納米纖維制造裝置以及納米纖維制造方法
【專利說明】納米纖維制造裝置以及納米纖維制造方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用:本申請要求2014年9月4日申請的日本國專利申請第2014-180041號的優(yōu)先權(quán)，并且要求其權(quán)益，通過引用其整體內(nèi)容而包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的實施方式涉及納米纖維制造裝置及納米纖維制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]作為制造具有納米單位的直徑的纖維物質(zhì)的裝置，納米纖維制造裝置被使用在醫(yī)療領(lǐng)域等廣泛的領(lǐng)域中。在納米纖維制造裝置中，使用靜電紡絲(electro spinning)技術(shù)。
[0004]所謂靜電紡絲技術(shù)是指，使溶解有高分子物質(zhì)等的原料液和工件帶電，通過原料液及工件的電位差來將原料液朝向工件噴出的技術(shù)。通過使原料液電氣地延伸來制造出納米纖維。這樣的納米纖維制造裝置中，期待著提高生產(chǎn)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]實施方式的納米纖維制造裝置具備被沉積部、噴出部、電源部、檢查部及調(diào)整部。所述被沉積部具有第一面和第二面。所述第二面是與所述第一面相反側(cè)的面。所述噴出部朝向所述第一面噴出原料液。所述電源部使所述噴出部與所述第一面之間產(chǎn)生電位差。所述檢查部檢查所述第一面的缺陷。所述調(diào)整部與所述第二面對置地設(shè)置。所述調(diào)整部使所述第二面產(chǎn)生電位。
【附圖說明】
[0006]圖1是表示第一實施方式的納米纖維制造裝置的示意圖。
[0007]圖2是表示由納米纖維制造裝置沉積了納米纖維的狀態(tài)的參考圖。
[0008]圖3是表示由第一實施方式的納米纖維制造裝置沉積了納米纖維的狀態(tài)的圖。
[0009]圖4是表示第二實施方式的納米纖維制造裝置的示意圖。
[0010]圖5是表示第三實施方式的納米纖維制造裝置的示意圖。
[0011]圖6是表示由納米纖維制造裝置沉積了納米纖維的狀態(tài)的參考圖。
[0012]圖7是表示由第三實施方式的納米纖維制造裝置沉積了納米纖維的狀態(tài)的圖。
[0013]圖8是表示納米纖維制造方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0014]以下，參照附圖對本發(fā)明的各實施方案行進(jìn)說明。
[0015]另外，附圖是示意性或者概念性的圖，各部分的厚度與寬度的關(guān)系、部分間的大小比率等未必與現(xiàn)實情況相同。此外，即使是表示相同部分的情況下，也有時因附圖不同而彼此的尺寸或比率表現(xiàn)為不同。
[0016]另外，在本申請說明書和各圖中，與針對前面出現(xiàn)過的圖進(jìn)行的描述同樣的要素被賦予相同的附圖標(biāo)記，并適當(dāng)省略詳細(xì)的說明。
[0017](第一實施方式)
[0018]圖1是表示第一實施方式的納米纖維制造裝置的示意圖。
[0019]圖2是表示由納米纖維制造裝置沉積了納米纖維的狀態(tài)的參考圖。
[0020]圖3是表示第一實施方式的由納米纖維制造裝置沉積了納米纖維的狀態(tài)的圖。
[0021]如圖1所示，納米纖維制造裝置100具備電源部10、控制部20、檢查部25、噴出部
30、調(diào)整部40、遮擋部50及被沉積部60。圖1的箭頭的方向表示噴出部30噴出原料液的方向。
[0022]在本實施方式的納米纖維制造裝置100中，若對噴出部30與被沉積部60之間施加電壓，則由于表面張力而停留在噴出部30的前端部分的原料液帶正電(或者負(fù)電)。此夕卜，原料液被沿著朝向不同極性地帶電(或者接地)的被沉積部60的電力線作用的靜電力吸引。另外，對噴出部30與被沉積部60之間施加的電壓為10?100kV程度。
[0023]若靜電力大于表面張力，則原料液被從噴出部30的前端部分噴出。從前端部分噴出的原料液被朝向被沉積部60噴出。此時，原料液中含有的溶劑揮發(fā)，聚合物的纖維體到達(dá)被沉積部60。由此，納米纖維N被沉積在被沉積部60之上。本實施方式的納米纖維制造裝置100使用靜電紡絲法來形成納米纖維N。
[0024]通過納米纖維制造裝置100，在被沉積部60之上沉積了具有平滑表面、多孔表面、串珠狀、芯皮狀(Sheath-core)、中空狀、極細(xì)纖維等形狀的納米纖維N。例如，通過納米纖維制造裝置100，在電池的電極上形成隔離件(separator)。
[0025]電源部10是對噴出部30和被沉積部60之間施加高電壓的電源裝置。電源部10是使用了直流電源的電源裝置。例如，電源部10的一個端子與噴出部30電連接，電源部10的另一個端子接地。此外，被沉積部60的一端接地。通過這樣的連接，能夠使噴出部30和被沉積部60之間產(chǎn)生電位差。
[0026]控制部20例如是具備CPU (Central Processing Unit)及存儲器等的計算機(jī)。控制部20控制電源部10及噴出部30的動作?？刂撇?0與電源部10及噴出部30電連接。控制部20控制電源部10以決定對噴出液施加的電壓值。控制部20控制噴出部30以決定噴出液的量。
[0027]檢查部25對沉積有納米纖維N的被沉積部60的第一面60a (被沉積面)的缺陷行進(jìn)檢查。例如，作為檢查表面缺陷的方法有如下方法:用攝像機(jī)等拍攝作為檢查對象的第一面60a的外觀，觀察顯示器上顯示的圖像。此外，作為檢查表面缺陷的其他方法，也可以是如下方法:用攝像機(jī)等拍攝第一面60a的外觀，比較圖像數(shù)據(jù)與檢查用的掩模數(shù)據(jù)，來確定表面缺陷。此外，也可以是，使檢查體與第一面60a接觸來檢查表面缺陷。也可以是另外設(shè)置檢查第一面60a的缺陷的檢查裝置。
[0028]檢查部25將與第一面60a的缺陷有關(guān)的信息介由缺陷信號向控制部20發(fā)送?？刂撇?0基于來自檢查部25的基于缺陷信號的數(shù)據(jù)，控制電源部10、噴出部30、調(diào)整部40及遮擋部50。例如，控制部20基于檢測出的被沉積部60上的缺陷，決定噴出部30相對于被沉積部60的位置、調(diào)整部40相對于被沉積部60的位置、以及遮擋部50相對于被沉積部60的位置。
[0029]在噴出部30、調(diào)整部40及遮擋部50的位置被決定后，控制部20控制電源部10及噴出部30，以將納米纖維N形成于缺陷部分。例如，控制部20為了在缺陷部分形成納米纖維N，而決定由電源部10施加的電壓值、以及從噴出部30噴出的原料液的量。由此，被沉積部60上的缺陷被修復(fù)。
[0030]噴出部30例如是噴出形成納米纖維N的材料即原料液的噴嘴。噴出部30具有前端部分和主體部分。例如，原料液被蓄積在與噴出部30另外的罐等中，被從罐經(jīng)由管向噴出部30的主體部分供給。蓄積在主體部分的原料液被從前端部分噴出。
[0031]原料液是使成為納米纖維N的基材的溶質(zhì)分散或者溶解在溶劑中而得的液體。此夕卜，原料液是根據(jù)納米纖維N的材質(zhì)或納米纖維N的性質(zhì)等而被適當(dāng)調(diào)整的液體。例如，作為分散或者溶解在原料液中的溶質(zhì)，有樹脂。此外，作為原料液中使用的溶劑，有具有揮發(fā)性的有機(jī)溶劑。原料液中也可以添加無機(jī)質(zhì)固體材料。
[0032]調(diào)整部40為導(dǎo)電性的構(gòu)件。例如，調(diào)整部40為電極。調(diào)整部40也可以具有施加規(guī)定電壓的電源裝置。調(diào)整部40使被沉積部60的第二面60b側(cè)產(chǎn)生電位。
[0033]調(diào)整部40配置于被沉積部60的附近。例如，調(diào)整部40與被沉積部60的第二面60b對置。例如，調(diào)整部40的與第二面60b對置的端部為尖狀。調(diào)整部40具有隨著向被沉積部60的第二面60b接近而與從調(diào)整部40朝向被沉積部60的方向垂直的方向上的寬度變小的形狀。
[0034]調(diào)整部40使在噴出部30與被沉積部60之間產(chǎn)生的電場變化，使被沉積部60的第一面60a上的納米纖維N的沉積狀態(tài)均勻。例如，調(diào)整部40使被沉積部60的第二面60b側(cè)產(chǎn)生與由噴出部30產(chǎn)生的電位(例如，正電位)相反的電位(例如，負(fù)電位)。通過在第二面60b側(cè)產(chǎn)生相反電位，使噴出部30與被沉積部60之間產(chǎn)生的電場變化。換句話說，噴出部30與被沉積部60之間產(chǎn)生的第一電場受到從調(diào)整部40產(chǎn)生的第二電場的影響而變化。由此，能夠控制納米纖維N沉積的范圍。
[0035]此外，在調(diào)整部40的與第二面60b對置的部分為尖狀的情況下，能夠縮窄納米纖維N沉積的范圍。噴出部30與被沉積部60之間產(chǎn)生的第一電場由于基于調(diào)整部40的前端形狀產(chǎn)生的第二電場而變化。例如，在沉積有納米纖維N的區(qū)域中產(chǎn)生了針孔(pinhole)等開口的情況下，能夠通過基于調(diào)整部40的前端形狀產(chǎn)生的第二電場來控制納米纖維N的行進(jìn)路線。由此，即使是小的開口，也能夠?qū){米纖維N進(jìn)行引導(dǎo)。納米纖維N的膜厚的均勻性也能夠得以提高。
[0036]遮擋部50為金屬等的導(dǎo)電性構(gòu)件。遮擋部50也可以具有施加規(guī)定電壓的電源裝置。例如，在遮擋部50產(chǎn)生規(guī)定電位。
[0037]遮擋部50配置在噴出部30與被沉積部60之間。此外，遮擋部50具有3