專利名稱：納米纖維制造系統(tǒng)及納米纖維制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過靜電爆炸從高分子溶液來制作高分子的納米纖維的納米纖維制造系統(tǒng)及納米纖維制造方法。
背景技術：
以往，已知一種納米纖維制造裝置，具有被施加規(guī)定的電壓的收集部件、處于距收集部件有規(guī)定距離的位置且相對于該收集部件被施加規(guī)定電壓差的電壓的噴嘴。被施加電壓的噴嘴使納米纖維的原料液(高分子溶液)帶電同時向收集部件噴出。被噴出的原料液通過溶媒蒸發(fā)從而干燥，同時朝向收集部件。原料液在向收集部件移動的過程中，隨著溶媒 進行蒸發(fā)而引起靜電爆炸進行延伸，最終形成納米纖維。所形成的納米纖維在配置于收集部件上的基材薄板上，被該收集部件靜電引導而進行堆積。當在基材薄板上堆積的納米纖維中附著的溶媒完全蒸發(fā)時，形成有納米纖維層的基材薄板完成。作為在基材薄板上對納米纖維進行靜電引導使其堆積的引導裝置的收集部件，已知各種的收集部件。專利文獻I中記載的納米纖維制造裝置作為收集部件使用導電性帶。納米纖維被堆積在導電性帶上的基材薄板上。此外，通過對支撐該導電性帶的滾軸子施加電壓，由此導電性帶被間接地施加電壓。此外，專利文獻2中記載的納米纖維制造裝置使用導電性的板狀收集部件。在該導電性板狀收集部件上形成了向該導電性板收集部件上的基材薄板吹出空氣的多個孔。再有，專利文獻3中記載的納米纖維制造裝置使用由與基材薄板接觸的多個電極、支撐該電極的無端狀的樹脂帶構成的收集部件。此外，專利文獻4中記載的納米纖維制造裝置將與基材薄板的表面摩擦接觸的多個刷狀電極用作收集部件。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻IJP特開2008-196061號公報專利文獻2JP特開2008-190090號公報專利文獻3JP特開2009-52163號公報專利文獻4JP特開2010-133039號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題但是，在專利文獻I中記載的納米纖維制造裝置的情況下，由于收集部件是導電性帶，因此在位于相對于噴嘴處在最短距離處的收集部件的部分的基材薄板的部分納米纖維容易集中堆積。由于專利文獻2中記載的納米纖維制造裝置中的收集部件也具有導電性，因此與專利文獻I記載的納米纖維制造裝置同樣，在位于相對于噴嘴處在最短距離處的收集部件的部分的基材薄板的部分納米纖維容易集中堆積。此外，在專利文獻3記載的納米纖維制造裝置的情況下，在位于相對于噴嘴處在最短距離處的收集部件的電極附近的基材薄板的部分納米纖維容易集中堆積。同樣，在專利文獻4記載的納米纖維制造裝置的情況下，在位于相對于噴嘴處在最短距離處的刷狀電極附近的基材薄板的部分納米纖維容易集中堆積。由此，專利文獻I 4記載的納米纖維裝置都有在基材薄板上納米纖維部分地集中堆積的傾向。噴出原料液的噴嘴與使納米纖維靜電引導至基材薄板上的收集部件之間的距離越短，則相對于噴嘴處在最短距離處的收集部件的部分的引導カ越増加，在位于引導力増加的收集部件部分的基材薄板的部分納米纖維越是集中堆積。再者，盡管可考慮使噴嘴與收集部件之間的距離足夠長，但是受到裝置大小的制約從而有時無法實現(xiàn)。
當納米纖維在基材薄板上部分地集中堆積時，附著于該納米纖維的溶媒難以蒸發(fā)，其結果納米纖維因沒有蒸發(fā)而殘留下來的溶媒再次在基材薄板上液化。為此，本發(fā)明的課題在于在引導裝置的收集部件上的基材薄板堆積納米纖維的納米纖維的制造中，緩和納米纖維集中在基材薄板的一部分，使納米纖維分散在基材薄板整體，由此抑制基材薄板上的納米纖維的再液化。用于解決課題的技術方案為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明以如下方式構成。根據(jù)本發(fā)明的第I方式，提供一種納米纖維制造系統(tǒng)，在納米纖維形成空間中，通過靜電爆炸從原料液形成納米纖維，將所形成的納米纖維引導至基材薄板的主面上使其堆積，所述納米纖維制造系統(tǒng)具有介電性的第I介電性帶，其具備第I表面及第2表面；薄板傳送裝置，其在納米纖維形成空間中傳送基材薄板；薄板緊密接合裝置，其使基材薄板的背面和第I介電性帶的第I表面緊密接合；介電性帶驅動裝置，其在納米纖維形成空間內(nèi)在基材薄板的傳送方向上在第I介電性帶的第I表面緊密接合在該基材薄板的背面的狀態(tài)下使該第I介電性帶遷移運動；和電壓施加裝置，其向第I介電性帶的第2表面施加電壓，使得在該第I介電性帶產(chǎn)生介電極化。根據(jù)本發(fā)明的第2方式，在第I方式的納米纖維制造系統(tǒng)的基礎上，還具有介電性的第2介電性帶，其在與第I介電性帶的第2表面接觸的狀態(tài)下在該第I介電性帶的遷移運動方向上移動，電壓施加裝置經(jīng)由第2介電性帶向第I介電性帶的第2表面施加電壓。根據(jù)本發(fā)明的第3方式，在第I方式的納米纖維制造系統(tǒng)的基礎上，還具有導電性的導電性帶，其在與第I介電性帶的第2表面接觸的狀態(tài)下在該第I介電性帶的遷移運動方向上移動，電壓施加裝置經(jīng)由導電性帶向第I介電性帶的第2表面施加電壓。根據(jù)本發(fā)明的第4方式，在第I至第3方式任意的納米纖維制造系統(tǒng)的基礎上，電壓施加裝置具備向第I介電性帶的第2表面施加電壓的至少ー個電極，至少ー個電極構成為板形狀，在與基材薄板的傳送方向正交的方向上并排配置。根據(jù)本發(fā)明的第5方式，在第I至第3方式任意的納米纖維制造系統(tǒng)的基礎上，電壓施加裝置具備向第I介電性帶的第2表面施加電壓的至少ー個電極，至少ー個電極構成為可旋轉的滾軸狀。根據(jù)本發(fā)明的第6方式，在第I至第5方式任意的納米纖維制造系統(tǒng)的基礎上，介電性帶驅動裝置具備驅動滾軸，該驅動滾軸一邊支撐第I介電性帶一邊旋轉來使該第I介電性帶進行遷移運動，驅動滾軸配置在納米纖維形成空間外。根據(jù)本發(fā)明的第7方式，在第I至第6方式任意的納米纖維制造系統(tǒng)的基礎上，基材薄板是通過納米纖維形成空間的長條狀的基材薄板，薄板傳送裝置具備薄板供給裝置，其配置在納米纖維形成空間外，向該納米纖維形成空間內(nèi)送出基材薄板；和薄板回收裝置，其配置在納米纖維形成空間外，回收堆積了在該納米纖維形成空間中通過的納米纖維的基材薄板。根據(jù)本發(fā)明的第8方式，在第I至第7方式任意的納米纖維制造系統(tǒng)的基礎上，還具備干燥裝置，其使在基材薄板上堆積的納米纖維干燥。根據(jù)本發(fā)明的第9方式，在第I至第8方式任意的納米纖維制造系統(tǒng)的基礎上，還具備中和(neutralization)裝置,其對堆積了納米纖維的基材薄板進行中和。根據(jù)本發(fā)明的第10方式，提供一種納米纖維制造方法，在納米纖維形成空間內(nèi)，通過靜電爆炸從原料液形成納米纖維，將所形成的納米纖維引導至基材薄板的主面上使其 堆積，其中，在納米纖維形成空間內(nèi)傳送基材薄板，使基材薄板的背面和介電性的第I介電性帶的第I表面緊密接合，在緊密接合于基材薄板的狀態(tài)下使介電性的第I介電性帶在該基材薄板的傳送方向上進行遷移運動，通過向第I介電性帶的第2表面施加電壓使得在該第I介電性帶中產(chǎn)生介電極化，由此在基材薄板的主面上對納米纖維進行靜電引導。根據(jù)本發(fā)明的第11方式，在第10方式的納米纖維制造方法的基礎上，在與第I介電性帶的第2表面接觸的狀態(tài)下在該第I介電性帶的遷移運動方向上使介電性的第2介電性帶進行遷移運動，經(jīng)由第2介電性帶向第I介電性帶的第2表面施加電壓。根據(jù)本發(fā)明的第12方式，在第10方式的納米纖維制造方法的基礎上，在與第I介電性帶的第2表面接觸的狀態(tài)下在該第I介電性帶的遷移運動方向上使導電性的帶進行遷移運動，經(jīng)由導電性的帶向第I介電性帶的第2表面施加電壓。發(fā)明効果根據(jù)本發(fā)明，在納米纖維形成空間內(nèi)在基材薄板的傳送方向上對以該基材薄板的背面和介電性的第I介電性帶的第I表面緊密接合的狀態(tài)進行遷移運動的該第I導電性帶的第2表面施加電壓，從而在第I介電性帶產(chǎn)生介電極化，納米纖維在基材薄板的主面分散堆積。由此，可抑制納米纖維在基材薄板S上部分地集中堆積而引起的基材薄板上的納米纖維的再液化。本發(fā)明的這些方式和特征根據(jù)附圖、與優(yōu)選的實施方式有關的如下敘述可進一步明確。


圖I是示意地表示本發(fā)明的第I實施方式涉及的納米纖維制造系統(tǒng)的構成的圖。圖2是用于說明第I介電性帶的介電極化的圖。圖3是示意地表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的納米纖維制造系統(tǒng)中使用的納米纖維制造裝置的圖。圖4是示意地表示本發(fā)明的第3實施方式涉及的納米纖維制造系統(tǒng)中使用的納米纖維制造裝置的圖。圖5是表示在基材薄板的寬度方向上排列的多個導電性帶的圖。
具體實施例方式以下，參照

本發(fā)明的實施方式。(第I實施方式)圖I示意地表示本發(fā)明的第I實施方式涉及的納米纖維制造系統(tǒng)的構成。圖I所示的納米纖維制造系統(tǒng)10通過靜電爆炸從納米纖維的原料液(高分子溶液)形成納米纖維，通過對聚こ烯等樹脂的基材薄板S的主面Sa上施加電壓(例如、10 IOOkV)的引導裝置(收集器)100的收集部件42所產(chǎn)生的靜電引導力，對形成的納米纖維進行引導堆積，由此制作納米纖維薄板(形成有納米纖維層的基材薄板S)。再者，本說明書中提到的“納米纖維”由高分子物質構成，稱為具有亞微米或者納米的直徑的絲狀物質。此外，作為高分子物質，可適用聚偏氟こ烯(FVDF)、聚偏氟こ烯-六氟丙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酷、聚こ烯、聚丙烯等的石油系聚合物、生物聚合物等各種高分子、它們的共聚物或者混合物等。納米纖維的原料液是由溶媒對這些高分子物質進 行溶解后的溶液。此外，本說明書中所謂的“上游側”及“下游側”是指相對于基材薄板的傳送方向A(圖示的白色箭頭方向)而言的上游側及下游側的用語。圖I所示的納米纖維制造系統(tǒng)10構成為使長條狀的基材薄板S在長度方向(X軸方向)上傳送，在其傳送途中在基材薄板S的主面Sa通過收集器100對由噴嘴64生成的納米纖維進行靜電引導從而使其堆積。具體而言，如圖I所示，納米纖維制造系統(tǒng)10由如下部分構成，分別是用于傳送基材薄板S的基材薄板供給裝置20a及基材薄板回收裝置20b、使第I介電性帶42與基材薄板S平行地遷移運動的介電性帶驅動裝置40 (40a、40b)、在基材薄板S的主面Sa上分別形成納米纖維層的2個(第I及第2)納米纖維制造裝置60?；谋“骞┙o裝置20a和基材薄板回收裝置20b按照使基材薄板S在水平方向(X軸方向)上且使其主面Sa朝向鉛直方向(Z軸方向)的狀態(tài)下通過介電性帶驅動裝置40和2個納米纖維制造裝置60的方式，來傳送基材薄板S。具體而言，如圖I所示，在納米纖維制造系統(tǒng)10中，基材薄板供給裝置20a相對于基材薄板S的傳送方向A位于最上游側，基材薄板回收裝置20b位于最下游側。并且，在基材薄板供給裝置20a與基材薄板回收裝置20b之間存在介電性帶驅動裝置40 (40a、40b)、2個納米纖維制造裝置60?；谋“骞┙o裝置20a向下游側的基材薄板回收裝置20b送出卷繞于供給卷軸22的基材薄板S。因此，基材薄板供給裝置20a具有使供給卷軸22旋轉的電動機24。另ー方面，基材薄板回收裝置20b將配備由納米纖維制造裝置60形成的納米纖維層的基材薄板S卷繞于回收卷軸26來進行回收。為此，基材薄板回收裝置20b具有使回收卷軸26旋轉的電動機28。使供給卷軸22旋轉的電動機24和使回收卷軸26旋轉的電動機28由納米纖維制造系統(tǒng)10的控制裝置(未圖示)進行控制，使得2個卷軸22、26以通過將納米纖維層層疊于基材薄板S的納米纖維制造裝置60的該基材薄板S的傳送速度為一定的這種旋轉速度來旋轉。由此，基材薄板S維持規(guī)定的張力的同時進行傳送。再者，納米纖維制造系統(tǒng)10的控制裝置構成為對構成系統(tǒng)的多個裝置進行綜合控制、管理。
這樣(如圖I所示)，將傳送基材薄板S的機構分為基材薄板供給裝置20a和基材薄板回收裝置20b來構成，由此納米纖維制造系統(tǒng)10的構成的自由度增加。例如，可以變更在基材薄板供給裝置20a與基材薄板回收裝置20b之間配置的納米纖維制造裝置60的臺數(shù)。介電性帶驅動裝置40是使第I介電性帶42在緊密接合于在X軸方向上傳送的基材薄板S的背面Sb (主面Sa相反側的面)的狀態(tài)下進行遷 移運動的裝置。介電性帶驅動裝置40由相對于基材薄板S的傳送方向A而言位于上游側的上游側介電性帶驅動裝置40a、相對于上游側介電性帶驅動裝置40a而位于下游側的下游側介電性帶驅動裝置40b構成。在這樣的上游側介電性帶驅動裝置40a和下游側介電性帶驅動裝置40b之間，如圖I所示那樣例如配置2個納米纖維制造裝置60。因此，由介電性帶驅動裝置40進行遷移運動的第I介電性帶42通過2個納米纖維制造裝置60。第I介電性帶42是將納米纖維靜電引導至基材薄板S的收集器100 (引導裝置)的一部分，是由例如樹脂等的介電體制作并具備介電性的帶。第I介電性帶42緊密接合于基材薄板S的部分在X軸方向上遷移運動。具體而言，第I介電性帶42的上游側端被設置于上游側介電性帶驅動裝置40a的能夠旋轉的驅動滾軸44進行支撐。另一方面，第I介電性帶42的下游側端被設置于下游側介電性帶驅動裝置40b的能夠旋轉的驅動滾軸46進行支撐。這些驅動滾軸44、46由電動機48、50進行驅動來旋轉。電動機48、50被納米纖維制造系統(tǒng)10的控制裝置(未圖示)進行控制，使得2個驅動滾軸44、46同步地旋轉。通過這種的驅動滾軸44、46，第I介電性帶42中維持規(guī)定的張力的同時與基材薄板S緊密接合的部分在X軸方向上遷移運動。再者，使第I介電性帶42遷移運動的電動機也可以僅是電動機48、50的其中一個。此外，上游側介電性帶驅動裝置40a，作為使形成納米纖維層前的基材薄板S的背面Sb與第I介電性帶42的第I表面42a緊密接合的機構具有橡膠刷(squeegee) 52。該橡膠刷52是用于使基材薄板S的背面Sb與第I介電性帶42的第I表面42a在其間不存在氣泡、且不發(fā)生褶皺的情況下緊密接合的部件。由于基材薄板S比第I介電性帶42薄從而沒有粘度，因此在其間存在氣泡的狀態(tài)下、發(fā)生褶皺的狀態(tài)下容易與第I介電性帶42緊密接合。特別在基材薄板S和第I介電性帶42都是樹脂的情況下，當基材薄板S與第I介電性帶42在帶電狀態(tài)下相接觸時，一方相對于另一方難以偏移或者延伸，難以使兩者之間的空氣漏掉。通過該橡膠刷52消除了褶皺、氣泡的問題，基材薄板S和第I介電性帶42能夠在彼此緊密接合的狀態(tài)下通過納米纖維制造裝置60。再者，優(yōu)選按照基材薄板S、與該基材薄板S緊密接合的第I介電性帶42的部分以同一速度在X軸方向上移動的方式，納米纖維制造系統(tǒng)10的控制裝置對基材薄板S的傳送速度和第I介電性帶42的遷移運動速度進行同步控制。這是因為在基材薄板S的傳送速度與第I介電性帶42的遷移運動速度之間的速度差較大的情況下，因速度差而產(chǎn)生摩擦，第I介電性帶42或者基材薄板S的至少一方由于該摩擦而有可能產(chǎn)生磨耗和/或損傷。再有，下游側介電性帶驅動裝置40b具有對在基材薄板S的主面Sa上形成的納米纖維層進行溫風干燥的干燥裝置54。由此，抑制納米纖維的再液化，并且具備充分干燥的納米纖維層的基材薄板S卷繞于基材薄板回收裝置20b的回收卷軸26。此外，為了抑制在基材薄板S與第I介電性帶42相分離(剝離)時可能引起的剝離帶電，下游側介電性帶驅動裝置40b具有對基材薄板S進行中和(除電)的中和裝置56。由此，抑制由于剝離帶電而可能引起的電火花的發(fā)生，防止因電火花引起的基材薄板S上的納米纖維層的破壞。納米纖維制造裝置60具有外罩62、噴出原料液的噴嘴64、作為收集器(引導裝置)100的一部分的第2介電性帶66。納米纖維制造裝置60的外罩62劃定了用于通過靜電爆炸從原料液形成納米纖維的納米纖維形成空間68。此外，外罩62具備作為通向基材薄板S的納米纖維形成空間68的出入口的開ロ 70，使得基材薄板S以及與其緊密接合的第I介電性帶42能夠在X軸方向上通過納米纖維形成空間68。再者，在開ロ 70附近設置吸引納米纖維的吸引管道72，以免在納米纖維形成空間68內(nèi)形成的納米纖維經(jīng)由開ロ 70而泄漏至該納米纖維形成空間68的外部。
納米纖維制造裝置60的噴嘴64被配置成在納米纖維形成空間68內(nèi)相對于基材薄板S空出規(guī)定的距離(例如100 600mm)、且夾著基材薄板S與第I介電性帶42相對置。此外，由電壓施加裝置74對噴嘴64施加規(guī)定的電壓。盡管詳細內(nèi)容在后面敘述，但規(guī)定的電壓是相對于對第2介電性帶66施加的電壓處于規(guī)定的電壓差、即引起靜電爆炸，由此能夠從原料液形成納米纖維的電壓差(例如20 200kV)的電壓。由此，噴嘴64能夠使原料液帶電的同時向納米纖維形成空間68內(nèi)噴出，被噴出的原料液通過靜電爆炸而形成為納米纖維。納米纖維制造裝置60的第2介電性帶66是將納米纖維靜電引導至基材薄板S的收集器(引導裝置)100的一部分，是由例如樹脂等的介電體制作且具有介電性的帶。該第2介電性帶66配置在夾著第I介電性帶42與基材薄板S對置的納米纖維形成空間68內(nèi)的位置，第I介電性帶42的第2表面42b(第I表面42a的相反側的面)接觸。此外，第2介電性帶66中在被施加電壓的狀態(tài)下且與第I介電性帶42接觸的部分在X軸方向上遷移運動。具體而言，第2介電性帶66的兩端被能夠旋轉的電極滾軸(即圓筒形狀的可旋轉的電極)76支撐。此外，將第2介電性帶66按壓至第I介電性帶42從而維持雙方的帶66、42的接觸的多個能夠旋轉的電極滾軸78在X軸方向上并排設置。電極滾軸76、78是用于與第2介電性帶66接觸來施加電壓的電壓施加裝置80的電極，例如由金屬等的導電體制作。當由電壓施加裝置80經(jīng)由電極滾軸76、78對第2介電性帶66施加電壓時，如圖2所示，在第I介電性帶42和第2介電性帶66的雙方引起介電極化。例如，當由電壓施加裝置80對電極滾軸76、78施加電壓時，在第2介電性帶66的與電極滾軸76、78接觸ー側的表面均勻地產(chǎn)生負極性的電荷Cn。與此同時，在與第I介電性帶42接觸一側的第2介電性帶66的表面均勻地產(chǎn)生正極性的電荷Cp。第2介電性帶66如上述那樣進行介電極化，由此在第I介電性帶42的第2表面42b均勻地產(chǎn)生負極性的電荷Cn。伴隨于此，在第I介電性帶42的第I表面42a均勻地產(chǎn)生正極性的電荷Cp。在與基材薄板S接觸的第I介電性帶66的第I表面42a均勻地產(chǎn)生ー極性的電荷Cp，由此納米纖維不會在基材薄板S上部分地集中堆積，而是均勻地堆積在基材薄板S的主面Sa上。其結果，在基材薄板S的主面Sa上形成均勻厚度的納米纖維層。
此外，電極滾軸76的至少一方被電動機82驅動而進行旋轉，作為使第2介電性帶66進行遷移運動的驅動滾軸發(fā)揮作用。電動機82由納米纖維制造系統(tǒng)10的控制裝置(未圖示)進行控制。再者，優(yōu)選按照第2介電性帶66與第I介電性帶42的彼此的接觸部分能夠以同一速度在X軸方向上移動的方式，納米纖維制造系統(tǒng)10的控制裝置同步地控制第2介電性帶66的遷移運動速度和第I介電性帶42的遷移運動速度。其原因在于在第2介電性帶66的遷移運動速度與第I介電性帶42的遷移運動速度之間的速度差較大時，因速度差而產(chǎn)生摩擦，第2介電性帶66或者第I介電性帶42的至少一方由于該摩擦有可能產(chǎn)生磨耗、損傷。此外，其他的原因在于在第2介電性帶66與第I介電性帶42之間部分地產(chǎn)生間隙(產(chǎn)生非接觸區(qū)域)，其結果在與基材薄板S接觸的第I介電性帶42的第I表面42a有可能不會均勻地產(chǎn)生電荷。此外，在納米纖維的形成過程中，只要通過第2介電性帶66與第I介電性帶42靜電引導(吸附)在一起，由此實質上第2介電性帶66與第I介電性帶42 —起進行遷移運動，使得在不增大滑動阻力的情況下進行追隨，則也可以將使第2介電性帶66遷移運動的 電動機82從納米纖維制造裝置60中省去。再有，對于與基材薄板S的傳送方向A正交的第I介電性帶42的寬度和第2介電性帶66的寬度(Y軸方向長度)，應該增大第I介電性帶42的寬度。當?shù)?介電性帶66的寬度較大時，第2介電性帶66的一部分從第I介電性帶42露出，納米纖維會在該露出部分集中堆積的緣故。根據(jù)同樣原因，電極滾軸76、78的Y軸方向長度也應該小于第I介電性帶42的Y軸方向長度。此外，多個電極滾軸76、78被配置成不會位于通過噴嘴64與距該噴嘴64位于最短距離的基材薄板S的部分的、即相當于噴嘴64的正下方位置的直線C上。優(yōu)選多個電極滾軸76、78相對于直線C對稱配置。由此，可抑制從由噴嘴64噴出的原料液所形成的納米纖維在距噴嘴64位于最短距離的基材薄板S的部分集中堆積，而是在基材薄板S的寬的范圍進行堆積。再者，電極滾軸也可以是一個，此時可以將電極滾軸配置在噴嘴64的正下方。此外，也可以取代電極滾軸76，另行設置使第2介電性帶66遷移運動的驅動滾軸。由此，電極滾軸76能夠僅僅用于對第2介電性帶66施加電壓，能夠簡化其構造。例如，在電極滾軸76為了起到驅動滾軸的作用而被電動機連結驅動的情況下，必需經(jīng)由絕緣體來連結電極滾軸76和電動機，使得電動機不會因施加于電極滾軸76的電壓而受到損傷。下面，說明基于納米纖維制造系統(tǒng)10的納米纖維薄板(形成了納米纖維層的基材薄板S)的制作方法。首先，從基材薄板供給裝置20a向上游側介電性帶驅動裝置40a送出基材薄板S。被送至上游側介電性帶驅動裝置40a的基材薄板S通過橡膠刷52與第I介電性帶42緊密接合，使得不會在其間存在氣泡、同時也不會產(chǎn)生褶皺。與第I介電性帶42緊密接合的狀態(tài)下的基材薄板S被傳送至上游側的第I納米纖維制造裝置60的納米纖維形成空間68內(nèi)。第I納米纖維制造裝置60從噴嘴64噴出原料液，形成納米纖維。所形成的納米纖維在基材薄板S上均勻堆積，在基材薄板S上形成均一厚度的第I納米纖維層。形成了第I納米纖維層的基材薄板S從第I納米纖維制造裝置60被傳送至第2 (下游側)的納米纖維制造裝置60的納米纖維形成空間68內(nèi)。被傳送至第2納米纖維制造裝置60的基材薄板S在第I納米纖維層上形成第2納米纖維層。形成了第I及第2納米纖維層的基材薄板S被傳送至下游側介電性帶驅動裝置40b，在此解除與第I介電性帶42之間的緊密接合。最后，形成了第I及第2納米纖維層的基材薄板S被基材薄板回收裝置20b卷繞于回收卷軸26。根據(jù)本第I實施方式，經(jīng)由與第I介電性帶42的第2表面42b接觸的、且與緊密接合了基材薄板S的狀態(tài)下的第I介電性帶42同步地向傳送方向A遷移運動的第2介電性帶66，來對第I介電性帶42的第2表面42b施加電壓，由此在第I介電性帶42引起介電極化，在與基材薄板S緊密接合的第I介電性帶42的第I表面42a均勻地分散產(chǎn)生ー極性(正極性或者負極性的其中ー個)的電荷。由此，納米纖維在第I介電性帶42上的基材薄板S均勻分散堆積，而不是部分地集中。其結果可抑制因納米纖維在基材薄板S上部分地 集中堆積而引起的、基材薄板S上的納米纖維的再液化。此外，由于是通過使第I介電性帶42與第2介電性帶66接觸從而使納米纖維均勻地分散堆積在基材薄板S的主面Sa上的構成，因此納米纖維制造系統(tǒng)10在成本、以及維護性方面較為出色。若對此進行具體說明，為了在與基材薄板S的背面Sb緊密接合的介電性帶的表面產(chǎn)生均勻的ー極性的電荷，介電性帶需要規(guī)定的厚度。其原因在于當介電性帶過薄時，從對介電帶施加電壓的電極發(fā)生的電場出現(xiàn)影響，在與電極對應的基材薄板S的部分納米纖維集中堆積。為此，考慮使用具備上述規(guī)定厚度的第I介電性帶42并且省去第2介電性帶66，但是此時由于第I介電性帶42是長條狀的，因此第I介電性帶42的制造成本變高，此外更換等的維護也較為困難。此外，參照圖I可知，需要具備規(guī)定厚度的介電性帶的場所僅僅是堆積了納米纖維的納米纖維制造裝置60的納米纖維形成空間68內(nèi)。因此，本第I實施方式考慮到成本和維護性采用了如下結構在納米纖維形成空間68中，使第I介電性帶42與第2介電性帶66接觸(重疊)，由此實現(xiàn)了在基材薄板S的主面Sa上能夠使納米纖維均勻地分散堆積的規(guī)定厚度。再有，通過橡膠刷52使堆積納米纖維之前的基材薄板S與第I介電性帶42的表面緊密接合，不會在兩者之間存在氣泡，也不會發(fā)生褶皺。由此，納米纖維能夠在第I介電性帶42上的基材薄板S均勻堆積，而不會部分地集中。此外，基材薄板S處于平坦的狀態(tài)，其結果能夠在基材薄板S上形成平坦的納米纖維層。此外，由于傳送基材薄板S的機構作為薄板供給裝置20a和薄板回收裝置20b位于納米纖維形成空間68的外部，因此這些裝置20a、20b不會因納米纖維的附著而被污染。因此，薄板供給裝置20a和薄板回收裝置20b的維護變得容易。另外，使第I介電性帶42遷移運動的機構作為上游側介電性帶驅動裝置40a的驅動滾軸44和下游側介電性帶驅動裝置40b的驅動滾軸46，位于納米纖維形成空間68的外部，因此這些驅動滾軸44、46不會因納米纖維的附著而被污染。因此，驅動滾軸44、46的維護變得容易。此外，由于使基第I介電性帶42與材薄板S緊密接合的橡膠刷52也位于納米纖維形成空間68的外部，因此也不會因納米纖維的附著而被污染。因此，橡膠刷52的維護也
變得容易。(第2實施方式)圖3示意地表示本發(fā)明的第2實施方式涉及的納米纖維制造系統(tǒng)中使用的納米纖維制造裝置的構成。本第2實施方式的納米纖維制造系統(tǒng)除了一部分以外其他與第I實施方式的納米纖維制造系統(tǒng)相同。因此，主要以不同于第I實施方式的部分為中心來說明本第2實施方式的納米纖維制造系統(tǒng)。再者，對于與第I實施方式的構成要素相同的構成要素賦予同一數(shù)字作為參照符號。在第I實施方式的納米纖維制造系統(tǒng)10中，用于對第2介電性帶66施加電壓的多個電極78如圖I所示是能夠旋轉的滾軸形式，但在本第2實施方式中是板形狀。如第I實施方式所示，通過能夠旋轉且在基材薄板S的傳送方向A上并排配置的 多個電極滾軸78(及76)對第2介電性帶66施加電壓時，能夠減少第2介電性帶66與電極滾軸76、78之間的滑動阻力。其結果，能夠實現(xiàn)第2介電性帶66的遷移運動速度的高速化，由此也能夠實現(xiàn)基材薄板S的傳送速度的高速化。此外，由于對第2介電性帶66分散施加電壓，因此在納米纖維制造裝置60的納米纖維形成空間68中能夠在基材薄板S的較寬的范圍內(nèi)堆積納米纖維。相對于此，在要求速度較低的例如50m/s以下的基材薄板S的傳送速度的情況下、或者要求在納米纖維制造裝置60的納米纖維形成空間68中向基材薄板S的比較窄的范圍堆積納米纖維的情況下，即例如要求形成厚的納米纖維層的情況下，只要不會對基材薄板S在傳送方向A上的傳送及納米纖維對基材薄板S的堆積產(chǎn)生不良影響，則可以取代能夠旋轉的滾軸形狀的多個電極滾軸78，而使用第2實施方式的由板形狀構成的板形狀電極178。由于薄板S的傳送速度比較低，即第2介電性帶66的遷移運動速度為低速即可，因此對介電性的第2介電性帶66和由板形狀構成的板狀電極178的至少一方、特別是對第2介電性帶66不易產(chǎn)生磨耗、損傷。此外，當板狀電極178與第2介電性帶66的接觸面積增大時滑動阻力增加，因此盡管其大小在某種程度上受到限制，但是與多個電極滾軸78相t匕，通過單體的板狀電極178能夠簡化納米纖維制造裝置的構造。再者，在板狀電極178接地來使用時，與施加電壓的情況相比，由于板狀電極178與第2介電性帶66之間的靜電引導力(吸附)變小，因此能夠使第2介電性帶66的遷移運動速度增加。此外，對第2介電性帶66施加電壓的電極也可以取代單體的板形狀的板狀電極178，而是多個板形狀的板狀電極。此時，多個板狀電極可以在與傳送方向A正交的方向上鄰接排列。(第3實施方式)圖4示意表示本發(fā)明的第3實施方式涉及的納米纖維制造系統(tǒng)中使用的納米纖維制造裝置的構成。本第3實施方式的納米纖維制造系統(tǒng)除了一部分以外其他與第I實施方式的納米纖維制造系統(tǒng)相同。因此，以不同于第I實施方式的部分為中心來說明本第3實施方式的納米纖維制造系統(tǒng)。再者，對于與第I實施方式的構成要素相同的構成要素賦予同一數(shù)字作為參照符號。在第I實施方式的納米纖維制造系統(tǒng)10中，使第I介電性帶42發(fā)生介電極化的機構是介電性的第2介電性帶66，但在本第3實施方式中是導電性的導電性帶266。導電性帶266是由金屬、更為優(yōu)選由導電性樹脂制作的帶。在對帶的施加電壓、形狀相同的情況下，導電性帶266與第I實施方式的第2介電性帶66相比，能夠使第I介電性帶42更強更穩(wěn)定地發(fā)生介電極化。由此，第I介電性帶42的靜電引導カ變大，能夠使納米纖維更高密度地堆積在基材薄板S上。其中，在使用金屬的導電性帶266、且如圖5所示使用寬幅的(Y軸方向寸法較大的)基材薄板S的情況下，優(yōu)選使多個金屬的導電性帶266在基材薄板S的寬度方向上排列。其原因在于在與寬幅的基材薄板S對應地制作ー個金屬制的導電性帶266時，與樹脂的第2介電性帶66、導電性樹脂的導電性帶相比，制造成本變高，并且由于其大小及其重量而難以進行處理(更換、傳送)。再者，如圖5所示，在基材薄板S的寬度方向(Y軸方向)上并排使用多個金屬的導電性帶266的情況下，優(yōu)選位于基材薄板S的寬度中央的導電性帶266的Y軸方向端被介電性的帶300覆蓋。其原因在于在與導電性帶266的Y軸方向端對應的基材薄板S的部 分納米纖維集中堆積。以上，列舉了 3個實施方式來說明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于此。例如，在上述3個實施方式的情況下，納米纖維制造裝置為2臺，但是并不限于此。納米纖維制造系統(tǒng)只要至少具備I臺納米纖維制造裝置，就能夠制作納米纖維薄板。此外，例如在上述實施方式的情況下，基材薄板S為長條狀，但是本發(fā)明也可以適用于矩形形狀的基材薄板S。此時，例如以第I實施方式為例來說明，從納米纖維制造系統(tǒng)10中取下基材薄板供給裝置20a、基材薄板回收裝置20b。取而代之，配置在第I介電性帶42的上游側端載置矩形形狀的基材薄板S的裝置、在第I介電性帶42的下游側端回收形成了納米纖維層的基材薄板S的裝置。S卩，第I介電性帶42作為基材薄板S的傳送機構發(fā)揮作用。再有，例如在上述第I實施方式的情況下，如圖I所示，第2介電性帶66對ー個納米纖維制造裝置60逐一設置，但也可以是通過多個納米纖維制造裝置160的納米纖維形成空間68的形式。此外，也可以通過在金屬帶的表面(基材薄板S側的表面)形成樹脂層來制作第I介電性帶42。此外，在上述實施方式的情況下，橡膠刷52將基材薄板S緊密接合于第I介電性帶42，但是本發(fā)明并不限于此。例如，也可以是ー對滾軸夾著基材薄板S和第I介電性帶42進行旋轉，由此排出空氣來使其緊密接合。此外，在上述實施方式的情況下，第I介電性帶42的第2表面42b經(jīng)由第2介電性帶66、導電性帶266而被施加電壓，但是也可以直接被施加電壓。參照附圖在優(yōu)選的實施方式中關聯(lián)地記載了本發(fā)明，對于本領域技術人員而言可獲知各種的變形和修正。只要該變形、修正在基于權利要求的本發(fā)明的范圍內(nèi)，則應該理解為包含在本發(fā)明中。2010年9月29日申請的日本專利申請第2010-219153號的說明書、附圖、及權利要求的公開內(nèi)容整體作為參照援引于本說明書中。產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明并不限于圖I所示的具體的納米纖維制造系統(tǒng)，只要是通過靜電爆炸從原料液形成納米纖維、使形成的納米纖維堆積在基材薄板上的系統(tǒng)、裝置就能夠應用。符號說明10 納米纖維制造系統(tǒng)20a薄板傳送裝置(基材薄板供給裝置)20b薄板傳送裝置(基材薄板回收裝置)40 介電性帶驅動裝置42 第I介電性帶
42a 第 I 表面42b 第 2 表面68 納米纖維形成空間80 電壓施加裝置
權利要求
1.一種納米纖維制造系統(tǒng)，在納米纖維形成空間中，通過靜電爆炸從原料液形成納米纖維，將所形成的納米纖維引導至基材薄板的主面上使其堆積，所述納米纖維制造系統(tǒng)具有 介電性的第I介電性帶，其具備第I表面及第2表面； 薄板傳送裝置，其在納米纖維形成空間中傳送基材薄板； 薄板緊密接合裝置，其使基材薄板的背面和第I介電性帶的第I表面緊密接合；介電性帶驅動裝置，其在納米纖維形成空間內(nèi)在基材薄板的傳送方向上在第I介電性帶的第I表面緊密接合在該基材薄板的背面的狀態(tài)下使該第I介電性帶遷移運動；和電壓施加裝置，其向第I介電性帶的第2表面施加電壓，使得在該第I介電性帶產(chǎn)生介電極化。
2.根據(jù)權利要求I所述的納米纖維制造系統(tǒng)，其中， 還具有介電性的第2介電性帶，其在與第I介電性帶的第2表面接觸的狀態(tài)下在該第I介電性帶的遷移運動方向上移動， 電壓施加裝置經(jīng)由第2介電性帶向第I介電性帶的第2表面施加電壓。
3.根據(jù)權利要求I所述的納米纖維制造系統(tǒng)，其中， 還具有導電性的導電性帶，其在與第I介電性帶的第2表面接觸的狀態(tài)下在該第I介電性帶的遷移運動方向上移動， 電壓施加裝置經(jīng)由導電性帶向第I介電性帶的第2表面施加電壓。
4.根據(jù)權利要求I至3任一項所述的納米纖維制造系統(tǒng)，其中， 電壓施加裝置具備向第I介電性帶的第2表面施加電壓的至少一個電極， 至少一個電極構成為板形狀，在與基材薄板的傳送方向正交的方向上并排配置。
5.根據(jù)權利要求I至3任一項所述的納米纖維制造系統(tǒng)，其中， 電壓施加裝置具備向第I介電性帶的第2表面施加電壓的至少一個電極， 至少一個電極構成為可旋轉的滾軸狀。
6.根據(jù)權利要求I至5任一項所述的納米纖維制造系統(tǒng)，其中， 介電性帶驅動裝置具備驅動滾軸，該驅動滾軸一邊支撐第I介電性帶一邊旋轉來使該第I介電性帶進行遷移運動， 驅動滾軸配置在納米纖維形成空間外。
7.根據(jù)權利要求I至6任一項所述的納米纖維制造系統(tǒng)，其中， 基材薄板是通過納米纖維形成空間的長條狀的基材薄板， 薄板傳送裝置具備 薄板供給裝置，其配置在納米纖維形成空間外，向該納米纖維形成空間內(nèi)送出基材薄板；和 薄板回收裝置，其配置在納米纖維形成空間外，回收堆積了通過該納米纖維形成空間的納米纖維的基材薄板。
8.根據(jù)權利要求I至7任一項所述的納米纖維制造系統(tǒng)，其中， 還具備干燥裝置，其使在基材薄板上堆積的納米纖維干燥。
9.根據(jù)權利要求I至8任一項所述的納米纖維制造系統(tǒng)，其中， 還具備靜電去除裝置，其對堆積了納米纖維的基材薄板進行靜電去除。
10.一種納米纖維制造方法，在納米纖維形成空間內(nèi)，通過靜電爆炸從原料液形成納米纖維，將所形成的納米纖維引導至基材薄板的主面上使其堆積，其中， 在納米纖維形成空間內(nèi)傳送基材薄板， 使基材薄板的背面和介電性的第I介電性帶的第I表面緊密接合， 在緊密接合于基材薄板的狀態(tài)下使介電性的第I介電性帶在該基材薄板的傳送方向上進行遷移運動， 通過向第I介電性帶的第2表面施加電壓使得在該第I介電性帶中產(chǎn)生介電極化，由此在基材薄板的主面上對納米纖維進行靜電引導。
11.根據(jù)權利要求10所述的納米纖維制造方法，其中， 在與第I介電性帶的第2表面接觸的狀態(tài)下在該第I介電性帶的遷移運動方向上使介電性的第2介電性帶進行遷移運動， 經(jīng)由第2介電性帶向第I介電性帶的第2表面施加電壓。
12.根據(jù)權利要求10所述的納米纖維制造方法，其中， 在與第I介電性帶的第2表面接觸的狀態(tài)下在該第I介電性帶的遷移運動方向上使導電性的帶進行遷移運動， 經(jīng)由導電性的帶向第I介電性帶的第2表面施加電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種納米纖維制造系統(tǒng)及納米纖維制造方法。該納米纖維制造系統(tǒng)在納米纖維形成空間(68)中通過靜電爆炸從原料液形成納米纖維，將所形成的納米纖維引導至基材薄板S的主面(Sa)上使其堆積，其具備介電性的第1介電性帶(42)、在納米纖維形成空間(68)中傳動基材薄板(S)的薄板傳送裝置(20a、20b)、使基材薄板(S)的背面(Sb)和第1介電性帶(42)的第1表面(42a)緊密接合的薄板緊密接合裝置(52)、在納米纖維形成空間(68)內(nèi)在基材薄板(S)的傳送方向上在第1表面(42a)與該基材薄板(S)的背面(Sb)緊密接合的狀態(tài)下使第1介電性帶(42)遷移運動的介電性帶驅動裝置(40)、對該第1介電性帶(42)的第2表面(42b)施加電壓使得在第1介電性帶(42)產(chǎn)生介電極化的電壓施加裝置(80)。
文檔編號D04H1/728GK102770589SQ20118001012
公開日2012年11月7日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權日2010年9月29日
發(fā)明者住田寬人, 石川和宜, 辻裕之, 黑川崇裕 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社