(57)【要約】【課題】エレクトロスピニングによる繊維の捕集率の向上を図る。【解決手段】エレクトロスピニング装置１は、帯電した紡糸液Ｌを吐出する紡糸液吐出口１１と、紡糸液吐出口１１から吐出された紡糸液Ｌに対して気体Ｗを噴出する気体噴出口１２と、紡糸液Ｌが繊維化したものが付着する基材４を支持する基材支持部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、紡糸液吐出口１１、気体噴出口１２および基材支持部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを覆うカバー２とを備える。気体噴出口１２が、基材４に対して傾いている。カバー２には、気体Ｗを排気するための排気口２ａが設けられている。排気口２ａは、気体噴出口１２よりも高く、基材４よりも低い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電した紡糸液を吐出する紡糸液吐出口と、
前記紡糸液吐出口から吐出された前記紡糸液に対して気体を噴出する気体噴出口と、
前記紡糸液が繊維化したものが付着する基材を支持する基材支持部と、
前記紡糸液吐出口、前記気体噴出口および前記基材支持部を覆うカバーと、
を備え、
前記気体噴出口が、前記基材に対して傾いており、
前記カバーには、前記気体を排気するための排気口が設けられており、
前記排気口は、前記気体噴出口よりも高く、前記基材よりも低い、
エレクトロスピニング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエレクトロスピニング装置であって、
前記気体噴出口の前方に、前記排気口が設けられている、
エレクトロスピニング装置。
【請求項３】
請求項１に記載のエレクトロスピニング装置であって、
前記基材支持部が、前記紡糸液とは正負が逆に帯電している、
エレクトロスピニング装置。
【請求項４】
請求項１に記載のエレクトロスピニング装置であって、
前記カバーの内部に、温度および湿度を一定に保った空気を送り込む、
エレクトロスピニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロスピニングに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロスピニングによる繊維の製造において、ノズルから吐出された溶融状態の樹脂に、空気流を直角にあてて、捕集シートに捕集することが知られている（例えば、特許文献１の図８を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２０９６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来技術によれば、空気流が捕集シートにあたってしまい、捕集シートに捕集された繊維を吹き飛ばし、捕集率の低下を招く。
【０００５】
そこで、本発明は、エレクトロスピニングによる繊維の捕集率の向上を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかるエレクトロスピニング装置は、帯電した紡糸液を吐出する紡糸液吐出口と、前記紡糸液吐出口から吐出された前記紡糸液に対して気体を噴出する気体噴出口と、前記紡糸液が繊維化したものが付着する基材を支持する基材支持部と、前記紡糸液吐出口、前記気体噴出口および前記基材支持部を覆うカバーとを備え、前記気体噴出口が、前記基材に対して傾いており、前記カバーには、前記気体を排気するための排気口が設けられており、前記排気口は、前記気体噴出口よりも高く、前記基材よりも低いように構成される。
【０００７】
上記のように構成されたエレクトロスピニング装置によれば、紡糸液吐出口が、帯電した紡糸液を吐出する。気体噴出口が、前記紡糸液吐出口から吐出された前記紡糸液に対して気体を噴出する。基材支持部が、前記紡糸液が繊維化したものが付着する基材を支持する。カバーが、前記紡糸液吐出口、前記気体噴出口および前記基材支持部を覆う。前記気体噴出口が、前記基材に対して傾いている。前記カバーには、前記気体を排気するための排気口が設けられている。前記排気口は、前記気体噴出口よりも高く、前記基材よりも低い。
【０００８】
なお、本発明にかかるエレクトロスピニング装置によれば、前記気体噴出口の前方に、前記排気口が設けられているようにしてもよい。
【０００９】
なお、本発明にかかるエレクトロスピニング装置によれば、前記基材支持部が、前記紡糸液とは正負が逆に帯電しているようにしてもよい。
【００１０】
なお、本発明にかかるエレクトロスピニング装置によれば、前記カバーの内部に、温度および湿度を一定に保った空気を送り込むようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態にかかるエレクトロスピニング装置１の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるエレクトロスピニング装置１の正面断面図であり、気体Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の流れを示す図である。
【図３】本発明の実施形態にかかるエレクトロスピニング装置１の正面断面図であり、紡糸液Ｌの流れを示す図である。
【図４】本発明の実施形態にかかるエレクトロスピニング装置１の平面断面図である。
【図５】本発明の実施形態にかかるエレクトロスピニング装置１における紡糸ユニット１０の拡大正面図である。
【図６】紡糸ユニット１０近傍の紡糸液Ｌの流れを示す図である。
【図７】紡糸距離と捕集率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態にかかるエレクトロスピニング装置１の斜視図である。エレクトロスピニング装置１はカバー２に覆われている。なお、図１においては、カバー２の内部を見ることはできないが、のぞき窓を設けて内部を見られるようにしてもよい。
【００１４】
図２は、本発明の実施形態にかかるエレクトロスピニング装置１の正面断面図であり、気体Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の流れを示す図である。図３は、本発明の実施形態にかかるエレクトロスピニング装置１の正面断面図であり、紡糸液Ｌの流れを示す図である。図４は、本発明の実施形態にかかるエレクトロスピニング装置１の平面断面図である。ただし、図４においては、紡糸ユニット１０のうち、紡糸液吐出口１１、気体噴出口１２および台１８のみを図示している。
【００１５】
カバー２は、紡糸液吐出口１１および気体噴出口１２を有する紡糸ユニット１０と、基材支持部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとを覆う。カバー２の内部に、温度および湿度を一定に保った空気を送り込む。カバー２の内部の温度および湿度を一定に保つことは、基材４によるナノファイバの捕集率の向上に有益である。なお、図４を参照して、紡糸ユニット１０には、紡糸液吐出口１１および気体噴出口１２が複数組設けられている。
【００１６】
図５は、本発明の実施形態にかかるエレクトロスピニング装置１における紡糸ユニット１０の拡大正面図である。
【００１７】
図５を参照して、紡糸ユニット１０は、紡糸液吐出口１１、気体噴出口１２、紡糸液搬送部１１０、気体搬送部１２０、スペーサ１４、１５、関節１６、台１８を有する。ただし、関節１６および台１８は、図５において図示省略する（図２および図３参照）。
【００１８】
紡糸液搬送部１１０は、紡糸液Ｌを紡糸液吐出口１１に向けて搬送する。紡糸液吐出口１１は、帯電した紡糸液Ｌを吐出する。紡糸液Ｌは、例えば正に帯電させる。
【００１９】
気体搬送部１２０は、気体Ｗを気体噴出口１２に向けて搬送する。気体噴出口１２は、紡糸液吐出口１１から吐出された紡糸液Ｌに対して気体Ｗを噴出する。なお、気体搬送部１２０の上に、紡糸液搬送部１１０が配置されている。
【００２０】
スペーサ１４は、紡糸液搬送部１１０および気体搬送部１２０（の気体噴出口１２が配置されている面Ａ）の間に配置される部材である。スペーサ１４の厚みを変えることで、紡糸液吐出口１１と基材４との距離を変化させることができる。
【００２１】
スペーサ１５は、紡糸液搬送部１１０および気体搬送部１２０（の気体噴出口１２が配置されている面Ａと直交し、面Ａの後方にある面Ｂ）の間に配置される部材である。スペーサ１５の厚みを変えることで、紡糸液吐出口１１と気体Wとの距離を変化させることができる。
【００２２】
関節１６は、回転することで、気体搬送部１２０および気体噴出口１２の傾きを変えることができる。なお、図２および図３においては、気体搬送部１２０および気体噴出口１２は、基材４に対して４５度傾いている。
【００２３】
台１８は、関節１６を支える台である。
【００２４】
図６は、紡糸ユニット１０近傍の紡糸液Ｌの流れを示す図である。ただし、図６においては、紡糸ユニット１０のうち紡糸液吐出口１１および気体噴出口１２のみを図示している。
【００２５】
紡糸液吐出口１１の先端にはテイラーコーンＬ１が形成される。テイラーコーンＬ１から一本の線状である線状体Ｌ２が噴出してくるが、気体噴出口１２からの気体Ｗの流れにのって、およそななめ４５度上方に延伸する。線状体Ｌ２は、やがて気体Ｗの流れと直交する方向にも大きく引き伸ばされながら蛇行するようになり、ナノファイバＬ３となる。
【００２６】
図２〜図４に戻り、基材４には紡糸液Ｌが繊維化したもの（ナノファイバＬ３）が付着する。基材支持部（基部４ａ、側部４ｂ、４ｃ、突起４ｄ）は、基材４を支持する。ただし、図３においては、ナノファイバＬ３を図示の便宜上、３本の直線状の矢印として図示している。ただし、図３における３本の直線状の矢印のうちの中央のものを除く左右の２本が、図６におけるナノファイバＬ３に接する２本の点線に相当する。
【００２７】
基部４ａには突起４ｄが設けられており、突起４ｄを介して基材４に接触する。側部４ｂ、４ｃは、基部４ａの側面に設けられた側壁である。基材４とカバー２の上壁との間のすきまは、排気ファンに接続されており、このすきまを排気することで負圧が生じ、基材４に上向きの力が生じ、基材４が突起４ｄに押し付けられる。
【００２８】
なお、基材支持部は、紡糸液Ｌとは正負が逆に帯電している。例えば、紡糸液Ｌが正に、基部４ａおよび突起４ｄが負に帯電している（図３参照）。
【００２９】
気体噴出口１２は、基材４に対して傾いている。例えば、図２および図３においては、気体噴出口１２は、基材４に対して４５度傾いている。カバー２には、気体Ｗを排気するための排気口２ａが設けられている。排気口２ａは、気体噴出口１２よりも高く、基材４よりも低い。
【００３０】
なお、気体噴出口１２の前方に、排気口２ａが設けられている。ただし、「前方」とは、例えば図２〜図４においては、左側である。なお、例えば図２〜図４においては、「後方」が右側となる。気体噴出口１２は左上方に突出しているが、特に水平方向において突出している向きに着目して、左側を「前方」としている。また、排気口２ａの幅Y1は、２個台１８の幅Y2よりも大きくすることが好ましい（図４参照）。
【００３１】
次に、本発明の実施形態の動作を説明する。
【００３２】
まず、図６を参照して、紡糸液Ｌが紡糸液吐出口１１から吐出されると、線状体Ｌ２が、気体噴出口１２からの気体の流れにのって、およそななめ４５度上方に延伸し、やがて気体Ｗの流れと直交する方向にも大きく引き伸ばされながら蛇行するようになり、ナノファイバＬ３となる。
【００３３】
ここで、図２を参照し、気体噴出口１２からの気体の流れＷ１は基材４に向かうが、気体の流れＷ２は基材４に向かわず、排気口２ａの方にそれていく。排気口２ａからは、気体が排気される（気体の流れＷ３）。これにより、基材４に気体噴出口１２からの気体があたる量が減少する。これにより、基材４に付着するナノファイバＬ３が吹き飛ばされることを抑制できる。
【００３４】
なお、図３を参照し、排気口２ａの方にそれていく気体の流れＷ２にもかかわらず、ナノファイバＬ３は基材４に向かう。ナノファイバＬ３は正に帯電している一方で、基部４ａおよび突起４ｄが負に帯電しているので、ナノファイバＬ３は基材４に向かって引っ張られることになるからである。
【００３５】
なお、紡糸距離（図６を参照して、紡糸液吐出口１１の気体の噴出方向への射影を起点とし、気体の噴出方向に沿って、基材４まで伸ばしたものの長さ）は、短過ぎると、気体噴出口１２からの気体が基材４を直撃してしまうし、長過ぎると、ナノファイバＬ３を基材４に引っ張り上げる力が足りなくなる。そこで、エレクトロスピニングによる繊維の捕集率の向上のためには、紡糸距離を適切にとることが重要である。
【００３６】
図７は、紡糸距離と捕集率との関係を示すグラフである。ただし、気体噴出口１２は、基材４に対して４５度傾いている。紡糸距離600mm程度が、捕集率の向上のために好適であることが分かる。なお、紡糸液Ｌとしては、7.5重量％のポリビニルアルコール水溶液を用い、気体噴出口１２から気体の噴出速度は15m/sである。
【００３７】
本発明の実施形態によれば、気体噴出口１２からの気体の流れの一部が、気体の流れＷ２は基材４に向かわず、排気口２ａの方にそれていくので、その分、基材４に付着するナノファイバＬ３が吹き飛ばされることを抑制できる。
【００３８】
しかも、ナノファイバＬ３は正に帯電している一方で、基部４ａおよび突起４ｄが負に帯電しているので、気体の流れＷ２が排気口２ａの方にそれても、ナノファイバＬ３を基材４に向かって引っ張り上げて、捕集率の向上に資することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  エレクトロスピニング装置
２  カバー
２ａ  排気口
１０  紡糸ユニット
１１  紡糸液吐出口
１２  気体噴出口
１１０  紡糸液搬送部
１２０  気体搬送部
１４、１５  スペーサ
１６  関節
１８  台
４  基材
４ａ  基部
４ｂ、４ｃ  側部
４ｄ  突起
Ｌ  紡糸液
Ｌ１  テイラーコーン
Ｌ２  線状体
Ｌ３  ナノファイバ
Ｗ  気体
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３  気体の流れ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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