ES2908473T3

ES2908473T3 - Dispositivo de producción y método de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra

Info

Publication number: ES2908473T3
Application number: ES16857466T
Authority: ES
Inventors: Tadao Samejima; Ryuichi Ishikawa; Hiroshi Iwata; Yukihiro Mizutori; Masatoshi Kamata; Yasushi Watanabe; Hajime Okutsu
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2022-04-29
Anticipated expiration: 2036-10-19
Also published as: CN108138383A; JP2018053420A; JPWO2017069153A1; JP6521026B2; EP3366819A1; EP3366819A4; JP6337975B2; US10927479B2; CN111394836A; EP3366819B1; US20180209076A1; WO2017069153A1

Abstract

Dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra, que comprende un dispositivo de producción para haces de fibras picados, comprendiendo el dispositivo de producción para haces de fibras picados: medios (15) de corte que incluyen una hoja (16b) de corte para cortar haces (F) de fibras largos; medios (13) de guía para restringir el movimiento de los haces de fibras que van a suministrarse a los medios de corte en una dirección que cruza la dirección de desplazamiento de los haces de fibras; caracterizado porque se proporcionan medios (14) de ensanchamiento entre los medios de corte y los medios de guía para ensanchar los haces de fibras y porque el dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra comprende además medios (116) de impregnación para impregnar una composición de resina de matriz en haces (CF) de fibras picados obtenidos por el dispositivo de producción para haces de fibras picados.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de producción y método de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra

Campo técnico

La presente descripción se refiere a un dispositivo de producción para haces de fibras picados (un dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados, un cortador), a un método de producción para haces de fibras picados, a un dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra (materiales de resina reforzados con fibra), a un método de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra (materiales de resina reforzados con fibra), a una hoja de corte para haces de fibras de carbono y a un cortador rotatorio (rodillo cortador) para haces de fibras de carbono.

Se reivindica la prioridad de la solicitud de patente japonesa n.° 2015-207482, presentada el 21 de octubre de 2015, la solicitud de patente japonesa n.° 2015-217457, presentada el 5 de noviembre de 2015, y la solicitud de patente japonesa n.° 2016-058807, presentada el 23 de marzo de 2016.

Antecedentes de la técnica

Las piezas moldeadas de material compuesto reforzado con fibra se usan con diversos propósitos, tales como equipos de transporte (vehículos (un automóvil, un vehículo ferroviario, y similares), aeronaves, y similares), componentes de construcción y dispositivos electrónicos. Por consiguiente, se desea que puedan aplicarse formas complicadas, tales como una forma irregular y una forma de embutición profunda, a las piezas moldeadas de material compuesto reforzado con fibra.

Por ejemplo, los siguientes materiales formadores de resina reforzados con fibra similares a una lámina, que tienen la propiedad de fluir fácilmente durante el moldeo usando un molde, se conocen como materiales intermedios adecuados para la producción de piezas moldeadas de material compuesto reforzado con fibra de forma complicada que incluyen una porción cuyo grosor varía parcialmente, una nervadura, un resalte, y similares.

• SMC (Sheet molding composite, material compuesto de moldeo en lámina) en el que una composición de resina de matriz que contiene una resina termoendurecible, tal como una resina de poliéster insaturado, se impregna en haces de fibras picados que se obtienen cortando haces de fibras largos formados por fibras de refuerzo (fibras de carbono, fibras de vidrio, y similares) a una longitud corta.

• Una lámina estampable en la que una composición de resina de matriz que contiene una resina termoplástica se impregna en haces de fibras picados que se obtienen cortando haces de fibras largos formados por fibras de refuerzo (fibras de carbono, fibras de vidrio, y similares) a una longitud corta.

Los haces de fibras picados incluidos en los materiales formadores de resina reforzados con fibra (denominados más adelante en el presente documento materiales de resina reforzados con fibra) se producen, por ejemplo, mediante el siguiente método.

• Un método (por ejemplo, véase el documento de patentes 1 y el documento de patentes 2) que incluye:

suministrar haces de fibras largos a una unidad de picado (medios de corte) (denominada más adelante en el presente documento cortador) que incluye un cortador rotatorio (denominado más adelante en el presente documento rodillo cortador) en el que una pluralidad de hojas de corte (denominadas más adelante en el presente documento simplemente hojas) están montadas en la superficie periférica de un rodillo a intervalos en la dirección circunferencial del rodillo de modo que la dirección del eje de rotación del rodillo sea sustancialmente la misma que la dirección longitudinal de cada hoja de corte y un rodillo de soporte (rodillo receptor de hoja) (denominado más adelante en el presente documento rodillo de caucho) que es adyacente al cortador rotatorio; y obtener haces de fibras picados cortando los haces de fibras largos con la hoja de corte del cortador rotatorio mientras se empujan los haces de fibras largos contra el rodillo de soporte mediante la hoja de corte del cortador rotatorio.

Los ejemplos de un método de producción para materiales de resina reforzados con fibra incluyen el siguiente método. Los haces de fibras largos, que se obtienen formando un haz de una pluralidad de fibras de refuerzo, se cortan de manera continua mediante un cortador que incluye un rodillo cortador en que se proporcionan una pluralidad de hojas en la superficie periférica exterior del mismo y un rodillo de caucho, y se dispersan haces de fibras picados, que se han cortado, en forma de lámina para formar un grupo de haces de fibras similares a una lámina. Luego, se impregna una composición de resina de matriz en el grupo de haces de fibras similares a una lámina para formar un material de resina reforzado con fibra (por ejemplo, véase el documento de patentes 1 y el documento de patentes 3).

Los documentos US 2219357 A, EP 0044933 A2 y EP 3321 054 A1 divulgan métodos de fabricación de materiales de fibra a partir de un único haz de filamentos. El documento JP H01 272829 A divulga un aparato para picar haces de fibras en fibras cortas que comprende una unidad de disposición de haces de fibras que tiene pasadores cónicos dispuestos a intervalos fijos para alimentar haces de fibras paralelos con espaciados iguales a un cortador.

Lista de referencias

Bibliografía de patentes

Documento de patentes 1: Documento JP 2009-114612 A

Documento de patentes 2: Publicación de solicitud de patente alemana n.° 102010018485

Documento de patentes 3: Documento JP 2009-62474 A

Sumario de la invención

Problema que ha de resolver la invención

Es necesario suministrar una pluralidad de haces de fibras largos a la unidad de picado a alta velocidad para la mejora de la productividad de los haces de fibras picados. Sin embargo, en un caso en el que se hace que una pluralidad de haces de fibras largos se desplacen a alta velocidad, es probable que los haces de fibras adyacentes se solapen entre sí durante el desplazamiento y se vuelvan gruesos. Puesto que es difícil cortar los haces de fibras largos, que se han vuelto gruesos, con la hoja de corte, es probable que los haces de fibras picados estén en un estado conectado. Cuando están contenidos haces de fibras picados, que están en un estado conectado, en materiales formadores de resina reforzados con fibra, se genera la desviación de la dirección de las fibras contenidas en los materiales formadores de resina reforzados con fibra. Por consiguiente, se genera anisotropía en la resistencia mecánica de una pieza moldeada de material compuesto reforzado con fibra que va a obtenerse finalmente. Además, puesto que se deteriora la fluidez del material formador de resina reforzado con fibra durante el moldeo cuando están contenidos haces de fibras picados, que están en un estado conectado, en un material formador de resina reforzado con fibra, el material formador de resina reforzado con fibra no puede moldearse en una forma deseada. Por este motivo, habitualmente, se restringe la dirección de desplazamiento de los haces de fibras largos que van a suministrarse a la unidad de picado por medios de guía (una guía similar a un peine, una guía en forma de acanaladura, o similar) para que los haces de fibras adyacentes no se solapen entre sí durante el desplazamiento.

Sin embargo, puesto que las posiciones de desplazamiento de los haces de fibras son fijas en un caso en el que se restringe la dirección de desplazamiento de los haces de fibras largos que van a suministrarse a la unidad de picado por los medios de guía, también son fijas las posiciones de las porciones de las hojas de corte, que entran en contacto con los haces de fibras. Además, es probable que los haces de fibras largos, que entran en contacto con los medios de guía, se plieguen en la dirección de la anchura y se vuelvan gruesos. Por este motivo, puesto que las porciones de las hojas de corte, que entran en contacto con los haces de fibras, se desgastan localmente, existe el problema de que se acorta drásticamente la vida útil de las hojas de corte. Cuando la vida útil de la hoja de corte llega a su fin, no pueden cortarse los haces de fibras largos. Por consiguiente, eventualmente, pueden producirse el problema de que los haces de fibras picados que van a obtenerse están en un estado conectado, el problema de que se genera la desviación de la dirección de las fibras contenidas en los materiales formadores de resina reforzados con fibra, y el problema de que se genera anisotropía en el resistencia mecánica de una pieza moldeada de material compuesto reforzado con fibras, y similares.

Además, es necesario suministrar una pluralidad de haces de fibras de carbono largos a la unidad de picado para la mejora de la productividad de los haces de fibras de carbono picados. Sin embargo, puesto que una pluralidad de haces de fibras de carbono dispuestos en paralelo se cortan simultáneamente por una hoja de corte en un caso en el que la dirección del eje de rotación del rodillo y la dirección longitudinal de la hoja de corte se ajustan en la misma dirección, se aplica una gran fuerza al cortador rotatorio y al rodillo de soporte en cada corte. Por consiguiente, puesto que la aplicación de la gran fuerza se produce de manera continua, la unidad de picado vibra significativamente y se genera un ruido fuerte.

Se conoce un cortador rotatorio en el que una pluralidad de hojas de corte están montadas a intervalos predeterminados en la dirección circunferencial del rodillo de modo que la dirección longitudinal de cada hoja de corte tenga una inclinación (torsión) con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo, como cortador rotatorio del que se suprime la vibración generada en el momento del corte de una pluralidad de haces de fibras (por ejemplo, véase el documento de patentes 2).

Según este cortador rotatorio, los haces de fibras respectivos de la pluralidad de haces de fibras dispuestos en paralelo se cortan en secuencia hacia una segunda porción de extremo desde una primera porción de extremo de una hoja de corte. Por este motivo, puesto que no se aplica una gran fuerza al cortador rotatorio y al rodillo de soporte en cada corte, se suprime la vibración de la unidad de picado.

En el cortador rotatorio, se forman acanaladuras en los que se ajustan las hojas de corte en forma de espiral en la superficie periférica del rodillo de modo que la dirección longitudinal de cada acanaladura tiene una inclinación (torsión) con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo. Por consiguiente, cuando las hojas de corte van a montarse en las acanaladuras en espiral formadas en la superficie periférica del rodillo, es necesario aplicar torsión a las hojas de corte. Además, la hoja de corte está formada para que sea delgada (específicamente, un grosor es de 0,7 mm o menos) para la formación de una forma curvada localmente muy pequeña para permitir los haces de fibras de carbono como un agregado de fibras de carbono, que tienen un grosor de aproximadamente 10 |im o menos, para cortarse y se forma para que sea largo (específicamente, un grosor es de 300 mm o más) para la mejora de la productividad de los haces de fibras picados. Por este motivo, se usa como hoja de corte una hoja de corte compuesta por un material de acero, que no se rompe fácilmente cuando se aplica torsión a la hoja de corte aunque la hoja de corte sea delgada y larga.

Sin embargo, en un caso el que se cortan haces de fibras de carbono con una hoja de corte compuesta por un material de acero, existe el problema de que se desgasta en poco tiempo el filo de la hoja de la hoja de corte y se acorta drásticamente la vida útil de la hoja de corte. Puesto que no pueden cortarse los haces de fibras largos cuando la vida útil de la hoja de corte llega a su fin, es necesario reemplazar la hoja de corte con frecuencia. Por este motivo, no pueden producirse de manera continua haces de fibras de carbono picados ni materiales formadores de resina reforzados con fibra durante mucho tiempo con alta productividad.

Además, en el cortador, el rodillo cortador y el rodillo de caucho se hacen rotar en sentidos opuestos entre sí mientras cada hoja del rodillo cortador se presiona contra la superficie periférica exterior del rodillo de caucho, y cortan de manera continua los haces de fibras mientras los haces de fibras se interponen entre el rodillo cortador y el rodillo de caucho. Sin embargo, puesto que la superficie periférica exterior del rodillo de caucho se daña debido al uso continuado en el cortador de la técnica relacionada, existe la preocupación de que puedan generarse desperdicios de caucho y se mezclen con los materiales de resina reforzados con fibra que van a producirse.

Un primer modo de la invención proporciona un dispositivo de producción y un método de producción para haces de fibras picados en los que se suprime el desgaste local de las hojas de corte, y un dispositivo de producción y un método de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra en los que se suprime la desviación de la dirección de las fibras y que pueden producir de manera estable materiales formadores de resina reforzados con fibra durante mucho tiempo.

Un segundo ejemplo de la divulgación (fuera del alcance de la presente invención) proporciona: una hoja de corte para haces de fibras de carbono que no se rompe fácilmente aunque se aplique torsión, cuyo filo de hoja no se desgasta fácilmente y que es económico; un cortador rotatorio para haces de fibras de carbono cuyas hojas de corte no se rompen fácilmente cuando se montan las hojas de corte, cuyos filos de hoja de las hojas de corte no se desgastan fácilmente y que es económico; un dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados que puede producir de manera continua haces de fibras de carbono picados durante mucho tiempo con alta productividad y del que se suprime la vibración generada en el momento del corte de los haces de fibras de carbono; y un dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra que puede producir de manera continua materiales formadores de resina reforzados con fibra durante mucho tiempo con alta productividad.

Un tercer ejemplo de la divulgación (fuera del alcance de la presente invención) proporciona un rodillo cortador, un cortador y un dispositivo de producción y un método de producción para materiales de resina reforzados con fibra que pueden suprimir la generación de desperdicios de caucho provocados por el daño a la superficie periférica exterior de un rodillo de caucho.

Un cuarto ejemplo de la divulgación (fuera del alcance de la presente invención) proporciona: una hoja de corte que es excelente en cuanto a durabilidad, resistencia al desgaste y facilidad de montaje en un rodillo y es adecuada para cortar fibras de carbono; y un dispositivo de producción y un método de producción para haces de fibras de carbono picados que pueden producir de manera continua haces de fibras de carbono picados durante mucho tiempo con alta productividad.

Medios para solucionar problemas

El primer modo de la invención se refiere a dispositivos de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra según la reivindicación 1 y a métodos de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra según la reivindicación 4.

Un segundo ejemplo de la divulgación fuera del alcance de la invención reivindicada se refiere a hojas de corte para haces de fibras de carbono, a un cortador rotatorio para haces de fibras de carbono, a un dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados y a un dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra.

Una hoja de corte para haces de fibras de carbono que es una hoja de corte similar a una hoja plana para haces de fibras de carbono que tienen un grosor de 0,7 mm o menos y una longitud de 300 mm o más, incluyendo la hoja de corte para haces de fibras de carbono: una porción de base en forma de placa plana que está compuesta por un material de acero; y una porción de filo de hoja que se forma en un primer lado de la hoja de corte para haces de fibras de carbono formados a lo largo de una dirección longitudinal y está compuesta por un material de acero, en la que el ángulo de hoja de una punta de la porción de filo de hoja está en el rango de 25 a 50° y se proporciona una capa de recubrimiento compuesta por al menos uno seleccionado de un grupo que consiste en nitruro de titanio, carburo de titanio y carbonitruro de titanio, sobre la superficie de la porción de filo de hoja, o el ángulo de hoja de la punta de la porción de filo de hoja está en el rango de 35 a 50° y no se proporciona la capa de recubrimiento.

Preferiblemente, el grosor de la hoja de corte para haces de fibras de carbono está en el rango de 0,1 mm a 0,7 mm.

Preferiblemente, la relación (L/H) de la longitud L de la hoja de corte para haces de fibras de carbono con respecto a la altura H de la hoja de corte para haces de fibras de carbono es mayor de 11.

Preferiblemente, el grosor de la capa de recubrimiento es mayor de 1 |im

Un cortador rotatorio para haces de fibra de carbono incluye un rodillo; y una pluralidad de hojas de corte que están montadas en la superficie periférica del rodillo a intervalos predeterminados en la dirección circunferencial del rodillo de modo que la dirección longitudinal de cada hoja de corte tenga una inclinación con respecto a la dirección de un eje de rotación del rodillo , en el que cada una de las hojas de corte es la hoja de corte para haces de fibras de carbono tal como se ha comentado anteriormente.

Un dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados incluye el cortador rotatorio para haces de fibras de carbono comentado anteriormente.

Un dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra incluye el dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados comentados anteriormente y medios de impregnación para impregnar una composición de resina de matriz en haces de fibras de carbono picados obtenidos por el dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados.

Un tercer ejemplo de la divulgación fuera del alcance de la invención reivindicada se refiere a un rodillo cortador, a un cortador, a un dispositivo de producción para materiales de resina reforzados con fibra y a un método de producción para materiales de resina reforzados con fibra.

Un rodillo cortador que incluye un cuerpo de rodillo y una pluralidad de hojas en forma de placa plana proporcionadas en la superficie periférica exterior del cuerpo de rodillo, hace que se interpongan haces de fibras largos entre un rodillo de caucho y él mismo mientras presiona la hoja contra la superficie periférica exterior del rodillo de caucho y corta los haces de fibras, en el que se forma una superficie de punta, que es plana y es perpendicular a la dirección de la altura de la hoja, en la punta de cada hoja.

Un cortador incluye el rodillo cortador comentado anteriormente y un rodillo de caucho, en el que el rodillo cortador y el rodillo de caucho se hacen rotar en sentidos opuestos entre sí mientras cada hoja del rodillo cortador se presiona contra la superficie periférica exterior del rodillo de caucho, y corta de manera continua haces de fibras largos mientras los haces de fibras largos se interponen entre el rodillo cortador y el rodillo de caucho.

Un dispositivo de producción para materiales de resina reforzados con fibra incluye el cortador, tal como se comentó anteriormente, y una unidad de impregnación que impregna una composición de resina de matriz en un grupo de haces de fibras similares a una lámina formado por haces de fibras cortados por el cortador.

Un método de producción para materiales de resina reforzados con fibra que incluye: una etapa de dispersión de formar un grupo de haces de fibras similares a una lámina cortando de manera continua haces de fibras largos con el cortador y dispersar una pluralidad de haces de fibras cortados en una primera lámina de resina, que está compuesta por una composición de resina de matriz, en forma de lámina; y una etapa de impregnación de obtener un material de resina reforzado con fibra mediante la laminación de una segunda lámina de resina, que está compuesta por una composición de resina de matriz, al grupo de haces de fibras similares a una lámina para formar un precursor de material, aplicar presión al precursor de material desde ambas superficies e impregnar la composición de resina de matriz en el grupo de haces de fibras similares a una lámina.

Un cuarto ejemplo de la divulgación fuera del alcance de la invención reivindicada se refiere a hojas de corte para haces de fibras de carbono, a un dispositivo de producción para haces de fibras picados y a un método de producción para haces de fibras picados.

Una hoja de corte para haces de fibras de carbono en la que la relación (0/T) del ángulo de hoja 0 (°) con respecto al grosor T (mm) de la hoja está en el rango de 35 a 1800.

Preferiblemente, la hoja de corte para haces de fibras de carbono es una hoja de corte similar a una hoja plana para haces de fibras de carbono en la que 0/T está en el rango de 35 a 500, que incluye: una porción de base en forma de placa plana que está compuesta por un material de acero; y una porción de filo de hoja que se forma en un primer lado de la hoja de corte para haces de fibras de carbono formados a lo largo de una dirección longitudinal y está compuesta por un material de acero, en la que se proporciona una capa de recubrimiento compuesta por al menos uno seleccionado de un grupo que consiste en nitruro de titanio, carburo de titanio y carbonitruro de titanio sobre la superficie de la porción de filo de hoja.

La hoja de corte para haces de fibras de carbono tiene preferiblemente un ángulo de hoja 0 en el rango de 25 a 50°. La hoja de corte para haces de fibras de carbono es preferiblemente una hoja de corte similar a una hoja plana para haces de fibras de carbono en la que 0/T está en el rango de 50 a 500, que incluye: una porción de base en forma de placa plana que está compuesta por un material de acero; y una porción de filo de hoja que se forma en un primer lado de la hoja de corte para haces de fibras de carbono formados a lo largo de una dirección longitudinal y está compuesta por un material de acero, en la que no se proporciona una capa de recubrimiento sobre la superficie de la porción de filo de hoja.

La hoja de corte para haces de fibras de carbono tiene preferiblemente un ángulo de hoja 0 en el rango de 35 a 50°. La hoja de corte para haces de fibras de carbono es preferiblemente una hoja en forma de placa plana en la que 0/T está en el rango de 500 a 1800, en la que se forma una superficie de punta, que es plana y es perpendicular a la dirección de la altura de la hoja, en la punta de la hoja.

Un dispositivo de producción para haces de fibras picados incluye la hoja de corte para haces de fibras de carbono tal como se ha comentado anteriormente.

Un método de producción para haces de fibras picados incluye cortar haces de fibras por la hoja de corte para haces de fibras de carbono, tal como se ha comentado anteriormente.

Efecto de la invención y ejemplos

Según el dispositivo de producción y el método de producción para haces de fibras picados del primer modo de la invención, se suprime el desgaste local de las hojas de corte.

Según el dispositivo de producción y el método de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra del primer modo de la invención, pueden producirse materiales formadores de resina reforzados con fibra de los que se suprime la desviación de la dirección de las fibras de manera estable durante mucho tiempo.

La hoja de corte para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación no se rompe fácilmente aunque se aplique torsión a la hoja de corte, no se desgasta fácilmente el filo de la hoja de la hoja de corte, y la hoja de corte es económica.

Las hojas de corte no se rompen fácilmente cuando se montan en el cortador rotatorio para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación, no se desgastan fácilmente los filos de hoja de las hojas de corte, y el cortador rotatorio para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación es económico.

El dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados según el segundo ejemplo de la divulgación puede producir de manera continua haces de fibras de carbono picados durante mucho tiempo con alta productividad, y se suprime la vibración del dispositivo de producción en el momento del corte de los haces de fibras de carbono. El dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra según el segundo ejemplo de la divulgación puede producir de manera continua materiales formadores de resina reforzados con fibra durante mucho tiempo con alta productividad.

El rodillo cortador según el tercer ejemplo de la divulgación puede suprimir la generación de desperdicios de caucho provocados por el daño a la superficie periférica exterior del rodillo de caucho.

El cortador según el tercer ejemplo de la divulgación puede suprimir la generación de desperdicios de caucho provocados por el daño a la superficie periférica exterior del rodillo de caucho.

Cuando se usa el dispositivo de producción para materiales de resina reforzados con fibra según el tercer ejemplo de la divulgación, es posible producir materiales de resina reforzados con fibra mientras se suprime la generación de desperdicios de caucho provocados por el daño a la superficie periférica exterior del rodillo de caucho.

Según el método de producción para materiales de resina reforzados con fibra del tercer ejemplo de la divulgación, es posible producir materiales de resina reforzados con fibra mientras se suprime la generación de desperdicios de caucho provocados por el daño a la superficie periférica exterior del rodillo de caucho.

La hoja de corte para haces de fibras de carbono según el cuarto ejemplo de la divulgación es excelente en cuanto a durabilidad, resistencia al desgaste y facilidad de montaje en un rodillo.

Según el dispositivo de producción y el método de producción para haces de fibras de carbono picados según el cuarto ejemplo de la divulgación, es posible producir de manera continua haces de fibras de carbono picados durante mucho tiempo con alta productividad.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista desde arriba que ilustra una realización de un dispositivo de producción para haces de fibras picados según un primer modo de la invención;

la figura 2 es una vista lateral del dispositivo de producción para haces de fibras picados de la figura 1;

la figura 3 es un diagrama que ilustra una guía de peine del dispositivo de producción para haces de fibras picados de la figura 1 y haces de fibras que se ven desde el lado aguas abajo en la dirección de desplazamiento de los haces de fibras;

la figura 4 es una vista desde arriba que ilustra otra realización del dispositivo de producción para haces de fibras picados según el primer modo de la invención;

la figura 5 es una vista desde arriba que ilustra un aspecto en el que se han hecho oscilar una guía de peine y una barra de rascado en el dispositivo de producción para haces de fibras picados de la figura 4;

la figura 6 es un diagrama que ilustra la guía de peine del dispositivo de producción para haces de fibras picados de la figura 4 y haces de fibras que se ven desde el lado aguas abajo en la dirección de desplazamiento de los haces de fibras;

la figura 7 es una vista lateral que ilustra una realización de un dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra según el primer modo de la invención;

la figura 8 es una vista lateral y una vista frontal que ilustran una hoja de corte para haces de fibras de carbono según un segundo ejemplo de la divulgación;

la figura 9 es una vista ampliada de una porción de filo de hoja que ilustra otra hoja de corte para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación;

la figura 10 es una vista ampliada de una porción de filo de hoja que ilustra otra hoja de corte para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación;

la figura 11 es una vista frontal que ilustra un cortador rotatorio para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación;

la figura 12 es una vista desde arriba que ilustra un dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados según el segundo ejemplo de la divulgación;

la figura 13 es una vista lateral del dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados de la figura 12; la figura 14 es una vista lateral que ilustra un dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra según el segundo ejemplo de la divulgación;

la figura 15 es un diagrama estructural esquemático que ilustra un cortador según un tercer ejemplo de la divulgación; la figura 16 es una vista ampliada de un rodillo cortador del cortador de la figura 15;

la figura 17 es un diagrama estructural esquemático que ilustra un dispositivo de producción que usa un método de producción para materiales de resina reforzados con fibra según el tercer ejemplo de la divulgación;

la figura 18 es un gráfico que ilustra la relación entre el ángulo de hoja de la punta de la porción de filo de hoja y la resistencia al corte;

la figura 19 es un gráfico que ilustra la relación entre la cantidad de desgaste de la punta de la porción de filo de hoja y la resistencia al corte;

la figura 20 es un gráfico que ilustra la relación entre la cantidad de desgaste de la punta de la porción de filo de hoja y la profundidad de mordida de la punta de la porción de filo de hoja en un caucho receptor de hoja;

la figura 21 es un gráfico que ilustra la relación entre el número de veces de corte y la cantidad de desgaste de la punta de la porción de filo de hoja; y

la figura 22 es un diagrama estructural esquemático ampliado de un rodillo cortador usado en el ejemplo 51.

Modos para llevar a cabo la invención

La definición de los siguientes términos se aplica a esta memoria descriptiva y las reivindicaciones.

“Una dirección en la que se restringe el desplazamiento de los haces de fibras” significa una dirección en la que el movimiento de los haces de fibras, que se desplazan en una dirección predeterminada, en relación con los medios de guía se restringe por los medios de guía, entre direcciones que cruzan una dirección de desplazamiento.

“Oscilación” significa movimiento alternativo en una dirección predeterminada con una anchura de movimiento predeterminada.

“Grosor” significa el grosor de la parte más gruesa de una hoja de corte.

“Ángulo de hoja” significa un ángulo entre una primera superficie y una segunda superficie de una porción de filo de hoja.

“Altura” significa una distancia entre un primer lado (la punta de la porción de filo de hoja) de la hoja de corte en una dirección longitudinal y un segundo lado de la hoja de corte en la dirección longitudinal.

Por conveniencia de la descripción, las proporciones en las figuras 1 a 17 y la figura 22 son diferentes de las proporciones reales. Además, en las figuras 1 a 17 y la figura 22, los mismos componentes se indican con los mismos números de referencia y se omitirá su descripción.

«Primer modo de la invención»

(Dispositivo de producción para haces de fibras picados)

La figura 1 es una vista desde arriba que ilustra una primera realización de un dispositivo de producción para haces de fibras picados según un primer modo de la invención, y la figura 2 es una vista lateral del dispositivo de producción para haces de fibras picados de la figura 1.

La primera realización del dispositivo de producción para haces de fibras picados según el primer modo de la invención incluye: una pluralidad de mangueras 11 de suministro (medios de guía) que descargan haces F de fibras largos, que se alimentan desde el exterior hacia abajo; un rodillo 12 guía que guía los haces F de fibras, que se descargan de las mangueras 11 de suministro, en una dirección sustancialmente horizontal; una guía 13 de peine (medios de guía) que se proporcionan en el lado aguas abajo del rodillo 12 guía y restringe la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras; una barra 14 de rascado (medios de ensanchamiento) que se proporciona en el lado aguas abajo de la guía 13 de peine y ensancha los haces F de fibras al entrar en contacto con los haces F de fibras; y una unidad 15 de picado (medios de corte) que se proporciona en el lado aguas abajo de la barra 14 de rascado y corta los haces F de fibras mientras estira los haces F de fibras.

La unidad 15 de picado incluye un cortador 16 rotatorio, un rodillo 17 de soporte (rodillo receptor de hoja) que se sitúa en el lado aguas arriba del cortador 16 rotatorio en la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras y es adyacente al cortador 16 rotatorio, y un rodillo 18 de contacto que se sitúa en el lado aguas arriba del cortador 16 rotatorio en la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras y es adyacente al rodillo 17 de soporte.

Las direcciones de los ejes de rotación del rodillo 12 guía, el cortador 16 rotatorio, el rodillo 17 de soporte y el rodillo táctil 18 son paralelas a las direcciones longitudinales de la guía 13 de peine y la barra 14 de rascado. Además, cada una de las direcciones de los ejes de rotación y las direcciones longitudinales es una dirección que cruza (ortogonal a) una dirección vertical y una dirección que cruza (ortogonal a) la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras.

El rodillo 12 guía, el cortador 16 rotatorio, el rodillo 17 de soporte y el rodillo 18 de contacto se hacen rotar alrededor de los ejes de rotación de modo que porciones de los mismos que entran en contacto con los haces F de fibras se mueven en la misma dirección que la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras. Por consiguiente, el cortador 16 rotatorio y el rodillo 17 de soporte se hacen rotar en sentidos opuestos entre sí, y el rodillo 17 de soporte y el rodillo 18 de contacto se hacen rotar en sentidos opuestos entre sí.

La guía 13 de peine incluye una pluralidad de vástagos 13a que se extienden en dirección vertical para restringir el movimiento de los haces F de fibras con respecto a la guía 13 de peine en la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección vertical y la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras, y una base 13b que soporta una porción de extremo de cada vástago 13a de modo que los vástagos 13a estén dispuestos a intervalos predeterminados en la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección vertical y la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras. Un intervalo entre los vástagos 13a y 13a es igual a un intervalo entre los haces F y F de fibras.

La barra 14 de rascado es una barra cilíndrica que ensancha los haces F de fibras, que van a rascarse, usando resistencia de fricción. Se realiza revestimiento (cromado o similar) en la superficie periférica de la barra 14 de rascado de modo que la barra 14 de rascado tenga durabilidad frente a la fricción entre los haces F de fibras y ella misma. La barra 14 de rascado no rota en la dirección circunferencial y se fija en una posición en la que la barra 14 de rascado levanta ligeramente los haces F de fibras de modo que los haces F de fibras que se desplazan hasta la unidad 15 de picado desde la guía 13 de peine se rasquen de manera suficiente.

El cortador 16 rotatorio es un cortador rotatorio en el que una pluralidad de hojas 16b de corte están montadas en la superficie periférica de un rodillo 16a a intervalos predeterminados en la dirección circunferencial del rodillo 16a de modo que la dirección longitudinal de cada hoja de corte tenga una ligera inclinación (torsión) con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo 16a.

El rodillo 16a está compuesto por metal (acero inoxidable o similar). Las acanaladuras en las que se ajustan las hojas 16b de corte están formados en forma de espiral en la superficie periférica del rodillo 16a de modo que la dirección longitudinal de cada acanaladura tiene una ligera inclinación (torsión) con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo.

Cada hoja 16b de corte es una hoja en forma de placa plana e incluye una porción de base en forma de placa plana que va a ajustarse en la acanaladura del rodillo 16a y una porción de filo de hoja que se forma en un lado de la porción de base formada a lo largo de una dirección longitudinal.

Los ejemplos del material de la hoja 16b de corte incluyen un material de acero, carburo cementado, y similares. En términos del hecho de que es difícil que se tuerzan las hojas 16b de corte compuestas por un material de acero se rompan aunque se aplique torsión a las hojas 16b de corte cuando se montan en las acanaladuras en espiral formadas en la superficie periférica del rodillo 16a y un material de acero es económico, es preferible que se use un material de acero como material de la hoja 16b de corte. Los ejemplos del material de acero incluyen materiales de acero (un material de acero al carbono para herramientas (SK) de la norma JIS G 4401:2009, un material de acero rápido para herramientas (SKH) de la norma JIS G 4403:2006, materiales de acero aleado para herramientas (SKS, SKD, SKT) de la norma JIS G 4404:2006, y similares) especificado como acero para herramientas en la norma industrial japonesa (JIS), acero inoxidable, y similares.

Se establece un intervalo entre las hojas 16b y 16b de corte en la dirección circunferencial del rodillo 16a para que sea igual a la longitud de un haz CF de fibras picados. Un intervalo entre las hojas 16b y 16b de corte, es decir, la longitud de un haz CF de fibras picados está normalmente en el rango de 5 a 100 mm y preferiblemente en el rango de 10 a 55 mm.

Se prefiere que la inclinación (torsión) de la dirección longitudinal de cada hoja 16b de corte con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo 16a se establezca de modo que la posición de una segunda parte de extremo de la hoja 16b de corte en la dirección circunferencial sea la misma que la posición de una primera porción de extremo de la hoja 16b de corte adyacente a la posición de la segunda porción de extremo en la dirección circunferencial. Puesto que una pluralidad de haces F de fibras dispuestos en paralelo se cortan simultáneamente por una hoja 16b de corte en un caso en el que la dirección longitudinal de la hoja 16b de corte se establece en la misma dirección que la dirección del eje de rotación del rodillo, se aplica una gran fuerza al cortador 16 rotatorio y al rodillo 17 de soporte en cada corte. Por consiguiente, puesto que se produce de manera continua la aplicación de la gran fuerza, la unidad 15 de picado vibra significativamente y se genera un ruido fuerte. Por otro lado, puesto que cada hoja 16b de corte se monta de manera que la posición de una segunda porción de extremo de una hoja 16b de corte en la dirección circunferencial es la misma que la posición de una primera porción de extremo de una hoja 16b de corte adyacente a la posición de la segunda parte de extremo en la dirección circunferencial y la dirección longitudinal de cada hoja de corte tiene una inclinación (torsión) con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo 16a, los haces F de fibras respectivos de la pluralidad de haces F de fibras dispuestos en paralelo se cortan en secuencia hacia la segunda porción de extremo desde la primera porción de extremo de una hoja 16b de corte y se inicia el corte usando una hoja 16b de corte adyacente a una hoja 16b de corte después de que se completa el corte usando una hoja 16b de corte. Por este motivo, puesto que no se aplica una gran fuerza al cortador 16 rotatorio y al rodillo 17 de soporte en cada corte, se suprime la vibración de la unidad 15 de picado.

En cuanto al hecho de que puede reducirse la inclinación (torsión) de la dirección longitudinal de cada hoja 16b de corte con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo 16a y el hecho de que se mejora la productividad de los haces CF de fibras picados puesto que pueden cortarse muchos haces F de fibras al mismo tiempo, la longitud de la hoja 16b de corte es preferiblemente de 300 mm o más y más preferiblemente de 500 mm o más. En cuanto a la manejabilidad (dificultad de rotura) de la hoja 16b de corte, la longitud de la hoja 16b de corte es preferiblemente de 2000 mm o menos y más preferiblemente de 1800 mm o menos.

El rodillo 17 de soporte es un rodillo en el que se proporciona un elemento de caucho para recibir las hojas 16b de corte del cortador 16 rotatorio en la superficie periférica. Los ejemplos del material del elemento de caucho incluyen caucho sintético (caucho de uretano, caucho de nitrilo, caucho de neopreno, y similares), y similares.

(Método de producción para haces de fibras picados)

Se describirá una primera realización de un método de producción para haces de fibras picados, que usa el dispositivo de producción para haces de fibras picados ilustrado en las figuras 1 y 2.

Cuando el rodillo 17 de soporte y el rodillo 18 de contacto se hacen rotar en sentidos opuestos entre sí mientras se interponen haces F de fibras largos entre el rodillo 17 de soporte y el rodillo 18 de contacto, se extraen haces F de fibras de los medios de suministro de haces de fibras externos (no ilustrados) y se introducen en la unidad 15 de picado a través de las mangueras 11 de suministro, el rodillo 12 guía, la guía 13 de peine y la barra 14 de rascado. De esta manera, los haces F de fibras se desplazan hacia la unidad 15 de picado desde los medios de suministro de haces de fibras externos.

Después de que los haces F de fibras largos suministrados desde el exterior se descargan hacia abajo desde la pluralidad de mangueras 11 de suministro (medios de guía), los haces F de fibras largos se guían en una dirección sustancialmente horizontal por el rodillo 12 guía.

Cada uno de los haces F de fibras largos, que se guían en una dirección sustancialmente horizontal por el rodillo de 12 guía, se hace pasar entre los vástagos 13a y 13a de la guía 13 de peine (medios de guía). En la guía 13 de peine, la pluralidad de vástagos 13a que se extienden en dirección vertical se disponen en el mismo intervalo que el intervalo entre los haces F y F de fibras en la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección vertical y la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras. Por consiguiente, se restringe el movimiento de los haces F de fibras con respecto a la guía 13 de peine en la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección vertical y la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras por los vástagos 13a. Puesto que los haces F de fibras se rascan por la barra 14 de rascado (medios de ensanchamiento) proporcionada en el lado aguas abajo de la guía 13 de peine mientras que se restringe la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras largos por la guía 13 de peine de esta manera, la barra 14 de rascado ensancha los haces F de fibras usando resistencia de fricción. Hay un caso en el que una parte de los haces F de fibras entran en contacto con los vástagos 13a en la guía 13 de peine, se pliegan en la dirección de la anchura y se vuelven gruesos tal como se ilustra en la figura 3. Los haces F de fibras gruesos también se ensanchan por la barra 14 de rascado y llegan a ser suficientemente anchos. Por supuesto, los haces F de fibras habituales, que no están plegados en la dirección de la anchura, también se ensanchan por la barra 14 de rascado y se vuelven más anchos.

Los haces F de fibras largos, que se ensanchan por la barra 14 de rascado y se alimentan a la unidad 15 de picado (medios de corte) interponiéndose entre el rodillo 17 de soporte y el rodillo 18 de contacto, se hacen pasar entre el cortador 16 rotatorio y el rodillo 17 de soporte mientras que el cortador 16 rotatorio y el rodillo 17 de soporte se hacen rotar en sentidos opuestos entre sí. En este caso, los haces F de fibras se cortan por las hojas 16b de corte del cortador 16 rotatorio mientras se empujan contra el rodillo 17 de soporte. Además, otras porciones de los haces F de fibras se cortan por hojas 16b de corte adyacentes, de modo que se obtienen haces CF de fibras picados que tienen la misma longitud que el intervalo entre las hojas 16b y 16b de corte. Los haces CF de fibras picados caen desde un espacio entre el cortador 16 rotatorio y el rodillo 17 de soporte.

(Haz de fibras)

Los ejemplos del haz F de fibras incluyen un haz de fibras de refuerzo unidireccional plano del cual una pluralidad de fibras de refuerzo se estiran en una dirección y se alinean entre sí, y similares.

El haz F de fibras puede ser un haz de fibras que ha sido tratado con un agente de apresto o similar.

Los ejemplos de fibra de refuerzo incluyen una fibra inorgánica, una fibra metálica, una fibra orgánica, y similares. Los ejemplos de fibra inorgánica incluyen una fibra de carbono, una fibra de grafito, una fibra de vidrio, una fibra de carburo de silicio, una fibra de nitruro de silicio, una fibra de alúmina, una fibra de carburo de silicio, una fibra de boro, y similares.

Los ejemplos de fibra metálica incluyen una fibra de aluminio, una fibra de latón, una fibra de acero inoxidable, y similares.

Los ejemplos de fibra orgánica incluyen una fibra de poliamida aromática, una fibra de poliaramida, una fibra de polip-fenilen-benzoxazol (PBO), una fibra de poli(sulfuro de fenileno), una fibra de poliéster, una fibra acrílica, una fibra de nailon, una fibra de polietileno, y similares.

La fibra de refuerzo puede ser una fibra que se ha sometido a un tratamiento superficial.

Como fibra de refuerzo, una de las fibras puede usarse sola y dos o más de las fibras pueden usarse juntas.

En cuanto al hecho de que la dureza es alta y es probable que las hojas 16b de corte se desgasten, es decir, el efecto de la invención se presenta suficientemente, se prefiere que se use fibra de carbono como fibra de refuerzo.

(Mecanismo de acción)

En las primeras realizaciones del dispositivo de producción y el método de producción para haces de fibras picados según el primer modo de la invención que se ha descrito anteriormente, los haces F de fibras largos, que se ensanchan por la barra 14 de rascado (medios de ensanchamiento), se cortan por la unidad 15 de picado (medios de corte) que incluye las hojas 16b de corte. Por consiguiente, puesto que la anchura de una porción de la hoja 16b de corte, que entra en contacto con los haces F de fibras, aumenta en comparación con un caso en el que se cortan los haces F de fibras, que no están ensanchados, el desgaste local de las hojas 16b de corte se suprime relativamente.

(Dispositivo de producción para haces de fibras picados)

Las figuras 4 y 5 son vistas desde arriba que ilustran una segunda realización del dispositivo de producción para haces de fibras picados según el primer modo de la invención.

La segunda realización del dispositivo de producción para haces de fibras picados según el primer modo de la invención incluye un dispositivo 19 oscilante (primeros medios oscilantes) además de la primera realización del dispositivo de producción para haces de fibras picados. El dispositivo 19 oscilante (primeros medios oscilantes) hace oscilar la guía 13 de peine (medios de guía) y la barra 14 de rascado (medios de ensanchado) en una dirección en la que se restringe el desplazamiento de los haces F de fibras, es decir, una dirección que cruza (ortogonal a) la dirección vertical y una dirección que cruza (ortogonal a) la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras de modo que la guía 13 de peine y la barra 14 de rascado estén sincronizadas entre sí.

Los ejemplos de un mecanismo oscilante del dispositivo 19 oscilante incluyen un mecanismo de manivela, un mecanismo de cilindro que usa aire y electricidad, y similares.

Por ejemplo, el mecanismo de manivela incluye una manivela (no ilustrada) que se mueve en rotación, una primera biela 19a de la cual una primera porción de extremo se conecta a un extremo rotatorio de la manivela y una segunda porción de extremo se conecta a una porción de extremo de la base 13b de la guía 13 de peine, una segunda biela 19b de la cual una primera porción de extremo se conecta al extremo rotatorio de la manivela y una segunda porción de extremo se conecta a una porción de extremo de la barra 14 de rascado, un primer paso de guía (no ilustrado) que se proporciona a lo largo de la dirección longitudinal de la base 13b de la guía 13 de peine de modo que la guía 13 de peine pueda presentar un movimiento alternativo, y un segundo paso de guía (no ilustrado) que se proporciona a lo largo de la dirección longitudinal de la barra 14 de rascado para que la barra 14 de rascado pueda presentar un movimiento alternativo.

Puesto que la guía 13 de peine y la barra 14 de rascado presentan un movimiento alternativo a través del movimiento rotatorio de una manivela, la guía 13 de peine y la barra 14 de rascado presentan un movimiento alternativo en la misma dirección y con el mismo periodo. Es decir, la guía 13 de peine y la barra 14 de rascado se hacen oscilar en sincronización entre sí.

(Método de producción para haces de fibras picados)

Se describirá una segunda realización de un método de producción para haces de fibras picados, que usa el dispositivo de producción para haces de fibras picados ilustrado en las figuras 4 y 5.

Cuando el rodillo 17 de soporte y el rodillo 18 de contacto se hacen rotar en sentidos opuestos entre sí mientras se interponen haces F de fibras largos entre el rodillo 17 de soporte y el rodillo 18 de contacto, se extraen haces F de fibras de los medios de suministro de haces de fibras externos (no ilustrado) y se introducen en la unidad 15 de picado a través de las mangueras 11 de suministro, el rodillo 12 guía, la guía 13 de peine y la barra 14 de rascado. De esta manera, los haces F de fibras se desplazan hacia la unidad 15 de picado desde los medios de suministro de haces de fibras externos.

Cada uno de los haces F de fibras largos, que se guían en una dirección sustancialmente horizontal por el rodillo de 12 guía, se hace pasar entre los vástagos 13a y 13a de la guía 13 de peine (medios de guía). En la guía 13 de peine, la pluralidad de vástagos 13a que se extienden en dirección vertical se disponen en el mismo intervalo que el intervalo entre los haces F y F de fibras en la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección vertical y la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras. Por consiguiente, se restringe el movimiento de los haces F de fibras con respecto a la guía 13 de peine en la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección vertical y la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras, por los vástagos 13a.

Además, puesto que la guía 13 de peine se hace oscilar por el dispositivo 19 oscilante en la dirección en la que se restringe el desplazamiento de los haces F de fibras, es decir, la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección vertical y la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras tal como se ilustra en las figuras 4 y 5 mientras se restringe el movimiento de los haces F de fibras con respecto a la guía 13 de peine en la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección vertical y la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras, las posiciones de desplazamiento de los haces F de fibras se hacen oscilar sustancialmente en la misma dirección que la dirección longitudinal de las hojas 16b de corte.

Cuando se ajusta la velocidad de oscilación de la guía 13 de peine para controlar el periodo de oscilación de la guía 13 de peine de modo que el periodo de oscilación de la guía 13 de peine no se vuelva demasiado largo, puede hacerse que las posiciones de desplazamiento de los haces F de fibras no se desvíen fácilmente a porciones específicas. Por consiguiente, el desgaste local de las hojas 16b de corte puede suprimirse adicionalmente. Además, cuando se ajusta la velocidad de oscilación de la guía 13 de peine para controlar el periodo de oscilación de la guía 13 de peine de modo que el periodo de oscilación de la guía 13 de peine no se acorte demasiado, puede hacerse que los haces F de fibras no entren fácilmente en contacto violento con los vástagos 13a que se hacen oscilar. Por consiguiente, puede hacerse que los haces F de fibras no se plieguen fácilmente en la dirección de la anchura y no se vuelvan gruesos fácilmente.

La guía 13 de peine puede hacerse oscilar de manera continua y puede hacerse oscilar intermitentemente. En cuanto al hecho de que es difícil que las posiciones de desplazamiento de los haces F de fibras se desvíen a porciones específicas, se prefiere que la guía 13 de peine se haga oscilar de manera continua. Por otro lado, cuando la guía 13 de peine se hace oscilar intermitentemente, se prefiere que se acorte el tiempo para detener la guía 13 de peine. Cuando la guía 13 de peine se detiene durante mucho tiempo, es probable que las hojas 16b de corte se desgasten localmente. Cuando las hojas 16b de corte se desgastan localmente una vez, es probable que los haces F de fibras pasen a través de las porciones desgastadas localmente de los haces F de fibras debido al efecto de huella de rodada aunque la guía 13 de peine se haga oscilar después de eso. Por consiguiente, el desgaste local de las hojas 16b de corte continúa progresando.

Puesto que los haces F de fibras se rascan por la barra 14 de rascado (medios de ensanchamiento) proporcionada en el lado aguas abajo de la guía 13 de peine mientras que las posiciones de desplazamiento de los haces F de fibras largos se hacen oscilar por la guía 13 de peine, la barra 14 de rascado ensancha los haces F de fibras usando resistencia de fricción. Tal como se ilustra en la figura 6, los haces F de fibras entran en contacto con el vástago 13a oscilante en la guía 13 de peine, se pliegan en la dirección de la anchura y se vuelven gruesos. Los haces F de fibras gruesos también se ensanchan por la barra 14 de rascado y se vuelven suficientemente anchos.

Mientras tanto, cuando la barra 14 de rascado no se hace oscilar en sincronización con la guía 13 de peine, los haces F de fibras también se rascan en la dirección longitudinal de la barra 14 de rascado. Por consiguiente, los haces F de fibras se pliegan en la dirección longitudinal de la barra 14 de rascado, es decir, la dirección de la anchura de los haces F de fibras, y es probable que se vuelvan gruesos. Por consiguiente, se prefiere que la barra 14 de rascado se haga oscilar en sincronización con la guía 13 de peine.

(Mecanismo de acción)

En las segundas realizaciones del dispositivo de producción y el método de producción para haces de fibras picados según el primer modo de la invención que se han descrito anteriormente, la guía 13 de peine (medios de guía) se hace oscilar en la dirección en la que se restringe el desplazamiento de los haces F de fibras, es decir, la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección vertical y la dirección que cruza (ortogonal a) la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras. Por este motivo, las posiciones de desplazamiento de los haces F de fibras se hacen oscilar sustancialmente en la misma dirección que la dirección longitudinal de las hojas 16b de corte de la unidad 15 de picado (medios de corte). Como resultado, puesto que también se hacen oscilar las posiciones de las porciones de las hojas 16b de corte, que entran en contacto con los haces F de fibras, las hojas 16b de corte se desgastan uniformemente y se suprime el desgaste local de las hojas 16b de corte.

Además, los haces F de fibras largos, que se ensanchan por la barra 14 de rascado (medios de ensanchamiento), se cortan por la unidad 15 de picado que incluye las hojas 16b de corte. Por consiguiente, puesto que la anchura de una porción de la hoja 16b de corte, que entra en contacto con los haces F de fibras, aumenta en comparación con un caso en el que se cortan los haces F de fibras, que no están ensanchados, se suprime adicionalmente el desgaste local de las hojas 16b de corte.

Además, puesto que la barra 14 de rascado se hace oscilar en sincronización con la guía 13 de peine, se suprime el plegado del haz F de fibras en la dirección de la anchura y el aumento del grosor del haz F de fibras. Por este motivo, se suprime adicionalmente el desgaste local de las hojas 16b de corte.

Además, puesto que se suprime el desgaste local de las hojas 16b de corte durante mucho tiempo, se suprime la generación de productos defectuosos en los que están conectados los haces CF de fibras picados durante mucho tiempo.

El dispositivo de producción para haces de fibras picados según el primer modo de la invención puede tener que incluir únicamente medios de corte que incluyen hojas de corte para cortar haces de fibras largos, medios de guía para restringir la dirección de desplazamiento de los haces de fibras largos que van a suministrarse a los medios de corte, y medios de ensanchamiento proporcionados entre los medios de corte y los medios de guía y que ensanchan los haces de fibras largos que van a suministrarse a los medios de corte; y no se limita a los dispositivos de producción de las realizaciones ilustradas en los dibujos.

Además, el método de producción para haces de fibras picados según el primer modo de la invención puede tener que ser sólo un método que incluya: ensanchar los haces de fibras mediante medios de ensanchamiento proporcionados entre los medios de corte y los medios de guía mientras se restringe la dirección de desplazamiento de los haces de fibras largos que van a suministrarse a los medios de corte por los medios de guía; y obtener haces de fibras picados cortando los haces de fibras con medios de corte que incluyen hojas de corte. El método de producción para haces de fibras picados según el primer modo de la invención no se limita a métodos que usan los dispositivos de producción de las realizaciones ilustradas en los dibujos.

Por ejemplo, los medios de guía no se limitan a las mangueras 11 de suministro y la guía 13 de peine de las realizaciones ilustradas en los dibujos; y pueden ser una guía similar a un peine distinta de la guía 13 de peine, una guía en forma de acanaladura en la que se forman acanaladuras en la superficie de una barra cuadrada, una placa, un rodillo o similar, y similares.

Además, los medios de corte no se limitan a la unidad 15 de picado que incluye el cortador 16 rotatorio de las realizaciones ilustradas en los dibujos, y puede ser una unidad de picado que incluye un denominado cortador de guillotina que mueve alternativamente una hoja de corte en una dirección vertical, y similares.

Además, los medios de ensanchamiento no se limitan a la barra de rascado y pueden ser medios de insuflación de aire (tobera de aire), y similares. Además, la barra de rascado no se limita a una barra cilíndrica.

Además, también puede omitirse la guía 13 de peine, que son los medios de guía. Cuando la pluralidad de mangueras 11 de suministro, que son los medios de guía, se disponen a intervalos predeterminados aunque se omita la guía 13 de peine, la dirección de desplazamiento de los haces F de fibras puede verse restringida. Además, cuando se omite la guía 13 de peine en las figuras 4 y 5, la pluralidad de mangueras 11 de suministro y la barra 14 de rascado pueden hacerse oscilar en sincronización entre sí. Por consiguiente, puede suprimirse el desgaste local de las hojas 16b de corte.

Además, el dispositivo de producción para haces de fibras picados de la invención no se limita a un dispositivo que incluye medios oscilantes como en la segunda realización, y los medios oscilantes pueden omitirse como en la primera realización.

Además, es posible que los medios de guía y los medios de corte sólo tengan que hacerse oscilar entre sí, y no se limitan a una realización en la que los medios de guía se hacen oscilar por los primeros medios oscilantes y los medios de corte están fijos como en la segunda realización.

Por ejemplo, los medios de guía pueden ser fijos y los medios de corte pueden hacerse oscilar por segundos medios oscilantes, y los medios de guía pueden hacerse oscilar por los primeros medios oscilantes y los medios de corte pueden hacerse oscilar por los segundos medios oscilantes.

Además, se prefiere que los medios de ensanchamiento se hagan oscilar en sincronización con los medios de guía como en la segunda realización. Sin embargo, los medios de ensanchamiento pueden hacerse oscilar sin estar sincronizados con los medios de guía y pueden estar fijos sin hacerse oscilar.

<Producción de materiales formadores de resina reforzados con fibra>

(Dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra)

La figura 7 es una vista lateral que ilustra una realización de un dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra según el primer modo de la invención.

El dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra incluye medios 110 de suministro de haces de fibras, primeros medios 111 de suministro de lámina, primeros medios 112 de recubrimiento, medios 113 de producción de haces de fibras picados, segundos medios 114 de suministro de lámina, segundos medios 115 de recubrimiento y medios 116 de impregnación.

Los medios 110 de suministro de haces de fibras son para suministrar haces F de fibras largos, que se extraen de una pluralidad de bobinas 117, a los medios 113 de producción de haces de fibras picados a través de una pluralidad de rodillos 118 guía.

Los primeros medios 111 de suministro de lámina son para suministrar una primera lámina S1 antiadherente larga, que se desenrolla de un primer rollo R1 de tejido original, a los primeros medios 112 de recubrimiento. Los primeros medios 111 de suministro de lámina incluyen una primera unidad 119 de transporte que transporta la primera lámina S1 hacia el lado derecho en la figura 7.

La primera unidad 119 de transporte incluye un rodillo 120 guía y un transportador 123 en el que una cinta 122 sin fin está suspendida entre un par de poleas 121a y 121b. El rodillo 120 guía es para guiar la primera lámina S1 antiadherente, que se suministra desde el primer rollo R1 de tejido original, al transportador 123 mientras se hace rotar. El transportador 123 debe transportar la primera lámina S1 antiadherente hacia el lado derecho en la figura 7 sobre la superficie de la cinta 122 sin fin mientras hace girar la cinta 122 sin fin rotando el par de poleas 121a y 121b en el mismo sentido.

Los primeros medios 112 de recubrimiento se sitúan directamente por encima de una polea 121a cerca del rodillo 120 guía e incluye una caja 124 de suministro que suministra pasta P compuesta por una composición de resina de matriz. La caja 124 de suministro es para recubrir la superficie de la primera lámina S1 antiadherente, que se transporta por el transportador 123, con la pasta P, que se suministra desde una rendija (no ilustrada) formada en la parte inferior de la caja 124 de suministro, con un grosor predeterminado.

Los medios 113 de producción de haces de fibras picados son el dispositivo de producción para haces de fibras picados de la invención.

Los medios 113 de producción de haces de fibras picados se sitúan en el lado aguas debajo de los primeros medios 112 de recubrimiento en el sentido de transporte de la primera lámina S1 antiadherente, y son para dispersar los haces CF de fibras picados, que se obtienen cortando los haces F de fibras suministrados desde los medios 110 de suministro de haces de fibras con la unidad 15 de picado, en la pasta P de la primera lámina S1 antiadherente que se transporta por el transportador 123.

Los segundos medios 114 de suministro de lámina son para suministrar una segunda lámina S2 antiadherente larga, que se desenrolla de un segundo rollo R2 de tejido original, a los segundos medios 115 de recubrimiento. Los segundos medios 114 de suministro de lámina incluyen una segunda unidad 128 de transporte que transporta la segunda lámina S2 antiadherente hasta los medios 116 de impregnación.

La segunda unidad 128 de transporte se sitúa por encima de la primera lámina S1 antiadherente que se transporta por el transportador 123 e incluye una pluralidad de rodillos 129 guía. Después de que la segunda unidad 128 de transporte transporta la segunda lámina S2 antiadherente, que se suministra desde el segundo rollo S2 de tejido original, hacia el lado izquierdo en la figura 7, la segunda unidad 128 de transporte invierte el sentido de transporte de la segunda lámina S2 antiadherente hacia el lado derecho en la figura 7 desde el lado inferior por la pluralidad de rodillos 129 guía rotatorios.

Los segundos medios 115 de recubrimiento se sitúan directamente por encima de la segunda lámina S2 antiadherente, que se transporta hacia el lado izquierdo en la figura 7, e incluye una caja 130 de suministro que suministra pasta P compuesta por una composición de resina de matriz.

La caja 130 de suministro es para recubrir la superficie de la segunda lámina S2 antiadherente con la pasta P, que se suministra desde una rendija (no ilustrada) formada en la parte inferior de la caja 130 de suministro, con un grosor predeterminado.

Los medios 116 de impregnación se sitúan en el lado aguas abajo de los medios 113 de producción de haces de fibras picados en el sentido de transporte de la primera lámina S1 antiadherente e incluye un mecanismo 131 de unión y un mecanismo 132 de aplicación de presión.

El mecanismo 131 de unión se sitúa sobre la otra polea 121b del transportador 123 e incluye una pluralidad de rodillos 133 de unión.

La pluralidad de rodillos 133 de unión se disponen uno al lado del otro en el sentido de transporte de la segunda lámina S2 antiadherente en un estado en el que la pluralidad de rodillos 133 de unión están en contacto con la parte posterior de la segunda lámina S2 antiadherente recubierta con la pasta P. Además, la pluralidad de rodillos 133 de unión se disponen de modo que la segunda lámina S2 antiadherente se acerque gradualmente a la primera lámina S1 antiadherente.

El mecanismo 131 de unión es para superponer la segunda lámina S2 antiadherente sobre la primera lámina S1 antiadherente y para transportar la primera y la segunda láminas S1 y S2 antiadherentes hasta el mecanismo 132 de aplicación de presión en un estado en el que la primera y la segunda láminas S1 y S2 antiadherentes se unen entre sí mientras que los haces CF de fibras picados y la pasta P se interponen entre la primera y la segunda láminas S1 y S2 antiadherentes. Más adelante en el presente documento, la primera y la segunda láminas S1 y S2 antiadherentes, que se unen entre sí con los haces CF de fibras picados y la pasta P interpuesta entre ellos, se denominan lámina S3 unida.

El mecanismo 132 de aplicación de presión se sitúa en el lado aguas abajo de la primera unidad 119 de transporte (el transportador 123), e incluye un transportador 136A inferior en el que una cinta 135a sin fin está suspendida entre un par de poleas 134a y 134b y un transportador 136B superior en la que una cinta 135b sin fin está suspendida entre un par de poleas 134c y 134d. Los transportadores 136A y 136B inferior y superior se disponen uno frente al otro en un estado en el que las cintas 135a y 135b sin fin se presionan una contra la otra.

El mecanismo 132 de aplicación de presión es para girar la cinta 135a sin fin rotando el par de poleas 134a y 134b del transportador 136A inferior en el mismo sentido y para girar la cinta 135b sin fin a la misma velocidad que la cinta 135a sin fin y en un sentido opuesto a la cinta 135a sin fin rotando el par de poleas 134c y 134d del transportador 136B superior en el mismo sentido. Por consiguiente, la lámina S3 unida, que se interpone entre las cintas 135a y 135b sin fin, se transporta hacia el lado derecho en la figura 7.

Un par de poleas 137a y 137b tensoras, que se usan para ajustar la tensión aplicada a la cinta 135a sin fin, se disponen en el transportador 136A inferior. Asimismo, un par de poleas 137c y 137d tensoras, que se usan para ajustar la tensión aplicada a la cinta 135b sin fin, se disponen en el transportador 136B superior. Estas poleas 137a, 137b, 137c y 137d tensoras se disponen en los lados de las cintas 135a y 135b sin fin opuestos a las porciones presionadas de las cintas 135a y 135b sin fin.

El mecanismo 132 de aplicación de presión incluye una pluralidad de rodillos 138a inferiores y una pluralidad de rodillos 138b superiores. La pluralidad de rodillos 138a inferiores se disponen uno junto a otro en el sentido de transporte en un estado en el que la pluralidad de rodillos 138a inferiores están en contacto con la parte posterior de la porción presionada de la cinta 135a sin fin. Asimismo, la pluralidad de rodillos 138b superiores se disponen uno junto a otro en el sentido de transporte en un estado en el que la pluralidad de rodillos 138b superiores están en contacto con la parte posterior de la porción presionada de la cinta 135b sin fin. Además, la pluralidad de rodillos 138a inferiores y la pluralidad de rodillos 138b superiores se disponen uno junto a otro alternativamente en el sentido de transporte de la lámina S3 unida.

El mecanismo 132 de aplicación de presión es para aplicar presión a la pasta P y los haces CF de fibras picados, que se interponen entre la primera y la segunda láminas S1 y S2 antiadherentes, por la pluralidad de rodillos 138a inferiores y la pluralidad de rodillos 138b superiores mientras que la lámina S3 unida pasa entre las cintas 135a y 135b sin fin.

(Método de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra)

Se describirá un método de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra, que usa el dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra ilustrado en la figura 7.

Cuando el rodillo 17 de soporte y el rodillo 18 de contacto se hacen rotar en sentidos opuestos entre sí mientras se interponen haces F de fibras largos entre el rodillo 17 de soporte y el rodillo 18 de contacto de los medios 113 de producción de haces de fibras picados, los haces F de fibras se extraen de los medios 110 de suministro de haces de fibras y se suministran a los medios 113 de producción de haces de fibras picados a través de la pluralidad de rodillos 118 guía.

Cuando se impulsa el transportador 123 de la primera unidad 119 de transporte de los primeros medios 111 de suministro de lámina, la primera lámina S1 antiadherente larga, que se desenrolla del primer rollo R1 de tejido original, se suministra a los primeros medios 112 de recubrimiento.

La pasta P compuesta por una composición de resina de matriz se suministra a la superficie de la primera lámina S1 antiadherente, que se transporta por el transportador 123, desde la caja 124 de suministro de los primeros medios 112 de recubrimiento, y la superficie de la primera lámina S1 antiadherente se recubre con la pasta P con un grosor predeterminado.

Los haces F de fibras largos suministrados desde los medios 110 de suministro de haces de fibras se cortan por la unidad 15 de picado de los medios 113 de producción de haces de fibras picados, de modo que se obtienen haces CF de fibras picados. Los haces CF de fibras picados, que caen libremente desde la unidad 15 de picado, se dispersan sobre la pasta P de la primera lámina S1 antiadherente que se transporta por el transportador 123.

Cuando se impulsa el transportador 136B superior del mecanismo 132 de aplicación de presión de los medios 116 de impregnación, la segunda lámina S2 antiadherente larga, que se desenrolla del segundo rollo R2 de tejido original de los segundos medios 114 de suministro de lámina, se suministra a los segundos medios 115 de recubrimiento a través de la segunda unidad 128 de transporte.

La pasta P compuesta por una composición de resina de matriz se suministra a la superficie de la segunda lámina S2 antiadherente, que se transporta hacia el lado izquierdo en la figura 7, desde la caja 130 de suministro de los segundos medios 115 de recubrimiento, y la superficie de la segunda lámina S2 antiadherente se recubre con la pasta P con un grosor predeterminado.

La segunda hoja S2 antiadherente se superpone sobre la primera lámina S1 antiadherente y los haces CF de fibras picados y la pasta P se interponen entre la primera y la segunda láminas S1 y S2 antiadherentes por el mecanismo 131 de unión de los medios 116 de impregnación, de modo que se obtiene la lámina S3 unida.

Cuando se impulsan los transportadores 136A y 136B inferior y superior del mecanismo 132 de aplicación de presión de los medios 116 de impregnación, se aplica presión a la pasta P y a los haces CF de fibras picados, que se interponen entre la primera y la segunda láminas S1 y S2 antiadherentes, por la pluralidad de rodillos 138a inferiores y la pluralidad de rodillos 138b superiores mientras que la lámina S3 unida se transporta hacia la derecha en la figura 7. En este momento, la pasta P se impregna en los huecos entre los haces CF de fibras picados desde ambos lados de los haces CF de fibras picados.

De esta manera, puede obtenerse un tejido R original de un material formador de resina reforzado con fibra en el que se impregna una resina termoendurecible en los huecos entre los haces CF de fibras picados. Además, cuando el tejido R original de un material formador de resina reforzado con fibra se corta a una longitud predeterminada, los tejidos R originales cortados se envían finalmente como materiales formadores de resina reforzados con fibra similares a una lámina (SMC). Mientras tanto, la primera y la segunda láminas S1 y S2 antiadherentes se desprenden del material formador de resina reforzado con fibra antes de la formación del material formador de resina reforzado con fibra.

(Composición de resina de matriz)

Una composición de resina de matriz incluye una resina termoendurecible.

Los ejemplos de la resina termoendurecible incluyen una resina de poliéster insaturado, una resina epoxídica, una resina de éster vinílico, una resina de poliimida, una resina de maleimida, una resina fenólica, y similares.

La composición de resina de matriz puede contener una carga (carbonato de calcio o similar), un agente de reducción de la contracción, un agente de desmoldeo, un iniciador de endurecimiento, un espesante, y similares.

(Mecanismo de acción)

En el dispositivo de producción y el método de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra según el primer modo de la invención que se han descrito anteriormente, se obtienen haces de fibras picados mediante el dispositivo de producción y el método de producción para haces de fibras picados según el primer modo de la invención. Por consiguiente, se suprime durante mucho tiempo la generación de productos defectuosos en los que se conectan los haces de fibras picados. Como resultado, puesto que es difícil que se produzca una desviación en la dirección de las fibras de los materiales formadores de resina reforzados con fibra que van a obtenerse, los materiales formadores de resina reforzados con fibra de los que se suprime la desviación de la dirección de las fibras pueden producirse de manera estable durante mucho tiempo. Además, es difícil que se produzca anisotropía en la resistencia mecánica de una pieza moldeada de material compuesto reforzado con fibra que se produce a partir del material formador de resina reforzado con fibra. Además, puesto que se suprime el deterioro de la fluidez en el momento del moldeo, el material puede moldearse en una forma deseada.

El dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra según el primer modo de la invención puede tener que incluir únicamente el dispositivo de producción para haces de fibras picados según el primer modo de la invención y los medios de impregnación para impregnar una composición de resina de matriz en haces de fibras picados que se obtienen mediante el dispositivo de producción para haces de fibras picados; y no se limita al dispositivo de producción de la realización ilustrada en el dibujo.

Además, el método de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra según el primer modo de la invención puede tener que ser sólo un método que incluya obtener haces de fibras picados mediante el método de producción para haces de fibras picados según el primer modo de la invención e impregnar una composición de resina de matriz en los haces de fibras picados; y no se limita a un método que usa el dispositivo de producción de la realización ilustrada en el dibujo.

Por ejemplo, el dispositivo de producción para haces de fibras picados según el primer modo de la invención puede emplearse como medios de producción para haces de fibras picados de un dispositivo de producción para SMC distinto de la realización ilustrada en el dibujo.

Además, el dispositivo de producción para haces de fibras picados según el primer modo de la invención puede emplearse como medios de producción para haces de fibras picados de un dispositivo de producción para una lámina estampable. Mientras tanto, cuando va a producirse una lámina estampable, se usa un material que contiene una resina termoplástica como composición de resina de matriz.

Los ejemplos de la resina termoplástica incluyen poliamida (nailon 6, nailon 66, y similares), poliolefina (polietileno, polipropileno, y similares), poliolefina modificada, poliéster (poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), y similares), poli(metacrilato-etileno), policarbonato, poliamida-imida, poli(óxido de fenileno), polisulfona, polietersulfona, polieteretercetona, polieterimida, poliestireno, un copolímero de acrilonitrilo-butileno-estireno, poli(sulfuro de fenileno), poliéster liquidocristalino, un copolímero de acrilonitrilo-estireno, y similares. Además, pueden combinarse y usarse dos o más clases de estas resinas.

«Segundo ejemplo de la divulgación (fuera del alcance de la invención reivindicada)»

La figura 8 es una vista lateral y una vista frontal que ilustran una hoja de corte para haces de fibras de carbono según un segundo ejemplo de la divulgación.

La hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono es una hoja en forma de placa plana. La hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono incluye una porción 261 de base en forma de placa plana y una porción 262 de filo de hoja que se forma en un primer lado de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono formados a lo largo de una dirección longitudinal y se extiende a lo largo del primer lado.

El grosor T de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono es de 0,7 mm o menos, está preferiblemente en el rango de 0,1 mm a 0,7 mm, y está más preferiblemente en el rango de 0,25 a 0,5 mm. Cuando el grosor T de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono es de 0,7 mm o menos, es fácil realizar la tarea de insertar la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono en cada acanaladura de un rodillo que va a describirse más adelante mientras se forma una conformación curvada localmente para el corte de los haces de fibras de carbono y la torsión de la hoja 26b de corte para los haces de fibras de carbono. Cuando el grosor T de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono es de 0,1 mm o más, es posible impedir un daño a un filo de hoja provocado por una fuerza de corte en el momento del corte de los haces de fibras de carbono al tiempo que se garantiza la dimensión de un porción con una hoja (la longitud de una porción de punta afilada) y es más difícil que se rompa la hoja 26b de corte para haces de fibra de carbono aunque se realice la tarea de insertar la hoja 26b de corte para haces de fibra de carbono en cada acanaladura del rodillo que va a describirse más adelante, mientras se aplica torsión a la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono.

La longitud L de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono es de 300 mm o más, está preferiblemente en el rango de 400 a 2000 mm, y está más preferiblemente en el rango de 500 a 1800 mm. Cuando la longitud L de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono es de 300 mm o más, es posible reducir la inclinación (torsión) de la dirección longitudinal de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo de un cortador rotatorio para haces de fibras de carbono que va a describirse más adelante. Además, puesto que pueden cortarse muchos haces de fibras de carbono al mismo tiempo, se mejora la productividad de los haces de fibras de carbono picados. Cuando la longitud L de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono es de 2000 mm o menos, es fácil manipular la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono y es difícil que se rompa la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono.

La relación (L/H) de la longitud L de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono con respecto a la altura H de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono es preferiblemente mayor de 11, más preferiblemente en el rango de 30 a 360, y está todavía más preferiblemente en el rango de 50 a 250. Cuando L/H es mayor de 11, es fácil realizar la tarea de insertar la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono en cada acanaladura de un rodillo que va a describirse más adelante mientras se somete a torsión la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono. Cuando L/H es de 360 o menos, es fácil manejar la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono y es difícil que se rompa la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono.

El material de cada porción 261 de base y la porción 262 de filo de hoja es un material de acero.

Los ejemplos del material de acero incluyen el mismo material que el material de acero ejemplificado como el material de la hoja 16b de corte del primer modo.

Los ejemplos de la hoja de corte para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación incluyen la siguiente hoja de corte (I) y la siguiente hoja de corte (II).

Hoja de corte (I):

Una hoja de corte para haces de fibras de carbono en la que el ángulo de la punta de una porción de filo de hoja está en el rango de 25 a 50° y se proporciona una capa de recubrimiento compuesta por al menos uno seleccionado de un grupo que consiste en nitruro de titanio, carburo de titanio y carbonitruro de titanio sobre la superficie de la porción de filo de hoja.

Hoja de corte (II):

Una hoja de corte para haces de fibras de carbono en la que el ángulo de la punta de una porción de filo de hoja está en el rango de 35 a 50 y no se proporciona una capa de recubrimiento compuesta por al menos uno seleccionado de un grupo que consiste en nitruro de titanio, carburo de titanio y carbonitruro de titanio sobre la superficie de la porción de filo de hoja.

(Hoja de corte (I))

El ángulo de hoja 0 de la punta de la porción 262 de filo de hoja de la hoja de corte (I) está en el rango de 25 a 50° y está más preferiblemente en el rango de 25 a 35°. Cuando el ángulo de hoja 0 es de 25° o más y se proporciona una capa de recubrimiento específica sobre la superficie de la porción 262 de filo de hoja, es difícil que se desgaste el filo de la hoja. Cuando el ángulo de hoja 0 es de 50° o menos, se reduce la resistencia al corte. Por consiguiente, los haces de fibras de carbono se cortan fácilmente.

Cuando el ángulo de hoja 0 de la punta de la porción 262 de filo de hoja es pequeño, es probable que se desgaste el filo de la hoja. Por consiguiente, se proporciona una capa de recubrimiento específica (no ilustrada) sobre la superficie de la porción 262 de filo de hoja en la hoja de corte (I).

La capa de recubrimiento está compuesta por al menos uno seleccionado de un grupo que consiste en nitruro de titanio, carburo de titanio y carbonitruro de titanio.

El grosor de la capa de recubrimiento es preferiblemente mayor de 1 |im y está más preferiblemente en el rango de 2 a 10 |im. Cuando el grosor de la capa de recubrimiento es mayor de 1 |im, es más difícil que se desgaste el filo de la hoja. Cuando el grosor de la capa de recubrimiento es de 10 |im o menos, la capa de recubrimiento no se pela y se reduce la resistencia al corte. Por consiguiente, los haces de fibras de carbono se cortan fácilmente.

Es posible que la capa de recubrimiento sólo tenga que estar presente sobre la superficie de la porción 262 de filo de hoja cerca de la punta, y puede no estar presente sobre la superficie de la porción 261 de base y puede no estar presente en toda la superficie de la porción 262 de filo de hoja .

La anchura de la capa de recubrimiento está preferiblemente en el rango de 0,2 a 5,0 mm desde la punta de la porción 262 de filo de hoja, está más preferiblemente en el rango de 0,5 a 2,0 mm, y es todavía más preferiblemente la anchura de una porción que sobresale de la superficie periférica del rodillo del cortador rotatorio que va a describirse más adelante.

La capa de recubrimiento puede formarse mediante un método conocido de manera pública, tal como un método físico de deposición en fase de vapor (un método de revestimiento iónico, un método de deposición a vacío, un método de haz de electrones, un método de pulverización catódica, o similar) o un método químico de deposición en fase de vapor.

(Hoja de corte (II))

El ángulo de hoja 0 de la punta de la porción 262 de filo de hoja de la hoja de corte (II) está en el rango de 35 a 50° y está más preferiblemente en el rango de 37 a 43°. Cuando el ángulo de hoja 0 es de 35° o más, es difícil que se desgaste el filo de la hoja. Cuando el ángulo de hoja 0 es de 50° o menos, se reduce la resistencia al corte. Por consiguiente, los haces de fibras de carbono se cortan fácilmente.

Cuando el ángulo 0 de la hoja de la punta de la porción 262 de filo de hoja es grande, es difícil que se desgaste el filo de la hoja. Por consiguiente, no es necesario proporcionar una capa de recubrimiento específica compuesta por al menos uno seleccionado de un grupo que consiste en nitruro de titanio, carburo de titanio y carbonitruro de titanio sobre la superficie de la porción 262 de filo de hoja en el segundo ejemplo.

(Mecanismo de acción)

En la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono que se ha descrito anteriormente, la porción 261 de base y la porción 262 de filo de hoja están compuestas por un material de acero. Por consiguiente, aunque la hoja de corte sea delgada (grosor: 0,7 mm o menos) y larga (longitud: 300 mm o más), es difícil que se rompa la hoja de corte cuando se aplica torsión a la hoja de corte. Por otro lado, si la hoja de corte compuesta por carburo cementado, que se usa habitualmente como material de la hoja de corte, es delgada (grosor: 0,7 mm o menos) y larga (longitud: 300 mm o más), es probable que se rompa la hoja de corte cuando se aplica torsión a la hoja de corte.

Además, puesto que la porción 261 de base y la porción 262 de filo de hoja están compuestas por un material de acero en la hoja 26b de corte para haces de fibra de carbono que se ha descrito anteriormente, la hoja 26b de corte para haces de fibra de carbono es más económica que una hoja de corte compuesta por carburo cementado.

Además, en la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono que se ha descrito anteriormente, el ángulo de hoja 0 de la punta de la porción 262 de filo de hoja está en el rango de 25 a 50° y se proporciona una capa de recubrimiento compuesta por al menos uno seleccionado de un grupo que consiste en nitruro de titanio, carburo de titanio y carbonitruro de titanio sobre la superficie de la porción 262 de filo de hoja o el ángulo de hoja 0 de la punta de la porción 262 de filo de hoja está en el rango de 35 a 50° incluso en un caso en el que no se proporciona la capa de recubrimiento. Por consiguiente, es difícil que se desgaste el filo de la hoja.

(Otros ejemplos)

La hoja de corte para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación es una hoja de corte similar a una hoja plana para haces de fibras de carbono que tiene un grosor de 0,7 mm o menos y una longitud de 300 mm o más; e incluye una porción de base en forma de placa plana que está compuesta por un material de acero y una porción de filo de hoja que está formada en un primer lado de la hoja de corte para haces de fibras de carbono formados a lo largo de una dirección longitudinal y está compuesta por un material de acero. El ángulo de hoja de la punta de la porción del filo de la hoja puede estar en el rango de 25 a 50° y puede proporcionarse una capa de recubrimiento compuesta por al menos uno seleccionado de un grupo que consiste en nitruro de titanio, carburo de titanio y carbonitruro de titanio sobre la superficie de la porción de filo de hoja, o el ángulo de hoja de la punta de la porción de filo de hoja puede estar en el rango de 35 a 50° y puede no proporcionarse la capa de recubrimiento. La hoja de corte para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación no se limita a la hoja de corte para haces de fibras de carbono del ejemplo ilustrado en el dibujo.

Por ejemplo, la porción 262 de filo de hoja no se limita a una hoja de doble filo ilustrada en la figura 8, puede ser una hoja de un solo filo ilustrada en la figura 9 y puede ser una hoja de múltiples etapas, tal como una hoja de dos etapas ilustrada en la figura 10, cuyo ángulo de hoja se aumenta por etapas hacia la punta.

La figura 11 es una vista frontal que ilustra un cortador rotatorio para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación.

El cortador 26 rotatorio para haces de fibras de carbono es un cortador rotatorio en el que una pluralidad de hojas 26b de corte para haces de fibras de carbono están montadas en la superficie periférica de un rodillo 26a a intervalos predeterminados en la dirección circunferencial del rodillo 26a de modo que la dirección longitudinal de cada hoja de corte tiene una inclinación (torsión) con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo 26a.

El rodillo 26a está compuesto por metal (acero inoxidable o similar). Las acanaladuras en las que se ajustan las hojas 26b de corte para haces de fibras de carbono están formados en forma de espiral en la superficie periférica del rodillo 26a de modo que la dirección longitudinal de cada acanaladura tenga una ligera inclinación (torsión) con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo.

La porción 261 de base de la hoja 26b de corte para haces de fibra de carbono se inserta en cada acanaladura del rodillo 26a junto con un espaciador y un resorte de ballesta, y se fija de modo que al menos la porción 262 de filo de hoja sobresalga de la superficie periférica del rodillo 26a.

Un intervalo entre las hojas 26b y 26b de corte para haces de fibras de carbono en la dirección circunferencial del rodillo 26a es igual a la longitud del haz de fibras de carbono picado. El intervalo entre las hojas 26b y 26b de corte para los haces de fibras de carbono, es decir, la longitud del haz de fibras de carbono picado suele estar en el rango de 5 a 100 mm y preferiblemente en el rango de 10 a 55 mm.

La inclinación (torsión) de la dirección longitudinal de la hoja 26b de corte para haces de fibra de carbono con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo 26a está determinada dependiendo de la longitud (longitud superficial) del rodillo 26a, la longitud de los haces de fibras de carbono que van a cortarse y el número de haces de fibras de carbono que van a cortarse al mismo tiempo (que suele ser uno). Puesto que una pluralidad de haces F' de fibras dispuestos en paralelo se cortan simultáneamente por una hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono en un caso en el que la dirección longitudinal de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono se establece en la misma dirección que la dirección del eje de rotación del rodillo, se aplica una gran fuerza al cortador 26 rotatorio para haces de fibras de carbono y un rodillo de soporte que va a describirse más adelante en cada corte. Por consiguiente, puesto que la aplicación de la gran fuerza se produce de manera continua, una unidad de picado que va a describirse más adelante vibra significativamente y se genera un ruido fuerte. Por otro lado, puesto que cada hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono está montada de modo que la dirección longitudinal de cada hoja de corte tenga una inclinación (torsión) con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo 26a, los haces F' de fibras de carbono respectivos de la pluralidad de haces F' de fibras de carbono dispuestos en paralelo se cortan en secuencia hacia la segunda porción de extremo desde la primera porción de extremo de una hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono. Por este motivo, puesto que no se aplica una gran fuerza al cortador 26 rotatorio para haces de fibras de carbono y al rodillo de soporte que va a describirse más adelante en cada corte, se suprime la vibración de la unidad de picado que va a describirse más adelante.

Se prefiere que la inclinación (torsión) de la dirección longitudinal de la hoja 26b de corte para haces de fibra de carbono con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo 26a se establezca de modo que la posición de una segunda porción de extremo de una hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono en la dirección circunferencial es la misma que la posición de una primera porción de extremo de una hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono adyacente a la posición de la segunda porción de extremo en la dirección circunferencial. Puesto que cada hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono está montada de modo que la posición de una segunda parte de extremo de una hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono en la dirección circunferencial es la misma que la posición de una primera parte de extremo de una hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono adyacente a la posición de la segunda parte de extremo y la dirección longitudinal de cada hoja de corte tiene una inclinación (torsión) con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo 26a, los haces F' de fibras respectivos de una pluralidad de los haces F' de fibras dispuestos en paralelo se cortan en secuencia hacia la segunda parte de extremo desde la primera parte de extremo de una hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono y se inicia el corte usando una hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono adyacente a una hoja 26b de corte para haces de fibra de carbono después de que se completa el corte usando una hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono. Por este motivo, puesto que no se aplica una gran fuerza al cortador 26 rotatorio para haces de fibras de carbono y al rodillo de soporte que va a describirse más adelante en cada corte, se suprime la vibración de la unidad de picado que va a describirse más adelante.

(Mecanismo de acción)

En el cortador 26 rotatorio para haces de fibras de carbono que se ha descrito anteriormente, la porción 261 de base y la porción 262 de filo de hoja de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono están compuestas por un material de acero. Por consiguiente, cuando se monta la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono, es difícil que se rompa la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono aunque se aplique torsión a la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono.

Además, puesto que la porción de base 261 y la porción 262 de filo de hoja de la hoja 26b de corte para haces de fibra de carbono están compuestas por un material de acero en el cortador 26 rotatorio para haces de fibra de carbono que se ha descrito anteriormente, el cortador 26 rotatorio para haces de fibra de carbono es más económico que un cortador rotatorio que incluye hojas de corte de carburo cementado.

Además, el cortador 26 rotatorio para haces de fibras de carbono que se ha descrito anteriormente incluye la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono en la que el ángulo de hoja 0 de la punta de la porción 262 de filo de hoja está en el rango de 25 a 50° y se proporciona una capa de recubrimiento compuesta por al menos uno seleccionado de un grupo que consiste en nitruro de titanio, carburo de titanio y carbonitruro de titanio sobre la superficie de la porción 262 de filo de hoja o el ángulo de hoja 0 de la punta de la porción 262 de filo de hoja está en el rango de 35 a 50° incluso en el caso de que no se proporcione la capa de recubrimiento. Por consiguiente, es difícil que se desgaste el filo de la hoja de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono.

(Otros ejemplos)

El cortador rotatorio para haces de fibras de carbono del ejemplo puede tener que incluir sólo un rodillo y una pluralidad de hojas de corte que están montadas en la superficie periférica del rodillo a intervalos predeterminados en la dirección circunferencial del rodillo de modo que la dirección longitudinal de cada hoja de corte tiene una inclinación con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo; y cada una de las hojas de corte puede tener que ser sólo la hoja de corte para haces de fibras de carbono de la invención. El cortador rotatorio para haces de fibras de carbono de la invención no se limita al cortador rotatorio para haces de fibras de carbono del ejemplo ilustrado en el dibujo.

La figura 12 es una vista desde arriba que ilustra un ejemplo de un dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados según el segundo ejemplo de la divulgación, y la figura 13 es una vista lateral del dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados de la figura 12.

El dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados incluye: una pluralidad de mangueras 11 de suministro que descargan haces F' de fibras de carbono largos, que se suministran desde el exterior, hacia abajo; un rodillo 12 guía que guía los haces F' de fibras de carbono, que se descargan de las mangueras 11 de suministro, en una dirección sustancialmente horizontal; una guía 13 de peine (medios de guía) que se proporciona en el lado aguas abajo del rodillo 12 guía y restringe la dirección de desplazamiento de los haces F' de fibras de carbono; y una unidad 25 de picado (medios de corte) que se proporciona en el lado aguas abajo de la guía 13 de peine y corta los haces F' de fibras de carbono mientras estira los haces F' de fibras de carbono.

Más adelante en el presente documento, se indican los mismos componentes que los componentes del dispositivo de producción para haces de fibras picados de las figuras 1 y 2 con los mismos números de referencia que los números de referencia de las figuras 1 y 2 y se omitirá la descripción detallada de los mismos.

La unidad 25 de picado es la misma que la unidad 15 de picado de las figuras 1 y 2 excepto que se cambia el cortador 16 rotatorio de las figuras 1 y 2 al cortador 26 rotatorio para haces de fibras de carbono.

(Método de producción para haces de fibras de carbono picados)

Un método de producción para haces de fibras de carbono picados, que usa el dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados ilustrado en las figuras 12 y 13, es el mismo que el método de producción para haces de fibras picados que usa el dispositivo de producción para haces de fibras picados ilustrado en las figuras 1 y 2, excepto que se cambian los haces F de fibras a haces F' de fibras de carbono, se omite la barra 14 de rascado, se cambia el cortador 16 rotatorio al cortador 26 rotatorio para haces de fibras de carbono, y se obtienen haces CF' de fibras de carbono picados en lugar de haces CF de fibras picados. Por consiguiente, se omitirá la descripción detallada del método de producción para haces de fibras de carbono picados.

(Haz de fibras de carbono)

Los ejemplos del haz F' de fibras de carbono incluyen un haz de fibras de carbono unidireccional plano del que una pluralidad de fibras de carbono se estiran en una dirección y se alinean entre sí, y similares.

El haz F' de fibras de carbono puede ser un haz de fibras de carbono que se ha tratado con un agente de apresto o similar.

El haz F' de fibras de carbono es preferiblemente un haz de fibras de carbono que puede obtenerse de manera relativamente económica entre los productos producidos de manera convencional por un fabricante para producir fibras de carbono y está formado por 1000 a 60000 fibras de carbono, y es más preferiblemente un haz de fibras de carbono que está formado por 10000 a 600000 fibras de carbono (lo que se denomina estopa normal y estopa grande). El diámetro de la fibra de carbono está preferiblemente en el rango de 4 a 10 |im y está más preferiblemente en el rango de 5 a 8 |im.

La fibra de carbono puede ser una fibra de carbono que se haya sometido a un tratamiento superficial.

Como fibra de carbono, una de las fibras de carbono puede usarse sola y dos o más de las fibras de carbono pueden usarse juntas.

(Mecanismo de acción)

Puesto que el dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados según el segundo ejemplo de la divulgación que se ha descrito anteriormente incluye el cortador rotatorio para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación en el que es difícil que se desgasten los filos de las hojas de corte, pueden producirse haces de fibra de carbono picados de manera continua durante mucho tiempo con alta productividad.

Además, puesto que el dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados según el segundo ejemplo de la divulgación que se ha descrito anteriormente incluye el cortador rotatorio para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación en el que se monta una pluralidad de hojas de corte de modo que la dirección longitudinal de cada hoja de corte tenga una inclinación con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo, se suprime la vibración en el momento del corte de los haces de fibras de carbono.

(Otro ejemplo)

El dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados según el segundo ejemplo de la divulgación puede tener que incluir únicamente el cortador rotatorio para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación, y no se limita al dispositivo de producción del ejemplo ilustrado en los dibujos.

Por ejemplo, los medios de guía no se limitan a la guía 13 de peine del ejemplo ilustrado en los dibujos; y puede ser una guía similar a un peine distinta de la guía 13 de peine, una guía similar a una acanaladura en la que se forman acanaladuras en la superficie de una barra cuadrada, una placa, un rodillo o similar, y similares.

Además, el dispositivo de producción puede incluir medios de ensanchamiento para ensanchar los haces F' de fibras de carbono que se proporcionan entre la guía 13 de peine (medios de guía) y la unidad 25 de picado (medios de corte). Los ejemplos de los medios de ensanchamiento incluyen una barra de rascado, medios de insuflación de aire (tobera de aire), y similares. En un caso en el que los haces F' de fibra de carbono largos, que se ensanchan por los medios de ensanchamiento, se cortan por la unidad 25 de picado que incluye las hojas 26b de corte para haces de fibras de carbono, la anchura de una porción de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono, que entra en contacto con los haces F' de fibras de carbono, aumenta en comparación con un caso en el que se cortan los haces F' de fibras de carbono, que no están ensanchados. Por consiguiente, se suprime relativamente el desgaste local de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono.

Además, el dispositivo de producción puede incluir medios oscilantes para hacer oscilar la guía 13 de peine (medios de guía) en una dirección en la que se restringe el desplazamiento de los haces F' de fibras de carbono, es decir, una dirección que cruza (ortogonal a) la dirección vertical y una dirección que cruza (ortogonal a) la dirección de desplazamiento de los haces F' de fibras de carbono. Cuando la guía 13 de peine se hace oscilar en una dirección en la que se restringe el desplazamiento de los haces F' de fibras de carbono, es decir, una dirección que cruza (ortogonal a) la dirección vertical y una dirección que cruza (ortogonal a) la dirección de desplazamiento de los haces F' de fibras de carbono, las posiciones de desplazamiento de los haces F' de fibras de carbono se hacen oscilar sustancialmente en la misma dirección que la dirección longitudinal de la hoja 26b de corte para los haces de fibras de carbono de la unidad 25 de picado. Como resultado, puesto que también se hacen oscilar las posiciones de las porciones de las hojas 26b de corte para haces de fibra de carbono, que entran en contacto con los haces F' de fibras de carbono, las hojas 26b de corte para haces de fibra de carbono se desgastan uniformemente y se suprime el desgaste local de las hojas 26b de corte para haces de fibra de carbono.

<Producción de materiales formadores de resina reforzados con fibra>

La figura 14 es una vista lateral que ilustra un ejemplo de un dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra según el segundo ejemplo de la divulgación.

El dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibras incluye medios 110 de suministro de haces de fibra, primeros medios 111 de suministro de lámina, primeros medios 112 de recubrimiento, medios 213 de producción de haces de fibra de carbono picados, segundos medios 114 de suministro de lámina, segundos medios 115 de recubrimiento y medios 116 de impregnación.

Más adelante en el presente documento, se indican los mismos componentes que los componentes del dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra de la figura 7 con los mismos números de referencia que los números de referencia de la figura 7 y se omitirá su descripción detallada.

Los medios 213 de producción de haces de fibra de carbono picados son el dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados según el segundo ejemplo de la divulgación.

Los medios 213 de producción de haces de fibras de carbono picados son los mismos que los medios 113 de producción de haces de fibras de carbono picados de la figura 7, excepto que se omite la barra 14 de rascado y se cambia el cortador 16 rotatorio al cortador 26 rotatorio para haces de fibras de carbono.

Un método de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra, que usa el dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra ilustrado en la figura 14, es el mismo que el método de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra que usa el dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra ilustrado en la figura 7 excepto que se cambian los haces F de fibras a haces F' de fibras de carbono, se cambian los medios 113 de producción de haces de fibras picados al medio 213 de producción de haces de fibras de carbono picados, y se obtienen haces CF' de fibras de carbono picados en lugar de haces CF de fibras picados. Por consiguiente, se omitirá la descripción detallada del método de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra.

(Mecanismo de acción)

Puesto que el dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra según el segundo ejemplo de la divulgación que se ha descrito anteriormente incluye el dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados según el segundo ejemplo de la divulgación que puede producir de manera continua haces de fibras de carbono picados durante mucho tiempo con alta productividad, pueden producirse materiales formadores de resina reforzados con fibra de manera continua durante mucho tiempo con alta productividad.

El dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra según el segundo ejemplo de la divulgación puede tener que incluir únicamente el dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados según el segundo ejemplo de la divulgación y los medios de impregnación para impregnar una composición de resina de matriz en haces de fibras de carbono picados que se obtienen mediante el dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados; y no se limita al dispositivo de producción del ejemplo ilustrado en el dibujo.

Por ejemplo, el dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados de la invención puede emplearse como medios de producción para haces de fibras de carbono picados de un dispositivo de producción de SMC distinto del ejemplo ilustrado en el dibujo.

Además, el dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados de la invención puede emplearse como medios de producción para haces de fibras de carbono picados de un dispositivo de producción para una lámina estampable. Mientras tanto, cuando va a producirse una lámina estampable, se usa un material que contiene una resina termoplástica como composición de resina de matriz.

«T e rce r ejemplo de la divulgación (fuera del alcance de la invención reivindicada)»

Un cortador según un tercer ejemplo de la divulgación es un cortador que se usa para cortar de manera continua haces de fibras largos. El cortador de la invención incluye un rodillo cortador y un rodillo de caucho. En el cortador según el tercer ejemplo de la divulgación, el rodillo cortador y el rodillo de caucho se hacen rotar en sentidos opuestos entre sí mientras se presiona cada hoja del rodillo cortador contra la superficie periférica exterior del rodillo de caucho, y cortan de manera continua los haces de fibras mientras que se interponen haces de fibras entre el rodillo cortador y el rodillo de caucho.

A continuación se describirá con detalle un ejemplo del cortador según el tercer ejemplo de la divulgación. Tal como se ilustra en la figura 15, un cortador 31 de este ejemplo incluye un rodillo 32 cortador del que se proporcionan una pluralidad de hojas 36 en forma de placa plana en la superficie periférica exterior del mismo, un rodillo 33 de caucho y un rodillo 34 de presión. Todos ellos del rodillo 32 cortador, el rodillo 33 de caucho y el rodillo 34 de presión tienen un rodillo cilíndrico.

El rodillo 32 cortador y el rodillo 33 de caucho se disponen uno al lado del otro en una dirección horizontal y son adyacentes entre sí en un estado en el que la hoja 36 del rodillo 32 cortador se presiona contra la superficie 33a periférica exterior del rodillo 33 de caucho. El rodillo 32 cortador y el rodillo 33 de caucho están adaptados para hacerse rotar en sentidos opuestos entre sí. En este ejemplo, el rodillo 32 cortador está dispuesto en el lado derecho del rodillo 33 de caucho, el rodillo 33 de caucho se hace rotar en sentido horario y el rodillo 32 cortador se hace rotar en sentido antihorario.

Además, el rodillo 34 de presión se proporciona de modo que se interponen haces F de fibras largos entre el rodillo 33 de caucho y el rodillo 34 de presión por encima de la posición de una porción del rodillo 33 de caucho contra la que se presiona la hoja 36 del rodillo 32 cortador. El rodillo 33 de caucho y el rodillo 34 de presión están adaptados para rotar en sentidos opuestos entre sí en un estado en el que los haces f de fibras se interponen entre el rodillo 33 de caucho y el rodillo 34 de presión, y están adaptados para estirar los haces f de fibras. En este ejemplo, el rodillo 33 de caucho se hace rotar en sentido horario y el rodillo 32 cortador y el rodillo 34 de presión se hacen rotar en sentido antihorario. Por consiguiente, el rodillo 33 de caucho, el rodillo 32 cortador y el rodillo 34 de presión están adaptados para enviar los haces f de fibras largos, que se estiran desde el lado izquierdo, hacia el lado inferior mientras se mueven los haces f de fibras largos a lo largo de la superficie 33a periférica exterior del rodillo 33 de caucho.

Cuando el rodillo 33 de caucho y el rodillo 34 de presión se hacen rotar en sentidos opuestos entre sí en un estado en el que los haces f de fibras largos se interponen entre el rodillo 33 de caucho y el rodillo 34 de presión, los haces f de fibras se introducen en el cortador 31. Luego, los haces f de fibras largos se cortan de manera continua en el lado aguas abajo del rodillo 34 de presión por la pluralidad de hojas 36 del rodillo 32 cortador, que se hacen rotar en el sentido opuesto al sentido del rodillo 33 de caucho, de modo que se forman una pluralidad de haces f de fibras (haces de fibras picados).

(Rodillo cortador)

El rodillo 32 cortador incluye un cuerpo 35 de rodillo cilíndrico y una pluralidad de hojas 36 en forma de placa plana que se proporcionan para sobresalir de la superficie 35a periférica exterior del cuerpo 35 de rodillo en una dirección radial. Las hojas 36 respectivas del rodillo 32 cortador se proporcionan en la superficie 35a periférica exterior a intervalos en la dirección circunferencial para extenderse en la dirección axial del cuerpo 35 de rodillo.

El diámetro del cuerpo de rodillo no está particularmente limitado y puede establecerse para que sea igual al diámetro de un rodillo cortador de un cortador conocido de manera pública. La longitud del cuerpo de rodillo no está particularmente limitada y puede establecerse de manera apropiada.

La forma de la sección transversal de la hoja 36 perpendicular a la dirección longitudinal de la hoja 36 es una forma rectangular. Se forma una superficie 36a de punta, que es plana y es perpendicular a la dirección de la altura de la hoja 36, en la punta de cada hoja 36. Puesto que la superficie de punta perpendicular a la dirección de la altura de la hoja se forma en la punta de cada hoja en la invención, se suprime el daño a la superficie periférica exterior del rodillo de caucho incluso aunque la hoja del rodillo cortador se presione contra la superficie periférica exterior del rodillo de caucho.

El grosor T (figura 16) de la hoja 36 está preferiblemente en el rango de 0,10 a 0,36 mm y está más preferiblemente en el rango de 0,10 a 0,12 mm. Cuando el grosor de la hoja es de 0,36 mm o menos, es fácil cortar haces de fibras. Cuando el grosor de la hoja es de 0,12 mm o menos, es fácil cortar haces de fibras independientemente de la resistencia a la tracción de los haces de fibras como objeto que va a cortarse. Además, se desgasta el filo de la hoja en un caso en el que se cortan de manera continua haces de fibras formados por fibras de carbono, que tienen una dureza mayor que la del metal, o similar. Cuando el grosor de la hoja es igual a o menor que un límite superior, el rendimiento de corte no se deteriora aunque la hoja esté desgastada. Por consiguiente, puede reducirse la frecuencia de sustitución del rodillo cortador. Cuando el grosor de la hoja es igual a o mayor que un límite inferior, es difícil que la hoja se dañe en el momento del corte.

La altura de la hoja, es decir, la distancia entre la superficie periférica exterior y la punta de la hoja está preferiblemente en el rango de 0,5 a 3,0 mm y está más preferiblemente en el rango de 1,0 a 2,0 mm. Cuando la altura de la hoja es igual a o mayor que un límite inferior, es difícil que se produzca un corte incorrecto aunque aumente la irregularidad del grosor. Cuando la altura de la hoja es igual a o menor que un límite superior, es fácil suprimir la aparición del defecto (astillamiento) del filo de la hoja.

La longitud de la hoja no está particularmente limitada. Por ejemplo, las hojas pueden formarse de un extremo al otro extremo del rodillo cortador en la dirección axial del rodillo cortador. Las hojas no se limitan a un modo en el que las hojas se proporcionan en la superficie periférica exterior del cuerpo de rodillo para que se extiendan en la dirección axial. Por ejemplo, las hojas pueden proporcionarse en forma de espiral para que estén inclinadas con respecto a la dirección axial en la vista frontal de la superficie periférica exterior del cuerpo de rodillo.

El número de hojas, que deben disponerse en la dirección circunferencial de la superficie periférica exterior del rodillo cortador, puede establecerse de manera apropiada según el diámetro del cuerpo de rodillo, la longitud del haz de fibras picado que pretenda obtenerse mediante corte, o similar.

El intervalo entre las hojas en la dirección circunferencial de la superficie periférica exterior puede establecerse de manera apropiada según la longitud de un haz de fibras picado que pretenda obtenerse mediante corte.

El material del rodillo cortador puede tener que ser sólo un material que permita cortar haces de fibras, y puede emplearse un material conocido de manera pública como material del rodillo cortador. Los ejemplos específicos del material del rodillo cortador incluyen hierro, acero inoxidable, acero superior, y similares.

(Rodillo de caucho)

Como rodillo 33 de caucho puede usarse un rodillo de caucho conocido de manera pública, que se usa para un cortador para cortar haces de fibras. Los ejemplos del material del rodillo de caucho incluyen caucho de uretano, caucho de nitrilo, y similares. El diámetro del rodillo de caucho no está particularmente limitado y puede establecerse para que sea igual al diámetro de, por ejemplo, un rodillo de caucho de un cortador conocido de manera pública. La longitud del rodillo de caucho no está particularmente limitada y puede establecerse de manera apropiada.

(Rodillo de presión)

Un rodillo de presión conocido de manera pública, que se usa para un cortador para cortar haces de fibras, puede usarse como el rodillo 34 de presión, y los ejemplos del rodillo 34 de presión incluyen un rodillo de presión compuesto por acero inoxidable. El diámetro del rodillo de presión no está particularmente limitado y puede establecerse para que sea igual al diámetro de, por ejemplo, un rodillo de presión de un cortador de manera pública conocida. La longitud del rodillo de presión no está particularmente limitada y puede establecerse de manera apropiada.

Las porciones de punta de las hojas se afilan para cortar haces de fibras en un rodillo cortador que se usa para un cortador en la técnica relacionada. Por este motivo, puesto que la superficie periférica exterior del rodillo de caucho se daña por las porciones de punta de las hojas, existe la preocupación de que es probable que se generen desperdicios de caucho y puedan mezclarse con materiales de resina reforzados con fibra. Por el contrario, se forma la superficie de punta, que es plana y es perpendicular a la dirección de la altura de la hoja, en cada hoja del rodillo cortador en el cortador de la invención. Por consiguiente, cuando se presiona la hoja contra la superficie periférica exterior del rodillo de caucho en el momento del corte de los haces de fibras, se presiona la superficie de punta plana de la hoja contra la superficie periférica exterior del rodillo de caucho. Por este motivo, puesto que es difícil que se dañe la superficie periférica exterior del rodillo de caucho y es difícil que se generen desperdicios de caucho, se suprime el mezclado de desperdicios de caucho cuando van a producirse materiales de resina reforzados con fibra.

Un dispositivo de producción para materiales de resina reforzados con fibra según el tercer ejemplo de la divulgación incluye el cortador según el tercer ejemplo de la divulgación y una unidad de impregnación que impregna una composición de resina de matriz en un grupo de haces de fibras similares a una lámina formados por haces de fibras cortados por el cortador. El dispositivo de producción para materiales de resina reforzados con fibra según el tercer ejemplo de la divulgación puede emplear un modo conocido de manera pública excepto que el dispositivo de producción incluye el cortador según el tercer ejemplo de la divulgación.

Se describirá un dispositivo 300 de producción ilustrado en la figura 17 como un ejemplo del dispositivo de producción para materiales de resina reforzados con fibra según el tercer ejemplo de la divulgación. En la siguiente descripción, se establecerá un sistema de coordenadas ortogonales XYZ y se describirá una relación posicional entre los elementos respectivos con referencia al sistema de coordenadas ortogonales XYZ según sea necesario.

El dispositivo 300 de producción incluye una unidad 310 de suministro de haces de fibras, una primera unidad 311 de suministro de lámina portadora, una primera unidad 320 de transporte, una primera unidad 312 de recubrimiento, un cortador 31, una segunda unidad 314 de suministro de lámina portadora, una segunda unidad 328 de transporte, una segunda unidad 315 de recubrimiento, una unidad 316 de impregnación y un contenedor 340 de almacenamiento.

La primera unidad 311 de suministro de lámina portadora suministra una primera lámina C1 portadora larga, que se extrae de un primer rollo R1 de tejido original, a la primera unidad 320 de transporte. La primera unidad 320 de transporte incluye un transportador 323 en el que se encuentra una cinta 322 sin fin suspendida entre un par de poleas 321a y 321b. El transportador 323 hace girar la cinta 322 sin fin rotando el par de poleas 321a y 321b en el mismo sentido para transportar la primera lámina C1 portadora hacia el lado derecho en la dirección del eje X sobre la superficie de la cinta 322 sin fin.

La primera unidad 312 de recubrimiento se sitúa directamente encima de una porción de la primera unidad 320 de transporte cerca de la polea 321a e incluye una recubridora 324 que suministra pasta P compuesta por una composición de resina de matriz. Mientras la primera lámina C1 portadora pasa a través de la recubridora 324, la superficie de la primera lámina C1 portadora se recubre con la pasta P con un grosor predeterminado de modo que se forme una primera lámina S'1 de resina. La primera lámina S'1 de resina se desplaza con el transporte de la primera lámina C1 portadora.

La unidad 310 de suministro de haces de fibras suministra haces f de fibras largos al cortador 31 a través de una pluralidad de rodillos 318 guía mientras extrae haces f de fibras largos de una pluralidad de bobinas 317. El cortador 31 se sitúa por encima de la primera lámina C1 portadora en la etapa trasera de la primera unidad 312 de recubrimiento en el sentido de transporte. En el cortador 31, los haces f de fibras suministrados se interponen entre el rodillo 33 de caucho y el rodillo 32 cortador y se cortan de manera continua a una longitud predeterminada. Los haces de fibras picados caen y se dispersan sobre la primera lámina S'1 de resina, de modo que se forma un grupo SF de haces de fibras similares a una lámina.

La segunda unidad 314 de suministro de lámina portadora suministra una segunda lámina C2 portadora larga, que se extrae de un segundo rollo R2 de tejido original, a la segunda unidad 328 de transporte. La segunda unidad 328 de transporte se sitúa por encima de la primera lámina C1 portadora que se transporta por el transportador 323, e incluye una pluralidad de rodillos 329 guía. La segunda unidad 328 de transporte transporta la segunda lámina C2 portadora, que se suministra desde la segunda unidad 314 de suministro de lámina portadora, en un sentido opuesto al sentido de la primera lámina C1 portadora (hacia el lado izquierdo en la dirección del eje X), y luego invierte el sentido de transporte de la segunda lámina C2 portadora al mismo sentido que el sentido de la primera lámina C1 portadora por la pluralidad de rodillos 329 guía.

La segunda unidad 315 de recubrimiento se sitúa directamente por encima de la segunda hoja C2 portadora que se transporta en el sentido opuesto al sentido de la primera hoja C1 portadora e incluye una recubridora 330 que suministra pasta P compuesta por una composición de resina de matriz. Mientras la segunda lámina C2 portadora pasa a través de la recubridora 330, la superficie de la segunda lámina C2 portadora se recubre con la pasta P con un grosor predeterminado de modo que se forme una segunda lámina S'2 de resina. La segunda lámina S'2 de resina se desplaza con el transporte de la segunda lámina C2 portadora.

La unidad 316 de impregnación se sitúa en la etapa trasera del cortador 31 proporcionado por encima de la primera unidad 320 de transporte e incluye un mecanismo 331 de unión y un mecanismo 332 de aplicación de presión. El mecanismo 331 de unión se sitúa por encima de la polea 321b del transportador 323, e incluye una pluralidad de rodillos 333 de unión. La pluralidad de rodillos 333 de unión se disponen uno al lado del otro en el sentido de transporte en un estado en el que la pluralidad de rodillos 333 de unión están en contacto con la parte posterior de la segunda hoja C2 portadora en la que se forma la segunda lámina S'2 de resina. Además, la pluralidad de rodillos 333 de unión se disponen de modo que la segunda hoja C2 portadora se acerque gradualmente a la primera hoja C1 portadora.

En el mecanismo 331 de unión, la primera y la segunda hojas C1 y C2 portadoras se transportan mientras se superponen en un estado en el que la primera lámina S'1 de resina, el grupo SF de haces de fibras similares a una lámina y la segunda lámina S'2 de resina se interponen entre la primera y la segunda láminas C1 y C2 portadoras. En este caso, un elemento, en el que la primera y la segunda láminas C1 y C2 portadoras se unen entre sí en un estado en el que la primera lámina S'1 de resina, el grupo SF de haces de fibras similares a una lámina y la segunda lámina S'2 de resina se interponen entre la primera y la segunda láminas C1 y C2 portadoras, se denomina material S'3 laminado precursor.

El mecanismo 332 de aplicación de presión se sitúa en la etapa trasera del mecanismo 331 de unión e incluye un transportador 336A inferior en el que una cinta 335a sin fin está suspendida entre un par de poleas 334a y 334b y un transportador 336B superior en el que se encuentra una cinta 335b sin fin suspendida entre un par de poleas 334c y 334d. Los transportadores 336A y 336B inferior y superior se disponen uno frente al otro en un estado en el que las cintas 335a y 335b sin fin se presionan una contra la otra.

Cuando el par de poleas 334a y 334b del transportador 336A inferior se hacen rotar en el mismo sentido en el mecanismo 332 de aplicación de presión, se hace girar la cinta 335a sin fin. Además, cuando el par de poleas 334c y 334d del transportador 336B superior se hacen rotar en el mismo sentido en el mecanismo 332 de aplicación de presión, se hace girar la cinta 335b sin fin a la misma velocidad que la cinta 335a sin fin en un sentido opuesto al sentido de la cinta 335a sin fin. Por consiguiente, el material S'3 laminado precursor, que está interpuesto entre las cintas 335a y 335b sin fin, se transporta hacia el lado derecho en la dirección del eje X.

El mecanismo 332 de aplicación de presión está dotado además de una pluralidad de rodillos 337a inferiores y una pluralidad de rodillos 337b superiores. La pluralidad de rodillos 337a inferiores se disponen uno junto a otro en el sentido de transporte en un estado en el que la pluralidad de rodillos 337a inferiores están en contacto con la parte posterior de la porción presionada de la cinta 335a sin fin. Asimismo, la pluralidad de rodillos 337b superiores se disponen uno junto a otro en el sentido de transporte en un estado en el que la pluralidad de rodillos 337b superiores están en contacto con la parte posterior de la porción presionada de la cinta 335b sin fin. Además, la pluralidad de rodillos 337a inferiores y la pluralidad de rodillos 337b superiores se disponen uno junto a otro alternativamente en el sentido de transporte del material S'3 laminado precursor.

El mecanismo 332 de aplicación de presión aplica presión al material S'3 laminado precursor mediante la pluralidad de rodillos 337a inferiores y la pluralidad de rodillos 337b superiores mientras el material S'3 laminado precursor pasa entre las cintas 335a y 335b sin fin.

En este momento, se forma un material R' de resina reforzado con fibra (SMC) en un estado en el que la composición de resina de matriz de la primera lámina S'1 de resina y la composición de resina de matriz de la segunda lámina S'2 de resina se impregnan en el grupo SF de haces de fibras similares a una lámina y se interpone entre la primera y la segunda láminas C1 y C2 portadoras.

El contenedor 340 de almacenamiento es un contenedor que se usa para almacenar un tejido R original en el que el material R' de resina reforzado con fibra se interpone entre la primera y la segunda láminas C1 y C2 portadoras. El tejido R original se almacena en el contenedor 340 de almacenamiento, por ejemplo, mediante transferencia o similar.

En el dispositivo de producción para materiales de resina reforzados con fibra según el tercer ejemplo de la divulgación que se ha descrito anteriormente, se forma la superficie de punta, que es plana y es perpendicular a la dirección de la altura de la hoja, en cada una de las hojas del rodillo cortador del cortador. Por consiguiente, aunque se presione la hoja contra la superficie periférica exterior del rodillo de caucho, es difícil que se dañe la superficie periférica exterior del rodillo de caucho y es difícil que se generen desperdicios de caucho. Por este motivo, se suprime el mezclado de desperdicios de caucho en los materiales de resina reforzados con fibra que van a producirse.

Mientras tanto, el dispositivo de producción para materiales de resina reforzados con fibra según el tercer ejemplo de la divulgación no se limita al dispositivo 300 de producción mencionado anteriormente. Por ejemplo, el dispositivo de producción para materiales de resina reforzados con fibra según el tercer ejemplo de la divulgación puede adaptarse para enrollar el tejido original producido en una bobina.

<Método de producción para materiales de resina reforzados con fibra>

Un método de producción para materiales de resina reforzados con fibra según el tercer ejemplo de la divulgación es un método para producir materiales de resina reforzados con fibra usando el cortador según el tercer ejemplo de la divulgación que se ha descrito anteriormente. El método de producción para materiales de resina reforzados con fibra según el tercer ejemplo de la divulgación incluye la siguiente etapa de dispersión y la siguiente etapa de impregnación.

Etapa de dispersión: una etapa de formar un grupo de haces de fibras similares a una lámina cortando de manera continua haces de fibras largos con el cortador según el tercer ejemplo de la divulgación y dispersar una pluralidad de haces de fibras cortados (haces de fibras picados) en una primera lámina de resina, que está compuesta por una composición de resina de matriz, en forma de lámina.

Etapa de impregnación: una etapa para obtener un material de resina reforzado con fibra mediante la laminación de una segunda lámina de resina, que está compuesta por una composición de resina de matriz, al grupo de haces de fibras similares a una lámina para formar un precursor de material, aplicar presión al precursor de material desde ambas superficies, e impregnar la composición de resina de matriz en el grupo de haces de fibras similares a una lámina.

Se describirá un método de producción para un material laminado de material de resina reforzado con fibra usando el dispositivo 300 de producción como ejemplo del método de producción para materiales de resina reforzado con fibra según el tercer ejemplo de la divulgación. La siguiente etapa de dispersión y la siguiente etapa de impregnación se realizan secuencialmente en el método de producción de un material laminado de material de resina reforzado con fibra usando el dispositivo 300 de producción.

(Etapa de dispersión)

Se extrae una primera lámina C1 portadora larga del primer rollo R1 de tejido original y se suministra a la primera unidad 320 de transporte por la primera unidad 311 de suministro de lámina portadora y se recubre con pasta P con un grosor predeterminado por la primera unidad 312 de recubrimiento, de modo que se forme una primera lámina S'1 de resina. La primera hoja C1 portadora se transporta por la primera unidad 320 de transporte, de modo que se hace que se desplace la primera lámina S'1 de resina formada sobre la primera hoja C1 portadora.

Los haces F de fibras, que se suministran desde la unidad 310 de suministro de haces de fibras, se cortan de manera continua por el cortador 31 para tener una longitud predeterminada, y los haces f de fibras cortados caen y se disponen sobre la primera lámina S'1 de resina.

Por consiguiente, se forma de manera continua un grupo SF de haces de fibras similares a una lámina en el que los haces f de fibras respectivos están dispersos con una orientación de fibras aleatoria sobre la primera lámina S'1 de resina que se desplaza.

Puesto que se forma la superficie 36a de punta, que es plana y es perpendicular a la dirección de la altura de la hoja 36, en cada hoja 36 del rodillo 32 cortador de la hoja 31 en este ejemplo, es difícil que se dañe la superficie 33a periférica exterior del rodillo 33 de caucho y es difícil que se generen desperdicios de caucho aunque la hoja 36 se presione contra la superficie periférica exterior del rodillo de caucho. Por este motivo, se suprime el mezclado de desperdicios de caucho en el grupo SF de haces de fibras similares a una lámina.

Una fibra de refuerzo que forma el haz de fibras no está particularmente limitada y, por ejemplo, pueden usarse una fibra inorgánica, una fibra orgánica, una fibra de metal o una fibra de refuerzo que tiene una estructura híbrida en la que se combinan estas, como fibra de refuerzo que forma el haz de fibras.

Los ejemplos de fibra inorgánica incluyen una fibra de carbono, una fibra de grafito, una fibra de carburo de silicio, una fibra de alúmina, una fibra de carburo de wolframio, una fibra de boro, una fibra de vidrio, y similares. Los ejemplos de fibra orgánica incluyen una fibra de aramida, una fibra de polietileno de alta densidad, otras fibras generales de nailon, una fibra de poliéster, y similares. Los ejemplos de fibra metálica incluyen una fibra compuesta por acero inoxidable, una fibra compuesta por hierro, y similares, y pueden incluir una fibra de carbono recubierta con metal. Teniendo en cuenta una propiedad mecánica, tal como la resistencia mecánica de un cuerpo moldeado con material de resina reforzado con fibra, se prefiere que se use la fibra de carbono entre éstas.

La anchura promedio de los haces de fibras está preferiblemente en el rango de 1 a 50 mm y está más preferiblemente en el rango de 1,5 a 15 mm, y todavía más preferiblemente en el rango de 2 a 8 mm. Puesto que es más probable que fluya un material de resina reforzado con fibra durante el moldeo cuando la anchura promedio de los haces de fibras es igual a o mayor que un límite inferior, el moldeo es fácil. Cuando la anchura promedio de los haces de fibras es igual a o menor que un límite superior, es probable que se obtenga un cuerpo moldeado con material de resina reforzado con fibra, que tiene propiedades excelentes, tales como resistencia a la tracción y módulo de elasticidad a la tracción.

Mientras tanto, se mide la anchura promedio de los haces de fibras mediante el siguiente método. Se calienta un material de resina reforzado con fibra en un horno eléctrico o similar para descomponer una composición de resina de matriz, y se seleccionan al azar diez haces de fibras de los haces de fibras restantes. La anchura de cada uno de los diez haces de fibras se mide en tres porciones, es decir, ambas porciones de extremo y la porción central de cada haz de fibras en la dirección axial de la fibra con un pie de rey, y se usa un valor promedio de todos estos valores medidos como la anchura promedio.

La longitud de fibra promedio de los haces de fibras cortados está preferiblemente en el rango de 5 a 100 mm, está más preferiblemente en el rango de 10 a 60 mm y está todavía más preferiblemente en el rango de aproximadamente 25 a 50 mm. Cuando la longitud de fibra promedio de los haces de fibras es igual a o mayor que un límite inferior, es probable que se obtenga un cuerpo moldeado con material de resina reforzado con fibra, que tiene propiedades excelentes, tales como resistencia a la tracción y módulo de elasticidad a la tracción. Puesto que es más probable que fluya un material de resina reforzado con fibra durante el moldeo cuando la longitud de fibra promedio de los haces de fibras es igual a o menor que un límite superior, el moldeo es fácil.

Mientras tanto, se mide la longitud de fibra promedio de los haces de fibras mediante el siguiente método. La longitud de fibra máxima de cada uno de los diez haces de fibras, que se obtienen de la misma manera que la medición de la anchura promedio, se mide con un pie de rey, y el valor promedio de todos estos valores medidos se usa como la longitud promedio de fibra.

El grosor promedio de los haces de fibras está preferiblemente en el rango de 0,01 a 0,5 mm, está más preferiblemente en el rango de 0,02 a 0,09 mm y todavía más preferiblemente en el rango de 0,025 a 0,07 mm. Cuando el grosor promedio de los haces de fibras es igual a o mayor que un límite inferior, es fácil impregnar una composición de resina de matriz en el grupo de haces de fibras. Cuando el grosor promedio de los haces de fibras es igual a o menor que un límite superior, es probable que se obtenga un cuerpo moldeado con material de resina reforzado con fibra, que tiene propiedades excelentes, tales como resistencia a la tracción y módulo de elasticidad a la tracción.

Mientras tanto, se mide el grosor promedio de los haces de fibras mediante el siguiente método. El grosor de cada uno de los diez haces de fibras, que se obtienen de la misma manera que la medición de la anchura promedio, se mide en tres porciones, es decir, ambas porciones de extremo y la porción central de cada haz de fibras en la dirección axial de la fibra con un pie de rey, y se usa un valor promedio de todos estos valores medidos como el grosor promedio.

Se prefiere que se use una composición que contenga una resina termoendurecible como composición de resina de matriz.

La resina termoendurecible no está particularmente limitada, y los ejemplos de resina termoendurecible incluyen una resina epoxídica, una resina fenólica, una resina de poliéster insaturado, una resina de uretano, una resina de urea, una resina de melamina, una resina de imida, y similares. Como resina termoendurecible, una de las resinas puede usarse sola y dos o más de las resinas pueden usarse juntas.

Un aditivo, tal como un endurecedor, un agente de desmoldeo interno, un espesante o un estabilizador, puede combinarse con la composición de resina de matriz según sea necesario.

(Etapa de impregnación)

Se extrae una segunda lámina C2 portadora larga del segundo rollo R2 de tejido original y se suministra a la segunda unidad 328 de transporte por la segunda unidad 314 de suministro de lámina portadora. La superficie de la segunda lámina C2 portadora se recubre con pasta P con un grosor predeterminado por la segunda unidad 315 de recubrimiento, de modo que se forma una segunda lámina S'2 de resina.

La segunda hoja C2 portadora se transporta para hacer que se desplace la segunda lámina S'2 de resina, y la segunda lámina S'2 de resina se une y se lamina a un grupo SF de haces de fibras similares a una lámina junto con la segunda hoja C2 portadora mediante el mecanismo 331 de unión. Por consiguiente, se forma de manera continua un material S'3 laminado precursor en el que se interpone un precursor de material en el que se interpone el grupo SF de haces de fibras similares a una lámina entre la primera y la segunda láminas S'1 y S'2 de resina, entre la primera y la segunda láminas portadoras C1 y C2.

Se aplica presión al material S'3 laminado precursor desde ambas superficies y la composición de resina de matriz de la primera lámina S'1 de resina y la composición de resina de matriz de la segunda lámina S'2 de resina se impregnan en el grupo SF de haces de fibras similares a una lámina por el mecanismo 332 de aplicación de presión, de modo que se forme un material R' de resina reforzado con fibra entre la primera y la segunda láminas C1 y C2 portadoras. Se transfiere un tejido R original en un estado en el que los materiales de resina reforzados con fibra R' se interponen entre la primera y la segunda láminas C1 y C2 portadoras, y se almacena en el contenedor 340 de almacenamiento.

Puesto que se forma la superficie de punta, que es plana y es perpendicular a la dirección de la altura de la hoja, en cada una de las hojas del rodillo cortador del cortador en el método de producción para materiales de resina reforzados con fibra según el tercer ejemplo de la divulgación que se ha descrito anteriormente, es difícil que se dañe la superficie periférica exterior del rodillo de caucho y es difícil que se generen desperdicios de caucho aunque se presione la hoja contra la superficie periférica exterior del rodillo de caucho. Por consiguiente, puesto que se suprime el mezclado de desperdicios de caucho en el grupo de haces de fibras similares a una lámina, también se suprime el mezclado de desperdicios de caucho en materiales de resina reforzados con fibra, que se obtienen finalmente.

«C uarto ejemplo de la divulgación (fuera del alcance de la invención reivindicada)»

Una hoja de corte para haces de fibras de carbono según un cuarto ejemplo de la divulgación es una hoja de corte en la que la relación (0/T) del ángulo de hoja 0 (°) con respecto al grosor T (mm) de la hoja está en el rango de 35 a 1800. Se prefiere que la hoja de corte para haces de fibras de carbono según el cuarto ejemplo de la divulgación sea una hoja de corte usada en un caso en el que la fibra de refuerzo es una fibra de carbono en el primer modo de la invención y el segundo a tercer ejemplos de la divulgación.

Cuando 0/T se establece en este intervalo, puede obtenerse una hoja de corte que es excelente en cuanto a durabilidad, resistencia al desgaste y facilidad de montaje en un rodillo y es adecuada para cortar fibras de carbono.

0/T está preferiblemente en el rango de 50 a 250 y está más preferiblemente en el rango de 60 a 100.

Además, 0/T está preferiblemente en el rango de 1000 a 1800 y está más preferiblemente en el rango de 1500 a 1800.

Se prefiere que la hoja de corte (a) siguiente, la hoja de corte (P)siguiente y la hoja de corte (y)siguiente se usen como hoja de corte para haces de fibras de carbono según el cuarto ejemplo de la divulgación.

Hoja de corte (a):

Una hoja de corte para haces de fibras de carbono que es una hoja de corte similar a una hoja plana para haces de fibras de carbono en la que 0/T está en el rango de 35 a 500 e incluye una porción de base en forma de placa plana compuesta por un material de acero y un porción de filo de hoja formada en un primer lado de la hoja de corte para haces de fibras de carbono formados a lo largo de una dirección longitudinal y compuestos por un material de acero, y se proporciona una capa de recubrimiento compuesta por al menos uno seleccionado de un grupo que consiste en nitruro de titanio, carburo de titanio y carbonitruro de titanio sobre la superficie de la porción de filo de hoja.

Hoja de corte (P):

Una hoja de corte para haces de fibras de carbono que es una hoja de corte similar a una hoja plana para haces de fibras de carbono en la que 0/T está en el rango de 50 a 500 e incluye una porción de base en forma de placa plana compuesta por un material de acero y una porción de filo de hoja formada en un primer lado de la hoja de corte para haces de fibras de carbono formados a lo largo de una dirección longitudinal y compuestos por un material de acero, y no se proporciona una capa de recubrimiento sobre la superficie de la parte de filo de hoja.

Hoja de corte (y):

Una hoja de corte para haces de fibras de carbono que es una hoja en forma de placa plana en la que 0/T está en el rango de 500 a 1800 y se forma una superficie de punta, que es plana y es perpendicular a la dirección de la altura de la hoja, en la punta de la hoja.

(Hoja de corte (a) y hoja de corte (P))

La forma de la hoja de corte (a) y la forma de la hoja de corte (P) son las mismas que la forma de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación.

El grosor T, la longitud L y la relación (L/H) de la longitud L con respecto a la altura H de cada hoja de corte (a) y la hoja de corte (P) son los mismos que los de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo, y sus rangos preferidos son también los mismos que los de la hoja 26b de corte para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo.

El material de cada una de la porción de base y la porción de filo de hoja de cada una de la hoja de corte (a) y la hoja de corte (P) es un material de acero. Es más difícil que se rompan la hoja de corte (a) y la hoja de corte (P), que están compuestas por un material de acero, que la hoja de corte compuesta por carburo cementado cuando se aplica torsión. Además, la hoja de corte compuesta por un material de acero es más económica que la hoja de corte compuesta por carburo cementado.

(Hoja de corte (a))

0/T de la hoja de corte (a) está en el rango de 35 a 500. Cuando 0/T es de 35 o más, es difícil que se desgaste el filo de la hoja y es fácil realizar la tarea de insertar la hoja de corte (a) en cada acanaladura del rodillo mientras se forma una conformación curvada localmente para el corte de haces de fibras de carbono y la torsión de la hoja de corte (a). Cuando 0/T es de 500 o menos, es posible impedir el daño al filo de hoja provocado por una fuerza de corte en el momento del corte de haces de fibras de carbono y es difícil que se rompa la hoja de corte (a)aunque se realice la tarea de insertar la hoja de corte (a) en cada acanaladura del rodillo mientras se aplica torsión a la hoja de corte (a). El ángulo de hoja 0 de la punta de la porción de filo de hoja de la hoja de corte (a) es el mismo que el de la hoja de corte (I) del segundo ejemplo, y el intervalo preferido de la misma también es el mismo que el de la hoja de corte (I) del segundo ejemplo.

Cuando el ángulo de hoja 0 de la punta de la porción de filo de hoja es pequeño, es probable que se desgaste el filo de la hoja. Por consiguiente, se proporciona una capa de recubrimiento específica sobre la superficie de la porción de filo de hoja de la hoja de corte (a).

La capa de recubrimiento de la hoja de corte (a) es la misma que la de la hoja de corte (I) del segundo ejemplo, y su rango preferido también es el mismo que el de la hoja de corte (I) del segundo ejemplo.

(Hoja de corte (P))

0/T de la hoja de corte (P) está en el rango de 50 a 500. Cuando 0/T es de 50 o más, es difícil que se desgaste el filo de la hoja y es fácil realizar la tarea de insertar la hoja de corte (P) en cada acanaladura del rodillo mientras se forma una conformación curvada localmente para el corte de haces de fibras de carbono y la torsión de la hoja de corte (P). Cuando 0/T es de 500 o menos, es posible impedir el daño al filo de hoja provocado por una fuerza de corte en el momento del corte de haces de fibras de carbono y es difícil que se rompa la hoja de corte (P) aunque se realice la tarea de insertar la hoja de corte (P) en cada acanaladura del rodillo mientras se aplica torsión a la hoja de corte (P). El ángulo de hoja 0 de la punta de la porción de filo de hoja de la hoja de corte (P) es el mismo que el de la hoja de corte (II) del segundo ejemplo, y el rango preferido del mismo también es el mismo que el de la hoja de corte (II) del segundo ejemplo.

Cuando el ángulo de hoja 0 de la punta de la porción de filo de hoja es grande, es difícil que se desgaste el filo de la hoja. Por consiguiente, no es necesario proporcionar una capa de recubrimiento específica compuesta por al menos uno seleccionado de un grupo que consiste en nitruro de titanio, carburo de titanio y carbonitruro de titanio sobre la superficie de la porción de filo de hoja de la hoja de corte (P).

(Hoja de corte (y))

En la hoja de corte (y), se forma una superficie de punta (0: 180°), que es plana y es perpendicular a la dirección de la altura de la hoja, en la punta de la hoja en forma de placa plana y 0/T de la hoja en forma de placa plana está en el rango de 500 a 1800. Cuando 0/T es de 500 o más, es fácil cortar haces de fibras. Cuando 0/T es de 1800 o menos, es posible impedir el daño al filo de hoja provocado por una fuerza de corte en el momento del corte de haces de fibras de carbono y es difícil que se rompa la hoja de corte (y) aunque se realice la tarea de insertar la hoja de corte (y) en cada acanaladura del rodillo mientras se aplica torsión a la hoja de corte (y).

La forma de la hoja de corte (y) es la misma que la forma de la hoja 36 del tercer ejemplo, y el mecanismo de acción de la hoja de corte (y) también es el mismo que el de la hoja 36 del tercer ejemplo.

El grosor T, la altura y la longitud de la hoja de corte (y) son los mismos que los de la hoja 36 del tercer ejemplo, y los rangos preferidos de los mismos también son los mismos que los de la hoja 36 del tercer ejemplo.

Un dispositivo de producción para haces de fibras picados según un cuarto ejemplo de la divulgación incluye hojas de corte para haces de fibras de carbono según el cuarto ejemplo de la divulgación.

Los ejemplos del dispositivo de producción para haces de fibras picados según el cuarto ejemplo de la divulgación incluyen: un dispositivo de producción que incluye las hojas de corte para haces de fibras de carbono según el cuarto ejemplo de la divulgación en lugar de las hojas 16b de corte del cortador 16 rotatorio en el dispositivo de producción para haces de fibras picados según el primer modo de la invención; un dispositivo de producción que incluye las hojas de corte para haces de fibras de carbono según el cuarto ejemplo de la divulgación en lugar de las hojas 26b de corte para haces de fibras de carbono del cortador 26 rotatorio para haces de fibras de carbono en el dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados según el segundo ejemplo de la divulgación; y un dispositivo de producción que incluye las hojas de corte para haces de fibras de carbono según el cuarto ejemplo de la divulgación en lugar de las hojas 36 del rodillo 32 cortador en el cortador según el tercer ejemplo de la divulgación.

<Método de producción para haces de fibras picados>

Un método de producción para haces de fibras picados según el cuarto ejemplo de la divulgación es un método de corte de haces de fibras usando la hoja de corte para haces de fibras de carbono según el cuarto ejemplo de la divulgación.

Los ejemplos del método de producción para haces de fibras picados según el cuarto ejemplo de la divulgación incluyen: un método que usa el dispositivo de producción para haces de fibras picados según el cuarto ejemplo de la divulgación como dispositivo de producción para haces de fibras picados en el método de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra según el primer modo de la invención; un método que usa el dispositivo de producción para haces de fibras picados según el cuarto ejemplo de la divulgación como dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados en el método de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra según el segundo ejemplo de la divulgación; y un método que usa el dispositivo de producción para haces de fibras picados según el cuarto ejemplo de la divulgación como cortador en el método de producción para materiales de resina reforzados con fibra según el tercer modo de la invención.

Ejemplos

La invención se describirá con detalle con referencia a los ejemplos, pero la invención no se limita a ellos.

(Ejemplo experimental 1 (fuera del alcance de la invención reivindicada))

La relación entre el ángulo de hoja de la punta de la porción de filo de hoja y la resistencia al corte:

Se produjo una hoja de corte (grosor T: 0,3 mm, longitud L: 100 mm, altura H: 8 mm, ángulo de hoja 0 de la punta de una porción de filo de hoja: 20°) compuesta por un material de acero aleado para herramientas (SKS81).

Se preparó una lámina de caucho de uretano (grosor: 20 mm, longitud: 40 mm y anchura: 40 mm) como caucho de recepción de hoja.

Se preparó estopa de fibra de carbono (fabricada por Mitsubishi Rayon Co., Ltd., PYROFIL (marca registrada) TR50S15L, el número de fibras de carbono: 15000, el diámetro de la fibra de carbono: 7 |im) como haz de fibras de carbono.

Se montó la hoja de corte sobre un soporte de hoja para uso exclusivo que está montado en un mandril de fresado de extremo de un dispositivo de ensayo de corte (un dispositivo que usa Cosmo Center fabricado por Okuma Corporation y un dinamómetro 9221A fabricado por Kistler Group). Se dispusieron haces de fibras de carbono y el caucho de recepción de hoja por debajo de la hoja de corte de modo que la dirección de una fibra fuera ortogonal a la dirección longitudinal de la hoja de corte, y se midió la resistencia al corte, que se generó cuando se cortaron los haces de fibras de carbono por la hoja de corte mientras la hoja de corte los empuja contra el caucho de recepción de hoja, con un dinamómetro instalado directamente por debajo del caucho de recepción de hoja. Se cortaron los haces de fibras de carbono un total de diez veces sin reemplazar la hoja de corte y se obtuvo un valor promedio de la resistencia al corte. Se produjeron una hoja de corte cuyo ángulo de hoja de la punta de una porción de filo de hoja se cambia a 30° y una hoja de corte cuyo ángulo de hoja de la punta de una porción de filo de hoja se cambia a 40°, y también se obtuvieron valores promedio de la resistencia al corte de estas hojas de corte de la misma manera que se ha descrito anteriormente. En la figura 18 se ilustra la relación entre el ángulo de hoja de la punta de la porción de filo de hoja y la resistencia al corte.

Se encontró que era fácil cortar haces de fibras de carbono ya que la resistencia de corte inicial puede reducirse gasta aproximadamente 70 N o menos cuando el ángulo de la punta de la porción de filo de hoja es de 50° o menos. (Ejemplo experimental 2 (fuera del alcance de la invención reivindicada))

La relación entre la cantidad de desgaste de la punta de la porción de filo de hoja y la resistencia al corte:

Se produjo una hoja de corte (grosor T: 0,3 mm, longitud L: 100 mm, altura H: 8 mm, el ángulo de hoja 0 de la punta de una porción de filo de hoja: 20°) compuesta por un material de acero aleado para herramientas (SKS81).

Se prepararon los mismos caucho de recepción de hoja, haces de fibra de carbono y dispositivo de ensayo de corte que los del ejemplo experimental 1.

Se montó la hoja de corte sobre un soporte de hoja para uso exclusivo del dispositivo de ensayo de corte. Se dispusieron haces de fibras de carbono y el caucho de recepción de hoja por debajo de la hoja de corte de modo que la dirección de una fibra fuera ortogonal a la dirección longitudinal de la hoja de corte, y se midió la resistencia al corte, que se generó cuando se cortaron los haces de fibras de carbono por la hoja de corte mientras la hoja de corte los empujaba contra el caucho de recepción de hoja, con un dinamómetro instalado directamente por debajo del caucho de recepción de hoja. Se cortaron los haces de fibras de carbono un total de diez veces sin reemplazar la hoja de corte y se obtuvo un valor promedio de la resistencia al corte.

Se realizó un biselado en la punta de la porción de filo de hoja para hacer que se desgastara el filo de la hoja artificialmente. Se cambió la cantidad de desgaste a 25 |im, 50 |im, 75 |im y 100 |im. También se obtuvieron valores promedio de la resistencia al corte de estas hojas de corte de la misma manera que se ha descrito anteriormente. En la figura 19 se ilustra la relación entre la cantidad de desgaste de la punta de la porción de filo de hoja y la resistencia al corte.

Además, se obtuvo un valor promedio de la resistencia al corte de la misma manera que se ha descrito anteriormente, excepto que se cambia el caucho de recepción de hoja por una lámina de caucho de nitrilo. En la figura 19 se ilustra la relación entre la cantidad de desgaste de la punta de la porción de filo de hoja y la resistencia al corte.

La resistencia al corte tendió a aumentar con un aumento de la cantidad de desgaste de la punta de la porción de filo de hoja.

(Ejemplo experimental 3 (fuera del alcance de la invención reivindicada))

La relación entre la cantidad de desgaste de la punta de la porción de filo de hoja y la profundidad de mordida de la punta de la porción de filo de hoja en un caucho de recepción de hoja:

Se midió la resistencia al corte en el ejemplo experimental 2, y se midió la profundidad de mordida de la punta de una hoja de corte en un caucho de recepción de hoja. En la figura 20 se ilustra la relación entre la cantidad de desgaste de la punta de la porción de filo de hoja y la profundidad de mordida de la punta de la hoja de corte en el caucho de recepción de hoja.

La profundidad de mordida de la punta de la hoja de corte en el caucho de recepción de hoja tendía a aumentar con un aumento de la cantidad de desgaste de la punta de la porción de filo de hoja. La mordida de la punta de la hoja de corte es menor en el caso de que el caucho de recepción de hoja sea caucho de uretano. Por consiguiente, se esperaba que la hoja de corte dañaría menos el caucho de uretano.

(Ejemplo 1 (fuera del alcance de la invención reivindicada))

Se produjo una hoja de corte (grosor T: 0,3 mm, longitud L: 900 mm, altura H: 8 mm, el ángulo de hoja 0 de la punta de una porción de filo de hoja: 20°, la capa de recubrimiento de la porción de filo de hoja: sin ella) compuesta por un material de acero aleado para herramientas (SKS81).

Se preparó un rodillo para un cortador rotatorio (longitud (longitud superficial): 1000 mm, diámetro exterior: 210 mm) compuesto por acero inoxidable. Se formaron acanaladuras en las que iban a ajustarse hojas de corte, en forma de espiral en la superficie periférica del rodillo a intervalos de 25,4 mm en la dirección circunferencial de modo que la dirección longitudinal de cada acanaladura tuviera una inclinación (torsión) de 1,46° con respecto a la dirección del eje de rotación del rodillo.

Se montan las hojas de corte sobre la superficie periférica del rodillo, de modo que se produjo un cortador rotatorio. En este caso, se ajustó a 1 mm la longitud de una porción, que sobresalía de la superficie periférica del rodillo, de cada hoja de corte, incluida la porción de filo de hoja.

Se preparó un rodillo de soporte (longitud (longitud superficial): 1000 mm, diámetro exterior: 190 mm), en el que se proporcionó un elemento de caucho (caucho de uretano) en la superficie periférica del mismo.

Se preparó un rodillo de contacto (longitud (longitud superficial): 1000 mm, diámetro exterior: 87 mm) compuesto por acero inoxidable.

Se ensambló un dispositivo de producción para haces de fibras de carbono cortados tal como se ilustra en las figuras 12 y 13.

Se realizó el corte de haces de fibras de carbono usando el dispositivo de producción para haces de fibras de carbono picados. Se detuvo el corte a intervalos regulares y se midió la cantidad de desgaste de la punta de la porción de filo de hoja de cada hoja de corte. En la figura 21 se ilustra la relación entre el número de veces de corte y la cantidad de desgaste de la punta de la porción de filo de hoja.

En la figura 21, la cantidad A de desgaste, la cantidad B de desgaste y la cantidad C de desgaste fueron resultados de medición de la cantidad de desgaste de las hojas de corte que se dispusieron en un intervalo de aproximadamente 120° en la dirección circunferencial del rodillo.

La línea recta de aproximación de la cantidad de desgaste de la punta de la porción de filo de hoja con respecto al número de veces de corte se realizó por el método de mínimos cuadrados y se obtuvo la inclinación de esta línea recta.

(Ejemplos 2 a 19, ejemplos 21 a 25 y ejemplos 31 a 33 (todos fuera del alcance de la invención reivindicada))

Se realizó el corte de haces de fibras de carbono de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto que se cambiaron el material y el grosor T de la porción de base y la porción de filo de hoja de cada hoja de corte, el ángulo de hoja 0 de la punta de la porción de filo de hoja, y la capa de recubrimiento proporcionada sobre la porción de filo de hoja tal como se ilustra en la tabla 1.

En la tabla 1, A-DLC es una abreviatura de carbono de tipo diamante amorfo, DLC es una abreviatura de carbono de tipo diamante y TiN es una abreviatura de nitruro de titanio.

Con respecto a cada ejemplo, la línea recta de aproximación de la cantidad de desgaste de la punta de la porción de filo de hoja con respecto al número de veces de corte se realizó por el método de mínimos cuadrados y se obtuvo la inclinación de esta línea recta. Se obtuvieron efectos sobre la vida útil a partir de la siguiente ecuación. Los efectos sobre la vida útil se ilustraron en la tabla 1.

Efecto sobre la vida útil (%) = (inclinación de la línea recta de cada ejemplo / inclinación de la línea recta del ejemplo 1)

Se encontró que el efecto sobre la vida útil alta era alto y era difícil que se desgastara el filo de la hoja en los casos de los ejemplos 21,22 y 24 en los que el ángulo de hoja 0 de la punta de la porción de filo de hoja era de 30° y una capa de recubrimiento proporcionada sobre la superficie de la porción de filo de hoja era TiN y los ejemplos 23 y 25 en los que el ángulo de hoja 0 de la punta de la porción de filo de hoja era de 40° aunque no había una capa de recubrimiento proporcionada sobre la superficie de la porción de filo de hoja.

En los casos de los ejemplos 31 a 33 en los que el material de cada porción de base y la porción de filo de hoja de corte era carburo cementado, el efecto sobre la vida útil fue significativamente alto pero el precio de la hoja de corte fue 30 veces o más el precio de la hoja de corte compuesta por un material de acero y la rentabilidad era baja. (Ejemplo 41 (fuera del alcance de la invención reivindicada))

Se preparó el cortador 31, que incluía el rodillo 32 cortador ilustrado en las figuras 15 y 16 y dotado de la pluralidad de hojas 36 sobre las que se formaron las superficies 36a de punta. Se estableció el diámetro del cuerpo 35 de rodillo en 210 mm y se estableció la longitud del cuerpo 35 de rodillo en 900 mm. Se estableció el grosor de la hoja 36 en 0,10 mm, se estableció la altura de la hoja 36 en 8 mm y se estableció la longitud de la hoja 36 en 900 mm. El material del rodillo 32 cortador era SK4. Además, se estableció el diámetro del rodillo 33 de caucho en 190 mm y se estableció la longitud del rodillo 33 de caucho en 970 mm. El material del rodillo 33 de caucho era caucho natural. Se estableció el diámetro del rodillo 34 de presión en 87 mm y se estableció la longitud del rodillo 34 de presión en 900 mm. El material del rodillo 34 de presión estaba compuesto por S55C sometido a cromado duro.

(Ejemplos 42 a 47 (fuera del alcance de la invención reivindicada))

Se prepararon los mismos cortadores 31 que en el ejemplo 41 excepto que se cambió el grosor de la hoja 36 tal como se ilustra en la tabla 2.

(Ejemplo 51 (fuera del alcance de la invención reivindicada))

Se preparó el mismo cortador que el ejemplo 41 excepto que el rodillo 32 cortador se cambió a un rodillo 38 cortador dotado de hojas 37 (figura 22) cuyas porciones de punta se afilaron de modo que el ángulo de hoja 0 fuera de 20°. (Evaluación de daño al rodillo de caucho)

Se usó un haz de fibras de carbono (nombre comercial “TR50S15L”, resistencia a la tracción: 4900 MPa, anchura: 7,5 mm, grosor: 0,10 mm, número de filamentos: 15000, fabricado por Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) como haz de fibras largo, se cortaron haces de fibras en 500 m en el cortador de cada ejemplo, y se produjeron haces de fibras picados que tenían una longitud de fibra promedio de 25,4 mm. Luego, se comprobó visualmente el estado de la superficie periférica exterior de cada rodillo de caucho y se evaluó basándose en los siguientes criterios.

(Criterios de evaluación)

O: Apenas se dañó la superficie periférica exterior del rodillo de caucho y no apareció la generación de desperdicios de caucho.

x : Se dañó la superficie periférica exterior del rodillo de caucho y apareció la generación de desperdicios de caucho. (Evaluación del rendimiento de corte para haces de fibras)

Se cortaron de manera continua los siguientes haces de fibras (1) a (6) por el cortador de cada ejemplo, y se evaluó el rendimiento del corte basándose en los siguientes criterios.

Haz de fibras (1): Haz de fibras de carbono (nombre comercial “TR30S3L”, resistencia a la tracción: 4410 MPa, anchura: 2,5 mm, grosor: 0,05 mm, número de filamentos: 3000, fabricado por Mitsubishi Rayon Co., Ltd.).

Haz de fibras (2): Haz de fibras de carbono (nombre comercial “TR50S15L”, resistencia a la tracción: 4900 MPa, anchura: 7,5 mm, grosor: 0,10 mm, número de filamentos: 15000, fabricado por Mitsubishi Rayon Co., Ltd.).

Haz de fibras (3): Haz de fibras de carbono (nombre comercial “TRW40S50L”, resistencia a la tracción: 4100 MPa, anchura: 12,5 mm, grosor: 0,20 mm, número de filamentos: 50000, fabricado por Mitsubishi Rayon Co., Ltd.).

Haz de fibras (4): Haz de fibras de carbono (nombre comercial “TRW40S50L”, apertura, resistencia a la tracción: 4100 MPa, anchura: 16,7 mm, grosor: 0,15 mm, número de filamentos: 50000, fabricado por Mitsubishi Rayon Co., Ltd.).

Haz de fibras (5): Haz de fibras de carbono (nombre comercial “TRW40S50L”, apertura doble, resistencia a la tracción: 4100 MPa, anchura: 25 mm, grosor: 0,10 mm, número de filamentos: 50000, fabricado por Mitsubishi Rayon Co., Ltd.).

Haz de fibras (6): Haz de fibras de carbono (nombre comercial “TRW40S50L”, apertura cuádruple, resistencia a la tracción: 4100 MPa, anchura: 50 mm, grosor: 0,05 mm, número de filamentos: 50000, fabricado por Mitsubishi Rayon Co., Ltd.).

(Criterios de evaluación)

O: Se cortaron los haces de fibras de manera suficiente.

△ : Aparecieron porciones sin cortar en haces de fibras.

Los resultados de la evaluación de los ejemplos respectivos se ilustraron en la tabla 2.

Tal como se ilustra en la tabla 2, no se dañaron las superficies periféricas exteriores de los rodillos de caucho y no se generaron desperdicios de caucho en los casos de los cortadores de los ejemplos 41 a 47 que usan los rodillos cortadores dotados de las hojas en las que las superficies de la punta son perpendiculares a la dirección de la altura se formaron. Además, todos los haces de fibras (1) a (6) pudieron cortarse sin porciones sin cortar en los casos de los cortadores de los ejemplos 41 a 43 en los que el grosor de cada hoja era de 0,12 mm o menos.

Por otro lado, no se dañó la superficie periférica exterior del rodillo de caucho y se generaron desperdicios de caucho en el caso del cortador del ejemplo 51 que usa el rodillo cortador dotado de hojas en las que no se formaron las superficies de punta perpendiculares a la dirección de la altura.

Aplicabilidad industrial

Según el dispositivo de producción y el método de producción para haces de fibras picados del primer modo de la invención, se suprime la generación de productos defectuosos en los que se conectan haces de fibras picados durante mucho tiempo. Por consiguiente, el dispositivo de producción y el método de producción para haces de fibras picados del primer modo de la invención son útiles como dispositivo de producción y método de producción para haces de fibras picados para estar contenidos en materiales formadores de resina reforzados con fibra.

Puesto que es difícil que se desgaste el filo de la hoja de la hoja de corte para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación y que la hoja de corte para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación es económica, la hoja de corte para haces de fibras de carbono según el segundo ejemplo de la divulgación es útil como hoja de corte que se usa para producir haces de fibras de carbono picados.

Explicaciones de letras o números de referencia

11: manguera de suministro

12: rodillo guía

13: guía de peine

13a: vástago

13b: base

14: barra de rascado

15: unidad de picado

16: cortador rotatorio

16a: rodillo

16b: hoja de corte

17: rodillo de soporte

18: rodillo de contacto

19: dispositivo oscilante

19a: primera biela

19b: segunda biela

26: cortador rotatorio para haces de fibra de carbono

26a: rodillo

26b: hoja de corte para haces de fibras de carbono

31: cortador

32: rodillo cortador

33: rodillo de caucho

a: superficie periférica exterior

: rodillo de presión

: cuerpo de rodillo

a: superficie periférica exterior

: hoja

a: superficie de punta

: hoja

: rodillo cortador

0: medios de suministro de haces de fibras

1: primeros medios de suministro de lámina

2: primeros medios de recubrimiento

3: medios de producción de haces de fibras picados 4: segundos medios de suministro de lámina

5: segundos medios de recubrimiento

6: medios de impregnación

7: bobina

8: rodillo guía

9: primera unidad de transporte

0: rodillo guía

1a: polea

1b: polea

2: cinta sin fin

3: transportador

4: caja de suministro

8: segunda unidad de transporte

9: rodillo guía

0: caja de suministro

1: mecanismo de unión

2: mecanismo de aplicación de presión

3: rodillo de unión

4a: polea

4b: polea

4c: polea

d: polea

a: cinta sin fin

b: cinta sin fin

A: transportador inferior

B: transportador superior

a: polea tensora

b: polea tensora

c: polea tensora

d: polea tensora

a: rodillo inferior

b: rodillo superior

: medios de producción de haces de fibras de carbono picados : porción de base

: porción de filo de hoja

: dispositivo de producción

: unidad de suministro de haces de fibras

: primera unidad de suministro de lámina portadora

: primera unidad de recubrimiento

: segunda unidad de suministro de lámina portadora

: segunda unidad de recubrimiento

: unidad de impregnación

: bobina

: rodillo guía

: primera unidad de transporte

a: polea

b: polea

: cinta sin fin

: transportador

: recubridora

: segunda unidad de transporte

: rodillo guía

: recubridora

: mecanismo de unión

332: mecanismo de aplicación de presión 333: rodillo de unión

334a: polea

334b: polea

334c: polea

334d: polea

335a: cinta sin fin

335b: cinta sin fin

336A: transportador inferior

336B: transportador superior

337a: rodillo inferior

337b: rodillo superior

340: contenedor de almacenamiento C1: primera lámina portadora

C2: segunda lámina portadora

CF: haz de fibras picado

CF': haz de fibras de carbono picado F: haz de fibras

F': haz de fibras de carbono

f: haz de fibras

f': haz de fibras

H: altura

L: longitud

P: pasta

R: tejido original

R': material de resina reforzado con fibra R1: primer rollo de tejido original

R2: segundo rollo de tejido original S1: primera hoja antiadherente

S2: segunda hoja antiadherente

S3: hoja unida

S'1: primera lámina de resina

S'2: segunda lámina de resina S'3: material laminado precursor

SF: grupo de haces de fibras similares a una lámina T: grosor

0: ángulo de hoja

Claims

REIVINDICACIONES

i . Dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra, que comprende un dispositivo de producción para haces de fibras picados, comprendiendo el dispositivo de producción para haces de fibras picados:

medios (15) de corte que incluyen una hoja (16b) de corte para cortar haces (F) de fibras largos; medios (13) de guía para restringir el movimiento de los haces de fibras que van a suministrarse a los medios de corte en una dirección que cruza la dirección de desplazamiento de los haces de fibras; caracterizado porque

se proporcionan medios (14) de ensanchamiento entre los medios de corte y los medios de guía para ensanchar los haces de fibras y porque

el dispositivo de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra comprende además medios (116) de impregnación para impregnar una composición de resina de matriz en haces (CF) de fibras picados obtenidos por el dispositivo de producción para haces de fibras picados.
2. Dispositivo de producción según la reivindicación 1, que comprende además:

uno o ambos de: primeros medios (19) oscilantes para hacer oscilar los medios (13) de guía en una dirección en la que se restringe el desplazamiento de los haces (F) de fibras; y segundos medios oscilantes para hacer oscilar los medios (15) de corte en la dirección en la que se restringe el desplazamiento de los haces de fibras.
3. Dispositivo de producción según la reivindicación 2,

en el que los primeros medios (19) oscilantes hacen oscilar los medios (14) de ensanchamiento de modo que los medios de ensanchamiento estén sincronizados con los medios (13) de guía.
4. Método de producción para materiales formadores de resina reforzados con fibra, que comprende:

ensanchar haces (F) de fibras mediante medios (14) de ensanchamiento proporcionados entre los medios (15) de corte siguientes y los medios (13) de guía anteriores, mientras se restringe el movimiento de los haces de fibras largos que van a suministrarse a los medios de corte siguientes por los medios de guía en un dirección que cruza una dirección de desplazamiento de los haces de fibras;

obtener haces (CF) de fibras picados cortando los haces de fibras con los medios de corte que incluyen una hoja (16b) de corte; e

impregnar una composición de resina de matriz en los haces de fibras picados.
5. Método de producción según la reivindicación 4,

en el que los medios (13) de guía y los medios (15) de corte se hacen oscilar entre sí en una dirección en la que se restringe el desplazamiento de los haces (F) de fibras.
6. Método de producción según la reivindicación 5,

en el que los medios (14) de ensanchamiento se hacen oscilar en sincronización con los medios (13) de guía.