JP5380012B2

JP5380012B2 - 電界紡糸装置

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Publication number: JP5380012B2
Application number: JP2008197098A
Authority: JP
Inventors: 翼水金; スミン李; 根炯李; 在渙李
Original assignee: Toptec Co Ltd
Current assignee: Toptec Co Ltd
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2028-07-30
Also published as: JP2010031426A

Description

本発明は、電界紡糸装置及びポリマーナノ繊維に関する。

エレクトロスピニング法を用いてポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することができる電界紡糸装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。図１２は、特許文献１に記載された、従来の電界紡糸装置９００を説明するために示す図である。図１２（ａ）は従来の電界紡糸装置９００の全体構成を概略的に示す図であり、図１２（ｂ）は従来の電界紡糸装置の３次元構造を模式的に示す図である。なお、図１２において、符号９０４はポリマー溶液供給ポンプであり、符号９０６はポリマー溶液定量供給装置であり、符号９１４は長尺シートの搬送を補助する転回ローラであり、符号９４２はコレクタベルト９４０を循環させる循環用ローラである。

従来の電界紡糸装置９００は、図１２に示すように、繰り出しローラ９１２及び巻き取りローラ９１６を有し、長尺シートＳを所定方向に沿って搬送する搬送機構と、２次元的に配置された複数のノズル９３２からポリマー溶液を長尺シートＳに向けて噴射するノズルブロック９３０と、ノズルブロック９３０から見て長尺シートＳの裏面側に配置されるコレクタベルト９４０と、複数のノズル９３２とコレクタベルト９４０との間に高電圧を印加する電源部９６０と、ノズルブロック９３０にポリマー溶液を供給するポリマー溶液供給タンク９０２とを備える。
従来の電界紡糸装置９００は、図１２に示すように、４つのノズルブロック９３０が平面的に見れば十字状に設けられて１つのノズルブロック群をなし、これらのノズルブロック群が上下方向に４層積層された構造を有する。

このため、従来の電界紡糸装置９００によれば、単位面積当たりに設置できるノズルの数を多くすることができるため、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能となる。

韓国特許第１０−０７０２８６４号明細書

しかしながら、従来の電界紡糸装置９００においては、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能で、さらには長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能な電界紡糸装置を提供することを目的とする。また、このような電界紡糸装置によって製造されたポリマーナノ繊維を提供することを目的とする。

（１）本発明の電界紡糸装置は、繰り出しローラ及び巻き取りローラを有し、長尺シートを所定方向に沿って搬送する搬送機構と、２次元的に配置された複数のノズルからポリマー溶液を長尺シートに向けて噴射する紡糸部及び前記紡糸部から見て長尺シートの裏面側に配置されるコレクタ部をそれぞれ有する２つの紡糸ユニットであって、各紡糸部が背中合わせに配置されるとともに各紡糸部からのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニットと、前記２つの紡糸ユニットにおける複数のノズルと前記コレクタ部との間に高電圧を印加する電源部とを備える電界紡糸装置であって、長尺シート上における、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化するための堆積量均一化手段をさらに備えることを特徴とする。

このため、本発明の電界紡糸装置によれば、各紡糸部が背中合わせに配置されるとともに各紡糸部からのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニットを備えるため、単位面積当たりに設置できるノズルの数を多くすることができ、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能となる。

また、本発明の電界紡糸装置によれば、長尺シート上における、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化するための堆積量均一化手段をさらに備えるため、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。

その結果、本発明の電界紡糸装置は、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能で、さらには長尺シートの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することが可能な電界紡糸装置となる。

（２）本発明の電界紡糸装置においては、前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、前記複数のノズルが長尺シートの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向沿って第１ピッチで配列されるノズル列を有するとともに、当該ノズル列が長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って第２ピッチで配列された構造を有し、前記堆積量積均一化手段は、電界紡糸中に、前記各紡糸部を前記第１方向に沿って往復動させる機能を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、各紡糸部は、長尺シートが搬送されていく過程で第１方向に沿って往復動するようになるため、高い生産性を維持しつつ、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。

（３）本発明の電界紡糸装置においては、前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、一体化されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、各紡糸部を往復動させる機構が単純になり、電界紡糸装置の設置面積を小さくすることが可能となる。また、電界紡糸装置の製造コストを低減することが可能となる。

（４）本発明の電界紡糸装置においては、前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、前記複数のノズルが長尺シートの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向に沿って第１ピッチで配列されるノズル列を有するとともに、当該ノズル列が長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って第２ピッチで配列された構造を有し、前記堆積量均一化手段は、電界紡糸中に、長尺シートを前記第１方向に沿って往復動させる機能を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、長尺シートは、長尺シートが搬送されていく過程で第１方向に沿って往復動するようになるため、高い生産性を維持しつつ、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。

（５）本発明の電界紡糸装置においては、前記堆積量均一化手段は、搬送機構全体を前記第１方向に沿って往復動させることが好ましい。

このような構成とすることにより、長尺シートを往復動させる機構が単純になり、電界紡糸装置の設置面積を小さくすることが可能となる。また、電界紡糸装置の製造コストを低減することが可能となる。

（６）本発明の電界紡糸装置においては、前記堆積量均一化手段は、前記搬送機構による長尺シートの搬送動作に同期して前記紡糸部又は前記長尺シートを往復動させる機能を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、搬送速度に対して最適な往復動動作を行うことが可能となるため、高い生産性を維持しつつ、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。

（７）本発明の電界紡糸装置においては、前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、前記複数のノズルが長尺シートの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向に沿って第１ピッチで配列される第１ノズル列と、前記複数のノズルが前記第１方向に沿って第１ピッチで配列されるとともに前記第１ノズル列における前記複数のノズルとは前記第１方向に沿って第１ピッチの半分だけずれた位置に配列された第２ノズル列とが、長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って交互に配列された構造を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、上記のように構成された第１ノズル列と第２ノズル列とが、長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って交互に配列された構造を有するため、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量が長尺シートが搬送されていく過程で均一化されることとなる。

（８）本発明の電界紡糸装置は、繰り出しローラ及び巻き取りローラを有し、長尺シートを所定方向に沿って搬送する搬送機構と、２次元的に配置された複数のノズルからポリマー溶液を長尺シートに向けて噴射する紡糸部及び前記紡糸部から見て長尺シートの裏面側に配置されるコレクタ部をそれぞれ有する２つの紡糸ユニットであって、各紡糸部が背中合わせに配置されるとともに各紡糸部からのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニットと、前記２つの紡糸ユニットにおける複数のノズルと前記コレクタ部との間に高電圧を印加する電源部とを備える電界紡糸装置であって、前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、前記複数のノズルが長尺シートの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向に沿って第１ピッチで配列される第１ノズル列と、前記複数のノズルが前記第１方向に沿って第１ピッチで配列されるとともに前記第１ノズル列における前記複数のノズルとは前記第１方向に沿って第１ピッチの半分だけずれた位置に配列された第２ノズル列とが、長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って交互に配列された構造を有することを特徴とする。

また、本発明の電界紡糸装置によれば、上記のように構成された第１ノズル列と第２ノズル列とが、長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って交互に配列された構造を有するため、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量が長尺シートが搬送されていく過程で均一化されることとなる。

（９）本発明の電界紡糸装置においては、２次元的に配置された複数のノズルからポリマー溶液を長尺シートに向けて噴射する別の紡糸部及び前記別の紡糸部から見て長尺シートの裏面側に配置される別のコレクタ部を有する別の紡糸ユニットをさらに備え、前記堆積量均一化装置は、前記別の紡糸ユニットにおいても、長尺シート上における、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することが好ましい。

このような構成とすることにより、単位面積当たりのノズルの数をさらに多くすることが可能となるため、設置面積をそれ程大きくすることなく電界紡糸の生産性をさらに高くできるようになる。

（１０）本発明の電界紡糸装置においては、前記長尺シート近傍を加熱する加熱機構をさらに備えることが好ましい。

このような構成とすることにより、ポリマー溶液に含まれる溶媒をより完全に蒸発させることが可能となるため、残存溶媒量が極めて少なく高品質のポリマーナノ繊維を製造することが可能となる。

（１１）本発明のポリマーナノ繊維は、本発明の電界紡糸装置によって製造されたポリマーナノ繊維である。

このため、本発明のポリマーナノ繊維は、短幅方向に沿って均一な層厚を有するポリマーナノ繊維となり、様々な用途に適したポリマーナノ繊維となる。

以下、本発明の電界紡糸装置及びポリマーナノ繊維について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る電界紡糸装置１００を説明するために示す図である。図１（ａ）は電界紡糸装置１００の側面図であり、図１（ｂ）は電界紡糸装置１００を図１（ａ）の矢印Ａ方向に沿って見たときの図であり、図１（ｃ）は電界紡糸装置１００の上面図である。なお、図１（ｂ）においては、紡糸ユニット１２０ａのみを図示するとともに、コレクタ１４０ａ、加熱機構１５０ａ及び電源装置１６０の図示を省略している。また、図１（ｃ）においては、紡糸ユニット１２０ａのみを図示している。また、また、図１においては、ポリマー溶液供給タンク、ポリマー溶液供給ポンプ及びポリマー溶液定量供給装置の図示を省略している。また、図１中、符号１１４は転回ローラを示し、符号１３４ａはノズル列を示し、符号Ｐ_１は第１ピッチを示し、符号Ｐ_２は第２ピッチを示し、矢印Ｂは長尺シートＳの搬送方向を示し、矢印Ｃは後述する第１方向を示す。

図２は、実施形態１に係る電界紡糸装置１００の動作を説明するために示す図である。図２（ａ）〜図２（ｅ）は電界紡糸装置１００の動作の各過程における紡糸部１３０ａと長尺シートＳとの関係を示す図である。なお、図２中、矢印は紡糸部１３０ａの往復動の方向を示し、破線部は１つ前の過程の紡糸部１３０ａの位置を示す。

図３は、実施形態１に係る電界紡糸装置１００の作用・効果を説明するために示す図である。図３（ａ）〜図３（ｅ）は長尺シートＳが搬送されていく過程で長尺シートＳに堆積されるポリマーナノ繊維の量を模式的に示す図であり、図３（ｆ）は電界紡糸が終了したあとのポリマーナノ繊維層の層厚を示す図である。

実施形態１に係る電界紡糸装置１００は、図１に示すように、繰り出しローラ１１２及び巻き取りローラ１１６を有し、長尺シートＳを所定方向に沿って搬送する搬送機構１１０と、２次元的に配置された複数のノズル１３２ａ，１３２ｂからポリマー溶液を長尺シートＳに向けて噴射する紡糸部１３０ａ，１３０ｂ及び当該紡糸部１３０ａ，１３０ｂから見て長尺シートＳの裏面側に配置されるコレクタ部１４０ａ，１４０ｂをそれぞれ有する２つの紡糸ユニットであって、各紡糸部１３０ａ，１３０ｂが背中合わせに配置されるとともに各紡糸部１３０ａ，１３０ｂからのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニット１２０ａ，１２０ｂと、２つの紡糸ユニット１２０ａ，１２０ｂにおける複数のノズル１３２ａ，１３２ｂとコレクタ部１４０ａ，１４０ｂとの間に高電圧を印加する電源部１６０とを備える。

２つの紡糸ユニット１２０ａ，１２０ｂにおける各紡糸部１３０ａ，１３０ｂは、複数のノズル１３２ａ，１３２ｂが長尺シートＳの搬送方向Ｂ及び噴射方向に垂直な第１方向Ｃに沿って第１ピッチＰ_１で配列されるノズル列１３４ａ，１３４ｂ（１３４ｂは図示せず。）を有するとともに、当該ノズル列１３４ａが長尺シートＳの搬送方向に平行な第２方向に沿って第２ピッチＰ_２で配列された構造を有する。

実施形態１に係る電界紡糸装置１００は、長尺シートＳ上における、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化するための堆積量均一化手段をさらに備える。そして、当該堆積量積均一化手段は、図２に示すように、電界紡糸中に、各紡糸部１３０ａ，１３０ｂを第１方向に沿って、例えば第１ピッチＰ１に相当する範囲で、往復動させる機能を有する。また、堆積量均一化手段は、搬送機構１１０による長尺シートＳの搬送動作に同期して紡糸部１３０ａ，１３０ｂを往復動させる機能を有する。

実施形態１に係る電界紡糸装置１００は、長尺シートＳ近傍を加熱する加熱機構１５０ａ，１５０ｂをさらに備える。

以上のように構成された、実施形態１に係る電界紡糸装置１００によれば、各紡糸部１３０ａ，１３０ｂが背中合わせに配置されるとともに各紡糸部１３０ａ，１３０ｂからのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニット１２０ａ，１２０ｂを備えるため、単位面積当たりに設置できるノズルの数を多くすることができ、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能となる。

また、実施形態１に係る電界紡糸装置１００によれば、長尺シートＳ上における、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化するための堆積量均一化手段をさらに備えるため、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。

その結果、実施形態１に係る電界紡糸装置１００は、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能で、さらには長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することが可能な電界紡糸装置となる。
なお、ポリマー繊維の層厚は、用途に応じて適宜決定されればよいが、１ｍ^２当たり５ｇの割合でポリマー繊維を堆積させると、ポリマー繊維の層厚はおよそ１５μｍとなる。

また、実施形態１に係る電界紡糸装置１００によれば、上記した堆積量積均一化手段が、電界紡糸中に、各紡糸部１３０ａ，１３０ｂを第１方向に沿って往復動させる機能を有することにより、各紡糸部１３０ａ，１３０ｂは、図３に示すように、長尺シートＳが搬送されていく過程で第１方向に沿って往復動するようになるため、高い生産性を維持しつつ、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。

また、実施形態１に係る電界紡糸装置１００によれば、堆積量均一化手段は、搬送機構１１０による長尺シートＳの搬送動作に同期して紡糸部１３０ａ，１３０ｂを往復動させる機能を有することにより、長尺シートＳの搬送速度に対して最適な往復動動作を行うことが可能となるため、高い生産性を維持しつつ、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。

また、実施形態１に係る電界紡糸装置１００によれば、長尺シートＳ近傍を加熱する加熱機構をさらに備えることにより、ポリマー溶液に含まれる溶媒をより完全に蒸発させることが可能となるため、残存溶媒量が極めて少なく高品質のポリマーナノ繊維を製造することが可能となる。

従って、実施形態１に係る電界紡糸装置１００によって製造されるポリマーナノ繊維は、製造コストが安価で、かつ、短幅方向に沿って均一な層厚を有するポリマーナノ繊維となり、様々な用途に適したポリマーナノ繊維となる。

［実施形態２］
図４は、実施形態２に係る電界紡糸装置２００の側面図である。なお、図４においては、図１（ａ）に示す部材と同一の部材については同一の符号を付し詳細な説明は省略する。

実施形態２に係る電界紡糸装置２００は、基本的には実施形態１に係る電界紡糸装置１００とよく似た構成を有するが、紡糸部の構成が実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合とは異なる。すなわち、実施形態２に係る電界紡糸装置２００においては、図４に示すように、２つの紡糸ユニット２２０ａ，２２０ｂにおける各紡糸部が１の紡糸部２３０に一体化されている。

このため、実施形態２に係る電界紡糸装置２００によれば、紡糸部２３０を往復動させる機構が単純になり、電界紡糸装置の設置面積を小さくすることが可能となる。また、電界紡糸装置の製造コストを低減することが可能となる。

なお、実施形態２に係る電界紡糸装置２００は、紡糸部の構成以外の点では実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係る電界紡糸装置１００が有する効果のうち同様の効果を有する。

［実施形態３］
図５は、実施形態３に係る電界紡糸装置３００を図１（ｂ）の場合と同様の方向から見たときの図である。図１中、符号３１４は転回ローラを示す。
図６は、実施形態３に係る電界紡糸装置３００の動作を説明するために示す図である。図６（ａ）〜図６（ｅ）は電界紡糸装置３００の動作の各過程における紡糸部１３０ａと長尺シートＳとの関係を示す図である。なお、図６中、矢印は長尺シートＳの往復動の方向を示し、破線部は１つ前の過程の長尺シートＳの位置を示す。
なお、図５及び図６においては、図１（ｂ）及び図２に示す部材と同一の部材については同一の符号を付し詳細な説明は省略する。

実施形態３に係る電界紡糸装置３００は、基本的には実施形態１に係る電界紡糸装置１００とよく似た構成を有するが、堆積量積均一化手段の構成が実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合とは異なる。すなわち、実施形態３に係る電界紡糸装置３００においては、堆積量均一化手段が、図５及び６に示すように、電界紡糸中に、搬送機構全体を第１方向に沿って往復動させることにより、長尺シートＳを第１方向に沿って、例えば第１ピッチＰ_１に相当する範囲で、往復動させる機能を有する。

このように、実施形態３に係る電界紡糸装置３００は、堆積量積均一化手段の構成が実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合とは異なるが、実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様に、各紡糸部１３０ａ，１３０ｂが背中合わせに配置されるとともに各紡糸部１３０ａ，１３０ｂからのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニット１２０ａ，１２０ｂ（図５では図示せず。）を備えるため、単位面積当たりに設置できるノズル１３２ａ，１３２ｂの数を多くすることができ、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能となる。

また、実施形態３に係る電界紡糸装置３００によれば、長尺シートＳ上における、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化するための堆積量均一化手段をさらに備えるため、実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様に、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。

その結果、実施形態３に係る電界紡糸装置３００は、実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様に、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能で、さらには長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することが可能な電界紡糸装置となる。

なお、実施形態３に係る電界紡糸装置３００は、紡糸部の構成以外の点では実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係る電界紡糸装置１００が有する効果のうち同様の効果を有する。

［実施形態４］
図７は、実施形態４に係る電界紡糸装置４００を図１（ｂ）の場合と同様の方向から見たときの図である。図７中、符号４３０ａは２つの紡糸ユニットのうち一の紡糸ユニットを示し、符号４３２ａは紡糸ユニット４３０ａが有する紡糸部を示し、符号４３４ａ_１は第１ノズル列を示し、符号４３４ａ_２は第２ノズル列を示す。なお、図７において図１（ｂ）に示す部材と同一の部材については同一の符号を付し詳細な説明は省略する。

実施形態４に係る電界紡糸装置４００は、基本的には実施形態１に係る電界紡糸装置１００とよく似た構成を有するが、各紡糸部の構成が実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合とは異なる。すなわち、実施形態４に係る電界紡糸装置４００においては、各紡糸部４３０ａは、複数のノズル４３２ａ_１が長尺シートＳの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向に沿って第１ピッチＰ_１で配列される第１ノズル列４３４ａ_１と、複数のノズル４３２ａ_２が第１方向に沿って第１ピッチＰ_１で配列されるとともに第１ノズル列４３４ａ_１における複数のノズル４３２ａ_１とは第１方向に沿って第１ピッチＰ_１の半分だけずれた位置に配列された第２ノズル列４３２ａ_２とが、長尺シートＳの搬送方向に平行な第２方向に沿って交互に配列された構造を有する。なお、実施形態４に係る電界紡糸装置４００は、電界紡糸中に各紡糸部又は長尺シートを第１方向に沿って往復動させる機能を有する堆積量積均一化手段を有しない。

このように、実施形態４に係る電界紡糸装置４００は、各紡糸部の構成が実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合とは異なるが、各紡糸部４３０ａが背中合わせに配置されるとともに各紡糸部４３０ａからのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニット４２０ａを備えるため、単位面積当たりに設置できるノズルの数を多くすることができ、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能となる。

また、実施形態４に係る電界紡糸装置４００によれば、上記のように構成された第１ノズル列４３４ａ_１と第２ノズル列４３４ａ_２とが、長尺シートＳの搬送方向に平行な第２方向に沿って交互に配列された構造を有するため、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量が長尺シートが搬送されていく過程で均一化されることとなる。

その結果、実施形態４に係る電界紡糸装置４００は、実施形態１に係る電界紡糸装置４００の場合と同様に、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能で、さらには長尺シートの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することが可能な電界紡糸装置となる。

なお、実施形態４に係る電界紡糸装置４００は、紡糸部の構成及び電界紡糸中に各紡糸部又は長尺シートを第１方向に沿って往復動させる機能を有する堆積量積均一化手段を有しないこと以外の点では実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係る電界紡糸装置１００が有する効果のうち同様の効果を有する。

［実施形態５］
図８は、実施形態５に係る電界紡糸装置５００を説明するために示す図である。図９は、実施形態６に係る電界紡糸装置６００を説明するために示す図である。なお、図８及び図９においては、各コレクタ部、各加熱機構、各電源部、ポリマー溶液供給タンク、ポリマー溶液供給ポンプ及びポリマー溶液定量供給装置の図示を省略している。

実施形態５に係る電界紡糸装置５００は、基本的には実施形態１に係る電界紡糸装置１００とよく似た構成を有するが、図８に示すように、２次元的に配置された複数のノズル５３２ｃ，５３２ｄからポリマー溶液を長尺シートＳに向けて噴射する別の紡糸部５３０ｃ，５３０ｄ及び当該別の紡糸部５３０ｃ，５３０ｄから見て長尺シートＳの裏面側に配置される別のコレクタ部（図示せず。）を有する別の紡糸ユニット５２０ｃ，５２０ｄ（図８では図示せず。）をさらに備えるとともに、堆積量均一化装置は、別の紡糸ユニット５２０ｃ，５２０ｄにおいても、長尺シートＳ上における、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化する機能を有する点で、実施形態１に係る電界紡糸装置１００とは異なる。

また、実施形態６に係る電界紡糸装置６００は、基本的には実施形態１に係る電界紡糸装置１００とよく似た構成を有するが、図９に示すように、２次元的に配置された複数のノズル６３２ｃ，６３２ｄ，６３２ｅ，６３２ｆからポリマー溶液を長尺シートＳに向けて噴射する別の紡糸部６３０ｃ，６３０ｄ，６３０ｅ，６３０ｆ及び当該別の紡糸部６３０ｃ，６３０ｄ，６３０ｅ，６３０ｆから見て長尺シートＳの裏面側に配置される別のコレクタ部（図示せず。）を有する別の紡糸ユニット６２０ｃ，６２０ｄ，６２０ｅ，６２０ｆ（図９では図示せず。）をさらに備える点、及び堆積量均一化装置が、別の紡糸ユニット６２０ｃ，６２０ｄ，６２０ｅ，６２０ｆにおいても、長尺シートＳ上における、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化する機能を有する点で、実施形態１に係る電界紡糸装置１００とは異なる。

このように、実施形態５に係る電界紡糸装置５００又は実施形態６に係る電界紡糸装置６００は、上記したような別の紡糸ユニット５２０ｃ，５２０ｄ又は別の紡糸ユニット６２０ｃ，６２０ｄ，６２０ｅ，６２０ｆをさらに備える点、及び堆積量均一化装置が、別の紡糸ユニット６２０ｃ，６２０ｄ，６２０ｅ，６２０ｆにおいても、長尺シートＳ上における、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化する機能を有する点で、実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合とは異なるが、実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様に、各紡糸部５３０ａ〜５３０ｄ，６３０ａ〜６３０ｆがそれぞれ背中合わせに配置されるとともに各紡糸部５３０ａ〜５３０ｄ，６３０ａ〜６３０ｆからのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニット５２０ａ〜５２０ｄ，６２０ａ〜６２０ｆを備えるため、単位面積当たりに設置できるノズルの数を多くすることができ、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能となる。

また、実施形態５に係る電界紡糸装置５００又は実施形態６に係る電界紡糸装置６００によれば、長尺シートＳ上における、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化するための堆積量均一化手段をさらに備えるため、長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量を均一化することが可能となる。

その結果、実施形態５に係る電界紡糸装置５００又は実施形態６に係る電界紡糸装置６００は、設置面積をそれ程大きくすることなくポリマーナノ繊維を高い生産性で製造することが可能で、さらには長尺シートＳの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することが可能な電界紡糸装置となる。

なお、実施形態５に係る電界紡糸装置５００又は実施形態６に係る電界紡糸装置６００は、紡糸部の構成以外の点では実施形態１に係る電界紡糸装置１００の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係る電界紡糸装置１００が有する効果のうち同様の効果を有する。

以上、本発明の電界紡糸装置及びポリマーナノ繊維層を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

（１）上記実施形態に係る電界紡糸装置１００においては、各紡糸部１３０ａ，１３０ｂに同一のポリマー溶液を供給して同一のポリマーナノ繊維を製造しているが、本発明はこれに限定されるものではない。図１０は、変形例１に係る電界紡糸装置７００（図示せず。）における紡糸部７３０ａ，７３０ｂの構成を示す図である。図１１は、変形例２に係る電界紡糸装置８００（図示せず。）における紡糸部８３０ａ_１，８３０ａ_２，８３０ａ_１，８３０ｂ_２の構成を示す図である。

図１０又は図１１に示すように、各紡糸部７３０ａ，７３０ｂ，８３０ａ_１，８３０ａ_２，８３０ａ_１，８３０ｂ_２にそれぞれ異なるポリマー溶液を供給することにより異なるポリマーナノ繊維を堆積し、ひいては２層以上の異なるポリマーナノ繊維層を有するポリマーナノ繊維を製造することが可能となる。

（２）上記実施形態１〜３に係る電界紡糸装置１００〜３００においては、各紡糸部として、実施形態４に係る電界紡糸装置４００が備える紡糸部４３０ａを備えることもできる。これにより、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマーナノ繊維の堆積量をさらに均一化することが可能となる。

実施形態１に係る電界紡糸装置１００を説明するために示す図である。実施形態１に係る電界紡糸装置１００の動作を説明するために示す図である。実施形態１に係る電界紡糸装置１００の作用・効果を説明するために示す図である。実施形態２に係る電界紡糸装置２００の側面図である。実施形態３に係る電界紡糸装置を図１（ｂ）の場合と同様の方向から見たときの図である。実施形態３に係る電界紡糸装置３００の動作を説明するために示す図である。実施形態４に係る電界紡糸装置４００を説明するために示す図である。実施形態５に係る電界紡糸装置５００を説明するために示す図である。実施形態６に係る電界紡糸装置６００を説明するために示す図である。変形例１に係る電界紡糸装置７００における紡糸部７３０ａ，７３０ｂの構成を示す図である。変形例２に係る電界紡糸装置８００における紡糸部８３０ａ_１，８３０ａ_２，８３０ａ_１，８３０ｂ_２の構成を示す図である。従来の電界紡糸装置９００を説明するために示す図である。

符号の説明

１００，２００，３００，４００，５００，６００，９００…電界紡糸装置、１１０，５１０，６１０…搬送機構、１１２，５１２，６１２，９１２…繰り出しローラ、１１４，３１４，５１４，６１４，９１４…転回ローラ、１１６，５１６，６１６，９１６…巻き取りローラ、１２０ａ，１２０ｂ，２２０ａ，２２０ｂ…紡糸ユニット、１３０ａ，１３０ｂ，２３０，３３０ａ，４３０ａ，５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃ，５３０ｄ，６３０ａ，６３０ｂ，６３０ｃ，６３０ｄ，６３０ｅ，６３０ｆ，７３０ａ，７３０ｂ，８３０ａ_１，８３０ａ_２，８３０ｂ_１，８３０ｂ_２…紡糸部、１３２ａ，１３２ｂ，２３２ａ，２３２ｂ，３３２ａ，４３２ａ，５３２ａ，５３２ｂ，５３２ｃ，５３２ｄ，６３２ａ，６３２ｂ，６３２ｃ，６３２ｄ，６３２ｅ，６３２ｆ，７３２ａ，７３２ｂ，８３２ａ_１，８３２ａ_２，８３２ｂ_１，８３２ｂ_２，９３２…ノズル、１３４ａ，１３４ｂ，４３２ａ_１，４３２ａ_２…ノズル列、１４０ａ，１４０ｂ，３４０ａ…コレクタ部、１５０ａ，１５０ｂ，３５０ｂ…加熱機構，１６０，９６０…電源部、９０２…ポリマー溶液供給タンク、９０４…ポリマー溶液供給ポンプ、９０６…ポリマー溶液定量供給装置、９１４…転回ローラ、９３０…ノズルブロック、９４０…コレクタベルト、９４２…循環用ローラ、Ｓ…長尺シート

Claims

繰り出しローラ及び巻き取りローラを有し、長尺シートを所定方向に沿って搬送する搬送機構と、
２次元的に配置された複数のノズルからポリマー溶液を長尺シートに向けて噴射する紡糸部及び前記紡糸部から見て長尺シートの裏面側に配置されるコレクタ部をそれぞれ有する２つの紡糸ユニットであって、各紡糸部が背中合わせに配置されるとともに各紡糸部からのポリマー溶液の噴射方向が互いに１８０°異なる２つの紡糸ユニットと、
前記２つの紡糸ユニットにおける複数のノズルと前記コレクタ部との間に高電圧を印加する電源部とを備える電界紡糸装置であって、
長尺シート上における、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化するための堆積量均一化手段をさらに備え、
前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、前記複数のノズルが長尺シートの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向に沿って第１ピッチで配列されるノズル列を有するとともに、当該ノズル列が長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って第２ピッチで配列された構造を有し、
前記堆積量均一化手段は、電界紡糸中に、長尺シートを前記第１方向に沿って往復動させる機能を有することを特徴とする電界紡糸装置。
請求項１に記載の電界紡糸装置において、
前記堆積量均一化手段は、搬送機構全体を前記第１方向に沿って往復動させることを特徴とする電界紡糸装置。
請求項１又は２に記載の電界紡糸装置において、
前記堆積量均一化手段は、前記搬送機構による長尺シートの搬送動作に同期して前記紡糸部又は前記長尺シートを往復動させる機能を有することを特徴とする電界紡糸装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
前記２つの紡糸ユニットにおける各紡糸部は、前記複数のノズルが長尺シートの搬送方向及び噴射方向に垂直な第１方向に沿って第１ピッチで配列される第１ノズル列と、前記複数のノズルが前記第１方向に沿って第１ピッチで配列されるとともに前記第１ノズル列における前記複数のノズルとは前記第１方向に沿って第１ピッチの半分だけずれた位置に配列された第２ノズル列とが、長尺シートの搬送方向に平行な第２方向に沿って交互に配列された構造を有することを特徴とする電界紡糸装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
２次元的に配置された複数のノズルからポリマー溶液を長尺シートに向けて噴射する別の紡糸部及び前記別の紡糸部から見て長尺シートの裏面側に配置される別のコレクタ部を有する別の紡糸ユニットをさらに備え、
前記堆積量均一化装置は、前記別の紡糸ユニットにおいても、長尺シート上における、長尺シートの短幅方向に沿ったポリマー繊維の堆積量を均一化することを特徴とする電界紡糸装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の電界紡糸装置において、
前記長尺シート近傍を加熱する加熱機構をさらに備えることを特徴とする電界紡糸装置。