BR112016002711B1

BR112016002711B1 - Aparelho e método para produzir uma nanofibra

Info

Publication number: BR112016002711B1
Application number: BR112016002711-6A
Authority: BR
Inventors: Koji Toyoda; Shinji Kodama; Takehiko Tojo; Kenji IWANE; Tomohiro Onda
Original assignee: Kao Corporation
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2022-02-22
Also published as: KR101715580B1; EP3031959A1; EP3031959A4; US20160168755A1; CN105431577A; US10612162B2; RU2600903C1; WO2015020129A1; EP3031959B1; KR20160021901A; CN105431577B; JP5948370B2; BR112016002711A2; JP2015052193A

Abstract

APARELHO DE PRODUÇÃO DE NANOFIBRA, MÉTODO DE PRODUÇÃO DE NANOFIBRA E CORPO DE NANOFIBRA MOLDADO A presente invenção se refere a um aparelho de produção de nanofibra 10 que inclui um dispositivo de esguicho de solução de fiação 11 que possui um bocal condutor 13 par esguichar uma solução de fiação de estoque para a produção de nanofibra, um eletrodo 14 situado longe do bocal 13, um dispositivo de geração de voltagem 101 que grã uma voltagem entre o bocal 13 e o eletrodo 14, e um dispositivo de ejeção de ar 15 situado em uma posição de modo a direcionar um jato de ar entre o bocal 13 e o eletrodo 14, e um dispositivo de coleta de nanofibra. O dispositivo de geração de voltagem 101 gera uma voltagem de modo que o bocal 13 sirva como um polo positivo e o eletrodo 14 como um polo negativo. O eletrodo 14 é coberto, em quase toda a área de seu lado voltado para o bocal 13, com uma cobertura 17 que possui um dielétrico exposto na superfície da mesma. O dielétrico exposto na superfície da cobertura possui uma espessura de 0,8 mm ou maior.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se a um aparelho e um método para produzir nanofibra e uma estrutura de nanofibra.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Um processo de eletrofiação está atraindo a atenção como uma técnica que permite produção relativamente fácil de fibra com nano diâmetro (isto é, na- nofibra) sem usar uma força mecânica térmica ou térmica. Um processo de Eletrofi- ação convencional inclui carregar uma solução de um material de nanofibra em uma seringa que possui uma agulha e em sua ponta e que ejeta a solução da agulha para um eletrodo de coleta enquanto aplica uma alta tensão direta entre a agulha e o eletrodo de coleta. O solvente da solução ejetada evapora instantaneamente, e o material é retirado pela força de Coulomb enquanto coagula em uma nanofibra, que deposita no eletrodo de coleta.

[003] O processo de eletrofiação convencional descrito acima é capaz de produzir apenas uma ou poucas nanofibras a partir de uma agulha. Ainda não foi estabelecida uma tecnologia para produção em quantidade de nanofibras, e a aplicação prática do processo de eletrofiação fez poucos progressos.

[004] Com o objetivo de aumentar a produtividade na fabricação de nanofi- bra, a Literatura de Patente 1 abaixo descreve um método para produzir nanofibra que inclui o suprimento de uma pluralidade de dispositivos de eletrofiação dispostos em paralelo entre si e um coletor de nanofibra. Cada dispositivo inclui: uma esfera metálica de pequeno diâmetro; um bocal de fiação metálico que é colocado de modo que uma distância entre a esfera metálica e a abertura do bocal de fiação seja reduzida; e um bocal de jato de ar de alta velocidade que é configurado para direcionar um jato de ar de alta velocidade perpendicular à Lina que conecta a esfera metálica e a abertura dos bocais de fiação. É aplicada uma alta tensão entre a esfera metáli- ca e o bocal de fiação para fazer uma nanofibra, e as nanofibras fiadas a partir dos bocais são reunidas e coletadas no coletor.

[005] A Literatura de Patente 2 abaixo descreve um aparelho para produção de nanofibra que inclui: um bocal de fiação a jato aterrado por meio de um ou dois retificadores; um composto dielétrico de um eletrodo que possui, no mesmo, um iso- lante dielétrico que cobre e uma cobertura de condução; e uma fonte de corrente alternada para aplicar corrente AC ao dielétrico. A polaridade da carga do bocal de fiação conforme aterrado é revertida alternadamente de modo que as nanofibras das polaridades opostas sejam produzidas alternadamente, para impedir que a atmosfera seja carregada para uma única polaridade. Isso permite simplificar o sistema para isolar e tornar seguro o aparelho de produção, e os membros próximos são impedidos de serem carregados, facilitando a coleta de nanofibra. Literatura de Patente 3 abaixo descreve um aparelho para produção de nanofibra que possui, no lugar de um bocal de fiação um cilindro condutivo que possui um diâmetro de 10 mm a 300 mm e um grande número de orifícios através de sua parede. É aplicada uma tensão entre o cilindro e um eletrodo que possui uma cobertura isolante em seu lado voltado para o cilindro para formar nanofibras, que são atraídas por dois eletrodos coletores (eletrodos de atração) que possuem polaridades opostas e depositadas em um coletor. A cobertura isolante, que tem a espessura de 0,2 mm, protege o eletrodo de adesão das nanofibras e muda o estado carregado das nanofibras, e as nanofibras são coletadas de modo eficiente pelo uso de dois eletrodos coletores (eletrodos de atração).

[006] Literatura de Patente 4 propõe o uso de bocal de fiação a jato feito de resina em vez de um bocal metálico. Pelo uso de um bocal feito de resina, a solidificação da solução de fiação no bocal torna-se controlável, o que facilita a operação de limpeza do bocal e impede uma descarga do bocal. De acordo com essa técnica, a solução de fiação é carregada pela colocação de um eletrodo seja qual for o for- mato do recipiente contendo a solução de fiação padrão ou no caminho entre o recipiente e o bocal. Lista de Citação Literatura de Patente Literatura de Patente 1: JP 2012-107364A Literatura de Patente 2: JP 2009-13535A Literatura de Patente 3: JP 2010-59557A Literatura de Patente 4: JP 2011-102455A

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Problema da Técnica

[007] A produtividade de nanofibra depende principalmente da saída de solução de fiação de um bocal por unidade de tempo. Uma grande quantidade de solução de fiação pode ser alimentada para um bocal por unidade de tempo, desde que a fiação continue normalmente e de modo estável. Isso pode ser alcançado, no caso de um aparelho de produção de nanofibra que usa um processo de eletrofiação, pelo aumento da quantidade de cargas da solução de fiação. Contudo, as técnicas convencionais acima descritas não podem ser consideradas suficientes em termos de aumento de quantidade de cargas da solução de fiação. Tem sido difícil obter na- nofibra com produtividade satisfatória.

[008] Além disso, algumas das várias técnicas e eletrofiação acima descritas ainda possuem produtividade em massa insuficiente, ou algumas delas não são economicamente vantajosas porque precisam de equipamento complicado ou um grande espaço de equipamento.

[009] A presente invenção se refere a um aparelho para produzir uma na- nofibra que elimina as desvantagens das técnicas convencionais.

Solução para o Problema

[010] A presente invenção fornece um aparelho para produzir uma nanofibra que inclui: meios de ejeção de solução de fiação que possuem um bocal condutivo para ejetar uma solução de fiação padrão para produção de nanofibra, um eletrodo situado longe do bocal, meios de geração de tensão que geram tensão entre o bocal e o eletrodo, meios de ejeção de ar situados em uma posição para direcionar jato de ar entre o bocal e o eletrodo, e meios de coleta de nanofibra, meios de geração de tensão gerando uma tensão de maneira que o bocal sirva como um polo positivo e o eletrodo como um polo negativo, o eletrodo sendo coberto, em quase toda área da lateral, voltada para o bocal, do eletrodo com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura, e o dielétrico exposto na superfície da cobertura possuindo uma espessura de 0,8 mm ou maior.

[011] A invenção também fornece um aparelho para produzir uma nanofibra que inclui: meios de ejeção de solução de fiação que possuem um bocal condutor para ejetar uma solução de fiação padrão para outra produção de nanofibra, um eletrodo situado longe do bocal, meios de geração de tensão que geram uma tensão entre o bocal e o eletrodo, meios de ejeção de ar situados em uma posição para direcionar um jato de ar entre o bocal e o eletrodo, e meios de coleta de nanofibra, meios de geração de tensão gerando uma tensão em uma maneira que o bocal serve como um polo positivo e o eletrodo como um polo negativo, o bocal sendo coberto, quase em toda área da lateral externa do bocal, com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura, e a cobertura se estendendo além da ponta do bocal.

[012] A invenção também fornece um aparelho para produzir uma nanofibra que inclui: meios de ejeção de solução de fiação que possuem um bocal condutor para ejetar uma solução de fiação padrão para produção de nanofibra, um eletrodo situado longe do bocal, meios de geração de tensão que geram uma tensão entre o bocal e o eletrodo, meios de ejeção de ar situados em uma posição de modo a direcionar um jato de ar entre o bocal e o eletrodo, e meios de coleta de nanofibra, meios de geração de tensão gerando uma tensão de maneira que o bocal serve como um polo negativo e o eletrodo como um polo positivo, e o bocal sendo coberto, em quase toda a área da lateral externa do bocal, com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura.

[013] A invenção também fornece um aparelho para produzir uma nanofibra que inclui: meios de ejeção de solução de fiação que possuem um bocal condutor para ejetar uma solução de fiação padrão para produção de nanofibra, um eletrodo situado longe do bocal, meios de geração de tensão que geram tensão entre o bocal e o eletrodo, meios de ejeção de ar situados em uma posição de modo a direcionar um jato de ar entre o bocal e o eletrodo, e meios de coleta de nanofibra, o dispositivo de geração de tensão gerando uma tensão de modo que o bo- cal serve como um polo negativo e o eletrodo como um polo positivo, o eletrodo sendo coberto, em quase toda área da lateral, voltada para o bocal, do eletrodo com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura, e o dielétrico exposto na superfície da cobertura que possui uma espessura de 0,8 mm ou maior.

[014] A invenção também fornece um aparelho para produzir uma nanofibra que compreende: meios de ejeção de solução de fiação que possuem um bocal condutor para ejetar solução de fiação padrão para produção de nanofibra, um eletrodo situado longe do bocal, meios de geração de tensão que geram uma tensão entre o bocal e o eletrodo, meios de ejeção de ar situados em uma posição de modo a direcionar jato de ar entre o bocal e o eletrodo, e meios de coleta de nanofibra, meios de coleta possuindo um eletrodo de coleta, o eletrodo de coleta sendo coberto, em quase toda área do eletrodo de coleta, com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura.

[015] A invenção também fornece um método para produzir uma nanofibra que inclui o uso do aparelho da invenção.

[016] A invenção também fornece uma estrutura de nanofibra que inclui a nanofibra produzida pelo uso do aparelho da invenção.

[017] De acordo com a invenção, a quantidade de carga de uma solução de fiação usada para fazer nanofibras é aumentada acima dos níveis alcançados de modo convencional. Como consequência, são fornecidos um dispositivo de eletrofia- ção e um aparelho de produção de nanofibra que possui o dispositivo de eletrofia- ção, que alcançam aumento de produtividade de nanofibra acima das técnicas convencionais e economia de espaço.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[018] A Figura 1(a) é uma vista lateral de uma de um aparelho de produção de nanofibra da invenção, e a Figura 1(b) é uma vista frontal do aparelho da Figura 1(a).

[019] A Figura 2 é uma vista em corte transversal de um bocal usável no aparelho da Figura 1.

[020] A Figura 3 é uma vista em perspectiva explodida de outra modalidade do aparelho de produção de nanofibra da invenção.

[021] A Figura 4 é uma vista em corte transversal esquemática do aparelho de produção de nanofibra mostrado na Figura 3.

[022] A Figura 5(a) é uma vista lateral em corte transversal de outra modalidade do aparelho de produção de nanofibra da invenção, e a Figura 5(b) é uma vista superior do aparelho da Figura 5(a).

[023] A Figura 6 é uma vista lateral em corte transversal de uma modificação do aparelho de produção de nanofibra mostrado na Figura 5(a).

[024] A Figura 7(a) é uma vista lateral em corte transversal de ainda outra modalidade do aparelho de produção de nanofibra da invenção, e a Figura 7(b) é uma vista frontal do aparelho da Figura 7(a).

[025] A Figura 8(a) é uma vista lateral de ainda outra modalidade do aparelho de produção de nanofibra da invenção, e a Figura 8(b) é uma vista frontal do aparelho da Figura 8(a).

[026] A Figura 9 é uma vista em perspectiva dos meios de ejeção de ar na Figura 8(a) com parte recortada.

[027] A Figura 10 é uma vista em corte transversal esquemática de ainda outra modalidade do aparelho de produção de nanofibra da invenção.

[028] A Figura 11 é uma vista em perspectiva explodida da parte essencial do aparelho de produção de nanofibra mostrado da Figura 10.

[029] A Figura 12(a) é uma vista frontal dos meios de ejeção de ar usado no aparelho de produção de nanofibra mostrado na Figura 10, e a Figura 12(b) é uma vista em corte transversal dos meios de ejeção de ar tomada ao longo da direção longitudinal do bocal.

[030] A Figura 13 é uma vista frontal de uma modalidade do dispositivo de eletrofiação da invenção.

[031] A Figura 14 é uma vista em corte transversal do dispositivo de eletrofi- ação mostrado na Figura 13.

[032] A Figura 15 é uma perspectiva explodida do dispositivo de eletrofiação mostrado na Figura 13.

[033] A Figura 16 é uma vista em corte transversal esquemática de outra modalidade do dispositivo de eletrofiação da invenção (equivalente à Figura 13).

[034] A Figura 17 é uma vista esquemática de um aparelho de produção de nanofibra que possui o dispositivo de eletrofiação da Figura 13.

[035] A Figura 18 é uma vista em corte transversal esquemática de um bocal.

[036] A Figura 19 é um gráfico que ilustra a relação entre a espessura da cobertura e uma corrente de vazamento entre o bocal e o eletrodo no aparelho de produção de nanofibra na Figura 1.

[037] A Figura 20(a) ilustra esquematicamente um sistema para medir a quantidade de carga de uma solução de fiação no aparelho da Figura 1, e a Figura 20(b) ilustra esquematicamente um sistema para medir a quantidade de carga de uma solução de fiação no aparelho das Figuras 3, 4 e 13.

[038] A Figura 21(a) é um micrógrafo de elétron de varredura das nanofibras obtidas usando uma modalidade do aparelho de produção de nanofibra da invenção, e a Figura 21(b) é um micrógrafo de elétron de varredura obtido usando um aparelho de produção de nanofibra fora do escopo da invenção.

[039] A Figura 22 é um micrógrafo de elétron de varredura das nanofibras obtidas usando outra modalidade do aparelho de produção de nanofibra da invenção.

[040] A Figura 23(a) é um micrógrafo de elétron de varredura das nanofibras obtidas no Exemplo 17, e a Figura 23(b) é uma imagem ampliada da Figura 23(a).

[041] A Figura 24 é um micrógrafo de elétron de varredura das nanofibras obtidas no Exemplo Comparativo 12, e a figura 24(b) é uma imagem ampliada da Figura 24(a).

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[042] A invenção será descrita com base em suas modalidades preferidas com referência aos desenhos em anexo. A Figura 1(a) é uma vista lateral de uma modalidade do aparelho de produção de nanofibra de acordo com a invenção. A Figura 1(b) é uma vista frontal do aparelho da Figura 1(a). Conforme mostrado nas Figuras 1(a) e 1(b), o aparelho de produção de nanofibra 10 da modalidade é baseado em um processo de ejeção ESD (deposição de eletropulverização) usando uma combinação de deposição de eletropulverização e jato de ar de alta velocidade. O aparelho 10 possui meios de ejeção de solução de fiação 11 para ejetar uma solução padrão para produzir nanofibra. Os meios de ejeção de solução de fiação 11 inclui uma parte de alimentação de solução 12 e um bocal 13. O bocal 13 é conectado na posição vertical à extremidade dianteira da parte de alimentação de solução 12. O bocal 13 é aberto na extremidade superior do mesmo, através do qual uma solução de fiação deva ser ejetada. O bocal 13 é feito de um material condutivo, tal como metal, e, portanto, condutivo. A parte de alimentação de solução 12 é projetada para ejetar a solução de fiação proveniente do bocal 13 em uma taxa predeterminado por unidade de tempo.

[043] O bocal 13 é um tubo reto tipo agulha através do qual é permitido o fluxo de uma solução de fiação. O diâmetro interno do bocal 13 é preferivelmente de 200 μm ou maior, preferivelmente 300 μm ou Maier, e preferivelmente 3000 μm ou menor, preferivelmente 2000 μm ou menor. Por exemplo, o diâmetro interno do bocal 13 preferivelmente varia de 200 μm a 3000 μm, preferivelmente de 300 μm a 2000 μm. O diâmetro externo do bocal 13 é preferivelmente 300 μm ou maior, preferivelmente 400 μm ou maior, e preferivelmente 4000 μm ou menor, mais preferivelmente 3000 μm ou menor. O diâmetro externo do bocal 13 preferivelmente varia de 300 μm a 4000 μm, mais preferivelmente de 400 μm a 3000 μm, por exemplo. Quando os diâmetros interno e externo do bocal estão nas respectivas variações acima, uma solução de fiação contendo um polímero e possuindo uma alta viscosidade é distribuído de modo homogêneo em uma taxa constante, e um campo elétrico concentra dentro de um pequeno espaço em volta do bocal para mudar a solução de fiação de modo eficiente.

[044] Um eletrodo 14 é ajustado longe do bocal 13. Em detalhe, o eletrodo 14 é situado bem acima da abertura do bocal 13 para facear a abertura. O eletrodo 14 é tipo placa, possuindo duas superfícies planas e quatro superfícies de borda. Uma ou duas superfícies planas (a face inferior na Figura 1) faceia o bocal 13. A di-reção na qual o bocal 13 se estende e as superfícies planas do eletrodo 14 são substancialmente perpendiculares entre si. O eletrodo 14 é feito, por exemplo, de metal e possui condutividade. A distância (distância mais curta) entre a ponta do bocal 13 e o eletrodo 14 é preferivelmente 20 mm ou maior, mais preferivelmente 30 mm ou maior. Se a distância for menor do que isso, a solução de fiação ejetada da ponta do bocal 13 na forma de fibra tende a aderir ao eletrodo 14. O limite superior da distância entre a ponta do bocal 13 e o eletrodo 14 é preferivelmente 100 mm, mais preferivelmente 50 mm. Se a distância exceder o limite superior, o campo elétrico gerado entre o bocal 13 e o eletrodo 14 será fraco demais para fornecer uma quantidade de carga suficiente para a solução de fiação. A distância entre os mesmos é preferivelmente 20 mm a 100 mm, mais preferivelmente 30 mm a 50 mm, por exemplo.

[045] Meios de geração de tensão 101 são fornecidos para aplicar uma corrente direta entre o bocal 13 e o eletrodo 14 cada feito de um material condutivo através de uma base 102 e um fio de chumbo metálico 103. O bocal 13 é aterrado conforme mostrado na Figura 1. Uma tensão negativa é aplicada ao eletrodo 14. Portanto, o eletrodo 14 serve como um polo negativo, e o bocal 13 serve como um polo positivo, por meio do que uma tensão é gerada entre o eletrodo 14 e o bocal 13 para formar um campo elétrico. Em vez da aplicação de tensão mostrada na Figura 1, uma tensão positiva pode ser aplicada bocal 13, e o eletrodo é ligado à terra. Contudo, o aterramento do bocal 13 é preferível para aplicar uma tensão positiva ao bocal 13 em termos de isolamento mais simples e mais fácil. A tensão gerada pelos meios de geração de tensão 101 pode ser uma tensão de mudança composta de tensão AC sobreposta na tensão DC desde que o eletrodo 14 sirva como um eletrodo negativo e o bocal 13 como um eletrodo positivo, isto é, desde que o bocal 13 mantenha um potencial mais alto do que o eletrodo 14. A tensão a ser aplicada é preferivelmente DC, ainda que, com vista a manter a quantidade de carga da solução de fiação constante e produção de nanofibras de espessura uniforme.

[046] Meios de geração de tensão 101 podem ser um dispositivo conhecido, tal como um suprimento de energia de alta tensão. Para carregar de modo suficiente a solução de fiação, a diferença potencial entre o eletrodo 14 e o bocal 13 é preferivelmente 1 KV ou maior, mais preferivelmente 10 KV ou maior. Para impedir uma descarga entre o bocal 13 e o eletrodo 14, a diferença potencial é preferivelmente 100 kV ou menos, mais preferivelmente 50 KV ou menos. Por exemplo, a diferença potencial é preferivelmente 1 KV a 100 KV, mais preferivelmente 10 kV a 50 kV. Quando a tensão aplicada pelos meios de geração de tensão 101 é uma tensão de mudança, é preferível que o potencial avaliado de tempo entre o eletrodo 14 e o bocal 13 esteja dentro da variação acima.

[047] O aparelho de produção 10 inclui meios de ejeção de ar 15. Os meios de ejeção de ar 15 são configurados para ejetar um jato de ar principal de alta velocidade. Os meios de ejeção de ar 15 são colocados em uma posição de modo a direcionar um jato de ar entre o bocal 13 e o eletrodo 14. A nanofibra formada da solução de fiação possui cargas positivas e é destinada para percorrer do bocal 13 que serve como um polo positivo em direção ao eletrodo 14 que serve como um polo negativo. O jato de ar dos meios de ejeção de ar 15 muda a direção do percurso de uma nanofibra e transporta a fibra para os meios de coleta (para a direita na Figura 1(a)) embora contribuindo para retirar (estirar) a nanofibra.

[048] O ar ejetado dos meios de ejeção de ar 15 pode ter sido secado para uma umidade de 30% RH ou menos usando, por exemplo, um secador. O jato de ar é preferivelmente mantido em uma temperatura constante de modo a manter a condição da nanofibra produzida uniforme. A taxa de fluxo do jato de ar é preferivelmente 200 m/seg ou mais, mais preferivelmente 250 m/seg ou mais, por exemplo. Em taxas de fluxo inferiores, é difícil desviar a direção de avanço da nanofibra para os meios de coleta contra o campo elétrico entre o bocal 13 e o eletrodo 14. O limite superior da taxa de fluxo é preferivelmente 600 m/seg, mais preferivelmente 530 m/seg, por exemplo. Para criar uma taxa de fluxo de ar mais alta do que essa aumenta a carga no equipamento. Além disso, tal taxa de fluxo alta pode interromper a nanofibra. A taxa de fluxo é preferivelmente 200 m/seg a 600 m/seg, mais preferivelmente 250 m/seg a 530 m/seg.

[049] O aparelho de produção 10 também inclui segundos meios de ejeção de ar 16 além dos meios de ejeção de ar 15. Os segundos meios de ejeção de ar 16 ejeta um jato de ar de alta velocidade secundário em uma taxa de fluxo mais baixa do que aquele do jato de ar de alta velocidade principal dos meios de ejeção de ar 15 de maneira que o jato de ar de alta velocidade secundário pode espalhar para arrastar o jato de ar de alta velocidade principal. Como o jato de ar de alta velocidade secundário é ejetado em uma grande quantidade para arrastar o jato de ar de alta velocidade principal, a turbulência do jato de ar de alta velocidade principal é impedida, desse modo possibilitando uma produção de nanofibra estável.

[050] O aparelho 10 da modalidade possui meios de coleta de nanofibra situados para facear os meios de ejeção de ar 15 e os segundos meios de ejeção de ar 16. Em particular, um eletrodo de coleta (não mostrado) pode ser fornecido como parte dos meios de coleta. O eletrodo de coleta pode ser um eletrodo tipo placa feito de um material condutivo tal como metal. O eletrodo de coleta é ajustado de maneira que sua superfície principal seja substancialmente perpendicular à direção de jato de ar. Como será descrito, o eletrodo de coleta pode ser coberto, em quase toda a área, preferivelmente em toda sua superfície, com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície do mesmo. Conforme usado no contexto, a frase “quase toda a área” pretende significar pelo menos 90% de toda área, e a frase “toda a área” significa 100% de toda área. Para atrair nanofibras carregadas positivamente para o eletrodo de coleta, o eletrodo de coleta recebe um potencial mais baixo (mais negativo) do que o bocal 13 como um polo positivo. Para aumentar a eficiência de atração, o eletrodo de coleta é preferivelmente dotado de um potencial mais baixo (mais negativo) do que o eletrodo 14 como um polo negativo. A distância (distância mais curta) entre o eletrodo de coleta (a superfície do eletrodo de coleta) e a ponta do bocal 13 é preferivelmente 100 mm ou maior, mais preferivelmente 500 mm ou maior. A nanofibra é permitida a solidificação suficiente enquanto percorre a distância até que alcance o eletrodo de coleta. O limite superior da distância é preferivelmente 3000 mm, mais preferivelmente 1000 mm. Dentro desse limite superior, a força atrativa elétrica do eletrodo de coleta é forte o suficiente para obter eficiência de coleta de nanofibra melhorada. Por exemplo, a distância é preferivelmente 100 mm a 3000 mm, mais preferivelmente 500 mm a 1000 mm.

[051] O aparelho 10 da modalidade pode incluir um coletor (não mostrado) para coletar a nanofibra, que é disposta entre o eletrodo de coleta e o bocal 13 e adjacente ao eletrodo de coleta. O coletor pode ser feito de uma substancialmente isolante, tal como filme, malha, pano de não tecido, ou papel.

[052] O aparelho 10 da modalidade pode também incluir meios de ventilação de ar (não mostrado) para ventilar o ar ejetado, que é disposto para facear meios de ejeção de ar 15 e os segundos meios de ejeção de ar 16. Os meios de ventilação de ar são preferivelmente dispostos na parte traseira do eletrodo de coleta, isto é, mais longe do bocal 13 do que o eletrodo de coleta. Uma unidade conhecida, tal como uma caixa de sucção, pode ser usada como os meios de ventilação de ar.

[053] O aparelho 10 da modalidade possui a estrutura básica descrita acima. Das duas superfícies planas do eletrodo tipo placa 14, a superfície que faceia o bocal 13 (a face inferior do eletrodo 14 na Figura 1) é coberta com uma cobertura 17 que possui um dielétrico exposto na sua superfície. Na modalidade mostrada na Figura 1, a cobertura 17 é feita de um único tipo de um dielétrico.

[054] De acordo com a invenção, quase toda área da lateral do eletrodo que faceia o bocal é coberta com uma cobertura na qual um dielétrico é exposto. Mais preferivelmente, toda a área da lateral do eletrodo que faceia o bocal é coberta com uma cobertura na qual um dielétrico é exposto. O termo “a lateral que faceia (que faceia) o bocal” significativamente a superfície do eletrodo que pode ser vista da ponta do bocal (o orifício através do qual é ejetada uma solução de fiação). Especificamente, “a lateral que faceia o bocal” é uma série de pontos nos quais as linhas retas desenhadas a partir de cada ponto do bocal em direção ao primeiro eletrodo contata o eletrodo. Conforme usado no contexto, a frase “quase toda a área” pretende significar pelo menos 90% de toda área, e a frase “toda área” significa 100% de toda área. A frase “uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície” ou “uma cobertura na qual um dielétrico é exposto” significa uma cobertura que possui quase toda sua área (pelo menos 90% de toda a superfície da mesma) feita apenas de um dielétrico. Como será descrito posteriormente, é preferível que toda área (100% da área) da superfície da cobertura seja feita apenas de um dielétrico. Em outras palavras, é preferível que a cobertura tenha um dielétrico exposto na mesma e não contenha nenhuma substância condutiva tal como metal em sua superfície. Tal cobertura é tipicamente exemplificada por uma cobertura feita de um único tipo de um dielétrico. A cobertura pode ser um composto, composto de uma pluralidade de laminas dielétricas empilhadas uma em cima da outra. A cobertura pode ser um composto que contenha partículas metálicas em uma camada de ar dentro da mesma (isto é, a parte que não é exposta na superfície) desde que a superfície seja feita apenas de um dielétrico. Por exemplo, uma camada de ar pode estar presente em parte da junção entre o eletrodo e a cobertura. Contudo, é preferível que o eletrodo e a cobertura estejam em contato próximo entre si para prender a junção entre os mesmos. Na invenção, presume-se que não haja outras substâncias cobrindo a superfície da cobertura. Se houver qualquer cobertura condutiva, por exemplo, de metal para cobrir a superfície da cobertura, os efeitos da invenção diminuem.

[055] Embora o eletrodo 14 mostrado na Figura 1 tenha a cobertura 17 apenas no lado voltado para o bocal 13, é preferível que parte dos outros lados que não faceiam o bocal 13 seja também coberta com a cobertura 17 que possui o dielétrico exposto na mesma. Prefere-se mais que todos os lados que não faceiam o bocal 13 sejam cobertos com a cobertura 17 que possui o dielétrico exposto na mesma. Os “lados que não faceiam o bocal” são os lados que não podem ser vistos da ponta do bocal (a abertura através da qual é ejetada a solução de fiação), especificamente, todos os lados que não sejam o lado que faceia o bocal.

[056] Foi descoberto que a quantidade de mudança da solução de fiação ejetada do bocal 13 aumenta notavelmente quando a superfície do eletrodo 14 que faceia o bocal 13 é coberta com uma cobertura conforme descrita acima. O mecanismo é considerado como se segue. No dispositivo de eletrofiação 10 da modalidade, cátions na solução de fiação são atraídos para o eletrodo 14 (polo negativo), e os ânions para a parede interna do bocal 13 (polo positivo), pelo campo elétrico formado entre o eletrodo 14 e o bocal 13. Consequentemente, a solução de fiação ejetada para o eletrodo 14 contém muitos cátions e a solução de fiação é carregada positivamente. Ao mesmo tempo, com a tensão aplicada entre o eletrodo 14 e o bocal 13, os elétrons são emitidos do eletrodo 14 (polo negativo) para a atmosfera e voam para o bocal 13 (polo positivo). Os elétrons que voam (carregados negativamente) batem contra a solução de fiação ejetada (carregada positivamente) para neutralizar a carga de solução de fiação, resultando na redução de quantidade de carga da solução de fiação. Quando a superfície do eletrodo 14 como um polo negativo é coberta com a cobertura 17 que possui um dielétrico exposto em sua superfície, a emissão de elétrons do eletrodo 14 reduz. Como resultado, a neutralização da solução de fiação, isto é, a redução de quantidade de carga, pelos elétrons que voam pode ser reduzida, desse modo aumenta a quantidade de carga. Além disso, como o número de elétrons que voam do eletrodo 14 para o bocal 13 diminui, é impedida uma descarga entre o eletrodo 14 e o bocal 13. Isso permite aumentar a tensão a ser aplicada entre o eletrodo 14 e o bocal 13 ou diminuir a distância entre os mesmos. Consequentemente, a intensidade do campo elétrico entre o eletrodo 14 e o bocal 13 pode ser aumentada para aumentar a quantidade de carga da solução de fiação. Além disso, o eletrodo 14 (polo negativo) e o bocal 13 (polo positivo) que possuem ar entre os mesmos podem ser considerados como um capacitor. Como a capacidade elétrica do capacitor é aumentada pela inserção de um dielétrico entre os dois polos, é esperado que a quantidade de carga da solução de fiação aumente. Com a diminuição dos elétrons que voam do eletrodo 14 para o bocal 13, a corrente (corrente de vazamento) que flui entre o eletrodo 14 e o bocal 13 diminui, desse mo- do espera-se que diminua a energia requerida para a produção de nanofibra.

[057] Para assegurar esses efeitos, prefere-se cobrir quase toda a área (pelo menos 90% da área) do lado do eletrodo 14 voltado para o bocal 13, particularmente toda a área (100% da área) desse lado, com a cobertura 17. Se uma grande proporção da superfície estiver descoberta com a cobertura 17, os elétrons serão emitidos para a atmosfera da área descoberta, e os elétrons que voam irão reduzira quantidade de carga da solução de fiação. Os efeitos acima são também aumentados quando não apenas o lado voltado para o bocal 13, mas os outros lados que não estão são cobertos com a cobertura 17 porque mais do que uns poucos elétrons são emitidos para a atmosfera a partir dessas superfícies que não faceiam o bocal 13. Com o objetivo de aumentar a quantidade de carga da solução de fiação, prefere-se que todos os lados do eletrodo 14 sejam cobertos com a cobertura 17.

[058] De acordo com a Literatura de Patente 2 citada acima que descreve um aparelho de produção de nanofibra, o eletrodo de fiação possui uma camada isolante feita de um dielétrico em sua superfície voltada para os meios de ejeção de solução de fiação com a intenção de diminuir a possibilidade de choque elétrico pro-veniente do contato com o eletrodo. Contudo, o eletrodo descrito usado na Literatura de Patente 2 possui adicionalmente uma camada condutiva na superfície da camada isolante. Em outras palavras, a cobertura usada na Literatura de Patente 2 possui uma camada condutiva exposta em sua superfície. Como os elétrons são aptos para serem emitidos de tal camada condutiva para a atmosfera, acredita-se que o efeito da cobertura que possui um dielétrico exposto na mesma de acordo com a invenção, isto é, o efeito inibidor na emissão de elétron não pode ser esperado. A partir desse ponto de vista, prefere-se que a cobertura da invenção seja feita apenas de um die- létrico sobre toda a superfície da mesma (área de 100%), isto é, possua um dielétri- co exposto em sua superfície e não contenha nenhuma substância condutiva tal como metal em sua superfície.

[059] Exemplos do dielétrico que pode ser usado na cobertura incluem materiais cerâmicos, tais como mica, alumina, zircônia e titanato de bário, e materiais resinosos, tais como baquelita (resinas fenólicas), náilons (poliamidas), resinas de cloreto de vinila, poliestireno, poliéster, polipropileno, politetrafluoretileno, e sulfato de polifenileno. Prefere-se o uso de pelo menos um material isolante selecionado de alumina, baquelita, e resinas de cloreto de vinila. Os náilons são particularmente preferidos. Exemplos de náilons adequados são poliamidas tais como náilon 6 e náilon 66. Podem ser usados os náilons comercialmente disponíveis, tais como Nylon MONOMER CAST (nome de marca registrada). O dielétrico usado na cobertura 17 pode conter um antiestático de modo a reduzir a carga da cobertura 17 mesmo se a solução de fiação carregada, nanofibra carregada, ou similar, aderir à cobertura 17. Os antiestáticos comercialmente disponíveis podem ser utilizados, incluindo Pelec- tron disponível de Sanyo Chemical Industries, Ltd., Electrostripper disponível de Kao Corp., Elestmaster de Kao Corp., Rikemal disponível de Riken Vitamin Co., Ltd.; e Rikemaster disponível de Riken Vitamin Co., Ltd.

[060] A cobertura 17 no eletrodo 14 preferivelmente possui uma espessura uniforme. O dielétrico exposto na superfície da cobertura 17 preferivelmente possui uma espessura de 0,8 mm ou maior, mais preferível 2 mm ou maior, mesmo mais preferido 8 mm ou maior. Com essa espessura, a emissão de elétron do eletrodo 14 é impedida ou reduzida suficientemente para aumentar a quantidade de carga da solução de fiação. Com uma espessura menor do que essa, a cobertura 17 pode falhar para reduzir de modo suficiente a emissão de elétron do eletrodo 14, tendendo a resultar na falha para aumentar a quantidade de carga da solução de fiação. No caso em que a cobertura 17 é feita de um único tipo de um dielétrico ou uma pluralidade de tipos de dielétricos, a espessura do dielétrico exposto na superfície da cobertura 17 corresponde à (é igual à) espessura da cobertura 17. No caso em que a cobertura 17 é um composto que contém partículas metálicas, uma camada de ar, ou similar no seu interior (na porção não exposta na superfície), a espessura é definida para a profundidade da superfície até o metal ou ar. O limite superior da espessura da cobertura 17 é preferivelmente 25 mm, mais preferido 20 mm, ainda mais preferido 15 mm. Dentro do limite superior, a solução de fiação ejetada da ponta do bocal para a forma da fibra é impedida de ser atraída e aderir ao dielétrico. Para reduzir a adesão da solução de fiação ao eletrodo permite aumentar a tensão a ser aplicada, desse modo aumentando a quantidade de carga da solução de fiação. Se a espessura exceder o limite superior, a solução de fiação ejetada da ponta do bocal 13 para a forma de fibra é propensa a aderir à cobertura 17. Quando a cobertura 17 é feita de um único tipo ou dois ou mais tipos de dielétricos, a espessura da cobertura 17 é preferivelmente, por exemplo, 0,8 mm a 25 mm, mais preferido 2 mm a 20 mm, ainda mais preferido 8 mm a 15 mm.

[061] O aparelho de produção de nanofibra descrito na Literatura de Patente 3 citado acima inclui um eletrodo que possui uma camada isolante fina na superfície do mesmo. Esse aparelho difere essencialmente do aparelho da presente invenção em que um cilindro condutivo que possui um diâmetro de 10 mm a 300 mm e um grande número de orifícios através de sua parede é usado em vez de um bocal de ejeção de solução de fiação. Seja como for, o eletrodo possui uma fina camada iso- lante em seu lado voltado para o cilindro. O propósito de fornecer a camada isolante é impedir a adesão de nanofibra ao eletrodo e mudar o estado carregado da nanofi- bra. Para realizar o propósito, a camada isolante é tão fina quanto 0,2 mm. É considerado que tal camada isolante fina seja incapaz de reduzir suficientemente a emissão de elétron do eletrodo, de modo que os efeitos da presente invenção não podem ser esperados.

[062] De acordo com o aparelho da modalidade, a quantidade de carga da solução de fiação pode também ser aumentada pela cobertura de quase toda área da face externa do bocal 13 com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da mesma em de, ou além de, dispor a cobertura 17 em quase toda área da lateral do eletrodo 14 que faceia o bocal 13. Em detalhe, conforme mostrado na Figura 2, o bocal 13 é coberto com uma cobertura 107 em toda SUS superfície externa. A cobertura 107 possui uma extensão 107a que se estende da ponta 13a do bocal 13. A extensão 107a é um cilindro oco que circunda o bocal 13, e o espaço vazio da extensão 107a conecta ao espaço vazio do bocal 13. Conforme aqui usado, o termo “lado externo” do bocal 13 denota o lado que não seja (1) o lado da parede interna com o qual a solução de fiação deva entrar e contato, (ii) o lado da extremidade dianteira da ponta 13a da qual a solução de fiação deva ser ejetada, e (iii) o lado da extremidade traseira do bocal 13 oposto ao lado da extremidade dianteira. A cobertura 107 é feita de um único tipo de uma pluralidade de tipos de dielétricos.

[063] O número de elétrons que voam do eletrodo 14 e entram no bocal 13 é reduzido pela cobertura de quase todo o lado externo do bocal 13 com a cobertura 107 que possui um dielétrico exposto na mesma. Consequentemente, é menos provável que ocorra uma descarga entre o eletrodo 14 e o bocal 13, que permite aumentar a tensão a ser aplicada entre o eletrodo 14 e o bocal 13 ou diminuir a distância entre os mesmos, para assim intensificar o campo elétrico entre o eletrodo 14 e o bocal 13 para aumentar a quantidade de carga da solução de fiação. Para assegurar o efeito acima, prefere-se cobrir quase toda a área (pelo menos 90% de toda área) do lado externo do bocal 13 com a cobertura 107, é prefere-se cobrir toda a área (100% de toda a área) do lado externo do bocal 13 com a cobertura 107. Quando a cobertura 107 é fornecida para se estender além da ponta 13a do bocal 13, os elétrons que voam são impedidos de alcançar a ponta 13a do bocal 13, e, como resul-tado, a quantidade de carga da solução de fiação também aumenta.

[064] O comprimento da extensão 107a da cobertura 107 é preferivelmente 1 mm ou mais, mais preferido 10 mm ou mais. Com um comprimento da extensão menor do que isso, o efeito da extensão é menor. O limite superior da extensão é prefe- rivelmente 15 mm, mais preferível 12 mm. Com um comprimento da extensão maior do que isso, a solução de fiação ejetada da ponta da cobertura 107 na forma de fibra é propensa a aderir ao eletrodo 14 ou à cobertura 17. Por exemplo, o comprimento da extensão 107a é preferivelmente 1 mm a 15 mm, mais preferível 10 mm a 12 mm. Uma descarga entre o eletrodo 14 e o bocal 13 é reduzida ou eliminada para aumentar efetivamente a quantidade de carga da solução de fiação pelo suprimento da extensão 107a dessa extensão.

[065] O dielétrico que pode ser usado para formar a cobertura 107 que cobre o bocal 14 pode ser escolhido dentre aqueles descritos com respeito à cobertura 17 que cobre o eletrodo 14. O dielétrico usado para fazer a cobertura 107 pode conter um antiestática como o dielétrico usado para fazer a cobertura 17. A preferência em torno da espessura da cobertura 17 no eletrodo 14 também se aplica àquela da cobertura 107 no bocal 13.

[066] De acordo com o aparelho da modalidade, a quantidade de carga da solução de fiação pode também ser aumentada pela cobertura de quase toda a área do eletrodo de coleta que constitui parte dos meios de coleta com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da mesma. Conforme dito anterior-mente, o eletrodo de coleta (não mostrado) recebe um potencial mais baixo (mais negativo) do que o bocal 13 (polo positivo) de modo a atrair nanofibras carregadas positivamente. Portanto, os elétrons são também emitidos da superfície do eletrodo de coleta para a atmosfera e voam para o bocal 13. A emissão de elétron do eletrodo de coleta é reduzida pela cobertura de quase toda a área do eletrodo de coleta com a cobertura que possui um dielétrico exposto na mesma. Como resultado, a neutralização da solução de fiação com os elétrons que chegam, isto é, redução na quantidade de carga da solução de fiação é reduzida, por meio disso aumentando a quantidade de carga da solução de fiação. Para assegurar o efeito, é preferido cobrir quase toda a área (pelo menos 90% de toda a área), mais preferível toda a área (100% de toda a área), do eletrodo de coleta. O dielétrico que pode ser usado para cobrir o eletrodo de coleta pode ser escolhido dentre aqueles descritos com respeito à cobertura 17 do eletrodo 14. O dielétrico pode conter um antiestático como o dielé- trico usado para fazer a cobertura 17. Para estabilizar o campo elétrico entre o ele-trodo e o bocal, a cobertura preferivelmente cobre o eletrodo de coleta com uma espessura uniforme. A espessura do dielétrico exposto na superfície da cobertura é preferivelmente 0,8 mm ou mais, mais preferido 2 mm ou mais, ainda mais preferido 8 mm ou mais. Com essa espessura, a emissão de elétron do eletrodo é impedida ou reduzida de modo suficiente para aumentar a quantidade de carga da solução de fiação. Com uma espessura menor do que essa, a cobertura pode falhar para reduzir suficientemente a emissão de elétron do eletrodo de coleta, tendendo a resultar em uma falha para aumentar a quantidade de carga da solução de fiação. Embora a espessura da cobertura não tenha nenhum limite específico, o limite superior é preferivelmente 25 mm, mais preferido 20 mm, ainda mais preferido 15 mm, do ponto de vista econômico (economia de material). Dentro do limite superior, a solução de fiação ejetada da ponta do bocal para a forma de fibra é impedida de ser atraída e aderir ao dielétrico. Reduzir a adesão da solução de fiação ao eletrodo permite aumentar a tensão as ser aplicada, por meio disso aumentando a quantidade de carga da solução de fiação. Quando a cobertura é feita de um único tipo ou dois ou mais tipos de dielétricos, a espessura da cobertura é preferivelmente, por exemplo, 0,8 mm a 25 mm, mais preferível 2 mm a 20 mm, ainda mais preferido 8 mm a 15 mm.

[067] No aparelho da modalidade, a cobertura do eletrodo com a cobertura pode ser combinada com (a) cobrir o eletrodo 14 com a cobertura 17, (b) cobrir o bocal 13 com a cobertura 17, ou (c) cobrir o eletrodo 14 com a cobertura 17 e o bocal 13 com a cobertura 107.

[068] O método de produção de nanofibra usando o aparelho 10 da modalidade é realizado como se segue. Com um campo elétrico gerado entre o eletrodo 14 e o bocal 13, uma solução de fiação é ejetada da ponta do bocal 13. Como os cá- tions na solução de fiação são atraídos para o lado do eletrodo 14 (polo negativo) no campo elétrico, a solução de fiação ejetada do bocal 13 para o eletrodo 14 é roço em cátion e carregado positivamente. Conforme descrito anteriormente, a quantidade de carga da solução de fiação por unidade de massa é muito grande devido ao eletrodo 14 ser coberto com a cobertura 17. A solução de fiação assim carregada na ponta do bocal deforma para formar um cone Taylor pela ação do campo elétrico. Quando a força do campo elétrico excede a tensão de superfície crítica da solução de fiação, um jato de solução de fiação é arrastado para o eletrodo 14 em uma eclosão. Nesse momento, um fluxo de ar é ejetado dos meios de ejeção de ar 15 para o jato da solução de fiação, por meio disso a solução de fiação solução de fiação vira para o coletor (não mostrado). Entretanto, o fluxo ejetado da solução de fiação diminui de espessura para a ordem de nano tamanho por uma cadeia de auto-repulsão de cargas possuídas pela solução de fiação, e a volatilização do solvente e solidificação do polímero procedem simultaneamente para formar uma nanofibra. A nanofi- bra assim formada bate nos jatos de ar provenientes dos meios de ejeção de ar 15 e dos segundos meios de ejeção de ar 16, embora sendo arrastada pelo campo elétrico gerado pelo eletrodo de coleta (não mostrado), e deposita na superfície do coletor disposto para facear os meios de ejeção de ar 15. Para arrastar a solução de fiação carregada positivamente no coletor, o eletrodo de coleta recebe um potencial mais baixo (mais negativo) do que o fornecido para o bocal 13 (polo positivo). Para também aumentar a eficiência do arrasto de fibra, o eletrodo de coleta recebe um potencial mais baixo (mais negativo) do que o fornecido para o eletrodo 14 (polo negativo).

[069] De acordo com o método de produção de nanofibra descrito, como a quantidade de carga da solução de fiação ejetada da ponta do bocal 13 é muito alta, é exercida uma força de arrasto atrativa grande na solução de fiação em direção ao eletrodo 14. Portanto, mesmo quando a quantidade de solução de fiação ejetada por unidade de tempo é aumentada sobre o sistema convencional, é possível produzir nanofibras da mesma finura como convencionalmente alcançado. Além disso, um aumento na taxa de ejeção da solução de fiação é menos provável a ocasionar defeitos no produto, tal como uma gotinha solidificada de solução de fiação e uma gota formada pela solidificação de um a gotinha de arrasto insuficiente da solução de fiação.

[070] Nas Figuras 3 e 4 é mostrada outra modalidade do aparelho da invenção. A menos que o contexto seja especificamente de ouro modo, a descrição sobre a modalidade mostrada nas Figuras 1 e 2 se aplica à modalidade das Figuras 3 e 4 apropriadamente.

[071] O aparelho 18 da presente modalidade possui um eletrodo 19 e um bocal 20 para ejetar uma solução de fiação. O eletrodo 19 geralmente possui um formato esférico côncavo, especificamente o formato geral de um bojo com uma superfície curva côncava R em seu lado interno. O eletrodo 19 que possui a superfície curva côncava R possui um flange chato 19a em volta da borda de extremidade aberta da mesma. Desde que a superfície interna do eletrodo 19 seja uma superfície curva côncava R, o eletrodo não precisa ser geralmente em forma de bojo e pode ter outros formatos. O eletrodo 19 é formado de um material condutivo e é usualmente feito de metal. O eletrodo é fixado a uma base 30 de um material isolante. Conforme mostrado na Figura 4, o eletrodo 19 é conectado a uma fonte de energia de tensão alta direta 40 como meios de geração de tensão, e a tensão negativa é aplicada ao eletrodo 19.

[072] A extremidade aberta da superfície curva côncava R é circulara quando vista a partir do lado da extremidade aberta. Conforme aqui usado, o termo “circular” inclui não apenas verdadeiramente circular, mas também elíptico. Para concentrar o campo elétrico na ponta do bocal 20, o formato da extremidade aberta da superfície curva côncava R é preferivelmente verdadeiramente circular conforme será comentado posteriormente. A superfície curva côncava R é curva em qualquer posição. Conforme aqui usado, o termo “superfície curva” significa incluir (i) uma superfície curva que não possui nenhuma parte plana, (ii) uma superfície curva aparentemente, côncava, que é formada pela conexão de uma pluralidade de segmentos cada possuindo uma superfície plana, e (iii) uma superfície aparentemente curva, côncava formada pela conexão de uma pluralidade de segmentos anulares cada possuindo uma parte tipo cinta sem nenhuma curvatura em um dos três eixos perpendiculares. No caso de (ii), a superfície curva côncava R é preferivelmente formada pela conexão de segmentos cada possuindo uma superfície plana retangular do mesmo tamanho ou diferente, por exemplo, cada com uma extensão e uma largura que varia em torno de 0,5mm a 5 mm. No caso de (iii), a superfície curva côncava R é preferivelmente formada pela conexão de segmentos anulares que possuem o formato de um cilindro achatado, é com uma altura de 0,001 mm a 5 mm e um raio variado. Dos três eixos perpendiculares (os eixos x, y e z) de cada segmento anular, o eixo geométrico x e o eixo geométrico y que contêm um corte transversal do cilindro possuem uma curvatura, e o eixo geométrico z (a direção da altura do cilindro) não possui curvatura.

[073] A distância (distância mais curta) entre a ponta 20a do bocal 20 e a superfície curva côncava R pode ser a mesma daquela entre o bocal 13 e o eletrodo 14 do aparelho 10.

[074] A superfície curva côncava R preferivelmente possui uma curvatura que uma normal em qualquer posição da superfície curva côncava R passa através ou perto da ponta do bocal 20. A partir desse ponto de vista, a superfície curva côncava R é preferivelmente moldada para a superfície interna de uma concha verdadeiramente esférica.

[075] Conforme mostrado nas Figuras 3 e 4, a superfície curva côncava R possui uma abertura na parte inferior, e um conjunto de bocal 21 é ajustado na aber- tura.

[076] O conjunto de bocal 21 inclui o bocal 20 e um suporte 22 que suporta o bocal 20. O bocal 20 é feito de um material condutivo. Usualmente metal. O suporte 22 é feito de um material isolante. Portanto, o eletrodo 19 e o bocal 20 são isolados eletricamente entre si pelo suporte 22. O bocal 20 é aterrado. O bocal 20 passa completamente através do suporte 22 com sua ponta 20a exposta para o espaço circundado pela superfície curva côncava 11 do eletrodo 10. A extremidade inferior (traseira) oposta 20b é exposta na parte traseira (isto é, o lado oposto à superfície curva côncava R) do eletrodo 19. O bocal 20 nem sempre precisa passar através do suporte 22 e pode ter sua extremidade traseira 20b situada no meio de um furo direto para alimentar a solução de fiação padrão perfurado através do suporte 22. A extremidade traseira 20b do bocal 20 ou o furo direto para alimentar a solução de fiação padrão perfurado através do suporte 22 é conectada a uma fonte de alimentação de solução de fiação (não mostrada). O conjunto de bocal 21 constitui os meios de ejeção de solução de fiação junto com a fonte de alimentação de solução de fiação.

[077] Conforme mostrado nas Figuras 3 e 4, o aparelho 18 da modalidade possui meios de ejeção de ar 23 perto da base do bocal 20 do conjunto de bocal 21. Os meios de ejeção de ar 23 são um furo direto. Os meios de ejeção de ar 23 são fornecidos ao longo da direção na qual o bocal 20 se estende e é configurado para ejetar ar através do mesmo para a ponta 20a do bocal 20. Quando o conjunto de bocal 21 é visto a partir do lado de extremidade aberta do eletrodo 19, há dois meios de ejeção de ar 23 formados de modo a circundar o bocal 20. Os meios de ejeção de ar são formados simetricamente em volta do bocal 20. Cada meios de ejeção de ar 23, que são um furo direto, possuem sua extremidade traseira aberta conectada a uma fonte de alimentação de ar (não mostrada). Os meios de ejeção de ar 23 são configurados para ejetar ar alimentado da fonte de alimentação de ar em volta do bocal 20. O ar ejetado transporta uma solução de fiação ejetada da ponta 20a do bocal 20 e arrasta para uma fibra fina pela ação do campo elétrico para um eletrodo de coleta (não mostrado) situado em uma posição para facear os meios de ejeção de ar 23. Embora o aparelho mostrado nas Figuras 3 e 4 possua dois meios de ejeção de ar, o número de meios de ejeção de ar 23 a ser fornecido não está limitado a dois e pode ser um ou três ou mais. O formato em corte transversal do furo direto sendo os meios de ejeção de ar não está limitado a circular conforme mostrado e pode ser retangular, elíptico, circular duplo, triangular ou colmeia. Do ponto de vista de formação de um fluxo de ar uniforme, é desejável um furo direto em forma de anel que circunda o bocal.

[078] De acordo com o aparelho da modalidade das Figuras 3 e 4, o eletrodo 19 possui uma cobertura 207 que possui um dielétrico exposto na mesma fornecida em toda sua superfície voltada para o bocal 20 e parte de sua superfície não está voltada para o bocal 20. O eletrodo 10 e a cobertura 207 estão em contato direto entre si. A cobertura 207 possui uma convexidade oca 207a que é complementar à superfície curva côncava R do eletrodo 19. A convexidade 107a possui uma abertura na parte superior, e o conjunto de bocal 21 é ajustado na abertura. A convexidade 207a cobre o lado do eletrodo 19 que faceia o bocal 20. A cobertura 207 possui um flange 207b que se estende horizontalmente da borda da extremidade aberta da convexidade oca 107a. O flange 107b cobre o flange 19a do eletrodo 19, isto é, parte das laterais do eletrodo 19 que não faceiam o bocal 20. A cobertura convexa 207 é ajustada na concavidade do eletrodo 19 e presa ao eletrodo 19 por um prendedor predeterminado.

[079] O prendedor é preferivelmente feito de um dielétrico. A eletricidade não flui em um prendedor dielétrico de modo que as linhas de força elétrica emanada da junção entre o eletrodo 19 e a cobertura 207 podem ser reduzidas ou eliminadas, impedindo, assim, o distúrbio do campo elétrico entre o eletrodo 19 e o bocal 20. No caso em que o eletrodo 19 e a cobertura 207 são unidos usando o prendedor, a cobertura 207 pode ser facilmente alterada ao longo de um tipo para outro onde necessário, de modo que o aparelho 18 seja fácil para operar.

[080] O prendedor pode ser, por exemplo, um adesivo sensível à pressão. O prendedor pode ser um parafuso conforme será descrito abaixo. O adesivo sensível à pressão pode ser, por exemplo, um adesivo de resina epóxi ou uma fita adesiva externa. Um adesivo separável, como um fixador de dentadura, é particularmente adequado de modo que a cobertura 207 seja facilmente destacada do eletrodo 19, que fornece manutenção mais fácil do aparelho 18. Usando um parafuso, o parafuso pode ser um material dielétrico que pode ser o mesmo ou diferente daquele que faz a cobertura 207 ou madeira. A junção do eletrodo 19 e a cobertura 207 usando um prendedor feito de tais materiais, uma camada de ar é dificilmente formada entre os mesmos, e o campo elétrico entre o eletrodo e o bocal 19 é, portanto, estabilizado.

[081] Na modalidade mostrada nas Figuras 3 e 4, um parafuso 207d como um prendedor é inserido através de um furo direto 207c do flange 107b, e o parafuso 207d é parafusado em um furo de parafuso 19b feito no flange 19a do eletrodo 19 para prender a cobertura 207 ao eletrodo 19.

[082] Cada furo direto 207c é provido de um rebaixamento que possui um diâmetro maior do que a cabeça do parafuso 207d de modo que a cabeça do parafuso 207d parafusado para prender o eletrodo 19 e a cobertura 207 possa ser posicionado abaixo da superfície da cobertura 207 sem transpassar a superfície da co-bertura 207. O campo elétrico entre o eletrodo 19 e o bocal 20 é estabilizado evitando que o parafuso 207d transpasse a superfície da cobertura 207. Um parafuso pode ser inserido a partir da parte traseira do eletrodo 19 para prender o eletrodo 19 e a cobertura 207 juntos. Nesse caso, o campo elétrico é mais estabilizado porque não é preciso formar um rebaixamento na face dianteira da cobertura 207.

[083] Visando a estabilização do campo elétrico entre o eletrodo 19 e o bocal 20, o parafuso 207d é preferivelmente feito de um dielétrico. Exemplos de dielétricos uteis incluem poliéter éter-cetona, sulfeto de polifenileno, poliamida de fibra de vidro reforçada MXD6, policarbonato, polipropileno, cerâmica, Teflon (nome de marca registrada), fluoreto de polivinilideno, resinas poliimidas não termoplásticas, e cloreto de polivinil rígido.

[084] O dielétrico que faz a cobertura 207 usada na modalidade pode ser selecionado dentre aqueles usados para fazer a cobertura 17 que cobre o eletrodo 14. É conveniente usar uma parte moldada obtida por moldagem por fusão de uma resina termoplástica de vários tipos. O dielétrico pode conter um antiestático similarmente ao dielétrico usado para fazer a cobertura 17. A preferência em torno da espessura da cobertura 17 no eletrodo 14 também se aplica àquela da cobertura 207 do eletrodo 19.

[085] Similarmente ao aparelho 10 da modalidade anteriormente descrita, o aparelho 18 da presente modalidade é capaz de aumentar a quantidade de carga da solução de fiação pela ação da cobertura 207. Além disso, como o eletrodo 19 do aparelho 18 possui um formão esférico côncavo, o aumento na quantidade de carga da solução de fiação é mais observado. No aparelho 18, uma superfície de eletrodo muito maior do que a área do bocal 20 é fornecida substancialmente na mesma distância da ponta 20a do bocal 20. Como a quantidade de carga acumulada no eletrodo 19 como um polo negativo e aquela acumulada no bocal 20 como um polo positivo são iguais, as cargas são distribuídas na superfície do bocal 20 em uma densidade muito mais alta do que no eletrodo 19 para fornecer um campo elétrico intensificado em volta do bocal 20. O campo elétrico intensificado leva um aumento adicional de quantidade de carga da solução de fiação. Desse ponto de vista, o bocal 20 preferivelmente tem menor área possível. Especificamente, o bocal 20 preferivelmente possui uma menor extensão (uma distância entre a ponta 20a e a extremidade traseira 20b do bocal 20) possível. Especificamente, a extensão do bocal 20 é preferi- velmente 50 mm ou mais curta, mais preferível 10 mm ou mais curta, ainda mais preferível 5 mm ou mais curta. Para o eletrodo 19 ter um formato esférico côncavo é também vantajoso em que o volume do eletrodo seja menor comparado ao eletrodo de formato plano, e assim é o tamanho do aparelho 18.

[086] O bocal 20 é preferivelmente disposto de modo que a direção na qual o bocal 20 se estende passe através do ou perto do centro do círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava R do eletrodo 19 e também passe através ou perto do centro da abertura formada na parte inferior da superfície curva côncava R. É especialmente preferido que a direção na qual o bocal 20 se estende seja perpendicular ao plano que contém o círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava R. Quando o bocal 20 é disposto desse modo, a concentração de cargas (campo elétrico) na ponta 20a do bocal 20 é também assegurada.

[087] Com relação à posição da ponta 20a do bocal 20, o bocal 20 é preferivelmente ajustado de maneira que a ponta 20a seja posicionada no ou perto do plano que contém o círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava R do eletrodo 19. É particularmente preferido que o bocal seja ajustado de maneira que a ponta 20a seja posicionada para dentro do plano, especificamente 1 a a0 mm para dentro do plano. Posicionando a ponta 20a do bocal 20 dessa maneira, é menos provável que a solução de fiação ejetada da ponta 20a seja atraída para a superfície curva côncava R do eletrodo 19 de modo que a superfície curva côncava R seja contaminada com a solução de fiação. Desse ponto de vista, é particularmente preferido que a superfície curva côncava R do eletrodo 19 seja moldada para quase uma metade da superfície interna de uma concha verdadeiramente esférica.

[088] Do mesmo ponto de vista acima, é também preferido que a ponta 20a do bocal 20 seja posicionada no plano que contém o círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava R. Nesse caso, a ponta 20a do bocal 20 é preferivelmente posicionada em uma distância radial de 10 mm ou menos, mais preferível 5 mm ou menos, do centro do círculo, ainda mais preferido no centro do círculo.

[089] No aparelho da modalidade, o eletrodo 19 pode ser coberto em todos os seus lados (superfícies) que não faceiam o bocal 20 com a cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da mesma. Em detalhe, com referência à Figura 4, o lado externo (oposto à superfície curva côncava R) do eletrodo 19 e a face de extremidade do flange 19a pode também ser coberta com a cobertura. Similarmente ao aparelho 10 da modalidade anterior, a quantidade de carga da solução de fiação pode ser também aumentada pela cobertura de quase toda a área do lado externo do bocal 13 com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da mesma em vez de, ou além de, dispor a cobertura 207 na superfície curva côncava R do eletrodo 19. Em detalhe, a estrutura mostrada na Figura 2 pode ser adotada. Além disso, quase toda superfície do eletrodo de coleta que constitui parte dos meios de coleta pode ser também coberta com uma cobertura que possua um dielétrico exposto na superfície da mesma.

[090] Na A Figura 5 está mostrada ainda outra modalidade do aparelho de acordo com a invenção. A Figura 5(b) é uma vista superior do aparelho 310 da modalidade, e a Figura 5(a) é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha A-A’ da Figura 5(b), vista a partir do lado inferior da Figura 5(b). Conforme mostrado nessas figuras, o aparelho 310 é basicamente similar ao aparelho 10 mostrado nas Figuras 1 e 2, exceto para substituir o eletrodo tipo placa 14 do aparelho 10 com o eletrodo 314 que possui um formato esférico côncavo. A menos que o contexto declare especificamente de outra maneira, a descrição sobre as modalidades mostradas nas Figuras 1 a 4 se aplica igualmente à modalidade da Figura 5. Os membros na Figura 5 que são similares aos nas Figuras 1 a 4 indicados por números similares.

[091] O aparelho 310 possui meios de ejeção de solução de fiação 11 para ejetar uma solução de fiação padrão para outra produção de nanofibra. Os meios de ejeção de solução de fiação 11 inclui uma parte de alimentação de solução 12 e um bocal 13. Um eletrodo 314 que possui um formato esférico côncavo é disposto logo acima da abertura do bocal 13 com seu lado interno voltado para baixo. O bocal 13 e o eletrodo 314 são feitos de, por exemplo, metal e possuem condutividade. Um suprimento de energia de alta tensão de corrente direta 101 é fornecido como meios de geração de tensão para aplicar uma tensão direta entre o bocal 13 e o eletrodo 314 através de um aterramento 102 e um fio de cobre metálico 103. O bocal 13 é aterrado conforme mostrado na Figura 5(a) e serve como um polo positivo. Uma tensão negativa é aplicada ao eletrodo 314. Portanto, o eletrodo 314 serve como um polo negativo.

[092] O eletrodo 314 possui o formato geral de uma esfera côncava, especificamente o formato geral de um bojo com uma superfície curva côncava R em seu lado interno e um flange plano 314a em volta da borda de extremidade aberta da mesma. O eletrodo 314 possui uma abertura 320 na qual meios de ejeção de ar 15 são ajustados em um lado da mesma e, no lado oposto, uma abertura 321 para permitir a passagem do ar ejetado de meios de ejeção de ar 15 e da solução de fiação ejetada do bocal 13 para a forma de fibra. Desde que a superfície interna do eletrodo 314 seja uma superfície curva côncava R, o eletrodo 314 não precisa ser ge-ralmente em forma de bojo e pode ter ouros formatos.

[093] O aparelho 310 possui meios de ejeção de ar 15. Os meios de ejeção de ar 15 são ajustados, através da abertura 320 do eletrodo 314, em uma posição de modo a direcionar um jato de ar entre o bocal 13 e o eletrodo 314. Apesar de uma fibra formada ser carregada positivamente e ser, portanto, arrastada do bocal 13 (polo positivo) para o eletrodo 314 (polo negativo), o jato de ar ejetado dos meios de ejeção de ar 15 muda a direção de percurso da fibra e transporta a fibra através da abertura 321 para os meios de coleta (para baixo na Figura 5(b)).

[094] De acordo com o aparelho 310 da presente modalidade, toda a superfície curva côncava R do eletrodo 314 (polo negativo) e parte da superfície do flange 314a são cobertas com uma cobertura 307 que possui um dielétrico exposto em sua superfície. Como a ponta do bocal 13 é posicionada fora da superfície curva côncava R, tanto a superfície curva côncava R quanto a parte da superfície do flange 314a faceiam o bocal 13. A cobertura 307 possui uma espessura quase uniforme. O eletrodo 314 e a cobertura 307 estão em contato direto entre si. Similarmente ao eletrodo 19 e à cobertura 207 mostrados na Figura 3, o eletrodo 314 e a cobertura 307 são presos um ao outro parafusando os parafusos em furos diretos formados através do flange 314a do eletrodo 314 e do flange da cobertura 307.

[095] O dielétrico que faz a cobertura 307 na modalidade pode ser selecionado dentre aqueles usados para fazer a cobertura 17 usada no aparelho 10 mostrado na Figura 1. É conveniente o uso de uma parte moldada obtida por moldagem por fundição de uma resina termoplástica de vários tipos. O dielétrico pode conter um antiestático similarmente ao dielétrico usado para fazer a cobertura 17. A preferência sobre a espessura da cobertura 17 que cobre o eletrodo 14 se aplica igualmente àquela da cobertura 307 que cobre o eletrodo 314.

[096] Similarmente ao aparelho 10 e 18 das modalidades anteriormente descritas, o aparelho 310 da presente modalidade é capaz de aumentar a quantidade de carga da solução de fiação pela ação da cobertura 307. Além disso, como o eletrodo 314 do aparelho 310 possui um formato esférico côncavo similarmente ao aparelho 18, o aumento na quantidade de carga da solução de fiação é mais observável, e o tamanho do aparelho pode ser feito menor. A extensão do bocal 13 é preferivelmente 50 mm ou mais curta, preferivelmente 10 mm ou mais curta, ainda mais preferível 5 mm ou mais curta.

[097] A distância (distância mais curta) entre a ponta do bocal 13 e a super- fície curva côncava R pode ser a mesma como a distância (distância mais curta) entre o bocal 13 e o eletrodo 14 do aparelho 10. A ponta do bocal 13 é preferivelmente posicionada no ou perto do centro da superfície curva côncava R do eletrodo 314, especificamente em uma distância de 10 mm ou menor do centro da superfície curva côncava R. Posicionando desse modo a ponta do bocal 13, o campo elétrico em volta da ponta do bocal 13 é intensificada para também aumentar a quantidade de carga da solução de fiação. Desse ponto de vista, é particularmente preferido que a superfície curva côncava R do eletrodo 314 seja moldado para quase uma metade da superfície interna de uma concha verdadeiramente esférica. No aparelho 310 da modalidade, o eletrodo 314 é ajustado de modo que o plano que contém um círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava R é substancialmente perpendicular à direção na qual o bocal 13 se estende conforme mostrado na Figura 5(a). Em vez de tal configuração, o eletrodo 314 pode ser ajustado de modo que o plano definido acima cruze a direção na qual o bocal 13 se estende na outra 90 graus conforme mostrado na Figura 6.

[098] No aparelho 310 da modalidade, o eletrodo 314 pode ser coberto em parte dos ou todos os outros lados que não faceiam o bocal 13 com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da mesma. Em detalhe, com referência à Figura 5(a), o lado externo (oposto à superfície curva côncava R) do eletrodo 314 e a face de extremidade do flange 314a do flange 314a pode ser também coberta com a cobertura. Similarmente ao aparelho 10 da modalidade anterior, a quantidade de carga da solução de fiação pode ser também aumentada cobrindo quase toda a área do lado externo do bocal 13 com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da mesma em vez de, ou além de, dispor a cobertura 307 na superfície curva côncava R do eletrodo 314. Em detalhe, a estrutura mostrada na Figura 2 pode ser adotada. Além disso, quase toda a área da parte que constitui o eletrodo de coleta dos meios de coleta pode ser também coberta com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da mesma.

[099] Na Figura 7 é mostrada ainda outra modalidade do aparelho de produção da invenção. A Figura 7(a) é uma vista lateral de um aparelho 410 da modalidade, e a Figura 7(b) é uma vista frontal do aparelho da Figura 7(a). Conforme mostrado nessa figuras, o aparelho 410 é basicamente similar ao aparelho 10 mostrado nas Figuras 1 e 2, exceto que a cobertura 17 que cobre o eletrodo 14 é substituído por uma cobertura 107 que cobre o bocal 13 e que a polaridade dos meios de geração de tensão 101 é invertida. A menos que o contexto declare especificamente de outra maneira, a descrição sobre as modalidades nas Figuras 1 a 3 se aplica igualmente à modalidade da Figura 7. Os membros na Figura 7 que são similares aos das Figuras 1 a 5 são indicados por numerais similares.

[0100] O aparelho de produção 410 possui meios de ejeção de solução de fiação 11 para ejetar uma solução de fiação padrão para produção de nanofibra. Os meios de ejeção de solução de fiação 11 incluem uma parte de alimentação de solução 12 e um bocal 13.

[0101] Um eletrodo tipo placa 14 é disposto logo acima da abertura do bocal 13 de modo a facear a abertura do bocal 13. O bocal 13 e o eletrodo 14 são feitos de, por exemplo, metal e possuem condutividade. Um suprimento de energia de alta tensão de corrente direta 401 é fornecido como meios de geração de tensão para aplicar uma tensão direta entre o bocal 13 e o eletrodo 14 através de um aterramen- to 102 e um fio de chumbo metálico 103. O bocal 13 é aterrado conforme mostrado na Figura 7(a) e serve como um polo negativo. Uma tensão positiva é aplicada ao eletrodo 14, de modo que o eletrodo 14 serve como um polo positivo.

[0102] O aparelho 410 inclui meios de ejeção de ar 15. A nanofibra formada da solução de fiação é carregada negativamente conforme será descrito é destinada a percorrer o bocal 13 (polo negativo) para o eletrodo 14 (polo positivo). O jato de ar dos meios de ejeção de ar 15 muda a direção de percurso da nanofibra e transporta a fibra para os meios de coleta (para a direita na Figura 7(a)) para meios de coleta (à direita na Figura 1(a)) enquanto contribui para arrastar ou estirar a nanofibra.

[0103] O aparelho de produção 410 também inclui segundos meios de ejeção de ar 16, meios de coleta de nanofibra que incluem um eletrodo de coleta e um coletor, e meios de ventilação de ar similarmente ao aparelho 10. Para atrair a na- nofibra carregada negativamente para o eletrodo de coleta, o eletrodo de coleta re-cebe um potencial mais alto (mais positivo) do que o bocal 13 que serve como um polo negativo. Para fazer a atração mais eficiente, o eletrodo de coleta recebe preferivelmente um potencial mais alto (mais positivo) do que o eletrodo 14 que serve como um polo positivo.

[0104] Embora a estrutura básica do aparelho 410 da modalidade esteja descrita acima, o aparelho 310 é caracterizado pelo fato de que quase toda a área do lado externo do bocal é coberta com uma cobertura 107 que possui um dielétrico exposto na mesma. Para aumentar o efeito da cobertura 107, a cobertura preferi-velmente ser estende além da ponta 13a do bocal 13 conforme descrito na Figura 2.

[0105] Conforme descrito acima, a quantidade de carga da solução de fiação ejetada do bocal 13 aumenta notavelmente quando a superfície externa do bocal 13 é coberta com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na mesma. O mecanismo é considerado como se segue. No dispositivo de eletrofiação 410 da modalidade, os ânions na solução de fiação são atraídos para o eletrodo 14 (polo positivo), e os cátions para a parede interna do bocal 13 (polo negativo), pelo campo elétrico formado entre o eletrodo 14 e o bocal 13. Consequentemente, a solução de fiação ejetada para o eletrodo 14 contém um aumento de quantidade de ânions, e a solução de fiação é carregada negativamente. Ao mesmo tempo, com a tensão aplicada entre o eletrodo 14 e o bocal 13, são emitidos elétrons para a atmosfera a partir da superfície externa do bocal 13 (polo negativo) e voam para o eletrodo 14 (polo positivo). As cargas negativas do bocal 13 são, portanto, consumidas através da emis- são de elétron, de modo que a habilidade do bocal 13 para carregar negativamente a solução de fiação diminui. Quanto ao resultado, a quantidade de carga para a solução de fiação diminui. Quando a superfície externa do bocal 13 como um polo negativo é coberta com a cobertura 107 que possui um dielétrico exposto na superfície, a emissão de elétrons do bocal 13 é reduzida, por meio do que a redução na habilidade de carga no bocal 13 é reduzida, e a quantidade de carga da solução de fiação aumenta. Além disso, como o número dos elétrons que voam do bocal 13 para o eletrodo 14 diminui, uma descarga entre o eletrodo 14 e o bocal 13 é reduzida, que torna viável o aumento da tensão aplicada entre o eletrodo 14 e o bocal 13 e/ou reduzir a distância entre os mesmos. Isso permite o aumento de intensidade do campo elétrico entre o eletrodo 14 e o bocal 13 por meio disso aumentar a quantidade de carga da solução de fiação. Além disso, devido ao aumento dos elétrons que voam do bocal 13 para o eletrodo 14, a corrente (corrente de vazamento) que flui entre o eletrodo 14 e o bocal 13 diminui, por meio disso, a energia requerida para a produção de nanofibra é esperada a reduzir.

[0106] Para assegurar esses efeitos, é preferido cobrir quase toda a área (pelo menos 90% da área) do lado externo do bocal 13, particularmente toda a área (100% da área) desse lado, com a cobertura 107. Quando a cobertura 107 é fornecida para se estender além da ponta do bocal 13, a emissão de elétron da ponta do bocal é impedida, que permite um aumento adicional na quantidade de carga da solução de fiação. Uma variação preferida do comprimento da extensão da cobertura 107 além da ponta do bocal 13 é a mesma daquela descrita com referência ao aparelho 10.

[0107] De acordo com amo, a quantidade de carga da solução de fiação pode também ser aumentada pela cobertura de quase toda a área do lado do eletrodo 14 que faceia o bocal 13 com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da mesma em vez de, ou além de, dispor a cobertura 107 que possui um dielétrico exposto na mesma na superfície externa do bocal 13. O número dos elétrons que voam do bocal 13 para o eletrodo 14 é reduzido pela cobertura do eletrodo 14 com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na mesma. Como resultado, uma descarga entre o eletrodo 14 do bocal 13 é menos provável de ocorrer, permi-tindo um aumento na tensão aplicada entre o eletrodo 14 e o bocal 13 e/ou uma diminuição na distância entre os mesmos. Isso permite o aumento de intensidade do campo elétrico entre o eletrodo 14 e o bocal 13 para aumentar a quantidade de carga da solução de fiação. Com a diminuição dos elétrons que voam do bocal 13 para o eletrodo 14, a corrente (corrente de vazamento) que flui entre o eletrodo 14 e o bocal 13 diminui, por meio do que a energia aplicada para a produção de nanofibra é esperada diminuir.

[0108] Para assegurar esses efeitos, é preferido cobrir quase toda a área (pelo menos 90% da área), particularmente toda a área (100% da área), do lado voltado para o bocal 13 com a cobertura. Se uma grande proporção da superfície estiver descoberta, os elétrons irão entrar no eletrodo 14 através da área descoberta para impedir a inibição efetiva em uma corrente de descarga ou vazamento. Quando não apenas o lado voltado para o bocal 13, mas os outros lados que não faceiam são cobertos com a cobertura, os efeitos acima são também aumentados porque mais do que poucos eletros entram através da superfície desses lados que não faceiam o bocal 13. Visando aumentar a quantidade de carga da solução de fiação e reduzir a energia requerida na produção de nanofibra, é preferido que todos os lados do eletrodo 14 sejam cobertos com a cobertura.

[0109] Além do acima, quase toda a área do eletrodo de coleta que constitui parte dos meios de coleta pode ser também coberta com uma cobertura que possua um dielétrico exposto na superfície da mesma. O eletrodo de coleta recebe um potencial mais alto (mais positivo) do que o bocal 13 (polo negativo) de modo a arrastar negativamente as nanofibras carregadas. Portanto, os elétrons emitidos do bocal 13 voam também para o eletrodo de coleta. Os elétrons que voam são impedidos de entrar no eletrodo de coleta cobrindo quase toda a área do eletrodo de coleta com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na mesma. Como resultado, a corrente (corrente de vazamento) que flui entre o eletrodo de coleta e o bocal 13 diminui, por meio do que a energia requerida para a produção de nanofibra é esperada diminuir.

[0110] A Figura 8 ilustra outra modalidade da invenção. A Figura 8(a) é uma vista lateral de um aparelho de produção 510 da modalidade, e a Figura 8(b) é uma vista frontal do aparelho da Figura 8(a). Conforme mostrado, o aparelho 510 da modalidade basicamente possui a mesma estrutura do aparelho 10 e 410 mostrado nas Figuras 1 e 7. A diferença entre o aparelho 510 e o aparelho 10 e 410 das Figuras 1 e 7 reside na estrutura dos meios de ejeção de ar. O aparelho 10 e 410 das Figuras 1 e 7 usam dois meios de ejeção de ar, enquanto o aparelho 510 da presente modalidade adota um único meio de ejeção de ar 15A.

[0111] A Figura 9 é uma vista em perspectiva dos meios de ejeção de ar 15A do aparelho 510 mostrado na Figura 8 com parte arrancada. Os meios de ejeção de ar 15A possuem, na frente do mesmo, uma pluralidade de furos 510A da qual o ar é ejetado para fora. Os meios de ejeção de ar 15A possuem um tubo de alimentação de ar 152A conectado ao lado traseiro do mesmo. Os meios de ejeção de ar 15A possuem uma estrutura de tubulação, que possui um espaço para manter ar, a saber, uma tubulação 153A. O provimento da tubulação 153A permite ejeções de jato de ar de maneira uniforme a partir dos furos 151A para fazer um fluxo de ar fluir no espaço entre o eletrodo 14 e o bocal 132 sem formar folgas entre os jatos individuais. Portanto, a solução de fiação ejetada do bocal 13 é efetivamente impedida de ser atraída para e aderir ao eletrodo 14, e é permitida uma tensão mais alta a ser aplicada a aumentar a quantidade de carga da solução de fiação.

[0112] Os meios de ejeção de ar 15A são preferivelmente feitas de um dielé- trico de modo a evitar perturbar o campo elétrico entre o eletrodo 14 e o bocal 13. O material dielétrico a ser usado pode escolhido dentre aqueles uteis para cobrir o eletrodo 14. Par impedir perturbar o campo elétrico, os meios de ejeção de ar 15A são preferivelmente feitos do mesmo material daquele usado para cobrir o eletrodo 14.

[0113] Conforme mostrado na Figura 8, os meios de jato de ar 14A são ajustados de maneira que os furos 151A estejam voltados para o espaço entre o eletrodo 14 e o bocal 13, por meio do que um fluxo de ar flui no espaço entre o eletrodo 14 e o bocal 13 sem fazer folgas entre os jatos. Como consequência, a solução de fia-ção ejetada do bocal 13 é efetivamente impedida de ser atraída para e aderir ao eletrodo 14, e uma tensão a ser aplicada é permitida a aumentar a quantidade de carga da solução de fiação.

[0114] Os furos 151A formados da dianteira dos meios de ejeção de ar 15A interconectam a tubulação 153A e o espaço externo. Os furos 151A são dispostos conforme desejado sem nenhuma restrição. Por exemplo, os furos 151A podem ser dispostos em um padrão escalonado conforme mostrado na Figura 9, na qual uma pluralidade de (três no caso da Figura 9) de fileiras horizontais de furos (fileiras que se estendem na direção horizontal H) são arranjados na direção vertical V. Com essa disposição, um fluxo de ar flui no espaço entre o eletrodo 14 e o bocal 13 sem fazer folgas entre os jatos de ar. Como consequência, a solução de fiação ejetada do bocal 13 é efetivamente impedida de ser atraída para e aderir ao eletrodo 14, e uma tensão a ser aplicada é permitida a ser aumentada para aumentar a quantidade de carga da solução de fiação.

[0115] O furo 151A pode ser, por exemplo, um espaço tipo fenda ou um espaço geralmente tipo pilar. Portanto, o formato frontal, nos meios de ejeção de ar 15A, do furo 151A pode ser uma fenda, um círculo, uma elipse, um polígono tal como um triangulo ou um tetrágono, ou similar. Um formato circular é preferido em termos de facilidade de moldagem. Quando os furos 151A possuem tal formato, um fluxo de ar flui entre o eletrodo 14 e o bocal 13 sem fazer uma folga entre os jatos de ar. Como consequência, a solução de fiação ejetada do bocal 13 é efetivamente impedida de ser atraída para e aderir ao eletrodo 14, e uma tensão a ser aplicada é permitida a ser aumentada para aumentar a quantidade de carga da solução de fia-ção. Além disso, é reduzido o consumo de ar.

[0116] No caso em que o furo 151A é um espaço tipo fenda, a largura da fenda é preferivelmente 0,1 mm ou mais, preferivelmente 0,3 mm ou mais, de moto a ejetar ar enquanto minimiza a perda de pressão. O limite superior da largura da fenda é preferivelmente 1,5 mm, mais preferível 1,2 mm. No ou abaixo do limite superior da largura, uma taxa de fluxo suficiente de ar para soprar a solução de fiação ejetada do bocal 13 para os meios de coleta é presa, por meio disso possibilitando a fiação, e o consumo de ar é reduzido. Do mesmo ponto de vista, a fenda é preferivelmente 0,1 mm a 1,5 mm, mais preferível 0,3 mm a 1,2 mm.

[0117] No caso em que o furo 51A é geralmente um espaço tipo pilar, por exemplo, um espaço geralmente colunar, o diâmetro é preferivelmente 0,1 mm ou mais, mais preferido 0,3 mm ou mais, e preferivelmente 1,5 mm ou menos, mais preferível 1,2 mm ou menos, pelas mesmas razões descritas acima. Especificamente, o diâmetro é preferivelmente 0,1 mm a 1,5 mm, mais preferível 0,3 mm a 1,2 mm.

[0118] Quando os furos 151A são dispostos regularmente na frente dos meios de ejeção de ar 15A, por exemplo, em um padrão escalonado, a atura da disposição é preferivelmente 3 mm ou mais, mais preferido 5 mm ou mais, de modo a evitar a formação de um número excessivo de furos 151A por meio disso reter o custo de modelagem. A altura é preferivelmente 15 mm ou menos, mais preferido 12 mm ou menos, de modo a reduzir ou eliminar folgas entre os jatos de ar ejetados dos furos individuais 151A para impedir que a solução de fiação ejetada do bocal 13 venha aderir ao eletrodo 14 efetivamente.

[0119] A Figura 30 representa ainda outra modalidade da invenção. Um apa- relho de produção 610 de acordo com a modalidade basicamente possui a mesma estrutura do aparelho 18 mostrado nas Figuras 3 e 4. A diferença entre o aparelho 610 da modalidade e o aparelho 18 nas Figuras 3 e 4 consiste na estrutura dos meios de ejeção de ar. Enquanto o aparelho 18 das Figuras 3 e 4 possui os meios de ejeção de ar 23, cada do qual é um furo direto, perto da base do bocal 20 do conjunto de bocal 21, o aparelho 610 da presente modalidade possui um membro de tubulação 24 como meios de ejeção de ar na frente do conjunto de bocal 21.

[0120] A Figura 11 é uma vista em perspectiva explodida da parte essencial da Figura 10. Conforme mostrado na Figura 11, o membro de tubulação 24 possui o formato geral de um cilindro oco. Uma parte frontal de bocal 210 que inclui o bocal 20 é inserida através da cavidade do cilindro. Conforme mostrado nas Figuras 12(a) e (b), o membro de tubulação 24 que possui o formato geral de um cilindro oco possui dois lados anulares opostos 242a e 242b e uma série de furos de jato 241 abertos no lado dianteiro 242a. Os furos de jato de ar 241 se estendem na direção da altura do cilindro. O membro de tubulação 24 possui um espaço para manter ar, a saber, uma tubulação 243, aberta no lado anular traseiro 242b oposto ao lado dianteiro 242a. Conforme mostrado na Figura 12(b), a tubulação 243 conecta os furos de jato de ar 241. Conforme mostrado na Figura 10, ao fixar o membro de tubulação 24 à dianteira do conjunto de bocal 21, os furos diretos formados através do conjunto de bocal 21 e da tubulação 243 conectam-se entre si.

[0121] Conforme mostrado na Figura 12(a), os furos de jato de ar 241 formados no lado dianteiro 242a do membro de tubulação 24 são dispostos em um círculo concêntrico com o bocal 20 para circundar o bocal 20 quando visto a partir da frente. Por meio de tal disposição, um fluxo de ar flui no espaço entre o eletrodo 19 e o bocal 20 sem fazer uma folga entre os jatos de ar. Como resultado, a solução de fiação ejetada do bocal 20 é efetivamente impedida de ser atraída para e aderir ao eletrodo 19, e uma tensão a ser aplicada é permitida a ser aumentada para aumen- tar a quantidade de carga da solução de fiação.

[0122] Quando os furos de jato de ar 241 são dispostos em um padrão de círculo concêntrico, o raio da altura do círculo é preferivelmente 6 mm ou mais, mais preferido 7,5 mm ou mais, de modo a gerar um fluxo de ar sem folgas entre os jatos de ar individuais em volta do bocal 20 sem ocasionar interferência com o bocal 20. O raio da altura do círculo é preferivelmente 15 mm ou menos, mais preferido 12,5 mm ou menos, de modo a impedir efetivamente um refluxo de ar na ponta do bocal 20 por meio disso realizando a fiação. Do mesmo ponto de vista, o raio da altura do círculo preferivelmente varia de 6 mm a 15 mm, mais preferido de 7,5 mm a 12, 5 mm.

[0123] Quando os furos de jato de ar 241 são dispostos em um padrão circular concêntrico, o ângulo central entre os furos de jato de ar 241 é preferivelmente 5° ou mais, mais preferivelmente 8° ou mais, de modo a fazer um fluxo de ar em volta do bocal sem folgas entre os jatos e para manter os custos de moldagem baixos. O ângulo central é preferivelmente 60° ou menos, mais preferivelmente 30° ou menos, de modo que um fluxo de ar possa fluir entre o eletrodo 19 e o bocal 20 sem deixar folgas entre os jatos de ar adjacentes e que a solução de fiação ejetada do bocal 20 seja efetivamente impedida de ser atraída para e aderir ao eletrodo. Além disso, é permitida uma tensão mais alta a ser aplicada para aumentar a quantidade de carga da solução de fiação. Do mesmo ponto de vista, o ângulo central entre os furos de jato de ar adjacentes preferivelmente varia de 5° a 60°, mais preferivelmente 8° a 30°.

[0124] O furo de jato de ar 241 é um espaço geralmente tipo pilar, por exemplo, um espaço geralmente colunar, cujo diâmetro é preferivelmente 0,1 mm ou mais, mais preferivelmente 0,3 mm ou mais, e preferivelmente 1,5 mm ou menos, mais preferivelmente 1,2 mm ou menos. Especificamente, o diâmetro é preferivelmente 0,1 mm a 1,5 mm, mais preferivelmente 0,3 mm a 1,2 mm. Por esse projeto, o ar é ejetado enquanto minimiza a perda de pressão; uma taxa de fluxo de ar sufici- ente para soprar fora a solução de fiação ejetada do bocal 20 para os meios de coleta é assegurada, por meio disso possibilitando a fiação, e o consumo de ar é controlado.

[0125] O aparelho 610 de acordo com a modalidade das Figuras 10 a 12 alcança ejeção de ar na mesma direção como a direção na qual o bocal 20 se estende. Portanto, é efetivamente impedida a aplicação de força excessiva para a solução de fiação, e a solução de fiação é menos sujeita a partir, ocasionando uma produtividade de nanofibra melhorada.

[0126] A Figura 13 é uma vista frontal de ainda outra modalidade do dispositivo de eletrofiação da invenção. A Figura 14 é uma seção transversal esquemática do dispositivo de eletrofiação mostrado na Figura 13. Um dispositivo de eletrofiação 701 mostrado na Figura 13 inclui um eletrodo 710 e um bocal de ejeção de solução de fiação 710. A menos que o contexto declare especificamente de outra maneira, a descrição sobre as modalidades mostradas nas Figuras 1 a 12 se aplica igualmente à modalidade das Figuras 13 a 17.

[0127] O eletrodo 710 possui um formato cilíndrico oco como um todo, e possui uma superfície curva côncava cilíndrica 711 em sua parede interna. Desde que o eletrodo 710 possua uma superfície curva côncava 711 em sua parede interna, o eletrodo não precisa ter o formato geral de um cilindro oco como um todo e pode ter outros formatos. A superfície curva côncava cilíndrica 711 é formada de um material condutivo e usualmente é feita de metal. O eletrodo 710 é conectado a uma fonte energia de tensão direta alta 740 como se vê nas Figuras 13 e 14.

[0128] A extremidade aberta da superfície curva côncava cilíndrica 711 é circular quando vista a partir do lado da extremidade aberta. Conforme aqui usado, o termo “circular” inclui não apenas verdadeiramente circular, mas também elíptico. Para concentrar o campo elétrico na ponta do bocal 720, o formato da extremidade aberta da superfície curva côncava cilíndrica 711 é preferivelmente verdadeiramente circular conforme será comentado. A superfície curva côncava cilíndrica 711 possui uma superfície curva em qualquer posição. Conforme aqui usado o termo “superfície curva” denota qualquer um de (i) uma superfície curva que não possui nenhuma parte plana, (ii) uma superfície curva aparentemente, côncava, que é formada pela conexão de uma pluralidade de segmentos G cada possuindo uma superfície plana P conforme mostrado na figura 16. No caso de (ii) a superfície curva côncava 711 é preferivelmente formada pela conexão dos segmentos G cada possuindo uma superfície plana retangular do mesmo tamanho ou de tamanhos diferentes, por exemplo, possuindo uma extensão e uma largura que varia de modo independente em torno de 0,5 mm, a 150 mm.

[0129] A superfície curva côncava cilíndrica 711 preferivelmente tem tal curvatura que, uma normal em qualquer posição em uma linha de interconexão entre a superfície curva côncava 711 e um plano contendo a ponta 720a do bocal e perpendicular à direção axial do cilindro passa na ou perto da ponta do bocal 720. Desse ponto de vista, uma seção transversal da superfície curva côncava cilíndrica 711 tomada ao longo de um plano perpendicular à sua direção axial é preferivelmente um círculo verdadeiro.

[0130] O eletrodo 710, cuja parede interna é cilíndrica como um todo, pode ser feira cortando o comprimento de um tubo metálico, perfurando um furo direto através de um cilindro metálico sólido, unindo cilindros ocos semicirculares, ou sendo uma placa plana em um cilindro. Tal eletrodo cilíndrico é feito através de simples usinagem de baixo custo.

[0131] A seção transversal da superfície interna tomada perpendicular à direção axial do eletrodo 710 pode ser uma elipse ou pode ter uma pequena irregularidade resultando da inclinação de uma placa, mas é preferivelmente um círculo verdadeiro para possibilitar a concentração do campo elétrico na ponta do bocal 720a para aumentar a quantidade de carga.

[0132] Quando o eletrodo 710 é feito pela junção de cilindros semicirculares ou inclinando uma placa plana em um cilindro, as bordas da(s) peça(s) de trabalho a serem unidas não precisam ser unidas sobre toda sua extensão, mas são preferivelmente unidas sem deixar nenhum espaço desunido de modo que o campo elétrico possa ser centralizado na ponta do bocal 720a para reter uma quantidade de carga aumentada.

[0133] Quando a seção transversal da superfície interna do eletrodo 710 tomada perpendicular à direção axial é circular ou elíptica, a concentricidade do círculo ou elipse é preferivelmente 0 a menos do que 0,6, mais preferivelmente 0 a menos de 0,3, ainda mais preferível 0 (=excentricidade de um círculo verdadeiro), de modo que o campo elétrico possa ser centralizado no bocal 720a para reter uma quantidade de carga aumentada.

[0134] A extensão axial do eletrodo 710 é preferivelmente 10 mm ou mais, mais preferivelmente 20 mm ou mais, ainda mais preferido 30 mm ou mais. Com essa extensão do eletrodo 710, é gerado um forte campo elétrico entre a ponta do bocal 720a e o eletrodo 710 para fornecer uma grande quantidade de carga. O limite superior da extensão é preferivelmente 150 mm, mais preferivelmente 80 mm, ainda mais preferível 60 mm. Com a extensão menor do que essa, a solução de fiação ejetada da ponta do bocal 720a na forma de fibra é menos provável de aderir ao eletrodo 710. Por exemplo, a extensão do eletrodo é preferivelmente 10 mm a 150 mm, mais preferivelmente 20 mm a 150 mm, ainda mais preferível 20 mm a 80 mm, ainda mais preferido 30 mm a 80 mm, ainda mais preferível 30 mm a 60 mm. Quando a extensão do eletrodo 710 está dentro dessa variação, o campo elétrico é centralizado com eficiência na ponta 720a do bocal 720 para aumentar a quantidade de carga.

[0135] Quando a seção transversal da superfície interna do eletrodo 710 tomada perpendicular à direção axial do eletrodo 710 é um círculo, o raio do círculo é preferivelmente 10 mm ou mais, mais preferivelmente 20 mm ou mais, ainda mais preferível 30 mm ou mais. Com esse raio, a solução de fiação ejetada da ponta do bocal 720a na forma de fibra é menos provável a aderir ao eletrodo 710. O limita superior do raio é preferivelmente 200 mm, mais preferivelmente 100 mm, ainda mais preferido 50 mm. Com esse raio, é gerada uma forte coe entre a ponta do bocal 720a e o eletrodo 710 para fornecer uma grande quantidade de carga. Por exemplo, o raio da superfície curva côncava cilíndrica 711 do eletrodo 710 é preferivelmente 10 mm a 200 mm, mais preferivelmente 20 mm a 100 mm, ainda mais preferível 30 mm a 50 mm. Quando o raio interno do eletrodo 710 está dentre dessa variação, o campo elétrico é centralizado de modo eficiente na ponta 720a do bocal 720 para aumentar a quantidade de carga. Adicionalmente, mesmo quando uma pluralidade de dispositivos de eletrofiação 701 é disposta adjacente, seus campos elétricos não interferem entre si. Conforme aqui usado, o termo “raio” é definido para ser a distância entre o bocal 710 e o eletrodo 710 em um plano perpendicular à direção axial do eletrodo 710.

[0136] Conforme mostrado nas Figuras 13 e 14, a outra extremidade da superfície curva côncava cilíndrica 711 (a parte inferior do eletrodo 710) possui uma abertura, na qual um conjunto de bocal 721 é ajustado. O conjunto de bocal 721 inclui o bocal 720 e um suporte 722 que suporta o bocal 720. O eletrodo 710 e o bocal 720 são isolados eletricamente entre si pelo suporte 722. O bocal 720 tem sua ponta 720a exposta no espaço interno do eletrodo 710, e sua extremidade traseira 720b exposta no lado oposto ao lado com a extremidade aberta do eletrodo 710. A extremidade traseira 720b conecta um suprimento de solução de fiação padrão (não mostrado).

[0137] O bocal 720 é aterrado Conforme mostrado na Figura 14. Como é aplicada uma tensão negativa ao eletrodo 710, um campo elétrico gera entre o eletrodo 710 e o bocal 720. Em vez do modo de aplicação de tensão mostrado na Figura 14, um eletrodo positivo pode ser aplicado ao bocal 720, e o eletrodo 710 pode ser aterrado.

[0138] O dispositivo de eletrofiação 701 da modalidade alcança carga usando o princípio de indução eletrostática. A indução eletrostática é um fenômeno que leva um objeto de condução em uma placa estável a ser polarizado quando um objeto carregado é levado perto do objeto de condução descarregado. Por exemplo, se um objeto carregado positivamente for levado perto de um objeto de condução, as cargas negativas internas no objeto de condução serão atraídas para o mesmo, enquanto as cargas positivas internas se afastam do mesmo. Com o objeto carregado perto do objeto de condução, quando um lado carregado positivamente do objeto de condução é conectado ao chão, as cargas positivas internas são neutralizadas eletricamente, e o objeto de condução se torna um objeto carregado negativamente. Na modalidade mostrada nas Figuras 13 e 14, como o eletrodo 710 é usado como um objeto carregado negativamente, o bocal 710 se torna um objeto carregado positivamente. Portanto, embora uma solução de fiação flua no bocal carregado positivamente 720, as cargas positivas são fornecidas do bocal 720 para carregar positivamente a solução de fiação.

[0139] Na modalidade, a quantidade de carga da solução de fiação aumenta pela ação de um dielétrico 730 como será descrito. Além disso, como o eletrodo 710 do dispositivo de eletrofiação 701 da modalidade tem uma superfície curva côncava cilíndrica 711, o aumento da quantidade de carga da solução de fiação é notável. No dispositivo de eletrofiação 701, uma superfície de eletrodo que é muito maior do que a área do bocal 720 é fornecida substancialmente na mesma distância da ponta 720a do bocal 720. Como a quantidade de carga total acumulada no eletrodo 720 como um polo negativo e que acumulado no bocal 720 como um polo positivo são iguais, as cargas são distribuídas na superfície do bocal 720 em uma densidade mui-to mais alta do que no eletrodo 710 para fornecer campo elétrico intensificado em volta do bocal 720. O campo elétrico assim intensificado leva um aumento adicional de quantidade de carga da solução de fiação. Desse ponto de vista, a área exposta do bocal 720 é preferivelmente o menor possível. Em particular, a extensão exposta do bocal 720 (uma distância do suporte 722 para a ponta 720a do bocal 720) é preferivelmente o mais curta possível. Especificamente, a extensão exposta do bocal 720 é preferivelmente 50 mm ou mais curta, mais preferível 10 mm ou mais curta, ainda mais preferido 5 mm ou mais curta. Para o eletrodo 710 ter a superfície curva côncava cilíndrica 711 é também vantajoso em que o volume do eletrodo é feito pequeno comparado ao eletrodo moldado plano, e assim é o tamanho dispositivo de eletrofiação 701. Além disso, o dispositivo 701 não possui nenhum membro móvel, ao contrário do dispositivo de eletrofiação da Literatura de Patente 3 citada acima. Isso é vantajoso porque o dispositivo não é complicado.

[0140] Para também concentrar as cargas na ponta 720a do bocal 720, é preferido que o bocal 720 seja ajustado de modo que a direção na qual se estende passe através do ou próximo ao centro ou do círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava cilíndrica 711 do eletrodo 710 e que a ponta 720a do bocal 720 seja situada no plano que contém o círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava 711. É particularmente preferido que a ponta 720a do bocal 720 seja posicionada em uma distância radial de 10 mm ou menos, mais preferivelmente 5 mm ou menos, do centro do círculo definido pela extremidade aberta, mais preferivelmente no centro do círculo.

[0141] Para a mesma finalidade, é preferido que a ponta 720a do bocal 720 seja posicionada no ou perto do centro de uma seção transversal circular do eletrodo cilíndrico 710 tomada perpendicularmente à direção axial do eletrodo cilíndrico 710 e, ser posicionado, com respeito à posição na direção axial, dentro do espaço colunar do cilindro. Em particular, quando visto ao longo da direção axial do eletrodo cilíndrico 710, a ponta 720a do bocal 720 é preferivelmente situada dentro do espaço colunar do cilindro, e é preferivelmente situada entre a extremidade dianteira do ele- trodo 710 (a extremidade do lado que a solução de fiação sai) e o centro longitudinal do eixo geométrico do cilindro. Especificamente, a ponta 720a do bocal 720 é preferivelmente situada dentro do espaço dentro do plano definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava cilíndrica 711 do eletrodo 710 e perto do plano. O termo “perto do plano” conforme usado acima é pretendido significar que menos de r/5 dentro do centro do círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava cilíndrica 711 do eletrodo 710, em que r é um raio desse círculo. Especificamente, a ponta do bocal 720a é preferivelmente situada 1 mm a 20 mm, especificamente 1 mm a 15 mm, ainda mais preferível 1 mm a 10 mm, dentro do plano. Posicionado desse modo a ponta 720a do bocal 720, a solução de fiação está pronta para percorrer em direção à extremidade aberta do eletrodo cilíndrico, a solução de fiação ejetada da ponta 720a do bocal 720 é menos provavelmente atraída para a superfície curva côncava cilíndrica 711 do eletrodo 710 para contaminar a superfície curva côncava 711; e o campo elétrico é concentrado na ponta 720a do bocal 720 para aumentar a quantidade de carga.

[0142] É desejável, em particular, que a direção na qual o bocal 720 se estende passe através ou perto do centro do círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava cilíndrica 711 do eletrodo 710 e também através ou perto do centro de um círculo definido pela extremidade oposta da superfície curva côncava cilíndrica 711. É especialmente desejável que a direção na qual o bocal 720 se estende seja perpendicular ao plano que contém o círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava cilíndrica 711. Ajustando o bocal 720 dessa maneira, as cargas são seguramente concentradas na ponta 720a do bocal 720. Desse ponto de vista, é particularmente preferido que a superfície curva côncava cilíndrica 711 do eletrodo 710 tenha um formato circular verdadeiro.

[0143] O raio do círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava cilíndrica 711 do eletrodo 710 sendo tomado como r, mediante o desenho de um círculo imaginário que possua um raio de r/5 no mesmo plano como, e concêntrico com, o círculo definido pela extremidade aberta, é preferido que a direção na qual o bocal 720 se estende passe dentro do círculo imaginário da parte inferior 711a da superfície curva côncava cilíndrica 711. Com o desenho de um círculo imaginário que possui um raio de r/10, é mais preferido que a direção na qual o bocal 720 se estende passe através da parte interna do círculo imaginário que possui um raio de r/10 e da parte inferior 711a da superfície curva côncava cilíndrica 711. É ainda mais preferido que a direção na qual o bocal 720 se estende passe através do centro do círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava cilíndrica 711 e da parte inferior 711a da superfície curva côncava cilíndrica 711. Quando o bocal 720 é montado dessa maneira, o campo elétrico é centralizado na ponta 720a para gerar uma quantidade de carga aumentada.

[0144] Conforme comentado anteriormente, o dispositivo de eletrofiação 701 da presente modalidade é projetado para reduzir a área da parte metálica (parte condutiva) do bocal 720 que é exposta para o espaço interno do eletrodo 710 e aumentar a área da superfície interna do eletrodo 710, por meio disso aumentar a densidade de carga na ponta 720a do bocal 720. Desse ponto de vista, a proporção da área da superfície interna do eletrodo 710 para a área da parte metálica (parte con- dutiva) do bocal 720 que é exposta para o espaço interno do eletrodo 710 é preferivelmente de 30 ou mais alta, preferivelmente 100 ou mais alta, e mais preferida 90.000 ou mais baixa, mais preferível 5.000 ou mais baixa. Por exemplo, a proporção da área é preferivelmente 30 a 90.000, mais preferível 100 a 5.000. Conforme aqui usado, o termo “área” da parte metálica (parte condutiva) do bocal 720 que é exposta para o espaço interno do eletrodo 710 se refere à área da superfície lateral do bocal 720 e não inclui a área da parede interna ou do bocal 720. A “área” da superfície interna do eletrodo 710 não inclui a área da abertura na qual o conjunto de bocal 721 é ajustado.

[0145] A área da superfície interna do eletrodo 710 é preferivelmente 500 mm2 ou maior, mais preferível 1000 mm2 ou maior, e preferivelmente 2000 x 102 ou menor, mais preferível 4000 x 101 mm2 ou menor. Por exemplo, a área é preferivelmente 500 mm2 a 2000 x 102 mm2, mais preferível 1000 mm2 a 4000 x 101 mm2. A área da parte metálica (parte condutiva) do bocal 720 que é exposta para o espaço interno do eletrodo 710 é preferivelmente 2 mm2 ou maior, mais preferível 5 mm2 ou maior, e preferivelmente 1000 mm2 ou menor, mais preferível 100 mm2 ou menor. Por exemplo, a área é preferivelmente 1 mm2 a 1000 mm2, mais preferível 5 mm2 a 100 mm2

[0146] Conforme mostrado nas Figuras 13 e 14, uma parte de ejeção de ar 723, que é um furo direto, é fornecida perto do suporte 722 que suporta o bocal 720 do conjunto de bocal 721. A parte de ejeção de ar 723 se estende ao longo da direção na qual o bocal 720 se estende. Quando o conjunto de bocal 721 é visto a partir do lado da extremidade aberta do eletrodo 710, há uma pluralidade de partes de ejeção de ar 723 disposta para circundar o bocal 720. As partes de ejeção de ar 723 individuais são simétricas em volta do bocal 720.

[0147] O dispositivo de eletrofiação 701 da modalidade tem a estrutura básica descrita acima. No dispositivo 701, a superfície curva côncava cilíndrica 711 do eletrodo 710, que faceia o bocal 720, é coberta com um dielétrico 730. Na modalidade mostrada nas Figuras 13 e 14, o dielétrico 730 é feito de um único tipo ou dois tipos ou mais de dielétricos.

[0148] De acordo com a invenção, quase toda a área do lado do eletrodo que faceia o bocal é coberta com um dielétrico. Preferivelmente, toda área do lado do eletrodo que faceia o bocal é coberta com um dielétrico. O termo “o lado que faceia o bocal” significa a superfície de eletrodo que pode ser vista da ponta do bocal (o orifício direto do qual uma solução de fiação é ejetada). Especificamente, “o lado que faceia o bocal” é uma série de pontos nos quais linhas retas desenhadas para cada ponto na ponta do bocal em direção ao eletrodo primeiro contata o eletrodo. Conforme usado no contexto, a frase “quase toda a área” pretende significar pelo menos 90% de toda área da lateral, e a frase “toda a área” significa 100% de toda área da lateral. Quase toda (90% ou mais) área do dielétrico é feita apenas de um dielétrico. É preferido que toda (100%) área do dielétrico seja feita apenas de um dielétrico. Em outras palavras, é preferido que o dielétrico não tenha nenhuma substancialmente condutiva tal como metal em SUS superfície. Tal dielétrico é tipicamente exemplificado por um dielétrico que consiste de um único tipo de um dielétrico. O dielétrico pode ser uma combinação composta de uma pluralidade de laminas dielé- tricas empilhadas uma em cima da outra ou uma combinação que contenha partículas metálicas, uma camada metálica, ou uma camada de ar dentro da mesma (isto é, a parte que não é exposta na superfície) desde que a superfície seja feita apenas de um dielétrico. Por exemplo, uma camada de ar pode estar presente em parte da junção entre o eletrodo e o dielétrico. Contudo, é preferido que o eletrodo e o dielétrico estejam em contato próximo entre si para prender a junção entre os mesmos. Na invenção, presume-se que não haja nenhuma substância adicional cobrindo a superfície do dielétrico. Se houver qualquer cobertura condutiva, por exemplo, metal, para cobrir a superfície do dielétrico, os efeitos da invenção reduziriam.

[0149] Embora o eletrodo 710 mostrado nas Figuras 13 e 14 possua apenas um lado voltado para o bocal 720 coberto com o dielétrico 730, é preferido que parte dos outros lados que não faceiam o bocal 720 sejam também cobertos com o dielé- trico 730. É preferível que todos os lados que não estejam voltados para o bocal 720 sejam cobertos com um dielétrico 730. Os “lados que não faceiam o bocal” são os lados que não podem ser vistos a partir da ponta do bocal 720a (o orifício através do qual a solução de fiação é ejetada), especificamente todos os lados que não o lado que faceia o bocal.

[0150] Conforme mostrado na Figura 15, o eletrodo 730 e o eletrodo 710 possuem estruturas de encaixe mútuas. O dielétrico 730 mostrado é composto de uma parte cilíndrica 731 que encaixa a superfície curva côncava 711 do eletrodo cilíndrico 710 e um flange 732 que se projeta horizontalmente a partir da extremidade superior da parte cilíndrica 731. Ao ajustar o dielétrico 730 no eletrodo 710, o flange 732 cobre a face de borda 712 de uma das extremidades abertas do eletrodo 710.

[0151] Embora o dielétrico 730 ajustado ao longo da superfície curva côncava 711 do eletrodo 710, os mesmos são presos entre si por um prendedor predeterminado.

[0152] O prendedor é preferivelmente feito de um dielétrico. A eletricidade não flui em um prendedor dielétrico de modo que as linhas de força elétrica emanada da junção entre o eletrodo 710 e o dielétrico 730 podem ser reduzidas ou eliminadas, impedindo, assim, o distúrbio do campo elétrico entre o eletrodo 710 e o bo-cal 720. No caso em que o eletrodo 710 e o dielétrico 730 são unidos usando o prendedor, o dielétrico 730 que cobre o eletrodo 710 pode ser facilmente alterado de um tipo para outro onde necessário, de modo que o dispositivo de eletrofiação 701 seja fácil para operar.

[0153] O prendedor pode ser um adesivo sensível à pressão conforme usado na modalidade acima descrita. De outro modo, o prendedor pode ser parafusos 733 Conforme mostrado na Figura 15. Ao usar parafusos 733, o parafuso 733 pode ser de um material dielétrico que pode ser o mesmo material ou diferente daquele que faz o dielétrico 730 ou madeira. Na modalidade mostrada na Figura 15, o parafuso 733 como um prendedor é inserido através de furo direto 734 do flange 732, o parafuso 733 é parafusado em um furo de parafuso 713 feito na face de borda 712 de uma das extremidades abertas do eletrodo cilíndrico 710 para prender o dielétrico 730 ao eletrodo 710.

[0154] Cada furo direto 734 é provido de um rebaixamento que possui um diâmetro maior do que a cabeça do parafuso 733 de modo que a cabeça do parafu- so 733 parafusado para prender o eletrodo 710 e o dielétrico 730 possa ser posicionado abaixo da superfície do flange 732 do dielétrico 730 sem transpassar a superfície.

[0155] O método de produção de nanofibra que usa o dispositivo de eletrofi- ação 701 da modalidade é realizado como se segue. Com o campo elétrico gerado entre o eletrodo 710 e o bocal 720, uma solução de fiação é ejetada da ponta 720a do bocal 720. A solução de fiação é carregada por indução eletrostática enquanto está fluindo no bocal 720 e ejetada quando é carregada. Omo as cargas são concentradas na ponta 720a do bocal 720, a quantidade de carga da solução de fiação por unidade de massa é muito grande. A solução de fiação assim carregada na ponta do bocal deforma para formar um cone Taylor pela ação do campo elétrico. Quando a força de campo elétrico que atrai a solução de fiação para o eletrodo 710 excede a tensão de superfície crítica da solução de fiação, um jato de solução de fiação é arrastado para o eletrodo 710 em uma eclosão. Nesse momento, o ar ejetado da parte de ejeção de ar 723 para o jato da solução de fiação, por meio do que o fluxo ejetado da solução de fiação diminui de espessura para a ordem de tamanho nano através de cadeia de auto-repulsão. Ao mesmo tempo, a fibra aumenta na área de superfície específica, e a evaporação do solvente é, portanto, acelerada. Como resultado, é uma nanofibra formada na secagem alcança e deposita aleatoriamente em um coletor (não mostrado) disposto para facear o bocal 720. Para prender o de-posito da nanofibra no coletor, um eletrodo de coleta de nanofibra (não mostrado) pode ser disposto para facear a ponta 720a do bocal 720, e o coletor é disposto entre o eletrodo de coleta e o bocal 720 adjacente ao eletrodo de coleta. É preferido aplicar uma tensão da polaridade oposta às cargas da solução de fiação carregada ao eletrodo de coleta. Por exemplo, quando a solução de fiação é carregada positivamente, o eletrodo de coleta pode ser aterrado, ou uma tensão negativa aplicada ao eletrodo de coleta.

[0156] A Figura 17 ilustra um exemplo de um aparelho de produção de na- nofibra 750 que usa o dispositivo de eletrofiação 701 da presente modalidade. O aparelho de produção 750 da Figura 17 inclui uma pluralidade de dispositivos de ele- trofiação 701 mostrada nas Figuras 13 e 14. Cada dispositivo de eletrofiação 701 é fixo na base em forma de placa 745. A pluralidade de dispositivos de eletrofiação 701 é arranjada bidimensionalmente na direção planar da base 745 com seus bocais 720 apontando na mesma direção (vertical na Figura 17). Em cada dispositivo de eletrofiação 701, é aplicada uma tensão negativa direta ao eletrodo 710 enquanto o bocal 720 é aterrado.

[0157] O dispositivo de eletrofiação 701 acima é fornecido em um eletrodo de coleta de nanofibra 751 para facear a ponta 720a do bocal 720. O eletrodo de coleta 751 é uma placa feita de um condutor, tal como metal. A superfície principal do eletrodo de coleta de “platy” 751 é substancialmente perpendicular à direção na qual o bocal 720 se estende. Como será descrito, quase toda a área do eletrodo de coleta pode ser coberta com um dielétrico. Preferivelmente toda a área dos meios de coleta é coberta com um dielétrico. Conforme aqui usada, a frase “quase toda a área” pretende significar pelo menos 90% de toda área, e a frase “toda a área” significa 100% de toda área. Para atrair nanofibras carregadas positivamente para o eletrodo de coleta, o eletrodo de coleta recebe um potencial mais baixo (mais negativo) do que o bocal 720 como um polo positivo. Para aumentar a eficiência de atração, o eletrodo de coleta é preferivelmente dotado de um potencial mais baixo (mais negativo) do que o eletrodo 711 como um polo negativo. A distância entre o eletrodo de coleta 751 e a ponta 720a do bocal 720 é preferivelmente 100 mm ou mais longa, mais preferível 500 mm ou mais longa, e preferivelmente 3000 mm ou mais curta, mais preferível 1000 mm ou mais curta. Por exemplo, a distância é preferivelmente 100 mm a 3000 mm, mais preferível 500 mm a 1000 mm.

[0158] O aparelho de produção 750 possui um coletor 752, no qual as na- nofibras são coletadas, entre o eletrodo de coleta 751 e o bocal 720 de modo adjacente ao eletrodo de coleta 751. O coletor 752 possui uma extensão contínua e é desenrolado de um rolo padrão 751a. O coletor desenrolado 752 percorre na direção da seta A na Figura 17, passa acima e na frente dos bocais 720, e é enrolado em um bobinador 752b. O coletor 752 pode ser filme, malha, pano não tecido, papel e similares.

[0159] Na operação do aparelho de produção 750 mostrado na Figura 17, o coletor 752 é desenrolado e movido na direção da seta A, é aplicada tensão negativa direta aos eletrodos 710, e os bocais 720 e o eletrodo de coleta 751 são aterrados. Nesse estado, a solução de fiação é ejetada da ponta 720a do bocal 720 enquanto ejeta ar da parte de ejeção de ar 723 de cada dispositivo de eletrofiação 701. As nanofibras são formadas dos ejeções da solução de fiação e continuamente depositadas no coletor de movimento 752. Tendo a pluralidade de dispositivos de ele- trofiação 701, o aparelho 750 é capaz de fabricar uma grande quantidade de nanofi- bras. Como a solução de fiação ejetada possui uma quantidade de carga extremamente grande, a taxa de ejeção de solução de fiação é permitida a aumentar para produzir nanofibras com uma espessura igual àquela das nanofibras produzidas convencionalmente, que também contribui para produção de grande volume de na- nofibras.

[0160] A solução de fiação que pode ser usada em cada dos aparelhos da modalidade pode ser uma solução de um polímero de formação de fibra dissolvido ou disperso em um solvente ou fundido de tal polímero preparado por aquecimento do polímero. O dispositivo de eletrofiação que usa uma solução de polímero como uma solução de fiação algumas vezes é chamado de um processo de solução, e eletrofiação que usa um polímero fundido como uma solução de fiação algumas vezes é chamado de processo de fundição. A solução ou fundição pode conter, conforme apropriado, partículas inorgânicas, partículas orgânica, extratos de planta, sur- factantes, óleos, eletrólitos para ajuste de concentração de íon, e assim por diante.

[0161] Exemplos de polímeros comumente usados para produzir nanofibras incluem polipropileno, polietileno, poliestireno, álcool polivinílico, poliuretano, óxido de polietileno, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, naftalato de polie- tileno, tereftalato de poli-m-fenileno, isoftalato de poli-p-fenileno, fluoreto de polivinili- deno, copolímeros de fluoreto hexafluoropropileno, cloreto de polivinila, copolímeros de acrilato de cloreto de polivinilideno, poliacrilonitrila, copolímeros de metacrilato de poliacrilonitrila, policarbonato, polialilato, carbonato de poliéster, náilon, aramida, po- licaprolactona, ácido polilático, ácido poliglicólico, colágeno, ácido polihidroxibutírico, acetato polivinila e polipeptídeo. Esses polímeros podem ser usados ou individualmente ou como uma mistura de dois ou mais dos mesmos.

[0162] Ao usar uma solução que tem um polímero dissolvido ou disperso em um solvente, exemplos de solventes uteis incluem água, metanol, etanol, 1-propanol, 2-propanol, hexafluoroisopropanol, tetraetilenoglicol, trietilenoglicol, álcool dibenzíli- co, 1,3-dioxolano, 1,4- dioxolano, metil etil cetona, metil isobutil cetona, metil n-hexilo cetona, metil n-propil cetona, diisopropil cetona, diisobutil cetona, acetona, hexafluoroacetona, fenol, ácido fórmico, metil formato, etil formato, propil formato, metil ben- zoato, etil benzoato, propil benzoato, metil acetato, etil acetato, propil acetado, ftala- to de dimetila, ftalato de dietila, ftalato de dipropil, cloreto de metilo, cloreto de etil, cloreto de metileno, clorofórmio, o-chlorotolueno, p-chlorotolueno, tetracloreto de carbono, 1,1-dicloretano, 1,2- dicloretano, tricloroetano, dicloropropano, dibromoeta- no, dibromopropano, bromometano, bromopropano, ácido acético, benzeno, tolueno, hexano, cicloexano, ciclopentano, o-xilileno, p-xilileno, m-xileno, acetonitrila, tetrai- drofurano, N,N- dimetilformamida, e piridina. Esses solventes podem ser usados ou individualmente ou dois ou mais solventes escolhidos do acima podem ser usados como uma mistura.

[0163] Quando a água é usada como solvente, um que ocorre naturalmente ou polímero sintético que possui alta solubilidade de água é usado adequadamente. Exemplos de tais polímeros que ocorrem naturalmente incluem mucopolissacarí- deos, por exemplo, pululano, ácido hialurônico, sulfato de condroitina, ácido poli-y glutâmico, amido de milho modificado, B- glucano, gluco-oligossacarídeo, heparina, e queratossulfato, celulose, pectina, xilano, lignina, glucomanano, ácido galacturôni- co, goma de semente de “psyllium”, goma de semente de tamarindo, goma arábica, goma de tragacanto, polissacarídeo solúvel em água de soja, ácido algínico, carra- gena, laminarina, agar (agarose), fucoidina, celulose de metila, celulose de hidroxi- propila, e celulose de hidroxi propil metil. Exemplos de polímeros sintéticos solúveis em água parcialmente saponificados álcool polivinil, álcool polivinil saponificado baixo, polivinil pirolidona, óxido de polietileno, e poliacrilato de sódio. Esses polímeros podem ser usados ou individualmente ou em combinação de dois os mais dos mes-mos. Dentre eles estão polímeros que ocorrem naturalmente, tais como pululano, e polímeros sintéticos tais como álcool polivinil parcialmente saponificado, álcool poli- vinil saponificado baixo, polivinil pirolidona e óxido de polietileno em vista de caso de produção de nanofibra.

[0164] Os polímeros que não são solúveis em água são também uteis, incluindo álcool polivinil completamente saponificado que é insolubilizável após a formação de nanofibra, álcool polivinil parcialmente saponificado que é passível de ser reticulado na presença de um agente de reticulação após a formação de nanofibra, silicones oxazolina modificados (por exemplo, um poli (N- propanol etileno imina), copolímero dimetilssiloxano / y- amino propil metil siloxano), zeina (componente principal de proteína do milho), poliésteres, ácido polilático (PLA), resinas acrílicas (por exemplo, resinas e poliacrilonitrila e resinas de ácido polimetacrílico), resinas de poliestireno, resinas butiral polivinil, resinas tereftalato de polietileno, resinas terefta- lato de polibutileno, resinas de poliuretano, resinas de poliamida, resinas poliimidas, e resinas poli amida imida. Esses polímeros insolúveis em água podem ser usados ou individualmente ou em combinação de dois ou mais dos mesmos.

[0165] A nanofibra produzida usando o aparelho das modalidades descritas acima usualmente tem uma espessura de 10 nm a 3000 nm, preferivelmente 10 nm a 1000 nm, em termos de diâmetro equivalente de círculo. A espessura das nanofi- bras é medida, por exemplo, por observação usando microscópio de varredura de elétron (SEM).

[0166] A nanofibra produzida usando o aparelho de produção de nanofibra da invenção pode ser assentada nas estruturas de nanofibra para várias aplicações. A estrutura de nanofibra pode ter a forma de lâmina, agregada fofa, fio e similares. A estrutura de nanofibra pode ser combinada com outras lâminas ou vários líquidos, partículas finas, ou fibras de acordo com o uso. Por exemplo, uma lâmina de nanofi- bra é adequada para ser usada fixada à pele humana, dente, ou goma para propósitos médicos ou não médicos (por exemplo, para fins cosméticos). Uma lâmina de nanofibra é também adequada para ser usada como um filtro de alto desempenho que possui alta capacidade de coleta de pó e baixa perda de pressão, um separador para bactérias que seja permitido para ser usado em densidade de corrente alta, um substrato de cultura de célula que possui estrutura altamente porosa, e assim por diante. Um agregado de nanofibra fofo é adequado como um material de absorção de som, um material de isolamento térmico, e similar.

[0167] Embora a invenção tenha sido descrita com base em suas modalidades preferidas, deve ser compreendido que a invenção não está limitada a essas modalidades. Por exemplo, o bocal 13 da modalidade mostrada na Figura 1 pode ser um tubo inclinado que tenha uma curvatura. Embora a superfície curva côncava R do eletrodo 19 da modalidade mostrada nas Figuras 3 e 4 preferivelmente possui o formato da superfície interna de uma concha hemisférica, pode ter o formato da superfície interna de uma concha de coroa esférica.

[0168] Embora na modalidade mostrada nas figuras 3 e 4 o bocal 20 seja disposto na parte inferior da superfície curva côncava T, o mesmo pode ser ajustado em outros locais.

[0169] Quando na modalidade mostrada nas Figuras 13 a 16, o bocal 720 é situado em uma das extremidades abertas do cilindro, e pode ser ajustado em outros locais.

[0170] Em cada das modalidades acima, conforme mostrado na Figura 18, o bocal 13 (ou 20 ou 720) pode ser dividido, em sua seção transversal, em uma pluralidade de seções S, através das quais a solução de fiação é feita para fluir. Nessa modificação, a área de contato entre a solução de fiação e a parede interna do bocal aumenta, por meio disso facilitando o carregamento elétrico da solução de fiação. No caso quando o bocal é dividido, em sua seção transversal, em uma pluralidade de seções S, o termo “diâmetro interno” conforme referido acima com respeito ao bocal significa o diâmetro interno de cada seção S. O formato e o diâmetro interno das seções podem ser os mesmos ou diferentes.

[0171] Os recursos componentes comentados no contexto são intercambiá- veis entre as modalidades anteriormente mencionadas desde que os efeitos vantajosos para a invenção não sejam prejudicados. Por exemplo, os meios de ejeção de ar 15A mostrado na Figura 8 pode ser usado na modalidade da Figura 7.

[0172] Com relação às modalidades acima, o aparelho de produção de na- nofibra que se seguem são também revelados.

[0173] [1] Um aparelho para a produção de uma nanofibra que compreende: meios de ejeção de solução de fiação que possui um bocal condutivo para ejetar uma solução de fiação padrão para produção de nanofibra, um eletrodo situado longe do bocal, meios de geração de tensão que geram uma tensão entre o bocal e o eletrodo, meios de ejeção de ar situados em uma posição para direcionar um jato de ar entre o bocal e o eletrodo, e meios de coleta de nanofibra, os meios de geração de tensão gerando uma tensão de modo que o bocal serve como um polo positivo e o eletrodo como um polo negativo, o eletrodo sendo coberto, em quase toda a área da lateral, voltada para o bocal, do eletrodo com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura, e o dielétrico exposto na superfície da cobertura tendo uma espessura de 8,8 mm ou maior.

[0174] [2]O aparelho para produção de uma nanofibra de acordo com a cláusula [1], em que o eletrodo é também coberto, uma parte de ou todos os outros lados que não estão voltados para o bocal, com uma cobertura que possui um dielétri- co exposto na superfície da cobertura.

[0175] [3]O aparelho para produção de nanofibra de acordo com a cláusula [1] ou [2], em que o bocal é coberto, em quase toda área do lado externo do bocal, com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura, e a cobertura se estende além da ponta do bocal.

[0176] [4] Um aparelho para produzir uma nanofibra que compreende:

[0177] meios de ejeção de solução de fiação que tem um bocal condutivo para ejetar uma solução de fiação padrão para produção de nanofibra, um eletrodo situado longe do bocal, meios de geração de tensão que geram uma tensão entre o bocal e o eletrodo, meios de ejeção de ar situados em uma posição de modo a direcionar um jato de ar entre o bocal e o eletrodo, e meios de coleta de nanofibra, os meios de geração de tensão gerando uma tensão de modo que o bocal sirva como um polo positivo e o eletrodo como um polo negativo, o bocal sendo coberto, em quase toda área do lado externo do bocal, com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura, e a cobertura se estende além da ponta do bocal.

[0178] [5] Um aparelho para produzir uma nanofibra compreendendo:

[0179] meios de ejeção de solução de fiação que tem um bocal condutivo para ejetar uma solução de fiação padrão para produção de nanofibra, um eletrodo situado longe do bocal, meios de geração de tensão que geram uma tensão entre o bocal e o eletrodo, meios de ejeção de ar situados em uma posição de modo a direcionar um jato de ar entre o bocal e o eletrodo, e meios de coleta de nanofibra, os meios de geração de tensão gerando uma tensão de modo que o bocal sirva como um polo negativo e o eletrodo como um polo positivo, o bocal sendo coberto, em quase toda área do lado externo do bocal, com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura.

[0180] [6] Aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com a cláusula [1] em que a cobertura se estende além da ponta do bocal.

[0181] [7] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com a cláusula [1] ou [6], em que o eletrodo é coberto, em quase toda área da lateral voltada para o bocal, do eletrodo com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura.

[0182] [8] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com a cláusula [7], em que o eletrodo é também coberto, em parte dos ou todos os outros lados que não faceiam o bocal, com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura.

[0183] [9] Um aparelho para produzir nanofibra que compreende:

[0184] meios de ejeção de solução de fiação que tem um bocal condutivo para ejetar uma solução de fiação padrão para produção de nanofibra, um eletrodo situado longe do bocal, meios de geração de tensão que gera uma tensão entre o bocal e o eletrodo, meios de ejeção de ar situados em uma posição de modo a direcionar um jato de ar entre o bocal e o eletrodo, e meios de coleta de nanofibra, meios de geração de tensão gerando uma tensão de modo que o bocal sirva como um polo negativo e o eletrodo como um polo positivo, o eletrodo sendo coberto, em quase toda a área da lateral, que está voltada para o bocal, do eletrodo com uma cobertura que tem um dielétrico exposto na superfície da cobertura, e o dielétrico exposto na superfície da cobertura tendo uma espessura de 0,8 mm ou maior.

[0185] [10] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com a cláusula [9], em que o eletrodo é também coberto, em parte dos ou todos os outros lados que não faceiam o bocal, com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície de cobertura.

[0186] [11] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [1] a [10], em que os meios de coleta possuem um eletrodo de coleta, e o eletrodo de coleta é coberto, em quase toda a área do eletrodo de coleta, com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura.

[0187] [12] Um aparelho para produzir uma nanofibra compreendendo: meios de ejeção de solução de fiação que tem um bocal condutivo para ejetar um solução de fiação padrão para produção de nanofibra, um eletrodo situado longe do bocal, meios de geração de tensão que geram uma tensão entre o bocal e o eletrodo, meios de ejeção de ar situados em uma posição de modo a direcionar um jato de ar entre o bocal e o eletrodo, e meios de coleta de nanofibra, os meios de coleta tendo um eletrodo de coleta, o eletrodo de coleta sendo coberto, em quase toda área do eletrodo de coleta, com uma cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura.

[0188] [13] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [2] a [8] e [10] a [12], em que o dielétrico exposto na superfície da cobertura tem uma espessura de 0,8 mm ou maior.

[0189] [14] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [1] a [13], em que o dielétrico exposto na superfície da cobertura tem uma espessura de 8 mm ou maior.

[0190] [15] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [1] a [14], em que o dielétrico exposto na superfície da cobertura preferivelmente possui uma espessura de 8,8 mm ou mais, mais preferível 2 mm ou mais, ainda mais preferido 8 mm ou mais, e preferivelmente 25 mm ou menos, mais preferível 20 mm ou menos, ainda mais preferido 15 mm ou menos, e, quando a cobertura é feita de um único tipo ou dois ou mais tipos de dielétricos, a espessura da cobertura é preferivelmente 0,8 mm a 25 mm, mais preferível 2 mm a 20 mm, ainda mais preferível 8 mm a 15 mm.

[0191] [16] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [1] a [15], em que o eletrodo é tipo placa.

[0192] [17] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [1] a [16], em que os meios de ejeção de ar são situados em uma posição para ejetar ar entre o bocal e o ela, uma nanofibra formada a partir da solução de fiação percorre do boca para o eletrodo, e o ar ejetado dos meios de ejeção de ar muda a direção de percurso da na- nofibra para transportar a nanofibra para os meios de coleta enquanto arrasta a na- nofibra.

[0193] [18] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [1] a [15], em que o eletrodo possui um formato esférico côncavo.

[0194] [19] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo a cláusulas [18], em que a superfície curva côncava do eletrodo é uma superfície curva que não tem nenhuma parte plana, uma superfície côncava, aparentemente curva pela conexão de uma pluralidade de segmentos cada possuindo uma superfície plana, ou uma superfície côncava, aparentemente curva formada pela conexão de uma pluralidade de segmentos anulares cada possuindo uma parte tipo cinta sem nenhuma curvatura em um dos três eixos perpendiculares.

[0195] [20] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [18] ou [19], em que a superfície curva côncava do eletrodo possui uma curvatura que é normal em qualquer posição que a superfície curva côncava passe através da ou perto da ponta do bocal.

[0196] [21] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [18] a [20], em que o bocal é preferivelmente disposto em uma maneira que a direção na qual o bocal se estende passa através do ou perto do centro do círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava do eletrodo e também passe através ou perto do centro da abertura formada na parte inferior da superfície curva côncava, e em particular é preferivelmente disposto de maneira que a direção na qual o bocal se estende seja perpendicular ao plano que contém o círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava.

[0197] [22] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [18] a [21], em que o bocal é preferivelmente ajustado de maneira que a ponta do bocal seja posicionada no, ou dentro do, plano que contém o círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava do eletrodo.

[0198] [23] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [18] a [22], em que os meios de ejeção de ar são fornecidos ao longo da direção na qual o bocal se estende, e é configurado para ejetar ar para a ponta do bocal, e uma pluralidade de meios de ejeção de ar é arranjada de modo a circundar o bocal quando visto a partir do lado da extremidade aberta do eletrodo, e os meios de ejeção de ar são simétricos em volta do bocal.

[0199] [24] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com a cláusula [22], em que a ponta do bocal é situada de 1 a 10 mm dentro do plano.

[0200] [25] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [1] a [15], em que o eletrodo possui um formato cilíndrico.

[0201] [26] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com a cláusula [25], em que o eletrodo possui uma superfície interna geralmente cilíndrica, a ponta do bocal é posicionada no ou próximo ao centro de uma seção transversal do eletrodo tomada perpendicular à direção do eixo geométrico do eletrodo e é posicionada, com respeito à posição no dia do eletrodo, dentro do espaço colunar oco definido pela superfície interna cilíndrica.

[0202] [27] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [25] ou [26], em que o círculo ou elipse de uma seção transversal do eletrodo tomada na direção perpendicular à direção axial do eletrodo possui uma excentricidade de 0 a menos do que 0,6, e é preferivelmente um círculo verdadeiro que possui uma excentricidade de 0

[0203] [28] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [25] a [27], em que o raio do eletrodo é preferivelmente 20 mm a 100 mm, mais preferido 30 mm a 50 mm, o raio sendo definido para ser a distância entre o bocal e o eletrodo em uma seção transversal do eletrodo perpendicular à direção axial do eletrodo.

[0204] [29] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [25] a [28], em que a extensão axial do eletrodo cilíndrico é 20 mm a 150 mm, preferivelmente 30 mm a 80 mm.

[0205] [30] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [25] a [29], em que o eletrodo possui uma superfície interna geralmente cilíndrica,

[0206] a ponta do bocal é situada no plano que contém o círculo definido pela extremidade aberta da superfície interna cilíndrica, e a ponta do bocal é posicionada dentro de 10 mm do centro do círculo definido pela extremidade aberta.

[0207] [31] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [25] a [30], em que a ponta do bocal é situada, com respeito à posição na direção axial do eletrodo cilíndrico, dentro do espaço colunar do cilindro, e é situada entre a extremidade aberta, de onde a solução de fiação sai, do eletrodo, e o centro longitudinal do eixo geométrico do cilindro.

[0208] [32] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [251] a [31], em que os meios de ejeção de ar são fornecidos ao longo da direção na qual o bocal se estende, e é configurado para ejetar ar para a ponta do bocal, uma pluralidade de meios de ejeção de ar configurada de modo a circundar o bocal quando visto a partir da extremidade aberta do eletrodo, e a pluralidade de meios de ejeção de ar é simétrica em volta do bocal.

[0209] [33] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [25] a [32], em que o eletrodo é coberto com um dielétrico em toda área do eletrodo.

[0210] [34] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [25] a [33], em que o dielétrico preferivelmente possui uma espessura de 0,8 mm ou mais, mais preferido 2 mm ou mais, ainda mais preferível 8 mm ou mais, preferivelmente 25 mm ou menos, mais preferível 20 mm ou menos, ainda mais preferível 15 mm ou menos, preferivelmente 0,8 a 25 mm, mais preferível 2 mm a 20 mm, e ainda mais preferível 8 mm a 15 mm.

[0211] [35] O aparelho para produzir uma nanofibra de acordo com uma das cláusulas [25] a [34], em que a ponta do bocal é situada 1 mm a 10 mm dentro do plano definido pela extremidade aberta do formato cilíndrico da superfície curva côncava do eletrodo.

[0212] [36] O aparelho de acordo com uma das cláusulas [1] a [35], em que o dielétrico é pelo menos um material selecionado de alumina, Baquelita, náilons, e resinas de cloreto de vinila.

[0213] [37] O aparelho de acordo com uma das cláusulas [1] a [36], em que o dielétrico é náilon.

[0214] [38] O aparelho de acordo com uma das cláusulas [1] a [35], em que a distância entre a ponta do bocal e o eletrodo é preferivelmente 20 mm ou mais, mais preferível 30 mm ou mais, preferivelmente 100 mm ou menos, mais preferível 50 mm ou menos, por exemplo, preferivelmente 20 mm a 100 mm, e preferivelmente de 30 mm a 50 mm.

[0215] [39] O aparelho de acordo com uma das cláusulas [11] a [38], em que a taxa de fluxo de jato de ar é preferivelmente 200 m/seg ou mais, preferivelmente 250 m/seg ou mais, preferivelmente 600 m/seg ou menos, mais preferível 350 m/seg ou menos, preferivelmente 200 m/seg a 600 m/seg, e preferivelmente 350 m/seg a 530 m/seg.

[0216] [40] O aparelho de acordo com uma das cláusulas [3], [4], e [6], em que a extensão, que se estende além da ponta do bocal, da cobertura é um cilindro oco que circunda o bocal, e a cavidade da extensão se conecta à cavidade do bocal.

[0217] [41] O aparelho de acordo com uma das cláusulas [3], [4], e [6], em que a extensão da cobertura no bocal tem uma extensão de 1 mm ou mais, preferivelmente 10 mm ou mais, preferivelmente 15 mm ou menos, preferivelmente 12 mm ou menos, preferivelmente 1 mm a 15 mm, e preferivelmente 10 mm a 12 mm.

[0218] [42] O aparelho de acordo com uma das cláusulas [1] a [41], em que o bocal preferivelmente tem um diâmetro externo de 300 μm ou mais, preferivelmente 400 μm ou mais, preferivelmente 4000 μm ou menos, preferivelmente 3000 μm ou menos, por exemplo, preferivelmente 300 μm a 4000 μm, preferivelmente de 400 μm a 3000 μm.

[0219] [43] O aparelho de acordo com uma das cláusulas [1] a [42], em que o bocal preferivelmente possui uma extensão de 50 mm ou menos, preferivelmente 10 mm ou menos, ainda mais preferido 5 mm ou menos.

[0220] [44] O aparelho de acordo com uma das cláusulas [1] a [42], em que o eletrodo ou o bocal é coberto com a cobertura em quase toda a extensão do mesmo (90% ou mais de toda a área do mesmo), preferivelmente toda a área do mesmo (100% de toda a área do mesmo).

[0221] [45] O aparelho de acordo com uma das cláusulas [1] a [45], em que a cobertura que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura possui quase toda a área da superfície da cobertura (pelo menos 90% de toda área da superfície) feita apenas de um dielétrico, preferivelmente possui toda a área (100%) da superfície feita apenas de um dielétrico.

[0222] [46] O aparelho de acordo com uma das cláusulas [1] a [45], em que a solução de fiação é uma solução de um polímero de formação de fibra dissolvido ou disperso em um solvente ou uma fusão de tal polímero preparado pelo aquecimento do polímero.

[0223] [47] O aparelho de acordo com qualquer uma das cláusulas [1] a [46], em que o eletrodo e a cobertura são unidos usando um prendedor feito de um dielé- trico.

[0224] [48] O aparelho de acordo com a cláusula [47], em que o prendedor é feito de um dielétrico.

[0225] [49] O aparelho de acordo com a cláusula [47] ou [48], em que o prendedor é um adesivo sensível à pressão, um parafuso feito de um dielétrico ou um parafuso feito de madeira.

[0226] [50] O aparelho de acordo com a cláusula [49], em que o prendedor é um parafuso, e a cobertura possui um furo de parafuso, e o furo de parafuso é provido de um rebaixamento.

[0227] [51] O aparelho de acordo com qualquer uma das cláusulas [1] a [50], em que os meios de ejeção de ar são feitos de um dielétrico.

[0228] [52] O aparelho de acordo com qualquer uma das cláusulas [1] a [51], em que os meios de ejeção de ar possuem uma pluralidade de furos dos quais um ar é ejetado, o furo sendo um espaço tipo fenda ou um espaço geralmente tipo pilar, e os meios de ejeção de ar são ajustados de modo que os furos faceiem o espaço entre o eletrodo e o bocal.

[0229] [53] O aparelho de acordo com qualquer uma das cláusulas [51] a [52], em que os meios de ejeção de ar possuem uma estrutura de tubulação.

[0230] [54] O aparelho de acordo com qualquer uma das cláusulas [1] a [53], em que os furos são arranjados conforme desejado sem nenhuma restrição.

[0231] [55] O aparelho de acordo com qualquer uma das cláusulas [1] a [54], em que cada furo é um espaço geralmente tipo pilar e são arranjados em um padrão escalonado que possui três fileiras de furos de modo que um fluxo de ar flua sem deixar uma folga entre os jatos de ar.

[0232] [56] O aparelho de acordo com qualquer uma das cláusulas [1] a [55], em que o eletrodo possui um formato esférico côncavo, e os furos dos meios de eje- ção de ar são arranjados em um círculo concêntrico com o bocal quando visto a partir da parte dianteira da extremidade aberta do eletrodo.

[0233] [57] O aparelho de acordo com qualquer uma das cláusulas [1] a [56], em que o furo formado nos meios de ejeção de ar possui o formato de um círculo, uma elipse, um triangulo, um tetrágono, ou um polígono.

[0234] [58] O aparelho de acordo com qualquer uma das cláusulas [1] a [57], em que o furo formado nos meios de ejeção de ar possui um formato preferivelmente circular com um diâmetro de 0,1 mm a 1,5 mm, preferivelmente 0,3 mm a 1,2 mm.

[0235] [59] O aparelho de acordo com qualquer uma das cláusulas [1] a [58], em que os furos formados nos meios de ejeção de ar são dispostos em um padrão escalonado preferivelmente em uma altura de 3 mm a 15 mm, preferivelmente 5 mm a 12 mm.

[0236] [60] O aparelho de acordo com qualquer uma das cláusulas [1] a [59], em que os furos formados nos meios de ejeção de ar são dispostos em um círculo concêntrico com o bocal, o ângulo central entre os furos preferivelmente variando de 5° a 60°, preferivelmente 8° a 30°.

[0237] [61] O aparelho de acordo com qualquer uma das cláusulas [1] a [60], em que os furos formados nos meios de ejeção de ar são dispostos em um círculo concêntrico com o bocal preferivelmente com uma altura de raio de círculo de 6 mm a 15 mm, preferivelmente 7,5 mm a 12,5 mm.

[0238] [62] Um método para produzir uma nanofibra que compreende o uso de aparelho de acordo com qualquer uma das cláusulas [1] a [61].

[0239] [63] Uma estrutura de nanofibra que compreende a nanofibra produzida pelo uso do aparelho de acordo com qualquer uma das cláusulas [1] a [61]. Exemplos

[0240] A invenção será agora mostrada em maior detalhe com referência aos Exemplos, mas deve ser compreendido que a invenção não deve ser considera- da como estando limitada aos mesmos. A menos que observado de outro modo, todas as percentagens e partes são fornecidas por massa. Exemplos 1 a 3

[0241] A habilidade do aparelho 10 mostrado na Figura 1 para carregar uma solução de fiação foi avaliada como se segue. Foi usada água como modelo de solução de fiação da qual a quantidade de carga foi medida. O método para a medição será descrito abaixo. Como a água não forma fibras, a água carregada é fácil de coletar e ser submetida à medição de quantidade de carga pelo método descrito posteriormente. A taxa de ejeção de água do bocal 13 foi 1 g/min. O bocal 13 era de 2 mm no diâmetro interno e 50 mm de extensão. A superfície plana (o lado voltado para o bocal 13) do eletrodo 14 tinha uma área de 81 cm2 (9 cm por 9 cm) e foi inteiramente coberta com uma cobertura 17 de um dielétrico selecionado de náilon (Náilon de MONOMERO fundido MCA-90-90-10, disponível de Misumi Corp.) Baquelita (BLA- 90-90-10, disponível de Misumi Corp.) e alumina (CEMN-90-90-10, disponível de Misumi Corp.). Todos os dielétricos tinham uma espessura de 10 mm. A distância (distância mais curta) entre o bocal 13 e o eletrodo 14 era de 50 mm.

[0242] Foi aplicada uma tensão direta (-20 kV, -30 kV, ou -40 kV) entre o eletrodo 14 e o bocal 13, e a corrente que flui entre o eletrodo 14 e o bocal 13 (corrente de vazamento) foi medida vendo se a descarga ocorreu. A corrente de vazamento foi medida usando um amperímetro construído em um suprimento de energia de alta tensão (HAR-60R1-LF, disponível de Matsusada Precision Inc.) usada como meios de geração de tensão. Nesse teste, uma solução de fiação não foi ejetada de modo a eliminar a influência da solução de fiação na corrente de vazamento. Os resultados obtidos estão mostrados na Tabela 1 abaixo. Exemplo Comparativo 1

[0243] O Exemplo Comparativo 1 apresenta um exemplo no qual o eletrodo 14 usado no Exemplo 1 não foi coberto com a cobertura 17. Os testes de carga fo- ram realizados por outro lado na mesma maneira como no Exemplo 1. Os resultados obtidos estão mostrados na Tabela 1. Exemplos Comparativos 2 a 4

[0244] Os Exemplos Comparativos 2 a 4 apresentam exemplos nos quais uma cobertura que possui uma camada condutiva metálica exposta em sua superfície foi usada como uma cobertura 17. O dielétrico usado em cada dos Exemplos 1 a 3 foram também cobertos com uma fita de alumínio grossa de 0,2 mm (SLIONTEC®). Os exemplos correspondentes a esses exemplos comparativos estão fornecidos na Literatura de Patente 2. Os testes de carregamento foram realizados por outro lado na mesma maneira como no Exemplo 1. Os resultados estão mostra- dos na Tabela 1. Tabela 1

[0245] Como é claro a partir da comparação entres os Exemplos 1 a 3 e o Exemplo Comparativo 1 mostrado na Tabela 1, o aparelho dos Exemplos 1 a 3 tinham uma corrente de vazamento baixa mesmo com uma lata tensão aplicada, provando que os elétrons que voam do eletrodo 14 para o bocal 13 foram reduzidos. No Exemplo Comparativo 1, uma corrente de vazamento notadamente aumentada com um aumento da tensão aplicada, e uma descarga ocorreu quando uma tensão -30 kV foi aplicada. A quantidade de carga de água foi usada como uma solução de fiação modelo aumenta significativamente nos Exemplos sobre o Exemplo Comparativo 1.

[0246] Como é claro a partir da comparação entres os Exemplos 1 a 3 e dos Exemplos Comparativos 2 a 4, quando uma cobertura que tem uma camada condu- tiva metálica exposta em sua superfície foi usada (Exemplos Comparativos 2 a 4), uma corrente de vazamento aumentou de modo acentuado com a tensão aplicada, e a descarga ocorreu com a aplicação de -40 kV. Nos Exemplos Comparativos 2 a 4, a quantidade de carga d’água usada como uma solução de fiação modelo era mais baixa do que aquelas obtidas nos Exemplos. Exemplo 4

[0247] A quantidade de carga de água carregada e a corrente de vazamento foram medidas da mesma maneira como nos Exemplos 1 a 3, exceto para o uso do aparelho 18 mostrado nas Figuras 3 e 4.

[0248] A superfície curva côncava R do eletrodo 19 era um hemisfério com um raio de 45 mm, e a ponta 20a do bocal 20 foi situada no centro do hemisfério. A ponta 20a foi posicionada na placa contendo o círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava R. A direção na qual o bocal se estendeu foi coincidente com o eixo geométrico de simetria de rotação do hemisfério. Toda a área da superfície curva côncava R e parte do flange 19a do eletrodo 19 foram cobertas com uma cobertura 207 de 10 mm de espessura feita de um dielétrico (náilon DE NANOMERO FUNDIDO, placa de corte MC901 (azul), disponível de Hakudo Corp.). As outras condições de medições foram as mesmas como nos Exemplos 1 a 3. Os resultados obtidos estão mostrados na Tabela 2 abaixo. [Tabela 2]

[0249] Conforme mostrado na Tabela 2, apesar de ter ocorrido uma descarga em uma tensão -40 kV, a corrente de vazamento foi significativamente mais baixa do que aquelas nos Exemplos Comparativos 1 a 4, provando que uma descarga foi controlada. Como o eletrodo 19 tinha um formato esférico côncavo, a quantidade de carga de água foi notadamente mais alta do que aquelas os Exemplos Comparativos 1 a 4, nos quais foi usado o eletrodo tipo placa 14. Exemplo 5

[0250] Foi medida a corrente de vazamento do aparelho 10, mostrada na Figura 1, na qual a cobertura 17 era uma pilha de uma pluralidade de lâminas de poli- propileno de 0,2 mm de espessura.

[0251] A estrutura do aparelho 10 foi a mesma daquela usada nos Exemplos 1 a 3, exceto para o uso das lâminas de polipropileno como a cobertura 17. A cobertura 17 usada no Exemplo 5 foi uma pilha de quatro lâminas de polipropileno de 0,2 mm de espessura ou uma pilha de cinco lâminas de polipropileno de 0,2 mm de es-pessura. As lâminas empilhadas estavam em contato próximo entre si. Como a cobertura 17 usada era feita de um único tipo de um dielétrico (polipropileno), a espessura total das lâminas empilhadas correspondia a espessura do dielétrico exposto na superfície, que era igual à espessura da cobertura 17. Portanto, a espessura da co- bertura 17 composta de quatro lâminas era de 0,8 mm, e que composta de cinco lâminas era de 1,0 mm.

[0252] Toda a área da superfície plana do eletrodo 14 (o lado voltado para o bocal 13) foi coberta com a pilha de lâminas de polipropileno, e foi aplicada uma tensão direta de -40kV entre o eletrodo 14 e o bocal 13. A corrente de vazamento que flui entre o eletrodo 14 e o bocal 13 foi medida enquanto vendo se ocorria uma descarga da mesma maneira como nos Exemplos 1 a 3. Os resultados estão mostrados na Tabela 3 abaixo. Exemplo Comparativo 5

[0253] Foram conduzidos os mesmos testes como no Exemplo 5, exceto para mudar o número das lâminas de polipropileno a serem empilhadas para 0, 1, 2 e 3. Portanto, a espessura da cobertura 17 (a espessura do dielétrico exposto na superfície) era de 0 mm, 0,2 mm, 0,4 mm, e 0,6 mm, respectivamente. Os resultados foram obtidos conforme mostrado na Tabela 3. [Tabela 3]

Exemplo 6

[0254] O aparelho 10 mostrado na Figura 1 na qual a cobertura 17 era uma cobertura de Baquelita possuindo uma espessura de 2 mm, 5 mm, 8 mm e 10 mm foi testada para medir a corrente de vazamento e a quantidade de carga da água carregada.

[0255] A estrutura do aparelho 10 usado aqui foi a mesma como nos Exem- plos 1 a 3, exceto para o uso de uma lâmina de Baquelita com uma espessura variada como a cobertura 17. Como a cobertura 17 foi feita de um único tipo de dielétrico (Baquelita), a espessura do dielétrico exposto na superfície era igual à espessura do dielétrico (Baquelita), isto é, a cobertura 17.

[0256] Toda a área da superfície plana do eletrodo 14 (o lado voltado para o bocal 13) foi coberta com a cobertura de Baquelita, e foi aplicada uma tensão direta de -40 kV entre o eletrodo 14 e o bocal 13. A corrente de vazamento que flui entre o eletrodo 14 e o bocal 13 foi medida enquanto observando se a descarga ocorreu da mesma maneira como nos Exemplos 1 a 3. Além disso, a quantidade de carga de água usada como uma solução de fiação modelo foi medida da mesma maneira como nos Exemplos 1 a 3. Os resultados estão mostrados na Tabela 4 abaixo. [Tabela 4]

[0257] As correntes de vazamento nos Exemplos 5 e 6, o Exemplo Comparativo 5 e o Exemplo 6 foram mapeados contra a espessura da cobertura 17 (poli- propileno ou Baquelita) com base nos resultados nas Tabelas 3 e 4 para fornecer o gráfico da Figura 19. Vê-se a partir da Figura 19 que a corrente de vazamento diminui muito com um aumento na espessura da cobertura 17 de 0 mm para 0,8 mm. Isso prova que a emissão de elétrons do eletrodo 14 é reduzida efetivamente quando a espessura da cobertura 17 que cobre o eletrodo 14 é 8,8 mm ou maior. Quando a espessura da cobertura é também aumentada de 0,8 mm para 2 mm, a corrente de vazamento também diminui, de modo que é reduzida a ocorrência de uma descarga entre o eletrodo 14 e o bocal 13, e o consumo de energia devido à corrente de vazamento na fabricação de nanofibra é mantido baixo. Como pode ser visto da Ta- bela 4, quando a espessura da cobertura 17 era de 8 mm ou maior, a quantidade de carga de água medida em -5 kV aumentou notavelmente, indicando um efeito mais notável da invenção. Isso é considerado porque por um lado o aumento na espessura da cobertura dielétrica leva a um aumento na capacidade eletrostática entre o bocal e o eletrodo e, por outro lado, o voo dos elétrons é reduzido devido à grande redução de corrente de vazamento resultando, assim, em uma quantidade de carga aumentada. Tais efeitos notáveis nunca são obtidos pela técnica descrita na Literatura de Patente 3 (JP 2010-59557A) na qual um eletrodo tinha uma cobertura dielé- trica fina. Exemplo 7

[0258] A medição da corrente de vazamento foi conduzida usando o aparelho 10 mostrado na Figura 1 na qual o eletrodo 14 não estava coberto com a cobertura 17, em vez disso, toda a área do lado externo do bocal 13 estava coberto com a cobertura 107.

[0259] Uma lamina de cloreto de polivinil como a cobertura 17 não foi aplicada apenas para cobrir todo lado externo do bocal 13, mas também para estender 10 mm e 1mm da ponta do bocal 13. O eletrodo 14 não foi coberto com a cobertura 17. A medição de corrente de vazamento e observação de uma descarga foram realizados da mesma maneira como nos Exemplos de 1 a 3. Os resultados estão mostrados na Tabela 5. Exemplo Comparativo 6

[0260] Foi testado um aparelho que era o mesmo usado no Exemplo 7, exceto que a cobertura 107 cobria apenas todo o lado externo ou parte do lado externo do bocal 13 sem nenhuma extensão da ponta do bocal 13 para medir a corrente de vazamento.

[0261] Foi aplicada uma lâmina de cloreto de polivinil grossa como a cobertura 107 para cobrir uma parte do lado externo do bocal 13 com a extensão de 50 mm que se estendia 50 mm, 49 mm, e 25 mm da raiz (extremidade traseira) do bocal. As partes cobertas com a cobertura serão descritas como 0 mm, -1 mm e -25 mm em termos da extensão de uma extensão da ponta do bocal por conveniência. Por exemplo, o comprimento das extensões de -25 mm significa que a parte do bocal que se estende 25 mm da ponta do bocal 13 foi exposta sem nenhuma cobertura na mesma. A medição da corrente de vazamento e observação de uma descarga foram realizadas da mesma maneira como no Exemplo 7. Os resultados estão mostrados na Tabela 5. Tabela 5

[0262] Conforme mostrado na Tabela 5, quando uma tensão de -40 kV foi aplicada, ocorreu uma descarga em cada teste. Quando a tensão aplicada era de - 20 kV, a corrente de vazamento no Exemplo 7 na qual o comprimento da extensão era 1 mm (ou mais longa), foi significativamente mais baixa do que do Exemplo Comparativo 6, no qual foi fornecida nenhuma extensão da cobertura. Quando, em particular, o comprimento da extensão era 10 mm (ou mais longo), a corrente de vazamento era zero, e foi impedida a ocorrência de descarga mesmo em uma tensão aplicada de -30 kV. Portanto, vê-se que a descarga entre o eletrodo 14 e o bocal 13 é impedida, e o consumo de energia na fabricação de nanofibra devido à corrente de vazamento é reduzido, não apenas cobrindo o lado externo do bocal com uma cobertura possuindo um dielétrico exposto na mesma, como também fornecendo uma extensão da cobertura além da ponta do bocal. Exemplo 8

[0263] O aparelho 10 mostrado na Figura 1 no qual não apenas o eletrodo 14 foi coberto com a cobertura 17, como também toda área do lado externo do bocal 13 foi coberta com uma cobertura 107 foi testada para medir uma corrente de vazamento. Uma Lâmina de cloreto de polivinil foi usada como a cobertura 107. A cobertura 107 cobriu não apenas toda a área da superfície externa do bocal 13, como também se estendeu da ponta do bocal 13 por um incremento de 1 mm. A estrutura do aparelho foi por outro lado a mesma como no Exemplo 1. A medição da corrente de vazamento e a observação de uma descarga foram realizadas da mesma maneira como nos Exemplos de 1 a 3. A cobertura 17 no eletrodo 14 era uma lâmina de náilon de NANOMERO FUNDIDO de 10 mm de espessura. Os resultados estão mostrados na Tabela 6 Exemplo Comparativo 7

[0264] O aparelho do Exemplo 8 no qual a cobertura 107 foi aplicada a toda área ou uma parte do lado externo do bocal 13 sem nenhuma extensão além da ponta do bocal foi testado para medir uma corrente de vazamento.

[0265] Uma lâmina de cloreto de polivinil grossa como a cobertura 107 foi aplicada para cobrir uma parte do lado externo do bocal 13 tendo a extensão de 50 mm da raiz (extremidade traseira) do bocal. As partes cobertas com a cobertura serão descritas como 0 mm e -25 mm, respectivamente, em termos do comprimento de uma extensão da ponta do bocal por conveniência. Por exemplo, um comprimento da extensão de - 25 mm significa que a parte do bocal que se estende 25 mm da ponta do bocal 13 foi exposta sem nenhuma cobertura na mesma. A medição da corrente de vazamento e a observação de uma descarga foram realizadas da mesma maneira como no Exemplo 8. Os resultados estão mostrados na Tabela 6. [Tabela 6]

[0266] Conforme mostrado na Tabela 6, a corrente de vazamento no Exemplo 8, onde o comprimento da extensão era de 1 mm ou mais longo, menos significativa do que no Exemplo Comparativo 7 (não possuindo extensão) em cada tensão aplicada (-20 kV a -40 kV). Com uma extensão de 10 mm (e mais longa), a redução na corrente de vazamento era distinta. Como tanto o lado externo do bocal 13 quanto e do eletrodo 14 foram cobertos com a conjunto de bocal que possui um dielétrico exposto nos mesmos, a corrente de vazamento foi também mantida pressionada de modo que não ocorreu nenhuma descarga. De acordo com a invenção, a neutralização da solução de fiação pelos elétrons que voam do eletrodo, a saber, uma diminuição na quantidade de carga é reduzida, uma descarga entre o eletrodo 14 e o bocal 13 é impedida de ocorrer, e o consumo de energia devido à corrente de vazamento na fabricação de nanofibra é pressionada.

[0267] Nos Exemplos Comparativos anteriores, a quantidade de carga de água foi medida usando os sistemas de medição mostrados na Figura 20 de acordo com os procedimentos que se seguem. O sistema da Figura 20(a) foi usado para testar o aparelho 10 nos Exemplos de 1 a 3 e nos Exemplos Comparativos 1 a 4, e o sistema da Figura 20(b) foi usado para testar o aparelho 18 no Exemplo 4,

[0268] O aparelho 10 foi girado 90° e ajustado de modo que o bocal 13 se estendeu horizontalmente conforme mostrado na Figura 20(a). O aparelho foi ajustado com o bocal 20 estendido verticalmente para baixo conforme mostrado na Figura 20(b). Uma tensão direta de -5 kV foi aplicada entre o bocal e o eletrodo usando um suprimento de energia de alta tensão (HAR-60R1-LF, disponível de Matsusada Precision Inc.), e foi ejetada água do bocal em uma taxa de 1 g/min. Nesse estado, a água carregada escorreu por gravidade e foi recebida em um recipiente metálico colocado em uma gaiola Faraday (NQ-1400, disponível de Kasuga Electric Works, Ltd.). A quantidade de carga da água coletada por um determinado tempo (poucos minutos) foi medida com um medidor Coulomb (NK-1001, 1002, disponível de Kasu- ga Electric Works, Ltd.). Ao mesmo tempo, a massa da água coletada foi medida usando um equilíbrio analítico. A quantidade de carga de água por unidade de massa (nC/g) foi calculada dos valores medidos. Todos os testes foram conduzidos em uma tensão aplicada de -5 kV porque, quando uma tensão mais baixa do que -5 kV (quando o valor absoluto da tensão aplicada era maior do que 5 kV) foi aplicada entre o bocal e o eletrodo, a água carregada foi algumas meses pulverizada e não podia ser coletada no recipiente metálico. Exemplo 9

[0269] Foi produzida uma nanofibra usando o aparelho 510 mostrado na Figura 8 e uma solução aquosa de 15% de pululano como uma solução de fiação. A solução de fiação foi ejetada do bocal 13 em uma taxa de 1 g/min. O bocal 13 tinha um diâmetro interno de 2 mm e um comprimento de 50 mm. A superfície plana (o lado voltado párea o bocal 13) do eletrodo 14 tinha uma área de 81 cm2 (p cm por 9 cm) e foi inteiramente coberta com uma cobertura 17 feita de Baquelita e tendo uma espessura de 10 mm. Foi ejetado ar dos meios de ejeção de ar 15A em uma taxa de fluxo de 100 1/min. Os furos 151A formados na parte dianteira dos meios de ejeção de ar 15A foram dispostos em um padrão escalonado no qual três fileiras de furos 151A se estendendo na direção horizontal H foram arranjados na direção vertical V. A altura da disposição de furos 151A era de 10 mm tanto na direção horizontal H quanto na direção vertical V. Cada furo 151A era um espaço colunar com um diâmetro de 1 mm. A distância (distância mais curta) entre a ponta do bocal 13 e o eletrodo 14 era de 40 mm. Foi aplicada uma tensão de -30 kV entre o bocal 13 e o eletrodo 14. Um micrógrafo de varredura de elétron (imagem SEM) da nanofibra resultante está mostrado na Figura 21(a). Exemplo Comparativo 8

[0270] Foi produzida uma nanofibra usando o aparelho 10 mostrado na Figura 1 no qual o eletrodo 14 foi substituído por um eletrodo esférico (um eletrodo que possui uma superfície esférica convexa) que não foi coberta com uma cobertura 17. O eletrodo esférico tinha um diâmetro de 25 mm e foi ajustado com seu centro situado verticalmente acima da ponta do bocal 13. A distância (distância mais curta) entre a ponta do bocal 13 e o eletrodo era de 75 mm. O aparelho por outro lado tinha a mesma estrutura como aquela usada no Exemplo 9. A eletrofiação foi realizada sob as mesmas condições como no Exemplo 9. Uma imagem SEM da nanofibra resultante está mostrada na Figura 21(b).

[0271] Conforme mostrado na Figura 21, a nanofibra obtida no Exemplo 9 (Figura 21(a)) era tão fina quanto tendo um diâmetro médio em torno de 200 nm, enquanto a nanofibra obtida no Exemplo Comparativo 8 (Figuras 21(b)) era tão espessa quanto tendo um diâmetro médio de em torno de 500 nm. Além disso, a na- nofibra do Exemplo 9 era de boa qualidade, possuindo menos defeitos (gotículas solidificadas da solução de fiação) do que aquele do Exemplo Comparativo 8. Como o Exemplo 9 do Exemplo Comparativo 8 são iguais na taxa de ejeção da solução de fiação do bocal 13, descobriu-se que o aparelho do Exemplo 9 era capaz de produzir em torno de 6,25 vezes o comprimento de nanofibra produzida pelo aparelho do Exemplo Comparativo 8 por unidade de tempo, provando que a produtividade aumenta pelo uso do aparelho da invenção. Dito de outro modo, considerando que uma nanofibra geralmente aumenta de espessura com um aumento da taxa de uma ejeção de solução de nanofibra do bocal, o aparelho da invenção apresentado para ser capaz de produzir nanofibras de 500 nm de diâmetro em uma taxa de ejeção da solução de fiação mais alta do que 1 g/min (mesmo quando mais de uma grama de solução de fiação é alimentada para o bocal 13 por unidade de tempo). Isso também prova o aperfeiçoamento na produtividade alcançada pelo aparelho da invenção. Exemplo 10

[0272] Foi produzida uma nanofibra usando o aparelho 18 mostrado nas Figuras 3 e 4 e uma solução aquosa de 25% de pululano como uma solução de fiação. A solução de fiação foi ejetada do bocal 20 em uma taxa de 1 g/min. Foi ejetado ar dos meios de ejeção de ar 23 em uma taxa de 200 1/min. Foi aplicada uma tensão de -30 kV entre o bocal 20 e o eletrodo 19. A eletrofiação foi realizada usando o aparelho que possui por outro lado a mesma estrutura como no Exemplo 4. Uma imagem SEM da nanofibra resultante está mostrada na Figura 22.

[0273] No Exemplo 10, apesar do uso de alta viscosidade (7372,8 mPa’s) a solução aquosa de pululano possuindo uma concentração aumentada para 25%, a nanofibra resultante era de boa qualidade com um diâmetro médio em torno de 856 nm e defeitos de menor porte (gotículas solidificadas da solução de fiação). Isso é considerado porque o aparelho da invenção é capaz de fornecer uma quantidade de carga aumentada para a solução de fiação. A solução de fiação assim carregada é atraída para o eletrodo 19 (polo negativo) com uma força maior, que permite a fiação de uma solução de alta viscosidade (solução de fiação de alta concentração). O uso de uma solução de fiação de alta concentração fornece um conteúdo sólido aumentado da solução de fiação, que também contribui para o aperfeiçoamento da produtividade do aparelho da invenção. Exemplos 11 a 13

[0274] A habilidade do dispositivo de eletrofiação 701 mostrado nas Figuras 13 e 14 para mudar uma solução de fiação foi avaliada como se segue. Foi usada água como uma solução de fiação modelo da qual a quantidade de carga foi medida. O método para a medição será descrito. Como a água não forma fibras, a água carregada é fácil para coletar e ser submetida à medição de quantidade de carga pelo método descrito posteriormente. A taxa de água ejetada do bocal 720 era 1 g/min. O bocal 720 era de 2000 μm de diâmetro interno e 50 mm de comprimento. O eletrodo 710 tinha um formato cilíndrico com um comprimento de 50 mm, um diâmetro interno de 45 mm, e uma espessura de 3 mm (feito de S45C, aço carbono para estruturas de máquina). O bocal 720 foi ajustado com sua ponta 720a no plano contendo o círculo definido pela extremidade aberta da superfície curva côncava cilíndrica 711. A direção na qual o bocal estendido foi coincidente com o eixo geométrico do cilindro. No Exemplo 11, toda a área da superfície curva côncava 711 do eletrodo 710 foi coberta com um dielétrico 730 de 10 mm de espessura (náilon DE MONOMERO FUNDIDO, Placa cortada MC901 (azul), disponível de Hakuko Corp.) conforme mostrado nas Figuras 13 e 14. No Exemplo 12, a face de borda da extremidade aberta (do lado do qual a solução de fiação foi ejetada) do eletrodo 710 foi também coberta com o dielétrico. No Exemplo 13, toda a área da superfície periférica externa do eletrodo 710 foi também coberta com o dielétrico, além de cobrir a face de borda da extremidade aberta do eletrodo 710 similarmente ao Exemplo 12. Em cada dos Exemplos 11 a 13, foi aplicada uma tensão direta de -5 kV ao eletrodo 710. O bocal 720 foi aterrado. Exemplos Comparativos 9 e 10

[0275] No Exemplo Comparativo 9, a quantidade de carga de água foi medida usando o dispositivo de eletrofiação 701 mostrado na Figura 13 no qual o dielétri- co 710 que cobre o eletrodo 710 foi disposto 15 mm afastado da superfície interna do eletrodo 710. O dielétrico 730 era um cilindro dotado de um diâmetro interno de 30 mm. No Exemplo Comparativo 10, a quantidade de carga de água foi medida usando o dispositivo de eletrofiação 701 mostrado na Figura 13 no qual o eletrodo 710 não foi coberto com o dielétrico 730. As ouras condições para a medição foram as mesmas como nos Exemplos 11 a 13. Os resultados obtidos estão mostrados na Tabela 7. [Tabela 7]

[0276] Como está claro a partir da comparação entre os Exemplos 11 a 13 e os Exemplos Comparativos 9 e 10 mostrados na Tabela 7, as quantidades de carga de água usadas como uma solução de fiação modelo nos Exemplos foram significativamente mais altas do que aquelas nos Exemplos Comparativos.

[0277] Além disso, foi aplicada uma tensão direta (-20 kV, e -40 kV) entre o eletrodo 710 e o bocal 720, e a corrente que flui do eletrodo 710 e o bocal 720 (corrente de vazamento) foi medida enquanto observando se ocorreu a descarga. A corrente de vazamento foi medida usando um amperímetro construído em um suprimento de energia de alta tensão (HAR-60R1-LF, disponível de Matsusada Precision Inc.) usada como meios de geração de tensão. A solução de fiação não foi ejetada de modo a eliminar a influência da solução de fiação na corrente de vazamento. Os resultados obtidos estão ilustrados na Tabela 8. [Tabela 8]

[0278] Como é claro a partir da comparação entre os Exemplos 11 a 13 e os Exemplos Comparativos 9 e 10 mostrados na Tabela 8, é visto que a corrente de vazamento era baixa mesmo com uma alta tensão aplicada nos Exemplos, indicando que o número de elétrons que voam do eletrodo 710 para o bocal 720 era pequeno. Nos Exemplos Comparativos 9 e 10, por outro lado, nos quais o eletrodo não tinha nenhuma cobertura dielétrica, a corrente de vazamento em uma tensão de -20 kV era mais alta do que nos Exemplos 11, e ocorreu uma descarga em -30 kV e -40 kV.

[0279] Nos Exemplos e Exemplos Comparativos antecedentes, a quantidade de carga de água foi medida usando o sistema de medição mostrados na Figura 20(b) de acordo com o procedimento que se segue. O sistema da Figura 20(b) foi projetado para testar o aparelho 701 usado nos Exemplos 11 a 23 e nos Exemplos Comparativos 9 e10.

[0280] O aparelho 701 foi ajustado com o bocal 720 estendido verticalmente para baixo conforme mostrado na Figura 20(b). Foi aplicada uma tensão direta de -5 kV entre o bocal e o eletrodo usando um suprimento de energia de alta tensão (HAR-60R1-LF, disponível de Matsusada Precision Inc.), e foi ejetada água do bocal em uma taxa de 1 g/min. Nesse estado, a água carregada gotejada pela gravidade e foi recebida em um recipiente metálico colocado em uma gaiola Faraday (NQ-1400, disponível de Kasuga Electric Works, Ltd.). A quantidade de carga da água coletada por um determinado tempo (poucos minutos) foi medida com um medidor Coulomb (NK-1001, 1002, disponível de Kasuga Electric Works, Ltd.). Ao mesmo tempo, a massa da água coletada foi medida usando um equilíbrio analítico. A quantidade de carga de água por unidade de massa (nC/g) foi calculada dos valores medidos. Todos os testes foram conduzidos em uma tensão aplicada de -5 kV porque, quando uma tensão mais baixa do que -5 kV (quando o valor absoluto da tensão aplicada era maior do que 5 kV) foi aplicada entre o bocal e o eletrodo, a água carregada foi algumas meses pulverizada e não podia ser coletada no recipiente metálico. Exemplos 14 a 16

[0281] A quantidade de carga de água foi medida usando o dispositivo de eletrofiação 701 mostrado nas Figuras 13 e ’14 no qual a ponta 720a do bocal 720 foi situado dentro do plano definido pela extremidade aberta do eletrodo 710 com respeito à direção axial do eletrodo 710. Adicionalmente, o mesmo teste foi conduzido exceto para usar uma solução de fiação em vez de água para ver o grau de contaminação do eletrodo 710 e o dielétrico 730 cobrindo o eletrodo 710 com a solução de fiação. O grau de contaminação foi avaliado de acordo com as designações abaixo. As condições das medições foram as mesmas como nos Exemplos 11 a 13, isto é, (i) a superfície interna do eletrodo que estava voltada para o bocal 720 foi coberta (o mesma como no Exemplo 11), (ii) a superfície interna do eletrodo que estava voltada para o bocal 720 e a face de extremidade aberta do eletrodo foram cobertas (o mesmo como no Exemplo 12), ou (iii) foram cobertas (o mesma como no Exemplo 13). No Exemplo 14, a ponta 720a do bocal 720 foi situada no plano definido pela extremidade aberta do eletrodo 710 similarmente aos Exemplos 11 a 13. No Exemplo 15, a posição da ponta 720a do bocal 720 era de 16 mm do plano definido pela extremidade aberta do eletrodo 710. No Exemplo 16, a posição da ponta 720a do bocal 720 era de 32 mm dentro do plano definido pela extremidade aberta do eletrodo 710. Os resultados obtidos estão mostrados na Tabela 9.

[0282] O grau de contaminação do eletrodo 710 e o dielétrico 730 com a solução de fiação fiada eletricamente foi avaliada A, B, ou C como segue. A: Pouca contaminação do eletrodo e do dielétrico 730 com a solução de fiação. B: Ligeira contaminação do eletrodo e do dielétrico 730 com a solução de fiação. C: Muita contaminação do eletrodo e do dielétrico 730 com a solução de fiação. Exemplo Comparativo 11

[0283] A quantidade de carga de água foi medida usando o dispositivo de eletrofiação 701 mostrado nas Figuras 13 e 14 no qual a ponta 720a do bocal 720 foi situada fora do plano definido pela extremidade aberta do eletrodo 710 com respeito à direção axial do eletrodo 710. Adicionalmente, foi conduzido o mesmo teste exceto para usar uma solução de fiação em vez de água para avaliar o grau de contaminação do eletrodo 710 e do dielétrico 730 que o cobre o eletrodo 710 com a solução de fiação. As condições da medição foram as mesmas como nos Exemplos 14 e 16, isto é, (i) a superfície interna do eletrodo que estava voltado para o bocal 720 foi coberta (o mesmo como no Exemplo 11), (ii) a superfície interna do eletrodo que estava voltada para o bocal 720 e a face de borda de extremidade aberta do eletrodo foram cobertas (o mesmo como no Exemplo 12), ou (iii) a parte interna e a superfície externa e a face de borda de extremidade aberta do bocal 720 foram cobertas (o mesmo como no Exemplo 13). A posição da ponta 720a do bocal 720 era de 16 mm para fora do plano definido pela extremidade aberta do eletrodo 710. Os resultados obtidos estão ilustrados na Tabela 9. [Tabela 9]

[0284] Como é claro a partir da comparação entre os Exemplos 14 a 16 e o Exemplo Comparativo 11 mostrado na Tabela 9, as quantidades de carga de água usadas como uma solução de fiação modelo nos Exemplos 14 a 16 foram significativamente maiores do que no Exemplo Comparativo 11.

[0285] Como é claro a partir dos resultados mostrados na Tabela 9, pouca contaminação do eletrodo 710 e do dielétrico com a solução de fiação foram observados nos Exemplos 14 e 15 e no Exemplo Comparativo 11, embora tenha sido observada ligeira contaminação.

[0286] Vê-se a partir desses resultados que a quantidade de carga aumenta quando a ponta 720a do bocal 720 é situada dentro da superfície curva côncava do eletrodo 710. Vê-se também que, a ponta 720a do bocal 720 é situada perto da extremidade aberta (do lado da qual a solução de fiação é ejetada) do eletrodo 710, a solução de fiação é menos provável a aderir ao eletrodo 710 e o dielétrico 730 e é por meio disso impedida de contaminar o eletrodo 710 e o dielétrico 730. Exemplo 17

[0287] Uma nanofibra foi produzida usando o dispositivo de eletrofiação 701 mostrado na Figura 13 e uma solução aquosa a 15% de pululano como uma solução de fiação. As superfícies cobertas com o dielétrico foram as mesmas como aquelas no Exemplo 13. A solução de fiação foi ejetada do bocal 720 em uma taxa de 1 g/min. O ar foi ejetado dos meios de ejeção de ar 723 em uma taxa de 150 1/min. Foi aplicada uma tensão de -20 kV entre o bocal 720 e o eletrodo 710. A distância entre a ponta 720a do bocal 720 para o coletor era de 1200 mm. As imagens SEM da nanofibra resultante estão mostradas nas Figuras 23(a) e 23(b). Exemplo Comparativo 12

[0288] Uma nanofibra foi produzida usando o dispositivo de eletrofiação 701 mostrado na Figura 13 na qual o eletrodo 710 não foi coberta com o dispositivo de eletrofiação 730. O aparelho por outro lado tinha a mesma estrutura como aquela usada no Exemplo 17. A eletrofiação foi realizada sob as mesmas condições como no Exemplo 17, exceto para mudança da tensão aplicada para -10 kV, na qual foi possível a produção de nanofibra. As imagens SEM da nanofibra resultante estão mostradas nas Figuras 24(a) e 24(b).

[0289] A nanofibra obtida no Exemplo 17 tinha um diâmetro médio de 305 nm conforme mostrado nas Figuras 23(a) e 23(b), embora a nanofibra obtida no Exemplo Comparativo 12 tinha um diâmetro médio de 487 nm conforme mostrado nas Figuras 24(a) e 246(b). Além disso, a nanofibra do Exemplo 17 era de boa qualidade, tendo menos defeitos (gotículas solidificadas da solução de fiação) do que a nanofibra do Exemplo Comparativo 12. Vendo que o Exemplo 17 e o Exemplo Comparativo 12 são iguais na taxa de ejeção da solução de fiação do bocal 720, descobriu-se que o aparelho do Exemplo 17 era capaz de produzir em torno de 2,5 vezes o comprimento da nanofibra produzida pelo aparelho do Exemplo Comparativo 12 por unidade de tempo, provando que a produtividade aumenta pelo uso do aparelho da invenção. Dito de outro modo, considerando que uma nanofibra geralmente aumenta de espessura com um aumento da taxa de ejeção de uma solução de fiação do bocal, o aparelho da invenção tornou-se capaz de produzir nanofibras que possuem um diâmetro médio de 487 nm em uma taxa de ejeção de solução de fiação mais alta do que e g/min (mesmo quando mais de uma grama de solução de fiação é alimentada para o bocal 720 por unidade de tempo). Isso também prova o aperfeiçoamento na produtividade alcançada pelo aparelho da invenção.

Claims

1. Aparelho (10, 18, 310, 730) para produzir uma nanofibra, CARACTERIZADO por compreender: meios de ejeção de solução de fiação (11, 21, 721) que possuem um bocal condutivo (13, 20, 720) para ejetar uma solução de fiação padrão para produção de nanofibra, um eletrodo (14, 19, 314, 710) situado afastado do bocal (13, 20, 720), meios de geração de tensão (101, 40, 740) que geram uma tensão entre o bocal (13, 20, 720) e eletrodo (14, 19, 314, 710), meios de ejeção de ar (15, 23, 15A, 723) localizados em uma posição de modo a direcionar o jato de ar entre o bocal (13, 20, 720) e o eletrodo (14, 19, 314, 710), e meios de coleta de nanofibra, os meios de geração de tensão (101, 40, 740) gerando uma tensão de maneira que o bocal (13, 20, 720) sirva como um polo positivo e o eletrodo (14, 19, 314, 710) como um polo negativo, o eletrodo (14, 19, 314, 710) sendo coberto, em pelo menos 90% de toda área da lateral do eletrodo (14, 19, 314, 710) voltada para o bocal (13, 20, 720), com uma cobertura (17, 207, 307, 730) que tem um dielétrico exposto na superfície da cobertura (17, 207, 307, 730), e o dielétrico exposto na superfície da cobertura (17, 207, 307, 730) tendo uma espessura de 0,8 mm ou maior.

2. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o eletrodo (14, 19, 314, 710) e a cobertura (17, 207, 307, 730) são unidos por um prendedor feito de um dielétrico.

3. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de ejeção de ar (15, 23, 15A, 723) possuem uma pluralidade de furos dos quais ar é ejetado, o furo sendo um espaço tipo fenda ou um espaço tipo pilar, e os meios de ejeção de ar (15, 23, 15A, 723) são ajustados de modo que os furos faceiem o espaço entre o eletrodo (14, 19, 314, 710) e o bocal (13, 20, 720).

4. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o eletrodo (14, 19, 314, 710) é ainda coberto, em parte de ou todos os outros lados que não faceiam o bocal (13, 20, 720), com uma cobertura (17, 207, 307, 730) que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura (17, 207, 307, 730).

5. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o eletrodo (14, 19, 314, 710) é coberto, em pelo menos 90% de toda a área do lado externo do bocal (13, 20, 720), com a cobertura (17, 207, 307, 730) possuindo um dielétrico exposto na superfície da cobertura (17, 207, 307, 730), e a cobertura (17, 207, 307, 730) se estendendo além da ponta do bocal (13, 20, 720).

6. Aparelho para produzir uma nanofibra, CARACTERIZADO por compreender: meios de ejeção de solução de fiação (11, 21, 721) que possuem um bocal condutor (13, 20, 720) para ejetar uma solução de fiação padrão para produção de nanofibra, um eletrodo (14, 19, 314, 710) situado longe do bocal (13, 20, 720), meios de geração de tensão (101, 40, 740) que geram uma tensão entre o bocal (13, 20, 720) e o eletrodo (14, 19, 314, 710), meios de ejeção de ar (15, 23, 15A, 723) situados em uma posição para direcionar um jato de ar entre o bocal (13, 20, 720) e o eletrodo (14, 19, 314, 710), e meios de coleta de nanofibra, os meios de geração de tensão (101, 40, 740) que geram uma tensão de maneira que o bocal (13, 20, 720) sirva como um polo positivo e o eletrodo (14, 19, 314, 710) como um polo negativo, o bocal (13, 20, 720) estando coberto, em pelo menos 90% de toda área do lado externo do bocal (13, 20, 720), com uma cobertura (107) que possui um dielétri- co exposto na superfície da cobertura (107), e a cobertura (107) se estendendo além da ponta do bocal (13, 20, 720) tal maneira que a cobertura (107) possua uma extensão possuindo um comprimento de 1 mm a 15 mm.

7. Aparelho para produzir uma nanofibra, CARACTERIZADO por compreender: meios de ejeção de solução de fiação (11, 21, 721) que possuem um bocal condutor (13, 20, 720) para ejetar uma solução de fiação padrão para produção de nanofibra, um eletrodo (14, 19, 314, 710) situado longe do bocal (13, 20, 720), meios de geração de tensão (101, 401, 40, 740) que geram uma tensão entre o bocal (13, 20, 720) e o eletrodo (14, 19, 314, 710), meios de ejeção de ar (15, 23, 15A, 723) situados em uma posição para direcionar um jato de ar entre o bocal (13, 20, 720) e o eletrodo (14, 19, 314, 710), e meios de coleta de nanofibra, os meios de geração de tensão (101, 401, 40, 740) gerando uma tensão de maneira que o bocal (13, 20, 720) sirva como um polo negativo e o eletrodo (14, 19, 314, 710) como um polo positivo, e o bocal (13, 20, 720) sendo coberto, em pelo menos 90% toda área do lado externo do bocal (13, 20, 720), com uma cobertura (107) que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura (107), e a cobertura (107) se estendendo além da ponta do bocal (13, 20, 720) de tal maneira que a cobertura (107) possua uma ex-tensão possuindo um comprimento de 1 mm a 15 mm.

8. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com a reivindicação 7 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o eletrodo (14, 19, 314, 710) é coberto, em pelo menos 90% de toda a área do lado do eletrodo (14, 19, 314, 710) que faceia o bocal (13, 20, 720), com uma cobertura (107) que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura (107).

9. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o eletrodo (14, 19, 314, 710) é ainda coberto, em parte de ou todos os outros lados que não faceiam o bocal (13, 20, 720) com uma cobertura (107) que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura (107).

10. Aparelho para produzir uma nanofibra, CARACTERIZADO por compreender: meios de ejeção de solução de fiação (11, 21, 721) que possuem um bocal condutor (13, 20, 720) para ejetar uma solução de fiação padrão para a produção de nanofibra, um eletrodo (14, 19, 314, 710) situado longe do bocal (13, 20, 720), meios de geração de tensão (101, 40, 740) que geram uma tensão entre o bocal (13, 20, 720) e o eletrodo (14, 19, 314, 710), meios de ejeção de ar (15, 23, 15A, 723) situados em uma posição de modo a direcionar um jato de ar entre o bocal (13, 20, 720) e o eletrodo (14, 19, 314, 710), e meios de coleta de nanofibra, os meios de geração de tensão (101, 40, 740) gerando uma tensão de maneira que o bocal (13, 20, 720) sirva como um polo negativo e o eletrodo (14, 19, 314, 710) como um polo positivo, o eletrodo (14, 19, 314, 710) estando coberto, em pelo menos 90% de toda área do lado do eletrodo (14, 19, 314, 710) que faceia o bocal (13, 20, 720), com uma cobertura (17, 207, 307, 730) que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura (17, 207, 307, 730), e o dielétrico exposto na superfície da cobertura (17, 207, 307, 730) tendo uma espessura de 0,8 mm ou maior.

11. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o eletrodo (14, 19, 314, 710) é ainda coberto, em parte dos ou todos os outros lados que não faceiam o bocal (13, 20, 720), com uma cobertura (17, 207, 307, 730) que tem um dielétrico exposto na superfície da cobertura (17, 207, 307, 730).

12. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de coleta possuem um eletrodo de coleta (751), e o eletrodo de coleta (751) é coberto, em pelo menos 90% de toda área do eletrodo de coleta (751), com uma cobertura (17, 207, 307, 730) que possui um dielétrico exposto na superfície da cobertura (17, 207, 307, 730).

13. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 9, 11 ou 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o dielétrico exposto na superfície da cobertura (17, 207, 307, 730) tem uma espessura de 0,8 mm ou maior.

14. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o dielétrico exposto na superfície da cobertura (17, 207, 307, 730) tem uma espessura de 8 mm ou maior.

15. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o eletrodo (14, 19, 314, 710) possui um formato esférico côncavo.

16. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o dielétrico é pelo menos um material selecionado de alumina, Baquelita, náilon, e resinas de cloreto de vinil.

17. Método para produzir uma nanofibra, CARACTERIZADO por compreender o uso do aparelho como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16.

18. Aparelho para produzir uma nanofibra, CARACTERIZADO por compreen- der um dispositivo de eletrofiação (701) compreendendo um eletrodo (14, 19, 314, 710) e um bocal de ejeção (13, 20, 720) para ejetar uma solução de fiação, a solução de fiação sendo ejetada a partir da ponta do bocal (13, 20, 720) em um estado em que um campo elétrico é gerado entre o eletrodo (14, 19, 314, 710) e o bocal (13, 20, 720), o eletrodo (14, 19, 314, 710) possuindo uma superfície curva côncava cilíndrica (711), o bocal de ejeção (13, 20, 720) possuindo um formato tipo agulha e sendo disposto de modo a ser circundado pela superfície curva côncava cilíndrica (711) do eletrodo (14, 19, 314, 710), um lado, que faceia o bocal (13, 20, 720), do eletrodo (14, 19, 314, 710) sendo coberto com um dielétrico, o bocal de ejeção (13, 20, 720) sendo disposto de maneira que a direção na qual o bocal (13, 20, 720) se estende passa através ou perto de um centro de um círculo definido por uma primeira extremidade de abertura do eletrodo (14, 19, 314, 710) em um direção axial da superfície curva côncava cilíndrica (711), e que a ponta do bocal (13, 20, 720) é posicionada no ou para dentro de um plano contendo o círculo definido pela primeira extremidade de abertura do eletrodo (14, 19, 314, 710), e uma pluralidade de partes de ejeção de ar sendo fornecidas próximas a um suporte que suporta o bocal de ejeção (13, 20, 720) de maneira que as partes de ejeção de ar circundam o bocal de ejeção (13, 20, 720).

19. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO por compreender um dispositivo de eletrofiação (701), no qual parte de um lado, que não faceia o bocal de ejeção (13, 20, 720), do eletrodo (14, 19, 314, 710) é coberto com um dielétrico.

20. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com a reivindicação 18 ou 19, CARACTERIZADO por compreender um dispositivo de eletrofiação (701), no qual o bocal de ejeção (13, 20, 720) está disposto de maneira que a direção na qual o bocal de ejeção (13, 20, 720) se entende passa através ou próximo ao centro do círculo definido pela primeira extremidade de abertura e também passa através ou próximo do centro do círculo definido pela segunda extremidade de abertura da superfície curva côncava do eletrodo (14, 19, 314, 710), e o bocal de ejeção (13, 20, 720) está disposto de modo a ejetar a solução de fiação na direção na qual o bocal de ejeção (13, 20, 720) se estende.

21. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 20, CARACTERIZADO por compreender um dispositivo de ele- trofiação (701), no qual uma pluralidade de partes de ejeção de ar é disposta de maneira que as partes de ejeção de ar circundam o bocal de ejeção (13, 20, 720).

22. Aparelho para produzir uma nanofibra, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 21, CARACTERIZADO por compreender um dispositivo de ele- trofiação (701), no qual o eletrodo (14, 19, 314, 710) e o dielétrico que cobre o eletrodo (14, 19, 314, 710) são unidos por um prendedor feito de um dielétrico.

23. Aparelho para produzir uma nanofibra, CARACTERIZADO por compreender: dispositivo de eletrofiação (701) como definido em qualquer uma das reivindicações 18 a 22; um eletrodo coletor de nanofibra que é disposto de tal maneira que o eletrodo coletor de nanofibra faceia a ponta de um bocal (13, 20, 720) do dispositivo de eletrofiação (701); e um suprimento para uma solução de fiação que é para suprimento da solução de fiação para o bocal (13, 20, 720).