JP6203644B2 - 開繊体拡幅ユニット、幅調整治具及び開繊体製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、トウを開繊して所定の幅に拡幅し、開繊体として導出させる開繊体拡幅ユニット、幅調整治具、及び開繊体製造方法に関する。

捲縮されるとともに帯状をなしたトウが折り重ねられて形成されたトウベールからトウを引き出し、そのトウを開繊して開繊体を製造する開繊体製造設備が知られている。この開繊体製造設備では、引き出したトウを機械開繊工程及び空気開繊工程によって開繊するようになっており、空気開繊工程にて使用される機器として、例えば特許文献１のトウトランスポートジェット及び特許文献２の開繊ユニットが知られている。

特許文献１のトウトランスポートジェット（以下、「ＴＴジェット」という）は、第１筒状部と第２筒状部とを有しており、第１筒状部が第２筒状部に挿入されている。第１筒状部には、トウが導入され、第２筒状部には、空気が供給されるようになっている。第２筒状部は、その内周面に半径方向内方に突出する傾斜面部を有しており、第１筒状部の先端開口部は、この傾斜面部付近に位置している。第２筒状部の傾斜面部と第１筒状部の先端開口部との間には、環状の噴出口が形成されており、第２筒状部に供給された空気は、傾斜面部によって噴出口から第２筒状部の中心軸に向かって噴出される。これにより、第１筒状部に導入されたトウを開繊して絡み合わすことができる。

また、特許文献２の開繊ユニットは、いわゆるエアジェットであり、円柱状開繊部と第２の開繊部とを備えている。円柱状開繊部には、繊維通路、第１の開繊室、及び第２の開繊室が形成されており、繊維通路に捲縮繊維が供給されるようになっている。この捲縮繊維は、加圧ガスによって捲縮繊維から第１の開繊室に噴出させられ、更に加圧ガスと共に第１の開繊室から第２の開繊室へと供給される。捲縮繊維は、第１及び第２の開繊室にて開繊され、更に捲縮繊維を所望の形状に整形すべく第２の開繊部へと供給される。円柱状開繊部に取付けられている第２の開繊部は、断面楕円形状になっており、開繊繊維を所定の形状に整形して排出するようになっている。

特開２０１２−２３９４３７号公報 特開２００８−２５５５２９号公報

特許文献１のＴＴジェットは、前述の通り噴出口から噴出される空気が第２筒状部の中心軸に向かって流れており、トウを第２筒状部の中心軸に集めるようになっている。そのため、ＴＴジェットによって開繊された開繊体の幅（例えば、７０〜１００ｍｍ）が小さくなり、おむつ等に使用される開繊体で要求される幅（例えば、１５０ｍｍ）に達することができない。他方、特許文献２の開繊ユニットは、第２の開繊部によって開繊繊維を所定の形状に整形することは可能であるが、手触りにおいてＴＴジェットによる開繊体に比べてふんわり感に欠けている。

そこで本発明は、ふんわり感を損なうことなく要求される幅に開繊体の幅を調整することができる開繊体拡幅ユニット、幅調整治具、及び開繊体製造方法を提供することを目的としている。

本発明の開繊体拡幅ユニットは、トウを流体で開繊して前記流体と共に噴射口から噴射する噴射装置と、幅方向に対向する一対の側壁を有し、前記一対の側壁の間に前記噴射口の口径より幅広なチャンバが形成され、前記チャンバが前記チャンバの入口から出口に向かって低くなるように形成されている幅調整治具とを備え、前記噴射装置は、前記トウを前記チャンバに噴射するように前記チャンバの前記入口側に配置され、前記幅調整治具は、前記噴射装置から噴射される開繊された前記トウの幅を前記一対の側壁の間隔に調整して開繊体として前記出口から導出させるようになっているものである。

本発明に従えば、噴射装置から幅調整治具のチャンバに流体と共にトウを噴射することによりトウをチャンバの幅（即ち、一対の側壁の間隔）まで拡幅させ、更にチャンバの流体でトウに含まれる繊維同士を絡み合わせることができる。これにより、チャンバの幅に調整された開繊体を形成することができる。また、チャンバの入口が高く出口が低くなっているので、拡散させたトウから所定の嵩高さの開繊体を形成させることができる。更に、噴射装置から幅調整治具のチャンバに拡散させるようにトウを噴射させるので、開繊体の繊維同士の間に大きな隙間を確保することができ、形成された開繊体のふんわり感を達成することができる。このように、開繊体拡幅ユニットでは、ふんわり感を損なうことなく要求される幅に開繊体の幅を調整するができる。

上記発明において、複数の通気孔を有しており、前記複数の通気孔は、前記噴射装置から前記トウと共に前記チャンバに噴射された流体を排出するようになっていてもよい。

上記構成に従えば、トウを流体によって掻き混ぜて開繊体を形成する際、噴射装置から噴射された流体を通気孔から抜くことができる。これにより、流体によって開繊体が上から押さえつけられることを防ぐことができ、開繊体のふんわり感を向上させることができる。

上記発明において、前記噴射装置は、前記噴射口を前記複数の通気孔に向けて配置されていてもよい。

上記構成に従えば、噴射装置の噴射口が通気孔に向いているので、流体が通気孔を介して幅調整治具の外へと抜けやすくなっており、これによっても開繊体のふんわり感を向上させることができる。

上記発明において、前記幅調整治具は、前記複数の通気孔と前記噴射装置との間の距離が前記噴射口の中心から前記一対の側壁の一方までの距離以上になるように配置されていてもよい。

上記構成に従えば、噴射装置からトウを噴射させた際にチャンバの幅方向両隅までトウを行き渡らせることができる。これにより、開繊体の幅方向両端部分の厚みが薄くなることを防ぐことができる。

上記発明において、前記幅調整治具は、前記チャンバを前記チャンバの入口から出口に向かって低くするように傾斜している傾斜面を有しており、前記噴射装置は、前記噴射口を前記傾斜面に向けて配置されていてもよい。

上記構成に従えば、噴射された流体を出口からそのまま抜けさせることなくチャンバで撹拌させることができる。これにより、トウの繊維同士をよくかき混ぜて絡み合わせることができ、ふんわり感のある開繊体を形成することができる。

上記発明において、前記噴射装置は、前記噴射口が前記幅調整治具の入口の略中央に位置するように配置されていてもよい。

上記構成に従えば、トウを噴射装置からチャンバに均一に噴射することができる。これにより、チャンバにおいて、幅方向両隅までトウを行き渡らせることができ、開繊体の方向両端部分の厚みが薄くなることを防ぐことができる。

上記発明において、前記噴射装置は、その中を流れる前記流体によってトウを流体開繊し、開繊したトウを前記流体と共に先端の噴射口から噴射するノズル部を有しており、前記ノズル部は、略円筒状に形成され、且つ前記ノズル部を流れる前記流体の流れが層流となるように構成されていてもよい。

上記構成に従えば、トウを噴射装置からチャンバに均一に噴射することができる。これにより、チャンバにおいて、幅方向両隅までトウを行き渡らせることができ、開繊体の方向両端部分の厚みが薄くなることを防ぐことができる。

上記発明において、前記ノズル部は、その中を流れる流体の流れが前記噴射口付近で層流となるように長尺に形成されていてもよい。

上記構成に従えば、ノズル部を流れる流体の流れを層流にすることを実現することができる。

上記発明において、前記噴射装置は、前記流体が供給される供給口と、前記供給口に供給された流体が流れる環状の流体流路と、前記流体流路を流れる流体を前記ノズル部に噴出する環状の噴出口とを有し、前記供給口と前記流体流路との間には、それらを繋ぐバッファが形成されており、前記バッファの流路径は、前記流体流路を流れる流体の流量分布が略均一になるように前記供給口の口径より大きく形成されていてもよい。

上記構成に従えば、ノズル部を流れる流体の流れを層流にすることを実現することができる。

上記発明において、前記噴射装置は、前記流体流路を流れる流体を前記ノズル部に噴出する環状の噴出口を有し、前記噴出口を規定する周面が前記ノズル部の軸線に略平行に形成されていてもよい。

上記構成に従えば、ノズル部を流れる流体の流れを層流にすることを実現することができる。

本発明の幅調整治具は、幅方向に対向する一対の側壁を備え、前記一対の側壁の間には、トウを流体で開繊して前記流体と共に噴射口から噴射する噴射装置の噴射口より幅広なチャンバが形成され、前記チャンバは、前記チャンバの入口から前記出口に向かって低くなっており、前記チャンバの入口は、そこに前記噴射装置を配置し、前記噴射装置の噴射口から前記チャンバに前記トウを噴射できるように形成され、前記チャンバの出口は、前記開繊されたトウによって形成される開繊体が前記一対の側壁の幅で導出することができるように形成されているものである。

本発明に従えば、噴射装置から幅調整治具のチャンバに流体と共にトウを噴射することによりトウをチャンバの幅（即ち、一対の側壁の間隔）まで拡幅させ、更に流体でトウに含まれる繊維同士を絡み合わせることができる。これにより、チャンバの幅に調整された開繊体を形成することができる。また、チャンバの入口が高く出口が低くなっているので、拡散させたトウから所定の嵩高さの開繊体を形成させることができる。更に、噴射装置から幅調整治具のチャンバに拡散させるようにトウを噴射させるので、開繊体の繊維同士の間に大きな隙間を確保することができ、形成された開繊体のふんわり感を達成することができる。このように、開繊体拡幅ユニットでは、ふんわり感を損なうことなく要求される幅に開繊体の幅を調整するができる。

本発明の開繊体製造方法は、前述のいずれか１つの開繊体拡幅ユニットを用いて開繊体を製造する開繊体製造方法であって、トウを引き出す引出工程と、前記引出工程で引き出されたトウを予め開繊する予備開繊工程と、前記予備開繊工程で開繊された前記トウを前記拡幅装置の噴射装置に導入し、前記噴射装置で前記トウを流体開繊した後に、前記トウを前記流体と共に前記噴射装置から前記幅調整治具のチャンバに噴射する流体開繊工程と、前記噴射装置によって噴射された前記トウの繊維同士を前記幅調整治具のチャンバで前記流体によって絡み合わせて開繊体の幅を調整しながら前記開繊体を形成する幅調整工程と、前記幅調整工程で形成された開繊体をシート状に成形する成形工程とを有する方法である。

本発明に従えば、流体開繊工程において、引出工程及び予備開繊工程を経て噴射装置に導かれて導入されたトウを噴射装置内で流体開繊してから幅調整治具のチャンバに流体と共に噴射してトウをチャンバの幅（即ち、一対の側壁の間隔）まで拡幅させる。更に幅調整工程では、チャンバにおいて流体によりトウに含まれる繊維同士を絡み合わせることによって、チャンバの幅を調整された開繊体を形成することができる。また、流体開繊工程において、噴射装置から幅調整治具のチャンバに拡散させるようにトウを噴射するので、開繊体の繊維同士の間に大きな隙間を確保することができ、形成された開繊体のふんわり感を達成することができる。このように、開繊体拡幅ユニットでは、ふんわり感を損なうことなく要求される幅に開繊体の幅を調整するができる。

本発明によれば、ふんわり感を損なうことなく要求される幅に開繊体の幅を調整するができる。

本件発明の実施形態に係る開繊体拡幅ユニットを備える開繊体製造設備を概略示す図である。 開繊体拡幅ユニットに備わるジェットを切断して見た断面図である。 図２のエアジェットを切断線ＩＩＩ−ＩＩＩで切断して見た断面図である。 図２のエアジェットの領域Ｘを拡大して見た拡大断面図である。 開繊体拡幅ユニットに備わる成型ボックスを正面から見た正面図である。 図５の成型ボックスを切断線ＶＩ−ＶＩで切断して見た断面図である。 開繊体製造方法の手順について示すフローチャートである。 開繊体拡幅ユニットにおいてトウを拡幅した際の噴射したトウの拡散の仕方について概略説明する図であり、（ａ）は、成型ボックスを正面から見た図であり、（ｂ）は、成型ボックスを切断線ＶＩ−ＶＩで切断して見た断面図である。

以下、本発明に係る実施形態の開繊体拡幅ユニット１及びそれを備える開繊体製造設備２について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する開繊体拡幅ユニット１及び開繊体製造設備２は、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

使い捨ておむつ及び生理用品等の衛生材料吸収体には、セルロースアセテート繊維から成る開繊体が用いられており、この開繊体は、このセルロースアセテート繊維から成るトウを捲縮させてベール状にしたものを開繊し整形することによって製造される。具体的には、図１に示す開繊体製造設備２によって、梱包容器９内に梱包されたベール状のトウＴを引出し、引き出したトウＴを一次開繊する。更に開繊体製造設備２では、トウＴを空気開繊してから所定の幅に整形するようになっている。以下では、開繊体製造設備２の構成について詳述する。

開繊体製造設備２は、基本的に、トウ開繊機３と、開繊体拡幅ユニット１と、成形ユニット８とを有している。トウ開繊機３は、ガイドプレート３ａと、ロール３ｂと、２つのバンディングジェット４，５と、機械開繊ユニット６とを有している。トウ開繊機３では、梱包容器９内に収容されたベール状のトウＴが一旦上方に引き出されるようになっている。引き上げられたトウＴは、第１バンディングジェット４を通ってガイドプレート３ａに達する。更に、トウＴは、そのガイドプレート３ａから前斜め下方に降りていき、第２バンディングジェット５を通ってロール３ｂを介して機械開繊ユニット６に供給されている。機械開繊ユニット６は、二対のローラ１１，１２を有しており、二対のローラ１１，１２は、トウＴが流れている流れ方向Ｆに順番に並べて配置されている。これら二対のローラ１１，１２は、それらに供給されてくるトウＴを予備開繊するようになっている。このようにして予備開繊されたトウＴは、開繊体拡幅ユニット１に供給される。

開繊体拡幅ユニット１は、機械開繊ユニット６から供給されたトウＴを開繊し、開繊体の幅及び嵩高さを所定の値に調整するようになっており、エアジェット１３と、成型ボックス１４とを有している。図２に示すように、噴射装置であるエアジェット１３は、予備開繊されたトウＴを空気流で開繊するようになっており、外筒１５と、内筒１６とを有している。外筒１５は、ノズル部１５ａと外筒基部１５ｂとを有している。ノズル部１５ａは、大略円筒状に形成され（例えば、ストレート管）、その中にエアと共にトウＴを流して先端の開口部から排出できるようになっている。ノズル部１５ａの基端には、外筒基部１５ｂが一体的に設けられている。外筒基部１５ｂは、大略円筒状であってノズル部１５ａより大径に形成されており、その軸線とノズル部１５ａの軸線Ｌ１とが一致するように配置されている。

外筒基部１５ｂの内周面１５ｃは、断面円形状に形成されており、ノズル部１５ａ側である先端側の内径がノズル部１５ａの内径と一致している。また、外筒基部１５ｂの内径は、その先端側領域に対して基端側領域の方が大径に形成されており、それらの間に介在する中間領域が先端側に向かって先細りのテーパ状に形成されている。また、内周面１５ｃの基端側領域にはエア吸入口１５ｄが形成され、外筒基部１５ｂの外周部には、エア吸入口１５ｄに繋がるエア供給管１７が取り付けられている。

図３に示すように、エア供給管１７は、大略円筒状に形成されており、半径方向外方に突出している。エア供給管１７の内孔は、半径方向外方側に供給口１７ａを有しており、この供給口１７ａがエア供給源（図示せず）と接続されている。また、エア供給管１７の内孔の供給口１７ａを除いた領域がバッファ１７ｂを形成しており、供給口１７ａは、このバッファ１７ｂを介してエア吸入口１５ｄに繋がっている。バッファ１７ｂの孔径は、供給口１７ａの口径より大径であって内周面１５ｃの基端側領域の内径と略一致するようになっている。このように構成されているエア供給管１７の供給口１７ａには、前述のエア供給源からエアが供給されるようになっており、そのエアがバッファ１７ｂを介して外筒基部１５ｂ内に導かれるようになっている。このエアが外筒基部１５ｂの基端から流出しないように、外筒基部１５ｂの基端部には、内筒１６がシールを達成した状態で螺合されている。

図２に示すように、内筒１６は、大略円筒状に形成されており、トウ導入部１６ａ、内側円筒部１６ｂ、及び螺合部１６ｃを有している。トウ導入部１６ａは、内筒１６の基端側に位置しており、先端に向かって先細りとなる円錐台形状（ラッパ状）に形成されている。また、内側円筒部１６ｂは、内筒１６の先端側に位置しており、円筒状に形成されている。内側円筒部１６ｂの先端部分の外周部は、先端に向かって先細りとなるように若干傾斜している。螺合部１６ｃは、円筒状に形成されており、トウ導入部１６ａ及び内側円筒部１６ｂとの間に位置している。螺合部１６ｃの外径は、外筒基部１５ｂの内周面１５ｃの基端部分の内径と略一致しており、外筒基部１５ｂの内周面１５ｃの基端部分は、被螺合部分１５ｅを構成している。被螺合部分１５ｅ及び螺合部１６ｃの外周部分には、雌ねじ及び雄ねじが夫々形成されており、被螺合部分１５ｅに螺合部１６ｃを螺合することで内筒１６が外筒１５にシールを達成した状態で装着されるようになっている。

このように装着されている内筒１６の内側円筒部１６ｂは、外筒基部１５ｂの内周面１５ｃの基端側領域から中間領域及び先端側領域を通ってノズル部１５ａまで延在しており、内周面１５ｃの基端側領域及び中間領域との間に円環状のエア流路１８を形成している。また、図４に示すように、内周面１５ｃの中間領域が内側円筒部１６ｂの先端部分に比べてテーパ角が大きいため、内周面１５ｃの中間領域と先端側領域とが繋がる部分付近に内周面１５ｃと内側円筒部１６ｂの外周面とによって絞り１９が形成され、エア流路１８に導かれたエアは絞り１９を通ってその先にある噴出口１５ｆからノズル部１５ａに導かれるようになっている。なお、絞り１９の流路面積は、外筒１５に螺合されている内筒１６を回動させて内筒１６の軸線方向の位置を変えることで調整することができる。

このように構成されているエアジェット１３は、エア供給管１７にバッファ１７ｂを構成することによってエアを供給口１７ａからエア流路１８にスムーズに導くことができる。これにより、円環状に形成されるエア流路１８の下側の領域まで略均一な流量のエアを導くことができ、エア流路１８の軸線に垂直な断面における流量分布が不均一になることを防ぐことができる。また、流量分布の不均一性をなくすことで、絞り１９を通ってノズル部１５ａに噴出されるエアの流れの乱れを抑制することができ、ノズル部１５ａ内を流れるエアの流れを層流にすることができる。

また、内側円筒部１６ｂの先端部分は、そのテーパ角度αが極めて小さく、例えば５度以下、好ましくは２〜３度に形成されており、内側円筒部１６ｂの先端部分がノズル部１５ａの内周面に沿うように形成されている。更に、内側円筒部１６ｂの先端部分は、ノズル部１５ａ内に挿入されており、この先端部分に対応するノズル部１５ａの内周面の部分が軸線Ｌ１に略平行に形成されている。これにより、噴出口１５ｆが前方向きに形成され、そこから噴出されるエアが軸線Ｌ１に沿って噴射させることができ、ノズル部１５ａ内を流れるエアの流れを層流にすることができる。更に、エアジェット１３では、ノズル部１５ａ内を流れるエアの流れが外筒１５ａの先端にある噴射口１５ｇ付近で層流となるように、ノズル部１５ａを長尺にしている。ノズル長は、例えば１４０ｍｍ以上（ノズル径の約４倍以上）、好ましくは２１０ｍｍ（ノズル径の約６倍以上）以上に設定している。このようにノズル部１５ａを長尺に形成することで、ノズル部１５ａ内のエアの流れを安定させて層流にすることができる。

このように構成されているエアジェット１３では、機械開繊ユニット６にて開繊されたトウＴが束ねられて内筒１６のトウ導入部１６ａ内に導入される。導入されたトウＴは、トウ導入部１６ａ、螺合部１６ｃ及び内側円筒部１６ｂ内を通って内筒１６の先端にある開口部１６ｄに導かれ、ノズル部１５ａに噴出されるノズル部１５ａ内のエアによって開口部１６ｄからノズル部１５ａに引き出される。ノズル部１５ａに引き出されたトウＴは、ノズル部１５ａ内を流れるエアによって空気開繊され、噴射口１５ｇから成型ボックス１４に向かって噴射される。

図５及び図６に示すように、幅調整治具である成型ボックス１４は、エアジェット１３から噴射されたトウＴを幅調整するものであり、枠体２１と、蓋体２２とを有している。枠体２１は、トウの流れ方向Ｆに見る（即ち正面から見る）と大略Ｕ字状に形成されており、床板２３と一対の側板２４，２４とによって構成されている。床板２３は、平面視で大略矩形状に形成されており、その左右方向（前記流れ方向Ｆに垂直な方向）の幅は、製造される開繊体に要求される幅と略同じになっている。床板２３の左右両縁部には、側板２４が夫々立設されている。側壁である側板２４は、側面視で大略五角形状に形成されており、その流れ方向Ｆの下流側の高さが上流側の高さより低く、側板２４の上端部の形状は、上方に突出する山形になっている。このように形成されている一対の側板２４は、互いに重なるように左右方向に対向させて配置されており、それらの間には、蓋体２２が架け渡されている。

蓋体２２は、平面視で大略矩形状に形成されており、その幅は、一対の側板２４の間隔（即ち、開繊体に要求される幅）と略同じになっている。蓋体２２は、その流れ方向Ｆの両端部に係止部２２ａを有している。係止部２２ａは、円筒状に形成されており、左右方向に延在している。蓋体２２は、この係止部２２ａに図示しないピン部材を係止（挿入）させることによって一対の側板２４に取付けるようになっており、一対の側板２４には、前記ピン部材を嵌めるためのピン孔（後述する嵩高調整孔２５及び角度調整孔２６）２５，２６が複数形成されている。

流れ方向Ｆの下流側のピン孔である嵩高調整孔２５は、側板２４の流れ方向Ｆの下流側付近（後述する出口２７ｂ付近）の上側に３つ形成されており、３つの嵩高調整孔２５は、上下方向に互いに間隔をあけて配置されている。これら３つの嵩高調整孔２５は、他方の側板２４の３つの嵩高調整孔２５に対応付けられており、対応付けられた嵩高調整孔２５と左右方向に対向するように配置されている。また、側板２４の流れ方向Ｆの上流側付近（後述する入口２７ａ付近）の上端には、複数の角度調整孔２６が形成されており、角度調整孔２６は、各嵩高調整孔２５に複数（本実施形態では４つずつ）対応付けて配置されている。各角度調整孔２６は、他方の側板２４に形成されている角度調整孔２６に対応付け有られており、対応付けられた角度調整孔２６と左右方向に対応するように配置されている。

このように構成されている成型ボックス１４は、対応付けられた一対の嵩高調整孔２５に蓋体２２の一方の係止部２２ａの内孔を重ね合わせ、一対の側板２４の外方から嵩高調整孔２５にピン部材を挿通させて一方の係止部２２ａに挿入する。これにより、一方の係止部２２ａが一対の側板２４に取付けられる。また、ピン部材が挿入される嵩高調整孔２５には、複数の角度調整孔２６が対応付けられており、それら複数の内のいずれか１つの角度調整孔２６と蓋体２２の他方の係止部２２ａの内孔を重ね合わせ、側板２４の外方から角度調整孔２６を介して他方の係止部２２ａにピン部材を挿入する。これにより、他方の係止部２２ａが一対の側板２４に取付けられる。このようにして蓋体２２は、一対の側板２４に取り付けられる。

このように一対の側板２４に蓋体２２を取付けることで、成型ボックス１４には、床板２３、一対の側板２４、及び蓋体２２によって囲まれたチャンバ２７が形成されている。また、蓋体２２は、流れ方向Ｆの上流側から下流側に向かって斜め下方に延在するように配置されているため、チャンバ２７の入口２７ａから出口２７ｂに向かって低くなるように傾斜する傾斜面２２ｂを形成している。これにより、チャンバ２７では、チャンバ２７の流れ方向Ｆの上流側にある入口２７ａの高さに対して流れ方向Ｆの下流側にある出口２７ｂの高さが低くなっている。このように形成されているチャンバ２７は、噴射口１５ｇより幅広に形成されている。また、蓋体２２の流れ方向Ｆの下流側には、チャンバ２７内のエアを成型ボックス１４外に抜くために複数の通気孔２８が形成されている。

複数の通気孔２８は、複数の列をなしており互い違いに配置されている、即ち千鳥状に配置されている。このようにして配置されている複数の通気孔２８は、蓋体２２の流れ方向Ｆの下流側寄りから中央付近まで並んでおり、左右方向の両端部付近を除く左右方向中間部分に配置されている。エアジェット１３は、その噴射口１５ｇを通気孔２８に向けて成型ボックス１４の入口２７ａ側に配置されており、噴射口１５ｇからトウＴと共に噴射されたエアを通気孔２８から成型ボックス１４外へと抜くことができるようになっている。また、噴射されたトウＴはエアによってエアジェット１３の噴射口１５ｇから四方八方に拡散するので、エアジェット１３は、その噴射口１５ｇが成型ボックス１４の上下方向及び左右方向の中央付近に位置するように配置されている。更に、成型ボックス１４のチャンバ２７の両端部分までトウＴが行き渡らせるように、エアジェット１３の噴射口１５ｇと蓋体２２との流れ方向Ｆの距離が一対の側板２４の間隔より大きくなるようにエアジェット１３を配置している。このようにしてエアジェット１３は、所定の幅の開繊体Ｂを形成するべく、噴射したトウＴがチャンバ２７から溢れず且つ前記チャンバ２７を満たすように配置されている。エアジェット１３からチャンバ２７に噴射されたトウＴは、チャンバ２７でエアによって掻き混ぜられながらチャンバ２７の出口２７ｂの方へと押し出されていく。出口２７ｂまで押し出されることで、出口から要求される幅及び嵩高さの開繊体Ｂが排出され、排出された開繊体Ｂは、更に成形ユニット８に導かれる。

成形ユニット８は、成型ボックス１４から開繊体Ｂを取出し、取出した開繊体Ｂをシート状に整形するように構成されている。成形ユニット８は、一対の成形ローラ３１を有しており、一対の成形ローラ３１は開繊体Ｂを挟んで引き伸ばして開繊体Ｂをシート状に成形するようになっている。以下では、このようにして構成される開繊体製造設備２によって開繊体を製造する方法の手順について図７のフローチャートを参照しながら説明する。

開繊体製造方法は、開繊体製造設備２において製造開始の指令が入力されると開始され、ステップＳ１に移行する。引出工程であるステップＳ１では、トウ開繊機３によって梱包容器９からベール状のトウＴが引き出される。引き出された後、トウＴは、２つのバンディングジェット４，５に通されて機械開繊ユニット６に導かれる。機械開繊工程（予備開繊工程）であるステップＳ２では、機械開繊ユニット６に導かれたトウＴが機械開繊ユニット６の二対のローラ１１，１２によって機械開繊され、機械開繊されたトウＴが流れ方向Ｆの下流側の一対のローラ１２によってエアジェット１３に導かれる。

空気開繊工程（流体開繊工程）であるステップＳ３では、エアジェット１３に導かれたトウＴをエアジェット１３に供給されるエアによって空気開繊し、空気開繊したトウＴをエアジェット１３から成型ボックス１４に噴射する。さらに詳細に説明すると、機械開繊されたトウＴは、左右方向に広がっているので左右方向中央に寄せるように束ねられて機械開繊ユニット６からエアジェット１３のトウ導入部１６ａに導入される。導入されたトウＴは、内筒１６の螺合部１６ｃ、及び内側円筒部１６ｂを通って開口部１６ｄまで導かれる。他方、エアジェット１３の外筒１５には、図示しないエア供給源からエア供給管１７を介してエア流路１８にエアが導かれている。エア流路１８に導かれたエアは、絞り１９を通って噴出口１５ｆからノズル部１５ａに噴出されている。開口部１６ｄに導かれたトウＴは、噴出口１５ｆから噴出されたエアによってノズル部１５ａに引き出され、更にそのエアによってノズル部１５ａ内で空気開繊される。

更に、トウＴは、エアによって空気開繊されながらエアと共にノズル部１５ａ内の流れ方向Ｆの下流側に流れていく。この際、ノズル部１５ａを流れるエアの流れが層流であるため、トウＴに含まれる繊維同士が絡み合うことを抑制することができる。このようにして流れてくるトウＴは、エアによって外筒１５の噴射口１５ｇまで導かれ、この噴射口１５ｇからエアと共に成型ボックス１４のチャンバ２７に噴射される。これにより、噴射されるトウＴは、図８（ａ）に示すようにエアによって四方八方に広がるように拡散させて成型ボックス１４のチャンバ２７に噴射される。なお、外筒１５の噴射口１５ｇの口径（例えば、１８ｍｍ以上）が従来技術の噴射口の口径より大きく形成されているので、トウＴをより広範囲に拡散させることができる。

幅調整工程であるステップＳ４では、エアジェット１３から噴射されたトウＴに含まれる繊維同士を同様に噴射されたエアによって成型ボックス１４のチャンバ２７で絡め合わせて開繊体Ｂを形成し、更にその開繊体Ｂの幅を調整する。具体的に説明すると、エアジェット１３から成型ボックス１４のチャンバ２７に噴射されたトウＴは、エアジェット１３から噴射されることによって拡散してトウＴの繊維同士がバラバラになり更に開繊される。また、エアジェット１３の噴射口１５ｇが蓋体２２の傾斜面２２ｂに向けられているので、トウＴと共に噴射されたエアがそのまま出口２７ｂから抜けずにチャンバ２７で撹拌される。これにより、繊維同士がバラバラにされたトウＴが図８（ｂ）に示すようにエアによって掻き混ぜられながらチャンバ２７の出口２７ｂへと押し出されていく。その結果、トウＴの繊維同士が絡まり合わされ、チャンバ２７でふんわり感のある開繊体Ｂが形成される。トウＴは、チャンバ２７全域で掻き混ぜられるので、開繊体Ｂの幅がチャンバ２７の幅に形成される。即ち、開繊体Ｂが要求される幅に拡幅されて調整される。また、チャンバ２７の出口２７ｂの高さが蓋体２２によって所定の高さに設定されているので、開繊体Ｂの嵩高さが出口２７ｂの高さに調整される。そして、幅及び高さが調整された開繊体Ｂがチャンバ２７の出口２７ｂまで導かれる。

成形工程であるステップＳ５では、幅調整工程で形成された開繊体Ｂを成型ボックス１４から引き出してシート状に整形する。成形ユニット８では、一対の成形ローラ３１によって、開繊体Ｂを挟んで引き伸ばして開繊体Ｂをシート状に成形する。

このように開繊体拡幅ユニット１では、エアジェット１３から成型ボックス１４のチャンバ２７にエアと共にトウＴを噴射することによりトウＴをチャンバ２７の幅まで拡幅させ、更にエアでトウＴに含まれる繊維同士を絡み合わせてチャンバ２７の幅に拡幅して調整された開繊体Ｂをチャンバ２７の出口から導出させることができる。また、エアジェット１３から成型ボックス１４のチャンバ２７に拡散させるようにトウＴを噴射させるので、開繊体Ｂの繊維同士の間に大きな隙間を確保することができ、形成された開繊体Ｂのふんわり感を達成することができる。このように、開繊体拡幅ユニット１及びそれを用いた開繊体製造方法では、ふんわり感を損なうことなく要求される幅に開繊体Ｂを拡幅するができる。

また、開繊体拡幅ユニット１では、成型ボックス１４の蓋体２２に複数の通気孔２８が形成されている。そのため、成型ボックス１４のチャンバ２７でトウＴをエアによって掻き混ぜて開繊体Ｂを形成する際、そのエアを複数の通気孔２８から抜くことができる。これにより、エアによって開繊体Ｂが上方から押さえつけられることを防ぐことができ、開繊体Ｂのふんわり感を向上させることができる。また、エアジェット１３の噴射口１５ｇを通気孔２８に向けているので、エアが通気孔２８を介して成型ボックス１４外に抜けやすくなっており、これによっても開繊体Ｂのふんわり感を向上させることができる。また、繊維量、運転速度、運転条件（エアー量、等）など製造条件に合わせて、溢れない状態で成型ボックス内に満遍なくトウが溜まるように、成型ボックスのサイズを調整することでムラなく、ふんわり感のある開繊体の成型が可能である。

また、開繊体拡幅ユニット１では、ピン部材を挿入する嵩高調整孔２５を他の嵩高調整孔２５に変えることで成型ボックス１４の出口の高さを調整することができる。このように出口２７ｂの高さを変えることで、生成される開繊体Ｂの嵩高さを調整することができる。また、角度調整孔２６に関しても、ピン部材を挿入する角度調整孔２６を他のいずれかの角度調整孔２６に変えることで、蓋体２２の角度を例えば３０度から４５度まで５度刻みで調整することができる。

更に、開繊体拡幅ユニット１は、エアジェット１３内においてエアの流れを層流にし、その層流と共にトウＴを噴射させるようになっている。このように、トウＴを噴射させるエアの流れを層流にすることで、トウＴを上下左右方向に均等に拡散させることができる。これにより、成型ボックス１４のチャンバ２７において、幅方向両隅までトウＴを行き渡らせることができ、開繊体Ｂの方向両端部分の厚みが薄くなることを防ぐことができる。また、エアジェット１３の噴射口１５ｇと蓋体２２との距離（即ち、噴射口１５ｇから軸線Ｌ１と蓋体２２の傾斜面２２ｂと交点Ｐまでの距離）を噴射口１５ｇの中心（即ち、軸線Ｌ１）から一方の側板２４までの距離（本実施形態では、一対の側板２４の間隔の半分）より大きく、本実施形態では１５０ｍｍ以上に設定することによって、エアジェット１３からトウＴを噴射させた際にチャンバ２７の幅方向両隅までトウＴを行き渡らせることができる。これによっても開繊体Ｂの幅を要求される幅まで拡幅することを可能にしている。また、エアジェット１３の開口部をチャンバ２７の入口２７ａの中央（本実施形態では上下左右方向中央）に配置することでトウＴをチャンバ２７に上下左右方向に均一に噴射することができる。これにより、幅方向両隅までトウＴを行き渡らせることができ、開繊体Ｂの方向両端部分の厚みが薄くなることを防ぐことができる。

このように構成される本実施形態の開繊体拡幅ユニット１を用いて製造された開繊体Ｂ（第１実施例）と、開繊体拡幅ユニット１を改良した異なる３つの開繊体拡幅ユニットを用いて製造された開繊体（第２実施例〜第４実施例）とに関して以下に示す項目を評価した。各実施例に関して開繊体拡幅ユニット１と異なる点だけを説明すると、第２乃至第４実施例では、エア供給管１７にバッファ１７ｂが形成されておらず、エア吸入口１５ｄの口径がエア供給管１７の供給口１７ａの口径と同径になっている。また、第２及び第３実施例では、内側円筒部１６ｂの先端部分に対応するノズル部１５ａの内周面の部分が縮径し、噴出口１５ｆが外筒１５の中心軸に向かって内向きにエアを噴射するように形成されている（即ち、噴出口１５ｆが内向きに形成されている）。更に第２実施例では、ノズル部１５ａの断面形状が扁平形状になっている。また評価した項目は、開繊体の平均幅、開繊体の幅の安定性、開繊体の嵩高さ、開繊体の形状維持性、開繊体の幅方向に関する厚薄ムラ（厚薄ムラ）、及び開繊体に生じる筋の有無（筋の有無）であり、その比較結果を表１に示す。

ここで、開繊体の平均幅は、開繊体を１５ｃｍごとに２０点で測定した幅の平均値であり、開繊体の幅の安定性は、前記２０点で測定された幅に基づいて演算された変動係数ｃｖ（即ち、バラつき）に基づいて評価したものである。評価としては、ｃｖ≦２．５以下で○、２．５＜ｃｖ＜３．０で△、ｃｖ≧３．０で×としている。開繊体の嵩高さに関する評価は、感覚評価（即ち、手触りの評価）であり、開繊体が厚み方向に十分に膨らんでふんわり感がある場合は○、開繊体に関してふんわり感がない場合は△としている。形状安定性に関する評価は、感覚評価（即ち、手触りの評価）であり、十分に触っても形状が崩れない場合は○、十分に触ると形状が崩れてしまう場合は△としている。また、開繊体の幅方向に関する厚薄ムラは、幅方向両端の厚みが中央部の厚みの８０％以上である場合は○、幅方向両端の厚みが中央部の厚みの５０％より大きく８０％未満である場合は△、幅方向両端の厚みが中央部の厚みの５０％以下である場合は×としている。更に、開繊体に生じる筋の有無は、目視確認での評価であり、筋が略見えない場合は○、筋は見えるが感触に影響しない場合は△、筋が大きく、開繊体が割れている状態に近く且つ触ると明らかに薄い場合は×としている。

表１から分かるように、成型ボックス１４を用いることによって各実施例１〜４で製造される開繊体の幅を要求される幅（本実施形態では１５０ｍｍ）にすることができ、また開繊体を厚み方向に十分に膨らませてふんわり感を出させることができる。また、エアジェット１３のノズル部１５ａの形状を大略断面円筒状にすることで開繊体の幅安定性を向上させることができ、噴出口１５ｆから噴出されるエアを内周面１５ｃに沿うように流す（即ち、ノズル部１５ａ内のエアの流れを層流にする）ことによって厚薄ムラを抑えることができる。更に、エア供給管１７にバッファ１７ｂを形成することで、開繊体の割れや筋の発生を抑えることができる。

更に、ノズル部１５ａのノズル長による影響を評価すべく、実施例４の開繊体拡幅ユニット１においてノズル部１５ａのノズル長を変更した２つの開繊体拡幅ユニットを用いて製造された開繊体（第５実施例〜第６実施例）を評価した。第５実施例では、ノズル部１５ａのノズル長が７０ｍｍとなっており、第６実施例では、ノズル部１５ａのノズル長が１４０ｍｍとなっている。評価する項目は、第１乃至第４実施例と同様であり、評価結果を第１及び第４実施例の評価と共に表２に示す。

表１から分かるように、第５実施形態のようにノズル長が７０ｍｍの場合、開繊体の幅をおおよそ要求される幅にすることができるが、噴射したトウＴを十分に拡散することができておらずチャンバ２７をトウＴで満たすことができていないので、要求の幅を達成することができていない。他方、実施例６のようにノズル長１４０ｍｍまで延長すると、チャンバ２７をトウＴで満たすことができ、開繊体の幅を要求される幅にすることができる。それ故、前述の通り、ノズル部１５ａのノズル長は、７０ｍｍのように短くても拡幅することは可能であるが、１４０ｍｍ以上に設定されることが好ましい。

［その他の実施形態について］
開繊体拡幅ユニット１では、エアジェット１３と成型ボックス１４とを備えているが、成型ボックス１４にトウＴを噴射する噴射装置はエアジェット１３のような構成である必要はない。トウＴを成型ボックス１４に噴射できる構成であればよく、好ましくはエアジェット１３のように層流のエアと共にトウＴを噴射できるものがよい。また、成型ボックス１４は、その幅を要求される開繊体の幅に応じて変更できるような機構を備えていてもよい。他方、成型ボックス１４において、出口２７ｂの高さを変更可能な構成や蓋体２２の角度を変更可能な構成については必ずしも必要ではない。また、開繊体拡幅ユニット１で供給される流体は、エアに限定されず、窒素等の流体であってもよい。また、成型ボックス１４では、蓋体２２が傾斜して配置されているが、床板２３を傾斜して配置されていてもよい。

また、開繊体製造設備２では、二対のローラ１１，１２によって予備開繊を行っているが、必ずしも予備開繊を二対のローラ１１，１２で行う必要はなく、エア等の流体による予備開繊であってもよい。

Ｔ トウ
１ 開繊体拡幅ユニット
１３ エアジェット
１４ 成型ボックス
１５ａ ノズル部
１５ｆ 噴出口
１５ｇ 噴射口
１７ａ 供給口
１７ｂ バッファ
２２ｂ 傾斜面
２４ 側板
２７ チャンバ
２７ａ 入口
２７ｂ 出口
２８ 通気孔

Claims (12)

1. トウを流体で開繊して前記流体と共に噴射口から噴射する噴射装置と、
   幅方向に対向する一対の側壁を有し、前記一対の側壁の間に前記噴射口の口径より幅広なチャンバが形成され、前記チャンバが前記チャンバの入口から出口に向かって低くなるように形成されている幅調整治具とを備え、
   前記噴射装置は、前記トウを前記チャンバに噴射するように前記チャンバの前記入口側に配置され、
   前記幅調整治具は、前記噴射装置から噴射される開繊された前記トウの幅を前記一対の側壁の間隔に調整して開繊体として前記出口から導出させるようになっている、開繊体拡幅ユニット。
2. 前記幅調整治具は、複数の通気孔を有しており、
   前記複数の通気孔は、前記噴射装置から前記トウと共に前記チャンバに噴射された流体を排出するようになっている、請求項１に記載の開繊体拡幅ユニット。
3. 前記噴射装置は、前記噴射口を前記複数の通気孔に向けて配置されている、請求項２に記載の開繊体拡幅ユニット。
4. 前記幅調整治具は、前記複数の通気孔と前記噴射装置との間の距離が前記噴射口の中心から前記一対の側壁の一方までの距離以上になるように配置されている、請求項３に記載の開繊体拡幅ユニット。
5. 前記幅調整治具は、前記チャンバを前記チャンバの入口から出口に向かって低くするように傾斜している傾斜面を有しており、
   前記噴射装置は、前記噴射口を前記傾斜面に向けて配置されている、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の開繊体拡幅ユニット。
6. 前記噴射装置は、前記噴射口が前記幅調整治具の入口の略中央に位置するように配置されている、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の開繊体拡幅ユニット。
7. 前記噴射装置は、その中を流れる前記流体によってトウを流体開繊し、開繊したトウを前記流体と共に先端の噴射口から噴射するノズル部を有しており、
   前記ノズル部は、略円筒状に形成され、且つ前記ノズル部を流れる前記流体の流れが層流となるように構成されている、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の開繊体拡幅ユニット。
8. 前記ノズル部は、その中を流れる流体の流れが前記噴射口付近で層流となるように長尺に形成されている、請求項７に記載の開繊体拡幅ユニット。
9. 前記噴射装置は、前記流体が供給される供給口と、前記供給口に供給された流体が流れる環状の流体流路と、前記流体流路を流れる流体を前記ノズル部に噴出する環状の噴出口とを有し、
   前記供給口と前記流体流路との間には、それらを繋ぐバッファが形成されており、
   前記バッファの流路径は、前記流体流路を流れる流体の流量分布が略均一になるように前記供給口の口径より大きく形成されている、請求項７又は８に記載の開繊体拡幅ユニット。
10. 前記噴射装置は、前記流体流路を流れる流体を前記ノズル部に噴出する環状の噴出口を有し、
    前記噴出口を規定する周面は、前記ノズル部の軸線に略平行に形成されている、請求項７乃至９のいずれか１つに記載の開繊体拡幅ユニット。
11. 幅方向に対向する一対の側壁を備え、
    前記一対の側壁の間には、トウを流体で開繊して前記流体と共に噴射口から噴射する噴射装置の噴射口より幅広なチャンバが形成され、
    前記チャンバは、前記チャンバの入口から前記出口に向かって低くなっており、
    前記チャンバの入口は、そこに前記噴射装置を配置し、前記噴射装置の噴射口から前記チャンバに前記トウを噴射できるように形成され、
    前記チャンバの出口は、前記開繊されたトウによって形成される開繊体が前記一対の側壁の幅で導出することができるように形成されている、幅調整治具。
12. 請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の開繊体拡幅ユニットを用いて開繊体を製造する開繊体製造方法であって、
    トウを引き出す引出工程と、
    前記引出工程で引き出されたトウを予め開繊する予備開繊工程と、
    前記予備開繊工程で開繊された前記トウを前記拡幅装置の噴射装置に導入し、前記噴射装置で前記トウを流体開繊した後に、前記トウを前記流体と共に前記噴射装置から前記幅調整治具のチャンバに噴射する流体開繊工程と、
    前記噴射装置によって噴射された前記トウの繊維同士を前記幅調整治具のチャンバで前記流体によって絡み合わせて開繊体の幅を調整しながら前記開繊体を形成する幅調整工程と、
    前記幅調整工程で形成された開繊体をシート状に成形する成形工程とを有する、開繊体製造方法。
    

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