JP2013503269A - 低もつれのかさ高加工ロービングを製造するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 空気流放散器を用いてストランドを集める方法は、ストランドを空気流放散器の第１の側で空気流によりかさ高加工する工程と、かさ高加工ストランドを空気流放散器に導く工程と、かさ高加工ストランドを、空気流放散器の第２の側で容器に集める工程とを含む。ストランドをかさ高加工するためのシステムは、ストランドを空気流でかさ高加工するためのかさ高加工機と、かさ高加工ストランドを集めて保持する容器と、かさ高加工機と容器の間に設けられ、空気流からの余剰空気を放散し、且つ、上記余剰空気が容器に入ることを防止する空気流放散器とを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般的に、かさ高加工ストランドのかさ高集合に係わり、より具体的には、かさ高加工ストランドのかさ高集合のための方法および装置に関する。

本発明は、ストランドのかさ高集合に係わり、特に、かさ高加工ストランドのかさ高集合に関する。ガラスフィラメントのストランドは、典型的には、ブッシングの底板の多数のオリフィスによって溶融ガラスを細くすることによって形成される。フィラメントは、ガラス流を細くするためにガラス流に張力を加えることによって、細くされる。フィラメントには、サイズ剤又はバインダー剤が塗布される。サイズ剤の組成は、フィラメントの最終用途に合わせて調整される。例えば、フィラメントがエポキシ複合材を強化するために使用される場合、サイズ剤は、特定のエポキシと相容性であるように配合される。この特定の用途では、サイズ剤は、ストランドがかさ高加工装置で処理され、同時にかさ高加工装置でのストランドのかさ高加工を容易にすることを考慮に入れると、必要な潤滑性、耐摩耗性、及び結着性をストランドに提供するように、調整される。ガラスフィラメントには、実質的に該フィラメントが形成された直後に、サイズ剤が塗布される。フィラメントは、並行関係で集束されて、ストランドを形成する。

従来の細糸形成システムでは、ガラス流は、フィラメントを回転管の外側に巻くことよって細くされていた。フィラメントのストランドは、円筒形のパッケージとして管に巻かれる。回転管付きの巻き取り装置は、フィラメントを引き、ストランドを集める。

回転管の周りにストランドを巻く代わりに、ストランドを容器の中に集めてもよい。典型的には、ストランドは、該ストランドが噛合い車又は一対のベルトのような引張り装置によって細くされたとき、容器内に集められる。ストランドのかさ高集合物は、容易に出荷することができ、次の工程で容易に使用することができる。

かさ高加工ストランドは、膨張され又はかさ高加工された連続ストランドである。ストランドの繊維は、ストランドに完全なウール状の外観を与えるように分離されている。かさ高加工ストランドは、空気伝播音波を消散させ、且つまた、良好な断熱特性を有している。典型的には、かさ高加工ストランドは、吸音材に使用される。

かさ高加工ストランドが箱の中へ送り込まれるとき、かさ高加工工程からの余剰な空気が、充填工程中ストランドを箱の中で吹き回す傾向がある。このことは、かさ高加工ストランドが次の処理のために箱から引き出されているときに、もつれが生じる状態を引き起こす。

もつれの問題を制限し又は排除する試みが、過去になされてきた。そのような試みの１つは、Lewinらの米国特許第6,370,747号明細書に開示されている。この特許は、かさ高加工ストランドが、箱の頂と底の両方が開いている四角箱の中に差し向けられる方法を開示している。より具体的には、箱は、かさ高加工ストランドを、開放した頂から箱の中に下方に差し向けることによって充填される。箱の底は、低空気圧室を覆うスクリーンに開いている。箱の開放底によって、空気が箱から急速に逃げるようになり、それによって箱内でのストランドのふくらみを著しく減じ、従って、引き続いてストランドが加工処理のために箱から引き出されるときもつれの形成を著しく減じる。

残念ながら、かさ高加工ストランド又はロービングがスクリーン上に集まると、堆積したストランドによる空気抵抗が増大する。この結果、空気が低圧室によって箱からスクリーンの下に排除されなくなる。スクリーン上のかさ高加工ストランド又は織物の厚さが１０乃至１５センチメートルを超えると（厚さは低圧室の圧力に依存する）、箱から排除される空気の量は少なくなるので、ストランドは箱の中で吹き回されて、ストランドのもつれを引き起こすことが知られている状態を生じさせる。

米国特許第６，３７０，７４７号明細書

本発明は、かさ高加工ストランドがさらなる処理のために箱又は容器から取り出される場合に、かさ高加工ストランドのもつれを引き起こす傾向がある状態を解消するための、新しい且つ改良された方法及び装置に関する。

本明細書に記載したように本発明の目的に従って、空気流放散器を用いてストランドを集めるための改良された方法を提供する。その方法は、（ａ）ストランドを空気流放散器の第１の側で空気流によりかさ高加工する工程と、（ｂ）かさ高加工ストランドを空気流放散器に導く工程と、（ｃ）空気流放散器の第２の側で容器にかさ高加工ストランドを集める工程とを含む。有利には、かさ高加工工程からの余剰空気の方向を容器から離れて向き変えし、それにより、引き続いてかさ高加工ストランドが容器から引き出されるときに、かさ高加工ストランドにもつれを生じさせる、容器内でのストランドのふくらみ及び移動を減少させる。

１つの可能な実施形態では、導く工程は、かさ高加工ストランドを、空気流偏向板の開口に導く工程を含む。他の可能な実施形態では、導く工程は、かさ高加工ストランドを有孔パイプに導く工程を含む。更に他の可能な実施形態では、導く工程は、かさ高加工ストランドを、空気流偏向板の開口と有孔パイプの管腔に導く工程を含む。

本発明の更に他の側面によれば、ストランドをかさ高加工するためのシステムを提供する。このシステムは、（ａ）ストランドを空気流でかさ高加工するためのかさ高加工機と、（ｂ）かさ高加工ストランドを集めて保持する容器と、（ｃ）かさ高加工機と容器の間に設けられ、空気流からの余剰空気を放散させ、且つ、余剰空気が容器に入ることを防止する空気流放散器とを含む。

１つの可能な実施形態では、放散器は、かさ高加工ストランドが通る開口を含む空気流偏向板である。開口は、約２ｃｍ乃至約１０ｃｍの直径を有するのがよい。空気流偏向板は、開口の縁から少なくとも５ｃｍ延びるのがよい。

他の可能な実施形態では、放散器は、かさ高加工ストランドが通る管腔を有するパイプを含む。その管腔は、約２ｃｍ乃至約１２ｃｍの直径を有するのがよい。更に、パイプの側壁は、かさ高加工ストランドが容器内に導かれるときに、余剰空気の放散を可能にするために、約１％乃至約９０％の開放空間を有するように孔開けされるのがよい。

更に他の可能な実施形態では、放散器は、空気流偏向板と有孔パイプの両方を含む。パイプは、パイプを第１の方向に移動させるように、空気流偏向板に枢動可能に取り付けられるのがよく、空気流偏向板も、パイプを第２の方向に移動させるように枢動可能に取り付けられるのがよく、それにより、パイプがｘ−ｙパターンで移動できるようにし、それにより、箱又は容器内での、かさ高加工ストランドの順序立った積層を促進する。

本発明の更に他の側面によれば、放散器を提供する。放散器は、開口を含む空気流偏向板と、その開口と連通している管腔を有する有孔パイプを含む。

以下の説明では、単に、本発明を実施するのに最も適したモードのいくつかの例示を目的として、本発明のいくつかの異なる実施形態を示し、説明する。それが実現される場合、本発明は、他の異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細は、本発明から逸脱することなく、様々な、明白な側面全てで変更可能である。従って、図面及び説明は、本質的に例示的とみなされ、限定的とはみなされないであろう。

本明細書に組み込まれ且つ明細書の一部をなす添付図面は、本発明のいくつかの側面を図示し、明細書と共に、本発明のある原理を説明するのに役立つ。

本発明の少なくとも１つの可能な実施形態による、ストランドをかさ高加工するための本発明のシステムの概略側面図である。 システムでの使用に適した放散器の斜視図である。 本発明の第２の可能な実施形態による、ストランドをかさ高加工するための本発明のシステムの概略側面図である。 本発明の第３の可能な実施形態による、ストランドをかさ高加工するための本発明のシステムの概略側面図である。 本発明の第４の可能な実施形態による、ストランドをかさ高加工するための本発明のシステムの平面図である。 図５のシステムの側面図である。

今、本発明のこの好ましい実施形態について詳細に言及する。その実施例は添付図面に図示されている。

特に定義しない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有している。公開された若しくは対応する米国特許出願若しくは外国特許出願、米国特許若しくは外国特許、又は他のあらゆる参考文献を含む、本明細書で引用される全ての参考文献は、それぞれ、引用文献に提示された全てのデータ、表、図、及びテキストを含むそれらの全体が援用される。図面では、線の太さ、層の厚さ、及び領域の厚さは、明瞭性のために誇張されていることがある。各図全体にわたって見られる同じ番号は同じ要素を示すことに留意すべきである。

今、原料のストランドをかさ高加工し且つ集めるための本発明のシステム１０を概略的に示す図１を参照する。連続ストランド材料１２は、どのような在来のガラス繊維ストランドでもよい。本明細書で使用される用語「ガラス繊維ストランド」は、並行関係をなして多数のガラス繊維から形成されたストランドを意味するものとする。このようなストランドの例は、例えば、４０００本の繊維を有する、市販のロービングである。マフラーの用途には、ガラス繊維ストランドが好適である。ガラス繊維はエンジン排気マフラーの内部に生じる高熱に耐えるからである。好適には、ストランドは、Ｅ−ガラス又は高粘度のガラス繊維から形成される。また、煙突ダクト又は排気システムのための断熱などの産業用途でも、ガラス繊維ストランドは好適である。しかしながら、連続ストランド材料は、玄武岩質繊維ストランド又は他の材料で形成された繊維ストランドを含んでもよいことが更に考慮されている。

図１に最も良く示すように、システムは、本発明の譲受人が所有しているNilssonらの米国特許5,976,453号明細書に開示され、図示されているような、当技術分野で良く知られているタイプのストランドかさ高加工機１４を備える。ガラス供給器１６が、連続ストランド材料１２をかさ高加工機１４に供給する。圧縮空気供給器１８が、導管２０を介して圧縮空気を供給する。加圧空気と連続ストランド材料１２がかさ高加工機１４のノズル２２を通過すると、ストランドは、かさ高加工ストランド２４として言及され且つ示されたウールタイプ製品にかさ高加工される。

次いで、かさ高加工ストランド２４は、全体的に符号２６で示す放散器に導かれ、その後、顧客への配送のためにかさ高加工ストランドを保持する箱又は容器２８に送り込まれる。典型的には、放散器２６若しくはパイプ３６のような放散器の一部分、又は箱／容器２８を、ｘ−ｙパターンで移動させて、箱／容器内で、かさ高加工ストランド２４の順序立った積層を促進する。もちろん、他の適当な移動パターンを使用することができることを理解すべきである。

図１及び２に示す実施形態では、放散器２６は、板状体３２と中央開口３４を含む空気流偏向板３０を含む。更に、放散器２６は、全体的に符号３６で示すパイプを含む。パイプ３６は、内部管腔３８を含む。１つの可能な実施形態では、パイプ３６の側壁４０は、多数の孔又は開放空間４２を含む。典型的には、パイプ３６は、約４ｃｍ乃至約２５ｃｍの長さを有し、より典型的には、約８ｃｍ乃至１５ｃｍの長さを有する。

典型的には、放散器２６は、かさ高加工機１４から、より具体的には、ノズル２２の先端から約１ｃｍ乃至約４０ｃｍに配置される。典型的には、開口３４は、約２ｃｍ乃至約１２ｃｍの直径を有する。更に、空気流偏向板３０、より具体的には、板状体３２は、開口３４の周縁又は縁から少なくとも５ｃｍ、典型的には約１０ｃｍ乃至約３５ｃｍ延びる。

典型的には、パイプ３６の管腔３８は、約２ｃｍ乃至約１２ｃｍの直径を有する。更に、パイプの側壁４０は、約１％乃至約９０％、より典型的には約１５％乃至約４０％の開放空間を含む。図示した実施形態では、側壁４０の開口又は孔４２は形状が円形である。しかし、これらの開口は、実質的に、有孔パイプ３６の中のかさ高加工ストランド２４の通過を妨げず、且つ、かさ高加工工程からの余剰空気を、開放容器２８をから逃して外方放散させる、どのような他の形状をも取り得ることを理解すべきである。

かさ高加工ストランド２４を集める本発明の方法は、（ａ）空気流放散器２６の第１の側で空気流によりストランド１２をかさ高加工する工程と、（ｂ）かさ高加工ストランド２４を空気流放散器に導く工程と、（ｃ）空気流放散器の第２の側で容器２８内に、かさ高加工ストランド２４を集める工程を含む。理解すべきであるように、空気流放散器２６、より具体的には、空気流偏向板３０は、かさ高加工工程からの余剰空気を容器２８から離れて、向け直す（図１の作用矢印Ａを参照）。同様に、パイプ３６の孔４２により、余剰空気を、容器２８から離れて外方に放散させる（作用矢印Ｂを参照）。有利には、このことは、次いでかさ高加工ストランドが更なる処理のために顧客によって容器２８から引き出されるときに、かさ高加工ストランド２４のもつれを減少させる。

図１の図示した実施形態では、放散器２６は、空気偏向板３０と有孔パイプ３６の両方を含む。しかしながら、ある用途のために、放散器は、図３に放散器１２６として示した、空気流偏向板３０だけを含んでも良く、あるいは、図４に放散器２２６として示した、有孔パイプ３６だけを含んでもよいことを理解すべきである。例えば、有孔パイプ３６は、連続ストランド材料１２をわずかな程度だけかさ高加工する、比較的低圧の適用における放散器として特に有用である。これらのタイプの適用では、かさ高加工用空気をストランドから離れる方向に逃がす孔をノズル２２に配置することによって、ノズル２２の端とパイプ３６を結合させてもよい。

上述したように、パイプ３６のような放散器２６の一部分をｘ−ｙパターンで移動させて、箱／容器内での、かさ高加工ストランド２４の順序立った積層を促進するのがよい。かくして、かさ高加工ストランド２４を、箱／容器に実質的にどんなパターンで積層させてもよいことを理解すべきである。図５及び図６に示すように、パイプ３６を、第１の方向即ちｙ方向にパイプ３６の運動を可能にするように、枢動可能に取り付けるのがよい。パイプ３６を、例えば、パイプ３６の上端に設けられたフランジ４８によって、空気流偏向板３０に枢動可能に取り付けるのがよい。フランジ４８は、向かい合ったフランジショルダーボルト４６によって空気流偏向板３０に枢動可能に連結される。フランジ４８は、パイプ３６と一体であってもよいし、或るいは、例えば、ねじ式連結部４４を用いてパイプ３６に取り付けられてもよい。ある実施形態では、フランジ４８は、空気流偏向板として役立つ。

図５に示すように、空気流偏向板３０自体を、第２の方向即ちｘ方向にパイプ３６の運動を可能にするように、枢動可能に取り付けるのがよい。空気流偏向板３０を、例えば、アームショルダーボルト５６によって、向かい合ったアーム５２、５４に枢動可能に取り付けるのがよい。

パイプ３６及び空気流偏向板３０の両方を枢動可能に取り付けることにより、パイプ３６をｘ−ｙパターンで移動させる。パイプ３６を、手動で移動させてもよい。あるいは、パイプ３６を、自動位置決めシステム６０を用いて移動させてもよい。

図５及び図６に示すように、自動位置決めシステム６０は、１つ又はそれ以上の空気シリンダ又は空気圧式アクチュエータを含むのがよい。第１及び第２アクチュエータ６２、６４は、互いにある角度に、例えば、充填されるべき容器より上で水平平面で、互いに垂直に向けられるのがよい。各アクチュエータ６２、６４は、例えば、関連したＵリンク取付ブラケット６１を用いて、パイプ３６に取り付けられる。Ｕリンク取付ブラケット６１は、パイプ３６の下端近くで側壁４０に沿って配置されるのがよい。

各アクチュエータ６２、６４には、関連した近接スイッチ６６、６８のような位置モニタが取り付けられるのがよい。位置モニタは、関連したアクチュエータの運動を所定距離で反転させ、それにより、パイプ３６にｘ−ｙ平面でジグザグ運動又は他の運動をさせる。アクチュエータ６２、６４の移動距離を監視し且つ制御するための他のデバイスを近接スイッチ６６、６８の代わりに用いてもよいことを理解すべきである。このような構成は、光学監視システムを含むが、これに限定されない。

本発明の好ましい実施形態の上述の説明を、例示及び説明の目的のために提示してきた。それは、網羅的なものではなく、又は、開示された厳密な形態に本発明を限定するものではない。上記の教示に照らして、明らかな変更又は変形が可能である。例えば、上記で例示及び説明した放散器２６は円形開口３４を含むが、開口は、楕円形、多角形、又は正方形を含むがこれらに限定されない他の形状を有してもよいことを理解すべきである。同様に、パイプ３６の管腔３８は、断面が円形以外の形状を有してもよい。

本発明の原理及びその実用的応用の最良の例示を提供し、それにより、当業者が、意図した特定の使用に適するとして、様々な実施形態で且つ種々の変形例を用いて本発明を利用できるようにするために、実施形態を選択し説明した。本発明のいくつかの実施形態では、本発明のある特徴を、他の特徴の対応する使用なしに、有利に使用することができる。そのような全ての変更及び変形は、公平に、合法的に、且つ正当に与えられた権利の幅に従って解釈された場合に添付の特許請求の範囲によって決定される本発明の範囲内である。図面及び好ましい実施形態は、いかなる方法でも、それらの公正且つ幅広い解釈において、特許請求の範囲の通常の意味を限定しておらず、且つ、限定するものでもない。

Claims (20)

1. 空気流放散器を用いてストランドを集める方法であって、
   空気流放散器の第１の側で空気流によりストランドをかさ高加工する工程と、
   かさ高加工ストランドを空気流放散器に導く工程と、
   かさ高加工ストランドを、空気流放散器の第２の側で容器に集める工程と、を含み、この集め工程によって、空気流放散器は、容器から離れてかさ高加工工程からの余剰空気の方向を向き変えし、それにより、次いでかさ高加工ストランドが容器から引き出されるときに、かさ高加工ストランドのもつれを減少させる、上記方法。
2. 上記導く工程は、放散器の一部分をｘ−ｙパターンで移動させ、かさ高加工ストランドの順序立った積層を促進する工程を含む請求項１に記載の方法。
3. 上記導く工程は、かさ高加工ストランドを空気流偏向板の開口に導く工程を含む請求項１に記載の方法。
4. 上記導く工程は、かさ高加工ストランドをパイプに導く工程を含む請求項１に記載の方法。
5. 上記導く工程は、パイプをｘ−ｙパターンで移動させ、かさ高加工ストランドの順序立った積層を促進する工程を含む請求項４に記載の方法。
6. 上記導く工程は、かさ高加工ストランドを、空気流偏向板の開口及びパイプの管腔に導く工程を含む請求項１に記載の方法。
7. ストランドをかさ高加工するためのシステムであって、
   ストランドを空気流でかさ高加工するためのかさ高加工機と、
   かさ高加工ストランドを集めて保持する容器と、
   かさ高加工機と容器の間に設けられ、空気流からの余剰空気を放散し、且つ、上記余剰空気が容器に入ることを防止する空気流放散器と、を含む、上記システム。
8. 放散器は、上記かさ高加工ストランドが通る開口を含む空気流偏向板である請求項７に記載のシステム。
9. 上記放散器は、上記空気流偏向板の上記開口と連通している管腔を更に有する有孔パイプを含む請求項８に記載のシステム。
10. 上記パイプをｘ−ｙパターンで移動させるための手段を更に含む請求項９に記載のシステム。
11. 上記パイプは、上記パイプの第１の方向の運動を提供するために、上記空気流偏向板に枢動可能に取り付けられており、上記空気流偏向板は、上記パイプの第２の方向の運動を提供するために、枢動可能に取り付けられている、請求項９に記載のシステム。
12. 上記パイプに連結され且つ上記パイプを第１の方向に移動させるように構成された第１アクチュエータと、
    上記パイプに連結され且つ上記パイプを上記第１の方向に垂直な第２の方向に移動させるように構成された第２アクチュエータと、
    各アクチュエータと関連した位置モニタと、を更に含み、上記アクチュエータ及び上記位置モニタは、上記パイプをｘ−ｙ平面で移動させるように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
13. 上記開口は、約２センチメートル乃至約１０センチメートルの直径を有し、上記空気流偏向板は、開口の縁から少なくとも５ｃｍ延び、上記管腔は、約２センチメートル乃至約１２センチメートルの直径を有し、上記パイプは、約４センチメートル乃至約２５センチメートルの長さを有する、請求項９に記載のシステム。
14. 上記放散器は、かさ高加工ストランドが通る管腔を有するパイプを含む請求項７に記載のシステム。
15. 上記管腔は、約２センチメートル乃至約１２センチメートルの直径を有する請求項１４に記載のシステム。
16. 上記パイプの側壁は孔開けされ、約１％乃至約９０％の開放空間を含む請求項１５に記載のシステム。
17. 上記パイプは、約４センチメートル乃至約２５センチメートルの長さを有する請求項１６に記載のシステム。
18. 開口を含む空気流偏向板と、
    上記開口と位置合わせされた管腔を有するパイプと、を含み、それによって、かさ高加工工程からの余剰空気を除去するため、かさ高加工ストランドが上記開口と上記管腔の中を通る、放散器。
19. 上記開口は、約２センチメートル乃至約１０センチメートルの直径を有し、上記管腔は、約２センチメートル乃至約１２センチメートルの直径を有し、上記パイプは、約４センチメートル乃至約２５センチメートルの長さを有し、上記パイプの側壁は、孔開けされ且つ約１％乃至約９０％の開放空間を含む、請求項１８に記載の放散器。
20. 上記パイプは、上記パイプの第１の方向の運動を提供するように上記空気流偏向板に枢動可能に取り付けられており、上記空気流偏向板は、上記パイプの第２の方向の運動を提供するように枢動可能に取り付けられている、請求項１８に記載の放散器。

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