CN102301044B - 纳米纤维制造装置、纳米纤维制造方法 - Google Patents

Abstract

避免在旋转的流出体和给电电极之间产生磨损，节省零件更换等的手续。一种纳米纤维制造装置(100)，使原料液(300)在空间中延伸而制造纳米纤维(301)，其中，具有：通过离心力使原料液(300)向空间中流出的流出体(115)；使流出体(115)旋转的驱动源(117)；相对于流出体(115)离开规定距离地配置的、经由流出体(115)向原料液(300)供给电荷的供给电极(124)；相对于流出体(115)离开规定距离地配置的、施加与流出体(115)极性相反的电位的带电电极(121)；以及将规定电压施加到供给电极(124)和带电电极(121)之间的带电电源(122)。

Description

纳米纤维制造装置、纳米纤维制造方法

技术领域

本发明涉及纳米纤维的制造装置、纳米纤维的制造方法，尤其是关于能够使装置的耐久性提高且使纳米纤维的生产效率提高的纳米纤维制造装置、纳米纤维的制造方法。

背景技术

作为制造由高分子物质等构成的、具有亚微米尺寸的直径的丝状(纤维状)物质(纳米纤维)的方法，公知有静电纺织(电荷感应纺丝)法。

该电纺法是指，通过喷嘴等使将高分子物质等分散或溶解在溶剂中而成的原料液向空间中流出(喷出)，并且对原料液赋予电荷而使其带电的方法。然后，在空间飞行过程中的原料液电延伸，由此制造纳米纤维。

更具体地说明电纺法时，如下所述。即，带电且向空间中流出的原料液在空间飞行的过程中溶剂逐渐蒸发。由此，飞行中的原料液的体积逐渐减少，但赋予原料液的电荷保留在原料液中。其结果，在空间飞行过程中的原料液的电荷密度逐渐上升。而且，溶剂继续持续蒸发，从而原料液的电荷密度进一步变高，在原料液中产生的排斥方向的库仑力比原料液的表面张力大的时刻，会发生高分子溶液爆炸性地以线状延伸的现象(以下称为静电延伸现象)。该静电延伸现象是在空间中连续地以几何级数发生，由此，制造由直径为亚微米的高分子构成的纳米纤维。

采用以上的电纺法的情况下，通过使原料液大量地向空间中流出，能够提高纳米纤维的产额。但是，如专利文献1记载的装置那样，多个喷嘴并列等的情况下，被施加了高电压的喷嘴的电位不稳定，只有原料液的一部分向空间中流出，存在只能制造纳米纤维等的问题。因此，本发明人使用于流出原料液的圆筒容器状的流出体旋转，从设置在所述流出体的周方向上的孔通过离心力使原料液流出，由此实现原料液的大量流出。而且，通过实验等确认出：大量流出的原料液的大部分产生静电延伸现象，制造出纳米纤维。而且，为使通过离心力向空间中流出的原料液带电，需要借助旋转的流出体将电荷向原料液供给，从而本发明人采用使电机所具有的电刷与流出体接触的构造，来向原料液供给电荷。

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2002-201559号公报

然而，本发明人重新进行认真的实验发现：因电刷与流出体的摩擦部分磨损，流出体处于旋转状态下的导电性恶化，制造的纳米纤维的品质与磨损的进行成正比地恶化。为减少磨损，考虑采用耐久性高的电刷等，但因材料自身的价格和必须采用的复杂构造，还存在装置成本提高的问题。另外，在任意情况下，都不能避免电刷和流出体的更换，装置的运转成本也上升。而且，在磨损部分产生粉尘，也会对制造的纳米纤维带来不良影响。

发明内容

因此，本发明再重新进行研究和实验，发现能够不产生摩擦地向流出体供给电荷的构造和方法，从而完成本申请发明。即，本发明的目的是提供在向旋转的流出体供给电荷的部分不产生磨损的纳米纤维制造装置、纳米纤维制造方法。

为实现上述目的，本发明的纳米纤维制造装置使原料液在空间中延伸而制造纳米纤维，其特征在于，具有：流出体，通过离心力使原料液向空间中流出；驱动源，使所述流出体旋转；供给电极，相对于所述流出体离开规定距离地配置，并经由所述流出体向原料液供给电荷；带电电极，相对于所述流出体离开规定距离地配置，并施加与所述流出体极性相反的电位；以及带电电源，在所述供给电极和所述带电电极之间施加规定电压。

由此，流出体和供给电极不接触地以规定距离分离地配置，从而在供给电荷的部分，不会产生摩擦。

此外，从离开规定距离的供给部向流出体供给电荷的理由不完全明确，但考虑了如下所述地将电荷供给到流出体。即，向供给电极和带电电极之间施加电压时，在流出体中，电荷(电子)偏置。与供给电极极性相反的电荷集中在供给电极的附近的流出体的部分。从被施加高电压的供给电极产生离子风。与供给电极极性相反的流出体的部分吸引离子风并从离子风夺取电荷。由于夺取的电荷与带电电极极性相反，所以被带电电极侧吸引。被吸引的电荷被赋予给原料液，并与原料液一起向空间中流出。因此，流出体中缺乏该电荷，从而再从供给电极产生的离子风中夺取该电荷。

通过反复进行以上操作，认为始终向流出体供给电荷。也就是说，在以规定距离分离的供给电极和流出体之间，即使不是接触状态，也能以空气中产生的离子风为介质持续供给电荷。

所述供给电极优选具有前端朝向所述流出体尖锐的尖端部。

由此，从尖端部分大量产生离子风，能够有效率地供给电荷。

所述尖端部优选所述尖端部朝向流出体的方向延伸，并由针状或丝状的多条棒体构成。

由此，从针状体的各自的尖端产生离子风，从而能够更有效率地供给电荷。

另外，所述流出体在与所述供给电极相对置的部分具有向放射方向突出且前端尖锐的受给部。

该情况下，也能够从受给部产生离子风，以该离子风为介质供给电荷。

而且，优选具有：气流产生装置，产生气流，该气流对从所述流出体流出的原料液的方向进行改变，并对空间中制造的纳米纤维进行输送；以及风控制部，以使所述气流产生装置产生的气流不通过所述供给电极与所述流出体之间的方式控制气流。

由此，能够避免气流对离子风带来不良影响，能够通过离子风维持供给电荷的效率。

发明的效果

根据本发明，能够废除向流出体供给电荷的供给电极与流出体的接触，不产生摩擦地向流出体供给电荷。

附图说明

图1是缺少一部分地表示纳米纤维制造装置的实施方式的俯视图。

图2是缺少放出装置的一部分地表示的俯视图。

图3是表示放出装置的外观的立体图。

图4是表示供给电极的附近的立体图。

图5是表示供给电极的尖端部的侧视图。

图6是表示导向体附近的立体图。

图7是示意地表示其他的实施方式的立体图。

图8是表示尖端部的变形的立体图。

图9是缺少流出体的其他方式而表示的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的纳米纤维制造装置的实施方式。

图1是缺少一部分地表示纳米纤维制造装置的实施方式的俯视图。

如该图所示，纳米纤维制造装置100具有放出装置101、导向体102、收集装置103、诱导装置104和气流产生装置113。

这里，将用于制造纳米纤维的原料液记作原料液300，将制造出的纳米纤维记作纳米纤维301，但在制造时，原料液300电延伸的同时向纳米纤维301变化，因此原料液300和纳米纤维301的边界是暧昧的，不能明确地区别。

放出装置101是能够使带电的原料液300和制造的纳米纤维301乘着气流放出的单元。

图2是缺少放出装置的一部分地表示的俯视图。

图3是表示放出装置的外观的立体图。

如这些图所示，放出装置101具有流出装置110、带电装置111、风洞体112、气流产生装置113和供给装置141。

流出装置110是使原料液300向空间中流出的装置，在本实施方式中，是使原料液300通过离心力以放射状流出的装置。流出装置110具有流出体115、旋转轴体116和驱动源117。

流出体115是用于使原料液300向空间中流出的部件，是设置了大量供原料液300通过的流出孔118的部件。本实施方式的情况下，流出体115是通过原料液300向内侧注入的同时由自身的旋转产生的离心力使原料液300向空间中流出的容器，并成为一端封闭的圆筒形状，并在周壁上具有大量流出孔118。流出体115为对存储的原料液300赋予电荷而由导电体形成。流出体115通过轴承119被能够旋转地支承。

具体地，流出体115的直径适当采用10mm以上且300mm以下的范围。过大时，难以通过后述的气流使原料液300和纳米纤维301集中，另外，流出体115的旋转轴偏心等、重量平衡稍偏移时，会产生大的振动，为抑制该振动，需要牢固地支承流出体115的构造。另一方面，过小时，因必须提高通过离心力使原料液300流出的旋转，会产生驱动源的负荷和振动等问题。而且，流出体115的直径优选采用20mm以上且150mm以下的范围。

另外，流出孔118的形状优选为圆形，其直径根据流出体115的壁厚设置，但适当采用大致0.01mm以上且3mm以下的范围。这是因为，流出孔118过小时，使原料液300向流出体115的外侧流出变得困难，过大时，从一个流出孔118流出的原料液300的单位时间的量变得过多(也就是说，流出的原料液300所形成的线的粗细变得过粗)，从而制造所期望的直径的纳米纤维301变得困难。

此外，通过离心力使原料液300流出的流出体115的形状不限于圆筒形状，也可以是截面多边形状的多棱筒形状或圆锥形状。只要通过流出孔118旋转，原料液300因离心力能够从流出孔118流出，可以是任何形状。另外，流出孔118的形状不限于圆形，也可以是多边形状或星形形状等。

旋转轴体116是用于对使流出体115旋转且通过离心力使原料液300流出的驱动力进行传递的轴体，是从流出体115的另一端插通在流出体115的内部、且一端部与流出体115的封闭部接合而成的棒状体。另外，另一端与驱动源即驱动源117的旋转轴连接。旋转轴体116经由绝缘体120与驱动源117连接，流出体115和驱动源117成为电绝缘状态。

这是因为，流出体115的与接地端的连接因事故等被切断时，用于保护驱动源117。旋转轴体116通过轴承119被能够旋转地支承。

驱动源117是为了通过离心力使原料液300从流出孔118流出而经由旋转轴体116向流出体115赋予旋转驱动力的装置。此外，流出体115的转速根据流出孔118的口径、所使用的原料液300的粘度和原料液内的高分子物质的种类等的关系，优选采用几rpm以上且10000rpm以下的范围，如本实施方式那样，驱动源117和流出体115是直接联动时，驱动源117的转速与流出体115的转速一致。

带电装置111是对原料液300赋予电荷而使其带电的装置。本实施方式的情况下，如图1～图3所示，带电装置111具有带电电极121、带电电源122、接地装置123和供给电极124。

带电电极121是相对于流出体115成为高电压或低电压而使流出体115产生感应电荷的部件。本实施方式的情况下，带电电极121是以包围流出装置110的前端的周围的方式配置的圆环状的部件，截面成为圆形。在向带电电极121施加正电压时，在流出装置110中感应出负电荷，在向带电电极121施加负电压时，在流出装置110中感应出正电荷。

带电电极121的大小需要比流出装置110的前端部分的直径大，但其直径优选采用50mm以上且1500mm以下的范围。此外，带电电极121的形状不限于圆环状，根据其与流出装置110的形状的关系，也可以是多边形的环状或平板状等。另外，带电电极121的截面形状也不仅限于圆形，也可以是矩形等。

接地装置123与流出装置110电连接，是能够将流出装置110维持在接地电位的部件。接地装置123的一端与供给电极124连接，另一端与大地连接。

图4是表示供给电极的附近的立体图。

图5是表示供给电极的尖端部的侧视图。

如这些图所示，供给电极124是通过流出体115向原料液300供给电荷的电极，相对于流出体115离开规定距离D地配置。另外，供给电极124在与流出体115相对的部分具有尖端尖锐的尖端部126。本实施方式的情况下，尖端部126由针状或丝状的多条棒体136构成。棒体136朝向流出体115的方向延伸，棒体136的各自的前端作为朝向流出体115伸出的尖端部126发挥功能。

供给电极124与流出体115之间的距离(本实施方式的情况下，棒体136的前端与流出体115之间的距离)即距离D优选为2mm以下。距离D比2mm长时，从供给电极124产生的离子风到达流出体115的概率减少，使原料液300有效地带电变得困难。也就是说，通过使距离D为2mm以下，即使分离，也能够成为确保在供给电极和流出体之间大致导通的状态，能够使原料液300有效地带电。另外，距离D的下限是只要供给电极124和流出体115不接触即可。此外，最初，即使在供给电极124的棒体136和流出体115接触的情况下，通过流出体115旋转，棒体136的与流出体115接触的前端部磨损，供给电极124和流出体115成为非接触的情况也包含在本发明的内容中。另外，旋转轴体116和流出体115被连接，在具有导电性地电接触的情况下，将供给电极124与旋转轴体116相对置地配置也能够得到相同的效果。也就是说，“相对于流出体离开规定距离地配置且通过所述流出体向原料液供给电荷的供给电极”是指，不仅是配置在流出体115附近的供给电极124，还包含与流出体115电连接且配置在与流出体115同样地旋转的旋转轴体116这样的部件附近的供给电极124。另外，也可以认为与流出体115电连接且旋转的部件都包含于流出体115。

带电电源122是能够向带电电极121和供给电极124之间施加高电压的电源。本实施方式的情况下，带电电源122采用直流电源。利用空间中制造的纳米纤维301的带电，使用电场诱导纳米纤维301的情况下，优选采用直流电源。另外，带电电源122是直流电源的情况下，施加在带电电极121和供给电极124之间的电压适当设定在10KV以上且200KV以下的范围的值。此外，本实施方式的情况下，不是在带电电极121和供给电极124之间直接连接带电电源122，而是供给电极124侧接地，通过带电电源122相对于接地电位向带电电极121施加电压，由此向带电电极121和供给电极124之间施加电压。因此，带电电极121能够通过与带电电源122连接的极性，选择使供给电极124成为负的高电压，还是正的高电压。例如，纳米纤维301容易带正电的情况下，使带电电极121为负的极性，纳米纤维301容易带负电的情况下，使带电电极121为正的极性等任意地设定即可。

此外，也可以任意地设定成带电电极121和供给电极124中的任意一个接地或都不接地而成为浮动状态。

另外，流出体115和带电电极121的配置也能够任意地设定，从而它们的位置关系、与带电电源122所施加的电压之间的关系也能够调整。具体地，在带电电极121和流出体115(流出孔118附近)之间的距离最近的空间中，优选成为1KV/cm以上的电场强度地调整施加电压。

此外，即使在供给电极124和带电电极121之间施加交流电压，也能够制造纳米纤维301，也可以使交流电压与高电压的直流电压重叠。

供给装置141是向流出装置110的内表面供给原料液300的装置，具有供给路114和供给源144(参照图2)。

供给路114是从位于外部的供给源144向流出体115的内侧供给原料液300的路径。本实施方式的情况下，供给路114由管体形成。

供给源144是具有用于存储原料液300的箱、和以规定压力压送原料液300的泵的装置。

气流产生装置113是用于产生对从流出装置110向空间中流出的原料液300和所制造的纳米纤维301进行输送的气流的装置。气流产生装置113设置在驱动源117的背部，并产生从驱动源117朝向流出装置110的前端的气流。气流产生装置113产生能够将从流出装置110流出的原料液300的方向改变成轴向的风力。在图2中，气流如箭头所示。作为气流产生装置113可以例示具有轴流风扇的送风机等。

此外，气流产生装置113也可以由多叶片风扇等其他的送风机构成。另外，也可以通过后述的吸引装置132在风洞体112的内侧产生气流。该情况下，纳米纤维制造装置100不具有积极地产生气流的气流产生装置113，而是通过任意装置在风洞体112等的内侧产生气流，相当于气流纳米纤维制造装置100具有气流产生装置113的结构。

风洞体112是将由气流产生装置113产生的气流引导至带电电极121和流出装置110之间的导管。本实施方式的情况下，被风洞体112引导的气流通过带电电极121的内侧，同时对从流出装置110流出的原料液300进行输送。

而且，放出装置101具有风控制部137和加热装置125。

风控制部137具有如下功能，即，使气流产生装置113产生的气流向供给电极124和流出体115之间的间隙流动，并以不成为电荷的输送的障碍的方式控制气流的功能。本实施方式的情况下，作为风控制部137，采用将气流以向规定的区域流动的方式进行引导的风路体。通过风控制部137，气流不会碰到直接供给电极124和流出体115之间的间隙，供给电极124和流出体115之间的间隙产生的离子风流动，另外，难以被中和，能够稳定地供给电荷。

加热装置125是对构成气流产生装置113产生的气流的气体进行加热的加热源。本实施方式的情况下，加热装置125是配置在风洞体112的内侧的圆环状的加热器，能够对通过加热装置125的气体进行加热。通过加热装置125加热气流，向空间中流出的原料液300的蒸发被促进，能够有效率地制造纳米纤维301。

图6是表示导向体附近的立体图。

如该图所示，导向体102是将从放出装置101放出且通过气流输送的纳米纤维301引导至规定位置的风洞。

扩散体127与导向体102连接，是使高密度状态的纳米纤维301宽范围地均等地扩散并成为低密度状态的导管，是通过平滑且连续地扩大对纳米纤维301进行引导的空间，而使输送纳米纤维301的气流的速度和纳米纤维301的速度逐渐减速的盖罩(hood)状的部件。本实施方式的情况下，扩散体127成为维持导向体102的高度而只使宽度逐渐扩大的盖罩形状。

收集装置103是对从导向体102放出的纳米纤维301进行收集的装置。本实施方式的情况下，收集装置103具有被堆积部件128、卷绕装置129和部件供给装置130。

被堆积部件128是对通过静电延伸现象制造的、被气流输送的纳米纤维301和气流进行分离而只堆积纳米纤维301的部件。本实施方式的情况下，被堆积部件128是由能够与堆积的纳米纤维301容易分离的材质构成的薄且具有柔软性的纵长的片状部件，是能够容易地透过气流并能够捕获纳米纤维301的网状的部件。具体地，作为被堆积部件128可以例示由芳香族聚酰胺纤维构成的纵长的布。而且，在被堆积部件128的表面实施特氟隆(注册商标)涂布时，因将堆积的纳米纤维301从被堆积部件128剥离时的剥离性提高而优选。另外，被堆积部件128是以卷绕成辊状的状态从部件供给装置130被供给的。

卷绕装置129是能够移送被堆积部件128的装置。本实施方式的情况下，一边卷绕纵长的被堆积部件128一边将其从部件供给装置130拉出，将被堆积部件128与堆积的纳米纤维301一起输送。卷绕装置129能够将以无纺布状堆积的纳米纤维301与被堆积部件128一起卷绕。

如图1所示，诱导装置104是用于将纳米纤维301诱导至被堆积部件128的装置。本实施方式的情况下，诱导装置104为了能够同时或选择性地实施不同的诱导方式，因而具有气体诱导装置143和电场诱导装置133。

气体诱导装置143是通过吸引气流而将纳米纤维301诱导至被堆积部件128的装置，并被配置在被堆积部件128的后方。本实施方式的情况下，气体诱导装置143具有吸引装置132和集中体131。

集中体131是接受由扩散体127扩散的气流且直到达到吸引装置132期间使气流集中的部件，并成为与扩散体127反向的漏斗形状。

吸引装置132是强制地吸引通过被堆积部件128的气流的送风机。吸引装置132是多叶片风扇或轴流风扇等的送风机，是能够将通过被堆积部件128而速度下降了的气流加速到高速度的装置。

电场诱导装置133是通过电场将带电的纳米纤维301诱导至被堆积部件128的装置，并具有诱导电极134和诱导电源135。

诱导电极134是产生用于诱导带电的纳米纤维301的电场的电极。本实施方式的情况下，诱导电极134采用能够使气流通过的金属制的网。诱导电极134被宽范围地设置在扩散体127的开口部整体。

诱导电源135是能够将诱导电极134维持成规定的电压及极性的直流电源。本实施方式的情况下，诱导电源135是能够在0V(接地状态)至200KV以下的范围内自由地变更电压和极性的直流电源。

此外，诱导电极134在实施方式中采用了金属制的网，但不限于此，也可以采用被堆积部件128的宽度方向的长度具有规定宽度的诱导电极。通过吸引装置132吸引，纳米纤维被诱导电极诱导，并且通过气流被吸引至被堆积部件128。由此，即使在使用易燃性高的溶剂的情况下，使用高密度的溶剂，也不会达到溶剂的爆炸浓度，能够安心地使用装置。

此外，带电电源122是交流电源的情况下，也可以将诱导电源135作为交流电源。

回收装置105是能够将从原料液300蒸发的溶剂从气流中分离并回收的装置。关于回收装置105，根据原料液300所使用的溶剂的种类而不同，但可以例示例如，使气体为低温而使溶剂结露并回收的装置、使用活性碳或沸石而只吸附溶剂的装置、使溶剂溶入液体等的装置、和组合它们而成的装置。

这里，作为构成纳米纤维301的高分子物质可以列举聚丙烯、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-phenyleneterephthalate)、聚间苯二甲酸对苯二酯(poly p-phenylene isophthalate)、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯腈、聚丙烯腈-异丁烯酸酯共聚物、聚碳酸脂、多芳基化合物、聚酯碳酸酯、聚酰胺、芳族聚酰胺、聚酰亚胺、聚己内酯、聚乳酸、聚乙醇酸、胶原、聚羟基丁酸、聚醋酸乙烯酯、多肽等及它们的共重合体。另外，可以是从上述选择的一种，或者，也可以是多个种类混合。此外，上述只是例示，本发明不限于上述高分子物质。

作为原料液300所使用的溶剂可以列举甲醇、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、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、吡啶、水等。另外，可以是从上述选择一种，或者，也可以是多个种类混合。此外，上述只是例示，本发明不限于上述溶剂。

而且，也可以向原料液300添加骨材和增塑剂等的添加剂。作为该添加剂可以列举氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、氟化物、硫化物等，但从耐热性、加工性等观点出发优选使用氧化物。作为该氧化物可以列举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。另外，可以从上述选择一种，或者，也可以多个种类混合。此外，上述只是例示，本发明不限于上述添加剂。

溶剂和高分子物质的混合比例因溶剂和高分子物质而不同，但溶剂量优选约60重量％至98重量％之间。

如上所述，溶剂蒸气因气流而不滞留地被处理，从而原料液300如上所述地含有50重量％以上的溶剂也能充分地蒸发，能够产生静电延伸现象。因此，从作为溶质的高分子稀薄的状态制造纳米纤维301，还能够制造更细的纳米纤维301。另外，由于原料液300的可调整范围宽，所以制造的纳米纤维301的性能的范围也能变宽。

以下，对使用了如上所述地构成的纳米纤维制造装置100的纳米纤维301的制造方法进行说明。

首先，使气流产生装置113及吸引装置132运转，在风洞体112、导向体102、扩散体127和集中体131的内侧产生一定方向的气流(气流产生工序)。在以上的状态下，以导向体102内的风量成为每分钟30立方米的方式调整纳米纤维制造装置100。

其次，通过供给装置141从供给部142向流出体115的内侧供给原料液300(原料液供给工序)。原料液300从供给源144通过供给路114被供给到流出体115的内侧。具体地，纳米纤维301的材质选定聚氨酯，溶剂(也称为溶媒)选定N，N-二甲基乙酰胺。混合比例是25重量％的聚氨酯和75重量％的N，N-二甲基乙酰胺。

然后，通过带电电源122使带电电极121成为正或负的高电压。在该状态下，在供给电极124和流出体115之间产生间隙，但电荷集中在流出体115，电荷转移到从流出孔118向空间中流出的原料液300，从而原料液300带电(带电工序)。

与所述带电工序同步地通过驱动源117使流出体115旋转，通过离心力使原料液向空间中流出(流出工序)。

具体地，使用前端的外径为Φ60mm的流出体115。流出体115沿周方向以等间隔设置74个流出孔118，流出孔118的口径是0.3mm。另一方面，带电电极121使用内径为Φ600mm的电极，通过带电电源122使带电电极121相对于接地电位成为负60KV。由此，在流出体115中感应出正电荷，从而带正电的原料液300流出。流出体115的转速是1500rpm。供给电极124和流出体115的间隙是0.5mm左右。在该状态下，从带电电源122流出10μA的电流。

从流出体115流出的原料液300通过气流被输送(输送工序)，乘着气流被导向体102引导。

这里，原料液300的带电状态和带电电极121是极性相反，从而被库仑力吸引而向带电电极121的方向飞行，但向着带电电极121的几乎所有原料液300因气流而改变方向，从而朝向导向体飞行。

另外，所述气流被加热装置125加热，并引导原料液300的飞行，并且向原料液300提供热量而促进溶剂的蒸发并促进静电延伸。

如上所述地从放出装置101放出的纳米纤维301被导入导向体102。而且，纳米纤维301在导向体102的内侧由气流输送的同时被引导向收集装置103(导向工序)。

被输送到扩散体127的纳米纤维301在这里速度急剧降低，并且成为均匀的分散状态(扩散工序)。

在该状态下，配置在被堆积部件128的背侧的吸引装置132，吸引蒸发了的蒸发成分即溶剂、和气流，并将纳米纤维301诱导至被堆积部件128上(诱导工序)。另外，由被施加了电压的诱导电极134产生电场，还通过该电场诱导纳米纤维301(诱导工序)。

如上所述，通过被堆积部件128，纳米纤维301从气流分离而被收集(收集工序)。被堆积部件128被卷绕装置129缓慢地移送，从而纳米纤维301也作为沿移送方向延伸的纵长的带状部件被回收。

通过了被堆积部件128的气流被吸引装置132加速，而到达回收装置105。在回收装置105中，从气流分离溶剂成分并进行回收(回收工序)。

使用如上所述地构成的纳米纤维制造装置100，通过实施以上的纳米纤维制造方法，以高速旋转的流出体115和供给电极124处于非接触的同时，能够制造纳米纤维301。

因此，流出体115和供给电极124的磨损消失，能够削减替换流出体115和供给电极124等的手续和成本。另外，也没有了因摩擦产生的粉尘等影响所制造的纳米纤维301的品质的问题，能够实现纳米纤维301的品质的提高。

此外，如图7所示，也可以在流出体115的周方向整体设置前端尖锐的尖端部126。而且，也可以在流出体115和供给电极124方设置尖端部126。另外，尖端部126不限于由安装为毛状的细的棒体136的集合体构成，也可以是前端尖或视为该状态而电荷容易集中的形状。例如，尖端部126可以是如图8(a)所示的刀刃形状，也可以是图8(b)所示的前端微小的球形。

另外，如图9所示，也可以是流出体115的内空间由与流出孔118直接导通的导出空间151和供给原料液300的供给空间152构成，通过注入口153从供给空间152向导出空间151供给原料液300。另外，原料液300的供给也可以使用空气压缩机等通过空气向位于供给空间152的原料液300施加压力A而进行的。另外，也可以通过阀杆等的压力供给部件将压力A施加到原料液300。在这样的流出体115的情况下，供给电极124也能相对于流出体115离开距离D地配置。而且，如图9所示，流出孔118也可以配置在流出体115尖状突出的位置。另外，流出孔118也可以以等间隔配置在流出体115的周围一周，在旋转轴方向上只配置一列。

此外，在实施方式中，为了流出体115能够接地，将供给电极124与接地装置123连接，通过带电电源122向带电电极121施加了规定的电压，但不限于此，通过相对于流出体离开规定距离地配置的供给电极124将规定的电压供给到流出体115侧，即使带电电极121接地，也能够得到与本申请的实施方式中公开的结构相同的效果。

工业实用性

本发明能够用于纳米纤维的制造、使用了纳米纤维的纺丝、无纺布的制造。

附图标记的说明

100 纳米纤维制造装置

101 放出装置

102 导向体

103 收集装置

104 诱导装置

105 回收装置

110 流出装置

111 带电装置

112 风洞体

113 气流产生装置

114 供给路

115 流出体

116 旋转轴体

117 驱动源

118 流出孔

119 轴承

120 绝缘体

121 带电电极

122 带电电源

123 接地装置

124 供给电极

125 加热装置

126 尖端部

127 扩散体

128 被堆积部件

129 卷绕装置

130 部件供给装置

131 集中体

132 吸引装置

133 电场诱导装置

134 诱导电极

135 诱导电源

136 棒体

137 风控制部

141 供给装置

142 供给部

143 气体诱导装置

144 供给源

300 原料液

301 纳米纤维

Claims (8)

1.一种纳米纤维制造装置，使原料液在空间中延伸而制造纳米纤维，其特征在于，具有：

流出体，通过离心力使原料液向空间中流出；

驱动源，使所述流出体旋转；

供给电极，相对于所述流出体离开规定距离并与所述流出体非接触地配置，并经由所述流出体向原料液供给电荷；

带电电极，相对于所述流出体离开规定距离地配置，并施加与所述流出体极性相反的电位；以及

带电电源，在所述供给电极和所述带电电极之间施加规定电压。

2.如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，其特征在于，所述供给电极具有前端朝向所述流出体尖锐的尖端部。

3.如权利要求2所述的纳米纤维制造装置，其特征在于，所述尖端部朝向流出体的方向延伸，并由针状或丝状的多条棒体构成。

4.如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，其特征在于，所述流出体在与所述供给电极相对置的部分具有向放射方向突出且前端尖锐的受给部。

5.如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，其特征在于，还具有：

气流产生装置，产生气流，该气流对从所述流出体流出的原料液的方向进行改变，并对空间中制造的纳米纤维进行输送；以及

风控制部，以使所述气流产生装置产生的气流不通过所述供给电极与所述流出体之间的方式控制气流。

6.如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，其特征在于，还具有：

收集装置，收集纳米纤维；以及

诱导装置，将纳米纤维诱导至所述收集装置。

7.如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，其特征在于，所述供给电极是在确保该供给电极与所述流出体之间大致电导通的范围内分离地配置。

8.一种纳米纤维制造方法，使原料液在空间中延伸而制造纳米纤维，其特征在于，

通过离心力使原料液从通过驱动源而旋转的流出体向空间中流出，

从相对于所述流出体离开规定距离并与所述流出体非接触地配置的供给电极经由所述流出体向原料液供给电荷，

通过带电电源向相对于所述流出体离开规定距离地配置的带电电极与所述供给电极之间施加规定的电压。

Images