極短纖維的制造方法及其裝置的制作方法

專利名稱：極短纖維的制造方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明是關于以長單纖維群所構成的眾多紗條成束合紗后的纖維束，切斷該纖維束制造具有不大于1毫米纖維長度的極短纖維用的極短纖維的制造方法及其裝置。
背景技術：
以往為了以聚酯、聚酰胺等熱可塑性合成聚合物所構成的長纖維作為纖維時，將此纖維束切斷獲得數毫米以至數十毫米長度的短纖維時，慣用各種的纖維束切斷裝置。例如，以上的切斷裝置是使用將纖維束卷繞在呈輻射狀眾多設有切刀的切割輥上，并將散布在切刀上的纖維朝著切刀按壓，連續切斷形成預定長度的切割輥式纖維束切斷裝置。并且，設置固定刀刃和移動刀刃作為裁刀，僅將預定切斷長度的纖維束相對于該等裁刀推出切斷，即所謂的裁刀式纖維束切斷裝置已為人所熟知。
使用上述已知的纖維束切斷裝置的環境下，近年來增加了對某些類型的化妝品中采用的極短合成纖維、使用于柔軟風格的植絨加工品的極細纖維，或者切短的彈性纖維等的需要。因此，要求切斷后的纖維長度為0.1毫米至數毫米的短纖維。
但是，在上述輥子切割式纖維束切斷裝置的場合，所要求呈輻射狀設置在轉動切割輥上的切刀群的鄰接切刀間的間隔極小。因此，以上的場合，不僅會因為切斷后的纖維堵塞在切刀間，使得其排出困難，同時有切刀本身厚度的關系，有獲得短切斷纖維長度上的限制。
在另一方面，裁刀式纖維束切斷裝置即使0.5毫米左右的切斷纖維長度也可以處理。但是使用以往的形式纖維束切斷裝置切斷單纖維纖度小的長細纖維時，由于纖維本身具有的彈性而使得纖維彎曲，或撓曲不能呈直角抵接固定刀刃。并且，形成固定刀刃和移動刀刃之間間隙的調整極為困難，產生多量因斜切或切斷長度不齊等的誤切。
因此，為了獲得纖維長度整齊的短纖維時，必須從誤切的多量切斷纖維中只選擇和移出正常切斷后的纖維。但是，以上的選取作業不僅極為繁雜，同時一旦形成眾多的容許切斷長度以外的誤切纖維時，同樣會形成正常切斷后纖維的不良成品率。
因此，為了解決裁刀式纖維束切斷裝置具有的上述問題的裝置而提出例如日本未審查專利特開2003-119662號公報。以上的已知技術中，在切斷連續供給長纖維束之前，安裝以連續薄片形物包覆所供給的纖維束用的導件。并且，借此導輥重疊包覆和纖維束同時移動的連續薄片形物而移動的長纖維束之后，切斷薄片形物所包覆的纖維束。即，將纖維束單體柔軟而切斷困難的纖維束以薄片形物包覆使其剛直化，切斷剛直化后的纖維束，可以切斷成預定長度的短纖維。
但是，即使使用以上裁刀式纖維述切斷裝置，可切斷的纖維長度為0.1～30毫米，在獲得0.1毫米以下切斷纖維的穩定良好精度上極為困難。并且，為了獲得上述短纖維而包覆纖維束所使用的薄片形物時必須使用紙或聚烯烴、聚酯、賽璐玢等的有機高分子薄膜、布帛、不織布。
但是，使用上述的薄片形物時，要求將切斷后的纖維和薄片形物在切斷后分離。但是實現完全的分離是困難的，少量的切屑可能混入切斷后的纖維中。并且，隨著切斷纖維長度逐漸接近0.1毫米時，為了更確實地進行切斷，必須要將纖維束剛直地加以約束，但是當然以上的薄片形剛直性所使用的材料自然會產生操作性上的限制。
如上述，隨著誤切而使得精度大幅地降低，生產效率也隨著降低，因此實質上在獲得具有0.1毫米以下的切斷纖維長度的短纖維是困難的。并且，在大量制造短纖維以提升生產性時，必須要準備盡可能地使眾多單纖維群成束的粗的纖維束。但是纖維束越粗時，以薄膜狀薄片包覆纖維束的外圍時即使強約束力的作用，仍會使得對于纖維束內部單纖維的約束力減弱。因此，約束力一旦減弱，即使在將包括處于即使是僅稍微的自由移動狀態下的單纖維群的纖維束切斷成短的時，也會顯得不容易進行。
亦即，從構成纖維束的單纖維群逐條地移出單纖維時，該單纖維例如為0.001～10dtex時極細，并且富于彈性，因此在切斷時容易從切刀朝著受力作用的方向變形而從切刀脫開。因此，纖維束0.1毫米以下的極短長度即使無誤切在滿意的產量下正確地切斷時極為困難。
并且，從約束和切斷纖維束的觀點來審查已知技術時，發現例如在日本專利特開昭63-35829號公報中提出一種利用已知的切斷裝置在進行切斷困難的芳族聚酰胺纖維的切斷。該已知技術是將熔融后的熱可塑性樹脂浸漬在芳族聚酰胺纖維使其硬化，使硬化后的樹脂含有纖維的狀態下，利用制球機使其小球化的技術。但是，以上的已知技術不需要從切斷的纖維束中除去浸漬熱塑性樹脂，可以獲得將短纖維直接摻進其中的纖維強化塑膠。因此，并非只是將切斷后的纖維單獨從熱可塑性樹脂移出，并且移出也是完全不相關的技術。另外，該已知技術如以上重復說明是在纖維內浸漬熱可塑性樹脂之后使其球形化，而根據已知的制球機將纖維含有樹脂切斷成0.1毫米以下的切斷長度形成小球化極為困難。
此外，在提升極短纖維的生產性時，要求將極眾多的細長單纖維成束，制成超過總纖度1萬分特的纖維束，以熱可塑性樹脂固定。但是，相對于上述具有粗直徑的纖維束，將熔融粘度高的高溫熱可塑性樹脂充分浸漬在其內部同樣是非常困難的技術。因此即使將熱可塑性樹脂浸漬在纖維束內，不能避免地在纖維束的內部會產生部分不能以熱可塑性樹脂約束的單纖維群。因此，會產生不能以熱可塑性樹脂充分約束的單纖維群，以至有眾多誤切的產生。

發明內容
本發明是以解決上述已知技術具有的諸項問題為目的，其在于提供一種允許穩定制造具有0.1毫米以下纖維長度的極短纖維同時使誤切最少的方法和裝置。并且，在以下敘述的本發明的說明中，關于“包埋劑”及“包埋材”的用語，首先說明在液體狀態或者氣體狀態的場合是稱為“包埋劑”，在固體狀態的場合則是稱為“包埋材”。
本發明人為了達成上述課題而努力研究的結果，發現如已知技術的“纖維束的切斷”的技術思想中，獲得0.1毫米以下的極短纖維長度的切割纖維是困難的。即，當移出構成纖維束的單纖維群的一條單纖維時，該單纖維極細，且富于彈性。因此，切斷時的單纖維在切斷時由于來自切刀的受力容易變形而會從切刀脫離。因此，可獲知對于纖維為0.1毫米以下的極短長度在沒有誤切正常精度下切斷雖不是不可能，但仍是極為地困難。
如上述，為了解決此問題，在進行種種實驗構想的反復試驗過程中，本發明人想到不用“纖維束的切斷”，而用“纖維束的切削”可能獲得0.1毫米極短纖維。但是，這就提出了如何切削由大量細的單纖維構成的纖維束的問題。而關于此點則可以想象將纖維，含其內部包埋在石蠟、樹脂或者冰等的包埋材中包埋處理形成一體化，即可獲得良好的切削材料。
其中，本發明在獲得具有1.0毫米以下(尤其是0.005～0.1毫米)纖維長度的極短纖維時，提供一種可極力抑制誤切并穩定獲得極短纖維的制造方法及其裝置。亦即，本發明是形成使眾多的單纖維群成束的纖維束，并以冷卻固化及以加熱氣化或液化的包埋材形成氣體狀或液狀，由形成氣體狀或液狀的包埋材制作包埋處理上述纖維束后的被切削材，以上述包埋材以未氣化或液化的溫度將上述被切削材的端面切削成薄片形，獲得具有1.0毫米以下切斷纖維長度的極短纖維的方法和裝置。
此時，審查不產生誤切的極短纖維的制造方法和裝置，可得知包埋在包埋材中的纖維朝著單方向合紗是重要的。因此，準備了各包括由眾多單纖維群所構成的復絲紗條的眾多繞紗條。然后將紗條從繞紗條群卷繞到紗框(卷紗框)上，同時將在一定張力下退繞的各紗條合紗，重復卷繞在卷紗框上，以制作出具有預定總纖度的纖維束。在重復卷繞成卷紗框形的部分中形成有使單纖維群彼此并排呈直線形合紗卷繞的區域，因此利用此每個區域，利用諸如粘著劑等的包埋劑使直線形合紗卷繞的區域的兩端固化而施以包埋處理步驟，切斷固化后的部分制作切削材。或者，利用一對固定件、粘貼帶等固定直線形合紗而卷繞區域的兩端而加以把持的同時，在該一對固定件的外側兩端切斷纖維束，制作直線形呈良好合紗的纖維束。另外，在必須大量制造極短纖維的場合，以單纖維的纖度為0.001～10dtex，使由單纖維群所構成的上述纖維束的總纖度以1萬～1000萬dtex為優選。
其次，雖然這樣制作的直線形呈良好合紗的纖維束移至包埋處理步驟，但是在該纖維束的內部殘留著空氣。因此，將纖維束在良好合紗的狀態下靜置于包埋處理的容器內，并且進行真空脫泡。另外，將液體狀或氣體狀態的預先脫泡后的包埋劑填充至容器內并且在以包埋劑圍繞纖維束時浸漬于纖維束的內部。此時，容器內相對于大氣壓在弱負壓下利用真空裝置等的排氣裝置一邊排氣并施以包埋處理，以內部不殘留氣泡為優選。如上述，在包埋處理后的纖維束中幾乎不殘留任何的氣泡，因此可以充分地約束構成纖維束的各單纖維。如上述，對于約束力在不作用時極為柔軟而可以簡單從切刀脫離的纖維束，在切刀抵接各單纖維時可以充分地傳達切削力。因此，如上述將包埋處理后的纖維束切削成薄片形時，可大量制造對于纖維長度0.005～0.1毫米的極短纖維不會造成誤切。
上述包埋劑優選使用可大量、廉價且容易獲得，并且使用操作極為容易的水。使用如上述的水時，由于水的粘度極低，因此可以容易地進入上述纖維束的內部。并且，為了更容易進入纖維束內部，可以加上少量的表面活性劑，例如包括聚二醇酯及酯等的非離子表面活性劑、酯肪酸、烷基磷酸酯、磺酸酯、硫酸鹽的堿金屬鹽等的陰離子表面活性劑、季銨鹽等的陽離子表面活性劑和氨基酸的堿金屬鹽或烷基甜菜堿等雙性表面活性劑，使水進入纖維束內部的各個區域。
避免使用對水等的包埋劑進入有抵觸的，以及排除殘留纖維束內部的空氣有困難等的過粗的纖維束，而是以并排配置眾多的小纖維束或呈扁平的纖維束，并相對于該小纖維束或呈扁平狀的纖維束進形包埋處理為優選。另外，在水結冰時，溶解在水中的氣體將產生氣泡。因此，利用加熱手段將結冰處理(包埋處理)的結冰容器的蓋構件上部稍微加熱。并且，利用結冰處理裝置進行結冰處理，同時控制水面不致凍結，利用排氣裝置將水面上部減壓使水中排出的氣泡不致殘留其中。
本發明是如上述利用切削制造極短纖維，其利用的切削手段可以是刨床、插床、木工刨床或者銑床等的已知機床或者其改型機器。以上的場合，可分別以密集的狀態并排豎立設置以上述方法和裝置所制作的眾多被切削材。并且，如上述，也可以在豎立設置的狀態下重新將其在包埋材中施以包埋處理，形成一體的塊體而以此為新的被切削材供給至工作臺。如上述，可以容易制造大量的極短纖維。但是，以設置冷卻保持著被切削材的保持手段的保冷手段和/或冷卻手段，使得即使以任何的手段切削被切削材，也不致使形成被切削材一部分的包埋材從固化狀態相變化為液化或者氣化狀態。有時根據需要優選將切削刀進行冷卻。
用于以上所述本發明的極短纖維的制造方法和其裝置中的包埋材優選使用干冰或水，這是由于干冰或水具有從切削成薄片形的被切削材，利用自然干燥、熱風干燥或者凍結干燥等容易和制造后的極短纖維分離的優點。此時，對于包括兩種聚合物組合的復合纖維(conjugated fiber)，大的溫度變化時會導致尺寸變化，使得粘合聚合物彼此間剝離。例如在對諸如日本未審查專利特開平11-241223號公報所記載的光學干涉性纖維進行干燥時必須要特別小心。這是因為該種纖維是控制使交互粘貼的聚合物層的厚度是以微米級所限定的特定厚度，使所入射的光和交互粘貼的聚合物干涉而呈現鮮艷的色彩。因此，以上的場合是以使用在凍結狀態下，可除去水分的凍結干燥法為優選。
附圖的簡單說明圖1和圖2是說明為了獲得關于本發明極短纖維的制造用纖維束用的第1和第2實施例示意圖。
圖3是使用以圖1所示使用六角形卷紗框卷繞的纖維束F施以包埋處理的方法的具體實施例的視圖，其中圖3(a)是示意俯視圖，并且圖3(b)是示意側視圖。
圖4是以包埋材對纖維束施以包埋處理用的處理槽的示意說明圖(俯視圖)。
圖5是說明在填充呈液體狀包埋劑后的處理槽中，將卷繞著纖維束的卷紗框浸漬施以包埋處理狀態的示意說明圖，圖5(a)為示意俯視圖，圖5(b)為示意側視圖。
圖6是以顯示將液體狀包埋劑冷卻固化后，從處理槽移出狀態的示意側視圖。
圖7是說明從卷紗框切離纖維束的狀態所施以包埋處理的實施例用的示意說明圖(俯視圖)。
圖8是從卷紗框將纖維束卸下時，賦予預定張力使纖維束不致產生大變形的型架的示意側視圖。
圖9為顯示纖維束的包埋處理的示意說明圖。
圖10為圖9的A-A線方向的一對剖視圖，圖10(a)是表示剖面矩形小的小纖維束群的實施例例，圖10(b)是表示橫剖面為圓形的實施例例。
圖11是說明包埋劑可以良好地進入小纖維束內部形成邊界距離的最大要進入距離用的一對示意說明圖。
圖12是以說明除去含在小纖維束群中氣泡的方法用的說明圖。
圖13是以示意表示纖維束結冰處理裝置的實施例的概略的裝置構成圖。
圖14是本發明極短纖維的制造裝置的概略的裝置構成圖。
圖15為圖14的切削機構部分的擴大例示的主要部擴大正剖視圖。
圖16是以示意表示說明切刀突出長度的調整用的正剖視圖。
圖17是冷卻切刀和被切削材用的冷卻手段的實施例的概略的裝置構成圖。
圖18是切刀利用帕耳帖元件冷卻的冷卻方式的概略裝置構成圖。
圖19是將眾多被切削材排列豎立設置在工作臺上而配置的示意俯視圖。
圖20是排列眾多切刀設置而切削樣式的一對說明圖，圖20(a)為示意前視圖，圖20(b)為示意側視圖。
發明的詳細說明本發明制造的極短纖維雖然可以獲得聚酯、聚酰胺、聚烯烴等聚合物所成的合成纖維，或者組合2種以上的聚合物的復合合成纖維，但是不僅限于此。即也可以從絲、棉紗、麻紗等天然纖維，或者纖維素纖維、醋酯纖維等半合成纖維獲得。
切斷成纖維長度從1毫米以至數十毫米的短纖維一般是通過將由其單纖維(也簡稱為filament)的纖度為0.001～10dtex的非常小的單纖維群所構成的紗條合紗，彼此朝纖維長度方向并排，以及將該纖維束切斷成短的長度，而制造出來的。
本發明中是以在上述已知技術相同的制造短纖維的步驟，必須將眾多單纖維群所構成的數個紗條成束而準備纖維束的步驟。并且，該準備步驟中，必須將復絲紗條絞紗或使纖維束朝著單向合紗的狀態下成束。其理由為本發明中，如果構成纖維束的單纖維群定向在傾斜方向上，而不是在單向合紗上，那么包埋處理后的單纖維群在包埋材中不會相對于切削方向垂直固定而會固定在傾斜方向。如果這情況發生，在對由包埋材對纖維束進行的包埋處理之后，如后所述，對在這種狀態下切削已包埋處理的纖維束會引起固定在傾斜方向的單纖維群沿傾斜方向受到切削而不是在垂直方向進行切削。
為了解決此問題，按照本發明，作為第1實施例，準備了通過卷繞眾多單纖維所構成的復絲紗條而形成的一個或多個繞紗體。從卷紗體紡出紗條時，在賦予預定的張力下，例如將紗條重復卷繞在已知紗紗框的紗框上，獲得合紗狀態的纖維束。其次，以上所獲得的纖維束不從紗框上卸下，而是以卷繞時的張力作用的狀態下施以包埋處理，將張力作用狀態下的纖維束埋入包埋材中形成一體化。
或者，作為本發明的第2實施例，將卷繞眾多紗條形成的并且合紗卷繞后的纖維束的兩端部用在卷繞期間施加的相同張力完全的約束。其中，對于上述纖維束兩端部的約束，為了使構成纖維束的單纖維群不致自由移動而可以利用粘貼帶卷繞在上述兩端部的外圍，或以固定件強力把持進行。并且，也可以將粘著劑僅浸漬附著在上述兩端部粘著固定構成纖維束的單纖維彼此進行。
在這種情況下，和上述第1實施例不同，通過將固定纖維束兩端部的粘著帶部，或者以粘著固定的部分切斷，可以從卷紗框卸下。為了此卸下，如果為了固定纖維束的兩端部并且允許獲得張力施加的狀態而安裝有如邊撐的固定型架，那么可以以相同的松緊度實施對從卷紗框上切斷的纖維束的卸下，而不須解除使單纖維保持合紗的張力。
此外，不使用邊撐等的固定型架時，將纖維束固定在包埋材中之前，重新賦予其切斷后的纖維束兩端部預定的張力。此時，切斷后的纖維述兩端部由于有上述粘貼帶等約束使單纖維群不改變彼此的位置，因此一旦重新賦予張力時可容易恢復到原來的良好合紗狀態。
因此，在賦予張力的狀態下將纖維束埋到包埋材中形成一體化，可以使構成纖維束的單纖維群再次合紗以均一的排列狀態固定在包埋材中。因此，構成包埋處理的纖維束的單纖維的自由運動由包埋材完全約束。因此，切削時即使抵接包埋處理切刀后單纖維群，單纖維群可以由包埋材的約束呈現不容易移動的狀態。
以下參見附圖對上述本發明的制造極短纖維的纖維束制造方法和裝置的一些優選實施例進行詳細說明。
圖1及圖2是說明本發明的制造極短纖維的2個實施例的示意視圖。首先說明圖1例示的實施例。
圖1的實施例中，1為卷紗機可以使用卷繞絞紗用的已知粗紗絡筒機，2是以導紗器等構成的合紗手段。并且，P是至少1個卷紗體所構成的卷紗體群，圖示例為3個卷紗體(P1、P2、P3)所構成。因此，各卷紗體(P1、P2、P3)上分別卷繞由眾多的長絲(單纖維)構成的復絲紗條(y1、y2、y3)。紗條(y1、y2、y3)中的每個分別導入上述合紗手段2，經由該合紗手段2合紗之后，卷繞在上述卷紗機1上。
在本實施例中，各紗條(y1、y2、y3)在從卷紗體(P1、P2、P3)退卷和拉出后合紗的同時被卷繞到卷繞機1上，但是也可以切離合紗步驟。亦即，從卷紗體(P1、P2、P3)分別使得各紗條(y1、y2、y3)分別退卷拉出和使它們合紗，僅由合紗后的紗條y形成供給卷紗機1的合適的卷紗體，并且將該合紗后的紗條y供給卷紗機1。此外，使用這種系統時，利用數臺的卷紗機1供給數個纖維束F時，對于各個卷紗機不需要準備眾多的卷紗體(P1、P2、P3)，因此可有效地進行作業。
本發明是使例如具有0.001～10dtex的單纖維度的復絲(眾多的單纖維群)所構成各紗條(y1、y2、y3)合紗后的紗條群y合紗形成彼此朝著纖維長度方向排列而將其成束，由此調整纖維束F使其總纖度形成1萬～1000萬dtex。其中，上述卷紗機1將卷紗體群P所供給的紗條群y僅以所須次數重疊卷繞其上，并設有獲得具有預定總纖度的纖維束F用的卷紗框10。該卷紗框設有作為卷紗框10的構成構件，將纖維束F的卷紗寬度限制在預定長度的卷紗寬度限制構件11。
參見圖1，上述卷紗框10是以六角形框(frame)所構成，該呈六角形的卷紗框10上的各頂點部設有圖示的12個卷紗寬度限制構件11。因此，合紗后的紗條群y在不直接接觸卷紗框10的非接觸狀態下，作為纖維束重疊卷繞在上述卷紗寬度限制構件11上。但是，為了使卷紗張力更穩定，卷紗框10的形狀是如本例的正六角形以邊數較多的正多角形為優選，但是也可以正三角形或者正四角形等。此外，以下所述本發明實施例的說明中，為了方便說明，雖是以六角形的卷紗框10為代表進行說明，但是如上述，本發明當然并非僅限于此一實施例。
如上述形成在卷紗框10上的纖維束F，僅合紗呈適當切削加工的直線形的部分Fs被利用作為制造極短纖維用的被切削材。因此，圖1表示的例中，卷紗框10由于是六角形狀，因此可供給作為制造以包埋材包埋處理6個位置的纖維束(Fs1、Fs2、...Fs6)部后的被切削材用的材料。
在圖1中，12為張力檢測，一邊控制供給的紗條群y進入預定張力的范圍，使用在卷紗時的張力控制之用。如上述，一邊進行張力控制一邊將紗條群一邊供給卷紗機1，由此將紗條群y卷繞在卷紗寬度限制構件11上時，可以賦予提高其合紗性用所需的張力。但是，圖1的實施例中，從卷紗體(P1、P2、P3)使條紗條(y1、y2、y3)退卷的方法是采用“垂直牽拉系統”。但是，以此方式使紗條(y1、y2、y3)退卷時每一次退卷即進入一次的退卷捻轉。因此，為了不使其進入退卷捻轉，也可以采用由卷紗體(P1、P2、P3)的轉動使紗條(y1、y2、y3)退卷的“水平牽拉系統”。
尤其在圖1的例中雖然省略圖示，但是從各卷紗體(P1、P2、P3)分別使(y1、y2、y3)上設置供給織制用從紗在整經時的整經機等準備步驟所慣用的如張力調節器3(31、32、33)為優選。但是，上述的張力調節器3是分別設置在卷紗體(P1、P2、P3)上，由此在各卷紗體(P1、P2、P3)等分別使紗條(y1、y2、y3)退卷時，用于穩定退卷張力使退卷張力不致大幅度變動。再者，該張力調節器3以使用具有低摩擦系數和耐磨損的陶瓷制的市售品為優選，因此在此省略其詳細說明。
如以上所述，本發明為了不使退卷張力產生急劇的變化，使用張力調節器3從各卷紗體(P1、P2、P3)分別使紗條(y1、y2、y3)退卷。此時，為了提高卷繞在卷紗框10的纖維束F的合紗性而以預先設定的一定張力卷繞為優選。這在切離合紗步驟的其他步驟時，如圖1例表示即使連接著合紗步驟的場合亦同。但是，以下的說明是會對將合紗步驟結合在由卷紗機1卷繞在卷紗框10的卷紗步驟的場合說明。
本發明的卷紗機1具備有控制卷繞張力，檢測所供給紗條群y的張力用的張力檢測器12。并且，控制卷紗機1的卷繞張力使由該張力檢測器12所檢測的張力形成一定地卷繞。此時，也可以采用力矩馬達作為轉動驅動卷紗框10的卷紗機1的驅動馬達(未圖示)，以一定的力矩卷繞。即，論卷繞方式或者卷繞機構，重要的是須以預先設定紗條群y的一定張力重疊卷繞在卷紗框10上。
本發明的卷紗機1是以具有往復動程機構13的卷紗機，將纖維束F卷繞在卷紗寬度限制構件11時，使供給卷紗框10的紗條群y對應卷紗寬度限制構件11的卷紗寬度而由往復動程導件(未圖示)往復動程運動卷繞為一個優選實施例。這是因為，在寬度方向上以正確的對準使紗條群y卷繞在卷繞寬度限制構件11上可由此提高纖維束F的合紗性。
因此，卷繞在卷紗框10上的纖維束F中，在六角形卷紗框卷繞在相當于各邊的6個位置的各纖維束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部可以由卷繞時所賦予的張力形成緊張的狀態，并且卷繞呈直線形。因此，該直線形部分的纖維束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部位于極為良好的合紗狀態，只須將該部分由上述的包埋材施以包埋處理，即可形成作為獲得極短纖維用的被切削材的適當材料。
作為本發明的優選實施例，在與卷繞在卷紗框10的直線形部分的纖維束(Fs1、Fs2、...、Fs6)一起的卷繞在六角形框的各頂點處的纖維束(Fe1、Fe2、...、Fe6)中，用可以良好浸潤到單纖維群中的速干性粘著劑進行浸漬。隨后，使該粘著劑固化，由此預先固定該纖維束(Fe1、Fe2、...、Fe6)。其理由是即使因纖維束F的切斷、卷紗框10的收縮等某種理由，使得纖維束F從緊張狀態移至松緩狀態時，只要出現以上的狀況時，至少可以約束其運動的自由使構成纖維束F的單纖維群彼此改變位置但不移動的狀態。因此，使纖維束F再度恢復到緊張狀態，由此可以容易恢復到原來良好的合紗狀態。
再者，上述纖維束(Fe1、Fe2、...、Fe6)的固定部分由于未合紗形成直線形，因此不適合作為獲得極短纖維用而切削的被切削材。因此，優選將不能作為被切削材的這些部分(Fe1、Fe2、...、Fe6)用粘著劑固定。但是，本發明中，如后述以粘著劑固定纖維束(Fe1、Fe2、...、Fe6)雖為優選實施例，但并非必要。
以上所述的本發明卷紗框10為圖1例示如六角形框的正多角形框。但是，本發明的卷紗框不僅限于上述例，也可以使用圖2例示的正多角形框以外的卷紗框10’。該圖2例示的卷紗框是在棒形卷紗框10’的兩端設有2個卷紗寬度限制構件11’，以該2個卷紗寬度限制構件11’分別作為回折部將紗條群y’重疊卷繞在卷紗寬度限制構件11’上，獲得具有預定總纖度的纖維束F’。
但是，上述的示例是回折卷繞以卷紗寬度限制構件11’合紗的紗條群y。因此，和圖1的六角形卷紗框10的多角形卷紗框比較時，形成更大的張力變動。如上述，使用于上述示例的卷紗機1’是從卷紗體群P’使紗條群y’分別退卷時，必須要降低退卷張力大幅度變化產生的影響。因此，對于各卷紗體P’，以設置張力調節器3’抑制退卷張力大的變動幅度為優選。如上述，在抑制退卷張力的變動幅度之后，由張力檢測器12’一邊檢測卷繞張力，一邊控制伺服馬達14’的轉動。此外，由合紗手段2’將合紗后的紗條群y’由往復動程機構13’以預定的卷繞張力卷繞到棒形卷紗框10’上。
根據以上所述的本發明纖維束的制造方法和裝置，可以獲得調整形成預定總纖度1萬～1000萬dtex的良好纖維束的合紗狀態。因此，以下是為了由切削加工獲得極短纖維，針對由包埋材埋包處理上述良好合紗后的纖維束的步驟，參閱圖3～圖6詳細說明如下。
本發明中，利用包埋材施以包埋處理可以在圖1例示的多角形的卷紗框10，或者如圖2例示的卷繞于棒形卷紗框10’的狀態下進行。其中，圖3是以使用圖1例示的六角形卷紗框10進行卷繞后的纖維束F的包埋處理方法作為具體例使用的實施例，圖3(a)是表示示意俯視圖，并且圖3(b)是表示示意側視圖。
并且，圖4為示意例示以包埋材5施以纖維束F包埋處理用的處理槽4的說明圖(俯視圖)。另外，圖5是說明填充形成液體狀包埋劑5的處理槽4中，浸漬卷繞著纖維束F狀態的卷紗框10施以包埋處理的步驟用的示意說明圖，圖5(a)是表示示意俯視圖，并且圖5(b)是表示示意側視圖。又，圖6是將液體狀包埋劑5冷卻固化之后，從上述處理槽4移出狀態的示意側視圖。
但是，如上述，本發明中關于“包埋劑”及“包埋材”的用語，為慎重起見再次說明在液體狀態或者氣體狀態的場合稱為“包埋劑”，固體狀態的場合則稱為“包埋材”。另外，圖3～圖6表示的例中，卷紗框是以具有圖1例示的六角形物為代表例來使用，但是在滿足本發明的主旨的前提下，當然不僅限于此。
本發明可以直接使用卷繞纖維束F狀態的卷紗框10施以包埋處理。此時作為最初的步驟，除了將卷紗框10從卷紗機1卸下之外，如上述為了將卷繞在卷紗框度限制構件11的纖維束F預先維持良好的合紗狀態，必須維持纖維束F呈緊張狀態不致變形。因此，一旦解除鎖緊時，卷紗框10以從轉動驅動軸可在其原來狀態下自由拆裝的機構為優選。因此無須直接接觸卷繞的纖維束F即可以將卷紗框10從卷紗機1上卸下。
如上述一旦卸下卷紗框10時，下個步驟是，對應本實施例的六角形卷紗框10，準備具有圖4例示的六角形形狀的處理槽4。并且，預先將液狀包埋材5(例如，水、熔融石蠟、熔融樹脂)填充在該處理槽內。此時，對于常溫下不熔融的石蠟或樹脂等，在上述處理槽4預先附設加熱裝置，將處理槽4加熱形成可熔融的狀態。
其次，如圖5所例示，將卷繞纖維束F狀態的卷紗框10如上述浸漬在填充液體狀包埋劑5的處理槽4中。此外，在進行該處理時，其詳細如后所述，為了除去存在于纖維束F內的氣泡，也可以將卷繞纖維束F狀態的卷紗框10和處理槽4同時放入真空容器中真空脫泡，并對于真空脫泡后的纖維束F施以包埋處理。如上述將纖維束F浸漬在液體狀的包埋劑5中，使包埋劑5充分含浸于構成纖維束F的單纖維群間之后，冷卻固化埋包劑5而包埋在使構成纖維束F的單纖維群固化的包埋材5中。
并且，最后的步驟是如圖6所例示，以切削包埋處理后的纖維束由切刀切出極短纖維所需的直線形部分作為被切削材。例如，圖6中，利用切刀切出由虛線表示的部分。如此，例如圖1所示的直線形纖維束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部分可以供給作為極短纖維制造時的被切削材。
以上所述的實施例是以將卷紗框10或10’從卷紗機1或者1’取出，將纖維束F或F’卷繞在卷紗寬度限制構件11或11’上的卷紗框10或10’就其狀態下使用為優選。但是，本發明不僅限于上述例，如上述，也可以從卷紗框10或10’切出粘著劑或固定型架等處理的纖維束F’或F’并以從卷紗框10或10’切離的狀態施以包埋處理。因此，如下述針對以上的包埋處理參照圖7及圖8詳細說明。
圖7是說明從卷紗框10切離纖維束F的狀態下施以包埋處理的實施例用的示意說明圖(俯視圖)。該包埋處理的實施例中，如圖7例示，將對半的包埋劑填充容器6安裝在圖1例示的直線形纖維束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部。再者，該包埋劑填充的容器6具有對半構造，使對半部合體之后，將固定上述直線形纖維束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部的兩端部和從對半部使液體狀包埋材不致泄漏而采用諸如硅酮橡膠(silicone rubber)的密封材料等固定的狀態下安裝在直線形纖維束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部。并且，此時為了獲得良好的密封性，以可以在上述密封部輔助性地使用液狀或糊狀密封劑。
如上述，將包埋劑填充的容器6安裝在直線形纖維束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部的狀態下，使液體狀的包埋劑5從入口6a和出口6b循環至包埋劑填充容器6中。并且，將存在于纖維束F中的氣泡或存在于包埋劑填充容器6的空氣壓出的同時，將包埋劑5填充于包埋劑填充容器6中。但是，此時使用水作為包埋劑5時，由于粘度低進入纖維束F內良好。其次，在以上的狀態下，將包埋劑填充容器6冷卻至零下溫度使內部的水結冰，纖維束F可由冰構成的包埋材施以成功的包埋處理。
如已如上述，也有如圖1所示將卷繞在六角形卷紗框10的各頂點部的纖維束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部利用粘著劑固定，以該部分完全約束各單纖維運動的自由度之后，切斷該部分從卷紗框卸下的方法。但是，該案例也可以不進行纖維束F的切斷，而以卷紗框10作為可自由伸縮的構造僅收縮卷紗框10卸下，僅移出纖維束F。并且，作為以上收縮構造的具體例，例如也可以考慮以伸縮構造或鉸鏈等使支撐圖1所示卷紗寬度限制構件11的呈輻射狀延伸的6個棒形框架形成可自由折疊的構造而可自由伸縮。
如上述，一旦從卷紗框10移出纖維束F時，可以雙支撐粘著處理后的部分賦予預定張力再次使纖維束F恢復到原來的良好的合紗狀態。但是，此時將纖維束F從卷紗框10卸下時，必須要注意盡量不使所移出的纖維束F產生大變形。其理由是因為移出的纖維束F一旦產生大變形時，在此變形時以粘著劑固定的部分以外的纖維束F會使得單纖維群變形而改變彼此的位置。因此，在施加低的張力時，纖維間的摩擦的影響變得很大，導致各單纖維恢復到原來狀態的位置困難等事態的產生。
因此，如圖8所示的纖維束F卸下時為了不使纖維束F產生大變形，預先制成朝著圖示的箭頭方向賦予預定張力的拉伸式型架7，將該型架7安裝于卷繞在卷紗框10上的直線形纖維束(Fe1、Fe2、...、Fe6)部。優選的改型在于，以在該型架7的外端施以切出纖維束F，注意使該部分的纖維束(Fe1、Fe2、...、Fe6)部不致產生大變形。如上述，可針對各型架施以包埋處理來代替圖3～圖6例示的卷紗框10，可更容易進行圖3～圖6例示的包埋處理。
通常，構成纖維束F的單纖維群的每條都非常細且柔軟。因此，切斷力作用的方向容易產生彈性變形而脫離，因此如前述，在制造具有0.1毫米或以下纖維長度的極短纖維并非容易。鑒于此，本發明是由包埋材來固定構成單纖維束F的單纖維群而約束運動的自由度，由此出現不容易移動的狀態。并且，在此狀態下利用切刀將包埋材所固定的纖維束F切削成薄片形。另外，為了達成該目的用而作為包埋劑所要求的性質是要求可以在低粘度的流動狀態下變化，因此，為了容易圍繞纖維束包覆而要求可以從其外圍進入到纖維束內部的間隙內。
本發明中，使液體狀的包埋材完全進入纖維束的內部以約束常單纖維的運動自由度為其中之一特征，針對此實施例，利用圖示詳細說明如下。
圖9是由本發明的極短纖維的制造方法包埋處理的纖維束的實施例的施以部分剖面的示意前視圖。并且，圖10是表示沿著圖9的A-A線方向上的剖視圖。另外，圖10(a)是表示具有扁平矩形的橫剖面(相對于纖維長度方向的直角方向剖面)的小纖維束的實施例，及10(b)圖所示具有非扁平的圓形橫剖面的小纖維束的實施例。
此外，關于圖中表示的標號F為小纖維束、12為包埋劑(包埋材)、13為容器、13a是呈液體狀相變化后的包埋材的注入口，14為把持構件。其中，上述小纖維束F是如已詳細的說明，并列紗條群y以彼此合紗成直線形的狀態成束后，將小纖維束F的長度切斷兩端形成一定長度來制作。
其次，如上述對于所制作的復數個小纖維束F，由分別把持各個小纖維束F的兩端而固定的把持構件14固定小纖維束F。此時，把持在把持構件固定的小纖維束F群，重要的是在鄰接的小纖維束F間隔開適當的間隔W使相變化為液體狀的包埋劑12可圍繞各小纖維束F以進入其內部。此外，該間隔W根據所使用包埋劑13的性質而有不同進入小纖維束F間的難易度，因此根據實驗來決定適當的最佳值即可的性質。例如，使用相變化為液體狀的水時，以0.5毫米或以上為優選，更好是2毫米或以上。
本發明中，由包埋材12固定約束構成各小纖維束F的長單纖維群運動的自由度。因此，將相變化為液體狀的包埋劑12為了圍繞小纖維束F群的外圍而導入各小纖維束F間之間，以可以容易到達該各小纖維束F的最深中心部為重要。這就引入由此為了使其具體化，構成相變化為液體狀的包埋劑12進入各小纖維束F的最深中心部時要求“最大需要的進入距離”的慨念。
因此，針對本發明所說明上述的“最大需要的進入距離”參照圖11說明如下。該圖11中，圖11(a)的例示為其橫剖面具有扁平矩形形狀的小纖維束F的場合，圖11(b)的例示為其模剖面具有扁平橢圓形狀的小纖維束F的場合。并且，L是表示中心線。
在這2個實施例中，相變化為液體狀的包埋劑12是以預定的間隔W排列使各小纖維束F彼此不接觸，因此包埋劑12可以容易地圍繞在小纖維束F的外圍。由此產生的問題是，然后可以使這樣圍繞各小纖維束F外圍的包埋劑12同樣容易到達各小纖維束F最深的內部。此時，圖11(a)的實施例中，“最大需要的進入距離dmax”如圖示沿著橫剖面的長度方向是相同的值，但是如圖11(b)的場合，如圖示，在橫剖面的小纖維束F的厚度形成最大的位置上采取最大需要的進入距離dmax。
本發明所用的“扁平”是從纖維束F的橫剖面(與纖維束的單纖維長度方向的垂直的方向上的剖面)看，平坦延伸方向的最大長度(稱“橫向長度”)，和與此直角方向的最小長度(稱“縱向長度”)的比(稱“縱橫比＝縱向長度/橫向長度”)為不大于1/3。例如，以圖11(a)和圖11(b)的實施例具體說明上述“縱橫比”時，在具有圖11(a)的矩形橫剖面的纖維束F中，“縱橫比”是指“短邊長/長邊長”，而在具有圖11(b)的橢圓形橫剖面的纖維束中，“縱橫比”則是“短徑的長度/長徑的長度”。
本發明中，重要的是使包埋劑12容易地進入小纖維束F最深中心部為止，因此以最大需要的進入距離dmax不超過5毫米為要。其理由為，使0.001～10dtex的細單纖維群成束時，該單纖維群間的各間隔極微細之故。因此包埋劑12不能充分進入其內部。因此，為了使包埋劑12進入到小纖維束F的最深部，小纖維束F的厚度不能過大，因此最大需要的進入距離dmax必須不超過5毫米。
如果在各小纖維束F密接排列的狀態下，則包埋劑12難以進入各小纖維束F的最深部分。因此，只要以預定的間隔配置使各小纖維束F彼此不接觸即可，對于其配置并沒有特別限制。此外，舉例如上述小纖維束F的較佳配置例時，如圖10所示小纖維束F的橫剖面位在圓形上時，除了圖示的格子配置以外，只要可以滿足本發明上述的主旨，可適當選擇，例如圓周圍配置、鋸齒狀配置等的任意配置。
但是，如上述當氣泡等混入包埋處理后的纖維束F中時，會因為包埋劑(包埋材)出現未加以限制的單纖維群而導致誤切的原因。為此，本發明必須使氣泡等不能混入包埋處理后的纖維束F中。因此，以下是針對采使用水(冰)作為包埋劑(包埋材)的場合為例，包埋劑(包埋材)中不殘留氣泡的方法加以說明。
此時，可適當使用的包埋劑12是以可容易進入單纖維群間的性質，具有優異的滲透性及分散性為優選。將表面活化劑與相變化為液體狀態的包埋劑12混合使用時，可以使包埋劑容易浸漬到小纖維束F的內部。再者，尤其可以例示如混合界面活化劑的水作為以上的包埋劑。
但是，形成包埋處理對象的小纖維束F在其內部具有微小空隙雖已如前述，但是其空隙中在通常的狀態當然是間隔著空氣。因此，空氣以其狀態持續存在于小纖維束F中時，即使將該等小纖維束F成束的纖維束浸漬在包埋劑12中，間隔在單纖維群間的空氣會造成阻礙而不能使包埋劑12完全地進入小纖維束F中。
因此，由包埋劑12進行包埋處理時，以預先將存在于小纖維束F內部的空氣除去為優選，以由在包埋處理的容器內的真空吸引，將空氣從容器內排出為優選。并且，在除去存在于構成纖維束的單纖維群內部的空氣之后進行包埋處理，可以使包埋劑更為良好地浸漬在纖維束內部。其中，針對該點使用示意表示制造本發明所涉及纖維束用的圖12詳細說明如下。此外，該圖12中，13是進行和圖9例示相同的包埋處理的容器，另外15是表示脫泡槽、16是表示真空吸引裝置，并且17是表示真空配管。
以上構成的脫泡裝置中，如圖9和圖10所例示，將小纖維束F放入容器13中。并且，將容器群13放入脫泡槽13密閉使脫泡槽15內形成氣密之后，經由真空配管7由真空吸引裝置16吸引脫泡槽5內的空氣。并且，形成真空狀態之后，將包埋劑從容器13的注入口13a由定量供給泵注入容器3內，使包埋劑一邊充分地進入纖維束F內以預定量的包埋劑填充到各容器3內。
再者，此時真空狀態是以一般真空吸引裝置16可達程度的真空度即可，不須限定其真空度，但是例如以10～300托(Torr)程度的真空度為優選。其理由是在10Torr以下時，使用水作為包埋劑的蒸發劇烈，而必須要使用多余蒸發量的水，并不理想。又，一旦超過300Torr時，由于不能充分除去纖維束內部的氣泡，也不太理想。
但是，本發明是在脫泡完成時刻，仍有包埋劑12呈液體狀態，因此必須要相變化為固體狀態而使其固化，由包埋材固定單纖維群。因此，脫泡完成后的脫泡槽15開放于空氣中，在此狀態下冷卻脫泡槽15內的容器群3，固化包埋劑12形成固體狀態的包埋材2。
在上述脫泡步驟中，將包埋劑注入容器群13中之前，將含有纖維束F的容器群13置入脫泡槽15內，然后真空吸引脫泡槽15中的空氣，從容器群13的內部排出空氣。但是，也可以采用和此不同的方法，首先包埋劑12填充到容器群13中，將填充包埋劑12后的容器群13放入脫泡槽15內，真空吸引的方法。此時，更必須徹底除去氣泡的場合，也可以采用在冷卻槽5內呈真空狀態下的狀態將冷卻槽15內冷卻，使包埋劑12固化。又，相反地，也可以和真空吸引脫泡槽15內相反，加壓成高壓，進行包埋劑12中的氣泡的加壓脫泡為優選的實施模式。并且，和上述的方法同時，以將具有和纖維的親和性，且具有消泡性的界面活化劑混合在包埋劑12中并用為優選的實施模式。
作為混合在包埋劑12中的界面活化劑，以含于衣料品的洗滌劑的界面活化劑為例說明時，該界面活化劑擔負著包圍附著在衣料品纖維的油量或臟污成份，并浸透到纖維和油量或臟污成份的間隙，最后將該等油量或臟污從纖維除去的功能。但是，和包埋劑12混合使用上述的界面活化劑時，包埋劑12可良好地浸透到單纖維群的間隙內。如此，可以使包埋劑12浸透到單纖維群間的微小間隙內，包埋劑12使單纖維群濕潤的同時，即使尚存在有殘留單纖維群間的微少氣時，包埋劑可由界面活化劑的作用包圍該微少空氣，隔離殘留的微少空氣后除去。并且，包埋劑由于和單纖維群間具有更大的親和性，因此可更為良好地進行包埋處理。
另外，具有以上功能的界面活化劑可例示如聚烯烴乙二醇的酯類及醚的界面活化劑、脂肪酸、烷基酯、硫酸的堿金屬鹽等的陰離子界面活化劑、第四極銨鹽等的陽離子界面活化劑、氨基酸的堿金屬鹽或烷基三甲銨基乙內鹽等的兩性界面活化劑等。
本發明中，以在進行包埋處理前，將包埋劑12煮沸處理后，預先排出溶解在包埋劑12中的氣體成分為優選的實施模式。其理由是如上述預先進行時，在進行包埋處理的期間，可防止因某種原因導致溶解在包埋劑12內空氣的氣泡化。因此，可以抑制在纖維束F內部產生的氣泡，增強因固化后包埋材對于單纖維群的限制力。
此外，包埋劑12相變化成固體狀態而回到包埋材時，在此步驟中，為了報制纖維束F內氣泡的產生，以花費充分的時間，例如8小時以致48小時的長時間使上述包埋劑12緩緩地相變化而固化為優選。其理由為少于8小時的場合，在纖維束F的氣泡脫氣前，會使得包埋劑12固化，形成氣泡殘留在纖維束F內部的狀態，因此不理想。另一方面，超過48小時時，纖維束F的制造時間過長，從生產效率的觀點來看并不理想。再者，調節包埋劑12固化為止的時間的手段可適當選擇調節冷卻溫度的方法，及階段性自動降低冷卻溫度的方法。
其次，使用水使得纖維束F結冰的結冰處理中所必須考慮的條件。其中，針對該點一邊參照結表示冰處理用的結冰處理裝置之實施例的圖13詳細說明如下。其中，圖13為本發明的結冰處理方法和示意說明其結冰處理裝置用例示其裝置構成的概略構成圖，施以部分剖面的圖。
該圖13中，本發明的結冰處理裝置包括冷凍裝置21、結冰容器22、固定件23、減壓室24、氣液分離器25、排氣裝置26、加熱裝置27、微振產生裝置28和控制裝置29。此外，圖13中以二點虛線包圍的部分是例如冷凍庫等所構成的冷凍裝置21，設置作為使浸漬靜置在結冰容器22內之纖維束F的水(包埋劑)之用，如上述纖維束F是由水(包埋材)施以結冰處理(包埋處理)。另外，該冷凍裝置21不僅限于例示的冷凍庫，也可以將結冰容器浸漬在冷媒浴槽中的方式。
其中，纖維束F是由固定件23使其兩端維持著合紗的狀態下固定，隨后，以固定件23的外側切斷其兩端而形成。并且，該纖維束F由固定件23所固定的狀態下，在垂吊于填充有另外進行脫氣處理后的水之結冰容器22內的狀態下靜置。
此時，上述結冰容器22的上部設有兼具結冰容器22的蓋構件的減壓室24。另外，在該減壓室24的外圍附設結冰處理時將此減壓室24加熱用的加熱裝置27。并且，該加熱裝置27是作為延遲填充于結冰容器22內的水從其所形成的水面部結冰而設置。即，該加熱裝置27的功能在供給結冰處理的水的密度為4℃時最大，因此0℃的水為上方結冰容器22的蓋構件部所推壓，具有可實現防止該蓋構件部所形成的水面開始結冰的功能。
其理由為，如果形成在結冰容器22的蓋構件部的水面結冰時，溶解在其下部水中的空氣隨著水面上冰的產生，會增加溶解于水中的空氣濃度，因此在水中形成氣泡化。并且，該氣泡化后的空氣由于已在上方形成冰，因此會阻止其脫氣而封閉在內部。但是，利用上述加熱裝置27對結冰容器22的蓋構件部的加熱，以防止形成在該蓋構件部的水面上的結冰。由此，可以使氣泡化后的空氣從該未結冰的水面容易脫氣。此外，結冰容器22內的水結冰時溶解在水中的空氣形成氣泡化由于水在大氣中0℃中，具有2.78×10-2的空氣溶解度，但是因水凍結后冰中的空氣溶解度為零，因此溶解在水中的空氣隨著水的凍結而在冰中以氣體存在。
此時，上述蓋構件部兼作為減壓室24，因此從該減壓室24由排氣裝置26將氣泡化后的空氣排氣。如此，結冰容器22內的水整體凍結完成時，氣泡化的空氣不會殘留在冰中。另外，由于加熱裝置27擔負著此重要的功用，以可以任意設定控制其加熱溫度及加熱時間為優選。因此，設置控制加熱溫度的控制裝置29以作為使其具體化用的手段。
此時，根據加熱裝置27施以加熱溫度和加熱時間是以實驗等來決定為優選。其理由為，由冷凍裝置21在結冰容器22內一旦完成填充后的水整體的結冰時，已無預先將加熱裝置27動作的意義。相反，由于這樣會要求冷凍裝置21持續使用，從運作成本上來看是不利的。并且，在極短纖維的制造步驟中，結冰處理后纖維束的兩端部是以切刀切除。因此，填充在結冰容器22內的水整體完成結冰為止持續地進行冷凍操作已無意義。因此，由切刀切除的部分只要已完成纖維束F的結冰處理，已無持續進行的必要。
此時，預先將氣體和液體分離用的氣液分離器25安裝在上述減壓室24的后段側。并且，在以上的狀態下經排氣配管由包括真空泵和排風機等的排氣裝置26，將存在于水面上的減壓室24內的空氣以30～650Torr的弱負壓下進行排氣為優選。其中，上述減壓室24內部的減壓度以設定在如上述的弱負壓下為優選，是由于減壓度過大時會促進所需以上之填充于結冰容器22內的水的蒸發，同時會提高構成具有以上能力的設備用的設備成本或操作成本并非上策。另一方面，減壓度過小時，結冰處理時會降低將水中氣泡化的空氣排出的效果并不理想。
如上述，從含有自減壓室24吸引排出的水飛沫的空氣中將水分除去，僅空氣從排氣配管通過排氣裝置26排氣到系統外。因此，靜置在填充有另外脫氣處理后的水的纖維束F的結冰容器22內的脫氣處理水中產生的氣泡，或者纖維束F靜置在結冰容器22內時和纖維束F同時進入的氣體等在結冰處理中仍持續地或間歇性進行吸引排氣。
根據上述的裝置，在結冰處理(包埋處理)中仍可以有效地持續進行吸引排氣，因此結冰處理中氣泡化的空氣同樣可以良好進行排氣。但是，該操作優選與結冰容器22的微振動相組合，在結冰容器22中積極地使溶解在水中的空氣氣泡化，使氣泡聚合而成長增大浮力，并利用加熱助長其從維持著未結冰狀態的水面脫氣。由纖維束F和水的微振動，可以將附著在纖維束F的空氣從纖維束表面剝離，對于該點也極為有效。此外，本發明所稱的“微振動”中，附加說明同時包含照射超音波使其振動的“超音波振動”。
由此，為了產生以上的微振動，在結冰容器22的側面或下面的任意位置附設可容易從結冰容器22拆卸的微振動產生裝置28，利用該微振動產生裝置28賦予結冰容器22整體微振動。再者，以上的微振動產生裝置28可以使用機電式振動器、音響式振動器等已知的微振動產生裝置。此時，由微振動產生裝置所生成的振動頻率或振幅必須要根據結冰容器22的尺寸或形狀，或者纖維度F的總纖度等的條件而變化，因此以配合該等條件可預先任意設定變更預定的值為優選。
再者，在結冰容器22上附設如上述微振動產生裝置28的狀態下，結冰處理纖維束F，但是相對于0℃水的密度為0.9988g/cm3，0℃冰的密度為0.917g/cm3。因此，水形成冰時必須要預先考慮約10％體積的膨脹。從以上的理由，一定體積的結冰容器22中的水結冰時，會產生隨著冰的體積膨脹而產生內部為起因的龜裂、裂痕等的缺陷時，將結冰處理后的纖維束F的端面切削成薄片形時，在良好地制造具有0.1毫米或以下纖維長度的極短纖維上會導致問題。
另外，結冰容器22由于是設置在冷漠裝置21內，內部的水是從結冰容器22的壁面側開始結冰，但是如上述蓋構件部是由加熱器27加熱，因此該部分的水會形成最后結冰。因此，冰的成長是從結冰容器22的底部壁面側緩緩產生，并且賦予未結冰的水微振動，因此結冰容器22內的水的結冰除了結冰容器22的上部，是從結冰容器22底部及側部朝著蓋構件存在的上部進行。
相對于此，不使用本發明的裝置時，是從含水面的上部和結冰容器22的壁面包圍未結冰的水周圍開始結冰，緩緩地朝著內部進行結冰。因此，一旦封閉內部的未結冰的水開始結冰時，隨著此時的冰的體積膨脹的內部應力為起因而產生均裂、裂痕。但是，本發明可由根據以上所說明的理由，結冰時可以使未結冰的水朝著上方自由移動。由此，可以降低水相變化成冰時體積膨脹產生的內部應力，防止龜裂、裂痕等缺陷的產生。
當然，如上述進行結冰容器22內的水的結冰處理，對于消除作為包埋材的冰中的氣泡的點也極為有效。其理由是使溶解在結冰水中的空氣一邊氣泡化，并使得含氣泡化后的空氣的水在最后結冰，而可以由此消除作為包埋材的冰中的氣泡。因此，在纖維束F的周邊使溶解氣體形成氣體不會結冰，由切刀的切削，例如不會誤切具有0.1毫米以下纖維長度的極短纖維，可精度良好地大量生產。
如上述，本發明是在結冰容器22的上方和下方間，以具有一定溫度梯度的狀態對于該結冰容器22中的水賦予微振動，或以每分鐘50轉動地一邊攪拌使其結冰為優選的實施例。此時，以例如將結冰容器22的底部及側面部的溫度冷卻到-1℃～-20℃，將結冰容器22的上部(蓋構件部)的溫度加熱至0℃～5℃為優選。并由此將結冰容器22的底部及側面部保持在預定的低溫，上部保持在預定高溫的結果，水是從結冰容器22的底部朝著上方結冰，因此氣泡化后的空氣不會被封閉在結冰容器22內。
如果結冰容器22內的水由微振動產生裝置28等產生振動，未結冰的水就經常地產生運動。因此，在開始結冰的水中所捕捉的氣泡被彈開回到未結冰的水中。最終纖維束F由無氣泡透明的冰包埋處理。再者，針對上述的溫度梯度說明如下，將冷卻結冰容器22底部的溫度設定在-1℃～-20℃(以-2℃～-5℃為優選)是因為較此溫度高的溫度時溫度梯度會過于緩和，會導致不能從結冰容器22的底部結冰。并且，加熱兼作為蓋構件的減壓室24，將此部分的水溫設定在0℃～5℃(以0℃～2℃為優選)是因為保持在低于此溫度時從結冰容器22的上部開始結冰，會封閉氣泡而不能從上部脫離。
另外，本發明使用的包埋材(包埋劑)除了上述的冰(水)以外，也可以使用例如加熱時如干冰從固體產生相變化為氣體(氣化)，或者例如冰加熱時從固體產生相變化為液體(液化)的材料。其理由為，將以上的包埋材加熱形成如氣體或液體的無定形且低粘度的流動狀態，可由此自由變形圍繞著纖維束F，并且，由于低粘度可容易地進入構成纖維束F的單纖維群間。另外，在以上的狀態下，冷卻至包埋劑固化的溫度以下時，構成纖維束F的單纖維群是以包埋材形成一體化的狀態固化。因此，即使切削力作用在單纖維上，單纖維也不致容易從切刀脫離，實現可以大的力作用的狀態。
如上述，首先以包埋材包埋處理纖維束F為本發明的一個主要特征，但是上述包埋材除了上述的干冰或冰以外，可以使當地使用石蠟，尤其可以使用具有大幅低于包埋處理纖維的分子量的熱可塑性樹脂。再者，只要其融熔溫度或融熔粘度低，可以容易和制造的極短纖維分離則尤其不加以限定，例如也可以配合適當使用條件而使用低聚合聚酯、低聚合聚苯乙烯、低聚合聚乙烯等，已知低分子量的熱可塑性樹脂。
本發明的另一個主要特征是在極短纖維的制造過程中的切削之后極短纖維和包埋材可以容易且完全地分離。因此，為了到達容易且完全的分離，以使用干冰或水作為包埋材為優選，如前述，尤其以使用冰為優選。并且，使用冰作為包埋材時，如前述，可以使用簡單的裝置容易地使纖維束結冰尤其為優選。
又，作為包埋材的干冰或冰以外的材料，例如對于使用石蠟或熱可塑性樹脂的場合，可以采用由有機溶媒等溶解融熔后的包埋劑加以除去隨后通過干燥步驟將有機溶媒從極短纖維分離除去的方法。如上述，根據本發明的制造方法，可以極為良好地防止如已知技術，在制造的極短纖維中混入其他的材料。
使用干冰作為包埋材時，只要注意不在干冰氣化形成二氧化碳的條件下切削，置于通常的作業溫度(例如，維持在20℃的室溫)下，即可從極短纖維容易且簡單地將包埋材分離。
使用冰作為包埋材時，將其以高于0℃的溫度加熱，隨后通過干燥步驟，即可容易且簡單地將極短纖維和包埋材分離。如上述，本發明中，如上述使用冰作為包埋材時，可以使用加熱干燥或室溫干燥。
但是，在進行加熱干燥或室溫干燥時，尺寸變化或品質的惡化，在形成高的干燥溫度時或極短纖維由包括兩種不同的粘合熱可塑性樹脂的復合纖維制造時尤其顯著。特別必須注意如日本專利特開平11-241223號公報所記載的光學干涉性纖維干燥的場合。其理由為，該種的纖維是和所入射的光交替粘合的聚合物干涉而交替粘合呈現鮮艷色彩的聚合物層的厚度，對應入射光線的波長以微米級控制。因此，以上述的凍結狀態下，使用可除去水分的凍結干燥法為優選。如上述，在以上的復合纖維中，雖然同樣可以上述的加熱干燥或室溫干燥，但是以使用凍結干燥法作為將切削后附著在極短纖維的狀態下所殘留的水分干燥除去的手段為優選。
從防止該尺寸變化或品質劣化的目的來看，本發明也可以使用可在低溫的狀態下干燥的凍結干燥。其理由為，凍結干燥是，使附著在極短纖維表面的冰不會恢復成水，而是從冰的狀態直接將水分作為水蒸氣而升華除去的干燥方法，因此在凍結干燥中，完全不需要將極短纖維加熱并且可維持著低溫的狀態。因此，進行干燥時不會產生如上述的問題，在使用水(冰)作為包埋劑(包埋材)時，由凍結干燥可極為方便地使水分干燥。
當檢查適合于凍結干燥的條件時，以供給凍結干燥的原料的表面積越大，可越有效地使水蒸氣升華為優選。關于該點，本發明的極短纖維的制造方法中，由于是以切刀將結冰的纖維束的端面切削成薄片形，因此逐一地出現新的切削面，在極短纖維的制造期間，其表面積達到非常大的狀態。但是，相對于以上凍結干燥適當狀態下所切削的極短纖維的聚集體，一旦不作任何處置而放置于其聚集狀態時，會使得新產生的切削面彼此間重疊，好不容易而產生多量的表面積即會因此而減少其表面積。
因此，可以利用切削所產生新的大表面積的最大優點。如上述，本發明中，以在薄片形的結冰極短纖維之間間隔空氣，形成制造后極短纖維聚集的集合體為優選。如此，切削后的結冰極短纖維所構成的集合體，即如所謂的”刨冰”以呈現片狀狀態依序聚集。因此，在極短纖維和冰混合的聚集物之間形成間隔空氣的空間獲得多孔質的集合體。再者，此時保冷在使冰不溶解的溫度(低于冰溶點的溫度)時，維持著其多孔質狀態。只需將呈現上述多孔質狀的原料供給于凍結干燥時，即可獲得大的干燥表面積，具有獲得干燥速度迅速的優點。
實施這種凍結干燥時，重要的是預先保冷使切削步驟施以包埋處理后的冰不致恢復到水。因此，從此理由來看，在附著于所獲得極短纖維上的冰將要融化的條件下不使結冰極短纖維聚集為優選。如果它們保持在冰溶解成水的溫度時，必須要由凍結干燥法干燥，因此必須要再度使溶解的水結冰，會導致能源的浪費。并且，不僅如此，此時極短纖維的周圍會在以水包埋的狀態下結冰。因此，不能制作如上述的多孔質狀態，而導致提升干燥速度上的困難，結果由凍結干燥法除去水分時，必須耗費更長的時間。
根據以上所述的理由，本發明的一個優選實施例是，在聚集切削后的結冰極短纖維的步驟中，噴入冷卻至零度以下的空氣使結冰極短纖維軟著陸，由此，以切削后的結冰極短纖維彼此間形成架橋而聚集。此時，當然必須調整結冰極短纖維的集合體的聚集厚度以避免使其不致因所聚集結冰極短纖維的本身重量，而破壞好不容易形成的架橋。因此，以使用結冰極短纖維的收納手段橫向運動等的方法使得切削后結冰極短纖維的聚集厚度形成大致均一為優選。并且，在收容于收納手段的狀態下結冰極短纖維供給凍結干燥是以單純化且簡化的干燥步驟為優選。因此，以上的場合中，關于上述收納手段和切削后的結冰極短纖維的接觸面是以形成微小開口，此點同樣是可由冰升華為水蒸氣為優選。
本發明的特征為并非切斷纖維束F，而是將包埋處理后的纖維束所構成的被切削材切削成薄片形，由此制造極短纖維。其中，針對從包埋處理后的纖維束切削制造極短纖維的切削裝置所涉及的實施例，參照


如下。
圖14是本發明極短纖維的制造裝置的概略裝置構成圖，其中31為被切削材(要切削的經包埋處理后的纖維束)、32為保持手段、33為突出長度調整手段、34為切刀、35為接觸壓施加手段、36為驅動手段、37為突出長度調整手段(未圖示于圖14)、38為極短纖維的回收手段，39為架臺。參照符號A表示以預定的接觸壓按壓被切削材31的切削端面的刀具臺33的抵接平面，該抵接平面A是切削基面，因此必須要形成具有充分的平滑性和平面度。但是，圖13中圖示省略了保持手段13具備的保冷手段及/或冷卻手段，但是其將以后說明。短纖維的回收手段回收切削后的極短纖維，例如回收袋或者圓筒容器，設置在圍繞轉動的刀具臺33的外圍。
接觸壓施加手段35是可實現以預定的力將被切削材按壓在刀具臺33的抵接平面A的功能。如圖示，其包括接觸壓生成裝置35a、連結棒構件25b、朝被切削材的接觸壓傳達構件35c及固定構件35d，經上述固定構件35d定位固定在架臺39(39c)上。接觸壓施加手段的一個例子如圖示為通過壓縮空氣的壓力或者油壓等工作的的流體壓力工作缸。但是，本發明并非僅限于圖14例示的實施例，只要可以預定的接觸壓按壓在被切削材31的刀具臺33的抵接平面A，即可以有效地使用。作為已知的可連續或間歇性運送的搬運裝置，例如，可以使用一對輸送帶或滾子夾持被切削材31而搬運的裝置等。
圖14的例中，驅動手段36包括以轉動驅動刀具臺33的轉動驅動手段，其包含形成動力供應源的油壓馬達或者如電動機的驅動裝置36a、驅動側的動力傳達構件36b、動力傳播構件36c、從動側的動力傳達構件36d、轉動驅動軸36e、軸承36f及軸承36f的固定構件36g。驅動裝置36a和固定構件36f分別定位固定在架臺39b上。轉動驅動軸36e的一端設有從動側的動力傳達構件36d，另一端設有刀具臺33，另外通過軸承36f自由轉動地樞軸連接在其中間部。
因此，來自驅動裝置的動力作為轉動力經由驅動側的動力傳達部36b、動力傳播構件36c及從動側的動力傳達構件36d傳達至轉動驅動軸36e時，則驅動設在該轉動驅動軸36e另一端的刀具臺33使之轉動。動力傳達構件36b和36d的具體例可以例示如帶齒滑車、V形皮帶用滑車、齒輪等，并且動力傳播構件36c則可例示如帶齒皮帶(牙輪皮帶)、V形皮帶、鏈條、中間齒輪等。
切削被切削材31以獲得極短纖維用的一個或多個切刀34(圖中記為切刀34a和34b)由其旋轉中心朝著半徑方向成輻射狀設置在刀具臺33上，因此同時轉動驅動切刀34和刀具臺33時，抵接在刀具臺33的被切削材31被此切刀34所切削。此時，刀具臺33的轉數以配合被切削材31的特性可自由變更為優選，例如可自由調整為每分鐘0.05～1,500轉。再者，上述轉數的變更例如以已知的驅動裝置36a作為感應電動機或同步電動機等的交流馬達，由變流機控制頻率，或設置驅動裝置36a作為脈動馬達切斷直流電流而控制頻率的驅動器裝置加以進行。
以上詳細說明的實施例是關于轉動切刀34將被切削材31抵接該切刀34獲得極短纖維的裝置，但是也可以和此相反預先固定切刀34，轉動被切削材31抵接在切刀34切削極短纖維的裝置實施例。又，也可以使切刀34或被切削材31往返直線運動來代替切刀34或者被切削材31的轉動運動。在此重要的是使包含上述纖維束31a的被切削材31和切刀34朝著切削方向彼此相對運動，由此將上述纖維束31a的切削端面切削成薄片形。
本發明的主要特征是切削被切削材31以制造極短纖維。因此，針對該“切削的實施例”參照圖15詳細說明如下。
圖15是表示圖14的要部(切削部)擴大的前剖視圖，該圖15中，被切削材31由上述包埋處理在包埋材31b中的纖維束31a構成。此時，纖維束31a為合紗后眾多單纖維群所構成，纖維束31a的總纖度設定為1萬～1000萬dtex。又，此時使用的纖維束31a的全長尤其沒有加以限制的必要，但是考慮作業性和生產性，尤其更考慮包埋處理的容易性等時，以5～1000毫米為優選。但是，圖15的示例是表示將切斷成預定長度的纖維束31a由包埋材31b，在和切削步驟不同的另外步驟中進行包埋處理并以分批處理切削的實施模式，但是切削也可以連續進行，由此，由連續單纖維群構成的纖維束31a連續地包埋處理在包埋材31b中。
應該注意的是，圖15中雖然圖示省略存在于纖維束31a內部的包埋材31a，但是已如包埋處理的詳細說明，當然在纖維束F的內部多少會存在有包埋材31b。尤其隨著纖維束31a的總纖度的增大，構成纖維束31a的單纖維群在切削時朝著切刀34a移動的方向(圖15中的空白箭頭方向)移動，為了防止從切刀34a脫離，有必須由包埋材31b限制其運動自由度的必要。
又，如圖15的例示，設置在刀具臺33的切刀34可以調整從刀具臺33的抵接平面自由突出僅突出長度C。例如，可以自由調整該突出長度C在1毫米以下，以0.001～0.1毫米的高度為優選。如此，利用構成接觸壓施加手段35一部分的接觸壓傳達構件35c，呈現被切削材31的切削端面以預定的接觸壓不斷地按壓于刀具臺33的抵接平面A的狀態。因此，轉動設置在刀具臺33的切刀34時，對應調整后的突出長度C可以將具有0.005毫米至1毫米纖維長度(尤其是0.005毫米至0.1毫米纖維長度)的極短纖維從被切削材31上切削。再者，使用切刀34的厚度是配合被切削材31的特性以適當最佳化的設計事項，使用0.2～12.0毫米的厚度是合適的。
在此，針對切刀34的突出長度C的調整參照圖16所示的實施例進行說明時，該突出長度C的調整可以由突出長度調整手段37進行。圖16中，突出長度調整手段37包括其上固定切刀34的滑動構件37a和如具有六角孔螺栓的固定構件37b所構成，構件37a和37b是如圖示安裝于設置在刀具臺33的開口部O上。圖16中，F為滑動構件37a在其上滑動的在刀具臺33的開口O上形成的滑動面。H為松開上述固定構件37b的鎖緊時，使滑動構件37a相對于滑動方向可自由滑動用的長孔。G為滑動構件37a的底部嵌合的溝槽，該溝槽是設置在沿著滑動構件37a的滑動方向刀具臺33的開口O的圖示位置上。
本發明的突出長度調整手段37是構成如圖16的實施例，因此使用諸如六角扳手等工具松開諸如六角孔螺栓的固定構件37b時，滑動構件37a由溝槽G引導限制，可以沿切刀34的突出方向自由滑動。使用型架等使突出長度維持在預定長度C的狀態鎖緊固定構件37b時，切刀34可以調整預定的突出長度C。在該圖16中，如上所述，從刀具臺33的紙面垂直方向，即從旋轉中心(轉動驅動軸36e的軸心)沿半徑方向延伸設置一個或多個切刀34。
如上述，使用本發明的極短纖為的制造裝置，由被切削材31的切削，可以獲得極短纖維，但是長時間切削被切削材31時，當切削的作業環境的溫度高于包埋材31b的固化溫度時，會使包埋材31b氣化或液化不能實現其功效。因此，需要在保持被切削材31的保持手段32中設置保冷手段(未圖示)，或者當僅用保冷手段不足以應對時還設置冷卻手段(未圖示)，使包埋材31b得到充分保冷不致氣化或液化。為了達到上述目的，也可以局部冷卻被切削材31的周圍，或將切削裝置整體冷卻為優選的實施模式。
如上述，在被切削材31的切削中，本發明以具備冷卻被切削材31用的冷卻手段為優選。并且，即使以上述包埋材31b液體化或氣化的溫度條件下進行切削加工時，可由此冷卻手段將被切削材31冷卻至適當溫度為止，維持著使包埋材31b不產生相變化的固體狀態。
針對具備上述冷卻手段的極短纖維的制造裝置所涉及的實施例，參照圖17詳細說明如下。
圖17是說明本發明極短纖維的制造裝置的實施例的概略裝置構成圖。該圖中，61(61a和61b)為冷媒配管、62(62和62b)為溫度感測器、63(63a和63b)為信號線，64為冷凍機單元。再者，包含上述冷媒配管61、上述溫度感測器62、上述信號線63、上述冷凍機單元64和溫度控制手段(未圖示)的裝置是構成本發明的冷卻手段。
在此，針對圖17例示的本發明冷卻手段的實施例說明如下，該冷卻手段，例如具備冷凍機單元64，另外，該冷凍機單元64具備壓縮機、冷凝器、安全閥等一系列冷凍裝置為構成要素。因此，經冷媒配管61a和61b以氟碳致冷劑、代用氟碳致冷劑、異丁烷、氨、乙二醇或者乙醇等作為冷媒而分別在冷媒配管61a和61b內循環流通，由冷凍循環的轉動，可以將被切削材31或切刀34冷卻至所需的冷卻溫度。
進行此冷卻時，將低溫氣態氣體絕熱膨脹，可以使該冷卻后的低溫氣態氣體和冷媒直接地在冷媒配管61內流通。在不需要冷卻至其低溫的場合時，也可以由冷卻后上述低溫氣態氣體將鹽水等的冷媒初次冷卻，使該初次冷卻后的鹽水等冷媒在冷煤配管61內循環流通，二次冷卻被切削材31及/或切刀34。相反地，將被切削材31更加以冷卻至低冷凍溫度時，例如也可以一定方法生成已知的液態氮或液態氧等的液態氣體，以此作為冷媒在冷媒配管61中循環流通。
圖17的實施例是例示使保持被切削材31的保持手段32或切刀34接觸冷媒配管61a和61b冷卻的系統，但是當然也可以例如在保持手段32的外側設置水套等，使冷媒循環流通于該水套中。另外，裝置上雖然更為復雜，但是也可以設置將內部環境冷卻至最適當溫度的冷凍室，在該冷凍室內將包含被切削材31或切刀34等的切削裝置整體冷卻，或者僅必須冷卻位置局部性地冷卻。
如以上說明，本發明雖是由冷卻手段冷卻被切削材31，但是已知上述不只是被切削材31，以可以同時切刀34為優選。其理由為被切削材31經長時間連續切削加工時，因為和切削材31的摩擦而使得切刀34的溫度一旦上升時，會使切刀34的切削變鈍，或使切刀34的磨損顯著，或者受到熱膨脹等的影響而使得切刀突出長度等變化受到在切削途中改變切削后極短纖維的纖維長度等的影響。
此時，使用其熔化溫度形成10～150℃的較低分子量的樹脂或石蠟作為包埋材31b時，由于包埋材31b較軟，因此會有不能以包埋材31b強力地固定限制纖維束31a的事態發生。即使是以上的場合，仍可以利用上述冷卻手段將被切削材31冷卻，例如冷凍至0～-100℃，控制包埋材31b的硬度。如此，由包埋材31b硬度的控制，可呈現以包埋材31b適當限制纖維束31a的運動自由度的狀況。再者，此一例中，適合冷凍被切削材31的溫度是由于可由包埋材31b予以改變，因此最終是以實際進行切削加工，由實驗來決定最適當溫度為優選。
如上述，由實驗來決定的冷卻溫度是預先記憶在圖示省略的微電腦等所構成的溫度控制手段的記憶手段，為了將被切削材31或切刀34冷卻至最適當狀態時使用。另外，關于溫度控制是例如利用安裝在把持被切削材31的把持構件14的例如熱電偶等溫度檢測端所構成的溫度感測器62a，或者安裝在切刀或固定該切刀的固定構件5上同樣構成的溫度感測器62b分別檢測被切削材31和切刀34的溫度，以檢測的溫度作為控制變數而經由具備轉換器或A/D變頻器(類比/數位變頻器)等的界面手段輸入上述溫度控制手段。并且，以該輸入的檢測溫度，根據一定方法反饋控制上述冷凍機單元而使得被切削材31或切刀34維持在以上述實驗所決定的最適當溫度即可。
但是，本發明使用的冷卻手段不僅限于使用上述的冷媒的方式，也可以使用其他的方式。例如，以上的其他方式也可以采用如示意例示的利用珀耳帖元件而冷卻的冷卻方式。該圖18中，65為珀耳帖元件、66為散熱板、67為珀耳帖元件的配電線，并且68為絕熱材。在此針對上述珀耳帖元件65簡單說明如下，該珀耳帖元件65即利用所謂的“珀耳帖效果”的元件，具有由電流在元件間的流動將電力轉換成熱能，控制溫度的功能，一般是以電極交替連接P型熱電轉換元件和n型熱電轉換元件的同時，具有由絕緣基板夾持該電極面的構成，具有其構造簡單且容易操作的優點。
因此，將具有以上特性的珀耳帖元件65接合在發熱的切刀34上使用時，可以從切刀34奪取熱后從散熱板66釋出，由此除去從切刀34發熱的熱能。并且，由上述，可以維持切刀34的一定溫度，可賦予切刀34切削性能的穩定化。此時，只要將切刀34由絕熱材68固定在固定構件37上，即可以和固定構件37熱性切離，因此即使使用冷卻能力并不是很大的珀耳帖元件65，仍然可以將切刀34控制在預定的溫度，因此使用上理想。此外，切刀34的溫度控制是將以安裝在切刀34上的溫度感測器62b所檢測的溫度經由信號線63b輸入到省略圖示的溫度控制手段內，可以將由配電線67所供給的電流值反饋控制至珀耳帖元件65。
再者，由保持手段32保持的被切削材31的形狀不僅是圓棒形的形狀外，也可以采用四角柱形、六角柱形、橢圓柱形等，或者其橫剖面具有甜甜圖形狀的柱形等任意的形狀。以上的形狀在以包埋材31b包埋處理纖維束31a時的條件，例如注入在壺(結冰容器)中合紗的纖維束31a和水，在該壺中讓水結冰進行包埋處理的場合，因壺的形狀而左右被切削材31的形狀。并且，也會根據保持被切削材31的保持手段32的把持構件32a的條件而改變。
本發明的極短纖維的制造裝置除了以上的實施例，即相對于形成的刀具臺33上面的抵接平面A以預定的接觸壓持續地按壓被切削材31的切削端面，由切刀34a切削的實施例之外，也可以采用以下所述的實施例。
以下所述的實施例是不以預定的接觸壓將被切削材31的切削端面按壓于形成在刀具臺33上面的抵接平面A，而是僅以相當于切削被切削材31的纖維長度的預定量，強制地供給于切刀34a而由切刀34a切削。并且，以切刀34a切削被切削材31的切削端面之后，以至隨后的切削開始的期間，僅以相當于切削被切削材31的纖維長度的預定量，重疊再次強制地供給于切刀34a而由切刀34a切削的順序。因此，此時本發明的裝置是具備間歇性僅以預定量供給相當于所要切削的纖維長度的量供給切刀34a的供給手段。
如上述供給手段具體的構成可以采用僅以預定量供給切刀34a及/或被切削材31用的切削用機床所慣用的已知技術。其中，在此省略其詳細說明。但是，可舉其中一例為設置不使被切削材31滑動而可確實把持的把持件。在設有螺旋形進給溝槽的軸上附設該把持件。將該軸僅以預定的轉動角度轉動，由此僅以預定量相對于切刀34a間歇性供給被切削材31，這是已知的間歇供料手段。此時，可以采用脈動馬達等伺服馬達使軸轉動預定的轉動角度。
以上所述的實施例中，被切削材31的切削端面不致持續抵接在刀具臺33的抵接平面A上，而是切削端面僅在切削的期間抵接切刀34a，因此具有被切削材31的切削端面難以受到摩擦時或切削時產生刀具臺33或切刀34a的振動等影響的優點。
本發明提供一種可一邊提升生產效率一邊由切削加工良好地制造極短纖維用的方法，以下參照圖19和圖20詳細說明其實施例。圖19及圖20是說明由本發明制造極短纖維的示意說明圖。
將從纖維束31a切出0.005～1.0毫米的極短纖維時，在接近切刀34的位置，以保持手段32一邊保持著被切削材31一邊切削被切削材31為優選。這樣可以避免包埋材31b是如冰或干冰容易因切削時的沖擊力而變形，或對于易損傷的材料，切削時作用的力集中在固定部。因此，對于實現以上功能的保持手段32重要的是朝著圖中的空白箭頭表示的方向賦予支撐或保持相對于被切削材31相對移動的切刀34。
因此，上述保持手段32在切削時接近切刀4的位置可以分擔作用在被切削材31的力而可實現分擔的功能。因此，該保持手段32也可以由例如抵接在被切削材31上的導板的型架以構成不完全保持被切削材31，而是從切削力相對于被切削材31作用的方向的相反方向支撐被切削材31。再者，針對把持被切削材31而固定的構件，只要是可以良好地把持固定被切削材31，可以使用已知的夾頭。但是，為了更牢固把持被切削材31而固定時，也可以由粘著劑等的樹脂固定構成被切削材31一部分的纖維束31a下部的狀態，把持固定該樹脂部分。
其次，本發明的方法中，由包埋處理后纖維束所構成的被切削材31的端面F的切削加工來制造極短纖維，但是作為切削該被切削材31用的具體裝置可以例示如具有已知的刨床、插床、木工包床或者銑床等機床所使用切削機構的裝置。但是，本發明也可以挪用上述已知的裝置構成的原來狀態使用，但是，也可以改造具有該等已知機床的機構或構成的一部分。
尤其關于安裝在工作臺的工件(本發明為“包埋處理于包埋材31b中的纖維束31a所構成的被切削材31”)是在刨床等中，例如相對于饋制軌道時連續形成一體的塊體，本發明場合，不同的是必須將各個獨立的眾多個被切削材31排列在刨制方向而配置的點。但是，本發明同樣是分別以稠密的狀態排列豎立設置眾多個被切削材31的狀態下，重新將該等包埋處理于包埋材中，形成一體的塊體，而將此供給工作臺。
因此，針對在極短纖維的制造裝置構成的一部分采取和已知刨床實質上相同的機構以制造極短纖維的實施例說明如下。
圖19是例示將眾多個被切削材31排列豎立設置在工作臺上，切削該等的被切削材31，由以短切削在包埋材31b中施以包埋處理的纖維束31a的端面F以獲得短纖維的實施例。圖19是表示相對于縱向的第1行(L1)至第8行(L8)，分別從橫向的第1列(R1)以至第16列(R16)為止，彼此排列將128個(8行×16列)的被切削材31豎立設置在工作臺上的示例，但是本發明在滿足其發明的主旨下，當然不僅限于以上的數或排列。
此時，主要是將相對于纖維的長度方向形成垂直切削端面F的被切削材31群對齊固定使其所有的切削端面F形成水平，其理由為，至少一個切刀34在切削該等被切削材31時，形成基準的切削端面F是形成水平對齊。但是以上切削端面F的水平并非在開始進行被切削材31的刨制之前所必須的。其理由是例如刨制前，即使形成不對齊的切削端面F時，可由該等切削端面F的粗加工，形成被切削材31的切削端面F的水面平度。但是，此時進行粗加工的部分，由于切削長度不一致，因此在進行實際切削之前除去以防止與極短纖維制品混合。
如果眾多被切削材31如上述圖19表示的排列，豎立設置在工作臺(未圖示)準備時，同時進行被切削材31的端面F的切削加工，與切削加工單個的被切削材比較，當然可以更為提高極短纖維的產量。已如上述，可以無間隔豎立配設眾多個被切削材31，稠密排列的眾多個被切削材31群可以埋入對各單個被切削材31之間的空間填充的包埋材中，使該等一體化后，重新形成“新的被切削材”。并且，使用已知的刨床等進行以上形成“新的被切削材”的刨制時，可以制造具有0.005～1.0毫米的極短纖維的大量的極短纖維。
但是，圖19雖是表示眾多排列被切削材31大量生產的示例，但是如圖20的實施例，不只是被切削材31，也可以眾多排列切刀34設置，由此，可以提高極短纖維的生產效率。此外，該圖20中，圖20(a)是以示意表示前視圖，圖20(b)是以示意表示側視圖。該實施例是由設置在縱向和橫向的16個(從4個×橫4個)的刀具臺33上的切刀34，一次切削加工眾多個被切削材31而可大量生產極短纖維。
但是，切削材如圖20(b)的例示橫向朝著圖中空白箭頭表示的方向切削移動時，形成可分別調整相對于切刀34的被切削材31的突出量。例如，圖20(b)中，切削位在R7位置的被切削材31的切刀34較切削位在R8位置的被切削材31的切刀34，設置僅相當于制造時的極短纖維的纖維長度的量，朝著被切削材31側突出。相同的關系也應用于切削分別位在圖20(b)的R9及R10位置的被切削材31的切刀34。
由工作示例說明本發明極短纖維的制造方法如下。
首先，使聚酯所構成的單纖維群成束形成200萬dtex的纖維束，將纖維束浸漬在填充壺內的水中的狀態下結冰，獲得以冰為包埋材的被切削材。利用具有圓形切刀的旋轉刀具切斷所獲得被切削材31的切削端面，形成整齊的切削面，獲得φ75毫米×40毫米長的圓柱形被切削材31。使用在和圖14例示相同的裝置，由成對半的一對圓筒所構成的把持構件夾持被切削材31。在構成把持保持手段32一部分的把持構件的外圍部設置使冷媒(鹽水)循環的水套，將保持手段32冷卻至-4℃。
接著，采用汽缸直徑φ50毫米，其沖程長度100毫米的汽缸作為接觸壓施加手段35，供給0.11MPa的壓縮空氣到該汽缸，將上述被切削材31按壓在刀具臺33的抵接平面A上。并且，刀具臺33是以具有減速機的反向馬達經牙輪皮帶以每分鐘30轉使轉動驅動軸(刀具臺33)轉動。此時，使用的切刀34為厚度0.25毫米、刀具安裝角度為25°、刀具后掠角度為30°的高速鋼。此時，將切刀34的突出長度調整為0.02毫米，進行切削加工時，可獲得纖維長度為0.025毫米的極短纖維。從所獲得的極短纖維瀝干水后，將此以120℃的熱風在已知的熱風干燥機中干燥。使干燥后的極短纖維的切削面形成整齊的狀態，實質上沒有誤切的短纖維。
根據本發明制造方法所獲得的極短纖維，由于其纖維長度是切削成0.005毫米至1毫米，尤其在0.005毫米至0.1毫米，因此可期待例如特開平11-241223號公報所記載將極短的光學干涉性纖維混入粘結劑中，以此作為涂料使用，或混入化妝版使用，或者短纖維加工用、作為印刷機的調色原料等混入使用等廣泛的用途。
此外，根據本發明的制造裝置可穩定且容易地制造0.005毫米至1毫米，尤其在0.005毫米至0.1毫米的極短纖維，并且極度減少誤切纖維，因此其制造精度良好，可以工業規模制造極短短纖維。
權利要求
1.一種極短纖維的制造方法，其特征在于，使眾多的單纖維群彼此朝著纖維長度方向平行而形成合紗成束的纖維束，利用通過加熱而氣化或液化的包埋劑包埋所述纖維束，固化所述包埋劑以制作將所述纖維束包埋處理于包埋材中的被切削材，和在使得所述包埋材不致氣化或液化的溫度下將包埋處理后的纖維束的切削端面切削成薄片形，以獲得具有不大于1.0毫米的切斷纖維長度的極短纖維。
2.如權利要求1所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，制造的極短纖維的纖維長度為0.05～0.1毫米。
3.如權利要求1所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，制造的極短纖維為包括至少兩種不同的熱可塑性樹脂的復合纖維。
4.如權利要求1所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，所述單纖維的纖度為0.001～10dtex，由單纖維群所構成的所述纖維束的總纖度為1萬～1000萬dtex。
5.如權利要求1所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，所述包埋材是從干冰、冰、石蠟及具有比所述纖維束低的熔點的熱塑性樹脂構成的材料組成的群中選擇的至少一種材料。
6.如權利要求1所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，通過卷繞由眾多單纖維群構成的復紗條形成卷紗體，將一個或多個卷紗體中的紗條退卷并且供予卷繞，對從數個卷紗體上退卷的各紗條在供給卷繞時進行合紗，通過在卷紗框上進行卷繞同時施加預定的卷繞張力以形成構成纖維束的單纖維彼此間互相平行的直線形合紗部處而獲得通過對供予卷繞的紗條進行重疊卷繞而具有預定總纖度的纖維束，然后對至少在構成纖維束的單纖維群處于直線形合紗狀態下的所述部進行包埋處理，其中在圍繞著纖維束的周圍的同時使液體狀或氣體狀的所述包埋劑進入形成纖維束的單纖維群之間，切斷包埋處理后的直線形合紗的纖維束部以制作被切削材。
7.如權利要求6所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，所述卷紗框具有多角形或棒形的形狀，在所述多角形卷紗框的各頂點部分或者棒形卷紗框的兩端部分形成纖維束的彎曲部，將所述“構成纖維束的單纖維彼此間互相平行的直線形合紗部處”形成在所述彎曲部之間。
8.如權利要求6所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，在所述卷紗框的所述直線形合紗部處中，安裝有對提供給進行包埋處理的纖維束部分的兩端進行固定的型架，從而使構成纖維束的單纖維群不改變其相對位置，或者在所述兩端浸漬粘著劑以及將卷紗框上的纖維束不產生大變形地從所述卷紗框移出纖維束之后，對移出的纖維束在施加預定張力的狀態下進行包埋處理。
9.如權利要求1所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，使單纖維群彼此平行合紗成束獲得的眾多小纖維束分割排列而彼此互相不接觸，形成纖維束，使液體狀態的所述包埋劑在圍繞所述纖維束的周圍的同時進入所述單纖維群間，之后，使所述液體狀態的包埋劑從液體狀態相變化為固體狀態而固化以制作被切削材。
10.如權利要求9所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，所述小纖維束以這樣的方式形成，使相變化為氣體狀或液體狀的所述包埋材進入所述小纖維束中的最大需要的進入距離不超過5毫米。
11.如權利要求9所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，所述小纖維束是扁平的。
12.如權利要求9所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，預先對相變化為液體狀的所述包埋劑進行脫氣處理。
13.如權利要求1所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，使用水作為所述包埋劑，在將所述纖維束靜置在填充于結冰容器內的水中浸漬，在浸漬水中的狀態下制作使纖維束結冰的被切削材時，從所述結冰容器的上方進行水面上空氣的排氣，并將水面部加熱，防止水面部結冰，同時對填充在所述結冰容器中的水進行結冰處理。
14.如權利要求13所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，所述水面上的空氣排氣是在30～650Torr的弱負壓下進行。
15.如權利要求13所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，所述水中混合有表面活化劑。
16.如權利要求13所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，在對所述結冰容器施加微振動下進行所述結冰處理。
17.如權利要求13所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，在結冰狀態切削的所述極短纖維是在維持結冰狀態下進行凍結干燥處理。
18.如權利要求17所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，將包埋處理后的所述纖維束的端面切削成薄片形制造極短纖維時，在在結冰狀態切出的極短纖維集疊時極短纖維間含有空氣，由此形成多孔質狀的極短纖維的集疊集合體，將所述多孔質狀的集合體保冷在低于冰溶點的溫度下，將保冷的所述集合體供給凍結干燥。
19.如權利要求1所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，準備復數個所述被切削材，將形成相對于纖維長度方向垂直的切削端的所述被切削材群固定使所述切斷面形成水平，用至少一個切刀刨制所述切削端面，從刨制后的被切削材除去所述包埋材，獲得具有0.005～0.1毫米纖維長度的極短纖維。
20.如權利要求19所述的極短纖維的制造方法，其特征在于，所述被切削材在以稠密狀態排列豎立設置多個所述纖維束的狀態下由所述包埋材進行一體包埋處理。
21.一種極短纖維的制造裝置，其至少具備用于切削被切削材的切刀，被切削材包括由單纖維群單向合紗和以包埋材包埋處理形成的纖維束；固定所述切刀的刀具臺；保持所述被切削材使纖維的排列方向相對于所述切刀的切削方向呈直角的保持手段；及使所述保持手段和/或所述切削臺朝著所述被切削材的切削方向相對運動的驅動手段，其中所述切刀將所述被切削材切削成薄片形以制造切削后的纖維長度0.005～1.0毫米的纖維。
22.如權利要求21所述的極短纖維的制造裝置，其特征在于，所述保持手段具備維持所述包埋材不致從固態轉變成液態或氣態的溫度的保冷手段和/或冷卻維持用的冷卻手段。
23.如權利要求21所述的極短纖維的制造裝置，其特征在于，所述驅動手段為轉動驅動或往返直線驅動所述刀具臺的手段。
24.如權利要求21所述的極短纖維的制造裝置，其特征在于，所述驅動手段為轉動驅動所述刀具臺的轉動驅動手段，所述刀具臺設有一個或多個突出的切刀，這些切刀從所述刀具臺的旋轉中心朝著半徑方向呈輻射狀設置。
25.如權利要求24所述的極短纖維的制造裝置，其特征在于，由所述轉動驅動手段轉動的所述刀具臺的轉速可自由調整。
26.如權利要求21所述的極短纖維的制造裝置，其特征在于，所述被切削材的切削端面抵接的抵接平面是形成于所述刀具臺，所述刀具相對于所述抵接平面突出，使所述纖維束切削后所獲得的極短纖維長度為0.005～1.0毫米。
27.如權利要求26所述的極短纖維的制造裝置，其特征在于，具備可自由調整所述切刀從所述抵接平面的突出長度的突出長度調整手段。
28.如權利要求26所述的極短纖維的制造裝置，其特征在于，具備將所述被切削材以預定的接觸壓力朝著所述抵接平面抵接的接觸壓施加手段。
29.如權利要求24所述的極短纖維的制造裝置，其特征在于，在所述切刀上附設有排出在切削加工中由所述切刀產生的熱量以維持所述切刀在恒定溫度的冷卻手段。
30.如權利要求21所述的極短纖維的制造裝置，其特征在于，包括結冰處理裝置，所述結冰處理裝置使纖維束在水中結冰并且至少具有填充有以靜置狀態浸漬所述纖維束的水的結冰容器，設置在所述結冰容器的上部且維持著容器內部氣密性的蓋構件，加熱包含填充在所述結冰容器內的水的水面部的容器上部以防止其結冰的加熱裝置，冷卻所述結冰容器用的冷凍裝置；及附設在所述蓋構件的排氣裝置。
31.如權利要求30所述的極短纖維的制造裝置，其特征在于，在所述蓋構件和所述排氣裝置之間具備氣液分離器。
32.如權利要求30所述的極短纖維的制造裝置，其特征在于，具備提供所述結冰容器微振動用的微振動產生裝置。
33.如權利要求21所述的極短纖維的制造裝置，其特征在于，具備對所述切刀強制性間歇供給所述被切削材、使得切削所述被切削材的切削端面后所獲得的短纖維長度為0.005～1.0毫米的供給手段。
34.如權利要求21所述的極短纖維的制造裝置，其特征在于，所述供給手段是對所述切刀間歇性供給所述被切削材、使得所述被切削材的切削端面只抵接所述刀刃的手段。
全文摘要
目的在于提供一種允許穩定制造不大于0.1毫米纖維長度的極短纖維同時使誤切最少的制造方法及其裝置。為實現該目的，在該制造方法及其裝置中，將眾多單纖維群成束形成纖維束，由冷卻固化和由加熱氣化或液化的包埋材形成氣狀或液狀，利用形成氣狀或液狀的包埋材對纖維束做包埋處理，在包埋材不會氣化或液化的溫度下將包埋處理后的上述纖維束的端面切削成薄片形，獲得具有不大于1毫米的切斷纖維長度的極短纖維。
文檔編號D01G1/00GK1860264SQ20048002834
公開日2006年11月8日 申請日期2004年7月30日 優先權日2003年8月4日
發明者新藤尚彥, 芝池哉, 米田卓郎, 北岸泰 申請人:帝人纖維株式會社