JPS6342016B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フイラメント群をコロナ放電を生じ
ている電界中に導き荷電する方法に関するもので
ある。

従来、空気流と共に送られる複数のフイラメン
トをネツトコンベア上に分散、堆積して不織布と
する方法において、品質の良い不織ウエブを得る
ためには、フイラメント相互の分離（開繊と呼
ぶ）が完全に成される必要がある。この方法とし
て、フイラメント群に摩擦による静電気を与え、
あるいはフイラメント群をコロナ放電電界中を通
して電荷を与え開繊する等の例が挙げられ、特公
昭37―4993号に開示されている。特に針状電極と
ターゲツト電極間に生じるコロナ放電によりフイ
ラメント群を開繊する方法においては、針状電極
とターゲツト間の電圧を上昇させていくと、コロ
ナ放電による電流は次第に上昇し、電極とターゲ
ツト間の空気をイオン化し、フイラメント相互は
フイラメント間に生じる電気力で反発し、開繊せ
しめられる現象がみられ、有効な開繊方法であ
る。さらに、このコロナ放電によるフイラメント
の良好な開繊方法として特公昭54―28508号に示
される方法も開示されており、フイラメント群を
ターゲツト電極面に沿つて走行させる方法が推奨
されている。

しかし、これらのコロナ放電によるフイラメン
ト群の荷電・開繊方法における従来技術の問題点
は、フイラメントの数が多くなつた時に良好な開
繊状態を安定した状態で得られないということに
あつた。本発明は、フイラメント数が大略100以
上の場合、特に好ましく適用される。一般に開繊
性は、フイラメント間の電気的反発力と随伴気流
によつて生じるフイラメントの張力（運動量）に
よるものであるため、随伴気流を減少させること
が開繊性を良好にする方法であり、良好な開繊状
態を得るために随伴気流を減少させた場合に、こ
れらの従来技術の欠点が明確になつてくる。

このような現状に鑑み、本発明者らは、フイラ
メントの良好な開繊状態を安定に得るために鋭意
研究を重ねた結果、フイラメント群を針状電極面
に沿つて走行せしめることでフイラメント数の多
い状態でも非常に良好な開繊状態が得られ、ま
た、その状態が放電電圧あるいは電流に対して広
い領域にわたつてとれることを見出したのであ
る。

すなわち、本発明は、針状電極と面状のターゲ
ツト電極よりなるコロナ放電電界中に空気流を共
に複数のフイラメントを導糸し荷電するにあた
り、針状電極面に沿つて該フイラメントを走行せ
しめて、荷電する方法に関するものである。

以下、図面に基いて詳細に記述する。第６図は
本発明の全体図の一例である。無撚の繊維１をニ
ツプロール１０を介して引出し、エアサツカー２
で吸引される圧気３によつて牽引・引離され、コ
ロナ放電ユニツト７に導糸する。無撚の繊維１は
エアサツカーによる牽引に合せた速度で、ニツプ
ロール１０にて供給される。ユニツト７は、図示
されていない電極針を有する電極４、および該針
に直角な面を有する相対したターゲツト６により
構成される。ターゲツト６はリード線８にてアー
スされる。一方、針状電極４はケーブル５を介し
て直流高電圧電源に接続されている。ユニツト７
を出たフイラメント群１１は、電荷を得て開繊せ
しめられ、移動するコンベア９上に堆積する。

第７図は第６図Ａ―Ａ線の断面図である。ユニ
ツト７を構成する壁部は、絶縁性の材料で作られ
る。フイラメント群１１は、電極針１４に応じて
穿孔された複数の孔を有する絶縁性の材料で作ら
れた電極面１３に沿つて導糸される。

第８図は第６図Ｂ―Ｂ線の部分断面図である。
ユニツト７を構成する枠体１２の壁部には、電極
を取付ける穴が予じめ開けられており、該穴に電
極をはめ込み、プラスチツク製のボルト１７で固
定される。電極は電極面１３の孔の外面より少し
引込んだ位置に電極針１４が基板１６にはめあわ
され、該基板はケーブル５に接続導通せしめら
れ、ビス１８にて固定されていることで成立つて
いる。該針１４に直角に相対してターゲツト６が
ボルト１９にて固定され、ビス１５にてアース線
と接続されている。フイラメント群１１は電極面
１３に沿つて走行し、電極針１４とターゲツト６
により作り出されるコロナ放電領域中を通り荷電
せしめらる。

第９図は本発明の好適な実施の態様を示す模式
図である。紡糸ノズル２０より吐出された糸状ポ
リマー１１をロール群２１にて牽引し、または、
延伸して牽引し、その後エアサツカー２にてロー
ルより引離し、コロナ放電ユニツト内に導糸す
る。該ユニツトは、第８図で示したユニツトを二
段に配置したものである。これらの電極は、ケー
ブル５を介して直流高電圧電源２４に接続せしめ
られている。フイラメント群はユニツト段数を増
したような場合、本発明で示す針電極面に沿つて
フイラメントを走行させるために、ターゲツト面
側より金網２３を通して微風２２を送る等の操作
が採られることがさらに好ましい結果となる。か
くして、電極面１３側を走行し荷電されたフイラ
メント群は、コンベア９上に吸引補助手段２５に
より堆積せしめられる。

第１０図は、電極面１３を示す好ましい態様の
他の一例である。これは電極針１４の周囲にスリ
ツト状に穴があけられている。

本発明にいうフイラメントは、コロナ放電によ
り有効に荷電される素材より成つており、ナイロ
ン６、ナイロン66等のポリアミド、ポリエチレン
テレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等
のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン
等のポリオレフイン、アクリル、モダクリル等の
合成繊維やレーヨン等の再生繊維、さらにはガラ
ス繊維等の無機繊維も含まれる。ポリマーの荷電
効果を上げるための、例えば塩化リチウム等の如
き添加物が含まれていてもよい。また、フイラメ
ントの断面は、通常の円形の他、扁平、三角、中
空等いずれでもよく何ら制限されるものではな
い。また、開繊が妨げられない程度の油剤あるい
は水が付与されていてもよい。

本発明においては、フイラメント群は随伴流を
伴ないコロナ放電電界中に導糸される。好ましく
は、一定速度で送られつつエアサツカーで引取ら
れたフイラメントであり、各種の実施方法がとら
れてよい。すなわち、チーズ、パーン等に巻取ら
れたフイラメントを無撚の状態で送りロール等で
一定速度で送りつつ、エアサツカーで引き取りな
がらコロナ放電電界中に導糸する方法、あるいは
紡口から吐出され固化されたフイラメントをロー
ル等で引取り、または必要に応じて延伸して引取
り、その後、エアサツカーで引取りながらコロナ
放電電界中に導糸する方法等である。また、エア
ー牽引式スパンボンド法にみられるように、紡口
より吐出された糸条をエアサツカーによつて細化
牽引する方法に用いられてもよく、開繊時のエア
ーの量を減少させるために、細化牽引用とは別に
コロナ放電電界中へ導糸するための別のエアサツ
カーを用いる方法も、本発明の好ましい実施態様
である。

本発明に用いられるエアサツカーは、繊維の吸
引口および噴出口がそれぞれ丸型でも角型でもよ
く、特に制限されるものではない。流量は少なく
とも、多くのフイラメントを牽引できるものがよ
い。ただし、フイラメント群が絡み合わされるよ
うなものは避けるべきである。エアサツカー内で
の平均空気流速は、糸速よりも若干速い速度にて
引取られれば十分であり、エアサツカーに導糸さ
れるフイラメント群にたるみが生じない範囲が採
用され、このようにエアサツカーは、フイラメン
ト群をコロナ放電ユニツトに安定して供給する。

本発明でいうコロナ放電ユニツトとは、針状電
極と平面状のターゲツト電極およびそれらの取付
けられる本体よりなる。針状電極は横もしくは縦
に一列または複数列の針を有し、該針電極はター
ゲツト電極面に対して垂直に相対して設置され
る。例えば、横または縦に２〜５mmのピツチで４
〜10本程度植えられ、列数としては１〜３列に配
列される。場合によつては、針電極を千鳥状に配
列することも好ましい態様である。

針電極の材質は、電気伝導性のあるものなら何
でもよく、特に制限されるものではない。例え
ば、銅、鉄、ステンレス鋼等が用いられる。該針
電極の先端は尖つている方が好ましく、また、各
針の先端位置は、十分に揃つていることが必要で
ある。先端部が丸くなると、十分な電荷がフイラ
メントに与えられなかつたり、開繊の状態が電源
電圧に対して不安定になつたりすることが起こ
る。

本発明においては、針電極の近傍をフイラメン
ト群が走行する故に、引掛りを防止することを目
的として、針電極を覆う形で電極面が形成される
ことが工程を安定化する意味から好ましい。針は
絶縁性の該電極面の外壁面より１〜２mm引込めて
設置されるのがよい。針電極はあまりに奥に引込
めるとコロナ電流値は低く、十分な開繊状態は得
られないという現象が生ずる。該針状電極面は絶
縁性の材料、例えば、セラミツク、プラスチツク
等で作られる。電極面の形状は、針先端部を囲む
ように各針の先端を中心として針の本数に応じた
複数の孔があけられ、あるいは全ての針の先端を
囲むようにスリツト状の穴があけられ、その部分
からターゲツト電極に向つてコロナ放電させるの
が好ましい。例えば、針先端周囲に約１〜４mmφ
の孔があけられ、あるいは第１０図に示す如く、
針列毎に１〜４mmのスリツト穴があけられてもよ
い。

ターゲツト電極は面状を成していることが必要
であり、通常平板状が好ましい。これは針状電極
先端より生ぜしめられるコロナを、できるだけ大
きな領域にわたり発生させるためである。ターゲ
ツト電極の大きさがあまりにも小さいと、電流値
が低くなり開繊も悪くなる。例えば、ピツチ３
mm、８本の針が設置された針状電極に対しては、
幅50mm以上、長さ60mm程度にとられる。ターゲツ
ト電極は該平面の他、曲率を有する面であつても
よい。ターゲツト電極の材質は、電気伝導性のあ
る金属、セラミツク等が好ましく用いられる。

針状電極とターゲツト電極との間の距離は、電
源の容量電圧の許す限り大きくとられ、通常30〜
70KV程度の電源を用いる場合、10〜40mm程度に
とられる。この距離に応じて、アーク放電に達す
る限界電圧は変化し、開繊の状態を見ながら設定
電圧は決められるべきである。おおむね、アーク
する限界電圧より１〜10KV程低い値にとられ、
少々の電圧変動があつても開繊状態の変化しない
値にとられるのが最適である。

本発明において、フイラメント群をエアサツカ
ーによつて針状電極とターゲツト電極間に導糸す
る位置は、針状電極先端面に沿つて成されるべき
である。「針状電極先端面側に沿つてフイラメン
ト群を走行させる」の意味は、複数本の電極針の
先端を結んだ線が含まれる平面に平行な、該電極
針先端近傍の平面に沿つてということを意味す
る。すなわち、実質的に電極針を覆う絶縁性のカ
バーの外壁面に沿つてフイラメント群を走行させ
ることを意味し、本発明の効果を得るに重要であ
る。この方法としては、針電極面上部の電極面に
沿うようにエアサツカーの噴出口を位置せしめ、
あるいは場合によつてはフイラメント群を針状電
極上部平面に衝突する角度で入射させて後、電極
面に沿つて走行させる方法がとられてもよい。こ
の時の衝突角度は45゜以下が好ましい。また、本
発明を実施するために、ターゲツト下部より微風
を発生せしめて、フイラメント群を電極側に押し
やり、実質的に電極側を走行せしめることも好ま
しい態様である。例えば、該微風の噴出装置はタ
ーゲツトの直下に設けられ、噴出孔の幅は少なく
ともフイラメント群の広がり幅以上にとられ、で
きる限り幅方向に均一に噴出するようにすべきで
ある。また、本発明であるフイラメントを針電極
面に沿つて走行させるため、上記以外の任意の方
法が含まれてよいことは当然である。

本発明は、コロナ放電電界中への多数のフイラ
メントを導糸し、該フイラメントを荷電して開繊
させる方法に関するものであり、非常に良好に開
繊された高品質なフイラメントウエブが、本発明
の実施により、きわめて容易に、かつ安定して得
られることは驚くべきことである。

コロナ放電においては、周知の如くコロナ放電
の電圧や電流によりフイラメントの電荷量が変化
し、開繊状態が変化する。以下の実施例に示すご
とく、本発明においては、コロナ放電の電圧や電
流に対して良好な電荷量や開繊を示す領域が、従
来技術に比較して著しく広くなり、一方、コロナ
放電の電流や電圧が、電極針の摩粍状態や、雰囲
気によつて微妙に変化することから、本発明の優
位性が容易に理解されるであろう。

従来技術においては解決されなかつた多フイラ
メント時の開繊性の悪化や不安定さは、本発明に
よつて解決される。本発明の実施により、生産性
を高めることができ、さらにコロナ放電の電圧あ
るいは電流に対して良好な開繊を示す領域が広く
とれるため、工程の安定化が可能となり、本発明
は、工業的見地からも非常に有用なものである。

以下、実施例および比較例にしたがつて説明す
る。なお、本発明において電荷量の測定に用いた
電荷量計は、春日電気(株)製KQ―431B型である。
また、開繊レベルは四段階（１級：最も良い、４
級：全く開繊していない。）で評価した。

実施例 １ 無撚の油剤のついていないポリエステル繊維
450デニール、300フイラメントをチーズより
1000m／minの速度で、ニツプロールを介して撚
りが入らないようにエアサツカーで引取り解舒し
た。この時のエアサツカー圧気流量は8.2Nm³／
Hrであつた。エアサツカーの導糸孔は矩形状で、
断面積は、0.4cm²であつた。第６図に示されてい
る如く、エアサツカーの下５mmの位置に一段コロ
ナ放電ユニツトを、フイラメント群の走行位置が
電極面に沿つて走行するようにセツトした。電極
針はピツチ３mmで10本横方向に一列に植えられて
いる。該電極針を2.5mmφの円孔を有する絶縁性
のあるセラミツクよりなる電極面が覆つている。
ターゲツト電極は電極針に対し20mm離れた位置に
セツトされ、アースされている。針およびターゲ
ツト電極はSUS製で、電極針は基板およびケー
ブルと電流計を介して、負の40KV容量の直流高
圧電源に接続されている。

フイラメント群の走行位置を針電極面に沿うよ
うにし、電圧をOKVよりアークする限界電圧ま
で上げていつた時の電流計の値、およびウエブの
保有する電荷量と開繊の状態を第１図（実線）に
示す。この場合、開繊1.5級レベルは0.04mA以上
で得られ、電圧約―30KVでアーク放電を生じる
前の0.17mAまで得られた。

比較例 １ 実施例１において、ターゲツト面に沿つてフイ
ラメント群を走行させた場合を同じく第１図（破
線）に示す。開繊レベル1.5級は0.05mA以上で得
られ、0.05〜0mAの範囲では得られなかつた。さ
らに電圧を上げ、電流値が上るにつれ、フイラメ
ント群はだんご状になつて落下していき、それに
伴なつて落下してきたウエブの電荷量も極端に低
下することが認められた。そして、約―29KV、
0.13mAにてアーク放電に達した。

この比較例で明らかに、フイラメント群を走行
させる位置を電極面に沿うようにするという本発
明により、良好な開繊状態が安定して得られるこ
とが理解されるであろう。

実施例 ２ ηsP／ｃ＝0.68のポリエチレンテレフタレート
を押出機により、吐出量195g／minで0.2mmφの
孔を400個有している紡口より吐出した。紡口の
約3m下方に、第８図に示される如き引取りロー
ル群にて延伸・熱セツトした後に、1500m／min
の速度で引取つた。これらのフイラメント群をエ
アサツカーにて最終ロールより引離し、同様にコ
ロナ放電ユニツトに導糸した。該ユニツトはエア
サツカーのフイラメント群噴出口の下方約５mmの
位置に一段設けた。電極ユニツトの構成は、針を
縦一列にした以外は実施例１と同様であつた。ユ
ニツトの下方約1mの位置にネツトコンベアを配
置し、ウエブを採取した。この時のエアサツカー
の噴出口は、円形で0.6cm²の面積を有し、圧力は
1.5Kg／cm²Ｇであり、エアー流量は14Nm³／Hrで
あつた。フイラメント群を電極面走行させ、電荷
量と開繊性を調べた結果を第２図（実線）に示
す。

第２図は、直流高電圧電源の電圧を徐々に上げ
ると、それに伴ないコロナ放電を生じ、電流が流
れるようになり、その値に対する電荷量の値をと
つたもので、電圧約―18KVで0.02mAを示し、
開繊状態が向上して２級となり、さらに電圧を約
―29KVまで上げて行くと、電流値は約0.12mA
程まで流れてアーク放電に達したが、開繊状態の
２級は電流値約0.11mAまで維持された。

比較例 ２ 実施例２において、ターゲツト面に沿わしてフ
イラメント群を走行させた場合と同様に第２図
（破線）に示す。

開繊２級の領域は0.01mAから0.04mAまでであ
り、0.04mAをすぎるころよりフイラメント群は
だんご状になる如くに落下し、フイラメントの電
荷量も低下した。すなわち、電極面に沿つて走行
させることで、開繊の良好な電圧、あるいは電流
に対する広に領域がとれることがわかる。

実施例 ３ ポリプロピレン（チツソ製，S5056）を50個ず
つ４分割された孔数200個の紡口より押出し、十
分冷却される距離をとつた後に、ネルソンタイプ
のロール（周速1000m／min）に捲いてから、さ
らにネルソンタイプのロール（周速2000m／
min）にかけて延伸し、実施例２で用いたエアサ
ツカーで圧力1.5Kg／cm²Ｇ、流量13.5Nm³／Hrに
てロールから引離して、エアサツカー下に取付け
られたコロナ放電ユニツトに導糸した。フイラメ
ントの最終デニールは1.5デニールであつた。

コロナ放電ユニツトは針状電極（3^p×８本縦一
列；SUS304製）と直角に相対してなる平板状タ
ーゲツト電極（80□；SUS304製）によりなり、
それらの間隔は20mmであつた。針状電極はセラミ
ツク製の２mmのスリツトを有している針状電極面
に覆われていて、針状電極からは基板を通してケ
ーブルで接続された高圧電源から、負の高電圧が
印加される。ターゲツト電極はアースされる。フ
イラメント群の走行位置を電極面に沿つて導糸す
る方法について、フイラメント数を変化させて開
繊状態および電荷量の値を調べた。

電極面に沿つて走行させた時の結果を第３図に
示す。例えば、第３図は50フイラメントについて
みると、―10KVより電荷量が増加し始め、約―
36KV付近でアーク放電に達する。開繊２級の状
態は―22.5KVから―36.5KVまで維持されてい
る。フイラメント数が50、150、200と多くなつた
場合、電圧に対して、ウエブが保有してくる電荷
量の値は高く、かつ、広い領域にわたつており、
それに伴つて開繊２級の領域も広い。

比較例 ３ 実施例３において、フイラメント群をターゲツ
ト電極の面に沿つて走行させた場合を第４図に示
す。図から明らかなように、高い電荷を得て、良
好な開繊を示す領域が、本発明に比して極めて狭
くなつていることが判る。開繊良好な領域は、50
フイラメントに関してはアーク放電寸前の僅かの
領域であり、150、200フイラメントと増加するに
つれてさらに狭くなつていることを示している。
このようなことから、本発明は、特に多くのフイ
ラメント数を走行させて荷電するに有利であると
理解される。

実施例 ４ 実施例３に示されると同じポリマーを孔数500
個の紡口より押出し、十分冷却される距離をとつ
た後に、第９図に示される如きロール群にて延伸
し、1000m／minの速度で引取つた。フイラメン
トのデニールは1.5デニールであつた。これらの
フイラメント群をエアサツカーにて最終ロールよ
り引離し、コロナ放電ユニツトに導糸した。

該ユニツトはエアサツカーのフイラメント群噴
出口の下方約５mmの位置に一段設けた。ユニツト
の構成は実施例１で用いたものと同じ電極針配列
および電極面のものを用いた。

フイラメント群の走行位置を針状電極面に沿う
ようにエアサツカーをセツトし、さらに、フイラ
メント数が多い故にターゲツト電極側へ広がろう
とするフイラメントがあるので、第９図の如く、
ユニツト真下にターゲツト側より幅40mm、長さ
0.5mmのスリツトを設け、300メツシユの金網を通
して、速度約20m／secの２次空気流を噴出して、
フイラメント群が針状電極面に沿つて走行するよ
うにした。

電圧を0KVよりアークする限界電圧まで上げ
て行つた時のウエブの保有する電荷量と開繊の状
態を第５図（実線）に示す。この場合、開繊２級
レベルは電圧―23.5KV、0.06mAから、電圧―
28.5KVでアーク放電を生じる前0.11mAまで得ら
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１と比較例１のコロナ放電電流
に対するウエブが保有する電荷量とフイラメント
群の開繊状態を示すグラフ、第２図は実施例２と
比較例２のコロナ放電電流に対するウエブが保有
する電荷量とフイラメント群の開繊状態を示すグ
ラフ、第３図は実施例３の結果を示すグラフ、第
４図は比較例３の結果を示すグラフ、第５図は実
施例４の結果を示すグラフ、第６図は本発明の態
様を示す説明図、第７図は第６図Ａ―Ａ線の断面
図、第８図は第６図Ｂ―Ｂ線の断面図、第９図は
本発明の好適な実施の態様を示す模式図、第１０
図は電極面の一例を示す正面図である。 １……無撚の繊維、２……エアサツカー、４…
…電極、５……ケーブル、６……ターゲツト、７
……コロナ放電ユニツト、１０……ニツプロー
ル、１１……フイラメント群、１３……電極面、
１４……電極針。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 針状電極と面状のターゲツト電極よりなるコ
   ロナ放電電界中に空気流と共に複数のフイラメン
   トを導糸し荷電するにあたり、針状電極先端面側
   に沿つて該フイラメントを走行せしめて荷電する
   ことを特徴とするフイラメント群の荷電方法。 ２ 該フイラメントが一定速度で送られつつエア
   サツカーで引取られたフイラメントである特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３ 針状電極面が該電極の針先端部を囲むよう
   に、各針先端を中心として複数の孔状に、もしく
   は針列に応じてスリツト状にあけられた絶縁材料
   で構成されている特許請求の範囲第１項記載の方
   法。