ES2858748T3

ES2858748T3 - Método de producción de haz de fibras parcialmente separado

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Publication number: ES2858748T3
Application number: ES17815124T
Authority: ES
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2021-09-30
Anticipated expiration: 2037-06-01
Also published as: CN109312502A; EP3473757A4; CN109312502B; TW201835402A; US20190161890A1; MX2018013771A; EP3473757A1; JPWO2017221655A1; JP7001995B2; US20210108342A1; KR20190016977A; WO2017221655A1; KR102253272B1; HUE054136T2; CA3024095A1; EP3473757B1; US11492731B2

Abstract

Un método para producir un haz de fibras parcialmente separado (7) donde, mientras un haz de fibras (100) que comprende una pluralidad de fibras individuales se desplaza a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras (100), un medio de separación (200) provisto de una pluralidad de partes sobresalientes (210) penetra en el haz de fibras (100) para crear una parte procesada con separación (150), y partes enredadas (160), donde las fibras individuales están entrelazadas, se forman en partes de contacto (211) con las partes sobresalientes (210) en al menos una parte procesada con separación (150), a continuación el medio de separación (200) es retirado del haz de fibras (100), y después de pasar a través de una parte de acumulación de enredo (120) que incluye las partes enredadas (160), el medio de separación (200) penetra de nuevo en el haz de fibras (100), caracterizado porque un tiempo de procesado de separación t1 durante la penetración con el medio de separación (200) y un tiempo t2 desde la retirada con el medio de separación (200) a la penetración de nuevo en el haz de fibras (100) satisfacen la ecuación siguiente (1):

Description

DESCRIPCIÓN

Método de producción de haz de fibras parcialmente separado

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a un haz de fibras parcialmente separado y a un método para producirlo, y más específicamente, a un haz de fibras parcialmente separado que permite separar de forma continua un haz de fibras sin producir rotura de hilo con respecto a un cable grande barato con gran número de fibras individuales que no se espera que se separe, y que se puede formar en una forma óptima para producir un material de moldeo usado para moldear un material compuesto, y un método para producirlo, y un material de moldeo de resina reforzado con fibra impregnado con resina después de entrelazar el haz de fibras parcialmente separado, y un método de producción del mismo que comprende una serie de pasos hasta que se fabrica el material.

Técnica anterior de la invención

Se conoce una tecnología para producir un artículo moldeado que tiene una forma deseada en la que un material de moldeo que comprende un agregado a modo de haz de fibras de refuerzo discontinuo (por ejemplo, fibras de carbono) (a continuación, también se denomina un haz de fibras) y una resina de matriz se usa y moldea por calentamiento y presurización. En tal material de moldeo, un material de moldeo que comprende un haz de fibras que tiene gran número de fibras individuales tiene excelente fluidez al tiempo del moldeo, pero tiende a tener propiedades mecánicas inferiores de un artículo moldeado. Por otra parte, un haz de fibras ajustado a un número arbitrario de fibras individuales se usa como un haz de fibras en el material de moldeo, con la finalidad de lograr tanto la fluidez al tiempo del moldeo como las propiedades mecánicas del artículo moldeado.

Como un método de ajustar el número de fibras individuales del haz de fibras, por ejemplo, los documentos de patente 1 y 2 describen métodos para realizar un procesamiento de separación usando una pluralidad de cuerpos enrollados de haz de fibras preparados enrollando una pluralidad de haces de fibras con antelación. En estos métodos, sin embargo, dado que el número de fibras individuales de cada haz de fibras tratado con antelación es restringido, el rango de ajuste es limitado, y, por lo tanto, es difícil el ajuste a un número deseado de fibras individuales.

Además, por ejemplo, los documentos de patente 3 a 5 describen métodos para cortar longitudinalmente un haz de fibras en un número deseado de fibras individuales usando cuchillas rotativas en forma de disco. En estos métodos, aunque es posible regular el número de fibras individuales cambiando el paso de las cuchillas rotativas, dado que el haz de fibras cortado longitudinalmente en toda la longitud en la dirección longitudinal no tiene la propiedad de convergencia, el hilo después del corte longitudinal tiende a ser difícil de manejar, por ejemplo, enrollar el haz de fibras en una bobina o desenrollarlo de la bobina. Además, al transportar el haz de fibras después del corte longitudinal, el haz de fibras en forma de extremo cortado generado por el corte longitudinal puede enrollarse alrededor de un rodillo de guía, un rodillo de alimentación o análogos, que puede no ser fácil de transportar.

Además, el documento de patente 6 describe un método para cortar un haz de fibras a una longitud predeterminada al mismo tiempo que se corta longitudinalmente con una cortadora de separación que tiene una cuchilla lateral perpendicular a la dirección de la fibra, además de una cuchilla longitudinal que tiene una función de corte longitudinal en una dirección paralela a la dirección de la fibra. Según este método, no hay que enrollar el haz de fibras después del corte longitudinal en la bobina y transportarlo, y se mejora la propiedad de manejo. Sin embargo, dado que la cortadora de separación tiene la cuchilla longitudinal y la cuchilla lateral, cuando una cuchilla alcanza primera la vida operativa de corte, surge el obstáculo de que hay que cambiar toda la cuchilla.

Además, por ejemplo, los documentos de patente 7 y 8 describen un método en el que un rodillo que tiene una pluralidad de salientes está dispuesto en la superficie circunferencial exterior del rodillo, y los salientes del rodillo son empujados a un haz de fibras para separar parcialmente el haz de fibras. En este método, sin embargo, dado que la velocidad circunferencial del rodillo y la velocidad de transporte del haz de fibras son básicamente la misma velocidad sincronizada, es imposible controlar las longitudes y análogos de la sección procesada separada y la sección procesada no separada, y es difícil obtener un haz de fibras parcialmente separado con una forma óptima. Además, el documento de patente 9 describe un método especial de formar recorridos de flujo que se extienden intermitentemente para facilitar la impregnación de resina en un haz de fibras por un monofilamento que se extiende en una dirección ortogonal al haz de fibras. Sin embargo, esta forma se refiere a una tecnología para formar un recorrido de flujo para facilitar la impregnación de resina en un haz de fibras, y, por lo tanto, es básicamente una tecnología diferente de la separación de un haz de fibras tal como un cable grande.

El documento de patente 10 describe un material de moldeo de resina reforzado con fibra que comprende agregados de fibras de refuerzo en haz y resina de matriz, caracterizándose el material de moldeo de resina reforzado con fibra porque los agregados de fibras de refuerzo en haz comprenden agregados de fibras de refuerzo (A) que se forman cortando hilos de fibra de refuerzo continuos después del corte de la fibra, donde los hilos se cortan completamente en múltiples haces, y agregados de fibras de refuerzo (B) que tienen secciones de cordón sin cortar donde el corte de la fibra no se ha realizado y/o el corte de la fibra es incompleto, y la relación del peso de los agregados de fibra de refuerzo (B) al peso total de las fibras de refuerzo en el material es de un rango de 5-50%. El documento de patente 11 describe un método según el que un cordón continuo de fibras de carbono se hace avanzar de forma continua bajo tensión y difusión con una barra de ensanchamiento puesta en mitad del recorrido de avance, y simultánea o posteriormente, parte de los filamentos de fibra de carbono se corta con una cuchilla de corte que gira paralela a la dirección de avance.

Documentos de la técnica anterior

Documentos de patente

Documento de patente 1: JP-A-2002-255448

Documento de patente 2: JP-A-2004-100132

Documento de patente 3: JP-A-2013-49208

Documento de patente 4: JP-A-2014-30913

Documento de patente 5: Patente japonesa número 5512908

Documento de patente 6: WO 2012/105080

Documento de patente 7: JP-A-2011-241494

Documento de patente 8: Patente de Estados Unidos publicada con el número 2012/0213997A1

Documento de patente 9: EP-A-2687356A1

Documento de patente 10: WO 2016/043037 A1

Documento de patente 11: JP 2006219780 A

Resumen de la invención

Problemas a resolver con la Invención

Como se ha descrito anteriormente, con el fin de lograr tanto fluidez durante el moldeo como las propiedades mecánicas de un artículo moldeado, se requiere un haz de fibras ajustado a un número óptimo arbitrario de fibras individuales, y se desea que haces de fibras gruesos con un número relativamente grande de fibras individuales y haces de fibras finos con un número relativamente pequeño de fibras individuales estén distribuidos en un estado de dispersión preferible y con un buen equilibrio.

Además, en el caso de pasar a través del proceso de corte longitudinal antes descrito en un estado donde un haz de fibras está retorcido, por ejemplo, hay torsión en el haz de fibras propiamente dicho o se produce torsión durante el avance del haz de fibras en el paso de separación, dado que los haces de fibras cruzados se cortan en la dirección longitudinal, tiene lugar un problema de que el haz de fibras se corta en una longitud pequeña antes y después del proceso de corte longitudinal y el corte longitudinal no puede realizarse de forma continua.

Consiguientemente, un objeto de la presente descripción es proporcionar un haz de fibras parcialmente separado capaz de formar un haz de fibras con un número óptimo de fibras individuales para fabricar un material de moldeo usado para moldear un material compuesto. Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para producir un haz de fibras parcialmente separado capaz de corte continuo y estable en la formación óptima del haz de fibras. En particular, un objeto de la presente invención es proporcionar un método para producir un haz de fibras parcialmente separado, que permite un corte continuo sin preocuparse por el intervalo de sustitución de una cuchilla rotativa incluso en caso de un haz de fibras que incluya torsión o un haz de fibras de un cable grande que tenga gran número de fibras individuales.

Además, otro objeto de la presente descripción es proporcionar un material de moldeo de resina reforzado con fibra en el que el haz de fibras parcialmente separado antes descrito forma una esterilla y está impregnado con una resina, y un método para producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra que tiene una serie de pasos hasta su fabricación.

Medios para resolver los problemas

Para lograr los objetos antes descritos, la presente invención tiene las configuraciones según las reivindicaciones 1 a 6. En la descripción siguiente, se describe lo siguiente:

(1) Un método para producir un haz de fibras parcialmente separado (7) donde, mientras un haz de fibras (100) que comprende una pluralidad de fibras individuales avanza a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras (100), un medio de separación (200) provisto de una pluralidad de partes sobresalientes (210) penetra en el haz de fibras (100) para crear una parte procesada con separación (150), y partes enredadas (160), donde las fibras individuales están entrelazadas, están formadas en partes de contacto (211) con las partes sobresalientes (210) en al menos una parte procesada con separación (150), a continuación el medio de separación (200) se retira del haz de fibras (100), y después de pasar a través de una parte de acumulación de enredo (120) que incluye las partes enredadas (160), el medio de separación (200) penetra de nuevo en el haz de fibras (100), caracterizado porque un tiempo de procesado de separación t1 durante la penetración con el medio de separación (200) y un tiempo t2 desde la retirada del medio de separación (200) a la penetración de nuevo en el haz de fibras (100) satisfacen la ecuación siguiente (1):

0,03 ^ t2 / ( t i t2 ) á 0,5 ■■■ Ecuación (1)

(2) El método para producir un haz de fibras parcialmente separado según (1), donde se detecta una fuerza de presión que actúa en las partes sobresalientes por una anchura del haz de fibras en las partes de contacto, y el medio de separación se retira del haz de fibras acompañando a un aumento de la fuerza de presión.

(3) El método para producir un haz de fibras parcialmente separado según (1) y (2), donde la presencia de una torsión del haz de fibras en un rango de 10 a 1.000 mm del medio de separación que ha penetrado en el haz de fibras en al menos una de la parte delantera y trasera del haz de fibras a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras es detectada mediante un medio de formación de imágenes.

(4) El método para producir un haz de fibras parcialmente separado según (3), donde se detecta una fuerza de presión que actúa en las partes sobresalientes por una anchura del haz de fibras en las partes de contacto, se detecta una torsión mediante el medio de formación de imágenes, y el medio de separación es controlado de modo que la fuerza de presión se reduzca hasta que las partes sobresalientes pasen a través de la torsión desde inmediatamente antes de entrar en contacto con la torsión.

(5) El método para producir un haz de fibras parcialmente separado según (1)-(4), donde múltiples partes sobresalientes pueden ser controladas independientemente.

(6) El método para producir un haz de fibras parcialmente separado según (1)-(5), donde el medio de separación tiene un eje rotacional ortogonal a la dirección longitudinal del haz de fibras, y las partes sobresalientes están dispuestas en una superficie del eje rotacional.

Efecto según la invención

En el haz de fibras parcialmente separado según la presente invención, dado que el rango del contenido de las secciones procesadas sin separación contenidas en el haz de fibras parcialmente separado se especifica a un rango óptimo, cuando se corta el haz de fibras parcialmente separado y los haces cortados son rociados para preparar un material base intermedio de haces de fibras de fibras discontinuos con el fin de fabricar un material de moldeo usado para moldear un material compuesto, hay haces de fibras finos y haces de fibras gruesos en un estado mezclado dentro de un rango de relación óptimo, y pueden lograrse la fluidez durante moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado con un buen equilibrio.

Además, en el método para producir un haz de fibras parcialmente separado según la presente invención, el haz de fibras puede ser dividido de forma continua y estable, y el haz de fibras parcialmente separado con la forma óptima antes descrita puede producirse de forma fácil y eficiente. En particular, incluso en el caso de un haz de fibras que tiene torsión o un haz de fibras de un cable grande con gran número de fibras individuales, es posible proporcionar un método para producir un haz de fibras parcialmente separado, que permite un procesamiento de corte continuo sin preocuparse del intervalo de intercambio de una cuchilla rotativa. Además, es posible procesar un corte continuo de un cable grande barato, y es posible reducir el costo de material y el costo de producción de un artículo moldeado.

Además, en el material de moldeo de resina reforzado con fibra según la presente invención, dado que contiene una esterilla de fibra de refuerzo obtenida por corte y rociado del haz de fibras parcialmente separado antes descrito capaz de exhibir la fluidez durante moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado con un buen equilibrio, una resina de matriz, también en el moldeo de haces de fibras finos y haces de fibras gruesos, puede estar presente en un estado mezclado dentro de un rango de relación óptimo, y asegurar que la fluidez durante el moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado puedan lograrse con un buen equilibrio.

Además, en el método para producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra según la presente invención, dado que un haz de fibras parcialmente separado se fabrica formando de forma alterna partes procesadas con separación separadas en una pluralidad de haces y partes procesadas sin separación, el haz de fibras parcialmente separado se corta y rocía para preparar una esterilla que se origina a partir del haz de fibras parcialmente separado, y en él se impregna una resina de matriz para obtener el material de moldeo de resina reforzado con fibra. Cuando se corta el haz de fibras parcialmente separado y los haces cortados son rociados para preparar un material base intermedio de haces de fibras de fibras discontinuos, es posible hacer haces de fibras finos y haces de fibras gruesos presentes en un estado mezclado dentro de un rango de relación óptimo, y es posible exhibir la fluidez durante el moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado con un buen equilibrio. En particular, en el paso para fabricar el haz de fibras parcialmente separado, como se ha descrito anteriormente, es posible dividir el haz de fibras de forma continua y estable, y es posible producir de forma fácil y eficiente el haz de fibras parcialmente separado que tiene una forma óptima. Especialmente, incluso en el caso de un haz de fibras que tiene torsión o un haz de fibras de un cable grande con gran número de fibras individuales, el procesamiento de división continuo es posible sin preocuparse por el intervalo de intercambio de una cuchilla rotativa. Además, es posible procesar un corte continuo de un cable grande barato, reduciendo por ello el costo de material y el costo de producción de un artículo moldeado. Además, en el método para producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra según la presente invención, es posible realizar una serie de pasos [A] a [C] de forma continua en un solo proceso, y un material de moldeo de resina reforzado con fibra deseado puede producirse de forma eficiente y suave y, además, con una productividad excelente.

Breve explicación de los dibujos

[Figura 1] La figura 1 es una vista esquemática en planta que representa un ejemplo de un haz de fibras parcialmente separado realizado con procesamiento de separación en un haz de fibras en la presente invención. [Figura 2] La figura 2 representa (A) una vista esquemática en planta y (B) una vista lateral esquemática, que representan un ejemplo en el que un medio de separación penetra en un haz de fibras en desplazamiento.

[Figura 3] La figura 3 representa (A) una vista esquemática en planta y (B) una vista lateral esquemática, que representan un ejemplo de un ciclo de movimiento en el que un medio de separación móvil penetra en un haz de fibras.

[Figura 4] La figura 4 representa vistas esquemáticas explicativas que representan otro ejemplo de un ciclo de movimiento en el que un medio de separación móvil penetra en un haz de fibras.

[Figura 5] La figura 5 representa vistas explicativas que representan un ejemplo de un ciclo de movimiento en el que un medio de separación rotativo ha penetrado.

[Figura 6] La figura 6 es una vista esquemática en planta que representa un ejemplo de un haz de fibras parcialmente separado realizado con procesamiento de separación en un haz de fibras en la presente invención. [Figura 7] La figura 7 representa vistas esquemáticas en planta que representan otros ejemplos de haces de fibras parcialmente separados realizados con procesamiento de separación en haces de fibras en la presente invención, (A) representa un ejemplo de un procesamiento de separación paralelo, (B) representa un ejemplo de un procesamiento de separación escalonado, y (C) representa un ejemplo de un procesamiento de separación aleatorio.

[Figura 8] La figura 8 representa vistas esquemáticas explicativas que representan (A) un estado antes del procesamiento de separación realizado en una parte retorcida y (B) un estado que representa que la anchura de un haz de fibras es más estrecha después del procesamiento de separación realizado en la parte retorcida.

[Figura 9] La figura 9 es una vista esquemática en planta que representa un ejemplo de un haz de fibras parcialmente separado realizado con procesamiento de separación en un haz de fibras de la presente invención. [Figura 10] La figura 10 representa (A) una vista esquemática en planta y (B) una vista lateral esquemática, que representan un ejemplo en el que un medio de separación penetra en un haz de fibras en desplazamiento.

[Figura 11] La figura 11 es un diagrama esquemático que representa un método para producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra según una realización de la presente invención.

[Figura 12] La figura 12 es una vista en perspectiva esquemática que representa un ejemplo de cortar oblicuamente un haz de fibras parcialmente separado con respecto a su dirección longitudinal en la presente invención.

Realizaciones para llevar a la práctica la invención

A continuación, se explicarán realizaciones de la presente invención con referencia a las figuras, donde la presente invención no se limita de ninguna forma a las realizaciones de los dibujos.

La figura 1 representa un ejemplo de un haz de fibras parcialmente separado realizado con procesamiento de separación en un haz de fibras en la presente invención, y la figura 2 representa un ejemplo del procesamiento de separación. Un método para producir un haz de fibras parcialmente separado según la presente invención se explicará usando la figura 2. La figura 2 representa (A) una vista esquemática en planta y (B) una vista lateral esquemática, que representan un ejemplo en el que un medio de separación penetra en un haz de fibras en desplazamiento. En la figura, una dirección de desplazamiento A (flecha) del haz de fibras es la dirección longitudinal de un haz de fibras 100, que representa que el haz de fibras 100 es suministrado de forma continua desde un dispositivo de suministro de haz de fibras (no representado).

El medio de separación 200 está provisto de una parte sobresaliente 210 que tiene una forma sobresaliente que es fácil que penetre en el haz de fibras 100, y que penetra en el haz de fibras en desplazamiento 100 para crear una parte procesada con separación 150 aproximadamente paralela a la dirección longitudinal del haz de fibras 100. Aquí, se prefiere que el medio de separación 200 penetre en una dirección a lo largo de la superficie lateral del haz de fibras 100. La superficie lateral del haz de fibras significa una superficie en la dirección vertical en un extremo en sección en el caso donde la sección del haz de fibras es una forma plana, tal como una forma elíptica lateralmente alargada o una forma rectangular lateralmente alargada (por ejemplo, correspondiente a la superficie lateral del haz de fibras 100 representado en la figura 2). Además, el número de partes sobresalientes 210 a proporcionar puede ser una por cada medio de separación individual 200 o pueden ser múltiples. En el caso donde hay una pluralidad de partes sobresalientes 210 en un medio de separación 200, dado que la frecuencia de abrasión de la parte sobresaliente 210 disminuye, es posible reducir la frecuencia de intercambio. Además, también es posible usar simultáneamente una pluralidad de medios de separación 200 dependiendo del número de haces de fibras a separar. Es posible disponer arbitrariamente una pluralidad de partes sobresalientes 210 disponiendo una pluralidad de medios de separación 200 en paralelo, de forma escalonada, en fases desplazadas o análogos.

En el caso donde el haz de fibras 100 que comprende una pluralidad de fibras individuales es dividido en haces separados con un menor número de fibras por el medio de separación 200, dado que la pluralidad de fibras individuales no están sustancialmente alineadas en el haz de fibras 100, sino que hay muchas partes entrelazadas en el único nivel de fibra, hay un caso donde se forman partes enredadas 160, en las que las fibras individuales se entrelazan cerca de las partes de contacto 211 durante el procesamiento de separación.

En este documento, “formar la parte enredada 160” significa, por ejemplo, un caso de formar (mover) el enredo de fibras individuales una con otra, que previamente ha estado en la sección procesada con separación, en la parte de contacto 211 por el medio de separación 200, un caso de formar (producir) un agregado, en el que las fibras individuales se entrelazan nuevamente, por el medio de separación 200, y análogos.

Además, como el medio de separación 200, el procesamiento de separación puede ser realizado de tal manera que corte en una pluralidad de haces a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras 100 usando uno con una parte sobresaliente que tiene una superficie de extremo en forma de cuchilla afilada (que también puede denominarse un medio de corte 200Z). En ese caso, como se representa en la figura 9, se obtiene un haz de fibras parcialmente separado en el que una sección de procesamiento de corte 110Z y una sección de procesamiento sin corte 130Z se forman de forma alterna, en lugar de la sección procesada con separación 110 y la sección procesada sin separación 130.

La figura 10 representa (A) una vista esquemática en planta y (B) una vista lateral esquemática, que representan un ejemplo en el que un medio de corte 200z penetra en un haz de fibras en desplazamiento. En la figura, la dirección de desplazamiento A (flecha) del haz de fibras es la dirección longitudinal del haz de fibras 100, que indica que el haz de fibras 100 es suministrado de forma continua desde un dispositivo de suministro de haz de fibras que no se representa.

El medio de corte 200Z tiene una forma sobresaliente que es fácil que penetre en el haz de fibras 100 y una parte sobresaliente en forma de cuchilla 210Z que tiene una superficie de extremo en forma de cuchilla en la parte de contacto 211 con el haz de fibras 100, y penetra en el haz de fibras en desplazamiento 100, y se crea una sección de procesamiento de corte 150Z, que es aproximadamente paralela a la dirección longitudinal del haz de fibras 100. Aquí, se prefiere que el medio de corte 200Z penetre en una dirección a lo largo de la superficie lateral del haz de fibras 100.

En el caso donde se usa el medio de corte 200Z como el medio de separación 200, la parte enredada 160 no se forma o se forma en un estado minimizado siempre y cuando sea posible, porque el enredo del nivel de fibra individual, que está presente en el haz de fibras 100, es cortado en la parte de contacto 211 por la parte sobresaliente en forma de cuchilla 210Z.

Después de crear la parte procesada con separación 150 en un rango arbitrario, el medio de separación 200 se retira del haz de fibras 100. Por esta retirada se crea una sección procesada con separación 110 realizada con procesamiento de separación, y al mismo tiempo, las partes enredadas 160 creadas como se ha descrito anteriormente se acumulan en la parte de extremo de la sección procesada con separación 110, y se crea una parte de acumulación de enredo 120 en la que se acumulan las partes enredadas 160. Además, las pelusas generadas a partir del haz de fibras durante el procesamiento de separación se forman como una acumulación de pelusas 140 cerca de la parte de acumulación de enredo 120 al tiempo del procesamiento de separación.

A continuación, al penetrar de nuevo el medio de separación 200 en el haz de fibras 100, se crea la sección procesada sin separación 130 y se forma un haz de fibras parcialmente separado 180 en el que las secciones procesadas de separación 110 y las secciones procesadas sin separación 130 están dispuestas de forma alterna a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras 100. En el haz de fibras parcialmente separado 180 según la presente invención, el contenido de las secciones procesadas sin separación 130 se pone a 3% o más y 50% o menos. Aquí, el contenido de las secciones procesadas sin separación 130 se define como la tasa de la longitud de generación total de las secciones procesadas sin separación 130 en una unidad de longitud del haz de fibras 100. Si el contenido de las secciones procesadas sin separación 130 es menos de 3%, la estabilidad de proceso del procesamiento de separación se deteriora, la fluidez, al tiempo en que se corta el haz de fibras parcialmente separado 180 y los haces cortados se rocían y usan como un material base intermedio de haces de fibras de fibras discontinuos, es pobre. Por otra parte, si el contenido de las secciones procesadas sin separación 130 excede de 50%, disminuyen las propiedades mecánicas de un artículo moldeado que se moldea empleándolo.

Además, como la longitud de cada sección, la longitud de la sección procesada con separación 110 es preferiblemente 30 mm o más y 1.500 mm o menos, y la longitud de la sección procesada sin separación 130 es preferiblemente 1 mm o más y 150 mm o menos.

La velocidad de movimiento del haz de fibras 100 es preferiblemente una velocidad estable con poca fluctuación, más preferiblemente una velocidad constante.

El medio de separación 200 no está limitado en particular a condición de que pueda lograrse el objeto de la presente invención, y es preferible que tenga una forma análoga una forma afilada, tal como una aguja de metal o una chapa fina. Como el medio de separación 200, se prefiere que una pluralidad de medios de separación 200 esté dispuesta en la dirección de la anchura del haz de fibras 100 que se realiza con el procesamiento de separación, y el número de medios de separación 200 puede seleccionarse arbitrariamente dependiendo del número de fibras individuales F que formen el haz de fibras 100 a realizar con el procesamiento de separación. Se prefiere que el número de medios de separación 200 sea (F / 10.000-1) o más y menos de (F / 50-1) con respecto a la dirección de la anchura del haz de fibras 100. Si es menos de (F / 10.000-1), difícilmente aparecen mejoras en las propiedades mecánicas cuando se hace un material compuesto de fibra de refuerzo en un paso posterior, y si es (F / 50-1) o más, hay posibilidad de rotura del hilo o formación de pelusas durante el procesamiento de separación.

El haz de fibras 100 usado en la presente invención no está limitado en particular en lo que respecta al tipo de fibra a condición de que sea un haz de fibras que comprenda una pluralidad de fibras individuales. A este respecto, se prefiere usar fibras de refuerzo, y en particular, su tipo es preferiblemente al menos uno seleccionado del grupo que consta de fibras de carbono, fibras de aramida y fibras de vidrio. Éstas pueden ser usadas únicamente, o se pueden usar dos o más juntas. Entre ellas, las fibras de carbono son especialmente preferibles porque es posible proporcionar un material compuesto ligero de peso y de excelente resistencia. Como las fibras de carbono, se puede usar alguna del tipo PAN y el tipo de brea, y su diámetro de fibra medio es preferiblemente de 3 a 12 pm, y más preferiblemente de 6 a 9 pm.

En el caso de fibras de carbono, generalmente, un haz de fibras obtenido por agrupación de aproximadamente 3.000 a 60.000 fibras individuales hechas de fibras continuas es suministrado como un cuerpo enrollado (paquete) que se enrolla alrededor de una bobina. Aunque se prefiere que el haz de fibras no este retorcido, también es posible utilizar una hebra retorcida, y es aplicable a la presente invención, aunque tenga lugar torsión durante el transporte. No hay restricción en el número de fibras individuales, y en el caso donde se use un denominado cable grande que tenga gran número de fibras individuales, dado que el precio por unidad de peso del haz de fibras es barato, a medida que aumenta el número de fibras individuales, el costo del producto final puede reducirse, y tal condición es preferible. Además, como un cable grande, puede emplearse la denominada forma doble en las que haces de fibras se enrollan juntos en una forma de haz.

Cuando se usan fibras de refuerzo, se prefiere que sean tratadas superficialmente para mejorar la propiedad adhesiva con una resina de matriz usada cuando se hace un material compuesto de fibra de refuerzo. Como el método para el tratamiento superficial, hay un tratamiento electrolítico, un tratamiento con ozono, un tratamiento ultravioleta y análogos. Además, puede aplicarse un agente de apresto para evitar la formación de pelusas de las fibras de refuerzo, mejorar la propiedad de convergencia de la hebra de fibra de refuerzo, mejorar la propiedad adhesiva con la resina de matriz, y análogos. Como el agente de apresto, aunque no está limitado en particular, puede usarse un compuesto que tenga un grupo funcional tal como un grupo epoxi, un grupo uretano, un grupo amino, un grupo carboxilo o análogos, y como tal compuesto puede usarse un tipo o una combinación de dos o más tipos.

El haz de fibras usado en la presente invención está preferiblemente en un estado agrupado con anterioridad. Aquí, “el estado agrupado con anterioridad” indica, por ejemplo, un estado en el que las fibras individuales que forman el haz de fibras están agrupadas por enredo unas con otras, un estado en el que las fibras se hacen converger por un agente de apresto aplicado al haz de fibras, o un estado en el que las fibras se hacen converger por torsión generada en un proceso de fabricación del haz de fibras.

La presente invención no se limita al caso donde el haz de fibras avanza, y como se representa en la figura 3, también puede emplearse un método donde el medio de separación 200 penetre en el haz de fibras 100 que esté en un estado estacionario (flecha (1)), entonces, mientras el medio de separación 200 se desplaza a lo largo del haz de fibras 100 (flecha (2)), se crea la parte procesada con separación 150, y, posteriormente, se retira el medio de separación 200 (flecha (3)). A continuación, como se representa en la figura 4(A), el medio de separación 200 puede hacerse volver a la posición original (flecha (4)) después de que el haz de fibras 100 que ha estado en un estado estacionario se mueve una distancia constante en los tiempos indicados con las flechas (3) y (4), o como se representa en la figura 4(B), sin mover el haz de fibras 100, el medio de separación 200 puede hacerse avanzar hasta que pase a través de la parte de acumulación de enredo 120 (flecha (4)).

En el caso donde el haz de fibras 100 se somete a procesamiento de separación mientras se mueve una distancia constante, como se representa en la figura 3(B) o la figura 4(A), el control es realizado en un método según la presente invención de modo que el tiempo de procesado de separación t1 durante la penetración con el medio de separación 200 (el tiempo de operación indicado con la flecha (2)) y un tiempo t2 desde la retirada del medio de separación 200 a su penetración de nuevo en el haz de fibras (el tiempo de operación indicado con las flechas (3), (4) y (1)) satisfacen la ecuación siguiente (1):

0,03 ^ t2 / ( t i t2 ) á 0,5 ■■■ Ecuación (1)

En este caso, la dirección de movimiento del medio de separación 200 es la repetición de (1) a (4) en la figura.

Además, para referencia solamente y sin que forme parte de la invención, en el caso donde el haz de fibras 100 no se mueve y el procesamiento de separación se realiza mientras se mueve el medio de separación 200 hasta que el medio de separación 200 pasa a través de la parte de acumulación de enredo 120, como se representa en la figura 4(B), el control se realiza en otro método según la presente invención de modo que un tiempo de procesado de separación t3 durante la penetración del medio de separación 200 (el tiempo de operación indicado con la flecha (2) o flecha (6)) y un tiempo t4 de retirada del medio de separación 200 a su penetración de nuevo en el haz de fibras (el tiempo de operación indicado con las flechas (3), (4) y (5) o con las flechas (3), (4) y (1)) satisfacen la ecuación siguiente (2):

0,03 á t4 / (t3 t4 ) á 0,5 ■ ■ Ecuación (2)

También en este caso, para referencia solamente y sin que forme parte de la invención, la dirección de movimiento del medio de separación 200 es la repetición de (1) a (4) en la figura.

Así, las secciones procesadas de separación y las secciones procesadas sin separación son formadas alternativamente por el medio de separación 200, y se produce un haz de fibras parcialmente separado de modo que las secciones procesadas sin separación tienen una relación dentro de un rango predeterminado con respecto a la unidad de longitud del haz de fibras.

Donde, dependiendo del estado de enredo de las fibras individuales que forman el haz de fibras 100, sin asegurar una sección procesada sin separación que tenga una longitud arbitraria (por ejemplo, en la figura 2, después de crear la sección procesada con separación 110, creando una parte procesada con separación 150 asegurando una sección procesada sin separación 130 que tenga una longitud constante), es posible reiniciar posteriormente el procesamiento de separación desde cerca de la parte de extremo terminal de la sección procesada con separación. Por ejemplo, como se representa en la figura 4(A), en el caso donde el procesamiento de separación se realiza mientras el haz de fibras 100 se mueve intermitentemente, después de que el medio de separación 200 realiza el procesamiento de separación (flecha (2)), poniendo la longitud de movimiento del haz de fibras 100 de modo que sea más corta que la longitud del procesamiento de separación realizado inmediatamente antes, la posición (flecha (1)) donde el medio de separación 200 penetrará una vez más puede solaparse con la sección procesada con separación realizada con el procesamiento de separación inmediatamente antes. Por otra parte, como se representa en la figura 4(B), en caso de realizar el procesamiento de separación mientras se mueve el medio de separación 200 propiamente dicho, después de retirar una vez el medio de separación 200 (flecha (3)), sin moverlo una longitud constante (flecha (4)), el medio de separación 200 puede penetrar en el haz de fibras de nuevo (flecha (5)).

En tal procesamiento de separación, en el caso donde una pluralidad de fibras individuales que forman el haz de fibras 100 están entrelazadas unas con otras, dado que las fibras individuales no están sustancialmente alineadas en el haz de fibras, aunque el medio de separación 200 penetre en la misma posición que la posición donde el procesamiento de separación ya ha sido realizado o que la posición donde el medio de separación 200 se ha retirado, en la dirección de la anchura del haz de fibras 100, la posición a penetrar se desplaza fácilmente con respecto al nivel de fibra individual, y el estado de procesamiento de separación (intervalo) no se continúa desde la sección procesada con separación formada inmediatamente antes y pueden existir como secciones procesadas de separación diferentes una de otra.

La longitud de la sección procesada con separación 170 obtenida por un procesamiento de separación es preferiblemente 30 mm o más y menos de 1.500 mm, aunque depende del estado de enredo de las fibras individuales del haz de fibras realizado con el procesamiento de separación. Si es menos de 30 mm, el efecto según el procesamiento de separación es insuficiente, y si es de 1.500 mm o más, dependiendo del haz de fibras de refuerzo, hay posibilidad de aparición de rotura del hilo o formación de pelusas. Más preferiblemente es de 10 mm o más y menos de 3.000 mm, y más preferiblemente de 30 mm o más y menos de 1.000 mm.

Además, en caso donde se proporciona una pluralidad de medios de separación 200, también es posible proporcionar una pluralidad de secciones procesadas de separación formadas de forma alterna y secciones procesadas sin separación aproximadamente paralelas unas a otras con respecto a la dirección de la anchura del haz de fibras. En este caso, como se ha indicado, es posible disponer arbitrariamente una pluralidad de partes sobresalientes 210 disponiendo una pluralidad de medios de separación 200 en paralelo, de forma escalonada, en fases desplazadas o análogos.

Además, cada una de la pluralidad de partes sobresalientes 210 también puede ser controlada independientemente. Aunque los detalles se describirán más adelante, también se prefiere que las partes sobresalientes individuales 210 realicen independientemente el procesamiento de separación durante el tiempo requerido para el procesamiento de separación o la fuerza de presión detectada por la parte sobresaliente 210.

En cualquier caso, el haz de fibras es desenrollado por un dispositivo de desenrollamiento (no representado) o análogos dispuesto en el lado situado hacia arriba en la dirección de desplazamiento del haz de fibras para desenrollar el haz de fibras. Como la dirección de desenrollamiento del haz de fibras, aunque se consideran un sistema de desenrollamiento lateral para extracción en una dirección perpendicular al eje de rotación de una bobina y un sistema de desenrollamiento longitudinal para extracción en la misma dirección que el eje de rotación de la bobina (tubo de papel), se prefiere el sistema de desenrollamiento lateral en consideración a que en dicho sistema hay pocas torsiones de desenrollamiento.

Además, con respecto a la posición de instalación de la bobina al tiempo del desenrollamiento, puede instalarse en una dirección arbitraria. En particular, en el caso donde, en un estado donde la bobina es perforada mediante la fileta, la superficie de extremo de la bobina en el lado que no es la superficie fija del eje de rotación de la fileta se dirige en una dirección distinta de la dirección horizontal, se prefiere que el haz de fibras se mantenga en un estado donde se aplique una tensión constante al haz de fibras. En el caso donde no hay tensión constante en el haz de fibras, se considera que el haz de fibras cae y se separa de un paquete (un cuerpo de devanado en el que el haz de fibras está enrollado en la bobina), o que un haz de fibras separado del paquete se enrolle alrededor del eje de rotación de la fileta, por lo que el desenrollamiento es difícil.

Además, como un método de fijar el eje de rotación del paquete desenrollado, además del método de usar una fileta, también puede aplicarse un método de desenrollamiento superficial donde un paquete se coloca en dos rodillos dispuestos en paralelo uno con otro en un estado en paralelo con los dos rodillos paralelos, y el paquete se enrolla en los rodillos dispuestos para desenrollar un haz de fibras.

Además, en el caso de desenrollamiento usando una fileta, se considera un método para aplicar una tensión al haz de fibras desenrollado aplicando un freno a la fileta poniendo una correa alrededor de la fileta, fijando un extremo de la correa, y colgando el lastre o tirando con un muelle en el otro extremo o análogos. En este caso, la variación de la fuerza de frenado dependiendo del diámetro de enrollamiento es efectiva como medio para estabilizar la tensión. Además, para el ajuste del número de fibras individuales después del procesamiento de separación, pueden considerarse un método de ensanchar el haz de fibras y un método de ajuste por un paso de una pluralidad de medios de separación dispuestos en la dirección de la anchura del haz de fibras. Haciendo el paso del medio de separación más pequeño y proporcionando un mayor número de medios de separación en la dirección de la anchura del haz de fibras, es posible realizar el denominado procesamiento de separación en haces finos teniendo cada uno menos fibras individuales. Además, también es posible regular el número de fibras individuales incluso ensanchando el haz de fibras antes del procesamiento de separación y aplicando procesamiento de separación al haz de fibras ensanchado con un mayor número de medios de separación sin estrechar el paso de los medios de separación. Aquí, el término “ensanchar” significa un procesamiento que consiste en expandir la anchura del haz de fibras 100. El método de ensanchamiento no está limitado en particular, y se prefiere usar un método de ensanchamiento por vibración que consiste en el paso a través de un rodillo de vibración, un método de ensanchamiento por aire que consiste en lanzar aire comprimido, o análogos.

En la presente invención, la parte procesada con separación 150 se forma repitiendo la penetración y la extracción del medio de separación 200. Entonces, se prefiere poner el tiempo de penetración de nuevo por el tiempo pasado después de sacar el medio de separación 200. Además, también se prefiere poner el tiempo de extracción de nuevo por el tiempo pasado después de la penetración del medio de separación 200. Poniendo el tiempo de penetración y/o extracción por tiempo, es posible crear la sección procesada con separación 110 y la sección procesada sin separación 130 a intervalos de distancia predeterminados, y también es posible determinar arbitrariamente la relación entre la sección procesada con separación 110 y la sección procesada sin separación 130. Además, aunque los intervalos de tiempo predeterminados siempre pueden ser los mismos, también es posible cambiar los intervalos según las circunstancias, por ejemplo, incrementando o acortando los intervalos dependiendo de la distancia que el procesamiento de separación haya avanzado, o cambiando los intervalos dependiendo del estado del haz de fibras en tiempos respectivos, por ejemplo, acortando los intervalos de tiempo predeterminados en el caso donde haya poca formación de pelusas o enredo de fibras individuales en el haz de fibras original, o análogos. Sin embargo, con respecto a los tiempos respectivos, se prefiere satisfacer dicha ecuación (1) o (2).

Cuando el medio de separación 200 penetra en el haz de fibras 100, dado que la parte enredada creada 160 continúa presionando la parte sobresaliente 210 según el progreso del procesamiento de separación, el medio de separación 200 recibe una fuerza de presión de la parte enredada 160.

Como se ha indicado, una pluralidad de fibras individuales no está sustancialmente alineada en el haz de fibras 100, sino que, en la mayor parte de sus porciones, están entrelazadas unas con otras al nivel de fibra individual, y, además, en la dirección longitudinal del haz de fibras 100, hay posibilidad de que haya una parte con muchos enredos y una parte con pocos enredos. En la parte con muchos enredos de fibras individuales, la subida de la fuerza de presión al tiempo de procesamiento de separación es rápida, y a la inversa, en la parte con pocos enredos de fibras individuales, la subida de la fuerza de presión es lenta. Por lo tanto, se prefiere que el medio de separación 200 en la presente invención esté provisto de un medio de detección de fuerza de presión para detectar la fuerza de presión del haz de fibras 100.

Además, dado que la tensión del haz de fibras 100 puede cambiar antes y después del medio de separación 200, al menos un medio de detección de tensión para detectar la tensión del haz de fibras 100 se puede disponer cerca del medio de separación 200, o puede proporcionarse una pluralidad de ellos y se puede calcular la diferencia de tensión. Estos medios para detectar la fuerza de presión, la tensión y la diferencia de tensión pueden proporcionarse individualmente, o se pueden disponer en forma de cualquier combinación de los mismos. Aquí, el medio de detección de tensión para detectar la tensión está dispuesto preferiblemente en un rango de 10 a 1.000 mm separado del medio de separación 200 en al menos una de la parte delantera y la parte trasera del haz de fibras 100 a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras 100.

Se prefiere que la extracción del medio de separación 200 sea controlada según cada valor detectado de dicha fuerza de presión, tensión y diferencia de tensión. También se prefiere controlar con el fin de quitar el medio de separación 200 cuando el valor detectado exceda de un valor límite superior arbitrariamente establecido que acompañe a la subida del valor detectado. En el caso de la fuerza de presión y la tensión, se prefiere poner el valor límite superior en un rango de 0,01 a 1 N/mm, y en el caso de la diferencia de tensión, en un rango de 0,01 a 0,8 N/mm. Donde el valor límite superior se puede variar dentro de un rango de ±10% dependiendo del estado del haz de fibras. Aquí, la unidad (N/mm) de la fuerza de presión, la tensión y la diferencia de tensión indica la fuerza que actúa por la anchura del haz de fibras 100.

Si baja más que el rango del valor límite superior de la fuerza de presión, la tensión o la diferencia de tensión, dado que inmediatamente después de la penetración del medio de separación 200 la fuerza de presión, la tensión o la diferencia de tensión llega a un valor a quitar con el medio de separación 200, no puede obtenerse una distancia de procesamiento de separación suficiente, la sección procesada con separación 110 resulta demasiado corta, y por lo tanto, no puede obtenerse el haz de fibras realizado con el procesamiento de separación que se intenta obtener en la presente invención. Por otra parte, si se supera el rango del valor límite superior, dado que, después de la penetración del medio de separación 200, el corte de las fibras individuales en el haz de fibras 100 incrementa antes de que la fuerza de presión, la tensión o la diferencia de tensión llegue a un valor a quitar con el medio de separación 200, es probable que se produzcan defectos, tales como la proyección del haz de fibras realizado con procesamiento de separación en una forma análoga a un extremo hendido o aumento de pelusas generadas. El extremo hendido sobresaliente puede ser enrollado alrededor de un rodillo que sirve para el transporte, o las pelusas se acumulan en un rodillo de accionamiento produciendo deslizamiento en el haz de fibras, y análogos, y así, tiende a producirse un fallo de transporte.

De forma diferente al caso donde el tiempo de extracción del medio de separación 200 es controlado con el tiempo, en caso de detectar la fuerza de presión, la tensión y la diferencia de tensión, dado que el medio de separación 200 se quita antes de aplicar una fuerza suficiente para cortar el haz de fibras 100 durante el procesamiento de separación, no se aplica una fuerza irrazonable al haz de fibras 100, y es posible el procesamiento de separación continuo.

Además, con el fin de obtener el haz de fibras 100 que tiene una sección procesada con separación larga 110 y una forma estable de la parte de acumulación de enredo 120 en la dirección longitudinal, al mismo tiempo que se evita la aparición de ramificación o formación de pelusas análogo a un corte parcial del haz de fibras 100, se prefiere que la fuerza de presión sea controlada en un rango de 0,04 a 0,4 N/mm, la tensión sea controlada en un rango de 0,02 a 0,2 N/mm, y la diferencia de tensión sea controlada en un rango de 0,05 a 0,5 N/mm.

También se prefiere proporcionar un medio de formación de imágenes para detectar la presencia de una torsión del haz de fibras 100 en un rango de 10 a 1.000 mm en al menos una de la parte delantera y trasera del haz de fibras 100 a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras 100 a partir del medio de separación 200 que ha penetrado en el haz de fibras 100. Mediante esta formación de imágenes, la posición de la torsión se especifica de antemano, y se controla de modo que el medio de separación 200 no penetre en la torsión, haciendo por ello posible evitar un error de penetración. Además, retirando el medio de separación 200 cuando la torsión se aproxima al medio de separación penetrado 200, es decir, controlando de modo que el medio de separación 200 no penetre en la torsión, es posible evitar que se estreche la anchura del haz de fibras 100. Aquí, un error de penetración quiere decir que el medio de separación 200 penetra en la torsión, el haz de fibras 100 solamente es empujado y movido en la dirección de penetración del medio de separación 200, y el procesamiento de separación no se realiza.

En una configuración en la que múltiples medios de separación 200 están presentes en la dirección de la anchura del haz de fibras 100 y están dispuestos a intervalos iguales, si la anchura del haz de fibras 100 varía, dado que también varía el número de fibras individuales que han sido realizadas con el procesamiento de separación, hay posibilidad de que no pueda realizarse un procesamiento de separación con un número estable de fibras individuales. Además, si se fuerza la torsión con el procesamiento de separación, dado que el haz de fibras 100 se corta al nivel de fibra individual generando gran cantidad de pelusas, la forma de la parte de acumulación de enredo 120 en la que se acumulan las partes enredadas 160 es grande. Si se deja la parte grande de acumulación de enredo 120, es atrapada fácilmente por el haz de fibras 100 desenrollado del rollo.

Cuando la torsión del haz de fibras 100 es detectada, a diferencia del control antes descrito para que el medio de separación 200 no penetre en la torsión, la velocidad de avance del haz de fibras 100 puede cambiarse. Concretamente, después de detectar la torsión, la velocidad de avance del haz de fibras 100 se incrementa al tiempo en que el medio de separación 200 se está retirando del haz de fibras 100 hasta que la torsión pasa a través del medio de separación 200, evitando por ello eficientemente la torsión.

El estrechamiento de anchura del haz de fibras 100 se explicará usando la figura 8. La figura 8 representa un ejemplo del dibujo usando un medio de separación rotativo 220, y la forma del medio de separación no se limita a él. La figura 8(A) representa un estado en el que la parte sobresaliente 210 penetra en el haz de fibras 100 y el procesamiento de separación se realiza cuando el haz de fibras 100 está avanzando a lo largo de la dirección de desplazamiento de haz de fibras B. En este estado, la parte retorcida 300 no está en contacto con la parte sobresaliente 210. Una línea continua 310 y una línea discontinua 320 en la figura 8(A) indican una sola fibra en el haz de fibras 100. Las posiciones de estas fibras individuales 310, 320 son conmutadas con la parte retorcida 300 como un límite. En caso donde el haz de fibras 100 se desplaza y el procesamiento de separación se realiza en una condición donde la parte sobresaliente 210 se pone en contacto con la parte retorcida 300 tal cual es, como se representa en la figura 8(B), la anchura del haz de fibras se estrecha de C a D. Aunque se explica el caso donde los símbolos de referencia 310 y 320 son fibras individuales, no se limita a esta realización, y también se aplica lo mismo a un caso donde la parte retorcida 300 se forma en un estado del haz de fibras en el que se recoge una cierta cantidad de fibras individuales.

Además, también puede proporcionarse un medio de procesamiento de cálculo de imagen para calcular la imagen obtenida por el medio de formación de imágenes, y también puede proporcionarse un medio de control de fuerza de presión para controlar la fuerza de presión del medio de separación 200 en base al resultado del cálculo del medio de procesamiento de cálculo de imagen. Por ejemplo, cuando el medio de procesamiento de cálculo de imagen detecta una torsión, es posible mejorar la capacidad de paso de la torsión cuando el medio de separación pasa por la torsión. Concretamente, se prefiere detectar la torsión por el medio de formación de imágenes y controlar el medio de separación 200 de modo que la fuerza de presión disminuya desde justo antes de que la parte sobresaliente 210 entre en contacto con la torsión detectada al tiempo en que la parte sobresaliente 210 pasa a su través. Cuando se detecta la torsión, se prefiere reducirla al rango de 0,01 a 0,8 veces el valor límite superior de la fuerza de presión. En el caso donde esté por debajo de este rango, sustancialmente la fuerza de presión no puede ser detectada, es difícil controlar la fuerza de presión, o hay que mejorar la exactitud de la detección del dispositivo de control propiamente dicho. Además, en el caso donde excede de este rango, la frecuencia del procesamiento de separación realizado en la torsión se incrementa y el haz de fibras se estrecha.

También es una realización preferida usar un medio de separación rotativo 220 como el medio de separación, a diferencia de que el medio de separación 200 que tiene la parte sobresaliente 210 penetra simplemente en el haz de fibras 100. La figura 5 es una vista explicativa que representa un ejemplo de un ciclo de movimiento en el que un medio de separación rotativo penetra. El medio de separación rotativo 220 tiene un mecanismo de rotación que tiene un eje de rotación 240 ortogonal a la dirección longitudinal del haz de fibras 100, y la parte sobresaliente 210 está dispuesta en la superficie del eje de rotación 240. Cuando el haz de fibras 100 avanza a lo largo de la dirección de desplazamiento de haz de fibras B (flecha) en la figura, las partes sobresalientes 210 dispuestas en el medio de separación rotativo 220 penetran en el haz de fibras 100 y se inicia el procesamiento de separación. Aquí, aunque se omite en la figura, se prefiere que el medio de separación rotativo 220 tenga un mecanismo de detección de fuerza de presión y un mecanismo de mantenimiento en posición de parada de rotación. Hasta que una fuerza de presión predeterminada actúa en el medio de separación rotativo 220 mediante ambos mecanismos, la posición de parada de rotación se mantiene en la posición representada en la figura 5(A) y el procesamiento de separación continúa. Cuando se supera la fuerza de presión predeterminada, por ejemplo, cuando se produce una parte enredada 160 en la posición de la parte sobresaliente 210, el medio de separación rotativo 220 empieza a girar como se representa en la figura 5(B). A continuación, como se representa en la figura 5(C), la parte sobresaliente 210 (marca en círculo negro) se retira del haz de fibras 100, y la parte sobresaliente siguiente 210 (marca en círculo blanco) penetra en el haz de fibras 100. Cuanto más corta es la operación representada en las figuras 5(A) a 5(C), más corta es la sección procesada sin separación, y, por lo tanto, en el caso en que se intenta aumentar la proporción de secciones procesadas de separación, se prefiere acortar la operación representada en las figuras 5(A) a 5(C).

Disponiendo más partes sobresalientes 210 en el medio de separación rotativo 220, es posible obtener un haz de fibras 100 con una alta proporción de procesamiento de separación y ampliar la vida del medio de separación rotativo 220. Un haz de fibras con una alta proporción de procesado de separación quiere decir un haz de fibras obtenido por alargamiento de la longitud procesada de separación dentro del haz de fibras, o un haz de fibras en el que la frecuencia de aparición de las secciones procesadas de separación y las secciones procesadas sin separación se incrementa. Además, cuando aumenta el número de partes sobresalientes 210 dispuestas en un medio de separación rotativo, la duración puede alargarse reduciendo la frecuencia de contacto de las partes sobresalientes 210 con el haz de fibras 100 y el desgaste de las partes sobresalientes 210. En cuanto al número de partes sobresalientes 210 a proporcionar, se prefiere disponer de 3 a 12 piezas a intervalos iguales en el borde exterior en forma de disco, más preferiblemente de 4 a 8 piezas.

Así, al intentar obtener un haz de fibras 100 con una anchura estable del haz de fibras al mismo tiempo que se da prioridad a la proporción de procesamiento de separación y la vida de las partes sobresalientes, se prefiere que el medio de separación rotativo 220 tenga un medio de formación de imágenes para detectar una torsión. Concretamente, durante la operación normal hasta que el medio de formación de imágenes detecta la torsión, el medio de separación rotativo 220 repite intermitentemente la rotación y la parada para realizar el procesamiento de separación, y cuando la torsión es detectada, la velocidad rotacional del medio de separación rotativo 220 se incrementa a partir de la velocidad al tiempo normal y/o el tiempo de parada se acorta, estabilizando por ello la anchura del haz de fibras.

También es posible controlar el tiempo de parada a cero, es decir, continuar la rotación sin parar.

Además, a diferencia del método para repetir la rotación intermitente y la parada del medio de separación rotativo 220, el medio de separación rotativo 220 siempre puede seguir girando. En ese tiempo, se prefiere hacer que una de la velocidad de avance del haz de fibras 100 y la velocidad rotacional del medio de separación rotativo 220 sea relativamente más rápida o más lenta. En caso donde las velocidades son las mismas, aunque se pueden formar secciones procesadas de separación porque se realiza la operación de penetración/retirada de la parte sobresaliente 210 en el/del haz de fibras 100, dado que la operación del procesamiento de separación que actúa en el haz de fibras 100 es débil, hay posibilidad de que el procesamiento de separación no se realice suficientemente. Además, en el caso donde alguna de las velocidades es demasiado rápida o demasiado lenta, aumenta el número de veces que el haz de fibras 100 y las partes sobresalientes 210 entran en contacto entre sí, hay posibilidad de que pueda producirse rotura del hilo debido a rozamiento, lo que hace que la productividad continua sea más baja.

En la presente invención también se puede proporcionar un mecanismo de movimiento alternativo para realizar la penetración y la retirada del medio de separación 200 o el medio de separación rotativo 220 por el movimiento alternativo del medio de separación 200 o el medio de separación rotativo 220. Además, también es una realización preferida realizar también un mecanismo de movimiento alternativo para alternar el medio de separación 200 y el medio de separación rotativo 220 a lo largo de la dirección de alimentación del haz de fibras 100. Con respecto al mecanismo de movimiento alternativo, es posible utilizar un accionador de movimiento lineal tal como un cilindro de aire comprimido o eléctrico o patín.

A continuación, se explicará el haz de fibras parcialmente separado según la presente invención. La figura 6 es una vista en planta bidimensional esquemática que representa un ejemplo de un haz de fibras parcialmente separado realizado con procesamiento de separación a un haz de fibras en la presente invención. El haz de fibras parcialmente separado de la presente invención se caracteriza porque se forman de forma alterna secciones procesadas de separación 111a a 118a en cada una de las cuales se realiza un haz de fibras 100 formado a partir de una pluralidad de fibras individuales con un procesamiento de separación parcial a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras, y secciones procesadas sin separación formadas entre secciones procesadas de separación adyacentes.

Además, también se prefiere que una parte de acumulación de enredo 830 donde se acumulan las partes enredadas, en cada una de las cuales se entrelazan las fibras individuales, se forme en al menos una parte de extremo de al menos una sección procesada con separación (sección procesada con separación 112a en el ejemplo representado en la figura 6). Como se ha indicado, la parte de acumulación de enredo 830 se forma formando (moviendo) el enredo entre las fibras individuales, que previamente estaba en la sección procesada con separación, en la parte de contacto 211 mediante el medio de separación 200 o formando nuevamente (creando) un agregado, en el que fibras individuales están enredadas, mediante el medio de separación 200. En el caso donde una pluralidad de medios de separación 200 son controlados independientemente, aunque se forme una parte de acumulación de enredo 830 al menos en una parte de extremo de al menos una sección procesada con separación, en el caso donde es difícil controlar una pluralidad de medios de separación 200 independientemente tal como un caso donde fibras individuales que forman el haz de fibras 100 tienen originalmente muchos enredos, también se prefiere que el procesamiento de separación se realice en la pluralidad de medios de separación 200 bajo la misma condición operativa y se forma una parte de acumulación de enredo incluyendo partes enredadas, en cada una de las cuales las fibras individuales están entrelazadas, en al menos una parte de extremo de al menos una sección procesada con separación.

Además, el haz de fibras parcialmente separado según la presente invención puede emplear varias realizaciones a condición de que las secciones procesadas de separación y las secciones procesadas sin separación se formen de forma alterna. Como se ha indicado, dado que es posible disponer una pluralidad de medios de separación 200 en la dirección de la anchura del haz de fibras 100 y controlarlos independientemente, una pluralidad de las secciones procesadas de separación y las secciones procesadas sin separación que se forman de forma alterna están dispuestas preferiblemente en paralelo unas con otras con respecto a la dirección de la anchura del haz de fibras 100.

En concreto, como se representa en la figura 7(A), las secciones procesadas de separación (111a a 111d, 112a a 112d, 113a a 113d) están dispuestas en paralelo o, como se representa en la figura 7(B), las secciones procesadas de separación 110a están dispuestas de forma escalonada o, como se representa en la figura 7(C), las secciones procesadas de separación 110b están dispuestas aleatoriamente, o análogos, y de esta forma las secciones procesadas de separación se pueden disponer en un estado tal que la fase se desplace arbitrariamente con respecto a la dirección de la anchura del haz de fibras 100. En la figura 7, las secciones procesadas de separación del mismo número de código (por ejemplo, 111a y 111b) indican que fueron procesadas por el mismo medio de separación 200.

Aquí, una pluralidad de secciones procesadas de separación y secciones procesadas sin separación formadas de forma alterna, dispuestas paralelas una a otra con respecto a la dirección de la anchura del haz de fibras, tienen preferiblemente al menos una sección procesada con separación en una longitud arbitraria en la dirección longitudinal del haz de fibras 100. Por ejemplo, como se representa en la figura 6, tomando como ejemplo una zona de longitud arbitraria 810, se incluyen al menos secciones procesadas de separación 111b, 112a, 113a, 115a, 116a y 118a. En la zona de longitud arbitraria 810 o la zona de longitud arbitraria 820, se incluye en la zona una parte de extremo de alguna de las secciones procesadas de separación, pero la presente invención no se limita a tal realización, y como en una zona de longitud arbitraria 821, pueden incluirse solamente las partes centrales de las secciones procesadas de separación 112b y 116b. Así, el número de secciones procesadas de separación incluidas en la zona de longitud arbitraria puede no ser constante, y a causa de la condición de que el número de secciones procesadas de separación varía, por ejemplo, cuando un haz de fibras parcialmente separado se corta a una longitud predeterminada en un proceso posterior para hacer fibras discontinuas, una posición donde el número de secciones procesadas de separación es grande es un punto de inicio del procesamiento de separación y puede facilitarse el control de la división en haces de fibras cada uno de los cuales tiene un número predeterminado de fibras individuales. Por otra parte, en el caso donde el haz de fibras parcialmente separado se usa como fibras continuas sin cortarlo, cuando se forma un material compuesto de fibra de refuerzo impregnando en él una resina o análogos en un proceso posterior, un punto de inicio de la impregnación de resina en el haz de fibras de refuerzo se realiza a partir de una zona incluida con muchas secciones procesadas de separación, el tiempo de moldeo puede acortarse y pueden reducirse los vacíos y análogos en el material compuesto de fibra de refuerzo.

Aunque la sección procesada sin separación se ha explicado como una sección entre partes de extremo adyacentes de una sección procesada con separación que ha sido acabada con procesamiento de separación (un ejemplo: 111a en la figura 6) y una sección procesada con separación (111b) que se crea nuevamente por el procesamiento de separación realizado con una cierta distancia, la presente invención no se limita a ello. Como se ejemplifica en un diagrama parcialmente ampliado de la figura 7(A), hay un caso donde no se forma una sección procesada sin separación en la sección entre las partes de extremo de las secciones procesadas de separación 113c y 113d con respecto a la dirección longitudinal del haz de fibras. Incluso en tal caso, si la posición del procesamiento de separación se desplaza en la dirección de la anchura del haz de fibras 100 en el nivel de fibra individual y se forman diferentes secciones procesadas de separación respectivamente, en la medida en que existen como secciones procesadas de separación que tienen una longitud limitada en la dirección longitudinal del haz de fibras, las partes de extremo de las secciones procesadas de separación pueden estar una cerca de otra (sustancialmente conectadas). Por la condición de que las posiciones del procesamiento de separación están desplazadas con respecto a la dirección de la anchura al menos en el nivel de fibra individual y se forman diferentes secciones procesadas de separación, cuando el procesamiento de separación se realiza de forma continua, es posible evitar la rotura del hilo y la aparición de pelusas, y es posible obtener un haz de fibras parcialmente separado de buena calidad.

Si se produce rotura del hilo en el haz de fibras parcialmente separado, cuando el haz de fibras parcialmente separado se corta a una longitud predeterminada para convertirlo en un material compuesto reforzado con fibra discontinuo, la longitud de corte es corta en la posición donde se produce la rotura del hilo, y hay posibilidad de que disminuyan las propiedades mecánicas del material compuesto reforzado con fibra discontinuo. Además, incluso cuando el haz de fibras parcialmente separado se usa como fibras continuas, la fibra es discontinua en la parte donde se produce rotura del hilo, y hay posibilidad de que disminuyan las propiedades mecánicas.

El número de secciones procesadas de separación en el caso de usar fibras de refuerzo para haces de fibras es preferiblemente al menos (F/10.000-1) o más y menos de (F/50-1) en una cierta zona en la dirección de la anchura. Aquí, F es el número total de fibras individuales que forman el haz de fibras a realizar con procesamiento de separación. Proporcionando las secciones procesadas de separación en número controlado al menos a (F/10.000-1) o más en una cierta zona en la dirección de la anchura, cuando el haz de fibras parcialmente separado se corta a una longitud predeterminada para convertirlo un material compuesto reforzado con fibra discontinuo, dado que la parte de extremo del haz de fibras de refuerzo en el material compuesto reforzado con fibra discontinuo está finamente dividida, puede obtenerse un material compuesto reforzado con fibra discontinuo que tiene excelentes propiedades mecánicas. Además, en el caso donde el haz de fibras parcialmente separado se usa como fibras continuas sin cortar, cuando un material compuesto de fibra de refuerzo se forma impregnando en él una resina o análogos en un proceso posterior, un punto de inicio de la impregnación de resina en el haz de fibras de refuerzo se realiza a partir de una zona que incluye muchas secciones procesadas de separación, el tiempo de moldeo puede acortarse y pueden reducirse los vacíos y análogos en el material compuesto de fibra de refuerzo. Controlando el número de secciones procesadas de separación a menos de (F/50-1), es difícil que el haz de fibras parcialmente separado obtenido produzca rotura del hilo, y puede evitarse la disminución de las propiedades mecánicas cuando se convierte en un material compuesto reforzado con fibra.

Si las secciones procesadas de separación se disponen con periodicidad o regularidad en la dirección longitudinal del haz de fibras 100, en el caso donde el haz de fibras parcialmente separado se corta a una longitud predeterminada en un proceso posterior para hacer fibras discontinuas, es posible controlar fácilmente un número predeterminado de haces de fibras separado.

A continuación, se explicará el material de moldeo de resina reforzado con fibra según la presente invención.

El material de moldeo de resina reforzado con fibra en la presente invención contiene una esterilla de fibra de refuerzo obtenida por corte/rociado del haz de fibras parcialmente separado antes descrito y una resina de matriz. Aquí, la longitud de fibra media del haz de fibras parcialmente separado cortado según la presente invención es preferiblemente del rango de 5 a 100 mm, y más preferiblemente del rango de 10 a 80 mm. La distribución de la longitud de fibra puede ser una distribución de una longitud de fibra de tipo único o una mezcla de dos o más tipos. Además, la resina de matriz no está limitada en particular, y puede usarse alguna de una resina termoestable y una resina termoplástica, y puede seleccionarse apropiadamente dentro de un rango que no deteriore en gran medida las propiedades mecánicas como un artículo moldeado. Por ejemplo, en el caso de una resina termoestable, puede usarse una resina de vinil éster, una resina epoxi, una resina de poliéster insaturado, una resina fenólica, una resina epoxi acrilato, una resina de acrilato de uretano, una resina fenoxi, una resina alquídica, una resina de uretano, una resina de maleimida, una resina de cianato o análogos. Entre ellas se prefiere alguna de resina de vinil éster, resina epoxi, resina de poliéster insaturado, resina fenólica o su mezcla. Además, en el caso de una resina termoplástica, pueden usarse resinas a base de poliolefina tales como resina de polietileno y resina de polipropileno, resinas a base de poliamida tales como resina de nylon 6 y resina de nylon 6,6, resinas a base de poliéster tales como resina de tereftalato de polietileno y resina de tereftalato de polibutileno, una resina de sulfuro de polifenileno, una resina de cetona poliéter, una resina de sulfona poliéter, una resina de poliamida aromática, o análogos. Entre ellas, se prefiere alguna de una resina de poliamida, una resina de polipropileno y una resina de sulfuro de polifenileno. En la presente invención, una resina termoestable puede usarse de forma más preferible desde el punto de vista de la propiedad de impregnación de la resina de matriz y la aplicabilidad al paso de impregnación.

La figura 11 representa un método para producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra según una realización de la presente invención. En la figura 11, el símbolo 1 denota un proceso completo para producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra conteniendo al menos una esterilla de fibra de refuerzo y una resina de matriz en la presente invención, donde el proceso de producción 1 comprende al menos un paso de separación parcial [A] 2 para obtener un haz de fibras parcialmente separado 7 en el que las partes procesadas con separación separadas en una pluralidad de haces y las partes procesadas sin separación se forman de forma alterna a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras de refuerzo que comprende una pluralidad de fibras individuales, un paso de formación de esterilla [B] 3 para obtener una esterilla de fibra de refuerzo 10 cortando el haz de fibras parcialmente separado 7 y rociando los haces cortados, y un paso de impregnación de resina [C] 4 en el que la esterilla de fibra de refuerzo 10 es impregnada con una resina de matriz (resina termoestable 11 en esta realización). Un haz de fibras de refuerzo 6 compuesto de fibras de refuerzo 6a de una pluralidad de fibras individuales alimentadas desde una pluralidad de filetas 5 es suministrado al paso de separación parcial [A] 2, se lleva a cabo un procesamiento de separación parcial en el paso 2 como se ha indicado, y se fabrica el haz de fibras parcialmente separado 7. El haz de fibras parcialmente separado fabricado 7 es suministrado posteriormente (de forma continua) al paso de formación de esterilla [B] 3, donde se corta en haces de fibras discontinuos por una unidad de cuchilla 8 en el paso 3, y, a continuación, los haces cortados son rociados mediante un mecanismo de rociado 9, por ejemplo, en una correa 13 que circula, de tal manera que se forme una esterilla de fibra de refuerzo 10. Esta esterilla de fibra de refuerzo 10 se impregna con una resina termoestable 11 como una resina de matriz, y en esta realización, la impregnación de resina en el paso de impregnación de resina [C] 4 se acelera de manera que la esterilla de fibra de refuerzo 10 y la resina termoestable suministrada 11 a impregnar son películas pellizcadas 12 secuencialmente suministradas a ambos lados superior e inferior de la esterilla de fibra de refuerzo 10, y en el estado pellizcado, son empujadas, por ejemplo, entre una pluralidad de rodillos de impregnación de resina 14. La esterilla de fibra de refuerzo 10 impregnada con la resina de matriz se pliega como se representa en la figura o se enrolla como un material de moldeo de resina reforzado con fibra en forma de hoja continua 15, y así se completa una serie de proceso continuo de producción de material de moldeo de resina reforzado con fibra 1. El material de moldeo de resina reforzado con fibra 15 se produce, por ejemplo, como un compuesto de moldeo de láminas (SMC).

Así, dado que en primer lugar se fabrica un haz de fibras parcialmente separado 7, el haz de fibras parcialmente separado 7 se corta y rocía para preparar una esterilla de fibra de refuerzo 10 derivada del haz de fibras parcialmente separado, y en ella se impregna la resina de matriz 11 para obtener el material de moldeo de resina reforzado con fibra 15, al cortar y rociar el haz de fibras parcialmente separado 7 para preparar la esterilla de fibra de refuerzo 10 como un material base intermedio de haces de fibras de fibras discontinuos, es posible hacer haces de fibras finos y haces de fibras gruesos presentes en una condición de mezcla dentro de un rango de una relación óptima, y en el material de moldeo de resina reforzado con fibra 15 impregnado con resina de matriz 11, es posible exhibir fluidez durante el moldeo y las propiedades mecánicas de un artículo moldeado en un buen equilibrio. En particular, en el proceso de fabricación del haz de fibras parcialmente separado 7, como se ha descrito anteriormente, el haz de fibras puede dividirse establemente de forma continua, y el haz de fibras parcialmente separado 7 en forma óptima puede producirse de forma fácil y eficiente. Especialmente, incluso en el caso de un haz de fibras conteniendo torsión o un haz de fibras de un cable grande que tiene gran número de fibras individuales, es posible un procesamiento de división continuo sin preocuparse por el tiempo de sustitución de una cuchilla rotativa. Además, es posible un procesamiento de división continuo de un cable grande barato, por lo que puede ser posible reducir el costo de material y el costo de producción de un artículo moldeado finalmente.

Aquí, desde el punto de vista de que es posible producir un material de moldeo de resina reforzado con fibra deseado 15 de forma eficiente, suave y con excelente productividad en el proceso de producción antes descrito 1 del material de moldeo de resina reforzado con fibra, una realización se presenta como un ejemplo preferido donde una serie de los pasos [A] a [C] se realizan de forma continua en un proceso, pero no hay que llevar a la práctica de forma continua la serie de los pasos [A] a [C] en un proceso, por ejemplo, el haz de fibras parcialmente separado obtenido mediante el paso [A] puede enrollarse una vez y luego someterse al paso [B].

Además, en la presente invención, al cortar el haz de fibras parcialmente separado 7 en el paso de formación de esterilla [B] 3 como se representa en la figura 11, también se prefiere cortar el haz de fibras parcialmente separado 7 en un ángulo 0 (0 < 0 < 90°) con respecto a la dirección longitudinal del haz de fibras 7. Por ejemplo, como se representa en la figura 12, con una cuchilla de corte 8a inclinada un ángulo 0 (0 < 0 < 90°) con respecto a la dirección longitudinal del haz de fibras parcialmente separado 7 (dirección de extensión del haz de fibras en la figura), se corta el haz de fibras parcialmente separado 7. De esta forma, la posibilidad de que la línea de corte efectuada por la cuchilla de corte 8a se extienda sobre la sección procesada con separación 150 y la parte procesada sin separación 181 aumenta, y al cortar el haz de fibras parcialmente separado 7 para hacer el haz de fibras de las fibras discontinuas, dado que disminuye la posibilidad de que el haz de fibras discontinuo se forme solamente de la parte procesada sin separación 181, es posible formar una esterilla comprendiendo haces de fibras discontinuos de un tamaño más fino. En un material de moldeo de resina reforzado con fibra que usa tal esterilla, es posible mejorar en particular las propiedades mecánicas de un artículo moldeado.

Ejemplos

A continuación, se explicarán ejemplos y ejemplos comparativos de la presente invención, donde la presente invención no se limita de ninguna forma a los ejemplos y ejemplos comparativos.

[Materia prima usada]

Haz de fibras [A-1]:

Se usó un haz de fibras de carbono continuo (“Torayca (marca comercial registrada)” T700S-12K-50-E, suministrado por Toray Industries, Inc.) que tenía un diámetro de fibra de 7 pm, un módulo de tracción de elasticidad de 230 GPa, y un número de fibras individuales de 12.000.

Haz de fibras [A-2]:

Se usó un haz de fibras de carbono continuo (“PANEX (marca comercial registrada) 35”, suministrado por ZOLTEK CORPORATION) que tenía un diámetro de fibra de 7,2 |jm, un módulo de tracción de elasticidad de 24o GPa, y un número de fibras individuales de 50.000.

Resina de matriz [M-1]:

Se usó un compuesto de resina preparado mezclando y agitando suficientemente 100 partes en peso de una resina de vinil éster (“DELAKEN (marca comercial registrada) 790”, suministrada por Dow Chemical Co., Ltd.), 1 parte en peso de peroxibenzoato de tert-butilo (“Perbutyl (marca comercial registrada) Z”, suministrado por NOF CORPORATION) como un agente de curado, 4 partes en peso de óxido de magnesio (MgO #40, suministrado por Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.) como un espesante, y 2 partes en peso de estearato de zinc (SZ-2000, suministrado por Sakai Chemical Industry Co., Ltd.).

[Método de evaluación de propiedades mecánicas]

Después de colocar el material de moldeo de resina reforzado con fibra en la parte central de un molde plano de metal (50% en términos de velocidad de carga), se curó bajo una presión de 10 MPa con una prensa del tipo de presurización en una condición de aproximadamente 140°C durante 5 minutos obteniendo una chapa plana de 300 x 400 mm. Se cortaron cinco piezas de prueba (10 piezas en total) cada una de las cuales tenía un tamaño de 100 x 25 x 1,6 mm de la chapa plana obtenida desde las respectivas direcciones de 0° y 90° cuando la dirección longitudinal de la chapa plana se puso a 0°, y en base a JIS K7074 (1988), se llevó a cabo la medición. En lo que respecta a las propiedades mecánicas, se determinaron la resistencia a la flexión, el módulo de flexión, y el valor CV (%) del módulo de flexión (CV: coeficiente de variación).

(Ejemplo 1)

El haz de fibras [A-1] se desenrolló usando una devanadora a una velocidad constante de 10 m/min, y el haz de fibras desenrollado se pasó a través de un rodillo de ensanchamiento por vibración que vibraba en su dirección axial a 5 Hz, y después se realizó el procesamiento de ensanchamiento, se obtuvo un haz de fibras ensanchado a 20 mm haciéndolo pasar a través de un rodillo de regulación de anchura que tenía una anchura de 20 mm. Con respecto al haz de fibras ensanchado obtenido, se preparó un medio de separación poniendo chapas de hierro para procesamiento de separación, cada una de las cuales tenía una forma sobresaliente con un grosor de 0,2 mm, una anchura de 3 mm y una altura de 20 mm en paralelo y a intervalos iguales de 5 mm con respecto a la dirección de la anchura del haz de fibras de refuerzo. Este medio de separación penetró intermitentemente y se retiró del haz de fibras ensanchado y se enrolló sobre una bobina para obtener un haz de fibras parcialmente separado.

Entonces, el medio de separación penetró en el haz de fibras ensanchado durante 3 segundos avanzando a una velocidad constante de 10 m/min para crear una sección procesada con separación, y el medio de separación se retiró durante 0,2 segundo, y penetró de nuevo, y se repitieron estas operaciones.

En el haz de fibras parcialmente separado obtenido, el haz de fibras se separó en cuatro partes en la dirección de la anchura en la sección procesada con separación, y al menos en una parte de extremo de al menos una sección procesada con separación, se formó una parte de acumulación de enredo en la que se acumulaban las partes enredadas en las que las fibras individuales estaban entrelazadas. Cuando se fabricaron 1.500 m del haz de fibras parcialmente separado, la torsión de las fibras existentes en el haz de fibras pasó en la dirección de avance al sacar y penetrar el medio de separación, sin producir rotura del hilo ni devanado alguno, y fue posible llevar a la práctica el procesamiento de separación con una anchura estable.

Además, se cortaron cinco muestras del haz de fibras parcialmente separado obtenido, cada una de una longitud de 1 m, y las longitudes de las secciones procesadas de separación y las secciones procesadas sin separación en cada muestra se midieron y promediaron para determinar una distancia entre la sección procesada con separación y la sección procesada sin separación. Además, la suma total de las secciones procesadas sin separación en las muestras medidas antes descritas se dividió por la longitud total de 5 m de las muestras, y el valor obtenido se obtuvo como el contenido de los haces de fibras parcialmente separados. Los resultados obtenidos se exponen en la tabla 1.

Posteriormente, el haz de fibras parcialmente separado obtenido se insertó de forma continua en una cortadora rotativa, y el haz de fibras se cortó a una longitud de fibra de 25 mm y los haces cortados se rociaron de manera que se dispersasen uniformemente, por lo que se obtuvo una tela no tejida de fibra discontinua cuya orientación de fibra es isotrópica. El gramaje de la tela no tejida de fibra discontinua obtenida era 1 kg/m2.

La resina de matriz [M-1] se aplicó uniformemente a cada una de dos películas de desprendimiento de polipropileno usando una cuchilla raspadora para preparar dos láminas de resina. La tela no tejida de fibra discontinua obtenida como se ha descrito anteriormente se intercaló entre estas dos láminas de resina desde los lados superior e inferior, y la resina se impregnó en la tela no tejida con rodillos para obtener un material de moldeo de resina reforzado con fibra en forma de hoja. Entonces, la cantidad de aplicación de la resina se ajustó en la etapa de preparación de lámina de resina de modo que el contenido en peso de fibras de refuerzo en el material de moldeo de resina reforzado con fibra llegó a ser de 47%. Con respecto al material de moldeo de resina reforzado con fibra obtenido, el material de moldeo de resina reforzado con fibra se moldeó en base a dicho método de evaluación de las propiedades mecánicas y se evaluaron las propiedades mecánicas. Una serie de resultados de evaluación obtenidos se expone en la Tabla 1.

(Ejemplo 2)

El haz de fibras [A-2] se desenrolló con una devanadora a una velocidad constante de 10 m/min, se pasó a través de un rodillo de ensanchamiento por vibración que vibraba en la dirección axial a 10 Hz, y después de realizar un procesamiento de ensanchamiento, se pasó a través de un rodillo de regulación de anchura con una anchura de 60 mm obteniendo un haz de fibras ensanchado a 60 mm. La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 a excepción de una condición donde se obtuvo un haz de fibras parcialmente separado usando un medio de separación preparado poniendo chapas de hierro para procesamiento de separación, cada una de las cuales tenía una forma sobresaliente contra el haz de fibras ensanchado obtenido a intervalos iguales de 3,5 mm con respecto a la dirección de la anchura del haz de fibras de refuerzo.

Entonces, el haz de fibras parcialmente separado obtenido se separó en 17 segmentos en la dirección de la anchura en la sección procesada con separación, y al menos un extremo de al menos una sección procesada con separación tenía una parte de acumulación de enredo en la que se acumularon partes enredadas en las que las fibras individuales estaban entrelazadas. Una serie de resultados de evaluación obtenidos se expone en la Tabla 1.

(Ejemplo 3)

La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2 a excepción de una condición donde, con respecto a un haz de fibras ensanchado usando el haz de fibras [A-2] que avanzaba a una velocidad constante de 10 m/min, el medio de separación penetró durante 1 segundo creando una sección procesada con separación, el medio de separación se retiró en 1 segundo, y penetró de nuevo, y estas operaciones se repitieron. Una serie de resultados de evaluación obtenidos se expone en la Tabla 1.

(Ejemplo 4)

La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2 m a excepción de que una condición donde, para un haz de fibras ensanchado que usa el haz de fibras [A-2] que avanza a una velocidad constante de 10 m/min, el medio de separación penetró durante 6 segundos creando una sección procesada con separación, el medio de separación se retiró en 0,2 segundo, y penetró de nuevo, y estas operaciones se repitieron. Una serie de resultados de evaluación obtenidos se expone en la Tabla 1.

(Ejemplo 5)

La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2, a excepción de que una condición donde, para un haz de fibras ensanchado que usa el haz de fibras [A-2] que avanza a una velocidad constante de 10 m/min, se fabricó un haz de fibras parcialmente separado usando un medio de separación preparado poniendo chapas de hierro para procesamiento de separación, cada una de las cuales tenía una forma sobresaliente con un grosor de 0,2 mm, una anchura de 3 mm y una altura de 20 mm, la superficie de contacto con el haz de fibras se procesó en forma de cuchilla, a intervalos iguales de 3,5 mm con respecto a la dirección de la anchura del haz de fibras de refuerzo, en paralelo entre sí. Una serie de resultados de evaluación obtenidos se expone en la Tabla 1.

(Ejemplo 6)

La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2, a excepción de que una condición donde, sin enrollar una vez el haz de fibras parcialmente separado obtenido, se insertó de forma continua en una cortadora rotativa, y luego se sometió a un paso de formación de esterilla y un paso de impregnación de resina. Una serie de resultados de evaluación obtenidos se expone en la Tabla 1.

(Ejemplo 7)

La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 6, a excepción de que una condición en la que, cuando el haz de fibras parcialmente separado se cortó con la cortadora rotativa, el ángulo de corte se puso a 15° con respecto a la dirección longitudinal de las fibras. Una serie de resultados de evaluación obtenidos se expone en la Tabla 1.

(Ejemplo comparativo 1)

La evaluación se realizó de la misma manera que en el Ejemplo 2 a excepción de una condición donde el haz de fibras [A-2] se cortó y roció sin realizarse procesamiento de ensanchamiento y procesamiento de separación para obtener una tela no tejida de fibra discontinua. Una serie de resultados de evaluación obtenidos se expone en la Tabla 2.

(Ejemplo comparativo 2)

Para el haz de fibras ensanchado que usa el haz de fibras [A-2] que avanza a una velocidad constante de 10 m/min, el medio de separación siempre se mantuvo en un estado de penetración, y se fabricó un haz de fibras separado de forma continua realizado con un procesamiento de separación continuo. En el haz de fibras separado obtenido de forma continua, la sección procesada con separación se formó de forma continua en la dirección longitudinal de las fibras, en una parte se observó un deterioro de calidad debido a una considerable formación de pelusas, las torsiones existentes en el haz de fibras se acumularon en una posición del medio de separación, se produjo una rotura parcial del hilo, y era imposible realizar de forma continua el procesamiento de separación.

(Ejemplo comparativo 3)

Con respecto a un haz de fibras ensanchado que usa el haz de fibras [A-2] que avanza a una velocidad constante de 10 m/min, se intentó mantener siempre un estado de penetración del medio de separación preparado poniendo chapas de hierro para procesamiento de separación, cada una de las cuales tenía una forma sobresaliente con un grosor de 0,2 mm, una anchura de 3 mm y una altura de 20 mm, cuya superficie de contacto con el haz de fibras se procesó en una forma de cuchilla, a intervalos iguales de 3,5 mm con respecto a la dirección de la anchura del haz de fibras de refuerzo, en paralelo entre sí, al haz de fibras ensanchado. Sin embargo, se produjo frecuentemente rotura del hilo debido a la torsión del hilo y la vibración y desviación del recorrido del hilo, y el haz de fibras no pudo enrollarse.

[Tabla 1]

[Tabla 2]

Se confirmó que en los Ejemplos 1 a 7 se obtenían excelentes propiedades mecánicas (resistencia a la flexión y módulo) y baja variación de las mismas. En particular, en el Ejemplo 7, poniendo el ángulo de corte 0 del haz de fibras parcialmente separado a 0° < 0 < 90°, era posible evitar la concentración de esfuerzos en el extremo del haz de fibras y la formación de la parte rica en resina en el artículo moldeado, y lograr también alta resistencia y baja variación. Además, en este resultado, aunque no se empleó un método explícito para confirmar la fluidez, todas las chapas planas moldeadas para la evaluación de las propiedades físicas tenían alta suavidad superficial y carecían de puntos de resina donde también había resinas coaguladas. Además, no se observaron virutas, y eran chapas planas completamente llenas.

Por otra parte, en el Ejemplo comparativo 1, dado que no se realizó el procesamiento de separación, el haz de fibras en el artículo moldeado era grueso, y se produjo concentración de esfuerzos en la parte de extremo del haz de fibras, y se observaron disminución de las propiedades mecánicas y aumento de la variación. Además, se observaron puntos de resina en la chapa plana, y también se observó por el aspecto que la uniformidad era baja.

Aplicabilidad industrial

La presente invención se puede aplicar a cualquier haz de fibras en el que se desee separar un haz de fibras compuesto de una pluralidad de fibras individuales en dos o más haces finos. En particular, cuando se usan fibras de refuerzo, el haz de fibras parcialmente separado obtenido puede impregnarse con una resina de matriz y usarse para cualesquiera materiales compuestos de fibra de refuerzo.

Explicación de símbolos

1: proceso para producir material de moldeo de resina reforzado con fibra

2: paso de separación parcial [A]

3: paso de formación de esterilla [B]

4: paso de impregnación de resina [C]

5: fileta

6: haz de fibras de refuerzo

6a: fibras de refuerzo

7: haz de fibras parcialmente separado

8: unidad cortadora

8a: cuchilla de corte

9: mecanismo de rociado

10: esterilla de fibra de refuerzo

11: resina termoestable

12: película

13: correa

14: rodillo de impregnación de resina

15: material de moldeo de resina reforzado con fibra

100: haz de fibras

110a, 110a, 110b, 111a, 111b, 111c, 111d, 112a, 112b, 113a, 113b, 113c, 113d, 114a, 115a, 116a, 116b, 117a, 118a: sección procesada con separación

110Z: sección de corte

120, 830: parte de acumulación de enredo

: sección procesada sin separación

Z: sección de procesamiento sin corte

: acumulación de pelusas

: parte procesada con separación

Z: sección de procesamiento de corte

: parte enredada

: distancia de separación

Z: distancia de corte

: haz de fibras parcialmente separado

: parte procesada sin separación

: medio de separación

Z: medio de corte

: parte sobresaliente

Z: parte sobresaliente en forma de cuchilla

: parte de contacto

: medio de separación rotativo

L, 230R: parte de esquina

: eje de rotación

: parte retorcida

, 320: fibras individuales contenidas en el haz de fibras

, 820, 821: zona de longitud arbitraria en la dirección longitudinal del haz de fibras parcialmente separado

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para producir un haz de fibras parcialmente separado (7) donde, mientras un haz de fibras (100) que comprende una pluralidad de fibras individuales se desplaza a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras (100), un medio de separación (200) provisto de una pluralidad de partes sobresalientes (210) penetra en el haz de fibras (100) para crear una parte procesada con separación (150), y partes enredadas (160), donde las fibras individuales están entrelazadas, se forman en partes de contacto (211) con las partes sobresalientes (210) en al menos una parte procesada con separación (150), a continuación el medio de separación (200) es retirado del haz de fibras (100), y después de pasar a través de una parte de acumulación de enredo (120) que incluye las partes enredadas (160), el medio de separación (200) penetra de nuevo en el haz de fibras (100), caracterizado porque un tiempo de procesado de separación t1 durante la penetración con el medio de separación (200) y un tiempo t2 desde la retirada con el medio de separación (200) a la penetración de nuevo en el haz de fibras (100) satisfacen la ecuación siguiente (1):

0,03 ^ t2 / ( t i t2 ) á 0,5 ■■■ Ecuación (1)

2. El método para producir un haz de fibras parcialmente separado (7) según la reivindicación 1, donde se detecta una fuerza de presión que actúa en las partes sobresalientes (210) por una anchura del haz de fibras (100) en las partes de contacto (211), y el medio de separación (200) es retirado del haz de fibras acompañando un aumento de la fuerza de presión.

3. El método para producir un haz de fibras parcialmente separado (7) según alguna de las reivindicaciones 1 y 2, donde la presencia de una torsión del haz de fibras (100) en un rango de 10 a 1.000 mm desde el medio de separación (200) que ha penetrado en el haz de fibras (100) en al menos una de la parte delantera y trasera del haz de fibras (100) a lo largo de la dirección longitudinal del haz de fibras (100) es detectada por un medio de formación de imágenes.

4. El método para producir un haz de fibras parcialmente separado (7) según la reivindicación 3, donde se detecta una fuerza de presión que actúa en las partes sobresalientes (210) por una anchura del haz de fibras (100) en las partes de contacto (211), se detecta una torsión por el medio de formación de imágenes, y el medio de separación (200) es controlado de modo que la fuerza de presión se reduzca hasta que las partes sobresalientes (210) pasen a través de la torsión desde inmediatamente antes de ponerse en contacto con la torsión.

5. El método para producir un haz de fibras parcialmente separado (7) según alguna de las reivindicaciones 1 a 4, donde una pluralidad de las partes sobresalientes (210) puede ser controlada independientemente.

6. El método para producir un haz de fibras parcialmente separado (7) según alguna de las reivindicaciones 1 a 5, donde el medio de separación (200) tiene un eje rotacional ortogonal a la dirección longitudinal del haz de fibras (100), y las partes sobresalientes (210) están dispuestas en una superficie del eje rotacional.