JP2002173846A

JP2002173846A - 拡繊装置

Info

Publication number: JP2002173846A
Application number: JP2000367037A
Authority: JP
Inventors: Hiroharu Oishibashi; 弘治大石橋; Toshiyuki Okuda; 俊進奥田
Original assignee: OBS KK
Current assignee: OBS KK
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-21
Anticipated expiration: 2020-12-01
Also published as: JP3382603B2

Abstract

(57)【要約】【課題】液中で超音波を繊維束２に当てて拡繊を行う
拡繊装置において、繊維束２を液外に導出した状態で良
好な拡繊状態を維持しやすい拡繊装置を得る。【解決手段】拡繊済みの繊維束２を前記液中から液外
へ導出する際に、繊維束２の拡繊状態を維持する拡繊状
態維持手段１００ａを備え、繊維束２から液を除去する
除去手段１０ａを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のフィラメン
トが集合されてなる繊維束を拡繊対象とし、前記繊維束
が張力を付与された状態で流送される繊維束流送部を液
中に備えると共に、前記液中に超音波を伝播させて前記
繊維束流送部の繊維束を拡繊する拡繊装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の拡繊装置としては、静電拡繊法に
よるもの、プレス拡繊法によるもの、ジェット拡繊法に
よるもの、超音波拡繊法によるものがある。これらの拡
繊法において、超音波を利用するものは、平４−７０４
２０特許公報、特許公報特開平７−１４５５５６号公報
に示すように、超音波発生装置を所定の液槽内に備え、
この液槽内に拡繊対象の繊維束が流送される繊維束流送
部を設け、流送部において超音波による拡繊を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現今、例えば、炭素繊
維である各フィラメントを集合させた繊維束が、プリプ
レグ等の複合材料半製品を得るために使用されるが、こ
の繊維束に要求される拡繊度合いは、急速に高いものと
なってきている。例えば、無撚炭素繊維：ＰＡＮ系：繊
度０．８ｇ／ｍ、７μｍフィラメントの１２，０００本
束＝元幅約６ｍｍ、元厚約０．１３から０．１６ｍｍの
ものを、最終的な拡繊状態で、１６〜６０ｍｍ、厚み元
厚以下、０．０１〜０．０３７ｍｍ程度まで拡繊するこ
とが要求されることがある。

【０００４】このような要求は、さらなる商品の品質向
上、高生産性とコストダウン、樹脂含浸性の向上等の要
求からきている。このような高度な拡繊状態にあって、
上記の超音波拡繊手法、或いは、繊維束を超音波が伝播
している液槽内で、超音波による拡繊および、繊維束を
表面が適度に荒れたローラ表面に接触させて、このロー
ラ表面の作用により拡繊を行おうとすると、液内で充分
な拡繊状態が得られているのに対して、繊維束を液外に
導出した場合に、充分な拡繊状態を維持できない状態が
発生することが判明した。

【０００５】このような拡繊の劣化は、高度な拡繊状態
が要求される今日的な状況において著しく、従来以上に
適切な対応が迫られている。

【０００６】上記の状況に鑑みて、本発明の目的は、液
中で超音波を繊維束に当てて拡繊を行う拡繊装置におい
て、繊維束を液外に導出した状態で良好な拡繊状態を維
持しやすい拡繊装置を得ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による拡繊装置の特徴構成は、請求項１に記載
されているように、拡繊済みの繊維束が液中から液外へ
導出する際に、前記拡繊束の拡繊状態を維持する拡繊状
態維持手段を備え、前記繊維束から液を除去する除去手
段を備えたことにある。

【０００８】この拡繊装置にあっては、繊維束が液中か
ら液外に導出される導出部に、拡繊状態維持手段を備
え、その液外の部位に除去手段を備え、繊維束の拡繊状
態を維持すると共に、液を繊維束から除去する。従っ
て、この構成にあっては、拡繊状態維持手段により拡繊
状態が維持された状態で、繊維束を除去手段に導入し、
往々にして拡繊の劣化要因となる繊維束に付着した液
を、取り除くため、良好な拡繊状態を維持できると共
に、この液により拡繊状態が劣化するのを避けることが
できる。即ち、拡繊済みの繊維束を拡繊劣化が発生しに
くい状態で下手側へ流送でき、拡繊装置の下手側での拡
繊済み繊維束に対する処理を、高い拡繊状態を維持した
ままでスムーズに進めることができる。

【０００９】更に、請求項２に記載されている様に、前
記拡繊状態維持手段及び除去手段が、第一絞りローラお
よび、この第一絞りローラに当接する第二絞りローラを
有する絞りローラ機構であり、前記第一絞りローラが液
中に浸漬されており、前記拡繊済みの繊維束が前記第一
絞りローラに接触した状態で、液中より液外に導出され
ると共に、当該繊維束を前記第一絞りローラ及び第二絞
りローラによって絞り可能に構成してあることが好まし
い。

【００１０】拡繊状態維持手段及び除去手段として絞り
形式の絞りローラ機構を採用することで、所定位置で、
確実な液除去を行えると共に、この絞りローラ機構に備
えられる第一絞りローラを半浸漬状態として、この半浸
漬状態にあるローラに接触した状態で、拡繊済みの繊維
束を液中から液外に導くことで、結果的に、液外に繊維
束が出た直後の液による拡繊劣化を抑制することがで
き、さらに、この状態で絞り操作を施すことで、液の影
響を確実に除去することができる。

【００１１】さて、これまで説明してきた構成におい
て、請求項３に記載されているように、前記繊維束流送
部を構成するに、複数のローラに対して前記繊維束が、
各ローラ表面に接触しながら屈曲経路を成して流送さ
れ、前記複数のローラとして、前記繊維束が接触するロ
ーラ表面に関して、表面起伏状態の異なる複数種の拡繊
ローラを備えた構成とすることが好ましい。

【００１２】本願のように、超音波を拡繊に利用し、同
時に、繊維束の複数のローラへの接触状態を確保して、
順次、そのローラの作用により拡繊を効率的に進めよう
とするものにあっては、拡繊は、ローラとの接触に伴っ
て順次進むこととなる。一方、超音波をも利用するた
め、この超音波の作用の強・弱が、各ローラの接触位置
との関係からも発生しやすい。

【００１３】ここで、本願が対象とするような各フィラ
メントが格段に細く、多数集合されてなる繊維束を拡繊
する場合、ローラの表面起伏状態と超音波による作用力
との関係が不適当であると、繊維束の配列に乱れを発生
しやすいと共に、毛羽立ち、フィラメント切れの原因と
なったり、拡繊不足を発生したりする。従って、複数の
ローラを備え、超音波の作用により拡繊を行う拡繊装置
にあっては、ローラの位置等に関係して、そのローラの
表面起伏状態を変え、例えば、超音波による拡繊能との
関係で適切な拡繊状態を維持できるようにすることが好
ましい。即ち、ローラ位置、超音波による拡繊力の差等
に対応して、ローラの表面起伏状態を選択して適切な拡
繊を行うことができる。

【００１４】さて、上記のように、異なった表面起伏形
状の複数種の拡繊ローラを使用するに、請求項４に記載
されているように、前記ローラ表面の起伏状態が、多数
の微小な突起部によって形成されるものであり、前記ロ
ーラ表面の起伏状態が異なる複数種のローラとして、突
起部の突出側が先鋭とされる第一種拡繊ローラと、前記
突起部の突出側が滑らかな第二種拡繊ローラとを備える
ことが好ましい。

【００１５】ここで、第一種拡繊ローラは突起部の突出
側が先鋭とされていることにより、このローラは櫛歯様
の働きをして、繊維束に掛かる張力との関係から、繊維
束を櫛解き、各フィラメントを分離させると共に、方向
を合わせる働きをすることができる。一方、第二種拡繊
ローラは突起部の突出側が滑らかとされていることよ
り、この突起部の先端側で、各フィラメントは、超音波
等の作用により自由な運動が許容され、更なる、拡繊状
態を実現することができる。このような特性、作用の異
なるローラを組み合わせて使用することで、同じく超音
波を利用して拡繊を行う装置にあって、拡繊を適切且つ
拡繊能の高いものとすることができる。

【００１６】更に、請求項５に記載されている様に、前
記繊維束流送部を構成するに、複数のローラに対して前
記繊維束が、各ローラ表面に接触しながら屈曲経路を成
して流送される構成で、前記複数のローラの内、前記超
音波による拡繊作用が強い位置に配設されるローラとし
て、前記ローラ表面の起伏状態が多数の微小な突起部に
よって形成され、且つ、前記突起部の突出側が滑らかな
第二種拡繊ローラを備えるたことが好ましい。

【００１７】この項において使用するローラは、請求項
４のおいて説明した第二種拡繊ローラに相当するもので
あり、先に説明したように、繊維束の運動の自由度を高
いものとして、強い超音波で拡繊をおこなっても、問題
を起こしにくい。従って、比較的超音波の強い位置に
は、この種のローラ（第二種拡繊ローラ）を配置して、
超音波と繊維束に係る張力との関係から適切な拡繊を行
うことができる。

【００１８】さて、これまで説明してきた構造におい
て、請求項６に記載されている様に、前記繊維束流送部
を構成するに、複数のローラに対して前記繊維束が、各
ローラ表面に接触しながら屈曲経路を成して流送される
構成で、前記繊維束が接触する接触面が、流送状態にあ
る繊維束の幅方向で湾曲している湾曲状接触面であるこ
とが、好ましい。

【００１９】このようなローラの湾曲は、繊維束の幅方
向における接触面の状態であるため、例えば、繊維束の
幅方向で、ローラが表面外方向に膨出する湾曲形状とさ
れている場合は、繊維束をその拡繊方向（幅方向でばら
つかせる方向）に、作用力を働かせることができる。一
方、繊維束の幅方向で、ローラが表面内方向に窪んでい
る場合は、繊維束をその収束方向（幅方向で収束させる
方向）に、作用力を働かせることができる。

【００２０】即ち、ローラ表面を湾曲させることで、ロ
ーラ表面の湾曲状態により繊維束の拡繊状態を制御する
ことが可能となり、超音波による拡繊、ローラの表面状
態（表面荒れ状態）による拡繊等を考慮し、これらの兼
ね合いとの関係から、適切に拡繊を制御することが可能
となる。

【００２１】さて、これまで説明してきた構成におい
て、超音波を利用して拡繊を行う液中に、請求項７に記
載されているように、拡繊用の超音波に共振する共振機
構を備えることが好ましい。拡繊用の超音波は、液中に
超音波発生器を利用して伝播されるが、この液中に共振
機構を設けておくと、超音波の共振を利用することで、
より少ない動力で、超音波による拡繊を実行できる。さ
らに、例えば、繊維束の流送路を共振機構を成す一対の
共振板の間に備えてておくと、超音波発生器の設置位置
に係わらず、共振板間に超音波の強い部位を形成して、
拡繊を有効に実行し得る。また、この場合、超音波の制
御も容易となる。

【００２２】更に、一対の共振板の間に、本願の拡繊用
のローラを設けておくと、ローラとの接触による拡繊と
共振した超音波による拡繊とを、特定された位置で同時
に作用させることができ、拡繊能を高めると共に、その
制御も容易となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本願の拡繊システム１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、一時に拡繊するためのシステムである。

【００２４】図１は、本願の拡繊システム１の立面図で
あり、３本の繊維束２の拡繊を目的とした構成を示して
いる。図２は、本願のシステム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、図４に本願
システムにあって予備拡繊を行う予備拡繊用液槽３を備
えた予備拡繊機構４の概要を、本拡繊を行う本拡繊用液
槽５を備えた本拡繊機構６の概要を図５に示している。

【００２５】本願が対象とするマルチフィラメントＦの
一例を挙げると、このような繊維束２として、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。このような繊維束を本願拡繊シス
テム１によって、予備拡繊により、幅約１２〜２０ｍ
ｍ、厚０．０３〜０．０５ｍｍ程度に拡繊すると共に、
本拡繊により、幅約１６〜６０ｍｍ、厚０．０１〜０．
０３７ｍｍ程度まで拡繊することができる。本願にあっ
ては、本拡繊操作を完了した繊維束を拡繊シート２１と
呼ぶ。ただし、本願装置にあっては予備拡繊だけで、厚
０．０２〜０．０４ｍｍ幅３０ｍｍ程度まで拡繊するこ
とも可能である。この場合、サイジング量は、０．８〜
１．２％の範囲にあった。ただし、一般にサイジング量
は０．２〜３％の範囲に設定され、拡繊後の幅・厚みは
異なることとなる。基本的には、サイジング量が少ない
ほうが、拡繊しやすく、厚みは薄くでき、幅はさらに拡
がる。

【００２６】本願システムの概略構成を説明すると、図
１に示すように、システム１は、繊維束２の流送方向に
沿って、給糸部７、予備拡繊機構４、絞りローラ機構１
０ａ、駆動ローラ機構８、給糸調整用検出部９、本拡繊
機構６、絞りローラ機構１０ｂ、加熱部１２、従動ロー
ラ機構１１、および巻取部１３を備えて構成されてい
る。

【００２７】この構成より、給糸部７に配設されている
給糸ボビン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。

【００２８】さらに、給糸部７と巻取部１３との間にお
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。

【００２９】前記駆動ローラ機構８を構成する一対のロ
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。

【００３０】給糸調整用検出部９は、図３に図示するよ
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。本願構造に
あっては、この位置における繊維束２の撓み量ｈは、後
述する本拡繊機構６に設けられている拡繊部１７におけ
る撓み量Ｈ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、拡繊部１７における撓み量Ｈ、ひ
いては、拡繊部１７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。

【００３１】この懸垂位置検出機構１５の検出情報は、
前記駆動ローラ機構１１に備えられるサーボモーター８
ｂに対する制御器８ｃに伝達され、繊維束２の流送制御
に役立てられる。ここで、制御器８ｃにおける制御は、
繊維束２のオーバーフィード状態を、拡繊部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。

【００３２】従って、給糸調整用検出部９の役割は、駆
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
本拡繊機構６に備えられる拡繊部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。従って、繊
維束２の系内（駆動ローラ機構８から従動ローラ機構１
１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、拡繊部１７の
撓み量Ｈが調整される。以上の構成により、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。

【００３３】良好な制御が行われており、安定状態にあ
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、前記拡繊部１７における繊維束２の撓み量Ｈが一定
に保たれる。

【００３４】以上が、本願の拡繊シートの製造装置１に
おける繊維束流送に関する記載であるが、以下に、拡繊
操作に関して説明する。

【００３５】前記予備拡繊機構４は、超音波を利用した
拡繊装置として構成されており、図４に示すように超音
波発生器１８を備えた予備拡繊用液槽３内に繊維束２を
導くと共に、槽内に設けられている複数の拡繊ローラ１
９に接触させて、繊維束２を屈曲させながら流送すると
共に、流送状態にある繊維束２に、同時に槽内の液体を
介して超音波を作用させ、繊維束を予備拡繊する。

【００３６】この機構の構成を、図４に基づいてさらに
詳細に説明する。まず、予備拡繊用液槽内に超音波を発
生されるための超音波発生器１８が槽の底に配設されて
いる。この発生器１８により発生される超音波に対する
共振機構３０として、この槽内に下端側部位が浸漬され
た一対の共振板３０ａ，ｂが設けられている。

【００３７】この共振板３０ａ，ｂは、その長手方向
が、繊維束２の流送方向に合わさった配置とされてお
り、板間の離間距離を超音波の周波数との関係で、適切
に設定することで、一対の共振板３０ａ，ｂ間における
超音波の増強が可能となっている。図示するように、こ
の共振板３０ａ，ｂ間および、その導入部、導出部に亘
って、複数のローラ２０ａ，１９ａ，ｂ，ｃ，ｄ，２０
ｂが設けられており、これらのローラに接触して、繊維
束が流送されるようになっている。

【００３８】この流送構造について説明すると、繊維束
２の流送方向に、入口ガイロドーラ２０ａ、４本の拡繊
ローラ１９、出口ガイドローラ２０ｂを備えて構成され
ている。前記入口ガイドローラ２０ａは、繊維束２を予
備拡繊用液槽内の液中に案内するためのものである。前
記拡繊ローラ１９は、槽内に４本千鳥状に配列されて設
けられており、繊維束はこれらのローラ１９の一部表面
にそれぞれ接触しながら、屈曲経路を描いて流送される
ように構成されている。各繊維束２の拡繊は、この経路
に沿って順次進むこととなる。前記出口ガイドローラ２
０ｂは、このローラの下手側に設けられている絞りロー
ラ機構１０ａへの繊維束２の案内の用を果たす。

【００３９】さて、本願にあっては、前述の拡繊ローラ
１９が独特の構成を採用している。本願における拡繊ロ
ーラ１９は、その表面起伏状態として、２種のものが採
用されており、さらに、その一部のローラに関しては、
表面がローラの軸方向（流送状態にある繊維束の幅方
向）で、湾曲した構造を有している。

【００４０】以下、夫々に特徴に関して説明する。拡繊
ローラ１９に関して、その上流側から順に、第一拡繊ロ
ーラ１９ａ、第二拡繊ローラ１９ｂ、第三拡繊ローラ１
９ｃ、第四拡繊ローラ１９ｄと呼ぶと、これらのローラ
に関して、第一拡繊ローラ１９ａと、それ以外の拡繊ロ
ーラ１９ｂ，ｃ，ｄとの表面起伏状態が、異ならせてあ
る。さらに具体的には、第一拡繊ローラ１９ａは、表面
がアルミナ球体のブラストを行って処理されたものであ
り、この処理の後、適度な電解研磨処理を施して、ロー
ラの表面は、図６（イ）に示すように、表面外方に突出
する突起部Ｐに関して、突出側ｐが先鋭とされ、突起底
部側が滑らかな凹状曲面となる凹部が多数形成された凹
状表面起伏を有するものとされている。この様な表面状
態の拡繊ローラ１９を、本願にあっては第一種拡繊ロー
ラと呼ぶ。

【００４１】一方、第二拡繊ローラ１９ｂ、第三拡繊ロ
ーラ１９ｃ、第四拡繊ローラ１９ｄとしては、ローラ表
面を化学研磨処理したものとしている。このような処理
を施すことにより、ローラ表面は結晶粒界に沿って、鋭
い亀裂が形成されたものとなり、その表面にメッキ処理
等を施すことで、図６（ロ）に示すように、ローラの表
面は、表面外方に突出する突起部Ｐに関して、突出側ｐ
が表面に沿って比較的大きな弧状を描き滑らかとされた
弧状表面起伏を有するものとされている。この様な表面
状態の拡繊ローラ１９を、本願にあっては第二種拡繊ロ
ーラと呼ぶ。ここで、図示するように、第二種拡繊ロー
ラが配置されている部位は、超音波発生器１８のほぼ直
上にあり、超音波の比較的強い部位である。

【００４２】上記のように、拡繊の進行度合いと、超音
波の強度との関係にあって、超音波が比較的弱く、拡繊
が実質的に始まる位置に第一種拡繊ローラを、超音波に
よる拡繊力が強い位置に第二種拡繊ローラを配置するこ
とで、拡繊の初期には、繊維束を櫛けずるようにして、
拡繊を行ない、拡繊がある程度進んだ状態では、超音波
によって、突起の凸端近傍で、各フィラメントを自由に
運動できるようにして、強い拡繊能を発揮することがで
きる。

【００４３】さて、各拡繊ローラ１９は以上のような特
徴的なローラ表面構造を有しているが、同時に、以下の
ような工夫もされている。即ち、本願の第二拡繊ローラ
１９ｂにあっては、このローラの繊維束２の接触部に関
して、繊維束の幅方向（ローラの軸方向）で、その全幅
に亘ってローラ表面が湾曲する（図４に示すものにあっ
ては、上に凸状の湾曲でつづみ状をなす）湾曲面とされ
ている。この構造からも、このローラ１９ｂに接触する
繊維束は拡繊操作を受けるようにされている。さらに具
体的に説明すると、ローラの径は、１０〜１００ｍｍに
設定されており、この湾曲度は軸方向で１００Ｒ〜１０
００Ｒ程度のものとする。この場合、４００Ｒ〜６００
Ｒがさらに好ましい。これまで説明してきた種別の拡繊
ローラの組合せ、又、表面が全体として湾曲している、
例えばつづみ状ローラの組合せは、糸種等に応じて採用
されることは当然である。

【００４４】以上のようにして、第一〜第四の拡繊ロー
ラ１９ａ，ｂ，ｃ，ｄに亘って繊維束を流送することに
より、順次、繊維束を拡繊することができる。

【００４５】拡繊された繊維束は、出口ガイドローラ２
０ｂにより、絞りローラ機構１０ａに導入される。

【００４６】この絞りローラ機構１０ａは、一部が液中
に浸漬されている金属ローラ１００ａ（このローラを、
本願にあっては第一絞りローラと呼ぶ）と、この金属ロ
ーラ１００ａに上側から当接するゴムローラ１００ｂ
（このローラを、本願にあっては第二絞りローラと呼
ぶ）から構成されており、両ローラ間を拡繊済みのシー
トが通過することで、付着した液が除去される。

【００４７】この絞りローラ機構１０ａにおいて、予備
拡繊済みの繊維束２が金属ローラ１００ａ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拡繊不良を起こすことはな
い。従って、前記第一絞りローラ１００ａは、本願にい
う拡繊状態維持手段の役割をし、絞りローラ機構１０ａ
が、本願にいう除去手段の役割をする。さらに、本願に
あっては、予備拡繊機構４と、絞りローラ機構１０ａと
を合わせて、拡繊装置と呼ぶ。

【００４８】次に本拡繊機構６に関して説明する。この
本拡繊機構６も繊維束２の拡繊を液体内で行うものであ
り、図５に示すように、本拡繊用液槽５を備えると共
に、繊維束２を流送方向に導くためのガイドローラ２０
ｃ、ｄ、ｅ、本拡繊を液体流を利用しておこなう拡繊部
１７、前記拡繊部１７において拡繊されて得られる拡繊
シート２１を液中から気体中へ引き出すと共に、拡繊シ
ート２１の絞り操作を行う絞りローラ機構１０ｂを備え
ている。

【００４９】本拡繊機構６にあっては、本拡繊用液槽５
内外において、第一、第二、第三ガイドローラ２０ｃ，
２０ｄ，２０ｅが設けられており、第一ガイドローラ２
０ｃ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、拡繊部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２０ｄは、拡繊部
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２０ｅは、拡繊
部１７より送出されてくる拡繊シート２１を絞りローラ
機構１０ｂを成す一方の金属ローラ１００ａに導く。

【００５０】所定の経路を経て送流される繊維束２は、
拡繊部１７において本拡繊を受けるのであるが、この拡
繊部１７の構造は以下の通りである。

【００５１】図１、５に示すように、本拡繊用液槽５に
対して、その槽内の液体を所定の循環路を介して循環さ
せる循環ポンプ２２が備えられている。即ち、本拡繊用
液槽５内に設けられた拡繊部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２２ａに接続されている。

【００５２】一方、この循環ポンプ２２の流体吐出口２
２ｂは、前記本拡繊用液槽５に吐出流体を戻すように接
続されている。

【００５３】さて、前記拡繊部１７の近傍の構造に関し
て説明すると、この拡繊部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、図２、４に
示すように、それぞれ、単一の繊維束２に対する拡繊部
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。

【００５４】図示するように、整流流路形成体２５の流
入口２５ａは、本拡繊用液槽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。さらに、このようにして流入した液は、
整流流路２７で整流されて拡繊部１７に至り、さらに吸
引流路２３を流れた後、貯液部２４に流入する。

【００５５】貯液部２４は、複数設けられている拡繊部
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、複数の拡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、以上の構成で、流体流発生
手段が構成されている。

【００５６】前述の拡繊部１７にあっては、この部位で
の液体流の流速と、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、繊維束の拡繊が良好に
行われる。

【００５７】このようにして、拡繊部１７において拡繊
された繊維束（拡繊シート２１と呼べる状態となってい
る）は、第三ガイドローラ２０ｅに導かれ、絞りローラ
機構１０ｂ内に導入される。

【００５８】この絞りローラ機構１０ｂは、前述のよう
に、一部が液中に浸漬されている金属ローラ１００ａ
と、この金属ローラ１００ａに上側から当接するゴムロ
ーラ１００ｂから構成されており、両ローラ間を拡繊済
みのシートが通過することで、拡繊シート２１に付着し
た液を除去する。

【００５９】この絞りローラ機構１０ｂにおいても、拡
繊シート２１が金属ローラ１００ａ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拡繊不良を起こすことはない。

【００６０】さて、絞り操作後の拡繊シート２１は、適
宜配設置されるローラ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。

【００６１】加熱部１２は、拡繊シート２１に残存する
液体分を乾燥により除去するための乾燥部１２ａと、拡
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。以上の構成により、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、拡繊シート２１
を巻き取ることで、巻取ボビン１３０に巻き取られた拡
繊シート２１を得ることができる。

【００６２】〔別実施の形態〕（１）上記の実施の形態においては、拡繊用の液体と
して水を使用する例を示したが、拡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、
拡繊を行ってもよい。

【００６３】（２）前記の実施の形態にあっては、所
定のローラに接触させながら、拡繊済みの繊維束を液中
から液外へ導いて、拡繊済みの繊維束の拡繊状態を維持
するようにして、拡繊状態維持手段を構成したが、拡繊
状態の維持にあっては、気流等を当てることにより拡繊
状態を維持する構造を採用することができる。

【００６４】（３）さらに、前記の実施の形態にあっ
ては、繊維束に対して絞り操作をすることにより、液を
絞り除去するものとしたが、繊維束からの液の除去に際
しては、任意の構造が採用でき、先に示した拡繊状態維
持手段と同様に気流等を利用することも可能である。

【００６５】（４）前記拡繊ローラとして、その表面
起伏状態を異ならせるに、本願にいう第一種拡繊ローラ
と第二種拡繊ローラとの組み合わせにおいて、異なった
種類のローラによる拡繊構造を得るものとしたが、例え
ば、異なった種類として、前記第一種、第二種を採用す
るほか、単に表面がフラットな拡繊ローラを採用しても
よく、さらに、第一種、第二種の拡繊ローラを組み合わ
せて使用する場合のみならず、単一種拡繊ローラ（例え
ば第一種拡繊ローラのみ）を使用する場合にあっても、
そのローラ表面に形成される突起の高さ、大きさ等を変
化させて異なった表面起伏状態の拡繊ローラを構成して
もよい。拡繊ローラの数は複数本設定されることが好ま
しく、先に示した例の外・３本、５本等であってもよ
い。

【００６６】（５）上記の実施の形態にあって、湾曲
状接触面を構成するに、所謂、太鼓状（ローラ軸方向の
中央側が張り出したもの）のものを採用して、拡繊を高
める側に、その表面形状を利用したが、逆に、つづみ状
（ローラ軸方向の中央側が窪んだもの）として、拡繊済
みの繊維束の幅の調整（例えば、超音波により充分すぎ
るほどの拡繊状態にある場合に、各フィラメントの平行
性を整えるようにする）を目的として、採用してもよ
い。

【００６７】（６）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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の拡繊シートの製造装置の全体構造を示す
立面図

【図２】本願の拡繊シートの製造装置の要部構成を示す
図

【図３】給糸調整用検出部

【図４】予備拡繊機構の説明図

【図５】本拡繊機構の説明図

【図６】拡繊ローラの表面起伏状態の説明図

【符号の説明】

１拡繊シートの製造装置２繊維束４予備拡繊機構６本拡繊機構８駆動ローラ機構９給糸調整用検出部１０ａ絞りローラ機構１０ｂ絞りローラ機構１１従動ローラ機構１７拡繊部１８超音波発生器１９拡繊ローラ２０ガイドローラ２１拡繊シート２２循環ポンプ２３吸引流路２４貯液部２５整流流路形成体２６吸引流路形成体２７整流流路３０共振機構１００ａ金属ローラ１００ｂゴムローラＦマルチフィラメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3B154 AA08 AA14 AB03 AB09 BA18 BA60 BB09 BB28 BB47 BB76 BC15 BC23 BC42 BC48 DA18 DA21 4L036 AA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のフィラメントが集合されてなる繊
維束を拡繊対象とし、前記繊維束が張力を付与された状
態で流送される繊維束流送部を液中に備えると共に、前
記液中に超音波を伝播させて前記繊維束流送部の繊維束
を拡繊する拡繊装置であって、拡繊済みの繊維束を前記液中から液外へ導出する際に、
前記繊維束の拡繊状態を維持する拡繊状態維持手段を備
え、前記繊維束から液を除去する除去手段を備えた拡繊
装置。
【請求項２】前記拡繊状態維持手段及び前記除去手段
が、第一絞りローラおよび、前記第一絞りローラに当接
する第二絞りローラを有する絞りローラ機構であり、前
記第一絞りローラが前記液中に浸漬されており、前記拡
繊済みの繊維束が前記第一絞りローラに接触した状態で
液中より液外に導出されると共に、当該繊維束を前記第
一絞りローラ及び第二絞りローラによって絞り可能に構
成してある請求項１記載の拡繊装置。
【請求項３】前記繊維束流送部を構成するに、複数の
ローラに対して前記繊維束が、各ローラ表面に接触しな
がら屈曲経路を成して流送され、前記複数のローラとして、前記繊維束が接触するローラ
表面の起伏状態が異なる複数種の拡繊ローラを備えた請
求項１または２に記載の拡繊装置。
【請求項４】前記ローラ表面の起伏状態が、多数の微
小な突起部によって形成されるものであり、前記ローラ
表面の起伏状態が異なる複数種の拡繊ローラとして、前
記突起部の突出側が先鋭とされる第一種拡繊ローラと、
前記突起部の突出側が滑らかな第二種拡繊ローラとを備
えた請求項３記載の拡繊装置。
【請求項５】前記繊維束流送部を構成するに、複数の
ローラに対して前記繊維束が、各ローラ表面に接触しな
がら屈曲経路を成して流送される構成で、前記複数のローラの内、前記超音波による拡繊作用が強
い位置に配設されるローラとして、前記ローラ表面の起
伏状態が、多数の微小な突起部によって形成され、且
つ、前記突起部の突出側が滑らかな第二種拡繊ローラを
備えた請求項１または２に記載の拡繊装置。
【請求項６】前記繊維束流送部を構成するに、複数の
ローラに対して前記繊維束が、各ローラ表面に接触しな
がら屈曲経路を成して流送され、前記繊維束が接触する接触面が、流送状態にある繊維束
の幅方向で湾曲している湾曲状接触面である請求項１か
ら５の何れか一項記載の拡繊装置。
【請求項７】前記液中に、拡繊用の超音波に共振する
共振機構を備えた請求項１〜６の何れか１項記載の拡繊
装置。