JP6964890B2 - Nanofiber deposition / molding equipment and its deposition / molding method - Google Patents

Nanofiber deposition / molding equipment and its deposition / molding method Download PDF

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本発明は、吐出ノズルから吐出する合成樹脂の溶融液又は溶解液のポリマー溶液を微細径繊維状に伸長したナノファイバーを堆積させながら所定形状に成形するナノファイバーの堆積・成形装置及びその堆積・成形方法に関する。特に、吐出ノズルから吐出するポリマー溶液の吐出流の方向を、周囲に配置したエアノズルからの偏向風により偏向させながら堆積させることにより、シート状或いはマット状或いはブロック状の所定形状形成体に成形することが可能なナノファイバーの堆積・成形装置及びその堆積・成形方法に関する。 The present invention is a nanofiber deposition / molding apparatus for forming a polymer solution of a synthetic resin melt or solution discharged from a discharge nozzle into a predetermined shape while depositing nanofibers elongated into fine-diameter fibers, and the deposition / deposition thereof. Regarding the molding method. In particular, by depositing the polymer solution discharged from the discharge nozzle while being deflected by the deflecting wind from the air nozzles arranged around the polymer solution, the polymer solution is formed into a sheet-shaped, mat-shaped, or block-shaped predetermined shape forming body. The present invention relates to a nanofiber deposition / molding apparatus capable of the above and a method for depositing / molding the nanofiber.

従来、ナノファイバーは、それが微細径繊維であることの特性を活かし、さまざまな分野で利用されている。そして、微細径繊維を製造し、それを捕集する技術が、例えば、特許文献1に開示されている。特許文献1には、高速高温エアーを発生するエアノズル、及び、ポリマー溶液をエアノズルにより発生された高速高温エアーに向けて又は高速高温エアーの近傍に向けて吐出する噴出ノズルを備えたナノファイバー発生装置と、前記ナノファイバー発生装置の下流側に設けられ、前記ナノファイバー発生装置により発生されたナノファイバーを捕集する捕集装置と前記捕集装置の下流側に設けられ、気体を吸引する吸引装置と、前記ナノファイバー発生装置の下流側、かつ、前記捕集装置の上流側に、前記高速高温エアーが内部を通過するように設けられた筒状のガイド部材と、を備えることを特徴とするナノファイバー製造装置が記載されている。 Conventionally, nanofibers have been used in various fields by taking advantage of the characteristics that they are fine-diameter fibers. Then, for example, Patent Document 1 discloses a technique for producing fine-diameter fibers and collecting them. Patent Document 1 describes a nanofiber generator including an air nozzle that generates high-speed high-temperature air and a ejection nozzle that discharges a polymer solution toward the high-speed high-temperature air generated by the air nozzle or toward the vicinity of the high-speed high-temperature air. And a suction device provided on the downstream side of the nanofiber generator to collect nanofibers generated by the nanofiber generator and a suction device provided on the downstream side of the collection device to suck gas. A tubular guide member provided on the downstream side of the nanofiber generator and on the upstream side of the collection device so that the high-speed high-temperature air passes through the inside. Nanofiber manufacturing equipment is described.

ところで、従来、単独の吐出ノズルから捕集装置側へナノファイバーを吐出してシート状のナノファイバーを捕集する際には、当該ナノファイバーは吐出ノズルの延長線を中心に円形状に堆積されることとなる。そのため捕集装置側では、ナノファイバーの堆積を効果的に行わせるために吹き付け面の背後よりエアーで吸引する方式(特許文献1)等がある。しかしこの方式では、ナノファイバーの堆積量とともに吹き付け面の外周部への吸引力が低下してしまう。また、ナノファイバーは中心付近に堆積し易いため、均一な所定形状形成体の成形は困難となる。 By the way, conventionally, when nanofibers are discharged from a single discharge nozzle to the collection device side to collect sheet-shaped nanofibers, the nanofibers are deposited in a circular shape around an extension line of the discharge nozzle. The Rukoto. Therefore, on the collection device side, there is a method (Patent Document 1) in which air is sucked from behind the spraying surface in order to effectively deposit nanofibers. However, in this method, the suction force to the outer peripheral portion of the spray surface decreases with the amount of nanofibers deposited. In addition, since nanofibers are likely to be deposited near the center, it is difficult to form a uniform predetermined shape-forming body.

また、ローラー型のシート加工装置のように広範囲にナノファイバーを吹き付ける場合もある。この場合は、ナノファイバーの吐出ノズルを広範囲に複数設置する方法や、溶融部、駆動部を含む吐出ノズルを移動させる方式を採用する方法も考えられるが、装置が大型化となり高価格となるという問題があった。また、吐出ノズルは一軸方向のみに移動させる機構が一般的であり、複数方向へ移動させる機構は非常に複雑な構造となってしまう。 In addition, nanofibers may be sprayed over a wide area, such as in a roller-type sheet processing device. In this case, a method of installing a plurality of nanofiber discharge nozzles in a wide range or a method of moving the discharge nozzles including the melting part and the driving part can be considered, but the device becomes large and expensive. There was a problem. Further, the discharge nozzle is generally a mechanism for moving in only one axial direction, and the mechanism for moving in a plurality of directions has a very complicated structure.

国際公開第2015/145880号公報International Publication No. 2015/145880

特許文献1のナノファイバー製造装置においては、ナノファイバーが堆積したフィルタ基材は、熱圧着ローラーにて加熱処理され積層されて一体化され、ナノファイバーフィルタ材として巻き取りロールに巻き取られる、と記載されている。このように、捕集装置のフィルタ基材上に堆積させたナノファイバー材料を、捕集装置の巻き取りロールにより巻き取り捕集することについて記載があるが、捕集によりナノファイバーを正方形等の所望する形状に成形する技術についての記載はない。従って、ナノファイバーを製品として大量に流通させるためには、所定形状形成体に成形されるナノファイバーを所望する自由な形状に成形することが可能な技術が望まれる。 In the nanofiber manufacturing apparatus of Patent Document 1, the filter base material on which nanofibers are deposited is heat-treated by a thermocompression bonding roller, laminated, integrated, and wound on a take-up roll as a nanofiber filter material. Have been described. As described above, there is a description that the nanofiber material deposited on the filter base material of the collecting device is wound and collected by the winding roll of the collecting device. There is no description about the technique for molding into a desired shape. Therefore, in order to distribute nanofibers as a product in large quantities, a technique capable of forming nanofibers formed into a predetermined shape-forming body into a desired free shape is desired.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、吐出されるナノファイバーを堆積させながら捕集しつつ、正方形等の所定形状に成形することができるナノファイバーの堆積・成形装置、及びその堆積・成形方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a nanofiber deposition / molding apparatus capable of forming a predetermined shape such as a square while collecting the discharged nanofibers while depositing them, and a device thereof. It is an object of the present invention to provide a deposition / molding method.

本発明のナノファイバー堆積・成形装置は、
熱風流に対して溶融又は溶解樹脂を吐出して微細径繊維状に延伸してナノファイバーを製造するナノファイバー吐出装置の吐出ノズルからナノファイバーが吐出され、当該吐出されたナノファイバーをナノファイバー捕集手段に捕集させ堆積させるナノファイバー堆積・成形装置であって、
前記吐出ノズルから前記ナノファイバー捕集手段へのナノファイバーの吐出流の方向を偏向する吐出流方向偏向手段を備えており、該吐出流方向偏向手段は、前記吐出ノズルから前記ナノファイバー捕集手段への流路中で前記ナノファイバーの吐出流の側面方向より偏向風を当てることにより前記ナノファイバーの吐出流の方向を偏向するエアノズルを備えており、当該エアノズルは複数備えられており、当該複数のエアノズルを前記吐出ノズルに対して同心円状に等間隔角度で配設したことを特徴とする。
The nanofiber deposition / molding apparatus of the present invention
Nanofibers are discharged from the discharge nozzle of a nanofiber discharge device that discharges molten or dissolved resin to a hot air flow and stretches it into fine-diameter fibers to produce nanofibers, and the discharged nanofibers are captured by the nanofibers. A nanofiber deposition / molding device that collects and deposits on a collecting means.
The discharge flow direction deflecting means for deflecting the direction of the nanofiber discharge flow from the discharge nozzle to the nanofiber collecting means is provided, and the discharge flow direction deflecting means is the nanofiber collecting means from the discharge nozzle. An air nozzle that deflects the direction of the nanofiber discharge flow by applying a deflecting wind from the side surface direction of the nanofiber discharge flow in the flow path to the nanofiber is provided, and a plurality of the air nozzles are provided. The air nozzles of the above are arranged concentrically with respect to the discharge nozzles at equal intervals.

さらに、本発明のナノファイバー堆積・成形装置は、
前記エアノズルからの送風方向角度を調整するエアノズル送風角度変更手段を備えたことを特徴とする。
Further, the nanofiber deposition / molding apparatus of the present invention is
It is characterized by being provided with an air nozzle blowing angle changing means for adjusting the blowing direction angle from the air nozzle.

さらに、本発明のナノファイバー堆積・成形装置は、
前記エアノズルの送風量を調整する送風量変更手段を備えたことを特徴とする。
Further, the nanofiber deposition / molding apparatus of the present invention is
It is characterized by providing a means for changing the amount of air blown to adjust the amount of air blown by the air nozzle.

さらに、本発明のナノファイバー堆積・成形装置は、
前記同心円状に等間隔角度で配設されたエアノズルの送風動作を時計回り又は反時計回りに連続的に順番に送風を制御する送風制御手段を備えたことを特徴とする。
Further, the nanofiber deposition / molding apparatus of the present invention is
It is characterized by comprising a blower control means for controlling the blower operation of the air nozzles arranged concentrically at equal intervals in a continuous clockwise or counterclockwise direction.

本発明のナノファイバー堆積・成形方法は、
熱風流に対して溶融又は溶解樹脂を吐出して微細径繊維状に延伸してナノファイバーを製造するために、ナノファイバー吐出装置の吐出ノズルからナノファイバーが吐出し、当該吐出されたナノファイバーをナノファイバー捕集手段に捕集させ堆積させるナノファイバー堆積成形装置を用いたナノファイバーの堆積・成形方法であって、
前記吐出ノズルから前記ナノファイバー捕集手段への流路中に前記ナノファイバーの吐出流に対して同心円状に配置されたエアノズルによって、前記吐出流の側面方向より偏向風を当てることにより前記ナノファイバーの吐出流の方向を偏向させるようにし、
当該同心円状に等間隔角度で配設されたエアノズルの送風動作を時計回り又は反時計回りに連続的に順番に送風制御することを特徴とする。
The nanofiber deposition / molding method of the present invention
Nanofibers are discharged from the discharge nozzle of the nanofiber discharge device in order to discharge molten or dissolved resin to the hot air flow and stretch it into fine-diameter fibers to produce nanofibers, and the discharged nanofibers are discharged. It is a method of depositing and molding nanofibers using a nanofiber deposition molding device that collects and deposits with a nanofiber collecting means.
The nanofibers are blown from the side surface direction of the discharge flow by an air nozzle arranged concentrically with respect to the discharge flow of the nanofibers in the flow path from the discharge nozzle to the nanofiber collecting means. To deflect the direction of the discharge flow of
It is characterized in that the blowing operation of the air nozzles arranged concentrically at equal intervals is continuously and sequentially controlled clockwise or counterclockwise.

本発明によれば、ナノファイバー捕集手段に捕集され堆積されるナノファイバーの吐出流の方向を吐出流方向偏向手段により調整して偏向することが可能であることから、捕集される際に堆積され、成形されるナノファイバーを、正方形等の所望の所定形状に自由に成形することが可能となる。しかも、ナノファイバーを堆積量に関わらず、ナノファイバー捕集手段の吹き付け面へ均一に堆積させることができる。 According to the present invention, the direction of the discharge flow of the nanofibers collected and deposited by the nanofiber collecting means can be adjusted and deflected by the discharge flow direction deflecting means, and therefore, when collected. The nanofibers deposited and molded in the above can be freely formed into a desired predetermined shape such as a square. Moreover, the nanofibers can be uniformly deposited on the spray surface of the nanofiber collecting means regardless of the amount of deposition.

さらに、ナノファイバー捕集手段に対して堆積されるナノファイバーの堆積位置は、エアノズルの送風のON/OFFや、送風角度や、送風量を調整することにより自在に制御することができるから、捕集装置の方式に制限されない自由度の高い形状のナノファイバーからなるシートを作成することができる。 Further, the deposition position of the nanofibers deposited on the nanofiber collecting means can be freely controlled by adjusting the ON / OFF of the air blowing of the air nozzle, the blowing angle, and the blowing amount. It is possible to produce a sheet made of nanofibers having a high degree of freedom, which is not limited to the method of the collector.

さらに、吐出ノズルに対して同心円状に等間隔角度で配設されたエアノズルの送風動作を、例えば、時計回り又は反時計回りに連続的に順番に、或いはランダムに各エアノズルの送風制御(オン・オフ制御又は風量制御)を行うことにより、多数のエアノズルを設けずに済み、装置構造の簡略化を図ることができる。 Further, the air blowing operation of the air nozzles arranged concentrically at equal intervals with respect to the discharge nozzle is controlled (on / on) by continuously or randomly, for example, clockwise or counterclockwise. By performing off control or air volume control), it is not necessary to provide a large number of air nozzles, and the device structure can be simplified.

本発明の一実施例としてのナノファイバー堆積・成形装置を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows the nanofiber deposition | molding apparatus as one Example of this invention. 本発明の一実施例としてのナノファイバー堆積・成形装置のナノファイバー捕集手段を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the nanofiber collecting means of the nanofiber deposition | molding apparatus as one Example of this invention. 本発明の一実施例としてのナノファイバー吐出装置に構成される吐出ノズルと、吐出ノズルからナノファイバー捕集手段への吐出流を偏向する吐出流方向偏向手段とを示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a discharge nozzle configured in a nanofiber discharge device as an embodiment of the present invention, and a discharge flow direction deflecting means for deflecting a discharge flow from the discharge nozzle to the nanofiber collecting means. 本発明の一実施例としてのナノファイバー吐出装置に構成される吐出ノズルと、吐出ノズルからナノファイバー捕集手段への吐出流を偏向する吐出流方向偏向手段との配置関係を示す側面図である。It is a side view which shows the arrangement relation of the discharge nozzle configured in the nanofiber discharge device as one Example of this invention, and the discharge flow direction deflecting means which deflects the discharge flow from the discharge nozzle to the nanofiber collection means. .. 本発明の一実施例としてのナノファイバー吐出装置に構成される吐出ノズルと、吐出ノズルからナノファイバー捕集手段への吐出流を偏向する吐出流方向偏向手段との配置関係を示す正面図である。It is a front view which shows the arrangement relationship of the discharge nozzle configured in the nanofiber discharge device as one Example of this invention, and the discharge flow direction deflecting means which deflects the discharge flow from the discharge nozzle to the nanofiber collection means. ..

本願の発明者等は、先に、特願2017−170641において、ナノファイバー吐出装置の吐出ノズルから平行捕集棒へナノファイバーを吐出供給し、当該平行捕集棒で捕集する捕集装置に関する発明を出願している。
本願発明のナノファイバーの堆積成形装置及びその堆積成形方法は、上記特願2017−170641において開示された捕集装置に適用することにより、大きな効果を奏するものであり、本願においては、ナノファイバーの吐出ノズル及び捕集装置の実施態様としては、上記特願2017−170641に記載された捕集装置を記載しているが、これは吐出ノズル及び捕集装置を特願2017−170641のものに限定する意味ではない。
The inventors of the present application first, in Japanese Patent Application No. 2017-170641, relate to a collection device in which nanofibers are discharged and supplied from a discharge nozzle of a nanofiber discharge device to a parallel collection rod and collected by the parallel collection rod. I have applied for an invention.
The nanofiber deposition molding apparatus and the deposition molding method thereof of the present invention exert a great effect by being applied to the collection apparatus disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2017-170641. As an embodiment of the discharge nozzle and the collection device, the collection device described in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 2017-170641 is described, but this limits the discharge nozzle and the collection device to those of the Japanese Patent Application No. 2017-170641. It doesn't mean to do it.

以下、本発明の実施形態としての実施例を図1乃至図5により説明する。図1に示した本発明の実施態様のナノファイバー吐出装置とナノファイバー捕集装置とから成るナノファイバー堆積・成形装置を示しており、吐出ノズルからのナノファイバーの吐出によりナノファイバー捕集手段がナノファイバーを捕集して堆積させている状態を示している。 Hereinafter, examples of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. The nanofiber deposition / molding apparatus including the nanofiber ejection device and the nanofiber collecting apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is shown, and the nanofiber collecting means is provided by ejecting nanofibers from the ejection nozzle. It shows the state where nanofibers are collected and deposited.

もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、本実施例において説明した具体的な実施態様に限らず、それ以外の当業者であれば容易に変更可能な構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。特に、吐出ノズル及び捕集装置は、特願2017−170641に開示したものに限定されるというものではなく、一般的な技術への適用は当業者にとって容易なものである。 Of course, the present invention is not limited to the specific embodiments described in the present embodiment as long as it does not contradict the gist of the invention, and can be easily changed by those skilled in the art. Needless to say, it is easily applicable. In particular, the discharge nozzle and the collection device are not limited to those disclosed in Japanese Patent Application No. 2017-170641, and application to general techniques is easy for those skilled in the art.

本実施例のナノファイバー堆積・成形装置1は、大別するとナノファイバー吐出装置2とナノファイバー捕集装置15とからなり、溶融又は溶解樹脂を極微細径の繊維状に延伸してナノファイバーFを製造するナノファイバー吐出装置2からナノファイバー捕集装置15へとナノファイバーFを吐出供給するものであり、図1に示すように、ナノファイバー吐出装置2の吐出口である吐出ノズル2Aからナノファイバー捕集装置15のナノファイバー捕集手段たる平行捕集棒3へナノファイバーFが吐出され捕集される。 The nanofiber deposition / molding apparatus 1 of the present embodiment is roughly classified into a nanofiber discharge apparatus 2 and a nanofiber collection apparatus 15, and the molten or dissolved resin is stretched into a fiber having an ultrafine diameter to form a nanofiber F. Nanofiber F is discharged and supplied from the nanofiber discharge device 2 that manufactures the nanofiber discharge device 2 to the nanofiber collector device 15, and as shown in FIG. 1, the nanofiber is discharged from the discharge nozzle 2A that is the discharge port of the nanofiber discharge device 2. Nanofiber F is discharged and collected on the parallel collection rod 3 which is the nanofiber collection means of the fiber collection device 15.

ナノファイバー堆積・成形装置1には、詳細な図示のないフレーム(筐体)9に同じ高さで平行に設けられた捕集手段回転軸4及び掻取り手段回転軸5、捕集手段回転軸4を回転駆動する捕集手段駆動モータ、掻取り手段回転軸5を回転駆動する掻取り手段駆動モータを設けている。捕集手段回転軸4は、90°回転される毎に停止させられ、当該捕集手段回転軸4が停止された直後に掻取り手段回転軸5を360°回転させる回転制御手段を備える。吐出されたナノファイバーは、図1に示された下方位置に停止した捕集手段3により堆積されて捕集させる。捕集手段3により堆積・捕集されたナノファイバーFは、捕集手段3がM方向に45°回転し、掻取り手段回転軸5がN方向に回転することにより、掻取り手段回転軸5に取り付けられたU字型の掻取り棒12により掻き落とされる。なお、前記捕集手段駆動モータ、掻取り手段駆動モータ、及び回転制御手段については、これらも本発明の要旨でないため図示を省略している。 The nanofiber deposition / molding apparatus 1 includes a collecting means rotating shaft 4, a scraping means rotating shaft 5, and a collecting means rotating shaft, which are provided in parallel with a frame (housing) 9 not shown in detail at the same height. A collection means drive motor for rotationally driving 4 and a scraping means drive motor for rotationally driving the scraping means rotating shaft 5 are provided. The collecting means rotating shaft 4 is stopped every time the collecting means rotating shaft 4 is rotated by 90 °, and immediately after the collecting means rotating shaft 4 is stopped, the collecting means rotating shaft 5 is provided with a rotation control means for rotating the scraping means rotating shaft 5 by 360 °. The discharged nanofibers are deposited and collected by the collecting means 3 stopped at the lower position shown in FIG. In the nanofiber F deposited and collected by the collecting means 3, the collecting means 3 rotates 45 ° in the M direction and the scraping means rotating shaft 5 rotates in the N direction, whereby the scraping means rotating shaft 5 It is scraped off by a U-shaped scraping rod 12 attached to the. The collection means drive motor, the scraping means drive motor, and the rotation control means are not shown because they are not the gist of the present invention.

図2にナノファイバーの捕集装置15の詳細を示す。捕集手段回転軸4には、当該捕集手段回転軸4の軸線方向に11本配列された平行捕集棒3が設けられている。平行捕集棒3の各々の先端には屈曲延長された脱落防止部10が形成されている。 FIG. 2 shows the details of the nanofiber collecting device 15. The collecting means rotating shaft 4 is provided with 11 parallel collecting rods 3 arranged in the axial direction of the collecting means rotating shaft 4. A falling-out prevention portion 10 that is bent and extended is formed at the tip of each of the parallel collecting rods 3.

また、本実施例の11本からなるナノファイバー捕集手段たる平行捕集棒3は、図1、2に示すように、捕集手段回転軸4の外周の4方向に設けられている。 Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the parallel collecting rods 3 which are the 11 nanofiber collecting means of this embodiment are provided in four directions on the outer circumference of the collecting means rotating shaft 4.

11本の平行捕集棒3のうち、左右に位置する1本ずつの平行捕集棒3には、図2に示すように、コ字型の所定形状保持部材11が固着されている。当該所定形状保持部材11と前述した脱落防止部10とは、平行捕集棒3で捕集されたナノファイバーFが回転に伴う遠心力等により、平行捕集棒3の外側にはみ出したり脱落してしまったりすることを防止する。 As shown in FIG. 2, a U-shaped predetermined shape holding member 11 is fixed to each of the 11 parallel collecting rods 3 located on the left and right sides. The predetermined shape holding member 11 and the above-mentioned dropout prevention portion 10 protrude or fall off to the outside of the parallel collection rod 3 due to centrifugal force or the like caused by rotation of the nanofibers F collected by the parallel collection rod 3. Prevent it from happening.

図1に示すように、掻取り手段回転軸5には、U字型の掻取り棒12の両端部が固定されている。掻取り手段回転軸5に設けた掻取り棒12は、当該掻取り手段回転軸5の軸線方向に6本配列されている。 As shown in FIG. 1, both ends of the U-shaped scraping rod 12 are fixed to the scraping means rotating shaft 5. Six scraping rods 12 provided on the scraping means rotating shaft 5 are arranged in the axial direction of the scraping means rotating shaft 5.

当該掻取り棒12は、回転制御手段により掻取り手段回転軸5が360°回転されるとき、平行捕集棒間の隙間を通過し、平行捕集棒3に捕集され堆積されたナノファイバーFをはぎ落とす。なお、平行捕集棒3からはぎ落とされるナノファイバーFの下方には、回収容器13が設置されており、平行捕集棒3からはぎ落とされたナノファイバーFはその自重により回収容器13に自動的に回収される。 When the scraping means rotating shaft 5 is rotated by 360 ° by the rotation control means, the scraping rod 12 passes through the gap between the parallel collecting rods, and the nanofibers collected and deposited on the parallel collecting rod 3 Peel off F. A collection container 13 is installed below the nanofiber F that is peeled off from the parallel collection rod 3, and the nanofiber F that is peeled off from the parallel collection rod 3 is automatically moved to the collection container 13 by its own weight. Is recovered.

本実施例では、捕集手段回転軸4の外周の前後上下に平行捕集棒3が配置されたときに、回転制御手段が捕集手段回転軸4の回転駆動を停止させる(図1の状態)。そして、ナノファイバー吐出装置2の吐出ノズル2AからナノファイバーFが吐出されるのは、捕集手段回転軸4の下方に位置する平行捕集棒3に対してのみであり、当該平行捕集棒3がそこから90°回転され水平に配置された状態にあるときに、掻取り手段回転軸5が360°回転され、それに伴い掻取り棒12が平行捕集棒3に捕集されたナノファイバーFに対し接触されて、平行捕集棒3に捕集されたナノファイバーFをはぎ落とす。そして、はぎ落されたナノファイバーFは回収容器13に自動回収される。 In this embodiment, when the parallel collecting rods 3 are arranged in the front-rear and vertical directions on the outer circumference of the collecting means rotating shaft 4, the rotation control means stops the rotational driving of the collecting means rotating shaft 4 (state of FIG. 1). ). Then, the nanofiber F is discharged from the discharge nozzle 2A of the nanofiber discharge device 2 only to the parallel collection rod 3 located below the collection means rotating shaft 4, and the parallel collection rod is discharged. When 3 is rotated 90 ° from it and is in a horizontally arranged state, the scraping means rotating shaft 5 is rotated 360 °, and the scraping rod 12 is accordingly collected by the parallel collecting rod 3. The nanofiber F that is brought into contact with F and collected by the parallel collection rod 3 is peeled off. Then, the stripped nanofiber F is automatically collected in the collection container 13.

次に、本発明の実施態様である吐出流方向偏向手段について説明する。ここで、ナノファイバー吐出装置2の吐出ノズル2Aからナノファイバー捕集手段15へナノファイバーFを吐出するその流れを偏向する吐出流方向偏向手段16について図3〜5に基づき以下に説明する。なお、本実施例の吐出流方向偏向手段16はナノファイバー吐出装置2に付属して構成されているが、ナノファイバー補正装置15側に構成するようにして良いものとする。 Next, the discharge flow direction deflection means according to the embodiment of the present invention will be described. Here, the discharge flow direction deflecting means 16 for deflecting the flow of the nanofiber F discharged from the discharge nozzle 2A of the nanofiber discharge device 2 to the nanofiber collecting means 15 will be described below with reference to FIGS. 3 to 5. Although the discharge flow direction deflection means 16 of this embodiment is attached to the nanofiber discharge device 2, it may be configured on the nanofiber correction device 15 side.

吐出流方向偏向手段16は、吐出ノズル2Aから吐出されるナノファイバーFの吐出流の側面方向より、偏向風を当てることによりナノファイバーFの吐出流を偏向して所望の方向への吐出流を形成するもの、つまり、ナノファイバーFの吐出流をシフトするものである。この吐出流方向偏向手段16には、吐出ノズル2AからのナノファイバーFの吐出流に側方から偏向風を当てる複数のエアノズル17を円周状に配置している。該偏向風を形成するエアノズル17は、偏向角度調整プレート18により偏向風の噴出角度は調整自在である。該偏向角度調整プレート18は、半径方向(ナノファイバーFの吐出流に対して近づく方向或いは遠ざかる方向)にスライド自在に中空円盤型の保持フレーム19に対して装着されている。該偏向風のエアノズル17に対しては、偏向エアーを供給するための配管が構成されているが、図面の簡略化のために配管は図示していない。これらの配管は、偏向風をエアノズル17にまで導けば良いものである。配管に加えて、ポンプ、エアー供給のオン/オフ動作を行うソレノイドバルブを設けているが、これも適宜の構成に拠ることが可能であり、本明細書においては詳細の説明はしない。本発明の実施態様においては、各エアノズル17の吐出時間の他に各種送風動作を制御する送風制御手段21及びエアノズル17の送風量を電気的に調整する送風量変更手段20を備えている。 The discharge flow direction deflecting means 16 deflects the discharge flow of the nanofiber F by applying a deflecting wind from the side surface direction of the discharge flow of the nanofiber F discharged from the discharge nozzle 2A to deflect the discharge flow in a desired direction. What is formed, that is, what shifts the discharge flow of the nanofiber F. In the discharge flow direction deflecting means 16, a plurality of air nozzles 17 that apply deflected wind from the side to the discharge flow of the nanofiber F from the discharge nozzle 2A are arranged in a circumferential shape. In the air nozzle 17 forming the deflected wind, the ejection angle of the deflected wind can be adjusted by the deflection angle adjusting plate 18. The deflection angle adjusting plate 18 is slidably mounted on the hollow disk-shaped holding frame 19 in the radial direction (the direction approaching or moving away from the discharge flow of the nanofiber F). A pipe for supplying deflected air is configured for the deflected air nozzle 17, but the pipe is not shown for simplification of the drawings. These pipes only need to guide the deflected wind to the air nozzle 17. In addition to the piping, a solenoid valve that turns on / off the pump and air supply is provided, but this can also depend on an appropriate configuration, and details will not be described in this specification. In the embodiment of the present invention, in addition to the discharge time of each air nozzle 17, the blower control means 21 for controlling various blower operations and the blower amount changing means 20 for electrically adjusting the blower amount of the air nozzle 17 are provided.

複数のエアノズル17を円周状に装着した中空円盤型の保持フレーム19は、吐出ノズル2Aの下流側であって、当該吐出ノズル2Aを取り巻くように同心円状に配置され、図示しない連結フレームを介してナノファイバー吐出装置2に一体的に構成されている。図3〜図5に示すように、複数からなるエアノズル17は、吐出ノズル2Aの配置を中心にして同心円状に等間隔角度(45°間隔)で8つ配設されている。勿論、複数のエアノズル17は、45°間隔で8つの配置に限られるものではない。 The hollow disk-shaped holding frame 19 having a plurality of air nozzles 17 mounted in a circumferential shape is located on the downstream side of the discharge nozzle 2A and is arranged concentrically so as to surround the discharge nozzle 2A, via a connecting frame (not shown). It is integrally configured with the nanofiber discharge device 2. As shown in FIGS. 3 to 5, eight air nozzles 17 composed of a plurality of air nozzles 17 are arranged concentrically around the arrangement of the discharge nozzles 2A at equal intervals (45 ° intervals). Of course, the plurality of air nozzles 17 are not limited to the eight arrangements at 45 ° intervals.

また、保持フレーム19に対しては、各エアノズル17が偏向角度調整プレート18を介して装着されている。この偏向角度調整プレート18は、半径方向、つまり、ナノファイバーFの吐出流に対して近づく方向或いは遠ざかる方向に、中空円盤型の保持フレーム19に対してスライド自在に装着されている。偏向角度調整プレート18は、エアノズル17からの送風方向角度を調整するエアノズル送風角度変更手段である。 Further, each air nozzle 17 is attached to the holding frame 19 via a deflection angle adjusting plate 18. The deflection angle adjusting plate 18 is slidably mounted on the hollow disk-shaped holding frame 19 in the radial direction, that is, in the direction approaching or away from the discharge flow of the nanofiber F. The deflection angle adjusting plate 18 is an air nozzle blowing angle changing means for adjusting the blowing direction angle from the air nozzle 17.

本発明のナノファイバーの堆積・成形方法は、熱風流に対して溶融又は溶解樹脂を吐出して微細径繊維状に延伸してナノファイバーを製造するナノファイバー吐出装置の吐出ノズルからナノファイバーが吐出し、当該吐出されたナノファイバーをナノファイバー捕集手段に捕集させ堆積させるナノファイバー堆積・成形装置を用いたものであり、
吐出ノズルからナノファイバー捕集手段へのナノファイバーの吐出流を偏向させる吐出流方向偏向手段16により吐出流方向を偏向することにより、ナノファイバーの堆積位置を変えて所望の所定形状のナノファイバー堆積体を得るものである。
In the method for depositing and molding nanofibers of the present invention, nanofibers are discharged from a discharge nozzle of a nanofiber discharge device that discharges molten or dissolved resin to a hot air flow and stretches them into fine-diameter fibers to produce nanofibers. However, a nanofiber deposition / molding apparatus is used in which the discharged nanofibers are collected and deposited by the nanofiber collecting means.
By deflecting the discharge flow direction by the discharge flow direction deflecting means 16 that deflects the discharge flow of nanofibers from the discharge nozzle to the nanofiber collecting means, the nanofiber deposition position is changed to deposit nanofibers having a desired predetermined shape. You get the body.

吐出流方向偏向手段16により、吐出ノズルからナノファイバー捕集手段への流路中にナノファイバーの吐出流の側面方向より偏向風を当てることによりナノファイバーの吐出流の方向を偏向する。 The discharge flow direction deflecting means 16 deflects the direction of the nanofiber discharge flow by applying a deflecting wind from the side surface direction of the nanofiber discharge flow into the flow path from the discharge nozzle to the nanofiber collecting means.

吐出流方向偏向手段16は、同心円状に等間隔角度で配設されたエアノズルの送風動作を、例えば、時計回り又は反時計回りに連続的に順番に、或いはランダムに送風制御する。この場合の送風制御は、各エアノズルの送風のオン・オフ制御でも、送風量の制御でも良い。これにより、あたかも、偏向風の生成がナノファイバーの吐出流の周りを回るように生成することもできるし、吐出流の方向をランダムに変更することもできる。これにより、所定形状のナノファイバー成形体が形成できる。 The discharge flow direction deflecting means 16 controls the blowing operation of the air nozzles arranged concentrically at equal intervals, for example, continuously in a clockwise or counterclockwise direction, or randomly. The blower control in this case may be on / off control of the blower of each air nozzle or control of the blower amount. As a result, it is possible to generate the deflected wind so as to go around the discharge flow of the nanofibers, or it is possible to randomly change the direction of the discharge flow. As a result, a nanofiber molded body having a predetermined shape can be formed.

以上のような本実施例のナノファイバー堆積・成形装置1によれば、ナノファイバー捕集手段に捕集され堆積されるナノファイバーの吐出方向を吐出流方向偏向手段16により適宜調整することにより、ナノファイバー捕集手段に堆積して捕集されるナノファイバーFを正方形等の所定形状に自由に堆積・成形することが可能となる。これにより、シート状或いはマット状或いはブロック状の所定形状形成体に成形することが可能である。また、ナノファイバーFを堆積量に関わらず、平行捕集棒3の吹き付け面へ均一に堆積させることもできる。 According to the nanofiber deposition / molding apparatus 1 of the present embodiment as described above, the discharge direction of the nanofibers collected and deposited by the nanofiber collecting means is appropriately adjusted by the discharge flow direction deflecting means 16. It is possible to freely deposit and mold the nanofiber F, which is deposited and collected by the nanofiber collecting means, into a predetermined shape such as a square. As a result, it is possible to form a predetermined shape-forming body in the form of a sheet, a mat, or a block. Further, the nanofiber F can be uniformly deposited on the spray surface of the parallel collection rod 3 regardless of the amount of deposition.

さらに、捕集手段に堆積されるナノファイバーFの堆積位置は、エアノズル17の送風角度や送風量を調整することにより自在に制御することができるから、捕集手段の方式に制限されない自由度の高い形状のナノファイバーFからなるシート形状を作成することができる。 Further, the deposition position of the nanofiber F deposited on the collecting means can be freely controlled by adjusting the blowing angle and the blowing amount of the air nozzle 17, so that the degree of freedom is not limited to the method of the collecting means. A sheet shape made of high-shaped nanofiber F can be created.

さらに、送風制御手段21が、同心円状に等間隔角度で配設されたエアノズル17の送風のON−OFF動作を、例えば、時計回り又は反時計回りに連続的に順番に回転するように、或いはランダムに各エアノズル17の送風制御することができることから、多数のエアノズルを設けずに済み、装置構造の簡略化を図ることができる。 Further, the blower control means 21 rotates the blower ON-OFF operation of the air nozzles 17 arranged concentrically at equal intervals, for example, clockwise or counterclockwise continuously in order, or Since the ventilation of each air nozzle 17 can be controlled at random, it is not necessary to provide a large number of air nozzles, and the device structure can be simplified.

1 ナノファイバー堆積・成形装置
2 ナノファイバー吐出装置
2A 吐出ノズル(吐出口)
3 平行捕集棒(ナノファイバー捕集手段)
4 捕集手段回転軸
5 掻取り手段回転軸
9 フレーム(筐体)
10 脱落防止部
11 所定形状保持部材
12 掻取り棒
13 回収容器
15 ナノファイバー捕集装置
16 吐出流方向偏向手段
17 エアノズル
18 偏向角度調整プレート(エアノズル送風角度変更手段)
19 保持フレーム
20 送風量変更手段
21 送風制御手段(制御手段)
F ナノファイバー
1 Nanofiber deposition / molding device 2 Nanofiber discharge device 2A Discharge nozzle (discharge port)
3 Parallel collection rod (nanofiber collection means)
4 Collection means rotation shaft 5 Scraping means rotation shaft 9 Frame (housing)
10 Falling prevention part 11 Predetermined shape holding member 12 Scraping rod 13 Collection container 15 Nanofiber collector 16 Discharge flow direction deflection means 17 Air nozzle 18 Deflection angle adjustment plate (air nozzle ventilation angle changing means)
19 Holding frame 20 Blower amount changing means 21 Blower control means (control means)
F nanofiber

Claims (4)

熱風流に対して溶融又は溶解樹脂を吐出して微細径繊維状に延伸してナノファイバーを製造するナノファイバー吐出装置の吐出ノズルからナノファイバーが吐出され、当該吐出されたナノファイバーをナノファイバー捕集手段に捕集させ堆積させるナノファイバー堆積・成形装置であって、
前記吐出ノズルから前記ナノファイバー捕集手段へのナノファイバーの吐出流の方向を偏向する吐出流方向偏向手段を備えており、
前記吐出流方向偏向手段は、前記吐出ノズルから前記ナノファイバー捕集手段への流路中で前記ナノファイバーの吐出流の側面方向より偏向風を当てることにより前記ナノファイバーの吐出流の方向を偏向する複数のエアノズルを備えており、
複数の前記エアノズルは、前記吐出ノズルに対して同心円状に等間隔角度で配設されており、
前記エアノズルからの送風方向角度を調整するエアノズル送風角度変更手段を備えており、
前記エアノズル送風角度変更手段は、ナノファイバーの吐出流に対して近づく方向或いは遠ざかる方向にスライド自在に装着されていることを特徴とするナノファイバー堆積・成形装置。
Nanofibers are discharged from the discharge nozzle of a nanofiber discharge device that discharges molten or dissolved resin to a hot air flow and stretches it into fine-diameter fibers to produce nanofibers, and the discharged nanofibers are captured by the nanofibers. A nanofiber deposition / molding device that collects and deposits on a collecting means.
A discharge flow direction deflecting means for deflecting the direction of the nanofiber discharge flow from the discharge nozzle to the nanofiber collecting means is provided.
The discharge flow direction deflecting means deflects the direction of the nanofiber discharge flow by applying a deflecting wind from the side surface direction of the nanofiber discharge flow in the flow path from the discharge nozzle to the nanofiber collecting means. Equipped with multiple air nozzles
The plurality of air nozzles are arranged concentrically with respect to the discharge nozzles at equal intervals.
It is equipped with an air nozzle blowing angle changing means for adjusting the blowing direction angle from the air nozzle.
The nanofiber deposition / molding apparatus, wherein the air nozzle blowing angle changing means is slidably mounted in a direction approaching or away from the discharge flow of nanofibers.
前記エアノズルの送風量を調整する送風量変更手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載のナノファイバー堆積・成形装置。 The nanofiber deposition / molding apparatus according to claim 1, further comprising a means for changing the amount of air blown by the air nozzle. 前記同心円状に等間隔角度で配設されたエアノズルの送風動作を時計回り又は反時計回りに連続的に順番に送風を制御する送風制御手段を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のナノファイバー堆積・成形装置。 1. 2. The nanofiber deposition / molding apparatus according to 2. 前記同心円状に等間隔角度で配設されたエアノズルの送風のオン・オフ制御又は風量の制御をランダムに行う送風制御手段を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のナノファイバー堆積・成形装置。The nano according to claim 1 or 2, wherein the nano has a blower control means for randomly controlling the blower on / off or the air volume of the air nozzles arranged concentrically at equal intervals. Fiber deposition and molding equipment.
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