JP2010144266A - 高分子ウェブの製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電荷誘導紡糸法により生成したファイバーを堆積して成る高分子ウェブの製造において、高分子ウェブの均一性を安定して確保することができる高分子ウェブの製造方法及び装置を提供する。
【解決手段】原料液５を帯電させて容器６の小穴７から流出させ、空間中で延伸させてファイバーを生成し、生成したファイバーを収集し堆積させてウェブを形成する高分子ウェブの製造装置において、原料液５を帯電させるために小穴７に供給される電流値を検出する電流値検出手段１６を設け、制御手段１３にて、容器７に供給する原料液５の圧力を調整する圧力調整手段としての調圧弁１１を検出電流値に基づいて制御するなどファイバーの生成条件を調整することで均一な高分子ウェブを製造し、また異常報知部１８を作動させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電荷誘導紡糸法にて生成した高分子物質から成るファイバーを収集・堆積させて製造される高分子ウェブの製造方法及び装置に関するものである。

従来、高分子物質から成る微細なファイバーを製造する方法として、電荷誘導紡糸法（エレクトロスピニング法とも称される）が知られている。電荷誘導紡糸法は、小穴から原料液を流出させるとともに外部から電界をかけて原料液を帯電させることで、流出した原料液を延伸させて微細なファイバーを生成するもので、こうして生成したファイバーを収集・堆積させることで不織布などの高分子ウェブを製造する方法は知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載された不織布の製造方法は、図１１に示すように、高分子化合物を含有する原料液を紡出部Ａから正又は負に帯電させて紡出し、紡出部Ａとは逆極性に帯電させた板状の電極Ｂに向けて流動させ、かつ紡出部Ａと電極Ｂの間に、複数の孔を有する平面状構造体Ｃを配置し、この平面状構造体Ｃ上に生成されたファイバーを堆積させて不織布を製造するように構成されている。Ｄは紡出部Ａと電極Ｂを上記のように帯電させる高電圧発生部である。この構成によれば、生成されたファイバーを堆積させる堆積部の均一な帯電分布を安全にかつ安定して確保することができかつ堆積したファイバーの熱風乾燥にも適しているので、均一な形状及び特性の不織布を高速かつ安全に量産することができるという利点を有することが記載されている。
特開２００５−２７３０６７号公報

ところが、特許文献１に記載された構成では、紡出部Ａから原料液が流出して生成されるファイバーの量が、時間とともに又は周囲環境の変化によって変動するのを避けることができず、製造される不織布の均一性を確保することができないという問題がある。その原因としては、時間とともに小穴の周囲に原料液や高分子物質が付着して原料液の流出量が変化したり、周囲環境の温度や湿度によって原料液の帯電状態及び電荷誘導紡糸作用が大きく影響を受けることなどによるものと考えられる。さらに、長期にわたってファイバーを生成する場合には、それ以外の種々の要因によっても生成量の安定性を確保するのが困難であるという問題がある。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、電荷誘導紡糸法により生成したファイバーを堆積して成る高分子ウェブの製造において、高分子ウェブの均一性を安定して確保することができる高分子ウェブの製造方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の高分子ウェブの製造方法は、原料液を帯電させて容器の小穴から流出させ、空間中で延伸させてファイバーを生成し、生成したファイバーを収集し堆積させてウェブを形成する高分子ウェブの製造方法であって、原料液を帯電させるために小穴に供給される電流値を検出する工程と、検出電流値に基づいてファイバーの生成状態を認識し、生成条件の調整または異常報知を行う処理工程とを有するものである。

この構成によれば、電荷誘導紡糸法によるファイバーの生成工程中において、小穴に供給される電流値は、ファイバーの生成状態と直接的な関係性を持ち、正常なファイバー生
成状態における原料液の供給圧力又は供給量と電流値の関係を予め求めておくことにより、検出した電流値が予め設定した所定の許容範囲を超えた時には、漏電が生じていたり、ファイバーが適正に生成されずに原料液が液滴状態で流出したり、小穴の目詰まりによって原料液の流出量が極端に低下している等の異常状態であることが判明するので、異常報知することで、そのような異常状態を速やかに認識して適切な対処をすることができ、また所定の許容範囲内であっても、原料液の供給条件、電界強度などの生成条件を調整することでファイバーの生成状態を望ましい状態にすることができる。

また、処理工程が、検出電流値が所定値になるように生成条件を調整するものであると、電流検出値が所定値に一定している状態ではファイバーの生成量が一定となっているため、そのファイバーを堆積して成る高分子ウェブの均一性を安定して確保することができる。

また、処理工程が、容器に供給される原料液の圧力で小穴から原料液を流出させる高分子ウェブの製造方法において、検出電流値が所定値になるように容器内の原料液の圧力を調整するものであると、容器内の原料液の圧力を調整することで、ファイバーの生成量が一定となって高分子ウェブの均一性を安定して確保することができる。

また、処理工程が、容器の回転により作用する遠心力で小穴から原料液を流出させる高分子ウェブの製造方法において、検出電流値が所定値になるように容器の回転速度を調整するものであると、容器の回転速度を調整することで、ファイバーの生成量が一定となって高分子ウェブの均一性を安定して確保することができる。

また、処理工程が、小穴とそれに対向して配置された電極の間の印加電圧によって原料液を帯電させる高分子ウェブの製造方法において、検出電流値が所定値になるように印加電圧を調整するものであると、印加電圧を調整して電界強度を調整することでファイバーの生成量が一定となり、高分子ウェブの均一性を安定して確保することができる。

また、本発明の高分子ウェブの製造装置は、原料液を帯電させて容器の小穴から流出させ、小穴と小穴に対して空間をあけて配置した収集電極との間の空間中で延伸させてファイバーを生成し、生成したファイバーを収集電極上に収集し堆積させてウェブを形成する高分子ウェブの製造装置であって、容器内に原料液を供給する原料液供給手段と、原料液を帯電させるための電界を発生させる電界発生手段と、電界発生手段から容器に供給される電流を検出する電流検出手段と、原料液供給手段にて容器内に供給する原料液の圧力を検出する圧力検出手段と、電流検出手段による検出電流値が所定値になるように原料液供給手段にて容器内に供給する原料液の圧力を調整する制御手段とを備えたものである。

この構成によれば、電界発生手段から容器に供給される電流値が所定値になるように容器内の原料液の圧力を調整することによって、上記のようにファイバーの生成量を一定に保つことができ、ファイバーを堆積して成る高分子ウェブの均一性を安定して確保することができるという効果を奏することができる。

また、本発明の他の高分子ウェブの製造装置は、原料液を帯電させて容器の小穴から流出させ、小穴と小穴に対して空間をあけて配置した収集電極との間の空間中で延伸させてファイバーを生成し、生成したファイバーを収集電極上に収集し堆積させてウェブを形成する高分子ウェブの製造装置であって、容器内に原料液を供給する原料液供給手段と、容器をその軸心回りに回転させる回転手段と、原料液を帯電させるための電界を発生させる電界発生手段と、電界発生手段から小穴に供給される電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段による検出電流値が所定値になるように回転手段による容器の回転速度を調整する制御手段とを備えたものである。

この構成によれば、回転手段による容器の回転に伴って作用する遠心力で小穴から原料液を流出させてファイバーの生成する装置の場合に、電界発生手段から容器に供給される電流値が所定値になるように回転手段による容器の回転速度を調整することによって、上記のようにファイバーの生成量を一定に保つことができ、ファイバーを堆積して成る高分子ウェブの均一性を安定して確保することができるという効果を奏することができる。

また、本発明のさらに別の高分子ウェブの製造装置は、原料液を帯電させて容器の小穴から流出させ、小穴と小穴に対して空間をあけて配置した収集電極との間の空間中で延伸させてファイバーを生成し、生成したファイバーを収集電極上に収集し堆積させてウェブを形成する高分子ウェブの製造装置であって、容器内に原料液を供給する原料液供給手段と、原料液を帯電させるための電界を発生させる電界発生手段と、電界発生手段から容器に供給される電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段による検出電流値が所定値になるように電界発生手段による印加電圧を調整する制御手段とを備えたものである。

この構成によれば、検出電流値が所定値になるように電界発生手段による印加電圧を調整して原料液を帯電させる電界強度を調整することで、上記のようにファイバーの生成量を一定に保つことができ、ファイバーを堆積して成る高分子ウェブの均一性を安定して確保することができるという効果を奏することができる。

また、電界発生手段は、小穴と収集電極との間に電位差を発生させる電源を備えた構成とすることができ、小穴から流出する原料液を帯電させる電界発生用とファイバー収集用の電極を１つの電極で共用でき、構成を簡略化できる。

また、電界発生手段は、容器を回転させる構成において、容器の周囲に配置した環状電極と、小穴と環状電極との間に電位差を発生させる電源を備えた構成とすることもでき、容器の周囲に電界発生用の環状電極を配置することで、あまり高い電圧を発生する電源を用いることなく容易により強い電界を発生でき、小穴から流出する原料液を効率的に帯電させることができるとともに、その電界によって容器の小穴からの帯電した原料液の流出を促進することができ、ファイバーの生成効率を向上することができる。

また、収集電極上に沿って被堆積部材を移動させる被堆積部材の送給手段を設けると、被堆積部材を移動させながらその上に生成されたファイバーを堆積させて高分子ウェブを製造することで、高分子ウェブを連続的に製造することができる。

また、本発明のさらに別の高分子ウェブの製造装置は、原料液を帯電させて容器の小穴から流出させ、小穴と小穴に対して空間をあけて配置した収集電極との間の空間中で延伸させてファイバーを生成し、生成したファイバーを収集電極上に収集し堆積させてウェブを形成する高分子ウェブの製造装置であって、容器内に原料液を供給する原料液供給手段と、原料液を帯電させるための電界を発生させる電界発生手段と、電界発生手段から容器に供給される電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段による検出電流値が所定の異常判定値を超えたときに異常報知部を作動させる制御手段を備えたものである。

この構成によると、検出した電流値が予め設定した所定の異常判定値を超えた時に異常状態となっていることが報知されるので、例えば漏電を生じていたり、ファイバーが適正に生成されずに原料液が液滴状態で流出していたり、小穴の目詰まりによって原料液の流出量が極端に低下している等の異常状態であることが直ちに判明するので、異常状態に対して速やかに適切な対処をすることができる。

本発明の高分子ウェブの製造方法及び装置によれば、電荷誘導紡糸法によるファイバーの生成工程中において、原料液を帯電させるために供給される電流値を検出し、その検出電流値に基づいてファイバーの生成条件の調整を行ったり、異常報知を行うことによって、ファイバーの生成状態を望ましい状態にして均一な高分子ウェブを製造することができ、また異常状態となったときに速やかに認識して適切な対処をすることができる。

以下、本発明の高分子ウェブの製造方法及び装置の各実施形態について、図１〜図１０を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の高分子ウェブの製造装置の第１の実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。

図１において、１は高分子ウェブ製造装置であって、紡糸部２と、紡糸部２に対して空間をあけて配設された収集電極３と、収集電極３上に配置された被堆積部材４とを備えている。紡糸部２は、原料液５が収容される容器６の収集電極３に対向する端部に、図１の紙面に垂直な方向に列状に配置された複数の若しくは単一の小穴７を設けた構成とされている。容器６内には原料液供給手段８にて原料液５が供給される。原料液供給手段８は、原料液５を貯留したタンク９と、原料液５を送給するポンプ１０と、供給圧力を調整する圧力調整手段としての調圧弁１１と、供給圧力を検出する圧力検出手段１２とを備え、制御手段１３にて圧力検出手段１２による検出圧力に基づいてポンプ１０と調圧弁１１を制御し、容器６に供給する原料液５の圧力を制御して、容器６内の原料液５の圧力を任意に調整できるように構成されている。

容器６は、少なくとも小穴７及びその近傍部が導電性を有しており、その小穴７に給電回路１４を介して電界発生手段としての高圧電源１５が接続され、小穴７に所定の高電圧Ｖ１を印加し、電気的に接地された収集電極３との間の空間に電界を発生するように構成されている。なお、小穴７と収集電極３の間の空間に電界を発生すればよいので、逆に収集電極３側に高圧電源１５を接続し、小穴７側を接地した構成としても良い。給電回路１４には、供給される電流値を検出する電流検出手段１６が配設され、その検出信号が制御手段１３に入力されている。

被堆積部材４は薄い帯状部材から成り、供給ロール１７ａから引き出し、収集電極３上を通して巻取ロール１７ｂに巻き取るようにした送給手段１７にて連続的に移動させるように構成されている。この被堆積部材４上に生成されたファイバーｆが堆積することで高分子ウェブが連続的に製造され、かつ被堆積部材４とともに回収されるように構成されている。

制御手段１３は、電流検出手段１６による検出電流値が所定の異常判定値を超えたときに異常報知部１８を作動させ、例えば漏電を生じていたり、ファイバーが適正に生成されずに原料液５が液滴状態で流出していたり、小穴７の目詰まりによって原料液５の流出量が極端に低下しているなどの異常状態が発生していることを報知するように構成されている。

原料液５は、高分子物質を溶媒に溶解したものであり、その高分子物質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−ｍ−フェニレンテレフタレート、ポリ−ｐ−フェニレンイソフラテート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステルカーボネート、ナイロン、アラミド、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、ポリペプチド等が好適なものとして例示でき、これらより選ばれる少なくとも一種が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。

また、使用できる溶媒としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジベンジルアルコール、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、アセトン、ヘキサフルオロアセトン、フェノール、ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、塩化メチル、塩化エチル、塩化メチレン、クロロホルム、ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、四塩化炭素、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、臭化メチル、臭化エチル、臭化プロピル、酢酸、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、シクロペンタン、ｏ−キシレン、ｐ−キシレン、ｍ−キシレン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ピリジン、水等を例示でき、これらより選ばれる少なくとも一種が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。また、溶媒と高分子物質との混合比率は、溶媒と高分子物質により異なるが、溶媒量が約６０％から９８％の間が望ましい。

また、原料液５には、高分子物質と溶媒のほかに無機質固体材料を混入することも可能である。この無機質固体材料としては、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、弗化物、硫化物等を挙げることができるが、耐熱性、加工性などの観点からは酸化物を用いるのが好ましい。酸化物としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＳｎＯ２、ＺｒＯ２、Ｋ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＺｎＯ、Ｓｂ２Ｏ３、Ａｓ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｙ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｎｂ２Ｏ５等を例示でき、これらより選ばれる少なくとも一種が用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。このようにＴｉＯ２などの無機質固体材料を混入することで、防臭・抗菌機能や各種触媒機能を奏する機能性ナノファイバーから成る高分子ウェブを製造することができる。

以上の構成において、原料液供給手段８にて調圧弁１１で所定の圧力に制御した原料液５を容器６内に供給して容器６内を所定圧力に保持し、かつ高圧電源１５から小穴７に高電圧を印加して収集電極３との間の空間に電界を形成すると、原料液５が帯電した状態で小穴７から流出して電荷誘導紡糸作用によってファイバーｆが生成されるとともに、生成されたファイバーｆが収集電極３に向けて流動し、収集電極３上を移動する被堆積部材４上に堆積して高分子ウェブが連続的に形成される。

上記のように電荷誘導紡糸作用にてファイバーｆを生成する際には、原料液５に電荷を帯電させるために高圧電源１５から小穴７に向けて電流が流れ、その電流値が電流検出手段１６で検出される。ここで、検出電流値とそのときのファイバー生成量は、図２に示すように比例関係を有している。従って、その電流値を電流検出手段１６にて検出して制御手段１３で認識することによって、ファイバーの生成量を認識することができる。また、他の生成条件を一定にした状態で、容器６内の原料液５の圧力、すなわち原料液供給手段
８による原料液５の供給圧力と、生成されるファイバーｆの生成量とは、図３に示すように、線形的な相関関係を有している。そのため、ファイバーｆの生成量と比例関係にある検出電流値を一定にするように調圧弁１１を制御することによって、ファイバーｆの生成量を一定に保つことができ、ファイバーｆを堆積して成る高分子ウェブの均一性を安定して確保することができるという効果を奏することができる。

かくして、制御手段１３による制御動作として、図４に示すように、装置起動後、ファイバーｆの生成量の指令値に対応した所定の検出電流値になるまで、調圧弁１１の制御はオフ状態として所定の指令値に固定的に設定し、その後所定の検出電流値に達すると調圧弁１１の制御をオンし、検出電流値が指令値を超えると、供給圧力を低下させるように調圧弁１１を調整し、それによって検出電流値が低下し、その後検出電流値が指令値以下になると、供給圧力を上昇させるように調圧弁１１を調整し、それによって検出電流値が上昇し、その後検出電流値が指令値以上になると、供給圧力を低下させるように調圧弁１１を調整するという制御動作を繰り返すことにより、生成量をほぼ一定に保つことができる。

具体例を示すと、原料液５が高分子物質としてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、溶媒として水（９０重量％）を用いた場合で、小穴７の直径を０．３ｍｍ、高圧電源１５の出力電圧を５０ｋＶとし、原料液５の供給圧力を０．１〜０．２ＭＰａとしたとき、電流検出手段１６による検出電流値が１００〜２００μＡ程度となり、そのときのファイバー生成量は０．４〜０．５ｇ／ｈ程度となる。

このように本実施形態によれば、電界発生手段である高圧電源１５から容器６の小穴７に供給される電流値が所定値になるように、調圧弁１１を制御して容器６内の原料液５の圧力を調整することによって、ファイバーｆの生成量を一定に保つことができ、ファイバーｆを堆積して成る高分子ウェブの均一性を安定して確保することができるという効果を奏することができる。

また、制御手段１３において、電流検出手段１６にて検出した電流値が予め設定した所定の許容範囲を超えているか否かを判定し、許容範囲を超えた時には異常報知部１８を作動させることによって、高分子ウェブの製造工程中に漏電が生じていたり、ファイバーｆが適正に生成されずに原料液５が液滴状態で流出したり、小穴７の目詰まりによって原料液５の流出量が極端に低下している等の異常状態であることを速やかに認識することができ、適切な対処をすることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の高分子ウェブの製造装置の第２の実施形態について、図５〜図７を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明においては、先行する実施形態の構成要素と同一の構成要素について同じ参照符号を付して説明を省略し、主として相違点についてのみ説明する。

上記第１の実施形態では検出電流値に基づいて原料液５の供給圧力を調整する例を示したのに対して、本実施形態は、紡糸部２を構成している回転容器２１の回転速度を調整するようにしたものである。

具体的には、図５に示すように、紡糸部２が、外周面に複数（例えば１２個）の小穴７が形成され、軸心回りに回転自在に支持された回転容器２１にて構成され、回転容器２１に対してその軸心方向に間隔をあけて収集電極２２が配設されている。収集電極２２は多孔板にて構成されるとともに、吸引ファン２３に接続された吸引フード２４の開口部２４ａに配置されている。吸引フード２４の開口部２４ａの端縁に沿ってメッシュ状体から成
る通気性の被堆積部材２５が配置されるとともに、この被堆積部材２５を移動させる送給手段２６が設けられている。回転容器２１の収集電極２２の配置側とは反対側の端面の軸心部から中空回転軸２７が一体的に延出されるとともに中空回転軸２７が支持フレーム２８にて回転自在に支持され、かつこの中空回転軸２７が伝達歯車列２９を介して支持フレーム２８に設置された回転手段としてのモータ３０にて回転駆動可能に構成されている。モータ３０は、制御手段１３にて制御されるモータ制御部３１にて駆動制御される。中空回転軸２７の一端は回転容器２１内に連通し、他端は回転管継手３２を介して原料液供給手段８に接続され、回転容器２１内に原料液を供給するように構成されている。

回転容器２１は中空回転軸２７を介して電気的に接地され、その接地回路３３に電流検出手段１６が配設されている。そして、収集電極２２に対して、回転容器２１と収集電極２２の間に電界を発生する電界発生手段としての高圧電源１５が接続されている。また、図５に仮想線で示すように、必要に応じて回転容器２１の周囲に間隔をあけて環状電極３４が配設されるとともに、この環状電極３４に電界発生手段としての高圧電源３５を接続した構成とするのが好適である。

この構成によると、回転容器２１内に原料液供給手段８にて原料液５を供給しつつ、モータ３０にて回転容器２１を、例えば数１００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍの回転速度で回転させることで、回転容器２１の回転によって遠心力が作用し、上記と同様に小穴７から電荷を帯電された原料液５が流出し、電荷誘導紡糸法にてファイバーｆが生成される。生成されたファイバーｆは、吸引ファン２３によって発生された吸引フード２４の開口部２４ａに向けて流れる吸引気流３６に乗るとともに、ファイバーｆの帯電によって回転容器２１から収集電極２２に向かう電界の作用を受けて収集電極２２に向けて偏向して流動し、移動する被堆積部材２５上に堆積して高分子ウェブが連続的に製造される。

この高分子ウェブの製造工程において、他の生成条件を一定にしたときには、図６に示すように、回転容器２１の回転速度と生成されるファイバーの生成量とが線形的な相関関係を有しており、そのため上記のようにファイバーｆの生成量と比例関係にある検出電流値を一定にするように回転手段としてのモータ３０にて回転容器２１の回転速度を調整することによって、上記のようにファイバーｆの生成量を一定に保つことができ、生成されたファイバーｆを堆積して成る高分子ウェブの均一性を安定して確保することができるという効果を奏することができる。

かくして、制御手段１３による制御動作は、図７に示すように、装置起動後、ファイバーｆの生成量の指令値に対応した所定の検出電流値になるまで、モータ３０の制御はオフ状態として所定の指令値に固定的に設定し、所定の検出電流値に達するとモータ３０の回転速度の制御をオンし、検出電流値が指令値を超えると、回転速度を低下させ、それによって検出電流値が低下し、その後検出電流値が指令値以下になると、回転速度を上昇させ、それによって検出電流値が上昇し、その後検出電流値が指令値以上になると、回転速度を低下させるという制御動作を繰り返すことにより、生成量をほぼ一定に保つことができ、高分子ウェブの均一性を安定して確保することができる。

なお、本実施形態において、図５に仮想線で示したように、回転容器２１の周囲に環状電極３４を配置して回転容器２１と環状電極３４との間に電界を発生させるようにすると、高圧電源３５としてあまり高い電圧を発生する電源を用いることなく容易に回転容器２１と環状電極３４の間に強い電界を発生させることができ、小穴７から流出する原料液５を効率的に帯電させることができるとともに、その電界によって回転容器２１の小穴７から帯電した原料液５が流出するのを促進することができるため、ファイバーｆの生成効率を向上することができる。

このように本実施形態によれば、モータ３０による回転容器２１の回転に伴って作用する遠心力で小穴７から原料液５を流出させてファイバーｆを生成する装置の場合に、接地回路３３を通して回転容器２１に供給される電流値が所定値になるようにモータ３０による回転容器２１の回転速度を調整することによって、上記のようにファイバーｆの生成量を一定に保つことができ、ファイバーｆを堆積して成る高分子ウェブの均一性を安定して確保することができるという効果を奏することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の高分子ウェブの製造装置の第３の実施形態について、図８〜図１０を参照して説明する。

上記第１の実施形態では検出電流値に基づいて原料液の供給圧力を調整し、第２の実施形態では回転手段による回転容器の回転速度を調整する例を示したのに対して、本実施形態では電界発生手段による印加電圧を調整するようにしたものである。

具体的には、図８に示すように、電界発生手段として、出力電圧を可変できる出力可変高圧電源４１を適用し、制御手段１３にて出力可変高圧電源４１による出力電圧Ｖを調整するように構成されている。すなわち、他の生成条件を一定にしたときには、図９に示すように、容器６の小穴７に対する印加電圧と生成されるファイバーｆの生成量とが線形的な相関関係を有しており、そのため上記のようにファイバーｆの生成量と比例関係にある検出電流値を一定にするように印加電圧を調整することで、ファイバー生成量を精度良く一定に維持することができ、そのファイバーｆを堆積した高分子ウェブの均一性を確保することができる。

かくして、制御手段１３による制御動作は、図１０に示すように、装置起動後、ファイバーｆの生成量の指令値に対応した所定の検出電流値になるまで、印加電圧の制御はオフ状態として所定の指令値に固定的に設定し、所定の検出電流値に達すると出力可変高圧電源４１による印加電圧Ｖの制御をオンし、検出電流値が指令値を超えると、印加電圧Ｖを低下させ、それによって検出電流値が低下し、その後検出電流値が指令値以下になると、印加電圧Ｖを上昇させ、それによって検出電流値が上昇し、その後検出電流値が指令値以上になると、印加電圧Ｖを低下させるという制御動作を繰り返すことにより、生成量をほぼ一定に保つことができる。

このように本実施形態によれば、検出電流値が所定値になるように印加電圧を調整して電界強度を調整することによって、ファイバーｆの生成量が一定となり、高分子ウェブの均一性を安定して確保することができる。

なお、以上の実施形態では、検出電流値に基づいて、原料液５の供給圧力や、回転容器２１の回転速度や、電界発生手段による印加電圧Ｖを、それぞれ個別に調整する例を説明したが、検出電流値が所定値になるように、これらの制御因子を組み合わせて調整するようにしても良いことは重ねて詳しく説明するまでもない。

なお、実施の形態においては、電流指令値に対して、その値になるように制御を行っているが、「検出電流値が所定値になるように生成条件を調整すること」には、電流指令値に対して許容値を設けて、その許容値内に入れば、正常に制御していると判断し、許容値外になった場合には、許容値内に入るように制御を行う場合も含むものとする。

本発明の高分子ウェブの製造方法及び装置によれば、電荷誘導紡糸法によるファイバーの生成工程中において、原料液を帯電させるために供給される電流値を検出し、その検出
電流値に基づいてファイバーの生成条件の調整を行ったり、異常報知を行うことによって、ファイバーの生成状態を望ましい状態にして均一な高分子ウェブを製造することができ、また異常状態となったときに速やかに認識して適切な対処をすることができるので、高分子ウェブの生産に好適に利用することができる。

本発明の第１の実施形態の高分子ウェブの製造装置の全体概略構成図。 電流値とファイバーの生成量の関係を示すグラフ。 同実施形態における原料液の供給圧力とファイバーの生成量の関係を示すグラフ。 同実施形態における制御動作の説明図。 本発明の第２の実施形態の高分子ウェブの製造装置の全体概略構成図。 同実施形態における容器の回転速度とファイバーの生成量の関係を示すグラフ。 同実施形態における制御動作の説明図。 本発明の第３の実施形態の高分子ウェブの製造装置の全体概略構成図。 同実施形態における印加電圧とファイバーの生成量の関係を示すグラフ。 同実施形態における制御動作の説明図。 従来例の高分子ウェブの製造装置の構成概念図。

符号の説明

１ 高分子ウェブ製造装置
２ 紡糸部
３ 収集電極
４ 被堆積部材
５ 原料液
６ 容器
７ 小穴
８ 原料液供給手段
１１ 調圧弁
１２ 圧力検出手段
１３ 制御手段
１５ 高圧電源（電界発生手段）
１６ 電流検出手段
１７ 送給手段
１８ 異常報知部
２１ 回転容器
２２ 収集電極
２５ 被堆積部材
２６ 送給手段
３０ モータ（回転手段）
３１ モータ制御部
３４ 環状電極
３５ 高圧電源（電界発生手段）
４１ 出力可変高圧電源（電界発生手段）
ｆ ファイバー

Claims (12)

1. 原料液を帯電させて容器の小穴から流出させ、空間中で延伸させてファイバーを生成し、生成したファイバーを収集し堆積させてウェブを形成する高分子ウェブの製造方法であって、
   原料液を帯電させるために小穴に供給される電流値を検出する工程と、
   検出電流値に基づいてファイバーの生成状態を認識し、生成条件の調整または異常報知を行う処理工程とを
   有することを特徴とする高分子ウェブの製造方法。
2. 処理工程は、検出電流値が所定値になるように生成条件を調整することを特徴とする請求項１記載の高分子ウェブの製造方法。
3. 処理工程は、容器に供給される原料液の圧力で小穴から原料液を流出させる高分子ウェブの製造方法において、検出電流値が所定値になるように容器内の原料液の圧力を調整することを特徴とする請求項２記載の高分子ウェブの製造方法。
4. 処理工程は、容器の回転により作用する遠心力で小穴から原料液を流出させる高分子ウェブの製造方法において、検出電流値が所定値になるように容器の回転速度を調整することを特徴とする請求項２記載の高分子ウェブの製造方法。
5. 処理工程は、小穴とそれに対向して配置された電極の間の印加電圧によって原料液を帯電させる高分子ウェブの製造方法において、検出電流値が所定値になるように印加電圧を調整することを特徴とする請求項２記載の高分子ウェブの製造方法。
6. 原料液を帯電させて容器の小穴から流出させ、小穴と小穴に対して空間をあけて配置した収集電極との間の空間中で延伸させてファイバーを生成し、生成したファイバーを収集電極上に収集し堆積させてウェブを形成する高分子ウェブの製造装置であって、
   容器内に原料液を供給する原料液供給手段と、
   原料液を帯電させるための電界を発生させる電界発生手段と、
   電界発生手段から容器に供給される電流を検出する電流検出手段と、
   原料液供給手段にて容器内に供給する原料液の圧力を検出する圧力検出手段と、
   電流検出手段による検出電流値が所定値になるように原料液供給手段にて容器内に供給する原料液の圧力を調整する制御手段とを
   備えたことを特徴とする高分子ウェブの製造装置。
7. 原料液を帯電させて容器の小穴から流出させ、小穴と小穴に対して空間をあけて配置した収集電極との間の空間中で延伸させてファイバーを生成し、生成したファイバーを収集電極上に収集し堆積させてウェブを形成する高分子ウェブの製造装置であって、
   容器内に原料液を供給する原料液供給手段と、
   容器をその軸心回りに回転させる回転手段と、
   原料液を帯電させるための電界を発生させる電界発生手段と、
   電界発生手段から小穴に供給される電流を検出する電流検出手段と、
   電流検出手段による検出電流値が所定値になるように回転手段による容器の回転速度を調整する制御手段とを
   備えたことを特徴とする高分子ウェブの製造装置。
8. 原料液を帯電させて容器の小穴から流出させ、小穴と小穴に対して空間をあけて配置した収集電極との間の空間中で延伸させてファイバーを生成し、生成したファイバーを収集電極上に収集し堆積させてウェブを形成する高分子ウェブの製造装置であって、
   容器内に原料液を供給する原料液供給手段と、
   原料液を帯電させるための電界を発生させる電界発生手段と、
   電界発生手段から容器に供給される電流を検出する電流検出手段と、
   電流検出手段による検出電流値が所定値になるように電界発生手段による印加電圧を調整する制御手段とを
   備えたことを特徴とする高分子ウェブの製造装置。
9. 電界発生手段は、小穴と収集電極との間に電位差を発生させる電源を備えていることを特徴とする請求項６〜８の何れか１つに記載の融高分子ウェブの製造装置。
10. 電界発生手段は、容器の周囲に配置した環状電極と、小穴と環状電極との間に電位差を発生させる電源を備えていることを特徴とする請求項７記載の融高分子ウェブの製造装置。
11. 収集電極上に沿って被堆積部材を移動させる被堆積部材の送給手段を設けたことを特徴とする請求項６〜１０の何れか１つに記載の高分子ウェブの製造装置。
12. 原料液を帯電させて容器の小穴から流出させ、小穴と小穴に対して空間をあけて配置した収集電極との間の空間中で延伸させてファイバーを生成し、生成したファイバーを収集電極上に収集し堆積させてウェブを形成する高分子ウェブの製造装置であって、
    容器内に原料液を供給する原料液供給手段と、
    原料液を帯電させるための電界を発生させる電界発生手段と、
    電界発生手段から容器に供給される電流を検出する電流検出手段と、
    電流検出手段による検出電流値が所定の異常判定値を超えたときに異常報知部を作動させる制御手段を
    備えたことを特徴とする高分子ウェブの製造装置。