JP2014513638A5

JP2014513638A5 - ポリマー含浸繊維帯材の形態をした複合繊維材料の製造装置

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Publication number: JP2014513638A5
Application number: JP2013558371A
Authority: JP
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2032-03-07

Description

本発明は、ポリマー含浸繊維帯材の形態をした複合繊維材料の製造装置に関する。

本発明の目的は、繊維帯材への含浸が所定の含浸品質により、できるだけ低い製造コストで行われるような、上記の種類の装置を開発することである。

前記の目的は、本発明によれば、特許請求の範囲の請求項１に記載の特徴を有する装置によって達成される。

本発明による力の付加により、繊維帯材原反を形成する粗紡糸の所望の「開繊」を行うことができる。こうして、粗紡糸内部の、サイズ剤によって相互に付着している単繊維または個々の繊維が相互から分離し、その結果、ポリマー融体が個々の繊維間に浸透できる。力の付加は、粗紡糸を合体して繊維帯材原反を形成した後に行うことができる。

本発明による繊維帯材原反の作製は、連続的繊維帯材の製造に特に適している。

本発明によるポリマーの付与により、加圧付与室の、外部からの複雑な密閉が不要となる。驚くべきことに、本発明による圧力せん断振動の付加によって通常の周囲圧力下でポリマーを付与することが可能となる。

請求項１による圧力せん断振動の反復的付加により、製造方法の効率が向上する。種類の異なる圧力せん断振動付加装置の横運動成分を、反対方向に、即ち差動モードで動作するように同期させることができる。逐次的に行われる圧力せん断振動付加の合間に所定の休止期間を設けることができ、その間は、所定の期間にわたり、繊維帯材原反に圧力及び／またはせん断振動が加えられない。

本発明による圧力せん断振動の両側からの付加は、加工経路内に連続して配置される圧力付加装置によって行うことができる。あるいは、圧力せん断振動は両側から同時に付加することが可能である。圧力せん断振動の両側からの付加は、横運動成分の同期反転によって、即ち制御された差動モードで実行できる。

請求項１による装置の利点は、本発明による方法に関して上述したものに対応する。粗紡糸を引き取るには、ボビンを備えるクリールを使用でき、それに個々の粗紡糸が巻き回される。製造装置は、粗防止を結合させて繊維帯材原反を形成するための結合装置を含むことができる。加工経路に沿って、特定の方法で、繊維帯材原反を案内するための案内要素を設けることができる。案内要素は加熱できる。製造装置は、圧力せん断振動の完了及び、おそらくはその後の休止期間の後段に冷却装置を有することができる。冷却装置は、１対のローラとして構成でき、そのほかに冷却板を含むことができる。繊維帯材原反をポリマーの融点より高い温度に保持するためのテンパリング装置を、圧力せん断振動付加装置に組み込むことができる。この種のテンパリング装置は、例えば対向圧力部材（counter pressure body）に連結することができる。圧力せん断振動の周波数は１Ｈｚ〜４０ｋＨｚの範囲内とすることができる。せん断振動付加の振幅は０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内とすることができる。圧力せん断振動付加の圧力は０．０１ＭＰａ〜２ＭＰａの範囲内とすることができる。

請求項２によるせん断力付加装置によって、繊維帯材原反の効率的な「開繊」を行うことができる。せん断力付加装置は、繊維帯材原反の加工経路内に連続して配置される複数のローラを含むことができ、このローラの上で繊維帯材原反がジグザグに案内される。せん断力付加装置はまた、繊維帯材原反を形成するための粗紡糸の合体より下流にも配置できる。せん断力は、せん断付加装置において、一般に、繊維微材の帯平面に対して横方向の力成分で動作する。この動作方向は、せん断が主として帯平面内で行われる圧力せん断振動付加中の主要な動作方向とは異なる。

請求項３による広口ノズルによって、繊維帯材原反にポリマー融体を効率的に付与できる。広口ノズルは、ポリマーを溶融させるための押出機の出口に配置できる。２つの広口ノズルを設置してもよく、これらは帯平面の両側で相互に対向し、それによってポリマー融体が繊維帯材原反に両側から付与される。

請求項４による圧力せん断振動スタンプによって、ポリマー融体を繊維帯材原反に有効に浸透させることができる。スタンプヘッドの形状は対称に構成することができ、それによって供給部と排出部が同じ形状となる。あるいは、スタンプヘッドを非対称の形状とすることも可能である。

同時に、請求項６による圧力せん断振動スタンプは、対向圧力部材の機能を有する。

請求項７による対向圧力部材は、同時に、ポリマーの融点より高温での繊維帯材原反の所望のテンパリングへと続く。

Claims

ポリマーを含浸した繊維帯材（２）の形態をした複合繊維材料の製造装置（１）にして、
繊維帯材原反（４）を供給し、前記繊維帯材（２、４）を加工経路（５）に沿って搬送するための搬送装置（３）と、
前記繊維帯材原反（４）を、前記ポリマーの融点より高い加工温度まで予熱するための予熱装置（９）と、
溶融された前記ポリマーを、前記繊維帯材原反（４）の幅全体にわたり、前記繊維帯材原反（４）の表面に付与するための付与装置（１２）と、
少なくとも１つの圧力せん断振動スタンプ（２０、４０、４１）を備えて構成される少なくとも１つの圧力せん断振動付加装置（１８、１９、３９）であって、前記ポリマーの前記付与の後に、前記圧力せん断振動スタンプ（２０、４０、４１）によって前記繊維帯材原反（４）に前記繊維帯材原反（４）の平面に対して垂直に圧力を加え、それと同時に、前記圧力せん断振動スタンプ（２０、４０、４１）により、前記繊維帯材原反（４）の平面内で、かつ帯材移動方向に対して横方向の振動運動成分（ｙ）を有するせん断振動を付加し、前記圧力せん断振動スタンプ（２０、４０、４１）と対向圧力部材（２１、４３、４２）の間で前記繊維帯材原反（４）が案内されるような圧力せん断振動付加装置（１８、１９、３９）と、
前記圧力せん断振動付加装置（１８、１９、３９）による圧力せん断振動の付加が完了するまで、前記繊維帯材原反（４）を前記ポリマーの融点より高い加工温度範囲内に保持するための少なくとも１つのテンパリング装置（２２、３４、４５）と、を備え、
前記繊維帯材原反（４）の一部への前記圧力せん断振動の付加が、前記ポリマーの付与が行われた後に、前記加工経路（５）に沿って連続して複数回実行されることを特徴とする装置（１）。
前記加工経路にて、前記付与装置（１２）の前にせん断力付加装置（８）が配置され、このせん断力付加装置は、個々の粗紡糸（７）の中の個々の単繊維の特別な分離のために、サイズ剤で処理された前記繊維帯材原反（４）にまず、前記繊維帯材原反（４）を形成する前記粗紡糸（７）が合体されて前記繊維帯材原反（４）を形成する前に、前記繊維帯材原反（４）の平面（ｘｙ）に対して垂直な力成分で、せん断力（Ｓ）が加えられるように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記付与装置（１２）が広口ノズル（１４）を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
前記圧力せん断振動スタンプ（２０、４０、４１）が、供給部（２４）と、圧力せん断振動付加部（２５、３８）と、排出部（２６）とを有するスタンプヘッド（２３、４２、４３）を有することを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の装置。
前記加工経路（５）に沿って相前後して配置された複数の圧力せん断振動スタンプ（２０）を特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の装置。
対向する圧力せん断振動スタンプ（４０、４１）を設け、前記繊維帯材原反（４）の一部への圧力せん断振動の付加が、前記ポリマーが付与された後に、２つの前記対向する圧力せん断振動スタンプ（４０、４１）によって両側から実行されることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の装置。
前記対向圧力部材（２１、４３、４２）がテンパリング装置（２２）に連結されていることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の装置。