纤维制造装置及纤维制造方法与流程

文档序号:15626951发布日期:2018-10-09 23:12阅读:248来源:国知局

本发明实施方式涉及制造纤维的纤维制造装置及纤维制造方法。



背景技术:

以往,我们知道使用静电纺丝法制造例如纳米级纤维的纤维制造装置。在以往的纤维制造装置中,在原料液排出(静电纺丝)开始时和停止时(停止施加电场电压时),剩余压力使原料液排出,制造出不稳定的纤维。为了防止这样的问题,以往的纤维制造装置具有将遮挡板插入原料液排出区域、挡住不稳定的纤维等的机构。

但是,在以往的纤维制造装置中,由于一直到原料液的剩余压力消除掉要花费时间,因此一直到原料液排出停止需要大量的时间。因此,一直到原料液排出停止为止,需要挡住大量不稳定的纤维。并且,在原料液排出停止时,从排出原料液的排出头的排出面产生液滴等。该液滴弄脏排出头的排出面,给下一次原料液排出开始时带来影响。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2016-053231号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

本发明想要解决的问题就是要提供能够防止原料液排出开始时和停止时的不稳定的纤维附着在收集件上、维持排出头的排出面的清洁度,并且能够缩短不稳定的原料液排出的时间的纤维制造装置。

用于解决课题的手段

实施方式所涉及的纤维制造装置为具备将聚合物溶解到溶剂中的原料液向收集件排出的排出头、以及使所述排出头与所述收集件之间产生电位差的电源部的纤维制造装置,具有:回收所述排出头排出的原料液的回收装置,清扫所述排出头的清洁装置,以及使所述排出头向所述排出头与所述收集件相对置的涂敷位置、所述排出头与所述回收装置相对置的回收位置、以及所述排出头与所述清洁装置相对置的清洁位置中的任一个位置移动的移动装置。

附图说明

图1为表示包含实施方式所涉及的纤维制造装置的制造系统的剖视图;

图2为表示实施方式所涉及的纤维制造装置的立体图;

图3(a)(b)(c)为表示实施方式所涉及的纤维制造装置的排出头的移动位置的示意图;

图4为表示实施方式所涉及的纤维制造装置的排出头移动到涂敷位置的状态的立体图;

图5为表示实施方式所涉及的纤维制造装置的排出头移动到伪涂(日文:捨て打ち、英文:dummycoating)位置的状态的立体图;

图6为表示实施方式所涉及的纤维制造装置的排出头移动到清洁位置的状态的立体图;

图7为表示实施方式所涉及的纤维制造装置的控制结构的方框图;

图8为表示实施方式所涉及的纤维制造装置的原料液排出停止时的控制处理的流程图;

图9为表示实施方式所涉及的纤维制造装置的原料液排出开始时的控制处理的流程图。

具体实施方式

下面参照附图对实施方式进行说明。

首先,参照图1对包含实施方式所涉及的纤维制造装置的制造系统进行说明。图1为表示制造系统1的剖视图。

制造系统1对从设置在框体10外的供给辊(未图示)经由框体10的供给口11提供到框体10内的带状收集件4涂敷例如纳米级的纤维。以下将纳米级纤维简称为“纤维”。

制造系统1经由框体10的回收口12将涂敷了纤维的收集件4回收到设置在框体10外的回收辊(未图示)上。

收集件4为例如铝箔。但是,收集件4并不局限于铝箔。

如图1所示,制造系统1具有多台纤维制造装置2和多个支承辊3。并且,如图1所示,各纤维制造装置2具有排出头21和支承排出头21的支承体22,而且如图2所示,具有清洁装置30和伪涂装置40。例如,清洁装置30和伪涂装置40能够与收集件4并排成同一列配置。排出头21在清洁装置30、伪涂装置40与收集件4之间移动。由于各部件4、30、40并排成同一列配置,因此用来使排出头21移动的后述的移动装置61没有必要例如为每个装置设置多个,即只要设置一个就可以,因此能够实现装置的小型化。各部件4、30、40的排列顺序没有限制,本实施方式中例如像图3(a)所示那样清洁装置30和伪涂装置40夹着收集件4并排成同一列配置。并且,排出头21在清洁装置30与伪涂装置40之间移动。即,后述的涂敷位置与伪涂位置相邻。因此,不用使排出头21进行的原料液的排出停止,在后述的伪涂之后就能够进行从排出头21的为了获得纤维制品的原料液的排出。由此,不用在伪涂装置40变更调整过的排出条件,只要移动排出头21就能够往收集件4排出原料液,由于进行无徒劳的条件设置,因此能够进行稳定的纤维制造。

另外,图1所示的纤维制造装置2的台数和支承辊的个数仅为一例,并不局限于此。下面对各部件的结构详细地进行说明。

收集件4架设在支承辊3上。像后述那样,收集件4能够与伪涂装置40的回收带41沿排出头21移动的方向配置在同一面上。支承辊3以架设的收集件4通过纤维制造装置2的两侧、并且通过相邻的纤维制造装置2的两侧的收集件4的面翻转的方式设置在框体10内的多个预定位置。

例如,在图1中,收集件4通过配置在最左侧的纤维制造装置2的两侧时,使其一个面(例如表面)朝纤维制造装置2的排出头21通过。而收集件4通过与配置在最左侧的纤维制造装置2相邻配置在例如右侧的纤维制造装置2的两侧时,使其另一面(例如里面)朝向该右侧相邻的纤维制造装置2的排出头21通过。

像上述那样配置的支承辊3通过旋转与供给辊和回收辊配合,以经过各纤维制造装置2的两侧的方式输送收集件4。

排出头21具有配置了用来排出原料液的未图示的喷嘴的例如一对排出面21a(参照后述的例如图3)。排出头21排出的原料液为作为纤维的原料的聚合物溶解到溶剂里的溶液。

为了使排出头21与收集件4之间产生电场,利用后述的电源装置66(电源部)给排出头21施加高电压。另外,收集件4例如接地。而且,利用后述的送液泵67给排出头21输送原料液。排出头21利用与收集件4之间产生的电场向收集件4排出原料液。

在本实施方式中,排出面21a朝向纤维制造装置2的两侧地配置。因此,排出头21从纤维制造装置2的两侧往收集件4排出原料液。排出头21排出的原料液中包含的溶剂挥发,纤维(聚合物)到达收集件4。

即,排出头21通过排出原料液喷出纤维。并且,收集件4接收排出头21喷出的纤维。由此,收集件4上作为纤维制品被涂敷纤维。

支承体22例如像图1所示那样支承4个排出头21。但是,图1所示的排出头21的个数只是一例,并不局限于此。支承体22使排出头21的一对排出面21a朝向纤维制造装置2的两侧地支承排出头21。

并且,如图1所示,支承体22以排出头21沿收集件4的输送方向配置在各纤维制造装置2的两侧的方式支承排出头21。而且,支承体22以相邻的纤维制造装置2的排出头21沿收集件4的输送方向互相错开地配置的方式支承排出头21。即,支承体22以相邻的纤维制造装置2的排出头21配置成锯齿状的方式支承排出头21。

通过这样配置排出头21,防止相邻的纤维制造装置2的排出头21互相影响。

支承体22与后述的移动装置61相连。支承体22借助移动装置61向纤维制造装置2的后部方向和前部方向移动。支承体22通过自身移动使排出头21移动到后述的涂敷位置、清洁位置和伪涂位置。

下面参照图2更详细地说明图1中配置在最左侧的纤维制造装置2。另外,由于图1所示的6台纤维制造装置2具有相同的结构,因此其他5台纤维制造装置2的详细说明省略。

图2为表示纤维制造装置2的立体图。如图2所示,纤维制造装置2还具有清洁装置30和伪涂装置40。

清洁装置30设置在纤维制造装置2的例如后部一侧,并且沿排出头21的移动方向与收集件4和伪涂装置40的回收带41配置成同一列(参照例如图3(a))。清洁装置30具有清洁部件31和支承轴32。清洁部件31例如设置在多个排出面21a的每一个上。即,在图2的情况下,由于排出头21的排出面21a有8个,因此设置8个清洁部件31。清洁部件31清扫移动到后述的清洁位置的排出头21的原料液排出面21a(喷嘴)。作为清洁部件31可以使用例如海绵或刷子等,没有特别的限制。本实施方式中使用刷辊作为清洁部件31。下面将清洁部件31称为刷辊31。

支承轴32以使刷辊31与移动到后述的清洁位置的排出头21的排出面21a相对置并且与之接触的方式支承刷辊31。支承轴32被后述的电动机64以与上述收集件4的输送方向相同的方向为旋转中心驱动旋转。因此,刷辊31被电动机64以支承轴32为旋转轴驱动旋转。

伪涂装置40设置在纤维制造装置2的例如前部一侧,并且沿着排出头21的移动方向与清洁装置30和收集件4配置成相同的一列(参照例如图3(a))。伪涂装置40为回收从移动到后述的伪涂位置的排出头21喷出的纤维的回收装置。

伪涂装置(回收装置)40具有回收部件41。回收部件41为例如铝箔带。下面将回收部件41称为回收带41。从移动到后述的伪涂位置的排出头21排出的原料液中包含的不稳定的纤维堆积在回收带41上。

伪涂装置40还具有回收机构42。回收机构42具有架设回收带41的未图示的带支承辊。带支承辊使堆积不稳定的纤维的回收带41的面与排出头21的排出面21a相对置地支承回收带41。回收带41通过被带支承辊支承,与收集件4成为一个平面地被支承(参照例如图3(a)的单点划线)。带支承辊通过被后述的电动机65驱动旋转,卷取堆积了不稳定的纤维的回收带41。被卷取的回收带41从伪涂装置40上取下,新的回收带41被安装到带支承辊上。

另外,纤维制造装置2的前部一侧为操作者进行纤维制造装置2的维护操作的一侧。为了使操作者进行纤维制造装置2的维护变得容易,在例如纤维制造装置2的前部一侧设置未图示的能够开闭的门。

另一方面,本实施方式考虑到伪涂装置40的维护频率比清洁装置30的高。因此像上述那样伪涂装置40设置在纤维制造装置2的前部一侧,即设置在操作者容易进行纤维制造装置2的维护的一侧,清洁装置30设置在纤维制造装置2的后部一侧。但是,设置伪涂装置40和清洁装置30的位置并不局限于此,也可以是相反的位置。

下面参照图3至图6对排出头21的可移动的结构进行说明。

图3为从上方看图2中的纤维制造装置2的俯视图,并且图3(a)为示意地表示排出头21移动、位于涂敷位置的状态的图。并且,图4为排出头21位于图3(a)所示的涂敷位置时纤维制造装置2的立体图。在图4中,清洁装置30和伪涂装置40为了简化附图而省略了。

排出头21借助被支承体22从清洁位置移动到纤维制造装置2的前部方向,或者从伪涂位置移动到纤维制造装置2的后部方向,位于图3(a)和图4所示的涂敷位置。

涂敷位置为从排出头21喷出的纤维作为纤维制品涂敷到收集件4上的位置。具体为,涂敷位置为排出头21与收集件4相对置的位置,并且与伪涂位置(参照图2(b))相邻。在涂敷位置上,排出头21的排出面21a隔着预定距离与收集件4相对置。

涂敷位置上排出面21a与收集件4之间的距离根据从排出头21排出的原料液中的聚合物的种类、聚合物的浓度和施加到排出头21上的高电压的值等适当选择。

另外,作为从排出头21排出包含聚合物的原料液在收集件4上涂敷纤维的方法,利用众所周知的静电纺丝法。因此,有关纤维的涂敷方法的详情省略说明。

图3(b)为示意地表示排出头21移动、位于伪涂位置的状态的图。并且,图5为排出头21位于图3(b)所示的伪涂位置时纤维制造装置2的立体图。在图5中,清洁装置30为了简化附图而省略了。

排出头21借助被支承体22从涂敷位置或者清洁位置移动到纤维制造装置2的前部方向,位于图3(b)和图5所示的伪涂位置。

伪涂位置为从排出头21排出原料液、不稳定的纤维(作为制品不良的纤维)通过涂敷到伪涂装置40的回收带41上被回收的回收位置。具体为,伪涂位置(回收位置)为排出头21与伪涂装置40相对置的位置,并且如上所述与涂敷位置相邻。另外,在以下的说明中,将为了回收不稳定的纤维而从排出头21向回收带41排出原料液的动作称为“伪涂”。

在伪涂位置,排出头21的排出面21a隔着预定距离与回收带41相对置。并且,回收带41和收集件4配置在同一个面上。因此,排出头21与回收带41的位置关系和涂敷位置上排出头21与收集件4的位置关系大致相同。具体为,伪涂位置上排出面21a与回收带41之间的预定距离与涂敷位置上排出面21a与收集件4之间的预定距离为相同的值。并且,在伪涂时的排出头21上也施加与施加给在涂敷位置往收集件4上喷出纤维时的排出头21上的高电压相同值的高电压。

并且,在伪涂时也使用众所周知的静电纺丝法从排出头21喷出不稳定的纤维涂敷到回收带41上。即,伪涂用与在涂敷位置上从排出头21排出原料液时相同的条件、相同的方法进行。

因此,伪涂只要使排出头21从涂敷位置移动到伪涂位置就能执行。

图3(c)为示意地表示排出头21移动、位于清洁位置的状态的图。并且,图6为排出头21位于图3(c)所示的清洁位置时纤维制造装置2的立体图。在图6中,伪涂装置40为了简化附图而省略了。

排出头21借助被支承体22从涂敷位置或者伪涂位置沿纤维制造装置2的后部方向移动而位于图3(c)和图6所示的清洁位置。

清洁位置为例如停止从排出头21的原料液的排出时,或者开始从排出头21的原料液的排出时,通过除去残留在排出头21上的液滴进行清扫的位置。具体为,清洁位置为排出头21与清洁装置30相对置的位置。

在清洁位置,排出头21的排出面21a与刷辊31接触。另外,排出头21位于清洁位置时,停止向排出头21施加高电压。

下面参照图7说明纤维制造装置2的控制结构。图7为表示纤维制造装置2的控制结构的一例的方框图。如图7所示,纤维制造装置2具有控制装置50。控制装置50包含处理器51和存储器51。处理器51包含例如cpu或mpu。存储器51包含rom51a和ram51b。

处理器51控制整个纤维制造装置2的动作。

rom51a存储例如处理器51进行控制动作的控制程序等。ram51b提供将从例如rom51a读出的控制程序等展开的工作区域。

而且,纤维制造装置2具有移动装置61、输送机构62、送液泵63、电动机64、65和电源装置66。

移动装置61与控制装置50连接,由处理器51进行控制。在本实施方式中,清洁装置30和伪涂装置40与收集件4并排成同一列配置。并且,移动装置61使排出头21移动到涂敷位置、清洁位置和伪涂位置中的任一个位置。因此,移动装置61即使是例如单一的装置也能够使排出头21移动到各个位置。

并且,在将原料液排出到比排出面21a的宽度大的收集件4上的情况下,移动装置61使位于涂敷位置的排出头21在与收集件4的宽度相对置应的预定范围内移动。因此,涂敷位置具有预定的宽度。

移动装置61与排出头21的支承体22连接。移动装置61具有例如包含众所周知的齿条和小齿轮的机构和电动机。移动装置61为了使排出头21移动而使支承体22沿纤维制造装置2的后部方向和前部方向中的任一方向移动。

输送机构62为输送收集件4的机构,包含电动机等。输送机构62与例如支承辊3连接。输送机构62为了输送收集件4使例如支承辊3旋转。

送液泵63为向排出头21输送原料液的众所周知的泵。送液泵63与未图示的原料液储存罐连接。送液泵63经由未图示的液体输送管向排出头21输送从原料液储存罐提供原料液。

电动机64为使清洁装置30动作的驱动源。电动机64与刷辊31的支承轴32连接。电动机64使刷辊31旋转。

电动机65为使伪涂装置40动作的驱动源。电动机65与回收机构42的带支承辊连接。通过电动机65旋转,回收机构42卷取堆积了不稳定的纤维的回收带41。

电源装置66为通过在排出头21(原料液)与收集件4之间施加高电压而使排出头21与收集件4之间产生电位差的电源部。

下面参照图8说明停止向收集件4涂敷纤维时处理器51进行的控制处理。图8为表示停止向收集件4涂敷纤维时的控制处理的流程图。处理器51根据储存在rom52a中的控制程序进行图8所示的控制处理。

首先,在从排出头21向收集件4涂敷纤维的情况下,像上述那样给排出头21施加高电压。维持该施加高电压的状态,在图8所示的步骤s11中处理器51为了使排出头21从涂敷位置移动到伪涂位置而使移动装置61动作。

接着在步骤s12中,处理器51停止送液泵63的旋转。通过停止送液泵63,停止向排出头21输送新的原料液。在送液泵63停止后,排出头21由于原料液的剩余压力继续排出原料液。

当排出头21移动到伪涂位置、送液泵63停止旋转时,开始伪涂。剩余原料液形成的不稳定的纤维堆积在伪涂装置40的回收带41上。处理器51通过控制伪涂装置驱动用的电动机65卷取堆积了不稳定的纤维的回收带41。

处理器51在使送液泵63的旋转停止后,在步骤s13中为了将例如液体输送管内等的原料液的剩余压力消除掉而使送液泵动作。即,处理器51使送液泵沿与向排出头21输送原料液时相反的方向旋转。处理器51在经过预定的时间后使送液泵停止逆转。预定时间为例如停止从排出头21喷出纤维所需要的足够的时间。

在使送液泵逆转后,处理器51在步骤s14中通过控制电源装置66停止向排出头21施加高电压。

根据以上所述,处理器51结束停止向回收带41涂敷纤维的控制处理。

下面参照图9说明开始向收集件4涂敷纤维时的处理器51进行的控制处理。图9为表示开始向收集件4涂敷纤维时的控制处理的流程图。处理器51根据储存在rom52a中的控制程序进行图9所示的控制处理。

在图9所示的步骤s21中,处理器51判断例如排出头21的位置是否为清洁位置。例如,处理器51根据设置在纤维制造装置2内的众所周知的传感器的检测结果判断排出头21的位置。

在处理器51判定为排出头21的位置不是清洁位置的情况下,为了使排出头21移动到清洁位置而使移动装置61动作。

处理器51在使排出头21移动到清洁位置后,控制清洁装置驱动用的电动机64。清洁装置30的刷辊31被电动机64驱动旋转,清扫排出头21的排出面21a。

处理器51在经过预定的时间后通过控制电动机64使刷辊31的旋转停止,结束排出面21a的清扫。

在清扫排出头21后,处理器51在步骤s22中为了使排出头21从清洁位置向伪涂位置移动而使移动装置61动作。

在使排出头21向伪涂位置移动后,处理器51在步骤s23中通过控制电源装置66给排出头21施加高电压。

在给排出头21施加了高电压后,处理器51在步骤s24中使送液泵63旋转。送液泵63开始向排出头21输送原料液。

当开始向排出头21输送原料液时,排出头21开始向着伪涂装置40的回收带42排出原料液。即,排出头21开始伪涂。从排出头21排出的原料液的不稳定的纤维堆积在伪涂装置40的回收带42上。

在预定时间的伪涂后,从排出头21排出的原料液中包含的纤维变稳定。处理器51在步骤s25中通过使移动装置61动作而使排出头21从伪涂位置向涂敷位置移动。

根据以上所述,处理器51结束用于开始向收集件4涂敷纤维的控制处理。

根据实施方式。排出头21能够移动到涂敷位置以外的位置。因此能够使原料液排出开始时和停止时的不稳定的纤维不附着在收集件4上。并且,优选将清洁装置30、伪涂装置40和收集件4并排成同一列配置。在这种情况下,用一个移动装置61就能够使排出头21向清洁位置、涂敷位置和伪涂位置移动。即,不用设置多个移动装置,利用一个移动装置61就能够切换清洁、涂敷原料液和伪涂这3种模式。由于能够这样减少移动装置的个数,因此能够实现装置的小型化。而且,在本实施方式中,涂敷位置与伪涂位置相邻。因此,不用停止从排出头21的原料液的排出就能够在伪涂位置处的伪涂后进行涂敷位置的原料液的排出。由此,根据本实施方式,即使从伪涂位置的伪涂切换到涂敷位置的原料液的排出,也能够获得稳定的纤维。而且,优选将回收带41和收集件4配置在同一面上。这种情况下,能够使排出头21与回收带41的位置关系与排出头21与收集件4的位置关系大致相同。因此,能够使伪涂的排出条件和为了获得纤维而排出原料液的排出条件为相同的条件。而且,能够使伪涂时排出头21与回收带41之间的氛围与为了获得纤维制品而排出原料液时排出头21与收集件4的氛围相同。因此,能够使伪涂和为了获得纤维而排出原料液的环境大致相似。即,通过具有这些结构、功能,能够在伪涂位置调整了用来获得纤维的适当的条件后不用使排出停止就移动到获得纤维的工序,因此在装置起动时等也能够稳定地获得所希望的纤维。

并且,根据实施方式,排出头21在原料液排出开始时和停止时移动到设置有伪涂装置40的伪涂位置。即,排出头21在位于涂敷位置之前和之后移动到伪涂位置。因此,不用在排出头21的原料液排出区域插入遮挡部件等就能够挡住、回收不稳定的纤维。

根据实施方式,排出头21在原料液排出开始时移动到设置有清洁装置30的清洁位置。即,排出头21在位于涂敷位置之前移动到清洁位置。因此,在原料液排出开始时,能够维持排出头21的排出面21a的清洁度。

并且,根据实施方式,在原料液排出停止时,为了消除原料液的剩余压力而使送液泵63逆转。即,在排出头21位于涂敷位置之后,送液泵63逆转。因此,在原料液排出停止时,能够缩短不稳定的原料液排出的时间。因此,能够减少原料液排出停止时的不稳定的纤维的量,并且能够保持排出头21的清洁度。

根据实施方式,排出头21与收集件4的宽度相对应地移动。因此,对于比排出面21a的宽度大的收集件4,也能够对整个收集件4的面涂敷纤维。

另外,在上述实施方式中,移动装置61在排出头21进行原料液排出开始时和原料液排出停止时使排出头21移动到伪涂位置(回收位置)(参照图8和图9)。但是,实施方式并不局限于此,移动装置61也可以在排出头21进行原料液排出开始时和原料液排出停止时中的至少一个时,使排出头21移动到伪涂位置(回收位置)。

并且,在上述实施方式中,移动装置61仅在排出头21进行原料液排出开始时使排出头21移动到清洁位置(参照图9)。但是,实施方式并不局限于此,移动装置61也可以仅在排出头21进行原料液排出的停止时使排出头21移动到清洁位置。这种情况下,移动装置61在进行了图8所示的步骤s14的处理后使排出头21移动到清洁位置。而且,移动装置61也可以在排出头21进行原料液排出开始时和原料液排出停止时使排出头21移动到清洁位置。

虽然以上举例说明了本发明的几个实施方式,但这些实施方式只是作为例子提出,并非限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他种种形态实施,在不超出发明宗旨的范围内能够进行种种省略、置换和变更等。这些实施方式、其变形例包含在发明的范围、宗旨中,同时包含在权利要求范围记载的发明及其均等的范围内。并且,所述各实施方式能够互相组合实施。

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