JP2001200430A

JP2001200430A - 繊維束切断装置

Info

Publication number: JP2001200430A
Application number: JP2000006411A
Authority: JP
Inventors: Naohiko Shindo; 尚彦新藤
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2001-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】繊維束を細断しチョップドストランドを製造
する際に、繊維束を良好に切断して排出するための切断
装置を提供する。【解決手段】切断刃ホルダー２の外周に切断刃３群を
放射状に立設し、該切断刃３群の各切刃３１の切刃角度
を非対称とし、また、対繊維摩擦係数が異なるよう切断
刃３の一側面と対面する他の側面の表面状態を異なら
せ、隣接する切断刃３、３間で接圧ローラ４からの接圧
を受けて切断された繊維束５からなる切断物６の切断刃
間での積層バランスを崩し、切断物６が詰まることな
く、円滑にローター２の内側へと排出できる繊維束切断
装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は繊維束切断装置用の
切断刃に関し、特にアラミド繊維などの有機繊維、又
は、ガラス繊維、カーボン繊維あるいはセラミック繊維
といった無機繊維を短く切断するのに適する繊維束切断
用の切断刃に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばアラミド繊維束を短く切断したチ
ョップドストランドと称される繊維束切断物（短繊維）
が、各種強化プラスチックの補強材、アラミドペーパ等
不織布の原料等の種々の用途に多量に使用されている。

【０００３】このような繊維束を短く切断した切断物を
製造するための繊維束切断装置としては、従来より種々
の装置が提案されているが、例えば図４（即ち、繊維束
切断装置の構成を模式的に例示した側面図）と図５（図
４の正面図）とに示すようなＥＣカッターと称されるも
のが一般に広く用いられている。

【０００４】この従来の切断装置は、複数の切断刃３
を、切断刃ホルダー２の外周に沿って切刃３１側を外方
向へ向けて放射状に切断刃３群を立設してなるローター
２と、このローター２に立設された前記切断刃３に対し
て所定間隔をおいて配置した接圧ローラー４とからな
る。

【０００５】以上のように構成された従来の切断装置に
おいて、繊維束をショートカットする方法を簡単に説明
する。このような装置による切断方法としては、先ずロ
ーター２を回転させて、例えばアラミド繊維（特に、パ
ラ系アラミド繊維）等からなる繊維束５を切断刃３群が
円周状に配置されて形成される各切刃３１の上に巻き付
ける。そして、繊維束５が切刃３１上に巻き付けられ
て、ある厚さ以上になると、切刃３１に対してある間隙
を持って設けられた接圧ローラー４に接触する状態とな
る。

【０００６】この状態で繊維の巻付きが更に進行する
と、巻き付けられた繊維束５が接圧ローラー４に圧接さ
れ、接圧ローラー４を連れ回りさせる。そして、新たに
外周側に巻かれた繊維束５を介して、これよりも前に巻
かれた内周側の繊維束５を切刃３１に押し付ける。

【０００７】そして、接圧ローラー４による圧接力が一
定の値をこえると、切刃３１に接する内周側の繊維束５
が順次切断される。このようにして、隣接する一対の切
断刃３、３によって繊維束５が所定の長さに切断される
と、切断された繊維束５は、一定長に切断された切断物
（短繊維）６となって、切断刃３の刃元３ｂ側からロー
ター２の内側へ落下し、次いで、切断装置外へと取り出
される。

【０００８】このような従来の切断装置では、大量に短
繊維を製造することができることは勿論である。また、
切断刃３と接圧ローラー４とが直接的に接触しないた
め、切断刃３と接圧ローラー４との接触によって発生す
る金属粉などからなる異物が切断物６に混入しにくいと
いう利点がある。したがって、このような理由から、従
来よりこの種の繊維束切断装置が、ショートカット繊維
を大量に製造するために慣用されている。

【０００９】しかしながら、この種の繊維切断装置で
は、切断物６が円滑にローター２の内側へ排出されにく
い状態が生じやすく、しばしば切断刃３、３の間に詰ま
る状態が発生する。また、最悪の場合には、詰まった繊
維束５が摩擦熱などによって固まって固形物のようにな
ってしまい、排出が不可能となる事態さえ生じる。さら
には、排出不良によって、切断刃３に無理な力が働き、
切断刃３を折損する等の不具合が頻繁に発生する。

【００１０】このような詰まりや切断刃３の折損が発生
すると、切断装置の運転を停止して、詰まった切断物６
とか、折損した切断刃３を取り除かなければならなくな
る。しかも、前述のように、切断物６が摩擦熱などの影
響によって固まって固形物のような形態となってしまう
と、簡単にはこれを除去できなくなるため、装置の稼動
効率を大幅に低下させてしまい、しかも装置の補修に伴
う部品費用や人件費などの運転コストを増大させてしま
う。

【００１１】更には、前記問題の他に、詰まりが発生し
始めると、切断物６がローター２の内側方向に入って行
かず、そのままローター２の周方向へ移動して、先の切
断位置から僅かにずれた位置で再び切断されるという事
態も生じる。もし、このような事態が生ずると、繊維束
５の切断端にごく近接した位置で繊維束５が切断刃３に
よって再び切断されてしまい、極短い切断長の繊維から
なる微粉が生ずることとなる。そして、このような微粉
が生じると、これらが切断物６と混ざって一緒に排出さ
れることとなるため、得られる短繊維製品の品質を低下
させてしまうという問題がある。

【００１２】このような問題が生じる原因としては、先
ず第１に、従来の切断装置に使用する切断刃３として、
切刃３１部を除いた切断刃の厚さが刃先３ａ側と刃元３
ｂ側とで変わらない一定のものを使用していることが挙
げられる。

【００１３】即ち、従来のこの種の切断装置では、刃厚
が一定の切断刃３を使用するが故に、切刃３１部を除い
た切断刃３の両面が平行になっており、しかも切刃３１
の切刃角度が対称形状をなしている。従って、これらを
切断刃ホルダー２に放射状に立設すると、当然のことな
がら刃先３ａ側よりも刃元３ｂ側で隣接する一対の切断
刃３、３の対向する側面同士の間隔が狭くなって、いわ
ば切断物６の排出路を切断刃３自体が狭めて排出し難く
していることとなる。

【００１４】この点に関しては、特開平７−３０５２３
５号公報において、隣接する切断刃３と切断刃３との間
に切断物６が詰まらず円滑に排出できるように切断刃３
の形状を、切断刃３の厚さが刃先３ａ側よりも刃元３ｂ
側で狭くした先細のテーパ形状とすることが提案されて
いる。

【００１５】このように工夫することで、切断刃ホルダ
ー２に放射状に立設して切断刃３を取り付けた際に、互
いに隣接する一対の切断刃３に関し、一つの切断刃３の
一方面３Ａと、この面３Ａの反対面を形成する他方面３
Ｂとの間隔を、刃先３ａ側から刃元３ｂ側に向かって広
げることができる。そして、これによって切断した繊維
を排出するための空間を広く確保することを可能とし、
切断物６を円滑に排出しようとするものである。

【００１６】しかしながら、この従来技術では、切断刃
３の厚みが、切刃３１側から刃元３ｂ側に向かうにつれ
て薄くされている。このため、繊維束５を切断する時
に、切刃３１上に繊維束５を巻き付けて積層し、接圧ロ
ーラー４との圧接力により切断しようとすると、切断刃
３の損傷あるいは破壊が発生し易いという問題がある。
つまり、切断刃３自体の強度が不足するという事態を惹
起する。また、当然のことながら、このような複雑な形
状の切断刃３を製作するために、製作費がかさみコスト
アップの要因ともなる。

【００１７】更に、切断刃３は、図５に示されるよう
に、互いに対向して設けられた一対の切断刃ホルダー
２、２間に掛け渡した状態で支持されるようになってい
る。このため、切断刃３自体の強度が不足すれば、接圧
ローラー４による押圧力で切断刃３に繰り返し曲げ応力
が生じて、長期間使用すると更に破損しやすくなる。特
に、滑りの悪い繊維とか、高モジュラスな繊維を切断す
る際には、この傾向が顕著となり、切断刃３が破損する
と、装置を停止させて新たな切断刃３を取り付ける必要
が生じ、これも切断装置の運転効率を低下させる一因と
なっていた。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点に鑑みてなされたもので、長時間使用しても破損
しにくい切断刃を提供し、また、滑りの悪い繊維とか、
高モジュラスな繊維束５、特に、パラ系アラミド繊維
（例えば、帝人(株)会社のテクノーラ、デュポン社のケ
ブラー等を挙げることができる）を切断した後に、切断
物（短繊維）を円滑に排出できて詰まりにくく、更には
生産性の良い繊維束切断装置を提供することを目的とす
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、「その上に巻きつけられた繊維束
を切断するための切刃を有する切断刃群と、前記切断刃
群のそれぞれの両端を半径方向に向けて放射状に立設す
ると共に、回転によって前記切断刃群のそれぞれの切刃
上に切断する繊維束を巻き付けるためのローターと、前
記ローターの回転に伴う各切刃の回転に際して、各切刃
の最接近時において切刃先端との間隔を所定間隙を保つ
ように配設した接圧ローラとを含んでなり、その際切断
された繊維束の短繊維の両切断端のそれぞれの排出バラ
ンスが異なるように、前記切断刃の各切刃角度が左右非
対称としたことを特徴とする繊維束切断装置」が提供さ
れる。

【００２０】また、「その上に巻きつけられた繊維束を
切断するための切刃を有する切断刃群と、前記切断刃群
のそれぞれの両端を半径方向に向けて放射状に立設する
と共に、回転によって前記切断刃群のそれぞれの切刃上
に切断する繊維束を巻き付けるためのローターと、前記
ローターの回転に伴う各切刃の回転に際して、各切刃の
最接近時において切刃先端との間隔を所定間隙を保つよ
うに配設した接圧ローラとを含んでなり、その際切刃上
に巻付いた繊維束の回転速度と接圧ローラの回転速度を
異ならせたことを特徴とする繊維束切断装置」が提供さ
れる。

【００２１】その際、前記切断刃の両切刃面に関して
は、該各切刃面の対繊維摩擦係数が各々異ならせること
が、切断刃の間に切断した繊維がブリッジを組んだ切断
繊維を良好に排出する上で好ましい。

【００２２】このような繊維束切断装置は、特に切断が
難しいパラ系アラミド繊維を切断するための切断装置と
して特に好ましく使用することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。なお、本発明の実施形態に係
わる繊維束切断装置も、その基本構造は図４及び図５に
例示する繊維束切断装置を使用することができるので、
本発明に係わる切断装置の基本構造を図示することは省
略して、図４及び図５を説明図としてそのまま流用す
る。したがって、参照符号に関しても、図４及び図５に
付した符号をそのまま使用することとする。

【００２４】ただし、「切断刃」については、便宜上同
一の符号を使用しているが、従来技術で用いられるもの
と、本発明に用いる図１〜３に記載のものとは、その切
刃形状が異なることを念のため付言しておく。なお、図
１は、図４及び図５から巻付いた繊維束５を取り除いた
状態を示しており、通常は、該図１に示すような接圧ロ
ーラ４と切断刃３の刃先３ａとは、予め設定された間隙
をもって配設されている。この間隙に関しては、切断す
る繊維束５のフィラメント数、単繊維太さ、切断速度な
どの条件により変わってくることは言うまでもない。

【００２５】該図４及び図５（後述する図１〜図３に関
しても同様である）において、参照符号をもう一度説明
すると、１はローター、２は切断刃ホルダー、３は切断
刃、４は接圧ローラ、５は繊維束、６は切断物（繊維束
５が切断された状態のもの）をそれぞれ示す。その際、
切断刃３に関しては、その「刃先」を参照符号３ａ、そ
の「刃元」を参照符号３ｂでそれぞれ表わし、「切刃」
は参照符号３１で表わすものとする。

【００２６】以上のように構成される繊維束の切断装置
において、その動作をもう一度簡単に述べると、前記の
切断刃３群は、並設された一対のローター１，１上にそ
れぞれ設けられた切断刃ホルダー２間に懸架された状態
で、放射状に立設されている。その際、前述の一対のロ
ーター１，１は、図４において矢印で示した方向に回転
するように、回転駆動装置（図示せず）によって駆動さ
れる。したがって、繊維束供給手段（図示せず）から供
給された繊維束５は、切断刃３の刃先３ａ群上に巻付
き、ローター１の回転と共に、刃先３ａ群上で巻太る。

【００２７】このとき、接圧ローラ４が、前記ローター
１の回転に伴う各切刃３１の回転に際して、各切刃３１
の最接近時に切刃３１の刃先３ａとの間隔を所定間隙を
保つように配設されている。このため、巻太った繊維束
５が一定の巻厚さになると、接圧ローラ４によって切断
刃３の刃先３ａに押し付けられる格好となって、所定の
接圧以上となると巻付いた繊維束５は、切刃３１によっ
て切断され、切断物６となって排出される。なお、接圧
ローラ４の回転は、巻太った繊維束５と接触し、その接
圧で図４の矢印方向へ従動回転するものを使用してもよ
いし、強制駆動によって回転させるようにしても良い。

【００２８】ただし、強制駆動によって回転させる時
は、切断刃３の刃先３ａの回転速度と接圧ローラ４の表
面の回転速度を同じとしても勿論良い。しかしながら、
むしろ異なるように設定することが切断刃３の刃先３ａ
上で繊維が摺動するようにズリ速度が生じさせるという
ことから好ましい。このようにすることで、切断した切
断物（繊維束）６の排出バランスを崩すことができ好ま
しい。

【００２９】更に、図２及び図３は、本発明に係わる切
断刃３の第一実施形態及び第二実施形態をそれぞれ模式
的に例示したものである。該図において、切断刃ホルダ
ー２の外周に放射状に立設した本実施形態の切断刃３
は、切刃３１を含む刃先３ａから刃元３ｂまでの全体を
公知の超鋼合金製、或いは硬質セラミック製とし、更に
切刃３１の切刃角度をそれぞれの面において非対称に研
磨したものを例示してある。

【００３０】具体的には、この切断刃３は、図２に示す
ような形状に切刃３１を研磨して形成するものである
が、該切刃３１はその切刃角度が非対称となるようにＡ
面における切刃角度θ１と、その反対面であるＢ面の切
刃角度θ２とを互いに角度を違えて研磨している。

【００３１】このような構成の切断刃３を放射状に立設
したローター１を構成し、従来装置と同様にパラ系アラ
ミド繊維束（帝人株式会社製の商品名「テクノーラ」）
５を切断したところ、切断物６が円滑にローター１内に
排出された。このため、従来装置では切断長さ６．０ｍ
ｍが限界であったが、切断長さ５．０ｍｍのものでもロ
ーター２内で閉塞の発生が無かった。

【００３２】また、長期間使用しても、従来装置では切
断刃３の折損の問題も有ったが切断刃３の折損発生も無
くなった。さらに、ローター内閉塞がほとんど生じない
ため、従来装置では生じていた繊維の微粉もほぼ生じな
くなった。即ち、このような現象が生じるのは、切刃３
１において切断された切断物が切断刃３、３間で積層さ
れる過程において、おのおのの切断刃３の切刃角度（θ
１、θ２）の違いによりズリ速度差を生じて、積層バラ
ンスを崩した状態で切断物上面に順次切断物が積層され
ることで、切断物６が切断刃３の刃元３ｂ側へ向かって
移動し、排出されるためであると観察された。

【００３３】図３は本発明に係わる切断刃の第二実施形
態を示す図である。この例示の切断刃３は、第一実施形
態の切断刃３とほぼ同じ形状の切刃３１の角度を非対称
としたものであるが、刃先３ａから刃元３ｂまでの各切
刃面３１（Ａ）、３１（Ｂ）側の表面を、対繊維摩擦係
数が各々異なるよう表面処理したものである。

【００３４】なお、本発明に係わる切断刃を上述の実施
形態のように全体が超鋼合金製のものとすれば寿命が大
幅に延びるが、本発明の切断刃は超鋼合金製のものに限
定されず、鋼刃でもよい。また、鋼刃等を基材として切
刃のみを超鋼チップで形成したもの等でもよく、鋼刃を
採用しても全体を超鋼合金製の刃にしても、切断刃の切
刃を形成する過程での研磨方法とか、切刃３ａから刃元
３ｂにいたる表面の処理加工を変更するだけで済むの
で、加工コストが大幅に増加するということはない。

【００３５】

【発明の効果】以上に述べた本発明の繊維束切断装置に
よれば、長時間使用しても破損しにくい切断刃を提供で
き、また、滑りの悪い繊維とか、高モジュラスな繊維
束、特に、パラ系アラミド繊維などを切断した後に、切
断物（短繊維）を円滑に排出できて詰まりにくく、更に
は生産性の良い繊維束切断装置を提供することができる
という顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる切断刃の第一実施形態を示す部
分側面図である。

【図２】本発明の繊維束切断装置の要部を繊維束が刃先
上に巻付かない形で、模式的に例示した側面図である。

【図３】本発明に係わる第一実施形態を例示した模式側
面図である。

【図４】本発明の繊維束切断装置の構成を模式的に例示
した側面図である。

【図５】図４の繊維束切断装置における正面図である。

【符号の説明】

１ローター２切断刃ホルダー３切断刃３ａ切断刃の刃元３ｂ切断刃の刃先３１切刃４接圧ローラー５繊維束６切断物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】その上に巻きつけられた繊維束を切断す
るための切刃を有する切断刃群と、前記切断刃群のそれ
ぞれの両端を半径方向に向けて放射状に立設すると共
に、回転によって前記切断刃群のそれぞれの切刃上に切
断する繊維束を巻き付けるためのローターと、前記ロー
ターの回転に伴う各切刃の回転に際して、各切刃の最接
近時において切刃先端との間隔を所定間隙を保つように
配設した接圧ローラとを含んでなり、その際前記切刃に
関し、切断された繊維束の短繊維の両切断端のそれぞれ
の排出バランスを異ならせるように、前記切刃の各切刃
角度を左右非対称としたことを特徴とする繊維束切断装
置。
【請求項２】その上に巻きつけられた繊維束を切断す
るための切刃を有する切断刃群と、前記切断刃群のそれ
ぞれの両端を半径方向に向けて放射状に立設すると共
に、回転によって前記切断刃群のそれぞれの切刃上に切
断する繊維束を巻き付けるためのローターと、前記ロー
ターの回転に伴う各切刃の回転に際して、各切刃の最接
近時において切刃先端との間隔を所定間隙を保つように
配設した接圧ローラとを含んでなり、その際切刃上に巻
付いた繊維束の回転速度と接圧ローラの回転速度を異な
らせたことを特徴とする繊維束切断装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載の切断刃の両
切刃面に関し、該各切刃面の対繊維摩擦係数が各々異な
ることを特徴とする繊維束切断装置。
【請求項４】請求項１〜３の何れか一項に記載の繊維
束切断装置が、パラ系アラミド繊維を切断することを特
徴とする繊維束切断装置。