(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から繊維原料液が流入する原料液供給流路を有する第１ノズル体部材と、
前記第１ノズル体部材の下部に突出するように取り付けられ、前記原料液供給流路から原料液の供給を受けて下方に吐き出すノズル部材と、
前記第１ノズル体部材の下部側に分離可能に取り付けられる第２ノズル体部材とを含み、
前記第２ノズル体部材は、前記ノズル部材が挿入され、前記ノズル部材の下端部を覆い被せる、噴射口を下部に有する挿入部と、前記噴射口へ空気を供給する空気供給流路とを備えることを特徴とする、電気紡糸用噴射ノズル。
【請求項２】
前記第１ノズル体部材の下端に分離可能に結合し、前記噴射口内に位置する針部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気紡糸用噴射ノズル。
【請求項３】
前記空気供給流路は、前記第１ノズル体部材に設けられる第１空気流路と、前記第１空気流路および前記噴射口に連通し、前記噴射口へ空気を供給し、前記第２ノズル体部材に設けられる第２空気流路とを含み、
前記第２空気流路は、前記第２ノズル体部材の横方向の両側面部から横に挿入部側に貫通する第１流路と、前記第２ノズル体部材の上部面から前記第１流路側に貫通する第２流路とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気紡糸用噴射ノズル。
【請求項４】
前記第１流路の両端部に結合して、前記第１流路から前記第２ノズル体部材の側面部へ開放された部分を塞ぐ栓部材をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の電気紡糸用噴射ノズル。
【請求項５】
前記第１ノズル体部材の下部面と前記第２ノズル体部材の上面部には第１空気流路および第２空気流路が互いに連通するように穿設され、互いに雄雌構造で結合する結合部が備えられることを特徴とする、請求項１に記載の電気紡糸用噴射ノズル。
【請求項６】
前記第１ノズル体部材と前記第２ノズル体部材は、ＰＥＥＫ(Poly ether ether ketone)、アセタール(ＰＯＭ、Polyoxymethylene)およびＭＣ(Mono Cast Nylon)ナイロンのいずれか一つを用いて製造されることを特徴とする、請求項１に記載の電気紡糸用噴射ノズル。
【請求項７】
前記第１ノズル体部材の下部には、前記ノズル部材が取り付けられる複数のノズル取付部が隔設され、
前記原料液供給流路は、前記複数のノズル取付部に取り付けられた複数のノズル部材の流路に連通し、それぞれのノズル部材へ繊維原料液を供給するメイン原料液供給路を含み、
前記複数のノズル部材は、上端部が前記メイン原料液供給路内に一定の高さ突出するように取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の電気紡糸用噴射ノズル。
【請求項８】
前記第１ノズル体部材と前記第２ノズル体部材との間に、前記第２ノズル体部材が分離または結合された状態を感知するセンサーが介在されることを特徴とする、請求項１に記載の電気紡糸用噴射ノズル。
【請求項９】
外部から繊維原料液が流入する原料液供給流路を有する第１ノズル体部材と、
前記第１ノズル体部材の下部に突出するように取り付けられ、前記原料液供給流路から原料液の供給を受けて下方に吐き出すノズル部材と、
前記第１ノズル体部材の下部側に分離可能に取り付けられるもので、前記ノズル部材が挿入され且つ前記ノズル部材の下端部を覆い被せる、噴射口を下部に有する挿入部、および前記噴射口に空気を供給する空気供給流路を有する第２ノズル体部材と、
前記第１ノズル体部材の原料液供給流路に連結され、繊維原料液を貯留して電圧を印加する原料液電圧印加部材と、
前記原料液電圧印加部材に繊維原料液を供給する原料液供給部と、
前記空気供給流路へ空気を供給する空気供給部と、
前記ノズル部材から吐き出された紡糸繊維をウェブとして捕集するコレクターと、
を含んでなることを特徴とする、電気紡糸装置。
【請求項１０】
前記空気供給部は、
空気を貯留した空気貯留タンクと、
前記空気貯留タンクから空気供給流路に連結される空気供給管と、
前記空気供給管に取り付けられ、前記空気供給管の管路を開閉する空気調節弁と、
前記第２ノズル体部材が前記第１ノズル体部材に分離または結合された状態を感知するセンサーと、
前記センサーおよび前記空気調節弁に連係し、前記センサーで感知された信号で前記空気調節弁を開閉する弁制御部と、を含んでなることを特徴とする、請求項９に記載の電気紡糸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気紡糸用噴射ノズル及びこれを用いた電気紡糸装置に関し、さらに詳しくは、純粋電気紡糸、空気電気紡糸、および熱い空気を用いた空気電気紡糸を選択的に行えるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気紡糸とは、電圧の印加された繊維溶液を排出させて微細な直径の繊維を得ることをいう。
【０００３】
このような電気紡糸は、表面張力によって毛細管の端部にできた水滴に高電圧を与えるときに水滴の表面から微細フィラメントが放出される静電スプレー過程から変形したものである。
【０００４】
前記電気紡糸は、充分な粘度を持つ高分子溶液または溶融体に静電気力が与えられることにより繊維が形成される現象を利用したものであって、繊維原料液から微細な直径の繊維を得ることができる。よって、近年、前記電気紡糸は直径数〜数百ｎｍのナノ繊維の製造に用いられている。
【０００５】
前記ナノ繊維は、従来の極細糸と比較して単位体積あたりの表面積が大きく、多様な表面特性や構造を持つ特性があって電気・電子及び環境・生命などの先端産業の必須素材として採用されており、その使用範囲も環境産業用濾過材、電気・電子産業用素材、医療用生体材料などに拡大しつつある。
【０００６】
前記ナノ繊維は、通常、空気で繊維原料液を噴射する電気紡糸用噴射ノズルを用いて製造している。
【０００７】
電気紡糸用噴射ノズルは、紡糸口金のボディ内に設けられ、繊維原料液を吐き出す原料液吐出し部と、紡糸口金のボディから前記原料液吐出し部の周りに設けられ、前記原料液吐出し部の周りから下部に連通した空気噴射孔を有する空気ノズル部とを含んでなり、原料液吐出し部から吐き出される繊維原料液を、空気噴射孔を介して原料液吐出し部の外側から下部への方向に供給される圧縮空気と共に噴射するのである。
【０００８】
また、前記電気紡糸装置は、前記電気紡糸用噴射ノズルから紡糸された繊維を捕集するコレクターを含む。
【０００９】
前記電気紡糸装置は、前記電気紡糸用噴射ノズルとコレクターにそれぞれ＋電極と−電極を連結して電圧差による電気紡糸を行うものである。
【００１０】
前記電気紡糸用ノズルは、直径数〜数百ｎｍのナノ繊維を電気紡糸するために繊維原料液を圧縮空気と共に噴射している。
【００１１】
前記電気紡糸用ノズルは、噴射が円滑に行われるように原料液吐出し部の端部が空気噴射孔内に挿入されるように設けられる。
【００１２】
ところが、前記電気紡糸用ノズルは、繊維原料液のみを吐き出させる一般電気紡糸を行う場合、繊維原料液が吐き出されながら紡糸された繊維が空気噴射孔に引っかかって空気噴射孔を塞ぐという問題点があって、高圧の空気噴射を介して、数〜数百ｎｍの微細直径を有するナノ繊維を製造するときにのみ使用されるという問題点がある。
【００１３】
他の電気紡糸用ノズルは、前記原料液吐出し部の端部が空気噴射孔の外側に突出するようにしたものも提案されたことがある。
【００１４】
ところが、前記他の電気紡糸ノズルは、安定な電気紡糸のために原料液吐出し部の突出長さが１〜３ｍｍに制限され、このような突出長さでは空気噴射なしで繊維原料液のみを吐き出させて純粋電気紡糸を行うことができないのである。
【００１５】
すなわち、繊維原料液のみを吐き出させて純粋電気紡糸する純粋電気紡糸用ノズルと、空気を供給して空気電気紡糸する電気紡糸用ノズルは、それぞれ別々に製作されて使用されているのである。
【００１６】
したがって、電気紡糸装置で繊維原料液のみを吐き出させて純粋電気紡糸する純粋電気紡糸用ノズルと空気を供給して空気電気紡糸する電気紡糸用ノズルをそれぞれ用いて、繊維直径の異なる多様な形態の組織層を有する製品を製造する場合、２タイプのノズルを別途備えなければならないので、高い設備費がかかり、作業中に電気紡糸用ノズルを随時取り替えて使用しなければならないという弊害があった。
【００１７】
また、前述した従来の電気紡糸用ノズルは、電極が紡糸口金のボディに直接連結されて原料液吐出し部内へ供給される溶液に電流が流れるようにするので、紡糸口金のボディから外部に磁場が漏れて電気紡糸が円滑でなく不安定になるのはもとより、磁場の漏洩に対する補完として高電圧を印加しなければならないという問題点があった。
【００１８】
その上、従来の電気紡糸用ノズルは、電極を直接連結するために導体としての金属材料からなっており、重量が重く、高い製造コストがかかるという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の目的は、繊維原料液のみを紡糸する一般電気紡糸(Pure Electrospinning)、高圧の空気で繊維原料液を噴射させて微細な直径のナノ繊維を製造する空気電気紡糸(Air Electrospinning)、または高温、高圧の空気を用いて繊維原料液を噴射させて微細な直径のナノ繊維を製造する加熱空気電気紡糸(Hot Air Electrospinning)を選択的に行うことができる、電気紡糸用噴射ノズルおよびこれを用いた電気紡糸装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の課題は、外部から繊維原料液が流入する原料液供給流路を有する第１ノズル体部材と、前記第１ノズル体部材の下部に突出するように取り付けられ、前記原料液供給流路から原料液の供給を受けて下方に吐き出すノズル部材と、前記第１ノズル体部材の下部側に分離可能に取り付けられる第２ノズル体部材とを含んでなり、前記第２ノズル体部材は、前記ノズル部材が挿入され、前記ノズル部材の下端部を覆い被せる、噴射口を下部に有する挿入部と、前記噴射口へ空気を供給する空気供給流路とを備える、電気紡糸用噴射ノズルを提供することにより解決される。
【００２１】
また、本発明の課題は、外部から繊維原料液が流入する原料液供給流路を有する第１ノズル体部材と、前記第１ノズル体部材の下部に突出するように取り付けられ、前記原料液供給流路から原料液の供給を受けて下方に吐き出すノズル部材と、前記第１ノズル体部材の下部側に分離可能に取り付けられるもので、前記ノズル部材が挿入され且つ前記ノズル部材の下端部を覆い被せる、噴射口を下部に有する挿入部および前記噴射口へ空気を供給する空気供給流路を備える第２ノズル体部材と、前記第１ノズル体部材の原料液供給流路に連結され、繊維原料液を貯留して電圧を印加する原料液電圧印加部材と、前記原料液電圧印加部材に繊維原料液を供給する原料液供給部と、前記空気供給流路へ空気を供給する空気供給部と、前記ノズル部材から吐き出された紡糸繊維をウェブとして捕集するコレクターとを含んでなる、電気紡糸装置を提供することにより解決される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、一般電気紡糸(Pure Electrospinning)、空気電気紡糸(Air Electrospinning)および加熱空気電気紡糸(Hot Air Electrospinning)を選択的に行うことができるため、ナノウェブの組織と製品の形態に応じて紡糸の形態を自由に調整することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、一つのライン工程上で紡糸形態を混用することができるため、多様な形態の組織層を積層させた製品を製造することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、繊維原料液に電圧を印加することにより、低電圧でも安定な電気紡糸を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の電気紡糸用噴射ノズルを示す断面図である。
【図２】本発明の電気紡糸用噴射ノズルを示す断面図である。
【図３】本発明の電気紡糸用噴射ノズルを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１に示すように、本発明のノズル部材１０は、上下に貫通した流路が設けられており、流路の内部に供給を受けた原料液を下部の針部１１へ吐き出すものである。
【００２７】
前記針部１１は、前記流路と連通し且つ流路より小さい直径、すなわち微細直径を有する吐出口が内部に設けられており、後述の第２ノズル体部材３０の噴射口３２に挿入されて噴射口３２内に位置する。
【００２８】
前記針部１１は、前記ノズル部材１０の端部に分離可能に取り付けられ、損傷の際に取り替えて整備することができるようにすることが好ましい。
【００２９】
前記針部１１は、微細な直径を持つので、衝撃に折れ易いか撓み易い変形が発生するので、損傷の際に取り替えて簡単に整備することができるようにしたものである。
【００３０】
前記針部１１は、前記ノズル部材１０の端部に螺合によって分離可能に結合することを基本とする。その他にも、公知の結合構造で様々に変形実施することができる。
【００３１】
また、前記ノズル部材１０は、導電性材料で製造して円滑な電気紡糸が行われるようにする。
【００３２】
一方、前記ノズル部材１０は、第１ノズル体部材２０の下部に取り付けられ、前記第１ノズル体部材２０の下方に突出する。そして、前記ノズル部材１０から突出した部分は第２ノズル体部材３０の内部に挿入される。前記第２ノズル体部材３０は前記第１ノズル体部材２０と互いに分離可能に結合する。
【００３３】
前記第１ノズル体部材２０の下部には、前記ノズル部材１０の上部側が挿入されて取り付けられるノズル取付部２１が設けられる。
【００３４】
前記ノズル取付部２１には、前記ノズル部材１０が螺合によって取り付けられる螺合部２１ａが設けられる。この螺合部２１ａを介してノズル部材１０が分解可能に取り付けられる。
【００３５】
前記第１ノズル体部材２０の内部には、前記ノズル部材１０の内部、すなわち流路へ繊維原料液を供給する原料液供給流路２２、および下部面に貫通して後述の第２空気流路３３と連通する第１空気流路２３が設けられる。
【００３６】
また、前記第１ノズル体部材２０の下部には複数のノズル取付部２１が一列に離隔して設けられ、該ノズル取付部２１に複数のノズル部材１０を挿入して取り付けることができる。
【００３７】
前記原料液供給流路２２は、前記複数のノズル取付部２１に挿入された複数のノズル部材１０の流路に連通するメイン原料液供給路２２ａ、および前記第１ノズル体部材２０の上部面から前記複数のメイン原料液供給路２２ａに連通する複数の連結供給路２２ｂとを含む。
【００３８】
前記連結供給路２２ｂには、後述の原料液供給部７０に連結される第１管連結口２０ａが結合される。この第１管連結口２０ａは原料液供給部から繊維原料液をメイン原料液供給路２２ａの内部へ供給する。
【００３９】
また、前記複数のノズル部材１０は、上端部が前記原料液供給流路２２、すなわちメイン原料液供給路２２ａ内に一定の高さ突出するように取り付けられることが好ましい。
【００４０】
前記ノズル部材１０は、図示してはいないが、前記ノズル部材１０を把持するノズル取付用治具を用いて、上端部がメイン原料液供給路２２ａ内に一定の高さ突出するようにノズル取付部２１に結合する。
【００４１】
前記ノズル取付用治具は、前記ノズル部材１０を把持した部分が前記第１ノズル体部材２０の下部に係止されながら、ノズル部材１０の上端部をメイン原料液供給路２２ａ内に一定の高さ突出するように結合させるものである。
【００４２】
前記ノズル部材１０の突出高さは繊維原料液の粘性に応じて変形実施できる。本発明では３〜５ｍｍ以内の高さで突出させることを基本とする。
【００４３】
前記ノズル部材１０が前記原料液供給流路２２の内部に不規則的に突出した場合には、前記連結供給路２２ｂを介して繊維原料液が供給されると、低い高さで突出した前記ノズル部材１０から順次繊維原料液を吐き出す。
【００４４】
したがって、複数のノズル部材１０から電気放射されて捕集された繊維層にバラツキが発生するという問題がある。
【００４５】
前記ノズル部材１０の上端部が前記メイン原料液流路２２ａの内周面と一致するように位置した場合には、前記連結供給路２２ｂに近接した順に前記ノズル部材１０へ繊維原料液が供給されて複数のノズル部材１０から同時に電気紡糸されず、電気紡糸の後に捕集された繊維層にバラツキが発生するという問題がある。
【００４６】
これに対し、前記ノズル部材１０の上端部が前記メイン原料液流路２２ａの内部に一定の高さで突出した状態で、前記原料供給液は、前記原料液供給流路２２へ供給された後、前記メイン原料液流路２２ａの底面から段々満ちてきて、前記複数のノズル部材１０の上端部が突出した高さで前記ノズル部材１０へ同時に供給されるのである。
【００４７】
したがって、複数のノズル部材１０から同時に繊維原料液が吐き出されて電気紡糸がなされるので、電気紡糸で捕集された繊維層にバラツキが発生しないのである。
【００４８】
一方、前記第１ノズル体部材２０の下部には前述したように第２ノズル体部材３０が分離可能に結合する。
【００４９】
前記第２ノズル体部材３０は、前記第１ノズル体部材２０の下部に分離可能に結合し、上部面には前記ノズル部材１０の下部側が挿入される挿入部３１が設けられる。
【００５０】
前記挿入部３１の下部には、前記ノズル部材１０の下端部、すなわち前記針部１１の周りから下部へ空気を噴射する噴射口３２が設けられる。
【００５１】
また、前記噴射口３２内には前記ノズル部材１０が配置され、前記ノズル部材１０の外側へ空気が噴射される。
【００５２】
また、前記噴射口３２は、空気供給流路から空気の供給を受けて前記針部１１の周りから下方に空気を噴射する。
【００５３】
前記空気供給流路は、前記第１ノズル体部材２０に設けられる前記第１空気流路２３と、前記第１空気流路２３および前記噴射口３２に連通し、前記噴射口３２へ空気を供給し、前記第２ノズル体部材３０に設けられる第２空気流路３３とを含む。
【００５４】
また、前記第１空気流路２３は、第１ノズル体部材２０の上部面に貫通し、貫通した上部には後述の空気供給部８０に連結される第２管連結口（図示せず）が結合する。
【００５５】
前記第１ノズル体部材２０と前記第２ノズル体部材３０とが結合した状態で、前記ノズル部材１０は、前記ノズル取付部２１に取り付けられ、残りの部分が前記挿入部３１内に挿入されて取り付けられる。前記針部１１は前記挿入部３１の下部に設けられる噴射口３２内に配置される。
【００５６】
前記針部１１は、端部が前記噴射口３２の出口に挿入状態で位置する。
【００５７】
したがって、使用中に、前記針部１１の端部では、繊維原料液が空気の流速によって吐き出された後、前記噴射口３２の外側へ強く噴射される空気と共に噴射されてビーズが形成されないのである。
【００５８】
また、前記噴射口３２は、供給された空気を針部１１の吐出口の端部側へ案内して集中させることにより、繊維原料液が円滑に噴射されるようにする。
【００５９】
前記第２空気流路３３は、前記第２ノズル体部材３０の横方向の両側面部から横に噴射口３２側へ貫通する第１流路３３ａ、および前記第２ノズル体部材３０の上部面から記前記第１流路３３ａ側へ貫通する第２流路３３ｂを含む。
【００６０】
前記第１流路３３ａには、第２ノズル体部材３０の側面部側に開放された部分を塞ぐ栓部材４０が結合する。
【００６１】
前記第２空気流路３３は、前記第１空気流路２３に連通するように上部面から垂直に第２流路３３ｂを穿設し、前記第２流路３３ｂと噴射口３２とを連通させるために前記第２ノズル体部材３０の横方向の両側面部から第１流路３３ａを水平に穿設するため、第１流路３３ａが第２ノズル体部材３０の横方向の両側面部に貫設される。
【００６２】
したがって、前記栓部材４０は、上述したように、第１流路３３ａの開放部分を塞ぎ、第１流路３３ａと第２流路３３ｂ、すなわち第２空気流路３３を介して噴射口３２へ流入する空気の流出を防止し、噴射口３２へ空気を円滑に排出させる。
【００６３】
また、前記第２ノズル体部材３０の上部面には横方向の両側にそれぞれ複数の締結溝５２が隔設され、前記第１ノズル体部材２０には前記締結溝５２に対応するボルト貫通孔が設けられる。
【００６４】
前記第１ノズル体部材２０と第２ノズル体部材３０とは、ボルト貫通孔を貫通して締結溝５２に締結される複数のボルト部材５０によって互いに分離可能に結合する。その他にも、公知の結合手段を用いて多様に変形実施することができる。
【００６５】
前記第１ノズル体部材２０の下部面と第２ノズル体部材３０の上部面には前記第１空気流路２３および第２空気流路３３が連通するように穿設され、互いに雌雄構造で結合する結合部が備えられる。
【００６６】
前記結合部は、前記第２ノズル体部材３０の上部面に突設され、第２空気流路３３が貫通した結合案内突起３４と、前記第１ノズル体部材２０の下部面に前記結合案内突起３４が結合するように凹設され、第１空気流路２３が貫通した結合溝２４とを含んでなる。
【００６７】
前記第１ノズル体部材２０と第２ノズル体部材３０は、結合案内突起３４が結合溝２４に結合しながら第１空気流路２３と第２空気流路３３とが正確に合致して組み立てられ、第１空気流路２３と第２空気流路３３との間も完全にシールするという効果がある。
【００６８】
前記結合案内突起３４は第１空気流路２３が穿設されて第１ノズル体部材２０の下部面に突設され、前記結合溝２４は第２空気流路３３が穿設されて第２ノズル体部材３０の上部面に設けられてもよい。
【００６９】
前述したように、結合案内突起３４は第１ノズル体部材２０の下部面と前記第２ノズル体部材３０の上部面のいずれか一方に突設され、結合溝２４は第１ノズル体部材２０の下部面と前記第２ノズル体部材３０の上部面のいずれか一方に設けられるように変形実施することができる。
【００７０】
前記第１ノズル体部材２０と前記第２ノズル体部材３０は、合成樹脂材で製造され、ＰＥＥＫ(Poly ether ether ketone)、アセタール(ＰＯＭ、Polyoxymethylene)およびＭＣナイロン(Mono Cast Nylon)のいずれか一つを用いて製造されることが好ましい。
【００７１】
前記ＰＥＥＫ、アセタールおよびＭＣナイロンは、耐熱性、耐薬品性、耐久性などの機械的性質に優れたエンジニアリグプラスチックであって、溶解成形可能な結晶性樹脂のうち、最も高い耐熱性を有するＰＥＥＫで製造することが最も好ましい。
【００７２】
前記第１ノズル体部材２０と前記第２ノズル体部材３０は、前記ＰＥＥＫ、アセタールまたはＭＣナイロンで製造されて高温、高圧の空気を用いて繊維原料液を噴射させる加熱空気電気紡糸(Hot Air Electrospinning)が可能である。
【００７３】
前記加熱空気電気紡糸は微細な直径のナノ繊維を製造する。
【００７４】
すなわち、前述した本発明の電気紡糸用噴射ノズルは、前記第２ノズル体部材３０と前記第１ノズル体部材２０とが結合した状態で、前記ノズル部材１０へ繊維原料液を供給し、前記噴射口３２へ高圧の空気を供給することにより、繊維原料液を空気噴射させる。
【００７５】
この場合、本発明の電気紡糸用噴射ノズルは、微細な直径のナノ繊維を製造する空気電気紡糸及び加熱空気電気紡糸を選択的に行うことができる。
【００７６】
また、本発明の電気紡糸用噴射ノズルは、図２に示すように、第２ノズル体部材３０を前記第１ノズル体部材２０から分離すると、前記ノズル部材１０の針部１１が外部に露出する。
【００７７】
すなわち、本発明の電気紡糸用噴射ノズルは、空気噴射なしで針部１１を介して繊維原料のみを吐き出させて電気紡糸する一般電気紡糸が可能である。
【００７８】
前記針部１１の端部は、前記第２ノズル体部材３０と前記第１ノズル体部材２０とが結合した状態で前記噴射口３２の内部に挿入されて位置する。よって、空気を噴射させることなく電気紡糸を行うことは不可能である。
【００７９】
これは空気を噴射しなければ、挿入された針部１１の端部から吐き出される繊維原料液が噴射口３２にかかって円滑な電気紡糸が行われないためである。
【００８０】
よって、前記第２ノズル体部材３０を分離して前記ノズル部材１０の針部１１を外部に完全に露出させることにより、空気を噴射しない一般電気紡糸が安定的に可能となる。
【００８１】
一方、前述した本発明の電気紡糸用ノズルを用いた電気紡糸装置は、図３に示すように、外部から繊維原料液が流入する原料液供給流路２２が設けられた第１ノズル体部材２０と、前記第１ノズル体部材２０の下部に突出するように取り付けられ、前記原料液供給流路２２から原料液の供給を受けて下方に吐き出すノズル部材１０と、前記第１ノズル体部材２０の下部側に分離可能に取り付けられるもので、前記ノズル部材１０が挿入され且つ前記ノズル部材１０の下端部を覆い被せる、噴射口３２を下部に有する挿入部３１、および前記噴射口３２へ空気を供給する空気供給流路が設けられた第２ノズル体部材３０と、前記第１ノズル体部材２０の原料液供給流路２２へ連結され、繊維原料液を一時的に貯留して繊維原料液に電圧を印加する原料液電圧印加部材６０と、前記原料液電圧印加部材６０に繊維原料液を供給する原料液供給部７０と、前記空気供給流路へ空気を供給する空気供給部８０と、前記ノズル部材１０から吐き出された紡糸繊維をウェブとして捕集するコレクター９０とを含む。
【００８２】
また、本発明の電気紡糸装置は、電圧を印加するいずれか一つの電極は前記原料液電圧印加部材６０に貯留された繊維原料液に連結され、他の一つの電極は接地されることにより電圧差を発生させる電圧付与手段１００をさらに含む。
【００８３】
前記原料液供給部７０は、繊維原料液を貯留する原料液貯留タンク７１、原料液貯留タンク７１から原料液電圧印加部材６０に連結される第１ホース７２、および原料液電圧印加部材６０から原料液供給流路２２に連結される第２ホース７３を含んでなり、繊維原料液を前記原料液電圧印加部材６０を介して原料液供給流路２２へ供給する。
【００８４】
また、第１ホース７２または第２ホース７３には繊維原料液の供給量を制御する流量制御弁が取り付けられる。この流量制御弁は前記原料液供給流路２２へ供給される繊維原料液の供給量を制御することを可能にすることが好ましい。
【００８５】
前記第２ホース７３は、前記第１ノズル体部材２０の上部面で原料液供給流路２２に取り付けられる第１管連結口２０ａに連結され、電流の流れる繊維原料液を原料液供給流路２２へ供給する。
【００８６】
本発明の電気紡糸装置は、前述したように、原料液貯留タンク７１から供給を受けた繊維原料液を原料液電圧印加部材６０の内部に一時的に貯留させた後、繊維原料液に電圧を印加する。
【００８７】
電圧付与手段１００は、いずれか一つの電極は原料液電圧印加部材６０の内部に貯留された繊維原料液に連結され、他の一つの電極は接地されることにより、前記ノズル部材１０と、前記ノズル部材１０から電気紡糸されたウェブ状態の繊維を捕集する前記コレクター９０との間に電気紡糸が可能な電圧差を与える。
【００８８】
前記コレクター９０は、前記紡糸繊維を受け止める模造紙、不織布、フィルムなどの繊維捕集シート部材９１ａが巻き取られた前記第１巻取リール９１と、前記第１巻取リール９１から離隔して設けられ、前記第１巻取リール９１に巻き取られた繊維捕集シート部材９１ａの端部が連結され、モーターによって回転して繊維捕集シート９１ａを巻き取る第２巻取リール９２と、前記第１巻取リール９１と前記第２巻取リール９２との間に隔設され、第１巻取リール９１から第２巻取リール９２へ移動する繊維捕集シート部材９１ａの移動を案内する複数のガイドロール９３と、前記第２巻取リール９２側に設けられ、モーターによって回転して、繊維捕集シート部材上に捕集された紡糸繊維を巻き取る第３巻取リール９４とを含んでなる。
【００８９】
すなわち、繊維原料液に電圧が印加されて電気紡糸がなされるので、前記第１ノズル体部材２０と前記第２ノズル体部材３０の外部へ磁場が漏れて電気紡糸が円滑でなく不安定になることを防止するのはもとより、コレクター９０側との小さい電圧差でも安定な電気紡糸を実現することができる。
【００９０】
また、前記ノズル部材１０の針部１１を介して電気紡糸された繊維は、前記繊維捕集シート部材９１ａの表面にウェブとして捕集されて前記繊維捕集シート部材９１ａと共に移動しながら第３巻取リール９４に巻き取られるのである。
【００９１】
前記第２巻取リール９２に巻き取られた繊維捕集シート部材９１ａは、分離されて第１巻取リール９１に再結合されることにより、再使用が可能である。
【００９２】
一方、前記２ノズル体部材３０は、前記第１ノズル体部材２０に対して結合または分離され、一般電気紡糸(Pure Electrospinning)、空気電気紡糸(Air Electrospinning)および加熱空気電気紡糸(Hot Air Electrospinning)を選択的に行うことができる。
【００９３】
これを含む前記第１ノズル体部材２０と前記第２ノズル体部材３０及びノズル部材１０の実施例は詳しく上述したので、重複説明を回避するために説明を省略する。
【００９４】
前記空気供給部８０は、空気を貯留する空気貯留タンク８１と、前記空気貯留タンク８１から第１流路２３へ連結される空気供給管８２と、前記空気供給管８２に取り付けられ、前記空気供給管８２の管路を開閉する空気調節弁８３と、前記第１ノズル体部材２０と第２ノズル体部材３０との間に介在され、第２ノズル体部材３０が分離または結合された状態を感知するセンサー８４と、前記センサー８４および前記空気調節弁８３に連係し、センサー８４から感知された信号で空気調節弁８３を開閉する弁制御部８５とを含んでなる。
【００９５】
前記弁制御部８５は、前記第１ホース７２及び第２ホース７３の流量制御弁にも連係し、流量制御弁の開閉及び開閉量を制御することができる。
【００９６】
また、前記センサー８４は、前記第１ノズル体部材２０の下部面に取り付けられ、前記第２ノズル体部材３０の上部面に接触する接触式感知センサーを使用する。
【００９７】
前記センサー８４は、前記第２ノズル体部材３０が前記第１ノズル体部材２０の下部に対して結合または分離された状態を感知することを基本とし、その他の公知のセンサーに多様に変形実施することができる。
【００９８】
前記弁制御部８５は、前記第２ノズル体部材３０が分離された状態であることを感知した信号を前記センサー８４から受信し、前記空気調節弁８３が前記空気供給管８２の管路を塞ぐように制御する。
【００９９】
したがって、前記第２ノズル体部材３０が前記第１ノズル体部材２０から分離されると、無駄な空気供給を遮断し、空気噴射なしで繊維原料液のみを前記針部１１へ吐き出させて一般電気紡糸がなされるのである。
【０１００】
これに対し、前記第２ノズル体部材３０が前記第１ノズル体部材に結合した状態では、前記センサー８４がこれを感知して前記弁制御部８５へ伝達する。
【０１０１】
前記弁制御部８５は、前記信号の伝達を受けて前記空気調節弁８３を作動させて前記空気供給管８２の管路を開くように制御する。
【０１０２】
したがって、前記第２ノズル体部材３０が前記第１ノズル体部材２０に結合すると、前記噴射口３２へ空気または加熱空気が供給され、前記ノズル部材１０へ繊維原料液が供給されることにより、空気電気紡糸(Air Electrospinning)または加熱空気電気紡糸(Hot Air Electrospinning)がなされるのである。
【０１０３】
本発明の電気紡糸装置は、前記第２ノズル体部材３０の結合または分離状態を自動感知して空気供給を制御するので、空気供給を制御する別途の操作なしで電気紡糸の形態に応じて安定な電気紡糸を実現することができる。
【０１０４】
本発明は、前述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱することなく多様に変更して実施することができる。それらの変更実施も本発明の構成に含まれることを明かしておく。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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