纳米纤维制造装置、纳米纤维制造方法

专利名称：纳米纤维制造装置、纳米纤维制造方法
技术领域：
本发明涉及利用静电延伸现象，来制造具有亚微米级或纳米级细小的纤维(纳米纤维)的纳米纤维制造装置、纳米纤维制造方法。
背景技术：
作为制造由树脂等构成并具有亚微米尺度或纳米尺度的直径的丝状(纤维状)物质的方法，目前已知的是利用静电延伸现象(静电纺丝)的方法。该静电延伸现象是指，树脂等溶质被分散或被溶解到溶剂中的原料液，通过喷嘴等被流出(喷射)到空间，并且将电荷施加给原料液使其带电，并通过使在空间飞行的原料液电延伸，从而获得纳米纤维。若更具体地说明静电延伸现象如以下所述。即，带电并被流出到空间的原料液，在空间飞行的过程中溶剂逐渐地蒸发。这样，虽然飞行中的原料液的体积逐渐减少，但施加到原料液的电荷会残留到原料液中。其结果是，在空间飞行中的原料液中的电荷密度逐渐上升。并且，由于溶剂继续蒸发，原料液的电荷密度进一步增大，在原料液中产生的推斥方向的库仑力超过原料液的表面张力之时，发生原料液爆发性地线状延伸现象。这就是静电延伸现象。通过该静电延伸现象在空间连续地几何级数地发生，从而由直径为亚微米级或纳米级的树脂构成的纳米纤维被制造出来。作为利用以上这种静电延伸现象制造纳米纤维的装置的主要课题，示出了生产效率的提高。例如，可以考虑到将使原料液流出到空间的圆筒状的喷嘴配置成矩阵状，使单位时间、单位面积的纳米纤维的产生量增加，并且使纳米纤维的生产效率提高。但是，要想使单位面积的纳米纤维的产生量增加，只要将喷嘴的配置间隔变窄就可以实现。但是，若间隔变窄，相邻的喷嘴之间会产生电场干扰，在产生的纳米纤维中会出现不良状况。因此，为了解决该课题，在专利文献1所记载的发明中，在喷嘴之间将隔板配置成格子状，通过将交流电压施加到该隔板，从而防止电场干扰。(现有技术文献)(专利文献)专利文献1日本特开2008-174867号公报但是，在专利文献1的发明中，由于需要在喷嘴之间设置隔板，由此造成喷嘴的间隔扩大，导致生产效率降低。并且，由于喷嘴被隔板围住，在该被围起的空间容易滞留带电蒸气，这样会对制造的纳米纤维带来不好的影响。并且，使被提供给各个喷嘴的原料液的压力成为均一也是比较困难的，因此，制造的纳米纤维的质量会出现不均勻。并且，本申请的发明人员发现，即使设置隔板，也会从喷嘴的外周壁等发生离子风，该离子风同样会对制造的纳米纤维带来不良的影响。在此，可以考虑到离子风以以下的现象发生。即，若在外周壁面的某个部分滞留有电荷，则存在于该部分的周边的空气电离。并且，由于电离的空气由壁面的电荷推斥而飞出，因此发生含有离子的空气的流动，即发生离子风。尤其是离子风容易发生在外周壁的形状异常的部分，这些形状异常的部分例如是突起部的前端或角的尖端等。并且，在该离子风与在空间飞行的原料液交叉时，会扰乱原料液或正在被制造的纳米纤维的飞行路径，并且会对原料液的带电状态造成不良影响，从而导致被制造的纳米纤维的质量降低。并且，也会关联到纳米纤维的生产效率的降低。

发明内容
本发明鉴于上述的问题点以及见解，提供一种纳米纤维制造装置以及纳米纤维制造方法，其能够抑制电场干扰，并能够将单位时间的、单位面积的纳米纤维的生产量维持在较高的状态，而且能够抑制离子风的影响，期待着纳米纤维的质量的提高以及均一化。为了达成上述的目的，本发明所涉及的纳米纤维制造装置，使原料液在空间中电延伸，以制造纳米纤维，具备流出体，具有使原料液流出到空间中的多个流出孔，并且该流出体具备前端部和两个侧面部，在所述前端部被配置有作为所述流出孔的前端的开口部， 并且该开口部以规定的间隔并以一维来排列，所述两个侧面部从所述前端部开始，以夹持所述流出孔的状态而被延伸设置，并且所述两个侧面部被配置成，随着远离所述前端部，而彼此的间隔变宽；供给机构，以规定的压力，将原料液供给到所述流出孔；带电电极，以与所述流出体隔开规定的间隔而被配置；以及带电电源，将规定的电压施加到所述流出体与所述带电电极之间。据此，由于以规定间隔而被配置的流出孔的开口部的间隙成为由前端部填充的状态，因此不容易发生电场干扰。因此，能够仅可能地使原料液流出的开口部的间隔变窄，并能够使单位面积的纳米纤维的生产量增加。并且，流出体的构造成为，前端部的宽度最窄，侧面部随着远离开口部而逐渐变宽，即使从侧面部发生离子风，该离子风也很难飞翔到对被制造的纳米纤维产生不好影响的方向。而且，由于侧面部是沿着开口部被配置的方向而变宽的面，因此不容易发生离子风。因此，流出体能够抑制离子风对纳米纤维的影响。也可以是，所述流出体还具备存积槽，存积从所述供给机构供给来的原料液，并被连接于多个所述流出孔，并向所述流出孔同时供给原料液。据此，能够临时存积由供给机构供给来的原料液，并且由于能够同时将原料液供给到流出孔，因此能够尽可能地使供给到流出孔的原料液的压力均等。并且，能够以简单的构造来实现该效果，而不必增加元件的数量。并且，也可以是，所述前端部呈具有规定宽度的矩形，并且所述前端部的宽度，比被配置在所述前端部的对应的所述开口部的直径大。据此，发生在开口部周围的液滴(关于液滴可以参照实施例)能够充分由前端部保持。并且，原料液通过液滴细长地流出到空间中，从而发生静电延伸现象。通过以上所述， 由于流出孔与前端部由原料液覆盖，因此能够抑制离子风的发生。并且也可以具备收集机构，收集在空间中被制造的纳米纤维；以及诱导机构，将纳米纤维诱导到所述收集机构。据此，能够限定堆积被制造的纳米纤维的对象，并能够制造功能性的材料等。而且，也可以具备移动机构，使所述流出体与所述收集机构相对地移动。据此，能够在广泛地范围内均一地堆积纳米纤维。
并且，最好是，所述流出体构成为，能够以使形成有所述流出孔的面露出的方式分割，并且被分割的流出体还能够被组装。据此，便于流出体的维修与保养。并且，为了实现上述的目的，本发明所涉及的纳米纤维制造方法使原料液在空间中电延伸，以制造纳米纤维，其中包括流出工序，使原料液从流出体流出，所述流出体具有使原料液流出到空间中的多个流出孔，并且该流出体具备前端部和两个侧面部，在所述前端部被配置有作为所述流出孔的前端的开口部，并且该开口部以规定的间隔并以一维来排列，所述两个侧面部从所述前端部开始，以夹持所述流出孔的状态而被延伸设置，并且所述两个侧面部被配置成，随着远离所述前端部，而彼此的间隔变宽；供给工序，由供给机构以规定的压力，将原料液供给到所述流出孔；以及带电工序，将规定的电压施加到带电电极与所述流出体之间，所述带电电极以与所述流出体相距规定的间隔而被配置。据此，以规定间隔而被配置的流出孔的开口部的间隙成为由前端部填充的状态， 成为不易发生电场干扰的状态。因此，能够尽可能地使原料液流出的开口部的间隔变窄，能够使单位面积的纳米纤维的生产量增加。并且，流出体的构造成为，前端部的宽度最窄，侧面部随着远离开口部而逐渐变宽，即使从侧面部发生离子风，该离子风也很难飞翔到对被制造的纳米纤维产生不好影响的方向。而且，由于侧面部是沿着开口部被配置的方向而变宽的面，因此不容易发生离子风。因此，流出体能够抑制离子风对纳米纤维的影响。通过本发明，不仅能够提高纳米纤维的生产效率而且能够提高被制造的纳米纤维的质量。


图1是示出纳米纤维制造装置的斜视图。
图2是示出将流出体切开后的斜视图。
图3是示出从前端部一侧看到的流出体的斜视图。
图4是示出前端部的变化的斜视图。
图5是示出其他的实施例所涉及的纳米纤维制造装置的斜视图。
图6是示出能够分解的流出体的分解斜视图。
图7是示出其他的实施例的流出体被切开后的斜视图。
图8是示出其他的实施例的流出体被切开后的斜视图。
图9是示出其他的实施例的流出体被切开后的斜视图。
图10是示出其他的实施例的流出体被切开后的斜视图。
具体实施例方式(实施例1)以下，参照附图对本发明所涉及的纳米纤维制造装置以及纳米纤维制造方法进行说明。图1是示出纳米纤维制造装置的斜视图。如该图所示，纳米纤维制造装置100是将原料液300在空间中进行电延伸，并制造纳米纤维301的装置，该纳米纤维制造装置100包括流出体115、供给机构107、带电电极 121、以及带电电源122。在本实施例中，纳米纤维制造装置100进一步包括收集机构1 以及诱导机构104。而且，纳米纤维制造装置100还包括移动机构129。图2是示出将流出体切开后的斜视图。流出体115是通过原料液300的压力(也包含重力的情况)，来使原料液300流出到空间的部件，流出体115包括流出孔118、前端部116以及侧面部117，并且还具备存积槽113。并且，流出体115是以与原料液接触的部分的至少一部分具有导电性的部件构成的，该部件可以作为向流出的原料液300供给电荷的电极来发挥作用。在本实施例中，流出体115整体以金属构成。另外，只要金属的种类是具有导电性的就可以，没有特殊地限定， 可以选定黄铜或不锈钢等任意的材料。流出孔118是使原料液300流出到空间的孔，在流出体115上被设置有多个。并且，位于流出孔118的前端的开口部119是以一定的间隔，并以一维排列而被配置。在本实施例的情况下，流出孔118与开口部119在同一平面内，并以直线排列而被配置，并且，该流出孔118的轴与开口部119的配置方向以直角相交。流出孔118的孔长和孔径没有特殊的限定，可以根据原料液300的粘度等来选定适当的形状。具体而言，孔长最好从Imm以上、5mm以下的范围内选定。孔径最好从0. Imm 以上、2mm以下的范围内选定。并且，流出孔118的形状并非被限定为圆筒形状，可以选定任意的形状。尤其是开口部119的形状，并非限定于圆形，也可以是三角形或四角形等多角形，或者是星形等具有向内侧突出部分的形状等。并且，开口部119被排列的间隔可以全部为等间隔，并且也可以是位于流出体115 的端部的开口部119的间隔，比位于流出体115的中央部的开口部119的间隔宽(窄)等， 可以任意地设定。在目前所得到的见解中，在开口部119的孔径为0. 3mm的情况下，开口部 119的间距能够缩短到2. 5mm左右。并且，也可以考虑到这些孔径以及间距等能够随着原料液300的粘度等其他的条件来变化。并且，开口部119也可以不被配置在同一直线上，只要是以一维来排列就可以。在此，一维是指，在以矩形来围起所有的开口部119被配置的区域的情况下，开口部119不在所述矩形的宽度方向上排列的状态。并且，配置有所述开口部119的矩形的区域成为带状。 在这种意义上，开口部119可以被交错配置，也可以像描绘正弦曲线等波形那样来配置。前端部116是流出体115的被配置有流出孔118的开口部119的部分，并且是在以规定的间隔而被配置的开口部119之间以平滑的面来连接的部分。在本实施例中，前端部116具有呈细长矩形的平面的表面，其宽度被设定为比对应的开口部119的直径大。具体而言，例如，前端部116的宽度因流出孔118的孔径而不同，液滴303(参照后述的图3) 的底部的直径若为Imm左右，则前端部116的宽度最好设定为Imm以上。如图3所示，跨过开口部119的周围的所有区域的表面，由于存在平面的前端部 116，因此在开口部119的周围产生液滴303。该液滴303被称为泰勒锥(Taylor cone)，可以考虑到是因原料液300的粘性而产生的，成为具有比开口部119还要大的圆形底面的圆锥形状。液滴303以覆盖开口部119的状态而附着于流出体115的前端部116。于是，从圆锥状的液滴303，原料液300呈细长状流出到空间中。据此，由于开口部119不直接与空气接触，因此能够抑制从开口部119发生的离子风。
并且，前端部116并非限定于具有矩形的平面，并且，即使不是平面也有发生液滴 303的情况。例如图4(a)所示，前端部116也可以具有曲面，或者如图4(b)所示，也可以具有端部相接触的两个平面。并且，在上述这样开口部119被配置为交错状或波形的情况下，前端部116可以是笔直的带形状，也可以是追随开口部119的配置的交错状或波形等。如以上所述，前端部116由于在存在多个开口部119之间以面来连接(在图4(b) 中，如以上所述的以两个平面来连接)，因此能够抑制在排列多个喷嘴时发生的电场干扰。 并且，能够抑制在开口部119与开口部119之间的区域发生的离子风。因此，即使以使开口部119的间隔变窄的状态来配置，也能够良好地制造纳米纤维301，因此能够使单位时间、 单位面积的纳米纤维301的生产量提高。并且，由于通过前端部116能够以良好的状态来保持液滴303，因此能够抑制离子风的发生，从而可以考虑到实现纳米纤维301的质量提高以及生产效率提高。在图2中，侧面部117是以夹持流出孔118而被配置的两个面，是从前端部116开始延伸设置，并以竖起的状态而被配置的流出体115的部分。并且，侧面部117是以沿着被并排配置的流出孔118的配置方向的状态而被设置的，并且两个侧面部117夹持着所有的流出孔118。并且，如图2所示，侧面部117被配置成，随着远离前端部116而彼此的间隔变宽。双方的侧面部117之间的角度越是锐角，电荷就越能够集中于前端部，原料液300能够以高的电荷密度来制造成高质量的纳米纤维301。另外，双方的侧面部117之间的角度越是锐角，流出体115所具有的存积槽113的容积就越小，并且将存积槽113设置到流出体115 之时的加工就会变得困难。通过以上分析，双方的侧面部117之间的角度最好被设定为60 度左右。不过，在流出体115上的双方的侧面部117之间的角度并非限定于此。另外，如图4(a)、图4(b)所示，前端部116与侧面部117之间的边界是不清晰的。 并且，侧面部117的形状也可以不是平面，而可以是曲面。例如图7所示，在圆筒形的流出体115的周壁设置流出孔118的情况下，圆筒形的流出体115的周壁上的流出孔118的配置位置则成为前端部，夹持该前端部(流出孔118的配置位置)的两侧的周壁部则成为侧面部117。在这种情况下，能够容易地获得构成流出体115的部件，并且容易加工。另外，虽然电荷向前端部116的集中比其他的形状(例如图2所示的流出体115的形状)差，不过可以通过增高电压或者对带电电极121的位置以及形状下工夫，也能够弥补这一缺陷。并且，如图8所示，侧面部117虽然是平面，形成存积槽113的部分也可以是圆筒形。并且，如图9所示，侧面部117成为夹持着前端部116而相互的间隔在曲面上呈扩大的形状，并且， 形成存积槽113的部分也可以为矩形的筒状。而且，如图10所示，流出体115的断面形状也可以是卵形的筒体。以上举例示出的侧面部117被配置成随着远离前端部116而相互的间隔变宽。并且，从前端部116开始，以夹着流出孔118的状态，沿着流出孔118的排列方向而被延伸设置。并且，将举例示出的流出体115的各个部分组合而构成的流出体115也包含在本发明内。并且，具有随着远离前端部116而相互的间隔变宽的连续的面的流出体115的部分是侧面部117。侧面部117或前端部116的形状最好是具有跨过整体的平滑的表面，并且尽量地不设置异常的部分(除开口部119以外)，以抑制离子风的发生。
流出体115通过具备上述的侧面部117，从而抑制了离子风的发生，并且，即使是发生了离子风，也能够使离子风朝向不与流出到空间中的原料液300交叉的方向，因此能够不受离子风的影响，以稳定的状态来制造纳米纤维301。并且，由于侧面部117被配置成朝向前端部116而逐渐变细，因此电荷容易集中到前端部116，从而能够效率良好地将电荷供给到原料液300。并且，由于能够使开口部119的周围空间变大，因此能够回避带电蒸气的充满。并且，可以考虑到沿着侧面部117而发生气体的流动，因而能够更好地回避带电蒸气的充满。并且，例如，在从开口部119的近旁朝向原料液300的流出方向的下游侧使风发生时，从侧面部117沿着原料液300，在流出方向(下方)能够排除带电蒸气以及离子风，因此能够期待着被制造的纳米纤维301的质量的提高。如图2所示，存积槽113被形成在流出体115的内部，是用于存积由供给机构 107(参照图1)供给的原料液300的箱体。并且，存积槽113与多个流出孔118连接，向流出孔118同时供给原料液300。在本实施例的情况下，存积槽113在流出体115中被设置了一个，被设置在从流出体115的一端部到另一端部的较大的范围，与所有的流出孔118连接。以上所述的存积槽113在流出孔118的近旁暂时存积原料液300，并且具有以均等的压力将原料液300供给到多个流出孔118的功能，据此，原料液300能够以均等的状态从各个流出孔118流出。因此，能够抑制被制造的纳米纤维301的质量在空间上的不均勻。如图1所示，供给机构107是将原料液300供给到流出体115的装置，包括大量存积原料液300的容器151、以规定的压力搬送原料液300的泵(图中未示出)、以及用于导向原料液300的导向管114。带电电极121是以与流出体115相距规定的间隔而被配置的部件，通过自身相对于流出体115成为高电压或低电压，从而具备用于将电荷诱导到流出体115的导电性。在本实施例的情况下，带电电极121也作为用于诱导纳米纤维301的诱导机构104来发挥作用，被配置在与流出体115的前端部116相对的位置，并接地。因此，在将正的电压施加到流出体115时，负的电荷被诱导到带电电极121，在将负的电压施加到流出体115时，正的电荷被诱导到带电电极121。带电电源122是能够将高电压施加给流出体115的电源。带电电源122 —般情况下最好是直流电源。尤其最好是，在发生的纳米纤维301的带电极性没有受到影响的情况下，利用生成的纳米纤维301的带电，以施加了逆极性的电位的电极来诱导纳米纤维301的情况下，采用直流电源。并且，在带电电源122为直流电源的情况下，带电电源122向带电电极121施加的电压最好是从5KV以上、100KV以下的范围的值中设定。如本实施例所述，将带电电源122的一个电极设定为接地电位，只要使带电电极 121接地，就能够使比较大型的带电电极121成为接地状态，从而能够期待着提高安全性。并且，也可以是，将电源连接到带电电极121，将带电电极121维持为高电压，并通过将流出体115接地，从而将电荷附加到原料液300。并且，带电电极121和流出体115都可以是不接地的连接状态。收集机构1 是堆积通过静电延伸现象而被制造的纳米纤维301，并进行收集的部件。在本实施例的情况下，收集机构1 是由形成作为电子元件的电容器的材料的钨制成的膜，以被卷绕在棍子127的状态而被供给。并且，收集机构1 并非受此所限。例如，收集机构1 也可以是具有刚度的板状部件。并且，也可以是，在仅利用纳米纤维301的堆积物的情况下，对收集机构128的表面进行氟树脂涂层或硅涂层等，在剥下纳米纤维301之时的剥离性高的收集机构128。诱导机构104是将在空间中被制造的纳米纤维301诱导到收集机构1 的装置。 在本实施例的情况下，诱导机构104是能够作为带电电极121发挥功能的金属板，被配置在收集机构128的后方。诱导机构104通过电场，将带电的纳米纤维301诱导到收集机构 128。S卩，诱导机构104是用于发生电场的电极，该电场用于诱导带电的纳米纤维301。移动机构1 是使流出体115和收集机构1 进行相对移动的装置。在本实施例的情况下，流出体115被固定，仅移动收集机构128。具体而言，移动机构一边卷取长的收集机构1 一边抽出棍子127，并与堆积的纳米纤维301 —起搬送到收集机构128。并且，移动机构1 不仅是移动收集机构128，也可以使流出体115相对于收集机构1 移动，并且，移动机构1 能够使收集机构128向一定的方向移动，或者使流出体115 往复运动等，能够例示出任意的工作状态。并且，虽然是使收集机构128向与开口部119的排列方向正交的方向移动，但并非受此所限，也可以使收集机构1 移动向开口部119的排列方向，使流出体115在与开口部119的排列方向正交的方向上往复运动。在此，作为构成纳米纤维301的树脂，溶解或分散于原料液300的溶质，可以是 聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氧化乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸间苯二酯(poly m-phenylene ter印hthalate)、聚间苯二甲酸对苯二酯(poly p-phenylene isophthalate)、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯腈、聚丙烯腈-异丁烯酸酯共聚物、聚碳酸脂、多芳基化合物、聚酯碳酸酯、聚酰胺、芳族聚酰胺、聚酰亚胺、聚己内酯、聚乳酸、聚乙醇酸、胶原、聚羟基丁酸、聚醋酸乙烯酯、多肽等，以及这些物质的共聚物等高分子物质。并且，可以至少从这些物质中选择一种，或者可以混在多种。并且，上述这些仅为举例，本发明并非受上述这些树脂所限。作为被使用于原料液300的溶剂，能够举例示出具有发挥性的有机溶剂等。具体而言，可以举例示出甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、六氟异丙醇、四甘醇、三甘醇、二苯甲醇、 1,3- 二氧环戊烷、1，4- 二恶烷、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、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丙酯、氯甲烷、氯乙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、邻氯甲苯、对氯甲苯、三氯甲烷、四氯化碳、1，1- 二氯乙烷、1，2_ 二氯乙烷、三氯乙烷、二氯丙烷、二溴乙烷、二溴丙烷、溴甲烷、溴乙烷、溴丙烷、醋酸、苯、甲苯、己烷、环己烷、环己酮、环戊烷、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。并且，可以至少从这些物质中选择一种，或者可以混在多种。并且，上述仅为例子，本发明所使用的原料液300 并非受采用上述的溶剂所限。并且，也可以将无机的固体材料添加到原料液300中。作为该无机固体材料可以列举出氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、氟化物、硫化物等，不过从被制造的纳米纤维301的耐热性、加工性等观点来看，最好是使用氧化物。作为氧化物可以列举出A1203、Si02、Ti02、Li20、Na20、MgO, CaO, SrO, BaO, B203、P205、Sn02、Zr02、K20、Cs20、ZnO, Sb203、 As203、Ce02、V205、Cr203、MnO, Fe203、CoO、NiO、Y203、Lu203、Yb203、Hf02, Nb205 等。并且，可以至少从这些物质中选择一种，或者可以混在多种。并且，上述仅为例子，被添加到本发明的原料液300中的物质并非受上述的添加剂所限。原料液300中溶剂与溶质的混合比率会因选定的溶剂的种类和溶质的种类而不同，溶剂量的重量百分比最好约在60至98之间。溶质最好是成为5%至30%。接着，对使用了具有上述构成的纳米纤维制造装置100的纳米纤维301的制造方法进行说明。首先，由供给机构107将原料液300供给到流出体115 (供给工序)。据此，原料液 300充满流出体115的存积槽113。接着，由带电电源122使带电电极121成为正或负的高电压。电荷集中于与带电电极121相对的流出体115的前端部116，该电荷通过流出孔118并转移到流出到空间的原料液300，从而原料液300带电(带电工序)。上述的带电工序与供给工序在同一时期被执行，带电的原料液300从流出体115 的开口部119流出(流出工序)。在此，从开口部119流出的原料液300覆盖开口部119，并从前端部116垂下，形成液滴303。该液滴303是按多个开口部119的每一个而被形成的，并从其前端开始原料液 300呈线状垂下。这样，通过形成液滴303，从而能够抑制离子风的发生，从而能够提高被制造的纳米纤维301的质量。接着，通过对在空间中飞行的原料液300进行一定程度的静电延伸现象作用，从而纳米纤维301被制造出来(纳米纤维制造工序)。在此，原料液300能够在不受离子风的影响下，以较强的带电状态(高电荷密度)流出，并且，从各个开口部119飞行的原料液 300不会会聚在一起，而是以细线的状态流出。据此，原料液300几乎全部变化为纳米纤维 301。并且，原料液300由于以较强的带电状态(高电荷密度)流出，因此，静电延伸会发生多次，从而制造出大量的线径细的纳米纤维301。在这种状态下，通过被配置在收集机构128的背面的诱导机构104和流出体115 之间发生的电场，纳米纤维301被诱导到收集机构128(诱导工序)。通过以上所述，纳米纤维301被堆积并由收集机构1 收集(收集工序)。收集机构128由于被移动机构1 缓慢地移送，因此，纳米纤维301也向移送方向延伸，并作为较长的带状材料而被回收。通过利用具有以上这种构成的纳米纤维制造装置100，并执行以上的纳米纤维制造方法，从而能够在维持高的生产效率的状态下，制造在空间中不会发生不均勻的均一的高质量的纳米纤维301。不过，本发明并非受上述的实施例所限。例如图5所示，也可以将带电电极121配置在流出体115的近旁的流出体115与收集机构1 之间。并且，在具有这种状态的纳米纤维制造装置100的情况下，还可以具备收集机构128以及具备诱导机构104，所述收集机构1 除具有通气性以外还能够使纳米纤维301堆积，所述诱导机构104能够发生集中于规定位置的气流。具体而言，如该图所示，可以配置真空吸引装置141，以作为发生从收集机构128的背面朝向收集机构128的气流的诱导机构104。而且也可以具备与带电电源122不同的收集电源123(或共享)，同时或者有选择性地执行以电场来诱导纳米纤维301的电场方式，以及由气流来进行诱导的气流方式。并且，也可以如图6所示，也可以以能够分割的状态来构成流出体115。尤其是在采用能够使流出孔118的内壁面露出的分割构造的情况下，能够容易地去除附着于流出孔 118的树脂。本发明能够利用于纳米纤维的制造以及利用了纳米纤维的纺丝以及无纺布的制造。符号说明
100内米纤维制造装置
104诱导机构
107供给机构
113存积槽
114导向管
115流出体
116前端部
117侧面部
118流出孔
119开口部
121带电电极
122带电电源
127棍子
128收集机构
129移动机构
151容器
300原料液
301纳米纤维
权利要求
1.一种纳米纤维制造装置，使原料液在空间中电延伸，以制造纳米纤维，具备流出体，具有使原料液流出到空间中的多个流出孔，并且该流出体具备前端部和两个侧面部，在所述前端部被配置有作为所述流出孔的前端的开口部，并且该开口部以规定的间隔并以一维来排列，所述两个侧面部从所述前端部开始，以夹持所述流出孔的状态而被延伸设置，并且所述两个侧面部被配置成，随着远离所述前端部，而彼此的间隔变宽； 带电电极，以与所述流出体隔开规定的间隔而被配置；以及带电电源，将规定的电压施加到所述流出体与所述带电电极之间。
2.如权利要求1所述的纳米纤维制造装置， 所述流出体还具备供给机构，以规定的压力，将原料液供给到所述流出孔；以及存积槽，存积从所述供给机构供给来的原料液，并被连接于多个所述流出孔，并向所述流出孔同时供给原料液。
3.如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，所述前端部呈具有规定宽度的矩形，并且所述前端部的宽度，比被配置在所述前端部的对应的所述开口部的直径大。
4.如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，进一步具备收集机构，收集在空间中被制造的纳米纤维；以及诱导机构，将纳米纤维诱导到所述收集机构。
5.如权利要求4所述的纳米纤维制造装置，进一步具备移动机构，使所述流出体与所述收集机构相对地移动。
6.如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，所述流出体构成为，能够以使形成有所述流出孔的面露出的方式分割，并且被分割的流出体还能够被组装。
7.如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，所述前端部的多个所述开口部之间以平滑面而被连在一起。
8.一种纳米纤维制造方法，使原料液在空间中电延伸，以制造纳米纤维，包括流出工序，使原料液从流出体流出，所述流出体具有使原料液流出到空间中的多个流出孔，并且该流出体具备前端部和两个侧面部，在所述前端部被配置有作为所述流出孔的前端的开口部，并且该开口部以规定的间隔并以一维来排列，所述两个侧面部从所述前端部开始，以夹持所述流出孔的状态而被延伸设置，并且所述两个侧面部被配置成，随着远离所述前端部，而彼此的间隔变宽；带电工序，将规定的电压施加到带电电极与所述流出体之间，所述带电电极以与所述流出体相距规定的间隔而被配置。
9.如权利要求8所述的纳米纤维制造方法， 进一步包括收集工序，由收集机构来收集在空间中被制造的纳米纤维；以及诱导工序，将纳米纤维诱导到所述收集机构。
全文摘要
一种纳米纤维制造装置(100)，使原料液(300)在空间中电延伸，以制造纳米纤维(301)，具备流出体(115)，具有使原料液(300)流出到空间中的多个流出孔(118)，并且该流出体(115)具备前端部(116)和两个侧面部(117)，在所述前端部(116)被配置有作为所述流出孔(118)的前端的开口部(119)，并且该开口部(119)以规定的间隔并以一维来排列，所述两个侧面部(117)从所述前端部(116)开始，以夹持所述流出孔(118)的状态而被延伸设置，并且所述两个侧面部(117)被配置成，随着远离所述前端部(116)，而彼此的间隔变宽；带电电极(121)，以与所述流出体(115)隔开规定的间隔而被配置；以及带电电源(122)，将规定的电压施加到流出体(115)与带电电极(121)之间。该纳米纤维制造装置(100)能够将单位时间、单位面积的纳米纤维的生产量维持到高的状态，能够抑制离子风的影响，从能能够使纳米纤维的质量提高并维持均一化。
文档编号D04H1/72GK102365398SQ20108001543
公开日2012年2月29日 申请日期2010年8月11日 优先权日2009年9月9日
发明者住田宽人, 光岛隆敏, 宫田正伸, 石川和宜, 黑川崇裕 申请人:松下电器产业株式会社