JP2010031426A - Electrospinning apparatus, and polymer nanofiber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電界紡糸装置及びポリマーナノ繊維に関する。 The present invention relates to an electrospinning apparatus and polymer nanofibers.
エレクトロスピニング法を用いてポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することができる電界紡糸装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。図１２は、特許文献１に記載された、従来の電界紡糸装置９００を説明するために示す図である。図１２（ａ）は従来の電界紡糸装置９００の全体構成を概略的に示す図であり、図１２（ｂ）は従来の電界紡糸装置の３次元構造を模式的に示す図である。なお、図１２において、符号９０４はポリマー溶液供給ポンプであり、符号９０６はポリマー溶液定量供給装置であり、符号９１４は長尺シートの搬送を補助する転回ローラであり、符号９４２はコレクタベルト９４０を循環させる循環用ローラである。 An electrospinning apparatus that can produce polymer nanofibers with high productivity using an electrospinning method is known (see, for example, Patent Document 1). FIG. 12 is a diagram for explaining a conventional electrospinning apparatus 900 described in Patent Document 1. In FIG. FIG. 12A is a diagram schematically showing an overall configuration of a conventional electrospinning apparatus 900, and FIG. 12B is a diagram schematically showing a three-dimensional structure of the conventional electrospinning apparatus. In FIG. 12, reference numeral 904 denotes a polymer solution supply pump, reference numeral 906 denotes a polymer solution quantitative supply device, reference numeral 914 denotes a rotating roller for assisting conveyance of the long sheet, and reference numeral 942 denotes a collector belt 940. A circulation roller for circulation.
従来の電界紡糸装置９００は、図１２に示すように、繰り出しローラ９１２及び巻き取りローラ９１６を有し、長尺シートＳを所定方向に沿って搬送する搬送機構と、２次元的に配置された複数のノズル９３２からポリマー溶液を長尺シートＳに向けて噴射するノズルブロック９３０と、ノズルブロック９３０から見て長尺シートＳの裏面側に配置されるコレクタベルト９４０と、複数のノズル９３２とコレクタベルト９４０との間に高電圧を印加する電源部９６０と、ノズルブロック９３０にポリマー溶液を供給するポリマー溶液供給タンク９０２とを備える。
従来の電界紡糸装置９００は、図１２に示すように、４つのノズルブロック９３０が平面的に見れば十字状に設けられて１つのノズルブロック群をなし、これらのノズルブロック群が上下方向に４層積層された構造を有する。
As shown in FIG. 12, the conventional electrospinning apparatus 900 has a feeding roller 912 and a take-up roller 916, and is arranged two-dimensionally with a conveyance mechanism that conveys the long sheet S along a predetermined direction. A nozzle block 930 for injecting a polymer solution from a plurality of nozzles 932 toward the long sheet S, a collector belt 940 disposed on the back side of the long sheet S as viewed from the nozzle block 930, a plurality of nozzles 932 and a collector A power supply unit 960 that applies a high voltage between the belt 940 and a polymer solution supply tank 902 that supplies a polymer solution to the nozzle block 930 is provided.
In the conventional electrospinning apparatus 900, as shown in FIG. 12, when the four nozzle blocks 930 are viewed in a plan view, they are arranged in a cross shape to form one nozzle block group, and these nozzle block groups are arranged in the vertical direction. It has a layered structure.
このため、従来の電界紡糸装置９００によれば、単位面積当たりに設置できるノズルの数を多くすることができるため、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能となる。 For this reason, according to the conventional electrospinning apparatus 900, since the number of nozzles that can be installed per unit area can be increased, polymer nanofibers can be produced with high productivity without increasing the installation area so much. It becomes possible.
しかしながら、従来の電界紡糸装置９００においては、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが困難であるという問題があった。 However, the conventional electrospinning apparatus 900 has a problem that it is difficult to make the deposition amount of the polymer nanofibers along the short width direction of the long sheet S uniform.
そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能で、さらには長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能な電界紡糸装置を提供することを目的とする。また、このような電界紡糸装置によって製造されたポリマーナノ繊維を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and it is possible to produce polymer nanofibers with high productivity without increasing the installation area so much. An object of the present invention is to provide an electrospinning apparatus capable of uniformizing the deposition amount of polymer nanofibers along the short width direction. Moreover, it aims at providing the polymer nanofiber manufactured by such an electrospinning apparatus.
（１）本発明の電界紡糸装置は、繰り出しローラ及び巻き取りローラを有し、長尺シートを所定方向に沿って搬送する搬送機構と、２次元的に配置された複数のノズルからポリマー溶液を長尺シートに向けて噴射する紡糸部及び前記紡糸部から見て長尺シートの裏面側に配置されるコレクタ部をそれぞれ有する２つの紡糸ユニットであって、各紡糸部が背中合わせに配置されるとともに各紡糸部からのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニットと、前記２つの紡糸ユニットにおける複数のノズルと前記コレクタ部との間に高電圧を印加する電源部とを備える電界紡糸装置であって、長尺シート上における、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化するための堆積量均一化手段をさらに備えることを特徴とする。 (1) The electrospinning apparatus of the present invention includes a feeding roller and a take-up roller, and a polymer solution is transported from a transport mechanism that transports a long sheet along a predetermined direction and a plurality of nozzles arranged two-dimensionally. Two spinning units each having a spinning section that injects toward a long sheet and a collector section that is disposed on the back side of the long sheet when viewed from the spinning section, and each spinning section is disposed back to back. Electrospinning provided with two spinning units in which the polymer solution injection directions from each spinning unit are 180 ° different from each other, and a power supply unit that applies a high voltage between the plurality of nozzles and the collector unit in the two spinning units. The apparatus further comprises an accumulation amount uniformizing means for equalizing the accumulation amount of the polymer fibers along the short width direction of the long sheet on the long sheet. The features.
このため、本発明の電界紡糸装置によれば、各紡糸部が背中合わせに配置されるとともに各紡糸部からのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニットを備えるため、単位面積当たりに設置できるノズルの数を多くすることができ、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能となる。 For this reason, according to the electrospinning apparatus of the present invention, since the spinning units are arranged back to back and two spinning units having different polymer solution injection directions from each spinning unit by 180 ° are provided, per unit area. The number of nozzles that can be installed can be increased, and polymer nanofibers can be produced with high productivity without increasing the installation area.
また、本発明の電界紡糸装置によれば、長尺シート上における、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化するための堆積量均一化手段をさらに備えるため、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。 In addition, according to the electrospinning apparatus of the present invention, since it is further provided with a deposition amount uniformizing means for uniformizing the deposition amount of the polymer fibers along the short width direction of the long sheet on the long sheet, The amount of polymer nanofibers deposited along the short width direction of the length sheet can be made uniform.
その結果、本発明の電界紡糸装置は、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能で、さらには長尺シートの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することが可能な電界紡糸装置となる。 As a result, the electrospinning apparatus of the present invention can produce polymer nanofibers with high productivity without enlarging the installation area, and further deposit polymer fibers along the short width direction of the long sheet. An electrospinning apparatus capable of uniforming the amount is obtained.
（２）本発明の電界紡糸装置においては、前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、前記複数のノズルが長尺シートの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向沿って第１ピッチで配列されるノズル列を有するとともに、当該ノズル列が長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って第２ピッチで配列された構造を有し、前記堆積量積均一化手段は、電界紡糸中に、前記各紡糸部を前記第１方向に沿って往復動させる機能を有することが好ましい。 (2) In the electrospinning apparatus of the present invention, in each spinning unit of the two spinning units, the plurality of nozzles are arranged at a first pitch along a first direction perpendicular to the conveying direction and the ejection direction of the long sheet. The nozzle row is arranged at a second pitch along a second direction parallel to the conveying direction of the long sheet, and the deposition amount product equalizing means includes electrospinning. It is preferable that the inside has a function of reciprocating each spinning section along the first direction.
このような構成とすることにより、各紡糸部は、長尺シートが搬送されていく過程で第１方向に沿って往復動するようになるため、高い生産性を維持しつつ、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。 By adopting such a configuration, each spinning unit reciprocates along the first direction in the process of transporting the long sheet, so that while maintaining high productivity, It becomes possible to make the deposition amount of the polymer nanofibers along the short width direction uniform.
（３）本発明の電界紡糸装置においては、前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、一体化されていることが好ましい。 (3) In the electrospinning apparatus of the present invention, it is preferable that the spinning portions in the two spinning units are integrated.
このような構成とすることにより、各紡糸部を往復動させる機構が単純になり、電界紡糸装置の設置面積を小さくすることが可能となる。また、電界紡糸装置の製造コストを低減することが可能となる。 With such a configuration, the mechanism for reciprocating each spinning section is simplified, and the installation area of the electrospinning apparatus can be reduced. In addition, the manufacturing cost of the electrospinning apparatus can be reduced.
（４）本発明の電界紡糸装置においては、前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、前記複数のノズルが長尺シートの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向に沿って第１ピッチで配列されるノズル列を有するとともに、当該ノズル列が長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って第２ピッチで配列された構造を有し、前記堆積量均一化手段は、電界紡糸中に、長尺シートを前記第１方向に沿って往復動させる機能を有することが好ましい。 (4) In the electrospinning apparatus of the present invention, each spinning unit in the two spinning units has a plurality of nozzles at a first pitch along a first direction perpendicular to a long sheet conveyance direction and a jetting direction. The nozzle rows are arranged, and the nozzle rows are arranged at a second pitch along a second direction parallel to the conveying direction of the long sheet. It is preferable that the long sheet has a function of reciprocating along the first direction.
このような構成とすることにより、長尺シートは、長尺シートが搬送されていく過程で第１方向に沿って往復動するようになるため、高い生産性を維持しつつ、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。 By adopting such a configuration, the long sheet comes to reciprocate along the first direction in the process in which the long sheet is conveyed, so that the long sheet is maintained while maintaining high productivity. It becomes possible to make the deposition amount of the polymer nanofibers along the short width direction uniform.
（５）本発明の電界紡糸装置においては、前記堆積量均一化手段は、搬送機構全体を前記第１方向に沿って往復動させることが好ましい。 (5) In the electrospinning apparatus of the present invention, it is preferable that the accumulation amount uniformizing means reciprocates the entire transport mechanism along the first direction.
このような構成とすることにより、長尺シートを往復動させる機構が単純になり、電界紡糸装置の設置面積を小さくすることが可能となる。また、電界紡糸装置の製造コストを低減することが可能となる。 With this configuration, the mechanism for reciprocating the long sheet is simplified, and the installation area of the electrospinning apparatus can be reduced. In addition, the manufacturing cost of the electrospinning apparatus can be reduced.
（６）本発明の電界紡糸装置においては、前記堆積量均一化手段は、前記搬送機構による長尺シートの搬送動作に同期して前記紡糸部又は前記長尺シートを往復動させる機能を有することが好ましい。 (6) In the electrospinning apparatus of the present invention, the accumulation amount uniformizing means has a function of reciprocating the spinning unit or the long sheet in synchronization with the transport operation of the long sheet by the transport mechanism. Is preferred.
このような構成とすることにより、搬送速度に対して最適な往復動動作を行うことが可能となるため、高い生産性を維持しつつ、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。 By adopting such a configuration, it becomes possible to perform an optimal reciprocating operation with respect to the conveyance speed, so that while maintaining high productivity, the polymer nanofibers along the short width direction of the long sheet It is possible to make the deposition amount uniform.
（７）本発明の電界紡糸装置においては、前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、前記複数のノズルが長尺シートの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向に沿って第１ピッチで配列される第１ノズル列と、前記複数のノズルが前記第１方向に沿って第１ピッチで配列されるとともに前記第１ノズル列における前記複数のノズルとは前記第１方向に沿って第１ピッチの半分だけずれた位置に配列された第２ノズル列とが、長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って交互に配列された構造を有することが好ましい。 (7) In the electrospinning apparatus of the present invention, each spinning unit in the two spinning units has a plurality of nozzles at a first pitch along a first direction perpendicular to a long sheet conveyance direction and a jetting direction. The first nozzle row arranged, the plurality of nozzles are arranged at a first pitch along the first direction, and the plurality of nozzles in the first nozzle row are first along the first direction. It is preferable that the second nozzle row arranged at a position shifted by half of the pitch has a structure alternately arranged along a second direction parallel to the conveying direction of the long sheet.
このような構成とすることにより、上記のように構成された第１ノズル列と第２ノズル列とが、長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って交互に配列された構造を有するため、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量が長尺シートが搬送されていく過程で均一化されることとなる。 By adopting such a configuration, a structure in which the first nozzle row and the second nozzle row configured as described above are alternately arranged along the second direction parallel to the conveying direction of the long sheet is provided. Therefore, the deposition amount of the polymer nanofibers along the short width direction of the long sheet is made uniform in the process of transporting the long sheet.
（８）本発明の電界紡糸装置は、繰り出しローラ及び巻き取りローラを有し、長尺シートを所定方向に沿って搬送する搬送機構と、２次元的に配置された複数のノズルからポリマー溶液を長尺シートに向けて噴射する紡糸部及び前記紡糸部から見て長尺シートの裏面側に配置されるコレクタ部をそれぞれ有する２つの紡糸ユニットであって、各紡糸部が背中合わせに配置されるとともに各紡糸部からのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニットと、前記２つの紡糸ユニットにおける複数のノズルと前記コレクタ部との間に高電圧を印加する電源部とを備える電界紡糸装置であって、前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、前記複数のノズルが長尺シートの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向に沿って第１ピッチで配列される第１ノズル列と、前記複数のノズルが前記第１方向に沿って第１ピッチで配列されるとともに前記第１ノズル列における前記複数のノズルとは前記第１方向に沿って第１ピッチの半分だけずれた位置に配列された第２ノズル列とが、長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って交互に配列された構造を有することを特徴とする。 (8) The electrospinning apparatus of the present invention includes a feed roller and a take-up roller, and a polymer solution is transported from a transport mechanism that transports a long sheet along a predetermined direction and a plurality of nozzles arranged two-dimensionally. Two spinning units each having a spinning section that injects toward a long sheet and a collector section that is disposed on the back side of the long sheet when viewed from the spinning section, and each spinning section is disposed back to back. Electrospinning provided with two spinning units in which the polymer solution injection directions from each spinning unit are 180 ° different from each other, and a power supply unit that applies a high voltage between the plurality of nozzles and the collector unit in the two spinning units. In each of the spinning units of the two spinning units, the plurality of nozzles are first along a first direction perpendicular to a conveying direction and an ejection direction of the long sheet. A plurality of nozzles arranged in a first pitch along the first direction and the plurality of nozzles in the first nozzle row along the first direction. The second nozzle rows arranged at positions shifted by half the first pitch are alternately arranged along a second direction parallel to the conveying direction of the long sheet.
このため、本発明の電界紡糸装置によれば、各紡糸部が背中合わせに配置されるとともに各紡糸部からのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニットを備えるため、単位面積当たりに設置できるノズルの数を多くすることができ、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能となる。 For this reason, according to the electrospinning apparatus of the present invention, since the spinning units are arranged back to back and two spinning units having different polymer solution injection directions from each spinning unit by 180 ° are provided, per unit area. The number of nozzles that can be installed can be increased, and polymer nanofibers can be produced with high productivity without increasing the installation area.
また、本発明の電界紡糸装置によれば、上記のように構成された第１ノズル列と第２ノズル列とが、長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って交互に配列された構造を有するため、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量が長尺シートが搬送されていく過程で均一化されることとなる。 According to the electrospinning apparatus of the present invention, the first nozzle row and the second nozzle row configured as described above are alternately arranged along a second direction parallel to the conveying direction of the long sheet. Therefore, the amount of polymer nanofibers deposited along the short width direction of the long sheet is made uniform in the process of transporting the long sheet.
その結果、本発明の電界紡糸装置は、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能で、さらには長尺シートの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することが可能な電界紡糸装置となる。 As a result, the electrospinning apparatus of the present invention can produce polymer nanofibers with high productivity without enlarging the installation area, and further deposit polymer fibers along the short width direction of the long sheet. An electrospinning apparatus capable of uniforming the amount is obtained.
（９）本発明の電界紡糸装置においては、２次元的に配置された複数のノズルからポリマー溶液を長尺シートに向けて噴射する別の紡糸部及び前記別の紡糸部から見て長尺シートの裏面側に配置される別のコレクタ部を有する別の紡糸ユニットをさらに備え、前記堆積量均一化装置は、前記別の紡糸ユニットにおいても、長尺シート上における、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することが好ましい。 (9) In the electrospinning apparatus of the present invention, another spinning unit that injects a polymer solution toward a long sheet from a plurality of nozzles arranged two-dimensionally and a long sheet as viewed from the other spinning unit And further comprising another spinning unit having another collector portion disposed on the back side of the sheet, and the deposition amount uniformizing device is also provided in the short width direction of the long sheet on the long sheet in the other spinning unit. It is preferable to make the amount of polymer fibers deposited along the line uniform.
このような構成とすることにより、単位面積当たりのノズルの数をさらに多くすることが可能となるため、設置面積をそれ程大きくすることなく電界紡糸の生産性をさらに高くできるようになる。 With such a configuration, the number of nozzles per unit area can be further increased, so that the productivity of electrospinning can be further increased without increasing the installation area so much.
（１０）本発明の電界紡糸装置においては、前記長尺シート近傍を加熱する加熱機構をさらに備えることが好ましい。 (10) The electrospinning apparatus of the present invention preferably further includes a heating mechanism for heating the vicinity of the long sheet.
このような構成とすることにより、ポリマー溶液に含まれる溶媒をより完全に蒸発させることが可能となるため、残存溶媒量が極めて少なく高品質のポリマーナノ繊維を製造することが可能となる。 With such a configuration, the solvent contained in the polymer solution can be evaporated more completely, so that it is possible to produce high-quality polymer nanofibers with extremely little residual solvent.
（１１）本発明のポリマーナノ繊維は、本発明の電界紡糸装置によって製造されたポリマーナノ繊維である。 (11) The polymer nanofiber of the present invention is a polymer nanofiber produced by the electrospinning apparatus of the present invention.
このため、本発明のポリマーナノ繊維は、短幅方向に沿って均一な層厚を有するポリマーナノ繊維となり、様々な用途に適したポリマーナノ繊維となる。 For this reason, the polymer nanofiber of this invention turns into a polymer nanofiber which has a uniform layer thickness along a short width direction, and becomes a polymer nanofiber suitable for various uses.
以下、本発明の電界紡糸装置及びポリマーナノ繊維について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the electrospinning apparatus and polymer nanofiber of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る電界紡糸装置１００を説明するために示す図である。図１（ａ）は電界紡糸装置１００の側面図であり、図１（ｂ）は電界紡糸装置１００を図１（ａ）の矢印Ａ方向に沿って見たときの図であり、図１（ｃ）は電界紡糸装置１００の上面図である。なお、図１（ｂ）においては、紡糸ユニット１２０ａのみを図示するとともに、コレクタ１４０ａ、加熱機構１５０ａ及び電源装置１６０の図示を省略している。また、図１（ｃ）においては、紡糸ユニット１２０ａのみを図示している。また、また、図１においては、ポリマー溶液供給タンク、ポリマー溶液供給ポンプ及びポリマー溶液定量供給装置の図示を省略している。また、図１中、符号１１４は転回ローラを示し、符号１３４ａはノズル列を示し、符号Ｐ１は第１ピッチを示し、符号Ｐ２は第２ピッチを示し、矢印Ｂは長尺シートＳの搬送方向を示し、矢印Ｃは後述する第１方向を示す。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a view for explaining an electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment. FIG. 1A is a side view of the electrospinning apparatus 100, and FIG. 1B is a view of the electrospinning apparatus 100 as viewed in the direction of arrow A in FIG. c) is a top view of the electrospinning apparatus 100. FIG. In FIG. 1B, only the spinning unit 120a is illustrated, and the collector 140a, the heating mechanism 150a, and the power supply device 160 are not illustrated. In FIG. 1C, only the spinning unit 120a is shown. Moreover, in FIG. 1, illustration of a polymer solution supply tank, a polymer solution supply pump, and a polymer solution quantitative supply device is omitted. Further, in FIG. 1, reference numeral 114 indicates a rotating roller, reference numeral 134 a indicates a nozzle row, reference numeral P 1 indicates a first pitch, reference numeral P 2 indicates a second pitch, and an arrow B indicates the long sheet S. The conveyance direction is indicated, and an arrow C indicates a first direction to be described later.
図２は、実施形態１に係る電界紡糸装置１００の動作を説明するために示す図である。図２（ａ）〜図２（ｅ）は電界紡糸装置１００の動作の各過程における紡糸部１３０ａと長尺シートＳとの関係を示す図である。なお、図２中、矢印は紡糸部１３０ａの往復動の方向を示し、破線部は１つ前の過程の紡糸部１３０ａの位置を示す。 FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment. 2A to 2E are views showing the relationship between the spinning unit 130a and the long sheet S in each process of the operation of the electrospinning apparatus 100. FIG. In FIG. 2, the arrow indicates the reciprocating direction of the spinning portion 130a, and the broken line indicates the position of the spinning portion 130a in the previous process.
図３は、実施形態１に係る電界紡糸装置１００の作用・効果を説明するために示す図である。図３（ａ）〜図３（ｅ）は長尺シートＳが搬送されていく過程で長尺シートＳに堆積されるポリマーナノ繊維の量を模式的に示す図であり、図３（ｆ）は電界紡糸が終了したあとのポリマーナノ繊維層の層厚を示す図である。 FIG. 3 is a view for explaining the operation and effect of the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment. FIG. 3A to FIG. 3E are diagrams schematically showing the amount of polymer nanofibers deposited on the long sheet S in the process of transporting the long sheet S, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a layer thickness of a polymer nanofiber layer after electrospinning is completed.
実施形態１に係る電界紡糸装置１００は、図１に示すように、繰り出しローラ１１２及び巻き取りローラ１１６を有し、長尺シートＳを所定方向に沿って搬送する搬送機構１１０と、２次元的に配置された複数のノズル１３２ａ，１３２ｂからポリマー溶液を長尺シートＳに向けて噴射する紡糸部１３０ａ，１３０ｂ及び当該紡糸部１３０ａ，１３０ｂから見て長尺シートＳの裏面側に配置されるコレクタ部１４０ａ，１４０ｂをそれぞれ有する２つの紡糸ユニットであって、各紡糸部１３０ａ，１３０ｂが背中合わせに配置されるとともに各紡糸部１３０ａ，１３０ｂからのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニット１２０ａ，１２０ｂと、２つの紡糸ユニット１２０ａ，１２０ｂにおける複数のノズル１３２ａ，１３２ｂとコレクタ部１４０ａ，１４０ｂとの間に高電圧を印加する電源部１６０とを備える。 As shown in FIG. 1, the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment includes a feeding roller 112 and a winding roller 116, and a two-dimensional conveyance mechanism 110 that conveys a long sheet S along a predetermined direction. Spinners 130a and 130b for injecting a polymer solution toward the long sheet S from a plurality of nozzles 132a and 132b arranged on the collector, and a collector disposed on the back side of the long sheet S when viewed from the spinning parts 130a and 130b Two spinning units each having portions 140a and 140b, wherein the spinning portions 130a and 130b are arranged back to back, and the injection directions of the polymer solutions from the spinning portions 130a and 130b differ from each other by 180 °. 120a, 120b and a plurality of nozzles 132a in the two spinning units 120a, 120b Comprising 132b and the collector portion 140a, and a power supply unit 160 for applying a high voltage between the 140b.
２つの紡糸ユニット１２０ａ，１２０ｂにおける各紡糸部１３０ａ，１３０ｂは、複数のノズル１３２ａ，１３２ｂが長尺シートＳの搬送方向Ｂ及び噴射方向に垂直な第１方向Ｃに沿って第１ピッチＰ１で配列されるノズル列１３４ａ，１３４ｂ（１３４ｂは図示せず。）を有するとともに、当該ノズル列１３４ａが長尺シートＳの搬送方向に平行な第２方向に沿って第２ピッチＰ２で配列された構造を有する。 Two spinning units 120a, each spinning unit 130a in 120b, 130b includes a plurality of nozzles 132a, 132b is in the feeding direction B and the first pitch P 1 in the first direction C perpendicular to the injection direction of the long sheet S nozzle arrays 134a arranged, 134b (134b is not shown.) which has a, arranged in the nozzle array 134a is long sheets S second pitch P 2 along a second direction parallel to the conveying direction of the It has a structure.
実施形態１に係る電界紡糸装置１００は、長尺シートＳ上における、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化するための堆積量均一化手段をさらに備える。そして、当該堆積量積均一化手段は、図２に示すように、電界紡糸中に、各紡糸部１３０ａ，１３０ｂを第１方向に沿って、例えば第１ピッチＰ１に相当する範囲で、往復動させる機能を有する。また、堆積量均一化手段は、搬送機構１１０による長尺シートＳの搬送動作に同期して紡糸部１３０ａ，１３０ｂを往復動させる機能を有する。 The electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment further includes a deposition amount equalizing unit for uniformizing the deposition amount of the polymer fibers along the short width direction of the long sheet S on the long sheet S. Then, as shown in FIG. 2, the accumulation amount product equalizing means reciprocates the respective spinning portions 130a and 130b in the range corresponding to, for example, the first pitch P1 along the first direction during electrospinning. It has a function to make it. Further, the accumulation amount uniformizing means has a function of reciprocating the spinning units 130 a and 130 b in synchronization with the conveying operation of the long sheet S by the conveying mechanism 110.
実施形態１に係る電界紡糸装置１００は、長尺シートＳ近傍を加熱する加熱機構１５０ａ，１５０ｂをさらに備える。 The electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment further includes heating mechanisms 150a and 150b that heat the vicinity of the long sheet S.
以上のように構成された、実施形態１に係る電界紡糸装置１００によれば、各紡糸部１３０ａ，１３０ｂが背中合わせに配置されるとともに各紡糸部１３０ａ，１３０ｂからのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニット１２０ａ，１２０ｂを備えるため、単位面積当たりに設置できるノズルの数を多くすることができ、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能となる。 According to the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment configured as described above, the spinning units 130a and 130b are arranged back to back, and the injection directions of the polymer solutions from the spinning units 130a and 130b are 180 mutually. ° Since two different spinning units 120a and 120b are provided, the number of nozzles that can be installed per unit area can be increased, and polymer nanofibers can be produced with high productivity without enlarging the installation area. It becomes.
また、実施形態１に係る電界紡糸装置１００によれば、長尺シートＳ上における、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化するための堆積量均一化手段をさらに備えるため、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。 In addition, according to the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment, the accumulation amount equalizing means for equalizing the accumulation amount of the polymer fibers along the short width direction of the long sheet S on the long sheet S is provided. Furthermore, since it prepares, it becomes possible to equalize the deposition amount of the polymer nanofiber along the short width direction of the long sheet S.
その結果、実施形態１に係る電界紡糸装置１００は、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能で、さらには長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することが可能な電界紡糸装置となる。
なお、ポリマー繊維の層厚は、用途に応じて適宜決定されればよいが、１ｍ２当たり５ｇの割合でポリマー繊維を堆積させると、ポリマー繊維の層厚はおよそ１５μｍとなる。
As a result, the electrospinning apparatus 100 according to Embodiment 1 can produce polymer nanofibers with high productivity without increasing the installation area so much, and further along the short width direction of the long sheet S. An electrospinning apparatus capable of uniformizing the amount of polymer fibers deposited is provided.
The layer thickness of the polymer fiber may be appropriately determined according to the use. However, when polymer fiber is deposited at a rate of 5 g per 1 m 2 , the layer thickness of the polymer fiber is approximately 15 μm.
また、実施形態１に係る電界紡糸装置１００によれば、上記した堆積量積均一化手段が、電界紡糸中に、各紡糸部１３０ａ，１３０ｂを第１方向に沿って往復動させる機能を有することにより、各紡糸部１３０ａ，１３０ｂは、図３に示すように、長尺シートＳが搬送されていく過程で第１方向に沿って往復動するようになるため、高い生産性を維持しつつ、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。 In addition, according to the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment, the above-described accumulation amount product uniformizing unit has a function of reciprocating the spinning units 130a and 130b along the first direction during electrospinning. Thus, as shown in FIG. 3, each spinning unit 130a, 130b reciprocates along the first direction in the process of transporting the long sheet S, while maintaining high productivity. It is possible to make the deposition amount of the polymer nanofibers along the short width direction of the long sheet S uniform.
また、実施形態１に係る電界紡糸装置１００によれば、堆積量均一化手段は、搬送機構１１０による長尺シートＳの搬送動作に同期して紡糸部１３０ａ，１３０ｂを往復動させる機能を有することにより、長尺シートＳの搬送速度に対して最適な往復動動作を行うことが可能となるため、高い生産性を維持しつつ、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。 Further, according to the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment, the accumulation amount uniformizing unit has a function of reciprocating the spinning units 130a and 130b in synchronization with the transport operation of the long sheet S by the transport mechanism 110. As a result, it is possible to perform an optimal reciprocating operation with respect to the conveying speed of the long sheet S, so that polymer nanofibers are deposited along the short width direction of the long sheet S while maintaining high productivity. It becomes possible to make the amount uniform.
また、実施形態１に係る電界紡糸装置１００によれば、長尺シートＳ近傍を加熱する加熱機構をさらに備えることにより、ポリマー溶液に含まれる溶媒をより完全に蒸発させることが可能となるため、残存溶媒量が極めて少なく高品質のポリマーナノ繊維を製造することが可能となる。 Moreover, according to the electrospinning apparatus 100 according to Embodiment 1, it is possible to more completely evaporate the solvent contained in the polymer solution by further including a heating mechanism that heats the vicinity of the long sheet S, It becomes possible to produce high-quality polymer nanofibers with extremely little residual solvent.
従って、実施形態１に係る電界紡糸装置１００によって製造されるポリマーナノ繊維は、製造コストが安価で、かつ、短幅方向に沿って均一な層厚を有するポリマーナノ繊維となり、様々な用途に適したポリマーナノ繊維となる。 Therefore, the polymer nanofiber manufactured by the electrospinning apparatus 100 according to Embodiment 1 is a polymer nanofiber having a low manufacturing cost and a uniform layer thickness along the short width direction, and is suitable for various applications. Polymer nanofiber.
［実施形態２］
図４は、実施形態２に係る電界紡糸装置２００の側面図である。なお、図４においては、図１（ａ）に示す部材と同一の部材については同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a side view of the electrospinning apparatus 200 according to the second embodiment. In FIG. 4, the same members as those shown in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
実施形態２に係る電界紡糸装置２００は、基本的には実施形態１に係る電界紡糸装置１００とよく似た構成を有するが、紡糸部の構成が実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合とは異なる。すなわち、実施形態２に係る電界紡糸装置２００においては、図４に示すように、２つの紡糸ユニット２２０ａ，２２０ｂにおける各紡糸部が１の紡糸部２３０に一体化されている。 The electrospinning apparatus 200 according to the second embodiment basically has a configuration similar to that of the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment, except that the configuration of the spinning unit is the same as that of the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment. Is different. That is, in the electrospinning apparatus 200 according to the second embodiment, as illustrated in FIG. 4, the spinning units in the two spinning units 220 a and 220 b are integrated with one spinning unit 230.
このため、実施形態２に係る電界紡糸装置２００によれば、紡糸部２３０を往復動させる機構が単純になり、電界紡糸装置の設置面積を小さくすることが可能となる。また、電界紡糸装置の製造コストを低減することが可能となる。 For this reason, according to the electrospinning apparatus 200 according to the second embodiment, the mechanism for reciprocating the spinning unit 230 is simplified, and the installation area of the electrospinning apparatus can be reduced. In addition, the manufacturing cost of the electrospinning apparatus can be reduced.
なお、実施形態２に係る電界紡糸装置２００は、紡糸部の構成以外の点では実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係る電界紡糸装置１００が有する効果のうち同様の効果を有する。 The electrospinning apparatus 200 according to the second embodiment has the same configuration as that of the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment except for the configuration of the spinning unit. It has the same effect among the effects it has.
［実施形態３］
図５は、実施形態３に係る電界紡糸装置３００を図１（ｂ）の場合と同様の方向から見たときの図である。図１中、符号３１４は転回ローラを示す。
図６は、実施形態３に係る電界紡糸装置３００の動作を説明するために示す図である。図６（ａ）〜図６（ｅ）は電界紡糸装置３００の動作の各過程における紡糸部１３０ａと長尺シートＳとの関係を示す図である。なお、図６中、矢印は長尺シートＳの往復動の方向を示し、破線部は１つ前の過程の長尺シートＳの位置を示す。
なお、図５及び図６においては、図１（ｂ）及び図２に示す部材と同一の部材については同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
[Embodiment 3]
FIG. 5 is a view when the electrospinning apparatus 300 according to the third embodiment is viewed from the same direction as in the case of FIG. In FIG. 1, reference numeral 314 denotes a turning roller.
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the electrospinning apparatus 300 according to the third embodiment. 6A to 6E are views showing the relationship between the spinning unit 130a and the long sheet S in each process of the operation of the electrospinning apparatus 300. FIG. In FIG. 6, the arrow indicates the reciprocating direction of the long sheet S, and the broken line indicates the position of the long sheet S in the previous process.
5 and 6, the same members as those shown in FIGS. 1B and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
実施形態３に係る電界紡糸装置３００は、基本的には実施形態１に係る電界紡糸装置１００とよく似た構成を有するが、堆積量積均一化手段の構成が実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合とは異なる。すなわち、実施形態３に係る電界紡糸装置３００においては、堆積量均一化手段が、図５及び６に示すように、電界紡糸中に、搬送機構全体を第１方向に沿って往復動させることにより、長尺シートＳを第１方向に沿って、例えば第１ピッチＰ１に相当する範囲で、往復動させる機能を有する。 The electrospinning apparatus 300 according to the third embodiment basically has a configuration that is very similar to that of the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment, but the configuration of the deposition amount product uniformizing means is the electrospinning apparatus according to the first embodiment. This is different from 100. That is, in the electrospinning apparatus 300 according to the third embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the accumulation amount uniformizing unit reciprocates the entire transport mechanism along the first direction during electrospinning. the long sheet S along the first direction, in a range corresponding to the first pitch P 1 for example, a function to reciprocate.
このように、実施形態３に係る電界紡糸装置３００は、堆積量積均一化手段の構成が実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合とは異なるが、実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様に、各紡糸部１３０ａ，１３０ｂが背中合わせに配置されるとともに各紡糸部１３０ａ，１３０ｂからのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニット１２０ａ，１２０ｂ（図５では図示せず。）を備えるため、単位面積当たりに設置できるノズル１３２ａ，１３２ｂの数を多くすることができ、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能となる。 As described above, the electrospinning apparatus 300 according to the third embodiment is different from the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment in the configuration of the deposition amount product uniformizing unit. Similarly to the case, the two spinning units 120a and 120b (not shown in FIG. 5) are arranged such that the spinning units 130a and 130b are arranged back to back and the injection directions of the polymer solutions from the spinning units 130a and 130b are different from each other by 180 °. .)), The number of nozzles 132a and 132b that can be installed per unit area can be increased, and polymer nanofibers can be produced with high productivity without increasing the installation area.
また、実施形態３に係る電界紡糸装置３００によれば、長尺シートＳ上における、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化するための堆積量均一化手段をさらに備えるため、実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様に、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。 Further, according to the electrospinning apparatus 300 according to the third embodiment, the accumulation amount uniformizing means for equalizing the accumulation amount of the polymer fibers along the short width direction of the long sheet S on the long sheet S is provided. In order to provide further, similarly to the case of the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment, it is possible to make the deposition amount of the polymer nanofibers along the short width direction of the long sheet S uniform.
その結果、実施形態３に係る電界紡糸装置３００は、実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様に、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能で、さらには長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することが可能な電界紡糸装置となる。 As a result, as in the case of the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment, the electrospinning apparatus 300 according to the third embodiment can manufacture polymer nanofibers with high productivity without increasing the installation area. Further, the electrospinning apparatus is capable of uniformizing the amount of polymer fibers deposited along the short width direction of the long sheet S.
なお、実施形態３に係る電界紡糸装置３００は、紡糸部の構成以外の点では実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係る電界紡糸装置１００が有する効果のうち同様の効果を有する。 The electrospinning apparatus 300 according to the third embodiment has the same configuration as that of the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment except for the configuration of the spinning unit. It has the same effect among the effects it has.
［実施形態４］
図７は、実施形態４に係る電界紡糸装置４００を図１（ｂ）の場合と同様の方向から見たときの図である。図７中、符号４３０ａは２つの紡糸ユニットのうち一の紡糸ユニットを示し、符号４３２ａは紡糸ユニット４３０ａが有する紡糸部を示し、符号４３４ａ１は第１ノズル列を示し、符号４３４ａ２は第２ノズル列を示す。なお、図７において図１（ｂ）に示す部材と同一の部材については同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
[Embodiment 4]
FIG. 7 is a view of the electrospinning apparatus 400 according to the fourth embodiment when viewed from the same direction as in the case of FIG. In Figure 7, reference numeral 430a denotes a first spinning unit of the two spinning units, reference numeral 432a indicates a spinning unit having spinning units 430a, reference numeral 434a 1 shows a first nozzle array, reference numeral 434a 2 second A nozzle row is shown. In FIG. 7, the same members as those shown in FIG. 1B are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
実施形態４に係る電界紡糸装置４００は、基本的には実施形態１に係る電界紡糸装置１００とよく似た構成を有するが、各紡糸部の構成が実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合とは異なる。すなわち、実施形態４に係る電界紡糸装置４００においては、各紡糸部４３０ａは、複数のノズル４３２ａ１が長尺シートＳの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向に沿って第１ピッチＰ１で配列される第１ノズル列４３４ａ１と、複数のノズル４３２ａ２が第１方向に沿って第１ピッチＰ１で配列されるとともに第１ノズル列４３４ａ１における複数のノズル４３２ａ１とは第１方向に沿って第１ピッチＰ１の半分だけずれた位置に配列された第２ノズル列４３２ａ２とが、長尺シートＳの搬送方向に平行な第２方向に沿って交互に配列された構造を有する。なお、実施形態４に係る電界紡糸装置４００は、電界紡糸中に各紡糸部又は長尺シートを第１方向に沿って往復動させる機能を有する堆積量積均一化手段を有しない。 The electrospinning apparatus 400 according to the fourth embodiment basically has a configuration that is very similar to the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment, but the configuration of each spinning unit is the same as that of the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment. Is different. That is, in the electrospinning apparatus 400 according to the fourth embodiment, each spinning unit 430a includes a plurality of nozzles 432a 1 having a first pitch P 1 along a first direction perpendicular to the conveyance direction and the ejection direction of the long sheet S. The first nozzle row 434a 1 and the plurality of nozzles 432a 2 arranged at the first pitch P 1 along the first direction and the plurality of nozzles 432a 1 in the first nozzle row 434a 1 are first. A structure in which the second nozzle rows 432a 2 arranged at positions shifted by half of the first pitch P 1 along the direction are alternately arranged along the second direction parallel to the conveying direction of the long sheet S. Have Note that the electrospinning apparatus 400 according to the fourth embodiment does not have a deposition amount product uniformizing unit having a function of reciprocating each spinning section or long sheet along the first direction during electrospinning.
このように、実施形態４に係る電界紡糸装置４００は、各紡糸部の構成が実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合とは異なるが、各紡糸部４３０ａが背中合わせに配置されるとともに各紡糸部４３０ａからのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニット４２０ａを備えるため、単位面積当たりに設置できるノズルの数を多くすることができ、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能となる。 As described above, the electrospinning apparatus 400 according to the fourth embodiment is different from the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment in the configuration of each spinning unit, but the spinning units 430a are arranged back to back and each spinning unit. Since the two spinning units 420a having different polymer solution injection directions from the portion 430a by 180 ° are provided, the number of nozzles that can be installed per unit area can be increased, and the polymer nanofibers can be increased without increasing the installation area. Can be manufactured with high productivity.
また、実施形態４に係る電界紡糸装置４００によれば、上記のように構成された第１ノズル列４３４ａ１と第２ノズル列４３４ａ２とが、長尺シートＳの搬送方向に平行な第２方向に沿って交互に配列された構造を有するため、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量が長尺シートが搬送されていく過程で均一化されることとなる。 Further, according to the electrospinning apparatus 400 according to the fourth embodiment, the first nozzle row 434a 1 and the second nozzle row 434a 2 configured as described above are arranged in parallel with the conveyance direction of the long sheet S. Since it has a structure arranged alternately along the direction, the amount of polymer nanofibers deposited along the short width direction of the long sheet S is made uniform in the process of transporting the long sheet.
その結果、実施形態４に係る電界紡糸装置４００は、実施形態１に係る電界紡糸装置４００の場合と同様に、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能で、さらには長尺シートの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することが可能な電界紡糸装置となる。 As a result, as in the case of the electrospinning apparatus 400 according to the first embodiment, the electrospinning apparatus 400 according to the fourth embodiment can manufacture polymer nanofibers with high productivity without increasing the installation area. Further, the electrospinning apparatus is capable of uniformizing the amount of polymer fibers deposited along the short width direction of the long sheet.
なお、実施形態４に係る電界紡糸装置４００は、紡糸部の構成及び電界紡糸中に各紡糸部又は長尺シートを第１方向に沿って往復動させる機能を有する堆積量積均一化手段を有しないこと以外の点では実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係る電界紡糸装置１００が有する効果のうち同様の効果を有する。 The electrospinning apparatus 400 according to the fourth embodiment includes a configuration of the spinning unit and a deposition amount product uniformizing unit having a function of reciprocating each spinning unit or long sheet along the first direction during electrospinning. Since it has the same configuration as that of the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment except for the point that it is not, the same effect is obtained from the effects of the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment.
［実施形態５］
図８は、実施形態５に係る電界紡糸装置５００を説明するために示す図である。図９は、実施形態６に係る電界紡糸装置６００を説明するために示す図である。なお、図８及び図９においては、各コレクタ部、各加熱機構、各電源部、ポリマー溶液供給タンク、ポリマー溶液供給ポンプ及びポリマー溶液定量供給装置の図示を省略している。
[Embodiment 5]
FIG. 8 is a view for explaining an electrospinning apparatus 500 according to the fifth embodiment. FIG. 9 is a view for explaining an electrospinning apparatus 600 according to the sixth embodiment. In FIG. 8 and FIG. 9, illustration of each collector unit, each heating mechanism, each power source unit, a polymer solution supply tank, a polymer solution supply pump, and a polymer solution quantitative supply device is omitted.
実施形態５に係る電界紡糸装置５００は、基本的には実施形態１に係る電界紡糸装置１００とよく似た構成を有するが、図８に示すように、２次元的に配置された複数のノズル５３２ｃ，５３２ｄからポリマー溶液を長尺シートＳに向けて噴射する別の紡糸部５３０ｃ，５３０ｄ及び当該別の紡糸部５３０ｃ，５３０ｄから見て長尺シートＳの裏面側に配置される別のコレクタ部（図示せず。）を有する別の紡糸ユニット５２０ｃ，５２０ｄ（図８では図示せず。）をさらに備えるとともに、堆積量均一化装置は、別の紡糸ユニット５２０ｃ，５２０ｄにおいても、長尺シートＳ上における、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化する機能を有する点で、実施形態１に係る電界紡糸装置１００とは異なる。 The electrospinning apparatus 500 according to the fifth embodiment basically has a configuration similar to that of the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment, but a plurality of nozzles arranged two-dimensionally as shown in FIG. Another spinning unit 530c, 530d for injecting the polymer solution from 532c, 532d toward the long sheet S, and another collector unit disposed on the back side of the long sheet S as viewed from the other spinning unit 530c, 530d (Not shown in FIG. 8), and the deposition amount equalizing apparatus also includes the long sheet S in the other spinning units 520c and 520d. The electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment is different from the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment in that it has a function of making the amount of polymer fibers deposited along the short width direction of the long sheet S uniform.
また、実施形態６に係る電界紡糸装置６００は、基本的には実施形態１に係る電界紡糸装置１００とよく似た構成を有するが、図９に示すように、２次元的に配置された複数のノズル６３２ｃ，６３２ｄ，６３２ｅ，６３２ｆからポリマー溶液を長尺シートＳに向けて噴射する別の紡糸部６３０ｃ，６３０ｄ，６３０ｅ，６３０ｆ及び当該別の紡糸部６３０ｃ，６３０ｄ，６３０ｅ，６３０ｆから見て長尺シートＳの裏面側に配置される別のコレクタ部（図示せず。）を有する別の紡糸ユニット６２０ｃ，６２０ｄ，６２０ｅ，６２０ｆ（図９では図示せず。）をさらに備える点、及び堆積量均一化装置が、別の紡糸ユニット６２０ｃ，６２０ｄ，６２０ｅ，６２０ｆにおいても、長尺シートＳ上における、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化する機能を有する点で、実施形態１に係る電界紡糸装置１００とは異なる。 In addition, the electrospinning apparatus 600 according to the sixth embodiment basically has a configuration similar to that of the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment, but a plurality of two-dimensionally arranged as shown in FIG. The other spinning parts 630c, 630d, 630e, 630f for injecting the polymer solution from the nozzles 632c, 632d, 632e, 632f toward the long sheet S and the other spinning parts 630c, 630d, 630e, 630f are long. The point further provided with another spinning unit 620c, 620d, 620e, 620f (not shown in FIG. 9) having another collector (not shown) arranged on the back side of the length sheet S, and the amount of deposition The homogenizing apparatus is arranged along the short width direction of the long sheet S on the long sheet S also in the other spinning units 620c, 620d, 620e, and 620f. In that it has a function of uniformizing the amount of accumulated Rimmer fibers, different from the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment.
このように、実施形態５に係る電界紡糸装置５００又は実施形態６に係る電界紡糸装置６００は、上記したような別の紡糸ユニット５２０ｃ，５２０ｄ又は別の紡糸ユニット６２０ｃ，６２０ｄ，６２０ｅ，６２０ｆをさらに備える点、及び堆積量均一化装置が、別の紡糸ユニット６２０ｃ，６２０ｄ，６２０ｅ，６２０ｆにおいても、長尺シートＳ上における、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化する機能を有する点で、実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合とは異なるが、実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様に、各紡糸部５３０ａ〜５３０ｄ，６３０ａ〜６３０ｆがそれぞれ背中合わせに配置されるとともに各紡糸部５３０ａ〜５３０ｄ，６３０ａ〜６３０ｆからのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニット５２０ａ〜５２０ｄ，６２０ａ〜６２０ｆを備えるため、単位面積当たりに設置できるノズルの数を多くすることができ、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能となる。 Thus, the electrospinning apparatus 500 according to Embodiment 5 or the electrospinning apparatus 600 according to Embodiment 6 further includes another spinning unit 520c, 520d or another spinning unit 620c, 620d, 620e, 620f as described above. The point that is provided, and the deposition amount uniformizing device uniformize the deposition amount of polymer fibers along the short width direction of the long sheet S on the long sheet S even in the other spinning units 620c, 620d, 620e, and 620f. However, in the same manner as the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment, the spinning units 530a to 530d and 630a to 630f are different from the electrospinning apparatus 100 according to the first embodiment. Injecting polymer solutions from the spinning portions 530a to 530d and 630a to 630f, which are arranged back to back. Since the two spinning units 520a to 520d and 620a to 620f whose directions are different from each other by 180 ° are provided, the number of nozzles that can be installed per unit area can be increased, and the polymer nanofiber can be increased without increasing the installation area so much. It becomes possible to manufacture with productivity.
また、実施形態５に係る電界紡糸装置５００又は実施形態６に係る電界紡糸装置６００によれば、長尺シートＳ上における、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化するための堆積量均一化手段をさらに備えるため、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。 Further, according to the electrospinning apparatus 500 according to the fifth embodiment or the electrospinning apparatus 600 according to the sixth embodiment, the amount of polymer fibers deposited on the long sheet S along the short width direction of the long sheet S is uniform. Since the deposition amount uniformizing means is further provided, the polymer nanofiber deposition amount along the short width direction of the long sheet S can be uniformized.
その結果、実施形態５に係る電界紡糸装置５００又は実施形態６に係る電界紡糸装置６００は、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能で、さらには長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することが可能な電界紡糸装置となる。 As a result, the electrospinning apparatus 500 according to the fifth embodiment or the electrospinning apparatus 600 according to the sixth embodiment can produce polymer nanofibers with high productivity without increasing the installation area so much. The electrospinning apparatus is capable of uniformizing the amount of polymer fibers deposited along the short width direction of the length sheet S.
なお、実施形態５に係る電界紡糸装置５００又は実施形態６に係る電界紡糸装置６００は、紡糸部の構成以外の点では実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係る電界紡糸装置１００が有する効果のうち同様の効果を有する。 The electrospinning apparatus 500 according to Embodiment 5 or the electrospinning apparatus 600 according to Embodiment 6 has the same configuration as that of the electrospinning apparatus 100 according to Embodiment 1 except for the configuration of the spinning unit. It has the same effect among the effects which the electrospinning apparatus 100 which concerns on Embodiment 1 has.
以上、本発明の電界紡糸装置及びポリマーナノ繊維層を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。 As described above, the electrospinning apparatus and the polymer nanofiber layer of the present invention have been described based on the above embodiment, but the present invention is not limited to this, and can be implemented without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
（１）上記実施形態に係る電界紡糸装置１００においては、各紡糸部１３０ａ，１３０ｂに同一のポリマー溶液を供給して同一のポリマーナノ繊維を製造しているが、本発明はこれに限定されるものではない。図１０は、変形例１に係る電界紡糸装置７００（図示せず。）における紡糸部７３０ａ，７３０ｂの構成を示す図である。図１１は、変形例２に係る電界紡糸装置８００（図示せず。）における紡糸部８３０ａ１，８３０ａ２，８３０ａ１，８３０ｂ２の構成を示す図である。 (1) In the electrospinning apparatus 100 according to the above embodiment, the same polymer solution is produced by supplying the same polymer solution to the spinning units 130a and 130b. However, the present invention is limited to this. It is not a thing. FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the spinning units 730a and 730b in the electrospinning apparatus 700 (not shown) according to the first modification. FIG. 11 is a diagram illustrating the configuration of the spinning units 830a 1 , 830a 2 , 830a 1 , and 830b 2 in the electrospinning apparatus 800 (not shown) according to the second modification.
図１０又は図１１に示すように、各紡糸部７３０ａ，７３０ｂ，８３０ａ１，８３０ａ２，８３０ａ１，８３０ｂ２にそれぞれ異なるポリマー溶液を供給することにより異なるポリマーナノ繊維を堆積し、ひいては２層以上の異なるポリマーナノ繊維層を有するポリマーナノ繊維を製造することが可能となる。 As shown in FIG. 10 or FIG. 11, the spinning section 730a, 730b, 830a 1, 830a 2, 830a 1, depositing a different polymer nanofibers by supplying different polymer solutions respectively 830b 2, and thus two or more layers It is possible to produce polymer nanofibers having different polymer nanofiber layers.
（２）上記実施形態１〜３に係る電界紡糸装置１００〜３００においては、各紡糸部として、実施形態４に係る電界紡糸装置４００が備える紡糸部４３０ａを備えることもできる。これにより、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量をさらに均一化することが可能となる。 (2) In the electrospinning apparatuses 100 to 300 according to the first to third embodiments, the spinning section 430a included in the electrospinning apparatus 400 according to the fourth embodiment may be provided as each spinning section. Thereby, it becomes possible to further uniformize the deposition amount of the polymer nanofibers along the short width direction of the long sheet.
１００，２００，３００，４００，５００，６００，９００…電界紡糸装置、１１０，５１０，６１０…搬送機構、１１２，５１２，６１２，９１２…繰り出しローラ、１１４，３１４，５１４，６１４，９１４…転回ローラ、１１６，５１６，６１６，９１６…巻き取りローラ、１２０ａ，１２０ｂ，２２０ａ，２２０ｂ…紡糸ユニット、１３０ａ，１３０ｂ，２３０，３３０ａ，４３０ａ，５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃ，５３０ｄ，６３０ａ，６３０ｂ，６３０ｃ，６３０ｄ，６３０ｅ，６３０ｆ，７３０ａ，７３０ｂ，８３０ａ１，８３０ａ２，８３０ｂ１，８３０ｂ２…紡糸部、１３２ａ，１３２ｂ，２３２ａ，２３２ｂ，３３２ａ，４３２ａ，５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃ，５３２ｄ，６３２ａ，６３２ｂ，６３２ｃ，６３２ｄ，６３２ｅ，６３２ｆ，７３２ａ，７３２ｂ，８３２ａ１，８３２ａ２，８３２ｂ１，８３２ｂ２，９３２…ノズル、１３４ａ，１３４ｂ，４３２ａ１，４３２ａ２…ノズル列、１４０ａ，１４０ｂ，３４０ａ…コレクタ部、１５０ａ，１５０ｂ，３５０ｂ…加熱機構，１６０，９６０…電源部、９０２…ポリマー溶液供給タンク、９０４…ポリマー溶液供給ポンプ、９０６…ポリマー溶液定量供給装置、９１４…転回ローラ、９３０…ノズルブロック、９４０…コレクタベルト、９４２…循環用ローラ、Ｓ…長尺シート 100, 200, 300, 400, 500, 600, 900 ... electrospinning apparatus, 110, 510, 610 ... transport mechanism, 112, 512, 612, 912 ... feeding roller, 114, 314, 514, 614, 914 ... turning roller 116, 516, 616, 916 ... take-up rollers, 120a, 120b, 220a, 220b ... spinning units, 130a, 130b, 230, 330a, 430a, 530a, 530b, 530c, 530d, 630a, 630b, 630c, 630d, 630e, 630f, 730a, 730b, 830a 1, 830a 2, 830b 1, 830b 2 ... spinning unit, 132a, 132b, 232a, 232b , 332a, 432a, 532a, 532b, 532c, 532d, 632a, 632b, 632c, 32d, 632e, 632f, 732a, 732b, 832a 1, 832a 2, 832b 1, 832b 2, 932 ... nozzle, 134a, 134b, 432a 1, 432a 2 ... nozzle array, 140a, 140b, 340a ... collector unit, 150a, 150b, 350b ... heating mechanism, 160, 960 ... power supply, 902 ... polymer solution supply tank, 904 ... polymer solution supply pump, 906 ... polymer solution quantitative supply device, 914 ... turning roller, 930 ... nozzle block, 940 ... collector belt 942 ... circulation roller, S ... long sheet
Claims (11)
２次元的に配置された複数のノズルからポリマー溶液を長尺シートに向けて噴射する紡糸部及び前記紡糸部から見て長尺シートの裏面側に配置されるコレクタ部をそれぞれ有する２つの紡糸ユニットであって、各紡糸部が背中合わせに配置されるとともに各紡糸部からのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニットと、
前記２つの紡糸ユニットにおける複数のノズルと前記コレクタ部との間に高電圧を印加する電源部とを備える電界紡糸装置であって、
長尺シート上における、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化するための堆積量均一化手段をさらに備えることを特徴とする電界紡糸装置。 A transport mechanism that includes a feed roller and a take-up roller, and transports a long sheet along a predetermined direction;
Two spinning units each having a spinning part for injecting a polymer solution from a plurality of nozzles arranged two-dimensionally toward a long sheet and a collector part arranged on the back side of the long sheet as seen from the spinning part Two spinning units in which the spinning parts are arranged back to back and the injection directions of the polymer solutions from the spinning parts are 180 ° different from each other;
An electrospinning apparatus comprising a power supply unit that applies a high voltage between a plurality of nozzles and the collector unit in the two spinning units,
An electrospinning apparatus, further comprising: a deposition amount equalizing unit for uniformizing a deposition amount of polymer fibers along a short width direction of the long sheet on the long sheet.
前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、前記複数のノズルが長尺シートの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向に沿って第１ピッチで配列されるノズル列を有するとともに、当該ノズル列が長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って第２ピッチで配列された構造を有し、
前記堆積量積均一化手段は、電界紡糸中に、前記各紡糸部を前記第１方向に沿って往復動させる機能を有することを特徴とする電界紡糸装置。 The electrospinning apparatus according to claim 1,
Each spinning unit in the two spinning units has a nozzle row in which the plurality of nozzles are arranged at a first pitch along a first direction perpendicular to the conveyance direction and the ejection direction of the long sheet. Has a structure arranged at a second pitch along a second direction parallel to the conveying direction of the long sheet,
The accumulation amount product equalizing means has a function of reciprocating each spinning section along the first direction during electrospinning.
前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、一体化されていることを特徴とする電界紡糸装置。 The electrospinning apparatus according to claim 2,
The electrospinning apparatus, wherein the spinning units in the two spinning units are integrated.
前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、前記複数のノズルが長尺シートの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向に沿って第１ピッチで配列されるノズル列を有するとともに、当該ノズル列が長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って第２ピッチで配列された構造を有し、
前記堆積量均一化手段は、電界紡糸中に、長尺シートを前記第１方向に沿って往復動させる機能を有することを特徴とする電界紡糸装置。 The electrospinning apparatus according to claim 1,
Each spinning unit in the two spinning units has a nozzle row in which the plurality of nozzles are arranged at a first pitch along a first direction perpendicular to the conveyance direction and the ejection direction of the long sheet. Has a structure arranged at a second pitch along a second direction parallel to the conveying direction of the long sheet,
The deposition amount equalizing means has a function of reciprocating a long sheet along the first direction during electrospinning.
前記堆積量均一化手段は、搬送機構全体を前記第１方向に沿って往復動させることを特徴とする電界紡糸装置。 The electrospinning apparatus according to claim 4,
The accumulation amount equalizing means reciprocates the entire transport mechanism along the first direction.
前記堆積量均一化手段は、前記搬送機構による長尺シートの搬送動作に同期して前記紡糸部又は前記長尺シートを往復動させる機能を有することを特徴とする電界紡糸装置。 In the electrospinning apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The accumulation amount equalizing means has a function of reciprocating the spinning unit or the long sheet in synchronization with a long sheet conveying operation by the conveying mechanism.
前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、前記複数のノズルが長尺シートの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向に沿って第１ピッチで配列される第１ノズル列と、前記複数のノズルが前記第１方向に沿って第１ピッチで配列されるとともに前記第１ノズル列における前記複数のノズルとは前記第１方向に沿って第１ピッチの半分だけずれた位置に配列された第２ノズル列とが、長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って交互に配列された構造を有することを特徴とする電界紡糸装置。 In the electrospinning apparatus according to any one of claims 1 to 6,
Each spinning unit in the two spinning units includes a first nozzle row in which the plurality of nozzles are arranged at a first pitch along a first direction perpendicular to a long sheet conveyance direction and a jetting direction, and the plurality of nozzles Nozzles are arranged at a first pitch along the first direction, and are arranged at positions shifted from the plurality of nozzles in the first nozzle row by a half of the first pitch along the first direction. 2. An electrospinning apparatus having a structure in which two nozzle rows are alternately arranged along a second direction parallel to a conveying direction of a long sheet.
２次元的に配置された複数のノズルからポリマー溶液を長尺シートに向けて噴射する紡糸部及び前記紡糸部から見て長尺シートの裏面側に配置されるコレクタ部をそれぞれ有する２つの紡糸ユニットであって、各紡糸部が背中合わせに配置されるとともに各紡糸部からのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニットと、
前記２つの紡糸ユニットにおける複数のノズルと前記コレクタ部との間に高電圧を印加する電源部とを備える電界紡糸装置であって、
前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、前記複数のノズルが長尺シートの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向に沿って第１ピッチで配列される第１ノズル列と、前記複数のノズルが前記第１方向に沿って第１ピッチで配列されるとともに前記第１ノズル列における前記複数のノズルとは前記第１方向に沿って第１ピッチの半分だけずれた位置に配列された第２ノズル列とが、長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って交互に配列された構造を有することを特徴とする電界紡糸装置。 A transport mechanism that includes a feed roller and a take-up roller, and transports a long sheet along a predetermined direction;
Two spinning units each having a spinning part for injecting a polymer solution from a plurality of nozzles arranged two-dimensionally toward a long sheet and a collector part arranged on the back side of the long sheet as seen from the spinning part Two spinning units in which the spinning parts are arranged back to back and the injection directions of the polymer solutions from the spinning parts are 180 ° different from each other;
An electrospinning apparatus comprising a power supply unit that applies a high voltage between a plurality of nozzles and the collector unit in the two spinning units,
Each spinning unit in the two spinning units includes a first nozzle row in which the plurality of nozzles are arranged at a first pitch along a first direction perpendicular to a long sheet conveyance direction and a jetting direction, and the plurality of nozzles Nozzles are arranged at a first pitch along the first direction, and are arranged at positions shifted from the plurality of nozzles in the first nozzle row by a half of the first pitch along the first direction. 2. An electrospinning apparatus having a structure in which two nozzle rows are alternately arranged along a second direction parallel to a conveying direction of a long sheet.
２次元的に配置された複数のノズルからポリマー溶液を長尺シートに向けて噴射する別の紡糸部及び前記別の紡糸部から見て長尺シートの裏面側に配置される別のコレクタ部を有する別の紡糸ユニットをさらに備え、
前記堆積量均一化装置は、前記別の紡糸ユニットにおいても、長尺シート上における、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することを特徴とする電界紡糸装置。 In the electrospinning apparatus according to any one of claims 1 to 8,
Another spinning unit for injecting a polymer solution from a plurality of nozzles arranged two-dimensionally toward the long sheet, and another collector unit disposed on the back side of the long sheet as seen from the other spinning unit. Further comprising another spinning unit having
The electrospinning apparatus is characterized in that the deposition amount uniformizing device uniformizes the polymer fiber deposition amount along the short width direction of the long sheet on the long sheet even in the other spinning unit.
前記長尺シート近傍を加熱する加熱機構をさらに備えることを特徴とする電界紡糸装置。 In the electrospinning apparatus according to any one of claims 1 to 9,
An electrospinning apparatus, further comprising a heating mechanism for heating the vicinity of the long sheet.
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