JPH04505230A

JPH04505230A - 静電荷ターゲツトのための改良された誘電体表面

Info

Publication number: JPH04505230A
Application number: JP1503384A
Authority: JP
Inventors: グラハム，ジヨン・シー
Original assignee: イー・アイ・デユポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1989-05-15
Publication date: 1992-09-10
Also published as: WO1990014228A1

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】静電荷ターゲットのための改良された誘電体表面発明の背景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ために使用されるターゲット電極の誘電体表面における改良に関し、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中に、静電的に帯電させるために使用されるターゲット電極の改良された誘電体表面層用の材料の定式化に関する。

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−ｓｐｕｎ）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。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明らかにされたターゲット電極の誘電体表面被覆は満足できる短時間性能を提供するが、その必要な特性は通常の運転条件の下で比較的急速に低下する。例えば、その抵抗は６０℃及びそれ以上のプロセス温度で許容しえない大きさに急速に低下する。コロナ放電、溶剤蒸気、及び高温への長時間の暴露は、誘電体表面被覆材料の所要性能の連続的な急速な劣化を生ずる。従って、一般に通常のプロセス環境に暴露されたとき、有効寿命は約２日間の連続使用よりは大きくないことが見出だされた。

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。

ホールバーブ他の米国特許第３６８９６０８号は、イオン銃と全金属ターゲツト板との間のコロナ放電区域内におけるウェブの静電的な荷電を含んだ不織ウェブの形成方法を開示する。金属ターゲット電極上に集まった付着粒子の堆積が以上示された理由及び方法でウェブの静電的な荷電の効果を急速に低下させるという経験が示された。

本発明は、従来知られている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と組み合わされた前述の問題点を実質的に減らすことを意図し、従って、特に運転環境内での安定性に関し、また特に電気的特性に関して改良された材料特性を有し、従って従来可能であったよりも相当に長い有効運転寿命時間の達成される改良されたターゲット電極被覆の提供を第１の目的として持つ。

発明の概要本発明の原理により、コロナ放電に暴露されるターゲット電極上の部位には誘電体表面層の被覆が設けられ、これはアクリロニトリル／ブタジェンの共重合ゴム製剤及びフェノール樹脂硬化剤を含み、更に加硫強化用の酸化亜鉛、抵抗率制御用のカーボンブラック、加硫と組み合わされた架橋を強化するステアリン酸、及び加硫促進剤を付加的に含む。

本発明の原理による誘電体表面層被覆は、６０℃及び１００ＯＶで測定しかつ硬度がショア硬度計Ａで約７５−８５の範囲の場合に、約２×１０９と２Ｘ１０ＩＯΩ・Ｃｌ１１の範囲の体積抵抗を持つ。この誘電体表面被覆は、工程中の被覆材料の劣化及びターゲット電極上のフラッシュスパン（ｆｒａｓｈ−ｓｐｕｎ）汚染堆積物により生じる荷電効率の損失率を相当に低下させる。

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は本発明の原理による改良された誘電体被覆のターゲット電極を備えた装置の図式的な断面立面図である。

図２は図１に含まれて示された被覆ターゲット電極の拡大断面図である。

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２０の回りで回される。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の誘電体表面の層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１４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。

図２を参照すれば、ここにはターゲット電極１４が拡大断面図で示される。ターゲット電極１４は誘電体表面の層１６によって表面の大部分の上を被覆された金属ターゲットベース４４を備える。誘電体表面層１６は、ターゲットベース４４上、少なくもコロナ放電に直接暴露される領域上を延びる。ターゲット電極１４は、一方の面から突き出ているターゲットベース４４のリング状接触取り付は部材４６を有するほぼ環状の円盤形を持つ。図１に関連して先に示されたように、接地への電気的接続の便のため、接触取り付は部材４６の少なくも一部分を誘電体表面層１６で被覆せずに残す。また特に図１に示されるように、ターゲット電極１４の平面の部分はイオン銃１２の方に面する。ターゲット電極１４の少なくも平面部分上に置かれた誘電体表面層１６の厚さは、別の厚さも使用できるが特に種々の大きさのフラッシュスピニング（ｆｒａｓｈ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）装置１０に順応するように約１．５ｍ＋ｍ厚であることが好ましい。

誘電体表面層１６は、別の成形方法も満足して適用しうるが、ターゲットベース４４上に圧縮成形されることが好ましい。

例えば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、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３４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はターゲット電極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１２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。

先に示されたように、多繊維ウェブ構造のフラッシュスピニング（ｆｒａｓｈ− ｓｐｉｎｎｉｎｇ）の工程において、望ましくない小さな固化したポリマー粒子も発生することがこの技術において知られている。静電場の領域に入ったかかる粒子はその中でイオンにより飛散され、イオンにより荷電され、そして接地されたターゲット電極１４に優先的に吸引され、電極上で汚染堆積物の非導電層を形成する。汚染堆積物が集積すると、これを通る電圧低下が増加し、最後にはその破壊電圧を超し、汚染堆積物層の破壊が「バックコロナ」放電の原因となる小さなくぼみ状の形の欠陥を生ずる。これにより正と負のイオンが作られ、これらのイオンはターゲット電圧１４付近の領域の単極性を減少させ、繊維状組織２６のこの領域通過中にその電荷の損失を発生させる。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。

この問題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問題を多少軽くするが、それにもかかわらず開示された高抵抗層被覆の所要性能は通常の作動条件下で急速に劣化し、有効寿命を比較的短（する。例えば、米国特許第３５７８７３９号の教示による材料の高抵抗層で被覆されたターゲットにより、約２日間より長くない実際的な作動寿命時間が達せられたことを経験が示した。

ターゲット電極の有効寿命時間をかなり延ばすために、本発明はターゲット電極１４の金属ベースと緊密に接触する（約１．５ｍｍの好ましい厚さを有する）誘電体表面層１６を提供する。この誘電体表面層１６は、少なくも、コロナ放電に直接暴露されるターゲット電極１４上の領域上を延びる。誘電体層１６１嘘、アクリルニトリル／ブタジェンの共重合ゴム製剤及びフェノール樹脂硬化剤を備え、ショア硬度計のＡで約７５から８５の範囲の硬度及び６０℃と１００ＯＶとにおいて計測したときに２Ｘ１０’と１０１０Ω・ｃｍとの間の体積抵抗を示す。

４８時間以上の実験室条件及び模擬作動条件の下で、本発明の誘電体表面層１６は、一定の荷電用電流で試験したとき、２４時間当たりｌから２ｋＶより太き（ない横断電圧の増加率を示した。これは、同じ条件下で試験された従来技術の良質なターゲット被覆により示された電圧増加率３倍から８倍の改良を表す。

更に、実際の処理条件下でのオンライン試験は、試験された従来技術のターゲット被覆の数の７５％以上に対して１００時間以下の寿命時間を示し、この寿命時間はターゲット被覆の機能停止による処理機能停止までの時間により確定された。従来技術のターゲット被覆の残りの２５％以下は２４時間当たり約３．３ｋＶの平均電圧増加率を示した。これとは逆に、本発明による誘電体表面層１６で被覆されたターゲットは、同じ実用処理条件下でオンライン試験されたとき、２４時間当たり約１゜２ｋＶのかなり小さな平均電圧増加率を示した。これらの結果が本発明の誘電体表面層１６に対して有効寿命時間の非常に重大な増加を示し、この寿命時間の増加は少なくも約３倍であり、実用の際は約８倍又はそれ以上であることが認識されたであろうＪターゲット電極の誘電体表面層を横切る電圧（並びに抵抗）の重要性は前述の破壊効果に基づ匂（作動条件下での抵抗の増加により）層を横切る電圧降下が増加すると、降下電圧が材料の破壊電圧に接近し最終的にはこれに達する。その後、荷電効果が急に低下し失われ、処理の機能が停止する。従って、誘電体表面層の材料の性質は処理に対して決定的に重要なものである。特に、層を横切る抵抗と電圧低下及び作動環境下におけるその安定性は極めて重要なものである。作動環境は６０℃及びそれ以上の温度での溶剤蒸気の雰囲気内のコロナ衝撃を含む。同様に、表面層の物理的寸法及びその表面品質のこれら特性の再現可能性は、適切な材料の提供における主要要因である。

誘電体表面層の硬度の増加は、その処理中の特性及びその特性、特に機械的特性の安定性をかなり改善し、表面を劣化から保護することも見出だされた。従来技術のターゲット被覆はショア硬度がＡで６７から７０の範囲又はそれ以下の硬度を示すが、本発明の誘電体表面層はショア硬度Ａ７５から８５の範囲、好ましくは少なくも８１から８２のより大きな硬度を持つ。

先に示されたように、本発明の誘電体表面層の材料は、望ましい特性と特徴を提供するアクリルニトリル／ブタジェンの共重合ゴム製剤及びフェノール樹脂を含む。特性要求を満たす多くの満足できる製剤が開発され、共重合ゴムは主としてアクリルニトリル／ブタジェン及びフェノール樹脂を含み、更に加硫強化用の酸化亜鉛、抵抗率調整用のカーボンブラック、加硫と組み合わせられた架橋強化用のステアリン酸、及び加硫促進剤を含む。特に、好ましい共重合ゴム製剤は、アクリルニトリル／ブタジェン１００部（３５：５５の比率で）、フェニール樹脂２５から３０部、酸化亜鉛５から５．５部、カーボンブラック１０部、ステアリン酸１，５部、及び加硫促進剤３部を含む。本発明の誘電体表面層への材料製剤の成型を容易さを特に強化するために、フェノール樹脂成分は上記の与えられた範囲の下限の方に、好ましくは２５部に減らされ、ステアリン酸成分は好ましくは５．５部に増加させられる。

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る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

【特許請求の範囲】

１．フラッシュスパン（ｆｒａｓｈ−ｓｐｕｎ）繊維状組織に対する靜電荷の付与に使用される静電的荷電ターゲット用の改良された誘電体表面被覆にして、荷電用領域の外に広がり電流密度を減少させるため及び運転中に形成される汚染表面フィルム堆積物の破壊点に引かれる電流の大きさを制限するためにターゲット電極上に誘電体表面層を備え、前記誘電体表面層は誘電体材料の工程中の劣化及びフラッシュスパン（ｆｒａｓｈ−ｓｐｕｎ）繊維状組織の静電的荷電中の前記ターゲット電極上の汚染堆積物により生ずる荷電効率の損失率を実質的に低下させ、前記誘電体表面層は前記ターゲット電極上の少なくもコロナ放電に直接暴露される領域を被覆し、前記誘電体表面層は主としてアクリルニトリル／ブタジェンの共重合ゴム製剤及びフェノール樹脂硬化剤を含む改良。
２．前記製剤が、加硫強化用の酸化亜鉛、加硫と組み合わせられた架橋の強化用のステアリン酸、及び加硫促進剤を更に含んだ請求事項１による改良された誘電体表面被覆。
３．前記共重合ゴム製剤が、比率３５：６５のアクリルニトリル／ブタジェン１００部、フェノール樹脂２５から３５部、酸化亜鉛５から５．５部、カーボンブラック１０部、ステアリン酸１．５部、及び加硫促進剤３部を実質的に含む請求事項１による改良された誘電体表面被覆。
４．前記誘電体表面層が６０℃及び１０００Ｖで計測したときに約２×１０■から２×１０１０Ω・ｃｍの範囲の体積抵抗を有し、前記誘電体表面層がショア硬度計Ａで約７５から８５の硬度を示す請求事項１による改良された誘電体表面被覆。
５．前記誘電体表面層が前記コロナ放置に直接面する範囲において約１．５ｍｍの厚さを有する請求事項１による改良された誘電体表面層。
６．前記誘電体表面層は通常のフラッシュスピニング（ｆｒａｓｈ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）処理の運転条件下で荷電用電流一定で試験されたとき２４時間当たり１から２ｋＶより大きくない横断電圧低下の増加率を示す請求事項１による改良された誘電体表面被覆。