JP2015081390A - Electrospinning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電界紡糸を行うための電界紡糸装置に関する。 The present invention relates to an electrospinning apparatus for performing electrospinning.
近年、新素材に関する研究開発が盛んに行われており、その中でもナノサイズのファイバー（繊維）が注目されている。このナノサイズファイバーは主にナノサイズ効果、超比表面積効果、超分子配列効果を有しており、このような効果を利用して、例えば、エアフィルター、再生医療用の素材、二次電池の電極又は衣料品などに応用されている。 In recent years, research and development on new materials has been actively conducted, and nano-sized fibers (fibers) have attracted attention among them. This nano-sized fiber mainly has a nano-size effect, an ultra-specific surface area effect, and a supramolecular arrangement effect. For example, an air filter, a material for regenerative medicine, a secondary battery It is applied to electrodes or clothing.
このようなナノサイズのファイバー（繊維）を紡糸する方法して電界紡糸法（エレクトロスピニング法）が従来から知られている。電界紡糸法は、電界場が形成された雰囲気中に、高分子材料を含有する電界紡糸用溶液を供給することによりナノサイズのファイバーを形成する方法であり、主に針状ノズル方式と非ノズル方式との２種類の方法が一般的に知られている。針状ノズル方式は、シリンジに封入した電界紡糸用溶液を金属製の針状ノズルの先端から電界場が形成された雰囲気中に吐出する方法として知られている。また、非ノズル方式の電界紡糸法（エレクトロスピニング法）としては、主にドラム型エレクトロスピニング法やエレクトロバブルスピニング法が知られている。このうち、ドラム型エレクトロスピニング法は、回転するドラム型の電極を電界紡糸用溶液に部分的に浸漬させることにより電界紡糸を行う方法として知られており（例えば、エルマルコ社製ナノスパイダー：特許文献１参照）、また、エレクトロバブルスピニング法は、電界紡糸用溶液に連続的に発生した泡に高電圧を印加することにより電界紡糸を行なう方法として知られている（例えば、廣瀬製紙社製エレクトロスピニング法：特許文献２参照）。このように、種々の電界紡糸法が従来から知られている。 An electrospinning method (electrospinning method) is conventionally known as a method for spinning such nano-sized fibers (fibers). The electrospinning method is a method of forming nano-sized fibers by supplying a solution for electrospinning containing a polymer material into an atmosphere in which an electric field is formed. Two types of methods are generally known. The needle nozzle method is known as a method of discharging an electrospinning solution sealed in a syringe into an atmosphere in which an electric field is formed from the tip of a metal needle nozzle. As the non-nozzle type electrospinning method (electrospinning method), a drum-type electrospinning method and an electrobubble spinning method are mainly known. Among them, the drum-type electrospinning method is known as a method of performing electrospinning by partially immersing a rotating drum-type electrode in an electrospinning solution (for example, Nanospider manufactured by El Marco Co .: Patent Documents). 1), and the electrobubble spinning method is known as a method of performing electrospinning by applying a high voltage to bubbles continuously generated in a solution for electrospinning (for example, electrospinning manufactured by Hirose Paper Co., Ltd.). Law: see Patent Document 2). As described above, various electrospinning methods are conventionally known.
しかしながら、上記のような電界紡糸法において、針状ノズル方式では、大量に紡糸をする場合に多くの針状ノズルが必要になり、その結果、針状ノズルのメンテナンスに多くの費用及び時間を要するという問題がある。また、針状ノズルが細いので、目詰まりが生じやすいという問題もある。そのため、針状ノズル方式はファイバーの量産に適していないという問題がある。 However, in the electrospinning method as described above, in the needle-shaped nozzle method, many needle-shaped nozzles are required when spinning in a large amount, and as a result, much cost and time are required for maintenance of the needle-shaped nozzle. There is a problem. In addition, since the needle-like nozzle is thin, there is a problem that clogging is likely to occur. Therefore, there is a problem that the needle nozzle method is not suitable for mass production of fibers.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、ナノサイズのファイバーを好適に紡糸することができる電界紡糸装置の提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an electrospinning apparatus capable of suitably spinning nano-sized fibers.
本発明の上記目的は、導電性を有する１又は複数の電極部材と、前記電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段と、コレクターと、前記電極部材と前記コレクターとの間に電圧を印加する電源と、を備え、前記電極部材の表面は、疎水性領域に複数の親水性領域が点在している電界紡糸装置により達成される。 The object of the present invention is to provide one or a plurality of electrode members having conductivity, supply means for supplying an electrospinning solution to the surface of the electrode members, a collector, and a voltage between the electrode members and the collector. The surface of the electrode member is achieved by an electrospinning apparatus in which a plurality of hydrophilic regions are scattered in a hydrophobic region.
上記構成によれば、電極部材の表面に供給された電界紡糸用溶液は、電極部材の表面の濡れやすい領域である複数の親水性領域に微小な液滴として点在し、この液滴が、電極部材及びコレクターの間に形成される電界場の作用により、多数の細いファイバーとなってコレクターに向けて飛散する。このように、本発明の電界紡糸装置では、電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給することにより電界紡糸できるので、電極部材の目詰まりを起こすことなくナノサイズのファイバーを好適に紡糸することができるうえ、電極部材のメンテナンスも容易である。 According to the above configuration, the electrospinning solution supplied to the surface of the electrode member is scattered as fine droplets in a plurality of hydrophilic regions that are easy to wet on the surface of the electrode member. Due to the action of the electric field formed between the electrode member and the collector, a large number of thin fibers are scattered toward the collector. As described above, in the electrospinning apparatus of the present invention, electrospinning can be performed by supplying the electrospinning solution to the surface of the electrode member. Therefore, nano-sized fibers can be suitably spun without causing clogging of the electrode member. In addition, maintenance of the electrode member is easy.
上記構成の電界紡糸装置において、前記電極部材は、水平面に対し垂直に又は傾斜して配置され、前記供給手段は、前記電極部材の上方から電界紡糸用溶液を供給することが好ましい。 In the electrospinning apparatus having the above-described configuration, it is preferable that the electrode member is arranged perpendicularly or inclined with respect to a horizontal plane, and the supply unit supplies the electrospinning solution from above the electrode member.
また、前記供給手段は、電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽を備え、前記電極部材は、水平面に対し垂直に又は傾斜して配置されるとともに、電界紡糸用溶液に浸漬可能なように前記貯留槽の上方に上下動可能に配置されていることが好ましい。 The supply means includes a storage tank for storing the electrospinning solution, and the electrode member is arranged perpendicularly or inclined with respect to a horizontal plane, and is stored so as to be immersed in the electrospinning solution. It is preferable that it is arranged above the tank so as to be movable up and down.
また、前記供給手段は、電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽を備え、前記電極部材は、回転可能なロール状体又は無端状の帯状体からなり、一部が電界紡糸用溶液に浸漬するように前記貯留槽の上方に配置されていることが好ましい。この場合、前記電極部材の表面の前記疎水性領域に押し当てられる掻き取り板をさらに備えていることが好ましい。 The supply means includes a storage tank for storing the electrospinning solution, and the electrode member is composed of a rotatable roll-like body or an endless belt-like body, and a part thereof is immersed in the electrospinning solution. It is preferable that it is arrange | positioned above the said storage tank. In this case, it is preferable to further include a scraping plate pressed against the hydrophobic region on the surface of the electrode member.
また、本発明の上記目的は、導電性を有し、かつ、表面が疎水性を有する電極部材と、前記電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段と、コレクターと、前記電極部材と前記コレクターとの間に電圧を印加する電源と、前記電極部材の表面を摺動可能な掻き取り板と、を備える電界紡糸装置によっても達成される。 Another object of the present invention is to provide a conductive electrode member having a hydrophobic surface, a supply means for supplying an electrospinning solution to the surface of the electrode member, a collector, and the electrode member. It is also achieved by an electrospinning apparatus comprising a power source for applying a voltage between the collector and the collector, and a scraping plate capable of sliding on the surface of the electrode member.
上記構成によれば、電極部材の表面に供給される電界紡糸用溶液を掻き取り板により電極部材の表面ではじくことで、電界紡糸用溶液は、電極部材の表面に微小な液滴として複数点在する。そして、この液滴が、電極部材及びコレクターの間に形成される電界場の作用により、多数の細いファイバーとなってコレクターに向けて飛散する。このように、本発明の電界紡糸装置では、電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給することにより電界紡糸できるので、電極部材の目詰まりを起こすことなくナノサイズのファイバーを好適に紡糸することができるうえ、電極部材のメンテナンスも容易である。 According to the above configuration, the electrospinning solution supplied to the surface of the electrode member is repelled on the surface of the electrode member by the scraping plate, so that the electrospinning solution is a plurality of fine droplets on the surface of the electrode member. Exists. The liquid droplets are scattered toward the collector as a large number of thin fibers by the action of the electric field formed between the electrode member and the collector. As described above, in the electrospinning apparatus of the present invention, electrospinning can be performed by supplying the electrospinning solution to the surface of the electrode member. Therefore, nano-sized fibers can be suitably spun without causing clogging of the electrode member. In addition, maintenance of the electrode member is easy.
また、本発明の上記目的は、導電性を有し、回転可能なロール状体からなる電極部材と、前記電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段と、コレクターと、前記電極部材と前記コレクターとの間に電圧を印加する電源と、を備え、前記供給手段は、電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽と、一部が電界紡糸溶液に浸漬するように前記貯留槽の上方に配置された絶縁性を有する回転可能なロールと、を備え、前記電極部材及び前記ロールは、互いの表面が接するように配置されるとともに、互いに交差する前記ロールに形成された溝と前記電極部材に形成された凸部とをそれぞれの表面に有している電界紡糸装置によっても達成される。 Another object of the present invention is to provide a conductive electrode member made of a rotatable roll, a supply means for supplying an electrospinning solution to the surface of the electrode member, a collector, and the electrode member. And a power source for applying a voltage between the collector and the collector, wherein the supply means is provided above the storage tank so as to store the electrospinning solution and a part of the storage tank soaked in the electrospinning solution. And a rotatable roll having insulating properties, wherein the electrode member and the roll are arranged so that their surfaces are in contact with each other, and grooves formed in the roll intersecting each other and the electrode member It can also be achieved by an electrospinning apparatus having convex portions formed on each surface.
上記構成によれば、ロール表面が電解紡糸用溶液に浸漬することで、表面の溝に電界紡糸用溶液が供給される。このロールの表面が電極部材の表面と接すると、電極部材の表面の隣り合う溝の間の凸部（溝のない領域）に、ロール表面の溝に供給された電界紡糸用溶液が付着する。このとき、電極部材の表面の凸部とロールの表面の溝とが交差しているので、電界紡糸用溶液は、電極部材の表面に微小な液滴として点在する。そして、この液滴が、電極部材及びコレクターの間に形成される電界場の作用により、多数の細いファイバーとなってコレクターに向けて飛散する。このように、本発明の電界紡糸装置では、電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給することにより電界紡糸できるので、電極部材の目詰まりを起こすことなくナノサイズのファイバーを好適に紡糸することができるうえ、電極部材のメンテナンスも容易である。 According to the above configuration, the electrospinning solution is supplied to the grooves on the surface by immersing the roll surface in the electrospinning solution. When the surface of this roll comes into contact with the surface of the electrode member, the electrospinning solution supplied to the grooves on the roll surface adheres to the convex portions (regions without grooves) between adjacent grooves on the surface of the electrode member. At this time, since the convex portions on the surface of the electrode member intersect with the grooves on the surface of the roll, the electrospinning solution is scattered as fine droplets on the surface of the electrode member. The liquid droplets are scattered toward the collector as a large number of thin fibers by the action of the electric field formed between the electrode member and the collector. As described above, in the electrospinning apparatus of the present invention, electrospinning can be performed by supplying the electrospinning solution to the surface of the electrode member. Therefore, nano-sized fibers can be suitably spun without causing clogging of the electrode member. In addition, maintenance of the electrode member is easy.
上記構成の電界紡糸装置において、前記ロールの表面の前記溝のない領域に押し当てられる掻き取り板をさらに備えていることが好ましい。 The electrospinning apparatus having the above-described configuration preferably further includes a scraping plate pressed against the groove-free region on the surface of the roll.
また、前記電極部材の表面の前記凸部は、親水性を有していることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said convex part of the surface of the said electrode member has hydrophilicity.
本発明の電界紡糸装置によれば、ナノサイズのファイバーを、電極部材の目詰まりを起こすことなく、好適に紡糸することができる。また、電極部材のメンテナンスも容易である。 According to the electrospinning apparatus of the present invention, nano-sized fibers can be suitably spun without causing clogging of electrode members. Also, maintenance of the electrode member is easy.
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電界紡糸装置１の概略構成図である。電界紡糸装置１は、電界紡糸法（エレクトロスピニング法）によりナノサイズのファイバーを紡糸するものであり、導電性を有する電極部材２と、コレクター３と、電極部材２及びコレクター３の間に電圧を印加する電源４と、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段５と、を備えている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electrospinning apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The electrospinning apparatus 1 spins nano-sized fibers by an electrospinning method (electrospinning method), and a voltage is applied between the electrode member 2 having electrical conductivity, the collector 3, and the electrode member 2 and the collector 3. A power supply 4 to be applied and a supply means 5 for supplying an electrospinning solution to the surface of the electrode member 2 are provided.
電界紡糸法とは、電界場が形成された雰囲気中に電界紡糸用溶液を供給することによりナノサイズのファイバーを形成する方法であり、電界紡糸用溶液としては、高分子材料を溶媒に溶かしたものを用いることができる。また、高分子材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンなどの水溶性の高分子材料、アクリル、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリアクリロニトリルなどの有機溶剤に可溶な高分子材料、或いは、ポリ乳酸、キチンなどの生分解性の高分子材料などを用いることができる。また、溶媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、水、エタノール、メタノール、アセトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、トルエン、キシレンなどを用いることができる。また、銀、シリカ、チタニアなどのナノ粒子を電界紡糸用溶液に添加してもよい。また、紡糸されたファイバーの太さは、約２０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度となる。 The electrospinning method is a method of forming nano-sized fibers by supplying an electrospinning solution in an atmosphere in which an electric field is formed. As the electrospinning solution, a polymer material is dissolved in a solvent. Things can be used. The polymer material is not particularly limited, but is soluble in, for example, water-soluble polymer materials such as polyvinyl alcohol and polyvinyl pyrrolidone, and organic solvents such as acrylic, polycarbonate, cycloolefin polymer, and polyacrylonitrile. Or a biodegradable polymer material such as polylactic acid or chitin can be used. Further, the solvent is not particularly limited, and for example, water, ethanol, methanol, acetone, N, N-dimethylformamide, toluene, xylene and the like can be used. Further, nanoparticles such as silver, silica, and titania may be added to the electrospinning solution. Further, the thickness of the spun fiber is about 20 nm to 1000 nm.
電極部材２は、導電性を有する材料からなり、材料としては特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス、鉄などの金属を例示することができる。電極部材２は、本実施形態では、細い棒状（線状）であり、その外径は０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ程度であることが好ましい。電極部材２の表面は、疎水性領域２０に複数の親水性領域２１が点在するように表面処理がなされており、本実施形態では、複数の親水性領域２１が、電極部材の長さ方向に間隔をあけて配置され、隣り合う親水性領域２１の間に疎水性領域２０が配置されている。これにより、電極部材２の表面には、電界紡糸用溶液が濡れやすい（つまりは、付着しやすい）親水性領域２１と、電界紡糸用溶液が濡れにくい（つまりは、はじきやすくて付着しにくい）疎水性領域２０との、電界紡糸用溶液に対する濡れ性の異なる二つの領域が存在している。なお、電極部材２は、図１では丸棒状であるが、角棒状であっても構わない。 The electrode member 2 is made of a conductive material, and the material is not particularly limited, and examples thereof include metals such as stainless steel and iron. In the present embodiment, the electrode member 2 has a thin rod shape (linear shape), and its outer diameter is preferably about 0.1 mm to 5.0 mm. The surface of the electrode member 2 is subjected to surface treatment so that a plurality of hydrophilic regions 21 are scattered in the hydrophobic region 20, and in the present embodiment, the plurality of hydrophilic regions 21 are arranged in the length direction of the electrode member. And the hydrophobic region 20 is disposed between the adjacent hydrophilic regions 21. Accordingly, the electrospinning solution is easily wetted (that is, easily attached) to the surface of the electrode member 2 and the electrospinning solution is not easily wetted (that is, it is easily repelled and hardly attached). There are two regions having different wettability to the electrospinning solution with the hydrophobic region 20. The electrode member 2 has a round bar shape in FIG. 1, but may have a square bar shape.
電極部材２の表面に親水性と疎水性とを付与して、電界紡糸用溶液に対する濡れ性を異なるようにするための表面処理には、種々の方法を用いることができる。例えば、電極部材２の表面に酸化チタンなどの親水性材料をコーティングすることで、親水性化することができる一方で、フッ素やシリコン、ダイヤモンドライクカーボンなどの疎水性（撥水性）材料をコーティングすることで、疎水性化することができる。また、電極部材２の表面にメッキ処理を部分的に施すことによっても、電極部材２の表面に親水性と疎水性との差をつけることができる。例えば酸化チタンのような親水性を有するナノ粒子や疎水性のフッ素系ナノ粒子を共析させることで、親水性、撥水性を制御することができる。また、電極部材２の表面に研磨処理やサンドブラスト処理、放電処理などを部分的に施し、表面の一部を滑らかにしたり、微細な凹凸形状として粗くしたりすることによっても、電極部材２の表面に親水性と疎水性との差をつけることができる。電極部材２の表面の表面粗さを小さくすることで疎水性が向上し、表面粗さを大きくすることで、電極部材２の表面と液との接触面積が大きくなるので、親水性が向上する。 Various methods can be used for the surface treatment for imparting hydrophilicity and hydrophobicity to the surface of the electrode member 2 to make the wettability with respect to the electrospinning solution different. For example, the surface of the electrode member 2 can be rendered hydrophilic by coating with a hydrophilic material such as titanium oxide, while being coated with a hydrophobic (water-repellent) material such as fluorine, silicon, or diamond-like carbon. Thus, it can be made hydrophobic. Also, the surface of the electrode member 2 can be made to have a difference between hydrophilicity and hydrophobicity by partially plating the surface of the electrode member 2. For example, hydrophilicity and water repellency can be controlled by co-depositing hydrophilic nanoparticles such as titanium oxide and hydrophobic fluorine nanoparticles. Further, the surface of the electrode member 2 can also be obtained by partially subjecting the surface of the electrode member 2 to polishing treatment, sandblasting treatment, electric discharge treatment, etc., and smoothing a part of the surface or roughening it as a fine uneven shape. The difference between hydrophilicity and hydrophobicity can be made. Hydrophobicity is improved by reducing the surface roughness of the electrode member 2, and hydrophilicity is improved by increasing the surface roughness by increasing the contact area between the surface of the electrode member 2 and the liquid. .
電極部材２の表面における親水性領域２１の大きさは、本実施形態では、その長さが１ｍｍ〜５ｍｍ程度であることが好ましい。電極部材２とコレクター３との間に電圧が印加されて電界紡糸用溶液が電界紡糸する際、親水性領域２１に付着した電界紡糸用溶液の液滴の大きさが小さいほど電界紡糸されやすく、よって親水性領域２１の大きさが大きいと、親水性領域２１に付着する電界紡糸用溶液の液滴の大きさが大きくなる結果、電極部材２とコレクター３との間に電圧を印加しても電界紡糸用溶液が紡糸されにくくなるからである。 The size of the hydrophilic region 21 on the surface of the electrode member 2 is preferably about 1 mm to 5 mm in length in the present embodiment. When a voltage is applied between the electrode member 2 and the collector 3 to electrospin the electrospinning solution, the smaller the size of the electrospinning solution droplet attached to the hydrophilic region 21, the easier the electrospinning. Therefore, if the size of the hydrophilic region 21 is large, the size of the droplets of the electrospinning solution adhering to the hydrophilic region 21 increases. As a result, even if a voltage is applied between the electrode member 2 and the collector 3. This is because the electrospinning solution is difficult to spin.
上記構成の電極部材２は、水平面に対し垂直又は傾斜して配置され、電極部材２の各親水性領域２１と対向するように、コレクター３が電極部材２の側方に配置されている。コレクター３は、板状の金属から構成されており、一方の板面が複数の電極部材２と対向することで、電界紡糸法により生じたファイバーが前記板面に捕集される。 The electrode member 2 having the above configuration is arranged perpendicularly or inclined with respect to the horizontal plane, and the collector 3 is arranged on the side of the electrode member 2 so as to face each hydrophilic region 21 of the electrode member 2. The collector 3 is comprised from the plate-shaped metal, and the fiber produced by the electrospinning method is collected on the said plate surface because one plate surface opposes the several electrode member 2. FIG.
電源４は、直流電源であり、電極部材２及びコレクター３に接続され、電極部材２とコレクター３との間に電圧を印加して電界場を形成する。電極部材２とコレクター３との電位差は特に限定されるものではないが、例えば１ｋＶ〜１００ｋＶにすることができ、電極部材２側を高電位にし、コレクター３側を低電位にしている。なお、高電位、低電位を逆にしてもよい。 The power source 4 is a DC power source, is connected to the electrode member 2 and the collector 3, and forms an electric field by applying a voltage between the electrode member 2 and the collector 3. The potential difference between the electrode member 2 and the collector 3 is not particularly limited. For example, the potential difference can be set to 1 kV to 100 kV, and the electrode member 2 side is set to a high potential and the collector 3 side is set to a low potential. Note that the high potential and the low potential may be reversed.
供給手段５は、電界紡糸用溶液を供給できるものであれば特に限定されず、例えば、電界紡糸用溶液を貯留するタンク５０から導入ライン５１を介してシリンジ５２の先端から電界紡糸用溶液を電極部材２に供給することができる。本実施形態では、供給手段５からの電界紡糸用溶液が電極部材２上に供給されるようになっており、電極部材２に供給された電界紡糸用溶液は、電極部材２の表面を伝って下方に流れる。ここで、電極部材２の表面の複数の親水性領域２１は電界紡糸用溶液に対して親水性を有していて濡れやすく、疎水性領域２０は電界紡糸用溶液に対して疎水性を有していて濡れにくくなっている。よって、電極部材２の表面を電界紡糸用溶液が流下すると、疎水性領域２０では電界紡糸用溶液がはじかれるので、親水性領域２１と疎水性領域２０との間で液が切れ、電界紡糸用溶液は濡れやすい領域である各親水性領域２０に効果的に付着する。これにより、電極部材２の表面に供給された電界紡糸用溶液は、複数の親水性領域２１に微小な液滴として点在する。なお、電極部材２に供給された電界紡糸用溶液のうち、電極部材２の表面から流れ落ちた電界紡糸用溶液は、回収容器（図示せず）により回収される。回収容器に回収された電解紡糸用溶液は、回収ライン（図示せず）を通じてタンク５０に送られる。 The supply means 5 is not particularly limited as long as it can supply the electrospinning solution. For example, the electrospinning solution is supplied from the tip of the syringe 52 through the introduction line 51 from the tank 50 storing the electrospinning solution to the electrode. The member 2 can be supplied. In the present embodiment, the electrospinning solution from the supply means 5 is supplied onto the electrode member 2, and the electrospinning solution supplied to the electrode member 2 travels along the surface of the electrode member 2. Flows downward. Here, the plurality of hydrophilic regions 21 on the surface of the electrode member 2 are hydrophilic to the electrospinning solution and easily wet, and the hydrophobic region 20 is hydrophobic to the electrospinning solution. It is hard to get wet. Therefore, when the electrospinning solution flows down on the surface of the electrode member 2, the electrospinning solution is repelled in the hydrophobic region 20, so that the liquid is cut between the hydrophilic region 21 and the hydrophobic region 20, and the electrospinning solution is used. The solution effectively adheres to each hydrophilic region 20 which is a region that is easily wetted. As a result, the electrospinning solution supplied to the surface of the electrode member 2 is scattered as fine droplets in the plurality of hydrophilic regions 21. Of the electrospinning solution supplied to the electrode member 2, the electrospinning solution that has flowed down from the surface of the electrode member 2 is recovered by a recovery container (not shown). The electrospinning solution collected in the collection container is sent to the tank 50 through a collection line (not shown).
次に、上記構成の電界紡糸装置１により行う電界紡糸法について説明する。電界紡糸法により紡糸するときは、まず、電源４をオンにすることにより、電極部材２とコレクター３との間に電圧を印加して電界場を形成する。次に、供給手段５から電解紡糸用溶液を電極部材２上に供給する。これにより、電極部材２の表面の各親水性領域２１に電界紡糸用溶液の微小な液滴が付着し、電極部材２の表面に複数の電界紡糸用溶液が微小な液滴として点在する。よって、電極部材２とコレクター３との間に形成された電界場の作用により、複数の電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３の板面に付着する。その結果、電界紡糸法により多数の細いファイバーが生じ、コレクター３に捕集される。 Next, an electrospinning method performed by the electrospinning apparatus 1 having the above configuration will be described. When spinning by the electrospinning method, first, the power source 4 is turned on to apply a voltage between the electrode member 2 and the collector 3 to form an electric field. Next, an electrospinning solution is supplied onto the electrode member 2 from the supply means 5. As a result, minute droplets of the electrospinning solution adhere to each hydrophilic region 21 on the surface of the electrode member 2, and a plurality of electrospinning solutions are scattered as minute droplets on the surface of the electrode member 2. Therefore, due to the action of the electric field formed between the electrode member 2 and the collector 3, a plurality of fine droplets of the electrospinning solution become a large number of thin fibers and are scattered toward the collector 3. It adheres to the plate surface. As a result, a large number of thin fibers are generated by the electrospinning method and collected by the collector 3.
このように、上記構成の電界紡糸装置１によれば、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給することにより、ナノサイズのファイバーを連続的に紡糸することができる。よって、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができる。また、電極部材２が棒状であるため、洗浄などの電極部材２のメンテナンスも容易である。 As described above, according to the electrospinning apparatus 1 having the above-described configuration, the nano-sized fiber can be continuously spun by supplying the electrospinning solution to the surface of the electrode member 2. Therefore, it is possible to suitably mass-produce nano-sized fibers without causing clogging of the electrode member 2 and the like. Moreover, since the electrode member 2 is rod-shaped, maintenance of the electrode member 2 such as cleaning is easy.
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、電極部材２の数が１つであるが、電極部材２を複数用意し、例えばコレクター３と対向するように一列に並べて、複数の電極部材２の各親水性領域２１により電界紡糸を行うようにしてもよい。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the specific aspect of this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the above embodiment, the number of the electrode members 2 is one, but a plurality of electrode members 2 are prepared, for example, arranged in a row so as to face the collector 3, and each hydrophilic region 21 of the plurality of electrode members 2. Electrospinning may be performed by the above.
また、上記実施形態では、シリンジ５２（供給手段５）により上方から電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給しているが、図２に示すように、供給手段５が電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽５５を備え、水平面に対し垂直に又は傾斜して配置された電極部材２を貯留槽５５の上方に上下動可能に配置する。そして、電極部材２を、図示しない駆動手段より上下方向に往復動し、下方への移動により貯留槽５５内の電界紡糸用溶液に浸漬させることで、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給するようにしてもよい。 In the above embodiment, the electrospinning solution is supplied from above to the surface of the electrode member 2 by the syringe 52 (supplying unit 5). However, as shown in FIG. 2, the supplying unit 5 supplies the electrospinning solution. A storage tank 55 is provided, and the electrode member 2 arranged perpendicularly or inclined with respect to the horizontal plane is arranged above the storage tank 55 so as to be movable up and down. Then, the electrode member 2 is reciprocated in the vertical direction by a driving means (not shown) and immersed in the electrospinning solution in the storage tank 55 by moving downward, so that the electrospinning solution is applied to the surface of the electrode member 2. You may make it supply.
この図２の実施形態では、電極部材２を上方への移動により電界紡糸用溶液から引き上げることで、電極部材２の表面に供給された電界紡糸用溶液は電極部材２の表面を伝って下方に流れ、電極部材２の表面の各親水性領域２０に電界紡糸用溶液の微小な液滴として付着する。よって、この図２の実施形態においても、電極部材２とコレクター３との間に形成された電界場の作用により、複数点在する電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３に捕集される。したがって、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができるうえ、電極部材２のメンテナンスも容易である。 In the embodiment of FIG. 2, the electrode spinning solution is pulled up from the electrospinning solution by moving the electrode member 2 upward, so that the electrospinning solution supplied to the surface of the electrode member 2 travels down the surface of the electrode member 2. It flows and adheres to each hydrophilic region 20 on the surface of the electrode member 2 as a fine droplet of the electrospinning solution. Therefore, also in the embodiment of FIG. 2, a plurality of fine droplets of the electrospinning solution formed into a plurality of thin fibers by the action of the electric field formed between the electrode member 2 and the collector 3. Then, it scatters toward the collector 3 and is collected by the collector 3. Therefore, the nano-sized fiber can be suitably mass-produced without causing clogging of the electrode member 2 and the maintenance of the electrode member 2 is easy.
また、図３に示すように、１又は複数の電極部材２を水平にして配置し、１又は複数の電極部材２の両端部に、円板状の一対の端子部材２２を固定する。一対の端子部材２２は、電極部材２と同材料からなって導電性を有し、電源４が接続され、図示しない回転駆動手段により回転可能となっている。そして、１又は複数の電極部材２の下方に、内部に電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽５５を設け、一対の端子部材２２の回転により、１又は複数の電極部材２が周方向に周回した際に、電界紡糸用溶液に浸漬することで、１又は複数の電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給するように構成してもよい。コレクター３は、例えば１又は複数の電極部材２の上方に配置され、１又は複数の電極部材２が周回する際にコレクター３と対向する。 In addition, as shown in FIG. 3, one or a plurality of electrode members 2 are arranged horizontally, and a pair of disk-shaped terminal members 22 are fixed to both ends of the one or a plurality of electrode members 2. The pair of terminal members 22 are made of the same material as that of the electrode member 2 and have conductivity. The power source 4 is connected to the pair of terminal members 22 and can be rotated by a rotation driving unit (not shown). And the storage tank 55 which stores the solution for electrospinning inside is provided under the 1 or several electrode member 2, and the 1 or several electrode member 2 circulated in the circumferential direction by rotation of a pair of terminal member 22 At this time, the electrospinning solution may be supplied to the surface of one or a plurality of electrode members 2 by being immersed in the electrospinning solution. The collector 3 is disposed, for example, above the one or more electrode members 2, and faces the collector 3 when the one or more electrode members 2 circulate.
この図３の実施形態では、１又は複数の電極部材２が電界紡糸用溶液から引き上げられることで、電極部材２の表面に供給された電界紡糸用溶液は、電極部材２の表面の各親水性領域２０に電界紡糸用溶液の微小な液滴として付着する。そして、更に１又は複数の電極部材２が周回して、コレクター３と対向することで、複数点在する電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３に捕集される。よって、この図３の実施形態においても、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができるうえ、電極部材２のメンテナンスも容易である。 In the embodiment of FIG. 3, one or a plurality of electrode members 2 are pulled up from the electrospinning solution, so that the electrospinning solution supplied to the surface of the electrode member 2 has each hydrophilic property on the surface of the electrode member 2. It adheres to the region 20 as a fine droplet of the electrospinning solution. Further, when one or more electrode members 2 circulate and face the collector 3, a plurality of fine droplets of the electrospinning solution scattered as many thin fibers are scattered toward the collector 3. And collected by the collector 3. Therefore, also in the embodiment of FIG. 3, nano-sized fibers can be suitably mass-produced without causing clogging of the electrode member 2, and maintenance of the electrode member 2 is easy.
また、上記実施形態では、電極部材２は細長い棒状（線状）であったが、図４に示すように、板状であってもよい。図４の実施形態では、板状の電極部材２の表面の例えば上下左右方向に、複数の親水性領域２１を、疎水性領域２０が配置されるように間隔をあけて形成することで、電極部材２の表面の疎水性領域２０に複数の親水性領域２１を点在させている。親水性領域２１の大きさは、５ｍｍ×５ｍｍ四方の範囲に収まる大きさであることが好ましい。 Moreover, in the said embodiment, although the electrode member 2 was elongate rod shape (linear shape), as shown in FIG. 4, a plate shape may be sufficient. In the embodiment of FIG. 4, the plurality of hydrophilic regions 21 are formed on the surface of the plate-like electrode member 2, for example, in the vertical and horizontal directions, at intervals so that the hydrophobic regions 20 are arranged. A plurality of hydrophilic regions 21 are scattered in the hydrophobic region 20 on the surface of the member 2. The size of the hydrophilic region 21 is preferably a size that falls within a range of 5 mm × 5 mm square.
この図４の実施形態においても、電極部材２は、水平面に対し垂直又は傾斜して配置され、電極部材２の各親水性領域２１と対向するように、コレクター３が電極部材２の側方に配置されている。そして、供給手段５により電界紡糸用溶液を電極部材２の表面に供給することで、電界紡糸用溶液は、電極部材２の表面を流下する際に、疎水性領域２０においてはじかれ、濡れやすい領域である各親水性領域２０に付着することで、複数の親水性領域２１に微小な液滴として点在する。よって、電極部材２とコレクター３との間に形成された電界場の作用により、複数点在する電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３に捕集される。したがって、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができるうえ、電極部材２のメンテナンスも容易である。なお、図４では、供給手段５としてシリンジ５２を用いて、電界紡糸用溶液を電極部材２の上方から供給しているが、図２の実施形態と同様に、供給手段５として貯留槽５５を用い、電極部材２を貯留槽５５の上方に上下動可能に配置して、電極部材２を貯留槽５５内の電界紡糸用溶液に浸漬させることにより、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給するようにしてもよい。 Also in the embodiment of FIG. 4, the electrode member 2 is arranged perpendicularly or inclined with respect to the horizontal plane, and the collector 3 is located on the side of the electrode member 2 so as to face each hydrophilic region 21 of the electrode member 2. Has been placed. Then, the electrospinning solution is supplied to the surface of the electrode member 2 by the supply means 5, so that the electrospinning solution is repelled in the hydrophobic region 20 when flowing down the surface of the electrode member 2 and is easily wetted. By adhering to each of the hydrophilic regions 20, the droplets are scattered as fine droplets in the plurality of hydrophilic regions 21. Therefore, due to the action of the electric field formed between the electrode member 2 and the collector 3, a plurality of fine droplets of the electrospinning solution scattered as many thin fibers are scattered toward the collector 3. It is collected by collector 3. Therefore, the nano-sized fiber can be suitably mass-produced without causing clogging of the electrode member 2 and the maintenance of the electrode member 2 is easy. In FIG. 4, the electrospinning solution is supplied from above the electrode member 2 using the syringe 52 as the supply means 5, but the storage tank 55 is provided as the supply means 5 as in the embodiment of FIG. 2. The electrode member 2 is disposed above the storage tank 55 so as to be movable up and down, and the electrode member 2 is immersed in the electrospinning solution in the storage tank 55 so that the electrospinning solution is applied to the surface of the electrode member 2. You may make it supply.
また、図５に示すように、電極部材２を、一対のプーリ２３，２３に掛け渡された無端状の帯状体（ベルト）で形成してもよい。図５の実施形態では、帯状の電極部材２の表面の例えば上下左右方向に、複数の親水性領域２１を、疎水性領域２０が間に配置されるように間隔をあけて形成することで、電極部材２の表面の疎水性領域２０に複数の親水性領域２１を点在させている。電極部材２は、各プーリ２３が図示しない回転駆動手段により回転することで、回転可能となっている。電極部材２の下方には、内部に電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽５５が設けられている。電極部材２は、一部が電界紡糸用溶液に浸漬可能なように貯留槽５５の上方に配置されており、電極部材２の回転により電極部材２の表面が電界紡糸用溶液に浸漬することで、電界紡糸用溶液が供給される。コレクター３は、例えば電極部材２の側方に配置され、各親水性領域２１が周回する際にコレクター３と対向する。 In addition, as shown in FIG. 5, the electrode member 2 may be formed of an endless belt (belt) spanned between a pair of pulleys 23 and 23. In the embodiment of FIG. 5, by forming a plurality of hydrophilic regions 21 at intervals such that the hydrophobic regions 20 are arranged in the vertical and horizontal directions on the surface of the strip-shaped electrode member 2, for example, A plurality of hydrophilic regions 21 are scattered in the hydrophobic region 20 on the surface of the electrode member 2. The electrode member 2 can be rotated by rotating each pulley 23 by a rotation driving means (not shown). A storage tank 55 for storing the electrospinning solution is provided inside the electrode member 2. The electrode member 2 is disposed above the storage tank 55 so that a part of the electrode member 2 can be immersed in the electrospinning solution. By rotating the electrode member 2, the surface of the electrode member 2 is immersed in the electrospinning solution. A solution for electrospinning is supplied. The collector 3 is arrange | positioned at the side of the electrode member 2, for example, and opposes the collector 3 when each hydrophilic region 21 circulates.
この図５の実施形態では、電極部材２の回転により各親水性領域２１が周回し、貯留槽５５内の電界紡糸用溶液に浸漬することで、電界紡糸用溶液が電極部材２の各親水性領域２１に微小な液滴として付着する。そして、更なる電極部材２の回転により各親水性領域２１が周回して、コレクター３と対向することで、各親水性領域２１に付着した電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３に捕集される。よって、この図５の実施形態においても、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができるうえ、電極部材２のメンテナンスも容易である。 In the embodiment of FIG. 5, each hydrophilic region 21 circulates by the rotation of the electrode member 2 and is immersed in the electrospinning solution in the storage tank 55, so that the electrospinning solution becomes each hydrophilic property of the electrode member 2. It adheres to the region 21 as a fine droplet. Further, each hydrophilic region 21 circulates by the further rotation of the electrode member 2 and faces the collector 3, so that the fine droplets of the electrospinning solution adhering to each hydrophilic region 21 have many thin fibers. It is scattered toward the collector 3 and collected by the collector 3. Therefore, in the embodiment of FIG. 5 as well, the nano-sized fibers can be suitably mass-produced without causing clogging of the electrode member 2 and the maintenance of the electrode member 2 is easy.
また、図６に示すように、電極部材２をロール状体で形成してもよい。図６の実施形態では、ロール状の電極部材２の表面の例えば上下左右方向に、複数の親水性領域２１を、疎水性領域２０が間に配置されるように間隔をあけて形成することで、電極部材２の表面の疎水性領域２０に複数の親水性領域２１を点在させている。電極部材２は、図示しない回転駆動手段により回転可能となっている。電極部材２の下方には、内部に電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽５５が設けられている。電極部材２は、一部が電界紡糸用溶液に浸漬可能なように貯留槽５５の上方に配置されており、電極部材２の回転により電極部材２の表面が電界紡糸用溶液に浸漬することで、電界紡糸用溶液が供給される。コレクター３は、例えば電極部材２の上方に配置され、各親水性領域２１が周回する際にコレクター３と対向する。 Moreover, as shown in FIG. 6, you may form the electrode member 2 with a roll-shaped body. In the embodiment of FIG. 6, a plurality of hydrophilic regions 21 are formed at intervals such that the hydrophobic regions 20 are arranged in the vertical and horizontal directions on the surface of the roll-shaped electrode member 2, for example. A plurality of hydrophilic regions 21 are interspersed in the hydrophobic region 20 on the surface of the electrode member 2. The electrode member 2 can be rotated by a rotation driving means (not shown). A storage tank 55 for storing the electrospinning solution is provided inside the electrode member 2. The electrode member 2 is disposed above the storage tank 55 so that a part of the electrode member 2 can be immersed in the electrospinning solution. By rotating the electrode member 2, the surface of the electrode member 2 is immersed in the electrospinning solution. A solution for electrospinning is supplied. The collector 3 is disposed, for example, above the electrode member 2 and faces the collector 3 when each hydrophilic region 21 goes around.
この図６の実施形態においても、電極部材２の回転により各親水性領域２１が周回し、貯留槽５５内の電界紡糸用溶液に浸漬することで、電界紡糸用溶液が電極部材２の各親水性領域２１に微小な液滴として付着する。そして、更なる電極部材２の回転により各親水性領域２１が周回して、コレクター３と対向することで、各親水性領域２１に付着した電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３に捕集される。よって、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができるうえ、電極部材２のメンテナンスも容易である。 Also in the embodiment of FIG. 6, each hydrophilic region 21 circulates by the rotation of the electrode member 2 and is immersed in the electrospinning solution in the storage tank 55, so that the electrospinning solution becomes each hydrophilic property of the electrode member 2. It adheres to the sex region 21 as a fine droplet. Further, each hydrophilic region 21 circulates by the further rotation of the electrode member 2 and faces the collector 3, so that the fine droplets of the electrospinning solution adhering to each hydrophilic region 21 have many thin fibers. It is scattered toward the collector 3 and collected by the collector 3. Therefore, the nano-sized fiber can be suitably mass-produced without causing clogging of the electrode member 2 and the maintenance of the electrode member 2 is easy.
なお、図５及び図６の実施形態において、図７に示すように、電極部材２の表面の疎水性領域２０に押し当てられる掻き取り板６をさらに備えていてもよい。掻き取り板６は、例えばゴムなどからなるブレード部６０を複数備えており、各ブレード部６０が電極部材２の表面の左右に隣り合う親水性領域２０の間に配され、疎水性領域２１に供給された余分な電界紡糸用溶液を払拭することで、疎水性領域２１に供給された電界紡糸用溶液は薄く引き延ばされた薄膜状となる。これにより、親水性領域２１と疎水性領域２０との間で液が切れやすくなって、疎水性領域２に供給された電界紡糸用溶液が電極部材２の表面から落下するので、電極部材２の各親水性領域２１に電界紡糸用溶液の微小な液滴を形成しやすくできる。 In the embodiment of FIGS. 5 and 6, as shown in FIG. 7, a scraping plate 6 that is pressed against the hydrophobic region 20 on the surface of the electrode member 2 may be further provided. The scraping plate 6 includes a plurality of blade portions 60 made of, for example, rubber or the like, and each blade portion 60 is disposed between the hydrophilic regions 20 adjacent to the left and right of the surface of the electrode member 2, and is disposed in the hydrophobic region 21. By wiping off the supplied extra electrospinning solution, the electrospinning solution supplied to the hydrophobic region 21 becomes a thinly stretched thin film. As a result, the liquid easily breaks between the hydrophilic region 21 and the hydrophobic region 20, and the electrospinning solution supplied to the hydrophobic region 2 falls from the surface of the electrode member 2. It is possible to easily form minute droplets of the electrospinning solution in each hydrophilic region 21.
また、図８は、本発明の他の実施形態に係る電界紡糸装置１の概略構成図を示している。なお、以下の説明において、上記実施形態と同様の構成については、対応する構成に同一の符号を付することで詳細な説明を省略する。この電界紡糸装置１も、電界紡糸法（エレクトロスピニング法）によりナノサイズのファイバーを紡糸するものであり、導電性を有する電極部材２と、コレクター３と、電極部材２及びコレクター３の間に電圧を印加する電源４と、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段５と、を備えている。 Moreover, FIG. 8 has shown the schematic block diagram of the electrospinning apparatus 1 which concerns on other embodiment of this invention. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The electrospinning apparatus 1 also spins nano-sized fibers by an electrospinning method (electrospinning method), and a voltage is generated between the electrode member 2 having electrical conductivity, the collector 3, and the electrode member 2 and the collector 3. And a supply means 5 for supplying an electrospinning solution to the surface of the electrode member 2.
供給手段５は、内部に電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽５５と、一部が電界紡糸溶液に浸漬するように貯留槽５５の上方に配置された円筒状のロール５３と、を備えている。ロール５３は、非導電性（絶縁性）の材料、例えば、合成樹脂、ガラス、あるいはこれらの複合材料などで形成されており、図示しない回転駆動手段により回転可能となっている。ロール５３の回転によりロール５３の表面が電界紡糸用溶液に浸漬することで、電界紡糸用溶液が供給される。 The supply means 5 includes a storage tank 55 that stores an electrospinning solution therein, and a cylindrical roll 53 that is disposed above the storage tank 55 so that a part thereof is immersed in the electrospinning solution. . The roll 53 is formed of a non-conductive (insulating) material, for example, synthetic resin, glass, or a composite material thereof, and can be rotated by a rotation driving unit (not shown). By rotating the roll 53, the surface of the roll 53 is immersed in the electrospinning solution, so that the electrospinning solution is supplied.
電極部材２は、回転可能なロール状体からなり、導電性を有する材料、例えば、ステンレス、鉄などの金属で形成されている。電極部材２も、図示しない回転駆動手段により回転駆動され、電極部材２及びロール５３は、互いの表面が一部接するように例えば上下に配置されている。電極部材２の回転により、電極部材２の表面がロール５３の表面と接することで、ロール５３の表面の電界紡糸用溶液が電極部材２の表面に供給される。 The electrode member 2 is made of a rotatable roll-shaped body, and is made of a conductive material, for example, a metal such as stainless steel or iron. The electrode member 2 is also rotationally driven by a rotational drive means (not shown), and the electrode member 2 and the roll 53 are arranged, for example, vertically so that the surfaces of each part are in contact with each other. By rotating the electrode member 2, the surface of the electrode member 2 comes into contact with the surface of the roll 53, so that the electrospinning solution on the surface of the roll 53 is supplied to the surface of the electrode member 2.
電極部材２及びロール５３の表面には、互いに交差する溝５４Ａ，凸部５６Ａが形成されている。例えば、ロール５３には、ロール５３の長さ方向に沿って延びる（ロール５３の回転軸に平行な方向に延びる）凹状の溝５４Ａがロール５３の周方向に所定の間隔をあけて複数形成されている一方で、電極部材２には、電極部材２の周方向に沿って延びる（電極部材２の回転軸に垂直な方向）凸部５６Ａが電極部材２の長さ方向に所定の間隔をあけて複数形成されており、電極部材２及びロール５３の表面に形成された複数の溝５４Ａ，凸部５６Ａ同士が直交している。溝５４Ａの深さ，凸部５６Ａの高さは、それぞれ０．１ｍｍ〜１ｍｍが好ましく、溝５４Ａ，凸部５６Ａの横幅は、それぞれ１ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。また、溝５４Ａ，凸部５６Ａの間隔、つまりは、溝５４Ａ，凸部５６Ａの間に配置される凸部５４Ｂ，溝５６Ｂの横幅は、それぞれ３ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。 On the surfaces of the electrode member 2 and the roll 53, a groove 54A and a convex portion 56A intersecting each other are formed. For example, the roll 53 is formed with a plurality of concave grooves 54 </ b> A extending along the length direction of the roll 53 (extending in a direction parallel to the rotation axis of the roll 53) at a predetermined interval in the circumferential direction of the roll 53. On the other hand, the electrode member 2 has projections 56 </ b> A extending along the circumferential direction of the electrode member 2 (a direction perpendicular to the rotation axis of the electrode member 2) with a predetermined interval in the length direction of the electrode member 2. A plurality of grooves 54A and convex portions 56A formed on the surfaces of the electrode member 2 and the roll 53 are orthogonal to each other. The depth of the groove 54A and the height of the convex portion 56A are each preferably 0.1 mm to 1 mm, and the lateral width of the groove 54A and the convex portion 56A is preferably 1 mm to 5 mm. Further, the interval between the groove 54A and the convex portion 56A, that is, the lateral width of the convex portion 54B and the groove 56B disposed between the groove 54A and the convex portion 56A is preferably 3 mm to 10 mm.
また、ロール５３の側方には、ロール５３の表面のうち、溝５４Ａのない領域、つまりは、溝５４Ａの間に配置される凸部５４Ｂの表面に押し当てられる掻き取り板６が備えられている。掻き取り板６は、例えばゴムなどからなるブレード部６０を備えており、ブレード部６０がロール５３の表面に供給された電界紡糸用溶液のうち、凸部５４Ｂの表面に付着した電界紡糸用溶液を払拭してロール５３の表面から掻き落とすことで、溝５４Ａだけに電界紡糸用溶液を供給することができる。 Further, on the side of the roll 53, there is provided a scraping plate 6 that is pressed against an area where there is no groove 54A on the surface of the roll 53, that is, the surface of the convex portion 54B disposed between the grooves 54A. ing. The scraping plate 6 includes a blade portion 60 made of, for example, rubber. Among the electrospinning solutions supplied by the blade portion 60 to the surface of the roll 53, the electrospinning solution attached to the surface of the convex portion 54B. Is wiped off and scraped off from the surface of the roll 53, so that the electrospinning solution can be supplied only to the groove 54A.
また、電極部材２の表面のうち、溝５６Ｂのない領域、つまりは、溝５６Ｂの間に配置される凸部５６Ａの表面は、親水性を有する（電界紡糸用溶液に対する濡れ性が大きくなる）ように表面処理されている。電極部材２の凸部５６Ａの表面に親水性を付与するための表面処理としては、上述したように、親水性材料をコーティングする、親水性ナノ粒子を共析させたメッキ処理を施す、研磨処理やサンドブラスト処理などを施して表面粗さを大きくすることなどが挙げられる。これにより、ロール５３の表面の電界紡糸用溶液が電極部材２の表面に供給される際に、電極部材２の表面の凸部５６Ａに電界紡糸用溶液が効果的に付着しやすくなる。 Further, in the surface of the electrode member 2, the region without the groove 56 </ b> B, that is, the surface of the convex portion 56 </ b> A disposed between the grooves 56 </ b> B has hydrophilicity (wetting to the electrospinning solution is increased). So that it is surface treated. As described above, the surface treatment for imparting hydrophilicity to the surface of the convex portion 56A of the electrode member 2 is a polishing treatment in which a hydrophilic material is coated or a hydrophilic nanoparticle is co-deposited. Or surface blasting to increase the surface roughness. Thereby, when the electrospinning solution on the surface of the roll 53 is supplied to the surface of the electrode member 2, the electrospinning solution easily adheres effectively to the convex portions 56 </ b> A on the surface of the electrode member 2.
コレクター３は、例えば電極部材２の上方に配置され、電極部材２の表面に付着した電界紡糸用溶液の液滴が周回することでコレクター３と対向する。 The collector 3 is disposed, for example, above the electrode member 2, and faces the collector 3 when a droplet of the electrospinning solution adhering to the surface of the electrode member 2 circulates.
この図８の実施形態では、ロール５３が回転してロール５３の表面が貯留槽５５内の電界紡糸用溶液に浸漬すると、ロール５３の表面に電界紡糸用溶液が供給されるが、このとき、ロール表面の凸部５４Ｂに付着した液が掻き取り板６で払拭されてロール５３の表面から落下することで、複数の溝５４Ａ内にだけに電界紡糸用溶液が供給される。そして、このロール５３の表面と電極部材２の表面とが接すると、ロール５３の表面の複数の溝５４Ａに貯留された電界紡糸用溶液が、前記複数の溝５４Ａと交差する電極部材２の表面の複数の溝５６Ｂだけに付着する。これにより、電極部材２の表面の各溝５６Ｂに電界紡糸用溶液の微小な液滴が付着し、電極部材２の表面に複数の電界紡糸用溶液が微小な液滴として点在する。よって、電極部材２とコレクター３との間に形成された電界場の作用により、複数の電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３の板面に付着する。その結果、電界紡糸法により多数の細いファイバーが生じ、コレクター３に捕集される。よって、この図７の実施形態においても、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができるうえ、電極部材２のメンテナンスも容易である。 In the embodiment of FIG. 8, when the roll 53 rotates and the surface of the roll 53 is immersed in the electrospinning solution in the storage tank 55, the electrospinning solution is supplied to the surface of the roll 53. The liquid adhering to the convex part 54B on the roll surface is wiped off by the scraping plate 6 and falls from the surface of the roll 53, whereby the electrospinning solution is supplied only into the plurality of grooves 54A. When the surface of the roll 53 and the surface of the electrode member 2 come into contact with each other, the electrospinning solution stored in the plurality of grooves 54A on the surface of the roll 53 causes the surface of the electrode member 2 to intersect the plurality of grooves 54A. It adheres only to the plurality of grooves 56B. As a result, minute droplets of the electrospinning solution adhere to each groove 56B on the surface of the electrode member 2, and a plurality of electrospinning solutions are scattered as minute droplets on the surface of the electrode member 2. Therefore, due to the action of the electric field formed between the electrode member 2 and the collector 3, a plurality of fine droplets of the electrospinning solution become a large number of thin fibers and are scattered toward the collector 3. It adheres to the plate surface. As a result, a large number of thin fibers are generated by the electrospinning method and collected by the collector 3. Therefore, in the embodiment of FIG. 7 as well, the nano-sized fibers can be suitably mass-produced without causing clogging of the electrode member 2 and the maintenance of the electrode member 2 is easy.
また、図９は、本発明の他の実施形態に係る電界紡糸装置１の概略構成図を示している。なお、以下の説明において、上記実施形態と同様の構成については、対応する構成に同一の符号を付することで詳細な説明を省略する。この電界紡糸装置１も、電界紡糸法（エレクトロスピニング法）によりナノサイズのファイバーを紡糸するものであり、導電性を有する電極部材２と、コレクター３と、電極部材２及びコレクター３の間に電圧を印加する電源４と、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段５と、電極部材２の表面を摺動可能な掻き取り板６と、を備えている。 Moreover, FIG. 9 has shown the schematic block diagram of the electrospinning apparatus 1 which concerns on other embodiment of this invention. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The electrospinning apparatus 1 also spins nano-sized fibers by an electrospinning method (electrospinning method), and a voltage is generated between the electrode member 2 having electrical conductivity, the collector 3, and the electrode member 2 and the collector 3. Is provided with a power source 4 for applying a voltage, supply means 5 for supplying an electrospinning solution to the surface of the electrode member 2, and a scraping plate 6 that can slide on the surface of the electrode member 2.
電極部材２は板状であり、導電性を有する材料、例えば、ステンレス、鉄などの金属で形成されている。電極部材２の表面は、疎水性を有する（電界紡糸用溶液に対する濡れ性が低くなる）ように表面処理されている。電極部材２の表面に疎水性を付与するための表面処理としては、上述したように、疎水性材料をコーティングする、フッ素系のナノ粒子を共析させるメッキ処理を施す、研磨処理やサンドブラスト処理などを施して表面粗さを小さくすることなどが挙げられる。 The electrode member 2 has a plate shape and is made of a conductive material, for example, a metal such as stainless steel or iron. The surface of the electrode member 2 is subjected to a surface treatment so as to have hydrophobicity (the wettability with respect to the electrospinning solution is reduced). As described above, as a surface treatment for imparting hydrophobicity to the surface of the electrode member 2, a hydrophobic material is coated, a plating treatment for eutecting fluorinated nanoparticles is performed, a polishing treatment, a sandblast treatment, or the like. To reduce the surface roughness.
供給手段５は、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給するものであれば、図１に示す実施形態の供給手段５のような、シリンジ５２により上方から電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給してもよいし、図２に示す実施形態の供給手段５のように、電極部材２を貯留槽５５の上方に上下動可能に配置し、電極部材２を、図示しない駆動手段より下方へ移動させて貯留槽５５内の電界紡糸用溶液に浸漬させることで、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給してもよい。 As long as the supply means 5 supplies the electrospinning solution to the surface of the electrode member 2, like the supply means 5 of the embodiment shown in FIG. The electrode member 2 may be arranged above the storage tank 55 so as to be movable up and down like the supply unit 5 of the embodiment shown in FIG. The electrospinning solution may be supplied to the surface of the electrode member 2 by being moved further downward and immersed in the electrospinning solution in the storage tank 55.
コレクター３は、例えば電極部材２の側方に、一方の板面が電極部材２の表面と対向するように配置されている。 The collector 3 is disposed, for example, on the side of the electrode member 2 so that one plate surface faces the surface of the electrode member 2.
掻き取り板６は、例えばゴムなどからなるブレード部６０と、ブレード部６０が取り付けられたアーム部６１と、アーム部６１を例えば左右又は上下に振ってブレード部６０を電極部材２の表面に摺動させる駆動手段（図示せず）と、を備えている。ブレード部６０の先端部、すなわち電極部材２と接する面は平滑面ではなく、粗面である。 The scraping plate 6 includes a blade part 60 made of, for example, rubber, an arm part 61 to which the blade part 60 is attached, and the arm part 61 is swung left and right or up and down to slide the blade part 60 on the surface of the electrode member 2. Driving means (not shown) to be moved. The tip of the blade part 60, that is, the surface in contact with the electrode member 2, is not a smooth surface but a rough surface.
この図９の実施形態では、図１０（Ａ）に示すように、疎水性が付与され電界紡糸用溶液をはじくように表面処理された電極部材２の表面全体に対して、ブレード部６０を摺動させることで、電極部材２の表面に供給された余分な電界紡糸用溶液が払拭され、電界紡糸用溶液が薄く薄膜状に引き延ばされる。その結果、電界紡糸用溶液は所々で途切れて、図１０（Ｂ）に示すように、電極部材２の表面に微小な液滴として複数点在する。よって、電極部材２とコレクター３との間に形成された電界場の作用により、複数点在する電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３に捕集される。したがって、この図８の実施形態においても、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができるうえ、電極部材２のメンテナンスも容易である。 In the embodiment of FIG. 9, as shown in FIG. 10 (A), the blade portion 60 is slid against the entire surface of the electrode member 2 that is hydrophobic and surface-treated so as to repel the electrospinning solution. By moving, the excess electrospinning solution supplied to the surface of the electrode member 2 is wiped off, and the electrospinning solution is thinly stretched into a thin film. As a result, the electrospinning solution is interrupted in several places, and a plurality of fine droplets are scattered on the surface of the electrode member 2 as shown in FIG. Therefore, due to the action of the electric field formed between the electrode member 2 and the collector 3, a plurality of fine droplets of the electrospinning solution scattered as many thin fibers are scattered toward the collector 3. It is collected by collector 3. Therefore, also in the embodiment of FIG. 8, nano-sized fibers can be suitably mass-produced without causing clogging of the electrode member 2, and maintenance of the electrode member 2 is easy.
１ 電界紡糸装置
２ 電極部材
３ コレクター
４ 電源
５ 供給手段
６ 掻き取り板
２０ 疎水性領域
２１ 親水性領域
５５ 貯留槽
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrospinning apparatus 2 Electrode member 3 Collector 4 Power supply 5 Supply means 6 Scraping plate 20 Hydrophobic region 21 Hydrophilic region 55 Storage tank
Claims (10)
前記電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段と、
コレクターと、
前記電極部材と前記コレクターとの間に電圧を印加する電源と、を備え、
前記電極部材の表面は、疎水性領域に複数の親水性領域が点在している電界紡糸装置。 One or more electrode members having electrical conductivity;
Supply means for supplying an electrospinning solution to the surface of the electrode member;
A collector,
A power source for applying a voltage between the electrode member and the collector,
An electrospinning apparatus in which a surface of the electrode member is dotted with a plurality of hydrophilic regions in a hydrophobic region.
前記供給手段は、前記電極部材の上方から電界紡糸用溶液を供給する請求項１に記載の電界紡糸装置。 The electrode member is arranged perpendicularly or inclined with respect to a horizontal plane,
The electrospinning apparatus according to claim 1, wherein the supply unit supplies an electrospinning solution from above the electrode member.
前記電極部材は、水平面に対し垂直に又は傾斜して配置されるとともに、電界紡糸用溶液に浸漬可能なように前記貯留槽の上方に上下動可能に配置されている請求項１に記載の電界紡糸装置。 The supply means includes a storage tank for storing an electrospinning solution,
2. The electric field according to claim 1, wherein the electrode member is arranged vertically or inclined with respect to a horizontal plane and is arranged to be vertically movable above the storage tank so as to be immersed in an electrospinning solution. Spinning device.
前記電極部材は、回転可能なロール状体又は無端状の帯状体からなり、一部が電界紡糸用溶液に浸漬するように前記貯留槽の上方に配置されている請求項１に記載の電界紡糸装置。 The supply means includes a storage tank for storing an electrospinning solution,
2. The electrospinning according to claim 1, wherein the electrode member is formed of a rotatable roll-like body or an endless belt-like body, and is disposed above the storage tank so that a part thereof is immersed in the electrospinning solution. apparatus.
前記電極部材は、前記貯留槽の上方に水平にして配置されるとともに、電界紡糸用溶液に浸漬可能なように前記貯留槽の上方に周回可能に配置されている請求項１に記載の電界紡糸装置。 The supply means includes a storage tank for storing an electrospinning solution,
2. The electrospinning according to claim 1, wherein the electrode member is disposed horizontally above the reservoir and is disposed so as to be able to circulate above the reservoir so as to be immersed in the electrospinning solution. apparatus.
前記電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段と、
コレクターと、
前記電極部材と前記コレクターとの間に電圧を印加する電源と、
前記電極部材の表面を摺動可能な掻き取り板と、を備える電界紡糸装置。 An electrode member having electrical conductivity and having a hydrophobic surface;
Supply means for supplying an electrospinning solution to the surface of the electrode member;
A collector,
A power source for applying a voltage between the electrode member and the collector;
An electrospinning apparatus comprising: a scraping plate capable of sliding on a surface of the electrode member.
前記電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段と、
コレクターと、
前記電極部材と前記コレクターとの間に電圧を印加する電源と、を備え、
前記供給手段は、電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽と、一部が電界紡糸溶液に浸漬するように前記貯留槽の上方に配置された絶縁性を有する回転可能なロールと、を備え、
前記電極部材及び前記ロールは、互いの表面が接するように配置されるとともに、互いに交差する前記ロールに形成された溝と前記電極部材に形成された凸部とをそれぞれの表面に有している電界紡糸装置。 An electrode member made of a roll-like body having conductivity and being rotatable;
Supply means for supplying an electrospinning solution to the surface of the electrode member;
A collector,
A power source for applying a voltage between the electrode member and the collector,
The supply means includes a storage tank for storing an electrospinning solution, and an insulative rotatable roll disposed above the storage tank so that a part of the supply means is immersed in the electrospinning solution.
The electrode member and the roll are arranged so that the surfaces thereof are in contact with each other, and have grooves formed on the roll intersecting each other and a convex portion formed on the electrode member on each surface. Electrospinning device.
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