拡繊装置
【課題】拡繊装置にて繊維束に割れが生じるのを防止する、複数のフィラメントが集合されてなる繊維束を拡繊対象とする拡繊システムを提供する。
【解決手段】繊維束流送部４３に、位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈを配置して、繊維束１の流送位置を規制する。絞りローラ機構５２を拡繊槽４０の液体外に配置し、拡繊槽４０の液体中から絞りローラ機構５２まで繊維束１を第１のガイド部５１に常時接触させながら案内する。
【解決手段】繊維束流送部４３に、位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈを配置して、繊維束１の流送位置を規制する。絞りローラ機構５２を拡繊槽４０の液体外に配置し、拡繊槽４０の液体中から絞りローラ機構５２まで繊維束１を第１のガイド部５１に常時接触させながら案内する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のフィラメントが集合されてなる繊維束を拡繊対象とする拡繊システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の拡繊装置としては、静電拡繊法によるもの、プレス拡繊法によるもの、ジェット拡繊法によるもの、超音波拡繊法によるものが知られている。これらの拡繊法において、超音波を利用するものは、平４−７０４２０特許公報、特許公報特開平７−１４５５５６号公報に示すように、超音波発生装置を所定の液槽内に備え、この液槽内に拡繊対象の繊維束が流送される繊維束流送部を設け、流送部において超音波による拡繊を行う。
【０００３】
現今、例えば、炭素繊維である各フィラメントを集合させた繊維束が、プリプレグ等の複合材料半製品を得るために使用されるが、この繊維束に要求される拡繊度合いは、急速に高いものとなってきている。例えば、無撚炭素繊維：７μｍフィラメントの１２，０００本束＝元幅約６ｍｍ、元厚約０．１３から０．１６ｍｍのものを、最終的な拡繊状態で、幅２５ｍｍ、厚み０．０２ｍｍ程度まで拡繊することが要求されている。
【０００４】
かかる事情に鑑み、本発明者は、繊維束が張力を付与された状態で、複数のローラに対して各ローラ表面に接触しながら屈曲経路を成して流送される繊維束流送部を液中に備えると共に、前記液中に超音波を伝播させて前記繊維束流送部の繊維束を拡繊する予備拡繊装置と、前記予備拡繊装置により拡繊された予備拡繊済み繊維束を、さらに拡繊する本拡繊装置とを備えた拡繊システムを提案している（特許第３３８２６０７号）。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−０７０４２０号公報、
【特許文献２】特開平７−１４５５５６号公報
【特許文献３】特許第３３８２６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
７μｍ程度の細いフィラメントを最終的な拡繊状態で、幅２５ｍｍ、厚み０．０２ｍｍ程度に配列すると、幅方向に約３６００本程度配列されるのに対し、厚み方向には概ね３〜４本程度しか配列されない。このように幅方向に比べて厚み方向の配列数が極めて少ないと、繊維束に割れが生じやすい。
【０００７】
例えば、上記の拡繊システムの予備拡繊装置においては、繊維束流送部における拡繊作用が経時的に上昇する。拡繊時間が長すぎると、繊維束流送部から排出された時点で既に繊維束の割れが生じていることもある。このため、上記の拡繊システムでは、予備拡繊装置と本拡繊装置の二段工程とし、予備拡繊装置の拡繊時間を必要以上に抑えて予備拡繊に留める必要がある。
【０００８】
また、上記の拡繊システムにおいては、繊維束を液体に浸した状態で拡繊が行われる。拡繊後に繊維束が液外へ出されると、繊維束に付着した液体の表面張力によってフィラメントどうしが重なり、繊維束に割れが生じる。このような問題を回避するために、上記の拡繊システムは、絞りローラ機構を備えている。絞りローラ機構は、一部が液中に浸漬されている金属ローラと、この金属ローラに上側から当接するゴムローラから構成されており、両ローラ間を拡繊済みのシートが通過することで、拡繊シートに付着した液を除去する（特許文献３［００４６］参照）。しかし、この絞りローラ機構による液体の除去効率
が低いと、液体を絞った後でも液体の表面張力により繊維束の割れが生じることがある。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑み創案されたものであって、その目的は、繊維束の割れを防止して歩留りを向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る拡繊装置は、複数のフィラメントが集合されてなる繊維束を拡繊対象とし、繊維束に張力を付与した状態で、複数の拡繊ローラの表面に繊維束を接触させながら屈曲経路を成して流送する繊維束流送部を液体中に配置して繊維束を拡繊すると共に、拡繊された繊維束に付着した液体を絞りローラ機構にて除去する拡繊装置において、絞りローラ機構が拡繊槽の液体外に配置され、繊維束が拡繊槽の液体中から絞りローラ機構に至るまで離間させずに接触させたまま案内する第１のガイド部を備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記拡繊装置は、絞りローラ機構を拡繊槽の液体外に配置して繊維束を絞るようにしたので、繊維束から絞られた液体しか絞りローラ機構に付着しない。このように絞りローラ機構に余分な液体を付着させないことで、繊維束からの液体除去効率がアップし、繊維束の割れが防止される。一方、絞りローラ機構を液体外に配置することで、拡繊槽の液体中から絞りローラ機構に至る間に、繊維束には液体の表面張力が作用する。この間、繊維束を第１のガイド部に常時接触させることで、液体の表面張力が抑制される。
【００１２】
また、絞りローラ機構から流送された繊維束を乾燥ローラに巻回して乾燥させる乾燥部を有する場合、絞りローラ機構から乾燥ローラまで繊維束を常時接触させながら案内する第２のガイド部を設ける。絞りローラ機構から乾燥ローラに至る間、繊維束を第２のガイド部に常時接触させることで、絞りローラ機構にて絞られた繊維束に液体が残っていても、かかる液体の表面張力が抑制される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は前述の如く構成され、繊維束を第１のガイド部に常時接触させることで、繊維束に作用する液体の表面張力が抑制されて繊維束の割れが防止され歩留りを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る拡繊装置の一実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る拡繊装置の一実施形態を例示する概略立面図である。この拡繊装置は、複数本のフィラメントが無撚状に集合した繊維束１を拡繊対象とする。このような繊維束１の例としては、例えば７μｍのフィラメントを１２，０００本束ねて、拡繊前の元幅を約６ｍｍ、元厚を約０．１６ｍｍとする無撚炭素繊維を挙げることができる。このような繊維束１を本発明装置によって、幅約２５ｍｍ、厚０．０２ｍｍ程度まで拡繊する。
【００１６】
この拡繊装置は、図１に示すように、給糸部１０、加熱室２０、従軸駆動ローラ機構３０、拡繊槽４０、絞り案内部５０、乾燥部６０、主軸駆動ローラ機構７０、および、巻取部８０を主要な構成要素として備えている。
【００１７】
この構成より、給糸部１０に配設されている給糸ボビン１１から繊維束１を引き出して、所定の拡繊処理を行った後、巻取部８０に巻き取ることができる。繊維束１は、従軸駆動ローラ機構３０、主軸駆動ローラ機構７０、および、巻取部８０の駆動力により給糸部１０から引き出される。繊維束１に付与される張力は、従軸駆動ローラ機構３０及び主軸駆動ローラ機構７０における接触力と、巻取部８０のトルクによって適宜調整される。な
お、給糸部１０には繊維束１への過負荷を防止するためにトルクリミッタ１２を設けてある。
【００１８】
加熱室２０は、遠赤外線発生器等の熱源２１から熱風が送風され、給糸部１０から繰り出された繊維束１を加熱する。繊維束１は、フィラメントの集合性や樹脂との接着性を高めるために予めサイジング剤（糊剤）が塗布されている。このサイジング剤は、繊維束１の長さ方向及び幅方向に不均一に塗布されているため、この様な繊維束１を拡繊しても繊維束の拡繊を均一に行うことが難しい。拡繊前に予め繊維束１を加熱することで繊維束１に付着したサイジング剤が柔らかくなり、フィラメントの拘束状態が緩和するので、繊維束１の拡繊幅を安定させることができる。
【００１９】
加熱室２０の内部には、繊維束１の位置調整器２２と、複数の傾きローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃが配置される。繊維束１は、給糸ボビン１１にトラバース巻きされているので、給糸部１０から引き出すと、流送位置が一定でない。このため、給糸部１０から引き出された繊維束１の流送位置を位置調整器２２によって一定化させる。この位置調整器２２はローラ型で、一対のローラで繊維束１を挟み、流送される繊維束１に沿って往復動することで、繊維束１の流送位置を整える。繊維束１は、ローラ型の位置調整器２２による位置調整で所定の角度ねじられる。傾きローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、このねじりを元に戻す作用を奏する。ここでは、複数の傾きローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃを配設して、繊維束１のねじりを徐々に戻すようにしている。
【００２０】
従軸駆動ローラ機構３０は、互いに近接配置された一対のローラ３１，３２からなる。一方は従軸駆動ローラ３１で、他方はプレスローラ３２である。プレスローラ３２が繊維束１を介して従軸駆動ローラ３１を押圧することで、従軸駆動ローラ３１に対する繊維束１の接触力が高められ、従軸駆動ローラ３１の駆動力が繊維束１に伝達される。逆に、従軸駆動ローラ３１からプレスローラ３２を引き離すと、従軸駆動ローラ３１の駆動力は繊維束１にほとんど伝達されない。なお、図中の符号３３は位置安定用可変ローラで、繊維束１が従軸駆動ローラ３１の所望の位置（例えば中央）へ案内されるように、繊維束１の位置を調整する。
【００２１】
拡繊槽４０は、水等の液体を貯留する液槽４１と、液槽４１内の液体に超音波を伝播させる超音波発生器４２と、繊維束１を接触させながら屈曲経路を成して流送する繊維束流送部４３とを備える。繊維束流送部４３は、液体中に配置される複数のローラ４３ａ〜４３ｉからなる。両端のローラ４３ａ，４３ｉは、それぞれ入口ローラ及び出口ローラで、これらの相互間には、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆと位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈが千鳥状に配列される。
【００２２】
拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆは、図２に示すように、中央部に膨らみをもたせた凸曲面部４４を有し、定位置で回転する。ここでは、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆの両側に立設した一対の固定板４５ａ，４５ｂによって各拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆを回転自在に支持したものを示している。繊維束１は、凸曲面部４４に接触しながら流送され、凸曲面部４４に沿って幅を広げられる。超音波発生器４２によって、液体中に超音波を伝播させると、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆによる拡繊作用が促進される。なお、図２では、拡繊ローラ４３ｂと拡繊ローラ４３ｄ，４３ｆ、および、拡繊ローラ４３ｃと拡繊ローラ４３ｅがそれぞれ重なっているので、拡繊ローラ４３ｄ〜４３ｅの図示を省略している。
【００２３】
位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈはいずれも、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆとほぼ平行に配置された状態から繊維束１との接触力の作用方向成分を含む方向（図の非水平方向）に傾かせることにより、軸方向一方側又は他方側に偏った繊維束１を軸方向中央位置に戻すためのものである。拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆの拡繊作用が効き過ぎると、繊維束１の幅が
必要以上に広がって割れが生じる。位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈは、繊維束１の流送位置を規制して、かかる繊維束１の割れを防止するためのものである。ここでは、位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈの構成が互いに相違している。一方の位置規制ローラ４３ｇの一例を図３に、他方の位置規制ローラ４３ｈの一例を図４に示す。
【００２４】
一方の位置規制ローラ４３ｇは、図３に示すように、スイング機構４６によって支持されたスイング式である。スイング機構４６は、アーム４６ａの先端部にスイング式の位置規制ローラ４３ｇを回転自在に支持する支持枠４６ｂを設け、アーム４６ａの基端部をベアリング４６ｃによって枢支した構成とされる。アーム４６ａは、スイング式の位置規制ローラ４３ｇから繊維束１を巻掛けている側へ延在する。ここでは、スイング式の位置規制ローラ４３ｇの上側に繊維束１を巻掛けているので、アーム４６ａをスイング式の位置規制ローラ４３ｇから上方へ延在させている。図示は省略するが、スイング式の位置規制ローラ４３ｇの下側に繊維束１を巻掛けている場合は、アーム４６ａをスイング式の位置規制ローラ４３ｇから下方へ延在させる。また、スイング式の位置規制ローラ４３ｇは、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆと同様に凸曲面部４４を有するが、凸曲面部４４に一対のフランジ４７ａ，４７ｂを設けてある点で、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆと相違する。スイング式の位置規制ローラ４３ｇに一対のフランジ４７ａ，４７ｂを設けることで、繊維束１の拡繊幅に上限が設定される。
【００２５】
スイング式の位置規制ローラ４３ｇは、繊維束１からほぼ半径方向に荷重が負荷される。繊維束１が一対のフランジ４７ａ，４７ｂ間で拡繊され、繊維束１の密度が幅方向でほぼ一様であるとき、スイング式の位置規制ローラ４３ｇは軸方向で対称的な荷重が負荷されて、水平に維持される。このとき、スイング式の位置規制ローラ４３ｇは、その凸曲面部４４により、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆと同様の拡繊作用を奏する。一方、繊維束１の密度にばらつきが生じて、繊維束１がスイング式の位置規制ローラ４３ｇの軸線方向一方側又は他方側へ偏ったとき、スイング式の位置規制ローラ４３ｇは軸方向で非対称の荷重が負荷される。かかる非対称の荷重がスイング式の位置規制ローラ４３ｇを介してアーム４６ａに伝達されると、アーム４６ａはベアリング４６ｃを軸にしてスイングし、スイング式の位置規制ローラ４３ｇを旋回させて傾かせる。例えば図３の場合、紙面右側に繊維束１が偏ると、スイング式の位置規制ローラ４３ｇは右下がりに傾き、紙面左側に繊維束１が偏ると、スイング式の位置規制ローラ４３ｇは左下がりに傾く。スイング式の位置規制ローラ４３ｇが傾くと、繊維束１の張力は、繊維束１の低密度側で増大し、高密度側で低減する。これにより繊維束１を構成するフィラメントが高密度側から低密度側へ移動して繊維束１の密度は均一になる。これに随伴してスイング式の位置規制ローラ４３ｇも元の水平状態に戻る。
【００２６】
他方の位置規制ローラ４３ｈは、図４に示すように、両側に立設された支持柱４８ａ，４８ｂによって回転自在に支持される。支持柱４８ａ，４８ｂは、弾性的に伸縮可能な伸縮部４９ａ，４９ｂを有する。ここでは、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈの下側に繊維束１を巻掛けているので、伸縮部４９ａ，４９ｂとして引張りバネを採用している。図示は省略するが、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈの上側に繊維束１を巻掛けている場合は、伸縮部４９ａ，４９ｂとして圧縮バネを採用する。なお、引張りバネ又は圧縮バネに代えて、油圧シリンダやエア圧シリンダ等の流体圧シリンダを採用することも可能である。また、図４では、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈの中央部に繊維束１を流送する周溝４７ｃを設けてある。この周溝４７ｃは、一対のフランジ４７ａ，４７ｂと同様に、繊維束１の拡繊幅に上限を設定するためのものである。
【００２７】
繊維束１が伸縮式の位置規制ローラ４３ｈの軸線方向一方側又は他方側へ偏ったとき、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈは繊維束１から軸方向で非対称の荷重が負荷される。かかる非対称の荷重が伸縮式の位置規制ローラ４３ｈを介して支持柱４８ａ，４８ｂに伝達さ
れると、一方の支持柱の伸縮部が他方の支持柱の伸縮部よりも伸びて、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈを弾性的に傾かせる。例えば図４の場合、紙面右側に繊維束１が偏ると、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈは右上がりに傾き、紙面左側に繊維束１が偏ると、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈは左上がりに傾く。伸縮式の位置規制ローラ４３ｈが傾くと、繊維束１の張力は、繊維束１の低密度側ではほとんど変化しないが、高密度側では軽減する。これにより繊維束１を構成するフィラメントが高密度側から低密度側へ移動して繊維束１の密度は均一になる。これに随伴して伸縮式の位置規制ローラ４３ｈも元の水平状態に戻る。
【００２８】
スイング式及び伸縮式の位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈは、スイング式の位置規制ローラ４３ｇが繊維束１から付与される荷重と、その反力としてアーム４６ａに付与される向心力との釣り合い作用により、傾いた状態から元の状態に戻されるのに対し、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈが伸縮部４９ａ，４９ｂの弾性復元作用により、傾いた状態から元の状態に戻される点で相違している。しかし、スイング式及び伸縮式の位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈはいずれも傾くことにより、繊維束１を構成するフィラメントをその高密度側から低密度側へ移動させて繊維束１の密度を均一にするという共通の作用を奏する。かかる作用は、各位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈのみならず、各位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈより繊維束１の流送方向上流側又は下流側においても働く。この実施形態では、スイング式及び伸縮式の位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈの上流側に配置された拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆにて繊維束１の流送位置を規制する作用として働く。
【００２９】
位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈの構成は、位置安定用可変ローラ３３にも適用し得る。
【００３０】
絞り案内部５０は、図１に示すように、第１のガイド部５１、絞りローラ機構５２、および、第２のガイド部５３で構成され、拡繊槽４０にて拡繊された繊維束１を常時接触させながら、拡繊槽４０の液体中から乾燥部６０に配置された乾燥ローラ６１まで案内する。
【００３１】
第１のガイド部５１は、一部が拡繊槽４０の液体中に浸漬され、繊維束流送部４３から流送される繊維束１と拡繊槽４０の液体中で接触し、拡繊槽４０の液体中から絞りローラ機構５２まで繊維束１を常時接触させながら案内する。ここでは、繊維束１が拡繊槽４０の液体から出された後、速やかに絞りローラ機構５２へ導入されるように、第１のガイド部５１をひとつのローラで構成してあるが、複数のローラで構成することもできる。第１のガイド部５１を複数のローラで構成する場合、少なくともひとつのローラの一部が拡繊槽４０の液体中に浸漬される。
【００３２】
絞りローラ機構５２は、一対の絞りローラ５２ａ，５２ｂからなり、両絞りローラ５２ａ，５２ｂ間に通した繊維束１を絞ることで拡繊槽４０にて繊維束１に付着した液体を除去する。一対の絞りローラ５２ａ，５２ｂはともに、拡繊槽４０の液面より上方に配置される。一方の絞りローラ５２ａは、第１のガイド部５１の上方に配置され、繊維束１を介して第１のガイド部５１と接触する。他方の絞りローラ５２ｂは、一方の絞りローラ５２ａの側方に配置され、繊維束１を介して一方の絞りローラ５２ａと接触する。従来は、拡繊槽４０の液体から出された繊維束１を直ぐに絞れるように、一方のローラの一部を液体内に浸漬していたので、絞りローラ機構は繊維束を絞らなくても一方のローラに大量の液体が付着したが、上記の絞りローラ機構５２は、繊維束１から絞られた液体と、第１のガイド部５１に付着した液体しか、一方の絞りローラ５２ａに付着しない。また、他方の絞りローラ５２ｂには、繊維束１から絞られた液体と、一方の絞りローラ５２ａ表面の液体しか付着しない。このように絞りローラ機構５２を拡繊槽４０の液面より上方に配置して各絞りローラ５２ａ，５２ｂの液体付着量を低減させることで、繊維束１の絞り効率がアップする。
【００３３】
第２のガイド部５３は、絞りローラ機構５２から乾燥ローラ６１まで繊維束１を常時接触させながら案内する。ここでは、複数のガイドローラ５３ａ〜５３ｃで構成される。始端側のガイドローラ５３ａは、絞りローラ機構５２の上方に配置され、繊維束１を介して絞りローラ機構５２の一方の絞りローラ５２ａと接触する。なお、始端側のガイドローラ５３ａは、絞りローラ機構５２の他方の絞りローラ５２ｂと接触させてもよい。終端側のガイドローラ５３ｃは、乾燥ローラ６１の下方に配置され、繊維束１を介して乾燥ローラ６１と接触する。中間のガイドローラ５３ｂは、始端側及び終端側のガイドローラ５３ａ，５３ｃの相互間に配置され、繊維束１を介して始端側及び終端側のガイドローラ５３ａ，５３ｃと接触する。ここでは、第２のガイド部５３を複数のガイドローラ５３ａ〜５３ｃで構成してあるが、ひとつのローラで構成することもできる。
【００３４】
なお、図中の符号５４はエアノズルで、熱源２１から送風される熱風（乾燥風）を噴出し、絞り案内部５０の各構成要素の乾燥及び絞り案内部５０の各構成要素の表面に接触しながら流送される繊維束１の予備乾燥を行う。これにより、絞りローラ機構５２の表面から液体を蒸発させ、絞りローラ機構５２の液体除去効率がより一層向上する。
【００３５】
また、第１及び第２のガイド部５１，５３は、繊維束１の少なくとも片面を接触させることで、繊維束１に含まれる液体の表面張力を抑制し、フィラメントどうしが重なって繊維束１に割れが生じるのを防止する。
【００３６】
乾燥部６０は乾燥ローラ６１を有し、この乾燥ローラ６１に繊維束１を巻掛けて乾燥処理を行う。乾燥処理は、乾燥ローラ６１の表面を加熱して拡繊繊維束１から水分を蒸発させたり、乾燥ローラ６１に巻掛けられた拡繊繊維束１に対して乾燥風を送風して水分を吸収させたり、或いはこれらを同時に行う。
【００３７】
主軸駆動ローラ機構７０は、互いに近接配置された一対のローラ７１，７２からなる。一方は主軸駆動ローラ７１で、他方はプレスローラ７２である。主軸駆動ローラ７１は、図示外の駆動源の駆動軸と同軸上に配置され、図示外の動力伝達機構を介して従軸駆動ローラ３１に駆動力を付与する。プレスローラ７２が繊維束１を介して主軸駆動ローラ７１を押圧することで、主軸駆動ローラ７１の駆動力が繊維束１に伝達される。逆に、主軸駆動ローラ７１からプレスローラ７２を引き離すと、主軸駆動ローラ７１の駆動力は繊維束１に伝達されない。
【００３８】
巻取部８０は、拡繊された繊維束１を巻き取る。この巻取部８０は繊維束１をほぼ同じ位置に重ねた状態でテープ巻きにする。巻取り対象である繊維束は、フィルム等のシートと異なり、複数本のフイラメントの束であるから、巻き位置が完全に一致するとフィラメントが既に巻回されている繊維束に食い込み、次の工程で繊維束を引き出せないか、或いは、食い込んだフィラメントが切れてしまうおそれがある。このような問題を回避するために、巻取部８０は、軸方向に移動可能に構成され、微小振動しながら繊維束１を巻き取る。
【００３９】
巻取部８０の近傍には、張力センサ８１及び位置センサ８２が配設される。張力センサ８１は、繊維束１に付与されている張力を検出し、この検出結果をコントロールボックス８３へ伝送する。位置センサ８２は、拡繊された繊維束１の厚みが幅方向で僅かに異なる場合があり、このような状態で流送される繊維束１が幅方向に振れることから繊維束１の振れた位置を検出してコントロールボックス８３へ伝送する。コントロールボックス８３は、張力センサ８１の検出結果に基づき、プレスローラ３２，７２や巻取部８０に信号を発信し、この信号により、プレスローラ３２，７２の押圧力や巻取部８０のトルクが適宜調節される。また、コントロールボックス８３は、位置センサ８２の検出結果に基づき、
巻取部８０に信号を発信し、この信号により、巻取部８０を軸方向に移動させて繊維束１の巻取り位置が適宜調節される。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態につき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば上記実施形態では、拡繊ローラ等４３ｂ〜４３ｈを図示上同一直線に沿って千鳥状に配置してあるが、これらを図示上、曲線に沿って配置しても、繊維束１は屈曲経路をなす。この場合、繊維束１の屈曲経路は、一方側とその反対側の交互に屈曲するジグザグ状のみならず、一方側にのみ屈曲した多角形状又はその一部形状とすることも可能である。このように繊維束１の屈曲経路については、図示したものに限らず、種々の変更が可能である。
【００４１】
また、上記実施形態では、スイング式の位置規制ローラ４３ｇに一対のフランジ４７ａ，４７ｂを設けてあるが、これらのフランジ４７ａ，４７ｂは、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆの一部又は全部、或いは伸縮式の位置規制ローラ４３ｈに設けてもよい。フランジ４７ａ，４７ｂを設けた拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆは、位置規制ローラとなる。
【００４２】
また、上記実施形態では、スイング可能なアーム４６ａとして、アーム４６ａの基端部をベアリング４６ｃによって枢支したものを挙げているが、弾性的に曲折自在な曲折部材（例えば板バネやコイルスプリングなど）によってアーム４６ａの基端部を支持したり、或いは前記曲折部材をアーム４６ａに設けることによっても、アーム４６ａをスイング可能に構成することができる。
【００４３】
また、これら複数種類の位置規制ローラは、併用せずに単独で使用してもよい。さらに、これらの位置規制ローラは、液体中に限らず、気体中で使用しても繊維束１の拡繊幅を規制することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、第１のガイド部５１や第２のガイド部５３を一個又は複数個のローラで構成してあるが、ローラに代えてガイド板を使用することも可能である。ガイド板は、繊維束１との接触力を高めるために、平板よりもローラ表面のように湾曲した板を使用することが好ましい。
【００４５】
さらに、上記実施形態では、本発明を超音波拡繊法による拡繊装置に適用しているが、本発明は静電拡繊法、プレス拡繊法、ジェット拡繊法など、他の拡繊法による拡繊装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る拡繊装置の一実施形態の概略構成を示す立面図である。
【図２】拡繊ローラの正面図である。
【図３】スイング式の位置規制ローラの正面図である。
【図４】バネ式の位置規制ローラの正面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 繊維束
１０ 給糸部
１１ 給糸ボビン
１２ トルクリミッタ
２０ 加熱室
２１ 熱源
２２ 幅調整器
２３ａ〜２３ｃ 傾きローラ
３０ 従軸駆動ローラ機構
３１ 従軸駆動ローラ
３２ プレスローラ
３３ 位置安定用可変ローラ
４０ 拡繊槽
４１ 液槽
４２ 超音波発生器
４３ 繊維束流送部
４３ａ 入口ローラ
４３ｂ〜４３ｆ 拡繊ローラ
４３ｇ スイング式の位置規制ローラ
４３ｈ 伸縮式の位置規制ローラ
４３ｉ 出口ローラ
４４ 凸曲面部
４５ａ，４５ｂ 固定板
４６ スイング機構
４６ａ アーム
４６ｂ 支持枠
４６ｃ ベアリング
４７ａ，４７ｂ フランジ
４７ｃ 周溝
４８ａ，４８ｂ 支持柱
４９ａ，４９ｂ 伸縮部
５０ 絞り案内部
５１ 第１のガイド部
５２ 絞りローラ機構
５２ａ，５２ｂ 絞りローラ
５３ 第２のガイド部
５３ａ〜５３ｃ ガイドローラ
５４ エアノズル
６０ 乾燥部
６１ 乾燥ローラ
７０ 主軸駆動ローラ機構
７１ 主軸駆動ローラ
７２ プレスローラ
８０ 巻取部
８１ 張力センサ
８２ 位置センサ
８３ コントロールボックス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のフィラメントが集合されてなる繊維束を拡繊対象とする拡繊システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の拡繊装置としては、静電拡繊法によるもの、プレス拡繊法によるもの、ジェット拡繊法によるもの、超音波拡繊法によるものが知られている。これらの拡繊法において、超音波を利用するものは、平４−７０４２０特許公報、特許公報特開平７−１４５５５６号公報に示すように、超音波発生装置を所定の液槽内に備え、この液槽内に拡繊対象の繊維束が流送される繊維束流送部を設け、流送部において超音波による拡繊を行う。
【０００３】
現今、例えば、炭素繊維である各フィラメントを集合させた繊維束が、プリプレグ等の複合材料半製品を得るために使用されるが、この繊維束に要求される拡繊度合いは、急速に高いものとなってきている。例えば、無撚炭素繊維：７μｍフィラメントの１２，０００本束＝元幅約６ｍｍ、元厚約０．１３から０．１６ｍｍのものを、最終的な拡繊状態で、幅２５ｍｍ、厚み０．０２ｍｍ程度まで拡繊することが要求されている。
【０００４】
かかる事情に鑑み、本発明者は、繊維束が張力を付与された状態で、複数のローラに対して各ローラ表面に接触しながら屈曲経路を成して流送される繊維束流送部を液中に備えると共に、前記液中に超音波を伝播させて前記繊維束流送部の繊維束を拡繊する予備拡繊装置と、前記予備拡繊装置により拡繊された予備拡繊済み繊維束を、さらに拡繊する本拡繊装置とを備えた拡繊システムを提案している（特許第３３８２６０７号）。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−０７０４２０号公報、
【特許文献２】特開平７−１４５５５６号公報
【特許文献３】特許第３３８２６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
７μｍ程度の細いフィラメントを最終的な拡繊状態で、幅２５ｍｍ、厚み０．０２ｍｍ程度に配列すると、幅方向に約３６００本程度配列されるのに対し、厚み方向には概ね３〜４本程度しか配列されない。このように幅方向に比べて厚み方向の配列数が極めて少ないと、繊維束に割れが生じやすい。
【０００７】
例えば、上記の拡繊システムの予備拡繊装置においては、繊維束流送部における拡繊作用が経時的に上昇する。拡繊時間が長すぎると、繊維束流送部から排出された時点で既に繊維束の割れが生じていることもある。このため、上記の拡繊システムでは、予備拡繊装置と本拡繊装置の二段工程とし、予備拡繊装置の拡繊時間を必要以上に抑えて予備拡繊に留める必要がある。
【０００８】
また、上記の拡繊システムにおいては、繊維束を液体に浸した状態で拡繊が行われる。拡繊後に繊維束が液外へ出されると、繊維束に付着した液体の表面張力によってフィラメントどうしが重なり、繊維束に割れが生じる。このような問題を回避するために、上記の拡繊システムは、絞りローラ機構を備えている。絞りローラ機構は、一部が液中に浸漬されている金属ローラと、この金属ローラに上側から当接するゴムローラから構成されており、両ローラ間を拡繊済みのシートが通過することで、拡繊シートに付着した液を除去する（特許文献３［００４６］参照）。しかし、この絞りローラ機構による液体の除去効率
が低いと、液体を絞った後でも液体の表面張力により繊維束の割れが生じることがある。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑み創案されたものであって、その目的は、繊維束の割れを防止して歩留りを向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る拡繊装置は、複数のフィラメントが集合されてなる繊維束を拡繊対象とし、繊維束に張力を付与した状態で、複数の拡繊ローラの表面に繊維束を接触させながら屈曲経路を成して流送する繊維束流送部を液体中に配置して繊維束を拡繊すると共に、拡繊された繊維束に付着した液体を絞りローラ機構にて除去する拡繊装置において、絞りローラ機構が拡繊槽の液体外に配置され、繊維束が拡繊槽の液体中から絞りローラ機構に至るまで離間させずに接触させたまま案内する第１のガイド部を備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記拡繊装置は、絞りローラ機構を拡繊槽の液体外に配置して繊維束を絞るようにしたので、繊維束から絞られた液体しか絞りローラ機構に付着しない。このように絞りローラ機構に余分な液体を付着させないことで、繊維束からの液体除去効率がアップし、繊維束の割れが防止される。一方、絞りローラ機構を液体外に配置することで、拡繊槽の液体中から絞りローラ機構に至る間に、繊維束には液体の表面張力が作用する。この間、繊維束を第１のガイド部に常時接触させることで、液体の表面張力が抑制される。
【００１２】
また、絞りローラ機構から流送された繊維束を乾燥ローラに巻回して乾燥させる乾燥部を有する場合、絞りローラ機構から乾燥ローラまで繊維束を常時接触させながら案内する第２のガイド部を設ける。絞りローラ機構から乾燥ローラに至る間、繊維束を第２のガイド部に常時接触させることで、絞りローラ機構にて絞られた繊維束に液体が残っていても、かかる液体の表面張力が抑制される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は前述の如く構成され、繊維束を第１のガイド部に常時接触させることで、繊維束に作用する液体の表面張力が抑制されて繊維束の割れが防止され歩留りを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る拡繊装置の一実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る拡繊装置の一実施形態を例示する概略立面図である。この拡繊装置は、複数本のフィラメントが無撚状に集合した繊維束１を拡繊対象とする。このような繊維束１の例としては、例えば７μｍのフィラメントを１２，０００本束ねて、拡繊前の元幅を約６ｍｍ、元厚を約０．１６ｍｍとする無撚炭素繊維を挙げることができる。このような繊維束１を本発明装置によって、幅約２５ｍｍ、厚０．０２ｍｍ程度まで拡繊する。
【００１６】
この拡繊装置は、図１に示すように、給糸部１０、加熱室２０、従軸駆動ローラ機構３０、拡繊槽４０、絞り案内部５０、乾燥部６０、主軸駆動ローラ機構７０、および、巻取部８０を主要な構成要素として備えている。
【００１７】
この構成より、給糸部１０に配設されている給糸ボビン１１から繊維束１を引き出して、所定の拡繊処理を行った後、巻取部８０に巻き取ることができる。繊維束１は、従軸駆動ローラ機構３０、主軸駆動ローラ機構７０、および、巻取部８０の駆動力により給糸部１０から引き出される。繊維束１に付与される張力は、従軸駆動ローラ機構３０及び主軸駆動ローラ機構７０における接触力と、巻取部８０のトルクによって適宜調整される。な
お、給糸部１０には繊維束１への過負荷を防止するためにトルクリミッタ１２を設けてある。
【００１８】
加熱室２０は、遠赤外線発生器等の熱源２１から熱風が送風され、給糸部１０から繰り出された繊維束１を加熱する。繊維束１は、フィラメントの集合性や樹脂との接着性を高めるために予めサイジング剤（糊剤）が塗布されている。このサイジング剤は、繊維束１の長さ方向及び幅方向に不均一に塗布されているため、この様な繊維束１を拡繊しても繊維束の拡繊を均一に行うことが難しい。拡繊前に予め繊維束１を加熱することで繊維束１に付着したサイジング剤が柔らかくなり、フィラメントの拘束状態が緩和するので、繊維束１の拡繊幅を安定させることができる。
【００１９】
加熱室２０の内部には、繊維束１の位置調整器２２と、複数の傾きローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃが配置される。繊維束１は、給糸ボビン１１にトラバース巻きされているので、給糸部１０から引き出すと、流送位置が一定でない。このため、給糸部１０から引き出された繊維束１の流送位置を位置調整器２２によって一定化させる。この位置調整器２２はローラ型で、一対のローラで繊維束１を挟み、流送される繊維束１に沿って往復動することで、繊維束１の流送位置を整える。繊維束１は、ローラ型の位置調整器２２による位置調整で所定の角度ねじられる。傾きローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、このねじりを元に戻す作用を奏する。ここでは、複数の傾きローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃを配設して、繊維束１のねじりを徐々に戻すようにしている。
【００２０】
従軸駆動ローラ機構３０は、互いに近接配置された一対のローラ３１，３２からなる。一方は従軸駆動ローラ３１で、他方はプレスローラ３２である。プレスローラ３２が繊維束１を介して従軸駆動ローラ３１を押圧することで、従軸駆動ローラ３１に対する繊維束１の接触力が高められ、従軸駆動ローラ３１の駆動力が繊維束１に伝達される。逆に、従軸駆動ローラ３１からプレスローラ３２を引き離すと、従軸駆動ローラ３１の駆動力は繊維束１にほとんど伝達されない。なお、図中の符号３３は位置安定用可変ローラで、繊維束１が従軸駆動ローラ３１の所望の位置（例えば中央）へ案内されるように、繊維束１の位置を調整する。
【００２１】
拡繊槽４０は、水等の液体を貯留する液槽４１と、液槽４１内の液体に超音波を伝播させる超音波発生器４２と、繊維束１を接触させながら屈曲経路を成して流送する繊維束流送部４３とを備える。繊維束流送部４３は、液体中に配置される複数のローラ４３ａ〜４３ｉからなる。両端のローラ４３ａ，４３ｉは、それぞれ入口ローラ及び出口ローラで、これらの相互間には、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆと位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈが千鳥状に配列される。
【００２２】
拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆは、図２に示すように、中央部に膨らみをもたせた凸曲面部４４を有し、定位置で回転する。ここでは、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆの両側に立設した一対の固定板４５ａ，４５ｂによって各拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆを回転自在に支持したものを示している。繊維束１は、凸曲面部４４に接触しながら流送され、凸曲面部４４に沿って幅を広げられる。超音波発生器４２によって、液体中に超音波を伝播させると、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆによる拡繊作用が促進される。なお、図２では、拡繊ローラ４３ｂと拡繊ローラ４３ｄ，４３ｆ、および、拡繊ローラ４３ｃと拡繊ローラ４３ｅがそれぞれ重なっているので、拡繊ローラ４３ｄ〜４３ｅの図示を省略している。
【００２３】
位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈはいずれも、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆとほぼ平行に配置された状態から繊維束１との接触力の作用方向成分を含む方向（図の非水平方向）に傾かせることにより、軸方向一方側又は他方側に偏った繊維束１を軸方向中央位置に戻すためのものである。拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆの拡繊作用が効き過ぎると、繊維束１の幅が
必要以上に広がって割れが生じる。位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈは、繊維束１の流送位置を規制して、かかる繊維束１の割れを防止するためのものである。ここでは、位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈの構成が互いに相違している。一方の位置規制ローラ４３ｇの一例を図３に、他方の位置規制ローラ４３ｈの一例を図４に示す。
【００２４】
一方の位置規制ローラ４３ｇは、図３に示すように、スイング機構４６によって支持されたスイング式である。スイング機構４６は、アーム４６ａの先端部にスイング式の位置規制ローラ４３ｇを回転自在に支持する支持枠４６ｂを設け、アーム４６ａの基端部をベアリング４６ｃによって枢支した構成とされる。アーム４６ａは、スイング式の位置規制ローラ４３ｇから繊維束１を巻掛けている側へ延在する。ここでは、スイング式の位置規制ローラ４３ｇの上側に繊維束１を巻掛けているので、アーム４６ａをスイング式の位置規制ローラ４３ｇから上方へ延在させている。図示は省略するが、スイング式の位置規制ローラ４３ｇの下側に繊維束１を巻掛けている場合は、アーム４６ａをスイング式の位置規制ローラ４３ｇから下方へ延在させる。また、スイング式の位置規制ローラ４３ｇは、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆと同様に凸曲面部４４を有するが、凸曲面部４４に一対のフランジ４７ａ，４７ｂを設けてある点で、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆと相違する。スイング式の位置規制ローラ４３ｇに一対のフランジ４７ａ，４７ｂを設けることで、繊維束１の拡繊幅に上限が設定される。
【００２５】
スイング式の位置規制ローラ４３ｇは、繊維束１からほぼ半径方向に荷重が負荷される。繊維束１が一対のフランジ４７ａ，４７ｂ間で拡繊され、繊維束１の密度が幅方向でほぼ一様であるとき、スイング式の位置規制ローラ４３ｇは軸方向で対称的な荷重が負荷されて、水平に維持される。このとき、スイング式の位置規制ローラ４３ｇは、その凸曲面部４４により、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆと同様の拡繊作用を奏する。一方、繊維束１の密度にばらつきが生じて、繊維束１がスイング式の位置規制ローラ４３ｇの軸線方向一方側又は他方側へ偏ったとき、スイング式の位置規制ローラ４３ｇは軸方向で非対称の荷重が負荷される。かかる非対称の荷重がスイング式の位置規制ローラ４３ｇを介してアーム４６ａに伝達されると、アーム４６ａはベアリング４６ｃを軸にしてスイングし、スイング式の位置規制ローラ４３ｇを旋回させて傾かせる。例えば図３の場合、紙面右側に繊維束１が偏ると、スイング式の位置規制ローラ４３ｇは右下がりに傾き、紙面左側に繊維束１が偏ると、スイング式の位置規制ローラ４３ｇは左下がりに傾く。スイング式の位置規制ローラ４３ｇが傾くと、繊維束１の張力は、繊維束１の低密度側で増大し、高密度側で低減する。これにより繊維束１を構成するフィラメントが高密度側から低密度側へ移動して繊維束１の密度は均一になる。これに随伴してスイング式の位置規制ローラ４３ｇも元の水平状態に戻る。
【００２６】
他方の位置規制ローラ４３ｈは、図４に示すように、両側に立設された支持柱４８ａ，４８ｂによって回転自在に支持される。支持柱４８ａ，４８ｂは、弾性的に伸縮可能な伸縮部４９ａ，４９ｂを有する。ここでは、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈの下側に繊維束１を巻掛けているので、伸縮部４９ａ，４９ｂとして引張りバネを採用している。図示は省略するが、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈの上側に繊維束１を巻掛けている場合は、伸縮部４９ａ，４９ｂとして圧縮バネを採用する。なお、引張りバネ又は圧縮バネに代えて、油圧シリンダやエア圧シリンダ等の流体圧シリンダを採用することも可能である。また、図４では、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈの中央部に繊維束１を流送する周溝４７ｃを設けてある。この周溝４７ｃは、一対のフランジ４７ａ，４７ｂと同様に、繊維束１の拡繊幅に上限を設定するためのものである。
【００２７】
繊維束１が伸縮式の位置規制ローラ４３ｈの軸線方向一方側又は他方側へ偏ったとき、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈは繊維束１から軸方向で非対称の荷重が負荷される。かかる非対称の荷重が伸縮式の位置規制ローラ４３ｈを介して支持柱４８ａ，４８ｂに伝達さ
れると、一方の支持柱の伸縮部が他方の支持柱の伸縮部よりも伸びて、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈを弾性的に傾かせる。例えば図４の場合、紙面右側に繊維束１が偏ると、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈは右上がりに傾き、紙面左側に繊維束１が偏ると、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈは左上がりに傾く。伸縮式の位置規制ローラ４３ｈが傾くと、繊維束１の張力は、繊維束１の低密度側ではほとんど変化しないが、高密度側では軽減する。これにより繊維束１を構成するフィラメントが高密度側から低密度側へ移動して繊維束１の密度は均一になる。これに随伴して伸縮式の位置規制ローラ４３ｈも元の水平状態に戻る。
【００２８】
スイング式及び伸縮式の位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈは、スイング式の位置規制ローラ４３ｇが繊維束１から付与される荷重と、その反力としてアーム４６ａに付与される向心力との釣り合い作用により、傾いた状態から元の状態に戻されるのに対し、伸縮式の位置規制ローラ４３ｈが伸縮部４９ａ，４９ｂの弾性復元作用により、傾いた状態から元の状態に戻される点で相違している。しかし、スイング式及び伸縮式の位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈはいずれも傾くことにより、繊維束１を構成するフィラメントをその高密度側から低密度側へ移動させて繊維束１の密度を均一にするという共通の作用を奏する。かかる作用は、各位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈのみならず、各位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈより繊維束１の流送方向上流側又は下流側においても働く。この実施形態では、スイング式及び伸縮式の位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈの上流側に配置された拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆにて繊維束１の流送位置を規制する作用として働く。
【００２９】
位置規制ローラ４３ｇ，４３ｈの構成は、位置安定用可変ローラ３３にも適用し得る。
【００３０】
絞り案内部５０は、図１に示すように、第１のガイド部５１、絞りローラ機構５２、および、第２のガイド部５３で構成され、拡繊槽４０にて拡繊された繊維束１を常時接触させながら、拡繊槽４０の液体中から乾燥部６０に配置された乾燥ローラ６１まで案内する。
【００３１】
第１のガイド部５１は、一部が拡繊槽４０の液体中に浸漬され、繊維束流送部４３から流送される繊維束１と拡繊槽４０の液体中で接触し、拡繊槽４０の液体中から絞りローラ機構５２まで繊維束１を常時接触させながら案内する。ここでは、繊維束１が拡繊槽４０の液体から出された後、速やかに絞りローラ機構５２へ導入されるように、第１のガイド部５１をひとつのローラで構成してあるが、複数のローラで構成することもできる。第１のガイド部５１を複数のローラで構成する場合、少なくともひとつのローラの一部が拡繊槽４０の液体中に浸漬される。
【００３２】
絞りローラ機構５２は、一対の絞りローラ５２ａ，５２ｂからなり、両絞りローラ５２ａ，５２ｂ間に通した繊維束１を絞ることで拡繊槽４０にて繊維束１に付着した液体を除去する。一対の絞りローラ５２ａ，５２ｂはともに、拡繊槽４０の液面より上方に配置される。一方の絞りローラ５２ａは、第１のガイド部５１の上方に配置され、繊維束１を介して第１のガイド部５１と接触する。他方の絞りローラ５２ｂは、一方の絞りローラ５２ａの側方に配置され、繊維束１を介して一方の絞りローラ５２ａと接触する。従来は、拡繊槽４０の液体から出された繊維束１を直ぐに絞れるように、一方のローラの一部を液体内に浸漬していたので、絞りローラ機構は繊維束を絞らなくても一方のローラに大量の液体が付着したが、上記の絞りローラ機構５２は、繊維束１から絞られた液体と、第１のガイド部５１に付着した液体しか、一方の絞りローラ５２ａに付着しない。また、他方の絞りローラ５２ｂには、繊維束１から絞られた液体と、一方の絞りローラ５２ａ表面の液体しか付着しない。このように絞りローラ機構５２を拡繊槽４０の液面より上方に配置して各絞りローラ５２ａ，５２ｂの液体付着量を低減させることで、繊維束１の絞り効率がアップする。
【００３３】
第２のガイド部５３は、絞りローラ機構５２から乾燥ローラ６１まで繊維束１を常時接触させながら案内する。ここでは、複数のガイドローラ５３ａ〜５３ｃで構成される。始端側のガイドローラ５３ａは、絞りローラ機構５２の上方に配置され、繊維束１を介して絞りローラ機構５２の一方の絞りローラ５２ａと接触する。なお、始端側のガイドローラ５３ａは、絞りローラ機構５２の他方の絞りローラ５２ｂと接触させてもよい。終端側のガイドローラ５３ｃは、乾燥ローラ６１の下方に配置され、繊維束１を介して乾燥ローラ６１と接触する。中間のガイドローラ５３ｂは、始端側及び終端側のガイドローラ５３ａ，５３ｃの相互間に配置され、繊維束１を介して始端側及び終端側のガイドローラ５３ａ，５３ｃと接触する。ここでは、第２のガイド部５３を複数のガイドローラ５３ａ〜５３ｃで構成してあるが、ひとつのローラで構成することもできる。
【００３４】
なお、図中の符号５４はエアノズルで、熱源２１から送風される熱風（乾燥風）を噴出し、絞り案内部５０の各構成要素の乾燥及び絞り案内部５０の各構成要素の表面に接触しながら流送される繊維束１の予備乾燥を行う。これにより、絞りローラ機構５２の表面から液体を蒸発させ、絞りローラ機構５２の液体除去効率がより一層向上する。
【００３５】
また、第１及び第２のガイド部５１，５３は、繊維束１の少なくとも片面を接触させることで、繊維束１に含まれる液体の表面張力を抑制し、フィラメントどうしが重なって繊維束１に割れが生じるのを防止する。
【００３６】
乾燥部６０は乾燥ローラ６１を有し、この乾燥ローラ６１に繊維束１を巻掛けて乾燥処理を行う。乾燥処理は、乾燥ローラ６１の表面を加熱して拡繊繊維束１から水分を蒸発させたり、乾燥ローラ６１に巻掛けられた拡繊繊維束１に対して乾燥風を送風して水分を吸収させたり、或いはこれらを同時に行う。
【００３７】
主軸駆動ローラ機構７０は、互いに近接配置された一対のローラ７１，７２からなる。一方は主軸駆動ローラ７１で、他方はプレスローラ７２である。主軸駆動ローラ７１は、図示外の駆動源の駆動軸と同軸上に配置され、図示外の動力伝達機構を介して従軸駆動ローラ３１に駆動力を付与する。プレスローラ７２が繊維束１を介して主軸駆動ローラ７１を押圧することで、主軸駆動ローラ７１の駆動力が繊維束１に伝達される。逆に、主軸駆動ローラ７１からプレスローラ７２を引き離すと、主軸駆動ローラ７１の駆動力は繊維束１に伝達されない。
【００３８】
巻取部８０は、拡繊された繊維束１を巻き取る。この巻取部８０は繊維束１をほぼ同じ位置に重ねた状態でテープ巻きにする。巻取り対象である繊維束は、フィルム等のシートと異なり、複数本のフイラメントの束であるから、巻き位置が完全に一致するとフィラメントが既に巻回されている繊維束に食い込み、次の工程で繊維束を引き出せないか、或いは、食い込んだフィラメントが切れてしまうおそれがある。このような問題を回避するために、巻取部８０は、軸方向に移動可能に構成され、微小振動しながら繊維束１を巻き取る。
【００３９】
巻取部８０の近傍には、張力センサ８１及び位置センサ８２が配設される。張力センサ８１は、繊維束１に付与されている張力を検出し、この検出結果をコントロールボックス８３へ伝送する。位置センサ８２は、拡繊された繊維束１の厚みが幅方向で僅かに異なる場合があり、このような状態で流送される繊維束１が幅方向に振れることから繊維束１の振れた位置を検出してコントロールボックス８３へ伝送する。コントロールボックス８３は、張力センサ８１の検出結果に基づき、プレスローラ３２，７２や巻取部８０に信号を発信し、この信号により、プレスローラ３２，７２の押圧力や巻取部８０のトルクが適宜調節される。また、コントロールボックス８３は、位置センサ８２の検出結果に基づき、
巻取部８０に信号を発信し、この信号により、巻取部８０を軸方向に移動させて繊維束１の巻取り位置が適宜調節される。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態につき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば上記実施形態では、拡繊ローラ等４３ｂ〜４３ｈを図示上同一直線に沿って千鳥状に配置してあるが、これらを図示上、曲線に沿って配置しても、繊維束１は屈曲経路をなす。この場合、繊維束１の屈曲経路は、一方側とその反対側の交互に屈曲するジグザグ状のみならず、一方側にのみ屈曲した多角形状又はその一部形状とすることも可能である。このように繊維束１の屈曲経路については、図示したものに限らず、種々の変更が可能である。
【００４１】
また、上記実施形態では、スイング式の位置規制ローラ４３ｇに一対のフランジ４７ａ，４７ｂを設けてあるが、これらのフランジ４７ａ，４７ｂは、拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆの一部又は全部、或いは伸縮式の位置規制ローラ４３ｈに設けてもよい。フランジ４７ａ，４７ｂを設けた拡繊ローラ４３ｂ〜４３ｆは、位置規制ローラとなる。
【００４２】
また、上記実施形態では、スイング可能なアーム４６ａとして、アーム４６ａの基端部をベアリング４６ｃによって枢支したものを挙げているが、弾性的に曲折自在な曲折部材（例えば板バネやコイルスプリングなど）によってアーム４６ａの基端部を支持したり、或いは前記曲折部材をアーム４６ａに設けることによっても、アーム４６ａをスイング可能に構成することができる。
【００４３】
また、これら複数種類の位置規制ローラは、併用せずに単独で使用してもよい。さらに、これらの位置規制ローラは、液体中に限らず、気体中で使用しても繊維束１の拡繊幅を規制することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、第１のガイド部５１や第２のガイド部５３を一個又は複数個のローラで構成してあるが、ローラに代えてガイド板を使用することも可能である。ガイド板は、繊維束１との接触力を高めるために、平板よりもローラ表面のように湾曲した板を使用することが好ましい。
【００４５】
さらに、上記実施形態では、本発明を超音波拡繊法による拡繊装置に適用しているが、本発明は静電拡繊法、プレス拡繊法、ジェット拡繊法など、他の拡繊法による拡繊装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る拡繊装置の一実施形態の概略構成を示す立面図である。
【図２】拡繊ローラの正面図である。
【図３】スイング式の位置規制ローラの正面図である。
【図４】バネ式の位置規制ローラの正面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 繊維束
１０ 給糸部
１１ 給糸ボビン
１２ トルクリミッタ
２０ 加熱室
２１ 熱源
２２ 幅調整器
２３ａ〜２３ｃ 傾きローラ
３０ 従軸駆動ローラ機構
３１ 従軸駆動ローラ
３２ プレスローラ
３３ 位置安定用可変ローラ
４０ 拡繊槽
４１ 液槽
４２ 超音波発生器
４３ 繊維束流送部
４３ａ 入口ローラ
４３ｂ〜４３ｆ 拡繊ローラ
４３ｇ スイング式の位置規制ローラ
４３ｈ 伸縮式の位置規制ローラ
４３ｉ 出口ローラ
４４ 凸曲面部
４５ａ，４５ｂ 固定板
４６ スイング機構
４６ａ アーム
４６ｂ 支持枠
４６ｃ ベアリング
４７ａ，４７ｂ フランジ
４７ｃ 周溝
４８ａ，４８ｂ 支持柱
４９ａ，４９ｂ 伸縮部
５０ 絞り案内部
５１ 第１のガイド部
５２ 絞りローラ機構
５２ａ，５２ｂ 絞りローラ
５３ 第２のガイド部
５３ａ〜５３ｃ ガイドローラ
５４ エアノズル
６０ 乾燥部
６１ 乾燥ローラ
７０ 主軸駆動ローラ機構
７１ 主軸駆動ローラ
７２ プレスローラ
８０ 巻取部
８１ 張力センサ
８２ 位置センサ
８３ コントロールボックス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフィラメントが集合されてなる繊維束を拡繊対象とし、繊維束に張力を付与した状態で、複数の拡繊ローラの表面に繊維束を接触させながら屈曲経路を成して流送する繊維束流送部を液体中に配置して繊維束を拡繊すると共に、拡繊された繊維束に付着した液体を絞りローラ機構にて除去する拡繊装置において、
絞りローラ機構が拡繊槽の液体外に配置され、繊維束が拡繊槽の液体中から絞りローラ機構に至るまで離間させずに接触させたまま案内する第１のガイド部を備えたことを特徴とする拡繊装置。
【請求項２】
絞りローラ機構から流送された繊維束を乾燥ローラに巻回して乾燥させる乾燥部を有し、繊維束が絞りローラ機構から乾燥ローラに至るまで離間させずに接触させたまま案内する第２のガイド部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の拡繊装置。
【請求項１】
複数のフィラメントが集合されてなる繊維束を拡繊対象とし、繊維束に張力を付与した状態で、複数の拡繊ローラの表面に繊維束を接触させながら屈曲経路を成して流送する繊維束流送部を液体中に配置して繊維束を拡繊すると共に、拡繊された繊維束に付着した液体を絞りローラ機構にて除去する拡繊装置において、
絞りローラ機構が拡繊槽の液体外に配置され、繊維束が拡繊槽の液体中から絞りローラ機構に至るまで離間させずに接触させたまま案内する第１のガイド部を備えたことを特徴とする拡繊装置。
【請求項２】
絞りローラ機構から流送された繊維束を乾燥ローラに巻回して乾燥させる乾燥部を有し、繊維束が絞りローラ機構から乾燥ローラに至るまで離間させずに接触させたまま案内する第２のガイド部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の拡繊装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２４０２３４（Ｐ２００８−２４０２３４Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９８５１３（Ｐ２００８−９８５１３）
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【分割の表示】特願２００４−３１２５８５（Ｐ２００４−３１２５８５）の分割
【原出願日】平成１６年１０月２７日（２００４．１０．２７）
【出願人】（５９９０１７６６７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【分割の表示】特願２００４−３１２５８５（Ｐ２００４−３１２５８５）の分割
【原出願日】平成１６年１０月２７日（２００４．１０．２７）
【出願人】（５９９０１７６６７）
【Ｆターム（参考）】
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