JPH04505186A - 静電荷ターゲツト電極の誘電体表面からの汚染堆積物除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 静電荷ターゲット電極の誘電体表面からの汚染堆積物除去方法発明の背景 １　発明の分野 本発明は繊維状組織を静電的に帯電させる作業中にターゲット電極の誘電体表面 を清掃する方法に関し、より特別には多繊維ウェブに対し、フラッシュスピニン グ（ｆｒａｓｈ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）、続く帯電と拡散、及び動いている表面上 への堆積によるその製造の際に、静電荷の付与中にターゲット電極上に蓄積した 汚染堆積物を除去する方法に関する。

２、従来技術及びその他の考察 拡張と堆積のためにこのように紡糸された繊維状組織に対する静電的荷電を有し 相互に連結している繊維状フィラメントの多繊維ウェブのフラッシュスピニング （ｆｒａｓｈ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）の方法及び装置は技術的に知られている。ジ ョージの米国特許第３５７８７３９号は、フラッシュスパン（ｆｒａｓｈ−ｓｐ ｕｎ）繊維状組織に静電荷を付与する装置を開示し、これにおいては繊維状組織 がコロナ放電電極とターゲット電極との間の荷電帯域を通過し、ターゲット電極 は導電性のベースと高抵抗の表面被覆とを持つ。

フラッシュスピニング（ｆｒａｓｈ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）及び繊維状組織の静電 的荷電と組み合わせられた問題発生作用、即ちターゲット電極に吸引されその上 に電気絶縁フィルムを作り上げ小さく分離された粒子の生成を減らすために、高 抵抗誘電体表面被覆が設けられる。このフィルムを横切る電圧低下がその絶縁強 度を越えると破損が生じ小さなくぼみが作られ、劣化とプロセス性能の損失とを 伴う繊維状組織上の電荷の中和を生ずる「バックコロナ」の原因となる。高抵抗 誘電体表面被覆は荷電領域外に広がり、これにより電流密度を低下させ、これが 破損点に引かれる電流の大きさを制限する。粒子堆積物によるターゲット電極汚 染の影響を引き延ばすためのターゲット電極の回転のような過去の処置、ターゲ ット電極表面から粒子を除去するためのスクレーバーの使用、及び回転ターゲッ ト表面上への導電性液体の連続的払拭がジョージの特許で論じられている。

従って、米国特許第３５７８７３９号の装置は、粒子の堆積によるターゲット電 極汚染の望ましからぬ影響を減少させる。

前述の特許においてジョージにより論議されたターゲット電極の誘電体表面被覆 は過去において通常使用される処理速度で相当に改良された性能を提供する。生 産速度の上昇、従ってフラッシュスパン（ｆｒａｓｈ−ｓｐｕｎ）繊維状組織の 生産率の上昇が汚染堆積物の生成の増加により達せられるので要求が増加する。

更に、生産率の増加はより高い荷電電流密度を要求した。その結果、ターゲット 電極は昔よりもより急速に汚染されるようになった。従って、ジョージにより得 られた処置は、前述の特許の教示のように、今日要求される生産速度で運転され たとき、特に汚染堆積物の急速な成長とこれに伴う荷電効率の損失のため比較的 短いターゲット電極の有効作業運転時間しか提供できないことが見出された。

プレザウワー他の米国特許第３８６０３６９号も不織繊維シートを作る装置を明 らかにし、これは好ましくは米国特許第３５７８７３９号に開示された誘電体絶 縁表面で覆われた金属のターゲット円盤電極を備えたコロナ放電域内でのウェブ の静電的な荷電を含む。プレザウワー他はターゲツト板からと隣接部品からの砕 片の清浄についての回転ブラシの使用を示す。

本発明は、ターゲット電極面被覆の有効作動寿命を比較的短くするターゲット電 極上のフラッシュスパン（ｆｒａｓｈ−ｓｐｕｎ）微粒子堆積物により生ずる前 述の問題点を実質的に減らすことを意図し、従って、本発明は、自己清掃式回転 ブラシ装置によりターゲット電極表面から汚染堆積物をその運転中に除去する方 法を提供し、これにより清掃されたターゲット電極が従来可能であったよりも相 当に長い有効作業運転寿命時間を達成することを第１の目的とする。

発明の概要 本発明の原理により、繊維状ウェブ組織のフラッシュスピニング（ｆｒａｓｈ− ｓｐｉｎｎｉｎｇ）と静電的な荷電の際に作られた小さな固化重合体粒子を含ん だターゲット電極表面上の汚染堆積物の蓄積した領域が繊維状ウェブ組織の製造 中に自己清掃式回転ブラシ装置によりこすられ、これにより汚染堆積物が除去さ れ繊維状ウェブ構造に対する荷電効率が改良され、従ってターゲット電極の有効 作業運転寿命が相当増加される。

本発明の方法は、実質的に半径方向の剛毛を有する円柱状ブラシにより回転中の ターゲット電極表面をこすりこねにより剛毛の先端がターゲット誘電体表面から 汚染堆積物を除去することを包含する。本発明の装置は、回転しているターゲッ ト電極表面に沿って先端でこすり、これによりここから堆積物を除去する実質的 に半径方向の剛毛を有する円柱状ブラシを備える。ブラシはその中心軸の回りで 回転され、かつ動いているターゲット電極表面に対して調整可能にはね荷重が掛 けられる。ブラシは剛毛上に集められた汚染堆積物を払い去る清掃用の棒に対し てこすることにより連続的に清掃される。

図面の簡単な説明 本発明の以上及びその他の目的、特徴及び利点は、付属図面に図示された本発明 の好ましい実施例についての以下のより特別な説明より明らかになり、図面にお いては全図を通じて同様な番号が同様な部分に付けられる。図面は図式的であり 縮尺を一定にする要はなく、本発明の原理を示す点に重点が置かれる。

図１は本発明による工程中に使用するブラシ装置を含んだフラッシュスピニング （ｆｒａｓｈ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）装置の図式的な断面立面図である。

図２は堆積物により汚染されたターゲット電極付近を図式的に示す図１の一部の 図式的な拡大図である。

図３は本発明の原理による工程中に使用するブラシ装置の図式的な拡大断面図で ある。

好ましい実施例の説明 図１を参照すれば、多繊維ウェブ構造の製造に使用されるフラッシュスピニング （ｆｒａｓｈ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）装置１０が図式的に示される。図示の装置は 、かかる構造に静電的に荷電させる荷電用手段を備える。荷電用手段はオイン銃 １２とターゲット電極１４とを備え、後者は一般に環状円盤の形に形成される。

ターゲット電極１４には誘電体表面層１６が設けられ、バッフル１８の回りに同 心状に配置される。バッフル１８は矢印２２で示されるように中心軸２００回り で回される。紡糸口金２４にはオリフィス２８から出て繊維状組織２６を形成す る加圧ポリマー溶液が供給される。空力シールドは第１の部材３０と第２の部材 ３２とを備える。

ターゲット電極１４は第２の部材３２と共にバッフル１８とは無関係に回転する ようにされ、また、ここには示されない手段によりこれと同心にされる。収集用 の面３４が動力式輸送手段３８のロールにより支持されるエンドレスベルト３６ に備えられる。

オリフィス２８から出た繊維状組織２６は、空気力の影響とバッフル１８の表面 形状とにより、下方に、かつターゲット電極１４の誘電体表面層１６に沿い、こ こから第１及び第２のシールド部材３０及び３２の間に反らされ、更に動いてい る収集面３４の方に向かい、この上に動き続ける。

第１のシールド部材３０を備えたイオン銃１２には、５０から１００ｋＶの電圧 が供給される。ターゲット電極１４は、図示されない接触リング及びブラシ装置 を経て電気的に接地接続される。コロナ放電がイオン銃１２とターゲット電極１ ４との間に作られ、繊維状組織２６を連続的に帯電させ、これによりその拡散を 起こさせる。収集面３４は導電性であり、接地され又は繊維状組織２６に関して 逆の極性に荷電される。

従って、繊維状組織２６は平坦にされたシート状の形態で収集面３４上に引かれ てここに置かれ、動力式輸送手段３８により集積手段４２に輸送される。

例えば図１に先に示されたような装置で連続繊維状組織からの不織シートの製造 の際は、その部分的に相互連結されたフィラメントの拡散を保つためと収集面３ ４上に平らな形で組織を効果的に堆積するために、繊維状組織２６の均一な静電 的荷電が要求される。静電的荷電は、繊維状組織２６がイオン銃１２とターゲッ ト電極１４のこれに最寄りの部分との間を通過している間にこれに付与される。

繊維状組織２６はタープ・ノド電極１４の表面上に形成された単極部分を通過す る。単極部分は、コロナ放電装置、即ちイオン銃１２からターゲット電極１４へ のイオンの流れにより確立される。繊維状組織２６が獲得した電荷はイオン銃１ ２の電荷と同じ極性を持つ。同極性の電荷が繊維状組織２６の構成要素に与えら れるので、クーロンの斥力がこの構成要素を拡散させる。

フラッシュスピニング（ｆｒａｓｈ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）の副産物とし発生した 小さな固化重合体粒子も、また紡糸口金２４から出た小さな固化重合体粒子も、 イオン銃１２から送られたイオンにより荷電される。荷電された繊維状組織２６ が反対の極性に荷電された収集面３４に運ばれる間に、荷電された重合体粒子は 誘電体表面層１６に引かれこの上に優先的に堆積される。

ブラシ装置４５はイオン銃１２とターゲット電極１４との間の荷電領域から先の 領域に配される。誘電体表面層１６の粒子汚染面領域は、環状ターゲット電極１ ４の回転によりブラシ装置４５の届く範囲内にもたらされ、堆積粒子はブラシ掛 けにより除去される。

図２を参照すれば、紡糸口金２４から出た繊維状組織２６はバッフル１８に沿っ て下方に反らされ、イオン銃１２とターゲット電極１４との間の荷電領域を通っ て下方に動き続け、逆極性に荷電された収集面に運ばれる。ターゲット電極１４ は金属のターゲットベース４８と誘電体表面層１６とを備える。先に図１に関連 して説明されたように、荷電された小さな重合体粒子は誘電体表面層１６上に堆 積され、その上に汚染層５０を形成する。汚染層５０の成長は荷電工程に有害で あり荷電効率を急速に低下させる。従って、汚染層５０の防止又は消去が極めて 望ましい。

汚染層５０はターゲット電極１４上の非導電性フィルムである。このフィルムの 厚さ及びこれによるこれを横切る電圧降下が増加し、降下電圧が破壊電圧を超す と、フィルムの破壊が発生する。これにより小さな（ぼみが作られ、「バックコ ロナ」放電が生ずる。バックコロナにより作られたイオンは荷電領域の単極性を 低下させ、これにより繊維状組織２６に利用しつる荷電の損失を生ずる。これに より静電荷の効果が相当に減少することが理解されるであろう。

この難点は裸金属のターゲット電極の作動に関連した技術においてまず認識され 、例えば先に引用した米国特許第３５７８７３９号において明らかにされたよう な金属ターゲット上の高抵抗層の被覆の設置により幾分か軽減された。しかし、 これに明らかにされた高抵抗層被覆はターゲット電極の有効作動時間を延ばしこ れにより難点を多少軽（するが、ターゲット電極上の汚染粒子層の蓄積は続く問 題を残し、ターゲット電極の有効寿命の延長はこれにより著しく阻害される。

この問題を実質的に無くしこれによりターゲット電極の有効寿命を大きく延ばす ために、本発明は工程中に汚染層５０を除去するブラシ装置４５の使用により前 述のフラッシュスピニング（ｆｒａｓｈ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）工程中に汚染粒子 層を除去する方法を提供する。

さて、図３を参照すれば、ターゲット電極１４と間隔を置いて配されたブラシ装 置４５が示される。ターゲット電極１４は環状リングの一般形状を有し、金属の ターゲットベース４８と誘電体表面層１６とを備える。ターゲット電極１４は回 転バッフル１８の回りに同心状に配され、その中心軸の回りをこれと独立的に回 転する。ブラシ装置４５は、ギヤボックス５６に回転可能に支持された軸５４に 固定されたブラシ組立体５２、支持具６０とギヤボックス５６との間に配された 圧縮ばね荷重装置５８、ギヤボックス５６に取り付けられ調整支持具６４を支持 している圧縮調整手段６２、及びギヤボックス５６に支持された清掃用の棒６６ を備える。ブラシ清掃棒６６は、静止とすることもできるが好ましくはその中心 軸の回りで回転される。軸５４は図示のようにギヤボックス５６を通って延び、 図示されない動力駆動手段、例えば可撓性の駆動軸により駆動される。ブラシ清 掃棒が回転するときは、これはギヤボックス５６内の歯車を経て軸５４より駆動 され、更に清掃及びブラシ組立体５２の剛毛の清掃を助けるために、これは、そ の他の断面形状もこれに効果的に使用しうるが、実質的に三角形の断面形状を有 することが好ましい。

支持具６０及び調整支持具６４はフラッシュスピニング（ｆｒａｓｈ−ｓｐｉｎ ｎｉｎｇ）装置のにこには図示されない）構造用部材に強固に取り付けられる。

ギヤボックス５６は軸５４と平行な旋回軸を有し、フラッシュスピニング（ｆｒ ａｓｈ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）装置１０の構造部材に旋回可能に取り付けられ、従 って圧縮ばね荷重装置５８の作用により誘電体表面層１６に対してプラン組立体 ５２の長さに沿った実質的に接線方向の接触が維持され、一方、ブラン接触の予 備荷重は圧縮調整手段６２により選択的に調整される。従って、ギヤボックス５ ６の旋回可能な取付けは保守及び同様な目的のためのその蝶番作用に便であり、 更にブラシ組立体５２の誘電体表面層コロとの接触からの離脱に便である。圧縮 ばね荷重装置５８の接触からの離脱は、その環境下で要求されるであろうという ことが理解されるであろう。

ブラン組立体５２は、好ましくは実質的に半径方向に向いた剛毛を有する複数の 円柱状ブラ／６８を備え、これらは軸５４上に組み合わせられ、例えば図示のよ うにナツトと固定用組立体によりこれに固定される。

例えば各円柱状ブラシは幅０．７６ｃｍ５Ｗ径６．４ｃｍであり、約２０００本 のナイロン繊維の剛毛を備え、各の剛毛は直径０．０４１ｃｍである。

ブラシ装置４５の使用の際は、ブラシ組立体５２は、誘導体表面層１６上で弾性 的なブラシが約Ｏとｏ、５１ｃｍとの間、好ましくは約０．１と０．２５ｃｍの 間の干渉範囲であり、かっばね荷重装置５８により与えられるプラン接触予備荷 重が０．６８と３４１から３．６４ｋｇの間であるように圧縮調整手段６２によ り調整される。軸５４は駆動され、剛毛の先端速度が約５０８と６３．５ｃｍ／ ｓの間になるように約１５０から１９０　ｒｐＪ好ましくは約１７０ｒｐｍで回 転される。ブラシ清掃棒６６は、軸５４と平行でかつこれからの距離が剛毛とプ ラン清掃棒６６の表面との間Ｔ゛弾性的なブラシ接触干渉が生ずる距離に配され る。この接触干渉は、剛毛の粒子払い落としにより剛毛上に集められたかかる粒 子の実質的な除去を行う。

フラッシュスピニング（ｆｒａｓｈ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）装置１０におけるブラ ン装置４５の使用は、誘電体表面層１６からの汚染層５０の効果的な除去により ターゲット電極１４の有効作業寿命を相当に延ばす。前述のように、ブラシ装置 ４５はプラン清掃棒６６の作用により自己清掃するので、それ自体の保守不要な 運転寿命はフラッジ・ニスビニ〉′グ（ｆｒａｓｈ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）装置］ Ｏの重要構成要素の寿命を大幅に超過する。汚染層除去用ブラシ装買の使用なし の作業運転中の誘電体表面の寿命は、本発明の原理による方法が適用されたとき 、少なくも約２５倍に増加したことが見出された。

本発明はその好ましい実施例に関して特に図示され説明されたが、本発明の精神 及び限界から離れることなく形式及び詳細における種々の変化及び変更をなしう ろことが当業者により理解されるであろう。

ＦＩＧ、　２ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．繊維状ウェブ組織のフラツシュスピニング（ｆｒａｓｈ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ ）において静電的に荷電されたターゲット電極の誘電体表面から汚染堆積物を除 去する方法にして、 （ａ）ブラシ組立体を回転させ、前記ブラシ組立体は円柱状外形線内で実質的に 半径方向に配された多数の剛毛を有し、前記ブラシ組立体はギヤボックスに支持 された回転軸に同心状に取り付けられ、（ｂ）前記ブラシ組立体により前記誘電 体表面をこすり、これによりここから前記汚染堆積物を除去し、 （ｃ）前記多数の剛毛により前記誘電体表面から前記汚染堆積物を運び去り、 （ｄ）ブラシ清掃棒により前記多数の剛毛より前記汚染堆積物を清掃し、前記ブ ラシ清掃棒は前記回転軸から半径方向で間隔を明けておかれ、前記ブラシ清掃棒 は前記多数の剛毛と接触しこれにより前記多数の剛毛より前記汚染堆積物を除去 し、更に （ｅ）前記ブラシ清掃棒と前記多数の剛毛との組み合わせ作用により前記汚染堆 積物を払い落とす 諸段階を含んだ方法。 ２．段階（ａ）が前記ブラシ組立体の円柱状外周において約５０．８から６３． ５ｃｍ／ｓの範囲の前記多数の剛毛の剛毛先端速度となる速度で前記回転軸を駆 動することにより行なわれる請求事項１による方法。 ３．前記誘電体表面と接触組み合いし更にこれから離脱するように前記ギヤボッ クスが旋回取付け装置内で旋回可能に取り付けられ、前記ギヤボックスには圧縮 ばね荷重装置が設けられ、前記圧縮ばね荷重装置は前記接触組合いをするように 前記ブラシ組立体に予備荷重を掛け、更に前記ギヤボックスには前記ブラシ組立 体と前記誘電体表面との間の前記接触組合いにおける干渉の大きさを調整する調 整手段が設けられる請求事項１による方法。 ４．前記予備荷重掛けが前記ブラシ組立体と前記誘電体表面との間に０．６８と ３．６４ｋｇの範囲の予備荷電を与える請求事項３による方法。 ５．前記干渉の大きさが０と０．５１ｃｍとの間の範囲内に調整された請求事項 ３による方法。 ６．前記ブラシ清掃棒のその剛毛清掃効果を強化するために、前記段階（ｄ）と （ｅ）とがその長手方向中心軸回りの回転により行なわれる請求事項１による方 法。 ７．前記ブラシ清掃棒は更にその清掃効果を増大させるために実質的に三角形断 面形状を有する請求事項６による方法。 ８．段階（ａ）と（ｂ）とに先行して （ａ）前記ブラシ組立体に前記誘電体表面上で弾性的に予備荷重を掛け、 （ｂ）前記誘電体表面と前記多数の剛毛とを接触させ、更に（ｃ）前記誘電体表 面と前記多数の剛毛との間の接触干渉の大きさを調整する 諸段階が行なわれる請求事項１による方法。 ９．段階（ａ）が０．６８と３．６４ｋｇとの間の範囲の力のばね荷重により実 行される請求事項８による方法。 １０．段階（ｂ）が前記誘電体表面と前記多数の剛毛との間の接触干渉に至る接 触により実行される請求事項８による方法。 １１．段階（ｃ）が０から０．５１ｃｍの範囲内で実行される請求事項８による 方法。