极短纤维的制造方法及其装置的制作方法

专利名称：极短纤维的制造方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于以长单纤维群所构成的众多纱条成束合纱后的纤维束，切断该纤维束制造具有不大于1毫米纤维长度的极短纤维用的极短纤维的制造方法及其装置。
背景技术：
以往为了以聚酯、聚酰胺等热可塑性合成聚合物所构成的长纤维作为纤维时，将此纤维束切断获得数毫米以至数十毫米长度的短纤维时，惯用各种的纤维束切断装置。例如，以上的切断装置是使用将纤维束卷绕在呈辐射状众多设有切刀的切割辊上，并将散布在切刀上的纤维朝着切刀按压，连续切断形成预定长度的切割辊式纤维束切断装置。并且，设置固定刀刃和移动刀刃作为裁刀，仅将预定切断长度的纤维束相对于该等裁刀推出切断，即所谓的裁刀式纤维束切断装置已为人所熟知。
使用上述已知的纤维束切断装置的环境下，近年来增加了对某些类型的化妆品中采用的极短合成纤维、使用于柔软风格的植绒加工品的极细纤维，或者切短的弹性纤维等的需要。因此，要求切断后的纤维长度为0.1毫米至数毫米的短纤维。
但是，在上述辊子切割式纤维束切断装置的场合，所要求呈辐射状设置在转动切割辊上的切刀群的邻接切刀间的间隔极小。因此，以上的场合，不仅会因为切断后的纤维堵塞在切刀间，使得其排出困难，同时有切刀本身厚度的关系，有获得短切断纤维长度上的限制。
在另一方面，裁刀式纤维束切断装置即使0.5毫米左右的切断纤维长度也可以处理。但是使用以往的形式纤维束切断装置切断单纤维纤度小的长细纤维时，由于纤维本身具有的弹性而使得纤维弯曲，或挠曲不能呈直角抵接固定刀刃。并且，形成固定刀刃和移动刀刃之间间隙的调整极为困难，产生多量因斜切或切断长度不齐等的误切。
因此，为了获得纤维长度整齐的短纤维时，必须从误切的多量切断纤维中只选择和移出正常切断后的纤维。但是，以上的选取作业不仅极为繁杂，同时一旦形成众多的容许切断长度以外的误切纤维时，同样会形成正常切断后纤维的不良成品率。
因此，为了解决裁刀式纤维束切断装置具有的上述问题的装置而提出例如日本未审查专利特开2003-119662号公报。以上的已知技术中，在切断连续供给长纤维束之前，安装以连续薄片形物包覆所供给的纤维束用的导件。并且，借此导辊重叠包覆和纤维束同时移动的连续薄片形物而移动的长纤维束之后，切断薄片形物所包覆的纤维束。即，将纤维束单体柔软而切断困难的纤维束以薄片形物包覆使其刚直化，切断刚直化后的纤维束，可以切断成预定长度的短纤维。
但是，即使使用以上裁刀式纤维述切断装置，可切断的纤维长度为0.1～30毫米，在获得0.1毫米以下切断纤维的稳定良好精度上极为困难。并且，为了获得上述短纤维而包覆纤维束所使用的薄片形物时必须使用纸或聚烯烃、聚酯、赛璐玢等的有机高分子薄膜、布帛、不织布。
但是，使用上述的薄片形物时，要求将切断后的纤维和薄片形物在切断后分离。但是实现完全的分离是困难的，少量的切屑可能混入切断后的纤维中。并且，随着切断纤维长度逐渐接近0.1毫米时，为了更确实地进行切断，必须要将纤维束刚直地加以约束，但是当然以上的薄片形刚直性所使用的材料自然会产生操作性上的限制。
如上述，随着误切而使得精度大幅地降低，生产效率也随着降低，因此实质上在获得具有0.1毫米以下的切断纤维长度的短纤维是困难的。并且，在大量制造短纤维以提升生产性时，必须要准备尽可能地使众多单纤维群成束的粗的纤维束。但是纤维束越粗时，以薄膜状薄片包覆纤维束的外围时即使强约束力的作用，仍会使得对于纤维束内部单纤维的约束力减弱。因此，约束力一旦减弱，即使在将包括处于即使是仅稍微的自由移动状态下的单纤维群的纤维束切断成短的时，也会显得不容易进行。
亦即，从构成纤维束的单纤维群逐条地移出单纤维时，该单纤维例如为0.001～10dtex时极细，并且富于弹性，因此在切断时容易从切刀朝着受力作用的方向变形而从切刀脱开。因此，纤维束0.1毫米以下的极短长度即使无误切在满意的产量下正确地切断时极为困难。
并且，从约束和切断纤维束的观点来审查已知技术时，发现例如在日本专利特开昭63-35829号公报中提出一种利用已知的切断装置在进行切断困难的芳族聚酰胺纤维的切断。该已知技术是将熔融后的热可塑性树脂浸渍在芳族聚酰胺纤维使其硬化，使硬化后的树脂含有纤维的状态下，利用制球机使其小球化的技术。但是，以上的已知技术不需要从切断的纤维束中除去浸渍热塑性树脂，可以获得将短纤维直接掺进其中的纤维强化塑胶。因此，并非只是将切断后的纤维单独从热可塑性树脂移出，并且移出也是完全不相关的技术。另外，该已知技术如以上重复说明是在纤维内浸渍热可塑性树脂之后使其球形化，而根据已知的制球机将纤维含有树脂切断成0.1毫米以下的切断长度形成小球化极为困难。
此外，在提升极短纤维的生产性时，要求将极众多的细长单纤维成束，制成超过总纤度1万分特的纤维束，以热可塑性树脂固定。但是，相对于上述具有粗直径的纤维束，将熔融粘度高的高温热可塑性树脂充分浸渍在其内部同样是非常困难的技术。因此即使将热可塑性树脂浸渍在纤维束内，不能避免地在纤维束的内部会产生部分不能以热可塑性树脂约束的单纤维群。因此，会产生不能以热可塑性树脂充分约束的单纤维群，以至有众多误切的产生。

发明内容
本发明是以解决上述已知技术具有的诸项问题为目的，其在于提供一种允许稳定制造具有0.1毫米以下纤维长度的极短纤维同时使误切最少的方法和装置。并且，在以下叙述的本发明的说明中，关于“包埋剂”及“包埋材”的用语，首先说明在液体状态或者气体状态的场合是称为“包埋剂”，在固体状态的场合则是称为“包埋材”。
本发明人为了达成上述课题而努力研究的结果，发现如已知技术的“纤维束的切断”的技术思想中，获得0.1毫米以下的极短纤维长度的切割纤维是困难的。即，当移出构成纤维束的单纤维群的一条单纤维时，该单纤维极细，且富于弹性。因此，切断时的单纤维在切断时由于来自切刀的受力容易变形而会从切刀脱离。因此，可获知对于纤维为0.1毫米以下的极短长度在没有误切正常精度下切断虽不是不可能，但仍是极为地困难。
如上述，为了解决此问题，在进行种种实验构想的反复试验过程中，本发明人想到不用“纤维束的切断”，而用“纤维束的切削”可能获得0.1毫米极短纤维。但是，这就提出了如何切削由大量细的单纤维构成的纤维束的问题。而关于此点则可以想象将纤维，含其内部包埋在石蜡、树脂或者冰等的包埋材中包埋处理形成一体化，即可获得良好的切削材料。
其中，本发明在获得具有1.0毫米以下(尤其是0.005～0.1毫米)纤维长度的极短纤维时，提供一种可极力抑制误切并稳定获得极短纤维的制造方法及其装置。亦即，本发明是形成使众多的单纤维群成束的纤维束，并以冷却固化及以加热气化或液化的包埋材形成气体状或液状，由形成气体状或液状的包埋材制作包埋处理上述纤维束后的被切削材，以上述包埋材以未气化或液化的温度将上述被切削材的端面切削成薄片形，获得具有1.0毫米以下切断纤维长度的极短纤维的方法和装置。
此时，审查不产生误切的极短纤维的制造方法和装置，可得知包埋在包埋材中的纤维朝着单方向合纱是重要的。因此，准备了各包括由众多单纤维群所构成的复丝纱条的众多绕纱条。然后将纱条从绕纱条群卷绕到纱框(卷纱框)上，同时将在一定张力下退绕的各纱条合纱，重复卷绕在卷纱框上，以制作出具有预定总纤度的纤维束。在重复卷绕成卷纱框形的部分中形成有使单纤维群彼此并排呈直线形合纱卷绕的区域，因此利用此每个区域，利用诸如粘着剂等的包埋剂使直线形合纱卷绕的区域的两端固化而施以包埋处理步骤，切断固化后的部分制作切削材。或者，利用一对固定件、粘贴带等固定直线形合纱而卷绕区域的两端而加以把持的同时，在该一对固定件的外侧两端切断纤维束，制作直线形呈良好合纱的纤维束。另外，在必须大量制造极短纤维的场合，以单纤维的纤度为0.001～10dtex，使由单纤维群所构成的上述纤维束的总纤度以1万～1000万dtex为优选。
其次，虽然这样制作的直线形呈良好合纱的纤维束移至包埋处理步骤，但是在该纤维束的内部残留着空气。因此，将纤维束在良好合纱的状态下静置于包埋处理的容器内，并且进行真空脱泡。另外，将液体状或气体状态的预先脱泡后的包埋剂填充至容器内并且在以包埋剂围绕纤维束时浸渍于纤维束的内部。此时，容器内相对于大气压在弱负压下利用真空装置等的排气装置一边排气并施以包埋处理，以内部不残留气泡为优选。如上述，在包埋处理后的纤维束中几乎不残留任何的气泡，因此可以充分地约束构成纤维束的各单纤维。如上述，对于约束力在不作用时极为柔软而可以简单从切刀脱离的纤维束，在切刀抵接各单纤维时可以充分地传达切削力。因此，如上述将包埋处理后的纤维束切削成薄片形时，可大量制造对于纤维长度0.005～0.1毫米的极短纤维不会造成误切。
上述包埋剂优选使用可大量、廉价且容易获得，并且使用操作极为容易的水。使用如上述的水时，由于水的粘度极低，因此可以容易地进入上述纤维束的内部。并且，为了更容易进入纤维束内部，可以加上少量的表面活性剂，例如包括聚二醇酯及酯等的非离子表面活性剂、酯肪酸、烷基磷酸酯、磺酸酯、硫酸盐的碱金属盐等的阴离子表面活性剂、季铵盐等的阳离子表面活性剂和氨基酸的碱金属盐或烷基甜菜碱等双性表面活性剂，使水进入纤维束内部的各个区域。
避免使用对水等的包埋剂进入有抵触的，以及排除残留纤维束内部的空气有困难等的过粗的纤维束，而是以并排配置众多的小纤维束或呈扁平的纤维束，并相对于该小纤维束或呈扁平状的纤维束进形包埋处理为优选。另外，在水结冰时，溶解在水中的气体将产生气泡。因此，利用加热手段将结冰处理(包埋处理)的结冰容器的盖构件上部稍微加热。并且，利用结冰处理装置进行结冰处理，同时控制水面不致冻结，利用排气装置将水面上部减压使水中排出的气泡不致残留其中。
本发明是如上述利用切削制造极短纤维，其利用的切削手段可以是刨床、插床、木工刨床或者铣床等的已知机床或者其改型机器。以上的场合，可分别以密集的状态并排竖立设置以上述方法和装置所制作的众多被切削材。并且，如上述，也可以在竖立设置的状态下重新将其在包埋材中施以包埋处理，形成一体的块体而以此为新的被切削材供给至工作台。如上述，可以容易制造大量的极短纤维。但是，以设置冷却保持着被切削材的保持手段的保冷手段和/或冷却手段，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从固化状态相变化为液化或者气化状态。有时根据需要优选将切削刀进行冷却。
用于以上所述本发明的极短纤维的制造方法和其装置中的包埋材优选使用干冰或水，这是由于干冰或水具有从切削成薄片形的被切削材，利用自然干燥、热风干燥或者冻结干燥等容易和制造后的极短纤维分离的优点。此时，对于包括两种聚合物组合的复合纤维(conjugated fiber)，大的温度变化时会导致尺寸变化，使得粘合聚合物彼此间剥离。例如在对诸如日本未审查专利特开平11-241223号公报所记载的光学干涉性纤维进行干燥时必须要特别小心。这是因为该种纤维是控制使交互粘贴的聚合物层的厚度是以微米级所限定的特定厚度，使所入射的光和交互粘贴的聚合物干涉而呈现鲜艳的色彩。因此，以上的场合是以使用在冻结状态下，可除去水分的冻结干燥法为优选。
附图的简单说明图1和图2是说明为了获得关于本发明极短纤维的制造用纤维束用的第1和第2实施例示意图。
图3是使用以图1所示使用六角形卷纱框卷绕的纤维束F施以包埋处理的方法的具体实施例的视图，其中图3(a)是示意俯视图，并且图3(b)是示意侧视图。
图4是以包埋材对纤维束施以包埋处理用的处理槽的示意说明图(俯视图)。
图5是说明在填充呈液体状包埋剂后的处理槽中，将卷绕着纤维束的卷纱框浸渍施以包埋处理状态的示意说明图，图5(a)为示意俯视图，图5(b)为示意侧视图。
图6是以显示将液体状包埋剂冷却固化后，从处理槽移出状态的示意侧视图。
图7是说明从卷纱框切离纤维束的状态所施以包埋处理的实施例用的示意说明图(俯视图)。
图8是从卷纱框将纤维束卸下时，赋予预定张力使纤维束不致产生大变形的型架的示意侧视图。
图9为显示纤维束的包埋处理的示意说明图。
图10为图9的A-A线方向的一对剖视图，图10(a)是表示剖面矩形小的小纤维束群的实施例例，图10(b)是表示横剖面为圆形的实施例例。
图11是说明包埋剂可以良好地进入小纤维束内部形成边界距离的最大要进入距离用的一对示意说明图。
图12是以说明除去含在小纤维束群中气泡的方法用的说明图。
图13是以示意表示纤维束结冰处理装置的实施例的概略的装置构成图。
图14是本发明极短纤维的制造装置的概略的装置构成图。
图15为图14的切削机构部分的扩大例示的主要部扩大正剖视图。
图16是以示意表示说明切刀突出长度的调整用的正剖视图。
图17是冷却切刀和被切削材用的冷却手段的实施例的概略的装置构成图。
图18是切刀利用帕耳帖元件冷却的冷却方式的概略装置构成图。
图19是将众多被切削材排列竖立设置在工作台上而配置的示意俯视图。
图20是排列众多切刀设置而切削样式的一对说明图，图20(a)为示意前视图，图20(b)为示意侧视图。
发明的详细说明本发明制造的极短纤维虽然可以获得聚酯、聚酰胺、聚烯烃等聚合物所成的合成纤维，或者组合2种以上的聚合物的复合合成纤维，但是不仅限于此。即也可以从丝、棉纱、麻纱等天然纤维，或者纤维素纤维、醋酯纤维等半合成纤维获得。
切断成纤维长度从1毫米以至数十毫米的短纤维一般是通过将由其单纤维(也简称为filament)的纤度为0.001～10dtex的非常小的单纤维群所构成的纱条合纱，彼此朝纤维长度方向并排，以及将该纤维束切断成短的长度，而制造出来的。
本发明中是以在上述已知技术相同的制造短纤维的步骤，必须将众多单纤维群所构成的数个纱条成束而准备纤维束的步骤。并且，该准备步骤中，必须将复丝纱条绞纱或使纤维束朝着单向合纱的状态下成束。其理由为本发明中，如果构成纤维束的单纤维群定向在倾斜方向上，而不是在单向合纱上，那么包埋处理后的单纤维群在包埋材中不会相对于切削方向垂直固定而会固定在倾斜方向。如果这情况发生，在对由包埋材对纤维束进行的包埋处理之后，如后所述，对在这种状态下切削已包埋处理的纤维束会引起固定在倾斜方向的单纤维群沿倾斜方向受到切削而不是在垂直方向进行切削。
为了解决此问题，按照本发明，作为第1实施例，准备了通过卷绕众多单纤维所构成的复丝纱条而形成的一个或多个绕纱体。从卷纱体纺出纱条时，在赋予预定的张力下，例如将纱条重复卷绕在已知纱纱框的纱框上，获得合纱状态的纤维束。其次，以上所获得的纤维束不从纱框上卸下，而是以卷绕时的张力作用的状态下施以包埋处理，将张力作用状态下的纤维束埋入包埋材中形成一体化。
或者，作为本发明的第2实施例，将卷绕众多纱条形成的并且合纱卷绕后的纤维束的两端部用在卷绕期间施加的相同张力完全的约束。其中，对于上述纤维束两端部的约束，为了使构成纤维束的单纤维群不致自由移动而可以利用粘贴带卷绕在上述两端部的外围，或以固定件强力把持进行。并且，也可以将粘着剂仅浸渍附着在上述两端部粘着固定构成纤维束的单纤维彼此进行。
在这种情况下，和上述第1实施例不同，通过将固定纤维束两端部的粘着带部，或者以粘着固定的部分切断，可以从卷纱框卸下。为了此卸下，如果为了固定纤维束的两端部并且允许获得张力施加的状态而安装有如边撑的固定型架，那么可以以相同的松紧度实施对从卷纱框上切断的纤维束的卸下，而不须解除使单纤维保持合纱的张力。
此外，不使用边撑等的固定型架时，将纤维束固定在包埋材中之前，重新赋予其切断后的纤维束两端部预定的张力。此时，切断后的纤维述两端部由于有上述粘贴带等约束使单纤维群不改变彼此的位置，因此一旦重新赋予张力时可容易恢复到原来的良好合纱状态。
因此，在赋予张力的状态下将纤维束埋到包埋材中形成一体化，可以使构成纤维束的单纤维群再次合纱以均一的排列状态固定在包埋材中。因此，构成包埋处理的纤维束的单纤维的自由运动由包埋材完全约束。因此，切削时即使抵接包埋处理切刀后单纤维群，单纤维群可以由包埋材的约束呈现不容易移动的状态。
以下参见附图对上述本发明的制造极短纤维的纤维束制造方法和装置的一些优选实施例进行详细说明。
图1及图2是说明本发明的制造极短纤维的2个实施例的示意视图。首先说明图1例示的实施例。
图1的实施例中，1为卷纱机可以使用卷绕绞纱用的已知粗纱络筒机，2是以导纱器等构成的合纱手段。并且，P是至少1个卷纱体所构成的卷纱体群，图示例为3个卷纱体(P1、P2、P3)所构成。因此，各卷纱体(P1、P2、P3)上分别卷绕由众多的长丝(单纤维)构成的复丝纱条(y1、y2、y3)。纱条(y1、y2、y3)中的每个分别导入上述合纱手段2，经由该合纱手段2合纱之后，卷绕在上述卷纱机1上。
在本实施例中，各纱条(y1、y2、y3)在从卷纱体(P1、P2、P3)退卷和拉出后合纱的同时被卷绕到卷绕机1上，但是也可以切离合纱步骤。亦即，从卷纱体(P1、P2、P3)分别使得各纱条(y1、y2、y3)分别退卷拉出和使它们合纱，仅由合纱后的纱条y形成供给卷纱机1的合适的卷纱体，并且将该合纱后的纱条y供给卷纱机1。此外，使用这种系统时，利用数台的卷纱机1供给数个纤维束F时，对于各个卷纱机不需要准备众多的卷纱体(P1、P2、P3)，因此可有效地进行作业。
本发明是使例如具有0.001～10dtex的单纤维度的复丝(众多的单纤维群)所构成各纱条(y1、y2、y3)合纱后的纱条群y合纱形成彼此朝着纤维长度方向排列而将其成束，由此调整纤维束F使其总纤度形成1万～1000万dtex。其中，上述卷纱机1将卷纱体群P所供给的纱条群y仅以所须次数重叠卷绕其上，并设有获得具有预定总纤度的纤维束F用的卷纱框10。该卷纱框设有作为卷纱框10的构成构件，将纤维束F的卷纱宽度限制在预定长度的卷纱宽度限制构件11。
参见图1，上述卷纱框10是以六角形框(frame)所构成，该呈六角形的卷纱框10上的各顶点部设有图示的12个卷纱宽度限制构件11。因此，合纱后的纱条群y在不直接接触卷纱框10的非接触状态下，作为纤维束重叠卷绕在上述卷纱宽度限制构件11上。但是，为了使卷纱张力更稳定，卷纱框10的形状是如本例的正六角形以边数较多的正多角形为优选，但是也可以正三角形或者正四角形等。此外，以下所述本发明实施例的说明中，为了方便说明，虽是以六角形的卷纱框10为代表进行说明，但是如上述，本发明当然并非仅限于此一实施例。
如上述形成在卷纱框10上的纤维束F，仅合纱呈适当切削加工的直线形的部分Fs被利用作为制造极短纤维用的被切削材。因此，图1表示的例中，卷纱框10由于是六角形状，因此可供给作为制造以包埋材包埋处理6个位置的纤维束(Fs1、Fs2、...Fs6)部后的被切削材用的材料。
在图1中，12为张力检测，一边控制供给的纱条群y进入预定张力的范围，使用在卷纱时的张力控制之用。如上述，一边进行张力控制一边将纱条群一边供给卷纱机1，由此将纱条群y卷绕在卷纱宽度限制构件11上时，可以赋予提高其合纱性用所需的张力。但是，图1的实施例中，从卷纱体(P1、P2、P3)使条纱条(y1、y2、y3)退卷的方法是采用“垂直牵拉系统”。但是，以此方式使纱条(y1、y2、y3)退卷时每一次退卷即进入一次的退卷捻转。因此，为了不使其进入退卷捻转，也可以采用由卷纱体(P1、P2、P3)的转动使纱条(y1、y2、y3)退卷的“水平牵拉系统”。
尤其在图1的例中虽然省略图示，但是从各卷纱体(P1、P2、P3)分别使(y1、y2、y3)上设置供给织制用从纱在整经时的整经机等准备步骤所惯用的如张力调节器3(31、32、33)为优选。但是，上述的张力调节器3是分别设置在卷纱体(P1、P2、P3)上，由此在各卷纱体(P1、P2、P3)等分别使纱条(y1、y2、y3)退卷时，用于稳定退卷张力使退卷张力不致大幅度变动。再者，该张力调节器3以使用具有低摩擦系数和耐磨损的陶瓷制的市售品为优选，因此在此省略其详细说明。
如以上所述，本发明为了不使退卷张力产生急剧的变化，使用张力调节器3从各卷纱体(P1、P2、P3)分别使纱条(y1、y2、y3)退卷。此时，为了提高卷绕在卷纱框10的纤维束F的合纱性而以预先设定的一定张力卷绕为优选。这在切离合纱步骤的其他步骤时，如图1例表示即使连接着合纱步骤的场合亦同。但是，以下的说明是会对将合纱步骤结合在由卷纱机1卷绕在卷纱框10的卷纱步骤的场合说明。
本发明的卷纱机1具备有控制卷绕张力，检测所供给纱条群y的张力用的张力检测器12。并且，控制卷纱机1的卷绕张力使由该张力检测器12所检测的张力形成一定地卷绕。此时，也可以采用力矩马达作为转动驱动卷纱框10的卷纱机1的驱动马达(未图示)，以一定的力矩卷绕。即，论卷绕方式或者卷绕机构，重要的是须以预先设定纱条群y的一定张力重叠卷绕在卷纱框10上。
本发明的卷纱机1是以具有往复动程机构13的卷纱机，将纤维束F卷绕在卷纱宽度限制构件11时，使供给卷纱框10的纱条群y对应卷纱宽度限制构件11的卷纱宽度而由往复动程导件(未图示)往复动程运动卷绕为一个优选实施例。这是因为，在宽度方向上以正确的对准使纱条群y卷绕在卷绕宽度限制构件11上可由此提高纤维束F的合纱性。
因此，卷绕在卷纱框10上的纤维束F中，在六角形卷纱框卷绕在相当于各边的6个位置的各纤维束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部可以由卷绕时所赋予的张力形成紧张的状态，并且卷绕呈直线形。因此，该直线形部分的纤维束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部位于极为良好的合纱状态，只须将该部分由上述的包埋材施以包埋处理，即可形成作为获得极短纤维用的被切削材的适当材料。
作为本发明的优选实施例，在与卷绕在卷纱框10的直线形部分的纤维束(Fs1、Fs2、...、Fs6)一起的卷绕在六角形框的各顶点处的纤维束(Fe1、Fe2、...、Fe6)中，用可以良好浸润到单纤维群中的速干性粘着剂进行浸渍。随后，使该粘着剂固化，由此预先固定该纤维束(Fe1、Fe2、...、Fe6)。其理由是即使因纤维束F的切断、卷纱框10的收缩等某种理由，使得纤维束F从紧张状态移至松缓状态时，只要出现以上的状况时，至少可以约束其运动的自由使构成纤维束F的单纤维群彼此改变位置但不移动的状态。因此，使纤维束F再度恢复到紧张状态，由此可以容易恢复到原来良好的合纱状态。
再者，上述纤维束(Fe1、Fe2、...、Fe6)的固定部分由于未合纱形成直线形，因此不适合作为获得极短纤维用而切削的被切削材。因此，优选将不能作为被切削材的这些部分(Fe1、Fe2、...、Fe6)用粘着剂固定。但是，本发明中，如后述以粘着剂固定纤维束(Fe1、Fe2、...、Fe6)虽为优选实施例，但并非必要。
以上所述的本发明卷纱框10为图1例示如六角形框的正多角形框。但是，本发明的卷纱框不仅限于上述例，也可以使用图2例示的正多角形框以外的卷纱框10’。该图2例示的卷纱框是在棒形卷纱框10’的两端设有2个卷纱宽度限制构件11’，以该2个卷纱宽度限制构件11’分别作为回折部将纱条群y’重叠卷绕在卷纱宽度限制构件11’上，获得具有预定总纤度的纤维束F’。
但是，上述的示例是回折卷绕以卷纱宽度限制构件11’合纱的纱条群y。因此，和图1的六角形卷纱框10的多角形卷纱框比较时，形成更大的张力变动。如上述，使用于上述示例的卷纱机1’是从卷纱体群P’使纱条群y’分别退卷时，必须要降低退卷张力大幅度变化产生的影响。因此，对于各卷纱体P’，以设置张力调节器3’抑制退卷张力大的变动幅度为优选。如上述，在抑制退卷张力的变动幅度之后，由张力检测器12’一边检测卷绕张力，一边控制伺服马达14’的转动。此外，由合纱手段2’将合纱后的纱条群y’由往复动程机构13’以预定的卷绕张力卷绕到棒形卷纱框10’上。
根据以上所述的本发明纤维束的制造方法和装置，可以获得调整形成预定总纤度1万～1000万dtex的良好纤维束的合纱状态。因此，以下是为了由切削加工获得极短纤维，针对由包埋材埋包处理上述良好合纱后的纤维束的步骤，参阅图3～图6详细说明如下。
本发明中，利用包埋材施以包埋处理可以在图1例示的多角形的卷纱框10，或者如图2例示的卷绕于棒形卷纱框10’的状态下进行。其中，图3是以使用图1例示的六角形卷纱框10进行卷绕后的纤维束F的包埋处理方法作为具体例使用的实施例，图3(a)是表示示意俯视图，并且图3(b)是表示示意侧视图。
并且，图4为示意例示以包埋材5施以纤维束F包埋处理用的处理槽4的说明图(俯视图)。另外，图5是说明填充形成液体状包埋剂5的处理槽4中，浸渍卷绕着纤维束F状态的卷纱框10施以包埋处理的步骤用的示意说明图，图5(a)是表示示意俯视图，并且图5(b)是表示示意侧视图。又，图6是将液体状包埋剂5冷却固化之后，从上述处理槽4移出状态的示意侧视图。
但是，如上述，本发明中关于“包埋剂”及“包埋材”的用语，为慎重起见再次说明在液体状态或者气体状态的场合称为“包埋剂”，固体状态的场合则称为“包埋材”。另外，图3～图6表示的例中，卷纱框是以具有图1例示的六角形物为代表例来使用，但是在满足本发明的主旨的前提下，当然不仅限于此。
本发明可以直接使用卷绕纤维束F状态的卷纱框10施以包埋处理。此时作为最初的步骤，除了将卷纱框10从卷纱机1卸下之外，如上述为了将卷绕在卷纱框度限制构件11的纤维束F预先维持良好的合纱状态，必须维持纤维束F呈紧张状态不致变形。因此，一旦解除锁紧时，卷纱框10以从转动驱动轴可在其原来状态下自由拆装的机构为优选。因此无须直接接触卷绕的纤维束F即可以将卷纱框10从卷纱机1上卸下。
如上述一旦卸下卷纱框10时，下个步骤是，对应本实施例的六角形卷纱框10，准备具有图4例示的六角形形状的处理槽4。并且，预先将液状包埋材5(例如，水、熔融石蜡、熔融树脂)填充在该处理槽内。此时，对于常温下不熔融的石蜡或树脂等，在上述处理槽4预先附设加热装置，将处理槽4加热形成可熔融的状态。
其次，如图5所例示，将卷绕纤维束F状态的卷纱框10如上述浸渍在填充液体状包埋剂5的处理槽4中。此外，在进行该处理时，其详细如后所述，为了除去存在于纤维束F内的气泡，也可以将卷绕纤维束F状态的卷纱框10和处理槽4同时放入真空容器中真空脱泡，并对于真空脱泡后的纤维束F施以包埋处理。如上述将纤维束F浸渍在液体状的包埋剂5中，使包埋剂5充分含浸于构成纤维束F的单纤维群间之后，冷却固化埋包剂5而包埋在使构成纤维束F的单纤维群固化的包埋材5中。
并且，最后的步骤是如图6所例示，以切削包埋处理后的纤维束由切刀切出极短纤维所需的直线形部分作为被切削材。例如，图6中，利用切刀切出由虚线表示的部分。如此，例如图1所示的直线形纤维束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部分可以供给作为极短纤维制造时的被切削材。
以上所述的实施例是以将卷纱框10或10’从卷纱机1或者1’取出，将纤维束F或F’卷绕在卷纱宽度限制构件11或11’上的卷纱框10或10’就其状态下使用为优选。但是，本发明不仅限于上述例，如上述，也可以从卷纱框10或10’切出粘着剂或固定型架等处理的纤维束F’或F’并以从卷纱框10或10’切离的状态施以包埋处理。因此，如下述针对以上的包埋处理参照图7及图8详细说明。
图7是说明从卷纱框10切离纤维束F的状态下施以包埋处理的实施例用的示意说明图(俯视图)。该包埋处理的实施例中，如图7例示，将对半的包埋剂填充容器6安装在图1例示的直线形纤维束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部。再者，该包埋剂填充的容器6具有对半构造，使对半部合体之后，将固定上述直线形纤维束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部的两端部和从对半部使液体状包埋材不致泄漏而采用诸如硅酮橡胶(silicone rubber)的密封材料等固定的状态下安装在直线形纤维束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部。并且，此时为了获得良好的密封性，以可以在上述密封部辅助性地使用液状或糊状密封剂。
如上述，将包埋剂填充的容器6安装在直线形纤维束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部的状态下，使液体状的包埋剂5从入口6a和出口6b循环至包埋剂填充容器6中。并且，将存在于纤维束F中的气泡或存在于包埋剂填充容器6的空气压出的同时，将包埋剂5填充于包埋剂填充容器6中。但是，此时使用水作为包埋剂5时，由于粘度低进入纤维束F内良好。其次，在以上的状态下，将包埋剂填充容器6冷却至零下温度使内部的水结冰，纤维束F可由冰构成的包埋材施以成功的包埋处理。
如已如上述，也有如图1所示将卷绕在六角形卷纱框10的各顶点部的纤维束(Fs1、Fs2、...、Fs6)部利用粘着剂固定，以该部分完全约束各单纤维运动的自由度之后，切断该部分从卷纱框卸下的方法。但是，该案例也可以不进行纤维束F的切断，而以卷纱框10作为可自由伸缩的构造仅收缩卷纱框10卸下，仅移出纤维束F。并且，作为以上收缩构造的具体例，例如也可以考虑以伸缩构造或铰链等使支撑图1所示卷纱宽度限制构件11的呈辐射状延伸的6个棒形框架形成可自由折叠的构造而可自由伸缩。
如上述，一旦从卷纱框10移出纤维束F时，可以双支撑粘着处理后的部分赋予预定张力再次使纤维束F恢复到原来的良好的合纱状态。但是，此时将纤维束F从卷纱框10卸下时，必须要注意尽量不使所移出的纤维束F产生大变形。其理由是因为移出的纤维束F一旦产生大变形时，在此变形时以粘着剂固定的部分以外的纤维束F会使得单纤维群变形而改变彼此的位置。因此，在施加低的张力时，纤维间的摩擦的影响变得很大，导致各单纤维恢复到原来状态的位置困难等事态的产生。
因此，如图8所示的纤维束F卸下时为了不使纤维束F产生大变形，预先制成朝着图示的箭头方向赋予预定张力的拉伸式型架7，将该型架7安装于卷绕在卷纱框10上的直线形纤维束(Fe1、Fe2、...、Fe6)部。优选的改型在于，以在该型架7的外端施以切出纤维束F，注意使该部分的纤维束(Fe1、Fe2、...、Fe6)部不致产生大变形。如上述，可针对各型架施以包埋处理来代替图3～图6例示的卷纱框10，可更容易进行图3～图6例示的包埋处理。
通常，构成纤维束F的单纤维群的每条都非常细且柔软。因此，切断力作用的方向容易产生弹性变形而脱离，因此如前述，在制造具有0.1毫米或以下纤维长度的极短纤维并非容易。鉴于此，本发明是由包埋材来固定构成单纤维束F的单纤维群而约束运动的自由度，由此出现不容易移动的状态。并且，在此状态下利用切刀将包埋材所固定的纤维束F切削成薄片形。另外，为了达成该目的用而作为包埋剂所要求的性质是要求可以在低粘度的流动状态下变化，因此，为了容易围绕纤维束包覆而要求可以从其外围进入到纤维束内部的间隙内。
本发明中，使液体状的包埋材完全进入纤维束的内部以约束常单纤维的运动自由度为其中之一特征，针对此实施例，利用图示详细说明如下。
图9是由本发明的极短纤维的制造方法包埋处理的纤维束的实施例的施以部分剖面的示意前视图。并且，图10是表示沿着图9的A-A线方向上的剖视图。另外，图10(a)是表示具有扁平矩形的横剖面(相对于纤维长度方向的直角方向剖面)的小纤维束的实施例，及10(b)图所示具有非扁平的圆形横剖面的小纤维束的实施例。
此外，关于图中表示的标号F为小纤维束、12为包埋剂(包埋材)、13为容器、13a是呈液体状相变化后的包埋材的注入口，14为把持构件。其中，上述小纤维束F是如已详细的说明，并列纱条群y以彼此合纱成直线形的状态成束后，将小纤维束F的长度切断两端形成一定长度来制作。
其次，如上述对于所制作的复数个小纤维束F，由分别把持各个小纤维束F的两端而固定的把持构件14固定小纤维束F。此时，把持在把持构件固定的小纤维束F群，重要的是在邻接的小纤维束F间隔开适当的间隔W使相变化为液体状的包埋剂12可围绕各小纤维束F以进入其内部。此外，该间隔W根据所使用包埋剂13的性质而有不同进入小纤维束F间的难易度，因此根据实验来决定适当的最佳值即可的性质。例如，使用相变化为液体状的水时，以0.5毫米或以上为优选，更好是2毫米或以上。
本发明中，由包埋材12固定约束构成各小纤维束F的长单纤维群运动的自由度。因此，将相变化为液体状的包埋剂12为了围绕小纤维束F群的外围而导入各小纤维束F间之间，以可以容易到达该各小纤维束F的最深中心部为重要。这就引入由此为了使其具体化，构成相变化为液体状的包埋剂12进入各小纤维束F的最深中心部时要求“最大需要的进入距离”的慨念。
因此，针对本发明所说明上述的“最大需要的进入距离”参照图11说明如下。该图11中，图11(a)的例示为其横剖面具有扁平矩形形状的小纤维束F的场合，图11(b)的例示为其模剖面具有扁平椭圆形状的小纤维束F的场合。并且，L是表示中心线。
在这2个实施例中，相变化为液体状的包埋剂12是以预定的间隔W排列使各小纤维束F彼此不接触，因此包埋剂12可以容易地围绕在小纤维束F的外围。由此产生的问题是，然后可以使这样围绕各小纤维束F外围的包埋剂12同样容易到达各小纤维束F最深的内部。此时，图11(a)的实施例中，“最大需要的进入距离dmax”如图示沿着横剖面的长度方向是相同的值，但是如图11(b)的场合，如图示，在横剖面的小纤维束F的厚度形成最大的位置上采取最大需要的进入距离dmax。
本发明所用的“扁平”是从纤维束F的横剖面(与纤维束的单纤维长度方向的垂直的方向上的剖面)看，平坦延伸方向的最大长度(称“横向长度”)，和与此直角方向的最小长度(称“纵向长度”)的比(称“纵横比＝纵向长度/横向长度”)为不大于1/3。例如，以图11(a)和图11(b)的实施例具体说明上述“纵横比”时，在具有图11(a)的矩形横剖面的纤维束F中，“纵横比”是指“短边长/长边长”，而在具有图11(b)的椭圆形横剖面的纤维束中，“纵横比”则是“短径的长度/长径的长度”。
本发明中，重要的是使包埋剂12容易地进入小纤维束F最深中心部为止，因此以最大需要的进入距离dmax不超过5毫米为要。其理由为，使0.001～10dtex的细单纤维群成束时，该单纤维群间的各间隔极微细之故。因此包埋剂12不能充分进入其内部。因此，为了使包埋剂12进入到小纤维束F的最深部，小纤维束F的厚度不能过大，因此最大需要的进入距离dmax必须不超过5毫米。
如果在各小纤维束F密接排列的状态下，则包埋剂12难以进入各小纤维束F的最深部分。因此，只要以预定的间隔配置使各小纤维束F彼此不接触即可，对于其配置并没有特别限制。此外，举例如上述小纤维束F的较佳配置例时，如图10所示小纤维束F的横剖面位在圆形上时，除了图示的格子配置以外，只要可以满足本发明上述的主旨，可适当选择，例如圆周围配置、锯齿状配置等的任意配置。
但是，如上述当气泡等混入包埋处理后的纤维束F中时，会因为包埋剂(包埋材)出现未加以限制的单纤维群而导致误切的原因。为此，本发明必须使气泡等不能混入包埋处理后的纤维束F中。因此，以下是针对采使用水(冰)作为包埋剂(包埋材)的场合为例，包埋剂(包埋材)中不残留气泡的方法加以说明。
此时，可适当使用的包埋剂12是以可容易进入单纤维群间的性质，具有优异的渗透性及分散性为优选。将表面活化剂与相变化为液体状态的包埋剂12混合使用时，可以使包埋剂容易浸渍到小纤维束F的内部。再者，尤其可以例示如混合界面活化剂的水作为以上的包埋剂。
但是，形成包埋处理对象的小纤维束F在其内部具有微小空隙虽已如前述，但是其空隙中在通常的状态当然是间隔着空气。因此，空气以其状态持续存在于小纤维束F中时，即使将该等小纤维束F成束的纤维束浸渍在包埋剂12中，间隔在单纤维群间的空气会造成阻碍而不能使包埋剂12完全地进入小纤维束F中。
因此，由包埋剂12进行包埋处理时，以预先将存在于小纤维束F内部的空气除去为优选，以由在包埋处理的容器内的真空吸引，将空气从容器内排出为优选。并且，在除去存在于构成纤维束的单纤维群内部的空气之后进行包埋处理，可以使包埋剂更为良好地浸渍在纤维束内部。其中，针对该点使用示意表示制造本发明所涉及纤维束用的图12详细说明如下。此外，该图12中，13是进行和图9例示相同的包埋处理的容器，另外15是表示脱泡槽、16是表示真空吸引装置，并且17是表示真空配管。
以上构成的脱泡装置中，如图9和图10所例示，将小纤维束F放入容器13中。并且，将容器群13放入脱泡槽13密闭使脱泡槽15内形成气密之后，经由真空配管7由真空吸引装置16吸引脱泡槽5内的空气。并且，形成真空状态之后，将包埋剂从容器13的注入口13a由定量供给泵注入容器3内，使包埋剂一边充分地进入纤维束F内以预定量的包埋剂填充到各容器3内。
再者，此时真空状态是以一般真空吸引装置16可达程度的真空度即可，不须限定其真空度，但是例如以10～300托(Torr)程度的真空度为优选。其理由是在10Torr以下时，使用水作为包埋剂的蒸发剧烈，而必须要使用多余蒸发量的水，并不理想。又，一旦超过300Torr时，由于不能充分除去纤维束内部的气泡，也不太理想。
但是，本发明是在脱泡完成时刻，仍有包埋剂12呈液体状态，因此必须要相变化为固体状态而使其固化，由包埋材固定单纤维群。因此，脱泡完成后的脱泡槽15开放于空气中，在此状态下冷却脱泡槽15内的容器群3，固化包埋剂12形成固体状态的包埋材2。
在上述脱泡步骤中，将包埋剂注入容器群13中之前，将含有纤维束F的容器群13置入脱泡槽15内，然后真空吸引脱泡槽15中的空气，从容器群13的内部排出空气。但是，也可以采用和此不同的方法，首先包埋剂12填充到容器群13中，将填充包埋剂12后的容器群13放入脱泡槽15内，真空吸引的方法。此时，更必须彻底除去气泡的场合，也可以采用在冷却槽5内呈真空状态下的状态将冷却槽15内冷却，使包埋剂12固化。又，相反地，也可以和真空吸引脱泡槽15内相反，加压成高压，进行包埋剂12中的气泡的加压脱泡为优选的实施模式。并且，和上述的方法同时，以将具有和纤维的亲和性，且具有消泡性的界面活化剂混合在包埋剂12中并用为优选的实施模式。
作为混合在包埋剂12中的界面活化剂，以含于衣料品的洗涤剂的界面活化剂为例说明时，该界面活化剂担负着包围附着在衣料品纤维的油量或脏污成份，并浸透到纤维和油量或脏污成份的间隙，最后将该等油量或脏污从纤维除去的功能。但是，和包埋剂12混合使用上述的界面活化剂时，包埋剂12可良好地浸透到单纤维群的间隙内。如此，可以使包埋剂12浸透到单纤维群间的微小间隙内，包埋剂12使单纤维群湿润的同时，即使尚存在有残留单纤维群间的微少气时，包埋剂可由界面活化剂的作用包围该微少空气，隔离残留的微少空气后除去。并且，包埋剂由于和单纤维群间具有更大的亲和性，因此可更为良好地进行包埋处理。
另外，具有以上功能的界面活化剂可例示如聚烯烃乙二醇的酯类及醚的界面活化剂、脂肪酸、烷基酯、硫酸的碱金属盐等的阴离子界面活化剂、第四极铵盐等的阳离子界面活化剂、氨基酸的碱金属盐或烷基三甲铵基乙内盐等的两性界面活化剂等。
本发明中，以在进行包埋处理前，将包埋剂12煮沸处理后，预先排出溶解在包埋剂12中的气体成分为优选的实施模式。其理由是如上述预先进行时，在进行包埋处理的期间，可防止因某种原因导致溶解在包埋剂12内空气的气泡化。因此，可以抑制在纤维束F内部产生的气泡，增强因固化后包埋材对于单纤维群的限制力。
此外，包埋剂12相变化成固体状态而回到包埋材时，在此步骤中，为了报制纤维束F内气泡的产生，以花费充分的时间，例如8小时以致48小时的长时间使上述包埋剂12缓缓地相变化而固化为优选。其理由为少于8小时的场合，在纤维束F的气泡脱气前，会使得包埋剂12固化，形成气泡残留在纤维束F内部的状态，因此不理想。另一方面，超过48小时时，纤维束F的制造时间过长，从生产效率的观点来看并不理想。再者，调节包埋剂12固化为止的时间的手段可适当选择调节冷却温度的方法，及阶段性自动降低冷却温度的方法。
其次，使用水使得纤维束F结冰的结冰处理中所必须考虑的条件。其中，针对该点一边参照结表示冰处理用的结冰处理装置之实施例的图13详细说明如下。其中，图13为本发明的结冰处理方法和示意说明其结冰处理装置用例示其装置构成的概略构成图，施以部分剖面的图。
该图13中，本发明的结冰处理装置包括冷冻装置21、结冰容器22、固定件23、减压室24、气液分离器25、排气装置26、加热装置27、微振产生装置28和控制装置29。此外，图13中以二点虚线包围的部分是例如冷冻库等所构成的冷冻装置21，设置作为使浸渍静置在结冰容器22内之纤维束F的水(包埋剂)之用，如上述纤维束F是由水(包埋材)施以结冰处理(包埋处理)。另外，该冷冻装置21不仅限于例示的冷冻库，也可以将结冰容器浸渍在冷媒浴槽中的方式。
其中，纤维束F是由固定件23使其两端维持着合纱的状态下固定，随后，以固定件23的外侧切断其两端而形成。并且，该纤维束F由固定件23所固定的状态下，在垂吊于填充有另外进行脱气处理后的水之结冰容器22内的状态下静置。
此时，上述结冰容器22的上部设有兼具结冰容器22的盖构件的减压室24。另外，在该减压室24的外围附设结冰处理时将此减压室24加热用的加热装置27。并且，该加热装置27是作为延迟填充于结冰容器22内的水从其所形成的水面部结冰而设置。即，该加热装置27的功能在供给结冰处理的水的密度为4℃时最大，因此0℃的水为上方结冰容器22的盖构件部所推压，具有可实现防止该盖构件部所形成的水面开始结冰的功能。
其理由为，如果形成在结冰容器22的盖构件部的水面结冰时，溶解在其下部水中的空气随着水面上冰的产生，会增加溶解于水中的空气浓度，因此在水中形成气泡化。并且，该气泡化后的空气由于已在上方形成冰，因此会阻止其脱气而封闭在内部。但是，利用上述加热装置27对结冰容器22的盖构件部的加热，以防止形成在该盖构件部的水面上的结冰。由此，可以使气泡化后的空气从该未结冰的水面容易脱气。此外，结冰容器22内的水结冰时溶解在水中的空气形成气泡化由于水在大气中0℃中，具有2.78×10-2的空气溶解度，但是因水冻结后冰中的空气溶解度为零，因此溶解在水中的空气随着水的冻结而在冰中以气体存在。
此时，上述盖构件部兼作为减压室24，因此从该减压室24由排气装置26将气泡化后的空气排气。如此，结冰容器22内的水整体冻结完成时，气泡化的空气不会残留在冰中。另外，由于加热装置27担负着此重要的功用，以可以任意设定控制其加热温度及加热时间为优选。因此，设置控制加热温度的控制装置29以作为使其具体化用的手段。
此时，根据加热装置27施以加热温度和加热时间是以实验等来决定为优选。其理由为，由冷冻装置21在结冰容器22内一旦完成填充后的水整体的结冰时，已无预先将加热装置27动作的意义。相反，由于这样会要求冷冻装置21持续使用，从运作成本上来看是不利的。并且，在极短纤维的制造步骤中，结冰处理后纤维束的两端部是以切刀切除。因此，填充在结冰容器22内的水整体完成结冰为止持续地进行冷冻操作已无意义。因此，由切刀切除的部分只要已完成纤维束F的结冰处理，已无持续进行的必要。
此时，预先将气体和液体分离用的气液分离器25安装在上述减压室24的后段侧。并且，在以上的状态下经排气配管由包括真空泵和排风机等的排气装置26，将存在于水面上的减压室24内的空气以30～650Torr的弱负压下进行排气为优选。其中，上述减压室24内部的减压度以设定在如上述的弱负压下为优选，是由于减压度过大时会促进所需以上之填充于结冰容器22内的水的蒸发，同时会提高构成具有以上能力的设备用的设备成本或操作成本并非上策。另一方面，减压度过小时，结冰处理时会降低将水中气泡化的空气排出的效果并不理想。
如上述，从含有自减压室24吸引排出的水飞沫的空气中将水分除去，仅空气从排气配管通过排气装置26排气到系统外。因此，静置在填充有另外脱气处理后的水的纤维束F的结冰容器22内的脱气处理水中产生的气泡，或者纤维束F静置在结冰容器22内时和纤维束F同时进入的气体等在结冰处理中仍持续地或间歇性进行吸引排气。
根据上述的装置，在结冰处理(包埋处理)中仍可以有效地持续进行吸引排气，因此结冰处理中气泡化的空气同样可以良好进行排气。但是，该操作优选与结冰容器22的微振动相组合，在结冰容器22中积极地使溶解在水中的空气气泡化，使气泡聚合而成长增大浮力，并利用加热助长其从维持着未结冰状态的水面脱气。由纤维束F和水的微振动，可以将附着在纤维束F的空气从纤维束表面剥离，对于该点也极为有效。此外，本发明所称的“微振动”中，附加说明同时包含照射超音波使其振动的“超音波振动”。
由此，为了产生以上的微振动，在结冰容器22的侧面或下面的任意位置附设可容易从结冰容器22拆卸的微振动产生装置28，利用该微振动产生装置28赋予结冰容器22整体微振动。再者，以上的微振动产生装置28可以使用机电式振动器、音响式振动器等已知的微振动产生装置。此时，由微振动产生装置所生成的振动频率或振幅必须要根据结冰容器22的尺寸或形状，或者纤维度F的总纤度等的条件而变化，因此以配合该等条件可预先任意设定变更预定的值为优选。
再者，在结冰容器22上附设如上述微振动产生装置28的状态下，结冰处理纤维束F，但是相对于0℃水的密度为0.9988g/cm3，0℃冰的密度为0.917g/cm3。因此，水形成冰时必须要预先考虑约10％体积的膨胀。从以上的理由，一定体积的结冰容器22中的水结冰时，会产生随着冰的体积膨胀而产生内部为起因的龟裂、裂痕等的缺陷时，将结冰处理后的纤维束F的端面切削成薄片形时，在良好地制造具有0.1毫米或以下纤维长度的极短纤维上会导致问题。
另外，结冰容器22由于是设置在冷漠装置21内，内部的水是从结冰容器22的壁面侧开始结冰，但是如上述盖构件部是由加热器27加热，因此该部分的水会形成最后结冰。因此，冰的成长是从结冰容器22的底部壁面侧缓缓产生，并且赋予未结冰的水微振动，因此结冰容器22内的水的结冰除了结冰容器22的上部，是从结冰容器22底部及侧部朝着盖构件存在的上部进行。
相对于此，不使用本发明的装置时，是从含水面的上部和结冰容器22的壁面包围未结冰的水周围开始结冰，缓缓地朝着内部进行结冰。因此，一旦封闭内部的未结冰的水开始结冰时，随着此时的冰的体积膨胀的内部应力为起因而产生均裂、裂痕。但是，本发明可由根据以上所说明的理由，结冰时可以使未结冰的水朝着上方自由移动。由此，可以降低水相变化成冰时体积膨胀产生的内部应力，防止龟裂、裂痕等缺陷的产生。
当然，如上述进行结冰容器22内的水的结冰处理，对于消除作为包埋材的冰中的气泡的点也极为有效。其理由是使溶解在结冰水中的空气一边气泡化，并使得含气泡化后的空气的水在最后结冰，而可以由此消除作为包埋材的冰中的气泡。因此，在纤维束F的周边使溶解气体形成气体不会结冰，由切刀的切削，例如不会误切具有0.1毫米以下纤维长度的极短纤维，可精度良好地大量生产。
如上述，本发明是在结冰容器22的上方和下方间，以具有一定温度梯度的状态对于该结冰容器22中的水赋予微振动，或以每分钟50转动地一边搅拌使其结冰为优选的实施例。此时，以例如将结冰容器22的底部及侧面部的温度冷却到-1℃～-20℃，将结冰容器22的上部(盖构件部)的温度加热至0℃～5℃为优选。并由此将结冰容器22的底部及侧面部保持在预定的低温，上部保持在预定高温的结果，水是从结冰容器22的底部朝着上方结冰，因此气泡化后的空气不会被封闭在结冰容器22内。
如果结冰容器22内的水由微振动产生装置28等产生振动，未结冰的水就经常地产生运动。因此，在开始结冰的水中所捕捉的气泡被弹开回到未结冰的水中。最终纤维束F由无气泡透明的冰包埋处理。再者，针对上述的温度梯度说明如下，将冷却结冰容器22底部的温度设定在-1℃～-20℃(以-2℃～-5℃为优选)是因为较此温度高的温度时温度梯度会过于缓和，会导致不能从结冰容器22的底部结冰。并且，加热兼作为盖构件的减压室24，将此部分的水温设定在0℃～5℃(以0℃～2℃为优选)是因为保持在低于此温度时从结冰容器22的上部开始结冰，会封闭气泡而不能从上部脱离。
另外，本发明使用的包埋材(包埋剂)除了上述的冰(水)以外，也可以使用例如加热时如干冰从固体产生相变化为气体(气化)，或者例如冰加热时从固体产生相变化为液体(液化)的材料。其理由为，将以上的包埋材加热形成如气体或液体的无定形且低粘度的流动状态，可由此自由变形围绕着纤维束F，并且，由于低粘度可容易地进入构成纤维束F的单纤维群间。另外，在以上的状态下，冷却至包埋剂固化的温度以下时，构成纤维束F的单纤维群是以包埋材形成一体化的状态固化。因此，即使切削力作用在单纤维上，单纤维也不致容易从切刀脱离，实现可以大的力作用的状态。
如上述，首先以包埋材包埋处理纤维束F为本发明的一个主要特征，但是上述包埋材除了上述的干冰或冰以外，可以使当地使用石蜡，尤其可以使用具有大幅低于包埋处理纤维的分子量的热可塑性树脂。再者，只要其融熔温度或融熔粘度低，可以容易和制造的极短纤维分离则尤其不加以限定，例如也可以配合适当使用条件而使用低聚合聚酯、低聚合聚苯乙烯、低聚合聚乙烯等，已知低分子量的热可塑性树脂。
本发明的另一个主要特征是在极短纤维的制造过程中的切削之后极短纤维和包埋材可以容易且完全地分离。因此，为了到达容易且完全的分离，以使用干冰或水作为包埋材为优选，如前述，尤其以使用冰为优选。并且，使用冰作为包埋材时，如前述，可以使用简单的装置容易地使纤维束结冰尤其为优选。
又，作为包埋材的干冰或冰以外的材料，例如对于使用石蜡或热可塑性树脂的场合，可以采用由有机溶媒等溶解融熔后的包埋剂加以除去随后通过干燥步骤将有机溶媒从极短纤维分离除去的方法。如上述，根据本发明的制造方法，可以极为良好地防止如已知技术，在制造的极短纤维中混入其他的材料。
使用干冰作为包埋材时，只要注意不在干冰气化形成二氧化碳的条件下切削，置于通常的作业温度(例如，维持在20℃的室温)下，即可从极短纤维容易且简单地将包埋材分离。
使用冰作为包埋材时，将其以高于0℃的温度加热，随后通过干燥步骤，即可容易且简单地将极短纤维和包埋材分离。如上述，本发明中，如上述使用冰作为包埋材时，可以使用加热干燥或室温干燥。
但是，在进行加热干燥或室温干燥时，尺寸变化或品质的恶化，在形成高的干燥温度时或极短纤维由包括两种不同的粘合热可塑性树脂的复合纤维制造时尤其显著。特别必须注意如日本专利特开平11-241223号公报所记载的光学干涉性纤维干燥的场合。其理由为，该种的纤维是和所入射的光交替粘合的聚合物干涉而交替粘合呈现鲜艳色彩的聚合物层的厚度，对应入射光线的波长以微米级控制。因此，以上述的冻结状态下，使用可除去水分的冻结干燥法为优选。如上述，在以上的复合纤维中，虽然同样可以上述的加热干燥或室温干燥，但是以使用冻结干燥法作为将切削后附着在极短纤维的状态下所残留的水分干燥除去的手段为优选。
从防止该尺寸变化或品质劣化的目的来看，本发明也可以使用可在低温的状态下干燥的冻结干燥。其理由为，冻结干燥是，使附着在极短纤维表面的冰不会恢复成水，而是从冰的状态直接将水分作为水蒸气而升华除去的干燥方法，因此在冻结干燥中，完全不需要将极短纤维加热并且可维持着低温的状态。因此，进行干燥时不会产生如上述的问题，在使用水(冰)作为包埋剂(包埋材)时，由冻结干燥可极为方便地使水分干燥。
当检查适合于冻结干燥的条件时，以供给冻结干燥的原料的表面积越大，可越有效地使水蒸气升华为优选。关于该点，本发明的极短纤维的制造方法中，由于是以切刀将结冰的纤维束的端面切削成薄片形，因此逐一地出现新的切削面，在极短纤维的制造期间，其表面积达到非常大的状态。但是，相对于以上冻结干燥适当状态下所切削的极短纤维的聚集体，一旦不作任何处置而放置于其聚集状态时，会使得新产生的切削面彼此间重叠，好不容易而产生多量的表面积即会因此而减少其表面积。
因此，可以利用切削所产生新的大表面积的最大优点。如上述，本发明中，以在薄片形的结冰极短纤维之间间隔空气，形成制造后极短纤维聚集的集合体为优选。如此，切削后的结冰极短纤维所构成的集合体，即如所谓的”刨冰”以呈现片状状态依序聚集。因此，在极短纤维和冰混合的聚集物之间形成间隔空气的空间获得多孔质的集合体。再者，此时保冷在使冰不溶解的温度(低于冰溶点的温度)时，维持着其多孔质状态。只需将呈现上述多孔质状的原料供给于冻结干燥时，即可获得大的干燥表面积，具有获得干燥速度迅速的优点。
实施这种冻结干燥时，重要的是预先保冷使切削步骤施以包埋处理后的冰不致恢复到水。因此，从此理由来看，在附着于所获得极短纤维上的冰将要融化的条件下不使结冰极短纤维聚集为优选。如果它们保持在冰溶解成水的温度时，必须要由冻结干燥法干燥，因此必须要再度使溶解的水结冰，会导致能源的浪费。并且，不仅如此，此时极短纤维的周围会在以水包埋的状态下结冰。因此，不能制作如上述的多孔质状态，而导致提升干燥速度上的困难，结果由冻结干燥法除去水分时，必须耗费更长的时间。
根据以上所述的理由，本发明的一个优选实施例是，在聚集切削后的结冰极短纤维的步骤中，喷入冷却至零度以下的空气使结冰极短纤维软着陆，由此，以切削后的结冰极短纤维彼此间形成架桥而聚集。此时，当然必须调整结冰极短纤维的集合体的聚集厚度以避免使其不致因所聚集结冰极短纤维的本身重量，而破坏好不容易形成的架桥。因此，以使用结冰极短纤维的收纳手段横向运动等的方法使得切削后结冰极短纤维的聚集厚度形成大致均一为优选。并且，在收容于收纳手段的状态下结冰极短纤维供给冻结干燥是以单纯化且简化的干燥步骤为优选。因此，以上的场合中，关于上述收纳手段和切削后的结冰极短纤维的接触面是以形成微小开口，此点同样是可由冰升华为水蒸气为优选。
本发明的特征为并非切断纤维束F，而是将包埋处理后的纤维束所构成的被切削材切削成薄片形，由此制造极短纤维。其中，针对从包埋处理后的纤维束切削制造极短纤维的切削装置所涉及的实施例，参照


如下。
图14是本发明极短纤维的制造装置的概略装置构成图，其中31为被切削材(要切削的经包埋处理后的纤维束)、32为保持手段、33为突出长度调整手段、34为切刀、35为接触压施加手段、36为驱动手段、37为突出长度调整手段(未图示于图14)、38为极短纤维的回收手段，39为架台。参照符号A表示以预定的接触压按压被切削材31的切削端面的刀具台33的抵接平面，该抵接平面A是切削基面，因此必须要形成具有充分的平滑性和平面度。但是，图13中图示省略了保持手段13具备的保冷手段及/或冷却手段，但是其将以后说明。短纤维的回收手段回收切削后的极短纤维，例如回收袋或者圆筒容器，设置在围绕转动的刀具台33的外围。
接触压施加手段35是可实现以预定的力将被切削材按压在刀具台33的抵接平面A的功能。如图示，其包括接触压生成装置35a、连结棒构件25b、朝被切削材的接触压传达构件35c及固定构件35d，经上述固定构件35d定位固定在架台39(39c)上。接触压施加手段的一个例子如图示为通过压缩空气的压力或者油压等工作的的流体压力工作缸。但是，本发明并非仅限于图14例示的实施例，只要可以预定的接触压按压在被切削材31的刀具台33的抵接平面A，即可以有效地使用。作为已知的可连续或间歇性运送的搬运装置，例如，可以使用一对输送带或滚子夹持被切削材31而搬运的装置等。
图14的例中，驱动手段36包括以转动驱动刀具台33的转动驱动手段，其包含形成动力供应源的油压马达或者如电动机的驱动装置36a、驱动侧的动力传达构件36b、动力传播构件36c、从动侧的动力传达构件36d、转动驱动轴36e、轴承36f及轴承36f的固定构件36g。驱动装置36a和固定构件36f分别定位固定在架台39b上。转动驱动轴36e的一端设有从动侧的动力传达构件36d，另一端设有刀具台33，另外通过轴承36f自由转动地枢轴连接在其中间部。
因此，来自驱动装置的动力作为转动力经由驱动侧的动力传达部36b、动力传播构件36c及从动侧的动力传达构件36d传达至转动驱动轴36e时，则驱动设在该转动驱动轴36e另一端的刀具台33使之转动。动力传达构件36b和36d的具体例可以例示如带齿滑车、V形皮带用滑车、齿轮等，并且动力传播构件36c则可例示如带齿皮带(牙轮皮带)、V形皮带、链条、中间齿轮等。
切削被切削材31以获得极短纤维用的一个或多个切刀34(图中记为切刀34a和34b)由其旋转中心朝着半径方向成辐射状设置在刀具台33上，因此同时转动驱动切刀34和刀具台33时，抵接在刀具台33的被切削材31被此切刀34所切削。此时，刀具台33的转数以配合被切削材31的特性可自由变更为优选，例如可自由调整为每分钟0.05～1,500转。再者，上述转数的变更例如以已知的驱动装置36a作为感应电动机或同步电动机等的交流马达，由变流机控制频率，或设置驱动装置36a作为脉动马达切断直流电流而控制频率的驱动器装置加以进行。
以上详细说明的实施例是关于转动切刀34将被切削材31抵接该切刀34获得极短纤维的装置，但是也可以和此相反预先固定切刀34，转动被切削材31抵接在切刀34切削极短纤维的装置实施例。又，也可以使切刀34或被切削材31往返直线运动来代替切刀34或者被切削材31的转动运动。在此重要的是使包含上述纤维束31a的被切削材31和切刀34朝着切削方向彼此相对运动，由此将上述纤维束31a的切削端面切削成薄片形。
本发明的主要特征是切削被切削材31以制造极短纤维。因此，针对该“切削的实施例”参照图15详细说明如下。
图15是表示图14的要部(切削部)扩大的前剖视图，该图15中，被切削材31由上述包埋处理在包埋材31b中的纤维束31a构成。此时，纤维束31a为合纱后众多单纤维群所构成，纤维束31a的总纤度设定为1万～1000万dtex。又，此时使用的纤维束31a的全长尤其没有加以限制的必要，但是考虑作业性和生产性，尤其更考虑包埋处理的容易性等时，以5～1000毫米为优选。但是，图15的示例是表示将切断成预定长度的纤维束31a由包埋材31b，在和切削步骤不同的另外步骤中进行包埋处理并以分批处理切削的实施模式，但是切削也可以连续进行，由此，由连续单纤维群构成的纤维束31a连续地包埋处理在包埋材31b中。
应该注意的是，图15中虽然图示省略存在于纤维束31a内部的包埋材31a，但是已如包埋处理的详细说明，当然在纤维束F的内部多少会存在有包埋材31b。尤其随着纤维束31a的总纤度的增大，构成纤维束31a的单纤维群在切削时朝着切刀34a移动的方向(图15中的空白箭头方向)移动，为了防止从切刀34a脱离，有必须由包埋材31b限制其运动自由度的必要。
又，如图15的例示，设置在刀具台33的切刀34可以调整从刀具台33的抵接平面自由突出仅突出长度C。例如，可以自由调整该突出长度C在1毫米以下，以0.001～0.1毫米的高度为优选。如此，利用构成接触压施加手段35一部分的接触压传达构件35c，呈现被切削材31的切削端面以预定的接触压不断地按压于刀具台33的抵接平面A的状态。因此，转动设置在刀具台33的切刀34时，对应调整后的突出长度C可以将具有0.005毫米至1毫米纤维长度(尤其是0.005毫米至0.1毫米纤维长度)的极短纤维从被切削材31上切削。再者，使用切刀34的厚度是配合被切削材31的特性以适当最佳化的设计事项，使用0.2～12.0毫米的厚度是合适的。
在此，针对切刀34的突出长度C的调整参照图16所示的实施例进行说明时，该突出长度C的调整可以由突出长度调整手段37进行。图16中，突出长度调整手段37包括其上固定切刀34的滑动构件37a和如具有六角孔螺栓的固定构件37b所构成，构件37a和37b是如图示安装于设置在刀具台33的开口部O上。图16中，F为滑动构件37a在其上滑动的在刀具台33的开口O上形成的滑动面。H为松开上述固定构件37b的锁紧时，使滑动构件37a相对于滑动方向可自由滑动用的长孔。G为滑动构件37a的底部嵌合的沟槽，该沟槽是设置在沿着滑动构件37a的滑动方向刀具台33的开口O的图示位置上。
本发明的突出长度调整手段37是构成如图16的实施例，因此使用诸如六角扳手等工具松开诸如六角孔螺栓的固定构件37b时，滑动构件37a由沟槽G引导限制，可以沿切刀34的突出方向自由滑动。使用型架等使突出长度维持在预定长度C的状态锁紧固定构件37b时，切刀34可以调整预定的突出长度C。在该图16中，如上所述，从刀具台33的纸面垂直方向，即从旋转中心(转动驱动轴36e的轴心)沿半径方向延伸设置一个或多个切刀34。
如上述，使用本发明的极短纤为的制造装置，由被切削材31的切削，可以获得极短纤维，但是长时间切削被切削材31时，当切削的作业环境的温度高于包埋材31b的固化温度时，会使包埋材31b气化或液化不能实现其功效。因此，需要在保持被切削材31的保持手段32中设置保冷手段(未图示)，或者当仅用保冷手段不足以应对时还设置冷却手段(未图示)，使包埋材31b得到充分保冷不致气化或液化。为了达到上述目的，也可以局部冷却被切削材31的周围，或将切削装置整体冷却为优选的实施模式。
如上述，在被切削材31的切削中，本发明以具备冷却被切削材31用的冷却手段为优选。并且，即使以上述包埋材31b液体化或气化的温度条件下进行切削加工时，可由此冷却手段将被切削材31冷却至适当温度为止，维持着使包埋材31b不产生相变化的固体状态。
针对具备上述冷却手段的极短纤维的制造装置所涉及的实施例，参照图17详细说明如下。
图17是说明本发明极短纤维的制造装置的实施例的概略装置构成图。该图中，61(61a和61b)为冷媒配管、62(62和62b)为温度感测器、63(63a和63b)为信号线，64为冷冻机单元。再者，包含上述冷媒配管61、上述温度感测器62、上述信号线63、上述冷冻机单元64和温度控制手段(未图示)的装置是构成本发明的冷却手段。
在此，针对图17例示的本发明冷却手段的实施例说明如下，该冷却手段，例如具备冷冻机单元64，另外，该冷冻机单元64具备压缩机、冷凝器、安全阀等一系列冷冻装置为构成要素。因此，经冷媒配管61a和61b以氟碳致冷剂、代用氟碳致冷剂、异丁烷、氨、乙二醇或者乙醇等作为冷媒而分别在冷媒配管61a和61b内循环流通，由冷冻循环的转动，可以将被切削材31或切刀34冷却至所需的冷却温度。
进行此冷却时，将低温气态气体绝热膨胀，可以使该冷却后的低温气态气体和冷媒直接地在冷媒配管61内流通。在不需要冷却至其低温的场合时，也可以由冷却后上述低温气态气体将盐水等的冷媒初次冷却，使该初次冷却后的盐水等冷媒在冷煤配管61内循环流通，二次冷却被切削材31及/或切刀34。相反地，将被切削材31更加以冷却至低冷冻温度时，例如也可以一定方法生成已知的液态氮或液态氧等的液态气体，以此作为冷媒在冷媒配管61中循环流通。
图17的实施例是例示使保持被切削材31的保持手段32或切刀34接触冷媒配管61a和61b冷却的系统，但是当然也可以例如在保持手段32的外侧设置水套等，使冷媒循环流通于该水套中。另外，装置上虽然更为复杂，但是也可以设置将内部环境冷却至最适当温度的冷冻室，在该冷冻室内将包含被切削材31或切刀34等的切削装置整体冷却，或者仅必须冷却位置局部性地冷却。
如以上说明，本发明虽是由冷却手段冷却被切削材31，但是已知上述不只是被切削材31，以可以同时切刀34为优选。其理由为被切削材31经长时间连续切削加工时，因为和切削材31的摩擦而使得切刀34的温度一旦上升时，会使切刀34的切削变钝，或使切刀34的磨损显著，或者受到热膨胀等的影响而使得切刀突出长度等变化受到在切削途中改变切削后极短纤维的纤维长度等的影响。
此时，使用其熔化温度形成10～150℃的较低分子量的树脂或石蜡作为包埋材31b时，由于包埋材31b较软，因此会有不能以包埋材31b强力地固定限制纤维束31a的事态发生。即使是以上的场合，仍可以利用上述冷却手段将被切削材31冷却，例如冷冻至0～-100℃，控制包埋材31b的硬度。如此，由包埋材31b硬度的控制，可呈现以包埋材31b适当限制纤维束31a的运动自由度的状况。再者，此一例中，适合冷冻被切削材31的温度是由于可由包埋材31b予以改变，因此最终是以实际进行切削加工，由实验来决定最适当温度为优选。
如上述，由实验来决定的冷却温度是预先记忆在图示省略的微电脑等所构成的温度控制手段的记忆手段，为了将被切削材31或切刀34冷却至最适当状态时使用。另外，关于温度控制是例如利用安装在把持被切削材31的把持构件14的例如热电偶等温度检测端所构成的温度感测器62a，或者安装在切刀或固定该切刀的固定构件5上同样构成的温度感测器62b分别检测被切削材31和切刀34的温度，以检测的温度作为控制变数而经由具备转换器或A/D变频器(类比/数位变频器)等的界面手段输入上述温度控制手段。并且，以该输入的检测温度，根据一定方法反馈控制上述冷冻机单元而使得被切削材31或切刀34维持在以上述实验所决定的最适当温度即可。
但是，本发明使用的冷却手段不仅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却的冷却方式。该图18中，65为珀耳帖元件、66为散热板、67为珀耳帖元件的配电线，并且68为绝热材。在此针对上述珀耳帖元件65简单说明如下，该珀耳帖元件65即利用所谓的“珀耳帖效果”的元件，具有由电流在元件间的流动将电力转换成热能，控制温度的功能，一般是以电极交替连接P型热电转换元件和n型热电转换元件的同时，具有由绝缘基板夹持该电极面的构成，具有其构造简单且容易操作的优点。
因此，将具有以上特性的珀耳帖元件65接合在发热的切刀34上使用时，可以从切刀34夺取热后从散热板66释出，由此除去从切刀34发热的热能。并且，由上述，可以维持切刀34的一定温度，可赋予切刀34切削性能的稳定化。此时，只要将切刀34由绝热材68固定在固定构件37上，即可以和固定构件37热性切离，因此即使使用冷却能力并不是很大的珀耳帖元件65，仍然可以将切刀34控制在预定的温度，因此使用上理想。此外，切刀34的温度控制是将以安装在切刀34上的温度感测器62b所检测的温度经由信号线63b输入到省略图示的温度控制手段内，可以将由配电线67所供给的电流值反馈控制至珀耳帖元件65。
再者，由保持手段32保持的被切削材31的形状不仅是圆棒形的形状外，也可以采用四角柱形、六角柱形、椭圆柱形等，或者其横剖面具有甜甜图形状的柱形等任意的形状。以上的形状在以包埋材31b包埋处理纤维束31a时的条件，例如注入在壶(结冰容器)中合纱的纤维束31a和水，在该壶中让水结冰进行包埋处理的场合，因壶的形状而左右被切削材31的形状。并且，也会根据保持被切削材31的保持手段32的把持构件32a的条件而改变。
本发明的极短纤维的制造装置除了以上的实施例，即相对于形成的刀具台33上面的抵接平面A以预定的接触压持续地按压被切削材31的切削端面，由切刀34a切削的实施例之外，也可以采用以下所述的实施例。
以下所述的实施例是不以预定的接触压将被切削材31的切削端面按压于形成在刀具台33上面的抵接平面A，而是仅以相当于切削被切削材31的纤维长度的预定量，强制地供给于切刀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，以至随后的切削开始的期间，仅以相当于切削被切削材31的纤维长度的预定量，重叠再次强制地供给于切刀34a而由切刀34a切削的顺序。因此，此时本发明的装置是具备间歇性仅以预定量供给相当于所要切削的纤维长度的量供给切刀34a的供给手段。
如上述供给手段具体的构成可以采用仅以预定量供给切刀34a及/或被切削材31用的切削用机床所惯用的已知技术。其中，在此省略其详细说明。但是，可举其中一例为设置不使被切削材31滑动而可确实把持的把持件。在设有螺旋形进给沟槽的轴上附设该把持件。将该轴仅以预定的转动角度转动，由此仅以预定量相对于切刀34a间歇性供给被切削材31，这是已知的间歇供料手段。此时，可以采用脉动马达等伺服马达使轴转动预定的转动角度。
以上所述的实施例中，被切削材31的切削端面不致持续抵接在刀具台33的抵接平面A上，而是切削端面仅在切削的期间抵接切刀34a，因此具有被切削材31的切削端面难以受到摩擦时或切削时产生刀具台33或切刀34a的振动等影响的优点。
本发明提供一种可一边提升生产效率一边由切削加工良好地制造极短纤维用的方法，以下参照图19和图20详细说明其实施例。图19及图20是说明由本发明制造极短纤维的示意说明图。
将从纤维束31a切出0.005～1.0毫米的极短纤维时，在接近切刀34的位置，以保持手段32一边保持着被切削材31一边切削被切削材31为优选。这样可以避免包埋材31b是如冰或干冰容易因切削时的冲击力而变形，或对于易损伤的材料，切削时作用的力集中在固定部。因此，对于实现以上功能的保持手段32重要的是朝着图中的空白箭头表示的方向赋予支撑或保持相对于被切削材31相对移动的切刀34。
因此，上述保持手段32在切削时接近切刀4的位置可以分担作用在被切削材31的力而可实现分担的功能。因此，该保持手段32也可以由例如抵接在被切削材31上的导板的型架以构成不完全保持被切削材31，而是从切削力相对于被切削材31作用的方向的相反方向支撑被切削材31。再者，针对把持被切削材31而固定的构件，只要是可以良好地把持固定被切削材31，可以使用已知的夹头。但是，为了更牢固把持被切削材31而固定时，也可以由粘着剂等的树脂固定构成被切削材31一部分的纤维束31a下部的状态，把持固定该树脂部分。
其次，本发明的方法中，由包埋处理后纤维束所构成的被切削材31的端面F的切削加工来制造极短纤维，但是作为切削该被切削材31用的具体装置可以例示如具有已知的刨床、插床、木工包床或者铣床等机床所使用切削机构的装置。但是，本发明也可以挪用上述已知的装置构成的原来状态使用，但是，也可以改造具有该等已知机床的机构或构成的一部分。
尤其关于安装在工作台的工件(本发明为“包埋处理于包埋材31b中的纤维束31a所构成的被切削材31”)是在刨床等中，例如相对于馈制轨道时连续形成一体的块体，本发明场合，不同的是必须将各个独立的众多个被切削材31排列在刨制方向而配置的点。但是，本发明同样是分别以稠密的状态排列竖立设置众多个被切削材31的状态下，重新将该等包埋处理于包埋材中，形成一体的块体，而将此供给工作台。
因此，针对在极短纤维的制造装置构成的一部分采取和已知刨床实质上相同的机构以制造极短纤维的实施例说明如下。
图19是例示将众多个被切削材31排列竖立设置在工作台上，切削该等的被切削材31，由以短切削在包埋材31b中施以包埋处理的纤维束31a的端面F以获得短纤维的实施例。图19是表示相对于纵向的第1行(L1)至第8行(L8)，分别从横向的第1列(R1)以至第16列(R16)为止，彼此排列将128个(8行×16列)的被切削材31竖立设置在工作台上的示例，但是本发明在满足其发明的主旨下，当然不仅限于以上的数或排列。
此时，主要是将相对于纤维的长度方向形成垂直切削端面F的被切削材31群对齐固定使其所有的切削端面F形成水平，其理由为，至少一个切刀34在切削该等被切削材31时，形成基准的切削端面F是形成水平对齐。但是以上切削端面F的水平并非在开始进行被切削材31的刨制之前所必须的。其理由是例如刨制前，即使形成不对齐的切削端面F时，可由该等切削端面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，此时进行粗加工的部分，由于切削长度不一致，因此在进行实际切削之前除去以防止与极短纤维制品混合。
如果众多被切削材31如上述图19表示的排列，竖立设置在工作台(未图示)准备时，同时进行被切削材31的端面F的切削加工，与切削加工单个的被切削材比较，当然可以更为提高极短纤维的产量。已如上述，可以无间隔竖立配设众多个被切削材31，稠密排列的众多个被切削材31群可以埋入对各单个被切削材31之间的空间填充的包埋材中，使该等一体化后，重新形成“新的被切削材”。并且，使用已知的刨床等进行以上形成“新的被切削材”的刨制时，可以制造具有0.005～1.0毫米的极短纤维的大量的极短纤维。
但是，图19虽是表示众多排列被切削材31大量生产的示例，但是如图20的实施例，不只是被切削材31，也可以众多排列切刀34设置，由此，可以提高极短纤维的生产效率。此外，该图20中，图20(a)是以示意表示前视图，图20(b)是以示意表示侧视图。该实施例是由设置在纵向和横向的16个(从4个×横4个)的刀具台33上的切刀34，一次切削加工众多个被切削材31而可大量生产极短纤维。
但是，切削材如图20(b)的例示横向朝着图中空白箭头表示的方向切削移动时，形成可分别调整相对于切刀34的被切削材31的突出量。例如，图20(b)中，切削位在R7位置的被切削材31的切刀34较切削位在R8位置的被切削材31的切刀34，设置仅相当于制造时的极短纤维的纤维长度的量，朝着被切削材31侧突出。相同的关系也应用于切削分别位在图20(b)的R9及R10位置的被切削材31的切刀34。
由工作示例说明本发明极短纤维的制造方法如下。
首先，使聚酯所构成的单纤维群成束形成200万dtex的纤维束，将纤维束浸渍在填充壶内的水中的状态下结冰，获得以冰为包埋材的被切削材。利用具有圆形切刀的旋转刀具切断所获得被切削材31的切削端面，形成整齐的切削面，获得φ75毫米×40毫米长的圆柱形被切削材31。使用在和图14例示相同的装置，由成对半的一对圆筒所构成的把持构件夹持被切削材31。在构成把持保持手段32一部分的把持构件的外围部设置使冷媒(盐水)循环的水套，将保持手段32冷却至-4℃。
接着，采用汽缸直径φ50毫米，其冲程长度100毫米的汽缸作为接触压施加手段35，供给0.11MPa的压缩空气到该汽缸，将上述被切削材31按压在刀具台33的抵接平面A上。并且，刀具台33是以具有减速机的反向马达经牙轮皮带以每分钟30转使转动驱动轴(刀具台33)转动。此时，使用的切刀34为厚度0.25毫米、刀具安装角度为25°、刀具后掠角度为30°的高速钢。此时，将切刀34的突出长度调整为0.02毫米，进行切削加工时，可获得纤维长度为0.025毫米的极短纤维。从所获得的极短纤维沥干水后，将此以120℃的热风在已知的热风干燥机中干燥。使干燥后的极短纤维的切削面形成整齐的状态，实质上没有误切的短纤维。
根据本发明制造方法所获得的极短纤维，由于其纤维长度是切削成0.005毫米至1毫米，尤其在0.005毫米至0.1毫米，因此可期待例如特开平11-241223号公报所记载将极短的光学干涉性纤维混入粘结剂中，以此作为涂料使用，或混入化妆版使用，或者短纤维加工用、作为印刷机的调色原料等混入使用等广泛的用途。
此外，根据本发明的制造装置可稳定且容易地制造0.005毫米至1毫米，尤其在0.005毫米至0.1毫米的极短纤维，并且极度减少误切纤维，因此其制造精度良好，可以工业规模制造极短短纤维。
权利要求
1.一种极短纤维的制造方法，其特征在于，使众多的单纤维群彼此朝着纤维长度方向平行而形成合纱成束的纤维束，利用通过加热而气化或液化的包埋剂包埋所述纤维束，固化所述包埋剂以制作将所述纤维束包埋处理于包埋材中的被切削材，和在使得所述包埋材不致气化或液化的温度下将包埋处理后的纤维束的切削端面切削成薄片形，以获得具有不大于1.0毫米的切断纤维长度的极短纤维。
2.如权利要求1所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，制造的极短纤维的纤维长度为0.05～0.1毫米。
3.如权利要求1所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，制造的极短纤维为包括至少两种不同的热可塑性树脂的复合纤维。
4.如权利要求1所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，所述单纤维的纤度为0.001～10dtex，由单纤维群所构成的所述纤维束的总纤度为1万～1000万dtex。
5.如权利要求1所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，所述包埋材是从干冰、冰、石蜡及具有比所述纤维束低的熔点的热塑性树脂构成的材料组成的群中选择的至少一种材料。
6.如权利要求1所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，通过卷绕由众多单纤维群构成的复纱条形成卷纱体，将一个或多个卷纱体中的纱条退卷并且供予卷绕，对从数个卷纱体上退卷的各纱条在供给卷绕时进行合纱，通过在卷纱框上进行卷绕同时施加预定的卷绕张力以形成构成纤维束的单纤维彼此间互相平行的直线形合纱部处而获得通过对供予卷绕的纱条进行重叠卷绕而具有预定总纤度的纤维束，然后对至少在构成纤维束的单纤维群处于直线形合纱状态下的所述部进行包埋处理，其中在围绕着纤维束的周围的同时使液体状或气体状的所述包埋剂进入形成纤维束的单纤维群之间，切断包埋处理后的直线形合纱的纤维束部以制作被切削材。
7.如权利要求6所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，所述卷纱框具有多角形或棒形的形状，在所述多角形卷纱框的各顶点部分或者棒形卷纱框的两端部分形成纤维束的弯曲部，将所述“构成纤维束的单纤维彼此间互相平行的直线形合纱部处”形成在所述弯曲部之间。
8.如权利要求6所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，在所述卷纱框的所述直线形合纱部处中，安装有对提供给进行包埋处理的纤维束部分的两端进行固定的型架，从而使构成纤维束的单纤维群不改变其相对位置，或者在所述两端浸渍粘着剂以及将卷纱框上的纤维束不产生大变形地从所述卷纱框移出纤维束之后，对移出的纤维束在施加预定张力的状态下进行包埋处理。
9.如权利要求1所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，使单纤维群彼此平行合纱成束获得的众多小纤维束分割排列而彼此互相不接触，形成纤维束，使液体状态的所述包埋剂在围绕所述纤维束的周围的同时进入所述单纤维群间，之后，使所述液体状态的包埋剂从液体状态相变化为固体状态而固化以制作被切削材。
10.如权利要求9所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，所述小纤维束以这样的方式形成，使相变化为气体状或液体状的所述包埋材进入所述小纤维束中的最大需要的进入距离不超过5毫米。
11.如权利要求9所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，所述小纤维束是扁平的。
12.如权利要求9所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，预先对相变化为液体状的所述包埋剂进行脱气处理。
13.如权利要求1所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，使用水作为所述包埋剂，在将所述纤维束静置在填充于结冰容器内的水中浸渍，在浸渍水中的状态下制作使纤维束结冰的被切削材时，从所述结冰容器的上方进行水面上空气的排气，并将水面部加热，防止水面部结冰，同时对填充在所述结冰容器中的水进行结冰处理。
14.如权利要求13所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，所述水面上的空气排气是在30～650Torr的弱负压下进行。
15.如权利要求13所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，所述水中混合有表面活化剂。
16.如权利要求13所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，在对所述结冰容器施加微振动下进行所述结冰处理。
17.如权利要求13所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，在结冰状态切削的所述极短纤维是在维持结冰状态下进行冻结干燥处理。
18.如权利要求17所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，将包埋处理后的所述纤维束的端面切削成薄片形制造极短纤维时，在在结冰状态切出的极短纤维集叠时极短纤维间含有空气，由此形成多孔质状的极短纤维的集叠集合体，将所述多孔质状的集合体保冷在低于冰溶点的温度下，将保冷的所述集合体供给冻结干燥。
19.如权利要求1所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，准备复数个所述被切削材，将形成相对于纤维长度方向垂直的切削端的所述被切削材群固定使所述切断面形成水平，用至少一个切刀刨制所述切削端面，从刨制后的被切削材除去所述包埋材，获得具有0.005～0.1毫米纤维长度的极短纤维。
20.如权利要求19所述的极短纤维的制造方法，其特征在于，所述被切削材在以稠密状态排列竖立设置多个所述纤维束的状态下由所述包埋材进行一体包埋处理。
21.一种极短纤维的制造装置，其至少具备用于切削被切削材的切刀，被切削材包括由单纤维群单向合纱和以包埋材包埋处理形成的纤维束；固定所述切刀的刀具台；保持所述被切削材使纤维的排列方向相对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/或所述切削台朝着所述被切削材的切削方向相对运动的驱动手段，其中所述切刀将所述被切削材切削成薄片形以制造切削后的纤维长度0.005～1.0毫米的纤维。
22.如权利要求21所述的极短纤维的制造装置，其特征在于，所述保持手段具备维持所述包埋材不致从固态转变成液态或气态的温度的保冷手段和/或冷却维持用的冷却手段。
23.如权利要求21所述的极短纤维的制造装置，其特征在于，所述驱动手段为转动驱动或往返直线驱动所述刀具台的手段。
24.如权利要求21所述的极短纤维的制造装置，其特征在于，所述驱动手段为转动驱动所述刀具台的转动驱动手段，所述刀具台设有一个或多个突出的切刀，这些切刀从所述刀具台的旋转中心朝着半径方向呈辐射状设置。
25.如权利要求24所述的极短纤维的制造装置，其特征在于，由所述转动驱动手段转动的所述刀具台的转速可自由调整。
26.如权利要求21所述的极短纤维的制造装置，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台，所述刀具相对于所述抵接平面突出，使所述纤维束切削后所获得的极短纤维长度为0.005～1.0毫米。
27.如权利要求26所述的极短纤维的制造装置，其特征在于，具备可自由调整所述切刀从所述抵接平面的突出长度的突出长度调整手段。
28.如权利要求26所述的极短纤维的制造装置，其特征在于，具备将所述被切削材以预定的接触压力朝着所述抵接平面抵接的接触压施加手段。
29.如权利要求24所述的极短纤维的制造装置，其特征在于，在所述切刀上附设有排出在切削加工中由所述切刀产生的热量以维持所述切刀在恒定温度的冷却手段。
30.如权利要求21所述的极短纤维的制造装置，其特征在于，包括结冰处理装置，所述结冰处理装置使纤维束在水中结冰并且至少具有填充有以静置状态浸渍所述纤维束的水的结冰容器，设置在所述结冰容器的上部且维持着容器内部气密性的盖构件，加热包含填充在所述结冰容器内的水的水面部的容器上部以防止其结冰的加热装置，冷却所述结冰容器用的冷冻装置；及附设在所述盖构件的排气装置。
31.如权利要求30所述的极短纤维的制造装置，其特征在于，在所述盖构件和所述排气装置之间具备气液分离器。
32.如权利要求30所述的极短纤维的制造装置，其特征在于，具备提供所述结冰容器微振动用的微振动产生装置。
33.如权利要求21所述的极短纤维的制造装置，其特征在于，具备对所述切刀强制性间歇供给所述被切削材、使得切削所述被切削材的切削端面后所获得的短纤维长度为0.005～1.0毫米的供给手段。
34.如权利要求21所述的极短纤维的制造装置，其特征在于，所述供给手段是对所述切刀间歇性供给所述被切削材、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
目的在于提供一种允许稳定制造不大于0.1毫米纤维长度的极短纤维同时使误切最少的制造方法及其装置。为实现该目的，在该制造方法及其装置中，将众多单纤维群成束形成纤维束，由冷却固化和由加热气化或液化的包埋材形成气状或液状，利用形成气状或液状的包埋材对纤维束做包埋处理，在包埋材不会气化或液化的温度下将包埋处理后的上述纤维束的端面切削成薄片形，获得具有不大于1毫米的切断纤维长度的极短纤维。
文档编号D01G1/00GK1860264SQ20048002834
公开日2006年11月8日 申请日期2004年7月30日 优先权日2003年8月4日
发明者新藤尚彥, 芝池哉, 米田卓郎, 北岸泰 申请人:帝人纤维株式会社