[發(fā)明專利]微細(xì)纖維集合體的制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680055422.2
• 申請日: 2006-11-30
• 公開（公告）號: CN101501262A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岸本吉則
• 申請（專利權(quán)）人: 廣瀨制紙株式會社
• 主分類號: D04H1/72
• 分類號: D04H1/72;D01D5/04;D01D5/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 熊玉蘭;孫秀武

技術(shù)領(lǐng)域

【0001】

本發(fā)明涉及生產(chǎn)性優(yōu)異、易于維護(hù)的利用靜電紡紗法的微細(xì)纖維集合體的制造方法。

背景技術(shù)

【0002】

以無紡布等為代表的纖維集合體，如電池用隔板或過濾器，一直一來進(jìn)行了有效地利用微細(xì)孔的應(yīng)用。該微細(xì)孔的大小根據(jù)適用的領(lǐng)域其要求內(nèi)容不同。例如，鎳-氫電池用隔板中，為1～30μm的范圍，但在鋰離子電池用隔板中，要求0.1～1μm的孔徑。特別是鋰離子二次電池由于可以高能量密度，可期待今后的需要，因此對于其隔板，確保微細(xì)孔控制的可靠性也是重要的技術(shù)問題。

【0003】

已知纖維集合體的微細(xì)孔的大小受到構(gòu)成纖維集合體的纖維的大小很大的影響。也就是說，為了形成更小的微細(xì)孔，必須以纖維徑更小的纖維形成纖維集合體。為了獲得鋰離子二次電池用隔板之類的、具有亞微米區(qū)域的微細(xì)孔的纖維集合體，必須以具有亞微米區(qū)域的纖維徑的微細(xì)纖維制備纖維集合體。

【0004】

作為包括制備亞微米區(qū)域的微細(xì)纖維的纖維集合體的方法，已知靜電紡紗法。該方法是從紡紗噴嘴擠出高分子溶液或高分子熔融液時，在紡紗噴嘴和對置電極間外加0.5～30KV的高電壓，通過使噴嘴內(nèi)的電介質(zhì)蓄積電荷，以靜電性排斥力制造微細(xì)纖維。

【0005】

由紡紗噴嘴噴出微細(xì)纖維時，由于靜電性排斥力，聚合物被微細(xì)化，形成納米級的微細(xì)纖維。此時，使聚合物溶解的溶劑被排出纖維外，堆積的微細(xì)纖維中幾乎不含有溶劑。因此，紡紗后可立即形成幾乎干燥狀態(tài)的纖維集合體，因此可以說是極為簡便的微細(xì)纖維集合體的制造方法。

【0006】

另外，靜電紡紗法如果是可溶液化的聚合物，則基本上可以紡紗，具有可適用于多種聚合物的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)而，通過以混合2種以上的聚合物的狀態(tài)制備高分子溶液而進(jìn)行紡紗、或鉆研紡紗噴嘴，也可以制備中空微細(xì)纖維或芯鞘結(jié)構(gòu)的微細(xì)纖維。

【0007】

出于實(shí)用上的觀點(diǎn)，靜電紡紗法的優(yōu)點(diǎn)在于可以容易地與其他的無紡布基材復(fù)合化。靜電紡紗法，如上所述，通過對紡紗噴嘴和對置電極間外加高電壓而獲得微細(xì)纖維，但電極間夾雜其他的無紡布基材時，可在基材表面堆積微細(xì)纖維，可容易地制備復(fù)合化纖維集合體。應(yīng)用這種方法，也可以使性質(zhì)不同的聚合物復(fù)合化。

【0008】

但是，靜電紡紗法在工業(yè)規(guī)模下的生產(chǎn)性有很大缺點(diǎn)。也就是說，微細(xì)纖維的生產(chǎn)量與紡紗噴嘴的數(shù)量成比例，因此如何增加單位面積的噴嘴數(shù)這個技術(shù)問題有限度。另外，由于各紡紗噴嘴的聚合物噴出量不是恒定的，也有纖維的堆積量變動的問題。

【0009】

此外，進(jìn)行長時間的連續(xù)生產(chǎn)時，紡紗噴嘴的前端堆積不被紡紗的聚合物，這引起堵塞紡紗噴嘴的現(xiàn)象。因此，難以連續(xù)生產(chǎn)，必須停止生產(chǎn)線，進(jìn)行紡紗噴嘴的洗滌，生產(chǎn)性大大降低。

【0010】

為了克服這種靜電紡紗法的缺點(diǎn)，進(jìn)行了通過鉆研紡紗噴嘴數(shù)或配置方法來確保穩(wěn)定的生產(chǎn)性的嘗試。例如，日本特許申請、特開2002-201559號和特表2005-534828號對其進(jìn)行了公開。但是，均發(fā)生從紡紗噴嘴滴垂高分子溶液，由于會滴落在纖維集合體上，因此可能損害纖維集合體的均勻性。

【0011】

另外，作為使用噴嘴派生的制造上的問題，可列舉出電暈放電的發(fā)生。噴嘴的前端由于發(fā)生靜電聚焦，因此大氣壓下在空氣的絕緣擊穿電壓以下成為容易發(fā)生電暈放電的環(huán)境。如果發(fā)生電暈放電，則難以對噴嘴前端外加高電壓。此時，噴嘴內(nèi)的聚合物溶液中不會進(jìn)行充分的電荷蓄積，難以生成微細(xì)纖維。

【0012】

作為抑制這種電暈放電的發(fā)生的方法，提出了在減壓下進(jìn)行靜電紡紗的方法。例如，Ratthapol?Rangkupan?and?Darrell?H.Reneker、“Development?ofElectrospinning?from?Molten?Polymers?in?vacuum”、因特網(wǎng)<URL：http://www.tx.ncsu.edu/jtatm/volumelspecialissue/posters/posters_partl.pdf>公開了上述方法。該方法通過減壓噴嘴部周邊，提高絕緣擊穿電壓，而抑制電暈放電的發(fā)生，進(jìn)行高效的電荷蓄積。但是，該方法在維持真空狀態(tài)這點(diǎn)上，只能是間歇生產(chǎn)，留有難以連續(xù)生產(chǎn)的問題。

【0013】