(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
けん縮された多種フィラメントトウの開繊装置であって、
金属ローラーである第１ローラーと、ポリウレタン又はシリコンゴムからなる群より選択され、伸長度が３５０〜５５０％、且つ、１００％モジュラスの引っ張り強度が１．３８〜４．１３ＭＰａ（２００〜６００ｐｓｉ）である材料からなる滑面ローラーである第２ローラー、を含む少なくとも一対の相対するグリップローラーを含み、
前記多種フィラメントトウは前記両ローラーに接してその間を通過し、前記トウのフィラメントは互いに分離され開繊される開繊装置。
【請求項２】
前記滑面ローラーの材料はポリウレタンである請求項１に記載のけん縮された多種フィラメントトウの開繊装置。
【請求項３】
前記滑面ポリウレタンローラーは端部が面取りされている請求項２に記載のけん縮された多種フィラメントトウの開繊装置。
【請求項４】
前記ポリウレタンはＳｈｏｒｅＡ硬さ４５〜８５を有する請求項２に記載のけん縮された多種フィラメントトウの開繊装置。
【請求項５】
前記材料はさらに静電防止成分を含む請求項１に記載のけん縮された多種フィラメントトウの開繊装置。
【請求項６】
前記金属ローラーは、滑面金属ローラー又はテクスチャー加工された金属ローラーからなる群より選択される請求項１に記載のけん縮された多種フィラメントトウの開繊装置。
【請求項７】
前記テクスチャー加工された金属ローラーは、溝状、ねじすじ状、波状、らせん状、平行輪状、平行楕円状、浮き彫り状、彫刻状、半分の長さは反時計方向に他の半分は時計方向に筋がついたらせん状で各溝の底部はｖ字形、ｕ字形であり、隣接する溝を分離する隆起の頂上はわずかに平らであるもの、又はローラー面に凹凸をつけるいかなる突起と刻み目の配列、からなる群から選ばれる請求項６に記載のけん縮された多種フィラメントトウの開繊装置。
【請求項８】
金属ローラーである第１ローラーとポリウレタン又はシリコンゴムからなる群より選択される材料からなる滑面である第２ローラーを含む第２の一対の相対するグリップローラーをさらに含む請求項１に記載のけん縮された多種フィラメントトウの開繊装置。
【請求項９】
前記金属ローラーは、滑面金属ローラー又はテクスチャー加工された金属ローラーからなる群より選択される請求項８に記載のけん縮された多種フィラメントトウの開繊装置。
【請求項１０】
前記テクスチャー加工された金属ローラーは、溝状、ねじすじ状、波状、らせん状、平行輪状、平行楕円状、浮き彫り状、彫刻状、半分の長さは反時計方向に他の半分は時計方向に筋がついたらせん状で各溝の底部はｖ字形、ｕ字形であり、隣接する溝を分離する隆起の頂上はわずかに平らであるもの、又はローラー面に凹凸をつけるいかなる突起と刻み目の配列、からなる群から選ばれる請求項９に記載のけん縮された多種フィラメントトウの開繊装置。
【請求項１１】
滑面金属ローラーである第１ローラーとポリウレタン又はシリコンゴムからなる群より選択される材料からなる滑面である第２ローラー；ポリウレタン又はシリコンゴムからなる群より選択される材料からなる２つの滑面ローラー；２つの滑面金属ローラー；からなる群より選択される第３の一対の相対するローラーをさらに含む請求項８に記載のけん縮された多種フィラメントトウの開繊装置。
【請求項１２】
前記多種フィラメントトウはポリオレフィン、ポリエステル又はセルロースからなる群より選択される請求項１に記載のけん縮された多種フィラメントトウの開繊装置。
【請求項１３】
前記多種フィラメントトウはセルロースアセテートである請求項１２に記載のけん縮された多種フィラメントトウの開繊装置。
【請求項１４】
前記多種フィラメントトウは２００，０００以下のデニールを有する請求項１２に記載のけん縮された多種フィラメントトウの開繊装置。
【請求項１５】
前記ポリウレタンは１０．３４〜２０．６７ＭＰａ（１５００〜３０００ｐｓｉ）の破断強度を有する請求項２に記載のけん縮された多種フィラメントトウの開繊装置。
【請求項１６】
けん縮された多種フィラメント・セルロースアセテート・トウの開繊装置であって、
金属ローラーである第１ローラーと、ポリウレタン又はシリコンゴムからなる群より選択され、伸長度が３５０〜５５０％、且つ、１００％モジュラスの引っ張り強度が１．３８〜４．１３ＭＰａ（２００〜６００ｐｓｉ）である材料からなる滑面ローラーである第２ローラー、を含む少なくとも一対の相対するグリップローラーを含み、
前記多種フィラメント・セルロースアセテート・トウは前記両ローラーに接してその間を通過し、前記セルロースアセテート・トウのフィラメントは互いに分離され開繊される開繊装置。
【請求項１７】
凝集した多種フィラメントトウを開繊する方法であって、
けん縮された多種フィラメントトウの供給源を用意する工程、
前記トウを前進させる工程、
前記トウを複数点で支持する工程であって、前記各点は一対の相対する面により規定され、１つの面は滑面であり、前記滑面は、ポリウレタン又はシリコンゴムからなる群より選択され、伸長度が３５０〜５５０％、且つ、１００％モジュラスの引っ張り強度が１．３８〜４．１３ＭＰａ（２００〜６００ｐｓｉ）である材料からなり、前記一対の相対する面はお互いに距離をおいている工程、
前記トウのフィラメントを分離する工程、
を含む、前記方法。
【請求項１８】
前記一対の他方の面はテクスチャー加工されているか、あるいは、滑面である、請求項１７に記載の凝集した多種フィラメントトウを開繊する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ポリオレフィン、ポリエステルおよびセルロースのような合成ポリマーである２００，０００デニール未満のフィラメント状トウの開繊用装置およびプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
開繊フィラメント状トウは、通常、タバコのフィルターおよび吸収コアの製造に採用されている。開繊トウは、高密度に梱包された状態で輸送される。使用のためには、開繊されなければならず、すなわち、繊維表面の最大量が露出される。トウの開繊は、個々のフィラメントを一つ一つ分離する工程を含む。
【０００３】
図４は、従来のトウ開繊装置を図示したものである。まず、トウバンド１５はロール対５，６及び７，８によってベール１０から引っ張られ、トウバンドを伸ばすように働く空気スプレッダー又は開繊ジェットを通して、ねじれを除去し、予備的なフィラメントの分離を行う。次に、この完全に分離されないフィラメントを含むあらかじめ開繊されたバンド２５は開繊（すなわち、フィラメントの分離）を完結する開繊システムに供給される。液体可塑剤又は結合剤又は他の液体材料６５は開繊プロセスの一部としてトウに加えられる。
【０００４】
開繊システムは、２つのロール対５，６及び７，８の間で生じる機械的運動によってフィラメントを分離する。第２のロール対７，８は、第１のロール対５，６よりもやや速い速さで駆動する。ロール対５，６は駆動したり、しなかったりする。各対の１つのロールは固体ゴム表面を有し、各対の第２のロールは滑らか又はテクスチャー加工された（すなわち、溝又はすじ入り）、好ましくはテクスチャー加工されたものである。この従来技術の各個体ゴム表面は天然ゴム又は二トリルゴムである。この効果は、フィラメントの小さなかたまりがローラー対の間で交互に引っ張られ又は混合された形でゆるめられ、個々のフィラメントが完全に分離される。次いで、開繊された又は分離されたバンド５５は、他の開繊ジェット又は形成ジェット６０によって最終の幅まで広げられ、次の形成装置に供給される。
【０００５】
セルロースアセテートのような開繊トウの２つの最終用途は、たばこのフィルターおよびパーソナル衛生用品（例えば、おしめ、トレーニングパンツ、失禁用パッド、生理用ナプキンなど）のための吸収コアである。
【０００６】
フィルターロッドメイキングについてのより詳しい情報は、THE DESIGN OF CIGARETTES
by Colin L. Browne, copyright 1990に掲載されている。米国特許第３，０３２，８２
９及び３，１５６，０１６はフィラメント状トウの開繊プロセス及び装置について記載している。
【０００７】
セルロースアセテートトウバンドの開繊（「ブルーミング」又は「脱レジスタリング」）についての現存する技術及び実務は開繊ロールにおいて１又は２以上の硬いゴムローラーを利用する。ゴムは天然ゴム又は二トリルゴムとして定義されるゴムである。
【特許文献１】米国特許第３，０３２，８２９号明細書
【特許文献２】米国特許第３，１５６，０１６号明細書
【非特許文献１】THE DESIGN OF CIGARETTES by Colin L. Browne, copyright 1990
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらゴムローラーはすり減りにさらされ、開繊トウのばらつきをもたらし、周期的に交換しなければならない。したがって、開繊トウ製品のばらつきを減らすためにゴムローラーを改良する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、金属ローラーである第１ローラーとポリウレタン又はシリコンゴムからなる群より選択される材料からなる滑面ローラーである第２ローラーを含む一対の相対するグリップローラーの少なくとも１対を含むけん縮された多種のフィラメントトウの開繊装置を提供する。
【００１０】
本明細書で使用される多種フィラメント状トウは総デニール２００，０００未満、特に、１００，０００以下のものを意味する。フィラメント状トウは、例えば、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン）、ポリエステル（例えば、ＰＥＴ、ＰＢＴ）、セルロース（例えば、レーヨン、セルロースエステル（例えば、セルロースアセテート）セルロースエーテル）のような合成ポリマートウであり、好ましくはセルロースアセテートトウである。
【００１１】
同じ要素は同じ番号を示す図面を参照すると、図１にはトウ開繊装置１が示されている。装置１はバンドジェット２０、１対の張力ローラー３０，３５、１対の第１開繊ローラー（フィードローラー）４５，５０、１対の第２開繊ローラー（比率ローラー）７５，８０、第２バンドジェット６０、及び選択的に、液体適用装置６５を含む。
【００１２】
トウ１５はベールから引き出され、第１開繊ローラー対４５，５０によってバンドジェット２０及び張力ローラー３０，３５を通過する。次いで、トウは第１の開繊ローラー対４５，５０から第２の開繊ロール対７５，８０に送られる。トウ４０の開繊は第１及び第２ローラー対の間で生じる。開繊されたトウは第２バンドジェット６０に送られ、もし望まれるなら、液体適用装置６５に送られる。
【００１３】
図１においては、トウの移動が水平面に示されているがこれに限定されるものではない。トウの移動はロール対の適切な配置によって垂直又は適当な角度でよい。
【００１４】
バンドジェット２０及び６０は従来のものである。バンドジェット２０，６０はトウを広げるのに使用される。広げるとは、幅を拡張（機械に交差する方向で）することを意味する。通常、バンドジェットは空気拡張機である。バンドジェットは、本明細書に引用文献として組み込まれる米国特許第３２２６７７３号明細書又は１９９８年１２月２３日出願の米国特許出願及び２００３年９月２６日出願の米国特許出願１０／６７２５１９号例示されている。
【００１５】
張力ローラー対３０，３５は従来のものである。好ましくは、少なくとも１つのローラーは弾力のある面である。対３０，３５はベール１０からトウ１５を引き出すために駆動される。ローラー対の間隔（又はニップ）はヨーク７０に沿って調整される。ローラー３０，３５が弾性面を有する場合、表面の材料はポリウレタンゴム又はシリコンゴムからなる群から選ばれる。
【００１６】
液体適用装置６５は選択可能であり、従来のものである。装置６５は液体を開繊されたトウに適用するために使用される。適用するとは、スプレー、浸漬などにより液体をトウに付着させることを意味する。液体は、例えば、トウのフィラメントを互いに結合させるために使用される可塑剤である、セルロースアセテート用の可塑剤は従来のものであり、例えば、トリアセチンである。
【００１７】
第１開繊ローラー対４５，５０及び第２開繊ローラー対７５，８０は凝集したトウ１５を開繊するために一緒に動く。第１開繊ローラー対４５，５０は、上部ローラー４５及び下部ローラー５０からなる。上部ローラー４５は滑面金属又はテクスチャー加工された金属、好ましくはテクスチャー加工された金属ローラーである。テクスチャー加工された金属ローラーは下記に詳しく説明する。下部ローラー５０は滑面ゴムローラーである。このローラーのゴム面は下記に詳細に説明する。第２開繊ローラー対７５、８０は上部ローラー７５及び下部ローラー８０からなる。上部ローラー７５は滑面金属ローラー又はテクスチャー加工された金属ローラーであり、好ましくは、テクスチャー加工された金属ローラーである。下部ローラー８０は滑面ゴムローラーである。このローラーのゴム面は下記に詳細に説明する。もちろん、ローラーは交換できる（すなわち、ゴム面ローラーを上部に、金属面ローラーを下部に配置する）又は交代して使用することができる（すなわち、１つの金属ローラーを上部に、１つのゴム面ローラーを上部に）。この装置は、他の駆動されないローラーも回転するように、他のローラーは互いに片寄せられて、ローラー対４５，５０及び７５，８０のローラーの１つだけを駆動する手段、又はローラーの両者を駆動させる手段を有するが、前者が好ましい。
【００１８】
作動においては、第２ローラー対７５，８０は第１のローラー対４５，５０より速く駆動される。公知の技術のように、このローラー速度の違いがトウ４０の凝集したフィラメントを開繊（又はブルーム又は脱レジスタ）させる。米国特許３，０３２，８２９及び３，１５６，０１６参照。
【００１９】
テクスチャー加工された金属ローラーは、図２の９０に示されている。本明細書を通じて使用されるテクスチャー加工されたの意味は、溝状、ねじすじ状、波状、らせん状、平行輪状、平行楕円状、浮き彫り状、彫刻状、半分の長さは反時計方向に他の半分は時計方向に筋がついたらせん状で各溝の底部はｖ字形、ｕ字形などであり、隣接する溝を分離する隆起の頂上はわずかに平らであるもの、又はローラー面に凹凸をつける（滑面の反対）いかなる突起と刻み目の配列を意味する。この装置の１つの実施態様においては、金属ローラーが繊維状である。この装置の他の実施態様においては、金属ローラーはねじすじ状である。
【００２０】
ゴム面ローラー５０，８０はポリウレタンゴム又はシリコンゴムからなる群より選ばれる表面材料を有する。１つの実施態様は、ポリウレタンを図１の滑面ローラー５０，８０の材料として使用する。この応用のために選択されたポリウレタンは良質な材料である。１つの実施態様において、ポリウレタンはアセトン及びグリセロールトリアセテートに耐用性がある。ポリウレタンは、この産業において通常用いられているニトリルゴムのように、紫外線によって分解する（硬くなる）ことはない。ポリウレタンローラーは混合溶液から製造され、混合固体から製造されるニトリルゴムより均質である。ポリウレタンローラーを使用する実施態様において、ローラーは固体ポリウレタンローラー又はポリウレタンローラーカバーを有する。使用されるポリウレタンの例は、Ｗｉｎｆｉｅｌｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．，８５２  Ｋｅｎｓｉｎｇｔｏｎ，Ａｖｅ，Ｂｕｆｆａｌｏ，ＮＹ  １４２１５より市販されているＤ２７４７がある。
【００２１】
本発明の１つの実施態様においては、ポリウレタンは、ＳｈｏｒｅＡ硬さ４５〜８５であり、他の態様においてはＳｈｏｒｅＡ硬さは６０〜７０である。この応用に使用される適切なポリウレタンの選択において、本発明の１つの実施態様として選択されるポリウレタンは３５０〜５５０％の伸張度を有する。本明細書で意味する伸張度は、ＡＳＴＭ  Ｄ４１２試験方法に基づいて測定される。他の実施態様において、ポリウレタンは１００％モジュラスにおいて１．３８〜４．１３ＭＰａ（２００〜６００ｐｓｉ、又は、１４．１〜４２．２ｋｇｆ／ｃｍ2）においての引張強度を有する。他の実施態様は１０．３４〜２０．６７ＭＰａ（１５００〜３０００ｐｓｉ、又は、１０５．５〜２１０．９ｋｇｆ／ｃｍ2）の引張強度を有する。本明細書に関係する機械的特性はＡＳＴＭ  Ｄ４１２試験方法に基づいて測定される。
【００２２】
本発明の他の実施態様において、滑面ローラー５０，８０の材料としてシリコンゴムが使用され得る。本発明の１つの態様において、シリコンゴムはＳｈｏｒｅ  Ａ硬さ４０〜９０を有する。本発明の１つの態様において、この応用において使用される適切なシリコンゴムの選択において、選択されたシリコンゴムは３５０〜５５０％の伸張度を有する。他の実施態様において、伸張度は３８５〜５４０％である。本明細書で引用される伸張度は、ＡＳＴＭ  Ｄ４１２試験方法に基づいて測定される。本発明の他の実施態様において、シリコンゴムは１００％モジュラスにおいて、１．３８〜４．１３ＭＰａ（２００〜６００ｐｓｉ、又は、１４．１〜４２．２ｋｇｆ／ｃｍ2）である。本明細書において引用される機械的特性はＡＳＴＭ  Ｄ４１２試験方法に基づいて測定される。シリコンゴムローラーを使用する実施態様において、ローラーは固体シリコンゴムローラー又はシリコンゴムローラーカバーである。これらシリコンローラーは、Ｗｉｎｆｉｅｌｄ  Ｉｎｓｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．，８５２  Ｋｅｎｓｉｎｇｔｏｎ  Ａｖｅ，Ｂｕｆｆａｌｏ，ＮＹ  １４２１５から得ることができる。
【００２３】
図３の面取りされた又は斜角の端部１００は、滑面ローラー９５の他の実施態様である。この面取りされた又は斜角の端部はこの応用における端部の損失を防ぐ。
【００２４】
静電気を減少させるために、本発明の他の実施態様において静電防止成分が使用される。この静電防止成分は、ポリウレタン又はシリコンゴムがローラー又はローラー表面に適合される前に、これらに加えられる。静電気の減少に使用される化合物の１つの例はカーボンブラックである。他の例は、脂肪酸エステル、エトキシレートアミン、アルキルスルフォネート及びこれらの混合物からなる群より選ばれる化合物である。静電気の減少は開繊システムの良好な特性を意味する。このような静電防止成分は、例えば、本明細書に引用文献として組み込まれるＰｌａｓｔｉｃｓ  Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ，５ｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ  Ｈａｕｓｅｒ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，  Ｍｕｎｉｃｈ  Ｇｅｒｍａｎｙ，２００１，１０章参照。
【００２５】
トウ開繊装置は、たばこのフィルターの製造に使用され得（本明細書に引用文献として組み込まれるＴＨＥ  ＤＥＳＩＧＮ  ＯＦ  ＣＩＧＡＲＥＴＴＥＳ  ｂｙ  Ｃｏｌｉｎ  Ｌ．Ｂｒｏｗｎｅ，コピーライト１９９０参照）又は吸収性コアの製造に（本明細書に引用文献として組み込まれる米国特許出願１０／６７２，５１９参照）使用され得る。多くの市販により入手可能なＨａｕｎｉ  ＡＦ−２のようなトウ開繊機械において、ニトリルゴムローラーをポリウレタン又はシリコンゴムから選ばれる材料でできている滑面ローラーに交換することによって、本発明を使用することができる。
【００２６】
本発明は、また、次の工程を含む凝集した多種フィラメントトウの開繊方法を含む。けん縮した多種フィラメントトウの供給源を用意する、前記トウを前進させる、前記トウを複数点で支持する、前記各複数点は１対の相対する面で規定されており、１つはテクスチャー加工された面で他方が滑面、又は両者とも滑面であり、前記滑面は、ポリウレタン又はシリコンゴムからなる群から選ばれる材料からできており、１対の相対する面は互いに距離をおいており、前記トウのフィラメントを分離する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】トウ開繊装置の概略正面図を示す。
【図２】トウ開繊システムのローラー対の断片的正面図を示す。
【図３】面取りされた端部を示す滑面ローラーの正面図を示す。
【図４】従来の開繊装置の概略正面図を示す。
【符号の説明】
【００２８】
５    ローラー
６    ローラー
７    ローラー
８    ローラー
１０  ベール
１５  トウバンド
２０  バンドジェット
３０  張力ローラー
４０  トウ
４５  ロール
５０  ロール
５５  開繊されたバンド
６０  形成ジェット
６５  液体適用装置
７０  ヨーク
７５  上部ローラー
８０  下部ローラー
【図１】
0004767958.tif 000002
【図２】
0004767958.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004767958.tif 000005