(57)【要約】本発明によれば、ヤーンまたはトウ（１０）を予備延伸して、実質上共通の平面に並べて配置した後、その表面を、実質上一方向性の均一なシート（２０）が得られるように、ヤーンまたはトウの長手方向を横切って移動する少なくとも１つのエアージェット（２２）で掃射する、繊維シートの製造方法が提供される。
2004521197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヤーンまたはトウを伸展して（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）並列させることによる繊維シートの製造方法であって、ヤーンまたはトウを予備延伸して（ｐｒｅ−ｓｐｒｅａｄ）、実質上共通の平面に並べて配置した後、その表面を、実質上一方向性の均一なシートが得られるように、ヤーンまたはトウの長手方向を横切って移動する少なくとも１つのエアージェットで掃射する、繊維シートの製造方法。
【請求項２】
エアージェットが、並べて配置されたヤーンまたはトウの一連の一方の端からもう一方の端まで前後に移動すると同時に、長手方向にも移動する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
エアージェットが、ヤーンまたはトウの平面に対して実質上垂直に向けられている請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
ヤーンまたはトウの付加的な伸展がエアージェットによる掃射で達成される請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
エアージェットによる掃射の後で、得られたシートがローラーを通過することを包含し、前記シートと接触している該ローラーの少なくとも一部が、前記シートを伸展された形態で維持するように前記シートを構成するフィラメントの滑りに対抗する摩擦係数を示す材料で製造されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
ヤーンまたはトウを予備伸展するための装置少なくとも１つ、および
ヤーンまたはトウを前記予備伸展装置より下流に並べて流すための手段を含む、繊維シートを製造するための設備であって、該設備が、エアージェットを用いた掃射装置であって、前記予備伸展装置よりも下流でヤーンまたはトウのパスのそばに配置されるもの少なくとも１、前記ノズル装置に加圧したエアーを供給するためのダクト、および
前記パスを横切って前記掃射装置を駆動させるための駆動部材
を更に含んで成る、繊維シートを製造するための設備。
【請求項７】
前記予備伸展装置が、
少なくとも１個のスリットを有する少なくとも１個のチューブであって、前記スリットが前記チューブの壁の実質上長手方向に形成されているもの、および
該チューブに加圧されたエアーを供給するための手段
を含む請求項６記載の設備。
【請求項８】
前記掃射装置よりも下流に、
前記シートのパス上に配置され、かつ発泡体およびゴムから選択される材料で構成される少なくとも１個のローラーであって、該シートと少なくとも部分的に接触しているもの
を更に含む請求項６または７記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、トウを伸展することによって均一な繊維シートを製造することに関する。前記シートは、特に、複合材料部品を強化するのに用いられる。
【０００２】
比較的広い幅の一方向繊維シートを製造するために、複数のヤーンまたはトウを伸展し、この伸展したヤーンまたはトウを並列することは周知である。伸展は、湾曲したバー（または「バナナ」バー）を通過させるか、あるいはエアースプレッダーを通過させることにより行われる。
【０００３】
前記方法で製造された一方向シートは、異なる方向に重ねて、例えばニードリング（ｎｅｅｄｌｉｎｇ）によって互いに結合することにより、多方向性シートを形成することができる。前記シートは、別のタイプの繊維布、特に織布とも同様にニードリングにより結合されて、本質的に二方向性の複合体または多層繊維織物を構成してもよい。
【０００４】
繊維シートの製造コストを低減するため、そして特に繊維が炭素繊維である場合は、市販の太いヤーンまたはトウであって、単位重量当たりの価格が細いヤーンよりもかなり低いものを原材料として使用することが望ましい。
【０００５】
にもかかわらず、太いヤーンまたはトウを伸展し、その伸展したヤーンまたはトウを並列することによって均一なシートを製造することが、より細いヤーンを用いた場合よりも困難であることを本出願人は見出した。伸展したヤーンまたはトウ間の接合点では不連続性（重なりまたはギャップ）を防止し難い。
【０００６】
発明の目的および要旨
発明の目的は、前記欠点を軽減することである。この目的のために、本発明は、ヤーンまたはトウを伸展して並列させることによる繊維シートの製造方法であって、ヤーンまたはトウを予備延伸して、実質上共通の平面に並べて配置した後、その表面を、実質上一方向性の均一なシートが得られるように、ヤーンまたはトウの長手方向を横切って移動する少なくとも１つのエアージェットで掃射する、繊維シートの製造方法を提供する。
【０００７】
有利には、前記エアージェットは、並べて配置したヤーンまたはトウの一連の一方の端からもう一方の端まで前後に移動し、それと同時に、ヤーンまたはトウは長手方向に移動する。
【０００８】
好ましくは、エアージェットは、ヤーンまたはトウの平面に対して実質上垂直に向けられている。
【０００９】
本発明の方法は、ヤーンまたはトウをエアージェットで掃射することによってヤーンまたはトウを構成するフィラメントに振動を生じさせることにより、一方向シートに均一性を与える。ヤーンまたはトウの伸展を、前記掃射操作中に更に行ってもよい。
【００１０】
前記シートは、好ましくは、エアージェットでの掃射後に観られる状態に保持されるか、少なくとも一次的に保持される。これは、ローラーを通過させることにより、有利に達成される。前記シートと少なくとも一部で接触するローラーは、シートの狭小化または不連続性を導くかもしれないフィラメントの滑りに対抗する摩擦係数を示す材料から製造される。一例として、前記材料は、ゴムまたは発泡体であってよい。
【００１１】
本発明は、ヤーンまたはトウを予備伸展するための装置少なくとも１つ、およびヤーンまたはトウを前記予備伸展装置よりも下流に並べるための手段を含むタイプの、前記方法を実行し得る設備も提供する。
【００１２】
本発明によれば、前記設備は、エアージェットを用いた少なくとも１つの掃射装置であって、前記予備伸展装置よりも下流でヤーンまたはトウのパスのそばに配置されるもの、前記掃射装置に加圧したエアーを供給するためのダクト、および前記パスを横切って前記掃射装置を駆動させるための駆動部材を更に含んで成る。
【００１３】
図面の簡単な説明
本発明は、非限定的な例示で表される以降の説明を添付の図面を参照して読むことで、より深く理解されるであろう。ここで、
・図１は、本発明の設備の一態様の非常に概略的な図であり、
・図２は、図１の設備における、エアージェットを用いた掃射装置の拡大側面図であり、
・図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ面での側面図であり、
・図４は、図１の設備の異なる態様を表す断片的な図であり、および
・図５は、図１の設備の別の異なる態様を表す断片的な図である。
【００１４】
発明の詳細な説明
図１〜３の設備では、スプール１２から引っ張られた複数のトウ１０が、湾曲したバー１４上を通過することにより、広げられて予備伸展される。示した例では、各トウ１０は、連続するバー１４ａ、１４ｂ、１４ｃ上を通過し、その凸面でバーの母線（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｌｉｎｅｓ）と接触している。
【００１５】
予備伸展されたトウ１０は、ローラー１６上に並んで配置され、ローラー１６からは実質上垂直な下向きのパスを辿る。
【００１６】
このパスに沿って、並んで配置されたトウ１０の一連１８は、トウの移動方向Ｄを横切って延びる方向で、エアージェットを用いた掃射に晒される。掃射方向は、有利には前記方向Ｄに対して垂直である。すなわち、この図の場合は実質上水平方向である。加えて、前記掃射方向は、トウ１０の一連によって形成される平面Ｐと実質上平行である。
【００１７】
掃射は、支持体２４で担持されたエアー噴出ノズル２２を用いて行う。支持体は、アクチュエーター２６のロッド２５の端に固定されており、平面Ｐと平行に延びかつ支持体２４を取りつけた（図２および３にのみ見ることができる）固定水平ロッド２８によって水平移動をする。柔軟なホース３０は、ノズル２２に加圧したエアーを導入する。
【００１８】
例として、アクチュエーター２６は、空気圧式アクチュエーターである。これは、ノズル２２に、トウ１０の一連１８の一方の端からもう一方の端までの直線的な往復運動を与えるように制御されている。
【００１９】
水平的な往復運動でノズルを移動させるために、上記以外のガイドを用いてもよい。例えば、支持体２２を、駆動ローラー上とノズル２２のストローク終点におけるリターンローラーとを通過するエンドレスベルトに固定してよい。その場合、前記駆動ローラーは、一方向への駆動とその後の反対方向への駆動を交互に駆使する駆動モーターに接続する。
【００２０】
エアージェットを用いた掃射後、均一なシート２０が得られる。このシートは、シートと接触する少なくともその一部がフィラメントの側面の滑りと対抗するような摩擦特性を示す材料から製造された少なくとも１つのローラー３２を通過することにより、その後固定するまで、その幅とその均一性の両者を少なくとも一次的な基準で一定に保っている。一例として、前記材料は、ゴムまたはプラスチック材料の発泡体である。それにもかかわらず、ローラー３２とシートのフィラメントとの間の密着性は、シートからフィラメントが浮遊するのをローラー３２が防止するように制限して維持されなければならない。
【００２１】
ローラー１６とローラー３２の間のパスでは、シート２０は固定されていない。シートの張力は、個々のスプール１２の重量に対抗してローラー３２から下方へ引っ張られているシートのみにより限定されている。
【００２２】
図２に概略的に示されているように、ノズル２２によって生じるエアージェットは、シート２０を変形させるので、平面Ｐから少し離れている。この変形は、ローラー１６および３２間のシートの固定されていないパスに振動をすることにより、トウを構成するフィラメントに加えられる。それにより、前記フィラメントを、ノズル２２の横方向の移動と組み合わせて、シートの幅に亙って実質上均一に分布を促進する。
【００２３】
予備伸展されたトウ１０を最初に用いないで、一連のトウ１８が互いに密に隣接するように配置していない場合でも、均一な、実質上一方向性のシート２０が得られる。図１は、ローラー１６上でトウ間にギャップ１１を残した、予備伸展されたトウ１０を表している。トウの伸展を完了させるのは、エアージェットを用いた掃射である。掃射は、一連のトウ１８の全幅に対してシート２０を広げるのに使用されてもよい。
【００２４】
本来、エアージェットによるシート２０の掃射は、トウ１０間にギャップを残さずにトウ１０をローラー１６上に確実に配置するように注意を払っているときであっても、シートを均一にするのに有効であるように続ける。
【００２５】
ローラー３２を通過することは、シートのフィラメントをその関連位置で保持し、それによってシートの均一な分布を保持するのに寄与する。
【００２６】
ローラー３２を通過した後、シート２０は、一方向シート４０が供給されるウェブ形成ステーション３６に運ばれ、前記シート４０が絶え間なく移動するシート２０と連続的に固定されることで、３方向シート４２が得られる。このシート４２を構成する種々の層は、ニードリングステーション４４での軽いニードリングによって互いに結合でき、そして得られたシートは巻き取りローラー４６で貯蔵され得る。異なる方向に一方向シートを重ね、それらを合わせてニードリングすることによる、このような多方向シートの集積は周知である。
【００２７】
トウ１０には、均一にしてエアージェットで掃射することによって広げる前に、予備伸展または予め広げることが必ずしも必要ではないが、前記予備伸展または予め広げることは、トウのフィラメントをお互いから分離するのに通常好まれる。というのも、トウのフィラメントが油化操作に起因して互いに多少貼りついていることがあるためである。
【００２８】
図４は、トウ１０の予備伸展がスリットチューブを通過させることにより行われる異なる態様を表している。
【００２９】
示した例では、トウ１０は最初、２つのグループに分けられている。一つ置きのトウはローラー１６よりも上流の第１チューブ５０を通過するが、それ以外のトウは、同様にローラー１６よりも上流の第２のチューブ５２を通過する。
【００３０】
各チューブ５０、５２には、チューブ壁を通過して形成され、かつチューブの軸線（ｔｈｅ ａｘｉｓ）と平行に限られた長さで延びているスリット５０ａ、５２ａが設けられている。
【００３１】
チューブ５０、５２の片方の端は閉じており、またその反対の端では加圧されたエアーがパイプ５４、５６を使って供給されている。
【００３２】
各トウ１０は、トウ１０が辿るパスと垂直に延びているチューブ５０、５２に設けられたスリット５０ａ、５２ａを通過する。
【００３３】
各スリットから噴出するエアージェットは、それに面したトウを伸展させる。
【００３４】
トウを共通のスリットチューブに通過させることも可能であるが、スリットやその結果得られる伸展されるトウは、一本のトウを伸展させるためのエアージェットが隣接するトウの伸展を妨げないことを確実にするほど十分に離して配置されなければならない。
【００３５】
図５は、ローラー３２と３４の間を通過した後でシート２０を、別個に供給される繊維織物６０（例えば、織布ストリップ）に重ねる、もう一つの態様を表している。前記シート２０と織布６０で形成された複合構造物６２は、マンドレル６４に巻取られて、環状の円筒形繊維プレフォームを形成する。マンドレル６４に重ねられた繊維層は、マンドレルの母線に沿って延びかつラジアル方向での往復運動により駆動されるニードルボード６６を用いたニードリングによって互いに結合され得る。
【００３６】
本発明では、単純でしかも安価な手段を用いて、均一なシートを複数の伸展トウから構成することに注目すべきである。本発明の方法は、好ましくは、太いトウを用いて行われる。例えば、米国の製造業者「ＺＯＬＴＥＫ」製の「Ｐａｎｅｘ３５−４８Ｋ」として販売されている４８Ｋ炭素トウ（すなわち、４８，０００のフィラメントを有するトウ）を用いて３０ｃｍ〜５０ｃｍの幅の炭素繊維の均一な一方向シートが上手く製造された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の設備の一態様を表す非常に概略的な図である。
【図２】図１の設備における、エアージェットを用いて伸展するための装置の拡大側面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ面における側面図である。
【図４】図１の設備の異なる態様を表す断片的な図である。
【図５】図１の設備の別の異なる態様を表す断片的な図である。
【符号の説明】
１０…トウ、１２…スプール、１４…バー、１６、３２、３４…ローラー、１８…トウ１０の一連、２０…シート、２２…エアー噴出ノズル、２４…支持体、２５…ロッド、２６…アクチュエーター、２８…水平動ロッド、３０…ホース、３６…ウェブ形成ステーション、４０…一方向シート、４２…３方向シート、４４…ニードリングステーション、４６…巻き取りローラー、５０、５２…スリットチューブ、６０…繊維織物、６２…一方向シートと繊維織物との複合構造物、６４…マンドレル、６６…ニードルボード
【国際公開パンフレット】
2004521197.tif 000003
2004521197.tif 000004
2004521197.tif 000005
2004521197.tif 000006
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2004521197.tif 000008
2004521197.tif 000009
2004521197.tif 000010
2004521197.tif 000011
2004521197.tif 000012
2004521197.tif 000013
2004521197.tif 000014
2004521197.tif 000015
【国際調査報告】
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