Counter band tape

本発明は、大まかにはカーペット糸の熱セット、そして、具体的にはポリエステルカーペット糸の連続的熱セットに使用されるカウンタバンドテープに関する。

カーペット糸の熱セットにおいて、糸は、典型的にはステンレス鋼コンベアベルトの上に置かれ、布製品が糸の上に置かれ、糸を定位置に保持する。 この布製品は、カウンタバンドテープと呼ばれる。 連続的カーペット糸熱セット装置は、市場入手可能であり、１つのサプライヤは、フランス国ミュールーズのスペルバ社である。 いくつかのカウンタバンドテープは、以前に、ポリメタフェニレン・イソフタルアミド材料（デュポン社からノーメックス（ｍ−ａｒａｍｉｄ）のブランド名で発売されている）で製造されている。 スペルバブランドの装置で糸の熱セットをするカーペット糸製造業において、ノーメックス（デュポン社が市販するメタアラミド繊維）は、その高い耐熱性により、カウンタバンドテープを製造するための原料の選択肢である。 テープを使用する加工温度の上昇により、好ましいポリマー選択物は、高い温度に耐えられ、熱と水分との組み合わせによる熱劣化および加水分解劣化がないものである。 工業的に従来使用されているカウンタバンドテープは、一般にポリエステルおよびノーメックス糸である。 ケブラーおよびテクノラ（パラアミド）の数例が、限定的実験において確認されている。 スペルバ装置のヒートトンネルにおいて適用可能な加工温度の広い範囲のために、カウンタバンドテープの寿命は、使用における加工温度に大きく依存する。 ヒートトンネルを低い加工温度に設定したとき、カウンタバンドテープは、長く持ちこたえる。 低い加工温度において、最終ユーザは、ノーメックスよりも低い耐熱性を有する異なるタイプのポリマーでできたカウンタバンドテープを選ぶというより多くの選択肢を有する。 しかしながら、トンネル加工温度範囲が上昇するにつれ、カウンタバンドテープの予想寿命が急速に悪化する。 熱セット装置製造者は、ポリエステル（ＰＥＴ，ポリエチレンテレフタレート）糸の熱セットのための、最も高い範囲のトンネル温度では、ノーメックスカウンタバンドを特に推奨する。 ノーメックスカウンタバンドの寿命は、多様な分野での使用が確認されているような高いトンネル温度設定のときには、非常に限定される。 メタアラミドポリマーは、高いトンネル温度では、加水分解のダメージにより高い度合いで劣化する。 発見されたポリマーの劣化および質量損失の程度は、相当で明確な、カーペット糸熱セット装置の数週間の使用後の通常のサイクルの間におけるカウンタバンドテープの熱および水分の伝達実行の不良であった。

例えば、ＵＳ２００８／０００５８７７Ａ１は、カウンタバンドを通した熱セット蒸気の流れを促進するために開口するメッシュ状の疎水性繊維織物で形成されたカウンタバンドテープを含む糸熱セットシステムを開示する。 疎水性繊維はポリエステルまたは他のポリマー材料からなり、高温で劣化する。

ＵＳ５４６４６８５Ａからは、布地ドライヤにおいて、ポリフェニレンスルファイド糸からなる織布を使用することによって、布地を搬送するコンベアベルトの引張強度、剛性、および形状が長い期間維持され得ることが知られている。 さらに、ＷＯ２００４／０３７６８３Ａからは、ポリフェニレンサルファイドが、工業用炉内のコンベアベルの耐熱性を向上させるためにも使用され得ることが知られている。 しかしながら、それらのコンベアベルトは、すべて、単繊維で形成され、開口したメッシュ構造を有する。 それらは、熱セットトンネルのカウンタバンドテープとして使用するのには適していない。

低加工温度のナイロンカーペット糸のために、ノーメックスブランドの材料は、カウンタバンドテープ用途に満足に機能する。 しかしながら、ポリエステル用の熱セット温度は、ナイロン用よりも高く（例えばトンネル部分で１４５℃）、上記のように、ノーメックス材料は、高い加工温度では耐久性がない。 したがって、糸がポリエステル糸に望ましい高い温度で熱セットされる、カーペット糸の連続的な熱セットに使用するためのカウンタバンドテープへのニーズがある。 また、熱セット用途に使用するのに最適な表面構造を備えるテープへのニーズもある。

本発明は、独立請求項１ および５に係るカウンタバンドテープおよび請求項６に係るカーペット糸熱セットシステムを提供することによって、上記要求に答える。 好ましい実施形態は、従属請求項から明らかになる。

本発明の本質は、以下の通りである。

カウンタバンドテープは、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）糸で構成される。 カウンタバンドテープは、綾織り構造の単層織布として形成されてもよい。 テープは、杉綾模様を含んでもよい。

本発明は、それらを通して類似する符号が同じまたは同様の部分を示す図に示される。

本発明に係る連続カーペット糸熱セット装置の概略図である。

本発明に係るカウンタバンドテープの実施形態の部分の斜視図である。

８列繰り返し２／２山形斜文織りの組織図である。

８列繰り返し２／２杉綾織りの組織図である。

図１Ａに、連続カーペット糸熱セットシステムを示す。 撚り合わせカーペット糸の撚りは、カーペット糸熱セットシステム１０のヒートトンネル１３の中での熱および飽和蒸気の印加を通して糸の中に恒久的にセットされる。 熱セットシステム１０は、ボビンを備えるクリールにより連続的に供給される。 複数のカーペット糸の配列は、クリールから巻きほぐされ、捻り配置ヘッド１１によって、穿孔ステンレス鋼無端コンベアベルトの上に平行楕円螺旋状に緩く十字に横たえられる。 ステンレス鋼コンベアベルトは、無端状に構成され、熱セットトンネル１３を通して糸を搬送する。 ステンレス鋼コンベアベルトは、典型的にはおよそ１２インチの幅を有する支持面を有し、このサイズのベルト用の典型的なカウンタバンドテープの幅はおよそ７インチまたは１７８ｍｍである。

糸は、先ず、予備スチーマ１２で加工される。 予備スチーマ１２は、通常の大気圧で運転され、糸に熱と水分とを導入し、糸の調整と膨張とを可能にする。 そして、糸は、加圧熱セットトンネル１３に入る前に、クーラ（不図示）に入る。

無端ステンレス鋼コンベアは、糸を加圧熱セットスチームトンネル１３の中に運び込む。 ヒートトンネル１３の中の高い温度と水分とは、糸の撚りを恒久的にセットする。 ヒートトンネル１３の入口端および出口端において、小さい長方形開口またはスロットが、室内に糸が進入できるようにする。 ヒートトンネル１３は、過熱蒸気で５ｂａｒ（気圧）まで加圧する。 ヒートトンネル内の正確な温度制御がＰＬＣ１６、温度センサおよびコントローラによって維持される。 熱セットトンネル１３の中で、高温（１５０℃まで）での圧力下における純粋な飽和蒸気は、糸に熱衝撃を与え、繊維および糸の螺旋状の撚り、容積、および分子構造を恒久的にセットする結果をもたらす。 蒸気および熱の損失を防止するために、加熱トンネル１３の入口地点および出口地点において、締め付けヘッドとも呼ばれる特別な設計のニップローラアセンブリが使用される。 ニップにおいて緩く保持された糸が滑ることを防止するために、頂部にテープカバーが提供され、糸の層をステンレス鋼ベルトの表面とテープカバーとの間に挟み込む。 したがって、本発明のカウンタバンドベルトまたはテープカバーは、糸の上に配置され、糸がカーペット糸固定装置１０の熱セットトンネル１３を通って搬送されるように、糸をステンレス鋼ベルトの上の位置に保持する。 熱セットトンネル１３の出口において、糸は、糸の温度を４０℃から５０℃低下させるターボ冷却チャンバ１４の中で急速に冷却される。 最終段階において、アキュームレータ１５は、恒久的に熱セットされた糸を拾い上げる。

ヒートトンネル１３の温度設定は、熱セットされる糸の組成に適切なレベルに維持される。 熱セット装置１０の供給者は、様々な合成繊維および天然繊維のための設定値を提供する。

カウンタバンドテープは、トンネル１３から出たとき、ヒートトンネル１３内部での過熱蒸気との相互作用によって熱く湿っている。 そして、テープは、冷却チャンバ１４内で急速に冷却され、周囲の空気温度よりも暖かい温度で、熱セット装置１０を出る。 テープは、装置サイクルの後半においてトンネル１３に再度入る前に、周囲温度に近くなる。 カウンタバンドテープは、ヒートトンネル１３設定温度と周囲温度近くとの間で上下する温度の熱サイクルを連続して受ける。 これらの熱サイクルの中で、カウンタバンドテープは、毎回に湿らされる。

１０．１５ｍＰａ（７０ｐｓｉ）の湿った蒸気のあるヒートトンネル１３の高い温度（１４５℃）からの加水分解ダメージに耐えるために、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）が、カーペット糸熱セットの加熱条件におけるその化学的不活性および加水分解に対する耐性によって、本発明のテープ用に選ばれた。 ＰＰＳは、加工温度が１９０℃まで（メタアラミドの加工温度より低い）の、線形で無機の耐熱性ポリマーである。 また、ＰＰＳは、メタアラミドと比べて優れた蒸気熱耐性（熱および水分の両方の存在下）を有し、１４．２１ｍＰａ（９８ｐｓｉ）のオートクレーブ内で１４４日以上にわたり、その１６０℃における強度を９０％保持する。

カウンタバンドテープは、熱セット装置（スペルバ装置など）に合う供給先の要求通りの長さおよび幅寸法を有するように設計される。 熱セット装置は、幾つかの設計条件、つまり、糸の繊度、糸のタイプ、クリールのサイズ、装置の速度および装置の世代（年）に応じて、多様な幅および長さに設計される。 カウンタバンドテープは、ヒートトンネルに必要とされる要求幅に製造される。 テープは、末端ユーザによって接続（スプライス）された後の無端ループ状にヒートセット装置に取り付けられる。 米国のカーペット糸製造業において通常使用される幅の範囲は、７６ｍｍ、１７８ｍｍ、２０９ｍｍおよび２４８ｍｍを含む。 他の幅も異なる用途および異なる熱セット装置に適合するかもしれない。

カウンタバンドテープの厚みは、典型的には１ｍｍから２ｍｍである。 テープの厚みは、その面密度（質量／単位面積、平面構造との比較に使用）、その熱容量、および、その空気透過性（空気または蒸気に対する通気性）を定める。 厚いカウンタバンドテープは、重く、より多くの熱および水分を吸収でき、蒸気透過性が低く、より多くの熱セットラインの搬送エネルギーを必要とする。 テープは、ヒートトンネルの入口および出口位置において、ニップを通過およびシールを形成できるように、ある程度圧縮可能でなければならない。 テープは、ニップ圧力が解除されたとき、その厚みを回復できなければならない。

カウンタバンドテープはその寿命を通して、高温と周囲の室温との間のサイクルの中で連続して熱および水分の下で動作する。 テープの寸法安定性は、導入時からテープの寿命の最後まで、強く望まれる。 テープの寸法のいかなる変化も、テープの走行性に直接影響し、カウンタバンドテープの使用寿命を短縮する。 運転条件（高温高湿）のテープの物理的寸法への不都合な作用を最小化するために、テープは、（装着する前に）加熱トンネルで経験する運転温度以上の温度で予備熱セットされる。 熱セット行程におけるポリマーの熱固化は、次の目的で行われる。 （ａ）織布に蓄積した残留応力の除去、（ｂ）縦糸と横糸との間の交差の皺の促進、（ｃ）ポリマーの熱収縮余裕（熱安定性）、および（ｄ）寸法安定性を達成するテープの構造の設定。

カウンタバンドテープは、無端ベルトとして機能し、直線経路を移動する。 それは、装置内でテープが障害物に当たったり絡まったりするので、揺れたり軌道から横に逸れたりしてはならない。 テープは、低い張力負荷が与えられた状態で走行する。 その戻り経路において、負荷は小さくなる。 テープのより簡単なトラッキング（特に低い負荷条件において）を促進するために、テープ表面は、テープの幅方向に等間隔のジグザグに向きが交互の深い傾斜溝を備えるように形成されている。 このタイプの表面は、破れ綾織から派生したものであり、織物用語では杉綾（ヘリンボーン、矢筈）模様または山形斜文織模様とも呼ばれる。 そのような構造の表面は、カウンタバンドテープとステンレス鋼穴あきコンベア上に緩く配置された糸との摩擦力の均等分散にとても伝導性がある。 カウンタバンドテープとその上に置かれた糸との間の滑りは、杉綾模様の逆転により最大化される。

図２に移ると、杉綾模様を備える平衡２／２破れ綾織が示されている。 テープ２０は、矢印２３で示す装置方向の５つの列２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅを有する。 列は、１インチまたは２５．４ｍｍの幅であってもよい。 図示するように隣接する列２２ａと２２ｂとは、ジグザグに互いに反対向きに等しい角度の撚り２４ａ−ｅを有する。 この模様は、杉綾模様とも呼ばれる。 当業者にはこの開示に基づいて明らかなように、他の様式の織り方、例えば破れ綾織り、マット織り（matter weave）を使用して、同様の表面形状を織り上げてもよい。 綾織りの代わりの織り、つまり、平織り、縦または横の畝織りも考えられる。 この開示に基づいて当業者に明らかであろうように、他の織り模様もまた、適用できる。

本発明のカウンタバンドテープは、熱セットトンネルにおける高い性能、長い予想寿命および改善された生産性を含む、既存のカウンタバンドテープに対して多くの利点を有する。 最も顕著な改善は、カーペット糸熱セット装置において加工される最も高い設定温度のポリエステル糸の用途において観察された。

本発明の高温ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）製の平坦なカウンタバンドテープは、高い耐熱性、高い引っ張り係数を有し、湿潤または乾燥条件下で機能できる。 ＰＰＳは、加水分解（湿った条件での熱）のダメージに耐え、ベルトの全寿命の間物理特性を保持する無機ポリマーである。 ＰＰＳは、ライトンのブランド名で市場入手可能である。 また、本発明のテープの杉綾模様織布表面は、長いヒートトンネルの中での糸の優れた静止摩擦を提供する。

図３および４に示すように、本発明のカウンタバンドテープ用織物構成のデザインは、綾織り模様を使用した、均衡した構成に織り交ぜた縦糸と横糸とからなる織布からなる。 ２軸布の主要な構成要素である縦糸と横糸とは、用途に適した織り構造および布密度に適合する線質量密度であってもよい。

綾織り模様は、布の表および裏に斜めに横断して走るリブ／溝により特徴付けられる。 ２／２綾織り布は、２本の糸の上に浮き出た２本の糸（つまり、各縦糸と横糸とが糸が交差する時点で２つの部分の上に浮き出る）に象徴される。

単純綾織布において、傾斜した綾線（斜文線）は、右から左または左から右に走り、同じ方向を維持する。 綾織りは、傾斜した綾線の方向に応じて、右綾織りまたは左綾織りのいずれかと定義される。 しかしながら、反転綾織りにおいて、綾線は、ある一定の間隔をおいて繰り返し反転する。 綾線の連続的反転は、斜線が交差する鋭く尖った交点を有するジグザグ模様を形成する。 交差する綾線が点で重なると、その織りは、山形斜文織り（図３）に分類され、交差する綾線が交点でずれていれば、その織りは、杉綾織り（図４）に分類される。

＜単位組織＞：図３に戻ると、８列単位組織が縦糸Ｗ１からＷ８と横糸Ｓ１からＳ４との交差によって示されている。 符号「Ｘ」は、布の表面において、縦糸が見えることまたは横糸の上にあることを意味する。 空白のマスは、布の表面において、横糸が見えることまたは縦糸の上にあることを意味する。 ２つの糸の浮沈は、単位組織におけるＸまたは空白の分類によって容易に識別できる。 単位組織に定める織り模様形状を達成するために、図３に与えられた縦糸部分を引き抜く順序（引き抜き順）および綜こうを持ち上げる順序（上昇順）が守られねばならない。

＜通し順＞：組織図の下の枠には、綜こう（ヒールドシャフト）における縦糸部分を通す順序を示す。 その順序は、第１縦糸部分Ｗ１が綜こう＃１（Ｈ１）に通される。 第２縦糸部分Ｗ２は、綜こう＃２のへドル（Ｈ２）に通される。 第３糸部分Ｗ３および第４糸部分Ｗ４は、Ｈ３およびＨ４にそれぞれ通される。 第５縦糸部分Ｗ５は、綜こう＃２（Ｈ２）に通され、第６縦糸部分Ｗ６は、綜こう＃１（Ｈ１）に通され、第７縦糸部分Ｗ７は、綜こう＃４（Ｈ４）に通され、そして、第８縦糸部分Ｗ８は、綜こう＃３（Ｈ３）に通される。 同じ手順の通しが、８つの部分について繰り返される。

＜上昇順＞：右側の小さい枠は、横糸を通したときにハーネスを持ち上げる際に従うべき手順を示す。

第１の横糸Ｓ１が通されるとき、綜こうＨ１およびＨ４は「上昇」（つまり、上杼口を形成）していなければならず、綜こうＨ２およびＨ３は「下降」（つまり、下杼口を形成）していなければならない。

第２の横糸Ｓ２が挿入されるとき、綜こうＨ１およびＨ２は「上昇」位置にあり、綜こうＨ３およびＨ４は、「下降」していなければならない。

第３の横糸Ｓ３が挿入されるとき、綜こうＨ２およびＨ３は「上昇」位置にあり、綜こうＨ１およびＨ４は「下降」していなければならない。

第４の横糸Ｓ４が挿入されるとき、綜こうＨ３およびＨ４は「上昇」位置にあり、綜こうＨ１およびＨ２は「下降」していなければならない。

＜単位組織＞：図４に移ると、杉綾織りの単位組織の配列は、山形斜文織りの組織の配列と少し異なる。 両方の織り模様の最初の半分は全く同じである。 しかし、縦糸部分Ｗ５−Ｗ８と横糸Ｓ１−Ｓ４との間の織りは、２つの模様の間で異なる。

両方の模様に使用される上昇順は同じであり、それ故、上昇のカムパターンおよび順序は同じままである。 しかし、引き抜き順では、縦糸部分Ｗ５−Ｗ８が異なって引き抜かれ、織り模様の差別化をもたらす。

この単位組織に定める織り模様を達成するために、図４に与えられた縦糸部分の引き抜き手順（引き抜き順）および綜こうを持ち上げる手順（上昇順）が守られなければならない。

カウンタバンドテープは、通常終わりなく使用するために繋ぎ合わされ、および、その長さと幅の間のアスペクト比が１００：１よりも大きい。 典型的には、テープは、単層の細い平織り布である。 熱サイクル中の迅速な加熱および水分吸収、および、冷却中の急速な放熱を可能にするために、平面織物アセンブリは、浸透性で軽量でなければならない。 トンネル内のプーリの周り、および、案内機構用の偏向ローラの周りでの折り曲げを容易にするために、カウンタバンドテープは、低い曲げ剛性を有していなければならない。

上述の織布カウンタバンドテープの代案として、不織カウンタバンドテープを、次のように形成してもよい。 十分な強度および重さの織り上げた補強材がポリフェニレンスルファイド縦糸および横糸から形成されている。 次に、ポリフェニレンスルファイド主繊維が織り上げた補強材の両面に均等に機械的に絡み合わせ（つまり、ニードルパンチ処理）により取り付けられる。 このため、この繊維質アセンブリは不織布とも呼ばれる。 この不織布アセンブリはその寸法安定性を高めるために熱セットされる。 熱セット行程は、所望の結果を得るために、熱／赤外加熱および機械力を使用する。

そして、不織アセンブリは、最終使用の要求に合わせるのに適した所望の厚みおよび密度を得るために、光沢機加工またはプレス加工されてもよい。

ＰＰＳ繊維からなる織り上げたカウンタバンドテープの例が、次の表に示される。 表に概説したテープ特性は、カウンタバンドテープの仕様の単なる例であり、最適な性能のために概説した値から変わってもよい。

本発明は、特定の実施形態に関連して説明したが、前記の特定の形態に本発明の範囲を限定することを意図せず、むしろ、添付の特許請求の範囲に記載した発明の範囲に含まれるであろう変形、改良および均等に及ぶことを意図する