纤维束的开纤方法以及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纤维束的开纤方法以及装置，通过将由大量纤维构成的纤维束沿纤维长度方向搬运并使流体在纤维束中通过，由此使纤维一边挠曲一边沿宽度方向移动，进行开纤。
【背景技术】
[0002]将碳纤维、玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维这样的强化纤维与环氧树脂等基质树脂组合而成纤维强化复合材料的开发正在推进，通过将这样的强化纤维沿一个方向排列而成的薄纤维片在多个方向上层叠而使用，能够获得力学特性优异的复合材料。
[0003]因此，开发了将捆扎规定根数的强化纤维而成的纤维束沿一个方向排列并开纤成片状的技术。例如，在专利文献I中记载了如下的强化纤维束的开纤方法，即，在击打连续行进的强化纤维束后，使用在辊轴方向上振动的横振动辊以及/或者相对于强化纤维束的行进方向在上下方向上振动的纵振动辊进行开纤。另外，在专利文献2中记载了如下的强化纤维束的开纤方法，即，使用在强化纤维束宽度方向上振动的横振动施加辊以及/或者在与强化纤维束的行进方向交叉的方向上振动的纵振动施加辊，对连续行进的强化纤维束进行开纤，并且向所述强化纤维束行进面的一侧的面和另一侧的面吹送气流，将强化纤维束解开并开纤。另外，在专利文献3中记载了如下的开纤装置，其分别从多个给线体拉出纤维束进行供给，使所供给的纤维束在多个流体通流部中在气流内行进，通过气流的作用一边使纤维束挠曲一边在宽度方向上开纤，此时使移动的纤维束局部伸缩，如张紧、松弛、张紧、松弛…这样交替地反复使张力变化。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2004-225222号公报
[0007]专利文献2:日本特开2005-163223号公报
[0008]专利文献3:日本特表2007-518890号公报
[0009]在上述的专利文献中，通过从与行进方向正交的方向对行进的纤维束施加纵振动，或在行进的纤维束的宽度方向上施加横振动，从而高效地对纤维束进行开纤。
[0010]然而，若为了提高生产效率而使纤维束的行进速度高速化，对于用于施加纵振动以及横振动的驱动机构也需要高速化。若进一步使纵振动高速化，对纤维束施加振动的构件高速碰撞，存在对纤维束造成的损伤变大的课题。
[0011]特别是，在专利文献3所记载的开纤装置中，作为使纤维束伸缩的纵振动的方法，使按压辊升降而使按压辊与纤维束碰撞。在该方法中，在使纤维束行进的规定的搬运速度下，能够得到良好的开纤效果。然而，若搬运速度高速化，则必须使按压辊的升降速度高速化，因此纤维束的张力瞬间变大而容易产生纤维断裂。另外，这样的纤维束的张力的急剧变动会产生开纤宽度的收缩，导致开纤宽度不稳定，成为产生纤维的蜿蜒的主要因素。并且，纤维束的张力的急剧变动会对向开纤装置供给纤维束的装置带来从给线体进行的供给产生阻碍的负面影响。另外，在设置向通过开纤装置处理后的开纤片浸渗树脂的装置的情况下，会带来树脂难以均匀地浸渗的负面影响。
[0012]另外，随着纤维束的开纤宽度扩大，与开纤宽度相对应地需要增大施加纵振动以及横振动的构件的尺寸，存在用于驱动尺寸大且重的构件的驱动机构大型化，构件的驱动所需的空间变大而导致装置大型化的课题。
【发明内容】
[0013]发明要解决的课题
[0014]因此，本发明的目的在于提供一种能够减小对纤维束造成的损伤并且高速地进行开纤处理的纤维束的开纤方法以及装置。
[0015]用于解决课题的方法
[0016]本发明的纤维束的开纤方法从给线体引出纤维束并沿纤维长度方向搬运该纤维束，通过使流体在所搬运的所述纤维束中通过，使纤维一边挠曲一边向宽度方向移动而进行开纤，其中，反复进行如下的变动动作:使接触构件一边与所搬运的所述纤维束接触一边至少向与搬运方向倾斜的方向移动，压入所述纤维束的局部而使其成为张紧状态，之后使该接触构件从张紧状态的所述纤维束离开，使所述纤维束暂时成为松弛状态。并且，所述接触构件与所述纤维束接触的瞬间的所述接触构件的接触面的移动方向与所述纤维束的行进方向之间的角度设定为小于90度的角度。并且，通过使所述接触构件转动而进行所述变动动作。并且，在所述接触构件一边与所述纤维束接触一边移动时，接触部分以比所述纤维束行进的速度快的速度进行移动。并且，所述纤维束的任意部位当在所述流体的通过区域内搬运时进行至少一次的所述变动动作。并且，对所述流体的通过区域内的所述纤维束进行所述变动动作。并且，所述通过区域设定于所述纤维束的搬运路径中的多处。并且，调节与所述通过区域对应地配置的多个所述接触构件的接触时机，使所述接触构件动作。
[0017]本发明的纤维束的开纤装置具备:搬运部，其从给线体引出纤维束并沿纤维长度方向搬运该纤维束；开纤处理部，其通过使流体在所搬运的所述纤维束中通过，由此使纤维一边挠曲一边在宽度方向上移动而进行开纤；以及变动施加部，其使接触构件一边与所搬运的所述纤维束接触一边至少向与搬运方向倾斜的方向移动，压入所述纤维束的局部而使其成为张紧状态，之后使所述接触构件从张紧状态的所述纤维束离开，使所述纤维束暂时成为松弛状态。并且，所述变动施加部使所述接触构件转动。并且，在所述接触构件上设置有转动轴。并且，所述接触构件在多个位置形成有与所搬运的所述纤维束接触的接触面。并且，所述变动施加部配置在所述开纤处理部内。并且，所述接触构件具备限制所搬运的所述纤维束的宽度的宽度限制部。
[0018]发明效果
[0019]本发明通过具有上述这样的结构，在进行通过接触构件压入所搬运的纤维束的局部而使其成为张紧状态后使接触构件从纤维束离开而使纤维束暂时松弛的变动动作时，一边使接触构件与所搬运的纤维束接触一边使该接触构件至少向与搬运方向倾斜的方向移动而压入纤维束的局部，使该纤维束成为张紧状态，因此接触构件以梳理纤维束的方式与纤维束接触，能够减小接触构件在接触时对纤维束造成的损伤。因此，即使在对应于开纤处理的高速化使接触构件高速动作而进行变动动作的情况下，也能够抑制对纤维束造成的损伤并且进行高品质的开纤处理。
[0020]这里，纤维束的搬运方向是指所搬运的纤维束的搬运路径的方向，在通过引导辊等引导构件限定搬运路径的情况下，是指在搬运路径上张设纤维束的方向。
【附图说明】
[0021]图1A是关于本发明的开纤装置的简要俯视图。
[0022]图1B是关于本发明的开纤装置的简要侧视图。
[0023]图2是关于接触构件的外观立体图。
[0024]图3是关于接触构件的转动动作的说明图。
[0025]图4是关于接触构件的变形例的剖视图。
[0026]图5是关于接触构件的配置的说明图。
[0027]图6A是关于变更变动施加部的配置的情况的简要侧视图。
[0028]图6B是关于变更变动施加部的配置的情况的简要侧视图。
[0029]图7是关于图1所示的开纤装置的变形例的简要侧视图。
[0030]图8是关于图1所示的开纤装置的其他变形例的简要侧视图。
[0031]图9A是关于图1所示的开纤装置的另一变形例的简要俯视图。
[0032]图9B是关于图1所示的开纤装置的另一变形例的简要侧视图。
[0033]图1OA是关于图1所示的开纤装置的另一变形例的简要俯视图。
[0034]图1OB是关于图1所示的开纤装置的另一变形例的简要侧视图。
[0035]图1lA是关于本发明的开纤装置的其他实施方式的简要侧视图。
[0036]图1lB是关于本发明的开纤装置的其他实施方式的简要俯视图。
[0037]图12是关于接触构件的立体图。
[0038]图13是关于接触构件的局部的分解立体图。
[0039]图14A是关于本发明的开纤装置的另一实施方式的简要侧视图。
[0040]图14B是关于本发明的开纤装置的另一实施方式的简要俯视图。
[0041]图15A是关于图14所示的开纤装置的变形例的简要侧视图。
[0042]图15B是关于图14所示的开纤装置的变形例的简要俯视图。
[0043]图16A是关于实施例的开纤处理部的尺寸设定的说明图。
[0044]图16B是关于实施例的开纤处理部的尺寸设定的说明图。
【具体实施方式】
[0045]以下，对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是，以下说明的实施方式是在实施本发明时优选的具体例，因此在技术方面进行了各种限定，但在以下的说明中，只要没有特别明确记载对本发明进行限定，则本发明不限定于这些方式。
[0046]图1是关于本发明的开纤装置的简要俯视图(图1A)以及简要侧视图(图1B)。在该装置例中，开纤装置具备:给线部1，其供给纤维束Tm ;引导部2，其引导所供给的纤维束Tm ;开纤处理部3，其对所搬运的纤维束Tm进行开纤；变动施加部4，其进行如下的变动动作，即，通过接触构件压入所搬运的纤维束Tm的局部而使其成为张紧状态，之后使接触构件离开而使纤维束Tm暂时松弛；以及搬运部5，其夹持并拉入进行开纤后的开纤线片Ts。
[0047]集束多根长纤维而成的纤维束Tm卷绕于梭心式的给线体11上，随着通过搬运部5以规定的搬运速度拉入开纤线片Ts，给线体11旋转而放出纤维束Tm。如后文所述，放出的纤维束Tm被引导部2的引导辊21、开纤处理部3的引导辊31以及变动施加部4的引导辊41这样的引导构件引导而搬运。通过这样的引导构件限定纤维束Tm的搬运路径，在引导构件上张设纤维束Tm的方向成为搬运方向。在该例中，搬运方向在图1B中的左右方向上设定为直线状。在纤维束Tm的实际的行进状态下，如后文所述，纤维束Tm在局部位置一边挠曲一边行进，纤维束Tm的行进方向相对于搬运方向发生变动。另外，搬运速度是通过搬运部5拉入开纤线片Ts的速度，如后文所述，纤维束Tm的实际的行进速度因变动施加部4的动作而以局部且瞬间比搬运速度快或慢的方式变动。
[0048]作为纤维束Tm中使用的纤维材料，可以列举出碳纤维束、玻璃纤维束、芳香族聚酰胺纤维束、陶瓷纤维束等由高强度纤维构成的强化纤维束、聚乙烯、聚丙烯、尼龙6、尼龙66、尼龙12、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮等将热塑性的合成纤维排列而成的热塑性树脂纤维束等。就纤维束的集束根数而言，例如，在碳纤维束的情况下主要使用12000根至24000根，当在本发明中，也可以使用超过24000根的集束根数(例如，48000根)的纤维束。
[0049]从给线体11放出的纤维束Tm通过引导部2的引导辊21朝向规定方向的引出方向被引出。
[0050]被引出的纤维束Tm通过配置于搬运路径中的开纤处理部3。开纤处理部3通过在搬运方向上排列的一对引导辊31支承纤维束Tm