JP4867672B2 - 高分子ファイバ生成方法と装置、これらを用いた高分子ウエブ製造方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は高分子ファイバ生成方法と装置に関し、紡糸ヘッドに備えた複数のノズルから高分子液を高電圧による帯電を伴い強制流出させて、少なくとも静電爆発による延伸を伴い高分子ファイバを生成する、いわゆるエレクトロスピニング法、ないしは電子紡糸法といわれる方法による高分子ファイバ生成方法と装置、これらを用いた高分子ウエブ製造方法と装置に関するものである。

このようなノズルを用いるエレクトロスピニング法ないしは電子紡糸法は既に知られ（例えば、特許文献１参照。）、高分子液の自然流出などに比べて、高分子液をポンプにより供給してノズルから強制流出、噴出させるので、高分子液の単位時間当りの流出を高速にするのに併せ、静電爆発による分散、延伸に加え、ノズルからの噴出による分散、飛翔の促進も手伝って、生成する高分子ファイバの繊維径のより微小化や延伸性を高め、多孔性の高分子ウエブを製造するのに好適材料となる。

しかし、ノズルからの高分子ファイバの生成は、１つの小孔からの集中生成であるため、生成する高分子ファイバを面積またはおよび嵩のある多孔性の高分子ウエブを製造するには効率が低い。

一方、複数のノズルを高い密度で配置して高分子ウエブの製造効率を高める技術も知られている（例えば、特許文献２、３参照。）。特に、特許文献２は、ニードルが１つでなされるユニノズルまたは複数のニードルでなされるマルチノズルであり、マルチノズルをなす複数のニードルは相互の間隔が１ｍｍ以上を好適範囲としているが、下限間隔１ｍｍでの配置にする方が単位面積当りでの高分子ファイバの静止量が増大する。また、ユニノズルを支持するノズルタップ、マルチノズルを支持するノズルタップのいずれも相互間に距離を置く必要があることに変わりはない。また、特許文献３は、特に、ノズルを多数配列した工業的に製造可能な装置の提案はあるが、十分な加工速度が得られるものでないし、ノズル間の電界干渉について考慮されないと、電荷が集中せず弱いために、繊維に粒状の塊が含まれる等の品質上の問題が生じ、加工条件にも制約が多いという問題があることを指摘した上で、紡糸ヘッドに複数のノズルと、これらノズル間に存在する補助電極を有し、前記ノズルと補助電極とを異なる電位とし、具体的には、補助電極はノズルよりも低い電圧を印加する技術を開示しており、補助電極の電圧がノズルの電圧に等しい、またはより高いと、ノズル間で発生する電気的な干渉を遮断できないため、加工速度を向上させることができず、補助電極の電圧をノズル電圧より低くすると、補助電極による遮蔽効果が生じ、各ノズル先端に電界強度分布が圧縮されるので、加工速度が向上するとし、補助電極の電圧が低すぎると、ノズルから噴射された繊維がコレクター部に引き寄せられる力と、補助電極に引き寄せられる力が均衡し、補助電極に繊維が付着する問題がある旨述べ、ノズル電圧に対する補助電圧の比は、好ましくは５０〜９９．９％、より好ましくは７０〜９９．９％であるとしている。
特開２００５−３３０６２４号公報 特開２００２−２０１５５９号公報 特開２００６−２８３２４０号公報

ところで、特許文献３に記載の技術は、特許文献２に記載の技術が及んでいない複数ノズル採用時のノズル間の電界干渉への対応によって、加工速度の向上、つまり生産性の向上を図っているが、ノズルと補助電極間は電位差をもつことが必須で放電する可能性があるため、電位差に応じた絶縁距離を確保する必要があり、電位差を大きく取ると大きな絶縁距離が要るのでノズル配列密度が低下し、電位差を小さくすると高分子液そのものに印加される電圧はその電位差に相当するためノズル間の電界干渉を示さない大きな配列ピッチや単一使用の場合に比べ高分子ファイバの生成効率は落ちるという問題がある。

本発明の目的は、ノズルからの放電のない隔離板によってノズル間の電界干渉防止を図り生産性を高められる高分子ファイバ生成方法と装置、これらを用いた高分子ウエブ製造方法と装置を提供することにある。

上記のような目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、紡糸ヘッドに備えた複数のノズルから高分子液を高電圧による帯電を伴い強制流出させて、少なくとも静電爆発による延伸を伴い高分子ファイバを生成する高分子ファイバ生成方法において、紡糸ヘッドの複数のノズルが突出した絶縁性の紡糸面上で、ノズルを１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれら２つ以上が複合するように隔離する隔離板を設けて、隔離単位間でのノズル相互の電界干渉を遮断するのに、この隔離板に交流電圧を印加して無帯電状態に保ちながら前記高分子ファイバの生成を行うことを特徴としている。

このような特徴によれば、複数のノズルをそれらが突出する紡糸ヘッドの紡糸面上で、隔離板により１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれら２つ以上が複合するように隔離して用い、隔離板を交流電圧の印加により帯電を中和ないしは消去した無帯電状態とすることにより、高電圧印加状態のノズルとの間に放電防止のための絶縁距離を必要としないで、隔離単位でのノズル相互の電界干渉を遮断することができ、隔離単位間でのノズルの配列密度をより高められるし、各ノズルには印加高電圧を損失なく集中させて強制流出させる高分子液に印加することができる。

このような方法は、本発明の第５の態様によれば、紡糸ヘッドに高分子液をポンプにより供給して複数のノズルから、高電圧印加手段による高電圧の帯電を伴い強制流出させて、少なくとも静電爆発による延伸を伴い高分子ファイバを生成する高分子ファイバ生成装置において、紡糸ヘッドの複数のノズルが突出した紡糸面上で、複数のノズルを１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれらが２以上複合するように隔離し、隔離単位間でのノズル相互の電界干渉を遮断する隔離板と、この隔離板に交流電圧を印加して電荷除去状態に保つ交流電圧印加手段とを備えたことを特徴とする高分子ファイバ生成装置によって実現することができる。

本発明の第２の態様によれば、紡糸ヘッドに備えた複数のノズルから高分子液を高電圧による帯電を伴い強制流出させて、少なくとも静電爆発による延伸を伴い高分子ファイバを生成する高分子ファイバ生成方法において、紡糸ヘッドの複数のノズルが突出した紡糸面上で、複数のノズルを１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれかに同一の頂部に向う異なった向きの隆起面にて支持することにより互いを隔離するのに併せ、ノズルからの高分子液の強制流出方向が平行な向きよりも外側に向く離反方向として、隆起面間でのノズル同士および生成される高分子ファイバ同士の電界干渉を遮断しながら高分子ファイバの生成を行うことを特徴としている。

このような特徴によれば、複数のノズルを、それらが突出する紡糸ヘッドの紡糸面上の隆起部まわりに密度高く集中配置して、隆起部における同一の頂部に向う異なった向きの隆起面にて支持して、互いを１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれら２つ以上が複合するように隆起部による隔離により、隔離単位でのノズル間の電界干渉を特別な帯電環境なしに遮断し、各ノズルには印加高電圧を損失なく集中させて強制流出させる高分子液に印加することができる上、隔離単位でのノズルからの高分子液の強制流出方向が平行な向きよりも外側に向く離反方向関係によって、生成する高分子ファイバ間での電界干渉の緩和をも実現する。

このような方法は、本発明の第６の態様によれば、紡糸ヘッドに高分子液をポンプにより供給して複数のノズルから、高電圧印加手段による高電圧の帯電を伴い強制流出させて、少なくとも静電爆発による延伸を伴い高分子ファイバを生成する高分子ファイバ生成装置において、紡糸ヘッドの複数のノズルが突出した紡糸面上に、複数のノズルを１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれかに同一の頂部に向う異なった向きの隆起面にて支持することにより互いを隔離するのに併せ、ノズルからの高分子液の強制流出方向が平行な向きよりも外側に向く離反方向として、隆起面間でのノズル同士および生成される高分子ファイバ同士の電界干渉を遮断する隆起部を備えたことを特徴とする高分子ファイバ生成装置によって実現することができる。

本発明の第３の態様によれば、第２の態様において、さらに、複数の隆起部を１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれら２つ以上が複合するように隔離する隔離板を設けて、隔離単位間でのノズル相互の電界干渉を遮断するのに、この隔離板に交流電圧を印加して無帯電状態に保ちながら前記高分子ファイバの生成を行うことを特徴としている。

このような特徴によれば、第２の態様に加え、さらに、隆起部を、隔離板により１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれら２つ以上が複合するように隔離して用い、隔離板を交流電圧の印加により帯電を中和ないしは消去した無帯電状態とすることにより、高電圧印加状態のノズルとの間に放電防止のための絶縁距離を必要としないで、隔離単位での隆起部における集合方向に向いて隣接し合うノズルの電界干渉を遮断することができ、隔離単位間でのノズルの配列密度をより高められるし、各ノズルには印加高電圧を損失なく集中させて強制流出させる高分子液に印加することができる。

このような方法は、本発明の第９の態様によれば、第６〜第８の態様において、さらに、複数の隆起部を１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれらが２以上複合するように隔離し、隔離単位間でのノズル相互の電界干渉を遮断する隔離板と、この隔離板に交流電圧を印加して電荷除去状態に保つ交流電圧印加手段とを備えた高分子ファイバ生成装置によって実現することができる。

本発明の第４の態様によれば、第１〜第３の態様のいずれか１つの高分子ファイバ生成方法により生成される高分子ファイバを、ノズルとは逆極性に帯電するかアースに接続された捕集体上に捕集して多孔性高分子ウエブを製造することを特徴としている。

このような特徴によれば、第１〜第３の態様のいずれか１つに加え、さらに、複数用いるノズルからの高分子液の帯電電荷の高まり、捕集体との電位差を利用した捕集体への電荷誘導効率を高められる。

本発明の第７の態様によれば、第６の態様において、さらに、隆起部は、紡糸面上に稜状の頂部を有して横たわる三角柱形状をなし、稜状の頂部の両側の隆起面にノズルを複数ずつまたは適数列ずつ振り分け設けたことを特徴としている。

このような特徴によれば、隆起部が紡糸面上に横たわる三角柱形状であることにより、稜状の頂部に向って隆起する両側の各隆起面によってノズルを適数ずつまたは適数列ずつ支持して、隆起部によって隔離配置し、かつ互いを離反方向に向かせられる。

本発明の第８の態様によれば、第６の態様において、さらに、隆起部は、紡糸面上に頂点を有して突出する角錐形状をなし、周方向各隆起面にノズルを１つずつまたは複数ずつ振り分け設けたことを特徴としてる。

このような特徴によれば、頂点に向かって隆起する周方向に並ぶ角数分の隆起面によって、複数のノズルを隆起部によって隔離するように集中配置し、かつ互いを離反方向に向かせられる。

本発明の第１０の態様によれば、第５、第９の態様のいずれか１つにおいて、さらに、印加する前記高電圧は１０ＫＶ〜１００ＫＶの直流電圧とし、前記交流電圧は１０Ｖ〜５００Ｖとして好適である。

本発明の第１１の態様によれば、第５〜第１０のいずれか１つの高分子ファイバ生成装置と、紡糸ヘッド上のノズルと対向配置されてノズルとは逆極性に帯電するかアースに接続されて、ノズルから生成される高分子ファイバを電荷誘導して捕集し高分子ウエブとする捕集体とを備えて、第４の態様の方法を実現することができる。

本発明の高分子ファイバ生成方法、装置によれば、複数のノズルを１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれら２つ以上が複合するように、交流電圧の印加による無帯電状態の隔離板により、高電圧印加状態のノズルとの間の絶縁距離を必要としないで隔離して、隔離単位でのノズル相互の電界干渉を遮断することができ、隔離単位間でのノズルの配列密度をより高めて単位面積当りの高分子ファイバの生成密度を高められる上、各ノズルに印加高電圧を損失なく集中させて強制流出させる高分子液の静電爆発、静電延伸を高めてノズル単位での高分子ファイバ生成量を高められるので、高分子ファイバの生成量が格段に向上するし、繊維径の微小化、長繊維化が図れて高分子ウエブを生成する場合に、堆積効率を高められ、このウエブ化のための生成した高分子ファイバの電荷誘導による捕集効率も高められる。

また、本発明の別の高分子ファイバ生成方法、装置によれば、複数のノズルを隆起部まわりに密度高く集中配置してノズルの配列密度をより高めて単位面積当りの高分子ファイバの生成密度を高められる上、隆起部にて複数のノズルを１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれら２つ以上が複合するように隔離して、隔離単位でのノズル間の電界干渉を特別な帯電環境なしに遮断し各ノズルに印加高電圧を損失なく集中させられるのに加え、隔離単位で離反方向関係となるノズルから生成する高分子ファイバ間での電界干渉の緩和もするので、強制流出させる高分子液の静電爆発、静電延伸を高められてノズル単位での高分子生成量が格段に向上するし、繊維径の微小化、長繊維化が図れて高分子ウエブを生成する場合に、堆積効率を高められ、このウエブ化のための生成した高分子ファイバの電荷誘導による捕集効率も高められる。

以下、本発明の実施の形態に係る高分子ファイバ生成方法と装置、これらを用いた高分子ウエブの製造方法と装置について図１〜図１０を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。

図４に示すように紡糸ヘッド１に備えた複数のノズル２から高分子液３を高電圧による帯電を伴い強制流出させて、少なくとも静電爆発による延伸を伴い高分子ファイバ４を生成する一般の高分子ファイバ生成方法を採用しており、そのために、図１（ａ）（ｂ）に示す例で代表して示すように、高分子ファイバ生成装置１０として、紡糸ヘッド１に高分子液３をポンプ５により高分子液供給管６を通じ供給して複数のノズル２から、高電圧発生部７を用いた高電圧印加手段８による高電圧の帯電を伴い強制流出させて、少なくとも静電爆発による延伸を伴い高分子ファイバ４を生成するようにしている。高電圧印加手段８は高電圧Ｖ１をノズル２に印加してその小孔９から強制流出される高分子液３を帯電させて、静電爆発による分散、延伸をもたらし、ナノ単位といった微小径の高分子ファイバを生成する。

ここで、高分子液３は、特許文献１、２などで知られるような様々な高分子、例えばポリフッ化ビニリデン（ＦＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレン、ポリアクリロニトリルといった石油系等の様々な高分子が適用可能であり、これらの共重合体および混合物といったものを溶融し、または任意の溶媒にて溶解された高分子を含む。高分子液３は高分子物質を溶媒に溶解させたものとしてノズル２を用いた電子紡糸をする場合、高分子物質の種類にもよるが、２０％以下の濃度が望ましい。

本実施の形態の１つの高分子ファイバ生成方法は、複数のノズル２間の電界干渉の問題を有利に、つまり、特許文献３に記載のような問題なしに解消することを意図して、特に、紡糸ヘッド１の複数のノズル２が突出した絶縁性の紡糸面１ａ上で、ノズル２を図１（ｂ）に示すように１つずつか、複数群ずつ、あるいは図２（ｂ）に示すように１列または図３（ｂ）に示す２列といった適数列ずつ、またはそれら２つ以上が複合するように、隔離する隔離板１１を設けて、隔離単位間でのノズル２相互の電界干渉を遮断するのに、この隔離板１１に交流電圧を印加して無帯電状態に保ちながら前記高分子ファイバ４の生成を行うようにしている。

このように、複数のノズル２をそれらが突出する紡糸ヘッド１の紡糸面１ａ上で、隔離板１１により１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれら２つ以上が複合するように隔離して用い、隔離板１１を交流電圧の印加により帯電を中和ないしは消去した無帯電状態とすることにより、高電圧印加状態のノズル２との間に放電防止のための絶縁距離を必要としないで、隔離単位でのノズル２相互の電界干渉を遮断することができ、隔離単位間でのノズル２の配列密度をより高められるし、各ノズル２には印加高電圧を損失なく集中させて強制流出させる高分子液３に印加することができる。

この結果、複数のノズル２を１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれら２つ以上が複合するように、交流電圧の印加による無帯電状態の隔離板１１により、高電圧印加状態のノズル２との間に絶縁距離を必要としないで隔離して、隔離単位でのノズル２相互の電界干渉を遮断することができ、隔離単位間でのノズル２の配列密度をより高めて単位面積当りの高分子ファイバの生成密度を高められる上、各ノズル２に印加高電圧を損失なく集中させて強制流出させる高分子液の静電爆発、静電延伸を高めてノズル単位での高分子ファイバ生成量を高められるので、高分子ファイバ４の生成量が格段に向上するし、繊維径の微小化、長繊維化が図れてそれを自然堆積させるなどした高分子ウエブ１２とする場合の堆積効率を高められ、このウエブ化のための生成した高分子ファイバ４の捕集体１３側からの電荷誘導により捕集効率も高められる。この捕集体１３による捕集のためには、捕集体１３を高分子ファイバ４と逆極性に帯電させるか、アース１４に接続させればよく、高分子ファイバ生成装置１０はこの捕集体１３との組み合わせによって高分子ウエブ製造装置２０を構成することになる。

以上のような高分子ファイバ生成方法を実現するのに、高分子ファイバ生成装置１０としては、既述した紡糸ヘッド１に高分子液３をポンプ５により高分子液供給管６を通じ供給して複数のノズル２から、高電圧印加手段８による高電圧の帯電を伴い強制流出させて、少なくとも静電爆発による延伸を伴い高分子ファイバ４を生成する基本構成において、さらに、紡糸ヘッド１の複数のノズル２が突出した紡糸面１ａ上で、複数のノズル２を既述した図１、図２、図３に示すように１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれらが２以上複合するように隔離し、隔離単位間でのノズル２相互の電界干渉を遮断する隔離板１１と、この隔離板１１に交流電圧Ｖ２を交流電圧発生部１５から印加して電荷除去状態に保つ交流電圧印加手段１６とを備えたものとすればよい。直流である高電圧Ｖ１は例えば１ＫＶ〜１００ＫＶ程度として好適であり、交流電圧Ｖ２は交流成分で１０Ｖ〜５００Ｖ程度として好適である。

なお、交流電圧Ｖ２の直流成分はゼロないしはゼロ付近とするのが良好な電圧印加効果が得られる。また、隔離板１１への交流電圧Ｖ２の印加による無帯電状態は、交流電圧の交番的な逆極性帯電が振動的になされる結果、ノズル２からの帯電環境にあっても帯電電荷を中和させて消去する働きによるもので、周波数は１Ｈｚ〜１００ＫＨｚ程度として有効である。また、交流波形はサイン波、矩形波、三角波などでよく特に限定するものではない。

ここで、ノズル２は高電圧印加のために少なくとも表面層が黄銅などの導電性材料製である必要があり、小孔９が開口する先端部への前記印加電圧の集中のために先細り形状とするのが好適である。しかし、ニードルタイプとしてもよいし、長いほど電荷の集中効果が高まるので、適度に電荷が集中する３ｍｍ程度以上がよいものの、長く細いほど高分子液３が詰まりやすくなるので１０ｍｍ程度以下が好適となる。ノズル２の先端と隔離板１１との紡糸面１ａからの高さの差Ｌは、隔離効果上ゼロであってもよいが、隔離板１１の方がノズル２に比べ０よりも大きくなる差Ｌを持つようにするのがより好適である。ノズル２の配列ピッチＷ２、Ｗ３はノズル２の最大直径Ｗ１の大きさや形状にもよるが、隔離板１１との詰まりからまた、導電性材料は黄銅などを採用しているが、無帯電状態の隔離板１１との間で放電は生じないので絶縁距離が不要となることから、接触し合わないのを条件に微小間隔とすることができ、印加する直流である高電圧Ｖ１の大きさにもよるが、数ｍｍ程度確保すればよく、生成する高分子ファイバ４の高密度域の拡がりによっては１０ｍｍ程度空けておいても生成される高分子ファイバ４を捕集して高分子ウエブ１２を製造するときの堆積のバラツキを防止できるので好適範囲となる。

なお、図１に示す高分子ウエブ製造装置２０は、捕集体１３の上を巻取りローラ２１によって送り出しローラ２２の間で所定のテンションを保って巻き取られる捕集シート２３を幾つかのガイドローラ２４の案内の基に走行させながら、複数のノズル２から生成される高分子ファイバ４を捕集させて高分子ウエブ１２を連続に製造して行き、巻取りローラ２１側に巻取るようにしてあり、そのための制御手段２５を備えている。具体的には、制御手段２５は、高分子液３を供給するポンプ５、高電圧印加手段８の高電圧発生部７、交流電圧印加手段７の交流電圧発生部１５、巻取りローラ２１を駆動するモータ２６などを接続して、それらを制御対象として、制御プログラムのもとに記憶部に記憶された初期設定され、また操作パネル２７で設定される設定に従い制御する。

本実施の形態の別の例では、図５（ａ）（ｂ）に示す例、図６（ａ）（ｂ）に示す例、図７（ａ）（ｂ）に示す例、図８（ａ）（ｂ）の例、図９、図１０（ｂ）の例のように、紡糸ヘッド１の複数のノズル２が突出した紡糸面１ａ上で、複数のノズル２を図９、図１０（ｂ）の例に示すように１つずつ、あるいは図示しないが複数群ずつ、また、図５（ａ）（ｂ）、図７（ａ）（ｂ）の例に示すように１列や、図６（ａ）（ｂ）、図８（ａ）（ｂ）の例に示す２列といった適数列ずつ、のいずれかに同一の頂部３１ａに向う異なった向きの隆起面３１ｂにて支持することにより互いを隔離するのに併せ、ノズル２からの高分子液３の強制流出方向Ｘが平行な向きよりも外側に向く離反方向として、隆起面３１ｂ間でのノズル２同士および生成される高分子ファイバ４同士の電界干渉を遮断しながら高分子ファイバ４の生成を行うようにしている。このように、複数のノズル２を、それらが突出する紡糸ヘッド１の紡糸面１ａ上の隆起部３１まわりに密度高く集中配置して、隆起部３１における同一の頂部３１ａに向う異なった向きの複数の隆起面３１ｂにて支持して、互いを１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれら２つ以上が複合するように隆起部による隔離により、隔離単位でのノズル２間の電界干渉を特別な帯電環境なしに遮断し、各ノズル２には高電圧印加手段８の高電圧発生部７からの印加高電圧を損失なく集中させて強制流出させる高分子液に印加することができる上、隔離単位でのノズル２からの高分子液３の強制流出方向Ｘが平行な向きよりも外側に向く離反方向関係によって、生成する高分子ファイバ４間での電界干渉の緩和をも実現する。

この結果、複数のノズル２を隆起部３１まわりに密度高く集中配置してノズル２の配列密度をより高めて単位面積当りの高分子ファイバ４の生成密度を高められる上、隆起部３１にて複数のノズル２を１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれら２つ以上が複合するように隔離して、隔離単位でのノズル２間の電界干渉を特別な帯電環境なしに遮断し各ノズル２に印加高電圧を損失なく集中させられるのに加え、隔離単位で離反方向関係となるノズル２から生成する高分子ファイバ４間での電界干渉の緩和もするので、強制流出させる高分子液の静電爆発、静電延伸を高められてノズル２単位での高分子生成量が格段に向上するし、繊維径の微小化、長繊維化が図れて図１（ａ）に示すような高分子ウエブ１２とする場合の堆積効率を高められ、このウエブ化のための生成した高分子ファイバ４の電荷誘導による捕集効率も高められる。

図５（ａ）（ｂ）、図６（ａ）（ｂ）、図７（ａ）（ｂ）、図８（ａ）（ｂ）に示す例での隆起部３１は、紡糸面１ａ上に稜状の頂部３１ａを有して横たわる三角柱形状をなし、図５（ａ）（ｂ）、図７（ａ）（ｂ）に示す例では稜状の頂部３１ａの両側にある２つの隆起面３１ｂにノズル２を複数ずつ１列に振り分けて設けて集中配置密度を高め、図６（ａ）（ｂ）、図８（ａ）（ｂ）に示す例では頂部３１ａの両側にある２つの隆起面３１ｂにノズル２を複数列ずつに振り分けて設けて集中配置密度をさらに高めている。このように、隆起部３１が紡糸面１ａ上に横たわる三角柱状であることにより、稜状の頂部３１ａに向って隆起する両側の各隆起面３１ｂによってノズル２を適数ずつまたは適数列ずつ支持して、隆起部３１によって隔離配置し、かつ互いを離反方向に向かせられる。

なお、これらの隆起部３１は紡糸ヘッド１の紡糸面１ａをなす壁を厚みを増すことなく図９に示すように隆起させる形状とすることで簡単に設けることができ、隆起部３１を前記壁と別成形部品として後付けしてもよいし、一体に成形することもできる。

図１０（ａ）（ｂ）に示す例の隆起部３１は、紡糸面１ａ上に頂点となる頂部３１ａを有して突出する角錐形状をなし、周方向に角数分できる各隆起面３１ｂにノズル２を１つずつまたは複数ずつ振り分けていてる。このようにすれば、頂点をなす頂部３１ａに向かって隆起する周方向に並ぶ角数分の隆起面３１ｂによって、複数のノズル２を隆起部３１によって隔離するように集中配置して配置密度をさらに高め、かつ互いを離反方向に向かせられる。図示する例では四角錐の場合を示しているが、三角錐でもよいし、５角錐以上でもよい。

図７（ａ）（ｂ）に示す例、図８（ａ）（ｂ）に示す例では、さらに、複数の隆起部３１を１つずつ、あるいは図示しないが複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれら２つ以上が複合するように隔離する既述の隔離板１１を設けて、隔離単位間でのノズル２相互の電界干渉を遮断するのに、この隔離板１１に交流電圧印加手段１６の交流電圧発生部１５から交流電圧を印加して無帯電状態に保ちながら前記高分子ファイバ４の生成を行うようにしている。これにより、隆起部３１を、隔離板１１により１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれら２つ以上が複合するように隔離して用い、隔離板１１を交流電圧の印加により帯電を中和ないしは消去した無帯電状態とすることにより、高電圧印加状態のノズル２との間に放電防止のための絶縁距離を必要としないで、隔離単位での隆起部３１における集合方向に向いて隣接し合うノズル２の電界干渉を遮断することができ、隔離単位間でのノズル２の配列密度をより高められるし、各ノズル２には印加高電圧を損失なく集中させて強制流出させる高分子液３に印加することができる。このような高分子ファイバ生成装置１０を高分子ウエブ製造装置２０とする他の構成は図１に示す例の場合と変わらないので説明は省略する。

なお、隆起部３１の相対向し合う隆起面３１ｂ間の角度θは、６０°〜１５０°位に設定して好適であり、隆起部３１の配列ピッチＷ４はノズル２の外形や大きさにもよるが、数ｍｍ〜４０ｍｍ位とするのが好適である。

本発明は、高電圧を印加した複数ノズルにより高分子ファイバを生成するのに実用して、ノズル間での電界干渉防止を隔離板によりノズルからの放電を受けないように図って生産性を高められる。

本発明に係る実施の形態の高分子ファイバ生成装置とこれを用いた高分子ウエブ製造装置の１つの例を示す模式図、紡糸ヘッド部の下面図である。 本発明に係る実施の形態の高分子ファイバ生成装置の別の例を示す模式図、紡糸ヘッド部の下面図である。 本発明に係る実施の形態の高分子ファイバ生成装置の他の例を示す模式図、紡糸ヘッド部の下面図である。 図１、図２の例に共通した紡糸ヘッド部の断面図である。 本発明に係る実施の形態の高分子ファイバ生成装置の今１つの例を示す模式図、紡糸ヘッド部に設ける隆起部の斜視図である。 本発明に係る実施の形態の高分子ファイバ生成装置のさらに１つの例を示す模式図、紡糸ヘッド部に設ける隆起部の斜視図である。 本発明に係る実施の形態の高分子ファイバ生成装置のさらに他の例を示す模式図、紡糸ヘッド部の下面図である。 本発明に係る実施の形態の高分子ファイバ生成装置のさらに別の例を示す模式図、紡糸ヘッド部の下面図である。 図５〜図８の例に共通した隆起部の断面図である。 本発明に係る実施の形態の高分子ファイバ生成装置のさらに今１つの例を示す模式図、紡糸ヘッド部に設ける隆起部の斜視図である。

符号の説明

１ 紡糸ヘッド
１ａ 紡糸面
２ ノズル
３ 高分子液
４ 高分子ファイバ
５ ポンプ
６ 高分子液供給管
７ 高電圧発生部
８ 高電圧印加手段
９ 小孔
１０ 高分子ファイバ生成装置
１１ 隔離板
１２ 高分子ウエブ
１３ 捕集体
１４ アース
１５ 交流電圧発生部
１６ 交流電圧印加手段
２５ 制御手段
２６ モータ
２７ 操作パネル
３１ 隆起部
３１ａ 頂部
３１ｂ 隆起面
Ｘ 流出方向

Claims (11)

1. 紡糸ヘッドに備えた複数のノズルから高分子液を高電圧による帯電を伴い強制流出させて、少なくとも静電爆発による延伸を伴い高分子ファイバを生成する高分子ファイバ生成方法において、
   紡糸ヘッドの複数のノズルが突出した絶縁性の紡糸面上で、ノズルを１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれら２つ以上が複合するように隔離する隔離板を設けて、隔離単位間でのノズル相互の電界干渉を遮断するのに、この隔離板に交流電圧を印加して無帯電状態に保ちながら前記高分子ファイバの生成を行うことを特徴とする高分子ファイバ生成方法。
2. 紡糸ヘッドに備えた複数のノズルから高分子液を高電圧による帯電を伴い強制流出させて、少なくとも静電爆発による延伸を伴い高分子ファイバを生成する高分子ファイバ生成方法において、
   紡糸ヘッドの複数のノズルが突出した紡糸面上で、複数のノズルを１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれかに同一の頂部に向う異なった向きの隆起面にて支持することにより互いを隔離するのに併せ、ノズルからの高分子液の強制流出方向が平行な向きよりも外側に向く離反方向として、隆起面間でのノズル同士および生成される高分子ファイバ同士の電界干渉を遮断しながら高分子ファイバの生成を行うことを特徴とする高分子ファイバ生成方法。
3. 複数の隆起部を１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれら２つ以上が複合するように隔離する隔離板を設けて、隔離単位間でのノズル相互の電界干渉を遮断するのに、この隔離板に交流電圧を印加して無帯電状態に保ちながら前記高分子ファイバの生成を行うに対し、その少なくとも表面を絶縁性の紡糸面上でノズルと絶縁した導電性部材として、交流電圧を印加することにより無帯電状態に保つ請求項２に記載の高分子ファイバ生成方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の高分子ファイバ生成方法により生成される高分子ファイバを、ノズルとは逆極性に帯電するかアースに接続された捕集体上に捕集して多孔性高分子ウエブを製造することを特徴とする高分子ウエブ製造方法。
5. 紡糸ヘッドに高分子液をポンプにより供給して複数のノズルから、高電圧印加手段による高電圧の帯電を伴い強制流出させて、少なくとも静電爆発による延伸を伴い高分子ファイバを生成する高分子ファイバ生成装置において、
   紡糸ヘッドの複数のノズルが突出した紡糸面上で、複数のノズルを１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれらが２以上複合するように隔離し、隔離単位間でのノズル相互の電界干渉を遮断する隔離板と、この隔離板に交流電圧を印加して電荷除去状態に保つ交流電圧印加手段とを備えたことを特徴とする高分子ファイバ生成装置。
6. 紡糸ヘッドに高分子液をポンプにより供給して複数のノズルから、高電圧印加手段による高電圧の帯電を伴い強制流出させて、少なくとも静電爆発による延伸を伴い高分子ファイバを生成する高分子ファイバ生成装置において、
   紡糸ヘッドの複数のノズルが突出した紡糸面上に、複数のノズルを１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれかに同一の頂部に向う異なった向きの隆起面にて支持することにより互いを隔離するのに併せ、ノズルからの高分子液の強制流出方向が平行な向きよりも外側に向く離反方向として、隆起面間でのノズル同士および生成される高分子ファイバ同士の電界干渉を遮断する隆起部を備えたことを特徴とする高分子ファイバ生成装置。
7. 隆起部は、紡糸面上に稜状の頂部を有して横たわる三角柱形状をなし、稜状の頂部の両側の隆起面にノズルを複数ずつまたは適数列ずつ振り分け設けた請求項６に記載の高分子ファイバ生成装置。
8. 隆起部は、紡糸面上に頂点を有して突出する角錐形状をなし、周方向各隆起面にノズルを１つずつまたは複数ずつ振り分け設けた請求項６に記載の高分子ファイバ生成装置。
9. 複数の隆起部を１つずつ、複数群ずつ、適数列ずつ、のいずれか、またはそれらが２以上複合するように隔離し、隔離単位間でのノズル相互の電界干渉を遮断する隔離板と、この隔離板に交流電圧を印加して電荷除去状態に保つ交流電圧印加手段とを備えた請求項６〜８のいずれか１項に記載の高分子ファイバ生成装置。
10. 印加する前記高電圧は１０ＫＶ〜１００ＫＶの直流電圧であり、前記交流電圧は１０Ｖ〜５００Ｖである請求項５、９のいずれか１項に記載の高分子ファイバ生成装置。
11. 請求項５〜１０のいずれか１項に記載の高分子ファイバ生成装置と、紡糸ヘッド上のノズルと対向配置されてノズルとは逆極性に帯電するかアースに接続されて、ノズルから生成される高分子ファイバを電荷誘導して捕集し高分子ウエブとする捕集体とを備えたことを特徴とする高分子ウエブ製造装置。

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