JP5805814B2

JP5805814B2 - 回転体型ニードルパンチ装置およびこれを用いた回転体型繊維製品の製造方法とその繊維組成物

Info

Publication number: JP5805814B2
Application number: JP2014056655A
Authority: JP
Inventors: リー，ジェ−ヨル; ユン，ナム−ギュン; ウォン，ヨン−ク; ジュン，ヘ−ヨン; チョン，ジン−ソン; ソン，ボ−ヒュン
Original assignee: Agency for Defence Development
Current assignee: Agency for Defence Development
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: JP2015117459A; KR20150072246A; KR101540025B1

Description

本発明は、ニードルパンチに関するものであって、特に、回転体形状の繊維製品の製造がより効果的に行われる回転体型ニードルパンチ装置およびこれを用いた回転体型繊維製品の製造方法とその繊維組成物に関するものである。

ニードルパンチ工程は、２次元の繊維織物を積層して積み重ねた後、積層された繊維織物の厚さ方向に繰り返し針を貫通させる工程である。繰り返し上下運動を行う針の側面には突起（ｂａｒｂ）が形成されていて、積層された織物のうちの一部繊維を厚さ方向に挿入させることにより、繊維織物の間に層間結合力を付与する方法である。特に、ニードルパンチ工程は、厚い繊維集合体を安価かつ容易に製造できるという利点があって、大量生産工程に適した技術であり、フィルタや断熱材のような繊維製品の製造に主に適用されている。

しかし、ニードルパンチでは、平板形態の繊維製品を製造するためのニードルパンチ工程が実現されるしかなく、このような工程の制約により、回転体形状の繊維製品がニードルパンチで製造されにくいという限界があった。

そこで、このような点に鑑みてなされた本発明は、繊維織物を巻く回転体形状の型枠（ｍｏｌｄ）と、積層された織物を貫通する針の上下運動が型枠（ｍｏｌｄ）の回転に連係されるようにニードルパンチとが構成されることにより、３方向織り（３Ｄｗｅａｖｉｎｇ）または３方向編み（３Ｄｂｒａｉｄｉｎｇ）方式に比べて単純なニードルパンチ方式で回転体形状の繊維製品の製造が可能であり、特に、３方向織り（３Ｄｗｅａｖｉｎｇ）または３方向編み（３Ｄｂｒａｉｄｉｎｇ）方式に比べて構造的にはるかに強固な回転体形状の繊維製品が製造されながらも、工程費用と工程時間が大きく低減される回転体型ニードルパンチ装置およびこれを用いた回転体型繊維製品の製造方法とその繊維組成物を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための、本発明の回転体型ニードルパンチ装置は、中心部に回転軸を含み、回転体の形状を有する型枠と、前記型枠の回転軸を装着可能なチャックと、前記型枠の回転軸を回転させることが可能な回転モータと、前記型枠の側面から繊維織物を連続的に供給するガイドと、前記繊維織物が前記回転する型枠に接触して巻かれる位置でニードルパンチを行う針板とを含むことを特徴とする。

好適には、前記型枠の側面は、直線または曲線の形態で構成される。
好適には、本発明の回転体型ニードルパンチ装置は、前記型枠の外面には緩衝材を付着させ、前記針板の上下運動時、針と前記型枠とが直接衝突して針が損傷しないように構成される。
また好適には、前記緩衝材は、段ボール、スポンジ、ゴム、または発泡スチロールのうちのいずれか１つである。
また好適には、前記チャックは、前記型枠を中心として前方チャックと後方チャックとから構成される。

また好適には、本発明の回転体型ニードルパンチ装置は、前記型枠の回転軸を前記チャックに装着または分離する場合に、前記前方チャックと前記後方チャックとの間の間隔を拡大できるようにチャック移送ベッドを含んで構成される。
また好適には、前記繊維織物を供給する前記ガイドは、前記回転する型枠の全体をすべて均一に巻くことができるように前記型枠の回転体形状に沿って移動するガイド移送ベッドを含んで構成される。

さらに好適には、本発明の回転体型ニードルパンチ装置においては、前記繊維織物が前記型枠に接触して巻かれる位置、またはニードルパンチ工程で前記繊維織物が結束された後の位置に圧着ローラを設け、前記繊維織物が浮くことなく前記型枠に密着するように構成される。
また好適には、本発明の回転体型ニードルパンチ装置は、前記繊維織物がニードルパンチ工程で結束された後の位置に金属探知器を設け、針が折れて前記繊維織物に刺された場合に直ちに検出できるように構成される。

また、上記の目的を達成するための、本発明の回転体型ニードルパンチ装置を用いた回転体型繊維製品の製造方法は、回転体の形状を有する型枠（ｍｏｌｄ）を用意し、前記型枠の回転軸をチャック（ｃｈｕｃｋ）に装着する型枠設置ステップと、前記チャックに装着された前記型枠を回転モータによって回転させるモータ駆動ステップと、前記型枠の側面に設けられたガイドから繊維織物を連続的に供給し、前記回転する型枠に巻く織物供給ステップと、前記回転する型枠に前記繊維織物が接触して巻かれる位置に針板を用意し、前記針板の上下運動でニードルパンチ工程を行うことにより、前記繊維織物の結束が行われる織物結束ステップと、前記ニードルパンチ工程が完了した後、前記チャックから前記型枠の前記回転軸を分離するニードルパンチ工程完了ステップと、前記型枠と繊維集合体とを分離して回転体型繊維集合体を完成する回転体型繊維集合体抽出ステップとが含まれて行われることを特徴とする。

好適には、前記繊維織物は、テープのような形態で細長く供給される。
また好適には、前記繊維織物は、長繊維または短繊維を用いて、織布（ｗｏｖｅｎｆａｂｒｉｃ）、不織布（ｎｏｎｗｏｖｅｎｆａｂｒｉｃ）、編織布（ｋｎｉｔｔｅｄｆａｂｒｉｃ）、多軸縦編み布（ｍｕｌｔｉａｘｉａｌｗａｒｐｋｎｉｔｔｅｄｆａｂｒｉｃ）、一方向配列布（ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｎｏａｌｆａｂｒｉｃ）、またはウェブ（ｗｅｂ）の形態を有する。

また好適には、前記繊維織物を供給するガイドは、前記回転する型枠の全体をすべて均一に巻くことができるように型枠の回転体形状に沿って移動し、前記繊維織物供給ガイドの移動によって前記針板の位置も共に移動することにより、前記繊維織物が前記型枠に接触して巻かれる位置で常にニードルパンチ工程が行われる。

また好適には、前記繊維織物が結束された前記繊維集合体の厚さを厚く製作するために、前記繊維織物を供給するガイドは、前記回転する型枠の回転体形状に沿って２回以上往復しながらニードルパンチ工程を繰り返し行う。

前記針板が上下運動を行う時、前記繊維織物の内部に前記針が貫通して入ってから再び抜け出るまで前記型枠の回転を一時停止し、前記針が前記繊維織物の外部にある時間の間にのみ前記型枠を回転させる断続的な運動を実施することにより、前記針がニードルパンチ工程中に折れないようにする。

また、上記の目的を達成するための、本発明の繊維組成物は、回転体型ニードルパンチ装置または回転体型ニードルパンチ装置を用いた回転体型繊維製品の製造方法で製造される。

このような本発明は、回転体形状の型枠（ｍｏｌｄ）を用いたニードルパンチで回転体形状の繊維製品が製造されることにより、ニードルパンチが平板形態の繊維製品製造装置から回転体形状の繊維製品製造装置へとその利用性が拡大する効果がある。

また、本発明は、回転体形状の型枠（ｍｏｌｄ）を用いたニードルパンチで回転体形状の繊維製品が製造されることにより、チューブ、ラッパまたは鐘形状のような回転体形状の繊維集合体が安定的かつ容易に製作される効果がある。

さらに、本発明は、ニードルパンチを用いたニードルパンチ工程で回転体形状の繊維製品が製造されることにより、３方向織り（３Ｄｗｅａｖｉｎｇ）または３方向編み（３Ｄｂｒａｉｄｉｎｇ）方式に比べて工程費用と工程時間が大きく低減可能であり、特に、構造的にはるかに強固な回転体形状の繊維製品が製造される効果がある。

図１は、本発明にかかる回転体型繊維製品を製造可能なニードルパンチ装置の構成である。図２は、本発明にかかる回転体型繊維製品を製造可能なニードルパンチ装置の構成である。図３は、本発明にかかる回転体型繊維製品を製造するためのニードルパンチ工程を示したフローチャートである。図４は、本発明にかかる回転体型繊維製品を製造するニードルパンチの作動状態である。図５は、本発明にかかる回転体型繊維製品を製造するニードルパンチの作動状態である。

以下、本発明の実施形態を、添付した例示図面を参照して詳細に説明し、このような実施形態は一例であって、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が様々な形態で実現可能であるので、ここで説明する実施形態に限定されない。

図１は、本実施形態にかかる回転体型繊維製品が製造されるニードルパンチ装置を示す。
図示のように、ニードルパンチ装置には、回転体の形状を有する型枠１と、回転動力を発生させる回転モータ３と、回転軸２を連結または分離する前方／後方チャック４、５（ｃｈｕｃｋ）と、繊維織物６が型枠１に接触して巻かれる位置でニードルパンチを行う針板２１と、繊維織物６を連続供給するガイド２５とが含まれ、これらの底部分に位置してこれらが設けられた基部１０を備える。

前記型枠１は、回転体の形状をなし、かつその中心部に回転軸２が連結される。特に、前記型枠１の側面は、直線または曲線の形態をなすことにより、回転体形状を有する。前記型枠１は、金属フレームで製作される。

前記回転モータ３は、回転軸２を回転させることにより、回転軸２と結合された型枠１を回転させる。

前記前方／後方チャック４、５（ｃｈｕｃｋ）は、型枠１を中心として前方チャック４と後方チャック５とから構成される。そのため、前方チャック４は、型枠１と結合された回転軸２の一端を固定し、後方チャック５は、前記回転軸２の他端を固定する。

前記針板２１は、ニードルパンチ工程時、１分あたり４５回の上下運動が行われるように構成される。特に、前記針板２１は、計６０本の針２０から構成され、繊維織物６を結束させる。

前記ガイド２５は、回転する型枠１の全体をすべて均一に巻くことができるように繊維織物６の供給をガイドする。

図２は、図１のニードルパンチ装置に設けられる付加的な構成要素を示す。
図示のように、前記ニードルパンチ装置には緩衝材７がさらに含まれ、前記緩衝材７は、型枠１の外面に付着することにより、針板２１に備えられた針２０の上下運動時、針２０が型枠１と直接衝突して損傷するのを防止する。このために、前記緩衝材７は、段ボール、スポンジ、ゴム、または発泡スチロール等から構成されるとよい。

前記ニードルパンチ装置にはチャック移送ベッド１１がさらに含まれ、前記チャック移送ベッド１１は、前方チャック４と後方チャック５にそれぞれ結合されることにより、前方チャック４と後方チャック５との形成する間隔が縮小または拡大できる。そのため、前方チャック４と後方チャック５との間隔調節が行われることにより、回転軸２の両端部位を連結または分離する作業がより容易になる。

前記ニードルパンチ装置にはガイド移送ベッド１２がさらに含まれ、前記ガイド移送ベッド１２は、型枠１の回転体形状に沿って移動することにより、供給される繊維織物６が回転する型枠１の全体をすべて均一に巻くことができるようにする。

前記ニードルパンチ装置には一対の圧着ローラ２３がさらに含まれ、前記一対の圧着ローラ２３は、繊維織物６が型枠１に接触して巻かれる位置と、繊維織物６が型枠１に結束された後の位置とに設けられることにより、繊維織物６が浮くことなく型枠１に強固に密着できるようにする。

前記ニードルパンチ装置には金属探知器２４がさらに含まれ、前記金属探知器２４は、ニードルパンチ工程時、針２０が折れて繊維織物６に刺された場合に直ちに検出することができる。

特に、本発明のニードルパンチ装置は、回転体型ニードルパンチ装置の構成にその特徴があり、これを実現するための前後方チャック４、５、ガイド２５、針２０、針板２１、チャック移送ベッド１１、ガイド移送ベッド１２、圧着ローラ２３、金属探知器２４は、ニードルパンチ装置の仕様や種類によってその形状や組立形態が異なるだけで、それぞれ固有の機能が維持されることにより、各構成要素の具体的な構造や形状の例示に制限されない。

図３は、本実施形態にかかる回転体型繊維製品を製造するためのニードルパンチ工程を示す。
Ｓ１０はニードルパンチを行うための型枠設置ステップであり、これは、回転体の形状を有する型枠（ｍｏｌｄ）を用意し、型枠（ｍｏｌｄ）に回転軸を連結した後、回転軸を前後方チャック（ｃｈｕｃｋ）に装着することによって完了する。

Ｓ２０は型枠を回転させるモータ駆動ステップであり、これは、型枠（ｍｏｌｄ）と回転軸および前後方チャック（ｃｈｕｃｋ）の連結を確認後、モータを駆動することによって完了する。

Ｓ３０は繊維織物を供給する織物供給ステップであり、これは、型枠の側面に設けられたガイドから繊維織物を連続的に供給して回転する型枠に巻くことによって完了する。繊維織物は、長繊維または短繊維を用いて、織布（ｗｏｖｅｎｆａｂｒｉｃ）、不織布（ｎｏｎｗｏｖｅｎｆａｂｒｉｃ）、編織布（ｋｎｉｔｔｅｄｆａｂｒｉｃ）、多軸縦編み布（ｍｕｌｔｉａｘｉａｌｗａｒｐｋｎｉｔｔｅｄｆａｂｒｉｃ）、一方向配列布（ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｎｏａｌｆａｂｒｉｃ）、またはウェブ（ｗｅｂ）の形態を有することができ、繊維織物は、テープのような形態で細長く供給される。

特に、繊維織物がガイドに供給されると、ガイドは、回転する型枠の回転体形状に沿って移動することにより、型枠の全体をすべて均一に巻くことができる。また、針板の位置も、繊維織物供給ガイドの移動によって共に移動することにより、繊維織物が前記型枠に接触して巻かれる位置で常にニードルパンチ工程が実施できる。

Ｓ４０はニードルパンチ工程の実施による織物結束ステップであり、これは、回転する型枠に繊維織物が接触して巻かれる位置に針板（ｎｅｅｄｌｅｂｏａｒｄ）を用意し、繊維織物の結束が行われるように針板の上下運動でニードルパンチ工程を行うことによって完了する。

この時、回転する型枠の回転体形状に沿って巻かれる繊維織物は、繊維織物を供給するガイドが回転する型枠の回転体形状に沿って２回以上往復することにより、繊維織物が結束された繊維集合体の厚さが厚く製作できる。

特に、針板が上下運動を行う時、繊維織物の内部に針が貫通して入ってから再び抜け出るまで型枠の回転を一時停止し、針が繊維織物の外部にある時間の間にのみ型枠を回転させる断続的な運動を実施することにより、針がニードルパンチ工程中に折れることなくニードルパンチ工程が実施できる。

Ｓ５０は回転体型繊維集合体が完成したニードルパンチ工程完了ステップであり、これは、ニードルパンチ工程が完了した後、チャックから型枠の回転軸を分離することによって完了する。

Ｓ６０は回転体型繊維集合体抽出ステップであり、これは、型枠と繊維集合体とを分離することによって完了する。

また、図４および図５は、本発明にかかる回転体型繊維製品を製造するニードルパンチの作動状態を示す。
図示のように、ラッパのような回転体形状を有する型枠１を金属フレームで製作した後、前記型枠１の外面にゴムで製作された緩衝材７を付着させる。そして、前記型枠１の回転軸２をチャック４、５に装着する。
これにより、Ｓ１０の型枠設置ステップが行われる。

前記チャック４、５は、前記型枠１の前記回転軸２を支持し、前記回転軸２の回転がスムーズに行われるようにする役割を果たす。そして、前記チャック４、５に装着された前記型枠１の前記回転軸２を回転モータ３に連結して回転（ａ）させる。
これにより、Ｓ２０のモータ駆動ステップが行われる。

そして、前記回転する型枠１の側面に設けられたガイド２５から幅１０ｃｍの不織布繊維織物６を連続的に供給（ｂ）し、回転する型枠１に巻く。
これにより、Ｓ３０の織物供給ステップが行われる。

そして、前記回転する型枠１に前記繊維織物６が接触して巻かれる位置に計６０本の針２０を有する針板２１を用意した後、前記針板２１を１分あたり４５回の上下運動（ｃ）でニードルパンチ工程を行うことにより、前記繊維織物６を結束させる。

特に、繊維織物６を供給するガイド２５は、前記回転する型枠１の全体をすべて均一に巻くことができるように型枠１の回転体形状に沿って移動する。すると、繊維織物供給ガイド２５の移動によって針板２１の位置も共に移動することにより、繊維織物６が型枠１に接触して巻かれる位置で常にニードルパンチ工程が実施できる。

また、針板２１が上下運動を行う時、繊維織物６の内部に針２０が貫通して入ってから再び抜け出るまで型枠１の回転を一時停止し、針２０が繊維織物６の外部にある時間の間にのみ型枠１を回転させる断続的な運動を実施することにより、針２０がニードルパンチ工程中に折れなくなる。
これにより、Ｓ４０の織物結束ステップが行われる。

そして、繊維織物６を供給するガイド２５が、回転する型枠１の回転体形状に沿って２回または３回往復しながらニードルパンチ工程を繰り返し行った後、前後方チャック４、５から型枠１の回転軸２を分離する。
これにより、Ｓ５０のニードルパンチ工程完了ステップが行われる。

そして、再び前記型枠１と繊維集合体とを分離して回転体型繊維集合体を完成する。これにより、Ｓ６０の回転体型繊維集合体抽出ステップが行われる。

前述のように、本実施形態にかかるニードルパンチ装置には、繊維織物を巻く回転体形状の型枠１（ｍｏｌｄ）と、積層された織物を貫通する針２０の上下運動が型枠１（ｍｏｌｄ）の回転に連係されるようにニードルパンチとが構成され、これを用いた回転体型繊維製品の製造方法とその繊維組成物は、３方向織り（３Ｄｗｅａｖｉｎｇ）または３方向編み（３Ｄｂｒａｉｄｉｎｇ）方式に比べて単純なニードルパンチ方式で回転体形状の繊維製品の製造が可能であり、特に、３方向織り（３Ｄｗｅａｖｉｎｇ）または３方向編み（３Ｄｂｒａｉｄｉｎｇ）方式に比べて構造的にはるかに強固な回転体形状の繊維製品が製造されながらも、工程費用と工程時間が大きく低減される。

１：型枠（ｍｏｌｄ）
２：回転軸
３：回転モータ
４：前方チャック（ｃｈｕｃｋ）
５：後方チャック（ｃｈｕｃｋ）
６：繊維織物
７：緩衝材
１０：基部
１１：チャック移送ベッド
１２：ガイド移送ベッド
２０：針
２１：針板
２３：圧着ローラ
２４：金属探知器
２５：ガイド

Claims

中心部に回転軸を含み、回転体の形状を有する型枠と、
前記型枠の回転軸を装着可能なチャックと、
前記型枠の回転軸を回転させることが可能な回転モータと、
前記型枠の側面から繊維織物を連続的に供給するガイドと、
前記繊維織物が前記回転する型枠に接触して巻かれる位置でニードルパンチを行う針板と
を含み、
前記チャックは、前記型枠を中心として前方チャックと後方チャックとから構成され、
前記型枠の回転軸を前記チャックに装着または分離する場合には、前記前方チャックと前記後方チャックとの間の間隔を拡大できるようにチャック移送ベッドを含んで構成されることを特徴とする回転体型ニードルパンチ装置。
前記型枠の側面は、直線または曲線の形態で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転体型ニードルパンチ装置。
前記型枠の外面には緩衝材を付着させ、前記針板の上下運動時、針と前記型枠とが直接衝突して針が損傷しないように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転体型ニードルパンチ装置。
前記緩衝材は、段ボール、スポンジ、ゴム、または発泡スチロールのうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項３に記載の回転体型ニードルパンチ装置。
前記繊維織物を供給する前記ガイドは、前記回転する型枠の全体をすべて均一に巻くことができるように前記型枠の回転体形状に沿って移動するガイド移送ベッドを含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転体型ニードルパンチ装置。
前記繊維織物が前記型枠に接触して巻かれる位置、またはニードルパンチ工程で前記繊維織物が結束された後の位置に圧着ローラを設け、前記繊維織物が浮くことなく前記型枠に密着するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転体型ニードルパンチ装置。
前記繊維織物がニードルパンチ工程で結束された後の位置に金属探知器を設け、針が折れて前記繊維織物に刺された場合に直ちに検出できるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の回転体型ニードルパンチ装置。
回転体の形状を有する型枠（ｍｏｌｄ）を用意し、前記型枠の回転軸をチャック（ｃｈｕｃｋ）に装着する型枠設置ステップと、
前記チャックに装着された前記型枠を回転モータによって回転させるモータ駆動ステップと、
前記型枠の側面に設けられたガイドから繊維織物を連続的に供給し、前記回転する型枠に巻く織物供給ステップと、
前記回転する型枠に前記繊維織物が接触して巻かれる位置に針板を用意し、前記針板の上下運動でニードルパンチ工程を行うことにより、前記繊維織物の結束が行われる織物結束ステップと、
前記ニードルパンチ工程が完了した後、前記チャックから前記型枠の前記回転軸を分離するニードルパンチ工程完了ステップと、
前記型枠と繊維集合体とを分離して回転体型繊維集合体を完成する回転体型繊維集合体抽出ステップと
を含み、
前記繊維織物が結束された前記繊維集合体の厚さを厚く製作するために、前記繊維織物を供給するガイドは、前記回転する型枠の回転体形状に沿って２回以上往復しながらニードルパンチ工程を繰り返し行うことを特徴とする回転体型ニードルパンチ装置を用いた回転体型繊維製品の製造方法。
前記繊維織物は、テープのような形態で細長く供給されることを特徴とする請求項８に記載の回転体型ニードルパンチ装置を用いた回転体型繊維製品の製造方法。
前記繊維織物は、長繊維または短繊維を用いて、織布（ｗｏｖｅｎｆａｂｒｉｃ）、不織布（ｎｏｎｗｏｖｅｎｆａｂｒｉｃ）、編織布（ｋｎｉｔｔｅｄｆａｂｒｉｃ）、多軸縦編み布（ｍｕｌｔｉａｘｉａｌｗａｒｐｋｎｉｔｔｅｄｆａｂｒｉｃ）、一方向配列布（ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｎｏａｌｆａｂｒｉｃ）、またはウェブ（ｗｅｂ）の形態を有することを特徴とする請求項８に記載の回転体型ニードルパンチ装置を用いた回転体型繊維製品の製造方法。
前記繊維織物を供給するガイドは、前記回転する型枠の全体をすべて均一に巻くことができるように型枠の回転体形状に沿って移動し、前記繊維織物供給ガイドの移動によって前記針板の位置も共に移動することにより、前記繊維織物が前記型枠に接触して巻かれる位置で常にニードルパンチ工程が行われることを特徴とする請求項８に記載の回転体型ニードルパンチ装置を用いた回転体型繊維製品の製造方法。
前記針板が上下運動を行う時、前記繊維織物の内部に前記針が貫通して入ってから再び抜け出るまで前記型枠の回転を一時停止し、前記針が前記繊維織物の外部にある時間の間にのみ前記型枠を回転させる断続的な運動を実施することにより、前記針がニードルパンチ工程中に折れないようにすることを特徴とする請求項８に記載の回転体型ニードルパンチ装置を用いた回転体型繊維製品の製造方法。