JP2009228168A - ナノファイバ製造装置、およびナノファイバ製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ナノファイバ製造装置は、高分子材料を含む原料液Fを放出させる放出孔2aを有するとともに、原料液Fを一時的に保持する、少なくとも放出孔2aの開口部が導体から形成される、接地された容器2を備えている。容器2の周囲には環状電極3が同軸に配されている。環状電極3には電源7により高電圧が印加され、容器2に電荷が誘導される。これにより容器2において原料液Fが帯電される。また、容器2はモータ13により回転され、その遠心力と電界により原料液Fは容器2の放出孔2aから放出される。放出孔2aから放出された原料液Fに向けて環状電極3の一端部に形成された尖り部6からイオン風が発生される。
【選択図】図2
Description
前記原料液の前記放出孔からの放出を補助する力を前記原料液に加えるよう動作する力印加機構と、
前記容器の前記放出孔と対向するように配設された誘導電極と、
前記容器の少なくとも前記放出孔から流出する原料液に電荷を帯電させるように前記電極に電圧を印加する電源と、
前記放出孔から放出された原料液を、前記電極とは異なる方向に移送するための気流を発生させる気流発生手段と、
前記誘導された電圧により帯電され前記気流により移送される間に前記原料液から形成された繊維状物質を収集する収集手段と、
尖り部を有し、前記送風により移送される前記原料液ないしはそれから形成される繊維状物質に向けて前記尖り部から前記原料液ないしは前記繊維状物質の帯電極性とは逆極性のイオン風を発生させるイオン風発生手段とを備える。
前記原料液の前記放出孔からの放出を補助する力を前記原料液に加えるよう動作する力印加機構と、
前記容器の前記放出孔と対向するように配設される、接地された被誘導電極と、
前記容器の少なくとも前記放出孔から流出する原料液に電荷を帯電させるように前記容器に電圧を印加する電源と、
前記放出孔から放出された原料液を、前記電極とは異なる方向に移送するための気流を発生させる気流発生手段と、
前記容器に印加された電圧により帯電され前記送風手段の送風により移送される間に前記原料液から形成された繊維状物質を収集する収集手段と、
尖り部を有し、前記送風により移送される前記原料液ないしはそれから形成される繊維状物質に向けて前記尖り部から前記原料液ないしは前記繊維状物質の帯電極性とは逆極性のイオン風を発生させるイオン風発生手段とを備える。
また、前記イオン風発生手段は、前記誘導電極または前記被誘導電極の前記送風の下流側端部に、前記尖り部としての少なくとも1つの針状または錐体状の凸部を設けて構成されるのも好ましい。
ここで、前記除電電極は、前記被誘導電極と電気的に接続されているのが好ましい。
前記放出孔は、前記容器の周壁に形成されており、
前記力印加機構は、前記原料液が遠心力により前記放出孔から放出されるように前記容器を回転する回転駆動機構から構成されるのが好ましい。
この場合、前記誘導電極または前記被誘導電極は、前記容器の周囲に同軸に配された円筒状部材から構成されるのが好ましい。
さらに、前記回転駆動機構は、前記気流発生手段が発生する気流の前記容器までの通路を画成する案内体の内部に配設されるのが好ましい。
前記力印加機構は、前記原料液が前記放出孔から放出されるように前記原料液を加圧する加圧機構から構成されるのも好ましい。
この場合、前記誘導電極または前記被誘導電極は、前記容器の一つの面と対向して配設される平板状部材から構成されるのが好ましい。
前記放出孔から放出される原料液を帯電させる工程、
前記放出孔から放出された前記原料液の向きを変えて所定方向に移送するように気流を発生させる工程、
前記気流により所定方向に移送される間に前記帯電された原料液から形成される繊維状物質を収集する工程、並びに
尖り部を有するイオン風発生手段を使用して、前記送風により移送される原料液ないしはそれから形成される繊維状物質に向けて前記尖り部から前記原料液ないしは前記繊維状物質と逆極性のイオン風を発生させる工程を含む。
〈実施の形態1〉
図1は、本発明の実施の形態1に係るナノファイバ製造装置の全体構造を示す一部を断面にした側面図である。図2は、その要部の詳細を示す拡大断面図である。
図1の製造装置は、ナノファイバの原料である高分子材料を分散または溶解してなる原料液Fを一時的に保持する概略円筒形状の容器2、容器2の周囲に配設された環状電極(誘導電極)3、容器2の軸方向の一端側に配設された、気流発生手段としての送風機4、並びに容器2の軸方向の他端側に配設され、原料液Fから形成された繊維状物質(ナノファイバ)F1を収集するコレクタ5を主要構成要素として備えている。
図5に、本発明の実施の形態2に係るナノファイバ製造装置の要部を拡大して示す。実施の形態2は実施の形態1を改変したものであり、図5に示すように、実施の形態2のナノファイバ製造装置においては、容器2は、電源7により直接に電圧が印加される。一方、環状電極3G(被誘導電極)は接地される。それ以外の構成は実施の形態1と同様である。
また、実施の形態2のナノファイバ製造装置においては、原料液Fは、電源7により容器2に印加された電圧により帯電される。一方、環状電極3Gには、容器2に印加された電圧と逆極性の電荷が誘導される。これにより、容器2と環状電極3Gとの間に電界が発生する。容器2において帯電した原料液Fには、上記電界の電気力と容器2の回転による遠心力とが働き、これにより原料液Fは環状電極3Gに向かって放出される。これ以外の動作は実施の形態1と同様である。
図6に、本発明の実施の形態3に係るナノファイバ製造装置の要部を拡大して示す。実施の形態3は実施の形態1または2を改変したものであり、図6に示すように、実施の形態3のナノファイバ製造装置においては、環状電極3H(誘導電極または被誘導電極)の一端部(図1のコレクタ5側端部側に相当している)に複数の針状ないしは錐体状の凸部6Gが所定ピッチでコレクタ5側に向けて突設されている。また、容器2Hは、本体筒部の全長に亘って周壁に放出孔2aが形成される。容器2Hの回転軸2c2には台形の回転体形状のモータ13Gを含む回転駆動手段33が接続されている。回転駆動手段33の周囲には筒状の案内体20Hが配されるとともに、案内体20Hの反容器2H側端部には送風機4Hが配設されている。それ以外の構成は実施の形態1または2と同様である。
実施の形態3のナノファイバ製造装置によれば、従来から使用されている環状電極3Hの一端部に針状または錐体状の凸部6Gを設けるだけの簡単な構成により、高電圧電源を増設することなく、イオン風を発生させて、原料液F等を速やかに無電荷の状態とすることが可能となる。
図7に、本発明の実施の形態4に係るナノファイバ製造装置の概略構成を示す。実施の形態4は実施の形態1を改変したものであり、図7に示すように、実施の形態4のナノファイバ製造装置においては、筒体8の内部の適宜位置に、原料液F等に向けてイオン風を発生させる尖り部を有する環状の除電電極16が設けられる。一方、環状電極3Iからは尖り部が除かれる。除電電極16は、環状電極3I(誘導電極)と、例えば筒体8の大径部8aの内部に配設される配線16aにより接続される。すなわち、除電電極16は、環状電極3Iに電圧を印加するのと同一の電源7により電圧が印加される。それ以外の構成は実施の形態1と同様である。
さらには、除電電極16には、環状電極3Iに電圧を印加する電源7により電圧が印加される。したがって、高価格な高電圧電源を別途用意する必要がなく、ナノファイバ製造装置を低価格化することが可能となる。なお、実施の形態4のナノファイバ製造装置において、容器2を電源7と接続し、環状電極3Iおよび除電電極16を接地する構成とすることも勿論可能である。
図8に、本発明の実施の形態5に係るナノファイバ製造装置の概略構成を示す。実施の形態5は実施の形態1を改変したものであり、図8に示すように、実施の形態5のナノファイバ製造装置においては、容器2Iは箱状に形成され、その一つの面(好ましくは下面)に複数の放出孔2aが形成される。放出孔2aが形成された容器2Iの面と対向して平板状電極(図示例では誘導電極)3Jが配設される。原料液Fは、容器2Iと平板状電極3Jとの間の電界により放出孔2aから放出される。また、容器2Iと接続して、放出孔2aからの原料液Fの放出を補助するように容器2I内部の原料液Fを加圧する、力印加機構としての加圧機構35が設けられる。
また、送風機4Gと容器2Iとの間には実施の形態1と同様にヒータ10Gが配設され、送風機4による送風の容器2Iおよび平板状電極3Jの下流側には、原料液F等の流路を規定する例えば角型の筒体8Gが設けられる。それ以外の構成は実施の形態1と同様である。
また、実施の形態5では、平板状電極3Jの送風機4Gによる送風の下流側端部に、尖り部6Jを設けたが、実施の形態4と同様に、筒体8Gの途中に尖り部を有する除電電極を配置して、平板状電極3Jと配線により接続してもよい。また、尖り部6Jは、複数の針状ないしは錐体状の凸部で構成してもよい。
なお、尖り部は、角度が尖る程、イオン風の発生量は増加し、また、複数の針状ないしは錐体状の凸部も、尖る角度により、また、配置する数により、イオン風の発生量は変化する。
2a 放出孔
3 環状電極
4 送風機
5 コレクタ
6 尖り部
6G 凸部
13 モータ
16 除電電極
35 加圧機構
Claims (12)
- 高分子材料を含む原料液を放出させる放出孔を有するとともに、前記原料液を一時的に保持する、少なくとも前記放出孔の開口部が導体から形成される、接地された容器と、
前記原料液の前記放出孔からの放出を補助する力を前記原料液に加えるよう動作する力印加機構と、
前記容器の前記放出孔と対向するように配設された誘導電極と、
前記容器の少なくとも前記放出孔から流出する原料液に電荷を帯電させるように前記電極に電圧を印加する電源と、
前記放出孔から放出された原料液を、前記電極とは異なる方向に移送するための気流を発生させる気流発生手段と、
前記誘導された電圧により帯電され前記気流により移送される間に前記原料液から形成された繊維状物質を収集する収集手段と、
尖り部を有し、前記送風により移送される前記原料液ないしはそれから形成される繊維状物質に向けて前記尖り部から前記原料液ないしは前記繊維状物質の帯電極性とは逆極性のイオン風を発生させるイオン風発生手段と
を備えるナノファイバ製造装置。 - 高分子材料を含む原料液を放出させる放出孔を有するとともに、前記原料液を一時的に保持する、少なくとも前記放出孔の開口部が導体から形成された容器と、
前記原料液の前記放出孔からの放出を補助する力を前記原料液に加えるよう動作する力印加機構と、
前記容器の前記放出孔と対向するように配設される、接地された被誘導電極と、
前記容器の少なくとも前記放出孔から流出する原料液に電荷を帯電させるように前記容器に電圧を印加する電源と、
前記放出孔から放出された原料液を、前記電極とは異なる方向に移送するための気流を発生させる気流発生手段と、
前記容器に印加された電圧により帯電され前記送風手段の送風により移送される間に前記原料液から形成された繊維状物質を収集する収集手段と、
尖り部を有し、前記送風により移送される前記原料液ないしはそれから形成される繊維状物質に向けて前記尖り部から前記原料液ないしは前記繊維状物質の帯電極性とは逆極性のイオン風を発生させるイオン風発生手段と
を備えるナノファイバ製造装置。 - 前記イオン風発生手段は、前記誘導電極または前記被誘導電極の前記送風の下流側端部を鋭角に形成して構成される請求項1または2記載のナノファイバ製造装置。
- 前記イオン風発生手段は、前記誘導電極または前記被誘導電極の前記送風の下流側端部に、前記尖り部としての少なくとも1つの針状または錐体状の凸部を設けて構成される請求項1または2記載のナノファイバ製造装置。
- 前記イオン風発生手段は、前記送風の前記誘導電極または前記被誘導電極よりも下流側且つ前記収集手段よりも上流側の位置に、前記尖り部を有する除電電極を設けて構成される請求項1または2記載のナノファイバ製造装置。
- 前記除電電極は、前記誘導電極または前記被誘導電極と電気的に接続されている請求項5記載のナノファイバ製造装置。
- 前記容器は、少なくとも一端が塞がれた円筒形状を有し、
前記放出孔は、前記容器の周壁に形成されており、
前記力印加機構は、前記原料液が遠心力により前記放出孔から放出されるように前記容器を回転する回転駆動機構から構成される請求項1〜6のいずれかに記載のナノファイバ製造装置。 - 前記誘導電極または前記被誘導電極は、前記容器の周囲に同軸に配された円筒状部材から構成される請求項7記載のナノファイバ製造装置。
- 前記回転駆動機構は、前記気流発生手段が発生する気流の前記容器までの通路を画成する案内体の内部に配設される請求項7または8記載のナノファイバ製造装置。
- 前記容器は、一つの面に前記放出孔が形成された箱形状を有しており、
前記力印加機構は、前記原料液が前記放出孔から放出されるように前記原料液を加圧する加圧機構から構成される請求項1〜6のいずれかに記載のナノファイバ製造装置。 - 前記誘導電極または前記被誘導電極は、前記容器の一つの面と対向して配設される平板状部材から構成される請求項10記載のナノファイバ製造装置。
- 容器に保持された高分子材料を含む原料液を、前記容器に設けられた放出孔から放出させる工程、
前記放出孔から放出される原料液を帯電させる工程、
前記放出孔から放出された前記原料液の向きを変えて所定方向に移送するように気流を発生させる工程、
前記気流により所定方向に移送される間に前記帯電された原料液から形成される繊維状物質を収集する工程、並びに
尖り部を有するイオン風発生手段を使用して、前記送風により移送される原料液ないしはそれから形成される繊維状物質に向けて前記尖り部から前記原料液ないしは前記繊維状物質の帯電極性とは逆極性のイオン風を発生させる工程
を含むナノファイバ製造方法。
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