JP2009024290A - Electrodeposion apparatus, method for producing polymer web and polymer web produced therewith - Google Patents

Electrodeposion apparatus, method for producing polymer web and polymer web produced therewith Download PDF

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JP2009024290A JP2007190228A JP2007190228A JP2009024290A JP 2009024290 A JP2009024290 A JP 2009024290A JP 2007190228 A JP2007190228 A JP 2007190228A JP 2007190228 A JP2007190228 A JP 2007190228A JP 2009024290 A JP2009024290 A JP 2009024290A
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Masafumi Kamiyama
雅文 上山
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Tomoegawa Co Ltd
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Tomoegawa Paper Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means enabling the more simple production of a polymer web having a good orientation property and a high strength in an electrodeposition method. <P>SOLUTION: An electrodeposition apparatus for applying a voltage between a polymer liquid medium-supplying portion and a scattered polymer-receiving portion to form an electric field between both the portions, and supplying a polymer liquid medium from the polymer liquid medium-supplying portion to the scattered polymer-receiving portion to form a polymer web at least partially containing the scattered polymer on the scattered polymer-receiving portion is characterized in that the scattered polymer-receiving portion is a cylindrical electrode rotatable on a central shaft, and the apparatus further has a rotation driving means for rotating the cylindrical electrode on the central shaft. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、エレクトロデポジション法(エレクトロスピニング法)による、配向性を有すると共に高強度である高分子ウェブの製造方法、前記製造方法により得られる高分子ウェブ、前記製造方法が実施可能であるエレクトロデポジション装置に関するものである。   The present invention provides a method for producing a polymer web having orientation and high strength by an electrodeposition method (electrospinning method), a polymer web obtained by the production method, and an electro in which the production method can be carried out. It relates to a deposition device.

単繊維の直径がナノオーダーの繊維からなる高分子ウェブを作製するのに使用されている一般的な方法として、エレクトロスピニング法が知られている。この方法では、ポリマー溶液を調製した後、ポリマー溶液に高電圧を印加して口金から押し出し、極細な繊維を形成する。当該方法により、一般的には数百nmレベルの繊維径の高分子ウェブを製造することができる。また、エレクトロスピニング法による高分子ウェブの製造方法については、マルチノズル式の連続製造方法も知られている。これは高分子溶液タンクからマルチノズルにポンプで溶液を供給し、ノズル−適用対象物間に電圧を印加し、適用対象物に高分子ウェブを適用する方法である(特許文献1)。   An electrospinning method is known as a general method used for producing a polymer web composed of fibers having a single fiber diameter of nano-order. In this method, after preparing a polymer solution, a high voltage is applied to the polymer solution to extrude it from a die to form ultrafine fibers. In general, a polymer web having a fiber diameter of several hundreds of nanometers can be produced by this method. As a method for producing a polymer web by electrospinning, a multi-nozzle continuous production method is also known. This is a method in which a solution is supplied from a polymer solution tank to a multi-nozzle by a pump, a voltage is applied between a nozzle and an application object, and a polymer web is applied to the application object (Patent Document 1).

ここで、近年、この高分子ウェブは、半導体基板上の電線・発光体用電子銃等のエレクトロニクス分野、高性能フィルタ等の環境分野、傷口保護材や人工臓器等のメディカル分野への応用に期待されている。しかしながら、特許文献1を含め、従来の方法により得られる高分子ウェブは、適用される用途に求められる十分な強度を有していない場合があり、当該用途への適用が妨げられているという問題がある。   Here, in recent years, this polymer web is expected to be applied to the electronics field such as electric guns for electric wires and light emitters on semiconductor substrates, the environmental field such as high performance filters, and the medical field such as wound protection materials and artificial organs. Has been. However, the polymer web obtained by the conventional method including Patent Document 1 may not have sufficient strength required for the application to be applied, and the application to the application is hindered. There is.

そこで、特許文献2では、繊維シートの強度を向上させるべく、エレクトロデポジション法によって形成した高分子ウェブを一方向に延伸処理し、延伸方向に繊維を再配列させた高分子ウェブの製造方法が開示されている。具体的には、{(繊維のガラス転移温度)−30}℃〜(繊維のガラス転移温度)℃の範囲内での温度下で当該延伸処理を実施するというものである。
特開2002−201559号公報 特開2005−97753号公報
Therefore, Patent Document 2 discloses a method for producing a polymer web in which a polymer web formed by an electrodeposition method is stretched in one direction and fibers are rearranged in the stretch direction in order to improve the strength of the fiber sheet. It is disclosed. Specifically, the stretching process is performed at a temperature within the range of {(fiber glass transition temperature) -30} ° C. to (fiber glass transition temperature) ° C.
JP 2002-201559 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-97753

しかしながら、特許文献2に方法により高強度の繊維シートを製造する場合、高分子溶液の吐出工程と延伸処理工程とを別個に実施する必要があることに加え、当該延伸処理工程が再加熱を伴う工程であるため、製造上面倒であるという問題がある。そこで、本発明は、配向性を有すると共に高強度の高分子ウェブをより簡便に製造することが可能な手段を提供することを目的とする。   However, when a high-strength fiber sheet is produced by the method described in Patent Document 2, it is necessary to separately perform the polymer solution discharge step and the stretching treatment step, and the stretching treatment step involves reheating. Since this is a process, there is a problem in that the production top surface is overwhelmed. Then, an object of this invention is to provide the means which has the orientation and can manufacture a high strength polymeric web more simply.

すなわち、本発明(1)は、高分子液体媒体供給部(吐出部100)と飛翔高分子受取部(コレクタ電極部110)との間に電圧を印加してこれら両部間の空間に電界を形成し、前記高分子液体媒体供給部(吐出部100)から前記飛翔高分子受取部(コレクタ電極部110)に向けて前記高分子液体媒体を供給することにより、前記飛翔高分子受取部(コレクタ電極部110)上で、前記飛翔高分子を少なくとも一部として含む高分子ウェブを形成させるエレクトロデポジション装置において、
前記飛翔高分子受取部(コレクタ電極部110)は、中心軸回りに回転可能な円筒状電極(コレクタ電極111)であると共に、
前記装置は、
前記円筒状電極(コレクタ電極111)を前記中心軸回りに回転させる回転駆動手段(回転モータ112)を更に有する
ことを特徴とするエレクトロデポジション装置(エレクトロデポジション装置A)である。
That is, according to the present invention (1), a voltage is applied between the polymer liquid medium supply unit (discharge unit 100) and the flying polymer receiving unit (collector electrode unit 110) to generate an electric field in the space between these two units. Forming and supplying the polymer liquid medium from the polymer liquid medium supply unit (discharge unit 100) toward the flying polymer receiving unit (collector electrode unit 110); In an electrodeposition apparatus for forming a polymer web containing at least part of the flying polymer on the electrode part 110),
The flying polymer receiving part (collector electrode part 110) is a cylindrical electrode (collector electrode 111) rotatable around a central axis,
The device is
An electrodeposition apparatus (Electrodeposition apparatus A) further comprising a rotation drive unit (rotation motor 112) for rotating the cylindrical electrode (collector electrode 111) about the central axis.

本発明(2)は、前記装置は、
前記円筒状電極(コレクタ電極111)の表面線速度が前記高分子液体媒体の吐出速度よりも大きくなるよう、前記高分子液体媒体供給部(吐出部100)及び/又は前記回転駆動手段(回転モータ112)を制御する、相対速度制御手段(相対速度制御手段130)を更に有する、発明(1)の装置(エレクトロデポジション装置A)である。
According to the present invention (2), the device is
The polymer liquid medium supply unit (discharge unit 100) and / or the rotation drive means (rotation motor) so that the surface linear velocity of the cylindrical electrode (collector electrode 111) is larger than the discharge rate of the polymer liquid medium. 112) is an apparatus (Electrodeposition apparatus A) according to the invention (1), further comprising a relative speed control means (relative speed control means 130) for controlling (112).

本発明(3)は、高分子液体媒体供給部(吐出部100)と飛翔高分子受取部(コレクタ電極部110)との間に電圧を印加してこれら両部間の空間に電界を形成し、前記高分子液体媒体供給部(吐出部100)から前記飛翔高分子受取部(コレクタ電極部110)に向けて前記高分子液体媒体を供給することにより、前記飛翔高分子受取部(コレクタ電極部110)上で、前記飛翔高分子を少なくとも一部として含む高分子ウェブを形成させる工程を含む高分子ウェブの製造方法において、
前記飛翔高分子受取部(コレクタ電極部110)として中心軸回りに回転可能な円筒状電極(コレクタ電極111)を使用すると共に、
前記円筒状電極(コレクタ電極111)を前記中心軸回りに回転させながら、前記高分子液体媒体供給部(吐出部100)から前記高分子液体媒体を前記円筒状電極(コレクタ電極111)に向けて吐出させる工程を含む
ことを特徴する方法である。
In the present invention (3), a voltage is applied between the polymer liquid medium supply unit (discharge unit 100) and the flying polymer receiving unit (collector electrode unit 110) to form an electric field in the space between these two units. By supplying the polymer liquid medium from the polymer liquid medium supply unit (discharge unit 100) toward the flying polymer receiving unit (collector electrode unit 110), the flying polymer receiving unit (collector electrode unit) 110) In the method for producing a polymer web comprising the step of forming a polymer web containing at least a part of the flying polymer as described above,
While using the cylindrical polymer electrode (collector electrode 111) that can rotate around the central axis as the flying polymer receiving portion (collector electrode portion 110),
While rotating the cylindrical electrode (collector electrode 111) around the central axis, the polymer liquid medium is directed from the polymer liquid medium supply unit (discharge unit 100) toward the cylindrical electrode (collector electrode 111). It is a method characterized by including the process to discharge.

本発明(4)は、前記工程において、前記円筒状電極(コレクタ電極111)の表面線速度を前記高分子液体媒体の吐出速度よりも大きくする、発明(3)の方法である。   The present invention (4) is the method according to the invention (3), wherein in the step, the surface linear velocity of the cylindrical electrode (collector electrode 111) is made larger than the discharge velocity of the polymer liquid medium.

本発明(5)は、前記円筒状電極(コレクタ電極111)の表面線速度が1m/s以上である、発明(3)又は(4)の方法である。   The present invention (5) is the method of the invention (3) or (4), wherein the surface linear velocity of the cylindrical electrode (collector electrode 111) is 1 m / s or more.

本発明(6)は、発明(3)〜(5)のいずれか一項記載の方法により製造された高分子ウェブである。   The present invention (6) is a polymer web produced by the method according to any one of the inventions (3) to (5).

ここで、本特許請求の範囲及び本明細書中の各用語の定義を記載する。まず、「高分子液体媒体」とは、高分子を含有する液体媒体である限り特に限定されず、高分子溶液、高分子分散液、高分子溶融液のいずれをも包含する。「飛翔高分子」とは、高分子液体媒体供給部から供給された高分子液体媒体に由来した飛翔体である限り特に限定されず、液状であっても、或いは、飛翔中に溶媒が揮発する等の理由で高分子が乾燥形態になったもののいずれをも包含する。「飛翔高分子を少なくとも一部として含む高分子ウエブ」とは、飛翔高分子のみから構成される高分子ウエブでも、他の基材(例えば、繊維、フィルム等)と飛翔高分子との複合体(例えば、飛翔高分子が他の基材上に付着したもの)であってもよい。   Here, the definition of each term in this claim and this specification is described. First, the “polymer liquid medium” is not particularly limited as long as it is a liquid medium containing a polymer, and includes any of a polymer solution, a polymer dispersion, and a polymer melt. The “flying polymer” is not particularly limited as long as it is a flying object derived from the polymer liquid medium supplied from the polymer liquid medium supply unit, and even if it is liquid or the solvent volatilizes during the flight. For example, the polymer is in a dry form. “Polymer web containing at least a part of flying polymer” means a polymer web composed only of flying polymer, or a composite of other substrate (eg, fiber, film, etc.) and flying polymer. (For example, the flying polymer adhered to another substrate) may be used.

本発明によれば、高分子液体媒体の吐出工程と延伸処理工程とを別個に実施することなく、配向性を有すると共に高強度の高分子ウェブをより簡便に製造することが可能であるという効果を奏する。   Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to more easily produce a high-strength polymer web having orientation without separately performing a polymer liquid medium discharge step and a stretching treatment step. Play.

以下、図面を参照しながら、本発明の最良形態を説明する。尚、本発明の技術的範囲は本最良形態に限定されるものではない。具体的には、以下の最良形態では、高分子液体媒体として高分子溶液を例に採る等、用語を限定的に使用しているが、本発明の技術的範囲は当該限定的用語に限定されるものではない。   Hereinafter, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings. The technical scope of the present invention is not limited to the best mode. Specifically, in the following best mode, terms are used in a limited manner such as taking a polymer solution as an example of the polymer liquid medium, but the technical scope of the present invention is limited to the limited terms. It is not something.

装置構成
図1は、本最良形態に係るエレクトロデポジション装置の一態様を示した図である。ここで、エレクトロデポジション装置Aは、高分子溶液を後述するコレクタ電極111に向けて吐出するための吐出部100と、当該吐出部100と対向した位置に配されたコレクタ電極部110と、当該吐出部100とコレクタ電極部110との間(正確には当該吐出部100のノズル電極101とコレクタ電極部110のコレクタ電極111との間)に電圧を印加する電源部120と、吐出部100からの高分子溶液の吐出速度とコレクタ電極111の表面線速度を制御する相対速度制御手段130と、を有する。以下、各構成要素を詳述する。
Device Configuration FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an electrodeposition device according to the best mode. Here, the electrodeposition apparatus A includes a discharge unit 100 for discharging a polymer solution toward a collector electrode 111 described later, a collector electrode unit 110 disposed at a position facing the discharge unit 100, A power supply unit 120 that applies a voltage between the discharge unit 100 and the collector electrode unit 110 (more precisely, between the nozzle electrode 101 of the discharge unit 100 and the collector electrode 111 of the collector electrode unit 110); And a relative speed control means 130 for controlling the discharge speed of the polymer solution and the surface linear speed of the collector electrode 111. Hereinafter, each component will be described in detail.

まず、エレクトロデポジション装置Aの一部を構成する吐出部100は、高分子溶液を吐出可能に開口したノズル電極101と、当該ノズル電極101と液体導通関係にあり、当該高分子溶液をノズル電極101に供給するための、高分子溶液を保持するための液体コンテナ102と、液体コンテナ102内の高分子溶液を押し出してノズル電極101の開口部から外部に向けて吐出させる押圧装置(液体吐出装置、シリンジポンプ)103とを有する。ここで、押圧装置103を吐出方向に駆動制御した場合、高分子溶液が液体コンテナ102からノズル電極101へと移動し、一定量噴出されるように構成されている。高分子溶液の噴出量を一定に保つことにより、一定時間あたりに一定の高分子ウェブを構築することができる。以下、吐出部100を構成する各要素を詳述する。   First, a discharge unit 100 that constitutes a part of the electrodeposition apparatus A has a nozzle electrode 101 that is open so that a polymer solution can be discharged, and is in a liquid conduction relationship with the nozzle electrode 101. A liquid container 102 for holding the polymer solution to be supplied to the nozzle 101, and a pressing device (liquid ejection device) that pushes the polymer solution in the liquid container 102 and ejects the polymer solution from the opening of the nozzle electrode 101 to the outside. , Syringe pump) 103. Here, when the pressing device 103 is driven and controlled in the ejection direction, the polymer solution moves from the liquid container 102 to the nozzle electrode 101 and is ejected by a certain amount. By keeping the amount of the polymer solution ejected constant, a constant polymer web can be constructed per fixed time. Hereinafter, each element which comprises the discharge part 100 is explained in full detail.

はじめに、ノズル電極101は、前述したように開口部を有しており、コレクタ電極111に向けて高分子溶液を吐出する機能を有すると共に、それ自体が導電性であり、かつ、電源120と電気的に接続しているために電極としての機能も有している。尚、図1に示した実施態様においては、ノズル電極は一つであるが、必ずしも一つのノズルである必要は無く、複数のノズルが設けられていてもよい。また、図1においては、ノズル電極101は電極の役割を担うものであるが、ノズルと電極が一体である必要は無く、ノズルの近傍に更に電極を設けて使用する形態であってもよい。   First, the nozzle electrode 101 has an opening as described above, has a function of discharging a polymer solution toward the collector electrode 111, is itself conductive, and is electrically connected to the power source 120. Therefore, it also has a function as an electrode. In the embodiment shown in FIG. 1, there is one nozzle electrode, but it is not always necessary to have one nozzle, and a plurality of nozzles may be provided. In FIG. 1, the nozzle electrode 101 plays the role of an electrode. However, the nozzle and the electrode do not have to be integrated, and may be used by further providing an electrode near the nozzle.

次に、エレクトロデポジション装置Aの一部を構成するコレクタ電極部110は、円筒形状を有しており中心軸回りに回転可能なコレクタ電極111と、当該コレクタ電極111を回転させるための回転モータ112とを有している。ここで、図2に示すように、コレクタ電極111は、長軸方向を貫く回転軸116をその中心で固定的に保持すると共に、当該回転軸116は、その両端において支持体115の軸受部で回転可能に支持されている。更に、コレクタ電極111の回転軸116と回転モータ112の回転軸は、例えば樹脂性カップリング等の絶縁性ジョイント部材114で接続されている。   Next, the collector electrode part 110 which constitutes a part of the electrodeposition apparatus A has a cylindrical shape and can rotate around the central axis, and a rotation motor for rotating the collector electrode 111 112. Here, as shown in FIG. 2, the collector electrode 111 holds the rotating shaft 116 penetrating the major axis direction at its center, and the rotating shaft 116 is a bearing portion of the support body 115 at both ends thereof. It is rotatably supported. Furthermore, the rotating shaft 116 of the collector electrode 111 and the rotating shaft of the rotating motor 112 are connected by an insulating joint member 114 such as a resin coupling.

次に、エレクトロデポジション装置Aの一部を構成する電源部120は、ノズル電極101とコレクタ電極111と電気的に接続しており、両電極間に電圧を印加可能な電源である。ここで、電源部120に使用しうる電源は、特に限定されないが、例えば、直流電源、パルス電源、交流電源等が挙げられる。   Next, the power supply unit 120 constituting a part of the electrodeposition apparatus A is a power supply that is electrically connected to the nozzle electrode 101 and the collector electrode 111 and can apply a voltage between the electrodes. Here, the power source that can be used for the power source unit 120 is not particularly limited, and examples thereof include a DC power source, a pulse power source, and an AC power source.

次に、エレクトロデポジション装置Aの一部を構成する相対速度制御手段130は、コレクタ電極111の表面線速度が吐出部100からの高分子溶液の吐出速度よりも大きくなるよう、コレクタ電極111の表面線速度を制御する相対速度制御手段130と、押圧装置103及び/又は回転モータ112を駆動制御する。尚、当該相対速度制御手段130は、例えば、CPU、ROM及びRAMから構成されたコンピュータで実現可能である。そして、当該ROMには、押圧装置103と回転モータ112をどのような条件で駆動するかを決定するためのプログラムが記録されており、当該RAMには、当該プログラムに基づき駆動条件を決定するに際してのパラメータ(例えば、ノズル径、使用液、コレクタ電極の直径等)が一時記録されている。   Next, the relative speed control means 130 that constitutes a part of the electrodeposition apparatus A uses the collector electrode 111 so that the surface linear velocity of the collector electrode 111 is larger than the discharge speed of the polymer solution from the discharge portion 100. The relative speed control means 130 for controlling the surface linear velocity, the pressing device 103 and / or the rotary motor 112 are driven and controlled. Note that the relative speed control unit 130 can be realized by a computer including a CPU, a ROM, and a RAM, for example. In the ROM, a program for determining under what conditions the pressing device 103 and the rotary motor 112 are driven is recorded, and in the RAM, the driving conditions are determined based on the program. These parameters (for example, nozzle diameter, working liquid, collector electrode diameter, etc.) are temporarily recorded.

製造方法(製造に関しての各種条件)
次に、本最良形態に係るエレクトロデポジション装置Aを用いて、エレクトロデポジション法により高分子ウェブを製造する方法について詳述する。
Manufacturing method (various conditions regarding manufacturing)
Next, a method for producing a polymer web by the electrodeposition method using the electrodeposition apparatus A according to the best mode will be described in detail.

まず、本方法の実施に先立ち、液体コンテナ102内に、高分子液体媒体、例えば、高分子溶液又は高分子溶融液を充填する。ここで、本最良形態に係る装置において使用できる高分子液体媒体は、特に限定されないが、例えば、高分子溶液、高分子分散液、高分子溶融液、が挙げられる。高分子溶液、高分子分散液、高分子溶融液に使用する高分子は、特に限定されないが、ビニル系ポリマー、アクリル系ポリマー、ウレタン、ナイロン等の汎用高分子、導電性高分子、タンパク質等の天然高分子等を用いることができ、例えば、ポリビニルアルコール、ナイロン66、ポリアクリルニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド、セルロース、ポリエーテルウレタン、ポリ乳酸、ポリカプロラクタン、フィブロイン、コラーゲンが挙げられる。また、使用される高分子は、単一成分に限定されるものではなく、上述の高分子等を二種以上混合して使用してもよい。   First, prior to carrying out this method, the liquid container 102 is filled with a polymer liquid medium, for example, a polymer solution or a polymer melt. Here, the polymer liquid medium that can be used in the apparatus according to the best mode is not particularly limited, and examples thereof include a polymer solution, a polymer dispersion, and a polymer melt. The polymer used in the polymer solution, polymer dispersion, or polymer melt is not particularly limited, but may be a general polymer such as vinyl polymer, acrylic polymer, urethane, nylon, conductive polymer, protein, etc. Natural polymers can be used, such as polyvinyl alcohol, nylon 66, polyacrylonitrile, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyethylene oxide, cellulose, polyether urethane, polylactic acid, polycarbonate. Examples include prolactan, fibroin and collagen. Moreover, the polymer used is not limited to a single component, and two or more of the above-described polymers may be mixed and used.

ここで高分子液体媒体に溶媒を使用する場合、溶媒としては、特に限定されないが、例えば、水、アセトン、クロロホルム、エタノール、メタノール、トルエン、キシロール、シクロヘキサン、ジメチルホルムアミド等を挙げることができる。使用する溶媒は、単一成分に限定されるものではなく、上述の溶剤等を二種以上混合して使用してもよい。更に、高分子溶液の電気特性を改善するために、水に対して、水酸化ナトリウム、塩化リチウム等の電解質を添加してもよい。   Here, when a solvent is used for the polymer liquid medium, the solvent is not particularly limited, and examples thereof include water, acetone, chloroform, ethanol, methanol, toluene, xylol, cyclohexane, dimethylformamide and the like. The solvent to be used is not limited to a single component, and two or more of the above-described solvents may be mixed and used. Furthermore, in order to improve the electrical characteristics of the polymer solution, an electrolyte such as sodium hydroxide or lithium chloride may be added to water.

次に、ノズル電極101とコレクタ電極111との間に直流高電圧を印加した状態で、押圧装置(シリンジポンプ)103を作動させてノズル電極101より高分子溶液等を放出する。放出された高分子溶液等は、ノズル電極101からノズル電極101とコレクタ電極111との間に生じている電界場中に放出される。高分子溶液を使用した場合、電界場に放出された高分子は飛翔し、回転しているコレクタ電極111上で高分子ウェブを形成する。このように、回転しているコレクタ電極111上にノズル電極101から飛来したウェブが順次付着するため、配向性を有する高分子ウェブがコレクタ電極111上に形成される。   Next, in a state where a DC high voltage is applied between the nozzle electrode 101 and the collector electrode 111, the pressing device (syringe pump) 103 is operated to discharge a polymer solution or the like from the nozzle electrode 101. The released polymer solution or the like is released from the nozzle electrode 101 into an electric field generated between the nozzle electrode 101 and the collector electrode 111. When a polymer solution is used, the polymer released in the electric field flies and forms a polymer web on the rotating collector electrode 111. Thus, since the web which came from the nozzle electrode 101 adheres sequentially on the rotating collector electrode 111, the polymer web which has orientation is formed on the collector electrode 111.

ここで、所望の形態(形状、径等)の高分子ウェブを得るに際しては、ノズル径、ノズル電極からの液の供給速度(吐出速度)、コレクタ電極の表面線速度、電極間距離、電極間電圧、液性等に依存する。例えば、コレクタ電極111の表面線速度を高分子溶液の飛翔速度より速くすることにより、構築される高分子ウェブにテンションをかけた状態で、配向性を有する高分子ウェブが製造可能である。尚、回転速度は、通常、表面線速度が0.1m/分〜100m/sとなる範囲内である。ここで、より高強度(高い破断強度)を有する高分子ウェブを得る観点からは、コレクタ電極を高速回転させることが好適である。ノズル径は、0.1〜2.0mmが好適である。また、吐出部とコレクタ電極間の電圧は、5〜30kVが好適である。更に、吐出高分子液体媒体の放出量は、10μl/min〜1ml/minが好適である。   Here, when obtaining a polymer web of a desired form (shape, diameter, etc.), the nozzle diameter, the supply speed of liquid from the nozzle electrode (discharge speed), the surface linear velocity of the collector electrode, the distance between the electrodes, and the distance between the electrodes Depends on voltage, liquidity, etc. For example, by making the surface linear velocity of the collector electrode 111 faster than the flying speed of the polymer solution, it is possible to produce a polymer web having orientation in a state where tension is applied to the constructed polymer web. The rotation speed is usually in a range where the surface linear velocity is 0.1 m / min to 100 m / s. Here, from the viewpoint of obtaining a polymer web having higher strength (high breaking strength), it is preferable to rotate the collector electrode at a high speed. The nozzle diameter is preferably 0.1 to 2.0 mm. Moreover, 5-30 kV is suitable for the voltage between a discharge part and a collector electrode. Furthermore, the discharge amount of the discharged polymer liquid medium is preferably 10 μl / min to 1 ml / min.

製造される高分子ウェブとその用途
本最良形態に係る装置により得られる高分子ウェブは、繊維が配向していると共に高強度であるので、配向性と高強度性が求められる各種用途、例えば、半導体基板上の電線・発光体用電子銃等のエレクトロニクス分野、高性能フィルタ等の環境分野、傷口保護材や人工臓器等のメディカル分野への応用が可能である。
Polymer web to be produced and its use The polymer web obtained by the apparatus according to the best mode of the present invention has high strength because the fibers are oriented, and various uses for which orientation and high strength are required, for example, It can be applied to electronics fields such as electric wires and light emitter electron guns on semiconductor substrates, environmental fields such as high performance filters, and medical fields such as wound protection materials and artificial organs.

実施例1
図1に示したエレクトロデポジション装置Aを構築し、実際にエレクトロデポジションを行った。
吐出部100(容量1mlのガラス製シリンジに、内径0.5mmのルアーロック付金属製ノズルを装着したシリンジポンプ)にポリビニルアルコール(MW200,000)の5%水溶液0.5mlをいれ、毎分75μl吐出するように調整した(吐出速度6.5mm/s)。
図1に示した構造をもつコレクタ電極(シリンダ型回転電極)111を回転モータ112を介してシリンダ表面線速度が14.13m/sとなるよう回転させた。
吐出部100のノズル電極101とコレクタ電極111間距離を180mmに調節し、ノズル電極101を正として15kVの電圧を印加した。このとき概略40乃至50μAの電流が観察された。
押圧装置103を駆動することにより、ノズル電極101とコレクタ電極111間にポリビニルアルコールの微細繊維が発生し、コレクタ電極111にその繊維が付着、堆積した。
10分間押圧装置103を駆動した後、電圧印加と押圧装置103の駆動とを停止し、コレクタ電極111の回転をとめた。コレクタ電極111の表面には微細な繊維が堆積していた。
コレクタ電極111上の堆積物をはがして顕微鏡で観察したところ、微細な繊維がコレクタ電極111の回転方向に配向して堆積していることが観察された。また、顕微鏡視野内の繊維200本を任意に選び、その平均繊維径を測定したところ27nmであった。
Example 1
The electrodeposition apparatus A shown in FIG. 1 was constructed, and the electrodeposition was actually performed.
Place 0.5 ml of 5% aqueous solution of polyvinyl alcohol (MW200,000) in a discharge unit 100 (syringe pump equipped with a 1 ml glass syringe and a metal nozzle with a luer lock with an inner diameter of 0.5 mm), 75 μl per minute It adjusted so that it might discharge (discharge speed 6.5mm / s).
A collector electrode (cylinder type rotating electrode) 111 having the structure shown in FIG. 1 was rotated through a rotary motor 112 so that the cylinder surface linear velocity was 14.13 m / s.
The distance between the nozzle electrode 101 and the collector electrode 111 of the discharge unit 100 was adjusted to 180 mm, and a voltage of 15 kV was applied with the nozzle electrode 101 being positive. At this time, a current of approximately 40 to 50 μA was observed.
By driving the pressing device 103, fine fibers of polyvinyl alcohol were generated between the nozzle electrode 101 and the collector electrode 111, and the fibers adhered and deposited on the collector electrode 111.
After the pressing device 103 was driven for 10 minutes, the voltage application and the driving of the pressing device 103 were stopped, and the rotation of the collector electrode 111 was stopped. Fine fibers were deposited on the surface of the collector electrode 111.
When deposits on the collector electrode 111 were peeled off and observed with a microscope, it was observed that fine fibers were oriented and deposited in the rotational direction of the collector electrode 111. In addition, 200 fibers in the microscope field of view were arbitrarily selected and the average fiber diameter was measured to be 27 nm.

比較例1
コレクタ電極111を回転させない以外は、実施例1と同条件で、エレクトロデポジションを行った。
繊維状物質の堆積物をはがして顕微鏡で観察したところ、繊維の配向性は観察されず、ランダムに堆積していた。
また、顕微鏡内の繊維200本を任意に選び、その平均繊維径を測定したところ143nmであった。
Comparative Example 1
Electrodeposition was performed under the same conditions as in Example 1 except that the collector electrode 111 was not rotated.
When the fibrous material deposit was peeled off and observed with a microscope, the fiber orientation was not observed, and the fibers were deposited randomly.
In addition, 200 fibers in the microscope were arbitrarily selected, and the average fiber diameter was measured and found to be 143 nm.

本発明に係る装置により、配向性を有すると共に高強度の高分子ウェブの構造物を効率的に製造することができる。   The apparatus according to the present invention can efficiently produce a high-strength polymer web structure having orientation.

図1は、本最良態様に係る装置を示した図である。FIG. 1 shows an apparatus according to the best mode. 図2は、本最良態様に係る装置のコレクタ電極の側面図を示した図である。図である。FIG. 2 shows a side view of the collector electrode of the device according to the best mode. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100:吐出部
101:ノズル電極
102:液体コンテナ
103:液体吐出装置
110:コレクタ電極部
111:コレクタ電極
112:回転モータ
114:絶縁性ジョイント部材
120:電源部
130:相対速度制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Discharge part 101: Nozzle electrode 102: Liquid container 103: Liquid discharge apparatus 110: Collector electrode part 111: Collector electrode 112: Rotary motor 114: Insulating joint member 120: Power supply part 130: Relative speed control means

Claims (6)

高分子液体媒体供給部と飛翔高分子受取部との間に電圧を印加してこれら両部間の空間に電界を形成し、前記高分子液体媒体供給部から前記飛翔高分子受取部に向けて前記高分子液体媒体を供給することにより、前記飛翔高分子受取部上で、前記飛翔高分子を少なくとも一部として含む高分子ウェブを形成させるエレクトロデポジション装置において、
前記飛翔高分子受取部は、中心軸回りに回転可能な円筒状電極であると共に、
前記装置は、
前記円筒状電極を前記中心軸回りに回転させる回転駆動手段を更に有する
ことを特徴とするエレクトロデポジション装置。
A voltage is applied between the polymer liquid medium supply unit and the flying polymer receiving unit to form an electric field in the space between these two parts, and from the polymer liquid medium supplying unit to the flying polymer receiving unit In an electrodeposition apparatus for forming a polymer web containing at least part of the flying polymer on the flying polymer receiving unit by supplying the polymer liquid medium,
The flying polymer receiving portion is a cylindrical electrode that can rotate around a central axis,
The device is
The electrodeposition apparatus further comprising a rotation driving means for rotating the cylindrical electrode about the central axis.
前記装置は、
前記円筒状電極の表面線速度が前記高分子液体媒体の吐出速度よりも大きくなるよう、前記高分子液体媒体供給部及び/又は前記回転駆動手段を制御する、相対速度制御手段を更に有する、請求項1記載の装置。
The device is
The apparatus further comprises a relative speed control means for controlling the polymer liquid medium supply unit and / or the rotation driving means so that a surface linear velocity of the cylindrical electrode is larger than a discharge speed of the polymer liquid medium. Item 1. The apparatus according to Item 1.
高分子液体媒体供給部と飛翔高分子受取部との間に電圧を印加してこれら両部間の空間に電界を形成し、前記高分子液体媒体供給部から前記飛翔高分子受取部に向けて前記高分子液体媒体を供給することにより、前記飛翔高分子受取部上で、前記飛翔高分子を少なくとも一部として含む高分子ウェブを形成させる工程を含む高分子ウェブの製造方法において、
前記飛翔高分子受取部として中心軸回りに回転可能な円筒状電極を使用すると共に、
前記円筒状電極を前記中心軸回りに回転させながら、前記高分子液体媒体供給部から前記高分子液体媒体を前記円筒状電極に向けて吐出させる工程を含む
ことを特徴する方法。
A voltage is applied between the polymer liquid medium supply unit and the flying polymer receiving unit to form an electric field in the space between these two parts, and from the polymer liquid medium supplying unit to the flying polymer receiving unit In the method for producing a polymer web, comprising the step of forming the polymer web containing at least a part of the flying polymer on the flying polymer receiving unit by supplying the polymer liquid medium.
While using a cylindrical electrode that can rotate around the central axis as the flying polymer receiver,
A method comprising discharging the polymer liquid medium from the polymer liquid medium supply unit toward the cylindrical electrode while rotating the cylindrical electrode about the central axis.
前記工程において、前記円筒状電極の表面線速度を前記高分子液体媒体の吐出速度よりも大きくする、請求項3記載の方法。   The method according to claim 3, wherein in the step, the surface linear velocity of the cylindrical electrode is made larger than the discharge velocity of the polymer liquid medium. 前記円筒状電極の表面線速度が1m/s以上である、請求項3又は4記載の方法。   The method of Claim 3 or 4 that the surface linear velocity of the said cylindrical electrode is 1 m / s or more. 請求項3〜5のいずれか一項記載の方法により製造された高分子ウェブ。   A polymer web produced by the method according to claim 3.
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