JPH0470420B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、マルチフイラメントの糸条で織製
された炭素繊維織物の開繊装置、即ち、糊剤で相
互結合された炭素フイラメント相互をバラバラに
分離するのに使用される装置に関するものであ
る。

《従来の技術》 マルチフイラメントの糸条を織製して得られた
炭素繊維の織り組織体を補強メンバとして含む複
合材を成形する際に、その成形工程の前工程とし
て上記糸条のフイラメント相互の結合を解く開繊
工程を設けた成形方法は、特開昭62−231073号公
報により公知であり、その開繊操作を超音波を作
用させることによつて行うことも上記公報に開示
されている。そして該方法によれば、成形された
複合材の強度を大幅に向上させることが可能であ
り、超音波を用いることによつて個々のフイラメ
ントをよりバラバラな状態に開繊することがで
き、上記方法の効果をよりよく発揮させることが
できる。

《発明が解決しようとする課題》 上記方法を経済的に且つ工業的に実施するため
には、炭素繊維織物を連続的に開繊するための装
置が必要であり、該装置は、開繊しようとする炭
素繊維織物を能率良く、織物全体を均一に、且つ
可能な限り完全に炭素フイラメントの一本一本を
バラバラにできるものでなければならず、また当
然に装置自体のコストや運転コストが低廉で、且
つ操作や保守管理が容易なものでなければならな
い。

この発明は、上記特開昭62−231073号公報で提
唱された方法における超音波開繊工程を実施する
のに特に適しており、且つ上記要求を充分に満足
させることができる装置を得ることを課題として
いる。

《課題を解決するための手段》 この発明の装置は、炭素繊維織物２０に水中で
超音波を作用させることにより該織物を構成する
糸条を開繊するものである。そのためにこの発明
の装置は、水容器２と、該水容器に水没状態で設
置される超音波発振器３と、該発振器に水中で対
向する平板状のガイド板４と、該ガイド板の発振
器側の面４ａに沿うように炭素繊維織物２０を連
続的に移送する移送手段７とを備えている。

超音波発振器３は、ガイド板４の発振器側の面
４ａに垂直な軸回りに回転自在に装着し、該発振
器を該軸回りに回動させる手段３ａを設ける。

また、ガイド板４の発振器３側の面４ａを水容
器２の水面に対して傾斜させて設置し、あるいは
発振器側が凸となる曲面に形成することにより、
開繊操作をより能率良く且つ均一に行うことがで
きる装置が得られる。

《作用》 開繊しようとする炭素繊維織物２０ａは、移送
手段７により移送されてガイド板４の超音波発振
器３側を通過する。このとき、通過する炭素繊維
織物２０ｂに超音波が印加され、その音圧により
織物２０ｂがガイド板４に押接されて平らに展伸
された状態となり、該状態で織物を構成するマル
チフイラメントの糸条に超音波が作用し、糸条が
開繊される。この開繊時に炭素繊維織物２０ｂ
は、平板状のガイド板４でバツクアツプされて水
中で平らに展伸された状態となつており、超音波
発振器３の回転動作により、超音波が平らに展伸
された炭素繊維織物２０ｂの全面に効率良くかつ
均一に印加される。本発明に用いる超音波発振器
の周波数は20ないし50KHzの範囲で使用可能であ
る。望ましくは26ないし28KHzで印加する。

開繊された織物２０ｃは、移送手段７で連続的
に水容器２から引き出され、適宜設置した乾燥装
置８を経て巻き取られる。

《実施例》 この発明の一実施例の全体構成を模式的に示す
第１図において、１は開繊しようとする炭素繊維
織物２０ａを供給するための織物供給装置、２は
開繊水槽、３は開繊水槽２内に設置された超音波
発振器、４は硝子板からなるガイド板、５はガイ
ド板４を超音波発振器３に対向させて支持してい
るガイド支持枠、６は水槽２の水深調整用堰板、
７は送出ベルト、８は乾燥装置、９は開繊した織
物２０ｃを巻き取る巻き取り装置である。

織物供給装置１は、開繊しようとする炭素繊維
織物２０ａを送り出すローラ装置１ａを備えてお
り、該ローラ装置１ａを回転駆動する減速機付き
モーター１ｂが設けられている。電気制御ボツク
ス１０に組み込まれた電気回路は、ローラ装置１
ａの回転速度が送出ベルト７の速度と同期するよ
うにコントロールしている。

開繊水槽２内の水面は、水深調整用堰板６の上
縁により規定される高さにあり、槽内の水を常に
清浄に保つため、給水口２ａから水道水が常時供
給され、排水口２ｂより排出されている。この給
水口２ａは織物供給装置１から遠い側、即ち炭素
繊維織物２０の出口側にあり、排水口２ｂは入口
側にあるので、水槽２内には織物２０の移送方向
と反対の方向の水流が生じ、超音波発振器３部分
の水が清浄に保たれる。

開繊水槽２の入口上縁部には高さを調整できる
ガイドローラー２ｃが設けられている。炭素繊維
織物は曲げに弱いため、このガイドローラ２ｃの
高さを調整することによつて織物供給装置１から
ガイド板４に至る織物２０ａに大きな屈曲力が加
わらないようにすると共に、織物２０ｂがガイド
板４の発振器側の面（下面）４ａに添設された状
態で送られるようにしている。

水槽２に案内された織物２０ａは、ガイド板４
の下方に案内され、ガイド板４の下面に沿つて移
送される。織物２０はある幅を有しており、例え
ばその中央部と側部とでは超音波の当たり方が異
なるため、開繊作用に強弱が生じ、従つて糸条の
開繊が不均一になる虞がある。そこで均一な開繊
効果を保証するため、超音波発振器３をガイド板
４の下面に垂直な方向の回転軸３ｃに装着し、こ
の回転軸３ｃをベルト伝動装置３ｅを介して減速
機３ｄ付きモータ３ａで１分間に２回転の割合で
回転させている。

図示装置に用いた超音波発振器３の発振周波数
は28KHz、出力は1.2Kwである。水は発振器に対
して負荷として作用するため、できるだけ軽負荷
になるようにして発振子を能率よく振動させる。
そのためには、水が共振するように発振器３の設
置水深を決定するのが良く、28KHzの発振周波数
の図示装置では、発振器３の設置水深を1/2波長
の整数倍の162mmの深さとしている。また織物２
０ｂを通過させる水深は、超音波の音圧が最大と
なる水面から1/4波長の奇数倍の深さとし、図示
装置では13.5mmの位置にガイド板４を設置してあ
る。この超音波発振器３の設置水深及びガイド板
４の設置水深を調整できるように、堰板６及びガ
イド支持枠５にネジ等を用いた図示しない高さ調
整装置が設けられている。

炭素繊維織物２０は、超音波照射を行うと糸条
の幅が広がるので、予め織密度を粗く（たて、よ
こ共３本／cm前後）織つてある。そのため、ガイ
ド板４を用いずに水中もしくは水面に織物２０ｂ
を通過させて超音波を照射すると、織物が不規則
な形状になり、均一な開繊織物が得られない。こ
の問題を避けるために、ガイド板４を設けてその
発振器側に織物２０ｂを通過させている。織物の
通過時、超音波発振器３から超音波を照射すると
上向に働く音圧により織物２０ｂがガイド板４に
密着し、超音波が織物２０ｂに均一に照射され、
均一な開繊織物２０ｃが得られる。

ガイド板４を水面と平行に設置すると、水中に
溶存した空気が超音波により空気泡となつてガイ
ド板４に付着し、また織物２０ｂにも空気泡が付
着して開繊効果が不均一になる場合がある。その
ため、発生した空気泡をガイド板４の下より逃す
ため、織物２０ｂの送り出し側が高くなる方向に
ガイド板４を僅かに傾斜させて装着してある。

更にガイド板４を設けることにより、超音波発
振器３から照射された超音波がガイド板４で反射
され、反射した超音波がさらに織物２０ｂに照射
される。同時に、ガイド板４自身も振動し、密着
した織物２０ｂを振動させる作用も生じる。ガイ
ド板４を設けてその発振器側に織物２０ｂを通過
させてやれば、上記作用の相乗作用によつて開繊
の均一性、開繊能率が著しく向上することとな
る。

なお織物２０をガイド板４の反発振器側面に沿
わせて通過させてもそれなりの効果が達成される
が、超音波がガイド板４を通過するので減衰さ
れ、ガイド板４上では織物２０が音圧により浮か
び上がろうとするのでこれを抑えるローラ５ａ，
５ａ等を設ける必要がある。しかし織物２０をガ
イド板４の上方を通過させると、織物が上下に波
打つて超音波照射が不均一になり易く、開繊効果
もガイド板４の下面に通過させたときより劣る。

開繊能率を向上させるためのガイド板４の材質
は、ガラス、プラスチツク、アルミニウム等であ
るが、織物２０ｂが連続開繊している状況を容易
に視認できるという点で透明板が適し、さらに超
音波の減衰率の小さいガラス板が適している。

ガイド板４の下面を通過した開繊織物２０ｃ
は、送出ベルト７で水槽２から引き上げられる。
超音波照射前の被開繊織物２０ａは、開繊した時
の糸条の広がり幅を見込んで密度を粗く織つてあ
るので、送出ベルト７と、織物供給装置１の送り
速度が一致しないと目ずれが起こる。この目ずれ
を防止するために、電気制御ボツクス１０に組み
込まれた電気回路により送出ベルト７と織物供給
装置１の送り速度を同期させている。超音波照射
部分を通過する織物２０ｂの速度を一定にコント
ロールしているのは、送出ベルト７の駆動モータ
ー７ａであり、織物供給装置１及び巻き取り装置
９は、送出ベルト７のスペードに連動させて、織
物２０にテンシヨンが掛かつて目ずれが起こらな
いようコントロールされる。

また、超音波処理後の開繊織物２０ｃは、多量
の水を含んでおり、そのまま乾燥させると乾燥時
間が掛かる。そこで図示装置では、送出ベルト７
としてアラミド製メツシユベルトを用い、乾燥装
置８に開繊織物２０ｃが入る前にできるだけ水を
きる構造としている。また送出ベルト７も、調整
ローラ２ｃと同様に、ガイド板４のエツジ部での
織物２０ｃの屈曲を和らげるために、先端側（ガ
イド板４側）の高さを調整できるようにしてい
る。

次いで開繊織物２０ｃは、乾燥装置８に送り込
まれ、遠赤外線熱風により乾燥される。この時、
水の沸点以下の温度で乾燥する。乾燥装置８のガ
イドベルト８ａもメツシユ製で、開繊織物２０ｃ
の上下から乾燥することができる。

乾燥を終わつた織物２０ｃは、巻き取り装置９
のローラ９ａで巻き取られる。

《発明の効果》 以上説明したこの発明の装置によれば、炭素繊
維織物のマルチフイラメントの糸条をフイラメン
ト単位にバラバラに開繊することができ、均一な
開繊織物が得られ、作業能率が良く、而もこの発
明の装置は、構造が簡単で操作や保守管理も容易
てあるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の装置の一実施例を模式的に示す
側面図である。 図中、２：開繊水槽、３：超音波発振器、４：
ガイド板、７：送出ベルト、３ａ：モータ、４
ａ：ガイド板の下面、２０（２０ａ，２０ｂ，２
０ｃ）：炭素繊維織物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水容器２と、該水容器に水没状態で設置され
   る超音波発振器３と、該発信器に水中で対向する
   平板状のガイド板４と、該ガイド板の発信器側の
   面４ａに沿うように炭素繊維織物２０を連続的に
   移送する移送手段７とを備え、上記超音波発振器
   ３がガイド板４の発信器側の面４ａに垂直な軸回
   りに回転自在に装着され、該発振器を該軸回りに
   回動させる手段３ａを備えている、炭素繊維織物
   の開繊装置。 ２ ガイド板４の発信器３側の面４ａが水容器２
   の水面に対して傾斜させて設置されている、請求
   項第１項記載の炭素繊維織物の開繊装置。 ３ ガイド板４の発振器３側の面４ａが発振器側
   と凸となる曲面に形成されている、請求項第１ま
   たは２項記載の炭素繊維織物の開繊装置。