特開 2016-108679 炭素繊維スライバの製造方法及びその製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-108679(P2016-108679A)

(43)【公開日】2016年6月20日

(54)【発明の名称】炭素繊維スライバの製造方法及びその製造装置

(51)【国際特許分類】

   D01G 13/00 20060101AFI20160523BHJP

   D01G 21/00 20060101ALI20160523BHJP

   D02G 3/16 20060101ALI20160523BHJP

【ＦＩ】

   D01G13/00

   D01G21/00

   D02G3/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-244681(P2014-244681)

(22)【出願日】2014年12月3日

(71)【出願人】

【識別番号】598015121

【氏名又は名称】澤木 直彦

(71)【出願人】

【識別番号】304019399

【氏名又は名称】国立大学法人岐阜大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】特許業務法人コスモス特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】澤木 直彦

(72)【発明者】

【氏名】三宅 卓志

【テーマコード（参考）】

3B151

4L036

【Ｆターム（参考）】

3B151AA13

3B151AA16

3B151AA20

3B151AB07

3B151AB09

3B151AC01

3B151AC09

3B151AC17

3B151AC20

3B151AC47

3B151CA12

3B151CB06

3B151CB09

4L036MA04

4L036MA35

4L036MA39

4L036PA33

4L036RA24

4L036UA21

(57)【要約】

【課題】合成繊維が炭素繊維に交絡して混棉された炭素繊維スライバを簡単に製造する炭素繊維スライバの製造方法を提供する。
【解決手段】炭素繊維１１と合成繊維１２とを混棉して形成する炭素繊維スライバ１４の製造方法において、炭素繊維は、ランダムな方向に開繊された綿状繊維であり、合成繊維は、短繊維状に形成されて略同一方向に配列された捲縮可能な綿状繊維である。合成繊維の捲縮方向と送り方向とを略合致させ、所定の厚さに積層した合成繊維の上に、炭素繊維を重ね合わせる第１工程と、重ね合わせた炭素繊維と合成繊維とを、フロントローラ３３、３４とバックローラ３１、３２とによって挟み込み、ドラフトを掛けながらギル装置４１、４２にて送り方向に梳ってフリース状のウェブ１３を形成する第２工程と、フロントローラから送り出されるウェブが炭素繊維を包み込みながら集束して連続した炭素繊維スライバ１４に形成される第３工程とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭素繊維と合成繊維とを混棉して形成する炭素繊維スライバの製造方法であって、
前記炭素繊維は、短繊維状に切断されてランダムな方向に開繊された綿状繊維であり、前記合成繊維は、短繊維状に形成されて略同一方向に配列された捲縮可能な綿状繊維であること、
前記合成繊維の捲縮方向と送り方向とを略合致させ、所定の厚さに積層した前記合成繊維の上方に、前記炭素繊維を層状に重ね合わせる第１工程と、
前記第１工程で重ね合わせた前記炭素繊維と前記合成繊維とを、送り方向前方に配置されたフロントローラと送り方向後方に配置されたバックローラとによって挟み込み、繊維にドラフトを掛けながら前記フロントローラと前記バックローラとの中間部に配置されたギル装置にて前記送り方向に繊維を梳ってフリース状のウェブを形成する第２工程と、
前記フロントローラから送り出される前記フリース状のウェブが、上方の炭素繊維を下方の合成繊維によって両側から包み込まれながら束状に集束して連続した炭素繊維スライバとして形成される第３工程とを備えることを特徴とする炭素繊維スライバの製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載された炭素繊維スライバの製造方法において、
前記第１工程にて所定の厚さに積層した合成繊維は、前記第３工程にて形成された炭素繊維スライバであることを特徴とする炭素繊維スライバの製造方法。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載された炭素繊維スライバの製造方法において、
前記第１工程で重ね合わせる前記炭素繊維の単位面積当たりの重量は、所定の厚さに積層した前記合成繊維の単位面積当たりの重量と略同程度であることを特徴とする炭素繊維スライバの製造方法。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された炭素繊維スライバの製造方法において、
前記合成繊維の自由長は、前記炭素繊維の自由長より短いことを特徴とする炭素繊維スライバの製造方法。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載された炭素繊維スライバの製造方法に用いる製造装置であって、
前記炭素繊維と前記合成繊維とを載置して搬送する搬送コンベアと、前記搬送コンベアの前端側に配置されたバックローラと、前記バックローラの送り方向前方に配置されたフロントローラと、前記バックローラと前記フロントローラとの中間部に配置されたギル装置と、前記フロントローラの送り方向前方に配置されたカレンダーローラとを備え、
前記フロントローラの回転速度は、前記バックローラの回転速度より速いこと、前記フロントローラにおける上部ローラの外径は、当該フロントローラにおける下部ローラの外径より大きいことを特徴とする炭素繊維スライバの製造装置。

【請求項6】

炭素繊維と合成繊維とを混棉して形成する炭素繊維スライバの製造方法において、
前記炭素繊維は、短繊維状に切断されてランダムな方向に開繊された綿状繊維であり、前記合成繊維は、短繊維状に形成されて略同一方向に配列された捲縮可能な綿状繊維であること、
前記合成繊維の捲縮方向と送り方向とを略合致させ、所定の厚さに積層した前記合成繊維の上方に、前記炭素繊維を層状に重ね合わせる第１工程と、
前記第１工程で重ね合わせた前記炭素繊維と前記合成繊維とを、送り方向前方に配置された開繭機のシリンダ外周に第１ウェブとして複数回巻き取る第２工程と、
前記第２工程で巻き取った第１ウェブを、前記開繭機のシリンダから外して、送り方向で短冊部材に切断する第３工程と、
前記第３工程で切断した短冊部材を、フロントローラと送り方向後方に配置されたバックローラとによって挟み込み、ドラフトを掛けながら前記フロントローラと前記バックローラとの中間部に配置されたギル装置にて前記送り方向に繊維を梳ってフリース状の第２ウェブを形成する第４工程と、
前記フロントローラから送り出される前記第２ウェブが、一箇所に集束して連続した炭素繊維スライバに形成される第５工程とを備えることを特徴とする炭素繊維スライバの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、合成繊維と炭素繊維とを混棉して形成する炭素繊維スライバの製造方法及びその製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

炭素繊維は、軽量かつ高強度の特性を有するので、繊維強化プラスチックなどのコンポジット材料として期待されている。
しかし、コンポジット材料として炭素繊維を利用する場合、炭素繊維を一方向に並び換えて糸状に紡績することが好ましいが、炭素繊維は、繊維自体に捲縮性を持たず、滑りやすいので、繊維同士が絡みにくく、炭素繊維単独で糸状に紡績することは困難であった。また、ランダムな方向に開繊された炭素繊維を一方向に並び換えようとすると、炭素繊維が折損して強度が低下する問題もあった。

【0003】

この問題に対応するために、例えば、ピッチ系炭素繊維に天然繊維および／または合成繊維を混綿し開繊することにより混合綿とすると共に所定量を秤量して梳綿機に供給する工程と、梳綿機を用いて供給された混合綿をフリース状とした後にスライバに形成する梳綿工程と、スライバをオープンエンド精紡機を用いて延伸し加撚して紡糸する紡糸工程とからなるピッチ系炭素繊維紡績糸の製造方法が、特許文献１に開示されている。
そして、特許文献１の梳綿工程に用いる梳綿機は、図９に示すように、混合綿１４１を供給するフィードラチス１６１、フィードラチス１６１の上の混合綿をテーカイン２０１に供給するフィードローラ１８１、高速で回転しフィードローラ１８１からの混合綿を表面に植設された鋸歯で掻き取ってシリンダ２２１に渡すテーカイン２０１、回転することによりテーカイン２０１との表面速度の差によりテーカイン２０１の繊維を表面に植設された針で受け取ると共にウオーカローラ２４１との間で繊維を梳ずるシリンダ２２１と、シリンダ２２１から梳ずられた繊維を受け取りフリース状として取り出すドッファ２６１と、ドッファ２６１から取り出されたフリース状の混合綿２８１を収束してスライバ３０１を形成するカレンダーローラ３２１から成る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平８−１５８１７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載された製造方法には、上記構造の梳綿機を用いるので、次のような問題があった。
すなわち、ホッパーフィーダ１０１で混綿され開繊された混合綿１４１は、ピッチ系炭素繊維と天然繊維および／または合成繊維とが、十分に交絡されていなく、また、混合綿１４１がテーカイン２０１やドッファ２６１を通過する際、繊維を下方から受け止めるものがない。そのため、天然繊維および／または合成繊維と交絡されていないピッチ系炭素繊維は、ばらばらとなって途中で落下する問題があった。
また、シリンダ２２１とウオーカローラ２４１との間を繊維が通過するとき、曲げ荷重に弱いピッチ系炭素繊維のみが折損する問題があった。

【0006】

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、炭素繊維の折損を防止しつつ、合成繊維が炭素繊維に交絡して混棉された炭素繊維スライバを簡単に製造する炭素繊維スライバの製造方法及びその製造装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の炭素繊維スライバの製造方法及びその製造装置は、次のような構成を有している。
（１）炭素繊維と合成繊維とを混棉して形成する炭素繊維スライバの製造方法であって、
前記炭素繊維は、短繊維状に切断されてランダムな方向に開繊された綿状繊維であり、前記合成繊維は、短繊維状に形成されて略同一方向に配列された捲縮可能な綿状繊維であること、
前記合成繊維の捲縮方向と送り方向とを略合致させ、所定の厚さに積層した前記合成繊維の上方に、前記炭素繊維を層状に重ね合わせる第１工程と、
前記第１工程で重ね合わせた前記炭素繊維と前記合成繊維とを、送り方向前方に配置されたフロントローラと送り方向後方に配置されたバックローラとによって挟み込み、繊維にドラフトを掛けながら前記フロントローラと前記バックローラとの中間部に配置されたギル装置にて前記送り方向に繊維を梳ってフリース状のウェブを形成する第２工程と、
前記フロントローラから送り出される前記フリース状のウェブが、上方の炭素繊維を下方の合成繊維によって両側から包み込まれながら束状に集束して連続した炭素繊維スライバとして形成される第３工程とを備えることを特徴とする。

【0008】

本発明においては、第１工程にて、合成繊維の捲縮方向と送り方向とを略合致させたので、合成繊維は、送り方向にドラフトを掛けると、繊維同士が近接して交絡し、延伸しつつ繊維間の連結強度が増加する。また、所定の厚さに積層した合成繊維の上方に、炭素繊維を層状に重ね合わせるので、送り方向にドラフトを掛けたとき繊維間の連結強度が増加して延伸した合成繊維が、その上方に重ね合わせる炭素繊維を下方から支持しつつ移送することができる。
また、第２工程にて、第１工程で重ね合わせた炭素繊維と合成繊維とを、送り方向前方に配置されたフロントローラと送り方向後方に配置されたバックローラとによって挟み込み、繊維にドラフトを掛けながらフロントローラとバックローラとの中間部に配置されたギル装置にて送り方向に繊維を梳るので、重ね合わせた炭素繊維と合成繊維とを送り方向にドラフトを掛けて互いに近接させた状態で、ギル装置が両繊維を梳ることができる。また、ギル装置は、下歯によって合成繊維と炭素繊維とを下方から支持した状態で、ランダムな方向に向いた炭素繊維を送り方向に整列させることができる。炭素繊維は、送り方向に整列される際、合成繊維によって下方から支持されているので、ばらばらに落下することはない。

【0009】

ここで、合成繊維は、短繊維状に形成されて略同一方向に配列された捲縮可能な綿状繊維であり、合成繊維の捲縮方向と送り方向とを予め略合致させて配置されているので、ギル装置の針が繊維を送り方向に梳ることによって、合成繊維は、互いに近接した炭素繊維とも交絡しやすくなる。また、合成繊維は、炭素繊維が送り方向に整列されるときに併せて炭素繊維に絡みつくので、炭素繊維の極端な屈曲が防止されて、炭素繊維は折損しにくくなる。また、炭素繊維は、合成繊維に交絡されることで、送り方向に整列された状態に保持される。
その結果、折損することなく送り方向に整列された炭素繊維と、その廻りに絡み合った合成繊維とが混棉されて、フリース状のウェブが形成される。

【0010】

また、第３工程にて、フロントローラから送り出されるフリース状のウェブが、上方の炭素繊維を下方の合成繊維によって両側から包み込まれながら束状に集束して連続した炭素繊維スライバとして形成されるので、折損することなく送り方向に整列された炭素繊維と、その廻りに交絡した合成繊維とが混棉されて形成されたウェブから、所定の太さを備え連続した炭素繊維スライバを形成することができる。また、炭素繊維スライバは、フリース状のウェブが束状に集束して形成されるので、下方に積層された合成繊維が、上方の炭素繊維を外周側から包み込むことができる。そのため、第２工程で合成繊維に交絡されなかった炭素繊維を、第３工程で合成繊維が外周側から包み込むことによって、炭素繊維スライバから炭素繊維が落下したり離脱するおそれを低減できる。
よって、本発明によれば、炭素繊維の折損を防止しつつ、合成繊維が炭素繊維に交絡して混棉された炭素繊維スライバを簡単に製造する炭素繊維スライバの製造方法を提供することができる。

【0011】

（２）（１）に記載された炭素繊維スライバの製造方法において、
前記第１工程にて所定の厚さに積層した合成繊維は、前記第３工程にて形成された炭素繊維スライバであることを特徴とする。

【0012】

本発明においては、第１工程にて所定の厚さに積層した合成繊維は、第３工程にて形成された炭素繊維スライバであるので、第１工程では、送り方向に整列された炭素繊維とその廻りに交絡した合成繊維とが混棉されて所定の太さを備え、所定の厚さに積層された炭素繊維スライバの上に、新たな炭素繊維が積層される。そのため、第２工程及び第３工程を経由して、炭素繊維の混合率がさらに上昇した炭素繊維スライバを形成することができる。この場合にも、新たな炭素繊維の廻りに合成繊維が絡み合って、炭素繊維を送り方向に整列させた状態に保持しつつ、炭素繊維の折損を防止することができる。したがって、より一層高強度な炭素繊維スライバを形成することができる。また、炭素繊維スライバにおける、炭素繊維の整列度合いをより一層高めることができる。

【0013】

（３）（１）又は（２）に記載された炭素繊維スライバの製造方法において、
前記第１工程で重ね合わせる前記炭素繊維の単位面積当たりの重量は、所定の厚さに積層した前記合成繊維の単位面積当たりの重量と略同程度であることを特徴とする。

【0014】

本発明においては、第１工程で重ね合わせる炭素繊維の単位面積当たりの重量は、所定の厚さに積層した合成繊維の単位面積当たりの重量と略同程度であるので、フロントローラとバックローラとで炭素繊維と合成繊維とを挟み込む際、炭素繊維と合成繊維とを略同等の割合で押し潰してドラフトを掛けることができる。そのため、ギル装置の針が繊維を梳るときに、炭素繊維と合成繊維とを略均等に分散させながら、スムーズに梳ることができる。その結果、炭素繊維と合成繊維とがより一層均等に分散された炭素繊維スライバを形成することができる。

【0015】

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載された炭素繊維スライバの製造方法において、
前記合成繊維の自由長は、前記炭素繊維の自由長より短いことを特徴とする。

【0016】

本発明においては、合成繊維の自由長は、炭素繊維の自由長より短いので、フロントローラとバックローラとで炭素繊維と合成繊維とを挟み込み、ドラフトを掛けながら、ギル装置の針が繊維を梳るときに、短くて動きやすい合成繊維が炭素繊維の隙間に侵入しやすくなる。そのため、炭素繊維の隙間に侵入した合成繊維が、炭素繊維により一層強く絡み合うことができる。その結果、より一層高強度な炭素繊維スライバを形成することができる。
なお、合成繊維の自由長は、炭素繊維の自由長の１／４〜１／２倍程度が好ましい。例えば、炭素繊維の自由長は１５〜２５ｃｍ程度が好ましく、合成繊維の自由長は、５〜１０ｃｍ程度が好ましい。

【0017】

（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載された炭素繊維スライバの製造方法に用いる製造装置であって、
前記炭素繊維と前記合成繊維とを載置して搬送する搬送コンベアと、前記搬送コンベアの前端側に配置されたバックローラと、前記バックローラの送り方向前方に配置されたフロントローラと、前記バックローラと前記フロントローラとの中間部に配置されたギル装置と、前記フロントローラの送り方向前方に配置されたカレンダーローラとを備え、
前記フロントローラの回転速度は、前記バックローラの回転速度より速いこと、前記フロントローラにおける上部ローラの外径は、当該フロントローラにおける下部ローラの外径より大きいことを特徴とする。

【0018】

本発明においては、炭素繊維と合成繊維とを載置して搬送する搬送コンベアと、搬送コンベアの前端側に配置されたバックローラと、バックローラの送り方向前方に配置されたフロントローラと、バックローラとフロントローラとの中間部に配置されたギル装置と、フロントローラの送り方向前方に配置されたカレンダーローラとを備え、フロントローラの回転速度は、バックローラの回転速度より速いので、押し潰されて扁平になった炭素繊維と合成繊維とを、送り方向に引き延ばし（ドラフト）を掛けてより一層近接させた状態で、ギル装置が繊維を梳ることによって、炭素繊維を合成繊維に交絡しやすくすることができる。また、フロントローラにおける上部ローラの外径は、当該フロントローラにおける下部ローラの外径より大きいので、炭素繊維の極端な屈曲が防止されて、炭素繊維は折損しにくくなる。
その結果、折損することなく送り方向に整列された炭素繊維と、その廻りに絡み合った合成繊維とが混棉されて、フリース状のウェブが形成され、炭素繊維の折損を防止して、合成繊維が炭素繊維に交絡して混棉された炭素繊維スライバを簡単に製造することができる。

【0019】

（６）炭素繊維と合成繊維とを混棉して形成する炭素繊維スライバの製造方法であって、
前記炭素繊維は、短繊維状に切断されてランダムな方向に開繊された綿状繊維であり、前記合成繊維は、短繊維状に形成されて略同一方向に配列された捲縮可能な綿状繊維であること、
前記合成繊維の捲縮方向と送り方向とを略合致させ、所定の厚さに積層した前記合成繊維の上方に、前記炭素繊維を層状に重ね合わせる第１工程と、
前記第１工程で重ね合わせた前記炭素繊維と前記合成繊維とを、送り方向前方に配置された開繭機のシリンダ外周に第１ウェブとして複数回巻き取る第２工程と、
前記第２工程で巻き取った第１ウェブを、前記開繭機のシリンダから外して、送り方向で短冊部材に切断する第３工程と、
前記第３工程で切断した短冊部材を、フロントローラと送り方向後方に配置されたバックローラとによって挟み込み、ドラフトを掛けながら前記フロントローラと前記バックローラとの中間部に配置されたギル装置にて前記送り方向に繊維を梳ってフリース状の第２ウェブを形成する第４工程と、
前記フロントローラから送り出される前記第２ウェブが、一箇所に集束して連続した炭素繊維スライバに形成される第５工程とを備えることを特徴とする。

【0020】

本発明においては、第１工程にて、合成繊維の捲縮方向と送り方向とを略合致させたので、合成繊維は、送り方向にドラフトを掛けると、繊維同士が近接して交絡し、延伸しつつ繊維間の連結強度を増加させる。また、所定の厚さに積層した合成繊維の上方に、炭素繊維を層状に重ね合わせるので、送り方向にドラフトを掛けたとき繊維間の連結強度を増加させて延伸した合成繊維は、その上方に重ね合わせる炭素繊維を下方から支持しつつ移送することができる。
また、第１工程で重ね合わせた炭素繊維と合成繊維とを、送り方向前方に配置された開繭機のシリンダ外周に第１ウェブとして複数回巻き取る第２工程を備えるので、炭素繊維と合成繊維とを複数層に積層した混合綿からなる第１ウェブを形成することができる。
また、第２工程で巻き取った第１ウェブを、前記開繭機のシリンダから外して、送り方向で短冊部材に切断する第３工程を備えるので、炭素繊維と合成繊維とが複数層に積層した混合綿ウェブを送り方向で必要な幅サイズに揃えることができる。
また、第３工程で切断した短冊部材を、フロントローラと送り方向後方に配置されたバックローラとによって挟み込み、ドラフトを掛けながら前記フロントローラと前記バックローラとの中間部に配置されたギル装置にて前記送り方向に繊維を梳ってフリース状の第２ウェブを形成する第４工程を備えるので、複数層に積層した炭素繊維と合成繊維とからなる短冊部材を送り方向にドラフトを掛けて互いに近接させた状態で、ギル装置が両繊維を梳ることができる。また、ギル装置は、下歯によって合成繊維と炭素繊維とを下方から支持した状態で、ランダムな方向に向いた炭素繊維を送り方向に整列させることができる。炭素繊維は、送り方向に整列される際、複数層に積層された合成繊維によって下方から支持されているので、繊維長が短くてもばらばらに落下することはない。したがって、再利用する炭素繊維を有効に活用することができる。

【0021】

ここで、合成繊維は、短繊維状に形成されて略同一方向に配列された捲縮可能な綿状繊維であり、合成繊維の捲縮方向と送り方向とを予め略合致させて配置されているので、ギル装置の針が繊維を送り方向に梳ることによって、合成繊維は、互いに近接した炭素繊維とも交絡しやすくなる。また、合成繊維は、炭素繊維が送り方向に整列されるときに併せて炭素繊維に絡みつくので、炭素繊維の極端な屈曲が防止されて、炭素繊維は折損しにくくなる。また、炭素繊維は、合成繊維に交絡されることで、送り方向に整列された状態に保持される。
その結果、折損することなく送り方向に整列された炭素繊維と、その廻りに絡み合った合成繊維とが混棉されて、フリース状の第２ウェブが形成される。

【0022】

また、フロントローラから送り出される第２ウェブが、一箇所に集束して連続した炭素繊維スライバに形成される第５工程を備えるので、折損することなく送り方向に整列された炭素繊維と、その廻りに交絡した合成繊維とが混棉されて形成された第２ウェブから、所定の太さを備え連続した炭素繊維スライバを形成することができる。
よって、本発明によれば、炭素繊維の折損を防止しつつ、合成繊維が炭素繊維に交絡して混棉された炭素繊維スライバを簡単に製造する炭素繊維スライバの製造方法を提供することができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、炭素繊維の折損を防止しつつ、合成繊維が炭素繊維に交絡して混棉された炭素繊維スライバを簡単に製造する炭素繊維スライバの製造方法及びその製造装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本実施形態に係る炭素繊維スライバの製造方法に使用する製造装置を表す模式的断面図である。

【図2】図１に示す製造装置における模式的斜視図である。

【図3】本実施形態に係る炭素繊維スライバの製造方法において、炭素繊維に合成繊維を交絡させるメカニズムを説明する説明図である。

【図4】本実施形態に使用する炭素繊維の外観写真である。

【図5】本実施形態に使用する合成繊維の外観写真である。

【図6】本実施形態の第２工程で形成するフリース状のウェブの外観写真である。

【図7】本実施形態の第３工程で形成する炭素繊維スライバの外観写真である。

【図8】本実施形態に開繭機を追加する変形例における模式的断面図である。

【図9】特許文献１に示すピッチ系炭素繊維紡績糸の製造方法に用いる装置の概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

次に、本発明の実施形態に係る炭素繊維スライバの製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、はじめに炭素繊維スライバの製造装置と製造工程について説明した上で、本実施形態に係る炭素繊維マットの製造方法において、炭素繊維に合成繊維を交絡させるメカニズムを説明する。最後に、本実施形態に開繭機を追加する変形例について説明する。

【0026】

＜炭素繊維スライバの製造装置及び製造工程＞
はじめに、炭素繊維スライバの製造装置及び製造工程について、図１及び図２を用いて説明する。なお、製造工程については、第１実施形態と第２実施形態とがある。図１に、本実施形態に係る炭素繊維スライバの製造方法に使用する製造装置を表す模式的断面図を示す。図２に、図１に示す製造装置における模式的斜視図を示す。

【0027】

（製造装置）
図１、図２に示すように、炭素繊維スライバ１４の製造装置１００は、収納容器２１と、搬送コンベア２２と、バックローラ３１、３２と、フロントローラ３３、３４と、ギル装置４１、４２と、カレンダーローラ５１とを備えている。
収納容器２１は、合成繊維１２のスライバを連続した状態で収納する容器である。複数個の収納容器２１を備えることによって、合成繊維１２のスライバを複数本同時に搬送コンベア２２へ供給することができる。なお、炭素繊維１１は、短繊維状に切断されてランダムな方向に開繊された綿状繊維であるので、図示しない他の収納容器に収納されている。
搬送コンベア２２は、所定のベルト幅とベルト長さとを備えたベルト式搬送コンベアである。搬送コンベア２２のベルトは、略水平に配置され、その上方に炭素繊維１１と合成繊維１２とを載置して、送り方向（矢印ｆ１の方向）に移動する。搬送コンベア２２の前端側には、バックローラ３１、３２が隣接して配置されている。

【0028】

バックローラ３１、３２は、上下方向に対向して配設された１対の円筒状ローラ体からなり、搬送コンベア２２から供給される炭素繊維１１と合成繊維１２とを上下方向に挟圧しながら送り方向に移送する装置である。各円筒状ローラ体の外周面には、凹凸溝が軸方向に形成されている。バックローラ３１、３２の回転速度ｕ１は、搬送コンベア２２の送り速度と同期させることができる。バックローラ３１、３２の送り方向前方には、フロントローラ３３、３４が配設されている。
フロントローラ３３、３４は、上下方向に対向して配設された１対の円筒状ローラ体からなり、バックローラ３１、３２から送り出される炭素繊維１１と合成繊維１２とを上下方向に挟圧しながら送り方向に移送する装置である。各円筒状ローラ体の外周面には、凹凸溝が軸方向に形成されている。フロントローラ３３、３４の回転速度ｕ２は、バックローラ３１、３２の回転速度ｕ１より大きく設定されている。フロントローラ３３、３４は、上方のローラ体の外径が下方のローラ体の外径より大きく形成されている。下方のローラ体には、繊維の巻き込み防止ベルト３５が巻回されている。フロントローラ３３、３４とバックローラ３１、３２との中間部には、ギル装置４１、４２が配設されている。

【0029】

ギル装置４１、４２は、複数本の針が櫛歯状に配列された複数個の上歯と下歯とが送り方向に直交して配置され、針が送り方向に移動しながら炭素繊維１１と合成繊維１２とを梳る梳棉装置である。複数個の上歯及び下歯は、送り方向に対して交互に並び、それぞれ矢印ｐの方向に移動して循環する。ギル装置４１、４２の手前には、炭素繊維１１と合成繊維１２とをギル装置４１、４２内へ案内する案内棒６１、６２が立設されている。
カレンダーローラ５１は、フロントローラ３３、３４の送り方向前方に配置され、フロントローラ３３、３４から送り出されるフリース状のウェブ１３を一箇所に束状に集束して通過させ、所定の太さで連続する炭素繊維スライバ１４を形成する装置である。フリース状のウェブ１３は、上方の炭素繊維１１を下方の合成繊維１２が両側から包み込みながらカレンダーローラ５１を通過する。そのため、炭素繊維スライバ１４から炭素繊維１１が落下したり離脱する可能性は少ない。

【0030】

（第１実施形態の製造工程）
第１実施形態の係る炭素繊維スライバの製造方法は、第１工程から第３工程を備えている。
第１工程には、搬送コンベア２２が配設されている。第１工程において、合成繊維１２を、繊維の捲縮方向と搬送コンベアの送り方向とを略合致させて、搬送コンベア２２のベルト上に、所定の幅で、所定の厚さに積層する。搬送コンベア２２のベルトが、送り方向（矢印ｆ１の方向）に移動すると、合成繊維１２は、自動的に収納容器２１から引き出される。合成繊維１２は、複数本のスライバを幅方向に隣接してベルト上に載置して、ベルト幅と略同一な幅に積層する。ここで、合成繊維１２は、１本１本の繊維が略波形の縮れ形状を有し、短繊維状に形成されて、略同一方向に配列された捲縮可能な綿状繊維のスライバである。合成繊維１２は、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが該当し、それらの混合繊維でもよい。１本１本の合成繊維の自由長は、５〜１０ｃｍ程度が好ましい。

【0031】

また、第１工程において、合成繊維１２の上方に、炭素繊維１１を略均等に分散させて層状に重ね合わせる。炭素繊維１１の単位面積当たりの重量は、合成繊維１２の単位面積当たりの重量の略同程度とするが、炭素繊維１１の単位面積当たりの重量は、合成繊維１２の単位面積当たりの重量より少量（例えば、４０〜６０％程度）でもよい。炭素繊維１１を少量とすることによって、後述するギル装置での折損を低減することができる。炭素繊維１１を重ね合わせる方法は、手動でも専用機等による自動でもよい。ここで、炭素繊維１１は、フィラメント状の炭素繊維素材から短繊維状に切断されてランダムな方向に開繊された綿状繊維である。炭素繊維１１は、例えば、パン系炭素繊維やピッチ系炭素繊維が該当するが、それらのリサイクル材でもよい。１本１本の炭素繊維の自由長は、１５〜２５ｃｍ程度が好ましい。

【0032】

次に、第２工程には、バックローラ３１、３２と、ギル装置４１、４２と、フロントローラ３３、３４とが送り方向に対して順番に配置されている。第２工程にて、第１工程で重ね合わせた炭素繊維１１と合成繊維１２とを、送り方向前方に配置されたフロントローラ３３、３４と送り方向後方に配置されたバックローラ３１、３２とによって挟み込み、上下方向から押し潰す。上下方向に押し潰された炭素繊維１１と合成繊維１２は、扁平になり互いに近接する。フロントローラ３３、３４の回転速度ｕ２は、バックローラ３１、３２の回転速度ｕ１より速いので、押し潰されて扁平になった炭素繊維１１と合成繊維１２とを、送り方向に引き延ばし（ドラフト）を掛けてより一層近接させた状態で、ギル装置４１、４２が梳る。ギル装置４１、４２は、送り方向に梳ることによって、炭素繊維１１と合成繊維１２とからフリース状のウェブ１３を形成する。

【0033】

ここで、ギル装置４１、４２の針が繊維を送り方向に梳るとき、ランダムな方向に開繊された炭素繊維１１は、下方に積層された合成繊維１２に支持された状態で、送り方向に整列される。一方、合成繊維１２は、短繊維状に形成されて略同一方向に配列された捲縮可能な綿状繊維であり、合成繊維１２の捲縮方向と送り方向とを予め略合致させて配置されているので、ランダムな方向から送り方向に整列される炭素繊維１１と接近して交絡しやすくなる。
炭素繊維１１は、合成繊維１２に交絡されることで、送り方向に整列された状態に保持される。また、炭素繊維１１が送り方向に整列されるときに併せて、合成繊維１２が炭素繊維１１に絡みつくので、炭素繊維１１の極端な屈曲が防止されて、炭素繊維１１は折損しにくくなる。
その結果、折損することなく送り方向に整列された炭素繊維１１と、その廻りに絡み合った合成繊維１２とが混棉されて、フリース状のウェブ１３が形成される。

【0034】

次に、第３工程には、カレンダーローラ５１が配置されている。第３工程にて、フロントローラ３３、３４から送り出されるフリース状のウェブ１３が、上方の炭素繊維１１を下方の合成繊維１２によって巻き込みながらカレンダーローラ５１を通過する。フリース状のウェブ１３が、一箇所に集束し、束状の連続した炭素繊維スライバ１４に形成される。その結果、折損することなく送り方向に整列された炭素繊維１１と、その廻りに交絡した合成繊維１２とが混棉されて、所定の太さを備えた炭素繊維スライバ１４を形成することができる。
なお、本実施形態の製造方法で形成された炭素繊維スライバ１４は、炭素繊維１１と合成繊維１２とが略同一方向に整列され、かつ、炭素繊維１１には合成繊維１２が交絡しているので、更にドラフトを掛けて任意の太さの紡績糸に加工することができる。

【0035】

（第２実施形態の製造工程）
第２実施形態の係る炭素繊維スライバの製造方法についても、第１工程から第３工程まで備えている。第２工程と、第３工程は、第１実施形態と同様であるので、その説明は割愛する。
第１工程には、第１実施形態と同様に搬送コンベア２２が配設されている。第１工程において、第１実施形態で形成した炭素繊維スライバ１４を、合成繊維の捲縮方向と搬送コンベアの送り方向とを略合致させて、搬送コンベア２２のベルト上に、所定の幅で、所定の厚さに積層する。搬送コンベア２２のベルトが、送り方向（矢印ｆ１の方向）に移動すると、炭素繊維スライバ１４は、自動的に収納容器２１から引き出される。炭素繊維スライバ１４は、複数本のスライバを隣接してベルト上に配置して、ベルト幅と略同一な幅に積層する。

【0036】

また、第１工程において、炭素繊維スライバ１４の上方に、炭素繊維１１を略均等に分散させて重ね合わせる。炭素繊維１１の単位面積当たりの重量は、炭素繊維スライバ１４の単位面積当たりの重量と略同程度とするが、炭素繊維１１の単位面積当たりの重量は、炭素繊維スライバ１４の単位面積当たりの重量より少量（例えば、４０〜６０％程度）でもよい。炭素繊維１１を少量とすることによって、後述するギル装置での折損を低減することができる。炭素繊維１１を重ね合わせる方法は、手動でも専用機等による自動でもよい。ここで、炭素繊維１１は、フィラメント状の炭素繊維素材から短繊維状に切断されてランダムな方向に開繊された綿状繊維である。炭素繊維１１は、例えば、パン系炭素繊維やピッチ系炭素繊維が該当するが、それらのリサイクル材でもよい。１本１本の炭素繊維の自由長は、１５〜２５ｃｍ程度が好ましい。

【0037】

第２実施形態の第１工程において、炭素繊維スライバ１４の上方に、新たな炭素繊維１１を重ね合わせることによって、第３工程で形成する炭素繊維スライバ１４の炭素繊維の混合率を自由に設定することができる。例えば、第１実施形態の製造方法で、炭素繊維１１の混合率が５０％の炭素繊維スライバ１４を形成し、第２実施形態の製造方法で、炭素繊維１１の混合率が７５％の炭素繊維スライバ１４を形成することもできる。また、炭素繊維１１を徐々に増加することによって、炭素繊維１１への合成繊維１２の交絡をスムーズに行うことができ、炭素繊維１１の折損をより一層防止しつつ、均一に混棉させることができる。さらに、炭素繊維１１の混合率の高い炭素繊維スライバ１４を形成しておき、紡績工程にて合成繊維１２を追加しながら、自由に紡績糸の径を細くすることも可能である。

【0038】

＜炭素繊維に合成繊維を交絡させるメカニズム＞
次に、本実施形態に係る炭素繊維スライバの製造方法において、炭素繊維に合成繊維を交絡させるメカニズムを、図３〜図７を用いて説明する。図３に、本実施形態に係る炭素繊維スライバの製造方法において、炭素繊維に合成繊維を交絡させるメカニズムを説明する説明図を示す。図４に、本実施形態に使用する炭素繊維の外観写真を示す。図５に、本実施形態に使用する合成繊維の外観写真を示す。図６に、本実施形態の第２工程で形成するフリース状のウェブの外観写真を示す。図７に、本実施形態の第３工程で形成する炭素繊維スライバの外観写真を示す。

【0039】

図３（ａ）は、所定の厚さに積層した合成繊維１２の上方に、炭素繊維１１を層状に重ね合わせた状態を示す模式的断面図である。ここで、図４に示すように、炭素繊維１１は、フィラメント状の炭素繊維素材から短繊維状に切断されてランダムな方向に開繊された綿状繊維であり、繊維間隔が空いて膨張した塊り状態となっている。また、図５に示すように、合成繊維１２は、短繊維状に形成されて略同一方向に配列された捲縮可能な綿状繊維であり、繊維間隔が空いて膨張した塊り状態となっている。
そのため、図３（ａ）に示すように、炭素繊維１１と合成繊維１２とを層状に積層しても、炭素繊維１１と合成繊維１２は互いに繊維間隔が空いて分離しているので、この状態でギル装置４１、４２により梳ったとしても、炭素繊維１１に合成繊維１２が交絡する可能性は低い。

【0040】

図３（ｂ）は、フロントローラ３３、３４及びバックローラ３１、３２が、炭素繊維１１と合成繊維１２とを、送り方向前後で上下方向（矢印ｔの方向）から挟圧することによって扁平に押し潰し、さらに、送り方向（矢印ｄの方向）にドラフトを掛けた状態を示す模式的断面図である。
図３（ｂ）に示すように、炭素繊維１１と合成繊維１２とが、扁平に押し潰されることによって、繊維間隔が狭くなり互いに近接して、交絡しやすくなる。合成繊維１２は、捲縮方向と送り方向とを略合致させたので、送り方向（矢印ｄの方向）にドラフトを掛けると、合成繊維同士が近接して交絡し、送り方向における繊維間の連結強度が増加しつつ延伸する。そのため、送り方向における繊維間の連結強度が増加して延伸した合成繊維が、その上方に重ね合わせる炭素繊維を下方から支持しつつ移送することができる。

【0041】

図３（ｃ）は、扁平に押し潰されることによって、繊維間隔が狭くなり互いに近接して、交絡しやすくなった炭素繊維１１と合成繊維１２とを、上下方向からギル装置４１、４２の針が突き刺し、送り方向（矢印ｐの方向）に梳る状態を示す模式的断面図である。
図３（ｃ）に示すように、ギル装置４１、４２の針によって炭素繊維１１がランダムな方向から送り方向へ整列されるときには、下方から支持し、近接して交絡しやすくなった合成繊維１２が、炭素繊維１１の隙間に侵入して絡みつくことができる。合成繊維１２は、送り方向における繊維間の連結強度が増加しているので、ギル装置４１、４２の針によって梳られるときにも、連結状態を維持し、炭素繊維１１を下方から支持することができる。したがって、炭素繊維１１は、整列されるときに下方へ落下する可能性が少ない。

【0042】

また、ギル装置４１、４２の針が繊維を梳るときに、自由長が短くて自由に動きやすい合成繊維１２は、自由長が長い炭素繊維１１の隙間に侵入しやすい。そのため、炭素繊維１１の隙間に侵入した合成繊維１２が、炭素繊維１１により一層強く絡み合うことができる。炭素繊維１１は、合成繊維１２に交絡されることで、送り方向に整列された状態に保持される。また、炭素繊維１１が送り方向に整列されるときに併せて、合成繊維１２が炭素繊維１１に絡みつくので、炭素繊維１１の極端な屈曲が防止されて、炭素繊維１１は折損しにくくなる。
その結果、折損することなく送り方向に整列された炭素繊維１１と、その廻りに絡み合った合成繊維１２とが混棉されて、フリース状のウェブ１３（図６を参照）が形成される。また、フリース状のウェブ１３が、カレンダーローラ５１（図１、図２を参照）を通過することによって炭素繊維１１を包み込みながら一箇所に集束し、束状の連続した炭素繊維スライバ１４（図７を参照）に形成される。

【0043】

＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、第１実施形態の製造方法によれば、第１工程にて、合成繊維１２の捲縮方向と送り方向とを略合致させたので、合成繊維１２は、送り方向にドラフトを掛けると、繊維同士が近接して交絡し、繊維間の連結強度が増加しつつ延伸する。また、所定の厚さに積層した合成繊維１２の上方に、炭素繊維１１を重ね合わせるので、送り方向にドラフトを掛けたとき繊維間の連結強度が増加して延伸した合成繊維１２が、その上方に重ね合わせる炭素繊維１１を下方から支持しつつ移送することができる。
また、第２工程にて、第１工程で重ね合わせた炭素繊維１１と合成繊維１２とを、送り方向前方に配置されたフロントローラ３３、３４と送り方向後方に配置されたバックローラ３１、３２とによって挟み込み、フロントローラ３３、３４とバックローラ３１、３２との中間部に配置されたギル装置４１、４２にて送り方向に梳るので、重ね合わせた炭素繊維１１と合成繊維１２とを送り方向にドラフトを掛けて互いに近接させた状態で、ギル装置４１、４２が繊維を梳ることができる。炭素繊維１１は、送り方向に整列される際、合成繊維１２によって下方から支持されているので、ばらばらに落下することはない。

【0044】

ここで、合成繊維１２は、短繊維状に形成されて略同一方向に配列された捲縮可能な綿状繊維であり、合成繊維１２の捲縮方向と送り方向とを予め略合致させて配置されているので、ギル装置４１、４２の針が繊維を送り方向に梳るとき、合成繊維１２は、ランダムな方向から送り方向に整列される炭素繊維１１とも交絡しやすくなる。炭素繊維１１は、合成繊維１２に交絡されることで、送り方向に整列された状態に保持される。また、炭素繊維１１が送り方向に整列されるときに併せて、合成繊維１２が炭素繊維１１に絡みつくので、炭素繊維１１の極端な屈曲が防止されて、炭素繊維１１は折損しにくくなる。
その結果、折損することなく送り方向に整列された炭素繊維１１と、その廻りに絡み合った合成繊維１２とが混棉されて、フリース状のウェブ１３が形成される。

【0045】

また、第３工程にて、フロントローラ３３、３４から送り出されるフリース状のウェブ１３が、炭素繊維を包み込みながら一箇所に集束して連続した炭素繊維スライバ１４に形成されるので、折損することなく送り方向に整列された炭素繊維１１と、その廻りに交絡した合成繊維１２とが混棉されて、所定の太さを備えた炭素繊維スライバ１４を形成することができる。また、炭素繊維スライバ１４は、フリース状のウェブ１３が炭素繊維１１を包み込みながら一箇所に集束して形成されるので、下方に積層された合成繊維１２が、両側から上方の炭素繊維１１を包み込むことができる。そのため、第２工程で合成繊維１２に交絡されなかった炭素繊維１１を、第３工程で合成繊維１２が外周側から包み込むことによって、炭素繊維スライバ１４から炭素繊維１１が落下したり離脱するおそれを低減できる。
よって、本実施形態によれば、強度の優れた炭素繊維１１の紡績糸を得るため、合成繊維１２が炭素繊維１１に交絡して混棉された炭素繊維スライバ１４を簡単に製造する炭素繊維スライバの製造方法を提供することができる。

【0046】

第１実施形態の製造方法によれば、第１工程で重ね合わせる炭素繊維１１の単位面積当たりの重量は、所定の厚さに積層した合成繊維１２の単位面積当たりの重量と略同程度であるので、フロントローラ３３、３４とバックローラ３１、３２とで炭素繊維１１と合成繊維１２とを挟み込む際、炭素繊維１１と合成繊維１２とを略同等の割合で押し潰してドラフトを掛けることができる。そのため、ギル装置４１、４２の針が繊維を梳るときに、炭素繊維１１と合成繊維１２とを略均等に分散させながら、スムーズに梳ることができる。その結果、炭素繊維１１と合成繊維１２とがより一層均等に分散された炭素繊維スライバ１４を形成することができる。

【0047】

第１実施形態の製造方法によれば、合成繊維１２の自由長は、炭素繊維１１の自由長より短いので、フロントローラ３３、３４とバックローラ３１、３２とで炭素繊維１１と合成繊維１２とを挟み込み、ドラフトを掛けながら、ギル装置４１、４２の針が繊維を梳るときに、短くて動きやすい合成繊維１２が炭素繊維１１の隙間に侵入しやすくなる。そのため、炭素繊維１１の隙間に侵入した合成繊維１２が、炭素繊維１１により一層強く絡み合うことができる。その結果、より一層高強度な炭素繊維スライバ１４を形成することができる。

【0048】

また、第２実施形態の製造方法によれば、第１工程にて所定の厚さに積層した合成繊維１２は、第３工程にて形成された炭素繊維スライバ１４であるので、第１工程では、送り方向に整列された炭素繊維１１と、その廻りに交絡した合成繊維１２とが混棉されて、所定の太さを備えた炭素繊維スライバ１４を所定の厚さに積層した上に、新たな炭素繊維が積層される。そのため、第２工程及び第３工程を経由して、炭素繊維１１の混合率がさらに上昇した炭素繊維スライバ１４を形成することができる。この場合にも、新たな炭素繊維１１の廻りに合成繊維１２が絡み合って、炭素繊維１１を送り方向に整列された状態に保持しつつ、炭素繊維１１の折損を防止することができる。したがって、より一層高強度な炭素繊維スライバ１４を形成することができる。

【0049】

また、上述した実施形態に係る炭素繊維スライバの製造方法に用いる製造装置によれば、炭素繊維と合成繊維とを載置して搬送する搬送コンベア２２と、搬送コンベアの前端側に配置されたバックローラ３１、３２と、バックローラの送り方向前方に配置されたフロントローラ３３、３４と、バックローラとフロントローラとの中間部に配置されたギル装置４１、４２と、フロントローラの送り方向前方に配置されたカレンダーローラ５１とを備え、フロントローラ３３、３４の回転速度ｕ２は、バックローラ３１、３２の回転速度ｕ１より速いので、押し潰されて扁平になった炭素繊維１１と合成繊維１２とを、送り方向に引き延ばし（ドラフト）を掛けてより一層近接させた状態で、ギル装置４１、４２が梳ることによって、炭素繊維１１を合成繊維１２に交絡しやすくすることができる。また、フロントローラ３３、３４における上方のローラ体３３の外径は、当該フロントローラ３３、３４における下方のローラ体３４の外径より大きいので、炭素繊維１１の極端な屈曲が防止されて、炭素繊維１１は折損しにくくなる。
その結果、折損することなく送り方向に整列された炭素繊維１１と、その廻りに絡み合った合成繊維１２とが混棉されて、フリース状のウェブ１３が形成され、強度の優れた炭素繊維１１の紡績糸を得るため、炭素繊維１１の折損を防止して、合成繊維１２が炭素繊維１１に交絡して混棉された炭素繊維スライバ１４を簡単に製造することができる。

【0050】

＜変形例＞
次に、本実施形態に開繭機を追加する変形例について、図８を用いて説明する。図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、開繭機７を用いて炭素繊維１１と合成繊維１２とを複数層に積層した第１ウェブ１５を形成し、第１ウェブ１５を送り方向で切断して複数の短冊部材１６を形成した上で、図１、図２に示すバックローラ３１、３２に投入することができる。ここで、搬送コンベア２３の送り方向前方には、開繭機７と、その前後に配置するフィードローラ７３、７４とを備える。搬送コンベア２３は、図１の搬送コンベア２２と同様の装置である。開繭機７は、所定の外径と長さを有する筒状のシリンダ７１と、当該シリンダ７１の外周面に植設された複数の針７２とを備えていて、矢印の方向に回転することができる。また、フィードローラ７３、７４は、炭素繊維１１と合成繊維１２とを開繭機７のシリンダ７１の外周側に押し込みながら回転することができる。

【0051】

本変形例において、炭素繊維スライバの製造方法は、以下のような工程で構成される。
すなわち、合成繊維１２の捲縮方向と送り方向とを略合致させ、所定の厚さに積層した合成繊維１２の上方に、炭素繊維１１を層状に重ね合わせる第１工程と、第１工程で重ね合わせた炭素繊維１１と合成繊維１２とを、送り方向前方に配置された開繭機７のシリンダ７１外周に第１ウェブ１５として複数回巻き取る第２工程と、第２工程で巻き取った第１ウェブ１５を、開繭機７のシリンダ７１から外して、送り方向で短冊部材１６に切断する第３工程と、第３工程で切断した短冊部材１６を、フロントローラ３３、３４と送り方向後方に配置されたバックローラ３１、３２とによって挟み込み、ドラフトを掛けながらフロントローラ３３、３４とバックローラ３１、３２との中間部に配置されたギル装置４１、４２にて送り方向に繊維を梳ってフリース状の第２ウェブ１３を形成する第４工程と、フロントローラ３３、３４から送り出される第２ウェブ１３が、一箇所に集束して連続した炭素繊維スライバ１４に形成される第５工程とを備えることを特徴とする。なお、炭素繊維１１は、短繊維状に切断されてランダムな方向に開繊された綿状繊維であり、合成繊維１２は、短繊維状に形成されて略同一方向に配列された捲縮可能な綿状繊維であることは、前述した実施形態と同様である。

【0052】

本変形例においては、第１工程にて、合成繊維１２の捲縮方向と送り方向とを略合致させたので、合成繊維１２は、送り方向にドラフトを掛けると、繊維同士が近接して交絡し、延伸しつつ繊維間の連結強度を増加させる。また、所定の厚さに積層した合成繊維１２の上方に、炭素繊維１１を層状に重ね合わせるので、送り方向にドラフトを掛けたとき繊維間の連結強度を増加させて延伸した合成繊維１２は、その上方に重ね合わせる炭素繊維１１を下方から支持しつつ移送することができる。

【0053】

また、第１工程で重ね合わせた炭素繊維１１と合成繊維１２とを、送り方向前方に配置された開繭機７のシリンダ７１外周に第１ウェブ１５として複数回巻き取る第２工程を備えるので、炭素繊維１１と合成繊維１２とを複数層に積層した混合棉からなる第１ウェブ１５を形成することができる。
また、第２工程で巻き取った第１ウェブ１５を、開繭機７のシリンダ７１から外して、送り方向で短冊部材１６に切断する第３工程を備えるので、第１ウェブを送り方向で必要な幅サイズに揃えることができる。

【0054】

また、第３工程で切断した短冊部材１６を、フロントローラ３３、３４と送り方向後方に配置されたバックローラ３１、３２とによって挟み込み、ドラフトを掛けながらフロントローラ３３、３４とバックローラ３１、３２との中間部に配置されたギル装置４１、４２にて送り方向に繊維を梳ってフリース状の第２ウェブ１３を形成する第４工程を備えるので、複数層に積層した炭素繊維１１と合成繊維１２とからなる短冊部材１６を送り方向にドラフトを掛けて互いに近接させた状態で、ギル装置４１、４２が両繊維を梳ることができる。また、ギル装置４１、４２は、下歯４２によって合成繊維１２と炭素繊維１１とを下方から支持した状態で、ランダムな方向に向いた炭素繊維１１を送り方向に整列させることができる。炭素繊維１１は、送り方向に整列される際、複数層に積層された合成繊維１２によって下方から支持されているので、本実施形態の場合より炭素繊維１１の繊維長が短くても、ばらばらに落下することはない。したがって、再利用する炭素繊維１１をより一層有効に活用することができる。

【0055】

ここで、合成繊維１２は、短繊維状に形成されて略同一方向に配列された捲縮可能な綿状繊維であり、合成繊維１２の捲縮方向と送り方向とを予め略合致させて配置されているので、ギル装置４１、４２の針が繊維を送り方向に梳ることによって、合成繊維１２は、互いに近接した炭素繊維１１とも交絡しやすくなる。また、合成繊維１２は、炭素繊維１１が送り方向に整列されるときに併せて炭素繊維１１に絡みつくので、炭素繊維１１の極端な屈曲が防止されて、炭素繊維１１は折損しにくくなる。また、炭素繊維１１は、合成繊維１２に交絡されることで、送り方向に整列された状態に保持される。
その結果、折損することなく送り方向に整列された炭素繊維１１と、その廻りに絡み合った合成繊維１２とが混棉されて、フリース状の第２ウェブ１３が形成される。

【0056】

また、フロントローラ３３、３４から送り出される第２ウェブ１３が、一箇所に集束して連続した炭素繊維スライバ１４に形成される第５工程を備えるので、折損することなく送り方向に整列された炭素繊維１１と、その廻りに交絡した合成繊維１２とが混棉されて形成された第２ウェブ１３から、所定の太さを備え連続した炭素繊維スライバ１４を形成することができる。

【産業上の利用可能性】

【0057】

本発明は、例えば繊維強化プラスチックなどのコンポジット材料に使用するため、合成繊維と炭素繊維とを混棉して形成する炭素繊維スライバの製造方法として利用できる。

【符号の説明】

【0058】

１１ 炭素繊維
１２ 合成繊維
１３ ウェブ、第２ウェブ
１４ 炭素繊維スライバ
１５ 第１ウェブ
１６ 短冊部材
２１ 収納容器
２２ 搬送コンベア
２３ 搬送コンベア
３１、３２ バックローラ
３３、３４ フロントローラ、ローラ体
４１、４２ ギル装置
４２ 下歯
５１ カレンダーローラ
７ 開繭機
７１ シリンダ
７２ 針
７３、７４ フィードローラ
１００ 炭素繊維スライバの製造装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図8】

【図9】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】