JP6089054B2 - Nanofiber manufacturing equipment - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、ナノファイバ製造装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a nanofiber manufacturing apparatus.

ナノ単位の直径を有する繊維物質を製造する装置として、ナノファイバ製造装置が医療分野等の広い分野に用いられている。ナノファイバ製造装置において、エレクトロスピニング技術が用いられている。   2. Description of the Related Art Nanofiber manufacturing apparatuses are used in a wide field such as the medical field as an apparatus for manufacturing a fiber material having a nano unit diameter. Electrospinning technology is used in nanofiber manufacturing equipment.

エレクトロスピニング技術とは、高分子物質等が溶解した原料液と、ワークと、を帯電させ、原料液及びワークの電位差によって原料液をワークに向かって吐出させる技術である。原料液が電気的に延伸することでナノファイバが製造される。このようなナノファイバ製造装置において、生産性を向上させることが望まれる。   The electrospinning technique is a technique in which a raw material liquid in which a polymer substance or the like is dissolved and a work are charged, and the raw material liquid is discharged toward the work by a potential difference between the raw material liquid and the work. Nanofibers are manufactured by electrically stretching the raw material liquid. In such a nanofiber manufacturing apparatus, it is desired to improve productivity.

特開2011−94281号公報JP 2011-94281 A

本発明の実施形態は、より生産性が向上したナノファイバ製造装置を提供する。   Embodiments of the present invention provide a nanofiber manufacturing apparatus with improved productivity.

本発明の実施形態によれば、吐出部と、対象部と、電源部と、駆動部と、を備えたナノファイバ製造装置が提供される。前記吐出部は、被堆積材に向かって原料液を吐出する。前記対象部は、前記被堆積材の前記吐出部に対向する側と反対側に対向して設けられる。前記電源部は、前記吐出部と、前記対象部と、の間に電位差を発生させる。前記駆動部は、前記吐出部及び前記対象部の前記被堆積材に対する位置を変える。前記駆動部は、前記吐出部及び前記対象部を回転可能に設けられた第1駆動部と、前記被堆積材を回転可能に設けられた第2駆動部と、を有する。 According to an embodiment of the present invention, a nanofiber manufacturing apparatus including a discharge unit, a target unit, a power supply unit, and a drive unit is provided. The discharge unit discharges the raw material liquid toward the material to be deposited. The target portion is provided opposite to a side opposite to the side of the material to be deposited facing the discharge portion. The power supply unit generates a potential difference between the ejection unit and the target unit. The drive unit changes positions of the discharge unit and the target unit with respect to the deposition target material. The drive unit includes a first drive unit provided to rotate the discharge unit and the target unit, and a second drive unit provided to rotate the deposition target material.

第1実施形態に係るナノファイバ製造装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the nanofiber manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るナノファイバ製造装置の一部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a part of nanofiber manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係るナノファイバ製造装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the nanofiber manufacturing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 図4(a)〜図4(c)は、第2実施形態に係るナノファイバ製造装置の一部を示す模式図である。Fig.4 (a)-FIG.4 (c) are schematic diagrams which show a part of nanofiber manufacturing apparatus concerning 2nd Embodiment.

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るナノファイバ製造装置を示す模式図である。
図2は、第1実施形態に係るナノファイバ製造装置の一部を示す模式図である。
図2は、吐出部40の回転方向を示している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a nanofiber manufacturing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 2 is a schematic view showing a part of the nanofiber manufacturing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 2 shows the rotation direction of the discharge unit 40.

図1に表すように、ナノファイバ製造装置100は、電源部10と、駆動部20と、制御部30と、吐出部40と、調整部50と、収集部60と、を備える。収集部60には、ナノファイバNを堆積させる基材70(被堆積部)が設けられている。図1の矢印a1の方向(−Z軸方向)は、吐出部40が原料液を吐出する方向を示している。   As illustrated in FIG. 1, the nanofiber manufacturing apparatus 100 includes a power supply unit 10, a drive unit 20, a control unit 30, a discharge unit 40, an adjustment unit 50, and a collection unit 60. The collecting unit 60 is provided with a base material 70 (deposited portion) on which the nanofibers N are deposited. A direction indicated by an arrow a1 in FIG. 1 (−Z-axis direction) indicates a direction in which the discharge unit 40 discharges the raw material liquid.

基材70は、第1面70a及び第2面70bを有する。第2面70bは、第1面70aに反対側の面である。また、第1面70aに対して垂直な方向をZ軸方向とする。Z軸方向に対して垂直な1つの方向をX軸方向とする。Z軸方向とX軸方向とに対して垂直な方向をY軸方向とする。第1面70aは、X−Y平面に対して平行である。   The base material 70 has a first surface 70a and a second surface 70b. The second surface 70b is a surface opposite to the first surface 70a. A direction perpendicular to the first surface 70a is taken as a Z-axis direction. One direction perpendicular to the Z-axis direction is taken as an X-axis direction. A direction perpendicular to the Z-axis direction and the X-axis direction is taken as a Y-axis direction. The first surface 70a is parallel to the XY plane.

本実施形態のナノファイバ製造装置100において、吐出部40と、調整部50と、の間に電圧を印加すると、表面張力によって吐出部40の先端部分に留まっている原料液は正(または負)に帯電する。また、原料液は、異極に帯電(またはアース)している調整部50に向かう電気力線に沿って作用する静電力によって吸引される。なお、吐出部40と、調整部50と、の間に印加する電圧は、10〜100kV程度である。   In the nanofiber manufacturing apparatus 100 of the present embodiment, when a voltage is applied between the ejection unit 40 and the adjustment unit 50, the raw material liquid remaining at the tip of the ejection unit 40 due to surface tension is positive (or negative). Is charged. Further, the raw material liquid is attracted by the electrostatic force acting along the lines of electric force directed to the adjusting unit 50 that is charged (or grounded) to a different polarity. In addition, the voltage applied between the discharge part 40 and the adjustment part 50 is about 10-100 kV.

静電力が表面張力より大きくなると、原料液が吐出部40の先端部分から吐出される。先端部分から吐出された原料液は、収集部60に設けられた基材70の第1面70aに向かって吐出される。このとき、原料液に含まれる溶媒は揮発し、ポリマーの繊維体が基材70に到達する。これにより、ナノファイバNが基材70の上に堆積される。本実施形態のナノファイバ製造装置100は、エレクトロスピニング法を用いてナノファイバNを形成する。   When the electrostatic force becomes larger than the surface tension, the raw material liquid is discharged from the tip portion of the discharge portion 40. The raw material liquid discharged from the tip portion is discharged toward the first surface 70 a of the base material 70 provided in the collecting unit 60. At this time, the solvent contained in the raw material liquid is volatilized, and the polymer fibrous body reaches the substrate 70. Thereby, the nanofiber N is deposited on the base material 70. The nanofiber manufacturing apparatus 100 of this embodiment forms the nanofiber N using an electrospinning method.

ナノファイバ製造装置100によって、平滑表面、多孔表面、ビーズ状、芯鞘状、中空状、極細ファイバー等の形状を有するナノファイバNが基材70の上に堆積される。図1において、ナノファイバNは、斜線部分で表している。   The nanofiber N having a shape such as a smooth surface, a porous surface, a bead shape, a core-sheath shape, a hollow shape, or an ultrafine fiber is deposited on the substrate 70 by the nanofiber manufacturing apparatus 100. In FIG. 1, the nanofiber N is represented by a hatched portion.

電源部10は、吐出部40と、調整部50と、の間に高電圧を印加する電源装置である。電源部10は、例えば、直流電源を用いた電源装置である。例えば、電源部10の一方の端子は、吐出部40に電気的に接続され、電源部10の他方の端子は、接地されている。また、調整部50の一端は、接地されている。このような接続によって、吐出部40と、調整部50と、の間に電位差を発生させることができる。   The power supply unit 10 is a power supply device that applies a high voltage between the ejection unit 40 and the adjustment unit 50. The power supply unit 10 is a power supply device using a DC power supply, for example. For example, one terminal of the power supply unit 10 is electrically connected to the discharge unit 40, and the other terminal of the power supply unit 10 is grounded. One end of the adjustment unit 50 is grounded. With such a connection, a potential difference can be generated between the ejection unit 40 and the adjustment unit 50.

駆動部20は、吐出部40に電気的に接続されている。駆動部20は、吐出部40をX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に可動させる。また、駆動部20は、調整部50に電気的に接続されている。駆動部20は、調整部50をX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に可動させる。駆動部20は、例えば、駆動モータ等を用いて吐出部40及び調整部50を駆動させる。   The drive unit 20 is electrically connected to the discharge unit 40. The drive unit 20 moves the discharge unit 40 in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction. The drive unit 20 is electrically connected to the adjustment unit 50. The drive unit 20 moves the adjustment unit 50 in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction. The drive part 20 drives the discharge part 40 and the adjustment part 50 using a drive motor etc., for example.

また、駆動部20は、収集部60と電気的に接続して、収集部60を駆動させることができる。これにより、基材70がシート状の部材である場合、収集部60の駆動(例えば、ローラ61及び回動体62の回転)によって、収集部60から基材70を送り出したり、収集部60から基材70を巻き取ることができる。   The driving unit 20 can be electrically connected to the collecting unit 60 to drive the collecting unit 60. Thereby, when the base material 70 is a sheet-like member, the base material 70 is sent out from the collecting part 60 or driven from the collecting part 60 by driving the collecting part 60 (for example, rotation of the roller 61 and the rotating body 62). The material 70 can be wound up.

制御部30は、例えば、CPU(Central Processing Unit)及びメモリー等を備えたコンピュータである。制御部30は、電源部10、駆動部20及び吐出部40の動作を制御する。制御部30は、電源部10、駆動部20及び吐出部40に電気的に接続されている。制御部30は、吐出液に印加される電圧値を決定するように電源部10を制御する。制御部30は、吐出部40及び調整部50を可動させるように駆動部20を制御する。制御部30は、吐出液の量を決定するように吐出部40を制御する。   The control unit 30 is, for example, a computer including a CPU (Central Processing Unit) and a memory. The control unit 30 controls operations of the power supply unit 10, the drive unit 20, and the discharge unit 40. The control unit 30 is electrically connected to the power supply unit 10, the drive unit 20, and the discharge unit 40. The control unit 30 controls the power supply unit 10 so as to determine a voltage value applied to the discharge liquid. The control unit 30 controls the drive unit 20 to move the discharge unit 40 and the adjustment unit 50. The control unit 30 controls the discharge unit 40 so as to determine the amount of the discharge liquid.

吐出部40は、例えば、ナノファイバNを形成する材料である原料液を吐出するノズルである。吐出部40は、先端部分41と、本体部分42と、を有する。例えば、原料液は、吐出部40とは別に設けられたタンク等に蓄えられ、タンクからパイプを介して吐出部40の本体部分42に供給される。本体部分42に蓄えられた原料液は、先端部分41から吐出される。例えば、先端部分41は、吐出ヘッドであって、本体部分42は、シリンジである。先端部分41と本体部分42との間にチューブ等の流路を設けて、本体部分42から先端部分41に原料液を供給しても良い。吐出部40にセラミック等の粒子を設けても良く、これにより、吐出部40における放電を抑制することができる。   The discharge unit 40 is, for example, a nozzle that discharges a raw material liquid that is a material for forming the nanofibers N. The discharge unit 40 includes a tip portion 41 and a main body portion 42. For example, the raw material liquid is stored in a tank or the like provided separately from the discharge unit 40 and is supplied from the tank to the main body portion 42 of the discharge unit 40 through a pipe. The raw material liquid stored in the main body portion 42 is discharged from the tip portion 41. For example, the tip portion 41 is a discharge head, and the main body portion 42 is a syringe. A flow path such as a tube may be provided between the tip portion 41 and the main body portion 42, and the raw material liquid may be supplied from the main body portion 42 to the tip portion 41. Particles such as ceramics may be provided in the discharge unit 40, whereby discharge in the discharge unit 40 can be suppressed.

原料液は、ナノファイバNの基材となる溶質を溶媒中に分散または溶解させた液体である。また、原料液は、ナノファイバNの材質やナノファイバNの性質等により適宜調整される液体である。例えば、原料液に分散または溶解する溶質として樹脂がある。また、原料液に使用される溶媒としては、揮発性のある有機溶剤がある。原料液に無機質固体材料を添加しても良い。   The raw material liquid is a liquid in which a solute serving as a base material of the nanofiber N is dispersed or dissolved in a solvent. The raw material liquid is a liquid that is appropriately adjusted depending on the material of the nanofiber N, the nature of the nanofiber N, and the like. For example, a resin is a solute that is dispersed or dissolved in a raw material liquid. Moreover, as a solvent used for the raw material liquid, there is a volatile organic solvent. An inorganic solid material may be added to the raw material liquid.

吐出部40は、駆動部20によってX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に可動する。吐出部40は、矢印a2〜矢印a4の方向に可動する。また、図2に表すように、吐出部40の駆動軸40aをZ軸方向に設けた場合、吐出部40は、駆動軸40aを中心に、X軸方向及びY軸方向に回転する。吐出部40は、矢印a5及び矢印a6の方向に回転する。この場合、Z軸方向が第1方向である。   The discharge unit 40 is movable in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction by the drive unit 20. The discharge part 40 is movable in the directions of arrows a2 to a4. As shown in FIG. 2, when the drive shaft 40a of the discharge unit 40 is provided in the Z-axis direction, the discharge unit 40 rotates about the drive shaft 40a in the X-axis direction and the Y-axis direction. The discharge part 40 rotates in the directions of arrows a5 and a6. In this case, the Z-axis direction is the first direction.

吐出部40は、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に可動し、駆動軸40aを中心に、X軸方向及びY軸方向に回転するので、吐出部40の基材70に対する位置が変化して、基材70にナノファイバNを立体的(3次元的)に堆積させることができる。これにより、基材70にナノファイバNを均一に堆積させることができる。   The discharge unit 40 is movable in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, and rotates about the drive shaft 40a in the X-axis direction and the Y-axis direction, so that the position of the discharge unit 40 with respect to the base material 70 changes. Thus, the nanofibers N can be three-dimensionally (three-dimensionally) deposited on the base material 70. Thereby, the nanofibers N can be uniformly deposited on the substrate 70.

調整部50は、基材70の第2面70bに対向して設けられている。調整部50は、導電性の部材である。調整部50は、例えば、矩形状を有する。調整部50は、例えば、吐出部40に発生する電位と極性が逆の電位を有するように設けられている。また、調整部50は、アースされていても良い。調整部50が吐出部40の電位と極性が逆の電位を有する、もしくは、アースされているので、吐出部40から原料液が吐出されてナノファイバNが基材70の上に堆積される。   The adjustment unit 50 is provided to face the second surface 70 b of the base material 70. The adjustment unit 50 is a conductive member. The adjustment unit 50 has, for example, a rectangular shape. For example, the adjustment unit 50 is provided so as to have a potential that is opposite in polarity to the potential generated in the ejection unit 40. Moreover, the adjustment part 50 may be earth | grounded. Since the adjustment unit 50 has a potential opposite to that of the discharge unit 40 or is grounded, the raw material liquid is discharged from the discharge unit 40 and the nanofibers N are deposited on the substrate 70.

調整部50は、駆動部20によってX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に可動する。調整部50は、所定の方向(X軸方向からZ軸方向)に駆動軸を設けることができる。調整部50は、矢印a7〜矢印a9の方向に可動する。調整部50は、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に可動するので、調整部50の基材70に対する位置が変化して、基材70にナノファイバNを均一に堆積させることができる。   The adjustment unit 50 is moved by the drive unit 20 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. The adjustment unit 50 can provide a drive shaft in a predetermined direction (from the X-axis direction to the Z-axis direction). The adjusting unit 50 is movable in the directions of arrows a7 to a9. Since the adjustment unit 50 is movable in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, the position of the adjustment unit 50 with respect to the base material 70 changes, and the nanofibers N can be uniformly deposited on the base material 70. .

また、プレート51が調整部50の上に設けられている。例えば、プレート51は、導電性の部材であって、吐出部40に発生する電位と同じ極性に帯電している。例えば、吐出部40に発生する電位が正電位である場合、プレート51は、正に帯電している。このようなプレート51を設けると、基材70の上であって、基材70とプレート51との重畳する部分にはナノファイバNが堆積され難くなる。これにより、ナノファイバNが基材70の上に堆積される範囲を制御することができる。また、調整部50の上に絶縁体を設けてナノファイバNが基材70の上に堆積される範囲を制御しても良い。   A plate 51 is provided on the adjustment unit 50. For example, the plate 51 is a conductive member and is charged with the same polarity as the potential generated in the ejection unit 40. For example, when the potential generated in the ejection unit 40 is a positive potential, the plate 51 is positively charged. When such a plate 51 is provided, it is difficult for the nanofibers N to be deposited on the portion of the base material 70 where the base material 70 and the plate 51 overlap. Thereby, the range in which the nanofibers N are deposited on the base material 70 can be controlled. In addition, an insulator may be provided on the adjustment unit 50 to control the range in which the nanofibers N are deposited on the base material 70.

収集部60は、ナノファイバNが堆積した基材70を収集する。
基材70は、例えば、紙等のシート状の部材である。
収集部60には、例えば、ローラ61と、回動体62と、が設けられている。例えば、収集部60は、ナノファイバNが堆積した基材70を搬送して収集する。基材70がシート状の部材である場合、基材70は、ローラ61に巻かれている。ローラ61は、回動体62により駆動されることによって、基材70を巻くように回転する。ローラ61の駆動によって、基材70の上に堆積されたナノファイバNは、吐出部40が原料液を吐出する方向(矢印a1の方向)に垂直な方向(Y軸方向)に搬送される。
The collection unit 60 collects the base material 70 on which the nanofibers N are deposited.
The base material 70 is a sheet-like member such as paper.
For example, the collection unit 60 includes a roller 61 and a rotating body 62. For example, the collection unit 60 conveys and collects the base material 70 on which the nanofibers N are deposited. When the base material 70 is a sheet-like member, the base material 70 is wound around the roller 61. The roller 61 is rotated by the rotating body 62 so as to wind the base material 70. By driving the roller 61, the nanofibers N deposited on the substrate 70 are conveyed in a direction (Y-axis direction) perpendicular to the direction in which the discharge unit 40 discharges the raw material liquid (the direction of the arrow a1).

ここで、エレクトロスピンニング法を用いたナノファイバ製造装置において、ナノファイバが基材に堆積されると、ナノファイバが堆積した基材の近傍は電位が高くなり、続いて生成されたナノファイバは、基板の電位が高い領域(ナノファイバが既に堆積した領域)には堆積され難くなる。これにより、基材にナノファイバを均一に堆積することは困難であった。   Here, in the nanofiber manufacturing apparatus using the electrospinning method, when nanofibers are deposited on a base material, the potential of the vicinity of the base material on which nanofibers are deposited becomes high, and the generated nanofibers are , It becomes difficult to deposit in a region where the potential of the substrate is high (a region where nanofibers are already deposited). Thereby, it was difficult to deposit nanofibers uniformly on the substrate.

本実施形態のナノファイバ製造装置100において、吐出部40及び調整部50がX軸方向からZ軸方向に可動し、吐出部40がZ軸方向に設けられた駆動軸を中心にX軸方向及びY軸方向に回転する。このような吐出部40及び調整部50を設けると、基材70の上にナノファイバNを均一に堆積することができる。また、吐出部40が回転するので、基材70にナノファイバNを立体的に堆積させることができる。これにより、歩留りが向上する。   In the nanofiber manufacturing apparatus 100 of the present embodiment, the discharge unit 40 and the adjustment unit 50 are movable from the X-axis direction to the Z-axis direction, and the discharge unit 40 is centered around the drive shaft provided in the Z-axis direction. Rotate in the Y-axis direction. Providing such a discharge unit 40 and adjustment unit 50 allows the nanofibers N to be uniformly deposited on the substrate 70. Moreover, since the discharge part 40 rotates, the nanofiber N can be deposited on the base material 70 in three dimensions. Thereby, a yield improves.

本実施形態によれば、より生産性が向上したナノファイバ製造装置が提供できる。   According to this embodiment, a nanofiber manufacturing apparatus with improved productivity can be provided.

(第2実施形態)
図3は、第2実施形態に係るナノファイバ製造装置を示す模式図である。
図4(a)〜図4(c)は、第2実施形態に係るナノファイバ製造装置の一部を示す模式図である。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a schematic view showing a nanofiber manufacturing apparatus according to the second embodiment.
Fig.4 (a)-FIG.4 (c) are schematic diagrams which show a part of nanofiber manufacturing apparatus concerning 2nd Embodiment.

図3に表すように、ナノファイバ製造装置110には、電源部10と、駆動部20と、吐出部40と、対象部80と、除電部90と、絶縁部91と、支持プレートP1〜P3と、連結部分Cと、が設けられている。駆動部20は、第1駆動部20a及び第2駆動部20bを有する。第2駆動部20bには、ナノファイバNを堆積させるワークW(被堆積部)が設けられている。図3の矢印a10の方向は、第1駆動部20aが回転する方向を示している。また、ナノファイバ製造装置110に、電源部10等を制御する制御部を設けても良い。   As shown in FIG. 3, the nanofiber manufacturing apparatus 110 includes a power supply unit 10, a drive unit 20, a discharge unit 40, a target unit 80, a charge removal unit 90, an insulating unit 91, and support plates P <b> 1 to P <b> 3. And the connection part C is provided. The drive unit 20 includes a first drive unit 20a and a second drive unit 20b. The second drive unit 20b is provided with a work W (deposition target part) on which the nanofibers N are deposited. The direction of the arrow a10 in FIG. 3 indicates the direction in which the first drive unit 20a rotates. The nanofiber manufacturing apparatus 110 may be provided with a control unit that controls the power supply unit 10 and the like.

本実施形態のナノファイバ製造装置110において、吐出部40と、対象部80と、の間に電圧を印加すると、表面張力によって吐出部40の先端部分に留まっている原料液は正(または負)に帯電する。また、原料液は、異極に帯電(またはアース)している対象部80に向かう電気力線に沿って作用する静電力によって吸引される。   In the nanofiber manufacturing apparatus 110 of the present embodiment, when a voltage is applied between the discharge unit 40 and the target unit 80, the raw material liquid remaining at the tip of the discharge unit 40 due to surface tension is positive (or negative). Is charged. Further, the raw material liquid is attracted by the electrostatic force acting along the lines of electric force directed to the target portion 80 that is charged (or grounded) to a different polarity.

静電力が表面張力より大きくなると、原料液が吐出部40の先端部分から吐出される。先端部分から吐出された原料液は、第2駆動部20bに設けられたワークWに向かって吐出される。このとき、原料液に含まれる溶媒は揮発し、ポリマーの繊維体がワークWに到達する。これにより、ナノファイバNがワークWの上に堆積される。本実施形態のナノファイバ製造装置110は、エレクトロスピニング法を用いてナノファイバNを形成する。   When the electrostatic force becomes larger than the surface tension, the raw material liquid is discharged from the tip portion of the discharge portion 40. The raw material liquid discharged from the tip portion is discharged toward the workpiece W provided in the second drive unit 20b. At this time, the solvent contained in the raw material liquid is volatilized, and the polymer fibrous body reaches the workpiece W. Thereby, the nanofiber N is deposited on the workpiece W. The nanofiber manufacturing apparatus 110 of this embodiment forms the nanofiber N using an electrospinning method.

電源部10は、吐出部40と、対象部80と、の間に高電圧を印加する電源装置である。例えば、電源部10の一方の端子は、吐出部40に電気的に接続され、電源部10の他方の端子は、接地されている。また、対象部80の一端は、接地されている。このような接続によって、吐出部40と、対象部80と、の間に電位差を発生させることができる。   The power supply unit 10 is a power supply device that applies a high voltage between the ejection unit 40 and the target unit 80. For example, one terminal of the power supply unit 10 is electrically connected to the discharge unit 40, and the other terminal of the power supply unit 10 is grounded. Further, one end of the target unit 80 is grounded. With such connection, a potential difference can be generated between the ejection unit 40 and the target unit 80.

第1駆動部20aは、連結部分Cに接続して連結部分Cを回転させる。第1駆動部20aは、所定の方向に駆動軸を有する。第2駆動部20bは、ワークWを回転させる。なお、第2駆動部20bによってワークWを回転させる方法は、後に説明する。第1駆動部20a及び第2駆動部20bは、例えば、駆動モータ等を用いて連結部分C及びワークWを回転させることができる。   The first driving unit 20a is connected to the connecting portion C and rotates the connecting portion C. The first drive unit 20a has a drive shaft in a predetermined direction. The second drive unit 20b rotates the workpiece W. A method of rotating the workpiece W by the second drive unit 20b will be described later. The 1st drive part 20a and the 2nd drive part 20b can rotate the connection part C and the workpiece | work W using a drive motor etc., for example.

吐出部40は、支持プレートP1の上に設けられている。対象部80は、支持プレートP3の上に設けられている。第1駆動部20aが矢印a10の方向に回転駆動することで、連結部分Cを介して第1駆動部20aに連結した支持プレートP1及び支持プレートP3が、ワークWの周囲を回転する。つまり、支持プレートP1に設けられた吐出部40と、支持プレートP3に設けられた対象部80と、がワークWの周囲を回転する。これにより、ワークWにナノファイバNを立体的(3次元的)に堆積させることができる。ワークWにナノファイバNを均一に堆積することができる。   The discharge part 40 is provided on the support plate P1. The target portion 80 is provided on the support plate P3. When the first drive unit 20a is rotationally driven in the direction of the arrow a10, the support plate P1 and the support plate P3 connected to the first drive unit 20a via the connection part C rotate around the workpiece W. That is, the discharge portion 40 provided on the support plate P1 and the target portion 80 provided on the support plate P3 rotate around the workpiece W. Thereby, the nanofiber N can be deposited three-dimensionally (three-dimensionally) on the workpiece W. The nanofibers N can be uniformly deposited on the workpiece W.

例えば、第1駆動部20aの駆動軸をY軸方向に設けた場合、第1駆動部20aは、Y軸を中心に回転する。第1駆動部20aがY軸を中心に回転すると、連結部分Cを介して第1駆動部20aに連結した支持プレートP1及び支持プレートP3がY軸を中心にワークWの周囲を回転する。これにより、吐出部40及び対象部80がY軸を中心にワークWの周囲を回転する。なお、第1駆動部20aの駆動軸は、X軸方向またはZ軸方向に設けても良い。このような場合、吐出部40及び対象部80がX軸またはZ軸を中心にワークWの周囲を回転する。   For example, when the drive shaft of the first drive unit 20a is provided in the Y axis direction, the first drive unit 20a rotates about the Y axis. When the first drive unit 20a rotates around the Y axis, the support plate P1 and the support plate P3 connected to the first drive unit 20a via the connecting portion C rotate around the workpiece W around the Y axis. Thereby, the discharge unit 40 and the target unit 80 rotate around the workpiece W around the Y axis. Note that the drive shaft of the first drive unit 20a may be provided in the X-axis direction or the Z-axis direction. In such a case, the discharge unit 40 and the target unit 80 rotate around the workpiece W around the X axis or the Z axis.

ワークWは、第2駆動部20bに設けられている。第2駆動部20bは、ワークWを回転させる。例えば、図4(a)に表すように、第2駆動部20bは、ワークWを把持するアームを有する。アームによってワークWの把持面を変えることで、ワークWの吐出部40に対向する面を変えることができる。これにより、第2駆動部20bは、ワークWを回転させる。例えば、ワークWを載置する台を用いてワークWの把持面を変えても良い。   The workpiece W is provided in the second drive unit 20b. The second drive unit 20b rotates the workpiece W. For example, as illustrated in FIG. 4A, the second drive unit 20 b includes an arm that holds the workpiece W. By changing the gripping surface of the workpiece W by the arm, the surface of the workpiece W facing the discharge unit 40 can be changed. Thereby, the second drive unit 20b rotates the workpiece W. For example, the holding surface of the workpiece W may be changed using a table on which the workpiece W is placed.

また、図4(b)に表すように、第2駆動部20bを絶縁体によって形成し、絶縁体の内部に電磁石20mを設けることで、第2駆動部20bはワークWを回転させても良い。このような場合、第2駆動部20bは、電磁石20mの磁力を加える部分を切り替えることで、ワークWを回転させることができる。   Further, as shown in FIG. 4B, the second drive unit 20b may be formed of an insulator, and the electromagnet 20m may be provided inside the insulator so that the second drive unit 20b rotates the workpiece W. . In such a case, the 2nd drive part 20b can rotate the workpiece | work W by switching the part which applies the magnetic force of the electromagnet 20m.

また、図4(c)に表すように、第2駆動部20bを板状の絶縁体によって形成し、この絶縁板内に開口部20oを設けて、開口部20oに供給される空気によって、第2駆動部20bはワークWを回転させても良い。このような場合、第2駆動部20bは、開口部20oの空気の流量によってワークWを浮遊させることで、ワークWを回転させることができる。   Further, as shown in FIG. 4C, the second driving unit 20b is formed by a plate-like insulator, and an opening 20o is provided in the insulating plate, and the second air is supplied to the opening 20o by the air. The two drive unit 20b may rotate the workpiece W. In such a case, the 2nd drive part 20b can rotate the workpiece | work W by making the workpiece | work W float with the flow volume of the air of the opening part 20o.

第2駆動部20bがワークWを回転させると、吐出部40がナノファイバNを堆積させるワークWの堆積面を変えることができる。これにより、ワークWにナノファイバNを立体的(3次元的)に堆積させることができる。ワークWにナノファイバNを均一に堆積することができる。   When the second drive unit 20b rotates the workpiece W, the deposition surface of the workpiece W on which the discharge unit 40 deposits the nanofibers N can be changed. Thereby, the nanofiber N can be deposited three-dimensionally (three-dimensionally) on the workpiece W. The nanofibers N can be uniformly deposited on the workpiece W.

対象部80は、支持プレートP3に設けられた導電性の部材である。対象部80は、例えば、吐出部40に発生する電位と極性が逆の電位を有するように設けられている。また、対象部80は、アースされていても良い。対象部80が吐出部40の電位と極性が逆の電位を有する、もしくは、アースされているので、吐出部40から原料液が吐出されてナノファイバNがワークWの上に堆積される。   The target portion 80 is a conductive member provided on the support plate P3. For example, the target unit 80 is provided so as to have a potential that is opposite in polarity to the potential generated in the ejection unit 40. Moreover, the target part 80 may be grounded. Since the target portion 80 has a potential opposite to the potential of the discharge portion 40 or is grounded, the raw material liquid is discharged from the discharge portion 40 and the nanofibers N are deposited on the workpiece W.

除電部90は、例えば、イオン発生器等の静電除去装置(イオナイザ)である。例えば、吐出部40の先端部分が正に帯電している場合、ワークWの上に堆積されたナノファイバNは正電荷を有する。このような場合、正に帯電したナノファイバN同士は反発するのでナノファイバNを連続して堆積し難い。したがって、除電部90にマイナスイオン発生器を用いて、既に堆積したナノファイバNの正電荷を除電(中和)することにより、ワークWの上にナノファイバNを連続して堆積することができる。   The charge removal unit 90 is, for example, an electrostatic removal device (ionizer) such as an ion generator. For example, when the tip portion of the discharge unit 40 is positively charged, the nanofiber N deposited on the workpiece W has a positive charge. In such a case, since the positively charged nanofibers N repel each other, it is difficult to continuously deposit the nanofibers N. Therefore, the nanofiber N can be continuously deposited on the workpiece W by removing (neutralizing) the positive charge of the nanofiber N that has already been deposited by using a negative ion generator in the static elimination unit 90. .

除電部90は、ワークWに対して固定しているが、これに限定するものではない。除電部90は、ワークWに対して可動(例えば、回転)しても良い。例えば、除電部90がワークWに対して固定している場合、第2駆動部20bの駆動によってワークWによるナノファイバNの堆積面が変わると、除電部90は、既に堆積したナノファイバNに対して除電処理を行うことができる。   Although the static elimination part 90 is being fixed with respect to the workpiece | work W, it is not limited to this. The static eliminator 90 may be movable (for example, rotated) with respect to the workpiece W. For example, when the static eliminator 90 is fixed to the workpiece W, if the deposition surface of the nanofiber N by the workpiece W is changed by the driving of the second drive unit 20b, the static eliminator 90 is applied to the nanofiber N that has already been deposited. On the other hand, static elimination processing can be performed.

一方、除電部90がワークWに対して回転している場合、例えば、除電部90は、第1駆動部20aの回転駆動に基づいて、既に堆積したナノファイバNに対して除電処理を行うことができる。例えば、除電部90は、ワークWの吐出部40が吐出する側と反対側から既に堆積したナノファイバNに対して除電処理を行うことができる。   On the other hand, when the static elimination part 90 is rotating with respect to the workpiece | work W, for example, the static elimination part 90 performs static elimination processing with respect to the nanofiber N already deposited based on the rotational drive of the 1st drive part 20a. Can do. For example, the charge removal unit 90 can perform a charge removal process on the nanofibers N that have already been deposited from the side opposite to the side from which the discharge unit 40 discharges the workpiece W.

絶縁部91は、ワークWをY軸方向から挟み込むように、ワークWと対象部80との間に設けられている。絶縁部91は、例えば、絶縁カバーである。   The insulating portion 91 is provided between the workpiece W and the target portion 80 so as to sandwich the workpiece W from the Y-axis direction. The insulating part 91 is an insulating cover, for example.

前述したように、第1駆動部20aの回転駆動によって、吐出部40及び対象部80がワークWの周囲を回転してワークWにナノファイバNを堆積する。また、第2駆動部20bの駆動によって、吐出部40がナノファイバを堆積させるワークWの堆積面を変えることができる。このような第1駆動部20a及び第2駆動部20bによって、ワークWにナノファイバNを立体的(3次元的)に堆積させることができる。ワークWにナノファイバNを均一に堆積することができる。   As described above, the ejection unit 40 and the target unit 80 rotate around the workpiece W to deposit the nanofibers N on the workpiece W by the rotational drive of the first driving unit 20a. Moreover, the deposition surface of the workpiece | work W on which the discharge part 40 deposits nanofiber can be changed by the drive of the 2nd drive part 20b. The nanofibers N can be deposited three-dimensionally (three-dimensionally) on the workpiece W by the first driving unit 20a and the second driving unit 20b. The nanofibers N can be uniformly deposited on the workpiece W.

本実施形態によれば、より生産性が向上したナノファイバ製造装置が提供できる。   According to this embodiment, a nanofiber manufacturing apparatus with improved productivity can be provided.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10…電源部、 20…駆動部、 20a…第1駆動部、 20b…第2駆動部、 20m…電磁石、 20o…開口部、 30…制御部、 40…吐出部、 40a…駆動軸 41…先端部分、 42…本体部分、 50…調整部、 51…プレート、 60…収集部、 61…ローラ、 62…回動体、 70…基材、 70a…第1面、 70b…第2面、 80…対象部、 90…除電部、 91…絶縁部、 100、110…ナノファイバ製造装置、 a1〜a10…矢印、 C…連結部分、 N…ナノファイバ、 P1〜P3…支持プレート、 W…ワーク   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power supply part, 20 ... Drive part, 20a ... 1st drive part, 20b ... 2nd drive part, 20m ... Electromagnet, 20o ... Opening part, 30 ... Control part, 40 ... Discharge part, 40a ... Drive shaft 41 ... Tip Part 42: body part 50 ... adjustment part 51 ... plate 60 ... collection part 61 ... roller 62 ... rotating body 70 ... base material 70a ... first face 70b ... second face 80 ... target , 90 ... Static elimination part, 91 ... Insulating part, 100, 110 ... Nanofiber manufacturing apparatus, a1 to a10 ... Arrow, C ... Connection part, N ... Nanofiber, P1 to P3 ... Support plate, W ... Workpiece

Claims (2)

被堆積材に向かって原料液を吐出する吐出部と、
前記被堆積材の前記吐出部に対向する側と反対側に対向して設けられた対象部と、
前記吐出部と、前記対象部と、の間に電位差を発生させる電源部と、
前記吐出部及び前記対象部の前記被堆積材に対する位置を変える駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、前記吐出部及び前記対象部を回転可能に設けられた第1駆動部と、前記被堆積材を回転可能に設けられた第2駆動部と、を有するナノファイバ製造装置。
A discharge section for discharging the raw material liquid toward the material to be deposited;
A target portion provided opposite to a side opposite to the discharge portion of the material to be deposited;
A power supply unit that generates a potential difference between the ejection unit and the target unit;
A drive unit that changes positions of the discharge unit and the target unit with respect to the deposition material;
With
The said drive part is a nanofiber manufacturing apparatus which has the 1st drive part provided rotatably in the said discharge part and the said object part, and the 2nd drive part provided rotatably in the said to-be-deposited material.
被堆積材に向かって原料液を吐出する吐出部と、前記被堆積材の前記吐出部に対向する側と反対側に対向して設けられた対象部と、を有するナノファイバ製造装置を用いてナノファイバを製造する方法であって、Using a nanofiber manufacturing apparatus having a discharge portion that discharges a raw material liquid toward a material to be deposited, and a target portion that is provided opposite to the side of the material to be deposited facing the discharge portion. A method of manufacturing a nanofiber comprising:
前記吐出部及び前記対象部を回転させると共に、前記被堆積材を回転させる工程と、Rotating the discharge unit and the target unit and rotating the deposition material;
前記吐出部及び前記対象部の間に電位差を発生させる工程と、Generating a potential difference between the ejection part and the target part;
前記吐出部によって前記被堆積材に向かって前記原料液を吐出する工程と、Discharging the raw material liquid toward the material to be deposited by the discharge unit;
を備えた方法。With a method.
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