纳米纤维和高分子网状物的制造方法和装置的制作方法

专利名称：纳米纤维和高分子网状物的制造方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由高分子物质形成的纳米纤维及由该纳米纤维堆积形成 的高孔隙率的高分子网状物(polymer web)的制造方法和装置。
背景技术：
以往，作为制造由高分子物质形成的具有亚微米级(subraicron scale)直 径的纳米纤维的方法，已知的是静电纺丝法(电荷感应纺丝法)。在以往的静电 纺丝法中，通过朝被施加了高电压的针状喷嘴供给高分子溶液，使从该针状喷 嘴呈线状流出的高分子溶液带上电荷，随着高分子溶液的溶剂的蒸发，带电电 荷间的距离变小，起作用的库仑力变大，在该库仑力超过线状高分子溶液的表 面张力的时刻，出现线状高分子溶液爆发性延伸的现象，通过使该称作静电爆 发的现象出现一次、二次，或根据情况出现三次等反复出现，来制造由亚微米 直径的高分子形成的纳米纤维。
通过将这样制造出的纳米纤维堆积在电气性接地的基板上，能得到具有立 体网孔的三维构造的薄膜，另外，通过形成得较厚，还能制造出具有亚微米网 孔的高孔隙率网状物。这样制造出的高孔隙率网状物适用于过滤器、电池的隔 膜(s印arator)、燃料电池的高分子电解质膜和电极等，而且，通过应用该由 纳米纤维形成的高孔隙率网状物，还有可能显著提高各项性能。
然而，以往的静电纺丝法只能从一个喷嘴的前端制造一 数条纳米纤维， 因此，即使想要生产高孔隙率的高分子网状物，也会因生产率提不高而存在无 法实现的问题。因此，例如作为大量生成纳米纤维来制造高分子网状物的方法， 曾提出了使用多个喷嘴的方法(参照专利文献l)。
参照图21对上述专利文献所记载的高分子网状物制造装置的结构进行说 明，利用泵84将筒83内的液态高分子物质朝具有多个喷嘴81的纺丝部82提供，从高电压产生部85对喷嘴81施加5 50kV的高电压，使从喷嘴81排出 的纤维堆积在接地或带上极性与喷嘴81不同的电荷的集电极86上而形成网状 物，并利用集电极86转移所形成的网状物来制造高分子网状物。另外，还记 载了如下内容在喷嘴81的前端附近配设电荷分配板87以使喷嘴81间的电 气性干扰最小化，并对电荷分配板87与集电极86之间施加高电压，建立对带 电的纤维朝集电极86施力的电场。
另外，如图22A、图22B所示，还披露了如下结构在纺丝部82上设置 多个由多个喷嘴81形成的多喷嘴81A而不是设置多个单喷嘴，并分别从各多 喷嘴81A生成多条纳米纤维。
专利文献1:日本专利特开2002 — 201559号公报
然而，在图21和图22A、图22B所示的结构中，当为了以更高的生产 率来制造高分子网状物而縮小纺丝部82上的喷嘴81的配置间隔和各多喷 嘴81A中的喷嘴81的配置间隔、从而增加单位面积的喷嘴个数时，如图23 所示，由于从各喷嘴81流出的高分子物质带有相同极性的电荷，因此，如 箭头G所示，高分子物质彼此相斥，来自中央部的喷嘴81的高分子物质的 流出受到阻碍，同时，来自周边部的喷嘴81的高分子物质的流出方向会朝 向外侧，使纳米纤维在集电极86上的堆积分布在中央部极端变少而集中于 周边部，存在无法制造均匀的高分子网状物的问题。
另外，在喷嘴81的前端附近配设电荷分配板87时，如图24所示，可 减少喷嘴81间的电气性干扰，并且，通过形成从电荷分配板87朝向集电 极86的电场E，可起到使从各喷嘴81流出的高分子物质朝集电极86加速 的作用，与图23时相比，能在某种程度上实现中央部和周边部的纳米纤维 的堆积分布的均匀化，但另一方面，喷嘴81的配置图案会直接投影到堆积 分布上，存在无法在堆积分布的均匀化中充分发挥效果的问题。
另外，在提高喷嘴81的配置密度时，纤维可能会在溶剂尚未充分蒸发 的状态下彼此接触而彼此熔敷，并且，在喷嘴附近的空间中蒸发的溶剂浓 度变高，绝缘性下降，存在可能会产生电晕放电而无法形成纤维的问题。
另外，在配设许多喷嘴81时，很难对各喷嘴81均匀地供给液态高分子物质，因此，存在装置结构变得复杂而导致设备成本上升的问题。并且， 为了使从喷嘴81流出的液态高分子物质产生静电爆发，需要使电荷集中，
因此，将各喷嘴81形成为细而长的形状，但将许多细而长的喷嘴81始终
维持在适当的状态所需的维护也是极为困难的，存在这样的问题。

发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能以较高的生产率均匀地以简 单的结构来制造纳米纤维和使用纳米纤维的高分子网状物的纳米纤维和高分 子网状物的制造方法和装置。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的纳米纤维的制造方法包括一边朝具有多个小孔的导电性的旋转 容器内供给将高分子物质溶解在溶剂中的高分子溶液一边使旋转容器旋转，使 从旋转容器的小孔流出的高分子溶液带上电荷，利用离心力和溶剂蒸发时产生 的静电爆发使流出的线状的高分子溶液延伸，从而生成由高分子物质形成的纳 米纤维的纳米纤维生成工序；以及使生成工序中的纳米纤维从旋转容器的轴心
方向的一侧朝另一侧偏转流动的偏转流动工序。
根据该结构，在高分子溶液从旋转容器的多个小孔带上电荷而线状流出 时，首先通过离心力的作用而延伸，因此，与仅通过静电爆发使高分子溶液从 最初开始延伸的结构不同，不需要用于使高分子溶液带上电荷的细长的喷嘴。 另外，由于高分子溶液辐射状流出，不容易受到电场干扰的影响，因此即使高 密度地配设小孔，也能可靠且高效地使高分子溶液延伸。之后，高分子溶液因 离心力而延伸，直径变细，同时，溶剂蒸发，使带上的电荷集中，在其库仑力 超过表面张力的时刻，产生一次静电爆发而使高分子溶液爆发性地延伸，其后 溶剂继续蒸发，同样地产生二次静电爆发而使高分子溶液爆发性地延伸，根据 情况继续产生三次静电爆发等，使高分子溶液延伸，从而能利用从多个小孔流 出的线状的高分子溶液高效地制造出由具有亚微米直径的高分子物质形成的 纳米纤维。如上所述地在离心力的作用下延伸后，高分子溶液欲直接辐射状扩 展，但被朝旋转容器的轴心方向偏转流动，因此，能容易地将所生成的纳米纤维收集到需要的范围内。即使出现未成为纤维的液滴等，其也会通过离心力的 作用而直接朝周围飞散，仅有合适的纳米纤维会偏转流动，从而能仅收集品质 优良的纳米纤维。如上所述，能高密度地配设小孔，因此，能以简单且紧凑的 结构高效地制造大量的纳米纤维。另外，从小孔流出的高分子溶液首先通过离 心力的作用而延伸，因此不用将小孔形成得极小，并且，不用如上所述地为了 使高分子溶液带上电荷而设置较长的喷嘴，因此只需配置较短的喷嘴部件或者 在旋转容器上设置小孔即可，能容易且廉价地进行制造，并且，即使设置有许 多小孔，也能简单地进行维护。
另外，较为理想的是，在偏转流动工序中，对配设在旋转容器的轴心方向 一侧部的反射电极施加极性与高分子溶液的带电电荷相同的电压、和/或、从 旋转容器的轴心方向一侧进行送风而使纳米纤维偏转流动。通过在不与带电的 高分子溶液的流出方向相对的一侧部配设反射电极，高分子溶液的流出不会被 反射电极的电荷阻碍，从而能稳定且高效地制造纳米纤维。并且，在通过送风 使纳米纤维偏转流动时，生成工序中的纳米纤维会被空气的流动带动，从而能 更有效地使纳米纤维偏转流动，而且，通过空气的流动，蒸发的溶剂被快速排 出，周边环境中的溶剂浓度不会增大，溶剂的蒸发能顺利地进行，能可靠地实 现静电爆发作用，可靠地生成期望的纳米纤维。
另外，较为理想的是，旋转容器是在周面上具有多个小孔并绕轴心旋转的 圆筒状容器，或者是小孔以旋转半径从轴心方向的一侧朝另一侧变小的形态配 置的筒状容器。若是圆筒状容器，则能从整个圆周均匀地一次性制造大量的纳 米纤维，能确保较高的生产率，且形状、结构简单，因此，能实现设备成本的 低廉化。若是将小孔以旋转半径从轴心方向的一侧朝另一侧变小的形态配置的 筒状容器，则由于从各小孔流出的高分子溶液受到的离心力之差，由一侧的小 孔形成的纳米纤维在径向外侧位置向另一侧流动，由另一侧的小孔形成的纳米 纤维在径向内侧位置向另一侧流动，两者并不重叠，能使纳米纤维的流动域的 截面形状从宽度较窄的圈形变为接近圆形。
另外，为了使纳米纤维的流动域的截面形状从圈形会聚成为中心空洞部减 小的形状或矩形等任意的截面形状，也可以利用配设在旋转容器的轴心方向另一侧部的、纳米纤维的筒状流动域的轴心部和外周部中的至少一方上的集束电 极来使纳米纤维的筒状流动域会聚。这种情况下，对配设在轴心部的集束电极 施加比旋转容器低的相同极性的电压甚至是不同极性的电压，对配设在外周部 的集束电极施加极性与旋转容器相同的电压。
另外，较为理想的是，在纳米纤维生成工序中，使旋转容器内收容有大致 一定量的高分子溶液。这样一来，作用于被从圆筒容器的小孔压出的高分子溶 液的离心力恒定，能使高分子溶液均匀地线状流出，在圆筒容器的轴心方向上 能均匀地制造纳米纤维。
另外，作为使高分子溶液的收容量恒定的方法之一，有一种检测旋转容器 内所收容的高分子溶液的量，并控制高分子溶液朝旋转容器内的供给量，以使 旋转容器内收容有大致一定量的高分子溶液的方法。
另外，也可根据旋转容器内所收容的高分子溶液的粘度来控制旋转容器的 转速。这样一来，便能在不变更旋转容器的情况下，根据高分子溶液的粘度使 必要的离心力作用于高分子溶液，可靠并高效地制造纳米纤维。另外，还可根 据旋转容器内所收容的高分子溶液的粘度来确定旋转容器的旋转轴心和小孔 间的半径距离。这样一来，便能在不用使旋转容器的转速极端变化的情况下， 根据高分子溶液的粘度使必要的离心力作用于高分子溶液，可靠并高效地制造 纳米纤维。
另外，较为理想的是，以将旋转容器的周围围住的形态配设环状电极，在 环状电极与旋转容器之间产生电场而使从旋转容器流出的高分子溶液带上电 荷，并使生成工序中的纳米纤维偏转流动而从旋转容器与环状电极之间的纺丝 空间排出。这样一来，通过旋转容器与在其周围大致等距离地大致相对配置的 环状电极之间的纺丝空间中产生的均匀且较强的电场的作用，能使流出的高分 子溶液均匀且较强地带上电荷，并且，其后能立即将生成工序中的纳米纤维从 纺丝空间排出，因此，无需在旋转容器与环状电极间设定反复进行静电爆发所 需的较大的距离，即使不对它们之间施加极高的高电压，也能产生必要强度的 电场，能大量且高效地生成纳米纤维。这样，能以简单且紧凑的结构来高效地 制造大量的纳米纤维。另外，环状电极可以用由导电性部件形成的圆筒体、网状环形体和线状环形体等构成。
另外，本发明的高分子网状物的制造方法包括利用上述纳米纤维的制造 方法生成纳米纤维的工序；以及相对于旋转容器在其轴心方向另一侧隔开间隔 地配置导电性的集电极，对集电极施加相对于纳米纤维的带电电荷具有电位差 的电压或者将集电极接地，使所生成的纳米纤维堆积在集电极上的工序。朝集 电极上堆积纳米纤维包括使纳米纤维直接堆积在集电极上的情况、以及使纳 米纤维堆积到配置在集电极上的部件或在集电极上移动的片材上的情况，此 外，集电极也可以具有将堆积在其上的高分子网状物依次转移的功能。
根据该结构，由于如上所述地在带上电荷的状态下大量制造出的纳米纤维 受到电场的作用而朝集电极移动并高效地堆积在集电极上，因此能以较高的生 产率制造出高孔隙率的高分子网状物。若使片材沿着集电极上表面以规定的速 度移动，则能连续地制造形成有所需厚度的高分子网状物的薄片。
另外，若使生成纳米纤维并使其朝集电极流动的纳米纤维生成部在与至少 集电极的一边平行的方向或与在集电极上移动的片材的移动方向正交的方向 上相对地往复移动，则能通过一道制造工序使纳米纤维均匀地堆积于面积较大 的集电极或宽度较大的片材上的整个表面，能使用结构紧凑的纳米纤维生成部 以较高的生产率来制造大面积的高分子网状物。
另外，本发明的纳米纤维的制造装置包括可自由旋转地得到支撑并与旋
转轴心在径向上隔开距离地具有多个小孔的导电性的旋转容器；朝旋转容器内
供给将高分子物质溶解在溶剂中的高分子溶液的高分子溶液供给装置；驱动旋 转容器旋转的旋转驱动装置；使从旋转容器的小孔流出的高分子溶液带上电荷
的带电装置；配置在旋转容器的轴心方向一侧、并使从旋转容器的小孔带电流 出的高分子溶液所生成的纳米纤维朝旋转容器的轴心方向另一侧面偏转流动 的偏转流动装置；以及对高分子溶液供给装置、旋转驱动装置、带电装置和偏 转流动装置进行控制的控制部，通过实施上述纳米纤维的制造方法，能起到其 效果。带电装置由对旋转容器施加高电压、或者对与旋转容器隔开间隔配设的 纳米纤维的集电极等部件施加高电压以在集电极与旋转容器之间产生电场的 高电压产生装置构成。另外，较为理想的是，偏转流动装置具有被施加极性与从旋转容器的小 孔流出的高分子溶液的带电电荷相同的电压的反射电极、和/或、从旋转容器 的轴心方向一侧朝另一侧送风的送风装置。若具有反射电极，则能利用反射电 极使带上电荷的纳米纤维可靠地偏转流动，并且，高分子溶液的流出不会被反 射电极的电荷阻碍，能稳定且高效地制造纳米纤维。若具有送风装置，则生成 工序中的纳米纤维会被空气的流动带动，从而能更有效地使纳米纤维偏转流 动，而且，通过空气的流动，蒸发的溶剂被快速排出，周边环境中的溶剂浓度 不会增大，溶剂的蒸发能顺利地进行，能可靠地实现静电爆发作用，可靠地生 成期望的纳米纤维。
另外，较为理想的是，旋转容器由在周面上具有多个小孔的圆筒状容器构 成，或者由将小孔以旋转半径从旋转容器的轴心方向的一侧朝另一侧变小的形 态配置的筒状容器构成。若旋转容器由圆筒状容器构成，则能从整个圆周均匀 地一次性制造大量的纳米纤维，能确保较高的生产率，且形状、结构简单，因 此，能实现设备成本的低廉化。若旋转容器由上述筒状容器构成，则由于从各 小孔流出的高分子溶液受到的离心力之差，由一侧的小孔形成的纳米纤维在径 向外侧位置向另一侧流动，由另一侧的小孔形成的纳米纤维在径向内侧位置向 另一侧流动，两者并不重叠，能使纳米纤维的流动域的截面形状从宽度较窄的 圈形变为接近圆形。
另外，为了使纳米纤维的流动域的截面形状从圈形会聚成为中心空洞部减 小的形状或矩形截面等任意的截面形状，也可以在旋转容器的轴心方向另一侧 部的、纳米纤维的筒状流动域的轴心部和外周部中的至少一方上配设使纳米纤 维的筒状流动域会聚的集束电极，对配设在轴心部的集束电极施加比旋转容器 低的相同极性的电压甚至是不同极性的电压，对配设在外周部的集束电极施加 极性与旋转容器相同的电压。
另外，还可以将供给高分子溶液的供给管从圆筒容器一端的轴心开口部插 入进行配置，并将该供给管的前端部在圆筒容器内形成为大致L字形。这样一 来，所生成的纳米纤维的流动方向不仅可以是水平方向，还可以是朝下方向和 朝上方向，即便使圆筒容器的方向任意变化，也能将高分子溶液在不会从圆筒容器一端的轴心开口部漏出的情况下朝圆筒容器内供给。
另外，还可以设置将旋转容器内所收容的高分子溶液的量控制成恒定的装 置。这样一来，作用于被从圆筒容器的小孔压出的高分子溶液的离心力恒定， 能使高分子溶液均匀地线状流出，能制造均匀的纳米纤维。作为该将旋转容器 内的高分子溶液量控制成恒定的装置之一，可以考虑包括检测旋转容器内所收 容的高分子溶液的量的收容量检测装置以及根据检测出的收容量来控制高分 子溶液供给装置的供给量控制装置的结构。
另外，较为理想的是，以将旋转容器的周围围住的形态配设环状电极，并 设置对旋转容器与环状电极之间施加高电压的高电压产生装置。这样一来，如 上所述，通过在旋转容器与环状电极之间产生的均匀且较强的电场的作用，能 使流出的高分子溶液均匀且较强地带上电荷，并且，其后能立即将生成工序中 的纳米纤维从纺丝空间排出，因此，无需在旋转容器与环状电极间设定反复进 行静电爆发所需的较大的距离，即使不对旋转容器与环状电极间施加极高的高 电压，也能产生必要强度的电场，能大量且高效地生成纳米纤维。
另外，本发明的高分子网状物的制造装置是一种应用上述纳米纤维的制造 装置的高分子网状物的制造装置，相对于旋转容器在其轴心方向另一侧隔开间 隔地配设有集电极，该集电极具有导电性，并被施加相对于纳米纤维的带电电 荷具有电位差的电压或者被接地，如上所述地制造出的纳米纤维被堆积在集电 极上，能高效地制造高分子网状物。
另外，还可以设置使供纳米纤维附着堆积的片材在集电极上以规定的速度 移动的片材移动装置。这样一来，能连续地制造形成有所需厚度的高分子网状 物的薄片。
另外，还可以设置使生成纳米纤维并使其朝集电极流动的纳米纤维的制造 装置在与至少集电极的一边平行的方向或者与片材的移动方向正交的方向上 相对地往复移动的堆积移动装置。这样一来，能通过单个制造工序使纳米纤维 均匀地堆积于面积较大的集电极或宽度较大的片材上的整个表面，能使用结构 紧凑的纳米纤维生成部以较高的生产率来制造大面积的高分子网状物。


图1是本发明的实施方式1的高分子网状物制造装置的立体图。 图2是上述实施方式的高分子网状物制造装置的纵剖主视图。 图3是表示上述实施方式的高分子网状物的制造状态的立体图。 图4是表示上述实施方式的控制结构的方框图。
图5是表示上述实施方式的其它结构例的纵剖主视图。 图6A 图6C是表示上述实施方式的高分子网状物的制造装置的各种配置
结构的纵剖主视图。
图7是本发明的实施方式2的高分子网状物制造装置的纵剖主视图。 图8A 图8B表示上述实施方式的旋转板，图8A是其侧视图，图8B是其
主视图。
图9A 图9B表示上述实施方式的旋转检测装置，图9A是其检测板的主 视图，图9B是该旋转检测装置的侧视图。
图io是上述实施方式的高分子溶液量的控制动作的说明图。
图11是本发明的实施方式3的高分子网状物的制造装置的立体图。
图12是表示本发明的实施方式4的高分子网状物的制造装置的概略结构
的纵剖主视图。
图13是表示上述实施方式的变形结构例的纵剖主视图。
图14是本发明的实施方式5的高分子网状物的制造装置的立体图。
图15是本发明的实施方式6的高分子网状物的制造装置的立体图。
图16是纳米纤维的堆积状态的说明图。
图17是上述实施方式的更为理想的结构例的概略结构图。
图18是表示本发明的实施方式7的高分子网状物的制造装置的概略结构
的纵剖主视图。
图19是上述实施方式的主要部分结构的立体图。
图20是设置在上述实施方式的环状电极上的电极棒的作用说明图。
图21是现有例的高分子网状物的制造装置的概略结构图。
图22A 图22B表示上述现有例的其它结构例的主要部分结构，图22A是主视图，图22B是局部放大仰视图。
图23是上述现有例的问题的说明图。
图24是上述现有例的其它问题的说明图。
具体实施例方式
以下，参照图1 图20对本发明的纳米纤维和高分子网状物的制造方法 和装置的各实施方式进行说明。 (实施方式1)
首先，参照图1 图6C对本发明的高分子网状物的制造装置的实施方式1 进行说明。
在图1 图3中，符号1是作为旋转容器的、直径为20 500mm的圆筒状 容器，其一端的轴心部被旋转筒体2的端部贯穿而与旋转筒体2—体固定，以 可绕轴心像箭头R那样旋转的形态被旋转筒体2支撑。旋转筒体2由绝缘性较 好的材料构成。圆筒状容器1的另一端被封闭，在周面上以数mm的间距形成 有直径为0.01 2腦左右的许多小孔3。另外，小孔3既可以由在圆筒状容器 1的周壁上直接开口的孔构成，也可以由安装在周壁上的短尺寸的喷嘴部件构 成。旋转筒体2通过轴承5被由绝缘性较好的材料构成的支撑框架4可自由旋 转地支撑，并通过巻绕于设置在其外周上的带轮6与设置在电动机9的输出轴 上的带轮7之间的皮带8被作为旋转驱动装置的电动机9以数100 10000rpm 的转速驱动而旋转。作为电动机9，由于传感器可能会受到高压噪声的影响而 产生误动作，因此适合应用不带传感器的直流电动机。
经由贯穿旋转筒体2而插入圆筒状容器1内的溶液供给管10，朝圆筒状 容器1内供给将作为纳米纤维材料的高分子物质溶解于溶剂而成的高分子溶液 11。溶液供给管10的前端部形成为L字弯曲部20，其前端位于朝圆筒状容器 1内突出的旋转筒体2的插入端部2a的外周的径向外侧。高分子溶液11从储 藏容器12由作为高分子溶液供给装置的供给泵13以规定流量朝溶液供给管10 提供。 一般而言，溶剂的量为60%至98%左右的比例，但其比例也可根据所使 用的高分子溶液的种类和所生成的纳米纤维的直径等的不同而改变。较为理想的是溶剂的比例为80%至95%左右。
作为构成高分子溶液11的高分子物质，较为理想的例如有聚丙烯、聚乙 烯、聚苯乙烯、聚环氧乙垸、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸二丁酯、聚 萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸间苯二酯、聚间苯二甲酸对苯二酯、聚偏氟 乙烯、聚偏氟乙烯一六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯一丙烯酸酯共聚 物、聚丙烯腈、聚丙烯腈一甲基丙烯酸酯共聚物、聚碳酸酯、聚芳酯、聚酯碳 酸酯、尼龙、芳族聚酰胺、聚己酸内酯、聚乳酸、聚乙醇酸、胶原、聚羟基丁 酸酯、聚乙酸乙烯酯、多肽等作为合适的高分子物质，此外，例如还有核酸和 蛋白质等生物高分子等，可以使用选自其中的至少一种，但不特别限定于此。
另外，作为能使用的溶剂，例如有甲醇、乙醇、1_丙醇、2 —丙醇、六氟 异丙醇、四甘醇、三甘醇、二苄醇、1,3 — 二氧杂戊环、1，4一二噁垸、甲基乙 基酮、甲基异丁基酮、甲基正己基酮、甲基正丙基酮、二异丙基酮、二异丁基 酮、丙酮、六氟丙酮、苯酚、甲酸、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、苯甲酸 甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、邻苯二甲 酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丙酯、氯甲垸、氯乙垸、二氯甲 垸、三氯甲垸、邻氯甲苯、对氯甲苯、四氯化碳、l，l一二氯乙烷、1，2 — 二氯 乙垸、三氯乙烷、二氯丙垸、二溴乙烷、二溴丙垸、溴甲垸、溴乙烷、溴丙烷、 乙酸、苯、甲苯、己烷、环己烷、环己酮、环戊垸、邻二甲苯、对二甲苯、间 二甲苯、乙腈、四氢呋喃、N，N—二甲基甲酰胺、吡啶、水等，可使用选自其 中的至少一种，但不特别限定于此。
另外，在高分子溶液11中还可以掺入无机质固体材料。作为该无机质固 体材料，例如有氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、氟化物、硫化物 等，但从耐热性、加工性等观点出发，使用氧化物时较为理想。作为氧化物， 例如有A1203、 Si02、 Ti02、 Li20、 Na20、 Mg0、 Ca0、 Sr0、 Ba0、 B203、 P205、 Sn02、 Zr02、 K20、 Cs20、 Zn0、 Sb203、 As203、 Ce02、 V205、 Cr203、 Mn0、 Fe203、 CoO、 Ni0、 Y203、 Lu203、 Yb203、 Hf02、 Nb205等，可以使用选自其中的至少 一种，但不特别限定于此。
由第一高电压产生装置14产生的lkV 100kV、理想的是10kV 100kV的高电压通过轴承5、导电部件15施加在圆筒状容器1上，使其内部收容的高分
子溶液11带电。在圆筒状容器1被电动机9驱动而高速旋转时，带上电荷的 高分子溶液11受到离心力的作用而从各小孔3线状流出，继而通过离心力的
作用而延伸生成较细的高分子线状体，同时，其溶剂蒸发，从而使高分子线状 体的直径变细。相应地，所带的电荷集中，在其库仑力超过高分子溶液的表面 张力的时刻，产生一次静电爆发而使高分子线状体爆发性地延伸，其后溶剂继 续蒸发，同样地产生二次静电爆发而使高分子线状体爆发性地延伸，根据情况 继续产生三次静电爆发等而使高分子线状体延伸，从而可高效地制造出由具有 亚微米直径的高分子物质形成的纳米纤维。
在圆筒状容器1的一侧部以隔开适当间隔相对的形态在支撑框架4上配设 有反射电极16，对该反射电极16施加由第二高电压产生装置17产生的高电压。 该第二高电压产生装置17以与第一高电压产生装置14相同的极性产生大致相 同的高电压并施加在反射电极16上，如图3所示，利用反射电极16使从圆筒 状容器1流出、延伸而生成的高分子线状体及其后通过静电爆发生成的纳米纤 维f如箭头F所示地朝圆筒状容器1的另一侧流动。
在圆筒状容器1的另一侧以隔开适当距离相对的形态配设有具有导电性 的集电极18，对其施加由第三高电压产生装置19产生的、极性与作用于圆筒 状容器1的施加电压相反的高电压。通过该圆筒状容器1和反射电极16与集 电极18之间的较大电位差的作用，如图3所示，使带电的纳米纤维f朝集电 极18移动并堆积在其上。通过对集电极18施加极性与圆筒状容器1相反的高 电压，即使圆筒状容器l与集电极18彼此离开例如2m左右的距离，也能使所 生成的纳米纤维f堆积在集电极18上。另外，作为第一 第三高电压产生装 置14、 17、 19，较为理想的是能根据需要由开关SW1、 SW2、 SW3任意地进行接 通、断开切换。
另外，由于只要使圆筒状容器1和反射电极16与集电极18之间具有较大 的电位差即可，因此也可以只是将集电极18接地。反之，在由第三高电压产 生装置19对集电极18施加正或负的高电压时，也可采用将圆筒状容器1电气 性接地的结构。这种情况下，圆筒状容器1与集电极18之间产生的电场使从圆筒状容器1的小孔3流出的高分子溶液11带上极性与集电极18相反的电荷。
接着，参照图4对控制结构进行说明。在图4中，电动机9、供给泵13、 第一 第三高电压产生装置14、 17、 19由控制部21进行控制。控制部21根 据来自操作部22的作业指令，根据存储部23所存储的动作程序和从操作部22 输入并存储的各种数据进行动作控制，使其动作状态和各种数据在显示部24 中显示。
在以上的结构中，通过由供给泵13将规定量的高分子溶液11朝圆筒状容 器1内供给，从第一高电压产生装置14对圆筒状容器1施加规定的高电压， 来使圆筒状容器1内所收容的高分子溶液11带电。在此状态下，通过利用电 动机9使圆筒状容器1高速旋转，如上所述，带上电荷的高分子溶液11从多 个小孔3线状流出而形成的高分子线状体首先通过离心力的作用而大幅度延 伸，其后通过延伸使直径变细、溶剂蒸发，产生一次静电爆发而爆发性地延伸， 其后溶剂继续蒸发，同样地产生二次静电爆发而继续爆发性地延伸，根据情况 继续产生三次静电爆发等而使高分子溶液11延伸，从而利用从多个小孔3流 出的高分子溶液线状体制造出由具有亚微米直径的高分子物质形成的纳米纤 维f。
另外，生成上述纳米纤维f时，高分子溶液线状体在离心力的作用下延伸 后欲直接辐射状扩展，但在反射电极16的作用下朝圆筒状容器1的轴向的另 一侧偏转流动，因此，能容易地将所生成的纳米纤维f收集到集电极18的所 需范围内。而且，由于反射电极16配设在圆筒状容器1的一侧部，因此不像 以与圆筒状容器1的外周面相对的形态配设抛物线状的反射电极时那样使反射 电极16与带上电荷的高分子溶液11的流出方向相对，高分子溶液11的流出 不会被反射电极16的电荷阻碍，从而能稳定且高效地制造纳米纤维f 。另外， 即使出现未成为纤维的液滴等，其也会通过离心力的作用而直接朝周围飞散， 仅有适当的纳米纤维f会朝集电极18偏转并流动，从而能仅收集品质优良的 纳米纤维f 。通过使这样制成的带上电荷的纳米纤维f堆积在集电极18上，能 以较高的生产率制造出高孔隙率的高分子网状物。
此处，由于从圆筒状容器1的小孔3流出形成的高分子溶液线状体通过离
17心力的作用而大幅度延伸，因此可以将小孔3的直径形成为0. 01 2mrn左右而 不必将其形成得极小，而且，与最初产生静电爆发时不同，由于不必使电荷集 中，因此小孔3不必形成为细长的喷嘴，此外，由于不容易受到电场干扰的影 响，因此即使高密度地配设，也能使高分子溶液线状体可靠且高效地延伸，从 而能以简单且紧凑的结构高效地制造大量的纳米纤维f。另外，能从圆筒状容 器1的整周均匀地一次性制造大量的纳米纤维，能确保较高的生产率，且形状、 结构简单，因此，能实现设备成本的低廉化。此外，由于小孔3不必形成得很 长，因此只需在圆筒状容器1的外周壁上简单地设置小孔3即可，能容易且廉 价地制作，并且即使设置有许多小孔3，也能简单地进行维护。
另外，电动机9能根据圆筒状容器1内所收容的高分子溶液11的粘度来 控制圆筒状容器1的转速，由此，根据高分子溶液11的粘度使必要的离心力 作用于高分子溶液ll，能可靠且高效地制造纳米纤维f 。另外，根据圆筒状容 器1的内部所收容的高分子溶液11的粘度来确定圆筒状容器1自身的直径， 无需使转速极端变化，能根据高分子溶液11的粘度来产生必要的离心力。
另外，在以上的图示例中，表示了将反射电极16固定地配设在与圆筒状 容器1绝缘的支撑框架4上、对反射电极16施加由第二高电压产生装置17产 生的高电压的例子，但也可以如图5所示，将反射电极16固定在旋转筒体2 的外周上并与导电部件15电连接，对反射电极16和导电部件15均施加由第 一高电压产生装置14产生的与圆筒状容器1相同的高电压。这种情况下，反 射电极16也与圆筒状容器1 一起旋转，但这在功能方面不会有任何影响。
另外，在以上的说明中，如图6A所示，表示了将圆筒状容器1配设成使 其轴向成为水平的例子，但圆筒状容器l的轴心的配设方向可以是任意的，例 如，既可以如图6B所示，使圆筒状容器1的轴心沿着铅垂方向，从下方朝上 方供给高分子溶液11，利用配设在圆筒状容器1的下侧的反射电极16来使生 成的纳米纤维f朝上方流动，也可以如图6C所示，从上方朝下方供给高分子 溶液11，利用配设在圆筒状容器1的上侧的反射电极16来使生成的纳米纤维 f朝下方流动。这些情况下，通过在溶液供给管10的前端设置L字弯曲部20， 使旋转筒体2的插入端部2a突出至圆筒状容器l内，高分子溶液ll能与圆筒状容器1的方向无关地在不泄漏到外部的情况下朝内部供给，使圆筒状容器1 的高速旋转产生的离心力作用于其整个内周面，使高分子溶液11从所有的小 孔3大致均匀地流出。 (实施方式2)
接着，参照图7 图10对本发明的高分子网状物的制造装置的实施方式2
进行说明。另外，在以下的实施方式的说明中，对与上述实施方式相同的构成 要素标注相同的符号标记而省略说明，仅对主要不同点进行说明。
在上述实施方式中，说明了根据高分子网状物的制造量朝圆筒状容器1 内供给规定量的高分子溶液11的例子，而本实施方式则是对圆筒状容器1内
所收容的高分子溶液11的量进行检测，根据其检测结果来进行供给泵13的动 作控制，使圆筒状容器l内收容有大致一定量的高分子溶液ll。
在图7中，设置有收容量检测装置25，该收容量检测装置25由配设成在 圆筒状容器1内的高分子溶液11的量达到规定量时与其接触而旋转的旋转板 26、以及检测该旋转板26的旋转的旋转检测装置27形成，旋转检测装置27 的检测信号输入控制部21，进行供给泵13的动作控制。由此，能利用简单的 结构将圆筒状容器1内的高分子溶液11的量控制在规定量，使一定的离心力 作用于圆筒状容器1内的高分子溶液11，从而能制造均匀的纳米纤维f。
收容量检测装置25的具体结构是可自由旋转地被配设在支撑框架4上 的轴承29支撑的轴体28贯穿旋转筒体2而插入圆筒状容器1内，在其前端固 定有旋转板26。如图8A、图8B所示，旋转板26由圆板26a构成，该圆板26a 在外周部具有以与旋转方向正交的形态切起成形的叶片26b。
如图9A所示，在轴体28的另一端固定有在周向上等间隔地配置形成有多 个开口 30a的检测板30，如图9B所示，在该检测板30的两侧配设有由以夹着 开口 30a相对的形态配设的投光器31a和受光器31b形成的光检测器31，这些 检测板30和光检测器31构成旋转检测装置27。
在以上的结构中，在利用供给泵13朝圆筒状容器1内供给高分子溶液ll 时，如图10所示，高分子溶液11的量慢慢增加，在T1时刻，当高分子溶液 11的量达到规定的Ll时，其液面与旋转板26接触，旋转板26与圆筒状容器1的旋转连动地开始旋转，其旋转由旋转检测装置27检测出，其检测信号被输
入控制部21。在T2时刻，当旋转板26的转速超过F1时，控制部21使供给泵 13的动作停下，停止高分子溶液ll的供给。之后，随着高分子网状物制造的 进行，圆筒状容器l内的高分子溶液ll的量慢慢减少，在T3时刻，当高分子 溶液11的量下降至L1时，旋转板26不再与高分子溶液11的液面接触，旋转 板26的转速下降，之后，在T4时刻，当旋转板26的转速下降至F2时，供给 泵13再次进行高分子溶液11的供给动作，其后通过反复进行T1 T4时刻的 动作，将圆筒状容器1内的高分子溶液11的量始终控制在大致一定值。
根据本实施方式，通过如上所述地设置结构简单的收容量检测装置25， 能将圆筒状容器1内的高分子溶液11的量控制成规定量，因此，使一定的离 心力作用于圆筒状容器1内的高分子溶液ll，作用于被从圆筒状容器1的小孔 3压出的高分子溶液11的离心力恒定，能使高分子溶液11均匀地线状流出， 能均匀地制造纳米纤维和高分子网状物。
(实施方式3)
接着，参照图11对本发明的高分子网状物的制造装置的实施方式3进行 说明。
在本实施方式中，如图11所示，在圆筒状容器1与其一侧的反射电极16 之间配设有送风装置34。具体而言，在反射电极16与圆筒状容器1之间的位 置在旋转筒体2上安装送风叶片35，随着旋转筒体2的旋转，像箭头D那样朝 圆筒状容器1的另一侧送风。
根据该结构，通过送风装置34的送风而蒸发的溶剂被快速排出，周边环 境中的溶剂浓度不会增大，因此，溶剂的蒸发能顺利地进行，能可靠地实现静 电爆发作用，可靠地生成期望的纳米纤维f。另外，还能实现使生成工序中的 纳米纤维f的流动方向更有效地偏转的作用。
(实施方式4)
接着，参照图12对本发明的高分子网状物的制造装置的实施方式4进行 说明。
在上述实施方式中，表示的是旋转容器由圆筒状容器l构成的例子，这种情况下，由圆筒状容器1的轴心方向一侧的小孔3和另一侧的小孔3形成的纳 米纤维f相对于旋转轴心在径向上的位置均是大致相同的位置，由这些小孔3 形成的纳米纤维f在径向上重叠，纳米纤维f的筒状流动域37的截面形状成 为宽度较窄的圈形，还可能出现纳米纤维f分布不均匀的情况。
因此，在本实施方式中，如图12所示，用接头圆锥筒状容器36来构成旋 转容器，使小孔3以旋转半径从旋转容器的轴心方向的一侧朝另一侧变小的形 态配置。另外，在接头圆锥筒状容器36的轴心方向另一侧部的、纳米纤维f 的筒状流动域37的轴心空洞部配设轴心集束电极38，并在筒状流动域37的外 周部上配设外周集束电极39，对轴心集束电极38施加与集电极18极性相同的 比其低的电压，对外周集束电极39施加与接头圆锥筒状容器36和反射电极16 极性相同的比其低的电压。
根据本实施方式，由于从各小孔3流出的高分子溶液受到的离心力之差， 由一侧的小孔3形成的纳米纤维f在筒状流动域37的径向外侧位置向另一侧 流动，由另一侧的小孔3形成的纳米纤维f在筒状流动域37的径向内侧位置 向另一侧流动，因此，由各小孔3形成的纳米纤维f在径向上不重叠，能使纳 米纤维f的流动域的截面形状从宽度较窄的圈形变为接近圆形。此外，通过配 设轴心集束电极38和外周集束电极39中的至少一方，能使纳米纤维f的筒状 流动域37的截面形状的中心空洞部成为更小的形状，另外，通过适当设定外 周集束电极39的形状和配置，还能使纳米纤维f的筒状流动域37会聚成矩形 等任意的截面形状。
在本实施方式4中，使用轴心集束电极38和外周集电电极39来使纳米纤 维f附着堆积在集电极18上，但并不局限于此，如图13所示，即使在没有轴 心集束电极38和外周集束电极时，通过将旋转容器形成为接头圆锥筒状容器 36，与圆筒状容器时相比，也能减少不附着纳米纤维f的中心部分的面积，另 外，附着堆积的纳米纤维f也均匀地附着。
(实施方式5)
接着，参照图14对本发明的高分子网状物的制造装置的实施方式5进行 说明。
21在上述实施方式中，表示的是使纳米纤维f堆积在集电极18上并将形成 在集电极18上的高分子网状物回收、或者在集电极18上配置用于形成高分子 网状物的部件、形成高分子网状物并将其回收的例子，但在本实施方式中，如
图14所示，设置有片材移动装置42，该片材移动装置42使附着堆积有纳米纤 维f的片材41沿着集电极18上表面以规定的速度移动。这样构成时，能连续 地制造形成有所需厚度的高分子网状物的薄片。 (实施方式6)
接着，参照图15 图17对本发明的高分子网状物的制造装置的实施方式 6进行说明。
在上述实施方式5中，表示的是利用片材移动装置42使片材41沿着平板 状的集电极18的上表面移动的例子，但在本实施方式中，采用与圆筒状容器1 的直径相比具有很大的直径和宽度尺寸的滚筒状集电极43，在滚筒状集电极 43的外周的一部分上缠着片材41的状态下，随着滚筒状集电极43的旋转而使 片材41移动。g卩，滚筒状集电极43起到作为集电极的功能和片材移动装置的 两种功能。在与圆筒状容器l的轴心方向另一侧隔开适当距离的位置上，滚筒 状集电极43受到驱动而绕与圆筒状容器1的旋转轴心和片材41的移动方向正 交的轴心朝箭头Q方向以规定的转速旋转。片材41从片材供给辊44朝滚筒状 集电极43的外周供给，在堆积了由纳米纤维f形成的高分子网状物W的状态 下，由片材巻绕辊45进行巻绕。片材41在滚筒状集电极43的与圆筒状容器1 相对的位置的、片材移动方向上游侧隔开适当距离的位置上开始缠在滚筒状集 电极43的外周上，并在滚筒状集电极43的与圆筒状容器1相对的位置的、片 材移动方向下游侧隔开适当距离的位置上从滚筒状集电极43的外周离开。
另外，本实施方式中，在支撑框架4上，在将圆筒状容器1可旋转驱动地 支撑的旋转筒体2的一侧部上配设送风风扇46，从圆筒状容器1的一侧朝另一 侧像箭头D那样进行送风，利用该送风、圆筒状容器1与滚筒状集电极43之 间的电场，使纳米纤维f像箭头F那样偏转流动。并且，在本实施方式中，将 包括支撑框架4、旋转筒体2和圆筒状容器1的整个纳米纤维制造装置50接地， 利用第三高电压产生装置19对滚筒状集电极43施加高电压。在这样的结构中，进行如下实验例如将圆筒状容器1的直径设为30mm,
将圆筒状容器1的另一端与滚筒状集电极43的外周之间的距离设为500mm，使 用由高分子物质PVA(聚乙烯醇)占10%、溶剂(水)占90%形成的高分子溶液11， 使圆筒状容器1以3000rpra旋转来生成纳米纤维f ，并使其在滚筒状集电极43 上堆积10分钟，结果可以确认，成为如图16所示的堆积状态，堆积分布呈中 央的顶部有点凹陷的、半径为500mm左右的大致梯形，最大堆积量为200 " m 左右。
此处，为了在一道制造工序中制造出宽度尺寸比上述堆积分布的顶部的、 堆积量大致均匀的范围的尺寸大的高分子网状物W，在本实施方式中，利用堆 积移动装置51使纳米纤维制造装置50沿着与滚筒状集电极43的轴心方向、 即片材41的宽度方向平行的箭头S的方向往复移动。
另外，在图15的例子中，表示的是在滚筒状集电极43的外周上配置片材 41、并使纳米纤维f堆积在片材41上而制造被片材41支承的高分子网状物W 的例子，但也可以使纳米纤维f直接堆积在滚筒状集电极43的外周上，并将 制造好的高分子网状物W在滚筒状集电极43的旋转方向下游侧从外周剥下、 回收。
另外，在图15的例子中，表示的是利用支撑框架4将固定有圆筒状容器 1的旋转筒体2可自由旋转地支撑、利用配置在旋转筒体2的侧部的电动机9 来驱动旋转筒体2旋转、并将送风风扇46配设在旋转筒体2的一侧部上的例 子，但为了使所生成的纳米纤维f更有效地偏转流动，较为理想的是将纳米纤 维制造装置50做成如图17所 示的结构。
在图17中，转轴52被旋转驱动部53可旋转驱动地支撑，转轴52经由圆 筒状容器1的一侧端的开口部而贯穿圆筒状容器1内的轴心位置，并固定在另 一侧壁的内表面上。在旋转驱动部53中，作为旋转驱动装置的电动机9和将 转轴52可自由旋转地支撑的轴承55在轴心方向上并列配置地内置在支撑筒体 54内，电动机9的输出轴与转轴52被轴接头56连结。支撑筒体54通过辐射 状配设在其外周的多片整流板57而同轴状配设在风洞筒体58内从而得到支 撑。风洞筒体58通过直径朝着与圆筒状容器1相反的一侧减小的接头圆锥部58a设置有风扇配置筒部58b，并内置有送风风扇59。该纳米纤维制造装置50 通过从风洞筒体58的下端垂下的安装脚60固定在堆积移动装置51的移动体 51a上，可在滚筒状集电极43的轴心方向上移动地得到支撑。另外，较为理想 的是将溶液供给管IO(未图示)穿过转轴52与圆筒状容器1的一侧端的开口部 的间隙而朝圆筒状容器1内供给高分子溶液11。
根据该结构，纳米纤维制造装置50能构成为紧凑的单元，并且，送风风 扇59的风可在经由风洞筒体58而高效地被整流板57整流后，均匀地朝圆筒 状容器l的外周的整个圆周送风，因此，能使所生成的纳米纤维f更有效地偏 转流动。
(实施方式7)
接着，参照图18 图20对本发明的高分子网状物的制造装置的实施方式 7进行说明。
在本实施方式中，如图18、图19所示，在圆筒状容器l的外周以隔开纺 丝空间61而将圆筒状容器1的周围围住的形态配设有环状电极62。而且，在 环状电极62的滚筒状集电极43侧的端缘上沿周向隔开间隔地配设有电力线控 制用的前端为圆形的电极棒63。之所以将电极棒63的前端形成为圆形，是为 了防止因电荷过度集中而产生电风。
此处，通过将圆筒状容器l接地，并对环状电极62施加由高电压产生装 置64产生的正或负(图示例中为负)的lkV 100kV、较为理想的是10kV 100kV 的高电压，从而在圆筒状容器1与环状电极62之间的纺丝空间61中产生电场。 滚筒状集电极43为了收集在纺丝空间61中处于带电状态的纳米纤维f而接地。 由于只要在圆筒状容器1与环状电极62之间的纺丝空间61中产生电场即可， 因此也可以对圆筒状容器1施加正或负的高电压，并对环状电极62施加极性 与圆筒状容器1相反的高电压或将环状电极62接地。另外，也可以对滚筒状 集电极43施加极性与纳米纤维f的带电极性相反的高电压，这样能提高收集 效率。此外，在环状电极62上设置电极棒63时，电荷集中在电极棒63的前 端，相应地，在滚筒状集电极43的与电极棒63相对的部分上产生极性相反的 电荷，因此，会在环状电极62与滚筒状集电极43之间如图20所示地产生电力线65，由此，能利用将滚筒状集电极43和圆筒状容器1接地而仅对环状电 极62施加高电压的简单而又安全的结构，更强且稳定地实现将带上电荷的纳 米纤维f朝滚筒状集电极43诱导的作用。
根据该结构，当一边朝圆筒状容器1内供给高分子溶液11 一边驱动圆筒 状容器1旋转、并利用高电压产生装置64对环状电极62施加高电压时，通过 圆筒状容器1旋转产生的离心力以及在圆筒状容器1与环状电极62之间的纺 丝空间61中产生的强而又均匀的电场的作用，圆筒状容器1内的高分子溶液 11从多个小孔3朝环状电极62辐射状流出，在纺丝空间61中被较强地带上电 荷的纤维大量且高效地进行纺丝。该纤维因从送风风扇59朝纺丝空间61送出 的气流而从纺丝空间61朝滚筒状集电极43偏转流动并被排出。这样，在气流 的作用下纺丝形成的纤维被从纺丝空间61快速排出，因此，防止作用不会被 带电的纤维阻碍，在纺丝空间62中能实现稳定的纺丝作用。之后，在从纺丝 空间61朝滚筒状集电极43偏转流动期间，纺丝形成的纤维通过静电爆发的作 用而延伸，从而可大量且高效地生成具有亚微米直径的纳米纤维f。这样生成 的纳米纤维f被收集在接地或者被施加了极性与纤维的带电极性相反的电压的 滚筒状集电极43上。
另外，由于在环状电极62的滚筒状集电极43侧的端缘上隔开间隔地配设 有电力线控制用的电极棒63，因此在环状电极62与滚筒状集电极43间产生的 电力线65可均匀而又稳定地形成，纳米纤维f的带电电荷被该电力线诱导， 从而能将所生成的纳米纤维f稳定地堆积收集在滚筒状集电极43上。
另外，在本实施方式中，将环状电极62配置成与圆筒状容器1的外周相 对并将其周围围住，但其配置位置可进行变更，也可相对于圆筒状容器1使环 状电极62的配置位置朝滚筒状集电极43侧偏移。此外，环状电极62的宽度 尺寸也可以比圆筒状容器l的轴心方向的长度短，只要棒状的电极呈环状，就 能起到其效果。
在以上的各实施方式的说明中，作为旋转容器，表示的是被驱动而绕轴心 旋转的圆筒状容器1和接头圆锥筒状容器36等筒状容器的例子，但旋转容器 不一定局限于筒状容器，总之，只要具有收容高分子溶液11进行旋转，并通
25过离心力的作用使高分子溶液11从小孔3流出而形成高分子线状体的功能， 则可以形成为任意的形状。 工业上的可利用性
根据本发明的纳米纤维和高分子网状物的制造方法和装置，可利用从旋转 容器的多个小孔流出的线状的高分子溶液高效地制造由具有亚微米直径的高 分子物质形成的纳米纤维，而且，由于使生成的纳米纤维朝旋转容器的轴心方 向偏转流动，因此能将纳米纤维容易地收集在需要的范围内来制造高分子网状 物，此外，由于仅良好的纳米纤维偏转流动，因而能仅收集品质优良的纳米纤 维，因此适合在以较高的生产率来制造适用于过滤器、电池的隔膜、燃料电池 的高分子电解质膜和电极等的高孔隙率网状物时使用。
权利要求
1.一种纳米纤维的制造方法，其特征在于，包括一边朝具有多个小孔(3)的导电性的旋转容器(1、36)内供给将高分子物质溶解在溶剂中的高分子溶液(11)一边使旋转容器(1、36)旋转，使从旋转容器(1、36)的小孔(3)流出的高分子溶液(11)带上电荷，利用离心力和溶剂蒸发时产生的静电爆发使流出的线状的高分子溶液(11)延伸，从而生成由高分子物质形成的纳米纤维(f)的纳米纤维生成工序；以及使生成工序中的纳米纤维(f)从旋转容器(1、36)的轴心方向的一侧朝另一侧偏转流动的偏转流动工序。
2. 如权利要求1所述的纳米纤维的制造方法，其特征在于，在偏转流 动工序中，对配设在旋转容器(l、 36)的轴心方向一侧部的反射电极(16)施 加极性与高分子溶液的带电电荷相同的电压、禾B/或、从旋转容器(l、 36) 的轴心方向 一侧进行送风来使纳米纤维(f)偏转流动。
3. 如权利要求1所述的纳米纤维的制造方法，其特征在于，旋转容器 (1、 36)是在周面上具有多个小孔(3)并绕轴心旋转的圆筒状容器a)，或者 是小孔(3)以旋转半径从轴心方向的一侧朝另一侧变小的形态配置的筒状 容器(36)。
4. 如权利要求1所述的纳米纤维的制造方法，其特征在于，在纳米纤 维生成工序中，使旋转容器(l、 36)内收容有大致一定量的高分子溶液(ll)。
5. 如权利要求1所述的纳米纤维的制造方法，其特征在于，以将旋转 容器(l、 36)的周围围住的形态配设环状电极(62)，在环状电极(62)与旋转 容器(l、 36)之间产生电场而使从旋转容器(1、 36)流出的高分子溶液(11) 带上电荷，并使生成工序中的纳米纤维(f)偏转流动而从旋转容器(l、 36) 与环状电极(62)之间的纺丝空间(61)排出。
6. —种高分子网状物的制造方法，其特征在于，包括 利用权利要求1所述的纳米纤维的制造方法来生成纳米纤维(f)的工序；以及相对于旋转容器(l、 36)在其轴心方向另一侧隔开间隔地配置导电性的集电极(18、 43)，对集电极(18、 43)施加相对于纳米纤维(f)的带电电荷具 有电位差的电压或者将集电极(18、 43)接地，使所生成的纳米纤维(f)堆积 在集电极(18、 43)上的工序。
7. 如权利要求6所述的高分子网状物的制造方法，其特征在于，使生 成纳米纤维(f)并使纳米纤维(f)朝集电极(18、 43)流动的纳米纤维生成部 (50)，在与至少集电极(18、 43)的一边平行的方向或者与在集电极(18、 43) 上移动的片材(41)的移动方向正交的方向上相对地往复移动。
8. —种纳米纤维的制造装置，其特征在于，包括 导电性的旋转容器(l、 36)，该旋转容器(l、 36)可自由旋转地得到支撑，并与旋转轴心在径向上隔开距离地具有多个小孔(3);高分子溶液供给装置(IO、 13)，该高分子溶液供给装置(IO、 13)朝旋 转容器(l、 36)内供给将高分子物质溶解在溶剂中的高分子溶液(11);旋转驱动装置(9)，该旋转驱动装置(9)驱动旋转容器(1、 36)旋转；带电装置(14、 19)，该带电装置(14、 19)使从旋转容器(1、 36)的小孔 (3)流出的高分子溶液(11)带上电荷；偏转流动装置(16、 34、 46、 59)，该偏转流动装置(16、 34、 46、 59) 配置在旋转容器(l、 36)的轴心方向一侧，并使从旋转容器(l、 36)的小孔 (3)带电流出的高分子溶液(11)所生成的纳米纤维(f)朝旋转容器(1 、 36)的 轴心方向另一侧偏转流动；以及控制部(21)，该控制部(21)对高分子溶液供给装置(10、 13)、旋转驱 动装置(9)、带电装置(14、 19)和偏转流动装置(16、 34、 46、 59)进行控制。
9. 如权利要求8所述的纳米纤维的制造装置，其特征在于，偏转流动 装置(16、 34、 46、 59)具有反射电极(16)和/或送风装置(34、 46、 59)，所 述反射电极(16)被施加极性与从旋转容器(1、 36)的小孔(3)流出的高分子 溶液(ll)的带电电荷相同的电压，所述送风装置(34、 46、 59)从旋转容器 (1、 36)的轴心方向一侧朝另一侧送风。
10. 如权利要求8所述的纳米纤维的制造装置，其特征在于，旋转容器(1、 36)由在周面上具有多个小孔(3)的圆筒状容器(1)构成，或者由将小孔 (3)以旋转半径从旋转容器的轴心方向的一侧朝另一侧变小的形态配置的 筒状容器(36)构成。
11. 如权利要求8所述的纳米纤维的制造装置，其特征在于，以将旋转 容器(l、 36)的周围围住的形态配设有环状电极(62)，并设置有对旋转容器 (1、 36)与环状电极(62)之间施加高电压的高电压产生装置(64)。
12. —种高分子网状物的制造装置，其特征在于，是一种应用权利要求 8所述的纳米纤维的制造装置的高分子网状物的制造装置，相对于旋转容器 (1、 36)在其轴心方向另一侧隔开间隔地配设有集电极(18、 43)，该集电极 (18、 43)具有导电性，并被施加相对于纳米纤维(f)的带电电荷具有电位差 的电压或者被接地。
全文摘要
一种纳米纤维和高分子网状物的制造方法和装置，一边朝具有多个小孔(3)的导电性的旋转容器(1、36)内供给将高分子物质溶解在溶剂中的高分子溶液(11)一边使旋转容器(1、36)旋转，利用带电装置(14、19)使从旋转容器(1、36)的小孔(3)流出的高分子溶液(11)带上电荷，利用离心力和溶剂蒸发时产生的静电爆发使流出的线状的高分子溶液(11)延伸，从而生成由高分子物质形成的纳米纤维(f)，利用反射电极(16)和/或送风装置(34、46、59)使该生成工序中的纳米纤维(f)从旋转容器(1、36)的轴心方向的一侧朝另一侧偏转流动，并使该纳米纤维堆积来制造高分子网状物，能以较高的生产率均匀地以简单的结构来制造纳米纤维和使用纳米纤维的高分子网状物。
文档编号D04H1/728GK101542025SQ200780043349
公开日2009年9月23日 申请日期2007年11月20日 优先权日2006年11月24日
发明者住田宽人, 冨永善章, 石川和宜, 竹泽幹夫, 高桥光弘, 黑川崇裕 申请人:松下电器产业株式会社