ES2942624T3

ES2942624T3 - Haz de fibras parcialmente separado, método de producción del haz de fibras parcialmente separado, material de moldeo de resina reforzada con fibra que utiliza un haz de fibras parcialmente separado y método de producción del material de moldeo de resina reforzada con fibra que utiliza un haz de fibras parcialmente separado

Info

Publication number: ES2942624T3
Application number: ES17815125T
Authority: ES
Inventors: Tetsuya Motohashi; Takafumi Hashimoto; Katsuhiro Miyoshi; Chiasa SATO
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2023-06-05
Anticipated expiration: 2037-06-01
Also published as: MX2018013775A; CA3023638A1; TW201835403A; EP3473758A4; KR20190017819A; EP3473758A1; WO2017221656A1; EP3473758B1; JP7001996B2; JPWO2017221656A1; US20190177888A1; US11162196B2; CN109312504A; KR102253276B1

Abstract

Un haz de fibras parcialmente separadas que comprende secciones procesadas por separación y secciones no procesadas por separación que se forman alternativamente a lo largo de la dirección larga de un haz de fibras que comprende una pluralidad de hilos individuales, en el que las secciones procesadas por separación comprenden una pluralidad de fibras divididas. paquetes que han sido divididos por el proceso de separación. El haz de fibras parcialmente separado se caracteriza porque el número de hilos individuales en los haces de fibras divididos de las secciones procesadas por separación no es uniforme. Un método de producción para el haz de fibras parcialmente separadas, un material de moldeo de resina reforzada con fibras que utiliza el haz de fibras parcialmente separadas y un método de producción para el material de moldeo de resina reforzada con fibras que utiliza el haz de fibras parcialmente separadas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Haz de fibras parcialmente separado, método de producción del haz de fibras parcialmente separado, material de moldeo de resina reforzada con fibra que utiliza un haz de fibras parcialmente separado y método de producción del material de moldeo de resina reforzada con fibra que utiliza un haz de fibras parcialmente separado

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a un haz de fibras parcialmente separado y a un método para producir el mismo, y más específicamente, a un haz de fibras parcialmente separado que permite separar de forma continua un haz de fibras con una forma deseada sin producir rotura de hilo con respecto a una estopa grande económica que tiene un gran número de fibras individuales que no se espera que se separen, y en particular, que se puede conformar en una forma óptima para producir un material de moldeo utilizado para moldear un material compuesto, y un método para producir el mismo, y un material de moldeo de resina reforzada con fibra impregnado con resina después de disponer en estera el haz de fibras parcialmente separado, y un método de producción del mismo que comprende una serie de etapas hasta que se fabrica el material.

Antecedentes de la invención

Se conoce una tecnología para producir un artículo moldeado que tiene una forma deseada en la que se utiliza un material de moldeo que comprende un agregado en forma de haz de fibras de refuerzo discontinuas (por ejemplo, fibras de carbono) (en lo sucesivo en el presente documento, también denominado haz de fibras) y una resina de matriz, y se moldea mediante calentamiento y presurización. En tal material de moldeo, un material de moldeo que comprende un haz de fibras que tiene un gran número de fibras individuales tiene una fluidez excelente en el momento del moldeo, pero tiende a tener propiedades mecánicas inferiores en un artículo moldeado. Por otro lado, un haz de fibras ajustado a un número arbitrario de fibras individuales se utiliza como haz de fibras en el material de moldeo, con el objetivo de lograr tanto la fluidez en el momento del moldeo como las propiedades mecánicas del artículo moldeado.

Como método para ajustar el número de fibras individuales del haz de fibras, por ejemplo, los Documentos de patente 1 y 2 divulgan métodos para realizar un procesamiento de separación utilizando una pluralidad de cuerpos de enrollamiento de haces de fibras preparados enrollando una pluralidad de haces de fibras con antelación. En estos métodos, sin embargo, dado que el número de fibras individuales de cada haz de fibras tratado con antelación está restringido, el intervalo de ajuste es limitado y, por lo tanto, es difícil ajustarse a un número deseado de fibras individuales.

Además, por ejemplo, los Documentos de patente 3 a 5 divulgan métodos para cortar longitudinalmente un haz de fibras en un número deseado de fibras individuales utilizando cuchillas giratorias en forma de disco. En estos métodos, aunque es posible ajustar el número de fibras individuales cambiando el paso de las cuchillas giratorias, dado que el haz de fibras cortado longitudinalmente a lo largo de toda la dirección longitudinal carece de la propiedad de convergencia, el hilo después del corte longitudinal tiende a ser difícil de manejar, tal como en el enrollamiento del haz de fibras en una bobina o el desenrollamiento del haz de fibras la bobina. Adicionalmente, al transportarse el haz de fibras después del corte longitudinal, el haz de fibras en forma de extremo partido generado por el corte longitudinal puede envolverse alrededor de un rodillo de guía, un rodillo de alimentación o similar, que puede no ser fácil de transportar.

Además, el Documento de patente 6 divulga un método para cortar un haz de fibras a una longitud predeterminada al mismo tiempo que se corta longitudinalmente con una cortadora de separación que tiene una cuchilla lateral perpendicular a la dirección de las fibras, además de una cuchilla longitudinal que tiene una función de corte longitudinal en una dirección paralela a la dirección de las fibras. De acuerdo con este método, ya no es necesario enrollar el haz de fibras tras el corte longitudinal en la bobina ni transportarlo, y se mejora la propiedad de manejo. Sin embargo, dado que la cortadora de separación tiene la cuchilla longitudinal y la cuchilla lateral, cuando una de las dos cuchillas alcanza la vida operativa de corte antes que la otra, surge el obstáculo de que hay que cambiar toda la cuchilla.

Además, por ejemplo, los Documentos de patente 7 y 8 describen un método en el que se dispone un rodillo que tiene una pluralidad de salientes en la superficie circunferencial exterior del rodillo, y los salientes del rodillo se empujan a un haz de fibras para separar parcialmente el haz de fibras. En este método, sin embargo, dado que la velocidad circunferencial del rodillo y la velocidad de transporte del haz de fibras son básicamente iguales y están sincronizadas entre sí, es imposible controlar las longitudes y similares de la sección procesada separada y la sección procesada no separada, y es difícil obtener un haz de fibras parcialmente separado con una forma óptima. Por otra parte, el Documento de patente 9 describe un método especial para formar trayectorias de flujo que se extienden intermitentemente a fin de facilitar la impregnación con resina en un haz de fibras por un monofilamento que se extiende en una dirección ortogonal al haz de fibras. Sin embargo, esta manera se refiere a una tecnología para formar una trayectoria de flujo que facilite la impregnación con resina en un haz de fibras y, por lo tanto, es básicamente una tecnología diferente de la separación de un haz de fibras tal como una estopa grande.

Documentos de la técnica anterior

Documentos de patente

Documento de patente 1: JP-A-2002-255448

Documento de patente 2: JP-A-2004-100132

Documento de patente 3: JP-A-2013-49208

Documento de patente 4: JP-A-2014-30913

Documento de patente 5: patente japonesa n.° 5512908

Documento de patente 6: documento WO 2012/105080

Documento de patente 7: JP-A-2011-241494

Documento de patente 8: publicación de patente de EE. UU. n.° 2012/0213997A1

Documento de patente 9: EP-A-2687356A1

Documento de patente 10: documento WO 2016/043037

Sumario de la invención

Problemas que debe resolver la invención

Como se ha descrito anteriormente, con el fin de lograr tanto fluidez durante el moldeo como las propiedades mecánicas de un artículo moldeado, se requiere un haz de fibras ajustado a un número óptimo arbitrario de fibras individuales.

Por otra parte, en el caso de pasar a través del proceso de corte longitudinal descrito anteriormente en un estado donde un haz de fibras está retorcido, tal como la torsión que existe en el propio haz de fibras o la torsión que se produce durante el desplazamiento del haz de fibras en la etapa de separación, dado que los haces de fibras cruzados se cortan en la dirección longitudinal, surge el problema de que el haz de fibras se corta en una pequeña longitud antes y después del proceso de corte longitudinal, y el corte longitudinal no se puede realizar de forma continua.

Por consiguiente, un objeto de la presente invención es proporcionar un haz de fibras parcialmente separado capaz de formar un haz de fibras con un número óptimo de fibras individuales para fabricar un material de moldeo utilizado para moldear un material compuesto, y un método para producir un haz de fibras parcialmente separado capaz de cortarse de forma continua y estable en la formación óptima del haz de fibras. En particular, un objeto de la presente invención es proporcionar un haz de fibras parcialmente separado capaz de controlarse hasta un estado de distribución óptimo de haces de fibras delgados y haces de fibras gruesos cuando se corta/pulveriza el haz de fibras parcialmente separado y se prepara un material base intermedio de haces de fibras discontinuas para fabricar un material de moldeo utilizado para moldear un material compuesto, presentando así la fluidez durante el moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado en un buen equilibrio, y un método para producir el mismo. Por otra parte, es un objeto de la presente invención proporcionar un haz de fibras parcialmente separado y un método para producir el mismo, que permita un corte continuo sin preocuparse por el intervalo de intercambio de una cuchilla giratoria, incluso en el caso de un haz de fibras que incluye torsión o un haz de fibras de una gran estopa que tiene una gran cantidad de fibras individuales.

Además, otro objeto de la presente invención es proporcionar un material de moldeo de resina reforzada con fibra en el que el haz de fibras parcialmente separado descrito anteriormente se dispone en estera e impregna con una resina, y un método para producir un material de moldeo de resina reforzada con fibra que tiene una serie de etapas hasta su fabricación.

Efecto de acuerdo con la invención

En el haz de fibras parcialmente separado de acuerdo con el método de las reivindicaciones 1, 2, 3 y 7 de la presente invención, dado que el número de fibras individuales de los haces de fibras divididos en la sección procesada con separación no es uniforme, concretamente, dado que el haz de fibras parcialmente separado se separa en haces comparativamente delgados y haces comparativamente gruesos que tienen diferentes números de fibras individuales, cuando el haz de fibras parcialmente separado se corta y los haces cortados se pulverizan para preparar un material base intermedio de haces de fibras discontinuas para fabricar un material de moldeo utilizado para moldear un material compuesto, se hace posible controlar los haces de fibras delgados y los haces de fibras gruesos que tienen diferentes números de fibras individuales en un estado de distribución óptimo, y se hace posible que presentan la fluidez durante el moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado en un buen equilibrio.

Además, en el método para producir un haz de fibras parcialmente separado de acuerdo con la presente invención, el haz de fibras se puede cortar de forma continua y estable, y el haz de fibras parcialmente separado con la forma óptima descrita anteriormente se puede producir fácil y eficientemente. En particular, incluso en el caso de un haz de fibras que contenga torsión o un haz de fibras de una estopa grande con una gran cantidad de fibras individuales, es posible proporcionar un método para producir un haz de fibras parcialmente separado, permitiendo un procesamiento de corte continuo sin preocuparse por el intervalo de intercambio de una cuchilla giratoria. Por otra parte, se hace posible procesar un corte continuo de una estopa grande económica, y se hace posible reducir el coste del material y el coste de producción de un artículo moldeado.

Además, En el material de moldeo de resina reforzada con fibra de la presente invención, dado que contiene una estera de fibras de refuerzo obtenida cortando y pulverizando el haz de fibras parcialmente separado descrito anteriormente capaz de presentar la fluidez durante el moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado en un buen equilibrio, y una resina de matriz, también en el moldeo, se pueden mezclar haces de fibras delgados y haces de fibras gruesos en una proporción óptima, de forma segura, se pueden presentar la fluidez durante el moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado en un buen equilibrio.

Por otra parte, en el método para producir un material de moldeo de resina reforzada con fibra de acuerdo con la presente invención, dado que un haz de fibras parcialmente separado se fabrica formando alternativamente partes procesadas con separación separadas en una pluralidad de haces y partes procesadas sin separación, el haz de fibras parcialmente separado se corta y se pulveriza para preparar una estera que se origina a partir del haz de fibras parcialmente separado, y se impregna una resina de matriz en la misma para obtener el material de moldeo de resina reforzada con fibra, cuando el haz de fibras parcialmente separado se corta y los haces cortados se pulverizan para preparar un material base intermedio de haces de fibras discontinuas, se hace posible mezclar haces de fibras delgados y haces de fibras gruesos en una proporción óptima, y se hace posible presentar la fluidez durante el moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado en un buen equilibrio. En particular, en la etapa de fabricación del haz de fibras parcialmente separado, como se ha descrito anteriormente, es posible cortar el haz de fibras de manera continua y estable, y es posible producir fácil y eficientemente el haz de fibras parcialmente separado que tiene una forma óptima. En especial, incluso en el caso de un haz de fibras que contenga torsión o un haz de fibras de una estopa grande con una gran cantidad de fibras individuales, el procesamiento de corte continuo se vuelve posible sin preocuparse por el intervalo de intercambio de una cuchilla giratoria. Por otra parte, se hace posible procesar un corte continuo de una estopa grande y económica, reduciendo así el coste del material y el coste de producción de un artículo moldeado. Además, en el método para producir un material de moldeo de resina reforzada con fibra de acuerdo con la presente invención, se hace posible realizar una serie de etapas [A] a [C] de manera continua en un solo proceso, y se puede producir un material de moldeo de resina reforzada con fibra deseado de manera eficiente y sin problemas, adicionalmente, con una excelente productividad.

Breve explicación de los dibujos

[FIG. 1] La figura 1 es una vista en planta esquemática que muestra un ejemplo de un haz de fibras parcialmente separado realizado con un procesamiento de separación de un haz de fibras en la presente invención (un ejemplo no uniforme en la dirección transversal de un haz de fibras).

[FIG. 2] La figura 2 es una vista en planta esquemática que muestra otro ejemplo de un haz de fibras parcialmente separado realizado con un procesamiento de separación de un haz de fibras en la presente invención (un ejemplo no uniforme en la dirección longitudinal de un haz de fibras).

[FIG. 3] La figura 3 muestra (A) una vista en planta esquemática y (B) una vista lateral esquemática, que muestran un ejemplo de una operación en la que un medio de separación se introduce dentro de un haz de fibras en desplazamiento.

[FIG. 4] La figura 4 muestra (A) una vista en planta esquemática y (B) una vista lateral esquemática, que muestran un ejemplo de un ciclo de movimiento en el que un medio de separación móvil se introduce dentro de un haz de fibras.

[FIG. 5] La figura 5 muestra vistas explicativas esquemáticas que muestran otro ejemplo de un ciclo de movimiento en el que un medio de separación móvil se introduce dentro de un haz de fibras.

[FIG. 6] La figura 6 muestra (A) una vista en planta esquemática y (B) una vista en perspectiva esquemática, que muestran un ejemplo de un método para fabricar un haz de fibras parcialmente separado realizado con un procesamiento de separación no uniforme en la dirección transversal de un haz de fibras equivalente al que se muestra en la figura 1.

[FIG. 7] La figura 7 muestra (A) una vista en planta esquemática y (B) una vista en perspectiva esquemática, que muestran un ejemplo de un método para fabricar un haz de fibras parcialmente separado realizado con un procesamiento de separación no uniforme en la dirección longitudinal de un haz de fibras equivalente al que se muestra en la figura 2.

[FIG. 8] La figura 8 muestra (A) una vista en planta esquemática y (B) una vista en perspectiva esquemática, que muestra un ejemplo de un método para fabricar un haz de fibras parcialmente separado realizado con un procesamiento de separación de manera no uniforme mientras se cambia el ancho de un haz de fibras.

[FIG. 9] La figura 9 muestra diagramas explicativos que muestran ejemplos de medios de separación giratorios para realizar el procesamiento de separación de manera no uniforme en un haz de fibras, (A) muestra un ejemplo de un medio de separación giratorio para realizar un procesamiento de separación de manera no uniforme en la dirección transversal de un haz de fibras, y (B) muestra un ejemplo de un medio de separación giratorio para realizar un procesamiento de separación de manera no uniforme en la dirección longitudinal de un haz de fibras.

[FIG. 10] La figura 10 es un diagrama esquemático que muestra un método para producir un material de moldeo de resina reforzada con fibra de acuerdo con una realización de la presente invención.

[FIG. 11] La figura 11 es una vista en perspectiva esquemática que muestra un ejemplo de corte oblicuo de un haz de fibras parcialmente separado con respecto a su dirección longitudinal en la presente invención.

Realizaciones para llevar a cabo la invención

En lo sucesivo en el presente documento, las realizaciones de la presente invención se explicarán haciendo referencia a las figuras, donde la presente invención no se limita de ningún modo a las realizaciones de los dibujos. La figura 1 muestra un ejemplo de un haz de fibras parcialmente separado realizado con un procesamiento de separación de un haz de fibras de la presente invención, y muestra un ejemplo de un haz de fibras parcialmente separado realizado con un procesamiento de separación no uniforme en la dirección transversal del haz de fibras. La figura 2 muestra un ejemplo de un haz de fibras parcialmente separado realizado con un procesamiento de separación no uniforme en la dirección longitudinal de un haz de fibras. En las figuras 1 y 2, el símbolo 100 indica un haz de fibras que comprende una pluralidad de fibras individuales, y a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras 100, las secciones procesadas con separación 110, 110a, 110b y 110c, cada una dividida en una pluralidad de haces de fibras divididos mediante un procesamiento de separación, y las secciones procesadas sin separación 120, se forman alternativamente para fabricar haces de fibras parcialmente separados 130, 140. A continuación, se realiza el procesamiento de separación de modo que el número de fibras individuales de los haces de fibras divididos en las secciones procesadas con separación 110, 110a, 110b y 110c se vuelven no uniformes.

En el haz de fibras parcialmente separado 130 que se muestra en la figura 1, en cada sección procesada con separación 110, está separado de manera no uniforme en la dirección transversal del haz de fibras 100 para dividirse en haces de fibras divididos que tienen números de fibras individuales diferentes entre sí (haz de fibras dividido a, haz de fibras dividido b y haz de fibras dividido C). En el haz de fibras parcialmente separado 140 que se muestra en la figura 2, está separado de manera no uniforme en la dirección longitudinal del haz de fibras 100 para dividirse en haces de fibras divididos que tienen números de fibras individuales diferentes entre sí (haz de fibras dividido a, haz de fibras dividido b y haz de fibras dividido c), y más específicamente, en la sección procesada con separación 110a, el haz de fibras 100 está separado para dividirse en una pluralidad de haces de fibras divididos a, y en la siguiente sección procesada con separación 110b, el haz de fibras 100 está separado para dividirse en una pluralidad de haces de fibras divididos b, y en la siguiente sección procesada con separación 110c adicional, el haz de fibras 100 está separado para dividirse en una pluralidad de haces de fibras divididos c; donde, en las figuras 1 y 2, el símbolo 150 indica una pieza procesada con separación, el símbolo 160 indica una parte procesada sin separación, el símbolo 170 indica una parte de acumulación de enredos, y el símbolo 180 indica acumulación de pelusas.

Seguidamente, se explicará el procesamiento de separación para el haz de fibras 100. La figura 3 muestra (A) una vista en planta esquemática y (B) una vista lateral esquemática, que muestran un ejemplo en el que un medio de separación se introduce dentro del haz de fibras 100 en desplazamiento. En la figura, una dirección de avance A del haz de fibras (flecha) es la dirección longitudinal del haz de fibras 100, que muestra que el haz de fibras 100 se suministra continuamente a partir de un dispositivo de suministro de haces de fibras (no mostrado).

Un medio de separación 200 está dotado de una parte saliente 210 que tiene una forma saliente que es fácil de introducir dentro del haz de fibras 100, y que penetra en el haz de fibras 100 en desplazamiento para crear una parte procesada con separación 150 aproximadamente paralela a la dirección longitudinal del haz de fibras 100. Aquí, se prefiere que el medio de separación 200 penetre en una dirección a lo largo de la superficie lateral del haz de fibras 100. La superficie lateral del haz de fibras significa una superficie en la dirección vertical en un extremo de la sección en caso de que la sección del haz de fibras tenga una forma plana tal como una forma elíptica alargada lateralmente o una forma rectangular alargada lateralmente (por ejemplo, correspondiente a la superficie lateral del haz de fibras 100 que se muestra en la figura 3). Además, la cantidad de partes salientes 210 que se proporcionarán puede ser de una por cada medio de separación 200 individual o pueden ser varias. En caso de que haya una pluralidad de partes salientes 210 en un medio de separación 200, dado que la frecuencia de abrasión de la parte saliente 210 disminuye, se hace posible reducir la frecuencia de intercambio. Por otra parte, también es posible utilizar simultáneamente una pluralidad de medios de separación 200 dependiendo del número de haces de fibras que se deba separar. Es posible disponer arbitrariamente una pluralidad de partes salientes 210 disponiendo una pluralidad de medios de separación 200 en paralelo, asombrosamente, en fases desplazadas o similares.

En caso de que el haz de fibras 100 que comprende una pluralidad de fibras individuales se divida en haces separados con un número menor de fibras mediante el medio de separación 200, dado que la pluralidad de fibras individuales no está sustancialmente alineada en el haz de fibras 100, sino que hay muchas partes entrelazadas al nivel de las fibras individuales, hay un caso en el que se forman partes enredadas 190, en las que las fibras individuales se entrelazan en las proximidades de las partes de contacto 211 (en las proximidades de la porción A de la figura 3(A)) durante el proceso de separación.

Aquí, la expresión "formación de la parte enredada 190" significa, por ejemplo, un caso de formación (movimiento) del enredo de fibras individuales entre sí, que ha estado previamente presente en la sección procesada con separación, en la parte de contacto 211 mediante los medios de separación 200, un caso de formación (producción) de un agregado, en el que las fibras individuales se entrelazan nuevamente, mediante los medios de separación 200, y similares.

Después de crear la parte procesada con separación 150 en un intervalo arbitrario, el medio de separación 200 se retira del haz de fibras 100. Mediante esta retirada, se crea una sección procesada con separación 110 realizada con el procesamiento de separación y, al mismo tiempo, las partes enredadas 190 creadas como se ha descrito anteriormente se acumulan en la porción final de la sección procesada con separación 110, y se crea una parte de acumulación de enredos 170 acumulada con las partes enredadas 190. Además, las pelusas generadas a partir del haz de fibras durante el procesamiento de separación se forman como una acumulación de pelusas 180 cerca de la parte de acumulación de enredos 170 en el momento del procesamiento de separación.

Tras ello, mediante la penetración del medio de separación 200 dentro del haz de fibras 100 de nuevo, se crea la sección procesada sin separación 120 y se forma un haz de fibras parcialmente separado 130 o 140 en el que las secciones procesadas con separación 110 y las secciones procesadas sin separación 120 están dispuestas alternativamente a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras 100. En el haz de fibras parcialmente separado de acuerdo con la presente invención, el contenido de las secciones procesadas sin separación 120 se establece en el 3 % o mayor y el 50 % o menor. Aquí, el contenido de las secciones procesadas sin separación 120 se define como la tasa de la longitud de generación total de las secciones procesadas sin separación 120 en una unidad de longitud del haz de fibras 100. Si el contenido de las secciones procesadas sin separación 120 es inferior al 3 %, la estabilidad del proceso del procesamiento de separación se deteriora, la fluidez, en el momento en que se corta el haz de fibras parcialmente separado y los haces cortados se pulverizan y se utilizan como material base intermedio de haces de fibras discontinuas, empeora. Si el contenido de las secciones procesadas sin separación 120 supera el 50 %, las propiedades mecánicas de un artículo moldeado utilizándolo disminuyen.

Además, en cuanto a la longitud de cada sección, la longitud de la sección procesada con separación 110 es preferentemente de 30 mm o mayor y de 1500 mm o menor, y la longitud de la sección procesada sin separación 120 es preferentemente de 1 mm o mayor y de 150 mm o menor.

La velocidad de avance del haz de fibras 100 es preferentemente una velocidad estable con poca fluctuación, más preferentemente una velocidad constante.

El medio de separación 200 no se limita a uno en particular siempre que se pueda lograr el objeto de la presente invención, y es preferible que tenga una forma afilada tal como una aguja de metal o una placa delgada. Como medios de separación 200, se prefiere proporcionar una pluralidad de medios de separación 200 en la dirección transversal del haz de fibras 100 que se realiza con el procesamiento de separación, y el número de medios de separación 200 se puede seleccionar arbitrariamente dependiendo del número de fibras individuales F que forman el haz de fibras 100 que se va a llevar a cabo con el procesamiento de separación. Se prefiere que el número de medios de separación 200 sea (F/10.000-1) o superior o inferior a (F/50-1) con respecto a la dirección transversal del haz de fibras 100. Si es inferior a (F/10.000-1), apenas se presentan mejoras en las propiedades mecánicas cuando se fabrica un material compuesto de fibras de refuerzo en una etapa posterior, y si es (F/50-1) o mayor, existe la posibilidad de que se rompa el hilo o de que se formen pelusas durante el procesamiento de separación.

El haz de fibras 100 utilizado en la presente invención no se limita a uno en particular en cuanto al tipo de fibra siempre que sea un haz de fibras que comprenda una pluralidad de fibras individuales. En este sentido, se prefiere utilizar fibras de refuerzo, y en particular, el tipo de las mismas es preferentemente al menos uno seleccionado del grupo que consiste en fibras de carbono, fibras de aramida y fibras de vidrio. Estas se pueden utilizar solas, o se pueden utilizar dos o más de ellas juntas. Entre estas, las fibras de carbono son particularmente preferibles porque permiten proporcionar un material compuesto de peso ligero y excelente resistencia. Como fibras de carbono, se puede utilizar una cualquiera de tipo PAN y de tipo paso, y el diámetro medio de fibra de las mismas es preferentemente de 3 a 12 pm, y más preferentemente de 6 a 9 pm.

En el caso de las fibras de carbono, normalmente, se suministra un haz de fibras obtenido atando de aproximadamente 3000 a 60.000 fibras individuales hechas de fibras continuas como un cuerpo (paquete) enrollado alrededor de una bobina. Aunque se prefiere que el haz de fibras no esté torcido, también es posible utilizar una hebra retorcida, y es aplicable a la presente invención incluso si se produce una torsión durante el transporte. No existe ninguna restricción sobre el número de fibras individuales, y en caso de utilizarse la denominada estopa grande que tiene un gran número de fibras individuales, debido a que el precio por unidad de peso del haz de fibras es económico, ya que el número de fibras individuales aumenta, el coste del producto final puede reducirse y se prefiere tal condición. Además, como estopa grande, se puede emplear la denominada forma de doblamiento en la que se enrollan entre sí haces de fibras en forma de un haz.

Cuando se utilizan fibras de refuerzo, se prefiere que tengan un tratamiento superficial con el fin de mejorar la propiedad adhesiva con una resina de matriz utilizada cuando se utilizan para fabricar un material compuesto de fibras de refuerzo. Como método para el tratamiento superficial, hay un tratamiento electrolítico, un tratamiento de ozono, un tratamiento ultravioleta y similares. Además, se puede aplicar un agente de apresto con el fin de evitar la formación de pelusas en las fibras de refuerzo, mejorar la propiedad de convergencia del hilo de fibra de refuerzo, mejorar la propiedad adhesiva con la resina de matriz, y similares. Como agente de apresto, aunque no se limita a uno en particular, se puede utilizar un compuesto que tenga un grupo funcional tal como un grupo epoxi, un grupo de uretano, un grupo amino, un grupo carboxilo o similar, y como tal compuesto, se puede utilizar un tipo o una combinación de dos o más tipos.

El haz de fibras usado en la presente invención se encuentra preferentemente en un estado de estar en haz de antemano. Aquí, "el estado de estar en haz de antemano" indica, por ejemplo, un estado en el que las fibras individuales que forman el haz de fibras se enredan entre sí, un estado en el que las fibras convergen mediante un agente de apresto aplicado al haz de fibras, o un estado en el que las fibras convergen por torsión generada en un proceso para fabricar el haz de fibras.

La presente invención no se limita al caso en el que el haz de fibras se desplaza y, como se muestra en la figura 4, también se puede emplear un método en el que el medio de separación 200 se introduzca dentro del haz de fibras 100 que se encuentra en un estado estacionario (flecha (1)), a continuación, mientras que el medio de separación 200 se desplaza a lo largo del haz de fibras 100 (flecha (2)), se crea la parte procesada con separación 150 y, a partir de entonces, se retira el medio de separación 200 (flecha (3)). Tras ello, como se muestra en la figura 4 (A), el medio de separación 200 puede volver a la posición original (flecha (4)) después de que el haz de fibras 100 que ha estado en un estado estacionario se mueva una distancia constante en los tiempos mostrados por las flechas (3) y (4), o como se muestra en la figura 4(B), sin mover el haz de fibras 100, el medio de separación 200 puede desplazarse hasta pasar por la parte de acumulación de enredos 120 (flecha (4)).

En caso de que el haz de fibras 100 se someta a un procesamiento de separación mientras se mueve una distancia constante, como se muestra en la figura 4(B) o la figura 5(A), se prefiere controlar un tiempo de procesamiento de separación durante la penetración con el medio de separación 200 (el tiempo de operación indicado por la flecha (2)) y un tiempo desde que se retira con el medio de separación 200 hasta que se vuelve a introducir dentro del haz de fibras (el tiempo de operación indicado por las flechas (3), (4) y (1)).

En este caso, la dirección de movimiento del medio de separación 200 es la repetición de (1) a (4) en la figura. Además, en caso de que el haz de fibras 100 no se mueva y el procesamiento de separación se realice mientras se mueve el medio separación 200 hasta que el medio de separación 200 pasa a través de la parte de acumulación de enredos 170, como se muestra en la figura 5(B), se prefiere controlar un tiempo de procesamiento de separación durante la penetración con el medio de separación 200 (el tiempo de operación indicado por la flecha (2) o la flecha (6)) y un tiempo desde que se retira con el medio de separación 200 hasta que se vuelve a introducir dentro del haz de fibras (el tiempo de operación indicado por las flechas (3), (4) y (5) o por las flechas (3), (4) y (1)).

También en este caso, la dirección de movimiento del medio de separación 200 es la repetición de (1) a (4) en la figura.

Por tanto, mediante el medio de separación 200, se forman alternativamente las secciones procesadas con separación y las secciones procesadas sin separación, y se produce un haz de fibras parcialmente separado de modo que las secciones procesadas sin separación estén dentro de un intervalo predeterminado de proporción con respecto a la longitud total del haz de fibras.

Cuando, dependiendo del estado de enredamiento de las fibras individuales que forman el haz de fibras 100, sin asegurar una sección procesada sin separación que tenga una longitud arbitraria (por ejemplo, la de la figura 3, después de crear la sección procesada con separación 110, creando una siguiente parte procesada con separación 150 asegurando una sección procesada sin separación 120 que tiene una longitud constante), es posible reiniciar el procesamiento de separación posteriormente desde la proximidad de la porción final terminal de la sección procesada con separación. Por ejemplo, como se muestra en la figura 5 (A), en caso de que el procesamiento de separación se realice mientras se mueve intermitentemente el haz de fibras 100, una vez que el medio de separación 200 haya realizado el procesamiento de separación (flecha (2)), ajustando la longitud móvil del haz de fibras 100 para que sea más corta que la longitud del procesamiento de separación realizado inmediatamente antes, la posición (flecha (1)) en la que el medio de separación 200 debe ser introducido una vez más puede superponerse con la sección procesada con separación realizada con el procesamiento de separación inmediatamente anterior. Por otro lado, como se muestra en la figura 5(B), en caso de llevarse a cabo el procesamiento de separación mientras se mueve el propio medio de separación 200, después de retirar una vez el medio de separación 200 (flecha (3)), sin moverlo a una longitud constante (flecha (4)), se puede introducir el medio de separación 200 de nuevo dentro del haz de fibras (flecha (5)).

En tal procesamiento de separación, en caso de que una pluralidad de fibras individuales que forman el haz de fibras 100 estén entrelazadas entre sí, dado que las fibras individuales no están sustancialmente alineadas en el haz de fibras, incluso si el medio de separación 200 se introduce en la misma posición que la posición en la que ya se ha realizado el procesamiento de separación o que la posición en la que se ha retirado el medio de separación 200, en la dirección transversal del haz de fibras 100, la posición en la que penetra se cambia fácilmente con respecto al nivel de fibra individual, y el estado procesado con separación (espacio) no continúa desde la sección procesada con separación formada inmediatamente antes, pudiendo existir como secciones procesadas con separación diferentes entre sí.

La longitud de la sección procesada con separación 110 obtenida mediante un procesamiento con separación es preferentemente de 30 mm o mayor, e inferior a 1500 mm, aunque depende del estado de enredamiento de las fibras individuales del haz de fibras realizado con el procesamiento de separación. Si es inferior a 30 mm, el efecto de acuerdo con el procesamiento de separación es insuficiente, y si es de 1500 mm o mayor, dependiendo del haz de fibras de refuerzo, existe la posibilidad de que se produzca rotura del hilo o formación de pelusas.

Además, en caso de que se proporcione una pluralidad de medios de separación 200, también es posible proporcionar una pluralidad de secciones procesadas con separación y secciones procesadas sin separación formadas alternativamente aproximadamente paralelas entre sí con respecto a la dirección transversal del haz de fibras. En este caso, como se ha mencionado anteriormente, es posible disponer arbitrariamente una pluralidad de partes salientes 210 disponiendo una pluralidad de medios de separación 200 en paralelo, asombrosamente, en fases desplazadas o similares.

Por otra parte, cada una de la pluralidad de partes salientes 210 también se puede controlar de forma independiente. Aunque los detalles se describirán más adelante, también se prefiere que las partes salientes 210 individuales realicen independientemente el procesamiento de separación durante el tiempo requerido para el procesamiento de separación o la fuerza de presión detectada por la parte saliente 210.

En cualquier caso, el haz de fibras se desenrolla desde un dispositivo de desenrollamiento (no mostrado) o similar dispuesto aguas arriba en la dirección de desplazamiento del haz de fibras para desenrollar el haz de fibras. Como dirección de desenrollamiento del haz de fibras, aunque se consideran un sistema de desenrollamiento lateral para la extracción en dirección perpendicular al eje de rotación de una bobina y un sistema de desenrollamiento longitudinal para la extracción en la misma dirección que el eje de rotación de la bobina (tubo de papel), se prefiere el sistema de desenrollamiento lateral teniendo en cuenta que en ese sistema hay pocos giros desenrollados.

Además, con respecto a la postura de instalación de la bobina en el momento del desenrollamiento, se puede instalar en una dirección arbitraria. En particular, en caso de que, en un estado en el que la bobina se perfora a través de la fileta, la superficie del extremo de la bobina en el lado que no es la superficie fija del eje de rotación de la fileta se dirige en una dirección distinta a la dirección horizontal, se prefiere que el haz de fibras se mantenga en un estado en el que se aplique una tensión constante al haz de fibras. En caso de que no haya una tensión constante en el haz de fibras, se considera que el haz de fibras cae y se separa de un paquete (un cuerpo de bobinado en el que el haz de fibras se enrolla en la bobina), o que un haz de fibras separado del paquete se enrolla alrededor del eje de rotación de la fileta, por lo que se dificulta el desenrollamiento.

Además, como método de fijación del eje de rotación del paquete desenrollado, además del método de uso de una fileta, también es aplicable un método de desenrollamiento superficial en donde se coloca un paquete sobre dos rodillos dispuestos en paralelo entre sí en un estado en paralelo con los dos rodillos paralelos, y el paquete se enrolla sobre los rodillos dispuestos para desenrollar un haz de fibras.

Además, en caso de desenrollamiento mediante fileta, se considera un método para aplicar una tensión al haz de fibras desenrollado aplicando un freno a la fileta colocando una correa alrededor de la fileta, fijando un extremo de la correa y colgando el peso o tirando con un muelle del otro extremo o similar. En este caso, es eficaz la variación de la fuerza de frenado dependiendo del diámetro de bobinado como medio para estabilizar la tensión.

Por otra parte, para el ajuste del número de fibras individuales después del procesamiento de separación, se puede emplear un método para ensanchar el haz de fibras y un método para ajustar el paso de una pluralidad de medios de separación dispuestos en la dirección transversal del haz de fibras. Con la reducción del paso de los medios de separación y proporcionando un mayor número de medios de separación en la dirección transversal del haz de fibras, se hace posible realizar el denominado procesamiento de separación de haces delgados en haces delgados, cada uno de los cuales tiene menos fibras individuales. Además, también es posible ajustar el número de fibras individuales incluso ensanchando el haz de fibras antes del procesamiento de separación y aplicando el procesamiento de separación al haz de fibras ensanchado con un mayor número de medios de separación sin estrechar el paso de los medios de separación.

Aquí, el término "ensanchamiento" significa un procesamiento de expandir el ancho del haz de fibras 100. El método de ensanchamiento no está particularmente restringido, y se prefiere utilizar un método de ensanchamiento por vibración de paso a través de un rodillo de vibración, un método de ensanchamiento por aire para soplar aire comprimido, o similar.

En la presente invención, la parte procesada con separación 150 se forma repitiendo la penetración y la retirada de los medios de separación 200. En ese momento, se prefiere establecer el tiempo de penetración nuevamente según el tiempo transcurrido después de retirar los medios de separación 200. Además, también se prefiere establecer el tiempo de retirada nuevamente según el tiempo transcurrido tras la penetración de los medios de separación 200. Al establecer el tiempo de penetración y/o retirada según el tiempo, se hace posible crear la sección procesada con separación 110 y la sección procesada sin separación 120 en intervalos de distancia predeterminados, y también se hace posible determinar arbitrariamente la proporción entre la sección procesada con separación 110 y la sección procesada sin separación 120. Además, aunque los intervalos de tiempo predeterminados pueden ser siempre los mismos, también es posible cambiar los intervalos de acuerdo con las circunstancias, tal como aumentar o acortar los intervalos dependiendo de la distancia a la que haya progresado el procesamiento de separación, o cambiar los intervalos dependiendo del estado del haz de fibras en los momentos respectivos, por ejemplo, acortar los intervalos de tiempo predeterminados en caso de que haya poca formación de pelusas o enredos de fibras individuales en el haz de fibras original, o similar.

Cuando el medio de separación 200 se introduce dentro del haz de fibras 100, dado que la parte enredada creada 190 sigue presionando la parte saliente 210 de acuerdo con el progreso del procesamiento de separación, el medio de separación 200 recibe una fuerza de presión de la parte enredada 190.

Como se ha mencionado anteriormente, una pluralidad de fibras individuales no están sustancialmente alineadas en el haz de fibras 100, pero en la mayoría de las partes están entrelazadas entre sí al nivel de las fibras individuales y, además, en la dirección longitudinal del haz de fibras 100, existe la posibilidad de que exista una parte con muchos enredos y una parte con pocos enredos. En la porción con muchos enredos de fibras individuales, el aumento de la fuerza de presión en el momento del procesamiento de separación se acelera y, a la inversa, en la porción con pocos enredos de fibras individuales, el aumento de la fuerza de presión se ralentiza. Por lo tanto, se prefiere que el medio de separación 200 de la presente invención esté dotado de un medio de detección de la fuerza de presión para detectar una fuerza de presión del haz de fibras 100.

Además, dado que la tensión del haz de fibras 100 puede cambiar antes y después del medio de separación 200, se puede proporcionar al menos un medio de detección de la tensión para detectar la tensión del haz de fibras 100 en las proximidades de los medios de separación 200, o se puede proporcionar una pluralidad de ellos y se puede calcular una diferencia de tensión. Estos medios para detectar la fuerza de presión, la tensión y la diferencia de tensión se pueden proporcionar individualmente, o se pueden proporcionar en forma de cualquier combinación de los mismos. Aquí, el medio de detección de la tensión para detectar la tensión se dispone preferentemente en un intervalo de 10 a 1000 mm separado del medio de separación 200 en al menos una de las partes anterior y posterior del haz de fibras 100 a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras 100.

Se prefiere que la retirada de los medios de separación 200 se controle de acuerdo con cada valor detectado de estas fuerzas de presión, tensión y diferencia de tensión. Se prefiere además controlar la retirada de los medios de separación 200 cuando el valor detectado supere un valor límite superior fijado arbitrariamente que acompañe al aumento del valor detectado. En el caso de la fuerza de presión y la tensión, se prefiere establecer el valor límite superior en un intervalo de 0,01 a 1 N/mm, y en caso de diferencia de tensión, en un intervalo de 0,01 a 0,8 N/mm; donde el valor límite superior puede variar dentro de un intervalo de ±10 % dependiendo del estado del haz de fibras. Aquí, la unidad (N/mm) de la fuerza de presión, la tensión y la diferencia de tensión indican la fuerza que actúa por ancho del haz de fibras 100.

Si está por debajo del intervalo del valor límite superior de la fuerza de presión, la tensión o la diferencia de tensión, porque, inmediatamente después de la penetración del medio de separación 200, la fuerza de presión, la tensión o la diferencia de tensión alcanza un valor que se ha de eliminar con el medio de separación 200, no se puede obtener una distancia de procesamiento de separación suficiente, la sección procesada con separación 110 se acorta demasiado y, por lo tanto, no se puede obtener el haz de fibras realizado con el procesamiento de separación que se intenta obtener en la presente invención. Por otro lado, si se supera el intervalo del valor límite superior, porque, tras la penetración del medio de separación 200, el corte de las fibras individuales en el haz de fibras 100 aumenta antes que la fuerza de presión, la tensión o la diferencia de tensión alcanza un valor que se ha de eliminar con el medio de separación 200, es probable que se produzcan defectos, tales como la proyección del haz de fibras que ha sido sometido a un procesamiento de separación en forma de extremo partido o el aumento de las pelusas generadas. El extremo partido saliente puede envolverse alrededor del rollo que se sirve para el transporte, o las pelusas se acumulan en un rodillo impulsor para provocar el deslizamiento en el haz de fibras, y similares, y así, tiende a producir problemas en el transporte.

A diferencia del caso en el que se controla la sincronización de la retirada del medio de separación 200 con el tiempo, en caso de detectarse la fuerza de presión, la tensión y la diferencia de tensión, dado que el medio de separación 200 se retira antes de que se aplique una fuerza suficiente para cortar el haz de fibras 100 durante el procesamiento de separación, no se aplica una fuerza desmesurada en el haz de fibras 100, y se hace posible el procesamiento de separación continua.

Por otra parte, para la obtención del haz de fibras 100 que tiene una sección procesada con separación 110 larga y una forma estable de la parte de acumulación de enredos 170 en la dirección longitudinal, aunque se suprime la aparición de ramificaciones o pelusas como un corte parcial del haz de fibras 100, se prefiere que la fuerza de presión se controle en un intervalo de 0,04 a 0,4 N/mm, que la tensión se controle en un intervalo de 0,02 a 0,2 N/mm, y que la diferencia de tensión se controle en un intervalo de 0,05 a 0,5 N/mm.

También se prefiere proporcionar un medio de formación de imágenes para detectar la presencia de una torsión del haz de fibras 100 en un intervalo de 10 a 1000 mm en al menos una de las partes anterior y posterior del haz de fibras 100 a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras 100 del medio de separación 200 que se ha introducido dentro del haz de fibras 100. Mediante esta generación de imágenes, se especifica con antelación la posición de la torsión, y se controla para que el medio de separación 200 no penetre en la torsión, lo que permite evitar un error de penetración. Además, al retirar el medio de separación 200 cuando la torsión se acerca al medio de separación introducido 200, es decir, controlando que no penetre el medio de separación 200 en la torsión, es posible evitar el estrechamiento de la anchura del haz de fibras 100. Aquí, un error en la penetración implica que el medio de separación 200 es introducido dentro de la torsión, el haz de fibras 100 solo se empuja y se mueve en la dirección de penetración del medio de separación 200, y no se realiza el procesamiento de separación.

En una configuración en la que una pluralidad de medios de separación 200 están presentes en la dirección transversal del haz de fibras 100 y están dispuestos en intervalos iguales, si el ancho del haz de fibras 100 varía, porque el número de fibras individuales que se han realizado con el procesamiento de separación también varía, existe la posibilidad de que no se pueda realizar un procesamiento de separación con un número estable de fibras individuales. Además, si la rotación se realiza a la fuerza con el procesamiento de separación, porque el haz de fibras 100 se corta al nivel de una sola fibra para generar una gran cantidad de pelusas, la forma de la parte de acumulación de enredos 170 en la que se acumulan las partes enredadas 190 se agranda. Si se deja la parte de acumulación de enredos 170 grande, es atrapada fácilmente por el haz de fibras 100 desenrollado del rollo.

Cuando se detecta la torsión del haz de fibras 100, diferente al control para evitar la penetración del medio de separación 200 dentro de la torsión, se puede variar la velocidad de desplazamiento del haz de fibras 100. En concreto, una vez detectada la torsión, la velocidad de desplazamiento del haz de fibras 100 aumenta en el momento en que el medio de separación 200 se retira del haz de fibras 100 hasta que la torsión pasa a través del medio de separación 200, evitando así eficazmente la torsión.

Además, se puede proporcionar un medio de procesamiento de cálculo de imágenes para calcular la imagen obtenida por los medios de formación de imágenes, y también se puede proporcionar un medio de control de la fuerza de presión para controlar la fuerza de presión del medio de separación 200 en función del resultado del cálculo del medio de procesamiento de cálculo de imágenes. Por ejemplo, cuando el medio de procesamiento de cálculo de imágenes detecta una torsión, es posible mejorar la capacidad de paso de la torsión cuando el medio de separación pasa la torsión. En concreto, se prefiere detectar la torsión mediante el medio de formación de imágenes y controlar el medio de separación 200 para que la fuerza de presión disminuya desde justo antes de que la parte saliente 210 entre en contacto con la torsión detectada hasta el momento en que la parte saliente 210 pasa a través de la misma. Cuando se detecta la torsión, es preferible reducirla al intervalo de 0,01 a 0,8 veces el valor límite superior de la fuerza de presión. En caso de que esté por debajo de este intervalo, básicamente, la fuerza de presión no puede ser detectada, se dificulta el control de la fuerza de presión, o se vuelve necesario mejorar la precisión de detección del propio dispositivo de control. Además, en caso de que se supere este intervalo, la frecuencia del procesamiento de separación realizado en la torsión aumenta y el haz de fibras se estrecha.

En la presente invención, el procesamiento de separación es realizado de manera no uniforme en la dirección transversal o en la dirección longitudinal del haz de fibras mediante el medio de separación. También es posible realizar el procesamiento de separación no uniforme tanto en la dirección transversal como en la dirección de la longitud.

La figura 6 muestra un ejemplo de un método para fabricar un haz de fibras parcialmente separado en el que el procesamiento de separación no uniforme se realiza en la dirección transversal del haz de fibras. Por ejemplo, como se muestra en la figura 6(B), utilizando un medio de separación 200A dotado de partes salientes 210 dispuestas en intervalos no uniformes con respecto a la dirección transversal del haz de fibras 100, mientras se desplaza el haz de fibras 100, el medio de separación 200A dotado de partes salientes 210 dispuestas en intervalos no uniformes es introducido y retirado, para obtener un haz de fibras 130A parcialmente separado como se muestra en la figura 6(A) en el que las partes procesadas con separación 150 se crean en la sección procesada con separación 110 en intervalos no uniformes en la dirección transversal del haz de fibras 100.

La figura 7 muestra un ejemplo de un método para fabricar un haz de fibras parcialmente separado en el que el procesamiento de separación no uniforme se realiza en la dirección longitudinal del haz de fibras. Por ejemplo, como se muestra en la figura 7(B), utilizando el medio de separación 200a y el medio de separación 200b en donde las partes salientes 210 están dispuestas en intervalos uniformes con respecto a la dirección transversal del haz de fibras 100, pero los intervalos de disposición de las partes salientes 210 son diferentes entre sí, mientras se desplaza el haz de fibras 100, mediante la penetración y retirada de un medio de separación 200a y el otro medio de separación 200b secuencialmente hacia dentro del y desde el haz de fibras 100 (es decir, retirando uno y luego introduciendo en el otro tras intercambiarlo), como se muestra en la figura 7 (A), las partes procesadas con separación 150 se crean en la sección procesada con separación 110 en intervalos uniformes en la dirección transversal del haz de fibras 100, pero las partes procesadas con separación 150 se crean en diferentes formas de disposición entre las secciones procesadas con separación 110 formadas secuencialmente en la dirección longitudinal del haz de fibras 100. Concretamente, se obtiene un haz de fibras parcialmente separado 130B realizado con un procesamiento de separación no uniforme en la dirección longitudinal del haz de fibras 100.

Cuando, en el método que se muestra en la figura 7, en lugar del medio de separación 200a y el medio de separación 200b, también es posible utilizar una pluralidad de medios de separación, cada uno de los cuales tiene partes salientes 210 dispuestas en intervalos no uniformes en la dirección transversal del haz de fibras 100 como se muestra en la figura 6, y los intervalos no uniformes son diferentes entre sí. Concretamente, también es posible emplear un método que combine el método que se muestra en la figura 6 y el método que se muestra en la figura 7.

La Figura 8 muestra otro dispositivo de la presente invención que muestra un ejemplo de un método para fabricar un haz de fibras parcialmente separado, en el que se realiza un procesamiento de separación no uniforme mientras se varía la anchura del haz de fibras. En el ejemplo ilustrado, se utiliza el dispositivo de control del ancho 300 del haz de fibras para realizar un procesamiento de separación mientras se varía (modifica) el ancho del haz de fibras 100 en la dirección de avance del haz de fibras. Como medio de separación 200C, en el ejemplo ilustrado, se utiliza un medio de separación que tiene partes salientes 210 dispuestas en intervalos uniformes en la dirección transversal del haz de fibras 100. Aunque el procesamiento de separación se realiza utilizando este medio de separación 200C, como se muestra en la figura 8 (A), por ejemplo, si el medio de separación 200C penetra dentro del haz de fibras 100 en un estado en el que el ancho del haz de fibras 100 se estrecha, se generan partes salientes 210 que no se deben introducir dentro del haz de fibras 100 (por ejemplo, las partes salientes 210 presentes en ambos lados en la dirección de disposición), y solo las partes salientes 210 presentes dentro del ancho del haz de fibras 100 se introducen dentro del haz de fibras 100 para crear piezas procesadas con separación 150, formando así la sección procesada con separación 110 que tiene una longitud predeterminada. Si el medio de separación 200C se introduce dentro del haz de fibras 100 en un estado en el que el haz de fibras 100 está ensanchado, como se muestra en la parte derecha de la figura 8(A), todos los 210 se introducen dentro del haz de fibras 100 para crear partes procesadas con separación 150, formando así la sección procesada con separación 110 que tiene una longitud predeterminada. Como resultado, se realizan diferentes procesos de separación entre la parte del haz de fibras estrechada del haz de fibras 100 y la parte del haz de fibras ensanchada del haz de fibras 100, y se obtiene un haz de fibras parcialmente separado 130C en el que se ha realizado un procesamiento de separación no uniforme en la dirección longitudinal del haz de fibras 100. La unidad de control del ancho 300 del haz no está particularmente restringida, por ejemplo, excepto el método de ensanchamiento por vibración para pasar a través de un rodillo vibratorio y el método de ensanchamiento por aire para soplar aire comprimido como se ha mencionado anteriormente, se puede emplear un dispositivo aplicable tal como una manera de regular directamente el ancho presionando una guía de regulación del ancho que tenga un área de operación en la dirección transversal del haz de fibras sobre el haz de fibras.

Además, en la presente invención, también hay una realización preferida para utilizar un medio de separación giratorio que pueda girar como el medio de separación además de simplemente introducir el medio de separación que tiene las partes salientes 210 dentro del haz de fibras 100. La figura 9 muestra ejemplos de casos que utilizan medios de separación giratorios, la figura 9(A) muestra un ejemplo de un medio de separación giratorio para realizar un procesamiento de separación no uniforme en la dirección transversal del haz de fibras, y la figura 9() muestra un ejemplo de un medio de separación giratorio para realizar un procesamiento de separación no uniforme en la dirección longitudinal del haz de fibras.

En los medios de separación giratorios 220A que se muestran en la figura 9(A), se proporciona un eje giratorio 240 ortogonal a la dirección longitudinal del haz de fibras, y se proporcionan partes salientes 210 en la superficie del eje giratorio 240. Más concretamente, las placas 210a de partes salientes, cada una de las cuales tiene una forma a dispuesta con partes salientes 210 en un intervalo constante en la dirección circunferencial, están dispuestas en intervalos no uniformes en la dirección transversal del haz de fibras, que es una dirección a lo largo del eje giratorio 240 (A-A' y B-B' en la figura) para constituir el medio de separación giratorio 220A. Mediante este medio de separación giratorio 220A, realizando el procesamiento de separación mientras se desplaza el haz de fibras y mientras se gira intermitentemente el medio de separación giratorio 220A, en el haz de fibras, las secciones procesadas con separación en cada una de las cuales los intervalos de las partes procesadas con separación no son uniformes en la dirección transversal del haz de fibras se generan secuencialmente en la dirección longitudinal del haz de fibras, obteniéndose así un haz de fibras parcialmente separado realizado con un procesamiento de separación no uniforme en la dirección transversal del haz de fibras.

En los medios de separación de rotación 220B que se muestran en la figura 9 (B), las placas 210a de partes salientes, cada una de las cuales tiene una forma a dispuesta con partes salientes 210 en un intervalo constante relativamente pequeño en la dirección circunferencial, y las placas 210b de partes salientes, cada una de las cuales tiene una forma p dispuesta con partes salientes 210 en un intervalo constante relativamente grande en la dirección circunferencial, están dispuestas alternativamente en la dirección transversal del haz de fibras, que es una dirección a lo largo del eje giratorio 240 (dirección A-A', B-B', C-C' y D-D' en la figura) para constituir el medio de separación giratorio 220B. Mediante este medio de separación giratorio 220, realizando el procesamiento de separación mientras se desplaza el haz de fibras y mientras se gira intermitentemente el medio de separación giratorio 220B, en el haz de fibras, las secciones procesadas con separación en cada una de las cuales los intervalos de las partes procesadas con separación son relativamente pequeños en la dirección transversal del haz de fibras y las secciones procesadas con separación en cada una de las cuales los intervalos de las partes procesadas con separación son relativamente grandes en la dirección transversal del haz de fibras se generan alternativamente en la dirección longitudinal del haz de fibras, obteniéndose así un haz de fibras parcialmente separado realizado con un procesamiento de separación no uniforme en la dirección longitudinal del haz de fibras.

Aquí, aunque se omite en la figura, se prefiere que los medios de separación giratorios 220A o 220B tengan un mecanismo de detección de la fuerza de presión y un mecanismo de mantenimiento de la posición de detención de la rotación. Hasta que una fuerza de presión predeterminada actúe sobre los medios de separación giratorios 220A o 220B mediante ambos mecanismos, se mantiene una posición de detención de la rotación predeterminada y continúa el procesamiento de separación. Cuando se supera la fuerza de presión predeterminada, por ejemplo, cuando se produce un enredo de la parte 190 en la posición de la parte saliente 210, los medios de separación giratorios 220A o 220B comienzan a girar. Tras ello, la parte saliente 210 se retira del haz de fibras y se realiza la operación de penetración de la siguiente parte saliente dentro del haz de fibras. Cuanto más corta es una serie de operaciones, más se acorta la sección procesada sin separación y, por lo tanto, en caso de que se intente aumentar la proporción de secciones procesadas con separación, es preferible acortar estas operaciones.

Al disponer las partes salientes 210 más en los medios de separación giratorios 220A o 220B, es posible obtener un haz de fibras 100 con una alta proporción de procesamiento de separación y prolongar la vida útil de los medios de separación giratorios 220A o 220B. Un haz de fibras con una alta proporción de procesamiento de separación significa un haz de fibras obtenido alargando la longitud procesada con separación dentro del haz de fibras, o un haz de fibras en el que se aumenta la frecuencia de ocurrencia de las secciones procesadas con separación y las secciones procesadas sin separación. Además, a medida que aumenta el número de partes salientes 210 proporcionadas en un medio de separación giratorio, es posible alargar la vida útil reduciendo la frecuencia de contacto de las partes salientes 210 con el haz de fibras 100 y el desgaste de las partes salientes 210. En cuanto al número de piezas salientes 210 que se debe proporcionar, se prefiere disponer de 3 a 12 piezas en intervalos iguales en el borde exterior en forma de disco, más preferentemente de 4 a 8 piezas.

Por tanto, cuando se intenta obtener un haz de fibras con un ancho de haz de fibras estable mientras se da prioridad a la proporción del procesamiento de separación y la vida útil de las partes salientes, es preferible que los medios de separación giratorios 220A o 220B tengan medios de formación de imágenes para detectar las torsiones, como se ha mencionado anteriormente. En concreto, durante el funcionamiento normal hasta que los medios de formación de imágenes detectan la rotación, los medios de separación giratorios 220A o 220B repiten intermitentemente la rotación y la detención para realizar el procesamiento de separación, y cuando se detecta la torsión, la velocidad de rotación de los medios de separación giratorios 220A o 220B se aumenta con respecto a la velocidad en el momento normal y/o se acorta el tiempo de detención, estabilizando así el ancho del haz de fibras.

También es posible configurar el tiempo de detención en cero, es decir, proseguir la rotación sin detenerla.

Además, con uno diferente al método para repetir la rotación intermitente y detener los medios de separación giratorios 220A o 220B, los medios de separación giratorios 220A o 220B siempre pueden seguir girando. En ese momento, es preferible hacer que la velocidad de desplazamiento del haz de fibras y la velocidad de rotación de los medios de separación giratorios 220A o 220B sean relativamente mayores o menores. En caso de que las velocidades no varíen, aunque se pueden formar secciones procesadas con separación, porque se realiza la operación de penetración/retirada de la parte saliente 210 dentro del/desde el haz de fibras, dado que la operación de procesamiento de separación que actúa sobre el haz de fibras es débil, existe la posibilidad de que el procesamiento de separación no se realice suficientemente. Además, en caso de que alguna de las velocidades sea demasiado alta o demasiado baja, el número de veces que el haz de fibras y las partes salientes 210 entran en contacto entre sí aumenta, y existe la posibilidad de que se produzca la rotura del hilo debido al roce, lo que hace que tenga una peor productividad continua.

En la presente invención, además, se puede proporcionar un mecanismo de movimiento alternativo para realizar la penetración y extracción del medio de separación 200 o el medio de separación giratorio 220A o 220B mediante el movimiento alternativo del medio de separación 200 o el medio de separación giratorio 220A o 220B. Además, también es una realización preferida, se proporciona además un mecanismo de movimiento recíproco para el movimiento recíproco del medio de separación 220 y los medios de separación giratorios 220A o 220B a lo largo de la dirección de alimentación del haz de fibras. Para el mecanismo de movimiento recíproco, es posible utilizar un accionador de movimiento lineal tal como un cilindro o deslizador eléctrico o de aire comprimido.

El número de secciones procesadas con separación en el caso de utilizarse fibras de refuerzo para haces de fibras es preferentemente al menos (F/10.000-1) o superior e inferior a (F/50-1) en una cierta región en la dirección transversal. Aquí, F es el número total de fibras individuales que forman el haz de fibras que se va a realizar con el procesamiento de separación. Al proporcionar las secciones procesadas con separación con el control del número de las mismas al menos en (F/10.000-1) o mayor en una cierta región en la dirección transversal, cuando el haz de fibras parcialmente separado se corta a una longitud predeterminada para convertirlo en un material compuesto reforzado con fibras discontinuas, dado que la porción final del haz de fibras de refuerzo en el material compuesto reforzado con fibras discontinuas está finamente dividida, se puede obtener un material compuesto reforzado con fibra discontinua que tiene excelentes propiedades mecánicas. Además, en caso de que el haz de fibras parcialmente separado se utilice como fibras continuas sin cortarlo, cuando un material compuesto de fibras de refuerzo se fabrica mediante la impregnación con una resina o similar en un proceso posterior, un punto de partida para la impregnación con resina en el haz de fibras de refuerzo se hace a partir de una región incluida con muchas secciones procesadas con separación, el tiempo de moldeo puede acortarse y se pueden reducir los huecos y similares en el material compuesto de fibras de refuerzo. Al controlar el número de secciones procesadas con separación a menos de (F/50-1), se dificulta que el haz de fibras parcialmente separado provoque la rotura del hilo, y se puede suprimir la disminución de las propiedades mecánicas cuando se convierta en un material compuesto reforzado con fibra.

Seguidamente, se explicará el material de moldeo de resina reforzada con fibra de acuerdo con la presente invención.

El material de moldeo de resina reforzada con fibra de la presente invención contiene una estera de fibras de refuerzo obtenida cortando/pulverizando el haz de fibras parcialmente separado descrito anteriormente y una resina de matriz.

Aquí, la longitud promedio de las fibras del haz de fibras parcialmente separado cortado de acuerdo con la presente invención está preferentemente en el intervalo de 5 a 100 mm, y más preferentemente en el intervalo de 10 a 80 mm. La distribución de la longitud de las fibras puede ser una distribución de la longitud de las fibras de un solo tipo o una mezcla de dos o más tipos.

Además, la resina de matriz no está particularmente restringida, y se puede utilizar cualquiera de una resina termoendurecible y una resina termoplástica, y se puede seleccionar apropiadamente dentro de un intervalo que no deteriore mucho las propiedades mecánicas como un artículo moldeado. Por ejemplo, en el caso de una resina termoendurecible, se puede utilizar una resina de éster de vinilo, una resina epoxi, una resina de poliéster insaturado, una resina fenólica, una resina de acrilato epoxi, una resina de acrilato de uretano, una resina fenoxi, una resina alquídica, una resina de uretano, una resina de maleimida, una resina de cianato o similar. Entre ellas, se prefiere una resina de éster vinílico, una resina epoxi, una resina de poliéster insaturado, una resina fenólica o una mezcla de las mismas. Además, en el caso de una resina termoplástica, se pueden utilizar resinas a base de poliolefina tales como resina de polietileno y resina de polipropileno, resinas a base de poliamida tales como la resina de nailon 6 y la resina de nailon 6,6, resinas a base de poliéster tales como resina de tereftalato de polietileno y resina de tereftalato de polibutileno, una resina de sulfuro de polifenileno, una resina de poliéter cetona, una resina de poliéter sulfona, una resina de poliamida aromática o similar. Entre ellas, se prefiere una cualquiera de una resina de poliamida, una resina de polipropileno y una resina de sulfuro de polifenileno. En la presente invención, más preferentemente, se puede utilizar una resina termoendurecible desde el punto de vista de la propiedad de impregnación con la resina de matriz y la aplicabilidad a la etapa de impregnación.

La figura 10 muestra un método para producir un material de moldeo de resina reforzada con fibra de acuerdo con una realización de la presente invención. En la figura 10, el símbolo 1 indica la totalidad de un proceso para producir un material de moldeo de resina reforzada con fibra que contiene al menos una estera de fibras de refuerzo y una resina de matriz de la presente invención, en donde el proceso de producción 1 comprende al menos una etapa de separación parcial [A] 2 para obtener un haz de fibras parcialmente separado 7 en el que las partes procesadas con separación se separaron en una pluralidad de haces de modo que el número de fibras individuales de los haces de fibras divididos en las secciones procesadas con separación se vuelven no uniformes y las partes procesadas sin separación se forman alternativamente a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras de refuerzo que comprende una pluralidad de fibras individuales, una etapa de disposición en estera [B] 3 para obtener una estera 10 de fibras de refuerzo cortando el haz de fibras parcialmente separado 7 y pulverizando los haces cortados, y una etapa de impregnación con resina [C] 4 en la que la estera 10 de fibras de refuerzo se impregna con una resina de matriz (resina termoendurecible 11 en esta realización).

En la etapa de separación parcial [A] 2, se suministra un haz de fibras de refuerzo 6 compuesto por fibras de refuerzo 6a de una pluralidad de fibras individuales alimentadas desde una pluralidad de filetas 5, el procesamiento de separación parcial se lleva a cabo en la etapa 2 como se ha mencionado anteriormente, y se fabrica el haz de fibras parcialmente separado 7.

El haz de fibras parcialmente separado 7 fabricado se suministra posteriormente (de manera continua) a la etapa de disposición en estera [B] 3, donde se corta en haces de fibras discontinuos con una unidad de corte 8 en la etapa 3, y posteriormente, los haces cortados se pulverizan a través de un mecanismo de pulverización 9, por ejemplo, en una cinta 13 en circulación, de manera que se forma una estera 10 de fibras de refuerzo. Esta estera 10 de fibras de refuerzo se impregna con una resina termoendurecible 11 como resina de matriz y, en esta realización, la impregnación con resina en la etapa de impregnación con resina [C] 4 se acelera de manera que la estera 10 de fibras de refuerzo y la resina termoendurecible 11 suministrada para la impregnación son películas sujetadas 12 suministradas secuencialmente a los lados superior e inferior de la estera 10 de fibras de refuerzo, y en el estado de sujeción, se prensan, por ejemplo, entre una pluralidad de rodillos 14 de impregnación con resina. La estera 10 de fibras de refuerzo impregnada con la resina de matriz se pliega como se muestra en la figura o se enrolla como un material de moldeo 15 de resina reforzada con fibra en forma de lámina continua y, por tanto, se completa una serie de proceso continuo 1 de producción de material de moldeo de resina reforzada con fibra. El material de moldeo 15 de resina reforzada con fibra se produce, por ejemplo, como un Compuesto de Moldeo en Lámina (CML).

Por tanto, dado que, en primer lugar, se fabrica un haz de fibras parcialmente separado 7, el haz de fibras parcialmente separado 7 se corta y se pulveriza para preparar una estera 10 de fibras de refuerzo derivada del haz de fibras parcialmente separado, y en encima se impregna la resina de matriz 11 para obtener el material de moldeo 15 de resina reforzada con fibra, al cortar y pulverizar el haz de fibras parcialmente separado 7 para preparar la estera 10 de fibras de refuerzo como material base intermedio de los haces de fibras discontinuas, se vuelve posible fabricar de forma combinada haces de fibras delgados y de fibras gruesos presentes dentro de un intervalo de una proporción óptima, y en el material de moldeo 15 de resina reforzada con fibra impregnado con resina de matriz 11 encima, se hace posible presentar la fluidez durante el moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado en un buen equilibrio. En particular, en el proceso de fabricación del haz de fibras parcialmente separado 7, como se ha descrito anteriormente, el haz de fibras se puede cortar de manera estable y continua, y se puede producir fácil y eficientemente el haz de fibras parcialmente separado 7 en una forma óptima. En especial, incluso en el caso de un haz de fibras que contenga torsión o un haz de fibras de una estopa grande que tenga una gran cantidad de fibras individuales, el procesamiento de corte continuo se vuelve posible sin la necesidad de preocuparse por el intervalo de intercambio de una cuchilla giratoria. Adicionalmente, se hace posible un procesamiento de corte continuo de una gran estopa económica, por lo que puede ser posible reducir el coste del material y el coste de producción de un artículo finalmente moldeado.

Aquí, desde el punto de vista de la posibilidad de producir un material de moldeo 15 de resina reforzada con fibra de manera eficaz, uniformemente y con excelente productividad en el proceso de producción 1 descrito anteriormente del material de moldeo de resina reforzada con fibra, se muestra una realización como ejemplo preferido, en donde se lleva a cabo una serie de etapas [A] a [C] de manea continua en un proceso, pero en el que no es necesario llevar a cabo de manera continua la serie de las etapas [A] a [C] en un proceso, por ejemplo, el haz de fibras parcialmente separado obtenido a través de la etapa [A] puede enrollarse una vez y luego someterse a la etapa [B].

Además, en la presente invención, al cortar el haz de fibras parcialmente separado 7 en la etapa de disposición en estera [B] 3 como se muestra en la figura 10, también se prefiere cortar el haz de fibras parcialmente separado 7 en un ángulo 0 (0 < 0 < 90°) con respecto a la dirección longitudinal del haz de fibras 7. Por ejemplo, como se muestra en la figura 11, con una cuchilla de corte 8a inclinada en un ángulo 0 (0 <0 < 90°) con respecto a la dirección longitudinal del haz de fibras parcialmente separado 7 (dirección de avance del haz de fibras en la figura), el haz de fibras parcialmente separado 7 se corta. De este modo, aumenta la posibilidad de que la línea de corte por la cuchilla de corte 8a se extienda sobre la sección procesada con separación 150 y la parte procesada sin separación 180, y cuando se corta el haz de fibras parcialmente separado 7 para formar el haz de fibras discontinuas, dado que disminuye la posibilidad de que el haz de fibras discontinuo se forme solo a partir de la parte procesada sin separación 180, se hace posible formar una estera que comprende haces de fibras discontinuos con un tamaño más delgado. En un material de moldeo de resina reforzada con fibra que utiliza tal estera, se hace posible mejorar particularmente las propiedades mecánicas de un artículo moldeado.

Ejemplos

Seguidamente, se explicarán los ejemplos y ejemplos comparativos de la presente invención; donde la presente invención no se limita en modo alguno a los ejemplos ni a los ejemplos comparativos.

[Materia prima utilizada]

Haz de fibras [A-1]:

Se utilizó un haz de fibras de carbono continuo ("PANEX (marca registrada) 88,9 cm [35"], suministrado por ZOLTEK CORPORATION) con un diámetro de fibra de 7,2 pm, un módulo de elasticidad a la tracción de 240 GPa y un número de fibras individuales de 50.000.

Resina de matriz [M-1]:

Se utilizó un compuesto de resina preparado mezclando y agitando suficientemente de 100 partes en peso de una resina de éster de vinilo ("DE-LAKEⁿ(marca registrada) 20 m [790"], suministrado por Dow-Chemical Co., Ltd.), 1 parte en peso de peroxibenzoato de ferc-butilo ("Perbutyl (marca registrada) Z", suministrado por NOF CORPORATION) como agente de curado, 4 partes en peso de óxido de magnesio (MgO n.° 40, suministrado por Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.) como espesante y 2 partes en peso de estearato de zinc (SZ-2000, suministrado por Sakai Chemical Industry Co., Ltd.).

[Método de evaluación de las propiedades mecánicas]

Después de colocar el material de moldeo de resina reforzada con fibra en la parte central de un molde de metal plano (50 % en términos de velocidad de carga), se curó a una presión de 10 MPa mediante una prensa de tipo presurizador en condiciones de aproximadamente 140 °C durante 5 minutos para obtenerse una placa plana de 300 x 400 mm. Se cortaron cinco piezas de prueba (10 piezas en total) cada una con un tamaño de 100 x 25 x 1,6 mm de la placa plana obtenida desde las direcciones respectivas de 0° y 90° cuando la dirección longitudinal de la placa plana se fijó en 0°, y se llevó a cabo la medición conforma a la norma JIS K7074 (1988). Como propiedades mecánicas, se determinaron una resistencia a la flexión, un módulo de flexión y un valor de CV (%) del módulo de flexión (CV: coeficiente de variación).

(Ejemplo 1)

Se desenrolló el haz de fibras [A-1] utilizando una devanadora a una velocidad constante de 10 m/min, y se pasó el haz de fibras desenrollado a través de un rodillo ensanchador vibratorio que vibraba en su dirección axial a 10 Hz, y una vez realizado el procesamiento de ensanchamiento, se obtuvo un haz de fibras ensanchado hasta 60 mm pasándolo a través de un rodillo regulador del ancho que tenía un ancho de 60 mm.

En el haz de fibras ensanchado obtenido, se preparó un medio de separación colocando placas de hierro para el procesamiento de separación, cada una de las cuales tenía una forma saliente con un espesor de 0,2 mm, un ancho de 3 mm y una altura de 20 mm en paralelo con respecto a la dirección transversal del haz de fibras de refuerzo y en intervalos iguales de 1,3 mm para 20 placas y en intervalos iguales de 5,8 mm para 5 placas. Concretamente, supongamos que la mitad del haz de fibras ensanchado hasta una anchura de 60 mm se divide en 20 partes y la mitad restante se divide en 5 partes. Este medio de separación se introdujo dentro del haz de fibras ensanchado y se retiró del mismo intermitentemente, y se enrolló en una bobina para obtener un haz de fibras parcialmente separado. En este momento, se introdujo el medio de separación dentro del haz de fibras ensanchado que se desplazaba a una velocidad constante de 10 m/min durante 3 segundos para crear una sección procesada con separación, y se retiró el medio de separación durante 0,2 segundos y se volvió a introducir, repitiéndose estas operaciones.

El haz de fibras parcialmente separado obtenido se separó en las partes del supuesto número de división descrito anteriormente en la dirección transversal del haz de fibras en la sección procesada con separación, y al menos en una porción final de al menos una sección procesada con separación, se formó una parte de acumulación de enredos acumulada con las partes enredadas en las que se entrelazaron las fibras individuales. Cuando se fabricaron 1500 m de haz de fibras parcialmente separado, la torsión de las fibras existentes en el haz de fibras pasó en la dirección de desplazamiento al retirar e introducir el medio de separación, sin provocar rotura del hilo ni enrollamiento en absoluto, y fue posible llevar a cabo el procesamiento de separación con un ancho estable.

Además, se cortaron cinco muestras del haz de fibras parcialmente separado obtenido, cada una con una longitud de 1 m, y las longitudes de las secciones procesadas con separación y se midieron y promediaron las secciones procesadas sin separación en cada muestra para determinar una distancia entre la sección procesada con separación y la sección procesada sin separación. Además, la suma total de las secciones procesadas sin separación en las muestras medidas descritas anteriormente se dividió entre la longitud total de 5 m de las muestras, resultando ser el valor obtenido el contenido de los haces de fibras parcialmente separados. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 1.

Posteriormente, se insertó el haz de fibras parcialmente separado obtenido de manera continua en un cortador giratorio, y el haz de fibras se cortó a una longitud de fibra de 25 mm y los haces cortados se pulverizaron para que se dispersaran uniformemente, mediante lo que se obtuvo un producto textil no tejido de fibras discontinuas cuya orientación de fibra es isotrópica. El peso de área del producto textil no tejido de fibras discontinuas obtenido fue de 1 kg/m2.

Se aplicó la resina de matriz [M-1] uniformemente en cada una de las dos películas de polipropileno antiadherente utilizando una rasqueta para preparar dos láminas de resina. Se intercaló el producto textil no tejido de fibras discontinuas obtenido como se ha descrito anteriormente entre estas dos láminas de resina desde los lados superior e inferior, y se impregnó la resina en el producto textil no tejido con rodillos para obtenerse un material de moldeo de resina reforzada con fibra similar a una lámina. En ese momento, se ajustó la cantidad aplicada de la resina en la fase de preparación de la lámina de resina de modo que el contenido en peso de fibras de refuerzo del material de moldeo de resina reforzada con fibra llegó a ser del 47 %. Con respecto al material de moldeo de resina reforzada con fibra obtenido, el material de moldeo de resina reforzada con fibra se moldeó basándose en el método de evaluación de las propiedades mecánicas mencionado anteriormente y se evaluaron las propiedades mecánicas. Una serie de resultados de evaluación obtenidos se muestran en la Tabla 1.

(Ejemplo 2)

La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 excepto que, como medios de separación, se prepararon dos tipos: un medio de separación a en el que cada placa de hierro para el procesamiento de separación tiene una forma saliente con un espesor de 0,2 mm, un ancho de 3 mm y una altura de 20 mm se colocaron en paralelo entre sí con respecto a la dirección transversal del haz de fibras de refuerzo en intervalos iguales de 1,3 mm, y un medio de separación b en el que se colocaron las placas de hierro para el procesamiento de separación en paralelo entre sí con respecto a la dirección transversal del haz de fibras de refuerzo en intervalos iguales de 5,8 mm, y para el haz de fibras ensanchado hasta 60 mm que se desplazó a una velocidad constante de 10m/min, se introdujo el medio de separación a durante 3 segundos para crear una sección procesada con separación a, se retiró el medio de separación a del mismo durante 0,2 segundos, posteriormente, se introdujo el medio de separación b para crear una sección b procesada con separación, se retiró el medio de separación b del mismo durante 0,2 segundos, y se realizó repetidamente la operación de introducir de nuevo el medio de separación a. Una serie de resultados de evaluación obtenidos se muestran en la Tabla 1.

(Ejemplo 3)

La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto en una condición en la que, sin enrollar una vez el haz de fibras parcialmente separado obtenido, se insertó de manera continua en un cortador giratorio, y luego, se sometió a una etapa de disposición en estera y a una etapa de impregnación con resina. Una serie de resultados de evaluación obtenidos se muestran en la Tabla 1.

(Ejemplo 4)

La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 3, excepto en una condición en la que cuando el cortador giratorio cortó el haz de fibras parcialmente separado, el ángulo de corte se fijó en 15° con respecto a la dirección longitudinal de las fibras. Una serie de resultados de evaluación obtenidos se muestran en la Tabla 1. (Ejemplo comparativo 1)

La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 excepto en una condición en la que el haz de fibras [A-1] se cortó y pulverizó sin realizar el procesamiento de ensanchamiento ni el procesamiento de separación para obtener un producto textil no tejido de fibras discontinuas. Una serie de resultados de evaluación obtenidos se muestran en la Tabla 2.

(Ejemplo comparativo 2)

Para el haz de fibras ensanchado utilizando el haz de fibras [A-1] que se desplazó a una velocidad constante de 10 m/min, se mantuvo siempre en un estado introducido el mismo medio de separación que el del Ejemplo 1, y se fabricó un haz de fibras separado de manera continua realizado con un procesamiento de separación continua. En el haz de fibras separado de manera continua obtenido, la sección procesada con separación se formó de manera continua en la dirección longitudinal de las fibras, en una parte se observó un deterioro de la calidad debido a una notable formación de pelusas, las torsiones de las fibras existentes en el haz de fibras se acumularon en una posición del medio de separación, se produjo una rotura parcial del hilo y fue imposible realizar de forma continua el procesamiento de separación.

T l 1

T l 2

Se confirmó que, en los Ejemplos 1 a 4, se presentaron excelentes propiedades mecánicas (resistencia a la flexión y módulo de flexión) y una baja variación de las mismas. En particular, en el Ejemplo 4, ajustando el ángulo 0 de corte del haz de fibras parcialmente separado a 0° < 0 < 90°, fue posible suprimir la concentración de tensiones en el extremo del haz de fibras y la formación de la porción rica en resina en el artículo moldeado, y lograr una mayor resistencia y una baja variación. Además, en este resultado, aunque no se empleó un método explícito para confirmar la fluidez, todas las placas planas moldeadas para la evaluación de las propiedades físicas tenían una superficie muy lisa y ninguna mancha de resina donde también estaban presentes las resinas coaguladas. Por otra parte, no se observó astillado, y eran placas planas completamente rellenas.

Por otro lado, en el Ejemplo comparativo 1, dado que no se realizó el procesamiento de separación, todo haz de fibras del artículo moldeado resultó ser grueso, y se produjo la concentración de tensión en la parte final del haz de fibras, observándose la disminución de las propiedades mecánicas y el aumento de la variación. Además, se observaron manchas de resina en la placa plana, y también se reconoció por su aspecto que tenía una baja uniformidad.

Aplicabilidad industrial

La presente invención se puede aplicar a cualquier haz de fibras en el que se desee separar un haz de fibras compuesto por una pluralidad de fibras individuales en haces delgados, cada uno de los cuales tiene un número menor de fibras individuales y, en particular, la presente invención es adecuada para un caso que requiera que, cuando el haz de fibras parcialmente separado se corte/pulverice y se convierta en un sustrato intermedio de haces de fibras discontinuas para fabricar un material de moldeo utilizado para moldear un material compuesto, sea posible controlar haces de fibras delgados y haces de fibras gruesos en un estado de distribución óptimo y presentar la fluidez durante el moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado en un buen equilibrio.

Explicación de los símbolos

1: proceso para producir material de moldeo de resina reforzada con fibra

2: etapa de separación parcial [A]

3: etapa de disposición en estera [B]

4: etapa de impregnación con resina [C]

5: fileta

6: haz de fibras de refuerzo

6a: fibras de refuerzo

7: haz de fibras parcialmente separado

8: unidad de corte

8a: cuchilla de corte

9: mecanismo de pulverización

10: estera de fibras de refuerzo

11: resina termoendurecible

12: película

13: correa

14: rodillo de impregnación con resina

15: material de moldeo de resina reforzada con fibra

: haz de fibras

, 110a, 110b, 110c: sección procesada con separación

: sección procesada sin separación

, 130A, 130B, 130C, 140: haz de fibras parcialmente separado

: parte procesada con separación

: parte procesada sin separación

: parte de acumulación de enredos

: acumulación de pelusa

: parte enredada

, 200A, 200C, 200a, 200b: medio de separación

: parte saliente 210a, 210b: placa de parte saliente

: parte de contacto

A, 220B: medio de separación giratorio

: eje de rotación

: dispositivo de control del ancho del haz de fibras

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para producir un haz de fibras parcialmente separado en donde, mientras que un haz de fibras que comprende una pluralidad de fibras individuales se desplaza a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras, un medio de separación dotado de una pluralidad de partes salientes se introduce dentro del haz de fibras para crear una parte procesada con separación, y se forman partes enredadas, donde las fibras individuales se entrelazan, en partes de contacto con las partes salientes en al menos una parte procesada con separación, a continuación, se retira el medio de separación del haz de fibras, y después de pasarlo a través de una parte de acumulación de enredos que incluye las partes enredadas, se vuelve a introducir el medio de separación dentro del haz de fibras, caracterizado por que se introduce un medio de separación en el que los intervalos de las partes salientes no son uniformes en la dirección transversal del haz de fibras, y el procesamiento de separación se realiza de manera no uniforme con respecto a la dirección transversal del haz de fibras.

2. Un método para producir un haz de fibras parcialmente separado en donde, mientras que un haz de fibras que comprende una pluralidad de fibras individuales se desplaza a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras, un medio de separación dotado de una pluralidad de partes salientes se introduce dentro del haz de fibras para crear una parte procesada con separación, y se forman partes enredadas, donde las fibras individuales se entrelazan, en partes de contacto con las partes salientes en al menos una parte procesada con separación, a continuación, se retira el medio de separación del haz de fibras, y después de pasarlo a través de una parte de acumulación de enredos que incluye las partes enredadas, se vuelve a introducir el medio de separación dentro del haz de fibras, caracterizado por que se introduce una pluralidad de medios de separación que tienen diferentes intervalos de las partes salientes por orden en la dirección longitudinal del haz de fibras, y el procesamiento de separación se realiza de manera no uniforme con respecto a la dirección longitudinal del haz de fibras.

3. Un método para producir un haz de fibras parcialmente separado en donde, mientras que un haz de fibras que comprende una pluralidad de fibras individuales se desplaza a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras, un medio de separación dotado de una pluralidad de partes salientes se introduce dentro del haz de fibras para crear una parte procesada con separación, y se forman partes enredadas, donde las fibras individuales se entrelazan, en partes de contacto con las partes salientes en al menos una parte procesada con separación, a continuación, se retira el medio de separación del haz de fibras, y después de pasarlo a través de una parte de acumulación de enredos que incluye las partes enredadas, se vuelve a introducir el medio de separación dentro del haz de fibras, caracterizado por que el medio de separación se introduce mientras se varía el ancho del haz de fibras, y el procesamiento de separación se realiza de manera no uniforme con respecto a la dirección longitudinal del haz de fibras.

4. El método para producir un haz de fibras parcialmente separado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde se detecta una fuerza de presión que actúa sobre las partes salientes por un ancho del haz de fibras en las partes de contacto, y se retira el medio de separación del haz de fibras junto con un aumento de la fuerza de presión.

5. El método para producir un haz de fibras parcialmente separado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde se detecta la presencia de una torsión del haz de fibras en un intervalo de 10 a 1000 mm desde el medio de separación que se ha introducido dentro del haz de fibras en al menos una de la parte anterior y la parte posterior del haz de fibras a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras mediante un medio de formación de imágenes.

6. El método para producir un haz de fibras parcialmente separado de acuerdo con la reivindicación 5, en donde se detecta una fuerza de presión que actúa sobre las partes salientes por un ancho del haz de fibras en las partes de contacto, se detecta una torsión mediante el medio de formación de imágenes, y se controla el medio de separación de manera que la fuerza de presión se reduce hasta que las partes salientes se pasan a través de la torsión inmediatamente antes de ponerse en contacto con la torsión.

7. Un método para producir un material de moldeo de resina reforzada con fibra, que comprende al menos las siguientes etapas [A] a [C]:

[A] una etapa de separación parcial para obtener un haz de fibras parcialmente separado formando alternativamente partes procesadas con separación y partes procesadas sin separación a lo largo de la dirección longitudinal de un haz de fibras que comprende una pluralidad de fibras individuales, siendo cada una de las partes procesadas con separación separada de modo que el número de fibras individuales de los haces de fibras divididos de una sección procesada con separación no sea uniforme;

[B] una etapa de disposición en estera que consiste en cortar el haz de fibras parcialmente separado y pulverizar los haces cortados para obtener una estera de fibras de refuerzo; y

[C] una etapa de impregnación con resina que consiste en impregnar con una resina de matriz la estera de fibras de refuerzo,

en donde, en la etapa [B], el haz de fibras parcialmente separado se corta con un ángulo 0 (0 < 0 < 90°) con respecto a su dirección longitudinal.

8. El método para producir un material de moldeo de resina reforzada con fibra de acuerdo con la reivindicación 7, en donde al menos las etapas [A] a [C] se llevan a cabo de forma continua en un solo proceso.