CN101688335A - 纳米纤维的纺丝方法以及装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够高效率、低成本地制造由纳米纤维构成的高强度且质量均匀的丝条的纳米纤维的纺丝方法和装置。包括：纳米纤维生成部(2)，使高分子溶液从多个小孔(7)流出并带电，通过静电爆炸延伸从而生成多条纳米纤维(11)，所述高分子溶液是高分子物质溶解于溶剂中而得到的；收集电极部(3)，被施加有与带电的高分子溶液具有电位差的电压，吸引并旋转被生成的纳米纤维(11)，并捻搓在一起会聚成束状，从而形成由纳米纤维(11)构成的丝条(20)；以及回收部(5)，卷绕并回收贯通收集电极部(3)的中心部的丝条(20)。

Description

纳米纤维的纺丝方法以及装置
技术领域
本发明涉及制造由高分子物质构成的纳米纤维，并将其制成丝条状的纳米纤维的纺丝方法以及装置。
背景技术
作为以往的制造由高分子物质构成的、直径在亚微米尺度(submicronscale)的纳米纤维的方法，我们知道有静电纺丝(electrospinning)法(也称作电纺丝法或电荷感应纺丝法)。
以往的静电纺丝法是指，通过向施加了高电压的针状喷嘴供给高分子溶液，从而使从该针状喷嘴中以线状流出的高分子溶液带有电荷。于是，随着带有电荷的高分子溶液的溶剂蒸发，带电电荷间的距离变小，从而库仑力增大。并且，在增大了的库仑力克服了线状的高分子溶液的表面张力时，产生高分子溶液被爆炸性地直线状延伸的现象。该现象被称为静电爆炸，并通过一次、两次或者根据情况不同重复三次等这种静电爆炸，从而制造直径为亚微米的高分子构成的纳米纤维。
然而，在以往的静电纺丝法中，由于从一个喷嘴中只能制造几条纳米纤维，因此出现不能提高生产性的问题。于是，作为能够大量地制造纳米纤维的方法，提出了采用多个喷嘴的方法(例如，参照专利文献1)。
根据该专利文献1，滚筒中储藏的高分子溶液由泵被供给到带电的多个针状的喷嘴，并从这些喷嘴中喷出，从而制造出大量的纳米纤维。并且，这些大量的纳米纤维由与上述的喷嘴带有不同极性的集合器回收，堆积后被搬送。据此，纳米纤维被堆积成三维的立体结构，从而能够制造孔隙较多的高多孔性的高分子纤维网。并且，在专利文献1中还公开了利用此技术，使纳米纤维的制造从以往的实验性水平提高到了实用性水平。
并且，以往的静电纺丝法是将纳米纤维制造成纤维网，因此能够被灵活应用于人造皮革、过滤器、尿布、卫生巾、愈合纺纱材料、细纤维抹布、人造血管、骨骼固定器具等。但是，像上述这样被制造的纳米纤维的纤维网由于很难达到10MPa以上的力学物性，因此在广范围的使用上受到了限制。并且，若想将像上述这样被制造的纳米纤维的纤维网连起来制成丝条状并提高力学物性，则出现的问题是：需要将纤维网按照一定的长度切断，制造成短纤维，并需要进行将这样的短纤维制造成纺丝的其他的纺丝工序。
因此，提出了将通过静电纺丝法而被制造的纳米纤维的纤维网，制造成连续的丝条状的技术(例如，参照专利文献2)。在该专利文献2中，使高分子溶液从被并列配置的带电喷嘴向与喷嘴的极性相反的带电集合器流出。这样，在该集合器内的水或者有机溶剂的静表面上，纳米纤维被纺丝，并堆积成纤维网。于是，该被堆积的纤维网从距离喷嘴的列方向上的一个末端1cm以上的位置，被旋转辊以一定的线速度拉出，从而成为连续的丝条状。进而，这些连续的丝条被压榨、延伸以及干燥，并被卷绕，从而形成力学物性高的连续的丝条。并且，在专利文献2中连续的丝条还可以被扭绞。
专利文献1日本特开2002-201559号公报
专利文献2日本特表2006-507428号公报
然而，在专利文献2所记载的技术中出现的问题是：很难恰当地控制连续的丝条的粗细以及力学物性，以及大量地制造连续的丝条。
也就是说，专利文献2中所记载的技术是，在各个喷嘴的正下方形成纳米纤维，并在与集合器上的喷嘴对应的位置上静态堆积。通过这些纳米纤维的堆积区域的扩大，从各个喷嘴中生成的纳米纤维彼此缠绕，从而形成细带状的纤维网。于是，通过从上述的纤维网的一端中抽出纳米纤维群，从而纤维网的另一端的连续的纳米纤维被依次抽出，纤维网被聚集成丝条。
在此，从各个喷嘴被纺丝的纳米纤维的堆积几乎是静态的、等量的，而抽出作用会使纳米纤维集中堆积于离抽出侧近的堆积区域。因此，在离抽出侧近的纳米纤维的堆积区域和离抽出侧远的纳米纤维堆积区域，被抽出的纳米纤维的量会产生不同。在这种情况下，纳米纤维的抽出量的差会引起纳米纤维的堆积量的差，因而，纳米纤维是以堆积量出现差的状态被抽出的。
因此，出现的问题是：很难稳定地且恰当地控制连续的丝条的粗细以及力学物性。进而，由于抽出作用想要使离抽出侧远的纳米纤维堆积区域也能够得到均等地堆积，从而需要抑制纳米纤维的抽出速度，因此出现很难大量地制造连续的丝条的问题。
发明内容
本发明鉴于上述以往的课题，目的在于提供一种纳米纤维的纺丝方法和装置，能够以高生产性且低成本地制造由静电纺丝法所制造的纳米纤维构成的、高强度且质量均匀的丝条。
本发明的纳米纤维的纺丝方法包括：纳米纤维生成工序，使高分子溶液从多个小孔流出并带电，并通过静电爆炸而延伸，从而生成多条纳米纤维，所述高分子溶液是通过将高分子物质溶解于溶剂中而得到的；捻搓工序，由收集电极部一边吸引被生成的所述纳米纤维一边使该纳米纤维旋转，从而会聚成束状，以便捻搓在一起，所述收集电极部与带电的所述高分子溶液之间具有电位差；以及回收工序，卷绕并回收被捻搓在一起的所述纳米纤维。
并且，若要使从小孔流出的高分子溶液带电，只要使形成小孔的元件和收集电极部之间产生高的电位差，并施加电场即可。具体而言，例如，可以采用向小孔形成元件施加正或负的高电压，并且向收集电极部施加具有相反极性的高电压或使收集电极部接地的方法，以及向收集电极部施加正或负的高电压，使小孔形成元件接地的方法。
根据上述的构成，通过静电纺丝法能够生成由高分子物质构成的多条纳米纤维，被生成的多条纳米纤维由收集电极部吸引并旋转，并会聚成束状，从而被捻搓在一起。这样，形成了质量均匀的高强度的丝条，并通过卷绕并回收该丝条，从而能够高效率且低成本地制造由纳米纤维构成的高强度的质量均匀的丝条。
并且，也可以是，使被生成并向所述收集电极部流动的纳米纤维，围绕沿着该流动方向的中心轴旋转，且旋转方向与由所述收集电极部旋转纳米纤维的方向相反。
据此，被生成且流动的纳米纤维以与被捻搓的方向相反的方向旋转，这样能够被更强有力地捻搓在一起，这样，从而能够高效率地制造更高强度的丝条。作为在这样被生成的纳米纤维一侧旋转的方法，以下的方法能够高效率且大量地生成纳米纤维。也就是说，使高分子溶液从具有多个小孔的导电性的旋转容器的小孔中线状流出，高分子溶液由于离心力的作用被延伸，并通过静电爆炸被延伸，从而生成纳米纤维。并且，在生成纳米纤维的同时，还向在旋转容器的轴心方向一侧被设置的反射电极，施加与带电的高分子溶液具有相同极性的电压，从而纳米纤维向旋转容器的轴心方向的另一侧旋转流动。并且，高分子溶液从多个小孔流出，生成向一个方向流动的纳米纤维，并且该高分子溶液流出的多个小孔可以沿着纳米纤维的流动方向，围绕轴心旋转。
并且，也可以是，所述收集电极部具有收集电极，该收集电极的中心部具有纳米纤维的贯通孔；在所述捻搓工序，通过使所述收集电极围绕自身的中心轴旋转，从而使被生成的所述纳米纤维旋转并捻搓在一起。
据此，被生成的纳米纤维以被收集电极吸引的状态向该收集电极旋转，这样，纳米纤维一边向收集电极流动一边旋转，从而能够确实地将纳米纤维捻搓在一起。
并且，也可以是，所述收集电极部具有收集电极，该收集电极位于所述收集电极部的中心部的纳米纤维的贯通部的周围；在所述捻搓工序，通过所述收集电极而形成旋转的电场，从而使被生成的所述纳米纤维旋转并捻搓在一起。
据此，被生成的纳米纤维在由收集电极而旋转的电场的作用下，一边旋转流动一边被吸引，从而能够确实地将纳米纤维捻搓在一起。
而且，也可以是，至少在纺丝的初期供给芯线，该芯线穿过将要在所述捻搓工序旋转并会聚成束状的纳米纤维的旋转轴心部，并且该芯线在所述回收工序中与所述纳米纤维一起被卷绕。
据此，纳米纤维被卷绕在芯线上，尤其是在纺丝作用不稳定的纺丝初期，也能够确实地纺丝。
并且，本发明的纳米纤维的纺丝装置包括：纳米纤维生成部，使高分子溶液从多个小孔流出并带电，并通过静电爆炸而延伸，从而生成多条纳米纤维，并使被生成的多条纳米纤维向一个方向流动，所述高分子溶液是通过将高分子物质溶解于溶剂中而得到的；收集电极部，该收集电极部与带电的所述高分子溶液之间具有电位差，并且该收集电极部一边吸引被生成的所述纳米纤维一边使该纳米纤维旋转，以使该纳米纤维被捻搓在一起，会聚成束状；以及回收部，卷绕并回收被捻搓在一起而会聚成束状的、贯通所述收集电极部的中心部的纳米纤维。
根据此构成，在纳米纤维生成部被生成的纳米纤维由收集电极部吸引并旋转，从而被捻搓在一起，并会聚成束状，从而形成丝条。并且，由于被形成的丝条由回收部回收，因此能够高效率且低成本地制造出由纳米纤维构成的高强度且质量均匀的丝条。
并且，也可以是，所述纳米纤维生成部，使被生成并向所述收集电极部流动的纳米纤维，围绕沿着该流动方向的中心轴旋转，且旋转方向与由所述收集电极部旋转纳米纤维的方向相反。
据此，由于被生成且流动的纳米纤维能够以与被捻搓的方向相反的方向旋转，因此，纳米纤维能够被更强有力地捻搓，且能够高效率地制造更高强度的丝条。作为该纳米纤维的生成部适合采用以下的方法来高效率且大量地生成纳米纤维。即，高分子溶液从具有导电性的旋转容器上所设置的多个小孔线状流出，由于离心力的作用高分子溶液被延伸，并且通过静电爆炸被延伸，从而生成纳米纤维。并且，在生成纳米纤维时，由被设置在旋转容器的轴心方向一侧、且被施加有与带电的高分子溶液具有相同电极的电压的反射电极，使被生成的纳米纤维向旋转容器的轴心方向的另一侧旋转并流动。并且，也可以是，高分子溶液从多个小孔流出，在纳米纤维向一个方向流动且被生成时，该多个小孔沿着纳米纤维的流动方向围绕中心轴旋转。
并且，也可以是，所述收集电极部具有收集电极和旋转部，所述收集电极的中心部具有纳米纤维的贯通孔，所述旋转部使所述收集电极围绕该收集电极的中心轴旋转。
据此，纳米纤维一边向收集电极流动一边旋转，从而能够确实地捻搓纳米纤维。
并且，也可以是，所述收集电极部具有多个收集电极，该多个收集电极位于所述收集电极部的中心部的纳米纤维的贯通部的周围，所述收集电极部的构成为，针对所述多个收集电极的每一个控制交变电压的相位并施加交变电压，或者使所述多个收集电极的每一个的相位互不相同并往复移动，从而形成旋转的电场。
据此，被生成的纳米纤维由收集电极部的旋转电场的作用而旋转流动并被吸引，从而纳米纤维被确实地捻搓在一起。
并且，也可以是，配置有芯线供给部，该芯线供给部供给穿过被旋转并会聚成束状的纳米纤维的旋转轴心部的芯线，以便该芯线由所述回收部卷绕。
据此，芯线通过旋转轴心部并被卷绕，从而纳米纤维能够确实地缠绕在该芯线上，并能够进行稳定的纺丝。并且，尤其适用于纺丝作用不稳定的纺丝初期，且具有效果。
通过本发明的纳米纤维的纺丝方法和装置，能够通过静电纺丝法来生成以高分子物质构成的多条纳米纤维，并由收集电极机构一边吸引被生成的多条纳米纤维一边使这些纳米纤维旋转，从而使这些纳米纤维会聚成束状并被捻搓在一起。因此，能够形成质量均匀且高强度的丝条，并能够卷绕、回收这些丝条，从而能够以高生产性且低成本地制造由纳米纤维构成的高强度且质量均匀的丝条。
附图说明
图1是示出本发明的实施例1中的纳米纤维纺丝装置的整体概略构成的透视图。
图2是示出本实施例中纳米纤维生成部的圆筒容器的其他的构成例子的透视图。
图3A是示出本实施例中纳米纤维生成部的圆筒容器的又一其他的构成例子的透视图。
图3B是示出上述的其他的构成例子中的喷嘴元件的各种设置例子的底视图。
图3C是示出上述的其他的构成例子中的喷嘴元件的各种设置例子的底视图。
图4A是示出本实施例中收集电极部的其他的构成例子的透视图。
图4B是示出上述的其他的构成例子中的工作状态的剖视图。
图5A是示出上述实施例中收集电极部的又一其他的构成例子的透视图。
图5B是示出上述的其他的构成例子的剖视图。
图6是示出本发明的实施例2中的纳米纤维纺丝装置的全体概略构成的纵截面正视图。
图7是示出该实施例中的控制构成的方框图。
图8是示出本发明的实施例3中的纳米纤维纺丝装置的整体概略构成的透视图。
图9是示出该实施例中的收集电极部的概略构成的透视图。
图10是向该收集电极部中被划分的各个电极施加电压的相位图。
图11A是示出该实施例中的收集电极部的旋转电场产生部的其他的构成例子的透视图。
图11B是示出上述的其他的构成例子的纵截面正视图。
图12A是示出该实施例中的收集电极部的旋转电场产生部的又一其他的构成例子的透视图。
图12B是示出上述的其他的构成例子的纵截面正视图。
图13是示出本发明的实施例4中的纳米纤维纺丝装置的整体概略构成的透视图。
图14是示出本发明的实施例5中的纳米纤维纺丝装置的整体概略构成的部分截面正视图。
图15是示出该实施例中的纳米纤维生成部的构成的剖视图。
图16A是示出该实施例中的收集电极部的剖视图。
图16B是示出该实施例中的收集电极部的外观透视图。
图17是用于说明该实施例中的纳米纤维生成部和收集电极部之间的电力线的产生状态的图。
图18是示出该实施例中的纳米纤维纺丝装置的其他的构成例子的透视图。
图19是上述的其他的构成例子中的圆筒容器的底视图。
符号说明
1纳米纤维纺丝装置
2纳米纤维生成部
3收集电极部
4芯线供给部
5回收部
6圆筒容器(旋转容器)
7小孔
8、10、13高电压产生部
11纳米纤维
12收集电极
14贯通孔
15芯线
20丝条
23收集电极
30、40旋转驱动部
31高分子溶液
32高分子溶液供给部
45旋转电场产生部
46a～46d划分电极
47a～47d交流电源
49倾斜收集电极
50纳米纤维生成头
60送风部
122轴体
122a扩大头部
122b贯通孔
具体实施方式
以下，参照图1至图19对本发明的纳米纤维纺丝方法和装置的各个实施例进行说明。
(实施例1)
首先，参照图1至图4对本发明的纳米纤维纺丝装置的实施例1进行说明。
图1是示出本发明的实施例1中的纳米纤维纺丝装置1的整体概略构成的透视图。
纳米纤维纺丝装置1是生成纳米纤维，并使被生成的纳米纤维旋转并进行纺丝的装置。如图1所示，纳米纤维纺丝装置1包括：纳米纤维生成部2、收集电极部3、芯线供给部4、以及回收部5。
纳米纤维生成部2包括：圆筒容器6、第一高电压产生部8、反射电极9、以及第二高电压产生部10。
圆筒容器6是旋转容器，被支持成能够围绕垂直的中心轴自由地旋转，在该旋转容器的周壁上，以几mm的间距被形成有多个直径为0.02至2mm左右的小孔7。该圆筒容器6由旋转驱动部(未图示)被驱动成沿箭头a的方向旋转。并且，在圆筒容器6内被供给有由高分子溶液供给部(未图示)供给的高分子溶液。
第一高电压产生部8将1kV至200kV之间的高电压施加给圆筒容器6，不过，最好是施加10kV至100kV的高电压。
反射电极9是被设置在圆筒容器6的上部的电极。
第二高电压产生部10向反射电极9施加与圆筒容器6相同电极的高电压。
这样，纳米纤维生成部2对从圆筒容器6的小孔7中流出的高分子溶液施加离心力和静电爆炸以使其延伸，从而生成纳米纤维11，被生成的纳米纤维11由于反射电极9的作用，而一边向圆筒容器6的下方旋转一边流动。
在此，作为高分子溶液最好是采用，将各种合成树脂材料以及核酸、蛋白质等生化聚合物等高分子物质(在本发明中不仅限于分子量在10000以上的一般的高分子物质，也包括分子量在1000至10000的准高分子物质)溶解于溶剂而得到的溶液。并且，上述的高分子物质不仅限于单体物质，也可以是各种高分子物质的混合物。
具体而言，这些高分子物质可以是：聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚环氧乙烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸间苯二酯(poly m-phenylene terephthalate)、聚间苯二甲酸对苯二酯(poly p-phenylene isophthalate)、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯腈、聚丙烯腈-异丁烯酸酯共聚物、聚碳酸脂、多芳基化合物、聚酯碳酸酯、尼龙、芳族聚酰胺、聚己内酯、聚乳酸、聚乙醇酸、胶原、聚羟基丁酸、聚醋酸乙烯酯、多肽等，可以至少从这些物质中选择一种，但并非受这些物质所限制。
并且，作为能够使用的溶剂可以是：甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、六氟异丙醇、四甘醇、三甘醇、二苯甲醇、1，3-二氧环戊烷、1，4-二恶烷、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、甲基正己基酮、甲基正丙基酮、二异丙基酮、二异丁基酮、丙酮、六氟丙酮、苯酚、甲酸、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丙酯、氯甲烷、氯乙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、邻氯甲苯、对氯甲苯、三氯甲烷、四氯化碳、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、三氯乙烷、二氯丙烷、二溴乙烷、二溴丙烷、溴甲烷、溴乙烷、溴丙烷、醋酸、苯、甲苯、己烷、环己烷、环己酮、环戊烷、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙腈、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、吡啶、水等，至少可以从中选择一种来使用，但并非受此所限。
并且，也可以向高分子溶液中添加骨材以及增塑剂。作为添加剂可以列举出：氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、氟化物、硫化物等，不过从耐热性、加工性等观点来看，最好是使用氧化物。作为氧化物可以列举出Al2O3、SiO2、TiO2、Li2O、Na2O、MgO、CaO、SrO、BaO、B2O3、P2O5、SnO2、ZrO2、K2O、Cs2O、ZnO、Sb2O3、As2O3、CeO2、V2O5、Cr2O3、MnO、Fe2O3、CoO、NiO、Y2O3、Lu2O3、Yb2O3、HfO2、Nb2O5等。并且，使用的氧化物可以是从上述的氧化物中选出的一种或混合使用多种。并且，上述的添加物只是一个例子，本发明并非受上述添加剂的限制。
关于溶剂和高分子物质的混合比例可以根据被混合的溶剂和高分子物质而不同，不过溶剂量的比例最好是大约在60％至98％之间。
收集电极部3使与带电的高分子溶液之间具有电位差，并以这种状态，一边吸引被生成的纳米纤维11一边旋转，从而使纳米纤维捻搓在一起会聚成束状。该收集电极部3具有收集电极12和第三高电压产生部13。
收集电极12是圆板状的电极，以一定的间隔被设置在圆筒容器6的下方，并且与圆筒容器6同轴且能够自由旋转。该收集电极12由旋转驱动部(未图示)驱动，从而按照箭头b的方向旋转，该箭头b的方向是与箭头a的方向相反的方向。并且，收集电极12的中心部具有贯通孔14，被会聚成束状的纳米纤维11贯通贯通孔14。
第三高电压产生部13向收集电极12施加与圆筒容器6和反射电极9极性相反的高电压。
并且，由于收集电极12针对圆筒容器6和反射电极9需要具有电压差，虽然可以仅采用单纯地接地的方法，不过也可以由第三高电压产生部13来施加相反极性的电压，这样能够产生更大的效果。并且，也可以将圆筒容器6设为接地电位，由第三高电压产生部13向收集电极施加正或负的高电压，从而使圆筒容器6和收集电极12之间产生电场。
芯线供给部4被设置在纳米纤维生成部2的上方，具有芯线供给辊16和导辊17。
芯线供给辊16是以能够陆续放出芯线15的状态来卷绕芯线15的供给辊。
导辊17起到引导作用，能够将被陆续放出的芯线15从圆筒容器6的轴心位置的正上方供给到下方。
该芯线供给部4所进行的芯线15的供给只要维持一定的期间就可以，该一定的期间是指，至少是在纺丝的初期使纳米纤维11会聚成束状，直到形成丝条20作用稳定为止的期间。
回收部5被设置在收集电极部3的下方，具有丝条卷绕辊18和导辊19。
丝条卷绕辊18是将由纳米纤维11会聚成束状而形成的丝条20卷绕的卷绕辊。
导辊19起到引导作用，使被捻搓会聚成束状的丝条20向贯通孔14的下方贯通，且被捻搓会聚成束状的丝条20与收集电极部3的轴心同轴。
在以上的构成中所进行的驱动是，一边将高分子溶液供给到纳米纤维生成部2的圆筒容器6内，一边使圆筒容器6快速旋转。这样，圆筒容器6内的高分子溶液会因离心力从各个小孔7呈线状流出，从而通过此离心力的作用而生成被延伸的细的高分子线状体，并且受到电场的作用，而使高分子线状体带有电荷。并且，由于高分子线状体中的溶剂蒸发，高分子线状体的直径变细，从而被带电的电荷集中，在库仑力超过了高分子溶液的表面张力之时，发生一次静电爆炸，从而被爆炸性地延伸。之后，溶剂被进一步蒸发，同样地发生二次静电爆炸，而被爆炸性地延伸，根据情况还会发生三次静电爆炸等而被延伸，从而高效率地制造出由直径为亚微米的高分子物质构成的纳米纤维11。
被生成的纳米纤维11由于被设置在圆筒容器6的上方的反射电极9的作用，并且由于圆筒容器6的快速旋转，因此围绕着圆筒容器6的轴心，朝向圆筒容器6的下方流动。而且，一边旋转一边向下方流动的纳米纤维11被很有力地吸引向被设置在下方的收集电极12。并且，由于所述收集电极12的旋转方向与纳米纤维11的旋转流动方向相反，因此，旋转流动的纳米纤维11被更强地捻搓会聚成束状并被纺丝，从而高效率地形成高强度的丝条20。被形成的丝条20通过收集电极12的中心部的贯通孔14，在回收部5通过导辊19由丝条卷绕辊18卷绕回收。
并且，因旋转流动的多条纳米纤维11被捻搓会聚成束状并被纺丝，会造成至少在开始纺丝到纺丝的初期阶段之间出现不稳定的情况。因此，在开始纺丝之前，芯线15被从芯线供给部4抽出，芯线15贯通纳米纤维生成部2以及收集电极部3的轴心部，从而成为芯线15的前端由回收部5的丝条卷绕辊18卷绕的状态。并且，在纳米纤维生成部2以及收集电极部3以这种状态工作的情况下，多个纳米纤维11被生成，一边旋转一边向下方流动，并向收集电极部3接近，开始会聚成束状。在此，通过回收部5的工作，被会聚成束状并不断地流动的纳米纤维11缠绕在芯线15上，并一下子被会聚成束状，从而在芯线15的周围被纺丝并被回收。
并且，在由回收部5卷绕丝条20稳定之时，即使不供给芯线15，接在开始被会聚成束状并被纺丝的纳米纤维11之后的纳米纤维11也会缠绕在一起并被纺丝，因此，用于不断被纺丝的纳米纤维11的芯线15即使不被芯线供给部4供给，纺丝也能够继续进行。并且，在需要制造中间具有芯线15的丝条的情况下，当然可以继续供给芯线15。
在此，对纳米纤维生成部2的其他的构成例子进行说明。
在图1所示的例子中，作为旋转容器以周壁形成有小孔7的圆筒容器6为例进行了说明，不过，圆筒容器6也可以是以下将要说明的构成。
图2是示出本实施例中的纳米纤维生成部2的圆筒容器6的其他的构成例子的透视图。
并且，图3A是示出本实施例中的纳米纤维生成部2的圆筒容器6的其他的构成例子的透视图，图3B以及图3C是该其他的构成例子中的喷嘴元件的各种设置例子的底视图。
如图2所示，在圆筒容器6的周壁上被设置了具有适当的间距间隔的多个喷嘴元件21。并且，在喷嘴元件21上形成有喷嘴孔21a，该喷嘴孔21a具有小孔7的功能。
并且，圆筒容器6的轴心部具有能够使芯线15通过的小孔(图中未示出)。并且，芯线15通过芯线供给部4的导辊17被供给到纳米纤维生成部2以及收集电极部3，并由回收部5通过导辊19回收。
并且，如图3A所示，圆筒容器22能够围绕垂直的中心轴驱动旋转，在其下侧的端面22a上设置有多个喷嘴元件21或多个小孔7。并且，在这种情况下，喷嘴元件21或小孔7可以如图3B所示，以规定的间距间隔被设置在端面22a的外周部的周向上，也可以如图3C所示，以规定的间距间隔被分散设置在整个端面22a上。
并且，在图3A、3B、3C所示的圆筒容器22也与图1以及图2所示的圆筒容器6相同，在轴心部具有芯线15能够穿过的小孔(图中未示出)。
并且，作为收集电极部3，在图1所示的例子中是以圆板状的收集电极12为例进行说明的，不过收集电极部3也可以具有以下将要说明的构成。
图4A是示出该实施例中的收集电极部3的其他的构成例子的透视图，图4B是示出该其他的构成例子中的工作状态的剖面图。
如图4A所示，收集电极部3具有成为壶型的电极的收集电极23。该壶型的收集电极23的形状是，从上部至下方逐渐变窄，略呈圆锥状，在其下端部具有直径较小的圆筒部，且上端部23a的径口是被缩小了的形状。
通过设置此壶型的收集电极23，如图4所示，旋转流动的纳米纤维11在接触到旋转的收集电极23的上端部23a的边缘之后，被强有力地旋转。这样做的优点是，促进了纳米纤维11被确实地卷绕在芯线15，从而能够顺利地确实地形成丝条20。
图5A是示出该实施例中的收集电极部3的另外的构成例子的透视图，图5B是示出该其他的构成例子的剖面图。
如该图所示，收集电极部3具有圆筒型的电极的收集电极24。该圆筒型的收集电极24具有贯通孔24a。通过设置该圆筒型的收集电极24，从而能够得到与如图4A以及图4B所示的壶型的收集电极23同样的作用效果。也就是说，旋转流动的纳米纤维11在接触到以箭头b的方向旋转的收集电极24的贯通孔24a的上端部的边缘之后，被强有力地旋转。这样，促进了纳米纤维11被确实地卷绕在芯线15，从而能够顺利地确实地形成丝条20。
如以上所述，通过图2至图5B所示的实施例的其他的构成例子，在纳米纤维生成部2，通过静电纺丝法从圆筒容器6或圆筒容器22，生成由高分子物质构成的多条纳米纤维11。并且，通过由反射电极9使纳米纤维11向下方偏转，从而使多条纳米纤维11向下方旋转流动。并且，这些多条纳米纤维11通过由与收集电极部3相反的方向旋转的收集电极12、收集电极23、或收集电极24吸引，因而被强有力地捻搓会聚成束状，从而形成质量均匀的高强度的丝条20。通过该丝条20由回收部5卷绕回收，从而能够高效率且低成本地制造由纳米纤维组成的高强度的质量均匀的丝条20。而且，至少在纺丝初期，由芯线供给部4供给穿过旋转并会聚成束状的纳米纤维11的旋转轴心部的芯线15，并由回收部5来卷绕该芯线15。因此，纳米纤维被缠绕在芯线15上，尤其是在纺丝作用不稳定的纺丝初期也能够确实地纺丝。
(实施例2)
以下，参照图6、图7对本发明的纳米纤维纺丝装置1的实施例2进行说明。并且，在以下的实施例中，对与上述的实施例中的构成要素相同的构成要素赋予相同的符号，并省略详细说明，在此对不同点进行详细说明。
图6是示出本发明的实施例2中的纳米纤维纺丝装置1的全体概略构成的纵截面正视图。
在上述第一实施例中所示的例子是，按照从上至下的顺序被设置有：芯线供给部4、纳米纤维生成部2、收集电极部3、以及回收部5，使圆筒容器6和收集电极12围绕垂直中心轴旋转，并使被生成的纳米纤维11向下方旋转流动。但是，在本实施例中，在水平方向上设置芯线供给部4、纳米纤维生成部2、收集电极部3以及回收部5，使圆筒容器6和收集电极12围绕水平中心轴旋转，并使被生成的纳米纤维11在水平方向上旋转流动。
如图6所示，旋转筒体26的端部贯通圆筒容器6的一端的轴心部，并被固定在一起，圆筒容器6由旋转筒体26支持，并以自身的中心轴为轴，沿箭头a所示的方向旋转。旋转筒体26由电绝缘性较高的材料构成。在圆筒容器6的另一端的轴心部形成有开口27，该开口27具有向圆筒容器6内突出的周壁27a。
旋转筒体26由第一支持框28支持，并通过第一支持框28的轴承29能够自由旋转，所述第一支持框28由电绝缘性高的材料构成，且该旋转筒体26由旋转驱动部30被驱动为以30～10000rpm的旋转速度来旋转。在图中虽然仅示出了在旋转筒体26的外周设置了从动摩擦轮，以作为旋转驱动部30，而在旋转筒体26的构成中还包括：被设置在第一支持框28的电动机、被设置在电动机的输出轴上的主动皮带轮、以及被卷绕在从动摩擦轮和主动皮带轮之间的皮带。作为电动机，由于传感器在受到高压噪声的影响后会出现错误工作，因此最好采用无传感器的DC电动机。
并且，第一高电压产生部8通过轴承29和导电元件36，将高电压施加给圆筒容器6。
高分子溶液供给部32将高分子溶液31贯通旋转筒体26供给到圆筒容器6内部。高分子溶液供给部32使收容容器33中收容的高分子溶液31由供给泵34排出，贯通旋转筒体26，并通过溶液供给管35供给到圆筒容器6内部，所述溶液供给管35被设置成尖端部35a朝向圆筒容器6的内部。
并且，在第一支持框28被安装有构成芯线供给部4的芯线供给辊16以及导辊17，芯线15是贯通旋转筒体26以及圆筒容器6的轴心部而被供给的。
并且，在第一支持框28还被安装有反射电极9，由第二高电压产生部10被施加有高电压。
中空支持轴体37的一端与收集电极12的贯通孔14固定在一起，该中空支持轴体37由第二支持框38支持，并能够通过轴承39自由旋转。
并且，收集电极12被设置成与圆筒容器6的另一端相对，且相距适当的距离，并且与该圆筒容器6同轴。
中空支持轴体37由与旋转驱动部30同样的旋转驱动部40驱动，从而旋转，收集电极12被驱动，从而以与圆筒容器6的旋转方向a相反的方向旋转，即沿着箭头b的方向旋转。
由第三高电压产生部13通过轴承39以及导电元件36a，对收集电极12施加与对圆筒容器6施加的电压具有相反极性的高电压。
并且，在第二支持框38上被安装有构成回收部5的丝条卷绕辊18以及导辊19，卷绕并回收被生成的芯线15以及丝条20。
图7是示出本发明的实施例2中的用于控制的构成方框图。
如图7所示，旋转驱动部30、40、供给泵34、第一至第三高电压产生部8、10、13、芯线供给部4、以及回收部5由控制部41控制。控制部41按照来自操作部43的工作指令，并根据记忆部42中所记忆的工作程序以及由操作部43输入并被记忆的各种数据来进行工作控制，并将工作状态以及各种数据显示在显示部44。
本实施例与实施例1相比，只不过是纳米纤维11的旋转流动方向从垂直方向变成了水平方向，由于基本构成是相同的，因此，在本实施例通过对各个构成要素进行同样的工作，也可以的到同样的作用效果。
(实施例3)
以下，参照图8至图12对本发明的纳米纤维纺丝装置的实施例3进行说明。
图8是示出本发明的实施例3中的纳米纤维纺丝装置1的整体概略构成的透视图。
在上述的实施例1中，对于收集电极部3的构成，以使收集电极12旋转为例进行了说明，在本实施例中，如图8所示，在贯通孔14的周围设置了用于产生旋转电场的旋转电场产生部45。
图9是示出本发明的实施例3中的收集电极部3的概略构成的透视图。
图10是向收集电极部3的各个分割电极施加的电压的相位图。
如图9所示，在旋转电场产生部45，在贯通孔14的周围设置了被划分成多个的分割电极(图中所示的例子是划分成四个)46a至46d，且多个分割电极彼此绝缘，在周向上被设置成环状。并且，在被设置的分割电极46a至46d的每一个上被连接有交流电源47a至47d，该交流电源47a至47d输出交流电压，该被输出的交流电压是通过叠加与施加到圆筒容器6的电压的极性相反的直流电压而得到的。
并且，如图10所示，在各个交流电源47a至47d，输出电压Va至Vd的相位分别相差90°。
通过该旋转电场产生部45，在纳米纤维生成部2和旋转电场产生部45之间，能够看出在贯通孔14的周围产生的旋转的电场。旋转的电场的旋转方向被设定成与圆筒容器6的旋转方向a相反的b方向。并且，具体而言，交流电源47a至47d的输出电压Va至Vd的范围最好是，最高电压Vmax在0V以下，最低电压Vmin在-10kV至-500kV之间，频率最好是10Hz至500kHz左右。并且，输出波形可以是正弦波，但并非受此所限，也可以是三角波、矩形波、梯形波等。
通过本实施例的构成，纳米纤维11由纳米纤维生成部2生成，一边向a方向旋转一边向下方流动。并且，纳米纤维11一边由向b方向旋转的旋转电场吸引，而更被强有力地旋转，从而被更强地捻搓在一起并会聚成束状，所述向b方向旋转的旋转电场是由旋转电场产生部45产生的。这样，形成了被强有力地捻搓在一起的高强度的丝条20。通过将该丝条20由回收部5卷绕回收，从而能够高效率、低成本地制造出由纳米纤维构成的高强度且质量均匀的丝条20。
并且，关于回转电场产生部45的构成，并非受限于图8至图10所示的例子，也可以具有以下将要说明的构成。
图11A是示出本发明的实施例3中的收集电极部3的旋转电场产生部45的其他的构成例子的透视图，图11B是示出该其他的构成例子的纵截面正视图。
如图11A以及图11B所示，分割电极46a至46d的每一个被施加有由第三高电压产生部13施加的高电压。并且，通过上下移动部48a至48d(在图11B中，仅示出了48a和48c)，各个分割电极46a至46d被上下往复移动。据此，各个分割电极46a至46d的上下位置按顺序发生变化，也就是说，纳米纤维生成部2和各个分割电极46a至46d之间的距离按顺序发生变化。
根据此构成，各个分割电极46a至46d和纳米纤维生成部2之间的电场强度在贯通孔14的周围按顺序变化，从而形成旋转的电场，并能够得到与图8至图10所示的构成相同的作用效果。
图12A是示出本发明的实施例3中的收集电极部3的旋转电场产生部45的另一个构成例子的透视图，图12B是示出该另一个构成例子的纵截面正视图。
如图12A以及图12B所示，旋转电场产生部45具有倾斜收集电极49。倾斜收集电极49向箭头b的方向旋转，按照该倾斜收集电极49的旋转位置，在贯通孔14的周围的各个部位，倾斜收集电极49和纳米纤维生成部2之间的电场的强度发生变化。并且，伴随着倾斜收集电极49的旋转，在贯通孔14的周围，电场按顺序发生变化，从而在概念上形成旋转的电场，并且能够得到与图8至图10所示的构成相同的作用效果。
(实施例4)
以下参照图13对本发明的纳米纤维纺丝装置的实施例4进行说明。
图13是示出本发明的实施例4中的纳米纤维纺丝装置的整体概略构成的透视图。
在上述各个实施例中示出了，纳米纤维生成部2具有被旋转驱动的圆筒容器6和反射电极9的组合，或者具有被旋转驱动的圆筒容器22，并且被生成的纳米纤维11一边被旋转一边向一个方向流动。但是，在本实施例的纳米纤维纺丝装置1中，如图13所示，纳米纤维生成部2在生成纳米纤维11时，使多条纳米纤维11略呈直线状地向一个方向(图中所示的方向为向下方向)流动。
具体而言，纳米纤维生成部2具有图13所示的箱子状的纳米纤维生成头50。并且，纳米纤维生成头50的下面具有使高分子溶液带电并流出的多个喷嘴元件(图中未示出)。该喷嘴元件例如是图2所示的喷嘴元件21的形状。并且，该喷嘴元件的设置方式可以是任意的，例如，在纳米纤维生成头50的下面被设置成一列或多列，也可以被设置成矩阵状或多个环状。
根据此构成，通过由收集电极部3形成的以箭头b的方向旋转的电场，向一个方向流动的纳米纤维11被旋转，并且旋转的纳米纤维11被会聚成束状。据此，纳米纤维11以被捻搓的状态被会聚成束状，从而被纺丝，该丝条20由回收部5卷绕回收。
并且，在本实施例中，纳米纤维生成头50按照也可以如假设的线所示的箭头a的方向旋转，即按照与旋转电场的旋转方向相反的方向旋转。这样，虽然在构成上变得复杂，但是适合于制造被强有力地捻搓的丝条20。
并且，除此之外也可以是，上述实施例中的圆筒容器6围绕水平中心轴旋转驱动，通过离心力以及静电爆炸，从小孔7生成纳米纤维11，并且可以通过在该圆筒容器6的外壁设置的抛物线状的反射电极(图中未示出)等，从而使纳米纤维11向一个方向流动。
在本实施例中也可以是，由纳米纤维生成部2生成的纳米纤维11通过由收集电极部3形成的旋转电场而被旋转，从而被高效率地捻搓在一起并会聚成束状，被纺丝成丝条20。并且，被制造的丝条20由回收部5卷绕回收，从而能够高效率且低成本地制造由纳米纤维11构成的高强度且质量均匀的丝条20。
(实施例5)
以下，参照图14至图19对本发明的纳米纤维纺丝装置的实施例5进行说明。
图14是示出本发明的实施例中的纳米纤维纺丝装置1的整体概略构成的部分截面正视图。
如图14所示，纳米纤维纺丝装置1具有：用于生成纳米纤维11的纳米纤维生成部2、收集电极部3、芯线供给部4、以及回收部5。
纳米纤维生成部2具有作为旋转容器的圆筒容器6，该圆筒容器6被支持成能够围绕水平的中心轴自由旋转，在该圆筒容器6的周壁上被形成有以几mm间距间隔的、直径为0.02至2mm左右的多个小孔7。并且，该圆筒容器6有旋转驱动部30被驱动成以箭头a的方向旋转。作为旋转驱动部30，最好是采用贯通由空心轴构成的输出轴而设置的DC电动机。
图15是示出本发明的实施例5中的纳米纤维生成部2的构成的剖面图。
如图15所示，圆筒容器6的一端由闭锁周壁6a封闭，在该闭锁周壁6a的内面的轴心部被设置有支持凸起部109，该支持凸起部109具有直径较大的锥形嵌入孔109a和直径较小的贯通孔109b。在旋转驱动部30的输出轴或者与其具有相同的轴心而被连接的空心旋转轴110的尖端部被设置有，能够嵌入到支持凸起部109的锥形嵌入孔109a的直径较大的安装部111。这样，旋转容器6能够覆盖在空心旋转轴110的尖端部上，以锥形嵌入孔109a嵌入有安装部111的状态，并由安装螺钉112固定闭锁周壁6a和安装部111，从而圆筒容器6被安装在空心旋转轴110上。
圆筒容器6的另一端的内壁设置有环状的堰113，在圆筒容器6旋转的状态下，由于离心力的作用，圆筒容器6内的外周部被形成有具有规定的厚度的高分子溶液31的层。在该圆筒容器6内被供给有规定流量的高分子溶液31，该高分子溶液31被收容在收容容器33内，且该高分子溶液31是由高分子溶液供给部32供给的，该高分子溶液供给部32由供给泵34和溶液供给管35构成。并且，被过多供给的高分子溶液31会越过堰113而流出，并且由溶液回收部117回收后返回到收容容器33。
并且，如图14所示，在旋转驱动部30的圆筒容器6的相反一侧的背部被设置有送风部60，该送风部60作为流动单元，强制性地使被生成的纳米纤维11向收集电极部3一侧流动。该送风部60将气流61送风到旋转容器6的外周部。作为流动单元，也可以不采用送风部60，而可以设置反射电极与送风部60并用，该反射电极能够施加与纳米纤维11所带电的极性相同极性的高电压。
在送风部60的背部被设置有芯线供给部4。芯线供给部4具有：能够卷放芯线15的芯线供给辊16、以及用于引导被放出的芯线15，以使该芯线15被供给到圆筒容器6的轴心位置的导辊17。该芯线供给部4所进行的芯线15的供给至少在纺丝初期的一定期间内即可。从该芯线供给部4放出的芯线15，穿过送风部60的轴心位置所形成贯通孔60a、旋转驱动部30的空心输出轴以及空心旋转轴110的空心部、以及圆筒容器6的支持凸起部109的贯通孔109b，从而被供给向收集电极部3的轴心位置。
在与纳米纤维生成部2的圆筒容器6相距L的位置上被设置有收集电极部3，该收集电极部3与圆筒容器6的旋转轴心同轴。距离L是从圆筒容器6的小孔7线状流出的高分子溶液31发生一次至三次等静电爆炸，从而生成纳米纤维11所需要的距离。
图16A是示出本发明的实施例5中的收集电极部3的剖面图，图16B是示出上述的收集电极部3的外观透视图。
如该图所示，收集电极部3具有轴体122，该轴体122位于纳米纤维生成部2一侧的一个端部，且该轴体122具有扩大头部122a。该扩大头部122a是在轴心部具有贯通孔122b的旋转体，且剖面形状为心形。并且，收集电极部3的扩大头部122a的外表面可以具有导电性，其他的部分可以不必具有导电性。贯通孔122b被形成为贯通轴体122。
并且，扩大头部122a的相反一侧，即轴体122的另一端部由轴承39支持，从而能够围绕自身的轴心自由旋转。而且，轴体122的另一端部通过由绝缘材料构成的空心轴接头124，被连接于旋转驱动部40。因此，收集电极部3被驱动向与旋转容器6的旋转方向a相反的箭头b的方向旋转。该旋转驱动部40也最好是采用贯通由空心轴构成的输出轴而设置的DC电动机。
并且，由收集电极部3将纳米纤维11会聚成束状并进行纺丝从而得到丝条20，该丝条20穿过收集电极部3的贯通孔122b、空心轴接头124、以及旋转驱动部40的空心输出轴部，从而向回收部5移动并被回收。
图17是用于说明本发明的实施例5中的纳米纤维生成部2和收集电极部3之间的电力线的产生状态的图。
如图17所示，收集电极部3被设定为，与圆筒容器6之间的距离为L，扩大头部122a的最大外径d以及轴心方向的长度m约为L/20。该扩大头部122a的最大外径d以及轴心方向的长度m最好都被设定为L/20至L/80的范围内，不过也可以设定在L/10≥d≥L/100的范围内。
并且，如图14所示，至少圆筒容器6的外周壁或小孔7的近旁具有导电性并且接地。并且，至少收集电极部3的扩大头部122a与高电压产生部13连接，该高电压产生部13产生1kV至200kV的正或负的高电压，在此最好是10kV至100kV的正或负(图中所示的例子为负)的高电压。这样，在圆筒容器6的外周和收集电极部3之间产生电场。
并且，如图17所示，由该旋转容器6和收集电极部3之间的电场产生的电力线127，从设置有旋转容器6的小孔7的外周面放出，并且会聚到收集电极部3的扩大头部122a的贯通孔122b的周围的环状突出部，并成为束状。因此，针对带有负的高电压的收集电极部3，由于圆筒容器6的外周面的小孔7近旁所带的正的电荷，从而从小孔7流出的高分子溶液31带电。并且，带电的高分子溶液31以及发生静电爆炸而生成的纳米纤维11沿着电力线127，由收集电极部3吸引。
在以上的构成中，纳米纤维生成部2的圆筒容器6内被供给有高分子溶液31，旋转容器6被快速旋转驱动。据此，圆筒容器6内的高分子溶液31由于离心力的作用，从各个小孔7以线状流出，并且带有电荷。并且，带有电荷的高分子线状体由于离心力的作用进一步被延伸，通过高分子线状体中的溶剂蒸发，从而高分子线状体的直径变小。进而，带电的电荷集中，在库仑力超过了高分子溶液的表面张力之时，发生一次静电爆炸，从而被爆炸性地延伸，在此之后，溶剂进一步蒸发，同样地发生二次静电爆炸，并被爆炸性地延伸。并且，根据不同的情况，进而发生三次静电爆炸等，从而被再次延伸，从而高效率地制造出由直径为亚微米的高分子物质构成的纳米纤维11。
被生成的纳米纤维11由送风部60所送出的气流61，从旋转容器6的外周向收集电极部3流动，并且通过圆筒容器6的快速旋转，从而一边围绕圆筒容器6的中心轴旋转一边流动。并且，气流61最好为温风，这样则能够促进溶剂的蒸发，因此能够促进纳米纤维11的生成。由于气流61而一边旋转一边流动的纳米纤维11被收集电极部3强有力地吸引，并且，由于该收集电极部3的旋转方向与纳米纤维11的旋转流动方向相反，因此，旋转流动的纳米纤维11被强有力地捻搓在一起，会聚成束状并被纺丝。
在此，收集电极部3的扩大头部122a的最大外径d在圆筒容器6和收集电极部3之间的距离L的1/10以下，具体而言约为1/20。因此，从旋转容器6朝向收集电极部3的电力线127被稳定地会聚到收集电极部3的轴心部的周围，并会聚成束状。并且，旋转并流动的所有的纳米纤维11沿着电力线127流动，并被收集电极部3吸引，并稳定地在收集电极部3的轴心部会聚成束状。这样，所有的纳米纤维11被均匀地捻搓在一起，从而生成没有粗细不均匀的丝条20，这样高强度的丝条20被稳定地高效率地形成。被形成的丝条20穿过收集电极部3的贯通孔122b，从而由回收部5回收。
并且，因旋转流动的多条纳米纤维11被捻搓会聚成束状并被纺丝，会造成至少在开始纺丝到纺丝的初期阶段之间出现不稳定的情况。因此，在纺丝开始之前，由芯线供给部4不断地放出芯线15，并使该芯线15贯通纳米纤维生成部2以及收集电极部3的轴心部，使其尖端部与回收部5结合。并且，在纳米纤维生成部2以及收集电极部3以这种状态工作的情况下，多个纳米纤维11被生成，一边旋转一边向收集电极部3流动，并向收集电极部3接近，开始会聚成束状。在此，通过回收部5的工作，被会聚成束状并不断地流动的纳米纤维11缠绕在芯线15上，并一下子被会聚成束状，从而在芯线15的周围确实地形成被纺丝的丝条20，并且由回收部5回收。
并且，在由回收部5回收丝条20稳定之时，即使不供给芯线15，接在开始被会聚成束状并被纺丝的纳米纤维11之后的纳米纤维11也会缠绕在一起并被纺丝。因此，用于不断被纺丝的纳米纤维11的芯线15即使不被芯线供给部4供给，纳米纤维11也能够被纺丝。并且，在需要制造中间具有芯线15的丝条的情况下，当然可以继续供给芯线15。
并且，在图14以及图15中所示的例子中，以周壁上形成有小孔7的圆筒容器6为例进行了说明，不过，也可以是在圆筒容器6的周壁上以适当地间距设置多个短的喷嘴元件，在该喷嘴元件上形成的喷嘴孔可以作为小孔7来发挥功能。
并且，收集电极部3可以不必具备具有扩大头部122a以及贯通孔122b的轴体122，可以具备图5A以及图5B所示的在轴心部具有贯通孔24a的收集电极24。由于收集电极24具有与轴体122的贯通孔122b相同的贯通孔24a，因此，收集电极部3能够得到与具有轴体122相同的作用效果。
图18是示出本发明的实施例5中的纳米纤维纺丝装置1的其他的构成例子的透视图。
如该图所示，纳米纤维生成部2具有圆筒状的圆筒容器70，该圆筒容器70能够围绕垂直轴心旋转驱动，在其下侧端面71上设置有多个喷嘴元件72或小孔。
图19是图18所示的其他的构成例子中的圆筒容器的底视图。
如该图所示，喷嘴元件72的设置状态最好是在端面71的外周部的周向上以规定的间距间隔被设置，不过也可以在端面71的整体上以规定的间距间隔分散设置。该圆筒容器70的正下方，在相距规定的距离之处设置有收集电极部3，该收集电极部3与圆筒容器7同轴。并且，圆筒容器70被接地，收集电极部3与高电压产生部13相连接。
在本构成例子中，收集电极部3被施加有高电压，从而在收集电极部3和圆筒容器70之间产生电场。并且，圆筒容器70按照箭头a的方向旋转，收集电极部3按照箭头b的方向旋转。并且，圆筒容器70被供给有高分子溶液31，从而高分子溶液31从喷嘴元件72旋转流出，这样，生成由静电爆炸而被爆炸延伸的纳米纤维11。并且，被生成的纳米纤维11旋转并流动向收集电极部3，并且，此时的所有的纳米纤维11沿着在圆筒容器70和收集电极部3之间产生的电力线127流动。此时，纳米纤维11被吸引到收集电极部3的扩大头部122a的贯通孔122b的周围，因此稳定地在收集电极部3的轴心部会聚成束状。这样，所有的纳米纤维11被均匀地捻搓在一起，没有粗细不均匀的丝条20被生成，这样高强度的丝条20被稳定地高效率地形成。
在本构成例子中举例示出了，纳米纤维生成部2的圆筒容器6、70按照箭头a的方向旋转，收集电极部3按照与a的方向相反的箭头b的方向旋转。不过，也可以是纳米纤维生成部2不旋转，只有收集电极部3一侧旋转，也可以是收集电极部3不旋转而只有纳米纤维生成部2一侧旋转。
并且，在本构成例子中示出了，纳米纤维生成部2接地，收集电极部3被施加有高电压，纳米纤维生成部2和收集电极部3之间产生电场。不过，也可以是纳米纤维生成部2被施加有高电压，收集电极部3处于接地电位，也可以是在纳米纤维生成部2和收集电极部3之间施加电极相反的高电压。即，可以是在纳米纤维生成部2和收集电极部3之间被施加有高的电位差，并且产生电场。
以上利用上述的实施例，对本发明所设计的纳米纤维的纺丝方法以及装置进行了说明，但是本发明并非受这些实施例所限。
例如，在实施例中，以芯线15的供给至少在纺丝初期的一定期间内供给为例进行了说明，也可以在芯线15的周围继续卷绕纳米纤维11。在此芯线15的周围继续卷绕纳米纤维11的展开应用是生成被卷绕在芯线15的纳米纤维11的有效方法。
并且，在实施例中，是通过轴承由高电压产生部向旋转容器以及收集电极等施加高电压的，不过高电压的施加方法并非受此所限。例如，可以通过滑环以及刷子对旋转的物体施加高电压，以进一步提高信赖性。
通过本发明的纳米纤维的纺丝方法和装置，能够利用静电纺丝法来生成由高分子物质构成的多条纳米纤维。并且，被生成的多条纳米纤维一边被吸引到收集电极部，一边旋转会聚成束状，从而被捻搓在一起形成高强度的丝条。并且，由于该丝条能够由回收部卷绕回收，因此能够高效率、低成本地制造出质量均匀的高强度的丝条，并且能够良好地适用于由纳米纤维构成的高强度的丝条的生产。

Claims (10)

1.一种纳米纤维的纺丝方法，其特征在于，包括：
纳米纤维生成工序，使高分子溶液从多个小孔流出并带电，并通过静电爆炸而延伸，从而生成多条纳米纤维，所述高分子溶液是通过将高分子物质溶解于溶剂中而得到的；
捻搓工序，由收集电极部一边吸引被生成的所述纳米纤维一边使该纳米纤维旋转，从而会聚成束状，以便捻搓在一起，所述收集电极部与带电的所述高分子溶液之间具有电位差；以及
回收工序，卷绕并回收被捻搓在一起的所述纳米纤维。
2.如权利要求1所述的纳米纤维的纺丝方法，其特征在于，
使被生成并向所述收集电极部流动的纳米纤维，围绕沿着该流动方向的中心轴旋转，且旋转方向与由所述收集电极部旋转纳米纤维的方向相反。
3.如权利要求1所述的纳米纤维的纺丝方法，其特征在于，
所述收集电极部具有收集电极，该收集电极的中心部具有纳米纤维的贯通孔；
在所述捻搓工序，通过使所述收集电极围绕自身的中心轴旋转，从而使被生成的所述纳米纤维旋转并捻搓在一起。
4.如权利要求1所述的纳米纤维的纺丝方法，其特征在于，
所述收集电极部具有收集电极，该收集电极位于所述收集电极部的中心部的纳米纤维的贯通部的周围；
在所述捻搓工序，通过所述收集电极而形成旋转的电场，从而使被生成的所述纳米纤维旋转并捻搓在一起。
5.如权利要求1所述的纳米纤维的纺丝方法，其特征在于，
至少在纺丝的初期供给芯线，该芯线穿过将要在所述捻搓工序被旋转并会聚成束状的纳米纤维的旋转轴心部，并且该芯线在所述回收工序中与所述纳米纤维一起被卷绕。
6.一种纳米纤维的纺丝装置，其特征在于，包括：
纳米纤维生成部，使高分子溶液从多个小孔流出并带电，并通过静电爆炸而延伸，从而生成多条纳米纤维，并使被生成的多条纳米纤维向一个方向流动，所述高分子溶液是通过将高分子物质溶解于溶剂中而得到的；
收集电极部，该收集电极部与带电的所述高分子溶液之间具有电位差，并且该收集电极部一边吸引被生成的所述纳米纤维一边使该纳米纤维旋转，以使该纳米纤维被捻搓在一起，会聚成束状；以及
回收部，卷绕并回收被捻搓在一起而会聚成束状的、贯通所述收集电极部的中心部的纳米纤维。
7.如权利要求6所述的纳米纤维的纺丝装置，其特征在于，
所述纳米纤维生成部，使被生成并向所述收集电极部流动的纳米纤维，围绕沿着其流动方向的中心轴旋转，且旋转方向与由所述收集电极部旋转纳米纤维的方向相反。
8.如权利要求6所述的纳米纤维的纺丝装置，其特征在于，
所述收集电极部具有收集电极和旋转部，所述收集电极的中心部具有纳米纤维的贯通孔，所述旋转部使所述收集电极围绕该收集电极的中心轴旋转。
9.如权利要求6所述的纳米纤维的纺丝装置，其特征在于，
所述收集电极部具有多个收集电极，该多个收集电极位于所述收集电极部的中心部的纳米纤维的贯通部的周围，所述收集电极部的构成为，针对所述多个收集电极的每一个控制交变电压的相位地施加交变电压，或者使所述多个收集电极的每一个的相位互不相同并往复移动，从而形成旋转的电场。
10.如权利要求6所述的纳米纤维的纺丝装置，其特征在于，
配置有芯线供给部，该芯线供给部供给穿过被旋转并会聚成束状的纳米纤维的旋转轴心部的芯线，以便该芯线由所述回收部卷绕。
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