CN113166975A - 纳米纤维制造装置以及纳米纤维制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明制造遍及片材的整个面均质的纳米纤维片。在纳米纤维生成装置中，聚合物溶液未能成为纳米纤维而成为液滴、较小的聚合物块，其不会朝向纳米纤维捕集装置直线地飞翔，从而不会直接冲撞到纳米纤维捕集装置的纳米纤维捕集面。纳米纤维制造装置具备具有喷出溶解在溶剂中的聚合物溶解液的溶液喷出喷嘴和喷出高压的高温高速气体的热风喷出喷嘴的纳米纤维生成装置、以及对由纳米纤维生成装置生成的纳米纤维进行抽吸捕集的捕集装置，在纳米纤维生成装置与纳米纤维捕集装置之间设有流路抑制机构，该流路抑制机构不会使由纳米纤维生成装置生成的纳米纤维流直接地直线飞翔至纳米纤维捕集装置，而是使由纳米纤维生成装置生成的纳米纤维浮游。

Description

纳米纤维制造装置以及纳米纤维制造方法

技术领域

本发明涉及从聚合物溶液制造纳米纤维的纳米纤维制造装置以及纳米纤维制造方法。尤其是，涉及从将原料聚合物溶解在溶剂中而成的聚合物溶解液制造纳米纤维的纳米纤维制造装置以及纳米纤维制造方法。更具体而言，本发明涉及从将原料聚合物溶解在溶剂中而成的聚合物溶解液制造均质的纳米纤维片的纳米纤维片制造装置以及纳米纤维片制造方法。

背景技术

在本说明书中，“纳米纤维”这一术语是指制造出的纤维的平均纤维直径为几纳米至几百纳米的微细直径纤维，也包括其集合体，在集合体中纤维直径适当地分布。

并且，在本说明书中，具体而言，使用将原材料聚合物以热熔融而成的熔融液、或者将原材料聚合物溶解在挥发性溶剂中而成的溶解液作为原料，但在指包括双方的溶液的情况下，仅使用“溶液”或“聚合物溶液”这一术语。

纤维直径较细的纳米纤维近年来受到关注，在医疗领域、汽车领域、建材领域、油吸附材料领域等广泛的技术领域中广泛利用。作为制造该纳米纤维的方法，通常已知有将原材料聚合物在热量下熔融而成的熔融液喷出到热喷射气流来进行制造的方法(熔融纺纱方法)、以及将原材料聚合物溶解在挥发性溶剂中而成的溶解液喷出到热喷射气流来进行制造的方法(干式纺纱方法)。并且，还已知有在溶解液中喷出原材料聚合物来制造纳米纤维的方法(湿式纺纱方法)，但在本发明中并不作为对象。

此处，在熔融纺纱方法和干式纺纱方法中，在通过朝向热喷射气流喷出液状的树脂溶液来制造纳米纤维这一点上是共通的。专利文献1、专利文献2中记载了利用将原料聚合物以热熔融而成的熔融液来制造纳米纤维的装置，专利文献3、专利文献4中记载了利用将原料聚合物溶解在溶剂中而成的溶解液来制造纳米纤维的装置。

将原材料聚合物以热熔融来进行制造的纳米纤维的纤维直径约为100纳米～10微米，但在利用将原材料聚合物溶解在挥发性溶剂中而成的溶解液进行制造的方法中，溶解液的粘性较低，能够制造纤维直径约为10纳米～几微米的更细的纳米纤维。因此，在制造更加极细纤维直径的纳米纤维的情况下，采用利用溶解液进行制造的方法(干式纺纱方法)。

专利文献3、专利文献4中公开了利用将原材料聚合物溶解在挥发性溶剂中而成的溶解液进行制造的技术，专利文献3中公开了被称为电荷感应纺纱法(或电场纺纱法)的施加高电压进行纺纱的方法，专利文献4中公开了在不施加高电压的情况下进行纺纱的不同方法。

专利文献3的课题在于，提供能够高效地制造均匀的纳米纤维无纺布的纳米纤维无纺布的制造方法及装置。而且，若使送风机及排风机工作，对壳体内的喷嘴与捕集材料之间施加电压，且使聚合物溶液从喷嘴喷出，则聚合物溶液以较细的线状体的方式从喷嘴喷出。产生静电爆炸并爆发性地延伸，从而有效地生成由具有亚微米直径的聚合物构成的纳米纤维。

更具体而言，在制造无纺布时，以使送风机的风量成为排风机的风量的30％以上的方式使该送风机及排风机工作，从而能够抑制堆积于捕集材料的纳米纤维的起毛，由此能够减小捕集材料上的纳米纤维的堆积厚度的不均。这样，通过将送风机的风量设为排风机的风量的100％以下，能够防止捕集材料的喷嘴侧的风量过剩，从而能够防止纳米纤维的飞散。

在专利文献4中公开有以下装置：在纳米纤维生成装置的下游侧且在捕集装置的上游侧设有导向箱，在抽吸箱工作时有助于生成从纳米纤维生成装置朝向抽吸箱的气流，并且防止由纳米纤维生成装置制造出的纳米纤维向周围飞散。相对于此，在未设置导向箱的情况下，从纳米纤维生成装置的空气喷嘴喷出的高速高温空气卷入周围的空气，从而气流变得不稳定。相对于此，通过使用导向箱，能够生成稳定的气流。因此，能够稳定地制造小径的纳米纤维。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-183435号公报

专利文献2：日本特开2016-023399号公报

专利文献3：日本特开2012-127008号公报

专利文献4：日本再表2015-145880号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在现有的纳米纤维制造方法中，将形成从纳米纤维生成装置朝向下游侧的捕集装置的稳定的气流来捕集纳米纤维作为目的，但仅利用该方法的话，即使由捕集装置捕集纳米纤维，也难以捕集均质的纤维直径分布的纳米纤维。

本发明的目的在于，并非如现有技术那样从纳米纤维生成装置乘着气流被搬运并捕集纳米纤维，而是通过抑制由纳米纤维生成装置生成的纳米纤维的搬运流而使其在箱体内自由地浮游，抽吸箱体内的气体，由捕集装置捕集浮游的纳米纤维，由此得到均质的纳米纤维片。这样一来，能够抑制以下情况：未能通过纳米纤维生成装置而成为所希望的纳米纤维材质的聚合物溶液的微细粒乘着气流而成为液滴状态或较小的聚合物的颗粒，飞向捕集装置的纳米纤维捕集面而直接冲撞已被捕集的纳米纤维。即，本发明的目的在于提供纳米纤维制造装置以及纳米纤维制造方法，其特征在于，具备抑制对捕集完毕的纳米纤维造成损伤的机构。该课题在利用平板状的捕集面来制造片状纳米纤维的制造装置以及制造方法时，对成品的均质性有较大影响，因此更重要。

用于解决课题的方案

本发明的纳米纤维制造装置具备箱体、设置在该箱体内的纳米纤维生成装置、以及对由该纳米纤维生成装置喷出生成的纳米纤维进行捕集的纳米纤维捕集装置，上述纳米纤维制造装置的特征在于，

上述纳米纤维生成装置具有喷出原料聚合物溶液的溶液喷出喷嘴和喷出高压的高温高速气体的热风喷出喷嘴，

上述纳米纤维捕集装置具有形成于上述箱体的一面的纳米纤维捕集面和从该纳米纤维捕集面的背面侧抽吸上述箱体内的气体的抽吸装置，

在由上述纳米纤维生成装置生成的纳米纤维喷出流的下游侧，具备至少一个流路抑制机构，该流路抑制机构抑制从上述纳米纤维生成装置直线地朝向上述纳米纤维捕集面的纳米纤维喷出流。

另外，本发明的纳米纤维制造装置的特征在于，构成为，利用上述流路抑制机构来抑制从上述纳米纤维生成装置直线地朝向上述纳米纤维捕集面的纳米纤维喷出流的生成，使所生成的纳米纤维在上述箱体内浮游，利用上述抽吸装置经由上述纳米纤维捕集面抽吸上述箱体内的气体，从而在该纳米纤维捕集面上捕集纳米纤维。

另外，本发明的纳米纤维制造装置的特征在于，为了抑制由上述纳米纤维生成装置喷出的直线的纳米纤维喷出流的生成，来抑制未能生成为纳米纤维而产生的液滴等颗粒直线地飞翔而直接冲撞到上述纳米纤维捕集装置的纳米纤维捕集面，在上述纳米纤维生成装置与上述纳米纤维捕集装置的纳米纤维捕集面之间具备至少一个上述流路抑制机构。

另外，本发明的纳米纤维制造装置的特征在于，上述流路抑制机构的大小构成为比直线飞翔区域的外周大，该直线飞翔区域由将上述纳米纤维生成装置和上述纳米纤维捕集装置的纳米纤维捕集面的各顶点连接的假定线形成。

另外，本发明的纳米纤维制造装置的特征在于，关于设置上述流路抑制机构的位置，在将上述纳米纤维生成装置与上述纳米纤维捕集装置的纳米纤维捕集面之间的距离设为d时，将上述流路抑制机构设置在从纳米纤维捕集面离开d/2以上的位置。

本发明的纳米纤维制造方法是使用纳米纤维制造装置的纳米纤维制造方法，该纳米纤维制造装置具备箱体、设置在该箱体内的纳米纤维生成装置、以及对由该纳米纤维生成装置喷出生成的纳米纤维进行捕集的纳米纤维捕集装置，上述纳米纤维制造方法的特征在于，

上述纳米纤维生成装置具有喷出原料聚合物溶液的溶液喷出喷嘴和喷出高压的高温高速气体的热风喷出喷嘴，

上述纳米纤维捕集装置具有形成于上述箱体的一面的纳米纤维捕集面和从该纳米纤维捕集面的背面侧抽吸上述箱体内的气体的抽吸装置，

在由上述纳米纤维生成装置生成的纳米纤维喷出流的下游侧，且在上述纳米纤维生成装置至上述纳米纤维捕集面之间，具备至少一个流路抑制机构，通过抑制从上述纳米纤维生成装置直线地朝向上述纳米纤维捕集面的纳米纤维喷出流，来对自由浮游的纳米纤维进行捕集。

本发明的纳米纤维制造方法是使用纳米纤维制造装置的纳米纤维制造方法，该纳米纤维制造装置具备由喷出原料聚合物溶液的溶液喷出喷嘴和喷出高压的高温高速气体的热风喷出喷嘴构成的纳米纤维生成装置、以及对由该纳米纤维生成装置喷出生成的纳米纤维进行捕集的纳米纤维捕集装置，上述纳米纤维制造方法的特征在于，

在上述纳米纤维生成装置与上述纳米纤维捕集装置的纳米纤维捕集面之间具备至少一个流路抑制机构，抑制由上述纳米纤维生成装置喷出的纳米纤维喷出流的直线飞翔，并抑制未能生成为纳米纤维而产生的液滴等颗粒飞翔而直接冲撞到上述捕集装置的纳米纤维捕集面。

发明的效果如下。

在本发明中，通过使由纳米纤维生成装置生成的纳米纤维在箱体内自由地浮游并由捕集装置进行捕集，能够捕集均质性较高的纳米纤维集合体。也就是说，在本发明中，能够抑制由纳米纤维生成装置生成并乘着高温高速气流而朝向纳米纤维捕集装置直线地飞翔的纳米纤维喷出流，使生成纳米纤维分散地向箱体内飞散，从而使其自由地浮游。

在本发明中，具体而言，若在纳米纤维生成装置与纳米纤维捕集装置之间设置将在下文中说明的大小的流路抑制机构，则能够抑制由纳米纤维生成装置生成并乘着高温高速气流而朝向纳米纤维捕集装置直线地飞翔的纳米纤维的流动。并且，在纳米纤维生成装置中产生的液滴等颗粒也能够由流路抑制机构抑制，从而液滴等不会直接冲撞纳米纤维捕集装置的纳米纤维捕集面，从而能够制造均质的纳米纤维。本发明尤其在制造纳米纤维片时发挥效果。

附图说明

图1是示出利用熔融或溶解的聚合物溶液来制造纳米纤维的本发明的纳米纤维制造装置的一个实施例的图。

图2是用于说明由本发明的纳米纤维制造装置捕集到的纳米纤维片的均质的外观形状的图。

图3是用于说明作为本发明的主要构成要件的流路抑制机构的设置位置以及形状、大小的图。

图4是示例作为本发明的主要构成要件的流路抑制机构的另一方式的实施例的图。

图5是用于详细地说明本发明的纳米纤维制造装置的纳米纤维生成装置的功能的图。

图6是示出利用溶解的聚合物溶解液来制造纳米纤维的现有技术的装置的基本结构的图。

图7是示出由现有技术中的纳米纤维制造装置制造的纳米纤维片的外观形状的图。

图8是说明在由现有的纳米纤维制造装置制造纳米纤维时，未能成为纳米纤维的聚合物溶液的液滴等飞向纳米纤维捕集装置的纳米纤维捕集面的情况的图(现有技术)。

图9是说明设置流路抑制机构的位置的图(本申请发明)，该流路抑制机构抑制未能成为纳米纤维的聚合物溶液的液滴等颗粒飞向纳米纤维捕集装置的纳米纤维捕集面。

具体实施方式

如图1、图5所示，本发明的纳米纤维制造装置100具备：纳米纤维生成装置10，其具备喷出将原材料聚合物溶解在挥发性溶剂中而成的聚合物溶解液的溶液喷出喷嘴11和高压的高温高速气体的热风喷出喷嘴12；箱体60，其使由该纳米纤维生成装置10生成的纳米纤维自由地浮游；以及纳米纤维捕集装置50，其对在该箱体60内浮游的纳米纤维进行抽吸捕集。在本发明的纳米纤维制造装置100中，在纳米纤维生成装置10与纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51之间，设有至少一个抑制由纳米纤维生成装置10生成的纳米纤维喷出流的直线流动的流路抑制机构90。由此，抑制纳米纤维喷出流的直线地飞翔，也抑制未能成为纳米纤维的液滴、较小的聚合物颗粒45的飞翔，液滴、由较小的聚合物块构成的颗粒45不会直接冲撞纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51，从而纳米纤维被捕集到纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51上，生成均质的纤维直径分布的纳米纤维片52。

以下，使用附图对本发明的发明思想及实施例进行说明，但本发明并非仅限定于其具体的实施例的构造，当然能够进行本领域技术人员能够容易获得的程度的设计变更，在本发明的技术思想的范围内。

以下，在本发明的说明中，以向热喷射流喷出将原材料聚合物溶解在挥发性溶剂中而成的溶解液来进行制造的方法(干式纺纱方法)作为实施例进行说明，但也能够应用于向热喷射流喷出将原材料聚合物以热熔融而成的熔融液来进行制造的方法(熔融纺纱方法)。并且，在以下的本发明的说明中，限定于制造纳米纤维片的情况进行说明，但若立体地构成捕集面的形状，则也能够生成立体的纳米纤维捕集体。

图5是用于说明纳米纤维生成装置10的结构的图，这是一直以来已知的。纳米纤维生成装置10具备喷出原料聚合物溶液的溶液喷出喷嘴11和喷出高压的高温高速气体的热风喷出喷嘴12。虽然在该图中未示出，但以分别连接有向溶液喷出喷嘴11供给将原材料聚合物溶解在挥发性溶剂中而成的溶解液的装置、以及向热风喷出喷嘴12供给高温高速气体的装置为前提。从溶液喷出喷嘴11喷出的聚合物溶液20在从热风喷出喷嘴12喷出的高温高速气流30的下游侧交叉，以高温高速气流30的风速延伸，在该过程中溶剂挥发，生成聚合物纤维的纳米纤维流40。

由纳米纤维生成装置10生成的纳米纤维流40，在由热风喷出喷嘴12生成的高温高速气流30的流动的飞翔中心轴31上附近，所希望的纤维直径且纤维长度较长的纳米纤维的分布密度变高，随着从飞翔中心轴31偏离，因流体的力学作用，纳米纤维的纤维直径变小，纤维长度也变短，从而较轻的纳米纤维变多。纤维长度较长的纳米纤维的分布密度显示出随着从飞翔中心轴31偏离而下降的倾向。改变图5的阴影的浓淡来表示该状况。不仅生成纤维长度不同的纳米纤维，还生成纤维直径不同的纤维。

图6示出现今公知的利用溶解的聚合物溶解液来制造纳米纤维的纳米纤维制造装置的基本结构。此处，对于附图中的符号而言，对与本发明相同功能的构成部件标注相同的符号。由图5所示的纳米纤维生成装置10喷出的聚合物溶液20和高压的高温高速气流30在包围制造装置整体的外周部的筒状壳体62内成为纳米纤维流40，朝向纳米纤维捕集面51直线前进地飞翔。所生成的纳米纤维流40乘着从热风喷出喷嘴12喷出的高压的高温高速气流30的流动和设于纳米纤维捕集装置50的下游的抽吸装置70的抽吸流80而朝向纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51飞翔。如上所述，高温高速气流30的飞翔中心轴31上的纳米纤维的分布密度越高，且纳米纤维材质长度越长，则受到越大风力的影响而朝向纳米纤维捕集装置50直线地飞翔。纳米纤维流40的纤维直径为几十纳米至几微米，细且轻，从而随着从高温高速气流30的飞翔中心轴31上离开，通过流体的力学作用，纳米纤维流40一边被气流搅乱一边如尘埃那样向筒状壳体62内飞散。纳米纤维流40在筒状壳体62之外配置抽吸装置70，控制抽吸力而从纳米纤维捕集装置50的后方(纳米纤维捕集面51的下游侧)抽吸筒状壳体62内的气体，乘着筒状壳体62内的抽吸气流而高效地捕集浮游纳米纤维40。抽吸装置70的框内的M表示风扇马达，抽吸装置70之外所示的箭头80表示筒状壳体62内的气体被抽吸而向外释放的气流(抽吸流)。

图7是示出由现有的纳米纤维捕集装置50捕集到的纳米纤维片55的示意图。(A)是从正面观察到的纳米纤维片55的图，(B)是示出将纳米纤维片55用连结(a)、(b)的单点划线切开并从横向观察到的截面的图。如图7的(A)所示，被捕集到的纳米纤维片55在其厚度上也不是均质的。并且，在纳米纤维片55的中心附近56，纤维长度长且质量重的纳米纤维较多，随着朝向外侧，如外侧部分57、58那样纳米纤维材质直径小且纤维长度也短的纳米纤维材质变多，如图7的(B)所示，纳米纤维片55的厚度也是中心附近厚，随着朝向外侧而变薄，有无法均质地生成纳米纤维片55整体的课题。通过阴影的浓淡来表示这样的状况。即，图7的(A)中示出为，颜色越浓则厚度越厚，颜色越淡则厚度越薄。

并且，在现有的纳米纤维捕集装置50中，因从纳米纤维生成装置10的溶液喷出喷嘴11喷出的聚合物溶液的微弱的粘度的变动、筒状壳体62内的气流的紊乱，产生从热风喷出喷嘴12喷出的高压的高温高速气流的波动。由于该情况等原因，虽然微小，但从溶液喷出喷嘴11喷出的聚合物溶液不会生成为所希望的纤维直径的纳米纤维，而是保持液滴状态不变地从热风喷出喷嘴12喷出，乘着高温高速气流30而被吹飞。在该情况下，尤其是液滴等颗粒45与纳米纤维相比具有质量，从而不会如纳米纤维流40那样在筒状壳体62内浮游、分散，颗粒45如子弹那样朝向纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51直线地飞翔，会对捕集完毕的纳米纤维片造成损伤。图8是示出该状况的图。虽然不知道液滴等颗粒45向哪个方向飞翔，但若假定乘着气流而大致直线地飞翔，则在气流的中心部未生成为纳米纤维的液滴等颗粒45沿高温高速气流的飞翔中心轴31飞向纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51的正中的周缘。但是，液滴等颗粒45不一定在纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51的中心产生，不知道飞向哪个方向。然而，若假定液滴等颗粒45直线地飞翔，则能够推断为大部分飞向由连结纳米纤维生成装置10和纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51的四个端(顶点)而成的飞翔轨迹外周线32、33包围的范围(直线飞翔区域110)内而与纳米纤维捕集面51接触。因此，若使飞向由连接纳米纤维生成装置10和纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51的外缘而成的飞翔轨迹外周线32、33包围的直线飞翔区域110内的液滴等颗粒45不与纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51接触，则不会对捕集完毕的纳米纤维片造成损伤。此处，纳米纤维捕集面51的外缘是指形成纳米纤维捕集面51的捕集面的形状的外周缘部。

使用图3，更详细地说明由纳米纤维生成装置10产生的液滴等颗粒45不对捕集完毕的纳米纤维片造成损伤即可的区域。图3是立体地示出纳米纤维生成装置10与纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51(附图中，纳米纤维捕集面51的外缘是由四个边和四个顶点构成的四边形)的关系的鸟瞰图，由作为连接纳米纤维生成装置10和纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51的端部(顶点)而成的假定线的飞翔轨迹外周线32、32及33、33包围的区域为假定的直线飞翔区域(即，直线飞翔区域110)。此处，由于示出了纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51呈四边形的情况下的实施例，所以假定的直线飞翔区域110呈四棱锥形状，其截面为与纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51的四边形相似的形状。也就是说，若纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51的形状例如呈圆形、椭圆形、多边形，则底面呈上述形状的锥的形状。

本发明的纳米纤维制造装置100在至少一个部位设置抑制在从纳米纤维生成装置10观察纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51时看不到纳米纤维捕集面51的大小的流路的机构(流路抑制机构90)。也就是说，流路抑制机构90的尺寸覆盖包括飞翔中心轴31且由飞翔轨迹外周线32、33包围的直线性飞翔区域110，抑制颗粒的直线流路。由此，其特征在于，在由飞翔轨迹外周线32及33包围的范围内(直线飞翔区域110)，抑制由纳米纤维生成装置10生成的纳米纤维流40的直线地飞翔的流动，并且抑制由纳米纤维生成装置10产生的液滴等直接飞翔至纳米纤维捕集装置50。

图8是现有的纳米纤维制造装置的纵剖视图。图9是本发明的纳米纤维制造装置100的纵剖视图，示出与至少一个流路抑制机构90的关系，该流路抑制机构90配置于对从纳米纤维生成装置10直线地飞翔的直线飞翔区域110的覆盖飞翔轨迹外周线32至33进行覆盖的面上。图9中，将流路抑制机构90以与纳米纤维生成装置10的不同的配置距离同时显示为三个流路抑制机构91、92、93。

图1示出制造作为本发明的具体实施例的纳米纤维片的纳米纤维制造装置100。在纳米纤维生成装置10与纳米纤维捕集装置50之间设有至少一个流路抑制机构90。由此，抑制由纳米纤维生成装置10生成并乘着高温高速气流30飞翔的纳米纤维流40朝向纳米纤维捕集装置50的直线流动。并且，在纳米纤维生成装置10中未能成为纳米纤维的液滴等颗粒45也由流路抑制机构90承接，抑制液滴等颗粒45向纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51直接飞翔的喷出流。

在将箱体60内的纳米纤维捕集装置50的多边形状的纳米纤维捕集面51的顶点和纳米纤维生成装置10的纳米纤维生成位置连接的假想线(图1及图9的单点划线)的中途配置有流路抑制机构90。例如，若纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51呈四边形，则将其四个顶点和纳米纤维生成装置10的纳米纤维生成位置(在本实施例中为聚合物溶液20与高压的高温高速气流30相交的位置)连接的线是直线飞翔区域110的飞翔轨迹外周线32及33。通过设置这样的流路抑制机构90，由纳米纤维生成装置10生成并乘着高温高速气体流30飞翔的纳米纤维流40由流路抑制机构90抑制而无法直线前进，被推向流路抑制机构90的周围。然后，飞散的纳米纤维流40在流路抑制机构90的外侧环绕，在区域42内流动，之后在箱体60内向纳米纤维捕集装置50的方向扩散。这样一来，由纳米纤维生成装置10生成的纳米纤维流40由流路抑制机构90抑制，进一步扩散，纳米纤维流乘着被削减了直线前进能量的气流进一步扩散到区域43及区域44，成为在箱体60内浮游的状态。然后，由纳米纤维捕集装置50的抽吸装置70缓慢地抽吸，被捕集到纳米纤维捕集面51上。为了封闭在箱体60内浮游的纳米纤维，箱体60的前表面优选由帘幕61实质上形成密闭空间。此时，考虑到来自热风喷出喷嘴12的气体喷出流量与来自纳米纤维捕集装置50的气体抽吸量的平衡，需要注意箱体60内的气压不会呈现真空状态。

图2是由图1所示的本发明的纳米纤维制造装置100制造出的纳米纤维片52，(A)是从纳米纤维片52的正面观察到的外观图，(B)是在连接(a)、(b)的单点划线处剖切观察到的剖视图。这是因为，通过在一个部位以上设置作为本发明的主要构成要件的流路抑制机构90，能够制造纳米纤维材质遍及纳米纤维捕集面51整个面均质且片材厚度也恒定的纳米纤维片52。

本发明的流路抑制机构90应具备的结构优选设为，在从纳米纤维生成装置10侧观察流路抑制机构90时无法看到纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51的大小。也就是说，优选使流路抑制机构90的大小比将纳米纤维捕集装置50的多边形的纳米纤维捕集面51的顶点和纳米纤维生成装置10的纳米纤维生成位置(聚合物溶解液的溶液喷出喷嘴11与喷出高压的高温高速气体的热风喷出喷嘴12的交叉点)连接的飞翔轨迹外周线32、33(图3的单点划线)所包围的范围大。这样一来，能够利用流路抑制机构90来阻止在纳米纤维生成装置10中未能成为纳米纤维而欲直线地飞翔的液滴等颗粒45。由此，能够抑制在流路抑制机构90与纳米纤维捕集装置50之间在单点划线(假定飞翔轨迹外周线32、33)所示的轨迹内飞行，能够抑制液滴直接冲撞到纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51。若液滴等颗粒45由流路抑制机构90抑制，则液滴等颗粒45所具有的直线前进的动能急剧减少，即使被抽吸装置70抽吸，也不会对纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51所捕集到的纳米纤维片52造成损伤。即使流路抑制机构90的尺寸比飞翔轨迹外周线32、33的外延的尺寸小，抑制纳米纤维的直线飞翔的效果也是充足的。

重要的是将流路抑制机构90配置于纳米纤维生成装置10与纳米纤维捕集装置50之间的哪个位置、以及流路抑制机构90的大小。使用图3来详细地说明将流路抑制机构90配置于哪个位置和流路抑制机构90的大小。

首先，对配置流路抑制机构90的位置进行说明。在将流路抑制机构90配置于纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51的附近的情况下，需要大面积的流路抑制机构90。除此之外，无法较早地捕捉液滴等，浮游而应由纳米纤维捕集装置50正常地捕集的纳米纤维阻碍朝向纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51的流路的大部分，从而妨碍纳米纤维的捕集。

另一方面，若在纳米纤维生成装置10的纳米纤维生成位置附近配置流路抑制机构90，则流路抑制机构90较小即可，但在聚合物溶解液所含的溶剂未完全挥发的状态下，即在延伸生成为纳米纤维的工艺中，会导致尚未充分成为纳米纤维的纤维彼此熔接而成为聚合物纤维的颗粒45等现象，产生无法生成所希望的纤维直径的纳米纤维的妨碍。因此，流路抑制机构90需要确保从纳米纤维生成装置10喷出的聚合物溶液生成为纳米纤维所需的充足的距离，并且需要确保纳米纤维流40在箱体60内充分浮游而由纳米纤维捕集装置50捕集的空间。

由于将从纳米纤维生成装置10到流路抑制机构90的距离设为多少即可取决于纳米纤维生成装置10的性能，所以不能一概地示出数值的基准，但通过试错，当然必须确保所喷出的聚合物溶液延伸生成为纳米纤维所需的充足的距离来进行配置。

图1中，将一个流路抑制机构90配置于纳米纤维生成装置10与纳米纤维捕集装置50之间时的、箱体60内的纳米纤维流40的分布密度的状况也由阴影的浓淡表示，并示意性地在附图中示出。图1中示出为，阴影的颜色越浓则分布密度越大，颜色越淡则分布密度越小。

如图1所示，由纳米纤维生成装置10生成的纳米纤维的流路被流路抑制机构90遮挡，从而流路抑制机构90的紧后方的区域41的纳米纤维分布密度如图所示地较小。另一方面，由流路抑制机构90抑制了直线飞翔的纳米纤维的直线流动被遮挡而在流路抑制机构90的前方朝四面八方扩散。纳米纤维非常轻，纳米纤维的流动紊乱，但已经说明的高温高速气流30的流动在飞翔中心轴31上的密度较大的纳米纤维和高温高速气流30的流动在远离飞翔中心轴31上的部位的密度较小的纳米纤维被搅乱而混合为一体地向流路抑制机构90的外侧流动，区域42的纳米纤维的分布密度如图示那样变大。但是，该区域42的分布密度的纳米纤维乘着箱体60内的气流而扩散并浮游，区域43、区域44的纳米纤维的分布密度逐渐变小，最终由纳米纤维生成装置10生成的纳米纤维全部以混合一体的状态浮游在箱体60内，通过由抽吸装置70抽吸箱体60内的气体，来由纳米纤维捕集装置50进行捕集。因此，如图2所示，被捕集到的纳米纤维片52能够制造片材整个面均质的片材。

为了制造均质且品质优异的纳米纤维片，要求在纳米纤维捕集装置50中捕集遍及纳米纤维捕集面51整体而纤维直径均匀分布的纳米纤维，由纳米纤维生成装置10生成的纳米纤维在箱体60内浮游需要充足的空间。通过试错的检讨，为了抑制所生成的纳米纤维的直线飞翔，如图3所示，从流路抑制机构90到纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51的距离l优选配置于确保箱体60的整个空间距离d(从纳米纤维生成装置10到纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51的距离)的二分之一以上的位置，以便能够充分地确保从流路抑制机构90到纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51的空间。距离l更优选为确保纳米纤维生成装置10与纳米纤维捕集装置50之间的距离d的2/3～1/2以上的距离。

接下来，使用图3及图4对流路抑制机构90的大小和形状进行说明。由将纳米纤维生成装置10和纳米纤维捕集装置50的多边形的纳米纤维捕集面51的各顶点(捕集面为圆形的情况下为圆周上的任意点)连接的单点划线所示的飞翔轨迹外周线32、32及33、33包围的空间是液滴等颗粒45直线前进地飞翔的假定空间(假定直线飞翔区域110)。因此，只要抑制在该假定空间飞行的液滴等颗粒45的飞翔即可。流路抑制机构90的大小只要是在配置流路抑制机构90的位置且在与纳米纤维捕集面51平行的面，封堵液滴等直线前进地飞翔的假定空间(假定直线飞翔区域110)的面积以上的大小即可。也就是说，只要构成为与将纳米纤维捕集面51设为底面、将纳米纤维生成装置10设为顶点的四棱锥的底面平行的垂直截面积以上的大小即可。当然，如上所述，即使流路抑制机构的尺寸比上述的垂直截面积小，其效果也是充足的。

图3中，作为封堵假定直线飞翔区域110的流路抑制机构90，同时显示了作为距纳米纤维捕集面51的设置距离而配置在远处的流路抑制机构91、配置在中间的流路抑制机构92、配置在近处的流路抑制机构93。在本发明中，上述流路抑制机构91、92、93至少设置在一个部位，但也可以根据需要同时设置多个。

图4是示出流路抑制机构90(91、92、93)的大小和形状例的图，(A)为配置在距纳米纤维捕集面51较远、距纳米纤维生成装置10较近的距离的情况，示出液滴等直线前进地飞翔的假定空间(直线飞翔区域外周111)和流路抑制机构91为相同大小且相同形状的情况。(B)为配置在距纳米纤维生成装置10中间的距离的情况，流路抑制机构92呈与液滴等直线前进地飞翔的假定空间(直线飞翔区域外周112)相同的形状(四边形)，尺寸较大。(C)为配置在距纳米纤维生成装置10较远的距离(距纳米纤维捕集面51较近的距离)的情况，流路抑制机构93呈与液滴等直线前进地飞翔的假定空间(直线性飞翔区域外周113)不同的形状(圆形)，尺寸变大。也就是说，(B)及(C)的流路抑制机构示出其它实施例，(B)中纳米纤维捕集面51与由流路抑制机构92封堵的面112(直线飞翔区域外周)呈相似的形状，(C)中将覆盖该面113(直线飞翔区域外周)的流路抑制机构93设为圆形形状。也就是说，流路抑制机构90不一定呈与应由流路抑制机构90封堵的假定面113(直线飞翔区域外周)相似的形状。在流路抑制机构92形成为图4的(B)的形状、大小的情况下，流路抑制机构92的四角有棱角，纳米纤维的流动在四角附近急剧变化，但在图4的(C)的形状的情况下，由于没有四角，所以纳米纤维的流动的变化变得柔和。

流路抑制机构90(91、92、93)只要覆盖直线飞翔区域110(假定纳米纤维直线飞翔的飞翔区域)即可，流路抑制机构90(91、92、93)的形状是自由的。本发明的本质在于，抑制由纳米纤维生成装置1生成喷出的纳米纤维不会因高温高速气流30而直接飞翔至纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51的情况，在以上的说明中，作为其方案，说明了设置板状的流路抑制机构90的实施例，但并不限定于板状部件，只要是抑制纳米纤维的直线流动的机构即可。

虽未图示，但本发明的流路抑制机构90不限定于设置在高温高速气流的飞翔中心轴31上，也可以同时使用从箱体60的顶面、底面、上下侧面向飞翔中心轴31侧延伸、飞翔中心轴31部分形成有开口部的流路抑制机构。此时，设置在飞翔中心轴31上的流路抑制机构90(91、92、93)和从箱体60的顶面、底面、上下侧面向飞翔中心轴31侧延伸的流路抑制机构优选交替设置。另外，此时，从箱体60的顶面、底面、上下侧面向飞翔中心轴31侧延伸的流路抑制机构的飞翔中心轴31部分的开口部的大小生成得比设置在飞翔中心轴31上的流路抑制机构90(91、92、93)的大小更小，不形成纳米纤维的直线状的流路为好。

如上所述，本发明尤其涉及从溶解在溶剂中的聚合物溶解液制造纳米纤维的装置以及制造方法，提供适合于制造均质的纳米纤维片的纳米纤维制造装置以及制造方法，即，聚合物溶解液未能成为纳米纤维的液滴、较小的聚合物的颗粒45不会直接冲撞地飞翔至纳米纤维捕集装置50的纳米纤维捕集面51而对捕集完毕的纳米纤维层叠面造成损伤。

符号说明

100—纳米纤维制造装置，10—纳米纤维生成装置，11—溶液喷出喷嘴，12—热风喷出喷嘴，20—聚合物溶液，30—高温高速气流，31—高温高速气流的飞翔中心轴，32、33—飞翔轨迹外周线(假定聚合物液滴因高温高速气流而直线状飞翔的直线飞翔区域110的外周的轨迹线)，40—纳米纤维流(纳米纤维的飞翔状态)，41、42、43、44—示出飞散纳米纤维的分布密度的区域，45—颗粒，50—纳米纤维捕集装置，51—纳米纤维捕集面，52—纳米纤维片(本申请发明)，55—纳米纤维片(现有技术)，60—箱体，61—帘幕，62—筒状壳体(现有技术)，70—抽吸装置，80—抽吸流，M—风扇马达，90—流路抑制机构，91、92、93—与纳米纤维捕集面并行地配置于其它位置的流路抑制机构，110—直线飞翔区域，111、112、113—直线飞翔区域外周。

Claims (7)

1.一种纳米纤维制造装置，具备箱体、设置在该箱体内的纳米纤维生成装置、以及对由该纳米纤维生成装置喷出生成的纳米纤维进行捕集的纳米纤维捕集装置，上述纳米纤维制造装置的特征在于，

上述纳米纤维生成装置具有喷出原料聚合物溶液的溶液喷出喷嘴和喷出高压的高温高速气体的热风喷出喷嘴，

上述纳米纤维捕集装置具有形成于上述箱体的一面的纳米纤维捕集面和从该纳米纤维捕集面的背面侧抽吸上述箱体内的气体的抽吸装置，

在由上述纳米纤维生成装置生成的纳米纤维喷出流的下游侧，具备至少一个流路抑制机构，该流路抑制机构抑制从上述纳米纤维生成装置直线地朝向上述纳米纤维捕集面的纳米纤维喷出流。

2.根据权利要求1所述的纳米纤维制造装置，其特征在于，

构成为，利用上述流路抑制机构来抑制从上述纳米纤维生成装置直线地朝向上述纳米纤维捕集面的纳米纤维喷出流的生成，使所生成的纳米纤维在上述箱体内浮游，利用上述抽吸装置经由上述纳米纤维捕集面来抽吸上述箱体内的气体，从而在该纳米纤维捕集面上捕集纳米纤维。

3.根据权利要求1所述的纳米纤维制造装置，其特征在于，

为了抑制由上述纳米纤维生成装置喷出的直线的纳米纤维喷出流的生成，并抑制未能生成为纳米纤维而产生的颗粒直线地飞翔而直接冲撞到上述纳米纤维捕集装置的纳米纤维捕集面，在上述纳米纤维生成装置与上述纳米纤维捕集装置的纳米纤维捕集面之间具备至少一个上述流路抑制机构。

4.根据权利要求1所述的纳米纤维制造装置，其特征在于，

上述流路抑制机构的大小构成为比直线飞翔区域的外周大，该直线飞翔区域由将上述纳米纤维生成装置和上述纳米纤维捕集装置的纳米纤维捕集面的各顶点连接的假定线形成。

5.根据权利要求1或2所述的纳米纤维制造装置，其特征在于，

关于设置上述流路抑制机构的位置，在将上述纳米纤维生成装置与上述纳米纤维捕集装置的纳米纤维捕集面之间的距离设为d时，将上述流路抑制机构设置在从纳米纤维捕集面离开d/2以上的位置。

6.一种纳米纤维制造方法，其使用纳米纤维制造装置，该纳米纤维制造装置具备箱体、设置在该箱体内的纳米纤维生成装置、以及对由该纳米纤维生成装置喷出生成的纳米纤维进行捕集的纳米纤维捕集装置，上述纳米纤维制造方法的特征在于，

上述纳米纤维生成装置具有喷出原料聚合物溶液的溶液喷出喷嘴和喷出高压的高温高速气体的热风喷出喷嘴，

上述纳米纤维捕集装置具有形成于上述箱体的一面的纳米纤维捕集面和从该纳米纤维捕集面的背面侧抽吸上述箱体内的气体的抽吸装置，

在由上述纳米纤维生成装置生成的纳米纤维喷出流的下游侧，且在上述纳米纤维生成装置至上述纳米纤维捕集面之间，具备至少一个流路抑制机构，通过抑制从上述纳米纤维生成装置直线地朝向上述纳米纤维捕集面的纳米纤维喷出流，来对自由浮游的纳米纤维进行捕集。

7.一种纳米纤维制造方法，其使用纳米纤维制造装置，该纳米纤维制造装置具备由喷出原料聚合物溶液的溶液喷出喷嘴和喷出高压的高温高速气体的热风喷出喷嘴构成的纳米纤维生成装置、以及对由该纳米纤维生成装置喷出生成的纳米纤维进行捕集的纳米纤维捕集装置，上述纳米纤维制造方法的特征在于，

在上述纳米纤维生成装置与上述纳米纤维捕集装置的纳米纤维捕集面之间具备至少一个流路抑制机构，抑制由上述纳米纤维生成装置喷出的纳米纤维喷出流的直线飞翔，并抑制未能生成为纳米纤维而产生的颗粒飞翔而直接冲撞到上述纳米纤维捕集装置的纳米纤维捕集面。

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