專利名稱：納米纖維制造裝置、納米纖維制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用靜電延伸現(xiàn)象，來制造具有亞微米級或納米級細小的纖維(納米纖維)的納米纖維制造裝置、納米纖維制造方法。
背景技術：
作為制造由樹脂等構成并具有亞微米尺度或納米尺度的直徑的絲狀(纖維狀)物質的方法，目前已知的是利用靜電延伸現(xiàn)象(靜電紡絲)的方法。該靜電延伸現(xiàn)象是指，樹脂等溶質被分散或被溶解到溶劑中的原料液，通過噴嘴等被流出(噴射)到空間，并且將電荷施加給原料液使其帶電，并通過使在空間飛行的原料液電延伸，從而獲得納米纖維。若更具體地說明靜電延伸現(xiàn)象如以下所述。即，帶電并被流出到空間的原料液，在空間飛行的過程中溶劑逐漸地蒸發(fā)。這樣，雖然飛行中的原料液的體積逐漸減少，但施加到原料液的電荷會殘留到原料液中。其結果是，在空間飛行中的原料液中的電荷密度逐漸上升。并且，由于溶劑繼續(xù)蒸發(fā)，原料液的電荷密度進一步增大，在原料液中產(chǎn)生的推斥方向的庫侖力超過原料液的表面張力之時，發(fā)生原料液爆發(fā)性地線狀延伸現(xiàn)象。這就是靜電延伸現(xiàn)象。通過該靜電延伸現(xiàn)象在空間連續(xù)地幾何級數(shù)地發(fā)生，從而由直徑為亞微米級或納米級的樹脂構成的納米纖維被制造出來。作為利用以上這種靜電延伸現(xiàn)象制造納米纖維的裝置的主要課題，示出了生產(chǎn)效率的提高。例如，可以考慮到將使原料液流出到空間的圓筒狀的噴嘴配置成矩陣狀，使單位時間、單位面積的納米纖維的產(chǎn)生量增加，并且使納米纖維的生產(chǎn)效率提高。但是，要想使單位面積的納米纖維的產(chǎn)生量增加，只要將噴嘴的配置間隔變窄就可以實現(xiàn)。但是，若間隔變窄，相鄰的噴嘴之間會產(chǎn)生電場干擾，在產(chǎn)生的納米纖維中會出現(xiàn)不良狀況。因此，為了解決該課題，在專利文獻1所記載的發(fā)明中，在噴嘴之間將隔板配置成格子狀，通過將交流電壓施加到該隔板，從而防止電場干擾。(現(xiàn)有技術文獻)(專利文獻)專利文獻1日本特開2008-174867號公報但是，在專利文獻1的發(fā)明中，由于需要在噴嘴之間設置隔板，由此造成噴嘴的間隔擴大，導致生產(chǎn)效率降低。并且，由于噴嘴被隔板圍住，在該被圍起的空間容易滯留帶電蒸氣，這樣會對制造的納米纖維帶來不好的影響。并且，使被提供給各個噴嘴的原料液的壓力成為均一也是比較困難的，因此，制造的納米纖維的質量會出現(xiàn)不均勻。并且，本申請的發(fā)明人員發(fā)現(xiàn)，即使設置隔板，也會從噴嘴的外周壁等發(fā)生離子風，該離子風同樣會對制造的納米纖維帶來不良的影響。在此，可以考慮到離子風以以下的現(xiàn)象發(fā)生。即，若在外周壁面的某個部分滯留有電荷，則存在于該部分的周邊的空氣電離。并且，由于電離的空氣由壁面的電荷推斥而飛出，因此發(fā)生含有離子的空氣的流動，即發(fā)生離子風。尤其是離子風容易發(fā)生在外周壁的形狀異常的部分，這些形狀異常的部分例如是突起部的前端或角的尖端等。并且，在該離子風與在空間飛行的原料液交叉時，會擾亂原料液或正在被制造的納米纖維的飛行路徑，并且會對原料液的帶電狀態(tài)造成不良影響，從而導致被制造的納米纖維的質量降低。并且，也會關聯(lián)到納米纖維的生產(chǎn)效率的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述的問題點以及見解，提供一種納米纖維制造裝置以及納米纖維制造方法，其能夠抑制電場干擾，并能夠將單位時間的、單位面積的納米纖維的生產(chǎn)量維持在較高的狀態(tài)，而且能夠抑制離子風的影響，期待著納米纖維的質量的提高以及均一化。為了達成上述的目的，本發(fā)明所涉及的納米纖維制造裝置，使原料液在空間中電延伸，以制造納米纖維，具備流出體，具有使原料液流出到空間中的多個流出孔，并且該流出體具備前端部和兩個側面部，在所述前端部被配置有作為所述流出孔的前端的開口部， 并且該開口部以規(guī)定的間隔并以一維來排列，所述兩個側面部從所述前端部開始，以夾持所述流出孔的狀態(tài)而被延伸設置，并且所述兩個側面部被配置成，隨著遠離所述前端部，而彼此的間隔變寬；供給機構，以規(guī)定的壓力，將原料液供給到所述流出孔；帶電電極，以與所述流出體隔開規(guī)定的間隔而被配置；以及帶電電源，將規(guī)定的電壓施加到所述流出體與所述帶電電極之間。據(jù)此，由于以規(guī)定間隔而被配置的流出孔的開口部的間隙成為由前端部填充的狀態(tài)，因此不容易發(fā)生電場干擾。因此，能夠僅可能地使原料液流出的開口部的間隔變窄，并能夠使單位面積的納米纖維的生產(chǎn)量增加。并且，流出體的構造成為，前端部的寬度最窄，側面部隨著遠離開口部而逐漸變寬，即使從側面部發(fā)生離子風，該離子風也很難飛翔到對被制造的納米纖維產(chǎn)生不好影響的方向。而且，由于側面部是沿著開口部被配置的方向而變寬的面，因此不容易發(fā)生離子風。因此，流出體能夠抑制離子風對納米纖維的影響。也可以是，所述流出體還具備存積槽，存積從所述供給機構供給來的原料液，并被連接于多個所述流出孔，并向所述流出孔同時供給原料液。據(jù)此，能夠臨時存積由供給機構供給來的原料液，并且由于能夠同時將原料液供給到流出孔，因此能夠盡可能地使供給到流出孔的原料液的壓力均等。并且，能夠以簡單的構造來實現(xiàn)該效果，而不必增加元件的數(shù)量。并且，也可以是，所述前端部呈具有規(guī)定寬度的矩形，并且所述前端部的寬度，比被配置在所述前端部的對應的所述開口部的直徑大。據(jù)此，發(fā)生在開口部周圍的液滴(關于液滴可以參照實施例)能夠充分由前端部保持。并且，原料液通過液滴細長地流出到空間中，從而發(fā)生靜電延伸現(xiàn)象。通過以上所述， 由于流出孔與前端部由原料液覆蓋，因此能夠抑制離子風的發(fā)生。并且也可以具備收集機構，收集在空間中被制造的納米纖維；以及誘導機構，將納米纖維誘導到所述收集機構。據(jù)此，能夠限定堆積被制造的納米纖維的對象，并能夠制造功能性的材料等。而且，也可以具備移動機構，使所述流出體與所述收集機構相對地移動。據(jù)此，能夠在廣泛地范圍內(nèi)均一地堆積納米纖維。
并且，最好是，所述流出體構成為，能夠以使形成有所述流出孔的面露出的方式分割，并且被分割的流出體還能夠被組裝。據(jù)此，便于流出體的維修與保養(yǎng)。并且，為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明所涉及的納米纖維制造方法使原料液在空間中電延伸，以制造納米纖維，其中包括流出工序，使原料液從流出體流出，所述流出體具有使原料液流出到空間中的多個流出孔，并且該流出體具備前端部和兩個側面部，在所述前端部被配置有作為所述流出孔的前端的開口部，并且該開口部以規(guī)定的間隔并以一維來排列，所述兩個側面部從所述前端部開始，以夾持所述流出孔的狀態(tài)而被延伸設置，并且所述兩個側面部被配置成，隨著遠離所述前端部，而彼此的間隔變寬；供給工序，由供給機構以規(guī)定的壓力，將原料液供給到所述流出孔；以及帶電工序，將規(guī)定的電壓施加到帶電電極與所述流出體之間，所述帶電電極以與所述流出體相距規(guī)定的間隔而被配置。據(jù)此，以規(guī)定間隔而被配置的流出孔的開口部的間隙成為由前端部填充的狀態(tài)， 成為不易發(fā)生電場干擾的狀態(tài)。因此，能夠盡可能地使原料液流出的開口部的間隔變窄，能夠使單位面積的納米纖維的生產(chǎn)量增加。并且，流出體的構造成為，前端部的寬度最窄，側面部隨著遠離開口部而逐漸變寬，即使從側面部發(fā)生離子風，該離子風也很難飛翔到對被制造的納米纖維產(chǎn)生不好影響的方向。而且，由于側面部是沿著開口部被配置的方向而變寬的面，因此不容易發(fā)生離子風。因此，流出體能夠抑制離子風對納米纖維的影響。通過本發(fā)明，不僅能夠提高納米纖維的生產(chǎn)效率而且能夠提高被制造的納米纖維的質量。


圖1是示出納米纖維制造裝置的斜視圖。
圖2是示出將流出體切開后的斜視圖。
圖3是示出從前端部一側看到的流出體的斜視圖。
圖4是示出前端部的變化的斜視圖。
圖5是示出其他的實施例所涉及的納米纖維制造裝置的斜視圖。
圖6是示出能夠分解的流出體的分解斜視圖。
圖7是示出其他的實施例的流出體被切開后的斜視圖。
圖8是示出其他的實施例的流出體被切開后的斜視圖。
圖9是示出其他的實施例的流出體被切開后的斜視圖。
圖10是示出其他的實施例的流出體被切開后的斜視圖。
具體實施例方式(實施例1)以下，參照附圖對本發(fā)明所涉及的納米纖維制造裝置以及納米纖維制造方法進行說明。圖1是示出納米纖維制造裝置的斜視圖。如該圖所示，納米纖維制造裝置100是將原料液300在空間中進行電延伸，并制造納米纖維301的裝置，該納米纖維制造裝置100包括流出體115、供給機構107、帶電電極 121、以及帶電電源122。在本實施例中，納米纖維制造裝置100進一步包括收集機構1 以及誘導機構104。而且，納米纖維制造裝置100還包括移動機構129。圖2是示出將流出體切開后的斜視圖。流出體115是通過原料液300的壓力(也包含重力的情況)，來使原料液300流出到空間的部件，流出體115包括流出孔118、前端部116以及側面部117，并且還具備存積槽113。并且，流出體115是以與原料液接觸的部分的至少一部分具有導電性的部件構成的，該部件可以作為向流出的原料液300供給電荷的電極來發(fā)揮作用。在本實施例中，流出體115整體以金屬構成。另外，只要金屬的種類是具有導電性的就可以，沒有特殊地限定， 可以選定黃銅或不銹鋼等任意的材料。流出孔118是使原料液300流出到空間的孔，在流出體115上被設置有多個。并且，位于流出孔118的前端的開口部119是以一定的間隔，并以一維排列而被配置。在本實施例的情況下，流出孔118與開口部119在同一平面內(nèi)，并以直線排列而被配置，并且，該流出孔118的軸與開口部119的配置方向以直角相交。流出孔118的孔長和孔徑?jīng)]有特殊的限定，可以根據(jù)原料液300的粘度等來選定適當?shù)男螤睢＞唧w而言，孔長最好從Imm以上、5mm以下的范圍內(nèi)選定?？讖阶詈脧?. Imm 以上、2mm以下的范圍內(nèi)選定。并且，流出孔118的形狀并非被限定為圓筒形狀，可以選定任意的形狀。尤其是開口部119的形狀，并非限定于圓形，也可以是三角形或四角形等多角形，或者是星形等具有向內(nèi)側突出部分的形狀等。并且，開口部119被排列的間隔可以全部為等間隔，并且也可以是位于流出體115 的端部的開口部119的間隔，比位于流出體115的中央部的開口部119的間隔寬(窄)等， 可以任意地設定。在目前所得到的見解中，在開口部119的孔徑為0. 3mm的情況下，開口部 119的間距能夠縮短到2. 5mm左右。并且，也可以考慮到這些孔徑以及間距等能夠隨著原料液300的粘度等其他的條件來變化。并且，開口部119也可以不被配置在同一直線上，只要是以一維來排列就可以。在此，一維是指，在以矩形來圍起所有的開口部119被配置的區(qū)域的情況下，開口部119不在所述矩形的寬度方向上排列的狀態(tài)。并且，配置有所述開口部119的矩形的區(qū)域成為帶狀。 在這種意義上，開口部119可以被交錯配置，也可以像描繪正弦曲線等波形那樣來配置。前端部116是流出體115的被配置有流出孔118的開口部119的部分，并且是在以規(guī)定的間隔而被配置的開口部119之間以平滑的面來連接的部分。在本實施例中，前端部116具有呈細長矩形的平面的表面，其寬度被設定為比對應的開口部119的直徑大。具體而言，例如，前端部116的寬度因流出孔118的孔徑而不同，液滴303(參照后述的圖3) 的底部的直徑若為Imm左右，則前端部116的寬度最好設定為Imm以上。如圖3所示，跨過開口部119的周圍的所有區(qū)域的表面，由于存在平面的前端部 116，因此在開口部119的周圍產(chǎn)生液滴303。該液滴303被稱為泰勒錐(Taylor cone)，可以考慮到是因原料液300的粘性而產(chǎn)生的，成為具有比開口部119還要大的圓形底面的圓錐形狀。液滴303以覆蓋開口部119的狀態(tài)而附著于流出體115的前端部116。于是，從圓錐狀的液滴303，原料液300呈細長狀流出到空間中。據(jù)此，由于開口部119不直接與空氣接觸，因此能夠抑制從開口部119發(fā)生的離子風。
并且，前端部116并非限定于具有矩形的平面，并且，即使不是平面也有發(fā)生液滴 303的情況。例如圖4(a)所示，前端部116也可以具有曲面，或者如圖4(b)所示，也可以具有端部相接觸的兩個平面。并且，在上述這樣開口部119被配置為交錯狀或波形的情況下，前端部116可以是筆直的帶形狀，也可以是追隨開口部119的配置的交錯狀或波形等。如以上所述，前端部116由于在存在多個開口部119之間以面來連接(在圖4(b) 中，如以上所述的以兩個平面來連接)，因此能夠抑制在排列多個噴嘴時發(fā)生的電場干擾。 并且，能夠抑制在開口部119與開口部119之間的區(qū)域發(fā)生的離子風。因此，即使以使開口部119的間隔變窄的狀態(tài)來配置，也能夠良好地制造納米纖維301，因此能夠使單位時間、 單位面積的納米纖維301的生產(chǎn)量提高。并且，由于通過前端部116能夠以良好的狀態(tài)來保持液滴303，因此能夠抑制離子風的發(fā)生，從而可以考慮到實現(xiàn)納米纖維301的質量提高以及生產(chǎn)效率提高。在圖2中，側面部117是以夾持流出孔118而被配置的兩個面，是從前端部116開始延伸設置，并以豎起的狀態(tài)而被配置的流出體115的部分。并且，側面部117是以沿著被并排配置的流出孔118的配置方向的狀態(tài)而被設置的，并且兩個側面部117夾持著所有的流出孔118。并且，如圖2所示，側面部117被配置成，隨著遠離前端部116而彼此的間隔變寬。雙方的側面部117之間的角度越是銳角，電荷就越能夠集中于前端部，原料液300能夠以高的電荷密度來制造成高質量的納米纖維301。另外，雙方的側面部117之間的角度越是銳角，流出體115所具有的存積槽113的容積就越小，并且將存積槽113設置到流出體115 之時的加工就會變得困難。通過以上分析，雙方的側面部117之間的角度最好被設定為60 度左右。不過，在流出體115上的雙方的側面部117之間的角度并非限定于此。另外，如圖4(a)、圖4(b)所示，前端部116與側面部117之間的邊界是不清晰的。 并且，側面部117的形狀也可以不是平面，而可以是曲面。例如圖7所示，在圓筒形的流出體115的周壁設置流出孔118的情況下，圓筒形的流出體115的周壁上的流出孔118的配置位置則成為前端部，夾持該前端部(流出孔118的配置位置)的兩側的周壁部則成為側面部117。在這種情況下，能夠容易地獲得構成流出體115的部件，并且容易加工。另外，雖然電荷向前端部116的集中比其他的形狀(例如圖2所示的流出體115的形狀)差，不過可以通過增高電壓或者對帶電電極121的位置以及形狀下工夫，也能夠彌補這一缺陷。并且，如圖8所示，側面部117雖然是平面，形成存積槽113的部分也可以是圓筒形。并且，如圖9所示，側面部117成為夾持著前端部116而相互的間隔在曲面上呈擴大的形狀，并且， 形成存積槽113的部分也可以為矩形的筒狀。而且，如圖10所示，流出體115的斷面形狀也可以是卵形的筒體。以上舉例示出的側面部117被配置成隨著遠離前端部116而相互的間隔變寬。并且，從前端部116開始，以夾著流出孔118的狀態(tài)，沿著流出孔118的排列方向而被延伸設置。并且，將舉例示出的流出體115的各個部分組合而構成的流出體115也包含在本發(fā)明內(nèi)。并且，具有隨著遠離前端部116而相互的間隔變寬的連續(xù)的面的流出體115的部分是側面部117。側面部117或前端部116的形狀最好是具有跨過整體的平滑的表面，并且盡量地不設置異常的部分(除開口部119以外)，以抑制離子風的發(fā)生。
流出體115通過具備上述的側面部117，從而抑制了離子風的發(fā)生，并且，即使是發(fā)生了離子風，也能夠使離子風朝向不與流出到空間中的原料液300交叉的方向，因此能夠不受離子風的影響，以穩(wěn)定的狀態(tài)來制造納米纖維301。并且，由于側面部117被配置成朝向前端部116而逐漸變細，因此電荷容易集中到前端部116，從而能夠效率良好地將電荷供給到原料液300。并且，由于能夠使開口部119的周圍空間變大，因此能夠回避帶電蒸氣的充滿。并且，可以考慮到沿著側面部117而發(fā)生氣體的流動，因而能夠更好地回避帶電蒸氣的充滿。并且，例如，在從開口部119的近旁朝向原料液300的流出方向的下游側使風發(fā)生時，從側面部117沿著原料液300，在流出方向(下方)能夠排除帶電蒸氣以及離子風，因此能夠期待著被制造的納米纖維301的質量的提高。如圖2所示，存積槽113被形成在流出體115的內(nèi)部，是用于存積由供給機構 107(參照圖1)供給的原料液300的箱體。并且，存積槽113與多個流出孔118連接，向流出孔118同時供給原料液300。在本實施例的情況下，存積槽113在流出體115中被設置了一個，被設置在從流出體115的一端部到另一端部的較大的范圍，與所有的流出孔118連接。以上所述的存積槽113在流出孔118的近旁暫時存積原料液300，并且具有以均等的壓力將原料液300供給到多個流出孔118的功能，據(jù)此，原料液300能夠以均等的狀態(tài)從各個流出孔118流出。因此，能夠抑制被制造的納米纖維301的質量在空間上的不均勻。如圖1所示，供給機構107是將原料液300供給到流出體115的裝置，包括大量存積原料液300的容器151、以規(guī)定的壓力搬送原料液300的泵(圖中未示出)、以及用于導向原料液300的導向管114。帶電電極121是以與流出體115相距規(guī)定的間隔而被配置的部件，通過自身相對于流出體115成為高電壓或低電壓，從而具備用于將電荷誘導到流出體115的導電性。在本實施例的情況下，帶電電極121也作為用于誘導納米纖維301的誘導機構104來發(fā)揮作用，被配置在與流出體115的前端部116相對的位置，并接地。因此，在將正的電壓施加到流出體115時，負的電荷被誘導到帶電電極121，在將負的電壓施加到流出體115時，正的電荷被誘導到帶電電極121。帶電電源122是能夠將高電壓施加給流出體115的電源。帶電電源122 —般情況下最好是直流電源。尤其最好是，在發(fā)生的納米纖維301的帶電極性沒有受到影響的情況下，利用生成的納米纖維301的帶電，以施加了逆極性的電位的電極來誘導納米纖維301的情況下，采用直流電源。并且，在帶電電源122為直流電源的情況下，帶電電源122向帶電電極121施加的電壓最好是從5KV以上、100KV以下的范圍的值中設定。如本實施例所述，將帶電電源122的一個電極設定為接地電位，只要使帶電電極 121接地，就能夠使比較大型的帶電電極121成為接地狀態(tài)，從而能夠期待著提高安全性。并且，也可以是，將電源連接到帶電電極121，將帶電電極121維持為高電壓，并通過將流出體115接地，從而將電荷附加到原料液300。并且，帶電電極121和流出體115都可以是不接地的連接狀態(tài)。收集機構1 是堆積通過靜電延伸現(xiàn)象而被制造的納米纖維301，并進行收集的部件。在本實施例的情況下，收集機構1 是由形成作為電子元件的電容器的材料的鎢制成的膜，以被卷繞在棍子127的狀態(tài)而被供給。并且，收集機構1 并非受此所限。例如，收集機構1 也可以是具有剛度的板狀部件。并且，也可以是，在僅利用納米纖維301的堆積物的情況下，對收集機構128的表面進行氟樹脂涂層或硅涂層等，在剝下納米纖維301之時的剝離性高的收集機構128。誘導機構104是將在空間中被制造的納米纖維301誘導到收集機構1 的裝置。 在本實施例的情況下，誘導機構104是能夠作為帶電電極121發(fā)揮功能的金屬板，被配置在收集機構128的后方。誘導機構104通過電場，將帶電的納米纖維301誘導到收集機構 128。S卩，誘導機構104是用于發(fā)生電場的電極，該電場用于誘導帶電的納米纖維301。移動機構1 是使流出體115和收集機構1 進行相對移動的裝置。在本實施例的情況下，流出體115被固定，僅移動收集機構128。具體而言，移動機構一邊卷取長的收集機構1 一邊抽出棍子127，并與堆積的納米纖維301 —起搬送到收集機構128。并且，移動機構1 不僅是移動收集機構128，也可以使流出體115相對于收集機構1 移動，并且，移動機構1 能夠使收集機構128向一定的方向移動，或者使流出體115 往復運動等，能夠例示出任意的工作狀態(tài)。并且，雖然是使收集機構128向與開口部119的排列方向正交的方向移動，但并非受此所限，也可以使收集機構1 移動向開口部119的排列方向，使流出體115在與開口部119的排列方向正交的方向上往復運動。在此，作為構成納米纖維301的樹脂，溶解或分散于原料液300的溶質，可以是 聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氧化乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸間苯二酯(poly m-phenylene ter印hthalate)、聚間苯二甲酸對苯二酯(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-異丁烯酸酯共聚物、聚碳酸脂、多芳基化合物、聚酯碳酸酯、聚酰胺、芳族聚酰胺、聚酰亞胺、聚己內(nèi)酯、聚乳酸、聚乙醇酸、膠原、聚羥基丁酸、聚醋酸乙烯酯、多肽等，以及這些物質的共聚物等高分子物質。并且，可以至少從這些物質中選擇一種，或者可以混在多種。并且，上述這些僅為舉例，本發(fā)明并非受上述這些樹脂所限。作為被使用于原料液300的溶劑，能夠舉例示出具有發(fā)揮性的有機溶劑等。具體而言，可以舉例示出甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、六氟異丙醇、四甘醇、三甘醇、二苯甲醇、 1,3- 二氧環(huán)戊烷、1，4- 二惡烷、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲基正己基酮、甲基正丙基酮、 二異丙基酮、二異丁基酮、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、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丙酯、氯甲烷、氯乙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、鄰氯甲苯、對氯甲苯、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、環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)戊烷、鄰二甲苯、 對二甲苯、間二甲苯、乙腈、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、吡啶、水等。并且，可以至少從這些物質中選擇一種，或者可以混在多種。并且，上述僅為例子，本發(fā)明所使用的原料液300 并非受采用上述的溶劑所限。并且，也可以將無機的固體材料添加到原料液300中。作為該無機固體材料可以列舉出氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、氟化物、硫化物等，不過從被制造的納米纖維301的耐熱性、加工性等觀點來看，最好是使用氧化物。作為氧化物可以列舉出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，可以至少從這些物質中選擇一種，或者可以混在多種。并且，上述僅為例子，被添加到本發(fā)明的原料液300中的物質并非受上述的添加劑所限。原料液300中溶劑與溶質的混合比率會因選定的溶劑的種類和溶質的種類而不同，溶劑量的重量百分比最好約在60至98之間。溶質最好是成為5%至30%。接著，對使用了具有上述構成的納米纖維制造裝置100的納米纖維301的制造方法進行說明。首先，由供給機構107將原料液300供給到流出體115 (供給工序)。據(jù)此，原料液 300充滿流出體115的存積槽113。接著，由帶電電源122使帶電電極121成為正或負的高電壓。電荷集中于與帶電電極121相對的流出體115的前端部116，該電荷通過流出孔118并轉移到流出到空間的原料液300，從而原料液300帶電(帶電工序)。上述的帶電工序與供給工序在同一時期被執(zhí)行，帶電的原料液300從流出體115 的開口部119流出(流出工序)。在此，從開口部119流出的原料液300覆蓋開口部119，并從前端部116垂下，形成液滴303。該液滴303是按多個開口部119的每一個而被形成的，并從其前端開始原料液 300呈線狀垂下。這樣，通過形成液滴303，從而能夠抑制離子風的發(fā)生，從而能夠提高被制造的納米纖維301的質量。接著，通過對在空間中飛行的原料液300進行一定程度的靜電延伸現(xiàn)象作用，從而納米纖維301被制造出來(納米纖維制造工序)。在此，原料液300能夠在不受離子風的影響下，以較強的帶電狀態(tài)(高電荷密度)流出，并且，從各個開口部119飛行的原料液 300不會會聚在一起，而是以細線的狀態(tài)流出。據(jù)此，原料液300幾乎全部變化為納米纖維 301。并且，原料液300由于以較強的帶電狀態(tài)(高電荷密度)流出，因此，靜電延伸會發(fā)生多次，從而制造出大量的線徑細的納米纖維301。在這種狀態(tài)下，通過被配置在收集機構128的背面的誘導機構104和流出體115 之間發(fā)生的電場，納米纖維301被誘導到收集機構128(誘導工序)。通過以上所述，納米纖維301被堆積并由收集機構1 收集(收集工序)。收集機構128由于被移動機構1 緩慢地移送，因此，納米纖維301也向移送方向延伸，并作為較長的帶狀材料而被回收。通過利用具有以上這種構成的納米纖維制造裝置100，并執(zhí)行以上的納米纖維制造方法，從而能夠在維持高的生產(chǎn)效率的狀態(tài)下，制造在空間中不會發(fā)生不均勻的均一的高質量的納米纖維301。不過，本發(fā)明并非受上述的實施例所限。例如圖5所示，也可以將帶電電極121配置在流出體115的近旁的流出體115與收集機構1 之間。并且，在具有這種狀態(tài)的納米纖維制造裝置100的情況下，還可以具備收集機構128以及具備誘導機構104，所述收集機構1 除具有通氣性以外還能夠使納米纖維301堆積，所述誘導機構104能夠發(fā)生集中于規(guī)定位置的氣流。具體而言，如該圖所示，可以配置真空吸引裝置141，以作為發(fā)生從收集機構128的背面朝向收集機構128的氣流的誘導機構104。而且也可以具備與帶電電源122不同的收集電源123(或共享)，同時或者有選擇性地執(zhí)行以電場來誘導納米纖維301的電場方式，以及由氣流來進行誘導的氣流方式。并且，也可以如圖6所示，也可以以能夠分割的狀態(tài)來構成流出體115。尤其是在采用能夠使流出孔118的內(nèi)壁面露出的分割構造的情況下，能夠容易地去除附著于流出孔 118的樹脂。本發(fā)明能夠利用于納米纖維的制造以及利用了納米纖維的紡絲以及無紡布的制造。符號說明
100內(nèi)米纖維制造裝置
104誘導機構
107供給機構
113存積槽
114導向管
115流出體
116前端部
117側面部
118流出孔
119開口部
121帶電電極
122帶電電源
127棍子
128收集機構
129移動機構
151容器
300原料液
301納米纖維
權利要求
1.一種納米纖維制造裝置，使原料液在空間中電延伸，以制造納米纖維，具備流出體，具有使原料液流出到空間中的多個流出孔，并且該流出體具備前端部和兩個側面部，在所述前端部被配置有作為所述流出孔的前端的開口部，并且該開口部以規(guī)定的間隔并以一維來排列，所述兩個側面部從所述前端部開始，以夾持所述流出孔的狀態(tài)而被延伸設置，并且所述兩個側面部被配置成，隨著遠離所述前端部，而彼此的間隔變寬； 帶電電極，以與所述流出體隔開規(guī)定的間隔而被配置；以及帶電電源，將規(guī)定的電壓施加到所述流出體與所述帶電電極之間。
2.如權利要求1所述的納米纖維制造裝置， 所述流出體還具備供給機構，以規(guī)定的壓力，將原料液供給到所述流出孔；以及存積槽，存積從所述供給機構供給來的原料液，并被連接于多個所述流出孔，并向所述流出孔同時供給原料液。
3.如權利要求1所述的納米纖維制造裝置，所述前端部呈具有規(guī)定寬度的矩形，并且所述前端部的寬度，比被配置在所述前端部的對應的所述開口部的直徑大。
4.如權利要求1所述的納米纖維制造裝置，進一步具備收集機構，收集在空間中被制造的納米纖維；以及誘導機構，將納米纖維誘導到所述收集機構。
5.如權利要求4所述的納米纖維制造裝置，進一步具備移動機構，使所述流出體與所述收集機構相對地移動。
6.如權利要求1所述的納米纖維制造裝置，所述流出體構成為，能夠以使形成有所述流出孔的面露出的方式分割，并且被分割的流出體還能夠被組裝。
7.如權利要求1所述的納米纖維制造裝置，所述前端部的多個所述開口部之間以平滑面而被連在一起。
8.一種納米纖維制造方法，使原料液在空間中電延伸，以制造納米纖維，包括流出工序，使原料液從流出體流出，所述流出體具有使原料液流出到空間中的多個流出孔，并且該流出體具備前端部和兩個側面部，在所述前端部被配置有作為所述流出孔的前端的開口部，并且該開口部以規(guī)定的間隔并以一維來排列，所述兩個側面部從所述前端部開始，以夾持所述流出孔的狀態(tài)而被延伸設置，并且所述兩個側面部被配置成，隨著遠離所述前端部，而彼此的間隔變寬；帶電工序，將規(guī)定的電壓施加到帶電電極與所述流出體之間，所述帶電電極以與所述流出體相距規(guī)定的間隔而被配置。
9.如權利要求8所述的納米纖維制造方法， 進一步包括收集工序，由收集機構來收集在空間中被制造的納米纖維；以及誘導工序，將納米纖維誘導到所述收集機構。
全文摘要
一種納米纖維制造裝置(100)，使原料液(300)在空間中電延伸，以制造納米纖維(301)，具備流出體(115)，具有使原料液(300)流出到空間中的多個流出孔(118)，并且該流出體(115)具備前端部(116)和兩個側面部(117)，在所述前端部(116)被配置有作為所述流出孔(118)的前端的開口部(119)，并且該開口部(119)以規(guī)定的間隔并以一維來排列，所述兩個側面部(117)從所述前端部(116)開始，以夾持所述流出孔(118)的狀態(tài)而被延伸設置，并且所述兩個側面部(117)被配置成，隨著遠離所述前端部(116)，而彼此的間隔變寬；帶電電極(121)，以與所述流出體(115)隔開規(guī)定的間隔而被配置；以及帶電電源(122)，將規(guī)定的電壓施加到流出體(115)與帶電電極(121)之間。該納米纖維制造裝置(100)能夠將單位時間、單位面積的納米纖維的生產(chǎn)量維持到高的狀態(tài)，能夠抑制離子風的影響，從能能夠使納米纖維的質量提高并維持均一化。
文檔編號D04H1/72GK102365398SQ20108001543
公開日2012年2月29日 申請日期2010年8月11日 優(yōu)先權日2009年9月9日
發(fā)明者住田寬人, 光島隆敏, 宮田正伸, 石川和宜, 黑川崇裕 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社