(57)【要約】【課題】、品質の安定化が可能になり、手間も軽減され、かつ高電圧を印加することなくプラスチック繊維を製造すること。【解決手段】プラスチック繊維製造装置１は、原料プラスチックＰ１を供給するホッパーと、原料プラスチックＰ１を加熱すると共に、原料プラスチックＰ１，Ｐ２を上流側から下流側に送る通路となる加熱筒３と、加熱筒３の内部で回転し、原料プラスチックＰ１，Ｐ２を上流側から下流側に送るスクリュー４と、スクリュー４を回転駆動するモーター５と、加熱筒３の下流側端部に取り付けられたノズル６と、スクリュー４をノズル６側に移動させて、溶融可塑化され、かつ気泡が混入された原料プラスチックＰ３を圧縮する加圧機構２５と、ノズル６を開放したり閉鎖したりするノズル開閉機構９と、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料プラスチックを供給する原料供給部と、
前記原料プラスチックを加熱すると共に、前記原料プラスチックを上流側から下流側に送る通路となる加熱筒と、
前記原料プラスチックを上流側から下流側に送る材料移動手段と、
前記材料移動手段を駆動する駆動手段と、
前記加熱筒の下流側端部に取り付けられ、前記原料プラスチックを排出するノズルと、
前記材料移動手段を前記ノズル側に移動させて、溶融可塑化し、かつ気泡を混入した前記原料プラスチックを圧縮する加圧機構と、
前記ノズルを開放したり閉鎖したりするノズル開閉機構と、
を有している、
ことを特徴とするプラスチック繊維製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラスチック繊維製造装置において、
前記材料移動手段を前記加熱筒の内部で回転すると共に、軸方向に前後動するスクリューとし、
溶融可塑化した前記原料プラスチックに気泡を混入させる気泡混入手段を有している、
ことを特徴とするプラスチック繊維の製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載のプラスチック繊維製造装置において、
前記スクリューは、スクリュー軸と、当該スクリュー軸に螺旋状に突設されたスクリュー羽根を備え、
前記スクリュー軸と前記スクリュー羽根と前記加熱筒で囲まれたキャビティの容積を、上流側から下流側に向かって徐々に小さくすると共に、前記気泡混入手段が配置される位置の前記キャビティの容積を、上流側の前記キャビティの容積よりも大きくする、
ことを特徴とするプラスチック繊維製造装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか1項に記載のプラスチック繊維製造装置において、
前記加圧機構の一部を構成するピストンを有し、当該ピストンと前記駆動手段は、軸方向に形成されたスプラインで連結され、
前記スクリューの軸方向端部が、ピストンロッドの軸方向端部に突き合わせるようにして固定されている、
ことを特徴とするプラスチック繊維製造装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか1項に記載のプラスチック繊維製造装置において、
前記ピストンの軸方向の移動量または位置を検出する検出手段が設けられている、
ことを特徴とするプラスチック繊維製造装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか1項に記載のプラスチック繊維製造装置において、
前記原料プラスチックは、粒状またはペレット状である、
ことを特徴とするプラスチック繊維製造装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれか1項に記載のプラスチック繊維製造装置において、
前記原料プラスチックが線状材であって、
前記原料プラスチックを前記加熱筒内に導入する導入路を有し、
前記原料供給部が、前記加熱筒の外側に配置され、前記原料プラスチックを前記導入路に導くローラーを有している、
ことを特徴とするプラスチック繊維製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載のプラスチック繊維製造装置において、
前記スクリュー羽根には、螺旋状の稜線を横切る凹凸が形成されている、
ことを特徴とするプラスチック繊維製造装置。
【請求項９】
スクリューを回転させて原料プラスチックを上流側から下流側に供給する原料供給工程と、
前記原料プラスチックを加熱筒内で溶融可塑化する加熱工程と、
前記溶融可塑化され、かつ気泡が混入された前記原料プラスチックを圧縮する圧縮工程と、
所定の圧縮量に達したときに、ノズルを開放し前記原料プラスチックを噴射する工程と、
を含む、
ことを特徴とするプラスチック繊維の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のプラスチック繊維の製造方法において、
前記溶融可塑化された前記原料プラスチックに前記気泡を混入させる気泡混入工程を含む、
ことを特徴とするプラスチック繊維の製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載のプラスチック繊維の製造方法において、
前記圧縮工程は、閉鎖された前記ノズル側に前記スクリューを移動させることで前記気泡が混入された前記原料プラスチックを圧縮し、前記スクリューの軸方向の移動量で圧縮量を検出する、
ことを特徴とするプラスチック繊維の製造方法。
【請求項１２】
請求項９から請求項１１のいずれか1項に記載のプラスチック繊維の製造方法において、
前記加熱工程における前記原料プラスチックの温度は、前記原料プラスチックの溶融可塑化温度範囲で、熱分解温度以下である、
ことを特徴とするプラスチック繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック繊維の製造方法およびプラスチック繊維の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プラスチック繊維を製造する方法として電界紡糸法が用いられ、この電界紡糸法を用いたプラスチック繊維製造装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。電界紡糸法は、高電圧を印加した細径のノズルにプラスチック溶液を供給し、このプラスチック溶液をノズルから噴射させると、静電爆発現象が生じて線状体が延伸され、直径がサブミクロンのプラスチック繊維を生成するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０７３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されているプラスチック繊維の製造方法および製造装置では、まず、原料プラスチックに溶剤を加えて、プラスチック溶液を作成しなければならず、品質の不安定化の要因となるうえに、手間がかかるものとなっている。また、プラスチック繊維製造装置は、プラスチック溶液に１ｋＶ〜１００ｋＶの高電圧を印加させる必要があり、プラスチック溶液の噴射装置に加え、高圧電源装置やノズルの周囲に配置される補助電極装置などが必要になるなど構造が複雑になってしまい、高電圧対応のハウジングなども設置しなければならない。その結果、製造装置が高価なものなってしまう。また、高電圧電源を印加することから大量の電力を消費するという課題がある。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、品質の安定化が可能となり、手間も軽減され、かつ高電圧を印加することなくプラスチック繊維を製造することが可能なプラスチック繊維の製造方法およびプラスチック繊維製造装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のプラスチック繊維製造装置は、原料プラスチックを供給する原料供給部と、原料プラスチックを加熱すると共に、原料プラスチックを上流側から下流側に送る通路となる加熱筒と、原料プラスチックを上流側から下流側に送る材料移動手段と、材料移動手段を駆動する駆動手段と、加熱筒の下流側端部に取り付けられ、原料プラスチックを排出するノズルと、材料移動手段をノズル側に移動させて、溶融可塑化し、かつ気泡を混入した原料プラスチックを圧縮する加圧機構と、ノズルを開放したり閉鎖したりするノズル開閉機構と、を有している、こととする。
【０００７】
また、上記発明に加えて、プラスチック繊維製造装置は、材料移動手段を加熱筒の内部で回転すると共に、軸方向に前後動するスクリューと、溶融可塑化した原料プラスチックに気泡を混入させる気泡混入手段を有している、ことが好ましい。
【０００８】
また、上記発明に加えて、スクリューは、スクリュー軸と、スクリュー軸に螺旋状に突設されたスクリュー羽根を備え、スクリュー軸とスクリュー羽根と加熱筒で囲まれたキャビティの容積を、上流側から下流側に向かって徐々に小さくすると共に、気泡混入手段が配置される位置のキャビティの容積を、上流側のキャビティの容積よりも大きくする、ことが好ましい。
【０００９】
また、上記発明に加えて、加圧機構の一部を構成するピストンを有し、ピストンと駆動手段は、軸方向に形成されたスプラインで連結され、スクリューの軸方向端部が、ピストンロッドの軸方向端部に突き合わせるようにして固定されている、ことが好ましい。
【００１０】
また、上記発明に加えて、プラスチック繊維製造装置には、ピストンの軸方向の移動量または位置を検出する検出手段が設けられている、ことが好ましい。
【００１１】
また、上記発明に加えて、原料プラスチックは、粒状またはペレット状である、ことが好ましい。
【００１２】
また、上記発明に加えて、原料プラスチックが線状材であって、原料プラスチックを加熱筒内に導入する導入路を有し、原料供給部が、加熱筒の外側に配置され、原料プラスチックを導入路に導くローラーを有している、ことが好ましい。
【００１３】
また、上記発明に加えて、スクリュー羽根には、螺旋状の稜線を横切る凹凸が形成されている、ことが好ましい。
【００１４】
本発明のプラスチック繊維の製造方法は、スクリューを回転させて原料プラスチックを上流側から下流側に供給する原料供給工程と、原料プラスチックを加熱筒内で溶融可塑化する加熱工程と、溶融可塑化され、かつ気泡が混入された原料プラスチックを圧縮する圧縮工程と、所定の圧縮量に達したときに、ノズルを開放し原料プラスチックを噴射する工程と、を含む、こととする。
【００１５】
また、上記発明に加えて、プラスチック繊維の製造方法は、溶融可塑化された原料プラスチックに気泡を混入させる気泡混入工程を含む、ことが好ましい。
【００１６】
また、上記発明に加えて、圧縮工程は、閉鎖されたノズル側にスクリューを移動させることで気泡が混入された原料プラスチックを圧縮し、スクリューの軸方向の移動量で圧縮量を検出する、ことが好ましい。
【００１７】
また、上記発明に加えて、前記加熱工程における原料プラスチックの温度は、前記原料プラスチックの溶融可塑化温度範囲で、熱分解温度以下である、ことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプラスチック繊維製造装置を示す構成説明図である。
【図２】第１の実施の形態に係るプラスチック繊維製造装置の圧縮動作を示す説明図である。
【図３】第１の実施の形態に係るノズル開閉機構の一部を示す断面図であり、ノズルを閉鎖している状態を示す断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係るノズル開閉機構の一部を示す断面図であり、ノズルを開放している状態を示す断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係るプラスチック繊維の製造方法の主要工程を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施の形態に係るプラスチック繊維製造装置１およびプラスチック繊維の製造方法によって製造されたプラスチック繊維を拡大して示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るプラスチック繊維製造装置を示す構成説明図である。
【図８】図７の切断線Ａ―Ａで切断した切断面を示す断面図である。
【図９】第２の実施の形態に係るプラスチック繊維の製造方法の主要工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係るプラスチック繊維の製造方法およびプラスチック繊維製造装置について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明するプラスチック繊維の製造方法およびプラスチック繊維製造装置で用いられる原料プラスチックは、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、ＡＢＳ、ポリプロピレン、ポリ乳酸、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエステルなどの熱可塑性プラスチックである。
【００２０】
（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態に係るプラスチック繊維製造装置１の構成について説明する。第1の実施の形態で説明する素材である原料プラスチックの形態は、粒状またはペレット状である。原料プラスチックとしては、まだ完成品として商品化される前のもの以外に、リサイクルなどで収集したプラスチック製品を上記粒状またはペレット状と同等に細かく破砕したものなども含まれる。なお、以下の説明では、素材としての原料プラスチックをＰ１とし、溶融可塑化された原料プラスチックを原料プラスチックＰ２とし、溶融可塑化し、かつ気泡を混入した原料プラスチックを原料プラスチックＰ３として記載するものとする。
【００２１】
（プラスチック繊維製造装置１の構成）
図１は、第１の実施の形態に係るプラスチック繊維製造装置１を示す構成説明図である。プラスチック繊維製造装置１は、原料プラスチックＰ１を供給する原料供給部であるホッパー２と、原料プラスチックＰ１を加熱すると共に上流側から下流側に送る通路となる加熱筒３を有する。なお、以下の図面および説明では、図示右側を上流側、左側を下流側と記載する。プラスチック繊維製造装置１は、加熱筒３の内部で回転し、原料プラスチックＰ１および溶融可塑化された原料プラスチックＰ２を上流側から下流側に送る材料移動手段となるスクリュー４と、スクリュー４を回転駆動する駆動手段であるモーター５と、加熱筒３の下流側端部に設けられたノズル６を有する。
【００２２】
加熱筒３の下流側には、溶融可塑化された原料プラスチックＰ２に気体を注入する気体注入手段としてのエアポンプ７が配置されている。気体としては、空気や原料プラスチックＰ１に対して不活性なガス、あるいは無害なガスなどが用いられる。気体が空気の場合、気体注入手段としてはエアポンプ７である。以降、気体注入手段をエアポンプ７と記載する。プラスチック繊維製造装置１は、スクリュー４を回転しながら原料プラスチックＰ１を上流側から下流側に送り、さらに加熱することで溶融可塑化した原料プラスチックＰ２に変換する。また、プラスチック繊維製造装置１は、この原料プラスチックＰ２に気体を注入した原料プラスチックＰ３を圧縮する加圧機構である油圧装置８と、ノズル６を開放したり、閉鎖したりするノズル開閉機構９を有している。エアポンプ７は、気体供給管１０を介して加熱筒３とスクリュー４で形成された空間に連通している。気体供給管１０には逆流防止バルブ１１が設けられている。
【００２３】
ホッパー２は、材料投入部１２と先端筒状部１３を備える漏斗形状を有していて、先端筒状部１３は、加熱筒３の上流側端部で、加熱筒３の内筒部１４に連通している。材料投入部１２には、原料プラスチックＰ１の供給量を管理する手段（不図示）を有する。
【００２４】
加熱筒３は、ステンレスなどの金属製の筒状部材であって、外周面に沿って加熱手段であるヒーター１６が配設されている。ヒーター１６は、供給された原料プラスチックＰ１を溶融し、溶融可塑化する。なお、溶融可塑化とは、原料プラスチックＰ１を加熱筒３からの熱と、スクリュー４の剪断作用により発生する熱により軟化させ、流動しやすくすることと定義する。加熱筒３には、温度センサー１７が設けられていている。温度センサー１７は、加熱筒３の温度を検出しコントロールする機能を有する。なお、内筒部１４内に温度センサー１７を配置してもよく、両方を備えるようにしてもよい。加熱筒３は、上流側端部３Ａでシリンダー１８に挿着されている。加熱筒３内の空洞部となる内筒部１４には、スクリュー４が挿入される。
【００２５】
スクリュー４は、スクリュー軸２０と、スクリュー軸２０に螺旋状に突設されたスクリュー羽根２１を有している。なお、温度センサーをスクリュー軸２０の中心部に設けた孔に挿通させておいてもよい。スクリュー軸２０とスクリュー羽根２１と、加熱筒３の内筒部１４で囲まれた空間をキャビティ２２とする。キャビティ２２の容積は、上流側から下流側に向かって単位長さ当たりの容積が徐々に小さくなっている。すなわち、原料供給領域では、かなりの大きさを有する粒子状またはペレット状の原料プラスチックＰ１が入り込める容積を有しており、これより下流側の溶融可塑化領域では、キャビティ２２は、溶融可塑化された原料プラスチックＰ２を下流側に送れるようにキャビティ容積を徐々に小さくしている。これは、溶融可塑化した原料プラスチックＰ２は、加熱筒３およびスクリュー４の間の摩擦抵抗が小さくなり、原料供給がしにくくなることを防ぐためである。ただし、エアポンプ７が配置される位置を含んでそれより下流側では、その上流側のキャビティ２２の容積よりも大きくしている。これは、溶融可塑化された原料プラスチックＰ２に溶融しない気体を注入する分だけキャビティ容積を確保するためである。なお、エアポンプ７が配置される位置の一段手前のキャビティ容積を大きくしておくことが好ましい。エアポンプ７の設置場所から下流側では、スクリュー羽根２１の回転により、注入された気体は気泡となって、原料プラスチックＰ２内で混入(混合)された状態となる。以上からエアポンプ７とスクリュー４とを、気泡混入手段と定義する。なお、原料プラスチックＰ３は、多くの気泡が固まり状態（大きな気泡状態を含む）で存在するようにしてもよい。
【００２６】
加熱筒３の内筒部１４とスクリュー羽根２１との隙間は、スクリュー４が回転可能な程度に小さくしておくことが好ましい。スクリュー４を時計回りに回転すると、原料プラスチックＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、上流側から下流側に送られる。スクリュー４は、加圧機構２５の構成要素であるピストン２６を介してモーター５に連結されている。スクリュー４の下流側先端には、先端が円錐形のダイ部２３が形成されている。
【００２７】
加圧機構２５は、加圧源である油圧装置８と、油圧装置８によって駆動されるピストン２６と、シリンダー１８とで主に構成されている。シリンダー１８は、油圧駆動空間２８とスクリュー連結空間２９を備えている。油圧駆動空間２８とスクリュー連結空間２９は、シリンダー１８の内周面に沿って突出する凸条部３０で、図１に示すように区画されている。凸条部３０は、ピストンロッド３３の回転を支持する部分であって、ピストン２６を回転可能に支持すると共に、ピストン２６を軸方向に摺動可能に支持している。ピストンロッド３３と凸条部３０の間は、油圧が両空間２８，２９を連通しないようなクリアランスとするか、両空間２８，２９の連通を遮るため、凸条部３０にＯリングなどを設けることが好ましい。
【００２８】
ピストン２６は、胴部３４と、胴部３４からスクリュー４に向かって突設されたピストンロッド３３を有している。胴部３４は、油圧駆動空間２８の内周面３５に沿って回転または摺動可能な直径を備え、外周部に２本のＯリング３６が装着されている。油圧駆動空間２８のうち、モーター５側の第１油圧空間２８Ａに油圧を加えれば、その圧力でピストン２６を上流側（モーター５側）から下流側（ノズル６側）に向かって移動させることができる。油圧駆動空間２８のうち、胴部３４を挟んでモーター５とは反対側の第２油圧空間２８Ｂに油圧を加えれば、ピストン２６を下流側から上流側に向かって移動させることができる。
【００２９】
油圧装置８は、連結管３７Ａを介して第１油圧空間２８Ａに連通する油圧経路と、連結管３７Ｂを介して第２油圧空間２８Ｂに連通する油圧経路を備える。連結管３７Ａには、流量調整バルブ３８が設けられている。第１油圧空間２８Ａには、内部圧力を検出する圧力計３９が配置されている。連結管３７Ｂには、流量調整バルブ３８と同様なバルブを配置してもよく、配置しなくてもよい。
【００３０】
ピストン２６とモーター５は、スプライン軸３１を介して結合されている。ピストン２６には、胴部３４を貫通しピストンロッド３３の途中までスプライン４０が形成されている。スプライン軸３１のモーター５側の端部はモーター軸４１に結合ピン３１Ａによって結合される。また、スプライン軸３１の軸部３２には、スプライン４０と係合するスプライン４２が形成されている。スプライン４０とスプライン４２は、雌雄の関係にある。ピストン２６とモーター５とをスプライン軸３１を介してスプライン結合することによって、ピストン２６は位置が固定されたモーター５に対して軸方向に移動可能であり、モーター５の回転に同期して回転可能な構成となっている。モーター５は、シリンダー１８の右方端部(上流側端部)を閉鎖するように固定されたモーター基盤４３にモーター軸４１を貫通させつつ固定されている。モーター軸４１とモーター基盤４３の間には、ベアリングを設けると共に、油圧が漏れないようにガスケットを設けることが好ましい。
【００３１】
スクリュー４とピストンロッド３３は、スクリュー連結空間２９内で、連結具４５によって固定される。たとえば、ピストンロッド３３のスクリュー４側端面に凹部４６を設け、スクリュー４のピストンロッド３３側端部を凹部４６に嵌め込み、連結具４５で固定する。このようにして、スクリュー４とピストン２６は一体化され、一体となって回転および軸方向の移動が可能となっている。
【００３２】
スクリュー連結空間２９内には、検出手段であるリニアエンコーダー５０が配置されている。リニアエンコーダー５０は、スクリュー４およびピストン２６の軸方向の移動に追従して動く可動端子部５１と、可動端子部５１の移動量、移動方向または位置を検出する検出部５２を有している。リニアエンコーダー５０は、スクリュー４およびピストン２６の初期位置から軸方向への移動量を検出し、原料プラスチックＰ３に加えられた圧力または圧縮量に換算する機能を有する。リニアエンコーダー５０の検出値は、油圧装置８およびノズル開閉機構９に出力される。
【００３３】
ノズル開閉機構９は、油圧装置５５と、油圧装置５５によって駆動されるシリンダブロック５６と、シリンダブロック５６によって軸方向に駆動されるシャフト５７と、シャフト５７によって揺動されるカム５８を有している。図示は省略するが、シリンダブロック５６は、前述した加圧機構２５と類似の作用を奏するようになっている。すなわち、シリンダブロック５６の内部にはピストンを備え、油圧装置５５によって右方の連結管５９を介して右方部分に油圧を加えるとピストンが左方に移動し、ピストンに連動してシャフト５７を左方に移動させる。シャフト５７は、ノズル６を開放する方向にカム５８を揺動させる。また、油圧装置５５によって左方の連結管６０を介して油圧を加えるとピストンが右方に移動し、ピストンに連動してシャフト５７を右方に移動させる。シャフト５７は、ノズル６を閉鎖する方向にカム５８を揺動させる。ノズル開閉機構９の動作は、図３、図４を参照して後述する。
【００３４】
次に、プラスチック繊維製造装置１の動作について図２〜図４を参照して説明する。
【００３５】
図２は、プラスチック繊維製造装置１の圧縮動作を示す説明図である。図２は、図示を簡略化し、圧縮動作に係る部分を図示している。右側の（Ａ）はピストン２６の動作を示し、左側の（Ｂ）は、スクリュー４の動作を示している。なお、図中、実線で示すピストン２６およびスクリュー４は圧縮前（初期位置）の状態を表し、二点鎖線で示すピストン２６およびスクリュー４は圧縮後の状態を表している。圧縮前のピストン２６は、油圧駆動空間２８内において、油圧駆動空間２８の軸方向のほぼ中央の中立位置に配置される。このとき、モーター５側の第１油圧空間２８Ａおよび反対側の第２油圧空間２８Ｂには、油圧オイルがそれぞれ充填されていて、ピストン２６は中立位置で安定している。原料プラスチックＰ１が溶融可塑化され、かつ気泡が混入された原料プラスチックＰ３がノズル６とスクリュー４の間の空間に充填されたときに、加圧機構２５を起動する。なお、この起動開始前ではノズル６は閉鎖している。
【００３６】
油圧装置８は、連結管３７Ａを介して油圧オイルを第１油圧空間２８Ａに注入して圧力をかけ、第２油圧空間２８Ｂに連通する連結管３７Ｂを開放すれば、第１油圧空間２８Ａ内の圧力によって、ピストン２６は下流側に移動する。つまり、図２（Ａ）に示すように、ピストン２６は、初期位置Ｔ１から圧縮位置（圧縮動作停止位置）Ｔ２まで移動する。ピストン２６と連動するスクリュー４も、図２（Ｂ）に示すようにダイ部２３が初期位置Ｔ１から圧縮位置Ｔ２まで移動する。ノズル６が閉鎖されていることから、ノズル６とダイ部２３の間の空間に充填されている原料プラスチックＰ３が加圧される。しかし、原料プラスチックＰ２そのものの圧縮量は極めて小さいので、原料プラスチックＰ３と混在される気泡を圧縮することになる。
【００３７】
ピストン２６の移動に追従してスクリュー４が初期位置Ｔ１から圧縮位置Ｔ２に移動した際の圧縮量は、リニアエンコーダー５０で検出する。図２（Ａ）に示すように、リニアエンコーダー５０の可動端子５１は、ピストン２６の移動に追従して移動し、検出部５２により、ピストン２６の移動量を検出できる。すなわち、スクリュー４の先端部のダイ部２３の軸方向の移動量を検出できることになる。ただし、この移動量と圧縮量は厳密には一致しないが、圧縮量の検出精度は厳密でなくてもよいので、圧縮量として用いることが可能である。なお、リニアエンコーダー５０で、ピストン２６の初期位置Ｔ１と圧縮位置Ｔ２を位置情報として検出してもよい。また、リニアエンコーダー５０は、ピストンン２６の移動方向を検出することができる。また、流量調整バルブ３８を比例流量調整バルブにして、解放量と解放時間の相関をとることによって、第１油圧空間２８Ａの圧力と、ピストン２６のストロークを調整することが可能である。圧力計３９は、第１油圧空間２８Ａ内の圧力が過剰に上昇したことを検出した場合に、流量調整バルブ３８を閉鎖するか、油圧装置８を停止するか、あるいは、油圧が低い場合には油圧をさらに上げるかを判断する機能を有し、油圧装置８に信号を出力する。
【００３８】
原料プラスチックＰ３を圧縮すると、ノズル６とスクリュー４（ダイ部２３）で囲まれた空間内が高圧になる。その状態でノズル６を開放すると、気泡が爆発的に膨張して原料プラスチックＰ３がノズル６から線状体となって噴射される。この線状体がプラスチック繊維ＰＦである。これら一連の動作を繰り返す場合には、噴射後、スクリュー４およびピストン２６を初期位置Ｔ１まで復帰させる。この復帰動作について図２を参照して説明する。まず、第１油圧空間２８Ａと油圧装置８の間の油圧経路を開放し、スクリュー４側の第２油圧空間２８Ｂに油圧装置８から圧力をかける。すると、ピストン２６は、圧縮位置Ｔ２から初期位置Ｔ１に向かって移動する。この移動量をリニアエンコーダー５０で検出し、初期位置Ｔ１に達したところで、油圧装置８から第２油圧空間２８Ｂへの油圧を停止することで、初期位置Ｔ１でピストン２６を停止させることが可能となる。当然、スクリュー４もピストン２６に追従して圧縮位置Ｔ２から初期位置Ｔ１に戻る。なお、ノズル６は、原料プラスチックがノズル外へ所定量噴射された後に閉じられるが、スクリュー４の圧縮位置Ｔ２から初期位置Ｔ１への移動中に閉じるようにしたり、初期位置Ｔ１に戻ると同時に閉じるようにしてもよい。
【００３９】
続いて、ノズル開閉機構９の構成および動作を図３、図４を参照して説明する。
【００４０】
図３および図４は、ノズル開閉機構９の一部を示す断面図であり、図３は、ノズル６を閉鎖している状態を示し、図４は、ノズル６を開放している状態を示している。ノズル開閉機構９の駆動源である油圧装置５５およびシリンダブロック５６は、図１で説明したので説明を省略する。まず、図３を参照してノズル開閉機構９の構成を説明する。
【００４１】
図３に示すように、ノズル開閉機構９は、ノズル６と、ノズル６を加熱筒３に取り付けるスリーブ６１と、ノズル６の噴射口６２を開閉するシャットオフピン６３と、シャットオフピン６３を駆動するカム５８を有している。ノズル６は、スリーブ６１の下流側端部にネジ固定され、スリーブ６１は加熱筒３の下流側端面に密着するようにボルト６４で固定されている。ノズル６の内側には、噴射口６２に連通する略円錐形の凹部６５を備えていて、この凹部６５とスリーブ６１の端面６６で空間６７が形成される。
【００４２】
スリーブ６１は、加熱筒３の内筒部１４に連通する凹部６８を有し、ノズル６側の空間６７と凹部６８を軸方向に貫通する孔部６９が形成されている。すなわち、空間６７は、軸方向に沿うように設けられた孔部６９によって加熱筒３の内筒部１４に連通している。孔部６９は、複数備えられていて、周方向に間隔をあけて並列に配列されている。この孔部６９に囲まれたスリーブ６１の中央部には、内筒部１４側に突出した円錐形の凸部７０Ａを有する固定中央部７０が設けられている。凸部７０Ａは、加熱筒３から送られてくる原料プラスチックＰ３を複数の孔部６９に振り分けて流動させる機能を有する。凸部７０Ａを設けることによって、原料プラスチックＰ３を孔部６９に送流するときの流体抵抗を小さくしている。
【００４３】
シャットオフピン６３は、軸部７１と、ノズル６の噴射口６２に挿通されるピン７２を有する。軸部７１とピン７２の間には段部７３が形成されている。この段部７３の直径は、噴射口６２の内径よりも大きくしてあり、段部７３からピン７２の元部につながる斜面７４が形成されている。シャットオフピン６３は、カム５８によって軸方向に往復駆動可能になっている。ピン７２は、噴射口６２の中心位置に配置され、噴射口６２を囲むノズル６と、このピン７２の間の隙間から原料プラスチックＰ３が噴射できるようにしているものである。すなわち、ピン７２は、噴射口６２とシャットオフピン６３の径方向の位置を規定する機能を有するものであって、ピン７２の外周に形成される隙間から原料プラスチックＰ３が噴射可能なクリアランスを有している。
【００４４】
カム５８は、スリーブ６１に設けられた溝７５内に軸７６によって揺動可能に取り付けられている。この溝７５は、孔部６９とは連通しない位置に設けられており、孔部６９内の原料プラスチックＰ３がこの溝７５内に入ることはない。カム５８の端部は、スリーブ６１の外側で軸７７によってシャフト５７の固定端部７８に回転可能に固定されている。図３に示すように、シャフト５７を矢視Ａ方向に移動させると、カム５８は軸７６を回転の軸として反時計回りに回転しようとして、カム５８のシャットオフピン７０側の側面７９が、シャットオフピン７０の端面８０を押圧し、シャットオフピン６３をノズル先端方向に移動させる。その結果、シャットオフピン６３の斜面７４で噴射口６２を閉鎖し、原料プラスチックＰ３が噴射されることはない。
【００４５】
ノズル６を閉鎖するのは、スクリュー４を回転して原料プラスチックＰ２および原料プラスチックＰ３をノズル６に向かって送るときと、スクリュー４によって、原料プラスチックＰ３を圧縮するときである。図３において、スクリュー４の位置Ｔ１（実線で示す）は、原料プラスチックＰ３を圧縮する前の初期位置を示しており、位置Ｔ２（二点鎖線で示す）は、原料プラスチックＰ３を圧縮したときの圧縮位置（圧縮停止位置）を示している。シャフト５７は、油圧駆動となっているので、製造上のある程度の寸法ばらつきを吸収することができる。
【００４６】
続いて、図４を参照して原料プラスチックＰ３を噴射するときのノズル開閉機構の動作を説明する。各構成要素の説明は、図３で説明しているので省略する。図４に示すように、シャフト５７を矢視Ｂ方向に移動させると、カム５８は軸７６を回転の軸として時計回りに回転する。カム５８のシャットオフピン６３側の側面７９によるシャットオフピン６３の端面８０への押圧は解除される。シャットオフピン６３は、シャットオフピン６３自身の斜面７４とノズル６の凹部６５内の斜面８１の間に入り込んだ原料プラスチックＰ３の圧力によって、上流側に押し押し戻される。このことによって、シャットオフピン６３の斜面７４が、噴射口６２から遠ざかるので、噴射口６２が解放され、原料プラスチックＰ３が放射状に噴射され、線状体のプラスチック繊維ＰＦとなる。なお、図３，４に図示した小さな丸は、気泡を表している。
【００４７】
（プラスチック繊維の製造方法）
図５は、プラスチック繊維製造装置１を用いたプラスチック繊維の製造方法の主要工程を示すフローチャートである。この図５と図１〜図４の各図を参照しながら製造方法を説明する。プラスチック繊維製造装置１の起動前には、ノズル開閉機構９によってノズル６を閉鎖しておく。プラスチック繊維製造装置１の起動時における準備工程として、ヒーター１６に所定の電力を供給して加熱筒３を加熱し、原料プラスチックＰ１の供給を開始してもよい温度まで加熱する。この温度は、少なくとも、加熱筒３の下流位置で原料プラスチックＰ１が溶融可能な温度である。温度センサー１７で溶融可能な温度を検出した時点で、スクリュー４を回転し、原料プラスチックＰ１を上流側から下流側に供給する（ステップＳ１）。原料プラスチックＰ１を供給している間は、ヒーター１６により加熱筒３を加熱し続ける（ステップＳ２）。
【００４８】
原料プラスチックＰ１は、加熱筒３(ヒーター１６)からの熱と、スクリュー４の剪断作用により発生する熱によって溶融し、流動しやすい溶融可塑化状態の原料プラスチックＰ２となる。すなわち、原料プラスチックＰ２の温度は、加熱筒３がヒーター１６で加熱される温度よりもスクリュー４の剪断作用で発生した熱の分だけ高くなる。そこで、溶融可塑化温度に達しているかを温度センサー１７によって検出する（ステップＳ３）。たとえば、素材である原料プラスチックＰ１が、ポリエチレンテレフタレート（通称ＰＥＴ）の場合、２７０℃〜２８０℃が溶融可塑化温度である。温度センサー１７は、直接的には加熱筒３の温度を検出するが、間接的に原料プラスチックＰ２の温度を検出することとしてもよい。溶融可塑化温度に達していない場合（ＮＯ）には、ヒーター１６で加熱筒３を加熱する。溶融可塑化温度に達している場合（ＹＥＳ）には、エアポンプ７から気体をキャビティ２２内の原料プラスチックＰ２に注入し、スクリュー４の回転によって原料プラスチックＰ２中に気泡を混入させる（ステップＳ４）。注入された気体は、スクリュー４の回転によって原料プラスチックＰ２内で気泡となる。なお、気体の注入は、プラスチック繊維製造装置１が駆動している間に常時行ってもよく、圧縮工程前のタイミングで間欠的に行うようにしてもよい。なお、原料プラスチックＰ３の温度は、素材である原料プラスチックの熱分解温度を超えない温度に管理される。
【００４９】
気泡が混入された原料プラスチックＰ３は、ノズル６の空間６７およびスリーブ６１の凹部６８内（図３参照）に充填しているか、または所定量に達したときに、加圧手段となる加圧機構２５を駆動してピストン２６を介してスクリュー４をノズル６に向かって移動し、原料プラスチックＰ３を圧縮する（ステップＳ５）。以下の説明では、ノズル６の空間６７およびスリーブ６１の凹部６８を合わせて圧縮室と記載する。この圧縮室内の原料プラスチックＰ３の量は、予めスクリュー４の駆動（回転）時間との相関をとっておけば計量可能である。すなわち、所定のスクリュー駆動時間もしくは所定のスクリュー駆動時間に若干の余裕を付けた時間だけスクリュー４を回転させればよい。また、圧縮行程中は、スクリュー４の回転を継続する。ただし、スクリュー４の回転を停止してもよい。
【００５０】
圧縮工程（ステップＳ５）開始後、圧縮量（または圧縮率）をリニアエンコーダー５０によって検出する（ステップＳ６）。圧縮量（圧縮率）は、リニアエンコーダー５０によるピストン２６の初期位置Ｔ１からの移動距離で検出可能である。所定の圧縮量（ピストン２６の移動量）に達していない場合（ＮＯ）には、所定の圧縮量に達するまでピストン２６を駆動する。所定の圧縮量に達した（圧縮位置Ｔ２に達した：ＹＥＳ）ことを検出したところで、圧縮工程を停止する（ステップＳ７）。その後、ノズル開閉機構９を駆動し、ノズル６を開放して原料プラスチックＰ３を噴射し、プラスチック繊維ＰＦを形成する（ステップＳ８）。１回の噴射によって圧縮状態が生じていない状態まで戻す。しかし、数回に分けて噴射させ、圧縮されていない状態としてもよい。噴射工程後、噴射工程を停止する(ステップＳ９)。圧縮工程を停止した後、ピストン２６を初期位置Ｔ１に復帰させる(ステップＳ１０)。
【００５１】
初期位置復帰工程（ステップ１０）では、噴射停止工程（ステップＳ９）と同時または直後にノズル６を閉鎖し、ピストン２６を初期位置Ｔ１まで移動させる。まずノズル６を閉鎖するのは、原料プラスチックＰ３が、噴射口６２から漏れ出さないようにするためである。図２に示すように、初期位置復帰工程は、第１油圧空間２８Ａと油圧装置８との間を開放し、スクリュー４側の第２油圧空間２８Ｂに油圧装置８から油圧をかけることで、ピストン２６を圧縮位置（圧縮停止位置）Ｔ２から初期位置Ｔ１に移動させることができる。その後、原料プラスチックＰ１の供給を継続するか否かを制御部（図示省略）で判断し（ステップＳ１１）、ＹＥＳのときはステップＳ１以降のステップを継続する。ＮＯのときには、原料プラスチックＰ１の供給を停止する。
【００５２】
以上説明したように、原料プラスチックＰ１の供給からプラスチック繊維ＰＦの噴射を繰り返し継続しつつ、ホッパー２から原料プラスチックＰ１を供給し続ければ、プラスチック繊維ＰＦを連続して製造することが可能となる。なお、プラスチック繊維ＰＦの製造を終了または中断する場合には、初期位置復帰工程（ステップＳ１０）を終了したところで、すなわち、ノズル６を閉鎖した状態で、ピストン２６を初期位置Ｔ１に移動させたところで、ステップＳ１に移動し、制御部が原料の供給がされないものと判断したときプラスチック繊維製造装置１を停止させる。このようにして製造したプラスチック繊維を図６に示す。
【００５３】
図６は、プラスチック繊維製造装置１およびプラスチック繊維の製造方法によって製造されたプラスチック繊維ＰＦを拡大して示す図である。製造されたプラスチック繊維ＰＦは、図６に示すように、１本１本の各繊維が円柱状（断面形状がほぼ円形）であり、直径が０．５μｍ〜３．０μｍの線状体化された繊維の集合となっている。なお、図６に示したプラスチック繊維ＰＦは、ポリエチレンテレフタレートの例である。
【００５４】
（第２の実施の形態）
続いて、第２の実施の形態に係るプラスチック繊維製造装置１００について図７〜図９を参照して説明する。前述した第１の実施の形態が、原料プラスチックＰ１として粒子状またはペレット状のものを用いていることに対して、第２の実施の形態は、原料プラスチックとして線状材を用いていることが異なる。なお、第１の実施の形態と同じ部分には同じ符号を附して説明し、同じ構成部分の説明を省略する。
【００５５】
（プラスチック繊維製造装置１００の構成）
図７は、第２の実施の形態に係るプラスチック繊維製造装置１００を示す構成説明図である。図８は、図７の切断線Ａ―Ａで切断した切断面を示す断面図である。素材である原料プラスチックは線状材（またはリボン材なども含む）であるため、第１の実施の形態における原料プラスチックＰ１に相当するものとして、原料プラスチックＰｗと記載する。なお、前述した第１の実施の形態と同様に、溶融可塑化された状態を原料プラスチックＰ２、気泡が混入された状態を原料プラスチックＰ３と記載する。
【００５６】
プラスチック繊維製造装置１００は、原料プラスチックＰｗを巻回する原料供給部であるローラー１０１と、原料プラスチックＰｗを加熱すると共に、原料プラスチックＰｗを上流側から下流側に送る通路となる加熱筒１０２と、加熱筒１０２の内部で回転し、原料プラスチックＰｗを上流側から下流側に送るスクリュー４と、スクリュー４を回転駆動する駆動手段であるモーター５を有している。また、プラスチック繊維製造装置１００は、加熱筒１０２の下流側に取り付けられたノズル６と、スクリュー４をノズル６側に移動させて、原料プラスチックＰ３を圧縮する加圧機構２５と、加圧機構２５によって所定の圧縮量に達したときに、ノズル６を開放または閉鎖するノズル開閉機構９を有している。なお、加熱筒１０２内において、主として原料プラスチックＰｗを上流側から下流側に送る領域を原料供給領域とし、原料供給領域から下流側を溶融可塑化領域とする。
【００５７】
加圧機構２５、ノズル開閉機構９、気体注入手段であるエアポンプ７および温度センサー１７の構成、並びにスクリュー４とピストン２６との結合構造は、第１の実施の形態と同じ構成となっている。加熱筒１０２の内筒部１４は、原料供給領域において、ピストン２６側が広く、溶融可塑化領域との境界部で狭くなるテーパー孔１０３が形成されている。加熱筒３とシリンダー１８の間には、線材案内スリーブ１０４が配置されている。線材案内スリーブ１０４には、原料プラスチックＰｗを挿通する導入孔１０５が形成されている。ローラー１０１から延長された原料プラスチックＰｗは、線材案内スリーブ１０４の導入孔１０５を通してテーパー孔１０３に導入される。導入孔１０５およびテーパー孔１０３は、原料プラスチックＰｗを加熱筒３内の原料供給領域に導入する導入路である。線材案内スリーブ１０４とローラー１０１の間において、原料プラスチックＰｗがシリンダー１８に交差する部分には、シリンダー１８に溝部１０６を設ける。なお、交差しない場合には、溝部１０６を設けなくてもよい。
【００５８】
原料供給領域における原料プラスチックＰｗの下流側への送りは、スクリュー４のスクリュー羽根２１を線状材である原料プラスチックＰｗに喰い込ませるようにして回転することで行われる。したがって、スクリュー羽根２１の先端（稜線部）は、原料プラスチックＰｗに喰い込むような形状とされる。図示は省略するが、スクリュー羽根２１には、螺旋状の稜線を斜めに横切る凹凸が形成される。この凹凸は、先端形状が三角形などの原料プラスチックＰｗに喰い込みやすい形状とすることが好ましい。すなわち、この凹凸は、線状材の供給方向に対して傾斜して設けられることになる。キャビティ２２は、溶融可塑化領域において、原料プラスチックＰｗが溶融可塑化した状態でも下流側に送れるように単位長さ当たりのキャビティ容積を徐々に小さくしている。また、エアポンプ７が配置される位置を含んで下流側のキャビティ２２では、上流側のキャビティ２２の単位長さ当たりのキャビティ容積よりも大きくしている。なお、原料プラスチックＰｗを巻回するローラー１０１は、シリンダー１８の周囲に複数備えることが可能である。すなわち、複数本の原料プラスチックＰｗを加熱筒３内に挿入することが可能である。このことについて図８を参照して説明する。
【００５９】
図８に示すように、原料プラスチックＰｗは、加熱筒１０２の外周３方向から同時に加熱筒３の内筒部１４に供給できるようにしている。当然、ローラー１０１も３セット配置されている（図示は省略）。そして、線材案内スリーブ１０４には、原料プラスチックＰｗを挿通する導入孔１０５が、周方向に等間隔で３つ設けられている。同様にシリンダー１８には、溝部１０６が周方向に等間隔で３つ設けられている。溝部１０６は、原料プラスチックＰｗを導入孔１０５に挿入するときの案内溝の機能を有するようにすることが好ましい。なお、３本の原料プラスチックＰｗを各々Ｐｗ１、Ｐｗ２およびＰｗ３とする。図７に示した原料プラスチックＰｗとローラー１０１は、説明しやすくするためにＰｗ１およびＰｗ２を模式的に図示し、ローラー１０１を１８０度対称的に図示している。
【００６０】
第２の実施の形態では、原料プラスチックＰｗの数は、１本でもよく、２本でもよい。また、スペースが許せば４本以上にしてもよい。また、ローラー１０１を１つとして、複数本の原料プラスチックＰｗを並列巻きにしておいて、それぞれを加熱筒３内に供給するようにしてもよい。また、ローラー１０１を、原料プラスチックＰｗの導入補助ローラーとし、ローラー１０１の外側方向の離れた位置に、原料プラスチックＰｗを巻回するローラーを備える構成としてもよい。
【００６１】
（プラスチック繊維の製造方法）
次に、第２の実施の形態のプラスチック繊維製造装置１００を用いたプラスチック繊維の製造方法について説明する。
【００６２】
図９は、第２の実施の形態に係るプラスチック繊維の製造方法の主要工程を示すフローチャートである。なお、この図９に加え図２〜図４および図７を参照しながら説明する。プラスチック繊維製造装置１００の起動前に、ノズル開閉機構９によってノズル６は閉鎖しておく。プラスチック繊維製造装置１００の起動時における準備工程として、ローラー１０１に巻回されている原料プラスチックＰｗ１〜Ｐｗ３を線材案内スリーブ１０４の導入孔１０５に挿通し、加熱筒１０２のテーパー孔１０３で案内させながら内筒部１４に挿入する。原料プラスチックＰｗ１〜Ｐｗ３の先端は、スクリュー４のスクリュー羽根２１が噛合う位置まで挿入される。この際、スクリュー４を回転させ、原料プラスチックＰｗ１〜Ｐｗ３が下流側に送りこまれることを確認し、一旦スクリュー４の回転を停止する。そして、ヒーター１６に所定の電力を供給して加熱筒１０２を加熱し、原料プラスチックＰｗの供給を開始してもよい温度まで加熱する。この温度は、加熱筒１０２の下流位置で、原料プラスチックＰｗが溶融可能な温度である。溶融温度を温度センサー１７で検出した時点で、スクリュー４を回転し、原料プラスチックＰｗを上流側から下流側に供給する（ステップＳ１）。原料プラスチックＰｗを供給している間は、ヒーター１６により加熱筒１０２を加熱し続ける（ステップＳ２）。
【００６３】
原料プラスチックＰｗは、加熱筒１０２からの熱と、スクリュー４の剪断作用により発生する熱によって溶融し、流動しやすい状態の溶融可塑化状態となる。溶融可塑化された原料プラスチックを原料プラスチックＰ２と記載する。原料プラスチックＰ２の温度は、加熱筒１０２がヒーター１６で加熱された温度よりもスクリュー４の剪断作用で発生した熱の分だけ高くなる。次いで、原料プラスチックＰｗが溶融可塑化温度に達しているかを温度センサー１７によって検出する（ステップＳ３）。たとえば、原料プラスチックＰｗが、ポリエチレンテレフタレート（通称ＰＥＴ）の場合２７０℃〜２８０℃が適切な溶融可塑化温度である。なお、温度センサー１７は、直接的には加熱筒３の温度を検出するが、間接的に原料プラスチックＰ２の温度を検出することとしてもよい。溶融可塑化温度に達していない場合（ＮＯ）には、ヒーター１６に電力を供給しつつ、スクリュー４の回転を溶融可塑化温度に達するまで継続する。溶融可塑化温度に達している場合（ＹＥＳ）には、エアポンプ７によって気体を原料プラスチックＰ２に注入すると共に、スクリュー４の回転によって原料プラスチックＰ２に気泡を混入させる（ステップＳ４）。注入された気体は、原料プラスチックＰ２内で気泡となり、スクリュー４の回転で原料プラスチックＰ２に混入される。なお、気体の注入は、プラスチック繊維製造装置１００が駆動している間に常時行ってもよく、圧縮工程前のタイミングで間欠的に行うようにしてもよい。気泡が混入された状態を原料プラスチックＰ３と記載する。原料プラスチックＰ３の温度は、素材である原料プラスチックの熱分解温度を超えない温度に管理される。
【００６４】
原料プラスチックＰ３は、図２に示すように、ノズル６の空間６７およびスリーブ６１の凹部６８内に充填しているか、または所定量に達したときに、加圧手段となる加圧機構２５を駆動してピストン２６を介してスクリュー４をノズル６側に移動させ、原料プラスチックＰ３を圧縮する（ステップＳ５）。なお、以下の説明では、ノズル６の空間６７およびスリーブ６１の凹部６８を合わせて圧縮室とする。第１の実施の形態と同様に、この圧縮室内の原料プラスチックＰ３の量は、予めスクリュー４の駆動（回転）時間との相関をとっておくことで計量可能である。すなわち、スクリュー駆動時間もしくはスクリュー駆動時間に余裕を付けた時間でスクリュー４を回転させればよい。また、圧縮行程中は、スクリュー４の回転を継続する。
【００６５】
圧縮工程（ステップＳ５）を開始後、圧縮量（または圧縮率）をリニアエンコーダー５０によって検出する（ステップＳ６）。すなわち、圧縮量（圧縮率）は、リニアエンコーダー５０によるピストン２６の初期位置Ｔ１からの移動距離で判定可能である。所定の圧縮量（ピストン２６の移動量）に達していない場合（ＮＯ）には、所定の圧縮量に達するまで、ピストン２６を移動させる。所定の圧縮量に達した（圧縮停止位置Ｔ２に達した）ことを検出したところで、圧縮工程を停止する（ステップＳ７）。その後、ノズル開閉機構９を駆動し、ノズル６を開放して原料プラスチックＰ３を噴射し、プラスチック繊維ＰＦを形成する（ステップＳ８）。１回の噴射によって圧縮状態が生じていない状態まで戻す。しかし、数回に分けて噴射させ、圧縮されていない状態としてもよい。噴射工程後、圧縮噴射工程を停止する(ステップＳ９)。圧縮工程を停止した後、ピストン２６を初期位置に復帰させる(ステップＳ１０)。
【００６６】
初期位置復帰工程（ステップ１０）では、噴射工程の停止（ステップＳ９）と同時にノズル６を閉鎖し、ピストン２６を初期位置Ｔ１まで移動させる。まずノズル６を閉鎖するのは、原料プラスチックＰ３が、噴射口６２から漏れ出さないようにするためである。図２に示すように、初期位置復帰工程は、第１油圧空間２８Ａと油圧装置８との間を開放し、スクリュー４側の第２油圧空間２８Ｂに油圧装置８から油圧をかけることで、ピストン２６を圧縮位置Ｔ２から初期位置Ｔ１に移動させることができる。その後、原料プラスチックＰ１の供給を継続するか否かを制御部（図示省略）で判断し（ステップＳ１１）、ＹＥＳのときはステップＳ１以降のステップを継続する。ＮＯのときには、原料プラスチックＰ１の供給を停止する。なお、原料プラスチックＰｗが線状材であることから、初期位置復帰工程の間は、スクリュー４を回転させる。
【００６７】
以上説明したように、原料プラスチックＰｗの供給からプラスチック繊維ＰＦの噴射を繰り返して、原料プラスチックＰｗを供給し続ければ、プラスチック繊維ＰＦを連続して製造することが可能となる。なお、プラスチック繊維の製造を終了または中断する場合には、初期位置復帰工程（ステップＳ１０）を終了したところ、すなわち、ノズル６を閉鎖した状態で、ピストン２６を初期位置Ｔ１に移動させたところでステップＳ１に移動し、制御部が原料供給がなされないと判断したときに、プラスチック繊維製造装置１を停止させる。原料プラスチックＰｗがポリエチレンテレフタレートの場合、プラスチック繊維製造装置１００およびプラスチック繊維の製造方法によって製造されたプラスチック繊維ＰＦは、図６に示すような形態の繊維が得られる。
【００６８】
前述した第１の実施の形態および第２の実施の形態によって得られたプラスチック繊維ＰＦ（図６参照）は、線状化された繊維を紡糸すること、不織布に形成すること、並びに綿状に集合させて利用することなど、幅広く応用および活用することが可能である。
【００６９】
以上説明したプラスチック繊維製造装置１，１００は、原料プラスチックＰ１，Ｐｗを供給する原料供給部と、原料プラスチックＰ１，Ｐｗを加熱すると共に、原料プラスチックＰ１，Ｐｗを上流側から下流側に送る通路となる加熱筒３，１０２と、原料プラスチックＰ１，Ｐｗを上流側から下流側に送る材料移動手段を有している。また、プラスチック繊維製造装置１，１００は、材料移動手段を駆動する駆動手段であるモーター５と、加熱筒３、１０２の下流側端部に取り付けられ、原料プラスチックＰ１，Ｐｗを排出するノズル６と、材料移動手段をノズル６側に移動させて、溶融可塑化し、かつ気泡を混入した原料プラスチックＰ３を圧縮する加圧機構２５と、ノズル６を開放したり閉鎖したりするノズル開閉機構９を有している。
【００７０】
このような構成のプラスチック繊維製造装置１，１００は、溶融可塑化し、気泡を混入させた原料プラスチックＰ３を圧縮することで、圧縮室内が高圧となり、ノズル６を開放すると、混入された気泡が爆発的に膨張し、ノズル６から原料プラスチックＰ３が線状体となって噴射する。この線状体がプラスチック繊維ＰＦである。特許文献１に記載のプラスチック繊維製造装置は、原料プラスチックに溶剤を加えてプラスチック溶液を作成しているので、品質が不安定になりやすい。また、手間がかかるものである。しかも、このプラスチック溶液に１ｋＶ〜１００ｋＶの高電圧を印加させる必要があり、プラスチック溶液の噴射装置に加え、高圧電源装置やノズルの周囲に配置される補助電極装置などが必要になるなど構造が複雑になってしまう。このような製造装置に対して、第１及び第２の実施の形態で説明したプラスチック繊維製造装置１，１００は、素材である原料プラスチックＰ１，Ｐｗを加熱筒３、１０２内で溶融可塑化し、気泡を混入させた原料プラスチックＰ３を加圧機構２５で圧縮し、ノズル６を開放して噴射させることでプラスチック繊維ＰＦを製造すること可能である。すなわち、プラスチック溶液を作成せず、また高電圧電源や補助電源を用いることなく、簡単な構造で、しかも省エネルギー化が図れるプラスチック繊維製造装置１，１００を実現できる。
【００７１】
また、プラスチック繊維製造装置１，１００は、材料移動手段を加熱筒３，１０２内で回転すると共に、軸方向に前後移動するスクリュー４とし、溶融可塑化した原料プラスチックＰ２に気泡を混入させる気泡混入手段を有している。気泡混入手段は、気体注入手段であるエアポンプ７により気体を原料プラスチックＰ２に注入し、この気体と共に原料プラスチックＰ２をスクリュー４の回転によって気泡が混入された原料プラスチックＰ３とする機能を有している。したがって、溶融可塑化し、気泡が混入された原料プラスチックＰ３を容易に生成可能としている。なお、気泡は混入された状態にしても、１か所に大きな固まりとして存在するようにしてもよい。
【００７２】
また、スクリュー４は、スクリュー軸２０と、スクリュー軸２０に螺旋状に突設されたスクリュー羽根２１を備え、スクリュー軸２０とスクリュー羽根２１と加熱筒３，１０２（内筒部１４）で囲まれたキャビティ２２の単位長さ当たりの容積を、上流側から下流側に向かって徐々に小さくすると共に、気体注入手段であるエアポンプ７が配置される位置のキャビティ２２の単位長さ当たりの容積を、上流側のキャビティ２２の単位長さ当たりの容積よりも大きくしている。
【００７３】
原料プラスチックＰ２は、加熱筒３，１０２およびスクリュー４の間の摩擦抵抗が小さくなり、原料供給がしにくくなる。そこで、上流側から下流側に向かってキャビティ２２の容積を小さくすることで、加熱筒３，１０２およびスクリュー４の間に適当な摩擦抵抗を生じさせて、原料プラスチックＰ２の上流側から下流側への流れを良好にすることができる。また、エアポンプ７が配置される位置のキャビティ２２の容積を、それよりも上流側のキャビティ２２の容積よりも大きくことで、より多くの気泡を混入させることが可能になる。
【００７４】
また、プラスチック繊維製造装置１，１００は、加圧機構２５の一部であるピストン２６を有し、ピストン２６と駆動手段であるモーター５のモーター軸４１は、スプライン軸３１を介してスプライン４０，４２で連結され、スクリュー４の軸方向端部が、ピストンロッド３３の軸方向端部に設けられた凹部４６に突き合わせるようにして、連結具４５で固定されている。したがって、スクリュー４は、ピストン２６、スプライン軸３１を介してモーター５の回転に同期して回転可能となり、ピストン２６の軸方向の動きに同期して軸方向に前後移動可能となる。また、ピストン２６とスクリュー４との連結具４５は、シリンダー１８のスクリュー連結空間２９内に収容しているので小型化を実現できる。
【００７５】
また、プラスチック繊維製造装置１，１００は、ピストン２６の軸方向の移動量または位置を検出する検出手段であるリニアエンコーダー５０をシリンダー１８内に設けている。リニアエンコーダー５０は、ピストン２６の軸方向の移動量、位置および移動方向を検出することが可能である。スクリュー４は、ピストン２６の移動に連動しているので、リニアエンコーダー５０はスクリュー４の軸方向の移動量、位置および移動方向を検出することになる。したがって、原料プラスチックＰ３の圧縮量をシリンダー１８内で検出することができる。
【００７６】
また、原料プラスチックＰ１は、粒状またはペレット状としている。一般的に、射出成型などで用いられる原料プラスチックの形体は、粒状またはペレット状であることから、プラスチック繊維製造装置１用に特別な形体のものを用意する必要がなく、射出成型などで用いられる原料プラスチックを原料プラスチックＰ１として使用することができる。なお、原料プラスチックＰ１としては、まだ完成品として商品化される前のもの以外に、リサイクルなどで収集したプラスチック製品を粒状またはペレット状に近いサイズに細かく破砕したものを使用することも可能である。
【００７７】
また、第２の実施の形態で説明したように、原料プラスチックＰｗが線状材であって、プラスチック繊維製造装置１００は、原料プラスチックＰｗを加熱筒１０２内に導入する導入路を有し、原料供給部が、加熱筒３，１０２の外側に配置され、原料プラスチックＰｗを導入路に導くローラー１０１を有している。導入路は、線材案内スリーブ１０４の導入孔１０５と加熱筒１０２の内筒部１４に連続するテーパー孔１０３で構成される。このような導入路を設けることによって、線状材である原料プラスチックＰｗを、容易に加熱筒１０２内の原料供給領域に導入することが可能となる。原料プラスチックＰｗを巻回するローラー１０１は、シリンダー１８の周囲に複数備えることが可能である。すなわち、複数本の原料プラスチックＰｗを加熱筒１０２内に挿入することが可能である。
【００７８】
また、原料プラスチックＰｗが線状材である場合、スクリュー羽根２１には、螺旋状の稜線を横切る凹凸が形成されている。スクリュー羽根２１の外周先端（稜線部）は、少なくとも原料プラスチックＰｗが加熱筒１０２内に導入されてから溶融し始める原料供給領域で、上記凹凸が原料プラスチックＰｗに喰い込むような形状を有している。原料プラスチックＰｗが線状材の場合、単純な形状のスクリュー４では原料プラスチックＰｗの搬送は困難である。そこで、スクリュー羽根２１の先端（稜線部）の凹凸を原料プラスチックＰｗに喰い込むように形成し、スクリュー羽根２１を線状材である原料プラスチックＰｗに喰い込ませながら回転することで、確実に原料プラスチックＰｗを溶融可塑化領域に供給することが可能となる。
【００７９】
また、プラスチック繊維ＰＦの製造方法は、スクリュー４を回転させて原料プラスチックＰ１，Ｐｗを上流側から下流側に供給する供給工程と、原料プラスチックＰ１，Ｐｗを加熱筒内で溶融可塑化する加熱工程と、溶融可塑化され、かつ気泡が混入された原料プラスチックＰ３を圧縮する圧縮工程と、所定の圧縮量に達したときに、ノズル６を開放し原料プラスチックＰ３を噴射する工程と、を有している。
【００８０】
このようなプラスチック繊維ＰＦの製造方法によれば、素材である原料プラスチックＰ１，Ｐｗを加熱筒３、１０２内で溶融可塑化し、気泡を混入させた原料プラスチックＰ３を加圧機構２５で圧縮し、ノズル６を開放して噴射させることでプラスチック繊維ＰＦを製造すること可能である。すなわち、特許文献１のように、プラスチック溶液を作成することに対して品質の安定化が可能となり、その手間を省くことが可能となる。また、プラスチック溶液に高電圧をかけることなく、簡単な方法で、品質の安定化と省エネルギー化が図れるプラスチック繊維の製造方法を実現できる。
【００８１】
また、プラスチック繊維の製造方法は、溶融可塑化された原料プラスチックＰ２に気泡を混入させる気泡混入工程を有していることから、原料プラスチックＰ２に適切な種類の気体または適切な量の気体を混入させることが可能となる。
【００８２】
また、圧縮工程は、閉鎖されたノズル６側にスクリュー４を移動させることで気泡が混入された原料プラスチックＰ３を圧縮し、スクリュー４の軸方向の移動量で圧縮量を検出している。したがって、圧縮〜圧縮量検出をスクリュー４の一連の動作の中で実行することができる。
【００８３】
また、加熱工程における原料プラスチックＰ３の温度は、原料プラスチックＰ１およびＰｗの溶融可塑化温度範囲で、熱分解温度以下としている。原料プラスチックＰ３を熱分解温度以上に加熱すると、分解ガスが発生するものがある。この分解ガスは、原料プラスチックの種類によっては、環境に悪影響を与えるものや、異臭が発生するものがあるため、溶融可塑化温度範囲に管理することが望ましい。
【００８４】
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。たとえば、前述した第１の実施の形態では、気体注入手段７によって溶融可塑化された原料プラスチックＰ２に気泡を混入させているが、予め原料プラスチックＰ１に発泡剤を混在させて、圧縮工程の前または圧縮工程時に発泡させてもよい。この気泡を圧縮すれば、プラスチック繊維の噴射が可能となる。このように、原料プラスチックＰ１に発泡剤を混在させたものにすれば、気泡混入工程（ステップＳ４）をなくすことが可能となる。
【００８５】
また、第１の実施の形態並びに第２の実施形態では、加熱筒３，１０２を１基用いる構成としたが、加熱筒３，１０２を２基または３基というように多連型にすることも可能である。多連型の場合、ノズル６を加熱筒毎に設けるようにしても、１個のノズル６から噴射させるようにしてもよい。また、１基の加熱筒に複数のノズルを設ける構造にしてもよい。
【００８６】
また、第１の実施の形態では、材料移動手段としてスクリュー４を用いていたが、たとえば、ピストン―シリンダー方式を用いることが可能である。このような構成では、加熱筒がシリンダーとなる。また、スクリュー方式とピストン―シリンダー方式を併用した多連型とすることも可能である。
【００８７】
また、第１の実施の形態並びに第２の実施形態では、ノズル６をスクリュー４の延長線状に配置しているが、ノズル６を延長線上から外れた位置に配置する構造にしてもよい。
【００８８】
また、第１の実施の形態および第２の実施形態では、１種類の原料プラスチックからプラスチック繊維を得るようにしているが、たとえば、異種材料を組み合わせたプラスチック繊維とするようにしてもよい。プラスチック繊維製造装置１では、ホッパー２内に異種材料を混合すればよく、第２の実施の形態では、線状材である原料プラスチックＰｗ１，Ｐｗ２，Ｐｗ３を異種材料にすればよい。なお、異種材料の組み合わせとしては、溶融可塑化温度がほぼ同じものを選択する。
【００８９】
また、第１の実施の形態および第２の実施の形態では、ヒーター１６を加熱筒３，１０２に配置しているが、ノズル６の近傍に配置してもよい。たとえば、加熱筒３，１０２に加えてスリーブ６１やノズル６にヒーター１６を配置してもよい。このようにすれば、噴射に伴う圧縮室内の温度低下を防止できる。
【００９０】
さらに、気体注入手段（エアポンプ７）から原料プラスチックＰ２に混入させる気体を加熱させておいてもよく、そのことによって、高温の気体を混入させることによって原料プラスチックＰ２およびＰ３の温度低下を抑制することが可能となる。気体としては、空気の他、窒素としたり、酸素としたり、二酸化炭素としたりなど他の気体としてもよい。
【００９１】
また、加熱筒３，１０２には、ヒーター１６が筒部外周に固定されているが、ヒーター１６などの加熱部を筒部から離して設置するようにしてもよい。駆動手段としてはモーター５以外に、材料移動手段を往復動作させるソレノイドなどとしてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１，１０１…プラスチック繊維製造装置
２…ホッパー（材料供給部）
３，１０２…加熱筒
４…スクリュー（材料移動手段、気泡混入手段の一部）
５…モーター（駆動手段）
６…ノズル
７…エアポンプ（気体注入手段、気体混入手段の一部）
８…油圧装置（加圧機構の一部）
９…ノズル開閉機構
１６…ヒーター
２０…スクリュー軸
２１…スクリュー羽根
２２…キャビティ
２５…加圧機構
２６…ピストン（加圧機構の一部）
３３…ピストンロッド
４０，４２…スプライン
４１…モーター軸
５０…リニアエンコーダー
１０１…ローラー
１０３…テーパー孔
１０４…線材案内スリーブ
１０５…導入孔
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図６】
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