(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラー式電界紡績装置であって、少なくとも
電気紡績溶液を入れるための原料タンクと、前記原料タンク中に回転するかきあげローラーとを有する電気紡績溶液浸漬手段と、
前記電気紡績溶液が付着するように前記かきあげローラーに接触するチェーン形印加電極と、
捕集電極と、
前記チェーン形印加電極及び前記捕集電極にそれぞれ接続される高圧電発生手段と
を備え、
前記チェーン形印加電極は、ビーズチェーンを含み、
該ビーズチェーンは、複数のビーズと、これらのビーズを接続する線状部材と、を有し、前記複数のビーズそれぞれの最大径は、１．５ｍｍ〜３．０ｍｍであるローラー式電界紡績装置。
【請求項２】
前記チェーン形印加電極は、複数の突起を有し、隣り合う突起の間にピッチが保持される請求項１に記載のローラー式電界紡績装置。
【請求項３】
前記チェーン形印加電極は、静止又は回転しながら、前記かきあげローラーに接触する請求項１に記載のローラー式電界紡績装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界紡績装置に関するものであり、特にローラー式電界紡績装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界紡績は、ナノ繊維の製造に用いられる技術であって、高分子の電界紡績溶液の表面張力と粘度に関わらず、プラス電極とマイナス電極の間に生じる電界によって、電界紡績溶液を細い繊維に形成させる技術である。従来の電界紡績技術は、まず、印加電極で高分子の電界紡績溶液に高圧電を印加して、電荷を付与させる。次に、電荷が付与された電界紡績溶液をノズルで吐出して、同じ極性の電荷の間の反発力によって、吐出された電界紡績溶液を糸状に分散させる。次に、糸状になった電界紡績溶液が異なる極性の捕集器による吸引力によって補集されて、電界紡績溶液中の溶剤が揮発した後、極細の電界紡績繊維が形成される。
【０００３】
従来の紡績法に比べ、電界紡績によってできた繊維は極めて細く、この繊維によって織り上げた布料は、織り目が細かく、表面積が大きいので、注目されている。しかし、従来の電界紡績技術において、電荷が付与された電界紡績溶液をノズルで吐出して捕集器で補集されることによって電界紡績繊維を紡績している。ノズルの口径が極細であるため、設備の使用時間を経つにつれて、ノズル又は管路が詰まってしまい、また、異種類の電界紡績溶液を交換する場合、管路やノズルを洗浄しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記ノズルが詰まる問題点を解決するために、ＴＷ２００８２７５０１号案によって、電界紡績溶液をかきあげるローラー構造とワイヤ形印加電極が用いられる電界紡績設備が開示されている。しかし、ワイヤ形印加電極が必要とする電圧の閾値が高く、しかも幅が大きいため、全体に均一な電界紡績の効果に達し難い。
【０００５】
このため、ワイヤ形印加電極を用いるローラー式の電界紡績装置の前記欠点の解決策が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明は、電圧の閾値を低減させ、全体に均一な電界紡績の効果を達成できるチェーン形印加電極を用いるローラー式電界紡績装置を提供することを課題とする。
【０００７】
前記課題を達成するために、本発明は、ローラー式電界紡績装置であって、少なくとも電気紡績溶液を入れるための原料タンクと、前記原料タンク中に回転するかきあげローラーとを有する電気紡績溶液浸漬手段と、前記電気紡績溶液が付着するように前記かきあげローラーに接触するチェーン形印加電極と、捕集電極と、前記チェーン形印加電極及び前記捕集電極にそれぞれ接続される高圧電発生手段とを備えるローラー式電界紡績装置を提供する。
【０００８】
チェーン形印加電極は、複数のビーズと、複数のビーズを接続する接続ワイヤを有するビーズチェーンを含んでよい。ビーズは、断面形状が円形、楕円、正方形、多角形、又は不規則な形であってよく、最大直径が０．５ｍｍ〜２０ｍｍ程度であってよい。また、チェーン形印加電極は、互いに連結される複数の環を含んでよい。環は、形状が円形、楕円、三角形、多角形、水滴形、又は不規則な形であってよく、最大外径が０．５ｍｍ〜２０ｍｍ程度であってよい。また、チェーン形印加電極は、互いに連結される複数のディスク構造を含んでよい。チェーン形印加電極は、複数の突起を有し、隣り合う突起の間にピッチが保持される。チェーン形印加電極は、静止又は回転しながら、かきあげローラーに接触する。前記ビーズ、環、及びディスク構造は、導体又は絶縁体の材料からなってもよい。
【０００９】
本発明によれば、ワイヤ形印加電極を用いるローラー式電界紡績装置よりも、必要とする電圧の閾値が顕著に小さく、全体に均一な電界紡績の効果を達成できるチェーン形印加電極を用いるローラー式電界紡績装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
下記図面の簡単な説明は、本発明の前記または他の目的、特徴、メリット、実施形態をより分かりやすくするためのものである。
【図１】本発明に係るローラー式電界紡績装置の一つの実施形態を示す模式図。
【図２】本発明に係るローラー式電界紡績装置のチェーン形印加電極の第１の実施形態を示す模式図。
【図３Ａ】それぞれの異なるチェーン形印加電極のビーズの実施形態を示す図。
【図３Ｂ】それぞれの異なるチェーン形印加電極のビーズの実施形態を示す図。
【図３Ｃ】それぞれの異なるチェーン形印加電極のビーズの実施形態を示す図。
【図３Ｄ】それぞれの異なるチェーン形印加電極のビーズの実施形態を示す図。
【図３Ｅ】それぞれの異なるチェーン形印加電極のビーズの実施形態を示す図。
【図３Ｆ】それぞれの異なるチェーン形印加電極のビーズの実施形態を示す図。
【図３Ｇ】それぞれの異なるチェーン形印加電極のビーズの実施形態を示す図。
【図３Ｈ】それぞれの異なるチェーン形印加電極のビーズの実施形態を示す図。
【図３Ｉ】それぞれの異なるチェーン形印加電極のビーズの実施形態を示す図。
【図４】本発明に係るチェーン形印加電極の第２の実施形態を示す模式図。
【図５】本発明に係るチェーン形印加電極の第３の実施形態を示す模式図。
【図６】本発明に係るチェーン形印加電極の第４の実施形態を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面及び詳細な説明によって本発明をより詳しく説明し、当該分野の技術を熟知しているものであれば、本発明の好適な実施形態を理解した後、本発明の精神と領域を離脱しない範囲内で、多様の変動や修正を加えることができる。
【００１２】
図１は、本発明に係るローラー式電界紡績装置の一つの実施形態を示す模式図である。ローラー式電界紡績装置１００は、電界紡績溶液浸漬手段１１０と、チェーン形印加電極１２０と、捕集電極１３０と、高圧電発生手段１４０とを含む。電界紡績溶液浸漬手段１１０は、電界紡績溶液を入れるための原料タンク１１２と、絶縁材料からなり、原料タンク１１２中に回転するかきあげローラー１１４とを含む。チェーン形印加電極１２０は、導体材料からなり、静止又は回転しながら、かきあげローラー１１４に接触して、かきあげローラー１１４の回転によって、原料タンク１１２中の電界紡績溶液をチェーン形印加電極１２０に付着させる。チェーン形印加電極１２０は１本であってよく、複数本を有しても良い。
【００１３】
高圧電発生手段１４０は、それぞれチェーン形印加電極１２０及び捕集電極１３０に接続され、チェーン形印加電極１２０及び捕集電極１３０に異なる電気極性を持たせ、チェーン形印加電極１２０に第１の電気極性を持たせ、捕集電極１３０に第２の電気極性を持たせる。チェーン形印加電極１２０は、かきあげローラー１１４に接触して、原料タンク１１２中の電界紡績溶液をかきあげローラー１１４によってチェーン形印加電極１２０に付着させる。チェーン形印加電極１２０に付着した電界紡績溶液は、チェーン形印加電極１２０と同じ電気極性を持ち、高圧電の同じ電気極性の反発力によって、かきあげローラー１１４から離れ、糸状に分散される。この第１の電気極性が印加された電界紡績溶液は、第２の電気極性を持つ捕集電極１３０の方に吸引され、捕集電極１３０によって捕集されて、電界紡績繊維を形成する。
【００１４】
ローラー式電界紡績装置１００における捕集電極１３０は、平板電極や円弧電極などの形態でよい。ローラー式電界紡績装置１００は、捕集電極１３０に寄って、捕集電極１３０とチェーン形印加電極１２０の間に位置し、捕集電極１３０に捕集される電界紡績繊維を収集するコンベヤー１３２を更に含んでもよい。コンベヤー１３２は、更に織物を含んでよく、電界紡績繊維をコンベヤー１３２の織物と結合させ、複合織物を形成してもよい。
【００１５】
図２は、本発明に係るローラー式電界紡績装置のチェーン形印加電極の第１の実施形態を示す模式図である。チェーン形印加電極２００はビーズからなってよい。ビーズからなるチェーン形印加電極２００は、複数のビーズ２１０及びこれらのビーズ２１０を接続する接続ワイヤ２２０を含む。複数のビーズ２１０は、直径が同じであってもよい。また、複数のビーズ２１０は、固定的に接続ワイヤ２２０の所定箇所に固定されてもよく、接続ワイヤ２２０に対し可動的に接続ワイヤ２２０に貫通されてもよい。接続ワイヤ２２０は、導体又は絶縁体の材料からなってもよく、ビーズ２１０は、導体又は絶縁体の材料からなってもよい。
【００１６】
ビーズからなるチェーン形印加電極２００は、突起２１２の立体構造を有するビーズ２１０からなるため、隣り合う突起２１２の間にピッチｄが保持される。ビーズ２１０の突起２１２によって、電界紡績溶液が電界に作用されて吐出され易くなり、電界紡績繊維の形成に必要とする電圧の閾値を有効に低減することができる。また、電界紡績溶液はビーズ２１０の突起２１２から吐出される傾向があり、チェーン形印加電極２００の幅を含む範囲内で、ビーズ２１０がやや均等に分布されるため、チェーン形印加電極２００の各ビーズ２１０から電界紡績繊維が安定に吐出され、全体に大幅で均一な電界紡績の効果を達成することができる。
【００１７】
電界紡績溶液として濃度が１２重量％のＰＶＡを用い、かきあげローラーと捕集電極の間のピッチを１２．５ｃｍにし、印加電極の幅を１６０ｃｍに設定して、電界紡績を行い、直径が１．５ｍｍのワイヤ形電極を印加電極とした場合に、必要とする電圧の閾値は１１０キロボルトであるが、直径が１．５ｍｍのビーズからなるチェーン形印加電極を用いた場合に、電圧の閾値は８５キロボルトになり、直径が２．４ｍｍのビーズからなるチェーン形印加電極を用いた場合に、電圧の閾値は９３キロボルトになり、直径が３．０ｍｍのビーズからなるチェーン形印加電極を用いた場合に、電圧の閾値は９１キロボルトになった。上記データによれば、ワイヤ形印加電極を用いるローラー式電界紡績装置よりも、チェーン形印加電極を用いるローラー式電界紡績装置に必要とする電圧の閾値が顕著に小さいことが分かる。
【００１８】
図３Ａ〜図３Ｅは、それぞれの異なるチェーン形印加電極のビーズの実施形態を示す図である。図３Ａにおいて、断面形状が円形のビーズ２１０ａを示す。図３Ｂにおいて、断面形状が楕円のビーズ２１０ｂを示す。図３Ｃにおいて、断面形状が正方形のビーズ２１０ｃを示す。図３Ｄにおいて、断面形状が多角形のビーズ２１０ｄを示す。図３Ｅにおいて、断面形状が不規則な形のビーズ２１０ｅを示す。
【００１９】
図３Ｆ〜図３Ｉは、異なるビーズの実施形態を示す立体図である。図３Ｆにおいて、円盤形のビーズ２１０ｆを示す。図３Ｇ〜図３Ｉにおいて、表面にカッティングされる多面体のビーズ２１０ｇ、２１０ｈ、２１０ｉを示す。
【００２０】
図２に示すビーズからなるチェーン形印加電極２００のビーズ２１０は、同じ形状であってもよく、異なる形状であってもよい。また、ビーズ２１０は、断面形状が円形、楕円、正方形、多角形、不規則な形及びその集合からなる群から選ばれてもよい。また、ビーズ２１０は、最大直径が０．５ｍｍ〜２０ｍｍ程度であってよく、複数のビーズ２１０の最大直径が同じであってもよく、異なってもよい。
【００２１】
図４は、本発明に係るチェーン形印加電極の第２の実施形態を示す模式図である。ビーズからなるチェーン形印加電極３００は、複数の第１のビーズ３１０と、複数の第２のビーズ３２０と、第１のビーズ３１０及び第２のビーズ３２０を接続する接続ワイヤ３３０とを含む。第１のビーズ３１０と第２のビーズ３２０は、断面形状が異なってもよく、最大直径が異なってもよい。
【００２２】
図５は、本発明に係るチェーン形印加電極の第３の実施形態を示す模式図である。チェーン形印加電極４００は、互いに連結される複数の環４１０を含む。環４１０の形状は円形、楕円、三角形、多角形、水滴形又は不規則な形であってよい。チェーン形印加電極４００は、形状と寸法が同じ一種類の環４１０で連結してなってもよく、二種類以上の環４１０で連結してなってもよい。環４１０は、最大外径が０．５ｍｍ〜２０ｍｍ程度であってよく、導体又は絶縁体の材料からなってもよい。
【００２３】
環４１０は、突起４１２を有し、隣り合う突起４１２の間にピッチｄが保持される。環４１０の突起４１２によって、電界紡績溶液が電界に作用されて吐出され易くなり、電界紡績繊維の形成に必要とする電圧の閾値を有効に低減することができる。また、電界紡績溶液は環４１０の突起４１２から吐出される傾向があり、チェーン形印加電極４００の幅を含む範囲内で、環４１０がやや均等に分布されるため、チェーン形印加電極４００の各環４１０から電界紡績繊維が安定に吐出され、全体に大幅で均一な電界紡績の効果を達成することができる。
【００２４】
図６は、本発明に係るチェーン形印加電極の第４の実施形態を示す模式図である。チェーン形印加電極５００は、複数の互いに連結されるディスク構造５１０を含む。ディスク構造５１０の形状は円形、楕円、水滴形、多角形又は不規則な形であってよい。チェーン形印加電極５００は、複数の同じディスク構造５１０で連結してなってもよく、複数の異なるディスク構造５１０で連結してなってもよい。ディスク構造５１０は、最大外径が０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度であってよく、導体又は絶縁体の材料からなってもよい。
【００２５】
ディスク構造５１０は、突起５１２を有し、隣り合う突起５１２の間にピッチｄが保持される。ディスク構造５１０の突起５１２によって、電界紡績溶液が電界に作用されて吐出され易くなり、電界紡績繊維の形成に必要とする電圧の閾値を有効に低減することができる。また、電界紡績溶液はディスク構造５１０の突起５１２から吐出される傾向があり、チェーン形印加電極５００の幅を含む範囲内で、ディスク構造５１０がやや均等に分布されるため、チェーン形印加電極５００各ディスク構造５１０から電界紡績繊維が安定に吐出され、全体に大幅で均一な電界紡績の効果を達成することができる。
【００２６】
前記本発明の好ましい実施形態により、本発明を応用すれば、ワイヤ形印加電極を用いるローラー式電界紡績装置よりも、必要とする電圧の閾値が顕著に小さく、全体に均一な電界紡績の効果を達成できるチェーン形印加電極を用いるローラー式電界紡績装置が提供される。
【００２７】
本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これは決して本発明を限定するものではなく、当該分野の技術を熟知しているものであれば、本発明の精神と領域を離脱しない範囲内で、多様の変動や修正を加えることができる。従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００２８】
１００：ローラー式電界紡績装置
１１０：電界紡績液浸漬手段
１１２：原料タンク
１１４：かきあげローラー
１２０：チェーン形印加電極
１３０：捕集電極
１３２：コンベヤー
１４０：高圧電発生手段
２００：チェーン形印加電極
２１０、２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ、２１０ｅ、２１０ｆ、２１０ｇ、２１０ｈ、２１０ｉ：ビーズ
２１２：突起
２２０：接続ワイヤ
３００：チェーン形印加電極
３１０：第１のビーズ
３２０：第２のビーズ
３３０：接続ワイヤ
４００：チェーン形印加電極
４１０：環
４１２：突起
５００：チェーン形印加電極
５１０：ディスク構造
５１２：突起
ｄ：ピッチ
【図１】
0005735291.tif 000002
【図２】
0005735291.tif 000003
【図３Ａ】
0005735291.tif 000004
【図３Ｂ】
0005735291.tif 000005
【図３Ｃ】
0005735291.tif 000006
【図３Ｄ】
0005735291.tif 000007
【図３Ｅ】
0005735291.tif 000008
【図３Ｆ】
0005735291.tif 000009
【図３Ｇ】
0005735291.tif 000010
【図３Ｈ】
0005735291.tif 000011
【図３Ｉ】
0005735291.tif 000012
【図４】
0005735291.tif 000013
【図５】
0005735291.tif 000014
【図６】
0005735291.tif 000015