TW202228957A - 靜電吸著體以及具備該吸著體的機器人手臂 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種靜電吸著體，耐久性優異，且能夠藉由靜電力實現對被吸著物的更可靠的吸著、握持。一種靜電吸著體以及具備該吸著體的機器人手臂，其中所述靜電吸著體的特徵在於至少包括依次積層有第一軟質高分子有機物、電極及第二軟質高分子有機物的積層片，以及向所述電極施加電壓的電源裝置，且利用對所述電極施加電壓而產生的靜電力，使所述任意軟質高分子有機物作為接觸面來吸著握持被吸著物，所述第一軟質高分子有機物及/或第二軟質高分子有機物的拉伸彈性模數為1 MPa以上且不到100 MPa，並且體積電阻率為1×10
8Ω·cm～1×10
13Ω·cm，電極為經導電處理的纖維結構物。
Description
本發明是有關於一種能夠利用靜電力吸著並握持（以下有時表述為「吸著握持」）被吸著物的靜電吸著體以及具備該該吸著體的機器人手臂。
近年來，穿戴於身體等的所謂可穿戴的新型電氣產品不斷上市，例如，欲藉由各種感測器而收集生物體的資料的機會等升高。另外，不僅對生物體（例如人體的皮膚等），而且對有柔軟性的物體的追隨性亦良好，容易適應對象物，將吸著對象展開為各種各樣的物體的機會亦升高。此處，先前就有的機器人夾具使用真空或機械結構的致動器，來實現對象物的吸著、握持、輸送，但容易對軟質的對象物造成損傷，擔心會引起壓扁等變形。因此，特別是在搬運軟質的對象物的用途中，可考慮利用具有接著劑或黏著劑等接著部件的墊子，但若使用接著劑或黏著劑等，則存在拆裝耗費工夫，並且無法重覆使用的缺點。因此，就拆裝的容易性等方面而言，不斷推進使用靜電力的技術的採用。
但是，作為藉由靜電力吸著被吸著物者，一直以來都使用靜電卡盤。作為該靜電卡盤的具體的介電層（絕緣體），較佳使用聚醯亞胺膜或聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜，但當欲吸著於生物體般的軟質對象物（例如，人體的皮膚等）時，雖然詳細的原因未確定，但推測會藉由在靜電卡盤表面上產生反帶電而產生吸著力的減少，從而確認到與使用半導體基板等的情況相比，所述反帶電的產生及吸著力顯著減少。
又，作為其他理由，在先前以來的靜電卡盤中，為了獲得充分的吸著力，在對象物與卡盤之間需要充分的接觸面積，為了增大接觸面積，迄今為止是將吸著對象側及卡盤側均設為平坦且一樣。在此方面，生物體等軟質的對象物的表面通常某種程度柔軟並且彎曲，因此可知在如現有的靜電卡盤中，是僅一部分吸著面接觸，從而無法獲得充分的吸著力。
此外，不僅反帶電或接觸面積的問題，而且原本現有的靜電卡盤的吸著原理即所謂的庫侖力（Coulomb force）中，力本來就弱（數g/cm
2），從而無法獲得可吸著於生物體等軟質的對象物而利用般的有效的力。因此，需要如Johnsen-Rahbek效應的產生於卡盤表面與生物體的界面上的其他更強的力，作為使用Johnsen-Rahbek效應的靜電卡盤，自先前以來多見使用陶瓷的卡盤，但是迄今為止幾乎未報告有特別是使用可能夠確保與吸著對象物的接觸面積般的追隨性的高分子有機物的卡盤。
針對此種先前的課題，本申請案的發明者們對能夠利用靜電力來吸著柔軟且具有一定程度的水分或油分的被吸著物、特別是人類皮膚的方法進行了努力研究，從而提出一種吸著墊，採用具有特定的拉伸彈性模數且具有特定的體積電阻值的樹脂膜作為對被吸著物的吸著面（專利文獻1）。另外，同樣地，對於布等絕緣性高的片狀的被吸著物，亦採用具有特定的拉伸彈性模數並且具有特定的體積電阻值的樹脂膜作為對被吸著物的吸著面，同時提出一種採用了電極的配置或形狀的靜電吸著體（專利文獻2）。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 國際公開WO2019/188341號
[專利文獻2] 國際公開WO2020/027246號
[發明所欲解決之課題]
但是，關於專利文獻1中的吸著墊、專利文獻2中的靜電吸著體，本申請案的發明者們進一步進行了研究，結果關於在該些吸著墊或靜電吸著體中作為電極而具體採用的金屬箔，確認了以下問題。即，根據本申請案發明者們的驗證，金屬箔的剛性比較高，難以變形，而且抗彎曲性比較差，因此容易產生折痕，而難以適應對象物，接觸面積亦降低，因此有吸著力降低的擔憂。
因此，關於此種先行開發的吸著墊或靜電吸著體的改良，本申請案的發明者們進一步進行了研究，結果發現藉由使用經導電性處理的規定的纖維結構物作為電極，能夠具備可消除所述擔憂的耐久性，並且對包括人體皮膚等在內的各種軟質的被吸著物亦能夠發揮有效的吸著握持力，從而完成了本發明。
因而，本發明的目的在於提供一種靜電吸著體，該靜電吸著體利用靜電力，對於包括人的皮膚等在內的各種軟質的被吸著物，與先前相比耐久性亦良好，實現更可靠的吸著、保持，有助於特別是在物流區域中容易損傷的物品的輸送或自動化。
[解決課題之手段]
即，本發明的主旨如下。
[1] 一種靜電吸著體，其特徵在於至少包括：積層片，依次積層有第一軟質高分子有機物、電極、及第二軟質高分子有機物；以及電源裝置，對所述電極施加電壓；且使用對所述電極施加電壓而產生的靜電力，使所述任意軟質高分子有機物作為接觸面，來吸著握持被吸著物，且所述靜電吸著體中，
所述第一軟質高分子有機物及/或第二軟質高分子有機物的拉伸彈性模數為1 MPa以上且不到100 MPa，並且體積電阻率為1×10
8Ω·cm～1×10
13Ω·cm，
所述電極是經導電處理的纖維結構物。
[2] 如[1]所述的靜電吸著體，其中，所述電極是包含塗佈了金屬油墨的纖維的布，或者是包含導電性纖維的布。
[3] 如[1]或[2]所述的靜電吸著體，其中，關於所述靜電吸著體，藉由KES-FB2-S試驗機測定的純彎曲特性中的彎曲硬度（B）為0.25 gf·cm
2/cm以上。
[4] 如[1]~[3]中任一項所述的靜電吸著體，其中，關於所述靜電吸著體，在由KES-FB3-A試驗機測定的壓縮試驗中，壓縮硬度（LC）為0.16以下，且壓縮能（WC）為0.03 gf·cm/cm
2以下。
[5] 如[1]~[4]中任一項所述的靜電吸著體，其中，所述第一軟質高分子有機物及/或第二軟質高分子有機物為軟質聚氯乙烯及/或聚胺基甲酸酯。
[6] 如[1]~[5]中任一項所述的靜電吸著體，其中，被吸著物是選自由人體皮膚、臟器、動物的皮膚、植物、肉及肉加工物、蔬菜及蔬菜加工物、水果及水果加工物、塑膠容器以及紙質材料所組成的群組中的任一種或其組合。
[7] 如[1]~[6]中任一項所述的靜電吸著體，其中，所述電極包括具有第一電極及第二電極的雙極型電極。
[8] 如[1]~[6]中任一項所述的靜電吸著體，其中，所述電極包括單極型電極。
[9] 一種機器人手臂，包括如所述[1]~[8]中任一項所述的靜電吸著體而成。
[發明的效果]
根據本發明，與先前的吸著墊或靜電吸著體相比，耐久性更優異，並且能夠進一步提高基於靜電力的吸著保持力。因此，對於包括人的皮膚等在內的各種軟質的被吸著物，亦能夠實現更可靠的吸著及保持。而且，由於無需接著劑或黏著劑等化學接著部件而能夠反覆利用，此外，亦無需用於該些化學接著部件的脫模膜等，故而簡便且成本性亦佳。而且，尤其能夠有助於物流領域中容易受損的物品的搬運或自動化。
以下，詳細說明本發明。
如圖1(i)～圖1(iii)所示，本發明的靜電吸著體至少包括：積層片，依次積層第一軟質高分子有機物、電極、及第二軟質高分子有機物，且將電極夾入於軟質高分子有機物而成；以及電源裝置（未圖示），對電極層施加電壓。以下，詳細說明各結構。
＜電極＞
本發明中使用的電極可為雙極亦可為單極。例如，在雙極的情況下，使用多片圖1(i)～圖1(iii)所示的積層片（靜電吸著體）。而且，電極使用賦予了導電性的纖維結構物。此處，關於「纖維結構物」，並不限定於天然纖維或化學纖維，包括將所有纖維類薄化加工而得者，較佳為布。此處，作為「布」，並不限定於織布或者不織布，並且亦可包括編織物、毛氈等。具體而言，較佳為遵從日本工業標準（JIS）L 0206：1999纖維用語（織品部門）第1283號的「布」的定義者。如上所述，此種纖維結構物與先前使用的金屬箔等相比剛性低，因此容易變形，抗彎曲性優異，因此推測在與後述的樹脂膜一起使用而接觸（吸著）被吸著物時，對被吸著物的形狀的追隨性非常優異，接觸面積亦良好，適應性良好。
此處，作為對所述的纖維結構物的導電處理，可採用公知的方法，例如，可列舉：在布等上塗佈導電性的油墨的方法、在布等上編入導電性的纖維而形成的方法、將含有碳等導電性物質的材料製成纖維狀而構成布等的方法、將金屬線作為纖維並對其進行編織而構成布等的方法等。藉由使用對所述纖維結構物進行了導電處理的結構的電極，與先前的使用金屬箔等的情況相比，能夠提高吸著握持被吸著物的力。關於此種情況下的電極的導電性，電阻率較佳為10 Ω·m以下。
關於具有此種結構的本發明的電極的厚度，根據使用靜電吸著體的目的或用途進行適當調整，但較佳設為1 μm～200 μm。在厚度不到1 μm的情況下，靜電吸著體容易變形，有引起電極斷裂或導電性降低的擔憂，另一方面，在厚度超過200 μm的情況下，有電極的硬度變高的傾向，因此有阻礙靜電吸著體整體的柔軟性，缺乏對被吸著物的追隨性的擔憂。
進而，由於本發明的電極為此種纖維結構物，因此可藉由以下方法對柔軟度（壓縮特性）或彎曲特性進行評價。
即，作為客觀評價布製品手感的方法，先前已知有KES系統（Kawabata Evaluation System），使用Kato Tech公司製造的測定設備、測定方法來進行。其中，在本發明中，如後述的實施例中記載般，分別對使用不同電極的靜電吸著體進行以下的1）彎曲特性及2）壓縮特性的評價，確認了該些的差異。
1）彎曲特性
彎曲特性的測定使用Kato Tech公司製造的KES-FB2-S純彎曲試驗機。藉由該評價，可對本發明的電極本身或靜電吸著體測定其硬度或恢復性（所謂的「韌性」強度等）等。
作為具體例，製成20 cm×20 cm的電極試驗片，將其設置在試驗機上，在最大曲率為2.5 cm
-1的條件下，測定按壓時與返回時的曲率與彎矩的關係。由該測定得到的圖表的一例如圖3所示，是作為遲滯曲線得到。將該遲滯曲線的具體分析方法示於圖5(i)，由曲率0.5～1.5或-0.5～-1.5的斜率定義的「彎曲硬度」（B）與人在彎曲物體時感受到的柔軟度、剛度相關，並且B值越大，彎曲剛度越大，B值越小，變得越柔軟。另外，以曲率1.0或-1.0的遲滯（寬度）定義的「彎曲恢復性」（2HB）是由線包圍的面積的大小，理解為這與人在彎曲物體後要復原的力=恢復性（彈力性）的觸感相關。2HB值越大（寬度越寬），越不具有恢復性，2HB值越小（寬度越窄），越具有恢復性。
而且，若根據藉由此種方法求出的遲滯曲線，則關於所述彎曲特性（B、2HB），亦了解到本發明的使用規定電極的靜電吸著體的彎曲硬度（B）以平均值（絕對值）計較佳為0.25 gf·cm
2/cm以上。另外，亦了解到彎曲恢復性（2HB）以平均值（絕對值）計較佳為0.25 gf·cm/cm以上。
另一方面，該些B、2HB的上限值並無限制，但若根據後述的實施例的結果，則B以平均值（絕對值）計較佳為0.40 gf·cm
2/cm以下，更佳0.35 gf·cm
2/cm以下。另外，2HB的上限以平均值（絕對值）計較佳為0.40 gf·cm/cm以下，更佳0.35 gf·cm/cm以下。
2）壓縮特性
壓縮特性的測定使用Kato Tech公司製KES-FB3-A壓縮試驗機。藉由該評價可獲得布製品等的壓縮剛性、壓縮能、恢復性的資料，而可了解影響手感的「膨脹」、「光滑」、「彈性」等的特性。
作為具體例，製成20 cm×20 cm的電極試驗片，將其夾在試驗機中的具有面積2 cm
2的圓形平面的鋼板之間，以壓縮速度50 sec/mm、最大壓縮荷重（壓力）50 gf/cm
2進行壓縮。此時，將鋼板間的厚度（位移量）設為x（mm），將荷重（壓力）設為y（gf/cm
2），將檢測到荷重（壓力）的點的位置設為x=0，在壓縮方向上進行測定。恢復過程亦以同樣的速度進行測定。將藉由該測定而獲得的圖表的一例示於圖4。將該圖表的具體分析方法示於圖5(ii)，使用圖5(i)及圖5(ii)中記載的三角形ABC的面積、a+b區域的面積、b區域的面積，分別藉由下式定義LC（壓縮硬度）、WC（壓縮能）、RC（壓縮恢復性）的特性。LC（壓縮硬度）越接近1壓縮硬度越大，LC越小初期壓縮柔軟度越大。另外，WC（壓縮能）的值越大，越容易被壓縮的情況越多。而且，可觀察到RC（壓縮恢復性）越接近100%，越具有恢復性。例如，關於藉由感官評價可知的壓縮柔軟度，可觀察到LC及WC的越是壓縮柔軟者越容易壓扁，LC小、WC表示大值的情況下，布的壓縮柔軟度越大。
·LC（壓縮硬度）=（a+b的面積）/（三角形ABC的面積）
·WC（壓縮能）=a+b的面積
·RC（壓縮恢復性）=（b的面積）/（a+b的面積）
此處，在本發明的靜電吸著體中，增加與對象物的摩擦力變得重要，對於該壓縮特性亦變得重要，特別是LC（壓縮硬度）、WC（壓縮能）變得重要。認為這是因為藉由提高壓縮方向的柔軟性，與對象物的接觸面積增加。而且，對於藉由此種方法求出的所述壓縮特性，可了解到本發明的使用規定電極的靜電吸著體的壓縮硬度（LC）以平均值計較佳為0.16以下。更佳的LC為0.120以上且0.16以下。另外，亦了解到壓縮能（WC）以平均值計較佳為0.030 gf·cm/cm
2以下。更佳的WC為0.015 gf·cm/cm
2以上且0.030 gf·cm/cm
2以下。
即，關於以此種方法求出的壓縮特性，可知本發明的使用規定電極的靜電吸著體在實施例中進行了評價的靜電吸著體中位移量最大，鉛直方向的柔軟度最大。即，了解到藉由使用本發明的規定的電極，與將其他銅箔等作為電極的情況相比，在純彎曲試驗中有「韌性」強、另一方面鉛直方向柔軟度大的特異特性。
＜軟質高分子有機物＞
本發明中使用的第一軟質高分子有機物及第二軟質高分子有機物以使用其任意一個或兩個面接觸（吸著）被吸著物的方式使用。此處「軟質高分子有機物」例如亦可使用樹脂膜或使膠狀（凝膠狀）高分子有機物硬化而成的硬化物等，但較佳使用樹脂膜。
而且，至少用於對被吸著物的接觸面（亦稱吸著面，下同）的軟質高分子有機物需要使用其體積電阻率為1×10
8~1×10
13Ω·cm者。接觸面的軟質高分子有機物的體積電阻率超過1×10
13Ω·cm時，對被吸著物的吸著力降低，例如容易受到靜電吸著體本身重量的影響，無法保持吸著，有可能掉落或剝落。另一方面，體積電阻率不到1×10
10Ω·cm時，推測作用至被吸著物的吸著力自身增大，然而在靜電吸著體與被吸著物之間會連續產生小放電，特別是在用於人體等的方面，亦存在伴隨著瘙癢或疼痛的情況，可能對皮膚（被吸著物）造成損傷，故欠佳。就吸著力表現及安全性兩方面考慮，所述體積電阻率為1×10
10~1×10
12Ω·cm較佳。
再者，針對未用於與被吸著物的接觸面的軟質高分子有機物，可適當設定其體積電阻率，但有可能使應通過接觸面側的軟質高分子有機物流入至與被吸著物之間的電流流向與接觸面相反的軟質高分子有機物側，因此對於該相反側的軟質高分子有機物的體積電阻率，亦較佳為等於或大於接觸面側的軟質高分子有機物的體積電阻率。
又，至少在與被吸著物的接觸面的軟質高分子有機物中，必須將其拉伸彈性模數（楊氏模數）設為1 MPa以上且不到100 MPa。特別是當將如人體皮膚等的比較柔軟的被吸著物作為對象時，雖然詳細的原理未確定，但是要求能夠追隨於被吸著物的形狀而吸著，並且能夠在吸著於被吸著物時盡可能地抑制產生於靜電吸著體內部的斥力（應力）而保持（握持）吸著狀態。由於此種要求特性，至少將接觸面側的軟質高分子有機物的拉伸彈性模數（楊氏模數）設為所述範圍。再者，關於與被吸著物的接觸面相反之側的軟質高分子有機物，可適當設定其拉伸彈性模數（楊氏模數），但是為了不阻礙整個靜電吸著體的柔軟性，較佳為與所述同樣的拉伸彈性模數（楊氏模數）的範圍，或者較其小。
又，關於所述軟質高分子有機物，為了確保絕緣性、對被吸著物的吸著的追隨性及吸著力，第一軟質高分子有機物及第二軟質高分子有機物均可適當調整厚度，較佳為可將其各厚度設為20 μm～200 μm。更佳為可將各厚度設為50 μm～100 μm。當所述厚度不到20 μm時，容易引起介電擊穿，藉此若可在樹脂膜上形成針孔（pinhole），則有可能不再作為靜電吸著體而發揮作用。另一方面，當超過200 μm時，對被吸著物的吸著的追隨性會變差，或相對於被吸著物的距離增大，藉此吸著力有可能下降。再者，關於各軟質高分子有機物，可單獨使用亦可組合多種使用。即使在多種的情況下，較佳為，合計厚度較佳為所述範圍內。
而且，作為使用如上所述的軟質高分子有機物中的樹脂膜時的具體例，關於第一樹脂薄膜及第二樹脂薄膜，既可分別相同，且亦可不同，可列舉聚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、尼龍、聚丙烯、聚胺基甲酸酯、軟質聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等，或者可列舉為了調整該些的導電性而經加工（混入填料等）者等。特別是關於與被吸著物的接觸面中使用的樹脂膜，為了將體積電阻率及拉伸彈性模數設為所述規定的範圍內，較佳為聚胺基甲酸酯、軟質聚氯乙烯，更佳為軟質聚氯乙烯。
另外，作為使膠狀（凝膠狀）高分子有機物硬化的硬化物的具體例，可列舉紫外線硬化型液態矽橡膠的硬化物等（例如，聚二甲基矽氧烷）。
＜積層片＞
而且，至少使用如上所述的第一軟質高分子有機物及第二軟質高分子有機物以及電極，將該些加以積層而形成為積層片。電極必須以不露出的方式夾入於軟質高分子有機物，其具體方法有如下的方法：使電極夾入該些軟質高分子有機物之間後，施加熱及壓力使該些熔合。或者，亦可根據需要利用接合片或接著劑或者黏著劑而接著。但是，當使靜電吸著體變形及伸縮時，若插入有其他原材料作為接著層，則有可能阻礙變形及伸縮，或引起接著面的剝離，因此更佳為利用樹脂膜的熱塑性使該些熔合的方法。
此處，關於該積層片，可直接使用將軟質高分子有機物及電極積層而形成為例如平板狀的積層片，或者根據被吸著物的狀態適當變更形狀等。具體而言，只要被吸著物為片狀，則靜電吸著體亦可為片狀或平板狀。另一方面，在為具有多個圓或角等而無法充分獲取一個接觸面（接觸點）的被吸著物的情況下，例如，亦較佳為將靜電吸著體形成為如手般的形狀，使得能夠實現可握持或可夾抱住被吸著物。藉由如此，推測能夠充分確保接觸面（接觸點），同時有助於靜電吸著體的柔軟性（形狀追隨性），從而有效地體現吸著保持力。
關於積層片，可根據被吸著物適當調整整體的厚度來使用，但較佳設為40 μm～1000 μm左右。在積層片的厚度過薄時，推測柔軟性或形狀追隨性會變好，但有可能因彎曲過度而破損。另外，在厚度過厚時，影響積層片的壓縮特性或硬度（彎曲硬度）變大，因此有可能阻礙靜電吸著體整體的柔軟性。
另外，關於積層片，較佳為在成為與被吸著物的接觸面的面（軟質高分子有機物的接觸面）上具有微細的凹凸。軟質高分子有機物及作為電極的纖維結構物柔軟，將其積層後確認到軟質高分子有機物的表面會產生微細的凹凸，但推測吸著面吸著在被吸著物上時，吸著面會變形，可賦予與多個吸盤相似的效果。而且，為了使軟質高分子有機物具備此種微細的凹凸，亦可使軟質高分子有機物自身的表面狀態發生變化（加工等），但較佳為如上所述，可列舉與作為電極使用的纖維結構物所具備的表面凹凸相結合，使軟質高分子有機物的接觸面具有微細的凹凸。
＜電源裝置＞
如上所述形成積層片之後，需要用以對電極施加電壓而產生靜電力的電源裝置。電源裝置可經由連接端子及開關（均未圖示）而與所述積層片的電極連接，可使用與一般的靜電吸著結構體中所使用的裝置相同的裝置，只要能夠產生直流的高電壓即可。產生的電位差可設為500 V～5000 V左右，根據需要，亦可設為包括可升壓至需要的電壓為止的升壓電路（高電壓產生電路）。特別是為了將本發明的靜電吸著體應用於人體的皮膚，較佳的是設為考慮到以下的(1)~(3)的設計。即，
(1)為了產生充分的吸著力，盡可能地賦予高電壓。
(2)將人體的電位盡可能地設為0 V。其原因在於，若施加至人體的電位偏向正或負中的任一者，則靜電會滯留於人體內，在放電時會受到衝擊。
(3)即使有萬一，亦使得對人體有危險的程度的電流不會流入。
較佳為在如上所述的(1)~(3)的設計思想下，特別是考慮到(2)及(3)，而確定賦予至靜電吸著體的電壓。而且，為了達成(2)，當使用單極型電極層時，較佳為在被吸著物（人體皮膚）與電源裝置中的電壓的產生源（例如高電壓產生電路）的地線上，進行接地（earth）連接，另一方面，當使用雙極型電極層時，較佳為在電極層中的第一電極及第二電極上分別施加正的及負的對稱電壓，藉此較佳使得人體盡可能成為0 V。此外，為了達成(3)，較佳為將來自電源的輸出電流抑制在0.5 mA以下。其原因在於，若為0.5 mA以下，則通常人體無法感知。但是，當如電流蓄積於靜電吸著體或人體內而一下子放電時，存在產生大電流的情況，因此將靜電吸著體的靜電電容設為與人體同等程度的1000 pF以下，具體而言設為10~100 pF左右，將電壓設為±5000 V以內，藉此即使蓄積於人體內，亦為5 μC以下，因此較佳如上所述而設定。
以包括如上所述的積層片及電源裝置的方式而形成為本發明的靜電吸著體。本發明的靜電吸著體亦可根據需要，另行設置感測器等，並且，例如，亦可進行電極的圖案的變更等，在本發明的目的的範圍內適當進行結構的變更及追加等。
再者，作為本發明中成為吸著對象的被吸著物，導電體毋庸置言，缺乏導電性的紙或布等亦可作為對象，特別是以人體的皮膚為首，具有相當於人體皮膚般的柔軟度的物體，即具有靜電吸著體能夠接觸及吸著的固定的面的物體、例如，可列舉臟器，動物的皮膚，植物，肉及肉加工物、蔬菜及蔬菜加工物、水果及水果加工物等食品，或者用於食品和包裝的包裝袋、托盤、瓶子等塑膠製的容器，或者瓦楞紙等紙製材料等。或者該些的組合亦可作為對象。以被吸著物的體積電阻率為10
12Ω·cm～10
14Ω·cm左右的物體為特別對象。雖然其吸著的詳細原理未確定，但推測其原因在於，在靜電吸著體（積層片）的吸著面與被吸著物之間會產生微小的電流，從而推測因Johnsen-Rahbek效應而產生的吸著力作用於靜電吸著體（積層片）的吸著面與被吸著物之間。
此種本發明的靜電吸著體或積層片亦較佳用於物流或輸送領域，例如可組裝到機器人手臂等用於輸送、握持的設備或裝置中來使用。
［實施例］
以下，基於實施例及比較例，對本發明的較佳實施形態進行具體說明，但本發明並非由此加以限定並且解釋。
＜靜電吸著體的製作＞
[實施例1]
首先，準備具有圖1(i)～圖1(iii)所示形狀的塗佈有鋁的布〔商品名：Alink、來源：Alink Co., Ltd.（地址：韓國慶尚南道昌原市，成山區昌達路797，#6401；首頁http://www.alink21.com）、寬35 mm、長119 mm、厚130 μm〕作為電極。繼而，準備2片具有與電極相同程度的寬度及長度的接著層（MeCan Imaging公司製商品名MPD62，寬40 mm、長123 mm、厚25 μm），將它們設置在電極的上表面與下表面。而且，自設置的上下的接著層側，藉由包含兩片軟質聚氯乙烯的樹脂膜c及c'〔均為體積電阻率：1×10
10Ω·cm（以後述方法測定）、拉伸彈性模數（楊氏模數）：20~30 MPa、膜的各厚度100 μm〕夾入，一邊按壓一邊壓接，製成積層片a（圖1(i)～圖1(iii)）。準備了兩張積層片a作為正極及負極。
關於向該製作的積層片a施加電壓的電源裝置，如下般準備。首先，將帶有連接器的耐電壓電纜（VONA公司製商品名03-103723）焊接在銅箔帶（未圖示）上，將該銅箔帶黏貼在所述電極的端部，並利用絕緣帶進行絕緣處理。繼而，將所述連接器部分別與各電源裝置〔包括高電壓產生裝置（±2000 V輸出）、供電電纜24 V電源的電源裝置〕（未圖示）的正極或負極連接，而製成實施例1的靜電吸著體（正極、負極）。
[比較例1]
除了使用具有與上述實施例1的電極相同程度的長寬的銅箔（厚度18 μm）作為電極以外，以與所述實施例1相同的程序製做與正極及負極連接的兩片靜電吸著體（比較例1的靜電吸著體）。
＜靜電吸著體的吸著性的評價＞
作為圖6所示的結構而實施。
1.將所述製作的各靜電吸著體兩片（正極、負極）貼在W 84 mm×L 135 mm的PVC板上（接觸絕緣），進行固定。
2.繼而，將120 mm見方的矽板固定在溫度控制裝置上，將溫度設定為25℃，將腔室（可控制為濕度、目標溫度的亞克力製箱）設為濕度50%。將帶有靜電吸著體的PVC板掛在測力計的掛鉤上，以靜電吸著體與矽板接觸的方式，將PVC板設置在矽板上（接觸面積W 70 mm×L 109 mm）。
在靜電吸著體及矽板的溫濕度成為固定之前，暫時保持不變。
3.將測力計設定為MAX值（PEAK值）模式，恢復設定為「0」。開始自電源裝置施加電壓（±2 kV），10秒後，以1 mm/s的速度沿圖中箭頭方向拉拽測力計30 mm。
4.記錄了MAX的數值。重覆了同樣的操作（重覆次數20次）。
5.在不施加電壓的情況下重覆了3.的程序（重覆次數：20次）。
藉由實施例1的靜電吸著體及比較例1的靜電吸著體進行1～5的程序，將得到的測定值的平均值（20次的平均值）作為各靜電吸著體的吸著力。將結果示於表1。
表1
（腔室溫濕度：25℃、50%、施加電壓：±2 kV、吸著面積：W 70 mm×L 109 mm）
| 有電壓施加 | 有電壓施加 | |||
| 平均值 （gf/cm 2） | 標準偏差 （gf/cm 2） | 平均值 （gf/cm 2） | 標準偏差 （gf/cm 2） | |
| 實施例1 | 10.294 | 0.768 | 0.630 | 0.065 |
| 比較例1 | 3.645 | 0.548 | 0.280 | 0.080 |
＜基於KES系統的評價＞
關於基於KES系統的評價，委託外部試驗機構〔地方獨立行政法人 神奈川縣立產業技術綜合研究所（KISTEC）〕分別進行了1）KES-FB2-S純彎曲試驗、以及2）KES-FB3-A壓縮試驗。
樣品使用了圖2所示的(I)～(III)。(I)將電極設為銅箔（厚18 μm），(II)將電極設為與所述相同的Alink，(III)不使用電極而只設為氯乙烯帶。再者，在圖2(I)～圖2(III)中，「氯乙烯帶」標記為「PVC」。圖2(I)～圖2(III)中的「MPD62」及「PVC」（氯乙烯帶）分別表示所述的接著層MPD62、包含軟質聚氯乙烯的樹脂膜。
將所得結果圖表分別示於圖3及圖4，同時將分析方法示於圖5。圖3中橫軸（X）表示「曲率」，縱軸（Y）表示「彎矩」。另圖4中橫軸（X）表示「厚度」（位移），縱軸（Y）表示「壓力」。再者，圖4中橫軸（X軸）的圖表線(I)～(III)的出現位置不同，但該差異是自壓縮感測器到樣品表面的距離的不同，並無特別的意義。可藉由測定時的初始設置（例如感測器的高度等）進行調整。
另外，表2中匯總示出KES-FB2-S純彎曲試驗中的B（彎曲硬度）及2HB（彎曲恢復性）、KES-FB3-A壓縮試驗中的LC（壓縮硬度）、WC（壓縮能）及RC（壓縮恢復性）。
各個試驗條件如下。
1）KES-FB2-S純彎曲試驗
·靈敏度：標準
·方向：扭曲（WARP）
·重覆次數：1
·感測器（SENS）：2×1
·測量週期：1個週期
·樣品寬度：20 cm
·最大曲率：2.5 1/cm
2）KES-FB3-A壓縮試驗
·靈敏度：標準
·重覆次數：1
·SENS：2×5
·速度：50 sec/mm
·攝取間隔：標準
·樣品寬度：20 cm
·上限荷重（壓力）：50 gf/cm
2
表2
| KES | 特性值 | 樣品 | ||
| (I) | (II) | (III) | ||
| KES-FB2-S | B（+側）（gf·cm 2/cm） | 0.1474 | 0.3021 | 0.0298 |
| B（-側）（gf·cm 2/cm） | 0.1259 | 0.2777 | 0.0273 | |
| B（平均）（gf·cm 2/cm） | 0.1367 | 0.2899 | 0.0286 | |
| 2HB（+側）（gf·cm/cm） | 0.1133 | 0.2507 | 0.0281 | |
| 2HB（-側）（gf·cm/cm） | 0.1168 | 0.2507 | 0.0268 | |
| 2HB（平均）（gf·cm/cm） | 0.1151 | 0.2507 | 0.0275 | |
| KES-FB3-A | LC | 0.175 | 0.158 | 0.119 |
| WC（gf·cm/cm 2） | 0.031 | 0.028 | 0.014 | |
| RC（%） | 51.61 | 39.29 | 64.29 |
由表2的結果可知，使用規定電極的本發明的靜電吸著體（所述II）在KES-FB2-S純彎曲試驗中，彎曲硬度（B）為0.25 gf·cm
2/cm以上，彎曲恢復性（2HB）為0.25 gf·cm/cm以上。另外，在KES-FB3-A壓縮試驗中，可知壓縮硬度（LC）為0.16以下，壓縮能（WC）為0.030 gf·cm/cm
2以下。
a:積層片
a':靜電吸著體
b:電極
c:第一軟質高分子有機物
c':第二軟質高分子有機物
d:絕緣密封帶
e:電源用電纜
f:測力計
g:PVC板
h:矽板
i:溫度控制裝置
j:去路（方向）
k:回路（方向）
圖1(i)～圖1(iii)是用以說明正極或負極的積層片的一形態的示意圖，圖1(i)是平面圖，圖1(ii)是說明A-A剖面上的積層前的狀態的剖面圖，圖1(iii)是說明B-B剖面上的積層前的狀態的剖面圖。圖1(ii)及圖1(iii)中的白箭頭表示對被吸著物的吸著面。
圖2(I)～圖2(III)是實施例所示的用於KES評價的(I)～(III)的各積層片（靜電吸著體）的剖面示意圖。
圖3是表示利用KES-FB2-S試驗機對圖2(I)～圖2(III)所示的各積層片（靜電吸著體）進行的純彎曲試驗的結果的圖表。
圖4是表示利用KES-FB3-A試驗機對圖2(I)～圖2(III)所示的各積層片（靜電吸著體）進行的壓縮試驗的結果的圖表。
圖5(i)及圖5(ii)是表示KES評價中的彎曲試驗及壓縮試驗的各試驗的分析例的圖（來源：Kato Tech公司）。圖5(i)在KES-FB2-S純彎曲試驗中使用，圖5(ii)在KES-FB3-A壓縮試驗中使用。
圖6是用於說明實施例中所示的吸著性的評價方法的說明圖。圖中的白箭頭表示測力計的拉伸方向。
a:積層片
a':靜電吸著體
b:電極
c:第一軟質高分子有機物
c':第二軟質高分子有機物
d:絕緣密封帶
e:電源用電纜
Claims (9)
- 一種靜電吸著體，包括：積層片，至少依次積層有第一軟質高分子有機物、電極、及第二軟質高分子有機物；以及電源裝置，對所述電極施加電壓；且使用對所述電極施加電壓而產生的靜電力，使所述任意軟質高分子有機物作為接觸面，來吸著握持被吸著物，所述靜電吸著體的特徵在於， 所述第一軟質高分子有機物及/或所述第二軟質高分子有機物的拉伸彈性模數為1 MPa以上且不到100 MPa，並且體積電阻率為1×10 8Ω·cm～1×10 13Ω·cm， 所述電極是經導電處理的纖維結構物。
- 如請求項1所述的靜電吸著體，其中，所述電極是包含塗佈了金屬油墨的纖維的布，或者是包含導電性纖維的布。
- 如請求項1或2所述的靜電吸著體，其中，關於所述靜電吸著體，藉由KES-FB2-S試驗機測定的純彎曲特性中的彎曲硬度（B）為0.25 gf·cm 2/cm以上。
- 如請求項1~3中任一項所述的靜電吸著體，其中，關於所述靜電吸著體，在藉由KES-FB3-A試驗機測定的壓縮試驗中，壓縮硬度（LC）為0.16以下，且壓縮能（WC）為0.03 gf·cm/cm 2以下。
- 如請求項1~4中任一項所述的靜電吸著體，其中，所述第一軟質高分子有機物及/或第二軟質高分子有機物為軟質聚氯乙烯及/或聚胺基甲酸酯。
- 如請求項1~5中任一項所述的靜電吸著體，其中，被吸著物是選自由人體皮膚、臟器、動物的皮膚、植物、肉及肉加工物、蔬菜及蔬菜加工物、水果及水果加工物、塑膠容器以及紙質材料所組成的群組中的任一者或其組合。
- 如請求項1~6中任一項所述的靜電吸著體，其中，所述電極包括具有第一電極及第二電極的雙極型電極。
- 如請求項1~6中任一項所述的靜電吸著體，其中，所述電極包括單極型電極。
- 一種機器人手臂，包括如請求項1~8中任一項所述的靜電吸著體而成。
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