JPH01282362A - 炭素繊維束の開繊方法 - Google Patents
炭素繊維束の開繊方法Info
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- JPH01282362A JPH01282362A JP63110435A JP11043588A JPH01282362A JP H01282362 A JPH01282362 A JP H01282362A JP 63110435 A JP63110435 A JP 63110435A JP 11043588 A JP11043588 A JP 11043588A JP H01282362 A JPH01282362 A JP H01282362A
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- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 60
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Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
- D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
- D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
- D02J1/18—Separating or spreading
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は炭素繊維束を均一に薄く開繊する方法に関する
。
。
［従来技術および発明が解決しようとする課題］近年単
一材料では得られない高比強度、高比弾性率を有する炭
素繊維強化複合材料が脚光を浴びその利用分野が大きく
広がっている。
一材料では得られない高比強度、高比弾性率を有する炭
素繊維強化複合材料が脚光を浴びその利用分野が大きく
広がっている。
例えば、炭素繊維束を一方向に引き揃え、エポキシ等の
熱硬化性樹脂で含浸したプリプレグは釣り竿、ゴルフシ
ャフトなどのスポーツ用品に幅広く利用されている。さ
）にＸ線テーブルなどの医療機器、あるいは航空機材料
へと用途は拡大の一途をたどっている。
熱硬化性樹脂で含浸したプリプレグは釣り竿、ゴルフシ
ャフトなどのスポーツ用品に幅広く利用されている。さ
）にＸ線テーブルなどの医療機器、あるいは航空機材料
へと用途は拡大の一途をたどっている。
この用途の拡大に伴い複雑な曲面形状などにも高い成形
性を有するドレープ性の良好な極薄タイプのプリプレグ
へのニーズが高まっている。
性を有するドレープ性の良好な極薄タイプのプリプレグ
へのニーズが高まっている。
極薄タイプのプリプレグの製造は炭素繊維束をいかに薄
く均一に広げるか、すなわち開繊技術に大きく依存して
おり、その技術の開発が望まれている。
く均一に広げるか、すなわち開繊技術に大きく依存して
おり、その技術の開発が望まれている。
従来、炭素繊維束を開繊する方法としては、■丸棒しご
きによる方法（特開昭６０−９９８１号公報）、 ■水流による方法（特開昭５２−１５１３８２号公報）
、■空気流による方法（特開昭５７−７７３４２号公報
）、■丸棒を横振動させる方法（特開昭５６−４３４３
５号公報）、 などが提案されている。
きによる方法（特開昭６０−９９８１号公報）、 ■水流による方法（特開昭５２−１５１３８２号公報）
、■空気流による方法（特開昭５７−７７３４２号公報
）、■丸棒を横振動させる方法（特開昭５６−４３４３
５号公報）、 などが提案されている。
■丸棒しごきによる方法は、例えば３０００フィラメン
ト当り ５ｍ以上に幅広く開繊するためには張力を大き
くする必要があり（例えば３０００フイラメントの炭素
繊維束では１．５Ｋｔ／束程度あるいはそれ以上）、そ
のため炭素繊維束を傷付け、毛羽立ち、糸切れ等を生じ
させる。いったん毛羽が丸棒にひっかかるとさらに炭素
繊維が損傷を受けやすくなり連続開繊ができない。そし
て炭素繊維の損傷を避けるために張力を小さくすると十
分な開繊幅が得られないという問題がある。
ト当り ５ｍ以上に幅広く開繊するためには張力を大き
くする必要があり（例えば３０００フイラメントの炭素
繊維束では１．５Ｋｔ／束程度あるいはそれ以上）、そ
のため炭素繊維束を傷付け、毛羽立ち、糸切れ等を生じ
させる。いったん毛羽が丸棒にひっかかるとさらに炭素
繊維が損傷を受けやすくなり連続開繊ができない。そし
て炭素繊維の損傷を避けるために張力を小さくすると十
分な開繊幅が得られないという問題がある。
■水流による方法では、均一な開繊が得られにくく、ま
た水から取り出す際に水の表面張力による再収束の問題
がある。さらに乾燥のための設備、エネルギーが必要で
経済的にも好ましくない。
た水から取り出す際に水の表面張力による再収束の問題
がある。さらに乾燥のための設備、エネルギーが必要で
経済的にも好ましくない。
■空気流による方法では、炭素繊維束中のフィラメント
同士の結束を解いて十分な開繊効果を得るには比較的高
圧で大流量の空気が必要で、そのため炭素繊維の毛羽立
ちが生じ、それが飛散し電気設備の短絡事故をおこす恐
れがあり安全面に問題を残す。また水流の場合と同様に
均一な開繊が得られにくい。
同士の結束を解いて十分な開繊効果を得るには比較的高
圧で大流量の空気が必要で、そのため炭素繊維の毛羽立
ちが生じ、それが飛散し電気設備の短絡事故をおこす恐
れがあり安全面に問題を残す。また水流の場合と同様に
均一な開繊が得られにくい。
■丸棒を横振動させる方法では例えば特開昭５Ｂ−４３
４３５号公報に開示されているような ５〜１０Ｈｚ。
４３５号公報に開示されているような ５〜１０Ｈｚ。
１〜１０．ｗという比較的低周波数、高振幅な手法では
振幅が炭素繊維フィラメント径に比べ著しく大きいため
フィラメントの張力の変動が大きいので丸棒しごきの場
合よりもさらに炭素繊維が損傷を受は易く、また、炭素
繊維束が蛇行しやすい。
振幅が炭素繊維フィラメント径に比べ著しく大きいため
フィラメントの張力の変動が大きいので丸棒しごきの場
合よりもさらに炭素繊維が損傷を受は易く、また、炭素
繊維束が蛇行しやすい。
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたもので、炭
素繊維束を均一に薄く開繊する簡便な方法を提供するこ
とを目的とする。
素繊維束を均一に薄く開繊する簡便な方法を提供するこ
とを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明者らは従来法のもつ課題を解決すべく鋭意検討を
重ねた結果、軸方向に超音波で振動する丸棒に炭素繊維
束を接触通過させること、あるいはそれにガス流を併用
することによりついに上記課題を解決できることを見い
だし本発明に至った。
重ねた結果、軸方向に超音波で振動する丸棒に炭素繊維
束を接触通過させること、あるいはそれにガス流を併用
することによりついに上記課題を解決できることを見い
だし本発明に至った。
すなわち本発明は、
（１）引き揃えた炭素繊維束を超音波により軸方向に振
動している丸棒の少なくとも２本以上に順次接触させる
ことを特徴とする炭素繊維束のｒＡ繊方法、および （２）引き揃えた炭素繊維束を超音波の印加により軸方
向に振動している丸棒の少なくとも２本以上に順次接触
通過させると共に、通過の途中においてガス流を吹き付
けることを特徴とする炭素繊維束の開繊方法に関する。
動している丸棒の少なくとも２本以上に順次接触させる
ことを特徴とする炭素繊維束のｒＡ繊方法、および （２）引き揃えた炭素繊維束を超音波の印加により軸方
向に振動している丸棒の少なくとも２本以上に順次接触
通過させると共に、通過の途中においてガス流を吹き付
けることを特徴とする炭素繊維束の開繊方法に関する。
以下、第１図により本発明を説明する。
第１図は、本発明の一実施態様を示す概念図であり、同
図中、１は炭素繊維束、２は開繊用丸棒、３は超音波発
振器、４はくしをそれぞれ示す。
図中、１は炭素繊維束、２は開繊用丸棒、３は超音波発
振器、４はくしをそれぞれ示す。
同図において、クリールより繰出された炭素繊維束１は
、くし４で整列されて超音波で軸方向に振動する ２本
以上の丸棒２に順次接触通過しながら開繊していく。
、くし４で整列されて超音波で軸方向に振動する ２本
以上の丸棒２に順次接触通過しながら開繊していく。
超音波の作用により丸棒２に軸方向の振動を与える方法
としては特に限定されず公知の方法が用いられる。例え
ば第１図のように公知の超音波発振器３を備えたものが
好ましく用いられる。
としては特に限定されず公知の方法が用いられる。例え
ば第１図のように公知の超音波発振器３を備えたものが
好ましく用いられる。
超音波による丸棒の振動は軸方向のみの振動であること
が好ましく、軸と直角方向の振動は加わらないことが望
ましい。すなわち軸と直角方向の振動が加わると炭素繊
維束中のフィラメントにかかる張力が変動し炭素繊維の
損傷の原因となる。
が好ましく、軸と直角方向の振動は加わらないことが望
ましい。すなわち軸と直角方向の振動が加わると炭素繊
維束中のフィラメントにかかる張力が変動し炭素繊維の
損傷の原因となる。
超音波で振動させることにより、その高い周波数により
炭素繊維束中のフィラメント同士の結束を瞬間的に解放
するため、微小な振動で十分な開繊効果を得ることがで
きる。
炭素繊維束中のフィラメント同士の結束を瞬間的に解放
するため、微小な振動で十分な開繊効果を得ることがで
きる。
ここで用いる超音波の周波数は１５ＫＨｚ以上が好まし
く、特に１５〜５０Ｋ Ｈｚ程度が好ましく採用される
。また振幅は２〜５００μｍ１好ましくは５〜５０μｍ
が採用される。振幅が２μｍより小さいと開繊効果が低
減し、また５００μｍより大きくすると炭素繊維束中の
フィラメントの張力が変動し炭素繊維の損傷の原因とな
るので好ましくない。
く、特に１５〜５０Ｋ Ｈｚ程度が好ましく採用される
。また振幅は２〜５００μｍ１好ましくは５〜５０μｍ
が採用される。振幅が２μｍより小さいと開繊効果が低
減し、また５００μｍより大きくすると炭素繊維束中の
フィラメントの張力が変動し炭素繊維の損傷の原因とな
るので好ましくない。
前述の周波数、振幅の範囲内であれば炭素繊維束にかか
る張力を安定的に制御することが容易で炭素繊維束は蛇
行することがない。
る張力を安定的に制御することが容易で炭素繊維束は蛇
行することがない。
超音波振動をり、えた丸棒に炭素繊維束を振動方向に直
角に接触通過させることが望ましいがとくに限定されな
い。また炭素繊維束１本当りの丸棒との接触面積は炭素
繊維束の丸棒通過前後の角度によって増減するが、本発
明では接触面積をとくに限定するものではない。接触面
積を大きくすると開繊効果が大きくなる傾向にあり、丸
棒が少なくてすむ。非常に損傷の受けやすい高弾性率炭
素繊維束を開繊する場合は丸棒１本当りの接触面積を少
なくし、丸棒の本数を増加させて接触回数を増やすこと
が望ましい。
角に接触通過させることが望ましいがとくに限定されな
い。また炭素繊維束１本当りの丸棒との接触面積は炭素
繊維束の丸棒通過前後の角度によって増減するが、本発
明では接触面積をとくに限定するものではない。接触面
積を大きくすると開繊効果が大きくなる傾向にあり、丸
棒が少なくてすむ。非常に損傷の受けやすい高弾性率炭
素繊維束を開繊する場合は丸棒１本当りの接触面積を少
なくし、丸棒の本数を増加させて接触回数を増やすこと
が望ましい。
本発明では超音波で振動している丸棒を少なくとも ２
本以上使用し接触回数を２回以上とすることが必要であ
る。即ち丸棒を軸方向に超音波で振動させる場合、通常
振動しない部分と最大振幅をとる部分が半波長の周期で
存在するので丸棒を１本しか使用しない場合には均一な
開繊結果を得ることができない。また最大振幅の部分で
接触通過させた炭素繊維束の場合も １回の接触では十
分な開繊結果を得ることができないので炭素繊維束の張
力を大きくする必要があり炭素繊維が損傷しやすくなる
。
本以上使用し接触回数を２回以上とすることが必要であ
る。即ち丸棒を軸方向に超音波で振動させる場合、通常
振動しない部分と最大振幅をとる部分が半波長の周期で
存在するので丸棒を１本しか使用しない場合には均一な
開繊結果を得ることができない。また最大振幅の部分で
接触通過させた炭素繊維束の場合も １回の接触では十
分な開繊結果を得ることができないので炭素繊維束の張
力を大きくする必要があり炭素繊維が損傷しやすくなる
。
接触回数を２回以上、好ましくは３〜５回とすることに
より炭素繊維束に大きな張力を付加することなく均一な
開繊効果を得ることができることが見いだされた。この
場合、丸棒の使用本数に応じて個々の丸棒の振動の位相
が炭素繊維束の通過方向に対しずれるように配置するこ
とが好ましい。
より炭素繊維束に大きな張力を付加することなく均一な
開繊効果を得ることができることが見いだされた。この
場合、丸棒の使用本数に応じて個々の丸棒の振動の位相
が炭素繊維束の通過方向に対しずれるように配置するこ
とが好ましい。
各丸棒に作用させる超音波の周波数はそれぞれ同じでも
違っていてもかまわないが、同じであることが好ましい
。また各丸棒の間隔は特に限定されず、当業者が任意に
決定し得るものである。
違っていてもかまわないが、同じであることが好ましい
。また各丸棒の間隔は特に限定されず、当業者が任意に
決定し得るものである。
さらに、この超音波で振動する丸棒を接触通過している
炭素繊維束に、その通過の途中においてガス流を吹き付
けることにより、−層大きな開繊効果を得ることができ
る。また超音波のみに比較して、丸棒の使用本数を減少
させることも可能である。
炭素繊維束に、その通過の途中においてガス流を吹き付
けることにより、−層大きな開繊効果を得ることができ
る。また超音波のみに比較して、丸棒の使用本数を減少
させることも可能である。
ガス流を吹き付ける箇所は特に制限されず、炭素繊維束
が丸棒と接触する際、あるいは各丸棒と丸棒の間、また
はその両方において吹き付けることができる。この場合
、ガス流は前記箇所の１箇所において吹き付けることに
より、優れた開繊効果を得ることができるが、２箇所以
上において吹き付けることにより、−層の開繊効果が得
られる。
が丸棒と接触する際、あるいは各丸棒と丸棒の間、また
はその両方において吹き付けることができる。この場合
、ガス流は前記箇所の１箇所において吹き付けることに
より、優れた開繊効果を得ることができるが、２箇所以
上において吹き付けることにより、−層の開繊効果が得
られる。
ガス流は特に制限されるものではないが、空気流を用い
るのが好ましい。
るのが好ましい。
ガス流の流量、圧力は特に限定するものではない。圧力
については０．０１〜１ＯＫ９／ｃｔｉが一般的である
が、０．１〜５討／ ｃｍが特に好ましい。０．０１匈
／ｃｉより小さいと開繊効果が小さく、１０８ｇ／ａｉ
ｒより大きいと炭素繊維束の張力が過大となり、炭素繊
維の損傷の原因となる。流量については１０００フィラ
メント当り０．０１〜５０Ｊ／１ｌｉｎが好ましく、特
に０、１〜３０Ｊ ／ ｍｉｎが好ましい。０．０１４
／１ｎより少ないと開繊効果が小さく 、５０Ｊ ／
ｏ＋Ｉｎより多いと目割れを生じ、均一な開繊が得ら
れない。
については０．０１〜１ＯＫ９／ｃｔｉが一般的である
が、０．１〜５討／ ｃｍが特に好ましい。０．０１匈
／ｃｉより小さいと開繊効果が小さく、１０８ｇ／ａｉ
ｒより大きいと炭素繊維束の張力が過大となり、炭素繊
維の損傷の原因となる。流量については１０００フィラ
メント当り０．０１〜５０Ｊ／１ｌｉｎが好ましく、特
に０、１〜３０Ｊ ／ ｍｉｎが好ましい。０．０１４
／１ｎより少ないと開繊効果が小さく 、５０Ｊ ／
ｏ＋Ｉｎより多いと目割れを生じ、均一な開繊が得ら
れない。
本発明においては、超音波により振動している丸棒の作
用により、炭素繊維束中のフィラメント同士の結束が解
けており、またすでに開繊しているので、吹き付けるガ
ス流は低圧力、低流量で十分な効果を得ることができる
。
用により、炭素繊維束中のフィラメント同士の結束が解
けており、またすでに開繊しているので、吹き付けるガ
ス流は低圧力、低流量で十分な効果を得ることができる
。
吹き付ける方向も丸棒に対し垂直であることが特に好ま
しいが、炭素繊維束に対しては平行でも垂直でもよく、
特に制限はない。吹き付ける方向が丸棒に垂直でない場
合は炭素繊維束の位置がずれるなど不安定になるので好
ましくない。
しいが、炭素繊維束に対しては平行でも垂直でもよく、
特に制限はない。吹き付ける方向が丸棒に垂直でない場
合は炭素繊維束の位置がずれるなど不安定になるので好
ましくない。
［発明の効果］
以上の本発明の方法により、毛羽等の発生、飛散等の問
題がなく、薄く均一な炭素繊維束の開繊を容易に得るこ
とができる。
題がなく、薄く均一な炭素繊維束の開繊を容易に得るこ
とができる。
［実施例］
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
実施例１
１束２０００フイラメントとからなりサイジング剤を除
去したピッチ系炭素繊維束（日本石油■製）５０本を８
＃間隔で平行に並べ、位相を１／１０波長ずつずらしな
から２０Ｉｎ１１１間隔で平行に並んでいる周波数２０
ＫＨｚ、振幅１０μｍで軸方向に超音波を作用させるこ
とにより振動している径３０＃の丸棒３本に接触通過さ
せた。
去したピッチ系炭素繊維束（日本石油■製）５０本を８
＃間隔で平行に並べ、位相を１／１０波長ずつずらしな
から２０Ｉｎ１１１間隔で平行に並んでいる周波数２０
ＫＨｚ、振幅１０μｍで軸方向に超音波を作用させるこ
とにより振動している径３０＃の丸棒３本に接触通過さ
せた。
この結果、互いに隣接する炭素繊維の間の隙間は無く均
一に開繊されていた。
一に開繊されていた。
実施例２
実施例１と同じ装置でサイジングを除去した１束６００
０フイラメントからなるピッチ系炭素繊維束（日本石油
■製）２０本を２５ｓ間隔で平行に並べ、実施例１と同
様の方法で、丸棒５本に接触通過させつつ、２段目、３
段目、４段目の丸棒通過時にそれぞれ圧力ｉ、ｏＫｇ／
＝、炭素繊維束１束当り５、ＯＪ ／ ａｋｉｎの流量
の空気中を穴のあいたバイブを通して丸棒に直角に吹き
付けた。この結果、互いに隣接する炭素繊維の間の隙間
は無く均一に開繊されていた。
０フイラメントからなるピッチ系炭素繊維束（日本石油
■製）２０本を２５ｓ間隔で平行に並べ、実施例１と同
様の方法で、丸棒５本に接触通過させつつ、２段目、３
段目、４段目の丸棒通過時にそれぞれ圧力ｉ、ｏＫｇ／
＝、炭素繊維束１束当り５、ＯＪ ／ ａｋｉｎの流量
の空気中を穴のあいたバイブを通して丸棒に直角に吹き
付けた。この結果、互いに隣接する炭素繊維の間の隙間
は無く均一に開繊されていた。
第１図は本発明の一実施態様を示す概念図である。
１・・・炭素繊維束、 ２・・・開繊用丸棒、３・
・・超音波発振器、 ４・・・くし。 第１図
・・超音波発振器、 ４・・・くし。 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、引き揃えた炭素繊維束を超音波により軸方向に振動
している丸棒の少なくとも２本以上に順次接触通過させ
ることを特徴とする炭素繊維束の開繊方法。 ２、引き揃えた炭素繊維束を超音波により軸方向に振動
している丸棒の少なくとも２本以上に順次接触通過させ
ると共に、通過の途中でガス流を吹き付けることを特徴
とする炭素繊維束の開繊方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63110435A JPH01282362A (ja) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | 炭素繊維束の開繊方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63110435A JPH01282362A (ja) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | 炭素繊維束の開繊方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01282362A true JPH01282362A (ja) | 1989-11-14 |
Family
ID=14535656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63110435A Pending JPH01282362A (ja) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | 炭素繊維束の開繊方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01282362A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7571524B2 (en) | 2003-07-08 | 2009-08-11 | Fukui Prefectural Governmant | Method of producing a spread multi-filament bundle and an apparatus used in the same |
| WO2013094742A1 (ja) | 2011-12-22 | 2013-06-27 | 帝人株式会社 | 補強繊維ストランドの製造方法 |
| WO2014100586A1 (en) | 2012-12-20 | 2014-06-26 | Teijin Aramid B.V. | Vibrational spreader bar for spreading unidirectional yarns |
| KR101430094B1 (ko) * | 2012-07-09 | 2014-08-14 | 최대규 | 탄소섬유 배열고정장치 |
| DE102014105464A1 (de) * | 2014-04-16 | 2015-10-22 | C. Cramer, Weberei, Heek-Nienborg, Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zum Spreizen eines Faserstrangs |
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-
1988
- 1988-05-09 JP JP63110435A patent/JPH01282362A/ja active Pending
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