(57)【要約】【課題】繊維構造物を均一に、かつ20m/min以上の高速で連続処理することが可能であり、さらには装置の小型化が可能な放電処理装置を提供する。【解決手段】一対の対向電極の少なくとも一方の対向面に固体誘電体を設置し、対向電極と固体誘電体との間又は固体誘電体同士の間に繊維構造物を配置し、大気圧近傍の雰囲気のもとで当該対向電極間にパルス電界を印加することによって繊維構造物の放電処理を行なう放電処理装置において、一対の対向電極が平行で平板状の電極構造をなし、かつ少なくとも一方の平板電極を覆って繊維構造物を複数ターン走行させる手段を具備することを特徴とする放電処理装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の対向電極の少なくとも一方の対向面に固体誘電体を設置し、対向電極と固体誘電体との間又は固体誘電体同士の間に繊維構造物を配置し、大気圧近傍の雰囲気のもとで当該対向電極間にパルス電界を印加することによって繊維構造物の放電処理を行なう放電処理装置において、一対の対向電極が平行で平板状の電極構造をなし、かつ少なくとも一方の平板電極を覆って繊維構造物を複数ターン走行させる手段を具備することを特徴とする放電処理装置。
【請求項２】
放電処理を行なう雰囲気が、空気、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素、水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、四フッ化炭素、水から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の放電処理装置。
【請求項３】
雰囲気ガスを均一に拡散する多孔管が電極近傍に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラメント、紡績糸、撚糸コード、組紐、不織布等の繊維構造物の放電処理に好適な放電処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、親水性、吸水性、接着性等の改善を目的として、低圧放電処理装置を用いた繊維の表面処理が行われている。しかし、連続処理は繊維製品の持ちこむ空気量が多く、数torrという低圧を保つ事が困難であるという問題があった。
このため、大気圧近傍の圧力下で放電プラズマを発生させる試みがなされており、例えば、特許文献１に、セラミックで覆われた円筒状電極を有する装置を用い、ヘリウムとアルゴンの混合雰囲気下で繊維製品を処理する方法が開示されている。しかし、この方法では円筒状電極の中心上の点でしか処理されないため、ムラができ20m/min以上の高速化が困難である等の問題があった。さらに繊維製品のように表面が平滑でない被処理体の場合は特に放電がストリーマ状になりやすく、被処理体にダメージを与え繊維強度が低下するという問題があった。
【特許文献１】特開平７−１１９０２１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、繊維構造物を均一に、かつ20m/min以上の高速で連続処理することが可能であり、さらには装置の小型化が可能な放電処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
すなわち、本発明は、以下の構成を採用するものである。
１．一対の対向電極の少なくとも一方の対向面に固体誘電体を設置し、対向電極と固体誘電体との間又は固体誘電体同士の間に繊維構造物を配置し、大気圧近傍の雰囲気のもとで当該対向電極間にパルス電界を印加することによって繊維構造物の放電処理を行なう放電処理装置において、一対の対向電極が平行で平板状の電極構造をなし、かつ少なくとも一方の平板電極を覆って繊維構造物を複数ターン走行させる手段を具備することを特徴とする放電処理装置。
２．放電処理を行なう雰囲気が、空気、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素、水素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、四フッ化炭素、水から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする第１の発明に記載の放電処理装置。
３．雰囲気ガスを均一に拡散する多孔管が電極近傍に配設されていることを特徴とする第１又は２の発明に記載の放電処理装置。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の放電処理装置は、繊維構造物の均一で安定した連続処理が可能であり、20m/min以上のライン速度でも安定処理ができる。また、繊維構造物を複数ターンさせて処理できるため、電極を小さくでき、装置の小型化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を詳細に説明する。
上記パルス電界を発生させるために、発振周波数1〜200kHzの正負パルス式インパルス型高周波高圧電源を用いる。交流パルス信号を高周波高圧トランスに入力し、昇圧することにより、高周波高電圧インパルス出力が得られる。このインパルス電圧を、負荷である誘電体に印加することにより、大気圧近傍の圧力下でコロナ放電、グロー放電、アーク放電、無声放電が発生する。
【０００７】
上記複数ターンを実現するための手段としては、繊維構造物で平板状の電極を複数ターン覆いながら（捲くように）繊維構造物を連続的に走行させることができれば特に限定されるものではないが、例えば電極近傍にネルソンローラなどのローラを用いる方法がある（図２参照）。
ローラの被覆材料としては、金属、セラミック、シリコンゴム、カーボン、プラスチック等が挙げられる。電極とネルソンローラとの距離は、アーク放電発生しないように5mm以上離すことが望ましい。
【０００８】
上記ネルソンローラの本数は設備に応じて決定すれば良いが、2〜4本であることが好ましい。繊維構造物が糸の場合、ネルソンローラの本数が多すぎると糸道の調整が困難になりやすいからである。
上記ネルソンローラの長さは好ましくは200〜500mmであるが、さらに好ましくは300mm程度である。処理量を多くするためにローラを長くすると、電極も大きくする必要があり、電極間距離が一定に保たれなくなり、均一な放電処理ができなくなることがあるからである。
【０００９】
上記電極の材質として、銅、アルミニウムやステンレス、真鍮、タングステンなどの合金、カーボン、TiAlなどの金属化合物などがあげられる。対向電極間の距離は、電界集中によるアーク放電発生を避けるため、幅方向、長さ方向に一定であることが望ましい。
【００１０】
上記の電極は内部に水、空気などの媒体を流すことにより、任意の温度に調節する。温度を一定にすることにより高圧印加による電極の熱膨張を抑制して、電極間距離を保つ効果がある。
【００１１】
上記電極の大きさは被処理物の要求処理量に応じて決定すれば良いが、放電電極の面積をS、放電の電力をWとしたときにW/Sが好ましくは0.3〜10.0ワット（W）/平方センチ（cm2）であることが好ましい。小さすぎると放電が得られなかったり、大きすぎると繊維製品にダメージを与えてしまうことがある。
【００１２】
上記固体誘電体は、電極と密着し、電極を完全に覆うようにする。覆われていないピンホール部分が有ると、アーク放電を生じるためである。
上記固体誘電体の厚みは0.01〜4mmであることが好ましい。厚すぎるとグロー放電や無声放電を発生させるのに高電圧が必要となり、薄すぎると電圧印加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生するためである。
上記固体誘電体の材質としては、石英、シリコンゴム、セラミックなどが用いられる。
【００１３】
上記電極間距離は、利用目的や固体誘電体厚み、印加電圧の大きさなどによって決定されるが、大気圧近傍下では好ましくは2〜10mm、さらに好ましくは2〜5mmである。10mm以上であると、均一なグロー放電または誘電体バリア放電を発生させることが困難である。
【００１４】
上記雰囲気ガスには、非重合性ガス単体、汎用の炭化水素ガス等の有機化合物ガス単体、または有機化合物ガスと希釈用非重合性ガスとの混合物を使用できる。希釈用非重合性ガスには、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素、水素、酸素、水、一酸化炭素、二酸化炭素、四フッ化炭素を使用できる。また空気中においても充分な効果が得られる。
【００１５】
上記雰囲気ガスを均一に拡散するために樹脂製の多孔管を電極近傍に配設することが好ましい。対向電極間には孔が配置されることが好ましい。
上記大気圧近傍の圧力下とは、760Torr（101KPa）近傍を指し、装置が簡便で調整容易な700〜800Torr（93〜106KPa）程度が好ましい。
【００１６】
本発明の放電処理を施される繊維構造物としては、連続して放電処理できるものであり、フィラメント、撚糸コード、組紐、紡績糸、織物、編物、不織布などが挙げられ、これらを構成する繊維としては、天然繊維、合成繊維、無機繊維、これらの複合材料などが挙げられる。
【実施例】
【００１７】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の放電処理装置の概略断面平面図を示す。電源1としては正負インパルス型高周波高電圧電源（株式会社ハイデン研究所製：型式PHF-2K）を用いている。冷却機構を備えた上部電極3（ステンレス製：幅300×長さ600×厚さ50mm）と下部電極4（ステンレス製：幅300×長さ600×厚さ50mm）の電極対向面が厚さ2mmの固体誘電体によって被覆されており、上部電極3と下部電極4の間の空間に放電プラズマが発生する。処理装置本体2は多孔構造持つガス導入管5（塩化ビニール製：外形18φ、内径13φ、長さ700mm、ガス導入孔2φ、ピッチ50mm）、金属製のネルソンローラ7を備えており、上記処理用ガスはガス導入管5から供給される。
【００１８】
（実施例１）
本発明のネルソンローラ7は図３に示した形状で、直径D580φ、長さL300mmの金属製のものを使用した。大気圧（760Torr）下で、出力1000W、周波数5kHz、印加電圧8.5kV、電極ギャップ2mm、処理速度20m/min、上下電極の冷却には20℃のイオン交換水3l/minを電極に循環させた。被処理物にポリベンザゾール繊維コード（1500dtex/2、撚数32×32T/10cm）をAr雰囲気下(30l/min)で、電極への繊維製品のターン数（巻き数）を可変して放電処理を施した。
【００１９】
（実施例２）
実施例１と同じ条件で、Ar雰囲気の替わりに空気雰囲気下で行った。
（実施例３）
巻き数（ターン数）を固定し、処理速度を可変して放電を行ったこと以外は、実施例２と同様にして行った。比較例には繊維製品を1パスで処理したものを用いた。
【００２０】
（実施例４）
実施例３の1パス処理品（全長50m）を5m間隔で性能評価した。比較例には同等な処理量（ターン数30回、処理速度30m/min）で処理したものを用いた。
【００２１】
実施例、比較例に示す性能評価は次のように行った。
処理したポリベンザゾール繊維コードに2段のディップ処理を施してディップコードを作成した。1段目のディップ処理液は、エポキシ樹脂とラテックス水分散液の混合液であり、処理温度は240℃、2段目の処理液として、ホルマリン16.7質量部（固形分37％）、レゾルシン15質量部および苛性ソーダ水溶液（固形分12％）を水500質量部に加え、25℃で7時間熟成させた後、VPラテックス（日本ゼオン社製：Nipol2518FS）433質量部（固形分40％）、アンモニア水溶液2.3質量部（固形分25％）および水23.7質量部をさらに加えて、20℃で41時間熟成させた後、プロックドシアネートを50質量部（固形分20％）加えた混合水分散液を用いた。乾燥温度120℃、乾燥時間1分、熱処理時間235℃、熱処理時間1分でディップ処理を行い、ディップコードを得た。このディップコードを未加硫配合ゴム組成物に埋め込み、加硫処理を行った後、剥離試験を行い、ゴムとの接着性を評価した。
実施例１及び２の評価結果を表１に示した。また、ターン数（巻き数）と接着性の関係は図４に示した。実施例３の評価結果を表２に示した。処理速度と接着性の関係は図５に示した。実施例４の結果は図６に示した。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【表２】
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【００２４】
図４より雰囲気がAr、空気どちらであっても、電極へのターン数（巻き数）を増やすことにより、接着性が増すことがわかる。図５より1パスに比べ、ターン数40ではライン速度が速くなっても接着性が向上している。図６より20m/min以上のライン速度でもターン数30にすれば、放電処理の安定性が1パスよりも良くなっていることがわかる。このように本発明の装置を用いることにより繊維製品の均一で安定した処理が可能であり、20m/min以上のライン速度でも安定処理ができる。また、図７に示すように複数ターンさせることにより電極を小さくでき、従来に比べて小型化が可能なことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の放電処理装置は、フィラメント、紡績糸、撚糸コード、組紐、織物、編物、不織布などの繊維構造物を均一に、かつ20m/min以上の高速で連続的に処理することが可能であり、さらには装置の小型化が可能な放電処理装置であり、繊維産業における繊維構造物の改質処理、加工などの目的のために大いに利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の放電処理装置の一例を示した概略断面平面図である。
【図２】放電電極とネルソンロールと糸道の関係の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明のネルソンローラの一例の概略側面図及び概略正面図である。
【図４】ターン数（巻き数）と接着性の関係を示す図である。
【図５】処理速度と接着性の関係を示す図である。
【図６】処理長さと接着性の関係を示す図である。
【図７】ターン数（巻き数）と電極長の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１：高電圧パルス電源
２：処理装置本体
３：上部電極
４：下部電極
５：ガス導入管
６：繊維構造物（糸）
７：ネルソンローラ
【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５】
2005089908.tif 000009
【図６】
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【図７】
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