納米纖維網(wǎng)制造裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米纖維網(wǎng)制造裝置，所述裝置包括：旋轉軸；設置成能夠以所述旋轉軸為中心進行圓周運動的多個紡絲噴嘴；用于使所述旋轉軸進行樞轉的旋轉單元；用于給所述多個紡絲噴嘴供給聚合物熔融液的分配單元；與所述紡絲噴嘴的前端相隔一定距離并形成為曲面形狀的積聚板；以及用于在所述紡絲噴嘴和所述積聚板之間的空間中形成電場的高電壓發(fā)生裝置，從而能夠通過提高納米纖維網(wǎng)的拉伸力來改善物性，并且能夠沿著一定方向排列納米纖維，并且還能夠以較少的噴嘴數(shù)量來制造寬幅大的納米纖維網(wǎng)。
【專利說明】納米纖維網(wǎng)制造裝置及其方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米纖維網(wǎng)制造裝置及其方法。特別是涉及一種通過將聚合物熔融液排出到電場內(nèi)而生成并收集納米纖維來制造納米纖維網(wǎng)的制造裝置及其方法。

【背景技術】
[0002]通常，利用電紡絲的納米纖維網(wǎng)制造裝置是將作為納米纖維原料的聚合物熔融液排出到電場內(nèi)來制造納米纖維網(wǎng)的裝置，而在韓國注冊專利第10-0549140號(現(xiàn)有文獻)中已經(jīng)公開了這種納米纖維網(wǎng)制造裝置中的一種例子。
[0003]在以往的現(xiàn)有文獻中所公開的納米纖維網(wǎng)制造裝置中，是使用熔融擠出機I將熱塑性聚合物加熱熔融后擠出紡絲熔融液，并通過紡絲噴嘴部4的前端噴嘴5將從熔融擠出機I擠出的紡絲熔融液排出到施加有高電壓的電紡絲區(qū)域中，排出的紡絲熔融液受電紡絲區(qū)域的電場中的電場力的作用而被紡絲為極細纖維并被積聚到下方的積聚板10上。
[0004]在現(xiàn)有技術中是在噴嘴5被固定的狀態(tài)下進行紡絲，在這種情況下因納米纖維的拉伸力低而導致容易斷裂，而且為了卷取納米纖維網(wǎng)必須使用用于收集納米纖維的原紙，并且在對納米纖維網(wǎng)進行后續(xù)加工的過程中也存在著作業(yè)艱難的問題。
[0005]此外，因為現(xiàn)有技術的積聚板10被形成為平板形狀，所以需要沿著寬度方向以一定間隔設置多個紡絲噴嘴部4以制造寬幅大的納米纖維網(wǎng)。但是，當寬幅達到數(shù)米時，不僅需要設置數(shù)十個紡絲噴嘴部4，而且還將導致難以同時給數(shù)十個紡絲噴嘴部4供給壓力均勻的熔融液，由此導致了在沿著寬度方向具有均勻厚度的納米纖維網(wǎng)的制造中的諸多局限。
[0006]另外，當用于溶解聚合物熔融液的溶劑有害時，還需要單獨執(zhí)行用于使納米纖維網(wǎng)中的上述溶劑揮發(fā)的工藝，而這導致了工藝的繁雜。
[0007]而且，在現(xiàn)有技術中如圖1所示納米纖維會被形成為沒有方向性地、無規(guī)律地纏結在一起的納米纖維網(wǎng)，而當對同一單位面積的納米纖維之間的空間進行比較時將發(fā)現(xiàn)空間的偏差很大。這意味著納米纖維的分布不均勻，從而存在著納米纖維網(wǎng)的質量低下的問題。
[0008]也就是說，當用于使物質從納米纖維之間的空間通過或過濾時，將導致通過率或過濾率不穩(wěn)定。特別是，在專利注冊第10-1115686號中公開的“異方性導電薄膜”中可以看出，其是以將導電粒子固定在納米纖維上作為特征，但是導電粒子的分布度將根據(jù)納米纖維的分布度而有所不同，進而導致了導電率根據(jù)每單位面積中導電粒子數(shù)量而有所不同，因此無法發(fā)揮出電子零件中所要求的良好的電接觸性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]技術問題
[0010]本發(fā)明是為了改善如上所述的現(xiàn)有技術的納米纖維網(wǎng)制造裝置及其方法中存在的問題而被創(chuàng)出，其目的在于提供納米纖維網(wǎng)制造裝置及其方法，能夠通過提高納米纖維網(wǎng)的拉伸力來改善物性并且能夠以較少的噴嘴數(shù)量來制造寬幅大的納米纖維網(wǎng)。
[0011]解決問題的手段
[0012]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，包括:旋轉軸；多個紡絲噴嘴，以所述旋轉軸為中心進行圓周運動，并且包括用于容納聚合物熔融液的排出流路，并且沿著橫跨所述旋轉軸的方向排出聚合物熔融液；旋轉單元，用于使所述旋轉軸進行樞轉；積聚板，設置成與所述紡絲噴嘴的前端相隔一定距離；以及高電壓發(fā)生裝置，用于在所述紡絲噴嘴和積聚板之間的空間中形成電場。
[0013]所述紡絲噴嘴可沿著所述旋轉軸的圓周方向以放射狀相互之間呈一定角度地設置為多個。
[0014]所述紡絲噴嘴可沿著所述旋轉軸的軸向方向以一定間隔設置為多列。
[0015]優(yōu)選地，本發(fā)明還包括用于給所述多個紡絲噴嘴的排出流路供給聚合物熔融液的分配單元。
[0016]更優(yōu)選地，所述紡絲噴嘴被設置成在橫跨所述旋轉軸的方向上可自由調(diào)節(jié)相對于所述積聚板的距離。
[0017]所述納米纖維網(wǎng)制造裝置可包括原紙，用于在所述紡絲噴嘴和積聚板之間的電場中收集從所述紡絲噴嘴排出的納米纖維，所述原紙沿著所述旋轉軸的圓周方向可移動地附接于所述積聚部件的內(nèi)壁上。此時，優(yōu)選的是所述的聚部件被彎曲成圓弧形狀。
[0018]此外，所述原紙可沿著所述旋轉軸的軸向方向可移動地附接于所述積聚板的內(nèi)壁上，此時，所述積聚板可被形成為圓筒形狀。
[0019]此外，為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的納米纖維網(wǎng)制造裝置作為將聚合物熔融液排出到電場內(nèi)而生成并收集納米纖維來制造納米纖維網(wǎng)的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，包括:旋轉軸；旋轉單元，用于使所述旋轉軸進行樞轉；紡絲噴嘴，設置成能夠以所述旋轉軸為中心進行圓周運動，并且包括用于容納聚合物熔融液的排出流路，并且沿著橫跨所述旋轉軸的方向排出聚合物熔融液；引出單元，用于沿著所述旋轉軸的軸向方向引出從所述紡絲噴嘴排出到電場內(nèi)而形成的納米纖維從而形成管狀的納米纖維網(wǎng)；以及折疊部件，用于按壓通過所述弓丨出單元引出為管狀的納米纖維網(wǎng)的一側而使其被疊成雙層。
[0020]優(yōu)選地,所述引出單元包括沿著所述旋轉軸的軸向方向移動并收集從所述紡絲噴嘴排出的納米纖維的收集部件。
[0021 ] 所述收集部件可被設置成能夠以覆帶式進行移動。
[0022]此外，所述收集部件可被形成為線形，尤其是，所述收集部件可由金屬絲、帶和絲線中的任一種構成。
[0023]另外，所述收集部件可沿著所述旋轉軸的圓周方向以一定間隔設置為多個。
[0024]優(yōu)選地，所述引出單元還包括用于沿著所述旋轉軸的軸向拉動從所述紡絲噴嘴排出并被收集為環(huán)狀的納米纖維網(wǎng)的拉動部件。
[0025]更優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的納米纖維網(wǎng)制造裝置還包括用于向通過所述弓丨出單元引出為管狀的納米纖維網(wǎng)的內(nèi)部供給空氣以使得所述管狀的納米纖維網(wǎng)膨脹的送風單元。
[0026]此外，優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的納米纖維網(wǎng)制造裝置還包括用于以其內(nèi)徑逐漸變小的方式引導通過所述引出單元引出為管狀的納米纖維網(wǎng)而將所述納米纖維網(wǎng)引接至所述折疊部件的引導部件。
[0027]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的納米纖維網(wǎng)制造方法，其特征在于，包括:使紡絲噴嘴以旋轉軸為中心在電場內(nèi)進行圓周運動從而沿著圓周運動的旋轉軸的圓周方向收集從所述紡絲噴嘴排出的納米纖維；從以與所述旋轉軸呈一定夾角的另一旋轉軸為中心進行圓周運動的另一紡絲噴嘴將聚合物熔融液排出至通過所述紡絲噴嘴的圓周運動而沿著所述旋轉軸的圓周方向形成的納米纖維表面上從而以多層形式形成納米纖維網(wǎng)，其中各層的納米纖維與其它層的納米纖維之間相互呈一定夾角。
[0028]此外，為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的納米纖維網(wǎng)制造方法作為將聚合物熔融液排出到電場內(nèi)而生成并收集納米纖維來制造納米纖維網(wǎng)的納米纖維網(wǎng)制造方法，其特征在于，包括:從以旋轉軸為中心在電場內(nèi)進行圓周運動的紡絲噴嘴排出聚合物熔融液而以環(huán)狀收集納米纖維的收集步驟；沿著旋轉軸的軸向方向輸送在所述收集步驟中形成為環(huán)狀的納米纖維網(wǎng)而形成管狀的納米纖維網(wǎng)的引出步驟；以及將在所述引出步驟中形成為管狀的納米纖維網(wǎng)疊成雙層的折疊步驟。
[0029]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的納米纖維網(wǎng)制造方法還包括對在所述折疊步驟中被折疊的納米纖維網(wǎng)的一側進行切割以制造單層的納米纖維網(wǎng)的切割步驟。
[0030]更優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的納米纖維網(wǎng)制造方法還包括向在所述引出步驟中形成為管狀的納米纖維網(wǎng)的內(nèi)部注入空氣而使所述納米纖維網(wǎng)膨脹的送風步驟。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的納米纖維網(wǎng)結構體，其特征在于，包括以一定間隔相隔開的多個收集部件，用于收集通過對聚合物熔融液進行電紡絲而形成的納米纖維，其中納米纖維網(wǎng)被電紡絲并固接于所述多個收集部件的一側上。
[0032]所述的收集部件可被形成為線形，此外，所述收集部件可由金屬絲、帶和絲線中的任一種構成。
[0033]優(yōu)選地，所述納米纖維網(wǎng)被形成為管狀，所述收集部件沿著管狀的納米纖維網(wǎng)的圓周方向以一定間隔設置為多個，其中各個收集部件沿著納米纖維網(wǎng)的軸向方向設置為線形。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術制造的納米纖維網(wǎng)的實物照片；
[0035]圖2為根據(jù)本發(fā)明一實施例的納米纖維網(wǎng)制造裝置的概念示意圖；
[0036]圖3為圖2中沿著A-A線切開的示意性側剖視圖；
[0037]圖4、圖5為圖3所示的紡絲噴嘴的紡絲形態(tài)的概念示意圖；
[0038]圖6為以圖5所示形態(tài)紡絲形成的實物照片；
[0039]圖7為圖2所示的紡絲噴嘴的放大示意圖；
[0040]圖8為圖3所示的紡絲噴嘴的展開時的狀態(tài)示意圖；
[0041]圖9為根據(jù)本發(fā)明另一實施例中的紡絲噴嘴的斷面示意圖示意性剖視圖；
[0042]圖10為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的納米纖維網(wǎng)制造裝置的概念示意圖；
[0043]圖11為圖10所示的原紙的出入形態(tài)的斜視圖立體圖；
[0044]圖12為根據(jù)本發(fā)明一實施例中的納米纖維網(wǎng)制造方法的概念示意圖；
[0045]圖13為根據(jù)本發(fā)明一實施例的納米纖維網(wǎng)制造裝置的概念示意圖。；
[0046]圖14為圖13中沿著A-A線切開的示意性橫剖視圖；
[0047]圖15為圖13的B部分的放大示意圖；
[0048]圖16為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的納米纖維網(wǎng)制造裝置的概念示意圖；
[0049]圖17為圖16中沿著C-C線切開的示意性橫剖視圖；
[0050]圖18為圖17中在D點查看的示意性立體圖；
[0051]圖19為根據(jù)本發(fā)明的引出單元的另一實施例的概念示意圖；
[0052]圖20為圖19中沿著E-E線查看的示意性橫剖視圖；
[0053]圖21為本發(fā)明引出單元的另一實施例的概念示意圖；
[0054]圖22為圖21所示的納米纖維網(wǎng)制造裝置的示意性立體圖。

【具體實施方式】
[0055]以下參考附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0056]如圖2至圖5所示，根據(jù)本發(fā)明一實施例的納米纖維網(wǎng)制造裝置包括旋轉軸10、設置成能夠以所述旋轉軸10為中心進行圓周運動的多個紡絲噴嘴20、用于使所述旋轉軸10進行樞轉的旋轉單元、用于給所述多個紡絲噴嘴20供給聚合物熔融液的分配單元、與所述噴射噴嘴20的前端相隔一定距離并形成為曲面形狀的積聚板40、以及用于在所述紡絲噴嘴20和所述積聚板40之間的空間中形成電場的高電壓發(fā)生裝置50。
[0057]所述旋轉軸10通過旋轉單元可樞轉地設于所述積聚板40的內(nèi)部。
[0058]所述旋轉單元包括旋轉支撐部件11和驅動電機12，所述旋轉支撐部件11可樞轉地支撐所述旋轉軸10，所述驅動電機12用于使所述旋轉軸10樞轉。所述驅動電機12通過連接支架13固接于所述旋轉支撐部件11上。
[0059]所述紡絲噴嘴20具有用于容納聚合物熔融液的排出流路21。所述排出流路21以橫跨所述旋轉軸10的方向形成，從而以橫跨旋轉軸10的方向排出聚合物熔融液。
[0060]所述分配單元是用于給紡絲噴嘴20供給聚合物熔融液的裝置，其包括與紡絲噴嘴20的排出流路21相連通分配流路31。填充到所述分配流路31中的聚合物熔融液被供給到紡絲噴嘴20的排出流路21，并且聚合物熔融液通過紡絲噴嘴20的排出流路21被紡絲到外部。
[0061]此外，所述分配單元還可包括用于儲藏聚合物熔融液的溶液儲槽32、用于對所述溶液儲槽32中的聚合物熔融液加壓以送到所述分配流路31中的加壓供給裝置33、以及用于連接所述分配流路31和加壓供給裝置33的供給流路34。此時，加壓供給裝置33可以是在所述分配流路31上設置活塞(圖中未顯示)并利用流體(氣)壓加壓的方式，也可以是使用齒輪泵等泵裝置每次給分配流路31供給一定量的聚合物熔融液的方式。
[0062]所述分配流路31設在所述旋轉軸10的軸上并與所述旋轉軸10 —體地樞轉。所述分配流路31與所述供給流路34的連接部分設有旋轉接頭35，從而可以在供給流路34被固定的狀態(tài)下只讓分配流路31進行旋轉并將聚合物溶液從供給流路34供給到分配流路31。
[0063]即，所述旋轉接頭35由固定部和旋轉部構成并在使旋轉部相對于固定部進行旋轉運動的同時使流體流通，所述旋轉接頭35的一端與分配流路31連接、另一端與供給流路34連接，聚合物熔融液從固定的供給流路34供給到旋轉的分配流路31。
[0064]多個紡絲噴嘴20的各排出流路21與所述分配流路31相連通以從分配流路31接收聚合物熔融液。各排出流路21沿旋轉軸的徑向方向(橫跨旋轉軸的方向中的一個例子)延伸形成。各排出流路21的前端與旋轉軸10的軸中心線相隔一定距離，因此在旋轉軸10旋轉時各排出流路21的前端以旋轉軸10的中心線為中心進行圓周運動。
[0065]此外，所述積聚板40以旋轉軸10作為中心在與所述紡絲噴嘴20相隔一定距離處彎曲成圓弧形狀。因此，從所述紡絲噴嘴20排出的聚合物熔融液沿著旋轉軸10的徑向方向朝著積聚部件40處紡絲而形成納米纖維。
[0066]所述紡絲噴嘴20在沿著所述旋轉軸10的圓周方向上以放射狀相互之間呈一定角度地設置為多個的同時沿著所述旋轉軸10的軸向方向上以一定間隔設置為多列。在此，相鄰的紡絲噴嘴20的排出流路21之間需要維持一定距離以上的間隔以防止在紡絲時產(chǎn)生相互的電干擾，同時排出流路21需要被布置成使從每個排出流路21紡絲而成的納米纖維網(wǎng)之間不形成空的空間而是重疊一定部分。
[0067]例如，圖4所示的六棱柱形狀的紡絲噴嘴20和分配流路31中排出流路21分別形成在六角形的棱角上，如圖5所示在每個棱角上以一定間隔形成為多個。因此，排出流路21維持一定距離的間隔。
[0068]此外，形成在相鄰的棱角上的排出流路21被形成在不同的高度處。例如，如圖5所示，棱角2上的排出流路21設在比棱角I上的排出流路21低但比棱角3上的排出流路21高的位置處。相鄰的棱角上的排出流路21之間的高度差相當于同一棱角上各個排出流路21之間間隔的I/η。由此，在通過同一棱角上的排出流路21制成的納米纖維網(wǎng)之間的空間中將進一步形成有η-1個納米纖維網(wǎng)，因此，通過各排出流路21制成的納米纖維網(wǎng)將填滿空間以防止發(fā)生空的空間。
[0069]綜上，當排出流路21沿著六棱柱的周面以一定間隔整體地構成螺旋狀時，不僅可以維持排出流路21之間的一定間隔，而且還可以重疊地形成納米纖維網(wǎng)。
[0070]圖6示出了紡絲噴嘴的另一實施例。
[0071]在本實施例中，紡絲噴嘴20’和分配流路31’以三棱柱形狀形成，多個排出流路21’沿著三個棱角構成螺旋狀。本實施例的紡絲噴嘴20’的外側設有具有空氣流路25a的空氣噴嘴25，以將空氣噴射到紡絲噴嘴20’的前端。此時，當以從排出流路21’前端排出聚合物熔融液的進行方向噴射空氣時將增加聚合物熔融液的排出速度，從而不僅可以增加紡絲速度而且還可以增加紡絲方向的直進性。
[0072]另外，在所述紡絲噴嘴20和分配流路31被固定的狀態(tài)下通過紡絲噴嘴20的排出流路21排出聚合物熔融液時，將以如圖3a所示的形狀紡絲而制成納米纖維。在這種情況下形成的納米纖維網(wǎng)具有如圖1所示納米纖維無規(guī)律地纏結在一起的形態(tài)。
[0073]但是，當所述紡絲噴嘴20和分配流路31以旋轉軸10為中心進行旋轉來進行圓周運動時，將以如圖3b所示的螺旋狀紡絲。此時，如果將轉速(rpm)提高到一定數(shù)值以上，則可得到如圖3c的實物照片所示接近直線的納米纖維排列形態(tài)。圖3c所示的納米纖維與紡絲噴嘴20的圓周運動軌跡平行，而直線程度以及平行程度，即，直線度或者平行度與旋轉轉速成比例。
[0074]此處，無論是如圖3b所示通過紡絲噴嘴20的圓周運動而制成的、具有如圖3c所示的平行形狀的納米纖維網(wǎng)還是如圖1所示無規(guī)律地纏結在一起的形狀均表現(xiàn)出了高拉伸力。
[0075]所述積聚板40的內(nèi)壁上設有原紙F，原紙F用于在所述紡絲噴嘴20和積聚板40之間的電場中收集從所述紡絲噴嘴20中排出的納米纖維。
[0076]如圖3所示，所述原紙F沿著所述旋轉軸10的圓周方向可移動地附接于所述積聚板40的內(nèi)壁上。此時，積聚板40以圓弧形狀形成以留有原紙的出入口 Fl，積聚板40的一側形成有空氣吸入口 41以利用空氣負壓使原紙F吸附在積聚板40的內(nèi)壁上。當在所述原紙F吸附在積聚板40的狀態(tài)下啟動原紙移動裝置60時，原紙F在沿著積聚板40內(nèi)壁收集納米纖維網(wǎng)的同時進行移動。
[0077]此外，如圖8和圖9所示，所述原紙F可被設置成沿著所述旋轉軸10的軸向方向可移動地附接于所述積聚板40’的內(nèi)壁上。此時，所述積聚板40’以圓筒形狀形成。
[0078]所述積聚板40’兩端設有引導部件45，引導部件45用于將原紙F卷成圓弧形狀并導入所述積聚板40’。所述引導部件45作為端面為半圓形狀的板，其在原紙F通過所述引導部件進入積聚板40’時使原紙F在寬度方向上被卷取。在本實施例中，設有一對引導部件45和原紙F并且原紙F通過引導部件45分別被卷取成半圓形狀并通過所述積聚板40’。
[0079]另外，所述旋轉軸10的一側設有送風機70，送風機70用于使所述積聚板40’的內(nèi)部空氣沿著一定方向流動。例如，可以啟動所述送風機70以使得空氣沿著原紙F通過的方向流動。所述送風機70可通過單獨的驅動部與旋轉軸10獨立地被啟動。
[0080]所述高電壓發(fā)生裝置50用于將高電壓施于聚合物熔融液中。所述高電壓發(fā)生裝置與所述分配流路31電連接以將電施于所述紡絲噴嘴20和聚合物熔融液中，而所述積聚板40被接地從而與從所述紡絲噴嘴20排出的聚合物熔融液產(chǎn)生電勢差而形成電場。
[0081]在根據(jù)本發(fā)明一實施例的納米纖維網(wǎng)制造方法中，沿著旋轉軸10的圓周方向排列通過使紡絲噴嘴20以旋轉軸10為中心在電場內(nèi)進行圓周運動而從紡絲噴嘴20排出并被紡絲的納米纖維。圖3c示出了沿著旋轉軸10的圓周方向排列的納米纖維。
[0082]此外，從以與所述旋轉軸10呈一定夾角的另一旋轉軸10為中心進行圓周運動的紡絲噴嘴10將聚合物熔融液排出至通過紡絲噴嘴20的圓周運動而沿著旋轉軸10的圓周方向形成的納米纖維表面上從而以多層形式形成納米纖維網(wǎng)，其中各層的納米纖維與其它層的納米纖維之間相互呈一定夾角。
[0083]例如，將沿著所述旋轉軸10的圓周方向排列的納米纖維排列成橫跨所述旋轉軸的方向，將聚合物熔融液從所述紡絲噴嘴20排出至沿著圓周方向排列的納米纖維表面上從而使納米纖維排列成與上一步驟中形成的納米纖維呈一定夾角并重疊。
[0084]如圖10所示，通過結合圖3所示裝置和圖8所示裝置以連續(xù)工藝制造層疊的納米纖維網(wǎng)。此處，第一電場I內(nèi)的旋轉軸與第二電場II內(nèi)的旋轉軸互相垂直(呈90°夾角)。
[0085]首先，使紡絲噴嘴20在第一電場I內(nèi)以旋轉軸為中心進行圓周運動，從而沿著該旋轉軸的圓周方向排列第一納米纖維NI而形成第一納米纖維網(wǎng)。
[0086]然后，使所述第一納米纖維NI通過第二電場II內(nèi)而使得第二納米纖維N2被收集在第一納米纖維NI的表面上從而可以得到整體上呈格子形狀的納米纖維網(wǎng)。
[0087]以如上所述以格子形狀形成的納米纖維網(wǎng)可減小分布于每單元面積中的納米纖維的根數(shù)偏差，并且當在納米纖維上固定導電粒子等的異物時可顯著減小導電粒子的分布偏差。
[0088]第一納米纖維NI和第二納米纖維N2之間的夾角與第一電場I內(nèi)的旋轉軸和第二電場II內(nèi)的旋轉軸之間的夾角相同。即，第一納米纖維NI與第二納米纖維N2之間的夾角將根據(jù)第二電場II內(nèi)的旋轉軸相對于第一電場I內(nèi)的旋轉軸傾斜的角度而有所不同。
[0089]參考圖13至圖15，根據(jù)本發(fā)明一實施例的納米纖維網(wǎng)制造裝置包括旋轉軸110、用于使所述旋轉軸110進行樞轉的旋轉單元、用于沿著橫跨所述旋轉軸110的方向排出聚合物熔融液的紡絲噴嘴130、用于在與所述紡絲噴嘴130之間的空間中形成電場的積聚部件140、用于沿著所述旋轉軸的軸向方向引出從所述紡絲噴嘴130排出到電場內(nèi)而形成的納米纖維從而形成管狀的納米纖維網(wǎng)的引出單元、用于按壓通過所述引出單元引出為管狀的納米纖維網(wǎng)的一側而使其被疊成雙層的折疊部件160、用于以其內(nèi)徑逐漸變小的方式引導通過所述引出單元引出為管狀的納米纖維網(wǎng)而將其引接至所述折疊部件的引導部件170、用于向納米纖維網(wǎng)的內(nèi)部供給空氣以使得通過所述引出單元引出為管狀的納米纖維網(wǎng)膨脹的送風單元、以及用于給從所述紡絲噴嘴130排出的聚合物熔融液施以高電壓的高電壓發(fā)生裝置180。
[0090]所述旋轉軸110通過旋轉單元可樞轉地設于積聚部件140內(nèi)部。
[0091]所述旋轉單元設有驅動電機126，并通過傳動帶127和滑輪128將驅動電機126的動力傳送至旋轉軸110。因為所述旋轉軸110上施加有來自高電壓發(fā)生裝置180的高電壓，所以通過所述傳動帶127和滑輪128傳送動力可切斷高電壓被施加到驅動電機126。施加到所述旋轉軸110的高電壓被傳送到與所述旋轉軸110的外周面結合的紡絲噴嘴130上，從而將電力施于紡絲噴嘴130內(nèi)的聚合物熔融液而實現(xiàn)電紡絲。
[0092]所述紡絲噴嘴130被設置成能夠以所述旋轉軸110為軸中心進行圓周運動。即，所述紡絲噴嘴130以懸臂梁形狀突出并螺紋連接在所述旋轉軸110外周面上，因此當旋轉軸110樞轉時將以旋轉軸110為中心進行圓周運動。所述排出流路沿著橫跨所述旋轉軸110的方向形成，從而以橫跨旋轉軸110的方向排出聚合物熔融液。
[0093]所述旋轉軸110內(nèi)部形成有聚合物熔融液供給流路111，所述各紡絲噴嘴130還設有與所述聚合物熔融液供給流路111相連通并用于容納聚合物熔融液的排出流路。聚合物熔融液在從聚合物熔融液供給源121經(jīng)由所述旋轉軸110的聚合物熔融液供給流路111而供給至各個紡絲噴嘴130并通過各個排出流路被排出到紡絲噴嘴130的外部的同時被電紡絲。
[0094]如圖13和圖15所示，所述旋轉軸110的內(nèi)部設有用于使來自外部的空氣通過的空氣供給流路113、和用于使來自聚合物熔融液供給源121的聚合物熔融液通過的聚合物熔融液供給流路111。
[0095]所述空氣供給流路113位于旋轉軸110的軸中心處，所述聚合物熔融液供給流路111被設置成偏心于軸中心。
[0096]所述旋轉軸110的外周面設有被設置成可相對于旋轉軸110進行旋轉的環(huán)狀旋轉接頭122，以使得從所述聚合物熔融液供給源121供給的聚合物熔融液可被傳送至旋轉的旋轉軸110中。即，所述旋轉軸110的聚合物熔融液供給流路111的一側設有聚合物熔融液入口 112，所述旋轉接頭122設有與所述聚合物熔融液入口 112相連通的連接流路122a并形成有與來自所述聚合物熔融液供給源121的熔融液供給流路121a相連接的線接合部122b。所述旋轉接頭122的連接流路122a沿著所述旋轉軸110的外周面形成為環(huán)狀，因此即使是在旋轉軸100旋轉時也能夠將聚合物熔融液供給到所述聚合物熔融液入口 112。所述旋轉軸在所述旋轉接頭122被固定狀態(tài)下進行樞轉，從所述聚合物熔融液供給源121經(jīng)由所述熔融液供給流路121a供給到所述線接合部122b的聚合物熔融液通過環(huán)狀的連接流路122a沿著所述旋轉軸的外周面被供給到所述聚合物熔融液入口 112。
[0097]所述積聚部件140以圓筒形狀設置成與所述紡絲噴嘴130的前端相隔一定距離并且被接地。因此，與通過高電壓發(fā)生裝置180施加高電壓的所述紡絲噴嘴130產(chǎn)生電勢差，從而使從所述紡絲噴嘴130排出的聚合物熔融液沿著旋轉軸110的徑向方向朝著積聚部件140進行紡絲。即，所述積聚部件140和紡絲噴嘴130以及旋轉軸110之間會產(chǎn)生電勢差，從而在圓筒內(nèi)部空間形成電場進而構成電紡絲。
[0098]如圖13所示，在所述積聚部件140內(nèi)壁上收集從所述紡絲噴嘴130排出并朝著所述積聚部件140紡絲的納米纖維。
[0099]所述引出單元包括拉動部件151,拉動部件151用于沿著所述旋轉軸的軸向方向拉動從所述紡絲噴嘴130排出并收集為環(huán)狀的納米纖維網(wǎng)以形成管狀的納米纖維網(wǎng)。
[0100]本實施例中的拉動部件151為用于卷取被收集為環(huán)狀的納米纖維網(wǎng)的前端并拉動的卷取輥。卷取輥僅僅是拉動部件151的一個例子，并且只要是用于拉動并輸送納米纖維網(wǎng)的裝置均可用作拉動部件151。
[0101]在本實施例中，在所述積聚部件140的內(nèi)壁上收集納米纖維，隨著所述旋轉軸110的旋轉，在紡絲噴嘴130進行圓周運動的同時形成了納米纖維，進而形成了環(huán)狀的納米纖維網(wǎng)N。
[0102]另外，所述紡絲噴嘴130沿著所述旋轉軸110的軸向方向以一定間隔設置為多個，因此所述環(huán)狀的納米纖維網(wǎng)N橫跨所述積聚部件140的內(nèi)側面整體形成為圓筒形，并且在所述拉動部件151拉動被形成為圓筒形的納米纖維網(wǎng)N的前端時，可連續(xù)地制造出管(tube)狀的納米纖維網(wǎng)。雖然可以如上所述直接拉動來引出被收集在所述積聚部件140的表面上而被形成的納米纖維網(wǎng)，但是也可以設置單獨的引出裝置。
[0103]例如,如圖16至圖22所示,所述引出單元還可包括在電場內(nèi)沿著所述旋轉軸110的軸向方向移動的同時收集從所述紡絲噴嘴130排出而形成的納米纖維的收集部件52、53,54ο
[0104]所述收集部件52、53、54由諸如金屬絲、絲線、繩，帶等的材料形成為線形，并且在沿著所述旋轉軸110的軸向方向貫通電場內(nèi)的同時輸送納米纖維網(wǎng)。
[0105]參考圖16和圖17，所述收集部件152由絲線形成并且設于所述積聚部件140的內(nèi)部，其中所述收集部件152沿著所述積聚部件140的圓周方向相互以一定間隔設置為多個。由絲線構成的收集部件152在被輥卷取再被展開的同時通過所述積聚部件140的內(nèi)部，之后在通過所述拉動部件151而被卷取的同時輸送管狀的納米纖維網(wǎng)。
[0106]此外，納米纖維網(wǎng)被收集在所述多個收集部件152的一側而形成了多個收集部件152和環(huán)狀的納米纖維網(wǎng)被一體結合的納米纖維網(wǎng)結構體。S卩，當參考圖17的放大部分和圖18時，納米纖維網(wǎng)結構體是通過設置由絲線構成的、相互以一定間隔相隔的多個收集部件152并對納米纖維進行電紡絲而固接于該收集部件152的內(nèi)側而制成的。如上所述，當在多個收集部件152和納米纖維網(wǎng)被一體結合的狀態(tài)下移動收集部件152時將能夠與該收集部件152 —同輸送納米纖維網(wǎng)。
[0107]在圖19和圖20中示出了收集部件的另一實施例。圖19和圖20所示的收集部件153被設置成能夠以覆帶方式進行移動，從而在與納米纖維網(wǎng)一同移動一定距離的同時輸送納米纖維網(wǎng)。即，本實施例的收集部件153與在其一側被收集并結合的納米纖維網(wǎng)一同移動，但是在通過所述積聚部件140后則與納米纖維網(wǎng)分離并以覆帶方式進行循環(huán)。
[0108]在圖21和圖22中示出了收集部件的又另一實施例。圖9和圖10所示的收集部件154是由與薄膜或無紡布相同的面料制成，其在被卷在所述積聚部件140上的狀態(tài)下被引入，然后收集納米纖維網(wǎng)后一同被輸送。此時，納米纖維被收集在圓筒形的收集部件154的內(nèi)側面上并構成管狀的納米纖維網(wǎng)。所述收集部件154在與納米纖維網(wǎng)一同移動的同時被卷取到所述拉動部件151上。
[0109]所述折疊部件160通過一對輥來按壓通過所述引出單元引出為管狀的納米纖維網(wǎng)的一側而使其被疊成雙層。當使形成為管狀的納米纖維網(wǎng)通過由一對輥構成的折疊部件160時，能夠獲得疊成雙層形態(tài)的納米纖維網(wǎng)。此外，當在折疊狀態(tài)下通過多個輥對納米纖維網(wǎng)進行軋制工藝時，能夠獲得改善納米纖維網(wǎng)的物性的效果。即，當管狀的納米纖維網(wǎng)被折疊時，能夠通過軋制工藝容易地拉伸納米纖維網(wǎng)，由此能夠加強拉伸強度。
[0110]另外，當在用刀切開疊成雙層的納米纖維網(wǎng)中被折疊的一端后展開時，能夠制成一張呈平面形態(tài)的納米纖維網(wǎng)。即，能夠展開圓形而獲得寬幅大的納米纖維網(wǎng)。
[0111]所述引導部件170由多個輥構成，從而引導管狀的納米纖維網(wǎng)而使其內(nèi)徑隨著越接近所述拉動部件160而變得越小。即，因為由多個輥構成的引導部件170在所述積聚部件140被設置成相互間的間隔隨著越接近所述折疊部件160而變得越小，所以能夠以容易折疊的方式朝著折疊部件160引導管狀的納米纖維網(wǎng)。
[0112]所述送風單元包括用于向該納米纖維網(wǎng)的內(nèi)部供給空氣以使得納米纖維網(wǎng)膨脹的空氣供給流路113、用于強制性地向所述空氣供給流路133供給空氣的空氣供給源124、以及用于對從所述空氣供給源124排出的空氣進行加熱的空氣加熱器125。
[0113]如圖16所示，所述空氣供給流路113設在所述旋轉軸110的一側。所述旋轉軸110的一端設有用于向旋轉的所述旋轉軸110的空氣供給流路113供給空氣的回轉接頭123。所述回轉接頭123在被固定的狀態(tài)下使旋轉軸110進行旋轉的同時將外部空氣供給到空氣供給流路113中。所述空氣供給流路113是貫穿所述旋轉軸110而成，旋轉軸110的一端設有用于排出供給到空氣供給流路113中的空氣的空氣出口 113a。S卩，旋轉軸110的一端接合有回轉接頭123，另一端形成有空氣出口 113a。為了給所述旋轉軸110的空氣供給流路113供給高溫空氣，還設有空氣供給源124和空氣加熱器125。所述空氣供給源124產(chǎn)生高壓空氣，在高壓空氣通過空氣加熱器125而被高溫加熱后，經(jīng)由回轉接頭123供給到旋轉軸110的空氣供給流路113中，并經(jīng)由所述空氣出口 113a供給到納米纖維網(wǎng)的內(nèi)部。流入到管狀的納米纖維網(wǎng)內(nèi)部的高溫空氣使納米纖維網(wǎng)膨脹而增加其表面積，因此能夠增加納米纖維網(wǎng)的拉伸力。此外，隨著高溫空氣通過納米纖維網(wǎng)而被排出到外部，不僅能夠對納米纖維網(wǎng)進行干燥而且還能夠揮發(fā)納米纖維網(wǎng)中含有的有害溶劑(solvent)。
[0114]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的納米纖維網(wǎng)制造方法包括以環(huán)狀收集納米纖維的收集步驟、將在所述收集步驟中形成為環(huán)狀的納米纖維網(wǎng)形成為管狀的納米纖維網(wǎng)的引出步驟、將在所述引出步驟中形成為管狀的納米纖維網(wǎng)疊成雙層的折疊步驟、和對在所述折疊步驟中折疊的納米纖維網(wǎng)的一側進行切割以制造單層的納米纖維網(wǎng)的切割步驟。
[0115]在所述收集步驟中，通過從以所述旋轉軸110為軸中心進行圓周運動的紡絲噴嘴130排出聚合物熔融液而以環(huán)狀形成納米纖維。
[0116]在所述引出步驟中，通過沿著所述旋轉軸110的軸方向輸送被形成為環(huán)狀的納米纖維網(wǎng)而制成連續(xù)的管狀的納米纖維網(wǎng)。此處，當通過卷取輥來卷取管狀的納米纖維網(wǎng)的前端時能夠連續(xù)地制造管狀的納米纖維網(wǎng)。
[0117]此處，執(zhí)行使在所述弓丨出步驟中形成為管狀的納米纖維網(wǎng)膨脹的送風步驟。即，在所述送風步驟中，通過向管狀的納米纖維網(wǎng)的內(nèi)部注入高溫空氣而使納米纖維網(wǎng)膨脹的同時進行高溫干燥來揮發(fā)溶劑。
[0118]在所述折疊步驟中按壓管狀的納米纖維網(wǎng)的一側而使其被疊成雙層后，在切割步驟中對折疊的納米纖維網(wǎng)進行切割以獲得呈平面狀的、寬幅大的納米纖維網(wǎng)。
[0119]在所述折疊步驟中，使管狀的納米纖維網(wǎng)通過一對輥之間并被壓縮而使其被疊成雙層。為了使管狀的納米纖維網(wǎng)被導入到一對輥之間，能夠使用引導部件來使管狀的納米纖維網(wǎng)變?yōu)闄E圓狀，其中優(yōu)選地以長度方向引導以使得橢圓的長軸與一對輥相鄰。
[0120]另外，在連續(xù)的生產(chǎn)工藝中，在對納米纖維網(wǎng)的一側進行所述折疊步驟期間，對納米纖維網(wǎng)的整體執(zhí)行引出步驟來拉伸納米纖維網(wǎng)。即，因為所述折疊步驟還會起到壓縮定位的作用，所以在納米纖維網(wǎng)的一側正在被折疊的狀態(tài)下通過卷取輥拉動納米纖維網(wǎng)并引出時將使得納米纖維網(wǎng)被拉伸并增加拉伸力。
[0121]在所述切割步驟中，用刀連續(xù)地切開疊成雙層的納米纖維網(wǎng)的兩端或一端。此時，當切開兩端時則能夠獲得兩張納米纖維網(wǎng)，而當只切開一端時則能夠通過展開雙層而獲得一張寬幅大的納米纖維網(wǎng)。
[0122]產(chǎn)業(yè)可利用性
[0123]如上所述，通過根據(jù)本發(fā)明的納米纖維網(wǎng)制造裝置，能夠提高所述納米纖維網(wǎng)的拉伸力來改善物性，并且能夠沿著一定方向排列納米纖維，并且不僅能夠通過減少每單位面積種所分布的納米纖維的根數(shù)偏差來改善納米纖維網(wǎng)的品質，而且還能夠以較少的噴嘴數(shù)量來制造寬幅大的納米纖維網(wǎng)。而且，能夠以較少量的噴嘴來制造寬幅大的納米纖維網(wǎng)，并且通過向管狀的納米纖維內(nèi)部通入高溫空氣使其膨脹成如氣球一樣，能夠易于從納米纖維網(wǎng)中去除溶劑，進而能夠易于干燥納米纖維網(wǎng)。
【權利要求】
1.一種將聚合物熔融液排出到電場內(nèi)而生成并收集納米纖維來制造納米纖維網(wǎng)的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，包括: 旋轉軸； 紡絲噴嘴，設置成以所述旋轉軸為中心進行圓周運動，并包括用于容納聚合物熔融液的排出流路，并且沿著橫跨所述旋轉軸的方向排出聚合物熔融液； 分配單元，用于給所述紡絲噴嘴的排出流路供給聚合物熔融液； 旋轉單元，用于使所述旋轉軸進行樞轉； 積聚部件，設置成與所述紡絲噴嘴的前端相隔一定距離；以及 高電壓發(fā)生裝置，用 于在所述紡絲噴嘴和所述積聚部件之間的空間中形成電場。
2.如權利要求1所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，所述紡絲噴嘴沿著所述旋轉軸的圓周方向以放射狀相互之間呈一定角度地設置為多個。
3.如權利要求1所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，所述紡絲噴嘴沿著所述旋轉軸的軸向方向以一定間隔設置為多列。
4.如權利要求1所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，所述紡絲噴嘴沿著所述旋轉軸的圓周方向以放射狀相互之間呈一定角度地設置為多個并且沿著所述旋轉軸的軸向方向以一定間隔設置為多列，其中，所述紡絲噴嘴沿著所述旋轉軸的外周面被整體地排列成螺旋狀。
5.如權利要求1所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，所述積聚部件被彎曲成圓弧形狀。
6.如權利要求5所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，包括: 原紙，用于在所述紡絲噴嘴和所述積聚部件之間的電場中收集從所述紡絲噴嘴排出的納米纖維，所述原紙沿著所述旋轉軸的圓周方向可移動地附接于所述積聚部件的內(nèi)壁上。
7.如權利要求1所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，所述積聚部件被形成為圓筒形狀。
8.如權利要求7所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，包括: 原紙，用于在所述紡絲噴嘴和所述積聚部件之間的電場中收集從所述紡絲噴嘴排出的納米纖維，所述原紙沿著所述旋轉軸的軸向方向可移動地附接于所述積聚部件的內(nèi)壁上。
9.如權利要求1所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，還包括: 空氣噴嘴，用于向所述紡絲噴嘴的前端噴射空氣。
10.一種將聚合物熔融液排出到電場內(nèi)而生成并收集納米纖維來制造納米纖維網(wǎng)的納米纖維網(wǎng)制造方法，其特征在于，包括: 使紡絲噴嘴以旋轉軸為中心在電場內(nèi)進行圓周運動從而沿著圓周運動的旋轉軸的圓周方向收集從所述紡絲噴嘴排出的納米纖維； 從以與所述旋轉軸呈一定夾角的另一旋轉軸為中心進行圓周運動的另一紡絲噴嘴將聚合物熔融液排出至通過所述紡絲噴嘴的圓周運動而沿著所述旋轉軸的圓周方向形成的納米纖維表面上從而以多層形式形成納米纖維網(wǎng)，其中各層的納米纖維與其它層的納米纖維之間相互呈一定夾角。
11.如權利要求1所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，還包括: 引出單元，用于沿著所述旋轉軸的軸向方向引出從所述紡絲噴嘴排出到電場內(nèi)而形成的納米纖維從而形成管狀的納米纖維網(wǎng)；以及 折疊部件，用于按壓通過所述引出單元引出為管狀的納米纖維網(wǎng)的一側而使其被疊成雙層。
12.如權利要求1所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，所述引出單元包括: 收集部件，沿著所述旋轉軸的軸向方向移動并收集從所述紡絲噴嘴排出的納米纖維。
13.如權利要求12所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，所述收集部件被設置成能夠以覆帶方式進行移動。
14.如權利要求12所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，所述收集部件被形成為線形。
15.如權利要求12所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，所述收集部件由金屬絲、帶和絲線中的任一種構成。
16.如權利要求12所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，所述收集部件沿著所述旋轉軸的圓周方向以一定間隔設置為多個。
17.如權利要求12所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，所述引出單元還包括: 拉動部件，用于沿著所 述旋轉軸的軸向方向拉動從所述紡絲噴嘴排出并被收集為環(huán)狀的納米纖維網(wǎng)而形成管狀的納米纖維網(wǎng)。
18.如權利要求12所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，還包括: 送風單元，用于向通過所述引出單元引出為管狀的納米纖維網(wǎng)的內(nèi)部供給空氣以使得所述管狀的納米纖維網(wǎng)膨脹。
19.如權利要求12所述的納米纖維網(wǎng)制造裝置，其特征在于，還包括: 引導部件，用于以其內(nèi)徑逐漸變小的方式引導通過所述引出單元引出為管狀的納米纖維網(wǎng)而將所述納米纖維網(wǎng)引接至所述折疊部件。
20.一種將聚合物熔融液噴入電場內(nèi)形成納米纖維后收集制造納米纖維網(wǎng)的納米纖維網(wǎng)制造方法，其特征在于，包括: 從以旋轉軸為中心在電場內(nèi)進行圓周運動的紡絲噴嘴排出聚合物熔融液而以環(huán)狀收集納米纖維的收集步驟； 沿著所述旋轉軸的軸向方向輸送在所述收集步驟中形成為環(huán)狀的納米纖維網(wǎng)而形成管狀的納米纖維網(wǎng)的引出步驟；以及 將在所述引出步驟中形成為管狀的納米纖維網(wǎng)疊成雙層的折疊步驟。
21.如權利要求20所述的納米纖維網(wǎng)制造方法，其特征在于，還包括: 對在所述折疊步驟中被折疊的納米纖維網(wǎng)的一側進行切割以制造單層的納米纖維網(wǎng)的切割步驟。
22.如權利要求20所述的納米纖維網(wǎng)制造方法，其特征在于，還包括: 向在所述引出步驟中形成為管狀的納米纖維網(wǎng)的內(nèi)部注入空氣而使所述納米纖維網(wǎng)膨脹的送風步驟。
23.—種納米纖維網(wǎng)結構體，包括: 以一定間隔相隔開的多個收集部件，用于收集通過對聚合物熔融液進行電紡絲而形成的納米纖維，其中納米纖維網(wǎng)被電紡絲并固接于所述多個收集部件的一側上。
24.如權利要求23所述的納米纖維網(wǎng)結構體，其特征在于，所述收集部件被形成為線形。
25.如權利要求23所述的納米纖維網(wǎng)結構體，其特征在于，所述收集部件由金屬絲、帶和絲線中的任一種構成。
26.如權利要求23所述的納米纖維網(wǎng)結構體，其特征在于，所述納米纖維網(wǎng)被形成為管狀，所述收集部件沿著管狀的納米纖維網(wǎng)的圓周方向以一定間隔設置為多個，各個收集部件沿著所述納米纖維 網(wǎng)的軸向方向形成為線形。
【文檔編號】D01D5/00GK104053831SQ201280064418
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年12月27日 優(yōu)先權日:2011年12月30日
【發(fā)明者】成永彬 申請人:Mns 21有限公司