JPH01321944A

JPH01321944A - ストランドの拡幅方法

Info

Publication number: JPH01321944A
Application number: JP10429988A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ishizaki; 利之石崎; Kazuharu Shimizu; 一治清水
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1989-12-27

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、ストランド（連続繊維束）を連続的に偏平
に拡幅する方法に関する。

（従来の技術）ストランドの拡幅は、それを構成している単繊維に、た
とえば、蒸着、スパッタリング、イオンブレーティング
、メツキ、化学気相蒸着等の物理的あるいは化学的方法
によって金属やセラミックス等を被覆するような場合や
、単繊維の周りに超電導薄膜を形成するような場合に必
要になる。もし、ストランドが十分に拡幅されていなけ
れば、これらの処理がストラン［の周りに施されてしま
い、単繊維、つまり１本１木の繊維の周りに施されなく
なってしまうからである。最も好ましいのは、厚み方向
において単繊維の重なりがほとんどないほどに十分に拡
幅することである。

さて、ストランドを拡幅する方法としては、従来、たと
えば特公昭５９−６９３３号公報に記載されているよう
な方法が知られている。この方法は、ストランドを、高
速流体を利用して高電圧をかけた電極に衝突させ、電気
によるクローン反発力と流体の拡散力とを利用して拡幅
するものである。ところが、この方法は、拡幅力として
は、クローン反発力よりも高速流体の拡散力のほうが強
いためにクローン反発力による拡幅が十分に行えないば
かりか、高速流体によって生じた乱流によって単繊維が
交絡しやすいという問題がある。

これに対して、特開昭６１−２７５４３８号公報には、
ストランドを緊張下に走行させながら回転ガイドや往復
ガイドで叩き、さらに曲面を有する基体上に押し付けて
拡幅する方法が記載されているが、この方法は、緊張下
のストランドをガイドで叩いたり曲面に押し付けたりす
るため、単繊維が切れる、いわゆる単糸切れを生じたり
、毛羽を発生しやすいという問題がある。特に、抗折強
度が大変低い炭素繊維ストランド等を拡幅する場合にあ
っては、かかる不都合が著しい。

（発明が解決しようとする課題）この発明の目的は、従来の方法の上述した問題点を解決
し、ストランドの、−様かつ十分な拡幅を行なうことが
できるばかりか、単糸切れや毛羽の発生を防止すること
ができる、ストランドの拡幅方法を提供するにある。

（課題を解決するだめの手段）上記目的を達成するために、この発明においては、スト
ランドを連続的に走行させながら拡幅する方法において
、ストランドを、弛緩下に、そのストランドの走行方向
に対して直交する方向において前記ストランド側に凸で
ある曲面に接触させつつその曲面に層流域の気体を吹き
付け、前記ストランドを前記曲面に沿って拡幅すること
、および、ストランドを連続的に走行させながら拡幅す
る方法において、弛緩下にあるストランドに、そのスト
ランドの走行方向に対して直交する方向において前記ス
トランド側に凸である曲面を有する曲面体から層流域の
気体を吹き付け、前記ストランドを前記曲面に沿って拡
幅することを特徴とする、ストランドの拡幅方法が提供
される。

この発明の詳細な説明するに、拡幅に供されるストラン
ドは、太さが３〜５０μｍ程度の単繊維が１００本から
５００００木はど束になったもので、たとえば、炭素繊
維や、ガラス繊維や、窒化ホウ素繊維、シリコンカーバ
イド繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維等のセラミッ
クス繊維や、合繊維、銅繊維、鉄繊維、アルミニウム繊
維、ステンレス繊維等の金属繊維や、ポリイミド繊維、
ポリアミドイミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアクリ
ロニトリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリアラミド繊維
等の有機繊維などからなっている。

そのようなストランドは、撚を有しない、いわゆる無撚
糸であるのが好ましい。

上述したようなストランドは、複数本を一方向に互いに
並行かつシート状に引き揃えて拡幅に供することも可能
ではあるけれども、通常は、ただ１木について拡幅を行
なう。

ストランドを弛緩下に走行させる方法はいろいろあるが
、ストランドを２組のニップロール間に通すことによっ
てそれら２組のニップロール間で弛緩状態を作りだすよ
うにするのが最も簡単である。この場合の弛緩状態とは
、ストランドが、２組のニップロール間距離の１．１〜
１．５倍程度の長さを保ちながら走行するような状態の
ことを指す。

この発明でいう、ストランドの走行方向に対して直交す
る方向においてストランド側に凸であるような曲面は、
べき乗関数や双曲線関数、楕円関数で表わされるような
ものを、対称軸近傍を比例拡大したり、比例圧縮したよ
うなものである。特に、対称軸をｙ軸としてｙ＝ＡＩＸ
ｌ”　　（Ａ：傾き、ａ：定数）で表わされるべき乗関
数において、ＩＸＩ≦１で、定数ａを１．１−４、好ま
しくは１．５〜３としたようなものであるのがよい。そ
うすることにより、曲面は、勾配が、いわゆる原点付近
では小さく、端部になるほど大きくなって、ストランド
のより一様で十分な拡幅が行えるようになる。なお、曲
面は、上述した説明から明らかなように、ストランドの
走行方向に対して左右対称になっている。

この発明における拡幅は、上記した曲面に弛緩状態にあ
るストランドを接触させながらこれに層流域の気体を吹
き付ける態様と、上記した曲面を有する曲面体から同し
く層流域の気体を吹き出しこの曲面体の上方を走行する
弛緩状態のストランドに吹き付けてそれを拡幅する態様
とがある。

まず前者の態様の場合、曲面は、ストランドの走行方向
と同方向に回転するのが好ましいが、固定されてもよい
。

第６〜８図は、そのような曲面を与える具体的な手段を
示すもので、第６図に示すものは蒲鉾形の固定板であり
、第７図に示すものは太鼓形のロールであり、第８図に
示すものは丸棒を曲げて固定して使用するものである。

矢印は、使用時におけるストランドの走行方向を示して
おり、曲面は、いずれのものもストランドの走行方向に
対して左右対称になっている。なお、これらの手段は、
ステンレス、鉄、銅等の金属や、ガラスや、アルミナ、
ジルコニア等のセラミックスで構成されているが、これ
らの表面にフッ素樹脂等の合成樹脂をコーティングして
おくこともできる。また、金属性の場合、クロムメツキ
等を施しておくこともできる。

上述した曲面に層流域の気体を吹き付ける手段としては
、通常、後述するようなノズルを使用する。

気体としては、通常、空気を使用するが、窒素ガス等の
不活性気体を使用することも可能である。

また、気体は、静電気を発生させることがないように調
湿しておくのが好ましい。さらに、気体を加熱してもよ
い。

気体は、通常、曲面に対して垂直な方向から吹き付ける
。しかしながら、ストランドの走行方向に向かって３０
〜１５０度の角度をもたせて吹き付けることも可能であ
る。その場合の角度は、ストランドが偏って拡幅されな
いよう、拡幅の状態を見て決める。なお、気体の吹付速
度は、ストランドの種類等にもよるが、通常、０．１〜
５ｍ／秒程度である。また、吹き付けと同時に、曲面を
、ストランドの走行方向に沿って微少振動させたり、走
行方向と直交する面内において水平方向または垂直方向
に微少振動させてもよい。

気体は、曲面と共同してストランドを拡幅するもので、
繊維産業におけるインターレース系の製造や、上述した
特公昭５９−６９３３号公報に記載されている発明のよ
うにストランドの移送を兼ねるものではない。しかして
、気体は層流であり、曲面上で弛緩状態にあるストラン
ドの単繊維間の摩擦抵抗力を下げながらそれに気体摩擦
抗力（浮力）を与えて拡幅する。このとき、気体が乱流
域にあると、単繊維のもつれ（交絡）が起こり、−様で
十分な拡幅を行うことができなくなる。

この場合の層流域とは、例えばレイノルズ数（Ｒｅ）が
２３００以下であるような気流の状態をいうものとする
。

この態様の方法においては、第１図で示したように、ス
トランド１を、パッケージ２を矢印方向にトラバースさ
せながら送り出し、一対の回転ガイドからなる規制ガイ
ド３で走行経路の変動を抑えながらニップロール４に供
給する。しかして、ニップロール４の後方にはもう１組
のニップロール７があって、ストランド１はこれらニッ
プロール４．７間で弛緩状態におかれる。と同時に、太
鼓形ロールからなる曲面形成手段５によって形成される
曲面に接触せしめられ、吹出口が円形の気体吹付ノズル
６から吹き出される気体によって、第４図および第５図
に示すように太鼓形ロールからなる曲面形成手段５の曲
面に沿って拡幅される。

拡幅されたストランド１２は、拡幅状態を保ったまま、
ロール体８から回転ガイド９を経て送り出されてくるシ
ート１１ともに巻芯１０に巻き取られる。シート１１は
、アルミニウム箔、パルプ紙、プラスチックシートのよ
うなものである。

第２図は、気体吹付ノズル６として、吹出口が円形では
なく、第９図に示すような縦断面形状をもつ広幅のもの
を使用して拡幅している様子を示すものである。この場
合、ノズル孔６ａに、多孔質焼結金属や多孔質セラミッ
クス等を嵌着して気体を拡散させるようにしてもよい。

第３図は、第２図に示したような気体吹付ノズルの吹出
口を、太鼓形ロールからなる曲面形成手段５が形成する
曲面に沿ってわん曲せしめてなるものを使用して拡幅し
ている様子を示すものである。気体吹付ノズル６は、第
１０図に横断面画として示すように、互いに仕切られた
多数のノズル孔６ａを有している。この場合は、各ノズ
ル孔で気体の吹出速度を変えることも可能である。なお
、第２図および第９図に示した気体吹付ノズルもまた、
同様に構成することができる。

つぎに、他の態様である曲面体から気体を吹き出してス
トランドを拡幅する場合について説明する。

この場合は、後述する曲面体の曲面の上方をストランド
が弛緩状態で走行する。曲面としては、前述した吹付ノ
ズルから気体を吹き付ける場合について説明したときの
曲面と変わりはない。そして、この曲面は、固定されて
いるものが好ましいが、ストランドの走行方向と同方向
に回転するものであってもよい。

第１７図〜第１９図は、そのような曲面を与える具体的
な手段としての曲面体を示すもので、第１７図に示すも
のは蒲鉾形の固定板であり、第１８図に示すものは太鼓
形のロールであり、第１９図に示すものは円管を曲げて
固定して使用するものである。

これらの曲面体の曲面には、ストランドの走行方向と交
錯する方向に向かって開口する少なくとも１個の気体吹
出し孔２５ａが穿設されている。

吹出し孔２５ａを複数個曲面体に形成する場合は、曲面
の対称軸（中央）付近の孔の孔径を大とし、端部にいく
ほど小径となるような態様が好ましい。

また、図において、矢印は使用時におけるストランドの
走行方向を示し、曲面は、いずれのものもストランドの
走行方向に対して左右対称になっていることは、前述し
た場合と同様であり、さらには、曲面体の構成材料もま
た前述した場合と同様であってよい。

この発明においては、上述した曲面体の吹出し孔２５ａ
から気体を吹き出してストランドに吹き付け、それを拡
幅するが、その態様については後述する。

気体としては、前述した吹付ノズルからの気体の吹き付
けによる拡幅に用いたと同様であってよい。また、気体
の吹き出しは、間欠的に行なうことが好ましい。さらに
は、吹出し孔２５ａを曲面体２５の曲面に対し直交する
ように穿設して、走行するストランドに対し気体を垂直
に吹き当てることが好ましいが、しかし、ストランドの
走行方向に対し７０〜１１０度の角度をもたせるように
して吹出し孔２５，１を曲面体２５に形成し、気体をス
トランドに吹き付けることも可能である。この場合の角
度は、ストランドが偏って拡幅されないよう、拡幅の状
態を見て決める。

なお、気体の吹出し速度は、ストランドの種類等にもよ
るが、通常、０．１〜５ｍ／秒程度である。

また、気体を間欠的に吹き出す場合は、曲面体を、スト
ランドの走行方向に微少振動させたり、走行方向と直交
する面内において水平方向または垂直方向に微少振動さ
せてもよい。

吹出し孔２５ａから吹き出す気体は、曲面体２５の曲面
上を弛緩状態で走行するストランドの単繊維間の摩擦抵
抗力を下げながらそれに気体摩擦抗力（浮力）を与えて
拡幅する。このとき、気体が乱流域にあると、単繊維の
もつれ（交絡）が起こす、−様で十分な拡幅を行うこと
ができなくなるので、気体は層流域にあることが必要で
ある。この場合の層流域とは、前述した場合と同様な状
態を指すことに変りはない。

第１１図は２段に亘って拡幅する場合の概略工程を示す
図で、ストランド２１を、パッケージ１２をトラバース
させながら送り出し、規制ガイド２３で走行経路の変動
を抑えながらニップロール２４に供給する。しかして、
ニップロール２４の後方にはもう１組のニップロール２
６があって、ストランド２１はこれらニップロール２４
．２６間で弛緩状態におかれる。

弛緩状態にあるストランド２１の下方には、第１９図に
示したような円管の曲面体２５が配設され、その曲面に
沿って穿設されている吹出し孔２５ａから層流域の気体
が吹き出される。その気体によって、第１４図〜第１６
図に示すように、ストランド２１は上下方向に振動をし
ながら、円管からなる曲面体２５の曲面に接触し曲面に
沿って拡幅される。このとき、各吹出し孔２５ａからは
吹出し速度の異なる気体を吹き出させることも可能であ
る。

ついで、拡幅されたストランドは、更に下流側に配設さ
れているニップロール２７との間で弛緩され、その下の
他の円管からなる曲面体２８から吹き出される気体によ
って更に広く拡幅され、その拡幅状態を保ったまま、ロ
ール体２９から回転ガイド３０を経て送り出されてくる
シート３１とともに巻芯３２に巻き取られる。この場合
のシート３１は、アルミニウム箔、パルプ紙、プラスチ
ックシートのようなものである。

第１２図は、曲面体２５が第１７図に示すような蒲鉾形
状のものである場合の概略工程図である。

この場合、吹出し孔２５ａは、ストランドの走行方向に
対し、その下流側はど吹出し孔の数を増加せしめて、段
階的に気体を拡散せしめるようにしてもよい。

第１３図は、曲面体２５が第１８図に示したような太鼓
形ロールの場合の概略工程図である。この場合の曲面体
２５は、その縦断面図を第２０図に示したように、長平
方向にスリット２５ｂが形成されている芯軸体２５ｃと
、この芯軸体２５ｃが嵌入され肉厚部には円面と直角に
開口する吹出し孔２５ａが穿設されている回転体２５ｄ
とを組合わせ、この回転体２５ｄをストランドの走行方
向に回転さゼるものである。吹出し孔２５ａからは一定
の時間間隔で気体が吹き出され、ストランドに吹き付け
られる。

（発明の実施例）第１図に示した方法によって、炭素繊維の無撚ストラン
ド（単繊維軽重６μｍ、単繊維数：　６０００本）を拡
幅した。

すなわち、上記スＩ・ランドを１．５　ｍ　７分の速度
で引き出し、２組のニップロール間で弛緩状態を維持し
ながら、表面にクロムメツキを施した太鼓形ロールで形
成される曲面に接触させるとともに、その曲面に垂直な
方向から１ｍ／秒の速度で圧縮空気を吹き付けて拡幅し
た。

その結果、ストランドは、当初の約２．５　ｍｍ幅から
約３０画に拡幅され、しかも、単糸切れや毛羽は全く認
められなかった。

実施例２第２図に示した方法によって、炭素繊維の無撚ストラン
ド（単繊維径：６μｍ、単繊維数：１２０００本）を拡
幅した。

すなわち、上記ストランドを１．５　ｍ　７分の速度で
引き出し、２組のニップロール間で弛緩状態を維持しな
がら、表面にフッ素樹脂をコーティングした太鼓形ロー
ルで形成される曲面に接触させるとともに、その曲面に
垂直な方向から２．３ｍ／秒の速度で圧縮空気を吹き付
けて拡幅した。

その結果、ストランドは、当初の約４　ｍｍから約４０
ｍｍ幅に拡幅され、しかも、単糸切れや毛羽は全く認め
られなかった。

実施例３第１１図に示した方法によって、実施例１で用いたスト
ランドを拡幅した。

すなわち、上記ストランドを１．５　ｍ　７分の速度で
引き出し、３組のニップロール２４．２６．２７間で弛
緩状態を維持しながら、表面にクロムメソキを施した鋼
製の円管からなる曲面体２５．２８が形成する曲面に接
触させ、それらの吹出し孔から垂直に１ｍ／秒の速度で
圧縮空気を０．５柱間隔で吹き出し、ストランドを拡幅
した。

その結果、ストランドは、当初の約２．５　ｍｍ幅から
第１段目では約８．５　ｍｍ幅になり、さらに第２段目
で約２５ｍｍ幅に拡幅された。しかも、単糸切れや毛羽
はほとんど認められなかった。

実施例４第１１図に示した方法によって、実施例１で用いたスト
ランドを拡幅した。すなわち、上記ストランドを１５ｍ
／分の速度で引き出し、３組のニップロール２４．２６
．２７間で弛緩状態を維持しながら、表面にフッ素樹脂
をコーティングした鋼製の円管からなる曲面体２５．２
８が形成する曲面に接触させ、それらの吹出し孔から垂
直に２゜３ｍ／秒の速度で圧縮空気を０．４柱間隔で吹
き出しスＩ・ランドを拡幅した。

その結果、ストランドは、当初４　ｍｍ幅から第１段目
で約１．２ｍｍ幅に、更に第２段目で約３５ｍｍ幅に拡
幅された。しかも、単糸切れや毛羽はほとんど認められ
なかった。

（発明の効果）この発明は、ストランドを、弛緩下に、そのストランド
の走行方向に対して直交する方向においてストランド側
に凸である曲面に接触させつつその曲面に層流域の気体
を吹き付けたり、前記曲面を有する曲面体から層流域の
気体を吹き出してストランドに吹き付け、ストランドを
前記曲面に沿って拡幅するものであるから、実施例にも
示したように、ストランドを、単糸切れや毛羽の発生を
防止しながら一様かつ十分に拡幅することができる。し
かも、気体の速度や、ストランドへの気体の吹付時間や
、曲面の曲率を変えることで、拡幅の程度を自由に変更
することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、それぞれ異なる態様の気体を吹出し
ノズルを使用してこの発明の方法を実施している様子を
示す概略斜視図、第４図および第５図は、上記第１図〜
第３図に示した方法において曲面上でストランドが拡幅
されている様子を示す概略図で、第４図は曲面を形成し
ている太鼓形ロール付近の概略斜視図、第５図は同じく
概略正面図、第６図〜第８図は、この発明で使用する、
それぞれ異なる態様の曲面形成手段を示す概略斜視図、
第９図は、上記第２図に示した気体吹付はノズルの縦断
面図、第１０口は、上記第３回に示した気体吹付はノズ
ルの横断面図、第１１図〜第１３図は、それぞれ異なる
態様の曲面体を使用してこの発明の方法を実施している
様子を示す概略工程図、第１４図〜第１６図は、上記第
１１図に示した方法において曲面体上でストランドが拡
幅されている様子を示す概略図で、第１４図は円管（曲
面体）の曲面付近の概略斜視図、第１５図は同じく概略
正面図、第１６図はストランドの振動状態を示す概略側
面図、第１７図〜第１９図は、この発明で使用する、そ
れぞれ異なる態様の曲面体の概略斜視図、第２０図は、
上記第１８図に示した曲面体の縦断面図である。１．２１・・・ストランド、２．２２・・・ストランド
のパッケージ、３，２３・・・規制ガイド、４，７゜２
４．２６．２７・・・ニップロール、５・・・曲面形成
手段、２５．２８・・・曲面体、２５ａ・・・気体吹出
し孔、６・・・気体吹付ノズル、８．２９・・・シート
のロール体、９．３０・・・ガイドロール、１１．３１
・・・シート、１２・・・拡幅されたストランド、１０
．３２・・・巻芯。出願人　　東　し　株　式　会　社代理人　　弁理士　　長　門　侃　ニ第１７図第１８図第１６図第１９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ストランドを連続的に走行させながら拡幅する方
法において、ストランドを、弛緩下に、そのストランド
の走行方向に対して直交する方向において前記ストラン
ド側に凸である曲面に接触させつつその曲面に層流域の
気体を吹き付け、前記ストランドを前記曲面に沿って拡
幅することを特徴とする、ストランドの拡幅方法。
（２）ストランドを連続的に走行させながら拡幅する方
法において、弛緩下にあるストランドに、そのストラン
ドの走行方向に対して直交する方向において前記ストラ
ンド側に凸である曲面を有する曲面体から層流域の気体
を吹き付け、前記ストランドを前記曲面に沿って拡幅す
ることを特徴とする、ストランドの拡幅方法。