JP2010017703A - Electret-processing apparatus and electret-processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エレクトレット加工装置及びエレクトレット加工方法の技術に関する。 The present invention relates to a technique of an electret processing apparatus and an electret processing method.
非導電性材を長期間帯電させた状態に維持させる方法として、コロナ放電を利用したエレクトレット加工方法が知られている。これは、コロナ放電による電界作用によって、非導電性材の双極子にモーメントを発生させ、分極帯電させてエレクトレット加工する方法、コロナ放電によって発生した正あるいは負イオンを非導電性材に注入してエレクトレット加工する方法、又はコロナ放電を間欠的に発生させてエレクトレット加工する方法等である。これらのうち、コロナ放電を間欠的に発生させてエレクトレット加工する方法は、放電空間の電荷密度を低減させ、絶縁破壊の限界値を上げることができる。その結果、高電界環境下でエレクトレット加工を行うことができる。 An electret processing method using corona discharge is known as a method for maintaining a non-conductive material charged for a long period of time. This is due to the electric field effect caused by corona discharge, generating a moment in the dipole of the non-conductive material, electrifying by polarization charging, and injecting positive or negative ions generated by the corona discharge into the non-conductive material. For example, a method of performing electret processing or a method of performing electret processing by intermittently generating corona discharge. Among these, the method of intermittently generating corona discharge and performing electret processing can reduce the charge density of the discharge space and increase the limit value of dielectric breakdown. As a result, electret processing can be performed in a high electric field environment.
しかし、コロナ放電を利用したエレクトレット加工方法は、高い電界作用を利用した方法であるが、非導電性材の表面又は内部を均一に荷電することが困難である。また、絶縁破壊にまで進展しないまま高電圧が印加され続けて高電界となると、非導電性材の表面では蓄積電荷による反発電界作用によって、微視的な沿面放電が発生し、このエネルギによって蓄積した電荷が漏洩したり、内部にわたって均一に荷電され難いという問題がある。 However, the electret processing method using corona discharge is a method using a high electric field effect, but it is difficult to uniformly charge the surface or the inside of the nonconductive material. In addition, when a high voltage is applied and a high electric field is generated without progressing to dielectric breakdown, microscopic creeping discharge occurs on the surface of the non-conductive material due to the repulsive electric field action caused by accumulated charges, and this energy accumulates. There is a problem that the generated electric charge leaks or it is difficult to uniformly charge the inside.
このような問題を解決する方法として、例えば、特許文献１には、水の噴流又は水滴流を非導電性材に十分な圧力で衝突させてエレクトレット加工する方法が提案されている。 As a method for solving such a problem, for example, Patent Document 1 proposes a method of performing electret processing by causing a jet of water or a droplet of water to collide with a non-conductive material with sufficient pressure.
また、例えば、特許文献２には、溶融押出しされた非導電性繊維を極性液体の液滴から成る霧状領域に通過させた後に捕集することによって、帯電した非導電性材を得るエレクトレット加工方法が提案されている。 Further, for example, in Patent Document 2, electret processing for obtaining a charged non-conductive material by collecting melt-extruded non-conductive fibers after passing through a mist-like region composed of polar liquid droplets is performed. A method has been proposed.
上記特許文献１，２のような、水を利用したエレクトレット加工における帯電機構については、未だにその現象が詳細に解明されていない。しかし、少なからず、水の液滴が衝突、摩擦、分裂する過程における帯電現象は、液滴と非導電性材との接触面となる界面のイオン吸着性等による帯電作用に依存するものと考えられている。 As for the charging mechanism in electret processing using water as in Patent Documents 1 and 2, the phenomenon has not yet been elucidated in detail. However, the charging phenomenon in the process of collision, friction, and splitting of water droplets is not limited, and is considered to depend on the charging action due to the ion adsorption property of the interface that becomes the contact surface between the droplet and the non-conductive material. It has been.
本発明の目的は、液滴と非導電性材との界面の帯電作用における効率（帯電効率）を向上させ、非導電性材を高性能にエレクトレット加工することができるエレクトレット加工装置及びエレクトレット加工方法を提供することにある。 An object of the present invention is to improve the efficiency (charging efficiency) in the charging action at the interface between a droplet and a nonconductive material, and to perform an electret processing apparatus and an electret processing method capable of performing high performance electret processing on the nonconductive material Is to provide.
液滴を非導電性材に衝突させて、前記非導電性材を帯電させるエレクトレット加工装置であって、前記非導電性材に液滴を噴射する液滴噴射器と、前記液滴噴射器と前記非導電性材との間に配置される荷電電極と、を有し、前記荷電電極は、前記液滴噴射器から噴射された液滴を通過させるとともに、前記液滴を帯電させる。 An electret processing device for causing a droplet to collide with a non-conductive material to charge the non-conductive material, a droplet ejector for ejecting a droplet to the non-conductive material, and the droplet ejector; A charging electrode disposed between the non-conductive material, and the charging electrode passes the droplets ejected from the droplet ejector and charges the droplets.
また、前記エレクトレット加工装置において、前記非導電性材を介して前記荷電電極と対向させて配置される接地電極を有し、前記荷電電極と前記接地電極との間で電界空間を形成することが好ましい。 The electret processing apparatus may further include a ground electrode disposed to face the charged electrode with the non-conductive material interposed therebetween, and an electric field space may be formed between the charged electrode and the ground electrode. preferable.
また、本発明は、液滴を非導電性材に衝突させて、前記非導電性材を帯電させるエレクトレット加工装置であって、前記非導電性材に液滴を噴射する液滴噴射器と、前記非導電性材を介して、前記液滴噴射器から噴射される液滴の噴射方向に平行に対向配置される荷電電極と接地電極とを有し、前記荷電電極と前記接地電極との間で電界空間を形成する。 Further, the present invention is an electret processing apparatus that charges a non-conductive material by causing a droplet to collide with a non-conductive material, and a droplet ejector that ejects a liquid droplet to the non-conductive material; Between the charged electrode and the ground electrode, the charged electrode and the ground electrode are disposed opposite to each other in parallel to the ejection direction of the droplet ejected from the droplet ejector via the non-conductive material. To form an electric field space.
また、前記エレクトレット加工装置において、前記荷電電極に電圧を印加する電圧印加手段を有し、前記電圧印加手段は、前記液滴噴射器から噴射される液滴の帯電電位と同極性の電圧を前記荷電電極に印加することが好ましい。 The electret processing apparatus further includes a voltage applying unit that applies a voltage to the charging electrode, and the voltage applying unit applies a voltage having the same polarity as a charging potential of a droplet ejected from the droplet ejector. It is preferable to apply to the charged electrode.
また、前記エレクトレット加工装置において、前記電圧印加手段は、前記液滴噴射器から平均粒径１０μｍ以下の水の液滴を噴射する場合、マイナスの電圧を前記荷電電極に印加することが好ましい。 In the electret processing apparatus, it is preferable that the voltage application means applies a negative voltage to the charged electrode when ejecting water droplets having an average particle size of 10 μm or less from the droplet ejector.
また、本発明は、液滴を非導電性材に衝突させて、前記非導電性材を帯電させるエレクトレット加工装置であって、前記非導電性材に液滴を噴射する液滴噴射器と、前記非導電性材が配置され、前記液滴噴射器に対向して配置される接地電極と、前記液滴噴射器と前記接地電極との間に設けられ、前記液滴噴射器から噴射された液滴の速度を増幅させる増速器と、を備える。 Further, the present invention is an electret processing apparatus that charges a non-conductive material by causing a droplet to collide with a non-conductive material, and a droplet ejector that ejects a liquid droplet to the non-conductive material; The non-conductive material is disposed, and is provided between a ground electrode disposed opposite to the droplet ejector, the droplet ejector and the ground electrode, and ejected from the droplet ejector. And an intensifier for amplifying the droplet velocity.
また、前記エレクトレット加工装置において、前記接地電極を回動させる回動機構を備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the electret processing apparatus includes a rotation mechanism that rotates the ground electrode.
また、本発明は、液滴を非導電性材に衝突させて、前記非導電性材を帯電させるエレクトレット加工方法であって、前記非導電性材に向かって液滴を噴射する噴射工程と、前記液滴が前記非導電性材に衝突する前に、電圧印加された荷電電極によって前記液滴を帯電する帯電工程と、を有する。 Further, the present invention is an electret processing method for causing a droplet to collide with a non-conductive material and charging the non-conductive material, the step of jetting the droplet toward the non-conductive material, A charging step of charging the droplet with a charged electrode to which a voltage is applied before the droplet collides with the non-conductive material.
また、前記エレクトレット加工方法において、前記非導電性材を介して、前記荷電電極と対向する接地電極を配置し、前記荷電電極と前記接地電極との間で電界空間を形成する電界空間形成工程を有することが好ましい。 Further, in the electret processing method, an electric field space forming step of disposing a ground electrode facing the charged electrode via the nonconductive material and forming an electric field space between the charged electrode and the ground electrode. It is preferable to have.
また、前記エレクトレット加工方法において、前記帯電工程では、前記噴射工程により噴射された液滴の帯電極性と同極性の電圧を前記荷電電極に印加することが好ましい。 In the electret processing method, it is preferable that in the charging step, a voltage having the same polarity as the charging polarity of the droplet ejected in the ejection step is applied to the charging electrode.
また、前記エレクトレット加工方法において、前記噴射工程では、平均粒径１０μｍ以下の水の液滴を噴射し、前記帯電工程では、前記荷電電極にマイナスの電圧を印加することが好ましい。 In the electret processing method, it is preferable that a droplet of water having an average particle size of 10 μm or less is ejected in the ejection step, and a negative voltage is applied to the charged electrode in the charging step.
本発明によれば、液滴と非導電性材との界面の帯電作用における効率（帯電効率）を向上させ、非導電性材を高性能にエレクトレット加工することができる。 According to the present invention, the efficiency (charging efficiency) in the charging action at the interface between the droplet and the nonconductive material can be improved, and the nonconductive material can be electret processed with high performance.
本発明の実施の形態について以下説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図１は、本実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式斜視図である。図１に示すように、エレクトレット加工装置１は、液滴噴射器１０、荷電電極１２、電圧電源１４を有する。 FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of the electret processing apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the electret processing apparatus 1 includes a droplet ejector 10, a charging electrode 12, and a voltage power source 14.
液滴噴射器１０は、非導電性材に液滴を噴射することができる構成を有していれば特に制限されるものではないが、例えば、図１に示すように、液滴噴射ノズル１６、水流ポンプ１８、送水管２０を備える。図１に示す液滴噴射器１０は、稼働した水流ポンプ１８から高圧の水流が送水管２０を通って液滴噴射ノズル１６に供給され、液滴噴射ノズル１６から非導電性材２２に向かって、液滴２４を噴射するものである。液滴噴射器１０は、例えば、液滴噴射ノズル１６のノズル径を変えたり、水流ポンプ１８の水圧を変えること等により、液滴噴射ノズル１６から噴射される液滴２４の粒径を変えることができるものであることが好ましい。水流ポンプ１８から供給される水を液滴噴射ノズル１６によって機械的に分裂させて、液滴として噴射することで、液滴噴射ノズル１６から噴射された液滴２４は帯電する。そして、帯電した液滴２４の帯電極性は、液滴の粒径に支配されることが現象理論により明らかにされており、例えば、機械的に分裂した液滴の平均粒径が、１０μｍ以下であれば、液滴の帯電極性は主にマイナスが支配的となり、液滴の帯電電位はマイナスの値を示す。本実施形態の液滴噴射器１０は、１０μｍ以下の液滴２４を噴射することができるものであることが好ましい。これにより、帯電した液滴の極性を概ねマイナスにすることができる。なお、液滴噴射器１０から噴射される液滴２４の噴射量、噴射圧は、非導電性材２２の大きさ、厚み、目付量等により適宜設定されればよい。液滴噴射器１０と荷電電極１２との距離は、液滴噴射器１０から噴射される液滴２４の噴射量、噴射圧、非導電性材２２の大きさ、厚み、目付量等により適宜設定されればよい。 The droplet ejector 10 is not particularly limited as long as it has a configuration capable of ejecting droplets to a non-conductive material. For example, as shown in FIG. The water flow pump 18 and the water pipe 20 are provided. In the liquid droplet ejector 10 shown in FIG. 1, a high-pressure water flow is supplied from an activated water flow pump 18 through a water pipe 20 to the liquid droplet injection nozzle 16, and from the liquid droplet injection nozzle 16 toward the non-conductive material 22. The droplets 24 are ejected. The droplet ejector 10 changes the particle size of the droplet 24 ejected from the droplet ejecting nozzle 16 by changing the nozzle diameter of the droplet ejecting nozzle 16 or changing the water pressure of the water flow pump 18, for example. It is preferable that The water supplied from the water flow pump 18 is mechanically divided by the droplet jet nozzle 16 and ejected as droplets, whereby the droplets 24 ejected from the droplet jet nozzle 16 are charged. The phenomenon theory reveals that the charging polarity of the charged droplets 24 is governed by the particle size of the droplets. For example, the average particle size of the mechanically divided droplets is 10 μm or less. If present, the charge polarity of the droplet is mainly negative, and the charge potential of the droplet shows a negative value. The droplet ejector 10 of the present embodiment is preferably capable of ejecting droplets 24 of 10 μm or less. Thereby, the polarity of the charged droplet can be made almost negative. It should be noted that the ejection amount and ejection pressure of the droplets 24 ejected from the droplet ejector 10 may be appropriately set depending on the size, thickness, basis weight, etc. of the non-conductive material 22. The distance between the droplet ejector 10 and the charging electrode 12 is appropriately set according to the ejection amount of the droplet 24 ejected from the droplet ejector 10, the ejection pressure, the size, thickness, basis weight, etc. of the non-conductive material 22. It only has to be done.
なお、液滴２４の粒径を測定するに当たり、種々の測定装置を使用することができる。本実施形態においては位相ドップラー法（ＰＤＡ、Ｐｈａｓｅ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ａｎｅｍｏｍｅｔｅｒ）に基づいて粒径測定を行っている。具体的には、Ｄａｎｔｅｃ Ｄｙｎａｍｉｃｓ社の高濃度対応ＰＤＡシステムにより液滴２４の粒径測定を行っている。 In measuring the particle size of the droplet 24, various measuring devices can be used. In the present embodiment, the particle size is measured based on a phase Doppler method (PDA, Phase Doppler Anemometer). Specifically, the particle size of the droplets 24 is measured by a high concentration compatible PDA system manufactured by Dantec Dynamics.
本実施形態において、液滴噴射器１０から噴射される液滴２４、すなわち、エレクトレット加工のために非導電性材２２に衝突させる液滴としては、液体フィルタ等により汚れを除去し、出来るだけ清浄にした水を使用することが好ましく、例えば、イオン交換水、蒸留水、逆浸透膜濾過水などの純水、超純水等が挙げられる。導電率の低い水を使用することによって、液滴の誘電率は大きくなるため、液滴噴射器１０から噴射される液滴２４の帯電量を増加させることができる。水の導電率としては、５μＳ／ｃｍ以下が好ましく、０．０５μＳ／ｃｍ以下がより好ましい。 In this embodiment, the droplets 24 ejected from the droplet ejector 10, that is, the droplets that collide with the non-conductive material 22 for electret processing, are cleaned as much as possible by removing dirt with a liquid filter or the like. It is preferable to use purified water, and examples include pure water such as ion exchange water, distilled water, and reverse osmosis membrane filtered water, and ultrapure water. By using water with low conductivity, the dielectric constant of the droplet increases, so that the charge amount of the droplet 24 ejected from the droplet ejector 10 can be increased. The electrical conductivity of water is preferably 5 μS / cm or less, and more preferably 0.05 μS / cm or less.
また、上記水に水溶性有機溶剤を添加してもよい。水溶性有機溶剤を添加することにより、非導電性材２２に対する液滴２４の浸透性を向上させることが可能になる。水溶性有機溶剤としては、沸点が水の沸点より低いものが好ましい。すなわち、水溶性有機溶剤は、非導電性材２２に対する液滴２４の浸透性を向上するために添加するものであるため、一度非導電性材２２に浸透させたら、なるべく早く気化、乾燥させることが好ましいからである。好ましくは、水との沸点差が１０℃以上ある水溶性有機溶剤がよい。 A water-soluble organic solvent may be added to the water. By adding a water-soluble organic solvent, it is possible to improve the permeability of the droplets 24 to the non-conductive material 22. As the water-soluble organic solvent, those having a boiling point lower than that of water are preferable. That is, since the water-soluble organic solvent is added to improve the permeability of the droplets 24 with respect to the non-conductive material 22, once it has permeated the non-conductive material 22, it should be vaporized and dried as soon as possible. Is preferable. Preferably, a water-soluble organic solvent having a boiling point difference with water of 10 ° C. or more is preferable.
水溶性有機溶剤の種類は、非導電性材２２に対する液滴２４の浸透性を向上させることが出来るものであれば特に制限されるものではない。例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン類のケトン類、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル類、その他アルデヒド類、カルボン酸類等を挙げることができる。特に、アルコール類またはケトン類は好ましく、特にアセトン、イソプロピルアルコール、エタノールのうちの少なくとも１種を用いるのが好ましい。さらに好ましくは、イソプロピルアルコールを主成分とするものが好ましい。 The type of the water-soluble organic solvent is not particularly limited as long as it can improve the permeability of the droplets 24 to the non-conductive material 22. For example, alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol and isopropyl alcohol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, esters such as propyl acetate and butyl acetate, other aldehydes and carboxylic acids can be used. In particular, alcohols or ketones are preferable, and it is particularly preferable to use at least one of acetone, isopropyl alcohol, and ethanol. More preferably, the main component is isopropyl alcohol.
また、非導電性材２２の材料構造によっては、液滴２４を浸透させるのではなく、液滴２４と非導電性材２２との接触ならびに摩擦によって効果的に非導電性材２２を帯電できる場合がある。この場合においては水溶性有機溶剤等を添加せずに、純度の高い純水を用いることが望ましい。 Further, depending on the material structure of the non-conductive material 22, the non-conductive material 22 can be effectively charged by contact and friction between the liquid droplet 24 and the non-conductive material 22 instead of penetrating the liquid droplet 24. There is. In this case, it is desirable to use pure water with high purity without adding a water-soluble organic solvent or the like.
図１に示すように、荷電電極１２は、液滴噴射器１０と非導電性材２２との間に配置されている。荷電電極１２の構造は、液滴噴射器１０から噴射される液滴２４を通過させることができる構造であれば特に制限されるものではなく、例えば、メッシュ状、網目状、格子状、ハニカム状のような構造等が挙げられる。荷電電極１２に電圧を印加する電圧電源１４は、印加する電圧を任意に調整することができるものである。荷電電極１２に印加する電圧の範囲は、液滴の導電率、噴射量、噴射圧、液滴の粒径等により適宜設定されればよい。電圧印加された荷電電極１２に液滴を通過させることにより、液滴噴射器１０により帯電された液滴２４は、さらに荷電電極１２により再帯電されるため、液滴２４の帯電量を増加させることができる。 As shown in FIG. 1, the charged electrode 12 is disposed between the droplet ejector 10 and the nonconductive material 22. The structure of the charging electrode 12 is not particularly limited as long as the droplet 24 ejected from the droplet ejector 10 can pass therethrough. For example, a mesh shape, a mesh shape, a lattice shape, or a honeycomb shape is used. The structure etc. are mentioned. The voltage power supply 14 for applying a voltage to the charging electrode 12 can arbitrarily adjust the applied voltage. The range of the voltage applied to the charging electrode 12 may be set as appropriate depending on the conductivity of the droplet, the ejection amount, the ejection pressure, the particle size of the droplet, and the like. By allowing the droplet to pass through the charged electrode 12 to which a voltage is applied, the droplet 24 charged by the droplet ejector 10 is further recharged by the charged electrode 12, thereby increasing the charge amount of the droplet 24. be able to.
本実施形態に係るエレクトレット加工方法の一例について説明する。本実施形態に係るエレクトレット加工方法は、図１に示すエレクトレット加工装置１を用いて説明する。まず、水流ポンプ１８を稼働させ、送水管２０に水を流入させる。送水管２０に流入した水は、液滴噴射ノズル１６に供給され、機械的に分裂されて、液滴噴射ノズル１６から非導電性材２２に向かって噴射される（噴射工程）。液滴噴射ノズル１６から噴射される液滴２４は帯電している。液滴噴射ノズル１６から１０μｍ以下の平均粒径の液滴２４を噴射させることにより、帯電した液滴２４の極性を概ねマイナスにすることができる。これにより、液滴２４は、その後の荷電電極１２によって再帯電される際に、一様に同極性に帯電される。 An example of the electret processing method according to the present embodiment will be described. The electret processing method according to the present embodiment will be described using the electret processing apparatus 1 shown in FIG. First, the water flow pump 18 is operated and water is caused to flow into the water pipe 20. The water that has flowed into the water supply pipe 20 is supplied to the droplet jet nozzle 16, mechanically divided, and jetted from the droplet jet nozzle 16 toward the non-conductive material 22 (a jet process). The droplets 24 ejected from the droplet ejection nozzle 16 are charged. By ejecting the droplets 24 having an average particle diameter of 10 μm or less from the droplet ejection nozzle 16, the polarity of the charged droplets 24 can be made almost negative. Thereby, the droplet 24 is uniformly charged to the same polarity when recharged by the subsequent charging electrode 12.
次に、電圧電源１４から電圧が印加された荷電電極１２に、液滴噴射器１０から噴射された液滴２４を通過させ、荷電電極１２によって液滴２４を（再）帯電させる（帯電工程）。これにより、液滴２４の帯電量を増加させることができる。特に、帯電した液滴２４の帯電電位と同極性の電圧を印加した荷電電極１２に液滴２４を通過させて、液滴２４を再帯電させることが好ましい。例えば、液滴噴射器１０から平均粒径１０μｍ以下の水の液滴２４を噴射させる場合、液滴２４の極性はマイナスが支配的である（すなわち、液滴２４の帯電電位はマイナスである）ため、マイナスの電圧を印加した荷電電極１２に液滴２４を通過させて、液滴２４を再帯電させることが好ましい。また、液滴噴射器１０から噴射された液滴２４の極性が、何らかの作用により、プラスが支配的である（すなわち、液滴２４の帯電電位がプラスである）場合、プラスの電圧を印加した荷電電極１２に液滴２４を通過させて、液滴２４を再帯電させることが好ましい。これにより、効率的に液滴２４の帯電量を増加させるとともに、液滴２４を一様に同極性に再帯電させることができる。液滴２４の帯電量が増加することにより、液滴２４が非導電性材２２に接触した際の帯電効率を向上させることができる。これは、液滴２４と非導電性材２２との界面における帯電作用を向上させるものと推考する。また、液滴２４を一様に同極性に再帯電させることによって、荷電電極１２を通過した液滴２４が非導電性材２２に到達するまでに互いに反発しあう効果を持つため、より多くの液滴２４を非導電性材２２に衝突させることができ、帯電効果を高めることができる。したがって非導電性材２２を高性能にエレクトレット加工することができる。 Next, the droplet 24 ejected from the droplet ejector 10 is passed through the charged electrode 12 to which a voltage is applied from the voltage power source 14, and the droplet 24 is (re) charged by the charged electrode 12 (charging process). . Thereby, the charge amount of the droplet 24 can be increased. In particular, it is preferable that the droplet 24 is recharged by passing the droplet 24 through the charging electrode 12 to which a voltage having the same polarity as the charged potential of the charged droplet 24 is applied. For example, when water droplets 24 having an average particle size of 10 μm or less are ejected from the droplet ejector 10, the polarity of the droplets 24 is negative (that is, the charging potential of the droplets 24 is negative). Therefore, it is preferable that the droplet 24 is recharged by passing the droplet 24 through the charged electrode 12 to which a negative voltage is applied. In addition, when the polarity of the droplet 24 ejected from the droplet ejector 10 is dominant due to some action (that is, the charged potential of the droplet 24 is positive), a positive voltage is applied. It is preferable to recharge the droplet 24 by passing the droplet 24 through the charged electrode 12. As a result, the charge amount of the droplet 24 can be increased efficiently, and the droplet 24 can be uniformly recharged to the same polarity. By increasing the charge amount of the droplet 24, the charging efficiency when the droplet 24 comes into contact with the non-conductive material 22 can be improved. This is presumed to improve the charging action at the interface between the droplet 24 and the non-conductive material 22. In addition, by recharging the droplets 24 uniformly with the same polarity, the droplets 24 that have passed through the charged electrode 12 have the effect of repelling each other before reaching the non-conductive material 22. The droplet 24 can collide with the non-conductive material 22, and the charging effect can be enhanced. Therefore, the non-conductive material 22 can be electret processed with high performance.
本発明に使用する非導電性材２２は、導電性を有するものでなければ特に制限されるものではなく、例えば、非導電性の繊維材料から構成されるシート等である。具体的には、合成繊維或いは天然繊維の織物、編み物、不織布等の繊維シートを挙げることができる。 The nonconductive material 22 used in the present invention is not particularly limited as long as it does not have conductivity, and is, for example, a sheet made of a nonconductive fiber material. Specific examples include fiber sheets such as woven fabrics, knitted fabrics, and nonwoven fabrics of synthetic fibers or natural fibers.
非導電性材２２は、体積抵抗率が１０14・Ω・ｃｍ以上の素材を主体とするものを使用することが好ましい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイト、フッ素系樹脂、およびこれらの混合物などを挙げることができる。 The non-conductive material 22 is preferably a material mainly composed of a material having a volume resistivity of 10 14 · Ω · cm or more. Examples thereof include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate and polylactic acid, polycarbonates, polystyrenes, polyphenylene sulfites, fluororesins, and mixtures thereof.
本実施形態のエレクトレット加工装置には、液滴噴射器、荷電電極を複数備えるものであってもよく、その一例を以下に説明する。図２は、本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。図２に示すように、エレクトレット加工装置２は、非導電性材２２に液滴を噴射する液滴噴射器１０ａ，１０ｂ、液滴噴射器１０ａ，１０ｂと非導電性材２２との間に配置される荷電電極１２ａ，１２ｂ、電圧電源１４ａ，１４ｂを備えるものである。図２の液滴噴射器、荷電電極の機能、形状等は、図１に示すものと同様であるため、その説明を省略する。図２のエレクトレット加工装置２のように、非導電性材２２の一方の面に向かって液滴２４を噴射する液滴噴射器１０ａ、液滴噴射器１０ａと非導電性材２２の一方の面との間に配置される荷電電極１２ａ、他方の面に向かって液滴を噴射する液滴噴射器１０ｂ、液滴噴射器１０ｂと非導電性材２２の他方の面との間に配置される荷電電極１２ｂを備えることによって、非導電性材２２の両面からエレクトレット加工を行うことができ、非導電性材２２に液滴２４が衝突した際の帯電効率をより向上させることができる。また、一方の荷電電極１２ａにプラスの電圧を印加し、他方の荷電電極１２ｂにマイナスの電圧を印加することによって、プラスに帯電した液滴２４を非導電性材２２の一方の面に、マイナスに帯電した液滴２４を非導電性材２２の他方の面に衝突させ、非導電性材２２の両面で異なる極性の電荷を帯電させたエレクトレット加工を行うこともできる。 The electret processing apparatus of this embodiment may be provided with a plurality of droplet ejectors and charged electrodes, and an example thereof will be described below. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of an electret machining apparatus according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the electret processing apparatus 2 is disposed between droplet ejectors 10 a and 10 b that eject droplets onto the non-conductive material 22, and between the droplet ejectors 10 a and 10 b and the non-conductive material 22. Charged electrodes 12a and 12b and voltage power supplies 14a and 14b. The function, shape, and the like of the droplet ejector and the charging electrode in FIG. 2 are the same as those shown in FIG. Like the electret processing apparatus 2 in FIG. 2, a droplet ejector 10 a that ejects droplets 24 toward one surface of the nonconductive material 22, and one surface of the droplet ejector 10 a and the nonconductive material 22. Between the charged electrode 12a disposed between the droplet ejector 10b, the droplet ejector 10b ejecting droplets toward the other surface, and the other surface of the non-conductive material 22 from the droplet ejector 10b. By providing the charging electrode 12b, electret processing can be performed from both surfaces of the non-conductive material 22, and charging efficiency when the droplets 24 collide with the non-conductive material 22 can be further improved. Further, by applying a positive voltage to one charged electrode 12 a and applying a negative voltage to the other charged electrode 12 b, the positively charged droplet 24 is applied to one surface of the non-conductive material 22. It is also possible to perform electret processing in which the charged droplets 24 are made to collide with the other surface of the nonconductive material 22 and charges of different polarities are charged on both surfaces of the nonconductive material 22.
図３は、本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式斜視図である。図３に示すように、エレクトレット加工装置３は、図１のエレクトレット加工装置１の構成に加え、接地電極２６を備えるものである。図３に示すエレクトレット加工装置３において、図１に示すエレクトレット加工装置１と同様の構成については同一の符合を付している。図３に示す接地電極２６は、非導電性材２２を介して荷電電極１２と対向するように配置されている。 FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of the configuration of an electret processing apparatus according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the electret processing apparatus 3 includes a ground electrode 26 in addition to the configuration of the electret processing apparatus 1 of FIG. 1. In the electret processing apparatus 3 shown in FIG. 3, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to the electret processing apparatus 1 shown in FIG. The ground electrode 26 shown in FIG. 3 is disposed so as to face the charged electrode 12 with the nonconductive material 22 interposed therebetween.
接地電極２６は、電気的に接地されるとともに、この接地は、荷電電極１２に電圧を印加する電圧電源１４の接地と同じである。接地電極２６の構造は、荷電電極１２と同様に液滴２４を通過させる構造であってもよいし、液滴２４を通過させないプレートのような構造であってもよい。なお、非導電性材２２は、接地電極２６から離間して配置されていてもよく、接地電極２６上に配置されるとより好ましい。荷電電極１２と接地電極２６との距離は、液滴噴射器１０から噴射される液滴２４の噴射量、噴射圧等により適宜設定されればよい。 The ground electrode 26 is electrically grounded, and this ground is the same as the ground of the voltage power source 14 that applies a voltage to the charging electrode 12. The structure of the ground electrode 26 may be a structure that allows the liquid droplets 24 to pass in the same manner as the charged electrode 12, or may be a plate-like structure that does not allow the liquid droplets 24 to pass. Note that the nonconductive material 22 may be disposed away from the ground electrode 26, and is more preferably disposed on the ground electrode 26. The distance between the charging electrode 12 and the ground electrode 26 may be set as appropriate depending on the ejection amount, ejection pressure, and the like of the droplets 24 ejected from the droplet ejector 10.
本実施形態における接地電極２６は、荷電電極１２との間で電界空間を形成するために設けられるものである。このような電界空間を形成することによって、荷電電極１２を通過した液滴が非導電性材２２に衝突するまでの間に再帯電させることができ、より効果的に液滴２４の帯電量を増加させることができる。 The ground electrode 26 in this embodiment is provided to form an electric field space with the charged electrode 12. By forming such an electric field space, the liquid droplets that have passed through the charging electrode 12 can be recharged before colliding with the non-conductive material 22, and the charge amount of the liquid droplets 24 can be more effectively reduced. Can be increased.
次に、本実施形態のエレクトレット加工方法について説明する。エレクトレット加工方法は、図３に示すエレクトレット加工装置３を用いて説明する。上記同様に、まず、液滴噴射器１０から非導電性材２２に向かって液滴２４が噴射される（噴射工程）。液滴噴射器１０から噴射される液滴２４は帯電している。次に、電圧電源１４から電圧が印加された荷電電極１２に、液滴噴射器１０から噴射された液滴２４を通過させ、荷電電極１２によって液滴２４を（再）帯電させる（帯電工程）。これにより、液滴２４の帯電量を増加させることができる。特に、帯電した液滴２４の帯電電位と同極性の電圧を印加した荷電電極１２に液滴２４を通過させて、液滴２４を再帯電させることが好ましい。例えば、液滴噴射器１０から平均粒径１０μｍ以下の液滴２４を噴射させる場合、液滴２４の極性はマイナスが支配的である（すなわち、液滴２４の帯電電位はマイナスである）ため、マイナスの電圧を印可した荷電電極１２に液滴２４を通過させて、液滴２４を再帯電させることが好ましい。これにより、より効率的に液滴の帯電量を増加させるとともに、液滴を一様に同極性に再帯電させることができる。 Next, the electret processing method of this embodiment will be described. The electret processing method will be described using the electret processing apparatus 3 shown in FIG. Similarly to the above, first, the droplet 24 is ejected from the droplet ejector 10 toward the non-conductive material 22 (ejection step). The droplet 24 ejected from the droplet ejector 10 is charged. Next, the droplet 24 ejected from the droplet ejector 10 is passed through the charged electrode 12 to which a voltage is applied from the voltage power source 14, and the droplet 24 is (re) charged by the charged electrode 12 (charging process). . Thereby, the charge amount of the droplet 24 can be increased. In particular, it is preferable that the droplet 24 is recharged by passing the droplet 24 through the charging electrode 12 to which a voltage having the same polarity as the charged potential of the charged droplet 24 is applied. For example, when a droplet 24 having an average particle size of 10 μm or less is ejected from the droplet ejector 10, the polarity of the droplet 24 is negative (ie, the charged potential of the droplet 24 is negative). It is preferable that the droplet 24 is recharged by passing the droplet 24 through the charged electrode 12 to which a negative voltage is applied. As a result, the charge amount of the droplet can be increased more efficiently, and the droplet can be uniformly recharged to the same polarity.
さらに、本実施形態では、荷電電極１２と接地電極２６との間に電界空間が形成されている（電界空間形成工程）ため、荷電電極１２を通過した液滴２４は、さらに非導電性材２２に衝突するまで電界空間を通過する。これによって、さらに液滴２４は再帯電、荷電電極１２にマイナスの電圧が印加されていればマイナスに再帯電される。そのため、より効率的に液滴２４の帯電量を増加させるとともに、液滴２４を一様に同極性に再帯電させることができる。上記説明したように、液滴２４の帯電量が増加することにより、液滴２４が非導電性材２２に接触した際の帯電効率を向上させることができる。また、液滴２４を一様に同極性に再帯電させることによって、より多くの液滴２４を非導電性材２２に衝突させることができ、帯電効果を高めることができる。したがって非導電性材２２を高性能にエレクトレット加工することができる。 Furthermore, in this embodiment, since the electric field space is formed between the charged electrode 12 and the ground electrode 26 (electric field space forming step), the droplet 24 that has passed through the charged electrode 12 is further transferred to the non-conductive material 22. It passes through the electric field space until it hits. As a result, the droplet 24 is further recharged, and if a negative voltage is applied to the charging electrode 12, it is recharged negatively. Therefore, the charge amount of the droplet 24 can be increased more efficiently, and the droplet 24 can be uniformly recharged to the same polarity. As described above, the charging efficiency when the droplets 24 come into contact with the non-conductive material 22 can be improved by increasing the charge amount of the droplets 24. Further, by uniformly recharging the droplets 24 to the same polarity, more droplets 24 can collide with the non-conductive material 22 and the charging effect can be enhanced. Therefore, the non-conductive material 22 can be electret processed with high performance.
上記のように、荷電電極１２と接地電極２６との間に形成される電界空間を利用して、液滴２４を再帯電させ、効率的に液滴の帯電量を増加させる場合には、上記のように液滴噴射器１０により噴射される液滴２４の噴射方向に対して垂直（略垂直も含む）となるように荷電電極１２及び接地電極２６を配置させなくてもよい。図４は、本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。図４に示すエレクトレット加工装置４において、図３に示すエレクトレット加工装置３と同様の構成については同一の符合を付している。図４に示すように、エレクトレット加工装置４は、液滴噴射器１０から非導電性材２２に向かって噴射される液滴２４の噴射方向に対して平行（略平行も含む）となるように、荷電電極２８及び接地電極２６が対向配置されている。そして、荷電電極２８と接地電極２６との間に、非導電性材２２が配置されている。このような構成によっても、液滴噴射器１０から噴射された液滴２４は、荷電電極２８と接地電極２６との間に形成される電界空間を通って非導電性材２２に衝突する。そのため、液滴２４は電界空間により再帯電され、液滴の帯電量を増加させることができる。その結果、液滴２４が非導電性材２２に接触した際の帯電効率を向上させることができる。また、上記と同様に、帯電した液滴２４の帯電電位と同極性の電圧を荷電電極１２に印加することによって、液滴を一様に同極性に再帯電させることもできる。 As described above, in the case where the droplet 24 is recharged by using the electric field space formed between the charging electrode 12 and the ground electrode 26 and the charge amount of the droplet is increased efficiently, As described above, the charging electrode 12 and the ground electrode 26 need not be arranged so as to be perpendicular (including substantially perpendicular) to the ejection direction of the droplet 24 ejected by the droplet ejector 10. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an electret processing apparatus according to another embodiment of the present invention. In the electret processing apparatus 4 shown in FIG. 4, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to the electret processing apparatus 3 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the electret processing device 4 is parallel (including substantially parallel) to the ejection direction of the droplets 24 ejected from the droplet ejector 10 toward the nonconductive material 22. The charging electrode 28 and the ground electrode 26 are disposed to face each other. A nonconductive material 22 is disposed between the charging electrode 28 and the ground electrode 26. Even with such a configuration, the droplet 24 ejected from the droplet ejector 10 collides with the non-conductive material 22 through the electric field space formed between the charged electrode 28 and the ground electrode 26. Therefore, the droplet 24 is recharged by the electric field space, and the charge amount of the droplet can be increased. As a result, the charging efficiency when the droplet 24 comes into contact with the non-conductive material 22 can be improved. Similarly to the above, the droplet can be uniformly recharged to the same polarity by applying a voltage having the same polarity as the charged potential of the charged droplet 24 to the charging electrode 12.
本実施形態のエレクトレット加工装置４に用いられる荷電電極２８は、液滴噴射器１０から噴射される液滴２４を通過させる必要がないため、メッシュ状等のような液滴２４を通過させる構造であっても、プレート状のような液滴２４を通過させない構造等であってもよい。 The charging electrode 28 used in the electret processing apparatus 4 of the present embodiment does not need to pass the droplets 24 ejected from the droplet ejector 10, and thus has a structure that allows the droplets 24 to pass through like a mesh shape. Even if it exists, the structure etc. which do not let the droplet 24 pass like a plate shape may be sufficient.
図５は、本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。図５に示すようにエレクトレット加工装置５は、液滴噴射器１１、荷電電極３０、電圧電源１４、ローラー型接地電極３２、接地電極支持ガイド３４を有するものである。図５に示すエレクトレット加工装置５において、図１に示すエレクトレット加工装置１と同様の構成については同一の符合を付している。 FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an electret machining apparatus according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the electret processing apparatus 5 includes a droplet ejector 11, a charging electrode 30, a voltage power supply 14, a roller-type ground electrode 32, and a ground electrode support guide 34. In the electret processing apparatus 5 shown in FIG. 5, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to the electret processing apparatus 1 shown in FIG.
液滴噴射器１１の液滴噴射ノズル１６ａ，１６ｂは、液滴噴射ノズル１６ａ，１６ｂから噴射する液滴２４が互いに衝突するように所定の傾斜角度が設けられている。上記構成によって、液滴噴射ノズル１６ａ，１６ｂから噴射した液滴２４が衝突し、小さい粒径の液滴２４を発生させることができる。 The droplet ejecting nozzles 16a and 16b of the droplet ejector 11 are provided with a predetermined inclination angle so that the droplets 24 ejected from the droplet ejecting nozzles 16a and 16b collide with each other. With the above configuration, the droplets 24 ejected from the droplet ejection nozzles 16a and 16b collide with each other to generate droplets 24 having a small particle size.
ローラー型接地電極３２は、接地電極支持ガイド３４により支持され、且つ非導電性材２２を搬送することができるように回転するものである。図５に示すように、ローラー型接地電極３２は、円弧状に複数配列されているが必ずしもこれに制限されるものではなく、直線上の接地電極支持ガイド３４上にローラー型接地電極３２が直線状に複数配列されるものであってもよい。ローラー型接地電極３２の幅は、非導電性材２２の幅以上とすることが好ましい。荷電電極３０の形状は、特に制限されるものではないが、円弧状に配置したローラー型接地電極３２と同心円状で円弧形状であることが好ましい。また、荷電電極３０は、液滴２４を通過させることができるものであればよいが、例えば、線径２０〜１００μｍで、目付が数ｍｍ角のメッシュを用いることが好ましい。上記構成のエレクトレット加工装置５によって、非導電性材２２を連続的にエレクトレット加工することが可能となる。 The roller type ground electrode 32 is supported by a ground electrode support guide 34 and rotates so that the non-conductive material 22 can be conveyed. As shown in FIG. 5, a plurality of roller-type ground electrodes 32 are arranged in an arc shape, but the present invention is not necessarily limited to this, and the roller-type ground electrodes 32 are straight on a straight ground electrode support guide 34. It may be arranged in a plurality. The width of the roller-type ground electrode 32 is preferably equal to or greater than the width of the nonconductive material 22. The shape of the charging electrode 30 is not particularly limited, but is preferably concentric with the roller-type ground electrode 32 arranged in an arc shape and an arc shape. The charging electrode 30 may be any electrode that can pass the droplet 24. For example, it is preferable to use a mesh having a wire diameter of 20 to 100 μm and a basis weight of several mm square. By the electret processing apparatus 5 having the above configuration, the non-conductive material 22 can be continuously electret processed.
図６は、本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。エレクトレット加工装置６０は、液滴噴射ノズル１６、液滴噴射ノズル１６からの液滴を受ける非導電性材３８、非導電性材３８を保持する保持面を備え、液滴噴射ノズル１６に対向して設けられた接地電極２６、液滴噴射ノズル１６と接地電極２６との間に設けられた増速器６５、接地電極２６を回動させる回動機構６６、接地電極２６の後方に配置された吸引器６７、を備える。ここで、図６には液滴噴射ノズル１６、増速器６５、接地電極２６、吸引器６７の配置に沿った方向にｘ軸をとり、これに直行する軸としてｙ軸およびｚ軸を示している。図６では回動機構６６はｚ軸を回転軸として接地電極２６を回動させているが、ｙ軸を回転軸として接地電極２６を回動させるように構成しても良い。さらに、図６においては荷電電極１２及び電圧電源１４を省略しているが、これらの構成を備えていても良い。 FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an electret processing apparatus according to another embodiment of the present invention. The electret processing device 60 includes a droplet ejection nozzle 16, a non-conductive material 38 that receives droplets from the droplet ejection nozzle 16, and a holding surface that holds the non-conductive material 38, and faces the droplet ejection nozzle 16. A grounding electrode 26 provided between the droplet ejection nozzle 16 and the grounding electrode 26, a rotating mechanism 66 for rotating the grounding electrode 26, and a rear side of the grounding electrode 26. A suction device 67. Here, FIG. 6 shows the x-axis in the direction along the arrangement of the droplet jet nozzle 16, the speed increasing device 65, the ground electrode 26, and the suction device 67, and the y-axis and z-axis as the axes orthogonal to this. ing. In FIG. 6, the rotation mechanism 66 rotates the ground electrode 26 about the z axis as a rotation axis. However, the rotation mechanism 66 may be configured to rotate the ground electrode 26 about the y axis as a rotation axis. Furthermore, although the charging electrode 12 and the voltage power source 14 are omitted in FIG. 6, these configurations may be provided.
図６に示すエレクトレット加工装置６０の構成のうち、増速器６５、回動機構６６、吸引器６７の作用について説明する。 Of the configuration of the electret machining apparatus 60 shown in FIG. 6, the operation of the speed increaser 65, the rotation mechanism 66, and the suction device 67 will be described.
増速器６５は、液滴噴射ノズル１６から噴射された液滴２４の速度を増加させるとともに、液滴２４の進行方向を調整する機能を有している。具体的な増速器６５の例としては、例えば圧縮空気を利用して液滴２４を加速させるとともに液滴２４の進行方向を調整するトランスベクター（登録商標）等が挙げられる。液滴２４が加速されることにより、液滴２４が液滴噴射ノズル１６から非導電性材３８までに至るまでの時間（以下、液滴移動時間と呼ぶ）が短縮される。一般的に、液滴噴射ノズル１６から噴射された液滴２４は正あるいは負に帯電されるが、非導電性材３８に至るまでに大気中の不純物を吸収しながら中和されていく。この中和した液滴２４は非導電性材３８のエレクトレット化には寄与しにくくなる。液滴２４は液滴移動時間が長くなるほど中和されていくので、液滴２４の速度を上げて液滴移動時間を短くすることで液滴２４の中和を抑制することができる。また、液滴２４の速度が上がると衝突速度も上がるため、液滴２４が非導電性材３８に衝突した際の摩擦による非導電性材３８の帯電効果を高めることができる。また、液滴２４が液滴放射ノズル１６から拡散して非電導性材３８から逸脱することが無い様に、増速器６５は液滴２４の進行方向を調整してより多くの液滴２４を非導電性材３８に向けることにより、非導電性材３８のエレクトレット化が促進される。さらに、増速器６５としてトランスベクターを使用した場合には、圧縮空気が非導電性材３８を通過することによって非導電性材３８に付着した液滴２４を除去する効果も期待できる。 The speed increaser 65 has a function of increasing the speed of the droplet 24 ejected from the droplet ejection nozzle 16 and adjusting the traveling direction of the droplet 24. Specific examples of the speed increaser 65 include, for example, a transvector (registered trademark) that accelerates the droplet 24 using compressed air and adjusts the traveling direction of the droplet 24. By accelerating the droplet 24, the time until the droplet 24 reaches the non-conductive material 38 from the droplet ejecting nozzle 16 (hereinafter referred to as a droplet moving time) is shortened. In general, the droplets 24 ejected from the droplet ejection nozzle 16 are charged positively or negatively, but are neutralized while absorbing impurities in the atmosphere before reaching the non-conductive material 38. The neutralized droplets 24 are less likely to contribute to electretization of the nonconductive material 38. Since the droplet 24 is neutralized as the droplet moving time becomes longer, neutralization of the droplet 24 can be suppressed by increasing the speed of the droplet 24 and shortening the droplet moving time. Further, since the collision speed increases as the velocity of the droplet 24 increases, the charging effect of the nonconductive material 38 due to friction when the droplet 24 collides with the nonconductive material 38 can be enhanced. Further, the speed increaser 65 adjusts the traveling direction of the droplets 24 so that the droplets 24 do not diffuse from the droplet emitting nozzles 16 and deviate from the non-conductive material 38. By directing to the non-conductive material 38, electretization of the non-conductive material 38 is promoted. Further, when a transvector is used as the speed increaser 65, an effect of removing the droplets 24 attached to the nonconductive material 38 by passing the compressed air through the nonconductive material 38 can be expected.
次に、回動機構６６について説明する。回動機構は図６で示すｙ軸またはｚ軸を回転軸として接地電極２６を回動させる。この様子を図７に示す。図７においては接地電極２６の図示を省略し、接地電極２６に伴って回動する非導電性材３８のみを示している。非導電性材３８が回動することにより、回動していない場合と比較して非電導材３８の広い範囲にわたって液滴が衝突する。この結果、非導電性材３８の広範囲にわたってエレクトレット化が行われる。 Next, the rotation mechanism 66 will be described. The rotation mechanism rotates the ground electrode 26 about the y axis or the z axis shown in FIG. This is shown in FIG. In FIG. 7, the illustration of the ground electrode 26 is omitted, and only the non-conductive material 38 that rotates with the ground electrode 26 is shown. When the non-conductive material 38 rotates, the liquid droplets collide over a wider range of the non-conductive material 38 than when the non-conductive material 38 does not rotate. As a result, electretization is performed over a wide range of the non-conductive material 38.
次に、吸引器６７について説明する。吸引器６７は、液滴噴射ノズル１６側から見て接地電極２６の後方に配置され、非電導性材３８に付着した液滴２４を吸引する。ここで、図６に示す実施形態においては、非導電性材３８と吸引器６７との間にある接地電極２６は、吸引器６７が非導電性材３８の液滴２４を吸引できるように網目状または櫛歯状等の間隙を有する形状となっている。吸引器６７が非導電性材３８に付着した液滴２４を吸引して除去することにより、新鮮な帯電状態の液滴２４を継続的に非導電性材３８に衝突させることが可能になり、非導電性材３８のエレクトレット化が促進される。 Next, the aspirator 67 will be described. The suction device 67 is disposed behind the ground electrode 26 when viewed from the droplet ejection nozzle 16 side, and sucks the droplets 24 attached to the nonconductive material 38. Here, in the embodiment shown in FIG. 6, the ground electrode 26 between the nonconductive material 38 and the suction device 67 has a mesh so that the suction device 67 can suck the droplets 24 of the nonconductive material 38. Or a comb-like shape. The suction device 67 sucks and removes the droplets 24 adhering to the non-conductive material 38, so that the freshly charged droplets 24 can continuously collide with the non-conductive material 38. The electretization of the nonconductive material 38 is promoted.
図８は、本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。本実施形態におけるエレクトレット加工装置６１は、ベルト状に延びた非導電性材６８に対して、様々な角度から液滴２４を衝突させることにより当該ベルト状非導電性材６８をエレクトレット化する。ベルト状非導電性材６８は搬送ローラ６９によって図８の右側に搬送される。ベルト状非導電性材６８から見て搬送ローラ６９側には、接地電極２６及び吸引器６７のセットが複数組（図８では３組）設けられている。一方、ベルト状非導電性材６８を挟んで搬送ローラ６９と対向する側には、液滴噴射ノズル１６と増速器６５のセットが設けられている。さらに、液滴噴射ノズル１６と増速器６５のセット間には気体を噴射するエアブロワー７０が設けられている。 FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of an electret machining apparatus according to another embodiment of the present invention. The electret processing apparatus 61 according to the present embodiment electretizes the belt-shaped nonconductive material 68 by causing the droplets 24 to collide with the nonconductive material 68 extending in a belt shape from various angles. The belt-like nonconductive material 68 is conveyed to the right side of FIG. A plurality of sets (three sets in FIG. 8) of the ground electrode 26 and the suction device 67 are provided on the conveying roller 69 side as viewed from the belt-like nonconductive material 68. On the other hand, a set of the droplet ejection nozzle 16 and the speed increasing device 65 is provided on the side facing the conveying roller 69 with the belt-like nonconductive material 68 interposed therebetween. Further, an air blower 70 for injecting gas is provided between the set of the droplet injection nozzle 16 and the speed increasing device 65.
次に、図８に示すエレクトレット加工装置６１におけるエレクトレット加工について説明する。液滴噴射ノズル１６と増速器６５からなる複数組のセットは、それぞれのセットが異なる角度から液滴２４をベルト状非導電性材６８に噴射する。これにより、ベルト状非導電性材６８が繊維状物質の編物等の入り組んだ構造を有していても隅々まで液滴２４を行き渡らせることができ、ベルト状非導電性材６８のエレクトレット化が促進される。また、液滴噴射ノズル１６と増速器６５のセット間に配置されたエアブロワー７０は上流の液滴噴射ノズル１６によりベルト状非導電性材６８上に付着した液滴２４を除去するためのものであり、これによりベルト状非導電性材６８を乾燥させてから下流でエレクトレット加工ができるようになっている。これにより、下流におけるエレクトレット加工においても新鮮な帯電状態の液滴２４をベルト状非導電性材６８に衝突させることができる。 Next, electret processing in the electret processing apparatus 61 shown in FIG. 8 will be described. A plurality of sets of the droplet jet nozzle 16 and the speed increaser 65 jet the droplets 24 to the belt-like non-conductive material 68 from different angles. As a result, even if the belt-like nonconductive material 68 has an intricate structure such as a knitted fabric of a fibrous substance, the droplets 24 can be distributed to every corner, and the belt-like nonconductive material 68 can be electretized. Is promoted. An air blower 70 disposed between the set of the droplet jet nozzle 16 and the speed increasing device 65 is used to remove the droplet 24 attached on the belt-like non-conductive material 68 by the upstream droplet jet nozzle 16. Thus, after the belt-like nonconductive material 68 is dried, electret processing can be performed downstream. Accordingly, the freshly charged droplets 24 can collide with the belt-shaped non-conductive material 68 even in the electret processing downstream.
以下に、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を変えない限り、以下の実施例に何ら制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless the gist thereof is changed.
図３に示すエレクトレット加工装置３を用い、以下の条件で非導電性材をエレクトレット加工した。これを実施例とした。
液滴噴射器から荷電電極までの距離：１０ｍｍ
荷電電極から接地電極までの距離：１５ｍｍ
液滴噴射器：平均粒径１０μｍ以下の液滴を噴射
印加電圧：荷電電極に−５ｋＶ印加
荷電電極：目付け間隔１．５ｍｍ、線径１００μｍのメッシュ電極（接地電極も同様）
非導電性材：体積抵抗率１０16・Ω・ｃｍ、目付け量１３ｇ／ｍ2
液滴：導電率１μＳ／ｃｍ以下の純水
Using the electret processing apparatus 3 shown in FIG. 3, the nonconductive material was electret processed under the following conditions. This was taken as an example.
Distance from droplet ejector to charged electrode: 10mm
Distance from charged electrode to ground electrode: 15mm
Droplet ejector: Inject droplets with an average particle size of 10 μm or less Applied voltage: −5 kV applied to the charged electrode Charged electrode: Mesh electrode with a weight interval of 1.5 mm and a wire diameter of 100 μm (the same applies to the ground electrode)
Non-conductive material: volume resistivity 10 16 · Ω · cm, basis weight 13 g / m 2
Droplet: Pure water with a conductivity of 1 μS / cm or less
（比較例）
液滴噴射器から非導電性材に向かって液滴を噴射せず、荷電電極に−５ｋＶの電圧を印加して、エレクトレット加工した非導電性材を比較例１とした。その他の条件は、実施例１と同様である。
(Comparative example)
A non-conductive material that was electret processed by applying a voltage of −5 kV to the charged electrode without ejecting droplets from the droplet ejector toward the non-conductive material was used as Comparative Example 1. Other conditions are the same as in the first embodiment.
荷電電極を用いず、液滴噴射器から非導電性材に向かって液滴噴射して、エレクトレット加工した非導電性材を比較例２とした。 A non-conductive material obtained by ejecting droplets from a droplet ejector toward a non-conductive material without using a charged electrode was used as Comparative Example 2.
＜集塵捕集効率＞
実施例１、比較例１，２の性能を評価するために、実施例、比較例１，２の集塵捕集効率を測定した。図９は、実施例１、比較例１，２の集塵捕集効率を測定するための測定装置の構成を示す模式図である。測定装置６のダクト３６内に実施例１、比較例１又は比較例２のエレクトレット加工した非導電性材３８を接地し、流量計４０が通風速度３０ｃｍ／秒を示すように流量調節バルブ４２により調整を行い、ブロア４４によってダスト箱４６からダクト３６へパーティクル（微粒子）を含む気体を送り込み、実施例１、比較例１又は比較例２のエレクトレット加工した非導電性材３８によってパーティクルを捕集させた。このとき上流側サンプリング管４８と下流側サンプリング管５０とを通じてパーティクルをそれぞれパーティクルカウンタ５２，５４で測定した。そして、下式により、実施例１、比較例１又は比較例２のエレクトレット加工した非導電性材３８の集塵捕集効率を求めた。
捕集効率（％）＝（１−（下流でのパーティクル個数／上流でのパーティクル個数））
×１００
<Dust collection efficiency>
In order to evaluate the performance of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, the dust collection efficiency of Examples and Comparative Examples 1 and 2 was measured. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of a measurement apparatus for measuring the dust collection efficiency of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. The electret processed non-conductive material 38 of Example 1, Comparative Example 1 or Comparative Example 2 is grounded in the duct 36 of the measuring device 6, and the flow rate adjustment valve 42 is used so that the flow meter 40 exhibits a ventilation speed of 30 cm / second. Adjustment is performed, gas including particles (fine particles) is sent from the dust box 46 to the duct 36 by the blower 44, and the particles are collected by the electret processed non-conductive material 38 of Example 1, Comparative Example 1 or Comparative Example 2. It was. At this time, particles were measured by the particle counters 52 and 54 through the upstream sampling tube 48 and the downstream sampling tube 50, respectively. And the dust collection efficiency of the nonelectroconductive material 38 which carried out the electret process of Example 1, the comparative example 1, or the comparative example 2 was calculated | required by the following formula.
Collection efficiency (%) = (1− (number of particles downstream / number of particles upstream))
× 100
図１０は、実施例１、比較例１，２の集塵捕集効率を測定した結果を示す図である。縦軸は、比較例１における集塵捕集効率を１とした場合の実施例１及び比較例２の集塵捕集効率の比を表している。 FIG. 10 is a diagram showing the results of measuring the dust collection efficiency of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. The vertical axis represents the ratio of the dust collection efficiency of Example 1 and Comparative Example 2 when the dust collection efficiency in Comparative Example 1 is 1.
図１０から明らかなように、実施例１は、比較例１，２に対して高い集塵捕集効率を示した。実施例の作製に用いたエレクトレット加工装置は、平均粒径１０μｍ以下の液滴を噴射して、液滴をマイナスに帯電させ、液滴の帯電電位と同じマイナスの電圧を印加した荷電電極に該液滴を通過させることによって、液滴を再帯電させることができるものである。そのため、帯電量が増加したより多くの液滴を非導電性材に衝突させることができる。さらに、実施例１の作製に用いたエレクトレット加工装置は、荷電電極と接地電極との間に電界空間を形成し、荷電電極を通過してから非導電性材に衝突するまでの間も液滴を再帯電させることができるものである。そのため、帯電量が増加したより多くの液滴を非導電性材に衝突させることができる。その結果、液滴が非導電性材に衝突する際の帯電効率を向上させることができ、非導電性材の帯電量を増加させることができる。 As is clear from FIG. 10, Example 1 showed higher dust collection efficiency than Comparative Examples 1 and 2. The electret processing apparatus used in the production of the example ejects droplets having an average particle size of 10 μm or less, charges the droplets negatively, and applies them to the charged electrode to which a negative voltage equal to the charging potential of the droplets is applied. The droplet can be recharged by passing the droplet. Therefore, more droplets with increased charge amount can collide with the non-conductive material. Furthermore, the electret processing apparatus used in the manufacture of Example 1 forms an electric field space between the charged electrode and the ground electrode, and the liquid droplets from the time when it passes through the charged electrode until it collides with the nonconductive material. Can be recharged. Therefore, more droplets with increased charge amount can collide with the non-conductive material. As a result, the charging efficiency when the droplet collides with the non-conductive material can be improved, and the charge amount of the non-conductive material can be increased.
図６に示すエレクトレット加工装置６０を用い、以下の条件で非導電性材をエレクトレット加工した。
液滴噴射器から接地電極までの距離：３００ｍｍ
液滴噴射器：平均粒径１０μｍ以下の液滴を噴射
接地電極：目付け間隔８ｍｍ、線径１ｍｍのメッシュ電極
非導電性材：体積抵抗率１０16・Ω・ｃｍ、目付け量１３ｇ／ｍ2
液滴：導電率１μＳ／ｃｍ以下の純水
Using the electret processing apparatus 60 shown in FIG. 6, the non-conductive material was electret processed under the following conditions.
Distance from droplet ejector to ground electrode: 300mm
Droplet ejector: Inject droplets with an average particle size of 10 μm or less Grounding electrode: Mesh electrode with a basis weight of 8 mm and a wire diameter of 1 mm Non-conductive material: Volume resistivity 10 16 Ω · cm, basis weight 13 g / m 2
Droplet: Pure water with a conductivity of 1 μS / cm or less
増速器６５を使用せずにエレクトレット加工した非導電性材を比較例３とした。その他の条件は、実施例２と同様である。 A non-conductive material that was electret processed without using the speed increaser 65 was defined as Comparative Example 3. Other conditions are the same as in Example 2.
増速器６５を使用せず、さらに接地電極２６を回動させずにエレクトレット加工した非導電性材を比較例４とした。その他の条件は、実施例２と同様である。 A non-conductive material that was electret processed without using the speed increaser 65 and without rotating the ground electrode 26 was used as Comparative Example 4. Other conditions are the same as in Example 2.
図１１は、実施例２、比較例３，４の集塵捕集効率を測定した結果を示す図である。縦軸は、比較例４における集塵捕集効率を１とした場合の実施例２及び比較例３の集塵捕集効率の比を表している。図６に示すエレクトレット加工装置６０によるエレクトレット加工を行うことにより、非導電性材３８に高い捕集能力が付与されたことが理解される。 FIG. 11 is a diagram showing the results of measuring the dust collection efficiency of Example 2 and Comparative Examples 3 and 4. The vertical axis represents the ratio of the dust collection efficiency of Example 2 and Comparative Example 3 when the dust collection efficiency in Comparative Example 4 is 1. It is understood that a high collection capability is imparted to the non-conductive material 38 by performing the electret processing by the electret processing apparatus 60 shown in FIG.
１〜５、６０、６１ エレクトレット加工装置、６ 測定装置、１０，１０ａ，１０ｂ，１１ 液滴噴射器、１２，１２ａ，１２ｂ，２８、３０ 荷電電極、１４，１４ａ，１４ｂ 電圧電源、１６，１６ａ，１６ｂ 液滴噴射ノズル、１８ 水流ポンプ、２０ 送水管、２２，３８ 非導電性材、２４ 液滴、２６ 接地電極、３２ ローラー型接地電極、３４ 接地電極支持ガイド、３６ ダクト、４０ 流量計、４２ 流量調節バルブ、４４ ブロア、４６ ダスト箱、４８ 上流側サンプリング管、５０ 下流側サンプリング管、５２，５４ パーティクルカウンタ、６５ 増速器、６６ 回動機構、６７ 吸引器、６８ ベルト状非導電性材、６９ 搬送ローラ、７０ エアブロワー。 1-5, 60, 61 Electret processing device, 6 Measuring device, 10, 10a, 10b, 11 Droplet ejector, 12, 12a, 12b, 28, 30 Charged electrode, 14, 14a, 14b Voltage power supply, 16, 16a , 16b Droplet injection nozzle, 18 Water flow pump, 20 Water pipe, 22, 38 Non-conductive material, 24 Droplet, 26 Ground electrode, 32 Roller type ground electrode, 34 Ground electrode support guide, 36 Duct, 40 Flow meter, 42 Flow control valve, 44 Blower, 46 Dust box, 48 Upstream sampling tube, 50 Downstream sampling tube, 52, 54 Particle counter, 65 Speed increaser, 66 Rotating mechanism, 67 Suction device, 68 Belt-like non-conductive Material, 69 conveying roller, 70 air blower.
Claims (11)
前記非導電性材に液滴を噴射する液滴噴射器と、
前記液滴噴射器と前記非導電性材との間に配置される荷電電極と、を有し、
前記荷電電極は、前記液滴噴射器から噴射された液滴を通過させるとともに、前記液滴を帯電させることを特徴とするエレクトレット加工装置。 An electret processing device for causing a droplet to collide with a non-conductive material and charging the non-conductive material,
A droplet ejector that ejects droplets onto the non-conductive material;
A charged electrode disposed between the droplet ejector and the non-conductive material,
The electret processing apparatus, wherein the charging electrode passes the droplet ejected from the droplet ejector and charges the droplet.
前記荷電電極と前記接地電極との間で電界空間を形成することを特徴とするエレクトレット加工装置。 The electret processing apparatus according to claim 1, comprising a ground electrode arranged to face the charged electrode through the non-conductive material,
An electret processing apparatus, wherein an electric field space is formed between the charged electrode and the ground electrode.
前記非導電性材に液滴を噴射する液滴噴射器と、
前記非導電性材を介して、前記液滴噴射器から噴射される液滴の噴射方向に平行に対向配置される荷電電極と接地電極とを有し、
前記荷電電極と前記接地電極との間で電界空間を形成することを特徴とするエレクトレット加工装置。 An electret processing device for causing a droplet to collide with a non-conductive material and charging the non-conductive material,
A droplet ejector that ejects droplets onto the non-conductive material;
Via the non-conductive material, and having a charged electrode and a ground electrode that are arranged to face each other in parallel to the ejection direction of the droplet ejected from the droplet ejector,
An electret processing apparatus, wherein an electric field space is formed between the charged electrode and the ground electrode.
前記電圧印加手段は、前記液滴噴射器から噴射される液滴の帯電電位と同極性の電圧を前記荷電電極に印加することを特徴とするエレクトレット加工装置。 The electret processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a voltage applying unit that applies a voltage to the charged electrode,
The electret machining apparatus, wherein the voltage application means applies a voltage having the same polarity as a charging potential of a droplet ejected from the droplet ejector to the charging electrode.
前記非導電性材に液滴を噴射する液滴噴射器と、
前記非導電性材が配置され、前記液滴噴射器に対向して配置される接地電極と、
前記液滴噴射器と前記接地電極との間に設けられ、前記液滴噴射器から噴射された液滴の速度を増幅させる増速器と、を備えたことを特徴とするエレクトレット加工装置。 An electret processing device for causing a droplet to collide with a non-conductive material and charging the non-conductive material,
A droplet ejector that ejects droplets onto the non-conductive material;
The non-conductive material is disposed, and a ground electrode disposed to face the droplet ejector;
An electret processing apparatus comprising: a speed increasing device provided between the liquid droplet ejector and the ground electrode and amplifying the speed of the liquid droplet ejected from the liquid droplet ejector.
前記接地電極を回動させる回動機構を備えたことを特徴とするエレクトレット加工装置。 It is the electret processing apparatus of Claim 6, Comprising:
An electret processing apparatus comprising a rotation mechanism for rotating the ground electrode.
前記非導電性材に向かって液滴を噴射する噴射工程と、前記液滴が前記非導電性材に衝突する前に、電圧印加された荷電電極によって前記液滴を帯電する帯電工程と、を有することを特徴とするエレクトレット加工方法。 An electret processing method of causing a droplet to collide with a non-conductive material and charging the non-conductive material,
An ejection step of ejecting droplets toward the non-conductive material; and a charging step of charging the droplets with a charged electrode to which a voltage is applied before the droplet collides with the non-conductive material. An electret processing method comprising:
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