(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲表面を有する連続長さの支持ストランドと、基部から上方に延びかつ互いからある距離を置いて位置する１対の直立するタフトにより定められた「Ｕ」の形状で曲がったフィラメントの複数の束であって、各々が一緒に結合しかつ支持ストランドの周囲表面に超音波によって固定されたフィラメントの密な部分を有する束とを具備し、前記支持ストランドは直立するタフトの間の距離に等しいか、あるいはそれより小さい幅を有することを特徴とするパイル製品。
【請求項２】
周囲表面を有する連続長さの支持ストランドと、基部から上方に延びる１対の直立するタフトにより定められた「Ｕ」の形状で曲がったフィラメントの複数の束であって、各々が一緒に結合しかつ前記「Ｕ」内およびその基部の支持ストランドの周囲表面に超音波によって固定されたフィラメントの密な部分を有する束とを具備することを特徴とするパイル製品。
【請求項３】
フィラメントが絡み合いにより接続されて束とされている、請求の範囲１または２のパイル製品。
【請求項４】
フィラメントがマルチフィラメントの少なくとも２本のストランドのプライ撚りにより接続されて束とされている、請求の範囲１または２のパイル製品。
【請求項５】
フィラメントの各束が密な部分に隣接して脆い部分を有しそして前記脆い部分の強度は結合前のフィラメントの束の強度より小さい、請求の範囲１または２のパイル製品。
【請求項６】
前記複数の束の各々がある直径を有し、そして束の間のピッチを定める隣接する束からある距離で支持ストランドに沿って結合されており、そして前記ピッチは前記束直径より小さい、請求の範囲１または２のパイル製品。
【請求項７】
隣接する「Ｕ」形束を接続する糸はループの形態で曲がっている請求の範囲１または２のパイル製品。
【請求項８】
支持ストランドが幅×ストランド長さの単位により定められた投影面積を有し、そしてストランド長さの単位に沿って固定された複数の束はストランド長さの単位に沿ってストランドから延びるタフトの数×束直径の面積により定められた合計の投影面積を有し、ここで投影されたストランドの面積／合計の投影されたタフトの面積の比は１．０より小さく、そして束のピッチ／束直径の比は２．０より小さく、そしてストランドの幅／束直径の比は４．０より小さい、請求の範囲６のパイル製品。
【請求項９】
突起部分を有する支持体を含み、ここで前記突起部分は前記パイル製品とかみ合ってパイル製品を支持体に取り付けるオーバーハング部分を有する、請求の範囲１のパイル製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［産業上の利用分野］
本発明は、他の細長いパイル製品と整列させそして裏材料支持体に取り付けてパイル表面構造体を構成するとき、床および壁のカバーとして有用である細長いパイル製品、および細長いパイル製品を製造する方法および前記製品の製造方法において有用な支持マンドレルに関する。
【０００２】
［従来の技術及びその課題］
従来、細長いパイル製品は、シュニール型糸として、パイルウェザーストリップとして使用するために製造されてきているか、あるいは支持ストランドおよび加工から仕上げられたカーペットとして生ずるパイル糸のカーペット大きさのｘ−ｙ配列の一部分として製造されてきている。シュニール型糸は、時間を消費する経費のかかる製織方法による以外、それら自体カーペット構造体にアセンブリングすることができない。ウェザーストリップ製品はストランドに沿って嵩高糸の個々の束を提供せず、そして連続糸源を使用する方法により製造するように設計されず、そしてコンパクトな並列アセンブリーのための狭いストランドを使用して設計されない。カーペット大きさのｘ−ｙ配列法は複雑な方法であり、ここでプロセスの張力および個々のパイル製品の結合品質をコントロールすることは困難であり、そしてこの方法は高い密度のタフト／平方インチを生成するためにカーペットにおいて使用できるパイル製品を製造しない。ストランドの幅およびストランド上の糸のピッチは、使用する糸束の直径と比較して大きい。この方法は、また、包装しそしてカーペットの製造業者への供給材料として販売できる、中間の直立パイル製品を製造しない。ｘ−ｙ配列法により製造されたパイル製品は、通常、接着剤を使用して糸を支持ストランドに取り付けそしてパイル製品を裏材料に取り付け、これは他のポリマー成分を構造体に添加し、そして厄介であり、加工が困難であり、そして使用後製品の基本材料をリサイクルするとき問題を生ずる。
【０００３】
簡単な費用のかからない方法により製造することができそしてパイル表面構造体の製造のための裏材料支持体と組み合わせるための供給材料として包装または直接使用するように設計される、高い密度で配置された束からなる低いコストの細長いパイル製品が要求されている。また、包装しそしてカーペット製造法において取り扱うことができる、強い、信頼性ある細長いパイル製品が要求されている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のパイル製品は、周囲表面を有する連続長さの支持ストランド、支持ストランドの表面上のある位置に対して接線方向の参照平面、および支持ストランドに固定されたフィラメントの複数の束からなる。束の各々は、ループの形態または個々のタフトの形態であることができ、一緒に結合しかつ周囲表面上の前記位置に沿って周囲表面に固定されたフィラメントの密な部分を有する。束の各々は参照平面とある角度を形成する。
【０００５】
支持ストランドに沿った互いに対する束の関係は、支持ストランド（ピッチ）に沿った結合の間の距離および束の直径により規定される。本発明のパイル製品は、次の関係に従う特徴を有することができる：
１）束の直径と比較した支持ストランドの長さに沿ったフィラメントの隣接する束の間の距離の間の比を記載する束のピッチ／束の直径の比（Ｐ／Ｄ）。
【０００６】
２）束の直径と比較した支持ストランドの幅の間の比を記載する支持ストランドの幅／束の直径の比（Ｗ／Ｄ）。
【０００７】
３）ストランドの幅×支持ストランドの単位長さに沿った糸束の単位長さおよび面積により定められた投影された支持ストランドの面積の間の関係を記載するストランドの面積／束の面積の比（ＳＡ／ＢＡ比）。  本発明のパイル製品を製造する方法は：連続長さのフィラメント束を張力下に偏心ガイドの回転中心に供給し；ガイドを回転させて前記フィラメント束を複数の細長いうねを有する中空支持体の回りに巻付けて前記束のループを形成し；材料の連続ストランドを前記うねの少なくとも１つに沿って支持体と支持体上に巻付けられているフィラメントの束との間に供給し；束中のフィラメントを互いにかつストランドに結合し；前記ループを切断して細長いパイル製品を形成し；そして前記細長いパイル製品をさらに加工するために前進させる；ことからなる。
【０００８】
ストランドの回りに巻付けられたフィラメントのための支持マンドレルは：複数の細長いうねをもつ細長い本体部材、前記本体部材は中央の通路を有しかつ少なくとも１つの細長いうねと整列し、前記中央の通路から前記うねに沿って動くストランドを案内するガイドを有する；からなる。
【０００９】
【実施例】
図１を参照すると、糸２０をテンショナー２４を通して源２２からプロセスの中に供給する。糸は典型的には熱固定されてプライ−撚りを保持する、マルチフィラメントの、けん縮された、嵩高の、プライ−撚り糸であることができる。糸は熱可塑性ポリマー、例えば、ナイロン、ポリプロピレンなどである。糸は１または数本のプライ−撚り長さ糸であることができる；２つの長さの糸が示されている。糸２０はその中心の回りに回転する中空ガイド導管２６を通過する。導管は曲がって回転中心から半径方向に変位した位置２８に糸を案内する。マンドレル３０は回転中心において支持されており、そして糸が導管から２８において供給されるとき、マンドレルの回りに巻取られる糸を受容する。糸が回転する導管を通過するとき、わずかの撚りが糸に付与されることがあるので、２つのストランドが糸の源のために使用される場合、ストランドは導管を２８において去るとき互いの回りに低いピッチの巻付けを有することがある。
【００１０】
支持ストランド３２をマンドレルに３４において供給し、そしてマンドレル中の通路３６に通過させる。ストランドは通路を３８から出、ここでストランドはマンドレルの外側にうね４０に沿って案内される。マンドレルは２、３、４またはそれ以上のこのようなうねを有することができ、ここでマンドレル上に巻付く糸は０〜１８０°、好ましくは９０°より小さいの夾角で曲がる。ピークの間に下方に案内する手段をもつ星形マンドレルを使用して４より大きいうねを提供することができ、糸はうねの回りに９０°より小さく曲がる。糸２０はストランド３２の上に巻付けられ、マンドレルに沿って巻取装置４１により引かれる。追加のストランドまたは糸のキャリヤー、例えば、モーターにより駆動されるプーリー１３５により推進される１３４および１３６を使用して、マンドレルの他のうねに沿って糸を輸送する。制御された均一な糸の動きにとって、このような輸送手段を糸のためにマンドレルの各うねに沿って設けることは重要である。糸を多少の張力下に巻付けて、こうしてマンドレルに順応させそして結合の前後に輸送のためにストランドおよびキャリヤーと摩擦的にかみ合わす。ストランドおよびそれに結合する糸との摩擦的かみ合わいは、結合後には不必要である。巻付けられた糸およびストランドはマンドレルに沿って超音波ホーン４２の下を一緒に移動し、ここで十分なエネルギーが圧縮された糸に付与され、マルチフィラメントは一緒に融合され、そして糸は支持ストランドに融合される。糸がマンドレルの回りに曲がっている間に結合されるとき、糸は取り出すときマンドレルの角度で曲がったままである。この曲がりは直接マンドレルに対してプレスされた結合に隣接した束フィラメントにおいてことに顕著である。マンドレルのうね４０は超音波アンビル表面として作用する。巻付けられた糸は、ここでストランドに結合されており、マンドレルに沿ってカッター４４（マンドレルのうね１４２および１５０の中間に存在しそしてマンドレル中のカッタースロット４７の中に挿入されている）へ進行し、カッター４４は糸を切断して、対向する端を有する糸の個々の束を形成し、各束は端の中間のストランドに取り付けられている。切断された束はストランドの１つの側にストランドの周囲上のある位置において取り付けられており、そして端は基部７３において鋭角で曲げられて２つの足またはタフトを形成する。鋭角はストランドに沿って束が取り付けられた位置に対して接線方向の参照平面７１に関して測定する。切断された糸をマンドレルからうね１４２および１５０の間において巻戻し、そしてマンドレルの支持体２９のためのマンドレルへのアクセスおよび論じたようにストランド中の供給を可能とする。図１の基本的細長いパイル製品またはタフトストリング４５はここで完成し、そしてリール上に巻取り、容器の中に入れるか、あるいは他の加工装置に供給される。図９に示す別の態様において、これらのストランドを糸に結合し、そしてこのアセンブリーを１回切断してそれをマンドレルから取り出し、そしてさらに切断して個々のタフトストリングを形成する。
【００１１】
マンドレル上に糸を巻付けるために可能な異なる方法が存在する。例えば、図１６において、中空ガイド導管をモーター駆動リング２７２と置換することができ、このリング２７２は図１におけるのと同一の方法でマンドレル３０上に糸を案内する糸ガイド２７４を保持する。糸のエンドレス供給を提供することができる源２２から糸２０はなお来る。糸を供給するアイレット２７５はガイド２７４の回転中心上にあるいはマンドレル３０の中心上に存在するか、あるいは存在しなくてもよい。これは糸の源を位置するときの柔軟性を提供し、そして糸の製品を変化するための糸２０への容易なアクセスを与える。
【００１２】
あるいは、図１７において、中心上で回転する使用する２本またはそれ以上の中空ガイド導管、例えば、マンドレルの中心２８０と整列しない２７６および２７８が存在することができる。このようにして、数本の糸をプライの撚りなしに同時にマンドレル上に巻取ることができるので、色または糸の種類のコントロールしたブレンドを発生させることができる。もう一度、糸のエンドレス供給を提供することができる源２２ａおよび２２ｂから、糸２０ａおよび２０ｂはなお来ることができる。
【００１３】
図１のマンドレルは、また、支持体２９以外の方法で取付けることができる。例えば、図１の回転する導管の延長部上の回転ベアリング上にマンドレルを取付けることによって、糸を巻付ける端にマンドレルを支持することができる。次いでマンドレルはこの分野において知られている手段により、例えば、ロータリーベアリングの支持体との磁気カップリング、あるいは支持ストランドおよび糸のサルファイドで移動しかつマンドレルに沿ったストランドおよび糸の輸送を促進する平らなベルトとマンドレルの１つの平らな側を整列させることによって、回転しないようにすることができる。マンドレル上の巻付けられた糸は図１におけるように切断することができるか、あるいは糸を切断せず、その代わり、ここで糸が巻付けられる端と反対のマンドレルの支持されない端に供給することができる。後者の場合において、支持体は、支持ストランド３２ａについて図１に示すように、巻付けられた糸の外側上に結合され、そして細長いパイル製品はループパイル構成体であることができる。
【００１４】
図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃは、本発明の典型的な細長いパイル製品（タフトストリング）の異なる図面を示す。図２Ａは「Ｕ」形で曲がりそして支持ストランド３２に「Ｕ」の内側で取り付けられている糸の複数の束４６、４８、５０などを示す。束は曲がって束４６について１対の直立する足またはタフト５２を形成し、タフトはそれらの基部７３においてストランド３２に取り付けられている。タフト５２および５４の切断端５６および５８はそれぞれ他方のタフトの端と共通の平面に入るが、端は異なる特別の効果のための異なる平面に入ることができる。
【００１５】
図２Ｂは図２Ａのタフトストリングの拡大部分端面図を示し、そして図２Ｃは結合した領域をよりよく研究するために下に曲げた図２Ｂのタフトを示す；両方の図面はストランド３２への束４６の結合の詳細を示す。束は、その長さに沿って、マルチフィラメント６０の圧縮した領域を有し、この領域はフィラメントが一緒に結合した密な部分６２、および表面のフィラメント、例えば、６８がタフトの基部における参照平面７１に対して鋭角７０ａおよび７０ｂを設定する対向する部分６４および６６を有する。圧縮領域における内部のフィラメントは鋭角に設定され、そしてこれらのフィラメントは束において他のフィラメントに「接続」されており、こうしてタフトはパイル製品のカーペットへのアセンブリーの間に直立して保持されることが重要である。鋭角は参照平面７１に対して好ましくは４５〜９０°であり、参照平面７１はストランド３２の周囲上の位置６９に対して接線方向であり、ここで支持ストランドの表面は密な部分に結合している；より好ましくはこの角度は約６０°である。パイル製品が巻管上に平らに巻取られる場合、設定角度のフィラメントはタフトを直立状態に戻すことを促進することができるので、タフトは貯蔵およびカーペット製造業者への輸送のために図２Ｃにおけるように曲がる。対向する側面の部分６４および６６は密な部分の次に、およびいずれかの側面に横たわる。密な部分はストランド３２の幅７４に近づく幅７２を有する；密な部分はストランド３２の周囲表面の１つの表面部分７６に結合される。ストランドの幅はストランドの長さに対して垂直でありかつ参照平面７１に対して平行であるストランドを横切る距離である。曲がる鋭角は曲がりの内側の内部のフィラメント上で最大であるので、これらのフィラメントを糸束を通してフィルムの残部に「接続」して、束の全体を鋭角で保持することを保証することが重要である。このような接続は供給糸２０において撚り、プライ、交互の撚りプライ、流体インターレース、サイジング接着剤などの適用、機械的からみ合いなどにより達成される。このような接続は、また、供給糸におけるフィラメントの間の凝着を生ずるので、支持ストランドとアセンブリングしてタフトストリング製品を形成した後、供給糸の同一性が保持される、すなわち、フィラメントの束をタフトストリング製品において同定することができる。これは、供給糸中のフィラメント間の「接続」が存在せず、その結果、支持体とのアセンブリー後、糸の同定可能な束が存在しないウェザーストリップの細長いパイル製品と対照的である。このような条件は均質なウェザーブロックバリヤーを望むウェザーストリップのために望ましいが、個々の束の明確さが好ましいカーペットにおいて望ましさが低い。
【００１６】
ストランドは「Ｕ」形の内側の好ましい位置にあることが示されているが、ストランドおよび束は、また、図３Ａおよび図３Ｂに示すように「Ｕ」形の外側でストランドとともに取り付けることができる。結合した領域の特性は図２Ｂおよび図２Ｃを参照して説明したのと同一のままである。図３Ａおよび図３Ｂの細長いパイル製品を製造するために、ストランド３２、１３４および１３６はキャリヤーストランドであり、糸に結合されていず、糸より高い融点を有する材料（例えば、糸、例えば、ナイロンとともに使用するデュポン社のケブラー（ＫｅｖｌａｒＲ）アラミド繊維）から作られ、そして糸２０はキャリヤーおよびマンドレル３０の回りに巻付けされるであろう。支持ストランド３２ａをホーン４２において糸上に供給し、そして糸に結合する。ホーンは表面の中にうね４０と整列した浅いみぞを有して結合操作の間にストランドを案内する。
【００１７】
束の結合領域は、複数の束が裏材料支持体上でアセンブリングされてパイル構造体またはカーペットを形成するとき、細長いパイル製品の官能性に対して重要な構造的特徴を有する。力を本発明のパイル製品のタフト（足）加えるとき、タフトはストランドへの結合のへりにおいて破壊した後、タフトストリングは裏材料支持体から引いて分離される、すなわち、束は密な部分６２の各端に隣接して脆い。単一のタフトとが使用の間に、例えば、真空クリーナー、家庭のペット、子供のおもちゃなどが引っ掛かった場合、主要な損傷がパイル表面の構造に起こらないので、これは望ましい。単一のタフトの損失はカーペットにおいて認められないが、裏材料への取り付けを破壊することによってタフトストリングの一部分のプルアウトは非常に感知されそして時を得て修理してそれ以上の損傷を防止しなくてはならないであろう。本発明のこの特徴は束の圧縮領域６０の密な部分６２におけるストランド３２への糸束４６の適切な結合により達成される。適切になされると、密な領域の幅７２のへりにおけるフィラメントはタフトの基部における束の脆い部分、例えば、９８および１００において薄くされ、こうして脆い部分の強度は結合前の束の強度より弱い。また、ストランドから束を分離させるよりストランドから単一のタフトを引き離すようにすることが望ましいことがある。普通のタフト形成装置で製造されたパイルカーペット上の単一のタフトを引くするとき、２つのタフトは除去される。これは、脆い部分の強度を束とストランドとの間の強度より小さくすることによって、タフトストリング製造カーペット上で回避される。すなわち、束の引張強さは束とストランドとの間の結合の剪断または剥離強さより小さい。束の１つの足またはタフトが引かれると、それはタフト基部における薄くされた脆い部分において破壊することによって破損するであろう。結合が弱過ぎると、単一のタフトを引くと、束４６とストランド３２との間の結合は破壊し、そしてタフトまたは足５２および５４を含む全体の束４６はストランドから取れる。これは単一のタフトの損失よりいっそうパイル表面構造体において感知できるであろう。結合が強過ぎそして束が脆い部分を欠如する場合、１つのタフトを引くと、ストランドの回りに巻付けられた糸束はカーペットの裏材料から離れる方向にタフトストリングを多分引くことができる単位として作用することができる。
【００１８】
超音波結合は、例えば、ホーンに適用するエネルギー、ホーンと糸との間の圧力、および超音波ホーンの下で絞られる糸束が費やす時間を変化させることによって、コントロールすることができる。他の変数、例えば、ホーン先端の形状、超音波の周波数、および糸のフィラメントへの超音波エネルギーのカップリング剤（仕上げ剤）をまたコントロールすることができる。所定の糸についての結合法を変化させて異なる厚さを有する異なる密度の結合を生成して、所望の脆性を達成することができる。フィラメントを緊密に絞りそして超音波加熱するとき、結合の密な領域の密度は糸のポリマーの密度に近づくことができる。ある場合において、超音波ホーンと接触した側の束の密な領域のへりにおいて、多少のポリマー「フラッシュ」または「破片」の証拠が存在するとき、適切な釣り合い（脆い部分の強度と束対ストランドの強度との間）が発生することが観察された。例えば、２５００デニールの２プライの撚られたストランドは、４０ＫＨｚの周波数および１〜２ｍｉｌ／振幅において約１．０秒間、ホーンと糸との間の約５ポンドの力で超音波駆動装置を使用して結合したとき、結合強度より小さい脆性強さを有した。この用途においてよく働く超音波駆動装置は、デュケイン・コーポレーション（Ｄｕｋａｎｅ  Ｃｏｒｐ．）４１Ｃ２８トランスデューサーに接続された、４０ＫＨｚにおいて３５０ワットが可能なデュケイン・コーポレーション（Ｄｕｋａｎｅ  Ｃｏｒｐ．）４０Ａ３５１型電力供給である。デュケイン（Ｄｕｋａｎｅ）ブースターをまた使用することができる。
【００１９】
フィラメントを互いにかつストランドに結合するために束の圧縮部分に、超音波の結合以外の結合手段を使用することができる。このような手段は溶媒の結合または、例えば、ホットバーを使用する、熱的結合；あるいは溶媒、導電性および超音波の結合の組み合わせであることができる。
【００２０】
図８Ａは、脆い糸の強度および結合強度がコントロール可能なプロセスのパラメーター、例えば、超音波ホーンの圧力に関係づける方法を示す。このプロットは、図１の方法に従いアセンブリングしたナイロンのモノフィラメントの支持ストランドに取り付けられた、プライ撚りのナイロンカーペットについての制限された試験結果に基づく仮説の実施例である。曲線１６０は脆い糸の強度またはタフトの強度／超音波ホーンの圧力を示し、そして曲線１６２は結合の強度／ホーンの圧力を示す。両方の軸上の単位は力の単位である。タフトの強度について情報は、異なるホーンの圧力において作った試料を集めそして図８Ｂにおけるように単一の束４６の対向する端を引きそしてタフト５２または５４の１つを束から分離するときの力のレベルを記録することによって得ることができる。結合強度についての情報は、異なるホーンの圧力において作った試料を集めそして図８Ｃにおけるように１つの束、例えば、５４を引きそして密な部分６２における結合の破損による束４６をストランドから分離するときの力のレベルを記録することによって得ることができる。圧力が増加するとき、究極的にタフト５４は全体の束が分離する代わりに脆い部分１００においてストランドから分離し始め、そしてここで最大の結合強度が到達したと仮定する。
【００２１】
実施可能性が持続できない図１の方法についての上限および下限が存在する。下限１６４はホーン圧力の下限を表し、これより低い圧力において結合強度は非常に低いので、支持ストランドから分離しないでタフトをカッター４４で信頼性をもって切断することができない。上限１６６はホーン圧力の上限を表し、これより高い圧力においてマンドレル３０への結合において変位したポリマーの粘着を引き起こすことによって、結合はこの方法に対して崩壊的であるか、あるいは脆い部分は非常に弱いので、個々のタフトは切断の間にストランドから分離する。それぞれ、下限１６４と上限１６６との間に、この方法を実施してストランドへの結合において減少した糸の強度を有するタフトストリングを製造できるハッチング区域１６７である。
【００２２】
カーペットのためのパイル製品を作るとき好ましい操作区域は線１０８と１１０との間の１０７であり、ここでタフトの強度１６０は結合強度１６２より下であるが、最小タフトの強度レベル１７０より上に低下する。最小タフトの強度のレベルは、最終用途、例えば、カーペットにおいてすぐれたプルアウト抵抗のために要求されるレベルである。示した実施例において、タフトの強度は最大結合強度の約５０％〜１００％、あるいは好ましくは約６０％〜８０％である。脆いタフトの強度についての曲線１６０は糸強度に等しい結合前から開始し、結合強度が増加しそして糸が結合において圧縮されるとき約１７２において減少し始め、そして結合強度が最大に増加しそして糸が結合の密な部分においてさらに変形するとき１７４において結合強度より下に低下する。
【００２３】
図４Ａおよび図４Ｂは、マンドレル３０およびマンドレルキャップ１２０（図１において明瞭のために図示されていない）の詳細を示す。マンドレル３０はその長さに沿って延びてマンドレル３０の内側のストランド３２を運搬する通路３６を有する。キャリヤー１３４および１３６は、また、通路３６を通して運搬される。マンドレル３０の支持されない端に、ストランドおよびキャリヤーを通路３６から、それぞれ、マンドレル３０の外側うね４０、１４２および１５０に案内するプーリー１４４、１４６および１４８が存在する。低い摩擦の湾曲した表面は、また、ストランドおよびキャリヤーのためのガイドするとき作用する。キャップ１２０はマンドレル３０の端に取り付けられていて、うねに沿ったストランドおよびキャリヤーの案内促進しそして、とくにプロセスのアプセットの間において、マンドレルの支持されない端に向かって糸２０が動く傾向を制限する肩１５２を提供する。
【００２４】
図４Ｃは、マンドレル３０上のうね４０の上にストランド３２および糸２０を配置する方法を示す。案内表面１１９を有し、この表面はストランドの輪郭とかみ合って張力下にある間にそれを支持するので、ストランドはうねのいずれの側においてもスリップしない。ストランド３２について示すわずかに楕円形の形状について、うねの表面１１９はわずかに凹形に湾曲表面であり、これは、また、超音波結合の間にストランドが横方向に動くのを拘束する。この態様におけるマンドレルは３側面のプリズムであるので、糸２０がその上に曲がる夾角１２１は約４０°である。糸はテンショナー２４により引き起こされるわずかの張力および導管２６中の摩擦抗力下にマンドレル上に巻付けられるので、マンドレルおよびストランドに順応する。結合の間に、ストランドおよびそれに取り付けられた糸束の密な部分の断面はホーンおよびアンビルの表面により定められた形状を取ることができる。例えば、長方形のストランド３２は図４Ｃに示すようにわずかに凹形の表面１１９を有するアンビル３０により支持される；そして糸は平らな表面１１７をもつホーン４２により絞られる。結果は図２Ｂおよび図２Ｃにおけるストランド３２および密な部分６２の断面で見られる。丸い断面を有するストランドが図１のプロセスの中に供給されそしてすぐれた結合が生成されたとき、それは図２Ｂおよび図２Ｃに見出されるストランドおよび密な部分のほぼ同一の断面形状を生じた；ストランドの初期の丸い形状はもはや明らかでなく、そしてストランドおよび糸の密な部分は長方形の形状の断面を取った。
【００２５】
図７は本発明のタフトストリングを使用してカーペットの製造方法を示す。ドラム７８を、例えば、ドラムにおけるスロット８６の中の裏材料の端８２および８４をクランプすることによって、取り付けられた裏材料８０とともに回転するように構成する。外方に面する裏材料の表面８７は接着剤のコーティング、例えば、熱可塑性接着剤で被覆する。ブロック８８をドラムの回転軸に沿って横切りかつタフトストリングのガイド９０および加熱手段９２を支持するように設置して、タフトストリングとの接触の直前にあるいはそれと同時に熱可塑性接着剤を局所的に加熱する；このような加熱手段は熱空気噴射、放射ヒーター、火炎などであることができる。タフトストリング４５はリール９４から供給するか、あるいは図１のマンドレル３０から直接供給することができる。ドラム８０が時計回りに回転するとき、タフトストリングはガイド９０から引かれ、そして加熱手段９２は裏材料８０上の接着剤表面８７を局所的に加熱する。タフトストリングは熱接着剤と接触しそして裏材料に結合される。ブロックはドラム軸に沿ってゆっくり横切りそしてタフトストリングの螺旋の配列で裏材料表面上に堆積させ、螺旋の隣接する走行は密接に間隔を置いて位置するので、ちょうど適用したタフトストリングはその配列中の前に適用したタフトストリングに密接して横たわってパイル表面構造体を定める。タフトストリングがドラム軸の長さを横切った後、巻取りは停止し、そしてタフトストリングおよび裏材料のアセンブリーはドラム軸、例えば、線９６に沿って切断され、ここで２つの裏材料端はスロット８６において一緒になる。示すこの態様において、タフトストリングのみを９６において切断し、そして裏材料端を解放してアセンブリーを取り出すことが必要であるだけである。次いで、このアセンブリーをドラムから取り出し、そして平らに横たえてパイル表面構造体またはカーペットを形成することができる。この方法により製造されたカーペット製品は、カーペット内の糸のロットの変動を排除する同一のタフトストリングの異なる細長い部分からタフトストリングの隣接する列が来るという特徴を有する。例えば、約３．３ｏｚ／ｆｔ２の糸を有するカーペットは、まずストランドに沿って１５巻付け／インチおよび５／８インチの長さで巻付けられた、２３５０デニールの、２本のストランドの、プライ撚りの糸からタフトストリングを作り、次いでタフトストリングを裏材料上に５タフトストリング／インチのピッチで取付けることによって製造することができる。糸の大部分はストランドの上に現れているので、非常にわずかの糸が廃棄されるだけである。例えば、幅０．０５５インチのストランドでは、「廃棄の」糸の長さはストランドの回りに巻付けられる長さだけであり、これはこの実施例について２１／１６インチの束長さのうちの約１／１６インチ、すなわち、約４．７％である。これは、この場合について裏材料より下で糸の約７．５％を有する普通のタフテッドカーペットと比較して、糸の使用をいっそう効率よくする。
【００２６】
本発明のタフトストリングの多数の特徴は独特であり、そしてそれをパイル表面構造体の製造に使用するとき重要である。独特の幾何学的特徴はタフトストリングから作られる標準のカーペットの配列において独特のタフトの分布において反映される。タフティング機械で作られた普通の住宅用カーペットにおいて、糸をニードルバー上に等しく間隔を置いて位置する数１００本の針を通し、そして裏材料をニードルバーを過ぎて等しい増分で割出す。裏材料が停止したとき、針は裏材料を突き通し、そして裏材料を通して糸のループを運ぶ。次いで針を抜き出し、そして糸のループを残してタフトを形成するか、あるいはループを切断して個々のタフトの対から構成された切断パイル表面を形成する。このようなカーペット中の糸のタフトのよく知られた配列はいわゆる「釣り合った」配列であり、ここで針は１／１０インチの間隔（ゲージ）でありそして裏材料は１／１０インチの増分（ステッチ／インチ）で割出される。これは針の孔または糸のループの１０×１０の配列を生成する。ループが切断されるとき、個々のタフトの配列は１０×２０となる。カーペット工業において、タフトはタフテッドまたは織製カーペットの面を形成する切断または未切断のループとして定義される。本発明のタフトストリングを使用して、この同一のタフトの配列を作ることができることが望ましい。これは後述する独特の形状寸法により達成され、この形状寸法は遊離の糸束の直径に対して比として寸法の特徴を表すことによって「正規化」されて表されている。糸束の直径は、ことに切断パイルのカーペットの構成において、効率よい方法で床をカバーする糸の能力を扱うロットを有するパラメーターである。測定の反復可能性のために、糸束の直径は、測定を行うとき切断端のフレアが引き起こすことがある不明確さを回避するために、切断端から遠い糸束の１インチの長さの直線とされた区画の張力を加えない平均直径である。糸束の直径は、格子線をもつ顕微鏡または光学コンパレーター、例えば、オプチコム（Ｏｐｔｉｃｏｍ）製の「コリファイアー（Ｑｕａｌｆｉｅｒ）３０」を使用して反復可能に測定することができる。図１０はコリファイアー３０上の糸の観察を示す。切断端のフレアをもたない直線の糸の１インチの片（これは糸を感知しうる程度に圧縮しない非常に低い張力で直線とすることができる）を、コンパレーターの光路に位置した平らなブロック１８１の上部に配置する。２０×の倍率で、試料１８２をコンパレーターのスクリーン上の水平線１８４と整列させ、水平線１８４は試料のへりに沿ったピークおよび谷を通過する。この線を糸の反対の平均へりの位置１８６に動かし、そして動いた距離１８８を１インチの長さの試料の平均「直径」として記録する。これを供給糸のいくつかの試料を使用して反復して「直径」をさらに平均する。ストランドに沿って異なる直径の束が存在する場合、束の直径は異なる直径のパターンが反復する代表的な長さに沿ったすべての異なる束の直径の平均直径である。
束のピッチ／束の直径の比（Ｐ／Ｄ比）
これは糸束の直径と比較した支持ストランドの長さに沿って堆積された糸の隣接する束の間の距離（ピッチ）を記載する。本発明の独特の方法によると、製品はこの分野において教示される他の細長いパイル製品より非常に密な束の分布を有することができる。糸を支持ストランド上に巻付けるとき、ストランド上に束の高い密度を達成する少なくとも３つの方法が存在する：１つは直径がネックダウンするために十分な張力を糸束に加え、こうしてネックダウンした糸がストランドに沿って堆積接触するとき、ピッチは遊離の張力を加えない束の直径より小さい；他の方法は糸束の多数の層をストランド上に巻付けることである；そして第３は最初の２つの組み合わせである。前述のタフティング機械のカーペットに類似するカーペット作るとき、１／２０インチのピッチ（２０本の束／インチ）および約０．１１４”の直径の糸を使用することが望ましい。許容できる低い値のカーペット作ることができる最高のＰ／Ｄ比はＰ／Ｄ＝１．０であり、ここで束は束の直径に等しいピッチで間隔を置いて位置する。これは低い張力下に巻付けられかつストランドに沿って接触する糸を使用してなすことができる。タフトストリング法の本発明は１．０より小さいＰ／Ｄ比をもつタフトストリングの製造方法を教示する；したがって、本発明のタフトストリングのＰ／Ｄ比はＰ／Ｄ＜１．０すなわちＰ＜１．０Ｄである。好ましくは、Ｐ／Ｄ比は０．７より小さく、より好ましくはそれは０．５より小さい。本発明は切断タフトのフレアに頼ることを必要としないで密なパイルカーペットを可能として、細長いパイル製品から作られるカーペットにおいてすぐれた被覆を得ることができる；望ましいタフトの明確さおよび一体性が維持される。
【００２７】
Ｐ／Ｄ比は図１２Ａおよび図１２Ｂを参照するとさらに理解することができる。糸の束はストランド３２の遠い側にタフト、例えば、２０４ａ、２０６ａ、および２０８ａとして、そしてストランド３２の下に結合した束の密な部分、例えば、２０４ｂ、２０６ｂ、および２０８ｂとして示されている。図１２Ａを参照しそして隣接する束の密な結合した部分の間の接触した中心対中心の間隔すなわちピッチ２１０を見ると、ストランドに沿った束のピッチ「Ｐ」は最もよく理解される；タフト端は多少動きまわるのが自由であるので、タフト端の代わりにここで測定することが好ましい。束「Ｄ」の直径は張力を加えない束を横切る距離または直径７５で表される。多少の局所的変動が期待されるとき、１インチの長さに沿ってピッチを平均して代表数を得なくてはならないことがある。図１２Ｂは、ストランドに沿って束の多数の層が存在しそして束の結合の密な部分が互いにオーバーラップすることができるとき、ピッチを決定する方法を示す。束のタフト、例えば、２０４ａ、２０６ａ、２１４ａ、および２１５ａはストランド３２の上に示されており、そしてこれらの束について束の結合のオーバーラップした密な部分、例えば、それぞれ、密な部分２０４ｂ、２０６ｂ、２１４ｂ、および２１５ｂはストランド３２より下に示されている。ピッチ「Ｐ」はピッチ２１０でストランドに沿って連続的に配置された束の隣接する密な部分の間の距離である。もう一度、１インチの区画に沿った束の結合の数を平均して「Ｐ」について代表的な数を得ることが必要であることがある。ストランドに沿って異なる直径の束が存在する場合において、多分ピッチをかなり変化させ、ピッチは束の数の逆数／異なる直径のパターンが反復する代表的な長さで表される平均であろう。
支持ストランドの幅／束の直径の比（Ｗ／Ｄ比）
支持ストランドの幅は次の理由で本発明において重要なパラメーターである：
１）それが広過ぎる場合、それはカーペットの構造において望ましくない単一のタフトストリング上のタフトの間で見ることができる、２）それが広過ぎる場合、それはパイル表面構造体を作るとき隣接するタフトストリングの間の間隔を過度とであることがあるので、カーペット中の糸のタフトの密な配列を達成することができない、３）狭ま過ぎる場合、ストランド表面に糸束を結合するための区域は反復可能な強さ結合のために小さ過ぎることがありかつタフトストリングは糸束またはカーペットの裏材料への結合のために取り扱うことが困難であることがある。タフトストリング法の本発明は、狭い支持ストランドに糸束を信頼性をもって取り付ける方法を教示する。したがって、本発明のタフトストリングのためのストランドの幅は平均糸束直径より小さい、すなわち、Ｗ／Ｄ＜１．０、これはまたＷ＜Ｄと述べることができる。例えば、ストランド幅０．０５５”および束直径０．１１４”について、Ｗ／Ｄ比は０．４８である。好ましくは、パイル表面構造体におけるストランドのすぐれた隠蔽および隣接するタフトストリングの密接な配置のために、比Ｗ／Ｄは０．７より小さい。より好ましくは、Ｗ／Ｄ比は０．５より小さい。０．２８のＷ／Ｄ比を与える、０．０３２のストランド幅は、また、よく働くことが発見された。
【００２８】
Ｗ／Ｄ比は図２Ａを参照するとさらに理解することができ、ここでストランド幅「Ｗ」は７４として示されており、そして糸束を横切る距離すなわち直径「Ｄ」は７５として示されている。
ストランドの面積／束の面積の比（Ａｓ／Ａｂ比）
ある場合において、１．０より大きいＷ／Ｄ比は、例えば、小さい直径の糸束を支持ストランドの回りに多層の形態で形成の間に巻付けて小さいＰ／Ｄ比を提供しそして糸の大きい束を使用しないことを補償する、すぐれたパイル表面構造体を提供することができる。逆に、１．０より小さいＷ／Ｄ比は、大きい直径の糸束が狭いストランドに沿って間隔を置いて位置して小さいＰ／Ｄ比を提供する、すぐれたパイル表面構造体を提供することができる；補償するために、隣接するタフトストリングはカーペットの中に一緒に密接に位置することができ、それゆえ間隔を置いて位置する糸束を一緒にネスチングする。これらの場合において、本発明のタフトストリングはＡｓ／Ａｂ比を使用することによって設計することができ、ここで支持ストランドの単位長さの投影面積がその単位長さに沿って取り付けられた切断糸束端の面積の合計と比較する。ループパイルについて、糸を切断パイルにおけるように切断した場合、投影した面積が同一であると仮定する。ある長さに沿って種々の糸の直径をもつタフトストリングについて、前記長さに沿ったすべての異なるタフト直径についての面積を加えることによって合計の面積を計算する。
【００２９】
0003668724.tif 000002
Ｗ／ＤおよびＰ／Ｄの両方は１．０の限界に近づく、
次いで：
Ａｓ／Ａｂ＜２／πまたは０．６４
０．６４に等しいＡｓ／Ａｂは、支持ストランドが広くかつストランド上の束のピッチが大きい、すなわち、数本の束／単位長さが存在する場合を表す。幅０．０５５”のストランド取り付けられた２０本の束／インチの直径０．１１４”の束が存在する場合について、Ａｓ／Ａｂ比は０．１９である。支持ストランドの低い面積がタフト端の高い面積にを通して見ることができない密なパイル表面をもつ、高い値のカーペットを製造するためのタフトストリングについて、好ましくは、Ａｓ／Ａｂは０．３より小さく、より好ましくは０．２より小さい。
【００３０】
Ａｓ／Ａｂ比は図２Ａを参照するとさらに理解することができ、ここでストランドの幅「Ｗ」は７４で示されている。束のピッチ「Ｐ」は２１０で示されており、糸束の直径は「Ｄ」で７５で示されており、そしてストランドに沿った単位長さ「Ｌ」は７７で示されている。
【００３１】
図１３は、本発明のタフトストリングの１つの態様を設計するための面積の比の使用をグラフで記載する。Ｐ／Ｄについて方程式Ａｓ／Ａｂ＝２／π（Ｗ／Ｄ）（Ｐ／Ｄ）を解くと、次の解が得られる：
Ａｓ／Ａｂ＝２／π、Ｐ／Ｄ＝１／（Ｗ／Ｄ）について、
Ｐ／Ｄ＝（π／２）（Ａｓ／Ａｂ）／（Ｗ／Ｄ）
Ｐ／Ｄを垂直軸としそしてＷ／Ｄを水平軸としてこの方程式をグラフにすうと、図１３のグラフが得られる。Ａｓ／Ａｂ＜２／ｐｉである本発明のタフトストリングの態様について、Ｐ／ＤおよびＷ／Ｄの値は陰影区域２１８における曲線２１６より下に入るであろう。このグラフが示すように、Ｐ／Ｄについて高い値はより多くのタフトストリング／インチをカーペットの中に配置できるようにするＷ／Ｄについての相応してより低い値により補償することができる；また、Ｗ／Ｄについて高い値はストランドに沿ってより多くのタフト／インチが存在するＰ／Ｄについての相応して低い値により補償することができる。ほとんどのカーペットの構成について、それぞれ、破線２２０および２２２で示すように、Ｐ／Ｄは通常２．０を越えずそしてＷ／Ｄは４．０を越えず、最も好ましくはＰ／ＤおよびＷ／Ｄは１．０を越えない。また、Ｐ／ＤおよびＷ／Ｄについて多少非常に低い下限が存在することができ、ここで狭いストランド幅は取り扱いが困難であるか、あるいは小さい直径の糸の多数の層は取り扱いが困難であろう；しかしながら、このような限界は同定されてきていない。データの点２２４は高い値のカーペットについて前述したようにＡｓ／Ａｂ＝０．１９を示す。
脆いタフトの強度
本発明のタフトストリングのこの特徴は、前述したように、ストランドへの束の結合を単一のタフトのプルアウト強度が結合前にフィラメントの束の強度より小さいように要求通りに生成することができる、「フェイルセーフの」カーペット構造を製造するために有用であることができる。これにより、タフトストリング構造体がカーペットの裏材料から離れる方向に引かれる前にタフトが破損するように、タフトのプルアウト力を調節できる。下端において、タフトのプルアウト力はＨＵＤ（Ｈｏｕｓｉｎｇ  ａｎｄ  Ｕｒｂａｎ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｄｕｃｔ  ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ｆｏｒ  ｃａｒｐｅｔ）およびＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）により確立されたカーペットの用途についての通常の要件を越えるべきである。また、束がストランドから分離せず、これによりカーペットから２つのタフトを除去するように、単一のタフトのプルアウト強度はファブリックについての結合強度より小さいことが望ましい。これは次を可能とする独特の特徴である：１）タフトは通常の摩耗および引裂きに耐える、および２）タフトをプルオンする異常の力により引き起こされる損傷を最小とする。タフティング機械で作られた普通の切断パイルのカーペットにおいて、単一のタフト上の過剰の力は２つのタフトを含む束をプルアウトさせる。本発明の脆いタフトの特徴では、単一のタフト上の過剰の力は１つのタフトをプルアウトさせるのみであり、これによりカーペットへの損傷を最小とさせる。この特徴が望ましくないパイル表面の構造において、タフトの強度が束の結合強度に等しいか、あるいはそれを越えて増加するが、なを結合前の束フィラメントの強度より小さいように、本発明の方法を使用して結合を要求どおりに生成することができる。要約すると：
タフトの強度＜糸の強度
好ましくは：最小のプルアウト＜タフトの強度＜結合強度
脆いタフトの強度は、図８Ａ、図８Ｂ、および図８Ｃを参照すると、さらに理解することができるであろう。
カーペットにおけるタフトの分布
本発明のタフトストリングを使用して作られたカーペットは、カーペットの裏材料に隣接するか、あるいはタフトストリングの場合において支持ストランドに隣接するタフトの基部において検査したとき、タフトの独特の分布を有する。図１１Ａは、タフティング機械で製造し切断したパイルカーペットのタフトの基部を表し、そして裏材料の平方インチの中のタフトの分布を示す。裏材料の上部表面におけるタフトの基部は円１９０で表されている。裏材料の中に各針の孔の中に２つのタフトが存在するので、それらは対として分布して見えることに注意すべきである。対は１０×１０の配列でそれぞれＸおよびＹ方向においてタフトの対の間の間隔１９２および１９４で配置されて、個々のタフトの１０×２０の配列を提供する。図１１Ｂは本発明のタフトストリングから作られた図７に示すカーペットのタフトの基部を表し、ここでＰ／Ｄ＜１．０でありそしてタフトストリングは間隔１９６で５／インチで堆積られている。図１１Ｂは裏材料の１平方インチにおいて図１１Ａと同一の個々のタフトの１０×２０分布を示すが、タフトの分布は普通のカーペットと異なる、すなわち、ＸおよびＹの両方の方向において間隔を置いて位置する対にに対して、列はＸ方向のみにおいて間隔を置いて位置する。支持ストランドの上部表面におけるタフトの基部は円１９８により表されている。タフトは、それぞれ、支持ストランド上のタフトの間およびタフトストリングの間の間隔２００および２０２によりＸ方向において分離された、Ｙ方向における接触した列の配列として現れる。Ｐ／Ｄ＜１．０、すなわち、タフトのピッチはタフトの直径より小さいので、Ｙ方向において接触したタフトの間の間隔は存在しない。これは独特の分布であり、タフティング機械で製造したカーペットでは不可能である。なぜなら、針は問題ではない間隔を置いて離れた位置において裏材料に常に侵入しなくてはならないからである。このような独特の分布は、ことにパイル表面構造体がＹ方向に湾曲した表面の上に堆積されるとき、タフトにより裏材料のよりすぐれた隠蔽を生ずることができる。  図５Ａ〜図５Ｄは、細長いパイル製品とアセンブリングしてパイル表面構造体、例えば、カーペット、ことに床について切断パイルカーペットを製造するために有用である４つの異なる裏材料９９ａ、９９ｂ、９９ｃおよび９９ｄを図解する。裏材料をフック／ループ型ファスナーにおいて有用なフックアセンブリー、例えば、Ｆｉｓｃｈｅｒへの米国特許第４，７７５，３１０号（ここに引用によって加える）に記載されているものに類似することができる。例えば、図５Ａは突起部分１０２ａをもつ支持体１００ａからなる裏材料９９ａを示し、突起部分１０２ａは細長いパイル製品のみ支持ストランドとかみ合うオーバーハング部分１０４ａを有する。突起部分は平の支持体上にＸおよびＹ方向で均一な配列で配置されており、ここで突起の間の間隔１０３および１０５（図１５Ｃ）は両方の方向においてほぼ同一であり、そしてその間隔は細長いパイル製品、例えば、本発明の細長いパイル製品を受け入れるのために十分に広い。
【００３２】
図６Ａ〜図６Ｄは、それぞれ、図５Ａ〜図５Ｄの裏材料の中に挿入された本発明の細長いパイル製品（タフトストリング）の端面図である。タフトストリング４５は，ストランド３２がオーバーハング部分１０４ａと支持体１００ａとの間に存在するまで、隣接する突起部分１０２ａの間にプレスされる。突起する部分は、合理的な力で、束をストランドの回りに曲げてストランドを受け入れるために十分に離れて位置する；そして偶発的除去力に抗してストランドおよび束のアセンブリーをしっかり保持するために一緒に十分に密接している。間隔は、また、他のタフトストリングのアセンブリーが、隣接する突起部分の間に配置されたとき、表面全体を通じて均一なタフトの分布を有する連続的パイル表面構造体を形成するようにものである。突起部分１０２ａは柔軟性であってタフトストリングのアセンブリーの挿入を促進する。オーバーハング部分１０４ａは、タフトストリングのアセンブリーとかみ合って除去に抵抗するように設計されている。支持体、突起部分およびオーバーハング部分、すなわち、裏材料は、好ましくは、低いコストのリサイクルのために糸およびストランドと同一である同一材料から作られ、そして好ましくは単一の部分として成形される。支持体、例えば、１００ａは好ましくは取り扱いの間にパイル表面構造体の望ましくない伸長を防止するために十分に剛性である。裏材料は裏材料を床または壁表面に取付ける前に裏材料をタフトストリングとアセンブリーすることができるか、あるいは裏材料をまずについて／壁表面に取付けそしてタフトストリングを現場でアセンブリングすることができる。裏材料が床に永久的に取り付けられる場合、それをタフトストリングのアセンブリーと同一材料から作る必要性は重要性に劣る。なぜなら、それはタフトストリングとともにリサイクルされないであろうからである。タフトストリングは突起部分、例えば、１０２ａの配列で種々の方向に配置することができる。なぜなら、図５Ａの場合において、オーバーハング部分はすべての方向に突起部分から延びているからである。突起部分の間隔およびタフトストリングにおいて使用されるストランドの柔軟性に依存して、種々の長さのタフトストリングを裏材料上に湾曲した配列、対角線配列、あるいは直交する配列で配置して、異なる色またはテキスチャーのタフトストリングを有する異なるデザインをつくることができる。
【００３３】
図９は図１の変更されたバージョンを示し、ここでマンドレル３０はマンドレル支持体２９により垂直に配向されていることを示し、そして支持ストランド３２ａ、３２ｂおよび３２ｃはマンドレル３０のすべての３つのうね４０、１４２および１５０に供給される。１またはいくつかの糸長さ、例えば、２０ａ、２０ｂおよび２０ｃはガイド２６から供給されてマンドレルの回りに巻付けられる。超音波ホーン４２ａ、４２ｂおよび４２ｃはマンドレルの回りに取付けられていて、それぞれ、うね４０、１５０および１４２上の糸をプレスして、糸を支持ストランド３２ａ、３２ｂおよび３２ｃに結合する。カッター４４ａは糸を切断するので、糸はマンドレルから３本のストランドおよび接続された糸の配列１８０として解放することができる。補助カッター４４ｂおよび４４ｃはさらに配列を切断して、巻取装置４１上に一緒に巻取られることが示されている３つの細長いパイル製品（タフトストリング）４５ａ、４５ｂおよび４５ｃを形成する。このような配置は図１のプロセスの生産性を増加する。マンドレルを変化させてより多くのうねを含めることによって、なおより多くのタフトストリングを製造する他の変法は可能である。
【００３４】
細長いパイル製品において使用する糸はマルチフィラメントのストランドであり、ここでフィラメントは互いに「接続」されている。フィラメントを少なくとも約１回／インチのレベルで撚って結合（ことに超音波結合）を増強するフィラメントの交錯を形成することができるか、あるいはフィラメントをインターレースして交錯を形成することができる。糸は一緒にプライ撚られるマルチフィラメントの２本またはそれ以上のストランドからなることができる。プライ撚りは「真の」ＳまたはＺストランドおよびプライ撚りであるか、あるいはＳおよびＺストランドおよびプライ撚りが交互しかつプライの中に結合しそしてストランドの撚りが逆転する逆撚りであることができる。好ましくは、逆撚りの糸は、米国特許第５，０１２，６３６号に記載されているように撚りを逆転する前に、諸撚糸の中に結合を有する。糸は好ましくはストランドと同一の組成を有する熱可塑性ポリマーから作り、こうして接着剤を使用しないで糸およびストランドを結合できるようにする。糸は好ましくはカーペット糸として普通に使用される、けん縮した、嵩高の、熱処理した糸から作られる。糸のフィラメントは中空である種々の断面を有し、そして静電防止剤などを含有することができる。糸は超音波結合を促進する適用された仕上げ剤を有することができる。糸は好ましくはナイロンポリマーである。糸は溶媒、超音波、または加熱で結合可能であるポリ（アリールエーテルケトン）またはポリアラミドまたはメタ−アラミドであることができる。
【００３５】
細長いパイル製品において有用なストランドは、種々の断面形状、例えば、正方形、長方形、楕円形、長円形、円形、三角形、多裂片、平らなリボン様などを有することができる。ストランドは糸に結合することができ、そして結合がストランドの延伸のために過度に応力を受けないように十分な伸びの安定性をもたなくてはならない。製品がその意図する用途、例えば、裏材料の支持体への取り付けのために取り扱い可能であるように、ストランドは製品に対して十分な安定性を提供しなくてはならない。ストランドはモノフィラメント、複合構造体、シース／コア構造体、強化構造体、または撚ったマルチフィラメント構造体であることができる。ストランドは好ましくは取り付けた糸と同一の組成を有する熱可塑性ポリマーから作り、こうして接着剤を使用しないで糸およびストランドを結合できるようにする。ストランドは好ましくは細長い方向に配向された分子構造を有し、そして湿分の獲得または適度の温度変化のために延伸方向に低い寸法変化を有するポリマーである。支持ストランドは好ましくはナイロンポリマー、例えば、イー・アイ・デュポン社（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ＆  Ｃｏ．）製のハイテン（ＨｙｔｅｎＲ）である。
【００３６】
ストランドのアスペクト比（高さ／幅）は、タフトストリングが安定でありそしてカーペットの中に取り付けそして家具または高いヒールの靴による重い荷重に暴露されたとき先端を上にしないように、１より小さくあるべきである。また、超音波結合法において、厚いストランドは薄いストランドより多いエネルギーを吸収するので、超音波法は効率が低い。しかしながら、ストランドがカーペットの製造に必要な引き続く加工工程において取り扱いが困難となるので、ストランドの厚さはそれほど薄くすべきではない。例えば、図５Ａ〜図５Ｄに示す裏材料では、突起部分に取り付けられたオーバーハング部分の間にストランドを強制的に入れることができるように、多少の剛性がストランドにおいて要求される。０．１〜１．０のアスペクト比は本発明において使用するストランドについてよく働くであろう。厚さ１９ミルである幅５６ミルのストランドは、０．３４のアスペクト比を与え、よく働き、本発明のタフトストリングを使用して作ったカーペットの試料においてアセンブリングされた。
【００３７】
ループパイルの細長いパイル製品または単一のタフトの細長いパイル製品を製造する本発明の別の態様が存在する。図１４Ｂは２ループの細長いパイル製品２３０の断面を示し、この製品は３本の支持ストランド２３１、２３２、および２３４および糸の複数の束、例えば、２つのループ２３８および２４０で配置された束２３６を有する。この製品２３０は裏材料上で他の２ループの製品と組み合わせて、ループのパイル表面を有するパイル表面構造体を作ることができる。２ループの製品２３０は図１４Ａに断面で示す中空マンドレル上に作ることができる。糸２０は供給源から供給されそしてマンドレル２４２の回りに巻付けられ、マンドレル２４２は、図１におけるシステムに類似して、それぞれ、うね２４４、２４６および２４８に沿って、支持ストランド２３１、２３２および２３４を案内する。糸はすべての３本のストランドにうねにおいて結合され、次いでストランド２３１および２３４の間の位置で切断されて巻付けられた糸をマンドレルから取り出す。製品２３０を形成するために、図１４Ｂに示すように接続する糸をループに曲げることによって、ストランド２３１および２３４を再配向してストランド２３２と整列させることができる。
【００３８】
１ループのパイル製品２５２を製造する本発明の細長いパイル製品の別の態様は図１５Ｂに示されており、ここで糸束２５５のループ２５６により接続された２本の支持ストランド２５４ａおよび２５４ｂが存在し、これらの支持ストランドは本来単一のストランド２５４であった半分から作られる。同様に、この１ループの製品は裏材料上で他の１ループの製品２５２、または２ループの製品２３０と組み合わせて、ループパイル表面を有するパイル表面構造体を製造することができる。１ループの製品２５２は図１５Ａに断面で示す中空マンドレル２５８上で作ることができる。糸２０はマンドレル２５８の回りに巻付けられ、マンドレル２５８は、図１におけるシステムに類似する、支持ストランド２５４９およびキャリヤーストランド２６０を、それぞれ、うね２６２および２６４に沿って案内する。糸はうね２６２上のストランド２５４にのみ結合し、次いで位置２６６で切断し、これにより結合した糸およびストランド２５４を切断して製品２５２をマンドレルから分離できるようにする。これはストランド２５４を糸束２５５により接続されたままである等しいストランド２５４ａおよび２５４ｂに分割する。ストランド２５４ａおよび２５４ｂは、それらを裏材料に取付けてループパイル表面を形成するとき、図１５Ｂに示すように間隔を置いて分離させることができる。
【００３９】
本発明の細長いパイル製品のなお別の態様は図１５Ｃに示す１ループの製品２５２の切断パイルのバージョンであり、ここで図１５Ｂのループは位置２６８において切断され、これにより、それぞれ、タフト、例えば、支持ストランド２５４ａおよび２５４ｂに結合した２５５ａおよび２５５ｂを有する複数の束を有する、１対の１タフトの切断パイル製品２７０ａおよび２７０ｂを製造する。これらは図１５Ｂに示すように裏材料上に配置して、切断パイル表面をもつパイル表面構造体を作ることができ、切断パイル表面は特別の効果のためにタフトに優先的な「しぼ模様」を有することができ、そしてストランド２５４ａおよび２５４ｂを直接のオーバーヘッドの眺めから隠蔽するために好ましいことがある。本発明のこの１タフトの形態は本発明の細長いパイル製品の基本的「建築用ブロック」を形成し、これはストランドの周囲上のある位置に固定されたフィラメントの複数の束を有するストランドからなり、各束はストランドから外方に延びかつ前記位置に対して接線方向の参照平面とある角度を形成するタフトを有し、そして各束はフィラメントが一緒に結合しそしてその位置でストランドに結合した密な部分を有する。  本発明を自動化装置、例えば、図１の装置で製造されるとして記載したが、本発明は、また、手動的手段または任意の他の適当な手段により製造できることが考えられる。例えば、図１８において、糸２０は、それぞれ、うね２８８および２９０に沿ってテープまたは他の方法で所定位置に保持された支持ストランド２８４および２８６を有する、薄い長方形のマンドレル２８２の回りに手により巻付けることができる。糸が所定位置に存在した後、超音波ホーン２９２は糸に沿って進行し、うね２８８および２９０の回りに曲げられて、糸をストランド２８４および２８６に結合することができる。次いで、糸はカッター２９４によりマンドレル２８２の両側でストランドの中央で切断することができる。このようにして、２つのタフトストリングのアセンブリーは容易に作ることができる。単一のタフトストリングのアセンブリーのみを望む場合、第２のストランドを１つのうねに沿って省略し、そして糸束をそのうねに沿って切断するか、あるいはアセンブリングした糸およびストランドを切断しないでマンドレルからすべらせて取り出して、ループパイルのタフトストリングを形成する。マンドレルは、タフトストリングを使用すべきカーペットと同じ広さである長さ２９６を有することができる。
【００４０】
糸の巻付けを促進するために、マンドレルを回転可能なチャックに取付け、そして糸は回転するマンドレルに沿って横切ることができる。横切るクロスヘッドをもつ旋盤は、マンドレル上に糸を配置するために有用に使用することができる。最も一般的意味において、１本の前もって切断した糸の束をマンドレルのへりの上に１回曲げ、そして束を結合して巻付け工程が必要でないようにすることによって、製品をまた作ることができる。次いで、本発明の細長いパイル製品を製造すう最も簡単な方法は：細長い支持ストランドをフィラメントの複数の束とストランドの周囲に沿ったある位置において接触させ；フィラメントの束をストランドに沿ったそれらの位置に対して接線方向の参照平面に対してある角度で曲げ；フィラメントを互いに結合して、フィラメントが一緒に結合されている密な部分を束の中に形成し、そしてストランドに沿ったその位置においてストランドに結合することからなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】細長いパイル製品を製造する方法の線図である。
【図２】図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃは、本発明の細長いパイル製品の斜視図および異なる端面図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、本発明のパイル製品についての別の端面図である。
【図４】図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは、本発明の細長いパイル製品の製造において有用な支持マンドレルの断面端面図および側面図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｄは、張出し部分をもつ突起部分を有する支持体の略斜視図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｄは、図５Ａ〜図５Ｄに表した支持体に取り付けられた細長いパイル製品の端面図である。
【図７】図７は、本発明の細長いパイル製品からカーペットを製造する方法の概略的図解である。
【図８】図８Ａは、タフト強度および結合強度／超音波ホーンにより発揮された圧力に関するグラフであり、図８Ｂおよび図８Ｃは、力を加えて強度を試験することを図解するパイル製品の略線図である。
【図９】図９は、複数のパイル製品を同時に形成する方法の線図である。
【図１０】図１０は、パイル糸の直径を測定する１つの方法を示す線図である。
【図１１】図１１Ａは、タフティング機械で製造したカーペット中のタフトの分布の簡素化表示であり、  図１１Ｂは、本発明のタフトストリングから製造されたカーペットの簡素化表示である。
【図１２】図１２Ａは、単一層でストランドに結合した束を示すタフトストリング支持ストランドの中心に沿った断面の簡素化表示であり、図１２Ｂは、オーバーラップの関係でストランドに結合した束を示すタフトストリング支持ストランドの中心に沿った断面の簡素化表示である。
【図１３】図１３は、本発明の概念の例示を促進するためのＰ／Ｄ対Ｗ／Ｄの比のグラフである。
【図１４】図１４Ａは、マンドレル上の２ループのパイル製品を製造する方法の概略的図解であり、図１４Ｂは、２ループのパイル製品の概略的図解である。
【図１５】図１５Ａは、１ループのパイル製品を製造する方法の概略的図解であり、図１５Ｂは、１ループのパイル製品の概略的図解であり、図１５Ｃは、図１５Ｂの１ループのパイル製品から形成された単一のタフト切断パイル製品の概略的図解概略的図解である。
【図１６】図１６は、回転するリングおよびガイドを使用するマンドレルの上に糸を巻付ける別の態様の線図である。
【図１７】図１７は、マンドレルから中心からはなれて間隔を置いて位置する別の導管を使用して複数の糸を巻付ける別の態様の線図である。
【図１８】図１８は、細長いパイル製品を製造する方法の線図である。
【符号の説明】
２０  糸
２２  源
２４  テンショナー
２６  中空導管
３０  マンドレル
３２  支持ストランド
３６  通路
４０  うね
４２  超音波ホーン
４４  カッター
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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