(57)【要約】【課題】交互に撚られた糸に接合を作る。【解決手段】各接点に隣接して形成された接合があり撚りの第１の半サイクルは接合内に伸びかつ撚りの第２の半サイクルは接合の一方の端部において始まり、接合内の２４．５ｍｍ（１インチ）当たりの撚り数が接合に隣接した撚りの第１の半サイクルの２４．５ｍｍ（１インチ）当たりの撚り数より大きい交互撚りの糸。【選択図】　図１
2004044066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２４．５ｍｍ（１インチ）当たり多数の撚りを有する撚りの第１の半サイクルであって撚りの第２の半サイクルが後続し両者間に反転接点を有する前記撚りの第１の半サイクルの長さ方向区間において交互方向に撚られた複数のストランドから形成された交互撚りの糸にして、各接点に隣接して形成された接合があり撚りの第１の半サイクルは接合内に伸びかつ撚りの第２の半サイクルは接合の一方の端部において始まり、接合内の２４．５ｍｍ（１インチ）当たりの撚り数が接合に隣接した撚りの第１の半サイクルの２４．５ｍｍ（１インチ）当たりの撚り数より大きい交互撚りの糸。
【請求項２】
接合内の２４．５ｍｍ（１インチ）当たりの撚り数が接合に隣接した撚りの第１の半サイクルの２４．５ｍｍ（１インチ）当たりの撚り数より少なくも２０％大きい交互撚りの糸。
【請求項３】
撚りの第１の半サイクルであって撚りの第２の半サイクルが後続し両者間に反転接点を有する前記撚りの第１の半サイクルの長さ方向区間において交互方向に撚られた複数のフィラメントのストランドから形成された交互撚りの糸にして、各接点に隣接して形成された接合があり撚りの第１の半サイクルは接合内に置かれそして撚りの第２の半サイクルは接合の一方の端部において始まり、前記接合が
接合の両端の中間にあって接合の一方の横方向の縁から接合の他方の横方向の縁に伸びている長手方向部分であって撚られたストランドのフィラメントが緩く集められかつ隣接フィラメントに関して自由に動くことができ、これにより接合に柔軟部分を提供する前記長手方向部分
を備えた交互撚りの糸。
【請求項４】
長手方向部分の長さが撚られた糸の平均直径の４０％より大きい請求項３の交互撚りの糸。
【請求項５】
１方法で下撚りされた糸ストランドが第１の量を一緒に撚られ、撚られた糸は糸の撚り方が変えられて撚りが反転されるより前にストランドを接合連結するように接合される交互撚り糸の形成方法であって、
少なくも１本の糸ストランドが別のストランドの上に重なり更に別のストランドの下に重なる撚り糸を、互いに軸方向で可動の対向面間に位置決めし、位置決めされたストランドを接合連結するために前記対向面の方向と一致した方向でストランドを圧縮し、そして前記対向面間におけるストランドの横方向運動を防ぐと同時に平衡した拡張を許す
諸段階を含んだ方法。
【請求項６】
位置決めが、実質的に平坦であり、互いに平行であり、かつ前記運動方向とは直角である対向面間で行われる請求項５に定められた方法。
【請求項７】
位置決めが撚り糸のストランドに張力を与えることを含む請求項５に定められた方法。
【請求項８】
撚り糸が接合されるより前にストランドの一緒の撚りの第１の量を増加する段階を更に備えた請求項５に定められた方法。
【請求項９】
組み合っているアンビル面と向かい合った超音波励起ホーンとの間の通路内を動いている複数のストランドより撚られた糸を接合する装置であって、前記両面は互いに近づき遠ざかり動くことができ、ストランドの一方が他方のストランドの上に重なり次いで下に重なる前記装置にして；前記ホーンの実質的に平坦な端部の面であって、前記通路の一方の側でこれと隣接する位置に置かれ、かつストランドの下側重なりがすぐ後続するストランドの上側重なりのカバーする距離より長い前記通路方向における前記ホーン面；前記アンビルの実質的に平坦な端部の面であって、前記位置において前記通路の前記一方の側とは反対側に置かれ、かつ前記ホーンの前記面と直接向かい合う前記アンビル面；前記通路における横方向の運動を防ぐと同時に接合中に糸の平衡した拡張を許す手段を持った前記ホーンとアンビルの一方又は双方の前記面；及び、前記ホーンとアンビルの前記対向面間の前記通路内で前記糸を位置決めする手段を備えた装置。
【請求項１０】
前記アンビルの面は互いに平行でかつ糸の経路と平行な２個の側溝を有し、前記側溝は外側の縁と内側の縁とを有し、前記外側の縁間の距離は糸の直径に等しいか又はこれより大きく、内側の縁間の距離は糸の直径の３０％から６０％である請求項９の装置。
【請求項１１】
前記アンビルの面は、前記ホーンの端部の平坦な端面の下方に置かれかつ糸の経路を横切る方向にされた少なくも１個のスロットを有し、前記スロットは糸の経路に沿って前記糸の直径の４０％より大きい幅を有する請求項９又は１０に定められた装置。
【請求項１２】
横方向運動を防ぐと同時に平衡した拡張を許す手段が浅くて丸みの付けられた溝である請求項９に定められた装置。
【請求項１３】
横方向運動を防ぐと同時に平衡した拡大を許す手段が粗くされた平面である請求項９に定められた装置。
【請求項１４】
組み合っているアンビル面と向かい合った超音波励起ホーンとの間の通路内を動いている複数のストランドより撚られた糸を接合する装置であって、前記両面は互いに近づき遠ざかり動くことができ、ストランドの一方が他方のストランドの上に重なり次いで下に重なる前記装置にして；前記対向したホーンの面とアンビルの面の一方又は双方にスロットを設け、このスロットが前記糸の経路を横切って置かれかつ糸の直径の４０％より大きな糸の経路に沿った幅を有する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
長さ方向区間において交互方向に撚られた複数のストランドから形成された交互撚りの糸、その方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
米国特許第４８７３８２１号、第５００３７６３号、及び第５０１２６３６号は、交互に撚られた糸が撚りの第１の半サイクルで撚られ更に撚りの第２の半サイクルのために撚りが反転されるより前に、撚られると同時に接合される方法の装置及び糸製品を説明する。糸は超音波ホーンとアンビルとを使用して接合され、このアンビルは糸の単ストランドの直径よりやや大きい幅及び複数の一緒に撚られた糸の組合せ直径とほぼ等しい深さの細長いスロットを持つ。ホーンはアンビルのスロットの幅に狭い間隙で適合する厚さ寸法の狭い長方形のブレード状であり、この間隙は複フィラメント糸のストランドの個々のフィラメントの直径より少し大きい。この配列により撚り糸に接合部分が作られ、この部分は一般にＵ字形断面を有し、Ｕの両側は少数の緩やかに集められたフィラメントを有し、そしてＵの底辺は多数の密に詰められたフィラメントを持つ。これらの特許は、糸の２本又は３本のストランド間に超音波接合部を作り、ストランドは撚られたストランドの周囲の周りに実質的に拘束され、更に超音波エネルギーを適用している間に小さく圧迫されることを教示する。圧縮された総てのフィラメント間に接合連結が生ずる。上述の完了した接合における緩やかに集められたフィラメントは、密に適合しているホーンのブレードとアンビルのスロットとの間に要求される最小間隙内に適合するものだけである。接合用工具は、可動の工具の運動方向、及び横方向、即ち可動工具の運動方向に直角な方向で糸を拘束する。
【０００３】
引用特許の方法及び装置は、設備が新しくかつ正確に調整されたときは強固な接合を作る。しかし、使用中に、密に適合しているホーンとアンビルとの間の整列が悪くなりかつ摩耗が生ずるという問題がある。アンビルスロットの両側との接触により、ホーンブレードの幅は通常の使用で１５％−３０％摩耗して圧縮されるフィラメント数を減らしかつ連結されたフィラメントだけがホーンの下で圧縮される。ホーンの角は摩耗作用により鋭くされ、この鋭い角と接触する糸フィラメントは切断されるであろう。こうして、この摩耗が接合を劣化させる。弱い接合に隣接して糸ストランドの撚りが反転される場合は、ストランドの撚り力がこの貧弱な接合を剥離させるに十分に強いことがしばしば生ずる。このことは、接合が接合工程のためまだ温度が高く柔らかい場合に特に真である。また、貧弱な接合はフィラメントを弱くし、従って糸の進行に使用される引張り力が、ストランドの幾つかを接合部において破断させるに十分であることがある。これは狭いアンビルスロット内で接合が瞬間的に付着した場合、又は糸が後で処理される場合に発生する可能性がある。破断されたストランド又は剥離された接合は工程上の問題を起こし、かつこれはカーペット組織内に使用されることの多い最終の交互撚り糸製品には容認できない。ストランドが撚り方向の逆転部の隣接部で一緒に保持されない「接合欠け」は、ストランドに１０ｃｍ（数インチ）程度の撚りの戻りを許し、カットパイル編みのタフトカーペットのほつれた筋を作る。
【０００４】
引用特許で教示された接合は糸に「固い」部分も作る。これは、接合領域を通じてポリマーが軟化され再結晶したものである。良好な接合における接合連結は、使用されるストランドのフィラメントの大多数を含む。緩く集められたフィラメントの大きな画分を有しかつカットパイルカーペットに房を作ったときに目立たない「より柔らかな」接合に対する要求がある。固い接合は、カーペットを作るときにタフト機で交互撚りのパイル糸が使用されるとき不利益な場合がある。ときには、房付け用の針が最初のカーペット基布を貫通しているときに針の目に接合部がちょうど入ることがある。この場合、接合部が基布を通るように強制されるので、糸は接合の端部において大きな応力を受ける。このため接合部において糸の破断が生ずる可能性がある。米国特許第５１７９８２７号は柔らかい接合を説明するが、接合連結されたフィラメントはごく少数でありかつこの方法は管理が困難であり、従って結果的に接合は失敗することがある。或いはホーンが摩耗すると、固いことの多い別の接合が作られる。この方法は上述のような密に適合したホーンとアンビルと使用するので信頼性が問題である。
【０００５】
房付け用の針が基布を貫通するとき、この針の目にちょうど入った接合が曲がるであろう柔軟な接合に対する要求がある。かかる柔軟な接合は、接合がカットパイルカーペットの房に現れたときに見にくいという利便もまたある。この接合は縮みかつ曲がり更にカットされた非接合の房と非常に似た緩いフィラメントの外見を持つべきである。
【０００６】
略述すれば、摩耗及びホーンとアンビル構成要素の整列に鈍感な接合方法であって、かつ破損することなく大きな剥離力及び引張り力に耐える、より強靭な接合を信頼性高く作る接合方法に対する要求がある。より柔軟な接合でありかつ緩く集められたフィラメントの大きな画分を接合に有する接合された交互撚りのパイル糸に対する要求がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一方のストランドが他方のストランドの上に重なり更に下に重なるような状態で糸を対向している面と面との間に位置決めし、対向面の運動の方向で糸を圧縮し、更に横方向の運動を防止すると同時に糸の平衡した拡張を許して撚りを反転させるより前に交互に撚られた糸に接合を作る方法である。
【０００８】
本発明は、第１のストランドが他のストランドの上に重なっている一緒に接合連結されたフィラメントの第１の高密度領域、第１のストランドが他のストランドの下に重なる一緒に接合連結されたフィラメントの第２の高密度領域、及び第１と第２の領域の間にあって第１のストランドが他のストランドと横並びに配列された第３の領域を有する接合である。この第３の領域は少数のフィラメントが接合連結され密度が小さい。１実施例では、接合部における撚りの強さは非接合の糸における平均の強さより大きい。
【０００９】
接合の別の実施例においては、接合部の中間の長さ部分があり、ここで、結合を横切るフィラメントは緩やかに集められそして隣接フィラメントと自由に相対運動し、これにより接合部に柔軟な部分を提供する。別の実施例では、緩やかに集められたフィラメントの大きな画分が接合の両側に沿ってあり高密度領域のフィラメント分は最小にされる。緩く集められた部分の平均幅は接合の総平均幅の４０％以上である。
【００１０】
この新規な接合は、使用中に摩耗する密な適合の部品を必要としない用具により作ることができる。１実施例においては、この用具は超音波で作動される円柱状のホーンよりなり、これは実質的に平坦なアンビル面と向かい合った実質的に平坦な端部面を有し、これらの面の一方又は双方は、接合中、糸の平衡した拡張を許しかつ横方向の運動を防止する手段を有し、更に対向面が合うように動くときこれらの間で糸を圧縮するように糸を位置決めする手段を持つ。位置決め用手段は面の縁の糸案内、又は面に狭い間隔を空けておかれた糸案内とすることができ、糸の張力が位置決めを支援する。
【００１１】
【実施例】
図１を参照すれば、巻縮されたカーペット用の複数フィラメント糸のストランド１０ａ及び１０ｂが、供給包装体１２ａ及び１２ｂからバッフル板１４の穴１４ａを通ってフィニッシュアプリケーター１７上方のテンショナー１６に取り上げられ、更に全内容が引用文献としてここに組み入れられた米国特許第５１７９８２７号に詳細に示されたようなトルクジェット又は撚り用ジェットに入る。制御器２４により制御される空気弁２２により、圧縮空気がトルクジェット２０の２個の通路に入れられる。トルクジェット２０は、テンショナー１６とトルクジェット２０との間の領域で糸１０ａと１０ｂとを方向を入れ替えながら撚る。ストランドは互いに撚り合ってトルクジェット２０から離れるときは撚り糸３０を形成し、更にこれらは前進運度が停止された間に周期的に圧縮されかつ超音波ホーン２６とこれに組み合わせられたアンビル２７とにより互いに接合される。実質的にトルクジェット２０の１個の通路である１個のブースタートルクジェット２８が超音波ホーン２６の後方に置かれ、英国特許第２０２２１５４号に説明された方法で糸の撚り作業を支援する。次いで、撚り糸３０は、米国特許第５１７９８２７号に開示された方法で糸３０を掴みかつ制御器２４により管理されたサイクルで糸を加速させ減速させるプラーロール４０を通過する。希望するならば、撚り糸３０における瞬間的張力を検知する張力変換器３２をジェット２８とプーラーロール４０との間に置き、サイクルの自動式又は手動式の制御を支援するためにこの変換器の出力を使用することができる。もし、帯電防止糸のような糸を追加する場合は、トルクジェット２０の出口を通っている糸の間に設けられた案内を通して包装体１３から糸を供給することができる。撚り糸３０は、更に多くの供給包装、バッフル板の穴、テンショナー、及びトルクジェット通路を単に追加することにより、図示の２本撚り以上の糸から構成することができる。更に、特別な効果のために２本又はそれ以上の糸を１個のトルクジェットに供給することができる。
【００１２】
図２において、糸３０は、撚り方向の逆になったＳ撚り区域とＺ撚り区域の連続した状態で示される。撚りの反転長さＬＲは接合に近接した反転節点５０間の距離である。糸の交互の撚りの完全サイクルには隣接した２個の反転長さ部分が含まれ、その一方はＳ撚りであり他方はＺ撚りである。
【００１３】
テンショナー１６とトルクジェット２０との間のＬ１で示された距離が一つの区域を形成し、トルクジェット２０と超音波ホーン２６との間の距離Ｌ２は別の区域を形成し、更に超音波ホーン２６と取上げロール４０との間の距離Ｌ３は第３の区域を形成する。
【００１４】
次いで、糸３０は、これを包装に直接巻き取り、或いはこれを重なり又は連続渦巻状の糸５４の形で移動ベルト５２上に置くレイダウン装置５０に直接送ることができる。次いで、ベルト５２は糸の渦巻５４を加熱トンネル５６内に運び、飽和蒸気で糸を撚り糸の形にセットする。トンネルの出口側の端部５８において、糸３０はベルトから取り上げられ、包装体６０に巻かれる。同時に複数の撚り糸３０を加熱トンネル５６を通して移動させることができる。
【００１５】
撚り作業及び節点固定作業は間欠的であり続く作業は連続的であるため、次段の一定速度装置の前に短時間用の滞留装置を設けることが望ましい。最も簡単な手段は間歇進行運動要素と連続運動要素との間に長い自由距離を設けることである。交互の撚りがばねとして作用するので、糸自体が滞留装置として作用する。別の短時間滞留装置は機械式のダンサーロール、或いは２個の側板の間で糸に横方向の空気流を与えて長さ方向の張力が小さい期間中は糸を反らせ張力の大きい期間中は糸を解放する空気式システムとすることができる。
【００１６】
制御装置２４は、分散型制御器、及び図１に示されたように接続された被制御要素を有するプログラマブル制御器より構成することができる。線２４ａがブラケット内の諸要素への数本の接続線を表す。糸の撚り及び接合の作業及び整合の特徴、及び図１のシステムの遂行のための制御システム及びハードウエアは、引用特許に詳細に説明されかつここに注目すべき本発明の主題ではない。その詳細は別の撚り糸の形成技術の熟練者には既知であるので繰り返されないであろう。
【００１７】
図３及び４は、図１の円柱状の先端２６ａを有する超音波ホーン２６及び組み合わせられたアンビル２７を更に詳細に示し、超音波ホーン２６は、アンビルが軸線２７ｂに沿って垂直方向に動かされたときアンビル２７と組み合う。アンビル２７の面２７ａはホーン２６の作動面２６ｂと向かい合う。それぞれ３１ａ及び３１ｂで示された前後のテーパー付き案内面がアンビル２７の糸の経路３１に沿って互いに揃えられ、糸をホーンとアンビルとの対向面間で案内する。面２７ａが接合のために糸を支える。破線２７ｃはアンビル面２７ａにおけるホーン先端２６ａの軌跡を示す。ホーン先端２６ａの幅又は直径２５は撚られた糸３０の束の直径よりかなり大きく、テーパー付き案内３１ａと３１ｂの最大幅２９は糸を適切な接合位置に案内するに十分な幅である。撚り糸３０は、普通は図３の面内で真っすぐな経路内を動き、かつホーン２６の先端２６ａの真下に置かれる。節点を固定すべきときに、アンビル２７が上昇し、アンビルに沿った経路３１に従っている撚り糸３０と組み合う。アンビル２７が上昇して糸３０と組み合ったときに糸を対向面２６ａと２７ａとの間に位置決めするように、案内３１ａと３１ｂには、撚り糸の直径より僅かに小さな幅までのテーパーが付けられる。アンビル２７は軸線２７ｂに沿って上昇し続け、糸３０は面２７ａとホーン２６の先端２６ａとの間で圧縮され、この先端は作動させられて撚り糸を加熱してストランド１０ａ及び１０ｂのフィラメントを接合連結する。ホーンとアンビルとは、これらが撚り糸３０を圧縮するように互いに組み合ったとき糸を拡げる。撚り糸の束のこの拡がりは糸の経路３１の周りで実質的に平衡を取られる。図示のアンビルとホーンの場合は、平衡された拡がりは対向面に沿うが、狭い対向アンビル面を使用する後述の別の実施例では拡がりは対向アンビル面の縁より先のいかなる方向にも生じ得る。特に対向面の一方が糸の直径より小さな狭い幅のものである場合は、撚り糸の糸の経路３１から離れる横方向運動を防ぐことが必要である。撚り糸の圧縮は、ストランドの重なりが最大である撚り糸の中心線に沿って生ずることが必要であり、中心線から離れると重なりの量は著しく減少する。アンビルの面２７ａのため、糸は圧縮中に拡がることができるが、撚り糸が圧縮又は超音波加熱のため糸の経路３１から外れた位置に横方向に動き又は滑ることのできる磨かれた表面は好ましくなく、この面は糸と摩擦で組み合うように少なくも糸の経路に沿って２７ｄで示されたように粗面にされることが好ましい。よい仕事のための鋼のアンビル上の粗さ４０６から２５４００μｍ（１６から１０００マイクロインチ）が見いだされた。約６３５０μｍ（約２５０マイクロインチ）の粗面が好ましく、糸のためいかなる経常的な摩耗が生じても、なお良好な接合をもたらすであろう。ホーンの面２６ａも同様に粗くすることができる。驚くことに、糸を円周方向で束縛し又は総てのフィラメントを確り纏める必要無しに良好な接合が得られる。ストランド相互の撚りがフィラメントを十分に一緒に保持し、従って結束に必要な纏めが生じ、ストランドはホーンとアンビルの対向面間で重なる（即ち、上下に重なる）。糸を円周方向で束縛する必要がないため��ホーンとアンビルとが密に適合する要求がなくなり、このため従来技術のホーンブレードの密な適合及びアンビルスロットとの不定期な接触により生ずる摩耗が無くなり、強く信頼し得る接合が得られる。
【００１８】
ホーンとアンビルの対向面間における糸の横方向運動を防ぐと同時に平衡した拡張を許すその他の手段が可能である。一つの代置可能な実施例は、アンビル２７の面２７ａに、糸の経路３１に沿って浅くて長い丸い溝を置くことである。図５及び６はかかる変更例を示し、これでは変更されたアンビル４１２が浅い溝４１６で示される。溝４１６は、圧縮及び超音波加熱中の糸の横方向運動を許すと同時に平衡した拡張を許す。溝の面は粗くしてもよいし、或いはしなくてもよい。溝の幅４１７は、撚られたストランドの束の直径より僅かに広くすべきである。溝の深さ４１９は、撚られたストランドの束の直径４２１の２０％以下とすべきである。溝の深さ約０．２０３ｍｍ（８ミル）で幅２．０３２ｍｍ（８８ミル）の直径３．１７５ｍｍ（１／８インチ）の溝面が、直径約１．２７０−１．５２４ｍｍ（５０−６０ミル）の束とうまく仕事をすることが見いだされた。この溝内の張力のかかっている糸は、接合中、対向しているホーンとアンビルとの面間に位置決めされた糸を保持するであろう。好ましくは、溝は、アンビルの端部上で曲がっている糸の位置決めを助けるためにアンビル２７のように端部にテーパー付き案内を持つことができる。撚り糸３０は、アンビルが糸３０と組み合いホーン４１８に近寄るように上昇するとき対向しているホーンの面４２０とアンビルの溝４１６の面との間に位置決めされる。ホーンとアンビルとを通り、更に１０ａのような１本のストランドが１０ｂのような別のストランドと重なった場所で糸を通る断面が選ばれる。部分１０ａａと１０ｂｂとは、各ストランドのフィラメントが断面の表面を越えて互いに撚られたときのフィラメントを示す。溝４１６の長手方向軸線に沿って、一方のストランドの他方と関係する部分は糸の撚りのために変化するが、撚りのピッチと糸の経路に沿ったホーンの長さとは、図５に示されるように、１０ａのような一方のストランドの１０ｂのような他方のストランドとの重なりが常に少なくも２回発生するようなものである。
【００１９】
図６は糸を制御された量だけ圧縮するようにホーンに押し付けられたアンビルを示す。圧縮量はアンビルをホーンの方に上昇させるために使用される低摩擦空気式アクチュエーター１１１（図１）の空気圧により制御し得る。アンビルは動き得るように取り付けられ、かつばねが圧縮力を決定するようにアクチュエーターの端部にばねで支持される。糸の断面は、これが満たすように一緒に圧縮されて図示される。撚り糸のストランド１０ａと１０ｂとは、アンビル４１２の溝４１６内では自由に拡がるが、溝４１６の丸い面により横方向の運動は拘束され糸を溝の中央に向けようとし、これにより糸を糸の経路に沿って位置決めして保持する。各ストランド１０ａ及び１０ｂを形成しているフィラメントはホーン４１８からの超音波エネルギーにより加熱され対向しているホーンの面４２０とアンビルの溝４１６の面との間で圧縮される。中央部分４２８より先のストランド端部のフィラメントは、これらが接着接合するに十分には圧縮されず、即ち、これらは互いに確りとは接着しない。糸の長さに沿ってストランドが互いに重なっていない部分は、通常は、接着連結もされない。これは、２本のストランドが重ねられた関係で置かれる代わりに横並びに置かれたときは、対向している面４２０と溝４１６の面との間で行われた圧縮作用がこの２本のストランドを互いに一緒に圧縮しないためである。また、横並びになっている糸の厚さは重なったときにおけるより小さく、従ってストランドの最も厚い部分がアンビルの上昇を停止させるため、きつくは圧縮されないであろう。図３と４、及び５と６のホーンとアンビルとは、糸を大きな横方向の運動なしに自由に拡がるように圧縮することができる。ホーンはアンビルとの密な間隙での整列を必要とせず、このため使用時におけるアンビルによるホーンの摩耗はなく、このため撚り糸における強くて信頼できる接合が得られる。ホーンは音響抵抗の小さな金属で作られることが好ましく、チタンとアルミニウムとは２種の適切な材料である。アンビルの糸と接触している部分は良好な耐摩耗性かつ非固着性を有する材料のものとすべきある。適切な材料は金属又はセラミックスである。
【００２０】
超音波変換器は、圧電式変換器がその高い電気−振動変換効率のため好ましいが、磁歪式又は圧電式のいずれかとすることができる。或いは、超音波ホーン及び変換器は、総寸法を小さくしかつより小型の接合用組立体を提供するために、これを一体型装置として作ることができる。
【００２１】
超音波ホーン２６により加えられる振動エネルギーは、周波数範囲を１６−１００ｋＨｚとすることができるが、好ましい共振周波数範囲は２０−６０ｋＨｚであり、そして最良の接合性能は約４０ｋＨｚにおいて得られた。ホーン２６の先端部の振幅は、ピークツーピークで０．０３８−０．０７６ｍｍ（０．００１５−０．００３０インチ）の範囲である。本方法の作業を通じて、撚られた糸の接合の開始以前に電力供給装置１０６（図１）により変換器に電力が送られ、接合中は５０−８０ワットの範囲で供給され、接合用先端において１５００Ｗ／ｃｍ２以上の電力密度を得る。極めて短い接合時間（＜５０ｍｓ）を得るためにはこの高電力密度が必要である。電力供給装置１０６は、ホーン２６への超音波エネルギーを急速に切断するスイッチを備える。
【００２２】
アンビルとホーンとの間で糸に圧力を加えている力は良好な接合を得るために重要な因子である。６．３５ｍｍ（１／４インチ）長さの接合を作るためには、各が約１２００デニールの２本撚りストランドでは約２．２７−４．５４ｋｇ（５−１０ポンド）の圧縮力がよく仕事をすることが見いだされた。運転時には、接合は、ホーンとアンビルとの間に位置した糸のストランドに圧力を加えることで開始される。ホーンには接合の開始より前にエネルギーが付与され、そのエネルギーは、加圧時間中、ホーンと結合される。良好な信頼し得る接合を確保するために、ホーンのエネルギーは、アンビルの後退により圧縮力が無くなるより前に、（糸の形式、糸のデニール、圧縮力、及び所要接合強さのような諸要因に依存した）予定時間後に遮断される。アンビルは、糸がいくらか冷却された後、例えば約２０ｍｓ後に後退させられる。アンビルの後退後、糸の撚り作業と前進とを再開でき、次の接合の準備としてホーンにエネルギーを与えることができる。これは、超音波エネルギーの遮断とアンビルの後退の遅延なしで完全に包含された接合を作ることが可能な「発明の背景」の部分において引用した諸特許の教示からの変更である。アンビルの後退及び超音波エネルギーの結合解除時における、従来技術のアンビルからスロットを取り去るための小型化された接合に対するある種の妨げは、拘束スロットを欠いた本発明のホーン及びアンビルに固有ではない僅かな冷却時間を作ることである。接合中に糸の加えられる張力がフィラメントの強化を助け、アンビルにおける撚られたストランドに位置決めを支援する。
【００２３】
試験方法
平均の撚り−試料対試料
平均の撚りを測定したいとき、実質的に２５ｃｍより長い節点間の糸の試料を切断し、一方の端部を図７に示された米国ニューヨーク州オレンジバーグのアルフレッド・サター・カンパニイ・インク製造のプレシジョン・ツイスト・テスターの回転式クランプ６５内に置く。クランプ６５から１２．７ｃｍの試料の他方の端部をクランプ６６に取り付ける。クランプ６６は重さ２０ｇの重垂６７で引張られ、かつ捩り方向では拘束されるが軸方向には自由に滑れる。次いで、クランク６８を撚りの全部が無くなるまで撚りをほどく方向に回転させる。長さ１２．７ｃｍの糸がこの状態に達するまでに要した回転数が計数器に示され記録される。次いで、１ｃｍ当たりの平均の回転数が計算される。
【００２４】
接合を含んだ糸の引張り強さ
超音波接合を含んだ糸の試料を、接合から両側に約１０ｃｍ（数インチ）の長さに切断する。一方の端部の両プライを引張り試験機の一方のジョー内で把持し、他方の端部の両プライを他方のジョーで把持する。試料が延ばされると、接合された節点が回転し、更にある荷重で糸のストランドの総てが接合において破断し、これを荷重対伸びのグラフにおける突然の低下として観察することができる。この試料は毎分５０．７ｍｍ（２インチ）の速度で引かれ、糸の破断するピーク荷重が決定される。接合を含まない撚り糸の保持力が破断まで試験され、この撚り糸の破断強さのパーセントとして接合における破断強さが計算される。グラム／デニールの単位の接合保持力を表すためにピーク荷重が撚り糸の総デニールと比較される。
【００２５】
剥離強さ
接合された撚り糸から単ストランドを剥がす力が接合の性能のよい指標である。ストランドが接合から完全に剥がれたとき、その力が接合の強さの指標である。糸がホーンとアンビルとにより不完全処理された場合には剥離力は小さく、従って接合の過早破損が生じかつ撚りの戻りが生ずるであろう。接合の完全剥離より前にストランドが破断した場合は、その力が接合された糸の引張り力の指標である。糸がホーンとアンビルとにより過処理された場合は、剥離力は大きくなるが、接合部におけるストランドは弱くなり過早の引張り破損を生ずる可能性がある。剥離力は、超音波接合部を含みかつ接合の一方の側に１３−１５ｃｍ（５−６インチ）、他方の側に約１３ｍｍ（約１／２インチ）の撚り糸を有する糸の試料を切ることにより決定される。個々のストランドが接合から離れるまで、好ましくは接合の撚りの固定された側の１３−１５ｃｍ（５−６インチ）の糸の撚りが戻される。１本のストランドを引張り試験機の一方のジョー内に置き、他方のストランドを他方のジョー内に置く。その他のストランドはいずれも自由に吊り下げる。帯記録紙式の記録機が機械に取り付けられ、荷重対伸びを記録する。試料は、毎分５０．７ｍｍ（２インチ）の速度で、ａ）糸の一方が接合から剥離され自由に回転できるまで引かれ、或いはｂ）糸の一方が破断するまで引かれる。最大荷重が接合の剥離強さとして記録される。この数字は、これを接合の比較のため、或いは単ストランドのデニール又は単ストランドの引張り強さとの比較のために直接使用することができる。
【００２６】
接合の信頼性
糸がカットパイルカーペットの製造に使用されるときは、接合の信頼性が非常に重要である。もし接合が破損すると、１０ｃｍ（数インチ）の糸が撚りから離れ、カーペットに房が付けられたとき糸にほつれた筋を作り、カットされた房つきの定義が失われる。カットパイルカーペットを房つきにするときに大きな製品のロスを避けるためには１０万分の１の接合故障率が容認可能と考えられる。糸の剥離強さが剥離強さ試料の標準偏差の３倍より大きいならば、これが上の接合故障率に接近するに適切であると考えられる。ループパイルでパターン化されたカーペットのようなある種のカーペットについては、失われた接合はあまり目につかない。統計的には、剥離強さ資料の標準偏差の±３倍（３シグマ）の偏差は総資料の９９．７３％を数えるであろう。従って、剥離強さ−３シグマが０より大きいならば資料の９９．７３％においては失われた接合はいささかもない。好ましくは、剥離強さは、故障率を１０万分の１以下にするために４．４シグマより大きくすべきである。信頼性は平均値／標準偏差で表すことができ、これは、本発明の接合については３．０以上であることが好ましく、４．４より大きいことがより好ましい。
【００２７】
撚り糸の平均直径
接合の幾つかの寸法的特性を標準化するためには撚り糸直径を使用することが便利なことが多い。測定の再現性のための、撚り糸直径又は糸の束の直径は、接合の端部から少なくも２５．４ｍｍ（１インチ）離れた撚り糸の非牽引時の平均直径である。格子線を有する顕微鏡の下に糸を真っすぐにして長さ部分２５．４ｍｍ（１をインチ）を置くことにより糸の長さに沿って数回の測定を行うことができ、或いはオプチコン製のクオリファイヤー３０のような光学式コンパレーターを使用することができる。約２０倍に設定されたコンパレーターを使用し、撚り糸の試料はコンパレーターの光学経路に置かれたブロック上に水平に置かれる。試料は、平均の縁の位置を定めるため、コンパレーターの視野の水平基準線と試料の縁に沿った凹凸を通過する線とが一致するようにされる。基準線は糸の反対側の平均の縁に動かされ、撚り糸の平均直径としてその移動距離が記録される。この平均値を更に平均化するために数個の試料について糸の長さに沿ってこれが繰り返される。粗い測定については、ダイヤルゲージを使用でき、短くて真っすぐな試料はホーンからちょうど自由落下しない状態でジョー内で押さえられる。
【００２８】
図８は反転節点５０の近くにおける本発明の２本撚りの糸３０の拡大した図式な図面であり、この節点は超音波ホーン４１８とアンビル４１２とにより固定されかつ５１ａで示された長さの接合５１を持つ。長さ５１ａは、非接合糸の１回の撚りの概略の平均長、即ち３０ａである。反転節点５０の右の区間５３は一方の方向の撚られ（Ｚ撚り）、反転節点の左の区間５５は反対方向に撚られる（Ｓ撚り）。区間５３における撚りの強さは区間５５におけるものと等しく、かつ各区間における撚りの強さは一定である。線５１ｂで示された接合５１の中央部及び線５１ｃで示された反転節点５０の中央部は互いに揃うことなく、またストランド１０ａと１０ｂとは、この位置においてストランド１０ａと１０ｂの長手方向軸線を表す線の間に含まれる角度Ａで表されるように互いに角度を付けて一緒に接合される。接合５１の任意の断面における撚られたストランドの位置は、複数のストランド１０がホーンとアンビルとの間で接合のために圧縮されたときの複数のストランド１０との瞬間的相互関係に依存するであろう。反転節点５０は、長さ５０ａが非常に短いという異常な特性を持つ。接合は、撚りが反転されるより前に撚り糸に行われるので、交互撚りの第１の半サイクルは区間５３の接合内に固定される。撚りが区間５５における交互撚りの第２の半サイクルにおいて反転させられると、固定された第１の半サイクルの認められるような撚りのほぐれなしに接合の一方の端部において反転が始まる。これにより反転節点におけるストランドの突然の角度変化が得られる。反転節点５０ａの長さ、即ちストランド角度が一方の方向から別の方向に変化するに要する（撚り糸の中心線に沿って測定された）長さは、ストランド当たり約１３００デニールの典型的なカーペット糸については１ｍｍ以下の水準である。これは、言い換えると、１本の撚られたストランドの直径又は撚り糸のよりのほぼ１／４巻回分の長さより小さい。
【００２９】
囲まれた領域４０２、４０３、及び４０４は、接合５１の高密度領域を表し、ここでは１本のストランドが他のストランドの上に重なり、これらはホーンとアンビルとの対向面間で確りと圧縮され、フィラメントが接合連結される。囲まれた領域の外側の接合領域は低密度接合領域を表し、ここではフィラメントはホーンとアンビルとの対向面間できつく圧縮されることなく、従って接合連結されたフィラメントは数少ないか又はない。接合におけるこれら接合の高密度領域と低密度領域とは、染色されないナイロンの撚り糸において、顕微鏡下でブラックライトにより確認することができる。フィラメントが詰まり接合連結された高密度領域は、フィラメントが緩く集められ（下が当てた光を散乱させ）かつ僅かのフィラメントしか接合連結されない低密度領域よりも、光をより効率的に通過させる。高密度領域は、撚り糸のその他の部分より輝いた領域として目に付く。
【００３０】
本発明の接合は、接合を通して追跡された多フィラメント糸の単ストランドに生じた交替している高密度／低密度／高密度の諸領域を特徴とすることができる。ストランドはトルクジェットの糸の経路の一方において下撚りされたフィラメント束として定義される。糸の２本又はそれ以上の分離したストランドが一方のジェット経路に供給されて撚られ、撚り糸における１本のストランドとなる。ストランド１０ａを参照して右から左に追跡すれば、ストランド１０ａは、まず高密度領域４０４においてストランド１０ｂの下に置かれる。次いで、ストランド１０ａはストランド１０ｂと横並びになり、両ストランドが線４００に沿って見える。線４００の両側におけるストランド１０ａのフィラメントは、陰影領域４０１として示された少数フィラメントの接合連結された低密度領域を定める。次いで、ストランド１０ａは高密度領域４０３において糸１０ｂの上に重なり、低密度領域４０５においてストランド１０ｂと横並びになり、そして高密度領域４０２においてストランド１０ｂの下にくる。接合部におけるストランド１０ａを考えると、これは、高密度領域に続いて低密度領域があり、更にこれに続いて高密度領域・・・と続く連鎖を持つ。これが特徴であり、これはストランドが重なる多数の高密度接合連結領域を有する信頼し得る強い接合を作るためにも望ましい。
【００３１】
かかる特徴的な接合は、図９に示された接合４３２のようなストランド３本の撚り糸においても同じである。ストランド１０ａを参照しこれを接合において右から左に追跡すれば、ストランド１０ａは、まず高密度領域４３４及び４３６においてそれぞれストランド１０ｃ及び１０ｂに上に重なる。次いで、ストランド１０ａは、高密度領域４３８において互いに重なっているストランド１０ｂ及び１０ｃと横並びになる。ストランド１０ａのフィラメントは、少数フィラメントが接合連結され４３９で示された低密度領域を定める。次に、ストランド１０ａは、高密度領域４４２及び４４４において、それぞれストランド１０ｃ及び１０ｂの上に重なる。次に、ストランド１０ａは、接合４３２の左端に達するより前に別の低密度領域４４６及び高密度領域４４８／４５０を通る。ストランド１０ａは、本発明の接合の高密度／低密度／高密度パターン特性を持つ。
【００３２】
特徴的な高密度／低密度／高密度領域は、特に光が試料を通って顕微鏡のアイピースに達するように試料の背後から照明されたとき、約６倍から１０倍の顕微鏡下で確認することができる。高密度領域は明るく、低密度領域は暗く見える。この特徴的領域を検知する別の方法は試料の接合を剥がすことであり、糸から接合を含んだ試料を切断し、接合の撚りが固定された側のストランドの撚りをほぐし、一方のストランドを引張り試験機の一方のジョーに取り付け、他方のストランドを対向しているジョーに取り付け、ストランドを引っ張り、ストランドが接合から剥がされて自由になるまでの機械の力−変位を記録する。これは、高密度領域である明瞭なピーク部と低密度領域である明瞭な谷部とを有する接合の力−変位の記録を作るであろう。図１０は、（図３及び４におけるような）粗くて平坦なアンビルとこれに組み合っている円柱状のホーンとを使用し、ストランド当たり１１５０デニールのナイロンＢＣＦ糸の２本撚りストランドを接合して作られた５個の接合についてのかかる記録を示す。この曲線は試料４５２から出発して右から左に描かれる。第１の大きなピークは、第１のストランドが別のストランドに接合連結された重なりの高密度領域を示す４５４において生じ、これに続く谷４５６は少数のフィラメントが接合連結されたストランド横並びの低密度領域を示し、更にピーク４５８、谷４６０、そしてピーク４６２が続く。試料４６４においては、僅かに甘い撚り、及びホーンの縁との重なりの相対位置のため、ただ２個の顕著なピークと１個の谷とがあるだけあるが、他の接合においては剥離力のピークと谷との前記のパターンが繰り返される。新たな接合におけるピークの最小数は、谷により分離された２個のピークである。ピーク／谷の最大数は、糸が接合されるときの接合の単位長さ当たり巻回数、ホーンの励起面の縁とこれら巻回との相対位置、及び対向したホーンとアンビル面の長さに依存する。
【００３３】
図１１は、引用特許によるが日常の使用中に多少摩耗したホーンにより接合された１２８０デニールのナイロンＢＣＦの２本撚りストランドの５個の接合についての力−変位記録を示す。摩耗していないホーンの場合は、新しいホーンとアンビルとで圧縮されたフィラメントの総ては、どの重なり部分においても、またどの横並び部分においても連続的に接合連結されるので、１個の広いピーク記録のみしかないことが期待される。剥離力のピークと谷とがない不規則な部分及び全体にわたる低い剥離力の値に注意されたい。この記録は図１０の記録とは相当に異なる。
【００３４】
本発明の接合は、日常の使用で幾らかの摩耗を受ける工具により作られた引用特許の従来技術の接合よりも信頼し得る大きな剥離力を持つ。これは、多数の接合の試料についての平均剥離力と試料の標準偏差との比較したときに分かる。本発明の接合は、通常は、標準偏差の３倍より大きい平均剥離力、及び標準偏差より４．４倍大きな周波数を持つ。従来技術の接合は、通常は、標準偏差の３倍より小さい平均剥離力、及び標準偏差より４．４倍より小さい周波数を持つ。これは、２８個の従来技術の糸の試料及び１６個の本発明の糸の試料についての平均値と標準偏差との比を示す図１２にグラフ表示される（各試料の点は、各接合についての剥離力が接合を剥がすときに得られた最大の力であるとして、約１週間にわたって作られた少なくも５０個の接合から集められたデータを表す）。線４８０は、ほぼ１０万分の１の接合失敗を得るに要する好ましい信頼性を表す標準偏差の４．４倍に等しい平均値を示す。
【００３５】
図８及び９に示されたような本発明の接合の幾つかの実施例においては、非接合糸における平均の撚り回数と比較して本結合のより多数回の撚りがある。非接合糸の撚りの強さは、４６８における接合の右方のストランド１０ａのピッチで表して２５．４ｍｍ（１インチ）当たり３．７回であるが、図９を参照すれば、接合における撚りの強さは、４６６における接合のストランド１０ａのピッチで表して２５．４ｍｍ（１インチ）当たり４．６回である。接合における単位長さ当たり撚り数は、接合に直近の非接合糸より約２４％大きい。この差は、比較が接合と接合との間の非接合糸の平均の撚りの強さで行われたときは更に大きいことが普通である。接合における強い撚りは、次のような幾つかの理由により有用である。即ち、１）これは糸を圧迫し、従って接合中に大きく横方向に拡がらない。２）これは、多数の高密度領域により接合の信頼性を改良するように短い長さにおけるストランドの多くの重なりを提供する。或いは、３）１接合当たり少なくも２個の高密度領域を維持しながら接合の長さを短くできる（短い接合はカットパイルカーペットにおいて目立たない）。好ましくは、接合における撚りの強さは非接合糸の平均の撚りの強さより少なくも２０％大きくすべきである。
【００３６】
接合における撚りの強さは、接合の直前に糸の撚りを増加させることにより大きくできることが見いだされた。これは、接合の前にホーンに糸を押し付けて圧縮するためにアンビルを上昇させるとき又はその直前にだけブースタートルクジェット２８を回すことにより達成することができる。これは、また、トルクジェット２０がまだストランドを回転させている間に糸３０の運動をほぼ０の近くになるように、プラーロール４０の停止後のアンビルの上昇を遅らせることによっても達成される。これらの作用のいずれも、トルクジェットとブースタージェットとの間の糸に強い撚りを与える。強く撚られた糸の接合後、撚りが反転され、接合に隣接した強い撚りの大部分は戻され、従って撚りの固定された接合においてのみ強い撚りが残される。接合における撚りの数と接合における重なりとの間の相互関係は一緒に撚られたストランドの数に依存する。図９の３本撚りの糸では、距離４６６で表されたストランド１０ａの撚り１巻回について、ストランド１０ａは、（高密度領域４３４、４３６、４４２、及び４４４で示された）４個の重なりを持つ。図８の２本撚りの糸では、ストランド１０ａの撚り４０７の１巻回について（高密度領域４０４及び４０３で表された）２個の重なりがある。
【００３７】
図１３は、図９の接合４３２の側面を示す。この撚り糸は、接合において、図９の図面と比較して縁の直径４７０により示されたように「偏平にされた」形状の特徴を持つ。図９の場合は、縁の直径４７２は、寸法４７４で示される非接合撚り糸の平均直径より少し大きかった。最小の縁４７０は、直径４７４で示された撚り糸の平均直径の約２５％である。本発明の別の接合の形状については、この最小の縁直径は非接合糸の平均直径の５０％に近づけてもよい。本発明の接合の最小直径と最大直径の寸法は、撚り糸の平均直径より大きいか又は等しい最大縁直径と撚り糸の平均直径の５０％より小さい最小縁直径との両者の比較により、これを表すことができる。従来技術の接合においては、最小及び最大の縁直径は、通常は、ほぼ同じであり、これらは撚り糸の平均直径より一般に小さい。寸法４７０は、接合の両側に沿って「毛羽だった」緩やかに集められた領域を実際上含むことに注意されたい。高密度領域自体の厚さは、接合の両側の下方の隠れた鎖線４７８までの寸法４７６で表される。接合は、比較のために高密度領域の厚さを使った場合に見えるよりも実際は偏平である。この高密度領域の厚さ４７６は、撚り糸の平均直径の１０％−３０％の範囲であり、通常は２５％より小さい。
【００３８】
図１４は、図３及び４のホーンとアンビルとによって作られた２本撚りの接合を示す。図１４では接合４９０が作られ、ここにおいて、ストランド１０ａと１０ｂとは一緒に撚られかつホーンの先端２６ａとアンビル面２７ａとの間で圧縮される。囲まれた部分４９２、４９４、及び４９６は接合４９０の高密度領域を表し、ここでは対向するホーンの面とアンビルとの間で一方のストランドが他方のストランドの上に重なり、フィラメントが接合連結される。撚りの反転が４９８において示される。接合の中心軸線に沿って隣接した高密度領域が現れる。
【００３９】
接合の「柔軟性」を改良するために、接合中、糸の縁に沿ったフィラメントが圧縮されないようにアンビルの長さに沿って側溝路を設けることにより、図３と４及び図５と６のアンビルとホーンとによって作られる接合の接合連結フィラメントの数を減らすことができる。かかる実施例が図１５に示され、ここでは、アンビル４２１ａはアンビル２１４の変更例であって、糸の経路３１’と平行に整列された２個の間隔を空けた平行側溝４２３と４２５とを有して示される。残っている溝４１６の部分は、ホーン面４２０と向かい合った面を提供する幅４２７の溝４１６ａとして示される。幅４２７は、側溝４２３と４２５と内側の縁の間の距離により定められ、撚り糸の平均直径の３０％から６０％の間にすべきである。側溝４２３と４２５と外側の縁は接合のための糸の位置決めを支援するために使用でき、撚り糸の平均直径に等しいか又はそれ以上の距離４２７ａの間隔を空けるべきである。図面には特に示されないが、糸のフィラメントの破断を避けるために、アンビルの鋭い角は丸みを付けるべきである。ホーン４１８はこのアンビルと一緒に使用でき、かつ足跡４２９で示されたようにアンビルと組み合うであろう。或いは、ホーン先端は、側溝の外側の縁に跨がりかつ糸の経路と整列した長方形又はその他の形状を有する足跡を持つことができる。先細の案内４２４は、糸の経路３１’に揃えられた深いＶ字形の切取り部４２６を有し、更に溝４１６ａの面の上方に伸びている部分を持つ。先細の案内は、アンビルに取り付けられ、又は糸を圧縮するより前に糸と組み合ってこれを位置決めするように動かすために分離取付けとすることができる。案内４２４は、接合のための糸の位置決めを支援するに有用であり、かかる案内は溝の対向端部にも置くことができるが明瞭にするために省略される。かかる案内が使用される場合は、位置決め用には側溝の外側の縁は不必要であり、従ってアンビルの側部より先に外に延ばされ、無くされるであろう。これは、不規則なフィラメントが側溝の外側の縁より先でホーンに押し付けられ圧縮されることが無いため有利である。或いは、示されたように側溝の外側の縁を保持した状態で、アンビル２７（図４）に示されたものと同様な案内を使用することができる。溝４１６ａの面とホーンの面４２０との間に置かれた重なったストランド部分のフィラメントは接合連結され、かつ側溝に置かれたフィラメントは緩やかに集められかつ接合連結されないであろう。ストランドのフィラメントは対向面４１６ａの縁を越えて側溝４２３及び４２５内に自由に伸びることができる。このとき、４２４のような案内による何かの支援により、溝４１６ａの丸みのある面は撚り糸が糸の経路３１’から離れて横方向に動くことを防止する。或いは、丸みのある面は横方向運動を防ぐためにこれを粗い平面と置換することができる。図５及び６のホーン４１８と共に使用されるこのアンビルは、図１６の接合５００と類似した接合を作ることができる。
【００４０】
図１６においては、接合５００は高密度領域５０２と５０４とを持つ。領域５０４ａは高密度領域５０４の分離部分であり、接合連結の不連続が見える。ストランド１０ａを右から左にたどると、これは、高密度領域５０２、低密度領域５０６、及び別の高密度領域５０４／５０４ａを持つ。破線５０８と５１０とは、糸におけるアンビル４１２ａの幅４２７の足跡である。接合の両側の縁の間及び破線５０８と５１０の間で、フィラメントは緩く集められ、本発明のその他の接合と比較して自由フィラメントの画分を増加させる。図１７は、高密度領域５０２を通って得られた図１６の断面１７−１７を示す。縁に沿い緩く集められた自由フィラメントは、５１２及び５１４における個別のフィラメントグループとして見られる。これらは、ホーン４１８とアンビル４１２ａとが一緒になったときに側溝４２３と４２５の上方にあったフィラメントである。緩く集められた自由フィラメントの粗い目安は、幅５１８で表された高密度領域を横切る距離と比較される接合幅５１６により表される。これらの幅の間の差は、接合幅５１６と比較し得る自由フィラメントの幅であり、これは自由フィラメントの幅画分を与え、アンビル４１２ａの側溝の寸法と密接に関係する。図示された接合については、自由フィラメントの幅画分は約４４％である。この接合は接合におけるフィラメントの高密度領域を最小にするが、高密度領域が小さすぎることにより適切な剥離強さを犠牲にすることはない。これはカットパイルカーペットに使用する信頼できる強く柔らかな接合を作る。
【００４１】
図８、９及び１４の接合は、接合に強い撚りがある信頼し得る接合のための好ましい状態である。これは、接合における高密度領域で示される多くの重なりにおいて生ずる。これら高密度領域は、高密度領域４９２、４９４、及び４９６について図１４に示されたように密な間隔を空けられ又は隣接している。高密度領域のこの密な間隔のため、カーペットタフト機の針及びカーペットの基布を通る糸の通過に望ましくない固い接合を作る可能性がある。これは、針が基布を貫通するとき針の目に接合があることが発生した場合に特に然りである。この場合は、図１６の接合において示された、より柔軟な接合が好ましい。接合５００における撚りの強さは非接合糸における撚りの強さとほぼ同じである。これは、撚り糸の一方の縁から反対側の縁に横断方向に伸びかつ高密度領域５０２と５０４との間の長手方向長さ５２１を有する低密度で柔軟な接合部分５２０を作る。この低密度の柔軟部分５２０には、接合連結されたと認められるフィラメントは非常に少なく、従ってフィラメントは互いに動くことができ、かつ接合はこの柔軟部分において容易に曲げ又は動かすことができる。長さ５２１は、撚り糸の平均直径の少なくも約４０％−５０％の長さである。この最小長さは、接合の長さを不必要に延ばすことなしに接合に希望の曲げ柔軟性を与えることが見いだされた。
【００４２】
図１６の柔軟部分は、接合される糸を横切る方向に設けられた少なくも１個のスロットを有するアンビルにより接合を作ることにより、従来技術の接合においても、又は接合に高度の撚りを有する本発明の接合においていかなる接合された撚り糸でも、これを得ることができる。図１８は、アンビル４１２ｂを作るように図５及び６のアンビル４１２を変更したアンビルの１実施例を示す。５２２及び５２４のような２個のスロットが溝４１６ｂを横切る。各スロットは、意図の長さ部分５２６及び５２８のような糸の長手方向で、撚り糸の平均直径の少なくも４０％の長さを持つ。スロットは丸みのある溝４１６ｂの縁で終わって示されるが、製造を容易にするために、これらはアンビルの縁まで延ばされかつ柔軟な接合と同じ結果を与えることができる。
【００４３】
ホーン４１８と共に使用されるアンビル４１２ｂより得られた接合が図１９の接合５３０として示される。柔軟部分５３２及び５３４は、それぞれ撚り糸の平均直径の少なくも４０％の長手方向の長さ５３６及び５３８を持つ。接合はこれら２個の柔軟部分において曲がることができる。柔軟部分５３２及び５３４において緩く集められたフィラメントは、アンビル４１２ｂのスロット５２２及び５２４の上方にあったものである。接合の行われるとき、重ねられたストランドは少なくも部分的にこれらスロットの上方に不規則に落ち得ることに注意されたい。接合に柔軟部分５３４ができない所ではストランド１０ａはストランド１０ｂと重ならない。重なって接合後に高密度領域となる長さは、通常は柔軟部分の長さよりも長く、従ってこれは問題ではない。これは、スロットの長さが接合の長さ及び接合における撚りの強さに関して長すぎると問題となる可能性がある。特徴的な高密度領域／低密度領域／高密度領域はこの接合に現れ、ストランド１０ａを右から左にたどったとき見られるように、高密度領域５４０、低密度領域５４２及び高密度領域５４４がある。
【００４４】
接合の実施例のいかなる組合せも特別の目的に対して有効である。例えば、甘い撚りはアンビル２７又は４１２で作られる接合と組み合わせられ、図１６の接合における柔軟部分を提供する。接合される糸の撚りの強さにかかわり無く柔軟部分を提供するために、アンビル２７又は４１２に１個又はそれ以上のスロットを追加することができる。また、例えば、アンビル４１２ｂのスロットをアンビル４１２ａに追加し、図１６の接合の緩く集められたフィラメントのより大きな幅画分と組み合わせられた複数の柔軟部分を設けることができる。アンビル２７にアンビル４１２ａの側溝を追加して、図９又は１４の接合の緩く集められたフィラメントのより大きな幅画分を設けることができる。
【００４５】
図１６及び１９の柔軟な接合は、接合がカットされた房の一つに現れたときでも、カットパイルカーペットにおける「より柔らかな」感触を提供するであろう。柔軟部分は、接合を単純に曲げるであろう曲げ力又は側方の力で接合を曲げるであろう圧縮力を受けたときに、引用特許の完全に高密度にされた接合よりの容易に曲がるであろう。緩く集められたフィラメントの大きな幅画分を有する図１６の接合は、接合がカットパイルカーペットのカットされた房に現れたときの「より柔らかな」接合にも貢献するであろう。本発明のホーンとアンビルの適宜の組合せにより作られた接合連結されたフィラメントの複数の高密度領域を有する本発明の強くて信頼し得る接合の総ては、カーペットのあやふやな筋をもたらす可能性のある接合失敗の発生を少なくするので、カーペット、特にカットパイルカーペットに、より高品質で良好な外見を提供するであろう。
【００４６】
同方向での多数ストランドの下撚り、下撚りされたストランドの撚り、及び反対方向にストランドを撚りながらの下撚りされたストランドの把持と接合の諸項目について、本発明の好ましい実施例が説明されたが、１本のストランドに下撚りが何かの方法で一つの接点から次の接点に（又は機械の半サイクル）変えられる限り、糸は交互撚りの糸を形成しつつ一緒に撚られるであろう。例えば、第１の半サイクルにおけるストランドの下撚りは糸に甘撚りを作るであろう第２の半サイクルにおける撚りの甘いＳ撚りが続く強いＳ撚りとすることができ、ストランドの下撚りは糸に低／中位の撚りを作るであろう撚りなしが続く強いＳ撚りとすることができ、或いはストランドの下撚りは中位／高度の撚りを作る強いＺ撚りが続く甘いＳ撚りとすることができる。強い撚りのために好ましい作業方法は、例えば、ストランドの下撚りを、強いＺ撚りが続く強いＳ撚りとすることである。しかし、ある半サイクルから次の半サイクルまでは、同方向における強さの変化、又は同じ強さにおける方向の変化、又は強さと方向の両方の変化なしであり得るストランドの下撚りの何かの変化が生ずることだけが必要である。
【００４７】
好ましい実施例は、固定された超音波ホーン及びホーンに近づいたり離れたり動き得るアンビルであるが、これに代わって、アンビルを固定し、ホーンをアンビルに近づいたり離れた動き得るようにすることができる。両者間の相対運動が要求される総てである。高速運動を容易にするために、重いホーンと超音波用ハードウエアの代わりに可動の軽量なアンビルが示される。好ましい実施例は、アンビルの部分として溝、側溝、スロット、及び案内を説明したが、これらはホーン自体の部分として作ることができ、或いはホーンとアンビルの両者は互いに向かい合ってかかる特徴をを有することができる。製造を容易にしかつ整列の必要性を無くすために、これらの特徴はアンビルのみについて示された。本発明の好ましい実施例は撚り糸を互いに接合するために超音波エネルギーを利用したが、熟練技術者は圧縮されたストランドの中心軸線に沿って加えられるレーザー又はその他の放射源からの放射エネルギーのようなその他のエネルギー源を利用できる。また、接着剤のようなその他の接合手段又はフィラメントの交絡を圧縮されるストランドの中心軸線に沿って使用することができる。どの事例においても、接合は高度の信頼性を確保するために（非接合糸の１撚りの長さより）小さく、（単一の糸の強さの約２５％又はそれ以上に）強くなければならず、かつ撚られた状態におけるようにストランドが重なった状態で糸を一緒に圧縮しなければならない。
【００４８】
本発明の好ましい実施例は、間欠的に進行する方法の部分として撚り状態にある交互撚りの糸の接合方法を説明するが、連続した方法で撚り糸を接合することは熟練技術者の能力内である。かかる方法は、例えば連続回転しているプラーロールにより決定される糸の連続的移動速度に等しい速度で超音波接合機を輸送する手段の提供により個々に説明された手段を変更することにより達成できる。接点を形成するように撚り糸を接合することが好ましいときは、この輸送手段は、接合機が糸の速度に急速に到達するように加速しかつこれを維持する。接合機及びトルクジェットは、糸と接合機との間に相対運動がないときは前述のように運転するであろう。接合機は、糸が解放された後で、次の接合に備えて輸送手段によりその出発位置に再設置されるであろう。接合機の輸送距離はできるだけ短くすべきである。糸が連続運動する方法において撚り糸の接合を達成するために、糸と接合機との間の相対運動をなくすためのその他の方法もまた可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実行に使用される装置及び組み合わされた制御装置の図式的な図面である。
【図２】数個の反転撚りの連続部分を示す図式的な図面である。
【図３】図１の線３−３に沿って得られた節点固定用の超音波ホーン及びアンビルの部分立面図である。
【図４】図３のアンビルの等角図である。
【図５】図３及び４のホーン及びアンビルの別の実施例を通って得られた断面図である。
【図６】互いに押し合ったホーン及びアンビルを示す。
【図７】平均「撚り」の測定に使用される検撚器を示す図式的な図面である。
【図８】接合における特徴的な高密度と低密度とを示す本発明の糸用の典型的な接合及び反転節点を有する２本撚りの糸を示す図式的な拡大図である。
【図９】接合における特徴的な高密度と低密度とを示す３本撚りの糸を示す図式的な拡大図である。
【図１０】本発明の接合についての接合剥離力対変位の線図である。
【図１１】通常の摩耗のあるホーンにより作られた従来の接合についての接合剥離力対変位の線図である。
【図１２】従来技術及び本発明の接合試料についての（平均剥離力／剥離力の標準偏差）を描いた線図である。
【図１３】最小境界寸法を示している図９の接合の側面図である。
【図１４】中心軸線に沿って当たっている高密度部分を示す接合の図式的な拡大図である。
【図１５】糸の経路と平行な平行側溝を有するアンビルの等角図である。
【図１６】図１５のアンビルにより作られかつ撚りが甘くかつ接合部に柔軟部分を有する接合の図式的な拡大図である。
【図１７】緩めに集められたフィラメントの大きな幅の部分を示す図１６の接合の断面１７−１７である。
【図１８】糸の経路を横切るスロットを有するアンビルの等角図である。
【図１９】接合における柔軟部分を示す図１８のアンビルで作られた接合の図式的な拡大図である。
【符号の説明】
１０ａ　ストランド
１０ｂ　ストランド
１２ａ　供給包装体
１２ｂ　供給包装体
１６　　テンショナー
１７　　フィニッシュアプリケーター
２０　　トルクジェット
２２　　空気弁
２７　アンビル
３０　撚り糸
【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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【図１９】
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