JPS5834278B2 - シ−ト状の帯状材料に微小孔を穿設する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高電圧パルスを用いてシート状の帯状材料に微
小孔を穿設するための穿孔装置であって、一様な間隙を
置かれた２つの平坦な電極ブロックの間を穿孔すべき帯
状材料が通るようにし、その場合帯状材料の案内空隙を
帯状材料の厚さに依存して最小間隙に調節可能であり、
電極ブロックは複数の列を成して設けられた針を有し、
その針を絶縁材板に保持しかつ鏡像のように相互に対に
なって突出すようにし、その場合それぞれの針対に対応
して変成器を有する回路装置が設けられており、変成器
の１次側を、トランジスタスイッチを介して低電圧の直
流電源に接続し、かつ変成器の２次回路を、火花間隔を
形成する針対に接続した装置に関する。

この型式の穿孔装置はドイツ特許明細書第１１１０５０
９号によって公知である。

特に分離孔を作成するためのこの型式の穿孔装置におい
ては、１列の針列から成る第１電極にはいわゆる直線電
極が対向し、その上に穿孔しようとする帯状材料が載置
される。

全部の針は変成器の２次回路に並列に接続してあり、同
時に短い持続時間の１個の高電圧パルスによって付勢さ
れる。

変成器の１次回路には前置抵抗を介して充電され得るコ
ンデンサがサイラトロンと直列に接続されている。

１次回路はサイラトロンの制御により閉成される。

コンデンサはその際に１次巻線を経て放電し、変成器の
変成比に相応して高い電圧パルスを２次側に発生させる
。

針のリード線中には放電制限用の抵抗が接続されている
。

この型式の公知の穿孔装置は、破壊個所においての被穿
孔材料の部分的な誘電特性に依存して、電位分布がほと
んど制御不可能になるため、正確微小孔の作成には不向
きである。

電位分布が制御できないことの結果として、作成される
孔径の大きさが不同になる。

針列を高密度にすると屡々相隣接した複数個の放電が同
一の破壊個所る介して発生する。

そのためその破壊個所では孔の直径が大きくなるのに、
それに隣接した数個所は穿孔されないままになっている
。

従って破壊個所の大きさばかりではなくその間隔につい
ても穿孔が不均一になる。

更にその回路装置において可能な作動タイミングが比較
的緩慢になる。

微小孔が穿設されるのは、本来呼吸活動を全く有さない
かまたはほとんど有さないほど材料組織が緻密なシート
状の材料である。

このような材料として特に合成物質シート、合成皮革お
よび被覆された織物がある。

この種材料においては、各種の用途、例えば衣料被服の
分野では、高度の防水性ないし水密性と共に、所定の程
度の水蒸気透過性が要求される。

水蒸気透過性は実質的に単位面積当りの小孔の数と小孔
の絶対的な大きさとに依存する。

それに反し防水性は材料表面積１００ｉ当りの最大の３
個の孔の大きさにより規定される。

この点についての高度な規格の水準に適合するには、極
めて小さい孔の直径のもとで、均一で密に孔を作成しな
ければならない。

この要求は例えばドイツ特許明細書第２０１４０００号
およびドイツ公開公報第２１４５０４８号により知られ
ている従来の微小孔穿設装置のいずれによっても満たさ
れない。

対向電極が平面状に形成されており、穿孔されるべき帯
状材料がどちらかの電極に接触するだけでもう、破壊前
に形成される電界が過度に広い面積で発生されるように
なり、破壊に必要な電圧が増大し、破壊個所における孔
もそれに相応して大きくなる。

本発明の目的は、エネルギー消費を少くしながら極微小
の孔径をもって一様で密な穿孔が行われるようにした、
シート状の材料に微小孔を穿設するための穿孔装置を提
供することにある。

この目的の達成のために本発明によれば高電圧パルスを
介してシート状の帯状材料に微小孔を穿設するための冒
頭に述べた形式の穿孔装置において、２つの電極ブロッ
クの針の尖端を、案内空隙を形成する両電極ブロックの
表面から引込んだところに配置し、かつ第１の電極ブロ
ックの針はその丸味端で直接にそれぞれ１つの高オーム
抵抗と導電接続されているようにしたのである。

本発明の利点は次の通りである。

火花放電の持続時間の短縮により比較的に小さい孔を形
成できるようになる。

それにより従来の装置に比べてオゾンガスの発生量が少
くなり、従来問題とされた臭気も発生しないので、排気
設備は不要になる。

各々の針対に対し個別に、実際に必要な値に抑えられた
充電電荷を供給することにより放電に際して発生する騒
音も総じて許容できる程度に少くなる。

通水性の規定限度を超えないようにして、大きな水蒸気
透過性が達成される。

帯状材料を無接触で垂直に案内できるようにしたことに
より、損傷し易い表面をもつシート材料の場合固定電極
のところを滑り走行の際生じ得る損傷が防止される。

次に図に示した実施例について本発明を説明する。

図面中第１〜第４図に示した装置を第５、第６図の回路
装置と共に使用することにより、一方の電極における、
火花放電を開始させる電子濃度を、電荷雲の形成に必要
な自由電子数に制限でき、更に密な電気力線の形成によ
り、火花放電を開始させる電子なだれの濃度を生じさせ
ることができる。

電荷雲の形成に必要な電子数に制限することは、電荷キ
ャリヤの高濃度が生ずる針とこれに直列の高オーム抵抗
を直接に空間的に相互に対応配置したことによって、き
わめて簡単な方法で達成できる。

電気力線の集中は、針状電極を対設させ、それらの電極
と穿孔されるべき帯状材料の両側との間に最小の空隙を
設けることによって達成される。

この手段は次のような物理学的認識に基づいている。

火花間隙の２つの尖端間の空所を空気に比べて誘電率が
著しく高い誘電体で完全に充填すると、他のパラメータ
ーが同一ならば、火花放電に必要な電圧は、尖端と誘電
体の間に両側に空隙がある場合に比べて大きくなる。

両尖端の間隙が比較的大きくなることの影響は、誘電体
の誘電率が空気のそれよりも著しく大きいことによって
無視できる小さなものとなる。

一方、同じ高さの電圧により生成する電界の電気力線密
度は誘電体の表面において一層高くなる。

このような手段の構成例を第１〜第４図に示す。

本発明による穿孔装置の機械的部分は、第１図の斜視略
図に示されている。

図示した装置は、穿孔しようとする帯状材料１を垂直方
向に案内するようになっている。

第１電極と第２電極の上下に設けた各１つの搬送ロール
対２によって帯状材料１は所定の速度で両方の電極の間
を十分無接触状態で通過する。

垂直配置としたので、帯状材料１がどちらかの電極の上
に接触することがなく、従つて電極との接触による帯状
材料１の敏感な表面被覆の損傷が防止できる。

両方の電極は帯状材料１の幅にわたっている複数の針列
をもつ針ブロック３．４から成っている。

針ブロック３は第４図に後面図として示しである。

針ブロック４も針ブロック３と同じ構成をもつが、針ブ
ロック４の針９は、針ブロック３の針に対して鏡像配置
になっており、かつ針ブロック３の針９に調心されてい
る。

針ブロック３，４はその前面が位置固定され、帯状材料
１の厚さより少し大きな間隔をもって対設されている。

針ブロック３，４は差込み式の接続ユニット１０，１１
をそれぞれ具えている。

針ブロック３，４の互に向い合う１対ずつの針９はその
接続ユニットｉｏ、１ｉにより制御導線１７゜１８を介
して、第５図に示した別体の付勢回路に接続される。

針ブロック３，４はベースが１枚の絶縁材板５から成り
、絶縁材板５にはその後面に所定の網目（第４図参照）
の間隔で第２図に示すような開ロアが形成されている。

開ロアの直径は、後に導入される針９がしっかりと挿入
され得るように定められている。

第２図の円Ａで囲んだ部分の詳細を示した第３図かられ
かるように、各々の開ロアはそれより小径の開口８に移
行している。

これにより生じた段部７ａは針９のストッパとして用い
られる。

ストッパのところまで導入された時の針９の尖端９ａが
絶縁材板５の前面５ａから針９の直径のほぼ半分に等し
い距離Ｓだけ引込んだところに位置するように段部７ａ
は形成されている。

第２図かられかるように、上記のストッパまで導入した
針９の丸味をつけた突出端９ｂは、絶縁材板５の後面を
こえて突出している。

針９のこれらの丸味のある端９ｂに対応して、接続ユニ
ット１０．１１の差込み受１６が設けられている。

接続ユニツＮ０，１１は前述したように針９を第５図に
よる付勢回路に対として接続するために用いられる。

図に詳示していない接続ユニット１１の差込み受１６は
、各々制御導線１８に電気的に接続されている。

接続ユニット１０は、やや深目のハウジング１２を有し
、ハウジング１２中には、針９の丸味端９ｂに合せて丸
形の抵抗１４が底面１２ａと中間壁１２ｂに保持されて
いる。

例えば被膜支持体としての中空セラミック体１５を有す
る抵抗１４は、金属製の接続キャップ１４ａを具えてい
る。

上方の接続キャップは各１つの制御導線１７に接続され
ているが、下方の接続キャップは、セラミック体１５の
中空室１５ａ中に突入している差込み受１６を具えてい
る。

これにより１一本の針９とそれに所属の抵抗１４との闇
で最適の短い長さをもち簡単に取外し可能な連結体が得
られる。

第４図には針ブロック３の後面側が、矢印の方向にその
前面に沿って移動する帯状材料１と共に図示されている
。

針９は図から明らかなように相互に等しい間隔をもって
４つの針列Ｉ〜■に配列されている。

針列■〜■の相互の間隔も等しくしてあり、この間隔は
所望の微小孔の間隔ｒの４倍に等しい。

また針列Ｉ〜■は微小孔の間隔ｒに等しい間隔だけ側方
に相互からずらされている。

針９をこのように相互にぜらせた多列型の配置としたこ
とによって全部の列１〜■の斜線上に位置する針９を群
別に遂次制御することが可能になる。

帯状材料１を同時に連続的に移動させると、所定配列の
穿孔が次第次第に所定の階段配置で合成されていく。

後に説明するように、クロック時間が１５ｍ５で帯状材
料１の送り速度が１分間１０ｍであるとすると、両方向
に２．５關の穿孔間隔ｒをもつ穿孔配列が生ずる。

帯状材料１の送り速度を可変にすることにより列Ｉ〜■
の間隔を可変にすることができる。

前述したように、斜ブロック３，４において対向してい
る針９の各対に対して、第５図に示した付勢回路が設け
られている。

この付勢回路は、その１次側がスイッチングトランジス
タＴを経て直流電圧源に接続されている点火変成器Ｔｒ
を具えている。

針９および抵抗１４は制御導線１７．１８を介して変成
器Ｔｒの大きな変成比の２次巻線に接続されている。

トランジスタＴが制御されると変成器Ｔｒの１次回路に
電流が流た、この電流は巻線のインダクタンスのため、
所定の時間後にその最終値になる。

この時２次側に誘起される電圧ではまだ点火（こは不十
分な値である。

パルス的制御の終りと共に、それまで流れていた電流が
急激にしゃ断される。

その結果として、非常に大きな自己誘導電圧が生じこれ
により所要の高点火電圧が２次側に誘起され、２つの針
９の間に火花放電を惹起させる。

そのため針９の間にあるシート状の材料１には破壊によ
り微小孔が穿設される。

第４図に関連して前述した逐次制御を行うため、第６図
にブロック図として概略的に図示した制御回路が用いら
れる。

この制御回路は４列の針ブロック３，４に対して各列■
〜■当り１５０本の針９を制御するように構成されてい
る。

針列Ｉ〜■は各群が４×１０本の針９を有する１５の群
Ｇ１〜Ｇ１５に分けられている。

針列■〜■の計数順序の等しい針対９の付勢回路（第５
図参照）は、制御ユニットＥ１〜Ｅ１０にまとめられて
いる。

制御ユニットＥ１〜ＥＩＯはリング計数器ＲＺに接続し
てあり、リング計数器ＲＺはクロック発生Ｗ−ｉＴＧに
よりシフトされる。

前述した時間クロック１．５ｍｓでは、各制御ユニツ１
−Ｅ１〜Ｅ１０にまとめられた付勢回路は、ユニットご
とにリング計数器ＲＺを介して次々に制御され、所属の
火花間隙が所定のように発生される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による穿孔装置の機械的部分を示す斜視
略図、第２図は第１図の穿孔装置において第１電極とし
て用いられている針ブロックおよび所属の接続ユニット
を、一部断面して表わして示す路線図、第３図は第２図
の円Ａで囲んだ部分の拡大詳細図、第４図は針ブロック
の後面図、第５図は第１〜第４図による穿孔装置を作動
させるための針対の付勢回路を示す回路図、第６図は第
１〜第５図による穿孔装置の制御回路のブ田ンク線図で
ある。 １・・・・・・帯状材料、３・・・・・・針ブロック（
第１電極）４・・・・・・針ブロック（第２電極）、９
・・・・・・針、９ａ、・・・・・・尖端、９ｂ・・・
・・・丸味端、１４・・・・・・電気抵抗、Ｔｒ・・・
・・・変成器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高電圧パルスを用いてシート状の帯状材料に微小孔
   を穿設するための穿孔装置であって、一様な間隔を置か
   れた２つの平坦な電極ブロックの間を穿孔すべき帯状材
   料が通るようにし、その場合前記帯状材料の案内空隙を
   帯状材料の厚さに依存して最小間隙に調節可能であり、
   電極ブロックは複数の列を成して設けられた針を有し、
   前記の針を絶縁材板に保持しかつ鏡像のように相互に対
   になって突出すようにし、その場合それぞれの針対に対
   応して変成器を有する回路装置が設けられており、前記
   変成器の１次側を、トランジスタスイッチを介して低電
   圧の直流電源に接続し、かつ前記変成器の２次回路を、
   火花間隔を形成する針対に接続した装置において、２つ
   の電極ブロック３．４の針９の尖端９ａを、前記案内空
   隙を形成する両電極ブロック３，４の表面から引込んだ
   とことに配置し、かつ第１の電極ブロック３の針９はそ
   の丸味端９ｂを以て直接にそれぞれ１つの高オーム抵抗
   １４と導電接続されていることを特徴とする穿孔装置。 ２ 電極ブロック３，４の絶縁材板５の内部に設けられ
   た開ロアは針９の収容のために針の尖端９ａの領域で段
   状に絞られており開口８、前記の絞られた部分がそれぞ
   れの針９に対する段部７ａを形成し、前記段部を、針の
   尖端９ａが絶縁材板５の平面位置５ａから針の直径の略
   半分の距離Ｓだけ引込んだとことに位置するように、配
   置構成した特許請求の範囲第１項記載の穿孔装置。 ３ 全部の抵抗１４が同じ値を有する特許請求の範囲第
   １項記載の穿孔装置。 ４ それぞれの針の対に対応する変成器を、高変成比の
   点火変成器Ｔｒで構成した特許請求の範囲第１項記載の
   穿孔装置。 ５ トランジスタスイッチＴの制御を、クロック発生器
   ＴＧによって制御される電子的な分配器ＲＺを介して行
   うようにした特許請求の範囲第１項記載の穿孔装置。 ６ 個々の対の針９の制御を群ごとに行い、その場合そ
   れぞれの群Ｇ１〜Ｇ１５が全部の針列Ｉ〜■の、同じ数
   の針の対を有し、それぞれの群Ｇ１〜Ｇ１５において全
   部の針列Ｉ〜■の同じ計数順序の針の対９が同時に１つ
   のパルスを供給されるようにした特許請求の範囲第１項
   記載の穿孔装置。 ７ 針の丸味のある端を絶縁材板の後面から突出させ、
   それに相応して設けられた差込み受１６をもつ接続ユニ
   ツＮ０，１１を設け、該接続ユニットに、絶縁材板５か
   ら突出した針の端ｓ９ｂを差込みできるようにした特許
   請求の範囲第１項記載の穿孔装置。 ８ 第１電極の針ブロック３用の接続ユニット１０差込
   み受１６を電気抵抗１４と共に設けた特許請求の範囲第
   １項記載の穿孔装置。 ９ 金属性キャップを端部に設けたセラミック体を有す
   る被膜抵抗を用い、接続キャップ１４ａのうちの１つを
   差込み受１６として形成した特許請求の範囲第８項記載
   の穿孔装置。 １０針ブロック３，４および搬送装置（ロール対２）を
   相互に関連づけて垂直方向に配設した特許請求の範囲第
   １項記載の穿孔装置。