JP2017137604A - 電界紡糸装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1のノズル20と、第1のノズル20に隣接して設けられた第2のノズルと、第1のノズル20および第2のノズルに原料液を供給する原料液供給部3と、第1のノズル20及び第2のノズルに所定の極性の電圧を印加する電源4と、を備え、第1のノズルの軸線20cと、第2のノズルの軸線20cが交差している電界紡糸装置1。
【選択図】図1
Description
この様な電界紡糸装置において、原料液を排出するノズルの数を増やせば生産性を向上させることができる。この場合、ノズル同士の間の距離を短くすると、装置内に設置可能なノズルの数を増加させることができる。
ところが、ノズル同士の間の距離を短くすると、ノズル同士の間の電場干渉が大きくなる。ノズル同士の間の電場干渉が大きくなると、電界がノズルの先端に集中し難くなりファイバが形成されなくなるおそれがある。
また、ファイバは、同極性に帯電している。そのため、ファイバ同士の間に斥力が生じる。ノズル同士の間の距離を短くすると、ファイバ同士の間の距離が短くなるので、斥力が大きくなる。斥力が大きくなれば、堆積させたい領域にファイバが堆積しなくなるおそれがある。
前記第1のノズルの軸線と、前記第2のノズルの軸線が交差している。
図1は、本実施の形態に係る電界紡糸装置1を例示するための模式図である。
図1に示すように、電界紡糸装置1には、紡糸部2、原料液供給部3、電源4、収集部5、および制御部6が設けられている。
ノズル20の内部には、原料液が収納される空間が設けられている。
ノズル20の、原料液が排出される側の先端には、排出口20aが設けられている。排出口20aの寸法には特に限定はなく、形成したいファイバ100の断面寸法に応じて適宜変更することができる。排出口20aの寸法は、例えば、200μm以上としてもよい。排出口20aは、1つ設けられるようにしてもよいし、複数設けられるようにしてもよい。また、ノズル20の、原料液が排出される側の形状は、針状とすることもできる。排出口20aが設けられる部分の形状を針状とすれば、排出口20aの近傍における電界の強度を高めることができる。そのため、ノズル20と収集体51の間に電界を形成するのが容易となる。
ノズル20は、複数設けられている。ノズル20の数には特に限定がなく、収集体51の大きさなどに応じて適宜変更することができる。
図2は、比較例に係る電界紡糸装置11を例示するための模式図である。
図2に示すように、電界紡糸装置11には、紡糸部2、原料液供給部3、電源4、収集体51、および制御部6が設けられている。
ただし、複数のノズル20は、軸線20cが互いに平行となるように設けられている。すなわち、隣接するノズル20の軸線20cが互いに平行となっている。
この様にすれば、ファイバ100同士の間の距離が長くなるので、ファイバ100同士の間に生じる斥力を小さくすることができる。なお、堆積させたい領域120の近傍においては、ファイバ100同士の間の距離が短くなるので、斥力が大きくなる。しかしながら、堆積させたい領域120の近傍において斥力が大きくなったとしても、堆積させたい領域120までの距離が短いので、意図した堆積位置からのズレ量は少ないものとなる。 すなわち、本実施の形態に係る電界紡糸装置1によれば、堆積させたい領域120にファイバ100を堆積させることができる。
本発明者らの得た知見によれば、複数のノズル20の原料液が排出される側の先端における電界強度をE1、ノズル20を一つだけ設けた場合のノズル20の原料液が排出される側の先端における電界強度をE2とした場合に、E1/E2が0.64以上であれば、ファイバ100の形成に支障は生じない。
そのため、E1/E2が0.64以上となるように、ノズル先端同士の間の距離Lを設定することが好ましい。
図3は、ノズル20の他の配設形態を例示するための模式図である。
図3に示すように、第1のノズル20の軸線20cと、隣接する第2のノズル20の軸線20cとがなす角度θは、90°とすることもできる。
原料液は、高分子物質を溶媒に溶解したものである。
高分子物質には特に限定がなく、形成したいファイバ100の材質に応じて適宜変更することができる。高分子物質は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ナイロン、アラミドなどとすることができる。
なお、高分子物質および溶媒は、例示をしたものに限定されるわけではない。
また、制御部33は、原料液の供給の開始と、供給の停止を切り替えるものとすることもできる。
ノズル20に印加する電圧は、原料液に含まれる高分子物質の種類、ノズル20と収集体51との間の距離などに応じて適宜変更することができる。例えば、電源4は、ノズル20と収集体51との間の電位差が10kV以上となるように、ノズル20に電圧を印加するものとすることができる。
電源4は、例えば、直流高圧電源とすることができる。電源4は、例えば、10kV以上100kV以下の直流電圧を出力するものとすることができる。
収集体51は、複数のノズル20の原料液が排出される側に設けられている。収集体51は、接地されている。収集体51には、ノズル20に印加する電圧と逆極性の電圧を印加するようにしてもよい。収集体51は、導電性材料から形成することができる。収集体51の材料は、導電性と原料液に対する耐性を有するものとすることが好ましい。収集体51の材料は、例えば、ステンレスなどとすることができる。
収集体51は、例えば、板状やシート状を呈するものとすることができる。シート状を呈する収集体51の場合には、ロール等に巻きつけられた収集体51にファイバ100を堆積させるようにしてもよい。
堆積調整部52は、導電性材料から形成されている。堆積調整部52は、例えば、ステンレスなどの金属から形成することができる。
堆積調整部52の収集体51側の端部は尖っている。堆積調整部52の収集体51側の端部が尖っていれば、電界集中が生じ易くなる。そのため、ノズル20と堆積調整部52の間に電界を形成するのが容易となる。
また、堆積調整部52および電源53を設ける様にすれば、堆積体110の厚みの均一化、ファイバ100の局所的な堆積、堆積体110に形成されたピンホール等の開口部分の補修などを行うことができる。
また、堆積調整部52は、複数設けられる様にしてもよい。
制御部6は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やメモリなどを備えたコンピュータとすることができる。
原料液は、表面張力によりノズル20の排出口20aの近傍に留まっている。
電源4は、保持部21を介してノズル20に電圧を印加する。すると、排出口20aの近傍にある原料液が所定の極性に帯電する。図1に例示をしたものの場合には、排出口20aの近傍にある原料液がプラスに帯電する。
本実施の形態に係る電界紡糸装置1においては、隣接するノズル20の軸線20cが交差している。そのため、ファイバ100同士の間に生じる斥力を小さくすることができるので、堆積させたい領域120にファイバ100を堆積させることができる。
Claims (5)
- 第1のノズルと、
前記第1のノズルに隣接して設けられた第2のノズルと、
前記第1のノズルおよび前記第2のノズルに原料液を供給する原料液供給部と、
前記第1のノズルおよび前記第2のノズルに所定の極性の電圧を印加する電源と、
を備え、
前記第1のノズルの軸線と、前記第2のノズルの軸線が交差している電界紡糸装置。 - 前記第2のノズルは、前記第1のノズルに対して、前記原料液が排出される側の先端同士が近づく方向に傾いている請求項1記載の電界紡糸装置。
- 前記第1のノズルおよび前記第2のノズルの前記原料液が排出される側の先端における電界強度をE1、ノズルを一つだけ設けた場合の前記ノズルの前記原料液が排出される側の先端における電界強度をE2とした場合に、E1/E2が0.64以上となる請求項1または2に記載の電界紡糸装置。
- 前記第1のノズルおよび前記第2のノズルの前記原料液が排出される側に設けられ、前記第1のノズルおよび前記第2のノズルに印加される電圧と逆極性の電圧が印加される堆積調整部をさらに備えた請求項1〜3のいずれか1つに記載の電界紡糸装置。
- 前記第1のノズルおよび前記第2のノズルの前記原料液が排出される側に設けられ、接地、または、前記第1のノズルおよび前記第2のノズルに印加される電圧と逆極性の電圧が印加される収集体をさらに備えた請求項1〜3のいずれか1つに記載の電界紡糸装置。
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JP2016020751A JP2017137604A (ja) | 2016-02-05 | 2016-02-05 | 電界紡糸装置 |
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- 2016-02-05 JP JP2016020751A patent/JP2017137604A/ja active Pending
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