JP6676969B2 - 電界紡糸装置及び不織布製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、電界紡糸装置及び電界紡糸装置を備えた不織布製造装置に関する。

特許文献１には、例えばナノオーダの繊維径を有する微細繊維、所謂ナノファイバーを紡糸する電界紡糸装置が開示されている。同文献に記載の電界紡糸装置は、ポリマー原料液を押し出す紡糸部と、コレクタ電極と、紡糸部とコレクタ電極との間に電圧を印加する電源とを備えている。ポリマー原料液としては、ポリマー成分を溶媒に溶解させたポリマー溶液やポリマー成分を溶媒に分散させたポリマーエマルジョンが開示されている。ポリマー原料液は、紡糸部の押出口を通過する際に帯電するため、コレクタ電極に向けて静電気力により吸引される。このとき、ポリマー原料液の溶媒が揮発するとともにポリマー成分が延伸される。これにより、ポリマー成分が微細化されて紡糸される。

特開２０１４−４７４４０号公報

ところで、特許文献１に記載の電界紡糸装置においては、以下の不都合が生じるおそれがある。すなわち、ノズルからポリマー溶液やポリマーエマルジョンの溶媒が静電気力によりコレクタ電極に向けて優先的に吸引されることにより、ノズルの噴孔にポリマー成分が詰まりやすく、生産効率を低下させる一因となっている。

本発明の目的は、ノズルの目詰まりを抑制することのできる電界紡糸装置及び不織布製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するための電界紡糸装置は、電界紡糸法を用いて不織布を製造する装置であり、対向配置された１対の電極部材と、前記１対の電極部材の間に電圧を印加する電源装置と、前記１対の電極部材から離間して設けられ、一方の前記電極部材に向けてポリマー原料液を噴射するノズルと、を備える。

また、上記目的を達成するための不織布製造装置は、前記電界紡糸装置と、前記１対の電極部材の間に設けられ、前記一方の電極部材から他方の電極部材に向けて吸引される繊維を集積するシートと、を備える。

また、上記目的を達成するための不織布製造装置は、前記電界紡糸装置を備え、前記他方の電極部材が、前記一方の電極部材から他方の電極部材に向けて吸引される繊維を集積するシートである。

同構成によれば、ノズルから噴射されたポリマー原料液の液滴が一方の電極部材に衝突すると、液滴から溶媒の一部または全てが分離されることにより該液滴が微小化される。また、液滴は、上記一方の電極部材にて帯電することで他方の電極部材に向けて静電気力により吸引される。このとき、液滴に含まれる残りの溶媒が揮発するとともにポリマー成分が延伸される。これにより、ポリマー成分が微細化されて紡糸される。

ここで、上記構成によれば、ポリマー原料液を噴射するノズルが１対の電極部材から離間して設けられているため、ノズル自体が電極とされる構成とは異なり、溶媒が優先的に吸引されてノズルが目詰まりするという不都合が生じにくい。したがって、ノズルの目詰まりを抑制することができる。

本発明によれば、ノズルの目詰まりを抑制することができる。

不織布製造装置の一実施形態について、装置の全体構造を示す斜視図。 同実施形態の作用を説明する図。

以下、図１及び図２を参照して、一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の不織布製造装置は、電界紡糸装置１０と、電界紡糸装置１０により紡糸された繊維を集積することにより不織布を形成するとともに同不織布を搬送する搬送装置４０とを備えている。

電界紡糸装置１０は、正極部材１１と、正極部材１１の上方に位置し、正極部材１１と対向配置された負極部材１２とを備えている。正極部材１１及び負極部材１２は共に金属材料によって形成されている。

正極部材１１には電源装置２０が接続されている。また、負極部材１２は接地されている。したがって、電源装置２０により正極部材１１に対して通電することにより、正極部材１１と負極部材１２との間に電圧が印加される。

ポリマー溶液を供給する供給装置３０は、タンクやポンプを備えて構成されており、同供給装置３０には、供給管を介して１対のノズル３１が接続されている。１対のノズル３１は、搬送装置４０を挟むようにして正極部材１１の両側に設けられており、正極部材１１の上面に向けてポリマー溶液を噴射する。なお、ノズル３１から噴射されるポリマー溶液の液滴の大きさとしては１００μｍ程度が好ましい。

なお、ポリマー溶液は、繊維の原料であるポリマー成分が溶媒に溶解されたものである。ポリマー成分としては、例えばポリエチレン、ポロプロピレン、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。また、溶媒としては、アルコール、ベンゼン、トルエン、アセトン、水などが挙げられる。

搬送装置４０は、駆動ローラ４２と従動ローラ４３とにより支持された搬送ベルト４１を備えている。搬送ベルト４１の一部（下側部分）は、正極部材１１と負極部材１２との間に位置している。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図２に示すように、ノズル３１から噴射されたポリマー溶液の液滴が正極部材１１に衝突すると、液滴から溶媒の一部または全てが分離されることにより該液滴が微小化される。また、液滴は、正極部材１１にて正（＋）に帯電することで負極部材１２に向けて静電気力により吸引される。このとき、液滴に含まれる残りの溶媒が揮発するとともに延伸される。これにより、ポリマー成分が微細化されて紡糸される。こうして紡糸された繊維が搬送ベルト４１の下面に集積されることで不織布が形成される。

ここで、本実施形態では、ポリマー溶液を噴射するノズル３１が１対の正極部材１１及び負極部材１２から離間して設けられているため、ノズル自体が電極とされる構成とは異なり、溶媒が優先的に吸引されてノズルが目詰まりするという不都合が生じにくい。

以上説明した本実施形態に係る電界紡糸装置及び不織布製造装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）電界紡糸装置１０は、対向配置された１対の正極部材１１及び負極部材１２と、１対の正極部材１１及び負極部材１２の間に電圧を印加する電源装置２０と、１対の正極部材１１及び負極部材１２から離間して設けられ、正極部材１１に向けてポリマー溶液を噴射するノズル３１とを備えている。

こうした構成によれば、上述した作用を奏することにより、ノズル３１の目詰まりを抑制することができる。したがって、不織布の生産効率を向上させることができる。
（２）正極部材１１が負極部材１２の下方に設けられている。

ポリマー溶液が噴射される正極部材１１が負極部材１２の上方に設けられている場合には、噴射されたポリマー溶液の液滴のうち正極部材１１に付着したものが自重により落下する、所謂液だれが生じるおそれがある。

この点、上記構成によれば、正極部材１１が負極部材１２の下方に設けられているため、ポリマー溶液の液だれが生じることを回避できる。
（３）
不織布製造装置は、電界紡糸装置１０と、１対の正極部材１１及び負極部材１２の間に設けられ、正極部材１１から負極部材１２に向けて吸引される繊維を集積するとともに搬送する搬送ベルト４１とを備えている。

こうした構成によれば、不織布の生産効率を高めることができる。
＜変形例＞
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。

・搬送ベルト４１に代えて、正極部材１１と負極部材１２との間に、搬送機能を有さないシートを設け、同シートにより紡糸された繊維を集積させることもできる。
・上記実施形態の負極部材１２を廃止し、搬送ベルト４１自体を負極部材にすることもできる。この場合、搬送ベルト４１を電極材料により形成するとともに搬送ベルト４１を接地すればよい。

・ノズル３１を１つにすることもできる。また、ノズル３１を３つ以上にすることもできる。
・ポリマー原料液として、ポリマー成分が溶媒に分散させたポリマーエマルジョンを用いることもできる。

１０…電界紡糸装置、１１…正極部材（一方の電極部材）、１２…負極部材（他方の電極部材）、２０…電源装置、３０…供給装置、３１…ノズル、４０…集積装置、４１…搬送ベルト（集積部）、４２…駆動ローラ、４３…従動ローラ。

Claims (4)

1. 対向配置された１対の電極部材と、
   前記１対の電極部材の間に電圧を印加する電源装置と、
   前記１対の電極部材から離間して設けられ、一方の前記電極部材に向けてポリマー原料液を噴射するノズルと、を備え、
   前記一方の電極部材に向けて噴射された前記ポリマー原料液は、他方の前記電極部材に向けて吸引される、
   電界紡糸装置。
2. 前記一方の電極部材が他方の電極部材の下方に設けられている、
   請求項１に記載の電界紡糸装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電界紡糸装置と、
   前記１対の電極部材の間に設けられ、前記一方の電極部材から他方の電極部材に向けて吸引される繊維を集積する集積部と、を備える、
   不織布製造装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の電界紡糸装置を備え、
   前記他方の電極部材が、前記一方の電極部材から同他方の電極部材に向けて吸引される繊維を集積する、
   不織布製造装置。

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