JP5036427B2 - 不織布製造装置 - Google Patents
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Description
さらに詳しくは、小型化・軽量化・長寿命化を図ったエレクトロスピニング法を用いた不織布製造装置に関する。
円筒状の吐出針と基板との間に高電圧を印加した状態で導電性を有する高分子溶液や金属化合物分散液等の液状素材を基板に向けて噴射(ジェット)させると、液滴が帯電すると同時に電気力線に沿って基板方向に引き伸ばされて筋状に伸びる。
この時、液滴の表面張力を帯電した電荷による反発力が上回ったとき、液滴の状態が不安定になりフラッシュ的に広がる現象、すなわち、ジェットのブレークアップが発生する。
その結果、ジェットが微細繊維状になって基板上に連続して堆積し、立体的な網目を有する三次元構造の不織布が得られるというものである。
この不織布製造装置400は、離間配置された金属製の駆動ローラ420と従動ローラ430との間に、無端循環状の金属ベルト410が掛架されている。
そして、金属ベルト410の走行面に向けて金属製で円筒状の吐出針450が設置されており、この吐出針450に不織布を構成する材料を含有した液状素材がポンプ等の噴射手段462によりパイプ460を通じて供給される。
液状素材は、タンク466に備蓄されており、パイプ464を通じて噴射手段462に供給される。
吐出針450と金属ベルト410の間には、高電圧電源440により30KV程度の電圧が掛けられている。
その結果、駆動モータ428を稼動することによって、駆動ローラ420と従動ローラ430に両端を支持された金属ベルト410が無端循環走行する。
この時、金属ベルト410が蛇行しないように蛇行防止部材480により金蔵ベルト410の側端面をガイドしている。
図5は、図4の矢視V方向から見たときの概略正面図である(例えば、特許文献2、3参照)。
この時、金属ベルト410を掛架する駆動ローラ420及び従動ローラ430の直径R2が小さいと疲労破壊を起こすため寿命が短くなる。
そのため、経験値によれば、ローラの直径R2は、金属ベルト410の厚みD2の少なくとも600倍ほどの大きなもの、すなわち、600×D2≦R2の条件を満たすことが要求される。
したがって、直径が600mm以上ものローラを使用することが余儀なくされていた。
さらに、金属ベルト410は、無端循環走行中に蛇行しやすいため、蛇行防止部材480により金蔵ベルト410の側面をガイドする必要があった。
その結果、金属ベルト410の側端面と蛇行防止部材480が摺接し摩耗の原因となるとともに、耳障りな金属音が発生していた。
さらに、一方のローラ(図4においては、従動ローラ430)が図示はされていないが牽引手段(張力機構)に取り付けられているため、駆動ローラ420と従動ローラ430との配置を変更することが容易でなく、金属ベルト410の架け替えやベルト長の違うものへの変更が容易ではなかった。
さらに金属ベルト410全体に高電圧が印加されているため作業者が誤って装置に接触すると感電し危険であった。
さらに、ベルトの変更や架け替え時における作業負担が著しく軽減される。
しかも、製造装置を頑強なものとする必要がないため、樹脂ベルトの幅や長さを大きくすることも可能であり、不織布製造上の自由度が格段に向上する。
また、導電性ウレタンからなる帯電防止層は、100kΩcm以下の導電性を有しているが、走行面の裏側は絶縁体で構成されているため、樹脂ベルトには、直接高電圧が掛かることがないので、作業者が誤って樹脂ベルトを触ったとしても感電することがなく、安全性が飛躍的に向上する。
しかも、樹脂ベルトの側端面をガイドする蛇行防止部材が必要ないので部品点数が減り装置の小型化が図られる。
さらに、蛇行防止ガイドと蛇行防止溝は、樹脂ベルトの走行面の裏側において係合しているだけで、ほとんど摺動しないので摩耗粉の発生及び飛散が抑制される。
図1は、本発明の不織布製造装置100の全体の構成を示す概略側面図であり、図2は、図1の矢視II方向から見たときの概略正面図であり、図3は、図2のIII−III線で切断したときの断面図である。
本実施例における樹脂ベルト110の材質・構成としては、図3にその断面を示したように、高強力、高弾性率、耐薬品性等の物性に優れたポリエステルの縦糸と横糸からなる幅剛性のある厚みが約0.7mmの帆布を芯体112として用い、その表面、すなわち、不織布が形成される表面に帯電防止層116として機能する導電性ウレタンからなる約0.2mmの層を熱溶着しており、帆布からなる芯体112と導電性ウレタンからなる帯電防止層116の両者を併せた樹脂ベルト110は、約1mmの厚みD1を有している。
導電性ウレタンは、例えば、ポリウレタンを母材ゴムとして、導電性付与剤としてカーボンブラックや銀粉末を配合したものを用いることができる。
さらに、帆布からなる芯体112の裏面には、芯体112の両側端面から所定の距離を離間させて長手方向に沿って配置したウレタンからなる2本の蛇行防止ガイド114を熱溶着している。
この時、帆布からなる芯体112の裏面に予めウレタンを含浸させておくことにより、ポリエステルからなる布目状の芯体112とウレタンからなる蛇行防止ガイド114との親和性が向上し、芯体112と蛇行防止ガイド114との接合強度が著しく向上する。
液状素材は、タンク166に備蓄されておりパイプ164を通じて噴射手段162に供給される。
樹脂ベルト110上に堆積される繊維は、前述したように噴射された液状素材のブレークアップによって、微細繊維状になるため、樹脂ベルト110上に堆積される繊維の直径と、吐出針150の内径とは直接関係していない。
本実施例では、吐出針150の内径を約1mmにしている。
吐出針150と樹脂ベルト110の走行面の裏側に近接して配置した電極板180間には、高電圧電源140により30KV程度の電圧が印加されている。
そして、駆動モータ128を稼動することによって、駆動ローラ120と従動ローラ130に掛架された樹脂ベルト110が無端循環走行する。
駆動ローラ120と従動ローラ130の直径R1は、樹脂ベルト110が高い弾力性を有しているため、樹脂ベルト110の厚みD1が約1mmの場合、100mm程度の細いローラを使用することが可能であり、その結果、装置の小型化・軽量化が図られる。
なお、本実施例では、蛇行防止ガイド114を2本設けているが、蛇行防止ガイド114の数は、1本又は3本以上であっても構わない。
110 ・・・ 樹脂ベルト
410 ・・・ 金属ベルト
112 ・・・ (樹脂ベルトの)芯体
114 ・・・ (樹脂ベルトの)蛇行防止ガイド
116 ・・・ (樹脂ベルトの)帯電防止層
120、420 ・・・ 駆動ローラ
121 ・・・(駆動ローラの)蛇行防止溝
122、422 ・・・ 従動プーリ
124、424 ・・・ 伝動ベルト
126、426 ・・・ 駆動プーリ
128、428 ・・・ 駆動モータ
130、430 ・・・ 従動ローラ
140、440 ・・・ 高電圧電源
150、450 ・・・ 吐出針
160、460 ・・・ パイプ
162、462 ・・・ 噴射手段
164、464 ・・・ パイプ
166、466 ・・・ タンク
170、470 ・・・ 往復動アクチュエータ
180 ・・・ 電極板
480 ・・・ 蛇行防止部材
D1 ・・・ 樹脂ベルトの厚み
D2 ・・・ 金属ベルトの厚み
W1 ・・・ 樹脂ベルトの幅
W2 ・・・ 金属ベルトの幅
R1、R2 ・・・ 駆動ローラ及び従動ローラの直径
Claims (1)
- 離間配置された駆動ローラ及び従動ローラと、前記駆動ローラ及び従動ローラ間に無端循環状に掛架された樹脂ベルトと、該樹脂ベルトの走行面の表側に向けて設置した円筒状の吐出針と、該吐出針の開口部から不織布を構成する材料を含有した液状素材を噴射させる噴射手段と、前記吐出針と駆動ローラ又は従動ローラとの間、あるいは、前記吐出針と樹脂ベルトの走行面の裏側に近接して配置した電極板との間に高電圧を印加する高電圧電源とを備えたエレクトロスピニング法を用いて不織布を製造する不織布製造装置において、
前記樹脂ベルトが、ポリエステル帆布からなる芯体と該芯体の表面に熱溶着した導電性ウレタンからなる帯電防止層と前記芯体の裏面に走行方向に沿って熱溶着したウレタンからなる蛇行防止ガイドとで構成され、
前記蛇行防止ガイドと係合する蛇行防止溝が、前記駆動ローラ及び/又は従動ローラに設けられていることを特徴とする不織布製造装置。
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