ES2947664T3

ES2947664T3 - Haz de fibras parcialmente separadas, método de producción para un haz de fibras parcialmente separadas, material de moldeo de resina reforzado con fibra que utiliza un haz de fibras parcialmente separadas y método de producción para material de moldeo de resina reforzado con fibra que utiliza un haz de fibras parcialmente separadas

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Publication number: ES2947664T3
Application number: ES17815126T
Authority: ES
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2023-08-16
Anticipated expiration: 2037-06-01
Also published as: CN109312503A; JP7001997B2; US20190263625A1; WO2017221657A1; CA3023480A1; CN109312503B; KR102253933B1; TW201807276A; MX2018013777A; KR20190017820A; US10569986B2; EP3473759A4; EP3473759B1; JPWO2017221657A1; EP3473759A1

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 longitudinal de un haz de fibras que comprende una pluralidad de hilos individuales, en el que las secciones procesadas por separación comprenden al menos tres haces divididos. . El haz de fibras parcialmente separado se caracteriza porque, en cualquier sección transversal en la dirección del ancho tomada a lo largo de la dirección longitudinal de la misma, no más del 67 % del total de hilos individuales en la sección transversal se encuentran en regiones en las que los haces de fibras divididos adyacentes están separados. unido por una parte no procesada por separación. Un método de producción para el haz de fibras parcialmente separadas, un material de moldeo de resina reforzado con fibra que utiliza el haz de fibras parcialmente separadas, y un método de producción para el material de moldeo de resina reforzado con fibra que usa el haz de fibra parcialmente separado. Cuando el haz de fibras parcialmente separado se ha convertido en un sustrato intermedio de haces de fibras discontinuas que se utilizará en el moldeo de materiales compuestos, es posible lograr una relación y distribución óptimas de haces de fibras delgadas y haces de fibras gruesas y lograr un equilibrio entre la fluidez durante el moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Haz de fibras parcialmente separadas, método de producción para un haz de fibras parcialmente separadas, material de moldeo de resina reforzado con fibra que utiliza un haz de fibras parcialmente separadas y método de producción para material de moldeo de resina reforzado con fibra que utiliza un haz de fibras parcialmente separadas

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a un haz de fibras parcialmente separadas y a un método para producir el mismo, y más específicamente, a un haz de fibras parcialmente separadas que permite separar continuamente un haz de fibras sin provocar la rotura del hilo con respecto a un cable grande y económico que tiene una gran cantidad de fibras individuales que no se espera con la separación, y que se puede formar en una forma óptima para producir un material de moldeo utilizado para moldear un material compuesto, y a un método para producir el mismo, y a un material de moldeo de resina reforzado con fibra impregnado con resina después de enredar el haz de fibras parcialmente separadas, y a un método de producción del mismo que comprende una serie de etapas hasta que el material se fabrica.

Antecedentes de la invención

Se conoce una tecnología para producir un artículo moldeado que tiene una forma deseada en la que un material de moldeo comprende un agregado en forma de haz de fibras de refuerzo discontinuas (por ejemplo, fibras de carbono) (en lo sucesivo, también conocido como haz de fibras) y se utiliza una resina matriz y se moldea por calentamiento y presurización. En un material de moldeo de este tipo, un material de moldeo que comprende un haz de fibras que tiene un gran número de fibras individuales tiene una fluidez excelente al momento del moldeo, pero tiende a ser inferior en propiedades mecánicas de 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 satisfacer tanto la fluidez al 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 usando una pluralidad de cuerpos de bobinado de haces de fibras preparados enrollando una pluralidad de haces de fibras por adelantado. En estos métodos, sin embargo, debido a que el número de fibras individuales de cada haz de fibras tratado por adelantado 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, puesto que el haz de fibras cortado longitudinalmente en toda su longitud en la dirección longitudinal no tiene propiedad de convergencia, el hilo después del ranurado longitudinal tiende a volverse difícil de manipular, tal como enrollarlo en una bobina o desenrollar el haz de fibras de la bobina. Asimismo, al transportar el haz de fibras después del ranurado longitudinal, el haz de fibras en forma de extremo ranurado generado por el ranurado longitudinal puede enrollarse alrededor de un rodillo 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 un ranurado longitudinal mediante un cortador de separación que tiene una cuchilla lateral perpendicular a la dirección de la fibra además de una cuchilla longitudinal que tiene una función de ranurado longitudinal en una dirección paralela a la dirección de la fibra. De acuerdo con este método, se vuelve innecesario enrollar una vez el haz de fibras después del ranurado longitudinal en la bobina y transportarlo, y se mejora la propiedad de manipulación. Sin embargo, puesto que el cortador de separación tiene la cuchilla longitudinal y la cuchilla lateral, cuando una de las cuchillas alcanza la vida de corte primero, surge el obstáculo de que se tiene que cambiar toda la cuchilla.

Además, por ejemplo, los documentos de patente 7 y 8 describen un método en el que se proporciona un rollo que tiene una pluralidad de proyecciones en la superficie circunferencial exterior del rollo, y las proyecciones del rollo se empujan hacia un haz de fibras para separar parcialmente el haz de fibras. En este método, sin embargo, debido a que la velocidad circunferencial del rollo y la velocidad de transporte del haz de fibras son básicamente la misma velocidad sincronizada entre sí, es imposible controlar las longitudes y similares de la sección procesada separada y de la sección procesada no separada, y es difícil obtener un haz de fibras parcialmente separadas con una forma óptima.

Asimismo, el documento de patente 9 describe un método especial para formar trayectorias de flujo que se extienden intermitentemente para facilitar la impregnación de resina en un haz de fibras mediante 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 para facilitar la impregnación de resina en un haz de fibras y, por lo tanto, es básicamente una tecnología diferente de la separación de un haz de fibras como un cable 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 de Japón n.° 5512908

Documento de Patente 6: WO 2012/105080

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

Documento de Patente 8: Publicación de Patente de Estados Unidos n.° 2012/0213997A1

Documento de Patente 9: EP-A-2687356A1

Se puede encontrar más información relevante de los antecedentes en los documentos WO 2016/043037 y JP 2011 241494.

Sumario de la invención

Problemas a resolver por la invención

Como se ha descrito anteriormente, para satisfacer tanto la 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.

Asimismo, en caso de pasar por el proceso de ranurado longitudinal descrito anteriormente en un estado donde un haz de fibras se retuerce tal como cuando existe una torcedura en el propio haz de fibras o se produce una torcedura durante el desplazamiento del haz de fibras en la etapa de separación, debido a que los haces de fibras cruzadas se cortan en dirección longitudinal, surge el problema de que el haz de fibras se corta en una pequeña longitud antes y después del proceso de ranurado longitudinal y el ranurado longitudinal no se puede realizar de forma continua.

Por consiguiente, un objeto de la presente invención es proporcionar un haz de fibras parcialmente separadas 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 separadas capaz de hendirse continua y establemente en la formación óptima del haz de fibras. En particular, un objeto de la presente invención es proporcionar un haz de fibras parcialmente separadas capaz de controlar hasta un estado de distribución óptimo de haces de fibras finos y haces de fibras gruesos al cortar/pulverizar el haz de fibras parcialmente separadas y preparar un material base intermedio de haces de fibras de fibras discontinuas fibras para fabricar un material de moldeo utilizado para moldear un material compuesto, exhibiendo 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. Asimismo, un objeto de la presente invención es proporcionar un haz de fibras parcialmente separadas y un método para producir el mismo, permitiendo un ranurado continuo sin preocuparse por la vida útil de una cuchilla giratoria, incluso en el caso de un paquete de fibras que incluye torcedura o un paquete de fibras de un cable grande que tiene una gran cantidad de fibras individuales.

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

Medios para resolver los problemas

Para lograr los objetos antes descritos, la presente invención tiene las siguientes configuraciones.

(1) Un haz de fibras parcialmente separadas que comprende secciones procesadas por separación, cada una dividida en una pluralidad de haces de al menos tres haces, y secciones no procesadas por separación, que se forman alternativamente a lo largo de la dirección longitudinal de un haz de fibras que comprende una pluralidad de fibras individuales, caracterizado por que, en cualquier sección transversal en la dirección de la anchura tomada a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras parcialmente separadas, una tasa de fibras individuales contenidas en una región en la que los haces de fibras divididos adyacentes se unen mediante una parte no procesada por separación es del 67 % o menos en relación con el total de fibras individuales en la sección transversal en la dirección de la anchura.

(2) El haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con (1), en donde la longitud de cada una de las secciones procesadas por separación es de 30 mm o más y de 1.500 mm o menos

(3) El haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con (1) o (2), en donde la longitud de cada una de las secciones no procesadas por separación es de 1 mm o más y de 150 mm o menos.

(4) El haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con una cualquiera de (1) a (3), en donde el contenido de las secciones no procesadas por separación contenidas en el haz de fibras parcialmente separadas es del 3 % o más y del 50 % o menos.

(5) Un método para producir un haz de fibras parcialmente separadas que comprende secciones procesadas por separación, cada una dividida en una pluralidad de haces de al menos tres haces, y secciones no procesadas por separación, que se forman alternativamente, en donde, aunque 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 provisto de una pluralidad de partes proyectadas es penetrado en el haz de fibras para crear una parte procesada por separación y partes enredadas, donde las fibras individuales se enredan, se forman en partes de contacto con las partes proyectadas en al menos una parte procesada por separación, después de esto, el medio de separación se retira del haz de fibras, y después de pasar a través de una parte de acumulación de enredos que incluye las partes enredadas, el medio de separación se vuelve a penetrar en el haz de fibras, caracterizado por que las formas de las partes proyectadas del medio de separación y los tiempos de la penetración y retirada del medio de separación se controlan de forma que, en cualquier sección transversal en la dirección de la anchura tomada a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras parcialmente separadas, una tasa de fibras individuales contenidas en una región en la que los haces de fibras divididos adyacentes se unen mediante una parte no procesada por separación se vuelve el 67 % o menos en relación con el total de fibras individuales en la sección transversal en la dirección de la anchura.

(6) Un método para producir un haz de fibras parcialmente separadas que comprende secciones procesadas por separación, cada una dividida en una pluralidad de haces de al menos tres haces, y secciones no procesadas por separación, que se forman alternativamente, en donde un medio de separación provisto de una pluralidad de partes proyectadas es penetrado en un haz de fibras que comprende una pluralidad de fibras individuales, aunque el medio de separación se desplaza a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras, se crea una parte procesada por separación y partes enredadas, donde las fibras individuales se enredan, se forman en partes de contacto con las partes proyectadas en al menos una parte procesada por separación, después de esto, el medio de separación se retira del haz de fibras, y después de que el medio de separación se desplaza hasta una posición que pasa a través de una parte de acumulación de enredos que incluye las partes enredadas, el medio de separación se vuelve a penetrar en el haz de fibras, caracterizado por que las formas de las partes proyectadas del medio de separación y los tiempos de la penetración y retirada del medio de separación se controlan de forma que, en cualquier sección transversal en la dirección de la anchura tomada a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras parcialmente separadas, una tasa de fibras individuales contenidas en una región en la que los haces de fibras divididos adyacentes se unen mediante una parte no procesada por separación se vuelve el 67 % o menos en relación con el total de fibras individuales en la sección transversal en la dirección de la anchura.

(7) El método para producir un haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con (5) o (6), en donde se detecta una fuerza de presión que actúa sobre las partes proyectadas por anchura del haz de fibras en las partes de contacto, y el medio de separación se retira del haz de fibras acompañando un aumento de la fuerza de presión. (8) El método para producir un haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con una cualquiera de (5) a (7), en donde la presencia de una torcedura del haz de fibras en un intervalo de 10 a 1000 mm desde el medio de separación que ha penetrado en el haz de fibras en al menos una de las partes delantera y trasera del haz de fibras a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras es detectada por un medio de formación de imágenes. (9) El método para producir un haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con (8), en donde se detecta una fuerza de presión que actúa sobre las partes proyectadas por anchura del haz de fibras en las partes de contacto, los medios de formación de imágenes detectan una torcedura y el medio de separación se controla de forma que la fuerza de presión se reduce hasta que las partes proyectadas pasan a través de la torcedura inmediatamente antes de ponerse en contacto con la torcedura.

(10) El método para producir un haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con una cualquiera de (5) a (9), en donde una pluralidad de las partes proyectadas se pueden controlar de forma independiente.

(11) El método para producir un haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con una cualquiera de (5) a (10), en donde el medio de separación tienen un eje de giro ortogonal a la dirección longitudinal del haz de fibras, y las partes proyectadas se disponen sobre una superficie del eje de giro.

(12) Un material de moldeo de resina reforzado con fibra que comprende una estera de fibras de refuerzo obtenida cortando/pulverizando el haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con cualquiera de (1) a (4) y una resina matriz.

(13) El material de moldeo de resina reforzado con fibra de acuerdo con (12), en donde la resina matriz es una resina termoendurecible.

(14) El material de moldeo de resina reforzado con fibra de acuerdo con (12) o (13), en donde el material de moldeo de resina reforzado con fibra es un compuesto de moldeo en lámina.

(15) Un método para producir un material de moldeo de resina reforzada con fibra de acuerdo con una cualquiera de (12) a (14), comprendiendo al menos las siguientes etapas [A] a [C]:

[A] una etapa de separación parcial para obtener un haz de fibras parcialmente separadas que comprende secciones procesadas por separación, cada una dividida en una pluralidad de haces de al menos tres haces, y secciones no procesadas por separación, que se forman alternativamente a lo largo de la dirección longitudinal de un haz de fibras de refuerzo que comprende una pluralidad de fibras individuales, en donde se realiza un procesamiento de separación de forma que, en cualquier sección transversal en la dirección de la anchura tomada a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras parcialmente separadas, una tasa de fibras individuales contenidas en una región en la que los haces de fibras divididos adyacentes se unen mediante una parte no procesada por separación se vuelve el 67 % o menos en relación con el total de fibras individuales en la sección transversal en la dirección de la anchura;

[B] una etapa de formación de esteras de cortar el haz de fibras parcialmente separadas y pulverizar los haces cortados para obtener una estera de fibras de refuerzo; y

[C] una etapa de impregnación de resina de impregnar una resina matriz en la estera de fibras de refuerzo.

(16) El método para producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra de acuerdo con (15), en donde al menos las etapas [A] a [C] se llevan a cabo de forma continua en un solo proceso.

(17) El método para producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra de acuerdo con (15) o (16), en donde en la etapa [B], el haz de fibras parcialmente separadas se corta a un ángulo 0 (0<9<90°) con respecto a su dirección longitudinal.

Efecto de acuerdo con la invención

En el haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con la presente invención, puesto que, en cualquier sección transversal en la dirección de la anchura tomada a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras parcialmente separadas, una tasa de fibras individuales contenidas en una región en la que los haces de fibras divididos adyacentes se unen mediante una parte no procesada por separación se controla a una tasa especificada del 67 % o menos en relación con el total de fibras individuales en la sección transversal en la dirección de la anchura, cuando el haz de fibras parcialmente separadas se corta y los haces cortados se pulverizan para preparar un material de 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 finos y los haces de fibras gruesos en una relación dentro de un intervalo óptimo o en un estado de distribución óptimo, y se hace posible exhibir la fluidez durante el moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado en un buen equilibrio. En particular, puesto que se puede evitar que la parte no procesada por separación se vuelva demasiado grande y los haces de fibras cortados de fibras discontinuas se distribuyen en una condición de haces finos, se puede esperar que mejoren las propiedades mecánicas. Para controlar la tasa de fibras individuales contenidas en una región, en la que los haces de fibras divididos adyacentes se unen mediante una parte no procesada por separación, a la tasa especificada o menos, se puede lograr, por ejemplo, cambiando adecuadamente la posición, a el que se genera la región, en la dirección longitudinal del haz de fibras, y evitando que la región se forme como una región más ancha superponiéndola en la misma sección transversal en la dirección de la anchura o similar.

Además, en el método para producir un haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con la presente invención, el haz de fibras se puede ranurar de forma continua y estable, y el haz de fibras parcialmente separadas 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 torcedura o un haz de fibras de un cable grande con una gran cantidad de fibras individuales, es posible proporcionar un método para producir un haz de fibras parcialmente separadas, permitiendo un procesamiento de ranurado continuo sin preocuparse por la vida útil de una cuchilla giratoria. Asimismo, se hace posible procesar un ranurado continuo de un cable grande y económico, 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 reforzado con fibra de acuerdo con la presente invención, debido a que contiene una estera de fibras de refuerzo obtenida cortando y pulverizando el haz de fibras parcialmente separadas descrito anteriormente capaz de exhibir la fluidez durante el moldeado y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado en un buen equilibrio, y una resina matriz, también en el moldeo, los haces de fibras finos y los haces de fibras gruesos se pueden mezclar en una relación dentro de un intervalo óptimo o en un estado de distribución óptimo, de forma segura, la fluidez durante el moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado pueden exhibirse en un buen equilibrio.

Asimismo, en el método para producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra de acuerdo con la presente invención, puesto que un haz de fibras parcialmente separadas se fabrica formando alternativamente partes procesadas por separación separadas en una pluralidad de haces y partes no procesadas por separación, el haz de fibras parcialmente separadas se corta y se pulveriza para preparar una estera que se origina a partir del haz de fibras parcialmente separadas, y se impregna una resina matriz en la misma para obtener el material de moldeo de resina reforzado con fibra, cuando el haz de fibras parcialmente separadas se corta y los haces cortados se pulverizan para preparar un material de base intermedio de haces de fibras discontinuas, se hace posible mezclar los haces de fibras finos y los haces de fibras gruesos en una relación dentro de un intervalo óptimo o en un estado de distribución óptimo, y se hace posible exhibir 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 separadas, como se ha descrito anteriormente, es posible ranurar el haz de fibras de forma continua y estable, y es posible producir fácil y eficientemente el haz de fibras parcialmente separadas que tiene una forma óptima. Especialmente, incluso en el caso de un haz de fibras que contenga torcedura o un haz de fibras de un cable grande con una gran cantidad de fibras individuales, el procesamiento de ranurado continuo se hace posible sin preocuparse por la vida útil de intercambio de una cuchilla giratoria. Asimismo, se hace posible procesar un ranurado continuo de un cable grande y económico, 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 reforzado con fibra de acuerdo con la presente invención, se hace posible realizar una serie de etapas [A] a [C] continuamente en un solo proceso, y se puede producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra deseado de forma eficiente y sin problemas, asimismo, con una excelente productividad.

Breve explicación de los dibujos

[Figura 1] La Figura 1 es una vista en planta esquemática que muestra un ejemplo de un haz de fibras parcialmente separadas realizado con un procesamiento de separación de un haz de fibras en la presente invención.

[Figura 2] La Figura 2 muestra vistas esquemáticas de la sección transversal tomadas a lo largo de las líneas A-A' y B-B' del haz de fibras parcialmente separadas que se muestra en la Figura 1.

[Figura 3] La Figura 3 muestra (A) una vista en planta esquemática y (B) una vista lateral esquemática, mostrando un ejemplo de una funcionamiento en la que un medio de separación es penetrado en un haz de fibras en movimiento.

[Figura 4] La Figura 4 muestra (A) una vista en planta esquemática y (B) una vista lateral esquemática, mostrando un ejemplo de un ciclo de movimiento en el que un medio de separación móvil es penetrado en un haz de fibras.

[Figura 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 es penetrado en un haz de fibras.

[Figura 6] La Figura 6 muestra (A) una vista en planta esquemática y (B) una vista en perspectiva esquemática que muestra un ejemplo de un caso de desplazamiento de cada sección procesada por separación en la presente invención.

[Figura 7] La Figura 7 muestra (A) una vista en perspectiva esquemática y (B) una vista en sección transversal esquemática de un medio de separación, mostrando un ejemplo de un caso de uso de un medio de separación giratorio capaz de controlar independientemente una pluralidad de partes proyectadas en la presente invención.

[Figura 8] La Figura 8 es una vista en perspectiva esquemática que muestra un ejemplo de un caso de uso de un medio de separación giratorio en la presente invención.

[Figura 9] La Figura 9 es un diagrama esquemático que muestra un método para producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra de acuerdo con una realización de la presente invención.

[Figura 10] La Figura 10 es una vista esquemática en perspectiva que muestra un ejemplo de cortar oblicuamente un haz de fibras parcialmente separadas con respecto a su dirección longitudinal en la presente invención.

Realizaciones para llevar a cabo la invención

En lo sucesivo, las realizaciones de la presente invención se explicarán con 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 separadas realizado con un procesamiento de separación de un haz de fibras en la presente invención, y la Figura 2 muestra secciones transversales esquemáticas vistas a lo largo de las líneas A-A' y B-B' del haz de fibras parcialmente separadas. El haz de fibras 10 parcialmente separadas que se muestra en las Figuras 1 y 2 es un haz de fibras 10 parcialmente separadas en donde las secciones procesadas por separación 120, cada una dividida en una pluralidad de haces de al menos tres haces (haces de fibras divididas 110), y secciones no procesadas por separación 130, se forman alternativamente a lo largo de la dirección longitudinal de un haz de fibras 100 que comprende una pluralidad de fibras individuales 11 (mostrados en la Figura 2), y está caracterizado por que, en cualquier sección transversal en la dirección de la anchura tomada a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras 10 parcialmente separadas (por ejemplo, secciones transversales a lo largo de las líneas A-A' y B-B'), una tasa de fibras individuales contenidas en una región 160 en la que los haces de fibras divididos adyacentes 110 se unen mediante una parte no procesada por separación 140 es el 67 % o menos en relación con el total de fibras individuales en la sección transversal en la dirección de la anchura. El símbolo 150 en la Figura 1 muestra una parte procesada por separación, y el símbolo 170 en la Figura 2 muestra una parte dividida debido al procesamiento de separación (debido a la parte procesada por separación 150).

En el haz de fibras 10 parcialmente separadas que se muestra en la Figura 1, las posiciones generadas con las regiones 160 donde los haces de fibras divididos adyacentes 110 se unen mediante la parte no procesada por separación 140 se forman desplazándose en orden en la dirección longitudinal del haz de fibras 100 (en la dirección longitudinal del haz de fibras 10 parcialmente separadas). En otras palabras, las posiciones en la dirección longitudinal del haz de fibras 100 de las partes no procesadas por separación 140 en las filas cada una formada repetidamente con la parte procesada por separación 150, la parte no procesada por separación 140 y la parte procesada por separación 150 se desplazan secuencialmente. Además, en otras palabras, las posiciones en la dirección longitudinal del haz de fibras 100 de las partes no procesadas por separación 140 en las filas, cada una formado repetidamente con la sección procesada por separación 120 y la sección no procesada por separación 130 alternativamente, se desplazan secuencialmente. Como resultado, como se muestra en una vista transversal esquemática a lo largo de la línea A-A' en la Figura 2, la anchura de la región 160, en la que se unen los haces de fibras divididos adyacentes 110, hasta la parte partida 170, aumenta en comparación con la anchura del otro haz de fibras dividido 110 que no está unido, y el número de fibras individuales 11 contenidas en la región 160 aumenta en esta sección transversal. En una sección transversal en la dirección de la anchura en cualquier posición en la dirección longitudinal del haz de fibras 10 parcialmente separadas, todos de un caso donde no se forma la región 160 descrita anteriormente, un caso donde solo se forma una región 160 como se describe anteriormente, y un caso donde se forma una pluralidad de las regiones 160 descritas anteriormente, pueden ocurrir, pero en cualquier caso, la tasa de fibras individuales 11 contenidas en la región 160 como se describe anteriormente se controla al 67 % o menos del total de fibras individuales 11 en la sección transversal en la dirección de la anchura. Mediante un control de este tipo, se evita que la parte no procesada por separación 140 aumente demasiado en cualquier posición de la sección transversal. Como resultado, cuando un haz de fibras 10 parcialmente separadas de este tipo se corta y los haces cortados se pulverizan para preparar un material de 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 finos y los haces de fibras gruesos en una relación dentro de un intervalo óptimo o en un estado de distribución óptimo, y se hace posible exhibir la fluidez durante el moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado en un buen equilibrio. En particular, al suprimir la parte no procesada por separación 140 (o las regiones 160 descritas anteriormente) para que sean pequeñas, debido a que los haces de fibras cortadas de fibras discontinuas se distribuyen en una condición de haces finos, se puede esperar que mejoren las propiedades mecánicas. Por lo tanto, la proporción de fibras individuales 11 contenidas en la región 160 como se describe anteriormente es más preferiblemente del 50 % o menos, y aún más preferiblemente del 40 % o menos.

A continuación, el procesamiento de separación utilizado en la presente invención se explicará utilizando la Figura 3. La Figura 3 muestra (A) una vista en planta esquemática y (B) una vista lateral esquemática, mostrando un ejemplo en el que un medio de separación 200 es penetrado en el haz de fibras en movimiento 100. En la figura, una dirección de avance A (flecha) del haz de fibras es la dirección longitudinal del haz de fibras 100, lo que muestra que el haz de fibras 100 se alimenta continuamente desde un dispositivo de suministro de haces de fibras (no mostrado).

El medio de separación 200 está provisto de una parte proyectada 210 que tiene una forma proyectante que es fácil de penetrar en el haz de fibras 100, y que es penetrado en el haz de fibras en movimiento 100 para crear una parte procesada por separación 150 aproximadamente paralela a la dirección longitudinal del haz de fibras 100. Aquí, se prefiere que el medio de separación 200 sea penetrado 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 el 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 mostrado en la Figura 3). Además, el número de partes proyectadas 210 a proporcionar puede ser uno para cada medio de separación individual 200 o puede ser una pluralidad. En un caso donde haya una pluralidad de partes proyectadas 210 en un medio de separación 200, debido a que la frecuencia de abrasión de la parte proyectada 210 disminuye, se hace posible reducir la frecuencia de intercambio. Asimismo, también es posible utilizar simultáneamente una pluralidad de medio de separación 200 dependiendo del número de haces de fibras a separar. Es posible disponer adecuadamente una pluralidad de partes proyectadas 210 disponiendo una pluralidad de medios de separación 200 en paralelo, de forma escalonada, en fases desplazadas o similares.

En un caso donde el haz de fibras 100 que comprende una pluralidad de fibras individuales se divida en haces separados con un número menor de fibras por el medio de separación 200, puesto que la pluralidad de fibras individuales no están sustancialmente alineadas en el haz de fibras 100 sino que hay muchas porciones entrelazadas al nivel de las fibras individuales, hay un caso donde la parte enredada 181, en la que las fibras individuales se entrelazan en la proximidad de la parte de contacto 211 durante el procesamiento de separación, se forma.

Aquí, "formar la parte enredada 181" significa, por ejemplo, un caso de formar (mover) el enredo de fibras individuales entre sí, que ha estado previamente presente en la sección procesada por separación, en la parte de contacto 211 por el medio de separación 200, un caso de formar (producir) un agregado, en el que las fibras individuales se entrelazan nuevamente, por el medio de separación 200, y similares.

Después de crear la parte procesada por 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 por separación 120 realizada con procesamiento por separación y, al mismo tiempo, las partes enredadas 181 creadas como se ha descrito anteriormente se acumulan en la porción de extremo de la sección procesada por separación 120, y se crea una parte de acumulación de enredos 180 acumulada con las partes enredadas 181. Además, las pelusas generadas a partir del haz de fibras durante el procesamiento de separación se forman como una acumulación de pelusas 190 cerca de la parte de acumulación de enredos 180 al momento del procesamiento de separación.

Después de esto, al penetrar de nuevo el medio de separación 200 en el haz de fibras 100, se crea la sección no procesada por separación 130 y se forma un haz de fibras parcialmente separadas en el que las secciones procesadas por separación 120 y las secciones no procesadas por separación 130 están dispuestas alternativamente a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras 100. En el haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con la presente invención, se prefiere que el contenido de las secciones no procesadas por separación 130 se establezca en el 3 % o más y en el 50 % o menos. Aquí, el contenido de las secciones no procesadas por separación 130 se define como la tasa de la longitud de generación total de las secciones no procesadas por separación 130 en una unidad de longitud del haz de fibras 100. Si el contenido de las secciones no procesadas por separación 130 es inferior al 3 %, la estabilidad del proceso del procesamiento de separación se deteriora, la fluidez, al momento en que el haz de fibras parcialmente separadas se corta y los haces cortados se pulverizan y se usan como un material de base intermedio de haces de fibras discontinuas, se vuelve pobre. Si el contenido supera el 50 %, las propiedades mecánicas de un artículo moldeado que se moldea usándolo disminuyen.

Además, como la longitud de cada sección, la longitud de la sección procesada por separación 120 descrita anteriormente es preferiblemente de 30 mm o más y 1500 mm o menos, y la longitud de la sección no procesada por separación 130 descrita anteriormente es preferiblemente de 1 mm o más y 150 mm o menos.

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

El medio de separación 200 no está particularmente limitado siempre que se pueda lograr el objeto de la presente invención, y es preferible que tenga una forma afilada como una aguja de metal o una placa fina. Como el medio de separación 200, se prefiere que se proporcione una pluralidad de medios de separación 200 en la dirección de la anchura 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 realizar con el procesamiento de separación. Se prefiere que el número de medios de separación 200 sea (F / 10.000 - 1) o mayor y menor que (F / 50 -1 ) con respecto a la dirección de la anchura del haz de fibras 100. Si es menor a (H 10.000 - 1), las mejoras en las propiedades mecánicas apenas se exhiben cuando se fabrica un material compuesto de fibra de refuerzo en una etapa posterior, y si es (F / 50 -1 ) o más, existe la posibilidad de rotura del hilo o de pelusa durante el procesamiento de separación.

El haz de fibras 100 utilizado en la presente invención no está particularmente limitado en cuanto al tipo de fibra siempre que sea un haz de fibras que comprenda una pluralidad de fibras individuales. En esta conexión, se prefiere utilizar fibras de refuerzo, y en particular, el tipo de las mismas es preferiblemente al menos uno seleccionado del grupo que consiste en fibras de carbono, fibras de aramida y fibras de vidrio. Estas pueden usarse solas, o dos o más de las mismas pueden usarse juntas. Entre esas, las fibras de carbono son particularmente preferibles debido a que es posible proporcionar un material compuesto de peso ligero y excelente resistencia. Como las fibras de carbono, se puede utilizar cualquiera del tipo PAN y tipo de paso, y el diámetro de fibra medio de las mismas es preferiblemente de 3 a 12 |jm, y más preferiblemente de 6 a 9 jm .

En el caso de las fibras de carbono, normalmente, un haz de fibras obtenido agrupando aproximadamente de 3.000 a 60.000 fibras individuales hechas de fibras continuas se suministra como un cuerpo enrollado (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 torcedura durante el transporte. No existe ninguna restricción sobre el número de fibras individuales, y en un caso donde se utilice el denominado cable grande que tiene un gran número de fibras individuales, puesto que el precio por unidad de peso del haz de fibras es económico, a medida que aumenta el número de fibras individuales, el coste del producto final puede reducirse y se prefiere tal condición. Además, como un cable grande, puede emplearse la denominada forma de doblado en la que los haces de fibras se enrollan juntos en forma de un solo 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 matriz utilizada cuando se fabrican en un material compuesto de fibra 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 encolante con el fin de evitar la formación de pelusas en las fibras de refuerzo, mejorar la propiedad de convergencia de la hebra de fibra de refuerzo, mejorar la propiedad adhesiva con la resina matriz, y similares. Como agente encolante, aunque no particularmente limitado, un compuesto que tiene un grupo funcional tal como un grupo epoxi, un grupo de uretano, un grupo amino, un grupo carboxilo o similar se pueden usar, y como tal un compuesto, un tipo o una combinación de dos o más tipos se pueden usar.

El haz de fibras usado en la presente invención está preferiblemente en un estado estar agrupado por adelantado. Aquí, "el estado estar agrupado por adelantado" 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 encolante aplicado al haz de fibras, o un estado en el que las fibras convergen por torcedura generada en un proceso para fabricar el haz de fibras.

La presente invención no se limita al caso en el que se desplaza el haz de fibras y, como se muestra en la Figura 4, también se puede emplear un método en donde el medio de separación 200 es penetrado en el haz de fibras 100 que se encuentra en un estado estacionario (flecha (1)), después, mientras que el medio de separación 200 se desplaza a lo largo del haz de fibras 100 (flecha (2)), se crea la parte procesada por separación 150 y, después de esto, se retira el medio de separación 200 (flecha (3)). Después de esto, como se muestra en la Figura 5(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 momentos mostrados por las flechas (3) y (4), o como se muestra en la Figura 5(B), sin mover el haz de fibras 100, el medio de separación 200 puede desplazarse hasta pasar por la parte de acumulación de enredos 180 (flecha (4)).

En un caso donde el haz de fibras 100 se someta a un procesamiento de separación mientras se desplaza una distancia constante, como se muestra en la Figura, 4(B) o en la Figura 5(A), se prefiere controlar un tiempo del procesamiento de separación durante la penetración con el medio de separación 200 (el tiempo de funcionamiento indicado por la flecha (2)) y un tiempo desde que se retira el medio de separación 200 hasta que es penetrado nuevamente en el haz de fibras (el tiempo de funcionamiento 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 un caso donde el haz de fibras 100 no se mueva y el procesamiento de separación se realice mientras se mueve el medio de separación 200 hasta que el medio de separación 200 pasa a través de la parte de acumulación de enredos 180, como se muestra en la Figura 5(B), se prefiere controlar un tiempo del procesamiento de separación durante la penetración con el medio de separación 200 (el tiempo de funcionamiento indicado por la flecha (2) o la flecha (6)) y un tiempo desde que se retira el medio de separación 200 hasta que es penetrado nuevamente en el haz de fibras (el tiempo de funcionamiento 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, las secciones procesadas por separación y las secciones no procesadas por separación se forman alternativamente, y se prefiere que se produzca un haz de fibras parcialmente separadas para que las secciones no procesadas por separación estén dentro de un intervalo predeterminado de relación con respecto a la longitud total del haz de fibras.

Donde, dependiendo del estado de enredo de las fibras individuales que forman el haz de fibras 100, sin asegurar una sección no procesada por separación que tiene una longitud arbitraria (por ejemplo, en la Figura 3, después de crear la sección procesada por separación 120, crear una siguiente parte procesada por separación 150 asegurando una sección no procesada por separación 130 que tiene una longitud constante), es posible reiniciar el procesamiento de separación posteriormente desde la proximidad de la porción de extremo terminal de la sección procesada por separación. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 5(A), en un caso donde el procesamiento de separación se realice mientras se mueve intermitentemente el haz de fibras 100, después de que el medio de separación 200 realiza el procesamiento de separación (flecha (2)), ajustar 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)) donde el medio de separación 200 debe penetrarse una vez más puede superponerse con la sección procesada por separación realizada con el procesamiento de separación inmediatamente anterior. Por otro lado, como se muestra en la Figura 5(B), en caso de llevar 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)), el medio de separación 200 pueden penetrarse de nuevo en el haz de fibras (flecha (5)).

En un procesamiento de separación de este tipo, en un caso donde una pluralidad de fibras individuales que forman el haz de fibras 100 estén entrelazadas entre sí, puesto que las fibras individuales no están sustancialmente alineadas en el haz de fibras, incluso si el medio de separación 200 es penetrado en la misma posición que la posición donde ya se ha realizado el procesamiento de separación o que la posición donde se ha retirado el medio de separación 200, en la dirección de la anchura del haz de fibras 100, la posición a penetrar se cambia fácilmente con respecto al nivel de una sola fibra, y el estado de procesamiento de separación (brecha) no continúa desde la sección procesada por separación formada inmediatamente antes y las mismas pueden existir como secciones procesadas por separación diferentes entre sí.

La longitud de la sección procesada por separación 120 obtenida por un procesamiento de separación es preferiblemente de 30 mm o más y menos de 1500 mm, aunque depende del estado de enredo 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 1.500 mm o más, dependiendo del haz de fibras de refuerzo, existe la posibilidad de que se produzca rotura del hilo o pelusas.

Además, en un caso donde se proporcione una pluralidad de medios de separación 200, también es posible proporcionar una pluralidad de secciones procesadas por separación y secciones no procesadas por separación formadas alternativamente aproximadamente paralelas entre sí con respecto a la dirección de la anchura del haz de fibras. En este caso, como se ha mencionado, es posible disponer arbitrariamente una pluralidad de partes proyectadas 210 disponiendo una pluralidad de medios de separación 200 en paralelo, de forma escalonada, en fases desplazadas o similares.

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

En cualquier caso, el haz de fibras se desenrolla desde un dispositivo de desenrollado (no mostrado) o similar dispuesto en el lado aguas arriba en la dirección de desplazamiento del haz de fibras para desenrollar el haz de fibras. Como la dirección de desenrollado del haz de fibras, aunque se consideran un sistema de desenrollado lateral para su salida en una dirección perpendicular al eje de giro de una bobina y un sistema de desenrollado longitudinal para su salida en la misma dirección que el eje de giro de la bobina (tubo de papel), se prefiere el sistema de desenrollado lateral teniendo en cuenta que en ese sistema hay pocas torceduras de desenrollado.

Además, con respecto a la postura de instalación de la bobina al momento del desenrollado, se puede instalar en una dirección arbitraria. En particular, en un caso donde, en un estado donde la bobina se perfora a través de la fileta, la superficie de extremo de la bobina en el lado que no es la superficie fija del eje de giro 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 donde se aplica una tensión constante al haz de fibras. En un caso donde 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 enrollado 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 giro de la fileta, por lo que el desenrollado se dificulta.

Además, como un método de fijar el eje de giro del paquete desenrollado, además del método de uso de una fileta, también es aplicable un método de desenrollado 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 desenrollado usando una fileta, 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 resorte en el otro extremo o similar, se considera. En este caso, la variación de la fuerza de frenado dependiendo del diámetro de enrollamiento es eficaz como medio para estabilizar la tensión.

Asimismo, 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 de la anchura del haz de fibras. Al reducir el paso del medio de separación y proporcionar un mayor número de medios de separación en la dirección de la anchura del haz de fibras, se hace posible realizar el denominado procesamiento de separación de haces finos en haces finos, cada uno de los que tiene menos fibras individuales. Además, también es posible ajustar el número de fibras individuales ensanchando incluso 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 "ensanchando" significa un procesamiento de expandir la anchura del haz de fibras 100. El método de ensanchamiento no está particularmente restringido, y se prefiere usar un método de ensanchamiento por vibración de pasar a través de un rollo de vibración, un método de ensanchamiento por aire de soplar aire comprimido, o similar.

En la presente invención, la parte procesada por separación 150 se forma repitiendo la penetración y retirada del medio de separación 200. En ese momento, se prefiere establecer el momento de penetración nuevamente por el tiempo transcurrido después de retirar el medio de separación 200. Además, también se prefiere establecer el momento de retirada nuevamente por el tiempo transcurrido después de que el medio de separación 200 penetra. Al establecer el momento de penetración y/o retirada por tiempo, se vuelve posible crear la sección procesada por separación 120 y la sección no procesada por separación 130 a intervalos de distancia predeterminados, y también se hace posible determinar arbitrariamente la relación entre la sección procesada por separación 120 y la sección no procesada por separación 130. 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 momentos respectivos, por ejemplo, acortar los intervalos de tiempo predeterminados en un caso donde haya poca pelusa o enredo de fibras individuales en el haz de fibras original, o similar.

Cuando el medio de separación 200 es penetrado en el haz de fibras 100, puesto que la parte enredada creada 181 continúa presionando la parte proyectada 210 de acuerdo con el progreso del procesamiento de separación, el medio de separación 200 recibe una fuerza de presión de la parte enredada 181.

Como se ha mencionado, una pluralidad de fibras individuales no están sustancialmente alineadas en el haz de fibras 100, pero en la mayoría de las porciones 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 porción con muchos enredos y una porción con pocos enredos. En la porción con muchos enredos de fibras individuales, el aumento de la fuerza de presión al el momento del procesamiento de separación se vuelve rápido y, a la inversa, en la porción con pocos enredos de fibras individuales, el aumento de la fuerza de presión se vuelve lento. Por lo tanto, se prefiere que el medio de separación 200 en la presente invención esté provisto de un medio de detección de fuerza de presión para detectar una fuerza de presión del haz de fibras 100.

Además, puesto 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 tensión para detectar la tensión del haz de fibras 100 en las proximidades del medio de separación 200, o se puede proporcionar una pluralidad de los mismos 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 tensión para detectar la tensión está dispuesto preferiblemente en un intervalo de 10 a 1000 mm separado del medio de separación 200 en al menos una de las partes delantera y trasera del haz de fibras 100 a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras 100.

Se prefiere que la retirada del medio 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 para retirar el medio de separación 200 cuando el valor detectado excede un valor límite superior fijado arbitrariamente que acompaña 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 el 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 el 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, debido a que inmediatamente después de que penetra el medio de separación 200, la fuerza de presión, la tensión o la diferencia de tensión alcanza un valor para retirar el medio de separación 200, no se puede obtener una distancia de procesamiento de separación suficiente, la sección procesada por separación 110 se vuelve demasiado corta 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 excede el intervalo del valor límite superior, debido a que después de que penetra el medio de separación 200 cortando las fibras individuales en el haz de fibras 100 aumenta antes de que la fuerza de presión, la tensión o la diferencia de tensión alcanza un valor para retirar el medio de separación 200, defectos, tales como la proyección del haz de fibras que se ha realizado con un procesamiento de separación en una forma como un extremo ranurado o un aumento de las pelusas generadas, son probables que ocurran. El extremo ranurado proyectado puede envolverse alrededor de un rollo que sirve para el transporte, o las pelusas se acumulan en un rollo de accionamiento para provocar el deslizamiento en el haz de fibras, y similares, y por tanto, tiende a causar fallos durante el transporte.

A diferencia del caso donde el momento de la retirada del medio de separación 200 se controla con el tiempo, en caso de detectar la fuerza de presión, la tensión y la diferencia de tensión, debido a 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 irrazonable al haz de fibras 100, y se hace posible el procesamiento de separación continua.

Asimismo, para obtener el haz de fibras 100 que tiene una sección procesada por separación larga 120 y una forma estable de la parte de acumulación de enredos 180 en la dirección longitudinal, mientras 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, la tensión se controla en un intervalo de 0,02 a 0,2 N/mm, y la diferencia de tensión se controla 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 torcedura del haz de fibras 100 en un intervalo de 10 a 1000 mm en al menos una de las partes delantera y trasera 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 penetrado en el haz de fibras 100. Mediante esta imagen, la posición de la torcedura se especifica de antemano, y se controla para no penetrar el medio de separación 200 en la torcedura, haciendo así posible evitar un error de penetración. Además, al retirar el medio de separación 200 cuando la torcedura se acerca al medio de separación penetrado 200, es decir, controlando para que no penetre el medio de separación 200 en la torcedura, es posible evitar el estrechamiento de la anchura del haz de fibras 100. Aquí, un error en la penetración significa que el medio de separación 200 es penetrado en la torcedura, el haz de fibras 100 solo se empuja y 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 de la anchura del haz de fibras 100 y están dispuestos a intervalos iguales, si la anchura del haz de fibras 100 varía, debido a que el número de fibras individuales que se han realizado con el procesamiento de separación varía también, existe la posibilidad de que no se pueda realizar un procesamiento de separación con un número estable de fibras individuales. Además, si la torcedura se realiza a la fuerza con el procesamiento de separación, debido a que 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 180 en la que se acumulan las partes enredadas 181 se vuelve grande. Si se deja la parte de acumulación de enredos grande 180, la misma es atrapada fácilmente por el haz de fibras 100 desenrollado del rollo.

Cuando se detecta la torcedura del haz de fibras 100, diferente del control para no penetrar el medio de separación 200 en la torcedura antes mencionada, la velocidad de desplazamiento del haz de fibras 100 puede cambiarse. Concretamente, después de que se detecta la torcedura, la velocidad de desplazamiento del haz de fibras 100 aumenta al momento en que el medio de separación 200 está siendo retirado del haz de fibras 100 hasta que la torcedura pasa a través del medio de separación 200, evitando así eficientemente la torcedura.

Además, un medio de procesamiento de cálculo de imágenes para calcular la imagen obtenida por los medios de formación de imágenes se puede proporcionar adicionalmente, 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 basándose en el resultado del cálculo de los medios de procesamiento de cálculo de imágenes. Por ejemplo, cuando los medios de procesamiento de cálculo de imágenes detectan una torcedura, es posible mejorar la capacidad de paso de la torcedura cuando el medio de separación pasa la torcedura. Concretamente, se prefiere detectar la torcedura mediante los medios 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 proyectada 210 entre en contacto con la torcedura detectada hasta el momento en que la parte proyectada 210 pasa a través de la misma. Cuando se detecta la torcedura, se prefiere reducirla al intervalo de 0,01 a 0,8 veces el valor límite superior de la fuerza de presión. En un caso donde esté por debajo de este intervalo, sustancialmente la fuerza de presión no puede ser detectada, se vuelve difícil controlar la fuerza de presión, o se vuelve necesario mejorar la precisión de detección del propio dispositivo de control. Además, en un caso donde exceda este intervalo, la frecuencia del procesamiento de separación realizado en la torcedura aumenta y el haz de fibras se estrecha.

A continuación, en la presente invención, se explicará un ejemplo de un método para lograrlo, en cualquier sección transversal en la dirección de la anchura tomada a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras parcialmente separadas, la tasa de fibras individuales contenidas en una región en la que los haces de fibras divididos adyacentes se unen mediante una parte no procesada por separación es el 67 % o menos en relación con el total de fibras individuales en la sección transversal en la dirección de la anchura.

En el ejemplo que se muestra en la Figura 6, es posible obtener el haz de fibras 10 parcialmente separadas como objetivo, como se ha descrito anteriormente, penetrando y retirando un medio de separación 200A dentro y desde el haz de fibras en movimiento 100. En el medio de separación 200A, una pluralidad de partes proyectadas 210a se colocan sobre una placa base 201 similar a una placa plana con un intervalo constante en la dirección de la anchura del haz de fibras 100 en un estado en el que las posiciones se desplazan secuencialmente en una cantidad constante en la dirección longitudinal del haz de fibras paquete 100. Al penetrar estas partes proyectadas 210a de este medio de separación 200A al mismo tiempo en el haz de fibras 100 y desplazar el haz de fibras 100, comienza a crearse el mismo número de partes procesadas por separación 150 que el de las partes proyectadas 210a, y al retirar el medio de separación 200A en una fase en la que el haz de fibras 100 se ha desplazado una longitud predeterminada (o un tiempo predeterminado), las secciones procesadas por separación 120, cada una con una longitud predeterminada, se forman en un estado donde las respectivas partes procesadas por separación 150 se desplazan secuencialmente en posición en una cantidad constante en la dirección longitudinal del haz de fibras 100. Después de retirar el medio de separación 200A, al desplazar el haz de fibras 100 durante una longitud predeterminada (o un tiempo predeterminado) y penetrando de nuevo las partes proyectadas 210a de este medio de separación 200A en el haz de fibras 100, las secciones no procesadas por separación 130, cada una con una longitud predeterminada, se forman en un estado donde las respectivas partes no procesadas por separación 140 se desplazan secuencialmente en posición en una cantidad constante en la dirección longitudinal del haz de fibras 100. Controlando adecuadamente los tiempos de penetración y retirada de las partes proyectadas 210a del medio de separación 200A teniendo en cuenta la relación con la velocidad de avance del haz de fibras 100, el tiempo de avance y similares, se hace posible obtener el haz de fibras 10 parcialmente separadas objetivo como se ha mencionado anteriormente.

En el ejemplo que se muestra en la Figura 7, es posible obtener el haz de fibras 10 parcialmente separadas como objetivo, como se ha descrito anteriormente, penetrando y retirando un medio de separación 200B dentro y desde el haz de fibras en movimiento 100. En el medio de separación 200B, una pluralidad de partes proyectadas 210b están provistas en la base rectangular en forma de bloque 202 con un intervalo constante en la dirección de la anchura del haz de fibras 100, y cada una de la pluralidad de partes proyectadas 210b está constituida para poder controlar la retirada y la penetración de forma individual e independiente. En concreto, como se muestra en las Figuras 7(A) y 7(B), cada parte proyectada 210b está configurada para moverse hacia arriba y hacia abajo con respecto a la base 202, y la penetración y la retirada se controlan controlando individualmente estas partes proyectadas 210b, las partes proyectadas 210b utilizadas para la separación se mantienen en un estado en que están paradas en la base 202, y la parte proyectada 210b terminada con la separación o no utilizada para la separación se almacena en la base 202 en un estado en que está retirada del haz de fibras 100. Al controlar la retirada y penetración de las respectivas partes proyectadas 210b individual, independiente y adecuadamente utilizando un medio de separación 200B de este tipo, se hace posible obtener el haz de fibras 10 parcialmente separadas objetivo como se ha mencionado anteriormente.

En el ejemplo que se muestra en la Figura 8, es posible obtener el haz de fibras 10 parcialmente separadas objetivo, como se ha descrito anteriormente, utilizando un medio de separación giratorio 200C para el haz de fibras en movimiento 100. El medio de separación giratorio 200C tiene un mecanismo de giro con un eje de giro 240 ortogonal a la dirección longitudinal del haz de fibras 100, y una pluralidad de partes proyectadas 210c están provistas en la superficie del eje de giro (eje) 240. Más concretamente, una pluralidad de placas de partes proyectadas 203 en cada una de las que una pluralidad de partes proyectadas 210c están dispuestas con un intervalo predeterminado en la circunferencia exterior se disponen en un intervalo predeterminado en la dirección a lo largo del eje de giro 240, y cada placa de parte proyectada 203 está configurada para poder controlarse en posición en la dirección de giro de forma independiente, junto con las partes proyectadas 210c. Al penetrar y retirar este medio de separación giratorio 200C con respecto al haz de fibras 100, en el ejemplo ilustrado, la placa de parte proyectada 203 que tiene las partes proyectadas 210c de a, b se gira primero y la placa de parte proyectada 203 que tiene las partes proyectadas 210c de c, d comienza a girar detrás de la misma. Además, en el ejemplo ilustrado, la placa de parte proyectada 203 que tiene las partes proyectadas 210c de e, f y sucesivas se indica que es inamovible. Al controlar adecuadamente el giro del medio de separación giratorio 200C y la penetración y retirada de las partes proyectadas 210c con respecto al haz de fibras 100 mientras se controla adecuadamente la posición en la dirección de giro de cada placa de parte proyectada 203 usando un medio de separación giratorio 200C de este tipo, se hace posible obtener el haz de fibras 10 parcialmente separadas objetivo como se ha mencionado anteriormente.

Donde, aunque se omite en la Figura, se prefiere que el medio de separación giratorio 220C tenga un mecanismo de detección de fuerza de presión y un mecanismo de mantenimiento de la posición de parada de giro. Por ambos mecanismos, hasta que una fuerza de presión predeterminada actúe sobre el medio de separación giratorio 220C, se mantiene una posición de parada de giro predeterminada y continúa el procesamiento de separación. Al exceder la fuerza de presión predeterminada, por ejemplo, cuando se produce una parte de enredo 181 en la posición de la parte proyectada 210c, el medio de separación giratorio 220C comienzan a girar. Después de esto, la parte proyectada 210c se retira del haz de fibras 100 y se realiza la operación de penetración de la siguiente parte proyectada 210c en el haz de fibras 100. Cuanto más corta es una serie de operaciones de este tipo, más corta se volverá la sección no procesada por separación y, por lo tanto, en un caso donde se intente aumentar la proporción de secciones procesadas por separación, se prefiere acortar estas operaciones.

Al disponer las partes proyectadas 210c más en el medio de separación giratorio 220C, es posible obtener un haz de fibras 100 con una alta proporción de procesamiento de separación y prolongar la vida útil del medio de separación giratorio 220C. Un haz de fibras con una alta proporción de procesamiento de separación significa un haz de fibras obtenido alargando la longitud procesada por separación dentro del haz de fibras, o un haz de fibras en el que la frecuencia de ocurrencia de las secciones procesadas por separación y de las secciones no procesadas por separación aumenta. Además, a medida que aumenta el número de partes proyectadas 210c proporcionadas en un medio de separación giratorio, la vida útil puede alargarse reduciendo la frecuencia de contacto de las partes proyectadas 210c con el haz de fibras 100 y el desgaste de las partes proyectadas 210c. En cuanto al número de partes proyectadas 210c que se va a proporcionar, se prefiere disponer de 3 a 12 piezas a intervalos iguales en el borde exterior en forma de disco, más preferiblemente de 4 a 8 piezas.

Por tanto, cuando se intenta obtener un haz de fibras 100 con una anchura de haz de fibras estable mientras se da prioridad a la proporción del procesamiento de separación y a la vida útil de las partes proyectadas, se prefiere que el medio de separación giratorio 220C tenga un medio de formación de imágenes para detectar una torcedura como se ha mencionado anteriormente. Concretamente, durante el funcionamiento normal hasta que el medio de formación de imágenes detecta la torcedura, el medio de separación giratorio 220C repite intermitentemente el giro y la parada para realizar el procesamiento de separación, y cuando se detecta la torcedura, la velocidad de giro del medio de separación giratorio 220C se aumenta desde la velocidad en el momento normal y/o se acorta el tiempo de parada, estabilizando así la anchura del haz de fibras.

También es posible controlar el tiempo de parada a cero, es decir, continuar el giro sin parar.

Además, a diferencia del método para repetir el giro intermitente y detener el medio de separación giratorio 220C, el medio de separación giratorio 220C puede continuar girando siempre. En ese momento, se prefiere hacer que la velocidad de desplazamiento del haz de fibras 100 y la velocidad de giro del medio de separación giratorio 220C sean relativamente más rápidas o más lentas. En un caso donde las velocidades sean las mismas, aunque se pueden formar secciones procesadas por separación debido a que se realiza la operación de penetrar/retirar la parte proyectada 210c hacia/desde el haz de fibras 100, puesto que la operación de procesamiento de separación que actúa sobre el haz de fibras 100 es débil, existe la posibilidad de que el procesamiento de separación no se realice suficientemente. Además, en un caso donde cualquiera de las velocidades sea relativamente demasiado rápida o demasiado lenta, el número de veces que el haz de fibras 100 y las partes proyectadas 210c entran en contacto entre sí aumenta, existe la posibilidad de que se produzca la rotura del hilo debido al roce, lo que hace que sea inferior en productividad continua.

En la presente invención, un mecanismo de movimiento alternativo para realizar la penetración y retirada del medio de separación 200, 200A, 200B o del medio de separación giratorio 200C por movimiento alternativo del medio de separación 200, 200A, 200B o del medio de separación giratorio 200C puede proporcionarse adicionalmente. Además, también es una realización preferida proporcionar adicionalmente un mecanismo de movimiento alternativo para alternar el medio de separación 200, 200A, 200B o el medio de separación giratorio 200C a lo largo de la dirección de alimentación del haz de fibras 100. Para el mecanismo de movimiento alternativo, es posible utilizar un accionador de movimiento lineal tal como un cilindro o deslizador eléctrico o de aire comprimido.

Además, el haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con la presente invención puede emplear varias realizaciones siempre que las secciones procesadas por separación y las secciones no procesadas por separación se formen alternativamente. Además, el número de secciones procesadas por separación incluidas en la región de longitud arbitraria puede no ser constante, y por una condición en la que el número de secciones procesadas por separación varía, por ejemplo, cuando un haz de fibras parcialmente separadas se corta a una longitud predeterminada en un proceso posterior para hacer fibras discontinuas, una posición donde el número de secciones procesadas por separación es grande se convierte en un punto de partida para el procesamiento de separación y se puede facilitar el control de la división en haces de fibras, cada uno de los que tiene un número predeterminado de fibras individuales. Por otro lado, en un caso donde el haz de fibras parcialmente separadas se utilice como fibras continuas sin cortarlo, cuando un material compuesto de fibra de refuerzo se fabrica mediante la impregnación de una resina o similar en un proceso posterior, un punto de partida para la impregnación de resina en el haz de fibras de refuerzo se hace a partir de una región incluida con muchas secciones procesadas por separación, el tiempo de moldeo puede acortarse y los huecos y similares en el material compuesto de fibra de refuerzo pueden reducirse.

Aunque la sección no procesada por separación se ha explicado como una sección entre porciones de extremo adyacentes de una sección procesada por separación que ha sido terminada con procesamiento de separación y una sección procesada por separación que se crea recientemente mediante el procesamiento de separación realizado con una cierta distancia, la presente invención no se limita a ello. Hay un caso donde no se forma una sección no procesada por separación en la sección entre las porciones extremas de las secciones procesadas por separación con respecto a la dirección longitudinal del haz de fibras. Incluso en un caso de este tipo, si la posición de procesamiento de separación se desplaza en la dirección de la anchura del haz de fibras 100 al nivel de una sola fibra y se forman secciones procesadas por separación diferentes, respectivamente, en la medida en que existen como secciones procesadas por separación, cada una de las que tiene una longitud limitada en la dirección longitudinal del haz de fibras, las porciones de extremo de las secciones procesadas por separación pueden estar próximas entre sí (sustancialmente conectadas). Mediante una condición donde las posiciones de procesamiento de separación se desplazan con respecto a la dirección de la anchura al menos en el nivel de fibra individual y se forman diferentes secciones procesadas por separación, cuando el procesamiento de separación se realiza de forma continua, es posible suprimir la rotura del hilo y la aparición de pelusas, y es posible obtener un haz de fibras parcialmente separadas con una buena calidad.

Si la rotura del hilo se produce en el haz de fibras parcialmente separadas, cuando el haz de fibras parcialmente separadas se corta a una longitud predeterminada para convertirlo en un material compuesto reforzado con fibra discontinuas, la longitud de corte se acorta en la posición en la que se produce la rotura del hilo, y existe la posibilidad de que disminuyan las propiedades mecánicas cuando se convierte en el material compuesto reforzado con fibra discontinuas. Además, incluso cuando el haz de fibras parcialmente separadas se utiliza como fibras continuas, la fibra se vuelve discontinua en la porción en que se produce la rotura del hilo, y existe la posibilidad de que disminuyan las propiedades mecánicas.

El número de secciones procesadas por separación en el caso de usar fibras de refuerzo para haces de fibras es preferiblemente al menos (H10.000-1) o mayor y menor que (H50-1) en una cierta región en la dirección de la anchura. Aquí, F es el número total de fibras individuales que forman el haz de fibras a realizar con el procesamiento de separación. Al proporcionar las secciones procesadas por separación controladas en número de las mismas al menos en (H10.000-1) o más en una cierta región en la dirección de la anchura, cuando el haz de fibras parcialmente separadas se corta a una longitud predeterminada para convertirlo en un material compuesto reforzado con fibra discontinuas, debido a que la porción de extremo 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 un caso donde el haz de fibras parcialmente separadas se utilice como fibras continuas sin cortarlo, cuando un material compuesto de fibra de refuerzo se fabrica mediante la impregnación de una resina o similar en un proceso posterior, un punto de partida para la impregnación de resina en el haz de fibras de refuerzo se hace a partir de una región incluida con muchas secciones procesadas por separación, el tiempo de moldeo puede acortarse y los huecos y similares en el material compuesto de fibra de refuerzo pueden reducirse. Al controlar el número de secciones procesadas por separación a menos de (H50-1), se hace difícil que el haz de fibras parcialmente separadas obtenido cause la rotura del hilo, y puede suprimirse la disminución de las propiedades mecánicas cuando se convierte en un material compuesto reforzado con fibra.

Si las secciones procesadas por separación se proporcionan con periodicidad o regularidad en la dirección longitudinal del haz de fibras 100, en un caso donde el haz de fibras parcialmente separadas se corta a una longitud predeterminada en un proceso posterior para hacer fibras discontinuas, es posible controlar fácilmente un número predeterminado de haces de fibras separados.

A continuación, se explicará el material de moldeo de resina reforzado con fibra de acuerdo con la presente invención.

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

Aquí, la longitud de fibra media del haz de fibras cortadas parcialmente separadas 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 fibra puede ser una distribución de longitud de fibra de un solo tipo o una mezcla de dos o más tipos.

Además, la resina matriz no está particularmente restringida, y se puede usar 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, una resina de viniléster, una resina epoxi, una resina de poliéster insaturada, una resina de fenol, una resina de acrilato epoxi, una resina de acrilato de uretano, una resina fenoxi, una resina alquidica, una resina de uretano, una resina de maleimida, una resina de cianato o similares se pueden usar. Entre las mismas, una cualquiera de la resina de viniléster, resina epoxi, resina de poliéster insaturada, resina de fenol, o una mezcla de las mismas se prefiere. Además, en el caso de una resina termoplástica, 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 similares se puedes usar. Entre las mismas, cualquiera de una resina de poliamida, una resina de polipropileno y una resina de sulfuro de polifenileno se prefiere. En la presente invención, se puede usar una resina termoendurecible más preferiblemente desde el punto de vista de la propiedad de impregnación de la resina matriz y la aplicabilidad para la etapa de impregnación.

La Figura 9 muestra un método para producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra de acuerdo con una realización de la presente invención. En la Figura 9, 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 matriz en 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 7 parcialmente separadas en donde las partes procesadas por separación se separan cada una en una pluralidad de haces de al menos tres haces y las partes no procesadas por separación se forman alternativamente a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras de refuerzo que comprende una pluralidad de fibras individuales, y en cualquier sección transversal en la dirección de la anchura tomada a lo largo de la dirección longitudinal, una tasa de fibras individuales contenidas en una región en la que los haces de fibras divididos adyacentes se unen mediante una parte no procesada por separación se controla al 67 % o menos en relación con el total de fibras individuales en la sección transversal en la dirección de la anchura, una etapa de formación de esteras [B] 3 para obtener una estera de fibras de refuerzo 9b cortando el haz de fibras 7 parcialmente separadas y pulverizando los haces cortados, y una etapa de impregnación de resina [C] 4 en la que la estera de fibras de refuerzo 9b se impregna con una resina de matriz (resina termoendurecible 9c en esta realización).

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 se suministra a la etapa de separación parcial [A] 2, el procesamiento de separación parcial se lleva a cabo en la etapa 2 como se ha mencionado, el haz de fibras 7 parcialmente separadas se fabrica. El haz de fibras 7 parcialmente separadas fabricado se suministra posteriormente (continuamente) a la etapa de formación de esteras [B] 3, donde se corta en haces de fibras discontinuos por una unidad de corte 8 en la etapa 3, y posteriormente, los haces cortados se pulverizan a través de un mecanismo de pulverización 9a, por ejemplo, en una correa 13 en circulación, de tal manera que se forma una estera de fibras de refuerzo 9b. Esta estera de fibras de refuerzo 9b está impregnada con una resina termoendurecible 9c como una resina matriz y, en esta realización, la impregnación de resina en la etapa de impregnación de resina [C] 4 se acelera de tal forma que la estera de fibras de refuerzo 9b y la resina termoendurecible 9c suministrada para ser impregnada son películas pellizcadas 12 suministradas secuencialmente a los lados superior e inferior de la estera de fibras de refuerzo 9b, y en el estado pellizcado, se prensan, por ejemplo, entre una pluralidad de rodillos de impregnación de resina 14. La estera de fibras de refuerzo 9b impregnada con la resina matriz se pliega como se muestra en la Figura o se enrolla como un material de moldeo de resina reforzado con fibra en forma de lámina continua 15 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 de resina reforzado con fibra 15 se produce, por ejemplo, como compuesto de moldeo de láminas (SMC).

Por tanto, puesto que en primer lugar se fabrica un haz de fibras 7 parcialmente separadas, el haz de fibras 7 parcialmente separadas se corta y se pulveriza para preparar una estera de fibras de refuerzo 9b derivada del haz de fibras parcialmente separadas, y en el mismo se impregna la resina matriz 9c para obtener el material de moldeo de resina reforzado con fibra 15, al cortar y pulverizar el haz de fibras 7 parcialmente separadas para preparar la estera de fibras de refuerzo 9b como material base intermedio de haces de fibras discontinuas, se hace posible hacer haces de fibras finos y haces de fibras gruesos presentes en una condición mixta dentro de un intervalo de una relación óptima, y en el material de moldeo de resina reforzada con fibras 15 impregnado con resina de matriz 9c en su interior, se hace posible exhibir 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 7 parcialmente separadas, como se ha descrito anteriormente, el haz de fibras se puede ranurar de forma estable y continua, y el haz de fibras 7 parcialmente separadas en una forma óptima se puede producir fácil y eficientemente. Especialmente, incluso en el caso de un haz de fibras que contenga torcedura o un haz de fibras de un cable grande que tenga una gran cantidad de fibras individuales, un procesamiento de ranurado continuo se hace posible sin preocuparse por la vida útil de intercambio de una cuchilla giratoria. Asimismo, se hace posible un procesamiento de corte continuo de un cable grande y económico, 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 que es posible producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra 15 de forma eficiente, uniformemente y con excelente productividad en el proceso de producción 1 descrito anteriormente del material de moldeo de resina reforzado con fibra, se muestra una realización como ejemplo preferido en donde una serie de etapas [A] a [C] se llevan a cabo continuamente en un proceso, pero no es necesario llevar a cabo continuamente la serie de las etapas [A] a [C] en un proceso, por ejemplo, el haz de fibras parcialmente separadas obtenido a través de la etapa [A] puede enrollarse una vez y someterse después a la etapa [B],

Además, en la presente invención, al cortar el haz de fibras 7 parcialmente separadas en la etapa de formación de esteras [B] 3 como se muestra en la Figura 9, se prefiere también cortar el haz de fibras 7 parcialmente separadas en un ángulo 0 (0<9<90°) con respecto a la dirección longitudinal del haz de fibras 7. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 10, con una cuchilla de corte 8a inclinada en un ángulo 0 (0<0<90°) con respecto a la dirección longitudinal del haz de fibras 7 parcialmente separadas (dirección de avance del haz de fibras en la figura), el haz de fibras 7 parcialmente separadas se corta. De esta manera, la posibilidad de que la línea de corte por la cuchilla de corte 8a se extienda sobre la sección procesada por separación 150 y la parte no procesada por separación 140 aumenta, y cuando se corta el haz de fibras 7 parcialmente separadas para formar el haz de fibras discontinuas, debido a que disminuye la posibilidad de que el haz de fibras discontinuo se forme solo a partir de la parte 140 no procesada por separación, se hace posible formar una estera que comprende haces de fibras discontinuos con un tamaño más fino. En un material de moldeo de resina reforzado con fibra que usa una estera de este tipo, se hace posible mejorar particularmente las propiedades mecánicas de un artículo moldeado.

Ejemplos

A continuación, se explicarán ejemplos y ejemplos comparativos de la presente invención. Donde, la presente invención no se limita de ninguna manera a los ejemplos ni a los ejemplos comparativos.

[Materia prima usada]

Haz de fibras [A-1]:

Un haz continuo de fibras de carbono ("PANEX (marca registrada) 35", suministrado por ZOLTEK CORPORATION) con un diámetro de fibra de 7,2 μm, un módulo de elasticidad a la tracción de 240 GPa y un número de fibras individuales de 50.000 se usó.

Resina matriz [M-1]:

Un compuesto de resina preparado mezclando y agitando suficientemente 100 partes en peso de una resina de vinléster ("DELAKEN (marca registrada) 790", suministrado por Dow-Chemical Co., Ltd ), 1 parte en peso de Terf-peroxibenzoato de butilo ("Perbutyl (marca registrada) Z", suministrado por NOF CORPORATION) como agente de curado, 4 partes en peso de óxido de magnesio (MgO #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.) se usó.

[Método de evaluación de la propiedad mecánica]

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 tasa de carga), se curó a una presión de 10 MPa mediante una prensa de tipo presurizador en una condición de aproximadamente 140 °C durante 5 minutos para obtener una placa plana de 300 x 400 mm. Se cortaron cinco piezas de ensayo (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 basándose en la normativa JIS K7074 (1988), se realizó la medición. Como las propiedades mecánicas, una resistencia a la flexión, un módulo de flexión y un valor CV (%) del módulo de flexión (CV: coeficiente de variación) se determinaron.

(Ejemplo)

El haz de fibras [A-1] se desenrolló utilizando una bobinadora a una velocidad constante de 10 m/min, y el haz de fibras desenrollado se pasó a través de un rodillo ensanchador vibratorio que vibraba en su dirección axial a 10 Hz, y después de realizar el proceso de ensanchamiento, se obtuvo un haz de fibras ensanchado hasta 60 mm pasándolo a través de un rodillo regulador de anchura que tenía una anchura de 60 mm.

Para el haz de fibras ensanchado obtenido, se preparó un medio de separación similar al medio de separación 200A ejemplificado en la Figura 6(B) disponiendo 16 placas de hierro para el procesamiento de separación, cada una de las que tenía una forma proyectada con un espesor de 0,2 mm, una anchura de 3 mm y una altura de 20 mm a intervalos iguales de 3,8 mm con respecto a la dirección de la anchura del haz de fibras de refuerzo, y disponiendo las placas de hierro para el procesamiento de separación adyacentes en la dirección de la anchura en un estado que las desplaza en la dirección longitudinal del haz de fibras de refuerzo a intervalos iguales de 7 mm. Este medio de separación fue penetrado y retirado intermitentemente del haz de fibras ensanchado para obtener un haz de fibras parcialmente separadas. En ese momento, el medio de separación penetró en el haz de fibras ensanchado que se desplazaba a una velocidad constante de 10 m/min durante 3 segundos para crear una sección procesada por separación, y el medio de separación se retiró durante 0,2 segundos, y se volvió a penetrar, y estas operaciones se repitieron.

El haz de fibras parcialmente separadas obtenido se separó en 15 partes divididas en la dirección de la anchura del haz de fibras en la sección procesada por separación, y al menos en una porción de extremo de al menos una sección procesada por separación, una parte de acumulación de enredos acumulada con las partes enredadas en las que se entrelazaron las fibras individuales se formó. Además, la tasa de fibras individuales contenidas en una región en la que los haces de fibras divididos adyacentes se unieron mediante una parte no procesada por separación, en la sección transversal en la dirección de la anchura del haz de fibras parcialmente separadas descrito anteriormente, fue del 33 % en relación con el total de fibras individuales en la sección transversal en la dirección de la anchura como máximo.

Cuando el haz de fibras parcialmente separadas fue fabricado por 1.500 m, la torcedura de las fibras existentes en el haz de fibras se hizo pasar a través de la dirección de desplazamiento al retirar y penetrar el medio de separación, sin causar rotura del hilo ni enrollamiento en absoluto, y fue posible llevar a cabo el procesamiento de separación con una anchura estable.

Además, cuando se cortaron muestras del haz de fibras parcialmente separadas obtenido, cada una con una longitud de 1 m, y las longitudes de las secciones procesadas por separación y las secciones no procesadas por separación en cada muestra se midieron y promediaron para determinar la longitud de la sección procesada por separación y la longitud de la sección no procesada por separación, la longitud de la sección procesada por separación era de 500 mm y la longitud de la sección no procesada por separación era de 33 mm. Además, cuando la suma total de las secciones no procesadas por separación en las muestras medidas descritas anteriormente se dividió por la longitud total de 5 m de las muestras, y el valor obtenido se obtuvo como el contenido de los haces de fibras parcialmente separadas, el contenido de los haces de fibras parcialmente separadas fue del 6 %.

Posteriormente, el haz de fibras parcialmente separadas obtenido se insertó continuamente 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, por lo que se obtuvo una tela no tejida de fibras discontinuas cuya orientación de fibra es isotrópica. El peso superficial de la tela no tejida de fibras discontinuas obtenida fue de 1 kg/m2

La resina matriz [M-1] se aplicó uniformemente a cada una de las dos películas desprendibles de polipropileno utilizando una rasqueta para preparar dos láminas de resina. La tela no tejida de fibras discontinuas obtenida como se ha descrito anteriormente se intercaló entre estas dos láminas de resina desde los lados superior e inferior, y la resina se impregnó en la tela no tejida con rodillos para obtener un material de moldeo de resina reforzado con fibra en forma de lámina. En ese momento, la cantidad de aplicación de la resina se ajustó en la fase de preparación de la lámina de resina de forma que el contenido en peso de fibras de refuerzo en el material de moldeo de resina reforzado con fibra llegó a ser del 47 %. Con respecto al material de moldeo de resina reforzado con fibra obtenido, cuando el material de moldeo de resina reforzada con fibra se moldeó basándose en el método de evaluación de propiedades mecánicas antes mencionado y se evaluaron las propiedades mecánicas, la resistencia a la flexión fue de 430 MPa, el módulo de flexión fue de 27 GPa y el CV del módulo de flexión fue del 8 %.

(Ejemplo comparativo 1)

La evaluación se realizó de la misma manera que en el ejemplo, excepto en una condición donde el haz de fibras [A-1] se cortó y pulverizó sin realizar el procesamiento de ensanchamiento ni el procesamiento de separación para obtener una tela no tejida de fibras discontinuas. Como resultado, la resistencia a la flexión fue de 300 MPa, el módulo de flexión fue de 22 GPa y el CV del módulo de flexión fue del 24 %.

(Ejemplo comparativo 2)

Para el haz de fibras ensanchado usando el haz de fibras [A-1] que se desplaza a una velocidad constante de 10 m/min, el mismo medio de separación que el del Ejemplo se mantuvo siempre en un estado penetrado, y se fabricó un haz de fibras separadas continuamente realizado con un procesamiento de separación continua. En el haz de fibras separado continuamente obtenido, la sección procesada por separación se formó continuamente 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 torceduras de 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.

Como se ha descrito anteriormente, se confirmó que en el Ejemplo se exhibió tanto excelentes propiedades mecánicas (resistencia a la flexión, módulo de flexión) como baja variación. Por otro lado, en el Ejemplo Comparativo 1, debido a que no se realizó el procesamiento de separación, los haces de fibras en el artículo moldeado eran todos gruesos, la concentración de tensión se produjo en la porción de extremo del haz de fibras y se observó una disminución en las propiedades mecánicas y un aumento en la variación.

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 finos, teniendo cada uno 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 separadas se corta/pulveriza y se convierte 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 finos y haces de fibras gruesos en un estado de distribución óptimo y exhibir 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 formación de esteras [B]

4: etapa de impregnación de resina [C]

5: fileta

6: haz de fibras de refuerzo

6a: fibras de refuerzo

7: haz de fibras parcialmente separadas

8: unidad de cortador

8a: cuchilla de corte

9a: mecanismo de pulverización

9b: estera de fibras de refuerzo

9c: resina termoendurecible

10: haz de fibras parcialmente separadas

11: fibra individual

12: película

13: correa

14: rodillo de impregnación de resina

15: material de moldeo de resina reforzada con fibra

100: haz de fibras

110: haz de fibras dividido

120: sección procesada por separación

130: sección no procesada por separación

140: parte no procesada por separación

150: parte procesada por separación

160: región en la que se unen haces de fibras divididos

170: parte dividida

180: parte de acumulación de enredos

181: parte enredada

190: acumulación de pelusa

190: parte enredada

200, 200A, 200B: medio de separación

200C: medio de separación giratorio

201: placa de base

202: base

203: placa de parte proyectada

210, 210a, 210b, 210c: parte proyectada

211: parte de contacto

240: eje de giro

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un haz de fibras parcialmente separadas que comprende secciones procesadas por separación, cada una dividida en una pluralidad de haces de al menos tres haces, y secciones no procesadas por separación, que se forman alternativamente a lo largo de la dirección longitudinal de un haz de fibras que comprende una pluralidad de fibras individuales, caracterizado por que, en cualquier sección transversal en la dirección de la anchura tomada a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras parcialmente separadas, una tasa de fibras individuales contenidas en una región en la que los haces de fibras divididos adyacentes se unen mediante una parte no procesada por separación es del 67 % o menos en relación con el total de fibras individuales en la sección transversal en la dirección de la anchura.

2. El haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la longitud de cada una de las secciones procesadas por separación es de 30 mm o más y de 1.500 mm o menos.

3. El haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la longitud de cada una de las secciones no procesadas por separación es de 1 mm o más y de 150 mm o menos.

4. El haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el contenido de las secciones no procesadas por separación contenidas en el haz de fibras parcialmente separadas es del 3 % o más y del 50 % o menos.

5. Un método para producir un haz de fibras parcialmente separadas que comprende secciones procesadas por separación, cada una dividida en una pluralidad de haces de al menos tres haces, y secciones no procesadas por separación, que se forman alternativamente, en donde, aunque 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 provisto de una pluralidad de partes proyectadas es penetrado en el haz de fibras para crear una parte procesada por separación y partes enredadas, donde las fibras individuales se enredan, se forman en partes de contacto con las partes proyectadas en al menos una parte procesada por separación, después de esto, el medio de separación se retira del haz de fibras, y después de pasar a través de una parte de acumulación de enredos que incluye las partes enredadas, el medio de separación se vuelve a penetrar en el haz de fibras, caracterizado por que las formas de las partes proyectadas del medio de separación y los tiempos de la penetración y retirada del medio de separación se controlan de forma que, en cualquier sección transversal en la dirección de la anchura tomada a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras parcialmente separadas, una tasa de fibras individuales contenidas en una región en la que los haces de fibras divididos adyacentes se unen mediante una parte no procesada por separación se vuelve el 67 % o menos en relación con el total de fibras individuales en la sección transversal en la dirección de la anchura.

6. Un método para producir un haz de fibras parcialmente separadas que comprende secciones procesadas por separación, cada una dividida en una pluralidad de haces de al menos tres haces, y secciones no procesadas por separación, que se forman alternativamente, en donde un medio de separación provisto de una pluralidad de partes proyectadas es penetrado en un haz de fibras que comprende una pluralidad de fibras individuales, aunque el medio de separación se desplaza a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras, se crea una parte procesada por separación y partes enredadas, donde las fibras individuales se enredan, se forman en partes de contacto con las partes proyectadas en al menos una parte procesada por separación, después de esto, el medio de separación se retira del haz de fibras, y después de que el medio de separación se desplaza hasta una posición que pasa a través de una parte de acumulación de enredos que incluye las partes enredadas, el medio de separación se vuelve a penetrar en el haz de fibras, caracterizado por que las formas de las partes proyectadas del medio de separación y los tiempos de la penetración y retirada del medio de separación se controlan de forma que, en cualquier sección transversal en la dirección de la anchura tomada a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras parcialmente separadas, una tasa de fibras individuales contenidas en una región en la que los haces de fibras divididos adyacentes se unen mediante una parte no procesada por separación se vuelve el 67 % o menos en relación con el total de fibras individuales en la sección transversal en la dirección de la anchura.

7. El método para producir un haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, en donde se detecta una fuerza de presión que actúa sobre las partes proyectadas por anchura del haz de fibras en las partes de contacto, y el medio de separación se retira del haz de fibras acompañando un aumento de la fuerza de presión.

8. El método para producir un haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en donde la presencia de una torcedura del haz de fibras en un intervalo de 10 a 1000 mm desde el medio de separación que ha penetrado en el haz de fibras en al menos una de las partes delantera y trasera del haz de fibras a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras es detectada por un medio de formación de imágenes.

9. El método para producir un haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con la reivindicación 8, en donde se detecta una fuerza de presión que actúa sobre las partes proyectadas por anchura del haz de fibras en las partes de contacto, los medios de formación de imágenes detectan una torcedura y el medio de separación se controla de forma que la fuerza de presión se reduce hasta que las partes proyectadas pasan a través de la torcedura inmediatamente antes de ponerse en contacto con la torcedura.

10. El método para producir un haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, en donde una pluralidad de las partes proyectadas se pueden controlar de forma independiente.

11. El método para producir un haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10, en donde el medio de separación tienen un eje de giro ortogonal a la dirección longitudinal del haz de fibras, y las partes proyectadas se disponen sobre una superficie del eje de giro.

12. Un material de moldeo de resina reforzado con fibra que comprende una estera de fibras de refuerzo obtenida cortando/pulverizando el haz de fibras parcialmente separadas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y una resina matriz, particularmente, en donde la resina matriz es una resina termoendurecible y/o el material de moldeo de resina reforzada con fibra es un compuesto de moldeo en lámina.

13. Un método para producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra de acuerdo con la reivindicación 12, comprendiendo al menos las siguientes etapas [A] a [C]:

14. El método para producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra de acuerdo con la reivindicación 13, en donde al menos las etapas [A] a [C] se llevan a cabo de forma continua en un solo proceso.

15. El método para producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, en donde en la etapa [B], el haz de fibras parcialmente separadas se corta a un ángulo 0 (0<9<90°) con respecto a su dirección longitudinal.