(57)【要約】      （修正有）【課題】繊維束を均一厚かつ均一幅で効率的に拡繊する装置の提供。【解決手段】複数のフィラメントが集合されてなる繊維束をアルカリイオン水の液中又は蒸気中に通過させて拡繊する。拡繊を促進するため、周方向に複数のロールを互いに平行に配設してなり駆動手段にて回転されるロール籠２０を用い、繊維束を、張力を付与した状態で、ロール籠２０の周囲に巻回して、ロールと摺接させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフィラメントが集合されてなる繊維束をアルカリイオン水の液中又は蒸気中に通過させて拡繊することを特徴とする拡繊装置。
【請求項２】
アルカリイオン水のＰＨを４〜１０にした請求項１の拡繊装置。
【請求項３】
複数のフィラメントが集合されてなる繊維束をアルカリイオン水の液中又は蒸気中に通過させて拡繊することを特徴とする拡繊方法。
【請求項４】
アルカリイオン水のＰＨを４〜１０にした請求項３の拡繊方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のフィラメントが集合されてなる繊維束を拡繊対象とする拡繊装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の拡繊装置（拡繊装置）としては、静電拡繊法によるもの、プレス拡繊法によるもの、ジェット拡繊法によるもの、超音波拡繊法によるものが知られている。これらの拡繊法において、超音波を利用するものは、特開平４−７０４２０号公報、特開平７−１４５５５６号公報に示すように、超音波発生装置を所定の液槽内に備え、この液槽内に拡繊対象の繊維束が流送される繊維束流送部を設け、流送部において超音波による拡繊を行う。
【特許文献１】特開平４−７０４２０号公報、
【特許文献２】特開平７−１４５５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現今、例えば、炭素繊維である各フィラメントを集合させた繊維束が、プリプレグ等の複合材料半製品を得るために使用されるが、この繊維束に要求される拡繊度合いは、急速に高いものとなってきている。例えば、無撚炭素繊維：７μｍフィラメントの１２，０００本束＝元幅約６ｍｍ、元厚約０．１３から０．１６ｍｍのものを、最終的な拡繊状態で、幅２５ｍｍ、厚み０．０２ｍｍ程度まで拡繊することが要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的を達成するための本発明による拡繊装置又は拡繊方法の特徴は、請求項１〜４に記載されているように、複数のフィラメントが集合されてなる繊維束をアルカリイオン水（好ましくはＰＨが４〜１０）の液中又は蒸気中に通過させて拡繊する。本発明者はアルカリイオン水だけで拡繊作用を促進する効果があることを見出し、このアルカリイオン水を拡繊に利用する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本願の拡繊装置は、所謂、マルチフィラメントと呼ばれる繊維束の複数を、それぞれ個別に、一時に拡繊するための装置である。
【０００６】
図１に示すように、拡繊装置１は、繊維束２の流送方向に沿って、繊維束送出機構３、前処理機構４、拡繊機構５、繊維束引出し機構６および巻取り機構７を有する。
【０００７】
繊維束送出機構３は、３つの給糸ボビン８ａを有する給糸部８、繊維束位置制御部９、第１ガイドロール１０、アイドルロール１１ａと駆動ロール１１ｂで構成される繊維束送出ロール部１１、第２ガイドロール１２、ダンサーロール１３、レーザ式検出器１４、第３ガイドロール１５で構成される。給糸ボビン８ａは公知の解舒装置が付設されてインバータモータＭ１で駆動される。ダンサーロール１３の高さ位置がレーザ式検出器１４で検出され、その高さが一定となるように、駆動ロール１１ｂを駆動するインバータモータＭ１の回転速度が制御される。詳しくは、図３に図示するように、流送されてくる繊維束２に対して、ダンサーロール１３を介して重りが懸垂される。この重りの懸垂位置すなわち繊維束２の撓み量ｈ１〜ｈ３が、レーザ式検出器１４で検出される。このレーザ式検出器１４の検出結果に基づき、駆動ロール１１ｂの回転速度が制御される。なお、第２ガイドロール１２の周面近傍にはレーザ式検出器３４が配設され、このレーザ式検出器３４によって第２ガイドロール１２の周面における繊維束２の幅方向位置が検出される。レーザ式
検出器３４の検出結果は駆動ロール１１ｂにフィードバックされ、繊維束２の最適位置が確保される。
【０００８】
拡繊機構５にはロール籠２０が配設される。このロール籠２０の回転により繊維束２が拡繊される。ロール籠２０は、詳しくは図２に示すように、左右一対の端板２１、２１の間に複数本のロール２２を回転（自転）自在に掛け渡してなる。各ロール２２はロール籠２０の周方向に互いに平行に配列される。端板２１の中心部には回転軸２３が貫通固定され、この回転軸がインバータモータにて駆動される。ロール籠２０の回転方向は、繊維束の流送方向と逆方向（図１で時計方向）にする方が効果的な扱きないし拡繊作用が得られるが、ロール籠２０を繊維束の流送方向と同じ方向に回転させても構わない。ロール籠２０の前後にはガイドロール３１、３２が配設され、繊維束２をロール籠２０の下半分周面にガイドする。
【０００９】
図２は三種類のロール籠２０を示し、（Ａ）のロール籠２０は直径が等しい６本のロールを周方向等間隔に配列してなる。（Ｂ）のロール籠２０は直径が大小異なる複数種のロール２２を有し、各ロール２２が周方向不等間隔で配列されてなる。（Ｃ）のロール籠２０は６本のロール２２が等しく周方向等間隔に配列されるが、回転軸２３に対する端板２１の傾斜角が、図示しない調節手段によって増減調節可能とされる。図２（Ａ）〜（Ｃ）の回転軸２３はそれぞれインバータモータＭ４に連結される。
図２（Ｃ）の６本のロール２２は、棒状の芯材の周囲にゴム製スリーブを伸縮可能に遊嵌したものであって、ゴム製スリーブの両端は端板２１に連結される。芯材の両端は、適当な抜止め係止具を伴い端板２１に対して摺動自在に挿通支持される。端板２１の傾斜角を変えるとゴム製スリーブの長さが伸縮しその直径が大小連続的に変化する。ロール２２表面に繊維束２が接触することで接触面に摩擦抵抗が作用し、繊維束２が拡繊される。
【００１０】
端板２１の傾斜角を変える機構としては、例えば図６に示す構成が可能である。すなわち、端板２１を自在継手などを介して回転軸２３に取付けると共に、回転軸２３に左右一対でディスク２４を取付ける。このディスク２４に円周方向等間隔に複数のボルト２５を螺合させ、各ボルト２５の先端を回転軸２３の軸線方向に延ばし、端板２１の側面に当接させる。端板２１の傾斜角を変更するときは、ボルト２５を回転調節する。
【００１１】
ロール籠２０は、必要に応じて、図１の一点鎖線にて示すように、その下部を液槽３３の中に浸漬する。液槽３３内にはアルカリイオン水（活性水）を貯溜する。このアルカリイオン水には、拡繊促進作用があることが本発明者により見出された。アルカリイオン水のＰＨは４〜１０が望ましい。液槽３３には、必要に応じて、従来公知の超音波発生装置を付設し拡繊作用を促進する。なお、液槽３３の後段には繊維束（拡繊シート）を脱水するための絞りロール（図示せず）を配設する。
【００１２】
繊維束引出し機構６は、アイドルロール６ａと駆動ロール６ｂで構成される。駆動ロール６ｂがインバータモータＭ２にて駆動される。繊維束引出し機構６から引出された拡繊シート２ａは、レーザ式検出器３０によってそのシート幅が検出される。引出し速度が早過ぎるとロール籠２０による拡繊作用が不十分になって拡繊シート２ａの幅が狭くなる。この反対に引出し速度が遅すぎると拡繊シート２ａの幅が過度に広くなると共に、ロール籠２０による拡繊作用が過剰になってフィラメントに損傷を与える。
【００１３】
巻取り機構７は３つの巻取りロール７ａで構成される。これら巻取りロール７ａはインバータモータＭ３にて駆動される。繊維束引出し機構６のインバータモータＭ２と、巻取りロール７ａのインバータモータＭ３は、互いに連動制御されて最適な張力を拡繊シート２ａに与える。巻取りロールには、公知の巻取り装置が付設される。
【００１４】
次に、本願の拡繊装置による拡繊操作を以下説明する。インバータモータＭ１〜Ｍ３を駆動して駆動ロール１１ｂ、駆動ロール６ｂおよび巻取りロール７ａを駆動すると、給糸ボビン８ａから繰り出された繊維束２が第１ガイドロール１０を経由し、繊維束送出機構３、第２ガイドロール１２、ダンサーロール１３および第３ガイドロール１５を順次経由して前処理機構４に送られる。繊維束２はこの前処理機構４で拡繊に好適な前処理を施される。
【００１５】
前処理機構４から出た繊維束２は、拡繊機構５に導入され、ここでロール籠２０による拡繊作用を受ける。ロール籠２０は図１で左回りに連続的に回転駆動されていて、ロール籠２０の下半分の周面に巻回された繊維束２は、ガイドロール３１からガイドロール３２に移動するまでの間、ロール籠２０の複数のロール２２との繰返し摺接により流送方向に扱かれ、幅方向に拡繊され、ガイドロール２２に到達するまでに、均一な幅と厚さの拡繊シート２ａにされる。拡繊幅が不足するときはロール籠２０を増設するか、あるいはロール籠２０に対する繊維束２の巻回周長を延長する。ロール籠２０は図２に三種を例示したが、ロール籠２０はこれら三種に限定されない。ロール２２の本数、直径、材質、表面状態などは、拡繊対象たる繊維束２の種類に応じて適宜変更可能である。
【００１６】
次に、ロール籠２０による拡繊機構５の代わりに、アルカリイオン水（活性水）による拡繊機構４０を行うようにした実施形態を図４および図５に基づいて説明する。これら実施形態は、いわば図１で液槽３３を残しロール籠２０を省略したものにほぼ等しい。液槽３３内には複数のロールが底部近傍に配設される。図４では３本のロール４１、図５では５本のロール４２がほぼ同一深さで互いに平行に配設される。これらロール４１，４２は繊維束の拡繊を促進する。図４と図５は、ロール４１と４２の本数の違いを除けば、同じ構成である。したがって、図４と図５でロール４１、４２以外は共通の符号を使用して説明する。
【００１７】
液槽３３にはアルカリイオン水（活性水）Ｗを貯溜する。このアルカリイオン水Ｗには、前述したように拡繊促進作用がある。アルカリイオン水ＷのＰＨは４〜１０が望ましい。液槽３３には、必要に応じて、従来公知の超音波発生装置を付設し拡繊作用を促進することができる。
【００１８】
液槽３３の入口側にはガイドロール４３が配設される。液槽３３の出口側には、液面付近にガイドロール４４、そしてその上にガイドロール４５と４６が配設される。ガイドロール４４と４５は互いに当接して濡れた繊維束のための絞り機構を構成する。ガイドロール４６は入口側のガイドロール４３と同じ高さに配設される。
【００１９】
液槽３３には液循環機構５０が取付けられている。この液循環機構５０は、液槽３３の外側でその底面から側面に延びる配管５０ａ、配管５０ａに取付けられたポンプ５０ｂ、ポンプ５０ｂの上流側の配管５０ａに取付けられた筒状容器５０ｃ、この容器５０ｃ内に配設されたフィルタ５０ｄで構成される。ポンプ５０ｂの作動により液槽３３内のアルカリイオン水が底部から吸出されて側面から再び液槽３３内へと循環される。この際、アルカリイオン水に含まれた繊維束から脱落した毛羽や異物がフィルタ５０ｄで濾過される。
【００２０】
拡繊機構４０の下流側には加熱機構４７が配設される。この加熱機構４７は型式が異なる２つの加熱部４７ａ，４７ｂで構成される。一方の加熱部４７ａは加熱ロールを有し、他方の加熱部４７ｂは加熱管を有する。
【００２１】
前処理機構４から拡繊機構４０に導入された繊維束は、ガイドロール４３を経由して液槽３３内のロール４１または４２に引込まれる。引込まれた繊維束は、ロール４１または４２を千鳥状に通過し、ガイドロール４４，４５で絞られ、ガイドロール４６を経由して
加熱機構４７に送られる。拡繊機構４０と加熱機構４７との間には、拡繊繊維幅を検知するためのレーザ式検出器４８が配設される。加熱機構４７を通過した繊維束は、図１と同様に繊維束引出し機構６に送られる。繊維束引出し機構６の後段は図１と同じである。
【００２２】
繊維束が液槽３３内のアルカリイオン水Ｗ中を通過する間に、アルカリイオン水Ｗの活性力によって、繊維束の毛羽や切れの発生を極力抑えた状態で薄く均一に拡繊される。開繊の度合いは、繊維束が通過する液槽３３内の水中距離と、ガイドロール４１または４２の配設本数による。
【００２３】
図４と図５の拡繊装置では、ＰＨを整えられたアルカリイオン水を液槽３３に投入して拡繊を行っているが、アルカリイオン水の蒸気中に繊維束を流送しても同様の拡繊が可能である。
【００２４】
本発明の実施の形態にあっては、繊維束であるマルチフィラメントが炭素繊維からなるものを示したが、ガラス繊維、アロマティック・ポリアミド繊維等からなるものであっても、本発明は同様に適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本願の拡繊装置の全体構造を示す立面図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はロール籠の三種を側面図と正面図で示したものである。
【図３】繊維束送出機構の詳細図である。
【図４】本願とは別の拡繊装置の構造を示す立面図である。
【図５】本願とは別の拡繊装置の構造を示す立面図である。
【図６】端板傾動型ロール籠の側面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    拡繊装置
２   繊維束
２ａ  拡繊シート
３   繊維束送出機構
４    前処理機構
５    拡繊機構
６    繊維束引出し機構
６ａ  アイドルロール
６ｂ  駆動ロール
７    巻取り機構
７ａ  巻取りロール
８   給糸部
８ａ 給糸ボビン
９   繊維束位置制御部
１０ 第１ガイドロール
１１ 繊維束送出ロール部
１１ａアイドルロール
１１ｂ駆動ロール
１２ 第２ガイドロール
１３ ダンサーロール
１４ レーザ式検出器
１５ 第３ガイドロール
２０  ロール籠
２１  端板
２２  ガイドロール
２２  ロール
２３  回転軸
３０  レーザ式検出器
３１  ガイドロール
３２  ガイドロール
３３ 液槽
Ｍ１-Ｍ４    インバータモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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