JP2019167641A - Electrospinning device and manufacturing method of fiber assembly - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電界紡糸装置および繊維集合体の製造方法に関する。 The present invention relates to an electrospinning apparatus and a method for manufacturing a fiber assembly.
電界紡糸装置を用いる電界紡糸法では、通常、繊維の原料を溶解させた溶液(原料液)を吐出するノズルと、ターゲットを載置するコレクタ電極との間に電圧を印加して、原料液およびターゲットをそれぞれ異なる極性に帯電させる。ターゲットに向かってノズルから原料液を吐出させると、静電爆発して、原料液から繊維の原料が分離する。分離した原料は静電延伸されて、ターゲット上に繊維として堆積する。 In an electrospinning method using an electrospinning apparatus, usually, a voltage is applied between a nozzle that discharges a solution (raw material solution) in which a fiber raw material is dissolved and a collector electrode on which a target is placed, and the raw material liquid and Each target is charged to a different polarity. When the raw material liquid is discharged from the nozzle toward the target, electrostatic explosion occurs and the fiber raw material is separated from the raw material liquid. The separated raw material is electrostatically stretched and deposited as fibers on the target.
特許文献1では、繊維をターゲット上に均一に堆積させるために、コレクタ電極をターゲットの面方向に移動させている。 In Patent Document 1, the collector electrode is moved in the surface direction of the target in order to deposit the fibers uniformly on the target.
電界紡糸法によれば、ナノレベルの細い繊維(ナノファイバー)が生成する。ナノファイバーの用途拡大に伴い、これをターゲット上の所望の領域に部分的に堆積させる技術が求められている。 According to the electrospinning method, nano-level fine fibers (nanofibers) are generated. As the use of nanofibers expands, a technique for partially depositing the nanofibers on a desired region on the target is required.
本発明の一局面は、第1の面および前記第1の面とは反対側の第2の面を備える基材に、繊維を堆積させるための電界紡糸装置であって、前記繊維の原料液を吐出する吐出部と、前記吐出部に対向して配置されるコレクタ電極と、前記基材を、前記吐出部と前記コレクタ電極との間であって、前記第1の面が前記吐出部に対向するように、保持する保持部材と、前記吐出部と前記コレクタ電極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記保持部材を、前記第1の面の面方向に移動させる移動手段と、前記頂部と前記保持部材に保持された前記基材の前記第2の面との距離Aを変更して、前記繊維の前記第1の面における堆積状態を制御する距離変更手段と、を備え、前記コレクタ電極は、柱状の基部と、前記基部の前記吐出部に対向する端部に配置される頂部と、を備える、電界紡糸装置に関する。 One aspect of the present invention is an electrospinning apparatus for depositing fibers on a substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface, the raw material liquid for the fibers A discharge portion that discharges the collector, a collector electrode that is disposed opposite to the discharge portion, and the base material between the discharge portion and the collector electrode, wherein the first surface serves as the discharge portion. A holding member to hold, a voltage applying unit for applying a voltage between the ejection unit and the collector electrode, and a moving unit for moving the holding member in the surface direction of the first surface so as to face each other. A distance changing means for changing a distance A between the top portion and the second surface of the base material held by the holding member to control a deposition state of the fiber on the first surface; The collector electrode has a columnar base portion and an end of the base portion facing the discharge portion. And a top portion disposed relates electrospinning device.
本発明の他の局面は、繊維の原料を含む原料液と、第1の面および前記第1の面とは反対側の第2の面を備える基材と、を準備する準備工程と、前記原料液を吐出する吐出部と、前記吐出部に対向して配置されるコレクタ電極との間に、前記基材を前記第1の面を前記吐出部に向けて配置する配置工程と、前記吐出部と前記コレクタ電極との間に電圧を印加しながら前記吐出部から前記原料液を吐出する電界紡糸工程と、を備え、前記コレクタ電極は、柱状の基部と、前記基部の前記吐出部に対向する端部に配置される頂部と、を備えており、前記電界紡糸工程は、前記基材を前記第1の面の面方向に移動させる移動工程と、前記基材の前記第2の面と前記頂部との距離Aを変更して、前記繊維の前記第1の面における堆積状態を制御する距離変更工程と、を備える、繊維集合体の製造方法に関する。 According to another aspect of the present invention, there is provided a preparation step of preparing a raw material liquid containing a raw material of a fiber, and a base material provided with a first surface and a second surface opposite to the first surface, A disposing step of disposing the base material with the first surface facing the discharging unit between a discharging unit that discharges the raw material liquid and a collector electrode disposed to face the discharging unit; An electrospinning step of discharging the raw material liquid from the discharge portion while applying a voltage between the portion and the collector electrode, and the collector electrode is opposed to the discharge portion of the base portion and the discharge portion of the base portion The electrospinning step includes a moving step of moving the base material in the surface direction of the first surface, and the second surface of the base material. The distance for controlling the deposition state of the first surface of the fiber by changing the distance A to the top. Comprising a changing step, the method for producing a fiber assembly.
本発明によれば、電界紡糸法により生成された繊維を、ターゲット上の所望の位置に選択的に堆積させることができる。 According to the present invention, fibers generated by electrospinning can be selectively deposited at desired positions on a target.
電界紡糸の際、原料液は静電爆発するため、繊維は、例えば吐出したノズルを中心とする半球状に広がる領域に生成する。そのため、繊維をターゲットに部分的に堆積させることは困難である。また、ターゲットが非導電性である場合、電界紡糸の進行に伴って、ターゲット自身が原料液と同じ極性に帯電する。これにより、生成空間における電界が変形して、新たな繊維は意図しない領域で生成する場合がある。そのため、ターゲットの繊維が堆積する位置を制御することは困難である。 During electrospinning, since the raw material liquid is electrostatically exploded, the fibers are generated in a hemispherical region centered on the discharged nozzle, for example. Therefore, it is difficult to partially deposit the fiber on the target. When the target is non-conductive, the target itself is charged with the same polarity as the raw material liquid as the electrospinning progresses. As a result, the electric field in the generation space is deformed, and new fibers may be generated in unintended areas. Therefore, it is difficult to control the position where the target fibers are deposited.
本実施形態では、柱状部分およびその末端に配置された頂部を備えるコレクタ電極を用いる。生成空間に生成した繊維は、コレクタ電極の頂部のターゲット(基材)に近い部分に引き寄せられる。そのため、繊維は、基材の限られた領域に選択的に堆積する。基材をその面方向に移動させることにより、繊維は、頂部の相対的な移動軌跡に対応するように、基材上に堆積していく。本実施形態では、さらに、頂部と基材との距離を変化させて、繊維の堆積状態を制御する。繊維の堆積状態とは、例えば、繊維の堆積量および堆積領域である。これらにより、繊維集合体からなる所望の堆積パターンを、基材上に形成することができる。 In the present embodiment, a collector electrode having a columnar portion and a top portion disposed at the end thereof is used. The fiber produced | generated in the production | generation space is drawn near to the part near the target (base material) of the top part of a collector electrode. Therefore, the fibers are selectively deposited on a limited area of the substrate. By moving the substrate in the surface direction, the fibers are deposited on the substrate so as to correspond to the relative movement trajectory of the top. In the present embodiment, the distance between the top and the substrate is further changed to control the fiber deposition state. The fiber deposition state is, for example, a fiber deposition amount and a deposition region. By these, the desired deposition pattern which consists of a fiber assembly can be formed on a base material.
以下、本実施形態に係る電界紡糸装置を、図面を参照しながら説明する。図1は、電界紡糸装置の構成例を示す側面図である。図2は、図1に示す電界紡糸装置の斜視図である。図3は、コレクタ電極の頂部を基材の法線方向から見た上面図である。図4Aは、コレクタ電極の一部を示す側面図であり、図4B〜図4Gは、コレクタ電極の一部を示す斜視図である。本実施形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語(たとえば「X,Y,Z」)を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。また、図示例では、基材が矩形である場合を示しているが、基材の形状はこれに限定されない。図2では、便宜的に、堆積した繊維(繊維集合体)にハッチングを付している。 Hereinafter, the electrospinning apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing a configuration example of an electrospinning apparatus. FIG. 2 is a perspective view of the electrospinning apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a top view of the top of the collector electrode as viewed from the normal direction of the substrate. FIG. 4A is a side view illustrating a part of the collector electrode, and FIGS. 4B to 4G are perspective views illustrating a part of the collector electrode. In the description of the present embodiment, terms (for example, “X, Y, Z”) representing directions are used as appropriate in order to facilitate understanding. However, these are for explanation, and these terms are used in the present invention. It does not limit. Moreover, although the example of illustration shows the case where a base material is a rectangle, the shape of a base material is not limited to this. In FIG. 2, for convenience, the deposited fibers (fiber aggregates) are hatched.
電界紡糸装置10は、繊維の原料液を吐出する吐出部1と、吐出部1に対向して配置され、基部2Bおよび頂部2Tを備えるコレクタ電極2と、ターゲットである基材20を保持する保持部材3と、を備える。基部2Bは、柱状である。頂部2Tは、基部2Bの吐出部1に対向する端部に配置されている。保持部材3は、基材20を、吐出部1と頂部2Tとの間に、第1の面20Xを吐出部1に向けて保持する。電界紡糸装置10は、さらに、吐出部1とコレクタ電極2との間に電圧を印加する電圧印加手段と、保持部材3を第1の面20Xの面方向に移動させる移動手段と、頂部2Tと保持部材3に保持された基材20の第2の面20Yとの距離Aを変更して、繊維の第1の面20Xにおける堆積状態を制御する距離変更手段(いずれも図示せず)と、を備える。コレクタ電極2は接地(グランド)されていてもよいが、吐出部1とは反対の電圧が印加されることが好ましい。堆積パターンの精度がより向上するためである。 The electrospinning apparatus 10 holds a discharge unit 1 that discharges a fiber raw material liquid, a collector electrode 2 that is disposed to face the discharge unit 1 and includes a base 2B and a top 2T, and a base material 20 that is a target. And a member 3. The base 2B is columnar. The top portion 2T is disposed at an end portion of the base portion 2B that faces the discharge portion 1. The holding member 3 holds the base material 20 between the discharge part 1 and the top part 2T with the first surface 20X facing the discharge part 1. The electrospinning apparatus 10 further includes a voltage applying unit that applies a voltage between the discharge unit 1 and the collector electrode 2, a moving unit that moves the holding member 3 in the surface direction of the first surface 20X, and a top 2T. Distance changing means (none of which is shown) for changing the distance A between the second surface 20Y of the base material 20 held by the holding member 3 and controlling the accumulation state of the fibers on the first surface 20X; Is provided. Although the collector electrode 2 may be grounded (grounded), it is preferable to apply a voltage opposite to that of the discharge unit 1. This is because the accuracy of the deposition pattern is further improved.
帯電する吐出部から吐出された原料液は、吐出部とは異なる極性に帯電されたコレクタ電極に引き寄せられる。電界紡糸装置において、静電爆発および静電延伸のための空間(生成空間)を確保するため、さらには、ターゲットである基材に効率よく繊維を堆積させるため、通常、基材はコレクタ電極の近傍に配置される。基材とコレクタ電極との距離は、繊維の基材への堆積効率に大きな影響を与える。 The raw material liquid discharged from the charging discharge portion is attracted to the collector electrode charged to a polarity different from that of the discharge portion. In an electrospinning apparatus, in order to secure a space (generation space) for electrostatic explosion and electrostatic stretching, and to efficiently deposit fibers on a target substrate, the substrate is usually a collector electrode. Located in the vicinity. The distance between the substrate and the collector electrode has a great influence on the deposition efficiency of the fibers on the substrate.
本実施形態では、繊維を基材の限られた領域に選択的に堆積させるため、コレクタ電極2に柱状の基部2Bおよび頂部2Tを設けるとともに、この頂部2Tと、保持部材3に保持された基材20の第2の面20Yとの距離Aを変化させる。 In this embodiment, in order to selectively deposit fibers in a limited region of the base material, the collector electrode 2 is provided with a columnar base 2B and a top 2T, and the top 2T and the base held by the holding member 3 are provided. The distance A to the second surface 20Y of the material 20 is changed.
距離Aに応じて、基材20の第1の面20Xに堆積される繊維の量(単位面積当たりの質量)および/または領域が変化する。距離Aが閾値A0を超えると、繊維は基材20上に堆積することなく、例えば、生成空間を浮遊した後、電界紡糸装置の他の部材に付着する。距離Aが閾値A0以下であると、繊維は、コレクタ電極2の頂部2Tの少なくとも一部に引き寄せられ、基材20の限られた領域に堆積する。さらに、距離Aが閾値A0以下である場合、距離Aが小さくなるにつれ、繊維の堆積する領域が小さくなる。つまり、原料液の吐出を継続したままであっても、堆積させる繊維の量および/または領域を制御することができる。そして、基材20をその面方向(XY平面方向)に移動させることにより、図2に示すように、繊維を、頂部2Tの基材20上における相対的な移動軌跡に対応する部分に堆積させることができる。つまり、基材20上に、所望の堆積パターンを形成することができる。 Depending on the distance A, the amount (mass per unit area) and / or region of the fibers deposited on the first surface 20X of the substrate 20 changes. When the distance A exceeds the threshold value A 0 , the fibers do not accumulate on the base material 20 and, for example, float on the generation space and then adhere to other members of the electrospinning apparatus. When the distance A is equal to or less than the threshold A 0 , the fibers are attracted to at least a part of the top 2T of the collector electrode 2 and are deposited on a limited region of the substrate 20. Further, when the distance A is equal to or less than the threshold A 0 , the area where the fibers are deposited decreases as the distance A decreases. That is, even if the discharge of the raw material liquid is continued, the amount and / or region of the deposited fibers can be controlled. And by moving the base material 20 in the surface direction (XY plane direction), as shown in FIG. 2, a fiber is deposited on the part corresponding to the relative movement locus | trajectory on the base material 20 of the top part 2T. be able to. That is, a desired deposition pattern can be formed on the substrate 20.
電界紡糸法においては、原料液の吐出が開始される当初は、生成空間の電界が安定しないため、生成する繊維が不均一になり易い。本実施形態では、原料液の吐出を継続したまま所望の堆積パターンを形成できるため、高品質の繊維集合体が形成される。 In the electrospinning method, since the electric field in the generation space is not stable at the beginning of the discharge of the raw material liquid, the generated fibers tend to be non-uniform. In the present embodiment, since a desired deposition pattern can be formed while continuing to discharge the raw material liquid, a high-quality fiber assembly is formed.
閾値A0は、頂部2Tと基材20の第2の面20Yとの距離であって、生成した繊維が基材20上に堆積することができる最大の距離である。閾値A0は、吐出部1と頂部2Tとの距離、吐出部1とコレクタ電極2との間に印加される電圧、基材20の材質、保持部材3の材質、コレクタ電極2の電位等に応じて設定される。閾値A0は、例えば、0.5mm〜2mmである。 The threshold A 0 is a distance between the top 2T and the second surface 20Y of the base material 20 and is the maximum distance at which the generated fiber can be deposited on the base material 20. The threshold A 0 depends on the distance between the discharge part 1 and the top part 2T, the voltage applied between the discharge part 1 and the collector electrode 2, the material of the substrate 20, the material of the holding member 3, the potential of the collector electrode 2, and the like. Set accordingly. Threshold A 0 is, for example, 0.5 mm to 2 mm.
距離Aは、頂部2Tと基材20の第2の面20Yとの最短距離である。距離Aは、閾値A0を越える場合もあるし、閾値A0以下の場合もある。距離Aは、0であってもよい。言い換えれば、頂部2Tと基材20の第2の面20Yとは接触していてもよい。距離Aは、例えば、0mm〜3mmである。 The distance A is the shortest distance between the top 2T and the second surface 20Y of the substrate 20. The distance A may or may exceed the threshold value A 0, in some cases the threshold A 0 or less. The distance A may be 0. In other words, the top 2T and the second surface 20Y of the substrate 20 may be in contact with each other. The distance A is, for example, 0 mm to 3 mm.
基材20は、頂部2Tによってわずかに突き上げられてもよい。基材20の頂部2Tによって突き上げられた部分と、その他の部分とのZ方向における最大の距離は、例えば、0mm〜2mmである。Z方向は、基材20の第1の面20Xの法線方向である。 The base material 20 may be slightly pushed up by the top 2T. The maximum distance in the Z direction between the portion pushed up by the top 2T of the substrate 20 and the other portion is, for example, 0 mm to 2 mm. The Z direction is a normal direction of the first surface 20X of the substrate 20.
保持部材3の形状は、基材20を弛みなく保持できる限り、特に限定されない。特に、保持部材3により、基材の第1の面20Xにおける繊維を堆積させる予定の領域(堆積予定領域20a)が弛みなく保持されればよい。堆積予定領域20aが、繊維を堆積させない非堆積領域20bによって取り囲まれている場合、保持部材3は、非堆積領域20b、および、第2の面20Yの非堆積領域20bに対応する領域の少なくとも一部を保持することが好ましい。この場合、第2の面20Yと頂部2Tとの距離Aを、より小さくすることができ、例えば、頂部2Tと基材20の第2の面20Yとを接触させることができる。 The shape of the holding member 3 is not particularly limited as long as the substrate 20 can be held without slack. In particular, the holding member 3 only needs to hold a region (deposition scheduled region 20a) where fibers are to be deposited on the first surface 20X of the base material without slack. When the scheduled deposition region 20a is surrounded by a non-deposition region 20b that does not deposit fibers, the holding member 3 has at least one of the non-deposition region 20b and the region corresponding to the non-deposition region 20b of the second surface 20Y. It is preferable to hold the part. In this case, the distance A between the second surface 20Y and the top portion 2T can be further reduced. For example, the top portion 2T and the second surface 20Y of the substrate 20 can be brought into contact with each other.
基材20の外周が画定されている場合、保持部材3は、例えば、図2に示すように、基材20の周囲を保持する枠体であり得る。ハンドリング性および収納性の観点から、保持部材3は、図2に示すように矩形の環状体であってもよいし、電界紡糸工程において電界の分布が一様になり易く、安定した電界紡糸が行われ易い点から、保持部材3は、円形の環状体であってもよい。保持部材3は、全体が同一平面上にない立体構造であってもよい。また、基材20に接触しない位置にハンドルを備えていてもよいし、基材20に対向しない非対向部を備えていてもよい。 When the outer periphery of the base material 20 is defined, the holding member 3 may be a frame that holds the periphery of the base material 20 as shown in FIG. 2, for example. From the viewpoint of handling properties and storage properties, the holding member 3 may be a rectangular annular body as shown in FIG. 2, and the electric field distribution tends to be uniform in the electrospinning process, and stable electrospinning is possible. From the viewpoint of being easily performed, the holding member 3 may be a circular annular body. The holding member 3 may have a three-dimensional structure that is not entirely on the same plane. Further, a handle may be provided at a position that does not contact the base material 20, or a non-facing portion that does not face the base material 20 may be provided.
保持部材3の材質は特に限定されず、電界紡糸工程に用いられること、電界紡糸工程で印加される電圧に対する耐性、原料液に含まれる溶媒に対する耐性、機械的強度、帯電性等を考慮して適宜選択すればよい。特に、電界紡糸工程に用いられることを考慮すると、保持部材3は、絶縁体であることが好ましい。 The material of the holding member 3 is not particularly limited, taking into consideration that it is used in an electrospinning process, resistance to a voltage applied in the electrospinning process, resistance to a solvent contained in the raw material liquid, mechanical strength, chargeability, and the like. What is necessary is just to select suitably. In particular, considering that it is used in the electrospinning process, the holding member 3 is preferably an insulator.
保持部材3と基材20とは、例えば粘着剤を介して接着される。保持部材3は、第1の面20Xで基材20を保持してもよいし、第2の面20Yで基材20を保持してもよいし、第1の面20Xおよび第2の面20Yの両面で基材20を保持してもよい。 The holding member 3 and the base material 20 are bonded through, for example, an adhesive. The holding member 3 may hold the base material 20 with the first surface 20X, may hold the base material 20 with the second surface 20Y, or the first surface 20X and the second surface 20Y. The substrate 20 may be held on both sides.
基材20が十分な強度を有さない場合、第2の面20Yと頂部2Tとの間に、基材20を外的負荷から保護する保護材を配置してもよい。保護材は薄いことが望ましく、その厚みは、例えば0.01mm以上、0.2mm以下である。保護材の厚みがこの範囲であれば、所望の位置への繊維の堆積を妨げることなく、基材20の損傷を抑制することができる。保護材は特に限定されず、後述する基材と同じ形態および材質であってよい。保護材は、例えば、絶縁性のフィルム、不織布等である。 When the base material 20 does not have sufficient strength, a protective material that protects the base material 20 from an external load may be disposed between the second surface 20Y and the top 2T. The protective material is desirably thin, and the thickness is, for example, 0.01 mm or more and 0.2 mm or less. If the thickness of the protective material is within this range, damage to the substrate 20 can be suppressed without hindering the deposition of fibers at a desired position. A protective material is not specifically limited, The same form and material as the base material mentioned later may be sufficient. The protective material is, for example, an insulating film or a non-woven fabric.
コレクタ電極2は、基部2Bおよび頂部2Tを備えていればよく、基部2Bおよび頂部2Tのみにより形成されてもよい。あるいは、コレクタ電極2は、平板電極(図示せず)と、平板電極上に配置された基部2Bおよび頂部2Tを備えていてもよい。基部2Bと頂部2Tとは一体物であってもよいし、別体であってもよい。 The collector electrode 2 only needs to include the base 2B and the top 2T, and may be formed of only the base 2B and the top 2T. Alternatively, the collector electrode 2 may include a flat plate electrode (not shown) and a base portion 2B and a top portion 2T disposed on the flat plate electrode. The base portion 2B and the top portion 2T may be a single body or separate bodies.
基部2Bは柱状である。柱状とは、例えば、棒状、ピン型、ペン型等である。基部2Bを第1の面20Xの法線方向から見た形状は特に限定されず、円形、楕円形、矩形、その他の多角形であってもよい。基部2Bは、その内部に回転軸を有しており、当該回転軸を中心に回転可能であってもよい。 The base 2B is columnar. The columnar shape is, for example, a rod shape, a pin shape, a pen shape, or the like. The shape of the base 2B viewed from the normal direction of the first surface 20X is not particularly limited, and may be a circle, an ellipse, a rectangle, or another polygon. The base 2B has a rotation axis inside thereof, and may be rotatable around the rotation axis.
頂部2Tは、基部2Bの第2の面20Y側の端部に配置されている。
頂部2Tを第1の面20Xの法線方向から見た形状(投影図形)は特に限定されず、例えば、図3に示すような円形であってもよいし、楕円形、矩形、その他の多角形であってもよいし、不定形であってもよい。投影図形の面積は特に限定されず、堆積パターン等に応じて設定される。投影図形の面積は、例えば、第1の面20Xの面積の1/50〜1/200であってもよい。
The top 2T is disposed at the end of the base 2B on the second surface 20Y side.
The shape (projected figure) of the top 2T viewed from the normal direction of the first surface 20X is not particularly limited, and may be, for example, a circle as shown in FIG. 3, an ellipse, a rectangle, or other various shapes. It may be square or indefinite. The area of the projected figure is not particularly limited, and is set according to the deposition pattern or the like. The area of the projected figure may be, for example, 1/50 to 1/200 of the area of the first surface 20X.
頂部2Tの全体の形状も特に限定されず、半球であってもよいし、錘型、円柱、角柱、アーク柱またはスキージ状であってもよいし、堆積領域に対応する形状であってもよいし、これらの組み合わせであってもよい(図4A〜図4G参照)。図4A〜4Gでは、一例として、基部2Bが円柱である場合を示している。 The overall shape of the top portion 2T is not particularly limited, and may be a hemisphere, a spindle shape, a cylinder, a prism, an arc pillar, or a squeegee, or a shape corresponding to the deposition region. And these combinations may be sufficient (refer to Drawing 4A-Drawing 4G). 4A to 4G show a case where the base 2B is a cylinder as an example.
図4Aに示すコレクタ電極2aの頂部2Taは、半球状である。半球状の頂部2Taは、鋭利なエッジを備えない点で好ましい。頂部2Tがエッジを備える場合、当該エッジに電界が集中し易くなるため、堆積パターンの精度が低下し易くなる。また、頂部2Tと基材20の第2の面20Yとが接触する場合、頂部2Tが鋭利なエッジを備えると、基材20が損傷し易くなったり、基材20の滑らかな移動が妨げられ易くなる。 The top 2Ta of the collector electrode 2a shown in FIG. 4A is hemispherical. The hemispherical apex 2Ta is preferable in that it does not have a sharp edge. When the top portion 2T has an edge, the electric field tends to concentrate on the edge, and the accuracy of the deposition pattern is likely to decrease. Moreover, when the top part 2T and the 2nd surface 20Y of the base material 20 contact, if the top part 2T is equipped with a sharp edge, the base material 20 will be easily damaged or the smooth movement of the base material 20 will be prevented. It becomes easy.
図4Aにおいて、頂部2Taの曲率半径は基部2Baの半径と同じであるが、これに限定されない。頂部2Taの曲率半径は、基部2Baの半径より小さくてもよいし、大きくてもよい。 In FIG. 4A, the radius of curvature of the top 2Ta is the same as the radius of the base 2Ba, but is not limited to this. The curvature radius of the top portion 2Ta may be smaller or larger than the radius of the base portion 2Ba.
図4Bに示すコレクタ電極2bの頂部2Tbは、円柱状である。円柱状の頂部2Tbによれば、比較的太い線を有する堆積パターンを容易に形成できる。図4Bにおいて、頂部2Tbの直径は基部2Bbの直径より大きいが、これに限定されない。頂部2Tbの直径は、基部2Baの直径と同じであってもよいし、小さくてもよい。円柱の中心付近に、半球状あるいは円錐状の突起を設けてもよい。円柱に替えて、角柱であってもよい。角柱の最長の辺は、基部2Bbの直径より長くてもよいし、短くてもよい。角柱の最短の辺は、基部2Bbの直径より長くてもよいし、短くてもよい。 The top 2Tb of the collector electrode 2b shown in FIG. 4B has a cylindrical shape. According to the columnar top portion 2Tb, a deposition pattern having a relatively thick line can be easily formed. In FIG. 4B, the diameter of the top 2Tb is larger than the diameter of the base 2Bb, but is not limited thereto. The diameter of the top portion 2Tb may be the same as or smaller than the diameter of the base portion 2Ba. A hemispherical or conical protrusion may be provided near the center of the cylinder. A prism may be used instead of the cylinder. The longest side of the prism may be longer or shorter than the diameter of the base 2Bb. The shortest side of the prism may be longer or shorter than the diameter of the base 2Bb.
図4Cに示すコレクタ電極2cの頂部2Tcは、円錐状である。円錐状の頂部2Tcによれば、細線を有する堆積パターンを容易に形成できる。図4Cにおいて、頂部2Tcの底面の直径は基部2Bcの直径と同じであるが、これに限定されない。頂部2Tcの底面の直径は、基部2Bcの直径より小さくてもよいし、大きくてもよい。また、頂部2Tcの先端にはボール状あるいはリング状の部材が装着されていてもよい。基材20が滑らかに移動できるようにするためである。 The top 2Tc of the collector electrode 2c shown in FIG. 4C has a conical shape. According to the conical top 2Tc, a deposition pattern having fine lines can be easily formed. In FIG. 4C, the diameter of the bottom surface of the top portion 2Tc is the same as the diameter of the base portion 2Bc, but is not limited thereto. The diameter of the bottom surface of the top portion 2Tc may be smaller or larger than the diameter of the base portion 2Bc. Further, a ball-shaped or ring-shaped member may be attached to the tip of the top portion 2Tc. This is to allow the base material 20 to move smoothly.
図4Dに示すコレクタ電極2dの頂部2Tdは、堆積領域に対応する形状である。図4Dでは、一例として、リング状の頂部2Tdを示している。堆積領域に対応する形状を有する頂部2Tdによれば、所望の堆積パターンを容易に形成できる。 The top 2Td of the collector electrode 2d shown in FIG. 4D has a shape corresponding to the deposition region. FIG. 4D shows a ring-shaped top 2Td as an example. According to the top 2Td having a shape corresponding to the deposition region, a desired deposition pattern can be easily formed.
図4Eに示すコレクタ電極2eの頂部2Teは、内角が90°の円弧を備えるアーク柱状である。ただし、アーク柱の厚みは一様ではなく、円弧の一方の端部から他方の端部に向かって徐々に薄くなっている。つまり、頂部2Teはスキージ部分を備える。スキージ部分は基材20に対向するように配置されており、最も薄い部分が基材20により近い。これにより、頂部2Teと基材20との距離および対向面積が徐々に変化する。よって、グラデーションを有する堆積パターンを容易に形成できる。アーク柱状である頂部2Teの内角は特にこれに限定されず、例えば、45°〜180°であってもよい。 The top 2Te of the collector electrode 2e shown in FIG. 4E has an arc column shape with an arc having an inner angle of 90 °. However, the thickness of the arc column is not uniform, and gradually decreases from one end of the arc toward the other end. That is, the top portion 2Te includes a squeegee portion. The squeegee portion is disposed so as to face the substrate 20, and the thinnest portion is closer to the substrate 20. As a result, the distance between the top 2Te and the base material 20 and the facing area gradually change. Therefore, it is possible to easily form a deposition pattern having gradation. The inner angle of the top portion 2Te having the arc column shape is not particularly limited to this, and may be 45 ° to 180 °, for example.
図4Fに示すコレクタ電極2fの頂部2Tfは、2つの円錐21Tfおよび角柱22Tfを備える。角柱22Tfは2つの円錐21Tfを支持する台座であって、角柱22Tfと各円錐21Tfとは接合されている。これにより、複数の細線を有する堆積パターンを容易に形成できる。円錐21Tfの数は3以上であってもよい。 The top 2Tf of the collector electrode 2f shown in FIG. 4F includes two cones 21Tf and a prism 22Tf. The prism 22Tf is a pedestal that supports two cones 21Tf, and the prism 22Tf and each cone 21Tf are joined. Thereby, a deposition pattern having a plurality of thin lines can be easily formed. The number of cones 21Tf may be three or more.
基部2Bfが回転可能である場合、2つの円錐21Tfは、基部2Bの回転軸に重ならないように配置されてもよい。これにより、同心円状にある複数の円弧を有する堆積パターンを容易に形成できる。円錐21Tfは、基部2Bの回転軸に重ならないように1つだけ配置されてもよい。この場合も、円弧を有する堆積パターンを容易に形成できる。 When the base 2Bf is rotatable, the two cones 21Tf may be arranged so as not to overlap the rotation axis of the base 2B. Thereby, a deposition pattern having a plurality of concentric arcs can be easily formed. Only one cone 21Tf may be arranged so as not to overlap the rotation axis of the base 2B. Also in this case, a deposition pattern having an arc can be easily formed.
図4Gに示すコレクタ電極2gの頂部2Tgは、円錐21Tgおよび円錐21Tgを取り囲む絶縁性のリング23Tgを備える。リング23Tgは、第2の面20Yと円錐21Tgの先端との間の距離を規定するガイドである。これにより、一様な堆積パターンを容易に形成できる。円錐21Tgおよびリング23Tgは、それぞれ基部2Bgに固定される。リング23Tgは、Z方向に摺動可能に固定されてもよい。さらに、リング23Tgより大きな導電性のリングを、リング23Tgと同心円状に配置してもよい。この場合、導電性のリングを接地して、それぞれのリングの電位を変えることにより、繊維は円錐21Tgに集まりやすくなって、所望の堆積パターンをより容易に形成できる。 The top 2Tg of the collector electrode 2g shown in FIG. 4G includes a cone 21Tg and an insulating ring 23Tg surrounding the cone 21Tg. The ring 23Tg is a guide that defines the distance between the second surface 20Y and the tip of the cone 21Tg. Thereby, a uniform deposition pattern can be easily formed. The cone 21Tg and the ring 23Tg are each fixed to the base 2Bg. The ring 23Tg may be slidably fixed in the Z direction. Further, a conductive ring larger than the ring 23Tg may be arranged concentrically with the ring 23Tg. In this case, by grounding the conductive rings and changing the electric potential of each ring, the fibers are easily collected in the cone 21Tg, and a desired deposition pattern can be formed more easily.
その他、頂部2Tは、基部2Bの直径よりも十分大きな(例えば、3倍以上の)直径を有するパラボラアンテナ型の部材と、その中央に配置される円錐とを備えてもよい。パラボラアンテナ型の部材は、その開口が基材20に対向するように設けられる。これにより、吐出部1との間に安定した電界を形成しながら、繊維の堆積領域を制御することができる。パラボラアンテナ型の部材に替えて、基部2Bの直径よりも十分大きな直径を有する円柱を用いてもよい。パラボラアンテナ型の部材あるいは上記円柱の中央には、円錐に替えて、半球を配置してもよい。 In addition, the top portion 2T may include a parabolic antenna-type member having a diameter sufficiently larger (for example, three times or more) than the diameter of the base portion 2B, and a cone disposed at the center thereof. The parabolic antenna type member is provided so that the opening thereof faces the substrate 20. Thus, the fiber accumulation region can be controlled while forming a stable electric field between the discharge unit 1 and the discharge unit 1. Instead of the parabolic antenna type member, a cylinder having a diameter sufficiently larger than the diameter of the base 2B may be used. Instead of a cone, a hemisphere may be arranged at the center of the parabolic antenna type member or the cylinder.
繊維は、第1の面20X上であって、おおよそ上記投影図形に対応する領域(以下、堆積領域)に堆積する。頂部2Tが、例えば、曲率半径5mmの半球状であって、頂部2Tと第2の面20Yとが接触する(A=0)場合、堆積領域は、直径約2.5mm〜3mmの円形になる。第2の面20Yと頂部2Tとの間に保護材が配置される場合、あるいは、頂部2Tと第2の面20Yとが接触していない(0<A≦A0)場合、堆積領域の直径は、3mmよりも若干大きくなり得る。 The fibers are deposited on the first surface 20X and in a region (hereinafter, a deposition region) approximately corresponding to the projected figure. When the top portion 2T is, for example, a hemisphere having a curvature radius of 5 mm and the top portion 2T and the second surface 20Y are in contact with each other (A = 0), the deposition region is circular with a diameter of about 2.5 mm to 3 mm. . When a protective material is disposed between the second surface 20Y and the top portion 2T, or when the top portion 2T and the second surface 20Y are not in contact (0 <A ≦ A 0 ), the diameter of the deposition region Can be slightly larger than 3 mm.
コレクタ電極全体、基部2Bあるいは頂部2Tは、取り換え可能であってもよい。形状および面積の異なる投影図形を有する複数の頂部2Tを用いることにより、基材20に様々な堆積パターンを形成することができる。 The entire collector electrode, base 2B or top 2T may be replaceable. Various deposition patterns can be formed on the substrate 20 by using the plurality of top portions 2T having projected figures having different shapes and areas.
好ましい態様では、距離Aは、吐出部1ではなく、コレクタ電極2を移動させることにより変更される。吐出部1と基材20との間の距離が変わらないため、生成空間の電界の変化が少なく、安定した紡糸が行われ易い。この場合、コレクタ電極2の位置を精密に制御する観点から、コレクタ電極2の移動を制御する機構と、コレクタ電極2とは絶縁させる。 In a preferred embodiment, the distance A is changed by moving the collector electrode 2 instead of the discharge unit 1. Since the distance between the discharge part 1 and the base material 20 does not change, there is little change in the electric field in the generation space, and stable spinning is easily performed. In this case, the mechanism for controlling the movement of the collector electrode 2 and the collector electrode 2 are insulated from the viewpoint of precisely controlling the position of the collector electrode 2.
距離Aは、保持部材3を移動させることにより変更されてもよい。保持部材3が絶縁性である場合、保持部材3の移動を制御する機構と保持部材3とを絶縁することを要しないため、装置を簡略化することができる。 The distance A may be changed by moving the holding member 3. When the holding member 3 is insulative, it is not necessary to insulate the holding member 3 from the mechanism that controls the movement of the holding member 3, so that the apparatus can be simplified.
吐出部1から原料液が吐出されている間、特に、繊維が基材20に堆積する条件(A<A0)を満たしている間、吐出部1と頂部2Tの第2の面20Yに最も近い部分とを結ぶ方向(第1の方向)は一定に保たれることが好ましい。例えば、距離変更手段は、コレクタ電極2を、第1の方向を維持するように移動することが好ましい。吐出部1およびコレクタ電極2をともに移動させる場合には、両者のX方向およびY方向における位置関係が変化しないように移動させる。繊維が引き寄せられる方向(第1の方向)を変化させないことにより、紡糸が安定し、所望の位置に繊維を堆積させ易くなる。 While the raw material liquid is being discharged from the discharge portion 1, particularly while satisfying the condition in which the fibers are deposited on the base material 20 (A <A 0 ), the discharge portion 1 and the second surface 20Y of the top portion 2T are the most. It is preferable that the direction connecting the close parts (first direction) is kept constant. For example, the distance changing means preferably moves the collector electrode 2 so as to maintain the first direction. When the ejection unit 1 and the collector electrode 2 are moved together, the ejection unit 1 and the collector electrode 2 are moved so as not to change the positional relationship between the X direction and the Y direction. By not changing the direction in which the fibers are attracted (first direction), the spinning is stabilized and the fibers are easily deposited at a desired position.
特に、A<A0を満たしている間、吐出部1およびコレクタ電極を移動させず、基材20のみをXY方向に移動させることが好ましい。言い換えれば、移動手段は、保持部材3を、Z方向の位置を変えずにXY方向に移動させることが好ましい。この場合、第1の方向とともに距離Aも一定に保たれるため、紡糸の安定性が向上し、堆積パターンの精度がより向上する。 In particular, it is preferable to move only the base material 20 in the XY direction without moving the discharge unit 1 and the collector electrode while A <A 0 is satisfied. In other words, the moving means preferably moves the holding member 3 in the XY direction without changing the position in the Z direction. In this case, since the distance A is kept constant together with the first direction, the spinning stability is improved and the accuracy of the deposition pattern is further improved.
基材20のXY方向における移動の回数、方向および速度によって、繊維が堆積する領域の面積および/または形状、さらには堆積する繊維の量が変化する。例えば、基材20を少しずつずらしながら同じ方向に移動させると、投影図形の移動方向に垂直な幅より広い幅のパターンあるいはグラデーションを有するパターンを形成することができる。また、基材20を同じ領域で繰り返し移動させると、堆積する繊維の単位面積当たりの質量を増やすことができる。 The area and / or shape of the region on which the fibers are deposited and the amount of the fibers to be deposited vary depending on the number, direction, and speed of movement of the substrate 20 in the XY direction. For example, when the base material 20 is moved in the same direction while being gradually shifted, a pattern having a width wider than the width perpendicular to the moving direction of the projected figure or a pattern having gradation can be formed. Moreover, if the base material 20 is repeatedly moved in the same area | region, the mass per unit area of the fiber to accumulate can be increased.
堆積する繊維の量は、保持部材3あるいはコレクタ電極2を移動させて距離Aを変更することによっても変化し得る。堆積する繊維の量は、例えば、吐出部1とコレクタ電極2との間の印加電圧、吐出部1からの原料液の吐出量、基材20あるいは保持部材3の電位を変えることによっても、変化しうる。なかでも、電界紡糸の安定性の点で、基材20のXY方向における移動の速度あるいは距離Aを変えて、堆積する繊維の量を変化させることが好ましい。 The amount of fibers deposited can also be changed by moving the holding member 3 or the collector electrode 2 to change the distance A. The amount of fibers deposited can also be changed by changing the applied voltage between the discharge unit 1 and the collector electrode 2, the discharge amount of the raw material liquid from the discharge unit 1, and the potential of the base material 20 or the holding member 3, for example. Yes. Among these, from the viewpoint of electrospinning stability, it is preferable to change the amount of fibers to be deposited by changing the movement speed or distance A of the substrate 20 in the XY direction.
第1の方向は特に限定されない。紡糸の安定性および堆積パターンの精度を考慮すると、第1の方向と第1の面20Xの法線方向(Z方向)とが成す小さい方の角度は、20度以下であることが好ましい。第1の方向が一定であるとは、例えば、第1の方向の変化が10度以下であることをいう。距離Aが一定であるとは、例えば、距離Aの変化が、距離Aの1/10以下であることをいう。 The first direction is not particularly limited. Considering the spinning stability and the accuracy of the deposition pattern, the smaller angle formed by the first direction and the normal direction (Z direction) of the first surface 20X is preferably 20 degrees or less. That the first direction is constant means, for example, that the change in the first direction is 10 degrees or less. The distance A being constant means, for example, that the change in the distance A is 1/10 or less of the distance A.
電界紡糸装置10は、さらに、第1の面20X上における堆積領域の位置および堆積量を検出する第1の検出手段を備えてもよい。この場合、第1の検出手段によって検出された堆積領域の位置および堆積量を、例えば、吐出部1、移動手段および距離変更手段を制御する各制御部にフィードバックして、吐出部1からの原料液の吐出量、保持部材およびコレクタ電極2の移動量および移動方向等を決定する。あるいは、堆積パターンおよび堆積量を、上記各制御部に予め設定してもよい。これにより、所望の堆積パターンを、基材20上に容易に形成することができる。 The electrospinning apparatus 10 may further include first detection means for detecting the position of the deposition region and the deposition amount on the first surface 20X. In this case, the position of the deposition region and the deposition amount detected by the first detection unit are fed back to, for example, each control unit that controls the discharge unit 1, the moving unit, and the distance change unit, so The liquid discharge amount, the moving amount and moving direction of the holding member and the collector electrode 2 are determined. Alternatively, a deposition pattern and a deposition amount may be set in advance in each control unit. Thereby, a desired deposition pattern can be easily formed on the substrate 20.
基材20への繊維の堆積が進行すると、基材20は繊維(原料液)と同じ電荷を帯びてくる。そのため、基材20は、原料液と反対の極性を有する頂部2Tに引き付けられ易くなって、距離Aの制御が困難になる場合がある。電界紡糸装置10は、さらに、第2の面20Yと頂部2Tとの距離を検出する第2の検出手段を備えてもよい。この場合、第2の検出手段によって検出された距離Aを、距離変更手段を制御する制御部にフィードバックして、コレクタ電極2の移動量を決定する。あるいは、電界紡糸装置10は、基材20を除電する除電手段を備えてもよい。除電方法は特に限定されず、除電ブラシを用いてもよいし、コロナ放電等によって発生したイオン風を基材20に照射してもよいし、電離放射線(紫外線等)を基材20に照射してもよい。なかでも、基材および堆積する複数の繊維(以下、繊維集合体と称する場合がある。)の損傷が抑制され易い点で、除電は、イオン風を照射することにより行われることが好ましい。 As the deposition of fibers on the substrate 20 progresses, the substrate 20 is charged with the same charge as the fibers (raw material liquid). Therefore, the base material 20 is likely to be attracted to the top portion 2T having a polarity opposite to that of the raw material liquid, and it may be difficult to control the distance A. The electrospinning apparatus 10 may further include a second detection unit that detects the distance between the second surface 20Y and the top 2T. In this case, the distance A detected by the second detection unit is fed back to the control unit that controls the distance change unit, and the amount of movement of the collector electrode 2 is determined. Alternatively, the electrospinning apparatus 10 may include a static elimination unit that neutralizes the base material 20. The static elimination method is not particularly limited, and a static elimination brush may be used, ion wind generated by corona discharge or the like may be applied to the substrate 20, or ionizing radiation (ultraviolet rays or the like) may be applied to the substrate 20. May be. Especially, it is preferable that static elimination is performed by irradiating an ion wind at the point which is easy to suppress damage to a base material and the some fiber to accumulate (henceforth a fiber assembly).
吐出部1は、導体で構成されており、その内部は中空になっている。中空部には原料液が収容される。吐出部1の基材20と対向する側には、原料液の吐出口が1以上設けられている。吐出部1の吐出口と基材20との距離は、電界紡糸装置10の規模、生成させる繊維の繊維径にもよるが、例えば、100〜600mmであればよい。原料液は、吐出部1の中空部と連通するポンプ(図示せず)の圧力により、中空部に供給された後、吐出口から基材20に向かって吐出される。なお、吐出部1の構成は上記に限定されない。 The discharge part 1 is comprised with the conductor, The inside is hollow. The raw material liquid is accommodated in the hollow portion. One or more raw material liquid discharge ports are provided on the side of the discharge unit 1 facing the substrate 20. The distance between the discharge port of the discharge unit 1 and the substrate 20 depends on the scale of the electrospinning apparatus 10 and the fiber diameter of the fiber to be generated, but may be, for example, 100 to 600 mm. The raw material liquid is supplied to the hollow portion by the pressure of a pump (not shown) communicating with the hollow portion of the discharge portion 1, and then discharged from the discharge port toward the base material 20. In addition, the structure of the discharge part 1 is not limited to the above.
吐出部1の内部(中空部)は、図5に示すように、原料液を輸送する第1流路1Aと、ガスを輸送する第2流路1Bと、を備えてもよい。第1流路1Aと第2流路1Bとは独立している。第1流路1Aの基材20に対向する端部には、原料液30の吐出口(第1吐出口1a)が形成されている。第2流路1Bの基材20に対向する端部には、ガスの吐出口(第2吐出口1b)が形成されている。第2吐出口1bは、第1流路1Aあるいは第1吐出口1aの周囲を取り囲むように配置されている。第1吐出口1aから原料液を吐出する際、第2吐出口1bからガスを吐出することにより、原料液30は、周囲をガスで包囲された状態で生成空間に吐出される。よって、静電爆発の拡がりが抑制されて、繊維を堆積させる位置の精度が高まる。 The inside (hollow part) of the discharge part 1 may be provided with the 1st flow path 1A which conveys a raw material liquid, and the 2nd flow path 1B which conveys gas, as shown in FIG. The first channel 1A and the second channel 1B are independent. A discharge port (first discharge port 1a) for the raw material liquid 30 is formed at the end of the first flow path 1A facing the base member 20. A gas discharge port (second discharge port 1b) is formed at an end of the second flow path 1B facing the base material 20. The second discharge port 1b is disposed so as to surround the first flow path 1A or the first discharge port 1a. When the raw material liquid is discharged from the first discharge port 1a, the raw material liquid 30 is discharged into the generation space in a state surrounded by the gas by discharging the gas from the second discharge port 1b. Therefore, the spread of electrostatic explosion is suppressed, and the accuracy of the position where fibers are deposited is increased.
電圧の印加によって、生成空間を満たす大気中の酸素および/または窒素から、活性酸素種(ROS)および/または活性窒素種(RNS)が生成する場合がある。第2吐出口1bからガスを吐出することによって、生成空間に吐出される原料液30を、ROSおよびRNSから保護することができる。さらに、原料液30の周囲の帯電性が低下するため、安定した電界紡糸が行われ易くなる。 By applying voltage, reactive oxygen species (ROS) and / or reactive nitrogen species (RNS) may be generated from oxygen and / or nitrogen in the atmosphere filling the generation space. By discharging the gas from the second discharge port 1b, the raw material liquid 30 discharged into the generation space can be protected from ROS and RNS. Furthermore, since the charging property around the raw material liquid 30 is lowered, stable electrospinning is easily performed.
第1流路1Aの第1吐出口1aを備える端部は、図5に示すように、第2吐出口1bよりも基材20に近い位置にあることが好ましい。原料液30は、ガスによって基材20に向かう方向の気流が形成された状態で生成空間に吐出されるため、静電爆発の拡がりはさらに抑制され易くなる。加えて、原料液30の静電爆発の開始点が基材20に近くなるため、堆積の位置精度がさらに高まる。 As shown in FIG. 5, it is preferable that the edge part provided with the 1st discharge port 1a of the 1st flow path 1A exists in the position closer to the base material 20 rather than the 2nd discharge port 1b. Since the raw material liquid 30 is discharged into the generation space in a state where an airflow in the direction toward the base material 20 is formed by the gas, the spread of the electrostatic explosion is further easily suppressed. In addition, since the starting point of the electrostatic explosion of the raw material liquid 30 is close to the base material 20, the positional accuracy of the deposition is further increased.
ガスの流量は特に限定されず、例えば、1リットル/分〜15リットル/分であってもよく、5リットル/分〜10リットル/分であってもよい。ガスの流量がこの範囲であると、静電爆発の拡がりが抑制され易い。ガスの種類も特に限定されないが、生成する繊維に影響を与えない点で、ドライエア、窒素ガス等であればよい。 The gas flow rate is not particularly limited, and may be, for example, 1 liter / minute to 15 liter / minute, or 5 liter / minute to 10 liter / minute. When the gas flow rate is within this range, the spread of electrostatic explosion is likely to be suppressed. The type of gas is not particularly limited, but may be dry air, nitrogen gas, or the like in that it does not affect the fibers that are generated.
電界紡糸装置10は、複数の吐出部1を備えてもよい。この場合、必要に応じて、原料液30を吐出させる吐出部1を切り替える。 The electrospinning apparatus 10 may include a plurality of discharge units 1. In this case, the discharge part 1 which discharges the raw material liquid 30 is switched as needed.
電界紡糸装置10は、さらに、不要な繊維を生成空間内から除去するための吸着機構あるいは吸引機構を備えてもよい。不要な繊維とは、基材20に到達せずに、生成空間内を浮遊する可能性のある繊維である。電界紡糸装置10は、吐出部1のクリーニング機構を備えてもよい。 The electrospinning apparatus 10 may further include an adsorption mechanism or a suction mechanism for removing unnecessary fibers from the generation space. Unnecessary fibers are fibers that may float in the generation space without reaching the substrate 20. The electrospinning apparatus 10 may include a cleaning mechanism for the discharge unit 1.
次に、本実施形態に係る繊維集合体の製造方法について説明する。
繊維集合体の製造方法は、繊維の原料を含む原料液と、第1の面および第1の面とは反対側の第2の面を備える基材と、を準備する準備工程と、原料液を吐出する吐出部と、吐出部に対向して配置されるコレクタ電極との間に、基材を第1の面を吐出部に向けて配置する配置工程と、吐出部とコレクタ電極との間に電圧を印加しながら吐出部から原料液を吐出する電界紡糸工程と、を備える。コレクタ電極は、柱状の基部と、基部の吐出部に対向する端部に配置される頂部と、を備える。電界紡糸工程は、基材を第1の面の面方向に移動させる移動工程と、基材の第2の面と頂部との距離Aを変更して、繊維の第1の面における堆積状態を制御する距離変更工程と、を備える。製造される繊維集合体によって、基材上にパターン(堆積パターン)が形成される。
Next, the manufacturing method of the fiber assembly which concerns on this embodiment is demonstrated.
The method for producing a fiber assembly includes a preparation step of preparing a raw material liquid containing a raw material of a fiber, and a base having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a raw material liquid Between the discharge unit and the collector electrode, and between the discharge unit and the collector electrode, between the discharge unit and the collector electrode arranged to face the discharge unit And an electrospinning step of discharging the raw material liquid from the discharge portion while applying a voltage to the substrate. The collector electrode includes a columnar base portion and a top portion disposed at an end portion facing the discharge portion of the base portion. In the electrospinning step, the moving step of moving the substrate in the surface direction of the first surface and the distance A between the second surface and the top of the substrate are changed to change the deposition state on the first surface of the fiber. A distance changing step to be controlled. A pattern (deposition pattern) is formed on the substrate by the manufactured fiber assembly.
(準備工程)
繊維の原料を含む原料液および基材を準備する。
原料液は、繊維の原料とこれを溶解させる溶媒を含む。
(Preparation process)
A raw material liquid containing a raw material of the fiber and a base material are prepared.
The raw material liquid contains a fiber raw material and a solvent for dissolving the raw material.
繊維の原料は特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。繊維の原料としては、例えば、コラーゲン、コラーゲンペプチド、ゼラチン、ケラチンおよびシルクプロテイン等のタンパク質、プルラン、セルロース、セロファン、デンプン、キチン、キトサン、アルギン酸、コーンスターチおよびこれらの塩等の多糖類、ポリアミド(PA)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアセタール(POM)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリサルホン(PSF)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアリレート(PAR)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ酢酸ビニル(PVAc)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリウレタン(PU)、ポリスチレン(PS)等のポリマーが挙げられる。これらは、単独あるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらポリマーを構成するモノマーを複数種用いた共重合体であってもよい。 The raw material of a fiber is not specifically limited, What is necessary is just to select suitably according to a use. Examples of the raw material of the fiber include proteins such as collagen, collagen peptide, gelatin, keratin and silk protein, polysaccharides such as pullulan, cellulose, cellophane, starch, chitin, chitosan, alginic acid, corn starch and salts thereof, polyamide (PA ), Polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyetherimide (PEI), polyacetal (POM), polycarbonate (PC), polyetheretherketone (PEEK), polysulfone (PSF), polyethersulfone (PES) , Polyphenylene sulfide (PPS), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyarylate (PAR), polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol Le (PVA), polyvinyl acetate (PVAc), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyurethane (PU), include polymers such as polystyrene (PS). You may use these individually or in combination of 2 or more types. Moreover, the copolymer using multiple types of monomers which comprise these polymers may be sufficient.
溶媒も特に限定されず、繊維の原料に応じ適宜選択すればよい。溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、イソブチルアルコール、ヘキサフルオロイソプロパノール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジベンジルアルコール等のアルコール、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、メチル−n−プロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセトン、ヘキサフルオロアセトン、フェノール、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、塩化メチル、塩化エチル、塩化メチレン、クロロホルム、o−クロロトルエン、p−クロロトルエン、四塩化炭素、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、酢酸、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、o−キシレン、p−キシレン、m−キシレン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ピリジン等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。 The solvent is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the raw material of the fiber. Examples of the solvent include water, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, isobutyl alcohol, hexafluoroisopropanol, tetraethylene glycol, triethylene glycol, dibenzyl alcohol and other alcohols, 1,3-dioxolane, 1, 4-dioxane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl n-hexyl ketone, methyl n-propyl ketone, diisopropyl ketone, diisobutyl ketone, acetone, hexafluoroacetone, phenol, formic acid, methyl formate, ethyl formate, propyl formate, benzoate Methyl acid, ethyl benzoate, propyl benzoate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dipropyl phthalate, methyl chloride, ethyl chloride Methylene chloride, chloroform, o-chlorotoluene, p-chlorotoluene, carbon tetrachloride, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, trichloroethane, dichloropropane, dibromoethane, dibromopropane, methyl bromide, ethyl bromide, Propyl bromide, acetic acid, benzene, toluene, hexane, cyclohexane, cyclohexanone, cyclopentane, o-xylene, p-xylene, m-xylene, acetonitrile, tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl Examples thereof include sulfoxide and pyridine. These may be used alone or in combination of two or more.
原料液における溶媒と原料との混合比率は、選定される溶媒の種類と原料の種類により異なる。原料液における溶媒の割合は、例えば、60質量%から98質量%である。 The mixing ratio of the solvent and the raw material in the raw material liquid varies depending on the type of the selected solvent and the type of the raw material. The ratio of the solvent in the raw material liquid is, for example, 60% by mass to 98% by mass.
原料液の粘度は、電界における原料液の吐出に適するように適宜設定すればよい。なかでも、25℃の条件下、せん断速度1(1/s)で回転粘度計によって測定される原料液の粘度は、例えば、0.1〜30Pa・sであり、0.5〜30Pa・sであってもよい。原料液の粘度がこの範囲であると、安定した電界紡糸が可能になる。 What is necessary is just to set suitably the viscosity of a raw material liquid so that it may be suitable for discharge of the raw material liquid in an electric field. In particular, the viscosity of the raw material liquid measured by a rotational viscometer at a shear rate of 1 (1 / s) under the condition of 25 ° C. is, for example, 0.1 to 30 Pa · s, and 0.5 to 30 Pa · s. It may be. When the viscosity of the raw material liquid is within this range, stable electrospinning becomes possible.
基材の大きさ、形状、形態および材質は特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。
基材の周囲が保持部材により保持される場合、基材は無端ではなく、外周が画定されていることが好ましい。一方、基材の大きさおよび形状は限定されない。基材は、例えば、一辺が3cm〜50cmの矩形であってもよいし、直径3cm〜50cmの円形であってもよいし、最大径が3cm〜50cmの不定形であってもよい。
The size, shape, form and material of the substrate are not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the application.
When the periphery of the base material is held by the holding member, it is preferable that the base material is not endless and the outer periphery is defined. On the other hand, the size and shape of the substrate are not limited. The substrate may be, for example, a rectangle with a side of 3 cm to 50 cm, a circle with a diameter of 3 cm to 50 cm, or an indefinite shape with a maximum diameter of 3 cm to 50 cm.
基材の形態および材質は特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。基材の形態としては、例えば、繊維構造体(織物、編物および不織布等)、フィルム、シート状の多孔質体(スポンジ等)等が例示できる。 The form and material of the substrate are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the application. Examples of the form of the substrate include fiber structures (woven fabrics, knitted fabrics, nonwoven fabrics and the like), films, sheet-like porous bodies (sponges and the like), and the like.
繊維構造体である基材(繊維基材)の材質としては、例えば、ガラス繊維、セルロース、アクリル樹脂、PP、ポリエチレン(PE)、PET、ポリブチレンテレフタレート、PA、あるいはこれらの混合物等が挙げられる。 Examples of the material of the substrate (fiber substrate) which is a fiber structure include glass fiber, cellulose, acrylic resin, PP, polyethylene (PE), PET, polybutylene terephthalate, PA, or a mixture thereof. .
繊維基材の厚みは、例えば、50μm以上、500μm以下であってもよく、150μm以上、400μm以下であってもよい。 The thickness of the fiber substrate may be, for example, 50 μm or more and 500 μm or less, or 150 μm or more and 400 μm or less.
フィルムである基材(フィルム基材)またはシート状の多孔質体の材質としては、例えば、生体適合性を有するポリマーが挙げられる。生体適合性を有するフィルム基材は、皮膚に接触して使用する用途に適している。フィルム基材は、生体適合性に加えて、ガス透過性、生分解性を有していてもよい。生体適合性を有するフィルム基材上に、タンパク質を含む繊維を堆積させて得られるシートは、美容効果の期待できる皮膚貼付用シートとして適している。この場合、フィルム基材の目元や口元に対応する部分に、繊維を選択的に堆積させてもよい。 Examples of the material of the substrate (film substrate) that is a film or the sheet-like porous body include biocompatible polymers. A biocompatible film substrate is suitable for use in contact with the skin. The film substrate may have gas permeability and biodegradability in addition to biocompatibility. A sheet obtained by depositing a protein-containing fiber on a biocompatible film substrate is suitable as a sheet for skin application that can be expected to have a cosmetic effect. In this case, fibers may be selectively deposited on portions corresponding to the eyes and mouth of the film base.
生体適合性を有するポリマーとしては、例えば、タンパク質、多糖類、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、PE、ポリエチレンサクシネート、PET、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリグルタミン酸またはこれらの塩、ポリビニルアルコール(PVA)、PU、ポリ酸無水物、あるいはこれらの混合物等が挙げられる。また、これらポリマーを構成するモノマーを複数種用いた共重合体であってもよい。 Examples of the biocompatible polymer include proteins, polysaccharides, polyglycolic acid, polylactic acid, polycaprolactone, PE, polyethylene succinate, PET, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyglutamic acid or salts thereof, polyvinyl alcohol ( PVA), PU, polyanhydrides, or mixtures thereof. Moreover, the copolymer using multiple types of monomers which comprise these polymers may be sufficient.
フィルム基材またはシート状の多孔質体の厚みは、ハンドリング性の観点から、50nm以上であってもよく、100nm以上であってもよい。一方、皮膚への密着性を考慮すると、フィルム基材またはシート状の多孔質体の厚みは、500μm以下であることが好ましく、100μm以下であることがより好ましい。特に、ガス透過性を考慮すると、フィルム基材の厚みは、10μm以下であることが好ましく、1000nm以下であることがより好ましい。 From the viewpoint of handling properties, the thickness of the film substrate or the sheet-like porous body may be 50 nm or more, or 100 nm or more. On the other hand, considering the adhesion to the skin, the thickness of the film substrate or sheet-like porous body is preferably 500 μm or less, and more preferably 100 μm or less. In particular, in consideration of gas permeability, the thickness of the film base material is preferably 10 μm or less, and more preferably 1000 nm or less.
(配置工程)
原料液を吐出する吐出部と、吐出部に対向して配置されるコレクタ電極との間に、基材を第1の面を吐出部に向けて配置する。基材は、例えば枠状の保持部材により周囲を保持された状態で配置される。これにより、基材は、弛みなく、好ましくはテンションをかけられた状態で、所定の位置に配置される。保持部材と基材とは、例えば粘着剤を介して接着される。
(Arrangement process)
The base material is disposed with the first surface facing the discharge portion between the discharge portion that discharges the raw material liquid and the collector electrode that is disposed to face the discharge portion. A base material is arrange | positioned in the state hold | maintained with the frame-shaped holding member, for example. Thereby, the base material is arranged at a predetermined position without slack, preferably in a tensioned state. The holding member and the base material are bonded via, for example, an adhesive.
(電界紡糸工程)
吐出部とコレクタ電極との間に電圧を印加しながら吐出部から原料液を吐出して、基材の第1の面に繊維を堆積させる。コレクタ電極は上記のような基部および頂部を備えている。
(Electrospinning process)
The raw material liquid is discharged from the discharge portion while applying a voltage between the discharge portion and the collector electrode, and fibers are deposited on the first surface of the substrate. The collector electrode has a base and a top as described above.
電界紡糸工程では、基材を、第1の面の面方向に移動させる移動工程、および、基材の第2の面と柱状部分の頂部との距離Aを変更して、繊維の第1の面における堆積状態を制御する距離変更工程が行われる。 In the electrospinning step, the substrate is moved in the surface direction of the first surface, and the distance A between the second surface of the substrate and the top of the columnar portion is changed to change the first fiber A distance changing step for controlling the deposition state on the surface is performed.
移動工程および距離変更工程は、同時に実行されてもよい。堆積パターンの精度が高まる点で、移動工程および距離変更工程はそれぞれ個別に実行されることが好ましい。移動工程および距離変更工程は、吐出部から原料液を吐出しながら行われてもよい。繊維が基材上に堆積するか否かは、距離Aによって制御できるためである。 The moving process and the distance changing process may be performed simultaneously. In terms of increasing the accuracy of the deposition pattern, it is preferable that the moving step and the distance changing step are executed individually. The moving step and the distance changing step may be performed while discharging the raw material liquid from the discharge unit. This is because whether or not the fibers are deposited on the substrate can be controlled by the distance A.
距離変更工程において、距離Aはコレクタ電極を移動させることにより変更される。このとき、吐出部と頂部とを結ぶ第1の方向が一定に保たれるように、コレクタ電極を移動させることが好ましい。あるいは、距離変更工程において、距離Aは基材を移動させることにより変更される。移動工程においては、距離Aを一定に保ちながら基材が移動されることが好ましい。 In the distance changing step, the distance A is changed by moving the collector electrode. At this time, it is preferable to move the collector electrode so that the first direction connecting the discharge portion and the top portion is kept constant. Alternatively, in the distance changing step, the distance A is changed by moving the base material. In the moving step, it is preferable that the substrate is moved while keeping the distance A constant.
堆積する繊維の平均繊維径は特に限定されず、用途に応じて適宜設定すればよい。平均繊維径は、例えば、50nm以上、3μm以下であってもよい。なかでも、皮膚貼付用シートとして用いられる場合、平均繊維径は、600nm以下であることが好ましく、200nm以下であることがより好ましく、100nm以下であることが特に好ましい。皮膚貼付用シートの皮膚への密着性が高まるためである。 The average fiber diameter of the fibers to be deposited is not particularly limited, and may be set as appropriate according to the application. The average fiber diameter may be, for example, 50 nm or more and 3 μm or less. In particular, when used as a sheet for skin application, the average fiber diameter is preferably 600 nm or less, more preferably 200 nm or less, and particularly preferably 100 nm or less. This is because the adhesiveness of the skin patch sheet to the skin is enhanced.
平均繊維径とは、繊維の直径の平均値である。繊維の直径とは、繊維の長さ方向に対して垂直な断面の直径である。そのような断面が円形でない場合には、最大径を直径と見なしてよい。また、基材の第1の面の法線方向から見たときの、繊維の長さ方向に対して垂直な方向の幅を、繊維の直径と見なしてもよい。平均繊維径は、例えば、繊維集合体に含まれる任意の10本の繊維の任意の箇所の直径の平均値である。 The average fiber diameter is an average value of fiber diameters. The diameter of the fiber is a diameter of a cross section perpendicular to the length direction of the fiber. If such a cross section is not circular, the maximum diameter may be considered as the diameter. Further, the width in the direction perpendicular to the length direction of the fiber when viewed from the normal direction of the first surface of the substrate may be regarded as the fiber diameter. The average fiber diameter is, for example, an average value of diameters at arbitrary locations of arbitrary 10 fibers included in the fiber assembly.
必要に応じて、頂部および/または原料液の種類を変えながら、電界紡糸工程を複数回繰り返してもよい。電界紡糸工程の後、風乾、減圧、あるいは繊維集合体にダメージを与えない条件での加熱等により、繊維に含まれる溶媒の除去を行ってもよい。 If necessary, the electrospinning process may be repeated a plurality of times while changing the type of the top and / or the raw material liquid. After the electrospinning step, the solvent contained in the fiber may be removed by air drying, decompression, or heating under conditions that do not damage the fiber assembly.
図6は、本実施形態に係る電界紡糸装置および製造方法により得られた繊維集合体の写真である。図4Aに示された半球状(曲率半径5mm)の頂部を備えるコレクタ電極を用いて、フィルム基材上に、繊維集合体を文字状に堆積させた。距離Aは0mmとした。繊維の原料はPVDFである。文字の太さは3mmであった。 FIG. 6 is a photograph of the fiber assembly obtained by the electrospinning apparatus and the manufacturing method according to the present embodiment. Using a collector electrode having a hemispherical (curvature radius of 5 mm) top shown in FIG. 4A, a fiber assembly was deposited in a letter shape on the film substrate. The distance A was 0 mm. The raw material of the fiber is PVDF. The thickness of the character was 3 mm.
本発明の電界紡糸装置および製造方法によれば、繊維を、基材の任意の位置に堆積させることができるため、種々の用途に使用できる。 According to the electrospinning apparatus and the manufacturing method of the present invention, the fiber can be deposited at an arbitrary position of the base material, and thus can be used for various applications.
10:電界紡糸装置
1:吐出部
1A:第1流路
1a:第1吐出口
1B:第2流路
1b:第2吐出口
2、2a〜2g:コレクタ電極
2B、2Ba〜2Bg:基部
2T、2Ta〜2Tg:頂部
21Tf、21Tg:円錐
22Tf:角柱
23Tg:リング
3:保持部材
20:基材
20X:第1の面
20a:堆積予定領域
20b:非堆積領域
20Y:第2の面
30:原料液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Electrospinning apparatus 1: Discharge part 1A: 1st flow path 1a: 1st discharge port 1B: 2nd flow path 1b: 2nd discharge port 2, 2a-2g: Collector electrode 2B, 2Ba-2Bg: Base 2T, 2Ta to 2Tg: Top portion 21Tf, 21Tg: Cone 22Tf: Square column 23Tg: Ring 3: Holding member 20: Base material 20X: First surface 20a: Deposition region 20b: Non-deposition region 20Y: Second surface 30: Raw material liquid
Claims (15)
前記繊維の原料液を吐出する吐出部と、
前記吐出部に対向して配置されるコレクタ電極と、
前記基材を、前記吐出部と前記コレクタ電極との間であって、前記第1の面が前記吐出部に対向するように、保持する保持部材と、
前記吐出部と前記コレクタ電極との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記保持部材を、前記第1の面の面方向に移動させる移動手段と、
前記頂部と前記保持部材に保持された前記基材の前記第2の面との距離Aを変更して、前記繊維の前記第1の面における堆積状態を制御する距離変更手段と、を備え、
前記コレクタ電極は、柱状の基部と、前記基部の前記吐出部に対向する端部に配置される頂部と、を備える、電界紡糸装置。 An electrospinning apparatus for depositing fibers on a substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface,
A discharge part for discharging the raw material liquid of the fiber;
A collector electrode disposed to face the discharge unit;
A holding member that holds the base material between the discharge unit and the collector electrode so that the first surface faces the discharge unit;
Voltage application means for applying a voltage between the ejection part and the collector electrode;
Moving means for moving the holding member in the surface direction of the first surface;
A distance changing means for changing the distance A between the top and the second surface of the base material held by the holding member to control the deposition state of the fiber on the first surface;
The said collector electrode is an electrospinning apparatus provided with the column-shaped base part and the top part arrange | positioned at the edge part which opposes the said discharge part of the said base part.
前記保持部材は、前記非堆積領域、および、前記第2の面の前記非堆積領域に対応する領域の少なくとも一部を保持する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電界紡糸装置。 The first surface of the substrate has a deposition planned region for depositing the fibers, and a non-deposition region surrounding the deposition planned region,
The electrospinning apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the holding member holds at least a part of the non-deposition region and a region corresponding to the non-deposition region of the second surface. .
前記第1流路の前記基材に対向する端部には、前記原料液を吐出する第1吐出口が形成されており、
前記第2流路の前記基材に対向する端部には、前記ガスを吐出する第2吐出口が形成されており、
前記第2吐出口は、前記第1吐出口または前記第1流路の周囲を取り囲むように配置されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電界紡糸装置。 The discharge unit includes a first flow path for transporting the raw material liquid therein, and a second flow path for transporting gas independently of the first flow path,
A first discharge port for discharging the raw material liquid is formed at an end portion of the first flow channel facing the base material,
A second discharge port for discharging the gas is formed at an end of the second flow path facing the base material,
The electrospinning apparatus according to claim 1, wherein the second discharge port is disposed so as to surround the first discharge port or the first flow path.
前記原料液を吐出する吐出部と、前記吐出部に対向して配置されるコレクタ電極との間に、前記基材を前記第1の面を前記吐出部に向けて配置する配置工程と、
前記吐出部と前記コレクタ電極との間に電圧を印加しながら前記吐出部から前記原料液を吐出する電界紡糸工程と、を備え、
前記コレクタ電極は、柱状の基部と、前記基部の前記吐出部に対向する端部に配置される頂部と、を備えており、
前記電界紡糸工程は、
前記基材を前記第1の面の面方向に移動させる移動工程と、
前記基材の前記第2の面と前記頂部との距離Aを変更して、前記繊維の前記第1の面における堆積状態を制御する距離変更工程と、を備える、繊維集合体の製造方法。 A preparation step of preparing a raw material liquid containing a raw material of a fiber, and a base material provided with a first surface and a second surface opposite to the first surface;
An arrangement step of arranging the base material with the first surface facing the discharge section between a discharge section that discharges the raw material liquid and a collector electrode that is disposed to face the discharge section;
An electrospinning step of discharging the raw material liquid from the discharge unit while applying a voltage between the discharge unit and the collector electrode,
The collector electrode includes a columnar base portion and a top portion disposed at an end portion of the base portion facing the discharge portion,
The electrospinning process includes
A moving step of moving the substrate in the surface direction of the first surface;
A distance changing step of changing a distance A between the second surface and the top portion of the base material to control a deposition state of the fiber on the first surface;
前記基材の前記第1の面は、前記繊維を堆積させる堆積予定領域と、前記堆積予定領域を取り囲む非堆積領域と、を有し、
前記保持部材は、前記非堆積領域、および、前記第2の面の前記非堆積領域に対応する領域の少なくとも一部を保持する、請求項9〜14のいずれか一項に記載の繊維集合体の製造方法。
In the arrangement step, the base material is held by a holding member,
The first surface of the substrate has a deposition planned region for depositing the fibers, and a non-deposition region surrounding the deposition planned region,
The fiber assembly according to any one of claims 9 to 14, wherein the holding member holds at least a part of the non-deposition region and a region corresponding to the non-deposition region of the second surface. Manufacturing method.
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Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7981353B2 (en) * | 2005-12-12 | 2011-07-19 | University Of Washington | Method for controlled electrospinning |
WO2011058708A1 (en) * | 2009-11-10 | 2011-05-19 | パナソニック株式会社 | Nanofiber manufacturing device and nanofiber manufacturing method |
CN102383204A (en) * | 2011-08-11 | 2012-03-21 | 武汉纺织大学 | Self-absorption electrostatic spinning device capable of being used for producing nanofibers in large quantities |
CN105350089B (en) * | 2015-11-13 | 2017-12-26 | 广东工业大学 | A kind of pneumoelectric collected based on negative pressure spins three-dimensional rack preparation method and device |
JP6427518B2 (en) * | 2016-03-17 | 2018-11-21 | 株式会社東芝 | Nozzle head module and electrospinning apparatus |
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