JP3973681B2 - 人工羽毛およびその製造装置及び方法 - Google Patents

Description

この発明は、人工的に羽毛のような性質を持たせた繊維や、それを用いた製品、およびその製造に関する。

羽毛は、掛ふとん、クッション、ダウンジャケットなどの種々の用途に使用される。羽毛にはダウンとフェザーがあり、必要に応じてそれらが混合されて使用される。羽毛は、軽量で、かさ高であり、たくさんの空気を含み、高度の保温効果をもつ。また、圧縮に対して弾力性に富み、押さえつけてもすぐに元の状態に戻る優れた復元力を持つ。

羽毛の代用品を製造することが試みられている。たとえば、特表２００２−５４３３００号公報には、羽毛の部分的又は完全な代用品として使用可能な材料を提供するため、バットを機械的に１回以上細断して、吹き飛ばし可能で望ましいダウン状の品質を有する小さいクラスターにする。また、たとえば特開平６−９３５１３号公報に記載された巻縮繊維では、ポリエステル繊維などを加熱処理により収縮させて、かさ高で弾力性を持たせる。これにより、繊維に、人工的に羽毛のような性質を持たせる。
特表２００２−５４３３００号公報 特開平６−９３５１３号公報

従来から人工的に羽毛のような性質を持たせた繊維は試みられているが、一般的には普及していない。
本発明の目的は、新規な人工羽毛を提供することである。

本発明に係る人工羽毛は、撚りが入っていない繊維の束と、この繊維の束を相互に結合する結合部材とからなる。この結合部材は、たとえば、前記繊維の束をまとめて締めている。また、結合部材は、たとえば、前記の繊維の束の一部が溶融された部分である。
また、本発明に係る詰め綿は、複数の上述の人工羽毛からなる。
また、本発明に係る寝具、衣料、玩具又は家具は、上述の詰め綿を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る人工羽毛製造装置は、撚りが入っていない繊維の束を通し、間欠回転運動を行う第１のローラ対と、第１のローラ対を通った繊維の束をその間を通し、第１のローラ対と同期して間欠回転運動を行う第２のローラ対であって、第１のローラ対と第２のローラ対の間で繊維の束をたるみなく保持する第２のローラ対と、第１のローラ対と第２のローラ対の間に配置され、第１と第２のローラ対が停止しているときに、糸を前記繊維の束に多重に巻き付ける巻き付け手段と、第２のローラ対を通った前記繊維の束と前記糸に対して、前記糸を前記多重巻き付け部分で前記繊維の束に固着する固着手段と、前記繊維の束を、糸を固着していない部分で切断するカッターとからなる。この製造装置は、上述の人工羽毛を製造できる。

前記人工羽毛製造装置において、前記固着手段は、たとえば、連続的回転が可能な中空スピンドルを備え、前記繊維の束及び第２のボビンから引き出した前記糸をその中空部の中に通し、前記第１と第２のローラ対が停止しているときに、前記連続的回転により前記糸を前記繊維の束に多重に巻き付ける。

前記人工羽毛製造装置において、たとえば、前記糸は熱融着糸であり、前記固着手段は、前記第２のローラ対を通った前記繊維の束と前記熱融着糸に対して、前記熱融着糸を前記多重巻き付け部分で加熱して前記繊維の束に固着する熱ヒーターを備える。

本発明に係る人工羽毛製造方法では、上述の人工羽毛を製造するため、撚りが入っていない繊維の束を、同期して間欠回転運動を行う第１のローラ対と第２のローラ対の間にたるみなく保持し、第１のローラ対と第２のローラ対の間において、第１と第２のローラ対が停止しているときに、糸を前記繊維の束に多重に巻き付け、前記糸を前記多重巻き付け部分で前記繊維の束に固着し、第２のローラ対を通った前記繊維の束を、熱融着糸を固着していない部分で切断する。

本発明の人工羽毛の効果の１つは、撚りが入っていない繊維の束が、結合部材でまとめて束ねられているので、結合部材以外の部分で繊維が広がり、ふくらみを保持できることである。
本発明の他の効果は、人工羽毛の１つ１つが独立しているので、多量の人工羽毛を集めたとき、全体として偏りがないことである。
本発明の人工羽毛製造装置及び製造方法では、撚りが入っていない繊維の束が結合部材でまとめて束ねられている人工羽毛を自動的に製造できる。

人工羽毛の図 人工羽毛の変形例の図 人工羽毛製造装置の図

符号の説明

２ 撚りが入っていない繊維の束、 ４ 結合部材、 １０ ボビン、 １２ 繊維の束 １４ フィードプーリー、 １８ 熱融着糸、 ２０ 中空スピンドル、 ２２ 駆動モーター、 ２４ 熱ヒーター、 ２６ デリベリーローラー、 ２８ カッター、 ３０ 制御装置。

以下、添付の図面を参照して発明の実施の形態を説明する。

図１は、発明の１つの実施の形態の人工羽毛を図式的に示す。この人工羽毛は、撚りが入っていない繊維の束２と、この繊維の束に含まれる繊維を相互に結合する結合部材４とからなる。「結合部材」は、繊維の束２に含まれる繊維をまとめて相互に結合するので、繊維の束２に含まれる繊維が相互にバラバラになることはなくなり、人工羽毛は１つの一体物となる。なお、「人工羽毛」という名称は、鳥の羽毛の形状を人工的ににせたものという意味ではない。この明細書で、「人工羽毛」とは、寝具、衣料などに用いる羽毛（特にダウン）のような性質を持たせた人工物をいうが、ここでいう羽毛のような性質とは、衣料などへの羽毛の使用を可能にしている性質であり、たとえば、軽量で、かさ高であり、たくさんの空気を含み、高度の保温効果をもち、圧縮に対して弾力性に富み、押さえつけてもすぐに元の状態に戻る優れた復元力を持つことである。

１つの実施の形態では、結合部材４は、繊維の束に含まれる繊維を束ねている束ね部材である。この人工羽毛の製造において、撚りが入っていない繊維の束（たとえば、ロープ状の繊維の束であるスライバー（粗糸））を所定の長さに切断し、切断した繊維の束２の一部（図１の例では中央付近）を糸などの結合部材４で結合して保持する。たとえば、束ねるべき位置で、糸を巻き付けて締めつけることにより、周りから強く圧力を加えて、繊維の間の隙間や緩みを小さくして束ねる。繊維の束２の全長は、たとえば２０ｍｍであるが、目的に応じて全長を変更できる。ある位置（束ね位置）で繊維の束２を結合部材４で１つにまとめることにより、その位置では両端に比べて断面積を十分に小さくできる。一方、繊維の束２は撚りが入っていないため、その両側でふくれて広がることになる。このように、この人工羽毛はふくらみを保持できるという特徴があり、その全長はこの特徴を生かす適当な長さであればよい。

繊維の束２として用いる繊維としては、ポリエステル、レーヨン、アクリル、ナイロンなどの合繊原料や、綿、ウールなどの天然繊維が使用でき、繊維の形状も中空、異型断面などでもよく、特に限定されない。また、繊維が平行に並んだままの撚りを掛けていない糸である無撚糸であってもよい。

結合部材４は、一般的には、撚りが入っていない繊維の束２に含まれる繊維を相互に結合するものであればよい。繊維の束２に含まれる繊維は、相互に結合されているため、繊維が広がっても、バラバラになることはない。「結合する」とは、広く、繊維の束２に含まれる繊維が互いに離れないようにする操作をいう。たとえば、束ねる、縛るなど、外側の別の素材（糸など）を用いて繊維の束２を締める操作を含む。これにより、繊維の間の隙や緩みを減少して、繊維の束２の中に含まれる繊維を互いに離れなくする。たとえば、繊維の束の周囲を糸で巻き付けて縛る。また、「結合する」とは、融着する、接着するなどの、繊維の束２の中に含まれる繊維を相互に接合する操作も含む。たとえば、後で説明するように、繊維の束に熱融着糸を巻き付けて融着してもよい。これにより、周りから中心に向かって一様に強く圧力を加えて、隙や緩みを少なくして、繊維の束２の断面積を小さくできる。また、繊維の束２を絡み合わせて結ぶ操作によっても繊維は相互に結合される。１箇所で、たとえば縛ったり、または、融着したりして繊維を相互に結合すると、繊維の束２の該当箇所での断面積は小さくなる。結合部材は、必ずしも、周りから中心に向かって一様に圧力を加えるものでなくてもよい。結合には種々の形態があるので、結合部材は、結合の形態に応じて束ね部材、融着部材などの種々のより具体的な名称で表現してもよい。

人工羽毛は、結合部材４の近傍を除いて、撚りが入っていない繊維が束縛されない構造なので、結合部材４の両側で、多数の繊維が広がる。このため、天然羽毛と同様に、軽量で、かさ高であり、たくさんの空気を含んでいる。すなわち、人工羽毛は、ふくらみを保持できるという特徴がある。たとえば、多数の人工羽毛を詰め綿として袋の中に入れて空気を吹き込むと、各々の人工羽毛がふくらむ。また、多量の人工羽毛を集めた詰め綿は、１つ１つの人工羽毛が独立しているので、全体として偏りすなわち方向性がないという特徴がある。

図２は、人工羽毛の各種変形例を示す。１例では、結合部材４の幅を長くして、長い結び目を設ける。他の１例では、複数の結合部材４を設ける。他の１例では、複数個（たとえば２個）の人工羽毛を結合部材４の位置で接続する。他の１例では、結合部材４の位置を、繊維の束２の１端とする。他の１例では、結合部材４を、繊維の束２の中心からずれた位置に設ける。いずれの例でも、図１の人工羽毛と同様に、ふくらみを保持でき、また、偏りがなくなるという共通の特徴がある。なお、上述の人工羽毛では、結合部材４は、繊維の束の断面を１点に絞っているが、必ずしも１点に絞る必要はない。たとえば、繊維に垂直な方向に線状の断面となるようにまとめてもよい。たとえば、繊維の束２を両側から挟んで、その部分を結合部材で固定すればよい。

また、別の製造例では、撚りの入っていない繊維の束２に熱ヒーターを押し付けて、繊維の束２を融点まで加熱する。融点まで加熱されると、繊維の束２は２つに分断され、その端にそれぞれ結合部材４が形成される。この結合部材４は、繊維の束２の一部が溶融されて繊維が一体化された部分であり、繊維の束２と同じ素材からなる。この場合、図２に示した１例のように、結合部材４の位置を繊維の束２の端とした人工羽毛ができる。その後、繊維の束２を適当な長さに切断して、人工羽毛とする。

以上に説明した人工羽毛は、今まで羽毛や詰め綿（中綿素材）を使用していた下記の用途に、詰め綿（中綿素材）として適用できる。
（１）寝具
寝具において、袋状にした布の中に中綿として充填される。寝具は、たとえば、日本式寝具として使用される、寝るときに上に掛ける掛ふとん、寝るときに体の下に敷く敷ふとんなどや、ベッドで使用される上掛け（キルト）などや、寝袋、枕などである。たとえば、掛けふとんやキルトにおいて、肌側と外側の布地の間に中綿として充填される。また、座るときに敷く座布団などにも適用できる。

（２）衣料
ダウンジャケットなどの断熱効果の高い空気層を形成した衣料において、表地と裏地の間に詰め綿を充填して、断熱及び保温の効果を高める。必要に応じて、キルティング構造などが形成される。

（３）ぬいぐるみなどの玩具
たとえばぬいぐるみの場合、動物などの形に縫った袋に詰め綿として充填される。

（４）家具（いす、ソファなど）
家具の体と接触する箇所に詰め綿として充填される。

（５）資材用途

人工羽毛は、撚りの入っていない繊維の束がポリエステル繊維などの合繊原料である場合、木綿綿などに比べて、ケアが簡単になるという特徴がある。たとえば、家庭で洗濯が可能になる。また、撚りの入っていない繊維の束が、羊毛などの動物の毛である場合に比べて、清潔を保てるという特徴がある。また、羽毛の代用となるので、動物愛護にもなる。さらに、鳥インフルエンザ等の原因により家禽類が減少していることからも、安定供給できる素材として有効なものである。

図１と図２に示した人工羽毛は、手作業により製造できる。この場合、撚りの入っていない繊維の束２を所定の長さ（たとえば２０ｍｍ）に切断する。そして、所定長の各々の繊維の束２を所定位置で糸で縛って結合部材４とする。

人工羽毛を大量生産する場合は、自動的に人工羽毛を製造する装置を用いる。図３は、１つの実施の形態の人工羽毛製造装置を示す。上方に配置されたボビン１０に巻かれている撚りの入ってない繊維の束（粗糸、フィラメントなど）１２を引き出し、フィードプーリー１４、中空スピンドル２０およびデリベリーローラー２６を通す。繊維の束１２は、上下に配置されているフィードプーリー１４とデリベリーローラー２６の間でたるみなく保持される。フィードプーリー１４とデリベリーローラー２６は、同期して、間欠回転運動（すなわち周期的な停止と回転）を繰り返す。これにより、回転時には、繊維の束１２は、所定の長さ、下方向に送られ、その後、所定時間停止される。一方、中空スピンドル２０の外側には、ボビン１６に巻かれた熱融着糸１８が配置されていて、熱融着糸１８は、ボビン１６から引き出されて、中空スピンドル２０の中を上側から下に通される。したがって、中空スピンドル２０の中に繊維の束１２と熱融着糸１８がともに通る。中空スピンドル２０は、駆動モーター２２によりベルトを介して連続的に回転される。フィードプーリー１４とデリベリーローラー２６が停止しているときは、熱融着糸１８は、繊維の束１２に、中空スピンドル２０の入り口近傍の巻付け位置で繊維の束１２に多重に巻き付けられる。このカバーリング（巻き付け）において、熱融着糸１８により周りから強く繊維の束１２に圧力が加えられるので、繊維の束１２は、隙間や緩みが小さくなり、巻き付け位置で断面が小さくなって、１つにまとめて束ねられる。また、フィードプーリー１４とデリベリーローラー２６が回転している間は、繊維の束１２は、熱融着糸１８を巻きつけられつつ下方向に進む。中空スピンドル２０の下方には熱ヒーター２４が配置され、デリベリーローラー２６の下方にはカッター２８が配置されている。フィードプーリー１４とデリベリーローラー２６が停止しているときに、熱ヒーター２４は、繊維の束１２上の多重巻き付け部分で熱融着糸１８を加熱して、繊維の束１２に固着させる。これにより、固着された熱融着糸は上述の結合部材４となる。また、カッター２８は、繊維の束１２を、融着糸１８を固着していない部分で適度の長さに切断する。切断された繊維の束１２は、図１に示された人工羽毛である。得られた人工羽毛は下に落ちていく。制御装置３０は、フィードプーリー１４とデリベリーローラー２６の間欠回転運動、熱ヒーター２４の加熱およびカッター２８の切断を制御する。

以上に説明したように、人工羽毛の製造において、撚りが入っていない繊維の束を、同期して間欠回転運動を行う第１のローラ対と第２のローラ対の間にたるみなく保持し、第１のローラ対と第２のローラ対の間において、第１と第２のローラ対が停止しているときに、糸を前記繊維の束に多重に巻き付ける。そして、この糸を多重巻き付け部分で繊維の束に固着し、次に、第２のローラ対を通った繊維の束を、熱融着糸を固着していない部分で切断する。具体的には、撚りが入っていない繊維の束１２を、同期して間欠回転運動を行う第１のローラ対であるフィードプーリー１４と第２のローラ対であるデリベリーローラー２６の間にたるみなく保持し、連続回転が可能な中空スピンドル２０を第１のローラ対１４と第２のローラ対２６の間に配置し、その中空部に、繊維の束１２及び熱融着糸１８を通す。そして、第１と第２のローラ対１４，２６が停止しているときに、連続的回転により熱融着糸１８を繊維の束１２に多重に巻き付ける。第２のローラ対２６を通った繊維の束１２と熱融着糸１８に対して、熱融着糸１８を前記多重巻き付け部分で加熱して繊維の束１２に固着する。次に、繊維の束１２を、熱融着糸１８が固着されていない部分で切断する。切断された部分は、撚りの入っていない繊維を結合部材で束ねた人工羽毛となる。こうして、人工羽毛を効率的に製造できる。

また、撚りが入っていない繊維として、シートを使用してもよい。原料繊維を開綿機でほぐし、または、混綿機で配合して、薄いシート（ウェブともいう）を形成する。このシートから細長い、撚りの入っていない繊維の束を作成し、それを用いて人工羽毛を同様に製造する。

Claims (12)

1. 撚りが入っていない繊維の束と、
   この繊維の束に含まれる繊維を相互に結合する結合部材と
   からなる人工羽毛。
2. 前記結合部材は前記繊維の束をまとめて締めていることを特徴とする請求項１に記載の人工羽毛。
3. 前記の結合部材は前記の繊維の束の一部が溶融された部分であることを特徴とする請求項１に記載の人工羽毛。
4. 複数の請求項１〜３のいずれかに記載の人工羽毛からなる詰め綿。
5. 請求項４に記載の詰め綿を含むことを特徴とする寝具。
6. 請求項４に記載の詰め綿を含むことを特徴とする衣料。
7. 請求項４に記載の詰め綿を含むことを特徴とする玩具。
8. 請求項４に記載の詰め綿を含むことを特徴とする家具。
9. 撚りが入っていない繊維の束と、この繊維の束に含まれる繊維を相互に結合する結合部材とからなる人工羽毛を製造する人工羽毛製造装置であって、
   撚りが入っていない繊維の束をその間に通し、間欠回転運動を行う第１のローラ対と、
   第１のローラ対を通った繊維の束をその間を通し、第１のローラ対と同期して間欠回転運動を行う第２のローラ対であって、第１のローラ対と第２のローラ対の間で繊維の束をたるみなく保持する第２のローラ対と、
   第１のローラ対と第２のローラ対の間に配置され、第１と第２のローラ対が停止しているときに、糸を前記繊維の束に多重に巻き付ける巻き付け手段と、
   第２のローラ対を通った前記繊維の束と前記糸に対して、前記糸を前記多重巻き付け部分で前記繊維の束に固着する固着手段と、
   前記繊維の束を、糸を固着していない部分で切断するカッターとからなる
   人工羽毛製造装置。
10. 前記固着手段は、連続的回転が可能な中空スピンドルを備え、前記繊維の束及び第２のボビンから引き出した前記糸をその中空部の中に通し、前記第１と第２のローラ対が停止しているときに、前記連続的回転により前記糸を前記繊維の束に多重に巻き付けることを特徴とする、請求項９に記載された人工羽毛製造装置。
11. 前記糸は熱融着糸であり、前記固着手段は、前記第２のローラ対を通った前記繊維の束と前記熱融着糸に対して、前記熱融着糸を前記多重巻き付け部分で加熱して前記繊維の束に固着する熱ヒーターを備えることを特徴とする請求項９または１０に記載された人工羽毛製造装置。
12. 撚りが入っていない繊維の束と、この繊維の束に含まれる繊維を相互に結合する結合部材とからなる人工羽毛を製造する人工羽毛製造方法であって、
    撚りが入っていない繊維の束を、同期して間欠回転運動を行う第１のローラ対と第２のローラ対の間にたるみなく保持し、
    第１のローラ対と第２のローラ対の間において、第１と第２のローラ対が停止しているときに、糸を前記繊維の束に多重に巻き付け、
    前記糸を前記多重巻き付け部分で前記繊維の束に固着し、
    第２のローラ対を通った前記繊維の束を、熱融着糸を固着していない部分で切断する
    人工羽毛製造方法。

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