專利名稱：樹脂電極及使用該樹脂電極的靜電式集塵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜電式集塵裝置的電離源部、復印機、除靜電裝置、臭氧發(fā)生裝置等的電暈放電電極的對向電極所使用的樹脂電極，靜電式集塵裝置的集電部的集塵電極，以及使用電離源部對向電極和集電部集塵電極的靜電式集塵裝置。
背景技術(shù)：
例如，靜電式集塵裝置通過電暈放電等使氣流中的塵埃帶上電荷，該帶電粒子在電場中通過時，而被靜電力所捕捉并被除去，所以從工業(yè)用的大型裝置到家庭用的小型裝置的各種型式上得到使用。
在這樣的靜電式集塵裝置上，通常將鋁、不銹鋼等金屬材料用于使塵埃粒子帶上電荷的電離源部的對向電極和捕捉帶電粒子的集塵電極。
這樣的電極構(gòu)成，一般在電離源部將與電暈放電電極相對向的對向電極以隔板為中介而排列，集電部也是同樣地將施加正電位或負電位的高壓側(cè)電極和與其相對向的接地電極交替地以隔板為中介平行地排列的構(gòu)造。
但是，將金屬板用于電極時，導電率好，但是有電極本身的重量變重的問題。
另外，將金屬板用于電極時，需要將多片金屬板以隔板為中介層疊地形成，所以有組裝工序繁雜的問題。
所以，為了簡化電極的組裝工序，可以考慮不用電極層疊的構(gòu)造，而用通過鈑金壓制加工等一體形成的電極，但是不能將極板的進深加長到極板間的間距以上，故不能制成大面積的電極。另外，例如有被折彎的折彎部等使粒子不帶電荷而通過的區(qū)域，而造成集塵性能下降的問題。
另外，由金屬板制成的電極還存在著難以制成復雜形狀的電極、制造成本高的問題。
為了解決這樣的問題，開發(fā)了用具有導電性的樹脂制造電極的技術(shù)。
作為具有導電性的樹脂，可以在作為基材的樹脂中，適當?shù)嘏淙肜缣己?、碳纖維、導電性金屬須晶及不銹鋼纖維等的導電材料來得到。
但是，目前一般地說來，配入作為導電材料的碳黑時，不大量地配入的話就不能得到作為對向電極所需的低阻抗值，而大量配入的話則使樹脂的強度大幅度地下降。而且，一般是采用在ABS樹脂內(nèi)配上作為導電材料的碳纖維而制成的樹脂電極。
因為碳纖維為纖維狀，所以與顆粒狀的碳黑相比，具有即使是少量也可以得到所需的阻抗值的優(yōu)點，但是存在不能得到足夠的集塵性能的問題。
因此，為了解決這個問題，在由配入碳纖維的ABS樹脂組成的樹脂電極中再摻入吸水性聚合物的提案被提了出來(特平開08-227789號公報)。
這種摻入了吸水性聚合物的導電樹脂，具有在樹脂的表面有均勻的導電性能，容易導通，可以減少摻入樹脂的碳纖維量的優(yōu)點。
但是，摻入了吸水性聚合物的樹脂電極，在高溫濕度(比15℃、30％高)的條件下，可以得到集塵效率以及放電特性等的特性及性能好的樹脂電極，但是在低溫濕度(15℃、30％以下)的條件下，則有特性及性能下降的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種作為電極來說具有充分的導電性且放電特性及集塵特性優(yōu)良的樹脂電極以及使用這種樹脂電極的靜電式集塵裝置。
為了達到上述目的而進行反復研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)用碳纖維作為導電材料時，由于導電材料相互之間不接觸的話就無法導通，所以必須使纖維在樹脂中被隨機地配置，而使導電材料之間有電的接觸，但是這樣的結(jié)果是，由于樹脂表面從微觀上看是不均勻的，所以不能均勻地放電，而集塵效果降低。另外，碳黑相對于目前一般作為樹脂電極而使用的ABS樹脂來說，有分散性不理想且強度低的傾向，不能得到實用水平上的導電性、強度及成型性，但是發(fā)現(xiàn)了所給定的導電性碳黑，相對于聚丙烯等特定的樹脂可以均勻地分散且表面狀態(tài)即使從微觀上看也是沒有集中在某些點而容易地成為均勻分布，可以得到良好的放電特性以及集塵特性，從而完成了本發(fā)明。
本發(fā)明的第一方面，是用于放電電極的對向電極中的樹脂電極，其特征在于由在聚烯烴或聚酯樹脂中配入導電性碳黑的導電性樹脂構(gòu)成。
在第一方面中，通過將聚烯烴或聚酯樹脂用于作為基材的樹脂，可以使導電性碳黑均等地分布。另外，樹脂表面從微觀上看也是均勻的，所以可以得到均勻的放電特性，也提高了集塵特性。
本發(fā)明的第二方面是，第一方面中的樹脂電極的特征在于上述導電性碳黑的氮比表面積為500m2/g以上，DBP吸油量為200cm3/100g以上。
在第二方面中，在聚烯烴或聚酯樹脂中可以良好地分散，從而可以均勻放電。
本發(fā)明的第三方面是，第一或第二方面中的樹脂電極的特征在于體積電阻率為107Ωcm數(shù)量級以下。
在第三方面中，通過導電性碳黑的均勻分散，可以得到規(guī)定的體積電阻率。
本發(fā)明的第四方面是，第一～第三中任一方面中的樹脂電極的特征在于作為連接于正電位的放電電極的對向電極來使用。
在第四方面中，通過將樹脂電極作為連接于正電位的放電電極的對向電極來使用，可以得到良好的集塵特性。
本發(fā)明的第五方面是，第一～第四中任一方面中的樹脂電極的特征在于用于具有電暈放電電極的對向電極、靜電式集塵裝置的集電部集塵電極及電離源-集塵器一體型靜電式集塵裝置的電離源部對向電極和集電部集塵電極的功能的電極中任一個。
在第五方面中，通過將本發(fā)明的樹脂電極用作這些電極，可以得到良好的集塵特性。
本發(fā)明的第六方面是靜電式集塵裝置，其特征在于將第一～第五中任一方面中的樹脂電極作為電離源部的對向電極使用。
在第六方面中，通過將放電特性均勻的樹脂電極作為對向電極使用，可以提高集塵特性。
本發(fā)明的第七方面是靜電式集塵裝置，其特征在于利用第一～第五中任一方面的樹脂電極，將電離源部的對向電極和集電部的集塵電極形成為一體。
在第七方面中，通過將對向電極和集塵電極形成為一體，在大幅度地降低制造成本且增大集塵面積從而提高集塵效率的同時，可以提高電極的強度而防止變形等。
在本發(fā)明中，通過將規(guī)定的導電性碳黑配入聚烯烴或聚酯樹脂中，可以將導電性碳黑沒有集中在某些點而均勻地分散，其結(jié)果是樹脂表面即使從微觀上看也是明顯均勻的，可以得到良好的放電特性及集塵特性。
在這里，作為聚烯烴樹脂，可以舉出例如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等。
另外，作為聚酯樹脂，可以舉出例如聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
這樣的樹脂，與ABS樹脂不同，導電性碳黑被均勻地分散，而且樹脂自身的強度也很少降低。
另外，雖然只要導電性碳黑被在這些樹脂中均勻地分散并具有良好的導電性能的話，不作特別的限定，但優(yōu)選氮比表面積為500m2/g以上，DBP吸油量為200cm3/100g以上。由此，推定可以得到良好的分散性及導電性。
作為這樣的導電性碳黑，可以舉出例如ケッチェンブラック(商品名)。
另外，雖然對這樣的導電性碳黑的粒度不作特別的限定，但是要在μm數(shù)量級以下，優(yōu)選為nm數(shù)量級程度。由于具有這樣的粒徑，可以在樹脂中均勻地分散，可以發(fā)揮均勻放電和良好的集塵特性。
這樣由添加了導電性碳黑的樹脂構(gòu)成的樹脂電極的體積電阻率為107cm數(shù)量級以下是所希望的。因為這樣可以得到良好的放電特性以及集塵特性。
為了使本發(fā)明的樹脂電極成型，需要使用配入了導電性碳黑的樹脂，而為了將導電性碳黑配入作為基材的樹脂內(nèi)，通過利用例如兩輥混煉機、班伯里混煉機、連續(xù)混煉機等并按通常的方法熔融混合，可以進行調(diào)制。在這種情況下，優(yōu)選配入相對于作為基材的樹脂的18重量％～30重量％的導電性碳黑。比這個配入量少的話，不能得到所希望的導電性能，因而不能得到良好的放電特性以及集塵特性。而比這多的話則導電性樹脂的機械強度下降。特別是作為靜電式集塵裝置的電極使用時，作為安全措施一般要配入阻燃劑，但是配入阻燃劑與僅在樹脂內(nèi)配入導電性碳黑的情況相比有機械強度下降的傾向。如果機械強度比這時的強度還要低的話，在對由于集塵而造成的電極污穢進行洗凈和組裝作業(yè)時，不進行特殊的作業(yè)就會損壞電極等，以通過洗凈而使電極反復使用的靜電式集塵裝置的優(yōu)點就會喪失。
本發(fā)明的樹脂電極，可以通過上述那樣用配入了導電性碳黑的樹脂成型而制造，而不必限定成型方法。例如用注塑成型、沖壓成型等成型即可。另外，這樣制造的本發(fā)明的樹脂電極可以用于靜電式集塵裝置的電離源部的對向電極、給電離源部的對向電極和集電部的集塵電極以共同電位的電離源/集塵器一體型的電極等。


圖1是表示本發(fā)明實施方式1的靜電式集塵裝置的一個例子的示意圖。
圖2是表示本發(fā)明實施方式2的靜電式集塵裝置的一個例子的分解立體圖。
圖3是圖2的示意圖。
圖4是表示本發(fā)明試驗例1的試驗方法的平面圖。
圖5是表示本發(fā)明試驗例2的試驗方法的平面圖。
具體實施例方式
以下，詳細說明本發(fā)明的構(gòu)成。
(實施方式1)圖1是表示使用本發(fā)明實施方式1的樹脂電極的靜電式集塵裝置的一個例子的示意圖。
如圖1所示，靜電式集塵裝置1具有由放電電極11及其對向電極12構(gòu)成的作為加電部的電離源部10；由當放電電極11與正電位相連接時、相對地與正電位相連接的非集塵電極21及相對地與負電位相連接的集塵電極22構(gòu)成的作為集塵部的集電部20。另外，放電電極11與負電位相連接時，非集塵電極21相對地與負電位相連接，集塵電極22相對地與正電位相連接。
電離源部10，并列設(shè)置多個平板狀的對向電極12并互相導通，在各對向電極12之間，以與對向電極12不接觸的方式配置放電電極11。
另外，集電部20在電離源部10的下游側(cè)并列設(shè)置多個平板狀的集塵電極22，在各集塵電極22之間分別設(shè)置平板狀的非集塵電極21。即，集電部20，交互地并列設(shè)置集塵電極22和非集塵電極21。
另外，集塵電極22和非集塵電極21不能直接接觸。另外，非集塵電極21除供電部以外，不與框體和箱體等接觸是所希望的。這是因為，通過靜電式集塵裝置1的框體和箱體等絕緣物表面間接地接地會引起電位下降。
在這樣的實施方式中，電離源部10和集電部20由放電電極11、對向電極12、非集塵電極21和集塵電極22的組合而形成，而對向電極12以及集塵電極22由體積電阻率為107Ωcm數(shù)量級以下的導電性樹脂材料形成，非集塵電極21由體積電阻率為1010～1013Ωcm的半導電性樹脂材料形成，這是優(yōu)選的。
在這樣構(gòu)成的電離源部10和集電部20上，即使導電性粉塵混在被電離源部10加了電荷的塵埃粒子中，由于非集塵電極21的電荷移動被半導電性樹脂材料的電阻所限制，所以可防止非集塵電極21和集塵電極22之間發(fā)生火花。
通過用配入了導電性碳黑的聚烯烴或聚酯樹脂構(gòu)成這樣的靜電式集塵裝置1的對向電極12，可以得到放電性能良好、集塵性能優(yōu)良的靜電式集塵裝置1。
當然，集塵電極22也同樣可以用配入了導電性碳黑的聚烯烴或聚酯樹脂構(gòu)成。
另外，放電電極11，就靜電式集塵裝置來說，可使用眾所周知的線式或針式，作為形成非集塵電極21的半導電性樹脂材料來說，不需特別限制，例如可以舉出在ABS樹脂中配入導電材料或者還配入吸水性樹脂的樹脂制電極等。
另外，本實施方式中，作為靜電式集塵裝置1僅表示了集塵部和加電部，而這個靜電式集塵裝置1還同時使用使空氣通風的吸入裝置和送風裝置，組裝并使用空氣清潔裝置、冷暖空調(diào)裝置、空氣調(diào)和裝置等。
(實施方式2)圖2是表示使用本發(fā)明實施方式2的樹脂電極的靜電式集塵裝置的一個例子的分解立體圖。圖3是其示意圖。
如圖2和圖3所示，靜電式集塵裝置1A具有由放電電極11A及其對向電極12A構(gòu)成的作為加電部的電離源部10A；由當放電電極連接于正電位時、相對地與正電位相連接的非集塵電極21A及相對地與負電位相連接的集塵電極22A構(gòu)成的集電部20A。另外，放電電極11A與負電位相連接時，與上述實施方式1相同地設(shè)定各電極的電位即可。
電離源部10A的對向電極12A和集電部20A的集塵電極22A具有平板形狀，，對向電極12A以向氣流方向突出的方式并列地設(shè)置在使含有收集的塵埃粒子的空氣通過的框體35的一個面上，在框體35的相反一側(cè)的面上，集塵電極22A在與對向電極12A的并列方向相垂直的方向上并列地設(shè)置并形成為一體。
這樣通過將對向電極12A和集塵電極22A形成為一體，可以增大集塵面積，提高帶電粒子的捕集效率。另外，通過將對向電極12A和集塵電極22A在相互垂直的方向上并列設(shè)置可以提高強度，既可以防止各電極的翹曲和撓變變形，還由于不需要對向電極12A和集塵電極22A之間的空間，可以使靜電式集塵裝置1A做得更緊湊。
集電部20A的非集塵電極21A具有可以插通集塵電極22A且使集塵電極22A和非集塵電極21A以均等的間隔而不互相接觸那樣形成的開口部25。通過將集塵電極22A均等地插入該非集塵電極21A的開口部25，可以形成能在非集塵電極21A和集塵電極22A之間施加均勻電場的集電部20A。
另外，構(gòu)成電離源部10A的放電電極11A設(shè)置在與框體35嵌合的嵌合部13的對向電極12A相對向的位置上，在其之間可以插通對向電極12A。即，將嵌合部13嵌合入框體35的話，對向電極12A被以均等的間隔插入設(shè)置在嵌合部13上的放電電極11A之間并被固定。
通過用配入了導電性碳黑的聚烯烴或聚酯樹脂構(gòu)成這樣的靜電式集塵裝置1A的成為一體的對向電極12A及集塵電極22A，可以得到放電特性良好、集塵特性優(yōu)良的靜電式集塵裝置1A。
(實施例1)使用在聚丙烯樹脂中配入了30重量％作為導電性碳黑的ケッチェンブラック(CB)制成的導電性樹脂而成型制得100mm×26mm×0.8mm(厚度)的樹脂電極。體積電阻率為100～101Ωcm。
(實施例2)使用在聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中配入了20重量％作為導電性碳黑的ケッチェンブラック(CB)制成的導電性樹脂而成型制得100mm×26mm×0.8mm(厚度)的樹脂電極。體積電阻率為103Ωcm。
(實施例3)使用在聚丙烯樹脂中配入了18重量％作為導電性碳黑的ケッチェンブラック(CB)制成的導電性樹脂而成型制得100mm×26mm×0.8mm(厚度)的樹脂電極。體積電阻率為105Ωcm。
(比較例1)使用在聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中配入了20重量％碳纖維(CF)制成的導電性樹脂而成型制得100mm×26mm×3.0mm(厚度)的樹脂電極。體積電阻率為103Ωcm。
(比較例2)使用在ABS樹脂中配入了20重量％碳纖維(CF)制成的導電性樹脂而成型制得100mm×26mm×0.8mm(厚度)的樹脂電極。體積電阻率為101～102Ωcm。
(比較例3)使用在聚丙烯樹脂中配入了15重量％作為導電性碳黑的ケッチェンブラック(CB)制成的導電性樹脂而成型制得100mm×26mm×0.8mm(厚度)的樹脂電極。體積電阻率為108Ωcm。
(試驗例1)以實施例1～3和比較例1～3的樹脂電極作為對向電極進行放電特性的測定。
如圖4所示，放電特性的測定是如下這樣進行的，即，將樹脂電極作為對向電極12B，以14mm的間隔平行設(shè)置，在中心設(shè)置由金屬(鎢)線構(gòu)成的極細的放電電極11B，使其正放電，多次測定標準動作點(20μm)處的施加電壓。
以此時的施加電壓相對于在金屬制的對向電極處的施加電壓測定值的比率評價放電特性。將其結(jié)果作為包括偏差部分的值示于下述表1中。
作為評價基準來說，優(yōu)選滿足下述式(1)，以此作為合格基準。另外，表示該基準以外的放電特性的情況是，作為金屬線的放電電極11A振動，發(fā)生塵埃粒子幾乎不帶電荷等的所謂反電離現(xiàn)象，就靜電式集塵裝置來說不能發(fā)揮作用。
(式1)
表1

由表1可知，實施例1、2及3的在聚烯烴樹脂或聚酯樹脂中配入了導電性碳黑的對向電極12B，任何一個都可以得到基準內(nèi)的穩(wěn)定的放電特性。另外，比較例1的在聚丙烯樹脂中上配入了碳纖維的對向電極，發(fā)生了反電離現(xiàn)象。
另外，在實施例1的電極上用與放電特性測定試驗相同的條件進行連續(xù)放電的結(jié)果，即使連續(xù)進行3000小時，放電特性也無變化，而且即使繼續(xù)更長時間也沒發(fā)生問題(現(xiàn)在正在繼續(xù))。另外，在正放電時很少發(fā)生因電暈放電造成的臭氧，作為靜電式集塵裝置來說，是較理想的。
(試驗例2)用SEM觀察實施例1、3及比較例1的樹脂電極的表面。其結(jié)果是，實施例1的樹脂電極的表面是光滑的，可以確認表面的導通狀態(tài)，觀察不到碳黑的粒子，而在比較例1的樹脂電極上，可以觀察到碳纖維，可以明顯地觀察到碳纖維存在的部位和不存在的部位，可以判別導通的部分和不導通的部分。
就實施例3來說，表面的光滑程度、導通狀態(tài)與實施例1相同，同樣不能觀察到碳黑的粒子，并且也沒有發(fā)現(xiàn)與實施例1的表面觀察上的不同點。
(試驗例3)
對用實施例1、實施例3、比較例2及比較例3的樹脂電極構(gòu)成的對向電極12B進行了性能評價。
性能評價是，對15℃、濕度27％RH的條件下的集塵效率、表面狀態(tài)的SEM觀測、將各對向電極12B作為裝入靜電式集塵裝置時的成型品的放電效率進行測定。其結(jié)果示于下述表2中。
另外，集塵效率的測定，如圖5所示，在設(shè)置于煙道40大約中間的縮頸部41上設(shè)置與設(shè)置了實施例1的對向電極12B的圖2中所表示的結(jié)構(gòu)相同的靜電式集塵裝置1B。從其一側(cè)用送風裝置50送入粒子物質(zhì)，測定通過靜電式集塵裝置1B前和通過靜電式集塵裝置1B后的粒子物質(zhì)的量。
詳細地說就是，在煙道40的送風裝置50一側(cè)，用粒子發(fā)生器42產(chǎn)生由DOP(鄰苯二甲酸二辛酯)形成的集塵用粒子，通過送風裝置50以1.3m3/min的風量使其通過靜電式集塵裝置1B。
用粒子量測定器45在煙道40的集塵前粒子采集口43和集塵后粒子采集口44測定此時的通過前和通過后的粒子量(粒子數(shù))。
而且，粒子發(fā)生器42產(chǎn)生的粒子物質(zhì)的粒徑為0.3～0.5μm。集塵前粒子量為1500～3000個/L(升)，由這樣的測定結(jié)果通過下述式(2)計算出集塵效率。其結(jié)果示于下述表2中。
(式2)

表2

從表2可知，實施例1及3的樹脂電極不受環(huán)境狀態(tài)所左右而是穩(wěn)定的，而且顯示了高集塵性能，但是比較例2的樹脂電極在低溫濕度下集塵效率下降，每次測定數(shù)值都呈偏差為測定誤差范圍以上那樣的不穩(wěn)定狀態(tài)。
另外，比較例3的樹脂電極的集塵性能明顯變低。這被認為是由于導電材料的配入量不足而引起集塵性能達不到所需的值(例如，80％)。
工業(yè)上的可利用性如以上說明的那樣，在本發(fā)明中，通過用在作為基材樹脂的聚烯烴或聚酯樹脂中配入了導電性碳黑的導電性樹脂構(gòu)成樹脂電極，導電性碳黑不集中于某些點而均勻分散，顯示了導電性，所以不受環(huán)境狀態(tài)所左右而是穩(wěn)定的，可以實現(xiàn)均勻的放電，而將該樹脂電極作為對向電極的靜電式集塵裝置，可提高集塵效率。
權(quán)利要求
1.一種用于放電電極的對向電極的樹脂電極，其特征在于由在聚烯烴或聚酯樹脂中配入了的導電性碳黑的導電性樹脂構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的樹脂電極，其特征在于所述導電性碳黑的氮比表面積為500m2/g以上、DBP吸油量為200cm3/100g以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的樹脂電極，其特征在于體積電阻率為107Ωcm數(shù)量級以下，
4.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的樹脂電極，其特征在于作為連接于正電位的放電電極的對向電極來使用。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項所述的樹脂電極，其特征在于可用于具有電暈放電電極的對向電極、靜電式集塵裝置的集電部集塵電極及電離源-集塵器一體型靜電式集塵裝置的電離源部對向電極和集電部集塵電極的功能的電極的任一種。
6.一種使用權(quán)利要求1～5中任一項所述的樹脂電極作為電離源部的對向電極的靜電式集塵裝置。
7.一種利用權(quán)利要求1～5中任一項所述的樹脂電極、將電離源部的對向電極和集電部的集塵電極形成為一體的靜電式集塵裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供作為電極具有充分的導電性且放電特性及集塵特性優(yōu)良的樹脂電極以及使用該樹脂電極的靜電式集塵裝置。用作放電電極的對向電極的樹脂電極，是由在聚烯烴或聚酯樹脂中配入導電性炭黑的導電性樹脂構(gòu)成。
文檔編號B03C3/45GK1486219SQ02803166
公開日2004年3月31日 申請日期2002年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月2日
發(fā)明者三船裕造, 深田草平, 平 申請人:綠安全株式會社