JP2001214334A - Method for continuously producing carbon fiber chopped strand - Google Patents

Method for continuously producing carbon fiber chopped strand

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JP2001214334A
JP2001214334A JP2000024880A JP2000024880A JP2001214334A JP 2001214334 A JP2001214334 A JP 2001214334A JP 2000024880 A JP2000024880 A JP 2000024880A JP 2000024880 A JP2000024880 A JP 2000024880A JP 2001214334 A JP2001214334 A JP 2001214334A
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strands
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祐輝 大西
Tadayuki Aoyama
忠幸 青山
Kunihiko Inoue
邦彦 井上
Toshimasa Watanabe
敏正 渡辺
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a carbon fiber shopped strand by which productivity is high and quality can be kept constant without causing uselessness in each step. SOLUTION: The carbon fiber strand 1 obtained by discharging from a baking oven is provided to a cutting step to be cut in a prescribed length while doubling plural yarns in a yarn doubling machine 7 without sound up. Since the carbon fiber strand 1 is subjected to a sizing treatment by a sizing agent and then dried at a dryer 5 in a noncontact state, the cross section thereof approximately become circle.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、チョップドストラ
ンドの生産性のよい連続製造方法に関するものである。
更に詳しくは、焼成炉より排出して得られた炭素繊維ス
トランドの製造工程に直結したチョップドストランドの
連続製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a continuous production method of chopped strands with good productivity.
More specifically, the present invention relates to a continuous production method of chopped strands directly connected to a production process of carbon fiber strands obtained by discharging from a firing furnace.

【0002】[0002]

【従来技術】炭素繊維チョップドストランドは、主に熱
可塑性樹脂をマトリックス樹脂とする複合材料の強化材
に使用されている。例えば、炭素繊維チョップドストラ
ンド強化熱可塑性樹脂は、射出成形や押出成形が可能で
あって、機械特性、摺動特性、電気特性、寸法安定等の
特性の付与に寄与している。
2. Description of the Related Art Chopped carbon fiber strands are mainly used as a reinforcing material for composite materials using a thermoplastic resin as a matrix resin. For example, a carbon fiber chopped strand reinforced thermoplastic resin can be injection molded or extruded and contributes to imparting properties such as mechanical properties, sliding properties, electrical properties, and dimensional stability.

【0003】また、炭素繊維チョップドストランドは、
熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂とする複合材料の強化
材としても用いられる。このような複合材料としては、
SMC、BMC等が挙げられ、ハンドレイアップ等にも
利用されている。
[0003] Also, carbon fiber chopped strands are:
It is also used as a reinforcing material for a composite material using a thermosetting resin as a matrix resin. As such a composite material,
Examples include SMC and BMC, which are also used for hand lay-up and the like.

【0004】炭素繊維チョップドストランドは、樹脂と
混合して使用する必要性から、その特性として、粘着性
の無い、しかも安息角が小さく、集束性がよく、嵩密度
の高いことが望まれている。このためチョップドストラ
ンドは弱い撚りの掛かった状態とし、嵩密度が高い、所
謂ニードルタイプが好まれる。
Since it is necessary to use carbon fiber chopped strands mixed with resin, it is desired that the properties of the carbon fiber chopped strands have no stickiness, a small angle of repose, good convergence, and high bulk density. . For this reason, the chopped strand is in a weakly twisted state, and a so-called needle type having a high bulk density is preferred.

【0005】炭素繊維チョップドストランド(以下単に
チョップドストランドということがある)の形態は、炭
素繊維ストランドの繊維束を1〜10mmの所定長さに
切断した、直径0.5〜5mm程度の束状が一般的であ
る。このような形態の炭素繊維チョップドストランド
は、射出成形或いは押出成形時、若しくはコンパウンド
製造時、ホッパーでの落ち込みが良く、マトリックス樹
脂と均一に混合を行うのに適している。
[0005] Carbon fiber chopped strands (hereinafter sometimes simply referred to as chopped strands) are formed by cutting a fiber bundle of carbon fiber strands into a predetermined length of 1 to 10 mm and having a diameter of about 0.5 to 5 mm. General. Such a chopped carbon fiber strand has a good drop in a hopper during injection molding or extrusion molding, or during compound production, and is suitable for uniformly mixing with a matrix resin.

【0006】従来、炭素繊維チョップドストランドの原
料となる炭素繊維ストランドの製造において、耐炎化と
炭素化工程での焼成の際の熱効率を良くすること、炭素
繊維ストランド内外での均一処理を行うこと、炭素繊維
ストランドを構成するフィラメント相互間の膠着を防止
すること、単一ボビンへの巻取り長さを長くして結び目
の増加を防ぐこと、等の要求がなされている。
Conventionally, in the production of carbon fiber strands which are the raw materials of carbon fiber chopped strands, it is necessary to improve the thermal efficiency at the time of sintering in the flame resistance and carbonization step, and to perform uniform treatment inside and outside the carbon fiber strands. Demands have been made to prevent sticking between filaments constituting the carbon fiber strand, to increase the winding length on a single bobbin to prevent an increase in knots, and the like.

【0007】このような要求のために、各ストランド
は、フィラメント数にして3,000本(3K)乃至5
0,000本(50K)単位にて、汎用的な集束剤にて
集束されて、ボビン等に巻かれて供給・製品化されてい
る。このような工程を採用された捲回状態の炭素繊維ス
トランドは、長短両用に供することが可能で、汎用性を
具有していることから、工業的には広く採用されてい
る。
[0007] To meet such demands, each strand has a filament count of 3,000 (3K) to 5 filaments.
It is bundled with a general-purpose sizing agent in units of 0000 pieces (50K), wound around a bobbin or the like, and supplied and commercialized. The wound carbon fiber strand adopting such a process is widely used industrially because it can be used for both long and short and has versatility.

【0008】従来の炭素繊維チョップドストランドの製
造方法としては、ボビンなどに巻かれた炭素繊維ストラ
ンドを複数個、例えば、数百〜千個前後を用意し、各ボ
ビンから巻き芯の軸方向に引き出しながら(解舒工
程)、炭素繊維ストランド製造時に既に付着させた汎用
のサイズ剤を除去した後に、再度、チョップドストラン
ドの性能に好ましいサイズ剤を適用するか、或いは炭素
繊維ストランド製造時に付着されている汎用のサイズ剤
の上にさらにチョップドストランド用のサイズ剤を適用
することにより集束処理、必要に応じて加撚することに
より集束処理し(集束工程)、次いで、数百〜千個前後
の炭素繊維ストランドを束にして引き揃え、長さ1〜1
0mmとなるように切断することにより(切断工程)、
ストランド毎の束、即ちチョップドストランドとする方
法が一般的である。
As a conventional method of manufacturing a chopped carbon fiber strand, a plurality of carbon fiber strands wound around a bobbin or the like, for example, several hundred to about 1,000 pieces are prepared, and are drawn out from each bobbin in the axial direction of the core. While (unwinding step), after removing the general-purpose sizing agent that has already been adhered during the production of the carbon fiber strand, a sizing agent preferable for the performance of the chopped strand is applied again, or the sizing agent is adhered during the production of the carbon fiber strand. A sizing treatment is performed by further applying a sizing agent for chopped strands on a general-purpose sizing agent, and if necessary, a sizing operation by twisting (a sizing process), and then several hundred to 1,000 carbon fibers. Strands are bundled and aligned, length 1-1
By cutting to 0 mm (cutting step),
In general, a method of forming a bundle for each strand, that is, a chopped strand is used.

【0009】このような集束剤の付与された炭素繊維チ
ョップドストランドは、集束性がよく嵩密度が高いこと
で知られている(例えば、特開昭63−317321号
公報、特開平2−203901号公報、特開平2−12
9229号公報、特開平2−64133号公報、特開昭
60−26037号公報、特開昭58−126375号
公報、特公平5−26642号公報、特公平5−266
42号公報等)。
[0009] Such chopped carbon fiber strands provided with a sizing agent are known to have good sizing properties and high bulk density (for example, JP-A-63-317321 and JP-A-2-203901). Gazette, JP-A-2-12
9229, JP-A-2-64133, JP-A-60-26037, JP-A-58-126375, JP-B5-26642, JP-B5-266.
No. 42, etc.).

【0010】なお、従来のこれらの炭素繊維チョップド
ストランドを製造する際の切断工程前のサイジング剤を
付与した後の炭素繊維ストランドは、前記したように用
途に応じ、切断せずに長繊維状態(ストランド状態)で
使用する場合や、切断してチョップドストランドとして
使用する場合等に対応できる利点がある。
The carbon fiber strands to which the conventional sizing agent has been applied before the cutting step in the production of these carbon fiber chopped strands are in a long fiber state without being cut according to the application as described above. There is an advantage that it can cope with the case of using in a strand state) or the case of cutting and using as a chopped strand.

【0011】さらに、炭素繊維ストランドとして、近時
フィラメント数5万本を越えるストランド単位で構成さ
れる所謂ラージトウと称される繊維束が使用されている
が、このようなラージトウを使用して切断したチョップ
ドストランドは開繊が良いが、集束性に乏しく、嵩密度
が低いものとなり、樹脂と混合するコンパウンド作業時
にチョップドストランド供給性が悪くなり、円滑な運転
が困難になる等の問題を有している。また、このような
ラージトウは炭素繊維として単繊維切れや毛羽立ちが多
く、品質的にも少数構成の炭素繊維ストランドに比較し
て劣るものであるので、チョップドストランドとするの
に適していない。
Further, as a carbon fiber strand, a fiber bundle referred to as a so-called large tow composed of strand units having more than 50,000 filaments has recently been used, and cut using such a large tow. Chopped strands have good spreadability, but have poor convergence, low bulk density, and poor chopped strand supply during compounding work with resin, making smooth running difficult. I have. In addition, such large tows are often unsuitable as chopped strands because carbon fibers have many single fiber breaks and fluff and are inferior in quality to carbon fiber strands having a small number of components.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】近年、炭素繊維チョッ
プドストランドは、熱可塑性樹脂をマトリックス材とす
る複合材料に多く使用されるが、熱可塑性樹脂はリサイ
クルが可能なことから、炭素繊維チョップドストランド
の需要は旺盛である。
In recent years, carbon fiber chopped strands are often used for composite materials using a thermoplastic resin as a matrix material. However, since thermoplastic resins can be recycled, carbon fiber chopped strands are not used. Demand is strong.

【0013】従来、炭素繊維チョップドストランドを製
造する場合には、ストランド単位でボビンに巻き取られ
ている炭素繊維ストランドを使用し、数百個〜千個前後
の多数のボビンをセットし、各ボビンからの炭素繊維ス
トランドの解舒、解舒された各炭素繊維ストランドの集
束、集束された各炭素繊維ストランドの合糸、合糸さた
炭素繊維ストランドの切断の各工程を経る必要があり、
作業工程が多く効率が悪い。
Conventionally, when carbon fiber chopped strands are manufactured, carbon fiber strands wound on bobbins in units of strands are used, and a large number of bobbins of several hundred to about 1,000 are set, and each bobbin is set. Unwinding of the carbon fiber strand from the, the bundle of each of the unwound carbon fiber strands, the twining of each of the bundled carbon fiber strands, it is necessary to go through each step of cutting of the carbon fiber strands,
There are many work processes and efficiency is low.

【0014】また、従来の炭素繊維チョップドストラン
ドの製造においては、炭素繊維ストランドの製造段階に
おいて、ボビンに巻かれる前に既に集束剤が付与されて
おり、その後、ボビンから解舒された炭素繊維ストラン
ドに対して、その集束剤の上にさらに集束剤を適用した
り、以前の集束剤を除去して新たな集束剤を適用する必
要があるため、集束剤の適用に無駄がある。
In the conventional production of carbon fiber chopped strands, a sizing agent is already applied before being wound on a bobbin in the production stage of carbon fiber strands, and then the carbon fiber strand unwound from the bobbin is However, since it is necessary to further apply a sizing agent on the sizing agent or to remove the previous sizing agent and apply a new sizing agent, there is no use in applying the sizing agent.

【0015】さらに、このような従来の方法では、ボビ
ンの交換時はボビンに巻かれた炭素繊維ストランドの長
さ単位で全工程をストップし、再度、数百個〜千個前後
の多数のボビンをセットし直す必要がある。しかもボビ
ンに巻き取られているストランドの長さがボビン個々で
異なっていると、チョップドストランド製造工程で短尺
品が製造途中で欠落することにより、多本集束されてい
る繊維束の太さが途中で変わることになり、一定の品質
のものを定常的に製造することが困難で、品質管理上問
題である。また、このような欠落を補充するには一旦、
装置を止め、新たなボビン巻きされているストランドを
補充しなければならない。
Further, in such a conventional method, when replacing the bobbin, the whole process is stopped by the length unit of the carbon fiber strand wound on the bobbin, and again, a large number of bobbins of several hundreds to about 1,000 Needs to be reset. In addition, if the length of the strand wound on the bobbin is different for each bobbin, a short product is dropped off during the chopped strand manufacturing process, causing the thickness of the multi-bundle fiber bundle to be reduced Therefore, it is difficult to constantly manufacture products of a constant quality, which is a problem in quality control. Also, to fill in such gaps,
The device must be stopped and a new bobbin wound strand must be refilled.

【0016】さらに、チョップドストランドを、均質と
するには、ボビンに巻かれたストランド毎の製造時期、
製造条件を同一にしなければならない等、事実上困難で
あるため、厳密な意味で品質が一定しないという問題点
がある。
Further, in order to make the chopped strands homogeneous, the production time of each strand wound on the bobbin,
Since it is practically difficult, for example, that the production conditions must be the same, there is a problem that the quality is not constant in a strict sense.

【0017】そこで、本発明は、各工程に無駄が無く生
産性が高く、品質を一定とすることができる炭素繊維チ
ョップドストランドの連続的な製造方法を提供すること
を目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a continuous production method of carbon fiber chopped strands in which each step has no waste and high productivity and can maintain a constant quality.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】前記した問題点を解決す
るために、本発明は、焼成炉より排出して得られた炭素
繊維ストランドを巻き取ることなく、複数本を合糸しな
がら、切断工程に供し、所定長に切断することを特徴と
する炭素繊維チョップドストランドの連続的製造方法で
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method of cutting a plurality of carbon fiber strands while winding the carbon fiber strands without winding the carbon fiber strands. It is a continuous production method of a carbon fiber chopped strand, which is subjected to a process and cut into a predetermined length.

【0019】このような本発明によれば、炭素繊維焼成
工程に直結したチョップドストランドの製造が可能とな
り、炭素繊維ストランドの巻取、解舒の各工程が必要な
いので、生産効率が高い。
According to the present invention, it is possible to manufacture a chopped strand directly connected to the carbon fiber firing step, and it is not necessary to perform the steps of winding and unwinding the carbon fiber strand, so that the production efficiency is high.

【0020】このような本発明によれば、炭素繊維スト
ランドに対して、巻取前と解舒後に集束剤を重複して付
与する必要がなく、1回の付与でよいので、また、集束
剤の除去工程も無いので、生産効率が高い。
According to the present invention, it is not necessary to apply the sizing agent to the carbon fiber strands repeatedly before and after unwinding, and it is sufficient to apply the sizing agent only once. Since there is no removal step, production efficiency is high.

【0021】このような本発明によれば、ラージトウ炭
素繊維より製造されたチョップドストランドに比べ、集
束性、嵩密度共に優れ、品質が良好なチョップドストラ
ンドを得ることができる。
According to the present invention, it is possible to obtain a chopped strand having excellent convergence and bulk density and excellent quality as compared with a chopped strand produced from large tow carbon fibers.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の炭素繊維チョッ
プドストランドの製造方法の好ましい製造工程の態様を
示す図であるが、本発明はこれに限定されない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a view showing an embodiment of a preferred production process of a method for producing a carbon fiber chopped strand of the present invention, but the present invention is not limited to this.

【0023】炭素繊維ストランド1はサイズ剤が収容さ
れたサイズ剤浴槽2に導入され、浸漬されて、炭素繊維
ストランド1の内部及びその表面にサイズ剤が付与され
る(サイジング処理)。浸漬処理時に液浸ローラ12、
14、3によって適宜の張力が付与される。サイズ剤浴
槽2から排出される炭素繊維ストランド1は液浸ローラ
3からサイズ剤浴面上に垂直に立ち上がり、ガイドロー
ラ4によって引き上げられ、その間に乾燥機5で非接触
状態で乾燥され、ついで冷風機6等の冷却手段で積極的
に冷却される。冷却された炭素繊維ストランド1は、ト
ランペットガイド等の合糸機7により集束され、集束炭
素繊維ストランド8は切断装置9により所定長に切断さ
れ、炭素繊維チョップドストランド10となり、分糸機
11により分糸される。
The carbon fiber strand 1 is introduced into a sizing bath 2 containing a sizing agent, and is immersed to apply the sizing agent to the inside and the surface of the carbon fiber strand 1 (sizing process). During the immersion treatment, the liquid immersion roller 12,
Appropriate tension is applied by 14 and 3. The carbon fiber strand 1 discharged from the sizing bath 2 rises vertically from the liquid immersion roller 3 onto the sizing bath surface, is pulled up by the guide roller 4, and is dried in a non-contact state by the drier 5 during that time. It is actively cooled by cooling means such as the machine 6. The cooled carbon fiber strand 1 is bundled by a twining machine 7 such as a trumpet guide, and the bundled carbon fiber strand 8 is cut into a predetermined length by a cutting device 9 to become a carbon fiber chopped strand 10 and separated by a yarn separating machine 11. Threaded.

【0024】炭素繊維ストランド 本発明の炭素繊維チョップドストランドの製造方法の原
料として使用される炭素繊維ストランドは、構成本数
3,000本(3K)〜50,000本(50K)のフ
ィラメントからなる炭素繊維ストランドが望ましい。こ
のような構成本数のストランドはその焼成過程での均一
焼成に有効であり、しかも焼成工程に於ける熱の伝導、
分解ガスの拡散、表面処理の均一化、サイズ剤の内部浸
透等にとっても有効である。
Carbon Fiber Strand The carbon fiber strand used as a raw material in the method for producing the carbon fiber chopped strand of the present invention is a carbon fiber comprising 3,000 (3K) to 50,000 (50K) filaments. Strands are preferred. Such a number of strands is effective for uniform firing in the firing process, and furthermore, heat conduction in the firing process,
It is also effective for diffusion of decomposition gas, uniform surface treatment, internal penetration of sizing agent, and the like.

【0025】特に、嵩密度が高く、針状に、高度に集束
された、所謂ニードルタイプの炭素繊維チョップドスト
ランドを製造するには、その構成本数が3,000本
(3K)〜25,000本(25K)、さらに好ましく
は12K(12,000本)乃至24K(24,000
本)の範囲のものがよく、このような構成本数のチョッ
プドストランドを得るには、上記の構成本数の炭素繊維
ストランドを合糸し、切断しチョップドストランドとす
るのがよい。
In particular, in order to manufacture a so-called needle-type carbon fiber chopped strand having a high bulk density and a high degree of needle-like condensation, the number of constituent fibers is from 3,000 (3K) to 25,000. (25K), more preferably 12K (12,000) to 24K (24,000).
The above number is preferred. In order to obtain such a number of chopped strands, it is preferable that the carbon fiber strands having the above-described number be combined and cut into chopped strands.

【0026】炭素繊維ストランドは、種々の有機繊維を
プリカーサーとして用いて焼成することにより製造で
き、それぞれのプリカーサーの特性に応じた炭素繊維を
得ることができる。炭素繊維ストランド用プリカーサー
としては、レーヨン、ピッチ系繊維、ポリアクリロニト
リル系重合体繊維等が一般的である。
The carbon fiber strand can be produced by firing various organic fibers as precursors, and carbon fibers according to the characteristics of each precursor can be obtained. Rayon, pitch-based fibers, polyacrylonitrile-based polymer fibers and the like are generally used as precursors for carbon fiber strands.

【0027】炭素繊維ストランドの汎用性、強度と弾性
率のバランス等を考慮するとポリアクリロニトリル系重
合体繊維をプリカーサーとする炭素繊維ストランド(P
AN系炭素繊維)が優れているため、最も多く生産さ
れ、且つ熱可塑性樹脂用の強化材繊維としても有効に利
用されている。
Considering the versatility of carbon fiber strands, the balance between strength and elastic modulus, etc., carbon fiber strands (P) made of polyacrylonitrile-based polymer fibers as precursors
(AN-based carbon fiber) is excellent, and thus is produced most frequently and is also effectively used as a reinforcing fiber for a thermoplastic resin.

【0028】本発明で使用される炭素繊維ストランドの
引っ張り強さは300MPa以上、引っ張り弾性率は2
0GPa以上、単繊維直径は5〜10μmの性能を示す
ものが、複合材料に使用するものとして好ましい。
The carbon fiber strand used in the present invention has a tensile strength of 300 MPa or more and a tensile modulus of 2 or more.
Those having a performance of 0 GPa or more and a single fiber diameter of 5 to 10 μm are preferable for use in the composite material.

【0029】耐炎化処理・炭素化処理工程 PAN系炭素繊維は、前記プリカーサーに対して200
〜350℃の酸化性雰囲気中での耐炎化処理(酸化処
理)、及び不活性雰囲気中で、400℃以上炭素の昇華
までの温度範囲において温度ゾーンを複数段に分けた、
炭素化処理を施すことによって製造することが出来る。
Flameproofing / Carbonizing Step The PAN-based carbon fiber is added to the precursor by 200%.
A temperature zone divided into a plurality of stages in a temperature range from 400 ° C. to the sublimation of carbon in an oxidizing atmosphere of up to 350 ° C. and in an inert atmosphere;
It can be manufactured by performing a carbonization treatment.

【0030】耐炎化工程は発熱反応であるため、温度管
理には反応熱の除去が重要である。しかしながら、50
Kを超えるフィラメントの構成本数の多いプリカーサー
のストランドを採用した場合には、反応熱の除去にスト
ランドを開繊状態に維持し反応熱の放散をはかるといっ
た処理が必要となってくるため、単糸切れが生じやす
く、張力調整も難しく高品位の炭素繊維は得られ難い。
Since the flame-proofing step is an exothermic reaction, it is important to remove the reaction heat for temperature control. However, 50
If a precursor strand having a large number of filaments exceeding K is used, it is necessary to remove the reaction heat by maintaining the strand in an open state and dissipating the reaction heat. Cutting easily occurs, tension adjustment is difficult, and it is difficult to obtain high-quality carbon fiber.

【0031】また、耐炎化終了についで行われる炭素化
工程でも同様であり、構成本数の多いストランドは、高
品位の炭素繊維を得るには不向きである。
The same applies to the carbonization step performed after the end of the flame resistance, and a strand having a large number of constituents is not suitable for obtaining high-quality carbon fibers.

【0032】この炭素化処理は、目的物の要求性能に応
じて、処理温度及び昇温勾配、処理温度での滞留時間、
付与張力、雰囲気ガス等を設定することによって行われ
る。
In this carbonization treatment, depending on the required performance of the object, the treatment temperature and the temperature rise gradient, the residence time at the treatment temperature,
This is performed by setting the applied tension, atmosphere gas, and the like.

【0033】表面処理工程 炭素繊維チョップドストランドを強化材とし、マトリッ
クス材として水硬性無機材料を使用する場合、或いは炭
素繊維チョップドストランドを水分散系で使用する場合
等特別の場合を除き、炭素化処理終了後に、マトリック
ス材との接着性改良のために炭素繊維ストランドに対し
て表面処理を施すのが好ましい。
Surface treatment step Except in special cases, such as when a carbon fiber chopped strand is used as a reinforcing material and a hydraulic inorganic material is used as a matrix material, or when a carbon fiber chopped strand is used in an aqueous dispersion system, carbonization treatment is performed. After the completion, it is preferable to perform a surface treatment on the carbon fiber strands in order to improve the adhesion to the matrix material.

【0034】この表面処理には、液相処理、或いは気相
処理などが挙げられる。生産性、処理の均一性、安定性
等の観点から、液相電解表面処理が好ましい。一方、残
留電解質による悪影響の問題が少ないという観点から、
酸素、オゾン、塩化水素等の活性ガスによる気相表面処
理が好ましい。
The surface treatment includes a liquid phase treatment or a gas phase treatment. Liquid phase electrolytic surface treatment is preferred from the viewpoints of productivity, treatment uniformity, stability and the like. On the other hand, from the viewpoint that there is little problem of adverse effects due to residual electrolyte,
Gas phase surface treatment with an active gas such as oxygen, ozone, hydrogen chloride or the like is preferred.

【0035】液相電解表面処理に用いられる電解液に
は、塩酸、硝酸、硫酸等の酸や、水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム等のアルカリ、硝酸アンモニウム、硫酸ア
ンモニウム、塩化アンモニウム等のアンモニウムイオン
を含む塩類及びこれらの混合物が使用できる。
The electrolytic solution used for the liquid phase electrolytic surface treatment includes acids such as hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid, alkalis such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, and salts containing ammonium ions such as ammonium nitrate, ammonium sulfate and ammonium chloride. And mixtures thereof.

【0036】液相電解表面処理は、上記に例示した電解
質溶液中で炭素繊維に通電処理することによって行わ
れ、通電は一段又は多段、或いはパルス給電によって行
われる。この時の通電電気量は、処理する炭素繊維の熱
履歴によって異なる。例えば、処理温度の高い、炭素化
度が進んだ炭素繊維ほど強い処理を必要とする。表面処
理の程度の目安は、例えばX線光電子分光法(ESC
A)により測定される炭素繊維の表面酸素濃度比O/
C、表面窒素濃度比N/Cによって管理するのがよい。
通常、表面酸素濃度比O/Cが、0.01〜0.5とな
るように酸化処理するのが好ましい。
The liquid-phase electrolysis surface treatment is performed by applying a current to carbon fibers in the above-described electrolyte solution, and the current is applied in one or multiple stages or by pulsed power supply. The amount of electricity supplied at this time differs depending on the heat history of the carbon fiber to be treated. For example, a carbon fiber having a higher treatment temperature and a higher degree of carbonization requires a stronger treatment. The standard of the degree of the surface treatment is, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (ESC).
A) Surface oxygen concentration ratio of carbon fiber measured by A) O /
C, it is better to control the surface nitrogen concentration ratio N / C.
Usually, it is preferable to perform the oxidation treatment so that the surface oxygen concentration ratio O / C becomes 0.01 to 0.5.

【0037】このような表面処理により、炭素繊維とマ
トリックス樹脂との接着性が改良される。表面処理が過
度になると炭素繊維が脆弱化しマトリックス樹脂との複
合材としたときに、炭素繊維の強度低下のために、本来
の性能を発揮し得ない。一方、表面処理が不足すると、
マトリックス樹脂との接着性が不足し、充分な複合効果
が発揮されない。
By such a surface treatment, the adhesiveness between the carbon fiber and the matrix resin is improved. When the surface treatment is excessive, the carbon fibers become brittle, and when a composite material with a matrix resin is formed, the carbon fibers have a reduced strength, so that the original performance cannot be exhibited. On the other hand, if surface treatment is insufficient,
Insufficient adhesion to matrix resin, and no sufficient composite effect is exhibited.

【0038】サイジング処理工程 このような表面処理を経た炭素繊維は、充分に洗浄し電
解質を除去した後、更にサイズ剤によるサイジング処理
を施すことが好ましい。サイズ剤の種類は、炭素繊維を
マトリックス材と複合させる場合には、マトリックス材
との相溶性の高いものが使用され、マトリックス材の種
類に応じ適宜採用される。
Sizing Treatment Step It is preferable that the carbon fiber that has been subjected to such a surface treatment is subjected to a sufficient sizing treatment with a sizing agent after sufficient washing and removal of the electrolyte. When carbon fibers are combined with a matrix material, those having a high compatibility with the matrix material are used, and the sizing agent is appropriately employed depending on the type of the matrix material.

【0039】炭素繊維と複合させるマトリックス材とし
ては、例えば、汎用的には、エポキシ樹脂が多く採用さ
れるため、これに応じてサイズ剤としてもエポキシ樹脂
系が好ましく使用できる。
As a matrix material to be combined with carbon fibers, for example, an epoxy resin is generally used in many cases, and accordingly, an epoxy resin-based material can be preferably used as a sizing agent.

【0040】エポキシ樹脂系以外のサイズ剤としては変
性ナイロン系、ウレタン樹脂系、ポリエステル樹脂系、
ポリイミド樹脂系、フェノール樹脂系等マトリックス樹
脂に親和性のサイズ剤成分を採用することが好ましい。
また、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポリエーテル
イミド、ポリエーテルサルホンのような熱可塑性樹脂も
サイズ剤として用いることができる。
As the sizing agent other than the epoxy resin type, modified nylon type, urethane resin type, polyester resin type,
It is preferable to use a sizing component having an affinity for the matrix resin such as a polyimide resin or a phenol resin.
In addition, thermoplastic resins such as polycarbonate, polysulfone, polyetherimide, and polyethersulfone can also be used as the sizing agent.

【0041】複合材料を成形する際に、加熱成形に伴う
サイズ剤の熱分解によって分解ガスが発生するが、この
分解ガスの発生を抑制するために、マトリックス樹脂の
種類・特性に応じサイズ剤の種類も選定される。高い耐
熱性が要求される複合材料系では、例えばウレタン樹脂
がサイズ剤として付与されたチョップドストランドを更
に熱処理・熱履歴を与え、熱分解ガスが発生しにくいよ
うに熱処理されたチョップドストランドを用いる方法も
採用することもできる。この場合、熱履歴の付与は、炭
素繊維ストランドを切断後に付与するのが好適である。
When the composite material is molded, a decomposition gas is generated by the thermal decomposition of the sizing agent accompanying the heat molding. In order to suppress the generation of the decomposition gas, the size of the sizing agent depends on the type and characteristics of the matrix resin. The type is also selected. In a composite material system requiring high heat resistance, for example, a method of using a chopped strand to which a heat treatment and a heat history are further applied to a chopped strand to which a urethane resin is provided as a sizing agent so that a pyrolysis gas is hardly generated. Can also be adopted. In this case, it is preferable to apply the heat history after cutting the carbon fiber strand.

【0042】サイズ剤付与処理は、エマルジョン法と溶
剤法が適用できる。溶剤法に使用される溶剤としては、
アセトン、MEK等のケトン類、メタノール、エタノー
ル等のアルコール類、メチレンクロライド等の有機塩素
化合物等が使用される。しかし、エマルジョン法が人体
への安全性の面及び自然環境を汚さないという環境対策
の面からも好ましい。
For the sizing agent application treatment, an emulsion method and a solvent method can be applied. As the solvent used in the solvent method,
Ketones such as acetone and MEK, alcohols such as methanol and ethanol, and organic chlorine compounds such as methylene chloride are used. However, the emulsion method is preferable from the viewpoint of safety to human bodies and environmental measures of not polluting the natural environment.

【0043】サイズ剤の付与は、スプレー法、液浸法、
転写法等種々の既知の方法が採択し得るが、液浸法が汎
用的で効率的且つ付与の均一性の点に於いて優れてい
る。
The sizing agent is applied by spraying, liquid immersion,
Various known methods such as a transfer method can be adopted, but the liquid immersion method is excellent in terms of versatility, efficiency and uniformity of application.

【0044】炭素繊維ストランドをサイズ剤液に浸積す
る際、サイズ剤液中に設けられた液没ローラ又は液浸ロ
ーラを介して、開繊と絞りを繰り返し、ストランドの芯
までサイズ液を含浸させる。
When the carbon fiber strand is immersed in the sizing liquid, the fiber opening and drawing are repeated through a liquid immersion roller or an immersion roller provided in the sizing liquid, and the sizing liquid is impregnated up to the core of the strand. Let it.

【0045】サイジング剤の付与方法は、単独または二
種類以上のサイズ樹脂を、二段階以上に分けて付与させ
てもかまわない本発明に於いてサイジング処理では、サ
イズ剤液(サイズ剤の溶液又はエマルジョン液)が炭素
繊維ストランドに付与され、非接触状態で乾燥するの
で、サイズ剤液の表面張力によって炭素繊維ストランド
が集束し断面が円形となる。このため得られたチョップ
ドストランドは集束性、嵩密度共に優れ、品質が良好と
なり好ましい。
The sizing agent may be applied by a single or two or more types of size resins in two or more stages. In the sizing treatment according to the present invention, the sizing agent solution (size agent solution or (Emulsion liquid) is applied to the carbon fiber strands and dried in a non-contact state, so that the carbon fiber strands converge due to the surface tension of the sizing liquid, and the cross section becomes circular. For this reason, the obtained chopped strand is excellent in both convergence and bulk density, and has good quality, which is preferable.

【0046】複合材料のマトリックス樹脂として用いら
れる熱可塑性樹脂としては、ナイロン、ポリカーボネー
ト、ABS、ポリプロピレン、ポリアセタール等が一般
的に使用でき、またポリフェニレンスルフィド、ポリエ
ーテルイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエ
ーテルケトン、液晶性の芳香族ポリエステル等の耐熱性
ポリマー類も使用できる。
As the thermoplastic resin used as the matrix resin of the composite material, nylon, polycarbonate, ABS, polypropylene, polyacetal and the like can be generally used, and polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyether sulfone, polyetherether can be used. Heat resistant polymers such as ketones and liquid crystalline aromatic polyesters can also be used.

【0047】サイズ剤が水エマルジョン系の場合、炭素
繊維ストランドに付与するサイズ剤量を適正化する上
で、サイズ剤の濃度は1〜100g/L、25℃での溶
液粘度は0.1〜100ポアズが好ましい。サイジング
する際の工程温度は0〜50℃が好ましく、サイズ剤の
付着量をコントロールするために、サイズ剤液を付着さ
せた後、微振動を与えて、或いはスクイズ処理をしても
構わない。
When the sizing agent is a water emulsion type, the concentration of the sizing agent is 1 to 100 g / L and the solution viscosity at 25 ° C. is 0.1 to 100 to optimize the amount of the sizing agent applied to the carbon fiber strand. 100 poise is preferred. The process temperature at the time of sizing is preferably from 0 to 50 ° C. In order to control the amount of the sizing agent attached, fine vibration may be applied after the sizing agent is applied, or squeezing may be performed.

【0048】サイズ剤付与量は、少ないと集束性が不足
しチョップドストランドがばらけやすく取り扱い性が悪
くなる。一方多くなると複合材料としたときにマトリッ
クス樹脂に対するサイズ剤の量が多くなり、性能低下の
原因となる。サイズ剤の適正付与量は固形分換算で、繊
維重量に対し好ましくは0.5〜15重量%、より好ま
しくは1〜12重量%、最も好ましくは2〜10重量%
となるように付与するのがよい。
When the amount of the sizing agent applied is small, the sizing properties are insufficient, and the chopped strands are apt to disperse, resulting in poor handling properties. On the other hand, when the amount increases, the amount of the sizing agent with respect to the matrix resin increases when a composite material is formed, which causes a decrease in performance. The appropriate amount of the sizing agent is preferably 0.5 to 15% by weight, more preferably 1 to 12% by weight, and most preferably 2 to 10% by weight in terms of solid content.
It is good to give so that it becomes.

【0049】このサイジング処理の際、炭素繊維ストラ
ンドにかかる張力はサイズ剤液の粘度等の性質を考慮し
炭素繊維ストランドが集束するように調整するのが良
く、この際の適正な張力は当業者の経験則によって容易
に見出すことが出来る。
In this sizing treatment, the tension applied to the carbon fiber strands is preferably adjusted so that the carbon fiber strands converge in consideration of the properties such as the viscosity of the sizing agent solution. Can easily be found by the rule of thumb.

【0050】乾燥前に、或いはサイズ剤液導入前にチョ
ップドストランド単位のフィラメント数を調整する目的
で、例えば、3Kの4本合わせ、6Kの4本合わせとい
うように、ウエットストランドを合わせ、加撚やインタ
ーミングル処理を行うことにより、チョップドストラン
ドの形態として好ましい構成フィラメント数である12
Kや24Kとすることができる。
For the purpose of adjusting the number of filaments per chopped strand before drying or before introducing the sizing liquid, wet strands are combined and twisted, for example, 4K of 3K and 4 of 6K. Or intermingle treatment, the number of constituent filaments is preferably 12 as a form of chopped strand.
K or 24K.

【0051】乾燥工程 サイズ剤液付与後、ローラー等に接触した状態、あるい
は接触した後に乾燥すると、炭素繊維ストランドが扁平
になることが多く、このようなストランドから得られた
炭素繊維チョップドストランドは嵩密度が低く好ましく
ない。また、チョップドストランド相互が接着しやす
く、しかも接着しなかったものも扁平でばらけ易くなっ
てフリーファイバーが多く、複合材料の性能が理論値よ
り低いものとなり、設計が難しくなる。
Drying Step After application of the sizing liquid, when dried in a state of contact with a roller or the like, the carbon fiber strand often becomes flat, and the carbon fiber chopped strand obtained from such a strand is bulky. Low density is not preferred. In addition, chopped strands are easy to adhere to each other, and those that do not adhere to each other are flat and easy to disperse, so that there are many free fibers, and the performance of the composite material is lower than the theoretical value, making design difficult.

【0052】非接触状態での乾燥は、サイズ剤液付与後
の乾燥前の所謂ウエットストランドをほぼ垂直に立ち上
げることが好ましい。この間にウエットストランドはサ
イズ剤液の表面張力によって集束し、断面がほぼ円形に
集束する。立ち上げ高さは、50cm〜2m程度でサイ
ズ剤液の粘度等によって決められ、その後乾燥ゾーンに
導入される。
For drying in a non-contact state, it is preferable that a so-called wet strand after application of the sizing agent liquid and before drying is raised almost vertically. During this time, the wet strands converge due to the surface tension of the sizing liquid, and converge in a substantially circular cross section. The rising height is about 50 cm to 2 m, which is determined by the viscosity of the sizing agent liquid and the like, and then introduced into the drying zone.

【0053】工程上、サイズ剤付与後に絞り、方向変換
等、ローラー等への接触が必要な場合、溝付きローラー
を用い、各炭素繊維ストランドを溝底に納めて搬送して
もよい。この際1本の炭素繊維ストランドが通過するロ
ーラーの溝幅が3mmを越えないようにし、且つ溝の底
面を丸くすることにより、チョップドストランドの扁平
化を防ぐことができる。
In the process, when contact with a roller or the like such as squeezing or changing direction after application of the sizing agent is required, each carbon fiber strand may be contained in the groove bottom and transported using a grooved roller. At this time, the flattening of the chopped strand can be prevented by making the groove width of the roller through which one carbon fiber strand does not exceed 3 mm and rounding the bottom surface of the groove.

【0054】乾燥ゾーンの雰囲気温度は、溶剤を使用し
たサイズ剤液の場合、その溶剤の種類により決められ
る。汎用的な水エマルジョンの場合は80〜200℃に
設定することが好ましい。乾燥温度が高い、あるいは乾
燥時間が長い場合、乾燥状態は良好となるが、熱履歴が
多くかかりすぎた場合、サイズ剤樹脂の劣化が起こる。
このため炭素繊維ストランドは柔軟が欠け、切断時にス
トランドが割れやすくなるため嵩密度が低くなる等の弊
害が起こるので、適正な乾燥条件で乾燥することが好ま
しい。
In the case of a sizing agent solution using a solvent, the ambient temperature in the drying zone is determined depending on the type of the solvent. In the case of a general-purpose water emulsion, the temperature is preferably set to 80 to 200 ° C. When the drying temperature is high or the drying time is long, the drying state is good, but when the heat history is too large, the sizing resin deteriorates.
For this reason, the carbon fiber strand lacks flexibility, and the strand is liable to be broken at the time of cutting, causing adverse effects such as a decrease in bulk density. Therefore, it is preferable to dry the carbon fiber strand under appropriate drying conditions.

【0055】炭素繊維ストランドの集束性を高めるため
に、プリカーサーの段階からサイズ剤液の乾燥工程迄の
間に、加撚することもある。加撚は、炭素繊維ストラン
ドの集束のみならず、単糸切れによるストランドの毛羽
立ちを抑制するためにも有効である。加撚の程度は、2
回/m〜30回/mが良い。
In order to enhance the convergence of the carbon fiber strands, twisting may be performed between the precursor stage and the drying step of the sizing liquid. Twisting is effective not only for bundling the carbon fiber strands but also for suppressing fluffing of the strands due to single yarn breakage. The degree of twist is 2
Times / m to 30 times / m is good.

【0056】サイズ剤付与処理後乾燥された炭素繊維ス
トランドは、多数本合糸し引き揃え、切断工程に供され
る。炭素繊維ストランドの合糸は、切断工程の能力に応
じて選定すればよい。
After the sizing agent application treatment, the dried carbon fiber strands are multiplied, aligned, and subjected to a cutting step. The composite yarn of the carbon fiber strand may be selected according to the capability of the cutting process.

【0057】乾燥機から出てきた炭素繊維ストランドを
多数本合糸し引き揃えた際、サイズ剤の種類により粘着
性がある場合、ストランド相互が粘着する。このような
ときは、合糸の前に、積極的に冷却するのが炭素繊維ス
トランドが密着するのを防ぐ上で有効である。積極的な
冷却には冷風の吹き付けが有効であるが、乾燥機から排
出されて後、合糸までの間に放冷時間を設ける手段でも
良い。
When a large number of carbon fiber strands coming out of the dryer are plied and aligned, if the types of the sizing agent are sticky, the strands stick to each other. In such a case, active cooling before the joining is effective in preventing the carbon fiber strands from adhering. Blowing of cool air is effective for active cooling, but a means for providing a cooling time after discharging from the dryer and before combining yarns may be used.

【0058】冷却を効果的にするために、乾燥機上方に
遮熱板を配し、走行ストランドに乾燥機からの上昇気流
が当たるのを制御するのが好ましい。この様にすること
によって乾燥機上方に配された、ローラの加熱も制御す
ることができる。
In order to make the cooling effective, it is preferable to arrange a heat shield plate above the dryer to control the rising airflow from the dryer on the running strand. In this manner, the heating of the rollers disposed above the dryer can also be controlled.

【0059】乾燥機から出た炭素繊維ストランドに、微
量のタルク、カーボンブラック等の無機粉末、熱可塑性
樹脂粉末を付与することにより、乾燥された炭素繊維ス
トランドの表面の粘着性を抑えることもできる。このよ
うな目的で使用される熱可塑性樹脂粉末としては、ポリ
アミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリイミ
ド、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルスル
フォン(PES)、ポリスルフォン(PS)、ポリアリ
レート等がある。これらの樹脂粉末は粒径10μm以下
の粉末まで市場で入手することが出来る。
By applying a small amount of an inorganic powder such as talc or carbon black or a thermoplastic resin powder to the carbon fiber strand discharged from the dryer, it is also possible to suppress the tackiness of the surface of the dried carbon fiber strand. . Examples of the thermoplastic resin powder used for such a purpose include polyamide, polycarbonate, polyester, polyimide, polyetherimide (PEI), polyethersulfone (PES), polysulfone (PS), and polyarylate. These resin powders can be obtained on the market up to a powder having a particle size of 10 μm or less.

【0060】炭素繊維ストランドをラインストランド毎
に個々に切断工程に供給すると、切断機構が複雑となり
効率も悪い。そこで本発明ではこのようなラインストラ
ンドを合糸する。合糸はサイズ剤付与処理を終了し、乾
燥を終了した段階で合糸する。
If the carbon fiber strands are individually supplied to the cutting step for each line strand, the cutting mechanism becomes complicated and the efficiency is low. Therefore, in the present invention, such a line strand is combined. The plying yarn is ligated at the stage where the sizing agent application processing is completed and the drying is completed.

【0061】炭素繊維ストランドの合糸は、切断機構の
能力に応じ、例えば[12Kストランド200本]、
[24Kストランド100本]の様に合糸後の太さが一
定になるように、ライン状況との兼ね合いで調整して行
えばよい。また、切断機構も、その能力に幅があるもの
が工程の管理上も好ましい。
The carbon fiber strand plied yarns may be, for example, [12K strands 200], depending on the capability of the cutting mechanism.
It may be adjusted in consideration of the line condition so that the thickness after the combined yarn becomes constant as in [100 strands of 24K]. In addition, a cutting mechanism having a wide range of abilities is preferable in terms of process management.

【0062】合糸に際しては、加撚の必要は特になく、
例えば、トランペットガイド等の合糸機を使用し、所謂
引き揃えで足りる。切断工程に供される時に繊維の長さ
が不揃いにならないようにする。このためには、各炭素
繊維ストランド毎の張力調整機構と合糸後の複数の張力
調整ガイドの組合せを経て引き揃え合糸される。
In the case of plying, twisting is not particularly necessary.
For example, it is sufficient to use a twining machine such as a trumpet guide and so-called aligning. The fiber length is not uneven when subjected to the cutting step. For this purpose, the fibers are drawn and combined through a combination of a tension adjustment mechanism for each carbon fiber strand and a plurality of tension adjustment guides after the combination.

【0063】切断機構は、繊維の切断に汎用されてい
る、所謂ギロチンカッターを利用することが出来るがこ
れに限定されず、円筒の外周に外向きに植刃された円筒
状カッター(所謂ECカッター)の外周に炭素繊維スト
ランドを巻き付け切断することも出来る。
As the cutting mechanism, a so-called guillotine cutter, which is widely used for cutting fibers, can be used. However, the cutting mechanism is not limited to this, and a cylindrical cutter (so-called EC cutter) implanted outward on the outer periphery of the cylinder can be used. ) Can be cut by winding a carbon fiber strand around the outer periphery.

【0064】チョップドストランドの繊維長は、通常1
〜10mm、好ましくは3〜8mmに設定される。
The fiber length of the chopped strand is usually 1
It is set to 10 to 10 mm, preferably 3 to 8 mm.

【0065】サイズ剤付与処理とそれに続く乾燥処理に
よって、炭素繊維ストランドが集束されているため、切
断後簡単に各ストランド単位に分糸しチョップドストラ
ンドとなる。仮に切断後に仮接着している場合でも、不
良品除去のために選別工程を行うか、或いは梱包機に搬
送供給するために、振動を与えることによって容易に分
糸する事ができ、同時に切断長が異常なチョップ等を分
別することが出来る。
Since the carbon fiber strands are bundled by the sizing agent application treatment and the subsequent drying treatment, the strands are easily split into individual strand units after cutting to form chopped strands. Even if it is temporarily bonded after cutting, it can be easily separated by performing a sorting process to remove defective products or by applying vibration to transport and supply it to the packing machine. Can sort out abnormal chops.

【0066】炭素繊維チョップドストランドの切断にお
ける速度設定は、炭素繊維ストランドの最終生産速度と
カットスピードが合致するように設定するが、工程途中
で速度がズレても工程トラブルを起こさないように、炭
素繊維ストランドの生産速度とカット速度を調整するバ
イパスを工程内に設け、スピード調整しても構わない。
バイパスでの生産速度とカット速度の調整には、張力に
応じてローラーが上下に移動するダンサーローラーを利
用することができる。
The cutting speed of the carbon fiber chopped strand is set so that the final production speed of the carbon fiber strand and the cutting speed coincide with each other. A bypass for adjusting the production speed and the cutting speed of the fiber strand may be provided in the process, and the speed may be adjusted.
For adjusting the production speed and the cutting speed in the bypass, a dancer roller whose roller moves up and down according to the tension can be used.

【0067】また、サイズ剤に耐熱性が要求される場合
は、サイズ剤で処理されているチョップドストランドを
更に熱処理してもよい。熱処理は目的に応じて、200
〜600℃で行われ、場合によっては不活性雰囲気下
で、サイズ剤が炭素化する温度にて処理しても良い。
When heat resistance is required for the sizing agent, the chopped strands treated with the sizing agent may be further heat-treated. Heat treatment can be performed for 200 hours depending on the purpose.
To 600 ° C., and in some cases, in an inert atmosphere, at a temperature at which the sizing agent is carbonized.

【0068】チョップドストランドの緻密性を評価する
尺度として、嵩密度あるいは安息角が用いられる。この
チョップドストランドは、繊維長によって若干の変動は
あるが、嵩密度200g/l以上、好ましくは300g
/l以上、更に好ましくは400g/l以上がよい。
As a scale for evaluating the denseness of the chopped strand, bulk density or angle of repose is used. This chopped strand has a bulk density of 200 g / l or more, preferably 300 g, although there is a slight variation depending on the fiber length.
/ L or more, more preferably 400 g / l or more.

【0069】また安息角は、嵩密度とほぼ対応し、嵩密
度が高いチョップドストランドは安息角も小さくなる傾
向を示す。通常、安息角は60°以下、好ましくは50
°以下、より好ましくは45°以下がよい。このような
チョップドストランドはフィーダーでの持ち込みがよく
マトリックス材への安定配合を行うことが出来る。
The angle of repose substantially corresponds to the bulk density, and a chopped strand having a high bulk density tends to have a small angle of repose. Usually, the angle of repose is 60 ° or less, preferably 50 °.
° or less, more preferably 45 ° or less. Such chopped strands are easily carried in a feeder and can be stably blended into a matrix material.

【0070】チョップドストランドの構成本数は、前述
の通り、合糸する前の状態にほぐされ、元の炭素繊維ス
トランド単位でのチョップドストランドの構成本数とす
ることができる。
As described above, the number of the chopped strands is loosened to a state before being combined, and can be the number of the chopped strands in the unit of the original carbon fiber strand.

【0071】[0071]

【実施例】以下実施例について記載する。尚各実施例に
於ける各測定値は下記の方法にて求めた値である。
EXAMPLES Examples will be described below. Each measured value in each example is a value obtained by the following method.

【0072】[嵩密度]2000ccのメスシリンダー
に300gのチョップドストランドを充填し軽く衝撃を
与え平衡に達したときの体積を求めた。
[Bulk Density] A 2000 cc measuring cylinder was filled with 300 g of chopped strands, lightly impacted to determine the volume when equilibrium was reached.

【0073】[安息角]V型ロートより10cm下の水
平平板上にチョップドストランドを自然落下させ山状に
堆積したチョップドストランドの傾斜角度を測定した。
[Angle of repose] The chopped strand was naturally dropped on a horizontal flat plate 10 cm below the V-type funnel, and the inclination angle of the chopped strand deposited in a mountain shape was measured.

【0074】[フリーファイバー]2000ccのメス
シリンダーに約500ccのチョップドストランドを入
れ密封した。この時のチョップドストランドの質量(W
1g)を測定した。密封したメスシリンダーの高さ方向
を軸にして、20分間25rpmで回転した。メスシリ
ンダーの回転を止め試料を#4の篩に移し篩い分けし
た。篩いに残ったフリーファイバーを採取しその質量
(W2g)を測定した。試料全体の質量とフリーファイ
バーの質量からフリーファイバー発生率(%)を求め
た。
[Free Fiber] Approximately 500 cc of chopped strand was placed in a 2000 cc measuring cylinder and sealed. The mass of the chopped strand at this time (W
1 g) was measured. The cylinder was rotated at 25 rpm for 20 minutes around the height of the sealed measuring cylinder. The rotation of the measuring cylinder was stopped, and the sample was transferred to a # 4 sieve and sieved. The free fiber remaining on the sieve was collected and its mass (W2 g) was measured. The free fiber generation rate (%) was determined from the mass of the entire sample and the mass of the free fiber.

【0075】〔実施例1〕24K、PAN系プリカーサ
ーを耐炎化工程及び炭素化工程に通し、炭素化炉より平
行整列処理して排出された炭素繊維ストランド300本
を電解表面処理し、水洗後、ウレタン変成エポキシ樹脂
を主成分とする固形分濃度65g/Lの水エマルジョン
サイズ剤液に導入し、液浸ローラーを介して、ストラン
ド張力を調整し、サイズ剤液を5.0%付与した。
[Example 1] A 24K, PAN-based precursor was passed through a flame-proofing step and a carbonization step, and 300 carbon fiber strands discharged by parallel alignment treatment from a carbonization furnace were subjected to electrolytic surface treatment, washed with water, It was introduced into a water emulsion sizing agent liquid containing a urethane modified epoxy resin as a main component and having a solid content of 65 g / L, and the strand tension was adjusted via an immersion roller to give 5.0% of the sizing agent liquid.

【0076】この炭素繊維ストランドには3個/mの仮
撚を付与した。この炭素繊維ストランドをサイズ剤液よ
り150cm垂直に立ち上げ、次いで乾燥機に導入し
た。乾燥条件は、110℃の雰囲気で約2分、ついで2
00℃の雰囲気で約1分処理し、乾燥を完結させた。乾
燥上がりの炭素繊維ストランド1本の直径は、3mmで
あった。
The carbon fiber strand was given a false twist of 3 pieces / m. The carbon fiber strand was vertically raised 150 cm from the sizing liquid, and then introduced into a dryer. Drying conditions are about 2 minutes in an atmosphere of 110 ° C., and then 2 minutes.
The treatment was performed in an atmosphere of 00 ° C. for about 1 minute to complete the drying. The diameter of one dried carbon fiber strand was 3 mm.

【0077】乾燥後、300本の炭素繊維ストランドを
表面温度30℃まで冷却後、引き続き巻き取ることな
く、ストランド150本が1単位となるようトランペッ
トガイドを通して合糸した。次いで、各炭素繊維ストラ
ンドの長さが不揃いにならないよう調整し、ギロチンカ
ッターに供給し、繊維長6mmに切断した。次いで傾斜
した胴型回転篩に掛け、振動を与えながら搬送し梱包機
に供給した。本実施例1の製造工程により約100時間
連続操業ができた。
After drying, 300 carbon fiber strands were cooled to a surface temperature of 30 ° C., and were continuously wound and plied through a trumpet guide so that 150 strands became one unit. Next, the lengths of the carbon fiber strands were adjusted so as not to be irregular, supplied to a guillotine cutter, and cut into fiber lengths of 6 mm. Next, the mixture was passed through an inclined rotary sieve, conveyed while applying vibration, and supplied to a packing machine. According to the manufacturing process of the first embodiment, continuous operation was possible for about 100 hours.

【0078】このようにして得られた炭素繊維チョップ
ドストランドは、工程単位のストランドに別れており、
その直径は2.8mm、繊維長は6mm、嵩密度は40
0g/L、安息角は40°、フリーファイバーは1.0%
であり、品質良好なチョップドストランドであった。
The carbon fiber chopped strand thus obtained is divided into strands in process units.
Its diameter is 2.8mm, fiber length is 6mm, bulk density is 40
0g / L, angle of repose 40 °, free fiber 1.0%
And chopped strands of good quality.

【0079】上記炭素繊維チョップドストランドとポリ
カーボネート樹脂ペレット(帝人化成製パンライトL−
1250:商品名)計4kgを炭素繊維が30重量%に
なるようにドライブレンドした後、4mmベント式押出
機にて、溶融混練してストランド状に押出し、水冷後切
断して炭素繊維含有ポリカーボネートペレットを得た。
このペレットを乾燥後、重量を測定したところ3.5k
g(歩留まり:88%)であった。
The above carbon fiber chopped strands and polycarbonate resin pellets (Panlite L-manufactured by Teijin Chemicals Ltd.)
1250: trade name) dry blending a total of 4 kg of carbon fiber to 30% by weight, melt kneading with a 4 mm vent type extruder, extruding into strands, cooling with water, and cutting to obtain carbon fiber-containing polycarbonate pellets. I got
After drying the pellets, the weight was measured to be 3.5 k.
g (yield: 88%).

【0080】〔実施例2〕24K、PAN系プリカーサ
ーを耐炎化工程及び炭素化工程に通し、炭素化炉より平
行整列処理して排出された炭素繊維ストランド300本
を電解表面処理し、水洗後、ウレタン変成エポキシ樹脂
を主成分とする固形分濃度80g/Lの水エマルジョン
サイズ剤液に通し、液浸ローラーを介して、ストランド
張力を調整し、サイズ剤液を7.0%付与した。
Example 2 A 24K, PAN-based precursor was passed through a flame-proofing step and a carbonizing step, and 300 carbon fiber strands discharged after being parallel-aligned from a carbonizing furnace were subjected to electrolytic surface treatment, washed with water, The solution was passed through a water emulsion sizing agent solution containing a urethane-modified epoxy resin as a main component and having a solid content of 80 g / L, and the strand tension was adjusted via an immersion roller to apply 7.0% of the sizing agent solution.

【0081】この炭素繊維ストランドをサイズ剤液より
150cm垂直に立ち上げ、次いで乾燥機に導入した。
乾燥条件は、200℃の雰囲気で約1分処理し、乾燥を
完結させた。乾燥上がりの炭素繊維ストランド1本の直
径は約3mmであった。乾燥後、引き続き巻き取ること
なく、前記実施例1と同様にしてギロチンカッターに供
給し、繊維長6mmに切断した。次いで傾斜した胴型回
転篩に掛け、振動を与えながら搬送し梱包機に供給し
た。
The carbon fiber strand was vertically raised 150 cm from the sizing solution and then introduced into a dryer.
The drying condition was a treatment in an atmosphere of 200 ° C. for about 1 minute to complete the drying. The diameter of one dried carbon fiber strand was about 3 mm. After drying, the product was supplied to a guillotine cutter in the same manner as in Example 1 without winding, and cut into a fiber length of 6 mm. Next, the mixture was passed through an inclined rotary sieve, conveyed while applying vibration, and supplied to a packing machine.

【0082】得られた炭素繊維チョップドストランドは
炭素繊維ストランド単位に別れており、その直径は3.
1mm、繊維長は6mm、嵩密度は450g/L、安息
角は42°、フリーファイバーは1.5%であり、品質
良好なチョップドストランドであった。
The obtained carbon fiber chopped strand is divided into carbon fiber strand units, and has a diameter of 3.
1 mm, the fiber length was 6 mm, the bulk density was 450 g / L, the angle of repose was 42 °, and the free fiber was 1.5%.

【0083】上記炭素繊維チョップドストランドとポリ
カーボネート樹脂ペレット(帝人化成製パンライトL−
1250:商品名)計4kgを炭素繊維が30重量%に
なるようにドライブレンドした後、4mmベント式押出
機にて、溶融混練してストランド状に押出し、水冷後切
断して炭素繊維含有ポリカーボネートペレットを得た。
このペレットを乾燥後、重量を測定したところ3.6k
g(歩留まり:90%)であった。
The above carbon fiber chopped strands and polycarbonate resin pellets (Panlite L-manufactured by Teijin Chemicals Ltd.)
1250: trade name) dry blending a total of 4 kg of carbon fiber to 30% by weight, melt kneading with a 4 mm vent type extruder, extruding into strands, cooling with water, and cutting to obtain carbon fiber-containing polycarbonate pellets. I got
After drying the pellets, the weight was measured to be 3.6 k.
g (yield: 90%).

【0084】〔実施例3〕12K、PAN系プリカーサ
ーを耐炎化工程及び炭素化工程に通し、炭素化炉より平
行整列処理して排出された炭素繊維ストランド400本
を電解表面処理し、水洗後、ポリエステル樹脂を主成分
とする固形分濃度50g/Lの水エマルジョンサイズ剤
液に通し、液浸ローラーを介して、ストランド張力を調
整し、サイズ剤液を3.5%付与した。この炭素繊維ス
トランドをサイズ剤液より150cm垂直に立ち上げ、
次いで乾燥機に導入した。乾燥条件は、150℃の雰囲
気で約2分処理し、乾燥を完結させた。乾燥上がりの炭
素繊維ストランド1本の直径は約1mmであった。
Example 3 A 12K, PAN-based precursor was passed through a flame-proofing step and a carbonization step, and 400 carbon fiber strands discharged by parallel alignment treatment from a carbonization furnace were subjected to electrolytic surface treatment, washed with water, The solution was passed through a 50 g / L aqueous emulsion sizing liquid containing a polyester resin as a main component, and the strand tension was adjusted via an immersion roller to give 3.5% of the sizing liquid. This carbon fiber strand is vertically raised 150 cm from the sizing solution,
Then, it was introduced into a dryer. The drying was performed in an atmosphere of 150 ° C. for about 2 minutes to complete the drying. The diameter of one dried carbon fiber strand was about 1 mm.

【0085】乾燥後、400本の炭素繊維ストランドを
表面温度30℃まで冷却し、引き続き巻き取ることなく
炭素繊維ストランド200本が1合糸単位となるよう合
糸した。次いで、各ストランドの長さが不揃いにならな
いよう調整しギロチンカッターに供給し、繊維長6mm
に切断した。次いで傾斜した胴型回転篩に掛け、振動を
与えながら搬送し梱包機に供給した。
After drying, 400 carbon fiber strands were cooled to a surface temperature of 30 ° C., and were continuously wound without winding up so that 200 carbon fiber strands became one unit. Next, the length of each strand was adjusted so as not to be uneven and supplied to a guillotine cutter, and the fiber length was 6 mm.
Cut into pieces. Next, the mixture was passed through an inclined rotary sieve, conveyed while applying vibration, and supplied to a packing machine.

【0086】このようにして得られた炭素繊維チョップ
ドストランドは、炭素繊維ストランド単位に別れてお
り、この炭素繊維チョップドストランドの直径は1.1
mm、繊維長は6mm、嵩密度は420g/L、安息角
は40°、フリーファイバーは0.6%であり、品質良
好なチョップドストランドであった。
The carbon fiber chopped strand thus obtained is divided into carbon fiber strand units, and the diameter of the carbon fiber chopped strand is 1.1.
mm, the fiber length was 6 mm, the bulk density was 420 g / L, the angle of repose was 40 °, and the free fiber was 0.6%. The chopped strand was of good quality.

【0087】上記炭素繊維チョップドストランドとポリ
カーボネート樹脂ペレット(帝人化成製パンライトL−
1250:商品名)計4kgを炭素繊維が30重量%に
なるようにドライブレンドした後、4mmベント式押出
機にて、溶融混練してストランド状に押出し、水冷後切
断して炭素繊維含有ポリカーボネートペレットを得た。
このペレットを乾燥後、重量を測定したところ3.6k
g(歩留まり:90%)であった。
The above carbon fiber chopped strands and polycarbonate resin pellets (Panlite L-manufactured by Teijin Chemicals Ltd.)
1250: trade name) dry blending a total of 4 kg of carbon fiber to 30% by weight, melt kneading with a 4 mm vent type extruder, extruding into strands, cooling with water, and cutting to obtain carbon fiber-containing polycarbonate pellets. I got
After drying the pellets, the weight was measured to be 3.6 k.
g (yield: 90%).

【0088】〔実施例4〕24K、PAN系プリカーサ
ーを耐炎化工程及び炭素化工程に通し、炭素化炉より平
行整列処理して排出された炭素繊維ストランド200本
を電解表面処理し、水洗後、ウレタン樹脂を主成分とす
る固形分濃度40g/Lの水エマルジョンサイズ剤液に
通し、液浸ローラーを介して、ストランド張力を調整
し、サイズ剤液を3.0%付与した。
Example 4 A 24K, PAN-based precursor was passed through a flame-proofing step and a carbonization step, and 200 carbon fiber strands discharged by parallel alignment treatment from a carbonization furnace were subjected to electrolytic surface treatment. The solution was passed through a water emulsion sizing agent solution containing a urethane resin as a main component and having a solid content of 40 g / L, and the strand tension was adjusted via an immersion roller to apply 3.0% of the sizing agent solution.

【0089】この炭素繊維ストランドをサイズ剤液より
150cm垂直に立ち上げ、次いで乾燥機に導入した。
乾燥条件は、200℃の雰囲気で約1分処理し、乾燥を
完結させた。乾燥上がりの炭素繊維ストランド1本の直
径は約2mmであった。乾燥後、200本の炭素繊維ス
トランドを表面温度30℃まで冷却し、引き続き巻き取
ることなく炭素繊維ストランド100本を1合糸単位と
して2束に合糸した。次いで、長さが不揃いにならない
よう調整しギロチンカッターに供給し、繊維長6mmに
切断した。次いで傾斜した胴型回転篩に掛け、振動を与
えながら搬送し梱包機に供給した。
The carbon fiber strand was vertically raised 150 cm from the sizing solution and then introduced into a dryer.
The drying condition was a treatment in an atmosphere of 200 ° C. for about 1 minute to complete the drying. The diameter of one dried carbon fiber strand was about 2 mm. After drying, 200 carbon fiber strands were cooled to a surface temperature of 30 ° C., and were continuously wound into two bundles without winding, using 100 carbon fiber strands as one unit. Next, the length was adjusted so as not to be irregular, and supplied to a guillotine cutter, and cut into a fiber length of 6 mm. Next, the mixture was passed through an inclined rotary sieve, conveyed while applying vibration, and supplied to a packing machine.

【0090】このようにして得られた炭素繊維チョップ
ドストランドは、炭素繊維ストランド単位に別れてお
り、この炭素繊維チョップドストランドの直径は2.0
mm、繊維長は6mm、嵩密度は520g/L、安息角
は38°、フリーファイバーは0.1%であり、品質良
好なチョップドストランドであった。
The carbon fiber chopped strand thus obtained is divided into carbon fiber strand units, and the carbon fiber chopped strand has a diameter of 2.0
mm, the fiber length was 6 mm, the bulk density was 520 g / L, the angle of repose was 38 °, the free fiber was 0.1%, and the chopped strand was of good quality.

【0091】上記チョップドストランドとポリカーボネ
ート樹脂ペレット(帝人化成製パンライトL−125
0:商品名)計4kgを炭素繊維が30重量%になるよ
うにドライブレンドした後、4mmベント式押出機に
て、溶融混練してストランド状に押出し、水冷後切断し
て炭素繊維含有ポリカーボネートペレットを得た。この
ペレットを乾燥後、重量を測定したところ3.8kg
(歩留まり:95%)であった。
The chopped strands and polycarbonate resin pellets (Panlite L-125 manufactured by Teijin Chemicals Ltd.)
0: trade name) A total of 4 kg was dry-blended so that the carbon fiber content was 30% by weight, then melt-kneaded and extruded into strands with a 4 mm vent-type extruder, cut with water and cut, and then carbon fiber-containing polycarbonate pellets. I got After drying the pellets, the weight was measured to be 3.8 kg.
(Yield: 95%).

【0092】〔実施例5〕24K、PAN系プリカーサ
ーを耐炎化工程及び炭素化工程を経て炭素化炉より平行
整列処理して排出された炭素繊維ストランド300本を
電解表面処理し、水洗後、ウレタン樹脂を主成分とする
固形分濃度37g/Lの水エマルジョンサイズ剤液に通
し、液浸ローラーを介して、ストランド張力を調整し、
サイズ剤液を2.5%付与した。
Example 5 A 24K, PAN-based precursor was subjected to a parallelizing process from a carbonization furnace through a flame-proofing process and a carbonization process, and 300 carbon fiber strands discharged were subjected to an electrolytic surface treatment, washed with water, and washed with urethane. The resin is passed through a water emulsion sizing agent solution having a solid content of 37 g / L as a main component, and the strand tension is adjusted via an immersion roller.
2.5% of the sizing solution was applied.

【0093】この炭素繊維ストランドをサイズ剤液より
150cm垂直に立ち上げ、次いで乾燥機に導入した。
乾燥条件は、150℃の雰囲気で約2分処理し、乾燥を
完結させた。乾燥上がりの炭素繊維ストランド1本の直
径は、約2mmであった。乾燥後、300本の炭素繊維
ストランドを表面温度30℃まで冷却し、引き続き巻き
取ることなく炭素繊維ストランド150本を1合糸単位
として2束に合糸した。次いで、各ストランドの長さが
不揃いにならないよう調整し、ギロチンカッターに供給
し、繊維長6mmに切断した。次いで傾斜した胴型回転
篩(分糸機)に掛け、振動を与えながら搬送し梱包機に
供給した。
The carbon fiber strand was vertically raised 150 cm from the sizing solution and then introduced into a dryer.
The drying was performed in an atmosphere of 150 ° C. for about 2 minutes to complete the drying. The diameter of one dried carbon fiber strand was about 2 mm. After drying, 300 carbon fiber strands were cooled to a surface temperature of 30 ° C., and were continuously wound into two bundles of 150 carbon fiber strands without winding. Next, the length of each strand was adjusted so as not to be irregular, and the strand was supplied to a guillotine cutter and cut into a fiber length of 6 mm. Next, it was passed through an inclined body-type rotary sieve (splitting machine), conveyed while applying vibration, and supplied to a packing machine.

【0094】このようにした得られた炭素繊維チョップ
ドストランドは、ストランド単位に別れており、この炭
素繊維チョップドストランドの直径は2.4mm、繊維
長は6mm、嵩密度は490g/L、安息角は39°、
フリーファイバーは0.3%であり、品質良好な炭素繊
維チョップドストランドが得られた。
The carbon fiber chopped strand thus obtained is divided into strand units. The diameter of the carbon fiber chopped strand is 2.4 mm, the fiber length is 6 mm, the bulk density is 490 g / L, and the angle of repose is 39 °,
The free fiber content was 0.3%, and a good quality carbon fiber chopped strand was obtained.

【0095】上記チョップドストランドとポリカーボネ
ート樹脂ペレット(帝人化成製パンライトL−125
0:商品名)計4kgを炭素繊維が30重量%になるよ
うにドライブレンドした後、4mmベント式押出機に
て、溶融混練してストランド状に押出し、水冷後切断し
て炭素繊維含有ポリカーボネートペレットを得た。この
ペレットを乾燥後、重量を測定したところ3.7kg
(歩留まり:93%)であった。
The above-mentioned chopped strands and polycarbonate resin pellets (Panlite L-125 manufactured by Teijin Chemicals Ltd.)
0: trade name) A total of 4 kg was dry-blended so that the carbon fiber content was 30% by weight, then melt-kneaded and extruded into strands with a 4 mm vent-type extruder, cut with water and cut, and then carbon fiber-containing polycarbonate pellets. I got After drying the pellets, the weight was measured to be 3.7 kg.
(Yield: 93%).

【0096】〔実施例6〕24K、PAN系プリカーサ
ーを耐炎化工程及び炭素化工程に通し、炭素化炉より平
行整列処理して排出された炭素繊維ストランド300本
を電解表面処理し、水洗後、ウレタン変性エポキシ樹脂
を主成分とする固形分濃度80g/Lの水エマルジョン
サイズ剤液に通し、液浸ローラーを介して、ストランド
張力を調整し、サイズ剤液を7.0%付与した。
Example 6 A 24K, PAN-based precursor was passed through a flame-proofing step and a carbonization step, and 300 carbon fiber strands discharged after being parallel-aligned from a carbonization furnace were subjected to electrolytic surface treatment, washed with water, The solution was passed through a water emulsion sizing agent solution containing a urethane-modified epoxy resin as a main component and having a solid concentration of 80 g / L, and the strand tension was adjusted via an immersion roller to apply 7.0% of the sizing agent solution.

【0097】この炭素繊維ストランドをサイズ剤液より
50cm垂直に立ち上げた後、溝幅3mmの溝ローラー
にて、約90°進行方向を変更後、乾燥機に導入した。
乾燥条件は、200℃の雰囲気で約1分処理し、乾燥を
完結させた。乾燥上がりの炭素繊維ストランド1本の直
径は、約3mmであった。
After the carbon fiber strand was vertically raised from the sizing liquid by 50 cm, the traveling direction was changed by about 90 ° by a groove roller having a groove width of 3 mm, and then introduced into a dryer.
The drying condition was a treatment in an atmosphere of 200 ° C. for about 1 minute to complete the drying. The diameter of one dried carbon fiber strand was about 3 mm.

【0098】乾燥後、引き続き巻き取ることなく300
本の炭素繊維ストランドを2分割し、150本を1単位
として集束させた。カット前の炭素繊維ストランドは、
表面温度30℃まで冷却し、各ストランドの長さが不揃
いにならないよう調整しギロチンカッターに供給し、繊
維長6mmに切断した。次いで傾斜した胴型回転篩(分
糸機)に掛け、振動を与えながら搬送し梱包機に供給し
た。
After drying, 300
The carbon fiber strands were divided into two and bundled into 150 units as one unit. The carbon fiber strand before cutting is
After cooling to a surface temperature of 30 ° C., each strand was adjusted so that the length did not become uneven, and supplied to a guillotine cutter, and cut into a fiber length of 6 mm. Next, it was passed through an inclined body-type rotary sieve (splitting machine), conveyed while applying vibration, and supplied to a packing machine.

【0099】得られた炭素繊維チョップドストランドの
直径は2.6mm、繊維長は6mm、嵩密度は490g
/L、安息角は42°、フリーファイバーは0.2%で
あり、品質良好な炭素繊維チョップドストランドが得ら
れた。
The obtained carbon fiber chopped strand has a diameter of 2.6 mm, a fiber length of 6 mm, and a bulk density of 490 g.
/ L, the angle of repose was 42 °, and the free fiber was 0.2%, and a carbon fiber chopped strand of good quality was obtained.

【0100】上記チョップドストランドとポリカーボネ
ート樹脂ペレット(帝人化成製パンライトL−125
0:商品名)計4kgを炭素繊維が30重量%になるよ
うにドライブレンドした後、4mmベント式押出機に
て、溶融混練してストランド状に押出し、水冷後切断し
て炭素繊維含有ポリカーボネートペレットを得た。この
ペレットを乾燥後、重量を測定したところ3.6kg
(歩留まり:90%)であった。
The above chopped strands and polycarbonate resin pellets (Panelite L-125 manufactured by Teijin Chemicals Ltd.)
0: trade name) A total of 4 kg was dry-blended so that the carbon fiber content was 30% by weight, then melt-kneaded and extruded into strands with a 4 mm vent-type extruder, cut with water and cut, and then carbon fiber-containing polycarbonate pellets. I got After drying the pellets, the weight was measured to be 3.6 kg.
(Yield: 90%).

【0101】〔実施例7〕24K、PAN系プリカーサ
ーを耐炎化工程及び炭素化工程に通し、炭素化炉より平
行整列処理して排出された炭素繊維ストランド300本
を電解表面処理し、水洗後、ウレタン変成エポキシ樹脂
を主成分とする固形分濃度80g/Lの水エマルジョン
サイズ剤液に通し、液浸ローラーを介して、ストランド
張力を調整し、サイズ剤液を7.0%付与した。
[Example 7] A 24K, PAN-based precursor was passed through a flame-proofing step and a carbonization step, and 300 carbon fiber strands discharged after being subjected to parallel alignment treatment from a carbonization furnace were subjected to electrolytic surface treatment. The solution was passed through a water emulsion sizing agent solution containing a urethane-modified epoxy resin as a main component and having a solid content of 80 g / L, and the strand tension was adjusted via an immersion roller to apply 7.0% of the sizing agent solution.

【0102】この炭素繊維ストランドをサイズ剤液より
50cm垂直に立ち上げた後、平ローラーにて、約90
°進行方向を変更後、乾燥機に導入した。乾燥条件は、
150℃の雰囲気で約2分処理し、乾燥を完結させた。
乾燥上がりの炭素繊維ストランド1本の直径は、約6m
mであった。
After this carbon fiber strand was vertically set up 50 cm from the sizing agent solution, it was applied to a flat roller for about 90 cm.
° After changing the traveling direction, it was introduced into a dryer. Drying conditions are
The treatment was performed in an atmosphere at 150 ° C. for about 2 minutes to complete the drying.
The diameter of one dried carbon fiber strand is about 6m
m.

【0103】乾燥後、引き続き巻き取ることなく300
本の炭素繊維ストランドを2分割し、150本を1単位
として集束させた。カット前の炭素繊維ストランドは、
表面温度30℃まで冷却後、合糸し長さが不揃いになら
ないよう調整しギロチンカッター切断機に供給し、繊維
長6mmに切断した。次いで傾斜した胴型回転篩(分糸
機)に掛け、振動を与えながら分糸・搬送し梱包機に供
給した。
After drying, 300
The carbon fiber strands were divided into two and bundled into 150 units as one unit. The carbon fiber strand before cutting is
After cooling to a surface temperature of 30 ° C., the fibers were plied and adjusted so that the lengths did not become irregular, and supplied to a guillotine cutter cutter to cut the fiber into a length of 6 mm. Next, the yarn was passed through an inclined body-type rotary sieve (splitting machine), and the yarn was separated, transported and supplied to a packing machine while applying vibration.

【0104】得られた炭素繊維チョップドストランドの
直径は6.1mm、繊維長は6mm、嵩密度は460g
/L、安息角は50°、フリーファイバーは0.2%で
あり、扁平な炭素繊維チョップドストランドが得られ
た。
The obtained carbon fiber chopped strand has a diameter of 6.1 mm, a fiber length of 6 mm, and a bulk density of 460 g.
/ L, the angle of repose was 50 °, the free fiber was 0.2%, and a flat carbon fiber chopped strand was obtained.

【0105】上記炭素繊維チョップドストランドとポリ
カーボネート樹脂ペレット(帝人化成製パンライト L
−1250)計4kgを炭素繊維が30重量%になるよ
うにドライブレンドした後、4mmベント式押出機に
て、溶融混練してストランド状に押出し、水冷後切断し
て炭素繊維含有ポリカーボネートペレットを得た。この
ペレットを乾燥後、重量を測定したところ2.6kg
(歩留まり:65%)であった。
The above carbon fiber chopped strands and polycarbonate resin pellets (Panelite L, manufactured by Teijin Chemicals Ltd.)
-1250) Dry-blending a total of 4 kg so that the carbon fiber content is 30% by weight, then melt-kneading with a 4 mm vent type extruder, extruding into strands, water-cooling and cutting to obtain carbon fiber-containing polycarbonate pellets. Was. After drying the pellets, the weight was measured to be 2.6 kg.
(Yield: 65%).

【0106】〔比較例1〕24K、PAN系プリカーサ
ーを耐炎化工程及び炭素化工程に通し、炭素化炉よりが
平行整列処理して排出された炭素繊維ストランド300
本を電解表面処理し、水洗後、ウレタン変成エポキシ樹
脂を主成分とする固形分濃度65g/Lの水エマルジョ
ンサイズ剤液に導入し、液浸ローラーを介して、ストラ
ンド張力を調整し、サイズ剤液を5.0%付与した。
[Comparative Example 1] A carbon fiber strand 300 discharged from a 24K, PAN-based precursor through a flame-proofing step and a carbonization step, and subjected to parallel alignment treatment by a carbonization furnace.
The book is subjected to electrolytic surface treatment, washed with water, introduced into a water emulsion sizing agent solution containing a urethane-modified epoxy resin as a main component and having a solid content of 65 g / L, and the strand tension is adjusted via an immersion roller. The solution was applied at 5.0%.

【0107】この炭素繊維ストランドには前記サイジン
グ処理過程において3個/mの仮撚を付与した。この炭
素繊維ストランドをサイズ剤液より150cm垂直に立
ち上げ、次いで乾燥機に導入した。乾燥条件は、110
℃の雰囲気で約2分、ついで200℃の雰囲気で約1分
処理し、乾燥を完結させた。
The carbon fiber strand was given a false twist of 3 pieces / m in the sizing process. The carbon fiber strand was vertically raised 150 cm from the sizing liquid, and then introduced into a dryer. Drying condition is 110
The treatment was performed for about 2 minutes in an atmosphere at 200C and then for about 1 minute in an atmosphere at 200C to complete the drying.

【0108】次いで、前記工程で得られた炭素繊維スト
ランドを外径100mmφのボビンに巻き取った。ボビ
ン1本あたりの巻き量は2kg で、長さは約1300m
である。因みにボビンに巻き取る前の、乾燥上がり炭素
繊維ストランド1本の直径は3mmであった。
Then, the carbon fiber strand obtained in the above step was wound around a bobbin having an outer diameter of 100 mmφ. The amount of winding per bobbin is 2kg and the length is about 1300m
It is. Incidentally, the diameter of one dried carbon fiber strand before winding on a bobbin was 3 mm.

【0109】このボビン150本をクリールにセット
し、150本の束にしてギロチンカッターに供給し繊維
長6mmに切断した。次いで傾斜した胴型回転篩に掛
け、振動を与えながら搬送し梱包機に供給した。
The 150 bobbins were set on a creel, supplied as a bundle of 150 bobbins to a guillotine cutter, and cut into fiber lengths of 6 mm. Next, the mixture was passed through an inclined rotary sieve, conveyed while applying vibration, and supplied to a packing machine.

【0110】このようにして得られた炭素繊維チョップ
ドストランドは、ストランドに別れていたものの、断面
が直径は2.8mmのほぼ円形のものから、やや扁平化
した楕円で、長径は約3.5mmであり、嵩密度は39
0g/L、フリーファイバーは1.2%であった。
The carbon fiber chopped strands obtained in this manner were separated into strands, but the cross-sections were almost circular with a diameter of 2.8 mm to slightly flattened ellipses with a major diameter of about 3.5 mm. And the bulk density is 39
0 g / L and 1.2% of free fiber.

【0111】工程管理は、ほぼ製品270kg毎にボビ
ンの交換が必要で、この際誘導糸として炭素繊維ストラ
ンド端末をクリールから合糸ガイド部まで残す必要があ
り、しかも、誘導糸と新しいボビンの緒糸とを結束する
必要があったためこの間停台し、工数は32分/1人で
あった。更に運転再開後、結束部がカッターに到達した
とき更に機台を止める必要が生じ、炭素繊維ストランド
からの歩留まりは92%であった。
In the process control, it is necessary to replace the bobbin almost every 270 kg of the product. At this time, it is necessary to leave the end of the carbon fiber strand as a guide yarn from the creel to the yarn combining guide portion. Since it was necessary to bind the yarn, it was stopped during this time, and the man-hour was 32 minutes / 1 person. Further, after restarting the operation, it was necessary to stop the machine further when the binding portion reached the cutter, and the yield from the carbon fiber strand was 92%.

【0112】上記チョップドストランドとポリカーボネ
ート樹脂ペレット(帝人化成製パンライトL−125
0:商品名)計4kgを炭素繊維が30重量%になるよ
うにドライブレンドした後、4mmベント式押出機に
て、溶融混練してストランド状に押出し、水冷後切断し
て炭素繊維含有ポリカーボネートペレットを得た。この
ペレットを乾燥後、重量を測定したところ3.1kg
(歩留まり:78%)であった。
The chopped strands and polycarbonate resin pellets (Panlite L-125 manufactured by Teijin Chemicals Ltd.)
0: trade name) A total of 4 kg was dry-blended so that the carbon fiber content was 30% by weight, then melt-kneaded and extruded into strands with a 4 mm vent-type extruder, cut with water and cut, and then carbon fiber-containing polycarbonate pellets. I got After drying the pellets, the weight was measured to be 3.1 kg.
(Yield: 78%).

【0113】[0113]

【発明の効果】本発明によれば、炭素繊維チョップドス
トランド製造工程を炭素繊維製造工程に直結する事が可
能で、生産性良く炭素繊維チョップドストランドを製造
することが出来る。
According to the present invention, the carbon fiber chopped strand manufacturing process can be directly connected to the carbon fiber manufacturing process, and the carbon fiber chopped strand can be manufactured with high productivity.

【0114】従来の炭素繊維チョップドストランドの製
造においては、ストランド単位でボビンに巻き取られて
いる炭素繊維ストランドの数百個〜千個前後をセット
し、各ボビンからの炭素繊維ストランドの解舒、解舒さ
れた各炭素繊維ストランドの集束、集束された各炭素繊
維ストランドの合糸、合糸された炭素繊維ストランドの
切断の各工程を経る必要があり、作業工程が多く効率が
悪かったが、本発明の炭素繊維製造工程に直結した炭素
繊維チョップドストランドの製造方法では、従来法に比
較し、ボビンのセット、巻き取り、解舒、再度の集束等
の工程が無く作業効率が高いため安価に製造することが
でき、しかも、嵩密度やフリーファイバーの面で、従来
法のものとほぼ同等のチョップドストランド特性を有す
る。
In the production of a conventional carbon fiber chopped strand, several hundred to 1,000 carbon fiber strands wound on a bobbin are set in units of strands, and the unwinding of the carbon fiber strand from each bobbin is performed. Bundling of each unwound carbon fiber strand, twining of each bundled carbon fiber strand, it was necessary to go through each step of cutting of the twined carbon fiber strand, but many work processes were inefficient, In the method for producing a carbon fiber chopped strand directly connected to the carbon fiber production process of the present invention, compared to the conventional method, there is no step of setting, winding, unwinding, re-bunching, etc. of the bobbin, so that the working efficiency is high and the cost is low. It can be manufactured and has chopped strand characteristics almost equal to those of the conventional method in terms of bulk density and free fiber.

【0115】本発明に於いてサイジング処理では、サイ
ズ剤液(サイズ剤の溶液又はエマルジョン液)が適用さ
れた炭素繊維ストランドに対して、非接触状態で乾燥す
ることができるので、サイズ剤液の表面張力によってス
トランドが集束し断面が円形となる。このため得られた
チョップドストランドは集束性、嵩密度共に優れ、品質
が良好となり好ましい。
In the sizing treatment according to the present invention, the carbon fiber strands to which the sizing agent solution (sizing agent solution or emulsion solution) has been applied can be dried in a non-contact state. The strands converge due to surface tension, and the cross section becomes circular. For this reason, the obtained chopped strand is excellent in both convergence and bulk density, and has good quality, which is preferable.

【0116】本発明の炭素繊維チョップドストランドの
製造方法は、一旦巻き取っている炭素繊維ストランドを
使用していないので、ボビン交換時に誘導糸と新しいボ
ビンの緒糸とを結束する必要がなく、そのための全工程
をストップすることなく、連続的に製造できるので、作
業効率が高い。さらに結束のための不均一部分が生ずる
ことがないので、均質な炭素繊維チョップドストランド
が得られる。
In the method for producing the chopped carbon fiber strand of the present invention, since the once wound carbon fiber strand is not used, it is not necessary to bind the guide yarn and the new bobbin cord when replacing the bobbin. Can be manufactured continuously without stopping the entire process, thus increasing the work efficiency. Furthermore, a uniform carbon fiber chopped strand can be obtained since no non-uniformity occurs for binding.

【0117】本発明の炭素繊維チョップドストランドの
製造方法は、炭素繊維ストランドに対して、巻取前と解
舒後に集束剤を重複して付与する必要がなく、1回の付
与でよいので、また、集束剤の除去工程も無いので、生
産効率が高い。
In the method for producing a chopped carbon fiber strand of the present invention, it is not necessary to apply a sizing agent to a carbon fiber strand before and after unwinding, and only one application is required. Since there is no sizing agent removing step, the production efficiency is high.

【0118】本発明の炭素繊維チョップドストランドの
製造方法は、ラージトウ炭素繊維より製造されたチョッ
プドストランドに比べ、集束性、嵩密度共に優れ、品質
が良好なチョップドストランドが得られる。
According to the method for producing chopped strands of carbon fiber of the present invention, compared to chopped strands produced from large tow carbon fibers, chopped strands having excellent bunching properties and bulk density and good quality can be obtained.

【0119】従来の炭素繊維チョップドストランドの製
造方法においては、ボビンに巻き取られている炭素繊維
ストランドを使用するため、製造時期、製造条件が同一
である炭素繊維ストランドを用意することは、実際上困
難であり、したがって、厳密な意味で品質が一定しない
が、本発明の炭素繊維チョップドストランドの製造方法
では、品質の一定な炭素繊維チョップドストランドが得
られる。
In the conventional method for producing a chopped carbon fiber strand, since a carbon fiber strand wound on a bobbin is used, it is practically necessary to prepare a carbon fiber strand having the same production time and production conditions. Although it is difficult and therefore the quality is not strictly constant in the strict sense, the carbon fiber chopped strand of the present invention can produce a carbon fiber chopped strand of constant quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の炭素繊維チョップドストランドの製造
方法の好ましい製造工程の態様を示す図。
FIG. 1 is a view showing an embodiment of a preferred production process of a method for producing a carbon fiber chopped strand of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 炭素繊維ストランド 2 サイズ剤浴槽 3、12、13、14 液浸ローラ 4 ガイドローラ 5 乾燥機 6 冷風機 7 合糸機 8 集束炭素繊維ストランド 9 切断装置 10 炭素繊維チョップドストランド 11 分糸機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carbon fiber strand 2 Sizing agent bath tub 3, 12, 13, 14 Liquid immersion roller 4 Guide roller 5 Dryer 6 Cold air blower 7 Twinning machine 8 Focusing carbon fiber strand 9 Cutting device 10 Carbon fiber chopped strand 11 Splitter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青山 忠幸 静岡県駿東郡長泉町上土狩234番地 東邦 レーヨン株式会社研究所内 (72)発明者 井上 邦彦 静岡県駿東郡長泉町上土狩234番地 東邦 レーヨン株式会社三島工場内 (72)発明者 渡辺 敏正 静岡県駿東郡長泉町上土狩234番地 東邦 レーヨン株式会社三島工場内 Fターム(参考) 4F072 AA02 AA08 AB10 AB15 AB24 AC03 AC05 AC12 AD41 4J002 AA011 CG001 DA016 FA046 FD016 GM00 GQ00 4L037 AT02 AT03 AT05 CS03 FA02 PA53 PC05 PS02 UA12  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tadayuki Aoyama 234, Kamitsukari, Nagaizumi-cho, Sunto-gun, Shizuoka Pref.Toho Rayon Co., Ltd. In-plant (72) Inventor Toshimasa Watanabe 234, Kamitsukari, Nagaizumi-cho, Sunto-gun, Shizuoka Pref.F-term (reference) in the Mishima Plant of Toho Rayon Co., Ltd. AT03 AT05 CS03 FA02 PA53 PC05 PS02 UA12

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 焼成炉より排出して得られた炭素繊維ス
トランドを巻き取ることなく、複数本を合糸しながら、
切断工程に供し、所定長に切断することを特徴とする炭
素繊維チョップドストランドの連続的製造方法。
[Claim 1] While winding a plurality of carbon fiber strands obtained by discharging from a firing furnace without winding them,
A continuous production method of carbon fiber chopped strands, which is subjected to a cutting step and cut to a predetermined length.
【請求項2】 前記炭素繊維ストランドは、3000〜
50000本のフィラメントで構成されていることを特
徴とする請求項1記載の炭素繊維チョップドストランド
の連続的製造方法。
2. The carbon fiber strand according to claim 2, wherein
2. The method for continuously producing chopped carbon fiber strands according to claim 1, wherein the method is constituted by 50,000 filaments.
【請求項3】 前記炭素繊維ストランドは、合糸する前
にサイジング処理により集束されていることを特徴とす
る請求項1記載の炭素繊維チョップドストランドの連続
的製造方法。
3. The method for continuously producing chopped carbon fiber strands according to claim 1, wherein the carbon fiber strands are bundled by sizing before being combined.
【請求項4】 前記炭素繊維ストランドは、合糸する前
に表面処理が行われ、次いでサイジング処理により集束
されていることを特徴とする請求項1記載の炭素繊維チ
ョップドストランドの連続的製造方法。
4. The method for continuously producing chopped carbon fiber strands according to claim 1, wherein the carbon fiber strands are subjected to a surface treatment before being combined and then bundled by a sizing treatment.
【請求項5】 前記炭素繊維ストランドは、サイジング
処理により固形分換算で繊維重量に対し0.5〜15%
のサイジング剤が付着されて集束していることを特徴と
する請求項1記載の炭素繊維チョップドストランドの連
続的製造方法。
5. The carbon fiber strand has a sizing treatment of 0.5 to 15% relative to the fiber weight in terms of solid content.
2. The continuous production method of carbon fiber chopped strand according to claim 1, wherein the sizing agent is adhered and bundled.
【請求項6】 前記炭素繊維ストランドは、加撚されて
いることを特徴とする請求項1記載の炭素繊維チョップ
ドストランドの連続的製造方法。
6. The method for continuously producing carbon fiber chopped strands according to claim 1, wherein the carbon fiber strands are twisted.
【請求項7】 前記炭素繊維ストランドは、ほぼ円形断
面に集束されていることを特徴とする請求項1記載の炭
素繊維チョップドストランドの連続的製造方法。
7. The method for continuously producing chopped carbon fiber strands according to claim 1, wherein the carbon fiber strands are bundled into a substantially circular cross section.
【請求項8】 前記炭素繊維ストランドは、焼成炉より
排出された後に、サイズ剤によるサイジング処理が施さ
れ、その後、非接触状態で乾燥されることを特徴とする
請求項1記載の炭素繊維チョップドストランドの連続的
製造方法。
8. The carbon fiber chopped carbon fiber according to claim 1, wherein the carbon fiber strand is subjected to a sizing treatment with a sizing agent after being discharged from a firing furnace, and then dried in a non-contact state. Continuous production method for strands.
【請求項9】 前記炭素繊維ストランドは、焼成炉より
排出された後に、サイズ剤によるサイジング処理が施さ
れ、その後、非接触状態で乾燥され、次いで積極的に冷
却されることを特徴とする請求項1記載の炭素繊維チョ
ップドストランドの連続的製造方法。
9. The carbon fiber strand is subjected to a sizing treatment with a sizing agent after being discharged from a firing furnace, then dried in a non-contact state, and then actively cooled. Item 4. A continuous production method of a carbon fiber chopped strand according to Item 1.
【請求項10】 前記炭素繊維ストランドは、焼成炉よ
り排出された後に、サイズ剤によるサイジング処理が施
され、その後、非接触状態で乾燥される際、サイズ剤の
表面張力により炭素繊維ストランド断面が円形に集束し
て形成されたものであることを特徴とする請求項1記載
の炭素繊維チョップドストランドの連続的製造方法。
10. The carbon fiber strand is subjected to a sizing treatment with a sizing agent after being discharged from a firing furnace, and then, when dried in a non-contact state, a cross section of the carbon fiber strand is reduced due to the surface tension of the sizing agent. 2. The method for continuously producing chopped carbon fiber strands according to claim 1, wherein the carbon fiber strands are formed by converging into a circle.
【請求項11】 前記サイジング処理は、炭素繊維スト
ランドにエマルジョン型サイズ剤を適用することを特徴
とする請求項1記載の炭素繊維チョップドストランドの
連続的製造方法。
11. The method for continuously producing chopped carbon fiber strands according to claim 1, wherein the sizing treatment is performed by applying an emulsion type sizing agent to the carbon fiber strands.
【請求項12】 焼成炉より排出して得られた炭素繊維
ストランドを巻き取ることなく、複数本を合糸しなが
ら、切断工程に供し、所定長に切断した後、元の炭素繊
維ストランド単位に分糸処理することを特徴とする炭素
繊維チョップドストランドの連続的製造方法。
12. A plurality of carbon fiber strands obtained by discharging from a firing furnace are wound, without winding a plurality of carbon fiber strands, subjected to a cutting step, cut into a predetermined length, and then divided into original carbon fiber strand units. A continuous method for producing carbon fiber chopped strands, which comprises performing a spinning treatment.
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