JPH10510014A - フラッシュスピニング方法における静電荷付与システムのワンドの清掃 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、網状フィラメントのフィルム−小繊維ウェブに電荷を与えるためのワンドのニードルからダストとデブリ（くず）とを吹き払うための方法及び装置に関する。ワンドのニードルはポリマーからのダスト及びデブリを捕捉する傾向があるが、本発明により、ダスト及びデブリは、ニードル上の気体の流れにより効果的に吹き払われる。好適には、これにより、流体が、環状通路を通ってニードルの周囲を通過する。

Description

【発明の詳細な説明】 フラッシュスピニング方法における静電荷付与システムのワンドの清掃発明の分野 本発明は繊維形成用ポリマーのフラッシュスピニングに関し、特にフラッシュ スピニング装置内の静電荷付与システムに関する。発明の背景 本発明の譲受人、イー・アイ・デュポン・デ・ネムス・アンド・コンパニイ（ デュポン）に譲渡された別の特許及び特許出願に注意されたように、ＣＦＣ溶剤 は、現在はタイヴェック（Tyvek、商標名）スパンボンデッドポリオレフィンの ようなフラッシュスピニングされたポリオレフィンの製造に使用される。しかし 、ＣＦＣはオゾン破壊のような環境に有害な影響を有すると信じられ、従って通 常の使用からこれをなくすべきである。非ＣＦＣ溶剤を使用したタイヴェック・ スパンボンデッドオレフィンを継続して製造する計画は進行中である。しかし、 新しい溶剤を使ったシステムは大電流を使用しかつ現在のシステムと比べて生産 性が大分低い傾向がある。低生産量と大電流とは、両者とも紡績中により多くの ポリマーダストを作り易い。従って、静電荷を付与された部品はダストで覆われ て最終的には電荷付与システムの効果的な運転、帯電の均一性、及び不織布の品 質を害する傾向がある。 静電荷付与システムは、基本的に直流電源、ワンド(wand)又はイオンガン、及 び適切に接地されかつワンドから間隔を空けられた導電性のターゲット板を備え る。ワンドとターゲット板との間にＤＣ電圧源によりコロナの場が作られ、ウェ ブはこのコロナの場を通過するように向け られ、ワンドからターゲット板に移動中の帯電粒子を取り上げる。ワンドは、基 本的に、アークに沿って間隔を空けられた多数のニードルを備え、これらの総て はターゲット板の方に向けられる。 繊維が連続網状フィラメントのフィルム−小繊維ウェブに紡績されるとき、ポ リマーの幾分かが微細ダストを形成し、これらはスピンセルのまわりで浮遊し、 その構成部品上に集まる。ダストのあるものは帯電され、このため、ニードル及 びターゲット板の両者に引かれ集まる。静電荷付与システムの部材上のポリマー ダストの堆積は抵抗を増加させ（ポリマーは導電性でないため）、ウェブ上に十 分な電荷を維持するには大きなエネルギーを必要とさせる。そこで、ダストは、 ウェブ上に適切な電荷を与え続けるに要するエネルギーを増加させて静電荷付与 システムを汚す傾向がある。結局は、静電的な汚れにより、所要エネルギーは、 パック交換のために作業停止させる予定の電流レベルを越えるであろう。 スピンパックは、通常、種々の理由で作業停止され交換される。デュポンでは 、シート品質及び業務の収益性に対する効果のため、パック寿命とパックの廃却 率（パックを作業から外さなければならない理由）とを密に監視する。上述のよ うに、大きいエネルギー所要量と静電的な汚れとは、共にパックの故障を起こす 。溶剤として炭化水素ペンタンを使用した試験に基づいて、スピンセル内でより 多くのダストが作られるであろうこと、及びウェブにおける適切な電荷を得るに はより大きな帯電用電流を要するであろうことが予想される。そこで、パック寿 命を静電荷システムの作動寿命にほとんど完全に依存するようになることが極め て好ましい。別の特許及び特願において説明されたように、タイヴェック・スパ ンボンデッド・オレフィンの製造におけるパック寿命は業務の 収益性に大きな影響を有するであろう。 従って、上述のような欠点を避けるシステムを提供することが本発明の目的で ある。 電荷付与システムの作動に干渉するであろうワンド又はイオンガンニードル上 へのポリマー又はその他のデブリ（くず）の堆積の傾向を減らすシステムを提供 することが本発明の特別の目的である。発明の概要 本発明の以上及びその他の目的は、スピンセル内のダスト及びデブリをワンド のニードルから指向させるためにワンドのニードル上の気流を提供することによ り達成される。図面の簡単な説明 本発明は、その好ましい実施例の図面を参照することによりよく理解されるで あろう。このため、好ましい実施例の図面がここに含まれる。 図面において、 図１は通常形式のワンドを特に示している通常のスピンパックの部分断面図で あり、 図２はワンドに清掃装置の設けられたデフューザーの好ましい実施例の部分断 面図であり、そして 図３は図２に示されたワンド及びデフューザーの図２において矢印３で示され た部分正面図である。好ましい実施例の詳細な説明 さて、図面を参照すれば、本発明は、現在の形状でありかつ現在使用されてい るワンドに関して説明されるであろう。現在の形状は図１に示される。全システ ムは、ここに参考文献として取り入れられたブレーデ ス他（米国特許３２２７７８４号）及びブレザウエル他（米国特許３８５１０２ ３号）のような他の特許に詳細に説明される。簡単にいえば、番号１０で一般的 に示されたスピンパックは、導管１５を経て高温高圧のポリマー溶液（一緒に溶 かされたポリマー及び溶剤）を受け入れる。ポリマーは、スピン混合物がスピン オリフィス（紡糸口金）１８を通過する前に少し低い温度に下がり得るようにス ピンオリフィス１８の近くのレットダウン室１７内に通過する。ポリマー溶液は 、スピンオリフィス１８を通過すると温度及び圧力がなお低いスピンセルに入る 。 ポリマー溶液がスピンセル環境内に入ると溶剤がフラッシュし、ポリマーは非 常に高速で動いている網状フィラメントのフィルム−小繊維のストランドＳを形 成する。ストランドＳはバッフル２３に向けられ、ここで平らにされ、コンベヤ ーベルト（図示せず）に向かって下方に旋回させられる。バッフルは平たくされ たストランド（一般にウェブと呼ばれる）を前後に振動させ、これをコンベヤー ベルト（図示せず）を横切るように置き、不織布にプレスするに適したバットを 形成する。 振動しているウェブＷの経路は、間隔を空けられた２個のシールド３０と３５ との間である。第１のシールド３０は、その上方部分に円弧に沿った凹所３１を 持つ。多数のニードル４２を有するワンド４０がこの中に取り付けられる。導電 性のターゲット板５０がワンド４０からのウェブＷの経路を横切る。ニードル４ ２は、ニードル４２の末端が凹所３１からあまり突き出さないようにターゲット 板５０に向かって伸びるように配列される。 運転時には、ワンド４０に適切な直流電圧が加えられ、更にターゲット板５０ には接地電極が設けられ、帯電粒子、即ち電子、イオン又は分 子がニードル４２の先端で形成されターゲット板５０に向かって動く。ターゲッ ト板に向かって動いている帯電粒子の集中区域はコロナの場４８であり、これは ニードル４２からターゲット板５０に伸びている破線により示される。帯電粒子 がターゲット板５０に向かって動くとき、この粒子の幾分かはウェブＷ上に集め られこれと一緒にコンベヤーベルトに運ばれる。得られたウェブＷ上の電荷が網 状フィラメントを開放され間隔を空けられた配列で維持することを助け、更にウ エブＷをコンベヤーベルトに押し付けることを助ける。 上述のように、連続ストランドＳに形成されなかったポリマーのデブリのため スピンセル内でダストが形成される、この配列においては、ニードル４２は、シ ールド３０と３５との間にきたいかなるダストに対しても開放される。図２及び ３に、ニードルにおけるダストとデブリの集中に対して大きな抵抗を与える本発 明の好ましい実施例が図示される。図２及び３においては、最初の数字が１であ る３桁の番号を有する点を除いて同じ番号で本質的に図１と同じ装置が示される 。例えば、第２のシールドは図１では番号３５であり図２では１３５である。こ れが理解されたとして、本発明の説明を続けるであろう。 本発明において、ニードル１４２は一般に平らで円弧状の取付け用ブラケット １４５に取り付けられ、ニードルは平らなブラケット１４５に対して一般に直角 である。前側シールド１３０は凹所１３２を有するが、この凹所はウェブＷの通 路には面しないで通路から遠い方に向いている。前側シールド１３０は各ニード ル１４２の末端を受け入れるように配置された複数の小穴１４３も持つ。ニード ル１４２の末端は前側シールド１３０の面から繊維の通路内に約０.７８７±０. １５２mm（約０.０３ １±０.００６インチ）突き出すことが好ましい。ニードルの末端が前側シール ド１３０の面から０.７８７±０.０７６mm（０.０３１±０.００３インチ）突き 出ることがより好ましい。穴１４３は、各ニードル１４２の直径より僅かに大き い直径を持つように寸法を決められる。好ましい実施例においては、ニードルは 直径１.４７３mm（０．０５８インチ）（端部における先細のテーパー部分を除 く）で、穴は直径２.３８８mm（０．０９４インチ）である。 取付け用ブラケット１４５は、ボルト１４６のような適切な手段により凹所１ ３２を閉じるように取り付けられ、これにより凹所をシールド１３０内のプレナ ムチャンバー（plenum chamber 給気室）に変える。得られたプレナムチャンバ ー１３２は導管１３３（図３に最もよく見られる）及びホース等のようなその他 の適切な手段（図示せず）により適切な気化溶剤源に連結される。この新規な配 置に使用するために、溶剤と代置可能な適宜の気体及びスピンセル環境をプレナ ムチャンバー１３２に与え得ることに注意すべきである。気体、好ましくは気化 溶剤が導管１３３内に与えられると、これがプレナムチャンバーを満たし、そし て穴１４３を通過して外に出る。 以上述べたように、穴１４３は、各ニードル１４２を囲むニードルのまわりの 環状の通路を形成する。そこで、気化溶剤の流れはニードル１４２の各長さに沿 って動き、ここからいかなるダスト又はポリマーも吹き払いかつ穴１４３に入ろ うとするいかなるダストの運動にも抵抗する。気化流体の流れは、ダストとデブ リの吹き払い仕事に使われ、そしてウェブＷに伴うシールド１３０、１３５間の 気体の流れの空気力学を変化させないことが望まれるので大量である必要はない 。典型的には、各ニー ドルのまわりの気化溶剤の流量は、ニードル１０本のアレイあたり２１.２４dm³ /min（０．７５ft³/min）である。これは、総ての供給源からのシールド間の流 量約７.３６２m³/min（２６０ft³/min）と比較することができる。また、穴１４ ３を通過する気化溶剤の流れは連続であるように計画されるため、ダスト又はデ ブリがニードル１４２と接触する前、又はニードルにしっかりと付着するより以 前に、適切にこれらを偏向させ散らせることが期待される。ダストとデブリとは 、ウェブＷに伴う更に大量の蒸気の流れの中に向けられ、これと共に送られ、そ して好ましくはコンベヤベルト上で形成中のシート上に運ばれる。こうして、ダ ストとデブリとは、これらを静電荷付与システムから離すことができ、そして適 切なフィルターにより又はスピンセル内の別の雰囲気管理装置、例えばスピンセ ルの上方部分に並べられた網により捕捉することができる。 図示しない第２の好ましい実施例においては、一般に第１の円弧と同心の第２ のニードルの円弧が設けられる。第２列又は第２の円弧のニードルは第２のプレ ナムチャンバーを有するが本質的に図２及び３に示された第１のものと同じであ る。第２の好ましい実施例によれば、ウェブＷは第２のコロナの場を通過し、十 分に帯電されることがより好ましい。本発明の別の機械バージョンを予期できる ことは明らかである。 以上の説明は、単に本発明及び好ましい実施例の詳細を説明するために行われ た。本発明の範囲は、これをこの説明により縮小すべきではない。特許法により 与えられる保護の範囲を明確に定義するためには、以下の請求項を参照されたい 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．繊維形成用ポリマーをフラッシュスピニングして網状フィラメントのフィ ルム−小繊維ウェブとし、そしてストランドを下に置いてそれから不織シート材 料を形成する方法であって、 ポリマーをフラッシュスピニングして、網状フィラメントのウェブと、 少なくも１個の帯電されたニードルと導電性ターゲット面との間にウェブを通 過させることによりストランドに電荷を与え、 面上にウェブを置いて、ウェブをシートにプレスするに適したバットに形成し 、そして スピニング工程において発生したポリマーのダストとデブリとを吹き去るため に気体の流れで各ニードルに衝撃を与える 諸段階を含んだ方法。 ２．気体の流れによりニードルに衝撃を与える段階が、フラッシュスピニング 段階で使用されたものと同じ溶剤の気化物の流れを与えることを更に含む請求項 １による方法。 ３．気体の流れによりニードルに衝撃を与える段階が、各ニードルを実質的に 取り囲む環状の流れであって、かつ導電性ターゲット面の方向において各ニード ルの末端に向かうように指向された前記環状の流れを与えることを更に含む請求 項１による方法。 ４．繊維形成用ポリマーを網状フィラメントをフラッシュスピニングしてフィ ルム−小繊維ウェブとし更にこれから不織シート材料を形成する装置であって、 ポリマーをフラッシュスピニングして網状フィラメントのウェブとする手段、 少なくも１個の帯電されたニードル及びウェブの通路を横切って間隔を空けら れた導電性ターゲットを備え、これらの間を通過するウェブに電荷を与える静電 荷付与システム、 ウェブを置いてシートにするための手段、及び これがなければ集まるかもしれないダスト又はデブリを吹き払うためにニード ルを横切って気体を指向させる手段 を備えた装置。 ５．気体を指向させる手段が、プレナムチャンバー及び各ニードルの末端の近 くに配列された環状の通路を備え、この環状通路がニードルを実質的に取り囲み 、気体が環状通路からニードルに沿って通過しダスト及びデブリをニードルから 奇麗に吹き払う請求項４記載の装置。 ６．静電荷付与システムが多数のニードルを有し、これらニードルは平らなブ ラケットの面に対して一般に直角に突き出ている状態で一般に平らで円弧状の取 付け用ブラケットに取り付けられ、ブラケットはニードルの末端を受け入れるた めの前面に一般に間隔を空けて配置された円弧状凹所及び穴を有するシールドの 背面に取り付けられ、これにより取付け用ブラケットが凹所を覆ってプレナムチ ャンバーを形成し、更にシールド前面の穴はニードルのまわりに環状通路を設け るようにニードルよりも僅かに大きく、プレナムチャンバーは、気体がダストと デブリとを吹き払ってニードルを奇麗にするようにプレナムチャンバー内に入り 更にニードルに沿って環状通路を経て通過するように気体の流れを与える手段に 連結された請求項４記載の装置。 ７．繊維形成用ポリマーをフラッシュスピニングして網状フィラメントのフィ ルム−小繊維ウェブとし更にこれから不織シート材料を形成す るフラッシュスピニング装置であって、該フラッシュスピニング装置が、ポリマ ーをウェブにフラッシュスピニングする手段及びウェブに電荷を与えるように少 なくも１個のニードルと導電性ターゲットとを有する静電荷付与システムを備え 、これがなければニードルに集まるかもしれないダスト又はデブリを吹き払うた めにニードルを横切って気体を指向させる手段を備えたことを特徴とする装置。