JP5905896B2 - 繊維製品の繊維束を解繊する装置 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は，ｎ個の互いに付着している，有限の長さを有する単繊維（ｎ＝２，３，４，…）からなる繊維製品の繊維束を，機械的に，ｎ個より少ない単繊維を有する繊維束から単繊維まで離解するための装置に関する。

繊維原料の処理においては，一定の処理工程以降，その繊維原料がとりわけ単繊維として，又は，細い若しくはより細かい残繊維束として得られることが重要である。

しかしながら，出発材料には，繊維原料が，しばしば繊維束の形でしか存在せず，あるいは出発材料に多数の繊維束が含まれている。この繊維束は，一方では，それ自体から単繊維を生産するための，長さが３mmから１００mmまでの長さの範囲にある裁断繊維束，工業的に分離された天然繊維又は繊維製品であってもよく，当該繊維製品は，マルチフィラメント糸又はステープルファイバー糸をベースとした織物，不織布及び編物などである。

このような，束を解繊するプロセスには，現在，材料に特有に，様々な異なる機構が採用される。この機構は，通常，開綿機，切断装置，クレンプル機又はカード機である。上記機構では，その装置は非常に高価であり，特定の繊維束含有材料にのみ用いられ，ときには，繊維の短縮，機械的損傷又は小さい繊維束離解効果という不利益を伴う。多くの場合，充分な効果のためには，材料が，次々に複数の装置を通り過ぎる必要がある。開綿機，クレンプル機及びカード機は，長さ約３０mm〜１００mmの繊維束の場合，その繊維束が縮れている場合に限り作用しうる。切断装置は，不織布，織物及び編物の断片に採用される。３mmから１２mmまでの通常の束の長さの細断繊維束又は一般に，縮れていない平滑な繊維束では，繊維束の効率のよい解繊あるいは離解のための装置は知られていない。

天然繊維束は，コーミングプロセスにより，特別な機械において細くされるか又は化学的に分離される必要がある。
上記手段の欠点は：
−高い技術的労力及び高いエネルギー消費
−材料の使用に関する限られた普遍性
−高い機械的損傷及び特に切断装置における，繊維の激しい短縮
−平滑な繊維束及びすべての短繊維束に使用不可能であることである。

すべての上記機械的処理の特徴は，ほぐすべき材料が，装備されたローラのピン又は歯により処理され，その際，様々なローラが反対方向にすき取り又は，１つのローラが，固定した材料クランプ部分から材料をちぎり取ることである。

織物を糸の構成要素に分解するための方法及び装置であって，このような，束を離解する効果を時々偶然の副作用として収め得る方法あるいは装置は，DE19900770A1による方法及び装置のみが知られている。DE19900770A1に説明されている装置は，繊維製品のリサイクルの分野でのみ用いられ，さらに，この分野において，特別に，平らな織物部分を糸の要素に変換することのみに用いられうる。出発材料として織物のみが用いられ，ここで説明された装置の主目的は，織物内に存在する，織物接合において規定された，経糸と緯糸との間の直角の糸の交差及び編みを，その経糸と緯糸とを回収するために破壊することである。DE19900770A1によれば，フィラメント糸からなる織物では，同時にフィラメント糸部分が単繊維まで解繊されることはほとんどない。この解繊は，まれに起こる，偶然の付随現象ではあっても，かかる効果の経済的利用には不充分である。説明された装置を使用するのみでは単繊維まで離解するには不充分である。単繊維まで離解するためには，DE19900770A1の請求項９による追加の後続の機械的プロセス段階を用いる必要がある。

よって，本発明の課題は，単繊維，より細い繊維束又は単繊維とより細い繊維束との混合物を生産するために，普遍的に用いられ得る装置により，繊維束をとりわけ傷めないように長手方向に離解することである。本発明では，この課題の解決は，例えば図１に示されたような，修正を加えたミルにより行われ，当該修正を加えたミルでは，説明された当該装置が，DE19900770A1による装置と違って，繊維束を長手方向に離解する効果が設計上の変更により顕著に向上し，同時に材料を傷めないことが保証されていることにより，追加の後続プロセスなしに，材料を傷めずに，繊維束から単繊維を生産でき，これは，従来技術に比べて新規な発明である。

本発明は，以下に模式的に，図１及び図２において単純化した断面図に基づき詳細に説明される。１mmから２００mmまでの長さの繊維束を有する繊維製品の出発材料は，バッチ式で又は連続的に材料貯蔵庫３に導入される。供給される材料量は，材料の種類と，プロペラ状の打叩部あるいは打叩装置１を組み合わせたミル室２の構造上の設計とに依存している。上記打叩装置１は，好ましくは，駆動軸８上に，複数並ぶプロペラ状の同一形状の打叩部７を有する。

材料を傷めないこと及び高い束離解効果に重要なことは，切断することなく作用する打叩装置と，回転する打叩部が通らない，空間の少なくとも１０％を占めるデッドスペースの容量との組み合わせである。ここで示されていない駆動ユニットは，上記打叩装置１を，通常，一定の，少なくとも２００rpmの，好ましくは，材料に応じて設定できる回転数で動かす。

材料の連続的な供給では，時間で制御されている蓋機構６を経由して，処理される材料投入量が，重力を利用して一定の間隔でミル室に送り込まれ，この送り込みの前に，毎回，先行する材料投入量が処理室から材料出口４及び時間で制御されている蓋機構５を通過して排出される。材料を運び入れるあるいは運び出す蓋は，穴の開いたように又はふるい底として形成されていてもよい。

回転する打叩部の区域を経由して重力又は圧搾空気により移動した繊維材料は，打叩して処理される。その繊維が付着，凝集及び／又は撚り又は繊維製品の平面に組み入れることにより結合する供給された繊維束は，打叩により離解され単繊維のより少ない繊維束から単繊維まで離解され，よって，単独のランダム繊維及び直径のより小さい複数の束からなる塊が，材料に特有なものとして定められた一定の処理時間の終了後，開口可能な出口部５を有する取出領域４を経由して搬出されうる。

ミル室の内壁は，材料により異なった凸凹があるように形成されていてもよく，あるいは，デッドスペースに突き出る阻流部が備えられていてもよい。材料を傷めない処理のために，上記打叩部は，力のピークを，例えば当該力の影響下で，回転の反対方向に傾き，従って，一旦材料の偶然の蓄積のためのデッドスペースの容量を空け，その後，原位置に跳ね返りないし揺り戻ることにより，減少させることが必要である。

図２には，一例として，弾力性のある，揺り戻る打叩部の構成を介して，負荷に制御されるデッドスペースの容量を実現する２つの原理的な構造が示されている。図２の第１の図面は，２つの部分からなる打叩部７を示し，当該打叩部が駆動軸８により矢印方向ｃに回転する。圧縮バネ機構は，さらに，遠心力の方向に作用しミル室の内壁への間隔ａを保証する。

材料の偶然の蓄積による負荷がピークに達した場合，打叩部の上部は，回転の反対方向に傾き，よって，ミル室の内壁への間隔を値ｂまで増やし，よって，材料に影響を及ぼす機械的負荷ピークを減少させるための追加の局所的なデッドスペースの容量が短時間解放される。負荷ピークの後，上記打叩部は再び原位置に戻る。折りたたみ式の打叩部の充分な重量と，高い接線速度とが確保される場合，スプリング部９を省いて遠心力のみで復元力を保証することもできる。

他の２つの図面は，分かれていない処理翼状部の２つの原理を示し，当該処理翼状部は，負荷がピークに達した場合に回転の反対方向に材料の大き過ぎる蓄積を一旦避けることができると共に，負荷を減少させる追加のデッドスペースの容量を処理室内に空けるために，弾力性があるように構成されている。

繊維束を離解する処理の後，材料は，材料排出口４（図１）を経由して処理室から排出される。そのために，時間により制御して，材料の排出蓋５が一旦開けられる。その際，上記打叩翼状部は回転し続け，材料の回転により材料を排出することを保証する排出力を発生させる。材料の排出は，貯蔵庫又はフランジに，圧搾空気により吸引する材料搬送導管により行われうる。

処理に用いられる材料は，通常，乾燥した状態であるが，５０％までの水分量を含んでいてもよい。繊維の摩擦及び滑りの特質を向上させる又は繊維の静電気電荷を減少させるために，その繊維は適した調製により前処理されてもよい。

経済的に利用可能な繊維束を離解する効果を達成するために，上記装置はそれぞれの材料に適した技術の範囲において作用する必要がある。ここで，同時に材料をとりわけ傷めないように処理しなければならず，このような処理のために，材料は，できるだけ長手方向にのみ離解され，かつ，横にちぎれず，擦り切れず，折れず又は繊維原料が機械的に損なわれてその引張り強さ又は縦弾性係数が減少するようなことがないようにする。このために，予備実験により，処理投入量，処理時間及び装置の機械的設計に応じて，材料量の処理パラメーターの最適の範囲を求める必要がある。

様々な材料あるいは所与の材料の変化に対応可能であることを保証するために，上記装置は，好ましくは，以下の特徴を有すべきである：
‐ 束を離解する処理時間の選択ができる断続的なバッチ式運転，
‐ 打叩部の回転数の選択ができること，
‐ 取り替え可能な打叩部の形状によりミル室に対応するデッドスペースの容量を設定できること，
‐ 材料処理しながら，負荷に応じて追加のデッドスペースを空けること，
‐ 一旦追加のデッドスペースの容量を空けるための，種々の負荷感度を有する取り替え可能な打叩ローター，
‐ 凹凸形状及び追加の，デッドスペースの領域に突き出る阻流部に関するミル室における可変で交換可能な内張り。

上記装置は，短繊維と，縮れた及び縮れていないステープルファイバーと，例えば，亜麻，麻及びイラクサのような天然の繊維束構造を有する天然繊維と，不織布，織物，編物，ロープ及びベルトの断片との範囲からの広範囲の多様な繊維束製品を，とりわけ繊維の長さの短縮と特有の機械的値の低下とに関して，繊維を傷めずに，繊維製品の加工業の範囲内の様々な使用又は繊維強化合成樹脂，ゴム及びエラストマーにおける使用のための，束がより少なく単繊維をより多く含んだ原料に，加工するのに適している。

本発明の装置は，実施例１から３が示すように，とりわけ異なる，繊維束を含んだ，繊維製品の材料の離解に用いられうる。

実施例１
４０mmに切断された，太さ３３６texのパラアラミドフィラメント糸２５０ｇが，図１による装置において穴径５mmのふるい底を用いて１５秒処理された。４×８の打叩部が並んで備えられたローターは１０００rpmで回転した。とりわけ繊維を傷めない翼部の変形例として図２に示された，２つの部分に分けられた，折りたたみ式の形が用いられ，高い接線速度のため，追加の揺り戻すスプリング部を省くことができた。デッドスペースの容量は４０％を占めた。結果として，単繊維と離解した繊維束とからなるランダム繊維が得られ，当該単繊維及び離解した繊維束から，その後，カード処理したニードルフェルトの製造において，未処理フィラメント糸の部分に比べてより均質なフェルト生地を製造することができた。材料貯蔵庫を充填した後，材料供給のために供給蓋が２秒開かれ，処理工程の完了後，処理室から，圧搾空気で吸引する配管に完全に排出するために材料排出蓋が同様に２秒開かれる。

実施例２
嵩密度２００kg／m³のバルク材料として，長さが５０mmであり，個々の重量が０．００５３７ｇである玄武岩繊維束を用意した。この材料は，３００ｇのバッチで，図１による装置により，穴径５mmのふるい底を用いて，１２秒処理された。実施例１と違って，この場合，翼部の数を減らしたことにより，デッドスペースの容量は６０％に設定された。翼部の回転数として，７５０rpmが用いられた。結果として，単繊維と離解した繊維束とからなる，嵩密度２６kg／m³のランダム繊維が得られた。この材料のほぐしは，繊維束を離解束及び単繊維に長手方向に離解させた結果であった。

実施例３
平面が約１６cm²から２５cm²までであり，辺の最大長さが８cmより小さく，単位面積当たりの重さが６５０g／m²である，ガラス糸システムを用いて縫い合わせたカーボンＵＤの束部分３００gが，図１による装置により翼部の回転数１２００rpmで６秒処理された。図２による折りたたみ式翼部も使用し，追加の揺り戻し部の使用を省いた。デッドスペースの容量は５０％に設計した。繊維束に係る解繊効果を向上させるために，ミル室の内周において，打叩部の回転軸と平行に，互いに等間隔に配置された４つの，広さ５mmの，デッドスペースに突き出る阻流部が備えられた。この阻流部は立方体状であり，その長さはミル室の幅と一致した。結果として，縫い糸の糸部分及び糸の繊維部分が混ぜ合わされた，個々のカーボンファイバーと種々の数の単繊維からなるカーボンファイバー束とからなるランダムな混合物が得られた。

なし

１ 打叩装置
２ ミル室
３ 材料の貯蔵庫
４ 材料の排出口／取り出しの領域
５ 蓋機構 材料の排出口／排出蓋
６ 蓋機構 材料供給部
７ 打叩部
８ 駆動軸
９ 圧縮バネ機構
ａ ミル室の内壁への間隔
ｂ ミル室の内壁に対して増加した間隔
ｃ 回転方向

Claims (6)

1. ｎ個（ｎ≧２）の単繊維からなる有限の長さを有する繊維製品の繊維束を，ｎ個より少ない単繊維を有する繊維束及び／又は単繊維に，機械的に離解する解繊装置であって，
   前記解繊装置はミル室を備え，
   該ミル室は，外部から閉ざされており，内部において一つ又は複数の打叩部が該ミル室の内壁から間隔を開けて回転すると共に，前記打叩部が通らない，前記ミル室の容量の少なくとも１０％の容量を有する１つ又は複数のデッドスペースを有し，該デッドスペースは，少なくとも前記打叩部の先端が通る円軌道と前記ミル室の内壁間に全周に亘り形成され，前記ミル室内で前記打叩部が，切断することなく負荷ピークを減少させ，且つ，材料に応じて適応可能であるが少なくとも２００rpmに達する回転速度で動作し，材料が種々の量に調整可能なように，バッチ式で投入され，調整可能な時間処理され，その後，前記ミル室から再び排出され，
   前記解繊装置は更に回転する打叩装置を備え，
   該打叩装置には，繊維製品を，繊維状の構成要素に解繊するための，駆動軸上に軸方向に並んで配置された一つ又は複数のプロペラ状の前記打叩部が備えられた解繊装置において，
   上記打叩部が，材料を傷めないように処理するために，弾性回復性があるか又は，折りたたまれるように構成され，その打叩部により処理中に一時的に散発的に起こる材料の蓄積を回避することができると共に，材料を損なう負荷ピークを低減する追加のデッドスペースの容量が開放可能であることを特徴とする解繊装置。
2. 時間間隔で制御される蓋装置を経由して，上記ミル室を１回分満たす材料の充填が，装置の貯蔵室において連続的に行われ，同様に，材料排出が，時間間隔で制御される材料排出蓋を経由して行われることを特徴とする請求項１記載の解繊装置。
3. 材料の供給及び搬出を制限する蓋に，穴が開けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の解繊装置。
4. 材料の排出が，圧搾空気で吸引する配管で行われることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の解繊装置。
5. 充填時間間隔，処理時間間隔及び材料排出間隔が，自由に調整可能であることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の解繊装置。
6. 前記ミル室の内壁が，種々の壁の凸凹を配置可能なように構成されることができるか又は，交換可能にデッドスペースに突出して，かつ，切断することなく作用する補助部材を選択的に備えることができることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の解繊装置。
   

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