CN102369316A

CN102369316A - 纳米纤维制造装置、纳米纤维制造方法

Info

Publication number: CN102369316A
Application number: CN2010800145284A
Authority: CN
Inventors: 石川和宜; 黑川崇裕; 住田宽人
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: CN102369316B; WO2011058708A1; US20120025429A1; JP4733225B1; JP2011208340A; KR20120080133A; US8696973B2

Abstract

具备：流出体(115)，具有流出孔(118)，使原料液(300)向一定的方向流出；带电电极(128)，具有导电性，并被配置成与所述流出体(115)相距规定的间隔；带电电源(122)，将规定的电压施加到所述流出体(115)与所述带电电极(128)之间；以及决定机构(102)，针对以假设的最短的路径来连接所述流出孔(118)的尖端开口部(119)与作为纳米纤维(301)的收集位置的收集部的最短路径的长度B，决定原料液(300)等的飞翔路径，以使得原料液(300)等的飞翔路径长度比最短的路径长。

Description

纳米纤维制造装置、纳米纤维制造方法

技术领域

本发明涉及利用静电延伸现象，来制造具有亚微米级或纳米级细小的纤维(纳米纤维)的纳米纤维制造装置、纳米纤维制造方法。

背景技术

作为制造由树脂等构成并具有亚微米尺度或纳米尺度的直径的丝状(纤维状)物质的方法，目前已知的是利用静电延伸现象(静电纺丝)的方法。

该静电延伸现象是指，树脂等溶质被分散或被溶解到溶剂中的原料液，通过喷嘴等被流出(喷射)到空间，并且将电荷施加给原料液使其带电，并通过使在空间飞行的原料液电延伸，从而获得纳米纤维。

若更具体地说明静电延伸现象如以下所述。即，带电并被流出到空间的原料液，在空间飞行的过程中溶剂逐渐地蒸发。这样，虽然飞行中的原料液的体积逐渐减少，但施加到原料液的电荷会残留到原料液中。其结果是，在空间飞行中的原料液中的电荷密度逐渐上升。并且，由于溶剂继续蒸发，原料液的电荷密度进一步增大，在原料液中产生的推斥方向的库仑力超过原料液的表面张力之时，发生原料液爆发性地线状延伸现象。这就是静电延伸现象。通过该静电延伸现象在空间连续地几何级数地发生，从而由直径为亚微米级或纳米级的树脂构成的纳米纤维被制造出来。

在利用像以上这样的静电延伸现象来制造纳米纤维的情况下，如专利文献1中所记载的装置那样，利用了具备将原料液流出到空间中的喷嘴、以及被配置在远离所述喷嘴的位置并在与所述喷嘴之间施加高电压的电极的装置。并且，原料液的带电量取决于所述喷嘴与所述电极之间的距离，以及被施加的电压，构成原料液的溶剂的蒸发量取决于所述喷嘴与所述电极之间的距离。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1日本特开2002-201559号公报

发明概要

发明要解决的技术问题

但是，会出现因作为制造对象的纳米纤维的种类的不同，即因构成原料液的溶质的种类的不同而改变溶剂的情况。并且，即使是相同的溶剂，也会出现因气温以及湿度而挥发状态发生变化的情况。即，根据原料液的种类以及纳米纤维制造时的环境，由于原料液以溶剂没有充分挥发的状态到达了电极，因此，不能充分地实现静电延伸现象，从而发生不能制造良好的纳米纤维的情况。

为了解决这样的问题，可以考虑到使所述喷嘴与所述电极之间的距离变长，也就是说使原料液的飞翔距离变长，这样就能够确保使溶剂挥发时间变长。但是，在这种情况下，由于使所述喷嘴与所述电极之间的距离变长，因此，相应地也需要将施加在两者之间的电压增高，不然，原料液就不能充分地带电，这样也不能得到良好的纳米纤维。而且，为了施加高的电压，还需要对装置进行高度的绝缘处理。并且，要使所述喷嘴与所述电极之间的距离变长，还需要使装置大型化。

发明内容

本发明鉴于上述的课题，目的在于提供一种纳米纤维制造装置以及纳米纤维制造方法，既能够使流出体与电极之间维持一定的距离，又能够控制原料液中所包含的溶剂的挥发量，从而能够确保良好的纳米纤维的制造，所述流出体是喷嘴等能够使原料液流出的流出体，所述电极将高电压施加于该电极与该流出体之间。

解决技术问题所采用的手段

为了实现上述的目的，本发明所涉及的纳米纤维制造装置，使原料液在空间中电延伸以制造纳米纤维，并使该纳米纤维堆积到规定的区域，其中具备：流出体，具有流出孔，使原料液向一定的方向流出；带电电极，具有导电性，并被配置成与所述流出体相距规定的间隔；带电电源，将规定的电压施加到所述流出体与所述带电电极之间；以及决定机构，针对以假设的最短的路径来连接所述流出孔的尖端开口部与作为纳米纤维的收集位置的收集部的最短路径长度，决定原料液或纳米纤维的飞翔路径，以使得原料液或纳米纤维的飞翔路径长度比最短的路径长。

据此，在维持一定的流出体与带电电极之间的距离的状态下，通过决定原料液或纳米纤维的飞翔路径，从而能够使原料液所包含的溶剂的挥发时间变长，并能够确保挥发量。而且，由于能够与流出体和带电电极之间的距离相对应地，使被施加在流出体与带电电极之间的电压维持为稳定，因此能够实现小型的装置，并且能够在回避放电等危险性的状态下制造良好的纳米纤维。

并且，为了实现上述的目的，本发明所涉及的纳米纤维制造方法，使原料液在空间中电延伸来制造纳米纤维，并将该纳米纤维堆积于规定的区域，在该纳米纤维制造方法中，使原料液从具有流出孔的流出体流出，所述流出孔能够使原料液向一定的方向流出；由带电电源将规定的电压施加到所述流出体与带电电极之间，所述带电电极具有导电性，并被配置成与所述流出体相距规定的间隔；由决定机构，针对以假设的最短的路径来连接所述流出孔的前端开口部与所述收集部的最短路径的长度，决定原料液或纳米纤维的飞翔路径，以使原料液或纳米纤维的飞翔路径的长度比最短路径的长度长。

发明效果

通过本发明，即使在既能够使流出体与带电电极之间维持一定的距离，又能够维持一定的施加电压的情况下，也能够使用不同的原料液来制造具有一定质量的纳米纤维。并且，即使在使用相同种类的原料液的情况下，也能够按照制造纳米纤维的环境来控制溶剂的挥发量，从而能够将制造的纳米纤维维持在一定的质量。

附图说明

图1是示出纳米纤维制造装置的斜视图。

图2是示出将流出体切开后的斜视图。

图3是示出将纳米纤维制造装置的重要部分切开后的其中一部分的侧面图。

图4是用于决定设定长度D的流程图。

图5是为了示出其他的决定机构而将纳米纤维制造装置的重要部分切开后的其中一部分的侧面图。

图6是为了示出其他的决定机构而将纳米纤维制造装置的重要部分切开后的其中一部分的侧面图。

图7是为了示出其他的决定机构而将纳米纤维制造装置的重要部分切开后的其中一部分的侧面图。

图8是为了示出其他的决定机构而将纳米纤维制造装置的重要部分切开后的其中一部分的侧面图。

图9是示出流出体的其他的例子的斜视图。

图10是示出将其他的实施例所涉及的纳米纤维制造装置的重要部分切开后的其中一部分的侧面图。

图11是示出将其他的实施例所涉及的纳米纤维制造装置的重要部分切开后的其中一部分的侧面图。

图12是示出将其他的实施例所涉及的纳米纤维制造装置的重要部分切开后的其中一部分的侧面图。

图13是示出将其他的实施例所涉及的纳米纤维制造装置的重要部分切开后的其中一部分的侧面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的纳米纤维制造装置以及纳米纤维制造方法进行说明。

(实施例1)

图1是示出纳米纤维制造装置的斜视图。

如该图所示，纳米纤维制造装置100是，使原料液300在空间中电延伸，以制造纳米纤维301，并将纳米纤维301收集到规定的收集部A的装置，该纳米纤维制造装置100具备：流出体115、带电电极128、带电电源122以及决定机构102。并且，在本实施例的情况下，纳米纤维制造装置100具备回收机构129，该回收机构129通过被配置在收集部A的被堆积部件200，堆积并收集纳米纤维301，并将堆积的纳米纤维301与被堆积部件200一起回收。

并且，在本说明书以及附图中，为了便于区别而记载为原料液300和纳米纤维301，而在纳米纤维301的制造过程中，也就是说在发生静电延伸现象的阶段，由于原料液300被逐渐地制造为纳米纤维301，因此没有必要明确原料液300与纳米纤维301的界线。

图2是示出切开流出体之后的斜视图。

流出体115是通过原料液300的压力(也包含重力的情况)，使原料液300流出到空间的部件，流出体115具备：流出孔118和存积槽113。并且，流出体115是以与原料液300接触的部分的至少一部分具有导电性的部件构成的，该部件可以作为向流出的原料液300供给电荷的电极来发挥作用。在本实施例中，流出体115整体以金属构成。另外，只要金属的种类是具有导电性的就可以，没有特殊地限定，可以选定黄铜或不锈钢等任意的材料。

流出孔118是用于使原料液300向一定的方向流出的孔。在本实施例的情况下，在流出体115被设置了多个流出孔118，在流出体115所具有的细长的长方形的面被设置有前端开口部119，该前端开口部119位于流出孔118的前端并且被并排配置。因此，以从流出孔118流出的原料液300的流出方向相对于流出体115为相同方向的状态，流出孔118被设置到流出体115。

另外，流出孔118的孔长以及孔径没有特殊的限定，可以根据原料液300的粘度等来选定适当的形状。具体而言，孔长最好从1mm以上、5mm以下的范围内选定。孔径最好从0.1mm以上、2mm以下的范围内选定。并且，流出孔118的形状并非被限定为圆筒形状，可以选定任意的形状。尤其是前端开口部119的形状，并非限定于圆形，也可以是三角形或四角形等多角形，或者是星形等具有向内侧突出部分的形状等。

并且，在从流出孔118流出的原料液300相对于带电电极128的方向能够维持一定的情况下，流出体115也可以相对于带电电极128移动。

并且，在本实施例的情况下，如图1所示，纳米纤维制造装置100具备供给机构107。供给机构107是将原料液300供给到流出体115的装置，具备：大量存积原料液300的容器151、以规定的压力搬送原料液300的泵(图中未示出)、以及用于导向原料液300的导向管114。

如图1所示，带电电极128以与流出体隔开规定的间隔而被配置，并且是将高电压施加到自身与流出体之间的部件，并且是将通过静电延伸现象而被制造的纳米纤维301诱导到带电电极128一侧的部件。在本实施例的情况下，带电电极128是由块状的导体构成的部件，该块状的导体所持的一个面是朝向流出体115(z轴方向)缓慢突出的弯曲的面。并且，在本实施例的情况下，带电电极128接地。通过使带电电极128弯曲，从而能够使载置于带电电极128的被堆积部件200(待后述)、以及纳米纤维301堆积的部分突出弯曲。这样，能够防止因被堆积在被堆积部件200之后的纳米纤维301收缩，而造成的被堆积部件200的翘曲。并且，带电电极128在本实施例中作为构成收集部A的一个部件来发挥作用，由带电电极128诱导的纳米纤维301，通过被堆积在带电电极128上所载置的被堆积部件200上而被收集。

带电电源122是能够将高电压施加到流出体115与带电电极128之间的电源。在本实施例的情况下，带电电源122为直流电源，施加的电压最好从5KV以上、100KV以下的范围的值中来设定。

如本实施例所述，将带电电源122的一个电极设定为接地电位，只要使带电电极128接地，就能够使比较大型的带电电极128成为接地状态，从而能够期待着提高安全性。

并且，也可以是，将电源连接到带电电极128，将带电电极128维持为高电压，并通过将流出体115接地，从而将电荷附加到原料液300。并且，带电电极128和流出体115都可以是不接地的连接状态。

并且，带电电极128也可以不存在于收集部A。即，带电电极128也可以存在于与收集部A不同的位置(例如相对于收集部A离流出体115近的位置)，该带电电极128也可以使从流出体115流出的原料液300带电。并且，在这种情况下，收集部A也可以具备仅用于将纳米纤维诱导到电场的诱导电极，收集部A也可以不具备电极，而可以通过气流来将纳米纤维搬送到收集部A(被堆积部件)。

并且，带电电极128的表面也可以不是弯曲的面，而可以是平面。

决定机构102是针对最短路径的长度B(参照图3)，来决定原料液300或纳米纤维301的飞翔路径的部件或装置，以使得原料液300或纳米纤维301的飞翔路径的长度C(参照图3)比最短路径的长度B长，所述最短路径的长度B是指以假设的最短路径来连接流出孔的前端开口部119与收集部A之间的长度。

并且，在本实施例的情况下，最短路径的长度B是以假设的最短的路径来连接流出孔118的前端开口部119与带电电极128之间的长度。

图3是示出将纳米纤维制造装置的重要部分切开后的一部分的侧面图。

如该图所示，在本实施例的情况下，决定机构102具备决定电极123和施加机构121。

决定电极123是具有导电性的部件，以与流出体115成为同等电位来连接的状态而被配置。在本实施例的情况下，决定电极123被配置在流出体115与带电电极128之间，并且沿着流出孔118的前端开口部119的排列方向而被配置。在此，“流出体115与收集部A之间”之意是，包括流出体115的近旁以及带电电极128的近旁。

并且，决定电极123被配置在能够以电来推斥刚刚从流出体115流出的原料液300或在此之后的原料液300的位置。例如，可以被配置在流出体115的侧方或连接流出体115与收集部A的最短路径的侧方，并且离流出体115比较近的位置等。

并且，决定电极也可以作为流出体115来发挥作用。即，通过以最近的距离来配置两个流出体115，从而对于一方的流出体115而言，另一方的流出体115则作为决定电极123来发挥作用。

施加机构121是将规定的电位施加到决定电极123的部件或装置。在本实施例的情况下，施加机构121为了与流出体115成为同等电位，因此是将流出体115与决定电极123电连接的导线(也包括母线等)。

并且，施加机构121也可以具备与带电电源122不同的其他的电源，并通过该电源将规定的电位施加到决定电极123。并且，也可以不必与流出体115具有同等电位，可以对决定电极123施加任意的电位。

通过以上的决定机构102，由与流出体115具有同等电位的决定电极123，而流出体115与带电电极128之间产生的电场受到影响，即，原料液300或纳米纤维301由决定电极123推斥，而以远离决定电极123的路径来飞翔，原料液300或纳米纤维301的飞翔路径的长度C则被决定为，比最短路径的长度B长出设定长度D。严密地说，该记载相当于，向水平方向飞翔设定长度D之后，再铅垂落下B的长度的飞翔路径。但是，实际上如图3所示的路径，原料液300或纳米纤维301由于一边下降一边向水平方向移动D，因此向斜下方落下之后，在决定机构102的影响逐渐消失之时，则成为向铅垂方向下降的路径。因此，严密地说，上述的记载成为“决定了飞翔路径的长度C，以使得最终降下位置从最短路径的长度B中的纳米纤维301到达收集部A的位置，向水平方向移动设定长度D”。即，上述记载包含了这个意思。

据此，可以不必变更流出体115与带电电极128的最短路径的长度B，就能够使原料液300中的溶剂的挥发时间增长，该增长的挥发时间就相当于与设定长度D所对应的时间。因此，能够提高静电延伸现象发生的可能性，从而能够制造高质量的纳米纤维301。

另外，为了决定原料液300或纳米纤维301的飞翔路径，在本实施例的情况下，也可以具备用于变更决定电极123的位置的位置变更机构。并且，也可以是变更决定电极123的形状或大小的机构。而且，在决定电极123与其他的电源相连接的情况下，也可以变更施加到决定电极123的电压，并可以变更飞翔路径。

被堆积部件200是膜状的部件，以被卷绕在供给辊127的状态而被供给。并且，被堆积部件200由回收机构129卷取，而能够移动向图1中的箭头所示的方向。并且，为了使被堆积部件200沿着带电电极128的弯曲被配置并能够移动，而以棒状的压脚部件125从上方压住，该棒状的压脚部件125是以能够旋转的状态而被安装配置于带电电极128的两端的近旁。

接着，对利用了具有以上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。

图4是用于决定设定长度D的流程图。

如该图所示，算出或测定在没有决定机构102、或没有由决定机构102决定的情况下的参考时间T(S101)。在此，参考时间T是指，在没有决定机构102或者没有由决定机构102决定的状态下，原料液300从流出体115流出，该原料液300变化为纳米纤维301，该纳米纤维301到达带电电极128的时间，并且是原料液300或纳米纤维301的飞翔路径的长度为最短路径的长度B时的时间。

接着，对参考时间T与干燥所需时间DR进行比较(S104)。在此，干燥所需时间DR是指，在原料液300从流出体115流出之后，充分地发生静电延伸现象，直到得到良好的纳米纤维301为止的时间。

在比较的结果为参考时间T比干燥所需时间DR长的情况下，由于无需决定原料液300或纳米纤维301的飞翔路径，因此不必算出设定长度D而结束(S104的“是”)。

另外，在参考时间T比干燥所需时间DR短的情况下，移向下一个步骤(S104的“否”)。

接着，算出追加飞翔时间U。具体而言，利用U＝DR-T的公式来算出(S107)。

接着，算出能够满足追加飞翔时间U的设定长度D(S110)。严密地来说，算出作为能够满足追加飞翔时间U的最终降下位置的水平方向的移动量的设定长度D。

如以上所述，设定长度D被算出。并且，为了成为被算出的设定长度D而调整决定机构102。

另外，设定长度D也可以是通过实验而决定的结果，该实验是指，调整决定电极123的位置以及形状、大小，在原料液300从流出体115流出之后，充分地发生静电延伸现象，并得到良好的纳米纤维301的状态的实验。并且，也可以是通过以下这样的实验而决定的结果，该实验是指，在决定电极123与其他的电源相连接的情况下，可以通过变更施加到决定电极123的电压，并得到良好的纳米纤维301的状态的实验。

利用通过以上所述而被调整的纳米纤维制造装置100，从而能够制造纳米纤维301。

首先，由供给机构107将原料液300供给到流出体115(供给工序)。据此，原料液充满流出体115的存积槽113。

在此，作为构成纳米纤维301的树脂，溶解或分散于原料液300的溶质，可以是：聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氧化乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸间苯二酯(poly m-phenylene terephthalate)、聚间苯二甲酸对苯二酯(polyp-phenylene isophthalate)、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚丙烯腈、聚丙烯腈-异丁烯酸酯共聚物、聚碳酸脂、多芳基化合物、聚酯碳酸酯、聚酰胺、芳族聚酰胺、聚酰亚胺、聚己内酯、聚乳酸、聚乙醇酸、胶原、聚羟基丁酸、聚醋酸乙烯酯、多肽等，以及这些物质的共聚物等高分子物质。并且，可以至少从这些物质中选择一种，或者可以混在多种。并且，上述这些仅为举例，本发明并非受上述这些树脂所限。

作为被使用于原料液300的溶剂，能够举例示出具有发挥性的有机溶剂等。具体而言，可以举例示出：甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、六氟异丙醇、四甘醇、三甘醇、二苯甲醇、1，3-二氧环戊烷、1，4-二恶烷、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、甲基正己基酮、甲基正丙基酮、二异丙基酮、二异丁基酮、丙酮、六氟丙酮、苯酚、甲酸、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丙酯、氯甲烷、氯乙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、邻氯甲苯、对氯甲苯、三氯甲烷、四氯化碳、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、三氯乙烷、二氯丙烷、二溴乙烷、二溴丙烷、溴甲烷、溴乙烷、溴丙烷、醋酸、苯、甲苯、己烷、环己烷、环己酮、环戊烷、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙腈、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、吡啶、水等。并且，可以至少从这些物质中选择一种，或者可以混在多种。并且，上述仅为例子，本发明所使用的原料液300并非受采用上述的溶剂所限。

并且，也可以将无机的固体材料添加到原料液300中。作为该无机固体材料可以列举出：氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物、氟化物、硫化物等，不过从被制造的纳米纤维301的耐热性、加工性等观点来看，最好是使用氧化物。作为氧化物可以列举出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，可以至少从这些物质中选择一种，或者可以混在多种。并且，上述仅为例子，被添加到本发明的原料液300中的物质并非受上述的添加剂所限。

原料液300中溶剂与溶质的混合比率会因选定的溶剂的种类和溶质的种类而不同，溶剂量的重量百分比最好约在60至98之间。溶质的重量百分比最好成为5至30。

接着，由带电电源122使流出体115成为正或负的高电压。电荷集中于与接地的带电电极128相对的流出体115的前端开口部119，该电荷通过流出孔118并转移到流出到空间的原料液300，从而原料液300带电(带电工序)。

上述的带电工序与供给工序在同时期被执行，带电的原料液300从流出体115的前端开口部119流出(流出工序)。

从流出体115流出的原料液300或纳米纤维301的飞翔路径由决定机构102来决定，以使得相对于以假设的最短的路径来连接流出孔118的前端开口部119与收集部A之间的最短路径的长度B而言，原料液或纳米纤维301的飞翔路径C比最短路径的长度B长出设定长度D(决定工序)。

接着，通过对在空间中飞行的原料液300进行一定程度的静电延伸现象作用，从而纳米纤维301被制造出来(纳米纤维制造工序)。在此，从各个流出孔118飞行的原料液300不会相互缠绕，而以细线状态流出。据此，原料液300几乎全部变化为纳米纤维301。并且，由于维持了流出孔118的前端开口部119与带电电极128之间的最短路径的长度B这一状态，因此，原料液300能够以强的带电状态(高电荷密度)流出。另外，由于作为原料液300或纳米纤维301的飞翔距离的飞翔路径的长度C比最短路径的长度B长，因此即使静电延伸经过多次来发生，也能够大量地制造出线径细的良好的纳米纤维301。

在此状态下，纳米纤维301沿着在流出体115与带电电极128之间发生的电场，而飞行向被堆积部件200，纳米纤维301堆积，并由被堆积部件200的收集部A来收集(堆积工序)。被堆积部件200由于由回收机构129缓慢移送，因此纳米纤维301作为向移送方向延伸的较长的带状部件而堆积。

通过利用具有以上这种构成的纳米纤维制造装置100，从而不仅能够使纳米纤维制造装置100小型化，而且能够充分地发生静电延伸现象，从而能够制造良好的纳米纤维301。并且，通过变更决定电极123的位置、形状、大小等，即使在原料液300不同的情况下也能够应对。

接着，对决定机构102的其他的实施例进行说明。

图5是示出为了示出其他的决定机构而将纳米纤维制造装置的重要部分切开后的一部分的侧面图。

如该图所示，决定机构102具备：决定电极123和施加机构121。

决定电极123，被配置在比起流出体115而言更靠近带电电极128的位置，是沿着流出孔118的配置方向而延伸的圆棒状的金属。通过使决定电极123成为圆棒状，从而即使被配置在带电电极128的近旁，在与带电电极128之间也不容易放电。

施加机构121是能够将规定的电位施加于决定电极123的直流电源。

在本实施例的决定机构102的情况下，通过由施加机构121来使决定电极123的电位发生变化，从而能够任意地使设定长度D发生变化。另外，即使在本实施例中，即使变更决定电极123的位置、大小、形状，也包含在本发明范围内，并且能够得到同样的作用效果。

图6是示出为了示出其他的决定机构而将纳米纤维制造装置的重要部分切开后的一部分的侧面图。

流出体115所具备的流出孔118被设置成，与以设想的最短路径来连接流出孔118的前端开口部119和带电电极128之间的连线(最短路径的长度B)相交，并使原料液向一定的方向流出。

决定机构102具备加压机构124，该加压机构124决定从流出孔118流出的原料液300的压力。具体而言，加压机构124是能够以规定的压力将原料液300压送的液体泵。

通过以上的构成，由加压机构124的设定压力，给予原料液300一个初始速度，因而能够抵抗因在流出体115与带电电极128之间发生的电场而产生的诱导力以及重力，来使原料液300飞翔，通过使加压机构124的设定压力发生变化，从而能够决定原料液300或纳米纤维301的飞翔路径。据此，可以不必变更流出体115与带电电极128的最短路径的长度B，就能够使溶剂从原料液300挥发的时间增长，该增长的时间相当于与设定长度D相对应的时间。因此，静电延伸现象的发生可能性增高，从而能够制造良好的纳米纤维301。

另外，决定机构102也可以具备偏斜机构，该偏斜机构能够使流出体115向图中的箭头方向偏斜。通过偏斜机构也能够决定原料液300或纳米纤维301的飞翔路径，而且，通过与加压机构124相组合，从而能够更详细地决定飞翔路径。

图7是示出为了示出其他的决定机构而将纳米纤维制造装置的重要部分切开后的其中一部分的侧面图。

决定机构102具备位置决定机构126，决定流出体115与带电电极128之间的位置关系，以使得以最短的假设的路径来连接流出孔118的前端开口部119与收集部A(带电电极128)的最短路径，以规定的角度与铅垂方向(图中的z方向)相交。在本实施例的情况下，位置决定机构126是能够按照该图中的箭头方向旋转的圆板，流出体115和带电电极128以从位置决定机构126的面向图中的y方向(垂直于纸面的方向)突出的状态而被安装。并且，通过使位置决定机构126旋转并固定在规定的位置，从而能够决定流出体115与带电电极128之间的位置关系，即能够决定所希望的相对于流出体115的带电电极128的角度，也就是说能够决定相对于铅垂方向的角度。

并且，位置决定机构126可以不必被限定为圆板，只要能够发挥上述的功能，对形状没有特殊的限定。

通过以上的构成，使重力作用于，与由流出体115与带电电极128之间发生的电场而产生的诱导力相交的方向，从而能够使原料液300飞翔，通过使流出体115与带电电极128之间的位置关系发生变化，从而能够决定原料液300或纳米纤维301的飞翔路径。据此，可以在不必变更流出体115与带电电极128的最短路径的长度B的状态下，来使溶剂从原料液300挥发的时间增长，该被增长的时间相当于与设定长度D相对应的时间。因此，能够使静电延伸现象发生的可能性提高，从而能够制造良好的纳米纤维301。

图8是示出为了示出其他的决定机构而将纳米纤维制造装置切开后的其中一部分的侧面图。

决定机构102具有气流发生机构130，该气流发生机构130使气流发生在与最短路径相交的方向，并决定原料液300或纳米纤维301的飞翔路径，所述最短路径是流出孔118的前端开口部119与收集部A(带电电极128)之间的假设的最短的连接路径。

在本实施例的情况下，气流发生机构130具备轴流风扇或多叶风扇，该气流发生机构130是能够收集作为存在于气流发生机构130的周边的气体的空气，并以规定的压力向规定的方向送风的装置。

通过以上的构成，能够使由气流发生机构130发生的气流作用于，与在流出体115与带电电极128之间发生的电场所产生的诱导力相交的方向上，并能够使原料液300飞翔，通过改变气流发生机构130的安装位置或气流的压力，来决定原料液300或纳米纤维301的飞翔路径。据此，可以不必变更流出体115与带电电极128的最短路径的长度B，就能够使原料液300中的溶剂的挥发时间增长与设定长度D相对应的时间部分。因此，能够提高静电延伸现象的发生可能性，从而能够制造良好的纳米纤维301。

另外，气流发生机构130不仅可以通过风扇对空气进行压送，而且也可以通过将以高压状态被保持在箱内的气体吐出，而发生气流。并且，使用的气体也可以不仅是空气，也可以使用氮等惰性气体或过热水蒸气等。并且，决定机构102也可以具备使气流的温度上升的加热机构。通过利用气流来决定原料液300或纳米纤维301的飞翔路径，从而不仅能够使原料液300中所包含的溶剂的挥发时间赢得与设定长度D相对应的时间部分，而且能够期待得到由气流来促进溶剂的挥发效果。而且，通过使气流得温度升高，从而能够期待促进挥发的效果。

并且，本发明并非受上述的实施例所限。对上述的实施例中的任意的构成要素进行组合，而实现的其他的实施例均包含在本发明范围内。并且，对于上述实施例，在不脱离本发明的主旨的情况下，本领域技术人员所能够想到的各种变形、以及实施的各种变形例均包含在本发明中。例如图9所示，纳米纤维制造装置100也可以具备被排列配置了多个喷嘴的流出体115。并且，也可以是由单个喷嘴构成的流出体115。

并且，如图10所示，决定机构102也可以通过电场来吸引原料液或纳米纤维301来决定飞翔路径，从而使原料液300或纳米纤维301的飞翔路径的长度C比最短路径的长度B长。具体而言，虽然能够在某种程度上诱导带电的原料液300或纳米纤维301，并变更飞翔路径，最终为了使纳米纤维301到达被堆积部件200，而通过施加机构121将与原料液300或纳米纤维301成为逆极性的电位施加到决定电极123。

并且，也可以是如图11所示，采用使原料液300从流出体115流出到带电电极128与决定电极123之间的构成。具体而言，在原料液300或纳米纤维301的飞翔路径上的任一位置，在作用于原料液300或纳米纤维301的力中，虽然朝向带电电极128的力比朝向决定电极123的力强，但也需要使飞翔路径的长度C比最短路径的长度B长，因而可以由决定机构102来决定飞翔路径。在图11所示的构成中，朝向带电电极128的力是，由带电电极128所发生的电场产生的力与由重力产生的力的合力，要想使比该合力更若的力发生于原料液300或纳米纤维301，则可以设定决定机构102的决定电极123的位置，或设定施加到决定电极123的电位。

另外，在该图中所记载的优选状态是使原料液300向水平方向流出，但在本构成中，原料液300从流出体115流出的方向也可以向下方，对此没有特殊的限定。

(实施例2)

接着，对本发明所涉及的其他的实施例进行说明。另外，对于与上述的实施例1具有相同功能的部件等赋予相同的符号，并省略说明。

图12是示出将纳米纤维制造装置的重要部分切开后的其中一部分的侧面图。

如该图所示，纳米纤维制造装置100具备：流出体115、带电电极128、带电电源122、决定机构102以及被堆积部件200。

决定机构102具备决定电极123和施加机构121。

决定电极123的形状与流出体115相同，是以与流出体115成为同等电位的连接状态而被配置的具有导电性的部件。在本实施例中，决定电极123以与流出体115相距规定的间隔而被配置，并以与流出体115相同的高度而被配置。

在本实施例的情况下，决定电极123作为用于通过原料液300的压力(也包括重力的情况)，来将原料液300流出到空间中的部件来发挥功能，该决定电极123与流出体115同样，包括流出孔138和存积槽113。并且，决定电极123也可以作为将电荷提供到从决定电极123流出的原料液300的电极来发挥功能，其整体由金属形成。

流出孔138在决定电极123被设置了多个，在决定电极123所具有的细长的长方形的面上被设置有，被排列配置的位于流出孔138的前端的前端开口部139。并且，为了使从流出孔138流出的原料液300的流出方向相对于决定电极123为相同方向，因此，流出孔138被设置在决定电极123。

另外，流出体115以及决定电极123所具有的流出孔118、138也可以为单数。

施加机构121与流出体115电位相同，是对流出体115与决定电极123进行电连接的导线。

以上的构成是，决定电极123作为流出体来发挥功能。在本实施例的纳米纤维制造装置100中，若着眼于流出体115，决定电极123则是针对最短路径的长度B来决定原料液300或纳米纤维301的飞翔路径的部件，以使原料液300或纳米纤维301的飞翔路径的长度C比最短路径的长度B长(例如，长出设定长度D)，所述最短路径的长度B是，用于连接流出体115的流出孔118的前端开口部119与收集部A(带电电极128)的假设的最短的路径。另外，若着眼于决定电极123，则流出体115作为针对最短路径的长度B′来决定原料液300或纳米纤维301的飞翔路径的部件来发挥功能，以使原料液300或纳米纤维301的飞翔路径的长度C′比最短路径的长度B′长(例如，长出设定长度D′)，所述最短路径的长度B′是，用于连接决定电极123的流出孔138的前端开口部139与带电电极128的假设的最短的路径。

通过利用具有以上这种构成的纳米纤维制造装置100，不仅是流出体115，而且能够使原料液300从决定电极123流出来制造纳米纤维301，并且，能够在保持纳米纤维制造装置100小型化的基础上，确保具有充分长度的飞翔路径的长度C、C′，并使静电延伸现象发生，从而能够制造大量的良好的纳米纤维301。

另外，流出体115是以多个流出孔118排列的状态而被设置的，从相邻的流出孔118流出的原料液300之间也具有电推斥。但是，如图2所示，由于相邻的流出孔118之间是以细长的长方形的面(前端部)而被连接的，因此能够抑制离子风的发生，并能够抑制从流出体115流出的原料液300之间的推斥力。对此，如图12所示，由于在流出体115与决定电极123之间发生离子风，因此，在从流出体115流出的原料液300与从决定电极123流出的原料液300之间推斥力增大，两者的路径成为如该图所示的彼此远离的状态。

并且，如图13所示，也可以将流出体115与决定电极123设为电绝缘状态，通过施加机构121和带电电源122，来分别独立地施加电位。

工业实用性

本发明能够利用于采用了纳米纤维的纺丝以及无纺布的制造。

符号说明

100 纳米纤维制造装置

102 决定机构

107 供给机构

113 存积槽

114 导向管

115 流出体

116 前端部

118，138 流出孔

119，139 前端开口部

121 施加机构

122 带电电源

123 决定电极

124 加压机构

125 部件

126 位置决定机构

127 供给辊

128 带电电极

129 回收机构

130 气流发生机构

151 容器

200 被堆积部件

300 原料液

301 纳米纤维

Claims

1.一种纳米纤维制造装置，使原料液在空间中电延伸以制造纳米纤维，并使该纳米纤维堆积到规定的区域，该纳米纤维制造装置具备：

流出体，具有使原料液向一定的方向流出的流出孔；

带电电极，具有导电性，并被配置成与所述流出体相距规定的间隔；

带电电源，将规定的电压施加到所述流出体与所述带电电极之间；以及

决定机构，针对以假设的最短的路径来将所述流出孔的前端开口部与作为纳米纤维的收集位置的收集部连接起来的最短路径的长度，决定原料液或纳米纤维的飞翔路径，以使得原料液或纳米纤维的飞翔路径的长度比最短路径的长度长。

2.如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，

所述决定机构具备：

决定电极，被配置成与所述流出体相距规定的距离；以及

施加机构，对所述流出体与所述决定电极进行电连接。

3.如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，

所述决定机构具备：

决定电极，以与所述流出体电绝缘的状态被配置；以及

施加机构，向所述决定电极施加规定的电位。

4.如权利要求2或3所述的纳米纤维制造装置，

所述决定电极具有使原料液向一定的方向流出的流出孔。

5.如权利要求1至4的任一项所述的纳米纤维制造装置，

所述流出孔被设置成，能够使原料液向与所述最短路径的方向相交的一定的方向流出；

所述决定机构具有加压机构，该加压机构决定从所述流出孔流出的原料液的压力。

6.如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，

所述决定机构具有位置决定机构，该位置决定机构决定所述流出体与所述收集部的位置关系，以使以假设的最短的路径来将所述流出孔的前端开口部与所述收集部连接起来的最短路径以规定的角度与铅垂方向相交。

7.如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，

所述决定机构具有气流发生机构，该气流发生机构使气流发生在，与以假设的最短的路径来将所述流出孔的前端开口部与所述收集部连接起来的最短路径相交的方向上，并决定原料液或纳米纤维的飞翔路径。

8.如权利要求1所述的纳米纤维制造装置，

所述决定机构所决定的飞翔路径的长度是指，通过充分的静电延伸现象，而能够得到良好的纳米纤维的长度。

9.一种纳米纤维制造方法，使原料液在空间中电延伸来制造纳米纤维，并将该纳米纤维堆积于规定的区域，该纳米纤维制造方法包含以下工序：

使原料液从具有流出孔的流出体流出，所述流出孔能够使原料液向一定的方向流出；

由带电电源将规定的电压施加到所述流出体与带电电极之间，所述带电电极具有导电性，并被配置成与所述流出体相距规定的间隔；

由决定机构，针对以假设的最短的路径来将所述流出孔的前端开口部与作为纳米纤维的收集位置的收集部连接起来的最短路径的长度，决定原料液或纳米纤维的飞翔路径，以使原料液或纳米纤维的飞翔路径的长度比最短路径的长度长。

10.如权利要求9所述的纳米纤维制造方法，该纳米纤维制造方法还包含以下工序：

对干燥所需时间与参考时间进行比较，所述干燥所需时间是指，在原料液从所述流出体流出之后，直到通过静电延伸现象而得到纳米纤维为止的时间，所述参考时间是指，在最短路径的长度中原料液或纳米纤维的飞翔时间；

在参考时间比干燥所需时间短的情况下，算出追加飞翔时间，该追加飞翔时间是从干燥所需时间中减去参考时间后的时间；

算出设定长度，该设定长度是原料液或纳米纤维在追加飞翔时间中所飞翔的长度；

将飞翔路径的长度设定为，将设定长度加到最短路径的长度之后的长度。