JP7062791B2 - 荷電溶液制御構造が改善された極細繊維製造用電界紡糸装置及びそのための溶液移送ポンプ - Google Patents
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Description
本発明による実施例のノズル構成品と比較例によるノズル構成品をもって、高電圧強度と吐出量に応じたノズル先端における液滴の安定性を比較検討した。
図7のように、シリンジに取り付けられた紡糸ノズル部はノズルホルダーに構成された高電圧印加用金属管と接触して高電圧が印加され、ノズルE1は円筒型金属ガイドE2の中心に位置され、ノズル先端は円筒型金属ガイドE2の下端より1.6mmだけ長く位置させた。集積部は平板SUS金属板を使用し、ノズル先端とSUS金属板との間の距離は110mmであった。紡糸溶液は、PVdF[アルケマ社製、Kynar2801]高分子をアセトンとジメチルアセトアミド(DMAc)との混合溶媒(7:3)に溶液濃度17重量%で製造して使用した。紡糸溶液を容量10mlのシリンジに充填し、シリンジの出口に中空型ニードル(23G(内径0.33mm))を連結して溶液移送ポンプに取り付けた。
図8のように、シリンジに取り付けられた紡糸ノズル部はノズルホルダーに構成された高電圧印加用金属管と接触して高電圧が印加され、ノズルB1は電荷分配板(導電板)B2の中心に位置され、ノズル先端は電荷分配板(導電板)B2の下端より5mmだけ長く位置させた。電荷分配板B2の材質はステンレス鋼SUS304金属板(45mm×45mm)を使用した。そして、集積部は平板SUS金属板を使用し、ノズル先端とSUS金属板との間の距離は110mmであった。紡糸溶液は、PVdF[アルケマ社製、Kynar2801]高分子をアセトンとジメチルアセトアミド(DMAc)との混合溶媒(7:3)に溶液濃度17重量%で製造して使用した。紡糸溶液は容量10mlのシリンジに充填し、シリンジの出口に中空型ニードル(23G(内径0.33mm))を連結させて溶液移送ポンプに取り付けた。
図9のように、シリンジに取り付けられた紡糸ノズル部はノズルホルダーに構成された高電圧印加用金属管と接触して高電圧が印加され、ノズルB1は電荷分配板(導電板)B2の中心に位置され、ノズル先端は電荷分配板(導電板)B2の下端より10mmだけ長く位置させた。電荷分配板B2の材質はステンレス鋼SUS304金属板(45mm×45mm)を使用した。そして、集積部は平板SUS金属板を使用し、ノズル先端とSUS金属板との間の距離は110mmであった。紡糸溶液は、PVdF[アルケマ社製、Kynar2801]高分子をアセトンとジメチルアセトアミド(DMAc)との混合溶媒(7:3)に溶液濃度17重量%で製造して使用した。紡糸溶液は容量10mlのシリンジに充填し、シリンジの出口に中空型ニードル(23G(内径0.33mm))を連結させて溶液移送ポンプに取り付けた。
実験例2では、図1に示された電界紡糸装置を用いた。
紡糸溶液は、PVdF[アルケマ社製、Kynar2801]高分子をアセトンとジメチルアセトアミド(DMAc)との混合溶媒(7:3)に溶液濃度17重量%で製造した透明な溶液である。該紡糸溶液を、押し子型のプランジャー107が取り付けられ、溶液出口部分がルアーロック(luer lock)構造である容量10mlのシリンジ108に充填し、シリンジ108の出口に中空型ニードル122を直接連結して溶液移送ポンプ100に取り付けた。
したがって、高電圧が印加された円筒型金属ガイド116とストリップ型金属ガイド114を設ける場合、ノズル先端に形成された液滴を安定化可能であることを確認することができる。
また、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であるため、上述した実施例及び添付された図面によって限定されるものではない。
Claims (15)
- シリンジに貯蔵された溶液を紡糸ノズル部に移送する溶液移送ポンプと、
前記紡糸ノズルに高電圧を加えて高分子物質が溶解された溶液を荷電させる高電圧提供部と、
前記紡糸ノズルの下方に配置されて荷電フィラメントを収集する集積部と、
を含み、
前記溶液移送ポンプは、
モータの駆動によって前記シリンジの溶液を紡糸ノズル部に移送させるプランジャーと、
前記高電圧によって荷電された荷電溶液をフィラメント形態で吐出する少なくとも一つの中空管ニードルを備えた紡糸ノズル部と、
前記紡糸ノズル部の下端で前記中空管ニードルを囲むように配置され、荷電溶液の液滴安定性を制御するように高電圧が加えられる円筒型金属ガイドと、
前記円筒型金属ガイドの周辺に、ノズル配列方向に対して垂直な方向に延長されるストリップ状の金属プレートを複数個放射状に配列したストリップ型金属ガイドと、
を含む極細繊維製造用電界紡糸装置。 - 前記円筒型金属ガイドは、その下端が前記中空管ニードルの先端よりも1mm以上5mm未満だけ高く配置される請求項1に記載の極細繊維製造用電界紡糸装置。
- 前記複数の金属プレートは、互いに同一平面上に配置されている請求項2に記載の極細繊維製造用電界紡糸装置。
- 前記複数の金属プレートは、相異なる高さを有するように配置されている請求項2に記載の極細繊維製造用電界紡糸装置。
- 前記ストリップ型金属ガイドは、前記円筒型金属ガイドを中心にして回転自在に設けられる請求項3または4に記載の極細繊維製造用電界紡糸装置。
- 前記紡糸ノズル部は、モータの軸と連結されたスクリューに締結されたプッシャブロックに複数個が所定の間隔で配列されるように取り付けられてカートリッジ型の多重チャネルを構成し、
前記モータの駆動によってプッシャブロックが前進することによって、シリンジのプランジャーが前進移動してシリンジの溶液を前記紡糸ノズル部に移送させ、
前記円筒型金属ガイドと前記ストリップ型金属ガイドとはそれぞれの中空管ニードルに対応して個別的に配置され、
前記多重チャネルを成すすべての紡糸ノズル部の中空管ニードルの周辺にはノズル配列方向に対して垂直な方向に延長されたストリップ型金属ガイドが備えられ、
前記多重チャネルのうち両端に位置したチャネルの中空管ニードルの周辺にはノズル配列方向に対して平行に延長された部分を含むストリップ型金属ガイドがさらに備えられた請求項1に記載の極細繊維製造用電界紡糸装置。 - 前記多重チャネルのうち両端に位置したチャネルの中空管ニードルの周辺でノズル配列方向に対して平行に延長されたストリップ型金属ガイドの一部が垂直に折り曲げられて下方に延長される請求項6に記載の極細繊維製造用電界紡糸装置。
- 前記高電圧提供部で印加する高電圧の強度は、前記中空管ニードルの先端と前記集積部との間の距離(cm)で0.01kV/cm~10kV/cmであり、印加電圧は(+)1kV~(+)50kVである請求項1に記載の極細繊維製造用電界紡糸装置。
- 極細繊維製造用電界紡糸装置の溶液移送ポンプであって、
原料高分子溶液を貯蔵するシリンジと、
モータの駆動によって前記シリンジの溶液を紡糸ノズル部に移送させるプランジャーと、 高電圧によって荷電された荷電溶液をフィラメント形態で吐出する少なくとも一つの中空管ニードルを備えた紡糸ノズル部と、
前記紡糸ノズル部の下端で前記中空管ニードルを囲むように配置され、荷電溶液の液滴安定性を制御するように高電圧が加えられる円筒型金属ガイドと、
前記円筒型金属ガイドの周辺に、ノズル配列方向に対して垂直な方向に延長されるストリップ状の金属プレートを複数個放射状に配列したストリップ型金属ガイドと、
を含む極細繊維製造用電界紡糸装置の溶液移送ポンプ。 - 前記円筒型金属ガイドは、その下端が前記中空管ニードルの先端よりも1mm以上5mm未満だけ高く配置される請求項9に記載の極細繊維製造用電界紡糸装置の溶液移送ポンプ。
- 前記複数の金属プレートは、互いに同一平面上に配置されている請求項10に記載の極細繊維製造用電界紡糸装置の溶液移送ポンプ。
- 前記複数の金属プレートは、相異なる高さを有するように配置されている請求項10に記載の極細繊維製造用電界紡糸装置の溶液移送ポンプ。
- 前記ストリップ型金属ガイドは、前記円筒型金属ガイドを中心にして回転自在に設けられる請求項11または12に記載の極細繊維製造用電界紡糸装置の溶液移送ポンプ。
- 前記紡糸ノズル部は、モータの軸と連結されたスクリューに締結されたプッシャブロックに複数個が所定の間隔で配列されるように取り付けられてカートリッジ型の多重チャネルを構成し、
前記モータの駆動によってプッシャブロックが前進することによって、シリンジのプランジャーが前進移動してシリンジの溶液を前記紡糸ノズル部に移送させ、
前記円筒型金属ガイドと前記ストリップ型金属ガイドとはそれぞれの中空管ニードルに対応して個別的に配置され、
前記多重チャネルを成すすべての紡糸ノズル部の中空管ニードルの周辺にはノズル配列方向に対して垂直な方向に延長されたストリップ型金属ガイドが備えられ、
前記多重チャネルのうち両端に位置したチャネルの中空管ニードルの周辺にはノズル配列方向に対して平行に延長された部分を含むストリップ型金属ガイドがさらに備えられた請求項9に記載の極細繊維製造用電界紡糸装置の溶液移送ポンプ。 - 前記多重チャネルのうち両端に位置したチャネルの中空管ニードルの周辺でノズル配列方向に対して平行に延長されたストリップ型金属ガイドの一部が垂直に折り曲げられて下方に延長される請求項14に記載の極細繊維製造用電界紡糸装置の溶液移送ポンプ。
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