(57)【要約】【課題】  本発明は、捲縮を有するトウを簡便な手段で高倍率に拡幅して、薄くて均一に拡幅された品質の良いトウを生産性も良く製造できる、トウの拡幅装置及び拡幅されたトウの製造方法に関する。【解決手段】  走行する捲縮を有するトウに対して、周期的にテンションを加えるテンションバーが設けられ、このテンションバーが必要に応じ多段に設けられ、又は凹凸を有する棒状体や湾曲バーやエクスパンダーロール、ウインスロール、エアー噴出装置、静電荷付与具等の他のトウ拡幅手段と組み合わせて使用されるトウの拡幅装置と、ニードルパンチ加工された捲縮を有するトウに周期的にテンションを加えることによる拡幅されたトウの製造方法。【選択図】   図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行している捲縮を有するトウに対して、周期的にテンションを加え、該トウの有する捲縮を伸長させ、テンションが除かれる際に捲縮を復元させる作用を有するバーが設けられていることを特徴とする、トウの拡幅装置。
【請求項２】
前記テンションバーが、張力遮断具を介して複数個設けられていることを特徴とする、請求項１記載のトウの拡幅装置。
【請求項３】
前記テンションバーと、
前記トウにテンションが加わっている時に突起部がトウに貫入し、トウのテンションが弛緩時には、突起部がトウから離れるように配置され、かつ、トウに貫入している突起部が拡幅されて行くトウの幅方向に往復移動する凹凸部を有する棒状体と、
からなることを特徴とする、請求項１記載のトウの拡幅装置。
【請求項４】
前記テンションバーが、拡幅されて行く前記トウの幅方向に設けられた一対のバー上を該トウがＺ状に走行しており、かつ、この一対のバーが周期的にほぼ半回転運動を繰り返すことにより、走行するトウに対して周期的にテンションが加えられるＺバーであることを特徴とする、請求項１記載のトウの拡幅装置。
【請求項５】
前記テンションバーが、下記のａ−ｅの他の拡幅手段と組み合わされていることを特徴とする、請求項１記載のトウの拡幅装置、
ａ．湾曲バー、  ｂ．エクスパンダ―ローラ、  ｃ．ウインスロール、
ｄ．トウの流れ方向に対してほぼ直角方向にエアーを噴出するエアー噴出手段、
ｅ．静電荷付与手段。
【請求項６】
前記拡幅装置により拡幅されたトウが、収縮され熱処理されて自己の有する捲縮をさらに嵩高にされる、収縮熱処理装置を有することを特徴とする、請求項１記載のトウ拡幅装置。
【請求項７】
捲縮を有するトウにニードルパンチ加工が施されてフィラメント間が絡合された絡合トウに対して、周期的にテンションを加え、トウの有する捲縮を伸長させ、テンションが除かれる際に捲縮を戻す作用を有するバーによって拡幅されることを特徴とする、拡幅トウの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トウ巾を拡幅する手段に関し、特に、簡便な装置で高倍率に拡幅して、薄くて均一に拡幅されたトウを、生産性も良く製造できる、トウの拡幅装置及び拡幅されたトウの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トウは、紡績糸等の原料として量産されている極めてコストの安い繊維である。そして、そのトウを切断して短繊維の形態で、乾式不織布や湿式不織布の原料としても大量に使用されている。しかし、短繊維としてしまうと、不織布の強度は短繊維間の絡合強度に依存し、本来の繊維がもっている強度、伸度を失ってしまう。そこで、トウの状態のまま不織布として用いる試みがなされている。その一つとして、トウを拡幅して直交不織布（特開昭４８−５００８０号等）や多軸不織布（特開２００１−２７１２５９号）の原料とされている。本発明は、簡便な装置で高倍率に拡幅でき、薄くて均一に拡幅でき、生産性も良いトウの拡幅装置を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭４８−５００８０号（第１頁、第１、２図）。
【特許文献２】特開２００１−２７１２５９号（第１頁、第１図）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、簡便な手段で高倍率に拡幅でき、薄くて均一に拡幅でき、生産性も良いトウの拡幅装置及び拡幅されたトウの製造手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のトウの拡幅手段としての特徴を下記に示す。本発明は、走行している捲縮を有するトウに対して、周期的にテンションを加えることによってトウの有する捲縮を伸長させ、テンションが除かれる際に捲縮を復元させる作用を有するバーが設けられていることを特徴とするトウの拡幅装置に関する。また本発明は、前記テンションバーが、張力遮断具を介して複数個設けられていることを特徴とする、前記トウの拡幅装置に関する。また本発明は、前記テンションバーと、前記トウにテンションが加わっている時に突起部がトウに貫入し、トウのテンションが弛緩時には、突起部がトウから離れるように配置され、かつ、トウに貫入している突起部が拡幅されて行くトウの幅方向に往復移動する凹凸部を有する棒状体と、からなることを特徴とする、前記トウの拡幅装置に関する。前記テンションバーが、拡幅されて行く前記トウの幅方向に設けられた一対のバー上をトウがＺ状に走行しており、かつ、この一対のバーが周期的にほぼ半回転運動を繰り返すことにより、走行するトウに対して周期的にテンションが加えられるＺバーであることを特徴とする、前記トウの拡幅装置に関する。また本発明は、前記テンションバーが、下記のａ−ｅの他の拡幅手段と組み合わされていることを特徴とする、前記トウの拡幅装置に関する、ａ．湾曲バー、ｂ．エクスパンダ―ローラ、ｃ．ウインスロール、ｄ．トウの流れ方向に対してほぼ直角方向にエアーを噴出するエアー噴出手段、ｅ．静電荷付与手段。また本発明は、前記拡幅装置により拡幅されたトウが、収縮され熱処理されて自己の有する捲縮をさらに嵩高にされる、収縮熱処理装置を有することを特徴とする、前記トウ拡幅装置に関する。さらに本発明は、捲縮を有するトウにニードルパンチ加工が施されてフィラメント間が絡合された絡合トウに対して、周期的にテンションを加え、トウの有する捲縮を伸長させ、テンションが除かれる際に捲縮を戻す作用を有するバーによって拡幅されることを特徴とする、拡幅トウの製造方法に関する。
【０００６】
本発明は、トウの拡幅手段に関する。トウ（ｔｏｗ）とは、ＪＩＳの繊維用語「紡績原料の１種で、きわめて多数のフィラメントをそろえた束」と定義されており、本発明におくるトウも、このような「きわめて多数のフィラメントの束」の意味で使用する。なお、本発明におけるフィラメントとは、本質的に連続した細い繊維で、約５０ミリメータ以下である短繊維とは区別される。さらに、本発明の原料となるトウのフィラメントは、捲縮されたものであることを要する。捲縮は、クリンパーボックスによる捲縮やコンジュゲート法による捲縮が望ましいが、他の機械的手段による捲縮であってもよい。
【０００７】
トウは、通常の紡績用原料として使用する場合は、トウタルのｄｔｅｘが数百万ｄｔｅｘの束状のものが使用されている。しかし、本発明の原料となるトウとしては、上記の範囲のトウばかりでなく、数千ｄｔｅｘから数万ｄｔｅｘのものも使用され、一定幅の束状のものとして提供される。
【０００８】
本発明に使用される原料トウを構成するフィラメントの繊度は、１０ｄｔｅｘ以下で、であることが望ましく、３ｄｔｅｘ以下がさらに望ましい。１０ｄｔｅｘを越えると繊維が剛直になり、拡幅が困難になるからである。
【０００９】
本発明に使用されるトウは、いわゆる短繊維製造を目的としたトウ製造法に限定されるものではなく、不織布製造のスパンボンドダイス、メルトブローダイス、フラッシュ紡糸ダイス等から紡出されるフィラメントを延伸することにより製造することもできる。要は「きわめて多数のフィラメントをそろえた束」であればよい。
【００１０】
本発明におけるトウが、融点を異にするポリマーからなるコンジュゲートフィラメントまたは混合フィラメントを使用することができる。コンジュゲートフィラメントは、カサ高性や風合いを出すことに有効であり、また低融点成分が接着成分として働き、熱エンボスや熱圧着により、フィラメント間や層間の接合に利用することができる。 また、融点や収縮率を異にするフィラメントを混合した混合フィラメントトウも、カサ高性や風合いを出すこと等に有効であり、また低融点成分フィラメントが接着成分として働き、熱エンボスや熱圧着によりフィラメント間や層間の接合に利用することができる。コンジュゲートフィラメントがサイドバイサイド型であることより、潜在捲縮、顕在捲縮をもたらし、本発明の捲縮フィラメントとして使用することができる。これらのフィラメントの別のタイプとして、異径断面フィラメントや分割型フィラメントも使用できる。
【００１１】
本発明に使用されるトウは、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、アクリルニトリル、ポリビニルアルコール等の有機合成繊維からなるトウが使用される。または超高強度ポリエチレン、アラミド、ポリアリレート等の高性能、高機能繊維のトウも使用できる。本発明における原料トウが、廃プラスチックを主原料樹脂として紡糸されたものが利用できる点に特徴がある。  
【００１２】
本発明の拡幅手段は、走行しているトウに対して、周期的にテンションを加えるテンションバーが設けられていることを特徴とする。周期的にテンションを加えることにより、走行するトウは緊張してトウが有する捲縮が伸長し、テンションが緩められると、伸ばされた捲縮が元に戻される。これが繰り返されることにより、走行するトウは徐々に拡幅されて行く。テンションバーは、走行しているトウの幅方向に配されたバーで、走行するトウに対して周期的に押し付けることで、トウに周期的にテンションを加えて行く。
【００１３】
このテンションバーは、複数個設けられていることが望ましい。このようにテンションバーを複数個設ける場合、これらのテンションバーの間に、拡幅されて行くトウの幅方向に設けられた張力遮断具が設けられ、複数個のテンションバーに作用するテンションを遮断されることが望ましい。遮断具を介さずに直接多段にテンションバーを設けると、テンションバー相互間のテンションが相互に影響し、拡幅効果が少なくなる場合がある。その遮断具の例として固定バーがあり、その固定バーがトウの表面を摺動するように配置されている。他の遮断具の例として、ニップロールによって前後のテンションを遮断することができる。
【００１４】
本発明におけるテンションバーの一つの形態として、Ｚバーがある。Ｚバーは、拡幅されて行くトウの幅方向に設けられた一対のバー上を、トウがＺ状に走行しており、かつ、この一対のバーが軸を中心に周期的にほぼ半回転運動を繰り返すことにより、走行するトウに対して周期的にテンションが加えられるＺバーが使用される。Ｚバーは、簡便な装置であるにもかかわらず、走行するトウに対して緊張と弛緩のテンション差を大きくとることができる。
【００１５】
本発明のテンションバーは、他のトウ拡幅手段と組み合わせて使用することによって大きな効果をもたらす。その他の拡幅手段の一つとして、テンションバーによるトウのテンションが加えられている時には、突起部がトウに貫入し、トウのテンションが緊張時には、突起部が離れるように配置されている凹凸を有する棒状体がある。そして、このトウに貫入している突起はトウの進行方向に対して直角方向に移動するように構成されている。この凹凸部を有する棒状体は、トウの拡幅に寄与するばかりでなく、拡幅されたウェブの均質化、すなわち均し効果がある。  
【００１６】
本発明のテンションバーは、ａ．湾曲バー、ｂ．エクスパンダ―ローラ、ｃ．ウインスロール、ｄ．トウの流れ方向に対してほぼ直角方向にエアーを噴出するエアー噴出手段、ｅ．静電荷付与手段などと組み合わせることによっても、拡幅効果を大きくすることができる。それぞれの形態および特質は、図の説明において行う。  
【００１７】
本発明の拡幅装置の最終工程として、拡幅されたトウが収縮され熱処理されて自己の有する捲縮をさらに嵩高にされる、収縮熱処理装置を有することが望ましい。本発明の拡幅手段によりトウが拡幅されていく過程で、少しずつではあるが、自己の有する捲縮が伸長されて、拡幅トウの有するカサ高性が低下する場合がある。拡幅トウを直接不織布として使用する場合など、カサ高性が要求される場合があり、このような収縮熱処理装置があることが求められる。熱処理は熱風チャンバー中で行われることが多く、熱風温度は、トウを構成するフィラメントの軟化点以上で融点以下であることが好ましい。    
【００１８】
捲縮を有するトウに対して、ニードルパンチ加工が施されると、フィラメント間が絡合（絡み合うこと）される。この絡合トウに対して、周期的にテンションを加え、トウの有する捲縮を伸長させ、テンションが除かれる際に捲縮を戻す作用を有するバーによって拡幅を行うことができる。ニードルパンチ加工とは、ウェブに対して鉤針を往復運動（パンチ）させる加工である。フィラメントが絡合されたトウを用い本発明のテンションバー方式の拡幅手段を使用することで、非常に高倍率で均質に拡幅されたトウを実現することができた。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のトウ拡幅手段は、簡便な装置であるにもかかわらず高倍率に拡幅できる点に特質がある。また、拡幅されたウェブの均質性が高いことにも特徴がある。このように高倍率に拡幅でき、しかも均質であることは、薄くてムラの少ない拡幅ウェブとすることができる。このような薄くてムラのない拡幅ウェブは、短繊維の塊が生じ難く、また、カットミスが少ないので、短繊維製造用のトウウェブとして高品質なものである。また、薄くてムラのない拡幅ウェブは、そのまま不織布として使用する場合や、直交不織布や多軸不織布の原料として使用する際の、非常に質の良いウェブとなる。電荷が与えられた拡幅されたウェブは、エレクトレット加工された不織布として、そのままフィルター等としても使用される。さらに、本発明の拡幅手段は、シンプルな機構で無理がなく、生産性の高い拡幅装置となる。
【００２０】
本発明の図１の拡幅装置を３段回使用し、巾３０ｍｍの未拡幅トウ束を３２０ｍｍに拡幅できた。また、本発明の図２のＺバーと凹凸を有する棒状体との組み合わせを使用し、さらにＺバー拡幅を３段階行うことで、巾３０ｍｍの未拡幅トウ束を１１００ｍｍに拡幅することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のテンションバーの作用機構を示す側面図。
【図２】本発明のテンションバーがＺバーである場合の作用機構を示す側面図。
【図３】本発明の凹凸を有する棒状体の原理を示す装置の側面図（Ａ）と正面図（Ｂ）。
【図４】本発明のテンションバーと組み合わせて使用される湾曲バーの斜視図。
【図５】本発明のテンションバーと組み合わせて使用されるエキスパンダーロールの斜視図。
【図６】本発明のテンションバーと組み合わせて使用されるウインスロールの概念図。
【図７】本発明のテンションバーと組み合わせて使用されるエアー噴出手段を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態について図面により説明する。図１は、本発明のテンションバーの作用機構を原理図で示す。捲縮を有するトウ１がターンロール２、３上を走行している。この走行しているトウに対して、テンションバー４が周期的に上下している。テンションバー４は、走行するトウの幅方向に渡っており、固定したバーであってもローラであてもよい。テンションバー４が４ａの位置では、トウにテンションが加えられ、トウが有する捲縮が伸長する。テンションバーが４ｂの位置では、トウのテンションが緩められ、伸ばされた捲縮が元に戻される。これが繰り返されることにより、走行するトウは徐々に拡幅されて行く。ターンロール４を出たトウ１は、ニップロール５ａ、５ｂによって引き取られて行く過程で、上下するダンサーローラ６により、走行するトウに過度のテンションが加わらないように、過度テンションを逃がすようにしてあることが望ましい。このようなテンションバー（図２に示すＺバーでも同様）は多段に設けることが好ましく、その場合は、多段のテンションバー間には、張力遮断具（固定ロールやニップロール等）が設けられて、それぞれのテンションバー間のテンションが伝わらないようにすることが望ましい。
【００２３】
図２は、本発明のテンションバーがＺバーである場合の例を示す側面図である。（Ａ）図はトウ１のテンションが緩い場合で、（Ｂ）図は、トウ１にテンションが加えられた場合である。拡幅されて行くトウ１は、トウ１の幅方向に渡って設けられた一対のバー１１ａ、１１ｂ上を走行している。この一対のバー１１ａ、１１ｂは、（Ａ）図の位置から（Ｂ）図の位置へ軸１２を中心に周期的にほぼ半回転することにより、走行するトウ１に対して周期的にテンションが加えられる。バー１１ａ、１１ｂは、固定のバーであっても、回転するローラであってもよい。図（Ｂ）にみられるように、トウ１がバー１１ａ、１１ｂ上をＺ状に走行することからＺバーと呼ばれる。
【００２４】
図２は、他の拡幅手段である凹凸を有する棒状体１３をＺバー１１ａ、１１ｂと組み合わせて使用する場合も示してある。凹凸を有する棒状体１３は、突起部１４を有し、図（Ｂ）においてトウにテンションが加えられている状態では、その突起部１４が走行するトウ１に貫入する。（Ａ）図において、Ｚバー１１ａ、１１ｂによるトウ１のテンションが弛緩時には、凹凸を有する棒状体１３は、トウ１から離れている。この凹凸を有する棒状体１３の全体が、トウ１の幅方向に直動ガイド１５（商標名ＬＭガイド）により往復運動している。この凹凸を有する棒状体１３の幅方向の往復運動は、トウ１の拡幅に寄与するばかりでなく、拡幅されたウェブの均質化にも寄与する。
【００２５】
図３は、図２に示した凹凸を有する棒状体１３を示し、（Ａ）図は側面図、（Ｂ）図は正面図を示す。モータＭの回転で、カム１７に連結している凹凸を有する棒状体１３がレール１６上を直動ガイド１５に沿って拡幅されていくトウの幅方向に往復運動する。それに従い、凹凸を有する棒状体の突起部１４も往復運動するが、図２に示したように、突起部１４は、トウ１が緊張状態でトウに貫入した状態で往復運動する。凹凸を有する棒状体と表現したが、形状は板状であってもよく、突起部を有することで凹凸を構成する形状であればよい。また、凹凸を有する棒状体の対応としては、棒状体に線状物をらせん状に巻いたものも使用することができる。
【００２６】
図４は、 本発明のテンションバーと組み合わせて使用される湾曲バー２１の斜視図を示す。トウ１は、既にテンションバーである程度拡幅された状態で、ターンロール２２、２３間で湾曲バー２１によりさらに拡幅される。拡幅されたトウ２４は、熱風チャンバー２５に導かれ、収縮熱処理される。収縮の程度は、熱風チャンバー２５の後のニップロール（図は示していない）とトウ１が送りだされてくる速度の差でコントロールされる。
【００２７】
図５は、本発明のテンションバーと組み合わせて使用されるエキスパンダーロール２６を示し、図４の湾曲バー２１と同様の態様で使用される。図では湾曲しているロールを示したが、ゴムが直線状に伸縮するフラットエキスパンダーも使用することができる。
【００２８】
図６は、本発明のテンションバーと組み合わせて使用される一対のウインスロール２７、２８を示す。ウインスロールは、布の染色装置等で使用される布送り用回転型枠であるが、本発明では、それを１対で使用し、回転する１対のウインスロール２７、２８の間にトウ１を走行させることでトウを拡幅させる。ウインスロールは、型枠２９ａ、２９ｂ間に多数のバー（又はロール）３０ａ、３０ｂ（図示されていない）、３０ｃ、・・・が挿し渡されている。本発明で使用されるこの１対のウインスロールは、拡幅効果もあるが、拡幅されたトウウェブの均質化（均一に拡幅されている状態にすること）ことにも非常に有効である。
【００２９】
図７は、本発明のテンションバーと組み合わせて使用されるエアー噴出手段の原理図を示す。トウ１の幅方向に多数のエアーノズル３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、・・・から噴出されるエアーが、ローラ３２上を走行するトウ１に向かって吹きつけられる。この噴出するエアーの拡散作用でトウ１が拡幅されていく。このエアーノズルの位置に、高電荷付与具を配置することでも、荷電されたフィラメントが相互に反発してトウ１を拡幅することができる。この場合、ロール３２又は３３は、高電荷付与具の電荷（例えば正電荷）とは逆の電荷（負の電荷）が与えられていることが望ましい。これらのエアー噴出手段や高電荷付与手段は、本発明のテンションバーと組み合わせることで高度の拡幅が実現できる。このような高電荷を与えられた拡幅されたトウは、そのままエレクトレット加工不織布として、フィルター等に使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の拡幅手段によって得られるトウの拡幅ウェブは、短繊維を製造する場合に用いられるばかりでなく、直接、不織布としても用いられ、またトウの直交不織布や多軸不織布の原料として使用される。
【符号の説明】
【００３１】
１：トウ、    ２、３：ターンロール、    ４ａ、４ｂ：テンションバー、
５：ニップロール、  ６：ダンサーロール。
１１ａ、１１ｂ：Ｚバーを構成する一対のバー、  １２：軸、    
１３：凹凸を有する棒状体、  １４：突起部、    １５：直動ガイド
１６：レール、    １７：カム、    Ｍ：モータ。
２１：湾曲バー、    ２２、２３：ターンロール、    ２４：拡幅されたトウ、
２５：熱風チャンバー。  ２６：エキスパンダーローラ。
２７、２８：ウインスロール、    ２９：型枠、    ３０ａ、３０ｂ：バー。
３１：エアーノズル、    ３２、３３：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】
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【図６】
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【図７】
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