JP2012184059A - トラバース装置、繊維巻取装置、及び繊維巻取方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トラバース装置の構造に着目することにより、綾掛けを行う際に発生し得るガラスモノフィラメントの配列の乱れを有効に防止する技術を確立する。
【解決手段】複数本のフィラメントＦが集束されてなるストランドＳを回転部材２０に巻回するに際し、ストランドＳをガイド部１３に挿通させた状態で、当該ガイド部１３を回転部材２０の軸心Ｘ方向に沿って往復移動させることにより綾掛けを行うトラバース装置１０であって、往復移動に伴い、ストランドＳがガイド部１３の内側で往復移動方向にぶれることを抑制する抑制手段と、ストランドＳをガイド部１３の外側に向けて押圧する押圧手段と、を備えてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数本のフィラメントが集束されてなるストランドを回転部材に巻回するに際し、ストランドをガイド部に挿通させた状態で、ガイド部を回転部材の軸心方向に沿って往復移動させることにより綾掛けを行うトラバース装置、当該トラバース装置を備えた繊維巻取装置、及び繊維巻取方法に関する。

有機繊維、無機繊維、及び天然繊維等を原料とする繊維製品は、衣料用分野における生地から航空機産業における機体の補強材まで、非常に幅広い分野で利用されている。無機繊維では、例えば、ガラス繊維が高い補強効果を確実に実現する秀逸な基幹材料として使用される。ガラス繊維は、例えば、樹脂と組み合わせた複合材料として、プリント配線板やガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等の工業製品に使用されている。ガラス繊維を含むガラス繊維製品は、その生産性や品質がそのまま工業製品の生産性や品質に影響するため、高品質なガラス繊維製品を安定的に製造することが望まれている。

ガラス繊維製品は、例えば、ダイレクトワインディングロービング（以下、「ＤＷＲ」とする）等のように巻回体の形態で出荷される。ＤＷＲを製造するには、先ず、原料となる溶融ガラスを多数のノズルを備えたブッシング（成形機）から紡糸する。紡糸により得られたガラスモノフィラメントに集束剤を塗布した後、これを複数本束ねてストランドとし、回転コレットによってロール状に巻き取った後、乾燥し、ＤＷＲを得る。ストランドを回転コレットに巻き取る際、回転コレットの軸心方向に沿って往復移動するトラバース装置が使用される。トラバース装置には、ギャザリングシューから繰り出されたストランドを挿通させるガイド部としてのスリットが形成されている。ストランドはスリットを経て、トラバース装置の近傍に配置された回転コレットに巻き取られる。このとき、ＤＷＲの形状を安定させ、且つ出荷先にてＤＷＲからストランドを引き出し易くするため、綾を掛けて巻き取る方法が一般的に採用される。綾掛けは、トラバース装置の往復移動によってストランドの糸道を制御することで実行される。

綾掛けを行う際、ストランドを構成している複数本のガラスモノフィラメントどうしが絡まってしまうことがある。ガラスモノフィラメントどうしの絡み合いは、同一のストランドを構成するガラスモノフィラメントの長さにバラツキをもたらし、ガラスモノフィラメントのイーブン値の増大を招く。ここで、イーブン値とは、ガラスモノフィラメントの長さのバラツキを示す指標であり、次のように測定される。ＤＷＲから約２ｍの長さのストランドを採取し、ガラスモノフィラメントがずれないようにストランドの両端を接着剤等により固定する。次に、ストランドの両端を治具に取り付け、全てのガラスモノフィラメントをバラバラになるまで解す。続いて、最も短いガラスモノフィラメントの弛みがなくなるまで両端を軽く引っ張る。このとき長いガラスモノフィラメントはなお弛んでいる。その中から最も弛んだガラスモノフィラメントを見つけ出し、中央部において針等を用いて緩みが無くなるまで下方に引く。こうしてガラスモノフィラメントによって囲まれた三角形の高さを読み取る。以上の操作を１０回繰り返し、その平均値（ｍｍ）をイーブン値とする。イーブン値が増大すると、ＤＷＲからストランドを引き出す際に、余剰のガラスモノフィラメントがバルジ状やループ状となり易い。例えば、樹脂複合材料の補強材としてストランドを使用する場合、所定形状のダイにストランドを連続的に通過させることがある。ループが発生しているストランドをダイに通すと、ループがダイに引っ掛かり、ループがダイの手前で堆積する。ループがストランドの複数箇所に亘って発生している場合は、ダイの手前でのループの堆積量が時間の経過とともに増加する。最終的には、ダイを通過するストランドに、ループを原因とする摩擦や抵抗が発生し、ストランドが切断する。ストランドの切断は、樹脂複合材料の生産性の悪化につながる。ストランドが切断するに至らない場合であっても、バルジやループを有するストランドが樹脂複合材料の補強材として使用されると、強度の低下や外観上の不良をもたらす。このように、ガラスモノフィラメントどうしの絡まりは、ガラス繊維製品の生産性や品質に大きな影響を及ぼす。

ガラスモノフィラメントどうしが絡まる原因の一つに、トラバース装置の移動方向を逆転させる際に起こる、ガラスモノフィラメントの配列の乱れが挙げられる。トラバース装置の移動方向が変化すると、ストランドとして集束された夫々のガラスモノフィラメントに慣性力が作用する。慣性力を受けてガラスモノフィラメントがトラバース装置のスリット側面に押さえ付けられると、ストランドの断面形状が扁平し、ガラスモノフィラメントの配列が大きく変化する。また、慣性力は夫々のガラスモノフィラメントで微妙に異なるため、トラバース装置の移動中もガラスモノフィラメントの配列が乱れ易くなる。さらに、ガラスモノフィラメントには回転コレットがストランドを巻き取る際に発生する張力が作用している。このため、ガラスモノフィラメントは、トラバース装置の移動中及び移動方向変化時を通じ、引っ張られて元の位置に戻るように動こうとする。つまり、何れの位置にトラバース装置がある場合でも、ガラスモノフィラメントの移動（配列の変化）が起こり易い。このように、トラバース装置が往復移動を繰り返している間は、常にガラスモノフィラメントが動こうとするため、配列の乱れが常態化する。

従来、ストランドにおけるガラスモノフィラメントの配列の乱れを防止する技術として、スリットを構成する内壁の形状を工夫したトラバース装置があった（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照。）。

特許文献１によれば、総繊度１５００デニール以上の合成繊維のストランドを巻き上げるトラバース装置であって、少なくともストランドを導入するための切欠きを有するスリットが形成されており、そのスリットの断面形状が略楕円であり、かつスリットの内壁がストランド走行方向に対して凸状曲面を呈することにより、ループの発生が減少する旨が記載されている。

特許文献２によれば、スリットを通過するストランドが曲面形状に沿いながら捩れることを許すガイド面部をスリットの両側に設け、且つスリットの底部を、回転コレットから離間する方向へ凹む曲面形状とすることで、ガラスモノフィラメントの配列を乱さずに巻き取ることが可能となり、巻回体の形状が良好なものとなる旨が記載されている。

特開２０００−１２８４３１号公報 特開２０００−１６９０４２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているトラバース装置では、スリットの内壁が滑らかな曲面を有する連続的な構造物として構成されているため、ストランドが内壁に沿って円滑に動き易い。また、スリットの内壁の形状についてのみ記載されており、スリットとストランドとのサイズ関係について何ら考慮されていない。このため、スリットの内側の空間容積（すなわち、ストランドの移動可能距離）が過剰になる可能性が高く、トラバース装置の往復移動に伴ってストランドが自由に動いてしまう。上述のように、ストランドが動くと、ストランドを構成する複数のガラスモノフィラメントの配列が乱れることになる。特許文献１によるトラバース装置では、トラバース装置の往復移動に伴うガラスモノフィラメントの配列の乱れを抑制することは困難である。

特許文献２に開示されているトラバース装置では、スリットの深さ方向におけるガラスモノフィラメントの移動の抑制はある程度可能となるかもしれないが、往復移動方向の移動に対する対策は講じられていない。また、スリットの幅とストランドの厚さとのサイズ関係について規定しているが、ストランドの厚みは回転コレットに巻き取られる際に重なって巻き付けられることより変化する。従って、ストランドの厚さは、スリットの内側に通されている状態と、巻回体として巻回されている状態とでは相当異なる。このため、スリットの内側におけるストランドの厚さを基準としてスリットのサイズを決めると、実際のガラス繊維製品を構成するストランドの厚さと齟齬が生じ、設計どおりのガラス繊維製品を得ることは困難である。さらに、同文献のトラバース装置においても、スリットを構成する内壁が連続曲面であるため、ストランドが内壁に沿って円滑に動き易い。このため、トラバース装置の往復移動に伴うガラスモノフィラメントの配列の乱れを抑制することは困難である。

このように、現状においては、トラバース装置の往復移動によって発生するガラスモノフィラメントの配列の乱れを抑制し、ストランドにおけるループやバルジの発生量を確実に低減するトラバース装置は未だ開発されていない。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、トラバース装置の構造に着目することにより、綾掛けを行う際に発生し得るガラスモノフィラメントの配列の乱れを有効に防止する技術を確立することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係るトラバース装置の特徴構成は、
複数本のフィラメントが集束されてなるストランドを回転部材に巻回するに際し、前記ストランドをガイド部に挿通させた状態で、当該ガイド部を前記回転部材の軸心方向に沿って往復移動させることにより綾掛けを行うトラバース装置であって、
前記往復移動に伴い、前記ストランドが前記ガイド部の内側で往復移動方向にぶれることを抑制する抑制手段と、
前記ストランドを前記ガイド部の外側に向けて押圧する押圧手段と、
を備えた点にある。

上記課題で述べたように、現状では、ストランドを回転コレットに巻き取る際にトラバース装置が往復移動することによって発生する、ガラスモノフィラメントの配列の乱れを抑制することは困難である。これは、トラバース装置に備えられているガイド部の内側でストランドが容易に移動することが一因である。
そこで、上記の不都合を解消すべく、本発明者らが鋭意検討したところ、トラバース装置におけるガイド部の内側でのストランドの動きを積極的に制限する構成を採用することによって、トラバース装置の移動に起因するガラスモノフィラメントの配列の乱れを大きく低減できることを見出した。
本構成のトラバース装置では、往復移動に伴い、ストランドがガイド部の内側で往復移動方向にぶれることを抑制する抑制手段を備えているため、トラバース装置が往復移動しても、ガイド部の内側でストランドが往復移動方向に動き難い。また、ストランドをガイド部の外側に向けて押圧する押圧手段を備えているため、回転コレットがストランドを巻き取る力を利用して適度なテンションをストランドに与えることができる。これにより、ストランドがガイド部の深さ方向に動き難くなり、抑制手段によって往復移動方向のぶれが抑制されたストランドの動きがさらに抑制されることになる。このように、ガイド部の内側でストランドが様々な方向に動くことが積極的に抑制されるため、ストランドを構成するガラスモノフィラメントの配列の乱れが抑制される。その結果、ガラスモノフィラメントどうしの絡まりを防止できるため、同一のストランドを構成するガラスモノフィラメントの長さのバラツキが発生し難くなる（イーブン値が小さくなる）。本構成によれば、ガラス繊維製品を高品質に且つ安定的に製造することができる。ＤＷＲからストランドを引き出す際に、バルジやループが形成され難いため、当該ストランドを使用した工業製品の生産性や品質が向上する。

本発明に係るトラバース装置において、前記ガイド部は、前記往復移動方向から見て前記ストランドの前後に対峙する二つの側壁と、当該二つの側壁を接続する奥壁と、当該奥壁を臨む開口とを備えたスリットであり、前記二つの側壁は、その間隔を前記回転部材に巻回した状態にあるストランドの幅に対して５０〜１００％に設定することにより、前記抑制手段として機能することが好ましい。

本構成のトラバース装置において、ガイド部は、往復移動方向から見てストランドの前後に対峙する二つの側壁と、当該二つの側壁を接続する奥壁と、当該奥壁を臨む開口とを備えたスリットとして構成されるため、トラバース装置の構造が複雑とならず、製造コストや維持・管理コストの低減を図ることができる。また、二つの側壁の間隔を回転部材に巻回した状態にあるストランドの幅に対して５０〜１００％に設定することにより、ストランドがガイド部の内側で往復移動方向にぶれることを抑制する抑制手段として機能する。上記設定範囲であれば、ストランドは常に両側の側壁と接触できるため、二つの側壁から受ける抗力と釣り合ってストランドに作用する慣性力が効果的に打ち消され、ストランドの往復移動方向の動きを確実に抑制することができる。また、綾掛けの際にストランドがスリットの内側を移動する空間が十分に小さいため、トラバース装置が移動方向を逆転した際に慣性力が発生しても、ストランドがスリットの内側を激しく動き回ることはない。その結果、ストランドを構成する複数のガラスモノフィラメントの配列の乱れが抑制され、ガラスモノフィラメントどうしの絡まりを防止することができる。よって、同一のストランドを構成するガラスモノフィラメントの長さのバラツキが発生し難い（イーブン値が小さくなる）。なお、本構成では、回転部材に巻回した状態にあるストランドの幅を基準としてスリットの間隔を設定しているため、ストランドはガラス繊維製品に適した断面形状を形成しながら、回転部材に巻き取られる。これにより、設計どおりのガラス繊維製品を得ることができる。

本発明に係るトラバース装置において、前記押圧手段は、前記奥壁を前記開口の方向に膨出させた膨出部であることが好ましい。

本構成のトラバース装置では、押圧手段を、奥壁を開口の方向に膨出させた膨出部にすると、回転コレットがストランドを巻き取る力を利用して適度なテンションをストランドに与えることができる。これにより、ストランドがスリットの深さ方向に動き難くなり、二つの側壁によって往復移動方向のぶれが抑制されたストランドの動きがさらに抑制されることになる。また、スリットの構造がシンプルとなるため、トラバース装置の製造コストや維持・管理コストの低減を図ることができる。さらに、シンプルな構造であるから、トラバース装置と回転部材との位置関係を変更するだけで、あるいは、膨出部の形状を変更すれば、ストランドに対する押圧力を調整することができる。これにより、ストランドの種類に応じて最適な押圧力を設定することも可能となり、その結果、どのような繊維であっても綺麗に綾掛けを行いながら回転部材に巻回することができる。常に安定した押圧力をストランドに与えることができるため、ガラス繊維製品を高品質に且つ安定的に製造することができる。

上記課題を解決するための本発明に係る繊維巻取装置の特徴構成は、
複数本のフィラメントが集束されてなるストランドを巻き取る巻取手段と、
上記の何れか一つに記載のトラバース装置と、
を備えた点にある。

本構成の繊維巻取装置では、複数本のフィラメントが集束されてなるストランドを巻き取る巻取手段と、上述した本発明のトラバース装置とを備えているため、トラバース装置のガイド部の内側でストランドが様々な方向に動くことが積極的に抑制される。このため、ストランドを構成するガラスモノフィラメントの配列の乱れが抑制され、ガラスモノフィラメントどうしの絡まりを防止することができる。その結果、同一のストランドを構成するガラスモノフィラメントの長さのバラツキが発生し難い（イーブン値が小さくなる）。本構成によれば、ガラス繊維製品を高品質に且つ安定的に製造することができる。ＤＷＲからストランドを引き出す際に、バルジやループが形成され難いため、当該ストランドを使用した工業製品の生産性や品質が向上する。

上記課題を解決するための本発明に係る繊維巻取方法の特徴構成は、
複数本のフィラメントが集束されてなるストランドをガイド部に挿通させて回転部材に巻き取る巻取工程と、
前記ガイド部を前記回転部材の軸心方向に沿って往復移動させることにより綾掛けを行う綾掛工程と、
を包含する繊維巻取方法であって、
前記巻取工程及び前記綾掛工程の実行中に、前記ストランドが前記ガイド部の内側で往復移動方向にぶれることを抑制するとともに、前記ストランドを前記ガイド部の外側に向けて押圧する点にある。

本構成の繊維巻取方法では、巻取工程及び綾掛工程の実行中に、ストランドがガイド部の内側で往復移動方向にぶれることを抑制するとともに、ストランドをガイド部の外側に向けて押圧しているので、ガイド部の内側でストランドが様々な方向に動くことが積極的に抑制される。このため、ストランドを構成するガラスモノフィラメントの配列の乱れが抑制され、ガラスモノフィラメントどうしの絡まりを防止することができる。その結果、同一のストランドを構成するガラスモノフィラメントの長さのバラツキが発生し難い（イーブン値が小さくなる）。本構成によれば、ガラス繊維製品を高品質に且つ安定的に製造することができる。ＤＷＲからストランドを引き出す際に、バルジやループが形成され難いため、当該ストランドを使用した工業製品の生産性や品質が向上する。

図１は、本発明に係る繊維巻取装置の全体構造を示す概略図である。 図２は、本発明に係るトラバース装置の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図、及び（ｄ）Ａ−Ａ´位置における縦断面図である。 図３は、往復移動するトラバース装置を反転させた場合におけるガラスモノフィラメントの配列を示した説明図である。 図４は、トラバース装置のスリットを構成する二つの側壁の間隔ｘと、回転コレットに巻回した状態にあるストランドの幅ｙとの関係を示した説明図である。

以下、本発明の繊維巻取装置１００に関する実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図しない。

図１は、本発明に係る繊維巻取装置１００の全体構造を示す概略図である。図２は、本発明に係るトラバース装置の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図、及び（ｄ）Ａ−Ａ´位置における縦断面図である。繊維巻取装置１００は、ガラス繊維製品の製造工程の一部で使用される装置であり、綾掛けを行うためのトラバース装置１０と、ストランドＳの巻取手段である回転コレット（回転部材）２０とを主要な構成要素として備えている。回転コレット２０には動力源としてのモーター２１が連結されている。但し、図１におけるトラバース装置１０と回転コレット２０とのサイズ関係は、実際の設備で使用される両者のサイズ関係と必ずしも一致するとは限らない。説明の便宜上、トラバース装置１０のサイズを回転コレット２０と比較して大きく描いている。

本実施形態に係る繊維巻取装置１００は、ガラス繊維巻回体であるＤＷＲを作製する。先ず、各種ガラス原料を所定組成となるように混合し、混合物をガラス溶融炉内（図示せず）で加熱して溶融ガラスとする。均質に溶融された溶融ガラスを多数のブッシングノズル（図示せず）から引き出し、複数本の繊維状のガラスモノフィラメントＦを成形する。成形後の複数本のガラスモノフィラメントＦの表面に集束剤を塗布し、ギャザリングシュー３０を介して繊維集束体であるストランドＳに集束する。集束後のストランドＳの断面を見ると、複数のフィラメントＦの間に集束剤が介在している。このため、ストランドＳの断面積に対するガラスモノフィラメントＦの総断面積の割合は、通常は３０％〜９０％程度となる。ガラス繊維製品の用途によっては、ガラスモノフィラメントＦがギャザリングシュー３０を通過する際に撚りが加えられる。集束したストランドＳは、トラバース装置１０を経て、回転コレット２０に巻き取られる。

回転コレット２０は円筒形状の部材であり、トラバース装置１０の近傍に配置され、モーター２１によって軸心Ｘを中心に時計回り方向又は反時計回り方向に回転駆動される。図示しないが、回転コレット２０には予めストランドＳが１０〜１００回転程度巻き付けられている。回転コレット２０に所定量のストランドＳが巻き取られて完成したＤＷＲは、回転コレット２０から離脱した後、それ自身がガラス繊維製品として出荷されるが、ガラスロービングクロス等の二次製品に加工して出荷される場合もある。

トラバース装置１０は、ストランドＳを受け入れるガイド部を有している。ストランドＳを回転コレット２０に巻き取る際、トラバース装置１０はガイド部にストランドＳを挿通させた状態で、回転コレット２０の軸心Ｘ方向に沿って往復移動する。これにより、巻回体に巻取角度が付けられ、いわゆる綾掛けが行われる。トラバース装置１０は、樹脂や金属等の硬質材料で構成される。トラバース装置１０の表面は、毛羽の発生量を抑制するため、滑らかに加工されていることが好ましい。トラバース装置１０は、係合部１１と、本体１２とを備えている。係合部１１は、回転コレット２０の軸心Ｘ方向に平行に設置されたレール部材（図示せず）に対してスライド可能に係合され、専用の動力源（図示せず）によって、あるいは、回転コレット２０を回転させるモーター２１から駆動力が分配され、レール部材上を移動する。これにより、トラバース装置１０は、回転コレット２０の軸心Ｘ方向において、回転コレット２０の両端間に対応する位置を往復移動することが可能となる。

本体１２には、上述のガイド部が形成されている。本実施形態におけるガイド部は、ストランドＳを挿通させるスリット１３である。スリット１３は、ギャザリングシュー３０から繰り出されたストランドＳを回転コレット２０へと連絡する。本実施形態において、スリット１３は、トラバース装置１０の往復移動方向から見てストランドＳの前後に対峙する二つの側壁１４と、当該二つの側壁１４を接続する奥壁１５と、当該奥壁１５を臨む開口１６とから構成される。スリット１３の開口１６は、回転コレット２０と対面している。スリット１３の上側には、スリット１３と同一幅の切り込みが設けられた天板１７が配置され、スリット１３を保護している。モーター２１に駆動されて回転コレット２０が図１に示した矢印方向に回転すると、スリット１３から引き出されたストランドＳが回転コレット２０に巻き取られる。

ここで、ストランドＳを回転コレット２０に巻き付ける際、回転コレット２０の端部に対応する位置でトラバース装置１０の移動方向を逆転させると、ストランドＳを構成する複数のガラスモノフィラメントＦの配列が乱れようとする。ガラスモノフィラメントＦの配列の乱れは、数万ｍにも及ぶストランドＳ全体に影響を与える。ガラスモノフィラメントＦの配列が乱れると、例えば、ストランドＳの全長に亘って特定のガラスモノフィラメントがジグザグ状に湾曲する。その結果、ガラスモノフィラメントＦどうしが絡まってしまい、同一のストランドＳを構成するガラスモノフィラメントＦの長さにバラツキが発生し易くなる（イーブン値が大きくなる）。ＤＷＲからストランドＳを引き出す際に、ガラスモノフィラメントＦの長さのバラツキに起因してバルジやループが形成されると、当該ストランドＳを使用した工業製品の生産性や品質が低下する虞がある。

トラバース装置１０の移動方向が逆転するときに、ガラスモノフィラメントＦの配列が乱れる原因の一つは、ストランドＳに慣性力が作用することである。トラバース装置１０のスリット１３に挿通されたストランドＳは、回転コレット２０に向かってスリット１３の内側を進行し続ける。このため、ストランドＳをスリット１３に対して物理的に固定することはできない。そうすると、トラバース装置１０の移動方向が逆転したとき、ストランドＳには当該移動方向に慣性力が作用する。この慣性力によるガラスモノフィラメントＦの配列の乱れについて説明する。

図３は、往復移動するトラバース装置を反転させた場合におけるガラスモノフィラメントＦの配列を示した説明図である。（ａ）はトラバース装置が回転コレットの左端に対応する位置に存在するとき、（ｂ）は右端に対応する位置に存在するときのガラスモノフィラメントＦの状態を示している。（ａ）に示すように、回転コレットの左端に対応する位置においてトラバース装置の移動方向が逆転すると、ガラスモノフィラメントＦが、スリットの左側面付近に偏在する。一方、（ｂ）に示すように、回転コレットの右端に対応する位置においてトラバース装置の移動方向が逆転すると、ガラスモノフィラメントＦが、スリットの右側面付近に偏在する。黒色で示したガラスモノフィラメントＦは同一のガラスモノフィラメントであるが、トラバース装置が回転コレットの左端に対応する位置で反転した場合と右端に対応する位置で反転した場合とでは、その位置が大きく移動している。このように、慣性力を受けてガラスモノフィラメントＦがトラバース装置のスリットの側面に押さえ付けられると、ストランドの断面形状が扁平し、ガラスモノフィラメントＦの配列が大きく変化する。また、慣性力は夫々のガラスモノフィラメント間で微妙に異なるため、トラバース装置の移動中もガラスモノフィラメントＦの配列が乱れ易くなる。さらに、ガラスモノフィラメントＦには回転コレットがストランドを巻き取る際に発生する張力が作用している。このため、ガラスモノフィラメントＦは、トラバース装置の移動中及び移動方向変化時を通じ、引っ張られて元の位置に戻るように動こうとする。つまり、何れの位置にトラバース装置がある場合でも、ガラスモノフィラメントＦの移動（配列の変化）が起こり易い。このように、トラバース装置が往復移動を繰り返している間は常にガラスモノフィラメントＦは動くため、配列の乱れが常態化する。

そこで、本発明のトラバース装置１０では、ガラスモノフィラメントＦの配列の乱れを抑制するため、スリット１３について独特の工夫を施している。スリット１３を構成する二つの側壁１４は、トラバース装置１０の往復移動に伴い、ストランドＳがスリット１３の内側で往復移動方向にぶれることを抑制する抑制手段として機能する。特に、二つの側壁１４の間隔を、回転コレット２０に巻回した状態にあるストランドＳの幅に対して規定することが重要である。この理由について説明する。

図４は、トラバース装置１０のスリット１３を構成する二つの側壁１４の間隔ｘと、回転コレット２０に巻回した状態にあるストランドＳの幅ｙとの関係を示した説明図である。ストランドＳは回転コレット２０に巻き取られる際に重なって巻き付けられるため、巻き付け後のストランドＳの断面形状は巻き付け前のストランドＳの断面形状よりも扁平する。つまり、図４中に示したように、スリット１３を構成する二つの側壁１４の間隔ｘよりも、回転コレット２０に巻回した状態にあるストランドＳの幅ｙの方が大きくなる。スリット１３の内側におけるストランドＳを基準としてスリット１３のサイズを決めると、実際のガラス繊維製品を構成するストランドＳのサイズと齟齬が生じるため、設計どおりのガラス繊維製品を得ることは困難である。そこで、本発明のように、回転コレット２０に巻回した状態にあるストランドＳの幅を基準としてスリット１３の間隔を設定すれば、ストランドＳはガラス繊維製品に適した断面形状を形成しながら、回転コレット２０に巻き取られる。その結果、完成したガラス繊維製品のサイズと齟齬が生じず、設計どおりのガラス繊維製品を得ることができる。また、綾掛けの際にストランドＳがスリット１３の内側を移動する空間が十分に小さいため、トラバース装置１０が移動方向を逆転した際に慣性力が発生しても、ストランドＳがスリット１３の内側を激しく動き回ることはない。

二つの側壁１４の間隔の好適な範囲は、回転コレット２０に巻回した状態にあるストランドＳの幅に対して５０〜１００％である。この範囲であれば、ストランドＳは常に両側の側壁１４と接触できるため、二つの側壁１４から受ける抗力と釣り合ってストランドＳに作用する慣性力が効果的に打ち消され、ストランドＳの往復移動方向の動きを確実に抑制することができる。その結果、ガラス繊維製品を高品質に且つ安定的に製造することができる。また、ＤＷＲからストランドＳを引き出す際に、バルジやループが形成され難いため、当該ストランドＳを使用した工業製品の生産性や品質が向上する。二つの側壁１４の間隔が、巻回した状態にあるストランドＳの幅に対して５０％未満であると、ストランドＳと側壁１４との接触抵抗が大きくなるため、ストランドＳの毛羽発生量が多くなるとともに、断面形状の変形による配列の乱れも大きくなり易い。１００％より大きいと、スリット１３の内側の空間容積（すなわち、トラバース装置１０の往復移動方向へのストランドＳの移動可能距離）が過剰となり、ガラスモノフィラメントＦが移動し易くなるため、配列の乱れが生じ易い。

スリット１３を構成する奥壁１５は、開口１６の方向に膨出している。膨出部の形状は、図２（ｄ）に示すように、縦方向の断面視で円弧状輪郭を有する形状であることが好ましいが、滑らかな輪郭を有していれば不定形でも構わない。また、スリット１３の幅方向において膨出量が変化しても構わない。例えば、正面視で奥壁１５の中央部分のみが膨出した突起状構造とすることも可能である。奥壁１５は、ストランドＳをスリット１３の外側に向けて押圧する押圧手段として機能する。奥壁１５が開口１６の方向に膨出しているため、回転コレット２０がストランドＳを巻き取る力を利用して適度なテンションをストランドＳに与えることができる。これにより、ストランドＳがスリット１３の深さ方向に動き難くなり、二つの側壁１４によって往復移動方向のぶれが抑制されたストランドＳの動きがさらに抑制されることになる。また、奥壁１５を押圧手段とすることで、スリット１３の構造がシンプルとなる。このため、トラバース装置１０の製造コストや維持・管理コストの低減を図ることができる。さらに、シンプルな構造であるから、トラバース装置１０と回転コレット２０との位置関係を変更するだけで、あるいは、膨出部の形状を変更すれば、ストランドＳに対する押圧力を調整することができる。これにより、ストランドＳの種類に応じて最適な押圧力を設定することも可能となり、その結果、どのような繊維であっても綺麗に綾掛けを行いながら回転コレット２０に巻回することができる。常に安定した押圧力をストランドＳに与えることができるため、ガラス繊維製品を高品質に且つ安定的に製造することができる。

開口１６から奥壁１５の膨出部の頂部までの距離、つまりスリット１３の深さは、回転コレット２０に巻回した状態にあるストランドＳの幅に対して２倍以上あることが好ましい。これにより、トラバース装置１０の往復移動によって、ストランドＳがスリット１３の深さ方向に多少ぶれたとしても、スリット１３の開口１６から外部に飛び出すことがない。

スリット１３をこのような構造とすることで、ガイド部の内側でストランドＳが様々な方向に動くことが積極的に抑制される。その結果、ガラスモノフィラメントＦの配列の乱れに起因する絡まりが防止され、同一のストランドＳを構成するガラスモノフィラメントＦの長さのバラツキが発生し難くなる（イーブン値が小さくなる）。

繊維巻取装置１００において、回転コレット２０とトラバース装置１０とは連動可能に構成されている。両者の連動は、リンク機構等を利用した機械的連動であってもよいし、コンピュータ制御による電気的連動であってもよい。トラバース装置１０の動力源が停止した場合であっても、回転コレット２０のモーター２１が作動していれば、モーター２１から駆動力の一部が分配されてトラバース装置１０は往復移動を継続することができる。その結果、巻取りや綾掛けを失敗するおそれが減少する。トラバース装置１０が完全に停止することを防止できるため、トラバース装置１０の動力源が復帰したときには、速やかに通常の状態でＤＷＲの作製を再開することが可能となる。また、回転コレット２０の角速度（ｒａｄ／ｓ）とトラバース装置１０の平均移動速度（ｍ／ｓ）とを所定の速度に保ちつつ連動させることで、規則正しい綾掛けが可能となる。さらに、回転コレット２０の軸心Ｘ方向における外径の分布を、何れの位置においても一定とすることが可能となる。

本発明の繊維巻取装置１００によるガラスモノフィラメントの配列の乱れの抑制効果を確認するため、以下の確認試験を実施し、イーブン値を測定した。確認試験では、図１の実施形態による繊維巻取装置１００と同タイプの繊維巻取装置を使用した。スリットを構成する二つの側壁の間隔ｘと、回転コレットに巻回した状態にあるストランドの幅ｙとの比率を変更し、且つ、奥壁の膨出の有無を変更した９通りの試験（試行例１〜９）を実施した。試行例１〜３は、（ａ）二つの側壁の間隔と回転コレットに巻回した状態にあるストランドの幅との比率（ｘ／ｙ）が５０〜１００％の範囲内であること、（ｂ）奥壁が膨出していることの両方の条件を満たしている。試行例４〜７は、上記（ａ）及び（ｂ）の少なくとも何れか一方の条件を満たしている。試行例８及び９は、比率（ｘ／ｙ）が５０〜１００％の範囲外であり、且つ奥壁が膨出していない。確認試験の条件、及び結果を以下の表１にまとめる。

表１に示された試験結果から、以下のことが判明した。
（１）表１から分かるように、上記（ａ）及び（ｂ）の両方又は一方の条件を満たしている試行例１〜７のイーブン値は、何れの条件も満たさない試行例８及び９のイーブン値より小さくなった。
（２）二つの側壁の間隔と回転コレットに巻回した状態にあるストランドの幅との比率（ｘ／ｙ）が同一である場合、奥壁が膨出しているとイーブン値は小さくなる傾向があった。例えば、試行例６と試行例８とは、比率（ｘ／ｙ）が３０％である点において同一であるが、奥壁の膨出の有無が異なる。奥壁が膨出している試行例６は、奥壁が膨出していない試行例８より明らかにイーブン値が小さくなった。
（３）試行例７は試行例９よりも比率（ｘ／ｙ）が大きいが、試行例７は奥壁が膨出しているため、試行例９よりイーブン値が小さくなった。
（４）試行例１〜７の中でも、上記（ａ）及び（ｂ）の両方の条件を満たす試行例１〜３のイーブン値が特に小さくなった。
（５）試行例１と試行例４とを比較すると、両者は比率（ｘ／ｙ）が６０％である点において同一であるが、奥壁の膨出の有無が異なる。奥壁が膨出している試行例１は、奥壁が膨出していない試行例４に対して、イーブン値が略１／２であった。
（６）試行例２と試行例５とを比較すると、両者は比率（ｘ／ｙ）が８０％である点において同一であるが、奥壁の膨出の有無が異なる。奥壁が膨出している試行例２は、奥壁が膨出していない試行例５よりイーブン値が明らかに小さくなった。
（７）試行例６及び試行例７は、奥壁が膨出しているものの、比率（ｘ／ｙ）が夫々３０％及び１５０％であるため、試行例１〜３と比較して、イーブン値が高くなった。

繊維巻取装置を設計する場合、比率（ｘ／ｙ）を５０％〜１００％に設定し、且つ奥壁を膨出させることが有効である。このような繊維巻取装置であれば、ストランドのイーブン値を十分に小さくし得ることが確認試験の結果より推定される。また、このような繊維巻取装置を用いてストランドの巻取りを実行すれば、ガラス繊維製品を高品質に且つ安定的に製造することができる。そして、ＤＷＲからストランドを引き出す際に、バルジやループが形成され難いため、当該ストランドを使用した工業製品の生産性や品質が向上する。

なお、本発明の繊維巻取装置１００は、有機繊維、無機繊維、及び天然繊維等に使用することができる。有機繊維としては、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、及びポリオレフィン繊維等が挙げられる。無機繊維としては、上記実施形態で説明したガラス繊維の他に、炭素繊維、及び金属繊維等が挙げられる。天然繊維としては、植物繊維、及び動物繊維が挙げられる。ストランドＳは、１種類の繊維で構成しても良いし、複数の種類の繊維を組み合わせて構成しても構わない。

本発明の繊維巻取装置は、ガラス繊維製品、例えばＦＲＰに用いられるガラス繊維を製造するガラス繊維製造装置に利用可能である。

１０ トラバース装置
１１ 係合部
１２ 本体
１３ スリット（ガイド部）
１４ 側壁（抑制手段）
１５ 奥壁（押圧手段）
１６ 開口
２０ 回転コレット（回転部材、巻取手段）
３０ ギャザリングシュー
１００ 繊維巻取装置
Ｆ ガラスモノフィラメント（フィラメント）
Ｓ ストランド
Ｘ 軸心

Claims (5)

1. 複数本のフィラメントが集束されてなるストランドを回転部材に巻回するに際し、前記ストランドをガイド部に挿通させた状態で、当該ガイド部を前記回転部材の軸心方向に沿って往復移動させることにより綾掛けを行うトラバース装置であって、
   前記往復移動に伴い、前記ストランドが前記ガイド部の内側で往復移動方向にぶれることを抑制する抑制手段と、
   前記ストランドを前記ガイド部の外側に向けて押圧する押圧手段と、
   を備えたトラバース装置。
2. 前記ガイド部は、前記往復移動方向から見て前記ストランドの前後に対峙する二つの側壁と、当該二つの側壁を接続する奥壁と、当該奥壁を臨む開口とを備えたスリットであり、
   前記二つの側壁は、その間隔を前記回転部材に巻回した状態にあるストランドの幅に対して５０〜１００％に設定することにより、前記抑制手段として機能する請求項１に記載のトラバース装置。
3. 前記押圧手段は、前記奥壁を前記開口の方向に膨出させた膨出部である請求項２に記載のトラバース装置。
4. 複数本のフィラメントが集束されてなるストランドを巻き取る巻取手段と、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のトラバース装置と、
   を備えた繊維巻取装置。
5. 複数本のフィラメントが集束されてなるストランドをガイド部に挿通させて回転部材に巻き取る巻取工程と、
   前記ガイド部を前記回転部材の軸心方向に沿って往復移動させることにより綾掛けを行う綾掛工程と、
   を包含する繊維巻取方法であって、
   前記巻取工程及び前記綾掛工程の実行中に、前記ストランドが前記ガイド部の内側で往復移動方向にぶれることを抑制するとともに、前記ストランドを前記ガイド部の外側に向けて押圧する繊維巻取方法。