(57)【要約】【課題】ナノサイズのファイバーを好適に連続紡糸することができる電界紡糸装置を提供する。【解決手段】電界紡糸装置１は、導電性を有する１又は複数の電極部材２と、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段５と、コレクター３と、電極部材２とコレクター３との間に電圧を印加する電源４と、を備え、電極部材２の表面は、疎水性領域２０に複数の親水性領域２１が点在している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する１又は複数の電極部材と、
前記電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段と、
コレクターと、
前記電極部材と前記コレクターとの間に電圧を印加する電源と、を備え、
前記電極部材の表面は、疎水性領域に複数の親水性領域が点在している電界紡糸装置。
【請求項２】
前記電極部材は、水平面に対し垂直に又は傾斜して配置され、
前記供給手段は、前記電極部材の上方から電界紡糸用溶液を供給する請求項１に記載の電界紡糸装置。
【請求項３】
前記供給手段は、電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽を備え、
前記電極部材は、水平面に対し垂直に又は傾斜して配置されるとともに、電界紡糸用溶液に浸漬可能なように前記貯留槽の上方に上下動可能に配置されている請求項１に記載の電界紡糸装置。
【請求項４】
前記供給手段は、電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽を備え、
前記電極部材は、回転可能なロール状体又は無端状の帯状体からなり、一部が電界紡糸用溶液に浸漬するように前記貯留槽の上方に配置されている請求項１に記載の電界紡糸装置。
【請求項５】
前記電極部材の表面の前記疎水性領域に押し当てられる掻き取り板をさらに備えている請求項４に記載の電界紡糸装置。
【請求項６】
前記供給手段は、電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽を備え、
前記電極部材は、前記貯留槽の上方に水平にして配置されるとともに、電界紡糸用溶液に浸漬可能なように前記貯留槽の上方に周回可能に配置されている請求項１に記載の電界紡糸装置。
【請求項７】
導電性を有し、かつ、表面が疎水性を有する電極部材と、
前記電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段と、
コレクターと、
前記電極部材と前記コレクターとの間に電圧を印加する電源と、
前記電極部材の表面を摺動可能な掻き取り板と、を備える電界紡糸装置。
【請求項８】
導電性を有し、回転可能なロール状体からなる電極部材と、
前記電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段と、
コレクターと、
前記電極部材と前記コレクターとの間に電圧を印加する電源と、を備え、
前記供給手段は、電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽と、一部が電界紡糸溶液に浸漬するように前記貯留槽の上方に配置された絶縁性を有する回転可能なロールと、を備え、
前記電極部材及び前記ロールは、互いの表面が接するように配置されるとともに、互いに交差する前記ロールに形成された溝と前記電極部材に形成された凸部とをそれぞれの表面に有している電界紡糸装置。
【請求項９】
前記ロールの表面の前記溝のない領域に押し当てられる掻き取り板をさらに備えている請求項８に記載の電界紡糸装置。
【請求項１０】
前記電極部材の表面の前記凸部は、親水性を有している請求項８又は９に記載の電界紡糸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界紡糸を行うための電界紡糸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、新素材に関する研究開発が盛んに行われており、その中でもナノサイズのファイバー（繊維）が注目されている。このナノサイズファイバーは主にナノサイズ効果、超比表面積効果、超分子配列効果を有しており、このような効果を利用して、例えば、エアフィルター、再生医療用の素材、二次電池の電極又は衣料品などに応用されている。
【０００３】
このようなナノサイズのファイバー（繊維）を紡糸する方法して電界紡糸法（エレクトロスピニング法）が従来から知られている。電界紡糸法は、電界場が形成された雰囲気中に、高分子材料を含有する電界紡糸用溶液を供給することによりナノサイズのファイバーを形成する方法であり、主に針状ノズル方式と非ノズル方式との２種類の方法が一般的に知られている。針状ノズル方式は、シリンジに封入した電界紡糸用溶液を金属製の針状ノズルの先端から電界場が形成された雰囲気中に吐出する方法として知られている。また、非ノズル方式の電界紡糸法（エレクトロスピニング法）としては、主にドラム型エレクトロスピニング法やエレクトロバブルスピニング法が知られている。このうち、ドラム型エレクトロスピニング法は、回転するドラム型の電極を電界紡糸用溶液に部分的に浸漬させることにより電界紡糸を行う方法として知られており（例えば、エルマルコ社製ナノスパイダー：特許文献１参照）、また、エレクトロバブルスピニング法は、電界紡糸用溶液に連続的に発生した泡に高電圧を印加することにより電界紡糸を行なう方法として知られている（例えば、廣瀬製紙社製エレクトロスピニング法：特許文献２参照）。このように、種々の電界紡糸法が従来から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１０−５０２８４６号公報
【特許文献２】特開２００８−０２５０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような電界紡糸法において、針状ノズル方式では、大量に紡糸をする場合に多くの針状ノズルが必要になり、その結果、針状ノズルのメンテナンスに多くの費用及び時間を要するという問題がある。また、針状ノズルが細いので、目詰まりが生じやすいという問題もある。そのため、針状ノズル方式はファイバーの量産に適していないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、ナノサイズのファイバーを好適に紡糸することができる電界紡糸装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、導電性を有する１又は複数の電極部材と、前記電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段と、コレクターと、前記電極部材と前記コレクターとの間に電圧を印加する電源と、を備え、前記電極部材の表面は、疎水性領域に複数の親水性領域が点在している電界紡糸装置により達成される。
【０００８】
上記構成によれば、電極部材の表面に供給された電界紡糸用溶液は、電極部材の表面の濡れやすい領域である複数の親水性領域に微小な液滴として点在し、この液滴が、電極部材及びコレクターの間に形成される電界場の作用により、多数の細いファイバーとなってコレクターに向けて飛散する。このように、本発明の電界紡糸装置では、電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給することにより電界紡糸できるので、電極部材の目詰まりを起こすことなくナノサイズのファイバーを好適に紡糸することができるうえ、電極部材のメンテナンスも容易である。
【０００９】
上記構成の電界紡糸装置において、前記電極部材は、水平面に対し垂直に又は傾斜して配置され、前記供給手段は、前記電極部材の上方から電界紡糸用溶液を供給することが好ましい。
【００１０】
また、前記供給手段は、電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽を備え、前記電極部材は、水平面に対し垂直に又は傾斜して配置されるとともに、電界紡糸用溶液に浸漬可能なように前記貯留槽の上方に上下動可能に配置されていることが好ましい。
【００１１】
また、前記供給手段は、電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽を備え、前記電極部材は、回転可能なロール状体又は無端状の帯状体からなり、一部が電界紡糸用溶液に浸漬するように前記貯留槽の上方に配置されていることが好ましい。この場合、前記電極部材の表面の前記疎水性領域に押し当てられる掻き取り板をさらに備えていることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の上記目的は、導電性を有し、かつ、表面が疎水性を有する電極部材と、前記電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段と、コレクターと、前記電極部材と前記コレクターとの間に電圧を印加する電源と、前記電極部材の表面を摺動可能な掻き取り板と、を備える電界紡糸装置によっても達成される。
【００１３】
上記構成によれば、電極部材の表面に供給される電界紡糸用溶液を掻き取り板により電極部材の表面ではじくことで、電界紡糸用溶液は、電極部材の表面に微小な液滴として複数点在する。そして、この液滴が、電極部材及びコレクターの間に形成される電界場の作用により、多数の細いファイバーとなってコレクターに向けて飛散する。このように、本発明の電界紡糸装置では、電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給することにより電界紡糸できるので、電極部材の目詰まりを起こすことなくナノサイズのファイバーを好適に紡糸することができるうえ、電極部材のメンテナンスも容易である。
【００１４】
また、本発明の上記目的は、導電性を有し、回転可能なロール状体からなる電極部材と、前記電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段と、コレクターと、前記電極部材と前記コレクターとの間に電圧を印加する電源と、を備え、前記供給手段は、電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽と、一部が電界紡糸溶液に浸漬するように前記貯留槽の上方に配置された絶縁性を有する回転可能なロールと、を備え、前記電極部材及び前記ロールは、互いの表面が接するように配置されるとともに、互いに交差する前記ロールに形成された溝と前記電極部材に形成された凸部とをそれぞれの表面に有している電界紡糸装置によっても達成される。
【００１５】
上記構成によれば、ロール表面が電解紡糸用溶液に浸漬することで、表面の溝に電界紡糸用溶液が供給される。このロールの表面が電極部材の表面と接すると、電極部材の表面の隣り合う溝の間の凸部（溝のない領域）に、ロール表面の溝に供給された電界紡糸用溶液が付着する。このとき、電極部材の表面の凸部とロールの表面の溝とが交差しているので、電界紡糸用溶液は、電極部材の表面に微小な液滴として点在する。そして、この液滴が、電極部材及びコレクターの間に形成される電界場の作用により、多数の細いファイバーとなってコレクターに向けて飛散する。このように、本発明の電界紡糸装置では、電極部材の表面に電界紡糸用溶液を供給することにより電界紡糸できるので、電極部材の目詰まりを起こすことなくナノサイズのファイバーを好適に紡糸することができるうえ、電極部材のメンテナンスも容易である。
【００１６】
上記構成の電界紡糸装置において、前記ロールの表面の前記溝のない領域に押し当てられる掻き取り板をさらに備えていることが好ましい。
【００１７】
また、前記電極部材の表面の前記凸部は、親水性を有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電界紡糸装置によれば、ナノサイズのファイバーを、電極部材の目詰まりを起こすことなく、好適に紡糸することができる。また、電極部材のメンテナンスも容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電界紡糸装置の概略構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る電界紡糸装置の概略構成図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る電界紡糸装置の概略構成図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る電界紡糸装置の概略構成図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る電界紡糸装置の概略構成図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る電界紡糸装置の概略構成図である。
【図７】図５又は図６の電界紡糸装置の掻き取り板を示す概略構成図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る電界紡糸装置の概略構成図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る電界紡糸装置の概略構成図である。
【図１０】図９の電界紡糸装置の掻き取り板の動作を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電界紡糸装置１の概略構成図である。電界紡糸装置１は、電界紡糸法（エレクトロスピニング法）によりナノサイズのファイバーを紡糸するものであり、導電性を有する電極部材２と、コレクター３と、電極部材２及びコレクター３の間に電圧を印加する電源４と、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段５と、を備えている。
【００２１】
電界紡糸法とは、電界場が形成された雰囲気中に電界紡糸用溶液を供給することによりナノサイズのファイバーを形成する方法であり、電界紡糸用溶液としては、高分子材料を溶媒に溶かしたものを用いることができる。また、高分子材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドンなどの水溶性の高分子材料、アクリル、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリアクリロニトリルなどの有機溶剤に可溶な高分子材料、或いは、ポリ乳酸、キチンなどの生分解性の高分子材料などを用いることができる。また、溶媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、水、エタノール、メタノール、アセトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、トルエン、キシレンなどを用いることができる。また、銀、シリカ、チタニアなどのナノ粒子を電界紡糸用溶液に添加してもよい。また、紡糸されたファイバーの太さは、約２０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度となる。
【００２２】
電極部材２は、導電性を有する材料からなり、材料としては特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス、鉄などの金属を例示することができる。電極部材２は、本実施形態では、細い棒状（線状）であり、その外径は０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ程度であることが好ましい。電極部材２の表面は、疎水性領域２０に複数の親水性領域２１が点在するように表面処理がなされており、本実施形態では、複数の親水性領域２１が、電極部材の長さ方向に間隔をあけて配置され、隣り合う親水性領域２１の間に疎水性領域２０が配置されている。これにより、電極部材２の表面には、電界紡糸用溶液が濡れやすい（つまりは、付着しやすい）親水性領域２１と、電界紡糸用溶液が濡れにくい（つまりは、はじきやすくて付着しにくい）疎水性領域２０との、電界紡糸用溶液に対する濡れ性の異なる二つの領域が存在している。なお、電極部材２は、図１では丸棒状であるが、角棒状であっても構わない。
【００２３】
電極部材２の表面に親水性と疎水性とを付与して、電界紡糸用溶液に対する濡れ性を異なるようにするための表面処理には、種々の方法を用いることができる。例えば、電極部材２の表面に酸化チタンなどの親水性材料をコーティングすることで、親水性化することができる一方で、フッ素やシリコン、ダイヤモンドライクカーボンなどの疎水性（撥水性）材料をコーティングすることで、疎水性化することができる。また、電極部材２の表面にメッキ処理を部分的に施すことによっても、電極部材２の表面に親水性と疎水性との差をつけることができる。例えば酸化チタンのような親水性を有するナノ粒子や疎水性のフッ素系ナノ粒子を共析させることで、親水性、撥水性を制御することができる。また、電極部材２の表面に研磨処理やサンドブラスト処理、放電処理などを部分的に施し、表面の一部を滑らかにしたり、微細な凹凸形状として粗くしたりすることによっても、電極部材２の表面に親水性と疎水性との差をつけることができる。電極部材２の表面の表面粗さを小さくすることで疎水性が向上し、表面粗さを大きくすることで、電極部材２の表面と液との接触面積が大きくなるので、親水性が向上する。
【００２４】
電極部材２の表面における親水性領域２１の大きさは、本実施形態では、その長さが１ｍｍ〜５ｍｍ程度であることが好ましい。電極部材２とコレクター３との間に電圧が印加されて電界紡糸用溶液が電界紡糸する際、親水性領域２１に付着した電界紡糸用溶液の液滴の大きさが小さいほど電界紡糸されやすく、よって親水性領域２１の大きさが大きいと、親水性領域２１に付着する電界紡糸用溶液の液滴の大きさが大きくなる結果、電極部材２とコレクター３との間に電圧を印加しても電界紡糸用溶液が紡糸されにくくなるからである。
【００２５】
上記構成の電極部材２は、水平面に対し垂直又は傾斜して配置され、電極部材２の各親水性領域２１と対向するように、コレクター３が電極部材２の側方に配置されている。コレクター３は、板状の金属から構成されており、一方の板面が複数の電極部材２と対向することで、電界紡糸法により生じたファイバーが前記板面に捕集される。
【００２６】
電源４は、直流電源であり、電極部材２及びコレクター３に接続され、電極部材２とコレクター３との間に電圧を印加して電界場を形成する。電極部材２とコレクター３との電位差は特に限定されるものではないが、例えば１ｋＶ〜１００ｋＶにすることができ、電極部材２側を高電位にし、コレクター３側を低電位にしている。なお、高電位、低電位を逆にしてもよい。
【００２７】
供給手段５は、電界紡糸用溶液を供給できるものであれば特に限定されず、例えば、電界紡糸用溶液を貯留するタンク５０から導入ライン５１を介してシリンジ５２の先端から電界紡糸用溶液を電極部材２に供給することができる。本実施形態では、供給手段５からの電界紡糸用溶液が電極部材２上に供給されるようになっており、電極部材２に供給された電界紡糸用溶液は、電極部材２の表面を伝って下方に流れる。ここで、電極部材２の表面の複数の親水性領域２１は電界紡糸用溶液に対して親水性を有していて濡れやすく、疎水性領域２０は電界紡糸用溶液に対して疎水性を有していて濡れにくくなっている。よって、電極部材２の表面を電界紡糸用溶液が流下すると、疎水性領域２０では電界紡糸用溶液がはじかれるので、親水性領域２１と疎水性領域２０との間で液が切れ、電界紡糸用溶液は濡れやすい領域である各親水性領域２０に効果的に付着する。これにより、電極部材２の表面に供給された電界紡糸用溶液は、複数の親水性領域２１に微小な液滴として点在する。なお、電極部材２に供給された電界紡糸用溶液のうち、電極部材２の表面から流れ落ちた電界紡糸用溶液は、回収容器（図示せず）により回収される。回収容器に回収された電解紡糸用溶液は、回収ライン（図示せず）を通じてタンク５０に送られる。
【００２８】
次に、上記構成の電界紡糸装置１により行う電界紡糸法について説明する。電界紡糸法により紡糸するときは、まず、電源４をオンにすることにより、電極部材２とコレクター３との間に電圧を印加して電界場を形成する。次に、供給手段５から電解紡糸用溶液を電極部材２上に供給する。これにより、電極部材２の表面の各親水性領域２１に電界紡糸用溶液の微小な液滴が付着し、電極部材２の表面に複数の電界紡糸用溶液が微小な液滴として点在する。よって、電極部材２とコレクター３との間に形成された電界場の作用により、複数の電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３の板面に付着する。その結果、電界紡糸法により多数の細いファイバーが生じ、コレクター３に捕集される。
【００２９】
このように、上記構成の電界紡糸装置１によれば、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給することにより、ナノサイズのファイバーを連続的に紡糸することができる。よって、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができる。また、電極部材２が棒状であるため、洗浄などの電極部材２のメンテナンスも容易である。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、電極部材２の数が１つであるが、電極部材２を複数用意し、例えばコレクター３と対向するように一列に並べて、複数の電極部材２の各親水性領域２１により電界紡糸を行うようにしてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、シリンジ５２（供給手段５）により上方から電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給しているが、図２に示すように、供給手段５が電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽５５を備え、水平面に対し垂直に又は傾斜して配置された電極部材２を貯留槽５５の上方に上下動可能に配置する。そして、電極部材２を、図示しない駆動手段より上下方向に往復動し、下方への移動により貯留槽５５内の電界紡糸用溶液に浸漬させることで、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給するようにしてもよい。
【００３２】
この図２の実施形態では、電極部材２を上方への移動により電界紡糸用溶液から引き上げることで、電極部材２の表面に供給された電界紡糸用溶液は電極部材２の表面を伝って下方に流れ、電極部材２の表面の各親水性領域２０に電界紡糸用溶液の微小な液滴として付着する。よって、この図２の実施形態においても、電極部材２とコレクター３との間に形成された電界場の作用により、複数点在する電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３に捕集される。したがって、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができるうえ、電極部材２のメンテナンスも容易である。
【００３３】
また、図３に示すように、１又は複数の電極部材２を水平にして配置し、１又は複数の電極部材２の両端部に、円板状の一対の端子部材２２を固定する。一対の端子部材２２は、電極部材２と同材料からなって導電性を有し、電源４が接続され、図示しない回転駆動手段により回転可能となっている。そして、１又は複数の電極部材２の下方に、内部に電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽５５を設け、一対の端子部材２２の回転により、１又は複数の電極部材２が周方向に周回した際に、電界紡糸用溶液に浸漬することで、１又は複数の電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給するように構成してもよい。コレクター３は、例えば１又は複数の電極部材２の上方に配置され、１又は複数の電極部材２が周回する際にコレクター３と対向する。
【００３４】
この図３の実施形態では、１又は複数の電極部材２が電界紡糸用溶液から引き上げられることで、電極部材２の表面に供給された電界紡糸用溶液は、電極部材２の表面の各親水性領域２０に電界紡糸用溶液の微小な液滴として付着する。そして、更に１又は複数の電極部材２が周回して、コレクター３と対向することで、複数点在する電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３に捕集される。よって、この図３の実施形態においても、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができるうえ、電極部材２のメンテナンスも容易である。
【００３５】
また、上記実施形態では、電極部材２は細長い棒状（線状）であったが、図４に示すように、板状であってもよい。図４の実施形態では、板状の電極部材２の表面の例えば上下左右方向に、複数の親水性領域２１を、疎水性領域２０が配置されるように間隔をあけて形成することで、電極部材２の表面の疎水性領域２０に複数の親水性領域２１を点在させている。親水性領域２１の大きさは、５ｍｍ×５ｍｍ四方の範囲に収まる大きさであることが好ましい。
【００３６】
この図４の実施形態においても、電極部材２は、水平面に対し垂直又は傾斜して配置され、電極部材２の各親水性領域２１と対向するように、コレクター３が電極部材２の側方に配置されている。そして、供給手段５により電界紡糸用溶液を電極部材２の表面に供給することで、電界紡糸用溶液は、電極部材２の表面を流下する際に、疎水性領域２０においてはじかれ、濡れやすい領域である各親水性領域２０に付着することで、複数の親水性領域２１に微小な液滴として点在する。よって、電極部材２とコレクター３との間に形成された電界場の作用により、複数点在する電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３に捕集される。したがって、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができるうえ、電極部材２のメンテナンスも容易である。なお、図４では、供給手段５としてシリンジ５２を用いて、電界紡糸用溶液を電極部材２の上方から供給しているが、図２の実施形態と同様に、供給手段５として貯留槽５５を用い、電極部材２を貯留槽５５の上方に上下動可能に配置して、電極部材２を貯留槽５５内の電界紡糸用溶液に浸漬させることにより、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給するようにしてもよい。
【００３７】
また、図５に示すように、電極部材２を、一対のプーリ２３，２３に掛け渡された無端状の帯状体（ベルト）で形成してもよい。図５の実施形態では、帯状の電極部材２の表面の例えば上下左右方向に、複数の親水性領域２１を、疎水性領域２０が間に配置されるように間隔をあけて形成することで、電極部材２の表面の疎水性領域２０に複数の親水性領域２１を点在させている。電極部材２は、各プーリ２３が図示しない回転駆動手段により回転することで、回転可能となっている。電極部材２の下方には、内部に電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽５５が設けられている。電極部材２は、一部が電界紡糸用溶液に浸漬可能なように貯留槽５５の上方に配置されており、電極部材２の回転により電極部材２の表面が電界紡糸用溶液に浸漬することで、電界紡糸用溶液が供給される。コレクター３は、例えば電極部材２の側方に配置され、各親水性領域２１が周回する際にコレクター３と対向する。
【００３８】
この図５の実施形態では、電極部材２の回転により各親水性領域２１が周回し、貯留槽５５内の電界紡糸用溶液に浸漬することで、電界紡糸用溶液が電極部材２の各親水性領域２１に微小な液滴として付着する。そして、更なる電極部材２の回転により各親水性領域２１が周回して、コレクター３と対向することで、各親水性領域２１に付着した電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３に捕集される。よって、この図５の実施形態においても、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができるうえ、電極部材２のメンテナンスも容易である。
【００３９】
また、図６に示すように、電極部材２をロール状体で形成してもよい。図６の実施形態では、ロール状の電極部材２の表面の例えば上下左右方向に、複数の親水性領域２１を、疎水性領域２０が間に配置されるように間隔をあけて形成することで、電極部材２の表面の疎水性領域２０に複数の親水性領域２１を点在させている。電極部材２は、図示しない回転駆動手段により回転可能となっている。電極部材２の下方には、内部に電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽５５が設けられている。電極部材２は、一部が電界紡糸用溶液に浸漬可能なように貯留槽５５の上方に配置されており、電極部材２の回転により電極部材２の表面が電界紡糸用溶液に浸漬することで、電界紡糸用溶液が供給される。コレクター３は、例えば電極部材２の上方に配置され、各親水性領域２１が周回する際にコレクター３と対向する。
【００４０】
この図６の実施形態においても、電極部材２の回転により各親水性領域２１が周回し、貯留槽５５内の電界紡糸用溶液に浸漬することで、電界紡糸用溶液が電極部材２の各親水性領域２１に微小な液滴として付着する。そして、更なる電極部材２の回転により各親水性領域２１が周回して、コレクター３と対向することで、各親水性領域２１に付着した電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３に捕集される。よって、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができるうえ、電極部材２のメンテナンスも容易である。
【００４１】
なお、図５及び図６の実施形態において、図７に示すように、電極部材２の表面の疎水性領域２０に押し当てられる掻き取り板６をさらに備えていてもよい。掻き取り板６は、例えばゴムなどからなるブレード部６０を複数備えており、各ブレード部６０が電極部材２の表面の左右に隣り合う親水性領域２０の間に配され、疎水性領域２１に供給された余分な電界紡糸用溶液を払拭することで、疎水性領域２１に供給された電界紡糸用溶液は薄く引き延ばされた薄膜状となる。これにより、親水性領域２１と疎水性領域２０との間で液が切れやすくなって、疎水性領域２に供給された電界紡糸用溶液が電極部材２の表面から落下するので、電極部材２の各親水性領域２１に電界紡糸用溶液の微小な液滴を形成しやすくできる。
【００４２】
また、図８は、本発明の他の実施形態に係る電界紡糸装置１の概略構成図を示している。なお、以下の説明において、上記実施形態と同様の構成については、対応する構成に同一の符号を付することで詳細な説明を省略する。この電界紡糸装置１も、電界紡糸法（エレクトロスピニング法）によりナノサイズのファイバーを紡糸するものであり、導電性を有する電極部材２と、コレクター３と、電極部材２及びコレクター３の間に電圧を印加する電源４と、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段５と、を備えている。
【００４３】
供給手段５は、内部に電界紡糸用溶液を貯留する貯留槽５５と、一部が電界紡糸溶液に浸漬するように貯留槽５５の上方に配置された円筒状のロール５３と、を備えている。ロール５３は、非導電性（絶縁性）の材料、例えば、合成樹脂、ガラス、あるいはこれらの複合材料などで形成されており、図示しない回転駆動手段により回転可能となっている。ロール５３の回転によりロール５３の表面が電界紡糸用溶液に浸漬することで、電界紡糸用溶液が供給される。
【００４４】
電極部材２は、回転可能なロール状体からなり、導電性を有する材料、例えば、ステンレス、鉄などの金属で形成されている。電極部材２も、図示しない回転駆動手段により回転駆動され、電極部材２及びロール５３は、互いの表面が一部接するように例えば上下に配置されている。電極部材２の回転により、電極部材２の表面がロール５３の表面と接することで、ロール５３の表面の電界紡糸用溶液が電極部材２の表面に供給される。
【００４５】
電極部材２及びロール５３の表面には、互いに交差する溝５４Ａ，凸部５６Ａが形成されている。例えば、ロール５３には、ロール５３の長さ方向に沿って延びる（ロール５３の回転軸に平行な方向に延びる）凹状の溝５４Ａがロール５３の周方向に所定の間隔をあけて複数形成されている一方で、電極部材２には、電極部材２の周方向に沿って延びる（電極部材２の回転軸に垂直な方向）凸部５６Ａが電極部材２の長さ方向に所定の間隔をあけて複数形成されており、電極部材２及びロール５３の表面に形成された複数の溝５４Ａ，凸部５６Ａ同士が直交している。溝５４Ａの深さ，凸部５６Ａの高さは、それぞれ０．１ｍｍ〜１ｍｍが好ましく、溝５４Ａ，凸部５６Ａの横幅は、それぞれ１ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。また、溝５４Ａ，凸部５６Ａの間隔、つまりは、溝５４Ａ，凸部５６Ａの間に配置される凸部５４Ｂ，溝５６Ｂの横幅は、それぞれ３ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。
【００４６】
また、ロール５３の側方には、ロール５３の表面のうち、溝５４Ａのない領域、つまりは、溝５４Ａの間に配置される凸部５４Ｂの表面に押し当てられる掻き取り板６が備えられている。掻き取り板６は、例えばゴムなどからなるブレード部６０を備えており、ブレード部６０がロール５３の表面に供給された電界紡糸用溶液のうち、凸部５４Ｂの表面に付着した電界紡糸用溶液を払拭してロール５３の表面から掻き落とすことで、溝５４Ａだけに電界紡糸用溶液を供給することができる。
【００４７】
また、電極部材２の表面のうち、溝５６Ｂのない領域、つまりは、溝５６Ｂの間に配置される凸部５６Ａの表面は、親水性を有する（電界紡糸用溶液に対する濡れ性が大きくなる）ように表面処理されている。電極部材２の凸部５６Ａの表面に親水性を付与するための表面処理としては、上述したように、親水性材料をコーティングする、親水性ナノ粒子を共析させたメッキ処理を施す、研磨処理やサンドブラスト処理などを施して表面粗さを大きくすることなどが挙げられる。これにより、ロール５３の表面の電界紡糸用溶液が電極部材２の表面に供給される際に、電極部材２の表面の凸部５６Ａに電界紡糸用溶液が効果的に付着しやすくなる。
【００４８】
コレクター３は、例えば電極部材２の上方に配置され、電極部材２の表面に付着した電界紡糸用溶液の液滴が周回することでコレクター３と対向する。
【００４９】
この図８の実施形態では、ロール５３が回転してロール５３の表面が貯留槽５５内の電界紡糸用溶液に浸漬すると、ロール５３の表面に電界紡糸用溶液が供給されるが、このとき、ロール表面の凸部５４Ｂに付着した液が掻き取り板６で払拭されてロール５３の表面から落下することで、複数の溝５４Ａ内にだけに電界紡糸用溶液が供給される。そして、このロール５３の表面と電極部材２の表面とが接すると、ロール５３の表面の複数の溝５４Ａに貯留された電界紡糸用溶液が、前記複数の溝５４Ａと交差する電極部材２の表面の複数の溝５６Ｂだけに付着する。これにより、電極部材２の表面の各溝５６Ｂに電界紡糸用溶液の微小な液滴が付着し、電極部材２の表面に複数の電界紡糸用溶液が微小な液滴として点在する。よって、電極部材２とコレクター３との間に形成された電界場の作用により、複数の電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３の板面に付着する。その結果、電界紡糸法により多数の細いファイバーが生じ、コレクター３に捕集される。よって、この図７の実施形態においても、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができるうえ、電極部材２のメンテナンスも容易である。
【００５０】
また、図９は、本発明の他の実施形態に係る電界紡糸装置１の概略構成図を示している。なお、以下の説明において、上記実施形態と同様の構成については、対応する構成に同一の符号を付することで詳細な説明を省略する。この電界紡糸装置１も、電界紡糸法（エレクトロスピニング法）によりナノサイズのファイバーを紡糸するものであり、導電性を有する電極部材２と、コレクター３と、電極部材２及びコレクター３の間に電圧を印加する電源４と、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給する供給手段５と、電極部材２の表面を摺動可能な掻き取り板６と、を備えている。
【００５１】
電極部材２は板状であり、導電性を有する材料、例えば、ステンレス、鉄などの金属で形成されている。電極部材２の表面は、疎水性を有する（電界紡糸用溶液に対する濡れ性が低くなる）ように表面処理されている。電極部材２の表面に疎水性を付与するための表面処理としては、上述したように、疎水性材料をコーティングする、フッ素系のナノ粒子を共析させるメッキ処理を施す、研磨処理やサンドブラスト処理などを施して表面粗さを小さくすることなどが挙げられる。
【００５２】
供給手段５は、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給するものであれば、図１に示す実施形態の供給手段５のような、シリンジ５２により上方から電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給してもよいし、図２に示す実施形態の供給手段５のように、電極部材２を貯留槽５５の上方に上下動可能に配置し、電極部材２を、図示しない駆動手段より下方へ移動させて貯留槽５５内の電界紡糸用溶液に浸漬させることで、電極部材２の表面に電界紡糸用溶液を供給してもよい。
【００５３】
コレクター３は、例えば電極部材２の側方に、一方の板面が電極部材２の表面と対向するように配置されている。
【００５４】
掻き取り板６は、例えばゴムなどからなるブレード部６０と、ブレード部６０が取り付けられたアーム部６１と、アーム部６１を例えば左右又は上下に振ってブレード部６０を電極部材２の表面に摺動させる駆動手段（図示せず）と、を備えている。ブレード部６０の先端部、すなわち電極部材２と接する面は平滑面ではなく、粗面である。
【００５５】
この図９の実施形態では、図１０（Ａ）に示すように、疎水性が付与され電界紡糸用溶液をはじくように表面処理された電極部材２の表面全体に対して、ブレード部６０を摺動させることで、電極部材２の表面に供給された余分な電界紡糸用溶液が払拭され、電界紡糸用溶液が薄く薄膜状に引き延ばされる。その結果、電界紡糸用溶液は所々で途切れて、図１０（Ｂ）に示すように、電極部材２の表面に微小な液滴として複数点在する。よって、電極部材２とコレクター３との間に形成された電界場の作用により、複数点在する電界紡糸用溶液の微小な液滴が多数の細いファイバーとなってコレクター３に向けて飛散し、コレクター３に捕集される。したがって、この図８の実施形態においても、電極部材２の目詰まりなどを起こすことなく、好適にナノサイズのファイバーを量産することができるうえ、電極部材２のメンテナンスも容易である。
【符号の説明】
【００５６】
１    電界紡糸装置
２    電極部材
３    コレクター
４    電源
５    供給手段
６    掻き取り板
２０  疎水性領域
２１  親水性領域
５５  貯留槽
【図１】
2015081390.tif 000003
【図２】
2015081390.tif 000004
【図３】
2015081390.tif 000005
【図４】
2015081390.tif 000006
【図５】
2015081390.tif 000007
【図６】
2015081390.tif 000008
【図７】
2015081390.tif 000009
【図８】
2015081390.tif 000010
【図９】
2015081390.tif 000011
【図１０】
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