JPH05505958A - 繊維の球形房体の製造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 繊維の球形肩体の製造 発明の分野 本発明は、短繊維からの球形化した肩体の製造における改良に、より特定的には この種の肩体を製造する方法および装置、ならびに、特に充填材の目的に有用で あるようなデニール数４ないし１５（約４ないし１７　ｄｔｅｘ）の反発性の捲 縮繊維から得られる球形化した（たとえば球形の）肩体に関するものである。

背　景 短繊維は古（から支持用および／または絶縁用の充填用材料として使用されてい る。ポリエステル繊維充填材は、その嵩、反発性、カビによる攻撃に対する抵抗 性等の望ましい特徴のために、この種の目的に特に望ましい繊維であった。使用 する繊維充填材は、これが経済的に魅力的な、有用な繊維充填材の取り扱い方法 であるので、通常は梳綿機（または反毛機）で繊維を平行にしたのちに、中入れ 綿の形状に加工される。

しかし、最近マーカス（Ｍａｒｃｕｓ）は米国特許第４．６１８．５３１および ４゜７８３、３６４号に、螺旋状に捲縮した繊維充填材を特に望ましい充填用材 料になる、ダウンの充填材と類似した様式で嵩高い、柔軟な、嵩高度の回復可能 な繊維球に成形し得る方法を開示している。マーカスはまた、米国特許第４．７ ９４．０３８号に、繊維充填材と結合材繊維との混合物から同様に繊維球を製造 し、ついで、これを活性化して、たとえば緩衝材およびマツトレスに有用な結合 支持体構造を製造し得る方法を開示している。

マーカスは、有用な回分法、ならびに、商業的に生産され、有用であることが実 証されているこの種の繊維球、およびその嵩高い性質のために、加工中に空気移 送により容易に移送されるために、また、製品の興味ある有利な性質のために関 心を持たれる、数種の興味ある変化様式に加工し得る球形状の繊維構造を製造す るための彼の原料繊維の螺旋状捲縮性の利点を取り込む装置を開示している。本 件発明者らは、本件明細書中において一般に、これらの構造を繊維房体と呼ぶ。

本発明の一つの目標は、この種の球形状の繊維の肩体を高い流通量で連続的に与 えるように作動し得る方法および装置を提供することである。

他の目標は、特殊な原料繊維を必然的には要求せず、通常のポリエステル短繊維 でも、さらには他の繊維状材料でも満足に作動して、必要な密度および均一性を 有する繊維房体を形成させる方法および装置を提供することである。その他の目 標は、約１０以上のより粗大なデニール数の繊維からの肩体の形成にも使用し得 る方法および装置を提供することである。

以下に記すように、本件発明者らは、本件発明者らの結果を得るために、梳綿機 の型に数種の改良を行った。

発明の概要 本発明の一つの態様に従えば、少な（とも１個の、主円筒を被覆している布から 放射状に間隔を空けて配列している弧状のドフィックスクリーンを備えていて、 このドフィックスクリーンが肩体が通過するのに、また、この開口部を通して放 出されることにより取り外されるのに十分な寸法の開口部を備えていることを特 徴とする、梳綿布で被覆された回転している主円筒の境界面に短繊維の均一な層 を供給して上記の繊維を上記の布により境界面の周囲を進行させて複数の摩擦面 と接触させ、上記の繊維を境界面上で球形構造に丸められた肩体に成形すること よりなる、繊維の球形化した肩体を製造する方法が提供される。

肩体を取り外すためにスクリーンを使用することは、一般には梳いた繊維を取り 外すためにロールを使用する現行の梳綿機との有意の差異である。

本件発明者らは、横方向の畝を主円筒上の布から放射状に間隔を空けて配列した 基体とともに備えた、また、これらの畝の間の横方向の間隙である開口部を備え た、弧状の畝付きスクリーンを用いて極めて効率的に肩体を取り外した。本件明 細書中において、“横方向”が装置の向き、すなわち主円筒の回転方向に対して 横方向を意味し、この種のドフィックスクリーンの“横方向”の畝は主円筒のの 軸に平行であることは理解されるであろう。

したがって、本発明の他の態様に従えば、その梳綿布で被覆された境界面を有し 、複数の同時作動摩擦面と近接して回転することに適合している回転可能な主円 筒、均一な層の短繊維を上記の主円筒に供給する手段、および取り外し手段より なる短繊維梳綿機における、上記の摩擦面が主円筒の境界面上の梳綿布と、梳綿 布と上記の摩擦面との同時作動により繊維の肩体が形成されるように同時作動し 、取り外し手段が繊維の肩体を放出するのに十分な寸法の開口部を備えたドフィ ックスクリーンよりなるものであることを特徴とする改良である肩体成形装置が 提供される。“同時作動摩擦面”は本件明細書中に記載され、摩擦面を有する固 定要素、たとえば平滑であっても梳綿布で被覆されていてもよい板およびセグメ ント、スクリーン、ならびにローラートップ梳綿機に使用されるようなワーカ− ロールおよびストリッパーロールを含む可動要素、および回転平板梳綿機に使用 されるようなベルト駆動平板要素を包含する。

本発明による重要な利点は、放出される肩体の取り外しおよび移送が吸引および ／または送風により補助され得ることである。たとえば、球形の肩体はカバー地 に直接に吹き込んで枕等の充填した物品を形成させることができる。これに替え て、肩体を詰め込んだのちに所望のように加工することもできる。

本発明の他の態様に従えば、放射状の間隔ならびに上記の摩擦面および上記の布 の摩擦特性、ならびに上記の短繊維の供給速度が、上記の布が繊維の圧縮可能な 層で負荷されるように制御されて繊維の嵩高い球形の肩体が上記の布と上記の摩 擦面との間の境界空間で形成され、上記の肩体が取り外されることを特徴とする 、主円筒を被覆している布から放射状に間隔を空けて配列している複数の、基本 的に弧状の摩擦面を備えた、梳綿布で被覆された回転している主円筒の境界面に 短繊維の均一な層を供給することよりなる繊維の球形の肩体の改良された製造方 法が提供される。本件明細書中に記載されるように、梳綿布が繊維を負荷される という事実が、この型の通常の梳綿機を作動させる場合との他の有意の差異であ る。これらの（弧状の）摩擦面が本件明細書中に記載されているように配置され 、工程がそのように作動する場合に球状の肩体が境界面で形成されることは、極 めて驚くべきことである。

主円筒に供給される短繊維には種々の形状のもの、たとえば交互ラップした中入 れ綿が可能であり、また、あらかじめまとめめられているが解放したのちに主円 筒に供給されるまとまった原料も可能である。

特に枕、服飾品の充填物品、または、この種の美観が重要な同様の物品の製造用 には、主円筒に供給する短繊維を好適に滑り加工することができる。

より低い密度およびより良好な絶縁のためには中空断面の短繊維が好ましい。

所望ならば、結合支持体物品の製造用に主円筒に供給する短繊維には、より低融 点の繊維と混合したポリエステル繊維充填材等の高融点の繊維の混合物も可能で ある。

原料繊維のデニール数は１５　ｄｐｆ　（約１７　ｄｔｅｘ）という高い値であ ってもよく、一般に、充填用材料としての使用には、特に支持体の目的には少な （とも４　ｄｐｆ　（約４　ｄｔｅｘ）であろうが、所望の最終用途に応じて選 択されるであろう。たとえば、服飾品の絶縁用に有用な混合物は１−２　ｄｐｆ 　（約１−２　ｄｔｅｘ）という低いデニール数の繊維から製造さ本発明の使用 により、以下に記述するように、本件発明者らは機械的に捲縮した短繊維の加工 が、また、均一な平均密度を有する所望の嵩高い繊維球の製造が可能であること を見いだした。

したがって、本発明の他の態様に従えば、大量の、基本的には不規則に絡み合っ た、機械的に捲縮された、約ＩＯないし約６０ＩＩ１１の切断長の合成短繊維よ りなる約１ないし１５＋ａ−の平均寸法の、また、１立方フイートあたり約１ポ ンド（約１６　ｋｇ／履り以下の平均密度の嵩高い球形の短繊維の肩体が得られ る。これらの嵩高い肩体は不規則に配列しており、螺旋状に捲縮した原料繊維か ら製造したマーカスの繊維房体と同様に絡み合っている。これらは、新型の糸に 使用されている、また、合成繊維の、または木綿のような天然繊維の小さな結ん だ、または縫れた肩体である硬質のネップまたは結節とは全く異質のものである 。上記のように、本発明の機械的に捲縮した合成繊維の好ましい形状には滑り加 工したポリエステル繊維および／または低融点の結合材繊維との混合物が可能で あり、所望ならば、低融点の結合材材料の鞘体とポリエステルまたは同様の高融 点の繊維形成性材料の芯体とを有する鞘／芯二成分繊維も可能である。

図面の簡単な記述 図１は、本発明記載の好ましい装置の作動中の図式的な側面図である。

図２は、主円筒から取り出した繊維を負荷された梳綿布を通して部分を切り出す 様相のスケッチ表現であって、本件明細書中で以下に記述するような表面の部分 図を示しているであろう。

図３は、梳綿歯型が繊維を把握する様相のスケッチ表現である。

図４は、本発明記載の好ましい畝付きスクリーンの一部の図式的な透視図である 。

図５は、放出されている肩体を有する主円筒およびドフィックスクリーンの一部 の端面図のスケッチ表現である。

発明の詳細な記述 本発明記載の好ましい装置を、添付した図面を引用して記述する。上記のように 、ある点に関してはこの装置の様相のあるものは、便宜上、この種の要素および 様相を受容した梳綿機に類似している。

したがって、マニュアルおよび文献の双方とも本件明細書中に引用文献として組 み入れられている、クライン（Ｗ、　Ｋｌｅｉｎ）の“はぐしと梳きに関する実 際的指針（＾Ｐｒａｃｔｉｃａｌ　Ｇｕｉｄｅ　ｔｏ　Ｏｐｅｎｉｎｇ　ａｎｄ 　Ｃａｒｄｉｎｇ）　”という標題の短繊維紡糸シリーズ（Ｓｈｏｒｔ−３ｔａ ｐｌｅ　Ｓｐｉｎｎｉｎｇ　５ｅｒｉｅｓ）　。

２巻の織物技術マニュアル（Ｍａｎｕａｌｏｆ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｔｅｃｈｎｏ ｌｏｇｙ）　、織物研究所（Ｔｈｅ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ）　 、　１９８７、および、クラインのマニュアルの３５ページに引用されている国 際織物時報（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、　Ｔｅｘｔｊ、１ｅ　Ｂｕｌｌｅｔ ｉｎ）　２／８５の９．１２．１６．１９および２０ページのウルフ（Ｂ、　１ ｏｆｆ）の文献中の入手し得る型の要約を含む梳綿機に関する技術を引用する。

梳綿機の作業は、前者に以下のように列記されている：個々の繊維へのほぐし、 不純物の除去、 はこりの除去、 ネップの絡み合いの除去、 短い繊維の除去、 繊維の混合、 繊維の配向、および 銀光沢布の生成。

この種のものは実際に大部分の梳綿機の作業である。換言すれば、（大部分の梳 綿機の）この種の作業には球状の繊維房体の形成は含まれない。しかし、梳綿機 は、繊維を絡み合わせてネップ、結節等の用語で様々に呼ばれる物体にするのに 、ある程度使用されている。この技術は非公開のものと考えられており、この目 的に使用されている方法に関する文献は希少であるが、スティンラック（Ｓｔｅ ｉｎｒｕｃｋ）は、米国特許第２、９２３．９８０号に結節を製造する装置を開 示している。スティンラックはかつて、１０台という多数の装置を連結して繊維 原料を所望の小さな硬い結節にまとめるために使用することを示した。スティン ラックは、恐ら（は、直列の２台という少数の装置により、彼の装置を所望の寸 法および硬度の結節の形成のために作動させることができたと言っているが、２ 台の装置の連結というこの要求でさえも望ましいものではないので、本件発明者 らは単一の装置で本発明記載の所望の肩体を製造し得る装置を準備した。スティ ンラックは硬いネップまたは結節をめていた。

本件発明者らは対照的に、制御された均一な密度を有する反発性の、嵩高い球状 の構造体を製造することをめている。先行技術のネップ（または結節）の形成と の他の相異は、これらが一般には低いｄｐｆ　（フィラメント１本あたりの３未 満のデニール数またはｄｔｅｘ値）の繊維、たとえば木綿および他の低デニール 数の容易に結ばれ、新型の糸に有用な硬いネップを形成し得る繊維から製造され ていることである。支持体の目的に充填材を使用する場合には、この種の低ｄｐ ｆ値の繊維は一般に、その反発性のために、一般には好ましい４（約４　ｄｔｅ ｘ）またはそれ以上（１５デニール、約１７　ｄｔｅｘまで）のより高いデニー ル数のものほど望ましいものではないが、この性質は後にもほどけない肩体の製 造の困難さを増加させる。本件発明者らの方法および装置が、より容易に肩体に 成形される低デニール数の原料繊維でも作動し得ることを理解すべきである。換 言すれば、より高いデニール数の合成繊維が一般には充填用材料として好ましい が、より低いデニール数の合成および天然繊維も本件方法および装置により繊維 房体に成形し得るのである。

スティンラックが強調しているように、結節を形成させるという彼の目標は、通 常の梳綿機を作動させる主要な機能（個々の繊維を可能な限り多数平行線に配列 し、全てのネップまたは結節を除去すること）のほとんど逆のものである。実際 に、タウンエンド（ｐ、　Ｐ、　Ｔｏｗｎｅｎｄ）の“梳綿におけるネップ形成 （Ｎｅｐ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃａｒｄｉｎｇ）”という標題の書物が ウィラ（Ｗｉｒａ）により出版されていて、短繊維の梳綿におけるネップ形成の 主要な問題を回避する方法を示唆している。スティンラックは、彼の繊維の集合 を結節に転化させることを望んでおり、スティンラックはこの結節をのちに、続 く梳綿機での操作でウェブまたは銀光沢布に組み入れたであろう。スティンラッ クは（改良）ローラートップ梳綿機を使用したが、他の現状のネップ、結節等の 製造方法も一般に、ローラートップ梳綿機を使用していたと考えられる。対照的 に、本発明記載の好ましい装置に関して、本件発明者らは（ある程度は、いずれ も本件明細書中で上に引用したクラインのマニュアルの４５ページの図１０１に 、またはウルフの文献の２０ページの図２２に示されているような）梳綿機を用 いて梳綿機を改良した。本件発明者らの目標も、通常の梳綿機の操作の主要な機 能の逆のものである。

本発明の好ましい装置は図１に示されており（梳綿布は示されていない）、基本 的には梳綿布で被覆された、流通量の決定に主要な、一般には毎分数百回転　（ ｒｐｍ）である速度で時計方向に駆動されていることが示されている直径５０イ ンチ（約１．３ｍ）の主円筒１０、これに先行する、これも布（ただ、はるかに 低い点密度の）で被覆された、反時計方向に、すなわち主円筒１０とは逆方向に 駆動されていることが示されている、噛み取り（ｌｉｃｋｅｒ−ｉｎ）　（クラ インはこれを“掴み取り（ｔａｋｅｒ−ｉｎ）”と呼ぶ）と呼ばれる、下に篭１ １Ａを有する直径９インチ（約２３ｃｏ＋）のロール１１、および、１１自体に 先行する、これも反時計方向に（噛み取り１１と同様に）駆動されていることが 示されている、供給源（示されていない）からのほぐした繊維を噛み取り１１の 幅を横切って均一に、一様な速度で供給するために供給板１３と同時作動する供 給ロール１２よりなるものである。主円筒ｌＯの周辺は、一般には１４で、より 特定的には（噛み取り１０から連続して）１５．１６．１７．１８およびＩ９で 示される一連の固定した同時作動摩擦面要素で囲まれており、これらの全てが主 円筒１０（の梳綿布の歯型）から放射状に間隔を取って配列した弧状の摩擦面を 有していて、噛み取り１１から供給された繊維の、主円筒１０の周囲の境界空隙 内での（肩体への）加工を可能にしており、この空隙の４側の境界をこわらの固 定要素１４の弧状の摩擦面で規定している。この放射状の空隙は調節することが でき、これが、工程および製造される製品を制御する重要な手段となることがで きる。

上記のように、はぐした繊維を供給板１３と供給ロール１２との間に均一に供給 するが、後者は、歯型（または他の手段）を備えていて、多少ともクラインのマ ニュアルの３９ページの図８９に示されているような噛み取り１１に向かって繊 維を進行させる。噛み取り１１上の布は（供給ロール１２および供給板１３から 供給された）新しい繊維を下にある篭１１Ａを通って主円筒１０上の布に前進さ せる。布の組は、双方とも同一の方向に向かって移動しているが、主円筒１０上 のものが、はるかに大きい速度で移動している。したがって、新しい繊維は主円 筒１０上の歯型に捕らえられて固定要素１４の弧状の摩擦面と（梳綿布で被覆さ れた）主円筒１０との間の空隙に入る。開始段階においては（噛み取り１１から 供給された）新しい繊維が主円筒１０上の梳綿布の負荷となるので、何らかの製 品が球状の肩体の形状で得られるまでに数分が経過するであろう。また、明らか になるであろうように、所望の肩体の満足すべき放出、および安定した定常操作 を得るための、いずれかの特定の原料繊維の、妥当な梳綿布で被覆された、適当 に間隙を設けた固定要素１４で取り囲まれた主円筒の表面への供給速度を調節す るには一定量の経験が必要であろう。加工装置が一度安定した定常操作に到達す れば、すなわち、主円筒１０により放出される（丸められた球状の肩体の形状の ）繊維の量が一度加工装置に供給される量と同一になれば、主円筒上の梳綿布は 歯型に向かって下降する行程で作動している繊維で負荷されるようになって、は じめて新しい繊維を梳綿布の歯型の外端で（または近傍で）集めることができる 。しかし、驚くべきことには、この繊維は（加工装！が正確な繊維供給速度およ び主円筒速度で作動している場合にも）密度において、または空間的に均一には 負荷されていない。

換言すれば、より多量の繊維を負荷された比較的高い負荷の箇所と対照的により 少量の繊維を負荷されたより低い箇所とが主円筒の幅を横切って、また回転方向 に沿って存在する。

本発明記載のこの好ましい態様による主円筒への繊維のこの負荷が、（改良前の この型の装置を用いる）梳綿作業との重要な差異である。この種の梳綿作業中に は、極めて薄い繊維層のみが供給されるように、また全てが取り外された状態す るために、全ての繊維を取り外すことが望ましい。換言すれば、この種の梳綿作 業中には円筒の負荷を避けることが重要である。

本発明記載のこの種の負荷は、負荷された主円筒（図２には示されていない）上 の梳綿布および繊維を横切って切断した場合に典型的な部分がどのように見える かを、簡略化した、理想化した図で示す図２のスケッチに表されている。上部の ２１は繊維を示し、下部の２２は梳綿布（そのあるものは繊維を把握しているで あろう）の位置を示している。

図３は、繊維２４が本件発明者らが使用した型の梳綿機歯型２５により、いかに 把握されているかをスケッチした表現である。図２の上部の２１に示されている 繊維のあるものは肩体２３中に解放されており、もはや梳綿布により把握されて おらず、この肩体が（繊維を負荷されている）梳綿布と固定摩擦面要素１４との 間の空隙を通過するが、湾曲した経路に従い、丸められて球形の肩体になると考 えられる。肩体は、主円筒１０の周囲を進行するにつれて、主円筒１０と、固定 要素１４の一つである、特定的には畝付きスクリーン要素１７であるドフィック スクリーンとの間の空間に到達する。

本件発明者らは、従前から市販の梳綿機の下で（恐ら（はクラインのマニュアル の４５ページの図１０１の主円筒の下に示されている）、廃物を除去するという 異なる目的に使用されていたようなスクリーンである、畝付きドフィックスクリ ーン１７をそのままで使用したが、より大きい空間を畝の間に有するスクリーン を通して本発明記載の繊維房体を取り外すのが好ましい。ここでは、図４を引用 して一つの型の好ましいスクリーンを記述する。このスクリーンの畝３１は横方 向に（すなわち、主円筒１０の軸に平行に）走っており、幸便に主円筒１０の表 面から放射状に間隔を取って配列している、球形の繊維房体が主円筒１０とスク リーンの畝の基線である摩擦面との間の弧状の空隙で丸まり続けるが、遠心力の ために畝の間にも放出され得るように、これも横方向にその長さを横切ってそれ ぞれの隣接する畝から分離されている、平滑な底面を有する三角形の断面の形状 である。これは、畝３１と主円筒１０との間の境界空隙中の負荷繊維２１から解 放されたのちに畝３１の間に放出される肩体２３を示す図５に表されている。ゆ るやかな繊維または不完全に形成された肩体のいかなるものも、横方向の空隙を 通して加工装置から放出される可能性が少なく、放出されない大量の繊維は畝の 側に巻戻されて主円筒１０の周囲の弧状の空隙に再度入る。繊維房体が放出され ると、たとえば弱い吸引下で集められて、たとえば包装および出荷のために、ま たはその後の加工のために、空気輸送系により送付される。容易には絡み合わな い球形の肩体の形状の繊維球の重要な利点は、これらを送風により容易に移送し 得る可能性である。

容易に理解されるように、ドフィックスクリーンは、本発明記載の好ましい型と は異なる他の型の装置で製造した肩体の取り外しにも有利に使用することができ る。

次の要素１８にも、やはりドフィックスクリーンとして作用する、同様の機能を 果たすスクリーンが可能である。最後の要素１９にも遊底スクリーンと呼ばれる スクリーンが可能であるが、この要素は好ましくは取り外すことのない摩擦面を 提供する板である。要素１９は、装置からの繊維のこの点での損失を回避するた めに、図１に示すように噛みとり篭１１Ａに連結していてもよい。

５個の摩擦面要素１４が図１に示されているが、本発明がこの種の要素５個のみ に限定されるものではなく、所望ならば、これより多いものも少ないものも使用 し得ることは理解されるであろう。実際に、実施例３では、より多数のものを使 用している。

本件発明者らは、以下の態様が本発明記載の方法と得られる製品とに影響を与え ることを見いだした。主円筒上の梳綿布に関しては、点密度の増大は一般に、主 円筒上の圧縮可能な繊維の負荷を形成する能力を低下させ、これがより高密度の 、球形化の少ない、枕およびベッド資材のような最終用途に受容し難い肩体を作 ることにつながる。逆に、より低い点密度は一般に、より大きな主円筒の繊維負 荷を可能にし、繊維房体の製造をより促進する形態を生む。より高度の滑り度を 有する繊維には、より攻撃的な歯型角度が好ましい。点密度が極端に高い、たと えば８００ｐｐｓｉ（１平方インチあたりの点数、１ｃ１１２あたり約１２４点 と同等）を超える値をとる場合には極めて攻撃的な歯型角度でも十分ではなく、 この場合には究極的に、負荷が実際上不可能になり、肩体の形成も可能ではない 。より攻撃的でない歯型は高度に滑り加工した繊維を保持せず、これが許容し得 る肩体を形成させる能力を減少させる。半滑り状態の乾燥した繊維では、（１） 主円筒の過負荷を防止し、（２）良好な繊維球（肩体）の形成を達成するための 安定な負荷とより高い繊維−繊維および繊維−金属摩擦による形態とを可能にす るために、より攻撃的でない歯型が必要である。主円筒の速度は繊維の供給速度 に適合するべきである。

速度が十分に高くなければ、主円筒および噛み取りは過負荷になる可能性があり 、過負荷は許容し難い肩体の形成につながり、装置を破損する可能性さえもある 。−魔王円筒が十分な速度に達して繊維供給速度を満足させるならば、安定な負 荷と良好な肩体形成とが起きるであろう。繊維供給を増加させることなく速度を 増大させるならば、通常はより小さな、より高密度の肩体が生ずる結果となる。

繊維供給速度は、摩擦面と主円筒との間の空隙に、また、主円筒の速度に調和さ せるべきである。

空隙が狭過ぎれば、これは主円筒の過負荷を生むか、または、極めて締まった、 高密度の球形でない肩体を生む可能性がある。空隙が増大すれば球体がより毛羽 立ち、すなわち、より多数の自由末端を生ずる。より高い供給速度が妥当な空隙 および速度と調和して、良好な肩体を与えることができる。主円筒と摩擦面要素 との間の空隙は、余りに狭いものであってはならず、狭過ぎれば布の極めて高密 度の負荷の原因となり、許容し得ない肩体の形成につながるであろう。空隙を調 整して安定な負荷（形態）を達成し、球の平均直径を変化させる助けとして使用 し得るようにする必要がある。これらの空隙は、要素Ｉ４の畝の細孔のような通 常の手段により、図４に示されているように、主円筒上のボルトとナツトとを用 いて締め、要素を所望の空隙に固定して調整することができる。

通常の梳綿機と同様に、主円筒の周辺を取り囲む種々の要素１４はそト　れ自体 、覆い板の可動部分により取り囲まれて、これがなければ逸散するゆるい繊維を 全て保持することができるが、これらは、明確さと簡単さとの関連で示されてい ない。

以下の実施例を引用して本発明をさらに記述するが、その全ての部および百分率 は、これと異なる指示のない限り、重量部および重量％である。試験方法および その他の点に関しては、全てが本件明細書中に引用文献として特に組み入れられ ているマーカスの米国特許第４．６１８．５３１．４、７８３．３６４．４．７ ９４．０３８および４．８１８．５９９号を引用することができる。

原料繊維が異なれば、妥当な肩体形成を達成するために異なる方法および／また は装置の様相が必要となる可能性があるので、種々の原料繊維を加工した。種々 の原料繊維のあるものは以下に例示しであるが、上記の方法および装置の種々の 様相を適当に変更して、他のものを加工することもできる。第１の実施例におい ては、この繊維の三次元捲縮が球体形成の容易さに関して好ましく、滑り加工し た繊維充填材が美観に関しても一般的に好ましいとの理由で、本件発明者らは滑 り加工した螺旋状に捲縮した繊維を加工した。

実施例　１ 約２．８倍の延伸比を用い、約０．３％５ｉＯＷＦの量のポリシロキサン滑り剤 を適用し、約１７５℃の温度で緩和して、非対称にジエ・ント冷却した、延伸し た、滑り加工した４、５デニール（５ｄｔｅｘ）のポリ−（エチレンテレフタレ ート）フィラメントのトウを、機械的に捲縮させることなく幸便に、ロープに形 状で製造した。ついで、このローブを３２１！１ｍ（約１．２５インチ）の短繊 維に切断し、約１７５℃で再度緩和した。この工程により生じさせた捲縮は本質 的に三次元的であり、螺旋型の捲縮を得るための非化学的なアプローチである。

この短繊維をまとまった形状に成形し、１立方フイートあたり約１２ポンド（約 １９２　ｋｇ／ｍ３）の密度に圧縮した。

マスタークリーン（Ｉｌａｓｔｅｒｄｌｅａｎ”）はぐし機（ホリンゲスワース 社（Ｊｏｈｎ　Ｄ、　Ｈｏｌｌｉｎｇｓｗｏｒｔｈ　ｏｎ　Ｗｈｅｅｌｓ、　Ｇ ｒｅｅｎｖｉｌｌｅ、　ＳＣ）から入手し得る）を用いて短繊維をほぐし、つい で、ＣＭＣイーブンフィード（Ｅｖｅｎｆｅｅｄ）　（ランド機械社（Ｒａｎｄ ｏ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｃｏｍｐａｎｙ、　Ｍａｃｅｄｏｎ、　ＮＹ）から入手し 得る）のホッパ一部分に手動で負荷し、これから加工装置の幅を横切って、はぐ した原料繊維を均一な量で移送した。

加工装置は図１に示したようなものであり、以下の肝要な諸要素を持つように改 良された、幅４０インチ（１メートル）の梳綿機（ホリンゲスワース社から入手 し得る）であった。

（１）　その機能が噛み取り１１への繊維を計量することである供給板１３を有 する供給ロール１２（直径２．２５インチ、すなわちほとんど６　ａｍ）。供給 ロール速度は個々のＤＣモーターと駆動部とにより独立に制御した。繊維の流通 量は、規定した時間内に加工装置により放出される製品を秤量して測定した。上 記のように、供給ロール１２は反時計方向に回転する。

（２）　その機能が供給ロール１２と供給板１３との間の空隙から放出された製 品を取り出して主円筒１０に与えることである噛み取りロール１１（直径９イン チ、約２３　ｃｍ）。この実施例に関しては、噛み取りロール速度は主円筒と釣 り合いをとらせた。すなわち、双方が同一の機械的駆動部を使用した。（これは 、必要ではないが、噛み取りの独立の速度制御として１００−９５０　ｒｐｍの 広い範囲にわたって評価されており、球体形成に、またはその均一性および／ま たは密度にはほとんど影響しないことが見いだされている。）噛み取り布は標準 的な２４　ｐｐｓｉ　（約４点／ｃｍりの糸であった（ホリンゲスワース社から 入手し得る）。噛み取りロール１１は、供給ロール１２と同一の方向に、より高 い表面速度で回転する。

（３）　低い点密度（１３２ｐｐｓｉ、約２０点／ｃｒａす、中程度に攻撃的な 歯型角度（約プラス２５°）の覆いで覆った筐径５０インチ（約１．３メートル ）の主円筒１０（ホリンゲスワース社から入手し得る）。これは、ポリシロキサ ン滑り剤で被覆した繊維とともに使用するのに好ましい覆いである。この覆いは 高度に滑り加工した繊維をここでの作業の条件下で、覆いの空隙に埋め込まれて いるが、なお繊維を噛み取りロールから引き去って噛み取りを過負荷にさせない ために十分なワイヤ点にさらされる繊維の平衡三次元表面形態を形成させるよう な様式の条件下で主円筒に負荷することを可能にする。主円筒１０は噛み取り１ １および供給ロール１２とは反対の方向に回転する。

（４）　主円筒ＩＯの境界に設置した固定摩擦面要素１４の組。この実施例には 、全境界を畝付きスクリーン（エリオツド金属工業社（Ｅｌｌｉｏｔｔ　Ｍｅｔ ａｌ　Ｗｏｒｋｓ、Ｇｒｅｅｎｖｉ、１１ｅ、　ＳＣ）から入手し得る）で覆っ た。第１のスクリーン１５（ときには上部後方スクリーンと呼ばれる）は、梳綿 機において標準的な背板が通常位置している箇所に位置している。スクリーン１ ５は１ノ４インチ（約６　ａｍ）の畝間隔を有しており、３４個の三角形の畝を 含有していて、この三角形の基線は主円筒１０に極めて接近しているが間隔はあ り、通常は３７８インチ（約１０　ｕ＋）の幅を有している。次の（最上部の） スクリーン１６は１１個の矩形基体の、畝幅ｌ。

５インチ（約４　Ｃ１１）　、間隔１７４インチ（約６　ｍ＋ｗ）の畝を有して いる。

スクリーン１５および１６の双方とも、その軟量の間隔が狭いために本件発明者 らが加工用のスクリーンとして使用した標準的なスクリーンであった。次の（上 前方の）スクリーン１７は、２３個の幅３／８インチ（約１０　ｍａｄ）　、間 隔１／２インチ（約１３１ｉ１ｍ）の三角形の畝を有する注文生産のドフィック スクリーンであった。他の（上前方および下後方の）スクリーン１８および１９ は、上後方のスクリーン　１５と同様の加工用スクリーンであった。

主円筒の境界上のこれらのスクリーンの構成は、約１０分以内に起きる平衡負荷 （すなわち安定状態条件）に達した場合に、主円筒の周囲の境界空隙で短繊維が 合一して球形化し始めることを強制するようなものであった。全てのスクリーン の主円筒からの間隔は、この実施例では０゜０８０インチ（約２　ｍａｄ）に設 定されていた。これらの間隔は限度内で調節可能であり、肩体の密度および寸法 を制御するために変更することができる。

上記のように、畝付きスクリーンは良好な肩体製品を得るために使用する准−の 摩擦面を有する固定要素ではない。本件発明者らは、図１に示すように、平滑な 固体表面を有する要素を上後方、最上部および下後方の位置のスクリーンに使用 して成果を挙げている。歯型点を梳綿に使用する場合とは反対の方向にするため に覆いを逆にして設置した場合には、また、広い範囲の点密度で使用する場合に は（これらは平滑な板より製造に経費がかかる）、固体被覆要素を使用すること ができる。本件発明者らが使用した摩擦要素１４は固定された、改良した梳綿機 の型の設計に適したものであったが、可動摩擦要素を有するある種の梳綿機も本 発明記載の使用のために、たとえばローラーまたはベルト駆動平面要素について 改良することができる。

製品取り出しの制御は、１個または２個以上の本発明記載の（妥当な広い畝−畝 間隔を有する）畝付きドフィックスクリーンの使用により達成される。これらは 、梳綿機が一般に取り外しする位置に対応して、主円筒１０の上部および下部の 前方のスクリーン位置に設置されている。

この取り外し位置は便宜的なものであって基本的なものではな（、操作の設計お よび配置に応じて他の取り外し位置でも利点が得られる。１８のような下部のス クリーンで取り外しする場合には、遠心力が土日ｍｌＯの下の重力により助けら れるので、より広い取り外し間隔がより有用である。上前方の（ドフィック）ス クリーン１７では、約１７２インチ（約１３　ｍｍ）より広い間隔は主円筒の近 傍から追い出される肩体を得るのに問題を生ずる結果となる。本件発明者らはま た、３インチ（８ｃｍ）に達する幅の“窓”が存在する場合には自由繊維が所望 の肩体とともに出現することにも注意した。これは、対象が肩体を効率的に製造 することである場合には一般には望ましくないが、マーカスにより示されている ように、結合している製品には丸められた繊維球とゆるい結合材繊維との混合物 を提供することも望ましく、この場合には自由繊維が利点を提供することもあり 得るであろう。

数種の変更が効率的であり、望ましいことが実証されている。たとえば、主円筒 からの肩体の取り出しにおいて遠心力を助けるために調節可能な開口部を用いる 、板すだれの概念と同様なスクリーンおよび畝の設計、ならびにコアンダ（Ｃｏ ａｎｄａ）効果を与える設計を使用することができる。

実施例１には、主円筒１０の速度を２５０　ｒｐ■に設定、制御し、噛み取り１ １の速度を調整して梳綿機幅１メートルあたり約８０−９０　ｐｐｈ（４０ｋｇ ／時／ｌの程度）の規定された繊維供給速度を与えた。噛み取り１１の速度は主 円筒の速度と関連しており、１ｇＯｒｐｍと測定された。周辺摩擦要素１４の主 円筒（覆い）からの間隔は０．０８０インチ（約２龍）に設定した。これらの設 定を使用すれば、満足すべき程度に均一な、１立方フイートあたり０．５５ない し０．７０ポンド（約９ないし約１１　ｋｇ／、りと測定された自由落下嵩密度 を有する満足すべき肩体が製造される。

本発明記載のこれらの肩体（ＩＮＶ）を試験し、実質的に米国特許第４、６１８ ．５３１号に記載されているものと同様にして、その粘着力にュートン単位で） ならびに０．１７１　ｐｓｉおよび０．２ｐｓｉ（約７および約１４０ｋｇ）履 ２に相当する）の負荷下でのその嵩（枕よりもゆるい肩体の高さくＣ−）で測定 ）を測定し、米国特許第４．６１８．５３１号に記載されている先行技術の空気 詰め込み法を用いて類似の繊維から製造した市販の嵩高度回復性の肩体（ＡＲＴ ）と比較した。比較した肩体は、表１の結果から見られるように、これらの試験 においてこの種の先行技術の肩体と十分に拮抗した。

にュートン）　０．０１　ｐｓｉ　Ｏ，２ｐｓｉＩＮＶ　２．６　２２．８７， ６ ＡＲＴ　３．３　２２Ｊ　６．２ 実施例　２ ４種の異なる原料繊維をほどいた条件で、上の実施例１に記載したような加工装 置に、基本的には同一の条件下で供給し、種々の型の機械的に捲縮させた繊維か ら球状の肩体を製造し得ることを示した。異なる４種全ての原料繊維をポリ−（ エチレンテレフタレート）重合体供給源から、多位置の市販の紡糸装置の単一の 位置で紡糸した。低容量の工業的延伸装置で各型の十分な末端を巻きとって、適 当な捲縮機デニール数を得、続いて延伸し、機械的に捲縮させ、ポリシロキサン （約０．３％５ｉＯＷＦ）滑り加工し、１７５℃で緩和して捲縮構造を固定し、 滑り剤を硬化させ、ついで１．１２５インチ（約３　ｃｍ）の、以下の諸性質を 有する短繊維に切断した二 表２Ａ ＳＯ偏平な卵形　６．７　６．７　（２，６）Ｔ　三つ葉形（ＭＲ約２．０）　 ６．１　６．５　（２，５）ＲＨ円形（一孔）　６．１　５．２　（２，０）Ｒ ３円形（中実’）　６．２　５．４　（２，１）実施例１と同様に、肩体の粘着 力および嵩を測定し、市販の肩体（ＡＲＴ）と比較した。これらの測定（表２Ｂ に与えられている）は、負荷下におけるその粘着力および嵩が、使用した繊維、 その捲縮および構造に応じて有意に変化し、その粘着力値が実施例１の螺旋状捲 縮繊維に関するものほど良好ではないことを示している。これらの種々の繊維か らの肩体製品の若干の様相は、恐らくは加工条件の変更により改良されるであろ う。

にュートン）　０．０１　ｐｓｉ　Ｏ，２ｐｓｉＳｏ　５．８　２２．２　７． ０ Ｔ　９．０　２４．８　９゜２ ＲＨ５，１２３，７９，０ Ｒ３４，６２３，１７，１ ＡＲＴ　３．３　２２．３　６．２ 実施例　３ この実施例用の原料繊維は、ポリ−（エチレンテレフタレート）から紡糸した、 ５．５　ｄｐｆ　（約６　ｄｔｅｘ）の機械的に捲縮しく約７ｃｐｉ、約３／ｃ ａ＋）、同様にポリシロキサン滑り加工した（約０．３％Ｓｉ　０ＷＦ）　、７ 孔の繊維（全空隙含有量約　１２％）を１．２５インチ（約３　ｃａ＋）に切断 したものであった。この繊維を、繊維球製造装置への供給に先立って、実施例１ および２と同様にして、“マスタークリーゾはぐし機でほぐした。

この実施例では、摩擦面１４の構造は（図１に見られるように）実施例１で使用 したものとは若干異なっていたが、装置は、それ以外は上記のものと同様であっ た。摩擦面１４は、以下の噛み取り１１から出発する順序で、主円筒上の梳綿機 覆いから測定して空隙を有していて、板が全て平滑であるか、またはその梳綿機 の覆いが正常な梳綿の方向とは逆であって、主円筒１０上の攻撃的な覆いに逆ら れないと理解される。

表３ 空隙 ！号　逼貝　インチ（ｍｍ） １５　標準的な背板（９，５インチ−平滑）　０．０８　２１５Ａ　梳綿セグメ ント（ロインチー　７２１）Ｉ）Ｓｉ裏返い　０．０１　０．２５１６Ａ　７’ ７−ドマスｙ−”板（１５インチ−平滑）　０．０８　２１６Ｂ　エリオツドス クリーン（実施例１の頂部スクリーンと同様）０．０８２１６Ｃ梳綿セクメ：／ 　ト（７インチ−３７８ｐｐｓｉ裏返し）　０．０１　０．２５１７　ドフィッ クスクリーン（実施例１と同様）　０．０８　２１８　下部前方スクリーン（実 施例１と同様）０．０８　２１９　下部後方スクリーン（実施例１と同様）　０ ．０８２主円筒１０は２７Ｏｒｐｍで駆動し、噛み取り１１は約１９５　ｒｐｍ で、繊維の供給速度は約８０−９０　ｐｐｈの肩体を与えるものであった。これ らの肩体は十分に球形化していて、空気で容易に移送され、手で繰り返し圧縮し たのちにも離れていたが、実施例１の肩体より有意に多量の自由末端を有してい た。この製品を、市販の枕（肩体を充填したもの）と同等の２２オンス（６２５ ｇ）の充填重量を用いて通常の寸法の市販の枕カバーに吹き込んで、新しく充填 したときと３回の標準化した踏み込みおよび洗濯のあととの双方を目視的に評価 し得るようにし、嵩高度と嵩高度回復性とが市販の肩体充填材より僅かに小さい のみであることを見いだした。

充填材の目的に極めて望ましいことが実証されている、丸められた球形の繊維房 体の製造の望ましさに関して多くの強調がなされているが、本発明記載の方法お よび装置は、梳綿機の覆いより高い点密度を使用し、空隙を調整することにより 、丸められた肩体または他の構造の、たとえば、所望ならば楕円体の製造に作動 させることができる。本発明が操作の融通性を備えているので、所望ならば、硬 い、より締まった繊維房体も本発明の方法および装置により製造することができ る。

ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５ 要　約 改良された方法および装置により、所望のように制御し得る密度を寸法および密 度の良好な均一性とともに有する球形の、および他の丸められた形状の繊維の肩 体が、機械的に捲縮された短繊維から、螺旋状に捲縮されたポリエステル短繊維 からと同様に良好に、高い流通量で得られる。

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．基本的に、約１０ないし約６０ｍｍの切断長を有する不規則に絡み合った、 機械的に捲縮させた合成短繊維（ｓｔａｐｌｅ　ｆｉｂｅｒｓ）よりなる、約１ ないし約１５ｍｍの平均寸法と１立方フィートあたり約１ポンド以下の平均密度 とを有する嵩高い球形化した短繊維の房体（ｃｌｕｓｔｅｒ）。
2. ２．上記の短繊維が滑り加工したポリエステル短繊維であることを特徴とする請 求の範囲１記載の房体。
3. ３．上記の短繊維のフィラメントあたりのデニール数が約４ないし１５であるこ とを特徴とする請求の範囲１記載の房体。
4. ４．上記の短繊維が中空であることを特徴とする請求の範囲１記載の房体。
5. ５．基本的に、より低融点の結合材繊維と混合した合成繊維の混合物よりなる請 求の範囲１ないし４のいずれかに記載された房体。
6. ６．上記の結合材繊維が、より低触点の結合材材料の鞘体とポリエステルまたは 同等な高融点の繊維形成性の材料の芯体とを有する鞘／芯二成分繊維であること を特徴とする請求の範囲５記載の房体。
7. ７．少なくとも１個の、主円筒を被覆している覆いから放射状に間隔を空けて配 列している弧状のドフィングスクリーンを備えていて、このドフィングスクリー ンが房体が通過するのに、また、この開口部を通して放出されることにより取り 外されるのに十分な寸法の開口部を備えていることを特徴とする、梳綿機いで放 置された回転している主円筒の境界面に短繊維の均一な層を供給して上記の繊維 を上記の覆いにより境界面の周囲を進行させて複数の摩擦表面と接触させ、上記 の繊維を境界面上で球形構造に丸められた房体に成形することよりなる繊維の球 形化した房体の製造方法。
8. ８．上記のドフィングスクリーンが上記の覆いから放射状に間隔を空けて配列し ている基線を有する横方向の畝を備え、上記の開口部が上記の畝の間の横方向の 空隙であることを特徴とする請求の範囲７記載の方法。
9. ９．放射状の空隙ならびに摩擦面および覆いの摩擦特性、ならびに上記の短繊維 の供給速度が、上記の覆いが繊維の圧縮可能な層で負荷されるように制御されて 繊維の嵩高い球形の房体が上記の覆いと上記の摩擦面との間の境界空間で形成さ れ、上記の房体が取り外されることを特徴とする、主円筒を被覆している覆いか ら放射状に間隔を空けて配列している複数の、基本的に弧状の摩擦表面を備えて いる、梳綿機覆いで被覆された回転している主円筒の境界面に短繊維の均一な層 を供給することよりなる繊維の球形化した房体の製造方法。
10. １０．ドフィングスクリーンが、房体が通過するのに、また、その際に取り外さ れるのに十分な寸法の開口部を備えていることを特徴とする請求の範囲９記載の 方法。
11. １１．上記のドフィングスクリーンが上記の覆いから放射状に間隔を空けて配列 した基線を有する横方向の畝を備え、上記の開口部が上記の畝の間の横方向の空 隙であることを特徴とする請求の範囲１０記載の方法。
12. １２．上記の畝が上記の覆いから放射状に間隔を空けて配列した基線を有する三 角形の断面を有するものであることを特徴とする請求の範囲８または１１に記載 された方法。
13. １３．上記の繊維が円筒覆いと、梳綿機覆いから放射状に間隔を空けて配列して いる複数の弧状の板との間の連続帯域を通過して境界面の周密を進行することを 特徴とする請求の範囲７ないし１１のいずれかに記載された方法。
14. １４．上記の繊維が円筒覆いと、横方向の畝の間に空隙がある複数の横方向に畝 を有する複数の弧状のスクリーンとの間の連続帯域を通過して境界面の周囲を進 行することを特徴とする請求の範囲７ないし１１のいずれかに記載された方法。
15. １５．上記の摩擦表面の少なくとも若干のものが、その歯型の配向が主円筒の回 転方向と対向していない梳綿機覆いよりなるものであることを特徴とする請求の 範囲７ないし１１のいずれかに記載されたり方法。
16. １６．放出される房体の取り外しおよび移送か吸引または送風により補助される ことを特徴とする請求の範囲７ないし１１のいずれかに記載された方法。
17. １７．上記の球形房体をカバー生地中に吹き込んで枕または他の充填された物品 に成形することを特徴とする請求の範囲１６記載の方法。
18. １８．上記の短繊維を交互ラップ中入れ綿の形状で上記の主円筒に供給すること を特徴とする請求の範囲７ないし１１のいずれかに記載された方法。
19. １９．上記の主円筒に供給される上記の短繊維があらかじめまとめられているも のであるが、これを解放したのちに王円筒に供給されることを特徴とする請求の 範囲７ないし１１のいずれかに記載された方法。
20. ２０．上記の主円高に供給される上記の短繊維が機械的に捲縮されているもので あることを特徴とする請求の範囲７ないし１１のいずれかに記載された方法。
21. ２１．上記の王円筒に供給される上記の短繊維が中空の断面を有するものである ことを特徴とする請求の範囲７ないし１１のいずれかに記載された方法。
22. ２２．上記の主円筒に供給される上記の短繊維が滑り加工されたものであること を特徴とする請求の範囲７ないし１１のいずれかに記載された方法。
23. ２３．上記の王円筒に供給される上記の短繊維が、低融点の結合材繊維と混合さ れたポリエステル繊維充填材または他の高融点の繊維の混合物であることを特徴 とする請求の範囲７ないし１１のいずれかに記載された方法。
24. ２４．梳綿機覆いで被覆された境界面を有し、複数の協動摩擦面と近接して回転 することに適合している回転可能な主円筒、均一な層の短繊維を上記の主円筒に 供給する手段、および取り外し手段よりなる短繊維梳綿機において、上記の摩擦 表面が主円筒の境界面の梳綿機覆いと、梳綿機覆いと上記の摩擦表面との間の協 動により繊維の房体が形成されるような様式で協動し、取り外し手段が繊維の房 体を放出するのに十分な寸法の開口部を備えたドフィングスクリーンよりなるも のであることを特徴とする梳綿機。
25. ２５．上記の協動摩擦面が梳綿機覆いから放射状に間隔を空けて配列した弧状の 板であることを特徴とする請求の範囲２４記載の装置。
26. ２６．上記の協動摩擦面の少なくとも若干のものが、その歯型の配向が主円筒の 回転方向と対向していない梳綿機覆いよりなるものであることを特徴とする請求 の範囲２４記載の装置。
27. ２７．上記の協動摩擦面の少なくとも若干のものが、その歯型の配向が主円筒の 回転方向と対向していない梳綿機覆いよりなるものであることを特徴とする請求 の範囲２５記載の装置。
28. ２８．上記の協動摩擦面が梳綿機覆いから放射状に間隔を空けて配列している横 方向の畝の間の空隙を有する横方向に畝を有する弧状のスクリーンであることを 特徴とする請求の範囲２４記載の装置。
29. ２９．上記のドフィングスクリーンが上記の覆いから放射状に間隔を空けて配列 した基線を有する横方向の畝を備え、上記の開口部が上記の横方向の畝の間の横 方向の空隙であることを特徴とする請求の範囲２４−２７のいずれかに記載され た装置。
30. ３０．上記の畝が上記の覆いから放射状に間隔を空けて配列した基線を有する三 角形の断面を有するものであることを特徴とする請求の範囲２９記載の装置。