电场纺丝装置及堆积体的制造方法 |
|||||||
申请号 | CN201680002487.4 | 申请日 | 2016-09-01 | 公开(公告)号 | CN107532334B | 公开(公告)日 | 2019-07-16 |
申请人 | 株式会社东芝; | 发明人 | 坂井聪美; | ||||
摘要 | 实施形态所涉及的 电场 纺丝装置为将 纤维 堆积在部件上形成堆积体的电场纺丝装置。电场纺丝装置具备加工部,该加工部在所述堆积体上形成所述堆积体的位于所述部件上的第1纤维部和所述堆积体的位于所述第1纤维部上的第2纤维部混合存在的混合部。 | ||||||
权利要求 | 1.一种电场纺丝装置,使纤维堆积在部件上而形成堆积体,其特征在于: |
||||||
说明书全文 | 电场纺丝装置及堆积体的制造方法技术领域[0001] 本发明的实施形态涉及电场纺丝装置及堆积体的制造方法。 背景技术[0003] 由电场纺丝装置形成的堆积体有时从部件的表面剥离下来使用。 [0004] 因此,堆积体有必要没有损伤地从部件剥离。 [0005] 在先技术文献 [0007] 专利文献1日本特开2006-169644号公报 发明内容[0008] 发明要解决的技术问题 [0009] 本发明想要解决的问题就是要提供一种能够抑制堆积体的损伤的电场纺丝装置及堆积体的制造方法。 [0010] 用于解决问题的手段 [0011] 实施形态所涉及的电场纺丝装置为使纤维堆积到部件上形成堆积体的电场纺丝装置。电场纺丝装置具备加工部,该加工部在所述堆积体上形成所述堆积体的位于所述部件上的第1纤维部和所述堆积体的位于所述第1 纤维部上的第2纤维部混合存在的混合部。附图说明 [0012] 图1为用来举例说明第1实施形态所涉及的电场纺丝装置1的示意图; [0013] 图2为堆积体110的截面的显微照片; [0014] 图3为用来举例说明比较例所涉及的堆积体110的剥离的示意图; [0015] 图4为用来举例说明混合部110c的形成的示意图; [0016] 图5为用来举例说明其他实施形态所涉及的加工部6a的示意图; [0017] 图6为用来举例说明第2实施形态所涉及的电场纺丝装置1a的示意图; [0018] 图7(a)、(b)为用来举例说明电场纺丝装置1a的作用的示意图; [0019] 图8(a)、(b)为用来举例说明电场纺丝装置1a的作用的示意图; [0020] 图9为用来举例说明电场纺丝装置1a的作用的示意图; [0021] 图10为用来举例说明第3实施形态所涉及的电场纺丝装置1b的示意图; [0022] 图11为用来举例说明电场纺丝装置1b的作用的示意图; [0023] 图12为用来举例说明电场纺丝装置1b的作用的示意图; [0024] 图13为用来举例说明电场纺丝装置1b的作用的示意图; [0025] 图14为用来举例说明电场纺丝装置1b的作用的示意图; [0026] 图15为用来举例说明电场纺丝装置1b的作用的示意图。 具体实施方式[0027] 下面参照附图对实施形态进行举例说明。另外,在各附图中,对于相同的结构要素附加相同的标记,适当省略详细的说明。 [0028] (第1实施形态) [0029] 图1为用来举例说明第1实施形态所涉及的电场纺丝装置1的示意图。 [0030] 图2为堆积体110的截面的显微照片。 [0032] 另外,在本实施形态中,收集部5为使纤维100堆积的部件。 [0033] 喷嘴头2具有喷嘴20、连接部21和主体部22。 [0034] 喷嘴20呈针形。在喷嘴20的内部设置有用来排出原料液的孔。用来排出原料液的孔贯穿喷嘴20的连接部21一侧的端部和喷嘴20的收集部5 一侧的端部(顶端)之间。用来排出原料液的孔的收集部5一侧的开口成为排出口20a。 [0035] 喷嘴20的外径尺寸(在喷嘴20为圆筒状的情况下为直径尺寸)没有特别的限制,但外径尺寸小为好。如果缩小外径的尺寸,则在喷嘴20的排出口20a附近容易产生电场集中。如果在喷嘴20的排出口20a附近产生电场集中,则能够提高喷嘴20与收集部5之间形成的电场的强度。因此,能够降低利用电源5施加的电压。即,能够降低驱动电压。这种情况下,喷嘴 20的外径尺寸能够为例如0.3mm~1.3mm左右。 [0036] 排出口20a的尺寸(在排出口20a为圆形的情况下为直径尺寸)没有特别限制。排出口20a的尺寸能够根据想要形成的纤维100的截面尺寸而适当变更。排出口20a的尺寸(喷嘴20的内径尺寸)能够为例如0.1mm~ 1mm左右。 [0038] 喷嘴20的数量上没有特别限制,能够根据收集部5的大小等而适当变更。喷嘴20只要至少设置一个就可以。 [0039] 在设置多个喷嘴20的情况下,多个喷嘴20隔开预定的间隔排列设置。另外,多个喷嘴20的配置形态没有特别限制。例如,在本实施形态中,多个喷嘴20既可以排成一列设置,也可以排列设置在圆周或同心圆上,还可以排列设置成锯齿状或矩阵形状。 [0040] 连接部21设置在喷嘴20与主体部22之间。连接部21并非必需,也可以将喷嘴20直接设置在主体部22上。在连接部21的内部设置有用来将原料液从主体部22提供给喷嘴20的孔。设置在连接部21内部的孔与设置在喷嘴20内部的孔以及设置在主体部22内部的空间连接。 [0042] 主体部22呈板状。在主体部22的内部设置有存放原料液的空间。 [0043] 并且,在主体部22上设置有供给口22a。从原料液供给部3提供的原料液经由供给口22a导入主体部22的内部。供给口22a的配置位置和数量没有特别限制。供给口22a能够设置在例如主体部22的与设置喷嘴20的一侧相反的一侧。 [0044] 主体部22的材料优选使用具有导电性和对原料液的耐用性的材料。主体部22能够由例如不锈钢等形成。 [0045] 另外,图1中举例说明的喷嘴头2为所谓针式喷嘴头,但喷嘴头的形式并不局限于此。喷嘴头也可以是例如所谓板式喷嘴头等。 [0046] 原料液供给部3具有存放部31、供给部32、原料液控制部33和管线 34。 [0047] 存放部31存放原料液。存放部31由具有对原料液的耐用性的材料形成。存放部31由例如不锈钢等形成。 [0048] 原料液为将高分子物质溶解到溶剂中的物质。 [0049] 高分子物质没有特别的限制,能够根据想要形成的纤维100的材质而适当变更。 [0050] 溶剂只要是能够溶解高分子物质的物质就可以。溶剂能够根据溶解的高分子物质而适当变更。 [0051] 如后所述,原料液呈依靠表面张力而停留在排出口20a附近的形态。因此,原料液的黏度能够根据排出口20a的尺寸等而适当变更。原料液的黏度能够通过进行实验、模拟来求出。并且,原料液的黏度能够通过溶剂与高分子物质的混合比例来控制。 [0052] 供给部32将存放在存放部31中的原料液提供给主体部22。供给部32 能够采用例如具有对原料液的耐用性的泵等。并且,供给部32也能够采用例如给存放部31提供气体,加压输送存放在存放部31中的原料液的装置。 [0053] 原料液控制部33控制提供给主体部22的原料液的流量、压力等,在新的原料液提供给主体部22的内部之际,使位于主体部22内部的原料液不会从排出口20a挤出。另外,对原料液控制部33的控制量能够根据排出口20a的尺寸、原料液的黏度等而适当变更。对原料液控制部33的控制量能够通过进行实验、模拟而求出。 [0054] 并且,原料液控制部33能够切换原料液的供给开始和供给停止。 [0055] 另外,供给部32和原料液控制部33并不是必需的。例如,如果在比主体部22的位置高的位置上设置存放部31的话,则能够利用重力将原料液提供给主体部22。并且,通过适当设定存放部31的高度位置,在新的原料液提供给主体部22的内部之际,能够使位于主体部22内部的原料液不被从排出口20a挤出。这种情况下,存放部31的高度位置能够根据排出口 20a的尺寸、原料液的黏度等适当变更。存放部31的高度位置能够通过进行实验、模拟而求出。 [0056] 管线34设置在存放部31与供给部32之间、供给部32与原料液控制部33之间、以及原料液控制部33与主体部22之间。管线34成为原料液的流路。管线34由具有对原料液的耐用性的材料形成。 [0057] 电源4经由主体部22和连接部21给喷嘴20施加电压。另外,也可以设置与喷嘴20电连接的未图示的端子。这种情况下,电源4经由未图示的端子给喷嘴20施加电压。即,只要能够从电源4给喷嘴20施加电压就可以。 [0058] 施加给喷嘴20的电压的极性既可以是正极,也可以是负极。另外,图 1中举例说明的电源4给喷嘴20施加正极电压。 [0059] 施加给喷嘴20的电压能够根据原料液中包含的高分子物质的种类、喷嘴20与收集部5之间的距离等适当变更。例如,电源4能够以使喷嘴20 与收集部5之间的电位差在10kV以上的方式给喷嘴20施加电压。 [0060] 电源4能够采用例如直流高压电源。电源4能够采用例如输出10kV以上、100kV以下的直流电压的电源。 [0061] 收集部5设置在喷嘴20的排出原料液的一侧。收集部5被接地。也可以给收集部5施加极性与施加给喷嘴20的电压相反的电压。收集部5能够由导电性材料形成。收集部5的材料优选具有导电性和对原料液的耐用性的材料。收集部5的材料能够使用例如不锈钢等。 [0062] 收集部5能够采用例如呈板状、片状的部件。在呈片状的收集部5的情况下,可以使纤维100堆积到缠绕在滚筒等上的收集部5上。 [0064] 其中,若使带电的纤维100堆积到收集部5上,则随着堆积体110的厚度变厚,堆积体110的表面电位变高。因此,随着堆积体110的厚度变厚,在堆积体110的表面纤维100互相排斥。结果如图2所示那样,在堆积体110的厚度方向上,在收集部5一侧产生纤维100的密度高的区域110a,在与收集部5相反的一侧(堆积体110的表面一侧)产生纤维100的密度低的区域110b。 [0065] 图3为用来举例说明比较例所涉及的堆积体110的剥离的示意图。 [0066] 在从收集部5剥离堆积体110之际,使堆积体110的表面一侧变成被拖曳到上方的形态。 [0067] 但是,纤维100的密度高的区域110a与纤维100的密度低的区域110b 之间的结合力比纤维100的密度高的区域110a与收集部5之间的结合力弱。 [0068] 因此如图3所示那样,存在纤维100的密度高的区域110a与收集部5 之间不剥离、纤维100的密度低的区域110b与纤维100的密度高的区域110a 之间剥离的风险。即,在将堆积体100从收集部5剥离之际,存在堆积体 100破损的风险。 [0069] 如果像上述那样利用静电纺丝方法形成堆积体,则在堆积体的厚度方向上,在靠近部件的部分产生纤维密度高的区域,在该纤维密度高的区域上产生纤维密度比其低的区域。这种情况下,在将堆积体从部件上剥离之际,纤维密度高的区域与部件之间不剥离,纤维密度低的区域与纤维密度高的区域之间容易剥离。 [0070] 因此,在本实施形态所涉及的电场纺丝装置1中设置加工部6。 [0071] 加工部6对堆积体110进行加工,在堆积体110中形成纤维100的位于密度高的区域110a的纤维100与纤维100的位于密度低的区域110b的纤维100混合存在的混合部110c。 [0072] 即,加工部6在堆积体110中形成堆积体100的位于收集部5一侧的纤维100和堆积体110的位于与收集部5的一侧相反一侧的纤维100混合存在的混合部110c。 [0073] 如图1所示,加工部6具有接触部60、移动部61和引导部62。 [0074] 接触部60与堆积体110接触。接触部60通过往上拢堆积体110在堆积体110中形成混合部110c。 [0075] 接触部60能够采用例如辊子、刷子等旋转体。这种情况下,接触部60 表面的摩擦系数大些为好。并且,接触部60优选具有弹性的部件。接触部 60能够使用例如在金属轴上衬套了橡胶等树脂的辊子。树脂的种类没有特别的限制,但树脂能够采用例如聚氨酯橡胶等。 [0076] 移动部61将接触部60保持成能够旋转,同时使接触部60移动到堆积体110的端部。于是,将接触部60挤压到堆积体110的端部并使它们接触,在该状态下使接触部60沿预定的方向旋转。具体为,移动部61将接触部 60挤压到堆积体110的端部并使它们接触,在堆积体 110中使接触部60 从纤维100的密度高的区域110a向纤维100的密度低的区域110b、以两个区域混合的方式、沿往上拢的方向旋转。 [0077] 移动部61构成为,使接触部60沿靠近堆积体110的方向和离开堆积体110的方向移动。 [0078] 并且,移动部61控制将接触部60挤压到堆积体110上时的力(挤压力)。 [0080] 引导部62限制移动部61的移动方向。引导部62能够采用例如直线运动轴承等。 [0081] 控制部7控制供给部32、原料液控制部33、电源4和移动部61的动作。 [0083] 下面说明电场纺丝装置1的作用。 [0084] 原料液依靠表面张力停留在喷嘴20的排出口20a附近。 [0085] 电源4给喷嘴20施加电压。这样一来,位于排出口20a附近的原料液带预定极性的电。在图1举例说明的情况下,位于排出口20a附近的原料液带正极电。 [0086] 由于收集部5被接地,因此在喷嘴20与收集部5之间形成电场。于是,如果沿电场力线作用的静电力比表面张力大,则位于排出口20a附近的原料液被静电力向收集部5抽出。被抽出的原料液通过被拉伸、挥发掉原料液中包含的溶剂,形成纤维100。形成的纤维100堆积到收集部5上,通过这样形成堆积体110。 [0087] 接着,在堆积体110中形成混合部110c。 [0088] 图4为用来举例说明混合部110c的形成的示意图。 [0089] 如图4所示,移动部61使接触部60旋转,同时将接触部60挤压到堆积体110上。这样,堆积体110被往上拢,使位于纤维100的密度高的区域110a的纤维100与位于纤维100的密度低的区域110b的纤维100混合在一起,形成混合存在的混合部110c。 [0090] 在混合部110c中,由于位于纤维100的密度高的区域110a的纤维100 与位于纤维100的密度低的区域110b的纤维100纠缠在一起,因此纤维100 的密度高的区域110a与纤维 100的密度低的区域110b被牢固地结合。并且,混合部110c中能够包含与收集部5接触的纤维100。 [0091] 因此,如果朝上方拉曳混合部110c,则纤维100的密度低的区域110b 与纤维100的密度高的区域110a之间不会剥离,能够从收集部5剥离堆积体110。 [0092] 即,根据本实施形态所涉及的电场纺丝装置1,能够抑制堆积体110 的损伤。 [0093] 图5为用来举例说明其他实施形态所涉及的加工部6a的示意图。 [0094] 如图5所示,加工部6a具有接触部60a、移动部61a和引导部62。 [0095] 接触部60a与堆积体110接触。接触部60a通过拨拢堆积体110在堆积体110中形成混合部110c。 [0096] 接触部60a能够使用例如板状体。这种情况下,优选使接触部60a的硬度比收集部5的硬度低。如果接触部60a的硬度比收集部5的硬度低,则即使使接触部60a与收集部5接触,也能够抑制收集部5上产生损伤。接触部60a能够由例如树脂等形成。 [0097] 移动部61a保持接触部60a,同时使接触部60a的顶端与收集部5的堆积纤维100的面接触。并且,移动部61a使接触部60a沿与收集部5的堆积纤维100的面平行的方向往复移动。 [0098] 移动部61a能够采用例如具备伺服电动机等控制电动机、气缸的装置。 [0099] 所述加工部6通过往上拢堆积体110形成混合部110c,但本实施形态所涉及的加工部6a通过拨拢堆积体110形成混合部110c。因此,如果往上方拖曳混合部110c,则纤维100的密度低的区域110b与纤维100的密度高的区域110a之间不会剥离,能够从收集部5剥离堆积体110。 [0100] 即,根据本实施形态所涉及的电场纺丝装置1,能够抑制堆积体110 的损伤。 [0101] 这样,加工部只要能够在堆积体110上形成位于纤维100的密度高的区域110a的纤维100和位于纤维100的密度低的区域110b的纤维100混合存在的混合部110c就可以,其结构没有限制。 [0102] 但是,接触部60为辊子的话,则能够抑制收集部5或后述的基底材料 120上产生损伤。 [0103] 并且,虽然举例说明了在堆积体110的端部附近形成混合部110c的情况,但混合部110c的形成位置并没有特别限制。例如,也可以将堆积体110 切开同时形成混合部110c。但是,由于在后续工序中将混合部110c除去,因此如果在堆积体110的端部附近形成混合部 110c的话,则能够增大成为制品的部分的面积。 [0104] (第2实施形态) [0105] 图6为用来举例说明第2实施形态所涉及的电场纺丝装置1a的示意图。 [0106] 另外,在图6中,省略了原料液供给部3、电源4和控制部7进行绘制。 [0107] 如图6所示,收集部5a设置在喷嘴20的排出原料液的一侧。 [0108] 另外,在本实施形态中,收集部5a成为堆积纤维100的部件。 [0109] 收集部5a被接地。也可以在收集部5a上施加极性与施加到喷嘴20上的电压相反的电压。收集部5a能够由导电性材料形成。收集部5a的材料优选具有导电性和对原料液的耐用性的材料。收集部5a的材料能够采用例如不锈钢等。 [0110] 收集部5a为能够旋转的辊子。收集部5a借助未图示的驱动部旋转。 [0111] 张力部8设置在收集部5a与卷取辊9之间。 [0112] 张力部8具有一对支承辊80和调节辊81。 [0113] 一对支承辊80支承后述的收集部5a上的带状堆积体。 [0114] 调节辊81设置在支承辊80与支承辊80之间,给后述的带状堆积体赋予张力。借助调节辊81给后述的带状堆积体赋予张力,通过这样从收集部 5a剥离该堆积体。并且,在收集部5a与卷取辊9之间抑制后述带状堆积体松弛。 [0115] 调节辊81既可以是借助重量给后述堆积体赋予张力的部件,也可以是借助弹簧等给该堆积体赋予张力的部件。 [0116] 卷取辊9借助未图示的驱动装置旋转。 [0117] 剥离部10保持混合部110c,沿预定的方向移动从而使混合部110c离开收集部5a。即,剥离部10将预定长度的堆积体110从收集部5a剥离。 [0118] 剥离部10能够使用具备粘接胶带、机械式夹具的部件。并且,与加工部6同样,能够采用具备使粘接胶带、机械式夹具移动的移动部和限制移动部的移动方向的引导部等的部件。 [0119] 下面说明电场纺丝装置1a的作用。 [0120] 图7(a)~图9为用来举例说明电场纺丝装置1a的作用的示意图。 [0121] 首先,如图7(a)所示,从喷嘴20抽出原料液而形成纤维100,使形成的纤维100堆积到收集部5a上形成堆积体110。此时,通过使收集部5a 旋转而形成带状的堆积体110。 [0122] 接着,如图7(b)所示那样,移动部61使接触部60旋转,同时将接触部60挤压到堆积体110上。这样,堆积体110被往上拢,形成混合部110c。 [0123] 接着如图8(a)所示那样,使剥离部10移动到混合部110c的位置,使混合部110c保持在剥离部10上。 [0124] 接着,如图8(b)所示那样,使剥离部10沿离开收集部5a的方向移动。这样,预定长度的堆积体110从收集部5a剥离。 [0125] 接着,如图9所示那样,操作者经由张力部8将混合部110c固定在卷取辊9上。 [0126] 然后,与电场纺丝装置1同样,在收集部5a上形成堆积体110。并且,通过使收集部5a和卷取辊9旋转,连续地形成带状堆积体110。此时,通过调节辊81给带状堆积体110赋予张力,通过这样堆积体110从收集部5a 剥离。并且,在收集部5a与卷取辊9之间抑制带状堆积体110松弛。 [0127] (第3实施形态) [0128] 图10为用来举例说明第3实施形态所涉及的电场纺丝装置1b的示意图。 [0129] 另外,在图10中,省略了原料液供给部3、电源4和控制部7进行绘制。 [0130] 并且,在本实施形态中,基底材料120成为堆积纤维100的部件。 [0132] 卷取辊11b卷取剥离了堆积体110的基底材料120。 [0133] 初始卷绕辊11a和卷取辊11b借助未图示的驱动装置旋转。 [0134] 支承辊12设置在初始卷绕辊11a与卷取辊11b之间的基底材料120的输送路径上。支承辊12的数量和配置能够根据基底材料120的输送路径而适当变更。 [0135] 静电消除器13能够设置在从基底材料120剥离堆积体110的位置附近。堆积体110带有电。因此,存在堆积体110难以从基底材料120剥离,或者剥离了的堆积体110吸附在调节辊81、支承辊80上的风险。因此设置静电消除器13,降低堆积体110的带电量。 [0136] 承接台63设置在与接触部60对峙的位置上。基底材料120通过承接台63的接触部60一侧。 [0137] 接着说明电场纺丝装置1b的作用。 [0138] 图11~图15为用来举例说明电场纺丝装置1b的作用的示意图。 [0139] 首先,如图11所示,从喷嘴20抽出原料液形成纤维100,将形成的纤维100堆积在基底材料120上而形成堆积体110。此时,通过使初始卷绕辊 11a和卷取辊11b旋转来形成带状的堆积体110。 [0140] 接着,如图12所示,移动部61使接触部60旋转,同时将接触部60 挤压到堆积体110上。这样,被夹在承接台63与接触部60之间的堆积体 110被往上拢,形成混合部110c。 [0141] 接着,如图13所示,使剥离部10移动到混合部110c的位置,将混合部110c保持在剥离部10上。 [0142] 接着,如图14所示,使剥离部10朝离开承接台63的方向沿预定的方向移动。这样,从基底材料120剥离预定长度的堆积体110。 [0143] 接着如图15所示,操作者经由张力部8将混合部110c固定到卷取辊9 上。 [0144] 然后,与电场纺丝装置1同样,在基底材料120上形成堆积体110。并且,通过使初始卷绕辊11a和卷取辊11b旋转,连续地形成带状的堆积体 110。此时,利用调节辊81给带状堆积体110赋予张力,通过这样从基底材料120剥离堆积体110。并且,抑制带状堆积体110松弛。 [0145] 如以上说明过的那样,本实施形态所涉及的堆积体110的制造方法能够具备以下工序。 [0146] 使用静电纺丝法使纤维100堆积到部件上形成堆积体110的工序。 [0147] 在堆积体110上形成位于堆积体110的部件一侧的纤维100和位于堆积体110的与部件一侧相反一侧的纤维100混合存在的混合部110c的工序。 [0148] 这种情况下,位于堆积体110的部件一侧的纤维100能够视为与堆积体110接触的纤维。 [0149] 并且,在形成混合部110c的工序中,通过往上拢堆积体110,能够形成混合部110c。 [0150] 或者,在形成混合部110c的工序中,通过拨拢堆积体110能够形成混合部110c。 [0151] 并且,还可以具备保持混合部110c,使混合部110c沿预定的方向移动离开部件的工序。 [0152] 另外,由于各工序的内容能够与前述内容相同,因此省略详细的说明。 |