CN1190445A - 复丝开纤片的制造方法和制造装置以及开纤片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及将构成复丝的长丝展延成平行且不降低质量的状态,制造优质纤片的方法、用于该方法的装置以及所制造出的开纤片。即,本发明的方法和装置,将复丝控制为一定的过量喂料状态从供丝部向卷绕部移送,对该复丝通过交叉方向的气流,使构成该复丝的长丝沿宽度方向松解而变形成为开纤片。用该方法和装置可得到各种形态的开纤片。

Description

复丝开纤片的制造方法和制造装置以及开纤片

本发明涉及将若干长丝接合成的复丝(包括纤维束)延展而制造开纤片的新技术。具体地说，是涉及一种划时代的开纤片制造方法及其制造装置以及开纤片。用本发明的装置和方法，将构成复丝的长丝延展成平行且不降低质量的状态，能从通常形态的复丝高效率地批量生产优质开纤片，这种开纤片具有作为例如长纤维增强复合材料的增强材料所要求的树脂含浸性和长丝排列整齐性。

近年来，开发出并已市售很多种的纤维增强复合材料，这些材料是在合成树脂等的基体中混入或挟入作为增强材料的碳纤维、玻璃纤维或芳香族聚酰胺纤维(aromtic poiyamidefilament：例如KEVLAR49)等而形成的。

这些纤维增强复合材料，通过对基体和增强材料的选择，可得到强度、耐热性、耐蚀性、电气特性及轻量性等所需要的优良性能。因此，被广泛应用于航空宇宙、陆上运输、船舶、建筑、土木、工业用品、体育用品等领域，具有很大的社会需求。增强纤维的使用形态有各种，例如，把若干根长丝配列成所需宽度；将长线切成预定尺寸；做成为织物、编物、组合物、无纺布等的布状物；将这些增强纤维与基体直接复合化；或者使规则地配列着长丝的片或织物等含浸合成树脂，制造出称为预浸成型料的半成品，将该预浸成型料根据需要重叠适当片数，用蒸压器等装置最后完成所需的产品。

在上述纤维增强复合材料之中，近年来最注目的是碳纤维、芳香族聚酰胺纤维、陶瓷纤维等高功能纤维基材的增强纤维材料的利用。这些高功能纤维基材，通常是以对齐并用上胶剂接合的形态提供的，把这些复丝作为增强纤维材料使用时，需要加大各长丝与基体的接触面积，使接合强度强化。为此，最好将这些复丝延展成薄片状。换言之，使构成作为增强材料料的复丝的各长丝一根一根的表面与基体密接，而且各长丝与基体强力地粘接是极为重要的。接合成该构造时，复合材料能发挥最大的功能。

但是，当作为增强纤维的材料是复丝时，很难使基体均匀地浸透到构成该复丝的各长丝之间。为解决这一问题所采取的措施是：将复丝开纤成薄的、具有一定宽度的片状，使基体浸透到复丝内部的微小间隙内。

已往是在从供丝体上松开复丝、将其卷绕到卷绕管上的过程中实施复丝的开纤，公知的有以下方法。

①.静电开纤法：对移动着的复丝施加一定的张力，同时作用静电，使得在构成复丝的长丝之间产生反斥力而开纤。

②.压力开纤法：将复丝通过旋转着的压辊之间，将复丝压成扁平而开纤。

③.喷射开纤法：将水流或空气流冲向复丝，利用其喷射力开纤。

④.超声波开纤法：对复丝施加超声波振动，使构成复丝的长丝之间的接合(例如用上胶剂的接合)绽开而开纤。

可是，将复丝开纤成片状作为增强纤维材料使用时，产品的理想条件是，不断线的连续的长丝一根一根伸展为笔直状互不缠绕，而且相互平行保持一定密度，整齐地排列成一定宽度。

上述已往的开纤方法，都是对复丝作用电气反斥力、负荷压力、流体冲击力、超声波振动力等强力的物理外力而开纤。因此，若要提高开纤效率，例如在使用空气流的情况下，必须提高其流速，向复丝的纤维束喷射强力的空气流。

但是，为了提高开纤效率而增强对复丝施加的外力(例如静电反斥力、辊压力、喷射力、超声波振动力等)时，不能得到所需的宽度、薄度，反而强的外力造成长丝切断、起毛等。不可避免地损伤纤维，尤其是碳纤维类、陶瓷纤维类等容易折断的纤维，更容易损伤而成为不能使用的状态。

另外，上述已往的开纤方法，是用外力硬行地使复丝开纤，所以，开纤后的长丝之间会复杂地相互缠绕，难以得到所需的宽度和长丝之间的平行性，而且静电等的方法不能适用于导电性纤维(例如碳纤维、金属纤维)。

再者，在复丝的开纤加工时，为了提高开纤效率，普通采用无捻复丝，这时，即使整个纤维束是无捻状态，但在丝束内长丝之间也有局部缠绕的部分，所以，用上述已往方法不能使该缠绕部分开纤。关于这一点作以下解释。

现在，采用在丝束内无缠绕部分的优质无捻复丝，如图1所示，在卷绕角度为γ的供丝部1′中，存在于松开点O的无捻复丝被松开时，作用着要返回连接该供丝体中的松开支点P与送出辊的把持点Q的连线即最短距离1的箭头Δ的力，这时，靠供丝部表面与松开了的无捻复丝F₁摩擦，使该复丝F₁旋转而产生部分捻转现象。换言之，即使所用的无捻复丝F₁是未捻转的，在被松开时也会产生局部捻转现象，成为阻碍开纤平行性的原因。另外，供丝部1′中的复丝F₁，其卷绕角度在每卷层是交替反向的，所以，随着该卷绕角度的变化，复丝F₁的上述旋转方向也交替地相反，从而交替地产生S捻转和Z捻转这样的假捻现象。该假捻现象有时在纺丝厂阶段就已产生，即使在卷绕前是无捻状态，在卷绕工序中也会产生该假捻。

另外，在上述已往的方法中，不能对不同种复丝进行开纤并混织处理，也不能对同种或不同种复丝进行开纤并重叠形成叠层开纤片，不能将同种或不同种复丝开纤成并排状态而形成宽幅的开纤片。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种延展的优质开纤片，该开纤片中，构成复丝的长丝不断丝地连续，一根一根笔直地伸展，而且相互平行以一定的密度形成所需宽度，排列整齐，不起毛。

本发明的另一目的是提供划时代的开纤片制造方法及用于该方法的制造装置。用本发明的方法和装置，能从通常形态的复丝高效率地批量生产具有作为纤维增强复合材料的增强材料所需的树脂含浸性和长丝笔直性等特性的优质开纤片。

本发明的其它目的是提供一种对多种复丝同时进行开纤处理和混织处理，高效率地制造不同种类长丝混织的混合开纤片的方法及装置。

本发明的其它目的是提供一种对同种或不同种复丝进行开纤处理并将它们重叠，高效率地制造叠层开纤片的方法和装置。

本发明的其它目的是提供一种将同种或不同种复丝开纤成并排状态，制造任意宽度开纤片的方法和装置。

本发明的其它目的和效果，将通过以下的说明更为明确。

为了实现上述目的，本发明方法的特征是，将由若干长丝集合成的复丝以一定的超喂状态一边控制送料一边从供丝部向卷绕部移送，将交叉方向的气流通过该被移送来的复丝，使该复丝朝着风下方向挠曲成弓形，使构成该复丝的长丝沿宽度方向自然而稳定地松解，变形成为开纤片，巧妙地利用流体力学原理进行处理。

本发明装置的特征是，对着在供丝部与卷绕部之间以一定的超喂状态移送的复丝的移送路径配设具有所需横断面的吸引风洞，用连续的吸引气流使移动至该处的复丝挠曲成弓形而沿宽度方向可开纤。

本发明中的复丝是长的连续的若干长丝(例如合成纤维、碳纤维、陶瓷纤维、金属纤维等)集合而成的纤维集合体，包括成束状的纤维束。

本发明中，将复丝以一定的超喂状态移送，将气流通过被移送的复丝，使该复丝挠曲成弓形，成为开纤片。此时，复丝的挠曲长度以及交叉地作用于该处的气流的横断宽度越大越好。但是，实际上，当复丝的挠曲长度大时，作用于该处的重力使挠曲的深度加大，另外，当挠曲长度大时，在其相当大的挠曲长度区域产生均匀且所需流速的气流的气流发生装置在技术上或经济上存在局限性。因此，复丝的挠曲长度以及对其产生的气流的横断宽度必然要有限制。此外，如果构成复丝的各长丝过于扩展，则会有损于长丝间分布的均匀性。

因此本发明中，根据需要形成若干个复丝的挠曲部位，在各挠曲部位多次地通过交叉的气流，或者在复丝的挠曲部位与交叉气流会合之前，先对复丝施加不引起损害的外力，例如通过压辊轻轻按压或轻的超声波振动等，使被上胶剂等粘接的各长丝的接合松弛，并且，最好预先沿宽度方向延展。这样，可提高气流的开纤效率，并且，在供丝部中因复丝的每卷层交替相反的卷绕角度的变化而出现松开时，交替地S捻转和Z捻转的假捻部位，由于作用在该复丝的扩展区域和开纤区域之间的拉伸力，使前后的S捻转(Stwist)和Z捻(Ztwist)转彼此抵消，上述假捻部位也依次消除。

本发明中，在从供丝部向卷绕部以一定的超喂状态移动复丝时，将气流通过该复丝，使该复丝挠曲成弓形，作用于该处的气流是吸引气流，气流中的涡流和紊流成分越少越好。

本发明的主要点，是将复丝以一定的超喂状态移送，将气流通过该被移送的复丝，使该复丝沿宽度方向松解，制成开纤片。但也可以将若干个上述处理工序并行，使从各工序出来的开纤片合流，将这些开纤片呈面状排列或上下数层叠置后，形成挠曲部位移送，再将气流通过该开纤片而制造成复合开纤片。这样，可以制造由任意种类复丝的开纤片以叠层状态合体而成的纤维集合体，可以制造叠层的混合混织片。可以制造由任意种类复丝的各开纤片侧缘叠置、合体成为整层状态的叠层混合式混织片。可以制造由任意种类复丝的各开纤片侧缘叠置成退岔踏步式(段逃げ式)、合体成为叠层混合式混织片。构成这些复合开纤片的长丝不起毛、不断丝，并整齐地平行排列。

图1是说明在松开时供丝部中容易出现S捻转和Z捻转的原因的图。

图2是概略地表示本发明第1实施例中所用开纤装置结构的侧面图。

图3是图2所示开纤装置的平面图。

图4从复丝移动方向看的图2所示开纤装置的喂料机构放大立面图。

图5是图4所示喂料机构的放大侧面图。

图6是概略地表示本发明第2实施例中所用开纤装置结构的侧面图。

图7是图6所示开纤装置的平面图。

图8～图10是从空气力学角度说明本发明中的复丝开纤理论的模式图。

图11是说明将复丝挠曲并与气流接触而开纤时的力学说明模式图。

图12～图15是从另一角度说明复丝开纤理论的说明图。

图16是概略地表示本发明第3实施例中所用开纤装置结构的侧面图。

图17是图16所示开纤装置的平面图。

图18是从复丝移动方向看的第3实施例开纤装置中的供丝机台的立面图。

图19是图18所示供丝机台的平面图。

图20是图18所示供丝机台的侧面图。

图21是概略地表示本发明第4实施例中所用开纤装置结构的侧面图。

图22是图21所示开纤装置的平面图。

图23是概略地表示本发明第5实施例中所用开纤装置结构的侧面图。

图24是表示使多层状地被移送的若干个开纤片向横方向稍稍错动，使侧缘部分重叠而混织状态的立体说明图。

图25(1)是将若干个开纤片的侧缘重叠时的立体图。

图25(2)是将重叠的部分混织成一体制造出的复合开纤片的立体图。

图26是表示使多层状地被移的若干个开纤片的侧缘并排邻接，将侧缘部分接合成一体的状态的立体说明图。

图27是将若干个开纤片的相邻侧缘接合成一体而制造出的复合开纤片的立体图。

图28是表示多层整层构造的复合开纤片的立体图。

图29是表示若干种开纤片组合成交错形的整层状态，形成为混合叠层式混织片的立体图。

图30是表示若干种开纤片组合成退岔踏步状态，形成为混合叠层式混织片的立体图。

图31是表示第3实施例装置的开纤效果测定值的曲线图。

图32和图33是表示第3实施例装置的开纤效果测定值的比较表。

下面参照附图说明本发明的实施例。1.第1实施例

本发明第1实施例中的方法和装置如图2和图3所示。

本实施例中，在从供丝部1侧向卷绕部2移送复丝F(无捻碳纤维：7μ长丝12000根束＝原宽度为6mm，原厚度约为0.1mm)的过程中，将该构成该复丝的长丝沿宽度方向松解，制造开纤片。

本实施例中，从供丝部1松开而被移送的复丝F，由前喂料机3和后喂料机3′进行调速控制而形成为一定的超喂状态，被送入配置在两喂料机3、3′之间的吸引风洞4。在该吸引风洞4上移动时，该复丝F与朝着吸引风洞的吸引口41作用的吸引气流(风速：50m/sec)会合后，被拉入口内而挠曲成弓形。在这时的挠曲力作用下，构成复丝F的长丝产生摩擦的嘎吱声，长丝之间的接合松弛。然后，对该状态的复丝F通过交叉方向(本实施例中是从上至下)的吸引气流。于是，迂到复丝F的吸引气流按照伯努利(Bernoulli)公式被导引，使与复丝F的对流面两侧低压化，这样，在该复丝上作用着向两侧方向扩开的推力。因此，上述的挠曲作用使长丝彼此的接合松弛，而且，长丝之间产生了松弛的复丝F在通过吸引风洞4的吸引口41时，在宽度方向松解，扩展成为平均宽度约12mm、厚度约0.07mm的薄开纤片FS。

下面说明第1实施例中所用的开纤片制造装置。

图2、图3所示开纤片制造装置中的供丝部1和卷绕部2是采用公知的技术，在图中未示出其具体构造。

上述前喂料机3和后喂料机3′，都把复丝F挟在顶辊31和底辊32之间旋转移送，其移送速度由连接在底辊32的旋转轴上的伺服马达33控制而能自由调速(见图4)。该伺服马达33由附设在吸引风洞4上的挠曲测定传感器输出的信号支配，控制移送速度，使喂料机3、3′之间的超喂送料量保持一定。本实施例中，用10m/min作为前喂料机3的标准速度，根据后述挠曲测定传感器输出的控制信号，控制为总有10cm的移送剩余量，后喂料机3′的移送速度设定为10m/min的定速。顶辊31与底辊32之间的压接力可以由调节顶辊31的旋转轴升降的气缸适当调节(见图4和图5)。

吸引风洞4象面对着在前喂料机3与后喂料机之间的复丝F被流送的移送路的下侧那样，其吸引口41与复丝F相接地开口。该吸引风洞4由与其连接的真空泵42驱动，朝着复丝F移送路侧产生均匀的吸引气流。作用于复丝F的吸引气流可由设在吸引风洞4与真空泵42之间的气流调节阀43适宜地调节。在该吸引风洞4上附设着挠曲测定传感器44，该挠曲测定传感器44挟着复丝F的移动路，是投受光型的CCD线传感器，常时地测定通过吸引风洞4的复丝F的挠曲量，测定值的控制信号送到前喂料机3的伺服马达33，控制其旋转速度，以保持一定的挠曲量。另外，在吸引风洞4上，于上流侧配设着入口导辊45，于下流侧配设着出口导辊46，这些导辊使复丝F的导入和导出更加顺利。2.第2实施例

本发明第2实施例中的方法和装置如图6和图7所示。

该第2实施例与上述第1实施例的不同点是，在第2实施例中，在前喂料机3与吸引风洞4之间设有预延伸机构5。该预延伸机构5是在上下锯齿形地配列辊51、51…而形成的辊群机构。从供丝部1移送过来的复丝F(无捻碳纤维：7μ长丝12000根束＝原宽度为6mm，原厚度约为0.1mm)，以预定张力与该辊群51、51…接触而下降、上升、下降……下降、上升，交替地与下侧辊51和上侧辊51接触，一边被弯折一边前进，这期间恰如被手搓揉似地反复被凹折、凸折，被松解柔软，使长丝之间的接合(例如用上浆剂接合)松弛，向宽度方向展平地预延伸(宽度：约10mm，厚度：约0.08mm)。

被预延展了的复丝F与上述第1实施例同样地，由前喂料机3和后喂料机3′调速控制而形成为一定的超喂状态，被送入吸引风洞4。在该吸引风洞4上移动的过程中，该复丝F被吸引风洞的吸引口41处的风速50m/sec的吸引气流拉入吸引口41内，挠曲成为弓形，这时的挠曲力使构成复丝F的长丝之间的接合进一步松弛，并且，构成复丝F的长丝之间的空隙也更扩大。

于是，通过复丝F并使与复丝F的对流面两侧低压化的吸引气流，进一步地增加在预延展机构5中长丝之间的接合已经松弛了的复丝F的开纤效果。得到的开纤片FS平均宽度约为18mm，厚度约为0.05mm，所以，能得到更宽更薄的制品。3.第1实施例和第2实施例中的复丝的空气力学的说明。

下面，说明在第1实施例和第2实施例中，复丝F在吸引风洞4的吸引口41处被扩展开纤的空气力学原理。

图8～图11是模式表示存在于气流中的复丝的概念图。各图中的圆圈表示构成复丝F的各长丝。

图8中，表示初期状态的复丝F与气流会合的状态，此时长丝的集合无任何变形。当气流与该初期状态的复丝F会合时，气流绕该复丝F的两侧分流。在该状态，复丝F的正上方流速略为“0”。

因此，这时可以忽视位能，所以，伯努利公式成为(1/2ρω²+P＝const.)。式中，变数ρ表示流体密度，ω表示流体的速度，P表示压力。

从上式的伯努利公式可知，复丝F的正上方中心的压力P₁与复丝两侧的压力P₂之间的关系为P₁＞P₂，在复丝F两侧的长丝上作用有向宽度方向的推力。

图9表示长丝之间的接合松弛、进行开纤的状态。当气流与该状态的复丝F会合时，气流在该复丝F的正上方中心向两侧分流，这时，气流也吹入位于两侧的接合已经松弛的长丝与中央纤维块之间的空隙内，使开纤进展。这时，作用于中央部分纤维块的压力是P₁，作用于因空隙而向外分开的长丝之间空隙内的压力是P₂，作用于挟着该空隙的长丝外侧的压力是P₃，该P₁、P₂、P₃之间的关系是P₁＞P₂＞P₃。在中央纤维块之中，在接近空隙的长丝上作用着向空隙侧的推力，在离开空隙外侧的长丝上作用着更强的朝外侧的推力，使开纤进一步进行。

图10表示开纤进行的稳定状态。构成复丝F的长丝之间产生空隙，气流穿过该处，使开纤稳定进行。

图11中，以在吸引风洞4被挠曲了的复丝中的一根长丝A₁和A₂为例，模式地说明在气流作用下，复丝移动并开纤的状态。

当长丝被赋与挠曲量t₁或t₂时，在吸引风洞4的中央位置，在以点A₀为中心，以t₁或t₂为半径的圆内，该长丝应该可以自由地向任何地方移动。但是，本发明中，由于该处有吸引气流作用，所以，在长丝上作用着使其向外侧移动的力和往气流的下流推的力，这样，长丝被限制为只能在以点A₀为中心，以t₁或t₂为半径的圆周上移动。

因此，在该圆周上移动的长丝，由于比原来的位置高出距离h₁或h₂，所以具有位能，其上作用着返回原位置的力。另外，由于纤维的移动以点A₀为中心，所以，因移动使长丝成为扭曲状态而作用着返回原位置的力。该2个力的合力d₁、d₂作为返回原位置的力作用在长丝上。长丝移动到使长丝向外侧移动的力与返回原位置的力d₁或d₂的平衡位置，在该状态保持平衡。

换言之，与挠曲量小时相比，在挠曲量大时，为得到相同的水平分开距离，其位能和扭曲量少，所以开纤所需要的力即吸引气流也小。从另一角度看这一点时，现在着眼于构成复丝的其中一根长丝f，当该长丝f为图12所示的直线状时，将气流作用于该长丝f，使其向横方向移动时，需要相当大的风力。但是，如果使该长丝f如图13所示那样稍稍挠曲时，用小的风力就可以使其移动。即，有了该挠曲就容易移动，是因为曲柄作用的原因。这样形成的挠曲相当于图14所示的把构成复丝的长丝f一根一根地形成曲柄的形状。由于形成为曲柄形状，该长丝f在微小外力W作用下以点p、p作为支点按杠杆原理摆动。其结果，构成复丝的各长丝f被开纤(图15)。4.第3实施例

本发明第3实施例中的方法和装置如图16和图17所示。

该第3实施例与上述第2实施例的不同点是，供丝部1搭载在供丝机台R上，控制该供丝机台R的摆动，使在供丝部1即将松开的复丝的卷绕方向与松开后在移动路上行进的复丝F成为一直线，并且，在机台R上控制供丝部1进退。

即，第3实施例的装置中，供丝机台R由床12、接触式传感器13a、13b、滚珠丝杆14、行程传感器15a、15b、复丝松开位置检测传感器16和被松开复丝张力传感器17构成(见图18至图20)。床12可往复水平旋回地支承在旋回驱动用伺服马达11的旋回轴11a上。接触式传感器13a、13b用于控制该床12的往复旋回行程。滚珠丝杆14配设在床12上，借助进退用伺服马达14a的正返转使整个供丝部1作进退动作。行程传感器15a、15b控制该滚珠丝杆14的进退运动。复丝松开位置检测传感器16检测从被滚珠丝杆14驱动而作进退运动的供丝部1松开的复丝F的位置。被松开复丝张力传感器17检测被松开复丝F的张力，向旋转驱动供丝部1并增减调节被松开复丝F张力的制动马达1a输送控制信号(见图18-图20)。

复丝松开位置检测传感器16检测并输出的位置信号，被送往滚珠丝杆14的进退用伺服马达14a，使该伺服马达14a作适当的正转或反转，使供丝部1中的复丝F的松开位置与移动路线一致，同时，从控制床12的往复旋回界限的接触式传感器13a、13b输出旋回方向指令信号，从控制供丝部1的进退运动界限的行程传感器15a、15b输出供丝部移动方向指令信号。这时，随着卷绕在供丝部1上的复丝F的卷绕层数、各卷层中的卷绕角度及卷数、各卷层的卷宽、卷径的减少而变化的复丝F的张力变化系数等，是与复丝的种类对应的所与条件，通过在开始时预先设定该条件，可以使从供丝机台R的供丝部1即将松开的卷丝方向总与该复丝F的移送路线保持一直线。

第3实施例中的供丝机台R，借助于上述机构的作用，可以使得从搭载在其上的供丝部1即将松开的复丝F的卷丝方向与移送路线适时地保持一致。通过采用该供丝机台R，可以消除已往不可避免的问题，即，可以消除图1中供丝部1′表面的复丝的旋转Δ，并且也不产生后发的假捻现象。

因此，从供丝机台R的供丝部1松开的复丝F，通过预延展机构5的辊群51、51…而被反复凸折、凹折，被松解柔软，长丝之间的接合松弛，被预延展为向宽度方向扩展的扁平状。接着，经过吸引风洞4，与第2实施例同样地、受到挠曲开纤作用和空气力学开纤作用二者巧妙的合成作用，变形成为长丝的排列非常整齐而平行的、宽而极薄的开纤片FS，而后被卷绕到卷绕部2。另外，本实施例中的卷绕部2，借助于被进退伺服马达24a正反转旋转的滚珠丝杆24，可定时进退移动地搭载在卷绕台S上，由卷绕用伺服马达2a进行卷绕动作。5.第4实施例

本发明第4实施例中的方法和装置如图21和图22所示。

该第4实施例与上述第3实施例的不同点是，在预延展机构5与卷绕部2之间，配设着前喂料机3、中间喂料机3′和后喂料机3″三台喂料机；在前喂料机3与中间喂料机3′之间配设着第1级吸引风洞4，在中间喂料机3′与后喂料机3″之间配设着第2级吸引风洞4；第1级吸引风洞4的挠曲测定传感器44控制前喂料机3，第2级吸引风洞4的挠曲测定传感器44控制后喂料机3″。

使用图21、图22所示开纤片制造装置对复丝F进行开纤处理时，从供丝部1松开且被送出的复丝F在预延展机构5被松解柔软，长丝之间的接合松弛，被预延展成向宽度方向扩展的扁平状，然后，两次地在吸引风洞4受到挠曲开纤作用和空气力学开纤作用的合成作用，所以，能得到比第3实施例更宽更薄的开纤片FS，而且长丝的排列是整齐平行的状态。6.第5实施例

本发明第5实施例中的方法和装置如图23所示。

该第5实施例中，将图12所示第3实施例的装置上下地配设3层，分别经过第1次吸引风洞处理后的上下三层移送过来的开纤片合流重叠，再次经过吸引风洞处理，得到复合开纤片。

即，第5实施例的开纤装置，分别从上层、中层和下层的供丝部1、1、1松开复丝F₁、F₂、F₃，使该复丝F₁、F₂、F₃通过预延展机构5、5、5，被松解柔软，使长丝之间的接合松弛，被预延展成扁平状，然后通过吸引风洞4，在该处受到挠曲开纤作用和空气力学开纤作用二者的合成作用，分别变形为薄而宽的开纤片FS₁、FS₂、FS₃。该开纤片FS₁、FS₂、FS₃被取入中间喂料机3′，在该处合流重叠，并被调速控制为超喂状态，再送到第2级吸引风洞4。被送到第2级吸引风洞4的重叠状态的开纤片FS₁、FS₂、FS₃，在该处与吸引气流会合，朝着风下方向挠曲成弓形，受到挠曲开纤作用和空气力学开纤作用二者的合成作用，这时，构成开纤片FS₁、FS₂、FS₃的各长丝以整齐的排列状态被吸引气流混织成一体化的一片复合开纤片。

因此，根据该第5实施例的方法，通过选择复丝的种类，可以将具有各种特性的多种制品展开。

例如，上述第5实施例装置中的上层、中层、下层的各层复丝F₁、F₂、F₃通过各条线上的预延展机构5、5、5，经过第1级吸引风洞4而变形为开纤片FS₁、FS₂、FS₃。这时，如果将上下各层的移送线如图24所示地稍稍向宽度方向错动，则重合部分在第2级吸引风洞4被混织为一体，所以，通过对复丝种类的选择，可得到具有复合性能的特别的开纤片(见图25)。

另外，如果使从第1级吸引风洞4、4、4送出的开纤片FS₁、FS₂、FS₃如图26所示那样以平行邻接状态并列，再导入第2级吸引风洞4，则可得到开纤片FS₁、FS₂、FS₃的侧缘部分接合为一体的宽幅复合开纤片。这种情形时，也可以通过对复丝种类的选择和组合，得到各种所需特性的复合开纤片(见图27)。7.用本发明可制造的复合开纤片

也可以增加上述第5实施例中的上下各层开纤生产线的层数，使FS₁、FS₂…FS_n合流重叠，再实施吸引风洞4的开纤处理。

例如，把所需种类的复丝开纤片多层重叠，由吸引风洞进行开纤处理，则可得到图28所示的多层整层构造的复合开纤片。

另外，可制造出图29所示的混合叠层式混织片，该混织片中，所需种类的长丝层合体成为交错形整层状态，并且长丝平行地整齐排列。

另外，还可制造出图30所示的混合叠层式混织片，该混织片中，所需种类的复丝层的侧缘呈退岔踏步式地合体成重叠状态，并且，长丝平行地整齐排列。使用本发明第3实施例装置时的开纤效果实验例

本发明第3实施例装置(以下称为本装置)的开纤性能与本装置的预延展机构5所用辊群的开纤性能的比较。

图31所示的曲线图，是表示用本装置对无捻碳纤维的7μ长丝12000根束(12K)和6000根束(6K)进行开纤的效果的测定曲线。图31中①～⑥各线所示内容如下：

①.碳纤维束   12K  辊开纤后的宽度    10mm  挠曲量  8mm

②.碳纤维束   12K  辊开纤后的宽度    10mm  挠曲量  6mm

③.碳纤维束   12K  辊开纤后的宽度    10mm  挠曲量  4mm

④.碳纤维束    6K  辊开纤后的宽度    5mm   挠曲量  8mm

⑤.碳纤维束    6K  辊开纤后的宽度    5mm   挠曲量  6mm

⑥.碳纤维束    6K  辊开纤后的宽度    5mm   挠曲量  4mm

从图31的曲线可知，与纤维束相遇的气流速度越大开纤宽度越增加，挠曲量越增加开纤宽度越增加。

图32和图33是以上述碳纤维束6K和12K、以及玻璃纤维单丝直径为13μm的2000根束和单丝直径为17μm的2000根束为对象，对开纤宽度和初期状态宽度进行开纤倍率比较。

从图32和图33可知，使用本装置时，能得到约3倍以上的开纤宽度，具有大的延展效果。而使用已往的辊群时，其开纤宽度有限度，约为初期状态的2倍前后。而用本装置时，能得到约3～5倍的开纤倍率，其效果大大优于已往。

如上所述，本发明中，巧妙地将气流对复丝的空气力学开纤作用和将复丝的挠曲量控制为一定时得到的挠曲开纤作用二者合成，利用二者的合成作用开纤，所以，能将各种复丝制造成非常宽、非常薄的开纤片。

根据本发明，在以一定的超喂状态被移送的复丝上，通过气流，使其朝风下方向挠曲成弓形，使长丝沿宽度方向松解地进行开纤，所以，能制造出优质的开纤片，该开纤片的长丝不会挂住、不断丝、而且，一根一根地伸展为近笔直状态，相互平行且以一定的密度整齐排列，没有起毛等的问题。

根据本发明，由于能将由碳纤维、陶瓷纤维、芳香族聚酰胺纤维等构成的复丝开纤处理成宽而薄，所以，能高效率地批量生产纤维强化复合材料的加强材所要求的具有树脂含浸性和长丝排列整齐性的优质开纤片。

本发明中，由于可不受制约地自由选择任意种类的复丝进行开纤处理，所以，选择具有各种特性的复丝进行处理，可以制造出已往不容易得到、具有特殊性能的混合开纤片。

根据本发明，对同种或不同种复丝一边开纤一边重叠，可高效率地制造出叠层开纤片。

因此，本发明是对复丝开纤技术的革新，其工业利用性极大，应用广泛。

Claims (16)

1.复丝开纤片的制造方法，其特征在于，将由若干长丝集合成的复丝以一定的超喂状态从供丝部向卷绕部移送，使气流通过与该被移送来的复丝相交差的方向，使该复丝朝着风下方向挠曲成弓形，由此使构成该复丝的长丝沿宽度方向松解而变形加工成为开纤片。

2.如权利要求1所述的复丝开纤片的制造方法，其特征在于，通过复丝的气流是吸引气流。

3.如权利要求1所述的复丝开纤片的制造方法，其特征在于，配设有对着被移送的复丝开口的、具有所需横断宽度的吸引风洞，由该吸引风洞来的吸力产生气流，并使其与复丝会合。

4.如权利要求1所述的复丝开纤片的制造方法，其特征在于，从供丝部移送出的复丝在与气流会合前，预先使该复丝向宽度方向扩展，然后使气流通过该扩展面。

5.如权利要求1所述的复丝开纤片的制造方法，其特征在于，使气流数次地与从供丝部向卷绕部移送的复丝会合。

6.复丝开纤片的制造方法，其特征在于，在进行喂给控制，产生一定的超喂的同时，将复丝从供丝部向卷绕部移送供给，使气流通过与该被移送来的复丝相交差的方向而制成开纤片，将该开纤片集合成上下若干层或并排状，对这样集合了的开纤片再实施同样的开纤加工，制造复合开纤片。

7.如权利要求6所述的复丝开纤片的制造方法，其特征在于，进行喂给控制，使在超喂状态移送供给来的复合开纤片再集合成若干层或并排状态，在相对于其移送方向的交叉方向使气流通过，反复实施开纤加工。

8.开纤片制造装置，其特征在于，对着供丝部与卷绕部之间的移送路线配设着具有所需横断面的吸引风洞，对以一定的超喂状态在该处移动的复丝连续通过吸引气流，使该复丝挠曲成弓形，使长丝沿宽度方向松解地开纤。

9.如权利要求8所述的开纤片制造装置，其特征在于，在吸引风洞配设着用于检测在吸引风洞处移动的复丝挠曲量的挠曲测定传感器，用该测定传感器输出的控制信号控制夹着该吸引风洞的前后位置之间的超喂量。

10.如权利要求8所述的开纤片制造装置，其特征在于，供丝部搭载在供丝机台上，该机台把卷绕在供丝部上的复丝松开并供往卷绕部，该供丝机台可以相对于移送路线摆动，使复丝的移送路线与即将松开的供丝部的丝卷绕方向在同一直线上，并且，该供丝机台上的供丝部可进退移动。

11.如权利要求8所述的开纤片制造装置，其特征在于，在供丝机台与吸引风洞之间的移送路线上，配设着预延展机构，该预延展机构对通过该处的复丝赋与预延展的趋势。

12.开纤片制造装置，其特征在于，备有供丝机台、预延展机构、喂料机构、吸引风洞和卷绕部；

供丝机台上搭载着供丝部，该供丝机台可以相对于移送路线摆动，使从供丝部松开并供往卷绕部的复丝的移送路线与即将松开时的供丝部的卷丝方向在同一直线上，并且，供丝机台上的供丝部可卷轴进退；

预延展机构对从供丝机台移送过来的复丝赋予预延展的趋势；

喂料机构把被预延展机构赋予了预延展趋势的复丝控制在一定的超喂状态；

吸引风洞对由喂料机构控制在一定过量喂料状态的复丝、以所需的横断宽连续地通过吸引气流，使该复丝挠曲成为弓形，使构成该复丝的长丝沿宽度方向松解而变形为开纤片；

卷绕部将被吸引风洞沿宽度方向延展开纤的开纤片卷绕起来。

13.一种宽幅的混合混织片，其特征在于，是任意种类复丝的开纤片在宽度方向合体而成的纤维集合体，构成该复丝的长丝平行地排列整齐。

14.一种叠层的混合混织片，其特征在于，是任意种类复丝的开纤片以叠层状态合体而成的纤维集合体，构成复丝的长丝平行地排列整齐。

15.一种叠层的混合混织片，其特征在于，是任意种类复丝的各开纤片侧缘叠置、合体成为整层状态的纤维集合体，构成该复丝的长丝平行地排列整齐。

16.一种叠层的混合混织片，其特征在于，是任意种类复丝的各开纤片侧缘叠置成退岔踏步式而合体成的纤维集合体，构成该复丝的长丝平行地排列整齐。

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