JP2004294186A - Thickness measurement method, thickness control method, manufacturing method, and manufacturing equipment for extra-fine carbon fiber collection - Google Patents

Thickness measurement method, thickness control method, manufacturing method, and manufacturing equipment for extra-fine carbon fiber collection Download PDF

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JP2004294186A
JP2004294186A JP2003085113A JP2003085113A JP2004294186A JP 2004294186 A JP2004294186 A JP 2004294186A JP 2003085113 A JP2003085113 A JP 2003085113A JP 2003085113 A JP2003085113 A JP 2003085113A JP 2004294186 A JP2004294186 A JP 2004294186A
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JP
Japan
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carbon fiber
ultrafine carbon
fiber aggregate
thickness
measuring
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Fumikazu Machino
史和 町野
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Osaka Gas Co Ltd
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Osaka Gas Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thickness measurement method, a thickness control method, a manufacturing method, and manufacturing equipment for extra-fine carbon fiber collections which can measure the thickness of an extra-fine carbon fiber collection without touching it directly, control the thickness of the extra-fine carbon fiber collection on the basis of this measurement, and make the uniformity of bulk density in its width direction excellent. <P>SOLUTION: The thickness of the extra-fine carbon fiber collection is controlled by measuring the thickness of the collection using a range finder equipped with a laser-type displacement sensor, feeding back that measurement result, and controlling the direction of blowing out of extra-fine carbon fiber. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極細炭素繊維集合体をベースにした極細炭素繊維フェルト等を製造するところの極細炭素繊維集合体の厚み測定方法及び制御方法並びに極細炭素繊維集合体に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、ピッチ系炭素繊維フェルトは、通常、原料ピッチからロール状ピッチ系極細炭素繊維を製造した後、得られた炭素繊維をバインダー樹脂で接合して製造する(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
ここでは、本発明に必要とする粗開繊機以降のプロセスについて、図1に基づいて説明する。図1は、本発明の実施例を示すものであるが、その製造プロセスの基本が同じであるので、同図を引用して説明するものである。
粗開繊機5に供給されたロール状炭素繊維は、ここで解きほぐされ、得られた炭素繊維は、リザーブトランク6に供給され貯蔵される。このリザーブトランク6は、炭素繊維を滞留するための空間を有すると共に、開繊機7への入り口の流路が狭まった構造を有している。
【0004】
前記リザーブトランク6に貯留された炭素繊維は、フィードローラー(図外)によって定量的に開繊機7へ供給される。この開繊機7では、前記炭素繊維を、ガーネットシリンダー7aで更に開繊し、その後、集綿部8に供給する。この集綿部8では、開繊された炭素繊維を吹き出しによって供給しつつ、噴霧器12でバインダー(樹脂溶液)を噴霧しながら、炭素繊維を綿状にコンベア11の上に堆積させて行く。このコンベア11は、吸引フード9によって下方から吸引されており、この上に堆積された炭素繊維集合体10は、吸引状態で搬送され、加熱硬化して形成される。
【0005】
こうした炭素繊維集合体の形成にあっては、開繊された炭素繊維を吹き出しによって堆積させる方法を採っているため、形成される炭素繊維集合体の厚みが常に一定に保持されるものではなく、その為、集合体の厚みを管理し、或いは制御してやる必要性がある。こうした炭素繊維集合体の厚みの測定方法としては、超音波距離計を用いる技術が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−285457号公報
【特許文献2】
特開平8−092867号公報
【0007】
しかし、この種の超音波距離計は、音波の反射を捉える方式であるため、通常の太さの炭素繊維の場合には問題はないものの、極細炭素繊維集合体、特に、平均繊維直径が1〜2ミクロンの極細炭素繊維集合体については、その吸音性質によって、正確な計測機能を発揮できないという問題がある。こうした平均繊維直径が1〜2ミクロンの極細炭素繊維を用いれば、嵩密度の大きな極細炭素繊維集合体を形成し得るので、これまでには無い優れた物性の極細炭素繊維フェルト等を製造できて、断熱材、吸音材、緩衝材、その他、優れた機械的性質の求められる種々の用途(例えば、航空機の材料等)が期待できる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、吸音性のある極細炭素繊維集合体であっても確実にその厚みの測定ができ、また、バインダーが付着されていて直接接触による測定が出来ない場合であっても容易に測定ができるようにすることが求められ、合わせて測定結果に基づいて極細炭素繊維集合体の厚みが制御できて、幅方向での嵩密度の均一性に優れたものが求められる。
【0009】
本発明は、かかる問題に鑑み、極細炭素繊維集合体に直接接触することなくその厚みを測定でき、また、これに基づいて極細炭素繊維集合体の厚みを制御できて、幅方向での嵩密度の均一性に優れたところの極細炭素繊維集合体の厚み測定方法、制御方法、製造方法、及び製造装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる極細炭素繊維集合体の厚み測定方法は、上記目的を達成するために、極細炭素繊維集合体の厚みを測定する方法であって、レーザ式変位センサーを備えた距離計を用い、該距離計から前記極細炭素繊維集合体を支持する床面までの距離の測定と、該距離計から前記極細炭素繊維集合体の表面までの距離の測定とによって、前記極細炭素繊維集合体の厚みを測定する、という手段を講じたものである。
【0011】
本発明において、前記レーザ式変位センサーが、極細炭素繊維集合体の製造工程における集綿装置ラインの上部に設置されているのが好ましい。
【0012】
また、本発明にかかる極細炭素繊維集合体の厚み制御方法は、上記目的を達成するために、集綿装置の繊維吹き出し部から極細炭素繊維を吹き出して形成される極細炭素繊維集合体を所定の厚みとなるように制御する方法であって、レーザ式変位センサーを備えた距離計を用い、該距離計から極細炭素繊維集合体を支持する床面までの距離の測定と、該距離計から記極細炭素繊維集合体の表面までの距離の測定とによって、形成される前記極細炭素繊維集合体の厚みを測定し、該極細炭素繊維集合体の厚みの変化に応じて前記集綿装置の繊維吹き出し部の吹き出し方向を変更する、という手段を講じたものである。
【0013】
そして、上記極細炭素繊維集合体の厚み制御方法にあっては、前記集綿装置において集綿と同時にバインダーを噴霧し、バインダーを噴霧された極細炭素繊維集合体の厚みを測定することにより、前記バインダーが硬化して得られる極細炭素繊維フェルトの嵩密度が所定の規準内になるように前記集綿装置の繊維吹き出し部の吹き出し方向を変更するのが好ましい。
【0014】
また、本発明にかかる極細炭素繊維集合体の製造方法は、上記目的を達成するために、集綿装置の繊維吹き出し部から極細炭素繊維を吹き出して所定の厚みの集合体を形成する極細炭素繊維集合体の製造方法において、レーザ式変位センサーを備えた距離計を用い、該距離計から前記極細炭素繊維集合体を支持する床面までの距離の測定と、該距離計から前記極細炭素繊維集合体の表面までの距離の測定とによって、形成される前記極細炭素繊維集合体の厚みを測定し、該極細炭素繊維集合体の厚みの変化に応じて前記集綿装置の繊維吹き出し部の吹き出し方向を変更するようにして極細炭素繊維集合体の厚みを制御する、という手段を講じたものである。
【0015】
そして、上記極細炭素繊維集合体の製造方法にあっては、前記集綿装置において集綿と同時にバインダーを噴霧し、バインダーを噴霧された極細炭素繊維集合体の厚みを測定することにより、前記バインダーが硬化して得られる極細炭素繊維フェルトの嵩密度が所定の規準内になるように前記集綿装置の繊維吹き出し部の吹き出し方向を変更するようにして極細炭素繊維集合体の厚みを制御するのが好ましい。
【0016】
また、本発明にかかる極細炭素繊維集合体の製造装置は、上記目的を達成するために、吹き出し方向を変化可能に設けられた繊維吹き出し部を有する集綿装置と、極細炭素繊維集合体の上部に設けられたレーザ式変位センサーを有する距離計と、制御器と、を備えた極細炭素繊維集合体の製造装置であって、前記距離計は、該距離計から前記極細炭素繊維集合体を支持する床面までの距離の測定と、該距離計から前記極細炭素繊維集合体の表面までの距離の測定とによって、形成される前記極細炭素繊維集合体の厚みを測定し、そのデータを前記制御器に送信し、前記制御器は送信されたデータに基づいて、前記繊維吹き出し部の吹き出し方向を変化させること特徴とする。
【0017】
【発明の実施の態様】
以下の実施の形態では、本発明に係る極細炭素繊維集合体の測定方法及び制御方法並びに極細炭素繊維集合体について、ピッチ系極細炭素繊維フェルトの製造プロセスにおける粗開繊機以降の工程をベースに説明する。
しかし、この極細炭素繊維集合体としては、その他に、ポリアクリル(PAN)系炭素繊維、フェノール樹脂系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、ポリビニールアルコール系炭素繊維、その他の化学繊維等で、超音波を吸収するところのあらゆる種類の極細炭素繊維集合体を対象とする。
【0018】
図1は、ピッチ系極細炭素繊維フェルトの製造プロセスの要部についての概略図であって、粗開繊機5に供給されたロール状炭素繊維は、ここで解きほぐされ、得られた炭素繊維は、リザーブトランク6に供給され貯蔵される。このリザーブトランク6は、炭素繊維を滞留するための空間を有すると共に、開繊機7への入り口の流路が狭まった構造を有している。前記粗開繊機5は、針付き回転ローラを備えたもので、極細炭素繊維を粗開するために一定速度で回転駆動されている。
【0019】
前記リザーブトランク6に貯留された炭素繊維は、フィードローラー(図外)によって定量的に開繊機7へ供給される。この開繊機7では、前記炭素繊維を、ガーネットシリンダー7aで更に開繊し、その後、集綿部8に供給する。この集綿部8では、開繊された炭素繊維を、繊維吹き出し部1からの吹き出しによって供給しつつ、噴霧器12でバインダー(樹脂溶液)を噴霧しながら、炭素繊維を綿状にコンベア11の上に堆積させて行く。
【0020】
前記コンベア11は、吸引フード9によって下方から吸引されており、この上に堆積された炭素繊維集合体10は、吸引状態で搬送され、加熱硬化して形成される。そして、堆積されるべき極細炭素繊維集合体10の厚みに鑑みて、前記繊維吹き出し部7aによる繊維吹き出し量の制御と共に前記吸引フード9については、例えば、キャパシタンスマノメータ等の適宜の差圧検出手段(極細炭素繊維集合体の上方と下方位置との差圧)によって、所定の吸引負圧が生じるように制御され、同時に、前記コンベア11の搬送速度が所定の速度となるように制御される。
【0021】
前記繊維吹き出し部1は、その吹き出し方向が変更可能なように、首振りできる構成とされている。この首振り手段は、後述の制御信号に応答して作動するサーボ機構から構成されているが、このメカニズム自体は公知の手段が用いられるので、ここでは詳述を省く。
そして、図1に示す如く、前記集綿部8を出た位置の上部、即ち、集綿装置ラインの上部に、赤外半導体レーザ式変位センサーを備えた距離計2が、その極細炭素繊維集合体の幅方向において250mm間隔で、即ち、この実施態様では、4基設けられている。このセンサーは、ここでは、LB−300、キーエンス社製のものが用いられている。この赤外半導体レーザ式変位センサーは、反射式であればよく、特に型式が限定されるものではない。また。この赤外レーザを用いた理由は、測定対象物(極細炭素繊維集合体)から200〜400mmと離れた距離から厚みを測定できるためである。従って、この発明の目的を達成できる範囲において、他色のレーザ式センサーを適用し得るものである。
【0022】
このセンサーの距離測定原理は以下の通りである。このセンサーは、レーザ光源(発光素子)と、投光レンズと、受光レンズと、受光素子〔例えばcharge coupled device(CCD)〕と、メモリとを有し、メモリにはCCDと光源(発光素子)との距離、角度情報及び三角測量情報が格納されている。まず、基準面(例えばベルトコンベア装置のベルト)にレーザ光を照射する。この基準面は鏡面ではないため、照射されたレーザ光は拡散反射する。そしてその拡散反射された光のうち一定の角度を有する光が受光レンズに入射する。受光レンズに入射した光はCCDが検出し、光量のピーク位置がCCD上に定められる。そして光量のピーク位置における受光角度と、ピーク位置と光源(発光素子)を結ぶ線分の距離との関係から三角測量の原理によって光源と基準面との距離が定まる。
次に、ベルト上を搬送される極細炭素繊維集合体にレーザを照射する。レーザ光は極細炭素繊維集合体表面で拡散反射し、その拡散反射された光のうち一定の角度を有する光が受光レンズに入射する。そして受光レンズに入射した光はCCDが検出し、光量のピーク位置がCCD上に定められる。このピーク位置は基準面におけるピーク位置とは異なる位置となる。この変位したピーク位置によって、極細炭素繊維集合体の厚みが測定できることになる。
【0023】
そして、前記赤外半導体レーザ式変位センサーを備えた距離計2は、それぞれの検出結果を制御器3に入力し、検出された極細炭素繊維集合体の指定位置における厚みが所期の許容範囲にない場合には、その結果を信号として出力し、上述した繊維吹き出し部1にフィードバックしてその首振りを制御し、所定位置に対する極細炭素繊維の吹き出し量を、増減制御することになるのである。
【0024】
この赤外半導体レーザ式変位センサーを備えた距離計2は、予め極細炭素繊維集合体10の床面、即ち、コンベア11の上面からその距離計2までの距離を測定して制御器3に入力しておき、搬送されてきた極細炭素繊維集合体10の上面から距離計2までの距離を測定することで、両者の差を求め、その極細炭素繊維集合体10の厚みとして認識するものであり、従って、コンベア11の搬送に従って連続的に厚みを測定することが可能である。
【0025】
【実施例】
以下、本発明にかかる実施例及び比較例を示し、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0026】
(測定方法―1)
平均繊維直径が2ミクロンの極細炭素繊維を集綿装置8のコンベア11に、目付100g/mで綿状に堆積させながら、バインダーとして20%濃度のフェノール樹脂液を20g/m付着させた極細炭素繊維集合体10の厚みを、赤外半導体レーザ式変位センサー(LB−300,キーエンス社製)で、極細炭素繊維集合体10の幅方向に250mm間隔で4基設置して、連続的に測定を行った。その結果は、極細炭素繊維集合体10の厚みが最大215mm、最低110mmとなった。
図2は、上記2ミクロンの極細炭素繊維について複数回行った測定結果を、その集合体の厚みと、硬化後のフェルトの嵩密度との相関として表したグラフであり、厚みと嵩密度が略正比例の関係にあることが分かる。
【0027】
(測定方法−2)
平均繊維直径が1ミクロンの極細炭素繊維を集綿装置8のコンベア11に、目付100g/mで綿状に堆積させながら、バインダーとして20%濃度のフェノール樹脂液を20g/m付着させた極細炭素繊維集合体10の厚みを、赤外半導体レーザ式変位センサー(LB−300,キーエンス社製)で、極細炭素繊維集合体10の幅方向に250mm間隔で4基設置して、連続的に測定を行った。その結果は、極細炭素繊維集合体10の厚みが最大165mm、最低85mmとなった。
【0028】
(制御方法−1)
図1に示す極細炭素繊維フェルトの成形装置を用いて、集綿装置8のコンベア11に堆積させた平均繊維直径2ミクロンの極細炭素繊維集合体10の、赤外半導体レーザ式変位センサー(LB−300,キーエンス社製)による厚み測定結果を、制御器を介してフィードバックし、集綿装置8における繊維吹き出し部1の首振りを制御して、前記コンベア11に堆積される極細炭素繊維集合体10の幅方向での吹き出し量を変化させることで、極細炭素繊維集合体10の厚みを最大170mm、最低130mmに制御できた。その後、厚みを制御した極細炭素繊維集合体10を硬化処理して、製品のフェルトにしたところ、フェルトの嵩密度は、最大5.4kg/m3,最低4.5kg/mとなった。
【0029】
(制御方法−2)
図1に示す極細炭素繊維フェルトの成形装置を用いて、集綿装置8のコンベア11に堆積させた平均繊維直径1ミクロンの極細炭素繊維集合体10の、赤外半導体レーザ式変位センサー(LB−300,キーエンス社製)による厚み測定結果を、制御器を介してフィードバックし、集綿装置8における繊維吹き出し部1の首振りを制御して、前記コンベア11に堆積される極細炭素繊維集合体10の幅方向での吹き出し量を変化させることで、極細炭素繊維集合体10の厚みを最大130mm、最低100mmに制御できた。その後、厚みを制御した極細炭素繊維集合体10を硬化処理して、製品のフェルトにしたところ、フェルトの嵩密度は、最大5.4kg/m,最低4.5kg/mとなった。
【0030】
比較例
超音波式距離計(UD−500,キーエンス社製)を、上述の極細炭素繊維フェルトの成形装置に適用したところ、超音波を吸収する極細炭素繊維集合体、特に、平均繊維直径1〜2ミクロンの極細炭素繊維集合体では、適正な反射が期待できず、測定が困難であった。
【0031】
【発明の効果】
本発明にかかる測定方法によれば、超音波を吸収してしまう極細炭素繊維集合体であっても確実に厚みの測定が可能であり、且つ、その赤外半導体レーザ式変位センサーが非接触式であるので、バインダーが付着していて直接接触で測定できない極細炭素繊維集合体の製造工程においても連続して測定出来る利点がある。
【0032】
また、本発明にかかる制御方法によれば、バインダーが硬化した後の極細炭素繊維フェルトの嵩密度と極細炭素繊維集合体の厚さとの間に相関があるので、幅方向においてその厚さを制御できるようになったことで、極細炭素繊維フェルト全体として嵩密度の均一性に優れた製品の製造が可能となり、安定した品質(物性)の工業的生産を行い得る。
【0033】
また、本発明にかかる製造方法によれば、上記で説明した制御方法を用いているので、極細炭素繊維フェルト全体として嵩密度の均一性に優れ、安定した品質(物性)を実現し得た製品が工業的に製造できる。
【0034】
本発明にかかる具体的なその他の利点は、上記発明の実施の態様の項及び実施例の項において詳述した通りである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる極細炭素繊維集合体の製造装置を示す概略図である。
【図2】炭素繊維集合体の厚みと成形フェルトの嵩密度との相関を示すグラフである。
【符号の説明】
1 吹き出し部
2 赤外半導体レーザ式変位センサーを備えた距離計
3 制御器
5 粗開繊機
6 リザーブトランク
7 開繊機
7a ガーネットシリンダー
8 集綿部
9 吸引フード
10 極細炭素繊維集合体
11 コンベア
12 噴霧器
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for measuring and controlling the thickness of an ultrafine carbon fiber aggregate for producing an ultrafine carbon fiber felt or the like based on the ultrafine carbon fiber aggregate, and an ultrafine carbon fiber aggregate.
[0002]
[Prior art]
For example, pitch-based carbon fiber felt is usually produced by manufacturing roll-shaped pitch-based ultrafine carbon fibers from a raw material pitch and then bonding the obtained carbon fibers with a binder resin (for example, see Patent Document 1).
[0003]
Here, processes after the coarse opening machine required for the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Since the basics of the manufacturing process are the same, description will be made with reference to FIG.
The rolled carbon fibers supplied to the coarse opening machine 5 are unraveled here, and the obtained carbon fibers are supplied to a reserve trunk 6 and stored. The reserve trunk 6 has a space for retaining the carbon fibers and has a structure in which the flow path at the entrance to the spreader 7 is narrowed.
[0004]
The carbon fibers stored in the reserve trunk 6 are quantitatively supplied to the spreader 7 by a feed roller (not shown). In this opening device 7, the carbon fibers are further opened by a garnet cylinder 7 a and then supplied to a cotton collecting section 8. In the cotton collecting section 8, the carbon fibers are deposited in a cotton-like manner on the conveyor 11 while the binder (resin solution) is sprayed by the sprayer 12 while supplying the opened carbon fibers by blowing. The conveyor 11 is sucked from below by the suction hood 9, and the carbon fiber aggregate 10 deposited thereon is conveyed in a suction state, and is formed by heat curing.
[0005]
In the formation of such a carbon fiber aggregate, since the method of depositing the opened carbon fibers by blowing is adopted, the thickness of the formed carbon fiber aggregate is not always kept constant, Therefore, there is a need to manage or control the thickness of the aggregate. As a method for measuring the thickness of such carbon fiber aggregates, a technique using an ultrasonic distance meter has been proposed (for example, see Patent Document 2).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-285457 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-092867
However, since this type of ultrasonic range finder captures the reflection of sound waves, there is no problem in the case of a carbon fiber having a normal thickness, but an ultrafine carbon fiber aggregate, particularly an average fiber diameter of 1 There is a problem that an accurate measurement function cannot be exhibited due to the sound absorbing properties of the ultrafine carbon fiber aggregate of ~ 2 microns. By using such an ultrafine carbon fiber having an average fiber diameter of 1 to 2 microns, an ultrafine carbon fiber aggregate having a large bulk density can be formed. It can be expected to be used for various purposes (for example, aircraft materials, etc.) requiring excellent mechanical properties, such as heat insulating materials, sound absorbing materials, cushioning materials, and the like.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, it is possible to reliably measure the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate having a sound absorbing property, and to easily measure even when the measurement cannot be performed by direct contact because the binder is attached. In addition, it is required to control the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate based on the measurement results, and to have excellent bulk density uniformity in the width direction.
[0009]
In view of such a problem, the present invention can measure the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate without directly contacting the ultrafine carbon fiber aggregate, and can control the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate based on the thickness, thereby increasing the bulk density in the width direction. It is an object of the present invention to provide a method for measuring the thickness, a control method, a production method, and a production apparatus of an ultrafine carbon fiber aggregate having excellent uniformity.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The method for measuring the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate according to the present invention is a method for measuring the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate, in order to achieve the above object, using a distance meter equipped with a laser displacement sensor. By measuring the distance from the distance meter to the floor supporting the ultrafine carbon fiber aggregate, and measuring the distance from the distance meter to the surface of the ultrafine carbon fiber aggregate, the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate is measured. To take the measure of
[0011]
In the present invention, it is preferable that the laser displacement sensor is installed above a cotton collecting device line in a process of manufacturing an ultrafine carbon fiber aggregate.
[0012]
Further, in order to achieve the above object, the method for controlling the thickness of an ultrafine carbon fiber aggregate according to the present invention includes the steps of: forming a microfine carbon fiber aggregate formed by blowing out ultrafine carbon fibers from a fiber blowing section of a cotton collecting device; A method of controlling the thickness to be a thickness, using a distance meter equipped with a laser displacement sensor, measuring a distance from the distance meter to a floor supporting an ultrafine carbon fiber assembly, and recording the distance from the distance meter. By measuring the distance to the surface of the ultrafine carbon fiber aggregate, the thickness of the formed ultrafine carbon fiber aggregate is measured, and the fiber blowing of the cotton collecting device is performed according to a change in the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate. The means of changing the blowing direction of the part is taken.
[0013]
Then, in the method for controlling the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate, the binder is sprayed simultaneously with the cotton collection in the cotton collecting device, and the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate sprayed with the binder is measured. It is preferable to change the blowing direction of the fiber blowing section of the cotton collecting device so that the bulk density of the ultrafine carbon fiber felt obtained by curing the binder is within a predetermined standard.
[0014]
Further, in order to achieve the above object, the method for producing an ultrafine carbon fiber aggregate according to the present invention is characterized in that the ultrafine carbon fiber is formed by blowing the ultrafine carbon fiber from a fiber blowing portion of a cotton collecting device to form an aggregate having a predetermined thickness. In the method for manufacturing an aggregate, using a distance meter equipped with a laser displacement sensor, measuring the distance from the distance meter to the floor supporting the ultrafine carbon fiber aggregate, and measuring the distance from the distance meter to the ultrafine carbon fiber aggregate By measuring the distance to the surface of the body, the thickness of the formed ultrafine carbon fiber aggregate is measured, and the blowing direction of the fiber blowing portion of the cotton collecting device is changed according to the change in the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate. The thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate is controlled by changing the thickness.
[0015]
In the method for producing the ultrafine carbon fiber aggregate, the binder is sprayed simultaneously with the cotton collection in the cotton collecting device, and the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate sprayed with the binder is measured. The thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate is controlled by changing the blowing direction of the fiber blowing portion of the cotton collecting device so that the bulk density of the ultrafine carbon fiber felt obtained by curing is within a predetermined standard. Is preferred.
[0016]
Further, in order to achieve the above object, the manufacturing apparatus of the ultrafine carbon fiber aggregate according to the present invention includes a cotton collecting device having a fiber blowing portion provided so that the blowing direction can be changed, and an upper part of the microfine carbon fiber aggregate. A range finder having a laser type displacement sensor provided in, and a controller, a manufacturing apparatus for an ultrafine carbon fiber aggregate, comprising: the rangefinder supports the ultrafine carbon fiber aggregate from the rangefinder By measuring the distance to the floor surface to be measured and the distance from the distance meter to the surface of the ultrafine carbon fiber aggregate, the thickness of the formed ultrafine carbon fiber aggregate is measured, and the data is controlled. And the controller changes the blowing direction of the fiber blowing section based on the transmitted data.
[0017]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
In the following embodiments, the method for measuring and controlling the ultrafine carbon fiber aggregate according to the present invention, and the ultrafine carbon fiber aggregate will be described based on the steps after the coarse opening machine in the pitch-based ultrafine carbon fiber felt manufacturing process. I do.
However, as the ultrafine carbon fiber aggregate, other materials such as polyacryl (PAN) -based carbon fiber, phenolic resin-based carbon fiber, cellulose-based carbon fiber, polyvinyl alcohol-based carbon fiber, and other chemical fibers, etc. It is intended for all kinds of ultrafine carbon fiber aggregates that absorb water.
[0018]
FIG. 1 is a schematic view of a main part of a production process of a pitch-based ultrafine carbon fiber felt, in which a roll-shaped carbon fiber supplied to a coarse opening machine 5 is unraveled, and the obtained carbon fiber is Is supplied to the reserve trunk 6 and stored. The reserve trunk 6 has a space for retaining the carbon fibers and has a structure in which the flow path at the entrance to the spreader 7 is narrowed. The coarse opening machine 5 includes a rotating roller with a needle, and is rotationally driven at a constant speed to roughly open the ultrafine carbon fibers.
[0019]
The carbon fibers stored in the reserve trunk 6 are quantitatively supplied to the spreader 7 by a feed roller (not shown). In this opening device 7, the carbon fibers are further opened by a garnet cylinder 7 a and then supplied to a cotton collecting section 8. In the cotton collecting section 8, the carbon fibers are spread on the conveyor 11 while the binder (resin solution) is sprayed by the sprayer 12 while the opened carbon fibers are supplied by blowing from the fiber blowing section 1. To be deposited.
[0020]
The conveyor 11 is sucked from below by the suction hood 9, and the carbon fiber aggregate 10 deposited thereon is conveyed in a suction state and is formed by heat curing. In view of the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate 10 to be deposited, the suction hood 9 is controlled by an appropriate differential pressure detecting means (for example, a capacitance manometer) together with the control of the fiber blowing amount by the fiber blowing section 7a. The pressure difference between the upper and lower positions of the ultrafine carbon fiber aggregate is controlled so as to generate a predetermined negative suction pressure, and at the same time, the transport speed of the conveyor 11 is controlled to a predetermined speed.
[0021]
The fiber blowing section 1 is configured to swing so that the blowing direction can be changed. This swinging means is constituted by a servo mechanism which operates in response to a control signal described later. However, since this mechanism itself is a known means, its detailed description is omitted here.
As shown in FIG. 1, a distance meter 2 provided with an infrared semiconductor laser type displacement sensor is provided above the position exiting the cotton collecting section 8, that is, above the cotton collecting device line. At 250 mm intervals in the width direction of the body, that is, in this embodiment, four are provided. The sensor used here is LB-300, manufactured by Keyence Corporation. This infrared semiconductor laser type displacement sensor may be a reflection type, and the type is not particularly limited. Also. The reason for using the infrared laser is that the thickness can be measured from a distance of 200 to 400 mm from the object to be measured (ultrafine carbon fiber aggregate). Therefore, a laser type sensor of another color can be applied as long as the object of the present invention can be achieved.
[0022]
The principle of measuring the distance of this sensor is as follows. This sensor has a laser light source (light emitting element), a light projecting lens, a light receiving lens, a light receiving element [for example, a charge coupled device (CCD)], and a memory, and the memory includes a CCD and a light source (light emitting element). , Angle information and triangulation information are stored. First, a reference surface (for example, a belt of a belt conveyor device) is irradiated with laser light. Since this reference plane is not a mirror surface, the irradiated laser light is diffusely reflected. Then, of the diffusely reflected light, light having a certain angle enters the light receiving lens. The light incident on the light receiving lens is detected by the CCD, and the peak position of the light amount is determined on the CCD. The distance between the light source and the reference plane is determined by the principle of triangulation from the relationship between the light receiving angle at the peak position of the light quantity and the distance of the line connecting the peak position and the light source (light emitting element).
Next, a laser is applied to the ultrafine carbon fiber aggregate conveyed on the belt. The laser light is diffusely reflected on the surface of the ultrafine carbon fiber aggregate, and light having a certain angle out of the diffusely reflected light is incident on the light receiving lens. The light incident on the light receiving lens is detected by the CCD, and the peak position of the light amount is determined on the CCD. This peak position is different from the peak position on the reference plane. From the displaced peak position, the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate can be measured.
[0023]
Then, the distance meter 2 including the infrared semiconductor laser type displacement sensor inputs each detection result to the controller 3, and the thickness at the designated position of the detected ultrafine carbon fiber aggregate falls within an expected allowable range. If not, the result is output as a signal, and the result is fed back to the above-described fiber blowing section 1 to control the swing thereof, thereby controlling the blowing amount of the ultrafine carbon fiber to a predetermined position.
[0024]
The distance meter 2 equipped with the infrared semiconductor laser type displacement sensor measures the distance from the floor of the ultrafine carbon fiber aggregate 10, that is, the upper surface of the conveyor 11 to the distance meter 2 in advance and inputs the distance to the controller 3. In addition, by measuring the distance from the upper surface of the transported ultrafine carbon fiber aggregate 10 to the distance meter 2, the difference between the two is obtained and recognized as the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate 10. Therefore, it is possible to continuously measure the thickness according to the conveyance of the conveyor 11.
[0025]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples and comparative examples according to the present invention, but the present invention is not limited to these examples.
[0026]
(Measurement method-1)
A conveyor 11 having an average fiber diameter of piled-up cotton apparatus 2 micron ultrafine carbon fibers 8, while depositing the flocculent with basis weight 100 g / m 2, the phenolic resin solution 20% concentration was 20 g / m 2 applied as a binder The thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate 10 is continuously set by using an infrared semiconductor laser displacement sensor (LB-300, manufactured by KEYENCE CORPORATION) at intervals of 250 mm in the width direction of the ultrafine carbon fiber aggregate 10 and continuously. A measurement was made. As a result, the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate 10 was 215 mm at the maximum and 110 mm at the minimum.
FIG. 2 is a graph showing the measurement results of the above-mentioned 2 micron ultrafine carbon fibers performed a plurality of times as a correlation between the thickness of the aggregate and the bulk density of the felt after curing. It can be seen that the relationship is directly proportional.
[0027]
(Measurement method-2)
A conveyor 11 having an average fiber diameter of piled-up cotton device 8 to 1 micron ultrafine carbon fibers, while depositing the flocculent with basis weight 100 g / m 2, the phenolic resin solution 20% concentration was 20 g / m 2 applied as a binder The thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate 10 is continuously set by using an infrared semiconductor laser displacement sensor (LB-300, manufactured by KEYENCE CORPORATION) at intervals of 250 mm in the width direction of the ultrafine carbon fiber aggregate 10 and continuously. A measurement was made. As a result, the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate 10 was 165 mm at the maximum and 85 mm at the minimum.
[0028]
(Control method-1)
An infrared semiconductor laser displacement sensor (LB-) of an ultrafine carbon fiber aggregate 10 having an average fiber diameter of 2 microns deposited on a conveyor 11 of a cotton collecting device 8 using the ultrafine carbon fiber felt forming apparatus shown in FIG. 300, manufactured by Keyence Corporation) is fed back via a controller to control the swinging of the fiber blowing section 1 in the cotton collecting device 8 to control the ultrafine carbon fiber aggregate 10 deposited on the conveyor 11. By changing the blowing amount in the width direction, the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate 10 could be controlled to 170 mm at the maximum and 130 mm at the minimum. Then curing the ultrafine carbon fiber aggregate 10 having a controlled thickness, was the product felt, the bulk density of the felt, up to 5.4 kg / m3, it was the lowest 4.5 kg / m 3.
[0029]
(Control method-2)
An infrared semiconductor laser type displacement sensor (LB-) of an ultrafine carbon fiber aggregate 10 having an average fiber diameter of 1 micron deposited on a conveyor 11 of a cotton collecting device 8 using the ultrafine carbon fiber felt forming apparatus shown in FIG. 300, manufactured by Keyence Corporation) is fed back via a controller to control the swinging of the fiber blowing section 1 in the cotton collecting device 8 to control the ultrafine carbon fiber aggregate 10 deposited on the conveyor 11. By changing the blowing amount in the width direction, the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate 10 could be controlled to a maximum of 130 mm and a minimum of 100 mm. Then curing the ultrafine carbon fiber aggregate 10 having a controlled thickness, it was the product felt, the bulk density of the felt, up to 5.4 kg / m 3, was the lowest 4.5 kg / m 3.
[0030]
Comparative Example When an ultrasonic range finder (UD-500, manufactured by KEYENCE CORPORATION) was applied to the above-described apparatus for forming an ultrafine carbon fiber felt, an ultrafine carbon fiber aggregate absorbing ultrasonic waves, in particular, having an average fiber diameter of 1 to With an ultrafine carbon fiber aggregate of 2 microns, proper reflection could not be expected and measurement was difficult.
[0031]
【The invention's effect】
According to the measuring method of the present invention, it is possible to reliably measure the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate that absorbs ultrasonic waves, and the infrared semiconductor laser type displacement sensor is a non-contact type Therefore, there is an advantage that the measurement can be continuously performed even in the production process of the ultrafine carbon fiber aggregate which cannot be measured by direct contact because the binder is attached.
[0032]
Further, according to the control method of the present invention, since there is a correlation between the bulk density of the ultrafine carbon fiber felt after the binder is cured and the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate, the thickness is controlled in the width direction. By being able to do so, it becomes possible to manufacture a product having excellent bulk density uniformity as a whole of ultrafine carbon fiber felt, and industrial production with stable quality (physical properties) can be performed.
[0033]
Further, according to the production method of the present invention, since the control method described above is used, the product having excellent bulk density uniformity and stable quality (physical properties) as a whole of the ultrafine carbon fiber felt can be obtained. Can be manufactured industrially.
[0034]
Other specific advantages of the present invention are as described in detail in the above-mentioned embodiments and examples of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an apparatus for manufacturing an ultrafine carbon fiber aggregate according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a correlation between the thickness of a carbon fiber aggregate and the bulk density of a molded felt.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Blow-out part 2 Distance meter provided with infrared semiconductor laser displacement sensor 3 Controller 5 Coarse spreader 6 Reserve trunk 7 Spreader 7a Garnet cylinder 8 Cotton collecting section 9 Suction hood 10 Microfine carbon fiber aggregate 11 Conveyor 12 Sprayer

Claims (7)

極細炭素繊維集合体の厚みを測定する方法であって、レーザ式変位センサーを備えた距離計を用い、該距離計から前記極細炭素繊維集合体を支持する床面までの距離の測定と、該距離計から前記極細炭素繊維集合体の表面までの距離の測定とによって、前記極細炭素繊維集合体の厚みを測定することを特徴とする極細炭素繊維集合体の厚み測定方法。A method for measuring the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate, using a distance meter equipped with a laser displacement sensor, measuring the distance from the distance meter to the floor supporting the ultrafine carbon fiber aggregate, A method for measuring the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate, comprising measuring a thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate by measuring a distance from a distance meter to a surface of the ultrafine carbon fiber aggregate. 前記レーザ式変位センサーが、極細炭素繊維集合体の製造工程における集綿装置ラインの上部に設置されている請求項1の極細炭素繊維集合体の厚み測定方法。The method for measuring the thickness of an ultrafine carbon fiber aggregate according to claim 1, wherein the laser displacement sensor is installed above a cotton collecting device line in a process of manufacturing the ultrafine carbon fiber aggregate. 集綿装置の繊維吹き出し部から極細炭素繊維を吹き出して形成される極細炭素繊維集合体を所定の厚みとなるように制御する方法であって、レーザ式変位センサーを備えた距離計を用い、該距離計から極細炭素繊維集合体を支持する床面までの距離の測定と、該距離計から記極細炭素繊維集合体の表面までの距離の測定とによって、形成される前記極細炭素繊維集合体の厚みを測定し、該極細炭素繊維集合体の厚みの変化に応じて前記集綿装置の繊維吹き出し部の吹き出し方向を変更するようにしたことを特徴とする極細炭素繊維集合体の厚み制御方法。A method of controlling an ultrafine carbon fiber aggregate formed by blowing out ultrafine carbon fibers from a fiber blowing portion of a cotton collecting device to have a predetermined thickness, using a distance meter equipped with a laser displacement sensor, Measurement of the distance from the distance meter to the floor supporting the ultrafine carbon fiber aggregate, and measurement of the distance from the distance meter to the surface of the ultrafine carbon fiber aggregate, of the ultrafine carbon fiber aggregate formed A thickness control method for an ultrafine carbon fiber aggregate, comprising measuring a thickness and changing a blowing direction of a fiber blowing section of the cotton collecting device according to a change in the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate. 前記集綿装置において集綿と同時にバインダーを噴霧し、バインダーを噴霧された極細炭素繊維集合体の厚みを測定することにより、前記バインダーが硬化して得られる極細炭素繊維フェルトの嵩密度が所定の規準内になるように前記集綿装置の繊維吹き出し部の吹き出し方向を変更するようにした請求項3の極細炭素繊維集合体の厚み制御方法。Spraying the binder simultaneously with the cotton collection in the cotton collecting device, and measuring the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate sprayed with the binder, the bulk density of the ultrafine carbon fiber felt obtained by curing the binder is a predetermined density 4. The method for controlling the thickness of an ultrafine carbon fiber aggregate according to claim 3, wherein the blowing direction of the fiber blowing section of the cotton collecting device is changed so as to be within a standard. 集綿装置の繊維吹き出し部から極細炭素繊維を吹き出して所定の厚みの集合体を形成する極細炭素繊維集合体の製造方法において、レーザ式変位センサーを備えた距離計を用い、該距離計から前記極細炭素繊維集合体を支持する床面までの距離の測定と、該距離計から前記極細炭素繊維集合体の表面までの距離の測定とによって、形成される前記極細炭素繊維集合体の厚みを測定し、該極細炭素繊維集合体の厚みの変化に応じて前記集綿装置の繊維吹き出し部の吹き出し方向を変更するようにして極細炭素繊維集合体の厚みを制御することを特徴とする極細炭素繊維集合体の製造方法。In a method for manufacturing an ultrafine carbon fiber aggregate that blows out ultrafine carbon fibers from a fiber blowing portion of a cotton collecting device to form an aggregate having a predetermined thickness, a distance meter equipped with a laser displacement sensor is used, and the distance meter The thickness of the formed ultrafine carbon fiber aggregate is measured by measuring the distance to the floor supporting the ultrafine carbon fiber aggregate and measuring the distance from the distance meter to the surface of the ultrafine carbon fiber aggregate. And controlling the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate by changing the blowing direction of the fiber blowing portion of the cotton collecting device according to the change in the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate. Manufacturing method of the aggregate. 前記集綿装置において集綿と同時にバインダーを噴霧し、バインダーを噴霧された極細炭素繊維集合体の厚みを測定することにより、前記バインダーが硬化して得られる極細炭素繊維フェルトの嵩密度が所定の規準内になるように前記集綿装置の繊維吹き出し部の吹き出し方向を変更するようにして極細炭素繊維集合体の厚みを制御することを特徴とする請求項5の極細炭素繊維集合体の製造方法。Spraying the binder simultaneously with the cotton collection in the cotton collecting device, and measuring the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate sprayed with the binder, the bulk density of the ultrafine carbon fiber felt obtained by curing the binder is a predetermined density 6. The method for producing a microfine carbon fiber aggregate according to claim 5, wherein the thickness of the microfine carbon fiber aggregate is controlled by changing a blowing direction of a fiber blowing portion of the cotton collecting device so as to be within a standard. . 吹き出し方向を変化可能に設けられた繊維吹き出し部を有する集綿装置と、
極細炭素繊維集合体の上部に設けられたレーザ式変位センサーを有する距離計と、
制御器と、
を備えた極細炭素繊維集合体の製造装置であって、
前記距離計は、該距離計から前記極細炭素繊維集合体を支持する床面までの距離の測定と、該距離計から前記極細炭素繊維集合体の表面までの距離の測定とによって、形成される前記極細炭素繊維集合体の厚みを測定し、そのデータを前記制御器に送信し、
前記制御器は送信されたデータに基づいて、前記繊維吹き出し部の吹き出し方向を変化させることを特徴とする極細炭素繊維集合体の製造装置。
A cotton collecting device having a fiber blowing portion provided so that the blowing direction can be changed,
A distance meter having a laser displacement sensor provided on the top of the ultrafine carbon fiber aggregate,
A controller;
An apparatus for manufacturing an ultrafine carbon fiber aggregate having
The range finder is formed by measuring a distance from the range finder to a floor supporting the microfine carbon fiber aggregate and measuring a distance from the range finder to a surface of the microfine carbon fiber aggregate. Measure the thickness of the ultrafine carbon fiber aggregate, send the data to the controller,
The controller according to claim 1, wherein the controller changes a blowing direction of the fiber blowing unit based on the transmitted data.
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