JPH0672349B2 - ボール状構造体の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水処理用接触材、養魚等用資材、濾過材等と
して使用し得る繊維が三次元的に均一に絡み合ってボー
ル状に形成された構造体を製造する方法及び装置に係わ
る。

〔従来の技術〕 従来、水の浄化ならびに濾過に供される接触材として
は、合成繊維からなる織物、編物、組物、及び不織布な
どが知られている。

更に、実公平１−35278には、倦縮を付与された繊維糸
を束状に形成したもののほぼ中央を絞るようにして緊縛
した束状体をボール形状に丸めた構造物を汚水処理用接
触材として使用する例が開示されている。そして第４図
に類似した形状の前記緊縛した束状体をボール形状に丸
める方法としては、従来は機械的な方法、例えば束状体
をベルトコンベア上を転がす等の方法が採用されてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記の織物、編物、組物及び不織布は、
それらを接触材として用いたとき、汚泥の形成やフロッ
グの除去が平面的であり、性能の面で三次元構造を持つ
ボール状構造体に及ばないという欠点があった。

更に機械的に形成された前記の構造物は、機械的である
が故にボール状に丸める力は表面で強く働き、外形的に
はボール状となっても内部構造までの繊維の均一な三次
元的絡み合いが十分でなかった。従って、使用中にその
形状が崩れたり、水処理の性能としても問題があった。

本発明は上記の従来技術の欠点に鑑み、繊維が内部にい
たるまで均一に三次元的に絡み合った水処理用接触材と
して好適で、強度があり、かつ安定した品質のボール状
構造体の製造方法及びその装置を提供しようとするもの
である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、 倦縮性繊維を多数本引き揃えた束状体を結束材を用いて
結束する結束手段、結束部で束状体を保持して回転する
歯車手段、前記保持されている束状体を歯車手段と連動
して切断する切断手段、そして切断されて生成した短い
束状繊維結束体を熱処理するためのロータリーキルンに
よる熱処理手段からなるボール状構造体の製造装置 である。

本発明装置に使用できる繊維は、捲縮を有するか又は捲
縮を潜在的に有する繊維である限り、天然繊維、合成繊
維を問わない。例をあげれば、塩化ビニル、塩化ビニリ
デン，ポリアミド、ポリエステル、ウレタン又はポリプ
ロピレン系合成樹脂の繊維が使用され得る。特に、塩化
ビニリデン系樹脂繊維は、耐久性や汚泥の吸着性に優れ
ているので好適である。従って、本発明の捲縮繊維と
は、既に捲縮している捲縮繊維のみならず、熱処理工程
で捲縮を発現するような潜在的捲縮繊維であっても良
い。また、潜在的捲縮繊維を用いて製造工程の中の別の
ところで捲縮を発現させることも出来る。

更に、本発明の繊維は長繊維であっても、また短繊維で
あっても良く、更に加工糸又は非加工糸であっても良
い。加工糸としては、クリンプ加工糸、ウーリー加工糸
等が好ましく、短繊維の場合には紡績して使用すること
ができる。尚、繊維の断面は円形に限らず、楕円形、長
方形、三角形、中空等の形状をとることができる。

繊維の捲縮率は好ましくは10〜300％、更に好ましくは2
0〜200％の範囲とされる。捲縮率が10％未満では捲縮が
小さすぎて、繊維同志の十分な絡み合いが得られず、逆
に300％を越えると繊維がコイル状となりすぎ、繊維密
度が上がらずボール状構造体の形成にとって好ましくな
い。また、捲縮に加えて、熱処理工程で熱収縮する特性
を有する繊維を用いると、特に表面部が収縮により大き
く締まってより全体として繊維密度が均一な構造体とな
るので好ましい。この場合、繊維の熱収縮率は、５〜50
％の範囲とされる。更に、捲縮性繊維は、一般に捲縮の
程度として１〜25回／吋の範囲のものが適当である。

本発明装置で形成する束状体としては、太さ0.1〜1000
デニールの前記捲縮性繊維を100〜100000本引き揃え、
或は紡績したものを例示し得る。束状体は、同質の繊維
の束であっても、異なる材質の繊維を混合して構成され
ても良い。尚、捲縮繊維の場合、それがほぼ直線となる
程度に束状体に張力を加えることが好ましい。なぜなら
ば、束状体に加えられた張力は、束状体の切断により張
力が解放されるときに、跳ね返りで繊維同志が複雑に絡
み合い、かつ、前記の束状繊維の結束体がボール状に近
付くからである。束状体に加える張力の目安としては、
１〜500mg/デニールの範囲とされる。

次に、本発明で使用される結束材としては、アルミニウ
ム、鉄等の金属やプラスチック製の絲又はひも状の緊縛
固定具の他に、接着剤や熱固定により結束を行なっても
良い。結束手段として公知のものが採用出来る。熱固定
の場合の結束手段としては、高周波加熱手段、超音波加
熱手段が好適である。尚、結束材により束状体を結束す
る前記一定の間隔は、所与の寸法のボール状構造体が形
成されるように適宜定められるべきものであるが、本発
明の方法及び装置によって直径0.5〜30cmのボール状構
造体が容易に製作される。

束状繊維結束体の熱処理は、捲縮繊維にあっては捲縮時
の加工温度以下で、それに近い温度、潜在的捲縮繊維に
あっては前記の捲縮率が達成できる温度で行なわれるの
が良い。熱処理方式は、ロータリーキルンによる熱処理
手段を採用するものである。

即ち、本発明では、捲縮性繊維を用いているので、束状
繊維結束体を成形する過程で熱で柔軟性を増した繊維が
変形しながらボール状に丸まる。何となればロータリー
キルンによる熱処理により、潜在的捲縮繊維にあっては
捲縮が全部又は一部発現し、また捲縮繊維にあっては結
束及び切断工程時の張力による捲縮の伸びが戻ることに
よって、ボール状に丸めるための縮む方向の力が急速に
与えられるからである。そして、熱捲縮性繊維において
は、この力は更に強められる。そのため、後述するよう
な優れた性質を有する構造体を成形することができたの
は、驚くべきことである。

〔作用〕

本発明によるボール状構造体の製造装置は、ロータリー
キルンで熱処理による繊維の前記急速に縮む力を利用し
て束状繊維結束体をボール状に成形するため、構造体全
体にわたって繊維密度が均一で、繊維が中心に位置する
結束材から放射材に複雑に絡み合って延びている接触材
として好適なボール状構造体を提供することができる。

また、得られるボール状構造体は、真球性がよく、強度
的にも優れたものとなる。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明方法及び装置を示す概略正面図、第２図
は第１図のＶ型歯車の斜視図、第３図は第１図の熱処理
手段の斜視図、第４図は短い束状繊維結束体、そして第
５図は本発明ボール状構造体である。

第１図において、Ａは捲縮性繊維からなる長尺の束状材
であり、Ｖ型歯車６に引っ張られてガイドローラー１お
よびピンチローラー２を経て結束手段３に入る。結束手
段３では前記の束状材Ａを一定の間隔、例えば３乃至30
cmの間の適宜の間隔ごとに結束材Ｂにより順次結束して
結束部を形成する。

次いで結束材Ｂにより結束された束状材Ａは、更にガイ
ドローラー４及び５を経てＶ型歯車６に引き取られる。
Ｖ字型歯車６は、図示の方向に回転駆動可能であり、複
数の歯７を有し、第２図に詳しく示すように各歯７には
先端中央部にＶ字状凹部８が設けられている。このＶ字
状凹部８は、Ｕ字状或はトラフ状のものを含むものであ
る。

このＶ型歯車６は、束状体Ａを結束している結束部或い
は結束材Ｂを歯のＶ字状凹部８に引っ掛けて束状体Ａを
引張るように連続又は間欠的に回転する。互いに隣り合
う歯７のＶ字状凹部８間の距離は、結束材Ｂの間隔より
も大きくするのが好ましい。この距離及び／又は間隔を
変えることによって束状体Ａに加えられる張力を調節出
来る。

図の10は切断手段９に装着された回転刃であり回転刃10
はＶ字型歯車６の回転と連動して前進し、歯７と歯７と
の間に入り込むように水平に移動して、結束部と結束部
とのほぼ中間で束状体Ａを切断する。切断を完了する
と、回転刃10は元の位置に復帰する。

その結果、結束材Ｂを中心として短い繊維束を左右に配
した第４図に示すような束状繊維結束体Ｃが生成する。
この束状繊維結束体Ｃは、切断時の前記張力が強いほど
球形に近い形状となる。11及び12は、それぞれ束状繊維
結束体Ｃを次の熱処理工程へ導くベルトコンベアーとガ
イドである。

熱処理手段13は第３図に示すようにロータリーキルンに
似た構造を有し、モーター14により回転するわずかに傾
斜している多孔円筒17、ブロワー18、ヒーター19、ダク
ト20等からなる。ブロワー18で送風され、ヒーター19で
暖められた熱風は、ダクト20、円筒17上の孔を通して熱
処理の熱源として供される。逆流防止板15の開口を通し
て多孔円筒17内に供給される束状繊維結束体Ｃは、円筒
17の孔からの熱風により効率的に暖められ、円筒17の回
転と円筒17上に設けられた堰16の働きにより、円筒17内
を螺旋的に転がりながら、縮みながら丸い形状となっっ
て逆流防止板15の反対側の排出口から受槽21に収納され
る。

〔試験例−１〕 捲縮率100％の塩化ビニリデン系合成樹脂の長繊維絲で
あって、70デニールの24フィラメント80プライ３ゲー
ジ、即ち5760本のマルチ糸束（収束繊度:403200デニー
ル）を用意して、第１図の装置でボール状構造体を製作
した。用いた繊維の熱収縮率は、15％であった。

まず、結束手段３を通して直径2.5mmのアルミニウムワ
イヤーにより6cmの間隔で順次クリッピングした。次い
で、Ｖ型歯車６で繊維の捲縮が取れてほぼ直線になる程
度に張力をかけながら、クリップとクリップとの中間を
切断して本発明の束状繊維結束体Ｃを得た。

そして、この束状繊維結束体Ｃを熱処理手段13に供給
し、90〜110℃の温度で熱処理して本発明のボール状構
造体を得た。束状繊維結束体Ｃの熱処理手段13内での平
均の滞留時間は、約60秒であった。

得られたボール状構造体は、内部まで繊維密度が均一で
あり、真球度、強度も申し分のないものであった。更
に、水処理接触材としての評価も好ましいものであっ
た。

〔試験例−２〕 試験例−１で作成された束状繊維結束体Ｃを沸騰水中に
10分間投入する熱処理操作を行なったところ、試験例−
１同様の優れたボール状構造体が得られた。

〔発明の効果〕

本発明によるボール状構造体の製造装置によれば、捲縮
性繊維を用いているため、束状繊維結束体がロータリー
キルンによる熱処理によりボール状に成形される過程で
繊維は短時間で急速に縮みながら丸められる。従って、
構造体全体にわたって、特に中心部でも繊維密度が均一
で、繊維が中心に位置する結束材から放射状に繊維に絡
み合って外に延びている接触材として好適なボール状構
造体を確実に成形することができる。

また、このボール状構造体は、真球性がよく、強度的に
も優れたものであるため、それを処理槽に充填したとき
最密充填となり、繊維密度の均一性とあいまって接触効
率、通水性等に優れているという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を示す概略正面図。第２図は第１図
のＶ型歯車の斜視図、第３図は第１図の熱処理手段の斜
視図、第４図は短い束状繊維結束体、第５図は本発明装
置により得られたボール状構造体である。 3:結束装置、6:V型歯車、8:V字型凹部、9:切断手段、1
0:回転刃、13:熱処理手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−215854（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−104694（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】捲縮性繊維を多数本引き揃えた束状体を結
   束材を用いて結束する結束手段、結束部で束状体を保持
   して回転する歯車手段、前記保持されている束状体を歯
   車手段と連動して切断する切断手段、そして切断されて
   生成した短い束状繊維結束体を熱処理するためのロータ
   リーキルンによる熱処理手段からなるボール状構造体の
   製造装置。