JP6129900B2 - Nanofiber manufacturing spinneret and electrostatic spinning apparatus including the same - Google Patents

Nanofiber manufacturing spinneret and electrostatic spinning apparatus including the same Download PDF

Info

Publication number
JP6129900B2
JP6129900B2 JP2015116791A JP2015116791A JP6129900B2 JP 6129900 B2 JP6129900 B2 JP 6129900B2 JP 2015116791 A JP2015116791 A JP 2015116791A JP 2015116791 A JP2015116791 A JP 2015116791A JP 6129900 B2 JP6129900 B2 JP 6129900B2
Authority
JP
Grant status
Grant
Patent type
Prior art keywords
spinneret
pipe
collector
electrostatic spinning
spinning apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015116791A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017002425A (en )
Inventor
高志 井上
高志 井上
幹朗 江頭
幹朗 江頭
敏雄 柳原
敏雄 柳原
Original Assignee
株式会社メック
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Grant date

Links

Images

Description

本発明は、パイプ型の溶液供給部とリング型の溶液吐出部を持つ静電紡糸方式のナノファイバ製造用スピナレットに関し、さらに詳しくは、ナノファイバを高効率で量産化するに適したスピナレット及びそれを備えた静電紡糸装置に関する。 The present invention relates to nanofiber manufacturing spinneret electrospinning method with a solution discharge portion of the solution supply portion and the ring of the pipe type, and more particularly, spinnerets and it suitable for mass production of nanofibers at a high efficiency an electrostatic spinning apparatus equipped with.

再生医療工学、創傷材料、ドラッグデリバリ等のヘルスケアの分野、生体分子の精製や汚染水質の浄化を目的としたアフィニティ膜、センサ等のバイオテクノロジー・環境工学の分野、ポリマーバッテリ、色素増感太陽電池、高分子膜燃料電池等のエネルギ分野、あるいは、複合材料の強化材、対バイオテロ攻撃、ガス攻撃を想定した防護服等の防護・セキュリティの分野等の広い分野において、ミクロン(μm)未満のナノオーダの径(例えば数nm〜数百nm)を有する繊維(ナノファイバ)が注目されている。 Regenerative medicine engineering, wound material, the field of health care, such as drug delivery, affinity membranes for the purpose of purification of the purified or contaminated water biomolecules, biotechnology and environmental engineering such as a sensor, a polymer battery, a dye-sensitized solar batteries, energy fields, such as a polymer membrane fuel cells, or, reinforcement of the composite material, pairs bioterror attack, in a wide field of field and the like of the protective security such as protective clothing assuming a gas attack, microns ([mu] m) of less than fibers having a diameter of nanometer order (for example, several nm~ several hundred nm) (nanofiber) has attracted attention.

このようなナノファイバを製造する技術の一つに、エレクトロスピニング法(静電紡糸法)がある。 One technique for producing such nano-fibers, there are electrospinning (electrostatic spinning).
このエレクトロスピニング法は、繊維の素材となるポリマーと揮発性の溶媒とのポリマー溶液を噴射する紡糸口を有するノズルと、平板状のコレクタと、ノズルとコレクタとの間に高電圧を印加する高圧電源とを備えたエレクトロスピニング装置を用いる。 The electrospinning method is a high pressure is applied to the nozzle having a spinning hole to inject a polymer solution of a polymer as a fiber material and a volatile solvent, a flat collector, a high voltage between the nozzle and the collector using electrospinning apparatus having a power source. 高電圧が印加されていない状態では、ポリマー溶液は、ノズルの先端の紡糸口の先端部において、表面張力で留まっている。 In a state where the high voltage is not applied, the polymer solution at the tip of the spinneret of the tip of the nozzle, remains in tension. 紡糸口とコレクタとの間に、数kV〜100kVの電圧を印加すると、紡糸口先端のポリマー溶液の液滴は+(または−)に帯電し、異極に帯電(アース)しているコレクタに向かう電気力線に沿って作用する静電力(クーロン力)により吸引される。 Between the spinneret and the collector, by applying a voltage of several KV~100kV, droplets of the polymer solution spinneret tip + (or -) charged, the collector is charged to a different polarity (ground) It is sucked by an electrostatic force (Coulomb force) that acts along a line of electric force directed. 静電力が表面張力よりも越えると、ポリマー溶液の紡糸ジェットがコレクタに向かって連続的に噴射される。 When the electrostatic force exceeds than the surface tension, the spinning jet of the polymer solution is continuously injected toward the collector. このとき、ポリマー溶液中の溶媒は揮発し、コレクタに到達する際には、ポリマーの繊維のみとなり、ナノレベルの細さのナノファイバとなる。 At this time, the solvent in the polymer solution volatilizes, upon reaching the collector, becomes only the fibers of the polymer, the nanofibers of the nano-level fineness. なお、ナノファイバの原料としては、有機物のポリマーのみならず、金属酸化物、セラミック等の無機物をゾル−ゲル法によって、ナノファイバ形状に紡糸することも可能である。 As the raw material of the nanofiber, as well polymer organic material, a metal oxide, an inorganic material such as ceramic sol - gel method, it is possible to spin the nanofibers shape.
ところで、ナノファイバの製造も、試験的段階から量産的段階に入ろうとしている。 Incidentally, also the production of nanofibers, about to enter the mass production stage of the test stages.

このような量産型スピナレットとして、特許文献1には、ポリマー溶液を吐出する複数のノズルが2次元的に配置されたノズルブロックを備え、所定の搬送方向に搬送されて行く長尺シートにポリマー溶液を吐出することによってナノ繊維を堆積させる電界紡糸装置であって、ノズルブロックは、一方の端部が閉塞端で他方の端部がポリマー溶液供給口となっている管体を有し、各管体には、ノズルが各管体の長手方向に沿って所定数ずつ取り付けられており、かつ、各管体の各ポリマー溶液供給口には、ポリマー溶液を流通させるためのポリマー溶液流通パイプが接続されている電界紡糸装置が開示されている。 Such high-volume spinneret, Patent Document 1, a polymer solution elongate sheet having a plurality of nozzles for ejecting the polymer solution comprises a two-dimensionally arranged nozzle block, go is conveyed in a predetermined conveying direction a electrospinning apparatus for depositing nano-fibers by discharging nozzle block has a tubular body, one end of which is the other end with the polymer solution supply port in the closed end, each tube the body, the nozzle is attached by the predetermined number along the longitudinal direction of each tube, and each polymer solution supply port of each tube, connected to the polymer solution circulation pipe for circulating the polymer solution electrospinning apparatus is disclosed that is.

特許文献2には、複数のノズルが2次元的に配置されたノズルブロックと、ポリマー溶液供給装置を備え、長尺シートにポリマー溶液を吐出することによってナノ繊維を堆積させる電界紡糸装置であって、ポリマー溶液供給装置は、成分の異なる複数種類のポリマー溶液を貯留するポリマー溶液タンクと、ポリマー溶液を種類ごとに流通させるポリマー溶液流通パイプとを有し、ノズルブロックは、一方の端部が閉塞端で他方の端部がポリマー溶液供給口となっている管体を有し、各管体には、ノズルが長手方向に沿って所定数ずつ取り付けられており、かつ、各管体の各ポリマー溶液供給口には、ポリマー溶液を流通させるためのポリマー溶液流通パイプが接続された電解紡糸装置が開示されている。 Patent Document 2, a nozzle block in which a plurality of nozzles are arranged two-dimensionally, comprising a polymer solution supply device, an electrospinning apparatus for depositing nano-fibers by discharging a polymer solution to a long sheet , the polymer solution supply device includes a polymer solution tank for storing a plurality of types of polymer solutions of different components, the polymer solution circulation pipe for circulating the polymer solution for each type, the nozzle block has one end closed has a tubular body and the other end portion at the end is a polymer solution supply port, each tube is mounted by a predetermined number with nozzles along the longitudinal direction, and each polymer in each tube the solution supply port, electrolytic spinning apparatus is disclosed that the polymer solution flow pipe for circulating the polymer solution is connected.

特許文献3には、原料液体充填空間部を内部に有し、原料液体離脱用開口と所定の距離を隔てて設置されたコレクタ側から見て円弧状の輪郭を持つ原料液体離脱用開口形成嘴部を先端部に有する導電性の材質からなる液体供給ケーシングに、原料液体離脱用開口形成嘴部の前記円弧状の輪郭に沿って配列された複数の原料液体離脱用開口を備え、原料液体離脱用開口の個々の深さが、原料液体離脱用開口形成嘴部の幅方向の中央から両端部に行くにつれて短くなるように形成されているナノファイバ製造用スピナレットが開示されている。 Patent Document 3, has a raw liquid-filled space inside the raw material liquid withdrawal opening formed beak having an arcuate profile when viewed from the installed collector side at a feed liquid withdrawal opening a predetermined distance parts to the liquid supply casing made of a material having conductive to the tip portion, comprising said arcuate plurality feedstock liquid withdrawal opening arranged along the contour of the raw material liquid withdrawal opening formed beak, raw liquid withdrawal individual depth of use opening, nanofiber manufacturing spinneret is formed to be shorter as going to both ends from the center in the width direction of the raw liquid withdrawal opening formed beak portion is disclosed.

特開2012−167408号公報 JP 2012-167408 JP 特開2012−167409号公報 JP 2012-167409 JP 特開2013−124426号公報 JP 2013-124426 JP

前掲の特許文献1及び2には、上述したように、平面状のコレクタに対向する位置に設けられたノズルブロックに、繊維の原料を溶かしたポリマー溶液をコレクタに対して垂直な方向に吐出する複数のノズルを2次元的に配置した電界紡糸装置が記載されている。 Patent Documents 1 and 2, supra, as described above, and discharges to the nozzle blocks provided in a position opposed to flat collectors, the polymer solution of the raw material of the fiber in the direction perpendicular to the collector electrospinning apparatus in which a plurality of nozzles two-dimensionally is described.
しかし、複数のノズルの向きが同じ方向であり、ノズルから吐出される繊維も互いに平行で密接するので、繊維間の電界干渉が避けられず、ノズルによってはポリマー溶液が吐出されないということもあり、一定以上ノズルの間隔を近づけることができないという問題があった。 However, an orientation in the same direction of the plurality of nozzles, the fibers are also closely parallel to each other to be discharged from the nozzle, unavoidable electric field interference between the fibers, sometimes called polymer solution is not ejected by the nozzle, there is a problem that it is impossible to close the gap of constant or nozzle.

前掲の特許文献3に開示されたスピナレットでは、コレクタ側から見て円弧状の輪郭を持つ原料液体離脱用開口形成嘴部を先端部に有する導電性の材質からなる液体供給ケーシングを有しており、嘴部から吐出される溶液の方向が互いに放射状であるため、繊維間の電界干渉が低減するという効果を有するが、このスピナレット1組ではナノファイバを製造できる面積に限りがあり、幅の長いサンプル作製時は複数組のスピナレットを使用し、さらにスピナレットを左右に稼動させる必要があった。 In the spinneret disclosed in Patent Document 3 cited above, it has a liquid supply casing made of a conductive material having a raw liquid withdrawal opening formed beak having an arcuate profile when viewed from the collector side to the distal portion since the direction of the solution discharged from the beak is radial to one another, it has the effect of reducing the electric field interference between the fibers, in this spinneret set limited area for forming the nanofibers, the long width samples prepared at the time of using a plurality of sets of spinnerets, it is necessary to further operate the spinneret from side to side.

そこで本発明は、ノズルから吐出される繊維間の電界干渉を緩和させ、さらに、紡糸量を上げて、より生産性向上を図ることを目的とする。 The present invention is to reduce the electric field interference between the fibers discharged from the nozzle, further increasing the spinning amount and thereby ensure a more improved productivity.

前記課題を解決するため、本発明のナノファイバ製造用スピナレットは、内部に原料液体充填空間を有する導電性のスピナレットパイプと、前記スピナレットパイプの長手方向の複数箇所に設けられ、前記スピナレットパイプの前記原料液体充填空間と通じる液体流路および吐出口を有する導電性のスピナレットリングとを備え、前記各スピナレットリングの吐出口が、前記スピナレットパイプの中心軸からコレクタに向かう方向に対して異なった方向を指向することを特徴とする。 To solve the above problems, production of nanofibres for the spinneret of the present invention, a conductive spinneret pipe having a feed liquid filled space therein, provided in the longitudinal direction of the plurality of positions of the spinneret pipe, the spinnerets liquid flow path communicating with said raw liquid filling the space of the pipe and a conductive spinneret ring having a discharge port, the discharge port of each spinneret ring, toward the collector from the central axis of the spinneret pipe characterized by directing different directions for.

前記各スピナレットリングは、前記スピナレットパイプの中心軸に対して吐出口の方向を調整可能とすることができる。 Each spinneret rings may be adjustable in the direction of the discharge port with respect to a central axis of the spinneret pipe.
原料液体供給部と前記スピナレットパイプの前記原料液体充填空間とを接続する原料供給チューブは、前記スピナレットパイプの中途部に設けられた継手により結合されている構成とすることができる。 Raw material supply tube connecting the raw material liquid supply portion and the raw material liquid filling space of the spinneret pipe may be a configuration that is coupled by coupling provided in the middle portion of the spinneret pipe.

本発明の静電紡糸装置は、導電性のコレクタと、前記コレクタに対して離隔して配置されたナノファイバ製造用スピナレットと、前記コレクタと前記ナノファイバ製造用スピナレットの間に高電圧を印加する高電圧電源とを備えたことを特徴とする。 Electrostatic spinning apparatus of the present invention applies a collector electrically conductive, and production of nanofibres for spinneret which are spaced apart with respect to the collector, a high voltage between the collector and the production of nanofibres for spinnerets characterized by comprising a high voltage power supply.
前記ナノファイバ製造用スピナレットを複数、前記スピナレットパイプが平行になるように配置した構成とすることができる。 The nanofiber manufacturing spinneret plurality, the spinneret pipe can be formed by the arrangement in parallel.
前記各スピナレットパイプは、隣接するスピナレットパイプに対してスピナレットリングの吐出口の位置がずれるように配置されている構成とすることができる。 Each spinneret pipe may be a configuration that is arranged such that the position of the discharge port of the spinneret ring against adjacent spinneret pipe is shifted.
前記コレクタは、ナノファイバを連続的に巻き取るベルト式コレクタとすることができる。 The collector may be a belt-type collector winding the nanofibers continuously.

本発明のナノファイバ製造用スピナレットによれば、内部に原料液体充填空間を有する導電性のスピナレットパイプと、スピナレットパイプの長手方向の複数箇所に設けられ、スピナレットパイプの原料液体充填空間と通じる液体流路および吐出口を有する導電性のスピナレットリングとを備え、各スピナレットリングの吐出口が、スピナレットパイプの中心軸からコレクタに向かう方向に対して異なった方向を指向する構成としたことにより、次の効果を奏する。 According to the nano-fiber manufacturing spinneret of the present invention, a conductive spinneret pipe having a feed liquid filled space therein, provided in the longitudinal direction of the plurality of positions of spinneret pipe, a raw liquid filling the space spinneret pipe communicating a conductive spinneret ring having a liquid flow path and the discharge port, and a configuration in which the discharge ports of the spinneret ring, directed to different directions with respect to the direction toward the collector from the central axis of the spinneret pipe by the, the following effects.
(1)隣り合うスピナレットリング(ノズル)の吐出口の噴射角度が異なるため、紡糸繊維間の電界干渉を緩和することができる。 (1) Since the spray angle of the discharge port of the adjacent spinneret ring (nozzle) are different, it is possible to relax the electric field interference between spun fibers. 結果として、ノズル同士を近い距離に配置することができる。 As a result, it is possible to place the nozzle between the near distance. ノズルから吐出される繊維間の電界干渉を緩和させることができる。 Thereby relaxing the electric field interference between the fibers discharged from the nozzle.
(2)ノズル間隔を近付けることができるため、紡糸量を上げて、より生産性向上を図ることができる。 (2) it is possible to bring the nozzle spacing, by increasing the spinning amount, it is possible to further improve productivity.
(3)スピナレットパイプへの溶液の供給を端部ではなく中途部から行うことにより、吐出量の差が抑えられ、ノズル毎の吐出量を均一に制御することができる。 (3) By performing the intermediate portion and not at the end of the supply of the solution into spinneret pipe, the difference in discharge amount is suppressed, it is possible to uniformly control the discharge amount of each nozzle.

本発明の実施の形態に係る静電紡糸装置を示す斜視図である。 Is a perspective view showing an electrostatic spinning apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係るナノファイバ製造用スピナレットの構成を示すものであり、(a)は斜視図、(b)はスピナレットリングAの断面図、(c)はスピナレットリングBの断面図である。 And shows a structure of a nanofiber manufacturing spinneret according to the embodiment of the present invention, (a) is a perspective view, (b) is a cross-sectional view of a spinneret ring A, (c) the cross section of the spinneret ring B it is a diagram. スピナレットパイプへの溶液供給方法を示す説明図であり、(a)は比較例の場合、(b)は本発明の実施の形態の場合を示す。 It is an explanatory view showing a solution method for supplying to the spinneret pipe, (a) shows the case of the comparative example shows a case of the embodiment of (b) the present invention. 本発明の実施の形態による紡糸状態を示すものであり、(a)は紡糸開始時のコレクタ状の繊維、(b)は連続運転による不織布の生成状態を示す図である。 And it shows a spinning state according to an embodiment of the present invention, (a) is a collector like fiber at the start spinning, (b) is a diagram showing a generation state of the nonwoven fabric by a continuous operation. ノズルからの紡糸ジェット間の電界干渉緩和の状況の説明図であり、(a−1)は従来のシリンジを複数並べた状態の斜視図、(a−2)はそのときの繊維生成状態、(b)は本発明による繊維生成状態を示すものである。 Is an explanatory view of the state of the electric field interference mitigation between spinning jet from the nozzle, (a-1) is a perspective view of a state where arranging a plurality of conventional syringe, (a-2) is the fiber generation state at that time, ( b) shows a fiber generation state according to the present invention. 生産性の状態を示す説明図であり、(a)は従来の左右稼動なしでのサンプル作成状態、(b)は本発明によるサンプル作成状態を示す。 It is an explanatory view showing the productivity of the state, indicating (a) shows sample preparation conditions with no conventional left and right operation, (b) the sample preparation conditions according to the present invention. スピナレットパイプへの溶液の供給の他の例を示す斜視図である。 It is a perspective view showing another example of the supply of the solution into a spinneret pipe.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施の形態に係る静電紡糸装置は、図1に示すように、複数のスピナレット10と、コレクタとしての基材20と、スピナレット10と基材20間に高電圧を印加する高電圧電源30と、スピナレット10に繊維となる原料を溶解した溶液を供給する溶液供給装置40とを備えている。 Electrostatic spinning apparatus according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, a plurality of spinnerets 10, the substrate 20 as a collector, a high voltage for applying a high voltage between spinneret 10 and the base 20 a power supply 30, and a solution supply unit 40 for supplying a solution of a raw material to the spinneret 10 becomes fiber. スピナレット10と溶液供給装置40とは、溶液供給チューブ41で接続されている。 The spinneret 10 and the solution supply unit 40 are connected by the solution supply tube 41. 基材20は、供給ロール21と巻取りロール22の間に巻き付けられ、スピナレット10による紡糸領域では平面となるように支持ロール23,24で支持されている。 Substrate 20 is wrapped between the supply roll 21 and the take-up roll 22, in the spinning area by spinneret 10 is supported by support rolls 23, 24 so that the plane.

スピナレット10は、図2(a)に示すように、中空の金属製(導電性)のスピナレットパイプ11と、このスピナレットパイプ11の内部の原料液体充填空間と通じる液体流路および吐出口12を有する導電性のスピナレットリングAと、スピナレットリングBを交互に複数備えている。 Spinneret 10, as shown in FIG. 2 (a), a hollow made of a metal and spinneret pipe 11 (conductive), the interior of the liquid flow path communicating with the raw material liquid-filled space and a discharge port of the spinneret pipe 11 12 a spinneret ring a conductive with, a plurality of alternating spinneret ring B. 各スピナレットリングA,Bの吐出口12は、図2(b),(c)に示すように、スピナレットパイプの中心軸から基材20に向かう方向に対して異なった方向θ1,θ2を指向する。 Each spinneret ring A, the discharge port 12 of the B is FIG. 2 (b), the as shown in (c), the direction θ1 that differs with respect to the direction toward the substrate 20 from the center axis of the spinneret pipes, θ2 oriented to. このθ1,θ2は、図1に示すように、スピナレット10を複数、所定間隔で配置する際に、基材20上に吐出された繊維ができるだけ均等になる角度に選ばれる。 This .theta.1, .theta.2, as shown in FIG. 1, a spinneret 10 more, when arranged at predetermined intervals, chosen angle fibers discharged onto the substrate 20 becomes as equal as possible. また、隣接するスピナレット10を、基材の搬送方向と直交する方向にずらして、基材20上に吐出された繊維ができるだけ均等になるようにすることが好ましい。 Moreover, the spinneret 10 adjacent, staggered in the direction perpendicular to the transport direction of the substrate, it is preferable that the fibers discharged onto the substrate 20 becomes as equal as possible.
スピナレット10における吐出口12の角度θ1,θ2は、例えば10〜50°、スピナレット10の間隔は200〜400mm、スピナレットリングA,Bの間隔は10〜60mmが好適範囲として挙げられるが、この範囲に限定されない。 Angle θ1 of the discharge port 12 in the spinneret 10, .theta.2, for example 10 to 50 °, distance spinneret 10 200 to 400 mm, spinneret ring A, interval B is 10~60mm are mentioned as a preferred range, the range but it is not limited to.

このように、隣り合うリングのノズル穴の噴射角度の向きが異なるため、紡糸繊維間の電界干渉を緩和させて、ノズル同士をパイプ長手方向の近い位置に配置することができる。 Since the orientation of the injection angle of the nozzle holes of adjacent rings is different, by relaxing the electric field interference between spun fibers, the nozzle together can be placed in close positions the pipe longitudinal direction.

図3はパイプ型スピナレットへの溶液供給方法を示すものである。 Figure 3 shows a solution method for supplying to the pipe type spinneret. 前掲の特許文献1,2に記載された複数の管体には、端部にポリマー溶液流通パイプが接続されており、その供給方法を適用すると図3(a)のようになるが、溶液の供給が端からのため、ノズルA,Bの位置による溶液の流路の長さの違いが大きいので、配管抵抗による吐出圧力の違いが大きく、吐出量の差も多くなる。 The plurality of tubes described in Patent Documents 1 and 2 cited above, is connected to the polymer solution distributed pipe end, although its Applying supply method is shown in FIG. 3 (a), a solution because supply from the end, the nozzle a, the difference in length of the flow path of the solution according to the position of B is large, the difference of the discharge pressure due to pipe resistance is large, it becomes larger difference in discharge amount.
これに対して、本発明の実施の形態の場合は、図3(b)に示すように、溶液の供給がスピナレットパイプ11の中央部からであるため、流路の長さが図3(a)の約1/2になるため吐出圧力の差も少なくなり、吐出量の差も少なくなる。 For embodiments of contrast, the present invention, as shown in FIG. 3 (b), for the supply of the solution is from the center of the spinneret pipe 11, the length of the channel 3 ( the difference of the discharge pressure to become about 1/2 of a) also decreases, the difference between the discharge amount is also reduced.

本実施の形態のナノファイバ製造用スピナレットを用いて不織布のサンプルを製造した実施例を図4に示す。 The examples were prepared samples of the nonwoven fabric by using a nano-fiber manufacturing a spinneret of the present embodiment shown in FIG.

溶液:PVDF(ポリフッ化ビニリデン)溶液にて紡糸確認。 Solution: spinning confirmed by PVDF (polyvinylidene fluoride) solution.
条件:高さ 150mm 吐出量 1.5ml/hr(穴当り) Conditions: Height 150mm discharge rate 1.5 ml / hr (per hole)
印加電圧 30kV Applied voltage 30kV

図4(a)のようなリング型ノズルを持つパイプ型スピナレット10を基材20の上方150mmの位置に配置し、スピナレットパイプ11の中央部から溶液を供給し、静電紡糸を実施した。 Figure 4 a pipe type spinneret 10 having a ring-type nozzles, such as (a) disposed at a position above 150mm of the substrate 20, the solution is supplied from a central portion of the spinneret pipe 11, was carried out electrostatic spinning. リング型ノズルA,Bの紡糸ジェットの指向方向は交互に前後方向とした。 Ring nozzle A, the orientation direction of the spinning jet B was longitudinal direction alternately. このような特殊形状のリング型ノズルにより、紡糸ジェットを2方向へ飛ばし、基材を搬送することで、図4(b)に示すような一様な厚さの不織布サンプルが得られた。 The ring-shaped nozzle such special shape, skip spinning jet in two directions, by conveying the substrate, uniform thickness of the nonwoven fabric sample as illustrated in yielded FIG 4 (b).

図5は、従来のシリンジ型(注射針型)のノズルを複数並べた状態の斜視図(a−1)とそれによる不織布サンプルの生成状態(a−2)、および本発明の実施の形態による紡糸ジェット間の電界緩和による不織布の生成状態(b)を示すものである。 5, according to an exemplary embodiment of a conventional syringe-type perspective view of a plurality arrayed state nozzles (needle-type) generating state of (a-1) to that by non-woven fabric sample (a-2), and the present invention It shows the generation state of the nonwoven fabric due to the electric field relaxation between the spinning jet (b).
図5(a−1),(a−2)に示す、従来の針を並べたスピナレットに比べ、(b)ではノズルの配置数を容易に増やすことができる。 Figure 5 (a-1), shown in (a-2), compared to the spinneret arranged a conventional needle can be increased to facilitate the placement number of nozzles in (b).

本発明の実施の形態では、ジェットを2方向へ飛ばすことで、電界干渉緩和の効果があると考えられる。 In the embodiment of the present invention, by blowing a jet into two directions, it is considered to be effective electric field interference mitigation.
この結果より1本のパイプ型スピナレットで針を1列に並べたスピナレット2列分以上の溶液を紡糸することができ、より準備操作を簡略化し、生産性の向上が期待できる。 The results show a single pipe type spinneret needle spinneret least two columns arranged in a row in the solution can be spun, more simplified preparation operation, improvement of productivity can be expected.

図6は、従来の、例えば前掲の特許文献3に記載されたスピナレットを、左右稼動をせずにサンプル作成した場合(a)と、本発明の実施例によってサンプル作成した場合(b)を示している。 6, conventional, for example a spinneret described in Patent Document 3 cited above, the case where the sample prepared without lateral operation (a), when the examples sample preparation of the present invention indicates (b) ing.
従来のスピナレットは吐出範囲が狭いので、左右稼動しない場合、図6(a)に示すように隣接するノズル間に繊維が形成されない部分が生じるが、本発明の実施の形態では、隣接するノズルの吐出方向を交互に違えているので、図6(b)に示すように左右稼動しなくても一様な厚みの不織布が得られる。 Since conventional spinneret narrow discharge range, if not left running, but the portion the fibers are not formed between adjacent nozzles as shown in FIG. 6 (a) occurs, in the embodiment of the present invention, the adjacent nozzles since Chigae discharge direction alternately, of uniform thickness nonwoven can be obtained without lateral operate as shown in Figure 6 (b). このため、生産性の向上を図ることができる。 Therefore, it is possible to improve the productivity.

以上の実施の形態では、図3(b)に示すように、スピナレットパイプ11の中央部に溶液供給チューブ41を接続し、溶液の供給をスピナレットパイプ11の中央部から行うことにより、各ノズルからの溶液の吐出圧にムラが出にくいようにした例を示したが、図7に示すように、スピナレットパイプ11の複数箇所(スピナレットパイプ11の両端からも含む)から供給することによっても、各ノズルからの吐出圧力の差を抑えることができ、吐出量の差も小さくなる。 In the above embodiment, as shown in FIG. 3 (b), to connect the solution supply tube 41 to the central portion of the spinneret pipe 11, by performing the supply of the solution from the central portion of the spinneret pipe 11, the an example is shown in which uneven discharge pressure was set to hard output of the solution from the nozzle, as shown in FIG. 7, be supplied from a plurality of locations of spinneret pipe 11 (including from both ends of the spinneret pipe 11) as well, it is possible to suppress the difference between the discharge pressure from each nozzle, the difference between the discharge amount is also reduced. このことより繊維膜の厚みの均一性の向上につながる。 This leads to an improvement in the uniformity of thickness of the fiber membrane from.

本発明は、ノズルから吐出される繊維間の電界干渉を緩和させ、さらに、紡糸量を上げて、より生産性向上を図ることのできるナノファイバ製造用スピナレット及びそれを備えた静電紡糸装置として、ナノファイバの高速量産化技術に好適に利用することができる。 The present invention is to reduce the electric field interference between the fibers discharged from the nozzle, further increasing the spinning amount, as an electrostatic spinning apparatus having a spinneret and it for production of nanofibres may be achieved more Productivity , it can be suitably used for high-speed mass production techniques nanofiber.

10 スピナレット 11 スピナレットパイプ 12 吐出口 A,B スピナレットリング 20 基材(コレクタ) 10 spinneret 11 spinneret pipe 12 discharge ports A, B spinneret ring 20 substrate (collector)
21 供給ロール 22 巻取りロール 23,24 支持ロール 30 高電圧電源 40 溶液供給装置 41 溶液供給チューブ 21 supply roll 22 Winding roll 23, 24 supporting roller 30 a high-voltage power supply 40 solution supply device 41 solution supply tube

Claims (7)

  1. 内部に原料液体充填空間を有する導電性のスピナレットパイプと、 A conductive spinneret pipe having a feed liquid filled space therein,
    前記スピナレットパイプの長手方向の複数箇所に設けられ、前記スピナレットパイプの前記原料液体充填空間と通じる液体流路および吐出口を有する導電性のスピナレットリングとを備え、 Wherein provided in the longitudinal direction of the plurality of positions of spinneret pipe, and a said communication with the raw material liquid filling space of the conductive having a liquid flow path and ejection openings spinneret rings of the spinneret pipe,
    前記スピナレットリングは、前記スピナレットパイプの長手方向と直交する方向に半径方向を向けて設けられ、 The spinneret ring is provided toward the radial direction in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the spinneret pipe,
    隣り合う前記各スピナレットリングの吐出口が、前記スピナレットパイプの中心軸からコレクタに向かう方向を中心に、交互に、前記スピナレットリングの半径方向の異なった方向を指向することを特徴とするナノファイバ製造用スピナレット。 The adjacent discharge ports of the spinneret ring, around the direction toward the collector from the central axis of the spinneret pipe, alternately, characterized by directing the radial different direction of the spinneret ring nano-fiber manufacturing for spinnerets.
  2. 前記各スピナレットリングは、前記スピナレットパイプの中心軸に対して吐出口の方向を調整可能である請求項1記載のナノファイバ製造用スピナレット。 Each spinneret ring, the spinneret claim 1 for production of nanofibres for spinnerets according can adjust the direction of the discharge port with respect to the central axis of the pipe.
  3. 原料液体供給部と前記スピナレットパイプの前記原料液体充填空間とを接続する原料供給チューブは、前記スピナレットパイプの中途部に設けられた継手により結合されている請求項1または2記載のナノファイバ製造用スピナレット。 Raw material supply tube connecting the raw material liquid supply portion and the raw material liquid filling space of the spinneret pipe, the spinneret pipe nanofibers according to claim 1 or 2, wherein coupled by joint provided in an intermediate portion spinneret for the production.
  4. 導電性のコレクタと、前記コレクタに対して離隔して配置された請求項1から3のいずれかの項に記載のナノファイバ製造用スピナレットと、前記コレクタと前記ナノファイバ製造用スピナレットの間に高電圧を印加する高電圧電源とを備えた静電紡糸装置。 Conductive and the collector, and the production of nanofibres for spinneret according to any one of claims 3 to claim 1, which is spaced with respect to the collector, high between the said collector nanofiber producing spinnerets electrostatic spinning apparatus equipped with a high-voltage power supply for applying a voltage.
  5. 前記ナノファイバ製造用スピナレットを複数、前記スピナレットパイプが平行になるように配置した請求項4記載の静電紡糸装置。 The nanofiber plurality of manufacturing spinneret, the spinneret pipe electrostatic spinning apparatus of claim 4, wherein arranged in parallel.
  6. 前記各スピナレットパイプは、隣接するスピナレットパイプに対してスピナレットリングの吐出口の位置がずれるように配置されている請求項4または5記載の静電紡糸装置。 Each spinneret pipe, adjacent electrostatic spinning apparatus of claim 4 or 5, wherein the position of the discharge port of the spinneret ring is arranged to be shifted with respect to spinneret pipes.
  7. 前記コレクタは、ナノファイバを連続的に巻き取るベルト式コレクタである請求項4から6のいずれかの項に記載の静電紡糸装置。 The collector, electrostatic spinning apparatus according to any one of claims 4 6 is a belt-type collector winding the nanofibers continuously.
JP2015116791A 2015-06-09 2015-06-09 Nanofiber manufacturing spinneret and electrostatic spinning apparatus including the same Active JP6129900B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015116791A JP6129900B2 (en) 2015-06-09 2015-06-09 Nanofiber manufacturing spinneret and electrostatic spinning apparatus including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015116791A JP6129900B2 (en) 2015-06-09 2015-06-09 Nanofiber manufacturing spinneret and electrostatic spinning apparatus including the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017002425A true JP2017002425A (en) 2017-01-05
JP6129900B2 true JP6129900B2 (en) 2017-05-17

Family

ID=57752531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015116791A Active JP6129900B2 (en) 2015-06-09 2015-06-09 Nanofiber manufacturing spinneret and electrostatic spinning apparatus including the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6129900B2 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4965188B2 (en) * 2006-08-10 2012-07-04 日本バイリーン株式会社 The polymer solution supply member, the method of manufacturing an electrostatic spinning apparatus and electrostatic spinning nonwoven
JP4853452B2 (en) * 2007-10-17 2012-01-11 パナソニック株式会社 Nano-fiber manufacturing equipment
US8778240B2 (en) * 2011-02-07 2014-07-15 Fiberio Technology Corporation Split fiber producing devices and methods for the production of microfibers and nanofibers
JP2013124426A (en) * 2011-12-14 2013-06-24 Mecc Co Ltd Spinneret for producing nanofiber

Also Published As

Publication number Publication date Type
JP2017002425A (en) 2017-01-05 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101154211B1 (en) An electrospinning apparatus and an apparatus for manufacturing nano-fiber
US20060228435A1 (en) Electrospinning of fibers using a rotatable spray head
US20110130063A1 (en) Spinning apparatus, apparatus and process for manufacturing nonwoven fabric, and nonwoven fabric
US20110156319A1 (en) Method and apparatus for producing nanofibers
Wang et al. Needleless electrospinning of uniform nanofibers using spiral coil spinnerets
US20090162468A1 (en) Controlled Electrospinning of Fibers
Ali et al. Direct electrospinning of highly twisted, continuous nanofiber yarns
WO2005042813A1 (en) Electrostatic spinning equipment and method of preparing nano fiber using the same
US20090152773A1 (en) Controlled Electrospinning of Fibers
JP2005264353A (en) Method for producing fiber assembly and apparatus for producing the same
CN101003916A (en) Jet type electrostatic spinning equipment capable of producing Nano fiber in bulk
KR20040052685A (en) Electrospinning apparatus equipped with evacuated rotatable spinneret
CN101985793A (en) Device for preparing non-woven fabric product continuously with electrostatic spinning method
Zhang et al. Centrifugal spinning: an alternative approach to fabricate nanofibers at high speed and low cost
Yousefzadeh et al. Producing continuous twisted yarn from well‐aligned nanofibers by water vortex
CN201924106U (en) Device adopting electrostatic spinning for continuous preparation of non-woven fabric products
JP2006112023A (en) Method for producing fiber assembly and apparatus for producing the fiber assembly
CN103132194A (en) Orientation electro-spinning nanometer fiber spinning method and device thereof
JP2008223186A (en) Method for producing nanofibers and apparatus therefor
CN102703997A (en) Multi-nozzle closed type jet electrostatic spinning device for preparing nanofibers
CN203583021U (en) Multi-spray-head auxiliary electrostatic spinning device with plate electrode
US20060138711A1 (en) Electroblowing web formation process
CN101586288A (en) Array multi-nozzle electrospinning device
CN101805932A (en) Electrospinning parallel spinning head device and method thereof
US20070040305A1 (en) Electroblowing fiber spinning process

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170110

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170301

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170404

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170412

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6129900

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150