JP4811248B2

JP4811248B2 - 金属製機器の帯電防止方法と装置

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Publication number: JP4811248B2
Application number: JP2006320256A
Authority: JP
Inventors: 崇裕黒川; 和宜石川; 寛人住田; 光弘高橋; 幹夫竹澤; 善章冨永
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2026-11-28
Also published as: JP2008133562A

Description

本発明は金属製機器の帯電防止方法と装置に関し、例えば、多孔性高分子ウエブを多量に製造するのに好適で、高分子液を高電圧による電荷誘導により、あるいはこれに遠心力を伴なって、高分子ファイバとして電子紡糸する静電環境にて、自ら帯電しまたはおよび電子紡糸系が作る静電環境によって帯電される金属製機器の帯電防止方法と装置に関するものである。

高分子の溶融物あるいは溶液を材料として紡糸するのに、機械的な押し出しに代る方法として、電荷誘導により紡糸する電荷誘導紡糸方法（エレクトロスピニング法）ないしは電子紡糸方法（例えば、特許文献１、２参照。）が既に知られている。電子紡糸方法では、ノズルないしキャピラリに高分子溶液を供給して線状に流出する高分子溶液がノズルなどを通じ帯電され、高分子溶液の溶媒の蒸発に伴ない帯電電荷間の距離が小さくなって作用するクーロン力が大きくなり、そのクーロン力が線状の高分子溶液の表面張力に勝った時点で線状の高分子溶液が爆発的に延伸される現象が得られ、しかも、この静電爆発と称される現象が一次、二次、三次と繰り返されることで、サブミクロンの直径を持った高分子ファイバ、いわゆるナノ繊維が作り出される。また、近時では繊維ではなく噴霧状に電子紡糸して微細な高分子粒子ないしは粉体を得ることも行われている。
特開２００２−２０１５５９号公報特開２００６−５０７４２８号公報

ところで、本発明者等は電子紡糸方法の実用に向けた研究、開発をしているが、本発明の実施の形態を参照して、図１、図２に示す例、図７に示す例のように樹脂である高分子液１を、高電圧発生部１２からの高電圧による電荷誘導に加え、高分子液１を供給された穴明きシリンダ２がモータ３からのベルト１６ｃを用いた伝動により回転する時の遠心力を伴い、穴明きシリンダ２の***４から高分子ファイバ５として電子紡糸する技術を開発し、紡糸速度、紡糸長さを格段に高め、より微線化も可能にしている。また、図８に示すように高分子液１を帯電電極５３を挿入したキャピラリ５４に供給して噴霧することにより高電圧による電荷誘導での電子紡糸を図りながら、キャピラリ５４を移動機構５１により移動させる技術も開発し、微細な粒子ないしは粉体の高分子ファイバ２４を効率よく得ならが広域にも供給できるようにしている。

しかし、種々に実験する中、穴明きシリンダ２を用いる電子紡糸では、時として金属製機器としてのモータ３が帯電してそれが蓄積し、所定電圧を超えると周囲へ異常放電する。これはパンデグラフ起電器として知られる現象の一種である。例えば、図９に示すように電子紡糸に際し穴明きシリンダａをモータｂにより主プーリｃ、樹脂ベルトｄ、従プーリｅよりなる電動手段を介して回転駆動する方式では、樹脂ベルトｄと従プーリｅとの摩擦によってモータｂが帯電して次第に電荷が蓄積していき、モータｂに装備されているエンコーダやレゾルバーと呼ばれる位置検出手段ｆが持っている電子回路に放電してそれを破壊するような問題が生じる。また、電子紡糸に際して移動機構５１によりキャピラリ５４を移動させる方式では、その伝動方式によって金属製機器であるモータが自己帯電することがあるのに加え、電子紡糸系であるキャピラリ５４と連結されて、電子防止系の直近、それも電子紡糸系が作る静電域に置かれる関係もあって、モータやボールねじなどの金属製部分が帯電される。

このような金属製機器の帯電に対処するのに、高圧放電部を囲う絶縁ケースが帯電することに対し、この絶縁ケースを高圧放電部の金属シャーシに帯電防止機構により電気的に短絡させることで、帯電電荷を金属シャーシへ逃がすアース手法（例えば、特許文献３参照。）や、レチクルの表面をスポンジなどの表面を摺動する際に、レチクルが次第に帯電することに対し、レチクルをアース線でグラウンドに電気的に接続することで、帯電電荷をグラウンドへ逃がすアース手法（例えば、特許文献４参照。）、といった一般のアース手法を採用することが考えられる。

そこで、図１０に示すようにモータｂを適当な抵抗ｇを持ったアース線ｈによってグラウンドｉに電気的に接続して実験をしたが、このようなアース手法ではモータｂの帯電電荷をなくすことはできたが、電子紡糸のために1ｋＶ〜１００ｋＶといった高電圧を印加している部材からモータｂに対し雷的な異常放電があり、位置検出手段ｆの電子回路におけるＩＣなどが破壊されるという新たな問題が生じた。

本発明の目的は、電子紡糸系まわりに用いられるモータや移動機構などの金属製機器の帯電を電子紡糸系から逆放電を受けるようなことなく防止できる金属製機器の帯電防止方法と装置を提供することにある。
特開昭６２−１２７０６５号公報特開昭６３−７１８５４号公報

上記のような目的を達成するために、本発明の第１の態様によれば、高分子液を高電圧による電荷誘導にて高分子ファイバとして電子紡糸するのに、この電子紡糸する電子紡糸系の近傍に位置して、自ら帯電し、またはおよび、電子紡糸系が作る静電環境によって帯電される金属製機器の帯電を防止する金属製機器の帯電防止方法であって、この金属製機器に交流電圧を印加することにより金属製機器を不帯電状態に保つことを特徴としている。

このような特徴によれば、金属製機器は、高電圧による電荷誘導を伴いフィラメントや微細粒子、粉体などの高分子ファイバを電子紡糸する電子紡糸系の近傍に位置して、自ら帯電し、またはおよび、電子紡糸系が作る静電環境によって帯電を受けるが、金属製機器は交流電圧が印加されることで帯電電荷が中和ないしは除電されて不帯電状態に保たれ、しかも、非アース状態であることにより、電子紡糸系からの逆放電を受けることもない。

このような方法は、本発明の第８の態様による、高分子液を高電圧による電荷誘導にて高分子ファイバとして電子紡糸する電子紡糸系の近傍に位置して、自ら帯電し、またはおよび、電子紡糸系が作る静電環境によって帯電される金属製機器を備え、この金属製機器に交流電圧を印加して金属製機器を不帯電状態に保つ電圧印加手段を設けたことを特徴とする金属製機器の帯電防止装置によって実現する。

本発明の第２の態様によれば、高分子液を高電圧による電荷誘導に加え、高分子液を収容した穴明きシリンダのモータからの伝動による回転時の遠心力を伴い、前記穴明きシリンダの***から高分子ファイバとして電子紡糸するのに、この電子紡糸する電子紡糸系近傍で少なくとも自ら帯電するモータである金属製機器の帯電を防止する金属製機器の帯電防止方法であって、モータに交流電圧を印加することによりモータを不帯電状態に保つことを特徴としている。

このような特徴によれば、金属製機器であるモータは、高電圧による電荷誘導と穴明きシリンダの回転による遠心力を伴いフィラメントといった高分子ファイバを電子紡糸する電子紡糸系の近傍に位置して、穴明きシリンダへの伝動手段の種類によっては自ら帯電し、また、電子紡糸系が作る静電環境によって帯電を受けるが、モータは交流電圧が印加されることで帯電電荷が中和ないしは除電されて不帯電状態に保たれ、しかも、非アース状態であることにより電子紡糸系からの逆放電を受けることもない。

このような方法は、本発明の第９の態様による、高分子液を高電圧による電荷誘導に加え、高分子液を収容した穴明きシリンダのモータからの伝動による回転時の遠心力を伴い、前記穴明きシリンダの***から高分子ファイバとして電子紡糸する電子紡糸系の近傍に位置して、少なくとも自ら帯電するモータである金属製機器を備え、この金属製機器としてのモータに交流電圧を印加してモータを不帯電状態に保つ電圧印加手段を設けたことを特徴とする金属製機器の帯電防止装置によって実現する。

本発明の第３の態様によれば、高分子液を高電圧による電荷誘導にて高分子ファイバとして電子紡糸しながら、この電子紡糸する電子紡糸系を移動機構により移動させるのに、少なくとも電子紡糸系が作る静電環境によって帯電される移動機構である金属製機器の帯電を防止する金属製機器の帯電防止方法であって、移動機構に交流電圧を印加することにより移動機構を不帯電状態に保つことを特徴としている。

このような特徴によれば、移動機構により電子紡糸系を移動させることで、電子紡糸系が電子紡糸する高分子ファイバを広域にも供給することができるようになるが、移動機構は金属製機器をなして高電圧による電荷誘導を伴いフィラメントや微粒子、粉体といった高分子ファイバを電子紡糸する電子紡糸系の近傍に位置して、少なくとも電子紡糸系が作る静電環境によってモータやボールねじなどの金属製機器に帯電を受け、伝動方式の種類によっては自ら帯電するが、移動機構は交流電圧が印加されることで帯電電荷が中和ないしは除電されて不帯電状態に保たれ、しかも、非アース状態であることにより電子紡糸系からの逆放電を受けることもない。

このような方法は、本発明の第１０の態様による、高分子液を高電圧による電荷誘導にて高分子ファイバとして電子紡糸する電子紡糸系を、この電子紡糸系との連結により移動させるのに、少なくとも電子紡糸系が作る静電環境によって帯電される移動機構である金属製機器を備え、この金属製機器としての移動機構に交流電圧を印加することにより移動機構を不帯電状態に保つことを特徴とする金属製機器の帯電防止装置によって実現する。

本発明の第４、第１１の態様によれば、金属製機器は、電子回路を備えていることを特徴としている。

このような特徴によれば、金属製機器は不帯電状態に保たれるし、電子紡糸系からの逆放電をうけることがないので、金属製機器から電子回路のＩＣなどに放電を受けることを回避でき、放電によって破壊されることがない。

本発明の第５、第１２の態様によれば、電子紡糸系は、帯電電極を挿入したキャピラリに高分子液を供給して噴霧状に紡糸するものであることを特徴としている。

このような特徴によれば、電荷誘導による電子紡糸が、高分子液のキャピラリからの高帯電を伴なう噴霧による超微細な高分子粒子を電子紡糸することが、金属製機器への帯電の影響なく達成できる。

本発明の第６、第１３の態様によれば、穴明きシリンダから電子紡糸される高分子ファイバを、この高分子ファイバと同極性に帯電されて電気的に反発させ、穴明きシリンダの軸線方向の一方に向けて飛翔させる反射板が電子紡糸系に付帯していることを特徴としている。

このような特徴によれば、穴明きシリンダの回転による遠心力を利用した電子紡糸は、穴明きシリンダの外周面から高分子ファイバが放射線方向に向くようになされるのを、帯電した反射板に対する反発を利用して、穴明きシリンダの軸線方向に向け飛翔させるので、電子紡糸域を狭い範囲に集約し高分子ファイバの電子紡糸密度、供給密度を高められる。また、穴明きシリンダを横向きに設置することで、数メートルといった長尺の高分子ファイバを電子紡糸する場合でも横に距離をとるだけで低い領域にて作業できる利点がある。

本発明の第７、第１４の態様によれば、電子紡糸系から電子紡糸される高分子ファイバを電気的に吸引する電位差を有した収集手段が電子紡糸系に対向配置されていることを特徴としている。

このような特徴によれば、電子紡糸された高分子ファイバをそれとの電位差により収集手段側に静電吸引して収集手段上に効率良く収集することができ、浮遊しやすい微細粒子の収集、キャピラリによる噴霧やノズルからの噴射により収集手段に対して電子紡糸域が広がるような高分子ファイバの収集、横向きに電子紡糸する場合のより長尺化した高分子ファイバの収集に好適である。

本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の具体的な説明および図面の記載によって明らかになる。

本発明によれば、金属製機器が高電圧による電荷誘導を伴い電子紡糸する電子紡糸系の近傍に位置して、自ら帯電し、またはおよび、電子紡糸系が作る静電環境によって帯電を受けても、交流電圧が印加されることで不帯電状態に保たれるので、周辺の電子回路などに影響しないし、非アース状態であることにより電子紡糸系からの逆放電を受けて周辺の電子回路などに影響することもなく、電気的安全が図れる。

以下、本発明の実施の形態に係る金属製機器の帯電防止方法と装置につき図１〜図８を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。

本実施の形態の金属製機器の帯電防止方法は、図１、図２に示す例の電子紡糸装置１０、図７に示す例の電子紡糸装置３０、図８に示す例の電子紡糸装置５０を参照して、高分子液１を材料とし、高電圧Ｖ１による電荷誘導にて、フィラメント、微細粒子、粉体といった高分子ファイバ５、２４などとして電子紡糸するのに、この電子紡糸する図１、図２の例、図７の例の電子紡糸系２０、図８の例の電子紡糸系４０の近傍に位置して、自ら帯電し、またはおよび、電子紡糸系２０、４０が作る静電環境によって帯電される図１、図２の例、図７の例のモータ３や図８の例の移動機構５１、あるいはそれら以外の帯電による問題のある各種の金属製機器６０含んでそれらの帯電を防止するものであり、それら金属製機器６０に交流電圧Ｖ０を印加することにより金属製機器６０を不帯電状態に保つようにしている。

このような金属製機器６０は、前記のように電子紡糸する電子紡糸系２０、４０の近傍に位置して、自ら帯電し、またはおよび、電子紡糸系２０、４０が作る静電環境によって帯電を受けるが、金属製機器６０は電圧印加手段１３から交流電圧Ｖ０を印加されることで帯電電荷が中和ないしは除電されて不帯電状態に保たれる。従って、金属製機器６０は帯電して周辺の電子回路などに影響しないし、非アース状態であることにより電子紡糸系２０、４０からの逆放電を受けて周辺の電子回路などに影響することもなく、電気的安全が図れる。

ここで、高分子液１は、特許文献１、２などで知られるような様々な高分子、例えばポリフッ化ビニリデン（ＦＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン−コ−ヘキサフルオロプロピレン、ポリアクリロニトリルといった石油系等の様々な高分子が適用可能であり、これらの共重合体および混合物といったものの溶融し、または任意の溶媒にて溶解された高分子を含む。

以上のような方法を達成するのに、図１、図２に示す例の電子紡糸装置１０、図７に示す例の電子紡糸装置３０、図８に示す例の電子紡糸装置５０は、既述したように高分子液１を高電圧Ｖ１による電荷誘導にて高分子ファイバ５、２４などとして電子紡糸する電子紡糸系２０、４０の近傍に位置して、自ら帯電し、またはおよび、電子紡糸系２０、４０が作る静電環境によって帯電される金属製機器６０を備え、この金属製機器６０の帯電を防止する帯電防止装置７０として、金属製機器６０に交流電圧Ｖ０を印加し金属製機器６０を不帯電状態に保つ電圧印加手段１３を備えている。

既述したように、図１、図２に示す例の電子紡糸装置１０は、帯電防止装置７０を働かせる対象としての金属製機器６０はモータ３であり、高分子液１は樹脂容器１９から供給管路１１とポンプ１２によって中空とした回転軸２ａを通じ中空の穴明きシリンダ２内に所定量連続に供給され、穴明きシリンダ２が電圧印加手段３１としての高電圧発生部３２によって印加される例えば１ＫＶ〜１００ＫＶ程度の高電圧Ｖ１による電荷誘導に加え、モータ３からの伝動により穴明きシリンダ２が回転する時の遠心力を伴い、穴明きシリンダ２の***４を通じ少なくともフィラメント形態の高分子ファイバ５として多量に電子紡糸する形式のものを示しており、帯電防止装置７０としては、このように電子紡糸をする電子紡糸系２０の近傍で自ら帯電し、また電子紡糸系２０が作る静電環境によって帯電されることのあるモータ３である金属製機器６０の帯電を防止するため、モータ３に電圧印加手段１３としての図２、図３、図４に示す交流電源１４から交流電圧Ｖ０を印加することによりモータ３を不帯電状態に保つようにしている。この場合の交流電圧Ｖ０は、周波数を１Ｈｚ〜１００ＫＨｚ程度、実効電圧値を１０Ｖ〜５００Ｖ程度として有効である。図２、図３に示す例では、交流電源１４を直接モータ３に接続しているが、図４の例ではトランス１４ｂを介して接続してあり、一次側と二次側との関係で電圧調整が可能であるし、一次側と二次側とを絶縁した絶縁電源を構成するようにもできる。

穴明きシリンダ２は表面が金属材料などの導電性部材で形成され、穴明きシリンダ２の一端に連結された絶縁体である回転軸２ａを絶縁体である支持体１７上に支持するベアリング１８に高電圧発生部３２から印加した高電圧Ｖ１が、回転軸２ａまわりに設けた金属材料などからなる導電部材２２を介して表面の金属材料部分に及ぶことで、樹脂容器１９からポンプ１２によって穴明きシリンダ２内に供給された高分子液１の各***４からの多量の電子紡糸が、穴明きシリンダ２の回転による遠心力を伴い実現するようにしている。穴明きシリンダ２の***４から電荷誘導による静電爆発の繰り返しと穴明きシリンダ２の回転による遠心力とでより長く延伸されて２ｍといった長いフィラメントの高分子ファイバ５を多量に電子紡糸することができる。

特に、このような電子紡糸系２０では、前記のような電荷誘導のための穴明きシリンダ２に対する印加電圧Ｖ１の大小と、穴明きシリンダ２の回転による遠心力の大小との組み合わせの違いに応じ、数メートルといった長尺のフィラメントから短いフィラメントまでの、高分子ファイバ５を時間当り多量に電子紡糸することができ、金属製機器６０であるモータ３はそのような電子紡糸系２０の近傍に位置して、穴明きシリンダ２への伝動手段１６の種類によっては自ら帯電し、また、電子紡糸系２０が作る静電環境によって帯電を受けるが、モータ３は交流電圧が印加されることで帯電電荷が中和ないしは除電されて不帯電状態に保たれ、しかも、非アース状態であることにより電子紡糸系２０からの逆放電を受けることもない。

図１、図２に示す例での伝動手段１６は、モータ３に直結した主プーリ１６ａと穴明きシリンダ２の回転軸２ａに直結した従プーリ１６ｂと、それら主プーリ１６ａ、従プーリ１６ｂ間に掛け渡したベルト１６ｃからなり、このベルト１６ｃが一般に樹脂ベルトであることによってベルト１６ｃと主プーリ１６ａとの摩擦によって発生する静電電荷がモータ３の側に及んで蓄積しようとする。にもかかわらずモータ３は図５（ａ）に示すように回転位置制御や回転数制御のためにエンコーダやゾルバーと呼ばれる電子回路基板などを持った位置検出手段２１ないしは回転検出手段を備えていることが多く、周辺から帯電電荷などの放電を電子回路などに受けると破壊される。例えば、位置検出手段２１としてのエンコーダは図５（ｂ）に示すように、モータ３の回転軸３ａに連結されて周方向にスリットや穴などの図示しない透光部が均等な配置で設けられた回転ディスク１２２と、この透光部の回転域の両側に発光側２３ａ及び受光側２３ｂが位置するフォトカプラ２３との組み合わせよりなり、透光部を通過した発光側２３ａの光を受光側２３ｂで受光したときの信号の単位時間あたりの数によって回転数が検出できるし、モータ３の回転の原点位置、基準位置、現在位置などからの信号の単位時間当りの数によってモータ３の回転位置を検出することができ、このような信号処理のためにエンコーダは図５（ｂ）に示すようにＩＣチップ１２４やその他の部品２５を搭載した電子回路基板２６を備えており、ＩＣチップ１２４などにモータ３から帯電電荷が放電するとその電子回路が破壊される。

一方、電子紡糸装置１０は図６に示すようなマイクロコンピュータなどの制御部２７によって、操作部２８からの入力や初期設定、位置検出手段２１からの検出情報などに基づき、記憶部２９に記憶され、あるいは外部入力されたプログラムに従い動作制御をするが、位置検出手段２１が周辺からの帯電電荷の放電を受けて電子回路が破壊されると、制御部２７は位置検出手段２１からのモータ３に関する位置、回転情報を受けられず電子紡糸装置１０に対する正常な動作制御が不能になる。しかし、モータ３が既述のように不帯電状態に保たれることと、非アース状態で電子紡糸系２０などの周辺からの電荷の放電を受けないこととで、位置検出手段２１の電子回路を簡単かつ安価な改良にて放電から保護することができ、制御部２７による電子紡糸装置１０の動作制御の安定が図れる。前記のような動作制御のために、制御部２７は各種設定や動作状態などを表示する表示部３３のほか、モータ３、ポンプ１２、交流電源１４とその接続手段１４ａ、高電圧発生部３２とその接続手段３２ａ、などの制御対象や位置検出手段２１などの情報源が接続されている。

図１、図２に示す電子紡糸装置１０は、また、回転する穴明きシリンダ２のまわりに多量に電子紡糸する高分子ファイバ５は無数の各***４から放射状に延伸して広域に電子紡糸されるのを、穴明きシリンダ２の回転軸２ａが連結される一端部の側に、電子紡糸される高分子ファイバ５と同極性に帯電させた反射板３４を設けることによって、穴明きシリンダ２のまわりに放射状に電子防止される同極性の高分子ファイバ５を反射板３４から遠ざかる方向に向け電気的に反発させ、穴明きシリンダ２の周面に添う軸線方向に延伸されて穴明きシリンダ２の他端に向け延伸し飛翔するようにしており、電子紡糸域を図１に示すような狭い範囲に集約し高分子ファイバ５の電子紡糸密度、供給密度を高められる。これにより、収集効率を高め、収集と同時に多孔ウエブ化していく場合の高密度化、ボリュームの増大を図るのに好適となる。このために、反射板３４は金属製とし、電圧印加手段３５としての高電圧発生部３６から高分子ファイバ５の帯電電位と同程度の高電圧Ｖ２を印加するようにしている。従ってこの高電圧発生部３６もその接続手段３６ａと共に前記制御部２７の制御対象として接続されている。また、穴明きシリンダ２の回転による遠心力を利用した電子紡糸は、穴明きシリンダ２の外周面から高分子ファイバが放射線方向に向くようになされるのを、帯電した反射板３４に対する反発を利用して、穴明きシリンダ２の軸線方向に向かせるので、穴明きシリンダ２を横向きに設置することで、数メートルといった長尺でナノ繊維などとした高分子ファイバ５を電子紡糸する場合でも横に距離をとるだけで低い領域にて作業できる利点がある。

図１、図２に示す電子紡糸装置１０は、さらに、穴明きシリンダ２からその軸線方向他端側に飛翔するように電子紡糸される高分子ファイバ５を収集するのに、電子紡糸系２０から電子紡糸される高分子ファイバ５を、この高分子ファイバ５を電気的に吸引する電位差を有した収集手段４１を電子紡糸系２０に対向配置している。具体的には収集手段４１はシート状の収集体４２よりなり、少なくともその収集面を金属製として電圧印加手段４３としての高電圧発生部４４から高分子ファイバ５と逆極性の高電圧Ｖ３を印加するようにしてある。しかし、これに限られることはなくアースに接続するようにしてもよい。これにより、穴明きシリンダ２の軸線方向他端側に向け電子紡糸された高分子ファイバ５をそれとの電位差により収集手段４１側に静電吸引して収集手段４１上に効率良く収集することができる。特に、横設した穴明きシリンダ２の軸線に沿い横向きに電子紡糸する場合のより長尺化した高分子ファイバ５をそれに見合う遠距離から収集するのに好適となる。この場合も、高電圧発生部４４はその接続手段４４ａと共に前記制御部２７の制御対象として接続されている。

また、収集手段４１は、収集面が金属製の収集体４２と、この収集体４２の金属製の収集面を薄い樹脂でできたシートを所定の速度で移動させるように構成し、シート面上の高分子ファイバ５を収集してもよい。

図７に示す例の電子紡糸装置３０は、穴明きシリンダ２を用いた電子紡糸系２０を縦向きに配置した点で、図１、図２に示す例の電子紡糸装置１０と異なっている。これにより、回転する穴明きシリンダ２のまわりに多量に電子紡糸する高分子ファイバ５が各***４から放射状に延伸されるのを、反射板３４との電気的反発により穴明きシリンダ２の回転軸２ａが連結される一端部の側に向け飛翔させて電子紡糸域を狭めるのに、前記電気的反発に加え重力作用を利用することができ、より長尺な高分子ファイバ５を電子紡糸して高密度に供給し、また収集するのに有利になる。この場合の収集手段４１はローラ４５により張設して周回駆動されるベルトよりなる収集体４６を採用して、連続的に電子防止されてくるナノ単位などとする高分子ファイバ５を周回速度に応じた堆積を図って収集することで、高密度な多孔性ウエブを連続的に製造し先へ搬送することができる。なお、収集のための高分子ファイバ５との電位差は、図示しないが、収集体４６の高分子ファイバ５を収集する範囲をバックアップするように配した金属盤４７に高電圧発生部から高電圧を印加するかアースに接続して与えるようにしている。

図８に示す例の電子紡糸装置５０は、高分子液１を高電圧による電荷誘導にて高分子ファイバ２４として電子紡糸しながら、この電子紡糸する電子紡糸系４０を移動機構５１により例えば互いに直交するＸＹ２方向などに移動させるようにしている。このため、移動機構５１は、静電環境を作る電子紡糸系４０の近傍、特に直近に位置し、少なくとも電子紡糸系４０が作る静電環境にてモータ３やボールねじなどの金属製機器が帯電され、伝動方式によっては自らも帯電する金属製機器６０をなすものであるが、移動機構５１に交流電圧を印加することにより移動機構５１の帯電電荷を中和ないしは除電して不帯電状態に保つことができ、しかも、非アース状態であることにより電子紡糸系４０からの逆放電を受けることもない。従って、移動機構５１が動作制御やモータの位置検出装置などの電子回路を装備していても移動機構５１からの放電はなく破壊されることはない。

電子紡糸系４０は図８（ａ）（ｂ）に示すように電圧印加手段３１としての高電圧発生部３２に接続したステンレスワイヤよりなる帯電電極５３が挿入されたガラス製のキャピラリ５４に高分子液１をポンプ１２によって供給し、電荷誘導を伴い噴霧し、静電爆発の繰り返しによるナノ単位にも微細化できる微細粒子や粉体となる高分子ファイバ２４として電子紡糸するもので、静電爆発の繰り返しによる周囲への飛散を防止するのに、電子紡糸系４０及び電子紡糸域を囲い壁１５４によって囲ってあり、帯電している高分子ファイバ２４の影響によって囲い壁１５４も同極性に帯電するので、電子紡糸系４０の静電紡糸の影響と共に、囲い壁１５４内における静電環境の帯電電荷は高く移動機構５１を帯電させやすい。また、移動機構５１はＸ方向に移動するＸテーブル５５とＹ方向に移動するＹテーブル５６の組み合わせからなり、Ｘテーブル５５はＸモータ５７により主、従プーリ５８、５９とそれらの間に張設した樹脂製のＸベルト６１を介してＸ方向に往復駆動され、Ｙテーブル５６はＹモータ６２により主、従プーリ６３、６４とそれらの間に張設した樹脂製のＹベルト６５を介してＹ方向に往復駆動されるもので、移動機構５１の金属部分やＸ、Ｙモータ５７、６２は、主プーリ５８、６３とＸ、Ｙベルト６１、６５との摩擦、従プーリ５９、６４とＸ、Ｙベルト６１、６５との摩擦によって自ら帯電する。しかし、移動機構５１への交流電圧の印加を、電子回路基板を内蔵しているなどして帯電が問題となるＸ、Ｙモータ５７、６２を含む帯電部分に対して行い除電することでＩＣなど電子回路が破壊されるようなことを防止することができる。

このような方法は、高分子液１を高電圧による電荷誘導にて高分子ファイバ２４として電子紡糸する電子紡糸系４０を、この電子紡糸系４０との連結により移動させるのに、少なくとも電子紡糸系４０が作る静電環境によって帯電される金属製機器６０としての移動機構５１に交流電圧を印加してこの移動機構５１を不帯電状態に保つ電圧印加手段１３としての交流電源１４を備えれば実現し、この交流電源１４も図４に示す例のようにトランスタイプとすることもできる。

なお、Ｘテーブル、Ｙテーブルは、本実施の形態では、ベルト駆動方式にて動作説明をしたが、ボールねじのような伝動手段を使っても、同様の効果が得られる。

本発明は、電子紡糸系の近傍にある金属製機器を非アース条件にて不帯電状態に保つ技術であって、自らの帯電電荷や電子紡糸系からの放電電荷によって電子回路を破壊するのを防止できる。

本発明に係る実施の形態の金属製機器の帯電防止装置を持った電子紡糸装置を示す概略斜視図である。図１の電子紡糸装置の全体構成を示す断面図である。図１、図２の電子紡糸装置の電子紡糸系が採用している金属製機器の帯電防止装置を示す摸式図である。図３の帯電防止装置の変形例を示す摸式図である。図１〜図４に示す電子紡糸系でのモータ周辺の詳細図、およびモータに装備している位置検出装置の模式図である。図１、図２の電子紡糸装置の制御装置を示すブロック図である。本発明に係る実施の形態の金属製機器の帯電防止装置を持った別の電子紡糸装置を示す概略斜視図である。本発明に係る実施の形態の金属製機器の帯電防止装置を持った他の電子紡糸装置を示す概略斜視図である。図１、図２の本発明に係る実施の形態の電子紡糸装置が採用している電子紡糸系の従来の構成を示す摸式図である。図９に示す従来の電子紡糸系においてモータをアース接続して帯電を防止した改良案構造を示す摸式図である。

符号の説明

１高分子液
２穴明きシリンダ
２ａ回転軸
３モータ
３ａ回転軸
４ ***
５、２４高分子ファイバ
１０、３０、５０電子紡糸装置
１１供給管路
１２ポンプ
１３、３１、３５、４３電圧印加手段
１４交流電源
１４ｂトランス
１６伝動手段
１６ａ主プーリ
１６ｂ従プーリ
１６ｃベルト
１７支持体
１８ベアリング
１９樹脂容器
２０、４０電子紡糸系
２１位置検出手段
１２２回転ディスク
２３フォトカプラ
１２４ＩＣチップ
２６電子回路基板
２７制御部
３４反射板
３２、３６、４４高電圧発生部
４１収集手段
４２収集体
５１移動機構
５３帯電電極
５４キャピラリ
５５Ｘテーブル
５６Ｙテーブル
５７Ｘモータ
５８主プーリ
５９従プーリ
６１Ｘベルト
６２Ｙモータ
６３主プーリ
６４従プーリ
６５Ｙベルト
６０金属製機器
７０帯電防止装置

Claims

高分子液を高電圧による電荷誘導にて高分子ファイバとして電子紡糸するのに、この電子紡糸する電子紡糸系の近傍に位置して、自ら帯電し、またはおよび、電子紡糸系が作る静電環境によって帯電される金属製機器の帯電を防止する金属製機器の帯電防止方法であって、
金属製機器に交流電圧を印加することにより金属製機器を不帯電状態に保つことを特徴とする金属製機器の帯電防止方法。
高分子液を高電圧による電荷誘導に加え、高分子液を収容した穴明きシリンダのモータからの伝動による回転時の遠心力を伴い、前記穴明きシリンダの***から高分子ファイバとして電子紡糸するのに、この電子紡糸する電子紡糸系近傍で少なくとも自ら帯電するモータである金属製機器の帯電を防止する金属機製器の帯電防止方法であって、
モータに交流電圧を印加することによりモータを不帯電状態に保つことを特徴とする金属製機器の帯電防止方法。
高分子液を高電圧による電荷誘導にて高分子ファイバとして電子紡糸しながら、この電子紡糸する電子紡糸系を移動機構により移動させるのに、少なくとも電子紡糸系が作る静電環境によって帯電される移動機構である金属製機器の帯電を防止する金属製機器の帯電防止方法であって、
移動機構に交流電圧を印加することにより移動機構を不帯電状態に保つことを特徴とする金属製機器の帯電防止方法。
金属製機器は、電子回路を備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属製機器の帯電防止方法。
電子紡糸系は、帯電電極を挿入したキャピラリに高分子液を供給して噴霧状に紡糸するものである請求項１、３、４のいずれか1項に記載の金属製機器の帯電防止方法。
穴明きシリンダから電子紡糸される高分子ファイバを、この高分子ファイバと同極性に帯電されて電気的に反発させて、穴明きシリンダの軸線方向の一方に向けて飛翔させる反射板が電子紡糸系に付帯している請求項２、４のいずれか1項に記載の金属製機器の帯電防止方法。
電子紡糸系から電子紡糸される高分子ファイバを電気的に吸引する電位差を有した収集手段が電子紡糸系に対向配置されている請求項１〜６のいずれか1項に記載の金属製機器の帯電防止方法。
高分子液を高電圧による電荷誘導にて高分子ファイバとして電子紡糸する電子紡糸系と、この電子紡糸系の近傍に位置して、自ら帯電し、またはおよび、電子紡糸系が作る静電環境によって帯電される金属製機器を備え、この金属製機器に交流電圧を印加して金属製機器を不帯電状態に保つ電圧印加手段を設けたことを特徴とする金属製機器の帯電防止装置。
高分子液を高電圧による電荷誘導に加え、高分子液を収容した穴明きシリンダのモータからの伝動による回転時の遠心力を伴い、前記穴明きシリンダの***から高分子ファイバとして電子紡糸する電子紡糸系の近傍に位置して、少なくとも自ら帯電するモータである金属製機器を備え、この金属製機器としてのモータに交流電圧を印加してモータを不帯電状態に保つ電圧印加手段を設けたことを特徴とする金属製機器の帯電防止装置。
高分子液を高電圧による電荷誘導にて高分子ファイバとして電子紡糸する電子紡糸系を、この電子紡糸系との連結により移動させるのに、少なくとも電子紡糸系が作る静電環境によって帯電される移動機構である金属製機器とを備え、この金属製機器としての移動機構に交流電圧を印加することにより移動機構を不帯電状態に保つことを特徴とする金属製機器の帯電防止装置。
金属製機器は、電子回路を備えている請求項８〜１０のいずれか１項に記載の金属製機器の帯電防止装置。
電子紡糸系は、帯電電極を挿入したキャピラリに高分子液を供給して噴霧状に電子紡糸するものである請求項８、９、１１のいずれか1項に記載の金属製機器の帯電防止装置。
穴明きシリンダから電子紡糸される高分子ファイバを、この高分子ファイバと同極性に帯電されて電気的に反発させて、穴明きシリンダの軸線方向の一方に向けて飛翔させる反射板を設けた請求項８、１０、１１のいずれか1項に記載の金属製機器の帯電防止装置。
電子紡糸系から電子紡糸される高分子ファイバを電気的に吸引する電位差を有した収集手段が電子紡糸系に対向配置されている請求項８〜１３のいずれか1項に記載の金属製機器の帯電防止装置。