(57)【要約】  少なくとも１つの帯電した点電極が液体流れの意図される通路に隣接して配置されかつコロナ放電によってイオンフローを生成してポリマー含有液体流れに電荷を与える、ポリマー含有液体流れを帯電させるための繊維紡糸装置。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー含有液体流れが下流方向に意図される通路に出る少なくとも１つの紡糸ノズル出口に少なくとも１つのポリマー供給口が連結された紡糸口金と、
前記紡糸ノズルの下流に配置され、かつ前記紡糸口金から電気絶縁されている帯電した点電極、および点電極とは異なる電位に維持されるターゲット電極を含んでなるコロナ帯電システムであって、前記電極が、イオン場がそれらの間に生成されかつ前記ポリマー含有液体流れの意図される通路によって横断されるように配置されたシステムと、
前記微細ポリマー繊維を収集するための前記イオン場の下流に配置されたコレクターと
を含んでなる、微細ポリマー繊維の紡糸装置。
【請求項２】
イオン場が前記ポリマー含有液体流れの意図される通路の方向に対して横方向に生成されるように前記点電極が配置される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ターゲット電極が前記紡糸ノズルの下流にそして前記ポリマー含有液体流れの意図される通路の前記点電極と反対側に配置される請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記点電極が直線配列の導電性針を含んでなる請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記点電極が複数の導電性ストランドを含んでなる請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記点電極が前記ターゲット電極と平行に配置された導電性ワイヤーを含んでなる請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記紡糸口金が、ある長さを有しかつ多数の紡糸ノズルが前記長さに沿って配置されたビームを含んでなり、前記点電極が、紡糸口金の長さに実質的に等しい長さを有し、前記紡糸口金の下流にかつそれと実質的に平行に、そしてポリマー含有液体流れの意図される通路に隣接して配置される請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記点電極が、直線配列の導電性針が棒の長さに実質的に垂直にかつそれに沿って配置された棒を含んでなり、前記針が前記ポリマー含有液体流れの意図される通路に向けられている請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記点電極が導電性ワイヤーを含んでなる請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記点電極が複数の導電性ストランドを含んでなる請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記ターゲット電極が半導体材料を含んでなる請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記ターゲット電極が導電性材料を含んでなる請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ターゲット電極が平面である請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記ターゲット電極が棒である請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記棒が円筒形である請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記ターゲット電極が前記紡糸口金である請求項２に記載の装置。
【請求項１７】
非荷電の導電性ポリマー含有液体流れが下流方向に出る少なくとも１つの紡糸ノズル出口に少なくとも１つのポリマー供給口が連結された紡糸口金と、
前記紡糸口金の下流のそしてそれから絶縁された、かつ、イオン場が前記点電極によって生成されかつ前記ポリマー含有液体流れによって横断されるように配置された帯電した点電極、および前記非荷電の導電性ポリマー含有液体流れであるターゲット電極を含んでなるコロナ帯電システムと、
前記微細ポリマー繊維を収集するための前記イオン場の下流に配置されたコレクターと
を含んでなる、微細ポリマー繊維の紡糸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリマー含有液体流れが、電荷を流れに与えて繊維を形成するのに十分な強度の電界中へ紡糸ノズルを通って紡糸され、そして場合により液体流れが紡糸ノズルから離れて移動するのを推進ガス流れが補助する繊維ウェブの形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、ナノファイバーウェブを製造するためのエレクトロブロー（ｅｌｅｃｔｒｏｂｌｏｗｉｎｇ）装置および方法を開示している。この方法は、圧縮ガスを用いて、ポリマー溶液を、紡糸ノズルを出るときに推進ガス流れ中に包みながら、高電圧がかけられている紡糸ノズルにポリマー溶液をフィードする工程と、生じたナノファイバーウェブを接地された吸引コレクター上に収集する工程とを含んでなる。
【０００３】
特許文献１に開示された装置には、この方法が商業的規模で実施される場合に特に、幾つかの欠点がある。一つには、紡糸ノズルと、ノズルがその構成部品である紡糸口金および紡糸パックと関連上流溶液装備のすべてとが紡糸プロセスの間高電圧に維持されなければならないことである。ポリマー溶液は導電性であるので、ポリマー溶液と接触した装備のすべてが高電圧にされ、そしてポリマー溶液ポンプを駆動するモーターおよびギアボックスがポンプから電気絶縁されていない場合には、短絡が形成され、ポリマー溶液に電荷を与えるために必要とされる電界を生成するのに不十分なレベルまでパックの電位を下げるであろう。
【０００４】
先行技術のエレクトロブロー装置の別の欠点は、プロセス溶液および／または溶媒供給がそれをプロセスの高電圧から隔離するために物理的に遮断されなければならないことである。さもなければ、溶液および／または溶媒供給システムはパックにすっかり接地し、ポリマー溶液に電荷を与えるために必要とされる高い電界をなくすであろう。
【０００５】
さらに、帯電ポリマー溶液と接触した装備のすべてが適切で安全な運転のために電気絶縁されなければならない。この絶縁要件は、これが制御装置ならびに圧力計および温度計などの機器だけでなく、紡糸パック、移送ライン、計量供給ポンプ、溶液貯蔵タンク、ポンプなどの大きな装備を含むので、満たすのが極めて困難である。さらなる厄介な問題は、接地に対して高電圧で作動し得る器具およびプロセス変数通信システムを設計するのが煩雑であることである。さらに、高電圧に保持されるすべての露出した鋭角または隅部は丸められなければならず、さもなければそれらは、放電するおそれのある強力な電界をそれらの箇所で生成するであろう。鋭角／隅部の潜在的な源には、ボルト、山形鋼などが含まれる。
【０００６】
さらに、高電圧は、進行中の製造プロセスのサポートとして日常保守を帯電装備に提供する人に危険を及ぼす。処理中のポリマー溶液および溶媒はしばしば引火性であり、高電圧の存在によって悪化させられるさらなる潜在的な危険性をもたらす。
【０００７】
先行技術のエレクトロブロー装置の別の欠点は、極めて高い電圧を用いる必要性である。ポリマーに電荷を与えるために、十分な強度の電界が必要とされる。紡糸ノズルとコレクターとの間に含まれる距離のために、高電圧が電界を維持するために用いられる。本発明の目的は、用いられる電圧を下げることである。
【０００８】
先行技術のエレクトロブロー装置のさらに別の欠点は、紡糸ノズル−コレクター距離と用いられる電圧とが関連していることである。先行技術のプロセスの運転中に、紡糸ノズル−コレクターの距離（またはダイ−コレクター距離、「ＤＣＤ」）を変えることが望ましいかもしれない。しかしながら、当該距離を変えることによって、紡糸ノズルとコレクターとの間に発生する電界が変化する。これは、同じ電界を維持するために電圧を変えることを要求する。従って、本発明の別の目的は、紡糸ノズル−コレクター距離を電界強度から切り離すことである。
【０００９】
全体を参照により本明細書に援用される、２００４年１２月２７日出願の同時係属中の特許文献２に、特許文献１の装置および方法への改良が開示されており、それは、電界強度からのＤＣＤの切り離しをも可能にする、エレクトロブロープロセスおよび装置のための代わりの帯電法および装置を開示している。
【００１０】
特許文献３は、持続性電荷をメルト−ブローン繊維に与えてエレクトレット繊維を形成するための装置であって、電源の周りにコロナを形成するために十分に高い電圧まで帯電される、ワイヤーの形態の少なくとも１つの電源を含んでなる帯電装置を開示している。メルトブローン繊維は電源を通り、コロナを通過して持続性電荷を有するエレクトレット繊維を形成する。
【００１１】
【特許文献１】ＰＣＴ出願国際公開第０３／０８０９０５Ａ号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願第１１／０２３，０６７号明細書
【特許文献３】米国特許第４，２１５，６８２号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、ポリマー含有液体流れが下流方向に意図される通路に出る少なくとも１つの紡糸ノズル出口に少なくとも１つのポリマー供給口が連結された紡糸口金と、前記紡糸ノズルの下流に配置され、かつ前記紡糸口金から電気絶縁されている帯電した点電極、および点電極とは異なる電位に維持されるターゲット電極を含んでなるコロナ帯電システムであって、前記電極が、イオン場がそれらの間に生成されかつ前記ポリマー含有液体流れの意図される通路によって横断されるように配置されたシステムと、前記微細ポリマー繊維を収集するための前記イオン場の下流に配置されたコレクターとを含んでなる、微細ポリマー繊維の紡糸装置に関する。
【００１３】
別の実施形態では、本発明は、非荷電の導電性ポリマー含有液体流れが下流方向に出る少なくとも１つの紡糸ノズル出口に少なくとも１つのポリマー供給口が連結された紡糸口金と、前記紡糸口金の下流のそしてそれから絶縁された、かつ、イオン場が前記点電極によって生成されかつ前記ポリマー含有液体流れによって横断されるように配置された帯電した点電極、および前記非荷電の導電性ポリマー含有液体流れであるターゲット電極を含んでなるコロナ帯電システムと、前記微細ポリマー繊維を収集するための前記イオン場の下流に配置されたコレクターとを含んでなる、微細ポリマー繊維の紡糸装置に関する。
【００１４】
定義
用語「エレクトロブロー」および「エレクトロブロー紡糸」は本明細書では同義的に、推進ガス流れがほぼコレクターの方へ向けられ、そのガス流れ中へポリマー流れが紡糸ノズルから注入され、それによってコレクター上に収集される繊維ウェブを形成する繊維ウェブの形成方法であって、電荷がポリマーに、それが紡糸ノズルから出るときに与えられる方法を意味する。
【００１５】
用語「微細ポリマー繊維」は、約１マイクロメートル未満の平均有効径を有する実質的に連続のポリマー繊維を意味する。
【００１６】
用語「コロナ放電」は、点平面電極ジオメトリーで点近くに生じるものなどの高発散電界にかけられたガスの自己持続性部分ブレークダウンを意味する。かかる配置では、コロナ点での電界、Ｅｐは、ギャップ中の他の場所よりかなり高い。妥当な近似によれば、Ｅｐは電極間のギャップとは無関係であり、Ｅｐ＝Ｖ／ｒ（ここで、Ｖは点と平面との間の電位差であり、ｒは点の半径である）によって与えられる。
【００１７】
用語「平均有効径」は、走査電子顕微鏡写真から少なくとも２０の個々の繊維の繊維径を測定することによって求められるような繊維径の統計的平均を意味する。
【００１８】
用語「点電極」は、収束するまたは先の尖った自身の表面でコロナを発生させることができる任意の導電性素子またはかかる素子のアレイを意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
ここで、例が添付の図面で例示される、本発明の現在好ましい実施形態について詳細に言及される。図面の全体にわたって、類似の参照文字は類似の要素を示すために用いられる。
【００２０】
本発明は、非荷電の導電性ポリマー含有液体流れが紡糸口金に提供され、場合により推進ガスと組み合わせて、紡糸口金中の少なくとも１つの紡糸ノズルから出される、繊維帯電装置に関する。ポリマー含有液体流れは、電荷をポリマー含有液体流れに与えるように、微細ポリマー繊維を形成するように、コロナ放電によって形成されたイオンフロー中を通過させられる。最後に、微細ポリマー繊維は、好ましくは繊維ウェブの形態で、収集デバイス上に収集される。本発明の帯電法は、エレクトロブロー法での使用のために例示されるが、それは、メルト−ブローにおいてなど、他の公知の繊維紡糸法で微細ポリマー繊維を形成するために用いることができるので、かかる使用に限定されると見なされるべきではない。
【００２１】
本方法が推進ガスと組み合わせて実施されるとき、推進ガス流れは、出されたポリマー含有液体流れからの繊維の延伸の初期段階で推進力の大部分を提供し、そしてポリマー溶液流れの場合には、個々の繊維表面に沿って質量境界層を同時にストリップし、それによって繊維ウェブの形成中にガスの形態でポリマー溶液からの溶媒の拡散速度を大きく増加させると考えられる。
【００２２】
箇所によっては、ポリマー含有液体流れ周りの局所電界は、電気力が主要な延伸力になる十分な強度のものであり、それはポリマー流れからの個々の繊維を最終的に延伸して数百ナノメートルもしくはそれ未満で測定される平均有効径の微細ポリマー繊維を形成する。
【００２３】
繊維ウェブを形成するための先行技術のエレクトロブロー法および装置は、内容が参照により本明細書によって援用される、２００３年１１月１９日出願の米国特許出願第１０／４７７，８８２号明細書に対応する、ＰＣＴ出願国際公開第０３／０８０９０５Ａ号パンフレットに開示されている（図１）。この方法には、上に既に記載されたような、幾つかの欠点がある。
【００２４】
別の方法では、ポリマーおよび溶媒を含んでなる液体流れ、またはポリマー溶融体が貯蔵タンクから、またはポリマー溶融体の場合には押出機１００から、それを通ってポリマー流れが放出される紡糸口金１０２に置かれた紡糸ノズル１０４（また「ダイ」とも言われる）へフィードされるような図２の装置が微細繊維をエレクトロブローするために用いられる。液体流れは、それが紡糸口金１０２から放出されるときに、紡糸口金１０２と電極１３０および１３２との間に発生した電界を通過する。ガス温度調節器１０８中で場合により加熱されてもまたは冷却されてもよい圧縮ガスは、紡糸ノズル１０４に隣接してまたはその周辺に配置されたガスノズル１０６から出される。ガスは、新たに出された液体流れを前に進めそして繊維ウェブの形成を補助する推進ガス流れで、ほぼ液体流れフローの方向に向けられる。製造された繊維ウェブを収集するためのコレクターは、紡糸口金１０２の下方にある距離で置かれる。図２で、コレクターは、繊維ウェブがその上へ収集される移動ベルト１１０を含んでなる。ベルト１１０は有利には、ブロワー１１２の入口から真空チャンバー１１４を通ってベルトの真下から真空に引くことができるように金属スクリーンなどの多孔性材料から製造される。収集ベルトは実質的に接地される。
【００２５】
本発明の一実施形態（図３）によれば、電極１３０および１３２（図２）の代わりに、比較的低い電位下にコロナ放電を生成し、そしてその上さらに十分な電荷を液体流れに与えて所望の微細ポリマー繊維を形成することができる電極配置を用いている。この実施形態では、点電極１４０は、可変の距離ＥＯ（電極オフセット）だけポリマーを含有する液体流れの意図される（「下流」）通路の中心線から横方向に、かつ、紡糸ノズル１０４から可変のダイ−電極距離ＤＥＤで垂直に配置され、そしてターゲット電極１４２は同様に、意図される液体流れ通路の反対側に横方向に、かつ、紡糸ノズルの下方に垂直に配置される。この実施形態では、点電極１４０は、紙面を出入りするｚ−方向（図５Ａ）に紡糸口金１０２の長さに延在する一連のまたはアレイの針と整列した棒として例示される。同様に、ターゲット電極１４２は、紡糸口金１０２の長さに延在する金属棒である。帯電装置の場所のために、紡糸ノズル−コレクター距離は電界強度から切り離される、すなわち、電界強度はダイ−コレクター距離から独立して制御することができる。
【００２６】
あるいはまた、点電極は、ブラシ１４４（図５Ｂ）に類似の、複数の導電性ストランドから作製可能であり、このストランドは、金属、またはナイロンもしくはアクリルポリマーなどの、比較的導電性のポリマーから作製可能である。さらなる実施形態では、点電極は、ターゲット電極、または鋸歯状のナイフ−エッジ（図５Ｄ）と本質的に平行に配置される、金属ワイヤー１４６（図５Ｃ）であることができる。
【００２７】
本発明のすべての実施形態で、ＤＥＤは、繊維形成の前に、すなわち溶融ポリマー流れの場合には、それから形成された繊維の固化の前にポリマー含有液体流れに電荷を与えるために十分に短い。
【００２８】
別の実施形態では、点電極を通り、コロナ放電およびイオン化ゾーン（図４）を通過する非荷電の導電性ポリマー含有液体流れは、本質的に接地電位に維持される液体流れと、帯電した点電極との間の電位差のために別個のターゲット電極なしに帯電することができる。
【００２９】
存在する場合、ターゲット電極の形状は可変である。それは、プレートまたは正方形もしく長方形断面の棒の形態でなどの平面であることでできるか、またはそれは円筒形棒であることができる。いずれにしても、ターゲット電極の機能は、それと点電極との間の電位差による。一実施形態では、接地された紡糸口金１０２はそれ自体ターゲット電極としての機能を果たすことができる。
【００３０】
ターゲット電極は、金属などの導電性材料、フェノール系ニトリルエラストマー、カーボンブラックを含有するゴム型エラストマー、およびセラミックなどの半導電性材料でコートされた金属のいずれかから作製可能である。
【００３１】
紡糸ノズル１０４（図３）から出るポリマー含有液体流れの意図される通路は、点電極とターゲット電極との間のギャップ「ｇ」を通る。例示されるように、高電圧が点電極１４０にかけられるが、ターゲット電極１４２は接地される。電極間の距離「ｇ」は、点電極にかけられた電圧がギャップ中のガスをイオン化させるように電子カスケードを開始させるのに十分であるが、電極間のアーク放電を可能にするほど小さくない。距離「ｇ」は、本方法でのガスのブレークダウン強度に基づいてだけでなく、電極間にかけられる電位に基づいて変わることができる。逆に、コロナ放電を生成するためにかけられる電位は、距離「ｇ」と本方法で使用されるガスのブレークダウン強度とに依存して変わることができる。
【００３２】
図４は、電極１４０と１４２との間に形成されるコロナ放電およびイオン化ゾーンの詳細な図である。十分な電位をかけると、コロナ放電ゾーン「ｃ」は、電極近くでガスをイオン化させる点電極１４０から発せられる電子によって形成される。図４の例では、点電極は負に帯電し、ターゲット電極は接地に維持される。正および負イオンの両方がコロナイオン化ゾーン「ｃ」内に形成され、負イオンは、ポリマー含有液体流れフローの方向に対して実質的に横方向に、イオン化またはドリフト・ゾーン「ｄ」を通ってターゲット電極の方に引き寄せられる。使用の際に、ドリフト・ゾーン中のイオンは、それを通過する液体流れに電荷を与える。当業者は、点電極は正に帯電させられ得るが、ターゲット電極は接地に維持されることを理解するであろう。
【００３３】
一実施形態では、点電極およびターゲット電極は同じ、しかし異なる極性の電圧を有することができる。コロナ放電を形成するために、電極間の電圧差は少なくとも約１ｋＶ、しかし電極間で電気アーク放電が起こる電圧未満であるべきであり、これもまた、電極間の距離および本方法で使用されるガスに依存するであろう。典型的には、（空気中で）３．８ｃｍ間隔を置いて配置される電極間に必要とされる電圧差は、約１ｋＶ〜約５０ｋＶである。
【００３４】
本発明の方法は、図１によって例示される先行技術の方法におけるように、すべての他の装備だけでなく、紡糸口金をはじめとする紡糸パックを高電圧に維持する必要性を回避する。点電極に電圧をかけることによって、パック、ターゲット電極および紡糸口金は接地されてもまたは実質的に接地されてもよい。「実質的に接地される」とは、他の構成部品が、低電圧レベル、すなわち、約−１００Ｖ〜約＋１００Ｖに優先的に保持されてもよいことを意味する。
【００３５】
本発明の方法のポリマー含有液体流れは、ポリマー溶液、すなわち好適な溶媒に溶解されたポリマーであることができるか、または溶融ポリマーであることができる。少なくともポリマーは部分的に導電性でありそして本方法の時間スケールで電荷を保持することができ、かつ、ポリマー溶液から繊維を紡糸するときには、溶媒はまた、幾分導電性でありそして本方法の時間−スケールで電荷を保持することができるものの中から選択できることが好ましい。本発明での使用のためのポリマーの例には、ポリイミド、ナイロン、ポリアラミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルイミド、ポリアクリロニトリル、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリプロピレン、ポリアニリン、ポリエチレンオキシド、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ポリスチレン、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ポリビニルアルコール、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ポリビニルブチレン、およびそれらのコポリマーまたは誘導体化合物が挙げられてもよい。ポリマー溶液は、選択されるポリマーを溶解させるために好適な溶媒を選択することによって調製することができる。ポリマーおよび／またはポリマー溶液は、関係するポリマーと相溶性の任意の樹脂、可塑剤、紫外線安定剤、架橋剤、硬化剤、反応開始剤などをはじめとする添加剤と混合することができる。
【００３６】
必要に応じて、電気的ドーパントを、ポリマー流れの導電率を高めるために、ポリマーもしくは溶媒のいずれかまたは両方に添加することができる。このように、ポリオレフィンなどの、純粋な形態で本質的に誘電性であるポリマーは、本発明の方法に従って微細繊維へエレクトロブローすることができる。好適な電気的ドーパントには、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、もしくはＭｇＣｌ２、ＣａＣｌ２などのような鉱物塩、Ｎ（ＣＨ３）４Ｃｌなどのような有機塩、ポリアニリン、ポリチオフェンなどのような導電性ポリマー、または低分子量ポリエチレングリコールなどの弱導電性オリゴマーが含まれるが、それらに限定されない。かかる電気的ドーパントの量は、液体流れ導電率を少なくとも約１０−１２ジーメンス／ｍ（約１０１３オーム−ｃｍ未満の固有抵抗）に上げるのに十分であるべきである。本発明の方法によって形成された微細繊維および繊維ウェブは、当該技術分野で公知であるエレクトレット繊維と異なり、残留電荷をほとんどまたは実質的に全く持たない。しかしながら、本発明の装置は、別個のターゲット電極と配置構成されたときに、誘電性ポリマーからエレクトレット繊維を形成するために用いることができるであろう。
【００３７】
従来の電気紡糸法での使用に好適であることが知られる任意のポリマー溶液が本発明の方法に使用されてもよい。例えば、本方法での使用に好適なポリマー溶融体およびポリマー−溶媒組み合わせは、参照により本明細書に援用される、Ｚ．Ｍ．ホアン（Ｚ．Ｍ．Ｈｕａｎｇ）ら著、複合材料科学および技術（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、第６３巻（２００３年）、２２２６−２２３０ページに開示されている。
【００３８】
有利には、ポリマー放出圧力は約０．０１ｋｇ／ｃｍ２〜約２００ｋｇ／ｃｍ２の範囲に、より有利には約０．１ｋｇ／ｃｍ２〜約２０ｋｇ／ｃｍ２の範囲にあり、そして孔当たりの液体流れ処理量は約０．１ｍＬ／分〜約１５ｍＬ／分の範囲にある。
【００３９】
ガスノズル１０６から出される圧縮ガスの線速度は有利には、約１０〜約２０，０００ｍ／分、より有利には約１００〜約３，０００ｍ／分である。
【００４０】
移動ベルト１１０上に収集された微細ポリマー繊維は、約１マイクロメートル未満、そしてさらに約０．５マイクロメートル未満の平均有効径を有する。
【実施例】
【００４１】
実施例１
デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）から入手可能な、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エルバノール（Ｅｌｖａｎｏｌ）（登録商標）８５−８２を脱イオン水に溶解させて１０重量％ＰＶＡ溶液を製造した。溶液電気伝導率は、ＶＷＲサイエンティフィック・プロダクツ（ＶＷＲ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）（ＶＷＲインターナショナル社、ペンシルバニア州ウェスト・チェスター（ＶＷＲ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．，Ｗｅｓｔ  Ｃｈｅｓｔｅｒ，ＰＡ））から入手可能なＶＷＲデジタル導電率計を用いて４９３マイクロ−ジーメンス／ｃｍであると測定された。溶液を、同心の推進空気ジェット中で、２２ゲージ鈍注射針を含んでなる単一オリフィスエレクトロブロー装置で紡糸した。針先端は、紡糸パック本体の導電性面の下方に２ｍｍ突出していた。紡糸パック本体および紡糸オリフィスを、電流計を通して電気的に接地し、ＰＶＡ溶液を、点電極としての機能を果たす高電圧に帯電された針のアレイと、接地した円筒形ターゲット電極との間のギャップを通して導いた。プロセス条件を下の表に示す。
【００４２】
本方法によって形成されたＰＶＡ微細繊維を、接地した導電性表面上に収集し、走査電子顕微鏡下に調べた。収集した繊維の平均有効経は約４００ｎｍであった。
【００４３】
実施例２
シグマ−アルドリッチ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）から入手した、粘度平均分子量（Ｍｖ）３００，０００のポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）の７．５重量％溶液を脱イオン水に溶解させた。０．１重量％の濃度での塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を、溶液電気伝導率を上げるためにＰＥＯ溶液に加えた。溶液を十分に混合すると、電気伝導率は、実施例１と同じデジタル導電率計を用いて、約１６００マイクロ−ジーメンス／ｃｍであると測定された。この溶液を、２０ゲージ鈍針の単一オリフィスエレクトロブロー装置によって紡糸した。この試験についてのプロセス条件を下の表にリストする。この試験のための帯電法は、点電極としての機能を果たす針アレイと、接地された円筒形ターゲット電極とを利用して、実施例１に記載されたものと同じであった。
【００４４】
この試験中に生成されたＰＥＯ微細繊維を、接地した導電性表面上に収集した。これらの微細繊維の平均径を次に走査電子顕微鏡下に調べた。これらの繊維の平均有効経は約５００ｎｍであった。
【００４５】
実施例３
実施例２のＰＥＯ溶液を単一オリフィスエレクトロブロー装置によって紡糸したが、ただし、点電極ジオメトリーを変えた。電荷を提供する針のアレイの代わりに、単一ワイヤーを用いた。溶液を、単一ワイヤー電極と接地した棒との間のギャップを通して導き、高電圧で帯電した。接地したシリンダーがターゲット電極としての機能を果たした。この試験で用いた条件を下の表にリストする。
【００４６】
ＰＥＯ微細繊維を接地した導電性表面上に収集し、それらの平均径を走査電子顕微鏡下に調べ、そしてワイヤー電極システムからの平均有効繊維径もまた約５００ｎｍであった。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
上の表のデータは、本発明のコロナ帯電装置が、コストを低減し、処理の柔軟性を高め、かつ、かかる方法における安全性を高めるはずである、先行技術の繊維帯電システムの有効な代替法であることを実証している。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】先行技術のエレクトロブロー装置の図である。
【図２】米国特許出願第１１／０２３，０６７号明細書に開示されたエレクトロブロー装置の図である。
【図３】本発明によるプロセスおよび装置の略図である。
【図４】本発明のコロナ放電／イオン化ゾーンの詳細な図である。
【図５Ａ−５Ｄ】本発明での使用のための可能な電極立体配置の異なる実施形態を例示する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2009504937.tif 000009
【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【国際調査報告】
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2009504937.tif 000013