(57)【要約】【課題】  紡糸したように絡み合った繊維体を、一つの微小ノズルからの噴射によって製造する装置の開発。【解決手段】  原料となる合成樹脂を微粉化して粉体が密接した状態にし、その隙間を密に水で満たして耐圧容器１に入れる。それを水圧ポンプにより数十気圧から百気圧超まで加圧し、微粉体が完全に溶融する温度に達しても水の沸騰が発生しない状態にする。加温室では徐々に温度を上げ完全に粉体が溶融して接触部分が十分融着する温度に達してから噴射ノズル２より噴射し、水の爆発的蒸気化と拡散により溶融微粒子を引き延ばして紡糸状繊維体とする。必要に応じて噴射ノズル２の周囲から噴射された紡糸状体を包み込むように環状の高圧空気を噴射し、また高速巻き取りによって引き延ばしながら紡糸状繊維体を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維の原料である合成樹脂等を微粉化して粉体が互いに密接した状態にし、微粉間の隙間を密に水で満たして高耐圧容器に入れる。それを水圧ポンプと調圧器等により容器内を数十気圧から百気圧超まで加圧し、微粉体が完全に溶融する温度に達しても水が沸騰しないようにする。その状態でその混合体を高耐圧の加温室に送り徐々に温度を上げ微粉体が完全に溶融し接触部分が十分融着する状態になってから噴射ノズルより噴射して、水の爆発的気化拡散により溶融微粒子を大きく引き延ばし、それを高速で巻き取って紡糸状繊維体を製造する装置。
【請求項２】
上項の噴射ノズルの外周から噴射物を包み込むように環状の高圧空気を噴射して、巻き取りと相俟って拡散状態を制御する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  紡糸状に絡み合ったような構造の繊維体を、一つの微小ノズルからの噴射によって製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  紡糸したように絡み合った極細繊維の集合体のような繊維体を、単一噴射ノズルからの射出による製造方法は現在実用化されていない。【０００３】  現在の化学繊維による紡糸または綿状の繊維体は、溶融した合成樹種を単一または多数の極小ノズルから噴射して繊維を製造し、これを集め揃えて撚り合わせて紡糸としたり、また綿状に加工して各種用途に利用している。【０００４】  綿や羊毛などの自然繊維による各種紡糸や織布などの特性に近づける為、化学繊維の分野でも保温性や吸湿性また風合いなどの改善に努力している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明は溶融可能で熱水によって化学反応を起こさない化学繊維、主として合成繊維原料を微粉化して集積しその粉体間の隙間を水で満たす。高加圧と加熱によって水の沸騰温度を原料の溶融温度以上にして原料の微粉の接触部を融着させ、微小ノズルからの噴射により爆発状に気化させ紡糸状のような構造の繊維体を製造する技術の開発を課題とする。【０００６】  自然繊維の持つ保温性や吸湿性など優れた特性と同様、またはそれに近いものの製造を進める他、それらに無い新しい特性を持つ織布や綿等を開発する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  化学繊維特に合成繊維の原料として一般的に広く利用される合成樹脂の融点は、ポリエステルやポリアミド、またポリプロピレンやビニロン等で、１７０度から２６０度Ｃ程度である。フッ素系のものでは３００度Ｃを超える。【０００８】  これらの原料を微粉化して粉体が互いに密接した状態になるようにし、その隙間を密に水で満たして高耐圧の容器に入れる。【０００９】  それを直接または水圧ポンプにより数十気圧から百気圧超まで加圧し、微粉体が完全に溶融する温度に達しても水の沸騰が発生しない状態にする。それを加温室に送り徐々に温度を上げ完全に粉体が溶融し接触部分が十分に融着する状態に達してから、粉体直径の例えば５倍から１０倍程度の比較的大きなノズルより噴射する。必要とする加圧は原料の合成樹種の溶融温度によって異なる。【００１０】  水の沸騰点は一気圧で１００度Ｃであるが、１００気圧以上で三百度Ｃから三百数十度Ｃとなる。従って原料の微粉体が融着するのに十分な温度に達してからノズルより噴射すると、材料間にある水は爆発的に蒸気拡散して材料粉体が引き延ばされ極細の繊維の集合体となり紡糸に似た絡み合った状態の繊維体の製造が可能となる。【００１１】  必要に応じて噴射ノズルの周囲から噴射された紡糸の繊維体を包み込むように環状の高圧空気を噴射し、また高速巻き取りによって引き延ばして紡糸状の繊維体の形状を制御する。大きく拡散した紡糸状または綿状にする場合はそれを省略するか弱めて対処する。【００１２】  原料となる合成樹種の微粒子のサイズ、温度、圧力、ノズル径や巻き取り速度さらに噴射ノズル周りからの環状空気流等を調整して目的に合った紡糸状の繊維体を製造する。また噴射ノズルの形状は円形のみならず楕円状や平板状また筒状なども選択できる。
【発明の効果】
【００１３】  従来の単繊維を集めて紡糸とする工程を省略し、本発明では単一ノズルから射出成形された紡糸状の繊維体を撚り合わせて各種織布その他に使用する糸を製造できる。【００１４】  保温性や通気性また風合いなど従来のものと異なった品質の織布や編み物にする撚糸や綿の開発によって、これまでにない新しい特性を持った製品の開発が期待できる。【００１５】  保温力、弾力性や通気性また風合い等で自然繊維の持ついろいろな特性に達せず、使用できなかった分野にも合成繊維の利用が期待できる。【００１６】  原材料は合成樹種が殆どであるが溶融可能であれば無機質の材質、例えば比較的に低温度で溶融する錫や鉛また各種半田などの紡糸状や綿状の物質ができ、衣料用としてでなくても特殊な用途に利用できる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】  本発明の一実施例である紡糸状繊維体の製造装置を示した断面図。
【図２】  図１の噴射ノズル２あたりを拡大して示した断面図。
【図３】  コンクリート等の重力を利用して容器内を直接加圧する装置の構造を示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  以下、二件の実施例を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１９】  図１は本発明による紡糸状繊維体の製造装置の一実施例を示したもので、耐圧容器１に原料の合成樹脂を微粉化し粉体が密接した状態で、また微粉間に水を充満させた状態の混合体１０にして注入する。その上部の空間部分も水を満たし加圧ポンプ５と調圧器６に接続する。また下方の噴射管３内の通路９から噴射ノズル２までも同様に充満状態にする。【００２０】  閉止弁４を閉じた状態（点線で表示）で加圧ポンプ５と調圧器６により耐圧容器１内の水圧を、原料の必要とする溶融温度に応じて水の沸騰点を上げるため数十気圧から百気圧超まで加圧する。噴射ノズル２までの噴射管３をヒーター７によって加熱し、噴射管３内の通路９に充填されている微粉状の合成樹脂の接着部が完全に溶融接着する状態になってから、閉止弁４を開き噴射ノズル２より噴射する。原料の微粉間に細分化されている水の爆発的な気化膨張とこれに併せて噴射ノズル２の周囲に設けた環状ノズル１１から高圧空気を環状で円筒状に噴射する。また噴射により形成される紡糸状体１２は高速で巻き取り必要とする太さや密度の繊維体１２を製造する。加熱部分全体は断熱体８で包み保温されている。閉止弁４の方式は図例の他図３のような針弁など選択できる。【００２１】  微粉体の形状や大きさの違い等で全ての箇所が接着状態では無い場合は、繊維の端が他と離れて浮遊状態となる。それによって全てが融着したものとは異なった構造の紡糸状となり、外見や保温性また風合いなどで同原料でも異なった特性を持つものを製造できる。【００２２】  噴射ノズル２を環状に包む環状ノズル１１より筒状に噴射される高圧で高速の空気は、噴射ノズル２より噴射される多数の繊維群を包み込んで放射方向えの必要以上の拡散を防止すると共に、巻き取り伸張行程をより効果的にできる。この空気流は紡糸状の繊維体１２の繊維密度や太さなどを制御するため噴射速度や温度と共に調節して対処する。【００２３】  噴射管３及び通路９は周りのヒーター７とその外周の断熱体８によって溶融に必要な高温を維持する。また耐圧容器１でも予熱するか噴射管３を長くして予熱室を設け、必要とする溶解温度の制御と維持をより効果的にする。【００２４】  図２は噴射管３の先端部に設置した噴射ノズル２部分を拡大して示したもので、原料の微粉体が完全に溶融して接触部分が融着状態になってから、噴射弁４を開いて噴射し紡糸状体１２になる状態を表している。溶融した微粒子は噴射ノズル２内の細い通路の通過時にも細く伸ばされた状態となる。【００２５】  噴射ノズル２のサイズは微粉体の数倍から十倍以上と想定されるが、それによって紡糸を構成する繊維数を数本から数十本さらに数百本以上とする選択ができる。【００２６】  噴射ノズル２の断面は図例のような円状の他、楕円や平板状また環状など自由に選択できる。その場合には環状ノズル１１の形状は円環状ではなく、断面形状に合わせてそれを包み込むような形にする。また星状のような断面にして複雑な強弱の気流により変化に富んだ紡糸状とする。また螺旋状なども自由に選択できる。【００２７】  原料の合成樹種微粒子を融着が可能なものの他融着しない複数の原料を混ぜ合わせたものとして、単一原料とは異なった特性を持つ紡糸状の繊維体の製造も考えられる。また噴射ノズルを複数にして同種または異種のものと絡まった紡糸の繊維体も製造できる。【００２８】  微粉体の接触部分が完全に溶融し融着状態になるのは噴射ノズル２の近くになってからで、途中での微粉体の融合一体化は発生しないようにする。また接触部分の溶融が始まっても微粉体なので比重差による熱水との上下分離は生じにくい。微粉体の接触部分の融着が紡糸状の繊維体に加工するのに最も好ましい状態になるよう、加圧と各部分での加熱温度を正確に制御し管理する。【００２９】  原料である微粉体のサイズを異なるものとして混合し、繊維の太さの混ざった紡糸状の繊維体を製造し、織布の特性特に風合いなど単一のものとは異なったものを製造できる。
【実施例２】
【００３０】  図３に示した実施例は、前例と同様な紡糸状の繊維体の単一ノズルからの噴射による製造装置を示したものであるが、必要とする５０〜１００気圧前後の高圧維持を、前例のような加圧ポンプ５と調圧器６によらず、必要とする加圧を大きな積載重量を利用する例を示している。この方式では射出量の変化や停止また始動等に関係なく、加圧タンク１３内と通路２０内を常時設定した一定の高圧力に保つ事が可能である。【００３１】  前例と同様に微粉化した合成樹種等の隙間を水で密に満たした状態にして、垂直状に設置した円筒シリンダー状の加圧タンク１３内に充填する。これに密閉可能に加圧ピストン１４が挿入されている。加圧ピストン１４の上側に必要とする加圧力になるよう何段にも円盤状の加圧錘１６が支軸１５に装着されている。図では省略しているが支軸１５は横方向の動きが生じないようガイド装置により強固に保持される。【００３２】  円盤状の加圧錘１６は鉄などの金属または鉄筋コンクリート製等で、必要数を積み重ねて加圧ピストン１４に加圧力として作用させる。加圧錘１６の形状は円盤状に限らず材質も限定されない。また大型のタンクを設けて必要とする重量になるよう水を注入しても同様な加圧が可能である。【００３３】  加圧容器１３の内径を仮に５０ｃｍとすると、断面積は２，０００ｃｍ２弱となる。
必要とする圧力を５０〜１００気圧とすると、加圧ピストン１４に加える必要な積載重量は１００〜２００トン程度で、装置の製造や操作に特に技術的な困難は生じない。【００３４】  また加圧を上側の積載重力によらず、加圧ピストン１４の上方から鉄枠やロープによって下方に吊り下げても加圧できる。水タンク方式も同様に対処できる。一般的に吊り下げ方式の方が巨大な積載重量の保持や制御が比較的に容易になる。【００３５】  ノズル２５を針弁方式の閉止弁２１によって閉じてから弁１７を開き、加圧ピストン１４を引き上げて注入管１８より加圧容器１３内に原料である隙間を水で満たした微粉体を引き入れる。原材料の微粉間は水で満たされているので気圧差で吸引できるが、必要な場合には注入管１８側を加圧してよりスムーズに注入できる。引き上げを停止し加圧ピストン１４を無拘束にすると自重と積載重量により加圧容器１３や通路２０内は、常時必要とする一定の高圧力に保たれる。【００３６】  紡糸状単繊維体の製造過程は実施例１と全く同様である。断熱体２４に囲まれた噴射管１９の周りに包み込むように設けられた予熱ヒーター２２とヒーター２３によって加熱され、原料の微粉状の合成樹脂が溶融して接触部が溶け合って融着し始める。微粉間の水が沸騰しないように十分に加圧されているので、噴射時の温度は原料の溶融温度に対応して適切に制御される。【００３７】  噴射管１９内の微粉が溶融し接着した状態になってから閉止弁２１を開くと、数十から百気圧超の高圧力によって微小径のノズル２５より外部に高速で噴射される。同時に溶融した微粉体間の水も爆発状に気化して膨張し、溶融状の微粉を引き延ばして紡糸状体２７となる。【００３８】  前実施例と同様に爆発的膨張と急拡散によって紡糸状体２７が周りに付着するのを防止すると同時に形状を整える為、ノズル２５の周囲に設けた環状ノズル２６（図２の１１）から紡糸状体２７を包み込むように高圧空気を噴射する。同時に紡糸状体２７のの巻き取り速度を調整して、紡糸状の繊維体を構成する繊維の太さや全体の外径などを調整する。
【産業上の利用可能性】
【００３９】  本発明は織布や編物など主として繊維産業での利用を目的としているが、断熱材やクッション材など広く各種の資材として利用できる。
【符号の説明】
【００４０】    １    耐圧容器          ２    噴射ノズル        ３    噴射管
４    閉止弁            ５    加圧ポンプ        ６    調圧器
７    ヒーター          ８    断熱体            ９    通路
１０    混合体          １１    環状ノズル      １２    紡糸状体
１３    加圧タンク      １４    加圧ピストン    １５    支軸
１６    加圧錘          １７    弁              １８    注入管
１９    噴射管          ２０    通路            ２１    閉止弁
２２    予熱ヒーター    ２３    ヒーター        ２４    断熱体
２５    ノズル          ２６    環状ノズル      ２７    紡糸状体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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