JP5135638B2 - Nanofiber compounding 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を製造してこれを糸条にするナノファイバーの合糸方法及び装置に関するものである。   The present invention relates to a nanofiber combination method and apparatus for producing nanofibers made of a polymer material and using them as yarns.

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とも称される)が知られている。従来の電荷誘導紡糸法は、高電圧を印加した針状のノズルに高分子溶液を供給し、この針状のノズルから線状に流出する高分子溶液に電荷を帯電させることで、この電荷を帯電された線状の高分子溶液中の溶媒が蒸発するのに伴って帯電電荷間の距離が小さくなり、帯電電荷間に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等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 (also referred to as an electrospinning method) is known as a method for producing a nanofiber having a submicron-scale diameter made of a polymer material. In the conventional charge-induced spinning method, a polymer solution is supplied to a needle-like nozzle to which a high voltage is applied, and the charge is charged to the polymer solution that flows out linearly from the needle-like nozzle. As the solvent in the charged linear polymer solution evaporates, the distance between the charged charges is reduced, the Coulomb force acting between the charged charges is increased, and the Coulomb force is linear polymer solution. The phenomenon that the linear polymer solution is stretched explosively at the time of surpassing the surface tension of this, the phenomenon called this electrostatic explosion is repeated as primary, secondary, and in some cases tertiary, Nanofibers made of macromolecules of submicron diameter are produced.

従来の電荷誘導紡糸法では、1本ノズルの先から1〜数本のナノファイバーしか製造されないので、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製造する方法として、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)。この特許文献1には、バレルに貯蔵された高分子溶液をポンプにて帯電された多数のニードル状のノズルに供給して吐出させることで多量のナノファイバーを作り出し、これをノズルと異なる極性に帯電されたコレクタにて回収し積層しながら搬送することで、ナノファイバーが3次元のネットワーク構造に積層した空隙率が非常に高い高多孔性の高分子ウエブを製造する技術が開示され、従来の実験的レベルから実用性レベルに高められている。   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 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). In this Patent Document 1, a polymer solution stored in a barrel is supplied to a number of needle-shaped nozzles charged by a pump and discharged to create a large amount of nanofibers, which have a different polarity from the nozzles. A technique for producing a highly porous polymer web having a very high porosity in which nanofibers are laminated in a three-dimensional network structure is disclosed by collecting and transporting them with a charged collector. Increased from an experimental level to a practical level.

また、従来、電荷誘導紡糸法によるナノファイバーがウエブとして製造され、人造皮革、フィルター、おむつ、生理用ナプキン、癒着紡糸剤、ワイピングクロス、人造血管、骨固定器具など多様に活用されているが、10MPa以上の力学物性を得るのが困難で広範囲な用途への利用に限界があること、このように製造されたナノファイバーのウエブを連続した糸条にして力学物性を高めようとすると、ウエブを一定長さに切断して短繊維を製造し、この短繊維から紡績糸を製造する別途の紡績工程を経なければならない問題があることを指摘した上で、電子紡糸法にて製造されたナノファイバーのウエブを用いて連続的に糸条を製造する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この特許文献2では、列をなして帯電されたノズルからノズルと逆極性に帯電されたコレクタ内の水または有機溶媒の静的な表面上にナノファイバーを紡糸してウエブをなすように堆積させ、この堆積するウエブを、ノズルの列方向で見た一方の末端側より1cm以上離れた地点から一定の線速度で回転する回転ローラによって引き上げて連続した糸条とし、圧搾、延伸、乾燥および巻取りを行って連続した糸条を得ている。また、連続した糸条は撚糸することもできるとしている。
特開2002−201559号公報 特表2006−507428号公報
Conventionally, nanofibers produced by the charge-induced spinning method have been manufactured as webs, and have been used in various ways such as artificial leather, filters, diapers, sanitary napkins, adhesive spinning agents, wiping cloths, artificial blood vessels, and bone fixation devices. It is difficult to obtain mechanical properties of 10 MPa or more, and there is a limit to the use in a wide range of applications. When trying to improve the mechanical properties by making the nanofiber web manufactured in this way into continuous yarns, It was pointed out that there was a problem that a short fiber was cut by cutting to a certain length and a separate spinning process was required to produce spun yarn from this short fiber. A technique for continuously producing yarn using a fiber web has been proposed (see, for example, Patent Document 2). In this Patent Document 2, nanofibers are spun on a static surface of water or an organic solvent in a collector charged in a polarity opposite to that of the nozzle from the nozzles charged in a row and deposited in a web. The web to be deposited is pulled up by a rotating roller rotating at a constant linear velocity from a point 1 cm or more away from one end side viewed in the row direction of the nozzles to form a continuous yarn, which is pressed, stretched, dried and wound. A continuous yarn is obtained by taking off. In addition, continuous yarn can be twisted.
JP 2002-201559 A JP-T-2006-507428

しかしながら、特許文献2に記載の技術は、各ノズルから真下にナノファイバーを生成してコレクタ上のノズルに対応した位置へ静的に堆積させながら、その堆積域の広がりにより各ノズルから生成されたナノファイバー同士を絡み合わせて細帯状のウエブを形成し、このウエブの一端からナノファイバー群を引出すことでウエブの他端側に連続しているナノファイバー群を順次引き出し、連続した糸条に集束させるものであり、そのため各ノズルから紡糸されたナノファイバーの堆積が静的でほぼ同等であるのに対し、引き出し作用が引き出し側に近い堆積域に集中しやすくなる関係から、引き出し側に近い堆積域と遠い堆積域とでナノファイバーの引出し量とに差が生じる恐れがあり、その場合引出し量の差が堆積量の差を来たし、堆積量に差を生じた状態で引き出されることで連続した糸条の太さや力学物性を適正に制御するのは困難で安定しないという問題がある。さらに、引出し作用が引き出し側から遠い側の堆積域にも均等に及ぶようにするのに引出し速度を抑える必要があり大量に製造するのも困難であるという問題がある。   However, the technique described in Patent Document 2 is generated from each nozzle due to the spread of the deposition area while generating nanofibers directly from each nozzle and statically depositing them at a position corresponding to the nozzle on the collector. Nanofibers are entangled with each other to form a narrow web, and the nanofibers are pulled out from one end of the web, and the continuous nanofibers are pulled out to the other end of the web and focused on a continuous yarn. Therefore, while the deposition of nanofibers spun from each nozzle is static and almost equivalent, the deposition is close to the pulling side because the pulling action tends to concentrate in the deposition area close to the pulling side. There may be a difference in the extraction amount of the nanofiber between the deposition area and the distant deposition area. There is a problem that a non stable difficult to properly control the thickness and mechanical properties of continuous yarn by being drawn in a state that caused the difference in. Further, there is a problem that it is necessary to suppress the drawing speed to make the drawing action evenly extend to the deposition area far from the drawing side, and it is difficult to manufacture in large quantities.

そこで、このような問題を解決するため、図8に示すようなナノファイバー合糸装置51が考えられた。図8において、ナノファイバー合糸装置51は、ナノファイバー生成手段52と、収集電極53と、芯糸供給手段54と、回収手段55を備えている。ナノファイバー生成手段52は、垂直な軸芯周りに回転自在に支持され、周面に小穴57が多数形成されている円筒容器56と、円筒容器56内に高分子溶液を供給する高分子溶液供給手段(図示せず)と、円筒容器56に高電圧を印加する第1の高電圧発生手段58と、円筒容器56を矢印a方向に回転駆動する回転駆動手段(図示せず)と、円筒容器56の上部に配設された反射電極59と、反射電極59に円筒容器56と同極の高電圧を印加する第2の高電圧発生手段60とを備え、円筒容器56の小穴57から流出した高分子溶液を遠心力と静電爆発にて延伸させてナノファイバー61を生成し、生成されたナノファイバー61を反射電極59にて円筒容器56の下方に向けて旋回しつつ流動させるように構成されている。   In order to solve such problems, a nanofiber spinning device 51 as shown in FIG. 8 has been considered. In FIG. 8, the nanofiber spinning device 51 includes nanofiber generating means 52, a collecting electrode 53, a core yarn supplying means 54, and a collecting means 55. The nanofiber generating means 52 is supported so as to be rotatable around a vertical axis and has a cylindrical container 56 in which a large number of small holes 57 are formed on the peripheral surface, and a polymer solution supply for supplying the polymer solution into the cylindrical container 56. Means (not shown), first high voltage generating means 58 for applying a high voltage to the cylindrical container 56, rotational drive means (not shown) for rotationally driving the cylindrical container 56 in the direction of arrow a, and cylindrical container A reflective electrode 59 disposed on the upper part of the cylindrical container 56 and a second high voltage generating means 60 for applying a high voltage of the same polarity as the cylindrical container 56 to the reflective electrode 59, and flows out from the small hole 57 of the cylindrical container 56. The polymer solution is stretched by centrifugal force and electrostatic explosion to generate nanofibers 61, and the generated nanofibers 61 are made to flow while swirling toward the lower side of the cylindrical container 56 by the reflective electrode 59. Has been.

収集電極53は円板状で、円筒容器56の下方に間隔をあけて同軸状にかつ回転自在に配設され、その中心部に収束されたナノファイバー61が貫通する貫通孔62を有しており、第3の高電圧発生手段63にて円筒容器56や反射電極59とは逆極性の高電圧を印加するように構成され、かつ回転駆動手段(図示せず)にて収集電極53を矢印a方向とは逆の矢印b方向に回転駆動するように構成されている。芯糸供給手段54は、ナノファイバー生成手段52の上方に配設され、芯糸64を繰り出して円筒容器56の軸芯位置直上から下方に供給するように構成され、回収手段55は、収集電極53の下方に配設され、撚られて収束した糸条65を収集電極53の貫通孔62を貫通させて回収するように構成されている。   The collecting electrode 53 has a disk shape, is coaxially and rotatably disposed below the cylindrical container 56, and has a through hole 62 through which the nanofiber 61 converged at the center thereof passes. The third high voltage generating means 63 is configured to apply a high voltage having a polarity opposite to that of the cylindrical container 56 and the reflective electrode 59, and the collection electrode 53 is moved to the arrow by the rotation driving means (not shown). It is configured to be driven to rotate in the direction of arrow b opposite to the direction a. The core yarn supplying means 54 is disposed above the nanofiber generating means 52, and is configured to feed the core yarn 64 and supply it downward from directly above the axial center position of the cylindrical container 56. The collecting means 55 is a collecting electrode. The yarn 65 disposed below the wire 53 and twisted and converged is passed through the through-hole 62 of the collecting electrode 53 and collected.

以上の構成において、ナノファイバー生成手段52の円筒容器56内に高分子溶液を供給しつつ円筒容器56を高速で回転駆動すると、円筒容器56内の電荷を帯電された高分子溶液に遠心力が作用し、各小穴57から流出するととも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、さらに一次〜三次等に至る静電爆発にて爆発的に延伸されてナノファイバー61が効率的に製造され、生成されたナノファイバー61は反射電極59にて円筒容器56の下方に向けて円筒容器56の軸芯回りに旋回しながら流動する。さらに、旋回しながら下方に向けて流動されたナノファイバー61は、下方に配設された収集電極53に向けて強く吸引され、かつその収集電極53がナノファイバー61の旋回流動方向とは逆方向に回転していることで、旋回流動しているナノファイバー61がより強く撚りをかけられて収束・合糸され、効率的に高強度の糸条65が形成される。形成された糸条65は、収集電極53の中心部の貫通孔62を通り、回収手段55にて回収される(特願2007−141907号参照。)。   In the above configuration, when the cylindrical container 56 is rotationally driven at high speed while supplying the polymer solution into the cylindrical container 56 of the nanofiber generating means 52, centrifugal force is applied to the charged polymer solution in the cylindrical container 56. Acting, flowing out from each small hole 57 and being stretched by the action of centrifugal force to produce a thin polymer linear body, and further being explosively stretched by electrostatic explosion from primary to tertiary, etc. The nanofibers 61 that are efficiently manufactured and generated flow while turning around the axis of the cylindrical container 56 toward the lower side of the cylindrical container 56 at the reflective electrode 59. Further, the nanofiber 61 that has flowed downward while swirling is strongly sucked toward the collection electrode 53 disposed below, and the collection electrode 53 is in a direction opposite to the swirl flow direction of the nanofiber 61. , The nanofibers 61 that are swirling and flowing are more strongly twisted, converged and combined, and a high-strength yarn 65 is efficiently formed. The formed yarn 65 passes through the through hole 62 at the center of the collecting electrode 53 and is collected by the collecting means 55 (see Japanese Patent Application No. 2007-141907).

しかし、図8に示したような構成では、ナノファイバー生成手段52に対向させて大きな面積の平板状の収集電極53を配置しているので、ナノファイバー生成手段52と収集電極53間に発生する電気力線が収集電極53の全面に広がって形成され、この電気力線に沿ってナノファイバー61が流動しようとすることで、ナノファイバー61が芯糸64 に巻き付く位置が一定せず、そのため生成される糸条65の太さが一定せず、糸条65の太さにばらつきが発生するという問題のあることが判明した。   However, in the configuration as shown in FIG. 8, the flat collecting electrode 53 having a large area is disposed so as to face the nanofiber generating means 52, so that it occurs between the nanofiber generating means 52 and the collecting electrode 53. The electric lines of force are formed so as to spread over the entire surface of the collecting electrode 53, and the position where the nanofibers 61 are wound around the core yarn 64 is not constant because the nanofibers 61 flow along the electric lines of force. It has been found that there is a problem that the thickness of the yarn 65 to be generated is not constant, and the thickness of the yarn 65 varies.

そこで、生成されたナノファイバーを、帯電したナノファイバーに対して電位差を有するとともに、軸芯部に貫通孔を有しかつ最大外径が紡糸ヘッドとの間の距離の1/10以下の収集電極にて吸引しつつ旋回させて集束することで撚りをかけ、撚られたナノファイバーを、収集電極の貫通孔を通して回収するようにし、紡糸ヘッドから収集電極の軸芯部の周囲に収束する電気力線を安定して形成し、それによって旋回して流動するすべてのナノファイバーをこの電気力線に沿って流動させて収集電極の軸芯部に安定して集束させ、太さにばらつきのない均質な糸条を安定して生産性よく低コストにて合糸する方法が提案されている(特願2007−234762号参照)。   Therefore, the generated nanofibers have a potential difference with respect to the charged nanofibers, have a through hole in the shaft core, and have a maximum outer diameter of 1/10 or less of the distance from the spinning head. Electric force that is twisted by swirling and concentrating while sucking in, collecting the twisted nanofibers through the through hole of the collecting electrode, and converging from the spinning head around the axial core of the collecting electrode A stable line is formed, and all the nanofibers that swirl and flow are caused to flow along the lines of electric force to be stably focused on the axial core of the collecting electrode, so that there is no variation in thickness. A method has been proposed in which stable yarns are combined with good productivity at low cost (see Japanese Patent Application No. 2007-234762).

ところが、このような合糸方法においても、生成されたナノファイバーが、紡糸ヘッドとの間の距離の1/10以下の最大外径の収集電極に向けて集束しつつ流動しても、集束箇所が面状ないし線状に連続しているために集束点が安定せず、その結果ナノファイバーの集束状態が不安定となって芯糸への絡みつきにばらつきが発生し、均質な糸条を安定して生産性よく製造することができないという問題のあることが判明した。   However, even in such a spinning method, even if the generated nanofibers flow toward the collecting electrode having a maximum outer diameter of 1/10 or less of the distance to the spinning head, Since the focusing point is not stable due to the continuous surface or line, the focusing state of the nanofibers becomes unstable and the entanglement of the core yarn varies and the homogeneous yarn is stabilized. As a result, it has been found that there is a problem that it cannot be produced with high productivity.

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、電荷誘導紡糸法により製造したナノファイバーから成る高強度でかつ均質な糸条を安定して生産性よく製造することができるナノファイバーの合糸方法と装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and combines nanofibers capable of stably producing high-strength and homogeneous yarns composed of nanofibers produced by a charge-induced spinning method with high productivity. It is an object to provide a method and apparatus.

本発明のナノファイバーの合糸方法は、芯糸を所定の芯糸移動経路に供給する芯糸供給工程と、芯糸移動経路の周囲に配置した少なくとも1つの小穴から原料溶液を流出させるとともに流出する原料溶液に電荷を帯電させ、静電爆発にて延伸させてナノファイバーを生成するナノファイバー生成工程と、芯糸移動経路の回りに複数の凸部が配置された収集電極に帯電したナノファイバーが向かうように電界を形成するとともに、小穴と収集電極とを芯糸移動経路の回りに相対的に回転させ、ナノファイバーを芯糸に絡ませる合糸工程と、芯糸にナノファイバーが絡まった糸条を回収する回収工程とを有し、前記回収工程において、前記収集電極の軸芯部に形成された前記芯糸移動経路が貫通する貫通孔を通して吸引するものである。 The nanofiber compounding method of the present invention includes a core yarn supplying step of supplying a core yarn to a predetermined core yarn moving path, and a raw material solution flowing out from at least one small hole arranged around the core yarn moving path. A nanofiber generation process in which a raw material solution is charged with electric charges and stretched by electrostatic explosion to generate nanofibers, and a nanofiber charged on a collecting electrode in which a plurality of convex portions are arranged around the core yarn movement path An electric field is formed so as to be directed, and the small hole and the collecting electrode are rotated relative to each other around the core yarn moving path, and the nanofiber is entangled with the core yarn, and the nanofiber is entangled with the core yarn. possess a recovery step of recovering the yarn, in the recovery process, the core yarn travel path which is formed in an axial core portion of the collecting electrode is to suction through the through-holes penetrating.

なお、原料溶液としては、各種の合成樹脂材料や核酸や蛋白質などの生体高分子などの高分子物質(本発明では、分子量が10000以上の一般的な高分子物質に限らず、分子量が1000〜10000の準高分子物質も含める)を溶媒に溶解したものが好適に適用される。また、上記高分子物質は単体物に限らず、各種高分子物質の混合物であっても良い。さらに、原料溶液に無機質固体材料を混入することも可能である。   The raw material solution includes various synthetic resin materials and high-molecular substances such as biopolymers such as nucleic acids and proteins (in the present invention, not only general high-molecular substances having a molecular weight of 10,000 or more, but a molecular weight of 1000 to A solution in which a quasi-polymer substance of 10,000 is also dissolved in a solvent is preferably applied. The polymer substance is not limited to a single substance, and may be a mixture of various polymer substances. Furthermore, it is also possible to mix an inorganic solid material into the raw material solution.

上記構成によれば、供給される芯糸の回りの小穴から原料溶液が帯電して流出することで静電爆発が生じてナノファイバーが生成され、生成したナノファイバーが、小穴と収集電極の間に形成されている電界によって収集電極に向けて流動するとともに、収集電極に複数の凸部が設けられていることで流動するナノファイバーの集束点がこれらの凸部に集中し、かつ小穴と収集電極とが芯糸移動経路の回りに相対的に回転していることで、複数の凸部に向けて安定して集束されたナノファイバーが芯糸の全周に均等に絡まり、芯糸にナノファイバーが均等に絡んだ糸条を合糸することができるので、この糸条を回収することで、ナノファイバーから成る高強度で均質な糸条を安定して生産性よく製造することができる。   According to the above configuration, the raw material solution is charged and flows out from the small hole around the supplied core yarn, and electrostatic explosion occurs to generate the nanofiber. The generated nanofiber is between the small hole and the collecting electrode. In addition to flowing toward the collection electrode by the electric field formed in the electrode, the converging points of the flowing nanofibers are concentrated on these projections due to the provision of multiple projections on the collection electrode, and small holes and collection Since the electrode and the electrode are relatively rotated around the core yarn movement path, the nanofibers stably focused toward the plurality of convex portions are entangled evenly around the entire circumference of the core yarn, and the core yarn is nano-wired. Since the yarns in which the fibers are evenly entangled can be combined, by collecting the yarns, a high-strength and homogeneous yarn composed of nanofibers can be stably produced with high productivity.

また、ナノファイバー生成工程において、小穴を芯糸移動経路の回りに回転させ、合糸工程において収集電極を小穴とは逆方向に回転させると、ナノファイバーが芯糸により強く巻き付いて絡まり、より強度の高い芯糸を合糸することができる。   In addition, if the small hole is rotated around the core yarn movement path in the nanofiber generation process and the collecting electrode is rotated in the opposite direction to the small hole in the synthesizing process, the nanofiber is tightly wound around the core thread and becomes more entangled. High core yarn can be combined.

また、回収工程において、収集電極の軸芯部に形成された芯糸移動経路が貫通する貫通孔を通して吸引すると、貫通孔を通る吸引気流によっても収集電極の軸芯に向けてナノファイバーが寄せられ、芯糸にナノファイバーがより強く絡んだより強度の高い糸条を合糸できるとともに、貫通孔を通してそのまま回収することができる。   In the recovery step, when suction is performed through the through-hole through which the core yarn movement path formed in the shaft core portion of the collection electrode penetrates, the nanofibers are drawn toward the shaft core of the collection electrode also by the suction airflow passing through the through-hole. A higher-strength yarn in which nanofibers are more entangled with the core yarn can be combined, and can be recovered as it is through the through hole.

また、本発明のナノファイバーの合糸装置は、芯糸を所定の芯糸移動経路に供給する芯糸供給手段と、芯糸移動経路の周囲に配置されて原料溶液を流出させる少なくとも1つの小穴を有し、流出する原料溶液に電荷を帯電させて静電爆発にて延伸させてナノファイバーを生成するナノファイバー生成手段と、原料溶液の帯電電荷とは逆極性の電圧を印加され若しくは接地され、ナノファイバー生成手段に対向する面の芯糸移動経路の回りに複数の凸部が配置された収集電極と、ナノファバー生成手段の小穴と収集電極を芯糸移動経路の回りに相対的に回転させる回転手段と、芯糸にナノファイバーが絡まった糸条を回収する回収手段と、前記収集電極の軸芯部に形成された前記芯糸移動経路が貫通する貫通孔を通して吸引する吸引手段を備えたものである。 Further, the nanofiber combination device of the present invention includes a core yarn supplying means for supplying the core yarn to a predetermined core yarn movement path, and at least one small hole arranged around the core yarn movement path to allow the raw material solution to flow out. The nanofiber generating means for charging the flowing raw material solution with electric charge and stretching it by electrostatic explosion to generate nanofibers, and a voltage having a polarity opposite to the charged charge of the raw material solution is applied or grounded , relatively a collecting electrode in which a plurality of protrusions around the core yarn travel path of the opposing surfaces are arranged in the nanofiber generating means, the eyelet and collecting electrode of Nanofa Lee bar generating means around the core yarn travel path A rotating means for rotating; a collecting means for collecting a yarn in which nanofibers are entangled with a core thread; and a suction means for sucking through a through-hole through which the core yarn moving path formed in the shaft core portion of the collecting electrode passes. Preparation Those were.

この構成によると、芯糸供給手段にて芯糸を供給し、ナノファイバー生成手段にて芯糸の回りの小穴から原料溶液を帯電して流出させることで静電爆発が生じてナノファイバーが生成され、生成したナノファイバーが、その帯電電荷とは逆極性の電圧を印加され若しくは接地されている収集電極に向けて流動するとともに、収集電極に複数の凸部が設けられていることで流動するナノファイバーの集束点がこれらの凸部に集中し、かつ回転手段にて小穴と収集電極とが芯糸移動経路の回りに相対的に回転していることで、複数の凸部に向けて安定して集束されたナノファイバーが芯糸の全周に均等に絡まり、芯糸にナノファイバーが均等に絡んだ糸条が合糸され、この糸条を回収手段にて回収することで、ナノファイバーから成る高強度で均質な糸条を安定して生産性よく製造することができる。   According to this configuration, the core yarn is supplied by the core yarn supplying means, and the raw material solution is charged and discharged from the small hole around the core yarn by the nanofiber generating means, thereby generating an electrostatic explosion and generating nanofibers. The generated nanofibers flow toward a collecting electrode to which a voltage having a polarity opposite to that of the charged electric charge is applied or are grounded, and flow due to a plurality of convex portions provided on the collecting electrode. The focusing points of the nanofibers are concentrated on these convex parts, and the small holes and the collecting electrode are rotated relative to each other around the core yarn movement path by the rotating means, so that they are stable toward the plural convex parts. The nanofibers that are gathered together are evenly entangled around the entire circumference of the core yarn, and the yarn in which the nanofibers are evenly entangled with the core yarn is combined. High strength and level The can be produced stably with good productivity such yarn.

また、回転手段は、少なくとも小穴を芯糸移動経路の回りに回転させる小穴回転手段若しくは収集電極を芯糸移動経路の回りに回転させる電極回転手段を備えているのが好適である。   The rotating means preferably includes at least a small hole rotating means for rotating the small hole around the core yarn moving path or an electrode rotating means for rotating the collecting electrode around the core yarn moving path.

また、回転手段は、小穴回転手段と電極回転手段の両方を備え、かつ両方の回転手段は互いに回転方向が逆であると、収集電極と小穴が逆方向に回転することでナノファイバーが芯糸により強く巻き付いて絡まるため、より強度の高い芯糸を合糸することができて好適である。   In addition, the rotating means includes both the small hole rotating means and the electrode rotating means, and when both rotating means have opposite rotation directions, the collecting electrode and the small holes rotate in the opposite directions, so that the nanofibers are core yarns. Therefore, it is preferable that a core yarn having higher strength can be combined.

また、収集電極の軸芯部に形成された芯糸移動経路が貫通する貫通孔を通して吸引する吸引手段を設けると、貫通孔を通して吸引することで貫通孔を通して吸引気流が形成され、この吸引気流によっても収集電極の軸芯に向けてナノファイバーが寄せられ、芯糸にナノファイバーがより強く絡んだより強度の高い糸条を合糸できるとともに、貫通孔を通してそのまま回収することができる野で好適である。   In addition, when a suction means for sucking through the through hole through which the core yarn moving path formed in the axial core portion of the collecting electrode passes, a suction air flow is formed through the through hole by sucking through the through hole. Also suitable for the field where the nanofibers are drawn towards the axial center of the collecting electrode, and a higher-strength yarn in which the nanofibers are more strongly entangled with the core yarn can be combined and recovered through the through hole. is there.

本発明のナノファイバーの合糸方法及び装置によれば、芯糸の回りの小穴から流出した原料溶液が静電爆発して生成されたナノファイバーが収集電極に向けて流動するとともに、収集電極に複数の凸部が設けられていることで流動するナノファイバーの集束点がこれらの凸部に集中し、かつ小穴と収集電極とが芯糸移動経路の回りに相対的に回転していることで、複数の凸部に向けて安定して集束されたナノファイバーが芯糸の全周に均等に絡まって合糸されるので、ナノファイバーから成る高強度で均質な糸条を安定して生産性よく製造することができる。   According to the nanofiber combination method and apparatus of the present invention, the nanofiber generated by electrostatic explosion of the raw material solution flowing out from the small hole around the core yarn flows toward the collection electrode, and is applied to the collection electrode. The convergence point of the nanofiber that flows due to the provision of multiple convex portions concentrates on these convex portions, and the small holes and the collection electrode rotate relatively around the core yarn movement path. , Nanofibers that are stably focused toward multiple protrusions are entangled evenly around the entire circumference of the core yarn, so that high-strength and homogeneous yarns composed of nanofibers can be stably produced Can be manufactured well.

以下、本発明のナノファイバーの合糸方法及び装置の各実施形態について、図1〜図7を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the nanofiber combination method and apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.

(第1の実施形態)
まず、本発明のナノファイバー合糸装置の第1の実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the nanofiber spinning device of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1において、1はナノファイバー合糸装置であって、ナノファイバー2の原料溶液を線状に流出する紡糸ヘッド3と、紡糸ヘッド3の周囲に配設されて紡糸ヘッド3との間に電界を生成する電界生成電極4とから成るナノファイバー生成手段5を備えている。また、生成されたナノファイバー2を収集する収集電極6と、紡糸ヘッド3及び収集電極6の軸芯部を通る所定の芯糸移動経路7に芯糸8を供給する芯糸供給手段9と、芯糸8にナノファイバー2を絡ませて生成された糸条11を回収する回収手段10とを備えている。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a nanofiber spinning device, and an electric field is provided between a spinning head 3 that flows out the raw material solution of the nanofiber 2 linearly and a spinning head 3 that is disposed around the spinning head 3. A nanofiber generating means 5 comprising an electric field generating electrode 4 for generating A collecting electrode 6 for collecting the generated nanofibers 2; and a core yarn supplying means 9 for supplying the core yarn 8 to a predetermined core yarn moving path 7 passing through the shaft core of the spinning head 3 and the collecting electrode 6; A recovery means 10 is provided for recovering the yarn 11 produced by entwining the nanofiber 2 around the core yarn 8.

紡糸ヘッド3は、図1及び図2に示すように、垂直な軸芯周りに回転自在に支持され、周面に直径が0.1〜2mm程度の小穴12が数mmピッチ間隔で多数形成されている円筒容器からなる回転容器13を備え、この回転容器13を小穴回転手段14にて矢印a方向に回転駆動するように構成されている。小穴回転手段14としては、中空軸からなる出力軸を貫通して配設したDCモータが好適に適用され、その出力軸又はそれに同一軸芯状に連結された中空回転軸15に回転容器13が取付けられている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the spinning head 3 is rotatably supported around a vertical axis, and a plurality of small holes 12 having a diameter of about 0.1 to 2 mm are formed at a pitch of several mm on the peripheral surface. A rotating container 13 comprising a cylindrical container is provided, and the rotating container 13 is rotationally driven by a small hole rotating means 14 in the direction of arrow a. As the small hole rotating means 14, a DC motor disposed through an output shaft composed of a hollow shaft is suitably applied, and the rotating container 13 is connected to the output shaft or the hollow rotating shaft 15 connected to the same shaft. Installed.

原料溶液は、高分子物質を溶媒に溶解したものであり、その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、ポリペプチド等が好適なものとして例示でき、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。   The raw material solution is obtained by dissolving a polymer substance in a solvent. Examples of the polymer substance 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, poly Arylate, polyester carbonate, nylon, aramid, polycaprolactone, polylactic acid, polyglycolic acid, collagen, polyhydroxybutyric acid, polyvinegar Vinyl, can be exemplified a polypeptide or the like as preferable, at least one selected from these are used, but the invention is not particularly limited thereto.

また、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。また、溶媒と高分子物質との混合比率は、溶媒と高分子物質により異なるが、溶媒量が約60%から98%の間が望ましい。   Examples of the solvent that can be used include 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, carbon tetrachloride, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, trichloroethane, dichloropropane, dibromoethane, dibromopropane, methyl bromide, ethyl bromide, propyl bromide, acetic acid, benzene , Toluene, hexane, cyclohexane, cyclohexanone, cyclopentane, o-xylene, p-xylene, m-xylene, acetonitrile, tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, pyridine, water, etc., and at least one selected from these Although used, it is not particularly limited to these. The mixing ratio of the solvent and the polymer material varies depending on the solvent and the polymer material, but the amount of the solvent is preferably about 60% to 98%.

また、原料溶液には、高分子物質と溶媒のほかに無機質固体材料を混入することも可能である。こ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、硫化物等を挙げることができるが、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。このようにTiO2などの無機質固体材料を混入することで、防臭・抗菌機能や各種触媒機能を奏する機能性ナノファイバーから成る糸条11を製造することができ、衣類やその他の繊維製品に有用である。   In addition to the polymer substance and the solvent, an inorganic solid material can be mixed into the raw material solution. Examples of the inorganic solid material include oxides, carbides, nitrides, borides, silicides, fluorides, sulfides, etc. From the viewpoint of heat resistance and workability, oxides are used. preferable. 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. Thus, by mixing an inorganic solid material such as TiO2, the yarn 11 composed of functional nanofibers having deodorizing and antibacterial functions and various catalytic functions can be produced, which is useful for clothing and other textile products. is there.

電界生成電極4は、紡糸ヘッド3を構成する回転容器13の周面から所定間隔をあけてリング状に配設され、回転容器13の小穴12と電界生成電極4との間に高い電位差が印加されている。本実施形態では、回転容器13の少なくとも周面あるいは小穴12の近傍が導電性を有して接地電位とされるとともに、電界生成電極4に対して第1の高電圧発生手段16にて発生された負極の高電圧が印加されている。かくして、回転容器13の少なくとも小穴12の近傍と電界生成電極4との間に電界が生成して小穴12に正極の電荷が誘導され、その電荷が小穴12から流出する原料溶液に帯電され、原料溶液中の溶媒の蒸発に伴って1次〜3次、場合によってはそれ以上の次数の静電爆発が発生してナノファイバー2が生成される。なお、第1の高電圧発生手段16にて回転容器13に正極又は負極の高電圧を印加し、電界生成電極4を接地電位としても良いが、小穴回転手段14に連結されている回転容器13を接地電位にした方が絶縁構成が簡単となるので好ましい。   The electric field generating electrode 4 is arranged in a ring shape at a predetermined interval from the peripheral surface of the rotating container 13 constituting the spinning head 3, and a high potential difference is applied between the small hole 12 of the rotating container 13 and the electric field generating electrode 4. Has been. In the present embodiment, at least the peripheral surface of the rotating container 13 or the vicinity of the small hole 12 has conductivity and is set to the ground potential, and is generated by the first high voltage generating means 16 with respect to the electric field generating electrode 4. A high voltage of the negative electrode is applied. Thus, an electric field is generated between at least the vicinity of the small hole 12 of the rotating container 13 and the electric field generating electrode 4, and a positive charge is induced in the small hole 12, and the charge is charged to the raw material solution flowing out of the small hole 12. As the solvent in the solution evaporates, the first to third, or even higher order electrostatic explosions occur and the nanofibers 2 are generated. The first high voltage generator 16 may apply a positive or negative high voltage to the rotating container 13 to set the electric field generating electrode 4 to the ground potential, but the rotating container 13 connected to the small hole rotating means 14 may be used. Is preferably set to the ground potential because the insulation structure becomes simple.

小穴回転手段14の回転容器13とは反対側の上部には、生成されたナノファイバー2を収集電極6側に向けて偏向流動させる偏向流動手段としての送風手段17が配設され、回転容器13の周面と電界生成電極4の間の空間に向けて気体流18を送風するように構成されている。偏向流動手段としては、この送風手段17に代えて、若しくは送風手段17と併用してナノファイバー2の帯電極性と同極性の高電圧を印加した反射電極を配設しても良い。   An air blowing means 17 serving as a deflection flow means for deflecting and flowing the generated nanofibers 2 toward the collection electrode 6 is disposed on the upper side of the small hole rotation means 14 opposite to the rotation container 13. It is comprised so that the gas flow 18 may be sent toward the space between the surrounding surface and the electric field production | generation electrode 4. FIG. As the deflection flow means, a reflective electrode to which a high voltage having the same polarity as the charging polarity of the nanofiber 2 is applied may be disposed instead of or in combination with the air blowing means 17.

芯糸供給手段9は、送風手段17のさらに上部に配設されている。芯糸供給手段9は、芯糸8を繰り出し可能に巻回した芯糸供給リール9aと、繰り出した芯糸8を芯糸移動経路7の上端に供給するようにガイドするガイドローラ9bとを備えている。この芯糸供給手段9から繰り出された芯糸8が、芯糸移動経路7を通り、送風手段17の軸芯位置に形成された貫通孔17a、小穴回転手段14の中空出力軸及び中空回転軸15の中空部、及び回転容器13の貫通孔を経て収集電極6の軸芯位置に向けて移動する。   The core yarn supplying means 9 is disposed further above the air blowing means 17. The core yarn supply means 9 includes a core yarn supply reel 9a wound around the core yarn 8 so that the core yarn 8 can be fed out, and a guide roller 9b that guides the fed core yarn 8 to be supplied to the upper end of the core yarn movement path 7. ing. The core yarn 8 fed out from the core yarn supply means 9 passes through the core yarn movement path 7, the through hole 17 a formed at the axial core position of the blower means 17, the hollow output shaft and the hollow rotary shaft of the small hole rotating means 14. It moves toward the axial center position of the collecting electrode 6 through the 15 hollow portions and the through hole of the rotating container 13.

収集電極6は、紡糸ヘッド3の回転容器13に対してその軸芯方向に適当距離だけ離れた位置に回転容器13の回転軸芯と同一軸芯状に配設されている。回転容器13と収集電極6の間の距離は、回転容器13の小穴12から線状に流出した原料溶液に一次〜三次ないしそれ以上の次数の静電爆発が生じてナノファイバー2を生成されるのに必要な所要の距離である。収集電極6は、図1、図2に示すように、軸芯部に貫通孔20を有する中空軸体19にて構成され、紡糸ヘッド3側の一端部に環状の拡大頭部21を有するとともに、拡大頭部21の紡糸ヘッド3に対向する面に複数、図示例では一対の上端が半球状の凸部22が配設されている。収集電極6は、その中空軸体19が軸受23にてその軸芯回りに回転自在に支持され、かつ他端部を電極回転手段24にて回転容器13の回転方向aとは逆の矢印b方向に回転駆動するように構成されている。この電極回転手段24としては、収集電極6を構成する中空軸体19自体が出力軸であるDCモータが好適に適用される 。なお、収集電極6は、少なくともその拡大頭部21の凸部22が導電性を有するものであれば良く、他の部分は必ずしも導電性を有する必要はない。   The collection electrode 6 is disposed on the same axis as the rotation axis of the rotary container 13 at a position away from the rotary container 13 of the spinning head 3 by an appropriate distance in the axial direction. The distance between the rotating container 13 and the collecting electrode 6 is that the first to third or higher order electrostatic explosion occurs in the raw material solution flowing out from the small hole 12 of the rotating container 13 to generate the nanofiber 2. This is the required distance required for As shown in FIGS. 1 and 2, the collecting electrode 6 is configured by a hollow shaft body 19 having a through hole 20 in the shaft core portion, and has an annular enlarged head portion 21 at one end on the spinning head 3 side. A plurality of, in the illustrated example, a pair of hemispherical convex portions 22 are disposed on the surface of the enlarged head 21 facing the spinning head 3. The collecting electrode 6 has a hollow shaft 19 supported by a bearing 23 so as to be rotatable about its axis, and the other end of the collecting electrode 6 by an electrode rotating means 24, which is an arrow b opposite to the rotational direction a of the rotating container 13. It is configured to be rotationally driven in the direction. As the electrode rotating means 24, a DC motor in which the hollow shaft 19 constituting the collecting electrode 6 itself is an output shaft is preferably applied. The collecting electrode 6 only needs to have at least the convex portion 22 of the enlarged head portion 21 having conductivity, and the other portions do not necessarily have conductivity.

収集電極6の少なくとも凸部22は、1kV〜100kV、好適には10kV〜100kVの負(図示例では負の電圧を印加しているが、これは、ナノファイバー2が正の電荷を有するように帯電している為で、負の電荷を有するように帯電している場合には、収集電極6の印加電圧は、正の電圧が印加される。)の高電圧を発生する第2の高電圧発生手段25に接続され、回転容器13の少なくとも小穴12の近傍と収集電極6の間に電界を発生させている。この回転容器13の少なくとも小穴12の近傍と収集電極6の凸部22間の電界を発生させるように構成され、第2の高電圧発生手段25が小穴12と凸部22間の電界発生手段を構成している。この電界によって発生する電気力線26は、図2に示すように、回転容器11の小穴10の近傍から電界発生電極4に向かった後、収集電極6の拡大頭部21の凸部22に向けて偏向され、一対の凸部22に収束するように形成される。   At least the convex portion 22 of the collecting electrode 6 is negative (1 to 100 kV, preferably 10 to 100 kV (a negative voltage is applied in the illustrated example). This is so that the nanofiber 2 has a positive charge. The second high voltage that generates a high voltage is applied because the positive electrode is applied as the voltage applied to the collecting electrode 6 when it is charged so as to have a negative charge. Connected to the generating means 25, an electric field is generated between at least the vicinity of the small hole 12 of the rotating container 13 and the collecting electrode 6. The rotating container 13 is configured to generate an electric field between at least the small hole 12 of the rotating container 13 and the convex portion 22 of the collecting electrode 6, and the second high voltage generating means 25 serves as an electric field generating means between the small hole 12 and the convex portion 22. It is composed. As shown in FIG. 2, the electric lines of force 26 generated by this electric field are directed from the vicinity of the small hole 10 of the rotating container 11 toward the electric field generating electrode 4, and then toward the convex portion 22 of the enlarged head 21 of the collecting electrode 6. And are formed so as to converge on the pair of convex portions 22.

電極回転手段24の外周部は筒体27に結合され、筒体27の下端に吸引手段28が配設されており、吸引手段28を作動させると、筒体27内の空間を介して収集電極6の貫通孔20を通して気体流が吸引されるように構成されている。   The outer periphery of the electrode rotating means 24 is coupled to the cylinder 27, and the suction means 28 is disposed at the lower end of the cylinder 27. When the suction means 28 is operated, the collecting electrode is passed through the space in the cylinder 27. The gas flow is sucked through the six through holes 20.

以上の構成において、紡糸ヘッド3の回転容器13内に原料溶液を供給しつつ回転容器13を回転駆動する。すると、回転容器13内の原料溶液が各小穴12で電荷を帯電され、電界生成電極4との間の電界の作用と遠心力の作用によって原料溶液が電界生成電極4に向けて確実に線状に流出するとともに遠心力の作用で延伸される。その後、線状に流出した原料溶液中の溶媒が蒸発することでその線状体の径が細くなり、その結果帯電されていた電荷が集中し、そのクーロン力が原料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等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2が効率的に製造される。   In the above configuration, the rotary container 13 is rotationally driven while supplying the raw material solution into the rotary container 13 of the spinning head 3. Then, the raw material solution in the rotating container 13 is charged with electric charges in each small hole 12, and the raw material solution is surely linear toward the electric field generating electrode 4 by the action of the electric field between the electric field generating electrode 4 and the action of centrifugal force. And is stretched by the action of centrifugal force. After that, the solvent in the raw material solution that flowed linearly evaporates, and the diameter of the linear body was reduced. As a result, the charged charge was concentrated, and the Coulomb force exceeded the surface tension of the raw material solution. At that time, a primary electrostatic explosion occurred and the film was stretched explosively, and then the solvent was further evaporated to cause a secondary electrostatic explosion to be stretched explosively. In some cases, a third electrostatic explosion occurred. By being drawn, nanofibers 2 made of a polymer material having a submicron diameter are efficiently produced.

生成途中ないし生成されたナノファイバー2は、送風手段17にて送風される気体流18にて回転容器13の外周から収集電極6に向けて、かつ回転容器13の回転により回転容器13の軸芯回りに旋回しながら流動することになる。なお、気体流18を温風にすると、溶媒の蒸発を促進するので、ナノファイバー2の生成を促進できて好ましい。気体流18に乗って旋回しながら流動するナノファイバー2は、電気力線26に沿って収集電極6に向けて強く吸引される。ここで、上記のように収集電極6に設けられた一対の凸部22に電気力線26が集束していることで、図3に示すように、流動してきたナノファイバー2の集束点がこれらの凸部22に集中することになり、かつその収集電極6がナノファイバー2の旋回流動方向とは逆方向に回転しており、さらに吸引手段28を作動させると収集電極6の貫通孔20に向かって流れる吸引気流が形成され、この吸引気流によっても収集電極6の軸芯に向けてナノファイバー2が寄せられることで、複数の凸部22に向けて安定して集束されたナノファイバー2が芯糸8に確実に絡み付いて一挙に集束され、芯糸8にナノファイバー2が均等に絡んだ糸条11が合糸される。かくして、すべてのナノファイバー2が均一に撚りをかけられて芯糸8に絡み付いた太さにばらつきのない均質な糸条11が生成され、高強度の糸条11が安定して生産性よく形成される。形成された糸条11は、収集電極6の貫通孔20、筒体27内の空間及び吸引手段28の軸芯部を貫通して回収手段10にて回収される。   The nanofibers 2 that are being generated or generated are generated from the outer periphery of the rotating container 13 toward the collecting electrode 6 by the gas flow 18 blown by the blowing means 17, and the axis of the rotating container 13 by the rotation of the rotating container 13. It will flow while turning around. In addition, when the gas flow 18 is made into warm air, since evaporation of a solvent is accelerated | stimulated, the production | generation of the nanofiber 2 can be accelerated | stimulated and it is preferable. The nanofibers 2 flowing while swirling on the gas flow 18 are strongly sucked toward the collecting electrode 6 along the electric force lines 26. Here, since the electric lines of force 26 are focused on the pair of convex portions 22 provided on the collecting electrode 6 as described above, as shown in FIG. The collecting electrode 6 is rotating in the direction opposite to the swirl flow direction of the nanofiber 2 and when the suction means 28 is further operated, the collecting electrode 6 enters the through-hole 20 of the collecting electrode 6. A suction airflow flowing in the direction is formed, and the nanofibers 2 are also brought toward the axial center of the collecting electrode 6 by this suction airflow, so that the nanofibers 2 that are stably focused toward the plurality of convex portions 22 are formed. The core yarn 8 is surely entangled and focused at once, and the yarn 11 in which the nanofibers 2 are evenly entangled with the core yarn 8 is combined. Thus, all the nanofibers 2 are uniformly twisted to produce a uniform yarn 11 having no variation in thickness entangled with the core yarn 8, and the high-strength yarn 11 is stably formed with good productivity. Is done. The formed yarn 11 passes through the through hole 20 of the collecting electrode 6, the space in the cylindrical body 27, and the shaft core portion of the suction means 28 and is collected by the collecting means 10.

なお、以上の説明では、収集電極6の拡大頭部21に一対の凸部22を設けた例を示したが、これに限定されるものではなく、図4(a)、(b)に示すように、3つ若しくは4つ、あるいはそれ以上の凸部22を周方向に等間隔に配設しても良い。   In the above description, an example in which the pair of convex portions 22 are provided on the enlarged head 21 of the collecting electrode 6 is shown, but the present invention is not limited to this, and is shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). As described above, three, four, or more convex portions 22 may be arranged at equal intervals in the circumferential direction.

なお、図1、図2の図示例では、周面に小穴12を形成した回転容器13を適用した例を示したが、回転容器13の周面に適当なピッチ間隔で多数の短寸のノズル部材を配設し 、そのノズル部材に形成されているノズル穴を小穴12として機能させるようにした構成としても良い。   In the illustrated examples of FIGS. 1 and 2, an example in which the rotating container 13 having the small holes 12 formed on the peripheral surface is applied is shown. However, a large number of short nozzles are provided on the peripheral surface of the rotating container 13 at appropriate pitch intervals. It is good also as a structure which has arrange | positioned a member and made the nozzle hole formed in the nozzle member function as the small hole 12. FIG.

また、本実施形態においては、紡糸ヘッド3の回転容器13を矢印a方向に回転させ、収集電極6をa方向とは逆の矢印b方向に回転させるようにした例を示したが、紡糸ヘッド3は回転せずに、収集電極6側のみを回転させても、逆に収集電極6は回転させずに紡糸ヘッド3側のみを回転させても良い。また、前記回転容器13と前記収集電極6をどう方向に回転させる場合においても、回転数を異なるようにすることで、前記回転容器13と前記収集電極6とを相対的に回転させるようにしてもよい。回転容器13と収集電極6との回転方向については、本実施形態に限定するものではなく、以下の実施例においても同じように考えられる。   Further, in the present embodiment, an example in which the rotating container 13 of the spinning head 3 is rotated in the direction of arrow a and the collecting electrode 6 is rotated in the direction of arrow b opposite to the direction a is shown. 3 may rotate only the collecting electrode 6 side without rotating, or conversely, only the spinning head 3 side may rotate without rotating the collecting electrode 6. Further, in any direction in which the rotating container 13 and the collecting electrode 6 are rotated, the rotating container 13 and the collecting electrode 6 are relatively rotated by making the number of rotations different. Also good. The rotation direction of the rotating container 13 and the collecting electrode 6 is not limited to the present embodiment, and the same can be considered in the following examples.

(第2の実施形態)
次に、本発明のナノファイバー合糸装置の第2の実施形態について、図5を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明においては、先行する実施形態の構成要素と同一の構成要素について同じ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 spinning device of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description of the embodiments, the same components as those of the preceding embodiments are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only differences will be mainly described.

本実施形態では、電界生成電極4と収集電極6との間の空間の周囲を取り囲む絶縁材料から成る風洞30を配設している。風洞30は、電界生成電極4の下縁から収集電極6の拡大頭部21の下部の高さ位置まで延びる円筒部30aとその下端開口を閉鎖する端板30bとを備え、その端板30bの軸芯部を収集電極6の中空軸体19が回転自在に貫通している。   In the present embodiment, the wind tunnel 30 made of an insulating material surrounding the space between the electric field generating electrode 4 and the collecting electrode 6 is disposed. The wind tunnel 30 includes a cylindrical portion 30a extending from the lower edge of the electric field generating electrode 4 to a height position below the enlarged head 21 of the collecting electrode 6 and an end plate 30b that closes the lower end opening thereof. A hollow shaft body 19 of the collecting electrode 6 passes through the shaft core portion in a rotatable manner.

本実施形態の構成によれば、生成されたナノファイバー2が気体流18に乗って旋回流動する際に、その旋回範囲が風洞30によって確実に規制されているので、ナノファイバー2を確実に芯糸8に絡ませることができて一層安定して糸条11を製造することができる。特に、本実施形態においては、上記のように収集電極6の軸芯部の貫通孔20を通して吸引手段28にて吸引するようにしているので、生成されたナノファイバー2が気体流18に乗って旋回流動し、さらにその気体流18が収集電極6の軸芯部で吸引されることで、その旋回半径が小さくなり、ナノファイバー2がより強く撚りを掛けられて芯糸8に絡まり、一層高強度の糸条11を製造することができる。   According to the configuration of the present embodiment, when the generated nanofiber 2 swirls on the gas flow 18, the swirl range is reliably regulated by the wind tunnel 30. The yarn 11 can be entangled with the yarn 8 and the yarn 11 can be manufactured more stably. In particular, in the present embodiment, since the suction means 28 sucks through the through hole 20 in the axial center portion of the collecting electrode 6 as described above, the generated nanofiber 2 rides on the gas flow 18. The swirling flow and the gas flow 18 are sucked by the axial core portion of the collecting electrode 6 to reduce the swirling radius, and the nanofibers 2 are twisted more strongly and entangled with the core yarn 8, which is higher. A strong yarn 11 can be produced.

さらに、以上の第1、第2の実施形態の説明では、送風手段17は紡糸ヘッド3の軸芯方向と略平行に送風するものとして説明したが、送風手段17を紡糸ヘッド3側から収集電極6側に向けて旋回して流動する旋回気体流を送風するように構成しても良く、その場合生成されたナノファイバー2を旋回気体流に乗せて収集電極6側に向けて旋回流動させることができるとともに、その旋回気体流が収集電極6の軸芯部の貫通孔20を通して吸引されることで旋回気体流の旋回半径が小さくなってより強い旋回気体流となるため、この旋回気体流に乗って旋回流動して来たナノファイバー2をより強く芯糸8に絡ませて強度の高い糸条11を製造することができる。さらに、第2の実施形態のように風洞30を設けて送風手段17にて旋回気体流を送風し、収集電極6の軸芯部で吸引する構成した場合には、紡糸ヘッド3と収集電極6の何れか一方、若しくは両方共、回転させなくてもナノファイバー2を芯糸8に絡ませて糸条11を製造することができる。   Further, in the above description of the first and second embodiments, the air blowing means 17 has been described as air blowing substantially parallel to the axial direction of the spinning head 3, but the air blowing means 17 is connected to the collecting electrode from the spinning head 3 side. It may be configured to blow a swirling gas flow that swirls and flows toward the 6 side. In that case, the generated nanofibers 2 are swirled toward the collecting electrode 6 side on the swirling gas flow. Since the swirling gas flow is sucked through the through-hole 20 in the axial center portion of the collecting electrode 6, the swirling radius of the swirling gas flow becomes smaller and the swirling gas flow becomes stronger. The high-strength yarn 11 can be manufactured by entwining the nanofiber 2 that has been swirled and entangled with the core yarn 8 more strongly. Further, when the wind tunnel 30 is provided as in the second embodiment and the swirling gas flow is blown by the blowing means 17 and sucked by the axial core portion of the collecting electrode 6, the spinning head 3 and the collecting electrode 6 are arranged. Either or both of them can produce the yarn 11 by entwining the nanofiber 2 with the core yarn 8 without rotating.

また、以上の第1、第2の実施形態のナノファバー生成手段5では、回転容器13の外周面の小穴12に対向して電界生成電極4を配設した構成例を示したが、小穴12と収集電極6間の電界にて、小穴12から流出した原料溶液に静電爆発を発生させるようにすることもでき、その場合には電界生成電極4は必ずしも配設する必要はない。 Further, the above first, the Nanofa Lee bar generating means 5 of the second embodiment, an example configuration in which arranging the field generating electrodes 4 to face the small holes 12 of the outer peripheral surface of the rotating container 13, eyelet Electrostatic explosion can be generated in the raw material solution flowing out from the small hole 12 by the electric field between the electrode 12 and the collecting electrode 6, and in this case, the electric field generating electrode 4 is not necessarily provided.

(第3の実施形態)
次に、本発明のナノファイバー合糸装置の第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 spinning device of the present invention will be described with reference to FIG.

上記実施形態では、紡糸ヘッド3として外周面に小穴12を形成した回転容器13から成り、回転容器13の回転により発生する遠心力で回転容器13内に収容された原料溶液を流出・延伸させるようにした例を示したが、本実施形態では、図6に示すように、紡糸ヘッド3を回転容器31の下面に複数のノズル部材32を配設し、そのノズル穴にて原料溶液を流出させる小穴33を構成している。また、収集電極6は、中空軸体19の上端部に断面ハート型の回転体形状の拡大頭部21を設けた構成で、その拡大頭部21の上端に複数の凸部22が突設されている。    In the above embodiment, the spinning head 3 is composed of the rotating container 13 having the small holes 12 formed on the outer peripheral surface, and the raw material solution stored in the rotating container 13 is caused to flow out and extend by the centrifugal force generated by the rotation of the rotating container 13. In this embodiment, as shown in FIG. 6, the spinning head 3 is provided with a plurality of nozzle members 32 on the lower surface of the rotating container 31, and the raw material solution is allowed to flow out through the nozzle holes. A small hole 33 is formed. The collecting electrode 6 has a configuration in which an enlarged head 21 having a rotating heart shape with a heart-shaped cross section is provided at the upper end of the hollow shaft body 19, and a plurality of protrusions 22 project from the upper end of the enlarged head 21. ing.

本実施形態の構成においては、小穴33から原料溶液が流出して生成されたナノファイバー2は、最も近い凸部22に向かう電気力線に従って流動するとともに、回転容器31がa方向に回転し、収集電極6が逆方向のb方向に回転しているので、凸部22に向かって流動するナノファイバー2は回転体31及び収集電極6の軸芯を通る芯糸移動経路7に沿って移動している芯糸8に絡んで確実にかつ安定して巻き付き、均質で高強度の糸条11が形成される。なお、回転容器31と収集電極6は、少なくとも何れか一方を回転させれば良い。   In the configuration of the present embodiment, the nanofiber 2 generated by flowing out the raw material solution from the small hole 33 flows according to the lines of electric force directed to the nearest convex portion 22, and the rotating container 31 rotates in the direction a. Since the collecting electrode 6 rotates in the opposite b direction, the nanofibers 2 flowing toward the convex portion 22 move along the core yarn moving path 7 passing through the rotating body 31 and the axial core of the collecting electrode 6. The core yarn 8 is entangled with the core yarn 8 reliably and stably, and a uniform and high-strength yarn 11 is formed. Note that at least one of the rotating container 31 and the collecting electrode 6 may be rotated.

(第4の実施形態)
次に、本発明のナノファイバー合糸装置の第4の実施形態について、図7を参照して説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the nanofiber spinning device of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態は、上記第3の実施形態と基本構成は同じであるが、細部構成の異なった具体的な構成例を例示するものである。図7において、回転容器31の上壁には、電気絶縁性を有する回転筒体34の下端部が一体的に固定され、その回転筒体34の中間部が上部支持フレーム35にて軸受36を介して回転自在に支持されるとともに、回転筒体34の上部は小穴回転手段14に接続されている。回転容器31又は少なくともノズル部材32は導電性を有し、回転筒体34に設けた導電部材34aと軸受36を介してノズル部材32が電気的に接地されている。なお、軸受36を介して接地する場合には、その間に抵抗値を有する場合には、導電部材34aに直接ブラシ等を介して接続させるように構成してもよい。   The present embodiment exemplifies a specific configuration example having the same basic configuration as that of the third embodiment but having a different detailed configuration. In FIG. 7, a lower end portion of a rotating cylinder 34 having electrical insulation is integrally fixed to the upper wall of the rotating container 31, and an intermediate portion of the rotating cylinder 34 is provided with a bearing 36 by an upper support frame 35. The upper portion of the rotating cylinder 34 is connected to the small hole rotating means 14. The rotating container 31 or at least the nozzle member 32 has conductivity, and the nozzle member 32 is electrically grounded via a conductive member 34 a provided on the rotating cylinder 34 and a bearing 36. In addition, when it earth | grounds via the bearing 36, when it has resistance value in the meantime, you may comprise so that it may connect directly to the electrically-conductive member 34a via a brush.

回転容器31の中心部の貫通開口を形成する内側筒壁37は、その上部が全周にわたって開口され、回転容器31の外周壁と内側筒壁37との間の環状収容空間に原料溶液供給手段38にて供給された原料溶液を収容し、ノズル部材32を通して小穴33から流出させるように構成されている。原料溶液供給手段38は、貯留容器39内の原料溶液を供給ポンプ40にて取り出し、回転筒体34を貫通させて回転容器31内に挿入配置された溶液供給管41の先端のL字屈曲部41aから環状収容空間内に原料溶液を供給するように構成されている。図示例では、原料溶液に作用する重力と回転容器31の回転による遠心力と小穴33と収集電極6間の電界の作用で、小穴33から原料溶液を流出させるようにしているが、環状収容空間内を加圧可能な構成として、原料溶液を圧力で押し出して流出させるようにしても良い。   The inner cylindrical wall 37 that forms a through-opening at the center of the rotating container 31 has an upper portion opened over the entire circumference, and the raw material solution supply means is provided in the annular housing space between the outer peripheral wall of the rotating container 31 and the inner cylindrical wall 37. The raw material solution supplied at 38 is accommodated and flows out from the small hole 33 through the nozzle member 32. The raw material solution supply means 38 takes out the raw material solution in the storage container 39 with the supply pump 40, penetrates the rotary cylinder 34, and is inserted into the rotary container 31. The raw material solution is supplied from 41a into the annular housing space. In the illustrated example, the raw material solution is caused to flow out of the small hole 33 by the action of gravity acting on the raw material solution, the centrifugal force generated by the rotation of the rotating container 31, and the electric field between the small hole 33 and the collecting electrode 6. As a configuration in which the inside can be pressurized, the raw material solution may be pushed out by pressure and allowed to flow out.

収集電極6は、上記実施形態と同様に凸部22を配設した環状の拡大頭部21を上端に有する中空軸体19の中間部が軸受23を介して下部支持フレーム42にて回転自在に支持され、中空軸体19の下部が電極回転手段24に接続されている。凸部22には、拡大頭部21と中空軸体19に設けられた導電部材19aと軸受23を介して第2の高電圧発生手段25にて発生された高電圧が印加されている。芯糸供給手段9は、上部支持フレーム35に配設されている。回収手段10は、下部支持フレーム42に配設され、製造された糸条11を巻き取って回収する糸条巻取リール10aと、芯糸移動経路7の下端を位置決めし、製造された糸条11を芯糸移動経路7から側方に取り出すためのガイドローラ10bにて構成されている。   In the same manner as in the above-described embodiment, the collecting electrode 6 has an intermediate portion of the hollow shaft body 19 having an annular enlarged head 21 provided with a convex portion 22 at its upper end, and is rotatable by a lower support frame 42 via a bearing 23. The lower part of the hollow shaft 19 is supported and connected to the electrode rotating means 24. A high voltage generated by the second high voltage generating means 25 is applied to the convex portion 22 via the conductive member 19 a provided on the enlarged head 21 and the hollow shaft body 19 and the bearing 23. The core yarn supply means 9 is disposed on the upper support frame 35. The collecting means 10 is disposed on the lower support frame 42 and positions the yarn take-up reel 10a for winding and collecting the manufactured yarn 11 and the lower end of the core yarn moving path 7, and the manufactured yarn. 11 is constituted by a guide roller 10b for taking out 11 from the core yarn moving path 7 to the side.

本実施形態においても、上記第3の実施形態と同様に、原料溶液供給手段38にて回転 容器31内に供給された原料溶液が小穴33から流出し、静電爆発によって生成されたナノファイバー2は、最も近い凸部22に向かう電気力線に従って流動するとともに、回転容器31がa方向に回転し、収集電極6が逆方向のb方向に回転しているので、凸部22に向かって流動するナノファイバー2は回転体31及び収集電極6の軸芯を通る芯糸移動経路7に沿って移動している芯糸8に絡んで確実にかつ安定して巻き付き、均質で高強度の糸条11が形成され、回収手段10にて回収される。なお、回転容器31と収集電極6は、少なくとも何れか一方を回転させれば良い。   Also in the present embodiment, as in the third embodiment, the raw material solution supplied into the rotating container 31 by the raw material solution supply means 38 flows out from the small hole 33 and is generated by electrostatic explosion. Flows in accordance with the electric lines of force toward the nearest convex portion 22, and the rotating container 31 rotates in the a direction and the collecting electrode 6 rotates in the reverse b direction. The nanofiber 2 to be wound is surely and stably wound around the core yarn 8 moving along the core yarn moving path 7 passing through the axis of the rotating body 31 and the collecting electrode 6, and is a uniform and high strength yarn. 11 is formed and recovered by the recovery means 10. Note that at least one of the rotating container 31 and the collecting electrode 6 may be rotated.

なお、以上の実施形態においては、紡糸ヘッド3を接地し、電界生成電極4と収集電極6若しくは収集電極6に高電圧を印加して紡糸ヘッド3と電界生成電極4との間及び紡糸ヘッド3と収集電極6との間、若しくは紡糸ヘッド3と収集電極6との間に電界を発生させるようにした例を示したが、紡糸ヘッド3に高電圧を印加して電界生成電極4や収集電極6を接地電位にしたり、紡糸ヘッド3と電界生成電極4や収集電極6に互いに逆極性や同極性の高電圧を印加するようにしても良く、要するに紡糸ヘッド3と電界生成電極4や収集電極6との間に高い電位差を印加してそれらの間に電界を発生するように構成すれば良い。   In the above embodiment, the spinning head 3 is grounded, and a high voltage is applied to the electric field generating electrode 4 and the collecting electrode 6 or the collecting electrode 6, and between the spinning head 3 and the electric field generating electrode 4 and the spinning head 3. Although an example in which an electric field is generated between the spinning head 3 and the spinning head 3 and the collecting electrode 6 is shown, a high voltage is applied to the spinning head 3 to generate the electric field generating electrode 4 and the collecting electrode. 6 may be grounded, or high voltages having opposite polarities or the same polarity may be applied to the spinning head 3, the electric field generating electrode 4 and the collecting electrode 6. In short, the spinning head 3, the electric field generating electrode 4 and the collecting electrode may be applied. 6 may be configured so that a high potential difference is applied between them and an electric field is generated between them.

なお、以上の実施形態においては、軸受を介して接続を行っている場合があるが、軸受が抵抗分を有する場合には、回転している軸に直接ブラシ等を介して接続するようにしてもよい。   In the above embodiment, the connection may be made via a bearing. However, if the bearing has a resistance component, the connection is made directly to the rotating shaft via a brush or the like. Also good.

なお、実施形態においては、収集電極6の貫通孔20の周囲に複数の凸部を配置することで帯電したナノファイバーが確実に最も近い凸部に向かって収集されるために、安定して芯糸8の周囲にナノファイバーが絡みつくようになり、生成された糸条11の形状が安定し、かつ、生成されたナノファイバーの回収率も大きく向上する。   In the embodiment, since the charged nanofibers are surely collected toward the nearest convex portion by arranging a plurality of convex portions around the through-hole 20 of the collecting electrode 6, the core is stably provided. Nanofibers are entangled around the yarn 8, the shape of the produced yarn 11 is stabilized, and the recovery rate of the produced nanofiber is greatly improved.

本発明のナノファイバーの合糸方法及び装置によれば、芯糸の回りの小穴から流出させた原料溶液が静電爆発して生成されたナノファイバーが収集電極に向けて流動するとともに、収集電極に複数の凸部が設けられていることで流動するナノファイバーの集束点がこれらの凸部に集中し、かつ小穴と収集電極とが芯糸移動経路の回りに相対的に回転していることで、複数の凸部に向けて安定して集束されたナノファイバーが芯糸の全周に均等に絡まって合糸されるので、ナノファイバーから成る高強度で均質な糸条を安定して生産性よく製造することができるので、ナノファイバーから成る高強度の糸条の生産に好適に利用することができる。   According to the nanofiber combination method and apparatus of the present invention, the nanofiber generated by electrostatic explosion of the raw material solution flowing out from the small hole around the core yarn flows toward the collection electrode, and the collection electrode The converging points of the flowing nanofibers are concentrated on these convex portions, and the small holes and the collecting electrodes are relatively rotated around the core yarn moving path. Because nanofibers that are stably focused toward multiple convex parts are entangled evenly around the entire circumference of the core yarn, high-strength and homogeneous yarns composed of nanofibers can be produced stably. Since it can be manufactured with good performance, it can be suitably used for production of a high-strength yarn composed of nanofibers.

本発明の第1の実施形態におけるナノファイバー合糸装置の全体概略構成を示す部分断面正面図。The partial cross section front view which shows the whole schematic structure of the nanofiber synthesizing | combining apparatus in the 1st Embodiment of this invention. 同実施形態における紡糸ヘッドと収集電極間の電気力線の発生状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the generation | occurrence | production state of the electric line of force between the spinning head and collection electrode in the embodiment. 同実施形態におけるナノファイバーに対する電気力線の作用状態を説明する平面図。The top view explaining the action state of the electric line of force with respect to the nanofiber in the embodiment. (a)、(b)は収集電極における凸部の他の配設例を示す平面図。(A), (b) is a top view which shows the other example of arrangement | positioning of the convex part in a collection electrode. 本発明の第2の実施形態におけるナノファイバー合糸装置の全体概略構成を示す斜視図。The perspective view which shows the whole schematic structure of the nanofiber spinning device in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態におけるナノファイバー合糸装置の要部構成を示す斜視図。The perspective view which shows the principal part structure of the nanofiber spinning device in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態におけるナノファイバー合糸装置の全体概略構成を示す縦断側面図。The longitudinal side view which shows the whole schematic structure of the nanofiber synthesizing | combining apparatus in the 4th Embodiment of this invention. 本発明に先行するナノファイバー合糸装置の全体概略構成を示す斜視図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing an overall schematic configuration of a nanofiber spinning device that precedes the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ナノファイバー合糸装置
2 ナノファイバー
5 ナノファイバー生成手段
6 収集電極
7 芯糸移動経路
8 芯糸
9 芯糸供給手段
10 回収手段
11 糸条
12、33 小穴
14 小穴回転手段
20 貫通孔
21 拡大頭部
22 凸部
24 電極回転手段
25 第2の高電圧発生手段(電界発生手段)
28 吸引手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nanofiber spinning device 2 Nanofiber 5 Nanofiber production | generation means 6 Collection electrode 7 Core yarn movement path 8 Core yarn 9 Core yarn supply means 10 Collection means 11 Yarn 12, 33 Small hole 14 Small hole rotation means 20 Through hole 21 Expansion head Portion 22 Projection 24 Electrode rotating means 25 Second high voltage generating means (electric field generating means)
28 Suction means

Claims (5)

芯糸を所定の芯糸移動経路に供給する芯糸供給工程と、
芯糸移動経路の周囲に配置した少なくとも1つの小穴から原料溶液を流出させるとともに流出する原料溶液に電荷を帯電させ、静電爆発にて延伸させてナノファイバーを生成するナノファイバー生成工程と、
芯糸移動経路の回りに複数の凸部が配置された収集電極に帯電したナノファイバーが向かうように電界を形成するとともに、小穴と収集電極とを芯糸移動経路の回りに相対的に回転させ、ナノファイバーを芯糸に絡ませる合糸工程と、
芯糸にナノファイバーが絡まった糸条を回収する回収工程とを有し、
前記回収工程において、前記収集電極の軸芯部に形成された前記芯糸移動経路が貫通する貫通孔を通して吸引することを特徴とするナノファイバーの合糸方法。
A core yarn supplying step of supplying the core yarn to a predetermined core yarn moving path;
A nanofiber generating step of flowing out the raw material solution from at least one small hole arranged around the core yarn movement path, charging the discharged raw material solution with electric charge, and drawing the nanofiber by electrostatic explosion;
An electric field is formed so that the charged nanofibers are directed to the collecting electrode on which a plurality of convex portions are arranged around the core yarn moving path, and the small hole and the collecting electrode are relatively rotated around the core yarn moving path. , A process of tying nanofibers around the core yarn,
Possess a recovery step of recovering the yarn was entangled nanofiber core yarn,
In the collection step, the nanofiber spinning method is characterized in that suction is performed through a through-hole through which the core yarn moving path formed in the axial core portion of the collecting electrode passes .
ナノファイバー生成工程において、小穴を芯糸移動経路の回りに回転させ、合糸工程において収集電極を小穴とは逆方向に回転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合糸方法。   2. The nanofiber spinning method according to claim 1, wherein, in the nanofiber generating step, the small hole is rotated around the core yarn moving path, and the collecting electrode is rotated in a direction opposite to the small hole in the stitching step. 芯糸を所定の芯糸移動経路に供給する芯糸供給手段と、
芯糸移動経路の周囲に配置されて原料溶液を流出させる少なくとも1つの小穴を有し、流出する原料溶液に電荷を帯電させて静電爆発にて延伸させてナノファイバーを生成するナノファイバー生成手段と、
原料溶液の帯電電荷とは逆極性の電圧を印加され若しくは接地され、ナノファイバー生成手段に対向する面の芯糸移動経路の回りに複数の凸部が配置された収集電極と、
ナノファバー生成手段の小穴と収集電極を芯糸移動経路の回りに相対的に回転させる回転手段と、
芯糸にナノファイバーが絡まった糸条を回収する回収手段と
前記収集電極の軸芯部に形成された前記芯糸移動経路が貫通する貫通孔を通して吸引する吸引手段
備えたことを特徴とするナノファイバーの合糸装置。
A core yarn supplying means for supplying the core yarn to a predetermined core yarn movement path;
Nanofiber generating means arranged at the periphery of the core yarn movement path and having at least one small hole through which the raw material solution flows out, and generating a nanofiber by charging the flowing out raw material solution and stretching it by electrostatic explosion When,
A collecting electrode in which a plurality of convex portions are arranged around the core yarn movement path on the surface opposite to the nanofiber generating means, applied with a voltage having a polarity opposite to the charged charge of the raw material solution or grounded,
A rotation means for relatively rotating the eyelet and collecting electrodes around the core yarn travel path of Nanofa Lee bar generating means,
A collecting means for collecting the yarn in which the nanofiber is entangled with the core yarn ;
A nanofiber spinning device comprising suction means for sucking through a through hole formed in an axial core portion of the collecting electrode and through which the core yarn moving path passes .
回転手段は、少なくとも小穴を芯糸移動経路の回りに回転させる小穴回転手段若しくは収集電極を芯糸移動経路の回りに回転させる電極回転手段を備えていることを特徴とする請求項記載のナノファイバーの合糸装置。 4. The nano of claim 3 , wherein the rotating means comprises at least a small hole rotating means for rotating the small hole around the core yarn moving path or an electrode rotating means for rotating the collecting electrode around the core yarn moving path. Fiber spinning device. 回転手段は、小穴回転手段と電極回転手段の両方を備え、かつ両方の回転手段は互いに回転方向が逆であることを特徴とする請求項記載のナノファイバーの合糸装置。 5. The nanofiber spinning device according to claim 4, wherein the rotating means includes both small hole rotating means and electrode rotating means, and both rotating means have opposite rotation directions.
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