JP2010163715A - Apparatus and method for producing nanofiber - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for producing a nanofiber by which a still larger amount of a high-quality nanofiber can be produced, and to provide a method for producing the nanofiber. <P>SOLUTION: The apparatus for producing the nanofiber is constituted as follows. An electrode 3 for electrification is arranged so as to face a container 2. A raw material F is discharged into air by being electrified by the electric charge induced in the container 2 by the electrode 3 for the electrification. A fibrous material F1 is formed out of the discharged raw material F by electrostatic drawing phenomena. The fibrous material F1 is further transported while being deflected by electric field transportation means including a pair of electrodes, after being transported while being deflected by air flow transportation means 7, and accumulated on a collecting body 12. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ナノファイバ製造装置、および製造方法に関し、さらに詳しくはエレクトロスピニング法によりナノファイバを製造する技術に関する。   The present invention relates to a nanofiber manufacturing apparatus and manufacturing method, and more particularly to a technique for manufacturing nanofibers by electrospinning.

近年、直径がサブミクロンスケールの繊維状物質であるナノファイバを容易に製造できることから、エレクトロスピニング法(電荷誘導紡糸法)が注目を集めている。エレクトロスピニング法は、液体中に高分子材料を分散または溶解させた液状の原料を空中に放出するとともに、放出の際に原料を高電圧で帯電させ、原料を空中で電気的に延伸させてナノファイバを得る方法である(例えば特許文献1参照)。   In recent years, the electrospinning method (charge-induced spinning method) has attracted attention because nanofibers, which are fibrous materials having submicron diameters, can be easily produced. In the electrospinning method, a liquid raw material in which a polymer material is dispersed or dissolved in a liquid is released into the air, and at the time of release, the raw material is charged at a high voltage, and the raw material is electrically stretched in the air to be nano-sized. This is a method for obtaining a fiber (see, for example, Patent Document 1).

より詳細には、電界により帯電されて空気中に放出された原料は空中を飛翔する間に分散媒または溶媒が蒸発し、体積が減少していく。一方、原料に付与された電荷は分散媒または溶媒の蒸発にかかわらず維持されるために、原料の電荷密度は分散媒または溶媒の蒸発とともに増大していく。そして、原料内部の反発方向のクーロン力が原料の表面張力より大きくなったときに原料が爆発的に線状に延伸される現象(以下、静電延伸現象と述べる)が生じる。この静電延伸現象が空中において連続的に発生し、原料が幾何級数的に線状に細分化されていくことで直径がサブミクロンスケールの微細な繊維状物質が生成される。   More specifically, the raw material charged by an electric field and released into the air evaporates the dispersion medium or solvent while flying in the air, and the volume decreases. On the other hand, since the charge imparted to the raw material is maintained regardless of the evaporation of the dispersion medium or solvent, the charge density of the raw material increases with the evaporation of the dispersion medium or solvent. Then, when the Coulomb force in the repulsion direction inside the raw material becomes larger than the surface tension of the raw material, a phenomenon occurs in which the raw material is explosively stretched linearly (hereinafter referred to as an electrostatic stretching phenomenon). This electrostatic stretching phenomenon continuously occurs in the air, and the raw material is subdivided linearly geometrically, thereby producing a fine fibrous substance having a submicron scale diameter.

空中で生成された繊維状物質を収集する方法は様々であり、例えば特許文献2には、ノズルから噴射された高分子材料から生成されるナノファイバを、コンベヤ形態で送られるコレクタの上に積層して収集する方法が示されている。ここでは、ノズルとコレクタとの間に所定の電位差を生じさせて(特許文献2の図1および2参照)、ノズルに対して、原料に付与するための電荷を誘導するとともに、コレクタに対して、生成された繊維状物質を引き寄せるための電荷を誘導している。   There are various methods for collecting fibrous substances generated in the air. For example, in Patent Document 2, nanofibers generated from a polymer material injected from a nozzle are stacked on a collector fed in a conveyor form. And how to collect is shown. Here, a predetermined potential difference is generated between the nozzle and the collector (see FIGS. 1 and 2 of Patent Document 2) to induce charges to be imparted to the raw material to the nozzle and to the collector. , It induces a charge to attract the produced fibrous material.

特開2005−330624号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-330624 特開2002−201559号公報JP 2002-201559 A 特開2008−150769号公報JP 2008-150769 A WO 2008/062784号公報WO 2008/062784

ところが、上述したナノファイバの収集方法では、ナノファイバをコレクタの上に確実に堆積させるために、ノズル等の原料放出部と、コレクタとの間の距離を非常に短くする必要がある。
例えば、特許文献2の実施例においては、原料放出部とコレクタとの距離を8cmまたは10cmとしている。しかしながら、このように両者間の距離を小さくしてしまうと、生成されるナノファイバの量が次第に少なくなり、継続的に大量のナノファイバを製造することができないという問題が生じる。
However, in the above-described nanofiber collecting method, it is necessary to make the distance between the raw material discharge portion such as a nozzle and the collector very short in order to reliably deposit the nanofiber on the collector.
For example, in the example of Patent Document 2, the distance between the raw material discharge portion and the collector is 8 cm or 10 cm. However, if the distance between the two is reduced in this way, the amount of nanofibers generated is gradually reduced, and there is a problem that a large amount of nanofibers cannot be manufactured continuously.

より詳しく説明すると、ノズルと近接配置されたコレクタの上に、帯電した大量のナノファイバが堆積すると、その電荷と同じ極性に帯電されたナノファイバの原料がノズルから放出されにくくなる。また、ノズルとコレクタとの間の狭い空間に、帯電した大量のナノファイバが滞留すると、その電荷により原料放出部からの原料の放出が阻害される。さらには、コレクタに堆積したナノファイバの電荷や、原料放出部とコレクタとの間の空間に充満したナノファイバの電荷により、原料放出部から放出されるナノファイバの原料が帯電されにくくなり、空中でのナノファイバの生成が阻害されてしまう。   More specifically, when a large amount of charged nanofibers are deposited on a collector disposed in close proximity to the nozzle, the nanofiber material charged to the same polarity as the charge is less likely to be discharged from the nozzle. In addition, when a large amount of charged nanofibers stay in a narrow space between the nozzle and the collector, the discharge of the raw material from the raw material discharge portion is hindered by the charge. Furthermore, the nanofiber material discharged from the material discharge part is less likely to be charged due to the charge of the nanofiber deposited on the collector and the charge of the nanofiber filled in the space between the material discharge part and the collector. The production of nanofibers in the slab is hindered.

また、ナノファイバの原料が有機溶媒により溶解または分散されている場合は、狭い空間に有機溶媒が充満すると、爆発が引き起こされる危険性が生じ、安全性を確保することが困難になるという別の問題も発生する。   In addition, when the nanofiber raw material is dissolved or dispersed in an organic solvent, if the narrow space is filled with the organic solvent, there is a risk of causing an explosion, which makes it difficult to ensure safety. Problems also arise.

このため、本発明者等は、周壁に孔の開いた円筒状の容器に電荷を誘導し、その内部にナノファイバの原料を供給するとともに、容器を回転させて、周壁の孔から帯電したナノファイバの原料を遠心力により放出してナノファイバを生成する方法を提案している(特許文献3参照)。生成されたナノファイバは、送風により容器の軸方向に偏向され、その方向に配置された、ナノファイバとは逆極性の電圧が印加された電極に引き寄せられ、その電極の手前に配置されたコレクタの上に堆積し、不織布として収集される。   For this reason, the inventors have induced a charge in a cylindrical container having a hole in the peripheral wall, supplied a raw material for the nanofiber into the container, and rotated the container to charge the nanoparticle charged from the hole in the peripheral wall. A method for producing a nanofiber by discharging a fiber raw material by centrifugal force has been proposed (see Patent Document 3). The generated nanofiber is deflected in the axial direction of the container by air blowing, and is attracted to an electrode to which a voltage of a polarity opposite to that of the nanofiber is applied, and a collector disposed in front of the electrode. And is collected as a non-woven fabric.

この方法によれば、原料の放出方向とコレクタが配置される方向とが異なるので、コレクタに堆積したナノファイバの電荷により、原料の放出が阻害されたり、原料への帯電が阻害されたりするのを防止することができる。また、原料放出部と容器との間の空間が広がるとともに、大量の空気が送り込まれるために、有機溶媒の密度が減少し、狭い空間に有機溶媒が充満することによる爆発の危険性を低減することが可能となる。   According to this method, since the discharge direction of the raw material is different from the direction in which the collector is disposed, the discharge of the raw material is inhibited or the charging to the raw material is inhibited by the charge of the nanofiber deposited on the collector. Can be prevented. In addition, the space between the raw material discharge part and the container is widened, and a large amount of air is sent in, so the density of the organic solvent is reduced and the risk of explosion due to the organic solvent filling the narrow space is reduced. It becomes possible.

しかしながら、この方法においては、原料放出部である容器とコレクタとの間の電気力線を均一とすることが困難である、という別の問題を生じる。より詳細に説明すれば、この方法においては、容器の周面とコレクタとが平行に配置されておらず、また容器やコレクタの周囲には様々な部材が配置されているために、電気力線に乱れが生じるからである。その結果、ナノファイバをコレクタの上に均一に堆積させることができず、均一な集積密度のナノファイバの不織布を得ることが困難となる。   However, this method has another problem that it is difficult to make the lines of electric force between the container serving as the raw material discharge portion and the collector uniform. More specifically, in this method, the peripheral surface of the container and the collector are not arranged in parallel, and various members are arranged around the container and the collector. This is because disorder occurs. As a result, the nanofibers cannot be uniformly deposited on the collector, making it difficult to obtain a nanofiber nonwoven fabric with uniform integration density.

また、本発明者等は、特許文献4において、特許文献3の構成に加えて、容器に電荷を誘導して原料を帯電させるための、環状の帯電用電極を容器の周囲に配置することを提案している(特許文献4の図18参照)。この構成により、容器に誘導される電荷を容易に大きくすることができるので、原料に十分な電荷を与えることが可能となり、原料からナノファイバが生成されないままとなる割合を低減することができる。
しかしながら、この構成においても、容器からコレクタに向かう電気力線が均一なものとならず、厚みの均一な不織布からなる高品質のナノファイバを得ることが困難であるという問題は残る。
Further, in addition to the configuration of Patent Document 3, the present inventors, in addition to the structure of Patent Document 3, arrange an annular charging electrode for inducing charges in the container to charge the raw material around the container. It has been proposed (see FIG. 18 of Patent Document 4). With this configuration, the charge induced in the container can be easily increased, so that a sufficient charge can be given to the raw material, and the rate at which nanofibers are not generated from the raw material can be reduced.
However, even in this configuration, the electric lines of force from the container to the collector are not uniform, and there remains a problem that it is difficult to obtain high-quality nanofibers made of a nonwoven fabric having a uniform thickness.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、高品質なナノファイバを、より大量に生産することができるナノファイバ製造装置、および製造方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a nanofiber manufacturing apparatus and a manufacturing method capable of producing high-quality nanofibers in a larger amount.

上記目的を達成するための本発明は、高分子材料を含む液状の原料を空中に放出して、静電延伸現象により繊維状物質を生成し、生成された繊維状物質を収集するナノファイバ製造装置であって、
前記原料を空中に放出するための孔を有するとともに、前記原料が通過する空間を内部に有する原料放出部と、
前記原料放出部と所定距離をおいて対向するように配置され、前記原料放出部に電荷を誘導するための帯電用電極と、
前記生成された繊維状物質を偏向して所定方向に移送するための気流を発生する気流発生手段と、
前記生成された繊維状物質を表面に堆積させて収集する収集体と、
一定の距離をおいて対向配置される一対の移送用電極を含み、前記気流により移送される繊維状物質をさらに偏向して前記収集体まで移送するための電界を発生する電界発生手段と、
前記原料放出部と前記帯電用電極との間に所定の電位差を発生させる電位差発生手段
とを備えたナノファイバ製造装置である。
To achieve the above object, the present invention provides a nanofiber manufacturing method in which a liquid material containing a polymer material is discharged into the air, a fibrous material is generated by an electrostatic stretching phenomenon, and the generated fibrous material is collected. A device,
A material discharge part having a hole for discharging the raw material into the air and having a space through which the raw material passes,
A charging electrode arranged to face the raw material discharge portion at a predetermined distance, and for charging the raw material discharge portion;
An airflow generating means for generating an airflow for deflecting the generated fibrous substance and transferring it in a predetermined direction;
A collector for depositing and collecting the generated fibrous material on a surface;
An electric field generating means for generating an electric field for further deflecting and transferring the fibrous material transferred by the airflow to the collector, including a pair of transfer electrodes arranged to face each other at a certain distance;
The nanofiber manufacturing apparatus includes a potential difference generating unit that generates a predetermined potential difference between the raw material discharge portion and the charging electrode.

本発明の製造装置において、好ましい形態においては、前記収集体が長尺帯状とされ、
前記収集体を長手方向に送る送り機構が備えられ、
前記送り機構が、前記収集体を巻き出す巻き出し装置、並びに前記繊維状物質が表面に堆積された収集体を巻き取る巻き取り装置を含む。
In the manufacturing apparatus of the present invention, in a preferred embodiment, the collection body is in the form of a long band,
A feed mechanism for feeding the collection body in the longitudinal direction;
The feeding mechanism includes an unwinding device for unwinding the collection body, and a winding device for winding the collection body on which the fibrous material is deposited.

本発明の製造装置において、さらに別の好ましい形態においては、前記気流により移送される繊維状物質の運動を前記対向配置される一対の移送用電極間まで案内する筒状の案内体が備えられる。   In another preferable embodiment, the manufacturing apparatus of the present invention includes a cylindrical guide body that guides the movement of the fibrous material transferred by the airflow to the space between the pair of transfer electrodes opposed to each other.

本発明の製造装置において、別の好ましい形態においては、前記原料放出部、前記帯電用電極および前記気流発生手段から構成される繊維状物質生成手段が複数組備えられ、それらの繊維状物質生成手段により生成される前記繊維状物質が一対の前記移送用電極の間の空間に前記気流により移送される。   In another preferable embodiment of the production apparatus of the present invention, a plurality of sets of fibrous substance generating means each including the raw material discharge portion, the charging electrode, and the airflow generating means are provided, and these fibrous substance generating means The fibrous substance generated by the above is transferred to the space between the pair of transfer electrodes by the airflow.

本発明の製造装置において、別の好ましい形態においては、前記原料放出部が、前記孔を周壁に有する、所定の軸を中心として回転される、回転容器から構成されており、
前記帯電用電極が、前記回転容器の周囲に配設される環状の電極である前記気流により移送される繊維状物質の運動を案内する筒状の案内体を備える。
In another preferred embodiment of the production apparatus of the present invention, the raw material discharge part is composed of a rotating container that has the hole in the peripheral wall and is rotated around a predetermined axis.
The charging electrode includes a cylindrical guide body that guides the movement of the fibrous material transferred by the airflow, which is an annular electrode disposed around the rotating container.

また、本発明は、高分子材料を含む液状の原料から静電延伸現象により繊維状物質を生成するナノファイバ製造方法であって、
前記原料を原料放出部から空中に放出する工程a、
前記原料放出部と、それと所定の距離をおいて対向配置された帯電用電極との間に所定の電位差を生じさせて、前記空中に放出される原料を帯電させる工程b、
前記空中に放出された原料を気流により偏向して、前記生成された繊維状物質を所定方向に移送する工程c、
前記生成された繊維状物質を収集体の表面に堆積させて収集する工程d、並びに
前記気流により移送される繊維状物質を、さらに一定の距離をおいて対向配置された複数の移送用電極の間に発生される電界により前記収集体まで移送する工程e
を含むナノファイバ製造方法を提供する。
Further, the present invention is a nanofiber manufacturing method for generating a fibrous substance from a liquid material containing a polymer material by an electrostatic stretching phenomenon,
Releasing the raw material from the raw material discharge part into the air a,
A step of charging a raw material released into the air by generating a predetermined potential difference between the raw material discharge portion and a charging electrode arranged opposite to the raw material discharge portion; b,
A step c in which the raw material released into the air is deflected by an air flow and the generated fibrous substance is transferred in a predetermined direction;
Step d for collecting and collecting the generated fibrous substance on the surface of a collector, and a plurality of transfer electrodes arranged to face each other with a certain distance from the fibrous substance transferred by the air flow Transferring to the collector by an electric field generated between them e
A method for producing a nanofiber comprising:

本発明によれば、原料放出部から放出された原料の運動の向きが気流により偏向され、さらに一定の距離をおいて対向配置された複数の移送用電極の間の電界により、生成された繊維状物質の運動の向きが偏向され、繊維状物質が収集体の上に堆積されて収集される。このため、均一な電気力線を有する電界により繊維状物質を移送して、収集体の上に堆積させて収集することができる。したがって、繊維状物質の堆積状態を均一とすることが可能となり、集積密度の均一な繊維状物質(ナノファイバ)の不織布を得ることができる。   According to the present invention, the direction of the movement of the raw material discharged from the raw material discharge portion is deflected by the air flow, and further, the fiber generated by the electric field between the plurality of transfer electrodes arranged opposite to each other at a certain distance. The direction of movement of the fibrous material is deflected and the fibrous material is deposited on the collector and collected. For this reason, the fibrous substance can be transferred by an electric field having uniform lines of electric force, and deposited on the collector to be collected. Therefore, it is possible to make the deposition state of the fibrous material uniform, and it is possible to obtain a nonwoven fabric of fibrous material (nanofibers) having a uniform integration density.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
《実施の形態1》
図1は、本発明の実施の形態1に係るナノファイバ製造装置の概略構成を示す、一部を断面にした側面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1
FIG. 1 is a side view, partly in section, showing a schematic configuration of a nanofiber manufacturing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

製造装置は、金属などの導体からなる、接地された、略箱形の容器2を備えている。容器2の内部には、高分子材料を分散媒または溶媒と混合してなる液状の原料Fが、図示しないポンプにより原料供給管5を介して所定圧力で送られてくる。
容器2の下側の壁部には、所定圧力で送られてくる原料Fを空中に放出するための図示しない多数の細孔が形成されており、その細孔は、容器2の上記壁部の外側面に設けられた多数の突起2aの先端部に開口している。
The manufacturing apparatus includes a grounded, substantially box-shaped container 2 made of a conductor such as metal. A liquid raw material F obtained by mixing a polymer material with a dispersion medium or a solvent is sent into the container 2 through a raw material supply pipe 5 at a predetermined pressure by a pump (not shown).
A large number of pores (not shown) for discharging the raw material F sent at a predetermined pressure into the air are formed in the lower wall portion of the container 2, and the pores are formed on the wall portion of the container 2. Opening is made at the tip of a large number of projections 2a provided on the outer surface of the projection.

また、容器2の上記壁部と対向する位置には、その壁部に電荷を誘導して、その電荷により空中に放出される原料Fを帯電させるための、板状の帯電用電極3が配設されている。帯電用電極3は、高電圧電源4Aの一方の端子(例えば負極端子)と接続されている。高電圧電源4の他方の端子(例えば正極端子)は接地されている。高電圧電源4Aの詳細を、図1の破線の丸Pの中に示す。後掲の図2〜10においては高電圧電源4Aの詳細は示していないが、その内容は図1に示したのと同じである。   In addition, a plate-like charging electrode 3 is arranged at a position facing the wall portion of the container 2 to induce a charge on the wall portion and charge the raw material F released into the air by the charge. It is installed. The charging electrode 3 is connected to one terminal (for example, a negative terminal) of the high voltage power supply 4A. The other terminal (for example, positive terminal) of the high voltage power supply 4 is grounded. Details of the high-voltage power supply 4A are shown in a dashed circle P in FIG. Although details of the high voltage power supply 4A are not shown in FIGS. 2 to 10 described later, the contents are the same as those shown in FIG.

また、容器2の上記壁部と帯電用電極3との間の空間の側方(後述する収集体12の送りの方向の反対側の側方)には、送風機7が、その空間に向かって水平方向に送風するように配設されている。ここで、送風機7による送風の方向は、収集体12の送りの方向と平行となっている。図示例では、送風の方向は収集体12の送りの方向と同じ方向であるが、収集体12の送り方向と逆の方向にすることもできる。容器2の突起2aの先端から放出された原料Fは、空中を飛翔する間に分散媒または溶媒が蒸発し、静電延伸現象により繊維状に細分化される。これにより、繊維状物質F1が生成される
また、容器2の突起2aの先端から下に向かって放出された原料F、ないしはそれから生成された繊維状物質F1(以下、両者を区別する必要がない場合は原料F等と総称する)は、送風機7が発生する気流により運動の向きが変えられて、水平方向に移送される。
Further, on the side of the space between the wall portion of the container 2 and the charging electrode 3 (on the side opposite to the feeding direction of the collector 12 described later), the blower 7 is directed toward the space. It arrange | positions so that it may blow in a horizontal direction. Here, the direction of air blowing by the blower 7 is parallel to the direction of feeding the collector 12. In the illustrated example, the direction of air blowing is the same as the direction of feeding of the collecting body 12, but it can also be opposite to the direction of feeding of the collecting body 12. The raw material F discharged from the tip of the protrusion 2a of the container 2 is subdivided into fibers by electrostatic stretching phenomenon as the dispersion medium or solvent evaporates while flying in the air. As a result, a fibrous substance F1 is generated. Further, the raw material F released downward from the tip of the protrusion 2a of the container 2 or the fibrous substance F1 generated therefrom (hereinafter, there is no need to distinguish between them). In this case, the direction of movement is changed by the air flow generated by the blower 7 and is transferred in the horizontal direction.

また、原料F等が上記気流により移送される方向において、容器2および帯電用電極3と隣接する位置には、互いに対向するように一対の電極(移送用電極)17および18が上下に配置されている。ここで、これら一対の移送用電極17と18との間の距離は全面に亘って一定となっている。
また、下側の移送用電極(以下、送り出し側電極という)17は、その上面が帯電用電極3の上面と面一となるように配設されている。
A pair of electrodes (transfer electrodes) 17 and 18 are vertically arranged at positions adjacent to the container 2 and the charging electrode 3 in the direction in which the raw material F and the like are transferred by the air flow so as to face each other. ing. Here, the distance between the pair of transfer electrodes 17 and 18 is constant over the entire surface.
In addition, the lower transfer electrode (hereinafter referred to as “feed-out side electrode”) 17 is disposed such that the upper surface thereof is flush with the upper surface of the charging electrode 3.

また、上側の移送用電極(以下、吸引側電極という)18は、別の高電圧電源4Bの一方の極性の端子(図示例では、負極端子)と接続されている。別の高電圧電源4Bの他方の極性の端子は接地されている。ここで、吸引側電極18が接続される端子の極性は、帯電用電極3が接続される高電圧電源4Aの端子の極性と同じ極性となっている。つまり、繊維状物質F1に帯電される電荷とは逆極性の電圧が吸引側電極18には印加されている。
一方、送り出し側電極17は接地されており、これによって、送り出し側電極17には繊維状物質F1に帯電される電荷と同じ極性の電荷が誘導される。
The upper transfer electrode (hereinafter referred to as suction side electrode) 18 is connected to one polarity terminal (in the illustrated example, a negative electrode terminal) of another high-voltage power supply 4B. The other polarity terminal of another high-voltage power supply 4B is grounded. Here, the polarity of the terminal to which the suction side electrode 18 is connected is the same as the polarity of the terminal of the high voltage power supply 4A to which the charging electrode 3 is connected. That is, a voltage having a polarity opposite to that of the electric charge charged in the fibrous substance F1 is applied to the suction side electrode 18.
On the other hand, the delivery-side electrode 17 is grounded, and as a result, a charge having the same polarity as the charge charged on the fibrous substance F1 is induced in the delivery-side electrode 17.

この結果、送り出し側電極17と吸引側電極18との間には、繊維状物質F1を上に向かって移送するような電界が生ずる。その電界は、全面に亘って一定の距離で対向するように配置された板状の電極の間に発生しているために、電気力線が均一な電界となっている。   As a result, an electric field is generated between the delivery side electrode 17 and the suction side electrode 18 so as to transport the fibrous substance F1 upward. Since the electric field is generated between the plate-like electrodes arranged so as to face each other at a constant distance, the electric field lines are uniform.

そして、その電界により繊維状物質F1が移送される方向には、繊維状物質F1の収集装置10が配置されている。
収集装置10は、下側の面に繊維状物質F1を堆積させて収集する長尺帯状の収集体12と、収集体12を長手方向に送る送り機構としての巻き出しロール14および巻き取りロール16とを備えている。
収集体12は、吸引側電極18と摺接または所定距離をおいて、収集体12の下側の位置を上記送り機構により送られるように配設されている。図示例では、収集体12は容器2よりもさらに上の位置で送られるように配置されている。このようにすれば、巻き出しロール14と容器2との位置関係に特別の配慮を払うことなく収集体12の下側の面に繊維状物質F1を均一に堆積させることができる。しかしながら、巻き出しロール14を容器2と隣接するように配置して、収集体12を容器2の下側の面と同じ高さ、またはそれよりも低い位置で送るようにすることも可能である。
And the collection apparatus 10 of the fibrous substance F1 is arrange | positioned in the direction where the fibrous substance F1 is transferred by the electric field.
The collection device 10 has a long strip-shaped collection body 12 that collects and collects the fibrous substance F1 on the lower surface, and an unwinding roll 14 and a winding roll 16 as a feed mechanism that sends the collection body 12 in the longitudinal direction. And.
The collecting body 12 is arranged so as to be slidably contacted with the suction side electrode 18 or at a predetermined distance so that the lower position of the collecting body 12 is fed by the feeding mechanism. In the illustrated example, the collecting body 12 is arranged so as to be sent at a position higher than the container 2. In this way, the fibrous substance F1 can be uniformly deposited on the lower surface of the collector 12 without paying special attention to the positional relationship between the unwinding roll 14 and the container 2. However, it is also possible to arrange the unwinding roll 14 adjacent to the container 2 so that the collecting body 12 is sent at the same height as the lower surface of the container 2 or at a lower position. .

ここで、収集体12は、堆積した繊維状物質F1を容易に分離することができるように、薄くて柔軟性を有する素材から構成されるのが好ましい。好ましい素材の例として、アラミド繊維から形成されたシートを挙げることができる。これにテフロン(登録商標)コートを行うと、繊維状物質F1(ナノファイバ)の分離性がさらに向上するためにより好ましい。
また、収集体12の素材は、絶縁性材料に限定されるものではなく、例えばカーボンナノファイバ等の導電性材料を混合して、収集体12に導電性を持たせるようにしてもよい。
Here, it is preferable that the collector 12 is made of a thin and flexible material so that the accumulated fibrous substance F1 can be easily separated. As an example of a preferable material, a sheet formed from aramid fibers can be given. If this is coated with Teflon (registered trademark), the separability of the fibrous substance F1 (nanofiber) is further improved, which is more preferable.
The material of the collection body 12 is not limited to an insulating material. For example, a conductive material such as carbon nanofiber may be mixed to make the collection body 12 conductive.

次に、以上の構成のナノファイバ製造装置の動作を説明する。
原料供給管5を介して、図示しないポンプにより所定圧力で容器2の内部に供給される原料Fは、突起2aの先端部から上記細孔を介して空中に放出される。また、所定の電圧が高電圧電源4Aにより印加された帯電用電極3と、接地された容器2との間には電界が発生し、容器2と帯電用電極3とに、それぞれ逆極性の電荷が誘導される。図示例では、容器2には正電荷、帯電用電極3には負電荷が誘導される。
Next, the operation of the nanofiber manufacturing apparatus having the above configuration will be described.
The raw material F supplied to the inside of the container 2 at a predetermined pressure by a pump (not shown) through the raw material supply pipe 5 is released into the air from the tip of the protrusion 2a through the pores. In addition, an electric field is generated between the charging electrode 3 to which a predetermined voltage is applied by the high voltage power source 4A and the grounded container 2, and charges of opposite polarity are respectively applied to the container 2 and the charging electrode 3. Is induced. In the illustrated example, a positive charge is induced in the container 2 and a negative charge is induced in the charging electrode 3.

これにより、容器2の上記細孔から放出される原料Fは、容器2に誘導された電荷(正電荷)により帯電される。帯電された原料Fには、容器2と帯電用電極3との間の電界により帯電用電極3に向かう力が働く。   As a result, the raw material F released from the pores of the container 2 is charged by the charge (positive charge) induced in the container 2. A force directed toward the charging electrode 3 is applied to the charged raw material F by an electric field between the container 2 and the charging electrode 3.

このようにして、原料Fは、上記ポンプによる供給圧力および電界により、帯電用電極3に向かって空中を飛翔する。空中を飛翔する間に、原料Fからは、分散媒または溶媒が蒸発し、原料Fの体積は減少する。原料Fの体積が減少すると、それに連れて電荷密度は高くなり、原料F内部の反発方向のクーロン力がその表面張力を超えたときに静電延伸現象が発生し、それを繰り返すことによって原料Fは繊維状に細分化されて、繊維状物質F1(ナノファイバ)が生成される。   In this way, the raw material F flies in the air toward the charging electrode 3 by the supply pressure and electric field from the pump. While flying in the air, the dispersion medium or solvent evaporates from the raw material F, and the volume of the raw material F decreases. As the volume of the raw material F decreases, the charge density increases accordingly. When the coulomb force in the repulsion direction inside the raw material F exceeds its surface tension, an electrostatic stretching phenomenon occurs, and the raw material F is repeated by repeating this phenomenon. Is subdivided into a fibrous form to produce a fibrous substance F1 (nanofiber).

一方、原料F、ないしはそれから生成された繊維状物質F1は、運動の向きが、送風機7が発生する気流により偏向され、収集体12の送りの方向(図に矢印により示している)と平行に、水平に移送される。上記気流により水平に移送される、正の電荷を帯びた繊維状物質F1は、送り出し側電極17と吸引側電極18との間の電界により上に向かって移送され、吸引側電極18の下側で送られている収集体12の下側の面に堆積される。   On the other hand, the direction of movement of the raw material F or the fibrous substance F1 produced therefrom is deflected by the air flow generated by the blower 7, and is parallel to the feeding direction of the collector 12 (indicated by arrows in the figure). , Transported horizontally. The fibrous substance F1 having a positive charge, which is transferred horizontally by the air flow, is transferred upward by the electric field between the delivery side electrode 17 and the suction side electrode 18, and is below the suction side electrode 18. Is deposited on the lower surface of the collector 12 being fed.

このとき、送り出し側電極17と吸引側電極18とは、全面に亘って一定の距離で対向配置された板状の電極であるために、その間の電界は、電気力線が均一なものとなっている。このため、均一な集積密度で、収集体12の下側の面に繊維状物質F1を堆積させることができる。
また、繊維状物質F1が気流により移送される方向を、収集体12の送りの方向と平行にしていることから、収集体12の表面に繊維状物質F1をより均一に堆積させることが可能となる。
さらには、収集体12の送りの位置を容器2よりも高い位置に設定することで、容器2と干渉させないように収集体12の配置を行うことが容易となる。したがって、容器2の配置に依存しないで、収集体12の送りの位置を最適なものとすることができ、均一な良質のナノファイバの不織布を得ることができる。
At this time, since the delivery-side electrode 17 and the suction-side electrode 18 are plate-like electrodes arranged to face each other at a fixed distance, the electric field lines between them are uniform. ing. Therefore, the fibrous substance F1 can be deposited on the lower surface of the collecting body 12 with a uniform accumulation density.
Further, since the direction in which the fibrous substance F1 is transferred by the airflow is parallel to the feeding direction of the collecting body 12, the fibrous substance F1 can be deposited more uniformly on the surface of the collecting body 12. Become.
Furthermore, the collection body 12 can be easily arranged so as not to interfere with the container 2 by setting the feeding position of the collection body 12 to a position higher than the container 2. Therefore, without depending on the arrangement of the container 2, the feeding position of the collecting body 12 can be optimized, and a uniform high-quality nanofiber nonwoven fabric can be obtained.

また、送風機7が発生する気流により多量の空気が供給されることから、原料Fに揮発性の有機溶媒または有機分散媒が含まれている場合にも、それらが高密度に充満することがなく、爆発などの危険性を低減することができる。
また、送風機7により発生する気流の温度を、原料Fを偏向させる前に加熱装置等を用いて所定の温度まで上昇させることによって、さらに、揮発性の有機溶媒または有機分散媒の蒸発を加速することができる。これによって、静電延伸現象が促進されて、より微細なナノファイバを生成することができる。
In addition, since a large amount of air is supplied by the air flow generated by the blower 7, even when the raw material F contains a volatile organic solvent or organic dispersion medium, they are not filled with high density. The risk of explosion, etc. can be reduced.
Further, by increasing the temperature of the airflow generated by the blower 7 to a predetermined temperature using a heating device or the like before deflecting the raw material F, the evaporation of the volatile organic solvent or organic dispersion medium is further accelerated. be able to. Thereby, the electrostatic stretching phenomenon is promoted, and finer nanofibers can be generated.

また、繊維状物質F1は、電界により上に向かって移送されることから、十分な電荷を与えられ、原料Fが十分に細分化されて生成された繊維状物質F1は、収集体12の下側の面に到達するまで上昇し、収集体12の下側の面に堆積され、不織布として収集される。一方、原料Fに十分な電荷が与えられずに、溶媒等が蒸発しても静電延伸現象が発現せず、塊のまま残った高分子材料は、重力により収集体12の下側の面への到達が妨げられて、多くの部分が排除される。
このようにして、高分子材料の塊の混入量が少ない良質のナノファイバを製造することが可能となる。
Further, since the fibrous substance F1 is transported upward by the electric field, the fibrous substance F1 generated by sufficiently subdividing the raw material F is given below the collector 12 by being sufficiently charged. It rises until it reaches the side surface, is deposited on the lower side of the collector 12 and is collected as a non-woven fabric. On the other hand, even if the raw material F is not sufficiently charged and the solvent or the like evaporates, the electrostatic stretching phenomenon does not appear and the polymer material remaining as a lump is the surface below the collector 12 due to gravity. A lot of parts are eliminated by reaching the
In this way, it is possible to manufacture a high-quality nanofiber with a small amount of polymer material lump.

ここで、帯電用電極3には、1〜200kVの電圧を印加するのが好ましい。より好ましくは、10kV以上の高電圧を印加するのがよい。特に、容器2と帯電用電極3との間の電界強度が重要であり、1kV/cm以上の電界強度になるように印加電圧や容器2と帯電用電極3との距離を調節することが好ましい。これにより、容器2と帯電用電極3との間に均等且つ強い電界を発生させることができる。送り出し側電極17および吸引側電極18についても同様である。   Here, it is preferable to apply a voltage of 1 to 200 kV to the charging electrode 3. More preferably, a high voltage of 10 kV or higher is applied. In particular, the electric field strength between the container 2 and the charging electrode 3 is important, and it is preferable to adjust the applied voltage and the distance between the container 2 and the charging electrode 3 so that the electric field strength is 1 kV / cm or more. . Thereby, an even and strong electric field can be generated between the container 2 and the charging electrode 3. The same applies to the delivery-side electrode 17 and the suction-side electrode 18.

なお、本実施の形態においては、帯電用電極3に電圧を印加し、容器2は接地するものとしたが、これに限らず、帯電用電極3を接地し、容器2に電圧を印加するものとしてもよい。また、容器2および帯電用電極3の両方に、逆極性の電圧を印加するものとしてもよい。要するに、容器2と帯電用電極3との間に所定の電位差を生じさせるように、容器2および帯電用電極3の一方に電圧を印加するか、または容器2と帯電用電極3との間に電圧を印加するようにすればよい。   In this embodiment, a voltage is applied to the charging electrode 3 and the container 2 is grounded. However, the present invention is not limited to this, and the charging electrode 3 is grounded and a voltage is applied to the container 2. It is good. Moreover, it is good also as what applies the voltage of reverse polarity to both the container 2 and the electrode 3 for charging. In short, a voltage is applied to one of the container 2 and the charging electrode 3 so as to generate a predetermined potential difference between the container 2 and the charging electrode 3, or between the container 2 and the charging electrode 3. A voltage may be applied.

また、実施の形態においては、帯電用電極3には、負の電圧を印加して、正に帯電した繊維状物質F1を生成して、吸引側電極18には負の電圧を印加して繊維状物質F1を収集しているが、これに限定したものではなく、帯電用電極3に正の電圧を印加して、負に帯電した繊維状物質F1を生成し、吸引側電極18には正の電圧を印加して繊維状物質F1を収集するようにしてもよい。また、収集用電極18を接地し、送り出し側電極17に電圧を印加してもよい。
また、実施の形態においては、容器2は、金属などの導体であったが、これに限定するものではなく、容器2が導電性を有しない材料で構成された場合においても、原料Fを空中に放出するための孔の近傍が導電性を有する材料から構成されていれば、その部分と帯電用電極3との間に電界を発生させて、その孔から放出される原料を帯電させることができる。
Further, in the embodiment, a negative voltage is applied to the charging electrode 3 to generate a positively charged fibrous substance F1, and a negative voltage is applied to the suction side electrode 18 to create a fiber. However, the present invention is not limited to this, and a positive voltage is applied to the charging electrode 3 to generate a negatively charged fibrous substance F1. The fibrous material F1 may be collected by applying a voltage of. Alternatively, the collecting electrode 18 may be grounded and a voltage may be applied to the delivery side electrode 17.
In the embodiment, the container 2 is a conductor such as a metal. However, the present invention is not limited to this. Even when the container 2 is made of a material having no electrical conductivity, the raw material F is in the air. If the vicinity of the hole for discharging the electrode is made of a conductive material, an electric field is generated between the portion and the charging electrode 3 to charge the raw material discharged from the hole. it can.

また、実施の形態においては、送風機7は容器2の上記壁部と帯電用電極3との間の空間の側方(収集体12の送りの方向の反対側の側方)に配置しているが、この方式に限定するものではなく、容器2の孔から放出された原料を偏向しようとする方向に空気を吸引する吸引手段等を配置することにより、気流を発生させるように構成してもよい。
なお、実施の形態においては、収集体12の送り方向は巻き出しロール14および巻き取りロール16の配置により決定されるが、巻き出しロール14と巻き取りロール16の配置を入れ替えて、収集体12の送り方向を逆方向にしても同じような効果は得られる。
In the embodiment, the blower 7 is disposed on the side of the space between the wall portion of the container 2 and the charging electrode 3 (on the side opposite to the feeding direction of the collecting body 12). However, the present invention is not limited to this method, and it may be configured to generate an air flow by arranging a suction means for sucking air in a direction to deflect the raw material released from the hole of the container 2. Good.
In the embodiment, the feeding direction of the collecting body 12 is determined by the arrangement of the unwinding roll 14 and the winding roll 16, but the arrangement of the unwinding roll 14 and the winding roll 16 is exchanged to collect the collecting body 12. Even if the feed direction is reversed, the same effect can be obtained.

また、原料Fに含ませる高分子材料は、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−フェニレンイソフタレート、ポリフッ化ビニリデン、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、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、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、これらより選ばれる少なくとも1種が使用される。しかしながら、原料Fに含ませることができる高分子材料はこれらに限られるものではなく、既存の物質であってもナノファイバの原料としての適性が新たに認められたものや、今後に開発される物質でナノファイバの原料としての適性が認められるものを好適に用いることができる。   Polymer materials to be included in the raw material F are polypropylene, polyethylene, polystyrene, polyethylene oxide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, poly-m-phenylene terephthalate, poly-p-phenylene isophthalate, and polyvinylidene fluoride. , Vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyvinyl chloride, vinylidene chloride-acrylate copolymer, polyacrylonitrile, acrylonitrile-methacrylate copolymer, polycarbonate, polyarylate, polyester carbonate, nylon, aramid, polycaprolactone, poly Suitable examples include lactic acid, polyglycolic acid, collagen, polyhydroxybutyric acid, polyvinyl acetate, and polypeptide. At least one is used selected from these. However, the polymer materials that can be included in the raw material F are not limited to these, and even existing substances that have been newly recognized as being suitable as raw materials for nanofibers, or will be developed in the future Any substance that is suitable for use as a raw material for nanofibers can be suitably used.

また、高分子材料を分散または溶解させるための分散媒または溶媒は、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、水等が好適なものとして例示でき、これらより選ばれる少なくとも1種が使用される。しかしながら、高分子材料を分散または溶解させるための分散媒または溶媒は、これらに限られるものではなく、既存の物質であってもエレクトロスピニング法における高分子材料の分散媒または溶媒としての適性が新たに認められたものや、今後に開発される物質で分散媒または溶媒としての適性が認められるものを好適に用いることができる。   The dispersion medium or solvent for dispersing or dissolving the polymer material is 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 and the like are suitable. It can illustrate as a thing and at least 1 sort (s) chosen from these is used. However, the dispersion medium or solvent for dispersing or dissolving the polymer material is not limited to these, and even if it is an existing substance, the suitability of the polymer material as a dispersion medium or solvent in the electrospinning method is new. Or materials that will be developed in the future and that are suitable for use as a dispersion medium or solvent can be suitably used.

また、原料Fには無機質固体材料を混入することも可能である。混入可能な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、硫化物などを挙げることができる。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、Al23、SiO2、TiO2、Li2O、Na2O、MgO、CaO、SrO、BaO、B23、P25、SnO2、ZrO2、K2O、Cs2O、ZnO、Sb23、As23、CeO2、V25、Cr23、MnO、Fe23、CoO、NiO、Y23、Lu23、Yb23、HfO2、Nb25等を例示でき、これらより選ばれる少なくとも1種が使用される。しかしながら、原料Fに混入される無機質固体材料はこれらに限定されるものではない。 The raw material F can also be mixed with an inorganic solid material. Examples of the inorganic solid material that can be mixed include oxides, carbides, nitrides, borides, silicides, fluorides, and sulfides. From the viewpoint of heat resistance, workability, etc., it is preferable to use an oxide. Examples of the oxide include Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , Li 2 O, Na 2 O, MgO, CaO, SrO, BaO, B 2 O 3 , P 2 O 5 , SnO 2 , ZrO 2 , K 2. O, Cs 2 O, ZnO, Sb 2 O 3 , As 2 O 3 , CeO 2 , V 2 O 5 , Cr 2 O 3 , MnO, Fe 2 O 3 , 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. However, the inorganic solid material mixed in the raw material F is not limited to these.

高分子材料と分散媒または溶媒との混合比率は、それらの種類にもよるが、分散媒または溶媒の比率が60〜98質量%となるように混合されるのが好ましい。   Although the mixing ratio of the polymer material and the dispersion medium or solvent depends on the type of the polymer material, it is preferable that the mixing ratio is 60 to 98% by mass.

《実施の形態2》
次に、図2を参照して本発明の実施の形態2を説明する。実施の形態2は、実施の形態1を改変したものであり、以下に、実施の形態1とは異なる部分のみを主に説明する。
実施の形態2においては、容器2、帯電用電極3、および送風機7から構成されるナノファイバ生成部の設置される角度が、実施の形態1から変更されている。より具体的には、気流による繊維状物質F1の移送方向が所定角度θだけ斜め上向きに変更されている。
このように、気流による繊維状物質F1の移送方向は、電界による移送方向に対して垂直に交わる方向に限らず、電界による移送方向と斜めに交わる方向に設定してもよい。
<< Embodiment 2 >>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is a modification of the first embodiment. Only the parts different from the first embodiment will be mainly described below.
In the second embodiment, the angle at which the nanofiber generating unit including the container 2, the charging electrode 3, and the blower 7 is installed is changed from the first embodiment. More specifically, the transfer direction of the fibrous substance F1 by the airflow is changed obliquely upward by a predetermined angle θ.
Thus, the transfer direction of the fibrous substance F1 by the airflow is not limited to the direction perpendicular to the transfer direction by the electric field, and may be set to a direction that intersects obliquely with the transfer direction by the electric field.

《実施の形態3》
次に、図3を参照して本発明の実施の形態3を説明する。実施の形態3は、実施の形態1を改変したものであり、以下に、実施の形態1とは異なる部分のみを主に説明する。
実施の形態3においては、送り出し側電極17は接地されておらず、吸引側電極18と逆極性の電圧が印加されている。より具体的には、送り出し側電極17は、さらに別の高電圧電源4Cの一方の端子(図示例では正極端子)と接続されている。高電圧電源4Cの他方の端子は接地されている。
<< Embodiment 3 >>
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is a modification of the first embodiment. Only the parts different from the first embodiment will be mainly described below.
In the third embodiment, the delivery-side electrode 17 is not grounded, and a voltage having a polarity opposite to that of the suction-side electrode 18 is applied. More specifically, the delivery-side electrode 17 is connected to one terminal (a positive terminal in the illustrated example) of another high-voltage power supply 4C. The other terminal of the high voltage power supply 4C is grounded.

このように、送り出し側電極17および吸引側電極18のそれぞれに、別々の高電圧電源4Bおよび4Cにより互いに逆極性の電圧を印加することによって、それらの電極の間に繊維状物質F1を移送するための電界を発生させることができる。   In this way, by applying voltages of opposite polarities to the delivery side electrode 17 and the suction side electrode 18 by the separate high voltage power sources 4B and 4C, the fibrous substance F1 is transferred between the electrodes. An electric field can be generated.

なお、本実施の形態3においては、送り出し側電極17と吸引側電極18とのそれぞれに別々の高電圧電源4Bおよび4Cにより互いに逆極性の電圧を印加するものとしたが、これに限らず、1つの高電圧電源のみを使用して、送り出し側電極17および吸引側電極18に、互いに逆極性の電圧を印加するものとしてもよい。つまり、送り出し側電極17と吸引側電極18との間に所定の方向を有する電界が形成されればよい。   In the third embodiment, voltages having opposite polarities are applied to the delivery-side electrode 17 and the suction-side electrode 18 by separate high-voltage power supplies 4B and 4C, respectively. Only one high voltage power source may be used to apply voltages having opposite polarities to the delivery side electrode 17 and the suction side electrode 18. That is, an electric field having a predetermined direction may be formed between the delivery side electrode 17 and the suction side electrode 18.

《実施の形態4》
次に、図4を参照して本発明の実施の形態4を説明する。実施の形態4は、実施の形態1を改変したものであり、以下に、実施の形態1とは異なる部分のみを主に説明する。
実施の形態4においては、収集装置10は、送風機7が発生する気流により移送される繊維状物質F1の移送経路の下側に配置されている。これに対応して、送り出し側電極17が上側に配置され、吸引側電極18が下側に配置されている。収集体12は、吸引側電極18の上側で送られるように配設されており、繊維状物質F1は収集体12の上側の面に堆積されて収集される。
<< Embodiment 4 >>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fourth embodiment is a modification of the first embodiment. Only the parts different from the first embodiment will be mainly described below.
In Embodiment 4, the collection apparatus 10 is arrange | positioned under the transfer path | route of the fibrous substance F1 transferred with the airflow which the air blower 7 generate | occur | produces. Correspondingly, the delivery side electrode 17 is disposed on the upper side, and the suction side electrode 18 is disposed on the lower side. The collection body 12 is disposed so as to be sent above the suction side electrode 18, and the fibrous substance F <b> 1 is deposited on the upper surface of the collection body 12 and collected.

このように、本発明においては、一対の移送用電極から構成される電界移送手段により繊維状物質F1を上から下に向かって移送するように構成することも可能であり、この場合にも、電気力線の均一な電界で繊維状物質F1を移送することができるという本発明の効果は得られる。   Thus, in the present invention, it is also possible to configure the fibrous substance F1 to be transported from the top to the bottom by the electric field transport means composed of a pair of transport electrodes. The effect of the present invention that the fibrous substance F1 can be transferred with a uniform electric field of electric lines of force can be obtained.

《実施の形態5》
次に、図5を参照して本発明の実施の形態5を説明する。実施の形態5は、実施の形態1を改変したものであり、以下に、実施の形態1とは異なる部分のみを主に説明する。
実施の形態5においては、送風機7が発生する気流により移送される繊維状物質F1の運動を案内する筒状の案内体6が、容器2および帯電用電極3と、送り出し側電極17および吸引側電極18との間に配設されている。案内体6は好ましくは絶縁体から構成される。
これにより、帯電用電極3と送り出し側電極17とがショートする危険性が減少し、ショートの火花により原料の溶媒または分散媒が引火して、爆発する危険性を減少させることができる。また、ショートによる電源の損傷を回避することができる。したがって、安全性が向上するとともに、機器の耐久性が向上する。
<< Embodiment 5 >>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fifth embodiment is a modification of the first embodiment, and only the parts different from the first embodiment will be mainly described below.
In the fifth embodiment, the cylindrical guide body 6 for guiding the movement of the fibrous substance F1 transferred by the air flow generated by the blower 7 includes the container 2, the charging electrode 3, the delivery side electrode 17, and the suction side. It is arranged between the electrodes 18. The guide body 6 is preferably made of an insulator.
As a result, the risk of short-circuiting between the charging electrode 3 and the delivery-side electrode 17 is reduced, and the risk of explosion due to ignition of the solvent or dispersion medium of the raw material due to the short spark can be reduced. In addition, damage to the power supply due to a short circuit can be avoided. Therefore, safety is improved and durability of the device is improved.

なお、案内体6の素材は、できるだけ帯電しにくい素材とするのが好ましい。例えば、木や木綿、紙などから構成されるのが好ましい。これにより、案内体6の内部を通過する帯電した繊維状物質F1が案内体6の内面に付着しにくくなり、殆どの繊維状物質F1を収集体12に堆積させて収集することが可能となる。   The material of the guide body 6 is preferably a material that is as difficult to be charged as possible. For example, it is preferably composed of wood, cotton, paper, or the like. Thereby, the charged fibrous substance F1 passing through the inside of the guide body 6 becomes difficult to adhere to the inner surface of the guide body 6, and most of the fibrous substance F1 can be deposited on the collecting body 12 and collected. .

また、繊維状物質F1が正電荷に帯電されるものとすれば、案内体6の素材も正電荷に帯電されやすいものとするのも好ましい。例えば、ガラス、石綿およびナイロン等が好ましい。逆に、繊維状物質F1が負電荷に帯電されるものとすれば、案内体6の素材も負電荷に帯電されやすいものとするのも好ましい。例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニルおよびポリエチレン等が好ましい。
このように、案内体6を繊維状物質F1に帯電している電荷と同じ極性の電荷に帯電されやすい素材から構成することによって、繊維状物質F1が案内体6の内面に付着するのを防止することができる。これにより、案内体6に付着した繊維状物質F1等を取り除くためのメンテナンスの頻度を小さくすることができ、生産性が向上する。
If the fibrous substance F1 is charged with a positive charge, it is also preferable that the material of the guide body 6 is easily charged with a positive charge. For example, glass, asbestos and nylon are preferable. On the contrary, if the fibrous substance F1 is charged with a negative charge, it is also preferable that the material of the guide body 6 is easily charged with a negative charge. For example, polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride, polyethylene and the like are preferable.
In this way, the guide body 6 is made of a material that is easily charged to the same polarity as the charge charged on the fibrous substance F1, thereby preventing the fibrous substance F1 from adhering to the inner surface of the guide body 6. can do. Thereby, the frequency of the maintenance for removing the fibrous substance F1 etc. adhering to the guide body 6 can be reduced, and the productivity is improved.

《実施の形態6》
次に、図6を参照して本発明の実施の形態6を説明する。実施の形態6は、実施の形態1を改変したものであり、以下に、実施の形態1とは異なる部分のみを主に説明する。
実施の形態6においては、容器2、帯電用電極3および送風機7からなる繊維状物質生成部、並びに送り出し側電極17および吸引側電極18がそれぞれ複数組(図示例では、2組)、収集体12の送りの方向に沿って並ぶようにして、1つの収集装置10に対して設けられている。
ここで、複数の吸引側電極18は、1つの高電圧電源4Bの一方の端子(図示例では負極端子)と接続されている。
<< Embodiment 6 >>
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The sixth embodiment is a modification of the first embodiment, and only the parts different from the first embodiment will be mainly described below.
In the sixth embodiment, a plurality of sets (two sets in the illustrated example) each of a fibrous substance generating unit including the container 2, the charging electrode 3 and the blower 7, and the delivery side electrode 17 and the suction side electrode 18 are collected. It is provided for one collecting device 10 so as to be aligned along the direction of twelve feeds.
Here, the plurality of suction side electrodes 18 are connected to one terminal (a negative terminal in the illustrated example) of one high voltage power supply 4B.

このように、複数組の繊維状物質生成部と電界発生部とを設けるものとすることによって、電界の干渉による弊害を招くことなく生産性を向上させることが可能となる。
なお、図示例においては、吸引側電極18を2つ設けているが、これらを1つの大きな板状の電極から構成することも可能である。
Thus, by providing a plurality of sets of fibrous substance generation units and electric field generation units, it becomes possible to improve productivity without causing adverse effects due to electric field interference.
In the illustrated example, two suction-side electrodes 18 are provided, but it is also possible to configure them from one large plate-like electrode.

《実施の形態7》
次に、図7を参照して本発明の実施の形態7を説明する。実施の形態7は、実施の形態1を改変したものであり、以下に、実施の形態1とは異なる部分のみを主に説明する。
実施の形態7においては、容器2、帯電用電極3および送風機7からなる繊維状物質生成部が2つ、対向して設けられている。また、送り出し側電極17および吸引側電極18から構成される電界発生部の上側に、電界による繊維状物質F1の移送を気流により補助する移送補助部が設けられている。それに対応して、収集体12Aを、より通気性の高い素材から構成している。
<< Embodiment 7 >>
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The seventh embodiment is a modification of the first embodiment. Only the parts different from the first embodiment will be mainly described below.
In the seventh embodiment, two fibrous substance generation units including the container 2, the charging electrode 3, and the blower 7 are provided to face each other. In addition, a transfer assisting unit that assists the transfer of the fibrous substance F1 by the electric field with an air flow is provided above the electric field generating unit configured by the delivery side electrode 17 and the suction side electrode 18. Correspondingly, the collecting body 12A is made of a material having higher air permeability.

具体的には、上記2つの繊維状物質生成部における、送風機7が発生する気流による繊維状物質F1の移送方向は、収集体12の送りの方向と平行な水平方向となっている。また、その移送方向は、互いに逆向きとなっている。これら2つの繊維状物質生成部により生成された繊維状物質F1は、一対の移送用電極の間の空間に送り込まれ、その間の電界により上に向かって送られる。
さらには、収集体12Aの上側には、例えば送風機からなる吸引装置20と、その吸引装置20の吸い込み口に接続された筒状のフード21とからなる移送補助部23が配設されている。
Specifically, the transfer direction of the fibrous substance F1 by the air flow generated by the blower 7 in the two fibrous substance generation units is a horizontal direction parallel to the feeding direction of the collector 12. Moreover, the transfer directions are opposite to each other. The fibrous substance F1 produced | generated by these two fibrous substance production | generation parts is sent into the space between a pair of transfer electrodes, and is sent upwards by the electric field between them.
Furthermore, on the upper side of the collecting body 12 </ b> A, a transfer auxiliary unit 23 including a suction device 20 made of, for example, a blower and a cylindrical hood 21 connected to the suction port of the suction device 20 is disposed.

フード21は、吸引装置20と接続される側の開口から、収集体12Aと対向する側の開口に向かって、収集体12Aの送りの方向と平行な方向の幅が広がるように形成されている。
また、収集体12Aは、気体が通過しやすいように、網状の繊維から構成されるのが好ましい。
The hood 21 is formed so that the width in the direction parallel to the feeding direction of the collecting body 12A increases from the opening on the side connected to the suction device 20 toward the opening on the side facing the collecting body 12A. .
Moreover, it is preferable that 12 A of collection bodies are comprised from a net-like fiber so that gas may pass easily.

このように、1つの電界発生部に対して2つの繊維状物質生成部により生成された繊維状物質F1を送り込むものとすることによって、製造装置の部品数の増大を抑えながら、生産性を向上させることができる。
また、吸引式の移送補助部を設けたことによって、電界による繊維状物質F1の移送力が小さい場合、例えば一対の移送用電極17および18の間の電位差が小さい場合、電極間の距離が大きい場合、および繊維状物質F1からの電荷の消失量が大きい場合にも、繊維状物質F1をより確実に収集体12Aまで移送することができる。これにより、材料ロスの低減を図ることができる。
As described above, by supplying the fibrous substance F1 generated by the two fibrous substance generation units to one electric field generation unit, the productivity is improved while suppressing an increase in the number of parts of the manufacturing apparatus. Can be made.
Further, by providing the suction-type transfer assisting unit, when the transfer force of the fibrous substance F1 due to the electric field is small, for example, when the potential difference between the pair of transfer electrodes 17 and 18 is small, the distance between the electrodes is large. In this case, and even when the amount of loss of charge from the fibrous substance F1 is large, the fibrous substance F1 can be more reliably transferred to the collecting body 12A. Thereby, reduction of material loss can be aimed at.

なお、図8に示すように、送風機7が発生する気流により繊維状物質F1を移送する方向は水平方向に限らず、斜め上向きでもよい。
また、図9に示すように、送風機7が発生する気流により繊維状物質F1を移送する方向は、収集体12Aの送りの方向と平行な方向に限らず、その送りの方向と垂直な方向でもよい。しかしながら、この場合には、繊維状物質F1の集積密度が収集体12の幅方向の左右で等しくなるように、原料Fの放出量や気流の向きを調整する必要がある。
In addition, as shown in FIG. 8, the direction which transfers the fibrous substance F1 by the airflow which the air blower 7 generate | occur | produces may be diagonally upward not only in a horizontal direction.
Further, as shown in FIG. 9, the direction in which the fibrous substance F1 is transferred by the air flow generated by the blower 7 is not limited to the direction parallel to the feeding direction of the collecting body 12A, but also in the direction perpendicular to the feeding direction. Good. However, in this case, it is necessary to adjust the discharge amount of the raw material F and the direction of the air current so that the accumulation density of the fibrous substance F1 is equal on the left and right in the width direction of the collector 12.

《実施の形態8》
次に、図10を参照して本発明の実施の形態8を説明する。実施の形態8は、実施の形態1を改変したものであり、以下に、実施の形態1とは異なる部分のみを主に説明する。
実施の形態8においては、容器2Aは、一端が閉塞された概略円筒形状の外形を有する。そして、容器2Aは、その円筒形状の軸心に一致する回転軸2bに接続された電動機24により回転駆動される回転容器として構成される。原料Fは、容器2Aの回転による遠心力により、周壁に設けられた細孔(図示せず)を通して放出される。そして、容器2Aは、回転軸2bが水平方向と平行となるように配設される。
<< Embodiment 8 >>
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The eighth embodiment is a modification of the first embodiment. Only the parts different from the first embodiment will be mainly described below.
In the eighth embodiment, the container 2A has a substantially cylindrical outer shape with one end closed. The container 2A is configured as a rotating container that is rotationally driven by an electric motor 24 connected to a rotating shaft 2b that coincides with the cylindrical axis. The raw material F is discharged | emitted through the pore (not shown) provided in the surrounding wall with the centrifugal force by rotation of the container 2A. And container 2A is arrange | positioned so that the rotating shaft 2b may become parallel to a horizontal direction.

また、容器2Aの周囲には、長板の長手方向の両端部を接合して輪にしたような形状の環状の帯電用電極3Aが、内周面を容器2Aの外周面と一定の距離をおいて対向するように同軸に配設される。帯電用電極3Aは、高電圧電源4Aの一方の端子(例えば負極端子)と接続されている。高電圧電源4Aの他方の端子(例えば正極端子)は接地されている。一方、容器2Aは接地されており、これにより容器2Aの外周面と、帯電用電極3Aの内周面とには、それぞれ逆極性の電荷が誘導され、両者の間に電界が発生する。例えば、容器2Aには正電荷が誘導され、帯電用電極3Aには負電荷が誘導される。   Further, around the container 2A, an annular charging electrode 3A shaped like a ring formed by joining both ends in the longitudinal direction of the long plate has a certain distance from the outer peripheral surface of the container 2A. Are arranged coaxially so as to face each other. The charging electrode 3A is connected to one terminal (for example, a negative electrode terminal) of the high voltage power supply 4A. The other terminal (for example, positive terminal) of the high voltage power supply 4A is grounded. On the other hand, the container 2A is grounded, so that charges of opposite polarities are induced on the outer peripheral surface of the container 2A and the inner peripheral surface of the charging electrode 3A, and an electric field is generated between the two. For example, a positive charge is induced in the container 2A, and a negative charge is induced in the charging electrode 3A.

また、送風機7は、容器2Aの回転軸2bに接続された電動機24よりも更に側方の位置に配されている。送風機7により発生される気流26は、筒状のフード28により容器2Aと帯電用電極3Aとの間に導かれて、原料F等を容器2Aの軸方向に移送する。気流26により移送された原料F等は、送り出し側電極17および吸引側電極18の間の電荷により上に向かって移送され、収集体12の下側の面に堆積される。
また、フード28内の送風機7の直下流の位置には、環状のヒータ30が配設されている。これにより、原料F等からの分散媒または溶媒の蒸発を促進して、原料Fから繊維状物質F1を速やかに生成することができる。また、静電延伸現象が早期に引き起こされることから、生成される繊維状物質F1の繊維径はより細くなり、微細な繊維状物質F1を安定して生成することができる。
The blower 7 is arranged at a position further to the side than the electric motor 24 connected to the rotating shaft 2b of the container 2A. The air flow 26 generated by the blower 7 is guided between the container 2A and the charging electrode 3A by a cylindrical hood 28, and the raw material F and the like are transferred in the axial direction of the container 2A. The raw material F or the like transferred by the air flow 26 is transferred upward by the electric charge between the delivery side electrode 17 and the suction side electrode 18 and is deposited on the lower surface of the collector 12.
An annular heater 30 is disposed in the hood 28 immediately downstream of the blower 7. Thereby, the evaporation of the dispersion medium or solvent from the raw material F etc. can be accelerated | stimulated, and the fibrous substance F1 can be rapidly produced | generated from the raw material F. FIG. In addition, since the electrostatic stretching phenomenon is caused at an early stage, the fiber diameter of the generated fibrous substance F1 is further reduced, and the fine fibrous substance F1 can be stably generated.

このように、原料Fを空中に放出するための力は、ポンプ等の供給圧力に限らず、容器を回転させて得られる遠心力を利用することができる。また、帯電用電極は、容器の周囲に配設された環状の電極とすることができる。また、原料Fを放出する細孔は、必ずしも容器の外側面に設けられた突起の先端に開口している必要はなく、容器の周壁の表面にそのまま開口していてもよい。   Thus, the force for releasing the raw material F into the air is not limited to the supply pressure of a pump or the like, and a centrifugal force obtained by rotating the container can be used. Further, the charging electrode can be an annular electrode disposed around the container. Further, the pores for releasing the raw material F do not necessarily have to be opened at the tips of the protrusions provided on the outer surface of the container, and may be opened as they are on the surface of the peripheral wall of the container.

《実施の形態9》
次に、図11を参照して本発明の実施の形態9を説明する。実施の形態9は、実施の形態8を改変したものであり、以下に、実施の形態8とは異なる部分のみを主に説明する。
実施の形態9においては、容器2Bは、ソロバンの珠のような外形を有する回転容器であり、その最も外径の大きい部分の周壁に複数の孔が設けられている。
さらに、容器2Bには、回転軸を兼ねる原料液供給管33により回転自在に支持されている。
また、容器2Bの周囲には、丸棒の両端を繋いで輪にしたような形状の環状の帯電用電極3Bが配設されている。
Embodiment 9
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The ninth embodiment is a modification of the eighth embodiment, and only the parts different from the eighth embodiment will be mainly described below.
In the ninth embodiment, the container 2B is a rotating container having an outer shape like a abacus bead, and a plurality of holes are provided in a peripheral wall of a portion having the largest outer diameter.
Further, the container 2B is rotatably supported by a raw material liquid supply pipe 33 that also serves as a rotating shaft.
Further, around the container 2B, an annular charging electrode 3B shaped like a ring by connecting both ends of a round bar is disposed.

原料液供給管33は、支持部32により回転可能に支持されるとともに、回転継手34を介して原料液配管35の一端と接続されている。また、原料液供給管33には受動ギア36が外装されている。受動ギア36は、電動機24の出力軸24aに取り付けられた能動ギア38と噛合しており、電動機24の回転出力により原料液供給管33が回転されて、容器2Bが回転駆動される。   The raw material liquid supply pipe 33 is rotatably supported by the support portion 32 and is connected to one end of the raw material liquid pipe 35 via a rotary joint 34. A passive gear 36 is externally mounted on the raw material liquid supply pipe 33. The passive gear 36 meshes with an active gear 38 attached to the output shaft 24a of the electric motor 24. The raw material liquid supply pipe 33 is rotated by the rotational output of the electric motor 24, and the container 2B is driven to rotate.

また、原料液配管35は、他端が原料液タンク40に接続されるとともに、途中に原料
液ポンプ42および圧力センサ44が配設されている。圧力センサ44は、原料液配管35における原料ポンプ42の下流側に配設されており、原料ポンプ42の吐出圧力を検出し、その検出結果に応じた信号を出力する。圧力センサ44の出力信号は制御部46に入力される。
Further, the other end of the raw material liquid pipe 35 is connected to the raw material liquid tank 40, and a raw material liquid pump 42 and a pressure sensor 44 are disposed in the middle. The pressure sensor 44 is disposed on the downstream side of the raw material pump 42 in the raw material liquid pipe 35, detects the discharge pressure of the raw material pump 42, and outputs a signal corresponding to the detection result. An output signal of the pressure sensor 44 is input to the control unit 46.

制御部46は、原料ポンプ42の吐出圧力が所定圧力となるように、圧力センサ44の検出結果に基づいて原料ポンプ42を制御する。ここで、原料ポンプ42は、低沸点溶媒を含む原料液Fを一定圧力で供給し得るように、圧力調整弁を内蔵したものを使用するのが好ましい。また、原料ポンプ42は、インバータ装置を使用して、原料ポンプ42を構成する交流電動機(誘導電動機・同期電動機)の可変速・可変トルク制御を行うことにより制御するのが好ましい。
以上の構成により、原料液配管35、回転継手34および原料液供給管33を介して、原料Fが、原料液タンク40から容器2Bの内部に所定圧力で供給される。
The control unit 46 controls the material pump 42 based on the detection result of the pressure sensor 44 so that the discharge pressure of the material pump 42 becomes a predetermined pressure. Here, it is preferable to use the raw material pump 42 having a built-in pressure regulating valve so that the raw material liquid F containing the low boiling point solvent can be supplied at a constant pressure. The raw material pump 42 is preferably controlled by performing variable speed / variable torque control of an AC motor (induction motor / synchronous motor) constituting the raw material pump 42 using an inverter device.
With the above configuration, the raw material F is supplied from the raw material liquid tank 40 into the container 2B at a predetermined pressure via the raw material liquid pipe 35, the rotary joint 34, and the raw material liquid supply pipe 33.

このように、回転継手34を介して原料液配管35と原料液供給管33とを接続するものとすることによって、容器2Bの回転による遠心力のみならず、原料ポンプ42による原料Fの供給圧力をも利用して原料Fを容器2Bから放出することが可能となる。これにより、原料Fの放出をよりスムーズに行うことが可能となり、ナノファイバの生産性が向上する。   In this way, by connecting the raw material liquid pipe 35 and the raw material liquid supply pipe 33 via the rotary joint 34, not only the centrifugal force due to the rotation of the container 2B but also the supply pressure of the raw material F by the raw material pump 42 is obtained. It is possible to release the raw material F from the container 2B using the above. Thereby, it becomes possible to discharge | release the raw material F more smoothly, and productivity of nanofiber improves.

以上、本発明を各実施の形態により説明したが、以下に、本発明の好ましいより具体的な形態を説明するとともに、上記各実施の形態の更なる変形例を説明する。
実施の形態8および9の容器2Aおよび2Bの外径は10mm〜300mmとするのがよい。容器2Aおよび2Bの外径が300mmを超えると、上記気流により原料F等を適度に集中させることが困難となるからである。また、容器2Aの外径が300mmを超えると、容器2Aおよび2Bを安定して回転させるためには容器2Aまたは2Bを支持する支持構造の剛性をかなり高くする必要が生じ、装置が大型化するからである。一方、容器2Aおよび2Bの直径が10mmより小さいと、原料を放出させるのに十分な遠心力を得るためには回転数を高くする必要があり、その場合にはモータの負荷や振動が増大するために振動対策等を施す必要が生じるからである。以上の点を考慮すると、容器2Aおよび2Bの外径は、20〜150mmとするのがより好ましい。
As mentioned above, although this invention was demonstrated by each embodiment, while describing the preferable more specific form of this invention below, the further modification of each said embodiment is demonstrated.
The outer diameters of containers 2A and 2B of Embodiments 8 and 9 are preferably 10 mm to 300 mm. This is because if the outer diameters of the containers 2A and 2B exceed 300 mm, it is difficult to concentrate the raw materials F and the like appropriately by the air flow. Further, if the outer diameter of the container 2A exceeds 300 mm, in order to stably rotate the containers 2A and 2B, it is necessary to considerably increase the rigidity of the support structure that supports the container 2A or 2B, which increases the size of the apparatus. Because. On the other hand, if the diameters of the containers 2A and 2B are smaller than 10 mm, it is necessary to increase the rotational speed in order to obtain a centrifugal force sufficient to release the raw material, in which case the load and vibration of the motor increase. This is because it is necessary to take measures against vibration. Considering the above points, the outer diameters of the containers 2A and 2B are more preferably 20 to 150 mm.

また、上記各実施の形態において、原料Fを放出する細孔の径は、0.01〜2mmとするのがよい。また、細孔の形状は円形であることが好ましいが、多角形形状や星形状等であってもよい。
また、容器2Aおよび2Bの回転数は、原料Fの粘度、原料Fの組成(高分子材料の種類)、溶媒の種類並びに細孔の径等に応じて例えば数rpm以上10,000rpm以下の範囲で調節することができる。
Moreover, in each said embodiment, it is good for the diameter of the pore which discharge | releases the raw material F to be 0.01-2 mm. Further, the shape of the pores is preferably circular, but may be a polygonal shape or a star shape.
The rotation speed of the containers 2A and 2B is in the range of, for example, several rpm or more and 10,000 rpm or less depending on the viscosity of the raw material F, the composition of the raw material F (type of polymer material), the type of solvent, the diameter of pores, and the like. Can be adjusted.

また、実施の形態8および9の環状の帯電用電極3Aおよび3Bの内径は、容器2Aおよび2Bの外径よりも大きな径にする必要があるが、例えば200〜1000mmとするのがよい。特に、帯電用電極3Aおよび3Bと、容器2Aまたは2Bとの間に発生する電位差により発生する電界強度が、1kV/cm以上になるように、帯電用電極3Aおよび3Bの配置や印加する高電圧電源の大きさ等を設定するのがよい。   Further, the inner diameters of the annular charging electrodes 3A and 3B of the eighth and ninth embodiments need to be larger than the outer diameter of the containers 2A and 2B, but are preferably 200 to 1000 mm, for example. In particular, the arrangement of the charging electrodes 3A and 3B and the applied high voltage so that the electric field strength generated by the potential difference generated between the charging electrodes 3A and 3B and the container 2A or 2B is 1 kV / cm or more. It is better to set the power supply size.

また、環状の帯電用電極3Aおよび3Bは、必ずしも円環状の電極である必要はなく、例えば、軸方向から見た形状を多角形としてもよい。また、帯電用電極3Aおよび3Bは、容器の周面から所定の距離をおいて容器を囲むように配置されてさえいればよく、例えば、環状の金属線を、容器を囲むように配置して構成してもよい。   Further, the annular charging electrodes 3A and 3B are not necessarily annular electrodes. For example, the shape seen from the axial direction may be a polygon. The charging electrodes 3A and 3B only need to be arranged so as to surround the container at a predetermined distance from the peripheral surface of the container. For example, an annular metal wire is arranged so as to surround the container. It may be configured.

本発明によれば、エレクトロスピニング法により高品質のナノファイバを高い生産性で製造することができることから、高性能フィルタ等の素材として安価で信頼性の高い素材を提供することが可能となる。   According to the present invention, since high-quality nanofibers can be manufactured with high productivity by electrospinning, it is possible to provide an inexpensive and highly reliable material as a material for a high-performance filter or the like.

本発明の実施の形態1に係るナノファイバ製造装置の概略構成を示す、一部を断面にした側面図である。It is the side view which made the cross section a part which shows schematic structure of the nanofiber manufacturing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るナノファイバ製造装置の概略構成を示す、一部を断面にした側面図である。It is the side view which made the cross section a part which shows schematic structure of the nanofiber manufacturing apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係るナノファイバ製造装置の概略構成を示す、一部を断面にした側面図である。It is the side view which made the cross section a part which shows schematic structure of the nanofiber manufacturing apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係るナノファイバ製造装置の概略構成を示す、一部を断面にした側面図である。It is the side view which made the cross section a part which shows schematic structure of the nanofiber manufacturing apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係るナノファイバ製造装置の概略構成を示す、一部を断面にした側面図である。It is the side view which made the cross section a part which shows schematic structure of the nanofiber manufacturing apparatus which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6に係るナノファイバ製造装置の概略構成を示す、一部を断面にした側面図である。It is the side view which made the cross section a part which shows schematic structure of the nanofiber manufacturing apparatus concerning Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態7に係るナノファイバ製造装置の概略構成を示す、一部を断面にした側面図である。It is the side view which made the cross section a part which shows schematic structure of the nanofiber manufacturing apparatus concerning Embodiment 7 of this invention. 図7の製造装置の変形例を示す、一部を断面にした側面図である。It is the side view which made the cross section a part which shows the modification of the manufacturing apparatus of FIG. 図7の製造装置の別の変形例を示す、一部を断面にした側面図である。FIG. 8 is a side view, partly in section, showing another modification of the manufacturing apparatus of FIG. 7. 本発明の実施の形態8に係るナノファイバ製造装置の概略構成を示す、一部を断面にした側面図である。It is the side view which made the cross section a part which shows schematic structure of the nanofiber manufacturing apparatus which concerns on Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施の形態9に係るナノファイバ製造装置の概略構成を示す、一部を断面にした側面図である。It is the side view which made the cross section a part which shows schematic structure of the nanofiber manufacturing apparatus concerning Embodiment 9 of this invention.

1 ナノファイバ製造装置
2 容器
3 帯電用電極
4 高電圧電源
6 案内体
7 送風機
12 収集体
17 送り出し側電極
18 吸引側電極
F 原料
F1 繊維状物質
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nanofiber manufacturing apparatus 2 Container 3 Electrode for charging 4 High voltage power supply 6 Guide body 7 Blower 12 Collecting body 17 Sending side electrode 18 Suction side electrode F Raw material F1 Fibrous material

Claims (6)

高分子材料を含む液状の原料を空中に放出して、静電延伸現象により繊維状物質を生成し、生成された繊維状物質を収集するナノファイバ製造装置であって、
前記原料を空中に放出するための孔を有するとともに、前記原料が通過する空間を内部に有する原料放出部と、
前記原料放出部と所定距離をおいて対向するように配置され、前記原料放出部に電荷を誘導するための帯電用電極と、
前記生成された繊維状物質を偏向して所定方向に移送するための気流を発生する気流発生手段と、
前記生成された繊維状物質を表面に堆積させて収集する収集体と、
一定の距離をおいて対向配置される一対の移送用電極を含み、前記気流により移送される繊維状物質をさらに偏向して前記収集体まで移送するための電界を発生する電界発生手段と、
前記原料放出部と前記帯電用電極との間に所定の電位差を発生させる電位差発生手段
とを備えたナノファイバ製造装置。
A nanofiber manufacturing apparatus that discharges a liquid raw material containing a polymer material into the air, generates a fibrous material by an electrostatic stretching phenomenon, and collects the generated fibrous material,
A material discharge part having a hole for discharging the raw material into the air and having a space through which the raw material passes,
A charging electrode arranged to face the raw material discharge portion at a predetermined distance, and for charging the raw material discharge portion;
An airflow generating means for generating an airflow for deflecting the generated fibrous substance and transferring it in a predetermined direction;
A collector for depositing and collecting the generated fibrous material on a surface;
An electric field generating means for generating an electric field for further deflecting and transferring the fibrous material transferred by the airflow to the collector, including a pair of transfer electrodes arranged to face each other at a certain distance;
An apparatus for producing nanofibers, comprising: a potential difference generating means for generating a predetermined potential difference between the raw material discharge portion and the charging electrode.
前記収集体が長尺帯状であり、
前記収集体を長手方向に送る送り機構を備え、
前記送り機構が、前記収集体を巻き出す巻き出し装置、並びに前記繊維状物質が表面に堆積された収集体を巻き取る巻き取り装置を含む請求項1記載のナノファイバ製造装置。
The collector is in the form of a long band,
A feed mechanism for feeding the collection body in the longitudinal direction;
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the feeding mechanism includes an unwinding device for unwinding the collection body and a winding device for winding the collection body on which the fibrous material is deposited.
前記気流により移送される繊維状物質の運動を前記対向配置される一対の移送用電極間まで案内する筒状の案内体を備える請求項1または2記載のナノファイバ製造装置。   3. The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a cylindrical guide body that guides the movement of the fibrous material transferred by the airflow to the pair of transfer electrodes arranged to face each other. 前記原料放出部、前記帯電用電極および前記気流発生手段から構成される繊維状物質生成手段を複数組備え、それらの繊維状物質生成手段により生成される前記繊維状物質を一対の前記移送用電極の間の空間に前記気流により移送する請求項1〜3のいずれかに記載のナノファイバ製造装置。   A plurality of sets of fibrous substance generating means composed of the raw material discharge section, the charging electrode and the airflow generating means, and the fibrous substances generated by the fibrous substance generating means are used as a pair of transfer electrodes. The nanofiber manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the nanofiber is transferred to the space between the two by the airflow. 前記原料放出部が、前記孔を周壁に有する、所定の軸を中心として回転される、回転容器から構成されており、
前記帯電用電極が、前記回転容器の周囲に配設される環状の電極である請求項1〜4のいずれかに記載のナノファイバ製造装置。
The raw material discharge part is composed of a rotating container that has the hole in the peripheral wall and is rotated about a predetermined axis.
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the charging electrode is an annular electrode disposed around the rotating container.
高分子材料を含む液状の原料から静電延伸現象により繊維状物質を生成するナノファイバ製造方法であって、
前記原料を原料放出部から空中に放出する工程a、
前記原料放出部と、それと所定の距離をおいて対向配置された帯電用電極との間に所定の電位差を生じさせて、前記空中に放出される原料を帯電させる工程b、
前記空中に放出された原料を気流により偏向して、前記生成された繊維状物質を所定方向に移送する工程c、
前記生成された繊維状物質を収集体の表面に堆積させて収集する工程d、並びに
前記気流により移送される繊維状物質を、さらに一定の距離をおいて対向配置された複数の移送用電極の間に発生される電界により前記収集体まで移送する工程e
を含むナノファイバ製造方法。
A nanofiber manufacturing method for producing a fibrous material from a liquid material containing a polymer material by an electrostatic stretching phenomenon,
Releasing the raw material from the raw material discharge part into the air a,
A step of charging a raw material released into the air by generating a predetermined potential difference between the raw material discharge portion and a charging electrode arranged opposite to the raw material discharge portion; b,
A step c in which the raw material released into the air is deflected by an air flow and the generated fibrous substance is transferred in a predetermined direction;
Step d for collecting and collecting the generated fibrous substance on the surface of a collector, and a plurality of transfer electrodes arranged to face each other with a certain distance from the fibrous substance transferred by the air flow Transferring to the collector by an electric field generated between them e
A nanofiber manufacturing method comprising:
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