JPH05162126A - 繊維の配列装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 所要間隔を開けて略同一面上を送行する複数
の繊維束を略平行に並列させる配列装置１４であって、
複数の繊維束Ｔの走行路において前記走行路と直交する
ように第１固定バー３４、ガイドバー３８、第２固定バ
ー３６を順番に配し、前記ガイドバー３８を前記走行路
に対し直交する方向に沿って振動させる振動手段とを備
え、複数の繊維束Ｔを第１固定バー、第２固定バー３６
とガイドバー３８との間を各バーと接触させつつ走行さ
せるとよりなる。 【効果】 ガイドバー３８を走行路に対し直交する方向
に振動させることによって、走行する複数の繊維束Ｔは
ほぼ等間隔に平行に揃えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリプレグの製造装置
等に用いられるものであって、プリプレグを形成する強
化繊維を配列する配列装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、炭素繊維等の強化繊維をほぼ
同一面上に並べ、このシート状に並べた強化繊維に熱硬
化性樹脂や熱可塑性樹脂を含浸させてプリプレグを製造
している。

【０００３】このプリプレグの製造装置において、強化
繊維を互いにほぼ平行に等間隔に複数本配列してほぼ同
一面上に並べるための装置として、従来より、櫛を使用
している。

【０００４】すなわち、櫛を強化繊維の走行路中に配し
て、複数の強化繊維が櫛の歯の間を通過することによっ
て、ほぼ等間隔に平行に強化繊維を配列させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
櫛による配列だけでは、強化繊維がうまく等間隔に平行
に並ばない場合があった。

【０００６】

【発明の目的】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、走
行している強化繊維をほぼ等間隔に平行に配列できる繊
維の配列装置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の繊維の配列装置
は、所要間隔を開けて略同一面上を走行する複数の繊維
束を略平行に並列させる配列装置であって、複数の繊維
束の走行路において前記走行路と直交するように第１固
定バー、ガイドバー、第２固定バーを順番に配し、前記
ガイドバーを前記走行路に対し直交する方向に沿って振
動させる振動手段とを備え、複数の繊維束を第１固定バ
ー、第２固定バーとガイドバーとの間を各バーと接触さ
せつつ走行させるものである。

【０００８】

【作 用】上記構成の繊維の配列装置においては、まず
複数の繊維束を第１固定バー，第２固定バーとガイドバ
ーとの間を、各バーと接触させつつ走行させる。そし
て、ガイドバーのみ振動手段によって、走行路に対し直
交する方向に振動させる。

【０００９】走行する複数の繊維束は、振動するガイド
バーによって、ほぼ等間隔に平行に並列にととのえられ
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１１】図１及び図２は、本実施例のプリプレグ製
造装置１０であって、図１は正面図を、図２は平面図を
示している。

【００１２】このプリプレグ製造装置１０は、 炭素繊維Ｔの巻出し装置１２、 巻出し装置１２から巻出された複数本の炭素繊維Ｔ
を同一平面状に揃えてシート状にする配列装置１４、 シート状に配列した複数本の炭素繊維（以下、繊維
集合体という）Ｎの両面を予熱する予熱装置１６、 予熱した繊維集合体Ｎの両面に熱可塑性樹脂シート
Ｓを貼着して積層材Ｚを形成する熱処理装置１８，２
０、 熱処理装置１８，２０によって加熱した積層材Ｚを
強制的に冷却してプリプレグＢを製造する冷却装置２
２、 プリプレグＢを引張るための一対の駆動用ローラ装
置８８、 プリプレグＢを巻取る巻取り装置２４とよりなるも
のである。

【００１３】以下、各装置を順に説明していく。

【００１４】巻出し装置１２は、炭素繊維Ｔを巻付けた
ボビン１３を複数個有してなり、複数本の炭素繊維Ｔを
同時に巻出すことができる。

【００１５】配列装置１４の構造について、図３〜図６
に基づいて説明する。

【００１６】符号２６は、配列装置１４の本体である。

【００１７】符号２８は、巻出し装置１２から巻き出さ
れた複数本の炭素繊維Ｔを本体２６の走行路へ案内する
案内ローラである。

【００１８】符号３０は、横方向にシート状に並んで走
行する複数本の炭素繊維Ｔを、互いにほぼ平行な状態に
並べる櫛である。この櫛３０は図６に示すように、平面
から見た状態は波型となっており、櫛３０を構成する各
櫛部３０ａが付き合わさる角度θを変化させることによ
って、炭素繊維Ｔの送行方向と直行する方向（以下、幅
方向という）の寸法を変化させることができる。そのた
め、この櫛３０の幅を変化させれば、複数本の炭素繊維
Ｔを幅寸法の異なるシート状に配列できる。

【００１９】符号３２は、櫛３０によって互いにほぼ平
行に揃えられたシート状の炭素繊維Ｔをさらに平行な状
態に配列する振動装置である。

【００２０】この振動装置３２は、炭素繊維Ｔの走行路
上方に沿って設けられた２つの第１固定バー３４，第２
固定バー３６と、両固定バー３４，３６の間に設けられ
たガイドバー３８とよりなる。第１固定バー３４、第２
固定バー３６、ガイドバー３８と炭素繊維Ｔとの接触面
は、炭素繊維Ｔによけいな力がかからないように丸みを
おびている。

【００２１】ガイドバー３８は、幅方向に設けられたレ
ール３７の上を摺動自在に載置され、ガイドバー３８の
端部は、モータ４０の回転軸に設けられたカム３９に取
付けられている。モータ４０が回転することによってガ
イドバー３８は幅方向に沿って振動する。

【００２２】シート状に配された複数本の炭素繊維Ｔ
は、両固定バー３４，３６及び振動するガイドバー３８
との間を、両固定バー３４，３６及び振動するガイドバ
ー３８によって押圧されつつ走行することによって互い
に平行になるように配され、繊維集合体Ｎを形成する。

【００２３】この場合に、ガイドバー３８は、ガイドバ
ー３８と接触した状態で走行している複数本の炭素繊維
Ｔとともに幅方向に振動する。そのため、もし、炭素繊
維Ｔが幅方向に傾いていても、振動によって矯正されて
走行方向と平行になり、結果的に全ての炭素繊維Ｔが互
いに平行になる。

【００２４】両固定バー３４，３６は、初期状態におい
て、シ―ト状の複数本の炭素繊維Ｔを両固定バー３４，
３６とガイドバー３８とで挾めるようにするために、本
体２６に固定された支持部材３５に上下方向にスライド
自在に設けられている。そして、シ―ト状の複数本の炭
素繊維Ｔを両固定バー３４，３６とガイドバー３８とで
挾む場合には、両固定バー３４，３６を上方に退避させ
て、走行路に複数本のシ―ト状の炭素繊維Ｔがセットさ
れた後は、両固定バー３４，３６を下方へスライドさせ
て、両固定バー３４，３６とガイドバー３８とでシ―ト
状の複数本の炭素繊維Ｔをその上下から押圧するように
挟む。

【００２５】符号４２，４４は、本体２６の上下部にそ
れぞれ設けられた熱可塑性樹脂シートＳを巻いたシート
用ロールである。

【００２６】符号４６は、炭素繊維Ｔにより形成された
ウエブＷを巻いたウエブ用ロールである。このウエブ用
ロール４６は、巻出し装置１２の炭素繊維Ｔを使用せず
にウエブＷを強化繊維として使用する場合に使用する。
なお、ウエブＷを使用する場合には、炭素繊維Ｔの配列
の必要がないため、櫛３０及び振動装置３２は、走行路
から退避させておく。

【００２７】予熱装置１６について、図６〜図８に基い
て説明する。図７は予熱装置の正面図であり、図８は側
面図である。

【００２８】予熱装置１６は、走行路の上下に一対配さ
れたヒータ装置４８，５０からなり、繊維集合体Ｎの上
下面へ熱風をそれぞれ吹き付ける。

【００２９】符号５２は、走行路の上方に設けられたヒ
ータ装置４８のヒータ部であり、電熱によって加熱され
た空気をファンで吹き出す。

【００３０】符号５４は、ヒータ装置４８のノズルであ
って、正面から見た状態では先細り状態となり、側面か
ら見た状態では繊維集合体Ｎの幅方向にすべて熱風が当
るように拡開した状態となっている。

【００３１】符号５６は、走行路の下方に設けられたヒ
ータ装置５０のヒータ部である。

【００３２】符号５８は、ヒータ装置５０のノズルであ
る。

【００３３】この一対のヒータ装置４８，５０からの熱
風によって、繊維集合体Ｎは、熱可塑性樹脂の溶融温度
よりも高い温度に予熱される。

【００３４】なお、予熱装置１６の他の実施例として
は、下記の２種類がある。

【００３５】 繊維集合体Ｎの走行路中の上方及び下
方に電熱板を配し、この電熱板の熱によって加熱する。

【００３６】 繊維集合体Ｎの走行路中の上下面に加
熱ローラを配し、この加熱ローラの熱によって加熱す
る。

【００３７】熱処理装置１８，２０の構造について図９
〜図１２に基づいて説明する。

【００３８】熱処理装置１８は、加圧ローラ部６０と加
熱部６２とよりなる。

【００３９】加熱ローラ部６０は、一対の加圧ローラ６
４，６６よりなり、加圧ローラ６４，６６の表面温度
は、熱可塑性樹脂の溶融温度より５℃以下の低い温度に
設定されている。

【００４０】一対の加圧ローラ６４，６６の間に熱可塑
性樹脂シートＳ、繊維集合体Ｎ、熱可塑性樹脂シートＳ
を挟んで加圧、加熱することにより、繊維集合体Ｎの両
面に位置する熱可塑性樹脂シートＳが、繊維集合体Ｎの
間に溶融して一体となり三層構造の積層材Ｚを形成す
る。なお、予熱装置１６によって繊維集合体Ｎは予め溶
融温度よりも高い状態に予熱されているため、熱可塑性
樹脂シートＳはその上下面に容易に貼着する。

【００４１】加熱部６２のトランク６３内部には、積層
材Ｚの上下方向から溶融温度よりも高く加熱された空気
を噴射する一対のノズル６８，６８が設けられている。

【００４２】ノズル６８は、図１０及び図１１に示すよ
うに、パイプ状のノズル部７０を幅方向に所要間隔毎に
配列し、各ノズル部７０の両端部をパイプ７２で接続し
ている。パイプ７２の上部にある空気の吸気口７３から
加熱した空気を送り込み、ノズル部７０の下面に設けら
れた噴射口７４から加熱した空気を走行する積層材Ｚに
向かって噴射する。

【００４３】このようにして、積層材Ｚを加熱した空気
で溶融温度よりも高く加熱することによって繊維集合体
Ｎの間に熱可塑性樹脂を含浸させる。

【００４４】熱処理装置２０においても、熱処理装置１
８と同様の加熱ローラ部７６、加熱部７８を有してい
る。熱処理工程を熱処理装置１８と同様に繰り返すこと
により、繊維集合体Ｎに熱可塑性樹脂をより完全に含浸
させる。

【００４５】冷却装置２２の構造について説明する。

【００４６】冷却装置２２は、加圧ローラ部８０と冷却
部８２とからなる。

【００４７】加圧ローラ部８０は、一対の加圧ローラ８
４，８６からなり、これら加圧ローラ８４，８６の表面
は加熱ローラ部７６と同じ温度となっている。そして、
一対の加圧ローラ８４，８６の間に積層材Ｚを加圧しつ
つ走行させる。

【００４８】冷却部８２のトランク８３内部にも、熱処
理装置１８と同様に、走行路の上下にノズルが設けら
れ、このノズルから常温の空気が吹き出されて、積層材
Ｚを強制的に冷却しプリプレグＢを製造する。

【００４９】なお、符号８８は、プリプレグＢを引張る
ための一対の駆動用ローラであって、一対の駆動用ロー
ラ８９の間にプリプレグＢを挟んで駆動させる。

【００５０】以上の各装置よりなるプリプレグ製造装置
１０によって、プリプレグＢが製造される。

【００５１】次に、そのプリプレグＢがプリプレグ製造
装置１０によって製造されるまでの状態を図１３〜図１
５の縦断面図に基づいて説明する。

【００５２】巻出し装置１２から巻出された複数本の炭
素繊維Ｔは、配列装置１４によって、図１３に示すよう
に互いにほぼ平行に配列されて繊維集合体Ｎとなる（図
１３参照）。

【００５３】予熱装置１６によって繊維集合体Ｎの上下
面が熱可塑性樹脂の溶融温度よりも高い温度に予熱され
る。

【００５４】この予熱された繊維集合体Ｎの上下面に熱
可塑性樹脂シートＳが配される。この場合に、繊維集合
体Ｎは予め溶融温度よりも高い状態に予熱されているた
め、熱可塑性樹脂シートＳはその上下面に容易に貼着す
る（図１４参照）。

【００５５】積層材Ｚが、熱処理装置１８、２０を通過
することにより、熱可塑性樹脂シートＳが繊維集合体Ｎ
の間に含浸する。熱処理工程は、熱処理装置１８の一度
だけでも十分であるが、熱処理装置１８、２０によって
２度繰返すことにより繊維集合体Ｎの間に溶融した熱可
塑性樹脂がより完全に含浸する。

【００５６】加熱された状態の積層材Ｚを冷却装置２２
で常温に強制的に冷却することによって、プリプレグＢ
が製造される（図１５参照）。

【００５７】上記構成のプリプレグ製造装置１０である
と、熱可塑性樹脂シートＳを繊維集合体Ｎまたはウエブ
Ｗの上下面に貼り付ける前に、予め溶融温度よりも高い
温度に予熱しているため、その上下面に容易に熱可塑性
樹脂シートＳが貼り付き、この後の熱処理工程を容易に
することができる。この場合に、装置としては予熱装置
１６だけであるため、その構造が簡単である。

【００５８】なお、上記実施例では、熱可塑性樹脂シー
トＳを繊維集合体ＮまたはウエブＷの上下面に貼り付け
たが、これに代えて繊維集合体ＮまたはウエブＷの片面
だけに熱可塑性樹脂シートＳを貼り付けてもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上により、本発明の繊維の配列装置
は、ガイドバーを走行路に対し直交する方向に振動させ
ることによって、走行する複数の繊維束はほぼ等間隔に
平行に揃えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すプリプレグ製造装置の
正面図である。

【図２】プリプレグ製造装置の平面図である。

【図３】配列装置の正面図である。

【図４】振動装置の側面図である。

【図５】振動装置の正面図である。

【図６】配列装置における要部拡大平面図である。

【図７】予熱装置の正面図である。

【図８】予熱装置の側面図である。

【図９】熱処理装置の正面図である。

【図１０】熱処理装置のノズルの斜視図である。

【図１１】加熱部の平面図である。

【図１２】加熱部の正面図である。

【図１３】繊維集合体の縦断面図である。

【図１４】予熱した繊維集合体の上下面に、熱可塑性樹
脂シートをそれぞれ貼着した状態の縦断面図である。

【図１５】プリプレグの縦断面図である。

【符号の説明】

１０……プリプレグ製造装置 １２……巻出し装置 １４……配列装置 １６……予熱装置 １８……熱処理装置 ２０……熱処理装置 ２２……冷却装置 ３２……振動装置 ６０……加圧ローラ部 ６２……加熱部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所要間隔を開けて略同一面上を送行する複
   数の繊維束を略平行に並列させる配列装置であって、 複数の繊維束の走行路において前記走行路と直交するよ
   うに第１固定バー、ガイドバー、第２固定バーを順番に
   配し、 前記ガイドバーを前記走行路に対し直交する方向に沿っ
   て振動させる振動手段とを備え、 複数の繊維束を、第１固定バー、第２固定バーとガイド
   バーとの間を各バーと接触させつつ走行させることを特
   徴とする繊維の配列装置。