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JP5363359B2 - ナノファイバ製造装置及びナノファイバ製造方法 - Google Patents

ナノファイバ製造装置及びナノファイバ製造方法 Download PDF

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JP5363359B2 JP2010009477A JP2010009477A JP5363359B2 JP 5363359 B2 JP5363359 B2 JP 5363359B2 JP 2010009477 A JP2010009477 A JP 2010009477A JP 2010009477 A JP2010009477 A JP 2010009477A JP 5363359 B2 JP5363359 B2 JP 5363359B2
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Description

本発明は、静電延伸現象によりサブミクロンから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及びナノファイバ製造方法に関する。
樹脂などから成り、サブミクロンから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。
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。
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から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。
以上のような静電延伸現象を用いてナノファイバを製造する装置の専らの課題として、ナノファイバの生産効率の向上が挙げられる。このため、従来、細い円筒形状の複数のノズルが配列されたマルチノズルから原料液を流出させて、ナノファイバを製造するナノファイバ製造装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、回転する回転容器の周壁に設けられた複数のノズルから原料液を流出させて、ナノファイバを製造するナノファイバ製造装置も提案されている(例えば、特許文献2参照)。これらの従来のナノファイバ製造装置によれば、多量のノズルから多くのナノファイバを流出させることができるため、ナノファイバの発生量を増加させ、ナノファイバの生産効率を向上させることができる。
特開2002−201559号公報 特開2008−150769号公報
ところが、上記従来のナノファイバ製造装置では、原料液の種類に応じて多量のノズルを変更することが困難であるという問題がある。
つまり、上記従来のナノファイバ製造装置では、原料液の種類に応じて、多量のノズルの孔径や孔の配置間隔を変更して、ノズルから流出される原料液の量を調整する必要がある。例えば、粘度の高い原料液ほど、大きい孔径のノズルに変更する必要がある。
しかし、上記従来のナノファイバ製造装置では、原料液の種類ごとに、多量のノズルを全て交換するか、ノズルが設けられているマルチノズルや回転容器ごと交換する必要があるため、原料液の種類が変更されるごとに当該交換を行うのは困難である。
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、容易に原料液の種類に応じたノズルに変更することができるナノファイバ製造装置及びナノファイバ製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係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、原料液を空間中に流出させる複数の流出孔を有する流出体を備え、前記流出体は、前記流出孔から流出される原料液の流量を調整する第一部材を備える。
これによれば、流出体は、流出孔であるノズルから流出される原料液の流量を調整する第一部材を備える。つまり、多量のノズルを交換したり、流出体(マルチノズルや回転容器)ごと交換することなく、第一部材によって、原料液の種類に応じた流量の原料液が流出されるノズルに変更することができる。このため、容易に原料液の種類に応じたノズルに変更することができる。
また、好ましくは、前記流出体は、さらに、前記複数の流出孔を有し、前記複数の流出孔に向けて原料液が流れる流路が内方に形成される第二部材を備え、前記第一部材は、前記流路の大きさを規制することで、前記流出孔から流出される原料液の流量を調整する。
これによれば、第一部材は、複数の流出孔であるノズルに向けて原料液が流れる流路の大きさを規制することで、当該ノズルから流出される原料液の流量を調整する。このため、第一部材によって当該流路の大きさを規制することで、容易に、原料液の種類に応じた流量の原料液が流出されるノズルに変更することができる。
また、好ましくは、前記第一部材は、前記流路を形成する両端が開口する溝部を備え、前記第二部材は、前記流路を形成するように、前記両端が開口した状態で前記溝部の少なくとも一部を閉塞する平面形状の閉塞面部を備える。
これによれば、第一部材の溝部と第二部材の閉塞面部とで、原料液が流れる流路を形成する。このため、溝部の深さ、幅又は本数が異なる第一部材を、原料液の種類に応じて交換することで、当該流路の大きさを調整することができ、容易に原料液の種類に応じたノズルに変更することができる。
また、前記第一部材は、前記流路の大きさを調整する調整機構を備えていてもよい。
これによれば、第一部材は、原料液が流れる流路の大きさを調整する調整機構を備える。このため、調整機構によって当該流路の大きさを調整することで、容易に、原料液の種類に応じた流量の原料液が流出されるノズルに変更することができる。
また、好ましくは、前記第一部材は、前記流出孔を形成する両端が開口する溝部を備え、前記第二部材は、前記流出孔を形成するように、前記両端が開口した状態で前記溝部の少なくとも一部を閉塞する閉塞面部を備える。また、好ましくは、前記閉塞面部は、平面形状である。
これによれば、第一部材の溝部と第二部材の閉塞面部とで、流出孔であるノズルを形成する。このため、溝部の深さ、幅又は本数が異なる第一部材を、原料液の種類に応じて交換することで、当該ノズルの大きさを調整することができ、容易に原料液の種類に応じたノズルに変更することができる。
また、好ましくは、前記第一部材は、前記流出体が備える全ての流出孔から流出される原料液の流量を調整する。
これによれば、第一部材は、流出体が備える全ての流出孔から流出される原料液の流量を調整する。これにより、1つの第一部材で、全ての流出孔から流出される原料液の流量を調整することができ、容易に原料液の種類に応じたノズルに変更することができる。
また、好ましくは、さらに、前記第二部材に接続され、接地又は所定の電圧を印加する帯電部を備える。
これによれば、第二部材に接続され、接地又は所定の電圧を印加する帯電部を備える。ここで、第一部材は、ノズルから流出される原料液の流量を調整するために、交換や位置の調整が行われるが、第二部材は、当該交換や位置の調整が行われない固定された部材である。このため、帯電部が第一部材ではなく第二部材に接続されていることで、帯電部の接続を外すことなく第一部材による原料液の流量の調整を行うことができるので、容易に原料液の種類に応じたノズルに変更することができる。
また、上記目的を達成するために、本発明に係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、原料液を空間中に流出させる複数の流出孔を有する流出体の前記複数の流出孔から流出される原料液の流量を調整する調整工程を含む。
これによれば、流出孔であるノズルから流出される原料液の流量が調整される。つまり、多量のノズルを交換したり、流出体(マルチノズルや回転容器)ごと交換することなく、ノズルから流出される原料液の流量が調整されることで、原料液の種類に応じた流量の原料液が流出されるノズルに変更される。このため、容易に原料液の種類に応じたノズルに変更することができる。
本発明によれば、原料液の種類に応じたノズルに容易に変更することができるナノファイバ製造装置を構成することができる。
実施の形態1に係るナノファイバ製造装置を示す斜視図である。 実施の形態1に係る流出体の詳細な構成を示す図である。 実施の形態1に係る流出体の詳細な構成を示す図である。 実施の形態1の変形例に係る流出体の詳細な構成を示す図である。 実施の形態1の変形例に係る流出体の詳細な構成を示す図である。 実施の形態2に係る流出体の詳細な構成を示す図である。 実施の形態2に係る流出体の詳細な構成を示す図である。 実施の形態2に係る第一部材によって、流出孔から流出される原料液の流量を調整することを説明する図である。 実施の形態2に係る第一部材によって、流出孔から流出される原料液の流量を調整することを説明する図である。 実施の形態2に係る形状の異なる流出体の構成を示す断面図である。 実施の形態2に係る形状の異なる流出体の構成を示す断面図である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係るナノファイバ製造装置及びナノファイバ製造方法について説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るナノファイバ製造装置100を示す斜視図である。
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、ナノファイバを製造する装置である。同図に示すように、ナノファイバ製造装置100は、流出体110、収集手段121、ロール122、支持体123、供給チューブ130、及び帯電部140を備えている。
流出体110は、原料液300の圧力(重力も含む場合がある)により、原料液300を空間中に流出させるための部材である。本実施の形態の場合、流出体110は、所定の間隔で一次元的に並んで配置される9箇所の開口部115から、原料液300を空間中に流出させる。なお、開口部115は9箇所に限定されず、何箇所あってもよい。流出体110の詳細な構成については、後述する。
収集手段121は、静電延伸現象により製造されるナノファイバを堆積させて収集する部材であり、ロール122に巻き付けられた状態で供給されている。本実施の形態の場合、収集手段121は、電子デバイスであるコンデンサを形成する部材であるタングステンのシートであるが、収集手段121はこれに限定されるわけではない。
また、流出体110は、駆動機構(図示せず)によって、開口部115の並び方向と直交する方向(同図に示すY軸方向)に往復移動する。収集手段121は、ロール122により、流出体110開口部115の並び方向と平行する方向(同図に示すX軸方向)に巻き取られる。
なお、流出体110が収集手段121に対して移動するのであればよく、例えば、流出体110及び収集手段121のうちのいずれか一方が静止し、他方が移動することにしてもよい。また、流出体110は、流出体110の開口部115の並び方向が収集手段121の送り方向と直交するように、静止して配置されていてもよい。
支持体123は、流出体110と所定の間隔を隔てて配置され、収集手段121を支持する部材である。また、支持体123は、導電性の部材であり、本実施の形態の場合、接地されているが、マイナスの電圧が印加されていてもよい。このため、収集手段121は、支持体123を介して接地又はマイナスの電圧が印加されるので、流出体110に電荷を誘導し、また、生成されるナノファイバを誘引することができる。
帯電部140は、流出体110に接続され、流出体110に高電圧を印加することのできる電源である。帯電部140は、一般には、直流電源が好ましい。また、帯電部140が直流電源である場合、帯電部140が流出体110に印加する電圧は、5KV以上、50KV以下の範囲の値から設定されるのが好適である。
なお、支持体123に電源を接続して支持体123を高電圧に維持し、帯電部140により流出体110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、支持体123と流出体110とのいずれも接地しないような接続状態であっても構わない。
供給チューブ130は、流出体110に原料液300を案内する案内管である。具体的には、原料液300を大量に貯留する容器(図示せず)から、原料液300を所定の圧力で搬送するポンプ(図示せず)によって、原料液300が供給チューブ130に送られる。
次に、本実施の形態1に係る流出体110の詳細な構成について、説明する。
図2A及び図2Bは、本実施の形態1に係る流出体110の詳細な構成を示す図である。具体的には、図2Aは、流出体110の構成を示す断面図であり、図2Bは、流出体110が備える第一部材111の外観を示す斜視図である。
図2Aに示すように、流出体110は、第一部材111、第二部材112及び蓋116を備えている。そして、第二部材112は、複数の開口部115に対応した複数の流出孔114を備えている。
第一部材111は、流出孔114から流出される原料液300の流量を調整する部材である。つまり、第一部材111は、第二部材112とで形成される流路113の大きさを規制することで、流出孔114から流出される原料液300の流量を調整する。
具体的には、図2Bに示すように、第一部材111は、流路113を形成する両端が開口する溝部111aを備えている。ここで、溝部111aは、溝部111aによって形成される流路113の断面積が、流出孔114によって形成される孔の断面積よりも小さくなるように、形成されている。
なお、流路113の断面積の大きさは限定されず、例えば、流出孔114の長さに比べて流路113の長さが長く、原料液300が高粘度であるような場合には、流路113の断面積が、流出孔114によって形成される孔の断面積よりも大きくなってもよい。流出孔114の長さに比べて流路113の長さが長く、原料液300が高粘度であるような場合には、流路113の抵抗により圧力損失が発生するために、流路113の断面積が流出孔114の断面積より大きくても、あたかも流路113の断面積が小さくなったのと同様の流量になることがあるからである。
また、第一部材111は、3本の溝部111aを備えている。ここで、溝部111aの位置は限定されないが、複数の流出孔114のそれぞれの流量を均等にするためには、溝部111aの位置が流出孔114の位置と一致する、もしくは、一致しない場合でも流出孔114と最寄の溝部111aとの距離が各流出孔114において均等であることが好ましい。
なお、同図では、第一部材111は、3本の溝部111aを備えているが、溝部111aの数は3本に限定されない。また、第一部材111の個数及び長さ(図1に示されたX軸方向の長さ)も限定されず、第二部材112の長さに合うように、1つの第一部材111が備えられていてもよく、複数の第一部材111が配列されることにしてもよい。
つまり、第一部材111は、1つ又は複数で、流出体110が備える全ての流出孔114から流出される原料液300の流量を調整する。なお、第一部材111は、全ての流出孔114ではなく、一部の流出孔114から流出される原料液300の流量を調整することにしてもよい。
第二部材112は、内方に空間が形成されるV字型形状の部材である。そして、第二部材112の内方に第一部材111が配置されることで、第二部材112の内方には、複数の流出孔114に向けて原料液300が流れる流路113が形成される。
具体的には、第二部材112は、流路113を形成するように、溝部111aの両端が開口した状態で溝部111aの少なくとも一部を閉塞する平面形状の閉塞面部である内側面部112aを備える。
つまり、溝部111aの開口部が内側面部112aで閉塞されることで、流路113が形成され、第二部材112の内方に貯留された原料液300が、流路113を流れて流出孔114から流出される。
また、流出孔114は、原料液300を空間中に流出させる円筒形状の孔である。なお、流出孔114の孔長や孔径は、特に限定されず、原料液300の粘度などにより適した形状を選定すれば良い。具体的には、孔長は、1mm以上、5mm以下の範囲から選定されるのが好ましい。孔径は、0.1mm以上、2mm以下の範囲から選定されるのが好ましい。また、流出孔114の形状は、円筒形状に限定されず、任意の形状を選定しうる。特に開口部115の形状は、円形に限定されず、三角形や四角形などの多角形、星形など内側に突出する部分のある形状などでも構わない。
なお、第二部材112には、図1に示された帯電部140が接続されている。なお、帯電部140は、導電性の蓋116に接続されることにしてもよい。この場合、第二部材112には、蓋116を介して帯電部140が接続されている。なお、蓋116は、第一部材111のように原料液300の流量調整を行うための部材ではないので、蓋116を第二部材112に含まれる1部材とみなせば、第二部材112に帯電部140が接続されていると言うことができる。
蓋116は、第二部材112の上部の開口部を塞ぐ導電板である。具体的には、蓋116は、流路113が形成されるように、第一部材111を第二部材112に押圧し、第一部材111の両側面部を第二部材112の内側面部に当接させる。なお、蓋116は、導電板に限定されず、非導電性の板状の蓋であってもよい。
ここで、流出体110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、第一部材111、第二部材112及び蓋116の表面は、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。
以上のように、流出体110は、流出孔114の先端である開口部115が所定の間隔で一次元的に並んで配置される先端部と、当該先端部から離れるに従い相互の間隔が広がるように配置され、当該先端部から流出孔114を挟むように延設される二つの側面部とを有する、V字型形状の部材である。なお、開口部115は、先端部に一次元的に並んで配置されることに限定されず、先端部に千鳥状に配置されることにしてもよい。
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の製造方法を説明する。
まず、流出体110の流出孔114から流出される原料液300の流量を調整する(調整工程)。具体的には、原料液300の種類に応じた第一部材111を、第二部材112の内方に配置することで、流出孔114から流出される原料液300の流量を調整する。
つまり、原料液300の粘度に応じて、溝部111aの溝の幅、深さ又は本数が異なる複数の第一部材111が用意されている。そして、原料液300の粘度に応じた溝の幅、深さ及び本数の溝部111aを有する第一部材111を、第二部材112の内方に配置する。
そして、供給チューブ130から流出体110に原料液300を供給する(供給工程)とともに、帯電部140により原料液300が帯電し(帯電工程)、流出体110の開口部115から帯電した原料液300が流出する(流出工程)。
次に、ある程度空間中を飛行した原料液300に静電延伸現象が作用することにより、ナノファイバが製造される(ナノファイバ製造工程)。そして、収集手段121にナノファイバが堆積して収集される(収集工程)。
以上の本実施の形態1に係るナノファイバ製造装置100によれば、流出体110は、流出孔114から流出される原料液300の流量を調整する第一部材111を備える。つまり、原料液300を流出する多量のノズルを交換したり、流出体110ごと交換することなく、1つ又は複数の第一部材111によって、原料液300の種類に応じた流量の原料液300が流出される流出体110に変更することができる。
また、第一部材111は、複数の流出孔114に向けて原料液300が流れる流路113の大きさを規制することで、当該流出孔114から流出される原料液300の流量を調整する。このため、第一部材111によって流路113の大きさを規制することで、容易に、原料液300の種類に応じた流量の原料液300が流出される流出体110に変更することができる。
また、第一部材111の溝部111aと第二部材112の内側面部112aとで、原料液300が流れる流路113を形成する。このため、溝部111aの深さ、幅又は本数が異なる第一部材111を、原料液300の種類に応じて交換することで、流路113の大きさを調整することができる。
また、第二部材112に接続され、接地又は所定の電圧を印加する帯電部140を備えている。ここで、第一部材111は、原料液300の流量を調整するために、交換が行われるが、第二部材112は、交換が行われない固定された部材である。このため、帯電部140が第一部材111ではなく第二部材112に接続されていることで、帯電部140の接続を外すことなく第一部材111による原料液300の流量の調整を行うことができる。
以上により、容易に原料液300の種類に応じたノズルである流出体110に変更することができる。
また、第一部材111を交換することにより原料液300の粘度変更に対応できるので、ナノファイバ製造装置100は簡単な構成でよい。このため、ナノファイバ製造装置100を低コストで製作することができ、ナノファイバの製造に係る段取り時間を短縮することができる。
また、溝部111aの深さ、幅又は本数が、原料液300の粘度に対応した第一部材111を製作すればよいので、第一部材111を低コストで製作することができる。
さらに、第一部材111を清掃する際には、溝部111aを清掃すればよいので、清掃を容易に行うことができる。
(実施の形態1の変形例)
上記実施の形態1では、第一部材111は溝部111aを備え、第二部材112に固定されて流路113が形成されることとした。しかし、本変形例では、第一部材の位置が調整機構により調整されることで、流路113が形成される。
図3A及び図3Bは、本変形例に係る流出体150の詳細な構成を示す図である。具体的には、図3Aは、流出体150の構成を示す断面図であり、図3Bは、流出体150が備える第一部材151の外観を示す斜視図である。
図3Aに示すように、流出体150は、第一部材151、第二部材112及び蓋116を備えている。なお、第二部材112及び蓋116は、実施の形態1における第二部材112及び蓋116と同様であるため、詳細な説明は省略する。
第一部材151は、流出孔114から流出される原料液300の流量を調整する部材である。具体的には、第一部材151は、第二部材112とで形成される流路113の大きさを調整する調整機構152を備える。
つまり、図3Bに示すように、第一部材151は、平面形状の外側面部151aを備え、外側面部151aと第二部材112の内側面部112aとで、流路113を形成する。そして、第一部材151は、調整機構152によって、第二部材112に当接しながら摺動することで、流路113の大きさを変更する。
なお、第一部材151の個数及び長さ(図1に示されたX軸方向の長さ)は限定されず、第二部材112の長さに合うように、1つの第一部材151が備えられていてもよく、複数の第一部材151が配列されることにしてもよい。
以上のように、第一部材151は、原料液300が流れる流路113の大きさを調整する調整機構152を備える。このため、調整機構152によって流路113の大きさを調整することで、容易に、原料液300の種類に応じた流量の原料液300が流出される流出体150に変更することができる。
(実施の形態2)
上記本実施の形態1及びその変形例では、流出体110の第二部材112が流出孔114を備えていた。しかし、本実施の形態2では、流出体が第一部材と第二部材とに分割され、当該第一部材と第二部材とで流路としての流出孔213を形成する。
図4A及び図4Bは、本実施の形態2に係る流出体210の詳細な構成を示す図である。具体的には、図4Aは、流出体210の構成を示す斜視図であり、図4Bは、流出体210を流出孔213の位置で縦方向に切断した場合の断面図である。
これらの図に示すように、流出体210は、第一部材211、第二部材212、パッキン217及び蓋216を備えている。つまり、流出体210は、第一部材211と第二部材212と、パッキン217を介して蓋216とが接続されることで、構成されている。
また、流出体210は、第一部材211と第二部材212とが接続された状態で、複数の流出孔213を備える。また、第二部材212には、帯電部140が接続されている。なお、蓋216及び帯電部140は、実施の形態1における蓋116及び帯電部140と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、流出孔213は、第一部材211と第二部材212とが接続されることにより形成されること以外は、実施の形態1における流出孔114と同様であるため、詳細な説明は省略する。
第一部材211は、流出体210の後部に備えられ、流出孔213から流出される原料液300の流量を調整する部材である。具体的には、第一部材211は、流出孔213を形成する溝部211aを備えている。
溝部211aは、上下両端が開口し、断面の形状が半円形の溝部であり、複数の流出孔213に対応して複数備えられている。なお、溝部211aの断面の形状は半円形に限定されず、三角形や四角形などの多角形でも構わない。
第二部材212は、流出体210の前部に備えられ、第一部材211の溝部211aを閉塞する部材である。具体的には、図4Bに示すように、第二部材212は、流出孔213を形成するように、溝部211aの上下両端が開口した状態で溝部211aの少なくとも一部を閉塞する平面形状の閉塞面部212aを備えている。
つまり、第一部材211が備える溝部211aと、第二部材212が備える平坦な閉塞面部212aとで、原料液300の流路である流出孔213を形成する。
図5A及び図5Bは、本実施の形態2に係る第一部材によって、流出孔から流出される原料液300の流量を調整することを説明する図である。
本実施の形態2に係る流出体は、原料液300の種類に応じて、流出孔の大きさ、数又は配置間隔が異なる複数の第一部材を交換可能に備えている。例えば、原料液300の種類を、粘度が大きい原料液から粘度が小さい原料液に変更する場合、図5Aに示すように、第一部材211が、溝部211aよりも小さい溝部221aを備えた第一部材221に変更される。
このようにして、図5Bに示すように、粘度が小さい原料液300に対応して、第一部材211を備えた流出体210が、第一部材221を備えた流出体220に変更される。つまり、第二部材212の閉塞面部212aと、第一部材221の溝部221aとで、流出孔213よりも小さい流出孔223が形成され、流出孔から流出される原料液300の流量が調整される。
なお、流出体210の断面の形状はV字型形状に限定されず、第一部材211と第二部材212とで流出孔213を形成することができるのであれば、流出体210の形状は、どのような形状であってもよい。
図6A及び図6Bは、本実施の形態2に係る形状の異なる流出体の構成を示す断面図である。
図6Aに示すように、流出体230は、第一部材231と第二部材232とパッキン217と蓋216とで構成され、断面の形状が四角形(箱型形状)である。そして、第一部材231は溝部231aを備え、第二部材232は平坦な閉塞面部232aを備え、溝部231aと閉塞面部232aとで流出孔233が形成される。
また、図6Bに示すように、流出体230は、原料液300の種類に応じて、流出孔233の大きさ、数又は配置間隔が異なる複数の第一部材231を交換可能に備えており、流出孔233から流出される原料液300の流量を調整することができる。
以上の本実施の形態2に係るナノファイバ製造装置100によれば、第一部材211の溝部211aと第二部材212の閉塞面部212aとで、流出孔213を形成する。このため、溝部211aの深さ、幅又は本数が異なる第一部材211を、原料液300の種類に応じて交換することで、流出孔213の大きさを調整することができ、容易に原料液300の種類に応じた流出体210に変更することができる。
また、帯電部140が、交換が行われる第一部材211ではなく、固定された第二部材212に接続されている。これにより、帯電部140の接続を外すことなく第一部材211による原料液300の流量の調整を行うことができるので、容易に原料液300の種類に応じた流出体210に変更することができる。
また、第一部材211は簡単な構成であり、流出体210は第一部材211を交換するだけでよいので、低コストで製作することができ、ナノファイバの製造に係る段取り時間を短縮することができる。さらに、第一部材211を清掃する際には、溝部211aを清掃すればよいので、清掃を容易に行うことができる。
ここで、ナノファイバ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、本発明は上記樹脂に限定されるものではない。
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。
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、Al23、SiO2、TiO2、Li2O、Na2O、MgO、CaO、SrO、BaO、B23、P25、SnO2、ZrO2、K2O、Cs2O、ZnO、Sb23、As23、CeO2、V25、Cr23、MnO、Fe23、CoO、NiO、Y23、Lu23、Yb23、HfO2、Nb25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。
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重量%となる。
以上、本発明に係るナノファイバ製造装置について、上記実施の形態及び変形例を用いて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
つまり、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記複数の実施の形態及び変形例における各構成要素を任意に組み合わせても良い。
例えば、実施の形態1及びその変形例では、流出体110及び150はV字型形状の部材であることとした。しかし、流出体110及び150の形状は限定されず、流出体110及び150は、実施の形態2における図6Aに示されたような箱型形状の部材であってもよい。
本発明は、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。
100 ナノファイバ製造装置
110、150、210、220、230 流出体
111、151、211、221、231 第一部材
111a 溝部
112、212、232 第二部材
112a 内側面部
113 流路
114、213、223、233 流出孔
115 開口部
116、216 蓋
121 収集手段
122 ロール
123 支持体
130 供給チューブ
140 帯電部
151a 外側面部
152 調整機構
211a、221a、231a 溝部
212a、232a 閉塞面部
217 パッキン
300 原料液

Claims (2)

  1. 原料液を空間中で電気的に延伸させて、ナノファイバを製造するナノファイバ製造装置であって、
    原料液を空間中に流出させる複数の流出孔を有する流出体を備え、
    前記流出体は、
    前記複数の流出孔に向けて原料液が流れる流路の大きさを規制することで、前記流出孔から流出される原料液の流量を調整する第一部材と、
    前記複数の流出孔を有し、前記流路が内方に形成される第二部材とを備え
    前記第一部材は、前記流路を形成する両端が開口する溝部を備え、
    前記第二部材は、前記流路を形成するように、前記両端が開口した状態で前記溝部の少なくとも一部を閉塞する平面形状の閉塞面部を備える
    ナノファイバ製造装置。
  2. 原料液を空間中で電気的に延伸させて、ナノファイバを製造するナノファイバ製造方法であって、
    原料液を空間中に流出させる複数の流出孔を有する流出体の前記複数の流出孔から流出される原料液の流量を調整する調整工程を含み、
    前記調整工程では、前記複数の流出孔に向けて原料液が流れる流路を形成する両端が開口する溝部を備えた第一部材を、前記複数の流出孔を有し前記流路が内方に形成される第二部材であって、前記流路を形成するように前記両端が開口した状態で前記溝部の少なくとも一部を閉塞する平面形状の閉塞面部を備える第二部材の内方に配置して、前記第一部材によって前記流路の大きさを規制することで、前記流出孔から流出される原料液の流量を調整する
    ナノファイバ製造方法。
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JP4965188B2 (ja) * 2006-08-10 2012-07-04 日本バイリーン株式会社 ポリマー溶液供給部材、静電紡糸装置及び静電紡糸不織布の製造方法
JP4867612B2 (ja) * 2006-11-24 2012-02-01 パナソニック株式会社 ナノファイバーの製造装置
US7629030B2 (en) * 2006-12-05 2009-12-08 Nanostatics, Llc Electrospraying/electrospinning array utilizing a replacement array of individual tip flow restriction
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