JP5553074B2 - 繊維束の開繊方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、多数の繊維からなる繊維束を繊維長方向に搬送し、繊維束中に流体を通過させることで繊維を撓ませながら幅方向に移動させて開繊する繊維束の開繊方法及び装置に関する。

炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維といった強化繊維とエポキシ樹脂等のマトリックス樹脂を組み合せた繊維強化複合材料の開発が進められているが、こうした強化繊維は一方向に引き揃えた薄い繊維シートを多方向に積層して用いることで力学的特性に優れた複合材料を得ることができる。

そのため、強化繊維を所定本数束ねた繊維束を一方向に引き揃えてシート状に開繊する技術が開発されている。例えば、特許文献１では、連続的に走行する強化繊維束を衝打した後、ロール軸方向に振動する横振動ロール、および／または、強化繊維束の走行方向に関して上下方向に振動する縦振動ロールを用いて開繊する強化繊維束の開繊方法が記載されている。また、特許文献２では、連続的に走行する強化繊維束を、強化繊維束幅方向に振動する横振動付与ロール、および／または強化繊維束の走行方向に対して交差する方向に振動する縦振動付与ロールを用いて開繊させ、かつ前記強化繊維束走行面の一方側の面と他方側の面に気流を吹き付け、強化繊維束を解き分けて開繊する強化繊維束の開繊方法が記載されている。また、特許文献３では、複数の給糸体からそれぞれ繊維束を引き出して供給し、供給された繊維束を複数の流体通流部において気流内に走行させて気流の作用により繊維束を撓ませながら幅方向に開繊させ、その際に移動する繊維束を局部的に屈伸させて緊張・弛緩・緊張・弛緩・…と交互に反復的に張力変化させる開繊装置が記載されている。

特開２００４−２２５２２２号公報 特開２００５−１６３２２３号公報 特表２００７−５１８８９０号公報

上述した特許文献では、走行する繊維束に対して走行方向と直交する方向から縦振動を与えたり、走行する繊維束の幅方向に横振動を与えたりすることで、繊維束を効率よく開繊するようにしている。

しかしながら、生産効率を向上させるために繊維束の走行速度が高速化されてくると、縦振動及び横振動を付与するための駆動機構についても高速化する必要がある。縦振動を高速化していくと、繊維束に振動を付与する部材が高速で衝突するようになり、繊維束に与えるダメージが大きくなる課題がある。

特に、特許文献３に記載の開繊装置では、繊維束を屈伸させる縦振動の方法として、押圧ロールを昇降させて繊維束に押圧ロールを衝突させている。この方法においては、繊維束を走行させる所定の搬送速度では良好な開繊効果が得られている。しかし、搬送速度が高速化すると、押圧ロールの昇降速度を高速化させなければならないため、繊維束の張力が瞬間的に大きくなって繊維切れが生じ易くなる。また、こうした繊維束の張力の急激な変動は、開繊幅の収縮が生じて開繊幅が不安定になり、繊維の蛇行を発生させる要因ともなる。そして、繊維束の張力の急激な変動は、開繊装置に繊維束を供給する装置に対して、給糸体からの供給に支障が生じるといった悪影響を及ぼすようになる。また、開繊装置で処理された開繊シートに樹脂を含浸する装置を設置する場合には、樹脂が均一に含浸しにくくなるといった悪影響を及ぼすようになる。

また、繊維束の開繊幅が拡大されてくるに伴い、開繊幅に対応して縦振動及び横振動を付与する部材のサイズを大きくする必要があり、サイズが大きく重い部材を駆動するための駆動機構が大型化し、部材の駆動に必要なスペースが大きくなって装置が大型化する課題がある。

そこで、本発明は、繊維束に与えるダメージを小さくしながら高速で開繊処理を行うことができる繊維束の開繊方法及び装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る繊維束の開繊方法は、給糸体から繊維束を引き出して繊維長方向に搬送し、搬送される前記繊維束中に流体を通過させることで繊維を撓ませながら幅方向に移動させて開繊する開繊方法において、搬送される前記繊維束に対して接触部材を前記繊維束に接触する瞬間の接触面の移動方向と前記繊維束の走行方向との間の角度が９０度より小さい角度となるように接触させながら移動させて前記繊維束の一部を押し込んで緊張状態とした後緊張状態の前記繊維束から当該接触部材を離間させて前記繊維束を一時的に弛緩状態とする変動動作を繰り返し行う。さらに、前記接触部材を回動させて前記変動動作を行う。さらに、前記接触部材は、前記繊維束に対して接触しながら移動する際に、接触部分が前記繊維束の走行する速度よりも速い速度で移動する。さらに、前記繊維束の任意の箇所が前記流体の通過領域内を搬送される際に少なくとも１回の前記変動動作が行われる。さらに、前記流体の通過領域内の前記繊維束に対して前記変動動作を行う。さらに、前記通過領域は、前記繊維束の搬送経路において複数個所に設定されている。さらに、前記通過領域に対応して配置された複数の前記接触部材の接触タイミングを調整して前記接触部材を動作させる。

本発明に係る繊維束の開繊装置は、給糸体から繊維束を引き出して繊維長方向に搬送する搬送部と、搬送される前記繊維束中に流体を通過させることで繊維を撓ませながら幅方向に移動させて開繊する開繊処理部と、搬送される前記繊維束に対して接触部材を前記繊維束に接触する瞬間の接触面の移動方向と前記繊維束の走行方向との間の角度が９０度より小さい角度となるように接触させながら移動させて前記繊維束の一部を押し込んで緊張状態とした後緊張状態の前記繊維束から前記接触部材を離間させて前記繊維束を一時的に弛緩状態とする変動付与部とを備えている。さらに、前記変動付与部は、前記接触部材を回動させる。さらに、前記接触部材には、回動軸が設けられている。さらに、前記接触部材は、搬送される前記繊維束に接触する接触面が複数個所に形成されている。さらに、前記変動付与部は、前記開繊処理部内に配置されている。さらに、前記接触部材は、搬送される前記繊維束の幅を規制する幅規制部を備えている。

本発明は、上記のような構成を有することで、搬送される繊維束の一部を接触部材により押し込んで緊張状態とした後接触部材を繊維束から離間させて一時的に弛緩させる変動動作を行う際に、搬送される繊維束に対して接触部材を接触させながら少なくとも搬送方向と傾斜する方向に移動させて繊維束の一部を押し込んで緊張状態とするので、接触部材が繊維束をなでるように接触するようになり、接触部材が接触する際に繊維束に与えるダメージを小さくすることができる。そのため、開繊処理の高速化に対応して接触部材を高速で動作させて変動動作を行う場合でも、繊維束に与えるダメージを抑えながら高品質の開繊処理を行うことが可能となる。

ここで、繊維束の搬送方向とは、搬送される繊維束の搬送経路の方向を意味し、ガイドロール等の案内部材により搬送経路が規定されている場合には、搬送経路に繊維束を張設した方向を意味する。

本発明に係る開繊装置に関する概略平面図である。 本発明に係る開繊装置に関する概略側面図である。 接触部材に関する外観斜視図である。 接触部材の回動動作に関する説明図である。 接触部材の変形例に関する断面図である。 接触部材の配置に関する説明図である。 変動付与部の配置を変更した場合に関する概略側面図である。 変動付与部の配置を変更した場合に関する概略側面図である。 図１に示す開繊装置の変形例に関する概略側面図である。 図１に示す開繊装置の別の変形例に関する概略側面図である。 図１に示す開繊装置のさらに別の変形例に関する概略平面図である。 図１に示す開繊装置のさらに別の変形例に関する概略側面図である。 図１に示す開繊装置のさらに別の変形例に関する概略平面図である。 図１に示す開繊装置のさらに別の変形例に関する概略側面図である。 本発明に係る開繊装置の別の実施形態に関する概略側面図である。 本発明に係る開繊装置の別の実施形態に関する概略平面図である。 接触部材に関する斜視図である。 接触部材の一部に関する分解斜視図である。 本発明に係る開繊装置のさらに別の実施形態に関する概略側面図である。 本発明に係る開繊装置のさらに別の実施形態に関する概略平面図である。 図１４に示す開繊装置の変形例に関する概略側面図である。 図１４に示す開繊装置の変形例に関する概略平面図である。 実施例の開繊処理部の寸法設定に関する説明図である。 実施例の開繊処理部の寸法設定に関する説明図である。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る開繊装置に関する概略平面図（図１Ａ）及び概略側面図（図１Ｂ）である。この装置例では、繊維束Ｔｍを給糸する給糸部１、給糸された繊維束Ｔｍを案内する案内部２、搬送される繊維束Ｔｍを開繊する開繊処理部３、搬送される繊維束Ｔｍの一部を接触部材により押し込んで緊張状態とした後接触部材を離間させて一時的に弛緩させる変動動作を行う変動付与部４、及び、開繊された開繊糸シートＴｓを挟持して引き込む搬送部５を備えている。

長繊維を複数本集束した繊維束Ｔｍは、ボビン形式の給糸体１１に巻き付けられており、搬送部５により開繊糸シートＴｓが所定の搬送速度で引き込まれていくに伴い、給糸体１１が回転して繊維束Ｔｍが繰り出されていくようになっている。繰り出された繊維束Ｔｍは、後述するように、案内部２の案内ロール２１、開繊処理部３のガイドロール３１及び変動付与部４のガイドロール４１といった案内部材に案内されて搬送される。こうした案内部材により繊維束Ｔｍの搬送経路が規定され、繊維束Ｔｍを案内部材に張設した方向が搬送方向となる。この例では、搬送方向は、図１Ｂにおいて左右方向に直線状に設定される。繊維束Ｔｍの実際の走行状態では、後述するように、一部の箇所では撓みながら走行するようになり、繊維束Ｔｍの走行方向は、搬送方向に対して変動するようになる。また、搬送速度は、搬送部５により開繊糸シートＴｓを引き込む速度であり、後述するように、繊維束Ｔｍの実際の走行速度は、変動付与部４の動作により局所的及び瞬間的に搬送速度よりも速くなったり遅くなったりして変動する。

繊維束Ｔｍに用いられる繊維材料としては、炭素繊維束、ガラス繊維束、アラミド繊維束、セラミックス繊維束などの高強度繊維からなる強化繊維束、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトンなどの熱可塑性の合成繊維を引き揃えた熱可塑性樹脂繊維束等が挙げられる。繊維束の集束本数は、例えば、炭素繊維束では１２０００本から２４０００本が主に用いられるが、本発明では２４０００本を超える集束本数（例えば、４８０００本）の繊維束を用いることもできる。

給糸体１１から繰り出される繊維束Ｔｍは、案内部２の案内ロール２１により所定方向の引き出し方向に向かって引き出されていく。

引き出された繊維束Ｔｍは、搬送経路に配置された開繊処理部３を通過する。開繊処理部３は、搬送方向に配列された一対のガイドロール３１により繊維束Ｔｍを支持する。ガイドロール３１の間には、風洞管３２が設けられており、風洞管３２の上方開口部がガイドロール３１の間に所定幅で形成されている。風洞管３２の下側には流量調整バルブ３３及び吸気ポンプ３４が取り付けられており、吸気ポンプ３４を作動させて風洞管３２内の空気を吸引することで、ガイドロール３１の間の上方開口部において吸引による下降気流が発生する。そのため、この例では、ガイドロール３１の間が流体の通過領域に設定されている。

ガイドロール３１の間を搬送中の繊維束Ｔｍに対して吸引気流が通過すると、繊維束Ｔｍが気流の流速により撓んだ状態になる。撓んだ状態の繊維束Ｔｍの繊維の間を気流が通り抜ける際に繊維を繊維束Ｔｍの幅方向に移動させる力が働き、繊維束Ｔｍが開繊されるようになる。こうした開繊作用は公知である。この例では、気流を用いて開繊処理を行っているが、水等の液体を流体として用いて開繊処理を行うこともできる。

風洞管３２の上方開口部の両側には搬送方向に沿って一対のガイド部材３５が取り付けられており、ガイドロール３１の間を搬送中の繊維束Ｔｍに吸引気流が通過することで開繊が行われる場合にガイド部材３５により開繊幅が規定されるようになる。

ガイド部材３５は、風洞管３２の上方開口部を矩形状に形成して開口部の側壁をそのまま利用してもよい。また、風洞管３２の内部に針金等を複数本立設してガイド部材として用いることもできる。

開繊された繊維束Ｔｍは、搬送経路に配置された変動付与部４を通過する。変動付与部４は、搬送方向に配列された一対のガイドロール４１により繊維束Ｔｍを支持する。ガイドロール４１の間には、接触部材４２が配置されている。接触部材４２は、搬送される繊維束Ｔｍに対してガイドロール４１とは反対側に配置されており、開繊された繊維束Ｔｍの幅方向の全幅にわたって接触可能な長さに設定されている。図２は、接触部材４２に関する外観斜視図である。接触部材４２は、所定の厚みを有する板状体に形成されており、長手方向に設定される中心軸Ｏに沿って支持軸４２ｂが両側に突設している。そして、中心軸Ｏと所定間隔を置いて平行に設定された両側端の辺部に一対の接触面４２ａが形成されている。接触面４２ａは、曲面状に形成されており、中心軸Ｏと直交する方向の切断面では円弧状に形成されている。

接触部材４２の支持軸４２ｂの一方は回動自在に軸支され、他方には駆動モータ４３が接続固定されている。そして、駆動モータ４３の駆動軸と接触部材４２の中心軸が一致するように接続されている。駆動モータ４３を回転駆動することで、接触部材４２が中心軸を中心に回動するようになる。この場合、一対のガイドロール４１に繊維束を張設した方向が搬送方向となり（図１Ｂでは左右方向）、接触部材４２は、繊維束Ｔｍに対して接触しながら搬送方向と傾斜する方向に移動するように回動していく。そのため、接触部材４２の回動動作により、両側端の接触面４２ａが交互にガイドロール４１の間で繊維束Ｔｍを押し込んで緊張状態になるように作用する。

図３は、接触部材４２の回動動作に関する説明図である。まず、接触部材４２の接触面４２ａが繊維束Ｔｍに接触していない状態では、繊維束Ｔｍはガイドロール４１により搬送方向に案内されて平面に近い状態（図では側面図のため直線状となる）で搬送される。この例では、繊維束Ｔｍは左から右方向に向かって搬送方向に搬送されている。接触部材４２は、反時計回りに回動しており、接触部材４２の一方の接触面が繊維束Ｔｍの上面に接触するようになる（図３（ａ））。図３（ａ）の状態から接触部材４２がさらに回動して、接触面４２ａが繊維束Ｔｍに対して接触しながら搬送方向と傾斜する方向に移動して繊維束Ｔｍを押し込んでいく（図３（ｂ））。繊維束Ｔｍに接触面４２ａが接触する瞬間では、接触面４２ａの回動方向と繊維束Ｔｍの実際の走行方向との間の角度は９０度より小さい角度となっている。そのため、繊維束Ｔｍに接触部材４２が接触する瞬間のダメージを小さくすることができる。

この例では、接触部材４２の回動速度は、接触面４２ａの先端部における周速度が繊維束Ｔｍの実際の走行速度よりも大きくなるように設定されている。そのため、接触面４２ａは繊維束Ｔｍに沿ってその表面をなでるように接触し、ずれながら回動するようになる。したがって、接触面４２ａは、繊維束Ｔｍに対して接触しながら移動するようになる。その際に、繊維束Ｔｍを押し込みながら回動するため、繊維束Ｔｍが主に上流側から引き込まれるようになり、接触面４２ａの回動に伴う押し込みによりガイドロール４１の間の繊維束Ｔｍの長さがガイドロール４１の間の間隔よりも長くなった緊張状態となる。

接触部材４２の回動により接触面４２ａが繊維束Ｔｍに対して次第に深く押し込まれていき、繊維束Ｔｍを最も深く押し込んだ緊張状態となる（図３（ｃ））。この状態では、ガイドロール４１の間に押し込まれた繊維束Ｔｍの長さが最も長くなる。繊維束Ｔｍに対して接触面４２ａを接触させながら搬送方向と傾斜する方向に移動して繊維束Ｔｍを最も深く押し込んだ状態となるまでに接触面４２ａは繊維束Ｔｍに対してなでるように接触しながら回動しており、従来技術のように繊維束Ｔｍに対して搬送方向と直交方向に接触部材を直線移動させる変動動作に比べて、繊維束Ｔｍに接触する間に与えるダメージを格段に小さくすることができる。

繊維束Ｔｍを最も深く押し込んだ緊張状態から接触部材４２がさらに回動して接触面４２ａが上方に向かって回動するようになり、接触面４２ａが繊維束Ｔｍから離間するようになる（図３（ｄ））。すなわち、接触面４２ａの上下方向の上昇速度に対して繊維束Ｔｍが押し込まれた状態から元の平面状態に戻る速度が遅い場合に、接触面４２ａは繊維束Ｔｍから離間するようになる。

接触面４２ａが繊維束Ｔｍから離間すると、繊維束Ｔｍは押し込まれた状態から元の平面状態に戻ろうとするが、接触面４２ａが離間した瞬間、ガイドロール４１の間の繊維束Ｔｍは押し込まれた状態でガイドロール４１の間の間隔よりも長い状態となっている。そのため、押し込まれた状態が解消するまで短時間の間繊維束Ｔｍは一時的に弛緩した状態となる。

こうして生じた繊維束Ｔｍの一時的な弛緩状態は、開繊処理部３で開繊される繊維束Ｔｍの張力を一時的に低下させる。そのため、繊維束Ｔｍに対して接触部材４２を上述したような接触及び離間させる変動動作を繰り返すことで、接触部材４２が繊維束Ｔｍから離間した瞬間（繊維束Ｔｍが弛緩した状態）のたびに、開繊処理部３の流体の通過領域において繊維束Ｔｍが流体の通過方向に大きく撓むようになる。したがって、流体の通過による繊維束Ｔｍの開繊処理を効率よく行うことができる。

このように、接触部材４２の先端部の接触面４２ａのみを繊維束Ｔｍに接触させて押し込んだ後接触部材４２を繊維束Ｔｍから離間させることで、接触部材４２が離間した瞬間に開繊処理部３において繊維束Ｔｍが大きく撓んで良好な開繊処理を行うことが可能となる。

開繊処理を高速化する場合、開繊処理部３において繊維束Ｔｍの通過時間が短くなるため、開繊効率を高める必要がある。開繊処理部３では、繊維束Ｔｍに流体が作用して撓んだ状態となっている時に繊維束Ｔｍに加わる張力をなるべく低くすることで、開繊効率を高めることができる。

繊維束Ｔｍの開繊処理部３における通過時間ｔ（分）は、繊維束Ｔｍの搬送速度をＶ（ｍ／分）とし、開繊処理部３の風洞管の搬送方向の長さをＷ（ｍ）とすれば、次の式で求められる。
ｔ＝Ｗ／Ｖ
そして、繊維束Ｔｍの任意の箇所が開繊処理部３内を搬送される際に少なくとも１回の変動動作を受けて接触部材の接触面が繊維束Ｔｍから離間する状態を作ることによって、繊維束Ｔｍの任意の箇所の張力が低下して繊維束Ｔｍ全体がムラなく開繊処理されて開繊効率を高めることができる。繊維束Ｔｍの任意の箇所が少なくとも１回の変動動作を受けるための変動動作の回数ｎ（回／分）は、次の式で求められる。
ｎ＝１／ｔ＝Ｖ／Ｗ
したがって、繊維束Ｔｍの搬送速度を大きくして開繊処理を高速化する場合、単位時間当りの変動動作の回数を増加させて開繊効率を高める必要がある。なお、繊維束Ｔｍが複数の開繊処理部３を通過しながら搬送される場合には、繊維束Ｔｍの任意の箇所がいずれかの開繊処理部３内を搬送中に少なくとも１回の変動動作を受けるようにすれば、繊維束Ｔｍ全体が満遍なく変動動作を受けながら開繊処理されるようになる。

本実施形態では、駆動モータ４３による回転駆動により接触部材４２を回動させるようにしているので、繊維束Ｔｍの搬送速度を大きくする場合には接触部材４２を高速で回動させて単位時間当りの変動動作の回数を増加させればよく、開繊処理の高速化にも容易に対応することができる。接触部材４２を高速で回動させても繊維束Ｔｍに接触する際に与えるダメージを小さくすることができ、安定した変動動作を行うことができる。

なお、図３（ｄ）に示すように、一方の接触面４２ａが離間した後他方の接触面４２ａが繊維束Ｔｍに接触するようになるが、接触部材４２の回動速度が大きい場合に繊維束Ｔｍが元の張設した状態に戻る前に接触面４２ａが接触するようになる。この場合でも繊維束Ｔｍに対して接触面４２ａが接触しながら搬送方向と傾斜する方向に移動するようになるので、同様の変動動作を行うことができ、接触部材４２の回動速度の高速化にも十分対応することが可能である。そして、接触部材４２の接触面４２ａが繊維束Ｔｍに接触する瞬間の接触面４２ａの移動方向と繊維束Ｔｍの走行方向との間の角度は、繊維束Ｔｍが張設した状態（図３（ａ））よりもさらに小さい角度となって、接触部材４２が接触する瞬間に繊維束Ｔｍに与えるダメージをさらに小さくする。

また、繊維束を開繊する幅を拡げる場合に、開繊幅に合わせて接触部材４２の長さを長く設定する必要があるが、接触部材４２の長さが長くなっても安定して変動動作を行うことが可能で、開繊処理の生産効率を向上させることができる。

そして、繊維束Ｔｍに対して接触部材を接触させながら搬送方向と傾斜する方向に移動させるので、従来のような搬送方向と直交する方向に接触部材を直線移動させる変動動作の場合に比べて繊維束Ｔｍに与える衝撃力が小さくなり、繊維束の繊維切れや蛇行が生じにくくなって高品質の繊維シートを得ることができる。すなわち、変動動作により開繊処理を効率よく行うためには、変動動作の際にガイドローラ４１の間に引き込む繊維束Ｔｍの量が重要となり、そのため、接触部材により繊維束Ｔｍを押し込む深さを繊維束Ｔｍの引き込み量に合わせて深くする必要がある。接触部材を搬送方向と傾斜する方向に移動させて所定の深さまで繊維束Ｔｍを押し込む場合、接触部材を搬送方向と直交する方向に直線移動させて同じ深さまで押し込む場合に比べて繊維束Ｔｍに与えるダメージを格段に小さくすることが可能で、変動動作を高速化した場合にその違いが顕著になる。

また、繊維束Ｔｍに対して接触面４２ａを接触させながら移動させて繊維束Ｔｍから離間するまでの間に繊維束Ｔｍの表面をなでるように接触するため、繊維束Ｔｍに接触する長さが、従来技術のように搬送方向と直交する方向に直線移動させる場合に比べて長く設定することができる。接触部材４２が繊維束Ｔｍに対して接触した状態では、接触面４２ａが繊維束Ｔｍの表面に圧接し、繊維束Ｔｍ中の繊維が表面から浮き出ている場合等に繊維間に繊維を押し込んで繊維を均一に配列するように作用する。そのため、接触部材４２の接触する繊維束の長さが長くなることで、繊維束Ｔｍの繊維が引き揃えられて分散性を向上させることができる。

この場合、繊維束Ｔｍに対して接触面４２ａが接触しながら移動する際に、少なくとも搬送方向と傾斜する方向に移動することで、繊維束Ｔｍを少ないダメージで押し込むことができる。なお、「少なくとも搬送方向と傾斜する方向に移動する」とは、繊維束Ｔｍを押し込む期間内の全ての期間又は一部の期間に接触面４２ａの移動方向が搬送方向と傾斜する方向になることを意味する。

なお、以上説明した例では、接触部材４２が繊維束Ｔｍに接触する瞬間に、繊維束Ｔｍの走行方向と接触部材４２の回動方向が同じ方向となっているが、接触部材４２の回動方向が繊維束Ｔｍの走行方向と反対方向になっていても繊維束Ｔｍを一時的に弛緩状態とすることができる。接触部材４２が繊維束Ｔｍの走行方向とは反対方向に回動して接触する場合、繊維束Ｔｍに対して接触部材４２が接触しながら搬送方向と傾斜する方向に移動して繊維束Ｔｍを押し込んでなでるように回動する。

繊維束は、通常複数本の繊維を集束してサイジング剤等で固着されており、サイジング剤等の性質及び付着量により繊維がばらけにくくなる場合がある。サイジング剤等の固着力を弱めるために繊維束を加熱する方法があるが、上述したように接触部材を繊維束に接触させてなでるように押し込むと、繊維束内で各繊維が強制的に移動して固着力を弱めることができる。特に、接触部材を繊維束の走行方向と反対方向に回動させてなでるように接触させると、繊維への接触抵抗が大きくなって固着力を弱める作用が大きくなり、繊維束がさらにばらけやすくなる。しかし、繊維束の走行方向と反対方向に接触部材を回動させて接触させると、繊維が切れたり毛羽立ちが生じやすくなるため、こうした繊維に対する影響が生じない程度に接触部材の回動速度を調整することが重要である。

また、接触部材４２の形状は、接触面４２ａが繊維束Ｔｍを押し込んでなでるように移動できる形状であればよく、特に限定されない。図４は、接触部材４２の変形例に関する断面図である。図４（ａ）では、片側のみ接触面４２ａが形成されており、接触部材４２が１回転する間に変動動作を１回行うことができる。図４（ｂ）では、接触部材４２の中心から３つの方向に突出部が形成され、各突出部の先端部にそれぞれ３つの接触面４２ａが等間隔で配置されており、接触部材４２が１回転する間に変動動作を３回行うことができる。図４（ｃ）では、接触部材４２の中心から４つの方向に突出部が形成され、各突出部の先端部にそれぞれ４つの接触面４２ａが等間隔で配置されており、接触部材４２が１回転する間に変動動作を４回行うことができる。図４（ｄ）では、両側端の接触面４２ａが円弧状に膨出した形状に形成され、接触面４２ａの表面積が大きくなっている。この場合には、図１に示す接触部材４２と同様に、接触部材４２が１回転する間に変動動作を２回行うことができる。このように接触部材に１つ以上の接触面を形成して接触部材を取り付けた支持軸を回転させることで、接触面が繊維束を押し込むようになる。なお、接触部材４２の接触面４２ａの部分を回転ローラのように摩擦抵抗の少ない可動部分で構成することもできる。

接触部材に形成される接触面は、上述した例のように等間隔に配置せずに不規則な間隔に配置することもできる。接触面の間の間隔が長くなるように設定されている場合には、接触面の離間している時間が長くなって開繊処理部での繊維束に加わる張力が低下して開繊効率が低下する。一方、接触面の間の間隔が短くなるように設定されている場合には、接触時間が長くなって繊維束の緊張状態が長くなり、繊維束の繊維同士を固着するサイズ剤の分離作用が大きくなって繊維の均一分散性を向上させる。したがって、接触部材の接触面の間隔を異ならせることで、開繊効率及び均一分散性を向上させながら両者を最適化することが可能となる。また、接触面を等間隔に配置した場合でも接触部材の回転速度を調整することで、接触面が繊維束に接触するタイミングを制御することができ、不規則な間隔に配置する場合と同様の効果を得られる。

上述した例では、接触面４２ａの断面形状が円弧状に形成されているが、円弧状以外の曲面形状に形成してもよく、特に限定されない。例えば、断面形状が楕円形状のように、繊維束Ｔｍに密着してなでる際に繊維束Ｔｍに与えるダメージを小さくできる形状であればよい。接触面４２ａは、繊維にダメージを与えないように、例えば、梨地メッキ処理加工されていることが望ましい。また、接触部材４２の長手方向の断面では、接触面４２ａは直線状となっているが、繊維束Ｔｍに接触可能な形状であれば直線以外でもよい。例えば、外側に向かって膨らんだ曲線状に形成してもよい。

また、上述した例では、接触部材４２の接触面４２ａの繊維束Ｔｍに対する移動動作は、駆動モータの回転駆動による回動動作であるが、繊維束Ｔｍに対して接触部材を接触させながら少なくとも搬送方向と傾斜する方向に移動させて繊維束Ｔｍを押し込むことができればよく、回動動作に限定されない。例えば、繊維束Ｔｍの搬送方向に揺動するように接触部材４２を往復動させながら繊維束Ｔｍを押し込んで接触及び離間させるようにしてもよい。また、接触部材４２が直進移動する場合でも、直進方向が搬送方向と傾斜する方向であれば、直進移動は、繊維束Ｔｍを押し込む搬送方向と直交方向の移動と繊維束Ｔｍに接触しながら移動する搬送方向の移動を含むものとなって、上述した回動動作と同様の作用効果を奏することができる。なお、繊維束Ｔｍに対して接触部材４２を接触させながら移動させる場合、接触部材４２及び繊維束Ｔｍが互いに接触して相対的に移動するように動作すればよい。

また、接触部材４２を、図５に示すように、繊維束Ｔｍの搬送方向Ｈに対して交差するように斜め方向に配置することで、接触面４２ａの回動方向が繊維束Ｔｍに対して斜め方向になる。そのため、繊維束Ｔｍを幅方向に拡げるように作用して開繊処理を促進するようになる。図５（ａ）では、１つの接触部材４２を斜め方向に設定して繊維束Ｔｍを幅方向の一方の側に拡げるように作用しているが、図５（ｂ）に示すように、２つの接触部材４２をそれぞれ異なる方向に設定することで、繊維束Ｔｍを幅方向の両方の側に拡げるように作用するようになる。

以上説明したように、変動付与部４は、ガイドロール４１のように変動付与領域を設定する設定手段と、繊維束Ｔｍに接触する接触面が形成された接触部材と、駆動モータ４３のように接触部材を移動させる駆動手段とを備え、搬送される繊維束Ｔｍに対して接触部材を接触させながら少なくとも搬送方向と傾斜する方向に移動させて繊維束Ｔｍの一部を押し込んで緊張状態とした後緊張状態の繊維束Ｔｍから接触部材を離間させて繊維束Ｔｍを一時的に弛緩状態とする変動動作を行う。

繊維束Ｔｍは、開繊処理部３及び変動付与部４により開繊されて繊維が均一に分散した厚みの薄い繊維シートＴｓに形成される。繊維シートＴｓは、搬送部５の引取りロール５１により挟持されて搬送される。引取りロール５１は、引取りモータ５２により回転駆動されて繊維シートＴｓを引き込んで搬送する。そのため、繊維束Ｔｍの搬送速度は引取りモータ５２の回転速度により調整することができる。引取りロール５１により搬出された繊維シートＴｓは、図示せぬ巻取り装置により巻き取られるか、そのまま樹脂含浸装置等に搬入されてプリプレグシートに加工される。

図１では、変動付与部４を開繊処理部３と搬送部５との間の繊維束Ｔｍの搬送経路に配置しているが、図６Ａに示すように、開繊処理部３に対して搬送経路の上流側に配置することもできる。また、図６Ｂに示すように、開繊処理部３のガイドロール３１の間に接触部材４２を配置して変動動作を行うようにすることもできる。この場合、開繊処理部３の中に変動付与部が配置される。

なお、開繊処理部３では、流体の通過により繊維束Ｔｍが撓んだ状態となっているが、搬送方向は一対のガイドロール３１に繊維束Ｔｍが張設した方向に設定されるため、接触部材４２は、図１に示す例と同様に、繊維束Ｔｍに対して接触しながら搬送方向と傾斜する方向に移動するようになる。そして、繊維束Ｔｍが撓んで走行しているため、接触部材４２の接触面４２ａが繊維束Ｔｍに接触する瞬間では接触面４２ａは繊維束Ｔｍの走行方向にほぼ沿うように接触し、繊維束Ｔｍに接触ながら移動して繊維束Ｔｍを押し込んで緊張状態とするようになり、接触部材４２が繊維束Ｔｍに接触する間には、ほとんどダメージを与えることがない。

図７は、開繊装置の変形例に関する概略側面図である。なお、図１に示す装置例と同一の部分については同一の符号を付しており、その部分の説明は省略する。この装置例では、開繊処理部３の風洞管３２の上方開口部内に撓みロール３６が設けられている。ガイドロール３１の上側を通る繊維束Ｔｍは、撓みロール３６の下側を通るように搬送される。撓みロール３６は、ガイドロール３１よりも下方に位置決めされており、ガイドロール３１の間を通過する繊維束Ｔｍは撓みロール３６により常に湾曲した状態に設定される。そのため、繊維束Ｔｍが変動付与部４による変動動作で開繊処理の際に直線状になることがなく、繊維束の開繊幅が収縮するのを防止できる。

また、この装置例では、開繊処理部３に対応して熱風を繊維束Ｔｍに吹き付けて加熱する加熱機構６１が設けられている。開繊される繊維束Ｔｍを加熱することで、繊維束Ｔｍに付着したサイジング剤を軟化させることができる。そのため、繊維が容易に解きほぐされるようになり、開繊処理の際に繊維が均一に分散されるようになる。

図８は、開繊装置の別の変形例に関する概略側面図である。なお、図１に示す装置例と同一の部分については同一の符号を付しており、その部分の説明は省略する。この装置例では、開繊処理部３においてガイドロール３１が３本設けられており、ガイドロール３１の間にはそれぞれ撓みロール３６及び接触部材４２が設けられている。したがって、開繊処理部３では繊維束Ｔｍが２回撓んだ状態に形成されて開繊が行われるとともに、接触部材４２の回動による変動動作が行われて効率よく開繊が行われる。

図９は、開繊装置のさらに別の変形例に関する概略平面図（図９Ａ）及び概略側面図（図９Ｂ）である。この装置例では、繊維束Ｔｍの搬送経路に沿って３箇所に開繊処理部３が配置されている。各開繊処理部３に対応して加熱機構６１が設けられている。上流側の２個所の開繊処理部３には、ガイドロール３１の間に撓みロール３６が配置されており、下流側の開繊処理部３には、ガイドロール３１の間に接触部材４２が配置されている。なお、この例では、隣接する開繊処理部３は所定間隔を置いて配置されているが、隣接する２つのガイドロール３１を１つのガイドロール３１で兼用することで、開繊処理部３を連続して配置することもできる。

風洞管３２の上方開口部の両側には搬送方向に沿って一対のガイド部材３５が取り付けられており、ガイドロール３１の間を搬送中の繊維束Ｔｍに吸引気流が通過することで開繊が行われる場合にガイド部材３５により開繊幅が規定されるようになる。

ガイド部材３５は、風洞管３２の上方開口部を矩形状に形成して開口部の側壁をそのまま利用してもよい。また、風洞管３２の内部に針金等を複数本立設してガイド部材として用いることもできる。

各開繊処理部３のガイド部材３５により規定される開繊幅は、上流側から下流側にいくにしたがって順次幅広となるように設定されている。このように開繊幅を設定することで、繊維束Ｔｍを徐々に開繊して拡げていくことができ、幅広で繊維が均一に分散した開繊処理を無理なく行うことができる。特に、太繊度の繊維束を開繊処理する場合には、複数個所に開繊処理部を設置して徐々に開繊幅を拡げていくことで、繊維分散性の優れた幅広の開繊処理を行うことができる。

図１０は、開繊装置のさらに別の変形例に関する概略平面図（図１０Ａ）及び概略側面図（図１０Ｂ）である。この装置例では、図９と同様に、繊維束Ｔｍの搬送経路に沿って３箇所に開繊処理部３が配置されている。各開繊処理部３に対応して加熱機構６１が設けられており、各開繊処理部３の開繊幅は、上流側から下流側にいくにしたがって順次幅広となるように設定されている。そして、各開繊処理部３には、ガイドロール３１の間に接触部材４２が配置されている。各開繊処理部３に対応して接触部材４２を配置しているので、各開繊処理部３において繊維束Ｔｍの十分な撓み量が確保される。

接触部材４２の支持軸４２ｂにはそれぞれ駆動プーリ４４が固定されており、各駆動プーリ４４は駆動伝達ベルト４５を介して駆動モータ４３と連結している。駆動モータ４３を回転駆動することで、各駆動プーリ４４が回転して接触部材４２が同期して回動動作を行うようになる。このように、１つの駆動モータにより複数の接触部材を回動させることができるので、装置構成を簡略化して装置コストを軽減することが可能となる。

上述した装置例では、駆動伝達ベルトを用いているが、駆動伝達チェーンを用いてもよい。また、複数の接触部材を同期して回動させているが、接触部材の回動タイミングを異ならせることも容易に行うことができ、繊維束の種類、繊度、本数等の特性や開繊幅に応じて回動タイミングを調整して最適なタイミングで変動動作を行うことが可能となる。例えば、複数の接触部材をほぼ同時に繊維束に接触させながら押し込むことで、各開繊処理部で繊維束の十分な撓み量が確保できるが、繊維束の張力変動が大きくなって繊維切れ等が発生する場合がある。こうした場合には、接触部材の回動タイミングをずらすことで、繊維束の張力変動を抑えながら繊維束の撓み量を確保するように設定することができる。

図１１は、本発明に係る開繊装置の別の実施形態に関する概略側面図（図１１Ａ）及び概略平面図（図１１Ｂ）である。この装置例では、複数の繊維束Ｔｍを並行して開繊することで複数の繊維シートＴｓを同時に形成することができる。

この例では、給糸体１１に給糸モータ１２が取り付けられており、給糸モータ１２を回転駆動することで給糸体１１からの繰り出し量を調整することができる。給糸体１１から繰り出される繊維束Ｔｍは、所定位置に回転可能に支持された案内ロール２１により所定方向の引き出し方向に向かって引き出されていく。引き出された繊維束Ｔｍは、送りロール２２及び支持ロール２３に挟持されて所定の送り量で送給される。繊維束Ｔｍの送り量は、送りロール２２を回転させる送給モータ２４の回転動作を制御して調整される。

送りロール２２により送給された繊維束Ｔｍは、繊維束Ｔｍの搬送方向に所定間隔を空けて配列された一対の支持ロール２５に支持されて搬送される。支持ロール２５の間には、張力安定ロール２６が昇降可能に設けられており、繊維束Ｔｍは支持ロール２５の上側から張力安定ロール２６の下側に回り込むようにセットされる。そして、支持ロール２５の間を通過する繊維束Ｔｍの長さが変化するとそれに対応して張力安定ロール２６が昇降するようになる。張力安定ロール２６の昇降動作は、上限位置検知センサ２７及び下限位置検知センサ２８により検知される。

張力安定ロール２６が上昇して上限位置検知センサ２７が張力安定ロール２６を検知すると、繊維束Ｔｍの送り量を増加させ、また、張力安定ロール２６が下降して下限位置検知センサ２８が張力安定ロール２６を検知すると、繊維束Ｔｍの送り量を減少させている。

こうして、上限位置検知センサ２７及び下限位置検知センサ２８からの検知信号に基づいて張力安定ロール２６が所定範囲に位置するように繊維束Ｔｍの送り量を調整して、繊維束Ｔｍの張力を張力安定ロール２６の自重で安定させるようにしている。

張力安定ロール２６の下流側において、繊維束Ｔｍの振動を減少する機構として、一対の支持ロール２０１及びテンションロール２０２が設けられている。テンションロール２０２は、一対の支持ロール２０１の間に配列されて、支持ロール２０１の下側を通る繊維束Ｔｍがテンションロール２０２の上側を通るように設定されている。そして、テンションロール２０２を上方に移動するように付勢する付勢部材２０３が設けられており、テンションロール２０２が上方に付勢されている。こうした構成で変動付与部により生じる繊維束Ｔｍの振動を減少するようにしている。

支持ロール２０１の下流側には、ニップロール２０４が設けられており、繊維束Ｔｍはニップロール２０４に挟持されて開繊部に搬送されていく。ニップロール２０４は、図示せぬ一方向クラッチが取り付けられており、繊維束Ｔｍを送り出す方向のみ回転し引き戻す方向には回転しないようになっている。

各給糸体１１から繰り出された繊維束Ｔｍは、所定の張力が付与され、それぞれニップロール２０４を通って送り出されて案内ロール２０５により整列ロール２０６に向かって搬送される。整列ロール２０６は、搬送された複数の繊維束Ｔｍを同一平面に等間隔に配列されるように整列して複数の繊維束Ｔｍを搬出する。

所定範囲の張力に設定された繊維束Ｔｍは、搬送方向に配列された複数の開繊処理部を通過する。各開繊処理部は、搬送方向に配列された一対のガイドロール３１により繊維束Ｔｍを支持する。ガイドロール３１の間には、風洞管３２が設けられており、風洞管３２の上方開口部がガイドロール３１の間に所定幅で形成されている。風洞管３２の下側には流量調整バルブ３３及び吸気ポンプ３４が取り付けられており、吸気ポンプ３４を作動させて風洞管３２内の空気を吸引することで、ガイドロール３１の間の上方開口部において吸引による下降気流が発生する。

ガイドロール３１の間を搬送中の繊維束Ｔｍに対して吸引気流が通過すると、繊維束Ｔｍが気流の流速により撓んだ状態になる。撓んだ状態の繊維束Ｔｍの繊維の間を気流が通り抜ける際に繊維を繊維束Ｔｍの幅方向に移動させる力が働き、繊維束Ｔｍが開繊されるようになる。こうした開繊作用は公知である。

開繊処理部の下流側には、変動付与部が配置されている。変動付与部では、搬送方向に配列された一対のガイドロール４１により開繊された複数の繊維束Ｔｍを全幅にわたって支持する。ガイドロール４１の間には、接触部材４２が配置されている。接触部材４２は、搬送される繊維束Ｔｍに対してガイドロール４１とは反対側に配置されており、開繊された複数の繊維束Ｔｍの全幅にわたって接触可能な長さに設定されている。接触部材４２は、図１において説明した接触部材と同様の形状に形成されて両側端に一対の接触面を備えている。そして、駆動モータ４３の回転駆動により回動し、接触部材４２の一対の接触面が交互に繊維束Ｔｍに対して接触しながら搬送方向と傾斜する方向に移動し、繊維束Ｔｍの表面をなでるように回動して繊維束Ｔｍをガイドロール４１の間に押し込んで緊張状態にする。接触面がさらに上方に向かって回動して緊張状態の繊維束Ｔｍから接触面が離間する瞬間に繊維束Ｔｍが一時的に弛緩した状態となる。その際に、開繊処理部における繊維束Ｔｍが流体の通過方向に大きく撓んだ状態となって、開繊処理の効率を向上させることができる。

繊維束Ｔｍは、変動付与部による変動動作を繰り返し受けながら開繊処理部により複数回にわたり開繊されて、繊維が均一に分散した厚みの薄い繊維シートＴｓに形成される。繊維シートＴｓは、引取りロール５１により挟持されて搬送される。引取りロール５１は、引取りモータ５２により回転駆動されて繊維シートＴｓを引き込んで繊維シートＴｓを搬送する。引取りロール５１により搬出された繊維シートＴｓは、図示せぬ巻取り装置により巻き取られるか、そのまま樹脂含浸装置等に搬入されてプリプレグシートに加工される。

図１２は、接触部材４２に関する斜視図である。接触部材４２は、繊維束Ｔｍに対して接触しながら搬送方向と傾斜する方向に移動して押し込む接触部４２ｃ及び開繊された繊維束Ｔｍを所定幅に設定する幅規制部４２ｄを備えている。図１３は、接触部材４２の一部に関する分解斜視図である。接触部４２ｃは、図１において説明した接触部材と同様の形状に形成されており、両側端に一対の接触面が形成されている。幅規制部４２ｄは、所定の厚みを有する円板状に形成されており、支持軸４２ｂに沿う方向に接触部４２ｃの両側に接するように配置されている。

接触部材４２が支持軸４２ｂを中心に回動した場合、繊維束Ｔｍは、両側を幅規制部４２ｄにより規制されながら搬送され、搬送中に接触部４２ｃにより変動動作を繰り返し受けるようになる。

図１４は、本発明に係る開繊装置の別の実施形態に関する概略側面図（図１４Ａ）及び概略平面図（図１４Ｂ）である。なお、図１１に示す装置例と同一の部分については同一の符号を付しており、その部分の説明は省略する。

この装置例では、搬出された複数の繊維束Ｔｍは、図１１に示す装置例と同様に３つの開繊処理部において開繊されるが、最下流側の開繊処理部は複数の繊維束Ｔｍを一括して開繊が行われるように全幅にわたって上方開口部が形成されている。また、上流側の２つの開繊処理部には、ガイドロール３１の間に撓みロール３６が配置されており、最下流側の開繊処理部には、ガイドロール３１の間に接触部材４２が配置されている。

上流側の２つの開繊処理部では、風洞管３２の上方開口部の両側には搬送方向に沿って一対のガイド部材３５が取り付けられており、図９において説明したように、２つの開繊処理部のガイド部材３５により規定される開繊幅は、上流側から下流側にいくにしたがって順次幅広となるように設定されている。このように開繊幅を設定することで、繊維束Ｔｍを徐々に開繊して拡げていくことができ、幅広で繊維が均一に分散した開繊処理を無理なく行うことができる。

こうして開繊処理された繊維束は、最下流側の開繊処理部において一括して接触部材４２による変動動作を受けるようになる。各開繊処理部に対応して加熱機構６１が設けられており、開繊処理される繊維束を加熱して繊維が容易に解きほぐされるようにしている。

開繊処理部の下流側には、繊維シートＴｓの繊維に対して幅方向に摺接する幅方向変動付与部が設けられている。幅方向変動付与部は、繊維シートＴｓの上側に全幅にわたって配列された一対のボウバー（ｂｏｗ ｂａｒ）７１を有し、繊維シートＴｓの下側に支持ロール７２が配列されている。ボウバー７１はクランク機構７４に連結されており、クランク機構７４をクランクモータ７３により駆動することで、ボウバー７１を繊維シートＴｓの幅方向に進退移動させる。ボウバー７１が進退移動して繊維シートＴｓの繊維に摺接することで、繊維同士が付着した部分を柔かく解きほぐして繊維シートＴｓ全体を繊維が均一に分散した一枚のシート状態に仕上げることができる。

幅方向に変動処理された繊維シートＴｓは、引取りロール５１により挟持されて搬送される。引取りロール５１は、引取りモータ５２により回転駆動されて繊維シートＴｓを引き込んで繊維シートＴｓを搬送する。引取りロール５１により搬出された繊維シートＴｓは、図示せぬ巻取り装置により巻き取られるか、そのまま樹脂含浸装置等に搬入されてプリプレグシートに加工される。

図１５は、図１４に示す開繊装置の変形例に関する概略側面図（図１５Ａ）及び概略平面図（図１５Ｂ）である。なお、図１４に示す装置例と同一の部分については同一の符号を付しており、その部分の説明は省略する。

この装置例では、３つの開繊処理部において、ガイドロール３１の間にそれぞれ接触部材４２１、４２２及び４２３が配置されている。各接触部材は、図１０に示す装置例と同様に駆動伝達ベルト４２４を介して駆動モータ４３に連結されており、駆動モータ４３の回転駆動により同期して回動するようになっている。

最上流側の開繊処理部に配置された接触部材４２１は、接触部４２１ｃの間に幅広の幅規制部４２１ｄが配設されており、次の開繊処理部に配置された接触部材４２２は、接触部４２２ｃの間に幅狭の幅規制部４２２ｄが配設されている。そのため、繊維束Ｔｍの開繊幅は、図１４に示す装置例と同様に上流側から下流側にいくにしたがって順次幅広になるように設定されている。

各開繊処理部において接触部材により変動付与することで、開繊処理を効率よく行うことができる。また、最下流側の開繊処理部では、一括して接触部材による変動動作を受けた後幅方向変動付与部による変動動作を受けて幅方向に一体化した繊維シートＴｓに仕上げることができる。

［実施例１］
図６に示すように開繊処理部に接触部材を配置して、図７に示す加熱機構を設けた装置構成で実施した。繊維束として、炭素繊維束（三菱レイヨン株式会社製、パイロフィルTR50S-15K；繊維直径約７μｍ、集束本数１５０００本）を使用した。繊維束の元幅は約６ｍｍであった。

開繊処理部における装置構成は、図１６に示す寸法を以下の通り設定した。
接触部材４２；長さＬ１＝３０ｍｍ、幅Ｗ１＝１２ｍｍ
接触面４２ａ；断面形状の曲率半径Ｒ１＝６ｍｍ
ガイドロール３１；外径Ｒ２＝１２ｍｍ
風洞管３２；搬送方向の長さＷ２＝３０ｍｍ
接触部材４２の中心軸Ｏとガイドロール３１の最上点との間の高低差Ｄ１＝３ｍｍ
接触部材４２の中心軸Ｏとガイドロール３１の中心軸との間の間隔Ｄ２＝２１ｍｍ
ガイドロール３１の中心軸の間の間隔Ｄ３＝４２ｍｍ
接触面４２ａの回動時の最下点とガイドロール３１の最上点との間の高低差Ｄ４＝１２ｍｍ

加熱機構による加熱温度は１００℃に設定し、風洞管３２の吸引空気流の流速は、繊維束のない状態で２０ｍ／秒とした。風洞管３２の開繊幅は２４ｍｍに設定した。繊維束の初期張力を１５０ｇに設定し、搬送速度３０ｍ／分で搬送した。接触部材の回転数は、８００ｒｐｍに設定し、毎分１６００回の変動動作を行うようにした。この場合、風洞管３２の繊維束の通過時間は、３０ｍｍ／３０ｍ＝０．００１分となり、変動動作の回数を１０００回／分以上に設定することで、繊維束全体をムラなく開繊処理することができる。

ここで、開繊された繊維束の幅及び厚さの測定は、開繊された繊維束を力の加わっていない自然状態にして測定する。開繊幅は最小１ｍｍまで測定できる長さ計を用いて測定し、厚さはＪＩＳ Ｂ ７５０２（国際規格ＩＳＯ ３６１１に対応）に規定する最小表示量０．００１ｍｍの外側マイクロメータによって測定する。

開繊糸シートの幅及び厚さの測定は、開繊の連続安定性を確認するため複数箇所を測定し、この例では１ｍおきに１０箇所の測定を行う。なお、厚さについては、測定する箇所において幅方向の一端から他端までを外側マイクロメータによって測定し、幅方向の厚さのばらつきを測定する。例えば、開繊糸シート幅を外側マイクロメータの測定面直径で除した値（割り切れない場合は小数点下１桁を切り上げた値）ａを用いて、測定する箇所の幅方向の一端から他端までを値ａで均等に分割した間隔で測定位置を設定して厚さを測定する。

以上のように設定して開繊処理を行ったところ、繊維束は均一に分散した繊維シートに仕上げることができた。開繊の連続性を確認するため、１ｍ毎に１０箇所で開繊幅及び厚みの測定を行った。開繊幅は２２ｍｍ〜２４ｍｍの範囲にあり、平均開繊幅は約２３．５ｍｍであった。平均開繊幅に対し、−６．４％〜２．１％のばらつきがあった。厚さは０．０３２ｍｍ〜０．０４０ｍｍの範囲にあり、平均厚さは０．０３５ｍｍであった。平均厚さに対し、−０．００３ｍｍ〜０．００５ｍｍのばらつきがあった。

［実施例２］
図９Ａ及び図９Ｂに示す開繊装置で、最も上流側の風洞管３２及び撓みロール３６を取り外し、上流側に風洞管３２及び撓みロール３６を有する第１開繊処理部及び下流側に風洞管３２及び接触部材４２を有する第２開繊処理部を備えた装置を用いた。実施例１と同様に炭素繊維束を使用し、第１開繊処理部は、実施例１と同様の風洞管を使用して開繊幅を２４ｍｍに設定し、搬送方向の中央（風洞管の搬送方向の長さの中心でガイドロール３１と同一の高さの位置）に撓みロール（外径１２ｍｍ）を配置した。第２開繊処理部は、実施例１と同様のものを使用して開繊幅を４８ｍｍに設定した。第１開繊処理部と第２開繊処理部との間の間隔を３０ｍｍに設定した。

加熱温度、風洞管の空気流の流速、繊維束の初期張力及び搬送速度、接触部材の回転数は実施例１と同一の値に設定して開繊処理を行った。

以上のように設定して開繊処理を行ったところ、繊維束は均一に分散した繊維シートに仕上げることができた。開繊の連続性を確認するため、１ｍ毎に１０箇所で開繊幅及び厚みの測定を行った。開繊幅は４４ｍｍ〜４８ｍｍの範囲にあり、平均開繊幅は約４６．５ｍｍであった。平均開繊幅に対し、−５．４％〜３．２％のばらつきがあった。厚さは０．０２０ｍｍ〜０．０２８ｍｍの範囲にあり、平均厚さは０．０２３ｍｍであった。平均厚さに対し、−０．００３ｍｍ〜０．００５ｍｍのばらつきがあった。

［実施例３］
図１０Ａ及び図１０Ｂに示す開繊装置で、上流側から第１開繊処理部、第２開繊処理部及び第３開繊処理部とし、各開繊処理部は実施例１と同様のものを用いた。開繊幅は、第１開繊処理部が４０ｍｍ幅、第２開繊処理部が６０ｍｍ幅、第３開繊処理部が８０ｍｍ幅に設定し、各開繊処理部の間の間隔を５０ｍｍに設定した。繊維束として、炭素繊維束（ＳＧＬ社製、繊維直径約７μｍ、集束本数５００００本）を使用した。繊維束の元幅は約１５ｍｍであった。

加熱温度風洞管の空気流の流速及び繊維束の初期張力を実施例と同一の値に設定し、搬送速度を２０ｍ／分、接触部材の回転数を７００ｒｐｍに設定して毎分１４００回の変動動作を行うようにした。この場合、風洞管の繊維束の通過時間は、３０ｍｍ／２０ｍ＝０．００１５分となり、変動動作の回数を６６７回／分以上に設定することで、繊維束全体をムラなく開繊処理することができる。なお、第１〜第３開繊処理部に設置された接触部材は同期させた回転を行った。

以上のように設定して開繊処理を行ったところ、繊維束は均一に分散した繊維シートに仕上げることができた。開繊の連続性を確認するため、１ｍ毎に１０箇所で開繊幅及び厚みの測定を行った。開繊幅は７２ｍｍ〜８０ｍｍの範囲にあり、平均開繊幅は約７７．５ｍｍであった。平均開繊幅に対し、−７．１％〜３．２％のばらつきがあった。厚さは０．０３１ｍｍ〜０．０４３ｍｍの範囲にあり、平均厚さは０．０３８ｍｍであった。平均厚さに対し、−０．００７ｍｍ〜０．００５ｍｍのばらつきがあった。

［実施例４］
図１５Ａ及び図１５Ｂに示す開繊装置で、２つの開繊処理部を配置し、上流側から第１開繊処理部及び第２開繊処理部とし、各開繊処理部は実施例１と同様のものを用いた。開繊幅は、第１開繊処理部の接触部材の幅が２０ｍｍ、第２開繊処理部の接触部材の幅が４０ｍｍに設定し、２つの開繊処理部の間の間隔を５０ｍｍに設定した。第２開繊処理部の接触部材の回動動作は、第１開繊処理部の接触部材の回動動作に対して４５度だけ回動角度が遅れるように設定した。また、第１開繊処理部の接触部材は、図１２に示す構造のものを用い、接触部４２ｃの幅は２０ｍｍ、幅規制部４２ｄの幅は２０ｍｍとした。幅方向変動付与部では、外径２５ｍｍのボウバーをストローク５ｍｍ、振動回数５００ｒｐｍで変動動作させた。繊維束として、炭素繊維束（東レ株式会社製；トレカＴ７００ＳＣ−２４Ｋ、繊維直径約７μｍ、集束本数２４０００本）を８本使用した。繊維束の元幅は約１２ｍｍであった。

加熱温度、風洞管の空気流の流速、繊維束の初期張力は実施例１と同一の値に設定し、繊維束の搬送速度を２０ｍ／分、接触部材の回転数を８００ｒｐｍに設定して毎分１６００回の変動動作を行うようにした。

以上のように設定して開繊処理を行ったところ、繊維束は均一に分散した幅３２０ｍｍの繊維シートに仕上げることができた。開繊の連続性を確認するため、８本中１本の繊維シートを取り出し、１ｍ毎に１０箇所で開繊幅及び厚みの測定を行った。開繊幅は３６ｍｍ〜４２ｍｍの範囲にあり、平均開繊幅は約３９．５ｍｍであった。平均開繊幅に対し、−８．９％〜６．３％のばらつきがあった。厚さは０．０３２ｍｍ〜０．０４０ｍｍの範囲にあり、平均厚さは０．０３７ｍｍであった。平均厚さに対し、−０．００５ｍｍ〜０．００３ｍｍのばらつきがあった。

Ｔｍ・・・繊維束、Ｔｓ・・・繊維シート、１・・・給糸部、２・・・案内部、３・・・開繊処理部、４・・・変動付与部、５・・・搬送部、１１・・・給糸体、１２・・・給糸モータ、２２・・・送りロール、２３・・・支持ロール、２４・・・送給モータ、２５・・・支持ロール、２６・・・張力安定ロール、２７・・・上限位置検知センサ、２８・・・下限位置検知センサ、３１・・・ガイドロール、３２・・・風洞管、３３・・・流量調整バルブ、３４・・・吸気ポンプ、３５・・・ガイド部材、３６・・・撓みロール、４１・・・ガイドロール、４２・・・接触部材、４３・・・駆動モータ、５１・・・引取りロール、５２・・・引取りモータ、６１・・・加熱機構、７１・・・ボウバー、７２・・・支持ロール、７３・・・クランクモータ、７４・・・クランク機構、２０１・・・支持ロール、２０２・・・テンションロール、２０３・・・付勢部材、２０４・・・ニップロール、２０５・・・案内ロール、２０６・・・整列ロール

Claims (13)

1. 給糸体から繊維束を引き出して繊維長方向に搬送し、搬送される前記繊維束中に流体を通過させることで繊維を撓ませながら幅方向に移動させて開繊する開繊方法において、搬送される前記繊維束に対して接触部材を前記繊維束に接触する瞬間の接触面の移動方向と前記繊維束の走行方向との間の角度が９０度より小さい角度となるように接触させながら移動させて前記繊維束の一部を押し込んで緊張状態とした後緊張状態の前記繊維束から当該接触部材を離間させて前記繊維束を一時的に弛緩状態とする変動動作を繰り返し行う繊維束の開繊方法。
2. 前記接触部材を回動させて前記変動動作を行う請求項１に記載の開繊方法。
3. 前記接触部材は、前記繊維束に対して接触しながら移動する際に、接触部分が前記繊維束の走行する速度よりも速い速度で移動する請求項２に記載の開繊方法。
4. 前記繊維束の任意の箇所が前記流体の通過領域内を搬送される際に少なくとも１回の前記変動動作が行われる請求項１から３のいずれかに記載の開繊方法。
5. 前記流体の通過領域内の前記繊維束に対して前記変動動作を行う請求項１から４のいずれかに記載の開繊方法。
6. 前記通過領域は、前記繊維束の搬送経路において複数個所に設定されている請求項５に記載の開繊方法。
7. 前記通過領域に対応して配置された複数の前記接触部材の接触タイミングを調整して前記接触部材を動作させる請求項６に記載の開繊方法。
8. 給糸体から繊維束を引き出して繊維長方向に搬送する搬送部と、搬送される前記繊維束中に流体を通過させることで繊維を撓ませながら幅方向に移動させて開繊する開繊処理部と、搬送される前記繊維束に対して接触部材を前記繊維束に接触する瞬間の接触面の移動方向と前記繊維束の走行方向との間の角度が９０度より小さい角度となるように接触させながら移動させて前記繊維束の一部を押し込んで緊張状態とした後緊張状態の前記繊維束から前記接触部材を離間させて前記繊維束を一時的に弛緩状態とする変動付与部とを備えている繊維束の開繊装置。
9. 前記変動付与部は、前記接触部材を回動させる請求項８に記載の開繊装置。
10. 前記接触部材には、回動軸が設けられている請求項９に記載の開繊装置。
11. 前記接触部材は、搬送される前記繊維束に接触する接触面が複数個所に形成されている請求項９又は１０に記載の開繊装置。
12. 前記変動付与部は、前記開繊処理部内に配置されている請求項８から１１のいずれかに記載の開繊装置。
13. 前記接触部材は、搬送される前記繊維束の幅を規制する幅規制部を備えている請求項８から１２のいずれかに記載の開繊装置。

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