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JP4831348B2 - Electrospinning apparatus and electrospinning method - Google Patents
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Description

この発明は、貯留ケースの先端の射出部からコレクタに向かってポリマ溶液を射出することにより、その溶液を電位差に基づいて引き延ばして極細繊維を紡糸し、フィルタ等に用いられるウェブを作製するようにした電界紡糸装置及び電界紡糸方法に関するものである。   In this invention, a polymer solution is injected from the injection portion at the tip of the storage case toward the collector, and the solution is stretched based on the potential difference to spin ultrafine fibers to produce a web used for a filter or the like. The present invention relates to an electrospinning apparatus and an electrospinning method.

従来、この種の電界紡糸装置としては、例えば特許文献1及び特許文献2に開示されるような構成のものが提案されている。特許文献1の従来装置では、ポリマ溶液を射出するノズルとポリマ溶液を貯留するバレルとをヒーティングバンドで加熱して、それらの内部のポリマ溶液の温度を40℃から溶媒の沸点以下の温度範囲に維持する。また、操業空間(ノズルとバレルとの間の空間)の相対湿度を所定値(例えば25%)に調整して、この状態で紡糸を行うようになっている。   Conventionally, as this type of electrospinning apparatus, ones having configurations as disclosed in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 have been proposed. In the conventional apparatus of Patent Document 1, a nozzle for injecting a polymer solution and a barrel for storing the polymer solution are heated with a heating band, and the temperature of the polymer solution in the interior is in a temperature range from 40 ° C. to the boiling point of the solvent or less. To maintain. Further, the relative humidity of the operation space (the space between the nozzle and the barrel) is adjusted to a predetermined value (for example, 25%), and spinning is performed in this state.

特許文献2の従来装置では、紡糸に際して、ポリマ溶液が吐出される出糸ノズルに向かって加熱された空気をエアノズルから噴射させるようになっている。
特開2002−249966号公報(発明の詳細な説明の段落0052及び[要約]の欄) 特表2005−520068号公報(発明の詳細な説明の段落0013及び図2等)
In the conventional apparatus disclosed in Patent Document 2, air is jetted from an air nozzle toward a yarn discharging nozzle from which a polymer solution is discharged during spinning.
JP 2002-249966 A (paragraph 0052 and [Summary] in the detailed description of the invention) Japanese translation of PCT publication No. 2005-520068 (paragraph 0013 in FIG. 2 and FIG. 2)

ところが、これらの従来の電界紡糸装置においては、次のような問題があった。
まず、特許文献1の従来装置では、貯留ケース及びノズルの全体が加熱される。このため、ポリマ溶液に対する加熱時間が長くなり、熱に対して不安定で変質しやすいポリマ溶液を使用して、極細繊維を紡糸することが困難であった。従って、使用可能なポリマの種類に制限を受ける結果となり、多種類のポリマに対応できない。また、貯留ケース内でポリマ溶液が加熱されると、そのポリマ溶液の粘度が低下するため、ポリマ溶液に機能材料(例えば活性炭やセラミック)等の微細粉末を混入させて紡糸する場合、微細粉末の凝集が生じやすくなって、機能材料を均一な分散状態で含有させた繊維を紡糸することが困難であった。さらに、微細粉末の凝集によって、ノズルが詰まるおそれもあった。
However, these conventional electrospinning apparatuses have the following problems.
First, in the conventional apparatus of Patent Document 1, the entire storage case and the nozzle are heated. For this reason, the heating time for the polymer solution is long, and it is difficult to spin ultrafine fibers using a polymer solution that is unstable to heat and easily deteriorates. Therefore, the type of polymer that can be used is limited, and it is not possible to deal with many types of polymers. In addition, when the polymer solution is heated in the storage case, the viscosity of the polymer solution decreases. Therefore, when spinning with a fine powder of a functional material (for example, activated carbon or ceramic) mixed in the polymer solution, Aggregation tends to occur, and it has been difficult to spin a fiber containing a functional material in a uniform dispersed state. Furthermore, there is a possibility that the nozzle is clogged due to aggregation of the fine powder.

一方、特許文献2の従来装置では、出糸ノズルから吐出されるポリマ溶液に加熱空気が吹き付けられるため、溶剤の揮発が促進される。この結果、出糸されたポリマ溶液の粘性が高くなって、その出糸を引き延ばし難くなり、出糸された繊維が太くなって、極細繊維の紡糸が困難であった。また、ポリマ溶液が加熱空気の吹き付けにより不安定に飛走されるため、意図した均一な密度の繊維層を作製することが困難であった。加えて、加熱空気によってポリマ溶液の溶媒が揮発し易くなるため、出糸ノズルやその周囲にポリマの塊が形成されるおそれもある。そして、このように塊が生じた場合は、この塊によって加熱空気流がさらに乱れたり、塊が紡糸の障害になったりして、高品質な紡糸が困難である。   On the other hand, in the conventional apparatus of Patent Document 2, since heated air is blown to the polymer solution discharged from the yarn discharging nozzle, volatilization of the solvent is promoted. As a result, the viscosity of the drawn polymer solution became high, making it difficult to stretch the drawn yarn, thickening the drawn fiber, and spinning the ultrafine fiber. In addition, since the polymer solution flies unstably by blowing heated air, it is difficult to produce a fiber layer having an intended uniform density. In addition, since the solvent of the polymer solution is easily volatilized by the heated air, there is a possibility that a lump of polymer is formed around the yarn output nozzle and the surrounding area. And when a lump is produced in this way, the heated air flow is further disturbed by this lump or the lump becomes an obstacle to spinning, and high-quality spinning is difficult.

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。この発明の主な目的は、ポリマ溶液を充分に引き延ばして極細繊維よりなるウェブを作製することができるようにすることにある。   The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art. The main object of the present invention is to make it possible to produce a web of ultrafine fibers by sufficiently stretching the polymer solution.

この発明の他の目的は、ポリマ溶液に機能材料等の微細粉末を混入させた場合にも、微細粉末の凝集を抑制して、機能材料が均一に分散された繊維を作製することができるようにすることにある。   Another object of the present invention is to make it possible to produce a fiber in which a functional material is uniformly dispersed by suppressing aggregation of the fine powder even when a fine powder such as a functional material is mixed in the polymer solution. Is to make it.

上記の目的を達成するために、電界紡糸装置に係る発明は、貯留ケースとしてのシリンジポンプの先端に設けられた射出部としてのニードルからコレクタに向かってポリマ溶液を射出することにより、電位差に基づいて紡糸を行うようにした電界紡糸装置において、前記ニードルの先端部内のポリマ溶液を、前記シリンジポンプ内のポリマ溶液よりも高温で、かつ前記ポリマ溶液の溶媒の沸点以下の温度に加熱するための加熱手段を前記ニードルの先端部に設けたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, an invention relating to an electrospinning apparatus is based on a potential difference by injecting a polymer solution from a needle as an injection unit provided at the tip of a syringe pump as a storage case toward a collector. In the electrospinning apparatus configured to perform spinning, the polymer solution in the tip of the needle is heated to a temperature higher than the polymer solution in the syringe pump and lower than the boiling point of the solvent of the polymer solution. The heating means is provided at the tip of the needle .

従って、この発明の電界紡糸装置においては、射出部のみが局部的に加熱されるため、貯留ケースが加熱される従来装置に比較して、貯留状態のポリマ溶液の加熱を抑制することができる。このため、熱によって変質しやすいポリマ溶液を使用して、極細繊維を紡糸することも可能になる。さらに、貯留ケース内でポリマ溶液が加熱されないため、ポリマ溶液に機能材料等の微細粉末を混入させて紡糸する場合でも、そのポリマ溶液の加熱に伴う粘度低下を防止でき、微細粉末の凝集を抑制できる。このため、機能材料を均一に分散させた繊維を作製することができる。しかも、紡糸に際して微細粉末の凝集に起因した射出部の詰まりが生じるおそれもない。   Therefore, in the electrospinning apparatus of the present invention, since only the injection section is locally heated, heating of the polymer solution in the storage state can be suppressed as compared with the conventional apparatus in which the storage case is heated. For this reason, it becomes possible to spin ultrafine fibers using a polymer solution that is easily altered by heat. Furthermore, since the polymer solution is not heated in the storage case, even when a fine powder such as a functional material is mixed in the polymer solution for spinning, the decrease in viscosity due to the heating of the polymer solution can be prevented, and the aggregation of the fine powder is suppressed. it can. For this reason, the fiber which disperse | distributed the functional material uniformly can be produced. In addition, there is no possibility of clogging of the injection part due to the aggregation of the fine powder during spinning.

また、前記の構成において、前記加熱手段は前記射出部の外周に設けられたヒータより構成するとよい。
さらに、前記の構成において、前記射出部を金属によって形成するとともに、その射出部に電圧を印加し、さらに射出部は断熱材を介して前記貯留ケースに支持されるようにするとよい。このように構成した場合には、射出部を金属によって構成しても、貯留ケース側に熱が伝達されることを防止することができる。
Moreover, the said structure WHEREIN: The said heating means is good to comprise from the heater provided in the outer periphery of the said injection | pouring part.
Furthermore, in the said structure, while forming the said injection | emission part with a metal, a voltage is applied to the injection | emission part, and also it is good for an injection | emission part to be supported by the said storage case via a heat insulating material. When comprised in this way, even if it comprises an injection | emission part with a metal, it can prevent that a heat | fever is transmitted to the storage case side.

さらに、前記の構成において、前記射出部を絶縁材よりなる貯留ケースと一体に形成するとともに、その貯留ケースの内部に電位差形成用の電極を設けるとよい。このように構成した場合には、貯留ケースの熱伝導率が低いため、前記のように断熱材を用いなくても、射出部から貯留ケース側に熱が伝達されることを抑制することができる。   Furthermore, in the above-described configuration, the injection portion may be formed integrally with a storage case made of an insulating material, and an electrode for forming a potential difference may be provided inside the storage case. In such a configuration, since the thermal conductivity of the storage case is low, it is possible to suppress heat from being transferred from the injection part to the storage case side without using a heat insulating material as described above. .

さらに、前記の構成において、前記貯留ケースにポリマ溶液を冷却するための冷却手段を設けるとよい。このように構成した場合には、貯留ケース内のポリマ溶液の加熱を効果的に抑制することができる。   Furthermore, in the above configuration, it is preferable to provide a cooling means for cooling the polymer solution in the storage case. When comprised in this way, the heating of the polymer solution in a storage case can be suppressed effectively.

また、前記の構成において、前記ヒータの外殻を絶縁材により構成するとよい。このようにすれば、ヒータの外殻を通る漏電を防止できる。
さらに、前記の構成において、前記射出部の先端をヒータよりもコレクタ側に突出させるとよい。このように構成しても、射出部から射出されるポリマ溶液をコレクタに向かって適切に出糸できる。
In the above configuration, the outer shell of the heater may be formed of an insulating material. In this way, leakage through the outer shell of the heater can be prevented.
Furthermore, in the said structure, it is good to make the front-end | tip of the said injection | emission part project to the collector side rather than a heater. Even if comprised in this way, the polymer solution inject | emitted from an injection | emission part can be appropriately threaded toward a collector.

電界紡糸方法に係る発明は、貯留ケースとしてのシリンジポンプの先端に設けられた射出部としてのニードルからコレクタに向かってポリマ溶液を射出することにより、電位差に基づいて紡糸を行うようにした電界紡糸方法において、前記ニードルの先端部内のポリマ溶液を、前記シリンジポンプ内のポリマ溶液よりも高温で、かつ前記ポリマ溶液の溶媒の沸点以下の温度に加熱することを特徴とした。 The invention relating to the electrospinning method is an electrospinning method in which spinning is performed based on a potential difference by injecting a polymer solution from a needle as an injection unit provided at a tip of a syringe pump as a storage case toward a collector. In the method, the polymer solution in the tip of the needle is heated to a temperature higher than that of the polymer solution in the syringe pump and lower than the boiling point of the solvent of the polymer solution.

以上のように、この発明によれば、多種類のポリマに対応することができて、極細繊維よりなるウェブを効率よく作製することができる等の優れた効果を発揮する。   As described above, according to the present invention, it is possible to deal with various types of polymers, and exhibit excellent effects such as the ability to efficiently produce webs made of ultrafine fibers.

(第1実施形態)
以下に、この発明の第1実施形態を、図1及び図2に基づいて説明する。
図1に示すように、ハウジング11内には、ステンレススチールやアルミニウム合金等の金属ローラよりなり、図示しないモータにより一方向に連続回転されるコレクタ12が支持されている。ハウジング11内においてコレクタ12の側方にはガラス等の絶縁材よりなる貯留ケースとしてのシリンジポンプ13が対向配置され、そのシリンジポンプ13の内部にはポリマ溶液14が収容されている。シリンジポンプ13の先端には、ポリマ溶液14を射出するための金属よりなる射出部としてのニードル15が取り付けられている。そして、シリンジポンプ13内のポリマ溶液14がニードル15の先端開口からコレクタ12の方向に向かって射出される。前記ニードル15には電源16が接続されて高電圧が印加されて、ポリマ溶液14に電荷が与えられる。前記コレクタ12はアースされている。このため、前記ニードル15とコレクタ12との間には空間を介して電位差が与えられている。そして、ニードル15の先端部15aから射出されたポリマ溶液14が電位差に基づいて出糸されて、電界紡糸される。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 1, a collector 12 made of a metal roller such as stainless steel or aluminum alloy is supported in the housing 11 and is continuously rotated in one direction by a motor (not shown). In the housing 11, a syringe pump 13 as a storage case made of an insulating material such as glass is opposed to the side of the collector 12, and a polymer solution 14 is accommodated in the syringe pump 13. A needle 15 as an injection portion made of metal for injecting the polymer solution 14 is attached to the tip of the syringe pump 13. Then, the polymer solution 14 in the syringe pump 13 is ejected from the tip opening of the needle 15 toward the collector 12. A power source 16 is connected to the needle 15 and a high voltage is applied to charge the polymer solution 14. The collector 12 is grounded. Therefore, a potential difference is given between the needle 15 and the collector 12 through a space. The polymer solution 14 injected from the tip 15a of the needle 15 is extracted based on the potential difference and electrospun.

なお、前記シリンジポンプ13は1基あるいは複数基設置され、複数基の場合は、コレクタ12の軸線方向に沿って図1の紙面と直交する方向に間隔をおいて設置される。
前記ハウジング11の外側部には、濾紙や不織布等の紡糸基材17を繰り出してハウジング11内のコレクタ12の外周に供給するための繰り出しローラ18が配設されている。そして、コレクタ12の外周に周回された紡糸基材17の表面に、ニードル15からのポリマ溶液14が紡糸されて集積され、極細繊維よりなるウェブ状の繊維層19が形成される。従って、コレクタ12上において、前記紡糸基材17と、その表面の繊維層19とよりなる繊維積層体20が作製される。ハウジング11の外側部には巻き取りローラ21が配設され、前記繊維積層体20がガイドローラ22を介してこの巻き取りローラ21に巻き取られる。
One or a plurality of syringe pumps 13 are installed. In the case of a plurality of syringe pumps 13, the syringe pumps 13 are installed along the axial direction of the collector 12 at intervals in a direction perpendicular to the paper surface of FIG.
On the outer side of the housing 11, a feeding roller 18 for feeding the spinning base material 17 such as filter paper or nonwoven fabric to the outer periphery of the collector 12 in the housing 11 is disposed. Then, the polymer solution 14 from the needle 15 is spun and accumulated on the surface of the spinning base material 17 circulated around the outer periphery of the collector 12, thereby forming a web-like fiber layer 19 made of ultrafine fibers. Therefore, on the collector 12, the fiber laminated body 20 which consists of the said spinning base material 17 and the fiber layer 19 of the surface is produced. A winding roller 21 is disposed on the outer side of the housing 11, and the fiber laminate 20 is wound around the winding roller 21 via a guide roller 22.

図2に示すように、前記ニードル15の先端部15aの外周には、加熱手段としてのヒータ23が同先端部15aのほぼ全長にわたって設けられている。このヒータ23は、中空円環状の絶縁材よりなる外殻としての容器24内に加熱用オイル25を収容して構成されている。そして、このヒータ23により、ニードル15の先端部15a内のポリマ溶液14が他の部分よりも高温で、かつポリマ溶液14の溶媒の沸点以下の温度に加熱される。ここで、前記加熱用オイル25は、図示しない熱源と前記容器24の内部との間において循環される。そして、ポリマ溶液14に対する加熱温度は、そのポリマ溶液14の種類に応じて設定されるが、ポリマ溶液14の溶媒の沸点よりも10〜30℃程度低い温度に設定することが好ましい。   As shown in FIG. 2, a heater 23 as a heating means is provided on the outer periphery of the tip portion 15a of the needle 15 over almost the entire length of the tip portion 15a. The heater 23 is configured by containing heating oil 25 in a container 24 as an outer shell made of a hollow annular insulating material. The heater 23 heats the polymer solution 14 in the tip portion 15a of the needle 15 to a temperature higher than that of other portions and lower than the boiling point of the solvent of the polymer solution 14. Here, the heating oil 25 is circulated between a heat source (not shown) and the inside of the container 24. And although the heating temperature with respect to the polymer solution 14 is set according to the kind of the polymer solution 14, it is preferable to set about 10-30 degreeC lower than the boiling point of the solvent of the polymer solution 14. FIG.

なお、ポリマ溶液14からフィルタ用に紡糸を行う場合、前記ポリマ溶液14のポリマとしては、ポリエチレンテレフタレート,ナイロン等に代表される非水溶性ポリマや、ポリビニルアルコール等に代表される水溶性ポリマ,ポリ乳酸,ゼラチン等のタンパク質,デンプン等の多糖類等の生分解性ポリマがある。これらのポリマの溶媒としては、ギ酸,ジメチルホルムアシド,ジクロロメタン,クロロホルムのほか、水、もしくは水とアルコールとの混合溶媒がある。   When spinning from the polymer solution 14 for a filter, the polymer solution 14 may be a water-insoluble polymer such as polyethylene terephthalate or nylon, or a water-soluble polymer or polymer such as polyvinyl alcohol. There are biodegradable polymers such as proteins such as lactic acid and gelatin, and polysaccharides such as starch. Examples of the solvent for these polymers include formic acid, dimethylformaside, dichloromethane, chloroform, water, or a mixed solvent of water and alcohol.

前記シリンジポンプ13の先端外周とニードル15の基端内周との間には、円環状の断熱材26が介装されている。そして、この断熱材26を介してニードル15がシリンジポンプ13の先端に支持されており、このため、ニードル15からシリンジポンプ13側への熱の伝達が抑制される。   An annular heat insulating material 26 is interposed between the outer periphery of the distal end of the syringe pump 13 and the inner periphery of the proximal end of the needle 15. And the needle 15 is supported by the front-end | tip of the syringe pump 13 via this heat insulating material 26, For this reason, transmission of the heat | fever from the needle 15 to the syringe pump 13 side is suppressed.

ニードル15は、その先端がコレクタ12の方向に向かって前記ヒータ23の端面よりも突出している。
次に、前記のように構成された電界紡糸装置の動作を説明する。
The tip of the needle 15 protrudes from the end face of the heater 23 toward the collector 12.
Next, the operation of the electrospinning apparatus configured as described above will be described.

さて、この電界紡糸装置の作動時には、コレクタ12の回転により、繰り出しローラ18から紡糸基材17が繰り出されて、コレクタ12の外周に周回される。このとき、ニードル15の先端部15aからコレクタ12の外周の紡糸基材17に向かってポリマ溶液14が射出される。そして、この射出されたポリマ溶液14がニードル15とコレクタ12との電位差に基づいて紡糸されながら飛走され、基材17の表面に紡糸によるウェブ状の繊維層19が形成される。この繊維層19の形成により、繊維積層体20が作製されて、その繊維積層体20がガイドローラ22を介して巻き取りローラ21に巻き取られる。   When the electrospinning apparatus is operated, the spinning base material 17 is fed out from the feeding roller 18 by the rotation of the collector 12 and is circulated around the outer periphery of the collector 12. At this time, the polymer solution 14 is injected from the tip 15 a of the needle 15 toward the spinning substrate 17 on the outer periphery of the collector 12. The injected polymer solution 14 flies while being spun based on the potential difference between the needle 15 and the collector 12, and a web-like fiber layer 19 is formed on the surface of the base material 17 by spinning. By forming the fiber layer 19, a fiber laminate 20 is produced, and the fiber laminate 20 is taken up by the take-up roller 21 via the guide roller 22.

ここで、この実施形態においては、以下の効果がある。
(1) 前記ニードル15からのポリマ溶液14の射出に際して、ヒータ23によりニードル15の先端部15aのみのポリマ溶液14が他の部分のポリマ溶液14よりも高温で、かつポリマ溶液14の溶媒の沸点以下の温度に加熱される。このため、先端部15aから射出されるポリマ溶液14の粘度を低下させることができる。従って、射出されたポリマ溶液14が細く引き延ばされて、極細繊維の繊維層19を形成することができる。このため、この繊維層19を有する繊維積層体20をフィルタとして使用した場合には、フィルタの空隙率を大幅に低下させることなく、繊維層19の繊維間の目を細かくすることができる。従って、フィルタに対して、低圧力損失であるにも関わらず、細かい塵埃等を有効に濾過できる機能を付与することができる。
Here, this embodiment has the following effects.
(1) When the polymer solution 14 is ejected from the needle 15, the heater 23 causes the polymer solution 14 only at the tip 15 a of the needle 15 to be higher in temperature than the polymer solution 14 in other portions and the boiling point of the solvent of the polymer solution 14. Heat to the following temperature. For this reason, the viscosity of the polymer solution 14 inject | emitted from the front-end | tip part 15a can be reduced. Accordingly, the injected polymer solution 14 can be stretched thinly to form a fiber layer 19 of ultrafine fibers. For this reason, when the fiber laminated body 20 which has this fiber layer 19 is used as a filter, the eyes between the fibers of the fiber layer 19 can be made fine, without reducing the porosity of a filter significantly. Therefore, a function capable of effectively filtering fine dust and the like can be imparted to the filter in spite of low pressure loss.

(2) しかも、紡糸に際して空気流を用いないため、繊維層19は極細繊維が均一密度となるように形成される。
(3) ニードル15の基端内周とシリンジポンプ13の先端外周との間に断熱材26が介装されているため、ニードル15の熱がシリンジポンプ13側に伝達されることを抑制できる。よって、熱に不安定で変質しやすいポリマ溶液14であっても、それを使用して、極細繊維を紡糸することが可能になる。このため、紡糸に使用できるポリマ溶液の種類を増やすことができる。
(2) Moreover, since no air flow is used for spinning, the fiber layer 19 is formed so that the ultrafine fibers have a uniform density.
(3) Since the heat insulating material 26 is interposed between the proximal end inner periphery of the needle 15 and the distal end outer periphery of the syringe pump 13, it is possible to suppress the heat of the needle 15 from being transmitted to the syringe pump 13 side. Therefore, even the polymer solution 14 that is unstable to heat and easily deteriorates can be used to spin ultrafine fibers. For this reason, the kind of polymer solution which can be used for spinning can be increased.

(4) シリンジポンプ13内のポリマ溶液14の加熱を抑制できるため、同ポンプ13内のポリマ溶液14を高粘度に維持することができる。従って、ポリマ溶液14に機能材料等の微細粉末を混入させて紡糸する場合でも、そのポリマ溶液14の粘度低下に起因する微細粉末の凝集のおそれがほとんどない。よって、機能材料を均一な分散状態で含有させて、その機能材料の機能を有効に発揮できる繊維層19を形成することができる。また、微細粉末の凝集を抑制できるため、ニードル15に詰まりが生じるおそれを防止することもできる。   (4) Since the heating of the polymer solution 14 in the syringe pump 13 can be suppressed, the polymer solution 14 in the pump 13 can be maintained at a high viscosity. Therefore, even when a fine powder such as a functional material is mixed in the polymer solution 14 for spinning, there is almost no risk of the fine powder agglomerating due to a decrease in the viscosity of the polymer solution 14. Therefore, the functional material can be contained in a uniformly dispersed state, and the fiber layer 19 that can effectively exhibit the function of the functional material can be formed. Moreover, since aggregation of fine powder can be suppressed, the possibility of clogging of the needle 15 can also be prevented.

(5) 紡糸に際して射出されるポリマ溶液14の粘度を低くして、そのポリマ溶液14を有効に引き延ばすことができるため、ニードル15の先端等にポリマ溶液14の塊等が形成されることを防止できる。このため、紡糸を塊等に邪魔されることなく、円滑に行うことができて、極細繊維を均一密度で紡糸することが可能となる。   (5) Since the viscosity of the polymer solution 14 injected during spinning can be lowered and the polymer solution 14 can be effectively extended, the formation of a lump of the polymer solution 14 at the tip of the needle 15 is prevented. it can. For this reason, spinning can be performed smoothly without being disturbed by a lump or the like, and it becomes possible to spin ultrafine fibers at a uniform density.

(6) ポリマ溶液14を細いニードル15の部分において、加熱するため、その加熱に要する熱量はわずかであって、省エネルギー運転が可能となる。
(7) ヒータ23の容器24が絶縁材によって形成されているため、金属によって形成されている場合とは異なり、無駄な放熱の量が少なくなるばかりでなく、容器24を介した漏洩電流の発生を防止できる。
(6) Since the polymer solution 14 is heated at the thin needle 15 portion, the amount of heat required for the heating is very small, and an energy saving operation is possible.
(7) Since the container 24 of the heater 23 is formed of an insulating material, unlike the case of being formed of metal, not only is the amount of wasteful heat radiation reduced, but also leakage current is generated through the container 24. Can be prevented.

(8) ニードル15の先端がヒータ23よりもコレクタ12側に突出しているため、ヒータ23の一部とコレクタ12との間の放電を防止できる。すなわち、ヒータ23の外殻を構成する容器24が絶縁材によって構成されたとしても、ヒータ23の表面を電流が流れることがある。このような場合、ヒータ23がコレクタに12に向かって突出していると、ヒータ23の外面とニードル15の先端との間に電位差が生じ、ニードル15の先端からのポリマ溶液14がヒータ23の外面を経由して出糸されおそれがある。このように、ヒータ23の外面に向かって出糸されると、そのヒータ23の外面にポリマの塊等が形成されることになるが、この実施形態においては、このような危惧は生じない。   (8) Since the tip of the needle 15 protrudes toward the collector 12 from the heater 23, discharge between a part of the heater 23 and the collector 12 can be prevented. That is, even if the container 24 constituting the outer shell of the heater 23 is made of an insulating material, a current may flow on the surface of the heater 23. In such a case, when the heater 23 protrudes toward the collector 12, a potential difference is generated between the outer surface of the heater 23 and the tip of the needle 15, and the polymer solution 14 from the tip of the needle 15 is transferred to the outer surface of the heater 23. There is a risk that the yarn will be output via. Thus, when the yarn is drawn toward the outer surface of the heater 23, a lump of polymer or the like is formed on the outer surface of the heater 23. In this embodiment, such a concern does not occur.

(第2実施形態)
次に、この発明の第2実施形態を説明する。なお、以降の各実施形態及び変形例においては、前記第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments and modifications, the description will focus on the parts that are different from the first embodiment.

さて、この第2実施形態においては、図3に示すように、シリンジポンプ13がガラス等の絶縁材により構成されるとともに、シリンジポンプ13の先端に射出部としてのニードル13aが一体に形成されている。ニードル13aの外周には、その先端部から中間部付近にわたって延びるように、ヒータ23が設けられている。シリンジポンプ13の内部には電位差形成用の電極31が配設され、この電極31によって、ポリマ溶液14に電荷が与えられる。   In the second embodiment, as shown in FIG. 3, the syringe pump 13 is made of an insulating material such as glass, and a needle 13 a as an injection portion is integrally formed at the tip of the syringe pump 13. Yes. A heater 23 is provided on the outer periphery of the needle 13a so as to extend from the tip portion to the vicinity of the intermediate portion. An electrode 31 for forming a potential difference is disposed inside the syringe pump 13, and charges are applied to the polymer solution 14 by the electrode 31.

従って、この第2実施形態においては、特に、シリンジポンプ13が金属よりも熱伝導率が低いガラス等の絶縁材により構成されているため、第1実施形態とは異なり、断熱材を用いなくても、ニードル13aからシリンジポンプ13側へ熱が伝達されることを抑制することができる。   Therefore, in the second embodiment, since the syringe pump 13 is made of an insulating material such as glass whose thermal conductivity is lower than that of metal, unlike the first embodiment, a heat insulating material is not used. Moreover, it can suppress that heat is transmitted from the needle 13a to the syringe pump 13 side.

(第3実施形態)
次に、この発明の第3実施形態を説明する。
さて、この第3実施形態においては、図4に示すように、シリンジポンプ13の周壁が内壁部32と外壁部33とによりジャケット構造となるように形成されている。そして、このシリンジポンプ13の内壁部32と外壁部33との間に、シリンジポンプ13内のポリマ溶液14を冷却するための冷却水34が収容されている。この冷却水34は、図示しない冷却源との間を循環され、一定温度に維持される。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the third embodiment, as shown in FIG. 4, the peripheral wall of the syringe pump 13 is formed by an inner wall portion 32 and an outer wall portion 33 so as to form a jacket structure. And between the inner wall part 32 and the outer wall part 33 of this syringe pump 13, the cooling water 34 for cooling the polymer solution 14 in the syringe pump 13 is accommodated. The cooling water 34 is circulated between a cooling source (not shown) and maintained at a constant temperature.

従って、この第3実施形態においては、冷却手段を構成するジャケット構造の内部の冷却水34によりシリンジポンプ13内のポリマ溶液14の加熱を積極的に抑制することができる。従って、特に熱によって変質しやすいポリマ溶液や、微細粉末を混入したポリマ溶液の紡糸に有効である。   Therefore, in the third embodiment, the heating of the polymer solution 14 in the syringe pump 13 can be positively suppressed by the cooling water 34 inside the jacket structure constituting the cooling means. Therefore, it is particularly effective for spinning a polymer solution that is easily altered by heat or a polymer solution mixed with fine powder.

(第4実施形態)
次に、第4実施形態について説明する。
この第4実施形態においては、図5に示すように、ニードル15が金属製の場合、ニードル15の先端の内周側がコレクタ12側に向かって突出するように、同ニードル15の先端を先鋭状に形成している。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described.
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 5, when the needle 15 is made of metal, the tip of the needle 15 is sharpened so that the inner peripheral side of the tip of the needle 15 protrudes toward the collector 12 side. Is formed.

従って、この第4実施形態においては、ニードル15の先端がヒータ23の容器24から離隔するため、ニードル15の先端からのポリマ溶液14をコレクタ12に向かって有効に出糸させることができる。   Therefore, in the fourth embodiment, since the tip of the needle 15 is separated from the container 24 of the heater 23, the polymer solution 14 from the tip of the needle 15 can be effectively threaded toward the collector 12.

(第5実施形態)
次に、第5実施形態について説明する。
この第5実施形態においては、図6に示すように、コレクタ12が一対のローラ27と、その両ローラ27間に掛け渡された薄板金属製の無端ベルト28とにより構成されている。無端ベルト28はアースに接続されている。そして、ニードル15は、両ローラ27間における無端ベルト28に対向していて、その両ローラ27間における無端ベルト28上の紡糸基材17に対して紡糸が行われる。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described.
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 6, the collector 12 is composed of a pair of rollers 27 and an endless belt 28 made of a thin metal plate spanned between the rollers 27. The endless belt 28 is connected to the ground. The needle 15 faces the endless belt 28 between the rollers 27, and spinning is performed on the spinning base material 17 on the endless belt 28 between the rollers 27.

従って、この第5実施形態においては、平面状態の紡糸基材17に対して紡糸が実行されるため、繊維層19を紡糸基材17の表面に沿って無理なく円滑に行うことができる。
(変更例)
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
Accordingly, in the fifth embodiment, since spinning is performed on the spinning base material 17 in a flat state, the fiber layer 19 can be smoothly and smoothly performed along the surface of the spinning base material 17.
(Example of change)
In addition, this embodiment can also be changed and embodied as follows.

・ 図7に示すように、ハウジング11に対して複数のシリンジポンプ13を、それらの先端のニードル15のみがハウジング11の内部に突出するように装着するとともに、ハウジング11内には内部空間を加熱して、各ニードル15を所定温度に維持するための加熱装置35を設けること。このように構成すれば、シリンジポンプ13に加熱手段を設ける必要がない。   As shown in FIG. 7, a plurality of syringe pumps 13 are attached to the housing 11 such that only the needles 15 at the tips thereof protrude into the housing 11, and the internal space is heated in the housing 11. And the heating apparatus 35 for maintaining each needle 15 at predetermined temperature is provided. If comprised in this way, it is not necessary to provide a heating means in the syringe pump 13.

・ 前記各実施形態において、ニードル15を加熱する加熱手段としてヒートバンド等の異なる構成を用いること。
・ 前記第1及び第3実施形態において、ニードル15自体を加熱手段としてのヒータによって構成すること。この場合は、例えば、チタン酸バリウム磁器等のセラミックヒータを用いることができる。
In each of the above embodiments, a different configuration such as a heat band is used as a heating means for heating the needle 15.
In the first and third embodiments, the needle 15 itself is constituted by a heater as heating means. In this case, for example, a ceramic heater such as a barium titanate ceramic can be used.

第1実施形態の電界紡糸装置を示す断面図。Sectional drawing which shows the electrospinning apparatus of 1st Embodiment. 図1の電界紡糸装置におけるニードル部分を拡大して示す要部断面図。FIG. 2 is an essential part cross-sectional view showing an enlarged needle portion in the electrospinning apparatus of FIG. 1. 第2実施形態においてニードル部分を示す要部断面図。The principal part sectional view showing the needle part in a 2nd embodiment. 第3実施形態においてニードル部分を示す要部断面図。The principal part sectional view showing a needle part in a 3rd embodiment. 第4実施形態においてニードル部分を示す要部断面図。The principal part sectional view showing a needle part in a 4th embodiment. 第5実施形態の電界紡糸装置を示す断面図。Sectional drawing which shows the electrospinning apparatus of 5th Embodiment. 電界紡糸装置の変更例を示す断面図。Sectional drawing which shows the example of a change of an electrospinning apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

12…コレクタ、13…シリンジポンプ、13a…射出部、14…ポリマ溶液、15…ニードル、16…電源、23…加熱手段としてのヒータ、26…断熱材、31…電極、32…冷却手段としての内壁部、33…冷却手段としての外壁部、35…加熱手段としての加熱装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Collector, 13 ... Syringe pump, 13a ... Injection | emission part, 14 ... Polymer solution, 15 ... Needle, 16 ... Power supply, 23 ... Heater as a heating means, 26 ... Heat insulating material, 31 ... Electrode, 32 ... As a cooling means Inner wall 33, outer wall as cooling means, 35 ... heating device as heating means.

Claims (8)

貯留ケースとしてのシリンジポンプの先端に設けられた射出部としてのニードルからコレクタに向かってポリマ溶液を射出することにより、電位差に基づいて紡糸を行うようにした電界紡糸装置において、
前記ニードルの先端部内のポリマ溶液を、前記シリンジポンプ内のポリマ溶液よりも高温で、かつ前記ポリマ溶液の溶媒の沸点以下の温度に加熱するための加熱手段を前記ニードルの先端部に設けたことを特徴とする電界紡糸装置。
In an electrospinning apparatus that performs spinning based on a potential difference by injecting a polymer solution from a needle as an injection unit provided at the tip of a syringe pump as a storage case toward a collector,
Heating means for heating the polymer solution in the tip of the needle to a temperature higher than the polymer solution in the syringe pump and below the boiling point of the solvent of the polymer solution is provided at the tip of the needle . An electrospinning apparatus characterized by that.
前記加熱手段は前記射出部の外周に設けられたヒータよりなることを特徴とする請求項1に記載の電界紡糸装置。 The electrospinning apparatus according to claim 1, wherein the heating unit includes a heater provided on an outer periphery of the injection unit. 前記射出部を金属によって形成するとともに、その射出部に電圧を印加し、さらに射出部は断熱材を介して前記貯留ケースに支持されたことを特徴とする請求項1または2に記載の電界紡糸装置。 3. The electrospinning according to claim 1, wherein the injection part is made of metal, a voltage is applied to the injection part, and the injection part is supported by the storage case via a heat insulating material. apparatus. 前記射出部を絶縁材よりなる貯留ケースと一体に形成するとともに、その貯留ケースの内部に電位差形成用の電極を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の電界紡糸装置。 The electrospinning apparatus according to claim 1 or 2, wherein the injection portion is formed integrally with a storage case made of an insulating material, and an electrode for forming a potential difference is provided inside the storage case. 前記貯留ケースはポリマ溶液を冷却するための冷却手段を有することを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の電界紡糸装置。 The electrospinning device according to any one of claims 1 to 4, wherein the storage case has a cooling means for cooling the polymer solution. 前記ヒータの外殻を絶縁材により構成したことを特徴とする請求項2〜5のうちのいずれか一項に記載の電界紡糸装置。 The electrospinning apparatus according to any one of claims 2 to 5, wherein an outer shell of the heater is made of an insulating material. 前記射出部の先端をヒータよりもコレクタ側に突出させたことを特徴とする請求項2〜5のうちのいずれか一項に記載の電界紡糸装置。 The electrospinning apparatus according to any one of claims 2 to 5, wherein a tip end of the injection portion is protruded toward the collector side with respect to the heater. 貯留ケースとしてのシリンジポンプの先端に設けられた射出部としてのニードルからコレクタに向かってポリマ溶液を射出することにより、電位差に基づいて紡糸を行うようにした電界紡糸方法において、
前記ニードルの先端部内のポリマ溶液を、前記シリンジポンプ内のポリマ溶液よりも高温で、かつ前記ポリマ溶液の溶媒の沸点以下の温度に加熱することを特徴とした電界紡糸方法。
In an electrospinning method in which spinning is performed based on a potential difference by injecting a polymer solution from a needle as an injection unit provided at the tip of a syringe pump as a storage case toward a collector,
An electrospinning method comprising heating the polymer solution in the tip of the needle to a temperature higher than that of the polymer solution in the syringe pump and lower than the boiling point of the solvent of the polymer solution.
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JP5178927B1 (en) * 2012-01-20 2013-04-10 株式会社メック Nano-fiber manufacturing equipment
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CN119936130B (en) * 2023-11-02 2025-10-21 中国石油天然气股份有限公司 A gas sensor for non-metallic pipe and a gas monitoring method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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