(57)【要約】技術分野：繊維強化複合材料の強化材となる強化繊維シートを、集合繊維から開繊して製造する。技術的課題：強化繊維の集合繊維から円滑に開繊シートにする開繊装置を提供する。解決方法：開繊部（２５）に、単一または集合繊維の移動方向に沿って所定間隔で平面状または円弧状に配置された複数の支持部材（２５４）を設けて、支持部材（２５４）の手前および前方で流体により開繊することにより、開繊効率を向上した。主な用途：航空宇宙、陸上輸送、船舶、建築、土木、工業用部品、スポーツ用品など。
2004015184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集合繊維を巻回した繰出ロールと、この繰出ロールから操出された集合繊維に対して集合繊維の移動方向と直交する方向に流体を流して開繊する開繊部と、開繊部で開繊された開繊シートを巻取る巻取ロールとを具備し、
前記開繊部が、単一または集合繊維の移動方向に沿って所定間隔で配置された複数の支持部材を有することを特徴とする集合繊維の開繊装置。
【請求項２】
前記開繊部が、その内部に流体流路を形成する枠体と、この枠体における集合繊維の移動方向の前端と後端に配置された大径のガイド部材と、これらガイド部材の間に配置された小径の複数の支持部材とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項３】
前記開繊部におけるガイド部材および／または支持部材が、略円柱状で、かつ、固定または軸心回りに回転可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項４】
前記複数の支持部材が、流体の流動方向に対して平面状または略円弧状に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項５】
前記開繊部が、集合繊維の移動方向に沿って複数段配設されていることを特徴とする請求項３に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項６】
前記開繊部が、集合繊維の移動方向に沿って複数段配設されていることを特徴とする請求項４に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項７】
前記複数段の開繊部における集合繊維の移動通路の幅寸法が、上流側から下流側に、順次、大きく設定されていることを特徴とする請求項５に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項８】
前記複数段の開繊部における集合繊維の移動通路の幅寸法が、上流側から下流側に、順次、大きく設定されていることを特徴とする請求項６に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項９】
前記繰出ロールが、その軸心を縦方向にして配置されていることを特徴とする請求項１に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項１０】
前記繰出ロールが、その軸心を縦方向にして配置されていることを特徴とする請求項２に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項１１】
前記繰出ロールが、その軸心を縦方向にして配置されていることを特徴とする請求項３に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項１２】
前記繰出ロールが、その軸心を縦方向にして配置されていることを特徴とする請求項４に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項１３】
前記繰出ロールが、その軸心を縦方向にして配置されていることを特徴とする請求項５に記載の集合繊維の式開繊装置。
【請求項１４】
前記繰出ロールが、その軸心を縦方向にして配置されていることを特徴とする請求項６に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項１５】
前記繰出ロールが、複数配置されていることを特徴とする請求項９に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項１６】
前記繰出ロールが、複数配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項１７】
前記繰出ロールが、複数配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項１８】
前記繰出ロールが、複数配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項１９】
前記繰出ロールが、複数配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項２０】
前記繰出ロールが、複数配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項２１】
前記開繊部が、集合繊維の移動方向と直交する方向に複数並置されていることを特徴とする請求項５に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項２２】
前記開繊部が、集合繊維の移動方向と直交する方向に複数並置されていることを特徴とする請求項６に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項２３】
前記集合繊維の移動方向に沿って複数段配置された開繊部および／または集合繊維の移動方向に直交する方向に並置された複数の開繊部が、構成部材の少なくとも一部を共用して連接一体型に構成されていることを特徴とする請求項５に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項２４】
前記集合繊維の移動方向に沿って複数段配置された開繊部および／または集合繊維の移動方向に直交する方向に並置された複数の開繊部が、構成部材の少なくとも一部を共用して連接一体型に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項２５】
前記集合繊維の移動方向に沿って複数段配置された開繊部および／または集合繊維の移動方向に直交する方向に並置された複数の開繊部が、構成部材の少なくとも一部を共用して連接一体型に構成されていることを特徴とする請求項７に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項２６】
前記集合繊維の移動方向に沿って複数段配置された開繊部および／または集合繊維の移動方向に直交する方向に並置された複数の開繊部が、構成部材の少なくとも一部を共用して連接一体型に構成されていることを特徴とする請求項８に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項２７】
前記集合繊維の移動方向に沿って複数段配置された開繊部および／または集合繊維の移動方向に直交する方向に並置された複数の開繊部が、構成部材の少なくとも一部を共用して連接一体型に構成されていることを特徴とする請求項２１に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項２８】
前記集合繊維の移動方向に沿って複数段配置された開繊部および／または集合繊維の移動方向に直交する方向に並置された複数の開繊部が、構成部材の少なくとも一部を共用して連接一体型に構成されていることを特徴とする請求項２２に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項２９】
前記開繊部が、加熱された流体による流体流路であることを特徴とする請求項１に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項３０】
前記開繊部におけるガイド部材および／または支持部材が、加熱されていることを特徴とする請求項２に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項３１】
前記ガイド部材および／または支持部材が、ヒータを内蔵していることを特徴とする請求項３０に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項３２】
前記ガイド部材および／または支持部材が、パイプ状で、その中に加熱された流体を通すことを特徴とする請求項３０に記載の集合繊維の開繊装置。
【請求項３３】
前記ガイド部材および／または支持部材が、パイプ状で、集合繊維の進行方向と交差する方向にスリットを備え、このスリットから加熱された流体を噴出させることを特徴とする請求項３２に記載の集合繊維の開繊装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、多数の繊維フィラメントを集合した集合繊維を、集合繊維の移動方向と直交する方向に流体を流す開繊部を通って移動させることにより、集合繊維に流体移動力を作用させて、幅方向に拡げてシート状に開繊する集合繊維の開繊装置に関するものである。
【背景技術】  近年、合成樹脂などのマトリックスに強化材として、カーボン繊維やガラス繊維、あるいはアロマティック・ポリアミド繊維などを、フィラメント状または織物状で埋込んた繊維強化の複合材料が数多く開発され市販されている。
これらの繊維強化複合材料は、マトリックスと強化材の選択によって、強度、耐熱性、耐食性、電気特性、および重量などの諸点で目的に合致する優れた特性が得られることから、航空宇宙、陸上輸送、船舶、建築、土木、工業用部品、スポーツ用品などの幅広い分野に応用されている。
強化繊維の使用形態として、マトリックス中に強化フィラメントの織物を埋込む構造のものもあるが、マトリックスの必要な幅に多数本の強化フィラメントを平行状に配列したものがある。後者のような使用形態においては、マトリックスと強化フィラメントとの接触面積を可及的に大きくすることが有利であり、多数の強化フィラメントを接着剤（サイジング剤）で断面平面状や楕円形状に集合させた集合繊維から、個々の強化フィラメントを微小間隔で薄くシート状に広げた開繊シート状態でマトリックス中に埋め込むことによって、強化フィラメントの微小隙間にマトリックスが含浸されて、マトリックスと強化フィラメントの接触面積が最大となり、強化フィラメントによる繊維強化効果を最高度に発揮することができる。
このため、集合繊維の供給部（繰出ロール）から巻取部（巻取ロール）までの間の移動行路に対面するように、所要横断幅寸法の吸引風洞管を配設し、ここを所定のオーバーフィード状態で移動する集合繊維（例えば、マルチフィラメント）に対して連続的に吸引気流を通気させることにより、集合繊維を吸引気流方向に弓なりに撓ませて幅方向に開繊する集合繊維の通気式開繊装置が提案されている（日本特許第３０６４０１９号公報）。
この日本特許第３０６４０１９号公報に開示された集合繊維の通気式開繊装置は、非常に長いマルチフィラメントなどの集合繊維に対してダメージを与えることなく、平行、かつ、効率的に開繊加工することが可能である。
また、図１７に示すように、繰出ロールＡから繰出された集合繊維１を、駆動ロール２ａとフリー回転ロール２ｂとで構成されたフロントフィーダ２を介して通気開繊部３で開繊して開繊シート１ａとし、この開繊シート１ａを、バックフィーダ４を通して、巻取ロールＢで巻取る集合繊維の通気式開繊装置において、通気開繊部３の吸引風洞３ａ内を弓なりに撓みながら移動する集合繊維１に対して、そのレベルを繊維レベル検出部５によって検出することが行なわれている。
繊維レベル検出部５は、図示するように、集合繊維１を針金状の繊維レベル感知部５ａにより一括して押下げ、この繊維レベル感知部５ａを固定した取付部材５ｂのレベルをセンサ５ｃで検出して、検出信号をフロントフィーダ２の駆動ロール２ａを駆動する駆動モータにフィードバックすることによって、駆動ロール２ａの回転数を調整して、駆動ロール２ａとフリー回転ロール２ｂとによる集合繊維１の送り出し量を制御してそのオーバーフィード量を調整し、以って集合繊維１の撓み量を一定に制御するという方法が試されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】  ところで、多数の強化フィラメントを集合した集合繊維では、単一の通気開繊部３のみでは十分な開繊が行われ難いため、図１８に示すように、集合繊維の移動方向に沿って複数の通気開繊部３１，３２，３３を多段型に配置して、順次開繊を行うようにしている。そのような場合、各通気開繊部３１，３２，３３で円滑に開繊を行わせるために、図１８に示すように、各通気開繊部３１，３２，３３の前後に送りロール部２１，２２，２３および４を配置するとともに、各通気開繊部３１，３２，３３に前述の繊維レベル検出部５１，５２，５３を設けている。
本発明の主な目的とするところは、従来装置のように、開繊部における集合繊維の撓み量を繊維レベル検出部により検出し、その検出信号をフロントフィードの駆動ロールの駆動モータにフィードバックして撓み量を制御するという方法を用いることなく、集合繊維を連続して開繊できる開繊装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、開繊部内における単一または複数の小径の支持部材により、より均一、かつ高開繊度の開繊糸を安定して得ることができる、小型、軽量、かつ、安価な集合繊維の開繊装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的とするところは、繰出ロールの支持構造を簡易化して、その設置所要スペースを小さくすることにより、多錘型や多錘多連型の集合繊維の開繊装置を実現可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】  上記目的を達成するため、本発明の集合繊維の開繊装置における第１の特徴は、集合繊維を巻回した繰出ロールと、この繰出ロールから操出された集合繊維に対して集合繊維の移動方向と直交する方向に流体を流して開繊する開繊部と、開繊部で開繊された開繊シートを巻取る巻取ロールとを具備し、前記開繊部が、単一または集合繊維の移動方向に沿って所定間隔で配置された複数の支持部材を有することを特徴とする。
ここで、開繊部の流体を流す方向は、集合繊維の移動方向と直交する方向に流体を流すものであれば、上方から下方への吸引流体あるいは下方から上方への吹上流体のいずれでもよい。さらには、右方から左方、あるいは左方から右方といった方向についても同様である。
また、上記の開繊部における支持部材の本数を多くすれば間隔寸法が小さくなって、支持部材間での集合繊維の撓みも小さくなり、直径寸法を大きくすれば、支持部材の剛性が大きくなり、支持部材が撓むことがなく、間隔寸法も小さくなって、支持部材間での集合繊維の撓みも小さくなるが、支持部材の本数を多くしたり、直径寸法を大きくしたりすると、間隔寸法が小さくなるのに伴って、流体の流動面積が減少し過ぎることにより、流体による開繊効率が低下する傾向が出る場合もある。したがって、上記の支持部材の本数，直径寸法，間隔寸法は、集合繊維の種類や強化フィラメントの直径寸法，本数，サイジング剤の種類などに応じて適宜設定する。
また、上記の単一の支持部材または所定間隔で配置された複数の支持部材の配置は、直線状かつ水平状，傾斜状，円弧状など、集合繊維の種類や強化フィラメントの直径寸法，本数，サイジング剤の種類などに応じて適宜設定する。｛図４（Ａ）、図６（Ｂ）、図８参照。｝
本発明の集合繊維の開繊装置における第２の特徴は、前記開繊部が、その内部に流体流路を形成する枠体と、この枠体における集合繊維の移動方向の前端と後端に配置された大径のガイド部材と、これらガイド部材の間に配置された小径の単一または複数の支持部材とを備えていることを特徴とする。
本発明の集合繊維の開繊装置における第３の特徴は、前記開繊部におけるガイド部材および／または支持部材が、略円柱状で、かつ、固定または軸心回りに回転可能に構成されていることを特徴とする。
本発明の集合繊維の開繊装置における第４の特徴は、前記複数の支持部材が、流体の流動方向に対して平面状または略円弧状に配置されていることを特徴とする。
本発明の集合繊維の開繊装置における第５の特徴は、前記開繊部が、集合繊維の移動方向に沿って複数段配設されていることを特徴とする。
本発明の集合繊維の開繊装置における第６の特徴は、前記複数段の開繊部における集合繊維の移動通路の幅寸法が、上流側から下流側に、順次、段階的または連続的に大きく設定されていることを特徴とする。
本発明の集合繊維の開繊装置における第７の特徴は、前記繰出ロールが、その軸心を縦方向にして配置されていることを特徴とする。ここで、「縦方向」とは、幾何学的な垂直状の場合のみならず、垂直線に対して所望角度だけ傾斜させる場合をも含むことを意味する。
本発明の集合繊維の開繊装置における第８の特徴は、前記繰出ロールが、複数配置されていることを特徴とする。
本発明の集合繊維の開繊装置における第９の特徴は、前記開繊部が、集合繊維の移動方向と直交する方向に複数並置されていることを特徴とする。
本発明の集合繊維の開繊装置における第１０の特徴は、前記集合繊維の移動方向に沿って複数段配置された開繊部および／または集合繊維の移動方向に直交する方向に並置された複数の開繊部が、構成部材の少なくとも一部を共用して連設一体型に構成されていることを特徴とする。
本発明の集合繊維の開繊装置における第１１の特徴は、前記開繊部が、加熱された流体による流体流路であることを特徴とする。
本発明の集合繊維の開繊装置における第１２の特徴は、前記開繊部におけるガイド部材および／または支持部材が、加熱されていることを特徴とする。
本発明の第１３の特徴は、前記ガイド部材および／または支持部材が、ヒータを内蔵していることを特徴とする。
本発明の集合繊維の開繊装置における第１４の特徴は、前記ガイド部材および／または支持部材が、パイプ状で、その中に加熱された流体を通すことを特徴とする。
本発明の集合繊維の開繊装置における第１５の特徴は、前記ガイド部材および／または支持部材が、パイプ状で、集合繊維の進行方向と交差する方向にスリットを備え、このスリットから加熱された流体を噴出させることを特徴とする。
【発明の効果】  本発明の集合繊維の開繊装置における第１の特徴とする構成によれば、開繊部が、集合繊維の移動方向と直交する方向の単一または複数の支持部材を有するので、集合繊維および開繊シートが単一または小さい間隔で並べた複数の支持部材上を通過することによる開繊作用は、従来の風洞管での開繊作用を単一の支持部材の前後両側で、または複数の支持部材の各前後で細かい間隔で段階を追って連続的に行なわれていることになり、より確実な開繊作用と、開繊品質の向上につながっている。
しかも、開繊部を移動する集合繊維が、常に、これら単一または複数の支持部材の配置状態に応じた一定の姿勢に保たれて開繊される。したがって、移動中の集合繊維の繊維レベルを、従来のように通気吸引力と集合繊維に係る張力とのバランスによって円弧状に撓ませた集合繊維の高さレベルを常に繊維レベル検出部で検出して、フロントフィーダの駆動ロールの駆動モータにフィードバックし、フロントフィーダから送出される集合繊維のオーバーフィード量を制御する必要がないので、特に、多段型開繊装置において、各段の開繊部間の繊維レベル検出部およびフロントフィーダなどを省略することが可能になり、開繊装置を小型、軽量、かつ、安価にできる。
本発明の集合繊維の開繊装置における第２の特徴とする構成によれば、枠体における集合繊維の移動方向の前端と後端に大径のガイド部材を配置したので、集合繊維が開繊部へ安定して供給され、あるいは開繊部から安定して送出されると共に、これらガイド部材の間に小径の単一または複数の支持部材を配置したので、開繊部を移動する集合繊維は、これら単一または複数の支持部材の配置状態に応じた一定の姿勢を保持し、均質な開繊動作が行なわれ、開繊部で繊維レベルを検出する必要がなくなる。また、支持部材を小径にしたことにより、大きな流体流路面積が得られるため、開繊部において良好な開繊作用が得られる。
本発明の集合繊維の開繊装置における第３の特徴とする構成によれば、ガイド部材および／または支持部材が、略円柱状で、かつ、固定または軸心回りに回転可能に構成されているので、これらのガイド部材および／または支持部材上を集合繊維が移動する際に、流体の流動力とガイド部材および／または支持部材による摩擦力とによって円滑に開繊作用を行うことができる。ガイド部材および／または支持部材が固定されている場合は、ガイド部材および／または支持部材の支持構造が簡単になり、装置の底廉価が実現できる。また、ガイド部材および／または支持部材が軸心周りに回転可能に構成されている場合は、集合繊維の移動によってガイド部材および／または支持部材が軸心回りに回転して、集合繊維の移動および開繊動作が円滑になると共に、ガイド部材および／または支持部材における集合繊維との摩擦による摩耗を軽減でき、しかも、その摩耗位置をそれぞれの周面方向に分散させることができ、ガイド部材および／または支持部材を長寿命にできる。
本発明の集合繊維の開繊装置における第４の特徴とする構成によれば、複数の支持部材が流体の流動方向に対して平面状または略円弧状に配置されているので、支持部材上を移動する集合繊維が、支持部材の配置に応じて流体の流動方向に対して平面状または円弧状に撓んた一定の姿勢で移動しながら開繊されるため、効率の良い開繊が可能となる。円弧状に撓んだ状態で開繊される場合は、オーバーフィード状態の集合繊維のオーバーフィード分をその撓みによって吸収できると共に、複数の支持部材が水平状に配置された場合に比較して、集合繊維と流体との接触面積が増大して、開繊効率を向上することができる。
本発明の集合繊維の開繊装置における第５の特徴とする構成によれば、開繊部が集合繊維の移動方向に沿って複数段配置されているので、集合繊維が複数段の開繊部の上を、上流側から下流側に移動していくのに伴って、順次、集合繊維の開繊が進行していき、円滑に開繊することができる。この場合、各段の開繊部に繊維レベル検出部を必要としないのみならず、各段の開繊部の上流側に、フロントフィーダを必要としないので、構成が簡素化され、小型化、軽量化、低価格化が実現され、開繊装置の全長も短くできる。
本発明の集合繊維の開繊装置における第６の特徴とする構成によれば、複数段の開繊部における集合繊維の移動通路の幅寸法が、上流側から下流側に、順次、段階的または連続的に大きく設定されているので、集合繊維が上流側から下流側に移動して各段の開繊部を通過するごとに、開繊が進行してその幅寸法が増大するのに対応可能であり、円滑に開繊シートを得ることができる。
本発明の集合繊維の開繊装置における第７の特徴とする構成によれば、繰出ロールが、その軸心を縦方向にして配置されているので、繰出ロールの軸心を横方向にして配置した従来装置に比較して、開繊機構部の入口部分のガイドロールへの集合繊維の供給位置の振れがほとんどなく、しかも、集合繊維の振れ分がガイドロールの周面に沿って吸収されるため、繰出ロールを軸心方向にトラバースさせる必要がなく、繰出ロールの支持機構部の構成を簡易化できると共に、繰出ロールの設置所要スペースを小さくできる。
本発明の集合繊維の開繊装置における第８の特徴とする構成によれば、前記繰出ロールが、複数配置されているので、各繰出ロールから繰出された複数の集合繊維を開繊部で開繊させることができ、幅広状の開繊シートを得ることができる。しかも、複数の繰出ロールが、その軸心を縦方向にして配置されているので、複数の繰出ロールを互いに接近させて配置可能になり、従来実現が困難であった多錘型の開繊装置が実現できる。
本発明の集合繊維の開繊装置における第９の特徴とする構成によれば、開繊部が、集合繊維の移動方向と直交する方向に複数並置されているので、複数の繰出ロールから繰出された複数の集合繊維を、複数並置された開繊部の上を移動させて同時並行的に開繊することができ、従来実現が困難であった幅広状の開繊シートが得られる多錘連設型開繊装置が実現できる。
本発明の集合繊維の開繊装置における第１０の特徴とする構成によれば、集合繊維の移動方向に沿って複数段配置された開繊部および／または集合繊維の移動方向に直交する方向に並置された複数の開繊部が、流体流路，スペーサ部材，ガイド部材などの構成材料の少なくとも一部を共用して連設一体型に構成されているので、それぞれが独立した複数の開繊部を複数段縦列配置したり、並置したりする場合に比較して、幅広状の開繊シートが円滑に得られるのみならず、構成部材の部品点数を少なくできて材料費を節減でき、しかも、連設一体型の開繊部の長さ寸法および／または幅寸法を小さくすることができ、開繊装置を小型化、軽量化、かつ、安価にできる。
本発明の集合繊維の開繊装置における第１１の特徴とする構成によれば、加熱された流体による開繊部で、集合繊維に付着しているサイジング剤が加熱軟化されて、集合繊維を構成する強化繊維どうしの結合力が弱められて、集合繊維の開繊効率が向上する。
本発明の集合繊維の開繊装置における第１２の特徴とする構成によれば、開繊部における加熱されているガイド部材および／または支持部材によって、集合繊維が加熱されるので、集合繊維に付着しているサイジング剤が加熱軟化されて、集合繊維を構成する強化繊維どうしの結合力が弱められて、集合繊維の開繊効率が向上する。
本発明の集合繊維の開繊装置における第１３の特徴とする構成によれば、ヒータを内蔵しているガイド部材および／または支持部材によって集合繊維が加熱されるので、集合繊維に付着しているサイジング剤が加熱軟化されて、集合繊維を構成する強化繊維どうしの結合力が弱められて、集合繊維の開繊効率が向上する。
本発明の集合繊維の開繊装置における第１４の特徴とする構成によれば、加熱された流体を通したガイド部材および／または支持部材によって集合繊維が加熱されるので、集合繊維に付着しているサイジング剤が加熱軟化されて、集合繊維を構成する強化繊維どうしの結合力が弱められて、集合繊維の開繊効率が向上する。
本発明の集合繊維の開繊装置における第１５の特徴とする構成によれば、パイプ状のガイド部材および／または支持部材のスリットから噴出される加熱された流体によって集合繊維が加熱されるので、集合繊維に付着しているサイジング剤が加熱軟化されて、集合繊維を構成する強化繊維どうしの結合力が弱められるとともに、加熱された流体による開繊動作によって、集合繊維の開繊効率が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明の第１実施形態に係る一錘型集合繊維の通気式開繊装置における正面図である。
図２は図１の装置における集合繊維供給部の概略平面図である。
図３は図１の装置における多段通気開繊部の拡大平面図である。
図４（Ａ）は図３の多段通気開繊部における１段目の通気開繊部の正断画図である。
図４（Ｂ）は図３の多段通気開繊部における１段目の通気開繊部の側面図である。
図４（Ｃ）は図３の多段通気開繊部における２段目の通気開繊部の側面図である。
図４（Ｄ）は図３の多段通気開繊部における３段目の通気開繊部の側面図である。
図５（Ａ）は本発明の第２実施形態に係る多錘型集合繊維の通気式開繊装置における概略構成平面図である。
図５（Ｂ）は図５（Ａ）の装置の概略構成正面図である
図６（Ａ）は図５の多錘型集合繊維の通気式開繊装置における連設一体型通気開繊部の部分拡大平面図である。
図６（Ｂ）は図６（Ａ）の連設一体型通気開繊部の拡大正面図である。
図６（Ｃ）は図６（Ｂ）のさらに要部拡大正面図である。
図７は本発明の第３実施形態に係る上下多段型に構成された多錘型集合繊維の通気式開繊装置の概略構成正面図である。
図８は本発明の第４実施形態に係る通気開繊部の正断面図である。
図９は図８の通気開繊部を用いた本発明の第５実施形態に係る通気式開繊装置の概略構成正面図である。
図１０は図９の通気式開繊装置におけるフロントフィーダの概略構成正面図である。
図１１は図９の通気式開繊装置における繊維レベル検出部の概略拡大正面図である。
図１２（Ａ）は本発明の第６実施形態に係る多錘型集合繊維の開繊装置における概略平面図である。
図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）の多錘型集合繊維の開繊装置における概略正面図である。
図１３（Ａ）は図１２の多錘型集合繊維の通気式開繊装置における上流側の送りロール部の集合繊維非送り状態時の拡大側面図である。
図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）の送りロール部の拡大正面図である。
図１３（Ｃ）は図１３（Ａ）の送りロール部の集合繊維送り状態時の拡大正面図である。
図１４は本発明の第７実施形態に係る上下多段多錘型集合繊維の開繊装置の概略正面図である。
図１５（Ａ）は本発明の多錘型集合繊維の開繊装置における異なる実施形態の支持部材の支持構造を示す要部分解斜視図である。
図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）の多錘型集合繊維の開繊装置における支持部材の支持構造を示す縦断面図である。
図１６（Ａ）は加熱された気体によって形成した通気開繊部の実施形態の概略断面図である。
図１６（Ｂ）はガイド部材および／または支持部材をパイプ状に形成し、ヒータを内蔵させた実施形態の拡大断面図である。
図１６（Ｃ）はガイド部材および／または支持部材をパイプ状に形成し、空洞内部に加熱された流体を流す実施形態の拡大断面図である。
図１６（Ｄ）はガイド部材および／または支持部材をパイプ状に形成するとともに、開繊シートと交差するスリットを形成して、空洞内部に加熱された気体を流す実施形態の拡大断面図である。
図１７は従来の集合繊維の通気式開繊装置における概略正面図である。
図１８は従来の多段型集合繊維の通気式開繊装置における概略正面図である。
図１９（Ａ）は図１８の従来装置における問題点の一つについて説明する集合繊維供給部の概略正面図である。
図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）の集合繊維供給部の概略平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明に係る各種の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る一錘型の集合繊維の通気式開繊装置における正面図を示す。図１において、１０は集合繊維供給部（給糸部）で、図２の要部平面図に示すように、台１１上にカーボン繊維などの多数本の強化フィラメントを接着剤（サイジング剤）によって結着した集合繊維１２を巻付けた繰出ロール１３が、その軸心を垂直方向にして、軸心回りに回転自在に支持されている。１４は繰出ロール１３から繰り出された集合繊維１２の移動方向を平面視で略９０度変更するガイドロールで、その軸心が垂直状に固定または軸芯回りに回転自在に配置されている。１５はガイドロール１４から送られてきた集合繊維１２を、所定の高さ位置で後述する通気式開繊機構部２０に送込むガイドロールで、その軸心回りに固定または回転自在に配置されている。
なお、前記繰出ロール１３は、可調節型の張力付与手段１６を備えており、この張力付与手段１６によって、繰り出される集合繊維１２に張力を付与するとともに、集合繊維１２に付与される張力を、集合繊維１２を構成する強化フィラメントの材質、太さ、あるいはサイジング剤の種類などに応じて、最適な張力に調整することができる。
２０は通気式開繊機構部で、複数のガイドロール２１，２２と、複数の通気開繊部（図示例は、３台の通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃ）を集合繊維１２の移動方向に沿って縦列配置した多段通気開繊部２５と、多段通気開繊部２５によってシート状に開繊された開繊シート１２ａを巻取る巻取ロール部２８とを備えている。
多段開繊機構部２５は、図３および図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、３台の通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃを上流側から下流側に沿って多段に縦列配置して構成されており、各通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃにおける集合繊維１２の移動通路の幅寸法ｗ１，ｗ２，ｗ３は、図３および図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、集合繊維１２の移動方向の下流側になるほど大きく（ｗ１＜ｗ２＜ｗ３）設定されている。この幅寸法の点を除けば、後述するように、各通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃは略同様の構造である。
そのため、今、通気開繊部２５ａを代表として説明する。通気開繊部２５ａは、通気風洞、例えば、下方から吸引する吸引風洞を形成するための角筒状の風洞管２５０を有し、この風洞管２５０の両側板２５１，２５１間に跨って、かつ集合繊維１２の移動方向の前後に、集合繊維１２の移動方向に対して直交する方向で、かつ水平状態に配置された大径のガイド部材２５２，２５３と、これらのガイド部材２５２，２５３間に所定間隔で、平面状かつ、水平状態に配置された複数の小径の支持部材２５４とを備えている。
ガイド部材２５２，２５３および／または支持部材２５４は、風洞管２５０の側板２５１，２５１に対して固定してもよいし、その軸心回りに回転自在に構成してもよい。ガイド部材２５２，２５３および／または支持部材２５４を側板２５１，２５１に対して固定すると、それらの支持構造が簡単になり、コストダウンができる。また、ガイド部材２５２，２５３および支持部材２５４を回転自在に構成すると、集合繊維１２を構成する強化フィラメントの材質、太さ、あるいはサイジング剤の種類などによっては、集合繊維１２の移動動作および開繊作用が円滑になり、しかも集合繊維１２との摩擦による摩耗が軽減され、かつその摩耗位置が周面方向に常に変化して偏摩耗が生じないため望ましい場合がある。
各側板２５１，２５１の内側には、それぞれスペーサ部材２５５ａ，２５５ｂ，２５５ｃを介して、集合繊維１２の幅方向の移動を規制するガイド部材２５６，２５６が、前記集合繊維１２の上下方向位置を規制するガイド部材２５２，２５３よりも若干高くなるように、着脱自在に取り付けられている。ここで、前記ガイド部材２５６，２５６の高さ寸法を大きくするほど、通気開繊部の通気流が安定した層流となり、集合繊維１２の開繊動作が安定化できるが、ある程度以上大きくしても通気流の安定化による開繊動作の安定化効果の向上が得られなくなるし、却って装置の大型化および高額化を招来するので、ガイド部材２５６，２５６の高さ寸法は、集合繊維１２の強化フィラメントの材質，太さ，サイジング剤の種類などに応じて適宜設定すればよい。
前記の各通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃにおける両側板２５１，２５１と、スペーサ部材２５５ａ，２５５ｂ，２５５ｃと、ガイド部材２５６，２５６とは、ボルト２５７，２５７によって組立、分解可能に一体化されている。さらに、各通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃの両側板２５１，２５１における集合繊維の移動方向端部には、ガイド部材固定用のねじ孔２５８が設けられている。
集合繊維１２の移動方向に沿って配置された通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃにおける各スペーサ部材２５５ａ，２５５ｂ，２５５ｃの厚さ寸法ｔ１，ｔ２，ｔ３は、ｔ１＞ｔ２＞ｔ３に、すなわち、下流側になるほど小さく設定されており、それによってガイド部材２５６，２５６間に形成される集合繊維１２の移動通路の幅寸法ｗ１，ｗ２，ｗ３が、前述のように、ｗ１＜ｗ２＜ｗ３に、すなわち、下流側になるほど大きく設定されており、集合繊維１２の開繊が進行することに伴って、開繊シート１２ａの幅寸法が増大するのに対応可能になっている。なお、スペーサ部材２５５ａ，２５５ｂ，２５５ｃおよびガイド部材２５６，２５６を側板２５１，２５１に対してボルト２５７，２５７によって組立、分解可能に一体化したのは、厚さ寸法ｔ１，ｔ２，ｔ３が異なるスペーサ部材２５５ａ，２５５ｂ，２５５ｃを交換することによって、スペーサ部材を除く通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃの構成部材を共用化するためである。
次に、上記の一錘型集合繊維の通気式開繊装置における開繊動作について説明する。まず、繰出ロール１３から集合繊維１２を引き出し、ガイドロール１４でその移動方向を水平面内で略９０度変更して、ガイドロール１５によって所定高さ位置に保持して、通気式開繊機構部２０に送出する。
ガイドロール２１，２２を通った断面がテープ状、楕円形状などの集合繊維１２は、移動方向に送出され、通気開繊部２５で開繊されて、各強化フィラメントが横一列に並んだ開繊シート１２ａとなり、巻取ロール部２８によって巻取られる。
ここで、垂直状に配置された繰出ロール１３から集合繊維１２を繰り出すのに伴って、集合繊維１２の繰出高さ位置が上下するが、繰り出された集合繊維１２は、垂直状に配置されたガイドロール１４によって平面視で略９０度方向変換され、かつ、水平状に配置されたガイドロール１５によって上下から押圧されるので、ガイドロール１５の入口部分での集合繊維１２の上下の振れ量は小さく、しかもガイドロール１５は軸心を水平方向にして配置されているので、集合繊維１２はガイドロール１５の周面に沿ってガイドされ、図１９（Ａ）（Ｂ）に示すように、繰出ロールＡおよびガイドロール２の軸心を水平方向にして配置した従来装置に比較して、ガイドロール１５へ供給される集合繊維１２の供給位置の左右への振れは極めて小さい。そのため、通気式開繊機構部２０への集合繊維１２の供給位置が一定する。このため、従来装置のように、繰出ロールを軸心方向にトラバースする必要がなく、繰出ロール１３の設置所要スペースを小さくすることができる。
また、繰出ロール１３には、張力付与手段１６によって適度の負荷が掛かっているので、繰出ロール１３から繰り出される集合繊維１２には適度の張力が付与されている。この供給ロール１３側の張力付与手段１６による張力と、巻取ロール部２８による巻き取り張力とによって、集合繊維１２および開繊シート１２ａには、常に適度の張力が付与されている。
多段通気開繊部２５においては、各通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃが、ガイド部材２５２，２５３および平面状、かつ水平状に配置された複数の支持部材２５４を備えているため、下方に向かう吸引風洞の通気によって、集合繊維１２が平面状、かつ水平状の支持部材２５４に当接して平面状、かつ水平状に維持されるので、その姿勢が常に平面状、かつ水平状の一定状態に維持されるため、各通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃに、図１７に示す従来装置のように繊維レベル検出部５１，５２，５３を設ける必要はない。したがって、従来のように、その検出信号をフロントフィーダ２１，２２，２３の駆動ロールの駆動モータにフィードバックすることが不要になり、各通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃの上流側のフロントフィーダおよびその駆動モータを省略することができ、装置点数が著しく少なくなると共に、通気式開繊機構部２０の全長が小さくなり、通気式開繊装置全体の小型化、軽量化および低価格化が可能になる。
以上のように、集合繊維１２および開繊シート１２ａの繊維レベルは、各通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃのガイド部材２５２，２５３および複数の支持部材２５４によって平面状、かつ水平状に維持され、かつ、繰出ロール１３の張力付与手段１６および巻取ロール部２８の駆動モータの回転数を調整することによって、通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃによって円滑に開繊動作が行われる。また、巻取ロール部２８への開繊シート１２ａの巻取時の張力を一定に調整することによって、巻取られた開繊シート１２ａの波打ちがなくなり、高品質の開繊シート１２ａの巻取体が得られる。
以上説明した一錘多段型集合繊維の開繊装置によれば、各通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃ上を移動中の集合繊維１２または開繊シート１２ａが、複数の支持部材２５４上を通過することによる開繊作用が、従来の風洞管での開繊作用を細かい間隔で段階を追って連続的に行われていることによる、より確実な開繊と、開繊品質の向上につながっている。
また、各通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃ上を移動中の集合繊維１２または開繊シート１２ａが、複数の支持部材２５４によって水平状の姿勢に保持されるので、各通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃの上流側にフロントフィーダを設置し、各通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃを移動中の集合繊維１２または開繊シート１２ａの繊維レベルを検出して上流側のフロントフィーダの駆動モータにフィードバックする繊維レベル検出部や、その検出信号の処理制御部、さらにはフロントフィーダおよびその駆動モータが不要になり、構成が簡易化されて原価低減ができるのみならず、それらの設置場所も不要になるので、集合繊維の通気式開繊装置全体を小型化、軽量化、かつ、低価格化できる。このような効果は、多段通気開繊部２５の通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，…の設置段数が増大するほど顕著になる。
より幅広状の開繊シート１２ａが必要な場合は、繰出ロール１３を多数並置することが考えられるが、図１７ないし図１９に示す従来の通気式開繊装置のように、繰出ロールＡの軸心を水平状態にして配置した場合は、集合繊維１２の繰り出しに伴って、繰出ロールを繰出方向と直交する軸心方向にトラバースさせることが必要であるため、繰出ロール１台あたりの設置所要スペースが大きくなり、既述のように、事実上、繰出ロールを多数並置する多錘型集合繊維の通気式開繊装置は実現が困難であった。
（第２実施形態）
図５（Ａ）（Ｂ）は、多数の繰出ロールを用いて幅広状の開繊シートを作成可能にした多錘型集合繊維の通気式開繊装置を示す概略平面図および概略正面図である。図５（Ａ）（Ｂ）において、１０’は集合繊維供給部（給糸部）で、多数の繰出ロール１３，…を、それぞれの軸心を垂直状態にして行列状に配置して、繰出ロール１３，…の配設位置に応じて、各ガイドロール１４’を、１段目のガイドロール１４ａと、２段目のガイドロール１４ｂの複数個ずつ設けて、それぞれのガイドロール１４ａ，１４ｂによる集合繊維１２の方向変換角度を、繰出ロール１３，…の配置位置に応じて異ならせて、２段目のガイドロール１４ｂを出た各集合繊維１２が平行状態で水平移動するようにしている。また、ガイドロール１５’は、多数の集合繊維１２をガイドするため長尺に形成されている。
多段通気開繊部は、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、３段の通気開繊部２５ａ’，２５ｂ’，２５ｃ’を集合繊維１２の移動方向に対して縦列式に連設配置する共に、集合繊維１２の移動方向に対して直交する幅方向に多数並置連設した連設一体型通気開繊装置２５’に構成されている。この連設一体型通気開繊装置２５’は、３個分の吸引風洞を形成する風洞管２５０’の両側板２５１’，２５１’間に跨って、集合繊維１２の移動方向の前端および後端に配置された長尺の共通ガイド部材２５２’，２５３’と、これらの共通ガイド部材２５２’，２５３’間に所定間隔で配置された２本の補間用の共通ガイド部材２５９ａ，２５９ｂと、前記前端側の共通ガイド部材２５２’と補間用の共通ガイド部材２５９ａとの間、補間用の共通ガイド部材２５９ａと２５９ｂとの間、補間用の共通ガイド部材２５９ｂと後端側の共通ガイド部材２５３’との間に、それぞれ所定間隔で水平状に配置された長尺の複数の支持部材２５４ａ，２５４’，２５４’と、３段の通気開繊部２５ａ’，２５ｂ’，２５ｃ’に跨って、長尺の複数の共通ガイド部材２５６ａと、各段の通気開繊部２５ａ’，２５ｂ’，２５ｃ’の吸引風洞を区画する仕切部材２６０とを備えている。共通のガイド部材２５２’，２５３’、補間用の共通ガイド部材２５９ａ，２５９ｂおよび支持部材２５４ａ，２５４’，２５４’は、前述と同様の理由で、側板２５１’，２５１’に対して固定してもよいし、回転自在に構成してもよい。
ここで、補間用の共通ガイド部材２５９ａと２５９ｂとの間、および補間用の共通ガイド部材２５９ｂと共通ガイド部材２５３’との間に配置された支持部材２５４’，２５４’は、図３および図４と同様に小径のものであるが、共通ガイド部材２５２’と補間用の共通ガイド部材２５９ａとの間に配置された支持部材２５４ａは、支持部材２５４’よりも大径のものである。これは、１段目の通気開繊部２５ａ’および２段目の通気開繊部２５ｂ’では、支持部材２５４’を小径にして、風洞の通気面積を大きくすることによって、吸引風洞を通過する集合繊維１２および開繊シート１２ａの各強化フィラメント間を吸引気流が通過し易くして開繊効率を高めると共に、３段目の通気開繊部２５ｃ’ではかなり開繊が進行しているので、開繊効果よりも開繊シート１２ａを水平状態に保持することを重視しているためである。
また、３段目の通気開繊部２５ｃ’の支持部材２５４ａは、図６（Ｃ）に拡大して示すように、側板２５１’，２５１’の上端に形成した半円弧状の凹部２５１ａ，２５１ａに落とし込んである。支持部材２５４ａが側板２５１’，２５１’の上端よりも上方向に出ているため、その上を走行する開繊シート１２ａは、仕切板のない連続した風洞管上での開繊作用を受けることになり、隣接する開繊シート同士が隙間なく並び、連続した開繊シートに形成されていくことが可能となる。
また、集合繊維１２の移動方向に沿った各共通ガイド部材２５６ａは、１段目の通気開繊部２５ａ’，２段目の通気開繊部２５ｂ’，３段目の通気開繊部２５ｃ’に対応する部分の厚さ寸法ｔ１，ｔ２，ｔ３が、ｔ１＞ｔ２＝ｔ３に設定されており、したがって、集合繊維１２および開繊シート１２ａの移動通路となる各共通ガイド部材２５６ａ，２５６ａ間の幅寸法ｗ１，ｗ２，ｗ３が、ｗ１＜ｗ２＝ｗ３に設定されている。
上記の多錘型集合繊維の開繊装置においては、多数の繰出ロール１３，…から繰り出された集合繊維１２が、各ガイドロール１４’（１４ａ，１４ｂ）によって方向転換され、ガイドロール１５’を通って、連設一体型通気開繊部２５’の、１段目，２段目，３段目の通気開繊部２５ａ’，２５ｂ’，２５ｃ’で連続的に開繊され、巻取ロール部２８’の巻取ロール２８１’に巻取られる。
したがって、従来では実現が困難であった多錘型集合繊維の通気式開繊装置が実現できるのみならず、特に、連設一体型通気開繊部２５’は、１段目，２段目，３段目の通気開繊部２５ａ’，２５ｂ’，２５ｃ’を、図３に示すような個別の通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃを多段に縦列配置しないで、かつ、幅方向においても個別の通気開繊部を並置使用しないで、補間用の共通ガイド部材２５９ａ，２５９ｂや、共通ガイド部材２５６ａなどを共通使用して、連設一体型に構成したので、構成が簡易化されると共に、小型化，軽量化されて、縦列方向の連設数や幅方向の連設数に比較して、価格上昇を抑えている。
また、支持部材２５４’，２５４ａを水平状（面一状）に配置しても、小さい間隔で並べた複数の支持部材２５４’，２５４ａ上を集合繊維１２が通過することによる開繊作用が、従来の風洞管での開繊作用を細かい間隔で段階を追って連続的に行なわれていることによる、より確実な開繊と、開繊品質の向上につながっている。しかも、吸引通気方向に沿って円弧状に配置する場合に比較して、連設一体型通気開繊部２５’の高さ寸法を小さくすることができる。
（第３実施形態）
図７は、複数の多錘型集合繊維の通気式開繊装置を、上下方向に所定間隔で配置して、繰出ロール１３ａ，１３ｂ，…の交換時の設備停止をなくした多錘型集合繊維の通気式開繊装置における概略構成を示す。
すなわち、繰出ロール１３ａの集合繊維１２がなくなると、空になった繰出ロール１３ａを取り外して、新しい繰出ロール１３ａを取り付けなければならないので、この繰出ロール１３ａの交換時は、開繊装置を停止しなければならない。ところが、多錘型集合繊維の通気式開繊装置においては、繰出ロール１３ａの数が多いため、繰出ロール１３ａの交換に要する時間が長くなり、その間の装置停止時間が長くなる。このため、図７の多錘型集合繊維の通気式開繊装置は、複数の集合繊維供給部（給糸部）１０’ａ，…，１０’ｎと、複数の通気式開繊機構部２０’ａ，…，２０’ｎと、複数の巻取ロール部２８’ａ，…２８’ｎとを上下方向に所定間隔で多段に配置している。
したがって、上段の集合繊維供給部（給糸部）１０’ａおよび通気式開繊機構部２０’ａによって集合繊維１２の開繊中に、その下段の集合繊維供給部（給糸部）１０’ｂ，…，１０’ｎおよび通気式開繊機構部２０’ｂ，…，２０’ｎに集合繊維１２をセットし、上段の集合繊維供給部（給糸部）１０’ａおよび通気式開繊機構部２０’ａによる開繊が終了すると、直ちに、その下段の集合繊維供給部（給糸部）１０’ｂおよび通気式開繊機構部２０’ｂで集合繊維１２の開繊を開始する。また、この下段の集合繊維供給部（給糸部）１０’ｂおよび通気式開繊機構部２０’ｂで集合繊維１２の開繊中に、上段の集合繊維供給部（給糸部）１０’ａおよび通気式開繊機構部分２０’ａに集合繊維１２をセットする。以下、このようにして、連続的に集合繊維１２の開繊を行うことができる。
上下の設置段数に余裕がある場合は、同時に複数台の集合繊維供給部（給糸部）１０’および通気式開繊機構部２０’で集合繊維１２の開繊を行うこともできる。また、上段、下段の２段を組み合わせてそれぞれ交互に一錘おきに開繊させ、巻取ロールのところで、一錘おきに開繊された開繊強化フィラメントを隙間なく巻き取り、連続した開繊シートにするといったことも可能である。
また、上記の図７の実施形態では、集合繊維１２および開繊シート１２ａを、図の左端から水平方向に移動させて、右端の巻取ロール部２８で巻き取る場合について説明したが、少なくとも通気開繊部２５’ａ，２５’ｂを、集合繊維１２の移動方向が一方では上方から下方へ、他方では下方から上方になるように縦方向に並べて配置し、上下の通気開繊部２５’ａ，２５’ｂから送り出される開繊シート１２ａ，１２ｂの移動方向を方向変換ロールで９０°変換して水平方向に移動するようにし、両開繊シート１２ａ，１２ｂを並置させて１枚の幅広状の開繊シートに仕上げることもできる。あるいは、一方の開繊シート１２ａの各強化フィラメントを奇数位置に、他方の開繊シート１２ｂの各強化フィラメントを偶数位置になるように、交互に配置して幅広状の開繊シートに仕上げることもできる。
（第４実施形態）
なお、上記実施形態は、通気開繊部２５、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ、２５’ａ，２５’ｂ，２５’ｃにおける複数の支持部材２５４，２５４’，２５４ａが、集合繊維１２および開繊シート１２ａの移動方向に沿って平面状、かつ水平状に配置された場合について説明したが、図８に示すように、複数の支持部材２５４を通気方向に対して凸状の円弧状に配置してもよい。このような支持部材が円弧状に配置された通気開繊部においても、図１に示すように、単一の集合繊維１２の開繊装置としたり、図３に示すように、多段型通気開繊装置としたり、図５に示すように、多段多連型通気開繊装置としたり、図７に示すように、上下多段型の多錘型集合繊維の開繊装置に構成することができる。このような場合も、供給ロール１３の張力付与手段１６による張力および巻取ロール部２８の巻取張力を適宜設定することにより、集合繊維１２および開繊シート１２ａを、円弧状に配置された複数の支持部材に沿って円弧状に変形させることが可能で、複数の支持部材を水平状に配置する場合と同様に、繊維レベル検出部、上流側の送りロール部、下流側の送りロール部を省略することができる。
（第５実施形態）
なお、上記の図８に示したように、複数の支持部材２５４を円弧状に配置する場合は、必要に応じて、図９に示すように、ガイドロール２１，２２の下流側に、上流側の送りロール部２３を配置したり、この送りロール部２３の下流側，すなわち、通気開繊部２５の上流側に繊維レベル検出部２４を配置したり、通気開繊部２５の下流側に下流側の送りロール部２６および繊維レベル検出部２７を配置したりすることができる。
前記上流側の送りロール部２３と下流側の送りロール部２７とは同一構成を有するので、上流側の送りロール部２３について代表して説明すると、図１０に示すように、駆動モータによって駆動される駆動ロール２３１と、この駆動ロール２３１と協働して集合繊維１２を送り出すフリー回転ロール２３２，２３３と、前記駆動ロール２３１とフリー回転ロール２３２，２３３間に所定方向から集合繊維１２を供給するガイドロール２３４と、前記駆動ロール２３１とフリー回転ロール２３２，２３３間から所定方向に集合繊維１２を送り出すガイドロール２３５と、前記フリー回転ロール２３２，２３３を回転自在に取り付けた保持部材２３６と、この保持部材２３６を昇降させるアクチュエータの一例であるエアシリンダ２３７とを備え、エアシリンダ２３７のピストンロッド２３８により前記保持部材２３６を昇降させることによって、駆動ロール２３１に対するフリー回転ロール２３２，２３３に所定の荷重を掛けて、集合繊維１２を送るように構成されている。
繊維レベル検出部２４，２７は同一構成を有するので、代表して繊維レベル検出部２４について説明すると、図１１に示すように、集合繊維１２の移動方向の前後位置に所定間隔で一対の固定または回転自在のガイドロール２４１，２４２を備え、これらのガイドロール２４１，２４２上を集合繊維１２が移動するようにし、そして、送りロール部２３によってオーバーフィード状態で送られてきた集合繊維１２を、これらのガイドロール２４１，２４２間で通気によって円弧状に撓ませ、その撓んた集合繊維１２の繊維レベルを検出する光電式または変位センサ２４３が設けられている。
上記図９に示す単一の集合繊維の開繊装置においても、図１に示す単一の集合繊維の開繊装置と基本的には同様の開繊動作を行うが、上流側の送りロール部２３，繊維レベル検出部２４，下流側の送りロール部２６および繊維レベル検出部２７を設けたことによる、動作上の相違点について説明する。上流側の送りロール部２３の送り量は、下流側の送りロール部部２６の送り量よりも若干大きく設定されており、所謂、オーバーフィード状態になっている。このため、繊維レベル検出部２４および多段開繊装置部２５において、集合繊維１２がオーバーフィード分だけ、撓み可能になっている。なお、繊維レベル検出部２４，２７における撓み状態は、吸引機構または軽量の重り等の作用により安定化される。
繊維レベル検出部２４で検出された繊維レベルは、図１０の送りロール部２３の駆動ローラ２３１の駆動モータに送られて、駆動モータをオン・オフすることによって、集合繊維１２の送り量を適宜調整して、オーバーフィード量を適正値に調整する。
繊維レベル検出部２７で検出された開繊シート１２ａの繊維レベルは、巻取ロール部２８の駆動モータに送られて、駆動モータの回転数を調整することによって、巻取ロール部２８への開繊シート１２ａの巻取時の張力を一定に調整する。それによって、巻き取られた開繊シート１２ａの波打ちがなくなり、高品質の開繊シート１２ａの巻取体が得られる。
（第６実施形態）
図１２に示すように、多錘型集合繊維の開繊装置においても、上流側の送りロール部２３’，繊維レベル検出部２４’および下流側の送りロール部２６’を設けてもよい。
上流側の送りロール部２３’は、図１３（Ａ）に示すように、長尺の共通の駆動ロール２３１’と、各集合繊維１２に対応した多数の個別のフリー回転ロール２３２と、これら個別のフリー回転ロール２３２に対応した多数の個別のエアシリンダ２３７とを備えている。そして、集合繊維１２のオーバーフィード量が大きいときは、図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、個別のエアシリンダ２３７によって個別のフリー回転ロール２３２を引上げて、集合繊維１２の送出を一時停止し、オーバーフィード量が適正値になると、図１３（Ｃ）に示すように、個別のエアシリンダ２３７によって個別のフリー回転ロール２３２を押下げて、駆動ロール２３１’と協働して、それぞれの集合繊維１２を独立して送り出させるようにしている。
（第７実施形態）
図１４に示すように、上下多段型の多錘型集合繊維の開繊装置においても、ガイドロール１５に代えて、あるいは、ガイドロール１５とともに、上流側の送りロール部２３’ａおよび繊維レベル検出部２４’ａを設けてもよい。
図１５（Ａ）（Ｂ）は、本発明に係る多錘型の集合繊維の開繊装置における支持部材の支持構造の他の実施形態を示すものである。すなわち、図３、図４、図６における通気開繊部２５，２５’では、複数の支持部材２５４，２５４’の支持構造として、側板２５１，スペーサ部材２５５，ガイド部材２５６に貫通孔を設けて、この貫通孔に支持部材２５４，２５４’を挿通して支持する場合について説明したが、小径の多数の支持部材２５４，２５４’を小径の多数の貫通孔に相通する作業は、それほど容易ではない。
そこで、図１５（Ａ）（Ｂ）の実施形態の通気開繊部２５″では、側板２５１にその上端から所定深さの複数のスリット２５１ｂを形成し、このスリット２５１ｂに支持部材２５４を落とし込みによって支持している。このようなスリット２５１ｂに支持部材２５４を落とし込む支持構造では、貫通孔に支持部材２５４を挿通させる場合に比較して、側板２５１への支持部材２５４の組立作業が格段に容易、かつ、短時間で行える利点がある。
なお、このように、スリット２５１ｂに支持部材２５４を落とし込みによって支持する構造では、必要に応じて図示するように、側板２５１の上面両端部に雌ねじ部２５１ｃを形成するとともに、平板部２６０ａと、その両側から立ち下がる立下部２６０ｂと、前記平板部２６０ａの雌ねじ部２５１ｃに対応する位置に孔２６０ｃとを有する、断面形状が略Ｕ字状のキャップ２６０を側板２５１に被せて、ねじ２６１により固定するようにすると、支持部材２５４がスリット２５１ｂ内で浮き上がったり、スリット２５１ｂから脱落したりすることを防止できる。
図１５（Ａ）（Ｂ）の実施形態では、側板２５１のみを示しているが、前述のように、側板２５１とともにスペーサ部材２５５やガイド部材２５６を用いる場合には、これらのスペーサ部材２５５やガイド部材２５６にも、側板２５１と同一のピッチで、かつ、同一の深さにスリットを形成して、これらのスリットに支持部材２５４を落とし込めばよい。また、必要に応じてこれらの側板２５１，スペーサ部材２５５およびガイド部材２５６に跨って、前記同様のキャップ２６０を被せて、ねじで固定すればよい。
なお、上記実施形態では、側板２５１に深いスリット２５１ｂを形成して、支持部材２５４を側板２５１の上端よりも低い位置に支持する場合について説明したが、側板２５１に浅いスリットを形成して、支持部材２５４の上部を側板２５１の上端と同等高さ位置に支持するようにしてもよい。このような場合は、キャップ２６０は、平板状のものでよい。
なお、上記の実施形態は、図４，図６に示す場合と同様に、支持部材２５４を、平面状で、かつ、水平状に配置する場合について説明したが、図８に示す場合と同様に、支持部材２５４を円弧状に配置する場合は、各スリットの深さを円弧状に異ならせればよい。
なお、上記実施形態においては、通気開繊部２５に風洞に通気する気流の温度については、特に述べていないが、単一または多段式の通気開繊部を有する集合繊維の通気式開繊装置において、各強化フィラメントを結着する接着剤（サイジング剤）の種類によっては、図１６（Ａ）に示すように、通気開繊部に熱風２７０による熱風吸引風洞を形成して、接着剤（サイジング剤）による接着力を弱めて、開繊動作を促進させるようにしてもよい。
また、図示は省略するが、多段式の通気開繊部を有する集合繊維の通気式開繊装置において、各強化フィラメントを結着する接着剤（サイジング剤）の種類によっては、各段の通気開繊部間に熱風を通す熱風吸引風洞を介在させて、接着剤（サイジング剤）による結着力を弱めて、開繊動作を促進させるようにしてもよい。
なお、上記実施形態においては、ガイド部材および支持部材が、無空のものとして説明したが、図１６（Ｂ）に示すように、ガイド部材２５２，２５３および／または支持部材２５４をパイプ状に構成して、このパイプ状のガイド部材２５２，２５３および／または支持部材２５４の空洞２７１の内部に、カートリッジヒータ２７２を内蔵させて、ガイド部材２５２，２５３および／または支持部材２５４を加熱するようにしてもよい。そのようにすると、カートリッジヒータ２７２によって加熱されているガイド部材２５２，２５３および／または支持部材２５４によって、集合繊維および／または開繊シートが適宜加熱され、集合繊維のサイジング剤が加熱軟化されることによって、その結着力が弱められるため、より円滑な開繊動作が得られる。
また、図１６（Ｃ）に示すように、ガイド部材２５２，２５３および／または支持部材２５４をパイプ状に構成して、このパイプ状の２５２，２５３および／または支持部材２５４の空洞２７１の内部に、熱風，蒸気，温水などの加熱された流体２７３を流すようにしてもよい。そのようにすると、パイプ内を流れる加熱された流体２７３によって加熱されているガイド部材２５２，２５３および／または支持部材２５４により、集合繊維および／または開繊シートが適宜加熱され、集合繊維のサイジング剤が加熱軟化されることによって、その結着力が弱められるため、より円滑な開繊動作が得られる。
また、多錘型集合繊維の開繊装置においては、図１６（Ｄ）に示すように、通気開繊部の最終段部のガイド部材２５２，２５３および／または支持部材２５４をパイプ状に構成するとともに、このパイプ状のガイド部材２５２，２５３および／または支持部材２５４の一部に開繊シートの移動方向と交差するスリット２７４を形成して、ガイド部材２５２，２５３および／または支持部材２５４の空洞２７１の内部に、熱風２７５を流して、スリット２７４から開繊シート１２ａに向かって熱風を噴出するようにすると、開繊シート１２ａを構成する強化フィラメントどうしがより均一な間隔で開繊され、かつ、その均一な間隔が冷却したサイジング剤によって維持されるようになる。
以上、本発明の複数の実施形態例を説明してきたが、本発明は、これらの実施形態例にのみ制約されるものではなく、本発明の精神および請求の範囲に記載内の構成をもつ実施形態も本発明の範囲内に含まれることを意図している。例えば、各実施形態において、スペーサ部材２５５やガイド部材２５６ａの厚さ寸法ｔを、段階的に変化させる場合について説明したが、集合繊維１２または開繊シート１２ａの移動方向に沿って連続的に変化するようにして、集合繊維１２または開繊シート１２ａの移動通路の幅寸法ｗを下流側に向かって連続的に増大させるようにしてもよい。
あるいは、集合繊維１２の種類によっては、枠体２５０，２５０’の側板２５１，２５１’の間隔寸法が、集合繊維１２または開繊シート１２ａの移動方向に沿って連続的に増大するように、末広がり状に配置して、集合繊維１２または開繊シート１２ａの移動通路の幅寸法ｗを下流側に向かって連続的に増大させるようにしてもよい。
さらに、図４に示す実施形態では、個別の通気開繊部２５ａ，２５ｂ，２５ｃにおいて複数の支持部材２５４を平面状、かつ水平状に配置し、図６および図７に示す実施形態では、多段連接型の通気開繊部２５’および２５’ａにおいて複数の支持部材２５４ａ，２５４’を平面状、かつ水平状に配置する場合について説明したが、個別または多段型の通気開繊部において、集合繊維１２の移動方向に沿って、平面状、かつ、斜めに上昇または斜めに下降する傾斜状に配置してもよい。
また、上記実施形態では、通気風洞はすべて吸引通気によって形成する場合について説明したが、吹上通気によって形成してもよい。
さらに、上記実施形態では、ガイド部材２５２，２５３，２５２’，２５３’、補間用の共通ガイド部材２５９ａ，２５９ｂおよび支持部材２５４，２５４ａ，２５４’を、すべて直円柱状の、すなわち、その長さ方向のどの位置でも直径寸法が一定の部材で構成する場合について説明したが、例えば、長さ方向の両端部が大径で、中央部に近付くにしたがって漸次小径になる、所謂、鼓状のガイド部材や支持部材を用いてもよい。このようなガイド部材や支持部材を用いると、直円柱状のガイド部材や支持部材に比較して、１本の集合繊維１２の中心軸線から開繊シート１２ａの両端に位置する強化フィラメントまでの距離の差が減少して、開繊シート１２ａの両端の強化フィラメントに大きな引張力が作用して延びが大きくなる現象を軽減することができる。
また、上記実施形態では、いずれも支持部材が複数の場合について説明したが、支持部材は少なくとも１本以上であればよく、単一の支持部材を用いることもできる。この場合は、複数の支持部材を用いる場合に比較すると、集合繊維１２および開繊シート１２ａの開繊効果が低下し、姿勢が安定し難い傾向はあるが、従来の支持部材が全く存在しない通気開繊部に比較すると、支持部材の前後で開繊動作が行われる結果、格段に円滑な開繊動作が得られるとともに、集合繊維および／または開繊シートが支持部材によって支持される結果、集合繊維および／または開繊シートの姿勢が安定する。また、繰出ロールの張力付与手段および巻取ロールにより集合繊維１２および開繊シート１２ａに付与される張力により、単一の支持部材による支持であっても、集合繊維１２および開繊シート１２ａの姿勢がさらに安定する。
さらに、上記実施形態では、各繰出しロール１３ごとに張力付与手段１６を設ける場合について説明したが、各繰出しロール１３を逆回転させることにより、常に集合繊維１２に張力を付与することもできる。例えば、各繰出しロール１３の軸にプーリを設け、これらのプーリをベルトなどの動力伝達手段を介して、単一の駆動モータなどによって集合繊維１２の繰り出し方向とは逆方向に低張力状態で回転させることにより、多数の集合繊維１２に常に一括して所定の張力を付与するようにしてもよい。集合繊維１２に常に張力が掛かっているということは、開繊加工が一次停止した時でも、集合繊維１２が弛むことがなく、常にピンと張った状態を維持することができ、開繊加工の再開においても、集合繊維１２の初期設定をほとんど省くことができる。また、このように単一の駆動モータなどによって、多数の集合繊維１２に一括して所定の張力を付与するようにすると、コストダウンを図ることができる。
本発明の集合繊維の通気式開繊装置は、集合繊維を巻回した繰出ロールと、この繰出ロールから操出された集合繊維に対して集合繊維の移動方向と直交する方向に通気させて開繊する通気開繊部と、通気開繊部で開繊された開繊シートを巻取る巻取ロールとを具備し、前記通気開繊部が、単一または集合繊維の移動方向に沿って所定間隔で配置された複数の支持部材を有することを特徴とするものであるから、集合繊維および開繊シートが単一の支持部材または小さい間隔で並べた複数の支持部材上を通過することによる開繊作用は、従来の風洞管での開繊作用を少なくとも支持部材の前後の２回または細かい間隔で段階を追って連続的に行っていることになり、より確実な開繊と、開繊品質の向上につながっている。
しかも、集合繊維または開繊シートが、通気開繊部の支持部材の配置に沿って常に一定の姿勢になるため、通気開繊部の上流側にフロントフィーダを設けると共に、通気開繊部に繊維レベル検出部を設けて、繊維レベル検出部で検出した繊維レベルをフロントフィーダの駆動ロールの駆動モータにフィードバックして、オーバーフィード状態を調整する必要がなくなる。したがって、繊維レベル検出部、フロントフィーダやその駆動モータなどの構成部材点数が減少して部材費が低減できるのみならず、それらの設置スペースが不要になるので、構成が簡易化され、小型化、軽量化、かつ、低価格化が実現できる。
上記の効果は、集合繊維の移動方向に沿って、複数の通気開繊部を多段に配置する場合、その段数が増大するほど顕著になる。しかも、複数の通気開繊部における開繊シートの通路の幅寸法を、開繊シートの移動方向の下流側になるほど段階的または連続的に増大させることによって、集合繊維および開繊シートが、通気開繊部を通って開繊されるのに伴い、その幅寸法を増大するのに順次対応していくため、円滑な連続開繊を実現することができる。
また、本発明は、集合繊維の繰出ロールを、その軸線を縦方向にして配置したので、繰出ロールから繰り出される集合繊維の繰り出し位置が上下に変化しても、通気式開繊機構部への供給位置の振れが小さく、かつ、ガイドロールの周面に沿って供給されてその振れが吸収されるので、繰出ロールから繰出される集合繊維の繰り出し位置が上下に変化しても、繰出ロールをその軸心を水平方向にして配置した従来の通気式開繊装置のように、繰出ロールをその軸心方向にトラバースする必要がなく、繰出ロールの設置所要スペースが小さくて済むので、従来実現が困難であった、多錘型集合繊維の通気式開繊装置における複数の集合繊維繰出を実現することができる。
また、上記実施形態は、いずれも簡便な通気式の開繊装置について説明したが、本発明の開繊装置は、水や油などの流体による開繊装置として使用することもできる。
【産業上の利用の可能性】
本発明に係る集合繊維の開繊装置は、多数の強化フィラメントを集合した集合繊維を、容易、かつ確実に開繊して開繊シートを製造することができ、このようにして製造された開繊シートは、マトリックス中に埋設し繊維強化複合材料として、航空宇宙、陸上輸送、船舶、建築、土木、工業用部品、スポーツ用品などの幅広い分野において利用できる。
【図１】
2004015184.tif 000003
【図２】
2004015184.tif 000004
【図３】
2004015184.tif 000005
2004015184.tif 000006
2004015184.tif 000007
2004015184.tif 000008
【図７】
2004015184.tif 000009
【図８】
2004015184.tif 000010
【図９】
2004015184.tif 000011
【図１０】
2004015184.tif 000012
【図１１】
2004015184.tif 000013
2004015184.tif 000014
2004015184.tif 000015
【図１４】
2004015184.tif 000016
2004015184.tif 000017
2004015184.tif 000018
【図１７】
2004015184.tif 000019
【図１８】
2004015184.tif 000020
2004015184.tif 000021
【国際調査報告】
2004015184.tif 000022
2004015184.tif 000023
2004015184.tif 000024
2004015184.tif 000025