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技術 繊維製品の繊維束を解繊する装置

出願人 テューリンギッシェインスティテュートフュアテキスティル−ウントクンスチトフ−フォルシュングアインゲトラゲネルフェライン
発明者 リュツケンドルフ,レナーテオルトレップ,ゲラルト
出願日 2010年11月25日 (8年11ヶ月経過) 出願番号 2013-540232
公開日 2014年1月30日 (5年9ヶ月経過) 公開番号 2014-502316
状態 特許登録済
技術分野 天然繊維の採取処理 繊維の準備処理
主要キーワード 処理投入 供給蓋 フェルト生地 処理時間間隔 ミル室 負荷ピーク 織物部分 蓋機構
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この項目の情報は公開日時点(2014年1月30日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題・解決手段

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,機械的に離解する装置であって,外部から密閉されたミル室であって,ミル室の容積の少なくとも10%のデッドスペースを,一つ又は複数有し,ミル室の中で一つ又は複数の回転する打叩装置が,切断することなく負荷ピークを減少させて,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するミル室において,材料が種々の量に調整可能なように,バッチ式投入され,調整可能な時間処理され,その後,ミル室から再び排出されることを特徴とする装置。

概要

背景

概要

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,機械的に離解する装置であって,外部から密閉されたミル室であって,ミル室の容積の少なくとも10%のデッドスペースを,一つ又は複数有し,ミル室の中で一つ又は複数の回転する打叩装置が,切断することなく負荷ピークを減少させて,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するミル室において,材料が種々の量に調整可能なように,バッチ式投入され,調整可能な時間処理され,その後,ミル室から再び排出されることを特徴とする装置。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項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,機械的に離解する装置であって,外部から密閉されたミル室において,材料が種々の量に調整可能なように,バッチ式投入され,調整可能な時間処理され,その後,ミル室から再び排出され,前記ミル室は,ミル室の容積の少なくとも10%のデッドスペースを,一つ又は複数有し,ミル室の中で一つ又は複数の回転する打叩装置が,切断することなく負荷ピークを減少させて,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,回転する前記ミル装置には,一つ又は複数形成され,駆動軸上に軸方向に並んで配置された繊維製品を,繊維質の成分に解繊するためのプロペラ状の打叩部/打叩翼状部が備えられた装置において,上記打叩翼状部が,特に,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,その打叩翼状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,特に,材料を損なう負荷ピークが回避されることを特徴とする装置。

請求項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記載の装置。

請求項3

材料の供給及び搬出を制限する上記蓋に,穴が開けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の装置。

請求項4

材料の排出が,圧搾空気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項記載の装置。

請求項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項記載の装置。

請求項6

ステータケースの表面が,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項記載の装置。

発明の詳細な説明

0001

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。

0002

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。

0003

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ベースとした織物,不織布及び編物などである。

0004

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。

0005

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使用不可能であることである。

0006

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。

0007

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。

0008

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。

0009

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,プロペラ状の打叩翼状部あるいは打叩装置1を組み合わせたミル室2あるいはステータ室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翼状の打叩部7を有する。

0010

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。

0011

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。

0012

回転する翼状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。

0013

ステータ内壁は,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。

0014

図2には,一例として,弾力性のある,揺り戻る打叩翼状部の構成を介して,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翼状部7を示し,当該打叩翼状部が駆動軸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ステータの内壁への間隔aを保証する。

0015

材料の偶然の蓄積による負荷がピークに達した場合,打叩翼状部の上部は,回転の反対方向に傾き,よって,ステータ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,上記翼状部は再び原位置に戻る。折りたたみ式の翼状部の充分な重量と,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。

0016

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。

0017

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。

0018

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特質を向上させる又は繊維の静電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。

0019

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。

0020

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
プロペラ翼部の回転数の選択ができること,
取り替え可能な打叩翼部形状によりステータ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ステータ室における可変交換可能な内張り

0021

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。

0022

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。

0023

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の打叩翼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。

0024

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。

0025

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,ステータケース内周において,打叩翼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。

図面の簡単な説明

0026

なし

0027

1 打叩装置
2ミル室ないしステータ室
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/打叩翼状部
8駆動軸
9圧縮バネ機構
aステータの内壁への間隔
b ステータの内壁に対して増加した間隔
c 回転方向

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