JP7804499B2 - Fiber-spreading device and fiber-spreading method - Google Patents
Fiber-spreading device and fiber-spreading methodInfo
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Description
本発明は、開繊装置及び開繊方法に関し、特に、炭素繊維の繊維束の開繊を行う開繊装置及び開繊方法にする。 The present invention relates to a fiber-spreading device and fiber-spreading method, and in particular to a fiber-spreading device and fiber-spreading method for spreading carbon fiber bundles.
従来から炭素繊維の開繊方法として数多くの提案がなされている。例えば、特許文献1には振動するバーを用いた炭素繊維の開繊方法が開示されている。 Numerous methods for spreading carbon fibers have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a method for spreading carbon fibers using a vibrating bar.
また、特許文献2には、繊維束の搬送方向と直交する方向に延びる角部を有する開繊促進部材を備え、繊維束を開繊促進部材の角部に押し付けながら搬送することにより、繊維束を構成する繊維に幅方向のずれを生じさせ、繊維束の開繊を行う開繊装置が記載されている。また、特許文献2には、エアー供給器から繊維束にエアーを吹き付けることにより、繊維束をさらに開繊することが記載されている。 Patent Document 2 also describes a fiber-spreading device that includes a fiber-spreading promoting member with corners extending in a direction perpendicular to the conveyance direction of the fiber bundle, and conveys the fiber bundle while pressing it against the corners of the fiber-spreading promoting member, thereby causing a widthwise shift in the fibers that make up the fiber bundle and spreading the fiber bundle. Patent Document 2 also describes further spreading the fiber bundle by blowing air onto the fiber bundle from an air supplier.
また、特許文献3には、加熱される繊維束接触手段の表面に炭素繊維束を接触させて炭素繊維束を屈曲させながら繊維束接触手段に対して炭素繊維束を通過させることにより、油剤やサイジング剤(集束剤)を軟化させ、炭素繊維束を開繊させる開繊装置が記載されている。 Patent Document 3 also describes a fiber-spreading device that softens the oil and sizing agent (sizing agent) by bringing a carbon fiber bundle into contact with the surface of a heated fiber bundle contacting means and passing the carbon fiber bundle through the fiber bundle contacting means while bending the carbon fiber bundle.
しかしながら、振動するバーを用いて炭素繊維の繊維束の開繊を行った場合、繊維束に毛羽が発生することがあり、繊維束に発生する毛羽が原因となって、開繊工程の後工程にあるロールへ巻き付くことで歩留まり率が低下したり、繊維束毎の供給量に差が発生したりする可能性がある。また、開繊幅を広くするためにエアーを用いて開繊を行った場合、エアーにより繊維が飛散するため、集塵機や囲いを準備することで高コストになる可能性がある。このため、炭素繊維の繊維束を安定して広幅に開繊するのは大変困難なものとなっていた。 However, when carbon fiber bundles are spread using a vibrating bar, fluff can occur on the fiber bundle. This fluff can cause the fiber bundle to wrap around the rolls in the subsequent spread process, lowering the yield rate and potentially resulting in differences in the amount of fiber supplied per bundle. Furthermore, when air is used to spread the fibers to a wider spread width, the air scatters the fibers, which can lead to the need for dust collectors and enclosures, which can be costly. This makes it extremely difficult to stably spread carbon fiber bundles to a wide width.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、広幅に開繊した繊維束を安定的に得ることのできる開繊装置及び開繊方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above, and aims to provide a fiber spreading device and fiber spreading method that can stably produce wide-spread fiber bundles.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る開繊装置は、炭素繊維を集束剤により集束させた長尺の繊維束を連続して繰り出す繰出機と、それぞれ円柱状に形成されて前記繰出機より繰り出される前記繊維束を双方の間に挟み込みながら互いに反対方向に回転することにより前記繊維束を前記繊維束の搬送経路における下流側に搬送する一対のフィードロールと、棒状に形成されて前記搬送経路における前記繰出機と前記フィードロールとの間に複数が配置され、前記搬送経路における上流側から下流側に向かうに従って前記繊維束における異なる面に交互に接触する位置に配置される複数の開繊バーと、それぞれ円柱状に形成されて前記搬送経路における前記開繊バーと前記フィードロールとの間に配置され、前記フィードロールの周速に対して周速が650%以下となる範囲内で増速して回転し、外周面が前記繊維束に接触する一対の増速弛緩ロールと、を備え、一対の前記増速弛緩ロールは、前記搬送経路における前記開繊バーの下流側に配置される第1増速弛緩ロールと、前記搬送経路における前記第1増速弛緩ロールと前記フィードロールとの間に配置され、前記繊維束における前記第1増速弛緩ロールが接触する面とは異なる面に接触する第2増速弛緩ロールとを有する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objectives, the fiber spreading device of the present invention comprises a payout machine that continuously pays out a long fiber bundle in which carbon fibers are bundled with a sizing agent; a pair of feed rolls that are each formed in a cylindrical shape and rotate in opposite directions while sandwiching the fiber bundle paid out from the payout machine between them, thereby transporting the fiber bundle downstream in a transport path for the fiber bundle; and a plurality of rod-shaped feed rolls that are arranged between the payout machine and the feed rolls in the transport path and are positioned so that they alternately come into contact with different surfaces of the fiber bundle as they move from the upstream side to the downstream side in the transport path. and a pair of speed-increasing relaxation rolls each formed cylindrically and arranged between the spreading bars and the feed roll in the transport path, rotating at a peripheral speed that is no more than 650% of the peripheral speed of the feed roll, with the outer circumferential surfaces of the rolls contacting the fiber bundle. The pair of speed-increasing relaxation rolls includes a first speed-increasing relaxation roll arranged downstream of the spreading bars in the transport path, and a second speed-increasing relaxation roll arranged between the first speed-increasing relaxation roll and the feed roll in the transport path, which contacts a surface of the fiber bundle different from the surface of the fiber bundle that contacts the first speed-increasing relaxation roll.
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る開繊方法は、炭素繊維を集束剤により集束させた長尺の繊維束を繰出機より連続して繰り出し、前記繰出機より繰り出される前記繊維束を互いに反対方向に回転する一対のフィードロールの間に挟んで前記繊維束の搬送経路における下流側に搬送しながら、前記搬送経路における前記繰出機と前記フィードロールとの間に複数が配置される棒状の開繊バーに対して前記搬送経路における上流側から下流側に向かうに従って前記繊維束における異なる面を複数の前記開繊バーに対して交互に接触させることにより前記繊維束の開繊を行う開繊方法であって、前記搬送経路における前記開繊バーと前記フィードロールとの間に配置され、それぞれ円柱状に形成されて前記フィードロールの周速に対して周速が650%以下となる範囲内で増速して回転し、前記搬送経路における前記開繊バーの下流側に配置される第1増速弛緩ロールと、前記搬送経路における前記第1増速弛緩ロールと前記フィードロールとの間に配置される第2増速弛緩ロールとを有する一対の増速弛緩ロールの外周面に対して前記繊維束を接触させ、前記繊維束は、前記第1増速弛緩ロールと前記第2増速弛緩ロールとに対して異なる面を接触させることにより開繊を行う。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objectives, the fiber-spreading method of the present invention continuously pays out a long fiber bundle obtained by bundling carbon fibers with a sizing agent from a payout machine, sandwiches the fiber bundle paid out from the payout machine between a pair of feed rolls rotating in opposite directions and transports it downstream in a transport path of the fiber bundle, and spreads the fiber bundle by alternately contacting different surfaces of the fiber bundle with the plurality of rod-shaped fiber-spreading bars arranged between the payout machine and the feed rolls in the transport path as the fiber bundle moves from the upstream side to the downstream side in the transport path. A fiber-spreading method in which the fiber bundle is brought into contact with the outer peripheral surfaces of a pair of accelerating speed relaxation rolls, each of which is arranged between the spreading bar and the feed roll in the transport path, and which are cylindrical and rotate at a peripheral speed that is 650% or less of the peripheral speed of the feed roll, the pair comprising a first accelerating speed relaxation roll arranged downstream of the spreading bar in the transport path, and a second accelerating speed relaxation roll arranged between the first accelerating speed relaxation roll and the feed roll in the transport path, and the fiber bundle is spread by bringing different surfaces of the fiber bundle into contact with the first accelerating speed relaxation roll and the second accelerating speed relaxation roll.
本発明に係る開繊装置及び開繊方法は、広幅に開繊した繊維束を安定的に得ることができる、という効果を奏する。 The fiber-spreading device and fiber-spreading method of the present invention have the effect of stably producing wide-spread fiber bundles.
以下に、本開示に係る開繊装置及び開繊方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易に想到できるもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。 Embodiments of a fiber-spreading device and fiber-spreading method according to the present disclosure are described in detail below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments. Furthermore, the components in the following embodiments include those that are interchangeable and easily conceivable by those skilled in the art, or those that are substantially identical.
[実施形態]
図1は、実施形態に係る開繊装置10の模式図である。なお、以下の説明では、互いに直交する第1方向X、第2方向Y、第3方向Zを用いて説明する。第1方向Xは、後述する繰出機20や増速弛緩ロール40、ガイドロール50、フィードロール60の回転中心軸が延びる方向になっている。第1方向Xは、開繊装置10を任意の設置場所に設置して通常の使用形態で使用する場合に、水平方向に延びる方向になっている。第2方向Yは、第1方向Xに対して直交する方向になっており、開繊装置10を任意の設置場所に設置して通常の使用形態で使用する際に、第1方向Xに対して水平方向において直交する方向になっている。第3方向Zは、第1方向Xと第2方向Yとの双方に対して直交する方向になっている。このため、第3方向Zは、開繊装置10を任意の設置場所に設置して通常の使用形態で使用する際における上下方向、或いは重力方向になっている。また、以下の説明では、開繊装置10を通常の使用形態で使用する際における重力方向における上側を開繊装置10の上側として説明し、重力方向における下側を開繊装置10の下側として説明する。
[Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram of a fiber-spreading device 10 according to an embodiment. The following description will use a first direction X, a second direction Y, and a third direction Z, which are perpendicular to one another. The first direction X is the direction in which the central rotation axes of a reel-out machine 20, an acceleration/relaxation roll 40, a guide roll 50, and a feed roll 60, which will be described later, extend. The first direction X is the direction extending horizontally when the fiber-spreading device 10 is installed in an arbitrary installation location and used in a normal usage mode. The second direction Y is a direction perpendicular to the first direction X and is a direction perpendicular to the first direction X in the horizontal direction when the fiber-spreading device 10 is installed in an arbitrary installation location and used in a normal usage mode. The third direction Z is a direction perpendicular to both the first direction X and the second direction Y. Therefore, the third direction Z is the vertical direction or the direction of gravity when the fiber-spreading device 10 is installed in an arbitrary installation location and used in a normal usage mode. In the following description, the upper side in the direction of gravity when the fiber-spreading device 10 is used in a normal manner will be referred to as the upper side of the fiber-spreading device 10, and the lower side in the direction of gravity will be referred to as the lower side of the fiber-spreading device 10.
<開繊装置10>
本実施形態に係る開繊装置10は、炭素繊維を集束剤により集束させた長尺の繊維束105を開繊することができる装置になっている。即ち、繊維束105は、樹脂材料等からなる集束剤によって炭素繊維を集束させた、炭素繊維の束になっており、開繊装置10は、このように構成される繊維束105を、厚みが薄く広幅の形状に開繊する装置になっている。
<Opening device 10>
The fiber-spreading device 10 according to this embodiment is a device that can spread a long fiber bundle 105 in which carbon fibers are bundled with a sizing agent. That is, the fiber bundle 105 is a bundle of carbon fibers in which carbon fibers are bundled with a sizing agent made of a resin material or the like, and the fiber-spreading device 10 is a device that spreads the fiber bundle 105 thus configured into a thin, wide shape.
開繊装置10は、繰出機20と、開繊バー30と、増速弛緩ロール40と、ガイドロール50と、フィードロール60とを備えている。これらの繰出機20と、開繊バー30と、増速弛緩ロール40と、ガイドロール50と、フィードロール60とは、第1方向Xにおける位置が全て同じ位置に配置されており、開繊装置10により開繊を行う繊維束105の搬送経路110上にそれぞれ配置されている。換言すると、繊維束105の搬送経路110は、長尺の繊維束105を、繰出機20、開繊バー30、増速弛緩ロール40、ガイドロール50、フィードロール60に掛け回したり接触させたりすることにより、繊維束105を搬送するための連続した経路として形成される。 The fiber-spreading device 10 comprises a payout machine 20, a fiber-spreading bar 30, an accelerating/relaxing roll 40, a guide roll 50, and a feed roll 60. The payout machine 20, the fiber-spreading bar 30, the accelerating/relaxing roll 40, the guide roll 50, and the feed roll 60 are all positioned at the same position in the first direction X, and are respectively arranged on a transport path 110 for the fiber bundle 105 to be spread by the fiber-spreading device 10. In other words, the transport path 110 for the fiber bundle 105 is formed as a continuous path for transporting the fiber bundle 105 by looping the long fiber bundle 105 around or bringing it into contact with the payout machine 20, the fiber-spreading bar 30, the accelerating/relaxing roll 40, the guide roll 50, and the feed roll 60.
また、本実施形態では、繰出機20から繰り出された繊維束105を、繊維束105の搬送経路110に沿って繰出機20が位置する側からフィードロール60が位置する側に搬送をする。このため、本実施形態に係る開繊装置10においては、繊維束105の搬送経路110における繰出機20が位置する側が上流側となり、フィードロール60が位置する側が下流側となって、繊維束105の搬送を行う。 In addition, in this embodiment, the fiber bundle 105 unwound from the unwinder 20 is transported along the transport path 110 of the fiber bundle 105 from the side where the unwinder 20 is located to the side where the feed roll 60 is located. Therefore, in the fiber spreading device 10 according to this embodiment, the side of the transport path 110 of the fiber bundle 105 where the unwinder 20 is located is the upstream side, and the side where the feed roll 60 is located is the downstream side, and the fiber bundle 105 is transported.
<繰出機20>
繰出機20は、円柱状の形状で形成され、繊維束105が円筒状に巻き取られたロービング100が円柱の外周面側に取り付けられる。繰出機20は、円柱の軸心が回転中心軸となって回転可能になっており、回転中心軸が延びる方向が第1方向Xとなる向きで配置されている。繰出機20は、回転中心軸を中心として回転することにより、繰出機20に取り付けられるロービング100から繊維束105を連続して繰り出すことができる。
<Feeding machine 20>
The unwinder 20 is formed in a cylindrical shape, and the roving 100, on which the fiber bundle 105 is wound in a cylindrical shape, is attached to the outer circumferential surface of the cylinder. The unwinder 20 is rotatable around the axis of the cylinder as a central rotation axis, and is disposed such that the direction in which the central rotation axis extends is the first direction X. By rotating around the central rotation axis, the unwinder 20 can continuously unwind the fiber bundle 105 from the roving 100 attached to the unwinder 20.
また、繰出機20には、複数のロービング100を第1方向Xに並べて取り付けることができる。図1は、第1方向Xにおいて繰出機20に取り付けられた1つのロービング100が配置されている位置での模式図になっているが、開繊装置10には、複数の繊維束105が第1方向Xに並べて配置され、図1に示すような搬送経路110が、第1方向Xに複数形成される。 In addition, multiple rovings 100 can be attached to the unwinding machine 20, arranged in the first direction X. While Figure 1 is a schematic diagram of a single roving 100 attached to the unwinding machine 20 in the first direction X, multiple fiber bundles 105 are arranged in the first direction X in the fiber spreading device 10, and multiple conveying paths 110 such as those shown in Figure 1 are formed in the first direction X.
<フィードロール60>
フィードロール60は、一対が設けられており、第2方向Yと第3方向Zとのうち少なくとも一方における位置が、繰出機20とは異なる位置に配置されている。本実施形態では、フィードロール60は、図1に示すように第3方向Zにおける位置は繰出機20と同じ位置で、第2方向Yにおける位置が、繰出機20とは異なる位置に配置されている。
<Feed roll 60>
A pair of feed rolls 60 are provided, and are arranged at positions in at least one of the second direction Y and the third direction Z that are different from the unwinding machine 20. In this embodiment, as shown in FIG. 1 , the feed rolls 60 are arranged at the same positions as the unwinding machine 20 in the third direction Z, and at a different position from the unwinding machine 20 in the second direction Y.
一対のフィードロール60は、それぞれ円柱状の形状で形成されており、回転中心軸67が延びる方向が第1方向Xとなる向きで配置され、それぞれ回転中心軸67を中心として回転可能になっている。円柱状の形状で形成されるフィードロール60は、直径が50mm~300mm程度であるのが望ましい。一対のフィードロール60は、繰出機20より繰り出される繊維束105を、一対のフィードロール60の双方の間に挟み込みながら互いに反対方向に回転することにより、繊維束105を繊維束105の搬送経路110における開繊装置10の下流側に搬送することができる。 The pair of feed rolls 60 are each formed in a cylindrical shape and are arranged so that the direction in which their rotational axes 67 extend corresponds to the first direction X, and each is rotatable about the rotational axis 67. The cylindrical feed rolls 60 preferably have a diameter of approximately 50 mm to 300 mm. The pair of feed rolls 60 rotate in opposite directions while sandwiching the fiber bundle 105 unwound from the unwinder 20 between them, thereby transporting the fiber bundle 105 downstream of the fiber spreading device 10 along the transport path 110 for the fiber bundle 105.
詳しくは、一対のフィードロール60は、第1フィードロール61と、第2フィードロール62とを有しており、第1フィードロール61は、外周面64が弾力性を有するゴム部材からなり、第2フィードロール62は、外周面64の表面粗さが梨地になっている。このうち、第1フィードロール61には、エアシリンダ66が連結されており、第1フィードロール61は、エアシリンダ66から付与される力によって第2フィードロール62に押し付けられている。また、第2フィードロール62には、駆動モータ65が連結されており、第2フィードロール62は、駆動モータ65から伝達される駆動力により、回転中心軸67を中心として回転可能になっている。 More specifically, the pair of feed rolls 60 includes a first feed roll 61 and a second feed roll 62. The first feed roll 61 has an outer circumferential surface 64 made of a resilient rubber material, while the second feed roll 62 has an outer circumferential surface 64 with a matte finish. An air cylinder 66 is connected to the first feed roll 61, and the first feed roll 61 is pressed against the second feed roll 62 by the force applied by the air cylinder 66. A drive motor 65 is connected to the second feed roll 62, and the second feed roll 62 can rotate around a rotation center axis 67 by the driving force transmitted from the drive motor 65.
なお、第1フィードロール61の外周面64を形成するゴム部材の硬さは、第1フィードロール61を第2フィードロール62に押し付ける際の力の大きさや、繊維束105の搬送速度等に応じて適宜設定するのが好ましい。また、第1フィードロール61に連結されて第1フィードロール61を第2フィードロール62に押し付ける駆動装置は、エアシリンダ66以外であってもよい。第1フィードロール61には、例えば油圧シリンダが連結され、第1フィードロール61は、油圧シリンダから付与される力により第2フィードロール62に押し付けられるように構成されていてもよい。 The hardness of the rubber material forming the outer peripheral surface 64 of the first feed roll 61 is preferably set appropriately depending on the magnitude of the force pressing the first feed roll 61 against the second feed roll 62, the conveying speed of the fiber bundle 105, etc. The drive device connected to the first feed roll 61 and pressing the first feed roll 61 against the second feed roll 62 may be something other than the air cylinder 66. For example, a hydraulic cylinder may be connected to the first feed roll 61, and the first feed roll 61 may be configured to be pressed against the second feed roll 62 by the force applied by the hydraulic cylinder.
第1フィードロール61は、エアシリンダ66からの力により外周面64が第2フィードロール62の外周面64に押し付けられるため、第2フィードロール62が駆動モータ65から伝達される駆動力によって回転することにより、第1フィードロール61も連れ回りによって回転する。つまり、第1フィードロール61は、第1フィードロール61の外周面64における第2フィードロール62に接触する部分が、第2フィードロール62の外周面64における第1フィードロール61に接触する部分と共に同じ方向に移動することにより、第1フィードロール61は回転する。これにより、第1フィードロール61は、回転中心軸67に沿った方向に見た場合における回転方向が、第2フィードロール62の回転方向の反対方向となって回転する。 The outer peripheral surface 64 of the first feed roll 61 is pressed against the outer peripheral surface 64 of the second feed roll 62 by the force of the air cylinder 66. As a result, when the second feed roll 62 rotates due to the driving force transmitted from the drive motor 65, the first feed roll 61 also rotates. In other words, the first feed roll 61 rotates as the portion of the outer peripheral surface 64 of the first feed roll 61 that contacts the second feed roll 62 moves in the same direction as the portion of the outer peripheral surface 64 of the second feed roll 62 that contacts the first feed roll 61. As a result, the first feed roll 61 rotates in the opposite direction to the second feed roll 62 when viewed along the rotation center axis 67.
第1フィードロール61と第2フィードロール62の回転方向は、第1フィードロール61の外周面64と第2フィードロール62の外周面64とにおける、互いに対向する部分同士が、繊維束105の搬送経路110における上流側から開繊装置10の下流側に向かって移動する方向になっている。 The rotation direction of the first feed roll 61 and the second feed roll 62 is such that the opposing portions of the outer surface 64 of the first feed roll 61 and the outer surface 64 of the second feed roll 62 move from the upstream side of the conveying path 110 of the fiber bundle 105 toward the downstream side of the fiber spreading device 10.
一対のフィードロール60は、これらのように、駆動モータ65から伝達される駆動力により回転するため、繰出機20より繰り出される繊維束105を、第1フィードロール61と第2フィードロール62との間に挟み込んだ状態で回転することにより、繊維束105を繊維束105の搬送経路110における下流側に搬送することが可能になっている。即ち、第1フィードロール61は、外周面64が弾力性を有するゴム部材からなるため、第2フィードロール62との間に繊維束105が位置する部分では第1フィードロール61の外周面64が弾性変形をすることにより、第1フィードロール61と第2フィードロール62との間に繊維束105を挟み込むことができる。これにより、第1フィードロール61及び第2フィードロール62と、繊維束105とは、高い圧力で接触するため、第1フィードロール61と第2フィードロール62とが回転することにより、繊維束105は、第1フィードロール61や第2フィードロール62との間の摩擦力によって移動し、搬送される。 The pair of feed rolls 60 rotate due to the driving force transmitted from the drive motor 65, and by rotating while sandwiching the fiber bundle 105 unwound from the unwinder 20 between the first feed roll 61 and the second feed roll 62, the fiber bundle 105 can be transported downstream along the fiber bundle 105 transport path 110. In other words, because the outer peripheral surface 64 of the first feed roll 61 is made of a resilient rubber material, the outer peripheral surface 64 of the first feed roll 61 elastically deforms in the area where the fiber bundle 105 is positioned between the first feed roll 61 and the second feed roll 62, allowing the fiber bundle 105 to be sandwiched between the first feed roll 61 and the second feed roll 62. As a result, the first feed roll 61 and second feed roll 62 come into contact with the fiber bundle 105 at high pressure, and as the first feed roll 61 and second feed roll 62 rotate, the fiber bundle 105 moves and is transported due to the frictional force between the first feed roll 61 and the second feed roll 62.
繊維束105は、このように一対のフィードロール60によって搬送するため、繊維束105の搬送速度は、駆動モータ65から伝達される駆動力により回転する、フィードロール60の回転速度を調整することにより、調整することができる。 Because the fiber bundle 105 is transported by a pair of feed rolls 60 in this manner, the transport speed of the fiber bundle 105 can be adjusted by adjusting the rotational speed of the feed rolls 60, which are rotated by the driving force transmitted from the drive motor 65.
繊維束105を繰り出す繰出機20は、一対のフィードロール60から繊維束105に付与する張力によって繰出機20が回転することにより、繊維束105を繰り出すことが可能になっている。繰出機20は、繰出機20から繰り出す繊維束105の進行方向とは逆方向の張力を発生する、いわゆるバックテンションロールとして設けられている。このため、繰出機20は、繰出機20から繰り出す繊維束105に対して、繊維束105がフィードロール60から付与される張力によって搬送経路110に沿って進む方向の反対方向の力を付与することが可能になっている。即ち、繰出機20は、繊維束105が繰出機20から繰り出される方向の反対方向の力を、繊維束105に対して付与することが可能になっている。 The unwinder 20 unwinds the fiber bundle 105 by rotating due to the tension applied to the fiber bundle 105 from a pair of feed rolls 60. The unwinder 20 is configured as a so-called back tension roll that generates tension in the opposite direction to the traveling direction of the fiber bundle 105 unwound from the unwinder 20. This allows the unwinder 20 to apply a force to the fiber bundle 105 unwound from the unwinder 20 in the opposite direction to the direction in which the fiber bundle 105 advances along the conveying path 110 due to the tension applied by the feed rolls 60. In other words, the unwinder 20 is able to apply a force to the fiber bundle 105 in the opposite direction to the direction in which the fiber bundle 105 is unwound from the unwinder 20.
<開繊バー30>
開繊バー30は、棒状に形成されて搬送経路110における繰出機20とフィードロール60との間に回転不可の状態で複数が配置されている。本実施形態では、複数の開繊バー30は、第2方向Yにおいて繰出機20とフィードロール60との間に配置されている。棒状に形成される複数の開繊バー30は、延在方向がそれぞれ第1方向Xとなる向きで配置される。複数の開繊バー30は、繰出機20とフィードロール60との間の位置において、繰出機20が位置する側からフィードロール60が位置する側に向かって、いわゆる千鳥状に配置されている。即ち、複数の開繊バー30は、繊維束105の搬送経路110における上流側から下流側に向かって千鳥状に配置されている。
<Opening bar 30>
The plurality of fiber spreading bars 30 are formed in a rod shape and are arranged non-rotatably between the unwinder 20 and the feed rolls 60 on the conveying path 110. In this embodiment, the plurality of fiber spreading bars 30 are arranged between the unwinder 20 and the feed rolls 60 in the second direction Y. The plurality of fiber spreading bars 30 formed in a rod shape are arranged such that their extension directions are in the first direction X. The plurality of fiber spreading bars 30 are arranged in a so-called staggered pattern between the unwinder 20 and the feed rolls 60, from the side where the unwinder 20 is located toward the side where the feed rolls 60 are located, at positions between the unwinder 20 and the feed rolls 60. That is, the plurality of fiber spreading bars 30 are arranged in a staggered pattern from the upstream side toward the downstream side on the conveying path 110 of the fiber bundle 105.
詳しくは、複数の開繊バー30は、繰出機20が位置する側からフィードロール60が位置する側に向かうに従って、第3方向Zにおける位置が一方向と他方向とに交互に変化して配置されている。つまり、複数の開繊バー30うち、最も繰出機20寄りに位置する開繊バー30に対して、フィードロール60が位置する側で隣り合う開繊バー30は、最も繰出機20寄りに位置する開繊バー30に対して、第3方向Zにおける位置が一方向にずれて配置されている。さらに、この開繊バー30に対して、フィードロール60が位置する側で隣り合う開繊バー30は、第3方向Zにおいて一方向にずれて配置される開繊バー30に対して、第3方向Zにおける位置が他方向にずれて配置されている。 More specifically, the multiple fiber-spreading bars 30 are arranged such that their positions in the third direction Z alternate between one direction and the other as they move from the side where the unwinder 20 is located toward the side where the feed roll 60 is located. In other words, of the multiple fiber-spreading bars 30, the fiber-spreading bar 30 closest to the unwinder 20 is adjacent to the fiber-spreading bar 30 on the side where the feed roll 60 is located, and the adjacent fiber-spreading bar 30 on the side where the feed roll 60 is located is offset in one direction in the third direction Z from the fiber-spreading bar 30 offset in one direction in the third direction Z.
これにより、複数の開繊バー30は、繊維束105の搬送経路110における上流側から下流側に向かって第3方向Zにおける位置が交互にずれる千鳥状に配置されている。本実施形態では、開繊バー30は、3本が配置されており、3本の開繊バー30は、繰出機20とフィードロール60との間で第2方向Yに並びつつ、両端の2本の開繊バー30は、第3方向Zにおける位置が互いに近い位置に配置され、中央の開繊バー30は、両端の2本の開繊バー30に対して、第3方向Zにおける位置が異なる位置に配置されている。即ち、本実施形態では、第2方向Yに並ぶ3本の開繊バー30のうち、中央の開繊バー30は、両端の2本の開繊バー30に対して、第3方向Zにおける位置が上側に配置されている。 As a result, the multiple fiber-spreading bars 30 are arranged in a staggered pattern, with their positions in the third direction Z being alternately shifted from the upstream side to the downstream side on the conveying path 110 of the fiber bundle 105. In this embodiment, three fiber-spreading bars 30 are arranged, and the three fiber-spreading bars 30 are aligned in the second direction Y between the unwinder 20 and the feed roll 60, with the two fiber-spreading bars 30 at both ends positioned close to each other in the third direction Z, and the central fiber-spreading bar 30 positioned at a different position in the third direction Z from the two fiber-spreading bars 30 at both ends. In other words, in this embodiment, of the three fiber-spreading bars 30 aligned in the second direction Y, the central fiber-spreading bar 30 is positioned higher in the third direction Z than the two fiber-spreading bars 30 at both ends.
繊維束105は、これらのように千鳥状に配置される複数の開繊バー30のそれぞれに掛け回されている。その際に、繊維束105は、繊維束105の搬送経路110における上流側から下流側に向かうに従って開繊バー30の配置位置が交互にずれる方向における、外側から開繊バー30に対して掛け回されている。即ち、複数の開繊バー30が、第2方向Yに並びつつ、第3方向Zにおける位置が交互にずれることにより千鳥状に配置される場合は、第3方向Zにおける位置が相対的に下側に位置する開繊バー30に対しては、繊維束105は開繊バー30に対して下側から掛け回され、第3方向Zにおける位置が相対的に上側に位置する開繊バー30に対しては、繊維束105は開繊バー30に対して上側から掛け回される。 The fiber bundles 105 are threaded around each of the multiple spreading bars 30 arranged in a staggered pattern as shown above. The fiber bundles 105 are threaded around the spreading bars 30 from the outside in a direction in which the positions of the spreading bars 30 alternately shift as they move from upstream to downstream along the fiber bundle 105 transport path 110. In other words, when multiple spreading bars 30 are arranged in a staggered pattern by being aligned in the second direction Y and alternately shifting their positions in the third direction Z, the fiber bundles 105 are threaded around the spreading bars 30 from below for those spreading bars 30 that are relatively lower in the third direction Z, and the fiber bundles 105 are threaded around the spreading bars 30 from above for those spreading bars 30 that are relatively higher in the third direction Z.
このため、複数の開繊バー30は、繊維束105の搬送経路110における上流側から下流側に向かうに従って、繊維束105における異なる面に交互に接触する。換言すると、複数の開繊バー30は、繊維束105の搬送経路110における上流側から下流側に向かうに従って、繊維束105における異なる面に交互に接触する位置に配置されている。 As a result, the multiple spreading bars 30 alternately contact different surfaces of the fiber bundle 105 as they move from the upstream side to the downstream side of the conveying path 110 of the fiber bundle 105. In other words, the multiple spreading bars 30 are positioned so that they alternately contact different surfaces of the fiber bundle 105 as they move from the upstream side to the downstream side of the conveying path 110 of the fiber bundle 105.
これらのように配置される開繊バー30は、表面粗さが梨地になっている。また、開繊バー30は、加熱することが可能になっている。開繊バー30は、例えば、加熱装置(図示省略)で加熱した気体または液体の熱媒体を内部に通すことが可能になっており、開繊バー30の内部に流れた熱媒体から温度が伝達されることにより加熱することができる。これにより、開繊バー30は、開繊バー30に接触した繊維束105を加熱することができる。 The opening bars 30 arranged in this manner have a matte surface. The opening bars 30 are also heatable. For example, a gaseous or liquid heating medium heated by a heating device (not shown) can be passed through the interior of the opening bars 30, and the opening bars 30 can be heated by the transfer of heat from the heating medium flowing inside the opening bars 30. This allows the opening bars 30 to heat the fiber bundles 105 that come into contact with the opening bars 30.
<増速弛緩ロール40>
増速弛緩ロール40は、繊維束105の搬送経路110における開繊バー30とフィードロール60との間に一対が配置されている。一対の増速弛緩ロール40は、それぞれ円柱状に形成されており、それぞれ外周面44の表面粗さが梨地になっている。円柱状に形成される一対の増速弛緩ロール40は、回転中心軸47が延びる方向が第1方向Xとなる向きで配置され、それぞれ回転中心軸47を中心として回転可能になっている。増速弛緩ロール40は、直径がフィードロール60の直径よりも大きくなっている。増速弛緩ロール40の直径は、例えば、100mm~300mm程度であるのが望ましい。
<Speed-up relaxation roll 40>
A pair of accelerating relaxation rolls 40 are arranged between the opening bar 30 and the feed roll 60 in the transport path 110 of the fiber bundle 105. Each of the pair of accelerating relaxation rolls 40 is formed in a cylindrical shape, and the outer circumferential surface 44 of each roll has a matte surface. The pair of accelerating relaxation rolls 40 formed in a cylindrical shape are arranged so that the direction in which the rotation central shaft 47 extends is the first direction X, and each roll is rotatable about the rotation central shaft 47. The diameter of the accelerating relaxation roll 40 is larger than the diameter of the feed roll 60. The diameter of the accelerating relaxation roll 40 is desirably about 100 mm to 300 mm, for example.
一対の増速弛緩ロール40はそれぞれ、例えば、加熱装置(図示省略)で加熱した気体または液体の熱媒体を内部に通すことが可能になっており、増速弛緩ロール40の内部に流れた熱媒体から温度が伝達されることにより加熱することができる。これにより、増速弛緩ロール40は、増速弛緩ロール40に接触した繊維束105を加熱することができる。 Each of the pair of speed-up relaxation rolls 40 can be configured to allow a heat medium, such as a gas or liquid heated by a heating device (not shown), to pass through the interior, and can be heated by the heat transfer from the heat medium flowing inside the speed-up relaxation roll 40. This allows the speed-up relaxation roll 40 to heat the fiber bundle 105 that comes into contact with the speed-up relaxation roll 40.
一対の増速弛緩ロール40は、第1増速弛緩ロール41と、第2増速弛緩ロール42とを有しており、第1増速弛緩ロール41は、繊維束105の搬送経路110における開繊バー30の下流側に配置されている。また、第2増速弛緩ロール42は、繊維束105の搬送経路110における第1増速弛緩ロール41とフィードロール60との間に配置されている。 The pair of speed-increasing relaxation rolls 40 includes a first speed-increasing relaxation roll 41 and a second speed-increasing relaxation roll 42. The first speed-increasing relaxation roll 41 is disposed downstream of the opening bar 30 in the transport path 110 of the fiber bundle 105. The second speed-increasing relaxation roll 42 is disposed between the first speed-increasing relaxation roll 41 and the feed roll 60 in the transport path 110 of the fiber bundle 105.
これらの第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とは、所定の間隔をあけて配置されている。本実施形態では、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とは、第2方向Yにおける位置がほぼ同じ位置になっており、第3方向Zにおける第2増速弛緩ロール42の位置が、第1増速弛緩ロール41の下側に配置されている。このため、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とは、第3方向Zにおいて所定の間隔をあけて配置されている。第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42との間隔は、極力近い方が望ましく、例えば、1mm~50mm程度であるのが望ましい。ここでいう第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42との間隔は、詳細には、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とにおける対向する外周面44の間隔になっており、言い換えると、ロール隙間になっている。 The first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 are disposed at a predetermined distance. In this embodiment, the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 are positioned at approximately the same position in the second direction Y, and the second speed-up relaxation roll 42 is positioned below the first speed-up relaxation roll 41 in the third direction Z. Therefore, the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 are disposed at a predetermined distance in the third direction Z. It is desirable that the distance between the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 be as close as possible, for example, approximately 1 mm to 50 mm. The distance between the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 here is, in more detail, the distance between the opposing outer peripheral surfaces 44 of the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42; in other words, the roll gap.
一対の増速弛緩ロール40には、駆動モータ45が連結されており、一対の増速弛緩ロール40には、駆動モータ45から伝達される駆動力により、それぞれ回転中心軸47を中心として回転可能になっている。本実施形態では、駆動モータ45は、第2増速弛緩ロール42に連結されており、駆動モータ45で発生された駆動力は、第2増速弛緩ロール42に伝達される。 A drive motor 45 is connected to the pair of speed-up relaxation rolls 40, and each of the pair of speed-up relaxation rolls 40 can rotate about a central rotation axis 47 by the driving force transmitted from the drive motor 45. In this embodiment, the drive motor 45 is connected to the second speed-up relaxation roll 42, and the driving force generated by the drive motor 45 is transmitted to the second speed-up relaxation roll 42.
第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とは、ギヤ等からなる動力伝達機構(図示省略)を介して連結されており、駆動モータ45から第2増速弛緩ロール42に伝達された駆動力は、動力伝達機構を介して第1増速弛緩ロール41に伝達される。これにより、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とは、駆動モータ45から伝達される駆動力により、それぞれの回転中心軸47を中心としてそれぞれ回転可能になっている。 The first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 are connected via a power transmission mechanism (not shown) consisting of gears or the like, and the driving force transmitted from the drive motor 45 to the second speed-up relaxation roll 42 is transmitted to the first speed-up relaxation roll 41 via the power transmission mechanism. As a result, the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 can each rotate around their respective rotation center axes 47 by the driving force transmitted from the drive motor 45.
その際に、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42との間で駆動力を伝達する動力伝達機構は、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とで、回転方向が互いに反対方向となって回転させることができるように構成されている。これにより、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とは、駆動モータ45から伝達される駆動力により、それぞれの回転中心軸47を中心として、回転方向が互いに反対方向となってそれぞれ回転することができる。 In this case, the power transmission mechanism that transmits the driving force between the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 is configured to rotate the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 in opposite directions. As a result, the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 can rotate in opposite directions around their respective rotation central axes 47 by the driving force transmitted from the drive motor 45.
繊維束105は、繊維束105の搬送経路110における開繊バー30の下流側の位置で、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42との双方に掛け回され、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とのそれぞれの外周面44が繊維束105に接触する。その際に、繊維束105は、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とに対してそれぞれ異なる面が接触するように掛け回される。即ち、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とに繊維束105を掛け回した際には、第2増速弛緩ロール42は、繊維束105における第1増速弛緩ロール41が接触する面とは異なる面に接触する。 The fiber bundle 105 is wound around both the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 at a position downstream of the opening bar 30 on the fiber bundle 105 transport path 110, and the outer peripheral surfaces 44 of the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 contact the fiber bundle 105. At this time, the fiber bundle 105 is wound around the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 so that different surfaces of the fiber bundle 105 contact the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42. In other words, when the fiber bundle 105 is wound around the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42, the second speed-up relaxation roll 42 contacts a surface of the fiber bundle 105 that is different from the surface of the fiber bundle 105 that contacts the first speed-up relaxation roll 41.
具体的には、増速弛緩ロール40の回転中心軸47に沿う方向に増速弛緩ロール40見た場合に、繊維束105は、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とに対して、S字状または逆S字状に掛け回される。即ち、繊維束105における、開繊バー30に掛け回されている位置から第1増速弛緩ロール41に向かう部分は、第1増速弛緩ロール41に対しては、第2増速弛緩ロール42が位置する側の反対側から第1増速弛緩ロール41に掛け回される。繊維束105はさらに、第1増速弛緩ロール41に掛け回されている位置から、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42との間を通って第2増速弛緩ロール42が位置する側の向かい、第2増速弛緩ロール42に掛け回される。これにより、繊維束105は、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とに対して、S字状または逆S字状に掛け回される。 Specifically, when viewing the speed-up relaxation roll 40 in a direction along the central axis 47 of the speed-up relaxation roll 40, the fiber bundle 105 is wound around the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 in an S-shape or an inverted S-shape. That is, the portion of the fiber bundle 105 from the position where it is wound around the fiber spreading bar 30 toward the first speed-up relaxation roll 41 is wound around the first speed-up relaxation roll 41 from the side opposite the side where the second speed-up relaxation roll 42 is located. The fiber bundle 105 further passes between the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 from the position where it is wound around the first speed-up relaxation roll 41, facing the side where the second speed-up relaxation roll 42 is located, and is wound around the second speed-up relaxation roll 42. As a result, the fiber bundle 105 is wound around the first speed-increasing relaxation roll 41 and the second speed-increasing relaxation roll 42 in an S-shape or an inverted S-shape.
その際に、繊維束105における、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42との間に位置する部分から見て、繊維束105は、第1増速弛緩ロール41に掛け回される部分と、第2増速弛緩ロール42に掛け回される部分とで、異なる面が第1増速弛緩ロール41や第2増速弛緩ロール42に接触して掛け回される。これにより、繊維束105が掛け回される第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とは、繊維束105に対して互いに異なる面に接触する。 When viewed from the portion of the fiber bundle 105 located between the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42, the portion of the fiber bundle 105 that is wound around the first speed-up relaxation roll 41 and the portion that is wound around the second speed-up relaxation roll 42 are wound around such that different surfaces come into contact with the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42. As a result, the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42, around which the fiber bundle 105 is wound, come into contact with different surfaces of the fiber bundle 105.
このように第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とは、繊維束105に対しては互いに異なる面に接触するが、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とは、駆動モータ45から伝達される駆動力により回転をする際には、回転方向が互いに反対方向となって回転する。このため、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とは、それぞれ外周面44における繊維束105に接触している部分が、繊維束105の搬送方向における上流側から下流側に移動する方向に回転をする。 Thus, the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 contact different surfaces of the fiber bundle 105, but when rotated by the driving force transmitted from the drive motor 45, the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 rotate in opposite directions. Therefore, the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 rotate in a direction such that the portion of their outer circumferential surface 44 that is in contact with the fiber bundle 105 moves from the upstream side to the downstream side in the conveying direction of the fiber bundle 105.
その際に、増速弛緩ロール40は、フィードロール60の周速に対して、周速が650%以下となる範囲内で増速して回転する。即ち、増速弛緩ロール40を回転させる駆動モータ45は、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とを、周速がフィードロール60の周速に対して650%以下となる範囲内で、フィードロール60の周速に対して増速させて回転させる。具体的には、一対の増速弛緩ロール40のそれぞれは、フィードロール60の周速に対して、周速が200%以上650%以下となる範囲内でフィードロール60に対して増速して回転する。 At that time, the accelerating and relaxing rolls 40 rotate at an increased speed relative to the peripheral speed of the feed roll 60 within a range in which the peripheral speed is 650% or less. In other words, the drive motor 45 that rotates the accelerating and relaxing rolls 40 rotates the first accelerating and relaxing rolls 41 and the second accelerating and relaxing rolls 42 at an increased speed relative to the peripheral speed of the feed roll 60 within a range in which the peripheral speed is 650% or less relative to the peripheral speed of the feed roll 60. Specifically, each of the pair of accelerating and relaxing rolls 40 rotates at an increased speed relative to the feed roll 60 within a range in which the peripheral speed is 200% or more and 650% or less relative to the peripheral speed of the feed roll 60.
増速弛緩ロール40は、周速をフィードロール60の周速よりも増速して回転させ、回転速度が設定した回転速度に達したら、その速度を保って一定回転させることにより、繊維束105の張力を弛緩させて繊維束105の開繊を行うことが可能になっている。フィードロール60の周速に対して増速させて回転させる増速弛緩ロール40の周速は、フィードロール60の周速とは個別に変更することが可能になっている。即ち、駆動モータ45から伝達される駆動力により回転をする増速弛緩ロール40の回転速度は、フィードロール60の回転速度とは個別に変更することができる。 The acceleration relaxation roll 40 rotates at a peripheral speed faster than that of the feed roll 60, and once the rotational speed reaches a set speed, it maintains that speed and rotates at a constant speed, thereby relaxing the tension in the fiber bundle 105 and opening the fiber bundle 105. The peripheral speed of the acceleration relaxation roll 40, which rotates at a speed faster than that of the feed roll 60, can be changed separately from the peripheral speed of the feed roll 60. In other words, the rotational speed of the acceleration relaxation roll 40, which rotates using the driving force transmitted from the drive motor 45, can be changed separately from the rotational speed of the feed roll 60.
増速弛緩ロール40とフィードロール60とは、それぞれ回転可能になっているが、一対の増速弛緩ロール40と一対のフィードロール60とは、回転方向が異なって回転をする。詳しくは、増速弛緩ロール40同士の間とフィードロール60同士の間を繋ぐ線を境界線70とする場合に、境界線70に対して回転中心軸47、67が同じ側に位置するフィードロール60と増速弛緩ロール40とは、フィードロール60の回転方向に対して増速弛緩ロール40の回転方向が反対方向になっている。 The accelerating/relaxing rolls 40 and the feed rolls 60 are each rotatable, but the pair of accelerating/relaxing rolls 40 and the pair of feed rolls 60 rotate in opposite directions. Specifically, if the line connecting the accelerating/relaxing rolls 40 and the feed rolls 60 is taken as boundary line 70, then the feed rolls 60 and accelerating/relaxing rolls 40 whose rotational axes 47, 67 are on the same side of boundary line 70 rotate in the opposite direction to the rotational direction of the feed rolls 60.
この場合における境界線70は、一対のフィードロール60のそれぞれの回転中心軸67を結ぶ線68の中点68aと、一対の増速弛緩ロール40のそれぞれの回転中心軸47を結ぶ線48の中点48aと、を繋ぐ直線になっている。フィードロール60と増速弛緩ロール40とは、このように定義される境界線70に対して、回転中心軸47、67が同じ側に位置するフィードロール60と増速弛緩ロール40とで、回転方向が互いに反対方向になっている。 In this case, the boundary line 70 is a straight line connecting the midpoint 68a of the line 68 connecting the rotational center axes 67 of the pair of feed rolls 60 and the midpoint 48a of the line 48 connecting the rotational center axes 47 of the pair of accelerating and relaxing rolls 40. The feed roll 60 and the accelerating and relaxing roll 40 have their rotational center axes 47, 67 located on the same side of the boundary line 70 defined in this way, and their rotation directions are opposite to each other.
つまり、本実施形態では、境界線70に対して、第1増速弛緩ロール41の回転中心軸47と第1フィードロール61の回転中心軸67とが同じ側に位置し、第2増速弛緩ロール42の回転中心軸47と第2フィードロール62の回転中心軸67とが同じ側に位置している。このため、一対の増速弛緩ロール40と一対のフィードロール60とは、第1増速弛緩ロール41と第1フィードロール61との回転方向が互いに反対方向になっており、第2増速弛緩ロール42と第2フィードロール62との回転方向が互いに反対方向になっている。 In other words, in this embodiment, the rotational axis 47 of the first accelerating/relaxing roll 41 and the rotational axis 67 of the first feed roll 61 are located on the same side of the boundary line 70, and the rotational axis 47 of the second accelerating/relaxing roll 42 and the rotational axis 67 of the second feed roll 62 are located on the same side. Therefore, for the pair of accelerating/relaxing rolls 40 and the pair of feed rolls 60, the first accelerating/relaxing roll 41 and the first feed roll 61 rotate in opposite directions, and the second accelerating/relaxing roll 42 and the second feed roll 62 rotate in opposite directions.
<ガイドロール50>
ガイドロール50は、繊維束105の搬送経路110における増速弛緩ロール40とフィードロール60との間に配置されている。ガイドロール50は、円柱状の形状で形成されており、外周面の表面粗さが梨地になっている。ガイドロール50は、回転中心軸が延びる方向が第1方向Xとなる向きで配置され、外部から入力される力に応じて回転中心軸を中心として回転可能なフリーロールになっている。ガイドロール50は、直径が30mm~100mm程度であるのが望ましい。
<Guide roll 50>
The guide roll 50 is disposed between the speed-up/relaxation roll 40 and the feed roll 60 in the transport path 110 of the fiber bundle 105. The guide roll 50 is formed in a cylindrical shape, and the surface roughness of the outer circumferential surface is matte. The guide roll 50 is disposed so that the direction in which the rotation central axis extends is the first direction X, and is a free roll that can rotate around the rotation central axis in response to an externally input force. The guide roll 50 preferably has a diameter of approximately 30 mm to 100 mm.
ガイドロール50は、繊維束105の搬送経路110における増速弛緩ロール40とフィードロール60との間に配置されるため、ガイドロール50には、繊維束105の搬送経路110における増速弛緩ロール40とフィードロール60との間で繊維束105が掛け回される。即ち、ガイドロール50は、一対の増速弛緩ロール40のうち、繊維束105の搬送経路110において相対的に下流側に位置する第2増速弛緩ロール42の下流側の位置で、ガイドロール50に対して繊維束105が掛け回される。 The guide roll 50 is positioned between the speed-up relaxation roll 40 and the feed roll 60 on the transport path 110 of the fiber bundle 105, so that the fiber bundle 105 is looped around the guide roll 50 between the speed-up relaxation roll 40 and the feed roll 60 on the transport path 110 of the fiber bundle 105. In other words, the fiber bundle 105 is looped around the guide roll 50 at a position downstream of the second speed-up relaxation roll 42 of the pair of speed-up relaxation rolls 40, which is located relatively downstream on the transport path 110 of the fiber bundle 105.
本実施形態では、ガイドロール50は、増速弛緩ロール40同士の間とフィードロール60同士の間を繋ぐ線を境界線70に対して、第2増速弛緩ロール42が位置する側に配置され、ガイドロール50の外周面の一部の位置が、境界線70の近傍に位置する位置に配置されている。このため、ガイドロール50は、ガイドロール50に掛け回された繊維束105を、繊維束105の搬送経路110におけるガイドロール50の下流側では境界線70に沿って搬送される位置に位置させることができる。 In this embodiment, the guide roll 50 is positioned on the side of the boundary line 70, which is the line connecting the speed-up/relaxation rolls 40 and the feed rolls 60, where the second speed-up/relaxation roll 42 is located, and a portion of the outer circumferential surface of the guide roll 50 is positioned near the boundary line 70. Therefore, the guide roll 50 can position the fiber bundle 105 wound around the guide roll 50 in a position where it is transported along the boundary line 70 downstream of the guide roll 50 in the transport path 110 of the fiber bundle 105.
<増速弛緩ロール40の繊維束105への接触範囲>
第2増速弛緩ロール42の下流側にはガイドロール50が配置され、第1増速弛緩ロール41の上流側には開繊バー30が配置されているが、ガイドロール50や開繊バー30は、増速弛緩ロール40に対して、繊維束105を増速弛緩ロール40の周方向における1/2以上の範囲で接触させることのできる位置に配置されている。
<Contact Range of Speed-Up Relaxation Roll 40 with Fiber Bundle 105>
A guide roll 50 is arranged downstream of the second speed-increasing relaxation roll 42, and a fiber-spreading bar 30 is arranged upstream of the first speed-increasing relaxation roll 41. The guide roll 50 and the fiber-spreading bar 30 are arranged at positions where the fiber bundle 105 can be brought into contact with the speed-increasing relaxation roll 40 over a range of at least half of the circumference of the speed-increasing relaxation roll 40.
つまり、第2増速弛緩ロール42の下流側に配置されるガイドロール50は、ガイドロール50の外周面の一部の位置が、増速弛緩ロール40同士の間とフィードロール60同士の間を繋ぐ線を境界線70の近傍に位置する位置に配置されている。このため、ガイドロール50は、第2増速弛緩ロール42の掛け回される繊維束105を、第2増速弛緩ロール42の下流側の部分では第2増速弛緩ロール42に対して、第2増速弛緩ロール42の周方向において極力広い範囲に接触させることができる。これにより、ガイドロール50は、第2増速弛緩ロール42に掛け回される繊維束105を、第2増速弛緩ロール42の周方向における1/2以上の範囲で接触させることが可能になっている。 In other words, the guide roll 50, which is located downstream of the second speed-up relaxation roll 42, is positioned so that a portion of its outer surface is located near the boundary line 70, which is the line connecting the speed-up relaxation rolls 40 and the feed rolls 60. Therefore, the guide roll 50 can bring the fiber bundle 105 wound around the second speed-up relaxation roll 42 into contact with the second speed-up relaxation roll 42 over as wide an area as possible in the circumferential direction of the second speed-up relaxation roll 42, in the downstream portion of the second speed-up relaxation roll 42. This allows the guide roll 50 to bring the fiber bundle 105 wound around the second speed-up relaxation roll 42 into contact with the second speed-up relaxation roll 42 over at least half of the circumferential direction of the second speed-up relaxation roll 42.
また、第1増速弛緩ロール41における繊維束105の接触範囲を増やすことのできる開繊バー30は、第1増速弛緩ロール41の上流側に配置される複数の開繊バー30のうち、搬送経路110における最も下流側に位置する開繊バー30になっている。複数の開繊バー30のうち、最も下流側に位置する開繊バー30は、一対の増速弛緩ロール40のそれぞれの回転中心軸47を結ぶ線48と平行な方向において、回転中心軸47を結ぶ線48の中点48aの位置に対して、第2増速弛緩ロール42寄りに配置されている。このため、開繊バー30は、第1増速弛緩ロール41の掛け回される繊維束105を、第1増速弛緩ロール41の上流側の部分では第1増速弛緩ロール41に対して、第1増速弛緩ロール41の周方向において極力広い範囲に接触させることができる。これにより、最も下流側に位置する開繊バー30は、第1増速弛緩ロール41に掛け回される繊維束105を、第1増速弛緩ロール41の周方向における1/2以上の範囲で接触させることが可能になっている。 The fiber spreading bar 30 that can increase the contact area of the fiber bundle 105 on the first speed-up relaxation roll 41 is the fiber spreading bar 30 located most downstream on the conveying path 110 among the multiple fiber spreading bars 30 arranged upstream of the first speed-up relaxation roll 41. Of the multiple fiber spreading bars 30, the fiber spreading bar 30 located most downstream is arranged closer to the second speed-up relaxation roll 42 than the midpoint 48a of the line 48 connecting the rotational axes 47 of the pair of speed-up relaxation rolls 40, in a direction parallel to the line 48 connecting the rotational axes 47 of the pair of speed-up relaxation rolls 40. Therefore, the fiber spreading bar 30 can bring the fiber bundle 105 wound around the first speed-up relaxation roll 41 into contact with the first speed-up relaxation roll 41 over as wide an area as possible in the circumferential direction of the first speed-up relaxation roll 41 in the upstream portion of the first speed-up relaxation roll 41. This allows the fiber spreading bar 30 located most downstream to contact the fiber bundle 105 wound around the first speed-up relaxation roll 41 over at least half of the circumferential range of the first speed-up relaxation roll 41.
なお、複数の開繊バー30のうち最も下流側に位置する開繊バー30は、第1増速弛緩ロール41の周方向における1/2以上の範囲で繊維束105を接触させることが可能な位置に配置されつつ、第1増速弛緩ロール41との距離は、第1増速弛緩ロール41に極力近い位置に配置されるのが好ましい。複数の開繊バー30のうち最も下流側に位置する開繊バー30は、第1増速弛緩ロール41に対して極力近い位置に配置されることにより、開繊バー30で加熱することにより温度を上昇させた繊維束105の温度を維持したまま、繊維束105を第1増速弛緩ロール41に搬送することができる。 The most downstream spreading bar 30 of the multiple spreading bars 30 is preferably positioned so that it can contact the fiber bundle 105 over at least half of the circumferential range of the first speed-increasing relaxation roll 41, while being as close as possible to the first speed-increasing relaxation roll 41. By positioning the most downstream spreading bar 30 of the multiple spreading bars 30 as close as possible to the first speed-increasing relaxation roll 41, the fiber bundle 105 can be conveyed to the first speed-increasing relaxation roll 41 while maintaining the temperature of the fiber bundle 105, which has been increased by heating it with the spreading bar 30.
<開繊装置10の作用>
本実施形態に係る開繊装置10は、以上のような構成を含み、以下、その作用について説明する。開繊装置10によって繊維束105の開繊を行う際には、繊維束105が円筒状に巻き取られたロービング100を繰出機20に取り付け、ロービング100から繊維束105を引き出して開繊バー30、増速弛緩ロール40、ガイドロール50に掛け回し、一対のフィードロール60の間に通す。これにより、繊維束105を、繊維束105の搬送経路110に沿って配置する。
<Function of the fiber-spreading device 10>
The fiber-spreading device 10 according to this embodiment has the above-described configuration, and its operation will be described below. When the fiber-spreading device 10 spreads the fiber bundle 105, the roving 100 on which the fiber bundle 105 is wound into a cylindrical shape is attached to the unwinding machine 20, and the fiber bundle 105 is pulled out from the roving 100 and wound around the fiber-spreading bar 30, the speed-up relaxation roll 40, and the guide roll 50, and passed between the pair of feed rolls 60. In this way, the fiber bundle 105 is arranged along the transport path 110 for the fiber bundle 105.
この状態で、増速弛緩ロール40とフィードロール60とをそれぞれ回転させる。これにより、繊維束105は、第1フィードロール61と第2フィードロール62とに挟み込まれた状態で、これらのフィードロール60が回転することにより、繊維束105の搬送経路110における上流側から下流側に向けて引っ張られる。即ち、繊維束105は、搬送経路110における上流側から下流側に向かう方向の張力が作用する。繊維束105は、このようにフィードロール60によって付与される張力により、ロービング100が取り付けられる繰出機20から連続して繰り出される。 In this state, the speed-up/relaxation roll 40 and the feed roll 60 are rotated. As a result, the fiber bundle 105 is sandwiched between the first feed roll 61 and the second feed roll 62, and as these feed rolls 60 rotate, the fiber bundle 105 is pulled from the upstream side to the downstream side of the conveying path 110. In other words, tension acts on the fiber bundle 105 in the direction from the upstream side to the downstream side of the conveying path 110. Due to the tension applied by the feed roll 60 in this manner, the fiber bundle 105 is continuously unwound from the unwinding machine 20 to which the roving 100 is attached.
その際に、繰出機20は、繊維束105に対して、繊維束105の進行方向とは逆方向に張力を発生させるバックテンションロールとして設けられている。このため、フィードロール60で発生する張力により繰出機20から繰り出される繊維束105は、フィードロール60により付与される張力とは反対方向に張力を繰出機20から付与されながら、繰出機20から連続して繰り出される。即ち、搬送経路110で搬送される繊維束105は、張力が付与された状態で搬送される。 In this case, the unwinder 20 is provided as a back tension roll that generates tension on the fiber bundle 105 in the direction opposite to the traveling direction of the fiber bundle 105. Therefore, the fiber bundle 105 unwound from the unwinder 20 due to the tension generated by the feed roll 60 is continuously unwound from the unwinder 20 while being applied tension from the unwinder 20 in the direction opposite to the tension applied by the feed roll 60. In other words, the fiber bundle 105 transported along the transport path 110 is transported under tension.
繊維束105に作用する張力は、このように、フィードロール60による、繊維束105を下流側に向けて引っ張る力と、繰出機20によって繊維束105に付与する繊維束105の進行方向とは逆方向の張力によって発生する。このため、繊維束105に作用する張力は、繰出機20のバックテンションロールによる張力の強弱を調整することにより、繊維束105に作用する張力の大きさを調整することができる。 The tension acting on the fiber bundle 105 is thus generated by the force of the feed roll 60 pulling the fiber bundle 105 downstream and the tension applied to the fiber bundle 105 by the unwinding machine 20 in the opposite direction to the direction of travel of the fiber bundle 105. Therefore, the magnitude of the tension acting on the fiber bundle 105 can be adjusted by adjusting the strength of the tension exerted by the back tension roll of the unwinding machine 20.
繰出機20から繰り出された繊維束105は、まず、繰出機20の下流に配置される開繊バー30の位置に到達して開繊バー30に接触する。開繊バー30は、内部に熱媒体が通ることにより加熱することが可能になっているため、開繊バー30に接触した繊維束105は、開繊バー30から温度が伝達されることにより加熱される。開繊バー30により加熱された繊維束105は、炭素繊維を集束させる集束剤も加熱されることにより集束剤が揮発する。これにより、集束剤により集束されていた炭素繊維が自由に動き易くなり、繊維束105は変形し易くなる。 The fiber bundle 105 unwound from the unwinder 20 first reaches the position of the fiber-spreading bar 30, which is located downstream of the unwinder 20, and comes into contact with the fiber-spreading bar 30. The fiber-spreading bar 30 is capable of being heated by passing a heat medium through it, so the fiber bundle 105 that comes into contact with the fiber-spreading bar 30 is heated by the heat transferred from the fiber-spreading bar 30. The fiber bundle 105 heated by the fiber-spreading bar 30 also heats the sizing agent that bundles the carbon fibers, causing the sizing agent to volatilize. This allows the carbon fibers that were bundled by the sizing agent to move freely, making the fiber bundle 105 more susceptible to deformation.
また、開繊バー30に接触する繊維束105は、開繊バー30に対して掛け回されることにより、開繊バー30の位置で進行方向が変化している。一方で、繊維束105は張力を付与されながら搬送されるため、開繊バー30の位置で進行方向が変化する繊維束105は、開繊バー30に押し付けられる状態になる。即ち、搬送経路110に沿って搬送される繊維束105は、回転不可の状態で配置される開繊バー30に接触して開繊バー30に押し付けられながら、開繊バー30の位置を通過する。 Furthermore, the fiber bundle 105 that comes into contact with the fiber spreading bar 30 changes its direction of travel at the position of the fiber spreading bar 30 as it is looped around the fiber spreading bar 30. On the other hand, because the fiber bundle 105 is transported while being tensioned, the fiber bundle 105, whose direction of travel changes at the position of the fiber spreading bar 30, is pressed against the fiber spreading bar 30. In other words, the fiber bundle 105 transported along the transport path 110 comes into contact with the fiber spreading bar 30, which is arranged in a non-rotatable state, and passes the position of the fiber spreading bar 30 while being pressed against the fiber spreading bar 30.
このため、炭素繊維が動き易くなった繊維束105は、開繊バー30に押し付けられる際に、開繊バー30に押し付けられる方向、例えば、棒状に形成される開繊バー30の径方向における厚みが薄くなる方向に形状が変形する。即ち、繊維束105は、第1方向Xにおける幅が大きくなる方向に形状が変形し、これにより、開繊バー30の位置を通過する繊維束105は、開繊バー30により開繊される。 As a result, when the fiber bundle 105, whose carbon fibers are now more mobile, is pressed against the spreading bar 30, its shape deforms in the direction in which it is pressed against the spreading bar 30, for example, in the direction in which its thickness decreases in the radial direction of the rod-shaped spreading bar 30. In other words, the fiber bundle 105 deforms in the direction in which its width increases in the first direction X, and as a result, the fiber bundle 105 passing the position of the spreading bar 30 is spread by the spreading bar 30.
また、開繊バー30は複数が配置されており、繊維束105は、複数の開繊バー30に対して繊維束105の異なる面が接触しながら開繊バー30に押し付けられ、開繊バー30の位置を通過する。このため、繊維束105は、開繊バー30に接触する両側の面から加熱され、開繊バー30に押し付けられることにより開繊するため、バランス良く開繊する。なお、本実施形態では、複数の開繊バー30は千鳥状に配置されているが、繊維束105をバランス良く開繊することができれば、開繊バー30は千鳥配置のような規則正しい配置に限定されず、適宜調整可能である。 In addition, multiple spreading bars 30 are arranged, and the fiber bundle 105 is pressed against the multiple spreading bars 30 with different surfaces of the fiber bundle 105 in contact with them, passing through the position of the spreading bars 30. As a result, the fiber bundle 105 is heated from both surfaces that contact the spreading bars 30 and spread by being pressed against the spreading bars 30, resulting in balanced spreading. Note that in this embodiment, the multiple spreading bars 30 are arranged in a staggered pattern, but the arrangement of the spreading bars 30 is not limited to a regular arrangement such as a staggered arrangement and can be adjusted as appropriate as long as the fiber bundle 105 can be spread in a balanced manner.
開繊バー30によって開繊された繊維束105は、搬送経路110に沿って搬送されることにより、増速弛緩ロール40の位置に到達する。増速弛緩ロール40は、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42との一対が設けられているため、繊維束105は、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とのうち、相対的に上流側に位置する第1増速弛緩ロール41の位置に到達する。 The fiber bundle 105 opened by the opening bar 30 is transported along the transport path 110 and reaches the position of the speed-up relaxation roll 40. The speed-up relaxation roll 40 is a pair of rolls, a first speed-up relaxation roll 41 and a second speed-up relaxation roll 42, so the fiber bundle 105 reaches the position of the first speed-up relaxation roll 41, which is located relatively more upstream than the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42.
繊維束105が掛け回されることにより繊維束105が接触する増速弛緩ロール40は、フィードロール60の周速に対して周速を650%以下となる範囲内で増速して回転させ、回転速度が設定した回転速度に達したら、その速度を保って一定回転させる。一方で、繊維束105は、フィードロール60から付与される張力により搬送経路110に沿って移動するため、繊維束105の移動速度は、実質的にフィードロール60の周速と同じ速度になっている。 The speed-up/relaxation roll 40, which comes into contact with the fiber bundle 105 as it is wound around it, rotates at an increased peripheral speed within a range of 650% or less of the peripheral speed of the feed roll 60, and once the rotational speed reaches the set rotational speed, it maintains that speed and rotates at a constant speed. Meanwhile, because the fiber bundle 105 moves along the conveying path 110 due to the tension applied by the feed roll 60, the movement speed of the fiber bundle 105 is substantially the same as the peripheral speed of the feed roll 60.
このため、フィードロール60の周速に対して周速が650%以下となる範囲内で増速して一定回転する増速弛緩ロール40は、増速弛緩ロール40に掛け回される繊維束105に対して、外周面44が滑りながら回転する。即ち、開繊バー30から搬送された繊維束105が掛け回される第1増速弛緩ロール41は、繊維束105に対して外周面44が滑りながら繊維束105に接触する。 For this reason, the speed-up relaxation roll 40, which rotates at a constant speed within a range where the peripheral speed is increased to 650% or less of the peripheral speed of the feed roll 60, rotates with its outer peripheral surface 44 sliding relative to the fiber bundle 105 wound around the speed-up relaxation roll 40. In other words, the first speed-up relaxation roll 41, around which the fiber bundle 105 transported from the fiber spreading bar 30 is wound, comes into contact with the fiber bundle 105 with its outer peripheral surface 44 sliding relative to the fiber bundle 105.
第1増速弛緩ロール41が滑りながら繊維束105に接触することによって第1増速弛緩ロール41から繊維束105が受ける力は、繊維束105に対しては、搬送経路110に沿った進行方向に繊維束105を押し進める方向の力として作用する。これにより、第1増速弛緩ロール41に掛け回される繊維束105は、周速がフィードロール60の周速に対して650%以下となる範囲内で増速して回転する第1増速弛緩ロール41により、搬送経路110に沿った進行方向に僅かに押し進められながら搬送される。 The force that the fiber bundle 105 receives from the first speed-up relaxation roll 41 as the first speed-up relaxation roll 41 slides in contact with the fiber bundle 105 acts on the fiber bundle 105 as a force pushing the fiber bundle 105 in the direction of travel along the transport path 110. As a result, the fiber bundle 105 wound around the first speed-up relaxation roll 41 is transported while being pushed slightly in the direction of travel along the transport path 110 by the first speed-up relaxation roll 41, which rotates at an increased peripheral speed within a range of 650% or less of the peripheral speed of the feed roll 60.
第1増速弛緩ロール41が繊維束105に対して滑りながら接触することにより、繊維束105が搬送経路110における進行方向に押し進められた場合、繊維束105に作用する張力が低減して繊維束105は弛緩する。つまり、繊維束105には、フィードロール60によって搬送経路110における上流側から下流側に向けて引っ張られ、繰出機20によって、繊維束105がフィードロール60により引っ張られる方向の反対方向の力が付与されることにより、張力が作用する。即ち、繊維束105には、繊維束105の進行方向の反対方向の力が繰出機20によって付与されることにより、張力が作用する。 When the first acceleration relaxation roll 41 slides against the fiber bundle 105 and pushes the fiber bundle 105 in the direction of travel along the conveying path 110, the tension acting on the fiber bundle 105 decreases, causing the fiber bundle 105 to relax. In other words, the fiber bundle 105 is pulled by the feed roll 60 from the upstream side to the downstream side along the conveying path 110, and tension is applied by the unwinding machine 20 applying a force in the opposite direction to the direction in which the fiber bundle 105 is pulled by the feed roll 60. In other words, tension is applied to the fiber bundle 105 by the unwinding machine 20 applying a force in the opposite direction to the direction in which the fiber bundle 105 travels.
このように張力が作用する繊維束105に対し、第1増速弛緩ロール41が繊維束105に対して滑りながら接触することによって繊維束105が進行方向に押し進められた場合、第1増速弛緩ロール41に掛け回されている部分では、繊維束105に作用する、繊維束105の進行方向の反対方向に向けた力が低減することになる。これにより、繊維束105における、第1増速弛緩ロール41に掛け回されている部分では、繊維束105に作用する張力が低減して繊維束105は弛緩するため、繊維束105は、張力の低減に伴って、張力が作用する方向に直交する方向への大きさが大きくなり易くなる。 When the first speed-up relaxation roll 41 slides against and contacts the fiber bundle 105, pushing the fiber bundle 105 in the direction of travel, the force acting on the fiber bundle 105 in the direction opposite to the direction of travel of the fiber bundle 105 is reduced in the portion of the fiber bundle 105 looped around the first speed-up relaxation roll 41. As a result, the tension acting on the fiber bundle 105 is reduced in the portion of the fiber bundle 105 looped around the first speed-up relaxation roll 41, causing the fiber bundle 105 to relax. As the tension decreases, the fiber bundle 105 tends to increase in size in the direction perpendicular to the direction of tension.
つまり、繊維束105に、繊維束105の延在方向の大きな張力が作用する状態では、繊維束105は張力によって延在方向に伸び易くなり、これに伴い、繊維束105の延在方向に直交する方向の大きさは小さくなり易くなる。このように繊維束105に作用する張力が低減した場合、繊維束105は、張力が作用していた方向である、繊維束105の延在方向への伸びは小さくなり、繊維束105は、張力が低減することにより自由な形状になり易くなるため、張力が作用している状態では小さくなり易くなっていた、繊維束105の延在方向に直交する方向の大きさが大きくなり易くなる。 In other words, when a large tension acts on the fiber bundle 105 in the extension direction of the fiber bundle 105, the tension causes the fiber bundle 105 to easily stretch in the extension direction, and as a result, the size of the fiber bundle 105 in the direction perpendicular to the extension direction tends to decrease. In this way, when the tension acting on the fiber bundle 105 is reduced, the fiber bundle 105 stretches less in the extension direction of the fiber bundle 105, which is the direction in which tension was acting, and since the reduced tension makes the fiber bundle 105 more likely to assume a free shape, the size of the fiber bundle 105 in the direction perpendicular to the extension direction, which tended to decrease when tension was acting, tends to increase.
ここで、繊維束105に対して滑りながら接触することにより、繊維束105を搬送経路110に沿った進行方向に繊維束105を押し進めて繊維束105の張力を低減する第1増速弛緩ロール41は、内部に熱媒体が通ることにより加熱することが可能になっている。このため、第1増速弛緩ロール41は、接触する繊維束105を加熱することができ、繊維束105の集束剤を揮発させることにより、炭素繊維が自由に動き易い状態を維持することができる。これにより、第1増速弛緩ロール41は、繊維束105が変形し易い状態を維持しながら搬送することができる。 The first speed-up relaxation roll 41, which slides against the fiber bundle 105 and pushes the fiber bundle 105 in the direction of travel along the transport path 110, reducing the tension of the fiber bundle 105, is capable of being heated by passing a heat medium through its interior. Therefore, the first speed-up relaxation roll 41 can heat the fiber bundle 105 it comes into contact with, and by volatilizing the sizing agent in the fiber bundle 105, it is possible to maintain a state in which the carbon fibers can move freely. This allows the first speed-up relaxation roll 41 to transport the fiber bundle 105 while maintaining a state in which the fiber bundle 105 is easily deformed.
また、繊維束105における第1増速弛緩ロール41に掛け回されている部分では、第1増速弛緩ロール41に掛け回されることにより、繊維束105の進行方向が第1増速弛緩ロール41により変えられ、第1増速弛緩ロール41に押し付けられる状態になっている。このため、炭素繊維が自由に動き易い状態となり、また、張力が作用している状態と比較して自由な形状になり易くなった繊維束105は、第1増速弛緩ロール41に押し付けられる方向、即ち、第1増速弛緩ロール41の径方向における厚みが薄くなり、第1方向Xにおける幅が大きくなる方向に形状が変形する。 In addition, in the portion of the fiber bundle 105 that is wound around the first speed-up relaxation roll 41, the direction of travel of the fiber bundle 105 is changed by the first speed-up relaxation roll 41, and the fiber bundle 105 is pressed against the first speed-up relaxation roll 41. This allows the carbon fibers to move freely, and the fiber bundle 105, which is more likely to assume a free shape compared to when tension is applied, deforms in the direction in which it is pressed against the first speed-up relaxation roll 41, i.e., in the direction in which its thickness in the radial direction of the first speed-up relaxation roll 41 decreases and its width in the first direction X increases.
これにより、第1増速弛緩ロール41が滑りながら接触することにより、張力が低減しながら第1増速弛緩ロール41の位置を通過する繊維束105は、第1増速弛緩ロール41により開繊される。即ち、第1増速弛緩ロール41の位置を通過する繊維束105は、第1増速弛緩ロール41によって張力が低減し、張力が作用する方向に直交する方向への大きさの自由が高められると共に、第1増速弛緩ロール41が押し付けられることにより第1方向Xにおける幅が大きくなり、開繊される。 As a result, the fiber bundle 105 passing the position of the first speed-up relaxation roll 41 while the tension is reduced due to the sliding contact of the first speed-up relaxation roll 41 is opened by the first speed-up relaxation roll 41. In other words, the tension of the fiber bundle 105 passing the position of the first speed-up relaxation roll 41 is reduced by the first speed-up relaxation roll 41, increasing the size freedom in the direction perpendicular to the direction in which the tension acts, and the width in the first direction X is increased by being pressed against the first speed-up relaxation roll 41, causing the fiber bundle to be opened.
また、本実施形態では、繊維束105は、複数の開繊バー30のうち最も下流側に位置する開繊バー30によって、第1増速弛緩ロール41に対して第1増速弛緩ロール41の周方向における1/2以上の範囲で接触する状態で掛け回されている。このため、繊維束105は、比較的長い距離で第1増速弛緩ロール41に接触するため、第1増速弛緩ロール41によって長い距離に亘って加熱されながら張力が低減され、開繊される。 In addition, in this embodiment, the fiber bundle 105 is wound around the first speed-up relaxation roll 41 by the most downstream spreading bar 30 among the multiple spreading bars 30, in a state where the fiber bundle 105 is in contact with the first speed-up relaxation roll 41 over a range of at least half the circumference of the first speed-up relaxation roll 41. As a result, the fiber bundle 105 comes into contact with the first speed-up relaxation roll 41 over a relatively long distance, and is heated over a long distance by the first speed-up relaxation roll 41, while the tension is reduced and the fiber is spread.
第1増速弛緩ロール41の下流側には、第2増速弛緩ロール42が配置されているため、第1増速弛緩ロール41により開繊された繊維束105は、第2増速弛緩ロール42の位置に到達する。第2増速弛緩ロール42も第1増速弛緩ロール41と同様に、周速がフィードロール60の周速に対して650%以下となる範囲内で増速して一定回転するため、第2増速弛緩ロール42も繊維束105に対して外周面44が滑りながら接触する。このため、第2増速弛緩ロール42に掛け回される繊維束105は、第2増速弛緩ロール42によって搬送経路110に沿った進行方向に僅かに押し進められながら搬送される。 Because the second speed-up relaxation roll 42 is positioned downstream of the first speed-up relaxation roll 41, the fiber bundle 105 spread by the first speed-up relaxation roll 41 reaches the position of the second speed-up relaxation roll 42. Like the first speed-up relaxation roll 41, the second speed-up relaxation roll 42 also rotates at a constant speed, increasing its peripheral speed within a range of 650% or less of the peripheral speed of the feed roll 60, so the outer surface 44 of the second speed-up relaxation roll 42 also slides in contact with the fiber bundle 105. Therefore, the fiber bundle 105 wound around the second speed-up relaxation roll 42 is transported while being slightly pushed forward by the second speed-up relaxation roll 42 in the direction of travel along the transport path 110.
このため、繊維束105における第2増速弛緩ロール42に掛け回されている部分では、第1増速弛緩ロール41に掛け回されている部分と同様に、繊維束105に作用する張力が低減して繊維束105は弛緩する。また、第2増速弛緩ロール42も第1増速弛緩ロール41と同様に、内部に熱媒体が通ることにより加熱することが可能になっている。このため、第2増速弛緩ロール42は、接触する繊維束105を加熱することができ、繊維束105の集束剤を揮発させることにより、炭素繊維が自由に動き易い状態を維持することができる。これにより、第2増速弛緩ロール42は、繊維束105が変形し易い状態を維持しながら搬送することができる。 As a result, in the portion of the fiber bundle 105 that is wound around the second speed-up relaxation roll 42, the tension acting on the fiber bundle 105 is reduced, and the fiber bundle 105 relaxes, just like in the portion that is wound around the first speed-up relaxation roll 41. Similarly to the first speed-up relaxation roll 41, the second speed-up relaxation roll 42 can also be heated by passing a heat medium through its interior. Therefore, the second speed-up relaxation roll 42 can heat the fiber bundle 105 that it comes into contact with, and by volatilizing the sizing agent in the fiber bundle 105, it is possible to maintain a state in which the carbon fibers can move freely. This allows the second speed-up relaxation roll 42 to transport the fiber bundle 105 while maintaining a state in which the fiber bundle 105 is easily deformed.
さらに、繊維束105における第2増速弛緩ロール42に掛け回されている部分では、繊維束105の進行方向が第2増速弛緩ロール42により変えられ、第2増速弛緩ロール42に押し付けられる状態になっている。このため、繊維束105における第2増速弛緩ロール42に掛け回されている部分では、第1増速弛緩ロール41に掛け回される部分と同様に、第2増速弛緩ロール42の径方向における厚みが薄くなり、第1方向Xにおける幅が大きくなる方向に形状が変形する。 Furthermore, in the portion of the fiber bundle 105 that is wound around the second speed-up relaxation roll 42, the direction of travel of the fiber bundle 105 is changed by the second speed-up relaxation roll 42, and the fiber bundle 105 is pressed against the second speed-up relaxation roll 42. Therefore, in the portion of the fiber bundle 105 that is wound around the second speed-up relaxation roll 42, the thickness in the radial direction of the second speed-up relaxation roll 42 becomes thinner, similar to the portion that is wound around the first speed-up relaxation roll 41, and the shape is deformed in a direction that increases the width in the first direction X.
これにより、第2増速弛緩ロール42が滑りながら接触することにより、張力が低減しながら第2増速弛緩ロール42の位置を通過する繊維束105は、第2増速弛緩ロール42により開繊される。即ち、第2増速弛緩ロール42の位置を通過する繊維束105は、第2増速弛緩ロール42によって張力が低減し、張力が作用する方向に直交する方向への大きさの自由が高められると共に、第2増速弛緩ロール42が押し付けられることにより第1方向Xにおける幅が大きくなり、開繊される。 As a result, the fiber bundle 105 passing the position of the second speed-up relaxation roll 42 while the tension is reduced due to sliding contact with the second speed-up relaxation roll 42 is opened by the second speed-up relaxation roll 42. In other words, the tension of the fiber bundle 105 passing the position of the second speed-up relaxation roll 42 is reduced by the second speed-up relaxation roll 42, increasing the size freedom in the direction perpendicular to the direction in which the tension acts, and the width in the first direction X is increased by being pressed against the second speed-up relaxation roll 42, causing the fiber bundle to be opened.
また、本実施形態では、繊維束105は、ガイドロール50によって、第2増速弛緩ロール42に対して第2増速弛緩ロール42の周方向における1/2以上の範囲で接触する状態で掛け回されている。このため、繊維束105は、比較的長い距離で第2増速弛緩ロール42に接触するため、第2増速弛緩ロール42によって長い距離に亘って加熱されながら張力が低減され、開繊される。 In addition, in this embodiment, the fiber bundle 105 is wound around the second speed-up relaxation roll 42 by the guide roll 50 in a state where it is in contact with the second speed-up relaxation roll 42 over a range of at least half of the circumference of the second speed-up relaxation roll 42. As a result, the fiber bundle 105 is in contact with the second speed-up relaxation roll 42 over a relatively long distance, and is heated by the second speed-up relaxation roll 42 over a long distance while the tension is reduced and the fiber is spread.
また、これらのように繊維束105の開繊を行う第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42は、繊維束105に対してそれぞれ異なる面が接触する。このため、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42は、繊維束105に対して、異なる面から加熱しながら、第1増速弛緩ロール41や第2増速弛緩ロール42を押し付けて繊維束105の開繊を行うため、バランス良く開繊することができる。 Furthermore, the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42, which spread the fiber bundle 105 in this manner, each come into contact with the fiber bundle 105 on different surfaces. Therefore, the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 heat the fiber bundle 105 from different surfaces while pressing the first speed-up relaxation roll 41 or the second speed-up relaxation roll 42 against the fiber bundle 105 to spread it, allowing for well-balanced spreading.
増速弛緩ロール40は、これらのように、繊維束105に対して滑りながら接触することにより繊維束105の張力を低減させ、繊維束105の開繊をさせるため、増速弛緩ロール40の回転速度は、必要とする繊維束105の開繊幅に応じて設定するのが好ましい。即ち、増速弛緩ロール40の回転速度は、周速がフィードロール60の周速に対して650%以下となる範囲内で増速させる回転速度で、必要とする繊維束105の開繊幅に応じて設定するのが好ましい。 As described above, the speed-up relaxation roll 40 reduces the tension of the fiber bundle 105 by sliding against it and spreading it, so the rotational speed of the speed-up relaxation roll 40 is preferably set according to the required spread width of the fiber bundle 105. In other words, the rotational speed of the speed-up relaxation roll 40 is preferably set according to the required spread width of the fiber bundle 105, at a rotational speed that increases the peripheral speed within a range that is 650% or less of the peripheral speed of the feed roll 60.
また、繊維束105を加熱する際における増速弛緩ロール40の温度は、繊維束105に使用されている集束剤の熱分解温度、若しくは集束剤の熱分解させたい量に応じて調整するのが好ましい。 In addition, the temperature of the speed-up relaxation roll 40 when heating the fiber bundle 105 is preferably adjusted according to the thermal decomposition temperature of the sizing agent used in the fiber bundle 105 or the amount of sizing agent desired to be thermally decomposed.
増速弛緩ロール40によって開繊された繊維束105は、搬送経路110に沿って搬送されることにより、増速弛緩ロール40の下流側に配置されるガイドロール50の位置に到達する。繊維束105は、ガイドロール50に掛け回されることにより、ガイドロール50によって進行方向が変えられるが、ガイドロール50はフリーロールであるため、ガイドロール50の位置に到達した繊維束105は、繊維束105の移動に伴ってガイドロール50が回転することにより、滑らかに進行方向が変化する。 The fiber bundle 105 spread by the speed-up/relaxation roll 40 is transported along the transport path 110 and reaches the position of the guide roll 50, which is located downstream of the speed-up/relaxation roll 40. The fiber bundle 105 is looped around the guide roll 50, which changes its direction of travel. However, because the guide roll 50 is a free roll, the fiber bundle 105 that has reached the position of the guide roll 50 smoothly changes its direction of travel as the guide roll 50 rotates in conjunction with the movement of the fiber bundle 105.
ガイドロール50により進行方向が変えられる繊維束105は、第1フィードロール61と第2フィードロール62との間の部分に繊維束105を向かわせる方向に、進行方向が変えられる。即ち、ガイドロール50に掛け回される繊維束105は、ガイドロール50により、一対のフィードロール60のそれぞれの回転中心軸67を結ぶ線68に対して直交する方向に進行方向を変えられる。 The fiber bundle 105, whose direction of travel is changed by the guide roll 50, has its direction of travel changed so that it faces the area between the first feed roll 61 and the second feed roll 62. In other words, the fiber bundle 105 wound around the guide roll 50 has its direction of travel changed by the guide roll 50 to a direction perpendicular to the line 68 connecting the rotational center axes 67 of the pair of feed rolls 60.
ガイドロール50によって進行方向を変えられた繊維束105は、ガイドロール50の下流側に配置されるフィードロール60の位置に到達する。その際に、繊維束105は、ガイドロール50によって、進行方向を変えられているため、フィードロール60の位置に到達する繊維束105は、フィードロール60が有する第1フィードロール61と第2フィードロール62との間の部分に到達する。これにより、繊維束105は、第1フィードロール61と第2フィードロール62とに対してほぼ同時に接触し、回転する第1フィードロール61と第2フィードロール62との間に挟まれながら、開繊装置10の下流側に移動する。開繊装置10は、これらのように繊維束105の開繊を行い、開繊された繊維束105、開繊装置10の下流側の工程に搬送する。 The fiber bundle 105, whose direction of travel has been changed by the guide roll 50, reaches the position of the feed roll 60, which is located downstream of the guide roll 50. Because the fiber bundle 105's direction of travel has been changed by the guide roll 50, the fiber bundle 105 that reaches the position of the feed roll 60 reaches the portion between the first feed roll 61 and the second feed roll 62 of the feed roll 60. As a result, the fiber bundle 105 comes into contact with the first feed roll 61 and the second feed roll 62 almost simultaneously, and moves downstream of the fiber spreader 10 while being sandwiched between the rotating first feed roll 61 and second feed roll 62. The fiber spreader 10 spreads the fiber bundle 105 in this way, and transports the spread fiber bundle 105 to a process downstream of the fiber spreader 10.
<実施形態の効果>
以上の実施形態に係る開繊装置10は、フィードロール60の周速に対して周速が650%以下となる範囲内で増速して回転し、繊維束105に接触する増速弛緩ロール40を備えるため、繊維束105の張力を増速弛緩ロール40によって低減しながら開繊することができる。また、増速弛緩ロール40は、第1増速弛緩ロール41と、繊維束105における第1増速弛緩ロール41が接触する面とは異なる面に接触する第2増速弛緩ロール42とを有するため、繊維束105の両側から、繊維束105をバランス良く開繊することができる。この結果、広幅に開繊した繊維束105を安定的に得ることができる。
<Effects of the embodiment>
The fiber-spreading device 10 according to the above embodiment includes the speed-up relaxation roll 40 that rotates at an increased peripheral speed within a range of 650% or less of the peripheral speed of the feed roll 60 and comes into contact with the fiber bundle 105, and therefore can spread the fiber bundle 105 while reducing the tension of the fiber bundle 105 with the speed-up relaxation roll 40. Furthermore, the speed-up relaxation roll 40 includes the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 that comes into contact with a surface of the fiber bundle 105 different from the surface that comes into contact with the first speed-up relaxation roll 41, and therefore can spread the fiber bundle 105 in a balanced manner from both sides of the fiber bundle 105. As a result, the fiber bundle 105 that is spread to a wide width can be stably obtained.
また、一対のフィードロール60のそれぞれの回転中心軸67を結ぶ線68の中点68aと、一対の増速弛緩ロール40のそれぞれの回転中心軸47を結ぶ線48の中点48aと、を繋ぐ境界線70に対して、同じ側に位置するフィードロール60と増速弛緩ロール40とは、回転方向が反対方向であるため、繊維束105に対して張力を低減させる方向の力を付与する増速弛緩ロール40を、効率良く配置することができる。この結果、広幅に開繊した繊維束105を安定的に得ることのできる開繊装置10の、装置全体の小型化を図ることができる。 Furthermore, the feed roll 60 and the speed-up relaxation roll 40 located on the same side of the boundary line 70 connecting the midpoint 68a of the line 68 connecting the rotational center axes 67 of the pair of feed rolls 60 and the midpoint 48a of the line 48 connecting the rotational center axes 47 of the pair of speed-up relaxation rolls 40 rotate in opposite directions. Therefore, the speed-up relaxation roll 40, which applies a force to the fiber bundle 105 in a direction that reduces the tension, can be positioned efficiently. As a result, the overall size of the fiber-spreading device 10, which can stably produce a wide-spread fiber bundle 105, can be reduced.
また、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とは、所定の間隔をあけて配置されるため、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とによって繊維束105を挟み込むことなく、第1増速弛緩ロール41から第2増速弛緩ロール42に向けて繊維束105を搬送することができる。これにより、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とのそれぞれで、繊維束105の張力を低減させて繊維束105を開繊させることができる。この結果、広幅に開繊した繊維束105を安定的に得ることができる。 In addition, because the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 are positioned at a predetermined distance, the fiber bundle 105 can be transported from the first speed-up relaxation roll 41 to the second speed-up relaxation roll 42 without being pinched between the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42. This allows the tension of the fiber bundle 105 to be reduced by each of the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42, thereby spreading the fiber bundle 105. As a result, a wide-spread fiber bundle 105 can be stably obtained.
また、繊維束105の搬送経路110における増速弛緩ロール40とフィードロール60との間にガイドロール50が配置されるため、繊維束105をフィードロール60に対して、第1フィードロール61と第2フィードロール62との間の部分に適切に到達させることができる。これにより、繊維束105を、第1フィードロール61と第2フィードロール62とによって適切に挟み込むことができ、繊維束105に対して張力を付与することができる。従って、繊維束105を搬送経路110の搬送方向における上流側から下流側にすることができると共に、繊維束105に対して張力を付与することにより、繊維束105を開繊バー30や増速弛緩ロール40に押し付ける力を発生させることができ、繊維束105の開繊を促すことができる。この結果、広幅に開繊した繊維束105を安定的に得ることができる。 In addition, because the guide roll 50 is positioned between the speed-up and speed-down roll 40 and the feed roll 60 on the transport path 110 of the fiber bundle 105, the fiber bundle 105 can be properly guided to the section between the first feed roll 61 and the second feed roll 62 relative to the feed roll 60. This allows the fiber bundle 105 to be properly sandwiched between the first feed roll 61 and the second feed roll 62, and tension can be applied to the fiber bundle 105. Therefore, the fiber bundle 105 can be moved from the upstream side to the downstream side in the transport direction of the transport path 110, and by applying tension to the fiber bundle 105, a force can be generated that presses the fiber bundle 105 against the spreading bar 30 and the speed-up and speed-down roll 40, promoting the spreading of the fiber bundle 105. As a result, a wide-spread fiber bundle 105 can be reliably obtained.
また、搬送経路110における最も下流側に位置する開繊バー30は、一対の増速弛緩ロール40のそれぞれの回転中心軸47を結ぶ線48と平行な方向において、当該線48の中点48aの位置に対して第2増速弛緩ロール42寄りに配置されるため、第1増速弛緩ロール41に掛け回される繊維束105を、第1増速弛緩ロール41の周方向における1/2以上の範囲で接触させることができる。これにより、第1増速弛緩ロール41に掛け回される繊維束105を、比較的長い距離で第1増速弛緩ロール41に接触させることができ、第1増速弛緩ロール41によって長い距離に亘って加熱させながら、張力を低減して開繊させることができる。この結果、広幅に開繊した繊維束105を安定的に得ることができる。 In addition, the spreading bar 30 located most downstream on the conveying path 110 is positioned closer to the second speed-up relaxation roll 42 than the midpoint 48a of the line 48 connecting the rotational center axes 47 of the pair of speed-up relaxation rolls 40 in a direction parallel to the line 48. This allows the fiber bundle 105 wound around the first speed-up relaxation roll 41 to come into contact with the first speed-up relaxation roll 41 over a range of at least half the circumference of the first speed-up relaxation roll 41. This allows the fiber bundle 105 wound around the first speed-up relaxation roll 41 to come into contact with the first speed-up relaxation roll 41 over a relatively long distance, allowing the first speed-up relaxation roll 41 to heat the fiber bundle 105 over a long distance while reducing tension and spreading it. As a result, a wide-spread fiber bundle 105 can be reliably obtained.
また、増速弛緩ロール40の回転中心軸47に沿う方向に増速弛緩ロール40見た場合に、繊維束105は、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とに対してS字状または逆S字状に掛け回されるため、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とを、繊維束105に対して効率良く互いに異なる面に接触させることができる。即ち、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とに対して繊維束105をS字状または逆S字状に掛け回すことにより、繊維束105に対して第1増速弛緩ロール41を接触させた直後の下流側で、繊維束105における第1増速弛緩ロール41が接触した面の反対側の面に、第2増速弛緩ロール42を接触させることができる。これにより、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とを、繊維束105の異なる面にそれぞれ接触させる際に、繊維束105の搬送経路110を短くすることができるので、増速弛緩ロール40周りの小型化を図ることができる。この結果、広幅に開繊した繊維束105を安定的に得ることのできる開繊装置10の、装置全体の小型化を図ることができる。 Furthermore, when the speed-up relaxation roll 40 is viewed in a direction along the central axis 47 of rotation of the speed-up relaxation roll 40, the fiber bundle 105 is wound around the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 in an S-shape or an inverted S-shape, so that the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 can efficiently contact different surfaces of the fiber bundle 105. In other words, by winding the fiber bundle 105 around the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 in an S-shape or an inverted S-shape, the second speed-up relaxation roll 42 can contact the surface of the fiber bundle 105 opposite the surface that contacted the first speed-up relaxation roll 41, downstream immediately after the first speed-up relaxation roll 41 contacts the fiber bundle 105. This allows the transport path 110 of the fiber bundle 105 to be shortened when the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 are brought into contact with different sides of the fiber bundle 105, thereby making it possible to reduce the size of the area around the speed-up relaxation roll 40. As a result, the overall size of the fiber spreading device 10, which can stably produce a wide-spread fiber bundle 105, can be reduced.
また、開繊バー30、増速弛緩ロール40、第2フィードロール62は、表面粗さが梨地になっているため、表面にメッキが施される場合と比較して、表面の摩擦を軽減することができる。これにより、繊維束105の毛羽の発生を抑制することができる。つまり、開繊バー30、増速弛緩ロール40、第2フィードロール62の表面にメッキが施された場合、表面が平坦になることにより、繊維束105が接触した際に、繊維束105の接触面積が大きくなる。この場合、これらの部材と繊維束105との間の摩擦力が大きくなるため、これらの部材に繊維束105が押し付けられた際に、大きな摩擦力により、繊維束105の表面に毛羽が発生し易くなる虞がある。 In addition, because the surfaces of the opening bar 30, the speed-up and relaxation roll 40, and the second feed roll 62 have a matte finish, surface friction can be reduced compared to when the surfaces are plated. This reduces the occurrence of fuzzing in the fiber bundle 105. In other words, if the surfaces of the opening bar 30, the speed-up and relaxation roll 40, and the second feed roll 62 are plated, the surfaces become flat, and the contact area of the fiber bundle 105 increases when it comes into contact with them. In this case, the frictional force between these components and the fiber bundle 105 increases, and when the fiber bundle 105 is pressed against these components, the large frictional force may make fuzzing more likely to occur on the surface of the fiber bundle 105.
これに対し、開繊バー30、増速弛緩ロール40、第2フィードロール62の表面粗さが梨地になっている場合は、これらの部材に接触した繊維束105との間の接触面積を低減することができる。これにより、開繊バー30、増速弛緩ロール40、第2フィードロール62と、繊維束105との間の摩擦力を低減することができ、繊維束105の毛羽の発生を抑制することができる。この結果、広幅に開繊した繊維束105を安定的に得ることができる。 In contrast, if the surface roughness of the fiber spreading bar 30, the speed-up relaxation roll 40, and the second feed roll 62 is matte, the contact area between these components and the fiber bundle 105 can be reduced. This reduces the friction between the fiber spreading bar 30, the speed-up relaxation roll 40, and the second feed roll 62 and the fiber bundle 105, and suppresses the generation of fluff in the fiber bundle 105. As a result, a wide-spread fiber bundle 105 can be reliably obtained.
また、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42との間隔は、1mm~50mm程度の極力近い間隔にすることにより、第1増速弛緩ロール41から第2増速弛緩ロール42に繊維束105を搬送する際に、第1増速弛緩ロール41により加熱した繊維束105の温度を維持したまま、第2増速弛緩ロール42に搬送することができる。これにより、第2増速弛緩ロール42によって繊維束105の開繊を行う際に、繊維束105の集束剤が揮発することにより変形し易い状態が維持された繊維束105の開繊を行うことができる。この結果、広幅に開繊した繊維束105を安定的に得ることができる。 Furthermore, by setting the distance between the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 as close as possible, at approximately 1 mm to 50 mm, when the fiber bundle 105 is transported from the first speed-up relaxation roll 41 to the second speed-up relaxation roll 42, the temperature of the fiber bundle 105 heated by the first speed-up relaxation roll 41 can be maintained while transporting it to the second speed-up relaxation roll 42. As a result, when the fiber bundle 105 is spread by the second speed-up relaxation roll 42, the sizing agent in the fiber bundle 105 volatilizes, allowing the fiber bundle 105 to be spread in a state that is easily deformed. As a result, a wide-spread fiber bundle 105 can be reliably obtained.
また、実施形態に係る開繊方法では、フィードロール60の周速に対して周速が650%以下となる範囲内で増速して回転する増速弛緩ロール40を繊維束105に接触させるため、繊維束105の張力を増速弛緩ロール40によって低減しながら開繊することができる。また、繊維束105は、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とに対して異なる面を接触させるため、繊維束105の両側から、繊維束105をバランス良く開繊させることができる。この結果、広幅に開繊した繊維束105を安定的に得ることができる。 In addition, in the fiber-spreading method according to the embodiment, the speed-up relaxation roll 40, which rotates at an increased speed within a range of 650% or less of the peripheral speed of the feed roll 60, is brought into contact with the fiber bundle 105, so that the tension in the fiber bundle 105 can be reduced by the speed-up relaxation roll 40 while the fiber bundle 105 is being spread. Furthermore, because different surfaces of the fiber bundle 105 contact the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42, the fiber bundle 105 can be spread from both sides of the fiber bundle 105 in a balanced manner. As a result, a wide-spread fiber bundle 105 can be stably obtained.
また、増速弛緩ロール40は、フィードロール60の周速に対して周速を200%以上650%以下となる範囲内で増速させるため、増速弛緩ロール40の上流側での繊維束105の不具合を抑制しつつ、増速弛緩ロール40によって繊維束105を開繊させることができる。つまり、フィードロール60の周速に対する増速弛緩ロール40の周速が、200%未満である場合は、増速弛緩ロール40の周速が遅過ぎるため、増速弛緩ロール40に掛け回される繊維束105の張力を増速弛緩ロール40によって効果的に低減させ難くなる虞がある。この場合、繊維束105の開繊を増速弛緩ロール40によって効果的に行い難くなる虞がある。また、フィードロール60の周速に対する増速弛緩ロール40の周速が、650%を超える場合は、増速弛緩ロール40の周速が速過ぎるため、増速弛緩ロール40によって繊維束105の進行方向に繊維束105を押し進める方向の力が大きくなり過ぎる虞がある。この場合、増速弛緩ロール40の上流側での繊維束105の張力が大きくなり過ぎる虞があり、大きな張力によって繊維束105が開繊バー30に対して大きな力で押し付けられ、繊維束105における開繊バー30に接触する面に毛羽が発生する等の不具合が発生し易くなる虞がある。 In addition, because the speed-up relaxation roll 40 increases its peripheral speed within a range of 200% to 650% of the peripheral speed of the feed roll 60, the speed-up relaxation roll 40 can open the fiber bundle 105 while suppressing defects in the fiber bundle 105 upstream of the speed-up relaxation roll 40. In other words, if the peripheral speed of the speed-up relaxation roll 40 is less than 200% of the peripheral speed of the feed roll 60, the peripheral speed of the speed-up relaxation roll 40 is too slow, which may make it difficult for the speed-up relaxation roll 40 to effectively reduce the tension of the fiber bundle 105 wound around the speed-up relaxation roll 40. In this case, it may be difficult for the speed-up relaxation roll 40 to effectively open the fiber bundle 105. Furthermore, if the peripheral speed of the speed-up relaxation roll 40 exceeds 650% of the peripheral speed of the feed roll 60, the peripheral speed of the speed-up relaxation roll 40 will be too fast, and the force exerted by the speed-up relaxation roll 40 in the direction of travel of the fiber bundle 105 may become too great. In this case, the tension in the fiber bundle 105 upstream of the speed-up relaxation roll 40 may become too great, and the large tension may press the fiber bundle 105 against the spreading bar 30 with a large force, which may result in problems such as the generation of fluff on the surface of the fiber bundle 105 that contacts the spreading bar 30.
これに対し、増速弛緩ロール40を、フィードロール60の周速に対して周速を200%以上650%以下となる範囲内で増速させる場合は、増速弛緩ロール40の上流側の位置での繊維束105の張力が大きくなり過ぎることを抑えつつ、増速弛緩ロール40に掛け回される繊維束105の張力を効果的に低減させることができる。これにより、増速弛緩ロール40の上流側における繊維束105の毛羽等の不具合を抑制しつつ、増速弛緩ロール40によって繊維束105を開繊させることができる。この結果、広幅に開繊した繊維束105を安定的に得ることができる。 In contrast, if the speed-up relaxation roll 40 is increased in a range of 200% to 650% of the peripheral speed of the feed roll 60, the tension of the fiber bundle 105 wound around the speed-up relaxation roll 40 can be effectively reduced while preventing the tension of the fiber bundle 105 from becoming too high upstream of the speed-up relaxation roll 40. This allows the fiber bundle 105 to be spread by the speed-up relaxation roll 40 while suppressing problems such as fuzzing of the fiber bundle 105 upstream of the speed-up relaxation roll 40. As a result, a widely spread fiber bundle 105 can be reliably obtained.
[変形例]
なお、上述した実施形態に係る開繊装置10では、開繊バー30、増速弛緩ロール40、ガイドロール50、フィードロール60の配置構成について一例を示して説明したが、これらの配置構成は、上述した実施形態以外の配置であってもよい。
[Modification]
In the spreading device 10 according to the above-described embodiment, an example of the arrangement of the spreading bars 30, the speed-up and relaxation rolls 40, the guide rolls 50, and the feed rolls 60 has been described, but these arrangements may be arrangements other than those in the above-described embodiment.
図2は、実施形態に係る開繊装置10の変形例であり、第1増速弛緩ロール41が第2増速弛緩ロール42の下側に配置される形態を示す模式図である。増速弛緩ロール40は、例えば、図2に示すように、第1増速弛緩ロール41が第2増速弛緩ロール42に対して第3方向Zにおける下側に配置され、第2増速弛緩ロール42が第1増速弛緩ロール41の上側に配置されていてもよい。この場合、複数の開繊バー30のうち最も下流側に位置する開繊バー30から増速弛緩ロール40に搬送される繊維束105は、一対の増速弛緩ロール40のうち相対的に下側に位置する第1増速弛緩ロール41に搬送される。 Figure 2 is a schematic diagram showing a modified example of the fiber-spreading device 10 according to the embodiment, in which the first speed-up relaxation roll 41 is arranged below the second speed-up relaxation roll 42. For example, as shown in Figure 2, the speed-up relaxation roll 40 may be arranged such that the first speed-up relaxation roll 41 is arranged below the second speed-up relaxation roll 42 in the third direction Z, and the second speed-up relaxation roll 42 is arranged above the first speed-up relaxation roll 41. In this case, the fiber bundle 105 transported from the most downstream fiber-spreading bar 30 among the multiple fiber-spreading bars 30 to the speed-up relaxation roll 40 is transported to the first speed-up relaxation roll 41, which is located relatively lower among the pair of speed-up relaxation rolls 40.
さらに、第1増速弛緩ロール41に搬送された繊維束105は、第1増速弛緩ロール41から上側に位置する第2増速弛緩ロール42に搬送され、第2増速弛緩ロール42からガイドロール50に向けて搬送される。このように、一対の増速弛緩ロール40は、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42との相対的な上下方向における位置に関わらず、繊維束105が開繊バー30から第1増速弛緩ロール41に搬送され、第1増速弛緩ロール41から第2増速弛緩ロール42に搬送されるように構成されていればよい。 Furthermore, the fiber bundle 105 transported to the first speed-up relaxation roll 41 is transported from the first speed-up relaxation roll 41 to the second speed-up relaxation roll 42 located above it, and then transported from the second speed-up relaxation roll 42 toward the guide roll 50. In this way, the pair of speed-up relaxation rolls 40 only needs to be configured so that the fiber bundle 105 is transported from the opening bar 30 to the first speed-up relaxation roll 41 and from the first speed-up relaxation roll 41 to the second speed-up relaxation roll 42, regardless of the relative vertical positions of the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42.
また、増速弛緩ロール40に駆動力を供給する駆動モータ45は、図2に示すように、第1増速弛緩ロール41に連結されていてもよい。この場合、駆動モータ45で発生した駆動力は第1増速弛緩ロール41に伝達され、第1増速弛緩ロール41に伝達された駆動力は動力伝達機構を介して第2増速弛緩ロール42に伝達される。これにより、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とは、駆動モータ45から伝達される駆動力により、それぞれの回転中心軸47を中心としてそれぞれ回転する。 In addition, the drive motor 45 that supplies driving force to the speed-up relaxation roll 40 may be connected to the first speed-up relaxation roll 41, as shown in FIG. 2. In this case, the driving force generated by the drive motor 45 is transmitted to the first speed-up relaxation roll 41, and the driving force transmitted to the first speed-up relaxation roll 41 is transmitted to the second speed-up relaxation roll 42 via a power transmission mechanism. As a result, the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 each rotate around their respective rotation center axes 47 due to the driving force transmitted from the drive motor 45.
また、上述した実施形態では、一対のフィードロール60が第3方向Zに並んで配置されているが、一対のフィードロール60が並ぶ方向は、第3方向Z以外の方向であってもよい。図3は、実施形態に係る開繊装置10の変形例であり、一対のフィードロール60が第2方向Yに並んで配置される形態を示す模式図である。図4は、実施形態に係る開繊装置10の変形例であり、一対のフィードロール60が第2方向Yに並んで配置される形態を示す模式図である。一対のフィードロール60は、例えば、図3、図4に示すように、第1フィードロール61と第2フィードロール62が第2方向Yに並んで配置されていてもよい。この場合、第1フィードロール61と第2フィードロール62は、繊維束105を第2方向Yにおける両側から挟み込み、第3方向Zに向けて搬送することになる。このため、ガイドロール50からフィードロール60に向けて搬送される繊維束105は、一対のフィードロール60によって繊維束105を第2方向Yにおける両側から挟み込めるように、フィードロール60に搬送される繊維束105は、第3方向Zに沿って搬送される。 In addition, in the above-described embodiment, the pair of feed rolls 60 are arranged side by side in the third direction Z, but the direction in which the pair of feed rolls 60 are arranged may be a direction other than the third direction Z. Figure 3 is a schematic diagram showing a modified example of the fiber-spreading device 10 according to the embodiment, in which the pair of feed rolls 60 are arranged side by side in the second direction Y. Figure 4 is a schematic diagram showing a modified example of the fiber-spreading device 10 according to the embodiment, in which the pair of feed rolls 60 are arranged side by side in the second direction Y. The pair of feed rolls 60 may be, for example, a first feed roll 61 and a second feed roll 62 arranged side by side in the second direction Y, as shown in Figures 3 and 4. In this case, the first feed roll 61 and the second feed roll 62 sandwich the fiber bundle 105 from both sides in the second direction Y and transport it in the third direction Z. Therefore, the fiber bundle 105 transported from the guide roll 50 toward the feed roll 60 is transported along the third direction Z so that the fiber bundle 105 can be sandwiched between the pair of feed rolls 60 on both sides in the second direction Y.
図3、図4に示す変形例では、ガイドロール50は第3方向Zにおけるフィードロール60の上側に配置され、ガイドロール50からフィードロール60に向けて搬送される繊維束105は、第3方向Zにおける上側からフィードロール60に向けて搬送される。これにより、フィードロール60は、開繊バー30や増速弛緩ロール40によって開繊された繊維束105を、第3方向Zにおける下側に向けて搬送する。 In the modified example shown in Figures 3 and 4, the guide roll 50 is positioned above the feed roll 60 in the third direction Z, and the fiber bundle 105 transported from the guide roll 50 toward the feed roll 60 is transported from above in the third direction Z toward the feed roll 60. As a result, the feed roll 60 transports the fiber bundle 105, which has been spread by the spreading bar 30 and the speed-up relaxation roll 40, toward the bottom in the third direction Z.
また、第1フィードロール61と第2フィードロール62と、第2方向Yに並べて配置する場合は、増速弛緩ロール40は、図3に示すように、第1増速弛緩ロール41を上側に配置して第2増速弛緩ロール42を下側に配置してもよく、図4に示すように、第1増速弛緩ロール41を下側に配置して第2増速弛緩ロール42を上側に配置してもよい。 Furthermore, when the first feed roll 61 and the second feed roll 62 are arranged side by side in the second direction Y, the speed-up and relaxation rolls 40 may be arranged such that the first speed-up and relaxation roll 41 is arranged on the upper side and the second speed-up and relaxation roll 42 is arranged on the lower side, as shown in Figure 3, or the first speed-up and relaxation roll 41 is arranged on the lower side and the second speed-up and relaxation roll 42 is arranged on the upper side, as shown in Figure 4.
また、上述した実施形態では、一対の増速弛緩ロール40が第3方向Zに並んで配置されているが、一対の増速弛緩ロール40が並ぶ方向は、第3方向Z以外の方向であってもよい。図5は、実施形態に係る開繊装置10の変形例であり、一対の増速弛緩ロール40が第2方向Yに並んで配置される形態を示す模式図である。図6は、実施形態に係る開繊装置10の変形例であり、一対の増速弛緩ロール40が第2方向Yに並んで配置される形態を示す模式図である。一対の増速弛緩ロール40は、例えば、図5、図6に示すように、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42が第2方向Yに並んで配置されていてもよい。 In addition, in the above-described embodiment, the pair of speed-up relaxation rolls 40 are arranged side by side in the third direction Z, but the direction in which the pair of speed-up relaxation rolls 40 are arranged side by side may be a direction other than the third direction Z. Figure 5 is a schematic diagram showing a modified example of the fiber-spreading device 10 according to the embodiment, in which the pair of speed-up relaxation rolls 40 are arranged side by side in the second direction Y. Figure 6 is a schematic diagram showing a modified example of the fiber-spreading device 10 according to the embodiment, in which the pair of speed-up relaxation rolls 40 are arranged side by side in the second direction Y. The pair of speed-up relaxation rolls 40 may be, for example, a first speed-up relaxation roll 41 and a second speed-up relaxation roll 42 arranged side by side in the second direction Y, as shown in Figures 5 and 6.
この場合、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とは、例えば、図5に示すように、開繊バー30から繊維束105が搬送される第1増速弛緩ロール41が、第2方向Yにおけるフィードロール60寄りに配置され、第1増速弛緩ロール41の下流側に配置される第2増速弛緩ロール42が、第2方向Yにおける繰出機20寄りに配置されていてもよい。または、図6に示すように、開繊バー30から繊維束105が搬送される第1増速弛緩ロール41が、第2方向Yにおける繰出機20寄りに配置され、第1増速弛緩ロール41の下流側に配置される第2増速弛緩ロール42が、第2方向Yにおけるフィードロール60寄りに配置されていてもよい。 In this case, the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 may be arranged, for example, as shown in FIG. 5, such that the first speed-up relaxation roll 41, to which the fiber bundle 105 is transported from the fiber spreading bar 30, is positioned closer to the feed roll 60 in the second direction Y, and the second speed-up relaxation roll 42, located downstream of the first speed-up relaxation roll 41, is positioned closer to the unwinder 20 in the second direction Y. Alternatively, as shown in FIG. 6, the first speed-up relaxation roll 41, to which the fiber bundle 105 is transported from the fiber spreading bar 30, is positioned closer to the unwinder 20 in the second direction Y, and the second speed-up relaxation roll 42, located downstream of the first speed-up relaxation roll 41, is positioned closer to the feed roll 60 in the second direction Y.
また、一対の増速弛緩ロール40が並ぶ方向と一対のフィードロール60が並ぶ方向との双方が、それぞれ第3方向Z以外の方向であってもよい。図7は、実施形態に係る開繊装置10の変形例であり、一対の増速弛緩ロール40と一対のフィードロール60がそれぞれ第2方向Yに並んで配置される形態を示す模式図である。図8は、実施形態に係る開繊装置10の変形例であり、一対の増速弛緩ロール40と一対のフィードロール60がそれぞれ第2方向Yに並んで配置される形態を示す模式図である。一対の増速弛緩ロール40が並ぶ方向と一対のフィードロール60が並ぶ方向とは、図7、図8に示すように、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42が第2方向Yに並んで配置され、第1フィードロール61と第2フィードロール62が第2方向Yに並んで配置されていてもよい。 Furthermore, both the direction in which the pair of speed-up relaxation rolls 40 are aligned and the direction in which the pair of feed rolls 60 are aligned may be directions other than the third direction Z. Figure 7 is a schematic diagram showing a modified example of the fiber-spreading device 10 according to the embodiment, in which a pair of speed-up relaxation rolls 40 and a pair of feed rolls 60 are aligned in the second direction Y. Figure 8 is a schematic diagram showing a modified example of the fiber-spreading device 10 according to the embodiment, in which a pair of speed-up relaxation rolls 40 and a pair of feed rolls 60 are aligned in the second direction Y. As shown in Figures 7 and 8, the direction in which the pair of speed-up relaxation rolls 40 and the pair of feed rolls 60 are aligned may be such that the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 are aligned in the second direction Y, and the first feed roll 61 and the second feed roll 62 are aligned in the second direction Y.
この場合、図7に示すように、開繊バー30から繊維束105が搬送される第1増速弛緩ロール41が、第2方向Yにおいて繰出機20が位置する側の反対側に配置され、第1増速弛緩ロール41の下流側に配置される第2増速弛緩ロール42が、第2方向Yにおける繰出機20寄りに配置されていてもよい。または、図8に示すように、開繊バー30から繊維束105が搬送される第1増速弛緩ロール41が、第2方向Yにおける繰出機20寄りに配置され、第1増速弛緩ロール41の下流側に配置される第2増速弛緩ロール42が、第2方向Yにおいて繰出機20が位置する側の反対側に配置されてもよい。 In this case, as shown in FIG. 7, the first speed-up relaxation roll 41, to which the fiber bundle 105 is transported from the fiber spreading bar 30, may be positioned on the opposite side of the unwinder 20 in the second direction Y, and the second speed-up relaxation roll 42, which is positioned downstream of the first speed-up relaxation roll 41, may be positioned closer to the unwinder 20 in the second direction Y. Alternatively, as shown in FIG. 8, the first speed-up relaxation roll 41, to which the fiber bundle 105 is transported from the fiber spreading bar 30, may be positioned closer to the unwinder 20 in the second direction Y, and the second speed-up relaxation roll 42, which is positioned downstream of the first speed-up relaxation roll 41, may be positioned on the opposite side of the unwinder 20 in the second direction Y.
これらのように、開繊バー30、増速弛緩ロール40、ガイドロール50、フィードロール60の配置構成は、上述した実施形態以外の配置であってもよく、配置構成は、開繊装置10が配置される位置や配置される環境等に基づいて、適宜設定されるのが好ましい。 As such, the arrangement of the opening bar 30, speed-up/relaxation roll 40, guide roll 50, and feed roll 60 may be other than that described in the above embodiment, and it is preferable that the arrangement be set appropriately based on the location where the opening device 10 is placed, the environment in which it is placed, etc.
また、上述した実施形態では、増速弛緩ロール40は、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とが動力伝達機構を介して連結され、1つの駆動モータ45で発生する駆動力によって第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42との双方が回転するが、駆動モータ45は、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42とのそれぞれに設けられていてもよい。 In addition, in the above-described embodiment, the speed-up relaxation roll 40 is configured such that the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 are connected via a power transmission mechanism, and both the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42 are rotated by the driving force generated by a single drive motor 45. However, a drive motor 45 may be provided for each of the first speed-up relaxation roll 41 and the second speed-up relaxation roll 42.
同様に、フィードロール60は、第1フィードロール61と第2フィードロール62とが動力伝達機構を介して連結され、1つの駆動モータ65で発生する駆動力によって第1フィードロール61と第2フィードロール62との双方が回転するが、駆動モータ65は、第1フィードロール61と第2フィードロール62とのそれぞれに設けられていてもよい。 Similarly, the feed roll 60 has a first feed roll 61 and a second feed roll 62 connected via a power transmission mechanism, and both the first feed roll 61 and the second feed roll 62 are rotated by the driving force generated by a single drive motor 65, but a drive motor 65 may be provided for each of the first feed roll 61 and the second feed roll 62.
また、上述した実施形態では、増速弛緩ロール40は第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42との2本が用いられているが、増速弛緩ロール40は、2本以外であってもよく、増速弛緩ロール40は3本以上であってもよい。フィードロール60の周速に対して周速が増速して回転する増速弛緩ロール40は、2本以上であれば、その数は問わない。 In addition, in the above-described embodiment, two speed-up relaxation rolls 40, a first speed-up relaxation roll 41 and a second speed-up relaxation roll 42, are used, but the number of speed-up relaxation rolls 40 may be other than two, and there may be three or more speed-up relaxation rolls 40. The number of speed-up relaxation rolls 40, which rotate at a circumferential speed increased relative to the circumferential speed of the feed roll 60, is not limited as long as it is two or more.
また、上述した実施形態では、開繊バー30は3本が設けられているが、開繊バー30は3本以外であってもよい。開繊バー30は、繊維束105にかかる張力や、開繊バー30に繊維束105が掛け回される際の開繊バー30の対する繊維束105の接触角、開繊バー30による繊維束105の加熱時間等に応じて、配置する開繊バー30の本数を設定するのが好ましい。 In addition, although three fiber-spreading bars 30 are provided in the above-described embodiment, the number of fiber-spreading bars 30 may be other than three. It is preferable to determine the number of fiber-spreading bars 30 to be arranged depending on the tension applied to the fiber bundle 105, the contact angle of the fiber bundle 105 with the fiber-spreading bars 30 when the fiber bundle 105 is wound around the fiber-spreading bars 30, the heating time of the fiber bundle 105 by the fiber-spreading bars 30, etc.
また、上述した実施形態では、繊維束105に作用する張力は、繰出機20のバックテンションロールによる張力の強弱を調整することによって、繊維束105に作用する張力の大きさを調整しているが、繊維束105に作用する張力は、これ以外の手法で調整してもよい。繊維束105に作用する張力は、例えば、開繊バー30の本数や開繊バー30の直径、開繊バー30に掛け回される繊維束105の角度等を変更することによって、繊維束105に作用する張力の大きさを調整してもよい。 In addition, in the above-described embodiment, the tension acting on the fiber bundle 105 is adjusted by adjusting the strength of the tension applied by the back tension roll of the unwinding machine 20, but the tension acting on the fiber bundle 105 may also be adjusted by other methods. The tension acting on the fiber bundle 105 may also be adjusted by, for example, changing the number of fiber-spreading bars 30, the diameter of the fiber-spreading bars 30, the angle at which the fiber bundle 105 is wound around the fiber-spreading bars 30, etc.
<開繊装置10による繊維束105の開繊の試験>
発明者らは、開繊装置10によって繊維束105の開繊を行う際における開繊量についての試験を行った。次に、フィードロール60の周速に対する増速弛緩ロール40の周速と、繊維束105の開繊量との関連性についての評価試験について説明する。
<Test of Spreading of Fiber Bundle 105 by Spreading Device 10>
The inventors conducted a test on the amount of fiber spreading when the fiber bundle 105 is spread by the fiber spreading device 10. Next, an evaluation test on the relationship between the circumferential speed of the speed-up relaxation roll 40 relative to the circumferential speed of the feed roll 60 and the amount of fiber spreading of the fiber bundle 105 will be described.
図9は、評価試験を行った開繊装置10の装置構成を示す模式図である。繊維束105の開繊量についての評価試験は、図9に示すように、開繊バー30は5本が設けられ、第1増速弛緩ロール41と第2増速弛緩ロール42は第2方向Yに並んで配置され、第1フィードロール61と第2フィードロール62も第2方向Yに並んで配置される開繊装置10を用いて行った。評価試験は、繊維束105には、三菱ケミカル株式会社製の炭素繊維トウ・TR50S15L(フィラメント数15,000本、フィラメント径7μm)を使用し、当該繊維束105を、図9に示す開繊装置10に複数取り付けて開繊装置10によって開繊した際の繊維束105の開繊状態を判定することにより行った。 Figure 9 is a schematic diagram showing the device configuration of the fiber-spreading device 10 used in the evaluation test. The evaluation test for the spread amount of the fiber bundle 105 was conducted using a fiber-spreading device 10 as shown in Figure 9, which has five fiber-spreading bars 30, a first speed-up relaxation roll 41 and a second speed-up relaxation roll 42 arranged side by side in the second direction Y, and a first feed roll 61 and a second feed roll 62 arranged side by side in the second direction Y. The evaluation test used a carbon fiber tow TR50S15L (15,000 filaments, 7 μm filament diameter) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation as the fiber bundle 105. Multiple fiber bundles 105 were attached to the fiber-spreading device 10 shown in Figure 9, and the spread state of the fiber bundles 105 was evaluated when the fiber bundles 105 were spread by the fiber-spreading device 10.
繊維束105の開繊量の評価試験は、開繊装置10での繊維束105の搬送速度を5m/minに設定し、フィードロール60の周速に対する増速弛緩ロール40の周速を異ならせて繊維束105の開繊を行うことにより行った。評価試験による評価は、このように開繊装置10によって繊維束105の開繊を行う際における、繊維束105の開繊量と繊維束105の張力をそれぞれ計測し、繊維束105に発生する毛羽の有無を判定することにより行った。 The evaluation test for the amount of fiber spread of the fiber bundle 105 was conducted by setting the conveying speed of the fiber bundle 105 in the fiber spread device 10 to 5 m/min and varying the peripheral speed of the speed-up relaxation roll 40 relative to the peripheral speed of the feed roll 60 to spread the fiber bundle 105. The evaluation test was conducted by measuring the amount of fiber spread of the fiber bundle 105 and the tension of the fiber bundle 105 when the fiber bundle 105 was spread by the fiber spread device 10 in this way, and determining whether or not fluff occurred in the fiber bundle 105.
図10は、評価試験の結果を示す図表である。繊維束105の開繊量は、繊維束105が第1増速弛緩ロール41に掛け回されている位置を第1開繊幅測定位置S1とし、繊維束105が第2増速弛緩ロール42に掛け回されている位置を第2開繊幅測定位置S2とし、それぞれの位置で第1方向Xにおける繊維束105の開繊幅を測定する。このように測定した第2開繊幅測定位置S2での繊維束105の開繊幅から、第1開繊幅測定位置S1での繊維束105の開繊幅を減算した値を、本評価試験における、増速弛緩ロール40によって開繊した繊維束105の開繊量とする。 Figure 10 is a chart showing the results of the evaluation test. Regarding the spread amount of the fiber bundle 105, the position where the fiber bundle 105 is wound around the first speed-increasing relaxation roll 41 is defined as the first spread width measurement position S1, and the position where the fiber bundle 105 is wound around the second speed-increasing relaxation roll 42 is defined as the second spread width measurement position S2, and the spread width of the fiber bundle 105 in the first direction X is measured at each position. The value obtained by subtracting the spread width of the fiber bundle 105 at the first spread width measurement position S1 from the spread width of the fiber bundle 105 measured in this way at the second spread width measurement position S2 is defined as the spread amount of the fiber bundle 105 spread by the speed-increasing relaxation roll 40 in this evaluation test.
また、繊維束105の張力は、繊維束105の搬送経路110における開繊バー30と第1増速弛緩ロール41との間の位置を第1張力測定位置T1とし、ガイドロール50とフィードロール60のとの間の位置を第2張力測定位置T2とし、それぞれの位置での繊維束105の張力を、ハンディタイプの張力計により測定する。このように測定した第1張力測定位置T1での繊維束105の張力から、第2張力測定位置T2での繊維束105の張力を減算した張力差を、増速弛緩ロール40によって低減した繊維束105の張力とする。 The tension of the fiber bundle 105 is measured at each of the following positions using a handheld tension meter: the position between the opening bar 30 and the first speed-increasing relaxation roll 41 on the conveying path 110 of the fiber bundle 105 is designated as the first tension measurement position T1; and the position between the guide roll 50 and the feed roll 60 is designated as the second tension measurement position T2. The tension of the fiber bundle 105 measured in this way at the first tension measurement position T1 minus the tension of the fiber bundle 105 at the second tension measurement position T2 is defined as the tension of the fiber bundle 105 reduced by the speed-increasing relaxation roll 40.
これらのように測定する繊維束105の開繊量は、開繊装置10に取り付けられる複数の繊維束105のうち、3本の開繊量の平均値、即ち、パスライン3つの開繊量の平均値を算出することにより評価を行った。繊維束105の張力差についても同様に、パスライン3つの張力差の平均値を算出することにより評価を行った。 The opening amount of the fiber bundle 105 measured in this manner was evaluated by calculating the average opening amount of three of the multiple fiber bundles 105 attached to the fiber spreading device 10, i.e., the average opening amount of the three pass lines. The tension difference of the fiber bundle 105 was also evaluated by calculating the average tension difference of the three pass lines.
また、繊維束105の毛羽の有無は、開繊装置10によって開繊を行った際における開繊バー30を通過した繊維束105を目視することにより、毛羽の発生の有無を判定した。 The presence or absence of fluffing in the fiber bundle 105 was determined by visually inspecting the fiber bundle 105 that had passed through the fiber-spreading bar 30 during fiber-spreading using the fiber-spreading device 10.
これらのように行う評価試験では、フィードロール60の周速に対する増速弛緩ロール40の周速の比率である周速比を異ならせた実施例である実施例1~6と、これらの実施例と比較する比較例1~3との9つの条件で試験を行った。このうち、実施例1は、フィードロール60の周速に対する増速弛緩ロール40の周速の比率である周速比が、150%になっており、実施例2は、周速比が200%になっており、実施例3は、周速比が250%になっており、実施例4は、周速比が400%になっており、実施例5は、周速比が600%になっており、実施例6は、周速比が650%になっている。これに対し、比較例1は、周速比が50%になっており、比較例2は、周速比が100%になっており、比較例3は、周速比が700%になっている。 These evaluation tests were conducted under nine conditions: Examples 1 to 6, which differ in the peripheral speed ratio (the ratio of the peripheral speed of the acceleration/relaxation roll 40 to the peripheral speed of the feed roll 60), and Comparative Examples 1 to 3, which are compared to these Examples. Of these, Example 1 had a peripheral speed ratio (the ratio of the peripheral speed of the acceleration/relaxation roll 40 to the peripheral speed of the feed roll 60) of 150%, Example 2 had a peripheral speed ratio of 200%, Example 3 had a peripheral speed ratio of 250%, Example 4 had a peripheral speed ratio of 400%, Example 5 had a peripheral speed ratio of 600%, and Example 6 had a peripheral speed ratio of 650%. In contrast, Comparative Example 1 had a peripheral speed ratio of 50%, Comparative Example 2 had a peripheral speed ratio of 100%, and Comparative Example 3 had a peripheral speed ratio of 700%.
これらの条件で繊維束105を開繊させる試験を行った結果、繊維束105の開繊量と、繊維束105の張力差と、開繊バー30での繊維束105の毛羽の発生の有無について、図10に示すような結果を得ることができた。 As a result of conducting a test to spread the fiber bundle 105 under these conditions, the results shown in Figure 10 were obtained for the amount of spreading of the fiber bundle 105, the difference in tension of the fiber bundle 105, and whether or not fluffing occurred in the fiber bundle 105 at the spreading bar 30.
即ち、比較例1のように、フィードロール60の周速に対して増速弛緩ロール40の周速が低いか、比較例2のように周速が同じ速度である場合は、増速弛緩ロール40によって繊維束105の張力を低減し難いため、繊維束105の開繊量を効果的に大きくし難くなっている。また、比較例3のように、フィードロール60の周速に対して増速弛緩ロール40の周速が650%を超える場合は、フィードロール60の周速に対する増速弛緩ロール40の周速が速過ぎるため、増速弛緩ロール40の上流側での繊維束105の張力が大きくなり過ぎる虞がある。この場合、繊維束105は、開繊バー30の位置を通過する際に、開繊バー30に対して大きな力で擦られるため、開繊バー30の位置で毛羽が発生し易くなる。 That is, when the peripheral speed of the accelerating/relaxing roll 40 is low relative to the peripheral speed of the feed roll 60, as in Comparative Example 1, or when the peripheral speeds are the same as those of the feed roll 60, as in Comparative Example 2, it is difficult to reduce the tension of the fiber bundle 105 using the accelerating/relaxing roll 40, making it difficult to effectively increase the amount of fiber spreading of the fiber bundle 105. Furthermore, when the peripheral speed of the accelerating/relaxing roll 40 exceeds 650% relative to the peripheral speed of the feed roll 60, as in Comparative Example 3, the peripheral speed of the accelerating/relaxing roll 40 is too fast relative to the peripheral speed of the feed roll 60, and there is a risk that the tension of the fiber bundle 105 upstream of the accelerating/relaxing roll 40 will become too great. In this case, the fiber bundle 105 rubs against the spreading bar 30 with great force as it passes through the spreading bar 30, making it more likely that fuzz will occur at the spreading bar 30.
これに対し、実施例1~6のように、フィードロール60の周速に対する増速弛緩ロール40の周速が、650%以下の範囲内で増速する場合は、繊維束105の張力を増速弛緩ロール40によって効果的に低減することができるため、増速弛緩ロール40によって繊維束105の開繊量を大きくすることができることが確認された。つまり、この試験では、搬送経路110における開繊バー30とフィードロール60との間に一対の増速弛緩ロール40を配置し、フィードロール60の周速に対して650%以下となる範囲内で周速を増速させて増速弛緩ロール40を回転させることにより、広幅に開繊した繊維束105を安定的に得ることができることが確認された。 In contrast, as in Examples 1 to 6, when the peripheral speed of the accelerating/relaxing rolls 40 is increased within a range of 650% or less relative to the peripheral speed of the feed rolls 60, the tension in the fiber bundle 105 can be effectively reduced by the accelerating/relaxing rolls 40, and it was confirmed that the amount of fiber spreading of the fiber bundle 105 can be increased by the accelerating/relaxing rolls 40. In other words, in this test, a pair of accelerating/relaxing rolls 40 was placed between the spreading bar 30 and the feed rolls 60 on the conveying path 110, and the accelerating/relaxing rolls 40 were rotated at an increased peripheral speed within a range of 650% or less relative to the peripheral speed of the feed rolls 60, thereby confirming that a widely spread fiber bundle 105 can be stably obtained.
10…開繊装置、20…繰出機、30…開繊バー、40…増速弛緩ロール、41…第1増速弛緩ロール、42…第2増速弛緩ロール、44…外周面、45…駆動モータ、47…回転中心軸、50…ガイドロール、60…フィードロール、61…第1フィードロール、62…第2フィードロール、64…外周面、65…駆動モータ、66…エアシリンダ、67…回転中心軸、70…境界線、100…ロービング、105…繊維束、110…搬送経路 10...spreading device, 20...unwinder, 30...spreading bar, 40...accelerating relaxation roll, 41...first accelerating relaxation roll, 42...second accelerating relaxation roll, 44...outer surface, 45...drive motor, 47...rotation center shaft, 50...guide roll, 60...feed roll, 61...first feed roll, 62...second feed roll, 64...outer surface, 65...drive motor, 66...air cylinder, 67...rotation center shaft, 70...boundary line, 100...roving, 105...fiber bundle, 110...conveying path
Claims (7)
それぞれ円柱状に形成されて前記繰出機より繰り出される前記繊維束を双方の間に挟み込みながら互いに反対方向に回転することにより前記繊維束を前記繊維束の搬送経路における下流側に搬送する一対のフィードロールと、
棒状に形成されて前記搬送経路における前記繰出機と前記フィードロールとの間に複数が配置され、前記搬送経路における上流側から下流側に向かうに従って前記繊維束における異なる面に交互に接触する位置に配置される複数の開繊バーと、
それぞれ円柱状に形成されて前記搬送経路における前記開繊バーと前記フィードロールとの間に配置され、前記フィードロールの周速に対して周速が650%以下となる範囲内で増速して回転し、外周面が前記繊維束に接触する一対の増速弛緩ロールと、
を備え、
一対の前記増速弛緩ロールは、
前記搬送経路における前記開繊バーの下流側に配置される第1増速弛緩ロールと、
前記搬送経路における前記第1増速弛緩ロールと前記フィードロールとの間に配置され、前記繊維束における前記第1増速弛緩ロールが接触する面とは異なる面に接触する第2増速弛緩ロールとを有し、
前記増速弛緩ロールの回転中心軸に沿う方向に前記増速弛緩ロールを見た場合に、前記繊維束が前記第1増速弛緩ロールと前記第2増速弛緩ロールとに対してS字状または逆S字状に掛け回されることにより、前記第1増速弛緩ロールと前記第2増速弛緩ロールとは、前記繊維束に対して互いに異なる面に接触して、
一対の前記増速弛緩ロールは、それぞれ前記増速弛緩ロールの周方向における1/2以上の範囲で前記繊維束に接触し、
前記第2増速弛緩ロールには駆動モータが連結され、
前記第1増速弛緩ロールと前記第2増速弛緩ロールとは動力伝達機構を介して連結されて前記駆動モータから前記第2増速弛緩ロールに伝達された駆動力は前記動力伝達機構を介して前記第1増速弛緩ロールに伝達されることを特徴とする開繊装置。 a payout machine that continuously pays out a long fiber bundle obtained by bundling carbon fibers with a sizing agent;
a pair of feed rolls each formed in a cylindrical shape, which rotate in opposite directions while sandwiching the fiber bundle unwound from the unwinder between them, thereby transporting the fiber bundle downstream in a transport path of the fiber bundle;
a plurality of spreading bars formed in a rod shape and arranged in the conveying path between the unwinder and the feed roll, the plurality of spreading bars being arranged at positions where they alternately come into contact with different surfaces of the fiber bundle as they move from the upstream side to the downstream side of the conveying path;
a pair of speed-increasing relaxation rolls each formed in a cylindrical shape and disposed between the fiber-spreading bar and the feed roll in the transport path, rotating at a peripheral speed increased within a range of 650% or less of the peripheral speed of the feed roll, and having outer circumferential surfaces in contact with the fiber bundle;
Equipped with
The pair of speed-increasing relaxation rolls are
a first speed-increasing relaxation roll disposed downstream of the fiber-spreading bar in the conveying path;
a second speed-increasing relaxation roll that is disposed between the first speed-increasing relaxation roll and the feed roll in the transport path and that comes into contact with a surface of the fiber bundle different from a surface that comes into contact with the first speed-increasing relaxation roll,
When the speed-increasing relaxation roll is viewed in a direction along the rotation center axis of the speed-increasing relaxation roll, the fiber bundle is wound around the first speed-increasing relaxation roll and the second speed-increasing relaxation roll in an S-shape or an inverted S-shape, so that the first speed-increasing relaxation roll and the second speed-increasing relaxation roll come into contact with different surfaces of the fiber bundle ,
the pair of speed-up relaxation rolls are each in contact with the fiber bundle over a range of at least half of the circumferential direction of the speed-up relaxation roll,
A drive motor is connected to the second speed-up relaxation roll,
the first speed-up relaxation roll and the second speed-up relaxation roll are connected via a power transmission mechanism, and a driving force transmitted from the drive motor to the second speed-up relaxation roll is transmitted to the first speed-up relaxation roll via the power transmission mechanism .
前記搬送経路における前記開繊バーと前記フィードロールとの間に配置され、それぞれ円柱状に形成されて前記フィードロールの周速に対して周速が650%以下となる範囲内で増速して回転し、前記搬送経路における前記開繊バーの下流側に配置される第1増速弛緩ロールと、前記搬送経路における前記第1増速弛緩ロールと前記フィードロールとの間に配置される第2増速弛緩ロールとを有すると共に、前記第1増速弛緩ロールと前記第2増速弛緩ロールとは動力伝達機構を介して連結されて前記第2増速弛緩ロールに伝達された駆動モータの駆動力が前記動力伝達機構を介して前記第1増速弛緩ロールに伝達される一対の増速弛緩ロールの外周面に対して前記繊維束を接触させ、
前記繊維束は、前記増速弛緩ロールの回転中心軸に沿う方向に前記増速弛緩ロールを見た場合において前記繊維束を前記第1増速弛緩ロールと前記第2増速弛緩ロールとに対してS字状または逆S字状に掛け回して前記第1増速弛緩ロールと前記第2増速弛緩ロールとに対して異なる面を接触させると共に、それぞれの前記増速弛緩ロールの周方向における1/2以上の範囲で一対の前記増速弛緩ロールのそれぞれに対して接触させることにより開繊を行う開繊方法。 a fiber-spreading method comprising: continuously unwinding a long fiber bundle obtained by bundling carbon fibers with a sizing agent from a unwinding machine; sandwiching the fiber bundle unwound from the unwinding machine between a pair of feed rolls rotating in opposite directions and transporting the fiber bundle downstream in a transport path of the fiber bundle; and alternately bringing different surfaces of the fiber bundle into contact with a plurality of rod-shaped fiber-spreading bars arranged between the unwinding machine and the feed rolls in the transport path as the fiber bundle moves from the upstream side to the downstream side in the transport path, thereby spreading the fiber bundle;
a first speed-increasing relaxation roll disposed downstream of the fiber-spreading bar in the conveying path, the first speed-increasing relaxation roll being cylindrical and rotating at a peripheral speed that is 650% or less of the peripheral speed of the feed roll; and a second speed-increasing relaxation roll disposed between the first speed-increasing relaxation roll and the feed roll in the conveying path , the first speed-increasing relaxation roll and the second speed-increasing relaxation roll being connected to each other via a power transmission mechanism, and the fiber bundle is brought into contact with outer peripheral surfaces of the pair of speed-increasing relaxation rolls, the drive force of a drive motor being transmitted to the second speed-increasing relaxation roll being transmitted to the first speed-increasing relaxation roll via the power transmission mechanism ,
a fiber-spreading method in which the fiber bundle is wound around the first speed-up relaxation roll and the second speed-up relaxation roll in an S-shape or an inverted S-shape when the speed-up relaxation rolls are viewed in a direction along the central axis of rotation of the speed-up relaxation roll, so that different surfaces of the fiber bundle come into contact with the first speed-up relaxation roll and the second speed-up relaxation roll, and the fiber bundle comes into contact with each of the pair of speed-up relaxation rolls over a range of at least half of the circumference of each of the speed-up relaxation rolls .
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