JP2009019296A - Apparatus and method for producing nonwoven fabric - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不織布を製造する装置、及び、方法に関し、特に、ナノファイバを堆積することにより得られる不織布製造装置、不織布製造方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a nonwoven fabric, and more particularly to a nonwoven fabric manufacturing apparatus and a nonwoven fabric manufacturing method obtained by depositing nanofibers.
高分子物質から成り、サブミクロンスケールの直径を有する糸状物質(以下、「ナノファイバ」と記す。)を製造する方法として、エレクトロスピニング法が知られている。 An electrospinning method is known as a method for producing a filamentous material (hereinafter referred to as “nanofiber”) made of a polymer material and having a submicron-scale diameter.
このエレクトロスピニング法とは、例えば、コレクタ(収集電極)に対し高電圧を印加した針状のノズルから溶媒中に高分子物質を分散させた高分子溶液をコレクタに向かって噴射(流出)させることにより、ナノファイバを得る方法である。 In this electrospinning method, for example, a polymer solution in which a polymer substance is dispersed in a solvent is jetted (outflowed) toward a collector from a needle-like nozzle to which a high voltage is applied to the collector (collecting electrode). This is a method for obtaining a nanofiber.
より具体的には、噴射ノズルを高電圧にすることにより帯電した高分子溶液が空間中に噴射され、溶媒が蒸発するに伴い空間中を飛翔中の高分子溶液の電荷密度が上昇する。そして、高分子溶液中に発生する反発方向のクーロン力が高分子溶液の表面張力より勝った時点で高分子溶液が爆発的に線状に延伸される現象(静電爆発)が生じる。この静電爆発が、空間において次々と発生することで、サブミクロンの直径の高分子から成るナノファイバが製造される。 More specifically, the charged polymer solution is injected into the space by setting the injection nozzle to a high voltage, and the charge density of the polymer solution flying in the space increases as the solvent evaporates. A phenomenon (electrostatic explosion) in which the polymer solution is explosively stretched linearly occurs when the repulsive Coulomb force generated in the polymer solution exceeds the surface tension of the polymer solution. This electrostatic explosion occurs one after another in the space, so that nanofibers made of a polymer having a submicron diameter are manufactured.
また、前述の方法で製造されたナノファイバを基板上に堆積させることで、立体的な網目を持つ3次元構造の薄膜を得ることができ、さらに厚く形成することでサブミクロンの網目を持つ高多孔性ウェブ(不織布)を製造することができる。 In addition, by depositing nanofibers manufactured by the above-mentioned method on a substrate, a three-dimensional thin film having a three-dimensional network can be obtained, and by forming a thicker film, a high thickness having a submicron network can be obtained. A porous web (nonwoven fabric) can be produced.
このようにエレクトロスピニング法を採用して製造されたウェブは、ナノオーダーの孔からなる高多孔性であり、ウェブ全体としての表面積が広いため、フィルタや電池のセパレータや燃料電池の高分子電解質膜や電極等に適用され、高い効果を得ることが期待されている。 The web produced by employing the electrospinning method as described above has a high porosity composed of nano-order pores and has a large surface area as a whole, so that it is a filter, a separator for a battery, and a polymer electrolyte membrane for a fuel cell. It is expected to obtain a high effect when applied to electrodes and electrodes.
従来、ナノファイバを多量に製造してナノファイバからなる実用的なウェブを製造する方法として、複数のノズルを並列に配置し、多量のナノファイバを堆積させてウェブを製造する装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a method for producing a large amount of nanofibers to produce a practical web made of nanofibers, an apparatus for producing a web by arranging a plurality of nozzles in parallel and depositing a large amount of nanofibers has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
当該装置は、図4に示すように、原料液を噴射するノズル138を多数並べ、シート部材104を前記ノズル138の下方に直線状に配置し、前記シート部材104を一方向にゆっくりと移動させることで、シート部材104上にナノファイバを厚く堆積させ、厚さの厚いウェブを製造しようとするものである。
ところが、シート部材上にナノファイバを堆積してゆくと、同一極性に帯電したナノファイバが集積するため、シート部材の上部にある一定の電場が形成されることになる。そして、続いて製造されるナノファイバは、前記電場の影響を受け、所望する位置に堆積できなくなったり、所望の状態で堆積し難くなったりする。結果として、所定の厚み以上の良好なウェブを得ることは困難である。 However, when nanofibers are deposited on the sheet member, nanofibers charged with the same polarity are accumulated, and a certain electric field is formed on the upper part of the sheet member. Then, subsequently produced nanofibers are affected by the electric field and cannot be deposited at a desired position, or are difficult to deposit in a desired state. As a result, it is difficult to obtain a good web having a predetermined thickness or more.
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ナノファイバからなる所望の厚み、所望の長さの不織布であって、良好な性能を保持する不織布の製造装置、製造方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and aims to provide a nonwoven fabric manufacturing apparatus and a manufacturing method that are non-woven fabrics having a desired thickness and a desired length made of nanofibers, and that retain good performance. To do.
上記問題を解決するために、本発明にかかる不織布製造装置は、帯電した原料液を噴射する噴射孔を有する噴射手段を備え、噴射された原料液が空間中で静電爆発し、これによって製造されるナノファイバを堆積させて不織布を製造する不織布製造装置であって、前記原料液に電荷を供給する電荷供給手段と、製造されたナノファイバ飛翔方向を規制するための電場を形成する電場形成手段と、筒形状であり、前記噴射手段に周面が面するように配置され、筒形状の軸を中心として回転可能となされる回転体と、前記回転体の外周面上を前記回転体の周方向に前記回転体に対して相対的に移動可能となされ、製造されたナノファイバが堆積する長尺のシート部材と、前記回転体の内部に配置され、前記回転体と共に回転し、前記シート部材を供給する供給手段と、前記回転体の内部に配置され、前記回転体と共に回転し、ナノファイバが堆積された前記シート部材を回収する回収手段と、前記回転体を回転させる回転駆動源と、前記シート部材を前記回転体の周面に沿って移動させる移動駆動源とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the nonwoven fabric manufacturing apparatus according to the present invention includes spraying means having spray holes for spraying a charged raw material liquid, and the sprayed raw material liquid is electrostatically exploded in the space and manufactured thereby. A non-woven fabric manufacturing apparatus for manufacturing a non-woven fabric by depositing nanofibers to be formed, and a charge supply means for supplying a charge to the raw material liquid, and an electric field formation for forming an electric field for regulating the flying direction of the manufactured nanofiber And a rotating body that has a cylindrical shape and is arranged so that a peripheral surface thereof faces the ejection unit, and is rotatable about a cylindrical axis, and an outer peripheral surface of the rotating body on the outer peripheral surface of the rotating body. A sheet member that is movable relative to the rotating body in the circumferential direction and on which the manufactured nanofibers are deposited, and is arranged inside the rotating body, rotates together with the rotating body, and the sheet Parts Supply means for supplying, recovery means disposed inside the rotating body, rotating together with the rotating body and collecting the sheet member on which nanofibers are deposited, a rotational drive source for rotating the rotating body, and And a moving drive source for moving the sheet member along the peripheral surface of the rotating body.
上記回転体が回転することにより、シート部材上に複数の層に分けてナノファイバを堆積させることができ、一つの層から次の層が堆積するには、回転体の1回転分の時間を要することになる。従って、一つの層から次の層に至るまでに、堆積しているナノファイバの帯電が解消され、堆積しているナノファイバの溶媒による湿潤を乾燥させることができる。従って、先に堆積しているナノファイバの帯電による悪影響が回避され、厚さの厚い不織布を製造することが可能となる。また、厚さの厚い不織布が製造されたとしても、乾燥状態となっているため、それ以上乾燥工程が必要でないか、または、容易に乾燥することができ、品質の高いナノファイバからなる不織布を簡便に製造することが可能となる。 By rotating the rotating body, nanofibers can be deposited in a plurality of layers on the sheet member. To deposit the next layer from one layer, the time for one rotation of the rotating body is taken. It will take. Therefore, the charging of the deposited nanofiber is eliminated from one layer to the next layer, and the wetness of the deposited nanofiber by the solvent can be dried. Therefore, the adverse effect due to the charging of the nanofibers previously deposited is avoided, and a thick nonwoven fabric can be manufactured. In addition, even if a thick nonwoven fabric is manufactured, it is in a dry state, so no further drying process is required, or a nonwoven fabric made of high-quality nanofibers can be easily dried. It becomes possible to manufacture simply.
さらに、回転体に対しシート部材が相対的に移動するため、製造された不織布をシート部材と共に回収していくことができ、また、回収した長さだけ新たなシート部材を回転体の外周面に供給することができる。このため、回転体の外周長以上の長尺であって、品質の高い不織布を製造することが可能となる。また、回転体から直接不織布を剥がすような手間を回避することが可能となる。 Furthermore, since the sheet member moves relative to the rotating body, the manufactured nonwoven fabric can be collected together with the sheet member, and a new sheet member is placed on the outer circumferential surface of the rotating body for the collected length. Can be supplied. For this reason, it is possible to manufacture a high-quality nonwoven fabric that is longer than the outer peripheral length of the rotating body. Further, it is possible to avoid the trouble of peeling the nonwoven fabric directly from the rotating body.
さらに、前記堆積されたナノファイバを乾燥させる乾燥手段を備えることが好ましく、また、前記堆積されたナノファイバを除電する除電手段を備えることが好ましい。 Furthermore, it is preferable to include a drying unit that dries the deposited nanofibers, and it is preferable to include a neutralizing unit that neutralizes the deposited nanofibers.
これらのように、堆積したナノファイバに対し、積極的に、除電や乾燥を行うことで、より安定した品質の不織布を製造することが可能となる。 As described above, it is possible to produce a nonwoven fabric with more stable quality by positively performing static elimination and drying on the deposited nanofibers.
また、前記回転体は、回転体の周面に沿って複数個並設され、相互に絶縁状態となされる収集電極を備え、前記電場形成手段は、前記回転体の回転により前記噴射手段と対向する部分に位置する前記収集電極にのみ電荷を付与する接触端子を備えることが好ましい。 The rotating body includes a plurality of collecting electrodes arranged in parallel along the peripheral surface of the rotating body and insulated from each other, and the electric field forming means faces the ejecting means by the rotation of the rotating body. It is preferable that a contact terminal for applying a charge only to the collecting electrode located in the portion to be provided is provided.
これにより、収集電極と回転体の対向する部分との間にのみ電場が形成されるため、回転体のまわりに配置される他の部材が不本意に帯電することを回避でき、また、不本意な帯電によって発生するコロナ放電によりナノファイバの製造に悪影響が及ぶことを回避できる。 As a result, an electric field is formed only between the collecting electrode and the opposite part of the rotating body, so that it is possible to avoid unintentionally charging other members arranged around the rotating body, and unintentionally. It can be avoided that the production of the nanofiber is adversely affected by the corona discharge generated by the simple charging.
また、上記目的を達成するために、本発明にかかる不織布製造方法は、帯電した原料液を噴射し、空間中を飛翔する原料液が静電爆発を起こすことにより製造されるナノファイバを堆積させて不織布を得る不織布製造方法であって、製造されたナノファイバを長尺のシート部材上に所定の厚さ堆積させる第1堆積ステップと、前記第1堆積ステップ終了後所定の期間経過後、前記第1堆積ステップで堆積されたナノファイバの上にさらに製造されたナノファイバを所定の厚さ堆積させる第2堆積ステップとを含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method for producing a nonwoven fabric according to the present invention deposits nanofibers produced by jetting a charged raw material liquid and causing the raw material liquid flying in the space to cause an electrostatic explosion. A non-woven fabric manufacturing method for obtaining a non-woven fabric, comprising: a first deposition step for depositing the manufactured nanofibers on a long sheet member with a predetermined thickness; and after a predetermined period of time has elapsed after completion of the first deposition step, And a second deposition step of depositing the manufactured nanofibers to a predetermined thickness on the nanofibers deposited in the first deposition step.
これにより、上記と同様の作用、効果を得ることが可能となる。なお、上記方法は、上記発明の装置構成で実現できるばかりでなく、従来の装置構成でも、一次元的に堆積された不織布を往復させることで、達成することも可能である。なお、従来の装置構成で上記方法を達成しようとすると、装置構成が複雑になる点申し添えておく。 This makes it possible to obtain the same operations and effects as described above. The above method can be realized not only by the apparatus configuration of the present invention but also by reciprocating the one-dimensionally deposited nonwoven fabric even in the conventional apparatus configuration. It should be noted that, when trying to achieve the above method with a conventional apparatus configuration, the apparatus configuration becomes complicated.
本発明により、ナノファイバからなる不織布であって、良好な性能を維持した所望の厚さの不織布を製造することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to produce a nonwoven fabric having a desired thickness, which is a nonwoven fabric made of nanofibers and maintains good performance.
(実施の形態1)
次に、本発明にかかる不織布製造装置の実施の形態を説明する。
(Embodiment 1)
Next, an embodiment of the nonwoven fabric manufacturing apparatus according to the present invention will be described.
図1は、本実施の形態に係る不織布製造装置を模式的に示す図である。
同図に示すように、不織布製造装置100は、噴射手段101と、電荷供給手段102と、回転体としてのドラム103と、シート部材104と、供給手段105と、回収手段106と、回転駆動源(図示せず)と、移動駆動源(図示せず)と、電場形成手段109と、除電乾燥手段120とを備えている。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a nonwoven fabric manufacturing apparatus according to the present embodiment.
As shown in the figure, the nonwoven
噴射手段101は、ナノファイバ製造用の帯電した原料液を噴射する噴射孔を有する装置である。同図では、噴射手段101は、具体的には様々な態様を取り得るため、噴射手段101を象徴的に記載している。噴射手段101の一態様の詳細は、後述する。
The injection means 101 is an apparatus having an injection hole for injecting a charged raw material liquid for producing nanofibers. In the same figure, since the injection | emission means 101 can take various aspects specifically, the injection | emission means 101 is described symbolically. Details of one aspect of the
電荷供給手段102は、噴射手段101から噴射される原料液に電荷を供給するための装置であり、アース130に接続される第1電源121と、その他接続用の導線などを備えている。なお、本実施の形態では電荷供給手段102は、第1電源121を備えているが、噴射手段101を直接接地し、電荷をアースから誘導することにより原料液に電荷を供給することのできる接地手段も電荷供給手段102に含まれる。
The electric charge supply means 102 is an apparatus for supplying electric charge to the raw material liquid injected from the injection means 101, and includes a
ドラム103は、導体からなる円筒形状の部材であり、回転軸体113から放射状に延びる絶縁体からなるスポーク114に支持されている。また、ドラム103は、ドラム103の内方から外周に向けてシート部材104を導出し、また逆に導入することのできるスリット115をドラムの周壁に備えている。ドラム103の外周面は、噴射手段101に向けて配置されており、ドラム103の回転軸は、円筒形状の軸と一致している。前記回転軸は、噴射手段101によって製造されるナノファイバが堆積する面と平行に配置されている。
The
なお、ドラム103は、回転基台116に軸支されており、ドラム103の回転は、図示しない回転駆動源により実施されている。なお、回転駆動源とは、サーボモータなどのモータと、歯車や、ベルト、プーリーなどの機械要素を組み合わせた機構とからなるものである。
The
また、ドラム103の径は特に限定されるものではないが、工業的には10cm以上、9m以下が適切である。10cm未満であると、ナノファイバが堆積している部分以外の部分が短く、本願発明の効果を有効に発揮することができない。また、9mより大きいと、設備が大きくなりすぎて現実的ではない。より最適な範囲としては1m以上、3m以下が好ましい。
Further, the diameter of the
シート部材104は、空間中で製造されたナノファイバが堆積する対象となる部材であり、堆積したナノファイバと容易に分離可能な材質で構成された薄く柔軟性のある長尺のシートである。シート部材104は、供給手段105から供給され、ドラム103の内部からスリット115を通過して、ドラム103の外周に巻き付けられている。また、ドラム103の外周にあるシート部材104は、スリット115を通過してドラム103内部に戻り、回収手段106に回収される。以上のようにしてシート部材104は、ドラム103に対して相対的に移動するものとなっている。
The
供給手段105は、シート部材104をロール状に巻き付けた状態で保持し、所定の張力を維持しながらシート部材104を供給することができる装置である。供給手段105は、ドラム103内部のスポーク114の一つに軸支されており、ドラム103の回転に従って、供給手段105もドラム103の回転軸のまわりを回るものとなっている。
The supply means 105 is an apparatus that can hold the
回収手段106は、シート部材104をシート部材104上で製造された不織布と共にロール状に巻き付けていき、シート部材104をドラム103に対して相対的に移動させる装置である。回収手段106は、ドラム103内部のスポーク114の一つに軸支されており、ドラム103の回転に従って、回収手段106もドラム103の回転軸のまわりを回るものとなっている。なお、回収手段106は、図示しない移動駆動源と接続されており、所定の速さで回転することによりシート部材104を巻き取っていくものとなっている。また、移動駆動源とは、サーボモータなどのモータと、歯車や、ベルト、プーリーなどの機械要素を組み合わせた機構とからなるものである。
The collecting means 106 is a device that winds the
電場形成手段109は、噴射手段101から噴射され、静電爆発によって製造されたナノファイバの飛翔経路を規制し、ドラム103に向かってナノファイバを収集するための電場を形成するための装置であり、本実施の形態では、摺動電極123とアース130に接続される第2電源122と、その他接続用の導線などを備えている。
The electric field forming means 109 is an apparatus for forming an electric field for collecting the nanofibers toward the
摺動電極123は、ドラム103の内周面の幅方向の端部と接触しており、ドラム103に対し、所定の電位を印加することができるものとなっている。また、摺動電極123は、ドラム103が回転することによりドラム103の内周と摺動するが、ドラム103に対し電位を印加し続けることができるものとなっている。
The sliding
除電乾燥手段120は、シート部材104上に堆積したナノファイバを乾燥させ、ナノファイバの帯電を除電するための装置であり、除電機能と乾燥機能を併有するものである。除電乾燥手段120は、風を送風するためのブロワーと送風する風を昇温するヒータとを備え、昇温された風をシート部材104上のナノファイバに吹き付けることで、ナノファイバを乾燥させる機能を発揮する。また、除電乾燥手段120は、コロナ放電によるイオン発生手段を備え、前記送風と共にイオンをナノファイバに吹き付けることで除電機能を発揮する。なお、光電離により帯電除去する装置を備えていても良い。また、前記送風になびき堆積しているナノファイバに接触する導電性のリボンを多数備え、当該リボンに10V〜500Vの実効値の交流電圧を印加することで、ナノファイバを除電するものでも良い。また、除電と乾燥を別体の装置で実現しても構わない。また、接地されたブラシ状の多数の導線を堆積されたナノファイバに接触させるものでも構わない。
The static elimination drying means 120 is an apparatus for drying the nanofibers deposited on the
図2は、噴射手段の具体例を模式的に示す斜視図である。
なお、同図は、噴射手段101を具体的に示すため、噴射手段101を大きく示しているが、実際は、ドラム103の径が数メートルの大きさであるのに対し、噴射手段101(ロータリーシリンダ131)の径は数センチメートルから数十センチメートル程度である。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a specific example of the ejection means.
In the figure, in order to show the injection means 101 specifically, the injection means 101 is shown large. However, in reality, the diameter of the
噴射手段101は、遠心力により原料液を噴射(流出)する装置であり、ロータリーシリンダ131と、原料液200を供給するためのパイプ状のシャフト132と、モータ133と、基体134と、ベルト135と、プーリー136とを備えている。
The injection means 101 is a device that injects (flows out) the raw material liquid by centrifugal force. The injection means 101 is a
ロータリーシリンダ131は、一端が封止された円筒の周壁に噴射孔137を備えたノズル138を複数個放射状に備えている。ロータリーシリンダ131の他端中央部分にはシャフト132が取り付けられている。ロータリーシリンダ131は、シャフト132を介して基体134に回転自在に取り付けられている。
The
また、モータ133とシャフト132に固着されているプーリー136とはベルト135で接続されており、モータ133は、基体134に取り付けられている。モータ133を回転させることにより、ロータリーシリンダ131を基体134に対して回転させることができる構造となっている。
The
また、シャフト132と第1電源121との接続は、ブラシを用いて接続されている。従って、ロータリーシリンダ131が回転状態であっても、接地電位を維持しつつ電荷の供給が可能となっている。
Further, the
ロータリーシリンダ131は、シャフト132を介して原料液200が貯蔵されているタンク112と接続されている。また、原料液200の流通経路上にはポンプが取り付けられており、原料液200をロータリーシリンダ131に向かって圧送することができるようになっている。使用するポンプは、ギアポンプのような所定の量の原料液をロータリーシリンダ131に供給できるものでよい。
The
次に、本実施の形態において不織布が製造される態様を説明する。
まず、原料液200のタンク112からロータリーシリンダ131に向かって原料液200が圧送される。本実施の形態の場合、当該圧力により原料液200を噴射するものではないため、圧送の圧力は比較的低い。
Next, the aspect in which a nonwoven fabric is manufactured in this Embodiment is demonstrated.
First, the
原料液200は、シャフト132を通過してロータリーシリンダ131の内部に注入される。ロータリーシリンダ131は、モータ133により回転しており、注入された原料液200にも回転による遠心力が発生する。そしてロータリーシリンダ131の周壁に穿設される噴射孔137を介して原料液200が遠心力によりロータリーシリンダ131外部に放射状に噴射される。
The
原料液200は、回転する噴射孔137から噴射されるので、各噴射孔137の形状に多少のばらつきがあったとしても全空間を総合すると均等な量で原料液200が噴射される。以上のような噴射手段101を採用すれば、比較的大量のナノファイバ200を一度に、かつ、均質に製造することができ、製造されたナノファイバが均等に分布した不織布210を製造することが可能となる。
Since the
ここで、噴射手段101に接続される第1電源121は、噴射手段101に対し、−1KV以上、+1KV以下の範囲から選定される電位を印加する。このように噴射手段101に比較的低い電圧を印加することで、ロータリーシリンダ131を回転させるような複雑な機構を噴射手段101が備えていても、まわりから噴射手段101を絶縁する絶縁処理を簡易的な構成で済ませることができる。
Here, the
一方、ドラム103には、+10KV以上、+200KV以下、または、−10KV以下、−200KV以上の範囲内から選定される電圧が電場形成手段109の第2電源122により印加される。そして、ドラム103に対峙して配置されるロータリーシリンダ131には、第1電源121により直接供給される電荷以外に、ドラム103との電位差に対応した誘導電荷が生じる。なお、第1電源121は、誘導による電荷の流通を妨げない、または、妨げにくい構成となっている。
On the other hand, a voltage selected from the range of +10 KV or more, +200 KV or less, or −10 KV or less, −200 KV or more is applied to the
そして、電場形成手段109により、ロータリーシリンダ131とドラム103との間に電界(電気力線)が発生する。
An electric field (electric field lines) is generated between the
以上の状態で、ロータリーシリンダ131から原料液200が噴射されるため、原料液200に対しては静電爆発に必要な電荷が電荷供給手段102、及び、誘導により付与されると共に、前記電界(電気力線)に沿って原料液200の飛翔方向が規制され、静電爆発を繰り返して製造されるナノファイバ200がドラム103のシート部材104上に堆積する。
In the above state, since the
なお、ナノファイバの原料液と、原料液に基づき製造されるナノファイバとは、図中で区別しにくいため、いずれも200の符号を付している。
In addition, since it is difficult to distinguish the nanofiber raw material liquid and the nanofiber manufactured based on the raw material liquid in the drawing, the
製造されたナノファイバ200は、ドラム103の外周面に巻き付くように配置される長尺のシート部材104上に堆積する。また、ドラム103は所定の回転速度で回転する。従って、第1堆積ステップとしてシート部材104に堆積するナノファイバ200の厚みは、ドラム103の径と、回転速度と、ナノファイバ200の単位時間当たり、単位面積当たりの降積量で決定される。
The manufactured
そして、ドラム103は、製造される不織布210の所望の膜厚に達するまで回転し続ける。つまり、前記第1堆積ステップで堆積したナノファイバ200の上に第2堆積ステップとしてナノファイバ200が堆積する。この第2堆積ステップは、ドラム103の特定の場所(例えばスリット115近傍)に着目すれば、第1堆積ステップ終了後、所定の時間(ドラム103が1回転に要する時間)経過後、第1ステップで堆積したナノファイバ200の上にさらにナノファイバ200が堆積する。
And the
本実施の形態の場合、第1堆積ステップと第2堆積ステップとの間に、除電乾燥手段120により、堆積したナノファイバ200の除電と乾燥が行われるため、第1堆積ステップで堆積したナノファイバ200の帯電によって、第2堆積ステップにおけるナノファイバ200の体積が阻害されない。また、第2堆積ステップに至るまでに、堆積したナノファイバ200が乾燥しているため、ナノファイバ200を幾重にも重ねて厚さのある不織布210を製造した場合であっても、不織布210の中に原料液200の溶媒が残存することを回避することができる。ここで、厚みのある不織布210の中に溶媒が残存していると、表面積が非常に大きいナノファイバ200からなる不織布210であって、厚みが厚い不織布210から、溶媒を除去することが非常に困難である。従って、上記実施の形態は前記困難性も回避することが可能となる。
In this embodiment, since the deposited
また、シート部材104は、回収手段106によりドラム103に対して相対的に移動している。移動速度は例えば次のような速度である。すなわち、シート部材104がドラム103に対し静止していた場合にドラム103全周にわたって所望の厚さの不織布210が堆積する時間を堆積時間とすると、当該堆積時間の間にドラム103の外周の長さ分回収する速度である。このようにシート部材104をドラム103に対し相対的に移動させれば、所望の厚さであって長尺の不織布210を得ることが可能となる。
Further, the
なお、第1堆積ステップでのシート部材104の送り方向と、第2堆積ステップでの前記シート部材の送り方向は、同じ方向で記載しているが、これに限るものでなく、供給手段105と回収手段106を制御して、第2堆積ステップの送り方向を逆にしてもよい。
また、一旦送り方向を同じにして、供給できるシート部材104が無くなってから、逆に供給手段105と回収手段106の役割を逆にして、再度シート部材104上にナノファイバ200を堆積させてもよい。
Although the feeding direction of the
In addition, once the
(実施の形態2)
次に、本発明にかかる他の実施の形態を説明する。
(Embodiment 2)
Next, another embodiment according to the present invention will be described.
図3は、他の実施の形態に係る不織布製造装置を模式的に示す斜視図である。
同図に示すように、不織布製造装置100は、噴射手段101と、電荷供給手段102と、回転体としてのドラム103と、シート部材104と、供給手段105と、回収手段106と、回転駆動源(図示せず)と、移動駆動源(図示せず)と、電場形成手段109と、除電乾燥手段120とを備えている。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a nonwoven fabric manufacturing apparatus according to another embodiment.
As shown in the figure, the nonwoven
なお、前記実施の形態の同様の構成は同符号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態において、回転体は、収集電極としての導電ローラ117を円周上均等に多数本備えている。つまり、本実施の形態の場合、導電ローラ117の集合体が回転体を形成している。
In addition, the same structure of the said embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.
In the present embodiment, the rotating body includes a large number of
噴射手段101は、固定された複数本のノズルが斜めに並んで配置されたものである。前記ノズルはパイプ111に接続され、それぞれが原料液を噴射することができるものである。また、ノズルはそれぞれ、電荷供給手段102により接地され、アース130から誘導により電荷が供給されるようになっている。
The
このように、ノズルを導電ローラ117の回転方向に対し、斜めに配置することで、ノズル相互間の距離を広くすることができ、ノズル相互の影響による電界の乱れを抑えることが可能となる。
In this way, by disposing the nozzles obliquely with respect to the rotation direction of the
電場形成手段109は、噴射手段101と対向する位置の端部に導電ローラ117の内側から導電ローラ117に接触するように配置される摺動電極123を備えている。
The electric
このようにして、導電ローラ117に電位を印加することで、導電ローラ117相互間は絶縁されているため、噴射手段101に対向する部分のみ高電位が発生し、当該部分と噴射手段101との間で電場が形成される。従って、回転体の径が大きな場合であっても不必要な部分に電場が形成されることが回避できる。
In this way, by applying a potential to the
しかも、回転体の回転により噴射手段101の対向する面から離れた導電ローラ117は、収集電極除電手段118により、低い実効電圧の交流電圧が印加され、帯電が除去されるため、コロナ放電など異常な放電等を抑止することが可能となる。
In addition, the
なお、上記実施の形態において回転体を円筒として説明したが、本願発明はこれに限定されるわけではなく多角形の筒や、断面楕円形の筒など任意の筒を採用することが可能である。 In the above embodiment, the rotating body has been described as a cylinder. However, the present invention is not limited to this, and an arbitrary cylinder such as a polygonal cylinder or a cylinder having an elliptical cross section can be adopted. .
また、ナノファイバ200がスリット115を通過して回転体の内部に侵入するのを防止するため、スリット115の上方にカバーを設けても構わない。
Further, a cover may be provided above the
なお、各実施の形態で述べている電界(電気力線)を発生させる方法としては、これに限定するものではなく、第1電源を0Vで接地し、第2電源で電圧を印加する場合や第2電圧を0Vにして、第1電源に電圧を印加する場合等、様々な構成が可能であり、噴射孔から流出する原料液が帯電するように構成すればよい。 Note that the method for generating the electric field (electric field lines) described in each embodiment is not limited to this, and the first power source is grounded at 0 V and the voltage is applied from the second power source. Various configurations are possible, for example, when the second voltage is set to 0 V and the voltage is applied to the first power source, and the source liquid flowing out from the injection holes may be configured to be charged.
本願発明は、ナノファイバを用いた不織布の製造や、ナノファイバを用いた紡糸に利用可能である。 The present invention is applicable to the production of nonwoven fabric using nanofibers and spinning using nanofibers.
100 不織布製造装置
101 噴射手段
102 電荷供給手段
103 ドラム
104 シート部材
105 供給手段
106 回収手段
109 電場形成手段
111 パイプ
112 タンク
113 回転軸体
114 スポーク
115 スリット
116 回転基台
117 導電ローラ
118 収集電極除電手段
120 除電乾燥手段
121 第1電源
122 第2電源
123 摺動電極
130 アース
131 ロータリーシリンダ
132 シャフト
133 モータ
134 基体
135 ベルト
136 プーリー
137 噴射孔
138 ノズル
200 ナノファイバ
200 原料液
210 不織布
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記原料液に電荷を供給する電荷供給手段と、
製造されたナノファイバの飛翔方向を規制するための電場を形成する電場形成手段と、
筒形状であり、前記噴射手段に周面が面するように配置され、筒形状の軸を中心として回転可能となされる回転体と、
前記回転体の外周面上を前記回転体の周方向に前記回転体に対して相対的に移動可能となされ、製造されたナノファイバが堆積する長尺のシート部材と、
前記回転体の内部に配置され、前記回転体と共に回転し、前記シート部材を供給する供給手段と、
前記回転体の内部に配置され、前記回転体と共に回転し、ナノファイバが堆積された前記シート部材を回収する回収手段と、
前記回転体を回転させる回転駆動源と、
前記シート部材を前記回転体の周面に沿って移動させる移動駆動源と
を備えることを特徴とする不織布製造装置。 A non-woven fabric manufacturing apparatus that includes an injection means having an injection hole for injecting a charged raw material liquid, and the injected raw material liquid electrostatically explodes in the space and deposits nanofibers manufactured thereby to manufacture a non-woven fabric. And
Charge supply means for supplying charge to the raw material liquid;
An electric field forming means for forming an electric field for regulating the flight direction of the manufactured nanofiber;
A rotating body that has a cylindrical shape, is arranged so that a peripheral surface thereof faces the injection means, and is rotatable about a cylindrical axis;
A long sheet member that is movable relative to the rotating body in the circumferential direction of the rotating body on the outer peripheral surface of the rotating body, and on which the manufactured nanofibers are deposited,
A supply unit disposed inside the rotating body, rotating together with the rotating body, and supplying the sheet member;
A collecting unit disposed inside the rotating body, rotating together with the rotating body, and collecting the sheet member on which nanofibers are deposited;
A rotation drive source for rotating the rotating body;
A non-woven fabric manufacturing apparatus, comprising: a movement drive source that moves the sheet member along a peripheral surface of the rotating body.
前記電場形成手段は、前記回転体の回転により前記噴射手段と対向する部分に位置する前記収集電極にのみ電荷を付与する接触端子を備える
請求項1に記載の不織布製造装置。 The rotating body is provided with a plurality of collecting electrodes arranged in parallel along the peripheral surface of the rotating body and insulated from each other.
The nonwoven fabric manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the electric field forming unit includes a contact terminal that applies a charge only to the collecting electrode located at a portion facing the ejecting unit by rotation of the rotating body.
製造されたナノファイバを長尺のシート部材上に所定の厚さ堆積させる第1堆積ステップと、
前記第1堆積ステップ終了後所定の期間経過後、前記第1堆積ステップで堆積されたナノファイバの上にさらに製造されたナノファイバを所定の厚さ堆積させる第2堆積ステップと
を含む不織布製造方法。 A non-woven fabric manufacturing method for obtaining a non-woven fabric by injecting charged raw material liquid and depositing nanofibers produced by causing electrostatic explosion in the raw material liquid flying in the space,
A first deposition step of depositing the manufactured nanofibers on a long sheet member to a predetermined thickness;
A non-woven fabric manufacturing method comprising: a second deposition step of depositing nanofibers further manufactured to a predetermined thickness on the nanofibers deposited in the first deposition step after a predetermined period of time has elapsed after completion of the first deposition step. .
前記第1堆積ステップにより堆積したナノファイバを乾燥させる乾燥ステップを含む請求項5に記載の不織布製造方法。 further,
The nonwoven fabric manufacturing method according to claim 5, further comprising a drying step of drying the nanofibers deposited in the first deposition step.
前記第1堆積ステップにより堆積したナノファイバを除電する除電ステップを含む請求項5に記載の不織布製造方法。 further,
The non-woven fabric manufacturing method according to claim 5, further comprising a static elimination step of neutralizing the nanofibers deposited in the first deposition step.
前記第2堆積ステップは、前記第1堆積ステップと同じまたは異なる移動方向でナノファイバを堆積させる
請求項5に記載の不織布製造方法。 The first deposition step deposits nanofibers while relatively moving the deposition position of the nanofibers and the long sheet,
The nonwoven fabric manufacturing method according to claim 5, wherein the second deposition step deposits nanofibers in the same or different movement direction as the first deposition step.
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