CN111212936A - 电场纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电场纺丝装置，实施方式的电场纺丝装置具有：输送设备，沿着垂直方向输送基材；喷头单元，与由上述输送设备输送的上述基材对置地配置，通过被施加电压来喷出纤维的原料液而在上述基材上形成上述纤维的膜；以及控制体，配置在上述喷头单元的上述垂直方向上的至少一端侧的位置，被施加与向上述喷头单元施加的电压为相同极性的电压，使上述喷头单元的上述一端侧的位置的周边产生电场。

Description

电场纺丝装置

技术领域

本发明的实施方式涉及一种电场纺丝装置。

背景技术

以往，已知有使用电场纺丝法在基材上形成纤维膜的电场纺丝装置。该现有装置为，将基材架设在多个输送辊上而将其沿着水平方向输送，并从喷头朝向该基材喷出原料液。

上述现有装置具有如下构造：为了在基材上形成纤维膜，而控制从喷头喷出而飞翔的纤维向基材的输送方向的两侧扩展的情况，而将纤维引导到基材上。

另一方面，还提出有在沿着垂直方向输送的基材上形成纤维膜的装置。所提出的该装置为，由于具有沿着垂直方向输送基材的输送路，因此具有与上述现有装置不同的特有的输送辊的配置构造。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2005-534828号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明要解决的课题在于提供一种电场纺丝装置，在沿着垂直方向输送的基材上形成纤维膜，在该电场纺丝装置中，不加长垂直方向的基材的输送路，就能够防止纤维向输送辊等进行附着，实现纤维膜的质量提高、装置的小型化以及维护性的提高。

用于解决课题的手段

实施方式的电场纺丝装置具有：输送设备，沿着垂直方向输送基材；喷头单元，与由上述输送设备输送的上述基材对置地配置，通过被施加电压来喷出纤维的原料液而在上述基材上形成上述纤维的膜；以及控制体，配置于上述喷头单元的上述垂直方向上的至少一端侧的位置上，且被施加与向上述喷头单元施加的电压为相同极性的电压，使上述喷头单元的上述一端侧的位置周边产生电场。

附图说明

图1是表示实施方式的电场纺丝装置的图。

图2是示意性地表示实施方式的电场纺丝装置的喷头单元周边的构造的局部放大图。

图3是表示实施方式的电场纺丝装置的控制构成的一例的框图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。首先，对实施方式的整体概要地进行说明。图1是表示实施方式的电场纺丝装置10(以下简称为装置10)的内部的图。

装置10是通过公知的电场纺丝法在基材40上形成纤维膜的装置的一例。装置10具有沿着垂直方向(例如图1的Y方向)输送基材40的输送路64(以下，称作垂直输送路64)，通过与垂直输送路64所输送的基材40对置地配置的喷头单元30，在基材40上形成纤维膜。

装置10为，与垂直输送路64所输送的基材40的两面对置地配置喷头单元30，而在垂直输送路64所输送的基材40的两面上同时形成纤维膜，由此能够实现纤维膜的形成速度的提高。

此外，装置10为，为了向垂直输送路64供给基材40、以及将在垂直输送路64中通过而形成了纤维膜的基材40向下一个垂直输送路64或者装置10外输送，而具有与垂直输送路64的垂直方向上的端部连接且沿着水平方向输送基材40的输送路63(以下，称作水平输送路63)。

如上所述，在设置有垂直输送路64以及水平输送路63的情况下，配置于垂直输送路64的端部的辊61a(参照图2)，成为面向喷头单元30的特有的配置构造。由于该特有的配置构造，在从喷头单元30喷出原料液时，需要避免纤维附着于辊61a。

另外，辊61a与喷头单元30相面对的特有的配置构造是指如下的构造：相对于辊61a的旋转轴而与卷挂有基材40的面相反侧的辊61a的面，不隔着基材40而直接与喷头单元30相面对。

通过加长辊61a与喷头单元30之间的距离、即加长垂直输送路64的长度，能够防止纤维向辊61a附着。但是，当垂直输送路64的长度变长时，会导致装置的大型化。

与此相对，在装置10中，如后述那样设置控制体70。控制体70通过对原料液的飞翔路径在垂直方向上的扩展进行控制，由此对纤维向辊61a等的飞翔进行抑制。

因而，能够防止纤维向辊61a方向飞翔而纤维附着于辊61a。因此，能够防止由于纤维附着于辊61a而引起的例如基材40上的纤维膜的剥离、基材40的断裂、基材40的输送轴的歪斜变形等，能够实现纤维膜的质量提高以及维护性的提高。

此外，通过设置控制体70，能够防止纤维附着于辊61a，因此无需使垂直输送路64的长度变长，还能够实现装置的小型化。

接着，对装置10的各部分进行详细说明。装置10具有电源20(参照图3)、喷头单元30、开卷卷筒41、卷绕卷筒42、支承体50(参照图2)、输送设备60以及控制体70。

首先，对电源20进行说明。电源20与喷头单元30连接。电源20向喷头31施加例如30～50kv的高电压，以使向喷头单元30的各喷头31供给的原料液带电。

另外，电源20与控制体70连接。电源20向控制体70施加电压，以便对带电后的原料液的飞翔路径进行控制。向控制体70施加的电压与向喷头部31施加的电压为相同极性、且例如为相同值。

在本实施方式中，电源20兼用作用于向喷头31施加电压的电源以及向控制体70施加电压的电源，但是喷头31用电源和控制体70用电源也可以分别是不同的电源。

接着，对喷头单元30进行说明。如图1所示，喷头单元30配置在沿着垂直方向(图1的Y方向)输送基材40的垂直输送路64的两侧，且与垂直输送路64所输送的基材40对置。喷头单元30也可以仅配置在垂直输送路64的单侧，但在本实施方式的情况下，为了提高纤维膜的形成速度而配置在垂直输送路64的两侧。

喷头单元30包括至少一个以上的喷头31。在本实施方式中，如图1所示，喷头单元30例如包括3个喷头31。

另外，在本实施方式中，如图1所示，装置10具有三条垂直输送路64。因而，如图1所示，装置10具有合计4个喷头单元30，但是垂直输送路64的条数以及喷头单元30的个数不限定。

参照图2对喷头单元30进行更详细说明。图2是示意性地表示图1所示的喷头单元30及其周边构造的图。如图2所示，喷头单元30的3个喷头31由支承体50支承，由此沿着垂直输送路64在垂直方向(图2的Y方向)上配置。各喷头31的间隔d1(参照图2)例如能够设为相同。

另外，各喷头31具有相同构造。即，喷头31具有与基材40对置的喷出部。喷出部例如具有在与基材40的宽度(与输送方向正交的方向上的宽度)方向相同的方向上排列且喷出原材料的多个喷嘴。喷出部的宽度(多个喷嘴的排列方向上的宽度)与基材40的宽度例如相同。

另外，各喷头31与基材40之间的间隔d2(参照图2)例如相同。例如，根据喷出条件来决定间隔d2，该喷出条件包含电源20的施加电压、原料液中的聚合物的种类、原料液中的纤维的原材料浓度等。

另外，各喷头31经由未图示的送液机构与未图示的原料液贮存罐连接。原料液是纤维的原材料(例如聚合物)以规定浓度溶解于溶剂而成的溶液。

对纤维的原材料没有特别限定，能够根据想要形成的纤维膜的材质来适当变更。作为纤维的原材料，例如能够列举聚烯烃系树脂、热塑性树脂、热固性树脂等。作为纤维的原材料，具体而言，能够通过选自作为热塑性树脂的聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰胺、聚甲醛、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚硫醚、聚醚硫醚、聚醚酰亚胺、聚醚酮、聚苯硫醚、改性聚苯醚、间规聚苯乙烯、液晶聚合物、作为热固性树脂的尿素树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、含有这些树脂的共聚物等的1种或者2种以上的聚合物的混纺来形成。另外，能够应用于本实施方式的纤维的原材料并不限定于所列出的原材料。所列出的纤维的原材料仅为例示。

关于溶剂，只要能够溶解纤维的原材料的溶剂即可。溶剂能够根据所溶解的纤维的原材料来适当变更。作为溶剂，例如能够使用醇类、芳香族类等挥发性的有机溶剂、或者水。作为有机溶剂，具体而言，例如能够列举异丙醇、乙二醇、环己酮、二甲基甲酰胺、丙酮、乙酸乙酯、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、己烷、甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、二乙基酮、乙酸丁酯、四氢呋喃、二噁烷、吡啶等。此外，关于溶剂，可以是从所列出的溶剂中选择出的一种，也可以混合多种而成。另外，能够适用于本实施方式的溶剂并不限定于所列出的溶剂。所列出的溶剂仅为例示。

通过上述构成，喷头单元30从喷出部喷出带电后的原料液，在垂直输送路64所输送的基材40的两面上同时形成纤维膜。

即，首先，从未图示的罐向喷头单元30的各喷头31供给原料液。并且，通过电源20向喷头31施加电压。

喷头31朝向在垂直输送路64上输送的基材40的单面喷出带电后的原料液。从喷头31喷出的原料液中的溶剂在装置10内的环境气中挥发。

从喷头31喷出的原料液中的原材料飞翔而到达在垂直输送路64上输送的基材40的单面，并在基材40的两面上形成纤维膜。

此外，从喷头31喷出的原料液的一部分，从喷头31观察还要朝向输送设备60的辊61方向以及装置10内的垂直方向(图2的Y方向)飞翔。但是，如后所述，由于通过控制体70对纤维向在垂直输送路64上输送的基材40方向以外的方向的飞翔路径进行控制，因此能够防止纤维附着于辊61、装置10内的壁面等。

接着，对开卷卷筒41以及卷绕卷筒42进行说明。开卷卷筒41以及卷绕卷筒42通过未图示的驱动源而旋转。开卷卷筒41经由装置10的壳体13的入口11将基材40供给到壳体13内(参照图1的箭头A)。卷绕卷筒42对从壳体13的出口12排出的形成有纤维膜的基材40进行回收(参照图1的箭头B)。另外，基材40例如是片状的电极。作为基材40的材质，例如能够列举出铝。

供给到装置10内的基材40被架设到输送设备60的多个辊61上，由此被经由垂直输送路64输送。

基材40为，在通过配置于垂直输送路64的喷头单元30形成了纤维膜之后，从出口12朝装置10外排出(参照图1的箭头B)，并被回收到未图示的回收部。

接着，对支承体50进行说明。如图2所示，支承体50支承与在一方的垂直输送路64上输送的基材40对置的喷头单元30、以及与在另一方的垂直输送路64上输送的基材40对置的喷头单元30。

另外，支承体50支承控制体70。具体而言，如图2所示，支承体50在喷头单元30的垂直方向(例如图2的Y方向)的两端侧的位置支承控制体70。控制体70的详细情况将后述。

接着，对输送设备60进行说明。输送设备60为了输送基材40而具有多个辊61以及驱动源62(参照图3)。

多个辊61配置在装置10内的规定位置，通过支承基材40而形成沿着水平方向(图1的X方向)输送基材40的多条水平输送路63、以及沿着垂直方向(图2的Y方向)输送基材40的多条垂直输送路64。

水平输送路63与垂直输送路64的垂直方向上的两端部连接，以便朝垂直输送路64供给基材40、以及将在垂直输送路64中通过而形成了纤维膜的基材40朝下一条垂直输送路64或者装置10外输送。

在本实施方式中，如图1所示，四条水平输送路63由辊61形成。具体而言，水平输送路63包括将从入口11供给的基材40朝最初的垂直输送路64输送的一条输送路。

此外，水平输送路63包括将在一条垂直输送路64中通过了的基材40朝下一条垂直输送路64输送的两条输送路。

进而，水平输送路63包括将在最后的垂直输送路64中通过了的基材40朝出口12输送的一条输送路。

在本实施方式中，对从入口11供给的基材40进行输送的最初的水平输送路63，与垂直输送路64的下端部(图1的Y2方向的端部)连接。此后的水平输送路63与相对置的两条垂直输送路64的上端部(图1的Y1方向的端部)以及下端部交替地连接，最后的水平输送路63与垂直输送路64的上端部连接。

另外，在本实施方式中，如图1所示，三条垂直输送路64由辊61形成。垂直输送路64如上述那样与水平输送路63连接。

因而，最初的垂直输送路64朝向垂直方向的上方(图1的Y1方向)输送基材40。下一条垂直输送路64朝向垂直方向的下方(图1的Y1方向)输送基材40，再下一条垂直输送路64将朝向改变为上方而输送基材40。

此处，在垂直输送路64的垂直方向(Y方向)上的两端位置处支承基材40的一对辊61中的一个辊61a(参照图2)，成为面向喷头单元30的构造。

如上所述，所谓辊61a面向喷头单元30的构造是指，相对于辊61a的旋转轴而与卷挂有基材40的面相反侧的辊61a的面，不隔着基材40而直接与喷头单元30相面对的构造。

在本实施方式中，为了防止纤维附着于面向喷头单元30的构造的辊61a，而设置有后述的控制体70。

另外，垂直输送路64的条数、水平输送路63的条数、以及辊61的个数，并不限定于本实施方式的数量。

驱动源62具有使多个辊61旋转的马达。驱动源62为了使多个辊61旋转，可以具有多个马达，也可以具有共同的一个马达。

接着，对控制体70进行说明。控制体70通过支承于支承体50，而配置在基材40被输送的垂直方向(例如图2的Y方向)上的喷头单元30的两端侧的位置上。

控制体70也可以仅配置在喷头单元30的一端侧的位置上，但在本实施方式的情况下，配置在喷头单元30的两端侧的位置上，以便不仅能够抑制纤维向辊61a飞翔，而且能够抑制纤维向与辊61a相反方向(例如图2的Y1方向)的装置10的壁面方向飞翔。

具体而言，控制体70配置在如下位置：从喷头单元30所包括的多个喷头31中配置在垂直方向上的两端位置的喷头31a(参照图2)，沿着垂直方向离开规定间隔d3的位置。

另外，喷头31a与控制体70之间的间隔d3是比多个喷头31之间的间隔d1小的间隔。

控制体70与基材40之间的间隔d4并不限定于喷头单元30与基材40之间的间隔d2，但例如也可以相同。

此外，配置在喷头单元30的两端位置的控制体70中的一方的控制体70a(参照图2)，被配置在喷头31a与水平输送路63之间的位置。此处，当将控制体70a与在水平输送路63上输送的基材40之间的间隔设为d4，并对间隔d4与上述各间隔d1、d2、d3之间的关系进行汇总时，例如为：

d3＜d1＜d4＜d2。

另外，在以后的说明中，将配置在与控制体70a相反侧的位置的另一方的控制体70称作控制体70b。此外，在仅称为控制体70的情况下，意味着控制体70a、70b的双方。

控制体70是金属等导电体，形状没有限定。例如，控制体70可以是棒状部件，也可以是板状部件。

控制体70在喷头31的宽度方向上具有规定的长度。控制体70的长度可以与喷头31的宽度相同，但为了控制原料液的飞翔路径，例如优选比喷头31的宽度长。

通过电源20向控制体70施加与向喷头30施加的电压为相同极性的电压。向控制体70施加的电压值可以与向喷头30施加的电压值相同，但为了控制纤维的飞翔路径，优选大于向喷头30施加的电压值。

通过上述构成，控制体70为，当通过电源20施加电压时，使喷头单元30的两端侧的位置周边、即喷头31a周边产生电场。

控制体70通过该电场对从喷头30喷出的纤维的飞翔路径在垂直方向上的扩展进行控制。

即，如上所述，从喷头单元30喷出的纤维朝在垂直输送路64上输送的基材40方向飞翔，并且，还要朝在垂直输送路64上输送的基材40方向以外的垂直方向(Y方向)飞翔。

对此，控制体70通过产生对纤维的飞翔路径在垂直方向上的扩展进行控制的电场，由此抑制纤维朝在垂直输送路64上输送的基材40方向以外的垂直方向飞翔。

具体而言，例如在图2中，控制体70a抑制纤维向面向喷头单元30的构造的辊61a方向(Y2方向)飞翔。

进而，控制体70a还抑制纤维朝在水平输送路63上输送的基材40方向(Y2方向)飞翔。

另外，在图2中，在控制体70b侧不存在辊61a以及水平输送路63。因而，控制体70b代替抑制纤维朝辊61a以及水平输送路63飞翔，而抑制纤维朝装置10的壁面(例如顶棚)方向(Y1方向)飞翔。

因而，控制体70能够防止纤维向辊61a附着。进而，控制体70能够防止纤维向在水平输送路63上输送的基材40以及装置10的垂直方向的壁面附着。因此，在装置10中，所喷出的原料液不会附着于辊61a而附着于基材40，因此能够准确地控制原料液向基材40的喷出量。此外，在装置10中，能够抑制原料液向水平输送路63上的基材40附着，由此基材40上的纤维的膜厚不均消失。此外，在装置10中，由于向基材40适当地涂布原料液，因此能够减少由于附着于辊61a而导致的原料液损失。进而，在装置10中，无需加长垂直输送路64的长度，就能够防止纤维向辊61a、在水平输送路63上输送的基材40以及装置10的垂直方向的壁面附着，因此能够实现装置的小型化。

接着，参照图3对装置10的控制构成进行说明。图3是表示装置10的控制构成的一例的框图。

如图3所示，装置10具有控制设备80。在控制设备80上例如连接有上述的电源20、驱动源62以及未图示的送液机构等。

控制装置80包括处理器81以及存储器82。处理器81例如包括CPU或者MPU。存储器82例如包括ROM82a以及RAM82b。

处理器81对设备10的整体动作进行控制。ROM82a例如存储用于由处理器81进行控制动作的控制程序等。RAM82b例如提供用于展开从ROM82a读出的控制程序等的作业区域。

例如，处理器81读出存储在ROM82a的控制程序，并在RAM82b中展开控制程序。处理器81按照控制程序对电源20以及未图示的送液机构等进行控制，以便从喷头单元30喷出原料液。

此外，处理器81按照控制程序对驱动源62进行控制，以便输送基材40。此外，处理器81按照控制程序对电源20进行控制，以便向控制体70施加电压。

如以上说明了的那样，实施方式的装置10是与沿着垂直方向输送的基材40对置地配置喷头单元30，在基材40上形成纤维膜的电场纺丝装置，其具有控制体70，该控制体70配置在喷头单元30的垂直方向上的至少一端侧的位置上，换言之配置在喷头单元30与水平输送路63之间的位置上。

以上，对本发明的几个实施方式进行了例示，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意图对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，并且包含于权利要求所记载的发明和与其等同的范围中。并且，上述各实施方式能够相互组合而实施。

Claims (10)

1.一种电场纺丝装置，具有：

输送设备，沿着垂直方向输送基材；

喷头单元，与由上述输送设备输送的上述基材对置地配置，通过被施加电压来喷出纤维的原料液而在上述基材上形成上述纤维的膜；以及

控制体，配置在上述喷头单元的上述垂直方向上的至少一端侧的位置上，且被施加与向上述喷头单元施加的电压为相同极性的电压，使上述喷头单元的上述一端侧的位置周边产生电场。

2.如权利要求1所述的电场纺丝装置，其中，

上述控制体为，产生对上述原料液的飞翔路径向上述垂直方向的扩展进行控制的电场。

3.如权利要求1或2所述的电场纺丝装置，其中，

上述喷头单元与上述基材的两面对置地配置，并且，

上述控制体配置在与上述基材的两面对置地配置的上述喷头单元的上述至少一端侧的位置上。

4.如权利要求1至3中任一项所述的电场纺丝装置，其中，

上述喷头单元具有喷出上述原料液的多个喷头，上述喷头在上述垂直方向上等间隔地配置，并且，

上述控制体配置在从上述多个喷头中配置在上述垂直方向上的至少一端侧的位置上的喷头、沿着上述垂直方向离开规定间隔的位置上。

5.如权利要求4所述的电场纺丝装置，其中，

配置在上述一端侧的位置上的喷头与上述控制体之间的上述规定间隔，是比上述多个喷头的配置间隔小的间隔。

6.一种电场纺丝装置，具有：

输送设备，具有：第一输送路，沿着垂直方向输送基材；以及第二输送路，与该第一输送路的垂直方向上的至少一端连接，沿着水平方向输送上述基材；

喷头单元，与在上述第一输送路上输送的上述基材对置地配置，通过被施加电压来喷出纤维的原料液而在上述基材上形成上述纤维的膜；以及

控制体，配置在上述喷头单元与上述第二输送路之间的位置上，被施加与向上述喷头单元施加的电压为相同极性的电压，使上述喷头单元与上述第二输送路之间的周边产生电场。

7.如权利要求6所述的电场纺丝装置，其中，

上述控制体为，产生对上述纤维的飞翔路径向上述垂直方向的扩展进行控制的电场。

8.如权利要求6或7所述的电场纺丝装置，其中，

上述第二输送路分别配置在上述第一输送路的垂直方向上的两端，

上述喷头单元与在上述第一输送路上输送的上述基材的两面对置地配置，并且，

上述控制体配置在与上述基材的两面对置地配置的上述喷头单元和分别配置在上述两端的上述第二输送路之间的位置上。

9.如权利要求6至8中任一项所述的电场纺丝装置，其中，

上述喷头单元具有在上述垂直方向上等间隔地配置且喷出上述纤维的原料液的多个喷头，并且，

上述控制体配置在上述多个喷头中配置在最接近上述第二输送路的位置上的喷头与上述第二输送路之间。

10.如权利要求9所述的电场纺丝装置，其中，

上述控制体配置在从上述多个喷头中配置在最接近上述第二输送路的位置的喷头、沿着上述垂直方向离开规定间隔的位置上，并且，

配置在最接近上述第二输送路的位置的上述喷头与上述控制体之间的上述间隔是比上述多个喷头的配置间隔小的间隔。

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