JP4972027B2 - Nanofiber manufacturing equipment, non-woven fabric manufacturing equipment - Google Patents

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Description

本願発明は、エレクトロスピニング法(静電爆発)を用いてナノファイバを製造するナノファイバ製造装置、及び、エレクトロスピニング法で製造されるナノファイバを堆積させて不織布を製造する不織布製造装置に関し、特に、ナノファイバを高密度に製造し、高密度に堆積させるナノファイバ製造装置、不織布製造装置に関する。   The present invention relates to a nanofiber manufacturing apparatus that manufactures nanofibers using an electrospinning method (electrostatic explosion), and a non-woven fabric manufacturing apparatus that manufactures nonwoven fabrics by depositing nanofibers manufactured by an electrospinning method. The present invention relates to a nanofiber manufacturing apparatus and a non-woven fabric manufacturing apparatus for manufacturing nanofibers with high density and depositing them with high density.

高分子物質などから成り、サブミクロンスケールの直径を有する糸状(繊維状)物質(ナノファイバ)を製造する方法として、エレクトロスピニング(電荷誘導紡糸)法が知られている。   An electrospinning (charge-induced spinning) method is known as a method for producing a filamentous (fibrous) material (nanofiber) made of a polymer material or the like and having a submicron-scale diameter.

このエレクトロスピニング法とは、溶媒中に高分子物質などを分散または溶解させた原料液を空間中にノズルなどにより噴射(吐出)させるとともに、原料液に電荷を付与して帯電させ、空間を飛行中の原料液を静電爆発させることにより、ナノファイバを得る方法である。   In this electrospinning method, a raw material liquid in which a polymer substance or the like is dispersed or dissolved in a solvent is ejected (discharged) into the space by a nozzle or the like, and the raw material liquid is charged and charged to fly through the space. This is a method for obtaining nanofibers by electrostatically exploding the raw material liquid therein.

より具体的には、空間を飛行中の原料液の粒から溶媒が蒸発するに伴い原料液の体積は減少していくが、原料液に付与された電荷は維持されるため、結果として原料液の粒の電荷密度が上昇する。そして、溶媒は、継続して蒸発するため、原料液の粒の電荷密度がさらに高まり、原料液の粒の中に発生する反発方向のクーロン力が原料液の表面張力より勝った時点で高分子溶液が爆発的に線状に延伸される現象(静電爆発)が生じる。この静電爆発が、空間において次々とねずみ算式に発生することで、直径がサブミクロンの高分子から成るナノファイバが製造される(例えば、特許文献1参照)。   More specifically, the volume of the raw material liquid decreases as the solvent evaporates from the particles of the raw material liquid in flight, but the charge imparted to the raw material liquid is maintained. The charge density of the grains increases. Since the solvent continuously evaporates, the charge density of the raw material liquid particles is further increased, and the polymer is rebounded when the repulsive Coulomb force generated in the raw material liquid grains exceeds the surface tension of the raw material liquid. A phenomenon (electrostatic explosion) in which the solution is stretched linearly occurs. This electrostatic explosion is generated in a spiral manner one after another in the space, thereby producing a nanofiber made of a polymer having a submicron diameter (for example, see Patent Document 1).

前記エレクトロスピニング法により製造されるナノファイバを糸や不織布の原料として用いる場合、大量のナノファイバを高密度で収集する必要がある。そのために、例えば特許文献2には、ナノファイバを収集するための電極である収集電極に向けて原料液を噴射する多数のノズルを配置し、多量のナノファイバを高密度で製造する発明が記載されている。
特開2005−330624号公報 特開2002−201559号公報
When nanofibers manufactured by the electrospinning method are used as raw materials for yarns and nonwoven fabrics, it is necessary to collect a large amount of nanofibers at high density. Therefore, for example, Patent Document 2 describes an invention in which a large number of nanofibers are manufactured at a high density by arranging a large number of nozzles for injecting a raw material liquid toward a collecting electrode that is an electrode for collecting nanofibers. Has been.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-330624 JP 2002-201559 A

ところが上記のようにエレクトロスピニング法は、ノズルと収集電極との間に高電圧を発生させ、帯電したナノファイバを電界により収集する。従って、原料液を噴射するノズルの数を増やしただけでは、ノズル同士で電界干渉が生じ、ノズルと収集電極との間の電界が安定しなかったり、同極性に帯電するナノファイバ同士で干渉が起こり、空間中のナノファイバの密度に粗密が生じたりすることで、安定した状態でナノファイバを収集することが困難となっている。   However, as described above, the electrospinning method generates a high voltage between the nozzle and the collecting electrode, and collects the charged nanofibers by an electric field. Therefore, simply increasing the number of nozzles for injecting the raw material liquid causes electric field interference between the nozzles, and the electric field between the nozzle and the collecting electrode is not stable, or interference occurs between nanofibers charged with the same polarity. As a result, the density of the nanofibers in the space becomes coarse and dense, making it difficult to collect the nanofibers in a stable state.

さらに、収集電極の上には同極性に帯電する絶縁体の物質であるナノファイバが堆積していくため、一定量以上ナノファイバを収集しにくい状態となる。   Furthermore, since nanofibers, which are insulator materials charged to the same polarity, are deposited on the collecting electrode, it becomes difficult to collect nanofibers over a certain amount.

本願発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ナノファイバを大量に安定して製造し、また、安定した状態で収集することのできるナノファイバ製造装置、ナノファイバからなる不織布製造装置などの提供を目的とする。   The invention of the present application has been made in view of the above problems, and a nanofiber manufacturing apparatus capable of stably manufacturing a large amount of nanofibers and collecting them in a stable state, a non-woven fabric manufacturing apparatus composed of nanofibers, etc. The purpose is to provide.

上記目的を達成するために、本願発明にかかるナノファイバ製造装置は、ナノファイバの原料となる原料液を空間中に噴射する噴射手段と、前記原料液に電荷を付与して帯電させる帯電手段と、製造されたナノファイバを案内する風洞を形成する案内体と、前記案内体内部に前記ナノファイバを案内する気体流を発生させる気体流発生手段とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a nanofiber manufacturing apparatus according to the present invention comprises: an injection unit that injects a raw material liquid that is a raw material of nanofibers into a space; and a charging unit that imparts a charge to the raw material liquid and charges it. And a guide body that forms a wind tunnel for guiding the manufactured nanofiber, and a gas flow generating means for generating a gas flow for guiding the nanofiber inside the guide body.

これにより、静電爆発により製造されるナノファイバを案内体内方に流通する気体流で所定の場所に搬送することが可能となる。従って、電界に影響されることなく均一にナノファイバを収集することが可能となる。   Thereby, it becomes possible to convey the nanofiber manufactured by electrostatic explosion to a predetermined place with the gas flow which distribute | circulates the inside of a guide body. Therefore, it is possible to collect the nanofibers uniformly without being affected by the electric field.

また、前記案内体は、前記ナノファイバの案内方向を変更する屈曲部を備えることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said guide body is provided with the bending part which changes the guide direction of the said nanofiber.

これにより、所望する形態や状態のナノファイバのみを収集することが可能となる。   Thereby, it becomes possible to collect only nanofibers in a desired form and state.

さらに、前記製造されたナノファイバを除電する除電手段を備えてもかまわない。   Furthermore, you may provide the static elimination means which neutralizes the manufactured nanofiber.

これによれば、同極性に帯電するナノファイバ同士が反発しあうことがなくなり、気体流でナノファイバを容易に案内することが可能となる。   According to this, nanofibers charged to the same polarity do not repel each other, and the nanofiber can be easily guided by the gas flow.

さらに、前記気体流を構成する気体を加熱する加熱手段を備えることが好ましい。   Furthermore, it is preferable to provide a heating means for heating the gas constituting the gas flow.

これによれば、噴射された原料液から溶媒を強制的に蒸発させることが可能となり、静電爆発を促進しナノファイバを効率よく製造することが可能となる。   According to this, it is possible to forcibly evaporate the solvent from the injected raw material liquid, and it is possible to promote electrostatic explosion and efficiently manufacture nanofibers.

また、ナノファイバの原料となる原料液を空間中に噴射する噴射手段と、前記原料液に電荷を付与して帯電させる帯電手段と、製造されたナノファイバを案内する風洞を形成する案内体と、前記案内体内部に前記ナノファイバを案内する気体流を発生させる気体流発生手段と、通気性を備えると共に案内された前記ナノファイバを収集する収集体とを備える不織布製造装置においても、上記作用効果を享受することが可能となる。   In addition, an injection unit that injects a raw material liquid, which is a raw material of the nanofiber, into the space, a charging unit that applies an electric charge to the raw material liquid and charges, a guide body that forms a wind tunnel for guiding the manufactured nanofiber, The non-woven fabric manufacturing apparatus includes a gas flow generating means for generating a gas flow for guiding the nanofibers in the guide body, and a collector that has air permeability and collects the guided nanofibers. It is possible to enjoy the effect.

さらに、前記収集体の前記ナノファイバが収集される側と反対側に前記気体流を構成する気体を吸引する吸引手段を備えることにより、厚さの厚い不織布を製造することが可能となる。   Furthermore, a thick nonwoven fabric can be manufactured by providing a suction means for sucking the gas constituting the gas flow on the side opposite to the side on which the nanofibers are collected of the collection body.

前記吸引手段は、複数個設けられており、前記吸引手段の吸引量を個別に制御する吸引制御手段を備えることが好ましい。   It is preferable that a plurality of suction means are provided, and suction control means for individually controlling the suction amount of the suction means.

これにより、収集体上に堆積するナノファイバの厚み分布をコントロールすることが可能となる。   Thereby, it becomes possible to control the thickness distribution of the nanofiber deposited on the collector.

さらに、前記吸引手段の吸引領域を規制する領域規制手段を前記収集体の前記ナノファイバが収集される側と反対側に備えることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that a region restricting means for restricting the suction region of the suction means is provided on the side of the collector opposite to the side on which the nanofibers are collected.

これにより、より効果的に収集体に気体流を通過させることが可能となる。   Thereby, it becomes possible to pass a gas flow through a collector more effectively.

本願発明によれば、製造されたナノファイバを気体流により搬送するため、大量に製造されたナノファイバを所定の空間中に高い密度で安定して存在させることが可能となる。従って、ナノファイバを安定して多量に収集することができる。   According to the present invention, since the manufactured nanofibers are conveyed by a gas flow, a large amount of manufactured nanofibers can be stably present at a high density in a predetermined space. Therefore, a large amount of nanofibers can be collected stably.

次に、本願発明にかかるナノファイバ製造装置、及び、ナノファイバ製造装置を備える不織布製造装置の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。   Next, an embodiment of a nanofiber manufacturing apparatus according to the present invention and a nonwoven fabric manufacturing apparatus including the nanofiber manufacturing apparatus will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本願発明の実施の形態である不織布製造装置を模式的に示す断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a nonwoven fabric production apparatus according to an embodiment of the present invention.

同図に示すように、不織布製造装置100は、ナノファイバ製造装置200と、収集体101と、吸引手段102と、領域規制手段103と、搬送手段104と、吸引制御手段105と、溶剤回収装置106とを備えている。   As shown in the figure, the nonwoven fabric manufacturing apparatus 100 includes a nanofiber manufacturing apparatus 200, a collection body 101, a suction means 102, a region regulating means 103, a transport means 104, a suction control means 105, and a solvent recovery apparatus. 106.

収集体101は、空間中で製造されるナノファイバが堆積する対象となる部材であり、気体流により案内されるナノファイバを収集するため、通気性を備えた部材となされている。本実施の形態の場合、収集体101は、堆積したナノファイバと容易に分離可能な材質で構成された薄く柔軟性のある長尺のシート状の部材である。具体的には、収集体101として、アラミド繊維からなる長尺の網を例示することができる。さらに、表面にテフロン(登録商標)コートを行うと、収集したナノファイバの剥離性が向上するため好ましい。また、収集体101は、ロール状に巻き付けられた状態で供給ロール111から供給されるものとなっている。   The collection body 101 is a member on which the nanofibers manufactured in the space are deposited, and is a member having air permeability in order to collect the nanofibers guided by the gas flow. In the case of the present embodiment, the collection body 101 is a thin and flexible long sheet-like member made of a material that can be easily separated from the deposited nanofibers. Specifically, as the collection body 101, a long net made of aramid fibers can be exemplified. Furthermore, it is preferable to perform a Teflon (registered trademark) coating on the surface because the peelability of the collected nanofibers is improved. Moreover, the collection body 101 is supplied from the supply roll 111 in the state wound by roll shape.

搬送手段104は、長尺の収集体101を巻き取りながら供給ロール111から引き出し、ナノファイバ製造装置200の近傍をゆっくりと移動させ、収集体101上に堆積するナノファイバを搬送するものとなっている。搬送手段104は、ナノファイバが堆積してなる不織布を収集体101とともに巻き取ることができるものとなっている。   The transporting unit 104 pulls out the long collection body 101 from the supply roll 111 and slowly moves the vicinity of the nanofiber manufacturing apparatus 200 to transport nanofibers deposited on the collection body 101. Yes. The conveyance means 104 can wind up the nonwoven fabric on which the nanofibers are deposited together with the collection body 101.

吸引手段102は、収集体101のナノファイバが収集される側と反対側、すなわち、ナノファイバ製造装置200が配置される側と反対側に配置され、ナノファイバ製造装置200から収集体101を通過して流れ来る気体流を構成する気体を吸引する装置である。本実施の形態では、不織布製造装置100は、吸引手段102として、シロッコファンや軸流ファンなどの送風機を備えている。また、吸引手段102は、ダクト121の内部に配置されており、蒸発した溶媒が混ざった気体流を吸引すると共に、ダクト121を通過して溶剤回収装置106まで搬送することができるものとなっている。   The suction means 102 is arranged on the side opposite to the side on which the nanofibers are collected of the collection body 101, that is, on the side opposite to the side on which the nanofiber production apparatus 200 is arranged, and passes through the collection body 101 from the nanofiber production apparatus 200. It is a device that sucks the gas that constitutes the flowing gas flow. In the present embodiment, the nonwoven fabric manufacturing apparatus 100 includes a blower such as a sirocco fan or an axial fan as the suction unit 102. The suction means 102 is disposed inside the duct 121 and sucks the gas flow mixed with the evaporated solvent, and can pass through the duct 121 and be conveyed to the solvent recovery device 106. Yes.

吸引制御手段105は、吸引手段102と電気的に接続され、吸引手段102の吸引量を制御する装置である。本実施の形態では吸引手段102として送風機が採用されており、吸引制御手段105は、前記送風機の回転数を制御することにより気体の吸引量を制御している。   The suction control means 105 is an apparatus that is electrically connected to the suction means 102 and controls the suction amount of the suction means 102. In this embodiment, a blower is employed as the suction means 102, and the suction control means 105 controls the amount of gas suction by controlling the rotational speed of the blower.

領域規制手段103は、吸引手段102の吸引領域を規制する機能を有し、収集体101のナノファイバが収集される側と反対側にあって、収集体101と吸引手段102との間に配置される両端が開放状態の筒体である。領域規制手段103の形状は、ナノファイバ製造装置200のナノファイバが放出される端部形状に対応することが好ましく、例えば、前記端部形状が矩形であれば、領域規制手段103も矩形の筒体が好ましい。また、前記端部形状が円筒形であれば、領域規制手段103も円筒形が好ましい。   The area regulating means 103 has a function of regulating the suction area of the suction means 102, and is disposed on the opposite side of the collection body 101 from the side where the nanofibers are collected, and is disposed between the collection body 101 and the suction means 102. The both ends are open cylinders. The shape of the region restricting means 103 preferably corresponds to the end shape from which the nanofibers of the nanofiber manufacturing apparatus 200 are emitted. For example, if the end shape is rectangular, the region restricting means 103 is also a rectangular tube. The body is preferred. Further, if the end shape is cylindrical, the region regulating means 103 is also preferably cylindrical.

ナノファイバ製造装置200は、帯電させた原料液300を空間中に噴射し、空間中で静電爆発を発生させてナノファイバ301を製造する装置であり、噴射手段201と、帯電手段202と、気体流発生手段203と、気体流制御手段204と、加熱手段205と、案内体206と、除電手段207とを備えている。   The nanofiber production apparatus 200 is an apparatus for producing a nanofiber 301 by injecting a charged raw material liquid 300 into a space and generating an electrostatic explosion in the space. The injection means 201, the charging means 202, A gas flow generation unit 203, a gas flow control unit 204, a heating unit 205, a guide body 206, and a charge removal unit 207 are provided.

なお、ナノファイバを製造するための原料液については原料液300と記し、製造されたナノファイバについてはナノファイバ301と記すが、製造に際しては原料液300とナノファイバ301との境界は曖昧であり、明確に区別できるものではない。   In addition, although the raw material liquid for manufacturing a nanofiber is described as the raw material liquid 300, and the manufactured nanofiber is described as the nanofiber 301, the boundary between the raw material liquid 300 and the nanofiber 301 is ambiguous in manufacturing. It is not something that can be clearly distinguished.

図2は、原料液放出部を示す断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the raw material liquid discharge portion.

図3は、原料液放出部を示す斜視図である。   FIG. 3 is a perspective view showing the raw material liquid discharge portion.

なお、原料液放出部290とは、噴射手段201、帯電手段202、気体流発生手段203の一つである第一気体流発生手段231(下記参照)、気体流制御手段204(下記参照)、加熱手段205(下記参照)など、原料液300を案内体206に放出するための部材群の総称である。   Note that the raw material liquid discharge unit 290 is an injection unit 201, a charging unit 202, a first gas flow generation unit 231 (see below), which is one of the gas flow generation units 203, a gas flow control unit 204 (see below), A generic term for a group of members for discharging the raw material liquid 300 to the guide body 206, such as a heating means 205 (see below).

噴射手段201は、原料液300を空間中に噴射する装置であり、回転容器211と、回転軸体212と、モータ213とを備えている。   The injection unit 201 is a device that injects the raw material liquid 300 into the space, and includes a rotating container 211, a rotating shaft 212, and a motor 213.

回転容器211は、原料液300を一時的に貯留し、貯留する原料液300を空間中に噴射することのできる容器であり、一端が閉塞された円筒形状となされ、周壁には噴射口216を多数備えている。回転容器211の他端部は、内方に突出するフランジ部214を備えている。当該フランジ部214は、回転容器211の内部に所定量の原料液300を貯留するための堤として機能するものである。また、回転容器211は、貯留する原料液300に電荷を付与するため、導電体で形成されている。   The rotating container 211 is a container that can temporarily store the raw material liquid 300 and can inject the stored raw material liquid 300 into the space, has a cylindrical shape with one end closed, and has an injection port 216 on the peripheral wall. It has many. The other end portion of the rotating container 211 includes a flange portion 214 that protrudes inward. The flange portion 214 functions as a bank for storing a predetermined amount of the raw material liquid 300 inside the rotary container 211. Further, the rotating container 211 is formed of a conductor in order to give a charge to the stored raw material liquid 300.

回転軸体212は、回転容器211を回転させ遠心力により原料液300を噴射させるための駆動力を伝達するための軸体であり、回転容器211の他端から回転容器211の内部に挿通され、回転容器211の閉塞部と一端部が接合される棒状体である。また、他端はモータ213の回転軸と接合されている。   The rotating shaft body 212 is a shaft body for transmitting a driving force for rotating the rotating container 211 and injecting the raw material liquid 300 by centrifugal force, and is inserted into the rotating container 211 from the other end of the rotating container 211. This is a rod-like body in which the closed portion and one end portion of the rotating container 211 are joined. The other end is joined to the rotating shaft of the motor 213.

帯電手段202は、原料液300に電荷を付与して帯電させる装置であり、誘導電極221と、誘導電源222と、接地手段223とを備えている。   The charging unit 202 is a device that charges the raw material liquid 300 by charging it, and includes an induction electrode 221, an induction power source 222, and a grounding unit 223.

誘導電極221は、自身がアースに対し高い電圧となることで、近傍に配置され接地されている回転容器211に電荷を誘導するための部材であり、回転容器211の先端部分を取り囲むように配置される円環状の部材である。   The induction electrode 221 is a member that induces electric charges to the rotating container 211 that is arranged in the vicinity and grounded when the induction electrode 221 has a high voltage with respect to the ground, and is arranged so as to surround the distal end portion of the rotating container 211. It is an annular member.

誘導電源222は、誘導電極221に高電圧を印加することのできる電源である。なお、誘導電源222は、直流でも交流でもかまわない。   The induction power supply 222 is a power supply that can apply a high voltage to the induction electrode 221. The induction power supply 222 may be direct current or alternating current.

具体的には、回転容器211の直径は、10mm以上300mm以下の範囲から採用されることが好適である。あまり大きすぎると気体流により原料液300やナノファイバ301を集中させることや回転容器を安定して回転させるには回転容器を支持する構造が強固にさせる必要があることがあり困難になるからである。一方、小さすぎると遠心力により原料液300を噴射させるための回転を高めなければならず、モータの負荷や振動など問題が発生するためである。さらに回転容器211の直径は、20mm以上100mm以下の範囲から採用することが好ましい。また、噴射口216の形状は円形が好ましく、その直径は、0.01mm以上2mm以下の範囲から採用することが好適である。   Specifically, the diameter of the rotating container 211 is preferably adopted from a range of 10 mm to 300 mm. If it is too large, it is difficult to concentrate the raw material liquid 300 and the nanofiber 301 by the gas flow or to stably rotate the rotating container because it is necessary to strengthen the structure supporting the rotating container. is there. On the other hand, if it is too small, the rotation for injecting the raw material liquid 300 by centrifugal force must be increased, and problems such as motor load and vibration occur. Furthermore, it is preferable to employ the diameter of the rotating container 211 from the range of 20 mm or more and 100 mm or less. Moreover, the shape of the injection port 216 is preferably circular, and the diameter is preferably employed from a range of 0.01 mm to 2 mm.

モータ213は、遠心力により原料液300を噴射口216から噴射させるために、回転軸体212を介して回転容器211に回転駆動力を付与する装置である。なお、回転容器211の回転数は、噴射口216の口径や使用する原料液300の粘度や原料液内の高分子物質の種類などとの関係により、数rpm以上、10000rpm以下の範囲から採用することが好ましく、本実施の形態のようにモータ213と回転容器211とが直動の時はモータ213の回転数は、回転容器211の回転数と一致する。   The motor 213 is a device that applies a rotational driving force to the rotary container 211 via the rotary shaft body 212 in order to inject the raw material liquid 300 from the injection port 216 by centrifugal force. The rotational speed of the rotary container 211 is selected from a range of several rpm or more and 10,000 rpm or less depending on the diameter of the injection port 216, the viscosity of the raw material liquid 300 to be used, the type of polymer substance in the raw material liquid, and the like. Preferably, when the motor 213 and the rotating container 211 are linearly moved as in the present embodiment, the rotational speed of the motor 213 coincides with the rotational speed of the rotating container 211.

誘導電極221の大きさは、回転容器211の直径よりも大きい必要があるが、その直径は、200mm以上、800mm以下の範囲から採用されることが好適である。   Although the size of the induction electrode 221 needs to be larger than the diameter of the rotating container 211, it is preferable that the diameter is adopted from a range of 200 mm or more and 800 mm or less.

誘導電源222は、誘導電極221に高電圧を印加することのできる電源である。なお、誘導電源222は、一般には、直流電源が好ましい。特に、発生させるナノファイバ301の帯電極性に影響を受けないような場合、生成したナノファイバ301の帯電を利用して、電極上に回収するような場合には、直流電源が好ましい。また、それ以外の場合には、交流電源でもかまわない。また、誘導電源222が直流電源である場合、誘導電源222が誘導電極221に印加する電圧は、10KV以上、200KV以下の範囲の値から設定されるのが好適である。なお、誘導電極221は、回転容器211から所定の距離を有して回転容器211を囲むように配置されていればよく、回転容器211を囲むような環状の金属線のようなものでもよい。   The induction power supply 222 is a power supply that can apply a high voltage to the induction electrode 221. In general, the induction power supply 222 is preferably a DC power supply. In particular, a direct current power source is preferable when the charged polarity of the nanofiber 301 to be generated is not affected, or when the charged nanofiber 301 is collected and collected on the electrode. In other cases, an AC power source may be used. In addition, when the induction power supply 222 is a DC power supply, the voltage applied by the induction power supply 222 to the induction electrode 221 is preferably set from a value in the range of 10 KV or more and 200 KV or less. The induction electrode 221 only needs to be arranged so as to surround the rotating container 211 with a predetermined distance from the rotating container 211, and may be an annular metal wire that surrounds the rotating container 211.

特に、回転容器211と誘導電極221との間の電界強度が重要であり、1KV/cm以上の電界強度になるように印加電圧や誘導電極221の配置を行うことが好ましい。   In particular, the electric field strength between the rotating container 211 and the induction electrode 221 is important, and it is preferable to arrange the applied voltage and the induction electrode 221 so that the electric field strength is 1 KV / cm or more.

接地手段223は、回転容器211と電気的に接続され、回転容器211を接地電位に維持することができる部材であり、その一端は回転容器211が回転状態であっても電気的な接続状態を維持することができるようにブラシとして機能するものであり、回転容器211が回転している場合においても、回転容器211に対して多点で安定して接触するようになっており、確実に他端は大地と接続されている。なお、回転容器211を接地する方法としては、回転軸体212が導電体である場合には、回転軸体に対して同様にブラシとして接触させて、回転容器211を接地させてもよい。   The grounding means 223 is a member that is electrically connected to the rotating container 211 and can maintain the rotating container 211 at the ground potential, and one end of the grounding means 223 has an electrical connection state even when the rotating container 211 is in a rotating state. It functions as a brush so that it can be maintained, and even when the rotating container 211 is rotating, it comes into stable contact with the rotating container 211 at multiple points, so The end is connected to the ground. In addition, as a method of grounding the rotating container 211, when the rotating shaft body 212 is a conductor, the rotating container 211 may be grounded by contacting the rotating shaft body similarly as a brush.

本実施の形態のように帯電手段202に誘導方式を採用すれば、回転容器211を接地電位に維持したまま原料液300に電荷を付与することができる。回転容器211が接地電位の状態であれば、回転容器211に接続される回転軸体212やモータ213などの部材を回転容器211から電気的に絶縁する必要が無くなり、噴射手段201として簡単な構造を採用しうることになり好ましい。   If an induction method is employed for the charging unit 202 as in the present embodiment, it is possible to apply a charge to the raw material liquid 300 while maintaining the rotating container 211 at the ground potential. If the rotating container 211 is in the ground potential state, it is not necessary to electrically insulate members such as the rotating shaft 212 and the motor 213 connected to the rotating container 211 from the rotating container 211, and the simple structure as the ejection unit 201 is achieved. Can be adopted, which is preferable.

なお、帯電手段として、回転容器211に直接電源を接続し、回転容器211を高電圧に維持して原料液300に電荷を付与してもよい。また、回転容器211を絶縁体で形成すると共に、回転容器211に貯留される原料液300に直接接触する電極を回転容器211内部に配置し、当該電極を用いて原料液300に電荷を付与するものでもよい。   As a charging means, a power source may be directly connected to the rotating container 211, and the rotating container 211 may be maintained at a high voltage to apply a charge to the raw material liquid 300. In addition, the rotary container 211 is formed of an insulator, and an electrode that directly contacts the raw material liquid 300 stored in the rotary container 211 is disposed inside the rotary container 211, and an electric charge is applied to the raw material liquid 300 using the electrode. It may be a thing.

気体流発生手段203の一つである第一気体流発生手段231は、特に、回転容器211から噴射される原料液300の飛行方向を案内体206の方向に変更するための気体流を発生させる装置である。本実施の形態の場合、第一気体流発生手段231として、周りにある雰囲気(空気)を強制的に送風する軸流ファンを備える送風機が採用されている。第一気体流発生手段231は、モータ213の背部に備えられ、モータ213から回転容器211の先端に向かう気体流を発生させる。第一気体流発生手段231は、遠心力により回転容器211から径方向に噴射される原料液300を誘導電極221に到達するまでに軸方向に変更することができる風力を発生させることができるものとなっている。   The first gas flow generation means 231, which is one of the gas flow generation means 203, generates a gas flow for changing the flight direction of the raw material liquid 300 injected from the rotary container 211 to the direction of the guide body 206. Device. In the case of the present embodiment, a blower including an axial fan that forcibly blows the surrounding atmosphere (air) is employed as the first gas flow generating means 231. The first gas flow generating means 231 is provided on the back of the motor 213 and generates a gas flow from the motor 213 toward the tip of the rotating container 211. The first gas flow generating means 231 can generate wind power that can be changed in the axial direction before the raw material liquid 300 injected in the radial direction from the rotating container 211 reaches the induction electrode 221 by centrifugal force. It has become.

なお、図2において、気体流は矢印で示している。   In FIG. 2, the gas flow is indicated by arrows.

また、第一気体流発生手段231は、シロッコファンなど他の送風機により構成してもかまわない。   Further, the first gas flow generating means 231 may be constituted by another blower such as a sirocco fan.

気体流制御手段204は、気体流発生手段により発生する気体流が前記噴射口に当たらないよう前記気体流を制御する機能を有するものであり、本実施の形態の場合、気体流制御手段204として、気体流を所定の領域に流れるように案内する風路体が採用されている。気体流制御手段204は、第一気体流発生手段231で発生する気体流が導入される円環状の導入口241を備え、前記気体流が、噴射口216に直接当たることなく、かつ、回転容器211から径方向に噴射される原料液300を軸方向に変換できる領域に気体流を導出する導出口242を備えている。また、導入口241と導出口242を結ぶ風路243を備えている。なお、導入口241と導出口242と風路243とは樹脂製の風路体により形成されている。   The gas flow control means 204 has a function of controlling the gas flow so that the gas flow generated by the gas flow generation means does not hit the injection port. In this embodiment, as the gas flow control means 204, An air passage body that guides the gas flow so as to flow in a predetermined region is employed. The gas flow control unit 204 includes an annular introduction port 241 into which the gas flow generated by the first gas flow generation unit 231 is introduced, and the gas flow does not directly hit the injection port 216 and the rotary container An outlet 242 for deriving a gas flow is provided in a region where the raw material liquid 300 injected in the radial direction from 211 can be converted into the axial direction. Further, an air passage 243 connecting the inlet 241 and the outlet 242 is provided. The inlet 241, the outlet 242 and the air passage 243 are formed by a resin air passage body.

なお、気体流制御手段204は、噴射口216の風上に配置され気体流が噴射口216近傍に到達するのを防止する壁状の防風壁でもかまわない。   The gas flow control means 204 may be a wall-shaped windbreak wall that is arranged on the windward side of the injection port 216 and prevents the gas flow from reaching the vicinity of the injection port 216.

加熱手段205は、第一気体流発生手段231が発生させる気体流を構成する気体(安全ガス)を加熱する加熱源である。本実施の形態の場合、加熱手段205は、風路243内の導入口241近傍に配置される円環状のヒータであり、加熱手段205を通過する気体を加熱することができるものとなっている。   The heating unit 205 is a heating source that heats a gas (safe gas) that constitutes a gas flow generated by the first gas flow generation unit 231. In the case of the present embodiment, the heating means 205 is an annular heater disposed in the vicinity of the inlet 241 in the air passage 243 and can heat the gas passing through the heating means 205. .

加熱手段205により気体流を加熱することにより、空間中に噴射される原料液300は、蒸発が促進され効率よくナノファイバを製造することが可能となる。   By heating the gas flow by the heating means 205, the raw material liquid 300 injected into the space is promoted to evaporate, and nanofibers can be manufactured efficiently.

図1の参照に戻る。   Returning to FIG.

案内体206は、原料液放出部290から放出される原料液300やナノファイバ301が所定の飛行経路を通過するように案内する風洞を形成する部材である。より詳細には、案内体206は、気体流発生手段203により発生する気体流を案内することにより原料液300やナノファイバ301を案内する筒状の部材である。   The guide body 206 is a member that forms a wind tunnel that guides the raw material liquid 300 and the nanofibers 301 discharged from the raw material liquid discharge unit 290 so as to pass through a predetermined flight path. More specifically, the guide body 206 is a cylindrical member that guides the raw material liquid 300 and the nanofibers 301 by guiding the gas flow generated by the gas flow generation means 203.

案内体206は、原料液放出部290から放出される原料液300やナノファイバ301を第一気体流発生手段231が発生させる気体流と共に受け入れることのできる導入開口部261を基端部に備えている。導入開口部261は、原料液300やナノファイバ301を十分に案内体206内部に導入できる大きさを備えている。導入開口部261は、誘導電極221以上の大きさが望ましい。   The guide body 206 includes an introduction opening 261 that can receive the raw material liquid 300 and the nanofiber 301 discharged from the raw material liquid discharge unit 290 together with the gas flow generated by the first gas flow generation unit 231 at the base end. Yes. The introduction opening 261 has a size capable of sufficiently introducing the raw material liquid 300 and the nanofiber 301 into the guide body 206. The introduction opening 261 is preferably larger than the induction electrode 221.

案内体206は、導入開口部261に続く静電爆発部262を備えている。静電爆発部262は、原料液300が十分に静電爆発し、ナノファイバ301が製造できる空間を形成する案内体206の部位である。   The guide body 206 includes an electrostatic explosion portion 262 that follows the introduction opening portion 261. The electrostatic explosion part 262 is a part of the guide body 206 that forms a space where the raw material liquid 300 is sufficiently electrostatically exploded and the nanofiber 301 can be manufactured.

案内体206は、静電爆発部262に続き除電部263を備えている。除電部263は、静電爆発により製造され、未だ帯電状態にあるナノファイバ301を除電するための空間を形成する案内体206の部位である。除電部263は、ナノファイバ301が自然に除電される十分な長さを備えても良く、また、ナノファイバ301を強制的に除電する除電手段207を備えてもかまわない。   The guide body 206 includes a static elimination unit 263 following the electrostatic explosion unit 262. The neutralization unit 263 is a portion of the guide body 206 that forms a space for neutralizing the nanofiber 301 that is manufactured by electrostatic explosion and is still charged. The neutralization unit 263 may have a length sufficient to neutralize the nanofiber 301 naturally, or may include a neutralization unit 207 that forcibly neutralizes the nanofiber 301.

除電手段207は、帯電しているナノファイバ301を強制的に除電する装置であり、帯電しているナノファイバ301の極性と逆の極性を備えるイオンや粒子を空間中に放出することができる装置である。具体的には、コロナ放電方式や電圧印加方式、交流方式、定常直流方式、パルス直流方式、自己放電式、軟X線方式、紫外線式、放射線方式など任意の方式からなる除電手段207を採用して良い。   The neutralization means 207 is a device that forcibly neutralizes the charged nanofiber 301 and can discharge ions or particles having a polarity opposite to that of the charged nanofiber 301 into the space. It is. Specifically, the static elimination means 207 comprising any method such as a corona discharge method, a voltage application method, an AC method, a steady DC method, a pulse DC method, a self-discharge method, a soft X-ray method, an ultraviolet ray method, and a radiation method is adopted. Good.

案内体206は、除電部263に続く収縮部264を備えている。収縮部264は、気体流の上流から下流に向けて口径(面積)が徐々に小さくなる案内体206の部位であり、当該テーパ形状により、ナノファイバ301が空間中に存在する密度を向上させる機能を備えている。収縮部264は、気体流の上流側と下流側にそれぞれ気体流導入口233を備えている。気体流導入口233は、気体流発生手段203の一つである第二気体流発生手段232に接続され案内体206内部に高速の気体流を導入するための開口である。気体流導入口233は、収縮部264の口径の大きい側から口径の小さい側に向かって気体流を噴出できる方向に向かって設けられている。   The guide body 206 includes a contraction portion 264 that follows the charge removal portion 263. The contraction part 264 is a part of the guide body 206 whose diameter (area) gradually decreases from the upstream side to the downstream side of the gas flow, and the taper shape improves the density of the nanofibers 301 existing in the space. It has. The contraction unit 264 includes gas flow inlets 233 on the upstream side and the downstream side of the gas flow, respectively. The gas flow introduction port 233 is connected to the second gas flow generation means 232 that is one of the gas flow generation means 203 and is an opening for introducing a high-speed gas flow into the guide body 206. The gas flow inlet 233 is provided in a direction in which a gas flow can be ejected from the side of the contraction portion 264 having a large diameter toward the side of a small diameter.

第二気体流発生手段232は、高圧ガスを案内体206内部に導入することで気体流を発生させる装置である。具体的には、第二気体流発生手段232は、高圧ガスを貯留しうるタンク(ボンベ)と、タンクにガスを強制的に導入するポンプと、タンク内の高圧ガスの圧力を調節するバルブを有するガス導出手段を備える装置を例示することができる。   The second gas flow generation means 232 is a device that generates a gas flow by introducing high-pressure gas into the guide body 206. Specifically, the second gas flow generating means 232 includes a tank (cylinder) that can store high-pressure gas, a pump that forcibly introduces gas into the tank, and a valve that adjusts the pressure of the high-pressure gas in the tank. An apparatus provided with the gas derivation means which has can be illustrated.

なお、第二気体流発生手段232が供給するガスは、空気でもかまわないが、酸素含有比率が空気よりも低い安全ガスが望ましい。原料液300から蒸発する溶媒による爆発を回避するためである。安全ガスとしては、空気から酸素を樹脂膜(中空糸膜)によりある程度除去した低酸素濃度ガスや、過熱水蒸気を挙示することができる。なお、本記載は酸素の含有がほとんどない高純度なガスなどの使用を除外するものではなく、液体や気体等の状態でボンベに封印された高純度な窒素やドライアイスから供給される二酸化炭素なども利用可能である。   The gas supplied by the second gas flow generating means 232 may be air, but is preferably a safety gas having an oxygen content ratio lower than that of air. This is to avoid explosion caused by the solvent evaporating from the raw material liquid 300. Examples of the safety gas include a low oxygen concentration gas obtained by removing oxygen from air to some extent by a resin membrane (hollow fiber membrane), and superheated steam. This description does not exclude the use of high-purity gas containing almost no oxygen, but carbon dioxide supplied from high-purity nitrogen or dry ice sealed in a cylinder in a liquid or gas state. Etc. are also available.

また、第二気体流発生手段232により発生する気体流を加熱する加熱手段を設けてもかまわない。   Further, a heating means for heating the gas flow generated by the second gas flow generation means 232 may be provided.

以上の案内体206と気体流発生手段203などにより、製造されたナノファイバ301は、帯電が中和され、高密度状態で収集体101に到達し収集体101上に堆積する。従って、電界の影響によって空間に密度の粗密が発生しにくくなり、安定した状態で均一にナノファイバ301を堆積状態で収集することが可能となる。また、収集体101の近傍には高電圧の部材が存在しないため、絶縁対策に必要な装置などが不要となり、感電など人体に対する安全性を高めることができる。   The manufactured nanofiber 301 is neutralized by the guide body 206 and the gas flow generation means 203 described above, reaches the collection body 101 in a high density state, and deposits on the collection body 101. Therefore, density density is less likely to occur in the space due to the influence of the electric field, and the nanofibers 301 can be collected in a deposited state in a stable state. In addition, since there is no high-voltage member in the vicinity of the collector 101, a device necessary for insulation measures is not necessary, and safety for human bodies such as electric shock can be improved.

次に、ナノファイバ301の製造方法の概略を説明する。   Next, an outline of a manufacturing method of the nanofiber 301 will be described.

まず、気体流発生手段203により、原料液放出部290や案内体206内部に気体流を発生させる。一方、吸引手段102により、収集体101よりも下流側から前記気体流を吸引する。   First, a gas flow is generated inside the raw material liquid discharge part 290 and the guide body 206 by the gas flow generation means 203. On the other hand, the gas flow is sucked from the downstream side of the collecting body 101 by the suction means 102.

次に、回転容器211に原料液300を供給する。原料液300は、別途タンク(図示せず)に蓄えられており、原料液供給路217(図1参照)を通過して回転容器211の他端部から回転容器211内部に供給される。次に、誘導電源222により回転容器211に貯留される原料液300に電荷を供給しつつ、回転容器211をモータ213により回転させて、遠心力により噴射口216から帯電した原料液300を噴射する。   Next, the raw material liquid 300 is supplied to the rotating container 211. The raw material liquid 300 is separately stored in a tank (not shown), passes through the raw material liquid supply path 217 (see FIG. 1), and is supplied into the rotary container 211 from the other end of the rotary container 211. Next, while supplying electric charge to the raw material liquid 300 stored in the rotary container 211 by the induction power supply 222, the rotary container 211 is rotated by the motor 213, and the charged raw material liquid 300 is injected from the injection port 216 by centrifugal force. .

ここで、ナノファイバ301を製造するための原料液300としては、エポキシ系樹脂や、ポリイミド系樹脂、LCP(液晶ポリマー)樹脂などに、有機溶媒を溶解、混合するものが例示できる。   Here, as the raw material liquid 300 for manufacturing the nanofiber 301, what melt | dissolves and mixes an organic solvent in an epoxy resin, a polyimide resin, a LCP (liquid crystal polymer) resin, etc. can be illustrated.

さらに、他の溶質として例示できる物質は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−m−フェニレンテレフタレート、ポリ−p−フェニレンイソフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステルカーボネート、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、ポリペプチド等である。また、上記1種を用いてもよく、また、複数の種類を所定の比率で混合して用いてもよい。   Further, examples of other solute materials include polypropylene, polyethylene, polystyrene, polyethylene oxide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, poly-m-phenylene terephthalate, poly-p-phenylene isophthalate, polyvinylidene fluoride, Polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride-acrylate copolymer, polyacrylonitrile, polyacrylonitrile-methacrylate copolymer, polycarbonate, polyarylate, polyester carbonate, nylon, aramid, polycaprolactone, Examples thereof include polylactic acid, polyglycolic acid, collagen, polyhydroxybutyric acid, polyvinyl acetate, and polypeptide. Moreover, the above-mentioned one type may be used, or a plurality of types may be mixed and used at a predetermined ratio.

また、原料液に無機質固体材料を添加してもかまわない。無機質固体材料により得られるナノファイバの特性を変えることが可能である。無機質固体材料としては、金属、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、弗化物、硫化物等を例示することができる。さらに、無機質固体材料の具体例としては、Al23、SiO2、TiO2、Li2O、Na2O、MgO、CaO、SrO、BaO、B23、P25、SnO2、ZrO2、K2O、Cs2O、ZnO、Sb23、As23、CeO2、V25、Cr23、MnO、Fe23、CoO、NiO、Y23、Lu23、Yb23、HfO2、Nb25等を挙示できる。また、上記1種を用いてもよく、また、複数の種類を所定の比率で混合して用いてもよい。 Moreover, you may add an inorganic solid material to a raw material liquid. It is possible to change the properties of nanofibers obtained from inorganic solid materials. Examples of inorganic solid materials include metals, oxides, carbides, nitrides, borides, silicides, fluorides, sulfides, and the like. Furthermore, specific examples of the inorganic solid material include Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , Li 2 O, Na 2 O, MgO, CaO, SrO, BaO, B 2 O 3 , P 2 O 5 , SnO 2. , ZrO 2, K 2 O, Cs 2 O, ZnO, Sb 2 O 3, As 2 O 3, CeO 2, V 2 O 5, Cr 2 O 3, MnO, Fe 2 O 3, 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 listed. Moreover, the above-mentioned one type may be used, or a plurality of types may be mixed and used at a predetermined ratio.

原料液に使用できる溶媒としては、原料液が空間を飛行中に蒸発(揮発)するものが好ましい。具体的には、アセトニトリル、トルエン、ジクロロメタン、メタノール、エタノールなどのアルコール、アセトンなどが例示できる。さらには、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、クロロホルム、四塩化炭素、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、酢酸、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、o−キシレン、p−キシレン、m−キシレン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、ピリジン、水等を例示することができる。また、上記1種を用いてもよく、また、複数の種類を所定の比率で混合して用いてもよい。   As the solvent that can be used for the raw material liquid, a solvent in which the raw material liquid evaporates (volatilizes) while flying in the space is preferable. Specific examples include acetonitrile, toluene, dichloromethane, alcohols such as methanol and ethanol, and acetone. Furthermore, 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, propyl benzoate, Methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dipropyl phthalate, methyl chloride, ethyl chloride, methylene chloride, chloroform, o-chlorotoluene, p Chlorotoluene, chloroform, carbon tetrachloride, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, trichloroethane, dichloropropane, dibromoethane, dibromopropane, methyl bromide, ethyl bromide, propyl bromide, acetic acid, benzene, toluene, Examples include hexane, cyclohexane, cyclohexanone, cyclopentane, o-xylene, p-xylene, m-xylene, acetonitrile, tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, pyridine, water and the like. Moreover, the above-mentioned one type may be used, or a plurality of types may be mixed and used at a predetermined ratio.

原料液の中の溶媒の占める割合は、60%位から98%位が好適で、使用するファイバの材料、溶媒の種類、生成するファイバの径等で決定を行う。   The proportion of the solvent in the raw material liquid is preferably about 60% to 98%, and is determined by the fiber material to be used, the type of solvent, the diameter of the fiber to be produced, and the like.

噴射された原料液300は、気体流により飛行方向が変更される。これにより、ナノファイバ301の堆積面に対し垂直または略垂直に噴射口216を並べることができ、一定の空間中に多量の原料液300を噴射することが可能となる。また、気体流が加熱されているため、溶媒の蒸発が促進され、静電爆発が促進され効率よくナノファイバ301を製造することが可能となる。   The direction of flight of the injected raw material liquid 300 is changed by the gas flow. Thereby, the injection ports 216 can be arranged vertically or substantially perpendicular to the deposition surface of the nanofiber 301, and a large amount of the raw material liquid 300 can be injected into a certain space. Further, since the gas flow is heated, the evaporation of the solvent is promoted, the electrostatic explosion is promoted, and the nanofiber 301 can be manufactured efficiently.

ここで、原料液300の飛行方向を変更し溶媒の蒸発を促進させる気体流は、気体流制御手段204により噴射口216およびその近傍に到達しないように制御されている。従って、噴射口216の近傍では原料液300に含まれる溶媒の蒸発が促進されにくい状態となるため、溶質により噴射口216が狭められ、また、封鎖されることが無い。よって、回転容器211から長期間原料液300を噴射し続けても、噴射量が低下することを可及的に抑止することができる。つまり、空間中の原料液300やナノファイバ301の濃度を高い状態で長期間維持することが可能となる。   Here, the gas flow for changing the flight direction of the raw material liquid 300 to promote the evaporation of the solvent is controlled by the gas flow control means 204 so as not to reach the injection port 216 and the vicinity thereof. Accordingly, since the evaporation of the solvent contained in the raw material liquid 300 is hardly promoted near the injection port 216, the injection port 216 is not narrowed or blocked by the solute. Therefore, even if it continues injecting the raw material liquid 300 from the rotation container 211 for a long period, it can suppress as much as possible that the injection quantity falls. That is, it is possible to maintain the concentration of the raw material liquid 300 and the nanofiber 301 in the space for a long period of time.

そして、製造されたナノファイバ301は、案内体206の内方を気体流に乗って搬送され、高密度状態で収集体101に到達する。収集体101は、背部(下流側)から気体流が吸引手段102により吸引されているため、フィルタとして機能し、ナノファイバ301と気体流とを分離してナノファイバ301のみを堆積させながら収集する。ナノファイバ301が堆積する収集体101は、搬送手段104の巻き取りにより一定の移動速度で移動しており、収集体101の上に堆積したナノファイバ301は、不織布を形成しながら収集体101と共に移動し、搬送手段104に巻き取られる。   Then, the manufactured nanofiber 301 is transported in a gas flow inside the guide body 206 and reaches the collection body 101 in a high density state. Since the gas flow is sucked from the back (downstream side) by the suction means 102, the collector 101 functions as a filter and separates the nanofibers 301 and the gas flow and collects them while depositing only the nanofibers 301. . The collection body 101 on which the nanofibers 301 are deposited moves at a constant moving speed by the winding of the conveying means 104, and the nanofibers 301 deposited on the collection body 101 together with the collection body 101 while forming a nonwoven fabric. It moves and is wound around the transport means 104.

以上のように、本実施の形態に係る不織布製造装置100は、原料液300や製造されたナノファイバ301の空間中の濃度を高い状態にし、かつ、当該高い濃度状態のナノファイバ301を収集することが可能となる。従って、高い品質の不織布を安定して製造し続けることが可能となる。   As described above, the nonwoven fabric manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment makes the concentration in the space of the raw material liquid 300 and the manufactured nanofibers 301 high, and collects the nanofibers 301 in the high concentration state. It becomes possible. Therefore, it becomes possible to continue producing high quality nonwoven fabric stably.

なお、加熱手段により、気体流を構成する気体を加熱しているが、その温度は、溶媒の蒸発する速度により、大きく異なる場合があり、実験の結果、ナノファイバを案内する気体流の温度を40℃以上80℃以下の範囲に含まれる温度となるように制御することで、ナノファイバの繊維径が安定し、高性能のナノファイバを生成することができる。   Although the gas constituting the gas flow is heated by the heating means, the temperature may vary greatly depending on the evaporation rate of the solvent, and as a result of the experiment, the temperature of the gas flow guiding the nanofiber is determined. By controlling the temperature so as to be within a range of 40 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, the fiber diameter of the nanofiber is stabilized, and a high-performance nanofiber can be generated.

(実施の形態2)
次に、他の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態では、上記実施の形態と共通する部分はその説明を省略する。
(Embodiment 2)
Next, another embodiment will be described. Note that in this embodiment, description of portions common to the above embodiment is omitted.

図4は、他の実施の形態である不織布製造装置を模式的に示す断面図である。   FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a nonwoven fabric manufacturing apparatus according to another embodiment.

不織布製造装置100は、ナノファイバ製造装置200を備え、ナノファイバ製造装置200が備える案内体206は、収縮部264に続く屈曲部265を備えている。屈曲部265は、気体流の方向を変えることによりナノファイバ301の飛行方向を変更する案内体206の部位である。案内体206は、屈曲部265を備えることにより、概略的には軸方向の異なる二つの筒状態が滑らかに接続された形状となされている。   The nonwoven fabric manufacturing apparatus 100 includes a nanofiber manufacturing apparatus 200, and the guide body 206 included in the nanofiber manufacturing apparatus 200 includes a bent portion 265 that follows the contraction portion 264. The bent portion 265 is a portion of the guide body 206 that changes the flight direction of the nanofiber 301 by changing the direction of the gas flow. The guide body 206 is provided with a bent portion 265, and thus has a shape in which two cylindrical states having different axial directions are smoothly connected.

案内体206に屈曲部265を設けることで、静電爆発が生じなかった原料液300や、静電爆発が不十分で微細化しきれなかったナノファイバ301と、十分に微細化されたナノファイバ301とを分離することができ、十分に微細化されたナノファイバ301のみを収集体101に到達させることが可能となる。   By providing the guide body 206 with the bent portion 265, the raw material liquid 300 in which electrostatic explosion did not occur, the nanofiber 301 in which electrostatic explosion was insufficient and could not be miniaturized, and the sufficiently miniaturized nanofiber 301 were obtained. And only the sufficiently miniaturized nanofiber 301 can reach the collection body 101.

案内体206は、収縮部264に続く拡張部266を備えている。拡張部266は、収縮部264で強制的に収縮されナノファイバ301が高密度に存在する空間を拡大することで、ナノファイバ301の密度を低下させると共に、広範囲にわたり均一にナノファイバ301を分散させる案内体206の部位である。   The guide body 206 includes an expansion portion 266 that follows the contraction portion 264. The expansion unit 266 is contracted by the contraction unit 264 to expand the space where the nanofibers 301 are present at a high density, thereby reducing the density of the nanofibers 301 and dispersing the nanofibers 301 uniformly over a wide range. This is a part of the guide body 206.

不織布製造装置100は、拡張部266に対応する領域に吸引手段102を複数備え、各吸引手段102に対応するように区画される領域規制手段103を備えている。   The nonwoven fabric manufacturing apparatus 100 includes a plurality of suction units 102 in a region corresponding to the expanded portion 266, and includes a region regulating unit 103 that is partitioned so as to correspond to each suction unit 102.

吸引制御手段105は、複数ある吸引手段102それぞれに接続され、それぞれの吸引手段102の吸引量を個別に制御することができるものとなっている。   The suction control means 105 is connected to each of the plurality of suction means 102 and can individually control the suction amount of each suction means 102.

以上により、領域規制手段103により区画される領域ごとに収集体101を通過する気体流の流量を制御することが可能となる。すなわち、収集体101に堆積するナノファイバ301の堆積する速度を収集体101の領域ごとに制御することが可能となる。従って、収集体101上に堆積するナノファイバ301の厚みをきめ細やかに制御して、均一な不織布を製造することが可能となる。   As described above, it is possible to control the flow rate of the gas flow passing through the collector 101 for each region partitioned by the region regulating means 103. That is, the deposition speed of the nanofibers 301 deposited on the collection body 101 can be controlled for each region of the collection body 101. Therefore, it is possible to manufacture a uniform nonwoven fabric by finely controlling the thickness of the nanofiber 301 deposited on the collection body 101.

なお、上記実施の形態では、遠心力により原料液300を噴射する噴射手段201を例示して説明したが、噴射手段201はこれに限定されるわけではない。たとえば、静止した小孔から帯電した原料液300を圧力により噴射させるものでもかまわない。   In the above embodiment, the injection unit 201 that injects the raw material liquid 300 by centrifugal force is described as an example. However, the injection unit 201 is not limited to this. For example, the charged raw material liquid 300 may be ejected by pressure from a stationary small hole.

本発明は、ナノファイバ製造装置や、製造されたナノファイバを用いて紡糸する装置、製造されたナノファイバを用いて不織布を製造する装置などに利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to a nanofiber manufacturing apparatus, an apparatus for spinning using the manufactured nanofiber, an apparatus for manufacturing a nonwoven fabric using the manufactured nanofiber, and the like.

本願発明の実施の形態である不織布製造装置を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the nonwoven fabric manufacturing apparatus which is embodiment of this invention. 原料液放出部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a raw material liquid discharge | release part. 原料液放出部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a raw material liquid discharge | release part. 他の実施の形態である不織布製造装置を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the nonwoven fabric manufacturing apparatus which is other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

100 不織布製造装置
101 収集体
102 吸引手段
103 領域規制手段
104 搬送手段
105 吸引制御手段
106 溶剤回収装置
111 供給ロール
121 ダクト
200 ナノファイバ製造装置
201 噴射手段
202 帯電手段
203 気体流発生手段
204 気体流制御手段
205 加熱手段
206 案内体
207 除電手段
211 回転容器
212 回転軸体
213 モータ
214 フランジ部
216 噴射口
217 原料液供給路
221 誘導電極
222 誘導電源
223 接地手段
231 第一気体流発生手段
232 第二気体流発生手段
233 気体流導入口
241 導入口
242 導出口
243 風路
261 導入開口部
262 静電爆発部
263 除電部
264 収縮部
265 屈曲部
266 拡張部
290 原料液放出部
300 原料液
301 ナノファイバ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Nonwoven fabric manufacturing apparatus 101 Collecting body 102 Suction means 103 Area | region control means 104 Conveyance means 105 Suction control means 106 Solvent recovery apparatus 111 Supply roll 121 Duct 200 Nanofiber manufacturing apparatus 201 Injection means 202 Charging means 203 Gas flow generation means 204 Gas flow control Means 205 Heating means 206 Guide body 207 Static elimination means 211 Rotating container 212 Rotating shaft body 213 Motor 214 Flange portion 216 Injection port 217 Raw material liquid supply path 221 Induction electrode 222 Induction power source 223 Grounding means 231 First gas flow generation means 232 Second gas Flow generation means 233 Gas flow inlet 241 Inlet 242 Outlet 243 Air passage 261 Inlet opening 262 Electrostatic explosive part 263 Static elimination part 264 Shrinking part 265 Bending part 266 Expansion part 290 Raw material liquid releasing part 300 Raw material liquid 301 Nanofiber

Claims (9)

ナノファイバの原料となる原料液を空間中に噴射する噴射手段と、
前記原料液に電荷を付与して帯電させる帯電手段と、
製造されたナノファイバを案内する風洞を形成する案内体と、
前記案内体の外部に配置され前記噴射手段から噴射される原料液を前記案内体の内部に案内する気体流を発生させる第一気体流発生手段と、
前記案内体内部に前記ナノファイバを案内する気体流を発生させる第二気体流発生手段と
を備えるナノファイバ製造装置。
An injection means for injecting a raw material liquid as a raw material of the nanofiber into the space;
Charging means for charging by charging the raw material liquid;
A guide body that forms a wind tunnel for guiding the manufactured nanofiber;
A first gas flow generating means for generating a gas flow arranged outside the guide body and guiding the raw material liquid injected from the injection means into the guide body;
A nanofiber manufacturing apparatus comprising: a second gas flow generating means for generating a gas flow for guiding the nanofibers inside the guide body.
前記案内体は、前記ナノファイバの案内方向を変更する屈曲部を備える請求項1に記載のナノファイバ製造装置。   The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the guide body includes a bent portion that changes a guide direction of the nanofiber. さらに、
前記製造されたナノファイバを除電する除電手段を備える請求項1に記載のナノファイバ製造装置。
further,
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a static elimination unit that neutralizes the manufactured nanofiber.
さらに、
前記気体流を構成する気体を加熱する加熱手段を備える請求項1に記載のナノファイバ製造装置。
further,
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a heating unit that heats a gas constituting the gas flow.
ナノファイバの原料となる原料液を空間中に噴射する噴射手段と、
前記原料液に電荷を付与して帯電させる帯電手段と、
製造されたナノファイバを案内する風洞を形成する案内体と、
前記案内体の外部に配置され前記噴射手段から噴射される原料液を前記案内体の内部に案内する気体流を発生させる第一気体流発生手段と、
前記案内体内部に前記ナノファイバを案内する気体流を発生させる第二気体流発生手段と、
通気性を備えると共に案内された前記ナノファイバを収集する収集体と
を備える不織布製造装置。
An injection means for injecting a raw material liquid as a raw material of the nanofiber into the space;
Charging means for charging by charging the raw material liquid;
A guide body that forms a wind tunnel for guiding the manufactured nanofiber;
A first gas flow generating means for generating a gas flow arranged outside the guide body and guiding the raw material liquid injected from the injection means into the guide body;
A second gas flow generating means for generating a gas flow for guiding the nanofibers inside the guide body;
A non-woven fabric manufacturing apparatus comprising a collection body having air permeability and collecting the guided nanofibers.
さらに、
前記収集体の前記ナノファイバが収集される側と反対側に前記気体流を構成する気体を吸引する吸引手段を備える請求項5に記載の不織布製造装置。
further,
The nonwoven fabric manufacturing apparatus of Claim 5 provided with the suction means which attracts | sucks the gas which comprises the said gas flow to the opposite side to the said nanofiber collection side of the said collection body.
前記吸引手段は、複数個設けられており、
前記吸引手段の吸引量を個別に制御する吸引制御手段を備える請求項6に記載の不織布製造装置。
A plurality of the suction means are provided,
The nonwoven fabric manufacturing apparatus according to claim 6, further comprising suction control means for individually controlling the suction amount of the suction means.
さらに、
前記吸引手段の吸引領域を規制する領域規制手段を前記収集体の前記ナノファイバが収集される側と反対側に備える請求項6に記載の不織布製造装置。
further,
The nonwoven fabric manufacturing apparatus according to claim 6, further comprising a region regulating unit that regulates a suction region of the suction unit on a side opposite to a side on which the nanofibers are collected of the collection body.
前記収集体は、長尺のシートであり、
前記収集体を移動させ堆積されたナノファイバを搬送する搬送手段を備える請求項5に記載の不織布製造装置。
The collector is a long sheet,
The nonwoven fabric manufacturing apparatus according to claim 5, further comprising a conveying unit that moves the collected body and conveys the deposited nanofibers.
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