JP3037329B1 - 無機繊維の開繊装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 均一層厚さでフリース状に分散展延し、交絡
性に優れたフェルトの製造を可能とする無機繊維の開繊
装置を提供すること。 【解決手段】 原料を貯留するタワー１と、該タワー１
の底部から一定量ずつ原料を送出する定量送出機構２
と、該定量送出機構２で送出された原料を吸引空気流で
予備開繊して分散させつつフリース状に粗展延積層して
送出する粗展延積層機構３と、該粗展延積層機構３から
送出されてくるフリース状原料を本開繊する本開繊機構
４と、該本開繊機構４で本開繊された原料を空気流で分
散させつつフリース状に仕上げ展延積層して送出する仕
上げ展延積層機構５とで構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、無機繊維の開繊
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、ディーゼルエンジン車の排ガス
（黒煙等）浄化対策が環境上急務とされ、その浄化装置
内に使用されるフィルタ材料として、耐熱性に優れた炭
素繊維、ガラス繊維等の無機繊維からなるフェルトが注
目されている。

【０００３】従来、天然繊維や合成繊維を原料とするフ
ェルトの製造には、ガーネットワイヤー等を張設したロ
ーラーカード機で原料繊維を開繊しつつケージシリンダ
に供給して均一層厚さのフリース状に展延し、ニードル
パンチング機で繊維相互を交絡させてフェルトを製造し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炭素繊
維、ガラス繊維等の無機繊維は、従来のように、ローラ
ーカード機にかけて開繊すると、繊維がポキポキ折れて
粉末状になる問題があり、これを回避するためにゲージ
を大きく設定すると、繊維が未開繊のままで束状の塊り
として送出され、均一層厚さのフリース状とならず、目
標とするフェルト組織を得ることができないという問題
があった。

【０００５】本発明は、従来技術の上記問題点に鑑みて
提案されたものであって、その目的とするところは、均
一層厚さでフリース状に分散展延し、交絡性に優れたフ
ェルトの製造を可能とする無機繊維の開繊装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の無機繊維の開繊装置は、原料を貯留するタワー
と、該タワーの底部から一定量ずつ原料を送出する定量
送出機構と、該定量送出機構で送出された原料を吸引空
気流で予備開繊して分散させつつフリース状に粗展延積
層して送出する粗展延積層機構と、該粗展延積層機構か
ら送出されてくるフリース状原料を本開繊する本開繊機
構と、該本開繊機構で本開繊された原料を空気流で分散
させつつフリース状に仕上げ展延積層して送出する仕上
げ展延積層機構とで構成したことを特徴とする。この構
成によれば、タワーから定量送出機構で送出される原料
は、粗展延積層機構に向けて落下するが、この落下途中
で吸引空気流により予備開繊され分散されて粗展延積層
機構にフリース状に粗展延積層される。この時、原料は
吸引空気流によって予備開繊作用を受け、かつ、粗展延
積層機構の積層面への衝突によっても予備開繊作用を受
ける。そして、フリース状に粗展延積層した原料を次の
本開繊機構に送り出す。本開繊機構は、フリース状に粗
展延積層された原料を本開繊する。本開繊された原料
は、空気流で分散されつつ下方の仕上げ展延積層機構の
積層面にフリース状に仕上げ展延されて積層され、均一
層厚さとされて交絡工程（例えば、ニードリング工程
等）へ送出され、フェルトとされる。

【０００７】本発明の無機繊維の開繊装置は、粗展延積
層機構が２個一対のダブルケージと送出ローラとで構成
されていることを特徴とする。この構成によれば、原料
を２個一対のダブルケージの外周面に振り分けて広い面
積に吸着させることができるため、予備開繊された原料
の展延積層が効率良く行われ、これらが合わされて送出
ローラから送出される。

【０００８】本発明の無機繊維の開繊装置は、本開繊機
構が、原料を開繊位置へ案内するノーズバーと、該ノー
ズバーの先端で該ノーズバーと協働して原料を挟持しな
がら送出する押さえローラと、該押さえローラとノーズ
バーとで挟持されつつ送出される原料をノーズバーの先
端から掻取って送出する開繊シリンダと、該開繊シリン
ダに付着した原料を剥離させるジェットエア噴出ノズル
とで構成されていることを特徴とする。この構成によれ
ば、前段の粗展延積層機構でフリース状に粗展延された
原料を、押さえローラとノーズバーとで挟持しながら開
繊位置まで送出させているため、開繊位置で開繊シリン
ダにより原料を掻取る際、押さえローラとノーズバーと
で挟持されていないフリーの部分から順次掻き取られて
開繊され、束状の繊維の塊りがそのまま送出されること
がなく、また、押さえローラとノーズバーとで挟持され
ている部分は無理に掻き取られることがなく、これによ
って、繊維の折れを極力減少させて粉末状となることが
防止されるため、無機繊維の開繊を効率よく行うことが
できる。また、開繊シリンダに付着する原料は、ジェッ
トエア噴出ノズルから噴出されるジェットエアによって
剥離される。しかも、このジェットエアは、開繊シリン
ダで開繊された原料を粉砕する如く分散させて次の仕上
げ展延積層機構へ供給させることができる。

【０００９】本発明の無機繊維の開繊装置は、開繊シリ
ンダが、該シリンダの軸線方向全長に亘る板状刃を該シ
リンダの外周面の周方向に適宜間隔で配置したことを特
徴とする。この構成によれば、原料の開繊を開繊シリン
ダの軸線方向全長に亘って均等に行わせることができる
ため、原料の幅方向での開繊斑が防止できる。

【００１０】本発明の無機繊維の開繊装置は、開繊シリ
ンダの各板状刃の向きが、該シリンダの中心を通る法線
に対して刃先が該シリンダの回転方向前方に傾斜させて
取付けてあることを特徴とする。この構成によれば、各
板状刃による原料の掻き取り作用を確実化して開繊効率
を向上させることができる。

【００１１】本発明の無機繊維の開繊装置は、ジェット
エア噴出ノズルが、開繊シリンダに対して略接線状にジ
ェットエアを噴出するように形成してあることを特徴と
する。この構成によれば、開繊シリンダの各板状刃に付
着係止する原料をジェットエアの噴射力で折損させるこ
となく剥離させることができる。また、このジェットエ
アは、開繊シリンダで本開繊した繊維に強く吹き付けて
繊維の束状の塊り等を粉砕する如く分散させて次の仕上
げ展延積層機構の積層面に均一層厚さのフリース状に仕
上げ展延積層させることができる。

【００１２】本発明の無機繊維の開繊装置は、ダブルケ
ージが、相互に反対の端部から空気を吸引させるように
したことを特徴とする。この構成によれば、両側のケー
ジには、吸引力の分布が吸引源側端部で最大となり、他
端では最小となり、その間では吸引力が漸次変化し、こ
の吸引力分布が両側で逆対称となるため、原料が該ダブ
ルケージの軸線方向に対して逆対称な厚み分布で吸着積
層される。そして、これらを合せて送出するため、結果
として、原料をダブルケージの軸線方向に均一な層厚さ
にして送出させることができる。ダブルケージは、粗展
延積層機構のみ、或いは、仕上げ展延積層機構にも適用
するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る開繊装置の全
体の概略側面図、図２の（Ａ）は粗展延積層機構の拡大
側面図、（Ｂ）はその拡大平面図、図３は開繊機構の拡
大側面図、図４は開繊機構の要部拡大側面図、図５の
（Ａ）は開繊シリンダの側面図、（Ｂ）は板状刃の拡大
正面図である。

【００１４】図１において、１はタワー、２は定量送出
機構、３は粗展延積層機構、４は本開繊機構、５は仕上
げ展延積層機構、６は粗開繊室、７は本開繊室を示す。

【００１５】タワー１は、原料を貯留するもので、所定
の幅（例えば、製造目的のフェルト幅等と同幅）と厚さ
と高さをもつ長方形ボックス形状をなし、貯留量が一定
レベルとなるようにセンサで監視され、該レベルが低下
すると、前段工程から原料が空気輸送されて補給される
ように構成されている。

【００１６】定量送出機構２は、タワー１の底部に設置
され、粗開繊室６に原料を定量ずつ粗開繊しながら供給
するためのもので、２個一対の繰出しローラ２ａ、２ｂ
と、その下部に上下位置調節可能に設置された粗開繊シ
リンダ２ｃとからなる。上記繰出しローラ２ａ、２ｂと
粗開繊シリンダ２ｃとは、モータ２ｄによって図１に矢
印で示す方向にそれぞれ回転駆動可能とされている。

【００１７】粗展延積層機構３は、粗開繊室６の下部に
設置され、定量送出機構２で送出された原料を吸引空気
流で予備開繊して分散させつつフリース状に粗展延積層
して送出するものであって、２個一対のダブルケージ３
ａ、３ｂと２個一対の送出ローラ３ａ’、３ｂ’とで構
成されている。このダブルケージ３ａ、３ｂ及び送出ロ
ーラ３ａ’、３ｂ’は、モータ３ｃによって図１に矢印
で示す方向に同一速度で回転駆動可能とされている。そ
して、このダブルケージ３ａ、３ｂは、パンチングメタ
ル等の多数の通気小穴を開設した円筒体で構成されてお
り、その内部に、図２の（Ａ）に示すように、吸気ダク
ト３ｄ、３ｅが静止状態で配置されている。この吸気ダ
クト３ｄ、３ｅは、ダブルケージ３ａ、３ｂの周方向所
定角度範囲（図２の（Ａ）は約９０°の範囲）にだけ吸
気を作用させるための開口３ｆ、３ｇを有し、他の範囲
には吸気作用が及ばないように遮蔽されている。この吸
気ダクト３ｄ、３ｅの開口３ｆ、３ｇは、ダブルケージ
３ａ、３ｂの軸線方向全長に亘って形成されており、か
つ、図２の（Ｂ）に示すように、相互に反対の端部から
吸引ファン等の空気吸引源（図示省略）に接続させてい
る。これにより、ダブルケージ３ａ、３ｂには、吸引力
の分布が吸引源側端部で最大となり、他端では最小とな
り、その間では吸引力が漸次変化し、この吸引力分布が
両側で逆対称となるため、原料が該ダブルケージ３ａ、
３ｂの軸線方向に対して逆対称な厚み分布で吸着積層さ
れる。そして、これらを合せて送出ローラ３ａ’、３
ｂ’から送出するため、結果として、原料をダブルケー
ジ３ａ、３ｂの軸線方向に均一な層厚さにして送出させ
ることができる。なお、粗開繊室６の上部両側には図１
に示すように、空気導入窓６ａ、６ｂが開口形成されて
おり、ここから空気が吸引されるもので、この空気導入
窓６ａ、６ｂは、ダブルケージ３ａ、３ｂの軸線方向に
等間隔で形成され、シャッター（図示省略）で一斉に開
口度を調節可能とされている。

【００１８】本開繊機構４は、上記粗展延積層機構３か
ら送出されてくるフリース状原料を本開繊するためのも
ので、本開繊室７内の上部に設置されるものである。こ
の本開繊機構４は、図３及び図４に示すように、原料を
開繊位置へ案内するノーズバー４ａと、該ノーズバー４
ａの先端で該ノーズバー４ａと協働して原料を挟持しな
がら送出する押さえローラ４ｂと、該押さえローラ４ｂ
とノーズバー４ａとで挟持されつつ送出される原料をノ
ーズバー４ａの先端から掻取って送出する開繊シリンダ
４ｃと、該開繊シリンダ４ｃに付着した原料を剥離させ
るジェットエア噴出ノズル４ｄとで構成されている。

【００１９】ノーズバー４ａは、粗展延積層機構３の送
出ローラ３ａ’、３ｂ’から湾曲案内板４ｅを通して送
出されてくる原料を、押さえローラ４ｂと開繊シリンダ
４ｃとの間の開繊位置へ案内するためのもので、先端４
ａ’が複数種類の円弧半径のものの中から原料の繊維長
に対応するものを択一的に選択して装着されるものであ
る。例えば、原料の繊維長が長いものは大きい円弧半径
のものが使用され、繊維長が短いものは小さい円弧半径
のものが使用される。このノーズバー４ａの交換によっ
て、開繊シリンダ４ｃとノーズバー４ａとのニップ点Ｎ
に対する押さえローラ４ｂとノーズバー４ａとのニップ
点Ｍを変化させるものである。

【００２０】押さえローラ４ｂは、図４に示すように、
外周面の周方向及び軸線方向に規則的又は不規則的に形
成された凹凸部４ｂ’、４ｂ”を有するもので、この凹
凸部４ｂ’、４ｂ”によって、ノーズバー４ａと協働し
て原料を挟持しながら送出するものである。

【００２１】開繊シリンダ４ｃは、押さえローラ４ｂと
ノーズバー４ａとで挟持されつつ送出される原料をノー
ズバー４ａの先端から掻取って送出するためのものであ
って、図５の（Ａ）（Ｂ）に示すように、該開繊シリン
ダ４ｃの軸線方向全長に亘る断面略Ｌ字形に屈曲形成さ
れ、刃部の形状を山形とした板状刃４ｃ’を該開繊シリ
ンダ４ｃの外周面の周方向に適宜間隔（図５の（Ａ）は
等間隔の場合を例示）で固着配置している。この開繊シ
リンダ４ｃの各板状刃４ｃ’の向きは、図５の（Ａ）に
示すように、該開繊シリンダ４ｃの中心を通る法線Ｐに
対して刃先が該開繊シリンダ４ｃの回転方向前方に所定
角度αだけ傾斜させて取付けてある。この傾斜角度α
は、０＜α＜９０°の範囲内で適宜設定される。押さえ
ローラ４ｂと開繊シリンダ４ｃとは、同一周速度又は所
定の周速度差（例えば、開繊シリンダ４ｃを押えローラ
４ｂより若干早い速度とする等）で図３の矢印方向に回
転駆動可能とされている。

【００２２】ジェットエア噴出ノズル４ｄは、開繊シリ
ンダ４ｃに付着した原料を剥離させるためのもので、図
３及び図４に示すように、ノーズバー４ａの下部に、開
繊シリンダ４ｃに対して略接線状にジェットエアを噴出
するように開繊シリンダ４ｃの軸線方向全長に亘って形
成してある。

【００２３】仕上げ展延積層機構５は、本開繊機構４で
本開繊された原料を本開繊室７内でジェットエア噴出ノ
ズル４ｄから噴出される空気流で分散させつつフリース
状に仕上げ展延積層して送出するもので、図１の実施例
では、多数の通気小穴を開設したパンチングメタル等の
円筒体からなる１つのケージ５ａと、このケージ５ａ内
に静止状態で設置された吸気ダクト５ｂと、送出ローラ
５ｃとで構成されている。このケージ５ａは、ジェット
エア噴出ノズル４ｄから吹き飛ばされてくる繊維を多く
積層させるために矢印方向に適宜の速度で回転駆動可能
とされている。また、吸気ダクト５ｂは、ケージ５ａの
外周面の周方向所定角度範囲に亘って吸気作用を及ぼす
ように、開口５ｂ’が形成され、他の範囲には吸気作用
が及ばないように構成されている。上記開口５ｂ’は、
ケージ５ａの軸線方向全長に亘って形成されている。こ
の仕上げ展延積層機構５は、図２の（Ａ）（Ｂ）に示し
た前記粗展延積層機構３と同様に、２個一対のダブルケ
ージと送出ローラとで構成してもよい。

【００２４】本発明の無機繊維の開繊装置の実施例は、
以上の構成からなり、次にその動作を図１を参照して説
明する。先ず、タワー１内の原料は、定量送出機構２の
繰出しローラ２ａ、２ｂによって一定量送り出され、粗
開繊シリンダ２ｃによって粗開繊されて粗開繊室６内に
送出される。そして、粗開繊室６内を落下する間に粗展
延積層機構３の２個一対のダブルケージ３ａ、３ｂ内の
吸気ダクト３ｄ、３ｅの吸引作用で粗開繊室６の側壁上
部の空気導入窓６ａ、６ｂから導入される吸引空気流に
よって、分散され、粗開繊されて２個一対のダブルケー
ジ３ａ、３ｂの外周面上に吸着される。この吸着状態
は、図２の（Ｂ）に示すような吸気分布に比例した状態
で原料を吸着し、２個一対の送出ローラ３ａ’、３ｂ’
から湾曲案内板４ｅを経て本開繊機構４に送出される。
本開繊機構４では、上記原料がノーズバー４ａと押えロ
ーラ４ｂとに挟持されてノーズバー４ａの先端側へ送出
され、この原料を開繊シリンダ４ｃが各板状刃４ｃ’で
ノーズバー４ａの先端付近から掻き取って本開繊室７へ
送出する。ノーズバー４ａの下部には、ジェットエア噴
出ノズル４ｄが設置され、そこからジェットエアが開繊
シリンダ４ｃに対して接線状に噴出しているため、開繊
シリンダ４ｃの各板状刃４ｃ’に付着係止する原料繊維
が剥離される。しかも、このジェットエアが、本開繊室
７内を落下する原料繊維を粉砕乃至分散させてさらに開
繊させて次の仕上げ展延積層機構５のケージ５ａの外周
面に均一に展延しつつ積層吸着させる。このケージ５ａ
の外周面に積層吸着された原料繊維は、次工程、例え
ば、ニードルパンチング等の繊維相互の交絡工程へ送ら
れてフェルトとされる。

【００２５】本発明の装置の全体の動作は以上であっ
て、各部の速度関係は、例えば、原料繊維にドラフト効
果を付与するために、後段になるほど周速度を速くした
り、或いは、ケージへの積層量（厚み）を増大するため
に、遅くする等、原料繊維の性状や開繊条件によって適
宜の速度関係に設定されるものである。また、タワー１
から仕上げ展延積層機構５の出口まで原料の処理幅は一
様に形成されている。

【００２６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、タワー
から定量送出機構で送出される原料を、粗展延積層機構
で吸引空気流により予備開繊して分散し、フリース状に
粗展延積層し、次の本開繊機構で本開繊し、空気流でさ
らに粉砕乃至分散させて仕上げ展延積層機構の積層面に
均一層厚さでフリース状に仕上げ展延されて積層され、
交絡工程（例えば、ニードリング工程等）へ送出され、
フェルトとされる。

【００２７】請求項２に記載の発明によれば、原料を２
個一対のダブルケージの外周面に振り分けて広い面積に
吸着させることができるため、予備開繊された原料の展
延積層が効率良く行われ、これらを合わせて送出ローラ
から送出できる。

【００２８】請求項３に記載の発明によれば、前段の粗
展延積層機構でフリース状に粗展延された原料を、押さ
えローラとノーズバーとで挟持しながら送出し、特殊な
刃形状の開繊シリンダにより無理なく原料を掻き取るこ
とによって、繊維の折れを極力防止することが出来、ま
た、無機繊維の開繊を効率よく行うことができる。そし
て、開繊シリンダに付着する原料は、ジェットエア噴出
ノズルから噴出されるジェットエアによって剥離され
る。しかも、このジェットエアは、開繊シリンダで開繊
された原料を粉砕する如く分散させて次の仕上げ展延積
層機構へ供給させることができる。

【００２９】請求項４に記載の発明によれば、原料の開
繊を開繊シリンダの軸線方向全長に亘って均等に行わせ
ることができるため、原料の幅方向での開繊斑が防止で
きる。

【００３０】請求項５に記載の発明によれば、各板状刃
による原料の掻き取り作用を確実化して開繊効率を向上
させることができる。

【００３１】請求項６に記載の発明によれば、開繊シリ
ンダの各板状刃に付着係止する原料をジェットエアの噴
射力で折損させることなく剥離させることができる。ま
た、このジェットエアは、開繊シリンダで本開繊した繊
維に強く吹き付けて繊維の束状の塊り等を粉砕する如く
分散させて次の仕上げ展延積層機構の積層面に均一層厚
さのフリース状に仕上げ展延積層させることができる。

【００３２】請求項７に記載の発明によれば、両側のダ
ブルケージには、吸引力の分布が吸引源側端部で最大と
なり、他端では最小となり、その間では吸引力が漸次変
化し、この吸引力分布が両側で逆対称となるため、原料
が該ダブルケージの軸線方向に対して逆対称な厚み分布
で吸着積層される。そして、これらを合せて送出するた
め、結果として、原料をダブルケージの軸線方向に均一
な層厚さにして送出させることができる。

【００３３】請求項８に記載の発明によれば、仕上げ展
延積層機構において、原料をダブルケージの軸線方向に
均一な層厚さに合せて送出ローラから送出させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る開繊装置の全体の概略側面図。

【図２】（Ａ）は粗展延積層機構の拡大側面図、（Ｂ）
はその拡大平面図。

【図３】開繊機構の拡大側面図。

【図４】開繊機構の要部拡大側面図。

【図５】（Ａ）は開繊シリンダの側面図、（Ｂ）は板状
刃の拡大正面図。

【符号の説明】

１ タワー ２ 定量送出機構 ３ 粗展延積層機構 ４ 本開繊機構 ５ 仕上げ展延積層機構

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−208243（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−200856（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−70832（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−109666（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D04H 1/00 - 18/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料を貯留するタワーと、該タワーの底
   部から一定量ずつ原料を送出する定量送出機構と、該定
   量送出機構で送出された原料を吸引空気流で予備開繊し
   て分散させつつフリース状に粗展延積層して送出する粗
   展延積層機構と、該粗展延積層機構から送出されてくる
   フリース状原料を本開繊する本開繊機構と、該本開繊機
   構で本開繊された原料を空気流で分散させつつフリース
   状に仕上げ展延積層して送出する仕上げ展延積層機構と
   で構成したことを特徴とする無機繊維の開繊装置。
2. 【請求項２】 粗展延積層機構が、２個一対のダブルケ
   ージと送出ローラとで構成されていることを特徴とする
   請求項１記載の無機繊維の開繊装置。
3. 【請求項３】 本開繊機構が、原料を開繊位置へ案内す
   るノーズバーと、該ノーズバーの先端で該ノーズバーと
   協働して原料を挟持しながら送出する押さえローラと、
   該押さえローラとノーズバーとで挟持されつつ送出され
   る原料をノーズバーの先端から掻取って送出する開繊シ
   リンダと、該開繊シリンダに付着した原料を剥離させる
   ジェットエア噴出ノズルとで構成されていることを特徴
   とする請求項１記載の無機繊維の開繊装置。
4. 【請求項４】 開繊シリンダが、該シリンダの軸線方向
   全長に亘る板状刃を該シリンダの外周面の周方向に適宜
   間隔で配置したことを特徴とする請求項３記載の無機繊
   維の開繊装置。
5. 【請求項５】 開繊シリンダの各板状刃の向きが、該シ
   リンダの中心を通る法線に対して刃先が該シリンダの回
   転方向前方に傾斜させて取付けてあることを特徴とする
   請求項４記載の無機繊維の開繊装置。
6. 【請求項６】 ジェットエア噴出ノズルが、開繊シリン
   ダに対して略接線状にジェットエアを噴出するように形
   成してあることを特徴とする請求項３記載の無機繊維の
   開繊装置。
7. 【請求項７】 ダブルケージが、相互に反対の端部から
   空気を吸引させるようにしたことを特徴とする請求項２
   記載の無機繊維の開繊装置。
8. 【請求項８】 仕上げ展延積層機構が２個一対のダブル
   ケージと送出ローラとで構成され、かつ、該ダブルケー
   ジが、相互に反対の端部から空気を吸引させるようにし
   たことを特徴とする請求項１記載の無機繊維の開繊装
   置。