JP7356194B1 - 繊維マット製造機及び繊維マットの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
既存の繊維マットは、一般に同種の原料配合及び加工方式を使用して加工されるため、同一の繊維マットは、同一の通気性や支持性などの性質パラメータを有することしかできない。
同一の繊維マットに単一の性質パラメータしかないと、繊維マットは、一つのタイプのユーザのニーズしか満たすことができない。
異なるユーザのニーズを満たしたい場合には、性質パラメータが異なる複数タイプの製品をそれぞれ生産する必要がある。
前記乾燥機の出力端は、前記搬送スクリューの入力端に接続され、
前記搬送スクリューの出力端は、前記糸噴出アセンブリの入力端に接続され、
前記搬送スクリューは、複数の加熱区間を含み、
前記糸噴出アセンブリは、糸噴出金型、割当て板、糸噴出板を含み、
前記糸噴出金型は、前記割当て板に密着され、前記割当て板は、前記糸噴出板に密着され、
前記糸噴出金型には、複数の糸噴出通路が設けられ、
前記割当て板には、前記糸噴出通路に対する数の割当て領域があり、
前記割当て領域には、複数の割当て孔が設けられ、各前記割当て領域における割当て孔の前記割当て板孔径及びピッチは異なり、
前記糸噴出板は、複数の糸噴出領域に分けられ、任意の1つの前記糸噴出領域の状態は中実又は中空であり、
前記水タンクは、冷却水を貯蔵するためのものであり、
前記搬送ローラは、前記水タンクの冷却水に完全に没入されるように前記水タンクに設けられ、
前記糸噴出アセンブリは、前記水タンクの外部に位置し、
前記散水板は、前記糸噴出アセンブリと前記搬送ローラとの間に斜めに設置され、前記散水板の第一端は、前記搬送ローラの水面に近い一端に接触し、前記散水板の第二端は、前記糸噴出アセンブリに向いて延伸し、前記散水板の散水斜面は、前記糸噴出アセンブリの糸噴出面に向いており、
前記散水板は、貯水室及び散水斜面を含み、
前記散水板の散水斜面は、前記搬送ローラに近い方向に沿って順に接続される第1斜面、第2斜面及び第3斜面を含み、
前記貯水室は、前記散水板の第二端に接続され、前記貯水室には、散水孔が設けられており、
前記貯水室は、冷却水を貯蔵し、前記冷却水を前記散水孔から前記散水斜面を通させて前記水タンクに落ちさせるためのものであり、
前記水タンクには、複数のガイドローラが設けられ、前記水タンクの外部には、冷却後の繊維層を、前記搬送ローラを経由させて前記水タンクから引き出すための牽引ローラが設けられており、
前記複数の前記ガイドローラは、前記繊維層が前記搬送ローラの水面から遠い一端から前記牽引ローラへ移動する方向に沿って順に排列されている。
常温条件で、原料を混合した後に撹拌して混合物を形成するステップと、
真空の方式で、前記混合物を乾燥機に進入させ、前記混合物の材料の種類に応じて前記乾燥機の温度及び乾燥時間を調整するステップと、
乾燥後の前記混合物を搬送スクリューに送り込み、前記搬送スクリューの各加熱区間の温度を調整して、前記混合物を段階的に昇温させて溶融するステップと、
溶融後の前記混合物をろ過するステップと、
ろ過後の前記混合物を糸噴出アセンブリに送り込み、前記混合物が糸噴出アセンブリを通過した後に繊維になり、前記繊維が散水板及び水面上に自然落下し、前記糸噴出アセンブリにおける互いに隣接する糸噴出孔から押し出された繊維が三次元捲縮状に絡み合って繊維層を形成し、前記繊維層が落下して水タンクに進入されるステップと、
前記繊維層を水タンク内の搬送ローラにより冷却水タンクまで牽引し、前記水タンク内で前記繊維層を急速冷却させて硬化させるステップと、
ガイドローラにより水タンク内での繊維層の移動を案内し、牽引ローラにより前記繊維層を水面に引き出して乾燥成形するステップと、
前記繊維層を実際のニーズに応じて裁断し、裁断後に、その生産方向に沿って風乾燥箱内にセットさせて送風乾燥するステップと、
前記繊維層が乾燥された後、製品形状に応じて、金型内で前記繊維層を熱圧定型するステップと、を含む。
本発明では、繊維マットの製造方法を提供し、繊維マット製造機を使用して、原料、層数、繊維密度を任意に組み合わせる繊維層マットを生産することができる。
なお、以下に説明された図面は、本発明で実施される一実施例にすぎず、これらの図面から他の図面を得ることができる。
しかしながら、本発明の実施形態は、多様な形態で実施され、ここで記述した例示に限定されるべきではない。
これらの実施形態により、本発明の実施例がより包括的で完全になり、実施形態の技術的思想が当業者に完全に伝達される。
説明された特徴、構造又は特性は、いずれの適切な方式で1つ以上の実施形態に組み込まれることができる。
以下の説明では、本発明の実施形態を十分に理解させるために、多くの具体的な詳細内容を提供する。
既存の繊維マットは、一般に同種の原料配合及び加工方式を使用して加工されるため、同一の繊維マットは、統一の通気性や支持性などの性質パラメータを有することしかできない。
しかしながら、実際の使用において、異なるユーザは、繊維マットの硬軟度及び通気度に対する要求が異なることができる。
同一の繊維マットに単一の性質パラメータしかないと、繊維マットは、1つのタイプのユーザのニーズしか満たすことができない。
異なるユーザのニーズを満たしたい場合には、性質パラメータが異なる複数タイプの製品をそれぞれ生産する必要がある。
繊維マットの繊維密度は、製品の支持力などの諸性能に直接影響し、本発明の繊維マット製造機によって得られる繊維密度範囲は、製品の原料の種類により左右され、第1繊維層101及び第2繊維層102は、異なる原料を使用することができるため、対応する繊維密度の大きさも異なり、又は、一部の異なる原料は、一部の範囲が重なる密度値を取得することができ、この場合、層ごとに異なる材料を使用することができるが、単一の繊維密度を保証することもできる。
織物層104は、本発明の繊維マット製造機によって得られる繊維マットが使用される際にユーザと直接接触する表層であり、薄い皮膚にやさしい材料で製造され、繊維マットの機能性に影響を与えずに使用するとともに、良好な触り心地を提供することができ、織物層104も実際のニーズに応じて異なる材料に変更して、異なる使用シーンを満たすことができる。
本発明の繊維マット製造機によって得られる繊維マットは、マットレス、枕や座布団などの支持機能を有する製品に適用されることができ、製品の必要に応じて、繊維マットの縦断面形状を任意に設計又は選択することができ、波形、楕円形、長方形以外にも、他の形状であってもよいため、本発明では特に限定しない。
本発明の繊維マット製造機によって得られる繊維マットの繊維の横断面構造を任意に組み合わせることができ、具体的には、第1三次元捲縮繊維が中実であり、第2三次元捲縮繊維が中空であり、又は、第1三次元捲縮繊維が中空であり、第2三次元捲縮繊維が中実であり、又は、第1三次元捲縮繊維が中実であり、第2三次元捲縮繊維も中実であり、又は、第1三次元捲縮繊維が中空であり、第2三次元捲縮繊維も中空であることができる。
一部の実施例において、繊維マットの繊維層の数は、2層より多いことができ(例えば、3層、4層など)、この場合、必要に応じて、繊維層内の三次元捲縮繊維の横断面構造を調整することができ、例えば、繊維マットが第3繊維層103を含む場合、第3繊維層103は、第3三次元捲縮繊維とこの第3三次元捲縮繊維により形成される不規則な空気通路とから構成され、第1三次元捲縮繊維及び第3三次元捲縮繊維の横断面が中実であり、第2三次元捲縮繊維の横断面が中空であることができ、三次元捲縮繊維の横断面が中空でかつ硬い場合、支持力を保証することができ、中実でかつ柔軟である場合、快適さを保証することができ、それにより、繊維マットの通気性を保証するとともに、繊維マットが十分な支持力を有するように保証することができる。
具体的には、この予め設定された厚さ範囲は、2mm~20cmの間であり、第1繊維層101及び第2繊維層102の繊維密度も、予め設定された密度範囲内の任意の値であり得る。
実際の使用過程において、原料を混合した後に、10分~40分撹拌して、混合物を形成する。
実際使用時、乾燥機の乾燥温度区間は、60~130℃であり、乾燥時間区間は、1~5時間である。
原料乾燥ステップにおける温度及び時間は、使用する原料の種類に応じて選択することができる。
搬送スクリューは、5つの加熱領域に分けられ、5つの加熱領域の加熱温度は、搬送スクリューの搬送方向に沿って段階的に漸増し、加熱温度が最も低い加熱領域の加熱温度範囲は、120~200℃であり、加熱温度が最も高い加熱領域の温度範囲は、210~250℃であり、隣接する2つの加熱領域の加熱温度の設定間隔は、10℃~15℃である。
さらに、ろ過層のメッシュ数は、100メッシュであり、加熱後の混合物をろ過することにより、糸噴出アセンブリの孔詰まりを回避し、押出圧力を適度に増加させることができる。
押し出された三次元捲縮繊維は、散水板及び水面上に自然落下し、互いに隣接する孔から押し出された糸同士が絡んで接触し、その後、水タンク内の搬送ローラの牽引により糸絡み層が20℃の水タンクに進入されて、急速冷却により硬化される。
水タンクには、水温を均一かつ一定に保証するための循環装置をさらに設置されることができる。
水タンク外の能動的な牽引ローラの作用により、繊維層が水面に引き出され、冷却水タンク内に、糸絡み層の移動方向に沿ってガイドローラを設置して、水の浮力の過大による引張変形の問題を回避することができる。
実際使用時、熱圧定型の温度区間は、80℃~130℃であり、熱圧定型の時間区間は、5分~30分である。
糸噴出アセンブリ1は、水タンク3の外部に位置し、散水板2は、糸噴出アセンブリ1と搬送ローラ4との間に斜めに設置され、散水板2の第一端は、搬送ローラ4の水面に近い一端に接触し、散水板2の第二端は、糸噴出アセンブリ1に向いて延伸し、散水板2の散水斜面は、糸噴出アセンブリ1の糸噴出面に向いており、繊維層が糸噴出アセンブリ1から押し出された後、散水板2及び水面に垂直に落下し、散水板2における冷却水が一番先に繊維層に接触し、先に繊維層に対して冷却を行うことができる。
ガイドローラ6は、水の浮力の繊維層に対する不均一による変形問題を解決することができる。
具体的には、実際の生産過程において、生産原料の密度は、0.85~1.1kg/m3の間であり、繊維層構造の間隙率が大きいことにより、その全体の密度が水より小さく、上向き浮力の作用を受ける。
従って、自主回転するか又は回転しないガイドローラ6を追加することにより、繊維層に対する上向き浮力の影響を回避することができる。
第1斜面221の作用は、散水孔から出る水の受け取り平面として、散水が第2斜面222上で均一な水流層を形成することを保証することであり、水層の不均一による表面の繊維層の降温速度の差により、凹凸になる問題を回避することができる。
第2斜面222の作用は、繊維を絡み、接着及び接触させることにより、糸噴出アセンブリ1から噴出された繊維を捲縮させて三次元捲縮繊維を形成することであり、第3斜面223の作用は、三次元捲縮繊維間の接触・接着時間を増加させて、三次元捲縮繊維が堅牢に接着されていない状況で早すぎに冷却水に進入されるのを回避することであり、それにより、三次元捲縮繊維間の接点が、接触時間が短すぎる状況で冷却されることによる接着効果が悪いという問題を回避し、繊維マットの機械的性能を向上させることができる。
糸噴出金型11は、割当て板12に密着され、この割当て板12は、糸噴出板13に密着され、糸噴出金型11には、複数の糸噴出通路111が設けられ、割当て板12には、糸噴出通路111に対応する複数の割当て領域121があり、割当て領域121には、複数の割当て孔122が設けられ、糸噴出板13は、少なくとも2つの糸噴出領域131に分けられ、任意の1つの糸噴出領域131は、いずれも複数の糸噴出孔を有する。
各糸噴出通路111は、それぞれの搬送スクリュー8、割当て板12及び糸噴出板13の作業領域に一一対応し、異なる原料の同時生産を実現することができ、糸を噴出するとき、異なる原料の繊維層の一部の三次元捲縮繊維が緊密に絡み合い、それにより、異なる繊維層が結合され、多層の繊維マットを形成する。
ここで、割当て孔122の孔径ピッチは、実際の状況に応じて任意に調整することができ、具体的には、例えば、割当て孔は、その孔径が4mmであり、その数が106個/列であり、互いに隣接する2列が交差交互に設置され、各割当て領域121は、それぞれ8列である。
糸噴出板13における各糸噴出領域131の糸噴出孔の密度及び孔径が同じである場合、繊維密度が同じである多層繊維マットを生産することができ、各糸噴出領域131の糸噴出孔の密度又は孔径が異なる場合、繊維密度が異なる多層繊維層マットを生産することができる。
ここで、異なる繊維層には、それぞれ異なる通気性や支持性などの性質パラメータがある。
繊維マットは、2つの異なるタイプのユーザの使用ニーズを同時に満たすことができる。
本発明に係る繊維マットの製造方法は、繊維マット製造機を使用して上記の繊維マットを生産することができる。
本発明は、変形、用途、又は適応的変化を包含することを意図し、これらの変形、用途、又は適応的変化は、本分野における常識や慣用の技術的手段も含む。
明細書及び実施例は、例示的なものにすぎず、本発明の技術的思想は、別紙の特許請求の範囲によって限定される。
本発明の範囲は、別紙の特許請求の範囲のみによって限定される。
2 ・・・散水板
3 ・・・水タンク
4 ・・・搬送ローラ
5 ・・・牽引ローラ
6 ・・・ガイドローラ
7 ・・・乾燥機
8 ・・・搬送スクリュー
11 ・・・糸噴出金型
12 ・・・割当て板
13 ・・・糸噴出板
21 ・・・貯水室
22 ・・・散水斜面
111 ・・・糸噴出通路
121 ・・・割当て領域
122 ・・・割当て孔
131 ・・・糸噴出領域
221 ・・・第1斜面
222 ・・・第2斜面
223 ・・・第3斜面
101 ・・・第1繊維層
102 ・・・第2繊維層
103 ・・・第3繊維層
104 ・・・織物層
Claims (4)
- 繊維マットを製造するための繊維マット製造機であって、
糸噴出アセンブリ(1)、散水板(2)、水タンク(3)、搬送ローラ(4)、牽引ローラ(5)、ガイドローラ(6)、乾燥機(7)及び搬送スクリュー(8)を含み、
前記乾燥機(7)の出力端は、前記搬送スクリュー(8)の入力端に接続され、
前記搬送スクリュー(8)の出力端は、前記糸噴出アセンブリ(1)の入力端に接続され、
前記搬送スクリュー(8)は、複数の加熱区間を含み、
前記糸噴出アセンブリ(1)は、糸噴出金型(11)、割当て板(12)、糸噴出板(13)を含み、
前記糸噴出金型(11)は、前記割当て板(12)に密着され、
前記割当て板(12)は、前記糸噴出板(13)に密着され、
前記糸噴出金型(11)には、複数の糸噴出通路(111)が設けられ、
前記割当て板(12)には、前記糸噴出通路(111)に対応する数の割当て領域(121)があり、
前記割当て領域(121)には、複数の割当て孔(122)が設けられ、各前記割当て領域(121)における割当て孔(122)の孔径及びピッチは異なり、
前記糸噴出板(13)は、複数の糸噴出領域(131)に分けられ、任意の1つの前記糸噴出領域(131)の状態は、中実又は中空であり、
前記水タンク(3)は、冷却水を貯蔵するためのものであり、
前記搬送ローラ(4)は、水タンク(3)の冷却水に完全に没入されるように前記水タンク(3)に設けられ、
前記糸噴出アセンブリ(1)は、前記水タンク(3)の外部に位置し、
前記散水板(2)は、前記糸噴出アセンブリ(1)と前記搬送ローラ(4)との間に斜めに設置され、前記散水板(2)の第一端は、前記搬送ローラ(4)の水面に近い一端に接触し、前記散水板(2)の第二端は前記糸噴出アセンブリ(1)に向いて延伸し、前記散水板(2)の散水斜面は、前記糸噴出アセンブリ(1)の糸噴出面に向いており、
前記散水板(2)は、貯水室(21)及び散水斜面(22)を含み、
前記散水板(2)の散水斜面(22)は、前記搬送ローラ(4)に近い方向に沿って順に接続される第1斜面(221)、第2斜面(222)及び第3斜面(223)を含み、
前記貯水室(21)は、前記散水板の第二端に接続され、前記貯水室(21)には、散水孔(211)が設けられており、
前記貯水室(21)は、冷却水を貯蔵し、前記冷却水を前記散水孔(211)から前記散水斜面(22)を通させて前記水タンク(3)に落下させるためのものであり、
前記水タンク(3)には、複数のガイドローラ(6)が設けられ、前記水タンク(3)の外部には、冷却後の繊維層を、前記搬送ローラ(4)を経由させて前記水タンク(3)から引き出すための牽引ローラ(5)が設けられており、
前記複数の前記ガイドローラ(6)は、前記繊維層が前記搬送ローラ(4)の水面から遠い一端から前記牽引ローラ(5)へ移動する方向に沿って順に排列されている、
ことを特徴とする繊維マット製造機。 - 請求項1に記載の繊維マット製造機により製造される繊維マットの製造方法であって、
常温条件で、原料を混合した後に撹拌して混合物を形成するステップと、
真空の方式で前記混合物を乾燥機に進入させ、前記混合物の材料の種類に応じて前記乾燥機の温度及び乾燥時間を調整するステップと、
乾燥後の前記混合物を搬送スクリューに送り込み、前記搬送スクリューの各加熱区間の温度を調整して、前記混合物を段階的に昇温させて溶融するステップと、
溶融後の前記混合物をろ過するステップと、
ろ過後の前記混合物を糸噴出アセンブリに送り込み、前記混合物が糸噴出アセンブリを通過した後に繊維になり、前記繊維が散水板及び水面上に自然落下し、前記糸噴出アセンブリにおける互いに隣接する糸噴出孔から押し出された繊維同士が三次元捲縮状に絡み合って繊維層を形成し、前記繊維層が落下して水タンクに進入されるステップと、
前記繊維層を水タンク内の搬送ローラにより冷却水タンクまで牽引し、前記水タンク内で前記繊維層を急速冷却させて硬化させるステップと、
ガイドローラにより水タンク内での繊維層の移動を案内し、牽引ローラにより前記繊維層を水面に引き出して乾燥成形するステップと、
前記繊維層を実際のニーズに応じて裁断し、裁断後に、その生産方向に沿って風乾燥箱内にセットさせて送風乾燥するステップと、
前記繊維層が乾燥された後、製品形状に応じて、金型内で前記繊維層を熱圧定型するステップと、を含むことを特徴とする繊維マットの製造方法。 - 前記乾燥機の乾燥温度区間は、60~130℃であり、乾燥時間区間は、1~5時間であり、前記熱圧定型の温度区間は、80℃~130℃であり、前記熱圧定型の時間区間は、5分~30分であることを特徴とする請求項2に記載の繊維マットの製造方法。
- 前記搬送スクリューは、5つの加熱領域に分けられ、5つの前記加熱領域の加熱温度は、前記搬送スクリューの搬送方向に沿って段階的に漸増し、
前記加熱温度が最も低い前記加熱領域の加熱温度範囲は、120~200℃であり、
前記加熱温度が最も高い前記加熱領域の温度範囲は、210~250℃であり、
隣接する2つの前記加熱領域の前記加熱温度の設定間隔は、10℃~15℃であることを特徴とする請求項2に記載の繊維マットの製造方法。
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