專利名稱：擴纖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將聚集多根單纖維的纖維束作為擴纖對象的擴纖裝置。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的擴纖裝置，已知利用靜電擴纖法的擴纖裝置、利用按壓擴纖法的擴纖裝置、利用噴射擴纖法的擴纖裝置、利用超聲波擴纖法的擴纖裝置。在這些擴纖法中，如特開平4-70420號專利公報、特開平7-145556號公報所示，利用超聲波的擴纖裝置，是在規(guī)定的液槽內(nèi)具備超聲波發(fā)生裝置，在該液槽內(nèi)設(shè)置有流送作為擴纖對象的纖維束的纖維束流送部，在流送部中利用超聲波進行擴纖。
如今，例如，為了得到預浸漬制品等復合材料半成品而使用碳纖維的聚集各單纖維的纖維束，但該纖維束中要求的擴纖程度正在急速地提高。例如，要求將無捻碳纖維12000根7μm單纖維＝原始寬度約6mm、原始厚度約從0.13到0.16mm的纖維束擴纖到在最終的擴纖狀態(tài)約為寬25mm、厚0.02mm。

發(fā)明內(nèi)容
用于實現(xiàn)這一目的的本發(fā)明的擴纖裝置的特征結(jié)構(gòu)，如本發(fā)明之1所記載的那樣，將聚集多根單纖維的纖維束作為擴纖對象，作為上述纖維束的擴纖機構(gòu)，利用在圓周方向上相互平行地配設(shè)了多個輥的由驅(qū)動裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的輥籠，在將張力給予纖維束的狀態(tài)下，將上述纖維束纏繞在上述輥籠的周圍，通過和上述輥的擦接進行擴纖。在通過輥籠的周圍期間，纖維束通過由多個輥反復刮擦而在寬度方向上被擴纖。因為輥籠的直徑和各輥的直徑相比相當大，所以纏繞在輥籠上的纖維束的各單纖維以大的曲率半徑被彎曲，因為該大的曲率半徑而難以受到損害，一根根單纖維筆直地延伸，而且能夠得到平行性高、纖維束寬度方向上的單纖維密度相同且優(yōu)質(zhì)的擴纖過的纖維束(稱為擴纖薄片)。
而且，如本發(fā)明之2中記載的那樣，本發(fā)明的擴纖裝置的特征是，上述多個輥由直徑不同的多種輥構(gòu)成。由于多個輥的直徑不相同，所以對纖維束的接觸角發(fā)生變化，促進了擴纖效果。
而且，如本發(fā)明之3記載的那樣，本發(fā)明的擴纖裝置的特征是，上述多個輥，在芯材周圍安裝自由伸縮的彈性管，將上述彈性管的兩端連接到以可調(diào)節(jié)相對于上述輥籠的旋轉(zhuǎn)軸的傾斜角的方式被安裝的端板上。如果端板的傾斜角發(fā)生變化，則彈性管兩端的間隔發(fā)生寬窄變化，因此，在被芯材支撐的狀態(tài)下彈性管進行伸縮。該彈性管的伸縮結(jié)果是彈性管的直徑大小發(fā)生變化，對纖維束的接觸角發(fā)生變化。從而，通過最適當?shù)卣{(diào)整彈性管的直徑，實現(xiàn)了有效的擴纖效果。
而且，如本發(fā)明之4記載的那樣，本發(fā)明的擴纖裝置的特征是，將上述輥籠浸漬在PH值為4～10的堿金屬離子水(alkalion)中。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)僅僅使用堿金屬離子水就有促進擴纖效果的作用，通過使該堿金屬離子水作用在輥籠周圍的纖維束上，可成倍地促進擴纖效果。


圖1是表示本發(fā)明的擴纖裝置的整體結(jié)構(gòu)的主視圖。
圖2(A)～(C)是用側(cè)視圖和主視圖示出三種輥籠的圖。
圖3是纖維束送出機構(gòu)的詳細圖。
圖4是表示和本發(fā)明不同的擴纖裝置的結(jié)構(gòu)的主視圖。
圖5是表示和本發(fā)明不同的擴纖裝置的結(jié)構(gòu)的主視圖。
圖6是端板可傾式輥籠的側(cè)視圖。
圖中1-擴纖裝置，2-纖維束，2a-擴纖薄片，3-纖維束送出機構(gòu)，4-預處理機構(gòu)，5-擴纖機構(gòu)，6-纖維束拉出機構(gòu)，6a、11a-惰輥，6b、11b-驅(qū)動輥，7-纏繞機構(gòu)，7a-纏繞輥，8-供紗部，8a-供紗管筒，9-纖維束位置控制部，10-第1引導輥，11-纖維束送出輥部，12-第2引導輥，13-張力調(diào)節(jié)輥，14、30-激光式檢測器，15-第3引導輥，20-輥籠，21-端板，22-輥，23-旋轉(zhuǎn)軸，31、32-引導輥，33-液槽，M1-M4-變頻調(diào)速電動機。
具體實施例方式
本發(fā)明的擴纖裝置是分別對多束被稱為所謂的多纖絲的纖維束同時進行擴纖的裝置。
如圖1所示，擴纖裝置1沿著纖維束2的流送方向具有纖維束送出機構(gòu)3、預處理機構(gòu)4、擴纖機構(gòu)5、纖維束拉出機構(gòu)6和纏繞機構(gòu)7。
纖維束送出機構(gòu)3，由具有3個供紗管筒8a的供紗部8、纖維束位置控制部9、第1引導輥10、由惰輥11a和驅(qū)動輥11b構(gòu)成的纖維束送出輥部11、第2引導輥12、張力調(diào)節(jié)輥13、激光式檢測器14、和第3引導輥15構(gòu)成。供紗管筒8a設(shè)有公知的解舒裝置，由變頻調(diào)速電動機M1驅(qū)動。張力調(diào)節(jié)輥13的高度位置由激光式檢測器14檢測，以使其該高度一定的方式控制驅(qū)動驅(qū)動輥11b的變頻調(diào)速電動機M1的旋轉(zhuǎn)速度。詳細地說，如圖3所示，對于被流送過來的纖維束2，通過張力調(diào)節(jié)輥13懸垂其重量。由激光式檢測器14檢測該重量的懸垂位置，即纖維束2的彎曲量h1～h3?；谠摷す馐綑z測器14的檢測結(jié)果，對驅(qū)動輥11b的旋轉(zhuǎn)速度進行控制。而且，在第2引導輥12的圓周面附近配置有激光式檢測器34，由該激光式檢測器34檢測第2引導輥12的圓周面上的纖維束2的寬度方向的位置。將激光式檢測器34的檢測結(jié)果反饋給驅(qū)動輥11b，確保纖維束2的最佳位置。
輥籠20配置在擴纖機構(gòu)5上。通過該輥籠20的旋轉(zhuǎn)來對纖維束2進行擴纖。對于輥籠20，詳細的情況如圖2所示，多個輥22旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))自如地連接在左右一對端板21、21之間。各輥22相互平行地設(shè)置在輥籠20的圓周方向上。在端板21的中心部上貫穿固定著旋轉(zhuǎn)軸23，該旋轉(zhuǎn)軸由變頻調(diào)速電動機驅(qū)動。在輥籠20的旋轉(zhuǎn)方向是和纖維束的流送方向相反的方向(圖1中的順時針方向)時，能夠?qū)崿F(xiàn)有效地刮擦和者擴纖效果，但也可以使輥籠20在和纖維束的流送方向相同的方向上旋轉(zhuǎn)。在輥籠20的前后設(shè)置引導輥31、32，將纖維束2引導到輥籠20的下半部分圓周面上。
圖2示出了三種輥籠20，(A)的輥籠20，在圓周方向上等間隔地配置了直徑相同的6個輥。(B)的輥籠20具有直徑大小不同的多種輥22，并且各輥22在圓周方向上以不等間隔配置。(C)的輥籠20同樣是6個輥22，在圓周方向上以相等間隔配置，但端板21相對于旋轉(zhuǎn)軸23的傾斜角可以通過圖中未示出的調(diào)節(jié)裝置進行增減調(diào)節(jié)。圖2(A)～(C)的旋轉(zhuǎn)軸23分別與變頻調(diào)速電動機M4連接。
圖2(C)的6個輥22是將橡膠套筒可伸縮地游嵌在棒狀芯材周圍的部件，橡膠制套筒的兩端被連接在端板21上。芯材兩端相對于附有止動部的端板21被滑動自如地插入支撐。改變端板21的傾斜角，則橡膠套筒的長度伸縮，其直徑的大小連續(xù)變化。纖維束2接觸輥22的表面，從而在接觸面上的摩擦阻力起作用，纖維束2被擴纖。
作為改變端板21的傾斜角的機構(gòu)，可以是例如圖6所示的結(jié)構(gòu)。即，通過萬向接頭等將端板21安裝在旋轉(zhuǎn)軸23上的同時，在旋轉(zhuǎn)軸23上安裝著左右一對圓盤24。在該圓盤24上，在圓周方向上等間隔地螺合了多個螺栓25，在旋轉(zhuǎn)軸23的軸線方向上延伸各螺栓25的前端，使其和端板21的側(cè)面對接。當改變端板21的傾斜角時，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺栓25。
根據(jù)需要，如圖1的點劃線所示，將輥籠20的下部浸漬在液槽33中。在液槽33內(nèi)儲存堿金屬離子水(活性水)。對于該堿金屬離子水(alkalion)，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)具有促進擴纖的作用。希望堿金屬離子水的PH值是4～10。根據(jù)需要，在液槽33中設(shè)置公知的超音波發(fā)生裝置，促進擴纖效果。而且，在液槽33的后部，配置用于對纖維束(擴纖薄片)進行脫水的擠壓輥(未示出)。
纖維束拉出機構(gòu)6由惰輥6a和驅(qū)動輥6b構(gòu)成。驅(qū)動輥6b由變頻調(diào)速電動機M2驅(qū)動。從纖維束拉出機構(gòu)6拉出的擴纖薄片2a由激光式檢測器30檢測其薄片寬度。如果拉出速度過快，則輥籠20的擴纖效果就不充分，擴纖薄片2a的寬度變窄。相反，如果拉出速度過慢，則擴纖薄片2a的寬度過寬，同時，輥籠20的擴纖效果就會過度，對單纖維造成損害。
纏繞機構(gòu)7由3個纏繞輥7a構(gòu)成。這些纏繞輥7a由變頻調(diào)速電動機M3驅(qū)動。纖維束拉出機構(gòu)6的變頻調(diào)速電動機M2和纏繞輥7a的變頻調(diào)速電動機M3被相互連動控制，從而將最佳張力施加到擴纖薄片2a上。在纏繞輥上設(shè)置有公知的纏繞裝置。
接下來，對本發(fā)明的擴纖裝置執(zhí)行的擴纖操作進行下述說明。如果驅(qū)動變頻調(diào)速電動機M1～M3、從而驅(qū)動驅(qū)動輥11b、驅(qū)動輥6b和纏繞輥7a，則從供紗管筒8a輸送的纖維束2經(jīng)過第1引導輥10，并依次經(jīng)過纖維束送出機構(gòu)3、第2引導輥12、張力調(diào)節(jié)輥13以及第3引導輥15，輸送到預處理機構(gòu)4中。在擴纖時由該預處理機構(gòu)4對纖維束2進行適當?shù)念A處理。
從預處理機構(gòu)4輸出的纖維束2被導入到擴纖機構(gòu)5中，這里，接受由輥籠20進行的擴纖動作。輥籠20在圖1中在反時針方向被連續(xù)地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，纏繞在輥籠20的下半部分的圓周面上的纖維束2，在從引導輥31移動到引導輥32期間，通過和輥籠20的多個輥22的反復擦接而在流送方向上被刮擦，在寬度方向上被擴纖，直至到達引導輥22時，得到均勻?qū)挾群秃穸鹊臄U纖薄片2a。在擴纖寬度不夠時，增設(shè)輥籠20，或者延長纖維束2的相對于輥籠20的纏繞周長。在圖2中示出了3種輥籠20，但輥籠20不限于這三種。輥22的個數(shù)、直徑、材質(zhì)、表面狀態(tài)等可以對應于作為擴纖對象的纖維束2的種類進行適當?shù)淖兏?br> 下面，取代利用輥籠20的擴纖機構(gòu)5，基于圖4和圖5說明利用堿金屬離子水(活性水)的擴纖機構(gòu)40進行擴纖的實施例。這些實施例可以說和圖1中保留液槽33、去掉輥籠22的裝置基本上相同。在液槽33內(nèi)，在底部附近設(shè)置有多個輥。圖4中的3個輥41、圖5中的5個輥42大致在同一深度相互平行地設(shè)置。這些輥41、42促進纖維束的擴纖。除輥41和42的個數(shù)不同之外，圖4和圖5為相同的結(jié)構(gòu)。因此，除輥41和42之外，在圖4和圖5中使用相同的符號進行說明。
在液槽33中儲存堿金屬離子水(活性水)W。如上所述，該堿金屬離子水W具有促進擴纖的作用。希望堿金屬離子水W的PH值為4～10。在液槽33中，根據(jù)需要，能夠設(shè)置已知的超音波發(fā)生裝置，以促進擴纖效果。
在液槽33的入口側(cè)設(shè)置有引導輥43。在液槽33的出口側(cè)，在液面附近設(shè)置有引導輥44，然后在引導輥44的上面設(shè)置有引導輥45和46。引導輥44和45相互接觸，構(gòu)成用于對被浸濕的纖維束的擠壓機構(gòu)。引導輥46被配置在和入口側(cè)的引導輥43相同的高度上。
在液槽33中安裝有液循環(huán)機構(gòu)50。該液循環(huán)機構(gòu)50由在液槽33的外側(cè)并從其底面延伸到側(cè)面的配管50a、安裝在配管50a上的泵50b、安裝在泵50b的上游側(cè)的配管50a上的筒狀容器50c和配置在該容器50c內(nèi)的過濾器50d構(gòu)成。通過泵50b的動作，液槽33內(nèi)的堿金屬離子水從底部被吸出，再從側(cè)面循環(huán)到液槽33內(nèi)。此時，從包含在堿金屬離子水中的纖維束脫落的茸毛和異物由過濾器50d過濾。
在擴纖機構(gòu)40的下游側(cè)配置有加熱機構(gòu)47。該加熱機構(gòu)47由類型不同的2個加熱部47a、47b構(gòu)成。一個加熱部47a具有加熱輥，另一個加熱部47b具有加熱管。
從預處理機構(gòu)4導入到擴纖機構(gòu)40中的纖維束，經(jīng)過引導輥43被引入到液槽33內(nèi)的輥41或者42上。被引入的纖維束以鋸齒形通過輥41或者42，由引導輥44、45擠壓，經(jīng)過引導輥46被送到加熱機構(gòu)47中。在擴纖機構(gòu)40和加熱機構(gòu)47之間，設(shè)置用于檢測擴纖纖維寬度的激光式檢測器48。和圖1相同，通過加熱機構(gòu)47的纖維束被送到纖維束拉出機構(gòu)6中。纖維束拉出機構(gòu)6的后段和圖1相同。
纖維束在通過液槽33內(nèi)的堿金屬離子水W期間，由于堿金屬離子水W的活性力，在盡量抑制纖維束產(chǎn)生絨毛和斷裂的狀態(tài)下被薄薄地均勻擴纖。開纖的程度取決于纖維束的經(jīng)過液槽33內(nèi)的水中距離和引導輥41或42的配置個數(shù)。
在圖4和圖5的擴纖裝置中，將調(diào)整了PH值的堿金屬離子水放入到液槽33中進行擴纖，但將纖維束流送到堿金屬離子水的蒸氣中也可以進行同樣的擴纖。
在本發(fā)明的實施例中示出了作為纖維束的多纖絲由碳纖維構(gòu)成的情況，但由玻璃纖維、芳香劑聚酰胺纖維等構(gòu)成的纖維也同樣可以適用于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種擴纖裝置，其特征在于，將聚集多根單纖維的纖維束作為擴纖對象，作為上述纖維束的擴纖機構(gòu)，利用在圓周方向上相互平行地配設(shè)了多個輥的由驅(qū)動裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的輥籠，在施加張力的狀態(tài)下，將上述纖維束纏繞在上述輥籠的周圍，通過和上述輥的擦接進行擴纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴纖裝置，其特征在于，上述多個輥由直徑不同的多種輥構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴纖裝置，其特征在于，上述多個輥，在芯材周圍安裝自由伸縮的彈性管，將上述彈性管的兩端連接到以可調(diào)節(jié)相對于上述輥籠的旋轉(zhuǎn)軸的傾斜角的方式被安裝的端板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項所述的擴纖裝置，其特征在于，將上述輥籠浸漬在PH值為4～10的堿金屬離子水中。
全文摘要
本發(fā)明的擴纖裝置，能以均勻厚度和均勻?qū)挾扔行У貙w維束進行擴纖。將聚集多根單纖維的纖維束(2)作為擴纖對象，作為纖維束(2)的擴纖機構(gòu)，在圓周方向上相互平行地配設(shè)有多個輥(22)，利用由驅(qū)動裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的輥籠(20)，在給予張力的狀態(tài)下將纖維束(2)纏繞在輥籠的周圍，通過和輥(22)的擦接進行擴纖。
文檔編號D02J1/00GK1766196SQ20051009780
公開日2006年5月3日 申請日期2005年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月31日
發(fā)明者大石橋弘治 申請人:李氏環(huán)球貿(mào)易有限公司