JP6089054B2 - Nanofiber manufacturing equipment - Google Patents

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/04—Dry spinning methods

Description

本発明の実施形態は、ナノファイバ製造装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a nanofiber manufacturing apparatus.

ナノ単位の直径を有する繊維物質を製造する装置として、ナノファイバ製造装置が医療分野等の広い分野に用いられている。ナノファイバ製造装置において、エレクトロスピニング技術が用いられている。   2. Description of the Related Art Nanofiber manufacturing apparatuses are used in a wide field such as the medical field as an apparatus for manufacturing a fiber material having a nano unit diameter. Electrospinning technology is used in nanofiber manufacturing equipment.

エレクトロスピニング技術とは、高分子物質等が溶解した原料液と、ワークと、を帯電させ、原料液及びワークの電位差によって原料液をワークに向かって吐出させる技術である。原料液が電気的に延伸することでナノファイバが製造される。このようなナノファイバ製造装置において、生産性を向上させることが望まれる。   The electrospinning technique is a technique in which a raw material liquid in which a polymer substance or the like is dissolved and a work are charged, and the raw material liquid is discharged toward the work by a potential difference between the raw material liquid and the work. Nanofibers are manufactured by electrically stretching the raw material liquid. In such a nanofiber manufacturing apparatus, it is desired to improve productivity.

特開２０１１−９４２８１号公報JP 2011-94281 A

本発明の実施形態は、より生産性が向上したナノファイバ製造装置を提供する。   Embodiments of the present invention provide a nanofiber manufacturing apparatus with improved productivity.

本発明の実施形態によれば、吐出部と、対象部と、電源部と、駆動部と、を備えたナノファイバ製造装置が提供される。前記吐出部は、被堆積材に向かって原料液を吐出する。前記対象部は、前記被堆積材の前記吐出部に対向する側と反対側に対向して設けられる。前記電源部は、前記吐出部と、前記対象部と、の間に電位差を発生させる。前記駆動部は、前記吐出部及び前記対象部の前記被堆積材に対する位置を変える。前記駆動部は、前記吐出部及び前記対象部を回転可能に設けられた第１駆動部と、前記被堆積材を回転可能に設けられた第２駆動部と、を有する。 According to an embodiment of the present invention, a nanofiber manufacturing apparatus including a discharge unit, a target unit, a power supply unit, and a drive unit is provided. The discharge unit discharges the raw material liquid toward the material to be deposited. The target portion is provided opposite to a side opposite to the side of the material to be deposited facing the discharge portion. The power supply unit generates a potential difference between the ejection unit and the target unit. The drive unit changes positions of the discharge unit and the target unit with respect to the deposition target material. The drive unit includes a first drive unit provided to rotate the discharge unit and the target unit, and a second drive unit provided to rotate the deposition target material.

第１実施形態に係るナノファイバ製造装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the nanofiber manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るナノファイバ製造装置の一部を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a part of nanofiber manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第２実施形態に係るナノファイバ製造装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the nanofiber manufacturing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第２実施形態に係るナノファイバ製造装置の一部を示す模式図である。Fig.4 (a)-FIG.4 (c) are schematic diagrams which show a part of nanofiber manufacturing apparatus concerning 2nd Embodiment.

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るナノファイバ製造装置を示す模式図である。
図２は、第１実施形態に係るナノファイバ製造装置の一部を示す模式図である。
図２は、吐出部４０の回転方向を示している。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a nanofiber manufacturing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 2 is a schematic view showing a part of the nanofiber manufacturing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 2 shows the rotation direction of the discharge unit 40.

図１に表すように、ナノファイバ製造装置１００は、電源部１０と、駆動部２０と、制御部３０と、吐出部４０と、調整部５０と、収集部６０と、を備える。収集部６０には、ナノファイバＮを堆積させる基材７０（被堆積部）が設けられている。図１の矢印ａ１の方向（−Ｚ軸方向）は、吐出部４０が原料液を吐出する方向を示している。   As illustrated in FIG. 1, the nanofiber manufacturing apparatus 100 includes a power supply unit 10, a drive unit 20, a control unit 30, a discharge unit 40, an adjustment unit 50, and a collection unit 60. The collecting unit 60 is provided with a base material 70 (deposited portion) on which the nanofibers N are deposited. A direction indicated by an arrow a1 in FIG. 1 (−Z-axis direction) indicates a direction in which the discharge unit 40 discharges the raw material liquid.

基材７０は、第１面７０ａ及び第２面７０ｂを有する。第２面７０ｂは、第１面７０ａに反対側の面である。また、第１面７０ａに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向とする。第１面７０ａは、Ｘ−Ｙ平面に対して平行である。   The base material 70 has a first surface 70a and a second surface 70b. The second surface 70b is a surface opposite to the first surface 70a. A direction perpendicular to the first surface 70a is taken as a Z-axis direction. One direction perpendicular to the Z-axis direction is taken as an X-axis direction. A direction perpendicular to the Z-axis direction and the X-axis direction is taken as a Y-axis direction. The first surface 70a is parallel to the XY plane.

本実施形態のナノファイバ製造装置１００において、吐出部４０と、調整部５０と、の間に電圧を印加すると、表面張力によって吐出部４０の先端部分に留まっている原料液は正（または負）に帯電する。また、原料液は、異極に帯電（またはアース）している調整部５０に向かう電気力線に沿って作用する静電力によって吸引される。なお、吐出部４０と、調整部５０と、の間に印加する電圧は、１０〜１００ｋＶ程度である。   In the nanofiber manufacturing apparatus 100 of the present embodiment, when a voltage is applied between the ejection unit 40 and the adjustment unit 50, the raw material liquid remaining at the tip of the ejection unit 40 due to surface tension is positive (or negative). Is charged. Further, the raw material liquid is attracted by the electrostatic force acting along the lines of electric force directed to the adjusting unit 50 that is charged (or grounded) to a different polarity. In addition, the voltage applied between the discharge part 40 and the adjustment part 50 is about 10-100 kV.

静電力が表面張力より大きくなると、原料液が吐出部４０の先端部分から吐出される。先端部分から吐出された原料液は、収集部６０に設けられた基材７０の第１面７０ａに向かって吐出される。このとき、原料液に含まれる溶媒は揮発し、ポリマーの繊維体が基材７０に到達する。これにより、ナノファイバＮが基材７０の上に堆積される。本実施形態のナノファイバ製造装置１００は、エレクトロスピニング法を用いてナノファイバＮを形成する。   When the electrostatic force becomes larger than the surface tension, the raw material liquid is discharged from the tip portion of the discharge portion 40. The raw material liquid discharged from the tip portion is discharged toward the first surface 70 a of the base material 70 provided in the collecting unit 60. At this time, the solvent contained in the raw material liquid is volatilized, and the polymer fibrous body reaches the substrate 70. Thereby, the nanofiber N is deposited on the base material 70. The nanofiber manufacturing apparatus 100 of this embodiment forms the nanofiber N using an electrospinning method.

ナノファイバ製造装置１００によって、平滑表面、多孔表面、ビーズ状、芯鞘状、中空状、極細ファイバー等の形状を有するナノファイバＮが基材７０の上に堆積される。図１において、ナノファイバＮは、斜線部分で表している。   The nanofiber N having a shape such as a smooth surface, a porous surface, a bead shape, a core-sheath shape, a hollow shape, or an ultrafine fiber is deposited on the substrate 70 by the nanofiber manufacturing apparatus 100. In FIG. 1, the nanofiber N is represented by a hatched portion.

電源部１０は、吐出部４０と、調整部５０と、の間に高電圧を印加する電源装置である。電源部１０は、例えば、直流電源を用いた電源装置である。例えば、電源部１０の一方の端子は、吐出部４０に電気的に接続され、電源部１０の他方の端子は、接地されている。また、調整部５０の一端は、接地されている。このような接続によって、吐出部４０と、調整部５０と、の間に電位差を発生させることができる。   The power supply unit 10 is a power supply device that applies a high voltage between the ejection unit 40 and the adjustment unit 50. The power supply unit 10 is a power supply device using a DC power supply, for example. For example, one terminal of the power supply unit 10 is electrically connected to the discharge unit 40, and the other terminal of the power supply unit 10 is grounded. One end of the adjustment unit 50 is grounded. With such a connection, a potential difference can be generated between the ejection unit 40 and the adjustment unit 50.

駆動部２０は、吐出部４０に電気的に接続されている。駆動部２０は、吐出部４０をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に可動させる。また、駆動部２０は、調整部５０に電気的に接続されている。駆動部２０は、調整部５０をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に可動させる。駆動部２０は、例えば、駆動モータ等を用いて吐出部４０及び調整部５０を駆動させる。   The drive unit 20 is electrically connected to the discharge unit 40. The drive unit 20 moves the discharge unit 40 in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction. The drive unit 20 is electrically connected to the adjustment unit 50. The drive unit 20 moves the adjustment unit 50 in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction. The drive part 20 drives the discharge part 40 and the adjustment part 50 using a drive motor etc., for example.

また、駆動部２０は、収集部６０と電気的に接続して、収集部６０を駆動させることができる。これにより、基材７０がシート状の部材である場合、収集部６０の駆動（例えば、ローラ６１及び回動体６２の回転）によって、収集部６０から基材７０を送り出したり、収集部６０から基材７０を巻き取ることができる。   The driving unit 20 can be electrically connected to the collecting unit 60 to drive the collecting unit 60. Thereby, when the base material 70 is a sheet-like member, the base material 70 is sent out from the collecting part 60 or driven from the collecting part 60 by driving the collecting part 60 (for example, rotation of the roller 61 and the rotating body 62). The material 70 can be wound up.

制御部３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリー等を備えたコンピュータである。制御部３０は、電源部１０、駆動部２０及び吐出部４０の動作を制御する。制御部３０は、電源部１０、駆動部２０及び吐出部４０に電気的に接続されている。制御部３０は、吐出液に印加される電圧値を決定するように電源部１０を制御する。制御部３０は、吐出部４０及び調整部５０を可動させるように駆動部２０を制御する。制御部３０は、吐出液の量を決定するように吐出部４０を制御する。   The control unit 30 is, for example, a computer including a CPU (Central Processing Unit) and a memory. The control unit 30 controls operations of the power supply unit 10, the drive unit 20, and the discharge unit 40. The control unit 30 is electrically connected to the power supply unit 10, the drive unit 20, and the discharge unit 40. The control unit 30 controls the power supply unit 10 so as to determine a voltage value applied to the discharge liquid. The control unit 30 controls the drive unit 20 to move the discharge unit 40 and the adjustment unit 50. The control unit 30 controls the discharge unit 40 so as to determine the amount of the discharge liquid.

吐出部４０は、例えば、ナノファイバＮを形成する材料である原料液を吐出するノズルである。吐出部４０は、先端部分４１と、本体部分４２と、を有する。例えば、原料液は、吐出部４０とは別に設けられたタンク等に蓄えられ、タンクからパイプを介して吐出部４０の本体部分４２に供給される。本体部分４２に蓄えられた原料液は、先端部分４１から吐出される。例えば、先端部分４１は、吐出ヘッドであって、本体部分４２は、シリンジである。先端部分４１と本体部分４２との間にチューブ等の流路を設けて、本体部分４２から先端部分４１に原料液を供給しても良い。吐出部４０にセラミック等の粒子を設けても良く、これにより、吐出部４０における放電を抑制することができる。   The discharge unit 40 is, for example, a nozzle that discharges a raw material liquid that is a material for forming the nanofibers N. The discharge unit 40 includes a tip portion 41 and a main body portion 42. For example, the raw material liquid is stored in a tank or the like provided separately from the discharge unit 40 and is supplied from the tank to the main body portion 42 of the discharge unit 40 through a pipe. The raw material liquid stored in the main body portion 42 is discharged from the tip portion 41. For example, the tip portion 41 is a discharge head, and the main body portion 42 is a syringe. A flow path such as a tube may be provided between the tip portion 41 and the main body portion 42, and the raw material liquid may be supplied from the main body portion 42 to the tip portion 41. Particles such as ceramics may be provided in the discharge unit 40, whereby discharge in the discharge unit 40 can be suppressed.

原料液は、ナノファイバＮの基材となる溶質を溶媒中に分散または溶解させた液体である。また、原料液は、ナノファイバＮの材質やナノファイバＮの性質等により適宜調整される液体である。例えば、原料液に分散または溶解する溶質として樹脂がある。また、原料液に使用される溶媒としては、揮発性のある有機溶剤がある。原料液に無機質固体材料を添加しても良い。   The raw material liquid is a liquid in which a solute serving as a base material of the nanofiber N is dispersed or dissolved in a solvent. The raw material liquid is a liquid that is appropriately adjusted depending on the material of the nanofiber N, the nature of the nanofiber N, and the like. For example, a resin is a solute that is dispersed or dissolved in a raw material liquid. Moreover, as a solvent used for the raw material liquid, there is a volatile organic solvent. An inorganic solid material may be added to the raw material liquid.

吐出部４０は、駆動部２０によってＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に可動する。吐出部４０は、矢印ａ２〜矢印ａ４の方向に可動する。また、図２に表すように、吐出部４０の駆動軸４０ａをＺ軸方向に設けた場合、吐出部４０は、駆動軸４０ａを中心に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に回転する。吐出部４０は、矢印ａ５及び矢印ａ６の方向に回転する。この場合、Ｚ軸方向が第１方向である。   The discharge unit 40 is movable in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction by the drive unit 20. The discharge part 40 is movable in the directions of arrows a2 to a4. As shown in FIG. 2, when the drive shaft 40a of the discharge unit 40 is provided in the Z-axis direction, the discharge unit 40 rotates about the drive shaft 40a in the X-axis direction and the Y-axis direction. The discharge part 40 rotates in the directions of arrows a5 and a6. In this case, the Z-axis direction is the first direction.

吐出部４０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に可動し、駆動軸４０ａを中心に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に回転するので、吐出部４０の基材７０に対する位置が変化して、基材７０にナノファイバＮを立体的（３次元的）に堆積させることができる。これにより、基材７０にナノファイバＮを均一に堆積させることができる。   The discharge unit 40 is movable in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, and rotates about the drive shaft 40a in the X-axis direction and the Y-axis direction, so that the position of the discharge unit 40 with respect to the base material 70 changes. Thus, the nanofibers N can be three-dimensionally (three-dimensionally) deposited on the base material 70. Thereby, the nanofibers N can be uniformly deposited on the substrate 70.

調整部５０は、基材７０の第２面７０ｂに対向して設けられている。調整部５０は、導電性の部材である。調整部５０は、例えば、矩形状を有する。調整部５０は、例えば、吐出部４０に発生する電位と極性が逆の電位を有するように設けられている。また、調整部５０は、アースされていても良い。調整部５０が吐出部４０の電位と極性が逆の電位を有する、もしくは、アースされているので、吐出部４０から原料液が吐出されてナノファイバＮが基材７０の上に堆積される。   The adjustment unit 50 is provided to face the second surface 70 b of the base material 70. The adjustment unit 50 is a conductive member. The adjustment unit 50 has, for example, a rectangular shape. For example, the adjustment unit 50 is provided so as to have a potential that is opposite in polarity to the potential generated in the ejection unit 40. Moreover, the adjustment part 50 may be earth | grounded. Since the adjustment unit 50 has a potential opposite to that of the discharge unit 40 or is grounded, the raw material liquid is discharged from the discharge unit 40 and the nanofibers N are deposited on the substrate 70.

調整部５０は、駆動部２０によってＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に可動する。調整部５０は、所定の方向（Ｘ軸方向からＺ軸方向）に駆動軸を設けることができる。調整部５０は、矢印ａ７〜矢印ａ９の方向に可動する。調整部５０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に可動するので、調整部５０の基材７０に対する位置が変化して、基材７０にナノファイバＮを均一に堆積させることができる。   The adjustment unit 50 is moved by the drive unit 20 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. The adjustment unit 50 can provide a drive shaft in a predetermined direction (from the X-axis direction to the Z-axis direction). The adjusting unit 50 is movable in the directions of arrows a7 to a9. Since the adjustment unit 50 is movable in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, the position of the adjustment unit 50 with respect to the base material 70 changes, and the nanofibers N can be uniformly deposited on the base material 70. .

また、プレート５１が調整部５０の上に設けられている。例えば、プレート５１は、導電性の部材であって、吐出部４０に発生する電位と同じ極性に帯電している。例えば、吐出部４０に発生する電位が正電位である場合、プレート５１は、正に帯電している。このようなプレート５１を設けると、基材７０の上であって、基材７０とプレート５１との重畳する部分にはナノファイバＮが堆積され難くなる。これにより、ナノファイバＮが基材７０の上に堆積される範囲を制御することができる。また、調整部５０の上に絶縁体を設けてナノファイバＮが基材７０の上に堆積される範囲を制御しても良い。   A plate 51 is provided on the adjustment unit 50. For example, the plate 51 is a conductive member and is charged with the same polarity as the potential generated in the ejection unit 40. For example, when the potential generated in the ejection unit 40 is a positive potential, the plate 51 is positively charged. When such a plate 51 is provided, it is difficult for the nanofibers N to be deposited on the portion of the base material 70 where the base material 70 and the plate 51 overlap. Thereby, the range in which the nanofibers N are deposited on the base material 70 can be controlled. In addition, an insulator may be provided on the adjustment unit 50 to control the range in which the nanofibers N are deposited on the base material 70.

収集部６０は、ナノファイバＮが堆積した基材７０を収集する。
基材７０は、例えば、紙等のシート状の部材である。
収集部６０には、例えば、ローラ６１と、回動体６２と、が設けられている。例えば、収集部６０は、ナノファイバＮが堆積した基材７０を搬送して収集する。基材７０がシート状の部材である場合、基材７０は、ローラ６１に巻かれている。ローラ６１は、回動体６２により駆動されることによって、基材７０を巻くように回転する。ローラ６１の駆動によって、基材７０の上に堆積されたナノファイバＮは、吐出部４０が原料液を吐出する方向（矢印ａ１の方向）に垂直な方向（Ｙ軸方向）に搬送される。 The collection unit 60 collects the base material 70 on which the nanofibers N are deposited.
The base material 70 is a sheet-like member such as paper.
For example, the collection unit 60 includes a roller 61 and a rotating body 62. For example, the collection unit 60 conveys and collects the base material 70 on which the nanofibers N are deposited. When the base material 70 is a sheet-like member, the base material 70 is wound around the roller 61. The roller 61 is rotated by the rotating body 62 so as to wind the base material 70. By driving the roller 61, the nanofibers N deposited on the substrate 70 are conveyed in a direction (Y-axis direction) perpendicular to the direction in which the discharge unit 40 discharges the raw material liquid (the direction of the arrow a1).

ここで、エレクトロスピンニング法を用いたナノファイバ製造装置において、ナノファイバが基材に堆積されると、ナノファイバが堆積した基材の近傍は電位が高くなり、続いて生成されたナノファイバは、基板の電位が高い領域（ナノファイバが既に堆積した領域）には堆積され難くなる。これにより、基材にナノファイバを均一に堆積することは困難であった。   Here, in the nanofiber manufacturing apparatus using the electrospinning method, when nanofibers are deposited on a base material, the potential of the vicinity of the base material on which nanofibers are deposited becomes high, and the generated nanofibers are , It becomes difficult to deposit in a region where the potential of the substrate is high (a region where nanofibers are already deposited). Thereby, it was difficult to deposit nanofibers uniformly on the substrate.

本実施形態のナノファイバ製造装置１００において、吐出部４０及び調整部５０がＸ軸方向からＺ軸方向に可動し、吐出部４０がＺ軸方向に設けられた駆動軸を中心にＸ軸方向及びＹ軸方向に回転する。このような吐出部４０及び調整部５０を設けると、基材７０の上にナノファイバＮを均一に堆積することができる。また、吐出部４０が回転するので、基材７０にナノファイバＮを立体的に堆積させることができる。これにより、歩留りが向上する。   In the nanofiber manufacturing apparatus 100 of the present embodiment, the discharge unit 40 and the adjustment unit 50 are movable from the X-axis direction to the Z-axis direction, and the discharge unit 40 is centered around the drive shaft provided in the Z-axis direction. Rotate in the Y-axis direction. Providing such a discharge unit 40 and adjustment unit 50 allows the nanofibers N to be uniformly deposited on the substrate 70. Moreover, since the discharge part 40 rotates, the nanofiber N can be deposited on the base material 70 in three dimensions. Thereby, a yield improves.

本実施形態によれば、より生産性が向上したナノファイバ製造装置が提供できる。   According to this embodiment, a nanofiber manufacturing apparatus with improved productivity can be provided.

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態に係るナノファイバ製造装置を示す模式図である。
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第２実施形態に係るナノファイバ製造装置の一部を示す模式図である。 (Second Embodiment)
FIG. 3 is a schematic view showing a nanofiber manufacturing apparatus according to the second embodiment.
Fig.4 (a)-FIG.4 (c) are schematic diagrams which show a part of nanofiber manufacturing apparatus concerning 2nd Embodiment.

図３に表すように、ナノファイバ製造装置１１０には、電源部１０と、駆動部２０と、吐出部４０と、対象部８０と、除電部９０と、絶縁部９１と、支持プレートＰ１〜Ｐ３と、連結部分Ｃと、が設けられている。駆動部２０は、第１駆動部２０ａ及び第２駆動部２０ｂを有する。第２駆動部２０ｂには、ナノファイバＮを堆積させるワークＷ（被堆積部）が設けられている。図３の矢印ａ１０の方向は、第１駆動部２０ａが回転する方向を示している。また、ナノファイバ製造装置１１０に、電源部１０等を制御する制御部を設けても良い。   As shown in FIG. 3, the nanofiber manufacturing apparatus 110 includes a power supply unit 10, a drive unit 20, a discharge unit 40, a target unit 80, a charge removal unit 90, an insulating unit 91, and support plates P <b> 1 to P <b> 3. And the connection part C is provided. The drive unit 20 includes a first drive unit 20a and a second drive unit 20b. The second drive unit 20b is provided with a work W (deposition target part) on which the nanofibers N are deposited. The direction of the arrow a10 in FIG. 3 indicates the direction in which the first drive unit 20a rotates. The nanofiber manufacturing apparatus 110 may be provided with a control unit that controls the power supply unit 10 and the like.

本実施形態のナノファイバ製造装置１１０において、吐出部４０と、対象部８０と、の間に電圧を印加すると、表面張力によって吐出部４０の先端部分に留まっている原料液は正（または負）に帯電する。また、原料液は、異極に帯電（またはアース）している対象部８０に向かう電気力線に沿って作用する静電力によって吸引される。   In the nanofiber manufacturing apparatus 110 of the present embodiment, when a voltage is applied between the discharge unit 40 and the target unit 80, the raw material liquid remaining at the tip of the discharge unit 40 due to surface tension is positive (or negative). Is charged. Further, the raw material liquid is attracted by the electrostatic force acting along the lines of electric force directed to the target portion 80 that is charged (or grounded) to a different polarity.

静電力が表面張力より大きくなると、原料液が吐出部４０の先端部分から吐出される。先端部分から吐出された原料液は、第２駆動部２０ｂに設けられたワークＷに向かって吐出される。このとき、原料液に含まれる溶媒は揮発し、ポリマーの繊維体がワークＷに到達する。これにより、ナノファイバＮがワークＷの上に堆積される。本実施形態のナノファイバ製造装置１１０は、エレクトロスピニング法を用いてナノファイバＮを形成する。   When the electrostatic force becomes larger than the surface tension, the raw material liquid is discharged from the tip portion of the discharge portion 40. The raw material liquid discharged from the tip portion is discharged toward the workpiece W provided in the second drive unit 20b. At this time, the solvent contained in the raw material liquid is volatilized, and the polymer fibrous body reaches the workpiece W. Thereby, the nanofiber N is deposited on the workpiece W. The nanofiber manufacturing apparatus 110 of this embodiment forms the nanofiber N using an electrospinning method.

電源部１０は、吐出部４０と、対象部８０と、の間に高電圧を印加する電源装置である。例えば、電源部１０の一方の端子は、吐出部４０に電気的に接続され、電源部１０の他方の端子は、接地されている。また、対象部８０の一端は、接地されている。このような接続によって、吐出部４０と、対象部８０と、の間に電位差を発生させることができる。   The power supply unit 10 is a power supply device that applies a high voltage between the ejection unit 40 and the target unit 80. For example, one terminal of the power supply unit 10 is electrically connected to the discharge unit 40, and the other terminal of the power supply unit 10 is grounded. Further, one end of the target unit 80 is grounded. With such connection, a potential difference can be generated between the ejection unit 40 and the target unit 80.

第１駆動部２０ａは、連結部分Ｃに接続して連結部分Ｃを回転させる。第１駆動部２０ａは、所定の方向に駆動軸を有する。第２駆動部２０ｂは、ワークＷを回転させる。なお、第２駆動部２０ｂによってワークＷを回転させる方法は、後に説明する。第１駆動部２０ａ及び第２駆動部２０ｂは、例えば、駆動モータ等を用いて連結部分Ｃ及びワークＷを回転させることができる。   The first driving unit 20a is connected to the connecting portion C and rotates the connecting portion C. The first drive unit 20a has a drive shaft in a predetermined direction. The second drive unit 20b rotates the workpiece W. A method of rotating the workpiece W by the second drive unit 20b will be described later. The 1st drive part 20a and the 2nd drive part 20b can rotate the connection part C and the workpiece | work W using a drive motor etc., for example.

吐出部４０は、支持プレートＰ１の上に設けられている。対象部８０は、支持プレートＰ３の上に設けられている。第１駆動部２０ａが矢印ａ１０の方向に回転駆動することで、連結部分Ｃを介して第１駆動部２０ａに連結した支持プレートＰ１及び支持プレートＰ３が、ワークＷの周囲を回転する。つまり、支持プレートＰ１に設けられた吐出部４０と、支持プレートＰ３に設けられた対象部８０と、がワークＷの周囲を回転する。これにより、ワークＷにナノファイバＮを立体的（３次元的）に堆積させることができる。ワークＷにナノファイバＮを均一に堆積することができる。   The discharge part 40 is provided on the support plate P1. The target portion 80 is provided on the support plate P3. When the first drive unit 20a is rotationally driven in the direction of the arrow a10, the support plate P1 and the support plate P3 connected to the first drive unit 20a via the connection part C rotate around the workpiece W. That is, the discharge portion 40 provided on the support plate P1 and the target portion 80 provided on the support plate P3 rotate around the workpiece W. Thereby, the nanofiber N can be deposited three-dimensionally (three-dimensionally) on the workpiece W. The nanofibers N can be uniformly deposited on the workpiece W.

例えば、第１駆動部２０ａの駆動軸をＹ軸方向に設けた場合、第１駆動部２０ａは、Ｙ軸を中心に回転する。第１駆動部２０ａがＹ軸を中心に回転すると、連結部分Ｃを介して第１駆動部２０ａに連結した支持プレートＰ１及び支持プレートＰ３がＹ軸を中心にワークＷの周囲を回転する。これにより、吐出部４０及び対象部８０がＹ軸を中心にワークＷの周囲を回転する。なお、第１駆動部２０ａの駆動軸は、Ｘ軸方向またはＺ軸方向に設けても良い。このような場合、吐出部４０及び対象部８０がＸ軸またはＺ軸を中心にワークＷの周囲を回転する。   For example, when the drive shaft of the first drive unit 20a is provided in the Y axis direction, the first drive unit 20a rotates about the Y axis. When the first drive unit 20a rotates around the Y axis, the support plate P1 and the support plate P3 connected to the first drive unit 20a via the connecting portion C rotate around the workpiece W around the Y axis. Thereby, the discharge unit 40 and the target unit 80 rotate around the workpiece W around the Y axis. Note that the drive shaft of the first drive unit 20a may be provided in the X-axis direction or the Z-axis direction. In such a case, the discharge unit 40 and the target unit 80 rotate around the workpiece W around the X axis or the Z axis.

ワークＷは、第２駆動部２０ｂに設けられている。第２駆動部２０ｂは、ワークＷを回転させる。例えば、図４（ａ）に表すように、第２駆動部２０ｂは、ワークＷを把持するアームを有する。アームによってワークＷの把持面を変えることで、ワークＷの吐出部４０に対向する面を変えることができる。これにより、第２駆動部２０ｂは、ワークＷを回転させる。例えば、ワークＷを載置する台を用いてワークＷの把持面を変えても良い。   The workpiece W is provided in the second drive unit 20b. The second drive unit 20b rotates the workpiece W. For example, as illustrated in FIG. 4A, the second drive unit 20 b includes an arm that holds the workpiece W. By changing the gripping surface of the workpiece W by the arm, the surface of the workpiece W facing the discharge unit 40 can be changed. Thereby, the second drive unit 20b rotates the workpiece W. For example, the holding surface of the workpiece W may be changed using a table on which the workpiece W is placed.

また、図４（ｂ）に表すように、第２駆動部２０ｂを絶縁体によって形成し、絶縁体の内部に電磁石２０ｍを設けることで、第２駆動部２０ｂはワークＷを回転させても良い。このような場合、第２駆動部２０ｂは、電磁石２０ｍの磁力を加える部分を切り替えることで、ワークＷを回転させることができる。   Further, as shown in FIG. 4B, the second drive unit 20b may be formed of an insulator, and the electromagnet 20m may be provided inside the insulator so that the second drive unit 20b rotates the workpiece W. . In such a case, the 2nd drive part 20b can rotate the workpiece | work W by switching the part which applies the magnetic force of the electromagnet 20m.

また、図４（ｃ）に表すように、第２駆動部２０ｂを板状の絶縁体によって形成し、この絶縁板内に開口部２０ｏを設けて、開口部２０ｏに供給される空気によって、第２駆動部２０ｂはワークＷを回転させても良い。このような場合、第２駆動部２０ｂは、開口部２０ｏの空気の流量によってワークＷを浮遊させることで、ワークＷを回転させることができる。   Further, as shown in FIG. 4C, the second driving unit 20b is formed by a plate-like insulator, and an opening 20o is provided in the insulating plate, and the second air is supplied to the opening 20o by the air. The two drive unit 20b may rotate the workpiece W. In such a case, the 2nd drive part 20b can rotate the workpiece | work W by making the workpiece | work W float with the flow volume of the air of the opening part 20o.

第２駆動部２０ｂがワークＷを回転させると、吐出部４０がナノファイバＮを堆積させるワークＷの堆積面を変えることができる。これにより、ワークＷにナノファイバＮを立体的（３次元的）に堆積させることができる。ワークＷにナノファイバＮを均一に堆積することができる。   When the second drive unit 20b rotates the workpiece W, the deposition surface of the workpiece W on which the discharge unit 40 deposits the nanofibers N can be changed. Thereby, the nanofiber N can be deposited three-dimensionally (three-dimensionally) on the workpiece W. The nanofibers N can be uniformly deposited on the workpiece W.

対象部８０は、支持プレートＰ３に設けられた導電性の部材である。対象部８０は、例えば、吐出部４０に発生する電位と極性が逆の電位を有するように設けられている。また、対象部８０は、アースされていても良い。対象部８０が吐出部４０の電位と極性が逆の電位を有する、もしくは、アースされているので、吐出部４０から原料液が吐出されてナノファイバＮがワークＷの上に堆積される。   The target portion 80 is a conductive member provided on the support plate P3. For example, the target unit 80 is provided so as to have a potential that is opposite in polarity to the potential generated in the ejection unit 40. Moreover, the target part 80 may be grounded. Since the target portion 80 has a potential opposite to the potential of the discharge portion 40 or is grounded, the raw material liquid is discharged from the discharge portion 40 and the nanofibers N are deposited on the workpiece W.

除電部９０は、例えば、イオン発生器等の静電除去装置（イオナイザ）である。例えば、吐出部４０の先端部分が正に帯電している場合、ワークＷの上に堆積されたナノファイバＮは正電荷を有する。このような場合、正に帯電したナノファイバＮ同士は反発するのでナノファイバＮを連続して堆積し難い。したがって、除電部９０にマイナスイオン発生器を用いて、既に堆積したナノファイバＮの正電荷を除電（中和）することにより、ワークＷの上にナノファイバＮを連続して堆積することができる。   The charge removal unit 90 is, for example, an electrostatic removal device (ionizer) such as an ion generator. For example, when the tip portion of the discharge unit 40 is positively charged, the nanofiber N deposited on the workpiece W has a positive charge. In such a case, since the positively charged nanofibers N repel each other, it is difficult to continuously deposit the nanofibers N. Therefore, the nanofiber N can be continuously deposited on the workpiece W by removing (neutralizing) the positive charge of the nanofiber N that has already been deposited by using a negative ion generator in the static elimination unit 90. .

除電部９０は、ワークＷに対して固定しているが、これに限定するものではない。除電部９０は、ワークＷに対して可動（例えば、回転）しても良い。例えば、除電部９０がワークＷに対して固定している場合、第２駆動部２０ｂの駆動によってワークＷによるナノファイバＮの堆積面が変わると、除電部９０は、既に堆積したナノファイバＮに対して除電処理を行うことができる。   Although the static elimination part 90 is being fixed with respect to the workpiece | work W, it is not limited to this. The static eliminator 90 may be movable (for example, rotated) with respect to the workpiece W. For example, when the static eliminator 90 is fixed to the workpiece W, if the deposition surface of the nanofiber N by the workpiece W is changed by the driving of the second drive unit 20b, the static eliminator 90 is applied to the nanofiber N that has already been deposited. On the other hand, static elimination processing can be performed.

一方、除電部９０がワークＷに対して回転している場合、例えば、除電部９０は、第１駆動部２０ａの回転駆動に基づいて、既に堆積したナノファイバＮに対して除電処理を行うことができる。例えば、除電部９０は、ワークＷの吐出部４０が吐出する側と反対側から既に堆積したナノファイバＮに対して除電処理を行うことができる。   On the other hand, when the static elimination part 90 is rotating with respect to the workpiece | work W, for example, the static elimination part 90 performs static elimination processing with respect to the nanofiber N already deposited based on the rotational drive of the 1st drive part 20a. Can do. For example, the charge removal unit 90 can perform a charge removal process on the nanofibers N that have already been deposited from the side opposite to the side from which the discharge unit 40 discharges the workpiece W.

絶縁部９１は、ワークＷをＹ軸方向から挟み込むように、ワークＷと対象部８０との間に設けられている。絶縁部９１は、例えば、絶縁カバーである。   The insulating portion 91 is provided between the workpiece W and the target portion 80 so as to sandwich the workpiece W from the Y-axis direction. The insulating part 91 is an insulating cover, for example.

前述したように、第１駆動部２０ａの回転駆動によって、吐出部４０及び対象部８０がワークＷの周囲を回転してワークＷにナノファイバＮを堆積する。また、第２駆動部２０ｂの駆動によって、吐出部４０がナノファイバを堆積させるワークＷの堆積面を変えることができる。このような第１駆動部２０ａ及び第２駆動部２０ｂによって、ワークＷにナノファイバＮを立体的（３次元的）に堆積させることができる。ワークＷにナノファイバＮを均一に堆積することができる。   As described above, the ejection unit 40 and the target unit 80 rotate around the workpiece W to deposit the nanofibers N on the workpiece W by the rotational drive of the first driving unit 20a. Moreover, the deposition surface of the workpiece | work W on which the discharge part 40 deposits nanofiber can be changed by the drive of the 2nd drive part 20b. The nanofibers N can be deposited three-dimensionally (three-dimensionally) on the workpiece W by the first driving unit 20a and the second driving unit 20b. The nanofibers N can be uniformly deposited on the workpiece W.

本実施形態によれば、より生産性が向上したナノファイバ製造装置が提供できる。   According to this embodiment, a nanofiber manufacturing apparatus with improved productivity can be provided.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１０…電源部、 ２０…駆動部、 ２０ａ…第１駆動部、 ２０ｂ…第２駆動部、 ２０ｍ…電磁石、 ２０ｏ…開口部、 ３０…制御部、 ４０…吐出部、 ４０ａ…駆動軸 ４１…先端部分、 ４２…本体部分、 ５０…調整部、 ５１…プレート、 ６０…収集部、 ６１…ローラ、 ６２…回動体、 ７０…基材、 ７０ａ…第１面、 ７０ｂ…第２面、 ８０…対象部、 ９０…除電部、 ９１…絶縁部、 １００、１１０…ナノファイバ製造装置、 ａ１〜ａ１０…矢印、 Ｃ…連結部分、 Ｎ…ナノファイバ、 Ｐ１〜Ｐ３…支持プレート、 Ｗ…ワーク   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Power supply part, 20 ... Drive part, 20a ... 1st drive part, 20b ... 2nd drive part, 20m ... Electromagnet, 20o ... Opening part, 30 ... Control part, 40 ... Discharge part, 40a ... Drive shaft 41 ... Tip Part 42: body part 50 ... adjustment part 51 ... plate 60 ... collection part 61 ... roller 62 ... rotating body 70 ... base material 70a ... first face 70b ... second face 80 ... target , 90 ... Static elimination part, 91 ... Insulating part, 100, 110 ... Nanofiber manufacturing apparatus, a1 to a10 ... Arrow, C ... Connection part, N ... Nanofiber, P1 to P3 ... Support plate, W ... Workpiece

Claims (2)

被堆積材に向かって原料液を吐出する吐出部と、
前記被堆積材の前記吐出部に対向する側と反対側に対向して設けられた対象部と、
前記吐出部と、前記対象部と、の間に電位差を発生させる電源部と、
前記吐出部及び前記対象部の前記被堆積材に対する位置を変える駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、前記吐出部及び前記対象部を回転可能に設けられた第１駆動部と、前記被堆積材を回転可能に設けられた第２駆動部と、を有するナノファイバ製造装置。 A discharge section for discharging the raw material liquid toward the material to be deposited;
A target portion provided opposite to a side opposite to the discharge portion of the material to be deposited;
A power supply unit that generates a potential difference between the ejection unit and the target unit;
A drive unit that changes positions of the discharge unit and the target unit with respect to the deposition material;
With
The said drive part is a nanofiber manufacturing apparatus which has the 1st drive part provided rotatably in the said discharge part and the said object part, and the 2nd drive part provided rotatably in the said to-be-deposited material. 被堆積材に向かって原料液を吐出する吐出部と、前記被堆積材の前記吐出部に対向する側と反対側に対向して設けられた対象部と、を有するナノファイバ製造装置を用いてナノファイバを製造する方法であって、Using a nanofiber manufacturing apparatus having a discharge portion that discharges a raw material liquid toward a material to be deposited, and a target portion that is provided opposite to the side of the material to be deposited facing the discharge portion. A method of manufacturing a nanofiber comprising:
前記吐出部及び前記対象部を回転させると共に、前記被堆積材を回転させる工程と、Rotating the discharge unit and the target unit and rotating the deposition material;
前記吐出部及び前記対象部の間に電位差を発生させる工程と、Generating a potential difference between the ejection part and the target part;
前記吐出部によって前記被堆積材に向かって前記原料液を吐出する工程と、Discharging the raw material liquid toward the material to be deposited by the discharge unit;
を備えた方法。With a method.
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