JP2002115143A - 開繊シートの製造装置及び方法 - Google Patents
開繊シートの製造装置及び方法Info
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Abstract
段、もしくは多数の繊維束を対象として行う場合にあっ
ても、必要となる動力が少ない開繊シートの製造装置も
しくは製造方法を得る。 【解決手段】 開繊部17に、繊維束2をオーバーフィ
ード状態で供給し、この繊維束2の流送方向に交差させ
て、液体流を当てて開繊を行う。
Description
置、開繊シートの製造方法に関する。
方法に関して、PCT/JP/01451等に、複数の
フィラメントが集合されてなる繊維束を開繊部に、オー
バーフィード制御しながら流送供給する流送手段と、前
記繊維束を開繊するための気流を発生させる流体流発生
手段(ブロワー)とを備え、前記開繊部において、流送
されてくる繊維束に対して交差して気流を通過させ、繊
維束を流体流の下流方向へ撓ませると共に、この気流に
より繊維束を繊維束幅方向に解き分ける技術が開示され
ている。この技術は、静電開繊法、プレス開繊法、ジェ
ット開繊法、超音波開繊法等の問題点を克服するもので
あり、一定のオーバーフィード状態にある繊維束を、所
定の支持位置間で支持すると共に、この支持位置間にお
いて繊維束の流送方向に対して、これとほぼ直交する方
向(繊維束の流送方向および偏平な繊維束の幅方向の両
方にほぼ直交する方向)に気流を流して、気流により繊
維束の各フィラメントに流体力が働くのを利用するもの
である。この技術を採用することにより、繊維束の各構
成フィラメントにダメージを与えること無く、フィラメ
ント1本1本が真っ直ぐに伸びて、しかも、平行性が高
く、繊維束幅方向におけるフィラメント密度がそろった
良質の開繊シートを得ることができる。
を採用することにより、比較的良質な開繊シートを得る
ことができるのであるが、発明者らによる検討による
と、例えば、フィラメント数が12,000本で、開繊
前、繊維束幅が5.6〜6.0mm、厚み0.13〜
0.16mmの繊維束を一段の開繊操作で開繊する場合
を考えた場合、その開繊能(どの程度まで繊維束幅を広
げられるかに関する能力)において、改善の余地がある
ことが判明した。更に、所定幅の繊維束を厚みが薄く、
一定の幅を有する開繊シートの状態にまで開繊しようと
すると、一段の開繊操作では充分な開繊状態で得なれな
い場合が発生する。従って、このような場合は、同一の
繊維束に対して複数段の開繊操作を施し、所望の状態ま
でもっていく必要が生じる。
繊シートを所定の構造で織った開繊織物があるが、この
ような織物を得ようとすると、少なくとも複数の開繊シ
ート(もしくはこのようなシートを単一の糸状体と見る
と複数の開繊糸)が必要となる。この様に、開繊操作を
多段で行ったり、複数の繊維束に対して、それぞれ開繊
操作を行ったりする場合に、上述の先行技術にあって
は、開繊部で気流を利用するために、開繊部における気
流の制御が難しく過大な動力が必要となることが判明し
た。さらに詳細に説明すると、気流を使用する場合は、
気体の膨張・収縮率が大きいこと、粘性がほとんどない
こと等により、開繊部での流れが経時的かつ空間的に均
一となりにくく、結果的に開繊を伴う外乱の発生によ
り、流れが不安定となりやすく、精密な制御が必要とな
る。従って制御が比較的難しいのである。一方、動力に
関しては、気流を形成するためにブロアー等を備えるこ
とになるが、この場合も、気体の特性に起因して、気体
流路全体に充分な流れを形成しようとすると、前記した
1本の繊維束に対して3.75KW程度が必要となる。
これは後述する本願の場合に必要となる動力と比較する
と、過大である。従って、発明者らは、この点において
も改善の必要性を見出した。
と共に、開繊を多段、もしくは多数の繊維束を対象とし
て行う場合にあっても、必要となる動力が少ない開繊シ
ートの製造装置もしくは製造方法を得ることにある。
の本発明による開繊シートの製造装置の特徴構成は、請
求項1に記載されているように、前記開繊部において、
流送されてくる前記繊維束に対して交差して前記流体流
を通過させ、前記繊維束を流体流の下流方向へ撓ませる
と共に、前記流体流により前記繊維束を繊維束幅方向に
解き分ける開繊シートの製造装置であって、前記流体流
が液体流であり、内部に前記液体流が形成される液槽を
備えると共に、前記液槽内に前記繊維束の流送部及び前
記開繊部を設け、前記液槽内で流送状態にある前記繊維
束に対して交差して液体流が通過する通過部を、前記開
繊部とすることにある。本願にあっては、従来技術との
比較において、開繊部で繊維束に作用する流体流として
気体流の代わりに液体流を使用する。この目的から、装
置には液槽が設けられると共に、この液槽内の液中を繊
維束が流送される流送部と、開繊部が設けられる。さ
て、この開繊部にあっては、繊維束が、そのオーバーフ
ィードされる流送状態で、液体流の作用により、液体流
下流側への撓みを与えられると共に、開繊作用をうけ、
その幅方向に開繊される。
に対して開繊力を付与するに、気体より体膨張率が格段
に小さい液体を使用するために、開繊部における流れが
安定すると共に、均一で強力な流体力を付与できる。結
果、その開繊能において従来より強力な開繊能を発揮す
ることができる。
複数段に亘って開繊を行う多段開繊、もしくは複数の繊
維束を対象としてこれをの全てを同時に開繊する複数開
繊を行う場合に、例えば、流体としてエアーを使用する
場合と水を使用する場合を比較すると、動力が1/20
〜1/37程度になる。この様に必要となる動力を大幅
に低減できることから、開繊に要する電気代等のランニ
ングコストを大幅に低減できる。通常開繊シートは大量
に製産されるものであるため、たとえ小幅であっても効
力は大となるが、本願の場合の効果は、著しい。結果、
多段開繊、多数開繊を行う場合に、必要となる動力が少
なく、小型の動力源で実用的な製造装置を得ることがで
きる。
請求項7に記載されているように、流体流として液体流
を使用し、繊維束の流送部及び前記開繊部を液体内に設
けると共に、前記液体内の前記繊維束の流送部に対し
て、交差して前記液体流を通過させ、前記通過部を前記
開繊部として、繊維束を解き分けることとなる。
れているように、前記流体流発生手段が、前記開繊部の
液体を吸引する吸引流路を備えて構成されていることが
好ましい。
ける液体流は吸引流路側へ吸引される状態となり、結果
的に開繊部の上流側よりは負圧とされる。結果、収束状
態にある繊維束に対して開繊側へのドラッグを働かせや
すくなると共に、繊維の運動状態が安定して、良好な開
繊状態に迅速に到達することができる。
・収縮の少ない液体を使用することにより、流れが所望
の開繊状態で安定しやすく、繊維束の長手方向におい
て、安定した開繊状態を得ることが可能となる。
記載されているように、前記液体流を形成するに、前記
開繊部の液体を吸引して、前記開繊部における前記繊維
束の開繊を吸引流により行うこととなる。
前記開繊部より上流側に、前記開繊部に至る液体流を整
流する整流流路形成体を備えることが好ましい。
た場合に、できるだけ均等であると共に、経時的に見て
安定していることが好ましいが、開繊部より上流側に整
流流路形成体を配置して、この整流流路を介して開繊部
に液体を流し込むことで、整流され、さらに、その流れ
にあって経時的に安定した液体流を得て、開繊を良好に
行うことができる。
記載されているように、前記開繊部より上流側に、前記
開繊部に至る液体流を整流する整流流路を設け、整流さ
れた状態の前記液体流で開繊を行うこととなる。
前記開繊部に対して設けられる前記吸引流路の下流側に
隣接して、貯液部を備えることが好ましい。
その吸引流の下流側に貯液部を設けておくと、この貯液
部が流れにおけるダンパーとしての役割を果たし、この
貯液部より下流側に設けられる吸引手段における乱れを
この部位で吸収して、安定した吸引を吸引流路ひいては
開繊部で行うことができる。
液中にある前記開繊部で開繊された開繊シートを、気体
中で絞る絞りローラ機構が設けられており、前記絞りロ
ーラ機構を成す一方のローラに接触して、液中から気体
中へ前記開繊シートが導出されることが、好ましい。
体中で行うことに特徴があるが、開繊部で開繊された開
繊済みの開繊シートを、液中から気体中へ直接導出する
と、液の有する表面張力により、開繊状態が崩れる(窄
む)場合も発生する。
あっては、液に浸された状態にある開繊シートを、気体
中で絞る絞りローラ機構を設けると共に、この絞りロー
ラ機構を成す一方のローラに接触して、開繊状態にある
開繊シートを、液中から気体中へ導出するようにする。
このようにすると、一方のローラ表面に開繊シートが接
触していることにより、液体の表面張力が幾分緩和さ
れ、開繊状態が大幅に崩れるのを抑制することができ
る。
れているように、前記開繊部で開繊された開繊シート
を、液中から気体中へ導出するに、前記開繊シートを固
体表面に接触させたまま、液中から気体中へ導出するこ
ととなる。
って、開繊シートに張力を発生されることで、所定の押
し付け力が開繊シートに付与されていると、開繊シート
の開繊状態を崩れを殆ど皆無とすることができる。
開繊シートの製造装置を構成するに、複数の前記開繊部
を備え、前記複数の開繊部で同時に開繊を実行可能な構
成を採用することが好ましい。
を利用するため、その動力を大幅に低減でき、複数の開
繊部を備える場合にあっても、低い動力で対応できる。
従って、生産性の高い開繊シートの製造装置を得ること
ができる。
記載されているように、複数の前記開繊部を設け、前記
複数の開繊部で同時に開繊を実行することとなる。
製造する場合にあっては、請求項11に記載されている
ように、前記液体に、前記液体と前記フィラメントとの
間で界面活性を発揮する界面活性材料を混合して開繊を
行うことが、好ましい。
界面活性材料の作用によって各フィラメントが分離しや
すい状況を液中で実現することが可能となり、結果的
に、開繊能をさらに高めることができる。例えば、繊維
束が炭素繊維束であり、液体とし水を採用する場合に
は、界面活性材料としてアルコール等も採用できる。こ
の場合も、開繊能が向上する。ただし、アルコールを使
用する場合は、液槽を略密閉型のものとして、アルコー
ルの蒸散を抑制する手段を講ずることが、好ましい。
は、所謂、マルチフィラメントFと呼ばれる繊維束2の
複数を、それぞれ個別に、一時に開繊するための装置で
ある。
立面図であり、3本の繊維束2の開繊を目的とした装置
構成を示している。図2に本願の装置の要部の斜視図を
示すと共に、図3に給糸調整用検出部9の概要を、本開
繊を行う本開繊用液槽5を備えた本開繊機構6の概要を
図4に示している。
一例を挙げると、このような繊維束2とし、マルチフィ
ラメントF(無撚炭素繊維:7μmフィラメントの1
2,000本束=元幅約6mm、元厚約0.1mm)を
挙げることができる。このような繊維束2を本願開繊シ
ートの製造装置1によって、本開繊により、幅約25〜
30mmまで開繊できる。この幅は、元幅(6mm)か
ら30mm程度まで任意に設定可能であり、例えば、幅
25mmまで開繊した場合は、厚み約0.02〜0.0
4mmとなる。本願にあっては、開繊操作を完了した繊
維束を開繊シート21と呼ぶ。
示すように、装置1は、繊維束2の流送方向に沿って、
給糸部7、駆動ローラ機構8、給糸調整用検出部9、本
開繊機構6、絞りローラ機構10、加熱部12及び従動
ローラ機構11、巻取部13を備えて構成されている。
給糸用ボビン70より、繊維束2を引き出して、所定の
処理を行った後、巻取部13で巻取ボビン130に巻き
取ることができる。ここで、給糸側の解除操作及び巻取
側の巻取り操作は、公知の解除、巻取り装置を備えるこ
とで実行される。
ける繊維束2の流送制御は、前述の駆動ローラ機構8と
従動ローラ機構11との働きにより主に制御されるよう
に構成されており、この制御は給糸調整用検出部9から
の検出情報によるものとされている。
ーラに関して、その一方のローラ8aは、サーボモータ
8bにより駆動されるように構成されており、下記する
検出部9の出力情報に応じて、調速制御可能となってい
る。
うに、流送されてくる繊維束2に対して、これに懸垂さ
れる重り14と、この重り14の懸垂位置を代表、検出
するための懸垂位置検出機構15を備えて構成されてい
る。この懸垂位置検出機構15は、内部にレーザー式の
検出装置16を備えており、前記重り14、ひいては、
この位置における繊維束2の撓み量hを検出する。
維束2の撓み量hは、後述する本開繊機構6に設けられ
ている開繊部17における撓み量H(図1参照)に連動
するため、この位置において、撓み量hを検出すること
で、開繊部17における撓み量H、ひいては、開繊部1
7における繊維束2のオーバーフィード状態を検出する
ことができる。
情報は、前記駆動ローラ機構8に備えられるサーボモー
ター8bに対する制御器8cに伝達され(図3参照)、
繊維束2の流送制御に役立てられる。ここで、制御器8
cにおける制御は、繊維束2のオーバーフィード状態
を、開繊部17における撓み量Hが所望の量となるよう
に制御するものである。
動ローラ機構8と従動ローラ機構11との間にある繊維
束2に関して、所定の繊維束量が両者間に介在される状
態で、繊維束量を調節すると共に、後に詳細に説明する
本開繊機構6に備えられる開繊部17における繊維束2
の撓み量Hを所望の状態に保つものである。
系内(駆動ローラ機構8から従動ローラ機構11までの
間)への供給状態に従って、重り14の懸垂位置が検出
され、この懸垂位置に関連して、前記駆動ローラ機構8
における送り速度が制御されて、開繊部17の撓み量H
が調整される。以上の構成で、本願装置に、本願でいう
流送手段を備えることとなっている。
っては、両機構間にある繊維束量は一定に保たれると共
に、前記開繊部17における繊維束2の撓み量Hが一定
に保たれる。
おける繊維束流送に関する記載であるが、以下に、開繊
操作に関して説明する。
繊機構6は繊維束2の開繊を液体内で行うものであり、
図4に示すように、本開繊用液槽5を備えると共に、繊
維束2の流送方向に導くためのガイドローラ20、本開
繊を液体流を利用しておこなう開繊部17、前記開繊部
17において開繊されて得られる開繊シート21を液中
から気体中へ引き出すと共に、開繊シート21の絞り操
作を行う絞りローラ機構10を備えている。
内外において、第一、第二、第三ガイドローラ20a,
20b,20cが設けられており、第一ガイドローラ2
0aは、繊維束2を液体内に導入するための役割を果た
すと共に、開繊部17の上流側と下流側との両側に亘っ
て設けられる二対の第二ガイドローラ20bは、開繊部
17において繊維束2に撓みを付与するための支持用と
しての役割を果たす。第三ガイドローラ20cは、開繊
部17より送出されてくる開繊シート21を絞りローラ
機構10を成す一方のローラ10aに導く。
て送流される繊維束2は、開繊部17において本開繊を
受けるのであるが、この開繊部17の構造は以下の通り
である。
の液体を所定の循環路を介して循環させる循環ポンプ2
2が備えられている。即ち、本開繊用液槽5内に設けら
れた開繊部17の下流側には、吸引流路23、さらにそ
の下手側に貯液部24が設けられると共に、この貯液部
24の流出側が、前記循環ポンプ22の流体吸引口22
aに接続されている。
2bは、前記本開繊用液槽5に吐出流体を戻すように接
続されている。
て説明すると、この開繊部17の上流側には整流流路形
成体25が、その下流側には吸引流路形成体26が備え
られている。これらの形成体25、26は、それぞれ、
単一の繊維束2に対する開繊部17の流路断面形状(方
形形状)をそのまま、流体の流れ方向(実際は上下方
向)に維持して構成されるものであり、各繊維束毎に、
流路を独立に構成するものとされている。
入口25aは、本開繊用液槽5の液面よりも低い位置と
されており、流入口25aの周部より、整流流路27に
液が流れ込む構造が採用されている。さらに、このよう
にして流入した液は、整流流路27で整流されて開繊部
17に至り、さらに吸引流路23を流れた後、貯液部2
4に流入する。
17の対して共通の単一貯液空間を提供するように構成
されており、複数の開繊部間における流量差を吸収する
ことができると共に、循環ポンプ22からの影響を低減
することができる。よって、以上の構成を採用すること
で、流体流発生手段が構成されている。
速と、繊維束2のオーバーフィード状態との関係で、こ
れまで説明してきた、撓み状態が発生し、液体流による
流体力学的作用で、繊維束の開繊が良好に行われる。
された繊維束(開繊シート21と呼べる状態となってい
る)は、第三ガイドローラ20cに導かれ、絞りローラ
機構10内に導入される。
浸漬されている金属ローラ10aと、この金属ローラ1
0aに上側から当接するゴムローラ10bから構成され
ており、両ローラ間を開繊済みのシートが通過すること
で、開繊シート21に付着した液を除去する。
ート21が金属ローラ10aに対して、これに接触しな
がら、液中から空気中へ導き出され、さらに、導出後、
比較的短時間で絞り操作が施されることにより、液の表
面張力による開繊不良を起こすことはない。
宜配設されるローラ28に案内されて加熱部12に導か
れると共に、巻取部13に導かれる。
液体分を乾燥により除去するための乾燥部12aと、開
繊シート21を成すフィラメントに付着されており、フ
ィラメントを接着させることがあるサイジング剤等を軟
化、再分散させるための再熱処理部12bとからなって
いる。加熱部12において、乾燥および再熱処理を行っ
て、巻取部13で、開繊シート21を巻き取ることで、
巻取ボビン130に巻き取られた開繊シート21を得る
ことができる。
して水を使用する例を示したが、開繊効果を上げるため
には、水にアルコール、あるいは界面活性剤を混ぜて、
開繊を行ってもよい。 (2) 上記の実施の形態においては、開繊部における
繊維束の撓みを、別途設けられている給糸調整用検出部
における繊維束の撓み量を検出することにより推定し
て、オーバーフィード量を調整するものとしたが、開繊
部における撓みを直接検出する構造を採用してもよい。 (3) 上記の実施の形態にあっては、本願にいう液体
流を利用した開繊を本開繊で、一段で行うものとした
が、単一の繊維束に対して、その送流方向で、多段とし
て液体流による開繊を行うものとしてもよい。この場合
も、気体流を利用するものに対して、大幅な動力低減効
果を得ることができる。 (4) 上記の実施の形態にあっては、マルチフィラメ
ントが炭素繊維からなるものを示したが、ガラス繊維、
アロマティック・ポリアミド繊維等からなるものにあっ
ても、本願は適応できる。
図
Claims (12)
- 【請求項1】 複数のフィラメントが集合されてなる繊
維束を開繊する開繊部に、前記繊維束をオーバーフィー
ド制御しながら流送供給する流送手段と、前記繊維束を
開繊する流体流を発生させる流体流発生手段とを備え、 前記開繊部において、流送されてくる前記繊維束に対し
て交差して前記流体流を通過させ、前記繊維束を流体流
の下流方向へ撓ませると共に、前記流体流により前記繊
維束を繊維束幅方向に解き分ける開繊シートの製造装置
であって、 前記流体流が液体流であり、内部に前記液体流が形成さ
れる液槽を備えると共に、前記液槽内に前記繊維束の流
送部及び前記開繊部を設け、前記液槽内で流送状態にあ
る前記繊維束に対して交差して液体流が通過する通過部
を、前記開繊部とする開繊シートの製造装置。 - 【請求項2】 前記流体流発生手段が、前記開繊部の液
体を吸引する吸引流路を備えた請求項1記載の開繊シー
トの製造装置。 - 【請求項3】 前記開繊部より上流側に、前記開繊部に
至る液体流を整流する整流流路形成体を備える請求項1
または2記載の開繊シートの製造装置。 - 【請求項4】 前記開繊部に対して設けられる前記吸引
流路の下流側に隣接して、貯液部を備えた請求項2記載
の開繊シートの製造装置。 - 【請求項5】 液中にある前記開繊部で開繊された開繊
シートを、気体中で絞る絞りローラ機構が設けられてお
り、前記絞りローラ機構を成す一方のローラに接触し
て、液中から気体中へ前記開繊シートが導出される請求
項1〜4の何れか1項記載の開繊シートの製造装置。 - 【請求項6】 複数の前記開繊部を備え、前記複数の開
繊部で同時に開繊を実行可能な請求項1〜5の何れか1
項記載の開繊シートの製造装置。 - 【請求項7】 複数のフィラメントが集合されてなる繊
維束を開繊する開繊部に、前記繊維束をオーバーフィー
ド制御しながら流送供給すると共に、流送されてくる前
記繊維束に対して交差方向に流体を通過させ、前記開繊
部において、前記繊維束を流体流の下流側へ撓ませると
共に、前記流体流の作用により前記繊維束を繊維束幅方
向に解き分ける開繊シートの製造方法であって、 前記流体流として液体流を使用し、前記繊維束の流送部
及び前記開繊部を液体内に設けると共に、前記液体内の
前記繊維束の流送部に対して、交差して前記液体流を通
過させ、前記通過部を前記開繊部として、繊維束を解き
分ける開繊シートの製造方法。 - 【請求項8】 前記液体流を形成するに、前記開繊部の
液体を吸引して、前記開繊部における前記繊維束の開繊
を吸引流により行う請求項7記載の開繊シートの製造方
法。 - 【請求項9】 前記開繊部より上流側に、前記開繊部に
至る液体流を整流する整流流路を設け、整流された状態
の前記液体流で開繊を行う請求項7または8記載の開繊
シートの製造方法。 - 【請求項10】 前記開繊部で開繊された開繊シート
を、液中から気体中へ導出するに、前記開繊シートを固
体表面に接触させたまま、液中から気体中へ導出する請
求項7〜9の何れか1項記載の開繊シートの製造方法。 - 【請求項11】 前記液体に、前記液体と前記フィラメ
ントとの間で界面活性を発揮する界面活性材料を混合し
て開繊を行う請求項7〜10の何れか1項記載の開繊シ
ートの製造方法。 - 【請求項12】 複数の前記開繊部を設け、前記複数の
開繊部で同時に開繊を実行する請求項7〜11の何れか
1項記載の開繊シートの製造方法。
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