JP2002516736A - 剛毛を有する物品を製造する方法および装置 - Google Patents

剛毛を有する物品を製造する方法および装置

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EI Du Pont de Nemours and Co
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Abstract

(57)【要約】 ベース紐（ｂａｓｅ ｓｔｒｉｎｇ）に連結された２列のモノフィラメントセグメントを有する延伸製品を製造するための方法および装置を開示する。方法および装置の一つには、軸に沿って少なくとも１つのベース紐（６４，６６，６８，７０）を供給する工程、該軸の周りに少なくとも１つのモノフィラメント（８６）を巻き、ベース紐（６４，６６，６８，７０）の長さごとに多数のモノフィラメント巻を生成する工程であり、ここでモノフィラメント巻がベース紐（６４，６６，６８，７０）によって運ばれる工程、ホーン（９４，９６）を含む超音波エネルギーを用いて巻（８６）をベース紐（６４，６６，６８，７０）に結合する工程、および巻（８６）がベース紐（６４，６６，６８，７０）に結合している部分の下流のポイントで巻（８６）を切断する工程が含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） 本発明は、一般には、ポリマーモノフィラメントで製造された製品、特に、け
ばだてた剛毛および剛毛のサブアセンブリを製造するための方法、および、けば
だてた剛毛および剛毛のサブアセンブリを製造するための装置に関する。
【０００２】 ブラシの製造は、剛毛をブラシ本体に取り付けることを含む。「ソリッドブロ
ック／ステープルセット」として知られるブラシの１つのタイプでは、ブラシ本
体として機能するソリッドブロックが穴あけされ、モールドされ、さもなければ
孔のアレイを形成するように細工される。個々のふさは、個々の孔に置かれ、ワ
イヤーステープル、プラグまたは他の固定手段でブロックに固定される。手引き
ブラシは、ふさを伸長したストランドを用いて孔を通して引っ張ることにより固
定すること以外同じである。
【０００３】 他のタイプのブラシは、剛毛をブラシ本体に取り付けるための「フェルールお
よびモノフィラメント」技術を使用する。モノフィラメントの房および空洞を作
るためのスペーサをフェルールに挿入し、接着樹脂で取り付ける。ペイントブラ
シのようなフェルールブラシは、主に、液体または粘着性の溶液を塗布するのに
使用される。
【０００４】 金属製のストリップブラシでは、固定ワイヤ、ひもまたはモノフィラメントに
より、繊維をＵ字型の溝に保持する。次にこの溝を、モノフィラメントとストリ
ップ内のアンカーワイヤの近位末端部分で機械によりクランプに密に圧着する。
一度形成されれば、ブラシ−ストリップは、ブラシ本体、さもなければ特定の応
用のために形成されたものに取り付けられる。
【０００５】 溶融ブラシは、ポリマーのふさが、直接ブラシ本体（これは、同じ材料で製造
されていることが好ましい。）に溶融されているものである。溶融ブラシの１つ
のバリエーションでは、超音波溶接を使用し、基材に直接ポリマー繊維を固定し
する。
【０００６】 歯ブラシに関しては、現在、ナイロンモノフィラメントを使用し、これをひと
まとめにして「剛毛のふさ」を形成することが一般的である。剛毛のふさの各々
は、典型的には、円形状のふさ状の集まりとして配列され、できあがった剛毛の
ヘッドには、いくつもの列をなして、または他のパターンで配列された剛毛のふ
さのマトリックスが含まれる。剛毛のふさの保持された近位基底部は、典型的に
は、埋め込まれ、ふさの部分を横切って歯ブラシ本体のヘッド部分を形成するポ
リマー材料の中に伸びた固定用ワイヤによってその場に保持される。一方、遠位
末端は、そこから上方に広がり、しばしば、共通の平面に終端を持つ。より最近
のふさを作る方法は、モノフィラメントのふさを所望の長さに切断し、近位末端
を熱溶融し、この溶融された近位末端を歯ブラシのヘッドのポリマー材料に埋め
込む方法を使用する。
【０００７】 歯ブラシの分野におけるより最近の改革には、剛毛のふさを異なった長さとな
るように切断して、使用者の歯で所望の作用をするように短いふさと長いふさに
配列することが含まれる。幾つかのふさでは、モノフィラメントは、異なった長
さである。これらの改良は、歯ブラシのよりより機能的な側面をもたらすが、幾
つかの改革が、歯ブラシのヘッドを製造するための技術に長年にわたって行われ
ている。これは、剛毛がブラシ本体と組み立てられる際の方法で特に表面化する
。
【０００８】 公知の全てのタイプのブラシでは、個々の剛毛フィラメントが、所望の集合体
に保持され、次いで剛毛フラグメントが使用中にはずれないことを補償する方法
でブラシ本体に結合されなければならないので、組み立て工程は、製造コストの
重要な部分である。また、金属ステープルまたは１つの構造体に異なった種類の
材料（例えば、プラスチックおよび金属）からなる他の組み合わせを使用したブ
ラシでは、リサイクルもより問題を含むことになる。一般には、モノフィラメン
ト剛毛製品を形成するための、現在知られている技術は、骨の折れる仕事の必要
性の少ない、連続供給で高い処理量の製造には適していない。
【０００９】 フロアカバーの分野に有用なパイル製品を製造するための機械は、Ｅｄｗａｒ
ｄｓらの米国特許代５５４７７３２に記載されている。この文献の図１に示され
るように、Ｅｄｗａｒｄｓらの機械は、連続したヤーン２０を取り、供給源２２
から伸長機２４を経て供給し、これをその中心のあたりで回転された中空のガイ
ド用コンジットに通す。このコンジット２６は、回転の中心から容易にはずせる
ように、２８の位置でヤーン２０を案内するように曲げられている。マンドレル
３０は回転の中心に保持され、マンドレル３０の周りにあるヤーン２９を、２８
でコンジットから供給されたように受け取る。
【００１０】 支持ストランド３２を、３４でマンドレル３０内へ供給し、マンドレル３０内
の経路３６を通す。ストランド３２は３８で経路に存在する。この３８では、ス
トランド３２がリッジ４０に沿ってマンドレル３０の外側に導かれる。マンドレ
ルは、２、３、４またはそれより多いこのようなリッジを有していてもよく、こ
のリッジで、マンドレルでラッピングしたヤーンを、０から１８０度、好ましく
は９０度未満のきょう角で折り曲げる。ヤーン２０を、巻き上げ部４１によって
マンドレル３０に沿って引っ張られているストランド上でラッピングする。プー
リー４６で駆動されたモータによって進められる４２および４４のような追加の
ストランドおよびヤーンのキャリアを使用してマンドレルの他のリッジに沿って
ヤーンを移動する。
【００１１】 マンドレル３０に沿わせるように多少の張力下でヤーンをラッピングし、スト
ランドおよび接合の前後で移動させるためのキャリアに摩擦でかみ合わせる。ラ
ッピングされたヤーンとストランドをマンドレルに沿ってヤーンに十分なエネル
ギーを付与する小型化された超音波ホーン４８に移動し、マルチフィラメントを
一緒に溶融し、ヤーン２０を支持ストランド３２に溶融する。マンドレルのリッ
ジは、超音波のアンビル表面として作用する。今ストランドに接着された、らピ
ングされたヤーンは、カッター５０まで引き続きマンドレルにとどまり、向かい
合った端部を有するヤーンの個々の束を画定するようにヤーンを切断する。各束
は、両端の中間でストランドに接合されている。
【００１２】 上記の米国特許５５４７７３２では、ヤーン２０は、マルチフィラメントで、
圧着された嵩高い、諸撚りしねじり合わせたヤーンであって、撚り−ねじりを保
持するために熱硬化されたものとして記載されている。このヤーンは、ナイロン
、ポリプロピレンなどのような熱可塑性ポリマーである。図２は、図１に関して
説明した機械で作製された典型的な伸長パイル製品またはタフトストリング５２
を示す。タフトストリング５２は、Ｕ字型に曲げられ、「Ｕ」の内側で支持スト
ランド３２に取り付けられた複数のヤーンの束５４を含む。各束は直立した一対
の脚またはふさ５６および５８を画定する。タフストリングは、フロアーカバー
を製造する際に、特に、機械が低コストおよび最小の労力で連続した長さのタフ
トストリングを製造する場合に、多くの製造上の利点を有する。
【００１３】 （発明の要旨） 本発明の目的は、剛毛製品および剛毛サブアセンブリを製造するための方法で
あって、それ自身で、高い生産性と低コストの製造に導く方法を提供することで
ある。
【００１４】 本発明の他の目的は、剛毛サブアセンブリを製造するための方法であって、現
在のタフト化技術で可能な範囲を超えてブラシのデザインを拡充することができ
る方法を提供することである。
【００１５】 保な発明の他の目的は、ブラシ用の剛毛サブアセンブリであって、個々のフィ
ラメントがブラシ本体に接合される前に、お互いに関して位置的に固定されてい
るものを製造する方法を提供することである。
【００１６】 本発明のさらに別の目的は、ブラシ本体に永続的に接合されているか、または
、その他として、後に置き換えて機能性ブラシ本体以外を無駄に廃棄することを
防ぐために、脱着自在に接合されうる剛毛サブアセンブリを製造する方法提供す
ることである。
【００１７】 これらおよび他の目的は、伸長剛毛製品を製造するための方法であって、ある
軸に沿ってベースストリングを供給する工程、この軸の周りで少なくとも１つの
モノフィラメントをラッピングし、これによって、ベースストリングによって輸
送されるベースストリングの長さあたり多くのモノフィラメントラップを製造す
る工程、ベースストリングにラップを接着する工程、および接着点から間隔を置
いた位置でこのラップを切断し、ベースストリングに接合された２列のモノフィ
ラメントを有する製品を形成する工程とを含む方法を提供することによって満た
される。
【００１８】 本発明の連続した長さの剛毛製品を製造するための装置は、ベースストリング
に接合された複数のモノフィラメントのセグメント若しくはモノフィラメントの
ループの何れか、またはループとセグメントの組み合わせを含む剛毛サブアセン
ブリを生産する。各モノフィラメントまたはモノフィラメントのループは、ベー
スストリングに対して横方向に接合され、２列のループセグメントを形成するよ
うにベースストリングの向かい合った側から外側に広がったループセグメントの
対を形成する。
【００１９】 本発明の他の目的および特徴は、添付した図面に例示された実施形態と共に引
用して以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。
【００２０】 （好ましい実施形態の詳細な説明） 図３を参照すれば、伸長された剛毛サブアセンブリを製造するための装置は、
４つの実質的に平面の外側表面、少なくとも１つの中空の通路を有する内部、お
よび、軸方向の向かい合った末端の開口を有する固定マンドレル６２を含む。４
つの供給源、７２、７４、７６および７８からの４本のベースストリング６４、
６６、６８および７０を、マンドレル６２の上部末端から供給し、内部を通し、
下部末端に出す。
【００２１】 下部末端では、このベースストリングを、ガイドプーリー（図示せず）により
導き、マンドレルの４つの外側コーナーのそれぞれの溝に沿って上部方向に移動
させる。このベースストリングを、サーボ駆動ローラー８０および駆動モータ（
図示せず）により装置を通して移動させる。取り出し機構８１（単なる一例であ
る。）で、伸長された剛毛サブアセンブリをさらに加工するため、または最終用
途用に集める。このようにして、サーボ駆動ローラー８０によって付与される牽
引力は、それぞれの供給源からのベースストリングに供給され、ベースストリン
グをマンドレルを通して軸方向下向きに、そしてマンドレル６２の外側に沿って
軸方向上側に移動させる。
【００２２】 ベルト８３を介してモータ８４により駆動されるローターをマンドレル６２の
下部末端に設ける。ローター８２は、モノフィラメント８６が通る、中空の内部
および中空のアーム８５を有する。モノフィラメント８６は、供給源８８から供
給され、ピンチローラー８７の間を通過する。モータ８４がローター８２を回転
するので、モノフィラメント８６は、マンドレル６２の周りで巻き取られ、マン
ドレル６２の底部末端に沿って複数のラップ８９を形成する。ベースストリング
の上方への移動は、該ラップがベースストリングと摩擦により接触しているため
に、ラップ８９を上方向に進ませる。
【００２３】 サーボ回路には、駆動ローラ８０のモータ、ピンチローラ８７のモータおよび
モータ８４が設けられる。コントローラ９０からのコマンドが駆動ローラ８０の
速度を指示する。コントローラ９０からの制御シグナルは、モータ８４の速度、
従ってローター８２の回転速度、および、ピンチローラ８０および８７の速度を
制御することによりラッピングの間のモノフィラメントに加わる張力を釣り合わ
せる。何れかの回路および適切なプログラムを使用し、所望のスループットスピ
ードおよびマンドレルでのインチあたりのラップ数を確保することができる。
【００２４】 ラップは、マンドレルの４つのコーナーのそれぞれに設けられた４つの超音波
加熱源の真下を通る。４つの超音波か熱源のうちの２つ９１と９２のみが図３に
示されている。熱源９１および９２は、超音波ホーン９４および９６をそれぞれ
含む。超音波熱源は、モノフィラメントにエネルギーを加え、該フィラメントを
、より完全に以下に説明する方法で、それぞれのベースストリングと溶融させる
。ホーンから間隔を置いた位置で、切断装置９８によりモノフィラメント切断し
、これにより、連続した長さの材料として剛毛サブアセンブリを形成する。この
サブアセンブリは、スプール８１または巻き上げ機構を伴う他の手段により巻き
上げられる。
【００２５】 ベースストリングは、マンドレル６２の内側に提供された管（図示せず）を通
る。管を進む本来の位置、および、供給源からの本来の供給は、幾つかが図３に
示されている、戦略的に配置された丸い小穴および／またはプーリーによって保
証される。各管の下部末端では、プーリーが設けられ、それぞれのベースストリ
ングがマンドレル６２の外側のコーナーに沿って上側に再度向けられる。プーリ
ーに向けた駆動軸の中心線は、マンドレル６２のリッジまたはコーナーに沿って
設けられた溝の中心線と一直線に並べられたそれぞれのプーリーの溝からストラ
ンドが出ていくように適切に配置される。
【００２６】 図３の実施形態は、４本のベースストリングと１本のモノフィラメントを示し
ているが、１から４本の間のいずれのベースストリング数を用いてもよい。また
、ローターが１本よりも多いモノフィラメントを供給し、それによってより多く
を同時にラップできるようにしてもよい。
【００２７】 マンドレル４２は、ローター８２の反対側の端部で支持フレーム（図示せず）
により支持される。より短いマンドレルが好ましい。これは、より長いマンドレ
ルは、フレームの接合点、および、ラップしたモノフィラメントがマンドレル上
に置かれる位置で定義されるより大きなモーメントのアームを有し、マンドレル
表面にモノフィラメントラップを置くと同時にラッパーがマンドレルを反対に引
っ張るのでぐらついたり、振動したりするからである。
【００２８】 図４をみると、４つのシム１００、１０２、１０４および１０６をマンドレル
６２のそれぞれの平らな面に軸方向に設ける。ベースストリング６４、６６、６
８および７０は、これらの下方向のモーメントに向かってはマンドレルの内部に
、そしてこれらの上方のモーメントに向かってはマンドレルのそれぞれのコーナ
ーに沿って示される。モノフィラメントの「ラップ」１０８は、シムとベースス
トリングに同時に接触するように示されている。
【００２９】 各シムは、マンドレルの２つのコーナーの間で画定される平面におけるシムの
長さで定義される距離に対するリッジを生じる。スペーサがシムの下に置かれ、
マンドレルの平坦な表面のからの所望の逃げ面を提供する。この所望の逃げ面は
、経験から決定され、モノフィラメントラップの密度（インチあたりのラップ）
、フィラメント材料（例えば、ナイロン、ポリエステル、またはポリプロピレン
）および、フィラメントの直径の関数である。シムは、ラップされたモノフィラ
メントを落とし、弛緩させることができるように相対的に短い。これは、これら
が、シムのちょうど下流およびそれぞれのマンドレルのコーナーに配置された超
音波熱源に送られるようにするためである。
【００３０】 図５をみると、切断機構には、４つの切断ホイール９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃお
よび９８Ｄが含まれ、これらは、それぞれのラップ１０８を４つの等しい間隔で
切断する。このラップは、モノフィラメントを超音波ホーンによってベーススト
リングに溶融した後に切断される。切断の後、４つの剛毛サブアセンブリ１０８
、１１０、１１２、および１１４が形成される。
【００３１】 図６〜８は、ベースストリング６６およびベースストリング６６に接合された
複数のモノフィラメントセグメント１１６を含む剛毛サブアセンブリのような、
１種類の剛毛サブアセンブリの詳細を例示する。モノフィラメントセグメント１
１６は、図６に示されるように、ベースストリング６６に実質的に垂直に接合さ
れることが好ましい。このベースストリング６６は、各モノフィラメントセグメ
ント１１６を、ベースストリング６６から二列で外側に広がった第一および第二
の逆向きの側の脚１１８および１２０に分割する。例示された態様では、脚１１
８および１２０は実質的に等しい長さである。ベースストリング６６はモノフィ
ラメントセグメント６６に対して実質的に直角または垂直であることが示される
が、他の実施形態では、最終製品の所望のブラシ特性に依存して、ベースストリ
ング６６のに関して種々の角度でモノフィラメントセグメントが配置される。
【００３２】 図７および８をみると、脚１１８および１２０は、水平な面Ａ−Ａに関して鋭
角に曲げられ、Ｖ字型の構造を形成している。ポリマーモノフィラメントセグメ
ント１１８および１２０は、実質的に直線状で、柔軟であり、これによって、そ
らせたり、曲げたりした場合でも、弾性回復力が生じ、これらを直線状または実
質的に直線状の配置に戻る。超音波ホーンによって付与される熱は、溶融領域１
２２をもたらし、この領域で、個々のモノフィラメント１１８および１２０を、
ショルダー・トゥ・ショルダーまたはオーバーラップでラップする場合にはお互
いに、および／またはベースストリング６６に一体に接合する。
【００３３】 本発明で使用されるモノフィラメントは、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミ
ド、ポリエステル、ポリオレフィン、スチレン、フルオロポリマー、ポリ塩化ビ
ニル（ＰＶＣ）、ポリウレタン、塩化ポリビニリデン、並びにポリスチレンおよ
びスチレンコポリマーを含めた幾つかの異なった熱可塑性ポリマー材料で作製さ
れる。ナイロンは、幾つかの応用に特に適している。以下は使用できるナイロン
例である：６，１２ナイロン、４ナイロン、６ナイロン、１１ナイロン、１２ナ
イロン、６，６ナイロン、６，１０ナイロン、６，１４ナイロン、１０，１０ナ
イロンおよび１２，１２ナイロン、並びに、他のナイロンコポリマー。ベースス
トリングは、モノフィラメントで使用されるものと同じか、または類似の材料で
作製される。
【００３４】 本発明において用いられるモノフィラメントは、従来技術のタフトストリング
を作成するのに用いられる房状にされ撚り合わせられた多繊維とは非常に異なる
ものである。物理的特徴における際は、超音波溶着(welding)のためのパラメー
タを変化させる。超音波溶着は、高周波振動エネルギーを伴う。一般的に、溶着
は、個々の糸の一方または双方に接触している前述の超音波源による衝撃による
摩擦加熱の結果として、２つの熱可塑性モノフィラメント（または糸）の間の系
面において発生する。
【００３５】 床張り材料として従来技術において用いられるようなヤーンストリングは、個
々の繊維の束を含む。繊維の撚り系に対して超音波エネルギーが印加されたとき
に、全ての接触している繊維表面の界面において、熱を発生する。したがって、
撚り束は、撚り束内部および付着が望まれるヤーンストリングとベースストリン
グとの界面において、熱を発生する。対称的に、モノフィラメントにおいては、
発熱は、ベースストリングとモノフィラメントとの組の間に接触が形成されるモ
ノフィラメントの小さい表面区域に局在する。
【００３６】 典型的なヤーンストリングは、多く（通常３２〜１００またはそれ以上）の繊
維からなり、該繊維のそれぞれは、繊維あたり４〜２３デニールに等価な直径を
有し、および多くの場合、撚られておよび／またはねじられて、より大きな繊維
の束を形成する。したがって、従来技術の撚糸装置の超音波ホーン表面のもとで
、典型的なヤーンストリングは、繊維の束の全体にわたって熱を発生させる。こ
の熱は、ヤーンストリングおよび個々の繊維の著しい変形、および溶着区域にお
けるヤーンストリングの特徴的特性の変化をもたらす。実際、超音波結合が実施
される場合のヤーンストリングを形成する個々の繊維を区別することは困難であ
り、および時として不可能である。
【００３７】 本発明において用いられる典型的なモノフィラメントは、直径２〜２００mil
であり、かつ撚られてあるいはねじられて束を形成しない。ベースストリングに
対してモノフィラメントを超音波結合させる際に、表面接触は、ラップ繊維とベ
ース構造とが重なり、および超音波ホーンの圧力のもとで互いに圧縮される小さ
い区域に限定される。その結果は、超音波加熱が、モノフィラメントとベースス
トリングとの間の所望される界面においてその表面に局在化される。ヤーンスト
リングの束における繊維と比較して、この加熱される表面の小さい面積、および
モノフィラメントの比較的大きな質量は、結合される前のラップモノフィラメン
トに特徴的な物理的特性の多くを維持する。適切に制御される際には、モノフィ
ラメントタフトは、脆いとみなされない程度に充分に強い。
【００３８】 撚糸機において用いられるのに典型的な超音波ホーンを、６，１２ナイロンモ
ノフィラメントで作成される好ましい剛毛製品に関して試験した。これらのホー
ンの結合端は、ホーン面１／２インチ以内の全てのヤーン束を圧縮し、そして次
にストランドに対してヤーンフィラメントを結合するように設計される半径を有
して成形される。可撓アセンブリ（不図示）のエアシリンダに対して調節される
気体圧力によって制御される結合力は、該ホーン面全体にわたって分配される。
印加される力のいくらかは、ホーン面の圧縮段階を通したヤーン束のマトリクス
内のバネ様の力を克服するために消費される。複数の繊維が互いに密接に接触す
るまで圧縮されたならば、残余の力はそれら繊維に対して超音波エネルギーを移
動させるために利用される。これは、ホーンの最も長いチップにおける非常に狭
い領域において発生する。
【００３９】 本発明のモノフィラメントは、異なる超音波加熱条件を必要とする。第１に、
モノフィラメントは固体または本質的に固体物質であり、例えば、エネルギー放
散空気を物質から除去するために圧縮させる必要がない（それらは中空芯である
かまたはローブ構造であることもできる）。第２に、モノフィラメントは本質的
に固体物質であり、また、しばしばそれらは円形断面を有するので、ラップモノ
フィラメントおよびベースストランド同様に、ラップモノフィラメントおよびホ
ーン間の接触領域は、非常に小さい。圧縮が少ないかまたは、全くないと仮定し
て、正接に接触しているのみである。力および超音波エネルギーはこれらの正接
接触領域に集中され、当該技術で「クリップド（clipped）」として知られる、
ラップされたモノフィラメントが切断されるのを引き起こすので、タフトストリ
ングホーンは満足のいかないものとなった。
【００４０】 低エネルギーレベルおよび低結合力はクリッピングの問題を克服することがわ
かった。低エネルギーレベル、２０〜２５ワット、低結合力、７〜８ｐｓｉ空気
圧、および１分あたり２〜３ヤード（ｙｐｍ）のライン速度において、ベースス
トランドへのラップモノフィラメントの結合強度は非常に低いが（０．１０〜０
．２０ｌｂｓ．）、クリッピングは解消される。ライン速度が５ｙｐｍにまで増
加されると、操作窓が喪失した。結合強度は悪化し、結合力または結合エネルギ
ーまたはその両方の増加は、クリッピングを発生させた。
【００４１】 これらの問題を解消するために、超音波ホーン９１および９２（図３には示さ
れていない他の２つと同様）は２つの特徴を提供する特定の配置を有するように
選択された。図９〜１１にみられるように、ホーン９１は、ボデー部分１２４お
よびシャンク部分１２６を有し、それは２つの反対側平面１２８および１３０を
有する。端面１３２は、長さ「Ａ」と規定される平坦部分および長さ「Ｂ」の丸
みをつけた部分（radiused portion）を有する。好ましくは、長さ「Ａ」は０．
２５インチで、丸みをつけた部分は約０．５０インチの長さを有する。また、面
の幅は０．２５インチである。
【００４２】 ホーン９１は、モノフィラメントとの使用に特に適しており、タフトストリン
グを用いたものとは２つの意味で非常に異なっている。第１に、連続的に曲がっ
ているタフトストリングホーン上の面と異なり、平坦部分は、ホーン９１の面１
３２の約３３％を表す。第２に、タフトストリング適用に用いるのに最適なホー
ン用よりも面１３２は有意に長い。これらは、より大きい表面接触領域を提供す
るよう、また、力および超音波エネルギーがより大きい領域に亘ってより良く分
配されるよう結合される。タフトストリング適用に典型的に用いられるホーンの
掘る（chiseling）効果と異なり、図９〜１１のホーンは、０．２５インチ平面
にわたり、力およびエネルギーのほとんどを分散させる。
【００４３】 このようにホーン９１は、接触期間が長く、モノフィラメントと実質的に均一
な力を有する。例示として、８ミルのモノフィラメントの接触幅をその直径の２
倍に等しいと仮定すると（圧縮および部分融解で）、接触している表面積を概算
することができる。超音波ホーン９１では、接触領域は、０．２５インチ×０．
００８インチ（８ミル）×２＝０．００４平方インチである。
【００４４】 タフトストリング適用に典型的に用いられる超音波ホーン用として、ホーンの
最長点の下にモノフィラメントを圧縮するのに十分な力が存在すると仮定して、
その直径または０．００４インチを半分にする。各フィラメントはストランドの
平面で互いに接触していると仮定して、接触は１５のモノフィラメントで作られ
る。各連続背向モノフィラメント（sequential trailing monofilament）はより
小さく圧縮され、従ってより小さなフットプリントを有するという事実を無視し
て、接触している表面積は、０．１２６×０．００８×２＝０．０００２平方イ
ンチと概算される。従って、長期間の超音波ホーン９１は、結合力およびエネル
ギーをタフトストリング適用に典型的に用いられるホーンの領域の２０倍に分散
する。より大きい領域は、剛毛サブアセンブリ生産速度をタフトストリングホー
ンの能力を超えて５ｙｐｍまで増加させることができる。
【００４５】 一般に、結合条件は数種の変数により規定される。ストランドおよびモノフィ
ラメントラップの所与の組合せとして、主要変数は、電力（ホーンの下を通過す
る物質に送達されるエネルギーのワット数）、このケースでは各超音波源と関連
した空気シリンダー（図示せず）に供給される空気圧により決定される結合力、
超音波振幅、およびストップギャップ設定である。
【００４６】 図６〜８に示すように、モノフィラメントラップが肩−肩の場合、各フローゾ
ーン１２２において、互いに隣接するモノフィラメント１１６の相互接続は、実
質的にモノフィラメント材料で構成されるフローゾーン１２２へのベースストリ
ングの相互接続に比べて比較的強いことがある。この特徴は、いくつかの適用に
おいて、熱溶融後のいつでも、モノフィラメントからのベースストリングの除去
を可能とする。あるいは、モノフィラメントおよびベースストリング間の接着が
、モノフィラメント間の接着と同様に強力とすることができる。
【００４７】 図３に示すモノフィラメントラップ８９は、一列、肩−肩に配置されるか、ま
たは隣接するモノフィラメントが互いに接触しないように密度を変動させること
ができる。また、第２またはそれ以上の数のモノフィラメントの列が互いに積み
重なるような密度にすることもできる。８ミルナイロンモノフィラメントを用い
る場合、例えば、ベースストリング１インチあたり、約１２５モノフィラメント
の密度は、一列、肩−肩モノフィラメントで達成することができる。
【００４８】 図１２を参照すると、モノフィラメントレッグ１１８および１２０は、水平面
に対して鋭角をなしている。このレッグは、一般にそれぞれ線状配列または比較
的小さなずれのバンド角θ1を有する列に配列される。実験によると、θ1は、直
径８ミルのナイロン６，１２に対しては約３°と約１０°との間で変化し、直径
６．７ミルのナイロン６，１２に対しては約５°と約１０°との間で変化し、そ
して直径８ミルのナイロン６に対しては約１°と約１２°との間で変化すること
がわかっている。
【００４９】 一方、床敷物の製造に用いられる糸は、図１３に示すように一層大きな角偏差
を有する（図１３中の「レッグ」は、太くされたマルチフィラメントのほぼ中央
線を表す）。実験によると、この角度θ2は、１３７５デニールの２撚りマルチ
フィラメントナイロンに対して１２°と３５°との間の範囲である。この本質的
な違いは、束中の各フィラメントの熱処理、結合領域における広範囲なヒートセ
ット特性の形成、および位置記憶の大きな損失を正確に抑制することが不可能な
ためのようである。加えて、稠密なパッキングは、束ねられたフィラメントを圧
縮し、それらを配置するために隣接した糸フィラメントにおける力を作り出すこ
と、さらに角変位に寄与する。
【００５０】 本発明に用いられるモノフィラメントは、タフトストリング（tuftstring）マ
ルチフィラメントの伸び特性と非常に異なる伸び特性を有する。ここに記載した
装置および以前に述べたタフトストリング装置は、１００グラム未満の範囲の張
力で操作する。このレベルにおいて、直径１３７５デニールおよび２撚り構成を
有するマルチフィラメントナイロンの３６インチのストランドは約１１％まで伸
び、直径８ミルを有するマルチフィラメントナイロン６，１２は、１％未満まで
伸びる。この特性は、工程の早期発展に厳密であること、張力抑制変化およびシ
ム改質を必要とするこということで識別される。
【００５１】 特定の組成のモノフィラメントを有する、本発明において製造された延伸され
たまたは連続剛毛サブアセンブリーの導き、処理、および巻取りは、非常に低い
モノフィラメントの番手を有する糸または糸の導き、処理、および巻取りから大
きく改善されている。フィラメントの糸または糸様の束より顕著に剛質であるモ
ノフィラメントは、個々の延伸されたパイル製品の形成の後、ばねまたはアーム
のように作用し、そして構造体の配向を抑制するのを助ける。実施可能性は、非
常に増加され、装置の複雑さは、（もしあるのなら）引き続きの処理およびそし
て最終パッケージの形成に、延伸した剛毛サブアセンブリを送り出すのを減少さ
せる。
【００５２】 モノフィラメントの剛性は、マンドレルの周りにフィラメントをラップする工
程と、はしご構造体をマンドレル上に移動する工程とに関しての重要なファクタ
ーでもある。織編用糸またはストリグは、非常に柔軟であり、かつマンドレルの
ような構造体の直線部分、点から点、および隅に容易にラップされ、そして一致
する。このことは、以下の式 剛性＝αＤf 4 で定義された剛性要素を有するモノフィラメントを用いていない。式中αは定数
、およびＤfはフィラメントの直径である。ここで用いられるモノフィラメント
のより高い剛性は、マンドレルの隅で高い摩擦を生じ、補正しないのであれば、
裁断器にマンドレルの長さに沿ってベースストリングの過度に高い摩擦のため、
はしごの移動を止める。
【００５３】 この状況を解決するために、シムはマンドレルのラップする部分にて形成され
、マンドレルからモノフィラメントを置き換え、ラップする間マンドレル上に置
かれている。シムは短く、ラップする領域の直前で終わり、モノフィラメントラ
ップにゆるみを許す。従って、シムは中軸ストランドおよびマンドレルの間の摩
擦を低くする。
【００５４】 シムと共に、ラップ張力は、ラップする工程の間モノフィラメントを過度に伸
ばさない（延伸しない）ように厳密に制御される。過度の張力および伸びが生じ
るとき、モノフィラメントの弾性記憶は、新たな平衡状態、しかしそれらがもは
や移動できなくなるまでベースストリング上に累積力が置かれ、シムの移動のと
きに緩和状態ではない状態に、モノフィラメントを収縮させる原因となる。
【００５５】 図３の装置のパラメータを操作するサンプルは以下に示すように、ポリマーベ
ースストリングおよびモノフィラメントに対して、ライン速度が５ｙｐｍ、イン
チ当たりのラップが３０ラップ／インチ、そして回転速度が５，４００ｒｐｍで
提供される。
【００５６】 次に、図１４および１５を参照すると、本発明の他の実施例における装置１３
４は、ループ状にしたモノフィラメントサブアセンブリを作る。装置１３４は、
本質的に固定のベース１４０から外面に延長し、ベース上に固定して取り付けら
れた収束支持体１３６および１３８を含む。ベース１４０は、受軸および磁場を
用いてラッパー器１４２によって支持され、回転を防ぐ。ラッパー器１４２のア
ームは、支持体１３６および１３８の周りのモノフィラメント１４４をたぐり出
すように軸「Ｂ」の周りを回転し、それによって複数のラップを形成する。
【００５７】 アンビル１４８は、Ｂ軸上の支持体１３６および１３８の末端部に並べられる
。供給源（不図示）から支給されるベースストリング（ｂａｓｅ ｓｔｒｉｎｇ
）１５０はガイドプーリー１５２を通り抜け、そしてアンビル１４８の傾斜前方
面（ｓｌｏｐｅｄ ｆｏｒｗａｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）１５４および上平面１５
６に付与されたガイディンググローブに向けられる。傾斜前方面１５４の傾斜お
よび相対位置は、超音波ホーン１５８下に通す間に交差したモノフィラメントの
配列を維持する、ベースストリングとループ端との間の十分な角度を形成するよ
うに選択される。面１５４の傾斜と、２つの支持体１３６および１３８に対する
収束角度とは、テンションを横切るラップ１４６を維持するように一致される。
ドライブベルト１６０および１６２は、モノフィラメントのループ１４６をホー
ン１５８に向かって輸送することを助ける。
【００５８】 図１４および１５の装置によって製造されるループ状にしたモノフィラメント
剛毛（ｌｏｏｐｅｄ ｍｏｎｏｆｉｌａｍｅｎｔ ｂｒｉｓｔｌｅ）のサブアセ
ンブリを図１６から１８に示す。剛毛サブアセンブリ１６４は、ベースストリン
グ１５０と複数の連続的なループ状にしたモノフィラメント１６８とを有する。
ループ状にしたモノフィラメント１６８は、シングルストランドのモノフィラメ
ント１４４を使用し、かつベースストリング１５０の長さに沿って複数の「楕円
形体」を形成することにより作成される。各楕円形体は、ホーン１５８の下に移
動するつれて、「８の字形状」を形成するように圧縮され、次いで楕円形体を２
等分し、かつベースストリング１５０の対辺に第１および第２のレッグ（１６８
Ａおよび１６８Ｂ）を付与するように、２つの個々のループを生み出すようにし
て超音波溶接でベースストリング１５０に結合される。レッグ１６８Ａおよび１
６８Ｂは、外側に向かって、かつ２列にベースストリングから対照的にまたは非
対照的に伸びる。
【００５９】 ループ状にしたモノフィラメントを使用する実施形態では、ループレッグの長
さ（１６８Ａおよび１６８Ｂなど）は、ループレッグの最大幅よりも本質的に大
きいことが好ましい。また、モノフィラメントストランドは、各ループレッグが
ベースストリングと交差する地点でベースストリングと結合されることも好まし
い。そのため、連続した長さのループ状にした剛毛のサブアセンブリは、そのル
ープがほどけることなしにセグメントにカットできる。
【００６０】 上記実施態様のいくつかに使用されるモノフィラメントは、１種以上のポリマ
ーの共押出品であってもよい。また、剛毛の所望の物性を達成するために、好適
なモノフィラメントは２から２００ミル、好適には直径２から２０ミルの直径を
有するものであることが見出されている。歯ブラシに関して、特に好適な実施態
様では、モノフィラメントは直径が６から１０ミルである。１つの剛毛アセンブ
リまたはサブアセンブリにおいて、異なる直径および／または色のモノフィラメ
ントを組み合わせて、特定のブラッシング特性および／または外観を達成するこ
とができる。ベースストリングについては、直径２から２００ミル、特に直径２
０から３０ミルを有するモノフィラメントを使用することができる。
【００６１】 モノフィラメントまたはベースストリングのいずれかに、あるいは両方にナイ
ロンを使用する実施態様において、好適なナイロンフィラメントはＴＹＮＥＸ（
登録商標）の名称で販売され、Ｅ．Ｉ．Ｄｕ Ｐｏｎｔ Ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ
ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ，ＵＳＡ
）によって製造されている。ＴＹＮＥＸ（登録商標）は、ポリヘキサメチレンド
デカンアミドから製造される６，１２ナイロンフィラメントである。ＴＹＮＥＸ
（登録商標）の融点は、２０８℃から２１５℃の間であり、比重は１．０５から
１．０７であり、多くの形状および直径で市販されている。
【００６２】 本発明での使用に適したモノフィラメントおよび／またはベースストリングは
、円形断面以外の形状を有してもよく、それらの断面に窪みまたはボイドを有し
てもよい。上述の実施態様は、ベースストリングおよびモノフィラメントに関し
円形断面形状を示す。いかなる形状においても、ベースストリングおよびモノフ
ィラメントの好適な厚さは、個々のブラシ用途に対して一定レベルの機能性を付
与するように選択される。
【００６３】 ベース糸に関し、上記の好ましい実施態様は、一本鎖のモノフィラメント材料
を示している。しかしながら、このベース糸は、高分子熱可塑性材料からつくら
れるモノフィラメントを少なくとも１つ有する複数のモノフィラメントの束であ
ることができる。
【００６４】 上記の種々の実施態様において剛毛に用いた高分子モノフィラメントは、他の
添加物を有することができる。例えば、高分子モノフィラメントは、０〜５０質
量％の、機能的特性および／または美的特性を有する粒子を含むことができる。
１つの実施例は、剛毛の視覚的外観を高める色彩的特徴を与える粒状物質とする
ことができる。高分子モノフィラメント中に抗菌添加物などのその他の機能的な
粒子も含むことができる。治療剤または着色剤またはその他の望ましい添加物な
どのその他の粒状材料またはコーティングを、モノフィラメントに塗布したり、
モノフィラメント中に包含してもよい。さらに、モノフィラメントを表面処理し
て、摩擦係数を変えるなどの好ましい特性を与えることができる。
【００６５】 上記の実施態様では、モノフィラメントとベース糸との間の「連結」が必要で
ある。この文脈において「連結」とは、融解、接着結合、溶媒結合、または類似
手段により形成される脆い（ｆｒａｎｇｉｂｌｅ）接合部によって、モノフィラ
メントがベース糸に結合していることを意味する。脆さの程度は制御することが
でき、所望ならば、結合後にベース糸がモノフィラメントから容易に分離される
ようにする。
【００６６】 図１９は、モノフィラメントの熱融合が防がれている剛毛サブアセンブリを製
造するための装置１７０を図示している。この実施態様において、マンドレル１
７２は、長方形の下部１７４、長方形の上部１７６、およびテーパーの中間部分
１７８を有する。下部１７４は、上部１７６よりも幅広い。中間部分１７８は、
上部と下部の間の遷移部となる。
【００６７】 マンドレル１７２の下端において、ローター１８０を駆動モータ（図示せず）
により回転させる。ローター１８０は、供給源（図示せず）から供給される少な
くとも１つのモノフィラメント１８２を受け取るためのくぼみである。ローター
１８０が回転するにしたがって、モノフィラメント１８２はマンドレル１７２の
下部１７４に巻きつき、多数のラップ１８４を形成する。一組の滑車１８６およ
び１８８をマンドレルの下端に配置する。滑車１８６および１８８は、マンドレ
ル１７２の縦軸反対側の溝１９０および１９２それぞれと一直線である。図２０
は、マンドレル１７２の１９４側における溝１９０を示している。
【００６８】 マンドレル１７２を、適切なフレーム構造（図示せず）に取り付けることによ
り位置固定する。一組の連動ガイド（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｉｎｇ ｇｕｉｄｅｓ
）１９６および１９８を、マンドレル１７２の中間部分１７８で溝１９０および
１９２それぞれの隣に配置する。２つのモノフイラメントベース糸２００および
２０２（図示せず）を、供給源からマンドレルに下方向きに供給する。ベース糸
２００および２０２はそれぞれ、滑車１８６および１８８を通過し、それにより
溝１９０および１９２ぞれぞれの方に上方向きに向け直した。
【００６９】 ２つのモノフィラメント締付け（ｌｏｃｋｉｎｇ）糸２０４および２０６を、
それぞれ供給源（図示せず）から連動ガイド１９６および１９８に供給する。連
動ガイド１９６および１９８上にそれぞれ提供された滑車２０８および２１０に
より、締付け糸２０４および２０６が溝１９０および１９２の方向へ向き直す。
ベース糸２００および２０２によりラップ１８４が上方へ移るにしたがい、連動
ガイド１９６および１９８により強制的に締付け糸がそれぞれのベース糸と一緒
となり、それにより締付け糸とベース糸との間でラップを締付けるか、あるいは
挟む。ひとたび一緒に締付けたら、マンドレル１７２（１つのみ示されている）
の反対側に与えられたスリッター２１２によってラップ１８４を切断し、これに
よりそれらを外側へ跳ね返し、２パートのベース糸と多数の一般に直線状のモノ
フィラメントセグメントとを有する２つの剛毛サブアセンブリを形成する。締付
け糸２０４をベース糸２００に連動することにより、中間部分１７８のテーパー
を溝２０４中に集積されたモノフィラメント１８２の長さと一致するように構築
する。
【００７０】 図２１および図２２から分かるように、ラップ１８４（１つ見ることができる
）をマンドレル１７２に巻きつける。図２１において、ベース糸２０は、上端が
開いた溝２４を有し、かつマンドレル１７２の長さ部分を滑らかに動かす。図２
２に示されるように、ラップ１８４はその開いた上端で交差し、それらが連動ガ
イド１９６の下を通過するとき、締付け糸２０４は溝２１４へ押しやられ、それ
により２つの糸の間でラップ１８４を締付ける。
【００７１】 任意の適切な形状の溝２１４および相補的形状の糸２０４を与えることで、こ
の２つの糸の機械的連動を確実にすることができる。この機械的連動は、上糸を
下糸の溝へ通過させることが可能な弾性を有する高分子材料を用いることにより
達成することができる。その他の実施態様でのように、上記２つの糸をインター
フィットし、かつラップをスリッターにより切断した後、モノフィラメントを上
方に曲げて２列の脚を形成する。２つのベース糸をモノフィラメントの上下それ
ぞれに配置し、互いに一直線とし、それにより互いに連動してそれらの間でモノ
フィラメントを捕らえる。
【００７２】 図１９〜２２にしたがってつくられる剛毛サブアセンブリは、熱、接着、また
は溶媒融合の非存在下で用いることができる追加的な非熱可塑性材料および非高
分子材料とともに、前述の実施態様で記述した材料を用いることが好ましい。
【００７３】 本明細書で記述した種々の実施態様において、ループでないモノフィラメント
は直線状または平行状として記述されている。しかしながら、波形をつけるか、
さもなくば予め配置された非直線状の構成へと調整されるモノフィラメントの場
合などに、非直線状である高分子モノフィラメントを用いることができる。
【００７４】 いくつかの具体的な実施態様に言及して本発明を記述したが、本発明は付属の
請求の範囲の真意および範囲内で種々の代替の実施態様が可能であることは当業
者により理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 フロアカバーを製造する分野で有用な伸長パイル製品を製造するための公知の
装置の透視図である。
【図２】 図１の装置で作成されたパイル製品の透視図である。
【図３】 本発明による剛毛サブアセンブリを製造するための装置の側立面図である。
【図４】 図３の線４−４に沿ってとった、拡大横断面図である。
【図５】 図３の線５−５に沿ってとった、拡大横断面図である。
【図６】 本発明の方法論に従い、図３の装置を用いて作製した剛毛サブアセンブリの上
面図である。
【図７】 図６の剛毛サブアセンブリの末端図
【図８】 図７の線８−８に沿ってとった縦方向断面図である。
【図９】 図７の装置で使用される超音波ホーンの側立面図である。
【図１０】 図９の超音波ホーンを９０度回転させたときの側立面図である。
【図１１】 図９の超音波ホーンの底面図である。
【図１２】 本発明の剛毛サブアセンブリの末端図であり、θ１として与えられた列の剛毛
に対する帯の角度の分散を示す。
【図１３】 従来技術のマルチフィラメントタフストリングの末端図であり、θ２で与えら
れた列のタフトに対する帯の角度の分散を示す。
【図１４】 本発明の他の実施形態による環状モノフィラメント剛毛サブアセンブリを製造
するための装置の上面部分図である。
【図１５】 図１４の装置の側面図である。
【図１６】 図１４の装置で作成された環状モノフィラメント剛毛サブアセンブリの上面図
である。
【図１７】 図１４の装置で形成されたモノフィラメントループの１つの末端図である。
【図１８】 超音波加熱後の図１７のモノフィラメントループの末端図である。
【図１９】 本発明の他の実施形態による剛毛サブアセンブリを製造するための装置の側立
面図である。
【図２０】 図１９の装置のストリングガイド溝の１つを詳細に示す、拡大部分側面図であ
る。
【図２１】 溝に重なったモノフィラメントのラップを伴った、溝にとどまっているベース
ストリングの詳細を示す拡大部分断面図である。
【図２２】 ベースストリングの溝に押し込まれたロッキングストリングを示す、図２１と
同様の図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー アレン チャンバース アメリカ合衆国 19707 デラウェア州 ホッケシン キングス グラント ロード 52 Ｆターム(参考） 3B202 AA06 AB19 EC03 ED02 EG05 EG16

Claims (95)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 延伸物品を製造する方法であって、 少なくとも１本のベース紐を軸に沿って供給する工程、 前記軸の回りに少なくとも１つのモノフィラメントを巻いて、前記ベース紐に
    よって運ばれる、ベース紐の長さあたりに多数のモノフィラメントの巻きを製造
    する工程、 前記ベース紐に前記巻きを接合する工程、および 前記巻きが前記ベースに接合された下流のポイントで巻きを切断し、それによ
    ってベース紐に連結した２列のモノフィラメントセグメントを有する物品を形成
    する工程、を具えることを特徴とする製造方法。
  2. 【請求項２】 巻きを接合する前記工程は、超音波ホーンの下で巻きを移動
    し、そして前記モノフィラメントを少なくとも部分的に溶融するために十分なレ
    ベルで該ホーンに超音波エネルギーを適用する工程を含むことを特徴とする請求
    項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 軸に沿って少なくとも１本のベース紐を供給する前記工程は
    、一端から他端への第１の方向においてマンドレルを通して少なくとも１本のベ
    ース紐を供給し、そして第２方向である反対方向においてマンドレルの外側に沿
    って少なくとも１本のベース紐を供給する工程を含むことを特徴とする請求項１
    に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記巻き工程は、ラッパーにモノフィラメントを供給し、そ
    して該ラッパーを軸の回りで回転させて前記ベース紐に接触した複数の巻きを形
    成する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 軸に沿ってベース紐を供給する前記工程は、多面体形状およ
    び一端から他端への第１の方向において複数のコーナーを有するマンドレルを通
    して少なくとも１本のベース紐を供給し、そして第２方向である反対方向におい
    てマンドレルのコーナーのひとつに外側に沿って少なくとも１本のベース紐を供
    給する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記マンドレルは、４つの側面と４つのコーナーとを有し、
    および前記供給工程は、マンドレルを通して、そして該コーナーのそれぞれひと
    つに外側に沿って４本のベース紐を供給する工程を含むことを特徴とする請求項
    ５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 軸に沿ってベース紐を供給する前記工程は、マンドレルの軸
    に沿って該ベース紐を供給する工程を含み、および前記巻き工程は、マンドレル
    の回り、且つベース紐の上にモノフィラメントを巻く工程を含むことを特徴とす
    る請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記物品は剛毛半組立品であることを特徴とする請求項１に
    記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記ベース紐およびモノフィラメントの少なくともひとつは
    、ポリマー材料から製造されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記ポリマー材料は熱可塑性ポリマー材料であることを特
    徴とする請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記ベース紐およびモノフィラメントの少なくともひとつ
    は、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ス
    チレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、フルオロポリマー、ポリウレタン、ポリ塩
    化ビニリデン、ポリスチレン、スチレンコポリマー、および少なくとも１種のポ
    リマーの同時押出物からなる群から選択された材料から製造されることを特徴と
    する請求項１に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記ベース紐およびモノフィラメントの少なくともひとつ
    は、ナイロン材料から製造されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記ナイロン材料は、４ナイロン、６ナイロン、１１ナイ
    ロン、１２ナイロン、６，６ナイロン、６，１０ナイロン、６，１４ナイロン、
    １０，１０ナイロン、および１２，１２ナイロン、並びに他のナイロンコポリマ
    ーからなる群から選択されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記ベース紐およびモノフィラメントの少なくともひとつ
    は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から製造されることを特徴とする請
    求項１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記ベース紐およびモノフィラメントの少なくともひとつ
    は、非円形横断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記ベース紐およびモノフィラメントの少なくともひとつ
    は、少なくとも１つの連続空隙を有することを特徴とする請求項１に記載の方法
    。
  17. 【請求項１７】 前記ベース紐およびモノフィラメントの少なくともひとつ
    は、不連続間隙を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記ベース紐は、熱可塑性材料から製造された直径２〜２
    ００ミルのモノフィラメントであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記モノフィラメントおよびベース紐の少なくともひとつ
    は、実質的に円形横断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記ベース紐は非円形横断面形状を有することを特徴とす
    る請求項１に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記ベース紐はモノフィラメントの束であり、モノフィラ
    メントの少なくともひとつは熱可塑性ポリマー材料から製造されることを特徴と
    する請求項１に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記束に含まれる少なくともひとつのモノフィラメントは
    、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、スチ
    レン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、フルオロポリマー、ポリウレタン、ポリ塩化
    ビニリデン、並びにポリスチレンおよびスチレンコポリマーからなる群から選択
    される材料から製造されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記モノフィラメントは、研磨材、着色剤、着色剤粒子、
    治療薬、抗菌剤、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される添加剤を
    含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記添加剤は０〜５０重量％の量で含まれることを特徴と
    する請求項２３に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記添加剤は、酸化物、カーバイド、シリケート、窒化物
    、ボロナイトライド、ホウ化物、および金属からなる群からそれらの研磨特性に
    対して選択された研磨材であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記モノフィラメントを表面処理する工程をさらに含むこ
    とを特徴とする請求項１に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記接合工程は、前記モノフィラメント巻きを前記ベース
    紐に熱融合する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記接合工程は、前記モノフィラメント巻きを前記ベース
    紐に粘着性に接合する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記接合工程は、前記モノフィラメント巻きを前記ベース
    紐に溶剤接合する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記モノフィラメントは、直径２から２００ミル、好まし
    くは２から２０ミルであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記接合工程は、少なくとも部分的に平面を有するホーン
    を含む超音波熱源の下で前記巻きを通過する工程を含むことを特徴とする請求項
    １に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 請求項１に記載の方法により製造されたことを特徴とする
    物品。
  33. 【請求項３３】 延伸物品を製造する方法であって、 ベース紐を第１の支持体に沿って供給する工程、 第２の支持体の回りに少なくとも１つのモノフィラメントを巻いて複数のルー
    プを形成する工程、 少なくとも１本のベース紐の上に横断して前記ループを供給する工程、 前記ループを前記ベース紐と接触してプレスし、それにより該ルールは少なく
    とも１本のベース紐により、およびそれとともに運ばれる工程、および 前記巻きを前記ベース紐に接合して、該ベース紐に連結された２列のモノフィ
    ラメントのループを有する物品を形成する工程、を具えることを特徴とする製造
    方法。
  34. 【請求項３４】 前記第２の支持体は、一対の支持体アームを含む、それぞ
    れが固定の近位の末端および遠位の末端を有し、そして該第２の支持体はアンビ
    ルであることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記アンビルは傾斜前進部を有し、そしてベース紐を供給
    する前記工程は、前記支持体アームから離れた方向でアンビルに沿ってベース紐
    を供給する工程を含むことを特徴とする請求項３４に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 前記ループをプレスして前記ベース紐に接触させ、そして
    前記巻きを接合する前記工程は、ベース紐およびループを超音波ホーンの下で移
    動し、そして前記ループおよびベース紐の少なくともひとつを少なくとも部分的
    に溶融するために十分なレベルで超音波ホーンに超音波エネルギーを適用する工
    程を含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  37. 【請求項３７】 平坦部分を有する面を備えるホーンを提供する工程をさら
    に具えることを特徴とする請求項３６に記載の方法。
  38. 【請求項３８】 前記ベース紐およびモノフィラメントの少なくともひとつ
    は、ポリマー材料から製造されることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  39. 【請求項３９】 前記ポリマー材料は熱可塑性ポリマー材料であることを特
    徴とする請求項３８に記載の方法。
  40. 【請求項４０】 前記モノフィラメントは、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリ
    アミド、ポリエステル、ポリオレフィン、スチレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）
    、フルオロポリマー、ポリウレタン、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、スチ
    レンコポリマー、および少なくとも１種のポリマーの同時押出物からなる群から
    選択された材料から製造されることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  41. 【請求項４１】 前記ベース紐およびモノフィラメントの少なくともひとつ
    は、ナイロン材料から製造されることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  42. 【請求項４２】 前記ナイロン材料は、４ナイロン、６ナイロン、１１ナイ
    ロン、１２ナイロン、６，６ナイロン、６，１０ナイロン、６，１４ナイロン、
    １０，１０ナイロン、および１２，１２ナイロン、並びに他のナイロンコポリマ
    ーからなる群から選択されることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
  43. 【請求項４３】 前記ベース紐およびモノフィラメントの少なくともひとつ
    は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から製造されることを特徴とする請
    求項３３に記載の方法。
  44. 【請求項４４】 前記モノフィラメントは非円形横断面形状を有することを
    特徴とする請求項３３に記載の方法。
  45. 【請求項４５】 前記ベース紐およびモノフィラメントの少なくともひとつ
    は、少なくとも１つの連続空隙を有することを特徴とする請求項３３に記載の方
    法。
  46. 【請求項４６】 前記ベース紐およびモノフィラメントの少なくともひとつ
    は、不連続間隙を有することを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  47. 【請求項４７】 前記ベース紐は、熱可塑性材料から製造された直径２〜２
    ００ミルのモノフィラメントであることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  48. 【請求項４８】 前記モノフィラメントおよびベース紐の少なくともひとつ
    は、実質的に円形横断面形状を有することを特徴とする請求項３３に記載の方法
    。
  49. 【請求項４９】 前記ベース紐は非円形横断面形状を有することを特徴とす
    る請求項３３に記載の方法。
  50. 【請求項５０】 前記ベース紐はモノフィラメントの束であり、モノフィラ
    メントの少なくともひとつは熱可塑性ポリマー材料から製造されることを特徴と
    する請求項３３に記載の方法。
  51. 【請求項５１】 前記束に含まれる少なくともひとつのモノフィラメントは
    、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、スチ
    レン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、フルオロポリマー、ポリウレタン、ポリ塩化
    ビニリデン、並びにポリスチレンおよびスチレンコポリマーからなる群から選択
    される材料から製造されることを特徴とする請求項５０に記載の方法。
  52. 【請求項５２】 前記モノフィラメントは、研磨材、着色剤、着色剤粒子、
    治療薬、抗菌剤、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される添加剤を
    含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  53. 【請求項５３】 前記添加剤は０〜５０重量％の量で含まれることを特徴と
    する請求項５２に記載の方法。
  54. 【請求項５４】 前記添加剤は、酸化物、カーバイド、シリケート、窒化物
    、ボロナイトライド、ホウ化物、および金属からなる群からそれらの研磨特性に
    対して選択された研磨材であることを特徴とする請求項５３に記載の方法。
  55. 【請求項５５】 前記モノフィラメントを表面処理する工程をさらに含むこ
    とを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  56. 【請求項５６】 前記接合工程は、前記モノフィラメント巻きを前記ベース
    紐に熱融合する工程を含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  57. 【請求項５７】 前記接合工程は、前記モノフィラメント巻きを前記ベース
    紐に粘着性に接合する工程を含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  58. 【請求項５８】 前記接合工程は、前記モノフィラメントを前記ベース紐に
    溶剤接合する工程を含むことを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  59. 【請求項５９】 前記モノフィラメントは、直径２から２００ミル、好まし
    くは２から２０ミルであることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  60. 【請求項６０】 請求項３３に記載の方法により製造されたことを特徴とす
    る物品。
  61. 【請求項６１】 延伸物品を製造する方法であって、 少なくとも１本のベース紐を軸に沿って供給する工程、 前記軸の回りに、および少なくとも１本のベース紐の上に少なくとも１つのモ
    ノフィラメントを巻いて、前記少なくとも１本のベース紐によって運ばれる多数
    のモノフィラメントの巻きを製造する工程、 少なくとも１本の固定紐を供給して前記少なくとも１本のベース紐と接触させ
    、それによって前記モノフィラメントの巻きを少なくとも１本のベース紐と少な
    くとも１本の固定紐との間に配置する工程、 前記少なくとも１本のベース紐をプレスして少なくとも１本の固定紐と摩擦性
    に絡み合い、それによってその間にモノフィラメントの巻きを捕捉する工程、お
    よび 前記巻きを切断し、それによってベース紐と固定紐との間で連結した２列のモ
    ノフィラメントセグメントを有する少なくとも１つの延伸物品を形成する工程、
    を具えることを特徴とする製造方法。
  62. 【請求項６２】 少なくとも１本のベース紐をプレスする前記工程は、マン
    ドレルの反対側に案内溝を提供する工程、各案内溝にベース紐を供給する工程、
    マンドレルのテーパー部分において第１および第２の滑金を各案内溝の隣に設置
    する工程を含み、それによって、マンドレルと滑金の間に画成されたピンチを介
    するベース紐と固定紐との間に挟まれた巻きの移送は、ベース紐と固定紐をその
    間の巻きと一緒にプレスすることを特徴とする請求項６１に記載の方法。
  63. 【請求項６３】 少なくとも１本のベース紐を供給する前記工程は、一端か
    ら他端への第１の方向においてマンドレルを通して２本のベース紐を供給し、そ
    して第２の方向である反対方向においてマンドレスの外側に提供された各溝に沿
    って該２本のベース紐を供給する工程を含むことを特徴とする請求項６１に記載
    の方法。
  64. 【請求項６４】 前記巻き工程は、ラッパーにモノフィラメントを供給し、
    そして該ラッパーを軸の回りで回転させて前記少なくとも１本のベース紐に接触
    した複数の巻きを形成する工程を含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法
    。
  65. 【請求項６５】 前記モノフィラメントは、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリ
    アミド、ポリエステル、ポリオレフィン、スチレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）
    、ポリウレタン、フルオロポリマー、ポリ塩化ビニリデン、並びにポリスチレン
    およびスチレンコポリマーからなる群から選択された材料から製造されることを
    特徴とする請求項６１に記載の方法。
  66. 【請求項６６】 少なくとも１本のベース紐と固定紐を形成して相補的な噛
    み合い構造を含み、それによってベース紐および固定紐はその間にモノフィラメ
    ントを捕捉することを特徴とする請求項６１に記載の方法。
  67. 【請求項６７】 ベース紐、固定紐、およびモノフィラメントの少なくとも
    ひとつは、ポリマー、ガラス、金属、およびセラミックから選択される材料で製
    造されることを特徴とする請求項６１に記載の方法。
  68. 【請求項６８】 ベース紐、固定紐、およびモノフィラメントの少なくとも
    ひとつは、ポリマー材料から製造されることを特徴とする請求項６１に記載の方
    法。
  69. 【請求項６９】 前記ポリマー材料は、４ナイロン、６ナイロン、１１ナイ
    ロン、１２ナイロン、６，６ナイロン、６，１０ナイロン、６，１４ナイロン、
    １０，１０ナイロン、および１２，１２ナイロン、並びに他のナイロンコポリマ
    ーからなる群から選択されることを特徴とする請求項６８に記載の方法。
  70. 【請求項７０】 延伸物品を製造するための装置であって、 少なくとも１本のベース紐を軸に沿って供給するための手段、 前記軸の回りに少なくとも１つのモノフィラメントを巻いて、前記ベース紐に
    よって運ばれる、ベース紐の長さあたりに多数のモノフィラメントの巻きを製造
    するための手段、 前記ベース紐に前記巻きを接合するための手段、および 前記巻きが前記ベースに接合された下流のポイントで巻きを切断し、それによ
    ってベース紐に連結した２列のモノフィラメントセグメントを有する物品を形成
    するための手段、を具えることを特徴とする装置。
  71. 【請求項７１】 前記接合手段は、超音波エネルギー源および超音波ホーン
    を含むことを特徴とする請求項７０に記載の装置。
  72. 【請求項７２】 前記超音波ホーンは、平坦部分を有する面を含むことを特
    徴とする請求項７１に記載の装置。
  73. 【請求項７３】 前記供給手段は、中空内部、２つの開放の向かい合ってい
    る軸方向末端、および少なくとも１つの外側コーナーを有するマンドレルを含み
    、それによって少なくとも１本のベース紐は、第１の方向において内側を通って
    、そして第２の方向である反対方向において少なくとも１つの外側コーナーに沿
    って通過することを特徴とする請求項７０に記載の装置。
  74. 【請求項７４】 前記巻き手段は、ラッパー、および該ラッパーを軸の回り
    で回転させて前記ベース紐に接触した複数の巻きを形成する手段を含むことを特
    徴とする請求項７０に記載の装置。
  75. 【請求項７５】 前記マンドレルは、４つの側面と４つのコーナーとを有す
    ることを特徴とする請求項７３に記載の装置。
  76. 【請求項７６】 第２の方向においてベース紐を引くための接合手段の下流
    に配置された第１のピンチローラー、およびモノフィラメントにおける張力を制
    御するための巻き手段の上流に配置された第２のピンチローラーをさらに含むこ
    とを特徴とする請求項７３に記載の装置。
  77. 【請求項７７】 前記ベース紐およびモノフィラメントの少なくともひとつ
    は熱可塑性ポリマー材料から製造されることを特徴とする請求項７０に記載の装
    置。
  78. 【請求項７８】 前記モノフィラメントは、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリ
    アミド、ポリエステル、ポリオレフィン、スチレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）
    、フルオロポリマー、ポリウレタン、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、スチ
    レンコポリマー、および少なくともひとつのポリマーの同時押出物からなる群か
    ら選択される材料から製造されることを特徴とする請求項７０に記載の装置。
  79. 【請求項７９】 前記モノフィラメントはナイロン材料から製造されること
    を特徴とする請求項７０に記載の装置。
  80. 【請求項８０】 前記モノフィラメントは、４ナイロン、６ナイロン、１１
    ナイロン、１２ナイロン、６，６ナイロン、６，１０ナイロン、６，１４ナイロ
    ン、１０，１０ナイロン、および１２，１２ナイロン、並びに他のナイロンコポ
    リマーからなる群から選択される材料から製造されることを特徴とする請求項７
    ０に記載の装置。
  81. 【請求項８１】 前記ベース紐およびモノフィラメントの少なくともひとつ
    は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から製造されることを特徴とする請
    求項７０に記載の装置。
  82. 【請求項８２】 前記ベース紐は熱可塑性材料から製造された直径２〜２０
    ０ミルのモノフィラメントであることを特徴とする請求項７０に記載の装置。
  83. 【請求項８３】 延伸物品を製造するための装置であって、 ベース紐を第１の支持体に沿って供給するための手段、 第２の支持体の回りに少なくとも１つのモノフィラメントを巻いて複数のルー
    プを形成するための手段、 少なくとも１本のベース紐の上に横断して前記ループを供給するための手段、 前記ループを前記ベース紐と接触してプレスし、それにより該ループは少なく
    とも１本のベース紐により、およびそれとともに運ばれるための手段、および 前記巻きを前記ベース紐に接合して、該ベース紐に連結された２列のモノフィ
    ラメントのループを有する物品を形成するための手段、を具えることを特徴とす
    る装置。
  84. 【請求項８４】 前記第１の支持体はアンビルを具えることを特徴とする請
    求項８３に記載の装置。
  85. 【請求項８５】 前記第２の支持体は、一対の支持体アームを含み、それぞ
    れが近位の末端および遠位の末端を有し、そして前記供給手段は、ローターおよ
    び一対の支持体アームのまわりにローターを回転させるためのモーター含むこと
    を特徴とする請求項８３に記載の装置。
  86. 【請求項８６】 前記アンビルは、支持体アームの遠位末端に並置される傾
    斜前進部を有することを特徴とする請求項８４に記載の装置。
  87. 【請求項８７】 前記プレスおよび接合手段は、超音波ホーンに連結された
    超音波源、超音波ホーンの下でベース紐およびループを移動する手段を含み、超
    音波源は少なくともループを少なくとも部分的に溶融するために十分なレベルで
    超音波ホーンに超音波エネルギーを供給することを特徴とする請求項８３に記載
    の装置。
  88. 【請求項８８】 超音波ホーンは、平面部分を有することを特徴とする請求
    項８５に記載の装置。
  89. 【請求項８９】 前記モノフィラメントは熱可塑性ポリマー材料から製造さ
    れることを特徴とする請求項８３に記載の装置。
  90. 【請求項９０】 前記モノフィラメントは、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリ
    アミド、ポリエステル、ポリオレフィン、スチレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）
    、フルオロポリマー、ポリウレタン、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、スチ
    レンコポリマー、および少なくとも１種のポリマーの同時押出物からなる群から
    選択された材料から製造されることを特徴とする請求項８３に記載の装置。
  91. 【請求項９１】 前記モノフィラメントは、４ナイロン、６ナイロン、１１
    ナイロン、１２ナイロン、６，６ナイロン、６，１０ナイロン、６，１４ナイロ
    ン、１０，１０ナイロン、および１２，１２ナイロン、並びに他のナイロンコポ
    リマーからなる群から選択されるナイロン材料から製造されることを特徴とする
    請求項８３に記載の装置。
  92. 【請求項９２】 前記ベース紐およびモノフィラメントは、ポリブチレンテ
    レフタレート（ＰＢＴ）から製造されることを特徴とする請求項８３に記載の装
    置。
  93. 【請求項９３】 前記ベース紐は、熱可塑性材料から製造され直径が２〜２
    ００ミルであるモノフィラメントであることを特徴とする請求項８３に記載の装
    置。
  94. 【請求項９４】 延伸物品を製造するための装置であって、 少なくとも１本のベース紐を軸に沿って供給するための手段、 前記軸の回りに、および少なくとも１本のベース紐の上に少なくとも１つのモ
    ノフィラメントを巻いて、前記少なくとも１本のベース紐によって運ばれる多数
    のモノフィラメントの巻きを製造するための手段、 少なくとも１本の固定紐を供給して前記少なくとも１本のベース紐と接触させ
    、それによって前記モノフィラメントの巻きを少なくとも１本のベース紐と少な
    くとも１本の固定紐との間に配置するための手段、 前記少なくとも１本のベース紐をプレスして少なくとも１本の固定紐と摩擦性
    に絡み合い、それによってその間にモノフィラメントの巻きを捕捉するための手
    段、および 前記巻きを切断し、それによってベース紐と固定紐との間で連結した２列のモ
    ノフィラメントセグメントを有する少なくとも１つの延伸物品を形成するための
    手段、を具えることを特徴とする装置。
  95. 【請求項９５】 前記供給手段はマンドレルであり、そして前記プレス手段
    は、マンドレルの反対側に第１および第２の案内溝と、マンドレルのテーパー部
    分において第１および第２の案内溝の隣にそれぞれ設置された第１および第２の
    滑金を含み、それによって、マンドレルと滑金の間に画成されたピンチを介する
    ベース紐と固定紐との間に挟まれた巻きの移送は、ベース紐と固定紐をその間の
    巻きと一緒にプレスすることを特徴とする請求項９４に記載の装置。
JP2000551951A 1998-06-05 1999-06-04 剛毛を有する物品を製造する方法および装置 Pending JP2002516736A (ja)

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