專利名稱：復(fù)絲開纖片的制造方法和制造裝置以及開纖片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將若干長絲接合成的復(fù)絲(包括纖維束)延展而制造開纖片的新技術(shù)。具體地說，是涉及一種劃時代的開纖片制造方法及其制造裝置以及開纖片。用本發(fā)明的裝置和方法，將構(gòu)成復(fù)絲的長絲延展成平行且不降低質(zhì)量的狀態(tài)，能從通常形態(tài)的復(fù)絲高效率地批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)開纖片，這種開纖片具有作為例如長纖維增強復(fù)合材料的增強材料所要求的樹脂含浸性和長絲排列整齊性。
近年來，開發(fā)出并已市售很多種的纖維增強復(fù)合材料，這些材料是在合成樹脂等的基體中混入或挾入作為增強材料的碳纖維、玻璃纖維或芳香族聚酰胺纖維(aromtic poiyamidefilament例如KEVLAR49)等而形成的。
這些纖維增強復(fù)合材料，通過對基體和增強材料的選擇，可得到強度、耐熱性、耐蝕性、電氣特性及輕量性等所需要的優(yōu)良性能。因此，被廣泛應(yīng)用于航空宇宙、陸上運輸、船舶、建筑、土木、工業(yè)用品、體育用品等領(lǐng)域，具有很大的社會需求。增強纖維的使用形態(tài)有各種，例如，把若干根長絲配列成所需寬度；將長線切成預(yù)定尺寸；做成為織物、編物、組合物、無紡布等的布狀物；將這些增強纖維與基體直接復(fù)合化；或者使規(guī)則地配列著長絲的片或織物等含浸合成樹脂，制造出稱為預(yù)浸成型料的半成品，將該預(yù)浸成型料根據(jù)需要重疊適當(dāng)片數(shù)，用蒸壓器等裝置最后完成所需的產(chǎn)品。
在上述纖維增強復(fù)合材料之中，近年來最注目的是碳纖維、芳香族聚酰胺纖維、陶瓷纖維等高功能纖維基材的增強纖維材料的利用。這些高功能纖維基材，通常是以對齊并用上膠劑接合的形態(tài)提供的，把這些復(fù)絲作為增強纖維材料使用時，需要加大各長絲與基體的接觸面積，使接合強度強化。為此，最好將這些復(fù)絲延展成薄片狀。換言之，使構(gòu)成作為增強材料料的復(fù)絲的各長絲一根一根的表面與基體密接，而且各長絲與基體強力地粘接是極為重要的。接合成該構(gòu)造時，復(fù)合材料能發(fā)揮最大的功能。
但是，當(dāng)作為增強纖維的材料是復(fù)絲時，很難使基體均勻地浸透到構(gòu)成該復(fù)絲的各長絲之間。為解決這一問題所采取的措施是將復(fù)絲開纖成薄的、具有一定寬度的片狀，使基體浸透到復(fù)絲內(nèi)部的微小間隙內(nèi)。
已往是在從供絲體上松開復(fù)絲、將其卷繞到卷繞管上的過程中實施復(fù)絲的開纖，公知的有以下方法。
①.靜電開纖法對移動著的復(fù)絲施加一定的張力，同時作用靜電，使得在構(gòu)成復(fù)絲的長絲之間產(chǎn)生反斥力而開纖。
②.壓力開纖法將復(fù)絲通過旋轉(zhuǎn)著的壓輥之間，將復(fù)絲壓成扁平而開纖。
③.噴射開纖法將水流或空氣流沖向復(fù)絲，利用其噴射力開纖。
④.超聲波開纖法對復(fù)絲施加超聲波振動，使構(gòu)成復(fù)絲的長絲之間的接合(例如用上膠劑的接合)綻開而開纖。
可是，將復(fù)絲開纖成片狀作為增強纖維材料使用時，產(chǎn)品的理想條件是，不斷線的連續(xù)的長絲一根一根伸展為筆直狀互不纏繞，而且相互平行保持一定密度，整齊地排列成一定寬度。
上述已往的開纖方法，都是對復(fù)絲作用電氣反斥力、負(fù)荷壓力、流體沖擊力、超聲波振動力等強力的物理外力而開纖。因此，若要提高開纖效率，例如在使用空氣流的情況下，必須提高其流速，向復(fù)絲的纖維束噴射強力的空氣流。
但是，為了提高開纖效率而增強對復(fù)絲施加的外力(例如靜電反斥力、輥壓力、噴射力、超聲波振動力等)時，不能得到所需的寬度、薄度，反而強的外力造成長絲切斷、起毛等。不可避免地?fù)p傷纖維，尤其是碳纖維類、陶瓷纖維類等容易折斷的纖維，更容易損傷而成為不能使用的狀態(tài)。
另外，上述已往的開纖方法，是用外力硬行地使復(fù)絲開纖，所以，開纖后的長絲之間會復(fù)雜地相互纏繞，難以得到所需的寬度和長絲之間的平行性，而且靜電等的方法不能適用于導(dǎo)電性纖維(例如碳纖維、金屬纖維)。
再者，在復(fù)絲的開纖加工時，為了提高開纖效率，普通采用無捻復(fù)絲，這時，即使整個纖維束是無捻狀態(tài)，但在絲束內(nèi)長絲之間也有局部纏繞的部分，所以，用上述已往方法不能使該纏繞部分開纖。關(guān)于這一點作以下解釋。
現(xiàn)在，采用在絲束內(nèi)無纏繞部分的優(yōu)質(zhì)無捻復(fù)絲，如圖1所示，在卷繞角度為γ的供絲部1′中，存在于松開點O的無捻復(fù)絲被松開時，作用著要返回連接該供絲體中的松開支點P與送出輥的把持點Q的連線即最短距離1的箭頭Δ的力，這時，靠供絲部表面與松開了的無捻復(fù)絲F1摩擦，使該復(fù)絲F1旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生部分捻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。換言之，即使所用的無捻復(fù)絲F1是未捻轉(zhuǎn)的，在被松開時也會產(chǎn)生局部捻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，成為阻礙開纖平行性的原因。另外，供絲部1′中的復(fù)絲F1，其卷繞角度在每卷層是交替反向的，所以，隨著該卷繞角度的變化，復(fù)絲F1的上述旋轉(zhuǎn)方向也交替地相反，從而交替地產(chǎn)生S捻轉(zhuǎn)和Z捻轉(zhuǎn)這樣的假捻現(xiàn)象。該假捻現(xiàn)象有時在紡絲廠階段就已產(chǎn)生，即使在卷繞前是無捻狀態(tài)，在卷繞工序中也會產(chǎn)生該假捻。
另外，在上述已往的方法中，不能對不同種復(fù)絲進(jìn)行開纖并混織處理，也不能對同種或不同種復(fù)絲進(jìn)行開纖并重疊形成疊層開纖片，不能將同種或不同種復(fù)絲開纖成并排狀態(tài)而形成寬幅的開纖片。
本發(fā)明是鑒于上述問題而作出的，其目的在于提供一種延展的優(yōu)質(zhì)開纖片，該開纖片中，構(gòu)成復(fù)絲的長絲不斷絲地連續(xù)，一根一根筆直地伸展，而且相互平行以一定的密度形成所需寬度，排列整齊，不起毛。
本發(fā)明的另一目的是提供劃時代的開纖片制造方法及用于該方法的制造裝置。用本發(fā)明的方法和裝置，能從通常形態(tài)的復(fù)絲高效率地批量生產(chǎn)具有作為纖維增強復(fù)合材料的增強材料所需的樹脂含浸性和長絲筆直性等特性的優(yōu)質(zhì)開纖片。
本發(fā)明的其它目的是提供一種對多種復(fù)絲同時進(jìn)行開纖處理和混織處理，高效率地制造不同種類長絲混織的混合開纖片的方法及裝置。
本發(fā)明的其它目的是提供一種對同種或不同種復(fù)絲進(jìn)行開纖處理并將它們重疊，高效率地制造疊層開纖片的方法和裝置。
本發(fā)明的其它目的是提供一種將同種或不同種復(fù)絲開纖成并排狀態(tài)，制造任意寬度開纖片的方法和裝置。
本發(fā)明的其它目的和效果，將通過以下的說明更為明確。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明方法的特征是，將由若干長絲集合成的復(fù)絲以一定的超喂?fàn)顟B(tài)一邊控制送料一邊從供絲部向卷繞部移送，將交叉方向的氣流通過該被移送來的復(fù)絲，使該復(fù)絲朝著風(fēng)下方向撓曲成弓形，使構(gòu)成該復(fù)絲的長絲沿寬度方向自然而穩(wěn)定地松解，變形成為開纖片，巧妙地利用流體力學(xué)原理進(jìn)行處理。
本發(fā)明裝置的特征是，對著在供絲部與卷繞部之間以一定的超喂?fàn)顟B(tài)移送的復(fù)絲的移送路徑配設(shè)具有所需橫斷面的吸引風(fēng)洞，用連續(xù)的吸引氣流使移動至該處的復(fù)絲撓曲成弓形而沿寬度方向可開纖。
本發(fā)明中的復(fù)絲是長的連續(xù)的若干長絲(例如合成纖維、碳纖維、陶瓷纖維、金屬纖維等)集合而成的纖維集合體，包括成束狀的纖維束。
本發(fā)明中，將復(fù)絲以一定的超喂?fàn)顟B(tài)移送，將氣流通過被移送的復(fù)絲，使該復(fù)絲撓曲成弓形，成為開纖片。此時，復(fù)絲的撓曲長度以及交叉地作用于該處的氣流的橫斷寬度越大越好。但是，實際上，當(dāng)復(fù)絲的撓曲長度大時，作用于該處的重力使撓曲的深度加大，另外，當(dāng)撓曲長度大時，在其相當(dāng)大的撓曲長度區(qū)域產(chǎn)生均勻且所需流速的氣流的氣流發(fā)生裝置在技術(shù)上或經(jīng)濟上存在局限性。因此，復(fù)絲的撓曲長度以及對其產(chǎn)生的氣流的橫斷寬度必然要有限制。此外，如果構(gòu)成復(fù)絲的各長絲過于擴展，則會有損于長絲間分布的均勻性。
因此本發(fā)明中，根據(jù)需要形成若干個復(fù)絲的撓曲部位，在各撓曲部位多次地通過交叉的氣流，或者在復(fù)絲的撓曲部位與交叉氣流會合之前，先對復(fù)絲施加不引起損害的外力，例如通過壓輥輕輕按壓或輕的超聲波振動等，使被上膠劑等粘接的各長絲的接合松弛，并且，最好預(yù)先沿寬度方向延展。這樣，可提高氣流的開纖效率，并且，在供絲部中因復(fù)絲的每卷層交替相反的卷繞角度的變化而出現(xiàn)松開時，交替地S捻轉(zhuǎn)和Z捻轉(zhuǎn)的假捻部位，由于作用在該復(fù)絲的擴展區(qū)域和開纖區(qū)域之間的拉伸力，使前后的S捻轉(zhuǎn)(Stwist)和Z捻(Ztwist)轉(zhuǎn)彼此抵消，上述假捻部位也依次消除。
本發(fā)明中，在從供絲部向卷繞部以一定的超喂?fàn)顟B(tài)移動復(fù)絲時，將氣流通過該復(fù)絲，使該復(fù)絲撓曲成弓形，作用于該處的氣流是吸引氣流，氣流中的渦流和紊流成分越少越好。
本發(fā)明的主要點，是將復(fù)絲以一定的超喂?fàn)顟B(tài)移送，將氣流通過該被移送的復(fù)絲，使該復(fù)絲沿寬度方向松解，制成開纖片。但也可以將若干個上述處理工序并行，使從各工序出來的開纖片合流，將這些開纖片呈面狀排列或上下數(shù)層疊置后，形成撓曲部位移送，再將氣流通過該開纖片而制造成復(fù)合開纖片。這樣，可以制造由任意種類復(fù)絲的開纖片以疊層狀態(tài)合體而成的纖維集合體，可以制造疊層的混合混織片?？梢灾圃煊扇我夥N類復(fù)絲的各開纖片側(cè)緣疊置、合體成為整層狀態(tài)的疊層混合式混織片。可以制造由任意種類復(fù)絲的各開纖片側(cè)緣疊置成退岔踏步式(段逃げ式)、合體成為疊層混合式混織片。構(gòu)成這些復(fù)合開纖片的長絲不起毛、不斷絲，并整齊地平行排列。
圖1是說明在松開時供絲部中容易出現(xiàn)S捻轉(zhuǎn)和Z捻轉(zhuǎn)的原因的圖。
圖2是概略地表示本發(fā)明第1實施例中所用開纖裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖3是圖2所示開纖裝置的平面圖。
圖4從復(fù)絲移動方向看的圖2所示開纖裝置的喂料機構(gòu)放大立面圖。
圖5是圖4所示喂料機構(gòu)的放大側(cè)面圖。
圖6是概略地表示本發(fā)明第2實施例中所用開纖裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖7是圖6所示開纖裝置的平面圖。
圖8～圖10是從空氣力學(xué)角度說明本發(fā)明中的復(fù)絲開纖理論的模式圖。
圖11是說明將復(fù)絲撓曲并與氣流接觸而開纖時的力學(xué)說明模式圖。
圖12～圖15是從另一角度說明復(fù)絲開纖理論的說明圖。
圖16是概略地表示本發(fā)明第3實施例中所用開纖裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖17是圖16所示開纖裝置的平面圖。
圖18是從復(fù)絲移動方向看的第3實施例開纖裝置中的供絲機臺的立面圖。
圖19是圖18所示供絲機臺的平面圖。
圖20是圖18所示供絲機臺的側(cè)面圖。
圖21是概略地表示本發(fā)明第4實施例中所用開纖裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖22是圖21所示開纖裝置的平面圖。
圖23是概略地表示本發(fā)明第5實施例中所用開纖裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖24是表示使多層狀地被移送的若干個開纖片向橫方向稍稍錯動，使側(cè)緣部分重疊而混織狀態(tài)的立體說明圖。
圖25(1)是將若干個開纖片的側(cè)緣重疊時的立體圖。
圖25(2)是將重疊的部分混織成一體制造出的復(fù)合開纖片的立體圖。
圖26是表示使多層狀地被移的若干個開纖片的側(cè)緣并排鄰接，將側(cè)緣部分接合成一體的狀態(tài)的立體說明圖。
圖27是將若干個開纖片的相鄰側(cè)緣接合成一體而制造出的復(fù)合開纖片的立體圖。
圖28是表示多層整層構(gòu)造的復(fù)合開纖片的立體圖。
圖29是表示若干種開纖片組合成交錯形的整層狀態(tài)，形成為混合疊層式混織片的立體圖。
圖30是表示若干種開纖片組合成退岔踏步狀態(tài)，形成為混合疊層式混織片的立體圖。
圖31是表示第3實施例裝置的開纖效果測定值的曲線圖。
圖32和圖33是表示第3實施例裝置的開纖效果測定值的比較表。
下面參照


本發(fā)明的實施例。1.第1實施例本發(fā)明第1實施例中的方法和裝置如圖2和圖3所示。
本實施例中，在從供絲部1側(cè)向卷繞部2移送復(fù)絲F(無捻碳纖維7μ長絲12000根束＝原寬度為6mm，原厚度約為0.1mm)的過程中，將該構(gòu)成該復(fù)絲的長絲沿寬度方向松解，制造開纖片。
本實施例中，從供絲部1松開而被移送的復(fù)絲F，由前喂料機3和后喂料機3′進(jìn)行調(diào)速控制而形成為一定的超喂?fàn)顟B(tài)，被送入配置在兩喂料機3、3′之間的吸引風(fēng)洞4。在該吸引風(fēng)洞4上移動時，該復(fù)絲F與朝著吸引風(fēng)洞的吸引口41作用的吸引氣流(風(fēng)速50m/sec)會合后，被拉入口內(nèi)而撓曲成弓形。在這時的撓曲力作用下，構(gòu)成復(fù)絲F的長絲產(chǎn)生摩擦的嘎吱聲，長絲之間的接合松弛。然后，對該狀態(tài)的復(fù)絲F通過交叉方向(本實施例中是從上至下)的吸引氣流。于是，迂到復(fù)絲F的吸引氣流按照伯努利(Bernoulli)公式被導(dǎo)引，使與復(fù)絲F的對流面兩側(cè)低壓化，這樣，在該復(fù)絲上作用著向兩側(cè)方向擴開的推力。因此，上述的撓曲作用使長絲彼此的接合松弛，而且，長絲之間產(chǎn)生了松弛的復(fù)絲F在通過吸引風(fēng)洞4的吸引口41時，在寬度方向松解，擴展成為平均寬度約12mm、厚度約0.07mm的薄開纖片F(xiàn)S。
下面說明第1實施例中所用的開纖片制造裝置。
圖2、圖3所示開纖片制造裝置中的供絲部1和卷繞部2是采用公知的技術(shù)，在圖中未示出其具體構(gòu)造。
上述前喂料機3和后喂料機3′，都把復(fù)絲F挾在頂輥31和底輥32之間旋轉(zhuǎn)移送，其移送速度由連接在底輥32的旋轉(zhuǎn)軸上的伺服馬達(dá)33控制而能自由調(diào)速(見圖4)。該伺服馬達(dá)33由附設(shè)在吸引風(fēng)洞4上的撓曲測定傳感器輸出的信號支配，控制移送速度，使喂料機3、3′之間的超喂送料量保持一定。本實施例中，用10m/min作為前喂料機3的標(biāo)準(zhǔn)速度，根據(jù)后述撓曲測定傳感器輸出的控制信號，控制為總有10cm的移送剩余量，后喂料機3′的移送速度設(shè)定為10m/min的定速。頂輥31與底輥32之間的壓接力可以由調(diào)節(jié)頂輥31的旋轉(zhuǎn)軸升降的氣缸適當(dāng)調(diào)節(jié)(見圖4和圖5)。
吸引風(fēng)洞4象面對著在前喂料機3與后喂料機之間的復(fù)絲F被流送的移送路的下側(cè)那樣，其吸引口41與復(fù)絲F相接地開口。該吸引風(fēng)洞4由與其連接的真空泵42驅(qū)動，朝著復(fù)絲F移送路側(cè)產(chǎn)生均勻的吸引氣流。作用于復(fù)絲F的吸引氣流可由設(shè)在吸引風(fēng)洞4與真空泵42之間的氣流調(diào)節(jié)閥43適宜地調(diào)節(jié)。在該吸引風(fēng)洞4上附設(shè)著撓曲測定傳感器44，該撓曲測定傳感器44挾著復(fù)絲F的移動路，是投受光型的CCD線傳感器，常時地測定通過吸引風(fēng)洞4的復(fù)絲F的撓曲量，測定值的控制信號送到前喂料機3的伺服馬達(dá)33，控制其旋轉(zhuǎn)速度，以保持一定的撓曲量。另外，在吸引風(fēng)洞4上，于上流側(cè)配設(shè)著入口導(dǎo)輥45，于下流側(cè)配設(shè)著出口導(dǎo)輥46，這些導(dǎo)輥使復(fù)絲F的導(dǎo)入和導(dǎo)出更加順利。2.第2實施例本發(fā)明第2實施例中的方法和裝置如圖6和圖7所示。
該第2實施例與上述第1實施例的不同點是，在第2實施例中，在前喂料機3與吸引風(fēng)洞4之間設(shè)有預(yù)延伸機構(gòu)5。該預(yù)延伸機構(gòu)5是在上下鋸齒形地配列輥51、51…而形成的輥群機構(gòu)。從供絲部1移送過來的復(fù)絲F(無捻碳纖維7μ長絲12000根束＝原寬度為6mm，原厚度約為0.1mm)，以預(yù)定張力與該輥群51、51…接觸而下降、上升、下降……下降、上升，交替地與下側(cè)輥51和上側(cè)輥51接觸，一邊被彎折一邊前進(jìn)，這期間恰如被手搓揉似地反復(fù)被凹折、凸折，被松解柔軟，使長絲之間的接合(例如用上漿劑接合)松弛，向?qū)挾确较蛘蛊降仡A(yù)延伸(寬度約10mm，厚度約0.08mm)。
被預(yù)延展了的復(fù)絲F與上述第1實施例同樣地，由前喂料機3和后喂料機3′調(diào)速控制而形成為一定的超喂?fàn)顟B(tài)，被送入吸引風(fēng)洞4。在該吸引風(fēng)洞4上移動的過程中，該復(fù)絲F被吸引風(fēng)洞的吸引口41處的風(fēng)速50m/sec的吸引氣流拉入吸引口41內(nèi)，撓曲成為弓形，這時的撓曲力使構(gòu)成復(fù)絲F的長絲之間的接合進(jìn)一步松弛，并且，構(gòu)成復(fù)絲F的長絲之間的空隙也更擴大。
于是，通過復(fù)絲F并使與復(fù)絲F的對流面兩側(cè)低壓化的吸引氣流，進(jìn)一步地增加在預(yù)延展機構(gòu)5中長絲之間的接合已經(jīng)松弛了的復(fù)絲F的開纖效果。得到的開纖片F(xiàn)S平均寬度約為18mm，厚度約為0.05mm，所以，能得到更寬更薄的制品。3.第1實施例和第2實施例中的復(fù)絲的空氣力學(xué)的說明。
下面，說明在第1實施例和第2實施例中，復(fù)絲F在吸引風(fēng)洞4的吸引口41處被擴展開纖的空氣力學(xué)原理。
圖8～圖11是模式表示存在于氣流中的復(fù)絲的概念圖。各圖中的圓圈表示構(gòu)成復(fù)絲F的各長絲。
圖8中，表示初期狀態(tài)的復(fù)絲F與氣流會合的狀態(tài)，此時長絲的集合無任何變形。當(dāng)氣流與該初期狀態(tài)的復(fù)絲F會合時，氣流繞該復(fù)絲F的兩側(cè)分流。在該狀態(tài)，復(fù)絲F的正上方流速略為“0”。
因此，這時可以忽視位能，所以，伯努利公式成為(1/2ρω2+P＝const.)。式中，變數(shù)ρ表示流體密度，ω表示流體的速度，P表示壓力。
從上式的伯努利公式可知，復(fù)絲F的正上方中心的壓力P1與復(fù)絲兩側(cè)的壓力P2之間的關(guān)系為P1＞P2，在復(fù)絲F兩側(cè)的長絲上作用有向?qū)挾确较虻耐屏Α?br> 圖9表示長絲之間的接合松弛、進(jìn)行開纖的狀態(tài)。當(dāng)氣流與該狀態(tài)的復(fù)絲F會合時，氣流在該復(fù)絲F的正上方中心向兩側(cè)分流，這時，氣流也吹入位于兩側(cè)的接合已經(jīng)松弛的長絲與中央纖維塊之間的空隙內(nèi)，使開纖進(jìn)展。這時，作用于中央部分纖維塊的壓力是P1，作用于因空隙而向外分開的長絲之間空隙內(nèi)的壓力是P2，作用于挾著該空隙的長絲外側(cè)的壓力是P3，該P1、P2、P3之間的關(guān)系是P1＞P2＞P3。在中央纖維塊之中，在接近空隙的長絲上作用著向空隙側(cè)的推力，在離開空隙外側(cè)的長絲上作用著更強的朝外側(cè)的推力，使開纖進(jìn)一步進(jìn)行。
圖10表示開纖進(jìn)行的穩(wěn)定狀態(tài)。構(gòu)成復(fù)絲F的長絲之間產(chǎn)生空隙，氣流穿過該處，使開纖穩(wěn)定進(jìn)行。
圖11中，以在吸引風(fēng)洞4被撓曲了的復(fù)絲中的一根長絲A1和A2為例，模式地說明在氣流作用下，復(fù)絲移動并開纖的狀態(tài)。
當(dāng)長絲被賦與撓曲量t1或t2時，在吸引風(fēng)洞4的中央位置，在以點A0為中心，以t1或t2為半徑的圓內(nèi)，該長絲應(yīng)該可以自由地向任何地方移動。但是，本發(fā)明中，由于該處有吸引氣流作用，所以，在長絲上作用著使其向外側(cè)移動的力和往氣流的下流推的力，這樣，長絲被限制為只能在以點A0為中心，以t1或t2為半徑的圓周上移動。
因此，在該圓周上移動的長絲，由于比原來的位置高出距離h1或h2，所以具有位能，其上作用著返回原位置的力。另外，由于纖維的移動以點A0為中心，所以，因移動使長絲成為扭曲狀態(tài)而作用著返回原位置的力。該2個力的合力d1、d2作為返回原位置的力作用在長絲上。長絲移動到使長絲向外側(cè)移動的力與返回原位置的力d1或d2的平衡位置，在該狀態(tài)保持平衡。
換言之，與撓曲量小時相比，在撓曲量大時，為得到相同的水平分開距離，其位能和扭曲量少，所以開纖所需要的力即吸引氣流也小。從另一角度看這一點時，現(xiàn)在著眼于構(gòu)成復(fù)絲的其中一根長絲f，當(dāng)該長絲f為圖12所示的直線狀時，將氣流作用于該長絲f，使其向橫方向移動時，需要相當(dāng)大的風(fēng)力。但是，如果使該長絲f如圖13所示那樣稍稍撓曲時，用小的風(fēng)力就可以使其移動。即，有了該撓曲就容易移動，是因為曲柄作用的原因。這樣形成的撓曲相當(dāng)于圖14所示的把構(gòu)成復(fù)絲的長絲f一根一根地形成曲柄的形狀。由于形成為曲柄形狀，該長絲f在微小外力W作用下以點p、p作為支點按杠桿原理擺動。其結(jié)果，構(gòu)成復(fù)絲的各長絲f被開纖(圖15)。4.第3實施例本發(fā)明第3實施例中的方法和裝置如圖16和圖17所示。
該第3實施例與上述第2實施例的不同點是，供絲部1搭載在供絲機臺R上，控制該供絲機臺R的擺動，使在供絲部1即將松開的復(fù)絲的卷繞方向與松開后在移動路上行進(jìn)的復(fù)絲F成為一直線，并且，在機臺R上控制供絲部1進(jìn)退。
即，第3實施例的裝置中，供絲機臺R由床12、接觸式傳感器13a、13b、滾珠絲桿14、行程傳感器15a、15b、復(fù)絲松開位置檢測傳感器16和被松開復(fù)絲張力傳感器17構(gòu)成(見圖18至圖20)。床12可往復(fù)水平旋回地支承在旋回驅(qū)動用伺服馬達(dá)11的旋回軸11a上。接觸式傳感器13a、13b用于控制該床12的往復(fù)旋回行程。滾珠絲桿14配設(shè)在床12上，借助進(jìn)退用伺服馬達(dá)14a的正返轉(zhuǎn)使整個供絲部1作進(jìn)退動作。行程傳感器15a、15b控制該滾珠絲桿14的進(jìn)退運動。復(fù)絲松開位置檢測傳感器16檢測從被滾珠絲桿14驅(qū)動而作進(jìn)退運動的供絲部1松開的復(fù)絲F的位置。被松開復(fù)絲張力傳感器17檢測被松開復(fù)絲F的張力，向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動供絲部1并增減調(diào)節(jié)被松開復(fù)絲F張力的制動馬達(dá)1a輸送控制信號(見圖18-圖20)。
復(fù)絲松開位置檢測傳感器16檢測并輸出的位置信號，被送往滾珠絲桿14的進(jìn)退用伺服馬達(dá)14a，使該伺服馬達(dá)14a作適當(dāng)?shù)恼D(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，使供絲部1中的復(fù)絲F的松開位置與移動路線一致，同時，從控制床12的往復(fù)旋回界限的接觸式傳感器13a、13b輸出旋回方向指令信號，從控制供絲部1的進(jìn)退運動界限的行程傳感器15a、15b輸出供絲部移動方向指令信號。這時，隨著卷繞在供絲部1上的復(fù)絲F的卷繞層數(shù)、各卷層中的卷繞角度及卷數(shù)、各卷層的卷寬、卷徑的減少而變化的復(fù)絲F的張力變化系數(shù)等，是與復(fù)絲的種類對應(yīng)的所與條件，通過在開始時預(yù)先設(shè)定該條件，可以使從供絲機臺R的供絲部1即將松開的卷絲方向總與該復(fù)絲F的移送路線保持一直線。
第3實施例中的供絲機臺R，借助于上述機構(gòu)的作用，可以使得從搭載在其上的供絲部1即將松開的復(fù)絲F的卷絲方向與移送路線適時地保持一致。通過采用該供絲機臺R，可以消除已往不可避免的問題，即，可以消除圖1中供絲部1′表面的復(fù)絲的旋轉(zhuǎn)Δ，并且也不產(chǎn)生后發(fā)的假捻現(xiàn)象。
因此，從供絲機臺R的供絲部1松開的復(fù)絲F，通過預(yù)延展機構(gòu)5的輥群51、51…而被反復(fù)凸折、凹折，被松解柔軟，長絲之間的接合松弛，被預(yù)延展為向?qū)挾确较驍U展的扁平狀。接著，經(jīng)過吸引風(fēng)洞4，與第2實施例同樣地、受到撓曲開纖作用和空氣力學(xué)開纖作用二者巧妙的合成作用，變形成為長絲的排列非常整齊而平行的、寬而極薄的開纖片F(xiàn)S，而后被卷繞到卷繞部2。另外，本實施例中的卷繞部2，借助于被進(jìn)退伺服馬達(dá)24a正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的滾珠絲桿24，可定時進(jìn)退移動地搭載在卷繞臺S上，由卷繞用伺服馬達(dá)2a進(jìn)行卷繞動作。5.第4實施例本發(fā)明第4實施例中的方法和裝置如圖21和圖22所示。
該第4實施例與上述第3實施例的不同點是，在預(yù)延展機構(gòu)5與卷繞部2之間，配設(shè)著前喂料機3、中間喂料機3′和后喂料機3″三臺喂料機；在前喂料機3與中間喂料機3′之間配設(shè)著第1級吸引風(fēng)洞4，在中間喂料機3′與后喂料機3″之間配設(shè)著第2級吸引風(fēng)洞4；第1級吸引風(fēng)洞4的撓曲測定傳感器44控制前喂料機3，第2級吸引風(fēng)洞4的撓曲測定傳感器44控制后喂料機3″。
使用圖21、圖22所示開纖片制造裝置對復(fù)絲F進(jìn)行開纖處理時，從供絲部1松開且被送出的復(fù)絲F在預(yù)延展機構(gòu)5被松解柔軟，長絲之間的接合松弛，被預(yù)延展成向?qū)挾确较驍U展的扁平狀，然后，兩次地在吸引風(fēng)洞4受到撓曲開纖作用和空氣力學(xué)開纖作用的合成作用，所以，能得到比第3實施例更寬更薄的開纖片F(xiàn)S，而且長絲的排列是整齊平行的狀態(tài)。6.第5實施例本發(fā)明第5實施例中的方法和裝置如圖23所示。
該第5實施例中，將圖12所示第3實施例的裝置上下地配設(shè)3層，分別經(jīng)過第1次吸引風(fēng)洞處理后的上下三層移送過來的開纖片合流重疊，再次經(jīng)過吸引風(fēng)洞處理，得到復(fù)合開纖片。
即，第5實施例的開纖裝置，分別從上層、中層和下層的供絲部1、1、1松開復(fù)絲F1、F2、F3，使該復(fù)絲F1、F2、F3通過預(yù)延展機構(gòu)5、5、5，被松解柔軟，使長絲之間的接合松弛，被預(yù)延展成扁平狀，然后通過吸引風(fēng)洞4，在該處受到撓曲開纖作用和空氣力學(xué)開纖作用二者的合成作用，分別變形為薄而寬的開纖片F(xiàn)S1、FS2、FS3。該開纖片F(xiàn)S1、FS2、FS3被取入中間喂料機3′，在該處合流重疊，并被調(diào)速控制為超喂?fàn)顟B(tài)，再送到第2級吸引風(fēng)洞4。被送到第2級吸引風(fēng)洞4的重疊狀態(tài)的開纖片F(xiàn)S1、FS2、FS3，在該處與吸引氣流會合，朝著風(fēng)下方向撓曲成弓形，受到撓曲開纖作用和空氣力學(xué)開纖作用二者的合成作用，這時，構(gòu)成開纖片F(xiàn)S1、FS2、FS3的各長絲以整齊的排列狀態(tài)被吸引氣流混織成一體化的一片復(fù)合開纖片。
因此，根據(jù)該第5實施例的方法，通過選擇復(fù)絲的種類，可以將具有各種特性的多種制品展開。
例如，上述第5實施例裝置中的上層、中層、下層的各層復(fù)絲F1、F2、F3通過各條線上的預(yù)延展機構(gòu)5、5、5，經(jīng)過第1級吸引風(fēng)洞4而變形為開纖片F(xiàn)S1、FS2、FS3。這時，如果將上下各層的移送線如圖24所示地稍稍向?qū)挾确较蝈e動，則重合部分在第2級吸引風(fēng)洞4被混織為一體，所以，通過對復(fù)絲種類的選擇，可得到具有復(fù)合性能的特別的開纖片(見圖25)。
另外，如果使從第1級吸引風(fēng)洞4、4、4送出的開纖片F(xiàn)S1、FS2、FS3如圖26所示那樣以平行鄰接狀態(tài)并列，再導(dǎo)入第2級吸引風(fēng)洞4，則可得到開纖片F(xiàn)S1、FS2、FS3的側(cè)緣部分接合為一體的寬幅復(fù)合開纖片。這種情形時，也可以通過對復(fù)絲種類的選擇和組合，得到各種所需特性的復(fù)合開纖片(見圖27)。7.用本發(fā)明可制造的復(fù)合開纖片也可以增加上述第5實施例中的上下各層開纖生產(chǎn)線的層數(shù)，使FS1、FS2…FSn合流重疊，再實施吸引風(fēng)洞4的開纖處理。
例如，把所需種類的復(fù)絲開纖片多層重疊，由吸引風(fēng)洞進(jìn)行開纖處理，則可得到圖28所示的多層整層構(gòu)造的復(fù)合開纖片。
另外，可制造出圖29所示的混合疊層式混織片，該混織片中，所需種類的長絲層合體成為交錯形整層狀態(tài)，并且長絲平行地整齊排列。
另外，還可制造出圖30所示的混合疊層式混織片，該混織片中，所需種類的復(fù)絲層的側(cè)緣呈退岔踏步式地合體成重疊狀態(tài)，并且，長絲平行地整齊排列。使用本發(fā)明第3實施例裝置時的開纖效果實驗例本發(fā)明第3實施例裝置(以下稱為本裝置)的開纖性能與本裝置的預(yù)延展機構(gòu)5所用輥群的開纖性能的比較。
圖31所示的曲線圖，是表示用本裝置對無捻碳纖維的7μ長絲12000根束(12K)和6000根束(6K)進(jìn)行開纖的效果的測定曲線。圖31中①～⑥各線所示內(nèi)容如下①.碳纖維束 12K 輥開纖后的寬度10mm 撓曲量 8mm②.碳纖維束 12K 輥開纖后的寬度10mm 撓曲量 6mm③.碳纖維束 12K 輥開纖后的寬度10mm 撓曲量 4mm④.碳纖維束6K 輥開纖后的寬度5mm 撓曲量 8mm⑤.碳纖維束6K 輥開纖后的寬度5mm 撓曲量 6mm⑥.碳纖維束6K 輥開纖后的寬度5mm 撓曲量 4mm從圖31的曲線可知，與纖維束相遇的氣流速度越大開纖寬度越增加，撓曲量越增加開纖寬度越增加。
圖32和圖33是以上述碳纖維束6K和12K、以及玻璃纖維單絲直徑為13μm的2000根束和單絲直徑為17μm的2000根束為對象，對開纖寬度和初期狀態(tài)寬度進(jìn)行開纖倍率比較。
從圖32和圖33可知，使用本裝置時，能得到約3倍以上的開纖寬度，具有大的延展效果。而使用已往的輥群時，其開纖寬度有限度，約為初期狀態(tài)的2倍前后。而用本裝置時，能得到約3～5倍的開纖倍率，其效果大大優(yōu)于已往。
如上所述，本發(fā)明中，巧妙地將氣流對復(fù)絲的空氣力學(xué)開纖作用和將復(fù)絲的撓曲量控制為一定時得到的撓曲開纖作用二者合成，利用二者的合成作用開纖，所以，能將各種復(fù)絲制造成非常寬、非常薄的開纖片。
根據(jù)本發(fā)明，在以一定的超喂?fàn)顟B(tài)被移送的復(fù)絲上，通過氣流，使其朝風(fēng)下方向撓曲成弓形，使長絲沿寬度方向松解地進(jìn)行開纖，所以，能制造出優(yōu)質(zhì)的開纖片，該開纖片的長絲不會掛住、不斷絲、而且，一根一根地伸展為近筆直狀態(tài)，相互平行且以一定的密度整齊排列，沒有起毛等的問題。
根據(jù)本發(fā)明，由于能將由碳纖維、陶瓷纖維、芳香族聚酰胺纖維等構(gòu)成的復(fù)絲開纖處理成寬而薄，所以，能高效率地批量生產(chǎn)纖維強化復(fù)合材料的加強材所要求的具有樹脂含浸性和長絲排列整齊性的優(yōu)質(zhì)開纖片。
本發(fā)明中，由于可不受制約地自由選擇任意種類的復(fù)絲進(jìn)行開纖處理，所以，選擇具有各種特性的復(fù)絲進(jìn)行處理，可以制造出已往不容易得到、具有特殊性能的混合開纖片。
根據(jù)本發(fā)明，對同種或不同種復(fù)絲一邊開纖一邊重疊，可高效率地制造出疊層開纖片。
因此，本發(fā)明是對復(fù)絲開纖技術(shù)的革新，其工業(yè)利用性極大，應(yīng)用廣泛。
權(quán)利要求
1.復(fù)絲開纖片的制造方法，其特征在于，將由若干長絲集合成的復(fù)絲以一定的超喂?fàn)顟B(tài)從供絲部向卷繞部移送，使氣流通過與該被移送來的復(fù)絲相交差的方向，使該復(fù)絲朝著風(fēng)下方向撓曲成弓形，由此使構(gòu)成該復(fù)絲的長絲沿寬度方向松解而變形加工成為開纖片。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)絲開纖片的制造方法，其特征在于，通過復(fù)絲的氣流是吸引氣流。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)絲開纖片的制造方法，其特征在于，配設(shè)有對著被移送的復(fù)絲開口的、具有所需橫斷寬度的吸引風(fēng)洞，由該吸引風(fēng)洞來的吸力產(chǎn)生氣流，并使其與復(fù)絲會合。
4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)絲開纖片的制造方法，其特征在于，從供絲部移送出的復(fù)絲在與氣流會合前，預(yù)先使該復(fù)絲向?qū)挾确较驍U展，然后使氣流通過該擴展面。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)絲開纖片的制造方法，其特征在于，使氣流數(shù)次地與從供絲部向卷繞部移送的復(fù)絲會合。
6.復(fù)絲開纖片的制造方法，其特征在于，在進(jìn)行喂給控制，產(chǎn)生一定的超喂的同時，將復(fù)絲從供絲部向卷繞部移送供給，使氣流通過與該被移送來的復(fù)絲相交差的方向而制成開纖片，將該開纖片集合成上下若干層或并排狀，對這樣集合了的開纖片再實施同樣的開纖加工，制造復(fù)合開纖片。
7.如權(quán)利要求6所述的復(fù)絲開纖片的制造方法，其特征在于，進(jìn)行喂給控制，使在超喂?fàn)顟B(tài)移送供給來的復(fù)合開纖片再集合成若干層或并排狀態(tài)，在相對于其移送方向的交叉方向使氣流通過，反復(fù)實施開纖加工。
8.開纖片制造裝置，其特征在于，對著供絲部與卷繞部之間的移送路線配設(shè)著具有所需橫斷面的吸引風(fēng)洞，對以一定的超喂?fàn)顟B(tài)在該處移動的復(fù)絲連續(xù)通過吸引氣流，使該復(fù)絲撓曲成弓形，使長絲沿寬度方向松解地開纖。
9.如權(quán)利要求8所述的開纖片制造裝置，其特征在于，在吸引風(fēng)洞配設(shè)著用于檢測在吸引風(fēng)洞處移動的復(fù)絲撓曲量的撓曲測定傳感器，用該測定傳感器輸出的控制信號控制夾著該吸引風(fēng)洞的前后位置之間的超喂量。
10.如權(quán)利要求8所述的開纖片制造裝置，其特征在于，供絲部搭載在供絲機臺上，該機臺把卷繞在供絲部上的復(fù)絲松開并供往卷繞部，該供絲機臺可以相對于移送路線擺動，使復(fù)絲的移送路線與即將松開的供絲部的絲卷繞方向在同一直線上，并且，該供絲機臺上的供絲部可進(jìn)退移動。
11.如權(quán)利要求8所述的開纖片制造裝置，其特征在于，在供絲機臺與吸引風(fēng)洞之間的移送路線上，配設(shè)著預(yù)延展機構(gòu)，該預(yù)延展機構(gòu)對通過該處的復(fù)絲賦與預(yù)延展的趨勢。
12.開纖片制造裝置，其特征在于，備有供絲機臺、預(yù)延展機構(gòu)、喂料機構(gòu)、吸引風(fēng)洞和卷繞部；供絲機臺上搭載著供絲部，該供絲機臺可以相對于移送路線擺動，使從供絲部松開并供往卷繞部的復(fù)絲的移送路線與即將松開時的供絲部的卷絲方向在同一直線上，并且，供絲機臺上的供絲部可卷軸進(jìn)退；預(yù)延展機構(gòu)對從供絲機臺移送過來的復(fù)絲賦予預(yù)延展的趨勢；喂料機構(gòu)把被預(yù)延展機構(gòu)賦予了預(yù)延展趨勢的復(fù)絲控制在一定的超喂?fàn)顟B(tài)；吸引風(fēng)洞對由喂料機構(gòu)控制在一定過量喂料狀態(tài)的復(fù)絲、以所需的橫斷寬連續(xù)地通過吸引氣流，使該復(fù)絲撓曲成為弓形，使構(gòu)成該復(fù)絲的長絲沿寬度方向松解而變形為開纖片；卷繞部將被吸引風(fēng)洞沿寬度方向延展開纖的開纖片卷繞起來。
13.一種寬幅的混合混織片，其特征在于，是任意種類復(fù)絲的開纖片在寬度方向合體而成的纖維集合體，構(gòu)成該復(fù)絲的長絲平行地排列整齊。
14.一種疊層的混合混織片，其特征在于，是任意種類復(fù)絲的開纖片以疊層狀態(tài)合體而成的纖維集合體，構(gòu)成復(fù)絲的長絲平行地排列整齊。
15.一種疊層的混合混織片，其特征在于，是任意種類復(fù)絲的各開纖片側(cè)緣疊置、合體成為整層狀態(tài)的纖維集合體，構(gòu)成該復(fù)絲的長絲平行地排列整齊。
16.一種疊層的混合混織片，其特征在于，是任意種類復(fù)絲的各開纖片側(cè)緣疊置成退岔踏步式而合體成的纖維集合體，構(gòu)成該復(fù)絲的長絲平行地排列整齊。
全文摘要
本發(fā)明涉及將構(gòu)成復(fù)絲的長絲展延成平行且不降低質(zhì)量的狀態(tài),制造優(yōu)質(zhì)纖片的方法、用于該方法的裝置以及所制造出的開纖片。即,本發(fā)明的方法和裝置,將復(fù)絲控制為一定的過量喂料狀態(tài)從供絲部向卷繞部移送,對該復(fù)絲通過交叉方向的氣流,使構(gòu)成該復(fù)絲的長絲沿寬度方向松解而變形成為開纖片。用該方法和裝置可得到各種形態(tài)的開纖片。
文檔編號D04H3/00GK1190445SQ97190477
公開日1998年8月12日 申請日期1997年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月1日
發(fā)明者川邊和正, 友田茂 申請人:福井縣