JP2011236544A - ナノファイバ製造装置、および、ナノファイバ製造装置のメンテナンス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電線に煩わされずに流出体のメンテナンス作業が可能なナノファイバ製造装置の提供。
【解決手段】ナノファイバ製造装置１００の構造的な基礎となる基礎体１０１と、基礎体１０１に対し着脱可能に取り付けられる流出体１１５と、流出体１１５と所定の間隔を隔てて配置される帯電電極１２１と、流出体１１５と帯電電極１２１との間に所定の電圧を印加する帯電電源１２２と、基礎体１０１に取り付けられ、流出体１１５が基礎体１０１に対して取り付けられた状態で流出体１１５と電気的に接続される供給電極１０２と、流出体１１５と帯電電極１２１との間に所定の電圧を印加するため、供給電極１０２に電気的に接続される電線１０３とを備える。
【選択図】図４

Description

本願発明は、静電延伸現象によりサブミクロンオーダーの細さである繊維（ナノファイバ）を製造するナノファイバ製造装置、ナノファイバ製造装置のメンテナンス方法に関する。

樹脂などから成り、サブミクロンスケールやナノスケールの直径を有するナノファイバと称される糸状（繊維状）物質を製造する方法として、静電延伸現象（エレクトロスピニング）を用いた方法が知られている。

この静電延伸現象とは、溶媒中に樹脂などの溶質を分散または溶解させた原料液を空間中にノズルなどにより流出（噴射）させるとともに、原料液に電荷を付与して帯電させ、空間を飛行中の原料液を電気的に延伸させることにより、ナノファイバを得る方法である。

より具体的に静電延伸現象を説明すると次のようになる。すなわち、帯電され空間中に流出された原料液は、空間を飛行中に徐々に溶媒が蒸発していく。これにより、飛行中の原料液の体積は、徐々に減少していくが、原料液に付与された電荷は、原料液に留まる。この結果として、空間を飛行中の原料液は、電荷密度が徐々に上昇することとなる。そして、溶媒は、継続して蒸発し続けるため、原料液の電荷密度がさらに高まり、原料液の中に発生する反発方向のクーロン力が原料液の表面張力より勝った時点で原料液が爆発的に線状に延伸される現象が生じる。これが静電延伸現象である。この静電延伸現象が、空間において次々と幾何級数的に発生することで、直径がサブミクロンからナノオーダーの樹脂から成るナノファイバが製造される。

以上のような静電延伸現象を用いてナノファイバを製造する場合、特許文献１に記載の発明のように、マトリクス状に並べられた小径の孔から原料液を空間中に流出させた後、紐形状で空間中を飛翔する原料液に静電延伸現象を発生させてナノファイバを製造することが行われている。

このようなナノファイバ製造装置により品質の高い（例えば直径が細い）ナノファイバを製造するために、流出体に設けられる流出孔の孔径を細くする場合がある。また、使用する原料液の粘度によっては、流出体から想定外に原料液が漏れるいわゆる液だれを抑止するため、流出孔の孔径を細くする場合がある。

一方、原料液に含まれる溶質は、ナノファイバを構成する基材となる物質であるため、固化するものであり、当該溶質が流出孔を詰まらせることが多々ある。特に、ナノファイバの繊維径など品質を向上させるために流出孔の孔径が細くするほど、目詰まりが発生する可能性が高くなる。

このような流出孔の目詰まりを放置すると、空間中に流出する原料液の量が減少し、ナノファイバの生産効率が低下する。また、堆積させてナノファイバを収集する場合、堆積厚さにムラが発生する場合がある。

そこで、特許文献２には、原料液を通常より強く加圧して、流出孔から定期的に噴射することにより、目詰まりを防止する技術が記載されている。

しかしながら、上記の技術などでは、目詰まりを完全に防止することは困難であるため、原料液を流出させる流出体を定期的にナノファイバ製造装置本体から取り外して洗浄するメンテナンス作業が行われている。また、製造するナノファイバの種類によっては、流出体を流出孔の孔径や流出孔の数が異なる流出体に交換する作業も発生する。

特開２００８−１９００９０号公報 特開２００８−１７９９０６号公報

ところが、従来のナノファイバ製造装置においては、ナノファイバ製造装置から流出体を取り外す場合、流出体に電圧を印加するための電線を流出体から取り外す構造が採用されている。この構造の場合、流出体から取り外された電線の端部は、どこにも固定されない自由な状態で放置されており、他の作業の邪魔になるなどの課題がある。

また、流出孔の一部が目詰まりしたために、製造されるナノファイバの品質にムラが発生する場合や、導電性を備えた原料液など大型のタンクから原料液を連続的に供給できない場合などは、流出体の清掃や原料液の追加などの流出体の整備のために、ナノファイバ製造装置の操業を停止する必要がある。

本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、電線に煩わされずにメンテナンス作業が可能な、ナノファイバ製造装置、および、ナノファイバ製造装置のメンテナンス方法の提供を目的とする。

また、ナノファイバを製造する操業中に、流出体の整備を行うことのできるナノファイバ製造装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明にかかるナノファイバ製造装置は、原料液を空間中で電気的に延伸させて、ナノファイバを製造するナノファイバ製造装置であって、当該ナノファイバ製造装置の構造的な基礎となる基礎体と、原料液を定められた方向にのみ流出させる流出体であって、前記基礎体に対し着脱可能に取り付けられる流出体と、前記流出体と所定の間隔を隔てて配置される帯電電極と、前記流出体と前記帯電電極との間に所定の電圧を印加する帯電電源と、前記基礎体に取り付けられ、前記流出体が前記基礎体に対して取り付けられた状態で前記流出体と電気的に接続される供給電極と、前記流出体と前記帯電電極との間に所定の電圧を印加するため、前記供給電極に電気的に接続される電線とを備えることを特徴とする。

これにより、電線は、基礎体に取り付けられ、メンテナンス時には取り外されない供給電極に取り付けられているため、流出体をメンテナンスするために基礎体から取り外した場合でも、電線の端部が自由になることはない。従って、電線の端部に煩わされること無くメンテナンス作業を進めることが可能となる。

また、前記供給電極は、前記流出体を前記基礎体に取り付けるための保持部を備えてもよい。

これによれば、供給電極が流出体を保持するため、流出体の重みにより供給電極と流出体とが強く接続し、接続部分において高い電気伝導性を確保することが可能となる。

前記保持部は、少なくとも一端が開放される溝が設けられ、前記流出体は、前記溝と係合する係合部を備えてもよい。

これによれば、溝の開放端から係合部を挿入し、流出体をスライドさせることによって、流出体を所定の位置に配置することができるため、メンテナンス作業の効率を高めることが可能となる。

また、前記流出体は、第一流出体と第二流出体とを備え、前記供給電極は、前記第一流出体と電気的に接続される第一供給電極と、前記第二流出体と電気的に接続される第二供給電極とを備え、前記第一供給電極と前記第二供給電極とは、前記帯電電極に対し並列に接続されてもよい。

このように、ナノファイバ製造装置が複数の流出体を備えている場合、第一流出体から原料液を流出させてナノファイバを製造している操業中において、第二流出体への原料液の供給を停止し、第二流出体を取り外して、電圧が印加されている状態を解除することができる。従って、ナノファイバ製造装置の操業を維持しながら流出体の整備や交換を行うことが可能となる。

特に、連続的に流出体に供給することができない導電性を有する原料液の場合、一方の流出体でナノファイバを製造している操業中に、貯留槽に原料液が充填された流出体と、貯留槽に原料液が乏しくなった（またはなくなった）流出体とを交換することができ、連続してナノファイバを製造し続けることができる。

上記目的を達成するために、本願発明にかかるナノファイバ製造方法は、原料液を空間中で電気的に延伸させて、ナノファイバを製造するナノファイバ製造方法であって、ナノファイバを製造するナノファイバ製造装置の構造的な基礎となる基礎体に取り付けられる第一流出体から原料液が流出する際に、前記基礎体に前記第一流出体と並んで取り付けられる第二流出体を前記基礎体から取り外すことにより、前記基礎体に取り付けられ、前記第二流出体に電荷を供給する第二供給電極と前記第二流出体とを電気的に分離し、整備された前記第二流出体、または、第三流出体を前記基礎体に取り付けることにより、前記第二供給電極と電気的に接続することを特徴とする。

これによれば、第一流出体から原料液を流出させてナノファイバを製造している操業中において、第二流出体への原料液の供給を停止し、第二流出体を取り外して、電圧が印加されている状態を解除することができる。従って、ナノファイバ製造装置の操業を維持しながら流出体の整備や交換を行うことが可能となる。

上記目的を達成するために、本願発明にかかるナノファイバ製造装置のメンテナンス方法は、原料液を空間中で電気的に延伸させて、ナノファイバを製造するナノファイバ製造装置のメンテナンス方法であって、当該ナノファイバ製造装置の構造的な基礎となる基礎体から原料液を空間中に流出させる流出体を取り外すことにより、前記基礎体に取り付けられ、前記流出体に電荷を供給する供給電極と前記流出体とを電気的に分離し、取り外された前記流出体を洗浄し、洗浄された前記流出体を前記基礎体に取り付けることにより、前記供給電極と電気的に接続することを特徴とする。

これにより、基礎体に取り付けられ、メンテナンス時には取り外されない供給電極に電線を取り付けた状態で、流出体を洗浄することができる。従って、電線の端部に煩わされること無くメンテナンス作業を進めることが可能となる。

本願発明によれば、端部が自由になった電線に煩わされること無く、メンテナンスを行うことが可能となる。

図１は、ナノファイバ製造装置を示す斜示図である。 図２は、流出体を切り欠いて示す斜示図である。 図３は、流出体と帯電電極との配置関係の別態様を模式的に示す平面図である。 図４は、供給電極とその周縁部を示す斜示図である。 図５は、電線が接続された状態の供給電源と、供給電源と分離状態の流出体の係合部を示す斜示図である。 図６は、供給電源と、係合部との別態様を示す斜示図である。 図７は、他の態様に係る供給電極と流出体とを示す斜示図である。 図８は、別態様のナノファイバ製造装置を基礎体の一部を切り欠いて示す斜視図である。 図９は、ナノファイバ製造装置を基礎体の一部を切り欠いて示す斜視図である。

次に、本願発明にかかるナノファイバ製造装置、ナノファイバ製造装置のメンテナンス方法を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、ナノファイバ製造装置を示す斜示図である。

同図に示すように、ナノファイバ製造装置１００は、原料液３００（図2参照）を空間中で電気的に延伸させて、ナノファイバを製造する装置であって、基礎体１０１と、流出体１１５と、帯電電極１２１と、帯電電源１２２と、供給電極１０２と、電線１０３とを備えている。また本実施の形態の場合、ナノファイバ製造装置１００は、さらに、誘引手段１０４と、供給手段１０７と、収集手段１２８と、移送手段１２９とを備えている。

基礎体１０１は、ナノファイバ製造装置１００の構造的な基礎となる部材である。本実施の形態の場合、基礎体１０１は、剛性のある構造材を組み合わせて形成される枠体である。なお、基礎体１０１は、ナノファイバ製造装置１００の各部材を載置しうる基台や、各部材を収容する筐体などでもかまわない。

図２は、流出体を切り欠いて示す斜示図である。

流出体１１５は、原料液３００の圧力（重力も含む場合がある）により原料液３００を空間中に流出させるための部材であり、流出孔１１８と、貯留槽１１３とを備えている。また、流出体１１５は、流出する原料液３００に電荷を供給する電極としても機能しており、原料液３００と接触する部分の少なくとも一部は導電性を備えた部材で形成される。本実施の形態の場合、流出体１１５全体が金属で形成されている。なお、金属の種類は導電性を備えておれば、特に限定されるものではなく、黄銅やステンレス鋼など任意の材料を選定しうる。

本実施の形態の場合、流出体１１５は、側面視三角形の筒状の部材であり、流出体１１５の長さ方向に延びて配置される二つの側壁は、表面はなめらかであり、下方に向かうほど相互の間隔が狭くなるような配置となっている。このように、流出体の表面がなめらかな表面を備えており、できる限り特異な部分を少なくすることが好ましい。これにより、イオン風の発生を抑制することができるからである。また、流出孔１１８が配置される部分をできる限り狭くしておくことで、流出孔１１８の近傍に電荷を集中させやすく、原料液３００に効率的に電荷を供給することができる。

なお、流出体１１５は、上記実施の形態のような断面Ｖ字型のものばかりでなく、例えば断面形状が矩形（全体形状が箱形）や、円管形状のものなど、任意の形状を採用することが可能である。

流出孔１１８は、原料液３００を空間中に流出させる孔であり、流出体１１５に複数個設けられている。また、流出孔１１８は、所定の間隔で流出体１１５の長さ方向に一次元的に並んで配置されている。

流出孔１１８の孔長や孔径は、特に限定されるものではなく、原料液３００の粘度などにより適した形状を選定すれば良い。具体的には、孔長は、０．１ｍｍ以上、５ｍｍ以下の範囲から選定されるのが好ましい。孔径は、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲から選定されるのが好ましい。また、流出孔１１８の形状は、円筒形状に限定されるわけではなく、任意の形状を選定しうる。特に開口部の形状は、円形に限定されるわけではなく、三角形や四角形などの多角形、星形など内側に突出する部分のある形状などでもかまわない。

このように、流出孔１１８は、細長い場合が多く、目詰まりが生じた場合は、洗浄により目詰まりを解消する必要がある。

貯留槽１１３は、流出体１１５の内部に形成され、供給手段１０７（図１参照）から供給される原料液３００を貯留するタンクである。また、貯留槽１１３は、複数の流出孔１１８に接続され、流出孔１１８に同時に原料液３００を供給するものとなっている。本実施の形態の場合、貯留槽１１３は、流出体１１５に一つ設けられており、流出体１１５の一端部から他端部にわたって広く設けられ、全ての流出孔１１８と接続されている。

以上のように貯留槽１１３は、原料液３００を流出孔１１８の近傍で一時的に貯留し、複数の流出孔１１８に均等な圧力で原料液３００を供給する機能を備えており、これにより、各流出孔１１８から均等な状態で原料液３００を流出させることが可能となる。従って、製造されるナノファイバの品質の空間的なムラを抑制することが可能となる。

移送手段１２９は、流出体１１５と、収集手段１２８とを相対的に移動させる装置である。本実施の形態の場合、流出体１１５は固定されており、収集手段１２８のみを移動するものとなっている。具体的に移送手段は、長尺の収集手段１２８を巻き取りながらロールから引き出し、堆積するナノファイバと共に収集手段１２８を搬送するものとなっている。

帯電電極１２１は、流出体１１５と所定の間隔を隔てて配置され、自身が流出体１１５に対し高い電圧もしくは低い電圧となることで、流出体１１５に電荷を誘導するための導電性を備える部材である。

本実施の形態の場合、帯電電極１２１は、ナノファイバを誘引する誘引手段１０４としても機能しており、流出体１１５の先端部と対向する位置に配置されており、帯電電源１２２を介して接地されている。一方、流出体１１５は接地されている。従って、帯電電極１２１に所定の電位を印加することで、流出体１１５と帯電電極１２１との間には前記電位に対応する電圧が発生する。そして、帯電電極１２１に正の電位が印加されると流出体１１５には、負の電荷が誘導され、帯電電極１２１に負の電位が印加されると流出体には、正の電荷が誘導される。

帯電電源１２２は、流出体１１５と帯電電極１２１との間に高電圧を印加することのできる電源である。帯電電源１２２は、本実施の形態では直流電源が採用されるが、交流電源でもよい場合がある。また、帯電電源１２２は、５ＫＶ以上の出力が得られるものが好ましい。これは、流出体１１５と誘引電極として機能する帯電電極１２１との間の空間で原料液３００が静電延伸現象によりナノファイバに変化しなければならないため、流出体１１５と帯電電極１２１との間は十分な間隔が必要となる。このような状態で、流出体１１５に電荷を誘導し、原料液３００を帯電させるためには、少なくとも５ＫＶ程度の電圧が必要と考えられるからである。なお、ナノファイバ製造装置１００を通常に操業する場合には、流出体１１５と帯電電極１２１との間に２０ＫＶ程度の電圧を印加するため、帯電電源１２２は、５０ＫＶまで出力できるものが好ましい。これにより２０ＫＶ程度の電圧を出力する際の安定性が向上するからである。

なお、帯電電源１２２は、流出体１１５に接続されるものでもかまわない。この場合、帯電電極１２１が接地されることで、流出体１１５と帯電電極１２１との間に電圧を印加することが可能となる。つまり、帯電電源１２２は、接地されており、流出体１１５も接地されているので、帯電電源１２２は、アースを介して流出体１１５と帯電電極１２１とに接続されている。従って、アースの位置はいずれでもかまわない。また、帯電電源１２２は、アースを介することなく、直接流出体１１５と帯電電極１２１とのそれぞれに直接接続するものでもかまわない。

また、図３に示すように、流出体１１５と帯電電極１２１とが近い距離に配置され、帯電電極１２１に引き寄せられそうになる原料液３００やナノファイバが気体流（同図中矢印）等により飛翔方向が変更され、帯電電極１２１に引き寄せられず他の場所に放出される場合、帯電電源１２２は、５ＫＶ未満の出力しか得られないものでもかまわない。これは、流出体１１５と帯電電極１２１とが近接しているため、比較的低い電圧でも原料液３００を十分に帯電させることができるためである。

図４は、供給電極とその周縁部を示す斜示図である。

図５は、電線が接続された状態の供給電極と、供給電極と分離状態の流出体の係合部を示す斜示図である。

これらの図に示すように供給電極１０２は、基礎体１０１に取り付けられ、流出体１１５が基礎体１０１に対して取り付けられた状態で流出体１１５と電気的に接続される導電性の部材である。供給電極１０２は、流出体１１５に電荷を供給し、その流出体１１５を介して原料液３００に電荷を供給する機能を担っている。

本実施の形態の場合、供給電極１０２は、流出体１１５を基礎体１０１に取り付けるための保持部１２４を備えており、保持部１２４には、一端が開放される溝１２５が設けられている。供給電極１０２の保持部１２４に設けられている溝１２５は、いわゆるアリ溝と称される溝１２５であり、溝の底面に向かって（同図中上向き）徐々に溝の幅が広がる形状となっている。

一方、流出体１１５に設けられる係合部１５１は、溝１２５に対し溝１２５の長さ方向には挿脱自在であり、溝１２５に挿入した状態では溝１２５の長さ方向と直交する方向には抜脱できないレール部１５２を備えている。つまり、レール部１５２は、溝１２５の形状と対応する形状となっている。また、係合部１５１は、流出体１１５と一体となっており、導電性の高い金属で形成されている。

以上から、供給電極１０２の溝１２５に係合部１５１のレール部１５２を挿入すれば、供給電極１０２は、流出体１１５を保持することが可能となる。また、供給電極１０２は、基礎体１０１に取り付けられているため、流出体１１５が供給電極１０２に保持された状態は、流出体１１５が基礎体１０１に対し着脱可能に取り付けられた状態となる。また、供給電極１０２と係合部１５１とは、ともに導電性を備えているため、供給電極１０２と係合部１５１とが係合すると、供給電極１０２は、係合部１５１を介して流出体１１５と電気的に接続される。

また、本実施の形態の場合は、供給電極１０２が流出体１１５をつり下げた状態で保持するため、流出体１１５の重量により溝１２５とレール部１５２とが強く接触し、接触抵抗を低減させて高い導電性を確保することが可能となる。

電線１０３は、流出体１１５と帯電電極１２１との間に所定の電圧を印加するため、供給電極１０２に電気的に接続される導電性の線材である。本実施の形態の場合、電線１０３は、絶縁性の樹脂で被覆されており、基礎体１０１に沿って配線していても、基礎体１０１との間で絶縁が破壊されるものではない。

誘引手段１０４は、空間中で製造されたナノファイバを収集手段１２８に誘引するための装置である。誘引手段１０４は、気体流を用いてナノファイバを所定の位置に誘引する方式（気体流方式）や、空間を飛翔しているナノファイバが帯電していることを利用して、電界を発生させてナノファイバを所定の位置に誘引する方式（電界方式）を採用することができ、また、気体流方式と電界方式を併有するものでもかまわない。

本実施の形態の場合、誘引手段１０４は、図１に示すように、流出体１１５と所定距離離れた位置に流出体１１５よりも長く幅の広い板状の帯電電極１２１が誘引電極としても機能している。帯電電極１２１は、誘引電源としても機能する帯電電源１２２と接続されて所定の電位が印加される導電性の部材であり、帯電電極１２１から発生する電界により流出体１１５に電荷を発生させると共に、ナノファイバを帯電電極１２１の方向に誘引する。また、誘引手段１０４は、吸引手段１４２を備えている。吸引手段１４２は、帯電電極１２１の厚さ方向に多数設けられた貫通孔から気体を吸い込んで気体流を発生させ、ナノファイバを所定の位置に誘引する装置である。

収集手段１２８は、空間中で製造されたナノファイバを収集する装置である。本実施の形態の場合、収集手段１２８は、被堆積部材１２６と、移送手段１２９とを備えている。

被堆積部材１２６は、流出体１１５から流出した原料液３００が静電延伸現象により変化したナノファイバを堆積させて収集する部材である。

本実施の形態の場合、被堆積部材１２６は、誘引手段１０４により発生する気体流が通過する網状のシートであり、被堆積部材１２６から堆積したナノファイバを容易にはがせるように表面にシリコンでコーティングが施されている。

移送手段１２９は、流出体１１５と、被堆積部材１２６とを相対的に移動させる装置である。本実施の形態の場合、流出体１１５は基礎体１０１に固定されており、被堆積部材１２６のみを移動するものとなっている。具体的に移送手段１２９は、長尺の被堆積部材１２６を巻き取りながらロールから引き出し、堆積するナノファイバと共に被堆積部材１２６を移動させることができるものとなっている。

なお、移送手段１２９は、被堆積部材１２６を移動させるばかりではなく、流出体１１５を被堆積部材１２６に対して移動させるものでもかまわない。この場合、流出体１１５は可動状態で基礎体１０１に取り付けられることとなる。また、移送手段１２９は、被堆積部材１２６を一定方向に移動させると共に、流出体１１５を往復動させるなど、任意の動作状態を採用することができる。

供給手段１０７は、図１に示すように、流出体１１５に原料液３００を供給する装置であり、原料液３００を大量に貯留する容器と、原料液３００を所定の圧力で搬送するポンプと、原料液３００を案内する案内管とを備えている。

次に、上記構成のナノファイバ製造装置１００のメンテナンス方法を説明する。

ここで、ナノファイバを構成する樹脂であって、原料液３００に溶解、または、分散する溶質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−ｍ−フェニレンテレフタレート、ポリ−ｐ−フェニレンイソフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステルカーボネート、ポリアミド、アラミド、ポリイミド、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、ポリペプチド等およびこれらの共重合体等の高分子物質を例示できる。また、上記より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもかまわない。なお、上記は例示であり、本願発明は上記樹脂に限定されるものではない。

原料液３００に使用される溶媒としては、揮発性のある有機溶剤などを例示することができる。具体的に例示すると、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、クロロホルム、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、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキシド、ピリジン、水等を挙示することができる。また、上記より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもかまわない。なお、上記は例示であり、本願発明に用いられる原料液３００は上記溶媒を採用することに限定されるものではない。

さらに、原料液３００に無機質固体材料を添加してもよい。当該無機質固体材料としては、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、弗化物、硫化物等を挙げることができるが、製造されるナノファイバの耐熱性、加工性などの観点から酸化物を用いることが好ましい。当該酸化物としては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅、ＳｎＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｋ₂Ｏ、Ｃｓ₂Ｏ、ＺｎＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ａｓ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂、Ｖ₂Ｏ₅、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＭｎＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｙ₂Ｏ₃、Ｌｕ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃、ＨｆＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅等を例示することができる。また、上記より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもかまわない。なお、上記は例示であり、本願発明の原料液３００に添加される物質は、上記添加剤に限定されるものではない。

原料液３００における溶媒と溶質との混合比率は、選定される溶媒の種類と溶質の種類とにより異なるが、溶媒量は、約６０重量％から９８重量％の間が望ましい。好適には溶質が５〜３０％となる。

ナノファイバ製造装置１００の操業を停止した後、基礎体１０１から流出体１１５を取り外す（取り外し工程）。取り外しは、流出体１１５を水平方向にスライドさせることにより、供給電極１０２と係合部１５１との係合関係が解除され、供給電極１０２と流出体１１５とが物理的に分離するとともに、電気的な接続状態が解除される。

基礎体１０１から流出体１１５を取り外した状態において、供給電極１０２は基礎体１０１に取り付けられており、電線１０３は供給電極１０２に接続されている。従って、電線１０３が邪魔となって、メンテナンス作業に支障が出ることが無い。

次に、取り外された流出体１１５を溶剤などを用いて洗浄する（洗浄工程）。

次に、洗浄された流出体１１５を基礎体１０１に取り付ける（取り付け工程）。取り付けは、流出体１１５を供給電極１０２の近傍に配置した後、流出体１１５を水平方向にスライドさせることにより、供給電極１０２と係合部１５１とが係合する。この状態で、供給電極１０２により流出体１１５が保持されるとともに、電気的に接続された状態となる。

上記構成のナノファイバ製造装置１００によれば、基礎体１０１に対する流出体１１５の着脱が容易であり、当該着脱により電気的な接続の確保と解除とを実現することができる。さらに、電線１０３の端部が自由となってメンテナンス作業の邪魔になることもないため、きわめて容易にメンテナンス作業を進めることが可能となる。

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、図６に示すように、ナノファイバ製造装置１００は、供給電極１０２とは別体に、基礎体１０１に固定されるつり下げレール１１６を備え、供給電極１０２は、弾性を備えたスプリング端子１３０を備えていてもよい。一方、流出体１１５の係合部１５１は、フック１５３と、押圧子１５４とを備えていてもよい。

この場合、供給電極１０２に対し、図中の矢印の方向に係合部１５１をスライドさせることにより、スプリング端子１３０と押圧子１５４とが接触し、供給電極１０２と流出体１１５との電気的な接続状態が確保できる。また、係合部１５１を逆にスライドさせれば、接続状態を解除することができる。

また、図７に示すように、供給電極１０２は、鉤状の保持部１２４を備え、流出体１１５は、保持部１２４と係合する円柱状の係合部１５１を備えるものでもよい。このような構成を採用すれば、供給電極１０２の保持部１２４に係合部１５１を引っかけるように係合することで、供給電極１０２は、流出体１１５をつり下げ状態で保持することが可能となる。また、保持部１２４と係合部１５１との接触により、供給電極１０２と流出体１１５とを導通させることができる。

また、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、特許請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

図８は、別態様のナノファイバ製造装置を基礎体の一部を切り欠いて示す斜視図である。

同図に示すナノファイバ製造装置１００は、流出体１１５として、第一流出体１６１と第二流出体１６２とを備え、供給電極１０２として、第一流出体１６１と電気的に接続される第一供給電極１６３と、第二流出体１６２と電気的に接続される第二供給電極１６４とを備えている。

第一供給電極１６３と第二供給電極１６４とは、帯電電極１２１に対し並列に接続されている。つまり、第一流出体１６１と第一供給電極１６３との接続を解除しても、第二流出体１６２と帯電電極１２１との間の電圧に影響がなく、第二流出体１６２と第二供給電極１６４との接続を解除しても、第一流出体１６１と帯電電極１２１との間の電圧に影響がないように第一供給電極１６３、および、第二供給電極１６４と電線１０３とが接続されている。

なお、図８に示す構成では、第一供給電極１６３と第二供給電極１６４とは、帯電電極１２１に対し並列に対向配置され、アースおよび帯電電源１２２を経由して帯電電極１２１に対し並列に接続されているが、当該接続態様に限定されるわけではない。例えば、第一供給電極１６３と第二供給電極１６４とが帯電電源１２２に直接並列に接続されていても良い。この場合、帯電電源１２２と帯電電極１２１との間は、直接接続されていても、アースを介して接続されていてもよい。

第一流出体１６１、および、第二流出体１６２は、内部に原料液３００を貯留する大型の貯留槽１１３（図示せず）を備えており、貯留槽１１３に充填された原料液３００を流出孔１１８から流出するものとなっている。

図９は、ナノファイバ製造装置を基礎体の一部を切り欠いて示す斜視図である。

同図に示すように、第一流出体１６１から原料液３００を流出させてナノファイバ３０１を製造している操業中において、第二流出体１６２を基礎体１０１から取り外すと同時に、第二流出体１６２に印加されている電圧を解除することができる。

なお、第二流出体１６２を基礎体１０１に着脱する際には、アーク放電を回避しうる速度で第二流出体１６２を動かすことが望ましい。当該内容は第一流出体１６１も同様である。

以上によれば、ナノファイバ製造装置１００の操業を維持、すなわち、第一流出体１６１から原料液３００を流出させてナノファイバ３０１を製造しながら第二流出体１６２の整備を行い、再び第二流出体１６２を取り付けることが可能となる。さらに、第三流出体（図示せず）を別途準備しておき、第二流出体１６２と第三流出体とを交換することが可能となる。

特に、原料液３００が導電性を備えている場合、大型の供給手段１０７から連続的に原料液３００を流出体１１５に供給し続けることが困難である。以上のような状況であっても上記ナノファイバ製造装置１００を用い、比較的大量の原料液３００を保持しうる貯留槽１１３を備えた第一流出体１６１や第二流出体１６２とを用いれば、一方の流出体１１５から原料液３００を流出している間に他方の流出体１１５の貯留槽１１３に原料液３００を充填することが可能となり、導電性を有する原料液３００を用いて連続的にナノファイバ３０１を製造し続けることが可能となる。

なお、上記記載は本願発明を限定するものでは無い。例えば、第一流出体１６１、および、第二流出体１６２は、供給手段１０７に接続されていてもかまわない。

また、原料液３００の貯留槽１１３への充填作業や、流出体１１５の洗浄なども整備に含まれる。

本願発明は、ナノファイバの製造やナノファイバを用いた紡糸、不織布の製造に利用可能である。

１００ ナノファイバ製造装置
１０１ 基礎体
１０２ 供給電極
１０３ 電線
１０４ 誘引手段
１０７ 供給手段
１１３ 貯留槽
１１５ 流出体
１１６ つり下げレール
１１８ 流出孔
１２１ 帯電電極
１２２ 帯電電源
１２４ 保持部
１２５ 溝
１２６ 被堆積部材
１２８ 収集手段
１２９ 移送手段
１３０ スプリング端子
１４２ 吸引手段
１５１ 係合部
１５２ レール部
１５３ フック
１５４ 押圧子
３００ 原料液

Claims (6)

1. 原料液を空間中で電気的に延伸させて、ナノファイバを製造するナノファイバ製造装置であって、
   当該ナノファイバ製造装置の構造的な基礎となる基礎体と、
   原料液を定められた方向にのみ流出させる流出体であって、前記基礎体に対し着脱可能に取り付けられる流出体と、
   前記流出体と所定の間隔を隔てて配置される帯電電極と、
   前記流出体と前記帯電電極との間に所定の電圧を印加する帯電電源と、
   前記基礎体に取り付けられ、前記流出体が前記基礎体に対して取り付けられた状態で前記流出体と電気的に接続される供給電極と、
   前記流出体と前記帯電電極との間に所定の電圧を印加するため、前記供給電極に電気的に接続される電線と
   を備えるナノファイバ製造装置。
2. 前記供給電極は、
   前記流出体を前記基礎体に取り付けるための保持部を備える
   請求項１に記載のナノファイバ製造装置。
3. 前記保持部は、
   少なくとも一端が開放される溝が設けられ、
   前記流出体は、前記溝と係合する係合部を備える
   請求項２に記載のナノファイバ製造装置。
4. 前記流出体は、第一流出体と第二流出体とを備え、
   前記供給電極は、前記第一流出体と電気的に接続される第一供給電極と、前記第二流出体と電気的に接続される第二供給電極とを備え、
   前記第一供給電極と前記第二供給電極とは、前記帯電電極に対し並列に接続される
   請求項１に記載のナノファイバ製造装置。
5. 原料液を空間中で電気的に延伸させて、ナノファイバを製造するナノファイバ製造方法であって、
   ナノファイバを製造するナノファイバ製造装置の構造的な基礎となる基礎体に取り付けられる第一流出体から原料液が流出する際に、前記基礎体に前記第一流出体と並んで取り付けられる第二流出体を前記基礎体から取り外すことにより、前記基礎体に取り付けられ、前記第二流出体に電荷を供給する第二供給電極と前記第二流出体とを電気的に分離し、
   整備された前記第二流出体、または、第三流出体を前記基礎体に取り付けることにより、前記第二供給電極と電気的に接続する
   ナノファイバ製造方法。
6. 原料液を空間中で電気的に延伸させて、ナノファイバを製造するナノファイバ製造装置のメンテナンス方法であって、
   当該ナノファイバ製造装置の構造的な基礎となる基礎体から原料液を空間中に流出させる流出体を取り外すことにより、前記基礎体に取り付けられ、前記流出体に電荷を供給する供給電極と前記流出体とを電気的に分離し、
   取り外された前記流出体を洗浄し、
   洗浄された前記流出体を前記基礎体に取り付けることにより、前記供給電極と電気的に接続する
   ナノファイバ製造装置のメンテナンス方法。

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