JP6517945B2 - 最適化された被覆電極を備えた多孔質媒体の含浸装置 - Google Patents

Description

この発明は、電界を印加することにより多孔質媒体に粉末を含浸させる装置に関する。より詳しくは、例えば、不織布、織布、紙、または連続気泡発泡体さえも含む多孔質媒体に含浸させることが可能な装置に関する。

多孔質媒体に粉末を含浸させるための種々のタイプの方法が、従来技術において知られている。それらは、媒体を用途に応じて機能的にすることを可能とする。例えば、布地に疎水性の粉末を含浸させて、より不浸透性の衣類の製造を可能とするとか、針で縫ったマットに熱接着型の粉末を含浸させて、そのマットを適切な加熱処理した後で構成繊維の粘着を促進するとか、が挙げられる。もちろん、含浸技術は、自動車、健康、環境、その他の多くの他技術分野において使われる。

特許文献１には、交流電界を印加することにより多孔質媒体に含浸させる装置の例が記載されている。その装置は、多孔質媒体の通り道を形成するように向かい合って配置された２枚の金属板を備えている。多孔質媒体は、金属板の間を通る前に予め粉末を振りかけられている。金属板には、当該金属板間に交流電界を発生させるように電圧発生器が接続されていて、システムの当該電極の間を、また場合によっては当該媒体の間を、粉末が移動できるようになっている。当該向かい合った電極の表面は、両電極間で電気アークが形成されないようにガラス遮蔽体で覆われている。装置を起動させて間もなく、遮蔽体に破断箇所の突然の出現が認識され、遮蔽体の破壊、すなわち絶縁破壊が生じた。そうなると、この破壊現象を防止するためにガラス遮蔽体を比較的頻繁に取り替える必要がある。その頻度は、金属電極間の電界の振幅が高い場合は、より高くなりさえする。

この老化現象を遅らせ、したがって装置に対する処置を減らすために、特許文献２は、金属板の各々を順次配列されエアナイフで隔てられた複数本の導電性細片に置き換えることを提案している。同一の使用条件に対してガラス遮蔽体がより遅く劣化することが認められている。この改善された老化耐久性は、電気アークによってガラス遮蔽体に対して加わる電気的応力がより小さくなることと関連しているようである。その代わり、電界強度は、導電性細片で覆われていないガラス遮蔽体の表面でより弱くなっている。結果として、ガラス遮蔽体間の電界は、均質ではない。そうなると、この均質性の欠如を補うために電極の長さを延長することが必要であり、および／または上述の装置で同条件下で得られる含浸に匹敵するように多孔質媒体中に粉末を含浸させるためにガラス遮蔽体間に多孔質媒体を通過させる速度を減じることが必要である。

国際特許公開公報 第ＷＯ ９９／２２９２０号 フランス国特許出願公開公報 第２，９３３，３２７号

多孔質媒体の中には、臨界的な導電率を有するもの、および／または高い相対湿度を有するものがあり、例えば、天然繊維またはセルロース繊維を主成分とする布地がそうである。それらの布地は、この種の材料中での電界の減衰に対処するために、より高い振幅の電界の使用を必要とする。出願人は、結果として、電極間の電界の均質性の欠如および上述したガラス遮蔽物の破壊現象は、とりわけ高い湿度の下で、より大きいことを観測した。

言い換えれば、湿度が高くなると両電極間の電界の良好な品質、とりわけ均質性、にとって不利になるようである。この出願は、改善された老化耐久性を有し、多孔質媒体への粉末のより規則正しい含浸を促進するためにより均質な電界の形成を可能とする、多孔質媒体に粉末を含浸させるための装置を提案しようというものである。

この発明は、電界が高い振幅を有するとき、とりわけ、両電極間に存在する空気または気体をプラズマの形で見えるようにイオン化させるレベルにその振幅が到達したときに、前述した技術的課題を解決することを可能とする含浸装置を提案する。

そのために、この装置は、多孔質媒体を通る交流電界を発生させることができるデバイスを備えてなり、当該デバイスは、当該多孔質媒体の両側面に、つまり、当該多孔質媒体の方向に配置された少なくとも第一の電極と第二の電極を含んでいる。

この発明は、
・第一の電極は、その電極に接触する遮蔽体で覆われており、当該遮蔽体は、６ｋＶ／ｍｍより高い、好ましくは９ｋＶ／ｍｍより高い絶縁耐力を有し、
・第二の電極は、直接的にまたは間接的に保護層で覆われており、当該保護層は、この第二の電極に固定されていて、相対湿度のレベルに拘わらす、とりわけ、７０％を超えるレベルで１×１０¹²Ω／□より高い表面抵抗率を有する
ことを特徴とする。

したがって、この発明は、補足的特性を有する少なくとも一つの層で各電極を覆うことで成り立っている。この組合せは、とりわけ、電界の振幅が高いとき、および／または両電極間の相対湿度が高いときに、両電極間に均質な電界の形成を許容する。

両電極間に高い振幅でもって電界を形成することを可能にするために、第一の電極は、高い絶縁耐力、すなわち、６ｋＶ／ｍｍより高い、さらには９ｋＶ／ｍｍよりもさえ高い絶縁耐力を備えた遮蔽体で覆われている。

第一の電極に接触している遮蔽体は、ガラス、石英、アルミナ、ムライト、ステアタイト、雲母、その他の誘電体材料で作ることができる。

両電極間の電界の均質性を改善するために、保護層が第二の電極を覆っている。表面抵抗率は、電極間距離に等しい長さを有する二つの電極の間で測定した表面抵抗に相当することを想起されたい。表面抵抗率は、抵抗に該当するので、抵抗と同じ単位で表される。しかしながら、混乱を避ける意味で、使われる単位は、Ω・ｃｍ／ｃｍ、あるいは、正方形の二つの向かい合う辺の間で測定した抵抗に関わることを想起して、この出願で以後使うように、正方形当たりのオーム、つまり、Ω／□である。その電気的表面抵抗率が１×１０¹²Ω／□を超える高い値であるために、両電極の間における電圧の差は、忠実に再現される。というのは、保護層の表面の上を電荷がより移動しにくいからである。したがって、電荷は、第二の電極の幾何学的形状に従って分布する。よって、特に電界が高い振幅を有する場合に、第一と第二の電極の間に均質な電界をより容易に発生させることが可能である。

保護層の表面抵抗率が１×１０¹²Ω／□より大きい場合に、保護層の表面上で電荷の移動が制限されることが観測されている。電界を均質化する能力が保護層の表面抵抗率に依存すると仮定すると、保護層の厚さは殆ど影響せず、１００分の数ｍｍから数ｍｍまで変えることができる。

保護層に関するもう一つの利点は、保護層の表面上における電荷の移動を制限することにより装置の完全な状態をより長く保持できることにある。したがって、電荷が集まって両電極間での放電の形成を助長する蓋然性が低い。「電気放電」とは、両電極の間で起こりより強烈な光る線条の形で視認できる偶発的な電気放電をいう。これらの電気放電は、電極を覆う層に電気的および熱的にストレスを加え、その表面に複数のホットスポットを形成して当該層の老化を速めるという欠点を有する。

このように、保護層は、装置の中に均質な電界を作り上げることを可能とし、電界の振幅が第一および第二の電極の間の空気をイオン化するのに十分であるときに、均質なプラズマの形成を促進する。このプラズマの存在は、例えば、気体のタイプ、その圧力、両電極間の電界の周波数および振幅など、複数の異なるパラメータによっても影響を受ける。

出願人は、また、処理される材料中に特異点が存在することによって引き起こされる電荷の集中により、電極の表面層が偶発的な温度上昇を受け得ることも確認している。これは、例えば、厚さの変化、または電界中に置かれる繊維性材料中の不純物の存在に関わるかも知れない。これらの温度上昇は、とりわけ保護層として、良好な温度安定性を有する材料、つまり典型的には約２５０℃の温度閾値を超えて構造的な、したがって電気的な特性を保つような材料を使用することにより抑えることができる。もちろん、当該特徴的な層の電気的特性、とりわけ絶縁耐力は、予め定められた６ｋＶ／ｍｍの閾値より上でなければならない。

従来技術の装置に対比して、両電極間の電界の均質性がこのように改善されることにより、より高い振幅の電圧の使用が可能になり、電極を覆う層、とりわけ第一の電極を覆う遮蔽体の早期老化を起こすことなく、より速く、より深く含浸させることが可能となるという利点が得られる。確かに、従来知られている装置では、電極がガラスまたはセラミックなどの材料で覆われているので、相対湿度のレベルが７０％または８０％を超えた場合、表面抵抗率が１０¹⁰Ω／□未満に、または１０⁹ Ω／□未満にさえも低下することが知られている。

保護層は、ポリイミド、ポリエーテルケトン、シリコーンまたはフッ素重合体の族に属する材料などのポリマー材料で形成することができる。これらの材料は、単独で使用してもよいし、混合してまたは強化して使用してもよく、先在するフィルムの形を取ってもよいし、または第二の電極の上に堆積させた上層の形を取ってもよい。

第一および第二の電極の間の電界の値は、０．１〜５０ｋＶ／ｍｍの間とすることができ、好ましくは０．５〜３０ｋＶ／ｍｍとするのがよい。この電圧値の範囲では、電界の周波数は、１〜１０００Ｈｚとすることができ、好ましくは１０〜３００Ｈｚとするのがよい。

採用随意であるが、第一および第二の電極の間の電界の均質性を補強するために、第一の電極と接する遮蔽体を上述したような保護層で覆うことを考慮することができる。言い換えれば、遮蔽体を保護層で覆って、遮蔽体の一面が電極と接し、他面が保護層と接するようにしてもよい。したがって、第一の電極は、遮蔽体と保護層の多層で覆われてもよい。

別の実施態様によれば、電気的絶縁をより良好にすることにより第二の電極の絶縁耐力を高め、もって両電極間の電界の振幅の増大を可能にするために、第二の電極と保護層の間に上述したような遮蔽体を挿入することを考慮することができる。言い換えれば、第二の電極を遮蔽体と保護層の多層で覆うことができ、それにより内部にエアナイフのない、プラズマに匹敵する高度にイオン化した環境が残留湿度により形成され、コンパクトなアセンブリを形成することができる。

同様に、両電極間の電界の均質性を改善するために、上述したような保護層が第一および第二の電極に接して遮蔽隊を覆ってもよい。言い換えれば、第一および第二の電極は、上述したのと同じ多重層で覆われて、互いに機械的に固定された二つの積層体を形成し、そして積層体自体の内部で気体のイオン化現象の出現の可能性なしに、エアナイフのない連続した周囲環境を形成するために、エアナイフを有しない構造としてもよい。

採用随意であるが、上述の含浸装置は、第一および第二の電極の間の湿度レベルを減じることを可能にする特定のデバイスを備えていてもよい。有利なことには、装置内で湿度レベルが減じられると、電界の均質性に改善が見られる。この改善は、６０％未満の相対湿度でそれに気付く程度であり、５０％未満の相対湿度で際立ってくる。例えば、従来技術による装置において４５％の相対湿度レベルで得られる均質なプラズマが、この発明による装置において６０％の相対湿度レベルで得られることが、観察された。保護層は、有利なことに、この装置において、相対湿度のレベルが６０％以上のときにさえ、第一および第二の電極間に均質で安定した電界の形成を可能としている。しかしながら、この装置は、地理的な位置および気候条件に応じて、より高い湿度の下でも正しく作動し得るのでなければならないことに気付かれるであろう。

実際面では、相対湿度レベルの測定は、電極が安定した温度に到達するように、そして両電極の間に存在する環境状態が温度パラメータおよび気圧パラメータについて安定状態になるように、一定の時間を置いてから行われるのが好ましい。

この発明の装置は、多孔質媒体を駆動して装置の両電極の間を当該媒体を通過させるデバイスを備えていてもよい。この装置の電極の上に保護層があると、電界の振幅が大きくなったときに両電極の間により均質な電界を発生させることができる。結果として、含浸の均質性を損なうことなく、電界の値を大きくすることにより、多孔質媒体が装置内に存在する時間を減らすことができる。このように、例えば、衛生用の紙または不織布の含浸の場合、多孔質媒体の処理時間が現状では数秒であるところ、それを１０分の数秒に減じることができる。結果として、多孔質媒体の移動速度は、多孔質媒体の同一のまたは類似の含浸について、この発明による装置においては、従来技術による装置においてよりも高速であり得る。

採用随意であるが、この発明の装置は、多孔質媒体を第一および第二の電極の間に通す前に多孔質媒体を前処理して、多孔質媒体の電気抵抗率を増加させるようにもよい。そのために、前処理デバイスに、乾燥デバイスおよび／または加熱デバイスを組み込んで、当該媒体内に存在する残留湿気の放出および／または蒸発を促進することにより、多孔質媒体がこの装置に挿入される前に多孔質媒体を処理することができるようにしてもよい。例えば、綿などの親水性繊維にポリプロピレン粉末を含浸させる場合に、その親水性繊維を乾燥させると、その電気抵抗率を増加さて、したがって、両電極間に放電が形成される恐れを制限することができる。同様に、ポリエステル繊維で出来たマットを相対湿度レベル４０％未満に空調された囲いの中を通すと、その電気抵抗率を増加させることができ、それにより、マットに例えばエポキシドを含浸させる場合に、含浸品質および速度を改善することができる。

通常、この発明の装置は、粉末堆積デバイスを備えていて、多孔質媒体がこの装置の第一および第二の電極の間を通過する前に多孔質媒体と接触する当該粉末を堆積させることができるようになっている。その堆積デバイスは、前述した前処理デバイスと両電極との間に配置されるのが好ましい。しかしながら、この発明の配置構成は、前処理デバイスより前に粉末が当該媒体の表面に予め堆積される場合にも使うことができる。

この出願は、上述したような装置を使用して多孔質媒体に含浸する方法にも関し、その方法は、多孔質媒体を通して交流電界を印加する前に、空気乾燥または加熱乾燥により当該媒体を乾燥する前段ステップを含んでいてもよい。そのステップは、好ましくは、
・媒体が天然繊維またはセルロース繊維などの親水性繊維を含む場合に、加熱するステップ、
・媒体が湿度に敏感な静電防止スプレー膜で被覆された合成繊維などの疎水性繊維を含む場合に、空気乾燥するステップ、
である。

この発明は、限定する意図でなく単なる例として記載する以下の説明を読み、添付の図面を参照すると、よりよく理解されるであろう。図面では、同じ符号は、同一のまたは同様の要素を示す。

多孔質媒体に均質な電界を印加しながら粉末を含浸させることにより、多孔質媒体に粉末を規則正しく含浸させ、老化耐久性の優れた装置を提供することができる。

この発明による含浸装置の一実施態様を線図的に示す長手方向図。 この発明による含浸装置の他の実施態様を線図的に示す長手方向図。 この発明による含浸装置の他の実施態様を線図的に示す長手方向図。 この発明による含浸装置の他の実施態様を線図的に示す長手方向図。 先行技術による装置の電極に接する部品および図１に示す装置の電極に接する部品それぞれの温度変化を時間の関数として示す。 図１Ａに示す装置の代替態様を示す。 図３に示す装置の代替態様を示す。 先行技術による装置の長手方向図であり、プラズマが発生する場合に電極間のプラズマ分布を示す。 この発明による装置の長手方向図であり、プラズマが発生する場合に電極間のプラズマ分布を示す。 図４に示す装置の代替態様を示す。 この発明による装置の長手方向図であり、プラズマが発生する場合に電極間のプラズマ分布を、両電極間に存在する多孔質媒体の湿度レベルの関数として示す。 図７Ａに示す多孔質媒体の上面図であり、多孔質媒体が両電極間を通過して粉末が含浸された後の状態を示す。 この発明による装置の長手方向図であり、プラズマが発生する場合に電極間のプラズマ分布を、両電極間に存在する多孔質媒体の湿度レベルの関数として示す。 図８Ａに示す多孔質媒体の上面図であり、多孔質媒体が両電極間を通過して粉末が含浸された後の状態を示す。

前でも述べたが、この発明は、より耐久性があり、多孔質媒体の中に粉末のより規則的な含浸を促進すべくより均質な電界の形成が可能である、多孔質媒体に粉末を含浸させる装置を提案することを目的とする。

この発明による含浸装置２の実施態様の一例を図１Ａに線図的に示す。この実施例によると、この装置は、互いに向かい合って実質的に平行な二つの電極４Ａと４Ｂを含んでいる。第一の電極４Ａは、絶縁体力が６ｋＶ／ｍｍより高いことを特徴とする遮蔽体８Ａに接している。

遮蔽体８Ａは、電極同士を互いに電気的に分離することを可能にしている。遮蔽体の厚さＤ８は、電極４Ａを支持するように適合させることができる。そのために、その厚さは、１〜２０ｍｍの間であってもよい。この例の場合は、遮蔽体８Ａは、厚さが５ｍｍに等しい水晶板である。

この装置の第二の電極４Ｂは、１×１０¹²Ω／□より高い電気的表面抵抗率を特徴とする保護層１０Ｂで覆われている。電気的表面抵抗率、すなわち面抵抗率は、電圧差の存在下で材料の表面上の電流の流れを遅くする能力を特徴とする。電気的表面抵抗率は、「ＡＳＴＭ Ｄ ２５７−９９」規格に従って当該規格の図４に記載された同心円状の２つの電極を使用して測定される。電気的表面抵抗率の値は、オームで、または面抵抗率に関することを示すためにオーム／□で表される。言い換えれば、高い面抵抗率を有する表面は、その表面上で電子の移動度が低いことを特徴とする。

したがって、第二の電極４Ｂと接触している保護層１０Ｂは、好都合なことに、その面上での電荷の移動を制限することを可能としており、それにより、両電極４Ａと４Ｂの間に放電の確立を促進する高い電圧の点を形成し得る電荷の集中を局所的に避けることができる。その結果、その表面に存在する電荷は、例えば、石英遮蔽体の表面上に存在する電荷に相対して、高い電圧の局所的な点を形成するように集まることがより起こりにくくなる。

保護層１０Ｂの厚さＤ１０は、１００分の数ｍｍ〜数ｍｍとすることができる。この実施例では、保護層はシリコーンで出来ており、その厚さは、約１ｍｍに等しい。

電極４Ａおよび４Ｂは、多孔質媒体１６の通り道１４を画定するように配置されている。この装置は、両保護層を隔てる距離Ｄ１４を調節できるように、ラックその他のタイプ（図示せず）の調節デバイスを備えていてもよい。この距離は、１〜５０ｍｍとすることができる。ここで考えられている例では、距離Ｄ１４は、１５ｍｍに等しい。

電極４Ａおよび４Ｂは、両者間に均質な電界を形成するように、一様な導電板であることが好ましい。これらの導電性電極は、例えば、銅またはアルミニウムの板、真空金属蒸着層、シルバーラッカー(laque d'argent)その他の適切な導電体で作ることができる。

この発明は、電極の特定の形や配置に限定されない。電極は中実であってもよいし中空であってもよく、凹面状または凸面状または筒状など多種多様な形とすることができ、また、互いに接続された数個の導電素子で構成することも選択随意である。例えば、この発明は、特許文献２の第５〜６頁に記載されているように、一定の範囲に並べられた複数の導電性細片で構成された不連続の電極群を備えていてもよい。

図示していないが、この発明の別の実施態様によれば、第一の電極および／または第二の電極は、一連の異なる断面の円筒形電極に置き換えて、それら電極の間を通過する多孔質媒体を通して電界を加えることが可能になるようにすることができる。この場合、第一の一連の電極は、６ｋＶ／ｍｍより大きい絶縁耐力を有する遮蔽体で覆われることができ、第二の一連の電極は、１×１０¹²Ω／□より大きい表面抵抗率を有する保護層で覆われることができる。図１Ａ〜１Ｄについてと同様に、第一の一連の電極は、随意に、遮蔽体に加えて１×１０¹²Ω／□より大きい表面抵抗率を有する保護層を有していてもよく、また、第二の一連の電極は、その電極と保護層との間に挿入された６ｋＶ／ｍｍより大きい絶縁耐力を有する遮蔽体を有していてもよい。これら、第一の一連の電極と第二の一連の電極は、逆であってもよい。

図示していないが、この発明の別の実施態様によれば、第一の電極４Ａは、円柱形であってその回転軸を中心に回転するのでもよく、第二の電極４Ｂは、内面を金属被覆した長方形断面のガラス遮蔽体を備えて第一の電極４Ａの反対側に位置させた数個の円筒形の電極で構成されていてもよい。第一の電極４Ａを構成する円柱は、保護層１０Ａとして役立つシリコーンの層で覆われている。保護層および／またはガラス遮蔽体は、第一の電極４Ａと第二の電極４Ｂの間に形成される空間の中へ粉末を放出する前に一時的に当該粉末を溜め置くことができるように、表面に凹凸のざらざら面または凹凸の模様を有していてもよい。

両電極間に電界Ｅを発生させるために、両電極は、１〜１０００Ｈｚの周波数で１〜１００ｋＶの電圧を供給できる同じ交流電圧発生器６に接続されている。

図１Ｂは、この発明による他の実施形態の含浸装置２’を図解しており、互いに向かい合って実質的に平行な２つの電極４Ａ’および４Ｂ’を含んでいる。第一の電極４Ａ’は、上述した遮蔽体８Ａと同様の特性を有する遮蔽体８Ａ’と接触している。第二の電極４Ｂ’および遮蔽体８Ａ’は、それぞれ保護層１０Ｂ’および保護層１０Ａ’で覆われている。両保護層は、保護層１０Ｂと同様のものである。有利なことには、保護層が各々の電極の上に堆積されて、両電極間に生じる電界の均質性を強化している。

図１Ｃは、この発明による他の実施形態の含浸装置２”を図解しており、互いに向かい合って実質的に平行な２つの電極４Ａ”および４Ｂ”を含んでいる。第一の電極４Ａ”および第二の電極４Ｂ”は、それぞれ上述した遮蔽体８Ａと同様の特性を有する遮蔽体８Ａ”および８Ｂ”と接触している。第二の電極４Ｂ”と接触している遮蔽体８Ｂ”は、保護層１０Ｂと同様の保護層１０Ｂ”で覆われている。有利なことには、各々の電極と接触している遮蔽体８Ａ”および８Ｂ”は、両電極の間に図１Ｂに示す含浸装置２’に比較してより高い振幅の電界を発生させる。

図１Ｄは、この発明による他の実施形態の含浸装置２”’を図解しており、互いに向かい合って実質的に平行な２つの電極４Ａ”’および４Ｂ”’を含んでいる。各電極は、遮蔽体８Ａ”’および８Ｂ”’と接触しており、遮蔽体は、それぞれ保護層１０Ａ”’および１０Ｂ”’で覆われている。この例の実施態様によれば、各電極は、遮蔽体と接触していて、両電極間の電気的絶縁を改善して両電極間の電界の振幅を増大できるようになっている。これら２つの遮蔽体は、各々が保護層１０Ａ”’および１０Ｂ”’で覆われていて、両電極４Ａ”’および４Ｂ”’の間の電界を均質化できるようになっている。

上述の装置を作り上げている両電極の間を通過する多孔質媒体１６は、例えば、合成および／または天然の繊維網(reseau de fibres synthetiques et/ou naturelles)、不織布または織布、紙であってもよいし、または連続気泡発泡体でさえあってもよい。多孔質媒体は、例えば、ポリエステル繊維または綿、麻、羊毛などの天然繊維で作り上げられた針で縫ったマットであってもよい。

多孔質媒体１６に含浸させる粉末１７は、ポリアミド粉末またはエポキシド粉末など、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂でもよい。用語「粉末」は、異なるタイプのおよび異なるサイズの粉末の混合物をも意味する。

図２は、含浸装置に上述の保護層を使用した場合の利点を図解している。より具体的には、図２は、保護層を有しない従来技術による装置の遮蔽体上で測定した温度変化曲線と図１Ｄに図解したこの発明による装置の遮蔽体上で測定した温度変化曲線を示す。もちろん、温度測定は、両タイプの装置について同じ使用条件および同じ設備の下で行われた。より具体的には、両電極に接触している両ガラス板は、３ｍｍの厚さで２０ｍｍの距離で隔てられている。５０Ｈｚで４５ｋＶの電圧が両電極間に印加されている。図２は、上述したようにガラス遮蔽体が保護層で覆われていない場合に、装置の１５分使用後にガラス遮蔽体の温度が、９０℃を超えるところまで急激に上昇することを示し（Curve 1）、そこで遮蔽体の破壊が見られる。逆に、ガラス遮蔽体８Ａ”’および８Ｂ”’がそれぞれ保護層１０Ａ”’および１０Ｂ”’で覆われている場合は、ガラス遮蔽体の温度は、６０℃を超えず（Curve 2）、両電極４Ａ”’および４Ｂ”’の間に放電は見られない。したがって、保護層は、時間経過に伴う装置の破壊の恐れを抑えることができ、この恐れが低ければ低いほど、この発明による装置は、老化に対してより耐久性が優れている。

保護層の電気的表面抵抗率の値に関する他の利点は、装置の第一および第二の電極の間に形成される通り道１４の中により均質な電界Ｅを形成させることにある。実際、電界は、両電極の配置に忠実である。というのは、電極によって生じる電荷は、保護層の表面上を僅かに移動するだけだからである。よって、例えば図１Ａ内の電極４Ｂの表面上に発生される電荷の分布は、通り道１４を画定する保護層１０Ｂの表面上と実質的に同じである。多孔質媒体への含浸は、このようにより良好に制御できる。

電極がガラス層タイプの誘電体遮蔽物で覆われただけの従来技術の配置構成の場合の図５Ａに図解されたような電界に比較して、図１Ｃの配置構成の場合には、第一および第二の電極の間に、図５Ｂに示すようなより均質な４ｋＶ／ｍｍの電界が発生される。従来技術を図解する図５Ａと比較して、この発明の構成に対応する図５Ｂでは、透明な垂直なバンド(bandes claires verticales)により具現化されて両電極間には、少ししか電気放電が形成されないことが、実際に見られる。図５Ａおよび５Ｂは、以下のパラメータでの配置構成について行われた。すなわち、
・厚さ５ｍｍの金属電極４Ａ、４Ｂ、
・厚さ５ｍｍのガラス製の誘電体遮蔽層８Ａ、８Ｂ、
・厚さ２ｍｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の保護層１０Ｂ（図５Ｂにのみ存在）、
・電極の対向面の間に設けたエアナイフ１４：１０ｍｍ、
・電極間に印加された電界：５０Ｈｚで４ｋＶ／ｍｍの交流正弦波、
・周囲の相対湿度：７５％、
・室温：１９℃。

図１Ａに示すような含浸装置２の一代替態様によると、装置は、図３に図解されているように多孔質媒体１６を駆動するための駆動デバイス１８を備えていてもよい。例えば、当該デバイスは、上に多孔質媒体を載せることができて当該媒体を両電極の間を前進方向Ｆに通過させるベルトコンベアを備えていてもよい。駆動デバイスは、例えば、多孔質媒体を従来技術の含浸速さよりも高速の２０〜５００ｍ／分の速さで移動させてもよい。

図３に示す装置の代替態様によると、含浸装置は、図４に示すように従来技術において知られている閉じ込め室タイプの特定のデバイス２０を含んでいて、通り道１４内に存在する気体の特性をモニターできるようにしてもよい。当該特定のデバイスは、例えば、相対湿度レベルを調整して３０％〜６０％の間に、好ましくは３０％〜５０％の間に、維持するものであってもよい。

通り道１４内の気体の成分も、当該特定のデバイス２０により調整されてもよく、例えば、以下の気体、すなわち、アルゴン、窒素、酸素の何れか、を含むようにしてもよい。気体の圧力も、当該デバイスにより１０^-7〜１，０００ｈＰａ（１０^-7〜１，０００ｍｂａｒ）に、好ましくは１０^-3〜１，０００ｈＰａ（１０^-3〜１，０００ｍｂａ）の値の範囲に設定してもよい。

電界の振幅条件および印加時間条件ならびに通り道１４内に存在する気体次第で、プラズマの存在が第一電極と第二電極の間に存在する材料の表面張力に変化を生じさせ得ること（材料の物理化学的変化）に注目すべきである。この表面張力の変化は、例えば材料の親水性または疎水性を増加させる得るかも知れない。

図６に示す一代替態様の装置によると、含浸装置２は、前処理デバイス２２を備えて、含浸する前に多孔質媒体１６の準備をすることが可能なようにしてもよい。前処理デバイスは、両電極間に均質な電界の形成を助長するために、多孔質媒体の体積抵抗率の値を１０⁹ Ω・ｃｍより上の値に調整するように多孔質媒体を準備してもよい。例えば、前処理デバイスは、湿度レベルを下げおよび／または多孔質媒体を通して乾燥空気を拡散させるために多孔質媒体を余熱することができる。

含浸装置は、多孔質媒体１６が電極４Ａと４Ｂの間を通る前に粉末１７を多孔質媒体１６に接触させて堆積できるように、粉末１７を堆積させるデバイス２４を備えていてもよい。堆積装置は、好ましくは、前述した前処理デバイスと電極との間に配置される。

この出願は、粉末１７で覆われた多孔質媒体１６に０．１〜５０ｋＶ／ｍｍの電界を印加することを含む、多孔質媒体に粉末を含浸させる方法にも関する。

多孔質媒体１６は、例えば、不織布または織布、紙、または連続気泡発泡体など、繊維網(reseau fibreux)であってもよい。

粉末は、化学組成や粒子サイズの点で異なる成分を、および粉末に特定の特性を付与する意図の添加物または補足成分を混ぜることができる。

この発明の含浸方法は、多孔質媒体１６を加熱することまたは媒体を通して乾燥空気を吹きつけて乾燥することによって媒体を前処理する準備ステップを含むことができ、それにより媒体を横切る電界の減衰を制限することが可能になる。このステップは、これらの成分の１つが天然繊維、ポリアミドまたは湿度感応性の静電気防止スプレー膜などのように一定の湿度吸収レベルを有すると分かっている場合に、媒体の湿度レベルを下げるステップであことができる。この加熱および／または乾燥のステップは、有利なことに、電界の乱れを極力少なくするように多孔質媒体の体積抵抗率を増大させることを可能にして、多孔質媒体の中に粉末の均質な含浸を助長する。例えば、媒体を作り上げている天然繊維の体積抵抗率を１０⁹ Ω・ｍより上に増大させるために、媒体を前もって乾燥させてもよい。媒体が前もってスプレー膜で覆われた合成繊維を含み、空気中に湿気が存在する中で静電気防止特性を有する場合は、乾燥空気による前処理は、媒体の体積抵抗率を１×１０⁹ Ω・ｍより上に増大させることを可能とする。

図７Ａおよび図８Ａは、それぞれ、２０℃で約７０％の相対湿度レベルの場合と、同様の媒体を２１℃で相対湿度レベルが３２％に等しくなるように調整した場合の、多孔質媒体１６を取り囲む電界の分布を図解している。図８Ａは、図７Ａと比較して、前処理した媒体の周りにより均質な電界の分布を示している。それぞれ、図７Ａおよび図８Ａの媒体の上での粉末の分布を図解する図７Ｂおよび図８Ｂに示すように、粉末は、媒体の湿度レベルが下げられたときに媒体１６の中により均質に含浸される。

もちろん、ここに記載した含浸方法は、上述した１つまたは数個の含浸装置２、２’、２”、２”’によって実施されてもよい。

最後にまとめると、この出願は、電界を使用しながら多孔質媒体に含浸させるための装置を提案するものである。この発明の装置は、装置の電極を保護する１つまたは２つの誘電体遮蔽体とともに、１つまたは２つの保護層を備えてなり、有利である。保護層は、その表面上の電子の移動を制限し、もって、当該層の間の電界の分布を空間的にも時間的にも精密に制御することを可能にしている。その結果、電極の間に放電が形成されるなどの装置を損なう電気的現象が制限される。もって、装置は長年月にわたって耐久性がよい。この発明は、電極間によりよい均質な電界を形成することも可能にしており、それにより電極の間を通過する粉末で覆われた多孔質媒体のより規則的な含浸が助長される。

２…含浸装置、４Ａ…第一の電極、４Ｂ…第二の電極、６…電界を発生させるデバイス、８Ａ…遮蔽体、８Ｂ…遮蔽体、１０Ａ…保護層、１０Ｂ…保護層、１６…多孔質媒体、１７…粉末、１８…駆動デバイス、２０…閉じ込め室デバイス、２２前処理デバイス。

Claims (10)

1. 多孔質媒体（１６）に粉末（１７）を含浸させる装置（２、２’、２”、２”’）であって、
   前記多孔質媒体の両側に配置される第一の電極（４Ａ、４Ａ’、４Ａ”、４Ａ”’）および第二の電極（４Ｂ、４Ｂ’、４Ｂ”、４Ｂ”’）を含み、前記多孔質媒体を通る交流電界を発生させることができるデバイス（６）を備えてなり、
   ・第一の電極（４Ａ）は、前記電極（４Ａ）に接触する遮蔽体（８Ａ）で覆われており、前記遮蔽体は、６ｋＶ／ｍｍより高い絶縁耐力を有すること、および
   ・第二の電極（４Ｂ）は、保護層（１０Ｂ）で覆われており、前記保護層は、前記第二の電極に固定されており、相対湿度レベルに拘わらず、１×１０¹²Ω／□より高い表面抵抗率を有すること
   を特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置（２’）において、
   前記保護層（１０Ｂ）は、２５０℃より上の温度で構造的安定性を有する
   ことを特徴とする装置。
3. 請求項１に記載の装置（２’）において、
   前記第一の電極（４Ａ’）に接触する前記遮蔽体（８Ａ’）は、前記遮蔽体（８Ａ’）に接触する１×１０¹²Ω／□より高い表面抵抗率を有する保護層（１０Ａ’）に覆われている
   ことを特徴とする装置。
4. 請求項１に記載の装置（２”、２”’）において、
   前記第二の電極（４Ｂ”、４Ｂ”’）と前記保護層（１０Ｂ”、１０Ｂ”’）との間に６ｋＶ／ｍｍより高い絶縁耐力を有する遮蔽体（８Ｂ”、８Ｂ”’）が挿入されている
   ことを特徴とする装置。
5. 請求項４に記載の装置（２”’）において、
   前記遮蔽体（８Ａ”’）は、１×１０¹²Ω／□より高い表面抵抗率を有する保護層（１０Ａ”’）で覆われている
   ことを特徴とする装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の装置において、
   前記両電極の間に発生させる電界は、０．１〜５０ｋＶ／ｍｍである
   ことを特徴とする装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の装置において、
   前記電極に電気が供給されたときに前記両電極の間の相対湿度レベルを６０％未満に維持するデバイスが設けられている
   ことを特徴とする装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の装置において、
   前記両電極の間に前記多孔質媒体を駆動する駆動装置（１８）を備えている
   ことを特徴とする装置。
9. 多孔質媒体（１６）を含浸する方法であって、
   請求項１〜８のいずれかに記載の含浸装置の中へ前記多孔質媒体を導入し、
   電界を印加する前に前記多孔質媒体（１６）を加熱するステップを含む
   ことを特徴とする方法。
10. 多孔質媒体（１６）を含浸する方法であって、
    請求項１〜８のいずれかに記載の含浸装置の中へ前記多孔質媒体を導入し、
    電界を印加する前に前記多孔質媒体（１６）を乾燥空気で乾燥するステップを含む
    ことを特徴とする方法。
    

Images