JP2011111687A - Apparatus and method for producing nanofiber - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To regulate the solidification speed of a solute contained in a raw material liquid flying in a space. <P>SOLUTION: An apparatus 100 for producing a nanofiber, which is configured to produce nanofibers 301 by electrically drawing, in air, the raw material liquid 300 containing the solute and a solvent that dissolves or disperses the solute, includes: an extractor 115 that extracts the raw material liquid 300 in air; a charging electrode 128 disposed at a predetermined interval from the extractor 115; a charging power supply 122 that applies a predetermined voltage between the extractor 115 and the charging electrode 128; and a concentration adjustment device 101 that regulates the concentration in a production space A of a solidification agent 302 for solidifying the solute, when a space where the raw material liquid 300 is extracted from the extractor 115 and the nanofibers 301 is produced, is set as the production space A. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本願発明は、静電延伸現象によりサブミクロンオーダーの細さである繊維（ナノファイバ）を製造するナノファイバ製造装置、ナノファイバ製造方法に関する。   The present invention relates to a nanofiber manufacturing apparatus and a nanofiber manufacturing method for manufacturing a fiber (nanofiber) having submicron order fineness by an electrostatic stretching phenomenon.

樹脂などから成り、サブミクロンスケールの直径を有する糸状（繊維状）物質を製造する方法として、静電延伸現象（エレクトロスピニング）を用いた方法が知られている。   As a method for producing a thread-like (fibrous) substance made of a resin or the like and having a submicron-scale diameter, a method using an electrostatic stretching phenomenon (electrospinning) is known.

この静電延伸現象とは、溶媒中に樹脂などの溶質を分散または溶解させた原料液を空間中にノズルなどにより流出（噴射）させるとともに、原料液に電荷を付与して帯電させ、空間を飛行中の原料液を電気的に延伸させることにより、ナノファイバを得る方法である。   This electrostatic stretching phenomenon means that a raw material liquid in which a solute such as a resin is dispersed or dissolved in a solvent is discharged (injected) into the space by a nozzle or the like, and an electric charge is applied to the raw material liquid to charge the space. This is a method of obtaining nanofibers by electrically stretching a raw material liquid in flight.

より具体的に静電延伸現象を説明すると次のようになる。すなわち、帯電され空間中に流出された原料液は、空間を飛行中に徐々に溶媒が蒸発していく。これにより、飛行中の原料液の体積は、徐々に減少していくが、原料液に付与された電荷は、原料液に留まる。この結果として、空間を飛行中の原料液は、電荷密度が徐々に上昇することとなる。そして、溶媒は、継続して蒸発し続けるため、原料液の電荷密度がさらに高まり、原料液の中に発生する反発方向のクーロン力が原料液の表面張力より勝った時点で原料液が爆発的に線状に延伸される現象が生じる。これが静電延伸現象である。この静電延伸現象が、空間において次々と幾何級数的に発生することで、直径がサブミクロンオーダーの樹脂から成るナノファイバが製造される。   The electrostatic stretching phenomenon will be described more specifically as follows. That is, the raw material liquid that has been charged and discharged into the space gradually evaporates the solvent while flying through the space. As a result, the volume of the raw material liquid in flight gradually decreases, but the charge imparted to the raw material liquid remains in the raw material liquid. As a result, the charge density of the raw material liquid in flight through the space gradually increases. Since the solvent continues to evaporate, the charge density of the raw material liquid further increases, and when the repulsive Coulomb force generated in the raw material liquid exceeds the surface tension of the raw material liquid, the raw material liquid explodes. The phenomenon that the film is stretched linearly occurs. This is the electrostatic stretching phenomenon. This electrostatic stretching phenomenon occurs geometrically in the space one after another, so that nanofibers made of a resin having a diameter of submicron order are manufactured.

以上のような静電延伸現象を用いてナノファイバを製造する場合、特許文献１に記載の装置のように、原料液を空間中に流出させるノズルと、前記ノズルと離れて配置され前記ノズルとの間に高電圧が印加される電極とを備える装置が用いられる。そして、原料液の帯電量は、前記ノズルと前記電極との距離、および、印加される電圧に依存し、距離が短いほど、電圧が高いほど帯電量は増加すると考えられる。一方、原料液を構成する溶媒の蒸発量は、前記ノズルと前記電極との距離に依存し、前記ノズルと前記電極との距離が長いほど、多くの溶媒が蒸発して静電延伸現象の発生を促進させることができると考えられている。   When producing nanofibers using the electrostatic stretching phenomenon as described above, as in the apparatus described in Patent Document 1, a nozzle that causes the raw material liquid to flow out into the space, and the nozzle disposed apart from the nozzle, A device including an electrode to which a high voltage is applied is used. The charge amount of the raw material liquid depends on the distance between the nozzle and the electrode and the applied voltage, and the charge amount is considered to increase as the distance is shorter and the voltage is higher. On the other hand, the evaporation amount of the solvent constituting the raw material liquid depends on the distance between the nozzle and the electrode. The longer the distance between the nozzle and the electrode, the more the solvent evaporates and the electrostatic stretching phenomenon occurs. It is thought that can be promoted.

特開２００２−２０１５５９号公報JP 2002-201559 A

ところが、本願発明者らがナノファイバの製造に関し、実験と研究とを繰り返した結果、同一の原料液を用い、ノズルと電極との距離、および、印加される電圧を一定にした場合でも、原料液が流出して静電延伸現象が発生しナノファイバが製造される空間に、原料液を構成する溶媒とは異なる物質が存在することにより、収集されるナノファイバの質が異なることを見出すに至った。   However, as a result of repeated experiments and researches on the manufacture of nanofibers by the inventors of the present application, even when the distance between the nozzle and the electrode and the applied voltage are constant, the raw material is used. To find out that the quality of the collected nanofibers is different due to the presence of a substance different from the solvent that constitutes the raw material liquid in the space where the liquid flows out and the electrostatic drawing phenomenon occurs and the nanofibers are manufactured. It came.

本願発明は、上記知見に基づきなされたものであり、ノズルなどの原料液を流出させる流出体と当該流出体との間で高電圧が印加される電極との距離等に依存することなく、製造されるナノファイバの質を調整することのできるナノファイバ製造装置、ナノファイバ製造方法の提供を目的とする。   The present invention has been made based on the above knowledge, and is manufactured without depending on the distance between an outflow body that flows out a raw material liquid such as a nozzle and an electrode to which a high voltage is applied between the outflow body, etc. An object of the present invention is to provide a nanofiber manufacturing apparatus and a nanofiber manufacturing method capable of adjusting the quality of the nanofiber.

上記目的を達成するために、本願発明にかかるナノファイバ製造装置は、ナノファイバを製造するための溶質と、前記溶質を溶解、または、分散させる溶媒とを有する原料液を空間中で電気的に延伸させてナノファイバを製造するナノファイバ製造装置であって、原料液を空間に流出させる流出孔を有する流出体と、前記流出体と所定の間隔を隔てて配置され、導電性を有する帯電電極と、前記流出体と前記帯電電極との間に所定の電圧を印加する帯電電源と、前記流出体から原料液が流出しナノファイバが製造される空間を製造空間とした場合において、前記溶質を固化させる固化剤の製造空間における濃度を調整する濃度調整手段とを備えることを特徴としている。   In order to achieve the above object, a nanofiber manufacturing apparatus according to the present invention electrically supplies a raw material solution having a solute for manufacturing nanofibers and a solvent for dissolving or dispersing the solute in a space. A nanofiber production apparatus for producing nanofibers by stretching, an outflow body having an outflow hole through which a raw material liquid flows out into a space, and a conductive charging electrode arranged at a predetermined interval from the outflow body And a charging power source that applies a predetermined voltage between the outflow body and the charging electrode, and a space in which the raw material liquid flows out from the outflow body and a nanofiber is manufactured as a manufacturing space, And a concentration adjusting means for adjusting the concentration of the solidifying agent to be solidified in the production space.

これによれば、流出体と帯電電極との距離や配置が一定の場合であっても、空間中における固化剤の濃度を調整することで、製造されるナノファイバの品質を調整することが可能となる。   According to this, it is possible to adjust the quality of the manufactured nanofibers by adjusting the concentration of the solidifying agent in the space even when the distance and arrangement between the effluent and the charging electrode are constant. It becomes.

前記固化剤は、溶質に対して溶媒よりも溶解度の小さい貧溶媒であってもよい。   The solidifying agent may be a poor solvent having a lower solubility in the solute than the solvent.

固化剤が貧溶媒であれば、例えば、空間中における貧溶媒の濃度を高めることで、空間を飛行中の溶媒に貧溶媒が溶け込む量を増加させることができる。これにより、溶媒の溶解度が相対的に低下して溶質の固化が促進され、場合によっては、溶媒が残存している状態でほとんどの溶質が固化することもありえる。逆に、空間中における貧溶媒の濃度を低めることで、溶質の固化を抑制し、溶質による流出孔の目詰まりを抑止したり、静電延伸現象が充分に発生するまで、溶質の固化を抑制して製造されるナノファイバの径を細くすることも可能となる。   If the solidifying agent is a poor solvent, for example, by increasing the concentration of the poor solvent in the space, the amount of the poor solvent dissolved in the solvent in the space can be increased. As a result, the solubility of the solvent is relatively lowered and solidification of the solute is promoted, and in some cases, most of the solute can be solidified while the solvent remains. Conversely, by reducing the concentration of the poor solvent in the space, the solidification of the solute is suppressed, the clogging of the outflow holes due to the solute is suppressed, and the solidification of the solute is suppressed until the electrostatic stretching phenomenon occurs sufficiently. It is also possible to reduce the diameter of the manufactured nanofiber.

上記目的を達成するために、本願発明にかかるナノファイバ製造方法は、ナノファイバを製造するための溶質と、溶質を溶解、または、分散させる溶媒とを有する原料液を空間中で電気的に延伸させてナノファイバを製造するナノファイバ製造方法であって、原料液を空間に流出させる流出孔を有する流出体から原料液を流出させ、前記流出体と所定の間隔を隔てて配置される帯電電極と前記流出体との間に帯電電源により所定の電圧を印加すると共に、前記流出体から原料液が流出しナノファイバが製造される空間を製造空間とした場合において、溶質を固化させる固化剤の製造空間における濃度を濃度調整手段により調整することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a nanofiber manufacturing method according to the present invention is a method of electrically stretching a raw material solution having a solute for manufacturing a nanofiber and a solvent for dissolving or dispersing the solute in a space. A nanofiber manufacturing method for manufacturing a nanofiber, wherein a raw material liquid is discharged from an effluent having an outflow hole for allowing the raw material liquid to flow into a space, and the charging electrode is disposed at a predetermined interval from the effluent. A solidifying agent that solidifies the solute when a predetermined voltage is applied by a charging power source between the effluent and the effluent, and a space in which the raw material liquid flows out from the effluent and the nanofiber is manufactured is a production space. It is characterized in that the density in the manufacturing space is adjusted by density adjusting means.

これによれば、流出体と帯電電極との距離や配置が一定の場合であっても、空間中における固化剤の濃度を調整することで、製造されるナノファイバの品質を調整することが可能となる。   According to this, it is possible to adjust the quality of the manufactured nanofibers by adjusting the concentration of the solidifying agent in the space even when the distance and arrangement between the effluent and the charging electrode are constant. It becomes.

本願発明によれば、流出体と帯電電極との間の距離を一定に維持し、印加する電圧を一定に維持する場合でも、製造されるナノファイバの品質を調整することが可能となる。   According to the present invention, even when the distance between the effluent and the charging electrode is kept constant and the applied voltage is kept constant, the quality of the manufactured nanofiber can be adjusted.

ナノファイバ製造装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a nanofiber manufacturing apparatus. ナノファイバ製造装置の要部を一部切り欠いて示す側面図である。It is a side view which notches and shows a part of principal part of a nanofiber manufacturing apparatus. 流出体を切り欠いて示す斜視図である。It is a perspective view which cuts and shows an outflow body. 他の実施形態に係るナノファイバ製造装置の要部を一部切り欠いて示す側面図である。It is a side view which notches and shows a part of principal part of the nanofiber manufacturing apparatus which concerns on other embodiment. 流出体の別例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another example of an outflow body. （ａ）は、流出体の別例を示す斜視図である、（ｂ）は、流出体の別例を一部切り欠いて示す側面図である。(A) is a perspective view which shows another example of an outflow body, (b) is a side view which cuts out another example of an outflow body partially, and shows it.

次に、本願発明に係るナノファイバ製造装置、ナノファイバ製造方法を、図面を参照しつつ説明する。   Next, a nanofiber manufacturing apparatus and a nanofiber manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１は、ナノファイバ製造装置を示す斜視図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a nanofiber manufacturing apparatus.

図２は、ナノファイバ製造装置の要部を一部切り欠いて示す側面図である。   FIG. 2 is a side view of the main part of the nanofiber manufacturing apparatus with a part cut away.

これらの図に示すように、ナノファイバ製造装置１００は、ナノファイバ３０１を製造するための溶質と、前記溶質を溶解、または、分散させる溶媒とを有する原料液３００を空間中で電気的に延伸させてナノファイバ３０１を製造する装置であって、流出体１１５と、帯電電極１２８と、帯電電源１２２と、濃度調整手段１０１とを備えている。さらに、ナノファイバ製造装置１００は、検出手段１０３と、制御手段１０４とを備えている。また、ナノファイバ製造装置１００は、ナノファイバ３０１を堆積させる被堆積部材２００と、堆積したナノファイバ３０１を被堆積部材ごと回収する回収手段１２９とを備えている。   As shown in these drawings, the nanofiber manufacturing apparatus 100 electrically stretches a raw material liquid 300 having a solute for manufacturing the nanofiber 301 and a solvent for dissolving or dispersing the solute in a space. In this case, the nanofiber 301 is manufactured, and includes an outflow body 115, a charging electrode 128, a charging power source 122, and a concentration adjusting unit 101. Furthermore, the nanofiber manufacturing apparatus 100 includes a detection unit 103 and a control unit 104. Further, the nanofiber manufacturing apparatus 100 includes a member to be deposited 200 on which the nanofiber 301 is deposited, and a collection unit 129 that collects the deposited nanofiber 301 together with the member to be deposited.

なお、本明細書や図面において、原料液３００とナノファイバ３０１とを便宜上区別して記載しているが、ナノファイバ３０１の製造過程、つまり、静電延伸現象が発生している段階においては原料液３００からナノファイバ３０１が徐々に製造されるものであるため、必ずしも原料液３００とナノファイバ３０１の境界が明確ではない。   In the present specification and drawings, the raw material liquid 300 and the nanofibers 301 are described separately for the sake of convenience, but in the manufacturing process of the nanofibers 301, that is, at the stage where the electrostatic stretching phenomenon occurs, the raw material liquid Since the nanofiber 301 is gradually manufactured from 300, the boundary between the raw material liquid 300 and the nanofiber 301 is not necessarily clear.

図３は、流出体を切り欠いて示す斜視図である。   FIG. 3 is a perspective view showing the outflow body in a cutaway manner.

流出体１１５は、原料液３００の圧力（重力も含む場合がある）により原料液３００を空間中に流出させるための部材であり、流出孔１１８と貯留槽１１３とを備えている。流出体１１５は、流出する原料液３００に電荷を供給する電極としても機能しており、原料液３００と接触する部分の少なくとも一部は導電性を備えた部材で形成されている。本実施の形態の場合、流出体１１５全体が金属で形成されている。なお、金属の種類は導電性を備えていれば、特に限定されるものではなく、黄銅やステンレス鋼など任意の材料を選定しうる。   The outflow body 115 is a member for causing the raw material liquid 300 to flow out into the space by the pressure of the raw material liquid 300 (which may include gravity), and includes an outflow hole 118 and a storage tank 113. The outflow body 115 also functions as an electrode for supplying an electric charge to the raw material liquid 300 that flows out, and at least a part of the portion in contact with the raw material liquid 300 is formed of a conductive member. In the case of the present embodiment, the entire outflow body 115 is made of metal. In addition, if the kind of metal is provided with electroconductivity, it will not specifically limit, Arbitrary materials, such as brass and stainless steel, can be selected.

流出孔１１８は、原料液３００を一定の方向に流出させるための孔である。本実施の形態の場合、流出孔１１８は、流出体１１５に複数個設けられており、流出体１１５が備える細長い短冊状の面に、流出孔１１８の先端にある先端開口部１１９が並んで配置されるように設けられている。そして、流出孔１１８から流出する原料液３００の流出方向が流出体１１５に対して同じ方向となるように流出孔１１８は流出体１１５に設けられている。   The outflow hole 118 is a hole for allowing the raw material liquid 300 to flow out in a certain direction. In the case of the present embodiment, a plurality of outflow holes 118 are provided in the outflow body 115, and a front end opening 119 at the front end of the outflow hole 118 is arranged side by side on an elongated strip-like surface provided in the outflow body 115. It is provided to be. The outflow hole 118 is provided in the outflow body 115 so that the outflow direction of the raw material liquid 300 flowing out from the outflow hole 118 is the same as the outflow body 115.

なお、流出孔１１８の孔長や孔径は、特に限定されるものではなく、原料液３００の粘度などにより適した形状を選定すれば良い。具体的には、孔長は、１ｍｍ以上、５ｍｍ以下の範囲から選定されるのが好ましい。孔径は、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲から選定されるのが好ましい。また、流出孔１１８の形状は、円筒形状に限定されるわけではなく、任意の形状を選定しうる。特に先端開口部１１９の形状は、円形に限定されるわけではなく、三角形や四角形などの多角形、星形など内側に突出する部分のある形状などでもかまわない。また、流出体１１５は、帯電電極１２８に対し移動してもかまわない。   In addition, the hole length and hole diameter of the outflow hole 118 are not particularly limited, and a shape suitable for the viscosity of the raw material liquid 300 may be selected. Specifically, the hole length is preferably selected from a range of 1 mm or more and 5 mm or less. The hole diameter is preferably selected from a range of 0.1 mm or more and 2 mm or less. Further, the shape of the outflow hole 118 is not limited to a cylindrical shape, and an arbitrary shape can be selected. In particular, the shape of the tip opening 119 is not limited to a circular shape, and may be a polygonal shape such as a triangle or a quadrangle, or a shape having a portion protruding inward such as a star shape. Further, the effusing body 115 may move with respect to the charging electrode 128.

また、本実施の形態の場合、図１に示すように、ナノファイバ製造装置１００は、供給手段１０７を備えている。供給手段１０７は、流出体１１５に原料液３００を供給する装置であり、原料液３００を大量に貯留する容器１５１と、原料液３００を所定の圧力で搬送するポンプ（図示せず）と、原料液３００を案内する案内管１１４とを備えている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the nanofiber manufacturing apparatus 100 includes a supply unit 107. The supply means 107 is a device that supplies the raw material liquid 300 to the effluent body 115, a container 151 that stores the raw material liquid 300 in a large amount, a pump (not shown) that conveys the raw material liquid 300 at a predetermined pressure, and a raw material And a guide tube 114 for guiding the liquid 300.

帯電電極１２８は、流出体１１５と所定の間隔を隔てて配置され、流出体１１５との間で高電圧が印加される部材である。本実施の形態の場合、帯電電極１２８は、図１に示すように、静電延伸現象により製造されるナノファイバ３０１を帯電電極１２８側に誘引する機能も併有している。具体的に帯電電極１２８は、流出体１１５に向かって（ｚ軸方向）緩やかに突出するように湾曲した面を一面に持つブロック状の導体からなる部材である。また、本実施の形態の場合、帯電電極１２８は、接地されている。帯電電極１２８を湾曲させることにより、帯電電極１２８に載置される被堆積部材２００（後述）もナノファイバ３０１が堆積する部分が突出するように湾曲させることができる。これにより、被堆積部材２００に堆積された後のナノファイバ３０１が収縮することによって被堆積部材２００が反ってしまうことを防止することが可能となる。   The charging electrode 128 is a member that is arranged at a predetermined interval from the effusing body 115 and to which a high voltage is applied between the effusing body 115. In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the charging electrode 128 also has a function of attracting the nanofiber 301 manufactured by the electrostatic stretching phenomenon to the charging electrode 128 side. Specifically, the charging electrode 128 is a member made of a block-like conductor having a curved surface so as to protrude gently toward the outflow body 115 (in the z-axis direction). In the present embodiment, the charging electrode 128 is grounded. By curving the charging electrode 128, the member to be deposited 200 (to be described later) placed on the charging electrode 128 can also be curved so that the portion on which the nanofibers 301 are deposited protrudes. As a result, it is possible to prevent the deposition target member 200 from warping due to the shrinkage of the nanofibers 301 after being deposited on the deposition target member 200.

帯電電源１２２は、流出体１１５と帯電電極１２８との間に高電圧を印加することのできる電源である。本実施の形態の場合、帯電電源１２２は、直流電源であり、印加する電圧は、５ＫＶ以上、５０ＫＶ以下の範囲の値から設定されるのが好適である。   The charging power source 122 is a power source that can apply a high voltage between the effluent body 115 and the charging electrode 128. In the present embodiment, the charging power source 122 is a DC power source, and the voltage to be applied is preferably set from a value in the range of 5 KV or more and 50 KV or less.

本実施の形態のように、帯電電源１２２の一方の電極を接地電位とし、帯電電極１２８を接地するものとすれば、比較的大型の帯電電極１２８を接地状態とすることができ、安全性の向上に寄与することが可能となる。   As in the present embodiment, if one electrode of the charging power source 122 is set to the ground potential and the charging electrode 128 is grounded, the relatively large charging electrode 128 can be set to the ground state, and safety is ensured. It becomes possible to contribute to improvement.

なお、帯電電極１２８に電源を接続して帯電電極１２８を高電圧に維持し、流出体１１５を接地することで原料液３００に電荷を付与してもよい。また、帯電電極１２８と流出体１１５とのいずれも接地しないような接続状態であってもかまわない。   Alternatively, a power source may be connected to the charging electrode 128 to maintain the charging electrode 128 at a high voltage, and the effluent 115 may be grounded to apply a charge to the raw material liquid 300. Further, the charging electrode 128 and the outflow body 115 may be in a connection state in which neither is grounded.

濃度調整手段１０１は、ナノファイバ３０１を構成する材料となる溶質を固化させる固化剤３０２（図２参照）の製造空間Ａにおける濃度を調整する装置である。本実施の形態の場合、濃度調整手段１０１は、製造空間Ａに固化剤３０２を注入する注入手段であり、具体的には、固化剤３０２を噴霧して製造空間に注入する装置である。   The concentration adjusting unit 101 is a device that adjusts the concentration in the manufacturing space A of a solidifying agent 302 (see FIG. 2) that solidifies a solute that is a material constituting the nanofiber 301. In the case of the present embodiment, the concentration adjusting unit 101 is an injection unit that injects the solidifying agent 302 into the manufacturing space A, and specifically, an apparatus that sprays the solidifying agent 302 and injects it into the manufacturing space.

なお、注入手段としての濃度調整手段１０１は、特に限定されるものではなく例えば、固化剤３０２が液体の場合、固化剤３０２を加熱して噴霧する装置であってもよく、固化剤３０２を超音波振動で霧状にして噴霧する装置であってもよい。また、固化剤３０２が気体の場合、注入手段としての濃度調整手段１０１は、所定圧力の固化剤３０２をノズルなどから吐出する装置であってもよい。また、固化剤３０２が粉末状の固体の場合、注入手段としての濃度調整手段１０１は、２流体ノズルなどにより、気体と共に固化剤３０２を拡散状態で吐出する装置であってもよい。   The concentration adjusting means 101 as the injecting means is not particularly limited. For example, when the solidifying agent 302 is a liquid, a device that heats and solidifies the solidifying agent 302 may be used. It may be a device that atomizes and sprays by sonic vibration. Further, when the solidifying agent 302 is a gas, the concentration adjusting unit 101 as an injection unit may be a device that discharges the solidifying agent 302 having a predetermined pressure from a nozzle or the like. When the solidifying agent 302 is a powdered solid, the concentration adjusting unit 101 as an injection unit may be a device that discharges the solidifying agent 302 together with gas in a diffused state using a two-fluid nozzle.

ここで、製造空間Ａとは、流出体１１５から原料液３００が流出し、ナノファイバ３０１が製造される空間である。本実施の形態の場合、製造空間Ａは、図１に示すように、流出体１１５から被堆積部材２００の間にある空間であって、原料液３００が流出するばかりでなく、静電延伸現象により、原料液３００からナノファイバ３０１が製造される空間とその周囲の空間も含まれている。   Here, the manufacturing space A is a space where the raw material liquid 300 flows out from the effluent body 115 and the nanofibers 301 are manufactured. In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the manufacturing space A is a space between the member 115 to be deposited from the outflow body 115 and not only the raw material liquid 300 flows out, but also an electrostatic stretching phenomenon. Thus, the space where the nanofiber 301 is manufactured from the raw material liquid 300 and the surrounding space are also included.

また、原料液３００とは、ナノファイバ３０１の基材となる樹脂などの溶質を溶媒中に分散または溶解させた液体であり、製造目的であるナノファイバ３０１の材質や要求されるナノファイバ３０１の性質等により適宜調整されるものである。   The raw material liquid 300 is a liquid in which a solute such as a resin serving as a base material of the nanofiber 301 is dispersed or dissolved in a solvent. The material of the nanofiber 301 to be manufactured and the required nanofiber 301 It is appropriately adjusted depending on the properties and the like.

ここで、ナノファイバ３０１を構成する樹脂であって、原料液３００に溶解、または、分散する溶質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−ｍ−フェニレンテレフタレート、ポリ−ｐ−フェニレンイソフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステルカーボネート、ポリアミド、アラミド、ポリイミド、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、ポリペプチド等およびこれらの共重合体等の高分子物質を例示できる。また、上記より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもかまわない。なお、上記は例示であり、本願発明は上記樹脂に限定されるものではない。   Here, the resin constituting the nanofiber 301, and the solute dissolved or dispersed in the raw material liquid 300 is polypropylene, polyethylene, polystyrene, polyethylene oxide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, poly- m-phenylene terephthalate, poly-p-phenylene isophthalate, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride-acrylate copolymer, polyacrylonitrile, polyacrylonitrile-methacrylate copolymer Coalesce, polycarbonate, polyarylate, polyester carbonate, polyamide, aramid, polyimide, polycaprolactone, polylactic acid, polyglycolic acid Collagen, polyhydroxybutyric acid, polyvinyl acetate, polypeptides and the like, and polymeric materials such as copolymers thereof can be exemplified. Moreover, the kind selected from the above may be used, and a plurality of kinds may be mixed. In addition, the above is an illustration and this invention is not limited to the said resin.

原料液３００に使用される溶媒としては、揮発性のある有機溶剤などを例示することができる。具体的に例示すると、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジベンジルアルコール、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセトン、ヘキサフルオロアセトン、フェノール、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、塩化メチル、塩化エチル、塩化メチレン、クロロホルム、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、クロロホルム、四塩化炭素、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、酢酸、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、ｏ−キシレン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキシド、ピリジン、水等を挙示することができる。また、上記より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもかまわない。なお、上記は例示であり、本願発明に用いられる原料液３００は上記溶媒を採用することに限定されるものではない。   Examples of the solvent used for the raw material liquid 300 include volatile organic solvents. Specific examples are methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, hexafluoroisopropanol, tetraethylene glycol, triethylene glycol, dibenzyl alcohol, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl. Ketone, methyl-n-hexyl ketone, methyl-n-propyl ketone, diisopropyl ketone, diisobutyl ketone, acetone, hexafluoroacetone, phenol, formic acid, methyl formate, ethyl formate, propyl formate, methyl benzoate, ethyl benzoate, benzoate Propyl acid, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dipropyl phthalate, methyl chloride, ethyl chloride, methylene chloride, chloroform, o-chloroto Ene, p-chlorotoluene, chloroform, carbon tetrachloride, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, trichloroethane, dichloropropane, dibromoethane, dibromopropane, methyl bromide, ethyl bromide, propyl bromide, acetic acid, Benzene, toluene, hexane, cyclohexane, cyclohexanone, cyclopentane, o-xylene, p-xylene, m-xylene, acetonitrile, tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, pyridine, water Etc. can be listed. Moreover, the kind selected from the above may be used, and a plurality of kinds may be mixed. In addition, the above is an illustration and the raw material liquid 300 used for this invention is not limited to employ | adopting the said solvent.

さらに、原料液３００に無機質固体材料を添加してもよい。当該無機質固体材料としては、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、弗化物、硫化物等を挙げることができるが、製造されるナノファイバ３０１の耐熱性、加工性などの観点から酸化物を用いることが好ましい。当該酸化物としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＺｎＯ、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｙ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｎｂ２Ｏ５等を例示することができる。また、上記より選ばれる一種でもよく、また、複数種類が混在してもかまわない。なお、上記は例示であり、本願発明の原料液３００に添加される物質は、上記添加剤に限定されるものではない。 Furthermore, an inorganic solid material may be added to the raw material liquid 300. Examples of the inorganic solid material include oxides, carbides, nitrides, borides, silicides, fluorides, sulfides, and the like. It is preferable to use an oxide. Examples of the oxide include Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , Li 2 O, Na 2 O, MgO, CaO, SrO, BaO, B 2 O 3 , P 2 O 5 , SnO 2 , ZrO 2 , K. 2 O, Cs 2 O, ZnO , Sb 2 O 3, As 2 O 3, CeO 2, V 2 O 5, Cr 2 O 3, MnO, Fe 2 O 3, CoO, NiO, Y 2 O 3, Lu 2 Examples include O 3 , Yb 2 O 3 , HfO 2 , Nb 2 O 5 and the like. Moreover, the kind selected from the above may be used, and a plurality of kinds may be mixed. In addition, the above is an illustration and the substance added to the raw material liquid 300 of this invention is not limited to the said additive.

原料液３００における溶媒と溶質との混合比率は、選定される溶媒の種類と溶質の種類とにより異なるが、溶媒量は、約６０重量％から９８重量％の間が望ましい。好適には溶質が５〜３０％となる。   The mixing ratio of the solvent and the solute in the raw material liquid 300 varies depending on the type of solvent selected and the type of solute, but the amount of solvent is preferably between about 60 wt% and 98 wt%. Preferably the solute is 5-30%.

固化剤３０２とは、ナノファイバ３０１の基材となる樹脂などの溶質を固化させる物質である。   The solidifying agent 302 is a substance that solidifies a solute such as a resin that becomes a base material of the nanofiber 301.

固化剤３０２は、原料液３００を構成する溶媒とは異なる物質であればよく、気体や液体の他、粉末状の固体でもかまわない。   The solidifying agent 302 may be a substance different from the solvent constituting the raw material liquid 300, and may be a powdered solid in addition to a gas or a liquid.

溶媒がＤＭＦ（Ｎ，Ｎ-ジメチルホルムアミド：N,N-Dimethylformamide)やＤＭＡｃ（Ｎ，Ｎ-ジメチルアセトアミド：N,N-Dimethylacetamide）、溶質がポリウレタンである場合、固化剤３０２の典型的な例としては、水を挙示することができる。ＤＭＦやＤＭＡｃはポリウレタンに対しては良溶媒であり、水は貧溶媒となる。   Typical examples of the solidifying agent 302 when the solvent is DMF (N, N-dimethylformamide) or DMAc (N, N-dimethylacetamide) and the solute is polyurethane. Can show water. DMF and DMAc are good solvents for polyurethane, and water is a poor solvent.

貧溶媒である水が固化剤３０２として機能するのは次の様な現象が生じるためであると考えられる。つまり、製造空間Ａ中に水を噴霧することにより製造空間Ａを飛行中のＤＭＦに水が溶解する。つまり、良溶媒に貧溶媒が溶解することで、良溶媒の溶質に対する溶解度が低下する。従って、良溶媒が蒸発したり、さらに、貧溶媒が良溶媒に溶解することで、溶質が固化し易くなる。つまり、貧溶媒が固化剤３０２として機能することになり、溶質の固化すなわちナノファイバ３０１が製造されやすくなる。   It is considered that the poor solvent water functions as the solidifying agent 302 because the following phenomenon occurs. That is, when water is sprayed into the manufacturing space A, water is dissolved in the DMF flying in the manufacturing space A. In other words, the solubility of the good solvent in the solute is reduced by the dissolution of the poor solvent in the good solvent. Therefore, the solute is easily solidified by evaporating the good solvent or further dissolving the poor solvent in the good solvent. That is, the poor solvent functions as the solidifying agent 302, so that the solute is solidified, that is, the nanofiber 301 is easily manufactured.

なお、固化剤３０２は、上述したように溶質や溶媒との関係において設定される相対的な物質であり、良溶媒に対する貧溶媒に限定されるものではない。例えば、２液タイプの接着剤のように、溶媒の中に第一液である溶質を溶解させておき、第二液を濃度調整手段１０１により製造空間Ａに注入する場合、第二液が固化剤３０２となる。また、溶質が酸素などの気体との接触によって固化する場合、濃度調整手段１０１により注入される酸素などの気体が固化剤３０２となる。   The solidifying agent 302 is a relative substance set in relation to the solute and the solvent as described above, and is not limited to the poor solvent for the good solvent. For example, when the solute that is the first liquid is dissolved in a solvent and the second liquid is injected into the production space A by the concentration adjusting means 101 like a two-component adhesive, the second liquid is solidified. It becomes agent 302. Further, when the solute is solidified by contact with a gas such as oxygen, the gas such as oxygen injected by the concentration adjusting means 101 becomes the solidifying agent 302.

検出手段１０３は、流出体１１５から原料液３００が流出する空間である製造空間Ａにおける固化剤３０２の濃度を検出する装置である。   The detection means 103 is a device that detects the concentration of the solidifying agent 302 in the production space A, which is a space where the raw material liquid 300 flows out from the effluent body 115.

制御手段１０４は、検出手段１０３により検出された固化剤３０２の濃度に基づき、製造空間Ａにおける固化剤３０２の濃度が一定範囲に収まるように濃度調整手段１０１を制御する装置であり、いわゆるコンピュータである。   The control unit 104 is a device that controls the concentration adjusting unit 101 based on the concentration of the solidifying agent 302 detected by the detecting unit 103 so that the concentration of the solidifying agent 302 in the manufacturing space A is within a certain range. is there.

被堆積部材２００は、製造空間Ａで製造されるナノファイバ３０１を表面に堆積させて収集する部材である。本実施の形態の場合、被堆積部材２００は、シート状の部材であって、供給ロール１２７に巻き付けられた状態で供給される。また、被堆積部材２００は、回収手段１２９に巻き取られることによって、図１中に矢印で示される方向に移動可能となっている。また、被堆積部材２００は、帯電電極１２８の湾曲に沿って配置され、また、移動できるように、帯電電極１２８の両端縁近傍に配置される回転可能に取り付けられる棒状の押さえ部材１２５で上方から押さえつけられている。   The deposition target member 200 is a member that deposits and collects nanofibers 301 manufactured in the manufacturing space A on the surface. In the case of the present embodiment, the deposition target member 200 is a sheet-like member and is supplied in a state of being wound around the supply roll 127. Further, the member to be deposited 200 is movable in the direction indicated by the arrow in FIG. Further, the member 200 to be deposited is arranged along the curve of the charging electrode 128, and from the upper side by a rod-like pressing member 125 that is rotatably attached and is arranged in the vicinity of both ends of the charging electrode 128 so as to be movable. It is pressed down.

次に、上記構成のナノファイバ製造装置１００を用いたナノファイバ３０１の製造方法を説明する。   Next, the manufacturing method of the nanofiber 301 using the nanofiber manufacturing apparatus 100 of the said structure is demonstrated.

まず、供給手段１０７により流出体１１５に原料液３００を供給する（供給工程）。以上により、流出体１１５の貯留槽１１３に原料液３００が満たされる。   First, the raw material liquid 300 is supplied to the effluent 115 by the supply means 107 (supply process). As described above, the raw material liquid 300 is filled in the storage tank 113 of the effluent 115.

次に、帯電電源１２２により流出体１１５を正または負の高電圧とする。接地されている帯電電極１２８と対向する流出体１１５の先端部に電荷が集中し、当該電荷が流出孔１１８を通過して空間中に流出する原料液３００に転移し、原料液３００が帯電する（帯電工程）。   Next, the outflow body 115 is set to a positive or negative high voltage by the charging power source 122. Charge concentrates on the tip of the effusing body 115 facing the grounded charging electrode 128, the charge passes through the outflow hole 118 and is transferred to the raw material liquid 300 flowing out into the space, and the raw material liquid 300 is charged. (Charging process).

前記帯電工程と供給工程とは同時期に実施され、流出体１１５の先端開口部１１９から帯電した原料液３００が流出する（流出工程）。   The charging process and the supplying process are performed at the same time, and the charged raw material liquid 300 flows out from the front end opening 119 of the outflow body 115 (outflow process).

前記原料液３００の流出と共に、固化剤３０２の製造空間Ａにおける濃度を濃度調整手段１０１により調整する。具体的には、濃度調整手段１０１から固化剤３０２を製造空間Ａに噴霧し、検出手段１０３により製造空間Ａにおける固化剤３０２の濃度を検出する。そして、制御手段１０４により、製造空間Ａにおける固化剤３０２の濃度が所望の濃度となるように、濃度調整手段１０１の固化剤３０２の噴霧量を調整する（固化剤濃度調整工程）。   Along with the outflow of the raw material liquid 300, the concentration of the solidifying agent 302 in the production space A is adjusted by the concentration adjusting means 101. Specifically, the solidifying agent 302 is sprayed onto the manufacturing space A from the concentration adjusting unit 101, and the concentration of the solidifying agent 302 in the manufacturing space A is detected by the detecting unit 103. Then, the spray amount of the solidifying agent 302 of the concentration adjusting unit 101 is adjusted by the control unit 104 so that the concentration of the solidifying agent 302 in the manufacturing space A becomes a desired concentration (solidifying agent concentration adjusting step).

ここで、製造空間Ａにおける固化剤３０２の所望の濃度とは、例えば、溶質が所望の固化スピードで固化するような濃度であるとか、製造空間Ａをナノファイバが飛翔し、被堆積部材２００に到達するまでの時間内に溶質が固化するような濃度である。   Here, the desired concentration of the solidifying agent 302 in the production space A is, for example, a concentration at which the solute is solidified at a desired solidification speed, or the nanofibers fly in the production space A and are deposited on the deposition target member 200. The concentration is such that the solute solidifies within the time required to reach it.

次にある程度空間中を飛行した原料液３００に静電延伸現象が作用することによりナノファイバ３０１が製造される（ナノファイバ製造工程）。   Next, the nanofiber 301 is manufactured by an electrostatic stretching phenomenon acting on the raw material liquid 300 that has flew in the space to some extent (a nanofiber manufacturing process).

ここで、原料液３００に含まれる溶質は、製造空間Ａ中に存在する固化剤３０２により固化が促進されつつ、静電延伸現象により延伸する。これにより、各流出孔１１８から飛行する原料液３００は、溶媒が充分に蒸発していない状態でも、ほとんどが良質な（例えば線径の細い）ナノファイバ３０１に変化していく。   Here, the solute contained in the raw material liquid 300 is stretched by the electrostatic stretching phenomenon while being solidified by the solidifying agent 302 present in the manufacturing space A. As a result, most of the raw material liquid 300 flying from each outflow hole 118 is changed to a good quality (for example, a thin wire diameter) nanofiber 301 even when the solvent is not sufficiently evaporated.

この状態において、ナノファイバ３０１は、流出体１１５と帯電電極１２８との間に発生する電界に沿って被堆積部材２００に向かって飛行し、被堆積部材２００の堆積領域にナノファイバ３０１が堆積して収集される（堆積工程）。被堆積部材２００は、回収手段１２９によりゆっくり移送されているため、ナノファイバ３０１も移送方向に延びた長尺の帯状部材として堆積する。   In this state, the nanofiber 301 flies toward the deposition target member 200 along the electric field generated between the effluent body 115 and the charging electrode 128, and the nanofiber 301 is deposited in the deposition region of the deposition target member 200. Collected (deposition process). Since the member to be deposited 200 is slowly transferred by the recovery means 129, the nanofiber 301 is also deposited as a long strip member extending in the transfer direction.

以上のような構成のナノファイバ製造装置１００を用いることによって、コンパクトなナノファイバ製造装置１００でありながら、溶質の固化を促進して良質のナノファイバ３０１を得ることができる。従って、蒸発しきれない溶媒が堆積したナノファイバ３０１に付着し、その後に蒸発することにより付着した溶媒に溶解していた樹脂が塊状となるパーティクルの発生を抑止することができる。また、製造空間Ａにおける固化剤３０２の濃度を調整することができるため、溶質の固化スピードを調整し、流出体１１５の流出孔１１８が固化した溶質で目詰まりすることなく、安定した状態で良質なナノファイバ３０１を製造することが可能となる。   By using the nanofiber manufacturing apparatus 100 having the above-described configuration, it is possible to obtain a high-quality nanofiber 301 by promoting solidification of the solute while the compact nanofiber manufacturing apparatus 100 is used. Accordingly, it is possible to suppress generation of particles in which a solvent that cannot be evaporated adheres to the deposited nanofibers 301 and then the resin dissolved in the attached solvent is evaporated by evaporation. In addition, since the concentration of the solidifying agent 302 in the production space A can be adjusted, the solidification speed of the solute is adjusted, and the outflow hole 118 of the outflow body 115 is not clogged with the solidified solute, and the quality is stable in a stable state. It becomes possible to manufacture a nanofiber 301 that is simple.

（実施の形態２）
次に、本願発明にかかる第二の実施の形態を図面に基づき説明する。実施の形態１において濃度調整手段は、固化剤を製造空間Ａに注入する注入手段であったが、実施の形態２では、濃度調整手段は、製造空間Ａから固化剤を除去する除去手段である点が実施の形態１とは異なる。 (Embodiment 2)
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the first embodiment, the concentration adjusting means is an injection means for injecting the solidifying agent into the manufacturing space A. However, in the second embodiment, the concentration adjusting means is a removing means for removing the solidifying agent from the manufacturing space A. This is different from the first embodiment.

図４は、ナノファイバ製造装置の要部を一部切り欠いて示す側面図である。   FIG. 4 is a side view of the main part of the nanofiber manufacturing apparatus with a part cut away.

同図に示すように、ナノファイバ製造装置１００は、ナノファイバ３０１を製造するための溶質と、前記溶質を溶解、または、分散させる溶媒とを有する原料液３００を空間中で電気的に延伸させてナノファイバ３０１を製造する装置であって、流出体１１５と、帯電電極１２８と、帯電電源１２２と、濃度調整手段１０１とを備えている。さらに、ナノファイバ製造装置１００は、製造空間Ａを閉鎖するための隔壁１０５を備えている。また、ナノファイバ製造装置１００は、ナノファイバ３０１を堆積させる被堆積部材２００と、堆積したナノファイバ３０１を被堆積部材ごと回収する回収手段１２９(図４には図示せず）とを備えている。   As shown in the figure, the nanofiber manufacturing apparatus 100 electrically extends a raw material liquid 300 having a solute for manufacturing the nanofiber 301 and a solvent for dissolving or dispersing the solute in the space. The nanofiber 301 is manufactured by an outflow body 115, a charging electrode 128, a charging power source 122, and a concentration adjusting unit 101. Furthermore, the nanofiber manufacturing apparatus 100 includes a partition wall 105 for closing the manufacturing space A. Further, the nanofiber manufacturing apparatus 100 includes a deposition target member 200 for depositing the nanofibers 301 and a recovery unit 129 (not shown in FIG. 4) for recovering the deposited nanofibers 301 together with the deposition target members. .

なお、本実施の形態において前記実施の形態１で説明した部材や装置などと同じ機能を果たすものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。   In the present embodiment, components that perform the same functions as the members and apparatuses described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.

隔壁１０５は、流出体１１５と、帯電電極１２８と、被堆積部材２００などと共に製造空間Ａを閉鎖するための板状の部材である。ナノファイバ製造装置１００は、隔壁１０５を前後左右上下空間に箱状に配置することで製造空間Ａを閉鎖している。隔壁１０５は、製造空間Ａを囲うことで、製造空間Ａを有する内空間と、それ以外の外空間とを隔絶し、内空間と外空間との間の気体（本実施の形態の場合、空気）の流通を遮断している。   The partition wall 105 is a plate-like member for closing the manufacturing space A together with the outflow body 115, the charging electrode 128, the deposition target member 200, and the like. The nanofiber manufacturing apparatus 100 closes the manufacturing space A by arranging the partition wall 105 in a box shape in the front, rear, left, right, upper and lower spaces. The partition wall 105 surrounds the manufacturing space A to isolate the inner space having the manufacturing space A from the other outer space, and gas between the inner space and the outer space (in this embodiment, air ) Is blocked.

濃度調整手段１０１は、ナノファイバ３０１を構成する材料となる溶質を固化させる固化剤３０２の製造空間Ａにおける濃度を調整する装置である。本実施の形態の場合、濃度調整手段１０１は、製造空間Ａから固化剤３０２を除去する除去手段である。具体的に除去手段としての濃度調整手段１０１は、製造空間Ａの雰囲気を吸入し、吸入した雰囲気から固化剤３０２を除去し、固化剤３０２が除去された雰囲気を再び製造空間Ａに注入することで製造空間Ａの固化剤３０２の濃度を調整する装置である。固化剤３０２が水であり、製造空間Ａの雰囲気が空気である場合、除去手段としての濃度調整手段１０１は、熱伝導生の良い部材を冷却することにより、空気中の水分を前記部材表面で結露させることで空気から固化剤３０２である水を除去する装置を濃度調整手段１０１として例示することができる。   The concentration adjusting unit 101 is a device that adjusts the concentration in the production space A of the solidifying agent 302 that solidifies the solute that is a material constituting the nanofiber 301. In the case of the present embodiment, the concentration adjusting unit 101 is a removing unit that removes the solidifying agent 302 from the manufacturing space A. Specifically, the concentration adjusting unit 101 as a removing unit sucks the atmosphere of the manufacturing space A, removes the solidifying agent 302 from the sucked atmosphere, and injects the atmosphere from which the solidifying agent 302 has been removed into the manufacturing space A again. The device for adjusting the concentration of the solidifying agent 302 in the manufacturing space A. When the solidifying agent 302 is water and the atmosphere of the production space A is air, the concentration adjusting unit 101 as a removing unit cools a member having good heat conduction, thereby allowing moisture in the air to be absorbed on the surface of the member. An apparatus that removes water as the solidifying agent 302 from the air by condensation can be exemplified as the concentration adjusting unit 101.

以上の装置によれば、製造空間Ａから固化剤３０２が除去されるため、溶質が固化するタイミングを遅らせることが可能となる。これによれば、例えば、溶質が固化剤３０２によって早期に固化し、流出体１１５の流出孔１１８が目詰まりを起こす現象を抑止することが可能となる。   According to the above apparatus, since the solidifying agent 302 is removed from the manufacturing space A, the timing at which the solute solidifies can be delayed. According to this, for example, it is possible to suppress the phenomenon that the solute is solidified early by the solidifying agent 302 and the outflow hole 118 of the outflow body 115 is clogged.

なお、上記実施の形態では固化剤３０２を水として説明したが、酸素や窒素など溶質の固化に影響を与える物質は固化剤３０２であり、濃度調整手段１０１は、酸素や窒素などを除去する装置であればよい。   In the above embodiment, the solidifying agent 302 has been described as water. However, the substance that affects the solidification of the solute, such as oxygen and nitrogen, is the solidifying agent 302, and the concentration adjusting unit 101 is an apparatus that removes oxygen, nitrogen, and the like. If it is.

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるわけではない。例えば、上記実施の形態１と実施の形態２を組合せ、製造空間Ａから固化剤３０２を除去すると共に固化剤３０２（除去する固化剤３０２と異なるものでも同質のものでもかまわない）を製造空間Ａに注入し、製造空間Ａにおける固化剤３０２の濃度を一定に保つものでもかまわない。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the first embodiment and the second embodiment are combined, the solidifying agent 302 is removed from the manufacturing space A, and the solidifying agent 302 (which may be different or the same as the solidifying agent 302 to be removed) may be used. The concentration of the solidifying agent 302 in the production space A may be kept constant.

流出体１１５の流出孔１１８は単数でもかまわない。また、先端部１１６の形状も上記に限定される必要は無く、二つの側面部が突き合わされた、切り立った形状でもかまわない。また、流出体１１５は、図５に示すように、ノズルを複数個配置したものでもよい。さらに、図６に示すように、流出体１１５が円筒形状となっていて、周壁に流出孔１１８が設けられており、モータ３０３の回転駆動力により流出体１１５が回転することによる遠心力で原料液３００を空間中に流出させるものでもかまわない。   The outflow hole 118 of the outflow body 115 may be single. Further, the shape of the tip portion 116 is not necessarily limited to the above, and may be a sharp shape in which two side portions are abutted. Moreover, the outflow body 115 may have a plurality of nozzles as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 6, the outflow body 115 has a cylindrical shape, and an outflow hole 118 is provided in the peripheral wall, and the raw material is generated by centrifugal force generated by the rotation of the outflow body 115 by the rotational driving force of the motor 303. The liquid 300 may flow out into the space.

また、製造空間Ａは、流出体１１５と帯電電極１２８に挟まれる空間に限定されるものではなく、原料液３００が飛翔し静電延伸現象によりナノファイバ３０１が製造される空間であれば、原料液３００の飛翔経路が気体流により制御され、帯電電極１２８からは遠ざかる原料液３００の飛翔経路を有する空間でも製造空間Ａとなり得る。   Further, the manufacturing space A is not limited to the space between the effluent body 115 and the charging electrode 128, and any material can be used as long as the raw material liquid 300 flies and the nanofibers 301 are manufactured by the electrostatic stretching phenomenon. The flight path of the liquid 300 is controlled by the gas flow, and the space having the flight path of the raw material liquid 300 away from the charging electrode 128 can be the manufacturing space A.

本願発明は、ナノファイバを用いた紡績や、不織布の製造に利用可能である。   The present invention can be used for spinning using nanofibers and for producing nonwoven fabrics.

１００ ナノファイバ製造装置
１０１ 濃度調整手段
１０３ 検出手段
１０４ 制御手段
１０５ 隔壁
１０７ 供給手段
１１３ 貯留槽
１１４ 案内管
１１５ 流出体
１１６ 先端部
１１８ 流出孔
１１９ 先端開口部
１２２ 帯電電源
１２５ 部材
１２７ 供給ロール
１２８ 帯電電極
１２９ 回収手段
１５１ 容器
２００ 被堆積部材
３００ 原料液
３０１ ナノファイバ
３０２ 固化剤
３０３ モータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Nanofiber manufacturing apparatus 101 Concentration adjustment means 103 Detection means 104 Control means 105 Bulkhead 107 Supply means 113 Storage tank 114 Guide pipe 115 Outflow body 116 Tip part 118 Outlet hole 119 Tip opening part 122 Charging power supply 125 Member 127 Supply roll 128 Charging electrode 129 Recovery means 151 Container 200 Deposited member 300 Raw material liquid 301 Nanofiber 302 Solidifying agent 303 Motor

Claims (8)

ナノファイバを製造するための溶質と、前記溶質を溶解、または、分散させる溶媒とを有する原料液を空間中で電気的に延伸させてナノファイバを製造するナノファイバ製造装置であって、
原料液を空間に流出させる流出孔を有する流出体と、
前記流出体と所定の間隔を隔てて配置され、導電性を有する帯電電極と、
前記流出体と前記帯電電極との間に所定の電圧を印加する帯電電源と、
前記流出体から原料液が流出しナノファイバが製造される空間を製造空間とした場合において、溶質を固化させる固化剤の製造空間における濃度を調整する濃度調整手段と
を備えるナノファイバ製造装置。 A nanofiber production apparatus for producing nanofibers by electrically stretching a raw material liquid having a solute for producing nanofibers and a solvent for dissolving or dispersing the solute in space,
An outflow body having an outflow hole for flowing the raw material liquid into the space;
A charging electrode disposed at a predetermined interval from the effluent and having conductivity;
A charging power source that applies a predetermined voltage between the effluent and the charging electrode;
A nanofiber manufacturing apparatus comprising a concentration adjusting means for adjusting a concentration in a manufacturing space of a solidifying agent for solidifying a solute when a space in which a raw material liquid flows out from the effluent and a nanofiber is manufactured is a manufacturing space. 前記固化剤は、溶質に対して溶媒よりも溶解度の小さい貧溶媒である
請求項１に記載のナノファイバ製造装置。 The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the solidifying agent is a poor solvent having a solubility lower than that of the solvent with respect to the solute. 前記濃度調整手段は、前記製造空間に固化剤を注入する注入手段である
請求項１に記載のナノファイバ製造装置。 The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the concentration adjusting unit is an injection unit that injects a solidifying agent into the manufacturing space. 前記濃度調整手段は、前記製造空間から固化剤を除去する除去手段である
請求項１に記載のナノファイバ製造装置。 The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the concentration adjusting unit is a removing unit that removes a solidifying agent from the manufacturing space. さらに、
前記製造空間における固化剤の濃度を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された固化剤の濃度に基づき、前記製造空間における固化剤の濃度が一定範囲に収まるように前記濃度調整手段を制御する制御手段と
を備える請求項１に記載のナノファイバ製造装置。 further,
Detection means for detecting the concentration of the solidifying agent in the production space;
2. The nanofiber manufacturing method according to claim 1, further comprising: a control unit that controls the concentration adjusting unit so that the concentration of the solidifying agent in the manufacturing space falls within a certain range based on the concentration of the solidifying agent detected by the detecting unit. apparatus. 前記濃度調整手段は、前記製造空間における固化剤の濃度を調整することにより、溶質の固化スピードを調整する
請求項１に記載のナノファイバ製造装置。 The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the concentration adjusting unit adjusts the solidification speed of the solute by adjusting the concentration of the solidifying agent in the manufacturing space. さらに、
前記製造空間で製造されるナノファイバを堆積させる被堆積部材を備え、
前記濃度調整手段は、製造空間をナノファイバが飛翔し前記被堆積部材まで到達する時間内に溶質が固化するような濃度になるように前記製造空間における固化剤の濃度を調整する
請求項１に記載のナノファイバ製造装置。 further,
A deposition member for depositing nanofibers produced in the production space;
The concentration adjusting means adjusts the concentration of the solidifying agent in the manufacturing space so that the concentration of the solute is solidified within a time when the nanofibers fly in the manufacturing space and reach the member to be deposited. The nanofiber manufacturing apparatus as described. ナノファイバを製造するための溶質と、溶質を溶解、または、分散させる溶媒とを有する原料液を空間中で電気的に延伸させてナノファイバを製造するナノファイバ製造方法であって、
原料液を空間に流出させる流出孔を有する流出体から原料液を流出させ、
前記流出体と所定の間隔を隔てて配置される帯電電極と前記流出体との間に帯電電源により所定の電圧を印加すると共に、
前記流出体から原料液が流出しナノファイバが製造される空間を製造空間とした場合において、前記溶質を固化させる固化剤の製造空間における濃度を濃度調整手段により調整する
ナノファイバ製造方法。 A nanofiber manufacturing method for manufacturing nanofibers by electrically stretching a raw material liquid having a solute for manufacturing nanofibers and a solvent for dissolving or dispersing the solute in space,
The raw material liquid is caused to flow out from an effluent having an outflow hole for flowing the raw material liquid into the space
A predetermined voltage is applied by a charging power source between the effluent and the charging electrode arranged at a predetermined interval from the effluent, and the effluent.
A nanofiber manufacturing method in which a concentration in a manufacturing space of a solidifying agent for solidifying the solute is adjusted by a concentration adjusting means when a space in which a raw material liquid flows out from the effluent and a nanofiber is manufactured is a manufacturing space.
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