专利名称：纳米纤维制造系统及纳米纤维制造方法
技术领域：
本发明涉及通过静电爆炸从高分子溶液来制作高分子的纳米纤维的纳米纤维制造系统及纳米纤维制造方法。
背景技术：
以往，已知一种纳米纤维制造装置，具有被施加规定的电压的收集部件、处于距收集部件有规定距离的位置且相对于该收集部件被施加规定电压差的电压的喷嘴。被施加电压的喷嘴使纳米纤维的原料液(高分子溶液)带电同时向收集部件喷出。被喷出的原料液通过溶媒蒸发从而干燥，同时朝向收集部件。原料液在向收集部件移动的过程中，随着溶媒 进行蒸发而引起静电爆炸进行延伸，最终形成纳米纤维。所形成的纳米纤维在配置于收集部件上的基材薄板上，被该收集部件静电引导而进行堆积。当在基材薄板上堆积的纳米纤维中附着的溶媒完全蒸发时，形成有纳米纤维层的基材薄板完成。作为在基材薄板上对纳米纤维进行静电引导使其堆积的引导装置的收集部件，已知各种的收集部件。专利文献I中记载的纳米纤维制造装置作为收集部件使用导电性带。纳米纤维被堆积在导电性带上的基材薄板上。此外，通过对支撑该导电性带的滚轴子施加电压，由此导电性带被间接地施加电压。此外，专利文献2中记载的纳米纤维制造装置使用导电性的板状收集部件。在该导电性板状收集部件上形成了向该导电性板收集部件上的基材薄板吹出空气的多个孔。再有，专利文献3中记载的纳米纤维制造装置使用由与基材薄板接触的多个电极、支撑该电极的无端状的树脂带构成的收集部件。此外，专利文献4中记载的纳米纤维制造装置将与基材薄板的表面摩擦接触的多个刷状电极用作收集部件。现有技术文献专利文献专利文献IJP特开2008-196061号公报专利文献2JP特开2008-190090号公报专利文献3JP特开2009-52163号公报专利文献4JP特开2010-133039号公报
发明内容
发明要解决的课题但是，在专利文献I中记载的纳米纤维制造装置的情况下，由于收集部件是导电性带，因此在位于相对于喷嘴处在最短距离处的收集部件的部分的基材薄板的部分纳米纤维容易集中堆积。由于专利文献2中记载的纳米纤维制造装置中的收集部件也具有导电性，因此与专利文献I记载的纳米纤维制造装置同样，在位于相对于喷嘴处在最短距离处的收集部件的部分的基材薄板的部分纳米纤维容易集中堆积。此外，在专利文献3记载的纳米纤维制造装置的情况下，在位于相对于喷嘴处在最短距离处的收集部件的电极附近的基材薄板的部分纳米纤维容易集中堆积。同样，在专利文献4记载的纳米纤维制造装置的情况下，在位于相对于喷嘴处在最短距离处的刷状电极附近的基材薄板的部分纳米纤维容易集中堆积。由此，专利文献I 4记载的纳米纤维装置都有在基材薄板上納米纤维部分地集中堆积的倾向。喷出原料液的喷嘴与使纳米纤维静电引导至基材薄板上的收集部件之间的距离越短，则相对于喷嘴处在最短距离处的收集部件的部分的引导カ越増加，在位于引导力増加的收集部件部分的基材薄板的部分纳米纤维越是集中堆积。再者，尽管可考虑使喷嘴与收集部件之间的距离足够长，但是受到装置大小的制约从而有时无法实现。
当纳米纤维在基材薄板上部分地集中堆积时，附着于该纳米纤维的溶媒难以蒸发，其结果纳米纤维因没有蒸发而残留下来的溶媒再次在基材薄板上液化。为此，本发明的课题在于在引导装置的收集部件上的基材薄板堆积纳米纤维的纳米纤维的制造中，缓和纳米纤维集中在基材薄板的一部分，使纳米纤维分散在基材薄板整体，由此抑制基材薄板上的纳米纤维的再液化。用于解决课题的技术方案为了实现上述目的，本发明以如下方式构成。根据本发明的第I方式，提供一种纳米纤维制造系统，在纳米纤维形成空间中，通过静电爆炸从原料液形成纳米纤维，将所形成的纳米纤维引导至基材薄板的主面上使其堆积，所述纳米纤维制造系统具有介电性的第I介电性带，其具备第I表面及第2表面；薄板传送装置，其在纳米纤维形成空间中传送基材薄板；薄板紧密接合装置，其使基材薄板的背面和第I介电性带的第I表面紧密接合；介电性带驱动装置，其在纳米纤维形成空间内在基材薄板的传送方向上在第I介电性带的第I表面紧密接合在该基材薄板的背面的状态下使该第I介电性带迁移运动；和电压施加装置，其向第I介电性带的第2表面施加电压，使得在该第I介电性带产生介电极化。根据本发明的第2方式，在第I方式的纳米纤维制造系统的基础上，还具有介电性的第2介电性带，其在与第I介电性带的第2表面接触的状态下在该第I介电性带的迁移运动方向上移动，电压施加装置经由第2介电性带向第I介电性带的第2表面施加电压。根据本发明的第3方式，在第I方式的纳米纤维制造系统的基础上，还具有导电性的导电性带，其在与第I介电性带的第2表面接触的状态下在该第I介电性带的迁移运动方向上移动，电压施加装置经由导电性带向第I介电性带的第2表面施加电压。根据本发明的第4方式，在第I至第3方式任意的纳米纤维制造系统的基础上，电压施加装置具备向第I介电性带的第2表面施加电压的至少ー个电极，至少ー个电极构成为板形状，在与基材薄板的传送方向正交的方向上并排配置。根据本发明的第5方式，在第I至第3方式任意的纳米纤维制造系统的基础上，电压施加装置具备向第I介电性带的第2表面施加电压的至少ー个电极，至少ー个电极构成为可旋转的滚轴状。根据本发明的第6方式，在第I至第5方式任意的纳米纤维制造系统的基础上，介电性带驱动装置具备驱动滚轴，该驱动滚轴一边支撑第I介电性带一边旋转来使该第I介电性带进行迁移运动，驱动滚轴配置在纳米纤维形成空间外。根据本发明的第7方式，在第I至第6方式任意的纳米纤维制造系统的基础上，基材薄板是通过纳米纤维形成空间的长条状的基材薄板，薄板传送装置具备薄板供给装置，其配置在纳米纤维形成空间外，向该纳米纤维形成空间内送出基材薄板；和薄板回收装置，其配置在纳米纤维形成空间外，回收堆积了在该纳米纤维形成空间中通过的纳米纤维的基材薄板。根据本发明的第8方式，在第I至第7方式任意的纳米纤维制造系统的基础上，还具备干燥装置，其使在基材薄板上堆积的纳米纤维干燥。根据本发明的第9方式，在第I至第8方式任意的纳米纤维制造系统的基础上，还具备中和(neutralization)装置,其对堆积了纳米纤维的基材薄板进行中和。根据本发明的第10方式，提供一种纳米纤维制造方法，在纳米纤维形成空间内，通过静电爆炸从原料液形成纳米纤维，将所形成的纳米纤维引导至基材薄板的主面上使其 堆积，其中，在纳米纤维形成空间内传送基材薄板，使基材薄板的背面和介电性的第I介电性带的第I表面紧密接合，在紧密接合于基材薄板的状态下使介电性的第I介电性带在该基材薄板的传送方向上进行迁移运动，通过向第I介电性带的第2表面施加电压使得在该第I介电性带中产生介电极化，由此在基材薄板的主面上对纳米纤维进行静电引导。根据本发明的第11方式，在第10方式的纳米纤维制造方法的基础上，在与第I介电性带的第2表面接触的状态下在该第I介电性带的迁移运动方向上使介电性的第2介电性带进行迁移运动，经由第2介电性带向第I介电性带的第2表面施加电压。根据本发明的第12方式，在第10方式的纳米纤维制造方法的基础上，在与第I介电性带的第2表面接触的状态下在该第I介电性带的迁移运动方向上使导电性的带进行迁移运动，经由导电性的带向第I介电性带的第2表面施加电压。发明効果根据本发明，在纳米纤维形成空间内在基材薄板的传送方向上对以该基材薄板的背面和介电性的第I介电性带的第I表面紧密接合的状态进行迁移运动的该第I导电性带的第2表面施加电压，从而在第I介电性带产生介电极化，纳米纤维在基材薄板的主面分散堆积。由此，可抑制纳米纤维在基材薄板S上部分地集中堆积而引起的基材薄板上的纳米纤维的再液化。本发明的这些方式和特征根据附图、与优选的实施方式有关的如下叙述可进一步明确。
图I是示意地表示本发明的第I实施方式涉及的纳米纤维制造系统的构成的图。图2是用于说明第I介电性带的介电极化的图。图3是示意地表示本发明的第2实施方式涉及的纳米纤维制造系统中使用的纳米纤维制造装置的图。图4是示意地表示本发明的第3实施方式涉及的纳米纤维制造系统中使用的纳米纤维制造装置的图。图5是表示在基材薄板的宽度方向上排列的多个导电性带的图。
具体实施例方式以下，參照
本发明的实施方式。(第I实施方式)图I示意地表示本发明的第I实施方式涉及的纳米纤维制造系统的构成。图I所示的纳米纤维制造系统10通过静电爆炸从纳米纤维的原料液(高分子溶液)形成纳米纤维，通过对聚こ烯等树脂的基材薄板S的主面Sa上施加电压(例如、10 IOOkV)的引导装置(收集器)100的收集部件42所产生的静电引导力，对形成的纳米纤维进行引导堆积，由此制作纳米纤维薄板(形成有纳米纤维层的基材薄板S)。再者，本说明书中提到的“纳米纤維”由高分子物质构成，称为具有亚微米或者纳米的直径的丝状物质。此外，作为高分子物质，可适用聚偏氟こ烯(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、生物聚合物等各种高分子、它们的共聚物或者混合物等。纳米纤维的原料液是由溶媒对这些高分子物质进 行溶解后的溶液。此外，本说明书中所谓的“上游侧”及“下游侧”是指相对于基材薄板的传送方向A(图示的白色箭头方向)而言的上游侧及下游侧的用语。图I所示的纳米纤维制造系统10构成为使长条状的基材薄板S在长度方向(X轴方向)上传送，在其传送途中在基材薄板S的主面Sa通过收集器100对由喷嘴64生成的纳米纤维进行静电引导从而使其堆积。具体而言，如图I所示，纳米纤维制造系统10由如下部分构成，分别是用于传送基材薄板S的基材薄板供给装置20a及基材薄板回收装置20b、使第I介电性带42与基材薄板S平行地迁移运动的介电性带驱动装置40 (40a、40b)、在基材薄板S的主面Sa上分別形成纳米纤维层的2个(第I及第2)纳米纤维制造装置60。基材薄板供给装置20a和基材薄板回收装置20b按照使基材薄板S在水平方向(X轴方向)上且使其主面Sa朝向铅直方向(Z轴方向)的状态下通过介电性带驱动装置40和2个纳米纤维制造装置60的方式，来传送基材薄板S。具体而言，如图I所示，在纳米纤维制造系统10中，基材薄板供给装置20a相对于基材薄板S的传送方向A位于最上游侧，基材薄板回收装置20b位于最下游侧。并且，在基材薄板供给装置20a与基材薄板回收装置20b之间存在介电性带驱动装置40 (40a、40b)、2个纳米纤维制造装置60。基材薄板供给装置20a向下游侧的基材薄板回收装置20b送出卷绕于供给卷轴22的基材薄板S。因此，基材薄板供给装置20a具有使供给卷轴22旋转的电动机24。另ー方面，基材薄板回收装置20b将配备由纳米纤维制造装置60形成的纳米纤维层的基材薄板S卷绕于回收卷轴26来进行回收。为此，基材薄板回收装置20b具有使回收卷轴26旋转的电动机28。使供给卷轴22旋转的电动机24和使回收卷轴26旋转的电动机28由纳米纤维制造系统10的控制装置(未图示)进行控制，使得2个卷轴22、26以通过将纳米纤维层层叠于基材薄板S的纳米纤维制造装置60的该基材薄板S的传送速度为一定的这种旋转速度来旋转。由此，基材薄板S维持规定的张力的同时进行传送。再者，纳米纤维制造系统10的控制装置构成为对构成系统的多个装置进行综合控制、管理。
这样(如图I所示)，将传送基材薄板S的机构分为基材薄板供给装置20a和基材薄板回收装置20b来构成，由此纳米纤维制造系统10的构成的自由度增加。例如，可以变更在基材薄板供给装置20a与基材薄板回收装置20b之间配置的纳米纤维制造装置60的台数。介电性带驱动装置40是使第I介电性带42在紧密接合于在X轴方向上传送的基材薄板S的背面Sb (主面Sa相反侧的面)的状态下进行迁 移运动的装置。介电性带驱动装置40由相对于基材薄板S的传送方向A而言位于上游侧的上游侧介电性带驱动装置40a、相对于上游侧介电性带驱动装置40a而位于下游侧的下游侧介电性带驱动装置40b构成。在这样的上游侧介电性带驱动装置40a和下游侧介电性带驱动装置40b之间，如图I所示那样例如配置2个纳米纤维制造装置60。因此，由介电性带驱动装置40进行迁移运动的第I介电性带42通过2个纳米纤维制造装置60。第I介电性带42是将纳米纤维静电引导至基材薄板S的收集器100 (引导装置)的一部分，是由例如树脂等的介电体制作并具备介电性的带。第I介电性带42紧密接合于基材薄板S的部分在X轴方向上迁移运动。具体而言，第I介电性带42的上游侧端被设置于上游侧介电性带驱动装置40a的能够旋转的驱动滚轴44进行支撑。另一方面，第I介电性带42的下游侧端被设置于下游侧介电性带驱动装置40b的能够旋转的驱动滚轴46进行支撑。这些驱动滚轴44、46由电动机48、50进行驱动来旋转。电动机48、50被纳米纤维制造系统10的控制装置(未图示)进行控制，使得2个驱动滚轴44、46同步地旋转。通过这种的驱动滚轴44、46，第I介电性带42中维持规定的张力的同时与基材薄板S紧密接合的部分在X轴方向上迁移运动。再者，使第I介电性带42迁移运动的电动机也可以仅是电动机48、50的其中一个。此外，上游侧介电性带驱动装置40a，作为使形成纳米纤维层前的基材薄板S的背面Sb与第I介电性带42的第I表面42a紧密接合的机构具有橡胶刷(squeegee) 52。该橡胶刷52是用于使基材薄板S的背面Sb与第I介电性带42的第I表面42a在其间不存在气泡、且不发生褶皱的情况下紧密接合的部件。由于基材薄板S比第I介电性带42薄从而没有粘度，因此在其间存在气泡的状态下、发生褶皱的状态下容易与第I介电性带42紧密接合。特别在基材薄板S和第I介电性带42都是树脂的情况下，当基材薄板S与第I介电性带42在带电状态下相接触时，一方相对于另一方难以偏移或者延伸，难以使两者之间的空气漏掉。通过该橡胶刷52消除了褶皱、气泡的问题，基材薄板S和第I介电性带42能够在彼此紧密接合的状态下通过纳米纤维制造装置60。再者，优选按照基材薄板S、与该基材薄板S紧密接合的第I介电性带42的部分以同一速度在X轴方向上移动的方式，纳米纤维制造系统10的控制装置对基材薄板S的传送速度和第I介电性带42的迁移运动速度进行同步控制。这是因为在基材薄板S的传送速度与第I介电性带42的迁移运动速度之间的速度差较大的情况下，因速度差而产生摩擦，第I介电性带42或者基材薄板S的至少一方由于该摩擦而有可能产生磨耗和/或损伤。再有，下游侧介电性带驱动装置40b具有对在基材薄板S的主面Sa上形成的纳米纤维层进行温风干燥的干燥装置54。由此，抑制纳米纤维的再液化，并且具备充分干燥的纳米纤维层的基材薄板S卷绕于基材薄板回收装置20b的回收卷轴26。此外，为了抑制在基材薄板S与第I介电性带42相分离(剥离)时可能引起的剥离带电，下游侧介电性带驱动装置40b具有对基材薄板S进行中和(除电)的中和装置56。由此，抑制由于剥离带电而可能引起的电火花的发生，防止因电火花引起的基材薄板S上的纳米纤维层的破坏。纳米纤维制造装置60具有外罩62、喷出原料液的喷嘴64、作为收集器(引导装置)100的一部分的第2介电性带66。纳米纤维制造装置60的外罩62划定了用于通过静电爆炸从原料液形成纳米纤维的纳米纤维形成空间68。此外，外罩62具备作为通向基材薄板S的纳米纤维形成空间68的出入口的开ロ 70，使得基材薄板S以及与其紧密接合的第I介电性带42能够在X轴方向上通过纳米纤维形成空间68。再者，在开ロ 70附近设置吸引纳米纤维的吸引管道72，以免在纳米纤维形成空间68内形成的纳米纤维经由开ロ 70而泄漏至该纳米纤维形成空间68的外部。
纳米纤维制造装置60的喷嘴64被配置成在纳米纤维形成空间68内相对于基材薄板S空出规定的距离(例如100 600mm)、且夹着基材薄板S与第I介电性带42相对置。此外，由电压施加装置74对喷嘴64施加规定的电压。尽管详细内容在后面叙述，但规定的电压是相对于对第2介电性带66施加的电压处于规定的电压差、即引起静电爆炸，由此能够从原料液形成纳米纤维的电压差(例如20 200kV)的电压。由此，喷嘴64能够使原料液带电的同时向纳米纤维形成空间68内喷出，被喷出的原料液通过静电爆炸而形成为纳米纤维。纳米纤维制造装置60的第2介电性带66是将纳米纤维静电引导至基材薄板S的收集器(引导装置)100的一部分，是由例如树脂等的介电体制作且具有介电性的带。该第2介电性带66配置在夹着第I介电性带42与基材薄板S对置的纳米纤维形成空间68内的位置，第I介电性带42的第2表面42b(第I表面42a的相反侧的面)接触。此外，第2介电性带66中在被施加电压的状态下且与第I介电性带42接触的部分在X轴方向上迁移运动。具体而言，第2介电性带66的两端被能够旋转的电极滚轴(即圆筒形状的可旋转的电极)76支撑。此外，将第2介电性带66按压至第I介电性带42从而维持双方的带66、42的接触的多个能够旋转的电极滚轴78在X轴方向上并排设置。电极滚轴76、78是用于与第2介电性带66接触来施加电压的电压施加装置80的电极，例如由金属等的导电体制作。当由电压施加装置80经由电极滚轴76、78对第2介电性带66施加电压时，如图2所示，在第I介电性带42和第2介电性带66的双方引起介电极化。例如，当由电压施加装置80对电极滚轴76、78施加电压时，在第2介电性带66的与电极滚轴76、78接触ー侧的表面均匀地产生负极性的电荷Cn。与此同时，在与第I介电性带42接触一侧的第2介电性带66的表面均匀地产生正极性的电荷Cp。第2介电性带66如上述那样进行介电极化，由此在第I介电性带42的第2表面42b均匀地产生负极性的电荷Cn。伴随于此，在第I介电性带42的第I表面42a均匀地产生正极性的电荷Cp。在与基材薄板S接触的第I介电性带66的第I表面42a均匀地产生ー极性的电荷Cp，由此纳米纤维不会在基材薄板S上部分地集中堆积，而是均匀地堆积在基材薄板S的主面Sa上。其结果，在基材薄板S的主面Sa上形成均匀厚度的纳米纤维层。
此外，电极滚轴76的至少一方被电动机82驱动而进行旋转，作为使第2介电性带66进行迁移运动的驱动滚轴发挥作用。电动机82由纳米纤维制造系统10的控制装置(未图示)进行控制。再者，优选按照第2介电性带66与第I介电性带42的彼此的接触部分能够以同一速度在X轴方向上移动的方式，纳米纤维制造系统10的控制装置同步地控制第2介电性带66的迁移运动速度和第I介电性带42的迁移运动速度。其原因在于在第2介电性带66的迁移运动速度与第I介电性带42的迁移运动速度之间的速度差较大时，因速度差而产生摩擦，第2介电性带66或者第I介电性带42的至少一方由于该摩擦有可能产生磨耗、损伤。此外，其他的原因在于在第2介电性带66与第I介电性带42之间部分地产生间隙(产生非接触区域)，其结果在与基材薄板S接触的第I介电性带42的第I表面42a有可能不会均匀地产生电荷。此外，在纳米纤维的形成过程中，只要通过第2介电性带66与第I介电性带42静电引导(吸附)在一起，由此实质上第2介电性带66与第I介电性带42 —起进行迁移运动，使得在不增大滑动阻力的情况下进行追随，则也可以将使第2介电性带66迁移运动的 电动机82从纳米纤维制造装置60中省去。再有，对于与基材薄板S的传送方向A正交的第I介电性带42的宽度和第2介电性带66的宽度(Y轴方向长度)，应该增大第I介电性带42的宽度。当第2介电性带66的宽度较大时，第2介电性带66的一部分从第I介电性带42露出，纳米纤维会在该露出部分集中堆积的缘故。根据同样原因，电极滚轴76、78的Y轴方向长度也应该小于第I介电性带42的Y轴方向长度。此外，多个电极滚轴76、78被配置成不会位于通过喷嘴64与距该喷嘴64位于最短距离的基材薄板S的部分的、即相当于喷嘴64的正下方位置的直线C上。优选多个电极滚轴76、78相对于直线C对称配置。由此，可抑制从由喷嘴64喷出的原料液所形成的纳米纤维在距喷嘴64位于最短距离的基材薄板S的部分集中堆积，而是在基材薄板S的宽的范围进行堆积。再者，电极滚轴也可以是一个，此时可以将电极滚轴配置在喷嘴64的正下方。此外，也可以取代电极滚轴76，另行设置使第2介电性带66迁移运动的驱动滚轴。由此，电极滚轴76能够仅仅用于对第2介电性带66施加电压，能够简化其构造。例如，在电极滚轴76为了起到驱动滚轴的作用而被电动机连结驱动的情况下，必需经由绝缘体来连结电极滚轴76和电动机，使得电动机不会因施加于电极滚轴76的电压而受到损伤。下面，说明基于纳米纤维制造系统10的纳米纤维薄板(形成了纳米纤维层的基材薄板S)的制作方法。首先，从基材薄板供给装置20a向上游侧介电性带驱动装置40a送出基材薄板S。被送至上游侧介电性带驱动装置40a的基材薄板S通过橡胶刷52与第I介电性带42紧密接合，使得不会在其间存在气泡、同时也不会产生褶皱。与第I介电性带42紧密接合的状态下的基材薄板S被传送至上游侧的第I纳米纤维制造装置60的纳米纤维形成空间68内。第I纳米纤维制造装置60从喷嘴64喷出原料液，形成纳米纤维。所形成的纳米纤维在基材薄板S上均匀堆积，在基材薄板S上形成均一厚度的第I纳米纤维层。形成了第I纳米纤维层的基材薄板S从第I纳米纤维制造装置60被传送至第2 (下游侧)的纳米纤维制造装置60的纳米纤维形成空间68内。被传送至第2纳米纤维制造装置60的基材薄板S在第I纳米纤维层上形成第2纳米纤维层。形成了第I及第2纳米纤维层的基材薄板S被传送至下游侧介电性带驱动装置40b，在此解除与第I介电性带42之间的紧密接合。最后，形成了第I及第2纳米纤维层的基材薄板S被基材薄板回收装置20b卷绕于回收卷轴26。根据本第I实施方式，经由与第I介电性带42的第2表面42b接触的、且与紧密接合了基材薄板S的状态下的第I介电性带42同步地向传送方向A迁移运动的第2介电性带66，来对第I介电性带42的第2表面42b施加电压，由此在第I介电性带42引起介电极化，在与基材薄板S紧密接合的第I介电性带42的第I表面42a均匀地分散产生ー极性(正极性或者负极性的其中ー个)的电荷。由此，纳米纤维在第I介电性带42上的基材薄板S均匀分散堆积，而不是部分地集中。其结果可抑制因纳米纤维在基材薄板S上部分地 集中堆积而引起的、基材薄板S上的纳米纤维的再液化。此外，由于是通过使第I介电性带42与第2介电性带66接触从而使纳米纤维均匀地分散堆积在基材薄板S的主面Sa上的构成，因此纳米纤维制造系统10在成本、以及维护性方面较为出色。若对此进行具体说明，为了在与基材薄板S的背面Sb紧密接合的介电性带的表面产生均匀的ー极性的电荷，介电性带需要规定的厚度。其原因在于当介电性带过薄时，从对介电带施加电压的电极发生的电场出现影响，在与电极对应的基材薄板S的部分纳米纤维集中堆积。为此，考虑使用具备上述规定厚度的第I介电性带42并且省去第2介电性带66，但是此时由于第I介电性带42是长条状的，因此第I介电性带42的制造成本变高，此外更换等的维护也较为困难。此外，參照图I可知，需要具备规定厚度的介电性带的场所仅仅是堆积了纳米纤维的纳米纤维制造装置60的纳米纤维形成空间68内。因此，本第I实施方式考虑到成本和维护性采用了如下结构在纳米纤维形成空间68中，使第I介电性带42与第2介电性带66接触(重叠)，由此实现了在基材薄板S的主面Sa上能够使纳米纤维均匀地分散堆积的规定厚度。再有，通过橡胶刷52使堆积纳米纤维之前的基材薄板S与第I介电性带42的表面紧密接合，不会在两者之间存在气泡，也不会发生褶皱。由此，纳米纤维能够在第I介电性带42上的基材薄板S均匀堆积，而不会部分地集中。此外，基材薄板S处于平坦的状态，其结果能够在基材薄板S上形成平坦的纳米纤维层。此外，由于传送基材薄板S的机构作为薄板供给装置20a和薄板回收装置20b位于纳米纤维形成空间68的外部，因此这些装置20a、20b不会因纳米纤维的附着而被污染。因此，薄板供给装置20a和薄板回收装置20b的维护变得容易。另外，使第I介电性带42迁移运动的机构作为上游侧介电性带驱动装置40a的驱动滚轴44和下游侧介电性带驱动装置40b的驱动滚轴46，位于纳米纤维形成空间68的外部，因此这些驱动滚轴44、46不会因纳米纤维的附着而被污染。因此，驱动滚轴44、46的维护变得容易。此外，由于使基第I介电性带42与材薄板S紧密接合的橡胶刷52也位于纳米纤维形成空间68的外部，因此也不会因纳米纤维的附着而被污染。因此，橡胶刷52的维护也
变得容易。(第2实施方式)图3示意地表示本发明的第2实施方式涉及的纳米纤维制造系统中使用的纳米纤维制造装置的构成。本第2实施方式的纳米纤维制造系统除了一部分以外其他与第I实施方式的纳米纤维制造系统相同。因此，主要以不同于第I实施方式的部分为中心来说明本第2实施方式的纳米纤维制造系统。再者，对于与第I实施方式的构成要素相同的构成要素赋予同一数字作为参照符号。在第I实施方式的纳米纤维制造系统10中，用于对第2介电性带66施加电压的多个电极78如图I所示是能够旋转的滚轴形式，但在本第2实施方式中是板形状。如第I实施方式所示，通过能够旋转且在基材薄板S的传送方向A上并排配置的 多个电极滚轴78(及76)对第2介电性带66施加电压时，能够减少第2介电性带66与电极滚轴76、78之间的滑动阻力。其结果，能够实现第2介电性带66的迁移运动速度的高速化，由此也能够实现基材薄板S的传送速度的高速化。此外，由于对第2介电性带66分散施加电压，因此在纳米纤维制造装置60的纳米纤维形成空间68中能够在基材薄板S的较宽的范围内堆积纳米纤维。相对于此，在要求速度较低的例如50m/s以下的基材薄板S的传送速度的情况下、或者要求在纳米纤维制造装置60的纳米纤维形成空间68中向基材薄板S的比较窄的范围堆积纳米纤维的情况下，即例如要求形成厚的纳米纤维层的情况下，只要不会对基材薄板S在传送方向A上的传送及纳米纤维对基材薄板S的堆积产生不良影响，则可以取代能够旋转的滚轴形状的多个电极滚轴78，而使用第2实施方式的由板形状构成的板形状电极178。由于薄板S的传送速度比较低，即第2介电性带66的迁移运动速度为低速即可，因此对介电性的第2介电性带66和由板形状构成的板状电极178的至少一方、特别是对第2介电性带66不易产生磨耗、损伤。此外，当板状电极178与第2介电性带66的接触面积增大时滑动阻力增加，因此尽管其大小在某种程度上受到限制，但是与多个电极滚轴78相t匕，通过单体的板状电极178能够简化纳米纤维制造装置的构造。再者，在板状电极178接地来使用时，与施加电压的情况相比，由于板状电极178与第2介电性带66之间的静电引导力(吸附)变小，因此能够使第2介电性带66的迁移运动速度增加。此外，对第2介电性带66施加电压的电极也可以取代单体的板形状的板状电极178，而是多个板形状的板状电极。此时，多个板状电极可以在与传送方向A正交的方向上邻接排列。(第3实施方式)图4示意表示本发明的第3实施方式涉及的纳米纤维制造系统中使用的纳米纤维制造装置的构成。本第3实施方式的纳米纤维制造系统除了一部分以外其他与第I实施方式的纳米纤维制造系统相同。因此，以不同于第I实施方式的部分为中心来说明本第3实施方式的纳米纤维制造系统。再者，对于与第I实施方式的构成要素相同的构成要素赋予同一数字作为参照符号。在第I实施方式的纳米纤维制造系统10中，使第I介电性带42发生介电极化的机构是介电性的第2介电性带66，但在本第3实施方式中是导电性的导电性带266。导电性带266是由金属、更为优选由导电性树脂制作的带。在对带的施加电压、形状相同的情况下，导电性带266与第I实施方式的第2介电性带66相比，能够使第I介电性带42更强更稳定地发生介电极化。由此，第I介电性带42的静电引导カ变大，能够使纳米纤维更高密度地堆积在基材薄板S上。其中，在使用金属的导电性带266、且如图5所示使用宽幅的(Y轴方向寸法较大的)基材薄板S的情况下，优选使多个金属的导电性带266在基材薄板S的宽度方向上排列。其原因在于在与宽幅的基材薄板S对应地制作ー个金属制的导电性带266时，与树脂的第2介电性带66、导电性树脂的导电性带相比，制造成本变高，并且由于其大小及其重量而难以进行处理(更换、传送)。再者，如图5所示，在基材薄板S的宽度方向(Y轴方向)上并排使用多个金属的导电性带266的情况下，优选位于基材薄板S的宽度中央的导电性带266的Y轴方向端被介电性的带300覆盖。其原因在于在与导电性带266的Y轴方向端对应的基材薄板S的部 分納米纤维集中堆积。以上，列举了 3个实施方式来说明了本发明，但本发明并不限定于此。例如，在上述3个实施方式的情况下，纳米纤维制造装置为2台，但是并不限于此。纳米纤维制造系统只要至少具备I台纳米纤维制造装置，就能够制作纳米纤维薄板。此外，例如在上述实施方式的情况下，基材薄板S为长条状，但是本发明也可以适用于矩形形状的基材薄板S。此时，例如以第I实施方式为例来说明，从纳米纤维制造系统10中取下基材薄板供给装置20a、基材薄板回收装置20b。取而代之，配置在第I介电性带42的上游侧端载置矩形形状的基材薄板S的装置、在第I介电性带42的下游侧端回收形成了纳米纤维层的基材薄板S的装置。S卩，第I介电性带42作为基材薄板S的传送机构发挥作用。再有，例如在上述第I实施方式的情况下，如图I所示，第2介电性带66对ー个纳米纤维制造装置60逐一设置，但也可以是通过多个纳米纤维制造装置160的纳米纤维形成空间68的形式。此外，也可以通过在金属带的表面(基材薄板S侧的表面)形成树脂层来制作第I介电性带42。此外，在上述实施方式的情况下，橡胶刷52将基材薄板S紧密接合于第I介电性带42，但是本发明并不限于此。例如，也可以是ー对滚轴夹着基材薄板S和第I介电性带42进行旋转，由此排出空气来使其紧密接合。此外，在上述实施方式的情况下，第I介电性带42的第2表面42b经由第2介电性带66、导电性带266而被施加电压，但是也可以直接被施加电压。參照附图在优选的实施方式中关联地记载了本发明，对于本领域技术人员而言可获知各种的变形和修正。只要该变形、修正在基于权利要求的本发明的范围内，则应该理解为包含在本发明中。2010年9月29日申请的日本专利申请第2010-219153号的说明书、附图、及权利要求的公开内容整体作为參照援引于本说明书中。产业上的可利用性
本发明并不限于图I所示的具体的纳米纤维制造系统，只要是通过静电爆炸从原料液形成纳米纤维、使形成的纳米纤维堆积在基材薄板上的系统、装置就能够应用。符号说明10 纳米纤维制造系统20a薄板传送装置(基材薄板供给装置)20b薄板传送装置(基材薄板回收装置)40 介电性带驱动装置42 第I介电性带
42a 第 I 表面42b 第 2 表面68 纳米纤维形成空间80 电压施加装置
权利要求
1.一种纳米纤维制造系统，在纳米纤维形成空间中，通过静电爆炸从原料液形成纳米纤维，将所形成的纳米纤维引导至基材薄板的主面上使其堆积，所述纳米纤维制造系统具有 介电性的第I介电性带，其具备第I表面及第2表面； 薄板传送装置，其在纳米纤维形成空间中传送基材薄板； 薄板紧密接合装置，其使基材薄板的背面和第I介电性带的第I表面紧密接合；介电性带驱动装置，其在纳米纤维形成空间内在基材薄板的传送方向上在第I介电性带的第I表面紧密接合在该基材薄板的背面的状态下使该第I介电性带迁移运动；和电压施加装置，其向第I介电性带的第2表面施加电压，使得在该第I介电性带产生介电极化。
2.根据权利要求I所述的纳米纤维制造系统，其中， 还具有介电性的第2介电性带，其在与第I介电性带的第2表面接触的状态下在该第I介电性带的迁移运动方向上移动， 电压施加装置经由第2介电性带向第I介电性带的第2表面施加电压。
3.根据权利要求I所述的纳米纤维制造系统，其中， 还具有导电性的导电性带，其在与第I介电性带的第2表面接触的状态下在该第I介电性带的迁移运动方向上移动， 电压施加装置经由导电性带向第I介电性带的第2表面施加电压。
4.根据权利要求I至3任一项所述的纳米纤维制造系统，其中， 电压施加装置具备向第I介电性带的第2表面施加电压的至少一个电极， 至少一个电极构成为板形状，在与基材薄板的传送方向正交的方向上并排配置。
5.根据权利要求I至3任一项所述的纳米纤维制造系统，其中， 电压施加装置具备向第I介电性带的第2表面施加电压的至少一个电极， 至少一个电极构成为可旋转的滚轴状。
6.根据权利要求I至5任一项所述的纳米纤维制造系统，其中， 介电性带驱动装置具备驱动滚轴，该驱动滚轴一边支撑第I介电性带一边旋转来使该第I介电性带进行迁移运动， 驱动滚轴配置在纳米纤维形成空间外。
7.根据权利要求I至6任一项所述的纳米纤维制造系统，其中， 基材薄板是通过纳米纤维形成空间的长条状的基材薄板， 薄板传送装置具备 薄板供给装置，其配置在纳米纤维形成空间外，向该纳米纤维形成空间内送出基材薄板；和 薄板回收装置，其配置在纳米纤维形成空间外，回收堆积了通过该纳米纤维形成空间的纳米纤维的基材薄板。
8.根据权利要求I至7任一项所述的纳米纤维制造系统，其中， 还具备干燥装置，其使在基材薄板上堆积的纳米纤维干燥。
9.根据权利要求I至8任一项所述的纳米纤维制造系统，其中， 还具备静电去除装置，其对堆积了纳米纤维的基材薄板进行静电去除。
10.一种纳米纤维制造方法，在纳米纤维形成空间内，通过静电爆炸从原料液形成纳米纤维，将所形成的纳米纤维引导至基材薄板的主面上使其堆积，其中， 在纳米纤维形成空间内传送基材薄板， 使基材薄板的背面和介电性的第I介电性带的第I表面紧密接合， 在紧密接合于基材薄板的状态下使介电性的第I介电性带在该基材薄板的传送方向上进行迁移运动， 通过向第I介电性带的第2表面施加电压使得在该第I介电性带中产生介电极化，由此在基材薄板的主面上对纳米纤维进行静电引导。
11.根据权利要求10所述的纳米纤维制造方法，其中， 在与第I介电性带的第2表面接触的状态下在该第I介电性带的迁移运动方向上使介电性的第2介电性带进行迁移运动， 经由第2介电性带向第I介电性带的第2表面施加电压。
12.根据权利要求10所述的纳米纤维制造方法，其中， 在与第I介电性带的第2表面接触的状态下在该第I介电性带的迁移运动方向上使导电性的带进行迁移运动， 经由导电性的带向第I介电性带的第2表面施加电压。
全文摘要
本发明提供一种纳米纤维制造系统及纳米纤维制造方法。该纳米纤维制造系统在纳米纤维形成空间(68)中通过静电爆炸从原料液形成纳米纤维，将所形成的纳米纤维引导至基材薄板S的主面(Sa)上使其堆积，其具备介电性的第1介电性带(42)、在纳米纤维形成空间(68)中传动基材薄板(S)的薄板传送装置(20a、20b)、使基材薄板(S)的背面(Sb)和第1介电性带(42)的第1表面(42a)紧密接合的薄板紧密接合装置(52)、在纳米纤维形成空间(68)内在基材薄板(S)的传送方向上在第1表面(42a)与该基材薄板(S)的背面(Sb)紧密接合的状态下使第1介电性带(42)迁移运动的介电性带驱动装置(40)、对该第1介电性带(42)的第2表面(42b)施加电压使得在第1介电性带(42)产生介电极化的电压施加装置(80)。
文档编号D04H1/728GK102770589SQ20118001012
公开日2012年11月7日 申请日期2011年9月22日 优先权日2010年9月29日
发明者住田宽人, 石川和宜, 辻裕之, 黑川崇裕 申请人:松下电器产业株式会社