[发明专利]纳米纤维制造装置、纳米纤维制造方法

说明书

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。

作为利用以上这种静电延伸现象制造纳米纤维的装置的主要课题，示 出了生产效率的提高。例如，可以考虑到将使原料液流出到空间的圆筒状 的喷嘴配置成矩阵状，使单位时间、单位面积的纳米纤维的产生量增加， 并且使纳米纤维的生产效率提高。但是，要想使单位面积的纳米纤维的产 生量增加，只要将喷嘴的配置间隔变窄就可以实现。但是，若间隔变窄， 相邻的喷嘴之间会产生电场干扰，在产生的纳米纤维中会出现不良状况。 因此，为了解决该课题，在专利文献1所记载的发明中，在喷嘴之间将隔 板配置成格子状，通过将交流电压施加到该隔板，从而防止电场干扰。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1日本特开2008-174867号公报

但是，在专利文献1的发明中，由于需要在喷嘴之间设置隔板，由此 造成喷嘴的间隔扩大，导致生产效率降低。并且，由于喷嘴被隔板围住， 在该被围起的空间容易滞留带电蒸气，这样会对制造的纳米纤维带来不好 的影响。并且，使被提供给各个喷嘴的原料液的压力成为均一也是比较困 难的，因此，制造的纳米纤维的质量会出现不均匀。

并且，本申请的发明人员发现，即使设置隔板，也会从喷嘴的外周壁 等发生离子风，该离子风同样会对制造的纳米纤维带来不良的影响。

在此，可以考虑到离子风以以下的现象发生。即，若在外周壁面的某 个部分滞留有电荷，则存在于该部分的周边的空气电离。并且，由于电离 的空气由壁面的电荷推斥而飞出，因此发生含有离子的空气的流动，即发 生离子风。尤其是离子风容易发生在外周壁的形状异常的部分，这些形状 异常的部分例如是突起部的前端或角的尖端等。

并且，在该离子风与在空间飞行的原料液交叉时，会扰乱原料液或正 在被制造的纳米纤维的飞行路径，并且会对原料液的带电状态造成不良影 响，从而导致被制造的纳米纤维的质量降低。并且，也会关联到纳米纤维 的生产效率的降低。

发明内容

本发明鉴于上述的问题点以及见解，提供一种纳米纤维制造装置以及 纳米纤维制造方法，其能够抑制电场干扰，并能够将单位时间的、单位面 积的纳米纤维的生产量维持在较高的状态，而且能够抑制离子风的影响， 期待着纳米纤维的质量的提高以及均一化。

为了达成上述的目的，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，具备：流出体，具有使原料液流出到 空间中的多个流出孔，并且该流出体具备前端部和两个侧面部，在所述前 端部被配置有作为所述流出孔的前端的开口部，并且该开口部以规定的间 隔并以一维来排列，所述两个侧面部从所述前端部开始，以夹持所述流出 孔的状态而被延伸设置，并且所述两个侧面部被配置成，随着远离所述前 端部，而彼此的间隔变宽；供给机构，以规定的压力，将原料液供给到所 述流出孔；带电电极，以与所述流出体隔开规定的间隔而被配置；以及带 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。

据此，由于以规定间隔而被配置的流出孔的开口部的间隙成为由前端 部填充的状态，因此不容易发生电场干扰。因此，能够仅可能地使原料液 流出的开口部的间隔变窄，并能够使单位面积的纳米纤维的生产量增加。