JP6445822B2 - Reinforcing fiber bundles, reinforcing fiber bundle opening device, and reinforcing fiber bundle opening method - Google Patents

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Description

本発明は、炭素繊維束等の強化繊維束、強化繊維束の開繊装置、及び強化繊維束の開繊方法に関する。   The present invention relates to a reinforcing fiber bundle such as a carbon fiber bundle, a fiber opening device for a reinforcing fiber bundle, and a fiber opening method for the reinforcing fiber bundle.

熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を炭素繊維等の強化繊維で補強した強化繊維複合材料は、引張強度、引張弾性率が高く、耐熱性、疲労特性に優れるなどの優れた特長を有しており、スポーツ、レジャー、航空、宇宙等の分野で幅広く用いられている。   Reinforced fiber composite materials reinforced with thermosetting resin or thermoplastic resin with carbon fiber or other reinforcing fibers have excellent features such as high tensile strength, high tensile modulus, excellent heat resistance and fatigue properties. Widely used in fields such as sports, leisure, aviation and space.

強化繊維は、通常、サイジング剤と呼ばれる樹脂等で1000本〜数万本にまとめられ、強化繊維束として供給されている。この強化繊維束に熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を含浸させ、又は、この強化繊維束を一定の繊維長に裁断してなるチョップドストランドを熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂に分散させ、成型・硬化させることにより、所望の強化繊維複合材料が製造される。   The reinforcing fibers are usually bundled into 1000 to tens of thousands with a resin called a sizing agent or the like and supplied as a reinforcing fiber bundle. This reinforcing fiber bundle is impregnated with a thermosetting resin or a thermoplastic resin, or a chopped strand formed by cutting this reinforcing fiber bundle into a certain fiber length is dispersed in a thermosetting resin or a thermoplastic resin, By curing, a desired reinforcing fiber composite material is produced.

薄い複合材料を製造する場合や、物性の均一な複合材料を製造する場合、強化繊維束を事前に十分に開繊することで、樹脂の含浸性又は樹脂への分散性を向上させることが重要である。一方、特に硬化温度や成形温度の高い高耐熱性の樹脂をマトリクス樹脂として用いる場合、強化繊維束に付着させるサイジング剤にも高い耐熱性が求められる。しかし、かかる高耐熱性のサイジング剤は、総じて分子量が高く、常温において固体である場合が多いため、このようなサイジング剤が付着した繊維束は、取り扱い性が悪くなりやすく、特に開繊性の低下が問題となっている。   When manufacturing thin composite materials or composite materials with uniform physical properties, it is important to improve the resin impregnation or dispersibility by fully opening the reinforcing fiber bundle in advance. It is. On the other hand, when a high heat resistance resin having a high curing temperature or molding temperature is used as a matrix resin, a high heat resistance is also required for a sizing agent that adheres to the reinforcing fiber bundle. However, since such high heat-resistant sizing agents generally have a high molecular weight and are often solid at room temperature, the fiber bundles to which such sizing agents are attached tend to be poor in handling properties, and in particular, have good openability. Decline is a problem.

従来、強化繊維束の開繊方法としては、複数本の円柱状のスプレッダーバーを並設してなる開繊装置を用いる開繊方法が知られている(特許文献1)。この方法においては、スプレッダーバーに、開繊するべき複数本の強化繊維束のうち、一方が上を跨ぎ、他方が下を潜るように交互に互違いに巻掛けて、強化繊維束を摺動させることにより、強化繊維束を開繊している。この方法に用いるスプレッダーバーは円柱状であり、この形状を工夫することに関する記載はない。この方法の目的とするところは、スプレッダーバーの撓みを減少させ、強化繊維束を均一に開繊することにある。   Conventionally, as a method for opening a reinforcing fiber bundle, there has been known a fiber opening method using a fiber opening device in which a plurality of cylindrical spreader bars are arranged in parallel (Patent Document 1). In this method, the reinforcing fiber bundle is slid on the spreader bar alternately and alternately so that one of the plurality of reinforcing fiber bundles to be opened spans the top and the other lies below. By doing so, the reinforcing fiber bundle is opened. The spreader bar used in this method is cylindrical, and there is no description about devising this shape. The purpose of this method is to reduce spread of the spreader bar and to spread the reinforcing fiber bundle uniformly.

特許文献2には、少なくとも3本のバーに、サイジング剤を付与した強化繊維束を巻掛けて緊張状態で通過させて開繊する方法が記載されている。前記バーの内、少なくとも1本のバーは50〜200℃の加熱バーである。この加熱バーを通過する際に、サイジング剤が加熱され、その粘度が低下する。その結果、強化繊維束の開繊が円滑に行われると記載されている。しかし、バーの形状を工夫することに関する記載はない。円筒形のバーを用いる場合、強化繊維束の開繊が不十分である。   Patent Document 2 describes a method in which a reinforcing fiber bundle provided with a sizing agent is wound around at least three bars and passed through in a tension state to be opened. Among the bars, at least one bar is a heating bar at 50 to 200 ° C. When passing through this heating bar, the sizing agent is heated and its viscosity decreases. As a result, it is described that the reinforcing fiber bundle is smoothly opened. However, there is no description about devising the shape of the bar. When a cylindrical bar is used, the reinforcing fiber bundle is not sufficiently opened.

特開2002−30538号公報JP 2002-30538 A 特開平3−146735号公報JP-A-3-146735

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、強化繊維束を十分に開繊することのできる開繊装置、及び開繊方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a fiber-spreading apparatus and a fiber-spreading method that can sufficiently open a reinforcing fiber bundle.

本発明者は上記目的を達成するために鋭意検討を行った。その結果、強化繊維束の開繊に際し、複数の開繊バーを用いると共に、繊維の搬送方向後段の1以上の開繊バーの形状を略紡錘状に形成することにより、上記目的を達成できることを見出した。本発明は、上記発見に基づいて完成するに到ったものである。   The inventor has intensively studied to achieve the above object. As a result, at the time of opening the reinforcing fiber bundle, the above object can be achieved by using a plurality of opening bars and forming the shape of one or more opening bars in the latter stage in the fiber conveying direction into a substantially spindle shape. I found it. The present invention has been completed based on the above discovery.

上記目的を達成する本発明は、以下に記載するものである。   The present invention for achieving the above object is described below.

〔1〕 強化繊維束の搬送方向に沿って、順次配設された少なくとも2本の同径開繊バーと、その後段に配設された少なくとも1本の異径開繊バーとからなり、強化繊維束を前記同径開繊バー、次いで異径開繊バーに巻掛けて搬送させることにより、前記強化繊維束を開繊する強化繊維束の開繊装置であって、
前記同径開繊バーはその軸方向に沿う直径が同一の開繊バーであり、
前記異径開繊バーは、その軸方向両端から中央部に向うに従って直径が漸増してなる開繊バーであることを特徴とする、
強化繊維束の開繊装置。
[1] Reinforced by comprising at least two same-diameter opening bars sequentially arranged along the conveying direction of the reinforcing fiber bundle and at least one different-diameter opening bar arranged in the subsequent stage. A fiber bundle opening device that opens the reinforcing fiber bundle by winding and conveying the fiber bundle around the same diameter opening bar and then the different diameter opening bar,
The same-diameter opening bar is an opening bar whose diameter along the axial direction is the same,
The different-diameter opening bar is a spreading bar whose diameter is gradually increased from the both axial ends toward the center,
Opening device for reinforcing fiber bundles.

〔2〕 前記同径開繊バーの直径及び前記異径開繊バーの最大直径が、それぞれ10〜200mmである〔1〕に記載の開繊装置。   [2] The fiber opening device according to [1], wherein a diameter of the same-diameter opening bar and a maximum diameter of the different-diameter opening bar are each 10 to 200 mm.

〔3〕 前記同径開繊バー及び/又は前記異径開繊バーが、その軸方向に沿って回転不能に支持されている〔1〕に記載の開繊装置。   [3] The fiber opening device according to [1], wherein the same-diameter opening bar and / or the different-diameter opening bar are supported so as not to rotate along the axial direction thereof.

〔4〕 前記同径開繊バー及び/又は前記異径開繊バーが、その内部にヒーターを備えてなる〔1〕に記載の開繊装置。   [4] The fiber opening device according to [1], wherein the same-diameter opening bar and / or the different-diameter opening bar includes a heater therein.

〔5〕 前記同径開繊バー及び/又は前記異径開繊バーの表面粗度が、Ra0.2〜0.4μmである〔1〕に記載の開繊装置。   [5] The fiber opening device according to [1], wherein the surface roughness of the same-diameter opening bar and / or the different-diameter opening bar is Ra 0.2 to 0.4 μm.

〔6〕 前記強化繊維束が、炭素繊維束である〔1〕に記載の開繊装置。   [6] The fiber opening device according to [1], wherein the reinforcing fiber bundle is a carbon fiber bundle.

〔7〕 前記強化繊維束を、少なくとも2本の同径開繊バーと、その後段に配設された少なくとも1本の異径開繊バーとを、これらの上面を跨ぎ、又は下面を潜ることを交互に繰返して搬送させる強化繊維束の開繊方法であって、前記同径開繊バーはその軸方向に沿う直径が同一の開繊バーを用い、異径開繊バーはその軸方向両端から中央部に向うに従って直径が漸増してなる開繊バーを用いる強化繊維束の開繊方法。   [7] The reinforcing fiber bundle spans at least two same-diameter opening bars and at least one different-diameter opening bar disposed in the subsequent stage over these upper surfaces or dives under the lower surfaces. Is a method of opening a reinforcing fiber bundle that is conveyed alternately and repeatedly, wherein the same-diameter opening bar uses an opening bar having the same diameter along the axial direction, and the different-diameter opening bar has both ends in the axial direction. A method for opening a reinforcing fiber bundle using a fiber opening bar whose diameter gradually increases from the center toward the center.

〔8〕 前記同径開繊バー及び/又は前記異径開繊バーの表面温度が、100〜250℃である〔7〕に記載の強化繊維束の開繊方法。   [8] The method for opening a reinforcing fiber bundle according to [7], wherein the surface temperature of the same-diameter opening bar and / or the different-diameter opening bar is 100 to 250 ° C.

〔9〕 前記同径開繊バー及び/又は前記異径開繊バーと前記強化繊維束との接触角が、30〜180°である〔7〕に記載の強化繊維束の開繊方法。   [9] The method for opening a reinforcing fiber bundle according to [7], wherein a contact angle between the opening bar with the same diameter and / or the opening bar with a different diameter and the reinforcing fiber bundle is 30 to 180 °.

〔10〕 前記同径開繊バー及び/又は前記異径開繊バーと前記強化繊維束との接触時間の合計が、0.5〜120秒である〔7〕に記載の強化繊維束の開繊方法。   [10] The opening of the reinforcing fiber bundle according to [7], wherein a total contact time between the opening bar with the same diameter and / or the opening bar with the different diameter and the reinforcing fiber bundle is 0.5 to 120 seconds. Fiber method.

〔11〕 前記強化繊維束に0.5〜5g/texの張力を付与しながら前記異径開繊バーに摺接させる〔7〕に記載の強化繊維束の開繊方法。   [11] The method for opening a reinforcing fiber bundle according to [7], wherein the reinforcing fiber bundle is brought into sliding contact with the different-diameter opening bar while applying a tension of 0.5 to 5 g / tex.

〔12〕 25℃において固形状の樹脂を不揮発成分として60質量%以上含むサイジング剤が付着した強化繊維束であり、1000Texあたりの幅が8mm以上である強化繊維束。   [12] A reinforcing fiber bundle to which a sizing agent containing 60% by mass or more of a solid resin as a nonvolatile component at 25 ° C. is attached, and a width per 1000 Tex is 8 mm or more.

本発明の開繊装置及び開繊方法においては、異径開繊バーと所定張力下に摺接させることにより、無理なく、大きく開繊することができる。ここで、異径開繊バーは、いわゆる紡錘状であるので、開繊されつつある強化繊維束の幅方向中央部分が異径開繊バーで強く押圧され、強化繊維束を幅方向に押し広げる。その結果、強化繊維束は、幅広に、薄く開繊される。   In the fiber opening device and fiber opening method of the present invention, the fiber can be greatly opened without difficulty by sliding contact with the different diameter fiber opening bar under a predetermined tension. Here, since the different-diameter opening bar has a so-called spindle shape, the center part in the width direction of the reinforcing fiber bundle being opened is strongly pressed by the different-diameter opening bar, and the reinforcing fiber bundle is expanded in the width direction. . As a result, the reinforcing fiber bundle is widened and thinned.

図1は、本発明の開繊装置の一例を示す概略正面図である。FIG. 1 is a schematic front view showing an example of the fiber-spreading apparatus of the present invention. 図2(A)は、同径開繊バーの一例を、(B)は異径開繊バーの一例を示す側面図である。FIG. 2A is a side view showing an example of the same-diameter spread bar, and FIG. 2B is a side view showing an example of the different-diameter spread bar. 図3は、接触角を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the contact angle. 図4(A)は、同径熱開繊バーの他の例を、(B)は異径開繊バーの他の例を示す側面図である。FIG. 4A is a side view showing another example of the same-diameter heat-opening bar, and FIG. 4B is another side view showing another example of the different-diameter opening bar.

(開繊装置及び開繊方法)
以下、図面を参照して、本発明の一実施例に付き、詳細に説明する。
図1は、本発明の開繊装置100を示す概略図である。図中、2は、強化繊維束で、搬送ローラー4、6により矢印X方向に連続的に搬送されている。8、10は、張力調節ローラーで、このローラー8、10により、開繊する強化繊維束2の張力が制御される。
(Opening device and opening method)
Hereinafter, with reference to the drawings, an embodiment of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a schematic view showing a fiber opening device 100 of the present invention. In the figure, reference numeral 2 denotes a reinforcing fiber bundle that is continuously conveyed in the direction of the arrow X by the conveying rollers 4 and 6. 8 and 10 are tension adjusting rollers, and the tension of the reinforcing fiber bundle 2 to be opened is controlled by the rollers 8 and 10.

張力調節ローラー8、10を通過した強化繊維束2は、次いで所定数(本図に於いては3箇)の同径開繊バー12a、12b、12cの上面を跨ぎ、又は下面を潜ることを交互に繰返してジグザグに搬送される。同径開繊バーに接触しながら強化繊維束が搬送されることで、強化繊維束はある程度開繊される。ある程度開繊された強化繊維束2は、次いで、異径開繊バー14の外周面を巻掛けて搬送される。この搬送の際に、強化繊維束2は、大きく開繊される。操作条件により相違するが、異径開繊バー14で開繊される幅は、供給繊維束の1.4〜2.7倍が好ましい。   The reinforcing fiber bundle 2 that has passed through the tension adjusting rollers 8 and 10 then straddles the upper surface of a predetermined number (three in the figure) of the same-diameter spread bars 12a, 12b, and 12c, or dive the lower surface. It is conveyed alternately in a zigzag manner. The reinforcing fiber bundle is conveyed to some extent by the reinforcing fiber bundle being conveyed while being in contact with the same-diameter opening bar. The reinforcing fiber bundle 2 that has been opened to some extent is then transported around the outer peripheral surface of the different-diameter opening bar 14. During this conveyance, the reinforcing fiber bundle 2 is greatly opened. Although different depending on the operating conditions, the width opened by the different-diameter opening bar 14 is preferably 1.4 to 2.7 times the supply fiber bundle.

上記のようにして開繊された強化繊維束2は、搬送ローラー16により搬送され、巻取り装置18に送られてロール状に巻取られる。   The reinforcing fiber bundle 2 opened as described above is conveyed by the conveying roller 16, sent to the winding device 18, and wound up in a roll shape.

図2(A)は、同径開繊バーの一例を、(B)は異径開繊バーの一例を示す側面図である。図2(A)に示すように、同径開繊バー12cの形状は、その軸方向に沿う直径が同一の円柱状である。また、図2(B)に示すように、異径開繊バー14の形状は、その軸方向に沿う直径が両端部から中央に向うに従って漸次増加する、いわゆる紡錘状である。この同径開繊バー及び異径開繊バーは、その外周部が強化繊維束の開繊部である。   FIG. 2A is a side view showing an example of the same-diameter spread bar, and FIG. 2B is a side view showing an example of the different-diameter spread bar. As shown in FIG. 2A, the shape of the same-diameter spread bar 12c is a cylindrical shape having the same diameter along the axial direction. Further, as shown in FIG. 2B, the shape of the different-diameter spread bar 14 is a so-called spindle shape in which the diameter along the axial direction gradually increases from both ends toward the center. The same-diameter opening bar and different-diameter opening bar have outer peripheral portions that are the opening portions of the reinforcing fiber bundle.

異径開繊バー14の形状は、異径開繊バー14の軸に沿う断面の形状が円弧状であることが好ましい。円弧の半径(曲率半径)としては、50〜100mmが好ましく、60〜80mmがより好ましい。円弧の半径(曲率半径)が50〜100mmであると、繊維束の開繊される幅を1.4〜2.7倍に調整しやすい。円弧の半径(曲率半径)が大きすぎると、開繊効率が低下する傾向がある。円弧の半径(曲率半径)が小さすぎると、繊維束が開繊され過ぎる傾向にあり、繊維束が複数の繊維束に分割される、いわゆる繊維束割れを生じやすい。   As for the shape of the different-diameter opening bar 14, the shape of the cross section along the axis of the different-diameter opening bar 14 is preferably an arc. The radius (curvature radius) of the arc is preferably 50 to 100 mm, and more preferably 60 to 80 mm. When the radius (curvature radius) of the arc is 50 to 100 mm, it is easy to adjust the opened width of the fiber bundle to 1.4 to 2.7 times. If the radius (curvature radius) of the arc is too large, the opening efficiency tends to decrease. If the radius (curvature radius) of the arc is too small, the fiber bundle tends to be opened too much, so that the fiber bundle is divided into a plurality of fiber bundles, and so-called fiber bundle cracking is likely to occur.

同径開繊バー12cの直径、及び異径開繊バー14の最大直径は、それぞれ10〜200mmが好ましく、20〜150mmがより好ましく、30〜100mmが特に好ましい。直径が小さすぎると開繊効果が低下する傾向があり、毛羽を生じやすい。   The diameter of the same-diameter opening bar 12c and the maximum diameter of the different-diameter opening bar 14 are each preferably 10 to 200 mm, more preferably 20 to 150 mm, and particularly preferably 30 to 100 mm. If the diameter is too small, the opening effect tends to decrease and fluff is likely to occur.

また、図4(A)、(B)に示すように、各開繊バーには案内溝50、56を形成しても良い。図4(A)は、同径開繊バーの他の例を示す側面図である。この同径開繊バー22は、前述のように円柱状で、他端側48には、その外周に沿って切り欠いた案内溝50が形成されている。この案内溝50の底部52の直径R1は案内溝の全幅に亘り同一である。強化繊維束2は、この案内溝50に巻掛けられて搬送されながら開繊される。即ち、この案内溝50は、強化繊維束の開繊部である。なお、他の同径開繊バーも同じ形状に形成しても良い。   Further, as shown in FIGS. 4A and 4B, guide grooves 50 and 56 may be formed in each spread bar. FIG. 4A is a side view showing another example of the same-diameter spread bar. The same-diameter opening bar 22 is cylindrical as described above, and the other end 48 is formed with a guide groove 50 cut out along the outer periphery thereof. The diameter R1 of the bottom 52 of the guide groove 50 is the same over the entire width of the guide groove. The reinforcing fiber bundle 2 is opened while being wound around the guide groove 50 and conveyed. That is, the guide groove 50 is an opening portion of the reinforcing fiber bundle. Other open bars with the same diameter may be formed in the same shape.

図4(B)は、異径開繊バーの他の例を示す側面図である。この異径開繊バー24は円柱状で、前記同径開繊バー22と同様に、他端側54には、その外周に沿って切り欠いた案内溝56が形成されている。この案内溝56は、同径開繊バーと同様に、強化繊維束の開繊部である。   FIG. 4B is a side view showing another example of the different-diameter spread bar. The different-diameter opening bar 24 has a cylindrical shape, and a guide groove 56 cut out along the outer periphery thereof is formed on the other end side 54, similarly to the same-diameter opening bar 22. The guide groove 56 is a fiber-spreading portion of the reinforcing fiber bundle, like the fiber opening bar with the same diameter.

この異径開繊バー24の案内溝56の底部58は、案内溝56の幅方向の両端部58a、58bから幅方向中央60に向うに従って、異径開繊バー24の底部58の直径R2が漸次増加する、いわゆる紡錘状に形成されている。   The bottom 58 of the guide groove 56 of the different-diameter opening bar 24 has a diameter R2 of the bottom 58 of the different-diameter opening bar 24 from the both ends 58a and 58b in the width direction of the guide groove 56 toward the center 60 in the width direction. It is formed in a so-called spindle shape that gradually increases.

案内溝56の底部58の形状は、異径開繊バー24の円柱軸に沿う断面の形状が円弧状であることが好ましい。円弧の半径(曲率半径)としては、50〜100mmが好ましく、60〜80mmがより好ましい。円弧の半径(曲率半径)が50〜100mmであると、繊維束の開繊される幅を1.4〜2.7倍に調整しやすい。円弧の半径(曲率半径)が大きすぎると、開繊効率が低下する傾向がある。円弧の半径(曲率半径)が小さすぎると、繊維束が開繊され過ぎる傾向にあり、繊維束が複数の繊維束に分割される、いわゆる繊維束割れを生じやすい。   As for the shape of the bottom part 58 of the guide groove 56, it is preferable that the shape of the cross section in alignment with the cylindrical axis | shaft of the different diameter spread bar 24 is circular arc shape. The radius (curvature radius) of the arc is preferably 50 to 100 mm, and more preferably 60 to 80 mm. When the radius (curvature radius) of the arc is 50 to 100 mm, it is easy to adjust the opened width of the fiber bundle to 1.4 to 2.7 times. If the radius (curvature radius) of the arc is too large, the opening efficiency tends to decrease. If the radius (curvature radius) of the arc is too small, the fiber bundle tends to be opened too much, so that the fiber bundle is divided into a plurality of fiber bundles, and so-called fiber bundle cracking is likely to occur.

同径開繊バー22の開繊部の直径、及び異径開繊バー24の開繊部の最大直径は、それぞれ10〜200mmが好ましく、20〜150mmがより好ましく、30〜100mmが特に好ましい。直径が小さすぎると開繊効果が低下する傾向があり、毛羽を生じやすい。   The diameter of the opening part of the same-diameter opening bar 22 and the maximum diameter of the opening part of the different-diameter opening bar 24 are each preferably 10 to 200 mm, more preferably 20 to 150 mm, and particularly preferably 30 to 100 mm. If the diameter is too small, the opening effect tends to decrease and fluff is likely to occur.

同径開繊バー及び異径開繊バーは、鉄、銅、ステンレススチール等の金属又は合金や、セラミック、ガラス等の無機材質で形成されていることが好ましい。   The same-diameter opening bar and different-diameter opening bar are preferably made of a metal or alloy such as iron, copper, or stainless steel, or an inorganic material such as ceramic or glass.

同径開繊バー及び異径開繊バーの開繊部の表面粗度(Ra)は0.2〜0.4μmが好ましく、金属又は合金製の場合は表面がクロムめっきされていることが好ましい。上記範囲の粗度にし、クロムめっきすることにより、毛羽の発生を抑制できる。   The surface roughness (Ra) of the opening portion of the same-diameter opening bar and different-diameter opening bar is preferably 0.2 to 0.4 μm, and when made of metal or alloy, the surface is preferably chrome plated. . Generation of fluff can be suppressed by setting the roughness within the above range and performing chrome plating.

本発明において同径開繊バー及び/又は異径開繊バーは、所定の温度に加熱されていることが好ましい。開繊バーが所定の温度に加熱されていると、開繊バーと強化繊維束とが接触することにより、強化繊維束及び同強化繊維束に付与されているサイジング剤が加熱、軟化され、サイジング剤が付着した強化繊維束であっても効果的に開繊することができる。同径開繊バー、及び異径開繊バーの表面温度は100〜250℃であることが好ましく、120〜220℃であることがより好ましい。また、同径開繊バー、及び異径開繊バーの表面温度は強化繊維束に付着したサイジング剤の軟化温度又は流動開始温度より高い温度であることが好ましく、10℃以上高い温度であることがより好ましい。   In the present invention, the same-diameter opening bar and / or the different-diameter opening bar is preferably heated to a predetermined temperature. When the opening bar is heated to a predetermined temperature, the opening bar and the reinforcing fiber bundle come into contact with each other, whereby the reinforcing fiber bundle and the sizing agent applied to the reinforcing fiber bundle are heated and softened. Even a reinforcing fiber bundle to which an agent is attached can be effectively opened. The surface temperature of the same-diameter opening bar and the different-diameter opening bar is preferably 100 to 250 ° C, and more preferably 120 to 220 ° C. Moreover, the surface temperature of the same-diameter opening bar and the different-diameter opening bar is preferably higher than the softening temperature or flow start temperature of the sizing agent attached to the reinforcing fiber bundle, and is higher than 10 ° C. Is more preferable.

開繊バーの開繊部の表面温度を所期の値とするために、同径開繊バー及び異径開繊バーは、加熱手段を具備していることが好ましい。加熱手段としては、電気ヒーター、赤外線ヒーター、熱媒体、熱風による加熱手段等が好ましい。特に好ましい加熱手段としては、同径開繊バー及び異径開繊バーに、電気ヒーターを埋設する方法が例示できる。   In order to set the surface temperature of the opening part of the opening bar to a desired value, it is preferable that the same-diameter opening bar and the different-diameter opening bar include heating means. As the heating means, an electric heater, an infrared heater, a heating medium, a heating means using hot air, and the like are preferable. As a particularly preferred heating means, a method of embedding an electric heater in the same-diameter opening bar and the different-diameter opening bar can be exemplified.

同径開繊バー12a、12b、12c及び異径開繊バー14と、強化繊維束2と、の接触角は、30〜180度が好ましく、45〜120度がより好ましい。この角度にすることにより、好適に強化繊維束が開繊される。   The contact angle between the same-diameter spread bars 12a, 12b, 12c and the different-diameter spread bars 14 and the reinforcing fiber bundle 2 is preferably 30 to 180 degrees, and more preferably 45 to 120 degrees. By setting this angle, the reinforcing fiber bundle is suitably opened.

ここで、接触角は、図3に示されるように、開繊バー80に向う強化繊維束82と開繊バー80とが接触を開始する箇所84と、開繊バー80から強化繊維束が離れる箇所86と、開繊バー80の軸中心と、が形成する開繊バー80の中心角αである。   Here, as shown in FIG. 3, the contact angle is such that the reinforcing fiber bundle is separated from the opening bar 80 and the portion 84 where the reinforcing fiber bundle 82 facing the opening bar 80 starts to contact the opening bar 80. It is the central angle α of the opening bar 80 formed by the portion 86 and the axial center of the opening bar 80.

本開繊装置で開繊できる強化繊維束としては、特に制限がない。例えば、炭素繊維束、ポリアミド等の合成繊維束、ガラス繊維等の無機繊維束等が好適に開繊される。強化繊維束を構成する単繊維数としては、1000〜100000本が好ましい。   There is no restriction | limiting in particular as a reinforcing fiber bundle which can be opened with this opening apparatus. For example, carbon fiber bundles, synthetic fiber bundles such as polyamide, inorganic fiber bundles such as glass fibers, etc. are suitably opened. The number of single fibers constituting the reinforcing fiber bundle is preferably 1000 to 100,000.

本開繊装置を用いると、サイジング剤が付与された繊維束であっても効果的に開繊することができる。繊維束にサイジング剤が付与されていることで、毛羽を抑えて開繊することができる。炭素繊維束の場合、付与されるサイジング剤の付与量は、0.1〜5.0質量%が好ましく、0.2〜3.0質量%がより好ましく、0.2〜1.0質量%が更に好ましい。炭素繊維束に付与されるサイジング剤としては、特に限定されず、例えば、公知のサイジング剤であるエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂やそれらの変性物が挙げられる。   If this fiber opening apparatus is used, even a fiber bundle to which a sizing agent is applied can be effectively opened. Since the sizing agent is applied to the fiber bundle, it can be opened while suppressing fluff. In the case of a carbon fiber bundle, the applied amount of the sizing agent is preferably 0.1 to 5.0% by mass, more preferably 0.2 to 3.0% by mass, and 0.2 to 1.0% by mass. Is more preferable. The sizing agent imparted to the carbon fiber bundle is not particularly limited. For example, known sizing agents such as epoxy resins, urethane resins, polyester resins, vinyl ester resins, polyamide resins, polyether resins, acrylic resins, polyolefin resins. And polyimide resins and modified products thereof.

強化繊維束に付与されるサイジング剤が、25℃において固形状の樹脂を不揮発成分として60質量%以上含むサイジング剤を用いると、強化繊維束の耐熱性が向上するため好ましい。従来、25℃において固形状の樹脂を多く含むサイジング剤が付着した炭素繊維は、開繊性が低下しやすいことが問題となっていたが、本開繊維装置は25℃において固形状の樹脂がサイジング剤として付与された繊維束の開繊処理にも効果的に用いることができる。   When the sizing agent applied to the reinforcing fiber bundle is a sizing agent containing 60% by mass or more of a solid resin as a nonvolatile component at 25 ° C., the heat resistance of the reinforcing fiber bundle is preferably improved. Conventionally, carbon fibers to which a sizing agent containing a large amount of a solid resin at 25 ° C. is attached have been problematic in that the opening property tends to be lowered. It can also be effectively used for fiber opening treatment of fiber bundles applied as a sizing agent.

次に、図1に記載する開繊装置を用いて、強化繊維束を開繊する場合に付き、説明する。   Next, a description will be given with reference to a case where a reinforcing fiber bundle is opened using the opening device shown in FIG.

先ず、強化繊維束2を図1に記載するように、各ローラー8、10、同径開繊バー12a、12b、12c及び異径開繊バー14に巻掛ける。次いで、張力調節ローラー8、10により、異径開繊バー14を摺接しながら搬送される強化繊維束2の張力を0.5〜5g/texに調節する。強化繊維束2には、所定の張力が負荷されているので、同径熱開繊バー12a、12b、12c及び異径熱開繊バー14と強化繊維束2との間には、押圧力が生じる。その結果、強化繊維束2は開繊される。   First, as shown in FIG. 1, the reinforcing fiber bundle 2 is wound around the rollers 8, 10, the same-diameter opening bars 12 a, 12 b, 12 c and the different-diameter opening bars 14. Next, the tension adjusting rollers 8 and 10 adjust the tension of the reinforcing fiber bundle 2 conveyed while sliding the different-diameter opening bar 14 to 0.5 to 5 g / tex. Since a predetermined tension is applied to the reinforcing fiber bundle 2, there is a pressing force between the same-diameter heat-opening bars 12 a, 12 b, 12 c and the different-diameter heat-opening bars 14 and the reinforcing fiber bundle 2. Arise. As a result, the reinforcing fiber bundle 2 is opened.

更に、好ましくは、同径開繊バー12a、12b、12c及び異径開繊バー14の表面温度を100〜250℃に調節する。開繊バーを加熱することにより強化繊維束2は加熱され、強化繊維束2に付与されているサイジング剤の粘度が低下し、強化繊維束はより効果的に開繊される。   Furthermore, preferably, the surface temperatures of the same-diameter opening bars 12a, 12b, 12c and the different-diameter opening bars 14 are adjusted to 100 to 250 ° C. By heating the opening bar, the reinforcing fiber bundle 2 is heated, the viscosity of the sizing agent applied to the reinforcing fiber bundle 2 is lowered, and the reinforcing fiber bundle is opened more effectively.

同径開繊バー12a、12b、12c及び異径開繊バー14と、強化繊維束2との合計接触時間は、特に制限はないが、0.5〜120秒間が好ましく、2〜50秒間がより好ましい。   The total contact time of the same-diameter opening bars 12a, 12b, 12c and the different-diameter opening bars 14 and the reinforcing fiber bundle 2 is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 120 seconds, and 2 to 50 seconds. More preferred.

上記のように操作することにより、原料の強化繊維束2は、通常その幅が1.4〜2.7倍に開繊される。   By operating as described above, the raw reinforcing fiber bundle 2 is normally opened with a width of 1.4 to 2.7 times.

なお、上記例においては、同径開繊バーを3本配設したが、これに限られず、2本以上、好ましくは、2〜5本配設できる。更に、異径開繊バーを1本配設したが、これに限られず、1本以上、好ましくは1〜3本配設できる。   In addition, in the said example, although the three same-diameter opening bar | burr was arrange | positioned, it is not restricted to this, Two or more, Preferably 2-5 can be arrange | positioned. Furthermore, although one dissimilar diameter opening bar is disposed, the present invention is not limited to this, and one or more, preferably 1 to 3, can be disposed.

更に、上記例においては、同径開繊バー、異径開繊バー(これらを開繊バーと表す)をその軸に沿って回転不能に配設したが、これらの開繊バーに回転軸を取付けて、開繊バーをその軸に沿って回転自在に配設しても良い。   Furthermore, in the above example, the same-diameter opening bars and different-diameter opening bars (which are referred to as opening bars) are disposed so as not to rotate along their axes. It may be attached and the opening bar may be rotatably arranged along its axis.

本発明の開繊方法を用いると、たとえ高耐熱性のサイジング剤が付着した繊維束であっても、効果的に開繊することができる。   When the fiber opening method of the present invention is used, even a fiber bundle to which a high heat-resistant sizing agent is attached can be effectively opened.

(強化繊維束)
本発明の強化繊維束は、25℃において固形状の樹脂を不揮発成分として60質量%以上含むサイジング剤が付着した強化繊維束であり、1000Texあたりの幅が8mm以上である強化繊維束である。25℃において固形状の樹脂を不揮発成分として60質量%以上、すなわち主剤として含むサイジング剤が付着した強化繊維束は耐熱性に優れる。更に、1000Texあたりの幅を8mm以上とすることで、マトリクス樹脂の含浸性又はマトリクス樹脂への分散性の優れた強化繊維束となる。
(Reinforced fiber bundle)
The reinforcing fiber bundle of the present invention is a reinforcing fiber bundle to which a sizing agent containing 60% by mass or more of a solid resin as a nonvolatile component at 25 ° C. is attached, and is a reinforcing fiber bundle having a width per 1000 Tex of 8 mm or more. A reinforcing fiber bundle to which a sizing agent containing a solid resin as a non-volatile component at 25% by mass or more, that is, a sizing agent as a main agent, is excellent in heat resistance. Furthermore, by setting the width per 1000 Tex to 8 mm or more, a reinforcing fiber bundle excellent in the impregnation property of the matrix resin or the dispersibility in the matrix resin is obtained.

強化繊維束のサイジング剤の付着量としては、0.1〜5.0質量%が好ましく、0.2〜3.0質量%がより好ましく、0.2〜1.0質量%が更に好ましい。サイジング剤の付着量がかかる範囲内であることで、マトリクス樹脂との接着性と耐熱性を両立しやすくなる。サイジング剤の付着量が少なすぎるとマトリクス樹脂との接着性が低下しやすい傾向があり、サイジング剤の付着量が多すぎると耐熱性が低下しやすい傾向がある。   The adhesion amount of the sizing agent of the reinforcing fiber bundle is preferably 0.1 to 5.0% by mass, more preferably 0.2 to 3.0% by mass, and still more preferably 0.2 to 1.0% by mass. When the amount of the sizing agent is within such a range, it becomes easy to achieve both adhesion to the matrix resin and heat resistance. If the adhesion amount of the sizing agent is too small, the adhesion to the matrix resin tends to be lowered, and if the adhesion amount of the sizing agent is too much, the heat resistance tends to be lowered.

サイジング剤は前述のように公知のものが使用できる。これらのサイジング剤のうちでも、耐熱性が高いサイジング剤が好ましい。耐熱性が高いサイジング剤としては、25℃において固形状の樹脂を不揮発成分として60質量%以上含むサイジング剤であり、好ましくは25℃において固形状の樹脂を80質量%以上含むサイジング剤である。また、サイジング剤の不揮発成分の主剤は、軟化温度又は流動開始温度が50〜300℃の樹脂であることが好ましく、100〜200℃の樹脂であることがより好ましい。また、サイジング剤の不揮発成分の主剤は、分解温度が300〜500℃の樹脂であることが好ましい。また、分子量は3000以上、好ましくは3000〜20000の樹脂であることが好ましい。   Known sizing agents can be used as described above. Among these sizing agents, a sizing agent having high heat resistance is preferable. The sizing agent having high heat resistance is a sizing agent containing 60% by mass or more of a solid resin as a nonvolatile component at 25 ° C., and preferably a sizing agent containing 80% by mass or more of a solid resin at 25 ° C. The main component of the non-volatile component of the sizing agent is preferably a resin having a softening temperature or a flow start temperature of 50 to 300 ° C, and more preferably a resin having a temperature of 100 to 200 ° C. The main component of the nonvolatile component of the sizing agent is preferably a resin having a decomposition temperature of 300 to 500 ° C. The molecular weight is 3000 or more, preferably 3000 to 20000.

本発明の強化繊維束の1000Texあたりの幅は8mm以上であり、好ましくは8〜30mm、より好ましくは10〜25mm、更に好ましくは13〜20mmである。強化繊維束の厚みは、マトリクス樹脂の含浸性又はマトリクス樹脂への分散性の観点から、0.01〜0.15mmであることが好ましく、0.02〜0.12mmであることがより好ましく、0.05〜0.1mmであることが更に好ましい。また、強化繊維束の厚みに対する幅の割合である扁平率が、70〜500の範囲であることが、強化繊維束の取り扱い性と、含浸性及び分散性の両立との面から好ましく、150〜400であることがより好ましく、250〜350であることが更に好ましい。   The width | variety per 1000 Tex of the reinforcing fiber bundle of this invention is 8 mm or more, Preferably it is 8-30 mm, More preferably, it is 10-25 mm, More preferably, it is 13-20 mm. The thickness of the reinforcing fiber bundle is preferably 0.01 to 0.15 mm, more preferably 0.02 to 0.12 mm, from the viewpoint of impregnation of the matrix resin or dispersibility into the matrix resin. More preferably, it is 0.05-0.1 mm. In addition, it is preferable that the flatness ratio, which is the ratio of the width to the thickness of the reinforcing fiber bundle, is in the range of 70 to 500, from the viewpoint of compatibility between the handling ability of the reinforcing fiber bundle, the impregnation property, and the dispersibility. 400 is more preferable, and 250 to 350 is even more preferable.

上記強化繊維束を所定の長さに切断することにより、チョップドストランドが製造される。チョップドストランドの長さは、3〜15mmが好ましく、5〜10mmがより好ましい。長さが3mm未満のチョップドストランドは、チョップドストランドの嵩密度が小さくなるため、チョップドストランドの取り扱い性が低下しやすい傾向がある。15mmを超えるチョップドストランドは、射出成型機やペレット製造用の押出機等にチョップドストランドを供給する際の供給安定性が低下しやすい傾向がある。   A chopped strand is manufactured by cutting the reinforcing fiber bundle into a predetermined length. 3-15 mm is preferable and, as for the length of a chopped strand, 5-10 mm is more preferable. Chopped strands having a length of less than 3 mm tend to reduce the handling properties of the chopped strands because the bulk density of the chopped strands becomes small. Chopped strands of more than 15 mm tend to have poor supply stability when the chopped strands are supplied to an injection molding machine, an extruder for producing pellets, or the like.

切断方法としては、ロービングカッター等のロータリー式カッターや、ギロチンカッター等の通常用いられているカッターを適宜用いることができる。   As a cutting method, a rotary cutter such as a roving cutter or a commonly used cutter such as a guillotine cutter can be appropriately used.

上記のようにして得られた本発明の強化繊維束は、各種熱硬化性樹脂、又は、熱可塑性樹脂の補強材として公知の各種用途に使用できる。強化繊維束をチョップドストランドとして用いる場合、マトリクス樹脂と混練してコンパウンド化してこれを成形する、あるいは、チョップドストランドとマトリクス樹脂とを成型機のホッパーに直接供給して混練及び成形することにより複合材料を製造することができる。   The reinforcing fiber bundle of the present invention obtained as described above can be used for various known applications as various thermosetting resins or thermoplastic resin reinforcing materials. When reinforcing fiber bundles are used as chopped strands, they are kneaded with a matrix resin to form a compound, or the chopped strands and the matrix resin are directly fed to a hopper of a molding machine and kneaded and molded. Can be manufactured.

複合材料のマトリクス樹脂として用いられる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ビニルエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂等が好ましく用いられる。   As the thermosetting resin used as the matrix resin of the composite material, an epoxy resin, a phenol resin, a benzoxazine resin, a vinyl ester resin, a bismaleimide resin, or the like is preferably used.

複合材料のマトリクス樹脂として用いられる熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール等の汎用エンジニアリングプラスチックが好ましく用いられる。また、ABS等の汎用プラスチックや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を使用してもよい。中でも、成型温度の高いポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール等の汎用エンジニアリングプラスチックに対して特に好適に用いることができる。   As the thermoplastic resin used as the matrix resin of the composite material, general-purpose engineering plastics such as polyamide, polycarbonate and polyacetal are preferably used. Further, general-purpose plastics such as ABS, and heat-resistant polymers such as polyphenylene sulfide, polyether imide, polyether sulfone, polyether ether ketone, and liquid crystalline aromatic polyester may be used. Among these, it can be particularly suitably used for general-purpose engineering plastics such as polyamide, polycarbonate and polyacetal having a high molding temperature.

強化繊維のマトリクス樹脂に対する配合量は、特に制限がなく、製造される複合材料に応じて適宜選択されるが、マトリクス樹脂100質量部に対して5〜30質量部配合することが好ましい。   The blending amount of the reinforcing fibers with respect to the matrix resin is not particularly limited and is appropriately selected according to the composite material to be produced. However, it is preferable to blend 5 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the matrix resin.

以下、実施例及び比較例を参照して、本発明をより具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.

<強化繊維束の幅、厚み及び扁平率測定方法>
強化繊維束の幅は、金尺を用いて0.5mmの精度で測定した。厚みはマイクロメータを用いて0.01mmの精度で測定した。なお、サンプルは、それぞれのサンプル(繊維束)を各工程から取り出して、平らな場所に静置し無張力の状態で測定を行った。測定本数はそれぞれ10本ずつとし、平均値を用いてそれぞれの値とした。更に、強化繊維束の幅の平均値をその厚みの平均値で除して強化繊維束の扁平率とした。
<Width, thickness and flatness measuring method of reinforcing fiber bundle>
The width of the reinforcing fiber bundle was measured with a precision of 0.5 mm using a metal scale. The thickness was measured with a precision of 0.01 mm using a micrometer. In addition, the sample took out each sample (fiber bundle) from each process, it left still on the flat place, and measured in the state of no tension. The number of measurements was 10 each, and the average value was used as each value. Furthermore, the average value of the width of the reinforcing fiber bundle was divided by the average value of the thickness to obtain the flatness of the reinforcing fiber bundle.

実施例1
図1に示す構成の開繊装置を用いて炭素繊維束を開繊した。炭素繊維束は、次のように製造した。すなわち、前駆体繊維であるPAN繊維(単繊維繊度0.7dtex、フィラメント数24000)を、空気中250℃で、繊維比重1.35になるまで耐炎化処理を行い、次いで窒素ガス雰囲気下、最高温度650℃で低温炭素化させた。その後、窒素雰囲気下1300℃で高温炭素化させて製造した炭素繊維束を、10.0質量%の硫酸アンモニウム水溶液を用い、電解酸化により表面処理を行い、実質的に無撚りの炭素繊維束(引張強度4000MPa、引張弾性率240GPa、フィラメント数24000本、単繊維直径7μm、繊度1600Tex)を得た。この炭素繊維束に、サイジング剤として、水溶性ウレタン樹脂(DIC株式会社製 ハイドランAP−30、皮膜流動開始温度110〜115℃)を0.4質量%付与した。炭素繊維束の開繊処理前の幅は9mm(1000Texあたりの幅 5.6mm)、厚みは0.19mmであり、扁平率は45であった。
Example 1
The carbon fiber bundle was opened using the opening device configured as shown in FIG. The carbon fiber bundle was manufactured as follows. That is, the PAN fiber (single fiber fineness 0.7 dtex, filament number 24000), which is a precursor fiber, is flame-resistant at 250 ° C. in air until the fiber specific gravity becomes 1.35, and then the highest in a nitrogen gas atmosphere. Low temperature carbonization was performed at a temperature of 650 ° C. Thereafter, a carbon fiber bundle produced by high-temperature carbonization at 1300 ° C. in a nitrogen atmosphere is subjected to surface treatment by electrolytic oxidation using a 10.0% by mass ammonium sulfate aqueous solution, and a substantially untwisted carbon fiber bundle (tensile) Strength 4000 MPa, tensile modulus 240 GPa, 24,000 filaments, single fiber diameter 7 μm, fineness 1600 Tex). 0.4% by mass of a water-soluble urethane resin (Hydran AP-30 manufactured by DIC Corporation, film flow start temperature 110 to 115 ° C.) was applied to the carbon fiber bundle as a sizing agent. The width of the carbon fiber bundle before the fiber opening treatment was 9 mm (width per 1000 Tex: 5.6 mm), the thickness was 0.19 mm, and the flatness was 45.

3本の同径開繊バーの開繊部の直径はそれぞれ50mm、1本の異径開繊バーの開繊部の最大直径は52.1mmであった。異径開繊バーの開繊部の曲率半径rは70mmであった。また、開繊バーと炭素繊維束との接触角は、12aが51°、12bが108°、12cが104°、14が167°であった。   The diameters of the opening portions of the three opening bars with the same diameter were 50 mm, respectively, and the maximum diameter of the opening portion of the one different diameter opening bar was 52.1 mm. The radius of curvature r of the opening portion of the different-diameter opening bar was 70 mm. Further, the contact angles between the opening bar and the carbon fiber bundle were 51 ° for 12a, 108 ° for 12b, 104 ° for 12c, and 167 ° for 14b.

開繊バーはクロムめっきが施され、開繊部の表面粗さはRa0.25μmであった。   The opening bar was subjected to chrome plating, and the surface roughness of the opening portion was Ra 0.25 μm.

異径開繊バーにおける炭素繊維束の張力を0.75g/tex、合計接触時間を0.70秒に設定した。同径開繊バーの温度を150℃、異径開繊バーの温度を150℃に維持し、炭素繊維束を開繊装置に供給した。各開繊バーを通過した直後の炭素繊維束の幅を測定した。結果を表1に示した。   The tension of the carbon fiber bundle in the different-diameter opening bar was set to 0.75 g / tex, and the total contact time was set to 0.70 seconds. The temperature of the same-diameter opening bar was maintained at 150 ° C., and the temperature of the different-diameter opening bar was maintained at 150 ° C., and the carbon fiber bundle was supplied to the opening device. The width of the carbon fiber bundle immediately after passing through each opening bar was measured. The results are shown in Table 1.

炭素繊維束の開繊処理後の幅は24mm(1000Texあたりの幅 15.0mm)、厚みは0.075mmであり、扁平率は320であった。   The width of the carbon fiber bundle after the fiber opening treatment was 24 mm (width: 15.0 mm per 1000 Tex), the thickness was 0.075 mm, and the flatness was 320.

得られた炭素繊維束を6mmの長さに切断し、炭素繊維チョップドストランドを製造した。得られたチョップドストランドは耐熱性に優れ、かつ、マトリクス樹脂への分散性に優れたチョップドストランドであった。   The obtained carbon fiber bundle was cut into a length of 6 mm to produce a carbon fiber chopped strand. The obtained chopped strand was excellent in heat resistance and dispersible in the matrix resin.

比較例1
実施例1と同一条件で炭素繊維束を開繊した。但し、異径開繊バーの代わりに同径開繊バーを用いた。結果を表1に示した。
炭素繊維束の開繊処理後の幅は11mm(1000Texあたりの幅 6.8mm)、厚みは0.16mmであり、扁平率は67であった。得られた炭素繊維束を、6mmの長さに切断し、炭素繊維チョップドストランドを製造した。得られたチョップドストランドのマトリクス樹脂への分散性は不十分なものであった。
Comparative Example 1
A carbon fiber bundle was opened under the same conditions as in Example 1. However, the same-diameter opening bar was used instead of the different-diameter opening bar. The results are shown in Table 1.
The width of the carbon fiber bundle after the opening treatment was 11 mm (width per 1000 Tex: 6.8 mm), the thickness was 0.16 mm, and the flatness was 67. The obtained carbon fiber bundle was cut into a length of 6 mm to produce a carbon fiber chopped strand. Dispersibility of the obtained chopped strand in the matrix resin was insufficient.

実施例2
開繊バーの表面温度を150℃から100℃に変更した以外は実施例1と同一条件で、炭素繊維束を開繊した。結果を表1に示した。
炭素繊維束の開繊処理後の幅は20mm(1000Texあたりの幅 12.5mm)、厚みは0.09mmであり、扁平率は220であった。
Example 2
The carbon fiber bundle was opened under the same conditions as in Example 1 except that the surface temperature of the opening bar was changed from 150 ° C to 100 ° C. The results are shown in Table 1.
The width of the carbon fiber bundle after the opening treatment was 20 mm (width 12.5 mm per 1000 Tex), the thickness was 0.09 mm, and the flatness was 220.

実施例3
開繊バーの表面温度を150℃から70℃に変更した以外は実施例1と同一条件で、炭素繊維束を開繊した。結果を表1に示した。
炭素繊維束の開繊処理後の幅は13mm(1000Texあたりの幅 8.1mm)、厚みは0.14mmであり、扁平率は94であった。
Example 3
The carbon fiber bundle was opened under the same conditions as in Example 1 except that the surface temperature of the opening bar was changed from 150 ° C to 70 ° C. The results are shown in Table 1.
The width of the carbon fiber bundle after the fiber opening treatment was 13 mm (width per 1000 Tex: 8.1 mm), the thickness was 0.14 mm, and the flatness was 94.

実施例4
サイジング剤の付着量を0.4質量%から0.9質量%に変更した以外は実施例1と同一条件で、炭素繊維束を開繊した。結果を表1に示した。
炭素繊維束の開繊処理後の幅は17mm(1000Texあたりの幅 10.6mm)、厚みは0.105mmであり、扁平率は160であった。
Example 4
A carbon fiber bundle was opened under the same conditions as in Example 1 except that the amount of the sizing agent attached was changed from 0.4% by mass to 0.9% by mass. The results are shown in Table 1.
The width of the carbon fiber bundle after the fiber opening treatment was 17 mm (width 10.6 mm per 1000 Tex), the thickness was 0.105 mm, and the flatness ratio was 160.

実施例5
異径開繊バーにおける炭素繊維束を、張力0.75g/texから0.3g/texに変更した以外は実施例1と同一条件で、炭素繊維束を開繊した。結果を表1に示した。
炭素繊維束の開繊処理後の幅は13mm(1000Texあたりの幅 8.1mm)、厚みは0.14mmであり、扁平率は94であった。
Example 5
The carbon fiber bundle was opened under the same conditions as in Example 1 except that the carbon fiber bundle in the different-diameter opening bar was changed from a tension of 0.75 g / tex to 0.3 g / tex. The results are shown in Table 1.
The width of the carbon fiber bundle after the fiber opening treatment was 13 mm (width per 1000 Tex: 8.1 mm), the thickness was 0.14 mm, and the flatness was 94.

Figure 0006445822
Figure 0006445822

実施例6
用いるサイジング剤の種類を水溶性ウレタン樹脂から水分散型ポリエステル系ウレタン樹脂(DIC株式会社製 ボンディック 1230NS、軟化温度170〜175℃)に変更し、開繊バーの表面温度を180℃とした以外は実施例1と同一条件で、炭素繊維束を開繊した。
炭素繊維束の開繊処理前の幅は9mm(1000Texあたりの幅 5.6mm)、厚みは0.19mmであり、扁平率は45であった。
炭素繊維束の開繊処理後の幅は23mm(1000Texあたりの幅 14.3mm)、厚みは0.08mmであり、扁平率は305であった。
Example 6
The type of sizing agent used is changed from water-soluble urethane resin to water-dispersed polyester urethane resin (Bondic 1230NS, softening temperature 170-175 ° C by DIC Corporation), and the surface temperature of the opening bar is 180 ° C Opened the carbon fiber bundle under the same conditions as in Example 1.
The width of the carbon fiber bundle before the fiber opening treatment was 9 mm (width per 1000 Tex: 5.6 mm), the thickness was 0.19 mm, and the flatness was 45.
The width of the carbon fiber bundle after the opening treatment was 23 mm (14.3 mm width per 1000 Tex), the thickness was 0.08 mm, and the flatness was 305.

実施例7
用いるサイジング剤の種類を水溶性ウレタン樹脂からエポキシ樹脂(三菱化学株式会社製 JER 1009、軟化温度144℃、分子量3800)に変更した以外は実施例1と同一条件で、炭素繊維束を開繊した。
炭素繊維束の開繊処理前の幅は9mm(1000Texあたりの幅 5.6mm)、厚みは0.19mmであり、扁平率は45であった。
炭素繊維束の開繊処理後の幅は23mm(1000Texあたりの幅 14.3mm)、厚みは0.08mmであり、扁平率は305であった。
Example 7
The carbon fiber bundle was opened under the same conditions as in Example 1 except that the type of sizing agent used was changed from a water-soluble urethane resin to an epoxy resin (JER 1009, softening temperature 144 ° C., molecular weight 3800, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). .
The width of the carbon fiber bundle before the fiber opening treatment was 9 mm (width per 1000 Tex: 5.6 mm), the thickness was 0.19 mm, and the flatness was 45.
The width of the carbon fiber bundle after the opening treatment was 23 mm (14.3 mm width per 1000 Tex), the thickness was 0.08 mm, and the flatness was 305.

100 開繊装置
2 強化繊維束
4、6 搬送ローラー
8、10 張力調節ローラー
12a、12b、12c、22 同径熱開繊バー
14、24 異径熱開繊バー
16 ワインダーローラー
18 巻取り装置
48、54 他端側
50、56 案内溝
52、58 底部
58a、58b 両端部
60 幅方向中央
80 開繊バー
82 強化繊維束
84 接触開始箇所
86 強化繊維束が離れる箇所
α 中心角
R1 直径
R2 直径
X 矢印
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Opening device 2 Reinforcing fiber bundle 4, 6 Conveying roller 8, 10 Tension adjusting roller 12a, 12b, 12c, 22 Same-diameter heat-opening bar 14, 24 Different-diameter heat-opening bar 16 Winder roller 18 Winding device 48, 54 Other end side 50, 56 Guide groove 52, 58 Bottom portion 58a, 58b Both ends 60 Center in width direction 80 Opening bar 82 Reinforcing fiber bundle 84 Contact start point 86 Location where reinforcing fiber bundle leaves α Center angle R1 Diameter R2 Diameter X Arrow

Claims (12)

強化繊維束の搬送方向に沿って、順次配設された少なくとも2本の同径開繊バーと、その後段に配設された少なくとも1本の異径開繊バーとからなり、強化繊維束を前記同径開繊バー、次いで異径開繊バーに巻掛けて搬送させることにより、前記強化繊維束を開繊する強化繊維束の開繊装置であって、
前記同径開繊バーはその軸方向に沿う直径が同一の開繊バーであり、
前記異径開繊バーは、その軸方向両端から中央部に向うに従って直径が漸増してなる開繊バーであり、
前記同径開繊バー及び/又は前記異径開繊バーが、その軸方向に沿って回転不能に支持されており、
前記同径開繊バー及び/又は前記異径開繊バーの表面粗度が、Ra0.2〜0.4μmであることを特徴とする、
強化繊維束の開繊装置。
The reinforcing fiber bundle is composed of at least two same-diameter opening bars sequentially arranged along the conveying direction of the reinforcing fiber bundle, and at least one different-diameter opening bar arranged in the subsequent stage. A fiber opening device for reinforcing fiber bundles that opens the reinforcing fiber bundle by winding and transporting the same diameter opening bar and then the different diameter opening bar,
The same-diameter opening bar is an opening bar whose diameter along the axial direction is the same,
The different-diameter fiber bars, Ri opening bars der in diameter formed by gradually increases toward the central portion from its axial ends,
The same-diameter opening bar and / or the different-diameter opening bar are supported non-rotatably along the axial direction thereof,
The same-diameter fiber bar and / or the different-diameter fiber bar surface roughness, characterized in Ra0.2~0.4μm der Rukoto,
Opening device for reinforcing fiber bundles.
前記同径開繊バーの直径及び前記異径開繊バーの最大直径が、それぞれ10〜200mmである請求項1に記載の開繊装置。   The opening device according to claim 1, wherein a diameter of the same-diameter opening bar and a maximum diameter of the different-diameter opening bar are 10 to 200 mm, respectively. 前記同径開繊バー及び/又は前記異径開繊バーに案内溝が形成されている請求項1に記載の開繊装置。  The fiber opening device according to claim 1, wherein a guide groove is formed in the fiber opening bar having the same diameter and / or the fiber having a different diameter. 前記同径開繊バー及び/又は前記異径開繊バーが、その内部にヒーターを備えてなる請求項1に記載の開繊装置。   The fiber opening device according to claim 1, wherein the same-diameter opening bar and / or the different-diameter opening bar includes a heater therein. 前記強化繊維束が、炭素繊維束である請求項1に記載の開繊装置。   The fiber-spreading apparatus according to claim 1, wherein the reinforcing fiber bundle is a carbon fiber bundle. 強化繊維束を、少なくとも2本の同径開繊バーと、その後段に配設された少なくとも1本の異径開繊バーとを、これらの上面を跨ぎ、又は下面を潜ることを交互に繰返して搬送させる強化繊維束の開繊方法であって、前記同径開繊バーはその軸方向に沿う直径が同一の開繊バーを用い、異径開繊バーはその軸方向両端から中央部に向うに従って直径が漸増してなるとともに、
前記同径開繊バー及び/又は前記異径開繊バーが、その軸方向に沿って回転不能に支持されており、
前記同径開繊バー及び/又は前記異径開繊バーの表面粗度が、Ra0.2〜0.4μmである開繊バーを用いる強化繊維束の開繊方法。
The reinforcing fiber bundle is alternately repeated by straddling at least two same-diameter opening bars and at least one different-diameter opening bar disposed in the subsequent stage, straddling the upper surface or diving the lower surface. The same-diameter opening bar uses an opening bar having the same diameter along the axial direction, and the different-diameter opening bar extends from both axial ends to the center. As the diameter increases, the diameter gradually increases ,
The same-diameter opening bar and / or the different-diameter opening bar are supported non-rotatably along the axial direction thereof,
A method for opening a reinforcing fiber bundle using a fiber opening bar in which the surface roughness of the same diameter fiber opening bar and / or the different diameter fiber opening bar is Ra 0.2 to 0.4 μm.
前記同径開繊バー及び/又は前記異径開繊バーの表面温度が、100〜250℃である請求項6に記載の強化繊維束の開繊方法。 The method for opening a reinforcing fiber bundle according to claim 6 , wherein a surface temperature of the same-diameter opening bar and / or the different-diameter opening bar is 100 to 250 ° C. 前記同径開繊バー及び/又は前記異径開繊バーと前記強化繊維束との接触角が、30〜180°である請求項6に記載の強化繊維束の開繊方法。 The method for opening a reinforcing fiber bundle according to claim 6 , wherein a contact angle between the same-diameter opening bar and / or the different-diameter opening bar and the reinforcing fiber bundle is 30 to 180 °. 前記同径開繊バー及び/又は前記異径開繊バーと前記強化繊維束との接触時間の合計が、0.5〜120秒である請求項6に記載の強化繊維束の開繊方法。 The method for opening a reinforcing fiber bundle according to claim 6 , wherein the total contact time between the same-diameter opening bar and / or the different-diameter opening bar and the reinforcing fiber bundle is 0.5 to 120 seconds. 前記強化繊維束に0.5〜5g/texの張力を付与しながら前記異径開繊バーに摺接させる請求項6に記載の強化繊維束の開繊方法。 The method for opening a reinforcing fiber bundle according to claim 6 , wherein the reinforcing fiber bundle is brought into sliding contact with the different-diameter opening bar while applying a tension of 0.5 to 5 g / tex to the reinforcing fiber bundle. 25℃において固形状であって、軟化温度又は流動開始温度が100〜300℃である樹脂を不揮発成分として60質量%以上含むサイジング剤が付着した強化繊維束であり、1000Texあたりの幅が8mm以上である強化繊維束。 It is a reinforcing fiber bundle to which a sizing agent containing 60% by mass or more of a resin having a softening temperature or a flow start temperature of 100 to 300 ° C. as a nonvolatile component is attached at 25 ° C., and the width per 1000 Tex is 8 mm or more. Is a reinforcing fiber bundle. 扁平率が250〜500である請求項11に記載の強化繊維束。  The reinforcing fiber bundle according to claim 11, wherein the flatness ratio is 250 to 500.
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