JP2009280923A - Method and device for doubling nanofiber - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for doubling nanofibers, capable of stably producing a uniform yarn comprising the nanofibers produced by an electric charge-induced spinning method and having a high strength in good productivity at a low cost. <P>SOLUTION: Provided is the method for doubling the nanofibers, including the steps of feeding a core fiber 6 along a prescribed route, flowing out a raw material solution 20 comprising a polymer dissolved in a solvent from small holes 10 disposed around the core fiber 6 of a spinning head 3, forming an electric field between the small holes 10 and an electric field-producing electrode 4 disposed around the small holes 10 with the first high voltage-generating means 21 to charge an electric charge to the raw material solution 20 flowed out from the small holes 10, electrostatically exploding the raw material solution 20 flowed out from the small holes 10 to produce the nanofibers 2, and swirling and flowing the produced nanofibers 2 to a collection electrode 5 arranged at a prescribed position in the core fiber 6-moving direction or its opposite direction to entwine the core fiber 6 with the produced nanofibers 2, and then recovering the obtained yarn 8. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、高分子物質から成るナノファイバーを製造してこれを糸条にするナノファイバーの合糸方法及び装置に関するものである。   The present invention relates to a nanofiber combination method and apparatus for producing nanofibers made of a polymer material and using them as yarns.

従来、高分子物質から成るサブミクロンスケールの直径を有するナノファイバーを製造する方法として、電荷誘導紡糸法(エレクトロスピニング法とも称される)が知られている。従来の電荷誘導紡糸法は、高電圧を印加した針状のノズルに高分子溶液を供給し、この針状のノズルから線状に流出する高分子溶液に電荷を帯電させることで、この電荷を帯電された線状の高分子溶液中の溶媒が蒸発するのに伴って帯電電荷間の距離が小さくなり、帯電電荷間に作用するクーロン力が大きくなり、そのクーロン力が線状の高分子溶液の表面張力より勝った時点で線状の高分子溶液が爆発的に延伸される現象が生じ、この静電爆発と称する現象が、一次、二次、場合によっては三次等と幾何級数的に繰り返されることで、サブミクロンの直径の高分子から成るナノファイバーが製造されるものである。   Conventionally, a charge-induced spinning method (also referred to as an electrospinning method) is known as a method for producing a nanofiber having a submicron-scale diameter made of a polymer material. In the conventional charge-induced spinning method, a polymer solution is supplied to a needle-like nozzle to which a high voltage is applied, and the charge is charged to the polymer solution that flows out linearly from the needle-like nozzle. As the solvent in the charged linear polymer solution evaporates, the distance between the charged charges is reduced, the Coulomb force acting between the charged charges is increased, and the Coulomb force is linear polymer solution. When the surface tension of the linear polymer solution is overcome, a phenomenon occurs in which the linear polymer solution is stretched explosively, and this phenomenon called electrostatic explosion is repeated geometrically as primary, secondary, or even tertiary. As a result, a nanofiber made of a polymer having a submicron diameter is manufactured.

従来の電荷誘導紡糸法では、1本ノズルの先から1〜数本のナノファイバーしか製造されないので、生産性が上がらないという問題があった。そこで、ナノファイバーを多量に製造する方法として、複数のノズルを用いる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1には、バレルに貯蔵された高分子溶液をポンプにて帯電された多数のニードル状のノズルに供給して吐出させることで多量のナノファイバーを作り出し、これをノズルと異なる極性に帯電されたコレクタにて回収し積層しながら搬送することで、ナノファイバーが3次元のネットワーク構造に積層した空隙率が非常に高い高多孔性の高分子ウエブを製造する技術が開示され、従来の実験的レベルから実用性レベルに高められている。   In the conventional charge induction spinning method, only one to several nanofibers are produced from the tip of one nozzle, and thus there is a problem that productivity does not increase. Therefore, as a method for producing a large amount of nanofibers, a method using a plurality of nozzles has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this Patent Document 1, a polymer solution stored in a barrel is supplied to a number of needle-shaped nozzles charged by a pump and discharged to create a large amount of nanofibers, which have a different polarity from the nozzles. A technique for producing a highly porous polymer web having a very high porosity in which nanofibers are laminated in a three-dimensional network structure is disclosed by collecting and transporting them with a charged collector. Increased from an experimental level to a practical level.

また、従来、電荷誘導紡糸法によるナノファイバーがウエブとして製造され、人造皮革、フィルター、おむつ、生理用ナプキン、癒着紡糸剤、ワイピングクロス、人造血管、骨固定器具など多様に活用されているが、10MPa以上の力学物性を得るのが困難で広範囲な用途への利用に限界があること、このように製造されたナノファイバーのウエブを連続した糸条にして力学物性を高めようとすると、ウエブを一定長さに切断して短繊維を製造し、この短繊維から紡績糸を製造する別途の紡績工程を経なければならない問題があることを指摘した上で、電子紡糸法にて製造されたナノファイバーのウエブを用いて連続的に糸条を製造する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この特許文献2では、列をなして帯電されたノズルからノズルと逆極性に帯電されたコレクタ内の水または有機溶媒の静的な表面上にナノファイバーを紡糸してウエブをなすように堆積させ、この堆積するウエブを、ノズルの列方向で見た一方の末端側より1cm以上離れた地点から一定の線速度で回転する回転ローラによって引き上げて連続した糸条とし、圧搾、延伸、乾燥および巻取りを行って連続した糸条を得ている。また、連続した糸条は撚糸することもできるとしている。
特開2002−201559号公報 特表2006−507428号公報
Conventionally, nanofibers produced by the charge-induced spinning method have been manufactured as webs, and have been used in various ways such as artificial leather, filters, diapers, sanitary napkins, adhesive spinning agents, wiping cloths, artificial blood vessels, and bone fixation devices. It is difficult to obtain mechanical properties of 10 MPa or more, and there is a limit to the use in a wide range of applications. When trying to improve the mechanical properties by making the nanofiber web manufactured in this way into continuous yarns, It was pointed out that there was a problem that a short fiber was cut by cutting to a certain length and a separate spinning process was required to produce spun yarn from this short fiber. A technique for continuously producing yarn using a fiber web has been proposed (see, for example, Patent Document 2). In this Patent Document 2, nanofibers are spun on a static surface of water or an organic solvent in a collector charged in a polarity opposite to that of the nozzle from the nozzles charged in a row and deposited in a web. The web to be deposited is pulled up by a rotating roller rotating at a constant linear velocity from a point 1 cm or more away from one end side viewed in the row direction of the nozzles to form a continuous yarn, which is pressed, stretched, dried and wound. A continuous yarn is obtained by taking off. In addition, continuous yarn can be twisted.
JP 2002-201559 A JP-T-2006-507428

しかしながら、特許文献2に記載の技術は、各ノズルから真下にナノファイバーを生成してコレクタ上のノズルに対応した位置へ静的に堆積させながら、その堆積域の広がりにより各ノズルから生成されたナノファイバー同士を絡み合わせて細帯状のウエブを形成し、このウエブの一端からナノファイバー群を引出すことでウエブの他端側に連続しているナノファイバー群を順次引き出し、連続した糸条に集束させるものであり、そのため各ノズルから紡糸されたナノファイバーの堆積が静的でほぼ同等であるのに対し、引き出し作用が引き出し側に近い堆積域に集中しやすくなる関係から、引き出し側に近い堆積域と遠い堆積域とでナノファイバーの引出し量とに差が生じる恐れがあり、その場合引出し量の差が堆積量の差を来たし、堆積量に差を生じた状態で引き出されることで連続した糸条の太さや力学物性を適正に制御するのは困難で安定しないという問題がある。さらに、引出し作用が引き出し側から遠い側の堆積域にも均等に及ぶようにするのに引出し速度を抑える必要があり大量に製造するのも困難であるという問題がある。   However, the technique described in Patent Document 2 is generated from each nozzle due to the spread of the deposition area while generating nanofibers directly from each nozzle and statically depositing them at a position corresponding to the nozzle on the collector. Nanofibers are entangled with each other to form a narrow web, and the nanofibers are pulled out from one end of the web, and the continuous nanofibers are pulled out to the other end of the web and focused on a continuous yarn. Therefore, while the deposition of nanofibers spun from each nozzle is static and almost equivalent, the deposition is close to the pulling side because the pulling action tends to concentrate in the deposition area close to the pulling side. There may be a difference in the extraction amount of the nanofiber between the deposition area and the distant deposition area. There is a problem that a non stable difficult to properly control the thickness and mechanical properties of continuous yarn by being drawn in a state that caused the difference in. Further, there is a problem that it is necessary to suppress the drawing speed to make the drawing action evenly extend to the deposition area far from the drawing side, and it is difficult to manufacture in large quantities.

そこで、このような問題を解決するため、図5に示すようなナノファイバー合糸装置41が考えられた。図6において、ナノファイバー合糸装置41は、ナノファイバー生成手段42と、収集電極43と、芯糸供給手段44と、回収手段45を備えている。ナノファイバー生成手段42は、垂直な軸心周りに回転自在に支持され、周面に小穴47が多数形成されている円筒容器46と、円筒容器46内に高分子溶液を供給する高分子溶液供給手段(図示せず)と、円筒容器46に高電圧を印加する第1の高電圧発生手段48と、円筒容器46を矢印a方向に回転駆動する回転駆動手段(図示せず)と、円筒容器46の上部に配設された反射電極49と、反射電極49に円筒容器46と同極の高電圧を印加する第2の高電圧発生手段50とを備え、円筒容器46の小穴47から流出した高分子溶液を遠心力と静電爆発にて延伸させてナノファイバー51を生成し、生成されたナノファイバー51を反射電極49にて円筒容器46の下方に向けて旋回しつつ流動させるように構成されている。   Therefore, in order to solve such a problem, a nanofiber spinning device 41 as shown in FIG. 5 has been considered. In FIG. 6, the nanofiber spinning device 41 includes a nanofiber generating unit 42, a collecting electrode 43, a core yarn supplying unit 44, and a collecting unit 45. The nanofiber generating means 42 is rotatably supported around a vertical axis, and has a cylindrical container 46 in which a large number of small holes 47 are formed on the peripheral surface, and a polymer solution supply for supplying the polymer solution into the cylindrical container 46. Means (not shown), first high voltage generating means 48 for applying a high voltage to the cylindrical container 46, rotational driving means (not shown) for rotationally driving the cylindrical container 46 in the direction of arrow a, and cylindrical container 46 and a second high voltage generating means 50 for applying a high voltage of the same polarity as the cylindrical container 46 to the reflective electrode 49, and flows out from the small hole 47 of the cylindrical container 46. The polymer solution is stretched by centrifugal force and electrostatic explosion to generate nanofibers 51, and the generated nanofibers 51 are made to flow while turning toward the lower side of the cylindrical container 46 by the reflecting electrode 49. Has been.

収集電極43は円板状で、円筒容器46の下方に間隔をあけて同軸状にかつ回転自在に配設され、その中心部に収束されたナノファイバー51が貫通する貫通孔52を有しており、第3の高電圧発生手段53にて円筒容器46や反射電極49とは逆極性の高電圧を印加するように構成され、かつ回転駆動手段(図示せず)にて収集電極43を矢印a方向とは逆の矢印b方向に回転駆動するように構成されている。芯糸供給手段44は、ナノファイバー生成手段42の上方に配設され、芯糸54を繰り出して円筒容器46の軸心位置直上から下方に供給するように構成され、回収手段45は、収集電極43の下方に配設され、撚られて収束した糸条55を収集電極43の貫通孔52を貫通させて回収するように構成されている。   The collecting electrode 43 has a disk shape, is coaxially and rotatably disposed below the cylindrical container 46, and has a through-hole 52 through which the nanofiber 51 converged at the center thereof passes. The third high voltage generating means 53 is configured to apply a high voltage having a polarity opposite to that of the cylindrical container 46 and the reflective electrode 49, and the collection electrode 43 is moved to the arrow by the rotation driving means (not shown). It is configured to be driven to rotate in the direction of arrow b opposite to the direction a. The core yarn supplying means 44 is disposed above the nanofiber generating means 42 and is configured to feed the core yarn 54 and supply it downward from directly above the axial center position of the cylindrical container 46. The collecting means 45 is a collecting electrode. The yarn 55 disposed below the wire 43 and twisted and converged is passed through the through-hole 52 of the collecting electrode 43 and collected.

以上の構成において、ナノファイバー生成手段42の円筒容器46内に高分子溶液を供給しつつ円筒容器46を高速で回転駆動すると、円筒容器46内の電荷を帯電された高分子溶液に遠心力が作用し、各小穴47から流出するとともに遠心力の作用で延伸されて細い高分子線状体が生成され、さらに一次〜三次等に至る静電爆発にて爆発的に延伸されてナノファイバー51が効率的に製造され、生成されたナノファイバー51は反射電極49にて円筒容器46の下方に向けて円筒容器46の軸心回りに旋回しながら流動する。さらに、旋回しながら下方に向けて流動されたナノファイバー51は、下方に配設された収集電極43に向けて強く吸引され、かつその収集電極43がナノファイバー51の旋回流動方向とは逆方向に回転していることで、旋回流動しているナノファイバー51がより強く撚りをかけられて収束・合糸され、効率的に高強度の糸条55が形成される。形成された糸条55は、収集電極43の中心部の貫通孔52を通り、回収手段45にて回収される(特願2007−141907号参照。)。   In the above configuration, when the cylindrical container 46 is rotationally driven at a high speed while supplying the polymer solution into the cylindrical container 46 of the nanofiber generating means 42, centrifugal force is applied to the charged polymer solution in the cylindrical container 46. Acting, flowing out from each small hole 47 and being stretched by the action of centrifugal force to produce a thin polymer linear body, and further being explosively stretched by an electrostatic explosion ranging from primary to tertiary, etc. The nanofibers 51 that are efficiently manufactured and generated flow while turning around the axis of the cylindrical container 46 toward the lower side of the cylindrical container 46 at the reflective electrode 49. Further, the nanofiber 51 that has flowed downward while swirling is strongly sucked toward the collection electrode 43 disposed below, and the collection electrode 43 is in a direction opposite to the swirl flow direction of the nanofiber 51. , The nanofibers 51 that are swirling and flowing are more strongly twisted and converged and combined, and a high-strength yarn 55 is efficiently formed. The formed yarn 55 passes through the through hole 52 at the center of the collecting electrode 43 and is collected by the collecting means 45 (see Japanese Patent Application No. 2007-141907).

しかし、図5に示したような構成では、ナノファイバー生成手段42に対向させて大きな面積の平板状の収集電極43を配置しているので、図6に示すように、ナノファイバー生成手段42と収集電極43間に発生する電気力線56が収集電極43の全面に広がって形成され、この電気力線56に沿ってナノファイバー51が流動しようとすることで、ナノファイバー51が芯糸54に巻き付く位置が一定せず、そのため生成される糸条55の太さが一定せず、糸条55の太さにばらつきが発生するという問題があった。   However, in the configuration as shown in FIG. 5, the large-area flat plate-like collecting electrode 43 is arranged so as to face the nanofiber generating means 42, and as shown in FIG. The electric lines of force 56 generated between the collecting electrodes 43 are formed so as to spread over the entire surface of the collecting electrode 43, and the nanofibers 51 try to flow along the electric lines of force 56. There is a problem in that the winding position is not constant, the thickness of the generated yarn 55 is not constant, and the thickness of the yarn 55 varies.

そこで、生成されたナノファイバーを、帯電したナノファイバーに対して電位差を有するとともに、軸心部に貫通孔を有しかつ最大外径が紡糸ヘッドとの間の距離の1/10以下の収集電極にて吸引しつつ旋回させて集束することで撚りをかけ、撚られたナノファイバーを、収集電極の貫通孔を通して回収するようにし、紡糸ヘッドから収集電極の軸心部の周囲に収束する電気力線を安定して形成し、それによって旋回して流動するすべてのナノファイバーをこの電気力線に沿って流動させて収集電極の軸心部に安定して集束させ、太さにばらつきのない均質な糸条を安定して生産性よく低コストにて合糸する方法が提案されている(特願2007−234762号参照)。   Therefore, the generated nanofiber has a potential difference with respect to the charged nanofiber, has a through hole in the axial center, and has a maximum outer diameter of 1/10 or less of the distance from the spinning head. Electric force that is twisted by swirling and concentrating while sucking in, collecting the twisted nanofibers through the through hole of the collecting electrode, and converging from the spinning head to the circumference of the axial center of the collecting electrode A stable line is formed, and all the nanofibers that swirl and flow are caused to flow along the lines of electric force to be stably focused on the axial center of the collecting electrode, so that there is no variation in thickness. A method has been proposed in which stable yarns are combined with good productivity at low cost (see Japanese Patent Application No. 2007-234762).

ところが、このような合糸方法においても、紡糸ヘッドの原料液が流出する複数の小穴と収集電極とが正対せずかつそれらの間には静電爆発によってナノファイバーが生成するのに必要な比較的大きな距離を取る必要があるため、小穴に電荷が十分に誘導されず、そのため原料液に十分に電荷を帯電させることができず、ナノファイバーの生成を安定して確保することができないという問題があった。また、この問題を解消するため、紡糸ヘッドと収集電極のそれぞれに互いに逆極性の高電圧を印加するように構成した場合には、紡糸ヘッドを構成する回転容器の絶縁構成が複雑になるとともにその回転機構への高電圧の漏洩を防止するのが困難であるという問題があった。また、原料液を回転容器の小穴から遠心力で流出させた場合、原料液が遠心力にて制限を受けずに不安定に広がるため、収集電極に向けて移動させる力が安定的に作用せず、収集電極での均一な合糸作用が安定しないという問題があった。   However, even in such a spinning method, the plurality of small holes through which the raw material liquid of the spinning head flows out do not face the collecting electrode, and nanofibers are generated between them by electrostatic explosion. Since it is necessary to take a relatively large distance, the electric charge is not sufficiently induced in the small hole, so that the electric charge cannot be sufficiently charged in the raw material liquid, and the production of nanofibers cannot be secured stably. There was a problem. Further, in order to solve this problem, when the high voltage of opposite polarity is applied to each of the spinning head and the collecting electrode, the insulation structure of the rotating container constituting the spinning head becomes complicated and There is a problem that it is difficult to prevent leakage of high voltage to the rotating mechanism. In addition, when the raw material liquid is caused to flow out of the small hole of the rotating container by centrifugal force, the raw material liquid spreads in an unstable manner without being restricted by the centrifugal force. In addition, there is a problem that the uniform yarn-binding action at the collecting electrode is not stable.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、電荷誘導紡糸法により製造したナノファイバーから成る高強度でかつ均質な糸条を安定して生産性よく低コストにて製造することができるナノファイバーの合糸方法と装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and is capable of stably producing a high-strength and homogeneous yarn composed of nanofibers produced by a charge-induced spinning method with high productivity and low cost. It is an object of the present invention to provide a fiber knitting method and apparatus.

本発明のナノファイバーの合糸方法は、芯糸を供給する工程と、芯糸の周囲に配置された小穴より高分子物質を溶媒に溶解した原料液を流出させ、小穴の周囲に配置された電極と小穴との間に電界を生成し、小穴から流出する原料液に電荷を帯電させる原料液流出帯電工程と、小穴から流出した原料液の静電爆発により生成したナノファイバーを芯糸の移動方向若しくはそれとは逆方向の所定位置に配置した収集電極に向けて旋回流動させるナノファイバー旋回流動工程と、芯糸にナノファイバーが絡まった糸条を回収する回収工程とを有するものである。   The nanofiber compounding method according to the present invention includes a step of supplying a core yarn, a raw material solution in which a polymer substance is dissolved in a solvent is discharged from a small hole disposed around the core yarn, and the nanofiber is disposed around the small hole. Raw material liquid outflow charging process that generates an electric field between the electrode and the small hole to charge the raw material liquid flowing out from the small hole, and the nanofiber generated by electrostatic explosion of the raw material liquid flowing out from the small hole moves the core yarn It has a nanofiber swirl flow process that swirls and flows toward a collecting electrode arranged in a direction or in a direction opposite to that, and a recovery process that collects the yarn in which the nanofiber is entangled with the core yarn.

なお、原料液としては、各種の合成樹脂材料や核酸や蛋白質などの生体高分子などの高分子物質(本発明では、分子量が10000以上の一般的な高分子物質に限らず、分子量が1000〜10000の準高分子物質も含める)を溶媒に溶解したものが好適に適用される。また、上記高分子物質は単体物に限らず、各種高分子物質の混合物であっても良い。   The raw material liquid includes various synthetic resin materials, and high-molecular substances such as biopolymers such as nucleic acids and proteins (in the present invention, not only general high-molecular substances having a molecular weight of 10,000 or more, but a molecular weight of 1000 to A solution in which a quasi-polymer substance of 10,000 is also dissolved in a solvent is preferably applied. The polymer substance is not limited to a single substance, and may be a mixture of various polymer substances.

上記構成によれば、小穴と電極とが略対向しておりかつそれらの間にナノファイバーを生成するのに必要とする大きな距離を取る必要がないので、小穴と電極の何れか又は両方に極端に高い電圧を印加しなくてもそれらの間に十分高い電界を生成させて小穴に確実にかつ十分に電荷を誘導させることができ、流出する原料液に電荷を十分に帯電させることができ、流出した原料液に確実に静電爆発が生じてナノファイバーが生成され、生成したナノファイバーが収集電極に向けて旋回流動することで芯糸に確実に絡まり、芯糸にナノファイバーが絡まった糸条を回収することで、高強度でかつ均質な糸条を安定して合糸することができ、ナノファイバーから成る高強度で均質な糸条を生産性よく低コストにて製造することができる。   According to the above configuration, since the small hole and the electrode are substantially opposed to each other, and it is not necessary to take a large distance necessary for generating the nanofibers between them, the small hole and the electrode are extremely small. Even if a high voltage is not applied to them, a sufficiently high electric field can be generated between them to reliably induce sufficient charges in the small holes, and the flowing out raw material liquid can be sufficiently charged. Electrostatic explosion is surely generated in the outflowing raw material liquid, and nanofibers are generated. The generated nanofibers are swirled toward the collecting electrode, so that they are entangled with the core yarn, and the core yarn is entangled with the nanofiber. By collecting the strands, high-strength and homogeneous yarns can be stably combined, and high-strength and homogeneous yarns composed of nanofibers can be produced with high productivity and at low cost. .

また、原料液流出帯電工程において、小穴を芯糸の回りに回転させることにより原料液を遠心力で流出させるとともに生成されるナノファイバーを芯糸の回りに旋回させると、電荷を帯電された原料液が電界の作用で電極に向けて流出するだけでなく、遠心力の作用でも流出することで、小穴から線状に流出した原料液を遠心力でも延伸させることができてより効率的にナノファイバーを生成でき、かつ小穴の回転によりナノファイバーが強く旋回流動することで芯糸に強く撚りを掛けられて絡まり、一層高強度の糸条を製造することができる。   In the raw material liquid outflow charging step, the raw material liquid is flowed out by centrifugal force by rotating a small hole around the core yarn, and when the generated nanofiber is swung around the core yarn, the charged material is charged Not only does the liquid flow out toward the electrode by the action of an electric field, but it also flows out by the action of centrifugal force, so that the raw material liquid that has flowed linearly from the small hole can be stretched even by centrifugal force, making it more efficient A fiber can be produced, and the nanofiber is strongly swirled and flowed by the rotation of the small hole, so that the core yarn is strongly twisted and entangled, and a higher strength yarn can be manufactured.

また、ナノファイバー旋回流動工程において、小穴側から収集電極側に向けて旋回する気体流を送風するとともに収集電極の近傍で気体流を吸引し、形成された収集電極の近傍で集束する旋回気体流にて生成したナノファイバーを芯糸に絡ませると、生成されたナノファイバーが旋回する気体流に乗って旋回流動し、さらにその旋回気体流は収集電極の近傍で吸引されることで、旋回半径が小さくなってより強い旋回流となるため、ナノファイバーがより強く撚りを掛けられて芯糸に絡まり、一層高強度の糸条を製造することができる。また、この場合には小穴を芯糸の回り回転させず、収集電極もその軸心回りに回転させなくてもナノファイバーが旋回流動して芯糸に絡まって糸条を製造することもできるが、小穴の芯糸の回りの回転や収集電極の芯糸の回りの回転を併用することでより高強度の糸条を製造することができる。   Further, in the nanofiber swirling flow process, the swirling gas flow that blows the gas flow swirling from the small hole side toward the collecting electrode side, sucks the gas flow near the collecting electrode, and focuses near the formed collecting electrode. When the nanofibers generated in step 1 are entangled with the core yarn, the generated nanofibers swirl on the swirling gas flow, and the swirling gas flow is sucked in the vicinity of the collecting electrode, so that the swirling radius Since the diameter becomes smaller and the swirl flow becomes stronger, the nanofiber is twisted more strongly and entangled with the core yarn, so that a higher-strength yarn can be manufactured. In this case, the nanofibers can be swirled and entangled with the core yarn without rotating the small hole around the core yarn and the collecting electrode not rotating about its axis. By using the rotation around the core yarn of the small hole and the rotation around the core yarn of the collecting electrode, a higher-strength yarn can be manufactured.

また、ナノファイバー旋回流動工程において、芯糸の周囲を取り囲む風洞内で生成したナノファイバーを芯糸に絡ませると、生成されて旋回流動するナノファイバーの旋回範囲が風洞によって確実に規制されることで、ナノファイバーを安定して芯糸に絡ませることができ、安定して糸条を製造することができる。また、この風洞を配設した構成では、上記のように旋回する気体流を送風して収集電極の近傍で吸引することで収集電極の近傍で集束する旋回気体流を形成する場合に特に効果的である。   Also, in the nanofiber swirl flow process, if the nanofiber generated in the wind tunnel surrounding the core yarn is entangled with the core yarn, the swirl range of the nanofiber that is generated and swirled is surely regulated by the wind tunnel. Thus, the nanofiber can be stably entangled with the core yarn, and the yarn can be manufactured stably. In addition, the configuration in which the wind tunnel is provided is particularly effective when a swirling gas flow that converges in the vicinity of the collecting electrode is formed by blowing and sucking the swirling gas flow in the vicinity of the collecting electrode as described above. It is.

また、ナノファイバー旋回流動工程において、収集電極の軸心部に形成した貫通孔を通して芯糸を移動させ、生成されたナノファイバーを収集電極の貫通孔近傍に集束させると、ナノファイバーが収集電極の軸心近傍で確実に芯糸に絡むとともに、そうして生成された糸条を貫通孔を通してそのまま回収することができる。   Further, in the nanofiber swirl flow process, when the core yarn is moved through the through hole formed in the axial center portion of the collecting electrode and the generated nanofiber is focused near the through hole of the collecting electrode, the nanofiber becomes the collecting electrode. It is possible to reliably entangle the core yarn in the vicinity of the shaft center and to collect the yarn thus produced as it is through the through hole.

また、本発明のナノファイバーの合糸装置は、所定経路に沿って芯糸を移動させる芯糸供給手段と、所定経路の周囲に配置された複数の小穴から高分子物質を溶媒に溶解した原料液を流出させる紡糸ヘッドと、紡糸ヘッドの周囲に配置された電極と、紡糸ヘッドと電極の間に電界を発生させ小穴から流出する原料液に電荷を帯電させる電界発生手段と、芯糸が通過する貫通孔を有しかつ原料液の帯電電荷とは逆極性の電圧が印加され若しくは接地された収集電極と、小穴から流出した原料液の静電爆発により生成したナノファイバーを収集電極に向けて旋回させながら流動させ、ナノファイバーを芯糸に絡ませるナノファイバー旋回流動手段と、芯糸にナノファイバーが絡んだ糸条を回収する回収手段とを備えたものである。   The nanofiber combination device of the present invention includes a core yarn supplying means for moving a core yarn along a predetermined path, and a raw material obtained by dissolving a polymer substance in a solvent from a plurality of small holes arranged around the predetermined path. A spinning head for flowing the liquid, an electrode arranged around the spinning head, an electric field generating means for generating an electric field between the spinning head and the electrode and charging the raw material liquid flowing out from the small hole, and the core yarn passes therethrough. A collecting electrode that has a through-hole and that is applied with a voltage of the opposite polarity to the charged charge of the raw material liquid or is grounded, and a nanofiber generated by electrostatic explosion of the raw material liquid that has flowed out of the small hole toward the collecting electrode It comprises nanofiber swirl flow means for causing the nanofibers to entangle with the core yarn while flowing while swirling, and recovery means for collecting the yarn in which the nanofibers are entangled with the core yarn.

この構成によると、上記ナノファイバー合糸方法を実施して高強度でかつ均質な糸条を安定して合糸することができ、ナノファイバーから成る高強度で均質な糸条を生産性よく低コストにて製造することができる。   According to this configuration, it is possible to stably combine high-strength and homogeneous yarns by carrying out the above-mentioned nanofiber spinning method, and to produce high-strength and homogeneous yarns composed of nanofibers with low productivity. It can be manufactured at cost.

また、紡糸ヘッドが、所定経路が貫通する貫通孔を軸心部に有し、周面に複数の小穴を有する回転容器と、回転容器を軸心回りに回転させる回転駆動手段と、回転容器内に原料液を供給する原料液供給手段とを備えていると、回転駆動手段にて回転容器を回転することで周面の小穴から遠心力で原料液を流出させることができ、小穴から線状に流出した原料液を遠心力でも延伸させることができてより効率的にナノファイバーを生成でき、かつ小穴の回転によりナノファイバーが強く旋回流動することで芯糸に強く撚りを掛けられて絡まり、一層高強度の糸条を製造することができる。   In addition, the spinning head has a through-hole through which a predetermined path passes in the shaft center part, a rotating container having a plurality of small holes on the peripheral surface, a rotation driving means for rotating the rotating container around the axis, And a raw material liquid supply means for supplying the raw material liquid to the substrate, it is possible to cause the raw material liquid to flow out from the small hole on the peripheral surface by centrifugal force by rotating the rotating container with the rotation driving means, and from the small hole to the linear shape The raw material liquid that has flowed out of the core can be stretched even by centrifugal force, so that nanofibers can be generated more efficiently, and the nanofibers are strongly swirled by the rotation of the small holes, so that the core yarn is strongly twisted and entangled, Higher strength yarn can be produced.

また、ナノファイバー旋回流動手段が、紡糸ヘッドと収集電極の一方又は両方に所定経路回りに回転させる回転手段を有していると、紡糸ヘッドと収集電極間の電界が旋回することで、帯電したナノファイバーを旋回流動させて、所定経路を移動する芯糸に確実に絡ませることができる。   In addition, when the nanofiber swirling flow means has a rotating means for rotating around one or both of the spinning head and the collecting electrode around a predetermined path, the electric field between the spinning head and the collecting electrode is swung to be charged. The nanofiber can be swirled and reliably entangled with the core yarn that moves along a predetermined path.

また、ナノファイバー旋回流動手段が、紡糸ヘッドと収集電極の両方が夫々の回転手段を有し、両回転手段は所定経路回りに同方向又は逆方向に回転すると、紡糸ヘッドと収集電極を共に回転させることで、生成されたナノファイバーの芯糸に対する絡ませ方を調整して所望の性質の糸条を製造することができる。   Also, the nanofiber swirl flow means has both a spinning head and a collecting electrode having respective rotating means. When both rotating means rotate in the same direction or in the opposite direction around a predetermined path, both the spinning head and the collecting electrode rotate. By doing so, it is possible to produce a yarn having a desired property by adjusting the entanglement of the produced nanofibers with respect to the core yarn.

また、ナノファイバー旋回流動手段が、紡糸ヘッド側から収集電極側に向けて流動する気体流を発生する送風手段を有していると、生成されたナノファイバーを気体流に乗せて収集電極側に向けて円滑にかつ確実に偏向流動させることができる。   In addition, when the nanofiber swirling flow means has a blowing means for generating a gas flow that flows from the spinning head side toward the collection electrode side, the generated nanofibers are placed on the gas flow to the collection electrode side. It is possible to smoothly and surely deflect and flow toward.

また、ナノファイバー旋回流動手段が、紡糸ヘッド側から収集電極側に向けて旋回して流動する旋回気体流を発生する旋回気流送風手段を有していると、生成されたナノファイバーを旋回気体流に乗せて収集電極側に向けて旋回流動させることができ、ナノファイバーをより強く芯糸に絡ませて強度の高い糸条を製造することができる。   Further, when the nanofiber swirling flow means has swirling air flow blowing means for generating a swirling gas flow that swirls and flows from the spinning head side toward the collecting electrode side, the generated nanofibers are swirled by the swirling gas flow. Can be swirled and flowed toward the collecting electrode, and a nanofiber can be more strongly entangled with the core yarn to produce a high-strength yarn.

また、ナノファイバー旋回流動手段が、電極と収集電極との間の空間の周囲を取り囲む風洞を備えていると、ナノファイバーの旋回範囲が風洞によって確実に規制されることで、ナノファイバーを安定して芯糸に絡ませることができ、安定して糸条を製造することができる。   In addition, if the nanofiber swirl flow means has a wind tunnel surrounding the space between the electrode and the collection electrode, the nanofiber swirl range is reliably regulated by the wind tunnel to stabilize the nanofiber. Thus, the yarn can be entangled with the core yarn and the yarn can be manufactured stably.

また、風洞が、収集電極の周囲の近傍位置に開口を有し、開口から気体流を吸引する吸引手段を設けていると、生成されたナノファイバーが旋回する気体流に乗って旋回流動し、さらにその旋回気体流は収集電極の近傍で吸引されることで、旋回半径が小さくなることでより強い旋回流となるため、ナノファイバーがより強く撚りを掛けられて芯糸に絡まり、一層高強度の糸条を製造することができる。   In addition, when the wind tunnel has an opening in the vicinity of the periphery of the collection electrode and a suction means for sucking the gas flow from the opening is provided, the generated nanofiber swirls and flows on the swirling gas flow, Furthermore, since the swirling gas flow is sucked in the vicinity of the collecting electrode, the swirl radius becomes smaller, resulting in a stronger swirling flow, so that the nanofibers are twisted more strongly and entangled with the core yarn, resulting in higher strength Can be manufactured.

本発明のナノファイバーの合糸方法及び装置によれば、小穴と電極が大きな間隔を設けずに略対向するのでそれらの間に十分に高い電界を容易に生成でき、小穴に十分に電荷が誘導されて流出する原料液に電荷を十分に帯電させることができ、流出した原料液に確実に静電爆発が生じてナノファイバーが生成されるとともに収集電極に向けて旋回流動して芯糸に絡むので、芯糸にナノファイバーが絡まった糸条を回収することで、高強度でかつ均質な糸条を安定して生産性よく低コストにて製造することができる。また、風洞を備えた構成において、前記収集電極の貫通孔から気体流を吸引する吸引手段を設けても、同様の作用効果を得ることができる。   According to the nanofiber spinning method and apparatus of the present invention, since the small hole and the electrode are substantially opposed to each other without providing a large gap, a sufficiently high electric field can be easily generated between them, and sufficient charge is induced in the small hole. The discharged raw material liquid can be sufficiently charged, and the discharged raw material liquid is surely subjected to electrostatic explosion and nanofibers are generated and swirled toward the collecting electrode and entangled with the core yarn. Therefore, by collecting the yarn in which the nanofiber is entangled with the core yarn, it is possible to stably produce a high-strength and homogeneous yarn with high productivity and low cost. Further, in a configuration provided with a wind tunnel, the same effect can be obtained even if a suction means for sucking a gas flow from the through hole of the collecting electrode is provided.

以下、本発明のナノファイバーの合糸方法及び装置の各実施形態について、図1〜図4を参照しながら説明する。   Hereinafter, each embodiment of the nanofiber combination method and apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.

(第1の実施形態)
まず、本発明のナノファイバー合糸装置の第1の実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the nanofiber spinning device of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1において、1はナノファイバー合糸装置であって、ナノファイバー2の原料液を線状に流出する紡糸ヘッド3と、紡糸ヘッド3の周囲に配設されて紡糸ヘッド3との間に電界を生成する電界生成電極4と、生成されたナノファイバー2を収集する収集電極5と、紡糸ヘッド3及び収集電極5の軸心部を通る所定経路上を通して芯糸6を供給する芯糸供給手段7と、芯糸6にナノファイバー2を絡ませて生成された糸条8を回収する回収手段9とを備えている。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a nanofiber spinning device, and an electric field is provided between a spinning head 3 that flows out the raw material liquid of the nanofiber 2 in a linear manner and the spinning head 3 around the spinning head 3. An electric field generating electrode 4 for generating the core, a collecting electrode 5 for collecting the generated nanofibers 2, and a core yarn supplying means for supplying the core yarn 6 through a predetermined path passing through the spinning head 3 and the axial center of the collecting electrode 5 7 and a collection means 9 for collecting the yarn 8 generated by entanglement of the nanofiber 2 with the core yarn 6.

紡糸ヘッド3は、図1及び図2に示すように、垂直な軸心周りに回転自在に支持され、周面に直径が0.01〜2mm程度の小穴10が数mmピッチ間隔で多数形成されている円筒容器からなる回転容器11を備え、この回転容器11を回転駆動手段12にて矢印a方向に回転駆動するように構成されている。回転駆動手段12としては、中空軸からなる出力軸を貫通して配設したDCモータが好適に適用される。回転容器11は、一端が閉鎖壁11aにて閉鎖され、その閉鎖壁11aの内面の軸心部に、大径のテーパ嵌合孔13aと小径の貫通孔13bを有する支持ボス13が設けられている。回転駆動手段12の出力軸又はそれに同一軸心状に連結された中空回転軸14の先端部に、支持ボス13のテーパ嵌合孔13aにテーパ嵌合する大径の取付部15が設けられている。かくして、中空回転軸14の先端部を覆うように回転容器11を配置し、取付部15にテーパ嵌合孔13aを嵌合させた状態で、取付ボルト16にて閉鎖壁11aと取付部15を締結固定することで中空回転軸14に回転容器11が取付けられている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the spinning head 3 is rotatably supported around a vertical axis, and a large number of small holes 10 having a diameter of about 0.01 to 2 mm are formed on the peripheral surface at intervals of several mm. A rotating container 11 made of a cylindrical container is provided, and the rotating container 11 is rotationally driven in the direction of arrow a by the rotation driving means 12. As the rotation driving means 12, a DC motor disposed through an output shaft composed of a hollow shaft is suitably applied. One end of the rotating container 11 is closed by a closed wall 11a, and a support boss 13 having a large-diameter tapered fitting hole 13a and a small-diameter through hole 13b is provided at the axial center of the inner surface of the closed wall 11a. Yes. A large-diameter mounting portion 15 that is taper-fitted to the taper fitting hole 13a of the support boss 13 is provided at the tip of the output shaft of the rotation driving means 12 or the hollow rotary shaft 14 that is connected to the same axis. Yes. Thus, the rotating container 11 is arranged so as to cover the tip of the hollow rotary shaft 14, and the closing wall 11 a and the mounting portion 15 are attached by the mounting bolt 16 in a state where the taper fitting hole 13 a is fitted to the mounting portion 15. The rotary container 11 is attached to the hollow rotary shaft 14 by fastening and fixing.

回転容器11の他端内周には環状の堰17が設けられて、回転容器11を回転している状態で遠心力にて回転容器11内の外周部に所定厚さの原料液20の層が形成されるように構成されている。この回転容器11内に、供給ポンプ18aと供給管18bから成る原料液供給手段18にて、貯留容器19内に収容されている原料液20が所定流量で供給され、かつ過剰に供給された原料液20は堰17を越して流出し、原料液回収手段(図示せず)にて回収されて貯留容器19に戻される。   An annular weir 17 is provided on the inner periphery of the other end of the rotating container 11, and a layer of the raw material liquid 20 having a predetermined thickness is formed on the outer periphery of the rotating container 11 by centrifugal force while the rotating container 11 is rotating. Is formed. The raw material liquid 20 stored in the storage container 19 is supplied at a predetermined flow rate into the rotary container 11 by the raw material liquid supply means 18 including the supply pump 18a and the supply pipe 18b, and the raw material supplied excessively. The liquid 20 flows out through the weir 17 and is recovered by the raw material liquid recovery means (not shown) and returned to the storage container 19.

原料液20は、高分子物質を溶媒に溶解したものであり、その高分子物質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−m−フェニレンテレフタレート、ポリ−p−フェニレンイソフラテート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、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、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステルカーボネート、ナイロン、アラミド、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、ポリペプチド等が好適なものとして例示でき、さらには核酸や蛋白質などの生体高分子なども例示でき、これらより選ばれる少なくとも一種が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。   The raw material liquid 20 is obtained by dissolving a polymer substance in a solvent. Examples of the polymer substance include polypropylene, polyethylene, polystyrene, polyethylene oxide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and poly-m-phenylene terephthalate. , Poly-p-phenylene isophthalate, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride-acrylate copolymer, polyacrylonitrile, polyacrylonitrile-methacrylate copolymer, polycarbonate, Polyarylate, polyester carbonate, nylon, aramid, polycaprolactone, polylactic acid, polyglycolic acid, collagen, polyhydroxybutyric acid, poly Vinyl acid, can be exemplified a polypeptide such as a suitable, and even can be exemplified such as biopolymers such as nucleic acids or proteins, at least one selected from these are used, but the invention is not particularly limited thereto.

また、使用できる溶媒としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジベンジルアルコール、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、メチル−n−プロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセトン、ヘキサフルオロアセトン、フェノール、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、塩化メチル、塩化エチル、塩化メチレン、クロロホルム、o−クロロトルエン、p−クロロトルエン、四塩化炭素、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、酢酸、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、o−キシレン、p−キシレン、m−キシレン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、ピリジン、水等を例示でき、これらより選ばれる少なくとも一種が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。また、溶媒と高分子物質との混合比率は、溶媒と高分子物質により異なるが、溶媒量が約60%から98%の間が望ましい。   Examples of the solvent that can be used include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, hexafluoroisopropanol, tetraethylene glycol, triethylene glycol, dibenzyl alcohol, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane, methyl ethyl ketone, Methyl isobutyl ketone, methyl n-hexyl ketone, methyl n-propyl ketone, diisopropyl ketone, diisobutyl ketone, acetone, hexafluoroacetone, phenol, formic acid, methyl formate, ethyl formate, propyl formate, methyl benzoate, ethyl benzoate , Propyl benzoate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dipropyl phthalate, methyl chloride, ethyl chloride, methylene chloride, chloroform, o Chlorotoluene, p-chlorotoluene, carbon tetrachloride, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, trichloroethane, dichloropropane, dibromoethane, dibromopropane, methyl bromide, ethyl bromide, propyl bromide, acetic acid, benzene , Toluene, hexane, cyclohexane, cyclohexanone, cyclopentane, o-xylene, p-xylene, m-xylene, acetonitrile, tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, pyridine, water, etc., and at least one selected from these Although used, it is not particularly limited to these. The mixing ratio of the solvent and the polymer material varies depending on the solvent and the polymer material, but the amount of the solvent is preferably about 60% to 98%.

また、原料液20には、高分子物質と溶媒のほかに無機質固体材料を混入することも可能である。この無機質固体材料としては、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、弗化物、硫化物等を挙げることができるが、耐熱性、加工性などの観点からは酸化物を用いるのが好ましい。酸化物としては、Al2O3、SiO2、TiO2、Li2O、Na2O、MgO、CaO、SrO、BaO、B2O3、P2O5、SnO2、ZrO2、K2O、Cs2O、ZnO、Sb2O3、As2O3、CeO2、V2O5、Cr2O3、MnO、Fe2O3、CoO、NiO、Y2O3、Lu2O3、Yb2O3、HfO2、Nb2O5等を例示でき、これらより選ばれる少なくとも一種が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。   The raw material liquid 20 can be mixed with an inorganic solid material in addition to the polymer substance and the solvent. Examples of the inorganic solid material include oxides, carbides, nitrides, borides, silicides, fluorides, sulfides, etc. From the viewpoint of heat resistance and workability, oxides are used. preferable. The oxides include Al2O3, SiO2, TiO2, Li2O, Na2O, MgO, CaO, SrO, BaO, B2O3, P2O5, SnO2, ZrO2, K2O, Cs2O, ZnO, Sb2O3, As2O3, CeO2, V2O3, Cr2O3, Cr2O3, Cr2O3 , CoO, NiO, Y 2 O 3, Lu 2 O 3, Yb 2 O 3, HfO 2, Nb 2 O 5 and the like can be exemplified, and at least one selected from these can be used, but is not particularly limited thereto.

電界生成電極4は、紡糸ヘッド3を構成する回転容器11の周面から所定間隔をあけてリング状に配設され、回転容器11と電界生成電極4との間に高い電位差が印加されている。本実施形態では、回転容器11の少なくとも周面あるいは小穴10の近傍が導電性を有して接地電位とされるとともに、電界生成電極4に対して第1の高電圧発生手段21にて発生された負極の高電圧が印加されている。かくして、回転容器11の少なくとも小穴10の近傍と電界生成電極4との間に電界が生成して小穴10に正極の電荷が誘導され、その電荷が小穴10から流出する原料液20に帯電され、原料液20中の溶媒の蒸発に伴って1次〜3次、場合によってはそれ以上の次数の静電爆発が発生してナノファイバー2が生成される。なお、第1の高電圧発生手段21にて回転容器11に正極又は負極の高電圧を印加し、電界生成電極4を接地電位としても良いが、回転駆動手段12に連結されている回転容器11を接地電位にした方が回転容器11に接続される回転駆動手段12等の周辺機器に高電圧が印加されないので、それらの絶縁構成が簡単となるので好ましい。   The electric field generating electrode 4 is arranged in a ring shape with a predetermined interval from the peripheral surface of the rotating container 11 constituting the spinning head 3, and a high potential difference is applied between the rotating container 11 and the electric field generating electrode 4. . In the present embodiment, at least the peripheral surface of the rotating container 11 or the vicinity of the small hole 10 has conductivity and is set to the ground potential, and is generated by the first high voltage generating means 21 with respect to the electric field generating electrode 4. A high voltage of the negative electrode is applied. Thus, an electric field is generated between at least the vicinity of the small hole 10 of the rotating container 11 and the electric field generating electrode 4, and a positive charge is induced in the small hole 10, and the charge is charged to the raw material liquid 20 flowing out from the small hole 10. As the solvent in the raw material liquid 20 evaporates, an electrostatic explosion of the first to third order, or even higher order, occurs and the nanofiber 2 is generated. Note that the first high voltage generating means 21 may apply a positive or negative high voltage to the rotating container 11 to set the electric field generating electrode 4 to the ground potential, but the rotating container 11 connected to the rotation driving means 12 may be used. Since the high voltage is not applied to the peripheral devices such as the rotation driving means 12 connected to the rotating container 11, it is preferable that their insulation configuration is simplified.

回転駆動手段12の回転容器11とは反対側の上部には、生成されたナノファイバー2を収集電極5側に向けて偏向流動させる偏向流動手段としての送風手段22が配設され、回転容器11の周面と電界生成電極4の間の空間に向けて気体流23を送風するように構成されている。偏向流動手段としては、この送風手段23に代えて、若しくは送風手段23と併用してナノファイバー2の帯電極性と同極性の高電圧を印加した反射電極を配設しても良い。なお、偏向流動手段は、これに限定するものではなく、送風手段22に代えて、回転容器11の下部で収集電極5よりも下部に、送風手段もしくは吸引手段を設けて、生成されたナノファイバー2を前記収集電極5側に偏向させてもよい。   On the upper side of the rotation driving means 12 opposite to the rotating container 11, a blowing means 22 is disposed as a deflection flow means for deflecting and flowing the generated nanofibers 2 toward the collecting electrode 5. The gas flow 23 is blown toward the space between the peripheral surface of the electrode and the electric field generating electrode 4. As the deflecting flow means, a reflective electrode to which a high voltage having the same polarity as the charging polarity of the nanofiber 2 is applied may be provided in place of the air blowing means 23 or in combination with the air blowing means 23. The deflecting flow means is not limited to this, and instead of the air blowing means 22, the nanofiber produced by providing the air blowing means or the suction means below the collecting electrode 5 below the rotating container 11. 2 may be deflected toward the collecting electrode 5.

芯糸供給手段7は、送風手段22のさらに上部に配設されている。芯糸供給手段7は、芯糸6を繰り出し可能に巻回した芯糸供給ロール7aと、繰り出した芯糸6を回転容器11の軸心位置に供給するようにガイドするガイドローラ7bとを備えている。この芯糸供給手段7から繰り出された芯糸6が、送風手段22の軸心位置に形成された貫通孔22a、回転駆動手段12の中空出力軸及び中空回転軸14の中空部、及び回転容器11の支持ボス13の貫通孔13bを通り、収集電極5の軸心位置に向けて供給される。   The core yarn supply means 7 is disposed further above the air blowing means 22. The core yarn supply means 7 includes a core yarn supply roll 7 a wound around the core yarn 6 so that the core yarn 6 can be fed out, and a guide roller 7 b that guides the fed core yarn 6 so as to be supplied to the axial center position of the rotary container 11. ing. The core yarn 6 fed out from the core yarn supply means 7 has a through hole 22a formed at the axial center position of the blower means 22, the hollow output shaft of the rotation drive means 12, the hollow portion of the hollow rotary shaft 14, and the rotary container. 11 is supplied toward the axial center position of the collection electrode 5 through the through hole 13b of the support boss 13.

収集電極5は、紡糸ヘッド3の回転容器11に対してその軸心方向に適当距離だけ離れた位置に回転容器11の回転軸心と同一軸心状に配設されている。回転容器11と収集電極5の間の距離は、回転容器11の小穴10から線状に流出した原料液20に一次〜三次ないしそれ以上の次数の静電爆発が生じてナノファイバー2を生成されるのに必要な所要の距離である。収集電極5は、図1及び図3に示すように、紡糸ヘッド3側の一端部に略半球状の拡大頭部24aを有し、軸心部に貫通孔24bを有する軸体24にて構成されている。なお、収集電極5は、その拡大頭部24aの外表面が導電性を有するものであれば良く、他の部分は必ずしも導電性を有する必要はない。   The collecting electrode 5 is arranged in the same axial center as the rotational axis of the rotary container 11 at a position separated from the rotary container 11 of the spinning head 3 by an appropriate distance in the axial direction. The distance between the rotating container 11 and the collecting electrode 5 is that the first to third or higher order electrostatic explosion occurs in the raw material liquid 20 flowing out from the small hole 10 of the rotating container 11 to generate the nanofiber 2. This is the required distance required to As shown in FIGS. 1 and 3, the collecting electrode 5 has a shaft body 24 having a substantially hemispherical enlarged head 24a at one end on the spinning head 3 side and a through hole 24b in the axial center. Has been. The collecting electrode 5 only needs to have conductivity on the outer surface of the enlarged head 24a, and the other portions do not necessarily have conductivity.

収集電極5は、その軸体24の他端部が軸受25にてその軸心回りに回転自在に支持され、かつ他端が絶縁材料から成る中空軸継手26を介して回転駆動手段27に連結され、回転容器11の回転方向aとは逆の矢印b方向に回転駆動される。この回転駆動手段27も、中空軸からなる出力軸を貫通して配設したDCモータが好適に適用される。ナノファイバー2が収集電極5にて収束されて合糸された糸条8は、収集電極5の貫通孔24b、中空軸継手26、及び回転駆動手段27の中空出力軸部を通して回収手段9に向けて移動して回収される。   The collecting electrode 5 is connected to the rotation driving means 27 through a hollow shaft joint 26 whose other end portion of the shaft body 24 is supported by a bearing 25 so as to be rotatable around its axis and whose other end is made of an insulating material. Then, the rotary container 11 is rotationally driven in the direction of arrow b opposite to the rotational direction a. As this rotation driving means 27, a DC motor arranged through an output shaft made of a hollow shaft is suitably applied. The yarn 8 in which the nanofibers 2 are converged and combined by the collecting electrode 5 is directed to the collecting means 9 through the through hole 24b of the collecting electrode 5, the hollow shaft joint 26, and the hollow output shaft portion of the rotation driving means 27. Moved and collected.

収集電極5の少なくとも拡大頭部24aは1kV〜100kV、好適には10kV〜100kVの正又は負(図示例では負)の高電圧を発生する第2の高電圧発生手段28に接続され、回転容器11の少なくとも小穴10の近傍と収集電極5の間に電界を発生させている。この回転容器11の少なくとも小穴10の近傍と収集電極5の間の電界によって形成されるファイバの偏向経路29は、図3に示すように、回転容器11の小穴10の近傍から電界発生電極4に向かった後、収集電極5の拡大頭部24aに向けて偏向され、拡大頭部24aの貫通孔24bの周囲に収束するように形成される。かくして、回転容器11の小穴10の近傍に帯電した正の電荷が小穴10から流出する原料液20に帯電され、帯電した原料液20は上記ファイバの偏向経路29に沿って電界生成電極4に向けて流動した後偏向されて収集電極5に向けて流動し、その間に静電爆発が発生してナノファイバー2が生成される。   At least the enlarged head 24a of the collecting electrode 5 is connected to the second high voltage generating means 28 for generating a positive or negative (negative in the illustrated example) high voltage of 1 kV to 100 kV, preferably 10 kV to 100 kV, and the rotating container. 11, an electric field is generated between at least the vicinity of the small hole 10 and the collecting electrode 5. The fiber deflection path 29 formed by the electric field between at least the small hole 10 of the rotating container 11 and the collecting electrode 5 is formed from the vicinity of the small hole 10 of the rotating container 11 to the electric field generating electrode 4 as shown in FIG. After heading, it is deflected toward the enlarged head 24a of the collecting electrode 5 and converges around the through hole 24b of the enlarged head 24a. Thus, the positive charge charged in the vicinity of the small hole 10 of the rotating container 11 is charged to the raw material liquid 20 flowing out from the small hole 10, and the charged raw material liquid 20 is directed to the electric field generating electrode 4 along the deflection path 29 of the fiber. Then, it is deflected and flows toward the collecting electrode 5, and electrostatic explosion occurs between them to generate the nanofiber 2.

以上の構成において、紡糸ヘッド3の回転容器11内に原料液20を供給しつつ回転容器11を回転駆動する。すると、回転容器11内の原料液20が各小穴10で電荷を帯電され、電界生成電極4との間の電界の作用と遠心力の作用によって原料液20が電界生成電極4に向けて確実に線状に流出するとともに遠心力の作用で延伸される。その後、線状に流出した原料液20中の溶媒が蒸発することでその線状体の径が細くなり、その結果帯電されていた電荷が集中し、そのクーロン力が原料液20の表面張力を超えた時点で一次静電爆発が生じて爆発的に延伸され、その後さらに溶媒が蒸発して同様に二次静電爆発が生じて爆発的に延伸され、場合によってはさらに三次静電爆発等が生じて延伸されることで、サブミクロンの直径を有する高分子物質から成るナノファイバー2が効率的に製造される。   In the above configuration, the rotary container 11 is rotationally driven while supplying the raw material liquid 20 into the rotary container 11 of the spinning head 3. Then, the raw material liquid 20 in the rotating container 11 is charged with electric charge in each small hole 10, and the raw material liquid 20 is reliably directed toward the electric field generation electrode 4 by the action of the electric field between the electric field generation electrode 4 and the action of centrifugal force. It flows out linearly and is stretched by the action of centrifugal force. Thereafter, the solvent in the raw material liquid 20 flowing out linearly evaporates, and the diameter of the linear body is reduced. As a result, the charged charges are concentrated, and the Coulomb force reduces the surface tension of the raw material liquid 20. When exceeded, a primary electrostatic explosion occurs and the film is stretched explosively.After that, the solvent further evaporates, and similarly a secondary electrostatic explosion occurs and the film is stretched explosively. The nanofiber 2 made of a polymer material having a submicron diameter is efficiently produced by being generated and stretched.

生成途中ないし生成されたナノファイバー2は、送風手段22にて送風される気体流23にて回転容器11の外周から収集電極5に向けて、かつ回転容器11の回転により回転容器11の軸心回りに旋回しながら流動することになる。なお、気体流23を温風にすると、溶媒の蒸発を促進するので、ナノファイバー2の生成を促進できて好ましい。気体流23に乗って旋回しながら流動するナノファイバー2は、収集電極5にて強く吸引され、かつその収集電極5がナノファイバー2の旋回流動方向とは逆方向に回転していることで、旋回流動しているナノファイバー2がより強く撚りをかけられて収束・合糸される。ここで、回転容器11から収集電極5に向かう電気力線が収集電極5の軸心部の周囲に収束するように安定して形成されているので、旋回して流動して来たナノファイバー2がこの電気力線に沿って流動して収集電極5の軸心部に安定して集束され、芯糸6に確実に絡み付いて一挙に集束され、かくしてナノファイバー2が均一に撚りをかけられて芯糸6に絡み付いて太さにばらつきのない均質な糸条8が生成され、高強度の糸条8が安定して生産性よく形成される。形成された糸条8は、収集電極5の貫通孔24bを通り、回収手段9にて回収される。   The nanofiber 2 that is being generated or generated is directed from the outer periphery of the rotating container 11 toward the collecting electrode 5 by the gas flow 23 blown by the blowing means 22, and the axis of the rotating container 11 by the rotation of the rotating container 11. It will flow while turning around. In addition, when the gas flow 23 is made into warm air, since evaporation of a solvent is accelerated | stimulated, the production | generation of the nanofiber 2 can be accelerated | stimulated and it is preferable. The nanofiber 2 that flows while swirling on the gas flow 23 is strongly sucked by the collecting electrode 5, and the collecting electrode 5 rotates in the direction opposite to the swirling flow direction of the nanofiber 2. The nanofibers 2 that are swirling and flowing are more strongly twisted and converged and combined. Here, since the electric lines of force from the rotating container 11 toward the collecting electrode 5 are stably formed so as to converge around the axial center of the collecting electrode 5, the nanofibers 2 that have swirled and flowed Flows along the lines of electric force and is stably focused on the axial center of the collecting electrode 5 and reliably entangled with the core yarn 6 to be focused at once, thus the nanofibers 2 are uniformly twisted. A homogeneous yarn 8 entangled with the core yarn 6 and having no variation in thickness is generated, and the high-strength yarn 8 is stably formed with good productivity. The formed yarn 8 passes through the through hole 24 b of the collecting electrode 5 and is collected by the collecting means 9.

なお、図1、図2の図示例では、周面に小穴10を形成した回転容器11を適用した例を示したが、回転容器11の周面に適当なピッチ間隔で多数の短寸のノズル部材を配設し、そのノズル部材に形成されているノズル穴を小穴10として機能させるようにした構成としても良い。   In the illustrated examples of FIGS. 1 and 2, an example in which the rotating container 11 having the small holes 10 formed on the peripheral surface is applied is shown. However, a large number of short nozzles are provided on the peripheral surface of the rotating container 11 at appropriate pitch intervals. It is good also as a structure which has arrange | positioned a member and made the nozzle hole currently formed in the nozzle member function as the small hole 10. FIG.

また、本実施形態においては、紡糸ヘッド2の回転容器11を矢印a方向に回転させ、収集電極5をa方向とは逆の矢印b方向に回転させるようにした例を示したが、紡糸ヘッド2は回転せずに、収集電極5側のみを回転させても、逆に収集電極5は回転させずに紡糸ヘッド2側のみを回転させても良い。また、本実施形態においては、回転容器11の回転方向と収集電極5の回転方向は逆方向にしたが、同方向にして夫々の回転速度を異なるように構成しても同じような効果が得られる。   In the present embodiment, an example is shown in which the rotating container 11 of the spinning head 2 is rotated in the direction of arrow a, and the collecting electrode 5 is rotated in the direction of arrow b opposite to the direction a. 2 may rotate only the collecting electrode 5 side without rotating, or conversely, only the spinning head 2 side may rotate without rotating the collecting electrode 5. In this embodiment, the rotation direction of the rotating container 11 and the rotation direction of the collecting electrode 5 are opposite to each other. However, the same effect can be obtained even if the rotation directions are different from each other in the same direction. It is done.

(第2の実施形態)
次に、本発明のナノファイバー合糸装置の第2の実施形態について、図4を参照して説明する。なお、この実施形態の説明においては、上記第1の実施形態の構成要素と同一の構成要素について同じ参照符号を付して説明を省略し、主として相違点についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the nanofiber spinning device of the present invention will be described with reference to FIG. In the description of this embodiment, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only differences are mainly described.

本実施形態では、電界生成電極4と収集電極5との間の空間の周囲を取り囲む絶縁材料から成る風洞30を配設している。風洞30は、電界生成電極4の下縁から収集電極5の拡大頭部24aの下縁の高さ位置まで延びる円筒部30aとその下端開口を閉鎖する端板30bとを備え、その端板30bの軸心部を収集電極5の軸体24が回転自在に貫通し、さらに収集電極5の拡大頭部24aの周囲に複数の排気口31が環状に配設されている。端板30bの下面には、複数の排気口31が臨むように環状の吸引ヘッダ32が配設され、この吸引ヘッダ32は吸引管34を介して吸引ファン33に接続されている。   In this embodiment, the wind tunnel 30 made of an insulating material surrounding the space between the electric field generating electrode 4 and the collecting electrode 5 is disposed. The wind tunnel 30 includes a cylindrical portion 30a extending from a lower edge of the electric field generating electrode 4 to a height position of a lower edge of the enlarged head 24a of the collecting electrode 5, and an end plate 30b that closes a lower end opening thereof. The shaft body 24 of the collecting electrode 5 passes through the shaft center portion of the collecting electrode 5 in a rotatable manner, and a plurality of exhaust ports 31 are annularly disposed around the enlarged head 24 a of the collecting electrode 5. An annular suction header 32 is disposed on the lower surface of the end plate 30 b so that the plurality of exhaust ports 31 face each other. The suction header 32 is connected to a suction fan 33 via a suction pipe 34.

本実施形態の構成によれば、生成されたナノファイバー2が気体流23に乗って旋回流動する際に、その旋回範囲が風洞30によって確実に規制されているので、ナノファイバー2を確実に芯糸6に絡ませることができて一層安定して糸条8を製造することができる。特に、本実施形態の風洞30においては、収集電極5の周囲の近傍位置に排気口31を有し、気体流23を排気口31を通して吸引ファン33にて吸引するようにしているので、生成されたナノファイバー2が気体流23に乗って旋回流動し、さらにその気体流23が収集電極5の近傍で吸引されることで、その旋回半径が小さくなり、ナノファイバー2がより強く撚りを掛けられて芯糸6に絡まり、一層高強度の糸条8を製造することができる。   According to the configuration of the present embodiment, when the generated nanofibers 2 swirl on the gas flow 23, the swirl range is reliably regulated by the wind tunnel 30, so that the nanofibers 2 can be reliably cored. The yarn 8 can be entangled with the yarn 6 and the yarn 8 can be manufactured more stably. In particular, the wind tunnel 30 of the present embodiment has the exhaust port 31 in the vicinity of the periphery of the collecting electrode 5, and the gas flow 23 is sucked by the suction fan 33 through the exhaust port 31, so that it is generated. The nanofibers 2 swirl on the gas flow 23, and the gas flow 23 is sucked in the vicinity of the collecting electrode 5, so that the swirl radius is reduced and the nanofibers 2 are twisted more strongly. Thus, the yarn 8 entangled with the core yarn 6 and having higher strength can be manufactured.

さらに、以上の説明では、送風手段22は紡糸ヘッド3の軸心方向と略平行に送風するものとして説明したが、送風手段22を紡糸ヘッド3側から収集電極5側に向けて旋回して流動する旋回気体流を送風するように構成しても良く、その場合生成されたナノファイバー2を旋回気体流に乗せて収集電極5側に向けて旋回流動させることができるとともに、その旋回気体流が収集電極5の周囲の近傍位置で排気口31を通して吸引されることで旋回気体流の旋回半径が小さくなってより強い旋回気体流となるため、この旋回気体流に乗って旋回流動して来たナノファイバー2をより強く芯糸6に絡ませて強度の高い糸条8を製造することができる。従って、このように風洞30を設けて送風手段22にて旋回気体流を送風し、収集電極5の周囲の近傍位置で吸引する構成した場合には、紡糸ヘッド3と収集電極5の何れか一方、若しくは両方共、回転させなくてもナノファイバー2を芯糸6に絡ませて糸条8を製造することができる。   Further, in the above description, the air blowing means 22 has been described as air blowing substantially parallel to the axial direction of the spinning head 3, but the air blowing means 22 is swung from the spinning head 3 side toward the collecting electrode 5 side to flow. In this case, the generated nanofiber 2 can be placed on the swirling gas flow and swirled toward the collecting electrode 5, and the swirling gas flow Since the swirl radius of the swirling gas flow is reduced by being sucked through the exhaust port 31 at a position in the vicinity of the periphery of the collecting electrode 5, the swirling gas flow is swirled and flows. The nanofiber 2 can be more strongly entangled with the core yarn 6 to produce a yarn 8 having high strength. Accordingly, in the case where the wind tunnel 30 is provided in this way and the swirling gas flow is blown by the blowing means 22 and sucked at a position near the periphery of the collecting electrode 5, either the spinning head 3 or the collecting electrode 5 is used. Alternatively, in both cases, the yarn 8 can be manufactured by entwining the nanofiber 2 with the core yarn 6 without rotating.

以上の実施形態においては、紡糸ヘッド3は接地し、電界生成電極4と収集電極5に高電圧を印加して紡糸ヘッド3と電界生成電極4との間及び紡糸ヘッド3と収集電極5との間に電界を発生させるようにした例を示したが、紡糸ヘッド3に高電圧を印加して電界生成電極4や収集電極5を接地電位にしたり、紡糸ヘッド3と電界生成電極4や収集電極5に互いに逆極性や同極性の高電圧を印加するようにしても良く、要するに紡糸ヘッド3と電界生成電極4や収集電極5との間に高い電位差を印加してそれらの間に電界を発生するように構成すれば良い。   In the above embodiment, the spinning head 3 is grounded, and a high voltage is applied to the electric field generating electrode 4 and the collecting electrode 5 so as to be between the spinning head 3 and the electric field generating electrode 4 and between the spinning head 3 and the collecting electrode 5. Although an example in which an electric field is generated between them is shown, a high voltage is applied to the spinning head 3 to bring the electric field generating electrode 4 and the collecting electrode 5 to the ground potential, or the spinning head 3 and the electric field generating electrode 4 and the collecting electrode 5 may be applied with high voltages having opposite polarities or the same polarity. In short, a high potential difference is applied between the spinning head 3 and the electric field generating electrode 4 or the collecting electrode 5 to generate an electric field therebetween. What is necessary is just to comprise so.

なお、第2の実施形態においては、排気口31を通して気体流23を吸引したが、これに限定するものではなく、収集電極5の貫通孔24bからも吸引をしてもよい。また、貫通孔24bが、気体流23を安定して吸引できる位大きい場合には、排気口31の代わりに、収集電極5の貫通孔24bのみから気体流23を吸引するように構成してもよい。   In the second embodiment, the gas flow 23 is sucked through the exhaust port 31. However, the present invention is not limited to this, and suction may be performed from the through hole 24 b of the collecting electrode 5. Further, when the through hole 24b is large enough to stably suck the gas flow 23, the gas flow 23 may be sucked only from the through hole 24b of the collecting electrode 5 instead of the exhaust port 31. Good.

本発明のナノファイバーの合糸方法及び装置によれば、小穴と電極が略対向するのでそれらの間に十分に高い電界を容易に生成でき、小穴に十分に電荷が誘導されて流出する原料液に電荷を十分に帯電させることができ、流出した原料液に確実に静電爆発が生じてナノファイバーが生成されるとともに収集電極に向けて旋回流動して芯糸に絡むので、そのナノファイバーの絡まった芯糸を回収することで、高強度でかつ均質な糸条を安定して生産性よく低コストにて製造することができるので、ナノファイバーから成る高強度の糸条の生産に好適に利用することができる。   According to the nanofiber spinning method and apparatus of the present invention, since the small hole and the electrode are substantially opposed to each other, a sufficiently high electric field can be easily generated between them, and the raw material liquid that is sufficiently induced in the small hole and flows out. Can be sufficiently charged, and an electrostatic explosion occurs reliably in the raw material liquid that has flowed out, and nanofibers are generated and swirled toward the collection electrode and entangled with the core yarn. By collecting the entangled core yarn, a high-strength and homogeneous yarn can be manufactured stably and with good productivity at low cost, making it suitable for producing high-strength yarn made of nanofibers. Can be used.

本発明の第1の実施形態におけるナノファイバー合糸装置の全体概略構成を示す部分断面正面図。The partial cross section front view which shows the whole schematic structure of the nanofiber synthesizing | combining apparatus in the 1st Embodiment of this invention. 同実施形態における紡糸ヘッドと収集電極間のファイバの偏向経路の発生状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the generation | occurrence | production state of the deflection | deviation path | route of the fiber between the spinning head and the collection electrode in the embodiment. 同実施形態における紡糸ヘッドの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the spinning head in the embodiment. 本発明の第2の実施形態におけるナノファイバー合糸装置の全体概略構成を示す斜視図。The perspective view which shows the whole schematic structure of the nanofiber spinning device in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明に先行するナノファイバー合糸装置の全体概略構成を示す斜視図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing an overall schematic configuration of a nanofiber spinning device that precedes the present invention. 同ナノファイバー合糸装置における紡糸ヘッドと収集電極間の電気力線の発生状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the generation | occurrence | production state of the electric force line | wire between the spinning head and the collection electrode in the nanofiber spinning device.

符号の説明Explanation of symbols

1 ナノファイバー合糸装置
2 ナノファイバー
3 紡糸ヘッド
4 電界生成電極
5 収集電極
6 芯糸
7 芯糸供給手段
8 糸条
9 回収手段
10 小穴
11 回転容器
12 回転駆動手段
18 原料液供給手段
20 原料液
21 第1の高電圧発生手段(電界発生手段)
22 送風手段
23 気体流
24b 貫通孔
27 回転駆動手段
28 第2の高電圧発生手段
30 風洞
31 排気口
33 吸引ファン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nanofiber spinning device 2 Nanofiber 3 Spinning head 4 Electric field generating electrode 5 Collection electrode 6 Core yarn 7 Core yarn supply means 8 Thread 9 Collection means 10 Small hole 11 Rotating container 12 Rotation drive means 18 Raw material liquid supply means 20 Raw material liquid 21 1st high voltage generation means (electric field generation means)
22 Blowing means 23 Gas flow 24b Through-hole 27 Rotation driving means 28 Second high voltage generating means 30 Wind tunnel 31 Exhaust port 33 Suction fan

Claims (14)

芯糸を供給する工程と、
前記芯糸の周囲に配置された小穴より高分子物質を溶媒に溶解した原料液を流出させ、前記小穴の周囲に配置された電極と前記小穴との間に電界を生成し、前記小穴から流出する原料液に電荷を帯電させる原料液流出帯電工程と、
前記小穴から流出した原料液の静電爆発により生成したナノファイバーを前記芯糸の移動方向若しくはそれとは逆方向の所定位置に配置した収集電極に向けて旋回流動させるナノファイバー旋回流動工程と、
前記芯糸にナノファイバーが絡まった糸条を回収する回収工程とを
有することを特徴とするナノファイバーの合糸方法。
Supplying a core yarn;
A raw material solution in which a polymer substance is dissolved in a solvent is caused to flow out from a small hole arranged around the core yarn, and an electric field is generated between the electrode arranged around the small hole and the small hole, and flows out from the small hole. A raw material liquid outflow charging step of charging the raw material liquid
A nanofiber swirl flow step of swirling nanofibers generated by electrostatic explosion of the raw material liquid flowing out from the small holes toward a collecting electrode arranged in a predetermined position in the direction of movement of the core yarn or in the opposite direction thereof;
And a recovery step of recovering the yarn in which the nanofiber is entangled with the core yarn.
前記原料液流出帯電工程において、前記小穴を前記芯糸の回りに回転させることにより原料液を遠心力で流出させるとともに生成されるナノファイバーを前記芯糸の回りに旋回させることを特徴とする請求項1記載のナノファイバーの合糸方法。   In the raw material liquid outflow charging step, by rotating the small hole around the core yarn, the raw material liquid is caused to flow out by centrifugal force, and the generated nanofibers are turned around the core yarn. Item 2. A method for combining nanofibers according to Item 1. 前記ナノファイバー旋回流動工程において、前記小穴側から前記収集電極側に向けて旋回する気体流を送風するとともに前記収集電極の近傍で気体流を吸引し、形成された前記収集電極の近傍で集束する旋回気体流にて生成したナノファイバーを芯糸に絡ませることを特徴とする請求項1又は2記載のナノファイバーの合糸方法。   In the nanofiber swirling flow step, a gas flow swirling from the small hole side toward the collecting electrode side is blown, a gas flow is sucked near the collecting electrode, and focused near the formed collecting electrode. 3. The nanofiber synthesizing method according to claim 1, wherein the nanofiber generated by the swirling gas flow is entangled with the core yarn. 前記ナノファイバー旋回流動工程において、前記芯糸の周囲を取り囲む風洞内で生成したナノファイバーを前記芯糸に絡ませることを特徴とする請求項1〜3の何れか1つに記載のナノファイバーの合糸方法。   The nanofiber according to any one of claims 1 to 3, wherein in the nanofiber swirl flow step, the nanofiber generated in a wind tunnel surrounding the core yarn is entangled with the core yarn. Synthetic yarn method. 前記ナノファイバー旋回流動工程において、前記収集電極の軸心部に形成した貫通孔を通して芯糸を移動させ、生成されたナノファイバーを前記収集電極の貫通孔近傍に集束させることを特徴とする請求項1〜4の何れか1つに記載のナノファイバーの合糸方法。   The nanofiber swirl flow step, wherein the core yarn is moved through a through hole formed in an axial center portion of the collection electrode, and the generated nanofiber is focused near the through hole of the collection electrode. The method for synthesizing nanofibers according to any one of 1 to 4. 所定経路に沿って芯糸を移動させる芯糸供給手段と、
前記所定経路の周囲に配置された複数の小穴から高分子物質を溶媒に溶解した原料液を流出させる紡糸ヘッドと、
前記紡糸ヘッドの周囲に配置された電極と、
前記紡糸ヘッドと前記電極の間に電界を発生させ前記小穴から流出する原料液に電荷を帯電させる電界発生手段と、
前記芯糸が通過する貫通孔を有しかつ前記原料液の帯電電荷とは逆極性の電圧が印加され若しくは接地された収集電極と、
前記小穴から流出した原料液の静電爆発により生成したナノファイバーを前記収集電極に向けて旋回させながら流動させ、ナノファイバーを前記芯糸に絡ませるナノファイバー旋回流動手段と、
前記芯糸にナノファイバーが絡んだ糸条を回収する回収手段とを
備えたことを特徴とするナノファイバーの合糸装置。
A core yarn supplying means for moving the core yarn along a predetermined path;
A spinning head for flowing out a raw material solution obtained by dissolving a polymer substance in a solvent from a plurality of small holes arranged around the predetermined path;
Electrodes arranged around the spinning head;
An electric field generating means for generating an electric field between the spinning head and the electrode to charge the raw material liquid flowing out of the small hole;
A collecting electrode having a through hole through which the core yarn passes and to which a voltage having a polarity opposite to the charged charge of the raw material liquid is applied or grounded;
Nanofiber swirling flow means for causing nanofibers generated by electrostatic explosion of the raw material liquid flowing out from the small holes to flow while swirling toward the collecting electrode, and entangle the nanofibers with the core yarn,
A nanofiber synthesizing apparatus comprising: a collecting means for collecting the yarn in which the nanofiber is entangled with the core yarn.
前記紡糸ヘッドは、所定経路が貫通する貫通孔を軸心部に有し、周面に複数の小穴を有する回転容器と、前記回転容器を軸心回りに回転させる回転駆動手段と、前記回転容器内に原料液を供給する原料液供給手段とを備えていることを特徴とする請求項6記載のナノファイバーの合糸装置。   The spinning head has a through-hole through which a predetermined path passes in an axial center portion, a rotating container having a plurality of small holes on a peripheral surface, a rotation driving means for rotating the rotating container around the axis, and the rotating container 7. The nanofiber spinning device according to claim 6, further comprising a raw material liquid supply means for supplying the raw material liquid therein. 前記ナノファイバー旋回流動手段は、前記紡糸ヘッドと前記収集電極の一方又は両方に所定経路回りに回転させる回転手段を有していることを特徴とする請求項6又は7記載のナノファイバーの合糸装置。   The nanofiber spinning yarn according to claim 6 or 7, wherein the nanofiber swirl flow means has a rotating means for rotating one or both of the spinning head and the collecting electrode around a predetermined path. apparatus. 前記ナノファイバー旋回流動手段は、前記紡糸ヘッドと前記収集電極の両方が夫々の回転手段を有し、両回転手段は所定経路回りに同方向又は逆方向に回転することを特徴とする請求項6又は7記載のナノファイバーの合糸装置。   7. The nanofiber swirl flow means has both the spinning head and the collecting electrode each having a rotating means, and both rotating means rotate in the same direction or in the opposite direction around a predetermined path. Or a nanofiber synthesizing device according to 7; 前記ナノファイバー旋回流動手段は、前記紡糸ヘッド側から前記収集電極側に向けて流動する気体流を発生する送風手段を有していることを特徴とする請求項6〜9の何れか1つに記載のナノファイバーの合糸装置。   The nanofiber swirl flow means has a blower means for generating a gas flow that flows from the spinning head side toward the collecting electrode side, according to any one of claims 6 to 9. The nanofiber synthesizing apparatus as described. 前記ナノファイバー旋回流動手段は、前記紡糸ヘッド側から前記収集電極側に向けて旋回して流動する旋回気体流を発生する旋回気流送風手段を有していることを特徴とする請求項6〜9の何れか1つに記載のナノファイバーの合糸装置。   The nanofiber swirl flow means has swirl airflow blowing means for generating a swirl gas flow swirling and flowing from the spinning head side toward the collecting electrode side. The nanofiber spinning device according to any one of the above. 前記ナノファイバー旋回流動手段は、前記電極と前記収集電極との間の空間の周囲を取り囲む風洞を備えていることを特徴とする請求項10又は11記載のナノファイバーの合糸装置。   The nanofiber spinning device according to claim 10 or 11, wherein the nanofiber swirl flow means includes a wind tunnel surrounding a space between the electrode and the collection electrode. 前記風洞は、前記収集電極の周囲の近傍位置に開口を有し、開口から気体流を吸引する吸引手段を設けたことを特徴とする請求項12記載のナノファイバーの合糸装置。   13. The nanofiber spinning device according to claim 12, wherein the wind tunnel has an opening in the vicinity of the periphery of the collecting electrode, and is provided with suction means for sucking a gas flow from the opening. 前記風洞は、前記収集電極の貫通孔から気体流を吸引する吸引手段を設けたことを特徴とする請求項12記載のナノファイバーの合糸装置。   13. The nanofiber spinning device according to claim 12, wherein the wind tunnel is provided with suction means for sucking a gas flow from a through hole of the collecting electrode.
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