JP2004217315A

JP2004217315A - 繊維束の巻き取り方法、及び巻き取り装置

Info

Publication number: JP2004217315A
Application number: JP2003003209A
Authority: JP
Inventors: Norihito Maki; 則仁真木; Koji Shiga; 幸司志賀; Yoichi Kodama; 陽一小玉; Akihiko Fukushima; 昭彦福島
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: JP4202768B2

Abstract

【課題】撚れや捩れを生じることなく、複数のフィラメントからなる繊維束をボビンに巻き取るための巻き取り方法、及び巻き取り装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の繊維束の巻き取り装置は、複数のフィラメントからなる繊維束１をボビン２０に巻き取る装置において、ボビン２０に送給される繊維束１に接触するように立設した支柱３と、支柱の長手方向に対して略垂直方向に軸線１１を有し、且つ、繊維束１との抱き角度の合計が３６０°以上となるように、前記支柱３とボビン２０との間に配置された複数のロール１０とを具備することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撚れや捩れを生じることなく、繊維束をボビンに巻き取る巻き取り方法、及び巻き取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
強化プラスチックの補強材として用いられるガラス繊維や炭素繊維等の強化繊維は、紡糸された単繊維（フィラメント）に集束剤を付与し多数本を集束させ、繊維束とされたものである。これらの繊維は炭素繊維の焼成工程や集束剤付与工程といった処理工程中に於いては多数の繊維束が平行に引き揃えられた状態にあるが、円筒状のパッケージとしてワインダで巻き取る際には繊維束単位で分割される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この平行に引き揃えられた繊維束を繊維束単位に分割する時、一般には溝の付いたロールを用いて分離する方法が用いられる。これは、強化繊維が合成繊維に比べて極めて摩擦に弱い為、一般的な合成繊維で用いられている固定ガイドで分離する方法は、繊維にダメージを与え、単繊維切れ・ケバ等のトラブルを引き起こすため適さないためである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−５４２２２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、溝付きロールを用いる方法では、繊維束の中心と溝の中心が一致している場合は問題ないが、中心がずれた場合は容易に繊維束に撚れや捩れが生じる。このようなずれを生じないように、繊維束の中心と溝の中心を合わせることは極めて困難である。又、処理工程で発生した撚りや捩れも容易にワインダへ供給されることとなる。更に、ガイドトラバースによって繊維束を往復運動させる際にも、特に、移動方向を逆転（ターン）させるときに、繊維束に撚りあるいは捩れが生じ易い。
このような繊維束の撚れや捩れは、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を製造する際に用いられるプリプレグ（樹脂含浸シート）の製造工程に於いて繊維の広がり性を阻害し、結果的に外観の低下や薄物シートが製造し難いといった問題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、撚れや捩れを生じることなく、複数のフィラメントからなる繊維束をボビンに巻き取るための巻き取り方法、及び巻き取り装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の繊維束の巻き取り装置は、前工程から送給された複数本の繊維束を個々に分離し、ボビンに巻き取る装置において、送給される繊維束に接触するように立設した支柱と、支柱の長手方向に対して略垂直方向に軸線を有し、且つ、繊維束との抱き角度の合計が３６０°以上となるように、支柱とボビンとの間に配置された複数のロールとを具備することを特徴とする。ここで「立設」とは、立った状態で設けられていることを意味する。
また、上記支柱における繊維束との抱き角度は０°以上３０°以下であることが好ましい。
また、上記支柱は、その表面が＃２００以上の梨地処理が施された後、ハードクロム鍍金処理されていることが好ましい。
また、一本の繊維束の送給経路に、１本以上の支柱が配置されていることが好ましい。
【０００８】
本発明の繊維束の巻き取り方法は、巻き取り工程に送給される複数本の繊維束を撚れ及び／又は捩れなく各繊維束に分離する分離工程と、繊維束をボビンに巻き取る際のトラバースによる影響を緩衝する緩衝工程とを有することを特徴とする。
また、上記分離工程では、支柱に繊維束を接触させ、繊維束を支柱の側面に沿って立ちあげることが好ましい。
また、上記緩衝工程は、抱き角度の合計（θ）が３６０°以上となるように配置された複数のロール上に繊維束を走行させることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の繊維束の巻き取り装置に係る一実施形態の側面図であり、図２は、図１の上面図である。
本実施形態の繊維束１の巻き取り装置は、ボビン２０に送給される繊維束１に接触するように立設した支柱３と、支柱３の長手方向に対して略垂直方向に軸線１１を有し、且つ、繊維束１との抱き角度の合計が３６０°以上となるように、支柱３とボビン２０との間に配置された複数のロール１０と、ガイドトラバース（図示略）が付随したワインダ３０とを具備している。
【００１０】
支柱３は＃２００以上の梨地仕上げの後にハードクロム鍍金された丸棒材であり、ボビン２０に送給される繊維束１に接触するように立てた状態で設けられている。支柱３としてこのような表面仕上げを施した丸棒材を用いることにより、繊維束との接触によって生じる繊維のダメージを減少しケバの量を低減でき、長時間の連続運転を安定に実施することができる。このとき単なる梨地処理のみでは、表面に鋭利な先端部を有する細かい突起が生成している為、摩擦により繊維束１にケバを発生させ易く逆効果となる。従って、その梨地表面をハードクロム鍍金することが好ましい。
また、図２に示すように、溝ロールの替わりに複数本の支柱３を最初のロール１０Ａの軸線１１Ａに対して平行に配置して、前工程から送給される複数本の繊維束１を分離する。この場合は、処理する繊維束１の数に応じて、２つ目以降のロール１０とボビン２０を増設する必要がある。
この方法を用いれば、支柱３で繊維束を分割することによりワインダー側には、撚れや捩れが無い状態で繊維束１を最初のロール１０Ａに送給することができる。
【００１１】
本実施形態では、図１、図２に示すように、支柱３の長手方向に対して略垂直方向に軸線１１を有し、且つ、繊維束１との抱き角度の合計（θ）｛θ＝θ_１＋θ_２＋θ_３｝が３６０°以上、好ましくは３８０°以上となるように、３つのロール１０が配置されている。ここで、抱き角度とは、繊維束１が接触しているロール１０の弧に対する中心角を示す。
【００１２】
上記のように配置された最初のロール１０Ａに、支柱３にて撚れや捩れ無く分離された繊維束１が送給され、最初のロール１０Ａ上を繊維束１が寝た状態で走行し、続いて、２つ目以降のロール１０上も同様の状態で走行して、抱き角度の合計（θ）が３６０°以上となるようにロール１０上を走行させることによって、ガイドトラバースによる繊維束１の振幅を、支柱３を通過して撚れや捩れが無い状態の繊維束１には伝導させずに済む。その結果、撚れや捩れのない状態でワインダ３０に繊維束１を供給でき、ボビン２０に均一の厚さで繊維束１を巻き取ることが可能となる。
【００１３】
本実施形態の繊維束１の巻き取り装置に具備されたガイドトラバース（図示略）およびワインダ３０としては、従来公知のものを使用できる。これらによって、ボビン２０の軸に均一の厚さで繊維束１を巻き取ることができるとともに、繊維束１を使用する際、繊維束１の引き出しが容易となる。
【００１４】
なお、本発明の繊維束の巻き取り装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、支柱３として丸棒材の代わりに、多角柱やパイプ状などの棒材を用いることができる。
また、支柱３を繊維束の供給速度の１／１０以下の速度で回転させて、繊維束１と支柱３との接触による摩擦力を軽減し、ケバの発生を抑制して、安定した長時間の連続運転を実施することも可能である。
【００１５】
支柱３の配置としては、一本の繊維束１の送給経路に支柱３を配置することができる。又、図４に示すように２つ以上の支柱３ａ、３ｂを配置することもできる。このように配置された支柱３ａ、３ｂに繊維束１が送給されると、繊維束１は、まず、最初の支柱３ａの左側に接触し、次に支柱３ｂの右側に接触しながら走行する。このように、２つ以上の支柱３ａ、３ｂに接触させることによって、より確実に撚れや捩れを取り除いて、最初のロール１０Ａへ繊維束１を送給することができる。また、この場合には、支柱３ａと繊維束１との接触の際、入り角度（α）が７０〜１１０°となるように繊維束１が送給されることが好ましい。このように繊維束１を送給することによって、確実に支柱３ａ、３ｂと接触させることができる。ここで、入り角度（α）とは、支柱３ａと支柱３ｂとを結んだ線に直交する線と、送給される繊維束１との間に形成される角度をいう。
【００１６】
また、支柱３と繊維束１との接触の際、図４に示すように、支柱３における繊維束１の抱き角度（β）の合計は０°以上３０°以下であることが好ましい。支柱３における繊維束１との抱き角度（β）の合計が３０°以上になると梨地処理後ハードクロム鍍金を施した表面を用いても繊維束へのダメージが大きく、単繊維切れやケバ等を引き起こすこととなる。
【００１７】
更に、支柱３を繊維束１の送給速度の１／１０以下の速度で回転させることによって、繊維束が支柱と接触することによる支柱の局部的な磨耗の進行を防止し、繊維束の毛羽立ち等の不良を防止し、安定した長時間の連続運転を実施することができる。
【００１８】
ロール１０については、上記実施形態では３つ設けられているが、少なくとも２つ以上であれば３６０°以上の抱き角度（θ）を達成することができる。
【００１９】
また、ロール１０は、その回転速度が制御されずにフリーな状態であることが好ましい。また、ロール１０の表面仕上げについては支柱同様、梨地処理の後ハードクロム鍍金処理されていることが好ましい。このようなロール１０を複数本採用することによって、ロール１０と繊維束１との接触面における摩擦力を抑えることができ、ケバを抑制することができる。そのため、長時間の連続運転を安定に実施することができる。また、ロール１０の太さに特に制限はないが、細いロール１０であれば装置が大型化せずに済む。
【００２０】
次に、本発明の繊維束の巻き取り方法について説明する。
本発明の繊維束１の巻き取り方法は、巻き取り工程に供給される複数本の繊維束１を撚れ及び／又は捩れ無く分離する工程と、繊維束１をボビン２０に巻き取るときのトラバースの影響を緩衝する緩衝工程とを有する。
分離工程では、図３に示すように、前工程から送給された複数本の繊維束１を支柱３に接触するように分離送給し、繊維束を支柱の側面に沿って立ちあげることによって、撚れや捩れ無く複数本の繊維束を分離し、支柱３より下流側には撚れや捩れが持ち込まれないようにする。なお、図では繊維束１として扁平状の繊維束を例示しているが、本発明の繊維束の巻き取り装置、及び巻き取り方法が適用される繊維束は特に限定されない。
【００２１】
緩衝工程では、前記除去工程にて撚りや捩れが取り除かれた繊維束１を、抱き角度の合計（θ）が３６０°以上となるように配置された複数のロール１０上を走行させる。繊維束１は、支柱３から最初のロール１０Ａへ送給される経路において、徐々に寝はじめ、最初のロール１０Ａに接触する時点では、繊維束１が完全に寝た状態となる。そして、繊維束が寝た状態で、抱き角度の合計が３６０°以上となるように走行させることによって、ガイドトラバースによる繊維束１の振幅を、支柱３を通過した繊維束１には伝導させずに、撚れや捩れのない状態でワインダ３０に繊維束１を供給でき、ボビン２０に均一に巻き取ることが可能となる。
【００２２】
以上説明したように、本発明の繊維束の巻き取り装置、及び巻き取り方法によれば、撚れや捩れを生じることなく、ボビンに均一の厚さで繊維束を巻き取ることができるので、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）の補強材であるガラス繊維束や炭素繊維束の巻き取りに好適である。
【００２３】
【実施例】
図５、６に示す巻き取り装置にてボビンに繊維束を巻き取った。
支柱３は、図６に示すように、最初のロール１０Ａの軸線１１Ａに対して平行に４本立てた状態で設けた。また、該支柱３の長手方向に対して略垂直方向に軸線を有するように、最初のロール１０Ａ（半径３７ｍｍ、幅１００ｍｍ）を設け、その下流には繊維束１の数に応じて、２つ目のロール１０Ｂ（半径３７ｍｍ、幅１５ｍｍ）、３つ目のロール１０Ｃ（半径３７ｍｍ、幅１５ｍｍ）、及びボビン２０を設けた。
このとき、支柱３の中心軸４から最初のロール１０Ａの軸線１１Ａまでの距離ａは３５．５ｍｍ、最初のロール１０Ａの軸線１１Ａから２つ目のロール１０Ｂの軸線１１Ｂまでの距離ｂ^１は９２ｍｍ、２つ目のロール１０Ｂの軸線１１Ｂから３つ目のロール１０Ｃの軸線１１Ｃまでの距離ｃは１０５ｍｍとした。また、最初のロール１０Ａの軸線１１Ａから２つ目のロール１０Ｂの軸線１１Ｂまでの高低差（ｄ＋ｅ）は２５２ｍｍ、２つ目のロール１０Ｂの軸線１１Ｂから３つ目のロール１０Ｃの軸線１１Ｃまでの高さｅは７１ｍｍとした。
このような巻き取り装置を用いて、４本の繊維束１の巻き取りを同時に実施したところ、最初のロール１０Ａにおける繊維束１との抱き角度（θ_１）は８０°、２つ目のロール１０Ｂにおける繊維束１との抱き角度（θ_２）は、１６０°、３つ目のロール１０Ｃにおける繊維束１との抱き角度（θ_３）は、１５５°で、抱き角度の合計（θ）は、３９５°であった。
また、繊維束１が支柱３に接触した際の支柱３における抱き角度の合計は１０°であった。
支柱３として＃４００梨地仕上げの後２０μ厚みのハードクロム鍍金された丸棒材を採用した。
この巻き取り装置によれば、撚れや捩れを生じることなく、均一の厚さで繊維束を巻き取ることができた。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の繊維束の巻き取り装置および巻き取り方法によれば、撚れや捩れを生ずることなく、繊維束をボビンに均一に巻き取ることができる。そのため、例えば、ＦＲＰ製品の製造においては、樹脂の含浸性に優れ、機械的特性、表面外観に優れた製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の繊維束の巻き取り装置の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１の上面図である。
【図３】支柱と繊維束の接触の様子を拡大して示した側面図である。
【図４】支柱の配置の一例を示した上面図である。
【図５】実施例で用いた巻き取り装置の側面図である。
【図６】図５の上面図である。
【符号の説明】
１・・・繊維束
３・・・支柱
１０・・・ロール
１０Ａ・・・最初のロール
１１・・・軸線
２０・・・ボビン
３０・・・ワインダ

Claims

複数のフィラメントからなる繊維束をボビンに巻き取る装置において、
ボビンに送給される繊維束に接触するように立設した支柱と、
支柱の長手方向に対して略垂直方向に軸線を有し、且つ、繊維束との抱き角度の合計が３６０°以上となるように、前記支柱とボビンとの間に配置された複数のロールとを具備することを特徴とする繊維束の巻き取り装置。
前記支柱における繊維束との抱き角度の合計が０°以上３０°以下であることを特徴とする請求項１記載の繊維束の巻き取り装置。
前記支柱は、その表面が＃２００以上の梨地処理が施された後に、ハードクロム鍍金処理されていることを特徴とする請求項１または２に記載の繊維束の巻き取り装置。
複数のフィラメントからなる繊維束をボビンに巻き取る方法において、
巻き取り工程に送給される複数本の繊維束を撚れ及び／又は捩れなく各繊維束に分離する分離工程と、
繊維束をボビンに巻き取る際のトラバースによる影響を緩衝する緩衝工程とを有することを特徴とする繊維束の巻き取り方法。
前記分離工程は、支柱に繊維束を接触させ、繊維束を支柱の側面に沿って立ちあげることを特徴とする請求項４記載の繊維束の巻き取り方法。
前記緩衝工程は、抱き角度の合計（θ）が３６０°以上となるように配置された複数のロール上に繊維束を走行させることを特徴とする請求項４または５記載の繊維束の巻き取り方法。