(57)【要約】【課題】  繊維そのものを利用して無撚糸織物に類似した新規な繊維製品を製造することを可能にする製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】  経糸１０を支持する支持体１２と、緯糸を打ち込むための筬１６と、経糸１０の杼口から、緯糸にかえて分散した繊維を空気流を利用して杼口内に送り込む、繊維の供給機構２０、２２とを備え、杼口に繊維を送り込んだ後、筬打ちして杼口から送り込まれた繊維を織り込み位置に集めて集合繊維とし、次いで、前記集合繊維を経糸に織り込む操作に連動して、前記繊維の供給機構２０、２２を制御する制御部２８を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
経糸の杼口から、緯糸にかえて、分散した繊維を、空気流を利用して杼口内に送り込む工程と、
杼口内に繊維を送り込んだ後、筬打ちして、杼口から送り込まれた繊維を織り込み位置に集めて集合繊維とする工程と、
前記集合繊維を経糸に織り込む工程と、
を繰り返し行って、前記繊維が緯糸状に織り込まれた製品を製造する無撚糸状織物の製造方法。
【請求項２】
前記繊維を杼口内に送り込む工程においては、一方の杼口の側方に配置した、空気流を利用して繊維を供給する機構を利用して繊維を送り込むことを特徴とする請求項１記載の無撚糸状織物の製造方法。
【請求項３】
経糸を支持する支持体と、
緯糸を打ち込むための筬と、
経糸の杼口から、緯糸にかえて分散した繊維を空気流を利用して杼口内に送り込む、繊維の供給機構とを備え、
杼口に繊維を送り込んだ後、筬打ちして杼口から送り込まれた繊維を織り込み位置に集めて集合繊維とし、次いで、前記集合繊維を経糸に織り込む操作に連動して、前記繊維の供給機構を制御する制御部を備えることを特徴とする無撚糸状織物の製造装置。
【請求項４】
前記繊維の供給機構として、
杼口の側方に配置されたエアガンと、分散した繊維を前記エアガンに供給する繊維の供給部とを備えることを特徴とする請求項３記載の無撚糸状織物の製造装置。
【請求項５】
前記繊維の供給部として、
開繊ローラを備える開繊部と、
該開繊部に、前記開繊ローラにより分散した繊維状に開繊されるスライバを供給する機構とを備えることを特徴とする請求項４記載の無撚糸状織物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、織物の緯糸のかわりに、繊維そのものを織り込むことにより無撚糸状の織物を製造する無撚糸状織物の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物、動物あるいは人造の繊維の代表的な利用形態として布がある。布はシート状に形成した繊維製品であり、織物のほか、メリヤス、不織布を含めて総称する言葉である。このうち織物とは、経糸と緯糸を用いて織った布と定義されている。紡績糸織物を考えるとき、通常、織物中の糸は撚りがかかっている。しかしながら、織物中では必ずしも紡績糸に撚りがかかっている必要はない。むしろ、通常の織物にない特性を求めて無撚糸織物の研究もされており、現在、無撚糸織物は一定の市場を確保している。
【０００３】
無撚糸織物を製造する方法としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)の水溶性を利用する方法がある。通常の綿の単糸とPVA糸を合わせて単糸の下撚と逆方向に撚りをかけて綿繊維の方向が糸軸と平行になるようにしておき、これを製織後、水によりPVAを溶解・除去することによって、無撚糸を織物中に存在するようにすることができる。無撚糸織物の製造には、通常の織物にくらべて多くの工程とコストがかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１３６６１号公報
【特許文献２】特開２００３−３０６８４０号公報
【特許文献３】特開平９−７８４４２号公報
【特許文献４】特開平６−２７２１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、極細繊維など新繊維素材の開発が目覚ましく発展している。繊維は集合体として用いることでその特性が十分に発揮されるから、繊維は糸や布などの形態に加工して用いられる。しかしながら、新繊維素材は必ずしも糸や布への加工すなわち、紡績や製織が容易であるとは限らない。例えば極細繊維の紡績はスライバにおける断面繊維本数の増加により、ドラフト時のスライバ内繊維の運動制御が難しく、従来の紡績理論も実験研究の結果、その修正を迫られるほどである。従って、産業革命以来発展を続けてきた紡織技術は今日もなお新しい技術の開発が必要である。
【０００６】
また、紡績工程において発生するノイルや、製織工程で発生する落綿などは通常繊度の繊維であっても繊維長が極短く、紡績困難なものが多く存在する。このような繊維の活用を目指すことは２１世紀のものづくりにおける重要な課題の一つであり、省資源及び廃棄物の有効利用につながると考える。
本発明は、短繊維であって紡績が困難な繊維、あるいは紡績等の処理を施すことなく繊維そのものを材料として無撚糸織物に類似した織物（繊維製品）を製造することを可能にする無撚糸状織物の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る無撚糸状織物の製造方法は、経糸の杼口から、緯糸にかえて、分散した繊維を、空気流を利用して杼口内に送り込む工程と、杼口内に繊維を送り込んだ後、筬打ちして、杼口から送り込まれた繊維を織り込み位置に集めて集合繊維とする工程と、前記集合繊維を経糸に織り込む工程と、を繰り返し行って、前記繊維が緯糸状に織り込まれた製品を製造することを特徴とする。
また、前記繊維を杼口内に送り込む工程においては、一方の杼口の側方に配置した、空気流を利用して繊維を供給する機構を利用して繊維を送り込むことによって、容易に無撚糸状織物を製造することができる。
なお、本発明に係る無撚糸状織物の製造方法によって製造される無撚糸状織物の緯糸は、集合繊維からなるものであり、狭義の糸からなるものではない。しかしながら、織り込まれた集合繊維は、繊維の形態を保ったまま、あたかも緯糸のように経糸に織り込まれるから、本願においては「無撚糸状織物」と称している。
【０００８】
また、本発明に係る無撚糸状織物の製造装置は、経糸を支持する支持体と、緯糸を打ち込むための筬と、経糸の杼口から、緯糸にかえて分散した繊維を空気流を利用して杼口内に送り込む、繊維の供給機構とを備え、杼口に繊維を送り込んだ後、筬打ちして杼口から送り込まれた繊維を織り込み位置に集めて集合繊維とし、次いで、前記繊維の集合繊維を経糸に織り込む操作に連動して、前記繊維の供給機構を制御する制御部を備えることを特徴とする。
また、前記繊維の供給機構として、杼口の側方に配置されたエアガンと、分散した繊維を前記エアガンに供給する繊維の供給部とを備えることにより、容易に杼口内に分散した繊維を送り込むことができ、また、前記繊維の供給部として、開繊ローラを備える開繊部と、該開繊部に、前記開繊ローラにより分散した繊維状に開繊されるスライバを供給する機構とを備えることによって、分散された状態の繊維を供給して容易に無撚糸状織物を製造することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る無撚糸状織物の製造方法及び製造装置によれば、分散された繊維を緯糸状に織り込んだ無撚糸状織物を容易に得ることができ、起毛状の新規な繊維製品を提供することができる。また、繊維製品に利用することが困難な短繊維や紡績が困難な繊維を織物に利用することができ、省資源化、廃棄物の再利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る無撚糸状織物の製造装置を用いて無撚糸状織物を製作している状態を示す写真である。
【図２】繊維の供給機構の構成と製造装置の作用を示す説明図である。
【図３】無撚糸状織物を製作した状態を示す写真である。
【図４】無撚糸状織物の表面状態を拡大して示す顕微鏡写真である。
【図５】無撚糸状織物の厚さむらを測定した結果を示すグラフである。
【図６】エアガンの距離を10cm離して製造した無撚糸状織物の厚さむらを測定した結果を示すグラフである。
【図７】エアの噴射時間と無撚糸状織物の厚さおよび織り密度の関係を測定した結果を示すグラフである。
【図８】無撚糸状織物の接触冷温感を測定した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明に係る無撚糸状織物の製造装置を用いて無撚糸状織物を製作している状態を示す写真である。
本実施形態の無撚糸状織物の製造装置（織機）の基本構造は、従来の水平型の手機と同様である。すなわち、多数本の経糸１０を並列させ張るようにして支持する支持体としての第１のビーム１２及び第２のビーム（不図示）と、経糸１０を上下に振り分けて支持するための綜絖（そうこう）１４と、緯糸を打ち込むための筬１６と、綜絖１４を交互に昇降させることによって緯糸を通す杼口（開口部）を開口させる踏み板（不図示）とを備える。
【００１２】
本実施形態の無撚糸状織物の製造方法において特徴とする構成は、従来の織機における緯糸のかわりに、集合繊維を緯糸として織っていく点にある。すなわち、従来の織機では、杼口に杼を進入させて経糸と緯糸を織り進めていくのに対して、本実施形態においては、ばらばらにほぐれて分散した繊維（短繊維）を、杼口から、上下の経糸１０によって挟まれた空間内に送り込み、筬１６を打ち込む操作によって上下の経糸１０の間（開口部）に供給された繊維を織り位置まで集め、経糸１０を交差させて緯糸のかわりに集合繊維を織り込んでいく。図１には、筬１６を手前に動かす操作によって、上下の経糸１０の間に送り込まれた繊維が帯状に集められた状態（集合繊維１８）が示されている。
【００１３】
杼口から上下の経糸１０の間に繊維を供給する供給機構として、本実施形態においては、上下の経糸１０の開口部（杼口）に繊維の噴出口を向けて、杼口から若干離間させて配置したエアガン２０と、エアガン２０に緯糸に相当する繊維を供給する開繊部２２と、開繊部２２に送入する繊維の供給源としてのスライバ２４と、開繊部２２から放出される繊維をエアガン２０の吸入口に導くガイド筒２０ａとを備える。
エアガン２０は電磁弁２６を介してコンプレッサ（不図示）に接続される。開繊部２２には開繊ローラが内蔵され、開繊ローラによって開繊部２２に供給されるスライバ２４から繊維をばらばらに分散させる（分離させる）作用をなす。開繊部２２と、開繊部２２にスライバ２４を送入する送り機構が繊維の供給部に相当する。
【００１４】
図２は、本実施形態の製造装置の繊維の供給機構の構成を示すブロック図とその作用を示す。
左下から右下への矢印が製造工程の流れを表している。
まず、フィードローラによりスライバ２４を開繊部２２に供給する。開繊部２２に供給されたスライバ２４は、開繊ローラ（7500rpm）によって開繊され、開繊された繊維は開繊部２２の放出口から放出される。開繊部２２でばらばらに分散された繊維はガイド筒２０ａを経由してエアガン２０の吸入孔に吸い込まれ、エアガン２０により空気流にのせて杼口に送り込まれる（繊維を杼口に送り込む工程）。
【００１５】
続いて、杼口に繊維を送り込んだ後、筬１６を奥の位置から手前まで動かして筬打ちする。筬打ちすることにより、杼口から供給された繊維が集められて織り込み位置（織前）に集められる（集合繊維を形成する工程）。
次いで、踏み板を踏み、緯糸に相当する集合繊維を経糸１０に組み込む。集合繊維を組み込んだ後、筬１６を元の奥位置まで移動させ、次回の繊維の供給操作に備える（経糸に集合繊維を織り込む工程）。
こうして、これらの工程を繰り返し行うことにより、ばらばらに分散した繊維が経糸に織り込まれた（組み込まれた）無撚糸状の織物が得られる。
【００１６】
本実施形態においては、経糸に絹撚糸、緯糸のかわりに用いる繊維として綿繊維を用いた。綿繊維は通常の紡績が可能なものを用いたが、緯糸のかわりに用いる繊維の材質等はとくに限定されるものではない。表１に、本実施形態において用いた経糸とスライバ２４の材料について示す。
【表１】
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【００１７】
実施形態のエア系統としては、エアガン２０に接続するコンプレッサによる空気圧をレギュレータにより調圧し、調圧したエアを用いてエアガン２０による繊維の吸入・噴出操作を行った。
電磁弁２６とフィードローラの制御はマイクロコンピュータ制御を採用した。スイッチを押すとあらかじめ設定した回転数でフィードローラをステッピングモータで回転させ、同時に電磁弁２６を作動させてエアガン２０に空気を送り込む。制御盤２８にはフィードローラの回転数と、フィードローラ及び電磁弁２６の作動時間を設定するロータリースイッチが設置してあり、このロータリースイッチによって設定した時間が経過するとフィードローラを停止するとともにエアガン２０への空気の供給も停止する構成とした。
【００１８】
表２に、本実施形態の製造装置における織機、エアガン、スライバ開繊部の設定を示した。
【表２】
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【００１９】
なお、本実施形態において繊維の供給源としてスライバ２４を使用したのは、開繊ローラによってスライバ２４から簡単にばらばらの繊維として供給できるからである。繊維を分散した状態で供給する方法は、製織工程において発生する落綿を使用する場合のようにあらかじめ分散されている繊維を収納容器に集め、収納容器から繊維を吸引して杼口に向けて噴出させる方法によって供給することもできる。このように、緯糸のかわりに用いる繊維を供給する方法及び繊維を供給するための装置構成は、本実施形態の構成に限定されるものではない。
【００２０】
図３は、上述した実施形態の方法により、緯打ち回数を700回として無撚糸状織物を製作した状態を示す。
繊維を織り込んで形成した無撚糸状織物部分の寸法は、幅方向38cm、織丈方向23.5cmである。得られた製品を見ると、エアガンから遠い側の領域の方が、エアガンに近い側の領域よりもより多くの繊維が経糸と交錯して２次元的繊維集合体を構成し、比較的均一に繊維が織り込まれている。織物全体は、表、裏ともに、繊維が顕著に起毛した状態となり、きわめて柔らかな感触の織物となっている。
【００２１】
一方、エアガン２０に近い側からおよそ10cm以内の領域では、織り込まれた繊維の量が全体的に少なく、むらが大きくなって、部分的に繊維が抜けて透けて見える部分がある。これはエアガン２０に近い領域では、繊維が高速に送入されたために、繊維が吹き抜けてしまったものと考えられる。また、繊維が杼口のエアガンから見て奥の方から順次溜まっていき、エアガン側に繊維が溜まらなかった可能性も考えられる。
【００２２】
図４は、上述した方法によって得られた製品の顕微鏡写真である。
表面から無方向に浮き上がった繊維が多数あることがわかる。これらの繊維が表面から起毛状に出ている繊維である。
また、起毛状に出ている繊維の下側の状態を観察すると、経緯に交錯した織物状の組織が見える。経方向の繊維は絹撚糸であるが、緯方向の繊維はエアガンによって供給した繊維である。これらの緯方向の繊維は平行に配列され、連続した糸状に織り込まれて、製品が無撚糸状織物に類似した構造になっていることがわかる。
【００２３】
図５は、図３に示す製品の厚さむらを測定した結果をグラフに示したものである。
測定間隔を2cmとし、織付部と織終部を避けて長さ方向に10点、幅方向に19点の190個所について厚さを測定した。厚さ測定はJISL1096の厚さ測定器を用いて行った。
なお、この測定においては、上述した厚さのむらが大きい領域も測定個所として含んでいる。図５は、エアガン側からの距離別に、平均の厚さと変動係数を取ったグラフとして示したものである。
【００２４】
製品の平均の厚さは0.75mmであったが、右端からの距離19cmから35cmまでの範囲（グラフの左半部）では厚さの平均はおよそ0.70mmから0.80mmまでの範囲にあることがわかる。また、この範囲では、変動係数がおおむね10％程度であり、厚さむらが小さいことがわかる。すなわち、製品の左半部の領域（エアガンから遠い側）では比較的均等な厚さを保っているといえる。
一方、右端から3cmから7cmの範囲においては、厚さが0.50mm以下と薄くなっていることがわかる。また、7cmから17cmの範囲では変動係数が20％を超えているところが多い。すなわち、エアガンに近い領域では厚さにむらが生じている。
【００２５】
本実施形態の無撚糸状織物においては、エアガンからある程度離れた位置の方が厚さむらが少なく、製品として良好な状態になっているが、このような厚さむら等の問題は、エアガンによって繊維を送り込むときの空気流の強さや空気流の導入方法、繊維の供給量のばらつきを調節すること、杼口に対するエアガンの配置を工夫することによって改善することが可能である。
また、本実施形態の製造方法においては、エアガンによって送り込んだ繊維が少なからず反対側の杼口を通り抜けてしまうという問題や、エアガンの駆動とフィードローラの駆動のタイミングを調節して開繊部から的確に繊維が供給されるようにするといった問題がある。
【００２６】
これらの問題を解決する方法としては、杼口から離れた位置にエアガンを設置し、エアガンと杼口の間にエアガイドを設けて、杼口に繊維を導くとともに、経糸の開口部内に均一に繊維を供給できるようにすること、エアガンを配置した側とは反対側の杼口にストッパを取り付けて、反対側の杼口を通過する繊維を減らすようにすること、反対側の杼口にエアガンを配置して吹き抜けた繊維を再利用することが考えられる。このように繊維のロスを減らすことにより、さらに効率的に無撚糸状織物を製造することが可能になる。
【００２７】
図６は、上記の厚さむら等の問題を解決するため、エアガンを杼口から１０ｃｍ離れた位置に設置して製造した製品について、厚さむらを測定した結果をグラフに示したものである。なお、エアガンと杼口との距離以外の部分については、図３で示した製品の製造方法と同様である。測定に使用した機器、測定条件および測定方法は図５に示した測定方法等と同様である。
【００２８】
上記測定の結果から、図５で示したエアガンを離さずに製造した製品において、変動係数が20％を超えた点が多く認められた範囲、すなわち右端から3cmから17cmの範囲において、厚さの変動係数が10%前後と低い数値で安定しており、また、全体的にも変動係数は低い数値で安定していることが認められる。これは、エアガンを離して製造する方法が、距離を離さないで製造する方法と比較して、より均等な厚さの無撚糸状織物を製造することが可能となる点で優位であることを示している。
【００２９】
図７は、エアガンで噴射するエアの噴射時間と製造された製品の厚さ及び織り密度の関係を測定した結果をグラフに示したものである。
右縦軸は製品の厚さの平均を示し、グラフ中では白い四角のマーカで示す。左縦軸は1cm当たりの筬打ち回数を示し、グラフ中では黒い四角のマーカで示す。横軸は、エアガンのエア噴射時間を示す。
【００３０】
製品の厚さについては、噴射時間２秒のとき厚さがやや小さくなったものの、緩やかな上昇傾向が認められた。一方、1cm当たりの筬打ち回数については、噴射時間のマイナス２分の１乗に比例して小さくなっていることが認められた。これは織りこまれた繊維の量が、エアガンの噴射時間に比例して増加していることを示していると考えられる。具体的には、繊維量の増加に伴い、織り込まれたときにできる繊維束の断面積が増加する。また、同時に繊維束の直径はその２分の１乗に比例して変化する。一方で、織り密度はその逆数に比例して変化するという関係が認められる。
上記結果は、杼口に送り込む繊維量、製品の繊維束の直径および製品の織り密度が、エアガンのエア噴射時間によってコントロールが可能であることを示している。
【００３１】
以下では、本発明により製造された無撚糸状織物の機能を評価するため、温熱特性について測定した結果を説明する。測定には、熱物性測定装置KES−F7（カトーテック株式会社製）を使用した。
【００３２】
図８は、本発明により製造された無撚糸状織物と、前記無撚糸状織物と同じ原料を使い、糸を用いて織った織物とのqmaxを比較した結果をグラフに示したものである。qmaxとは、人体のように温度の高い物体が織物に接触し、熱が流れ出していく時の、熱の流れの量が最大になった時の値をいう。
縦軸は製品のqmaxを示し、横軸は、製品の織り密度を示す。グラフ中の白い丸のマーカは、本発明により製造された無撚糸状織物の値であり、グラフ中の黒い丸のマーカは、糸を用いて織った織物の値を示す。
【００３３】
本発明により製造された無撚糸状織物のqmaxは、これと同程度の織り密度の織物のqmaxと比較して、半分程度の値を示している。これは、本発明により製造された無撚糸状織物は、通常の織物と比較して、触った瞬間に冷たく感じにくい性質を有していることを示している。
【００３４】
表３は、本発明により製造された無撚糸状織物と、前記無撚糸状織物と同じ原料の糸を使い、かつ同程度の織り密度となるように織った織物との保温率を比較した結果を示す。
【表３】
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【００３５】
上記測定結果から、本発明により製造された無撚糸状織物は、通常の糸で織った織物と比較して、有意に高い平均保温率を示すことが認められた。これは、材料が同じであっても、本発明により製造された無撚糸状織物は、糸で織った織物にない性能を持っていることを示している。
【００３６】
本実施形態の無撚糸状織物の製造装置は、従来の手機に、ばらばらに分散された短繊維を、空気流を利用して杼口から送り込む機構を付設して構成したものである。本実施形態のように、緯糸として作用する繊維を、空気流を利用して杼口から送り込む操作は、手機に限らず、自動織機等においても十分に利用することが可能である。
また、経糸と緯糸とからなる織物を製作する方法には、きわめて多種類の方法があるが、本発明方法は、上述した実施形態における平織の場合に限らず、種々の織組織に適用することができる。
【００３７】
また、緯糸に相当する繊維としては、綿繊維に限らず適宜材料からなる繊維を利用することができる。本発明方法では短繊維をそのまま材料として利用するから、製織工程において発生する落綿や、紡績や製織が困難な繊維であっても容易に利用することができ、このような繊維を活用することによって、省資源、廃棄物の有効活用を図るとともに、従来にない新規な製品として提供することが可能になるという利点を有する。
さらに、緯糸に相当する繊維に機能性の繊維を用いた場合は、糸にして用いるよりも表面にさらされる面積が大きくなることから、より機能を効果的に発揮できることが期待できる。例えば、消臭機能を備えた繊維を用いれば、ベルベットのように起毛した部分を含めて消臭機能を持った表面積が通常の織物よりも大幅に増加するのでより高度な消臭効果が期待できる。抗菌性繊維などでも同様である。このようなことから、新生児用衣料のほか、ワイピングクロスやタオル、寝具などへの応用が期待できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  経糸
１６  筬
１８  集合繊維
２０  エアガン
２０ａ  ガイド筒
２２  開繊部
２４  スライバ
２６  電磁弁
【図２】
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【図５】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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