(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留タワー内に蓄積した原料の一定量を送り出す回転速度が制御された一対の送出しロールを設け、送り出された原料を把持して原料の厚みによりガイド板又は解繊シリンダーとのクリアランスを可動調整し得るニップロールを設けると共に、該ニップロールにより厚みを検知して前記送出しロールの回転速度を制御することを特徴とする無機短繊維の粗解繊方法
【請求項２】
貯留タワー内に蓄積した原料の一定量を送り出す回転速度が制御された一対の送出しロールを設け、送り出された原料を把持して原料の厚みによりガイド板又は解繊シリンダーとのクリアランスを可動調整し得るニップロールを設けると共に、該ニップロールにより厚みを検知して前記送出しロールの回転速度を制御することを特徴とする無機短繊維の粗解繊装置
【請求項３】
前記ニップロールの回転軸には、ニップ方向に押圧支持する押圧手段を設けるとともに、ニップロールのニップ方向の動きを検知する検知手段を設け、該検出手段の検出値により前記送出しロールの回転速度を制御することを特徴とする請求項２に記載の無機短繊維の粗解繊装置
【請求項４】
前記ニップロールと前記解繊シリンダーとの近接面に向かって高圧空気を吐出する噴射手段を設けたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の無機短繊維の粗解繊装置
【請求項５】
前記ニップロールは、内側には軸方向に開口部を有する内ダンパーを設け、該内ダンパーの開口部は前記解繊シリンダーとの近接面で無機短繊維の流れの僅かに後方に位置するように固定され、前記内ダンパーの外周には全外周面にパンチング穴を有する回転するパンチングロールを設け、更に該パンチングロールの外周には開口部を有する回転するフリュートロールを設けるとともに、高圧空気を内ダンパーに送風して前記開口部を介してフリュートロールの開口部より外部に空気を吐出させることを特徴とする請求項２から請求項４に記載の無機短繊維の粗解繊装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無機短繊維を解繊する際に、本解繊に先立つ粗解繊においても解繊班がなく厚みが均一な無機短繊維フリースにする粗解繊方法、および、粗解繊装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無機短繊維フェルトの製造には、素材が炭素や珪素等の硬いセラミックを使用するため、一度に解繊することはできず、粗解繊してマット状のフリースにしてから本解繊する二工程からなっており、例えば、粗解繊工程で１対の送り出しロールと粗解繊シリンダーとケージロールとを組み合わせてより荒いマット状のフリースにして、さらに仕上げの本解繊装置を用いて均一の厚さにする無機短繊維フェルトの製造装置が提案されている。
上記の従来の粗解繊工程での解繊装置では、送出しロールと粗解繊シリンダーとのクリアランスを一定にして、無機短繊維フリースの厚さを均一にするようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の無機短繊維の粗解繊方法では、原料の無機短繊維が供給される解繊シリンダとケージロール或いは解繊バーとの隙間は固定されていてクリアランスがなく、原料の無機短繊維が部分的に少ないと、最終製品のフェルトが薄くなると共にフェルトの強力が低下し、逆に、原料の無機短繊維が部分的に多めに供給されると、圧迫されて原料が堅い塊となった状態で排出して、紡出方向の厚み斑及び目付斑が出現するという問題点があった。
また、送り出された無機短繊維が厚い場合には、無機短繊維は解繊シリンダーに接する部分のみ解繊され、それ以外の外周部は解繊されない為にニップロールやガイド板に把持された状態となり、無機短繊維の塊が浮いた状態で静止状態となる浮き上がり現象が生じ、無機短繊維塊が静止状態のまま大きく成長して繊維塊が一度に素抜け状態で落下して送り出され、大きな斑を生じるといった問題点があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、上記目的を達成するために、無機短繊維の浮き上がり現象がなく、紡出方向の厚み斑及び目付斑が少ない無機短繊維の粗解繊方法およびその装置を提供しようとするものである。
【０００４】
【発明が解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本請求項１に記載の発明は、無機短繊維の粗解繊方法において、貯留タワー内に蓄積した原料の一定量を送り出す回転速度が制御された一対の送出しロールを設け、送り出された原料を把持して原料の厚みによりガイド板又は解繊シリンダーとのクリアランスを可動調整し得るニップロールを設けると共に、該ニップロールにより厚みを検知して前記送出しロールの回転速度を制御して、前記課題を解決したものである。
上記の課題を解決するために、本請求項２に記載の発明は、無機短繊維の粗解繊装置において、貯留タワー内に蓄積した原料の一定量を送り出す回転速度が制御された一対の送出しロールを設け、送り出された原料を把持して原料の厚みによりガイド板又は解繊シリンダーとのクリアランスを可動調整し得るニップロールを設けると共に、該ニップロールにより厚みを検知して前記送出しロールの回転速度を制御して、前記課題を解決したものである。
上記の課題を解決するために、本請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の無機短繊維の粗解繊装置において、前記ニップロールの回転軸には、ニップ方向に押圧支持する押圧手段を設けるとともに、ニップロールのニップ方向の動きを検知する検知手段を設け、該検出手段の検出値により前記送出しロールの回転速度を制御して、前記課題を解決したものである。
上記の課題を解決するために、本請求項４に記載の発明は、請求項２乃至請求項３に記載の無機短繊維の粗解繊装置において、ニップロールと前記解繊シリンダーとの近接面に向かって高圧空気を吐出する噴射手段を設けて、前記課題を解決したものである。
上記の課題を解決するために、本請求項５に記載の発明は、請求項２乃至請求項４に記載の無機短繊維の粗解繊装置において、前記ニップロールは、内側には軸方向に開口部を有する内ダンパーを設け、該内ダンパーの開口部は前記解繊シリンダーとの近接面で無機短繊維の流れの僅かに後方に位置するように固定され、前記内ダンパーの外周には全外周面にパンチング穴を有する回転するパンチングロールを設け、更に該パンチングロールの外周には開口部を有する回転するフリュートロールを設けるとともに、高圧空気を内ダンパーに送風して前記開口部を介してフリュートロールの開口部より外部に空気を吐出させて、前記課題を解決したものである。
【０００５】
本発明は、上述したような特有な構成を備えているので、以下のような作用を有する。即ち、ガイド板又は解繊シリンダーとニップロールとのクリアランスを可動調整し得るようにしたから、どのような厚さの無機短繊維でも確実に把持することができ、また、ニップロールにより厚みを検知して送出しロールの回転速度を制御したから、原料の無機短繊維は常に一定量を供給するように作用する。
特に、本請求項４の発明においては、ニップロールに無機短繊維の厚い原料が噛込まれようとした場合にも、ニップロールとガイド板又は解繊シリンダーとの近接面に向かって高圧空気を吐出し、無機短繊維の解繊作用での素抜けを防止するように作用する。
また、本請求項５の発明においては、従来装置では、送り出された無機短繊維が厚い場合には解繊シリンダーに接する部分のみ解繊され、それ以外の外周部は解繊されない為にニップロール４とガイド板に把持されたままの状態となり、無機短繊維の塊が浮いた状態で静止状態となり大きく成長して一度に送り出され落下するが、本請求項５の発明の構成では、ニップ点より下流でニップロール４の外周で高圧空気が噴射されるから、無機短繊維が常に剥離され無機短繊維の塊の成長を防止するように作用する。
したがって、本発明の構成により、無機短繊維の浮き上がり現象がなく、紡出方向の厚み斑及び目付斑が少なくなるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、炭素や珪素等の硬い無機短繊維を粗解繊する工程において、粗解繊直前の無機短繊維の原料の厚みを解繊シリンダーとの間にクリアランスのあるニップロールで検知して、検知した値により原料の送り出し量を制御して厚さが均一なフリースとし、解繊時における原料の浮き上がり現象を高圧空気の噴射により防止して素抜けを無くして、解繊斑のない厚さが均一なフリースを得るものである。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の好ましい無機短繊維の粗解繊方法および粗解繊装置の１実施例を、図面に沿って説明するが、図１は本実施例の全体を示す斜視図で図２は主要部の断面図であるが、原料となる炭素や珪素等の硬い無機短繊維Aが蓄積された貯留タワー1の上部に設けられ、貯留タワー1の底部11には原料の無機短繊維Aを取り出す一対の送出しロール2が設けられている。
送出しロール2は、図３に示すように軸方向に深い横溝がある一対のロール2a,2bで、一方のロール2bの表面凹部21と他方のロール2aの表面凸部22とが無機短繊維Aを引き込みながら噛み合うように回転し、噛込まれて下部に送り出され、ロール2の回転はインバータ駆動制御部23により回転速度が制御され駆動されている。
ロール2により送り出された原料の無機短繊維Bは、ロール2の下部に設けられた一対のガイド板3a,3bに沿って移動し、ニップロール４と解繊シリンダー５からなる解繊部に供給され、ガイド板3aの裏面と内部ガイド板3cとによってノズル部6を形成し、外部の送風ファン(図示せず)から送風管61を介して高圧空気Ｆ1が供給されノズル部6からニップロール４と解繊シリンダー５とが近接したニップ点に近傍に噴射する。
【０００８】
ニップロール4は、図４及び図５に示すように、ロールの内側には固定の内ダンパー41を設けられ、内ダンパー41の周面には軸方向に開口部411が設けられ、外部の送風ファン(図示せず)よって送風管42を介して内ダンパー41の側部から内ダンパー41の内側へ高圧空気Ｆ2が供給され、開口部411から外周に噴射するように形成されている。
内ダンパー41の外周には、無数のパンチング穴431を有する穴開きの積極回転するパンチングロール43が嵌挿されており、更に、パンチングロール43の外周には積極回転するフリュートロール44が嵌挿されているが、図５に示すように、このフリュートロール44は、外周が台形の歯形441を有する歯形リング442と、開口部443を有する溝リング444とが交互に組み合わせられており、隣り合う歯形リング442の台形の歯形441も側面からみて(図２)交互にずれて組み合わせ、隣り合う歯開口部443も交互にずれて組み合わせられており、開口部443の大きさは、パンチングロール43のパンチング穴431が複数存在するような面積である。
したがって、内ダンパー41の内側へ供給された高圧空気Ｆ2は、内ダンパーの開口部411→パンチングロール43のパンチング穴431→フリュートロール44の開口部443の順に導かれニップロール４の外周に噴出する。
【０００９】
この際、空気の噴出箇所は、固定された内ダンパー41の開口部411の位置になるが、本実施例では、ニップロール４の中心軸(O1)と解繊シリンダーの中心軸(O2)とを結ぶ線から開度αが約30度の下流であって、ニップ点からやや離れた無機短繊維の流れ後方の下流箇所に設定しており、この箇所で積極的にフリュートロール44に無機短繊維Cの塊が浮いた状態で静止状態にならないように、噴射空気で強制的に解繊シリンダー側に押しつけている。
また、ニップロール４の全体は、ニップロール４の左右両側で一対の支持軸45a,45bで支持されているが、ニップ方向に上下移動可能に支持され、常時コイルスプリング46a,46b(押圧手段)と支持板47とでニップ点を押圧支持している。
支持軸45a,45bの端部の受動板451には光学的な位置センサー48が設けられ、ニップロール４のニップ方向の上下移動量の距離Ｘを検出し、この位置センサー48により得られた信号値をインバータ駆動制御部23に入力し、インバータ駆動制御部23によって一対の送り出しロール2の回転速度を制御している。
なお、位置センサー48は左右２個設けてあるが、距離Ｘの検出は両位置センサー48の平均値を算出してインバータ駆動制御部23への入力値としており、好ましくは、距離センサーはなるべく多くの箇所で計測して平均値を算出して入力値とすればよい。
送り出された原料の無機短繊維Cは、図６に示すように、ニップロール４の下部に位置する解繊シリンダー５の軸方向に設けられた鋸状の回転歯51によって叩かれてガイド板3dに沿って均一な厚さに粗解繊され、このように粗解繊された無機短繊維Cのフリースは下部に移行して仕上げの本解繊工程(図示せず)に送り出される。
【００１０】
[作用]
本実施例は、以上のような構成であるが、本発明の特徴の一つは、原料の炭素や珪素等の硬い無機短繊維Aが不均一の厚さでニップロール４に送り込まれた際に、薄い場合には次工程での製品フェルトが薄くなると共にフェルトの強力が低下し、逆に、厚い場合にはガイド板3bから原料が抜け難くなると同時に、抜け難い為に原料が浮き上がり成長して大きな塊となった状態で落下する、所謂、浮き上がり現象により大きな塊となって落下する素抜け現象が発生するが、これを防止するために、
▲１▼  ガイド板又は解繊シリンダーとニップロールとのクリアランスを、運転中に常時可動調整し得るようにしたから、どのような厚さの無機短繊維でも確実に把持することができ、確実に解繊シリンダーに送給することができる。
▲２▼  予めガイド板3aの下端部31および解繊シリンダー５の回転歯とニップロール４のクリアランスを左右一定に設定しておき、ニップロール４をコイルスプリング46の圧力により無機短繊維Bを押圧して、厚い場合には支持軸45が押し出し、薄い場合には支持軸45は引っ込んで確実に無機短繊維Bを把持すると共に、無機短繊維Bの厚みを検知すべくニップロール４の変動を支持軸45を介して端部受動板451の変動量を光学的な位置センサー48によってニップロール４のニップ方向に上下移動量として検出する。
光学的な位置センサー48の構造は、端部受動板451の移動を位置センサー48が距離Ｘとしてアナログ信号として検出し、このアナログ信号を８段階のデジタル信号に変換して送り出しロール２の駆動制御用のインバータ駆動制御部23に入力し、インバータ駆動制御部23の出力により一対の送出しロール２の回転速度を制御して、無機短繊維Bの送り出し量を一定にする。
▲３▼  ニップロール４に無機短繊維Bの厚い原料が噛込まれたようとした場合には、無機短繊維Bがニップロール４に留まらないように強制的に前方に送り出すために、ニップロール４と解繊シリンダー５の近接面(ニップ点)より僅かに上流にノズル部6を設け、ノズル部6からニップ点の近傍に向けて高圧空気Ｆ1を吐出するが、ノズル部6から高圧空気を噴射してニップロール４に噛込まれた原料を強制的に前方に送り出し、無機短繊維Bの解繊作用での素抜け防止する。
▲４▼  従来装置では、送り出された無機短繊維Bが厚い場合には回転歯51に接する部分のみ解繊され、それ以外の外周部は解繊されない為にニップロール４やガイド板3aに把持されたままの状態となり、無機短繊維Bの塊が浮いた状態で静止状態となり、塊が大きく成長して無機短繊維Bの塊が一度に送り出され素抜け状態で落下するが、本実施例では、この浮き上がりによる静止状態での塊の成長を防止する為にニップロール４の外周でのニップ点より僅かに下流で高圧空気Ｆ2を噴射し、無機短繊維Bを強制的に回転歯51に押し付け浮き上がりを防止する。
【００１１】
次に、本実施例は、上述したような構成や作用により、実際の実験結果を示すと、市販の炭化珪素系繊維９μｍ及び１４μｍ、繊維長５０mmを、従来方法および装置でフリースを製造したものを比較例品とし、本発明の実施例の方法および装置でフェルトを製造したものを実施例品として、各特性を比較すべく比較試験をし、その試験結果を図７の表１、および、図８の表２として示す。
表１に示す無機短繊維である炭化珪素系繊維フリースのサンプリングは、紡出方向１ｍおきにシックスネスゲージ(株:Mitutoyo.ID-C1012BS)で計10ポイント10ｍの厚み(mm)を測定したもので、９μｍ及び１４μｍの両者とも、比較例品より本実施例品の炭化珪素系繊維フリースは、明らかに紡出方向の厚み斑及び目付斑が大幅に減少しており、表２に示す炭化珪素系繊維フリースのサンプリングは、紡出方向５ｍおきに850mm×300mmを切り抜いて、計８枚40ｍの目付(g/m2)を測定したもので、比較例品より本実施例品の炭化珪素系繊維フリースは、明らかに紡出方向の厚み斑及び目付斑が大幅に減少していることが判る。
このように、本実施例に係る無機短繊維の粗解繊方法および粗解繊装置よって製造した無機短繊維フリースの本実施例品では紡出方向の厚み斑及び目付斑が大幅に減少し、比較例品に比べ品質特性が大幅に向上し、高性能の無機短繊維フリース、そのフリースを使用することによる無機短繊維フェルトを製造することが可能になる。
【００１２】
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論である。例えば、本実施例では押圧手段としてコイルスプリングを用いたが、ニップロールを押し圧するのであれば、他のバネ構成やエヤーシリンダーや油圧シリンダーでもよいことは勿論である。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の上記構成によれば、ガイド板又は解繊シリンダーとニップロールとのクリアランスを可動調整し得るようにしたから、どのような厚さの無機短繊維でも確実に把持することができ、また、ニップロールにより厚みを検知して送出しロールの回転速度を制御したから、原料の無機短繊維は常に一定量を供給するから、無機短繊維の浮き上がり現象がなく、本発明による無機短繊維フェルトは紡出方向の厚み斑及び目付斑が極めて少なくなるという効果が得られる。
特に、本請求項４の発明においては、ニップロールに無機短繊維の厚い原料が噛込まれようとした場合にも、ニップロールとガイド板又は解繊シリンダーとの近接面に向かって高圧空気を吐出するので、無機短繊維の解繊作用での素抜け防止するという効果が得られる。
また、本請求項５の発明においては、従来装置では、送り出された無機短繊維が厚い場合には解繊シリンダーに接する部分のみ解繊され、それ以外の外周部は解繊されない為にニップロール４とガイド板に把持されたままの状態となり、無機短繊維の塊が浮いた状態で静止状態となり大きく成長して一度に送り出され落下するが、本発明ではニップロール４の外周でのニップ点より下流で高圧空気が噴射されるから、無機短繊維が常に剥離され無機短繊維の塊の成長を防止するとう効果が得られる。
このように、本発明による無機短繊維フリースは紡出方向の厚み斑及び目付斑が極めて少ない新規な無機短繊維フリースおよびフェルトであるから、新たな分野への適応可能性を高めるばかりでなく、無機短繊維フリースおよびフェルトの新規用途の可能性、または応用性を提供し、その実用的効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な１実施例の全体を示す斜視図
【図２】本発明の好適な１実施例の主要部の断面図
【図３】実施例の送出しロールの斜視図
【図４】実施例のニップロールの内ダンパーとパンチングロールの分解図
【図５】実施例のニップロールのフリュートロールの分解図で、図５(A)は側断面図、図５(B)は溝リングの側面図、図５(C)は溝リングの正面図
【図６】実施例の解繊シリンダーの部分拡大図
【図７】従来装置で製造した比較品と本実施例装置で製造した実施例品とをゲージ計測での試験結果をグラフで示した表１の図
【図８】従来装置で製造した比較品と本実施例装置で製造した実施例品とを目付計測し試験結果をグラフで示した表２の図である。
【符号の説明】
A,B,C…無機短繊維
F1,F2…高圧空気
O1…ニップロール中心軸
O2…解繊シリンダー中心軸
X…検出距離
１…貯留タワー
11…底部
2(2a,2b)…送出しロール
21…表面凹部
22…表面凸部
23…インバータ駆動制御部
3a,3b,3c,3d…ガイド板
31…ガイド板下端部
４…ニップロール
41…内ダンパー
411…開口部
42,61…送風管
43…パンチングロール
431…パンチング穴
44…フリュートロール
441…台形の歯形
442…歯形リング
443…開口部
444…溝リング
45(45a,45b)…支持軸
451…端部受動板
46(46a,46b)…コイルスプリング
47…支持板
48…位置センサー
５…解繊シリンダー
51…回転歯
６…ノズル部
【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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