KR20050039706A - 파일 조립체의 제조 방법 및 장치와 그로부터 제조된 제품 - Google Patents

파일 조립체의 제조 방법 및 장치와 그로부터 제조된 제품 Download PDF

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KR20050039706A
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에드워드마크스티븐
브라운로버트엠.
셔만윌리엄에이치.
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

본 발명은 접착제 또는 예비성형 코어와 같은 추가의 재료를 사용하지 않고 파일 조립체(100)를 형성하는 장치 또는 방법과, 그로부터 제조되는 제품/물품에 관한 것이다. 본 발명의 방법 및 장치는 연속적인 관형 코어를 형성하기 위해 긴 파일 부조립체(예를 들어, 터퍼트스트링 또는 루트식 터프트스트링)로 된 비임 또는 기부 부재를 사용한다. 본 발명의 방법 및/또는 장치는 브러시 롤러, 다양한 모드의 이송을 위한 내부 패널 또는 바닥재와 같은 물품을 형성하는 데에 사용될 수 있다. 맨드릴 표면(104)을 따라 서로 인접한 비임의 용융 유동은 연속적인 기부 재료를 형성한다. 롤러 브러시의 경우, 이러한 기부 재료는 롤러 브러시의 파일이 방사상으로 연장되는 코어를 형성한다. 이러한 방식으로 롤러 브러시 또는 다른 물품을 제조하는 것은 파일 얀에 일반적으로 요구되는 코어 접착제 및 패브릭 지지 재료의 필요성을 제거한다. 또한, 맨드릴은 본 발명의 코어를 다양한 기하학적 형태로 형성하는 데에 사용될 수 있다.

Description

파일 조립체의 제조 방법 및 장치와 그로부터 제조된 제품{METHOD AND APPARATUS FOR MAKING PILE ASSEMBLIES AND PRODUCTS THEREFROM}
본 출원은 2001년 10월 29일에 출원된 미국 가출원 제60/336,210호의 이익을 청구한다.
본 발명은 긴 파일 부조립체(elongated pile sub-assemblies)로부터 전체적으로 형성되는 파일 조립체를 형성하는 방법, 장치 및/또는 물품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 접착제 및 별도의 예비성형 지지 구조물과 같은 추가적인 재료를 사용하지 않으면서 파일 조립체를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 롤러 브러시, 다양한 모드의 이송을 위한 내부 패널 및 바닥재와 같은 긴 파일 부조립체로부터 형성되는 물품 또는 제품에 관한 것이다.
이하의 설명은 본 발명의 다양한 태양에 관련된 것으로 다음과 같이 간략히 요약될 수 있다.
당해 분야에서는 예비성형 코어를 사용하여 페인트 롤러를 형성하는 것이 공지되어 있다. 예를 들어, 별도의 플라스틱 또는 보드지로 제조된 튜브 둘레에 파일 재료의 스트립을 권취하거나, 아니면 열가소성 밴드를 감싼 후에 코어가 형성되도록 서로 융합시켜서 접착제 또는 다른 수단을 통해 코어에 파일 스트립을 부착하는 방법이 페인트 롤러를 형성하는 공지된 방법들이다.
가르시아 등의 미국 특허 제5,397,414호는 열가소성 관형 코어 및 패브릭(fabric) 기부로부터 직립하는 파일 재료의 스트립으로 제조되는 페인트 롤러를 개시한다. 패브릭 스트립은 열가소성 접착제를 사용하여 패브릭 커버를 열가소성 코어에 열 접합시킴으로써 관형 코어에 접합된다.
챔버스 등의 미국 특허 제6,175,985호는 터프트스트링(tuftstring)으로 제조된 코어 튜브를 포함하는 페인트 롤러를 개시한다. 적어도 하나의 터프트스트링은 코어 튜브 둘레에 나선형으로 감기며 접착식 또는 다른 방식으로 코어 튜브에 접합된다. 선택적으로, 터프트스트링은 파일 스트립을 형성하도록 지지 재료에 부착되며, 파일 스트립은 이어서 예비성형 코어에 부착된다.
모크타 등의 미국 특허 제5,470,629호는 파일 "터프트스트링"의 제조 방법을 기술하고 있으며, 각 터프트스트링이 지지 스트랜드가 이동되는 맨드릴 둘레에 얀(yarn)을 권취함으로써 제조된다. 지지 스트랜드가 이동함에 따라, 이는 얀의 랩(wraps)을 지지 스트랜드에 연결시키는 초음파 용접기로 얀을 이송한다. 접합된 랩들은 랩을 절단하여 터프트스트링을 형성하는 슬리터 스테이션으로 더 이송시킨다. 터프트스트링은 기부에서 지지 스트랜드에 부착된 2열의 직립 레그 또는 터프트를 포함한다. 모크타 등의 특허에 개시된 얀은 양호하게는 나일론 또는 폴리프로필렌과 같은 열가소성 중합체로 제조되는 멀티필라멘트의, 크림핑 가공된, 벌크 얀이다. 지지 스트랜드도 마찬가지로 양호하게는 열가소성 중합체이어서, 초음파 용접기 아래를 통과하면, 얀과 지지 스트랜드가 용융되어 서로 접합된다.
별도의 예비성형 튜브나 지지 시트를 사용하지 않으면서 파일 표면을 갖는 물품을 형성 또는 생성하여, 접착제 및 예비성형 지지 구조물과 같은 고가의 추가 재료가 필요하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 종래 기술에 있어서, 예비성형 지지 구조물의 사용은 적어도 2개의 단계, 지지 구조물을 형성 또는 공급하는 제1 단계와, 지지 구조물에 파일 구조물을 접합하는 제2 단계를 필요로 한다. 예비성형 지지 구조물을 제거하는 것은 비용을 줄이며 롤러 브러시, 다양한 모드의 이송을 위한 내부 패널 및 바닥재와 같은 물품들을 생성하는 효율을 높인다(예를 들어, 그러한 단계를 제거한다). 연속적인 공정을 제공하여 파일 스트립의 겹쳐 잇기(splices)에 기인한 손실을 없애는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 취한 다음의 상세한 설명으로부터 보다 잘 이해될 수 있을 것이다.
도1a는 가열 영역과 레이인 링(lay-in ring)이 구비된 맨드릴을 도시한 본 발명에 따른 장치의 측면도이다.
도1b는 도1a에서 긴 파일 부조립체의 단면도이다.
도2a는 레이인 링의 평면도이다.
도2b는 레이인 링의 사시도이다.
도3은 맞닿은 접촉부 내의 인접한 긴 파일 부조립체 랩들의 단면도이다.
도4a는 긴 파일 부조립체들의 비임의 내부 방사부의 가열/용융부의 도면이다.
도4b는 긴 파일 부조립체가 맨드릴 표면을 따라 이송될 때 긴 파일 부조립체 뒤를 따라 끌려가는 짧은 단편 섬유 또는 루트의 도면이다.
도5는 가열 요소로서의 초음파원을 도시한 본 발명의 장치의 측면도이다.
도6a는 초음파 혼(horn)을 도시한 레이인 링의 평면도이다.
도6b는 본 발명의 일 실시예의 레이인 링의 사시도이다.
도7a는 본 발명의 일 실시예에 사용되는 초음파 혼의 개략도이다.
도7b는 초음파 혼 팁의 단면도이다.
도8은 맞물린 비임 실시예의 개략도이다.
본 발명을 양호한 실시예와 관련하여 설명하겠지만, 본 발명을 이러한 실시예에 제한하고자 하는 것이 아님을 이해해야 한다. 반대로, 첨부된 청구의 범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 기술사상 및 범주 내에 포함될 수 있는 모든 대안, 변형 및 균등물들을 포함하고자 한다.
간략히 말하면, 본 발명의 일 태양에 따르면 파일 조립체를 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 적어도 하나의 터프트가 그로부터 연장되는 기부 부재를 갖는 적어도 하나의 긴 파일 부조립체를 표면을 갖는 맨드릴 상으로 안내하는 단계와, 기부 부재의 복수의 맞닿는 랩들을 맨드릴 표면 둘레에 형성하기 위해 적어도 하나의 긴 파일 부조립체의 기부 부재를 맨드릴 표면 둘레에 권취하되, 상기 기부 부재가 상기 맞닿는 랩들 사이에 맨드릴 표면에 직접 접촉하는 표면을 동시에 갖도록 하는 단계와, 적어도 교호식 랩들의 기부 부재의 적어도 부분적인 용융부를 형성하기 위해 상기 기부 부재의 맞닿는 랩들을 가열하되, 적어도 부분적인 용융부는 맞닿은 비임 랩들 사이에 브리지를 생성하도록 하는 단계와, 맞닿는 랩들의 맞닿는 비임들 사이에 융합된 이음부를 형성하여 긴 파일 부조립체의 적어도 하나의 터프트가 그로부터 외부로 연장되는 연속적인 관형 기부를 형성하도록 맞닿는 랩들의 적어도 부분적인 용융부의 용융 브리지를 냉각시키는 단계와, 적어도 하나의 파일이 덮인 단편을 형성하도록 연속적인 관형 기부를 절단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 파일 조립체를 제조하는 장치가 제공된다. 상기 장치는 기부 부재와 터프트가 부착된 적어도 하나의 긴 파일 부조립체를 표면을 갖는 맨드릴 상으로 안내하는 수단과, 적어도 하나의 긴 파일 부조립체의 기부 부재를 복수개의 맞닿는 기부 부재 랩들을 형성하도록 맨드릴 표면 둘레에 권취하되, 각 랩의 기부 부재가 맨드릴 표면과 동시에 인접하는 표면 및 인접한 랩들과 나란하게 인접하는 다른 표면을 갖도록 하는 수단과, 적어도 교호식 랩들의 기부 부재를 적어도 부분적으로 용융시키도록 기부 부재 랩들을 가열하는 수단과, 맞닿은 기부 부재 랩들 사이에 용융물을 브리지식으로 연결하기 위한 수단과, 맞닿는 기부 부재들 사이에 융합된 이음부를 형성하여 긴 파일 부조립체의 터프트가 외부로 연장되는 연속적인 관형 기부를 형성하도록 맞닿는 기부 부재 랩들의 용융 브리지를 냉각하는 수단과, 적어도 하나의 파일이 덮인 단편을 형성하도록 연속적인 관형 기부를 절단하는 수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 파일 조립체를 제조하는 장치가 제공된다. 상기 장치는 기부 부재와 터프트가 부착된 적어도 하나의 긴 파일 부조립체를 맨드릴 상으로 안내하는 수단과, 적어도 하나의 긴 파일 부조립체의 기부 부재를 맨드릴 표면 둘레에 권취하는 수단과, 각 기부 부재가 동시에 맨드릴 표면과 맞닿도록 복수의 맞닿는 기부 부재 랩들을 형성하기 위해 각 랩을 전방으로 인덱싱하는 수단과, 맨드릴 내부로부터 원주방향 배출 슬롯으로 중합체 용융물을 압출하는 수단과, 인덱싱 기부 부재 랩들 아래에 중합체 용융물로 된 연속 튜브를 형성하는 수단과, 기부 부재 랩들 사이에 융합된 연결부를 형성하여 긴 파일 부조립체의 터프트가 외부로 연장되는 연속적인 고형 관형 기부를 형성하도록 용융물로 된 연속 튜브를 냉각시키는 수단과, 적어도 하나의 파일이 덮인 단편을 형성하도록 연속적인 관형 기부를 절단하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 맨드릴 주위에 나선형으로 권취된 적어도 하나의 긴 파일 부조립체를 포함하며, 각각의 나선형 랩들은 맞닿은 랩들의 맞닿은 수직면의 일부를 따라 연결되어 연속적인 기부 재료를 형성하는 파일 조립체가 제공된다.
정의
다음의 용어 정의는 명세서와 첨부된 청구의 범위 중의 문맥에서 어떻게 사용되는 지에 대한 참고로서 마련되었다.
1. 비임(예를 들어, 기부 부재): 하나 이상의 재료로 구성되며 하나 이상의 별개의 구조적 성분들을 포함하고, 각각은 자체의 정의된 식별 가능한 형태를 갖는 긴 스트립, 스트랜드, 스트링, 얀, 실, 와이어 또는 코드.
2. 데니어: 9000 미터의 섬유, 필라멘트 또는 얀의 그램 단위 중량.
3. 긴 파일 부조립체: 긴 파일 부조립체는 비임의 길이부를 따라 연결되거나 접합된 몇 개의 파일 부조립체(예를 들어, 터프트스트링 또는 루트식 터프트스트링) 중 임의의 것을 가리킨다. 비임은 얀과 같은 파일 형성 재료의 길이부에 대체로 수직이다.
4. 섬유: 일반적으로 유연성, 섬세함 및 높은 두께 대 길이 비로 특징지워지는 직물 원자재.
5. 필라멘트: 무한 길이의 섬유.
6. 필라멘트 얀: 일반적으로 연속적인 필라멘트. 기본적으로 얀의 전체 길이를 따라 연장되는 하나 이상의 필라멘트로 구성된 얀. 하나 또는 그 이상의 필라멘트로 된 얀은 일반적으로 "모노필라멘트" 또는 "멀티필라멘트"로 각각 지칭된다.
7. 파일 조립체: 파일 표면을 갖는 물품. 예를 들어, 롤러 브러시 또는 바닥재.
8. 터프트: 터프트스트링 또는 루트식 터프트스트링에서와 같이 부착 지점으로부터 돌출되는 얀의 단편. 얀 단편은 절단되거나 루프형 길이부일 수 있다.
9. 터프트스트링: 수 천분의 일 인치(mils)보다는 데니어 단위로 보고되는 직경을 각각 갖는 하나 이상의 필라멘트로 구성되는 적어도 하나의 얀 단편이 부착된 비임 단편. 터프트스트링은 (본 발명에 기재된 바와 같은) 루트식 터프트스트링 또는 V자형(즉, 모노필라멘트 강모 부조립체) 또는 U자형과 같은 다양한 도형 형태를 갖는다.
10. 루트식 터프트스트링: 비접합된 얀 섬유 단부의 일부를 다른 물품에 부착시키는 데에 사용하는 터프트스트링. 터프트스트링은 얀 단부에 수직으로 접합된 비임에 의해 서로 분리된 2개의 단부를 갖는다. 일 단부는 파일을 형성하고 대향 단부는 "루트"를 형성하며 물품 또는 기부에 터프트스트링을 부착시키는 데에 사용된다. 파일 단부는 보다 짧은 일단의 단편인 루트 단부보다 긴 일단의 단편이다.
11. 얀: 꼬임이 있거나 또는 없는 섬유 및/또는 필라멘트로 구성되는 상당한 길이와 비교적 작은 단면을 갖는 제품.
이하, 본 발명의 상세한 설명을 위해 도면을 참조하기로 한다. 본 발명은 예비성형 코어 및 접착제와 같은 추가의 재료를 필요로 하지 않으면서 긴 파일 부조립체들로부터 파일로 덮인 브러시 코어 또는 (바닥재와 같은) 다른 지지 구조물을 제조하는 방법 및 장치이다. 이제, 롤러 브러시 또는 다른 파일 물품과 같은 파일 조립체를 형성하는 방법을 위한 장치(102)의 측면도를 도시하는 도1a를 참조한다. 본 발명의 이러한 실시예에 있어서, 긴 파일 부조립체(예를 들어, 복수의 터프트스트링)(100)는 맨드릴(110) 상에 나선형으로 권취된다. 긴 파일 부조립체(100)로 된 터프트스트링은 다양한 공지의 방법으로 제조될 수 있으며 다양한 도형적 형태를 가질 수 있다(U자형, V자형 또는 루트식 터프트스트링을 포함함). V자형 및 U자형 터프트스트링은 당해 분야에 잘 알려져 있다(이들 형태에 대한 설명은 미국 특허 제5,547,732호, 제6,269,514호 및 제6,096,151호를 참조하면 된다). 루트식 터프트스트링은 출원 계류 중이며 동일자로 출원된 듀퐁 서류 정리 번호 제AD6827호(미국 가출원 제60/336,226호)에 기재되어 있다. 본 발명에 있어서, 맨드릴 상의 나선형 권취를 위한 본 발명에서의 긴 파일 부조립체는 양호하게는 "루트"(예를 들어, 루트식 터프트스트링)를 갖는다. 이러한 선택은 다른 터프트스트링에 비해 "루트"에 의해 제공되는 견고한 앵커에 기인한다.
본 명세서에 기재된 방법은 파일 조립체 물품을 형성하기 위해 단 하나의 긴 파일 부조립체를 공급하는 것을 기술하고 있다. 그러나, 보다 높은 생산율을 위해, 또는 터프트 색상의 조합, 터프트 얀 조성, 터프트 높이 또는 당해 분야에 공지된 다른 변수들을 제공하거나 파일 조립체 물품의 파일 밀도를 감소시키기 위해, 또는 긴 파일 부조립체들 사이에 스페이서(spacer)를 도입하기 위해 복수의 긴 파일 부조립체들이 마찬가지로 공급될 수 있다. 본 발명에 있어서, 직사각형 비임이 구비된 긴 파일 부조립체들이 양호하지만, 다른 단면 형태도 성공적으로 사용될 수 있다.
도1a를 계속해서 참조하면, 긴 파일 부조립체(100)는 장력 하의 적당한 공급원(도시되지 않음)으로부터 레이인 링(130)의 안내 슬롯(106)을 통해 연속적으로 공급될 수 있다. 긴 파일 부조립체(100)는 정지된 레이인 링(130)에 의해 회전하는 맨드릴 표면(104) 상으로 위치되어, 긴 파일 부조립체 터프트스트링의 기부(120)가 회전 맨드릴(110)의 표면(104)에 대하여 자체 배향되어 파일 형성 터프트들이 맨드릴 표면으로부터 방사상 외측으로 돌출된다. (선택적으로, 레이인 링이 정지된 맨드릴을 중심으로 회전할 수도 있다.) 맨드릴은 화살표(108)에 의해 도시된 방향으로 회전하며 적당한 구동 시스템(도시되지 않음)에 결합된 풀리와 벨트 시스템, 기어 또는 다른 이러한 수단에 의해 구동된다. 안내 슬롯(106)의 폭은 긴 파일 부조립체(100)가 안내 슬롯(106)을 통과할 때 터프트들의 마찰 저항 및 변형을 최소화하도록 긴 파일 부조립체의 터프트스트링의 기부 영역(120)과 안내 슬롯(106)의 벽들 사이에 충분한 간격을 제공한다. 안내 슬롯(106)은 맨드릴(110)의 회전축에 대해 수직한 것보다는 작은 각도로 레이인 링으로부터 접선 방향으로 빠져 나온다. 출구 각도(112)는 양호하게는 45도 미만이며, 보다 양호하게는 80도 미만이며, 가장 양호하게는 85도로서 몇 개의 긴 파일 부조립체 비임 조합체에 대해 양호하게 작용한다. 긴 파일 부조립체(100)의 기부 부재(117)(예를 들어, 비임)가 단단할수록, 입구 각도(112)가 더 수직이어서, 랩(107)을 유해하게 방해(즉, 랩의 인접한 맞닿음을 서로 방해하고 랩의 저부면이 맨드릴 표면과 접촉하는 것을 방해)하지 않으면서 나선부(160) 상으로 이행하게 한다. 반대로, 긴 파일 부조립체의 비임이 보다 유연할수록, 접근 각도의 선택이 보다 덜 중요해지게 된다.
이하 도2a를 참조하면, 안내 슬롯(106)은 레이인 링(130)의 내경(105)에 접하는 저부(103)를 갖는 홈으로 더 도시되어 있다. 안내 슬롯(106)의 12시 방향 접선 위치로 도2a에 도시되었지만, 저부(103)를 갖는 홈 또는 슬롯의 다른 접선 위치들도 또한 적절하다. 슬롯 저부(103)는 내경부(105)와 접선 방향으로 교차하여 긴 파일 부조립체의 기부(120)의 분배를 피하도록 구성되어, 슬롯 저부가 슬롯(106)의 출구(114)에서 맨드릴 표면(104)(도1a 및 도1b)으로부터 변위되어야 한다.
맨드릴을 지지하지만 레이인 링이 정지되어 있게 하도록 베어링(도시되지 않음) 또는 다른 적당한 마찰 감소 장치가 레이인 링(130)에 합체되어 있다. 레이인 링(130)은 패스너와 같은 적당한 기구에 의해 지지 조립체(도시되지 않음)의 제 위치에 보유되어 레이인 링(130)이 회전하는 것을 방지하고 맨드릴(110)에 대하여 축방향으로 위치 고정시킨다. 도입되는 긴 파일 부조립체가 레이인 링(130)에 의해 맨드릴 표면(104) 상에 분배되면(예를 들어, 놓이면), 적당한 압력을 보장하기 위해 제공되는 장력이 맨드릴 표면(104)에 대하여 긴 파일 부조립체의 기부 영역(120)에 의해 인가되어 코어 형성 공정에서 하류측으로 반경방향 이동이 발생하는 것을 방지한다.
이하 도1의 긴 파일 부조립체의 단면도인 도1b를 참조하기로 한다. 본 발명에 있어서, 긴 파일 부조립체의 각 랩이 형성됨에 따라, 위치적으로 생성되는 랩이 선행 랩을 교체 및 대체한다. 교체 및 대체 위치결정은 접촉 영역(113a, 113b)에서 인접한 랩들 사이에 간극이 없도록 된다.
이하 도2b를 참조하면, 개구부(170)를 통해 긴 파일 부조립체를 나선부(160)의 면(101)에 대하여 레이인 링(130)의 중심 구멍(165) 내에 위치되는 맨드릴 상으로 분배하는 레이인 링(130)이 도시되었다. 나선부(160)는 일(1) 피치를 가지며 (터프트스트링의 경우) 얀의 밀집부와 비임을 통해 측정한 긴 파일 부조립체의 단면 폭(118)(도1b)에 해당한다. 나선부(160)는 레이인 링(130)의 전체 360도 면에 걸쳐서 기계 가공된다. "빠른" 피치는 랩(107)에 대한 불균일한 변위력을 일으킬 수 있으며, 이는 권취된 긴 파일 부조립체가 맨드릴에 대하여 끊겨서 묶이게 할 수 있다. 나선부(160)에 의해 발생되는 이러한 변위력이 긴 파일 부조립체를 그에 인접한 랩들과 밀접하게 접촉하도록 가압하며 긴 파일 부조립체 랩들의 축적물을 각각의 후속 랩과 함께 하나의 긴 파일 부조립체 폭(118) 만큼 맨드릴(110)을 따라 이동시킨다.
전술한 바와 같이, 복수의 긴 파일 부조립체들이 안내 슬롯을 통해 공급될 수 있다. 이와 같은 복수의 긴 파일 부조립체들이 맨드릴 상으로 분배되면, 각각의 개별 긴 파일 부조립체를 등간격의 전용 안내 슬롯(106)(즉, 단 하나의 긴 파일 조립체가 각 슬롯으로 공급됨)을 통해 공급하는 것이 바람직하다. 그렇게 되면 나선부(160)의 피치는 맨드릴 상에 공급되는 긴 파일 부조립체들의 개수의 곱일 수 있다. 예를 들어, 2개의 긴 파일 부조립체, 즉 빨간 것과 하얀 것이 안내 슬롯에 의해 맨드릴 상에 공급되면, 하나의 부조립체(예를 들어, 빨간 것)는 12시 위치에서 공급하고 다른 하나(예를 들어, 하얀 것)는 6시 위치에서 공급되는 것이 바람직하다. 나선부의 피치는 레이인 링(130)의 360도 면에 걸쳐 2개일 것이다.
계속 도2b를 참조하면, 레이인 링(130)의 플랜지면(161)은 나선부면(101)으로부터 오목하다. 이 리세스의 기능은 터프트의 플랜지면(161)과의 접촉을 줄여서, 덜 제한적인 공간을 제공하여 터프트가 안내 슬롯(106)을 통해 통과한 후에 그리고 순차적으로 권취된 긴 파일 부조립체의 접촉 영역(113a, 113b)(도1b)을 따라 인접하여 압축되기 전에 보다 이완된 위치로 복귀하게 한다. 안내 슬롯(106)은 특히 벌크 얀에 한정되거나 묶이게 되어 벌크 얀들이 긴 파일 부조립체의 이동 방향에 반대되게 뒤로 놓이게 할 수 있다. 양호하게는, 터프트들은 이러한 "기울기"가 영구적으로 설정될 수 있는 가열 지역(용융물 형성부)(140)(도1a)에 들어가기 전에 보다 정상적인 방사상 배향으로 다시 이완된다. 나선부면(101)과 레이인 링 플랜지면(161) 사이의 요홈 거리는 터프트 얀의 부피 및 비임(117)의 폭에 따라 결정된다. 일반적으로, 약 0.100 인치의 요홈(예를 들어, 릴리프) 거리가 양호하게 작용하는 것으로 밝혀졌다. 본 발명에 사용되기 위한 다른 유사한 긴 파일 부조립체 분배용 기구가 있을 수 있다.
다시 도1a를 참조하면, 각각의 긴 파일 부조립체 랩(107)은 접촉면(113a, 113b)(도1b)에서 다른 인접 긴 파일 부조립체 랩(107)과 완전 접촉한다. 보다 구체적으로 도3에 도시된 바와 같이, 긴 파일 부조립체(121, 123)들은 긴 파일 부조립체(121)의 수직 비임면(122)이 긴 파일 부조립체(123)의 비임면(124)에 접합된 섬유질 얀과 인접하고 접촉하도록 정렬된다. 비임의 상부 및 하부 측면(126,127; 128, 129)들이 또한 각각 정렬된다. 오정렬이 발생하지 않도록 이러한 정렬이 달성되고 용융물 형성부(140)를 통해 유지되는 것은 중요하다. 이와 같은 오정렬은 비임의 불균일한 용융 및 불충분한 접합이 발생하는 방식으로 맨드릴과 접촉하는 비임 내에서 일어난다. 본 발명의 긴 파일 부조립체 랩(107)은 접촉 영역(113a, 113b)을 따라 서로 일정하게 접촉 유지되며 접촉면(113a, 113b)이 서로에 대하여 이동하는 것을 막기 위해 충분한 압축력이 유지된다. 압축력은 긴 파일 부조립체 랩(107)이 맨드릴(110)을 따라 이동할 때 긴 파일 부조립체 랩들(107)과 맨드릴 표면(104) 사이에 발생되는 계면 마찰력 또는 제동력의 함수이다. 계면 마찰력은 랩 장력, 긴 파일 부조립체의 조성, 맨드릴 표면 조건과 재료 및 임의의 윤활 물질의 존재(또는 결여)를 포함한 여러가지 변수들에 의해 영향을 받는다.
도1a를 계속해서 참조하면, 본 발명에 있어서, 긴 파일 부조립체 랩(107)은 맨드릴(110)의 용융물 형성부(140)를 통해 열 에너지원을 거쳐서 이동한다. 열 에너지원은 비임(117)의 내측 방사부, 얀 필라멘트 및 이들 모두를 부분적으로 용융시키고 중합체 용융물이 유동하여 인접한 긴 파일 부조립체 랩(107)의 용융물과 혼합되게 하기에 충분하다. 용융물 형성부(140)로부터 맨드릴(110)의 인접부들로의 열 에너지의 유동은 용융물 형성부(140)의 양 축방향 단부 상에 절연 격벽(145)을 사용함으로써 감소될 수 있다. 당해 분야에 공지된 열 에너지원은 본 발명에 활용될 수 있다. 예를 들어, 전기 히터는 간단하고 효과적인 열 에너지원이다. 용융물 형성부(140)를 위한 다른 열 에너지원은 고온의 오일이다. 맨드릴부(150, 180)의 소정 온도를 보통으로 또는 낮은 수준으로 유지하기 위해서, 물과 같은 냉매가 사용될 수 있다. 냉각수 유동을 가열하기 위한 전력 및 냉각수 유동은 도1a에 도시된 슬립 링과 맨드릴 단부(135)에 있는 회전 유니언(union)을 통해 제공될 수 있다.
대부분의 비임의 경우, 특히 열가소성 모노필라멘트 재료로 제조된 것들의 경우에, 이들이 가열될 때 수축이 발생하게 된다. 열가소성 중합체를 모노필라멘트로 가공하는 것은 통상적으로 모노필라멘트가 연신된 때 보다 작은 직경으로 인출되는 적어도 하나의 인출 처리 단계를 갖는다. 모노필라멘트의 조절은 수축율을 줄이지만, 이를 없애지는 못한다. 모노필라멘트의 조절을 통해, 수축은 길이 방향(종방향)으로 발생할 수 있으며, 따라서 모노필라멘트는 길이가 짧아지게 된다. 이러한 수축이 용융물 형성부(140)에서 발생하므로, 적당한 테이퍼가 이러한 수축을 수용하기 위해 구비될 수 있다.
도1a에서, 용융물 형성부(140)는 2개의 단축부(151, 152)로 구성된다. 가열 중에 비임 수축이 한 요인인 경우에, 단축부(151)는 랩의 이동 방향으로 보다 작은 직경으로 테이퍼진다. 총 테이퍼량은 비임으로 선택되는 재료와 그 수축율에 따라 결정된다. 예를 들어, 나일론 6 재료로 제조된 비임은 175 ℃로 가열될 때 최대 18%까지 수축되는 반면에, 폴리프로필렌 재료로 제조된 비임은 100 ℃에서 최대 2%까지 수축된다. 테이퍼지는 비율은 맨드릴(110)을 따라 이동하는 긴 파일 부조립체(107)의 비율 또는 속도에 의해 결정된다. 일단, 비임 수축이 발생하면, 추가적인 용융물 형성부(140)의 테이퍼링은 더이상 유용하지 않게 된다. 단축부(152)는 그 길이에 걸쳐서 일정한 직경을 가지며 도4a에 도시된 바와 같이 긴 파일 부조립체의 내측 방사부의 가열/용융을 계속한다.
긴 파일 부조립체가 맨드릴(110)의 전체 길이에 걸쳐 이동하도록 하기 위해서, 과도하게 가열하지 않는 것, 특히 용융물 형성부(140)에서 비임(117)을 과도하게 용융시키지 않는 것이 중요하다. 도4a를 계속 참조하면, 비임(117)의 충분한 "고형" 외측 방사부(146)는 내측 방사부(143)가 용융되도록 허용되는 동안에 보유되어야 한다. 고형 외측부(146)는 레이인 링으로부터 랩들을 이동시키는 화살표(141)에 의해 도시된 "가압" 방향을 유지하며 레이인 링(130)의 나선부(160)에 의해 발생된다(도2b). 고형부(146)는 또한 파일 얀(119)을 억제하여 중합체 용융물(144)이 파일 얀(119) 내로 이동하는 것을 방지한다. 적당한 용융물(144)을 갖는 것과 비임(146)의 비용융 부분과의 양호한 기계적 일체성 사이의 균형은 랩(107)이 이동되는 속도와 용융물 형성부(140)의 온도에 의해 조절된다. 열가소성 재료는 일반적으로 불충분한 열 전도체이므로, 높은 표면 온도를 빠른 이동 속도와 결합시키는 것이 바람직하다.
중합체 용융물이 용융물 형성부(140)를 가로질러 이동하면 중합체 용융물은 긴 파일 부조립체 사이를 유동하여 혼합된다. 비임의 이동하는 고형부(146)와 [랩(107)에 대하여] 정지된 맨드릴은 원형 화살표(147)에 의해 표시된 바와 같이 용융물이 유동되게 한다. 비임의 고형 비용융부(146)와 파일 얀(119)이 가열부(140)를 가로질러 일정 속도로 지속될 때, 가열된 맨드릴 표면[화살표(153)으로 표시됨]과 접촉하는 용융물의 경계층은 전단 혼합을 경험한다(도1a). 유입되는, 아직 비용융된 랩(149)은 용융물 밀봉부로 작용하며 용융물이 이동하는 긴 파일 부조립체와 동일한 속도로 이동하도록 추진시킨다. 비임의 상측 방사부와 밀집한 섬유 일단은 고형 상태로 남아 있으며 용융물 상에 부유하므로, 랩(107)을 맨드릴(110)을 따라 이동시키는 변위력은 용융 공정을 통해 유지된다.
다시 도1a를 참조하면, 열 에너지원은 용융물 형성부(140)를 지나면 제거되므로, 중합체 용융물은 주변, 특히 맨드릴부(180)로부터 열을 빼앗기게 된다. 열 에너지가 용융물 층으로부터 제거되면, 중합체 용융물은 고체 상태로 다시 냉각되어 연속적인 튜브 코어를 형성하는데, 이 튜브에 긴 파일 부조립체가 고정되고 그리고/또는 튜브에 서로 접합된다.
가열된 긴 파일 부조립체와 용융물의 유체층이 냉각되면, 맨드릴에 대한 수축력이 다시 생성될 수 있다. 이러한 수축을 수용하기 위해, 맨드릴 직경은 냉각부(180)를 통해 테이퍼져서(도1a) 새로 형성된 튜브가 맨드릴(110) 상에 접합되는 것을 막는다. 냉각부(180)에서 테이퍼의 단부에서 맨드릴의 직경은 본 발명의 현재의 연속 코어의 최종 내경보다 약간 작은 크기로 된다. 약간 작은 치수의 직경은 맨드릴(110)에 대한 튜브의 임의의 추가적인 드래그를 현저하게 최소화한다.
출원 계류 중이며 동일자로 출원된 듀퐁 서류 정리 번호 제AD6827호(미국 가출원 제60/336,226호)에 기재된 바와 같은 루트식 터프트스트링은 본 발명에서 특히 효과적이다. 도4b를 참조하면, 짧은 단편 섬유 또는 루트(192)는 맨드릴 표면(104)을 따라 이동할 때 긴 파일 부조립체의 뒤를 따른다. 폴리프로필렌 비임과 나일론 얀 필라멘트로 제조된 루트식 터프트스트링에 있어서, 폴리프로필렌으로 제조된 비임은 나일론 섬유의 용융 온도 이하에서 잘 용융될 것이며, 따라서 많은 나일론 섬유 물성을 보유하게 된다. 이는 루트식 터프트스트링 재료 조성에서 바람직하다. 짧은 단편 섬유 루트(192)들이 부착된 부분적으로 용융된 비임(193) 하부와 후방에 놓인 짧은 단편 섬유 루트는 인접한, 진행하는, 상류측 랩(191) 하부에 위치되게 된다. 루트(192)의 유효 길이는 비임의 저부가 용융되어 섬유 루트의 구간을 연장시킴에 따라 증가된다. 각각의 긴 파일 부조립체로부터의 섬유 루트들은 다음의 후속 랩과 중첩되고 혼합되어, 냉각 시에 섬유 보강되고 융합된 중합체 이음부가 2개의 인접한 랩들 사이에 형성되게 한다.
다시 도1a를 참조하면, 맨드릴부(180) 다음에는 축적부(185)와 맨드릴(110)의 말단부(200)가 있게 된다. 슬리터 나이프(slitter knife)(도시되지 않음) 또는 당해 분야에 공지된 임의의 다른 절단 기구가 말단부를 약간 지나 위치되며 연속적인 파일로 덮여진 튜브와 맞물려서 연속적인 튜브를 소정 길이의 단편들로 절단하도록 맞춰진다. 파일로 덮인 튜브는 페인트 롤러로서 포장되기 전에 단부를 베벨 가공하는 것과 같은 다른 작업들이 파일로 덮인 튜브 상에 수행될 수 있다. 파일이 덮인 롤을 형성하는 데에 있어서 본 발명에 의한 방법의 특별한 하나의 이점은 파일 높이가 매우 균일하므로 파일 높이를 균일하게 하기 위해 파일을 다듬는 공정이 불필요하다는 것이다. 이는 처리 단계를 제거하며 다른 방법에서는 발생하는 섬유 쓰레기의 폐기 단계를 없앤다.
선택적으로, 연속적인 파일이 덮인 튜브는 그 길이를 따라 나선식으로 절단한 다음에 평평하게 하여 바닥재와 같은 편평한 파일 조립체를 형성할 수도 있다. 이러한 나선식 절단은 튜브를 맨드릴로부터 제거하기 전에 그리고 맨드릴 가열 지역을 통과한 직후에 수행하여 재가열의 필요성을 없애고 달리 존재할 수도 있는 나선 세팅을 제거하는 것이 가장 바람직하다. 비임 재료 선택 및 두께는 본 발명에 있어서 평평한 파일 조립체를 형성하는 데에 있어서 고려하여야 할 요인들이다.
맨드릴(110)의 물리적 치수는 재료의 물성에 따라 결정된다. 각 맨드릴부의 직경은 비임(117)에 사용되는 재료의 물성과 완성된 파일로 덮인 튜브에 요구되는 최종 내경에 따라 선택된다. 도1a에 도시된 부분(150, 140, 180, 185)들은 대략적으로 길이가 동일하지만, 동일한 길이일 필요는 없다.
용융물 형성부(140)와 냉각부(180)는 듀퐁 테프론(상표명) 또는 캡톤(상표명)과 같은 비점착(non-stick) 고온 재료로 도포될 수 있다. 이는 중합체 용융물이 점착하여 긴 파일 부조립체 랩의 이동을 저하 및 방해할 가능성을 감소시킨다.
본 발명의 다른 실시예는 도5, 도6a, 도6b, 도7a 및 도7b에 도시되었다. 도5는 하나 이상의 연속적인 긴 파일 부조립체들로부터 연속적인 파일이 덮인 튜브를 형성하기 위한 본 발명의 다른 장치의 실시예를 개략적으로 도시한다. 본 실시예에 있어서, 공정은 랩들(107)의 수직 표면(122, 124)을 서로 용융 및 융합하기 위한 에너지원으로서 초음파 조립체(도시되지 않음)의 초음파 혼(190)을 사용한다. 이하 도6a, 도6b, 도7a 및 도7b를 참조하면, 혼 팁(195)은 혼 면(197)을 구획하는 평면이 나선부(160A)의 면(101A)과 동일 평면이며 혼 팁의 내부 에지(205)(도7b)가 레이인 링의 내경(105A)에 접선을 이루도록 레이인 링(130A) 내에 위치된다. 하나의 긴 파일 부조립체(100)가 본 장치에 공급되면, 초음파 조립체가 맨드릴의 회전 방향으로 안내 출구(114A)(도6a)로부터 적어도 250도, 그러나 290도 이상은 아닌 양호한 위치에 위치된다. 적어도 250도는 적당한 인장을 보장하기 위해 필요하며 접합될 랩(즉, 예비 접합된 랩)의 압축은 앞서 접합된 랩에서 발생되었다. 250도 이상의 위치는 안내 슬롯(106A)을 통한 긴 파일 부조립체의 경로와의 간섭으로 인해 바람직하지 못하다.
접합될 랩이 전압 인가된 혼 면(197)과 접촉하면(도7b), 기계적 에너지가 혼(190)으로부터 접합될 랩에 전달되어 이를 진동시킨다. 서로 융합된 선행 랩들은 기본적으로 "진동"하지 않는 커다란 질량을 형성한다. 접합될 랩의 진동하는 수직면은 진동하지 않는 선행 랩의 수직면과 접촉한다. 마찰열이 이러한 계면(일단이 부착되지 않은 하나의 비임의 측면의 수직면과 얀의 밀집부가 접합된 다른 비임의 대향 수직면 사이)에서 발생되며 적어도 하나 그리고 양호하게는 양 표면들이 용융되게 한다. 연속적인 랩의 소정 단편이 혼의 면을 지나서 회전되었을 때 일어나는 것과 같이 에너지가 제거되면, 용융물은 즉시 냉각되고(예를 들어, 고체로 냉각) 2개의 표면들을 서로 융합시킨다.
혼 팁(195)의 양호한 기하학적 형태가 도6a, 도6b, 도7a 및 도7b에 도시되어 있다. 혼 팁(195)의 측면(205)(도7b)은 레이인 링(130A)의 표면(105A)과 동일한 반경을 갖는 곡률로 만곡되었다. 만곡된 표면은 랩의 비임부와 접촉하게 되어서 용접 시간을 늘림으로써 혼이 랩들에 에너지를 전달할 수 있게 되는 혼 면(197)(도7b)의 면적을 연장시킨다. 직사각형의 면을 갖는 혼은 이와는 대조적으로 혼 면이 얼마나 크게 만들어졌는지와는 무관하게 랩의 비임부와 접촉하는 고정된 면적만을 갖는다. 만곡된 혼의 접촉 면적을 맞추는 능력은 초음파식으로 랩을 서로 융합시키는 공정을 제어하는 다른 변수(예를 들어, 다른 변수들은 전력 세팅 및 접합력을 포함함)들을 제공한다.
초음파 에너지가 랩을 서로 융합시키는 데에 사용되면, 맨드릴의 피동 단부(208)(도5)는 완전한 초음파 혼 조립체(도시되지 않음)와 간섭하지 않도록 직경이 감소해야 한다. 본 실시예에서의 맨드릴(110A)은 앞서 논의한 실시예보다 덜 복잡하다. 긴 파일 부조립체 랩의 비임에 대한 현저한 가열이 없으므로, 고려해야 할 수축이 없으며, 따라서 테이퍼진 부분들도 없게 된다. 더욱이, 초음파 조립체는 접촉하는 수직면들을 함께 융합하기에 충분한 에너지만을 제공하므로 열 제거(냉각) 시스템의 필요성을 없앤다. 맨드릴의 단축된 총 길이는 한 가지를 제외하고는 도1a에서 앞서 설명한 것과 유사한 축적부가 된다. 초음파 공정은 융합된 랩이 효율적인 진동을 피할 것을 요하며, 따라서 단축된 맨드릴은 맨드릴 상을 이동하는 랩을 위한 드래그 감소를 위해 직경이 감소되어서는 안된다. 단축된 맨드릴(110A)의 길이는 총 드래그를 조절한다.
본 발명의 장치의 다른 실시예는 맨드릴의 표면에 합체된 원형 다이로부터 중합체 용융물을 공급하는 것을 포함한다. 이러한 압출물은 긴 파일 부조립체 랩들을 서로 접합 및 융합시키며 냉각 및 경화되었을 때 코어를 형성한다. 도1a의 용융물 형성부(140)는 전술한 같은 냉각을 제공할 수 있는 다이 조립체 및 맨드릴부(180)과 같은 것으로 대체될 수 있다.
일단 상기 발명들 중 하나로부터의 파일이 덮인 코어가 형성되면, 연속적인 파일이 덮인 코어는 예를 들어, 페인트 브러시 롤러로서 사용되기 위해 소정 길이의 부분들로 쪼개지거나 절단될 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 페인트 브러시 롤러의 내경(D)은 공칭 3.81 ㎝(1.5 인치)이다. 전술한 본 발명의 긴 파일 부조립체 코어 형성 방법들을 사용하여 이러한 내경을 갖는 롤러를 제공하기 위해, 원통형 맨드릴이 사용된다. 다시 도1a를 참조하면, 맨드릴은 부분(150)에서 약간 큰 치수로 되며 가열 및 냉각 사이클 중에 랩의 수축을 수용하기 위해 테이퍼부(151, 180), 축적부(185) 및 배출 단부(200)를 갖는다. 랩(107)의 시작 직경을 설정하는 부분(150)의 직경은 각 처리부를 통한 랩의 총 수축과 최종 제품의 소정 직경에 따라 치수가 정해진다.
표준 치수 페인트 롤러[3.81 ㎝(1.5")의 내경 × 22.86 ㎝(9")의 길이]에 일상적으로 사용되는 코어 두께는 일반적으로 그리고 가장 양호하게는 약 0.127 ㎝(0.050 인치) 내지 약 0.165 ㎝(0.065 인치)이다. 그러나, 코어 두께는 약 0.058 ㎝(0.020 인치) 내지 0.58 ㎝(0.200 인치) 사이의 범위일 수 있으며, 양호하게는 0.058 ㎝(0.020 인치) 내지 0.254 ㎝(0.100 인치)이다. 도1b를 참조하면, 긴 파일 부조립체의 비임(117)은 전술한 바와 같은 지지 코어를 형성한다. 페인트 롤러 생산에 이러한 방법을 사용하여 비임이 약 0.058 ㎝(0.020 인치) 내지 0.58 ㎝(0.200 인치) 사이의 높이 치수를 가질 수 있다. 비임은 양호하게는 약 0.058 ㎝(0.020 인치) 내지 0.254 ㎝(0.100 인치), 가장 양호하게는 약 0.127 ㎝(0.050 인치) 내지 약 0.165 ㎝(0.065 인치)의 높이 치수(h)를 가져야 한다. 그러나, 0.058 ㎝(0.020 인치) 이상의 높이(h)가 바람직하다. 긴 파일 부조립체 비임을 위한 재료 선택과 압착(crushing)에 저항하기 위한 코어의 소정 강도가 비임의 높이(h)를 선택하기 위한 주요 요인들이다. 두꺼운 비임은 압착에 대한 내성이 큰 파일로 덮인 코어를 생산하는 반면, 얇은 비임은 압착에 대하여서는 감소된 저항을 가지나 비평면 표면을 보다 양호하게 따르는 롤러(예를 들어, 파일이 덮인 코어)를 생산할 것이다. 파일 도포용 코어를 형성하기 위한 도1b에 도시된 비임의 폭(w) 치수는 적어도 다음의 두 가지 인자, 1) 원하는 터프트 또는 파일 밀도(비록 이것이 파일 밀도를 제어하는 단 하나의 수단이지만)와, 2)페인트 보유 능력에 의해 선택된다.
긴 파일 부조립체 비임 단면을 늘리는 것은, 터프트의 나선형 어레이들을 더 멀리 이격시켜서, 단위 표면적당 터프트 밀도를 감소시킨다. 대안은 얀이 부착되지 않은 비임을 스페이서로 교대로 권취하는 것이다. 페인트를 보유하고 해제하는 능력은 소정의 파일 높이와 터프트들의 열 간의 공간과 페인트의 용기(도3의 137 참조)로서 얀 섬유의 "캐노피(canopy)"를 사용하여 인치 당 터프트스트링 터프트에 대하여 최적화될 수 있다. 기부 스트링이 클수록 터프트를 더욱 멀리 이격시킴으로써 페인트 수집을 위한 공간을 보다 크게 생성한다.
일반적으로 직사각형 단면을 갖는 비임이 구비된 긴 파일 부조립체가 양호하다. 비임 길이를 따라, 직사각형 비임의 2개의 수직면들 중 하나는 그에 부착된 얀 단편을 갖는다. 각각의 수직면은 인접한 긴 파일 부조립체 비임의 대향한 수직 측면과 한 조를 이룬다. 각 비임 쌍의 2개의 수직 접촉면들이 평평하고 나선부면(101)에 대하여 평행함으로써, 나선부(160)에 의해 생성되는 변위력은 맨드릴 표면에 대하여 전적으로 평행하며 나선부면(101) 상에서 중심에 위치된다. 보다 중요하게는, 평평하고 평행하지 않은 표면들이 나선부면(101)에 사용된 경우에서와 같이, 표면들이 나선부(160)에 의해 서로에 대하여 가압될 때 상승력이 생성되지 않는다. 랩의 종방향 변위에 대해서는 상승력이 파괴적이어서, 불규칙한 형태의 코어를 형성할 수 있다. 비임 측면의 정렬을 돕기 위해, 비임의 저부의 표면 평면은 2개의 측면에 대하여 수직이다. 비임의 단면의 상부는 비임 정렬에 영향을 미치지 않으며 하나 이상의 직선 또는 곡선의 표면을 가질 수 있다. 저부면에 대하여 평행하며 수직 측면들에 수직인 단일한 상부 표면을 갖는 비임은 제조하기에 특히 용이하며, 이러한 대칭성은 긴 파일 부조립체를 형성하기 위한 비임의 처리에 있어서 보다 큰 유연성을 허용한다. 수직 측면과 이들 수직 측면에 수직인 저부를 갖는 기준을 충족하는 육각형 및 팔각형과 같은 다른 기하학적 단면 비임 형태가 적용될 수도 있지만, 평탄부를 가로지르는 거리가 짧기 때문에 덜 안정적이다. 타원형 또는 원형의 다른 비임 단면 형태가 사용될 수 있지만, 전술한 바와 같은 수직 변위는 제어하기에 난해하다.
본 발명의 다른 실시예는 인터록 형태를 갖는 비임(200)을 사용하는 것이다(도8). 인터록 형태는 비임(200)을 서로 연결하며, 터프트(210)는 양호하게는 저부의 홈지지 않은 수직 지역(215)을 따라, 상부의 홈지지 않은 수직 지역(220)을 따라 또는 맞물힘 형태 연결 전에 이들 홈지지 않은 양 지역 모두를 따라 비임 수직면을 따라서 부착될 수 있다. 그러나, 긴 파일 부조립체를 제조하면서 인터록 형태를 보존하는 것이 매우 어렵다.
긴 파일 부조립체 비임의 수직 접촉 경계면의 기하학적 형태의 다른 요건은 비임의 비용융부와 맨드릴 표면 사이에 중합체를 수용하도록 밀봉을 제공하는 것이다. 이러한 기능에는 둥근 표면보다는 보다 접촉 면적이 넓은 평평한 표면이 마찬가지로 더 적당하다.
페인트 롤러의 코어 구조물을 위한 양호한 중합체는 폴리프로필렌이다. 폴리프로필렌은 페인트에서 발견되는 많은 용매 및 착색제 및 보존제(preservativebs)와 같은 다른 표면 처리 유체에 대하여 화학적으로 내성을 갖는다. 지방족 폴리아미드, 방향족 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 스티렌, 폴리비닐클로라이드(PVC), 플루오로중합체, 폴리우레탄, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리스티렌 및 스티렌 공중합체로 구성되는 군으로부터 선택되는 다른 재료와 공중합체 혼합물이 사용될 수 있다. 본 발명의 긴 파일 부조립체 비임은 이러한 코어 형성 기술의 단일 최대 성분이며, 따라서 양호하게는 이상에 열거된 재료들 중 하나이다. 보다 양호하게는, 기부 스트링(string)은 폴리프로필렌으로 제조되는 모노필라멘트이다.
얀이 부착되지 않은 비임이 긴 파일 부조립체 랩들 사이의 스페이서로서 사용되면, 비임의 재료는 이상에 지시된 재료의 군으로부터 또는 접착 성질을 갖는 재료의 추가 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 긴 파일 부조립체는 양호하게는 비임보다 현저하게 높은 온도(예를 들어, 섭씨 30도 이상)에서 용융되는 얀 섬유(들)로 구성된다. 본 발명의 긴 파일 부조립체는 보다 양호하게는 폴리프로필렌인 비임 재료와 나일론 얀 또는 폴리에스터 또는 이들 모두인 터프트로 구성된다. 가장 양호하게는, 본 발명에 사용되는 긴 파일 부조립체는 출원 계류 중이며 동일자로 출원된 듀퐁 서류 정리 번호 제AD6827호(미국 가출원 제60/336,226호)에 기재된 바와 같은 루트식 터프트스트링으로서, 폴리프로필렌으로 제조된 비임 재료와 나일론 얀 또는 폴리에스터 얀 또는 이들 모두로 된 터프트로 구성된다. 본 발명에 있어서, 비임이 양호하게 용융되면, 짧은 단편 섬유는 처리 온도에서 물리적 물성의 대부분을 보유하며, 짧은 단편 섬유는 섬유들이 부착되지 않은 인접한 비임 아래까지 연장되기에 충분히 길며, 섬유 보강된 접합이 중합체 용융물의 냉각시에 형성된다.
본 발명에 있어서, 페인트 롤러 브러시와 같은 롤러를 위한 제조 공정은 서로 상용 가능한 재료 또는 요소와 함께 재용융되고 융합될 수 있는 열가소성 중합체를 비임으로서 사용하면 보다 큰 효율을 갖는다. 이러한 공정은 몇 개의 처리 단계들(특히 예비성형 패브릭 스트립의 제조)을 없애며, 페인트 롤러, 바닥재 및 다른 파일 조립체 물품을 제조하는 기존의 방법에서 발견되는 많은 원자재(예를 들어, 접착제, 패브릭 지지체 및 코어 본체)의 필요성을 상당히 줄임으로써, 원자재 비용 및 재고 요건을 줄임으로써 추가적인 절감으로 이어진다.
그러므로, 전술한 목적 및 장점을 완전히 만족시키는, 예비성형 코어 또는 접착제와 같은 추가적인 재료가 없이 긴 파일 부조립체 물품 및 제품을 제조하는 물품, 방법 및 장치가 본 발명에 따라 제공되었다는 것은 명백하다. 본 발명이 구체적인 실시예와 관련하여 설명되었으나, 당해 분야의 숙련자에게는 많은 대안, 변형 및 변경이 자명할 것임이 분명하다. 따라서, 첨부된 청구의 범위의 기술사상 및 넓은 범위 내에 속하는 이와 같은 모든 대안, 변형 및 변경을 포함하고자 한다.

Claims (10)

  1. 파일 조립체를 형성하는 방법이며,
    적어도 하나의 터프트가 그로부터 연장되는 기부 부재를 갖는 적어도 하나의 긴 파일 부조립체를 표면을 갖는 맨드릴 상으로 안내하는 단계와,
    기부 부재의 복수의 맞닿는 랩들을 맨드릴 표면 둘레에 형성하기 위해 적어도 하나의 긴 파일 부조립체의 상기 기부 부재를 맨드릴 표면 둘레에 권취하되, 상기 기부 부재가 상기 맞닿는 랩들 사이에 맨드릴 표면에 직접 접촉하는 표면을 동시에 갖도록 하는 단계와,
    적어도 교호식 랩들의 상기 기부 부재의 적어도 부분적인 용융부를 형성하기 위해 상기 기부 부재의 맞닿는 랩들을 가열하되, 적어도 부분적인 용융부는 맞닿은 비임 랩들 사이에 브리지를 생성하도록 하는 단계와,
    맞닿는 랩들의 맞닿는 비임들 사이에 융합된 이음부를 형성하여 긴 파일 부조립체의 적어도 하나의 터프트가 그로부터 외부로 연장되는 연속적인 관형 기부를 형성하도록 맞닿는 랩들의 적어도 부분적인 용융부의 용융 브리지를 냉각시키는 단계와,
    적어도 하나의 파일이 덮인 단편을 형성하도록 연속적인 관형 기부를 절단하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절단 단계는,
    연속적인 관형 기부를 갖는 맨드릴을 회전시키는 단계와,
    평평한 파일이 덮인 단편을 형성하기 위해, 연속적인 관형 기부를 생성하는 맞닿은 비임들 사이의 접합 이음부에 의해 형성되는 접합선을 따라, 회전하는 연속적인 관형 기부를 나선식으로 절단하는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 절단 단계는 연속적인 관형 기부 파일을 적어도 하나의 관형의 파일이 덮인 단편으로 절단하는 단계를 더 포함하고, 적어도 하나의 관형의 파일이 덮인 단편은 연속적인 튜브 기부보다 짧은 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 안내 단계는 배열된 긴 파일 부조립체를 맨드릴의 표면 상에서 종방향으로 이동시키기 위해 나선형 웨지를 갖는 안내부를 사용하는 단계를 더 포함하고, 상기 맨드릴은 상기 맨드릴을 중심으로 적어도 하나의 긴 파일 부조립체를 권취하도록 회전되는 방법.
  5. 파일 조립체를 형성하는 방법이며,
    적어도 하나의 터프트가 그로부터 연장하는 기부 부재를 갖는 적어도 하나의 긴 파일 부조립체를 표면을 갖는 맨드릴 상으로 안내하는 단계와,
    적어도 하나의 긴 파일 부조립체의 기부 부재를 상기 맨드릴 표면 주위에 권취하여 상기 기부 부재의 인접하게 맞닿은 복수의 랩들을 상기 맨드릴 표면 둘레에 형성하되, 상기 기부 부재가 맞닿는 대향 수직면들과, 이 맞닿는 랩들의 대향 수직면들 사이에 맨드릴 표면과 직접 접촉하는 표면을 동시에 갖게 하는 단계와,
    각 기부 부재가 맨드릴 표면과 동시에 인접하게 맞닿는 표면 및 인접하게 맞닿는 랩들을 위한 다른 표면을 가지도록 복수의 맞닿는 기부 부재 랩들을 형성하기 위해 각각의 맞닿는 랩들을 전방으로 인덱싱하는 단계와,
    중합체 용융물을 상기 맨드릴의 내부로부터 원주방향 배출 슬롯으로 제공하는 단계와,
    인덱싱 기부 부재 랩들 하부의 중합체 용융물로부터 연속 튜브를 형성하는 단계와,
    기부 부재 랩들 사이에 융합된 연결부를 형성하여 파일 부조립체의 터프트가 그로부터 외부로 연장되는 연속적인 관형 기부를 생성하도록 중합체 용융물로 된 연속 튜브를 냉각시키는 단계와,
    적어도 하나의 파일이 덮인 단편을 형성하기 위해 연속 튜브를 절단하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 파일 조립체를 제조하는 장치이며,
    기부 부재와 터프트가 부착된 적어도 하나의 긴 파일 부조립체를 표면을 갖는 맨드릴 상으로 안내하는 수단과,
    적어도 하나의 긴 파일 부조립체의 기부 부재를 복수개의 맞닿는 기부 부재 랩들을 형성하도록 맨드릴 표면 둘레에 권취하되, 각 랩의 기부 부재가 맨드릴 표면과 동시에 인접하는 표면 및 인접한 랩들과 나란하게 인접하는 다른 표면을 갖도록 하는 수단과,
    적어도 교호식 랩들의 기부 부재를 적어도 부분적으로 용융시키도록 기부 부재 랩들을 가열하는 수단과,
    맞닿은 기부 부재 랩들 사이에 용융물을 브리지식으로 연결하기 위한 수단과,
    맞닿는 기부 부재들 사이에 융합된 이음부를 형성하여 긴 파일 부조립체의 터프트가 그로부터 외부로 연장되는 연속적인 관형 기부를 형성하도록 맞닿는 기부 부재 랩들의 용융 브리지를 냉각시키는 수단과,
    적어도 하나의 파일이 덮인 단편을 형성하도록 연속적인 관형 기부를 절단하는 수단을 포함하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 기부 부재와 터프트를 갖는 적어도 하나의 긴 파일 부조립체를 안내하는 수단은 안내부를 포함하고, 상기 안내부는,
    맨드릴이 서로 대향하는 방향으로 돌출되는 구멍과,
    안내부가 맨드릴에 대하여 회전하거나 축방향으로 이동하는 것을 방지하는 수단과,
    터프트가 맨드릴 표면으로부터 외부로 돌출되도록 긴 파일 부조립체의 기부 부재를 맨드릴 표면 상으로 배열 및 배출하기 위한 홈을 갖는 장치.
  8. 파일 조립체를 제조하는 장치이며,
    기부 부재와 터프트가 부착된 적어도 하나의 긴 파일 부조립체를 맨드릴 상으로 안내하는 수단과,
    적어도 하나의 긴 파일 부조립체의 기부 부재를 맨드릴 표면 둘레에 권취하는 수단과,
    각 기부 부재가 동시에 맨드릴 표면과 맞닿도록 복수의 맞닿는 기부 부재 랩들을 형성하기 위해 각 랩을 전방으로 인덱싱하는 수단과,
    맨드릴 내부로부터 원주방향 배출 슬롯으로 중합체 용융물을 압출하는 수단과,
    인덱싱 기부 부재 랩들 아래에 중합체 용융물로 된 연속 튜브를 형성하는 수단과,
    기부 부재 랩들 사이에 융합된 연결부를 형성하여 긴 파일 부조립체의 터프트가 그로부터 외부로 연장되는 연속적인 고형 관형 기부를 형성하도록 용융물로 된 연속 튜브를 냉각시키는 수단과,
    적어도 하나의 파일이 덮인 단편을 형성하도록 연속적인 관형 기부를 절단하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  9. 맨드릴 주위에 나선형으로 권취된 적어도 하나의 긴 파일 부조립체를 포함하며,
    각각의 나선형 랩들은 맞닿은 랩들의 맞닿은 수직면의 일부를 따라 연결되어 연속적인 기부 재료를 형성하는 파일 조립체.
  10. 적어도 하나의 다른 비임에 연결되기 위한 인터록 형태를 갖고 제1 및 제2 표면을 갖는 비임과,
    파일을 형성하는 상기 비임으로부터 외부로 연장되도록 상기 비임의 제1 표면을 따라 부착된 적어도 하나의 터프트를 포함하는 긴 파일 부조립체.
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