JP5111525B2 - ポリマーの溶液又は溶融物からナノパーティクル層又はナノファイバー層を製造する方法と装置 - Google Patents
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Description
本発明は、またポリマーの溶液又は溶融物からナノパーティクル層又はナノファイバー層を製造するための装置、それも、活動チャンバを含み、該チャンバ内には、高電圧源に接続された活動電極と、前進運動を起動する手段に接続された基板とが互いに対向位置となる形式のものに関する。
これらの欠点を克服するために、PV 2006−477により設計された捕集電極は、導電性薄壁の電極体を含み、該電極体には少なくとも1つの開口が形成され、該開口の周部にはへりが設けられ、他方、電極体の内部空間には、紡糸チャンバ内に固定された少なくとも1つのブレースと結合された電極の少なくとも1つのホールダが配置されているが、この電極のホールダは、開口のへりの背後に配置され、不導性である。
従来技術による捕集電極の欠点は、何よりも、きわめて不導性の基板、例えば静電非改質疎水性ポリプロピレンの不織材及び溶融ブロー成形品(meltblowns)等が用いられる場合、ポリマーの溶液及び溶融物からナノファイバー及びナノパーティクルを製造及び堆積する方法に問題があることである。これらの電極の材料及び製造の相対的な複雑さも、同様に指摘せねばならない。
本発明の目的は、また簡単で特に長期的に信頼のおけるような、前記製造方法用の装置を構成することである。
この方法の利点は、特に、かなり不導性の基板又は担体材料さえも使用できる点にある。
請求項2によれば、電荷は、コロナ・エミッタを用いて基板に印加される。
帯電した繊維材料の放電のための標準的な技術手段によって、必要とあれば、残留している可能性のある電荷を除去できる。
既に別の言い方で述べたように、ナノパーティクル又はナノファイバーの衝突後、基板上では、基板の電荷が、帯電した加工材料によって、したがってナノファイバー又はナノパーティクルによってもたらされた電荷により、全部又は一部が補償されるのが好ましい。
同時に、請求項5の記載により、活動チャンバ内で活動電極に対向する基板の背方に、活動電極とは逆の極性のコロナ・エミッタが配置され、他方、基板の移動経路がコロナ・エミッタの放射域を通るのが好ましい。
同時に、活動チャンバの手前の基板に向けてコロナ・エミッタを配置した場合、静電界に対し等方向又は逆方向の静電界が、活動電極と基板との間に誘起されるのが好ましい。
基板は活動電極と逆の極性の電荷で均一に帯電するのが好ましく、それが、結果として、ナノファイバー又はナノパーティクルの均一の堆積層を形成するのに役立つ。
この変化形の場合、基板自体にナノファイバー層又はナノパーティクル層を堆積させ、かつ基板を帯電させる工程のため、静電界の諸機能を組み合わせるのが好ましい。
また、活動チャンバの手前のこの静電界は、基板の一方の側に配置されたコロナ・エミッタにより誘起されるようにすることも好ましい。基板の反対側、つまり基板の他方の側には、コロナ非発生の起動電極が配置される一方、基板はコロナ・エミッタの放射域を、すなわちエミッタの近接域を通って案内されるが、エミッタに接触することはない。
コロナ・エミッタは、活動チャンバへの入口の手前に配置される場合、装置に対する構造上及び/又は技術上の要求により、活動電極に対して基板の同じ側又は基板の反対側に配置できる。しかし、その反対側には、常に起動電極が配置されねばならない。
紡糸装置又はナノパーティクル製造装置の構成が多様であること、また、この多様性の結果、技術的、経済的に最適な構成が可能になることが好ましい。
このコロナ・エミッタは安価で技術的に簡単であることが好ましい。
また、このコロナ・エミッタは、活動電極の縦軸線と対称平行な基板の移動方向と直角に取り付けられるのが好ましい。
この構成により、確実に基板に電荷が均一に印加でき、その結果、また静電界の均一性と堆積ナノパーティクル層又は堆積ナノファイバー層の均一性も保証される。
基板3に十分な量の電荷を与えるには、紡糸区域の長さに沿って前後に数個のコロナ・エミッタ4を配置した図2に示す実施例が好ましい。
作業中、電界は、補助チャンバ5内のコロナ・エミッタ41間に誘起され、該電界の作用により、コロナ・エミッタ41は、その近接域に、紡糸電極2と逆の極性を有する相応に帯電した粒子流により形成される放射域を発生させ、他方、これらの粒子は起動電極6に向けられ、基板3に衝突する。紡糸チャンバ1に入る前の基板3は、紡糸電極2とは逆の極性のかなりの電荷量を含むと同時に、なお紡糸チャンバ1内では、コロナ・エミッタ4からの別の電荷量を受け取る。
大ていの場合、基板にナノファイバー又はナノパーティクルが堆積して、ナノパーティクル又はナノファイバーの堆積層又は堆積物を有する基板が送出された後、電荷は、ナノファイバー又はナノパーティクルにより活動電極から基板3へ放出される電荷により消費されるのが好ましい。しかし、実際には、消費されない余剰電荷を基板3が帯電したままとなり、このことは、基板3が不良導体の場合、基板3がその後も残留電荷を帯電したままとなることを意味する。
本発明による、ポリマーの溶液又は溶融物からナノパーティクルの堆積物又は層もしくはナノファイバー層を製造する方法及び装置の利点は、それらを事実上不導性の基板3に静電的に堆積できることである。比較的安価なコロナ・エミッタ4,41を用いることで、基板3に電荷を均一に分配することができ、その結果、均一のナノファイバー層、又はナノパーティクルの均一の堆積物又は層を製造することができる。静電界の配置を変え得ることによって、送入半製品の特性や最終製品に対する要求に応じて、装置を最適適応させることができる。
Claims (6)
- 高強度の静電界内でポリマーの溶液又は溶融物からナノファイバー層を製造する方法であって、製造中、製造されたナノファイバーが、活動電極(2)の配置された活動チャンバ(1)を通過する基板(3)に堆積する形式のものにおいて、
ナノファイバーの製造、搬送、堆積のための静電界が、活動電極(2)と基板(3)との間に誘起され、該基板に、活動電極(2)の極性とは逆の電荷が、活動電極(2)とは反対の側から、該基板の全幅に沿って延びる少なくとも1つのコロナ・エミッタ(4)によって非接触式に印加され、他方、基板(3)に印加された電荷が、移動する基板(3)へのナノファイバーの堆積により一部又は全部が消費されることを特徴とする、高強度の静電界内でポリマーの溶液又は溶融物からナノファイバー層を製造する方法。 - ナノファイバーが基板(3)に堆積した後、残留する可能性のある電荷が、基板(3)から少なくとも部分的に除去されることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- ポリマーの溶液又は溶融物からナノファイバー層を製造するための、活動チャンバを含む装置であって、該チャンバ内に、高圧電源に接続された活動電極と、前進運動を起動する手段と結合された基板とが互いに対向的に位置する形式のものにおいて、
前記活動チャンバ(1)内には、活動電極と対向して基板(3)の後方に、活動電極(2)とは逆の極性を有し且つ該基板の全幅に沿って延びる少なくとも1つのコロナ・エミッタ(4)が配置され、他方、基板(3)の移動経路が、コロナ・エミッタ(4)の放射域を通ることを特徴とする、ポリマーの溶液又は溶融物からナノファイバー層を製造するための、活動チャンバを含む装置。 - 前記コロナ・エミッタ(4,41)が、円形直径を有する少なくとも1つの細長体によって形成されていることを特徴とする、請求項3記載の装置。
- 前記コロナ・エミッタ(4,41)がコードによって形成されていることを特徴とする、請求項4記載の装置。
- 前記コロナ・エミッタ(4,41)が、活動電極(2)の長手軸線と平行な基板(3)の運動方向に対して直角に配置されていることを特徴とする、請求項4又は請求項5記載の装置。
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