JP4097626B2 - Ultra short fiber manufacturing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、長繊維から切断後の繊維長が数mm以下(特に、0.1mm以下)の短繊維を製造するための装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for producing short fibers having a length of several mm or less (particularly, 0.1 mm or less) after cutting from long fibers.
従来、ポリエステル、ポリアミドなどの熱可塑性合成ポリマーからなる長繊維を束ねて繊維束とし、この繊維束を切断して数mmから数十mmの長さの短繊維を得るために、各種の繊維束切断装置が慣用されている。例えば、このような切断装置として、切断刃が放射状に多数設けられたカッターローラ上に繊維束を巻付け、切断刃上に撒き付けられた繊維を切断刃に押圧しながら連続的に所定の長さに切断するローラカッター式繊維束切断装置が使用されている。また、固定刃と移動刃とを剪断刃として設け、これら剪断刃に対して所定の切断長だけ繊維束を押し出して切断するいわゆるギロチンカッター式繊維束切断装置も古くから知られている。 Conventionally, various fiber bundles are used to bundle long fibers made of a thermoplastic synthetic polymer such as polyester and polyamide into a fiber bundle and cut the fiber bundle to obtain short fibers having a length of several to several tens of millimeters. Cutting devices are commonly used. For example, as such a cutting device, a bundle of fibers is wound around a cutter roller having a large number of cutting blades radially provided, and the fibers wound on the cutting blade are continuously pressed to a predetermined length while pressing the fibers against the cutting blade. A roller cutter type fiber bundle cutting device that cuts the blade is used. A so-called guillotine cutter type fiber bundle cutting device has also been known for a long time, in which a fixed blade and a moving blade are provided as shear blades, and a fiber bundle is extruded to the shear blade by a predetermined cutting length.
このような従来の繊維束切断装置が用いられている環境下で、最近、一部化粧品に混入させるための極めて短い合成繊維、柔らかい風合いのフロック加工品に使用する極細繊維、あるいは短く刻んだ弾性繊維などの需要が増えてきた。そこで、切断後の繊維長が0.1mmから数mmの短繊維が要求されるようになってきた。 In an environment where such a conventional fiber bundle cutting device is used, recently, a very short synthetic fiber to be mixed in some cosmetics, an ultrafine fiber used for a floc processed product with a soft texture, or a short chopped elasticity The demand for textiles has increased. Accordingly, short fibers having a fiber length after cutting of 0.1 mm to several mm have been required.
ところが、例えば、前者のローラカッター式繊維束切断装置の場合では、回転するカッターローラ上に放射状に設ける切断刃群の隣接する切断刃の間隔を極めて小さくすることが要求される。しかしながら、このような場合には、切断刃間に切断された繊維が詰まって、その排出が困難となるばかりか、切断刃自体の厚みの問題もあって、切断繊維長を短くするのに限界がある。 However, in the case of the former roller cutter type fiber bundle cutting device, for example, it is required to extremely reduce the interval between adjacent cutting blades of a group of cutting blades provided radially on a rotating cutter roller. However, in such a case, the fibers cut between the cutting blades are clogged, making it difficult to discharge them. In addition, there is a problem with the thickness of the cutting blade itself, and it is a limit to shorten the cutting fiber length. There is.
これに対して、後者のギロチンカッター式繊維束切断装置の場合には、0.5mm程度の切断繊維長であっても対応が可能である。しかしながら、従来タイプの繊維束切断装置を用いて単繊維繊度の小さな細くて長い繊維を切断しようとすると、繊維自体が有する弾性のために繊維が湾曲したり、座屈したりして固定刃に直角に当接しなくなる。また、固定刃と移動刃とのクリアランスの調整が極めて困難となって、斜め切りや切断長さの不揃いなどのミスカットが多量に発生する。 On the other hand, in the case of the latter guillotine cutter type fiber bundle cutting device, it is possible to cope even with a cut fiber length of about 0.5 mm. However, when trying to cut thin and long fibers with small single fiber fineness using a conventional fiber bundle cutting device, the fibers are bent or buckled due to the elasticity of the fibers themselves, and perpendicular to the fixed blade. Will not abut. In addition, it becomes extremely difficult to adjust the clearance between the fixed blade and the movable blade, and a lot of miscuts such as oblique cutting and uneven cutting length occur.
そうすると、繊維長の揃った短繊維を得ようとすると、ミスカットされた多量の切断繊維の中から正常に切断されたもののみを選別し取り出さなければならないことになる。しかしながら、このような選別取り出し作業は極めて繁雑であるばかりか、許容切断長に収まらないミスカットされた繊維が多くなると、正常に切断された繊維の収率そのものも悪くなる。 Then, in order to obtain a short fiber having a uniform fiber length, it is necessary to select and take out only those that are normally cut from a large number of miscut fibers. However, such a sorting and taking out operation is extremely complicated, and when the number of miscut fibers that do not fit within the allowable cut length increases, the yield of the fibers that have been cut correctly also deteriorates.
そこで、ギロチンカッター式繊維束切断装置が有する前記問題を解決するための装置が、例えば特開2003−119662号公報に提案されている。この従来技術では、連続して供給される長繊維束を切断するのに先立って、供給された繊維束を連続シート状物によって包むためのガイドを取り付けられている。そして、このガイドローラを介して、繊維束と併走させた連続シート状物によって走行する長繊維束を包むように重ねた後、シート状物で包まれた繊維束を切断するようにしている。つまり、繊維束単体では柔軟で切断が困難な繊維束をシート状物で包むことによって剛直化し、剛直化した繊維束を切断することによって、所定の長さの短繊維に切断しようとするものである。 Then, the apparatus for solving the said problem which a guillotine cutter type fiber bundle cutting device has is proposed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-11962, for example. In this prior art, a guide for wrapping the supplied fiber bundle with a continuous sheet is attached prior to cutting the continuous fiber bundle supplied. Then, the fiber bundles wrapped with the sheet-like material are cut after being overlapped so as to wrap the long-fiber bundles traveling by the continuous sheet-like material running along with the fiber bundles through the guide roller. In other words, the fiber bundle itself is made flexible by wrapping a fiber bundle that is flexible and difficult to cut with a sheet-like material, and by cutting the rigid fiber bundle, it is intended to cut into short fibers of a predetermined length. is there.
ところが、このようなギロチンカッター式繊維束切断装置を使用しても、切断可能な繊維長は、0.1〜30mmであって、0.1mm未満の切断繊維を歩留まり良く安定に得ることは極めて困難である。しかも、このような短繊維を得るために繊維束を被覆するのに使用するシート状物としては、紙やポリオレフィン、ポリエステル、セロハンなどの有機高分子フィルム、布帛、不織布を使用しなければならない。 However, even when such a guillotine cutter fiber bundle cutting device is used, the fiber length that can be cut is 0.1 to 30 mm, and it is extremely difficult to stably obtain a cut fiber of less than 0.1 mm with a good yield. Have difficulty. Moreover, as a sheet-like material used to coat the fiber bundle in order to obtain such short fibers, organic polymer films such as paper, polyolefin, polyester, and cellophane, fabrics, and nonwoven fabrics must be used.
ところが、このようなシート状物を使用するとなると、切断後に切断された繊維とシート状物とを分離することが要求されるが、これらを完全に分離することが困難であって、わずかであっても切断した繊維に混入する可能性がある。しかも、切断繊維長が0.1mmに近づくにしたがって、繊維束をより剛直に拘束する必要があるので、使用できるシート状物もより剛直なものが必要とされるが、当然のことながらこのような技術には限界がある。 However, when such a sheet-like material is used, it is required to separate the cut fiber and the sheet-like material after cutting. However, it is difficult to completely separate them, and the amount is small. However, there is a possibility of mixing into the cut fiber. Moreover, as the cut fiber length approaches 0.1 mm, the fiber bundle needs to be more rigidly constrained. Therefore, a sheet-like material that can be used is required to be more rigid. Technology has its limitations.
そうすると、ミスカットに伴う歩留まりも大幅に低下する上に、生産効率も低下するため、実質的に0.1mm以下の切断繊維長を有する短繊維を得るのは困難である。また、一旦多数の単繊維群を束ねて太い繊維束を形成させてしまうと、繊維束の周りをフィルム状シートで包み込んでも、繊維束を構成する単繊維同士に強い拘束力を作用させることが困難であるから、短繊維同士が自由に動ける状態にある。したがって、これを短く切断することは容易ではない。 If it does so, since the yield accompanying miscutting will fall significantly and production efficiency will also fall, it is difficult to obtain the short fiber which has the cut fiber length of 0.1 mm or less substantially. Moreover, once a large number of single fiber groups are bundled to form a thick fiber bundle, a strong restraining force can be applied to the single fibers constituting the fiber bundle even if the fiber bundle is wrapped with a film-like sheet. Since it is difficult, the short fibers can move freely. Therefore, it is not easy to cut this short.
さらに、繊維束を構成する単繊維群から一本々々の単繊維を取り出すと、この単繊維は例えば0.001〜10dtexと極めて細く、しかも、弾性に富むために、切断時に切断刃から受ける力が作用する方向へ容易に変形して切断刃から逃げてしまう。したがって、繊維を0.1mm以下というような極めて短い長さにミスカットすることなく正常に歩留まりよく切断することは極めて困難である。
本出願人は、長繊維束を切断して、繊維長が0.1mm以下の極短繊維を歩留まり良く製造するためには、(1)一方向に引き揃えた長繊維を束ねて繊維束を作成し、(2)気体状態又は液体状態の埋包剤(なお、固体状態のときを“埋包材”という)を前記繊維束中に含浸させると共に、その外周を前記埋包材によって包み込み、(3)前記埋包剤を固化して埋包材に相変化させて繊維束を構成する単繊維群を埋包材によって拘束し、(4)埋包処理した繊維束の端面を切断ではなく切削するという技術を提案し、これら一連の技術を特許出願している。その際、前記埋包材としては、ドライアイス、氷、パラフィン、及び熱可塑性樹脂からなる材料群中から選ばれる少なくとも一つの材料を好適に使用できることも提案した。 In order to produce a very short fiber having a fiber length of 0.1 mm or less with good yield by cutting the long fiber bundle, the applicant of the present application (1) bundles the long fibers aligned in one direction and bundles the fiber bundle. And (2) impregnating the fiber bundle with a gas state or liquid state embedding agent (referred to as “embedding material” when in the solid state), and wrapping the outer periphery thereof with the embedding material, (3) The embedding agent is solidified and phase-changed into an embedding material, and the single fiber group constituting the fiber bundle is restrained by the embedding material, and (4) the end face of the embedding-treated fiber bundle is not cut. We propose cutting technology and have applied for a patent for these series of technologies. At that time, it has also been proposed that at least one material selected from a material group consisting of dry ice, ice, paraffin, and thermoplastic resin can be suitably used as the embedding material.
その際、前述のようにして埋包処理した繊維束(以下、“埋包処理した繊維束”を“被切削材”とも言う)の端面をこれに対して相対運動する平盤状刃物台に当接させて、刃物台の平面からわずかに突出させられた切削刃によって被切削材を薄辺状に切削する装置も提案した。 At that time, the end face of the fiber bundle embedded as described above (hereinafter, “embedded fiber bundle” is also referred to as “material to be cut”) is formed into a flat plate-like tool rest that moves relative to the end face. We have also proposed a device that cuts a material to be cut into a thin side with a cutting blade that is brought into contact with and slightly protruded from the plane of the tool post.
確かに、このような装置を使用するによって、繊維長が0.1mm以下の極短繊維を良好に製造することができる。ところが、被切削材を刃物台に当接させて摺動させながら長時間にわたって切削を続けると、刃物台との間の摩擦によって発熱が生じる。そうすると、刃物台に当接させた被切削材の一部を構成する埋包材が摩擦熱により溶融あるいは気化したり、被切削材自体が熱膨張して寸法が変化してしまったりする事態が起こる。 Certainly, by using such an apparatus, an extremely short fiber having a fiber length of 0.1 mm or less can be produced satisfactorily. However, if cutting is continued for a long time while the workpiece is brought into contact with the tool rest and sliding, heat is generated due to friction with the tool rest. Then, the embedding material that constitutes a part of the work to be in contact with the tool post is melted or vaporized by frictional heat, or the work itself is thermally expanded to change its dimensions. Occur.
すなわち、例えば、被切削材に使用する埋包材として氷を用いた場合には、刃物台との摩擦によって氷が液化して水に相変化してしまう。そうすると、0.1mm以下という繊維長を有する極短繊維を得ることはできたにしても、得られた極短繊維の繊維長にバラツキが生じて、揃った繊維長を有する極短繊維を得ることができなくなる。 That is, for example, when ice is used as the embedding material used for the workpiece, the ice liquefies and changes phase into water due to friction with the tool post. Then, even though an ultrashort fiber having a fiber length of 0.1 mm or less can be obtained, the fiber length of the obtained ultrashort fiber varies, and an ultrashort fiber having a uniform fiber length is obtained. I can't do that.
そこで、本発明が目的とするところは、このような被切削材の切削時の発熱を可能な限り抑制でき、これによって繊維長の揃った0.1mm以下の極短繊維を安定かつ歩留まり良く得ることができる極短繊維の製造装置を提供することである。 Therefore, the object of the present invention is to suppress heat generation during cutting of such a workpiece as much as possible, thereby obtaining ultrashort fibers having a uniform fiber length of 0.1 mm or less with a stable and high yield. It is to provide an apparatus for producing ultrashort fibers that can be used.
本発明者は、前記課題を達成するために鋭意検討した結果、切削中のみ刃物台に被切削材を当接させ、切削を行わない間は被切削材を刃物台と当接させずに非接触とすることによって、前記課題を解決できることを究明し、本発明を完成するに至ったものである。 As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventor brought the work material into contact with the tool post only during cutting, and kept the work piece in contact with the tool post while cutting was not performed. The inventors have investigated that the above-mentioned problems can be solved by making contact, and have completed the present invention.
ここに、前記課題を解決するための発明として、請求項1に記載の「ドライアイス、氷、パラフィン、及び熱可塑性樹脂からなる材料群中から選ばれる少なくとも一つの埋包材によって埋包処理された繊維束からなる被切削材を薄片状に切削するための切削刃と、前記被切削材を当接させる当接平面が形成され且つ前記切削刃が設けられた刃物台と、前記被切削材を保持する保持手段と、前記保持手段及び/又は刃物台を切削方向へ相対運動させる駆動手段と、前記被切削材を前記当接平面へ所定の接触圧力で当接させる接圧付与手段と、前記被切削材の端面を前記当接平面と非接触にする当接解除手段とを具備して、前記被切削材を切削するのに要する所定時間のみ前記当接平面に前記被切削材を当接させることを特徴とする極短繊維の製造装置」が提供される。
Here, as an invention for solving the above-mentioned problem, the embedding treatment is performed by at least one embedding material selected from the group of materials consisting of dry ice, ice, paraffin, and thermoplastic resin according to
その際、請求項2に記載の発明のように、「前記被切削材を切削中に前記埋包材の固化状態を維持するための保冷手段及び/又は冷却手段を前記保持手段が具備する、請求項1に記載の極短繊維の製造装置」とすることが好ましい。
At that time, as in the invention according to
更に、請求項3に記載の発明のように、「前記駆動手段が前記刃物台を回転駆動または往復直線駆動する駆動手段である請求項1又は2に記載の極短繊維の製造装置」とすることが望ましい。
Furthermore, as in the invention described in
以上に述べた請求項1に記載の本発明によれば、「背景技術」欄で説明したような従来技術が有する諸問題を解消することができ、ミスカットを極力少なくしながら安定に0.1mm以下の繊維長を有する極短繊維を歩留まりよく大量に製造できる。
According to the present invention described in
また、請求項2に記載の本発明によれば、被切削材1を切削中に被切削材の一部を構成する埋包材が固化状態から気化したり液化したりしないように、保冷したり冷却したりする。したがって、例えば室温状態で長時間に亘って切削加工を行っても、埋包材が気化又は液化して繊維束を構成する単繊維群を固化状態の埋包材で拘束できなくなるといった事態を回避することができる。また、仮に被切削材に発熱が生じたとしても、生じた熱を被切削材から迅速に奪うことができ、埋包材を常に固化状態に維持することができる。
According to the second aspect of the present invention, the cutting
そして、請求項3に記載の本発明によれば、刃物台(切削刃)と被切削材とを回転駆動又は往復直線駆動して、互いに切削方向へ相対運動させて被切削材を薄片状に切削することができる。このため、刃物台(切削刃)と被切削材とを切削方向へ相対運動する機構が極めて簡単かつ安価に構成できる。
And according to this invention of
本発明の装置においては、切断後の繊維長が0.1mm以下である極短繊維を製造するために、ドライアイス、氷、パラフィン、及び熱可塑性樹脂からなる材料群中から選ばれる少なくとも一つの埋包材(埋包剤)によって埋包処理された繊維束を被切削材として用い、埋包材に坦持させた繊維束の端部を埋包材とともに切削刃によって薄く切削する。 In the apparatus of the present invention, in order to produce ultrashort fibers having a fiber length after cutting of 0.1 mm or less, at least one selected from the group of materials consisting of dry ice, ice, paraffin, and thermoplastic resin A fiber bundle embedded in an embedding material (embedding agent) is used as a material to be cut, and the end of the fiber bundle carried on the embedding material is thinly cut with a cutting blade together with the embedding material.
しかしながら、常時、被切削材を刃物台に押し付けて当接させ、刃物台からわずかに突出させた切削刃によって切削を連続して行うと、摩擦の影響を受けて、切削した極短繊維の繊維長のバラツキが大きくなる。そこで、本発明の装置では、切削刃によって被切削材が切削に供される間の必要な時間だけ、刃物台に被切削材を当接させ、これによって摩擦による悪影響を回避することを大きな特徴とする。以下、本発明の装置が有するこの特徴について、図面を参照しながら詳細に説明する。 However, if the cutting material is always pressed against the tool post and brought into contact with the tool post and continuously cut with a cutting blade slightly protruded from the tool post, the fiber of the cut ultrashort fiber is affected by friction. The variation in length increases. Therefore, the apparatus according to the present invention is characterized in that the workpiece is brought into contact with the tool rest for a necessary time while the workpiece is subjected to cutting by the cutting blade, thereby avoiding an adverse effect due to friction. And Hereinafter, this feature of the apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の極短繊維の製造装置を模式的に例示した概略装置構成図であって、1は被切削材、2は保持手段、3は刃物台、4は切削刃、5は接圧付与手段、6は固定部材、7は当接解除手段、8は刃物台3の回転駆動手段、9は極短繊維の回収手段、10は架台、11は回転検出手段、12はコントローラ、13は接圧付与用電磁弁、そして、14は接圧解除用電磁弁をそれぞれ示す。
FIG. 1 is a schematic apparatus configuration diagram schematically illustrating an ultrashort fiber manufacturing apparatus according to the present invention, in which 1 is a workpiece, 2 is holding means, 3 is a tool post, 4 is a cutting blade, and 5 is a cutting blade. Contact pressure applying means, 6 is a fixing member, 7 is a contact release means, 8 is a rotation driving means for the
なお、参照符号Pは、被切削材1の切削端面を所定の接圧で押し当てる刃物台3の当接平面を示し、この当接平面Pは、切削基準面となるため、十分な平滑性と平面度をもって形成されていることが必要である。更に、図1には保持手段2が具備する保冷手段及び/又は冷却手段については図示省略したが、これらについては後述する。また、図中に示した回収手段9は切削された極短繊維を回収するためのものであって、例えば回収袋あるいは回収用の円筒容器のようなもので構成されている。したがって、この回収手段9を回転する刃物台3の外周を囲繞するように設けることによって、回収手段9内に切削された極短繊維を回収することができる。
Reference symbol P indicates a contact plane of the
ここで、図2は、前記刃物台3に切削刃4を放射状に4枚設けた実施形態例を模式的に示した平面図であって、4枚の切削刃4で被切削材1を切削する実施態様例を示している。ただし、本例では刃物台3に設ける切削刃4の数を4枚としているが、1枚でも2枚でも3枚でも良く、あるいは5枚以上でも良い。また、本例では、被切削材1の数を1個としているが、複数個設けたり、設ける切削刃4の数に一対一に対応させて設けたりしても良い。
Here, FIG. 2 is a plan view schematically showing an embodiment in which four cutting blades 4 are provided radially on the
また、刃物台3に設けられた切削刃4は、刃物台3の当接平面Pから突出長Cだけ突出自在に調整されている。例えば、この突出長Cとして、1mm以下、好ましくは0.001〜0.1mmの高さに調整自在とする。このとき、接圧付与手段5の一部を構成する接圧伝達部材5cによって、被切削材1の切削端面は所定の接圧で刃物台3の当接平面Pに押し付けられた状態となる。
よい設計事項であるが、0.2〜12.0mmのものを好適に使用することができる。
Further, the cutting blade 4 provided on the
Although it is a good design matter, a 0.2-12.0 mm thing can be used conveniently.
このようにして、前記切削刃4が設けられた刃物台3は、回転駆動手段8によって回転駆動される。なお、この回転駆動手段8は、駆動動力の供給源となる油圧モータあるいは電動機のような駆動装置8a、駆動側の動力伝達部材8b、動力伝播部材8c、従動側の動力伝達部材8d、回転駆動軸8e、軸受8f、及びこの軸受8fの固定部材8gを含んで構成され、更に、これら駆動装置8aと固定部材8gとは架台10bにそれぞれ位置決め固定されている。また、前記回転駆動軸8eの一端には従動側の動力伝達部材8d、その他端には刃物台3がそれぞれ固設されており、更にその中間部において軸受8fによって回転自在に軸支されている。
In this way, the
したがって、駆動装置8aからの動力が、駆動側の動力伝達部材8b、動力伝播部材8c、及び従動側の動力伝達部材8dを順に介して回転駆動軸8eに回転力として伝達される。そうすると、この回転駆動軸8eの他端に固設された刃物台3が回転駆動されることになる。したがって、切削刃4が刃物台3と共に回転駆動されると、刃物台3に当接する被切削材1がこの切削刃4によって切削されることとなる。なお、刃物台3の回転数は、被切削材1の性状に合わせて変更自在とすることが好ましく、例えば、毎分0.05〜1,500回転に調整自在とする。このとき、前記動力伝達部材8bと8dの具体例としては、歯付プーリー、Vベルト用プーリー、ギヤーなどを例示することができ、また、前記動力伝播部材8cとしては、歯付ベルト(タイミングベルト)、Vベルト、チェーン、中間ギヤーなどを例示することができる。
Therefore, the power from the
その際、刃物台3の回転数の変更は、例えば、周知のように駆動装置8aを誘導電動機あるいは同期電動機などの交流モータとして、インバータにより周波数制御したり、駆動装置8aをパルスモータとして供給するパルス数を制御したり、駆動装置8aを直流モータとして直流電流をチョッピングして周波数制御するドライバー装置を設けたりすることによって行うことができる。
At that time, the rotation speed of the
このようにして、切削刃4が設けられた刃物台3に設けられた切削刃4を回転させて、被切削材1を回転する切削刃4に対して押し当てて薄片状に切削することによって極短繊維を得ることができる。そうすると、当接平面Pに対して調整された切削刃4の突出長Cに対応して、0.005mm以上かつ1mm以下の繊維長(特に、0.005mm以上かつ0.1mm以下の繊維長)を有する極短繊維を被切削材1から切削することが可能となる。なお、使用する切削刃の厚みについては、被切削材1の性状に合わせて適宜最適化すればよい。
In this way, the cutting blade 4 provided on the
しかしながら、刃物台3とともに切削刃4を回転させるのではなく、刃物台3は固定しておき、逆に、被切削材1を回転させて、刃物台3の当接平面Pに被切削材1を当接させることによって、極短繊維を切削してもよい。また、刃物台3を被切削材1に対して往復直線運動させて、往き直線運動時に被切削材1を刃物台3に当接させて切削刃4によって切削し、復り直線運動時には刃物台3と被接触状態に保って切削しないようにしてもよい。要するに、本発明において肝心なことは埋包処理された繊維束から極短繊維を製造することであって、このために、被切削材1及び/又は切削刃4を切削方向へ相対運動させて被切削材1から極短繊維が得られる機構であればよい。
However, instead of rotating the cutting blade 4 together with the
ただし、被切削材1は、埋包材1bによって埋包処理された繊維束1aからなる。なお、繊維束1aは、引き揃えられた多数の長単繊維群から構成されており、繊維束1aの総繊度は1万〜1000万dtexに調製されている。また、このとき使用する繊維束1aの全長は特に制限する必要は無いが、作業性と生産性を考慮し、更に埋包処理の容易性なども考慮すると、通常、5〜1000mmとされる。
However, the
また、ここで念のため付言しておくと、図1では、繊維束1aの内部に存在する埋包材1bについては図示省略したが、既に繊維束1aの内部にも多少にかかわらず存在することは言うまでもない。何故ならば、繊維束1aを構成する単繊維群はそれぞれ埋包材によって拘束されなければならないからである。特に、繊維束1aの総繊度が大きくなるにしたがって、繊維束1aを構成する単繊維群が切削時に切削刃4が移動する方向(図3に示した白抜きの矢印方向)へ動いて、切削刃4から逃げるのを防止するために、埋包材1bによってその運動の自由度を拘束しておくことが肝要となる。 Further, as a reminder, in FIG. 1, the embedding material 1b existing inside the fiber bundle 1a is not shown in the figure, but already exists inside the fiber bundle 1a regardless of the amount. Needless to say. This is because the single fiber group constituting the fiber bundle 1a must be restrained by the embedding material. In particular, as the total fineness of the fiber bundle 1a increases, the single fiber group constituting the fiber bundle 1a moves in the direction in which the cutting blade 4 moves during cutting (the direction of the white arrow shown in FIG. 3). In order to prevent the blade 4 from escaping, it is important to restrict the degree of freedom of movement by the embedding material 1b.
ただし、図1の実施例では、切削工程とは異なる別工程において、所定長さに切断した繊維束1aを埋包材1bによって埋包処理して被切削材1とした後、被切削材1の端面をバッチ処理で切削する態様を示した。しかしながら、連続する長単繊維群から構成される長繊維束1aを埋包剤中に浸漬して埋包剤を固化することによって連続的に埋包処理して被切削材1としたものを連続的に切削するようにしても良い。
However, in the embodiment of FIG. 1, in a separate process different from the cutting process, the fiber bundle 1 a cut to a predetermined length is embedded with the embedding material 1 b to form the
以上のように構成される本発明の装置を使用すれば、当接平面Pに被切削材1を押し付けながら切削刃4によって被切削材1を薄片状に切削することで極短繊維を製造できる。しかしながら、長時間にわたって切削を続行すると、切削する作業環境の温度が埋包材1bの固化温度より高い場合には、埋包材1bが気化したり、液化したりしてその役割を果たすことができなくなるのである。何故ならば、本発明の極短繊維の製造装置を用いると、被切削材1から極短繊維を得ることができるが、長時間に亘って切削を続行すると、切削する作業環境の温度が埋包材1bの固化温度より高い場合には、埋包材1bが気化したり、液化したりしてその役割を果たすことができなくなるからである。
When the apparatus of the present invention configured as described above is used, ultrashort fibers can be manufactured by cutting the
このため、被切削材1を保持する保持手段2に保冷手段(図示せず)を設ける。このとき、保冷手段だけでは対応できない場合は、積極的に熱を奪って冷却するための冷却手段(図示せず)を設けて、埋包材1bが気化又は液化しないように十分に冷却することが必要でなる。また、前記の目的を達成するために、被切削材1の周りを局部的に冷却したり、切削装置全体を冷却したりすることも好ましい態様である。
For this reason, a cooling means (not shown) is provided in the holding means 2 that holds the
なお、前記冷却手段(図示せず)としては、周知の冷媒循環式冷却装置が好ましく使用できる。具体的には、前記保持手段2を構成する被切削材1の把持部材2aの外周部にアンモニア、フロン、代替フロンなどのような冷媒が循環可能なジャケットを付設して、このジャケットに冷媒を循環させることによって達成することができ、このジャケットを固定部材2bによって架台9cに固定するようにすればよい。このように冷却手段によって把持部材2aを冷却する場合は、把持部材2aとしては熱伝導性の良い材料、例えばステンレス鋼などの金属材料を使用することが好ましい。しかしながら、保冷手段に頼るような場合には被切削材1への熱伝導が良くないプラスチック材料のような低熱伝導性材料が好ましい。
As the cooling means (not shown), a known refrigerant circulation cooling device can be preferably used. Specifically, a jacket capable of circulating a refrigerant such as ammonia, chlorofluorocarbon, or alternative chlorofluorocarbon is attached to the outer peripheral portion of the gripping member 2a of the
以上に述べた作業環境温度から受ける問題とは別に、被切削材1と刃物台3との接触に伴う発熱という問題があり、本発明は、このような発熱を解消あるいは抑制することを最大の特徴とするものである。つまり、刃物台3の当接平面Pに、常時、被切削材1を当接させながら切削を続行すると、当接平面Pと被切削材1の間に発熱が生じて、前記繊維束が熱膨張を引き起こすという問題が生じるのである。しかも、更にこの発熱が大きくなると、繊維束を埋包処理する埋包材の溶融を引き起こし、繊維のミスカットを生じることがある。
In addition to the problems received from the working environment temperature described above, there is a problem of heat generation due to the contact between the
そこで、本発明の極短繊維の製造装置においては、この発熱を抑制するために、被切削材1を切削するのに必要がない場合には、当接平面Pに刃物4が無い部位、すなわち、被切削材1と当接平面Pとを接触させる必要がない時間中には接触状態にするための当接解除手段7を設ける。すなわち、切削刃4に被切削材1を接触させて切削を行う必要がある間のみ当接平面Pに被切削材1を当接させる接圧付与手段5を設ける。なお、このような接圧付与手段5と当接解除手段7としては、図示したような圧縮空気の圧力あるいは油圧などの流体圧で作動する流体圧作動シリンダーを例示することができる。
Therefore, in the ultrashort fiber manufacturing apparatus of the present invention, in order to suppress this heat generation, when it is not necessary to cut the
ここで、前者の接圧付与手段5は刃物台3の当接平面Pに被切削材1を所定の力で押し当てる役割を果たし、図1に例示したように、接圧発生装置5a、連結棒部材5b、被切削材1への接圧伝達部材5c、及び固定部材6を含んで構成され、固定部材6を介して架台10(10c)に位置決め固定されている。また、後者の当接解除手段7は、図1に例示したように、被切削材1が当接平面Pと被接触になるように接圧付与手段5とは反対側へ力を被切削材1に与える役割を果たし、接圧を解除する力を発生する解除力発生装置7a、連結棒部材7b、被切削材1への接圧解除力を伝達する解除力伝達部材7c、及び固定部材6を含んで構成され、前記固定部材6を介して架台10に固定される。
Here, the former contact
しかしながら、本発明は、図1に例示したような実施例にだけ限定されるものではなく、被切削材1の刃物台3の当接平面Pへ所定の接圧で押し付けと接圧付与の解除とが可能な装置であれば、これを好適に使用することができる。例えば、機械的なカムとバネの組み合わせにより、接触付与と接触解除を行う装置を使用することもできる。
However, the present invention is not limited to the embodiment illustrated in FIG. 1, and is pressed against the contact plane P of the
以上に詳細に説明したように、本発明は、前記接圧付与手段5と当接解除手段7によって、被切削材1と当接平面Pとを当接させたり、非接触状態にしたりすることを一大特徴とするものである。そこで、このような本発明の特徴について、更に図3を援用して、図1を参照しつつ、以下に詳細かつ具体的に説明する。ただし、以下に述べる例は、本発明の装置を詳細かつ具体的に明瞭に説明するためのものであって、本発明の技術思想を満足する限り、このような例に限定されるものではない。なお、図3は、切削刃による被切削材の切削時(図a)と非切削時(図b)をそれぞれ模式的に例示した説明図であって、図1の要部をそれぞれ拡大して模式的に例示した模式正断面図である。
As described in detail above, in the present invention, the
まず、図3(a)に例示した一実施例において、ポリエステルからなる長単繊維群を束ねて200万dtexの長繊維束とし、これを所定の長さに切断した繊維束とした状態で、例えば、ポット内に充填された水中に浸漬した状態で氷結させ、氷を埋包材とする被切削材1を得る。そして、円形切断刃を有する回転カッターなどによって、得られた被切削材1の切削端面を切断して、きれいな切削面を形成させて、例えば、φ75mm×40mm長の円柱状の被切削材1とする。これを図1に例示したのと同様の装置を使用して、半割の一対の円筒からなる把持部材によって被切削材1を挟持させる。なお、この把持部材2aは保持手段2の一部を構成し、この把持部材2aの外周部には、例えば冷媒(ブライン)が循環するジャケットを設けて、把持手段2aを−4゜Cに冷却する。
First, in one example illustrated in FIG. 3 (a), a long single fiber group made of polyester is bundled into a long fiber bundle of 2 million dtex, and this is a fiber bundle cut into a predetermined length, For example, it freezes in the state immersed in the water with which the pot was filled, and the to-
その際、保持手段2によって保持する被切削材1の形状は、丸棒状の形状だけでなく、四角柱状、六角柱状、楕円柱状など、あるいはその横断面がドーナツ形状を有する柱状など任意の形状を採用することができる。このような形状は、繊維束1aを埋包材1bによって埋包処理する時の条件、例えばポット中に引き揃えた繊維束1aと水を注入して、このポット中で水を氷結させて埋包処理するような場合には、ポットの形状によって被切削材1の形状が左右され、また、被切削材1を保持する保持手段2の把持部材2aの条件によっても変わってくる。
At that time, the shape of the
以上に述べた図3(a)に示したような状態において、図示したように、保持手段2の一部を構成する把持部材2aに対して、被切削材1の把持を解消させて、被切削材1が上下方向へ自由に移動できるようにする。このとき、図3の実施態様例のように、接圧付与手段5として、シリンダー径がφ50mmであって、ストローク長が100mmであるエアーシリンダーを採用する。また、当接解除手段7として、シリンダー径がφ50mmであって、ストローク長が10mmであるエアーシリンダーを採用する。
In the state shown in FIG. 3A described above, as shown in the figure, the gripping member 2a constituting a part of the holding means 2 is released from the gripping of the
なお、図3の例では、接圧付与手段5と当接解除手段7として、圧縮空気や油圧などの流体圧で作動する流体圧駆動シリンダーをアクチュエータとして用いた。しかしながら、本発明は、このような機構に限定されることはなく、電動機の回転を上下方向の直進運動へと変換するリニアモーターのような機構、クランク機構、カム機構など周知の機構を採用することができる。
In the example of FIG. 3, as the contact
また、永久磁石(あるいは、電磁石)からなる連結棒部材とこれを取り巻く電磁コイルを使用して、電磁コイルに正逆の電流を流すことによって、被切削材1の上端を支持する前記連結棒部材(参照符号5bと7bはシリンダーロッドであるが、図3の例では、このシリンダーロッドが連結棒部材に相当する)を上下方向へ移動させるようにしてもよい。なお、ここで、肝要なことは、意図した方向へ意図したタイミングで被切削材1を移動させて、当接平面Pへ被切削材1を当接させたり、非接触状態にしたりできることであって、このような作用を奏するものであれば好適に使用することができる。
Further, the connecting rod member that supports the upper end of the
その際、前述の接圧付与側のエアーシリンダーに0.11MPaの圧縮空気を供給すると、接圧解除用のエアーシリンダーは、常時、被切削物1を当接平面Pに押し当てる方向に力を掛けることができる。そして、このよう状態下において、当接平面Pから所定の突出長Cだけ突出した切削刃4によって、被切削材1の端面を薄片状に切削することによって、繊維長が0.1mm以下の極短繊維を好適に製造することができる。
At this time, when compressed air of 0.11 MPa is supplied to the air cylinder on the contact pressure applying side, the air cylinder for releasing the contact pressure always applies a force in the direction of pressing the
これに対して、本発明では被切削材1と刃物台3との間の接触による発熱を回避するために、図3(b)に例示したように、非切削時において、接圧解除側のエアーシリンダーに0.2MPaの圧縮空気を供給する。そうすると、被切削材1が当接平面Pとの接触が解除される方向に力が掛かり、被切削材1は当接平面Pと非接触状態になるように維持される。
On the other hand, in the present invention, in order to avoid heat generation due to contact between the
以上に述べたようにして、被切削材1が切断刃4に接触する直前に、接圧解除側のエアーシリンダーで被切削材1を当接平面Pに押し当てる方向へ力を掛け、逆に、被切削材1を切削刃4が通過して切削が完了した直後に、接圧解除側のエアーシリンダーで被切削材1の接圧を解除する方向へ動作させる。そうすると、前述の発熱による問題を回避することができる。このため、ミスカットがなく、しかも、切断繊維長が揃った極短繊維を好適に製造することができる。
As described above, immediately before the
例えば、その製造条件の一例を示するならば、刃物台3を減速機付きインバータモータでタイミングベルトを介して毎分30回転で回転駆動軸(刃物台)を回転させる。その際、使用した切削刃4については、厚みが0.25mm、刃物取り付け角度が25°、刃物後退角度が30°である高速度鋼を用いる。このとき、切削刃4の突出長Cを0.02mmに調整して、切削加工を行ったところ、繊維長が0.025mmの極短繊維が得られた。このとき、得られた極短繊維から水を切った後、これを120゜Cの熱風によって周知の熱風乾燥機中で乾燥した。乾燥後の極短繊維の切削面はきれいな状態であり、ミスカットされた短繊維はほとんど見られなかった。
For example, if an example of the manufacturing conditions is shown, the rotary drive shaft (the tool post) is rotated at 30 revolutions per minute through the timing belt with the
図3の実施例においては、前述のような接圧付与側エアーシリンダーと接圧解除側エアーシリンダーの動作の切り替えは、ロータリー・エンコーダーのような回転検出手段11を使用して、回転駆動軸8eの回転角を検出することによって行うことができる。つまり、回転検出手段11によって検出した回転角に基づいて、接圧付与用電磁弁13と接圧解除用電磁弁14を用いて供給する圧縮空気の供給を切替える。なお、回転駆動軸8eを回転させているモータ8aと前記電磁弁13と14とが同期するように制御するためには、前記回転検出手段11からの信号に基づいて、例えばマイクロ・コンピュータなどのようなコントローラ12によってその切り替えタイミングなどを制御することによって具現化できる。
In the embodiment of FIG. 3, the operation switching between the contact pressure applying side air cylinder and the contact pressure releasing side air cylinder as described above is performed by using the rotation detecting means 11 such as a rotary encoder, and the
その際、保持手段2の一部を構成する把持部材2aが図3(a)の場合のように被切削材1を保持させるか、あるいは、図3(b)の場合のように、把持部材2aを開いて被切削材1を保持させないかの制御も、同様にコントローラ12によって行われる。このとき、把持部材2aは、電磁チャックとすることによって、把持部材2aへ電流を流したり切ったりして、電磁チャックを励磁したり消磁したりして制御することが好ましい。ただし、把持部材2aとしては、このような態様に限定されることなく、必要なタイミングで迅速かつ確実に被切削材1を掴んだり、離したりできるような構造であれば、その態様を限定する理由は特にない。
At that time, the gripping member 2a constituting a part of the holding means 2 holds the
以上に述べた実施態様は全て刃物台3(切削刃4)と被切削材1とを互いに回転運動させて切削する方式であったが、刃物台3(切削刃4)と被切削材1を互いに直線運動させて切削する方式を採用することもできる。このような場合においては、刃物台3(切削刃4)又は被切削材1を互いに直線状に往復駆動できるような駆動手段を構成し、更に、刃物台3には単体の切削刃4あるいは所定の間隔を置いて一直線状に並べられた複数枚の切削刃4を設ける。
In the above-described embodiments, the turret 3 (cutting blade 4) and the
そして、刃物台3(切削刃4)/被切削材1を被切削材1/刃物台3(切削刃4)に対して往復直線運動させることによって、被切削材1を薄片状に切削する。ただし、このとき、往きの直線運動時には接圧付与手段によって刃物台3の当接平面Pに被切削材1を当接させて、切削刃4によって切削を行える状態を現出する。しかし、戻りの直線運動時には当接解除手段によって被切削材1を刃物台3の当接平面Pと非接触状態として、被切削材1の発熱を防止することが本発明においては肝要である。なお、往復直線運動を行わせる機構は、特に限定することはなく、一例を挙げれば、モータの回転運動を直線運動に変換するクランク機構などの周知の機構を採用することができる。また、周知の平削り盤、形削り盤、立削り盤などに採用されている機構をそのまま採用することもできる。
Then, the
次に、本発明の装置によって製造される極短繊維を得る繊維束の材料について説明する。このような繊維束を構成する繊維材料としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどのポリマーからなる合成繊維、あるいは2種以上のポリマーを組み合わせた複合合成繊維を挙げることができるが、特にこれらに限定されるわけではない。つまり、絹糸、綿糸、麻糸などの天然繊維、あるいはセルロース繊維、アセテート繊維などのような半合成繊維からも得ることができる。 Next, the material of the fiber bundle which obtains the very short fiber manufactured with the apparatus of this invention is demonstrated. Examples of the fiber material constituting such a fiber bundle include synthetic fibers made of polymers such as polyester, polyamide, and polyolefin, and composite synthetic fibers in which two or more kinds of polymers are combined, but are not particularly limited thereto. I don't mean. That is, it can be obtained from natural fibers such as silk thread, cotton thread and hemp thread, or semi-synthetic fibers such as cellulose fiber and acetate fiber.
以上に述べた繊維は、通常、単繊維の繊度が0.001〜10dtexである長繊維群から構成されるマルチフィラメント糸条として得られる。そこで、本発明に使用する繊維束としては、前記多数本のマルチフィラメント糸条を互いに繊維方向に並行となるように引き揃えて束ねて、その総繊度が1万〜1000万dtexとする。次いで、このようにして作成した繊維束の内部に液体状態あるいは気体状態となった低粘度かつ無定形の埋包剤を十分に含浸させた後、埋包剤を固化させることによって繊維束を埋包材中に埋め込んで一体化し被切削材1を得る。
The fibers described above are usually obtained as multifilament yarns composed of long fiber groups having a single fiber fineness of 0.001 to 10 dtex. Therefore, as the fiber bundle used in the present invention, the multiple multifilament yarns are aligned and bundled so as to be parallel to each other in the fiber direction, and the total fineness is set to 10,000 to 10,000,000 dtex. Next, the fiber bundle thus prepared is sufficiently impregnated with a low-viscosity and amorphous embedding agent in a liquid state or a gas state, and then the embedding agent is solidified to embed the fiber bundle. The
このようにして、一本々々は非常に細くて柔軟であって、その故に、切断力が作用する方向に容易に変形して逃げてしまう単繊維群を埋包材によって固定し、各短繊維の運動の自由度を拘束して容易に動くことができない状態を現出させる。そして、この状態で切削刃によって薄片状に削り取れば、0.1mm以下の繊維長を有する極短繊維を容易に製造することができるのである。 In this way, the single fibers that are very thin and flexible one by one and are therefore easily deformed in the direction in which the cutting force acts and escape, are fixed by the embedding material, and each short piece is fixed. The state of being unable to move easily appears by restricting the freedom of movement of the fiber. And if it cuts into a thin piece shape with a cutting blade in this state, the very short fiber which has a fiber length of 0.1 mm or less can be manufactured easily.
なお、前記目的を達成する上で埋包剤に要求される性質としては、無定形を呈する低粘度の流動状態に変化でき、容易に繊維束を囲繞してこれを包み込むようにその外周から繊維束内部の間隙に容易に進入でき、次いで、そのままの状態で固化できることである。したがって、前記性質を有する埋包剤(埋包材)としては、例えば加熱するとドライアイスのように固体から炭酸ガスへと気化するような相変化を起こすか、例えば氷のように加熱すると固体から水へと液化するような相変化を起こすような材料を使用する。 The property required of the embedding agent to achieve the above-mentioned purpose is that it can be changed into a low-viscosity fluid state exhibiting an amorphous shape, and the fibers from the outer periphery can be easily surrounded and encased by the fiber bundle. It is easy to enter the gap inside the bundle and then solidify as it is. Therefore, as an embedding agent (embedding material) having the above-mentioned properties, for example, when heated, it causes a phase change that evaporates from a solid to carbon dioxide gas like dry ice, or when heated like ice for example, from a solid Use materials that cause a phase change that liquefies into water.
本発明においては、極短繊維の製造時において、極短繊維と埋包材とを切削後に容易かつ完全に分離できることも大きな特徴である。したがって、これらを容易かつ完全に分離するために、埋包材として、ドライアイスあるいは氷を使用することが好ましい。何故ならば、ドライアイスを埋包材として使用する場合には、ドライアイスが気化して炭酸ガスとなってしまわない条件下で切削することに留意すれば、通常の作業温度(例えば、20℃に維持された室温)下におくことで、極短繊維から容易かつ簡単に埋包材を分離することができる。 In the present invention, it is also a great feature that the ultrashort fiber and the embedding material can be easily and completely separated after cutting when the ultrashort fiber is manufactured. Therefore, in order to easily and completely separate them, it is preferable to use dry ice or ice as the embedding material. This is because, when dry ice is used as an embedding material, it should be noted that cutting is performed under conditions where dry ice does not vaporize and become carbon dioxide gas. The room temperature maintained at (5) can be easily and easily separated from the ultrashort fibers.
また、氷を埋包材として使用する場合には、これを0℃よりも高い温度に加熱して水に戻し、その後、乾燥工程を通過させれば、容易かつ簡単に極短繊維と埋包材とを分離することができる。このように、埋包材として氷を使用する場合は、簡単な装置を使用して繊維束を容易に氷結できるため、特に好ましい。なお、温度変化の影響を受けやすい複合繊維などから極短繊維を得る場合には、氷結状態の繊維束をそのままの状態で凍結乾燥へ供することによって、加熱して水に戻すことなく、乾燥させることもできる。 If ice is used as an embedding material, it is heated to a temperature higher than 0 ° C. and returned to water, and then passed through a drying step, so that it is easy and easy to embed ultrashort fibers and embedding. The material can be separated. As described above, when ice is used as the embedding material, the fiber bundle can be easily frozen using a simple device, which is particularly preferable. In addition, when obtaining very short fibers from a composite fiber or the like that is susceptible to temperature changes, the frozen fiber bundle is subjected to freeze-drying as it is, and dried without being heated back to water. You can also.
本発明の製造方法によって得られる極短繊維は、その繊維長が0.005mm以上かつ1mm以下、特に0.005mm以上かつ0.1mm未満に切削されているために、例えば特開平11−241223号公報に記載されているような極短の光学干渉性繊維を接着剤中に混入してこれを塗料として使用したり、化粧品に混入させて使用したり、あるいはフロック加工用、印刷機のトナー原料などとしても使用することができるなど広範な用途が期待できる。 The ultrashort fiber obtained by the production method of the present invention is cut to have a fiber length of 0.005 mm or more and 1 mm or less, particularly 0.005 mm or more and less than 0.1 mm. For example, JP-A-11-241223 A very short optical interference fiber as described in the official gazette is mixed in an adhesive and used as a paint, or mixed in cosmetics or used as a flocking toner material for a printing press. A wide range of applications can be expected such as being able to be used.
しかも、本発明の製造装置によれば、0.005mm以上かつ1mm以下、特に0.005mm以上かつ0.1mm以下の極短繊維を安定かつ容易に製造することができ、更には、ミスカット品が極めて減少するため、その製造歩留まりも良いため、工業的規模で極短繊維を製造することができる。 Moreover, according to the production apparatus of the present invention, it is possible to stably and easily produce ultrashort fibers of 0.005 mm or more and 1 mm or less, particularly 0.005 mm or more and 0.1 mm or less, and further, miscut products. Is extremely reduced, and the production yield is also good, so that ultrashort fibers can be produced on an industrial scale.
1 埋包処理された繊維束(被切削材)
2 保持手段
3 刃物台
4 切削刃
5 接圧付与手段
6 固定部材
7 当接解除手段
8 駆動手段
9 極短繊維の回収手段
10 架台
11 回転検出手段
12 コントローラ
13 接圧付与用電磁弁
14 接圧解除用電磁弁
P 刃物台の当接平面
1 Embedded fiber bundle (cutting material)
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