JP4535085B2 - Nanofiber manufacturing method and apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、高分子物質から成るナノファイバーの製造方法及び装置に関するものである。   The present invention relates to a method and apparatus for producing nanofibers made of a polymer material.

従来、高分子物質から成るサブミクロンスケールの直径を有するナノファイバーを製造する方法として、電荷誘導紡糸法(エレクトロスピニング法)が知られている。従来の電荷誘導紡糸法では、高電圧を印加した針状のノズルに高分子溶液を供給するように構成されており、針状のノズルから線状に流出する高分子溶液に電荷が帯電されることで、高分子溶液の溶媒蒸発に伴って帯電電荷間の距離が小さくなって作用するクーロン力が大きくなり、そのクーロン力が線状の高分子溶液の表面張力より勝った時点で線状の高分子溶液が爆発的に延伸される現象が生じ、この静電爆発と称する現象が、一次、二次、場合によっては三次と繰り返されることで、サブミクロンの直径の高分子から成るナノファイバーが製造されるものである。   Conventionally, a charge-induced spinning method (electrospinning method) is known as a method for producing a nanofiber having a submicron-scale diameter made of a polymer material. The conventional charge-induced spinning method is configured to supply a polymer solution to a needle-like nozzle to which a high voltage is applied, and the polymer solution that flows out linearly from the needle-like nozzle is charged. As the solvent of the polymer solution evaporates, the distance between the charged charges decreases and the Coulomb force acting increases, and when the Coulomb force exceeds the surface tension of the linear polymer solution, The phenomenon that the polymer solution is stretched explosively occurs, and this phenomenon called electrostatic explosion is repeated as primary, secondary, and in some cases tertiary, so that nanofibers composed of polymers with submicron diameters are formed. It is manufactured.

こうして製造されたナノファイバーを電気的に接地された基板上に堆積させることで、立体的な網目を持つ3次元構造の薄膜を得ることができ、さらに厚く形成することでサブミクロンの網目を持つ高多孔性ウェブを製造することができる。こうして製造された高多孔性ウェブはフィルタや電池のセパレータや燃料電池の高分子電解質膜や電極等に好適に適用することができるとともに、このナノファイバーから成る高多孔性ウェブを適用することによってそれぞれ性能を飛躍的に向上させることが期待できる。   By depositing the nanofibers thus manufactured on an electrically grounded substrate, a three-dimensional thin film having a three-dimensional network can be obtained, and by forming it thicker, it has a submicron network. A highly porous web can be produced. The highly porous webs thus produced can be suitably applied to filters, battery separators, polymer electrolyte membranes and electrodes of fuel cells, etc., and by applying this highly porous web made of nanofibers, respectively. It can be expected to dramatically improve performance.

ところが、従来の電荷誘導紡糸法では、1本のノズルの先から1本から数本程度のナノファイバーしか製造されないので、ナノファイバー製造の生産性が上がらないという問題があった。そこで、ナノファイバーを多量に生成する方法として、複数のノズルを用いる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   However, in the conventional charge induction spinning method, only one to several nanofibers are produced from the tip of one nozzle, and thus there is a problem that productivity of nanofiber production does not increase. Therefore, as a method for producing a large amount of nanofibers, a method using a plurality of nozzles has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献1に記載された高分子ウェブ製造装置の構成を、図7を参照して説明すると、複数のノズル41を有する紡糸部42にバレル43内の液状高分子物質をポンプ44にて送給し、高電圧発生部45からノズル41に5〜50kVの高電圧を印加し、接地又はノズル41と異なる極性に帯電させたコレクタ46上にノズル41から排出されたファイバーを堆積させてウェブを形成するとともに、形成されたウェブをコレクタ46にて移送して高分子ウェブを製造するように構成されている。また、ノズル41の先端近傍に電荷分配板47を配設してノズル41間の電気的干渉を最小化させるとともに、コレクタ46との間に高電圧を印加し、帯電したファイバーをコレクタ46に向けて付勢する電界を付与することも記載されている。   The configuration of the polymer web manufacturing apparatus described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. 7. The liquid polymer substance in the barrel 43 is fed by the pump 44 to the spinning section 42 having a plurality of nozzles 41. The high voltage generator 45 applies a high voltage of 5 to 50 kV to the nozzle 41 and deposits the fiber discharged from the nozzle 41 on the collector 46 that is grounded or charged to a polarity different from that of the nozzle 41. At the same time, the formed web is transferred by the collector 46 to produce a polymer web. In addition, a charge distribution plate 47 is disposed near the tip of the nozzle 41 to minimize electrical interference between the nozzles 41, and a high voltage is applied between the collector 46 and the charged fiber is directed toward the collector 46. It is also described that an electric field is applied.

さらに図8(a)、(b)に示すように、紡糸部42に、単一のノズルを複数設けるのではなく、複数本のノズル41からなるマルチノズル41Aを複数設けて構成し、各マルチノズル41Aからそれぞれ複数本のナノファイバーを生成させるようにすることも開示されている。
特開2002−201559号公報
Further, as shown in FIGS. 8A and 8B, the spinning unit 42 is not provided with a plurality of single nozzles, but is provided with a plurality of multi-nozzles 41A including a plurality of nozzles 41. It is also disclosed that a plurality of nanofibers are generated from each nozzle 41A.
JP 2002-201559 A

ところが、図7や図8に示された構成で、一層生産性よくナノファイバーを製造するため、紡糸部42におけるノズル41及び各マルチノズル41Aにおけるノズル41の配置間隔を小さくし、単位面積当たりのノズル本数を多くしようとすると、図9に示すように、各ノズル41から流出した高分子物質が同極の電荷を帯電しているため、矢印Fで示すように互いに反発し合い、中央部のノズル41からの流出が阻害されるとともに、周辺部のノズル41からの流出方向が外側に向き、コレクタ46上でのナノファイバーの堆積分布が中央部で極端に少なく、周辺部に集中してしまい、均一な高分子ウェブを製造することができないという問題がある。   However, with the configuration shown in FIGS. 7 and 8, in order to manufacture nanofibers with higher productivity, the arrangement intervals of the nozzles 41 in the spinning section 42 and the nozzles 41 in each multi-nozzle 41 </ b> A are reduced, so When trying to increase the number of nozzles, as shown in FIG. 9, since the high molecular substances flowing out from each nozzle 41 are charged with the same polarity, they repel each other as shown by arrow F, Outflow from the nozzle 41 is hindered, the outflow direction from the nozzle 41 in the peripheral portion is directed outward, the nanofiber deposition distribution on the collector 46 is extremely small in the central portion, and is concentrated in the peripheral portion. There is a problem that a uniform polymer web cannot be produced.

また、ノズル41の先端近傍に電荷分配板47を配設した場合、図10に示すように、ノズル41間の電気的干渉を低減させるとともに、電荷分配板47からコレクタ46に向かう電界Eが形成されることで、各ノズル41から流出した高分子物質をコレクタ46に向けて加速させる作用が得られることで、図9の場合に比して、中央部と周辺部とのナノファイバーの堆積分布の均一化をある程度図ることができる一方で、ノズル41の配置パターンがそのまま堆積分布に投影されるようになり、堆積分布の均一化に十分な効果を発揮するものではないという問題がある。   Further, when the charge distribution plate 47 is disposed in the vicinity of the tip of the nozzle 41, as shown in FIG. 10, the electric interference between the nozzles 41 is reduced and an electric field E from the charge distribution plate 47 toward the collector 46 is formed. As a result, the action of accelerating the polymer substance flowing out from each nozzle 41 toward the collector 46 can be obtained, and compared with the case of FIG. 9, the nanofiber deposition distribution in the central portion and the peripheral portion. However, there is a problem in that the arrangement pattern of the nozzles 41 is projected as it is onto the deposition distribution, so that the effect of uniformizing the deposition distribution is not exhibited.

また、ノズル41の配置密度を高くした場合、溶媒が十分に蒸発しない状態でファイバー同士が接触して互いに溶着してしまう恐れがあり、またノズル近傍の空間で蒸発した溶媒濃度が高くなって絶縁性が低下し、コロナ放電が発生してファイバーが形成されない恐れがあるという問題がある。   Further, when the arrangement density of the nozzles 41 is increased, there is a possibility that the fibers contact each other in a state where the solvent does not sufficiently evaporate, and the fibers are welded to each other. There is a problem that there is a possibility that corona discharge may occur and fibers may not be formed.

また、多数のノズル41を配設した場合に、各ノズル41に対して均等に液状高分子物質を供給するのが困難であり、そのため装置構成が複雑になって設備コストが高くなるという問題がある。また、ノズル41から流出した液状高分子物質に静電爆発を起させるためには電荷を集中させる必要があり、そのため各ノズル41は細くて長い形状に形成されているが、多数の細くて長いノズル41を常に適正な状態に維持するためのメンテナンスも極めて困難であるという問題がある。   In addition, when a large number of nozzles 41 are provided, it is difficult to uniformly supply the liquid polymer material to the nozzles 41, which causes a problem that the apparatus configuration becomes complicated and the equipment cost increases. is there. Further, in order to cause an electrostatic explosion on the liquid polymer material flowing out from the nozzle 41, it is necessary to concentrate electric charges. For this reason, each nozzle 41 is formed in a thin and long shape, but a large number of thin and long shapes. There is a problem that maintenance for always maintaining the nozzle 41 in an appropriate state is extremely difficult.

そこで、本出願人は先に、図11に示すように、周面に複数の小穴52を有する導電性の円筒状容器51の一側面に同一軸芯状に回転筒体53を固定してその回転筒体53を回転駆動可能に支持し、高分子溶液供給手段54にて回転筒体53内に挿通した溶液供給管55を通して回転容器51内に高分子溶液50を供給し、回転筒体53を回転駆動して回転容器51を回転させるとともに第1の高電圧発生手段56にて回転容器51に電荷を帯電させ、小穴52から流出した線状の高分子溶液を遠心力と溶媒の蒸発に伴う静電爆発にて延伸させて高分子物質から成るナノファイバーを生成し、かつ回転容器51の軸心方向一側部に配設した反射電極57に第2の高電圧発生手段58にて回転容器51と同極の電圧を印加して生成されるナノファイバーを回転容器51の軸心方向他側方に向けて偏向させて流動させ、さらに回転容器51に対してその軸心方向他側方に間隔をあけて配置した導電性のコレクタ59に第3の高電圧発生手段60にて回転容器51の電荷に対して電位差を有する電圧を印加して、コレクタ59上にナノファイバーを堆積させるように構成したものを提案している(特願2006−317003号参照)。   Therefore, the applicant first fixed the rotating cylinder 53 on one side surface of the conductive cylindrical container 51 having a plurality of small holes 52 on the peripheral surface as shown in FIG. The rotating cylinder 53 is supported so as to be rotatable, and the polymer solution 50 is supplied into the rotating container 51 through the solution supply pipe 55 inserted into the rotating cylinder 53 by the polymer solution supply means 54. To rotate the rotating container 51 and charge the rotating container 51 with the first high voltage generating means 56, and the linear polymer solution flowing out from the small hole 52 is used for centrifugal force and evaporation of the solvent. A nanofiber made of a polymer material is generated by stretching by electrostatic explosion accompanied by the rotation, and is rotated by a second high voltage generating means 58 on a reflective electrode 57 disposed on one side in the axial direction of the rotating container 51. Nanophase generated by applying a voltage of the same polarity as the container 51 A third collector is connected to a conductive collector 59 that is deflected toward the other side in the axial direction of the rotating container 51 and is flowed. The high-voltage generating means 60 applies a voltage having a potential difference with respect to the electric charge of the rotating container 51 to deposit nanofibers on the collector 59 (Japanese Patent Application No. 2006-317003). Issue).

ところが、図11の構成では、円筒容器51の小穴52から押し出される高分子溶液50に作用する遠心力を常に一定させて高分子溶液50を均一に線状に流出させ、均一なナノファイバーを製造するためには、回転容器51内に収容されている高分子溶液50の量を検出し、回転容器51内にほぼ一定量の高分子溶液50が収容されている状態となるように、高分子溶液供給手段54を高精度に制御する必要があり、構成が複雑になり、コスト高になるという課題があることが判明した。   However, in the configuration of FIG. 11, the centrifugal force acting on the polymer solution 50 pushed out from the small hole 52 of the cylindrical container 51 is always kept constant, and the polymer solution 50 flows out uniformly in a linear shape, thereby producing uniform nanofibers. In order to achieve this, the amount of the polymer solution 50 stored in the rotating container 51 is detected, and the polymer solution 50 is stored so that a substantially constant amount of the polymer solution 50 is stored in the rotating container 51. It has been found that there is a problem that the solution supply means 54 needs to be controlled with high accuracy, the configuration becomes complicated, and the cost increases.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、簡単な構成にて均一なナノファイバーを生産性良く製造することができるナノファイバーの製造方法及び装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a nanofiber manufacturing method and apparatus capable of manufacturing uniform nanofibers with a simple configuration and high productivity.

本発明のナノファイバーの製造方法は、複数の小穴を有する導電性の回転容器内に、高分子物質を溶媒に溶解した高分子溶液を供給し、回転容器を回転させ、小穴から流出した高分子溶液に電界を印加して遠心力と溶媒の蒸発に伴う静電爆発にて延伸させて高分子物質から成るナノファイバーを生成するナノファイバーの製造方法において、回転容器内の高分子溶液の量が所定量以上になった場合に、所定量を超えた高分子溶液を回転容器から流出させ、流出した高分子溶液を回収して再度回転容器内に供給するものである。なお、本発明において、回転容器の小穴から流出した線状の高分子溶液に電界を印加するには、回転容器との間でナノファイバーを生成する場を構成する物体又は部材との間に高い電位差を持たせれば良く、例えば回転容器との間でナノファイバーを生成する場を構成する物体又は部材が地球又は地球に接地された収集体などの部材である場合には、回転容器に接地電位に対して正又は負の高電圧を印加すれば良く、回転容器との間でナノファイバーを生成する場を構成する収集体などの部材に接地電位に対して正又は負の高電圧を印加するようにした場合には、回転容器を接地しても良い。また、小穴は回転容器の周壁に直接穴を開けたものに限らず、回転容器の周壁に装着したノズル部材にて構成しても良いことは言うまでもない。   In the method for producing nanofibers of the present invention, a polymer solution in which a polymer substance is dissolved in a solvent is supplied into a conductive rotating container having a plurality of small holes, the rotating container is rotated, and the polymer that has flowed out of the small holes In a method for producing nanofibers, in which an electric field is applied to a solution and stretched by electrostatic explosion caused by centrifugal force and evaporation of the solvent to produce nanofibers made of a polymer material, the amount of the polymer solution in the rotating vessel is When the amount exceeds a predetermined amount, the polymer solution in excess of the predetermined amount is caused to flow out of the rotating container, and the outflowing polymer solution is recovered and supplied again into the rotating container. In the present invention, in order to apply an electric field to the linear polymer solution flowing out from the small hole of the rotating container, it is high between the object or member constituting the field for generating nanofibers with the rotating container. For example, when the object or member constituting the field for generating nanofibers with the rotating container is a member such as the earth or a collector grounded to the earth, the rotating container has a ground potential. It is only necessary to apply a positive or negative high voltage to the substrate, and a positive or negative high voltage with respect to the ground potential is applied to a member such as a collector constituting a field for generating nanofibers with the rotating container. In such a case, the rotating container may be grounded. Needless to say, the small hole is not limited to a hole formed directly in the peripheral wall of the rotating container, and may be constituted by a nozzle member attached to the peripheral wall of the rotating container.

この構成によれば、高分子溶液が回転容器の小穴から遠心力の作用によって流出するとともに印加された電界にて電荷が帯電される。その際に、まず遠心力の作用によって、高分子溶液が小穴から安定して流出して延伸される。また、回転容器を回転させることで電界干渉が非常に発生し難いという作用が得られる。その理由は、隣り合う小穴から高分子溶液が流出する場合に、遠心力で流出することで、流出する線状の方向が互いに平行でなく、放射状に広がる方向となることで電界干渉が発生し難いものと考えられる。このように電界干渉に左右されないために小穴を高密度に配設しても確実かつ効果的に延伸され、その後延伸されて径が細くなるとともに溶媒が蒸発することで帯電された電荷が集中し、そのクーロン力が表面張力を超えた時点で一次静電爆発が生じて爆発的に延伸され、その後さらに溶媒が蒸発して同様に二次静電爆発が生じて爆発的に延伸され、場合によってはさらに三次静電爆発等が生じて延伸されることで、複数の小穴から流出した線状の高分子溶液からサブミクロンの直径を有する高分子物質から成るナノファイバーを簡単かつコンパクトな構成にて多量に効率的に製造することができ、また小穴から流出した高分子溶液をまず遠心力で延伸させるので、小穴を極端に小さくする必要がなく、かつ上記のように電荷を集中させるために長く形成する必要もないので、回転容器に小穴を設けるだけで良く、容易かつ安価に製作でき、かつ多数の小穴を設けていてもメンテナンスを簡単に行うことができ、さらに回転容器内で所定量を超えた高分子溶液が回転容器から流出するので、単純に十分な量の高分子溶液を供給するだけで、回転容器内の高分子溶液の量を常に一定にでき、円筒容器の小穴から押し出される高分子溶液に作用する遠心力を常に一定させることができて常に均一なナノファイバーを製造することができ、かつ流出した高分子溶液を回収して再度回転容器内に供給し、流出した高分子溶液を再使用するので、高分子溶液が無駄に消費されることもない。したがって、装置コスト及び材料コストの低下を図りながら、均一なナノファイバーを生産性良く製造することができる。   According to this configuration, the polymer solution flows out from the small hole of the rotating container by the action of the centrifugal force, and the electric charge is charged by the applied electric field. At that time, first, the polymer solution stably flows out of the small hole and is stretched by the action of the centrifugal force. Moreover, the effect | action that an electric field interference cannot generate | occur | produce very much is acquired by rotating a rotation container. The reason for this is that when the polymer solution flows out from the adjacent small holes, it flows out by centrifugal force, so that the flowing linear directions are not parallel to each other but spread radially, causing electric field interference. It is considered difficult. In this way, since it is not affected by electric field interference, even if the small holes are arranged at high density, the holes are surely and effectively stretched, and then the diameter is narrowed and the charge is concentrated as the solvent evaporates. When the Coulomb force exceeds the surface tension, a primary electrostatic explosion occurs and the film is stretched explosively.After that, the solvent evaporates, and similarly a secondary electrostatic explosion occurs and the film is stretched explosively. In addition, a third electrostatic explosion or the like occurs, and the nanofiber made of a polymer material having a sub-micron diameter from a linear polymer solution that has flowed out from a plurality of small holes has a simple and compact configuration. It can be produced in large quantities efficiently, and the polymer solution that has flowed out of the small holes is first stretched by centrifugal force, so there is no need to make the small holes extremely small and the charge is concentrated as described above. Since it is not necessary to form a long hole in the rotating container, it is only necessary to provide a small hole in the rotating container, it can be manufactured easily and inexpensively, and maintenance can be easily performed even if a large number of small holes are provided. Since the polymer solution exceeding the fixed amount flows out of the rotating container, the amount of the polymer solution in the rotating container can always be kept constant by simply supplying a sufficient amount of the polymer solution, and from the small hole of the cylindrical container. The centrifugal force acting on the extruded polymer solution can always be kept constant, so that uniform nanofibers can be produced at all times, and the polymer solution that has flowed out is recovered and supplied again into the rotating container. Since the polymer solution is reused, the polymer solution is not wasted. Therefore, uniform nanofibers can be manufactured with high productivity while reducing the apparatus cost and the material cost.

また、回転容器が周面に複数の小穴を有する円筒状容器からなるとともにその一側面に設けられた環状の堰を通して所定量を超えた高分子溶液を流出させると、円筒状容器の全周から均一に多量のナノファイバーを一度に製造することができ、高い生産性を確保することができ、かつ円筒状容器の一側面の環状の堰を通して所定量を超える高分子溶液を流出させることで、極めて簡単な構成にて上記作用効果を奏することができる。   Further, when the rotating container is composed of a cylindrical container having a plurality of small holes on the peripheral surface and a polymer solution exceeding a predetermined amount is allowed to flow out through an annular weir provided on one side surface of the rotating container, A large amount of nanofibers can be produced uniformly at a time, high productivity can be ensured, and a polymer solution exceeding a predetermined amount can flow out through an annular weir on one side of a cylindrical container. The above effects can be achieved with a very simple configuration.

また、回転容器から所定距離の位置に収集体を配置し、回転容器と収集体との間に高電圧を印加し、生成されたナノファイバーを収集体に向けて流動させるようにすると、回転容器と収集体の間に形成された電界にてナノファイバーを生成させて収集体上に回収することができる。   Further, when the collecting body is arranged at a predetermined distance from the rotating container, a high voltage is applied between the rotating container and the collecting body, and the generated nanofibers are caused to flow toward the collecting body, the rotating container Nanofibers can be generated and collected on the collector by an electric field formed between the collector and the collector.

また、回転容器の軸心方向一側部に配設した反射電極に、回転容器の帯電電荷と同極の電圧を印加して生成工程中のナノファイバーを回転容器の軸心方向他側方に向けて偏向させて流動させると、生成工程中のナノファイバーが遠心力の作用でそのまま放射状に広がろうとするのを、反射電極によって回転容器の軸芯方向に偏向させ、生成されるナノファイバーを所要の範囲内に容易に収集することができ、しかも帯電した高分子溶液の流出方向に対向しない一側部に反射電極が配設されているので、反射電極の電荷によって高分子溶液の流出が阻害される恐れがなく、安定的かつ効率的にナノファイバーを製造でき、またファイバー化しなかった液滴などが生じても、それはそのまま遠心力で周囲に飛散し、適正なナノファイバーだけが偏向して流動するため、品質の良いナノファイバーだけを収集することができる。   In addition, by applying a voltage of the same polarity as the charged charge of the rotating container to the reflective electrode arranged on one side in the axial direction of the rotating container, the nanofibers during the generation process are moved to the other side in the axial direction of the rotating container When it is deflected and made to flow, the nanofiber in the generation process tries to spread radially by the action of centrifugal force, and the generated nanofiber is deflected in the axial direction of the rotating container by the reflecting electrode. Since the reflective electrode is disposed on one side that does not oppose the outflow direction of the charged polymer solution and can be easily collected within the required range, the outflow of the polymer solution is caused by the charge of the reflective electrode. Nanofibers can be manufactured stably and efficiently without being disturbed, and even if droplets that do not become fibers are generated, they are scattered by the centrifugal force as they are, and only appropriate nanofibers are biased. To flowing in can be collected only good nanofibers quality.

また、回転容器の軸心方向一側から送風して生成工程中のナノファイバーを回転容器の軸心方向他側方に向けて偏向させて流動させると、蒸発した溶媒が速やかに排出されて周辺の雰囲気中の溶媒濃度が高くならず溶媒の蒸発が円滑に行われ、静電爆発作用が確実に得られて所望のナノファイバーが確実に生成され、かつ生成工程中のナノファイバーの流動方向を効果的に偏向させることができる。   In addition, if the nanofibers in the production process are deflected toward the other side in the axial direction of the rotating container by flowing from one side in the axial direction of the rotating container and flowing, the evaporated solvent is quickly discharged and the surroundings The solvent concentration in the atmosphere is not increased, the solvent is smoothly evaporated, the electrostatic explosion action is reliably obtained, the desired nanofiber is reliably generated, and the flow direction of the nanofiber during the generation process is determined. It can be deflected effectively.

また、本発明のナノファイバーの製造装置は、回転自在に支持されるとともに回転軸芯から径方向に距離をあけて複数の小穴を有する導電性の回転容器と、回転容器内に溶媒に高分子物質を溶解した高分子溶液を供給する高分子溶液供給手段と、回転容器内の高分子溶液の量が所定量以上になった場合に、所定量を超えた高分子溶液を回転容器から流出させる手段と、流出した高分子溶液を回収して高分子溶液供給手段に供給する回収手段と、回転容器を回転駆動する回転駆動手段と、回転容器に高電圧を印加する第1の高電圧発生手段と、回転駆動手段と第1の電圧発生手段と高分子溶液供給手段を制御する制御部とを備えたものである。   In addition, the nanofiber manufacturing apparatus of the present invention includes a conductive rotating container that is rotatably supported and has a plurality of small holes at radial distances from the rotating shaft core, and a polymer as a solvent in the rotating container. Polymer solution supply means for supplying a polymer solution in which a substance is dissolved, and when the amount of the polymer solution in the rotating container exceeds a predetermined amount, the polymer solution exceeding the predetermined amount is caused to flow out of the rotating container. Means, collecting means for collecting the flowing polymer solution and supplying it to the polymer solution supply means, rotation driving means for rotating the rotating container, and first high voltage generating means for applying a high voltage to the rotating container And a controller for controlling the rotation drive means, the first voltage generation means, and the polymer solution supply means.

この構成によれば、回転容器内に高分子溶液供給手段にて高分子溶液を供給するとともに回転駆動手段にて回転させ、かつ第1の高電圧発生手段にて回転容器に高電圧を印加することで、上記のようにナノファイバーを簡単かつコンパクトな構成にて多量に効率的に製造することができ、さらに回転容器内で所定量を超えた高分子溶液は回転容器から流出するので、単純に十分な量の高分子溶液を供給するだけで、回転容器内の高分子溶液の量を常に一定にでき、回転容器内の高分子溶液に作用する遠心力を常に一定させることができて常に均一なナノファイバーを製造することができ、かつ流出した高分子溶液を回収して再使用できるので、高分子溶液が無駄に消費されることもなく、したがって装置コスト及び材料コストの低下を図りながら、均一なナノファイバーを生産性良く製造することができる。   According to this configuration, the polymer solution is supplied into the rotating container by the polymer solution supplying means, rotated by the rotation driving means, and a high voltage is applied to the rotating container by the first high voltage generating means. As described above, nanofibers can be efficiently produced in large quantities with a simple and compact configuration, and a polymer solution exceeding a predetermined amount in the rotating container flows out of the rotating container. The amount of polymer solution in the rotating container can always be kept constant by supplying a sufficient amount of polymer solution, and the centrifugal force acting on the polymer solution in the rotating container can always be kept constant. Uniform nanofibers can be produced, and the polymer solution that has flowed out can be collected and reused, so that the polymer solution is not wasted, and therefore the apparatus cost and material cost are not reduced. Et al, can be produced with good productivity uniform nanofibers.

また、本発明の別のナノファイバーの製造装置は、回転自在に支持されるとともに回転軸芯から径方向に距離をあけて複数の小穴を有する導電性の回転容器と、回転容器内に溶媒に高分子物質を溶解した高分子溶液を供給する高分子溶液供給手段と、回転容器内の高分子溶液の量が所定量以上になった場合に、所定量を超えた高分子溶液を回転容器から流出させる手段と、流出した高分子溶液を回収して高分子溶液供給手段に供給する回収手段と、回転容器を回転駆動する回転駆動手段と、回転容器から所定距離の位置に配置した収集体と、回転容器と収集体との間に高電圧を印加する第1の高電圧発生手段と、回転駆動手段と第1の電圧発生手段と高分子溶液供給手段を制御する制御部とを備えたものであり、回転容器と収集体の間に形成された電界にてナノファイバーが生成されて収集体に向けて流動し、上記と同様に装置コスト及び材料コストの低下を図りながら、均一なナノファイバーを生産性良く製造することができるとともに、生成されたナノファイバーを収集体上に回収することができる。   In addition, another nanofiber manufacturing apparatus of the present invention includes a conductive rotating container that is rotatably supported and has a plurality of small holes at radial distances from the rotating shaft core, and a solvent in the rotating container. Polymer solution supply means for supplying a polymer solution in which a polymer substance is dissolved, and when the amount of the polymer solution in the rotating container exceeds a predetermined amount, the polymer solution exceeding the predetermined amount is Means for discharging, recovery means for recovering and supplying the polymer solution flowing out to the polymer solution supply means, rotation driving means for rotating the rotating container, and a collector disposed at a predetermined distance from the rotating container; , Comprising a first high voltage generating means for applying a high voltage between the rotating container and the collector, and a controller for controlling the rotation driving means, the first voltage generating means and the polymer solution supply means. Formed between the rotating container and the collector Nanofibers are generated by the generated electric field and flow toward the collector, and in the same way as described above, uniform nanofibers can be produced with good productivity while reducing the equipment cost and material cost. The nanofibers collected can be collected on the collection body.

また、回転容器を周面に複数の小穴を有する円筒状容器にて構成するとともに、円筒状容器の一側面に所定量を超えた高分子溶液を流出させる環状の堰を設けると、円筒状容器の全周から均一に多量のナノファイバーを一度に製造することができ、高い生産性を確保することができ、かつ円筒状容器の一側面の環状の堰を通して所定量を超える高分子溶液を流出させることで、極めて簡単な構成にて上記作用効果を奏することができる。   In addition, when the rotating container is constituted by a cylindrical container having a plurality of small holes on the peripheral surface and an annular weir for allowing a polymer solution exceeding a predetermined amount to flow out is provided on one side surface of the cylindrical container, the cylindrical container A large amount of nanofibers can be produced uniformly from the entire circumference of the container at a time, ensuring high productivity, and flowing a polymer solution exceeding a predetermined amount through an annular weir on one side of a cylindrical container. By doing so, the above-described effects can be achieved with a very simple configuration.

また、回転容器の軸心方向一側部に配設した反射電極と、反射電極に回転容器の帯電電荷と同極の高電圧を印加する第2の高電圧発生手段とを備え、制御部により反射電極に高電圧を印加するようにすると、生成工程中のナノファイバーが遠心力の作用でそのまま放射状に広がろうとするのを反射電極によって回転容器の軸芯方向に偏向させ、生成されるナノファイバーを所要の範囲内に容易に収集することができ、しかも帯電した高分子溶液の流出方向に対向しない一側部に反射電極が配設されているので、反射電極の電荷によって高分子溶液の流出が阻害される恐れがなく、安定的かつ効率的にナノファイバーを製造でき、またファイバー化しなかった液滴などが生じても、それはそのまま遠心力で周囲に飛散し、適正なナノファイバーだけが偏向して流動するため、品質の良いナノファイバーだけを収集することができる。   A reflection electrode disposed on one side in the axial direction of the rotating container; and second high voltage generating means for applying a high voltage having the same polarity as the charged charge of the rotating container to the reflecting electrode. When a high voltage is applied to the reflective electrode, the nanofibers in the generation process are deflected in the axial direction of the rotating container by the reflective electrode so that the nanofibers generated by the centrifugal force are spread as they are. The fiber can be easily collected within a required range, and the reflective electrode is disposed on one side not facing the outflow direction of the charged polymer solution. There is no fear that the outflow will be hindered, and nanofibers can be produced stably and efficiently. Even if droplets that have not been made into fibers are generated, they will be scattered to the surroundings by centrifugal force. To flow to injured deflected, it can be collected only good nanofibers quality.

また、回転容器の軸心方向一側部に送風ファンを配設すると、回転容器の軸心方向一側から送風することで、生成工程中のナノファイバーの流動方向を効果的に偏向させることができ、かつ蒸発した溶媒が速やかに排出されて周辺の雰囲気中の溶媒濃度が高くならず溶媒の蒸発が円滑に行われて静電爆発作用が確実に得られて所望のナノファイバーを確実に製造することができる。   In addition, when a blower fan is disposed on one side in the axial direction of the rotating container, the flow direction of the nanofibers during the production process can be effectively deflected by blowing air from one side in the axial direction of the rotating container. The evaporated solvent is quickly discharged, the concentration of the solvent in the surrounding atmosphere is not increased, and the solvent is smoothly evaporated, and the electrostatic explosive action is reliably obtained and the desired nanofiber is reliably manufactured. can do.

本発明のナノファイバーの製造方法及び装置によれば、複数の小穴から流出した線状の高分子溶液からサブミクロンの直径を有する高分子物質から成るナノファイバーを簡単かつコンパクトな構成にて多量に効率的に製造することができ、また小穴から流出した高分子溶液をまず遠心力で延伸させるので、小穴を極端に小さくする必要がなく、かつ上記のように電荷を集中させるために長く形成する必要もないので、回転容器に小穴を設けるだけで良く、容易かつ安価に製作でき、かつ多数の小穴を設けていてもメンテナンスを簡単に行うことができ、さらに回転容器内で所定量を超えた高分子溶液が回転容器から流出するので、単純に十分な量の高分子溶液を供給するだけで、回転容器内の高分子溶液の量を常に一定にでき、円筒容器の小穴から押し出される高分子溶液に作用する遠心力を一定させることができて常に均一なナノファイバーを製造することができ、かつ流出した高分子溶液を回収して再度回転容器内に供給するので流出した高分子溶液を再使用するので、高分子溶液が無駄に消費されることもない。したがって、装置コスト及び材料コストの低下を図りながら、均一なナノファイバーを生産性良く製造することができる。   According to the method and apparatus for producing nanofibers of the present invention, a large amount of nanofibers made of a polymer material having a submicron diameter from a linear polymer solution flowing out from a plurality of small holes can be produced in a simple and compact configuration. It can be efficiently manufactured, and the polymer solution that has flowed out of the small hole is first stretched by centrifugal force, so it is not necessary to make the small hole extremely small, and it is formed long in order to concentrate the charge as described above. Since there is no need, it is only necessary to provide small holes in the rotating container, and it can be manufactured easily and inexpensively, and maintenance can be easily performed even if a large number of small holes are provided. Since the polymer solution flows out of the rotating container, the amount of the polymer solution in the rotating container can be kept constant by simply supplying a sufficient amount of the polymer solution. The centrifugal force acting on the polymer solution pushed out from the can be made constant, so that uniform nanofibers can be produced at all times, and the polymer solution that has flowed out is recovered and supplied again into the rotating container. Since the polymer solution is reused, the polymer solution is not wasted. Therefore, uniform nanofibers can be manufactured with high productivity while reducing the apparatus cost and the material cost.

以下、本発明のナノファイバー及び高分子ウェブの製造方法と装置の各実施形態について、図1〜図6を参照しながら説明する。   Hereinafter, each embodiment of the manufacturing method and apparatus of the nanofiber and polymer web of this invention is described, referring FIGS.

(第1の実施形態)
まず、本発明のナノファイバーの製造装置の第1の実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the nanofiber manufacturing apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1、図2において、1は回転容器としての、直径が30〜400mmの円筒状容器であり、その一端の軸芯部に同一軸芯状態で筒体2の端部が貫通されて一体固定され、筒体2にて軸芯回りに矢印Rのように回転可能に支持されている。筒体2は電気絶縁性の高い材料にて構成されている。円筒状容器1の他端は閉鎖され、周面には、直径が0.1〜2mm程度の小穴3が数mmピッチ間隔で多数形成されている。小穴3は、円筒状容器1の周壁に単純に穴を開けて形成したものでも良いが、周壁に短寸のノズルを装着してそのノズル穴にて構成しても良い。   1 and 2, reference numeral 1 denotes a cylindrical container having a diameter of 30 to 400 mm as a rotating container, and the end portion of the cylindrical body 2 is penetrated through the end portion of the cylindrical body 2 in the same axial state and fixed integrally. The cylinder 2 is supported so as to be rotatable around the axis as indicated by an arrow R. The cylinder 2 is made of a material having high electrical insulation. The other end of the cylindrical container 1 is closed, and a plurality of small holes 3 having a diameter of about 0.1 to 2 mm are formed on the circumferential surface at intervals of several mm. The small hole 3 may be formed by simply making a hole in the peripheral wall of the cylindrical container 1, or may be configured by mounting a short nozzle on the peripheral wall.

筒体2は電気絶縁性の高い材料にて構成された支持フレーム4にてベアリング5を介して回転自在に支持され、かつその外周に設けられたプーリ6とモータ9の出力軸に設けられたプーリ7との間に巻回されたベルト8を介して回転駆動手段としてのモータ9にて、30〜3000rpmの回転速度で回転駆動される。モータ9としては、センサが高圧ノイズの影響を受けて誤動作する恐れがあるので、センサレスDCモータが好適に適用される。   The cylinder 2 is rotatably supported via a bearing 5 by a support frame 4 made of a material having high electrical insulation, and is provided on an output shaft of a pulley 6 and a motor 9 provided on the outer periphery thereof. It is rotationally driven at a rotational speed of 30 to 3000 rpm by a motor 9 as rotational drive means via a belt 8 wound between the pulley 7. As the motor 9, a sensorless DC motor is preferably applied because the sensor may malfunction due to the influence of high-voltage noise.

筒体2の中心部を通して円筒状容器1内に高分子溶液供給手段としての溶液供給管10が挿入され、その先端部にL字屈曲部10aが下向きに形成されている。この溶液供給管10を通して円筒状容器1内にナノファイバーの材料である高分子物質を溶媒に溶解した高分子溶液11が供給される。円筒状容器1内に高分子溶液11を供給しつつ円筒状容器1を回転させることで、筒体2の内周を堰として、過剰に供給された高分子溶液11が筒体2を通して外部に流出し、円筒状容器1の内周全周に均一な厚さの高分子溶液11の層が形成される。すなわち、円筒状容器1の内径をD1、筒体2の内径をD2として、T=(D1−D2)/2の略一定の厚さの高分子溶液11の層が円筒状容器1の内周に形成される。   A solution supply tube 10 as a polymer solution supply means is inserted into the cylindrical container 1 through the center of the cylindrical body 2, and an L-shaped bent portion 10a is formed downward at the tip thereof. A polymer solution 11 obtained by dissolving a polymer substance, which is a nanofiber material, in a solvent is supplied into the cylindrical container 1 through the solution supply pipe 10. By rotating the cylindrical container 1 while supplying the polymer solution 11 into the cylindrical container 1, the excessively supplied polymer solution 11 is exposed to the outside through the cylinder 2 using the inner periphery of the cylinder 2 as a weir. The polymer solution 11 having a uniform thickness is formed on the entire inner circumference of the cylindrical container 1. That is, assuming that the inner diameter of the cylindrical container 1 is D1 and the inner diameter of the cylindrical body 2 is D2, the layer of the polymer solution 11 having a substantially constant thickness T = (D1−D2) / 2 is the inner circumference of the cylindrical container 1. Formed.

筒体2を通して外部に流出した高分子溶液11を回収するように、支持フレーム4上に回収手段としての回収容器12が配設されている。なお、図1に仮想線で示すように、筒体2から流出した高分子溶液11を受け、周囲に飛散させずに回収容器12に案内する受け手段13が配設される。また、この回収容器12に対して溶液補給手段(図示せず)にて、消費された高分子溶液11に相当する量の高分子溶液11を補給するように構成されている。回収容器12内の高分子溶液11は、吸入管14を通して高分子溶液供給手段としての供給ポンプ15にて吸引され、溶液供給管10を通して円筒状容器1内に向けて所定流量で送給される。   A recovery container 12 as a recovery means is disposed on the support frame 4 so as to recover the polymer solution 11 that has flowed outside through the cylindrical body 2. As indicated by phantom lines in FIG. 1, receiving means 13 for receiving the polymer solution 11 flowing out from the cylinder 2 and guiding it to the collection container 12 without being scattered around is provided. Further, the recovery container 12 is configured to supply the polymer solution 11 in an amount corresponding to the consumed polymer solution 11 by a solution supply means (not shown). The polymer solution 11 in the collection container 12 is sucked by a supply pump 15 as a polymer solution supply means through a suction pipe 14 and is fed at a predetermined flow rate into the cylindrical container 1 through the solution supply pipe 10. .

高分子溶液11を構成する高分子物質としては、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−フェニレンイソフラテート、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、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、ポリペプチド等を例示でき、これらより選ばれる少なくとも一種が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。   Examples of the polymer substance constituting the polymer solution 11 include polypropylene, polyethylene, polystyrene, polyethylene oxide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, poly-m-phenylene terephthalate, poly-p-phenylene isophthalate, polyfluoride. Vinylidene, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride-acrylate copolymer, polyacrylonitrile, polyacrylonitrile-methacrylate copolymer, polycarbonate, polyarylate, polyester carbonate, nylon, aramid, poly Examples include caprolactone, polylactic acid, polyglycolic acid, collagen, polyhydroxybutyric acid, polyvinyl acetate, and polypeptide Can, at least one selected from these are used, but the invention is not particularly limited thereto.

使用できる溶媒としては、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、水等を例示でき、これらより選ばれる少なくとも一種が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。   Solvents that can be used are 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, benzoate Propyl acid, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dipropyl phthalate, methyl chloride, ethyl chloride, methylene chloride, chloroform, o-chloro Toluene, p-chlorotoluene, carbon tetrachloride, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, trichloroethane, dichloropropane, dibromoethane, dibromopropane, methyl bromide, ethyl bromide, propyl bromide, acetic acid, benzene, Examples include toluene, hexane, cyclohexane, cyclohexanone, cyclopentane, o-xylene, p-xylene, m-xylene, acetonitrile, tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, pyridine, water and the like, and at least one selected from these is used. However, the present invention is not limited to these.

また、高分子溶液には、無機質固体材料を混入することも可能であり、その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、硫化物等を挙げるとができるが、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、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等を例示でき、これらより選ばれる少なくとも一種が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。   In addition, an inorganic solid material can be mixed in the polymer solution. Examples of the inorganic solid material include oxides, carbides, nitrides, borides, silicides, fluorides, sulfides, and the like. However, it is preferable to use an oxide from the viewpoints of heat resistance and workability. The oxides include Al2O3, SiO2, TiO2, Li2O, Na2O, MgO, CaO, SrO, BaO, B2O3, P2O5, SnO2, ZrO2, K2O, Cs2O, ZnO, Sb2O3, As2O3, CeO2, V2O3, Cr2O3, Cr2O3, Cr2O3 , 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, but is not particularly limited thereto.

円筒状容器1には、第1の高電圧発生手段16にて発生させた1kV〜100kV、好適には10kV〜100kVの高電圧が、ベアリング5、導電部材17を介して印加されている。それにより、内部に収容された高分子溶液11にも高電圧が印加されている。円筒状容器1がモータ9にて高速で回転駆動されると、高分子溶液11に遠心力が作用して各小穴3から線状に流出し、さらに遠心力の作用で延伸されて細い高分子線状体が生成される。この高電圧を印加された高分子線状体が、円筒状容器1の周囲に形成されている電界の作用を受けることで電荷を帯電した状態となるとともに、高分子溶液11の溶媒が蒸発することで高分子線状体の径が細くなる。それに伴って、帯電した電荷が集中し、そのクーロン力が高分子溶液の表面張力を超えた時点で一次静電爆発が生じて爆発的に延伸され、その後さらに溶媒が蒸発して同様に二次静電爆発が生じて爆発的に延伸され、場合によってはさらに三次静電爆発が生じて延伸されることで、サブミクロンの直径を有する高分子物質から成るナノファイバーfが効率的に製造される。   A high voltage of 1 kV to 100 kV, preferably 10 kV to 100 kV, generated by the first high voltage generating means 16 is applied to the cylindrical container 1 via the bearing 5 and the conductive member 17. As a result, a high voltage is also applied to the polymer solution 11 accommodated therein. When the cylindrical container 1 is driven to rotate at a high speed by the motor 9, a centrifugal force acts on the polymer solution 11 to flow out linearly from each small hole 3, and is further stretched by the action of the centrifugal force to be a thin polymer. A linear body is generated. The polymer linear body to which this high voltage is applied is charged by the action of an electric field formed around the cylindrical container 1, and the solvent of the polymer solution 11 evaporates. This reduces the diameter of the polymer linear body. Along with this, the charged charge is concentrated, and when the Coulomb force exceeds the surface tension of the polymer solution, a primary electrostatic explosion occurs and the film is stretched explosively. An electrostatic explosion occurs and the fiber is stretched explosively, and in some cases, a third electrostatic explosion occurs and the film is stretched to efficiently produce nanofibers f made of a polymer material having a submicron diameter. .

円筒状容器1の一側部に適当間隔あけて対向するように支持フレーム4に反射電極18が配設され、この反射電極18に第2の高電圧発生手段19にて発生させた高電圧が印加されている。この第2の高電圧発生手段19は第1の高電圧発生手段16と同極で、略同等の高電圧を発生して反射電極18に印加するように構成され、図2に示すように、反射電極18にて円筒状容器1から流出・延伸されて生成された高分子線状体及びその後に静電爆発にて生成されるナノファイバーfを、矢印Dで示すように、円筒状容器1の他側方に向けて流動させるように構成されている。   A reflective electrode 18 is disposed on the support frame 4 so as to face one side of the cylindrical container 1 with an appropriate interval, and a high voltage generated by the second high voltage generating means 19 is applied to the reflective electrode 18. Applied. The second high voltage generating means 19 has the same polarity as the first high voltage generating means 16 and is configured to generate substantially the same high voltage and apply it to the reflective electrode 18, as shown in FIG. As indicated by the arrow D, the polymer linear body produced by flowing out and stretching from the cylindrical container 1 by the reflective electrode 18 and the nanofiber f produced by electrostatic explosion are indicated by the arrow D. It is comprised so that it may flow toward the other side.

円筒状容器1の他側方には、適当距離あけて対向するように導電性を有するコレクタ20が配設され、第3の高電圧発生手段21にて発生させた、円筒状容器1に対する印加電圧とは逆極性の高電圧が印加されている。なお、円筒状容器1や反射電極18とコレクタ20との間に大きな電位差を付与して、それらの間に電界を発生させればよいので、単にコレクタ20を接地するだけでもよい。この円筒状容器1や反射電極18とコレクタ20との間の大きな電位差にて形成された電界によって、上記のようにナノファイバーfを生成するとともに、図2に示すように、帯電したナノファイバーfをコレクタ20に向けて移動させ、その上に堆積させるように構成されている。コレクタ20に円筒状容器1とは逆極性の高電圧を印加することで、円筒状容器1とコレクタ20の間に、例えば2m程度の距離が離れていても、生成されたナノファイバーfをコレクタ20上に堆積させることができる。なお、第1〜第3の高電圧発生手段16、19、21としては、スイッチSW1、SW2、SW3にて必要に応じて任意にオン・オフ切替できるものが好適である。   A conductive collector 20 is disposed on the other side of the cylindrical container 1 so as to face each other at an appropriate distance, and is applied to the cylindrical container 1 generated by the third high voltage generating means 21. A high voltage having a polarity opposite to that of the voltage is applied. Note that it is only necessary to apply a large potential difference between the cylindrical container 1 or the reflective electrode 18 and the collector 20 to generate an electric field between them, so that the collector 20 may be simply grounded. The nanofiber f is generated as described above by the electric field formed by the large potential difference between the cylindrical container 1 or the reflective electrode 18 and the collector 20, and as shown in FIG. Is moved toward the collector 20 and deposited thereon. By applying a high voltage with a polarity opposite to that of the cylindrical container 1 to the collector 20, the generated nanofibers f are collected even if a distance of about 2 m is separated between the cylindrical container 1 and the collector 20, for example. 20 can be deposited. As the first to third high voltage generating means 16, 19, and 21, it is preferable that the switches SW1, SW2, and SW3 can be arbitrarily switched on and off as necessary.

次に、制御構成を図3を参照して説明する。図3において、モータ9と、供給ポンプ15と、第1〜第3の高電圧発生手段16、19、21が制御部22にて制御される。制御部22は、操作部23からの作業指令により、記憶部24に記憶されている動作プログラムや操作部23から入力されて記憶している各種データに基づいて動作制御し、その動作状態や各種データを表示部25に表示する。   Next, the control configuration will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the motor 9, the supply pump 15, and the first to third high voltage generation means 16, 19, and 21 are controlled by the control unit 22. In response to a work command from the operation unit 23, the control unit 22 performs operation control based on the operation program stored in the storage unit 24 and various data input and stored from the operation unit 23, and the operation state and various Data is displayed on the display unit 25.

以上の構成において、供給ポンプ15にて所定量の高分子溶液11を円筒状容器1内に供給し、円筒状容器1に対して第1の高電圧発生手段14から所定の高電圧を印加することで、円筒状容器1内に収容された高分子溶液11を高電圧に帯電させる。この状態でモータ9にて円筒状容器1を高速回転させることで、上述のように高分子溶液11が複数の小穴3から線状に流出して高分子線状体が形成されるとともに、さらに遠心力の作用によって大きく延伸され、かつ高電圧に帯電されている高分子線状体が電界の作用で電荷を帯電した状態となり、その後延伸されて径が細くなるとともに溶媒が蒸発することで電荷が集中し、一次静電爆発を生じて爆発的に延伸され、その後さらに溶媒が蒸発して同様に二次静電爆発が生じて爆発的にさらに延伸され、場合によってはさらに三次静電爆発が生じて延伸されることで、複数の小穴3から流出した高分子溶液線状体からサブミクロンの直径を有する高分子物質から成るナノファイバーfが製造される。   In the above configuration, a predetermined amount of the polymer solution 11 is supplied into the cylindrical container 1 by the supply pump 15, and a predetermined high voltage is applied to the cylindrical container 1 from the first high voltage generating means 14. Thus, the polymer solution 11 accommodated in the cylindrical container 1 is charged to a high voltage. By rotating the cylindrical container 1 at high speed with the motor 9 in this state, the polymer solution 11 flows out linearly from the plurality of small holes 3 as described above, and a polymer linear body is formed. The polymer linear body that is greatly stretched by the action of centrifugal force and charged at a high voltage becomes charged by the action of an electric field, and then stretches to reduce the diameter and evaporate the solvent. Concentrated, causing a primary electrostatic explosion to be stretched explosively, and then further evaporating the solvent, resulting in a secondary electrostatic explosion and further explosively stretching, and in some cases, a third electrostatic explosion The nanofiber f which consists of a polymeric substance which has a submicron diameter from the polymer solution linear body which flowed out and extended | stretched from the some small hole 3 is manufactured.

ここで、円筒状容器1内の内周には、略一定の厚さTの高分子溶液11の層が形成され、それ以上の過剰な高分子溶液11は堰として機能する筒体2から外部に流出して回収容器12に回収されて再使用される。このように円筒状容器1内の高分子溶液11の量が常にほぼ一定に制御されるので、円筒状容器1内の高分子溶液11に一定の遠心力が作用し、円筒状容器1の小穴3から押し出される高分子溶液11に作用する遠心力が一定し、高分子溶液11を均一に線状に流出させることができ、その結果均一なナノファイバーfを製造することができる。   Here, a layer of the polymer solution 11 having a substantially constant thickness T is formed on the inner periphery of the cylindrical container 1, and the excess polymer solution 11 beyond the cylinder body 2 functions as a weir. And is collected in the collection container 12 and reused. Thus, since the amount of the polymer solution 11 in the cylindrical container 1 is always controlled to be substantially constant, a constant centrifugal force acts on the polymer solution 11 in the cylindrical container 1, and a small hole in the cylindrical container 1 is obtained. The centrifugal force acting on the polymer solution 11 extruded from 3 is constant, and the polymer solution 11 can flow out uniformly in a linear shape, and as a result, a uniform nanofiber f can be manufactured.

さらに、上記ナノファイバーfを生成する際に高分子溶液線状体が遠心力の作用で延伸された後、そのまま放射状に広がろうとするのを反射電極18によって円筒状容器1の軸方向の他側方に偏向させて流動させるので、生成されるナノファイバーfをコレクタ20の所要の範囲内に容易に収集することができる。   Furthermore, after the polymer solution linear body is stretched by the action of centrifugal force when the nanofibers f are generated, the reflective electrode 18 is used to expand the other end in the axial direction of the cylindrical container 1. Since the liquid is deflected laterally and flows, the produced nanofibers f can be easily collected within a required range of the collector 20.

しかも、反射電極18が円筒状容器1の一側部に配設されているので、円筒状容器1の外周面に対向させて放物鏡状の反射電極を配設した場合のように反射電極18が帯電した高分子溶液11の流出方向に対向せず、高分子溶液11の流出が反射電極18の電荷によって阻害される恐れがないため、安定的かつ効率的にナノファイバーfを製造できる。また、ファイバー化しなかった液滴などが生じても、それはそのまま遠心力で周囲に飛散し、適正なナノファイバーfだけがコレクタ20に向けて偏向して流動するため、品質の良いナノファイバーfだけを収集することができる。こうして製造された帯電を有するナノファイバーfがコレクタ18上に堆積されることで高多孔性の高分子ウェブが生産性良く製造される。   In addition, since the reflective electrode 18 is disposed on one side of the cylindrical container 1, the reflective electrode 18 is disposed as in the case where a parabolic reflective electrode is disposed facing the outer peripheral surface of the cylindrical container 1. Is not opposed to the outflow direction of the charged polymer solution 11, and there is no fear that the outflow of the polymer solution 11 is hindered by the charge of the reflective electrode 18, so that the nanofiber f can be manufactured stably and efficiently. In addition, even if droplets that have not been made into fibers are generated, they are scattered as they are by centrifugal force, and only appropriate nanofibers f are deflected and flow toward collector 20, so that only high-quality nanofibers f are produced. Can be collected. The nanofibers f thus charged are deposited on the collector 18 to produce a highly porous polymer web with high productivity.

また、円筒状容器1の小穴3から流出して形成された高分子溶液線状体が遠心力で大きく延伸されるので、小穴3の直径を0.1〜2mm程度とすることができて、極端に小さくする必要がなく、また最初に静電爆発を発生させる場合とは異なって電荷を集中させる必要がないため、小穴3は細長いノズルに形成する必要がなく、また電界干渉に左右されないために高密度に配設しても確実かつ効果的に延伸させることができるので、多量のナノファイバーfを簡単かつコンパクトな構成にて効率的に製造することができる。また、円筒状容器1の全周から均一に多量のナノファイバーを一度に製造することができ、高い生産性を確保することができるとともに、形状・構成が簡単であるため設備コストの低廉化を図ることができる。また、小穴3は長く形成する必要がないので、円筒状容器1の外周壁に単純に小穴3を設けるだけで良く、容易かつ安価に製作でき、かつ多数の小穴3を設けていてもメンテナンスも簡単である。   Moreover, since the polymer solution linear body formed by flowing out from the small hole 3 of the cylindrical container 1 is greatly stretched by centrifugal force, the diameter of the small hole 3 can be about 0.1 to 2 mm, Since it is not necessary to make it extremely small and it is not necessary to concentrate electric charges unlike the case where an electrostatic explosion is first generated, the small hole 3 does not need to be formed in an elongated nozzle and is not affected by electric field interference. Even if they are arranged at a high density, they can be reliably and effectively stretched, so that a large amount of nanofibers f can be efficiently produced with a simple and compact configuration. In addition, a large amount of nanofibers can be manufactured uniformly from the entire circumference of the cylindrical container 1 at a time, and high productivity can be ensured, and the shape and configuration are simple, so the equipment cost is reduced. Can be planned. Further, since the small holes 3 do not need to be formed long, it is only necessary to simply provide the small holes 3 on the outer peripheral wall of the cylindrical container 1, and they can be manufactured easily and inexpensively, and maintenance is possible even if a large number of small holes 3 are provided. Simple.

また、モータ9は、円筒状容器1内に収容されている高分子溶液11の粘度に基づいて円筒状容器1の回転速度を制御できるように構成されており、これによって高分子溶液11の粘度に応じて必要な遠心力を高分子溶液11に作用させて、確実にかつ効率的にナノファイバーfを製造することができる。   The motor 9 is configured to control the rotational speed of the cylindrical container 1 based on the viscosity of the polymer solution 11 accommodated in the cylindrical container 1, thereby the viscosity of the polymer solution 11. Accordingly, the necessary centrifugal force can be applied to the polymer solution 11 to manufacture the nanofiber f reliably and efficiently.

なお、以上の図示例では、反射電極18を円筒状容器1と絶縁された支持フレーム4に固定して配設し、第2の高電圧発生手段19で発生された高電圧を印加するようにした例を示したが、反射電極18を筒体2の外周に固定して円筒状容器1と電気的に接続し、第1の高電圧発生手段16で発生された円筒状容器1と同じ高電圧がともに印加されるようにしても良い。この場合、反射電極18も円筒状容器1と共に回転するが機能的には何ら影響はない。   In the above illustrated example, the reflective electrode 18 is fixedly disposed on the support frame 4 insulated from the cylindrical container 1, and the high voltage generated by the second high voltage generating means 19 is applied. Although the reflective electrode 18 is fixed to the outer periphery of the cylindrical body 2 and electrically connected to the cylindrical container 1, the same height as that of the cylindrical container 1 generated by the first high voltage generating means 16 is shown. A voltage may be applied together. In this case, the reflective electrode 18 also rotates together with the cylindrical container 1 but has no functional effect.

また、反射電極18と円筒状容器1との間に、円筒状容器1の他側方に向けて送風する送風手段を配設しても良い。そうすると、送風によって蒸発した溶媒が速やかに排出され、周辺の雰囲気中の溶媒濃度が高くならないため、溶媒の蒸発が円滑に行われて静電爆発作用が確実に得られ、所望のナノファイバーfが確実に生成される。また、生成工程中のナノファイバーfの流動方向をより効果的に偏向させる作用も得られる。   In addition, a blowing unit that blows air toward the other side of the cylindrical container 1 may be disposed between the reflective electrode 18 and the cylindrical container 1. Then, the solvent evaporated by the air blowing is quickly discharged, and the solvent concentration in the surrounding atmosphere does not increase. Therefore, the solvent is smoothly evaporated and the electrostatic explosion action is reliably obtained, and the desired nanofiber f is obtained. Generated reliably. Moreover, the effect | action which deflects the flow direction of the nanofiber f in a production | generation process more effectively is also acquired.

また、以上の構成例では、筒体2を回転駆動可能に構成し、この筒体2に円筒状容器1を固定した構成を示したが、筒体2を支持フレーム4に固定して設け、この筒体2にて円筒状容器1を回転自在に支持した構成としても良く、その場合には受け手段13は設ける必要はない。   In the above configuration example, the cylindrical body 2 is configured to be rotatable and the cylindrical container 1 is fixed to the cylindrical body 2. However, the cylindrical body 2 is fixed to the support frame 4 and provided. The cylindrical body 1 may be rotatably supported by the cylindrical body 2, and in that case, the receiving means 13 need not be provided.

(第2の実施形態)
次に、本発明のナノファイバーの製造装置の第2の実施形態について、図4、図5を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明では、先行する実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を付して説明を省略し、主として相違点についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the nanofiber manufacturing apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description of the embodiment, the same components as those in the preceding embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and only differences will be mainly described.

上記第1の実施形態では、支持フレーム4上に設置した回収容器12から吸引管14を通して供給ポンプ15にて高分子溶液11を吸引して円筒状容器1内に向けて高分子溶液11を供給するようにした例を示したが、本実施形態では、図4、図5に示すように、回収容器12とは別に大容量の貯留容器26を設け、回収容器12内に回収された高分子溶液11を送出管27を通して貯留容器26に送出し、供給ポンプ15の吸引口に接続された吸引管14の先端を貯留容器26内に挿入している。   In the first embodiment, the polymer solution 11 is sucked from the collection container 12 installed on the support frame 4 through the suction pipe 14 by the supply pump 15 and supplied into the cylindrical container 1. In this embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, a large-capacity storage container 26 is provided separately from the recovery container 12, and the polymer recovered in the recovery container 12 is shown in this embodiment. The solution 11 is delivered to the storage container 26 through the delivery pipe 27, and the tip of the suction pipe 14 connected to the suction port of the supply pump 15 is inserted into the storage container 26.

本実施形態においても、第1の実施形態と同様の作用効果を奏することができ、かつ円筒状容器1から流出した過剰の高分子溶液11を支持フレーム4上の回収容器12を介して大容量の貯留容器26に回収するようにしているので、貯留容器26から円筒状容器1内に高分子溶液11を安定して送給することができる。   Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and an excessive amount of the polymer solution 11 that has flowed out of the cylindrical container 1 can be increased in volume through the collection container 12 on the support frame 4. Therefore, the polymer solution 11 can be stably fed from the storage container 26 into the cylindrical container 1.

(第3の実施形態)
次に、本発明のナノファイバーの製造装置の第3の実施形態について、図6を参照して説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the nanofiber manufacturing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態では、円筒状容器1は、その一端に堰として機能する環状鍔31を有してその内側が開口し、かつその一端開口から他端に向けて軸芯位置を貫通して他端閉鎖壁に一体結合された回転軸32を有している。回転軸32は支持フレーム4に設けられた支持筒体33に設けられた軸受部34にて回転自在に支持され、かつ回転軸32の先端が軸継ぎ32aを介して回転支持筒33に配設されたモータ9に連結され、モータ9にて回転駆動可能に構成されている。支持筒体33の端部外周に、円筒状容器1の一端部外周を取り囲むように受け手段13が取り付けられ、受け手段13は、内部に回収された高分子溶液11を回収容器12に戻す戻し管路13aを有している。   In the present embodiment, the cylindrical container 1 has an annular ridge 31 that functions as a weir at one end thereof, the inside thereof opens, and the other end that penetrates the axial center position from the one end opening toward the other end. A rotating shaft 32 is integrally coupled to the closing wall. The rotary shaft 32 is rotatably supported by a bearing portion 34 provided on a support cylinder 33 provided on the support frame 4, and the tip of the rotary shaft 32 is disposed on the rotary support cylinder 33 via a shaft coupling 32 a. The motor 9 is connected to the motor 9 so that the motor 9 can be driven to rotate. The receiving means 13 is attached to the outer periphery of the end portion of the support cylindrical body 33 so as to surround the outer periphery of the one end portion of the cylindrical container 1, and the receiving means 13 returns the polymer solution 11 recovered inside to the recovery container 12. It has a pipeline 13a.

回収容器12内の高分子溶液11は、ギヤポンプなどの供給ポンプ15にて溶液供給管10を通して円筒状容器1内に供給するように構成されている。また、回収容器12内の高分子溶液11の液面レベルを検出する液面センサ35が設けられ、検出した液面レベルが一定レベルに低下すると、貯留容器26から回収容器12に向けてギヤポンプなどの補給ポンプ36にて送給管37を通して高分子溶液11を送給し、回収容器12内の高分子溶液11の液面レベルをほぼ一定範囲内に維持するように構成されている。   The polymer solution 11 in the collection container 12 is configured to be supplied into the cylindrical container 1 through the solution supply pipe 10 by a supply pump 15 such as a gear pump. Further, a liquid level sensor 35 for detecting the liquid level of the polymer solution 11 in the recovery container 12 is provided, and when the detected liquid level decreases to a certain level, a gear pump or the like is directed from the storage container 26 toward the recovery container 12. The replenishment pump 36 feeds the polymer solution 11 through the feed pipe 37 and maintains the liquid level of the polymer solution 11 in the collection container 12 within a substantially constant range.

また、支持筒体33の円筒状容器1とは反対側の側部に送風ファン38が配設され、円筒状容器1から流出・延伸されて生成されたナノファイバーfを、反射電極18にて形成した電界にて円筒状容器1の他側方に向けて流動させる代わりに、送風ファン38にて形成された矢印で示す気体流Wによって円筒状容器1の他側方に向けて流動させるように構成している。なお、金網状の反射電極18を支持筒体33の外周に配設し、反射電極18による電界と気体流Wの両方でナノファイバーfを円筒状容器1の他側方に向けて流動させるようにしても良い。   Further, a blower fan 38 is disposed on the side of the support cylinder 33 opposite to the cylindrical container 1, and the nanofiber f generated by flowing out and extending from the cylindrical container 1 is reflected by the reflective electrode 18. Instead of flowing toward the other side of the cylindrical container 1 by the formed electric field, the gas flow W indicated by the arrow formed by the blower fan 38 is caused to flow toward the other side of the cylindrical container 1. It is configured. In addition, the metal mesh-like reflective electrode 18 is disposed on the outer periphery of the support cylinder 33 so that the nanofibers f flow toward the other side of the cylindrical container 1 by both the electric field and the gas flow W by the reflective electrode 18. Anyway.

本実施形態においても、第1の実施形態と同様の作用効果を奏することができ、かつ円筒状容器1の回転機構をコンパクトに構成できるとともに、円筒状容器1内の過剰の高分子溶液11が円筒状容器1の一端の環状鍔31から直接円滑に流出するので、円筒状容器1内の高分子溶液11の層厚さを応答性良く一定に維持することができ、また送風ファン38による気体流Wにて円筒状容器1から生成されたナノファイバーfを円筒状容器1の他側方に向けて円滑に流動させることができる。   Also in this embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained, and the rotation mechanism of the cylindrical container 1 can be configured in a compact manner, and the excess polymer solution 11 in the cylindrical container 1 can be reduced. Since it flows out smoothly and smoothly directly from the annular trough 31 at one end of the cylindrical container 1, the layer thickness of the polymer solution 11 in the cylindrical container 1 can be kept constant with good responsiveness. The nanofibers f generated from the cylindrical container 1 in the flow W can smoothly flow toward the other side of the cylindrical container 1.

なお、以上の実施形態の説明では、反射電極18と送風ファン38の何れか一方又は両方を配設した例を示したが、円筒状容器1に対する印加電圧とは逆極性の高電圧を印加するか、若しくは接地したコレクタ20を設けただけでの構成でも、円筒状容器1から生成されるナノファイバーfをコレクタ20に向けて流動させ、コレクタ20上に堆積させることもできる。   In the above description of the embodiment, an example in which either one or both of the reflective electrode 18 and the blower fan 38 is provided is shown. However, a high voltage having a polarity opposite to the applied voltage to the cylindrical container 1 is applied. Alternatively, the nanofiber f generated from the cylindrical container 1 can be caused to flow toward the collector 20 and be deposited on the collector 20 even when the grounded collector 20 is provided.

さらに、以上の各実施形態の説明では、円筒状容器1に第1の高電圧発生手段16から高電圧を印加し、収集体20を接地又は第3の高電圧発生手段21にて逆極性の電圧を印加した例を示したが、収集体20に第3の高電圧発生手段21にて正又は負の高電圧を印加し、円筒状容器1側を接地した構成としても良い。   Further, in the description of each of the above embodiments, a high voltage is applied to the cylindrical container 1 from the first high voltage generating means 16, and the collector 20 is grounded or reversed in polarity by the third high voltage generating means 21. Although an example in which a voltage is applied is shown, a configuration may be adopted in which a positive or negative high voltage is applied to the collector 20 by the third high voltage generator 21 and the cylindrical container 1 side is grounded.

本発明のナノファイバーの製造方法及び装置によれば、回転容器内で所定量を超えた高分子溶液を回転容器から流出させることで、単純に十分な量の高分子溶液を供給するだけで、回転容器内の高分子溶液の量を常に一定にできるため、円筒容器の小穴から押し出される高分子溶液に作用する遠心力を一定させることができ、常に均一なナノファイバーを製造することができるので、フィルタや電池のセパレータや燃料電池の高分子電解質膜や電極等に好適に適用される高品質のナノファイバーを高い生産性をもって製造するのに好適に利用することができる。   According to the method and apparatus for producing nanofibers of the present invention, a polymer solution exceeding a predetermined amount in a rotating container is allowed to flow out of the rotating container. Since the amount of the polymer solution in the rotating container can be made constant at all times, the centrifugal force acting on the polymer solution pushed out from the small hole of the cylindrical container can be made constant, so that uniform nanofibers can always be produced. It can be suitably used for producing high-quality nanofibers with high productivity, which are preferably applied to filters, battery separators, polymer electrolyte membranes and electrodes of fuel cells, and the like.

本発明の第1の実施形態のナノファイバーの製造装置の縦断正面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal front view of a nanofiber manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 同実施形態における高分子ウェブの製造状態を示す斜視図。The perspective view which shows the manufacture state of the polymer web in the same embodiment. 同実施形態の制御構成を示すブロック図。The block diagram which shows the control structure of the embodiment. 本発明の第2の実施形態のナノファイバーの製造装置の縦断正面図。The longitudinal cross-sectional front view of the manufacturing apparatus of the nanofiber of the 2nd Embodiment of this invention. 同実施形態における高分子ウェブの製造状態を示す斜視図。The perspective view which shows the manufacture state of the polymer web in the same embodiment. 本発明の第3の実施形態のナノファイバーの製造装置の縦断正面図。The longitudinal cross-sectional front view of the manufacturing apparatus of the nanofiber of the 3rd Embodiment of this invention. 従来例の高分子ウェブの製造装置の概略構成図。The schematic block diagram of the manufacturing apparatus of the polymer web of a prior art example. 同従来例の他の構成例の要部構成を示し、(a)は正面図、(b)は部分拡大下面図。The principal part structure of the other structural example of the prior art example is shown, (a) is a front view, (b) is a partially enlarged bottom view. 同従来例における問題点の説明図。Explanatory drawing of the problem in the conventional example. 同従来例における更なる問題点の説明図。Explanatory drawing of the further problem in the conventional example. 本発明に先行するナノファイバーの製造装置の縦断正面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a longitudinal front view of a nanofiber production apparatus preceding the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 円筒状容器(回転容器)
2 筒体(堰)
3 小穴
9 モータ(回転駆動手段)
10 溶液供給管(高分子溶液供給手段)
11 高分子溶液
12 回収容器(回収手段)
15 供給ポンプ(高分子溶液供給手段)
16 第1の高電圧発生手段
18 反射電極
19 第2の高電圧発生手段
20 コレクタ(収集体)
22 制御部
31 堰
38 送風ファン
f ナノファイバー
1 Cylindrical container (rotary container)
2 cylinder (weir)
3 Small hole 9 Motor (Rotation drive means)
10 Solution supply pipe (polymer solution supply means)
11 Polymer solution 12 Collection container (collection means)
15 Supply pump (polymer solution supply means)
16 First high voltage generating means 18 Reflecting electrode 19 Second high voltage generating means 20 Collector (collector)
22 Control Unit 31 Weir 38 Blower Fan f Nanofiber

Claims (10)

複数の小穴を有する導電性の回転容器内に、高分子物質を溶媒に溶解した高分子溶液を供給し、回転容器を回転させ、小穴から流出した高分子溶液に電界を印加して遠心力と溶媒の蒸発に伴う静電爆発にて延伸させて高分子物質から成るナノファイバーを生成するナノファイバーの製造方法において、回転容器内の高分子溶液の量が所定量以上になった場合に、所定量を超えた高分子溶液を回転容器から流出させ、流出した高分子溶液を回収して再度回転容器内に供給することを特徴とするナノファイバーの製造方法。   A polymer solution in which a polymer substance is dissolved in a solvent is supplied into a conductive rotating container having a plurality of small holes, the rotating container is rotated, an electric field is applied to the polymer solution flowing out of the small holes, and centrifugal force is generated. In a nanofiber manufacturing method in which a nanofiber made of a polymer material is drawn by electrostatic explosion accompanying evaporation of the solvent, and the amount of the polymer solution in the rotating container exceeds a predetermined amount, A method for producing nanofibers, wherein a polymer solution exceeding a fixed amount is allowed to flow out of a rotating container, and the discharged polymer solution is collected and supplied again into the rotating container. 回転容器が周面に複数の小穴を有する円筒状容器からなるとともにその一側面に設けられた環状の堰を通して所定量を超えた高分子溶液を流出させることを特徴とする請求項1記載のナノファイバーの製造方法。   The nano container according to claim 1, wherein the rotating container is composed of a cylindrical container having a plurality of small holes on the peripheral surface, and a polymer solution exceeding a predetermined amount is allowed to flow out through an annular weir provided on one side surface of the rotating container. Fiber manufacturing method. 回転容器から所定距離の位置に収集体を配置し、回転容器と収集体との間に高電圧を印加し、生成されたナノファイバーを収集体に向けて流動させることを特徴とする請求項1又は2記載のナノファイバーの製造方法。   2. The collector is arranged at a predetermined distance from the rotating container, a high voltage is applied between the rotating container and the collecting body, and the generated nanofibers are caused to flow toward the collecting body. Or the manufacturing method of the nanofiber of 2. 回転容器の軸心方向一側部に配設した反射電極に、回転容器の帯電電荷と同極の電圧を印加して生成工程中のナノファイバーを回転容器の軸心方向他側方に向けて偏向させて流動させることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のナノファイバーの製造方法。   Apply a voltage of the same polarity as the charged charge of the rotating container to the reflecting electrode arranged on one side of the rotating container in the axial direction so that the nanofiber in the production process is directed to the other side in the axial direction of the rotating container. The method for producing a nanofiber according to any one of claims 1 to 3, wherein the nanofiber is deflected and fluidized. 回転容器の軸心方向一側から送風して生成工程中のナノファイバーを回転容器の軸心方向他側方に向けて偏向させて流動させることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のナノファイバーの製造方法。   The air is blown from one side in the axial direction of the rotating container, and the nanofibers in the generation process are deflected toward the other side in the axial direction of the rotating container and flowed. The manufacturing method of nanofiber of description. 回転自在に支持されるとともに回転軸芯から径方向に距離をあけて複数の小穴を有する導電性の回転容器と、回転容器内に溶媒に高分子物質を溶解した高分子溶液を供給する高分子溶液供給手段と、回転容器内の高分子溶液の量が所定量以上になった場合に、所定量を超えた高分子溶液を回転容器から流出させる手段と、流出した高分子溶液を回収して高分子溶液供給手段に供給する回収手段と、回転容器を回転駆動する回転駆動手段と、回転容器に高電圧を印加する第1の高電圧発生手段と、回転駆動手段と第1の電圧発生手段と高分子溶液供給手段を制御する制御部とを備えたことを特徴とするナノファイバーの製造装置。   A conductive rotating container supported in a rotatable manner and having a plurality of small holes at a radial distance from the rotation axis, and a polymer for supplying a polymer solution in which a polymer substance is dissolved in a solvent in the rotating container When the amount of the polymer solution in the rotating container exceeds a predetermined amount, a means for discharging the polymer solution exceeding the predetermined amount from the rotating container, and collecting the flowing polymer solution Recovery means for supplying the polymer solution supply means, rotational drive means for rotationally driving the rotary container, first high voltage generating means for applying a high voltage to the rotary container, rotational drive means and first voltage generating means And a control unit for controlling the polymer solution supply means. 回転自在に支持されるとともに回転軸芯から径方向に距離をあけて複数の小穴を有する導電性の回転容器と、回転容器内に溶媒に高分子物質を溶解した高分子溶液を供給する高分子溶液供給手段と、回転容器内の高分子溶液の量が所定量以上になった場合に、所定量を超えた高分子溶液を回転容器から流出させる手段と、流出した高分子溶液を回収して高分子溶液供給手段に供給する回収手段と、回転容器を回転駆動する回転駆動手段と、回転容器から所定距離の位置に配置した収集体と、回転容器と収集体との間に高電圧を印加する第1の高電圧発生手段と、回転駆動手段と第1の電圧発生手段と高分子溶液供給手段を制御する制御部とを備えたことを特徴とするナノファイバーの製造装置。   A conductive rotating container supported in a rotatable manner and having a plurality of small holes at a radial distance from the rotation axis, and a polymer for supplying a polymer solution in which a polymer substance is dissolved in a solvent in the rotating container When the amount of the polymer solution in the rotating container exceeds a predetermined amount, a means for discharging the polymer solution exceeding the predetermined amount from the rotating container, and collecting the flowing polymer solution A high voltage is applied between the collection means for supplying the polymer solution supply means, the rotation drive means for rotationally driving the rotary container, the collector disposed at a predetermined distance from the rotary container, and the rotary container and the collector. An apparatus for producing nanofibers, comprising: a first high voltage generating means, a rotation driving means, a first voltage generating means, and a controller for controlling the polymer solution supply means. 回転容器を周面に複数の小穴を有する円筒状容器にて構成するとともに、円筒状容器の一側面に所定量を超えた高分子溶液を流出させる環状の堰を設けたことを特徴とする請求項6または7記載のナノファイバーの製造装置。   The rotary container is constituted by a cylindrical container having a plurality of small holes on its peripheral surface, and an annular weir is provided on one side surface of the cylindrical container for allowing a polymer solution exceeding a predetermined amount to flow out. Item 8. The nanofiber production apparatus according to Item 6 or 7. 回転容器の軸心方向一側部に配設した反射電極と、反射電極に回転容器の帯電電荷と同極の高電圧を印加する第2の高電圧発生手段とを備え、制御部により反射電極に高電圧を印加するようにしたことを特徴とする請求項6〜8の何れかに記載のナノファイバーの製造装置。   A reflective electrode disposed on one side in the axial direction of the rotating container; and second high voltage generating means for applying a high voltage having the same polarity as the charged charge of the rotating container to the reflecting electrode. A high voltage is applied to the nanofiber manufacturing apparatus according to any one of claims 6 to 8. 回転容器の軸心方向一側部に送風ファンを配設したことを特徴とする請求項6〜9の何れかに記載のナノファイバーの製造装置。   The apparatus for producing nanofiber according to any one of claims 6 to 9, wherein a blower fan is disposed on one side of the rotating container in the axial direction.
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