(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
経糸および緯糸を有する布地の切れ端から１０ｍｍから５００ｍｍの長さの繊維、特に炭素繊維をほぐして再整列させるための方法であって、少なくとも１つの滑車（３１０）の周りを回転するコンベヤチェーン（３１）上に搭載された平行な歯（３００）を含む櫛（３０）を使用して繊維をほぐすステップを含み、
第１の整列モジュール（４）の少なくとも２つの壁との連続接触によって前記繊維を再整列させるステップであって、前記第１の整列モジュールは、トレイ（４０）と、−８０°≦α≦−１０°および８０°≧β≧１０°であるようなそれぞれの角度αおよびβだけ垂線に対して傾斜する平面で構成された少なくとも２つの偏向器（４００）とを有し、前記第１の整列モジュール（４）は下部に開口（４０３）を有し、前記２つの偏向器（４００）との接触時の前記繊維の迎え角は、前記繊維が整列することを可能にし、前記繊維は、重力によって、ばねとして作用する可撓ブレード（４１）に搭載された前記トレイ（４０）に落下し、発振は、偏向器（４００）の壁に対する繊維の連続衝突を通して前記繊維を高速で自己配向させる、規定された振幅および規定された周波数の往復運動である、ステップと、
前記第１の整列モジュール（４）の下流に位置づけられた第２のモジュール（６）によって整列する繊維を成形するステップであって、前記第２のモジュール（６）は、前記第１のモジュール（４）とは異なる運動を与えられ、前記第２のモジュール（６）は、前記第１のモジュール（４）の下流に位置付けられた、凹状で可撓性のある再整列トレイ（６０）を含み、前記トレイ（６０）は可撓性を有するため、前記トレイ（６０）は前記トレイ（４０）とは異なる運動を与えられ、前記トレイ（６０）は、該トレイの底で「回転」
運動を引き起こす交互の垂直揺動運動を与えられ、前記運動は、前記繊維（７）の若干の混ざり合いを引き起こし、糸を生成する効果を有する、ステップと、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記第２のモジュール（６）は並進運動を与えられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の整列モジュール（４）からの出口で結合剤を添加するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記結合剤は熱可塑性粉末（７０）からなることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の整列モジュール（４）の入口で結合剤を添加するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
熱可塑性物質または熱硬化性物質の場合の加熱、熱硬化性物質の場合の照射、加熱炉、放射ランプ、加熱ローラ、ＵＶランプ、加圧ローラ上での一体型加熱、またはマイクロ波発振器によって前記結合剤を活性化し、前記結合剤を加圧するステップを含むことを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
第１のほぐし格子（３２）および第２の支持格子（３３）という２つの格子（３２、３３）と、少なくとも１つの滑車（３１０）の周りを回転するコンベヤチェーン（３１）に搭載された櫛（３０）とを含むほぐしツールを含む装置であって、
前記２つの格子（３２、３３）の下に配置された第１の整列モジュール（４）と、前記第１の整列モジュール（４）の下流に位置付けられた整列する繊維を成形する第２のモジュール（６）とを含むこと、および、
前記第１の整列モジュール（４）は、トレイ（４０）と、−８０°≦α≦−１０°および８０°≧β≧１０°であるようなそれぞれの角度αおよびβだけ垂線に対して傾斜する平面で構成された少なくとも２つの偏向器（４００）とを有し、前記第１の整列モジュール（４）は下部に開口（４０３）を有し、前記２つの偏向器（４００）との接触時の前記繊維の迎え角は、前記繊維が整列することを可能にし、前記繊維は、重力によって、ばねとして作用する可撓ブレード（４１）に搭載された前記トレイ（４０）に落下し、発振は、偏向器（４００）の壁に対する繊維の連続衝突を通して前記繊維を高速で自己配向させる、規定された振幅および規定された周波数の往復運動であり、
前記第２のモジュール（６）は、可撓性材料で作られた傾斜トレイ（６０）を含み、前記傾斜トレイは、前記トレイの底で回転運動を作り出す垂直揺動運動で駆動される２つの縁を有し、前記第２のモジュール（６）は、前記第１のモジュール（４）とは異なる運動を与えられ、前記トレイ（６０）は可撓性を有するため、前記トレイ（６０）は前記トレイ（４０）とは異なる運動を与えられ、前記トレイ（６０）は、該トレイの底で「回転」運動を引き起こす交互の垂直揺動運動を与えられ、前記運動は、前記繊維（７）の若干の混ざり合いを引き起こし、糸を生成する効果を有する
ことを特徴とする、装置。
【請求項８】
前記第２のモジュールはコンベヤベルト（４０１）を含むことを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第２のモジュール（６）の後に回転チューブ（６３）が続くことを特徴とする、請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１のほぐし格子（３２）は平行剛性ロッド（３２０）で生成され、前記第２の支持格子（３３）は平行板（３３０）で生成されることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば炭素繊維などの壊れやすい繊維が、新たな形で再使用され得るようにリサイクルされることを可能にする方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合材料に由来する炭素繊維をリサイクルすること（繊維が回収され得るように繊維を基質から分離すること）は、リサイクルされた繊維が新たな複合材料において補強材として再使用され得るように、リサイクルされた繊維がデシメートル単位で測定可能な長さを有する場合、および、それらが非常に整列された状態で再整列される場合にのみ、有効である。樹脂の９８％以上が除去された後でリサイクルされた複合材料は、さまざまな形状およびサイズの炭素繊維布地の積み重ねの形を取り、それらは、それらの現在の状態ではおそらく使用できない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
この発明の方法は、当初織られるように交差され、または織り交ぜられた壊れやすい繊維（たとえば炭素繊維）が、分離され、再整列されて、幅が数センチメートルの連続細片の形、または連続糸の形になることを可能にする。次に、新たな複合材料を作り出すために、それらを、樹脂でコーティングした後のそれらの現在の状態で、もしくは、リサイクルされた炭素繊維半完成品（熱硬化性または熱可塑性樹脂を予め含浸した細片、再構成された繊維、さらには再び織られた繊維）を作り出した後で、再使用することが可能である。この発明の方法は、半分の長さ（１０ｍｍ〜５００ｍｍの長さ）の壊れやすい繊維を、それらが新たな形で再使用され、またはリサイクルされ得るように、再形成するよう意図されている。再形成を必要とする繊維の再使用またはリサイクルは、劣化なく行なわれる。
【０００４】
この発明はまた、リサイクルされた複合物に由来し、１メートル×２０センチメートルの矩形内に制限され得る任意の形状およびサイズの布地の断片に特によく適する。布地の断片は、単独で、またはたとえば５つの断片の厚さまで積み重ねられて、入口に導入され得る。布地の断片は、あらゆる任意の方向で入口に導入されてもよい。組ひもの断片も、それらが少なくとも２回の長手方向切断を受けたならば、ほぐされてもよい。この方法は、炭素繊維布地の断片を、再整列された炭素繊維の連続細片に、高度の再整列で、すなわち整列についての標準偏差がほぼ７°で変換する。それは、繊維の９５％が＋／−１４°の範囲にあることを意味し、それらは機械的に損なわれない。または、この方法は、炭素繊維布地の断片を、そのような繊維の連続糸に変換する。炭素繊維の回収を可能にする繊維／基質分離方法は、それが熱分解、加溶媒分解、または溶融塩浴のいずれによって行なわれても高くつき、この廃棄物を処理するコストによって財政的に相殺できない。この頃、複合材料は依然として取るに足りない廃棄物であると考えられ、それらを焼却するかまたは埋めるコストは比較的低い。したがって、炭素繊維をリサイクルするための方法は、リサイクルされた炭素繊維を使用して生成される半完成品の販売を通してのみ、財政的に相殺されるであろう。ここで、デシメートル目盛で測定可能な炭素繊維の長さのみが、炭素繊維の機械的強度が使用されることを可能にし、＜１０ｍｍの短い、または整列されない炭素繊維の使用は、有機基質が強化されることを可能にしない。その結果、＞７０ｍｍの長さの繊維を使用し、正確に整列された半完成品の生成のみが、リサイクルされた炭素繊維の機械的観点での価値決めを可能にするであろう。この発明は、半分の長さのリサイクルされた炭素繊維が再成形されることを可能にし、それにより、それらの強度が将来の製品において活用されることを可能にする。
【０００５】
この発明によれば、経糸および緯糸を有する布地の切れ端から繊維、特に炭素繊維をほぐして再整列させるための方法は、第１の整列モジュールの少なくとも２つの壁との連続接触によって前記繊維を再整列させるステップと、第２のモジュールによって成形するステップとを含むことを特徴とする。接触時の繊維の迎え角は、繊維が整列することを可能にする。再整列は、垂線に対して０〜±９０°、好ましくは±１０°〜±８０°で配向された一連の偏向板によって行なわれる。また、垂線に対してたとえば０〜５°の角度を有する第１の対の板と、１０〜８０°の角度を有する第２の対の板とを提供することも可能である。繊維は、それらが第１のモジュールを通って落下して偏向器に当たるにつれて、整列する。偏向器間での繊維のいかなる固定化も防止するために、第１のモジュールは、たとえば１０Ｈｚ〜２００Ｈｚの周波数での垂直振動運動を与えられる。この運動は垂直に振動しているため、これは繊維の不整列を全く生じさせない。偏向器からの出口は、たとえば幅２．５ｃｍといった繊維の細片の目標サイズに適合するように寸法決めされるであろう。
【０００６】
ある特定の構成によれば、第２のモジュールは回転発振で振動する。このため、より良好な結束を可能にする繊維の若干の混ざり合いを有する再整列された繊維の糸を作り出すことが可能である。
【０００７】
別の構成によれば、第２のモジュールは回転運動を与えられる。
第３の構成によれば、第２のモジュールは並進運動を与えられる。繊維は、偏向器間を落下した後、最終的には整列されてコンベヤベルト上に落下し、それは次に第２のモジュールを構成する。コンベヤベルトは、再整列された繊維の細片を形成するために進む。
【０００８】
有利には、この発明の方法は、結合剤、好ましくは熱可塑性または熱硬化性ポリマー結合剤を添加するステップを含む。ポリマー結合剤は、繊維の結束を保証することを可能にする。結合剤は、たとえばポリアミドまたはエポキシ樹脂であってもよい。
【０００９】
第１の代替形によれば、結合剤は、ほぐされるべき繊維と同時に添加された熱可塑性物質である。熱可塑性結合剤はほぐす時に添加され、この結合剤は次に、炭素繊維が再整列する際にそれらと混ぜられ、混ぜ合わされる。それは、送りモジュールの上方に、炭素布地の隣りにまたはおそらく炭素布地の上方に位置付けられる。
【００１０】
第２の代替形によれば、結合剤は、第１の整列モジュールからの出口で添加される。結合剤は熱可塑性物質または熱硬化性物質であり、それは、第１の整列モジュールの第１の振動モジュールの後で、コンベヤベルトの上方に配置されたホッパーを使用して添加され、それは、結合剤が炭素繊維と混ざることを可能にする。
【００１１】
ある特定の構成によれば、結合剤は熱可塑性繊維からなる。熱可塑性繊維はほぐし中に添加され、これらの繊維は次に、再整列中に炭素繊維と混ぜられ、混ぜ合わされる。これらの繊維は３０ｍｍ〜５００ｍｍの長さを有していてもよく、単純な布地の断片、マット、または単独繊維といった任意の形状で提供されてもよい。熱可塑性繊維は、必要であればほぐされ、炭素繊維と同時に再整列される。
【００１２】
別の構成によれば、結合剤は熱可塑性または熱硬化性粉末からなる。熱可塑性または熱硬化性粉末は、ホッパーとふるいとで構成されたセットを第１の振動モジュールに追加することによって粉砕される。容器の振動により、熱可塑性粉末は落とされ、振動モジュールに位置付けられた炭素繊維と混ぜられる。
【００１３】
有利には、この発明の方法は、ポリマー結合剤を活性化し、加圧するステップを含む。活性化は、
−  熱可塑性物質または熱硬化性物質の場合の加熱、
−  熱硬化性物質の場合の照射、
−  加熱炉、
−  放射ランプ、
−  加熱ローラ、
−  ＵＶランプ、
−  加圧ローラ上での一体型加熱、
−  またはマイクロ波発振器、
であってもよい。このため、ほぐされた繊維とポリマー結合剤とでプリフォームを作り出すことが可能である。
【００１４】
この発明はまた、第１の格子および第２の格子という２つの格子を含むほぐしツールを含む装置であって、２つの格子の下に配置された第１の整列モジュールと、第１の整列モジュールの下流に位置付けられた第２のモジュールとを含むこと、および、第１の整列モジュールは、９０°≦α≦０および９０°≧β≧０であるようなそれぞれの角度αおよびβだけ垂線に対して傾斜する平面で構成された少なくとも２つの偏向器を有し、前記第１の整列モジュールは下部に開口を有することとを特徴とする、装置に関する。
【００１５】
第２の格子は支持格子であり、その機能は、櫛の歯の貫通を容易にするために布地の切れ端を支持することである。第１の格子ははぎ取り格子であり、それは、櫛から繊維を取り除くことを可能にする。２つの格子は重ね合わされても重ね合わされなくてもよく、一方が他方の上流にあるようにずれていてもよい。格子が重ね合わされている場合、第１の格子は上部に位置し、第２の格子は第１の格子より下の下部に位置する。後者の場合、第１の格子は下流に位置し、第２の格子は上流に位置する。第１の格子は、ほぐし終わりに櫛に残った糸を取り除くことを可能にするであろう。
【００１６】
第１の整列モジュールは、垂線に対して０〜±９０°、好ましくは±１０°〜±８０°で配向された一連の偏向板からなる再整列トレイを含む。繊維は、トレイを通って落ちて偏向器と衝突するにつれて、整列する。第１の整列モジュールのトレイは底がなく、第２のモジュールの上にある。
【００１７】
ある特定の特徴によれば、第２のモジュールは、可撓性材料で作られた傾斜トレイを含み、傾斜トレイは、前記トレイの底で回転運動を作り出す垂直揺動運動で駆動される２つの縁を有する。第２のモジュールは、トレイの底で「回転」運動を生み出すその縁の交互の垂直運動によって得られる回転発振運動を与えられる。この運動は、繊維の若干の混ざり合いを引き起こし、糸を生成する効果を有する。
【００１８】
有利には、第２のモジュールはコンベヤベルトを含む。コンベヤベルトは、再整列トレイの下に配置される。繊維は、偏向器間を落ちた後、最終的には整列されてコンベヤベルト上に落ちる。コンベヤベルトは、再整列された繊維の細片を形成するために進む。
【００１９】
有利には、第１の整列モジュールの上方に、ホッパーが位置付けられる。このホッパーは、その下端に微細な穴があけられ、第１の整列モジュール上に固定される。それは、たとえばポリアミド粉末などの熱可塑性ポリマー粉末で、または、たとえばエポキシ樹脂などの熱硬化性粉末で充填され、それにより、好ましくは約０．５〜５％、好ましくは約２％のポリマーを含むであろう炭素繊維の細片が次に加熱され圧縮され得るように、再整列中に粉末が添加されることを可能にする。
【００２０】
有利には、第２のモジュールの後に回転チューブが続く。この剛性チューブは、その回転運動を通して繊維の混合を向上させることを可能にする。
【００２１】
ある特定の構成によれば、この発明の装置は、第２のモジュールの下流に位置付けられた、結合剤を活性化する手段を含む。繊維は、再整列段階からの出口で、熱可塑性物質または熱硬化性物質を振り掛けられた細片を構成し、活性化され圧縮されて、次に、こびりつかない熱可塑性フィルムの内側で巻き上げられる。
【００２２】
有利には、第１の格子は平行剛性ロッドで生成され、第２の格子は平行板で生成される。第２の格子は、ロッドの代わりに、垂直に位置付けられた平行板から作られる。このため、この格子はより剛性が高く、一端だけで保持可能であり、したがってほぐし終わりで中断可能である。ほぐし中に炭素繊維を滑らせるために、プレートはそれらの上部が研磨される。
【００２３】
有利には、平行板はそれらの下流端で湾曲される。これは、ほぐされていないあらゆるものが落下することを可能にする。
【００２４】
有利には、第２の格子の下流端に、収集トレイが位置付けられる。ほぐされていないあらゆるものを収集するために、収集トレイは第２の格子の湾曲端のレベルで追加される。
【００２５】
この発明はまた、リサイクルされた炭素繊維の長さが２０〜２５０ｍｍ、好ましくは１００〜２５０ｍｍであることを特徴とする、整列されたリサイクルされた炭素繊維の細片に関する。これらの長さは、それらが通常得られるリサイクルされた炭素繊維よりも使いやすいため、特に魅力的である。
【００２６】
有利には、細片は、熱可塑性または熱硬化性ポリマー結合剤などのポリマー結合剤を含む。好ましくは、この発明に従った繊維の細片は、およそ０．５〜５％の、特におよそ２％のポリマー結合剤を含む。
【００２７】
この発明はまた、リサイクルされた炭素繊維の長さが２０〜２５０ｍｍ、好ましくは１００〜２５０ｍｍであることを特徴とする、整列されたリサイクルされた炭素繊維の連続糸に関する。連続糸は、繊維糸になるようひとまとめにされた、リサイクルされた炭素繊維で構成される。今日の方法は、連続糸がリサイクル繊維から得られることを可能にしない。
【００２８】
有利には、連続糸はポリマー結合剤を含む。炭素繊維は、熱可塑性または熱硬化性ポリマー結合剤などのポリマー結合剤と混ぜられる。ポリマー結合剤は、より良好な完全性を細片または糸に与える。好ましくは、この発明に従った繊維糸は、およそ０．５〜５％の、特におよそ２％のポリマー結合剤を含む。
【００２９】
特別の定めのない限り、本発明におけるパーセントは質量パーセントである。
本発明で使用されるような「およそ」という用語は、値の前後±１０％にわたる間隔を示す。
【００３０】
他の利点は依然として、添付図面によって示され、例として与えられる以下の例を検討することから、当業者には明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明に従った装置の全体側面図である。
【図２】横から見たほぐしツールの詳細を示す図である。
【図２ａ】横から見たほぐしツールの詳細を示す図である。
【図３】断面で見たほぐしツールの詳細を示す図である。
【図４】この発明の第１の実施形態に従った装置の下流部分の側面図である。
【図５】第２の振動モジュールの断面図である。
【図６】第２の実施形態に従った装置の下流部分の側面図である。
【図７】第２の振動モジュールの第２の実施形態の断面図である。
【図８】この発明の第３の実施形態の断面図である。
【図９】図８の断面図である。
【図１０】この発明の第４の実施形態の側面図である。
【図１１】得られた製品の図である。
【図１２】装置の最終部分の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
上部とは図の上部であること、および、上流部分は装置への入口にあり、下流部分は出口にあることが考えられるであろう。
【００３３】
図１に示す装置１は、送りモジュール２と、ほぐしモジュール３と、再整列モジュールすなわち振動モジュール４とを含む。さまざまなモジュール２、３および４は、金属構造５上に配置される。
【００３４】
送りモジュール２は、ピンまたは粗いＰＶＣを使用して生成された粘着ベルト２０を含む。布地の切れ端が、ベルト２０の先頭２００に導入される。モジュールの接地面積を減少させるとともに、ほぐしモジュール３の上部でほぐしを同時に行ないながら送りを実現可能にするために、ベルト２０はある傾斜を有する。ベルト２０の出口２０１では、布地の切れ端がほぐしモジュール３に進むにつれてそれを付着させるために、加圧ローラ２０２がある圧力を印加する。ベルト２０は、電気モータ２０３によって駆動される。
【００３５】
ほぐしモジュール３は、
−  少なくとも１つの滑車３１０の周りを回転するコンベヤチェーン３１上に搭載された金属櫛３０と、
−  コンベヤチェーン３１の下に配置され、第１の格子３２および第２の格子３３を構成する、２つの一連の平行線３２０および３３０と、
−  コンベヤチェーン３１を駆動するための電気モータ３４、
とを含む。
【００３６】
第１の整列モジュール４は振動システム４４を含み、振動システム４４はここでは、可撓ブレード４１（この例では、これらのうちの４つ）上に配置された発振トレイ４０と、シュート４０を発振させるように接続ロッドクランクシステム４３によって前記シュート４０に接続された電気モータ４２とからなる。
【００３７】
図２、図２ａおよび図３は、櫛３０と平行線３２０、３３０の２つの格子３２、３３との詳細を示す。各櫛３０は、いくつかの歯３００を有する。第２の格子３３の端にトレイ５０が追加され、それは下流端３３１で湾曲した形状を有し、まだほぐされていないあらゆるものがほぐされた繊維と組合わさることを防止する。この例では、格子が重ね合わされる場合にはほぐし長さ全体にわたり（図２）、または好ましくはほぐし終わりでほぐし長さの少なくとも一部にわたり（図２ａ）、櫛３０と第１の格子３２との間の最大距離ｄ１が２ｍｍとなるように、第１のほぐし格子３２は、直径が大きい（４〜６ｍｍ）剛性ロッド３２０を使用して生成される。
【００３８】
第１の格子３２は密であり、各対の歯３００の間にロッド３２０がある。保持する第２の格子３３は、第１の格子３２でのようなロッドの代わりに、垂直に位置付けられた平行板３３０を使用して生成される。このため、この第２の格子３３はより剛性が高く、その端の一方である上流端だけで保持可能であり、したがってほぐし終わりのレベルで中断可能である。ほぐし中に炭素繊維を滑らせるために、プレート３３０は、それらの上部が研磨されるかまたはプラスチックフィルムでコーティングされる。ほぐされていないあらゆるものを落下させるために、板３３０はそれらの端３３１で曲げられる。
【００３９】
この第２の格子３３は剛性を有するため、それは、図２の重ね合わされた２つの格子間の隙間を最大で５ｍｍの距離ｄ２に制限すること、および、密に織られたまたは積み重ねられた布地のほぐしを向上させることを可能にする。
【００４０】
図４では、第１のモジュール４は（たとえば）幅５０ｍｍの平らな底を有する凹状トレイ４０を含み、（たとえば）幅５０ｍｍの再整列された繊維の細片を生成することを可能にする、ということが見られ得る。この発明に従った第１のモジュールは、図８および図９に示すような第１のモジュール４で構成される。第１のモジュール４の下流に第２のモジュール６が位置付けられ、より良好な結束を可能にする繊維７の若干の混ざり合いを有する、直径がたとえば２５ｍｍの再整列された繊維の糸を作り出すことを可能にする。第１のモジュール４は低周波数の水平揺動運動を有しており、第１のモジュール４とは異なる運動を与えられた第２のモジュール６によって補われる。第２のモジュール６は、第１のモジュール４の下流に位置付けられた、凹状で可撓性のある再整列トレイ６０を含み、図４では、一方の端６１は第１のモジュール４に固定され、その端６２は自由であり、この発明では、それは第１のモジュール４の開口より下に位置付けられるであろう。トレイ６０は可撓性を有するため、それはトレイ４０とは異なる運動を与えられ得る。トレイ６０は、トレイの底で「回転」運動を引き起こす交互の垂直揺動運動を与えられる。この運動は、繊維７の若干の混ざり合いを引き起こし、糸を生成する効果を有する。
【００４１】
図６および図７は、第２の実施形態を示す。第２のモジュール６は、回転運動を与えられた回転チューブ６３を含む。
【００４２】
図８および図９は、第３の実施形態を示す。第１の振動モジュール４は、底なしトレイ４０、または開口４０３を有するトレイを含み、それは一連の偏向板４００で構成され、再整列された繊維７は次に、トレイ４０の下に位置付けられたコンベヤベルト４０１上に落下する。偏向板４００は各々、垂線に対して０〜９０°、好ましくは±１０°〜±８０°の対角αおよびβで配向される。繊維７は、トレイ４０を通って落下して偏向器４００と衝突するにつれて、整列する。トレイ４０は底がないため、繊維７は偏向器間を落下し、最終的には整列されてコンベヤベルト４０１上に落下する。コンベヤベルトは、それが進むにつれて、再整列された繊維７の細片を形成するであろう。偏向器間での繊維のいかなる固定化も防止するために、トレイ４０は、１０Ｈｚ〜２００Ｈｚの周波数を有する垂直振動運動を与えられる。この運動は垂直に振動しているため、それは繊維の不整列を生じさせない。
【００４３】
図１０は、微細な穴があけられたホッパー４０２が第１の再整列モジュール４上に固定される第４の実施形態を示す。このホッパー４０２は、熱可塑性粉末７０で、たとえばポリアミドで充填される。ホッパー４０２は、その下端に微細な穴があけられている。このため、再整列モジュール４は、振動することにより、微細な穴があけられたホッパー４０２から熱可塑性粉末７０を落下させ、繊維７を有する再整列トレイ内に落とす。再整列中、熱可塑性粉末は炭素繊維と混ざる。熱硬化性物質を使用することも可能である。
【００４４】
たとえばポリアミドで作られた熱可塑性繊維７１を使用することも可能である。これらは、送りモジュール２上に、炭素布地の隣りにまたはおそらく炭素布地の上に位置付けられる。これらの繊維７１は３０ｍｍ〜５００ｍｍの長さを有していてもよく、（ニットを除き）任意の形状を取ってもよい（単純な織布の破片、マット、または単独繊維など）。熱可塑性繊維７１はほぐされ、炭素繊維と同時に再整列される。再整列中、第１のモジュール４は、炭素繊維７を熱可塑性繊維７１と混ぜる。繊維７および７１の混合を向上させるために、第２のモジュール６は好ましくは、水平軸の周りを回転する剛性回転チューブ６３を含むであろう。
【００４５】
図１２は、装置の下流部分を示す。コンベヤベルト４０１は、熱可塑性粉末７０および／または熱可塑性繊維７１を含む、半分の長さの炭素繊維７の連続細片７２を搬送する。コンベヤベルト４０１の端で、炭素繊維の細片７２は、熱可塑性粉末７０または熱可塑性繊維７１の融点よりも高い温度に加熱された回転ローラ８上に堆積される。このため、熱可塑性粉末および／または繊維は溶ける。加熱ローラ８は、回転するにつれて細片７２を搬送し、それは次に加圧ローラ８０と加熱ローラ８との間で圧縮され、このため、溶けた熱可塑性粉末によって炭素繊維がくっつくようになり、繊維はまとめられて、まとまった細片７３となる。まとまった細片７３は、コンベヤベルト４０１と同じ速度で進む熱可塑性フィルム７４に堆積される。まとまった細片７３は、その熱可塑性フィルム７４の内側で、取外し可能なロール７５上に巻きつけられる。
【００４６】
装置１の動作モードおよび対応するほぐし整列方法を、ここで説明する。
入力側で使用され導入された布地の切れ端は、単位面積あたりの質量の点、および織りタイプの点で、本質的に可変である。送りモジュール２は緩衝器として作用し、オペレータが著しい量の積み重ねられた布地の切れ端を導入することを可能にし、それらは次に、次のモジュール上へと次第に移動されるであろう。いくつかの切れ端を同時にほぐすことは、特にこれらが薄い場合に可能である。制限は、格子３２、３３間の距離に関連しており、単数または複数の切れ端がこれら２つの格子３２、３３間を通過できることが必要である。
【００４７】
ほぐしは、好ましくは金属製でコンベヤチェーン３１上に搭載された櫛３０によって行なわれるが、それらは、コンベヤタイプのベルト、駆動ベルト、ケーブルなど以外に、長方形の運動を提供する他の種類の装置に搭載されてもよい。櫛３０の線速度がベルト２０の速度よりも１０倍速いように、モータ３４の回転速度が選択される。歯３００は、布地の切れ端を貫通し、その緯糸の一部をそれらとともに運ぶ。歯３００が緯糸を貫通することを保証するために、切れ端は、格子を形成する一連の平行線３３上で保持される。切れ端において歯３００が係合されると、それらは布地を引っ張り、これは、切れ端をベルト２０にしっかりと押し付ける加圧ローラ２０２によって補償される。このシステムは、加圧ローラ２０２によって把持される布地の面積が小さい場合でも非常に効果的である。ほぐされていないあらゆるものは、それが整列トレイ内に落下するのを防止するためにトレイ５０に収集され、次にマシンの入口で再導入される。
【００４８】
繊維がいったんほぐされると、それらは重力により、ばねとして作用する可撓ブレード４１上に搭載されたトレイ４０内に落下する。発振は、偏向器４００の壁に対する繊維の連続衝突を通して前記繊維を高速で自己配向させる、規定された振幅および規定された周波数の往復運動である。この運動は、たとえば電気モータ４２と接続ロッドクランクシステム４３とからなる振動システム４４を使用して得られる。変速器は、発振の周波数が調節されることを可能にする。シュート４０の揺動運動および傾斜は、繊維が整列し、細片を形成することを可能にする。第２のトレイ６０は、より優れた結束を可能にする繊維７の若干の混ざり合いを有する再整列された繊維の糸を達成することを可能にする。
【００４９】
第３の実施形態では、再整列システムは、繊維の細片の自動的および連続的回収を可能にする。細片の連続的回収はまた、繊維の手動収集中の不整列を回避することを可能にするであろう。
【００５０】
繊維７の完全性を向上させるために、ポリマー結合剤、たとえば熱可塑性ポリマー結合剤が添加されて、溶かされた後でまとめられ、次に固化された炭素繊維の細片を作り出すことを可能にする。このため、ポリマー結合剤を振りかけられ、再整列段階を出た細片は、加熱され圧縮されて、次に、こびりつかない熱可塑性フィルムの内側で巻き上げられる。
【００５１】
リサイクルされた炭素繊維の細片は搬送され、まとめられ、巻き上げられる。こうして、半連続的な炭素繊維の細片または連続糸は、ロールの形をした連続的な半完成品になり、それは、複合材料を採用し、樹脂含浸前に金型の底に適合させ位置付けるために切断する産業において直接使用可能である。
【００５２】
要約すると、この発明に従った装置は、偏向器を有する底なしトレイで構成された第１の整列モジュール４と、それに続く、繊維が内部に落ちる第２の整列モジュールとで構成される。この第２の整列モジュールは、回転運動を有する可撓性トレイを有し、おそらく糸の生成用の回転チューブが続く、水平に発振する剛性トレイ、または、オプションでまとめられ得る平らな細片を生成するために結合剤を活性化するためのシステムをオプションで含むコンベヤベルトで構成される。
【図１】
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【図２】
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【図２ｂｉｓ】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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