(57)【要約】【課題】開繊繊維束の並行状態ないし均一開繊状態を新たな目止め処理により確実に保持する。【解決手段】開繊手段によって開繊されてテープ状に引き揃えられた開繊繊維束Ｆに、目止め用の蛇行状の第１の熱融着糸Ｍ１を配置する。第１の熱融着糸Ｍ１を有する開繊繊維束Ｆを厚み方向から加圧・加熱し、第１の熱融着糸を開繊繊維束Ｆに熱融着する。また、必要に応じ目止め用の第２の熱融着糸Ｍ２の複数本を互いに所定間隔を空けて引き揃え方向に配置する。そして第１の熱融着糸Ｍ１と第２の熱融着糸Ｍ２を互いの交差点で熱融着する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の長繊維からなる繊維束が長手方向に搬送されながら開繊手段によって開繊されてテープ状に引き揃えられた開繊繊維束に対して、
前記開繊繊維束の幅方向に移動しながら目止め用の第１の熱融着糸を蛇行状に供給する第１の糸供給手段と、
前記第１の熱融着糸を有する前記開繊繊維束を厚み方向から加圧・加熱する加圧加熱手段とを有し、
前記加圧加熱手段によって、前記第１の熱融着糸を前記開繊繊維束に熱融着するようにしたことを特徴とする開繊繊維束の目止め処理装置。
【請求項２】
前記開繊繊維束の搬送方向に沿って目止め用の第２の熱融着糸の複数本を前記開繊繊維束の幅方向に所定間隔を空けて供給する第２の糸供給手段を有し、
前記第２の熱融着糸と前記第１の熱融着糸を前記加圧加熱手段によって互いの交差点で熱融着することを特徴とする請求項１に記載の開繊繊維束の目止め処理装置。
【請求項３】
前記加圧加熱手段が、前記開繊繊維束を厚み方向から挟む加圧ローラと加熱ローラとを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の開繊繊維束の目止め処理装置。
【請求項４】
前記第１の糸供給手段が、前記開繊繊維束の幅方向に往復移動可能な可動糸ガイドを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の開繊繊維束の目止め処理装置
【請求項５】
前記第２の糸供給手段が、前記開繊繊維束の幅方向に等間隔に配設された複数の固定糸ガイドを有することを特徴とする請求項２又は３に記載の開繊繊維束の目止め処理装置。
【請求項６】
前記可動糸ガイドの先端部が、前記加圧ローラと前記加熱ローラの間のニップ部の直近上流側に延びていることを特徴とする請求項４に記載の開繊繊維束の目止め処理装置。
【請求項７】
多数の長繊維からなる繊維束が長手方向に搬送されながら開繊手段によって開繊されてテープ状に引き揃えられた開繊繊維束に対して、
前記開繊繊維束の搬送方向と直交する幅方向に蛇行する目止め用の第１の熱融着糸を供給する工程、及び
前記第１の熱融着糸を有する前記開繊繊維束を厚み方向から加圧・加熱し、前記第１の熱融着糸を前記開繊繊維束に熱融着する工程とを有することを特徴とする開繊繊維束の目止め処理方法。
【請求項８】
前記開繊繊維束の搬送方向に沿って目止め用の第２の熱融着糸を複数本所定間隔で供給する工程を有し、
前記第１の熱融着糸と前記第２の熱融着糸を有する前記開繊繊維束を厚み方向から加圧・加熱し、前記第１の熱融着糸と前記第２の熱融着糸とを互いの交差点で熱融着する工程とを有することを特徴とする請求項７に記載の開繊繊維束の目止め処理方法。
【請求項９】
多数の長繊維からなる繊維束がテープ状に引き揃えられた開繊繊維束に、第１の熱融着糸を前記開繊繊維束の幅方向に蛇行して配置すると共に、当該第１の熱融着糸を前記開繊繊維束に熱融着することで目止め処理をしたことを特徴とする開繊繊維束。
【請求項１０】
複数本の第２の熱融着糸を互いに所定間隔を空けて前記引き揃え方向に配置し、当該第２の熱融着糸と前記第１の熱融着糸とを熱融着することで目止め処理をしたことを特徴とする請求項９に記載の開繊繊維束。
【請求項１１】
前記開繊繊維束が熱可塑性樹脂でコーティング処理されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の開繊繊維束。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開繊繊維束の目止め処理装置、目止め処理方法及び当該装置又は方法により目止め処理された開繊繊維束に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などの強化繊維を使用した繊維強化複合材として、ＦＲＰやＦＲＴＰが知られている。ＦＲＰは前記強化繊維にエポキシ樹脂やウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂をマトリックスとして含浸させたものであり、ＦＲＴＰはポリアミド樹脂やポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂をマトリックスとして含浸させたものである。
【０００３】
この繊維強化複合材の成形体を形成する方法として、強化繊維を長繊維として使用する場合には、プリプレグシートと呼ばれる、強化繊維束の繊維間にマトリクス樹脂を含浸させてなる中間材料を用いる方法が採用されている。
【０００４】
プリプレグシートは均一で薄いものほど軽量高強度な薄肉積層成形体を得るのに有利である。このような均一で薄いプリプレグシートを作るには、強化繊維束を均一に薄く開繊する必要がある。そのため、通常、フィラメント数の多い強化繊維束を開繊してシート状又はテープ状の薄い開繊繊維束を作り、この薄い開繊繊維束を使用して均一で薄いプリプレグシートを製造する。
【０００５】
強化繊維束を開繊、拡幅する方法として、従来、一方向に互いに並行するように引き揃えた複数本の強化繊維束を、多段に配置した複数本の振動バーや振動ローラに順次接触させる方法が知られている。また、複数本の強化繊維束のフィラメントを、その流送方向に対して直交方向に流れる吸引気流で幅方向に解き分ける方法も提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００６】
しかし開繊繊維束は並行状態が乱れやすい。繊維が乱れるとプリプレグの品質を低下させることは勿論のこと、プリプレグの製造工程で開繊繊維束をリールに巻き取ったりリールから繰り出したりする際に乱れた繊維がリールに絡まる。そうするとリールの回転軸に繊維が絡まってリールがロックしてしまう。このような繊維の並行状態の乱れを防止するために、例えば特許文献１〜３に記載のように、熱融着糸を繊維束に混入し、加熱ローラと加圧ローラによって当該熱融着糸を溶融させて繊維の目止めをすることが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００８／０２０６２８号公報
【特許文献２】特開２００３−２２１７７１号公報
【特許文献３】特開２００６−２２４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、炭素繊維の表面は樹脂との親和性がよくないため、熱融着糸の樹脂が溶けても繊維相互の固着力が非常に弱い。このため、せっかく均一に開繊しても開繊繊維束の並行状態が乱れて毛羽が出やすい。
【０００９】
そこで本発明の目的は、開繊繊維束の並行状態ないし均一開繊状態を新たな目止め処理により確実に保持し、開繊繊維束をリールに巻き取ったりリールから繰り出したりする際に繊維の毛羽がリールに絡まるのを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、多数の長繊維からなる繊維束が長手方向に搬送されながら開繊手段によって開繊されてテープ状に引き揃えられた開繊繊維束に対して、前記開繊繊維束の幅方向に移動しながら目止め用の第１の熱融着糸を蛇行状に供給する第１の糸供給手段と、前記第１の熱融着糸を有する前記開繊繊維束を厚み方向から加圧・加熱する加圧加熱手段とを有し、前記加圧加熱手段によって、前記第１の熱融着糸を前記開繊繊維束に熱融着するようにしたことを特徴とする開繊繊維束の目止め処理装置である。
【００１１】
また、本発明の目止め処理方法は、多数の長繊維からなる繊維束が長手方向に搬送されながら開繊手段によって開繊されてテープ状に引き揃えられた開繊繊維束に対して、前記開繊繊維束の搬送方向と直交する幅方向に蛇行する目止め用の第１の熱融着糸を供給する工程、及び前記第１の熱融着糸を有する前記開繊繊維束を厚み方向から加圧・加熱し、前記第１の熱融着糸を前記開繊繊維束に熱融着する工程とを有することを特徴とする開繊繊維束の目止め処理方法である。
【００１２】
また、本発明の開繊繊維束は、多数の長繊維からなる繊維束がテープ状に引き揃えられた開繊繊維束に、第１の熱融着糸を前記開繊繊維束の幅方向に蛇行して配置すると共に、当該第１の熱融着糸を前記開繊繊維束に熱融着することで目止め処理をしたことを特徴とする開繊繊維束である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の目止め処理装置及び目止め処理方法は、蛇行状の第１の熱融着糸により開繊繊維束の相互間隔が安定化し、開繊繊維束の並行状態ないし均一開繊状態が安定化する。したがって、開繊繊維束をリールに巻き取ったりリールから繰り出したりする際に開繊繊維束から毛羽が出てリールに絡まるのを防止することができる。また本発明の開繊繊維束は、第１の熱融着糸で確実に目止めされるため、開繊繊維束の並行状態ないし均一開繊状態が安定化して毛羽が出るのが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る目止め処理装置を含む開繊手段を示すもので、（ａ）は開繊手段の側面図、（ｂ）は同上面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は図１（ａ）（ｂ）の要部拡大図である。
【図３】熱融着糸で目止め処理された開繊繊維束の上面図である。
【図４】熱融着糸で目止め処理された開繊繊維束の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る目止め処理装置の実施形態を図１〜図４を参照して説明する。図１において１は開繊手段、２は巻き取り用リールである。開繊手段１は従来公知のものを使用可能であり、例えば前記特許文献１〜３に記載の開繊装置を使用することができる。なお、ここで「開繊」とは、基本的には繊維束の幅方向寸法を変えないで繊維の分布ないし密度を平均化することをいうが、繊維束の幅方向寸法を拡大しながら繊維の分布ないし密度を平均化する場合も含むものとする。
【００１６】
開繊手段１の上流側に、多数の長繊維の供給源としての複数のパッケージ３が配設されている。これら複数のパッケージ３から繰り出された長繊維が、ガイドローラ４を経由して繊維束として開繊手段１に導入されるようになっている。
【００１７】
開繊する繊維束は、炭素繊維束、ガラス繊維束、アラミド繊維束、セラミックス繊維束などの強化繊維束である。開繊する繊維束は強化繊維束に限られない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性樹脂からなる繊維を引き揃えた集束物、つまり熱可塑性樹脂繊維束なども「開繊する繊維束」として使用可能である。繊維束は、予め溶融した熱可塑性樹脂に繊維束を通すことで被覆処理したものを使用してもよい。
【００１８】
開繊手段１の出口には駆動ローラ５、６とガイドローラ７が配設されている。当該駆動ローラ５、６によって、開繊された開繊繊維束Ｆが所定の張力と所定の速度で下流側に搬送されるようになっている。
【００１９】
本発明の実施形態に係る目止め処理装置１０は、図１のようにガイドローラ７の下流側に配設された熱融着糸供給手段１０１と、当該熱融着糸供給手段１０１の下流側に配設された加圧加熱手段としての熱融着部１０２で構成されている。熱融着部１０２の上流側と下流側にはそれぞれガイドローラ１１、１２が配設されている。
【００２０】
そして開繊手段１から出た開繊繊維束Ｆがガイドローラ１１でガイドされて熱融着部１０２に導入されるようになっている。また、熱融着部１０２から引き出された開繊繊維束Ｆが、ガイドローラ１２を経由して巻き取り用リール２に巻き取られるようになっている。
【００２１】
熱融着糸供給手段１０１は、図２のように、第１の熱融着糸Ｍ１をガイドする可動糸ガイドとしての可動縦パイプ（第１の糸供給手段）１０１ｂと、第２の熱融着糸Ｍ２をガイドする固定糸ガイドとしての複数の固定縦パイプ（第２の糸供給手段）１０１ａとを有する。可動縦パイプ１０１ｂは固定縦パイプ１０１ａの下流側に配設されている。
【００２２】
可動縦パイプ１０１ｂと固定縦パイプ１０１ａは、目止め用の熱融着糸Ｍ１、Ｍ２を挿通可能な内径を有し、垂直方向に所定長さで延びている。そして、可動縦パイプ１０１ｂと固定縦パイプ１０１ａの上端開口に、熱融着糸Ｍ１、Ｍ２が供給されるようになっている。可動縦パイプ１０１ｂと固定縦パイプ１０１ａの上下開口縁は、熱融着糸Ｍ１、Ｍ２がダメージを受けないように、面取り加工やコーティング加工を施しておくとよい。
【００２３】
固定縦パイプ１０１ａは、開繊繊維束Ｆの搬送方向と直交する幅方向に、所定等間隔で配設されている。固定縦パイプ１０１ａの数は開繊繊維束Ｆの幅に応じて適数で配置する。固定縦パイプ１０１ａは等間隔で配設するのが望ましいが、開繊繊維束Ｆの並行状態が乱れない範囲で部分的に間隔を増減しても格別問題はない。
【００２４】
可動縦パイプ１０１ｂは、図示しない駆動手段によって、開繊繊維束Ｆの幅方向に連続的に往復移動するように構成されている。可動縦パイプ１０１ｂの先端は、図２に示すように開繊繊維束Ｆの下流側に向かって屈曲し、ニップ部Ｎの直近上流側まで延びている。これにより、第１の熱融着糸Ｍ１を開繊繊維束Ｆの所定位置に導入可能にしている。
【００２５】
固定縦パイプ１０１ａと可動縦パイプ１０１ｂの各上端開口には、熱融着糸Ｍ１、Ｍ２の図示しないパッケージから、１本又は複数本の熱融着糸Ｍ１、Ｍ２が連続的に供給されるようになっている。熱融着糸Ｍ１、Ｍ２は、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレンなどの低融点繊維であればよい。なお、固定縦パイプ１０１ａや可動縦パイプ１０１ｂは必ずしもパイプである必要性はなく、熱融着糸Ｍ１、Ｍ２をガイドする機能を有するローラ等の他のガイド部材に置き換え可能である。
【００２６】
熱融着部１０２は、加圧ローラ１０２ａ及び加熱ローラ１０２ｂによって構成されている。加熱ローラ１０２ｂの内部には図示しない電熱ヒータ等の熱源が配設されている。加圧ローラ１０２ａと加熱ローラ１０２ｂはニップ部Ｎにおいて所定の圧力で当接している。
【００２７】
加熱ローラ１０２ｂの熱が開繊繊維束Ｆを介して加圧ローラ１０２ａに伝わるので、加圧ローラ１０２ａも熱融着糸Ｍ１、Ｍ２が溶融可能な高温になる。加圧ローラ１０２ａと加熱ローラ１０２ｂは、上下を入れ替えて配置してもよいし、加圧ローラ１０２ａの内部に電熱ヒータ等の熱源を別途配設してもよい。また、加圧ローラ１０２ａと加熱ローラ１０２ｂは、加圧ベルト、加熱ベルトとして構成することも可能である。
【００２８】
開繊繊維束Ｆの目止め処理装置は以上のように構成されている。そして開繊繊維束Ｆを図１で矢印方向に搬送しながら、固定縦パイプ１０１ａと可動縦パイプ１０１ｂから、第２の熱融着糸Ｍ２と第１の熱融着糸Ｍ１をそれぞれ供給すると、第２の熱融着糸Ｍ２の複数本が互いに等間隔で図３のように開繊繊維束Ｆの搬送方向に沿って導入される。また可動縦パイプ１０１ｂの先端からは第１の熱融着糸Ｍ１が開繊繊維束Ｆの幅方向に蛇行状に供給される。
【００２９】
そして、開繊繊維束Ｆの上面において、等間隔並行状の複数の第２の熱融着糸Ｍ２と、蛇行状の第１の熱融着糸Ｍ１とが複数の交点で交わる。この状態で開繊繊維束Ｆが熱融着部１０２に送り込まれて、開繊繊維束Ｆと、第２の熱融着糸Ｍ２及び第１の熱融着糸Ｍ１が加圧・加熱される。この結果、第２の熱融着糸Ｍ２と第１の熱融着糸Ｍ１とが互いの交点で熱融着する。
【００３０】
これにより、並行状態の第２の熱融着糸Ｍ２の相互間隔が安定化し、当該第２の熱融着糸Ｍ２の間に保持された開繊繊維束Ｆの並行状態ないし均一開繊状態が安定化する。なお、開繊繊維束Ｆを熱可塑性樹脂で被覆処理しておくと、熱融着糸Ｍ１、Ｍ２と開繊繊維束Ｆとの結合力が強化され、開繊繊維束Ｆの並行状態ないし均一開繊状態が一層安定化する。
【００３１】
蛇行状の第１の熱融着糸Ｍ１は、一条で蛇行させる他、可動縦パイプ１０１ｂをダブルで配設することにより、図４のように第１の熱融着糸Ｍ１を異なる位相の２条で導入するようにしてもよい。蛇行状の第１の熱融着糸Ｍ１を２条で導入すると、開繊繊維束Ｆの並行状態ないし均一開繊状態がより確実・強固に保持される。
【００３２】
また、２条の第１の熱融着糸Ｍ１の位相差は、図示するように１８０°にしてもよいし、１８０°以外の位相差にしてもよい。また、可動縦パイプ１０１ｂを３つ以上配設し、位相をずらした３条以上の蛇行状の第１の熱融着糸Ｍ１を導入するようにしてもよい。
【００３３】
蛇行状の第１の熱融着糸Ｍ１は、連続供給すればよいので、第１の糸供給手段としての可動縦パイプ１０１ｂを簡単低コストに構成することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、種々の変形例が可能である。例えば、前記実施形態では第１の熱融着糸Ｍ１と第２の熱融着糸Ｍ２を使用したが、第１の熱融着糸Ｍ１の蛇行密度を高めることにより、第２の熱融着糸Ｍ２を使用せず第１の熱融着糸Ｍ１のみで開繊繊維束Ｆの並行状態ないし均一開繊状態を安定化することも可能である。
【００３５】
また、前記実施形態では目止め処理装置１０の可動縦パイプ１０１ｂを固定縦パイプ１０１ａの下流側に配設したが、可動縦パイプ１０１ｂを固定縦パイプ１０１ａの上流側に配することも可能である。また、固定縦パイプ１０１ａは必ずしも一列で配設する必要性はなく、２列又は３列以上で配設してもよい。その場合、可動縦パイプ１０１ｂは複列の固定縦パイプ１０１ａの相互間又は上・下流側に配設してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１：開繊手段                                ２：巻き取り用リール
３：パッケージ                              ４：ガイドローラ
５、６：駆動ローラ                          ７、１２：ガイドローラ
１０：処理装置                              １１：ガイドローラ
１０１：熱融着糸供給手段                    １０１ａ：固定縦パイプ
１０１ｂ：可動縦パイプ                      １０２：熱融着部
１０２ａ：加圧ローラ                        １０２ｂ：加熱ローラ
Ｆ：開繊繊維束                              Ｍ１：第１の熱融着糸
Ｍ２：第２の熱融着糸                        Ｎ：ニップ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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