JP5215106B2 - Nanofiber manufacturing apparatus and nanofiber manufacturing method - Google Patents

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Description

本願発明はナノファイバの製造装置に関し、特に、ナノファイバを収集する位置とは異なる位置に帯電用の電極を備えるナノファイバ製造装置、及び、当該ナノファイバ製造措置を用いたナノファイバ製造方法に関する。   The present invention relates to a nanofiber manufacturing apparatus, and more particularly, to a nanofiber manufacturing apparatus including a charging electrode at a position different from a position where nanofibers are collected, and a nanofiber manufacturing method using the nanofiber manufacturing measure.

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流出(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電気的に延伸させることにより、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 discharged (discharged) into the space by a nozzle, etc. This is a method for obtaining nanofibers by electrically stretching the raw material liquid therein.

より具体的にエレクトロスピニング法を説明すると次のようになる。すなわち、帯電され空間中に流出された原料液は、空間を飛行中に徐々に溶媒が蒸発していく。これにより、飛行中の原料液の体積は、徐々に減少していくが、原料液に付与された電荷は、原料液に留まる。この結果として、空間を飛行中の原料液は、電荷密度が徐々に上昇することとなる。そして、溶媒は、継続して蒸発し続けるため、原料液の電荷密度がさらに高まり、原料液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(以下、静電延伸現象と述べる)が生じる。この静電延伸現象が、空間において次々と幾何級数的に発生することで、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)。   A more specific description of the electrospinning method is as follows. That is, the raw material liquid that has been charged and discharged into the space gradually evaporates the solvent while flying through the space. As a result, the volume of the raw material liquid in flight gradually decreases, but the charge imparted to the raw material liquid remains in the raw material liquid. As a result, the charge density of the raw material liquid in flight through the space gradually increases. Since the solvent continues to evaporate, the charge density of the raw material liquid further increases, and the polymer solution explodes when the repulsive Coulomb force generated in the raw material liquid exceeds the surface tension of the raw material liquid. A phenomenon of linear stretching (hereinafter referred to as electrostatic stretching phenomenon) occurs. This electrostatic stretching phenomenon occurs geometrically in the space one after another, thereby producing a nanofiber made of a polymer having a submicron diameter (see, for example, Patent Document 1).

以上のようなエレクトロスピニング法で製造されるナノファイバの生産効率を向上させるためには、空間中に流出させる原料液を多くすれば良い。そこで、本願発明者らは、多数の孔から原料液を空間中に流出させ、流出した原料液の飛行方向を気体流により変更させることで、空間中に多量の原料液を存在させることのできるナノファイバ製造装置を先に提案している。
特開2008−31624号公報
In order to improve the production efficiency of nanofibers manufactured by the electrospinning method as described above, it is sufficient to increase the raw material liquid that flows out into the space. Accordingly, the inventors of the present application can cause a large amount of raw material liquid to exist in the space by causing the raw material liquid to flow out into the space from a large number of holes and changing the flight direction of the discharged raw material liquid by the gas flow. We have proposed a nanofiber manufacturing device.
JP 2008-31624 A

ところが、本願発明者らは、前述のナノファイバ製造装置を使用していくうちに、空間中に流出した原料液の一部が静電延伸現象を起こさなかったり、静電延伸現象が起きても所望の細さに到達するほど静電延伸現象の連鎖が起こらない現象を見いだした。   However, while the inventors of the present application are using the above-described nanofiber manufacturing apparatus, even if a part of the raw material liquid that has flowed into the space does not cause an electrostatic stretching phenomenon or an electrostatic stretching phenomenon occurs. A phenomenon has been found in which the chain of electrostatic stretching phenomenon does not occur as the desired fineness is reached.

そこで、本願発明者らは、さらに実験と研究とを進め、流出する原料液に付与する電荷の量が流出する孔の位置によって偏ることで前記現象が発生することを見いだすに至った。   Accordingly, the inventors of the present application have further advanced experiments and research, and have found that the above phenomenon occurs when the amount of charge applied to the flowing out raw material liquid is biased depending on the position of the flowing out hole.

本願発明は、上記知見に基づきなされたものであり、原料液に付与する電荷の量を平均化させナノファイバの生産効率を向上させることのできるナノファイバ製造装置の提供を目的とする。   The present invention has been made on the basis of the above findings, and an object of the present invention is to provide a nanofiber manufacturing apparatus capable of averaging the amount of charge applied to the raw material liquid and improving the nanofiber production efficiency.

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、原料液を空間中で電気的に延伸させ、ナノファイバを製造するナノファイバ製造装置であって、原料液を空間中に流出させる複数個の流出孔を有する流出体と、前記流出体と所定の間隔を隔てて配置され、前記流出体に対し所定の電圧が印加される帯電電極と、前記流出体と前記帯電電極との間を所定の電圧にする帯電電源と、前記流出体から流出する原料液から製造されるナノファイバを搬送する気体流を発生させる気体流発生手段とを備え、前記帯電電極は、前記流出孔よりも前記気体流発生手段が発生させる気体流の風上側に配置され、前記流出孔の開口端と前記帯電電極との距離が相互に等しくなるように前記流出孔の開口端が配置され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 is a nanofiber manufacturing apparatus for manufacturing nanofibers by electrically stretching a raw material liquid in a space, and the raw material liquid flows out into the space. An outflow body having a plurality of outflow holes, a charging electrode arranged at a predetermined interval from the outflow body, and applying a predetermined voltage to the outflow body, and the outflow body and the charging electrode A charging power source for setting a predetermined voltage between the charging power source and a gas flow generating means for generating a gas flow for transporting the nanofibers manufactured from the raw material liquid flowing out from the effluent. Is arranged on the windward side of the gas flow generated by the gas flow generating means, and the opening end of the outflow hole is arranged so that the distance between the opening end of the outflow hole and the charging electrode is equal to each other. Features.

これにより、帯電電極と流出孔の開口端との距離が同じになるため、流出孔を通過して流出する原料液に付与する電荷を平均化できる。従って、空間中に流出する原料液の多くが電気的に延伸し、ナノファイバの生産効率を向上させることが可能となる。   Thereby, since the distance between the charging electrode and the opening end of the outflow hole becomes the same, the charge applied to the raw material liquid flowing out through the outflow hole can be averaged. Therefore, most of the raw material liquid flowing out into the space is electrically stretched, and the production efficiency of the nanofiber can be improved.

また、前記流出体は、前記流出孔を形成する孔近傍部を有し、前記孔近傍部は、前記流出体の前記孔近傍部以外の部分よりも前記帯電電極との距離が近いものとするのが好ましい。   Further, the outflow body has a hole vicinity portion that forms the outflow hole, and the hole vicinity portion is closer to the charging electrode than a portion other than the hole vicinity portion of the outflow body. Is preferred.

これにより、個々の孔近傍部にそれぞれ電荷が集中するため効率よく原料液を帯電させることができ、また、原料液を高い電荷密度で帯電させることができる。しかも、原料液に付与する電荷量が平均化されるため、空間中に流出する原料液の多くが高い次元で連鎖的に静電延伸現象を起こし、品質の高いナノファイバを高い生産効率で製造することが可能となる。   As a result, the charge concentrates in the vicinity of each hole, so that the raw material liquid can be charged efficiently, and the raw material liquid can be charged with a high charge density. In addition, since the amount of charge applied to the raw material liquid is averaged, many of the raw material liquids flowing into the space cause a chain of electrostatic stretching phenomena at a high level, producing high-quality nanofibers with high production efficiency. It becomes possible to do.

また、前記流出孔は、円筒の周面上に放射状に開口した状態で複数箇所に配置されると共に、円筒の軸方向にも配置され、前記帯電電極は、円環状であり、前記気体流発生手段は、前記帯電電極で囲われた空間に気体流が流れるように配置されてもよい。   The outflow holes are arranged at a plurality of locations in a state of opening radially on the circumferential surface of the cylinder, and are also arranged in the axial direction of the cylinder. The charging electrode is annular, and the gas flow is generated. The means may be arranged such that a gas flow flows in a space surrounded by the charging electrode.

これにより、効率的に原料液を空間に流出させることができ、原料液やナノファイバを所定の場所に搬送することが可能となる。   Thereby, a raw material liquid can be efficiently flowed out to space, and it becomes possible to convey a raw material liquid and nanofiber to a predetermined place.

さらに、前記流出孔と前記帯電電極との距離の関係を維持した状態で、前記流出体を回転させる駆動手段を備えることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that a driving unit that rotates the outflow body in a state where the distance relationship between the outflow hole and the charging electrode is maintained is provided.

これにより、ポンプなどを用いることなく単純な構成で流出体を空間中に放射状に流出させることができる。   Thereby, an outflow body can be made to flow out radially in space with a simple composition, without using a pump etc.

さらに、前記流出体の内方に原料液を供給する供給路と、前記流出体の内周の前記供給路から吐出される原料液を受ける部分であって、原料液の吐出方向に対し斜めに交差する面で原料液を受ける受液部とを備えることが好ましい。   Furthermore, a supply path for supplying the raw material liquid to the inside of the outflow body, and a portion for receiving the raw material liquid discharged from the supply path on the inner periphery of the outflow body, which is oblique to the discharge direction of the raw material liquid It is preferable to provide a liquid receiving part that receives the raw material liquid on the intersecting surface.

これにより、原料液を流出体内方に供給する際に、原料液が流出体の内面で跳ねることにより、原料液が複数の流出孔に均等に供給されないような状況を回避することが可能となる。   Accordingly, when the raw material liquid is supplied into the outflow body, it is possible to avoid a situation where the raw material liquid is splashed on the inner surface of the outflow body and the raw material liquid is not evenly supplied to the plurality of outflow holes. .

また、前記流出孔は、前記受液部から原料液が流れる方向に配置され、原料液の液溜まりが形成される凹部に配置され、前記供給路は複数の前記受液部に対しそれぞれ原料液を吐出する複数の供給口を備えることが好ましい。   The outflow hole is disposed in a direction in which the raw material liquid flows from the liquid receiving unit, and is disposed in a recess in which a liquid pool of the raw material liquid is formed, and the supply path is provided for each of the plurality of liquid receiving units. It is preferable to provide a plurality of supply ports for discharging water.

これにより、多数の流出孔に対し効率よく原料液を供給することができ、安定した状態で原料液を空間中に流出させることができる。従って、流出する原料液の状態が安定し、品質の高いナノファイバを効率よく生産することが可能となる。   Thereby, a raw material liquid can be efficiently supplied with respect to many outflow holes, and a raw material liquid can be flowed out in space in the stable state. Therefore, the state of the flowing out raw material liquid is stabilized, and it becomes possible to efficiently produce high-quality nanofibers.

また、上記目的を達成するための本願発明に係るナノファイバ製造方法は、原料液を空間中で電気的に延伸させ、ナノファイバを製造するナノファイバ製造方法であって、複数個の流出孔を有する流出体から原料液を空間中に流出させる流出工程と、前記流出体から流出する原料液から製造されるナノファイバを搬送する気体流を気体流発生手段により発生させる気体流発生工程と、前記流出体と所定の間隔を隔て、前記流出孔よりも気体流の風上側に配置される帯電電極に、前記流出体に対し所定の電圧が印加して原料液を帯電させる帯電工程とを含み、前記流出工程において、前記帯電電極との距離が等しい前記流出孔の開口端から原料液を流出させることを特徴とする。   Further, a nanofiber manufacturing method according to the present invention for achieving the above object is a nanofiber manufacturing method for manufacturing a nanofiber by electrically stretching a raw material liquid in a space, wherein a plurality of outflow holes are formed. An outflow step for causing the raw material liquid to flow out into the space from the outflow body, a gas flow generation step for generating a gas flow for transporting nanofibers manufactured from the raw material liquid flowing out of the outflow body by the gas flow generation means, and A charging step of charging a raw material liquid by applying a predetermined voltage to the outflow body on a charging electrode arranged on the windward side of the gas flow from the outflow hole with a predetermined distance from the outflow body, In the outflow step, the raw material liquid is caused to flow out from the opening end of the outflow hole having the same distance from the charging electrode.

これにより、帯電電極と流出孔の開口端との距離が同じであるため、流出孔を通過して流出する原料液に付与する電荷を平均化できる。従って、空間中に流出する原料液の多くが静電延伸現象を起こし、ナノファイバの生産効率を向上させることが可能となる。   Thereby, since the distance between the charging electrode and the opening end of the outflow hole is the same, the charge applied to the raw material liquid flowing out through the outflow hole can be averaged. Accordingly, most of the raw material liquid flowing out into the space causes an electrostatic stretching phenomenon, and it becomes possible to improve the production efficiency of the nanofiber.

本願発明によれば、複数の流出孔から空間中に流出する原料液を均等な電荷量で帯電させることができる。その結果、流出した原料液の多くが電気的に延伸してナノファイバを製造することができ、ナノファイバの生産効率を向上させることが可能となる。   According to the present invention, the raw material liquid flowing out into the space from the plurality of outflow holes can be charged with an equal charge amount. As a result, most of the raw material liquid that flows out can be electrically stretched to produce nanofibers, and the production efficiency of nanofibers can be improved.

図1は、本願発明の実施の形態であるナノファイバ製造装置を模式的に正面から示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a nanofiber manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention from the front.

図2は、本願発明の実施の形態であるナノファイバ製造装置を模式的に上面から示す断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the nanofiber manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention from the upper surface.

これらの図に示すように、ナノファイバ製造装置100は、放出手段200と、案内体206と、拡散手段240と、収集手段110と、誘引手段120とを備えている。   As shown in these drawings, the nanofiber manufacturing apparatus 100 includes a discharge means 200, a guide body 206, a diffusion means 240, a collection means 110, and an attracting means 120.

ここで、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が電気的に延伸しながらナノファイバ301に変化していくため、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。   Here, the raw material liquid for manufacturing the nanofiber is referred to as a raw material liquid 300, and the manufactured nanofiber is referred to as a nanofiber 301. Since it changes to 301, the boundary between the raw material liquid 300 and the nanofiber 301 is ambiguous and cannot be clearly distinguished.

図3は、放出手段を示す断面図である。
図4は、放出手段を示す斜視図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the discharging means.
FIG. 4 is a perspective view showing the discharging means.

これらの図に示すように、放出手段200は、帯電した原料液300や製造されるナノファイバ301を気体流に乗せて放出することができるユニットであり、流出手段201と、帯電手段202と、風洞体209と、気体流発生手段203、供給路217とを備えている。   As shown in these drawings, the discharge means 200 is a unit that can discharge the charged raw material liquid 300 and the manufactured nanofibers 301 on a gas flow. The discharge means 201, the charging means 202, A wind tunnel body 209, a gas flow generation means 203, and a supply path 217 are provided.

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る。本実施の形態の場合、帯電手段202は、帯電電極221と、帯電電源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 applying an electric charge. In the case of the present embodiment, the charging unit 202 includes a charging electrode 221, a charging power source 222, and a grounding unit 223.

帯電電極221は、自身がアースに対し高い電圧もしくは低い電圧となることで、接地されている流出体211に電荷を誘導するための部材である。本実施の形態の場合、帯電電極221は、流出体211の周囲を取り囲むように配置される円環状の部材である。また、図1、図2や図3に示すように、帯電電極221の断面は円形となっている。帯電電極221に正の電圧が印加されると流出体211には、負の電荷が誘導され、帯電電極221に負の電圧が印加されると流出体211には、正の電荷が誘導される。   The charging electrode 221 is a member for inducing electric charges to the grounded outflow body 211 when the charging electrode 221 itself becomes a high voltage or a low voltage with respect to the ground. In the case of the present embodiment, the charging electrode 221 is an annular member disposed so as to surround the periphery of the outflow body 211. Further, as shown in FIGS. 1, 2, and 3, the charging electrode 221 has a circular cross section. When a positive voltage is applied to the charging electrode 221, a negative charge is induced in the outflow body 211, and when a negative voltage is applied to the charging electrode 221, a positive charge is induced in the outflow body 211. .

なお、帯電電極221と流出体211との位置関係は後述する。
帯電電極221の大きさは、流出体211の直径よりも大きい必要があるが、その直径は、50mm以上、1500mm以下の範囲から採用されることが好適である。なお、帯電電極221の形状は、円環状に限ったものではなく、流出体211の形状との関係によって、多角形の環状や平板状などであってもよい。
The positional relationship between the charging electrode 221 and the outflow body 211 will be described later.
Although the size of the charging electrode 221 needs to be larger than the diameter of the outflow body 211, it is preferable that the diameter is adopted from the range of 50 mm or more and 1500 mm or less. Note that the shape of the charging electrode 221 is not limited to an annular shape, and may be a polygonal annular shape or a flat plate shape depending on the relationship with the shape of the outflow body 211.

接地手段223は、流出体211と電気的に接続され、流出体211を接地電位に維持することができる部材である。接地手段223の一端は、流出体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、他端は大地と接続されている。   The grounding means 223 is a member that is electrically connected to the outflow body 211 and can maintain the outflow body 211 at the ground potential. One end of the grounding means 223 functions as a brush so that the electrical connection state can be maintained even when the outflow body 211 is in a rotating state, and the other end is connected to the ground.

帯電電源222は、帯電電極221に高電圧を印加することのできる電源である。帯電電源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、帯電電源222が直流電源である場合、帯電電源222が帯電電極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。帯電電源222に負の電圧が印加される場合には、前記の印加する電圧の極性は、負になる。特に、流出体211と帯電電極との間の電界強度が重要であり、帯電電極221と流出体211との距離が最も近い空間において1KV/cm以上の電界強度になるように印加電圧を調整するのが好ましい。   The charging power source 222 is a power source that can apply a high voltage to the charging electrode 221. In general, the charging power source 222 is preferably a DC power source. In particular, a direct-current power supply 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. Further, when the charging power source 222 is a DC power source, the voltage applied to the charging electrode 221 by the charging power source 222 is preferably set from a value in the range of 10 KV or more and 200 KV or less. When a negative voltage is applied to the charging power source 222, the polarity of the applied voltage becomes negative. In particular, the electric field strength between the outflow body 211 and the charging electrode is important, and the applied voltage is adjusted so that the electric field strength is 1 KV / cm or more in the space where the distance between the charging electrode 221 and the outflow body 211 is the closest. Is preferred.

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、流出体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。流出体211が接地電位の状態であれば、流出体211に接続される回転軸体212やモータ213などの部材を流出体211から電気的に絶縁する必要が無くなり、流出手段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 means 202 as in the present embodiment, it is possible to apply a charge to the raw material liquid 300 while maintaining the effluent 211 at the ground potential. If the outflow body 211 is in a ground potential state, it is not necessary to electrically insulate members such as the rotating shaft body 212 and the motor 213 connected to the outflow body 211 from the outflow body 211, and the outflow unit 201 has a simple structure. Can be adopted, which is preferable.

なお、帯電手段202として、流出体211に電源を接続し、流出体211を高電圧に維持し、帯電電極221を接地することで原料液300に電荷を付与してもよい。また、流出体211を絶縁体で形成すると共に、流出体211に貯留される原料液300に直接接触する電極を流出体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。このような流出体211に直接もしくは原料液に直接電極を配置する場合には、原料液に帯電する電荷の極性は、印加する電圧の極性と同じ極性になる。   As the charging means 202, a charge may be applied to the raw material liquid 300 by connecting a power source to the effluent 211, maintaining the effluent 211 at a high voltage, and grounding the charging electrode 221. In addition, the outflow body 211 is formed of an insulator, and an electrode that is in direct contact with the raw material liquid 300 stored in the outflow body 211 is disposed inside the outflow body 211, and charges are applied to the raw material liquid 300 using the electrodes. It may be a thing. When an electrode is arranged directly on the effluent 211 or directly on the raw material liquid, the polarity of the charge charged in the raw material liquid is the same as the polarity of the applied voltage.

流出手段201は、原料液300を空間中に流出させる装置であり、本実施の形態では、原料液300を遠心力により放射状に流出させ、帯電電極221の内方に原料液を流出させる装置である。流出手段201は、流出体211と、回転軸体212と、駆動手段としてのモータ213とを備えている。回転軸体212は、ベアリング215を介して支持体(図示せず)に回転可能に支持されている。   The outflow means 201 is a device that causes the raw material liquid 300 to flow out into the space. In this embodiment, the outflow means 201 is a device that causes the raw material liquid 300 to flow out radially by centrifugal force and outflows the raw material liquid to the inside of the charging electrode 221. is there. The outflow means 201 includes an outflow body 211, a rotary shaft body 212, and a motor 213 as a drive means. The rotating shaft body 212 is rotatably supported by a support body (not shown) via a bearing 215.

流出体211は、原料液300を空間中に流出させるための部材であり、一時的に原料液300を貯留できる容器である。流出体211は、原料液300が内方から外方に向けて通過する流出孔216が多数設けられる部材である。流出体211は、流出孔216を形成する孔近傍部218を有している。また、孔近傍部218は、孔近傍部218以外の流出体211の部分よりも帯電電極221との距離が近くなるように配置されている。本実施の形態の場合、流出体211は、円筒形の基体219と、基体219の端部に設けられ、基体219の全周にわたって径方向に張り出した突出部220を備えており、突出部220は、孔近傍部218を含んでいる。また、突出部220は、軸方向に複数個並べて設けられている。   The outflow body 211 is a member for causing the raw material liquid 300 to flow out into the space, and is a container that can temporarily store the raw material liquid 300. The outflow body 211 is a member provided with a large number of outflow holes 216 through which the raw material liquid 300 passes from the inside toward the outside. The outflow body 211 has a hole vicinity portion 218 that forms an outflow hole 216. Further, the hole vicinity portion 218 is arranged so that the distance from the charging electrode 221 is closer than the portion of the effusing body 211 other than the hole vicinity portion 218. In the case of the present embodiment, the outflow body 211 includes a cylindrical base 219 and a protrusion 220 that is provided at the end of the base 219 and projects radially over the entire circumference of the base 219. Includes a hole vicinity 218. A plurality of protrusions 220 are provided side by side in the axial direction.

突出部220は、円環状であり、断面は、外方に向かって尖る三角形状である。従って、突出部220は、外方端に環状の稜線部を備えており、当該稜線部が孔近傍部218となる。また、孔近傍部218には流出孔216が稜線に沿って複数個設けられている。   The protrusion 220 has an annular shape, and the cross section has a triangular shape that is pointed outward. Accordingly, the protruding portion 220 includes an annular ridge line portion at the outer end, and the ridge line portion becomes the hole vicinity portion 218. A plurality of outflow holes 216 are provided in the hole vicinity portion 218 along the ridgeline.

従って、流出孔216を形成する孔近傍部218と、流出体211を囲むように配置される帯電電極221との距離は、流出体211の孔近傍部218以外の部分と帯電電極221との距離よりも短い。特に突出部220において流出体211の孔近傍部218以外の部分は、孔近傍部218から離れるに従い、徐々に帯電電極221との距離が長くなるように設定されている。   Therefore, the distance between the hole vicinity portion 218 forming the outflow hole 216 and the charging electrode 221 disposed so as to surround the outflow body 211 is the distance between the portion other than the hole vicinity portion 218 of the outflow body 211 and the charging electrode 221. Shorter than. In particular, in the protruding portion 220, the portion other than the hole vicinity portion 218 of the outflow body 211 is set so that the distance from the charging electrode 221 gradually increases as the distance from the hole vicinity portion 218 increases.

つまり、流出体211は、流出孔216の開口端部が帯電電極221に最も近くなるような形状が採用されており、全ての流出孔216の開口端部と帯電電極221との距離が等しくなるような形状が採用されている。また、流出体211は、流出孔216の開口端部が帯電電極221に最も近くなるように、帯電電極221との位置関係において、配置されている。本実施の形態の場合、流出体211は、帯電電極221の断面を中心とする円周上に流出孔216の開口端が位置するような形状が採用され、流出孔216の開口端が配置される円内には、流出体211の部分は存在しない形状が採用されている。   That is, the outflow body 211 has a shape in which the opening end of the outflow hole 216 is closest to the charging electrode 221, and the distance between the opening end of all the outflow holes 216 and the charging electrode 221 is equal. Such a shape is adopted. Further, the outflow body 211 is arranged in a positional relationship with the charging electrode 221 so that the opening end of the outflow hole 216 is closest to the charging electrode 221. In the case of the present embodiment, the outflow body 211 has a shape in which the open end of the outflow hole 216 is positioned on the circumference centered on the cross section of the charging electrode 221, and the open end of the outflow hole 216 is arranged. The shape in which the part of the outflow body 211 does not exist is adopted in the circle.

なお、本実施の形態では流出体211の外形は円筒状の基体219と円環状の突出部220が組み合わされた形状として説明したが、本願発明はこれに限定される訳ではない。例えば、流出体211の外形は、筒形状の基体219と、筒、円錐、角錐等の形状の複数の突出部220とを組み合わせた形状でもかまわない。この場合、突出部220は、基体219の周壁に放射方向に設けられ、突出部220の先端に流出孔216が設けられる。このような外形の流出体211でも、流出孔216の開口端部が帯電電極221に最も近くなるように配置することが可能となる。   In the present embodiment, the outer shape of the outflow body 211 has been described as a shape in which the cylindrical base 219 and the annular protrusion 220 are combined, but the present invention is not limited to this. For example, the outer shape of the outflow body 211 may be a shape in which a cylindrical base body 219 and a plurality of projecting portions 220 such as a cylinder, a cone, and a pyramid are combined. In this case, the protrusion 220 is provided in the radial direction on the peripheral wall of the base 219, and the outflow hole 216 is provided at the tip of the protrusion 220. Even the outflow body 211 having such an outer shape can be arranged so that the opening end of the outflow hole 216 is closest to the charging electrode 221.

本実施の形態の場合、流出体211は、原料液300が内方に注入されながら自身の回転による遠心力により空間中に原料液300を流出させることのできる容器であり、流出体211は支持体(図示せず)に設けられるベアリング215により回転可能に支持されている。なお、回転軸体212は、支持体(図示せず)にベアリング(図示せず)により回転可能に支持されてもよい。   In the case of the present embodiment, the effluent 211 is a container that can cause the raw material liquid 300 to flow out into the space by centrifugal force due to its rotation while the raw material liquid 300 is injected inward, and the effluent 211 is supported. It is rotatably supported by a bearing 215 provided on the body (not shown). The rotating shaft 212 may be rotatably supported by a support (not shown) by a bearing (not shown).

流出体211は、内部形状において、受液部224を複数箇所に備えている。受液部224は、後述の供給路217から供給される原料液300が当たる部分であって、供給路217から吐出される原料液300の供給方向と斜めに交差する面を備えた流出体211の部分である。本実施の形態の場合、受液部224は、突出部220の内方に設けられており、突出部220の外方に有る斜面と平行に設けられている。   The outflow body 211 has a liquid receiving part 224 at a plurality of locations in the internal shape. The liquid receiving unit 224 is a portion where a raw material liquid 300 supplied from a supply path 217 to be described later hits, and an outflow body 211 having a surface that obliquely intersects the supply direction of the raw material liquid 300 discharged from the supply path 217. It is a part of. In the case of the present embodiment, the liquid receiving part 224 is provided inward of the protruding part 220, and is provided in parallel with the inclined surface outside of the protruding part 220.

また、供給路217は、複数箇所に設けられる受液部224にそれぞれ原料液300を供給できるように複数個の供給口228が備えられている。   The supply path 217 is provided with a plurality of supply ports 228 so that the raw material liquid 300 can be supplied to the liquid receivers 224 provided at a plurality of locations.

さらに、流出体211は、内部形状において、凹部225を備えている。凹部225は、流出体211が回転する際に発生する遠心力の方向に窪んでおり、流出体211が回転している状態においては原料液300が溜まる液溜まりとして機能している。凹部225の遠心力方向の先端には流出孔216が設けられている。   Furthermore, the outflow body 211 has a recess 225 in its internal shape. The recess 225 is recessed in the direction of the centrifugal force generated when the outflow body 211 rotates, and functions as a liquid reservoir in which the raw material liquid 300 is stored in the state where the outflow body 211 is rotating. An outflow hole 216 is provided at the distal end of the concave portion 225 in the centrifugal force direction.

また、受液部224は、凹部225の一部を形成しており、受液部224に当たった原料液300が、遠心力によりスムーズに凹部225内部に溜まるようになっている。   Moreover, the liquid receiving part 224 forms a part of the recessed part 225, and the raw material liquid 300 which contacted the liquid receiving part 224 accumulates smoothly in the recessed part 225 by centrifugal force.

また、流出体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おり、流出体211も帯電手段202の一部として機能している。   In addition, the outflow body 211 is formed of a conductor in order to impart electric charge to the stored raw material liquid 300, and the outflow body 211 also functions as a part of the charging unit 202.

具体的には、流出体211の流出孔216が配置される部分の直径は、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後述の気体流により原料液300やナノファイバ301を集中させることが困難になるからであり、また、流出体211の回転軸が偏心するなど、重量バランスが少しでも偏ると大きな振動が発生してしまい、当該振動を抑制するために流出体211を強固に支持する構造が必要となるからである。一方、小さすぎると遠心力により原料液300を流出させるための回転を高めなければならず、駆動源の負荷や振動など問題が発生するためである。さらに流出体211の流出孔216が配置される部分の直径は、20mm以上、100mm以下の範囲から採用することが好ましい。   Specifically, it is preferable that the diameter of the portion where the outflow hole 216 of the outflow body 211 is arranged is adopted from a range of 10 mm or more and 300 mm or less. This is because if it is too large, it will be difficult to concentrate the raw material liquid 300 and the nanofiber 301 by the gas flow described later, and if the weight balance is slightly deviated, such as the rotational axis of the effluent 211 is deviated, a large vibration will occur. This is because a structure that firmly supports the outflow body 211 is required to suppress the vibration. On the other hand, if it is too small, the rotation for causing the raw material liquid 300 to flow out by centrifugal force must be increased, which causes problems such as load and vibration of the drive source. Furthermore, it is preferable that the diameter of the part where the outflow hole 216 of the outflow body 211 is arranged is adopted from the range of 20 mm or more and 100 mm or less.

また、流出孔216の形状は円形が好ましく、その直径は、流出体211の肉厚にもよるが、おおよそ0.01mm以上、3mm以下の範囲から採用することが好適である。これは、流出孔216があまりに小さすぎると原料液300を流出体211の外方に流出させることが困難となるからであり、あまりに大きすぎると一つの流出孔216から流出する原料液300の単位時間当たりの量が多くなりすぎ(つまり、流出する原料液300が形成する線の太さが太くなりすぎ)て所望の径のナノファイバ301を製造することが困難となるからである。   In addition, the shape of the outflow hole 216 is preferably circular, and the diameter thereof is preferably from about 0.01 mm to 3 mm, although it depends on the thickness of the outflow body 211. This is because if the outflow hole 216 is too small, it is difficult to cause the raw material liquid 300 to flow out of the outflow body 211, and if it is too large, the unit of the raw material liquid 300 that flows out from one outflow hole 216. This is because the amount per hour becomes too large (that is, the thickness of the line formed by the flowing out raw material liquid 300 becomes too thick), making it difficult to manufacture the nanofiber 301 having a desired diameter.

なお、流出体211は、自身の回転による遠心力により原料液300を空間中に流出させる部材ばかりでなく、自身は静止しており、圧力がかけられた原料液300が流出孔216から流出する部材でもかまわない。また、遠心力により原料液300を流出させる流出体211の形状は、円筒形状に限定するものではなく、断面が多角形状の多角筒形状のようなものや円錐形状のようなものでもよい。流出孔216が回転することにより、流出孔216から原料液300が遠心力で流出可能な形状であればよい。また、流出孔216の形状は、円形に限定することなく、多角形状や星形形状などであってもよい。   In addition, the outflow body 211 is not only a member that causes the raw material liquid 300 to flow out into the space by the centrifugal force of its own rotation, but is also stationary and the pressurized raw material liquid 300 flows out from the outflow hole 216. A member may be used. Moreover, the shape of the outflow body 211 that causes the raw material liquid 300 to flow out by centrifugal force is not limited to a cylindrical shape, and may be a polygonal cylindrical shape having a polygonal cross section or a conical shape. Any shape may be used as long as the raw material liquid 300 can flow out of the outflow hole 216 by centrifugal force when the outflow hole 216 rotates. Further, the shape of the outflow hole 216 is not limited to a circular shape, and may be a polygonal shape or a star shape.

回転軸体212は、流出体211を回転させ遠心力により原料液300を流出させるための駆動力を伝達するための軸体であり、流出体211の他端から流出体211の内部に挿通され、流出体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 outflow body 211 and causing the raw material liquid 300 to flow out by centrifugal force, and is inserted into the outflow body 211 from the other end of the outflow body 211. This is a rod-like body in which the closed portion and one end portion of the outflow body 211 are joined. The other end is joined to the rotating shaft of the motor 213.

モータ213は、遠心力により原料液300を流出孔216から流出させるために、回転軸体212を介して流出体211に回転駆動力を付与する駆動装置である。なお、流出体211の回転数は、流出孔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と流出体211とが直動の時はモータ213の回転数は、流出体211の回転数と一致する。   The motor 213 is a driving device that applies a rotational driving force to the outflow body 211 via the rotating shaft body 212 in order to cause the raw material liquid 300 to flow out from the outflow hole 216 by centrifugal force. The rotational speed of the outflow body 211 is selected from a range of several rpm or more and 10,000 rpm or less depending on the diameter of the outflow hole 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 efflux body 211 are in linear motion as in the present embodiment, the rotational speed of the motor 213 matches the rotational speed of the efflux body 211.

気体流発生手段203は、流出体211から流出される原料液300の飛行方向を案内体206で案内される方向に変更するための気体流を発生させる装置である。気体流発生手段203は、モータ213の背部に備えられ、モータ213から流出体211の先端に向かう気体流を発生させる。気体流発生手段203は、流出体211から径方向に流出される原料液300を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。図3において、気体流は矢印で示している。本実施の形態の場合、気体流発生手段203として、放出手段200の周囲にある雰囲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。   The gas flow generation means 203 is a device that generates a gas flow for changing the flight direction of the raw material liquid 300 flowing out from the outflow body 211 to the direction guided by the guide body 206. The gas flow generation means 203 is provided on the back of the motor 213 and generates a gas flow from the motor 213 toward the tip of the effluent 211. The gas flow generating means 203 is capable of generating wind power that can change the raw material liquid 300 flowing out from the outflow body 211 in the radial direction in the axial direction. In FIG. 3, the gas flow is indicated by arrows. In the case of the present embodiment, a blower including an axial fan that forcibly blows the atmosphere around the discharge unit 200 is employed as the gas flow generation unit 203.

なお、気体流発生手段203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。また、高圧ガスを導入することにより流出された原料液300の方向を変更するものでもかまわない。また、吸引手段102などにより案内体206内方に気体流を発生させるものでもかまわない。この場合、気体流発生手段203は積極的に気体流を発生させる装置を有しないこととなるが、本願発明の場合、案内体206の内方に気体流が発生していることをもって気体流発生手段203が存在しているものとする。また、気体流発生手段203を有しない状態で、吸引手段102により吸引することで、風洞体209や案内体206の内方に気体流を発生させるようにすることも気体流発生手段が存在しているものとする。また、気体流発生手段203を有しない状態で、吸引手段102により吸引することで、風洞体209や案内体206の内方に気体流が発生する場合、吸引手段102が気体流発生手段として機能しているとみなす。   Note that the gas flow generating means 203 may be constituted by another blower such as a sirocco fan. Further, the direction of the raw material liquid 300 that has flowed out by introducing high-pressure gas may be changed. Further, a gas flow may be generated inside the guide body 206 by the suction means 102 or the like. In this case, the gas flow generating means 203 does not have a device that actively generates a gas flow. However, in the case of the present invention, the gas flow is generated when the gas flow is generated inside the guide body 206. It is assumed that the means 203 exists. In addition, there is a gas flow generating means in which a gas flow is generated inward of the wind tunnel body 209 and the guide body 206 by suction by the suction means 102 without the gas flow generating means 203. It shall be. Further, when a gas flow is generated inside the wind tunnel body 209 or the guide body 206 by suction by the suction means 102 without the gas flow generation means 203, the suction means 102 functions as the gas flow generation means. It is assumed that

ここで、帯電電極221と流出体211に設けられる流出孔216との位置関係を説明する。   Here, the positional relationship between the charging electrode 221 and the outflow hole 216 provided in the outflow body 211 will be described.

帯電電極221は、流出体211に設けられる流出孔216よりも気体流発生手段203が発生させる気体流(図1、図2および、図3において白抜きの矢印で示す)の風上側に配置される。つまり、帯電電極221と流出孔216との位置関係において、気体流発生手段203は、帯電電極221から流出孔216に向けて気体流が流れるように気体流を発生させる。   The charging electrode 221 is disposed on the windward side of the gas flow generated by the gas flow generation means 203 through the outflow hole 216 provided in the outflow body 211 (shown by a white arrow in FIGS. 1, 2, and 3). The That is, in the positional relationship between the charging electrode 221 and the outflow hole 216, the gas flow generation unit 203 generates a gas flow so that the gas flow flows from the charging electrode 221 toward the outflow hole 216.

本実施の形態における帯電電極221と流出孔216との位置関係によれば、流出孔216から遠心力により径方向に流出する原料液300が帯電電極221に向かう場合、気体流発生手段203が発生させる気体流に逆らって飛行することになる。従って、原料液300は、気体流から大きな抗力を受け、帯電電極221に到達する前に飛行方向が変えられることとなる。従って、帯電電極221には原料液300やナノファイバ301が付着し難くなり、空間中に流出した原料液300の多くが静電延伸現象によりナノファイバ301となって回収されることとなる。つまり、ナノファイバ301の生産効率を高くすることが可能となる。   According to the positional relationship between the charging electrode 221 and the outflow hole 216 in this embodiment, when the raw material liquid 300 flowing out from the outflow hole 216 in the radial direction by centrifugal force is directed to the charging electrode 221, the gas flow generating means 203 is generated. It will fly against the gas flow. Accordingly, the raw material liquid 300 receives a large drag from the gas flow, and the flight direction is changed before reaching the charging electrode 221. Therefore, the raw material liquid 300 and the nanofibers 301 are difficult to adhere to the charging electrode 221, and most of the raw material liquid 300 that has flowed into the space is recovered as nanofibers 301 due to the electrostatic stretching phenomenon. That is, the production efficiency of the nanofiber 301 can be increased.

風洞体209は、気体流発生手段203で発生した気体流を帯電電極221から流出体211の流出孔216近傍に案内する導管である。本実施の形態の場合、風洞体209により案内された気体流は、帯電電極221の内側を通過した後、流出体211の流出孔216から流出された原料液300と交差し、原料液300の飛行方向を変更する。   The wind tunnel body 209 is a conduit that guides the gas flow generated by the gas flow generation means 203 from the charging electrode 221 to the vicinity of the outflow hole 216 of the outflow body 211. In the case of the present embodiment, the gas flow guided by the wind tunnel body 209 intersects with the raw material liquid 300 flowing out from the outflow hole 216 of the outflow body 211 after passing through the inside of the charging electrode 221, and Change the flight direction.

さらにまた、放出手段200は、気体流制御手段204と、加熱手段205とを備えている。   Furthermore, the discharge unit 200 includes a gas flow control unit 204 and a heating unit 205.

気体流制御手段204は、気体流発生手段203により発生する気体流が流出孔216の開口端に当たらないよう気体流を制御する機能を有するものである。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により、気体流が直接流出孔216に当たらないため、流出孔216から流出される原料液300が早期に蒸発して流出孔216を塞ぐことを可及的に防止し、原料液300を安定させて流出させ続けることが可能となる。なお、気体流制御手段204は、流出孔216の風上に配置され気体流が流出孔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 unit 204 has a function of controlling the gas flow so that the gas flow generated by the gas flow generation unit 203 does not hit the opening end of the outflow hole 216. In the case of the present 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. Since the gas flow does not directly hit the outflow hole 216 by the gas flow control means 204, the raw material liquid 300 flowing out from the outflow hole 216 is prevented from evaporating early and blocking the outflow hole 216 as much as possible. The liquid 300 can be kept flowing out stably. The gas flow control means 204 may be a wall-shaped windbreak wall that is arranged on the windward side of the outflow hole 216 and prevents the gas flow from reaching the vicinity of the outflow hole 216.

加熱手段205は、気体流発生手段203が発生させる気体流を構成する気体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、案内体206の内方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。加熱手段205により気体流を加熱することにより、空間中に流出される原料液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。   The heating unit 205 is a heating source that heats the gas constituting the gas flow generated by the gas flow generation unit 203. In the case of the present embodiment, the heating means 205 is an annular heater arranged inside the guide body 206 and can heat the gas passing through the heating means 205. By heating the gas flow by the heating means 205, the raw material liquid 300 flowing out into the space is accelerated in evaporation, and nanofibers can be efficiently manufactured.

図1、図2の参照に戻る。
案内体206は、放出手段200から放出されるナノファイバ301を所定の場所に案内する風洞である。本実施の形態における案内体206は、円筒体であり、放出手段200のナノファイバ301が放出される側の開口形状と同じ開口形状を備え、放出手段200と一連に配置されている。
Returning to FIG. 1 and FIG.
The guide body 206 is a wind tunnel that guides the nanofiber 301 emitted from the emission means 200 to a predetermined place. The guide body 206 in the present embodiment is a cylindrical body, has the same opening shape as that of the emitting means 200 on the side where the nanofibers 301 are emitted, and is arranged in series with the emitting means 200.

拡散手段240は、案内体206に接続され、高密度状態のナノファイバ301を広く均等に拡散させ低密度状態とする導管であり、ナノファイバ301が案内される空間を滑らか、かつ、連続的に拡大することで、ナノファイバ301を搬送する気体流の速度とナノファイバ301の速度とを徐々に減速させるフード状の部材である。   The diffusing unit 240 is a conduit connected to the guide body 206 and diffusing the nanofibers 301 in a high density state widely and evenly into a low density state. The space in which the nanofibers 301 are guided is smoothly and continuously. By expanding, it is a hood-like member that gradually reduces the velocity of the gas flow conveying the nanofiber 301 and the velocity of the nanofiber 301.

収集手段110は、拡散手段240から放出されるナノファイバ301を収集するための装置であり、被堆積部材101と、移送手段104と、供給手段111とを備えている。   The collecting unit 110 is a device for collecting the nanofibers 301 emitted from the diffusing unit 240, and includes a member 101 to be deposited, a transfer unit 104, and a supply unit 111.

被堆積部材101は、静電延伸現象により製造され飛来するナノファイバ301が堆積される対象となる部材である。本実施の形態の場合、被堆積部材101は、堆積したナノファイバ301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。具体的に被堆積部材101としては、アラミド繊維からなる長尺の布を例示することができる。さらに、被堆積部材101の表面にテフロン(登録商標)コートを行うと、堆積したナノファイバ301を被堆積部材101から剥ぎ取る際の剥離性が向上するため好ましい。また、被堆積部材101は、ロール状に巻き付けられた状態で供給手段111から供給されるものとなっている。   The member to be deposited 101 is a member on which nanofibers 301 that are manufactured and fly by an electrostatic stretching phenomenon are deposited. In the case of the present embodiment, the member to be deposited 101 is a thin and flexible long sheet-like member made of a material that can be easily separated from the deposited nanofibers 301. Specifically, as the member 101 to be deposited, a long cloth made of aramid fibers can be exemplified. Furthermore, it is preferable to perform a Teflon (registered trademark) coating on the surface of the member 101 to be deposited because the peelability when the deposited nanofiber 301 is peeled off from the member 101 to be deposited is improved. The member 101 to be deposited is supplied from the supply unit 111 in a state of being wound in a roll shape.

移送手段104は、被堆積部材101を移送することができる装置である。本実施の形態の場合、長尺の被堆積部材101を巻き取りながら供給手段111から引き出し、堆積するナノファイバ301と共に被堆積部材101を搬送するものとなっている。移送手段104は、不織布状に堆積しているナノファイバ301を被堆積部材101とともに巻き取ることができるものとなっている。   The transfer means 104 is a device that can transfer the deposition target member 101. In the case of the present embodiment, the member to be deposited 101 is conveyed together with the nanofibers 301 to be pulled out from the supply means 111 while winding the long member to be deposited 101. The transfer means 104 is capable of winding the nanofibers 301 deposited in the form of a nonwoven fabric together with the member to be deposited 101.

誘引手段120は、空間中を飛行するナノファイバ301を所定の場所に誘引するための装置である。ナノファイバ301を誘引する方法としては、気体流を吸引することでナノファイバ301を誘引する方法と、帯電しているナノファイバ301を電界(電場)により誘引する方法とを例示することができる。本実施の形態の場合、誘引手段120は、気体流を吸引する方式と電解で誘引する方式とを選択的に、また、同時に実施することができる装置が採用されており、吸引手段102と、誘引電極121と誘引電源122とを備えている。   The attracting means 120 is a device for attracting the nanofiber 301 flying in the space to a predetermined place. Examples of a method for attracting the nanofiber 301 include a method for attracting the nanofiber 301 by sucking a gas flow and a method for attracting the charged nanofiber 301 by an electric field (electric field). In the case of the present embodiment, the attracting means 120 employs a device that can selectively and simultaneously implement a method of sucking a gas flow and a method of attracting by electrolysis, An attraction electrode 121 and an attraction power source 122 are provided.

吸引手段102は、被堆積部材101を通過する気体流を強制的に吸引する装置である。本実施の形態では、吸引手段102は、漏斗状のフード103と送風機105とを備えている。送風機105は、シロッコファンや軸流ファンなどの送風機であって、被堆積部材101から送風機105に向かう気体流を発生させることができる装置である。   The suction means 102 is a device that forcibly sucks the gas flow that passes through the deposition target member 101. In the present embodiment, the suction means 102 includes a funnel-shaped hood 103 and a blower 105. The blower 105 is a blower such as a sirocco fan or an axial fan, and is a device that can generate a gas flow from the deposition target member 101 toward the blower 105.

また、吸引手段102は、原料液300から蒸発した溶媒が混ざったほとんどの気体流を吸引し、吸引手段102に接続される溶剤回収装置106まで前記気体流を搬送することができるものとなっている。   Further, the suction unit 102 can suck most of the gas stream mixed with the solvent evaporated from the raw material liquid 300 and can transport the gas stream to the solvent recovery device 106 connected to the suction unit 102. Yes.

誘引電極121は、帯電したナノファイバ301を誘引するための電界を発生させるための電極である。本実施の形態の場合、気体流を通過させることのできる金属製の網が採用されている。   The attracting electrode 121 is an electrode for generating an electric field for attracting the charged nanofiber 301. In the case of the present embodiment, a metal net capable of passing a gas flow is employed.

誘引電源122は、誘引電極121を所定の電圧及び極性に維持することができる直流電源である。本実施の形態の場合、誘引電源122は、0V(接地状態)から200KV以下の範囲で自由に電圧と極性を変更することができる直流電源である。   The attraction power source 122 is a DC power source that can maintain the attraction electrode 121 at a predetermined voltage and polarity. In the case of the present embodiment, the attraction power source 122 is a DC power source that can freely change the voltage and polarity in the range of 0 V (grounded state) to 200 KV or less.

次に、上記構成のナノファイバ製造装置100を用いたナノファイバ301の製造方法を説明する。   Next, the manufacturing method of the nanofiber 301 using the nanofiber manufacturing apparatus 100 of the said structure is demonstrated.

まず、気体流発生手段203により、帯電電極221から流出体211の流出孔216に向かい、案内体206の内方を通過する気体流を発生させる(気体流発生工程)。一方、吸引手段102により、案内体206内に発生する気体流を吸引する。以上の状態で、案内体206内の風量が30m3/分となるよう調整した。 First, the gas flow generating means 203 generates a gas flow from the charging electrode 221 toward the outflow hole 216 of the outflow body 211 and passing through the inside of the guide body 206 (gas flow generation step). On the other hand, the gas flow generated in the guide body 206 is sucked by the suction means 102. In the above state, the air volume in the guide body 206 was adjusted to be 30 m 3 / min.

次に、流出体211の内方に原料液300を供給する(原料液供給工程)。原料液300は、別途タンク(図示せず)に蓄えられており、供給路217(図3参照)を通過して流出体211の他端部から流出体211内部に供給される。供給路217の複数の供給口228から吐出される原料液300は、複数箇所に設けられる受液部224に当たり、受液部224に沿って流れ、流出体211の内側に設けられる凹部225に貯留される。具体的には、ナノファイバ301の材質はPVA(ポリビニルアルコール)を選定し、原料液300は、溶媒を水とし、水にPVAを10重量%で溶解したものを用いた。   Next, the raw material liquid 300 is supplied to the inside of the outflow body 211 (raw material liquid supply process). The raw material liquid 300 is separately stored in a tank (not shown), passes through a supply path 217 (see FIG. 3), and is supplied into the effluent 211 from the other end of the effluent 211. The raw material liquid 300 discharged from the plurality of supply ports 228 of the supply path 217 hits the liquid receiving portions 224 provided at a plurality of locations, flows along the liquid receiving portions 224, and is stored in the concave portions 225 provided inside the outflow body 211. Is done. Specifically, PVA (polyvinyl alcohol) is selected as the material of the nanofiber 301, and the raw material liquid 300 is a solvent in which water is used as a solvent and PVA is dissolved in water at 10% by weight.

次に、帯電電源222により帯電電極221を正または負の高電圧とする。帯電電極221に最も近い流出体211の孔近傍部218に電荷が集中し、複数ある突出部220に備えられる孔近傍部218は、帯電電極221との距離が等しいため、均等に電荷が集中する。当該電荷が流出孔216を通過する原料液300に転移し、原料液300が帯電する(帯電工程)。このように、孔近傍部218に電荷が集中し、当該電荷で原料液300が帯電するため、原料液300は強い帯電状態(高い電荷密度)で空間中に流出することとなる。また、均等な電荷量で原料液300が帯電するため、原料液300は等しい電荷密度で空間中に流出することとなる。   Next, the charging power source 222 sets the charging electrode 221 to a positive or negative high voltage. Charge concentrates on the hole vicinity part 218 of the outflow body 211 closest to the charging electrode 221, and charges are evenly concentrated on the hole vicinity part 218 provided in the plurality of protrusions 220 because the distance to the charging electrode 221 is equal. . The charge is transferred to the raw material liquid 300 passing through the outflow hole 216, and the raw material liquid 300 is charged (charging process). In this way, the charge concentrates in the hole vicinity 218 and the raw material liquid 300 is charged by the electric charge, so that the raw material liquid 300 flows out into the space in a strong charged state (high charge density). In addition, since the raw material liquid 300 is charged with an equal charge amount, the raw material liquid 300 flows out into the space with an equal charge density.

前記帯電工程と同時期に流出体211をモータ213により回転させて、遠心力により流出孔216から帯電した原料液300を流出する(流出工程)。   At the same time as the charging step, the outflow body 211 is rotated by the motor 213, and the charged raw material liquid 300 flows out from the outflow hole 216 by centrifugal force (outflow step).

具体的には、突出部220の外径がΦ60mmの流出体211を用いた。突出部220の遠心力方向の先端に設けられる流出孔216は、周方向等間隔に12個設けられており、孔径は0.3mmであった。また、原料液300は、流出体211を2000rpmで回転させることにより流出させた。一方、帯電電極221は内径Φ600mmのものを用い、帯電電源222により帯電電極221を接地電位に対して負の60KVとした。これにより、流出体211には正の電荷が誘導され、正に帯電した原料液300が流出することとなる。   Specifically, an outflow body 211 having an outer diameter of the protrusion 220 of 60 mm was used. Twelve outflow holes 216 provided at the distal end of the protrusion 220 in the centrifugal force direction were provided at equal intervals in the circumferential direction, and the hole diameter was 0.3 mm. Moreover, the raw material liquid 300 was made to flow out by rotating the outflow body 211 at 2000 rpm. On the other hand, the charging electrode 221 having an inner diameter of Φ600 mm was used, and the charging electrode 221 was made negative 60 KV with respect to the ground potential by the charging power source 222. As a result, positive charge is induced in the effluent 211, and the positively charged raw material liquid 300 flows out.

流出体211の径方向放射状に流出された原料液300は、気体流により飛行方向が変更され、気体流に乗り風洞体209により案内される。ここで、原料液300の帯電状態と帯電電極221とは逆極性であるため、クーロン力により引きつけられて帯電電極221の方向に向いて飛行しようとするが、帯電電極221に向かうほとんどの原料液300が気体流により押し戻され、案内体に向かって飛行することとなる。   The raw material liquid 300 that has flowed radially in the radial direction of the outflow body 211 is changed in flight direction by the gas flow and is guided by the wind tunnel body 209 in the gas flow. Here, since the charged state of the raw material liquid 300 and the charging electrode 221 have opposite polarities, it is attracted by the Coulomb force and tries to fly toward the charging electrode 221, but most of the raw material liquid toward the charging electrode 221 is used. 300 is pushed back by the gas flow and flies toward the guide body.

原料液300は静電延伸現象によりナノファイバ301を製造しつつ(ナノファイバ製造工程)放出手段200から放出される。ここで、原料液300は、強い帯電状態(高い電荷密度)で静電延伸現象が容易に発生し、流出した原料液300のほとんどがナノファイバ301に変化していく。また、原料液300は、強い帯電状態(高い電荷密度)で流出しているため、静電延伸現象が何次にもわたって発生し、線径の細いナノファイバ301を大量に製造される。さらに、原料液300は、等しい帯電状態で流出しているため、全ての原料液300が均等な状態で静電延伸現象を発生する。   The raw material liquid 300 is discharged from the discharge means 200 while manufacturing the nanofiber 301 by the electrostatic stretching phenomenon (nanofiber manufacturing process). Here, in the raw material liquid 300, an electrostatic stretching phenomenon easily occurs in a strong charged state (high charge density), and most of the raw material liquid 300 that flows out changes to the nanofibers 301. In addition, since the raw material liquid 300 flows out in a strong charged state (high charge density), an electrostatic stretching phenomenon occurs over many orders, and a large amount of nanofibers 301 with a small wire diameter are manufactured. Furthermore, since the raw material liquid 300 flows out in an equal charged state, the electrostatic stretching phenomenon occurs in a state where all the raw material liquids 300 are in an equal state.

また、前記気体流は、加熱手段205により加熱されており、原料液300の飛行を案内しつつ、原料液300に熱を与えて溶媒の蒸発を促進し静電延伸現象を促進している。   In addition, the gas flow is heated by the heating means 205, and while the flight of the raw material liquid 300 is guided, heat is applied to the raw material liquid 300 to promote the evaporation of the solvent and promote the electrostatic stretching phenomenon.

以上のようにして放出手段200から放出されるナノファイバ301は、案内体206に導入される。そして、ナノファイバ301は、案内体206の内方を気体流に搬送されながら案内される(搬送工程)。   The nanofiber 301 emitted from the emission means 200 as described above is introduced into the guide body 206. The nanofiber 301 is guided while being conveyed in the gas flow inside the guide body 206 (conveying step).

拡散手段240にまで搬送されたナノファイバ301は、ここで急速に速度が低下すると共に、均一な分散状態となる(拡散工程)。   The nanofibers 301 transported to the diffusion means 240 are rapidly reduced in speed and are uniformly dispersed (diffusion process).

この状態において、被堆積部材101の背方に配置される吸引手段102は、蒸発した蒸発成分である溶媒と共に気体流を吸引し、ナノファイバ301を被堆積部材101上に誘引する(誘引工程)。また、電圧が印加された誘引電極121により電界が発生し、当該電界によってもナノファイバ301が誘引される(誘引工程)。   In this state, the suction means 102 disposed behind the deposition target member 101 sucks the gas flow together with the solvent that is the evaporated component, and attracts the nanofiber 301 onto the deposition target member 101 (attraction process). . In addition, an electric field is generated by the attracting electrode 121 to which a voltage is applied, and the nanofiber 301 is also attracted by the electric field (attraction process).

以上により、被堆積部材101上にナノファイバ301が堆積していく(堆積工程)。被堆積部材101は、移送手段104によりゆっくり移送されているため、ナノファイバ301も移送方向に延びた長尺の帯状部材として回収される。   As described above, the nanofibers 301 are deposited on the deposition target member 101 (deposition step). Since the member 101 to be deposited is slowly transferred by the transfer means 104, the nanofiber 301 is also collected as a long belt-like member extending in the transfer direction.

以上のような構成のナノファイバ製造装置100を用いてナノファイバ301を製造することによって、ナノファイバ301を高い効率で製造し収集することができ、ナノファイバ301の高い生産効率を得ることが可能となる。また、製造されるナノファイバの線径を細くすることができ、製造されるナノファイバ全体にわたり、均一な線径のナノファイバを製造することが可能となる。   By manufacturing the nanofiber 301 using the nanofiber manufacturing apparatus 100 configured as described above, the nanofiber 301 can be manufactured and collected with high efficiency, and high production efficiency of the nanofiber 301 can be obtained. It becomes. In addition, it is possible to reduce the wire diameter of the manufactured nanofibers, and it is possible to manufacture nanofibers having a uniform wire diameter over the entire manufactured nanofibers.

ここで、ナノファイバ301を構成する高分子物質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−m−フェニレンテレフタレート、ポリ−p−フェニレンイソフタレート、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、ポリアミド、アラミド、ポリイミド、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、ポリペプチド等およびこれらの共重合体を例示できる。また、上記より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもかまわない。なお、上記は例示であり、本願発明は上記高分子物質に限定されるものではない。   Here, as a polymer substance constituting the nanofiber 301, 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, polyamide, aramid , Polyimide, polycaprolactone, polylactic acid, polyglycolic acid, collagen, polyhydroxybutyric acid, polyvinyl acetate Le, polypeptides, and the like, and copolymers can be exemplified. Moreover, the kind selected from the above may be used, and a plurality of kinds may be mixed. Note that the above is an example, and the present invention is not limited to the above polymer substance.

原料液300に使用される溶媒としては、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、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、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキシド、ピリジン、水等を例示することができる。また、上記より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもかまわない。なお、上記は例示であり、本願発明は上記溶媒に限定されるものではない。   Solvents used for the raw material liquid 300 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, chloroform, carbon tetrachloride, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, trichloroethane, dichloropropane, dibromoethane, dibromopropane, methyl bromide, ethyl bromide, odor Propyl chloride, acetic acid, benzene, toluene, hexane, cyclohexane, cyclohexanone, cyclopentane, o-xylene, p-xylene, m-xylene, acetonitrile, tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfo Examples thereof include oxide, pyridine, water and the like. Moreover, the kind selected from the above may be used, and a plurality of kinds may be mixed. In addition, the above is an illustration and this invention is not limited to the said solvent.

さらに、原料液300に骨材や可塑剤などの添加剤を添加してもよい。当該添加剤としては、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酸化物を用いることが好ましい。当該酸化物としては、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等を例示することができる。また、上記より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもかまわない。なお、上記は例示であり、本願発明は上記添加剤に限定されるものではない。 Furthermore, an additive such as an aggregate or a plasticizer may be added to the raw material liquid 300. Examples of the additive include oxides, carbides, nitrides, borides, silicides, fluorides, sulfides, and the like. From the viewpoints of heat resistance and workability, oxides are preferably used. Examples of the oxide 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 Examples thereof include O 3 , Yb 2 O 3 , HfO 2 , Nb 2 O 5 and the like. Moreover, the kind selected from the above may be used, and a plurality of kinds may be mixed. In addition, the above is an illustration and this invention is not limited to the said additive.

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、溶媒量は、約60重量%から98重量%の間が望ましい。   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 between about 60 wt% and 98 wt%.

上記のように、溶媒蒸気が気体流により滞留することなく処理されるため、原料液300は、上記のように溶媒を50重量%以上含んでいても十分に蒸発し、静電延伸現象を発生させることが可能となる。従って、溶質である高分子が薄い状態からナノファイバ301が製造されるため、より細いナノファイバ301をも製造することが可能となる。また、原料液300の調整可能範囲が広がるため、製造されるナノファイバ301の性能の範囲も広くすることが可能となる。   As described above, since the solvent vapor is processed without being retained by the gas flow, the raw material liquid 300 is sufficiently evaporated even if it contains 50% by weight or more of the solvent as described above, and an electrostatic stretching phenomenon occurs. It becomes possible to make it. Therefore, since the nanofiber 301 is manufactured from a state in which the solute polymer is thin, it is possible to manufacture a thinner nanofiber 301. Moreover, since the adjustable range of the raw material liquid 300 is widened, the performance range of the manufactured nanofiber 301 can be widened.

なお、上記実施の形態では、原料液300を遠心力を用いて流出させたが、本願発明はこれに限定されるわけではない。例えば、図5に示すように、原料液300に加えた圧力により流出孔216から原料液300を流出させるものや、重力により落下させるものでも良い。具体的に、ナノファイバ製造装置100は、直方体で両端部が開口した風洞体209と、前記風洞体209の一壁面に設けられ、円錐形状の突出部220が多数マトリクス状に設けられた流出体211と、突出部220の先端に設けられる流出孔216と、風洞体209の一端開口部にまた設けられる気体流発生手段203と、風洞体209の対向面に配置される帯電電極221であって、気体流発生手段203により発生する気体流の最も風上にある流出孔216よりも風上に配置される帯電電極221とを備え、流出孔216の開口端と前記帯電電極221との距離が等しくなるように流出孔216を配置してもよい。   In the above embodiment, the raw material liquid 300 is caused to flow out using centrifugal force, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 5, the raw material liquid 300 may be caused to flow out from the outflow hole 216 by the pressure applied to the raw material liquid 300, or may be dropped due to gravity. Specifically, the nanofiber manufacturing apparatus 100 has a rectangular parallelepiped wind tunnel body 209 that is open at both ends, and an outflow body that is provided on one wall surface of the wind tunnel body 209 and a plurality of conical protrusions 220 are provided in a matrix. 211, an outflow hole 216 provided at the tip of the projecting portion 220, a gas flow generating means 203 provided also at one end opening of the wind tunnel body 209, and a charging electrode 221 disposed on the facing surface of the wind tunnel body 209. A charging electrode 221 arranged on the windward side than the outflow hole 216 located on the most windward side of the gas flow generated by the gas flow generating means 203, and the distance between the opening end of the outflow hole 216 and the charging electrode 221 is The outflow holes 216 may be arranged to be equal.

また、流出体211は、図6に示すような、形状であってもかまわない。同図に示す流出体211は、流出体211の孔近傍部218以外の部分よりも帯電電極221との距離が近いような孔近傍部218は、備えていない。流出体211の突出した部分は、帯電電極221から距離が等しくなるように円弧を描いており、当該円弧の部分に流出孔216が設けられている。   Moreover, the outflow body 211 may have a shape as shown in FIG. The outflow body 211 shown in the figure does not include a hole vicinity portion 218 that is closer to the charging electrode 221 than a portion other than the hole vicinity portion 218 of the outflow body 211. The protruding portion of the outflow body 211 has a circular arc so that the distance from the charging electrode 221 is equal, and an outflow hole 216 is provided in the circular arc portion.

また、流出体211は、図7に示すような、形状、及び、配置であってもかまわない。同図に示す流出体211は、収集手段110の方向に向かって徐々に拡径するテーパ形状を備え、その広がる角度はβである。   Moreover, the outflow body 211 may have a shape and an arrangement as shown in FIG. The outflow body 211 shown in the figure has a tapered shape that gradually increases in diameter toward the collecting means 110, and the spreading angle is β.

帯電電極221は、断面矩形の環状であり、帯電電極221と流出孔216の開口端との距離L2、L3は、ほぼ同一である。ここで、L2=L3であれば最もよいが、L2とL3が略同一であっても、同様の効果は得られる。L3×0.8<L2<L3×1.2の間であれば流出孔216の開口端近傍に誘導される電荷の均一性は許容できる。つまり、L3×0.8<L2<L3×1.2の間になるように流出体211と帯電電極221とが配置されれば、当該構成のナノファイバ製造装置100に基づき製造されるナノファイバ301の品質のばらつきは、許容範囲となる。また、帯電電極221は、気体流発生手段203が発生させる気体流の最も風上にある流出孔216よりも風上側に配置されている。具体的には、L2、L3が200mm位であり、流出体211の直径が60mmであると、角度βは10度位に設定できる。角度βを大きくすると、L2,L3を短くすることができ、放出手段200をコンパクトにすることが可能となる。   The charging electrode 221 has an annular shape with a rectangular cross section, and the distances L2 and L3 between the charging electrode 221 and the opening end of the outflow hole 216 are substantially the same. Here, L2 = L3 is best, but the same effect can be obtained even if L2 and L3 are substantially the same. If L3 × 0.8 <L2 <L3 × 1.2, the uniformity of the charge induced near the open end of the outflow hole 216 is acceptable. That is, if the effluent body 211 and the charging electrode 221 are arranged so that L3 × 0.8 <L2 <L3 × 1.2, the nanofiber manufactured based on the nanofiber manufacturing apparatus 100 having the configuration. The quality variation 301 is within an allowable range. In addition, the charging electrode 221 is disposed on the windward side of the outflow hole 216 located on the furthest upside of the gas flow generated by the gas flow generating unit 203. Specifically, when L2 and L3 are about 200 mm and the diameter of the effluent 211 is 60 mm, the angle β can be set to about 10 degrees. When the angle β is increased, L2 and L3 can be shortened, and the discharge means 200 can be made compact.

なお、帯電電極の直径は、本願発明の形態を採用することで、生成されたナノファイバの付着を防止できるようになり、小さな径であっても、付着しにくくなったというメリットが出て、帯電電極221と孔近傍部218の距離は短くなり、その間に印加する電圧を従来に比べると低下させても電界強度は大きく維持することができ、電源の電圧定格等を下げることで、コストダウンも図れる。   In addition, the diameter of the charging electrode can prevent adhesion of the generated nanofiber by adopting the form of the present invention, and even with a small diameter, there is a merit that it is difficult to adhere, The distance between the charging electrode 221 and the hole vicinity portion 218 is shortened, and the electric field strength can be kept large even if the voltage applied between them is lower than the conventional voltage, and the cost rating is reduced by lowering the voltage rating of the power source. Can also be planned.

本願発明は、エレクトロスピニング(電荷誘導紡糸)法によるナノファイバの製造や、当該ナノファイバを堆積させた不織布等の製造に適用可能である。   The present invention can be applied to the production of nanofibers by electrospinning (charge-induced spinning), and the production of nonwoven fabrics on which the nanofibers are deposited.

本願発明の実施の形態であるナノファイバ製造装置を模式的に正面から示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the nanofiber manufacturing apparatus which is embodiment of this invention from the front. 本願発明の実施の形態であるナノファイバ製造装置を模式的に上面から示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the nanofiber manufacturing apparatus which is embodiment of this invention from the upper surface. 放出手段を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a discharge | release means. 放出手段を示す斜視図である。It is a perspective view which shows discharge | release means. 放出手段の別態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another aspect of the discharge | release means. 流出体の別態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another aspect of an outflow body. 流出体の別態様と帯電電極の別態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other aspect of an outflow body, and the other aspect of a charging electrode.

符号の説明Explanation of symbols

100 ナノファイバ製造装置
101 被堆積部材
102 吸引手段
103 フード
104 移送手段
105 送風機
106 溶剤回収装置
110 収集手段
111 供給手段
120 誘引手段
121 誘引電極
122 誘引電源
200 放出手段
201 流出手段
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
209 風洞体
211 流出体
212 回転軸体
213 モータ
215 ベアリング
216 流出孔
217 供給路
218 孔近傍部
219 基体
220 突出部
221 帯電電極
222 帯電電源
223 接地手段
224 受液部
225 凹部
228 供給口
240 拡散手段
300 原料液
301 ナノファイバ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Nanofiber manufacturing apparatus 101 Deposited member 102 Suction means 103 Hood 104 Transfer means 105 Blower 106 Solvent recovery apparatus 110 Collecting means 111 Supply means 120 Attracting means 121 Attracting electrode 122 Attracting power source 200 Discharge means 201 Outflow means 202 Charging means 203 Gas flow Generating means 204 Gas flow control means 205 Heating means 206 Guide body 209 Wind tunnel body 211 Outflow body 212 Rotating shaft body 213 Motor 215 Bearing 216 Outflow hole 217 Supply path 218 Near hole portion 219 Base 220 Protruding portion 221 Charging electrode 222 Charging power source 223 Grounding Means 224 Liquid receiving portion 225 Recess 228 Supply port 240 Diffusion means 300 Raw material liquid 301 Nanofiber

Claims (7)

原料液を空間中で電気的に延伸させ、ナノファイバを製造するナノファイバ製造装置であって、
原料液を空間中に流出させる複数個の流出孔を有する流出体と、
前記流出体の内方に原料液を供給する供給路と、
前記流出体の内周の前記供給路から吐出される原料液を受ける部分であって、原料液の吐出方向に対し斜めに交差する面で原料液を受ける受液部と、
前記流出体と所定の間隔を隔てて配置され、前記流出体に対し所定の電圧が印加される帯電電極と、
前記流出体と前記帯電電極との間を所定の電圧にする帯電電源と、
前記流出体から流出する原料液から製造されるナノファイバを搬送する気体流を発生させる気体流発生手段とを備え、
前記流出体は、前記流出孔と前記帯電電極との距離の関係を維持した状態で回転され、
前記帯電電極は、前記流出孔よりも前記気体流発生手段が発生させる気体流の風上側に配置され、
前記流出孔の開口端と前記帯電電極との距離が相互に等しくなるように前記流出孔の開口端が配置される
ナノファイバ製造装置。
A nanofiber manufacturing apparatus for manufacturing nanofibers by electrically stretching a raw material liquid in a space,
An outflow body having a plurality of outflow holes for flowing the raw material liquid into the space;
A supply path for supplying the raw material liquid to the inside of the effluent,
A portion that receives the raw material liquid discharged from the supply path on the inner periphery of the outflow body, and a liquid receiving portion that receives the raw material liquid on a surface that obliquely intersects the discharge direction of the raw material liquid;
A charging electrode that is disposed at a predetermined interval from the effluent, and to which a predetermined voltage is applied to the effluent;
A charging power source for setting a predetermined voltage between the outflow body and the charging electrode;
Gas flow generating means for generating a gas flow for transporting nanofibers produced from the raw material liquid flowing out from the effluent,
The outflow body is rotated while maintaining the distance relationship between the outflow hole and the charging electrode,
The charging electrode is arranged on the windward side of the gas flow generated by the gas flow generating means than the outflow hole,
The nanofiber manufacturing apparatus in which the opening end of the outflow hole is arranged so that the distance between the opening end of the outflow hole and the charging electrode is equal to each other.
前記流出体は、前記流出孔を形成する孔近傍部を有し、
前記孔近傍部は、前記流出体の前記孔近傍部以外の部分よりも前記帯電電極との距離が近い
請求項1に記載のナノファイバ製造装置。
The outflow body has a hole vicinity portion that forms the outflow hole,
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the hole vicinity portion is closer to the charging electrode than a portion other than the hole vicinity portion of the outflow body.
前記流出孔は、円筒の周面上に放射状に開口した状態で複数箇所に配置されると共に、円筒の軸方向にも配置され、
前記帯電電極は、円環状であり、
前記気体流発生手段は、前記帯電電極で囲われた空間に気体流が流れるように配置される
請求項1に記載のナノファイバ製造装置。
The outflow holes are arranged at a plurality of locations in a state of opening radially on the circumferential surface of the cylinder, and are also arranged in the axial direction of the cylinder,
The charging electrode is annular,
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the gas flow generating means is arranged so that a gas flow flows in a space surrounded by the charging electrode.
さらに、
前記流出孔と前記帯電電極との距離の関係を維持した状態で、前記流出体を回転させる駆動手段を備える請求項3に記載のナノファイバ製造装置。
further,
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 3, further comprising a driving unit that rotates the outflow body in a state where a distance relationship between the outflow hole and the charging electrode is maintained.
前記流出孔は、前記受液部から原料液が流れる方向に配置され、原料液の液溜まりが形成される凹部に配置され、
前記供給路は複数の前記受液部に対しそれぞれ原料液を吐出する複数の供給口を備える請求項1に記載のナノファイバ製造装置。
The outflow hole is arranged in a direction in which the raw material liquid flows from the liquid receiving part, and is arranged in a recess in which a liquid reservoir of the raw material liquid is formed,
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the supply path includes a plurality of supply ports that discharge the raw material liquid to the plurality of liquid receiving units, respectively.
さらに、
空間中で製造されるナノファイバを収集する収集手段と、
前記収集手段にナノファイバを誘引する誘引手段と
を備える請求項1に記載のナノファイバ製造装置。
further,
A collection means for collecting nanofibers produced in space;
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising an attracting unit that attracts the nanofiber to the collecting unit.
原料液を空間中で電気的に延伸させ、ナノファイバを製造するナノファイバ製造方法であって、
複数個の流出孔を有する流出体の内方に供給路から原料液を吐出し、原料液の吐出方向に対し斜めに交差する面を有する受液部で吐出された原料液を受けさせて、原料液を前記流出体に供給する原料液供給工程と、
前記流出体から原料液を空間中に流出させる流出工程と、
前記流出体から流出する原料液から製造されるナノファイバを搬送する気体流を気体流発生手段により発生させる気体流発生工程と、
前記流出体と所定の間隔を隔て、前記流出孔よりも気体流の風上側に配置される帯電電極に、前記流出体に対し所定の電圧が印加して原料液を帯電させる帯電工程とを含み、
前記流出体は、前記流出孔と前記帯電電極との距離の関係を維持した状態で回転され、
前記流出工程において、前記帯電電極との距離が等しい前記流出孔の開口端から原料液を流出させる
ナノファイバ製造方法。
A nanofiber manufacturing method for manufacturing a nanofiber by electrically stretching a raw material liquid in a space,
The raw material liquid is discharged from the supply path to the inside of the outflow body having a plurality of outflow holes, and the raw material liquid discharged from the liquid receiving portion having a surface obliquely intersecting with the discharge direction of the raw material liquid is received. A raw material liquid supply step of supplying the raw material liquid to the effluent,
An outflow step for flowing the raw material liquid into the space from the outflow body;
A gas flow generating step for generating a gas flow for transporting nanofibers produced from the raw material liquid flowing out from the effluent by a gas flow generating means;
A charging step of charging a raw material liquid by applying a predetermined voltage to the outflow body to a charging electrode disposed on the windward side of the gas flow from the outflow hole with a predetermined distance from the outflow body. ,
The outflow body is rotated while maintaining the distance relationship between the outflow hole and the charging electrode,
In the outflow step, the nanofiber manufacturing method of causing the raw material liquid to flow out from the open end of the outflow hole having the same distance from the charging electrode.
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