interval between the plurality of fixing members.
本発明に係る静電紡糸装置によれば、ノズル同士の間隔を頗る簡単に調節することができる。 According to the electrostatic spinning device according to the present invention, the interval between the nozzles can be easily adjusted.
本実施形態の静電紡糸装置10は、図1及び図2に示すように、紡糸原液を圧送するポンプ1と、紡糸原液を所定量、貯留し得る貯留部2と、貯留部2に貯留された紡糸原液を吐出する吐出部3と、吐出部3から吐出された紡糸原液に電界を作用させて延伸し繊維化する電圧印加手段7と、紡糸された繊維を捕集する捕集コンベヤから成る捕集部8と、を備えている。本実施形態の静電紡糸装置10は、主として上記吐出部3に特徴があり、上記ポンプ1、貯留部2、電圧印加手段7、捕集部8は、従来と同様に構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
吐出部3は、図1に示すように、貯留部2に分配器21を介して接続されて紡糸原液をそれぞれ導く複数の可撓ホース4と、各可撓ホース4の自由端に設けられ、各可撓ホース4により導いた紡糸原液を吐出するためのノズル5と、各ノズル5を所望位置に固定するための固定手段6と、から構成されている。
As shown in FIG. 1, the
可撓ホース4は、例えば、シリコン系ゴム材、フッ素系ゴム材等の変形可能な合成樹脂材から形成されており、その一端部が分配器21に固定されているのに対し、他端部はノズル5と共に自由に移動させることができる。可撓ホース4の長さは、必要に応じて種々の設定が可能であるが、例えば、1〜3メートルの長さの可撓ホース4を用いれば、貯留部2及び分配器21の向きに関わりなく自由にノズル5の向きを変更することが可能となるなど、ノズル5の取回し性を格段に向上させることができる。
The flexible hose 4 is formed of, for example, a deformable synthetic resin material such as a silicon rubber material, a fluorine rubber material, and the other end portion is fixed to the
本実施形態の固定手段6は、図1及び図2に示すように、ノズル5を着脱自在に挿嵌可能な挿嵌孔611が複数開設された固定部材61Aと、この固定部材61Aを着脱可能に支持する支持部材62と、から構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the fixing means 6 of the present embodiment includes a
固定部材61Aは、略長板形状の金属材から形成されており、複数の挿嵌孔611が一定間隔を保って一列に開設されている。これら複数の挿嵌孔611の一部又は全部に、その上方からノズル5の先端部を差し込むことによって簡単にノズル5を固定することができる。また、固定部材61Aの両端部には、不図示の雌ネジ部が刻設された鍔部612が形成されている。一方、支持部材62は、横断面L字形状の金属材から形成されており、その側壁部622には、支持部材62の長手方向に沿ってスライド長孔623が開設されている。
The
図1及び図2に示すように、一定間隔を保って対向配置された一対の支持部材62・62の間に、複数の固定部材61Aを架け渡し、そして、固定ネジ63の雄ネジ部を、支持部材62のスライド長孔623に通して固定部材61Aの鍔部612の雌ネジ部に螺合し締結することによって、各固定部材61Aを支持部材62に固定している。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a plurality of
なお、図1に示すように、支持部材62には上記電圧印加手段7の通電線が接続されており、支持部材62及び固定部材61Aを通じてノズル5に所要の電圧が印加される。また、支持部材62は、電気的に絶縁された状態で静電紡糸装置10の不図示のフレームに固定されている。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態の静電紡糸装置10によれば、固定部材61Aに開設された複数の挿嵌孔611のうちから、実際にノズル5を挿嵌する挿嵌孔611を適宜選択することによって、ノズル5同士の間隔を簡単に変更することができる。また、ノズル5を固定部材61Aに固定した後であっても、固定ネジ63を緩め、各固定部材61Aをスライド長孔623に沿って移動させれば、複数の固定部材61A同士の間隔を適宜変更することができ、ノズル5同士の間隔を簡単に調節することができる。
According to the
更にまた、図3及び図4に示すように、挿嵌孔611同士の間隔が上記固定部材61Aとは異なる固定部材61B、61Cを準備しておけば、これら固定部材(61A、61B、61C)を適宜取り替えることによっても、ノズル5同士の間隔を調節することができる。なお、図2〜図4においては、支持部材62に、一種類の固定部材を複数、取り付けた例を図示しているが、挿嵌孔同士の間隔が異なる複数種類の固定部材を組み合わせて支持部材62に取り付けても良い。
Furthermore, as shown in FIGS. 3 and 4, if fixing
以上、本実施形態の静電紡糸装置について説明したが、本発明はその他の形態でも実施することができる。 The electrostatic spinning apparatus according to this embodiment has been described above, but the present invention can be implemented in other forms.
例えば、上記実施形態では、図1に示すように、一つの貯留部2に接続された複数の可撓ホース4及びノズル5を一つの固定部材61Aに挿嵌固定しているが、図5に示す静電紡糸装置20のように、複数の貯留部2にそれぞれ接続された可撓ホース4及びノズル5を一つの固定部材61Cに挿嵌固定しても良い。また、一つの貯留部2に接続された複数の可撓ホース4及びノズル5を振り分けて複数の固定部材に挿嵌固定しても良い。
For example, in the above embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of flexible hoses 4 and
また、上記実施形態では、複数の挿嵌孔611が一列に開設された固定部材(61A、61B、61C)を採用しているが、例えば、図6に示すように、挿嵌孔611が複数列に開設された固定部材61Dを使用しても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the fixing member (61A, 61B, 61C) by which the
また、上記実施形態では、各ノズルを所望位置に固定するための固定手段6として、ノズル5を着脱自在に挿嵌可能な挿嵌孔611を有する固定部材を使用しているが、本発明は決してこれに限定されるものではなく、例えば、固定手段として、ノズル5を着脱自在に挟持し得る周知のクリップを使用し、このクリップによって各ノズル5を固定部材の所望位置に固定するようにしても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the fixing member which has the
なお、本発明において用いられる紡糸原液としては、ポリマーを溶媒に溶解した溶液や、金属アルコキシドを加水分解した曳糸性のゾル溶液などが挙げられる。このポリマーとしては、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、部分けん化ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、フッ素系ポリマーやその共重合体、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ナイロン12、ナイロン−4,6などのナイロン系高分子、アラミド、ポリベンズイミダゾール、セルロース、酢酸セルロース、酢酸セルロースブチレート、ポリビニルピロリドン−酢酸ビニル、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレンイミド、ポリエチレンサルファイド、SBS共重合体、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンオキサイド、コラーゲン、ポリグリコール酸、ポリD,L−乳酸−グリコール酸共重合体、ポリアリレート、ポリプロピレンフマラート、ポリカプロラクトンなどの生分解性高分子類、ポリペプチド、タンパク賞などのバイオポリマー類、コールタールピッチ、石油ピッチなどのピッチ系高分子などが挙げられる。これらの高分子から選ばれる複数種の混合物を用いてもよい。 Examples of the spinning dope used in the present invention include a solution obtained by dissolving a polymer in a solvent, and a spinnable sol solution obtained by hydrolyzing a metal alkoxide. Examples of this polymer include polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, partially saponified polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polylactic acid, polyglycolic acid, polyacrylonitrile, polystyrene, polyamide, aromatic polyamide, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, fluorine-based polymers and their copolymers. Polymer, polyacrylonitrile-methacrylate copolymer, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride-acrylate copolymer, nylon polymer such as nylon 12, nylon-4,6, aramid, polybenzimidazole, Cellulose, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, polyvinylpyrrolidone-vinyl acetate, polypropylene oxide, polyethyleneimide, polyethylenesulfur Id, SBS copolymer, polyhydroxybutyric acid, polyvinyl acetate, polyethylene terephthalate, polyethylene oxide, collagen, polyglycolic acid, poly D, L-lactic acid-glycolic acid copolymer, polyarylate, polypropylene fumarate, polycaprolactone, etc. Biodegradable polymers, biopolymers such as polypeptides and protein awards, and pitch polymers such as coal tar pitch and petroleum pitch. A mixture of a plurality of types selected from these polymers may be used.
また、紡糸原液の溶媒は極細繊維構成材料によって異なり、特に限定するものではないが、水、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、1,4−ジオキサン、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホルム、ピリジン、トリクロロエタン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、アセトニトリルなどを例示することができる。 The solvent of the spinning dope varies depending on the ultrafine fiber constituting material and is not particularly limited, but water, acetone, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, toluene, benzene, cyclohexane, cyclohexanone, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1, 4 -Dioxane, carbon tetrachloride, methylene chloride, chloroform, pyridine, trichloroethane, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, ethylene carbonate, diethyl carbonate, propylene carbonate, acetonitrile, etc. It can be illustrated.
本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づいて種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものである。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内でいずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良く、また、一体に構成されている発明特定事項を複数の部材から構成したり、複数の部材から構成されている発明特定事項を一体に構成した形態で実施しても良い。 The present invention can be carried out in a mode in which various improvements, modifications, and variations are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. In addition, any invention-specific matters may be replaced with other technologies within a range where the same action or effect occurs, and the integrally-configured invention-specific matters are constituted by a plurality of members. Alternatively, the invention specific items configured by a plurality of members may be implemented in an integrated configuration.
10、20 静電紡糸装置
1 ポンプ
2 貯留部
21 分配器
3 吐出部
4 可撓ホース
5 ノズル
6 固定手段
61A、61B、61C、61D 固定部材
611 挿嵌孔
62 支持部材
63 固定ネジ
7 電圧印加手段
8 捕集部
10, 20
2
Claims (3)
前記吐出部が、
前記貯留部に接続され、紡糸原液をそれぞれ導く複数の可撓ホースと、
各可撓ホースの自由端に設けられ、該可撓ホースにより導いた紡糸原液を吐出するノズルと、
各ノズルを所望位置に固定する固定手段と、
を備えたことを特徴とする静電紡糸装置。 A reservoir for storing the spinning dope, a discharging unit for discharging the spinning dope stored in the storing unit, and a voltage applying means for drawing and fiberizing the spinning dope discharged from the discharging unit by applying an electric field to the spinning dope; An electrostatic spinning device comprising a collection unit for collecting the spun fibers,
The discharge part is
A plurality of flexible hoses connected to the reservoir and respectively leading to the spinning dope;
A nozzle that is provided at the free end of each flexible hose and discharges the spinning dope introduced by the flexible hose;
Fixing means for fixing each nozzle at a desired position;
An electrospinning apparatus comprising:
前記ノズルを着脱自在に挿嵌可能な挿嵌孔が複数開設された固定部材と、
該固定部材を着脱可能に支持する支持部材と、
を備え、
前記挿嵌孔同士の間隔がそれぞれ異なる複数の固定部材を準備し、該固定部材を適宜取り替えることによって前記ノズル同士の間隔を調節することを特徴とした請求項1記載の静電紡糸装置。 The fixing means is
A fixing member having a plurality of insertion holes into which the nozzle can be detachably inserted; and
A support member that removably supports the fixing member;
With
The electrostatic spinning device according to claim 1, wherein a plurality of fixing members having different intervals between the insertion holes are prepared, and the interval between the nozzles is adjusted by appropriately replacing the fixing members.
前記ノズルを着脱自在に挿嵌可能な挿嵌孔が複数開設された複数の固定部材と、
該複数の固定部材を、固定部材同士の間隔を変更可能に支持する支持部材と、
を備え、
前記複数の固定部材同士の間隔を変更することによって前記ノズル同士の間隔を調節することを特徴とした請求項1記載の静電紡糸装置。 The fixing means is
A plurality of fixing members having a plurality of insertion holes into which the nozzles can be removably inserted; and
A support member that supports the plurality of fixing members such that the interval between the fixing members can be changed; and
With
The electrostatic spinning device according to claim 1, wherein an interval between the nozzles is adjusted by changing an interval between the plurality of fixing members.
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