[發(fā)明專利]納米纖維制造方法及制造裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980134654.0
• 申請日: 2009-09-10
• 公開（公告）號: CN102084043A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設計）人: 黑川崇裕;住田寬人;石川和宜;橫山政秀
• 申請（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
• 主分類號: D01D5/04
• 分類號: D01D5/04;D01D5/08;D04H1/72
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 梅高強

技術領域

本發(fā)明涉及一種納米纖維制造方法及制造裝置，更詳細地說，涉及一種利用靜電紡絲(electrospinning)法制造納米纖維的技術。

背景技術

近年來，由于能夠容易地制造直徑為亞微米尺寸的纖維狀物質(zhì)即納米纖維，靜電紡絲法(電荷感應紡絲法)受到關注。在靜電紡絲法中，將在溶劑中分散或溶解有高分子材料的原料液向空中放出。如果在放出時通過高電壓使原料液帶電，則能夠使原料液在空中電延伸而獲得納米纖維。(例如參考專利文獻1)

更詳細地說，通過電場而帶電并被放出到空氣中的原料液在空中飛翔期間，溶劑蒸發(fā)，原料液的體積減少。另一方面，賦予原料液的電荷不受溶劑蒸發(fā)的影響而被維持。由此，隨著溶劑的蒸發(fā)，原料液的電荷密度增大。不久，原料液內(nèi)部的排斥方向的庫侖力超過原料液的表面張力。此時，產(chǎn)生原料液爆炸性地線狀延伸的現(xiàn)象(以下稱為靜電延伸現(xiàn)象)。這種靜電延伸現(xiàn)象在空中連續(xù)發(fā)生，原料液呈幾何級數(shù)地細分化為線狀，從而形成直徑為亞微米尺寸的細小的纖維。

又，在專利文獻2中，提出了一種從旋轉(zhuǎn)式的容器放出原料液、通過靜電紡絲法制造納米纖維的制造裝置。如圖9所示，該裝置具有噴頭102，該噴頭102在周壁上具有至少一個推出單元101；以及圓筒狀的收集體103，該收集體103將噴頭102配置在內(nèi)部。在噴頭102與收集體103之間，通過高壓電源104施加有電壓，以在噴頭102與收集體103之間產(chǎn)生電場。在此狀態(tài)下，使噴頭102旋轉(zhuǎn)。由此，經(jīng)由管105向噴頭102內(nèi)部供給的原料液106通過電場被從推出單元101的頂端抽出，生成納米纖維。所生成的納米纖維堆積在收集體103的內(nèi)周面上而被收集。

又，在專利文獻3中，提出了使在周壁上貫穿設置有多個細孔的圓筒形的容器旋轉(zhuǎn)、利用其離心力使納米纖維的原料液從上述細孔放出的技術。在專利文獻3中，如圖10所示，通過在周壁上具有孔112a的供給管112將納米纖維的原料液114供給到圓筒狀容器111的內(nèi)部，該容器111在周壁上設有多個細孔113。并且，使容器111旋轉(zhuǎn)，利用其離心力將原料液114從細孔113放出。

又，本發(fā)明的發(fā)明人等，如專利文獻4所示的這樣(參考圖11)，開發(fā)了在接地的圓筒狀容器121的周圍配置環(huán)狀電極122、在容器121與環(huán)狀電極122之間施加高電壓的技術，并進行了實施。由此，能夠在容器121上感應出更大的電荷。由此，即使從容器121的細孔噴出的原料液的噴出量略微變化，也能夠向該原料液賦予用于靜電延伸現(xiàn)象的足夠電荷。因此，能夠制造出不含原料原狀的高分子物質(zhì)塊的高質(zhì)量的納米纖維。

向容器121的徑向呈放射狀放出的原料液的前進方向由于與徑向大致垂直的方向的氣流123而偏轉(zhuǎn)。在偏轉(zhuǎn)的原料液前進目的地配置有接地的鼓124。鼓124由于對環(huán)狀電極122施加高壓電而帶電，上述原料液或由其生成的纖維狀物質(zhì)被向鼓124吸引。在容器121與鼓124之間配置有長條狀的收集體125。被向鼓124吸引的纖維狀物質(zhì)堆積在沿長度方向傳送的收集體125上而被收集。

專利文獻1：日本特開2005-330624號公報

專利文獻2：日本特開2007-532790號公報

專利文獻3：日本特開2008-31624號公報

專利文獻4：WO2008-062784號公報

發(fā)明要解決的問題

如上述所述，在專利文獻2的裝置中，納米纖維的原料液通過設置在圓筒型的容器(噴頭102)的周壁上的噴嘴(推出單元101)放出。因此，在電荷集中的噴嘴的頂端部，向原料液賦予足夠的電荷。因此，能夠比較容易地向原料液賦予產(chǎn)生靜電延伸現(xiàn)象所需的足夠的電荷。

然而，噴頭102旋轉(zhuǎn)，通過該旋轉(zhuǎn)，原料液利用離心力從推出單元100放出。此時，由于在推出單元101的內(nèi)側(cè)存在有大量的原料液，因此該內(nèi)側(cè)的原料液自身也受到離心力的作用。由于該離心力，經(jīng)常會一段時間推出大量的原料液，在原料液的放出過程中頻繁地發(fā)生中斷。當發(fā)生中斷時，產(chǎn)生電荷難以滯留在緊接著從推出單元101放出的原料液中、或者發(fā)生液體滯留而電荷難以集中等不良現(xiàn)象。其結(jié)果，不易產(chǎn)生原料液的延伸，或者完全不產(chǎn)生原料液的延伸，原料液本身附著在周圍的收集體上。

又，在專利文獻3的技術中，由于也難以使從各細孔113放出的原料液114的量保持一定，因此會產(chǎn)生同樣的問題。