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(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】P2023137705
(43)【公開日】2023-09-29
(54)【発明の名称】開繊装置及び開繊方法
(51)【国際特許分類】
D02J 1/18 20060101AFI20230922BHJP
D02G 3/16 20060101ALI20230922BHJP
【ＦＩ】
D02J1/18 Z
D02G3/16
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022044023
(22)【出願日】2022-03-18
(71)【出願人】
【識別番号】000003458
【氏名又は名称】芝浦機械株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山内 夏輝
(72)【発明者】
【氏名】丸山 健一
(72)【発明者】
【氏名】山本 剛裕
【テーマコード（参考）】
4L036
【Ｆターム（参考）】
4L036AA01
4L036MA04
4L036MA33
4L036UA21
(57)【要約】
【課題】広幅に開繊した繊維束を安定的に得ること。
【解決手段】長尺の繊維束１０５を連続して繰り出す繰出機２０と、繰出機２０より繰り出される繊維束１０５を下流側に搬送する一対のフィードロール６０と、搬送経路１１０における繰出機２０とフィードロール６０との間に複数が配置される開繊バー３０と、搬送経路１１０における開繊バー３０とフィードロール６０との間に配置され、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、外周面４４が繊維束１０５に接触する一対の増速弛緩ロール４０と、を備え、一対の増速弛緩ロール４０は、開繊バー３０の下流側に配置される第１増速弛緩ロール４１と、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、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。
【選択図】図１
【解決手段】長尺の繊維束１０５を連続して繰り出す繰出機２０と、繰出機２０より繰り出される繊維束１０５を下流側に搬送する一対のフィードロール６０と、搬送経路１１０における繰出機２０とフィードロール６０との間に複数が配置される開繊バー３０と、搬送経路１１０における開繊バー３０とフィードロール６０との間に配置され、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、外周面４４が繊維束１０５に接触する一対の増速弛緩ロール４０と、を備え、一対の増速弛緩ロール４０は、開繊バー３０の下流側に配置される第１増速弛緩ロール４１と、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、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。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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ことを特徴とする開繊装置。
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ことを特徴とする開繊装置。
【請求項2】
前記フィードロールと前記増速弛緩ロールの回転中心軸に沿う方向に前記フィードロールと前記増速弛緩ロールとを見た場合に、一対の前記フィードロールのそれぞれの前記回転中心軸を結ぶ線の中点と、一対の前記増速弛緩ロールのそれぞれの前記回転中心軸を結ぶ線の中点と、を繋ぐ直線を境界線として前記回転中心軸が同じ側に位置する前記フィードロールと前記増速弛緩ロールとは、前記フィードロールの回転方向に対して前記増速弛緩ロールの回転方向が反対方向である請求項１に記載の開繊装置。
【請求項3】
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、所定の間隔をあけて配置される請求項１または２に記載の開繊装置。
【請求項4】
円柱状に形成されて前記搬送経路における前記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ガイドロールを備える請求項１～３のいずれか１項に記載の開繊装置。
【請求項5】
複数の前記開繊バーのうち、前記搬送経路における最も下流側に位置する前記開繊バーは、一対の前記増速弛緩ロールのそれぞれの回転中心軸を結ぶ線と平行な方向において、前記回転中心軸を結ぶ線の中点の位置に対して前記第２増速弛緩ロール寄りに配置される請求項１～４のいずれか１項に記載の開繊装置。
【請求項6】
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する請求項１～５のいずれか１項に記載の開繊装置。
【請求項7】
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開繊方法。
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開繊方法。
【請求項8】
前記増速弛緩ロールは、前記フィードロール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請求項７に記載の開繊方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００５－１６３１９６号公報
【特許文献2】特開２０１４－１２９６３３号公報
【特許文献3】特開２０１７－２０３２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
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。
【0007】
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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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。
【0009】
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。
【発明の効果】
【0010】
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。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
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。
【0013】
［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。
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。
【0014】
＜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。
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
＜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。
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。
【0018】
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。
【0019】
＜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。
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
＜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。
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
＜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。
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
＜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。
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
＜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。
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
＜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。
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
＜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。
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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
［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。
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。
【0100】
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。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
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。
【0104】
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。
【0105】
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。
【0106】
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。
【0107】
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。
【0108】
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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
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。
【0112】
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。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
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。
【0116】
＜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。
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。
【0117】
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。
【0118】
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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
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。
【0123】
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。
【0124】
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。
【0125】
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。
【0126】
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。
【符号の説明】
【0127】
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
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】