JP5417244B2

JP5417244B2 - Nanofiber manufacturing apparatus and nanofiber manufacturing method

Info

Publication number: JP5417244B2
Application number: JP2010086550A
Authority: JP
Inventors: 和宜石川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2030-04-02
Also published as: JP2011219875A

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やナノ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 a fineness of submicron order or nano order by electrostatic stretching phenomenon.

樹脂などから成り、サブミクロンスケールやナノ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 filamentous (fibrous) material made of a resin and having a submicron scale or nanoscale 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やナノ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. The electrostatic stretching phenomenon occurs geometrically in succession in the space, and thereby nanofibers made of a resin having a diameter of submicron order or nano order are manufactured.

以上のような静電延伸現象を用いて産業的にナノファイバを製造する場合、ナノファイバの品質が安定していることが望まれる。例えば、製造されるナノファイバが細く、かつ、一度に製造されるナノファイバの繊維径のばらつきをできる限り抑制し、経時的にもばらつきがないことが好ましい。また、ナノファイバを堆積させて不織布を製造する場合は、製造されるナノファイバの空間的なばらつきをできる限り無くし、不織布の膜厚のばらつきを抑制できることが好ましい。 When manufacturing nanofiber industrially using the electrostatic stretching phenomenon as described above, it is desired that the quality of the nanofiber is stable. For example, it is preferable that the nanofibers to be manufactured are thin, and the variation in the fiber diameter of the nanofibers manufactured at one time is suppressed as much as possible, and there is no variation over time. Moreover, when manufacturing a nonwoven fabric by depositing nanofibers, it is preferable that spatial variations of the manufactured nanofibers are eliminated as much as possible, and variations in the thickness of the nonwoven fabric can be suppressed.

特許文献１には、二流体ノズルの中心のノズルから原料液を流出させ、周囲のノズルから気体流を吐出することで、空間中に流出する原料液を細かく分散させることにより静電延伸現象を促進させて、一様な品質の不織布が得られる技術が記載されている。 Patent Document 1 discloses an electrostatic stretching phenomenon by finely dispersing the raw material liquid flowing out into the space by discharging the raw material liquid from the center nozzle of the two-fluid nozzle and discharging the gas flow from the surrounding nozzles. A technique is described that can be promoted to obtain a nonwoven fabric of uniform quality.

特表２００８−５２５６６９号公報Special table 2008-525669 gazette

ところが、二流体ノズルを用いてナノファイバを製造する場合、ノズルから流出した原料液が細切れの原料液の粒に分散する際に、原料液の粒の形状にばらつきが生じ、帯電量にばらつきが発生する懸念がある。中には、十分に帯電できないような大きさの原料液の粒も発生することが懸念される。このような状態になると、製造されるナノファイバの品質が安定しない。 However, when nanofibers are manufactured using a two-fluid nozzle, when the raw material liquid flowing out from the nozzle is dispersed into fine raw material liquid particles, the shape of the raw material liquid particles varies, and the amount of charge varies. There are concerns that arise. In some cases, there is a concern that particles of the raw material liquid having a size that cannot be sufficiently charged are generated. In such a state, the quality of the manufactured nanofiber is not stable.

そこで、本願発明者は、鋭意研究と実験の結果、ノズル先端から下方に向かって原料液が紡錘状の形状になることによって、曲率半径の極めて小さな尖った部分ができる現象、いわゆるテーラーコーンが発生することによって、原料液の尖った部分へ電荷が集中し、静電延伸現象が促進されることを見いだすに至った。更に、このテーラーコーンの形状を維持することによって、原料液の尖った部分に継続して電荷が集中し、原料液へのほぼ均一な帯電状態を維持することができることを見いだすに至った。つまり、二流体ノズルを用いると、テーラーコーンが発生することなく原料液が分散するため、分散により細切れになった原料液の粒の形状が一定ではないため、原料液の粒の曲率半径が変動し、これにより帯電状態が変動し、ナノファイバの品質が安定しないと考えられる。 Therefore, as a result of diligent research and experiments, the inventor of the present application has developed a phenomenon in which the raw material liquid has a spindle-shaped shape downward from the nozzle tip, thereby forming a so-called tailored cone with a very small radius of curvature. As a result, electric charges are concentrated on the pointed portion of the raw material liquid, and the electrostatic stretching phenomenon has been found to be promoted. Furthermore, by maintaining the shape of this tailor cone, it has been found that the electric charge continuously concentrates on the pointed portion of the raw material liquid, and the substantially uniform charged state of the raw material liquid can be maintained. In other words, when the two-fluid nozzle is used, since the raw material liquid is dispersed without generating a tailor cone, the shape of the raw material liquid particles shredded due to the dispersion is not constant, and the curvature radius of the raw material liquid particles varies. Therefore, it is considered that the charged state fluctuates and the quality of the nanofiber is not stable.

そしてさらに、実験と研究とを進めた結果、テーラーコーンの形状によって、原料液に電荷が集中する度合いが変化することを見いだすに至った。 As a result of further experiments and researches, it was found that the degree of concentration of charges in the raw material liquid changes depending on the shape of the tailor cone.

本願発明は、上記知見に基づきなされたものであり、テーラーコーンと同視できる原料液の形状を積極的に形成することができると共に、当該原料液の形状を安定させることができ、製造されるナノファイバの品質の向上と安定化を両立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 on the basis of the above knowledge, and can actively form the shape of the raw material liquid that can be equated with the tailor cone, can stabilize the shape of the raw material liquid, and is manufactured. An object of the present invention is to provide a nanofiber manufacturing apparatus and a nanofiber manufacturing method capable of achieving both improvement and stabilization of fiber quality.

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、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、原料液を沿わせて案内する案内面部と、前記案内面部の一端に位置し、前記案内面部に沿って流れる原料液を空間中に流出させる端縁部とを備える案内体と、前記案内体の前記案内面部に原料液を供給する供給口が設けられる供給体と、前記案内面部に沿って流れる原料液を前記案内体に押しつける気体流を吹き出す第一吐出口が設けられる第一吐出体と、前記案内体と所定の間隔を隔てて配置される帯電電極と、前記案内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を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a nanofiber manufacturing apparatus according to the present invention is a nanofiber manufacturing apparatus for manufacturing nanofibers by electrically stretching a raw material liquid in a space, A guide body provided with a guide surface portion to be guided, an end portion that is located at one end of the guide surface portion and allows the raw material liquid flowing along the guide surface portion to flow out into the space, and a raw material liquid on the guide surface portion of the guide body A supply body provided with a supply port for supplying gas, a first discharge body provided with a first discharge port for blowing out a gas flow that presses the raw material liquid flowing along the guide surface portion against the guide body, the guide body and a predetermined body It is characterized by comprising a charging electrode arranged at an interval, and a charging power source for applying a predetermined voltage between the guide body and the charging electrode.

これによれば、案内面部に沿って流れる原料液が第一吐出口から吐出される空気流によって押しつけられ、原料液が薄く引き延ばされる。そして前記状態で、原料液が端縁部から空間中に流出するため、原料液は端縁部の形状に対応した膜形状となる。この空間中における膜形状がいわゆるテーラーコーンのかわりとなり、原料液の尖った部分に電荷が集中し、原料液を高い電荷密度にすることが可能となる。なお、膜形状の原料液は、静電延伸現象によって、複数の紐状の原料液に分解され、さらに紐状の原料液に静電延伸現象が繰り返し発生することでナノファイバが製造される。膜形状の原料液が薄いと、紐状の原料液が細くなるため、製造されるナノファイバは細くなる。また、膜形状の原料液が薄いと、電荷が集中しやすく、原料液をより高い電荷密度にすることができるため、静電延伸現象が繰り返し発生し、製造されるナノファイバは細くなる。 According to this, the raw material liquid flowing along the guide surface portion is pressed by the air flow discharged from the first discharge port, and the raw material liquid is thinly extended. And in the said state, since a raw material liquid flows out in space from an edge part, a raw material liquid becomes a film | membrane shape corresponding to the shape of an edge part. The film shape in this space becomes a so-called tailor cone, so that charges concentrate on the pointed portion of the raw material liquid, and the raw material liquid can have a high charge density. The film-shaped raw material liquid is decomposed into a plurality of string-shaped raw material liquids by an electrostatic stretching phenomenon, and nanostrands are manufactured by repeatedly generating the electrostatic stretching phenomenon in the string-shaped raw material liquids. When the film-shaped raw material liquid is thin, the string-shaped raw material liquid becomes thin, so that the manufactured nanofibers become thin. In addition, when the film-shaped raw material liquid is thin, charges are likely to concentrate, and the raw material liquid can be made to have a higher charge density. Therefore, the electrostatic stretching phenomenon repeatedly occurs, and the manufactured nanofibers become thin.

以上の様に、当該発明によれば、原料液を安定した状態で高い電荷密度とすることができ、細いナノファイバを製造することが可能となる。また、テーラーコーンのように偶然にゆだねることなくテーラーコーンのかわりとなる膜形状を積極的に調整できる為、経時的にも安定した状態で高い品質のナノファイバを製造することが可能となる。また、ナノファイバの品質の空間的なばらつきを抑制することも可能となる。 As described above, according to the present invention, the raw material liquid can be made to have a high charge density in a stable state, and a thin nanofiber can be manufactured. In addition, since the film shape serving as a substitute for the tailor cone can be positively adjusted without accidentally leaving it like the tailor cone, it becomes possible to produce high quality nanofibers in a stable state over time. It is also possible to suppress spatial variations in the quality of the nanofiber.

また、前記案内面部、および、前記端縁部は、環形状であってもよい。 Further, the guide surface portion and the end edge portion may be ring-shaped.

これによれば、空間中に形成される膜形状の原料液を、流出方向と交差する方向に端部がない無端状態とすることができる。つまり、端縁部から流出する原料液が肉厚の薄い筒状となる。従って、流出方向と交差する方向に紐状に分解される原料液に特異な部分が無くなり、品質にばらつきのないナノファイバを製造することが可能となる。 According to this, the film-shaped raw material liquid formed in the space can be brought into an endless state with no end in the direction intersecting the outflow direction. That is, the raw material liquid flowing out from the end edge portion has a thin cylindrical shape. Therefore, there is no specific part in the raw material liquid that is decomposed in a string shape in the direction crossing the outflow direction, and it becomes possible to manufacture nanofibers having no variation in quality.

さらに、前記案内体から空間中に流出した直後の原料液の形状を調整する気体流を吹き出す第二吐出口が設けられる第二吐出体を備えてもかまわない。 Furthermore, you may provide the 2nd discharge body provided with the 2nd discharge port which blows off the gas flow which adjusts the shape of the raw material liquid immediately after flowing into the space from the said guide body.

これによれば、案内面部と交差する方向の端縁部の形状に沿って膜状の原料液が広がり、膜状の原料液の厚みが厚くなることを抑止することが可能となる。 According to this, it is possible to prevent the film-form raw material liquid from spreading along the shape of the edge portion in the direction intersecting with the guide surface portion, and increase the thickness of the film-form raw material liquid.

また、前記端縁部は、尖った稜線部を備える形状であってもよい。 Moreover, the shape provided with the sharp ridgeline part may be sufficient as the said edge part.

これによれば、原料液を稜線から流出させることができるため、原料液が端縁部によって広がり、膜状の原料液の厚みが厚くなることを抑制できる。 According to this, since the raw material liquid can flow out from the ridgeline, it is possible to suppress the raw material liquid from spreading by the edge portion and increasing the thickness of the film-shaped raw material liquid.

また、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、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、供給体に設けられる供給口から供給される原料液を案内体に設けられる案内面部に沿わせて案内し、第一吐出体に設けられる第一吐出口から吐出される気体流により、前記案内面部に沿って流れる原料液を前記案内体に押しつけると共に、前記案内面部の一端に位置する端縁部から前記案内面部に沿って流れる原料液を空間中に流出させ、前記案内体と所定の間隔を隔てて配置される帯電電極と、前記案内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により、原料液を帯電させることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a nanofiber manufacturing method according to the present invention is a nanofiber manufacturing method for manufacturing a nanofiber by electrically stretching a raw material liquid in a space, and is provided in a supply body. The raw material liquid supplied from the supply port is guided along the guide surface portion provided in the guide body, and flows along the guide surface portion by the gas flow discharged from the first discharge port provided in the first discharge body. The raw material liquid is pressed against the guide body, and the raw material liquid flowing along the guide surface portion from the edge located at one end of the guide surface portion is allowed to flow into the space, and is arranged at a predetermined interval from the guide body. The raw material liquid is charged by a charging electrode that is charged and a charging power source that applies a predetermined voltage between the guide body and the charging electrode.

これによれば、案内面部に沿って流れる原料液が第一吐出口から吐出される空気流によって押しつけられ、原料液が薄く引き延ばされる。そして前記状態で、原料液が端縁部から空間中に流出するため、原料液は端縁部の形状に対応した膜形状となる。この空間中における膜形状がいわゆるテーラーコーンのかわりとなり、原料液に電荷が集中し、原料液を高い電荷密度にすることが可能となる。なお、膜形状の原料液は、静電延伸現象によって、複数の紐状の原料液に分解され、さらに紐状の原料液に静電延伸現象が繰り返し発生することでナノファイバが製造される。膜形状の原料液が薄いと、紐状の原料液が細くなるため、製造されるナノファイバは細くなる。また、膜形状の原料液が薄いと、電荷が集中しやすく、原料液を高い電荷密度にすることができるため、静電延伸現象が繰り返し発生し、製造されるナノファイバは細くなる。 According to this, the raw material liquid flowing along the guide surface portion is pressed by the air flow discharged from the first discharge port, and the raw material liquid is thinly extended. And in the said state, since a raw material liquid flows out in space from an edge part, a raw material liquid becomes a film | membrane shape corresponding to the shape of an edge part. The film shape in this space becomes a so-called tailor cone, so that charges concentrate on the raw material liquid, and the raw material liquid can be made to have a high charge density. The film-shaped raw material liquid is decomposed into a plurality of string-shaped raw material liquids by an electrostatic stretching phenomenon, and nanostrands are manufactured by repeatedly generating the electrostatic stretching phenomenon in the string-shaped raw material liquids. When the film-shaped raw material liquid is thin, the string-shaped raw material liquid becomes thin, so that the manufactured nanofibers become thin. Further, if the film-shaped raw material liquid is thin, charges are likely to concentrate, and the raw material liquid can be made to have a high charge density. Therefore, the electrostatic stretching phenomenon occurs repeatedly, and the manufactured nanofibers become thin.

本願発明によれば、薄い膜状に原料液を形成することができ、当該形状をある程度制御することが可能となる。従って、高品質のナノファイバを空間的、かつ、時間的に安定して製造することができる。 According to the present invention, the raw material liquid can be formed in a thin film shape, and the shape can be controlled to some extent. Therefore, high-quality nanofibers can be manufactured stably in space and time.

ナノファイバ製造装置を示す斜示図である。It is a perspective view which shows a nanofiber manufacturing apparatus. 放出手段を断面で示す平面図である。It is a top view which shows a discharge | release means in a cross section. 第一吐出体を取り外した放出手段の一部を切り欠いて示す斜示図である。It is a perspective view which cuts out and shows a part of discharge | release means which removed the 1st discharge body. 第二吐出体がない場合の放出手段と帯電手段と誘引手段との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the discharge | release means, charging means, and attracting means when there is no 2nd discharge body. 放出手段の別態様を示す斜示図である。It is a perspective view which shows another aspect of the discharge | release means. 他の実施の形態にかかるナノファイバ製造装置を示す斜示図である。It is a perspective view which shows the nanofiber manufacturing apparatus concerning other embodiment. 他の実施の形態にかかる放出手段の先端部を断面で示す斜示図である。It is a perspective view which shows the front-end | tip part of the discharge | release means concerning other embodiment in a cross section. 放出手段の別態様を示す斜示図である。It is a perspective view which shows another aspect of the discharge | release means.

次に、本願発明の実施の形態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 embodiments of 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示図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a nanofiber manufacturing apparatus.

同図に示すように、ナノファイバ製造装置１００は、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、放出手段１０１と、誘引手段１０４と、収集手段１２８と、原料供給手段１０７、気体流発生手段１０８と、帯電手段１０２とを備えている。 As shown in the figure, the nanofiber production apparatus 100 is an apparatus for producing a nanofiber 301 by electrically stretching a raw material liquid 300 in a space, and includes a discharge means 101, an attraction means 104, and a collection device. Means 128, raw material supply means 107, gas flow generation means 108, and charging means 102 are provided.

図２は、放出手段を断面で示す平面図である。 FIG. 2 is a plan view showing the discharge means in cross section.

図３は、第一吐出体を取り外した放出手段の一部を切り欠いて示す斜示図である。 FIG. 3 is a perspective view in which a part of the discharge means from which the first discharge body has been removed is cut away.

これらの図に示すように、放出手段１０１は、原料液３００を帯電させると共に、帯電した原料液３００を空間中に放出する装置であって、供給体１１５と、案内体１１１と、第一吐出体１３１と、第二吐出体１３２とを備えている。 As shown in these drawings, the discharge means 101 is a device that charges the raw material liquid 300 and discharges the charged raw material liquid 300 into the space, and includes a supply body 115, a guide body 111, and a first discharge. A body 131 and a second discharge body 132 are provided.

供給体１１５は、図１に示すように、原料供給手段１０７に接続され、原料供給手段１０７から供給される原料液３００を案内体１１１に対して供給する部材であり、原料液を流出させる供給口１５１を備えている。 As shown in FIG. 1, the supply body 115 is a member that is connected to the raw material supply means 107 and supplies the raw material liquid 300 supplied from the raw material supply means 107 to the guide body 111. A mouth 151 is provided.

本実施の形態の場合、供給体１１５は、断面三角形の中空の筒状であり、内部に原料液を貯留する貯留槽１１４を備えている。また、供給体１１５は、細長いスリット状の供給口１５１が下部に設けられており、原料供給手段１０７から供給される原料液３００を内部に形成される貯留槽１１４に貯留し、原料液３００の圧力（重力も含む場合がある）により案内体１１１に原料液３００供給している。 In the case of the present embodiment, the supply body 115 has a hollow cylindrical shape with a triangular cross section, and includes a storage tank 114 that stores the raw material liquid therein. Further, the supply body 115 is provided with an elongated slit-shaped supply port 151 at the lower portion, and stores the raw material liquid 300 supplied from the raw material supply means 107 in a storage tank 114 formed therein, The raw material liquid 300 is supplied to the guide body 111 by pressure (which may include gravity).

なお、原料供給手段１０７は、原料液３００を貯留するタンクと、原料液３００を搬送することのできるポンプと、原料液３００を案内する案内管とで構成される装置等を例示することができる。 The raw material supply means 107 can be exemplified by a device comprising a tank for storing the raw material liquid 300, a pump capable of conveying the raw material liquid 300, and a guide tube for guiding the raw material liquid 300. .

案内体１１１は、原料液３００を沿わせて案内する案内面部１１２と、案内面部１１２の一端に位置し、案内面部１１２に沿って流れる原料液３００を空間中に流出させる端縁部１１３とを備えている。案内体１１１は、第一吐出口１３３から吐出される気体流により原料液３００が押しつけられる力に抗するための部材である。本実施の形態の場合、案内体１１１は、断面三角形の棒状の部材であり、当該部材の外周面の一面に対応する部分が案内面部１１２として機能している。従って案内面部１１２は、細長い矩形の板状となっている。また、端縁部１１３は、案内体１１１における三角形の断面の頂点に該当する部分であり、尖った稜線部を備えている。 The guide body 111 includes a guide surface portion 112 that guides the raw material liquid 300 along, and an edge portion 113 that is positioned at one end of the guide surface portion 112 and allows the raw material liquid 300 flowing along the guide surface portion 112 to flow out into the space. I have. The guide body 111 is a member for resisting the force by which the raw material liquid 300 is pressed by the gas flow discharged from the first discharge port 133. In the present embodiment, the guide body 111 is a rod-shaped member having a triangular cross section, and a portion corresponding to one surface of the outer peripheral surface of the member functions as the guide surface portion 112. Therefore, the guide surface portion 112 has an elongated rectangular plate shape. Moreover, the edge part 113 is a part applicable to the vertex of the cross section of the triangle in the guide body 111, and is provided with the sharp ridgeline part.

このように、端縁部１１３が尖った稜線部を備えることにより、案内面部１１２に沿って流れる原料液３００がその粘性によって端縁部１１３に沿って広がる現象を抑制することができ、空間中に流出する膜状の原料液３００の厚みを薄くすることが可能となる。 Thus, by providing the edge portion 113 with the sharp edge portion, it is possible to suppress the phenomenon that the raw material liquid 300 flowing along the guide surface portion 112 spreads along the edge portion 113 due to its viscosity. It is possible to reduce the thickness of the film-like raw material liquid 300 flowing out into the water.

また、案内体１１１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る。本実施の形態の場合、案内体１１１は、供給体１１５と一体に形成されており、案内体１１１と供給体１１５との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おれば、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。 Moreover, the guide body 111 also functions as an electrode for supplying electric charge to the flowing out raw material liquid 300, and at least a part of a portion in contact with the raw material liquid 300 is formed of a conductive member. In the case of the present embodiment, the guide body 111 is formed integrally with the supply body 115, and the entire guide body 111 and the supply body 115 are 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.

第一吐出体１３１は、図１に示すように、気体流発生手段１０８に接続され、気体流発生手段１０８から供給される気体流を吐出する部材であり、案内面部１１２に沿って流れる原料液３００を案内体１１１に押しつける気体流を吹き出す第一吐出口１３３が設けられる部材である。 As shown in FIG. 1, the first discharge body 131 is a member that is connected to the gas flow generation means 108 and discharges a gas flow supplied from the gas flow generation means 108, and the raw material liquid that flows along the guide surface portion 112. This is a member provided with a first discharge port 133 that blows out a gas flow that presses 300 against the guide body 111.

本実施の形態の場合、第一吐出体１３１は、細長い板状の案内面部１１２に沿って流れる原料液３００の全体にわたって案内体１１１に押しつける気体流を吐出するため、案内面部１１２に沿った長い形状となっている。第一吐出口１３３は、供給口１５１と同じ長さの細長いスリット状となっている。また、供給体１１５の一部は、第一吐出体１３１として機能しており、第一吐出口１３３は、供給体１１５と第一吐出体１３１に囲まれて形成されている。これにより、断面三角形状の供給体１１５の形状に沿って、斜め方向から案内体１１１に原料液３００を押し付けるように気体流を吐出することが可能となる。 In the case of the present embodiment, the first discharge body 131 discharges a gas flow that presses against the guide body 111 over the whole of the raw material liquid 300 flowing along the elongated plate-shaped guide surface section 112, and thus the first discharge body 131 is long along the guide surface section 112. It has a shape. The first discharge port 133 has an elongated slit shape having the same length as the supply port 151. A part of the supply body 115 functions as the first discharge body 131, and the first discharge port 133 is formed so as to be surrounded by the supply body 115 and the first discharge body 131. Accordingly, it is possible to discharge a gas flow so as to press the raw material liquid 300 against the guide body 111 from an oblique direction along the shape of the supply body 115 having a triangular cross section.

なお、気体流発生手段１０８は、空気などの気体を圧縮するコンプレッサーと、気体を圧送するための圧送管とで構成される装置などを例示することができる。 The gas flow generation means 108 can be exemplified by a device composed of a compressor for compressing a gas such as air and a pressure feed pipe for pressure feeding the gas.

第二吐出体１３２は、案内体１１１から空間中に流出した直後の原料液３００の形状を調整する気体流を吹き出す第二吐出口１３４が設けられる部材であり、案内体１１１に対し第一吐出体１３１とは反対側に配置され、案内体１１１から空間中に流出する原料液３００の形状を調整する気体流を吐出するための部材である。 The second discharge body 132 is a member provided with a second discharge port 134 that blows out a gas flow that adjusts the shape of the raw material liquid 300 immediately after flowing out of the guide body 111 into the space. It is a member for discharging a gas flow that is arranged on the side opposite to the body 131 and adjusts the shape of the raw material liquid 300 flowing out from the guide body 111 into the space.

本実施の形態の場合、第二吐出体１３２は、細長い板状の案内面部１１２の端縁部１１３から流出する原料液３００の全体にわたって第一吐出口１３３から吐出する気体流と共に膜状の原料液３００の形状を薄い状態に保つ気体流を吐出するため、案内体１１１に沿った長い形状となっており、第二吐出口１３４は、第一吐出口１３３と同じ長さの細長いスリット状となっている。第二吐出体１３２は、第一吐出体１３１と連通状態となっており、気体流発生手段１０８から供給される気体流が第一吐出体１３１を経て供給されるものとなっている。また、供給体１１５の一部、および、案内体１１１の一部は、第二吐出体１３２としても機能しており、第二吐出口１３４は、案内体１１１と第二吐出体１３２に囲まれて形成されている。これにより、断面三角形状の供給体１１５（斜めに形成された案内体１１１）の形状に沿って、斜め方向から端縁部１１３を通過した原料液３００を支えるように気体流が流れることとなる。つまり、端縁部１１３を通過した原料液３００が第一吐出口１３３から吐出される気体流に押し付けられても案内面部１１２の延長線上に流出するように、反対側から押し支える気体流が流れる。 In the case of the present embodiment, the second discharge body 132 is a film-form raw material together with the gas flow discharged from the first discharge port 133 over the entire raw material liquid 300 flowing out from the end edge portion 113 of the elongated plate-shaped guide surface portion 112. In order to discharge a gas flow that keeps the shape of the liquid 300 in a thin state, it has a long shape along the guide body 111, and the second discharge port 134 has an elongated slit shape having the same length as the first discharge port 133. It has become. The second discharge body 132 is in communication with the first discharge body 131, and the gas flow supplied from the gas flow generation means 108 is supplied via the first discharge body 131. Further, a part of the supply body 115 and a part of the guide body 111 also function as the second discharge body 132, and the second discharge port 134 is surrounded by the guide body 111 and the second discharge body 132. Is formed. As a result, a gas flow flows along the shape of the supply body 115 (the guide body 111 formed obliquely) having a triangular cross section so as to support the raw material liquid 300 that has passed through the edge 113 from the oblique direction. . That is, the gas flow that supports and supports from the opposite side flows so that the raw material liquid 300 that has passed through the end edge portion 113 flows out onto the extension line of the guide surface portion 112 even if pressed against the gas flow discharged from the first discharge port 133. .

誘引手段１０４は、空間中で製造されたナノファイバ３０１を収集手段１２８に誘引するための装置である。誘引手段１０４は、気体流を用いてナノファイバ３０１を所定の位置に誘引する方式（気体流方式）や、空間を飛翔しているナノファイバ３０１が帯電していることを利用して、電界を発生させてナノファイバ３０１を所定の位置に誘引する方式（電界方式）を採用することができ、また、気体流方式と電界方式を併有するものでもかまわない。 The attracting means 104 is an apparatus for attracting the nanofiber 301 manufactured in the space to the collecting means 128. The attracting means 104 uses a gas flow to attract the nanofiber 301 to a predetermined position (gas flow method) or the fact that the nanofiber 301 flying in the space is charged, A method (electric field method) of generating and attracting the nanofiber 301 to a predetermined position can be adopted, and a gas flow method and an electric field method may be used together.

本実施の形態の場合誘引手段１０４は、図１に示すように、放出手段１０１と所定距離離れた位置に放出手段１０１よりも長い誘引電極１４３を備えている。誘引電極１４３は、誘引電源１４１と接続されて所定の電位が印加される導電性の部材であり、誘引電極１４３から発生する電界によりナノファイバ３０１を誘引する。また、誘引手段１０４は、吸引手段１４２を備えている。吸引手段１４２は、誘引電極１４３の厚さ方向に多数設けられた貫通孔から気体を吸い込んで気体流を発生させ、ナノファイバ３０１を所定の位置に誘引する装置である。 In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the attracting means 104 includes an attracting electrode 143 that is longer than the ejecting means 101 at a position away from the ejecting means 101 by a predetermined distance. The attracting electrode 143 is a conductive member connected to the attracting power source 141 and applied with a predetermined potential, and attracts the nanofiber 301 by an electric field generated from the attracting electrode 143. The attracting unit 104 includes a suction unit 142. The suction means 142 is a device that sucks gas from a large number of through holes provided in the thickness direction of the attracting electrode 143 to generate a gas flow, and attracts the nanofiber 301 to a predetermined position.

収集手段１２８は、空間中で製造されたナノファイバ３０１を収集する装置である。本実施の形態の場合、収集手段１２８は、被堆積部材１２６と、移送手段１２９とを備えている。 The collecting means 128 is a device that collects the nanofibers 301 manufactured in the space. In the case of the present embodiment, the collection means 128 includes a member to be deposited 126 and a transfer means 129.

被堆積部材１２６は、放出手段１０１から放出された原料液３００が静電延伸現象により変化したナノファイバ３０１を堆積させて収集する部材である。 The member 126 to be deposited is a member that deposits and collects nanofibers 301 in which the raw material liquid 300 discharged from the discharge means 101 has changed due to the electrostatic stretching phenomenon.

本実施の形態の場合、被堆積部材１２６は、誘引手段１０４により発生する気体流が通過する網状のシートであり、被堆積部材１２６から堆積したナノファイバ３０１を容易にはがせるように表面にテフロン（登録商標）コートが施されている。 In the case of the present embodiment, the member 126 to be deposited is a net-like sheet through which the gas flow generated by the attracting means 104 passes, and the surface of the Teflon (on the surface so that the nanofibers 301 deposited from the member 126 to be deposited can be easily peeled off. (Registered trademark) coat is given.

移送手段１２９は、放出手段１０１と、被堆積部材１２６とを相対的に移動させる装置である。本実施の形態の場合、供給体１１５は固定されており、被堆積部材１２６のみを移動するものとなっている。具体的に移送手段１２９は、長尺の被堆積部材１２６を巻き取りながらロール１２７から引き出し、堆積するナノファイバ３０１と共に被堆積部材１２６を移動させることができるものとなっている。 The transfer unit 129 is a device that relatively moves the discharge unit 101 and the deposition target member 126. In the case of the present embodiment, the supply body 115 is fixed, and only the member to be deposited 126 is moved. Specifically, the transfer means 129 is capable of moving the deposition member 126 together with the nanofibers 301 that are pulled out from the roll 127 while winding up the elongated deposition member 126.

なお、移送手段１２９は、被堆積部材１２６を移動させるばかりではなく、放出手段１０１を被堆積部材１２６に対して移動させるものでもかまわない、また、移送手段１２９は、被堆積部材１２６を一定方向に移動させると共に、放出手段１０１を往復動させるなど、任意の動作状態を採用することができる。 The transfer means 129 may not only move the deposition member 126 but also move the discharge means 101 with respect to the deposition member 126. The transfer means 129 moves the deposition member 126 in a certain direction. Arbitrary operation states such as reciprocating the discharge means 101 can be adopted.

帯電手段１０２は、静電延伸現象が発生するように、原料液３００に電荷を付与して帯電させる装置である。本実施の形態の場合、帯電手段１０２は、帯電電極１２１と帯電電源１２２とを備えている。 The charging unit 102 is a device that charges the raw material liquid 300 by applying an electric charge so that an electrostatic stretching phenomenon occurs. In the case of the present embodiment, the charging unit 102 includes a charging electrode 121 and a charging power source 122.

帯電電極１２１は、図２に示すように、案内体１１１と所定の間隔を隔てて配置され、自身が案内体１１１に対し高い電圧もしくは低い電圧となることで、案内体１１１に電荷を誘導するための導電性を備える部材である。本実施の形態の場合、第一吐出体１３１の先端縁が帯電電極１２１として機能しており、案内体１１１の案内面部１１２と平行に配置されている。帯電電極１２１は、接地されており、案内体１１１に正の電圧が印加されると帯電電極１２１には、負の電荷が誘導され、案内体１１１に負の電圧が印加されると帯電電極１２１には、正の電荷が誘導される。 As shown in FIG. 2, the charging electrode 121 is arranged at a predetermined interval from the guide body 111, and induces an electric charge to the guide body 111 by itself becoming a high voltage or a low voltage with respect to the guide body 111. It is a member provided with the electroconductivity for this. In the case of the present embodiment, the leading edge of the first ejection body 131 functions as the charging electrode 121 and is disposed in parallel with the guide surface portion 112 of the guide body 111. The charging electrode 121 is grounded. When a positive voltage is applied to the guide body 111, a negative charge is induced in the charging electrode 121, and when a negative voltage is applied to the guide body 111, the charging electrode 121 is charged. In this case, a positive charge is induced.

本実施の形態のように、案内体１１１と帯電電極１２１とが比較的近接した位置に配置されることで、案内体１１１と帯電電極１２１との間の電圧を、案内体１１１と帯電電極１２１とを近接させないで配置させた場合と比べて低く設定しても、十分に原料液３００を帯電させる事が可能となる。また、帯電した原料液３００が帯電電極１２１の方向に誘引され、帯電電極１２１に向かって飛翔しようとするが、案内体１１１と帯電電極１２１（第一吐出体１３１）との間に流れる気体流に飛翔方向が変更されるため、原料液３００が帯電電極１２１に付着することを回避できる。 As in the present embodiment, the guide body 111 and the charging electrode 121 are arranged at positions relatively close to each other, so that the voltage between the guide body 111 and the charging electrode 121 is changed. Can be sufficiently charged even if they are set lower than the case where they are arranged close to each other. Further, the charged raw material liquid 300 is attracted in the direction of the charging electrode 121 and tries to fly toward the charging electrode 121, but the gas flow that flows between the guide body 111 and the charging electrode 121 (first discharge body 131). Since the flight direction is changed, the raw material liquid 300 can be prevented from adhering to the charging electrode 121.

帯電電源１２２は、案内体１１１に高電圧を印加することのできる電源である。帯電電源１２２は、一般には、直流電源が好ましい。特に、発生させるナノファイバ３０１の帯電極性に影響を受けないような場合、生成したナノファイバ３０１の帯電を利用して、逆極性の電位を印加した電極でナノファイバ３０１を誘引するような場合には、直流電源を採用することが好ましい。 The charging power source 122 is a power source that can apply a high voltage to the guide body 111. In general, the charging power source 122 is preferably a DC power source. In particular, when the charged polarity of the nanofiber 301 is not affected, the charged nanofiber 301 is used to attract the nanofiber 301 with an electrode to which a reverse polarity potential is applied. Is preferably a DC power supply.

本実施の形態のように、帯電電源１２２の一方電極を接地電位とし、帯電電極１２１を接地するものとすれば、比較的大型の帯電電極１２１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。 If one electrode of the charging power source 122 is set to the ground potential and the charging electrode 121 is grounded as in the present embodiment, the relatively large charging electrode 121 can be set to the ground state, which improves safety. It becomes possible to contribute to.

なお、帯電電極１２１に電源を接続して帯電電極１２１を高電圧に維持し、案内体１１１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１２１と案内体１１１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 121 to maintain the charging electrode 121 at a high voltage, and the guide body 111 may be grounded to apply a charge to the raw material liquid 300. Further, the charging electrode 121 and the guide body 111 may be in a connection state in which neither of them is grounded.

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、原料供給手段１０７により供給体１１５に原料液３００を供給する。以上により、供給体１１５の貯留槽１１４に原料液３００が満たされる。 First, the raw material liquid 300 is supplied to the supply body 115 by the raw material supply means 107. As described above, the raw material liquid 300 is filled in the storage tank 114 of the supply body 115.

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. From the viewpoint of heat resistance and workability of the nanofiber 301 to be manufactured. 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 thereof 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%.

次に、供給体１１５に設けられる供給口１５１から供給される原料液３００を案内体１１１に設けられる案内面部１１２に沿わせて案内する（案内工程）。 Next, the raw material liquid 300 supplied from the supply port 151 provided in the supply body 115 is guided along the guide surface portion 112 provided in the guide body 111 (guide process).

一方、第一吐出体１３１に設けられる第一吐出口１３３から吐出される気体流により、案内面部１１２に沿って流れる原料液３００を案内体１１１に押しつける（押付工程）。 On the other hand, the raw material liquid 300 flowing along the guide surface portion 112 is pressed against the guide body 111 by the gas flow discharged from the first discharge port 133 provided in the first discharge body 131 (pressing step).

以上により、原料液３００は、案内体１１１と気体流により圧縮され、案内面部１１２の表面で薄い膜状となる。 As described above, the raw material liquid 300 is compressed by the guide body 111 and the gas flow, and becomes a thin film on the surface of the guide surface portion 112.

さらに、帯電電源１２２により案内体１１１を供給体１１５を介して正または負の高電圧とする。これにより帯電電極１２１と対向する案内体１１１の端縁部１１３に電荷が集中し、当該電荷が案内面部１１２に沿って流れる原料液３００に転移し、原料液３００が帯電する（帯電工程）。 Furthermore, the charging body 122 causes the guide body 111 to be set to a positive or negative high voltage via the supply body 115. As a result, charges are concentrated on the edge portion 113 of the guide body 111 facing the charging electrode 121, the charges are transferred to the raw material liquid 300 flowing along the guide surface portion 112, and the raw material liquid 300 is charged (charging process).

ここで、案内体１１１と第一吐出口１３３から吐出される気体流により薄い膜状となった原料液３００に電荷が付与されるため、高い電荷密度で原料液３００を帯電させる事が可能となる。 Here, since the charge is imparted to the raw material liquid 300 that is formed into a thin film by the gas flow discharged from the guide body 111 and the first discharge port 133, the raw material liquid 300 can be charged with a high charge density. Become.

次に、案内面部１１２の一端に位置する端縁部１１３から案内面部１１２に沿って流れる原料液３００を空間中に流出させる（流出工程）。 Next, the raw material liquid 300 flowing along the guide surface portion 112 from the end edge portion 113 positioned at one end of the guide surface portion 112 is caused to flow out into the space (outflow process).

本実施の形態では、原料液３００に対し第一吐出口１３３と反対側に配置される第二吐出口１３４から吐出される気体流により空間中に流出した直後の原料液３００の形状が薄い膜状のまま空間中に流出するため、原料液３００の高い電荷密度状態を維持することが可能となる。 In the present embodiment, the shape of the raw material liquid 300 immediately after flowing into the space by the gas flow discharged from the second discharge port 134 disposed on the opposite side of the first discharge port 133 with respect to the raw material liquid 300 is a thin film. As a result, the raw material liquid 300 can be maintained in a high charge density state.

ここで、案内体１１１の端縁部１１３から流出する原料液３００は、端縁部１１３から垂れ下がる膜形状となる。この膜状の原料液３００は、空間中を飛行するに従い高い電荷密度により、上下方向に延びる細い複数の紐状（縄のれん状）の原料液３００に変化する。そして、紐状の原料液３００にそれぞれ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）。 Here, the raw material liquid 300 flowing out from the edge portion 113 of the guide body 111 has a film shape that hangs down from the edge portion 113. This film-form raw material liquid 300 changes into a plurality of thin string-like (rope-like) raw material liquid 300 extending in the vertical direction due to a high charge density as it flies through the space. And the nanofiber 301 is manufactured when an electrostatic stretching phenomenon acts on each of the string-like raw material liquids 300 (nanofiber manufacturing process).

ここで、原料液３００は、薄い膜状態から紐状態に変化するため、原料液３００は非常に細い状態で空間中を飛翔する。一方、原料液３００は、強い帯電状態（高い電荷密度）で流出しているため、静電延伸が何次にもわたって発生し、線径の細く高品質なナノファイバ３０１が大量に製造される。 Here, since the raw material liquid 300 changes from a thin film state to a string state, the raw material liquid 300 flies through the space in a very thin state. On the other hand, since the raw material liquid 300 flows out in a strong charged state (high charge density), electrostatic stretching occurs over many orders, and high-quality nanofibers 301 with a small wire diameter are manufactured in large quantities. The

この状態において、被堆積部材１２６の背方に配置される誘引手段１０４により、ナノファイバ３０１が被堆積部材１２６に誘引される（誘引工程）。 In this state, the nanofiber 301 is attracted to the deposited member 126 by the attracting means 104 arranged behind the deposited member 126 (attracting step).

以上により、ナノファイバ３０１は被堆積部材１２６上に堆積する。被堆積部材１２６は、移送手段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回収される（収集工程）。 As described above, the nanofiber 301 is deposited on the deposition target member 126. Since the member 126 to be deposited is slowly transferred by the transfer means 129, the nanofiber 301 is also collected as a long belt-like member extending in the transfer direction (collecting step).

以上のような構成のナノファイバ製造装置１００を用い、以上のナノファイバ製造方法を実施することによって、品質の高いナノファイバ３０１を空間的にムラが発生することなく均一に安定した状態で製造することが可能となる。 By using the nanofiber manufacturing apparatus 100 configured as described above and performing the above nanofiber manufacturing method, high-quality nanofibers 301 are manufactured in a uniform and stable state without causing spatial unevenness. It becomes possible.

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。 The present invention is not limited to the above embodiment.

例えば図４に示すように、帯電電極１２１は、案内体１１１から比較的遠い位置に配置してもかまわない。また、このような態様のナノファイバ製造装置１００とした場合、帯電電極１２１は、誘引電極１４３としても機能し、帯電電源１２２は、誘引電源１４１として機能することとなる。つまり、帯電手段１０２と電界方式の誘引手段１０４とを一つの装置で実現するものでもかまわない。 For example, as shown in FIG. 4, the charging electrode 121 may be arranged at a position relatively far from the guide body 111. Further, in the case of the nanofiber manufacturing apparatus 100 having such an aspect, the charging electrode 121 also functions as the attracting electrode 143, and the charging power source 122 functions as the attracting power source 141. That is, the charging unit 102 and the electric field type attracting unit 104 may be realized by a single device.

また、図５に示すように、放出手段１０１は、板状の案内体１１１と、円筒状の供給体１１５であって、案内体１１１の長さ方向に一列に並べて配置された供給体１１５と、案内体１１１の長さ方向に延びる細長いスリット状の第一吐出口１３３を備える第一吐出体１３１を備えるものでもかまわない。 As shown in FIG. 5, the discharge means 101 includes a plate-shaped guide body 111 and a cylindrical supply body 115, and a supply body 115 arranged in a line in the length direction of the guide body 111. The first discharge body 131 including the elongated slit-shaped first discharge port 133 extending in the length direction of the guide body 111 may be used.

この場合でも、供給体１１５の供給口１５１から吐出される原料液３００は、案内体１１１に供給され案内面部１１２に沿って流れる。第一吐出体１３１の第一吐出口１３３から吹き出す気体流は、案内面部１１２に沿って流れる原料液３００を案内体１１１に押しつける。押しつけられて膜状となった原料液３００は、案内体１１１の端縁部１１３から空間中に流出する。 Even in this case, the raw material liquid 300 discharged from the supply port 151 of the supply body 115 is supplied to the guide body 111 and flows along the guide surface portion 112. The gas flow blown out from the first discharge port 133 of the first discharge body 131 presses the raw material liquid 300 flowing along the guide surface portion 112 against the guide body 111. The raw material liquid 300 pressed into a film shape flows out from the end edge portion 113 of the guide body 111 into the space.

以上によって、上記と同様の作用効果を奏することが可能である。またこの場合、複数の供給体１１５から供給される原料液３００の量にばらつきがあったとしても、原料液３００が気体流により薄くのばされるため、これらのばらつきは無視できる程度に抑制することが可能となる。 As described above, the same operational effects as described above can be obtained. Further, in this case, even if there is a variation in the amount of the raw material liquid 300 supplied from the plurality of supply bodies 115, since the raw material liquid 300 is thinned by the gas flow, these variations are suppressed to a negligible level. It becomes possible.

（実施の形態２）
次に、本願発明にかかるナノファイバ製造装置１００の他の実施の形態を説明する。 (Embodiment 2)
Next, another embodiment of the nanofiber manufacturing apparatus 100 according to the present invention will be described.

図６は、他の実施の形態にかかるナノファイバ製造装置を示す斜示図である。 FIG. 6 is a perspective view showing a nanofiber manufacturing apparatus according to another embodiment.

同図に示すように、ナノファイバ製造装置１００は、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、放出手段１０１と、誘引手段１０４と、原料供給手段１０７、気体流発生手段１０８と、帯電手段１０２とを備えている。 As shown in the figure, a nanofiber manufacturing apparatus 100 is an apparatus that manufactures nanofibers 301 by electrically stretching a raw material liquid 300 in a space, and includes a discharge means 101, an attraction means 104, a raw material. A supply unit 107, a gas flow generation unit 108, and a charging unit 102 are provided.

なお、放出手段１０１以外は、上記実施の形態と同様であるためここでの説明は省略する。 Since the configuration other than the discharge means 101 is the same as that in the above embodiment, a description thereof is omitted here.

図７は、放出手段の先端部を断面で示す斜示図である。 FIG. 7 is a perspective view showing the tip of the discharge means in section.

同図に示すように、放出手段１０１は、原料液３００を帯電させると共に、帯電した原料液３００を円筒状に放出する装置であって、放出手段１０１の中心軸に沿って配置される棒状の第二吐出体１３２と、第二吐出体１３２の周りを所定距離隔てて囲むように配置される二重管状の供給体１１５と、供給体１１５の内側管に延設される案内体１１１と、供給体１１５の周りを所定距離隔てて囲むように配置される管状の第一吐出体１３１とを備えている。 As shown in the figure, the discharge means 101 is a device that charges the raw material liquid 300 and discharges the charged raw material liquid 300 in a cylindrical shape, and has a rod-like shape arranged along the central axis of the discharge means 101. A second discharge body 132, a double tubular supply body 115 arranged to surround the second discharge body 132 at a predetermined distance, and a guide body 111 extending to the inner pipe of the supply body 115; And a tubular first discharge body 131 disposed so as to surround the supply body 115 at a predetermined distance.

供給体１１５は、原料供給手段１０７に接続され、原料供給手段１０７から供給される原料液３００を案内体１１１に対して供給する二重管状の部材であり、案内体１１１に対し原料液３００を供給する円環状の供給口１５１を備えている。 The supply body 115 is a double tubular member that is connected to the raw material supply means 107 and supplies the raw material liquid 300 supplied from the raw material supply means 107 to the guide body 111. The raw material liquid 300 is supplied to the guide body 111. An annular supply port 151 is provided.

案内体１１１は、原料液３００を沿わせて案内する円筒状の案内面部１１２と、案内面部１１２の一端に位置し、案内面部１１２に沿って流れる原料液３００を空間中に流出させる円環状の端縁部１１３とを備えている。案内体１１１は、第一吐出口１３３から円筒状に吐出される気体流により原料液３００が押しつけられる力に抗するための部材である。 The guide body 111 is positioned at one end of the guide surface portion 112 and the cylindrical guide surface portion 112 that guides the raw material solution 300 along, and an annular shape that allows the raw material solution 300 flowing along the guide surface portion 112 to flow into the space. And an end edge portion 113. The guide body 111 is a member that resists the force by which the raw material liquid 300 is pressed by a gas flow discharged in a cylindrical shape from the first discharge port 133.

第一吐出体１３１は、供給体１１５を囲む円筒状の部材であり、円筒状の案内面部１１２に沿って円筒状に流れる原料液３００を案内体１１１に押しつける円筒状の気体流を吐出するための円環状の第一吐出口１３３を備えている。 The first discharge body 131 is a cylindrical member surrounding the supply body 115, and discharges a cylindrical gas flow that presses the raw material liquid 300 flowing in a cylindrical shape along the cylindrical guide surface portion 112 against the guide body 111. The annular first discharge port 133 is provided.

第二吐出体１３２は、案内体１１１から空間中に流出した直後の円筒状の原料液３００の形状を調整する気体流を吹き出す円環状の第二吐出口１３４が設けられる部材であり、放出手段１０１の中心軸に配置される棒状の部材である。 The second discharge body 132 is a member provided with an annular second discharge port 134 that blows out a gas flow that adjusts the shape of the cylindrical raw material liquid 300 immediately after flowing out of the guide body 111 into the space. 101 is a rod-shaped member disposed on the central axis of 101.

以上の様に、案内面部１１２を円筒形状とし、案内面部１１２を取り囲むように供給体１１５から原料液３００を供給すると共に、案内面部１１２に向かって第一吐出体１３１の第一吐出口１３３から案内面部１１２を取り囲むように気体流を吹き付けることによって、原料液３００は薄い肉厚の円筒状となって案内面部１１２の表面を流れることとなる。そして、円環状の端縁部１１３から空間中に原料液３００は、肉厚の薄い円筒形状のままで流出する。つまり、原料液３００は、流出方向と交差する方向に端部がない無端状態となって空間中に流出する。 As described above, the guide surface portion 112 has a cylindrical shape, and the raw material liquid 300 is supplied from the supply body 115 so as to surround the guide surface portion 112, and from the first discharge port 133 of the first discharge body 131 toward the guide surface portion 112. By spraying a gas flow so as to surround the guide surface portion 112, the raw material liquid 300 flows in a thin cylindrical shape and flows on the surface of the guide surface portion 112. Then, the raw material liquid 300 flows out from the annular end edge portion 113 into the space with the thin cylindrical shape. That is, the raw material liquid 300 flows into the space in an endless state with no end in the direction intersecting the outflow direction.

一方、案内体１１１と帯電電極１２１と間には高電圧が印加されており、原料液３００は高い電荷密度で帯電している。 On the other hand, a high voltage is applied between the guide body 111 and the charging electrode 121, and the raw material liquid 300 is charged with a high charge density.

従って、円周方向に均等に原料液３００が紐状に分解され、効率よく静電延伸現象が発生し、円周方向に均等な品質のナノファイバ３０１が製造される。 Therefore, the raw material liquid 300 is decomposed evenly in the circumferential direction into a string shape, and an electrostatic stretching phenomenon is efficiently generated, and nanofibers 301 with uniform quality in the circumferential direction are manufactured.

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、供給体１１５は、スリット状の供給口１５１ではなく、図８に示すように、隔壁で隔てられた複数個の供給口１５１を並べて備えるものでもかまわない。スリット状の供給口１５１の場合、特に供給口１５１の長さが長くなると、気体流の力により原料液３００が押される力が、供給口１５１の長さ方向の中央部では強く、端部では弱くなる現象が起こることがある。このような現象が発生すると、原料液３００が左右に移動し、空間中に流出する原料液３００の厚さが供給口１５１の長さ方向の中央部と両端部で異なる状況が発生する可能性がある。また、スリット状の供給口１５１の場合には、加工精度が十分確保できない場合もあり、原料液３００の厚さが均一に制御することが困難となる。そこで、供給体１１５の供給口１５１を複数の小さな開口とすることで、供給体１１５の長さ方向の中央部と端部での原料液３００の供給量を調節して、空間中に流れ出る原料液３００の厚みを均一とすることができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment. For example, the supply body 115 may be provided with a plurality of supply ports 151 that are separated by a partition as shown in FIG. 8 instead of the slit-shaped supply ports 151. In the case of the slit-shaped supply port 151, particularly when the length of the supply port 151 is increased, the force with which the raw material liquid 300 is pushed by the force of the gas flow is strong at the center in the length direction of the supply port 151, and at the end. A weakening phenomenon may occur. When such a phenomenon occurs, there is a possibility that the raw material liquid 300 moves to the left and right, and the thickness of the raw material liquid 300 flowing out into the space is different between the central portion and both ends of the supply port 151 in the length direction. There is. In the case of the slit-shaped supply port 151, the processing accuracy may not be sufficiently secured, and it becomes difficult to control the thickness of the raw material liquid 300 uniformly. Therefore, the supply port 151 of the supply body 115 is formed with a plurality of small openings, so that the supply amount of the raw material liquid 300 at the central portion and the end portion in the length direction of the supply body 115 is adjusted, and the raw material flowing out into the space The thickness of the liquid 300 can be made uniform.

なお、供給口１５１の形状は、半円形に限定されず、矩形、円形、三角形状でもかまわない。 The shape of the supply port 151 is not limited to a semicircle, and may be a rectangle, a circle, or a triangle.

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

１００ナノファイバ製造装置
１０１放出手段
１０２帯電手段
１０４誘引手段
１０７原料供給手段
１０８気体流発生手段
１１１案内体
１１２案内面部
１１３端縁部
１１４貯留槽
１１５供給体
１２１帯電電極
１２２帯電電源
１２６被堆積部材
１２７ロール
１２８収集手段
１２９移送手段
１３１第一吐出体
１３２第二吐出体
１３３第一吐出口
１３４第二吐出口
１４１誘引電源
１４２吸引手段
１４３誘引電極
１５１供給口
３００原料液
３０１ナノファイバ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Nanofiber manufacturing apparatus 101 Discharge means 102 Charging means 104 Attraction means 107 Raw material supply means 108 Gas flow generation means 111 Guide body 112 Guide surface part 113 Edge part 114 Storage tank 115 Supply body 121 Charging electrode 122 Charging power source 126 Deposited member 127 Roll 128 Collecting means 129 Transfer means 131 First discharge body 132 Second discharge body 133 First discharge port 134 Second discharge port 141 Attracting power supply 142 Suction means 143 Attracting electrode 151 Supply port 300 Raw material liquid 301 Nanofiber

Claims

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、
原料液を沿わせて案内する案内面部と、前記案内面部の一端に位置し、前記案内面部に沿って流れる原料液を空間中に流出させる端縁部とを備える導電性を備えた部材からなる案内体と、
前記案内体の前記案内面部に原料液を供給する供給口が設けられる供給体と、
前記案内面部に沿って流れる原料液を前記案内体に押しつける気体流を吹き出す第一吐出口が設けられる第一吐出体と、
前記案内体と近接し、所定の間隔を隔てて配置される帯電電極と、
前記案内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を備え、
前記端縁部は、尖った稜線部を備える形状である
ナノファイバ製造装置。 A nanofiber manufacturing apparatus for manufacturing nanofibers by electrically stretching a raw material liquid in a space,
It is composed of a conductive member provided with a guide surface portion that guides the raw material liquid along, and an edge portion that is located at one end of the guide surface portion and flows the raw material liquid flowing along the guide surface portion into the space. A guide,
A supply body provided with a supply port for supplying a raw material liquid to the guide surface portion of the guide body;
A first discharge body provided with a first discharge port for blowing out a gas flow that presses the raw material liquid flowing along the guide surface portion against the guide body;
A charging electrode disposed close to the guide body and at a predetermined interval;
A charging power source for applying a predetermined voltage between the guide body and the charging electrode;
The said edge part is a nanofiber manufacturing apparatus which is a shape provided with the sharp ridgeline part.

前記供給体の一部が前記第一吐出体として機能し、前記供給体の一部と前記第一吐出体とにより前記第一吐出口が形成される
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 a part of the supply body functions as the first discharge body, and the first discharge port is formed by the part of the supply body and the first discharge body.

さらに、
前記案内体から空間中に流出した直後の原料液の形状を調整する気体流を吹き出す第二吐出口が設けられる第二吐出体を備える
請求項１に記載のナノファイバ製造装置。 further,
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a second discharge body provided with a second discharge port for blowing out a gas flow for adjusting the shape of the raw material liquid immediately after flowing out of the guide body into the space.

前記供給体の一部が前記第二吐出体として機能し、前記供給体の一部と前記第二吐出体とにより前記第二吐出口が形成される
請求項３に記載のナノファイバ製造装置。 The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 3, wherein a part of the supply body functions as the second discharge body, and the second discharge port is formed by a part of the supply body and the second discharge body.

前記案内面部、および、前記端縁部は、環形状である
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のナノファイバ製造装置。 The nanofiber manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the guide surface part and the end edge part have an annular shape.

さらに、
空間中で製造されるナノファイバを収集する収集手段と、
前記収集手段にナノファイバを誘引する誘引手段と
を備える請求項１に記載のナノファイバ製造装置。 further,
A collection means for collecting nanofibers produced in space;
The nanofiber manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising an attracting unit that attracts the nanofiber to the collecting unit.

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、
供給体に設けられる供給口から供給される原料液を案内体に設けられる案内面部に沿わせて案内し、
第一吐出体に設けられる第一吐出口から吐出される気体流により、前記案内面部に沿って流れる原料液を、導電性を備えた部材からなる前記案内体に押しつけると共に、
前記案内面部の一端に位置する尖った稜線部を備える端縁部から前記案内面部に沿って流れる原料液を空間中に流出させ、
前記案内体と近接し、所定の間隔を隔てて配置される帯電電極と、前記案内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により、原料液を帯電させる
ナノファイバ製造方法。 A nanofiber manufacturing method for manufacturing a nanofiber by electrically stretching a raw material liquid in a space,
Guide the raw material liquid supplied from the supply port provided in the supply body along the guide surface provided in the guide body,
With the gas flow discharged from the first discharge port provided in the first discharge body, the raw material liquid flowing along the guide surface portion is pressed against the guide body made of a conductive member , and
Causing the raw material liquid flowing along the guide surface portion to flow out into the space from an edge portion provided with a sharp ridge line portion located at one end of the guide surface portion;
Production of nanofibers for charging a raw material liquid by a charging electrode arranged close to the guide body at a predetermined interval and a charging power source for applying a predetermined voltage between the guide body and the charging electrode Method.