JPH0529688B2 - - Google Patents

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JPH0529688B2
JPH0529688B2 JP63122841A JP12284188A JPH0529688B2 JP H0529688 B2 JPH0529688 B2 JP H0529688B2 JP 63122841 A JP63122841 A JP 63122841A JP 12284188 A JP12284188 A JP 12284188A JP H0529688 B2 JPH0529688 B2 JP H0529688B2
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JP
Japan
Prior art keywords
carbon fiber
fiber bundle
sizing
hot roll
roll
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP63122841A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01292038A (en
Inventor
Yukyoshi Mori
Nobuyuki Matsubara
Takeshi Hino
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
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Publication of JPH01292038A publication Critical patent/JPH01292038A/en
Publication of JPH0529688B2 publication Critical patent/JPH0529688B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[産業上の利用分野] 本発明は開繊性に優れた無撚炭素繊維束、その
製造法および製造装置に関する。 [従来の技術] 炭素繊維はプラスチツクの補強用繊維として広
く用いられている。これらの用途に使用される繊
維束はエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂な
どの熱硬化性樹脂を含浸し、薄く拡げたシート状
のプリプレグとして成型加工に供されているが、
成型品の軽量化・高性能化および航空宇宙用途へ
の一部実用化など、用途の多様化・量的拡大に伴
いプリプレグの極薄物、厚みの均一性への要求が
増大してきた。このようなプリプレグの極薄物、
厚みの均一性への要求の増大に伴い、その原料と
なる繊維束の開繊性向上が強く要請されるように
なつてきた。 一般に炭素繊維は本来開繊性が極めて良好で、
このためその取扱いに当つて非常に毛羽が立ち易
くかつ作業性が悪いので、通常では何らかのサイ
ジング処理が必要であつた。 この際、サイジング剤は繊維束に均一に付与す
るため、一般に低濃度に調整したサイジング溶
液、あるいは分散液(以下、単にサイジング液と
称する)として繊維束に付与し、次の乾燥工程で
溶媒が乾燥除去される。サイジング剤の乾燥手段
にはサイジング剤の粘性および繊維束の毛羽立ち
易い性質などから従来は非接触の乾燥機、例えば
熱風循環式乾燥機が用いられてきた。 しかし、非接触の乾燥機は乾燥速度が遅く、サ
イジング剤の形態保持力が発現するまでにサイジ
ング液の表面張力で繊維束が丸く集束し、そのま
まの形態で硬化する結果、繊維束の開繊性が著し
く低下するという問題があつた。そこでサイジン
グ剤の集束力を弱め、繊維束の開繊性が改善する
技術として過去に種々の提案が為されている。例
えば、繊維束を円柱体を軸方向に振動を与えつつ
走行させて開繊する(特開昭56−43435号公報)、
繊維束を溶剤中または溶剤で膨潤させた状態で曲
面を有する基材を表面にそわせて張力をかけなが
ら連続的に引き取ることにより開繊する(特開昭
57−56220号公報、同58−1725号公報)、付着せる
サイジング剤を減量または除去し張力下で基体に
押し当てて拡幅する(特開昭62−184172号公報)
などである。 [発明が解決しようとする課題] しかし、かかる従来技術は何れも繊維束を擦過
する方法であり、開繊拡幅効果を高めるために張
力を高くすると毛羽の発生が増大するという問題
があつた。 本発明の課題は上記従来技術の問題点の解消、
即ち開繊性の優れた炭素繊維束を提供し、ひいて
はプリプレグの品質・品位の向上と共に、プリプ
レグ工程の作業性、生産性の向上を図ることにあ
る。また他の課題は上記炭素繊維束の効率的な製
造法とその製造装置を提供するにある。 [課題を解決するための手段] 本発明の上記課題は、 (1) ポリグリシジルエーテル類、環状脂肪族ポリ
エポキサイド類、あるいはこれらの混合物が必
須成分とするサイジング剤を含有した炭素繊維
束の糸幅(D)、厚み(t)の比が下記式を満足する開
繊性の優れた無撚炭素繊維束。 D/t≧15 (2) 無撚状態の炭素繊維束にポリグリシジルエー
テル類、環状脂肪族ポリエポキシサイド類、あ
るいはこれらの混合物を必須成分とするサイジ
ング剤を付与するに際し、サイジング液を付与
した無撚炭素繊維束を0.1g/フイラメント以
上の張力でホツトロールに押し付け、拡幅した
状態でホツトロール出口における炭素繊維束重
量(W0)とサイジング液重量(W1)がW1
(W0+W1)≦0.25を満足するまで乾燥すること
を特徴とする開繊性の優れた無撚炭素繊維束の
製造法。 (3) 無撚状態の炭素繊維糸条に対するサイジング
処理手段と、サイジング処理した炭素繊維束を
乾燥するためのホツトロールと、該ホツトロー
ルを連続的に清浄化する拭き取り布と、該拭き
取り布をホツトロールに押しつける手段とを備
えたことを特徴とする開繊性の優れた無撚炭素
繊維束の製造装置。 によつて解決することができる。 すなわち、先ず、本発明繊維束のサイジング剤
としては、従来公知のポリグリシジルエーテル
類、環状脂肪族ポリエポキサイド類、あるいはこ
れらの混合物を必須成分とするサイジング剤であ
るが、これらの中、特に好ましいサイジング剤は
特公昭57−49675号公報に示されるエポキシ樹脂
系でサイジング剤である。具体的には、エポキシ
樹脂、不飽和二塩基酸とビスフエノール類のアル
キレンオキシド付加物との縮合物及びフエノール
類のアルキレンオキシド付加物を必須成分とする
エポキシ樹脂系サイジング剤である。また、本発
明に用いるサイジング剤は、ポリウレタン樹脂を
含まないものである。ポリウレタン樹脂を含む場
合には、ホツトロール上にガムアツプし、単糸切
れが多発するなどの問題がある。このサイジング
剤の付着量は0.2〜5重量%、好ましくは0.5〜2
重量%である。 また本発明繊維束は実質的に無撚の状態であ
る。即ち、炭素繊維用プリカーサの炭素化および
電解表面処理の如き後処理を実質的に無撚状態で
行なつた繊維束、あるいは該炭素化および後処理
を適度の有撚状態で行なつた後、サイジング処理
に先立つて解撚処理した繊維束である。この繊維
束は通常繊維径が3〜10μ程度の単繊維、約500
〜50000本程度集合した状態の繊維束である。本
発明においてはこの繊維束の糸幅(D、mm)と厚
み(t、mm)比、D/tを15以上、好ましくは30
〜60に拡幅しその状態を維持することが重要であ
る。 ここで、該繊維束の糸幅(D、mm)は実測値で
あり、また厚み(t、mm)は次式により算出す
る。 厚み=トータルフイラメント数×単糸径/D/単糸
径 式中、Dは糸幅(実測値、mm)である。 この際、D/tが15未満では本発明繊維束のプ
リプレグ工程において、走行中の繊維束がSまた
はZ方向に回転しやすく、開繊性に斑を生じる原
因となる。また糸幅が狭いためプリプレグ工程の
拡幅率を大きくする必要があり、毛羽の発生が増
大する原因となる。 このように本発明繊維はD/tを所定範囲に保
つことによつて初めて本発明の所期の課題を解決
することができる。 なお、本発明繊維束には従来公知のアクリル
系、レーヨン系、ピツチ系などの炭素繊維束すべ
てが包含されることは勿論である。 次に、上記本発明繊維束の製造例とその際用い
る製造装置例について、図面を参照しながら説明
する。 第1図は本発明にかかる無撚炭素繊維束の製造
装置(サイジング処理装置)例の概略図である。 第1図において、1は無撚炭素繊維束、2はサ
イジング付与手段、3,5はガイドロール、4は
ホツトロール、6はホツトロールのクリーニング
手段、7はホツトロール表面に付着するサイジン
グ剤を拭き取る拭取り布、8は拭取り布7の供給
部、9は拭取り布7をホツトロールに押し付ける
ニツプロール、10は拭取り布7の巻取部であ
る。 張力下で走行する炭素繊維束1はサイジング付
与手段2によつてサイジング液を付与された後、
ガイドロール3を経由してホツトロール4に導か
れる。この場合のサイジング付与手段2としては
デイツプ式、キスロール式、オーバーフロー式、
噴霧式などがあるが、いずれの方式を用いてもよ
い。 また3,5のガイドロールはホツトロール4へ
の接触時間を延長させるためのものであり、サイ
ジング液を付与した炭素繊維束を直接ホツトロー
ルに導いてもよい。 ホツトロール4に導入された炭素繊維束は張力
によつてホツトロール4に押し付けられ、拡幅す
ると同時に急速に乾燥されるホツトロール4上で
拡幅された炭素繊維束の偏平な形態がサイジング
剤によつて限定される。 一方、ホツトロール4上に付着した余分なサイ
ジング剤はホツトロール4が1回転する間にクリ
ーニング手段6、即ち、拭取り布7(例えば、綿
布など)によつて除去される。拭取り布7は供給
部8より供給され、ニツプロール9によつてホツ
トロール4に押し付けられ、ホツトロール4を連
続的に清浄化した後、巻取部10に巻き取られ
る。拭取り布7は清浄化効率の点からホツトロー
ル4の回転方向と逆方向に動かすことが望ましい
が、ホツトロール4の回転方向と同一方向に動か
してもよい。 ホツトロール4上における炭素繊維束の拡幅度
は、糸条張力、ガイドロールおよびホツトロール
のロール間距離やロール径などに支配される。 炭素繊維束に付与する張力はサイジング液の表
面張力による炭素繊維束の集束効果とホツトロー
ル上における炭素繊維束のの拡幅度を大きくする
ため、糸痛みの生じない範囲で大きくとるもので
あり、具体的には、サイジング液を付与した無撚
炭素繊維束を0.1g/フイラメント以上、好まし
くは0.2g/フイラメント以上の張力でホツトロ
ールに押し付けるものである。張力は高ければ高
いほどホツトロール上の炭素繊維束の拡幅度を増
すことになり有効であるが、張力を高くし過ぎる
ことは炭素繊維束の毛羽の発生原因になると共
に、設備コストがアツプする点からも好ましくな
い。 また、湿潤状態の炭素繊維束が走行する区域に
おいては、ガイドロールおよびホツトロールのロ
ール間距離、あるいはサイジング出からホツトロ
ールまでの距離を短くすることは、サイジング液
の表面張力による炭素繊維束の集束を防止する上
に有効であり、このため前記ロール間距離、ある
いはサイジング出力〜ホツトロール間距離を1m
以下、好ましくは0.5m以下とするのがよい。 この場合のロール径は、小さいほど炭素繊維束
の拡幅効果が増大する。しかし、あまり小さ過ぎ
ると毛羽発生やロールへの単糸巻付きの原因とな
るため50〜500mmφ、好ましくは100〜300mmφ程
度がよい。 ホツトロール4上で拡幅された炭素繊維束の形
態を固定するためには、上記した糸上張力、ガイ
ドロールおよびホツトロールのロール間距離やロ
ール径以外に、ホツトロール出口における炭素繊
維束重量(W0)とサイジング液重量(W1)が
W1/(W0+W1)≦0.25を満足するまで乾燥する
ものである。なお、残る溶媒を乾燥する手段とし
て接触方式、非接触方式のいずれの乾燥方式を採
用してもよい。 またホツトロール速度は炭素繊維束の走行速度
と同一速度でよいが、炭素繊維束の走行速度と異
なる速度(高速、あるいは低速)で動かすことが
より好ましい。これによりホツトロール上におけ
る炭素繊維束を一層効果的に拡幅することができ
る。すなわち、ホツトロールは積極的に駆動させ
るもよく、また駆動系を有しないで糸条の張力で
軽く回転可能な自由回転ロールを用いてもよい。 次に、上記本発明繊維束の他の製造装置例につ
いて、図面を参照しながら説明する。 第2図は本発明にかかる無撚炭素繊維束の他の
サイジング処理装置例して、乾燥装置にホツトプ
レートを用いた装置の概略図である。 第2図において、1は無撚炭素繊維束、2はサ
イジング付与手段、3はガイドロール、4′はホ
ツトプレートである。 張力下で走行する炭素繊維束1は前記の装置例
の場合と同様に、サイジング付与手段2によつて
サイジング液を付与された後、ホツトプレート
4′に導かれる。ホツトプレート4′に導入された
炭素繊維束1はガイドロール3によつてホツトプ
レート4′に押し付けられ、拡幅すると同時に急
速に乾燥されるためホツトプレート4′上で拡幅
された炭素繊維束の偏平な形態がサイジング剤に
よつて固定され、本発明繊維束が得られるのであ
る。 「実施例」 以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 本例中、開繊性評価は第4図に示すドラムワイ
ンド装置(図中、11は炭素繊維ボビン、12は
炭素繊維ボビンから引き出された炭素繊維束、1
3は樹脂含浸槽、14,15,16はジゴキバ
ー、17は巻き取りドラムを示す)で一方向プリ
プレグを作製し、プリプレグ外観を観察すると共
にドラム上の1本当りの糸幅を読み取る方法を用
いた。 実施例 1 フイラメント数12000の高強度炭素繊維(単位
長重量=0.8g)を用いて糸束3m/分、張力3
Kg/糸条でサイジング液(特公昭57−49675号公
報にしたがい調製した次に示す組成のエポキシ樹
脂系にサイジング液)を付与し、ホツトロール、
ホツトプレートおよび第3図に示す熱風循環式乾
燥方式(図中、4″は熱風乾燥室)で夫々乾燥し
たサンプルを作製した。 <エポキシ樹脂系サイジング液組成> (a) エピコート828(シエル化学製品)
……30重量部 (b) ビスフエノールAとEO2モル付加物 2モル マレイン酸 1.5モル セバチン酸 0.5モル の縮合物(酸価55) ……20重量部 (c) ポリオキシエチレン(70モル)スチレン化
(5モル)クミルフエノール ……5重量部 (d) 水 ……45重量部 本例中とホツトロールはロール径が100mmφ、
ホツトプレートはプレート長が400mmであり、乾
燥温度は夫々120℃、サイジング付与装置から乾
燥機入口までの距離はいずれも0.5mとした。な
お、比較例として用いた熱風循環式乾燥機での乾
燥条件は180℃、機内滞留時間は2分とした。 これらのサンプルの評価結果は第1表に示す。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a non-twisted carbon fiber bundle with excellent spreadability, a method for manufacturing the same, and a manufacturing device. [Prior Art] Carbon fibers are widely used as reinforcing fibers for plastics. The fiber bundles used for these purposes are impregnated with thermosetting resins such as epoxy resins and unsaturated polyester resins, and are subjected to molding process as thinly spread sheet-like prepregs.
With the diversification and quantitative expansion of applications, such as the lighter weight and higher performance of molded products and their practical use in aerospace applications, the demand for ultra-thin prepregs and uniform thickness has increased. Ultra-thin prepreg like this,
With the increasing demand for uniform thickness, there has been a strong demand for improving the spreadability of the fiber bundles that are the raw material. In general, carbon fibers inherently have extremely good spreadability.
For this reason, when handling it, it tends to become fluffy and has poor workability, so some kind of sizing treatment is normally required. At this time, in order to uniformly apply the sizing agent to the fiber bundle, it is generally applied to the fiber bundle as a sizing solution or dispersion liquid (hereinafter simply referred to as sizing liquid) adjusted to a low concentration, and the solvent is removed in the next drying process. Dry removed. Conventionally, a non-contact dryer, such as a hot air circulation type dryer, has been used as a means for drying the sizing agent due to the viscosity of the sizing agent and the tendency for fiber bundles to fluff. However, non-contact dryers have a slow drying speed, and by the time the sizing agent develops its shape-retaining ability, the surface tension of the sizing liquid causes the fiber bundles to converge into a round shape. There was a problem in that the sexual performance deteriorated significantly. Therefore, various proposals have been made in the past as techniques for weakening the focusing power of the sizing agent and improving the spreadability of fiber bundles. For example, a fiber bundle is opened by running a cylindrical body while applying vibration in the axial direction (Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-43435);
Fiber bundles are spread in a solvent or in a state swollen with a solvent, by continuously pulling the curved base material along the surface while applying tension.
57-56220, 58-1725), the sizing agent to be attached is reduced or removed, and the sizing agent is pressed against the substrate under tension to widen the width (Japanese Patent Application Laid-open No. 184172/1982).
etc. [Problems to be Solved by the Invention] However, all of these conventional techniques involve rubbing the fiber bundle, and there is a problem in that when the tension is increased to enhance the fiber opening and width widening effect, the generation of fuzz increases. The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art.
That is, the purpose is to provide a carbon fiber bundle with excellent spreadability, thereby improving the quality and quality of prepreg as well as the workability and productivity of the prepreg process. Another object of the present invention is to provide an efficient method for producing the carbon fiber bundle and an apparatus for producing the same. [Means for Solving the Problems] The above-mentioned problems of the present invention are as follows: (1) A carbon fiber bundle yarn containing a sizing agent containing polyglycidyl ethers, cycloaliphatic polyepoxides, or a mixture thereof as an essential component. A non-twisted carbon fiber bundle with excellent spreadability whose width (D) to thickness (t) ratio satisfies the following formula. D/t≧15 (2) When applying a sizing agent containing polyglycidyl ethers, cycloaliphatic polyepoxides, or a mixture thereof as an essential component to the untwisted carbon fiber bundle, a sizing liquid was applied. The untwisted carbon fiber bundle is pressed against a hot roll with a tension of 0.1 g/filament or more, and in the expanded state, the weight of the carbon fiber bundle (W 0 ) and the weight of the sizing liquid (W 1 ) at the exit of the hot roll are W 1 /
A method for producing a non-twisted carbon fiber bundle with excellent spreadability, characterized by drying the bundle until it satisfies (W 0 + W 1 )≦0.25. (3) A sizing treatment means for untwisted carbon fiber yarn, a hot roll for drying the sized carbon fiber bundle, a wiping cloth for continuously cleaning the hot roll, and a wiping cloth for drying the hot roll. 1. An apparatus for producing a non-twisted carbon fiber bundle with excellent opening properties, characterized by comprising a pressing means. This can be solved by That is, first, as the sizing agent for the fiber bundle of the present invention, sizing agents containing conventionally known polyglycidyl ethers, cycloaliphatic polyepoxides, or mixtures thereof as essential components are particularly preferred. The sizing agent is an epoxy resin-based sizing agent disclosed in Japanese Patent Publication No. 57-49675. Specifically, it is an epoxy resin-based sizing agent containing an epoxy resin, a condensate of an unsaturated dibasic acid and an alkylene oxide adduct of bisphenols, and an alkylene oxide adduct of phenols as essential components. Further, the sizing agent used in the present invention does not contain a polyurethane resin. When polyurethane resin is included, there are problems such as gum buildup on the hot roll and frequent breakage of single yarns. The adhesion amount of this sizing agent is 0.2 to 5% by weight, preferably 0.5 to 2% by weight.
Weight%. Further, the fiber bundle of the present invention is in a substantially untwisted state. That is, a fiber bundle in which carbonization of a carbon fiber precursor and post-treatments such as electrolytic surface treatment have been carried out in a substantially untwisted state, or after carbonization and post-treatment in a suitably twisted state, This is a fiber bundle that has been untwisted prior to sizing. This fiber bundle is usually a single fiber with a fiber diameter of about 3 to 10μ, about 500
It is a bundle of about 50,000 fibers. In the present invention, the ratio of yarn width (D, mm) to thickness (t, mm) of this fiber bundle, D/t, is 15 or more, preferably 30.
It is important to expand the width to ~60 and maintain that state. Here, the yarn width (D, mm) of the fiber bundle is an actual measurement value, and the thickness (t, mm) is calculated by the following formula. Thickness = total number of filaments x single yarn diameter / D / single yarn diameter In the formula, D is the yarn width (actual value, mm). In this case, if D/t is less than 15, the running fiber bundle is likely to rotate in the S or Z direction during the prepreg process of the fiber bundle of the present invention, causing unevenness in the spreadability. Furthermore, since the yarn width is narrow, it is necessary to increase the width expansion ratio in the prepreg process, which causes an increase in the occurrence of fuzz. As described above, the fibers of the present invention can solve the intended problems of the present invention only by keeping D/t within a predetermined range. It goes without saying that the fiber bundle of the present invention includes all conventionally known carbon fiber bundles such as acrylic, rayon, and pitch fiber bundles. Next, an example of manufacturing the fiber bundle of the present invention and an example of the manufacturing apparatus used therein will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of an example of a non-twisted carbon fiber bundle manufacturing apparatus (sizing processing apparatus) according to the present invention. In Fig. 1, 1 is a non-twisted carbon fiber bundle, 2 is a sizing means, 3 and 5 are guide rolls, 4 is a hot roll, 6 is a cleaning means for the hot roll, and 7 is a wipe for wiping off the sizing agent adhering to the hot roll surface. 8 is a supply section for the wiping cloth 7; 9 is a nip roll for pressing the wiping cloth 7 against a hot roll; and 10 is a winding section for the wiping cloth 7. After the carbon fiber bundle 1 running under tension is applied with a sizing liquid by the sizing application means 2,
It is guided to a hot roll 4 via a guide roll 3. In this case, the sizing means 2 include dip type, kiss roll type, overflow type,
There are spraying methods, but any method may be used. Further, the guide rolls 3 and 5 are for extending the contact time with the hot roll 4, and the carbon fiber bundle to which the sizing liquid has been applied may be directly guided to the hot roll. The carbon fiber bundle introduced into the hot roll 4 is pressed against the hot roll 4 by tension, and at the same time as it is widened, the flat shape of the carbon fiber bundle widened on the hot roll 4 is rapidly dried, and is limited by the sizing agent. Ru. On the other hand, the excess sizing agent adhering to the hot roll 4 is removed by a cleaning means 6, that is, a wiping cloth 7 (for example, cotton cloth) while the hot roll 4 rotates once. The wiping cloth 7 is supplied from a supply section 8, pressed against the hot roll 4 by a nip roll 9, and after continuously cleaning the hot roll 4, is wound up on a winding section 10. Although it is desirable to move the wiping cloth 7 in the opposite direction to the rotation direction of the hot roll 4 from the viewpoint of cleaning efficiency, it may be moved in the same direction as the rotation direction of the hot roll 4. The degree of widening of the carbon fiber bundle on the hot roll 4 is controlled by the yarn tension, the distance between the guide roll and the hot roll, the roll diameter, and the like. The tension applied to the carbon fiber bundle is set as large as possible without causing yarn damage, in order to increase the focusing effect of the carbon fiber bundle due to the surface tension of the sizing liquid and the degree of expansion of the carbon fiber bundle on the hot roll. Specifically, the untwisted carbon fiber bundle to which the sizing liquid has been applied is pressed against a hot roll with a tension of 0.1 g/filament or more, preferably 0.2 g/filament or more. The higher the tension, the more effective the carbon fiber bundle on the hot roll will be, increasing the width of the carbon fiber bundle, but increasing the tension too high will cause fluffing of the carbon fiber bundle and increase equipment costs. I don't like it either. In addition, in areas where wet carbon fiber bundles run, shortening the distance between the guide roll and hot roll, or the distance from the sizing roll to the hot roll, will reduce the convergence of the carbon fiber bundle due to the surface tension of the sizing liquid. Therefore, the distance between the rolls or the distance between the sizing output and the hot roll is set to 1 m.
The length below is preferably 0.5 m or less. In this case, the smaller the roll diameter, the greater the effect of widening the carbon fiber bundle. However, if the diameter is too small, it may cause fuzz generation or single yarn winding around the roll, so it is preferably about 50 to 500 mmφ, preferably about 100 to 300 mmφ. In order to fix the form of the carbon fiber bundle widened on the hot roll 4, in addition to the above-mentioned thread tension, the distance between the guide rolls and the hot roll, and the roll diameter, the weight of the carbon fiber bundle at the hot roll exit (W 0 ) and the sizing liquid weight (W 1 ) is
Drying is performed until W 1 /(W 0 +W 1 )≦0.25 is satisfied. Note that as a means for drying the remaining solvent, either a contact method or a non-contact method may be employed. Further, the hot roll speed may be the same speed as the running speed of the carbon fiber bundle, but it is more preferable to move the hot roll at a speed different from the running speed of the carbon fiber bundle (high speed or low speed). This makes it possible to more effectively widen the carbon fiber bundle on the hot roll. That is, the hot roll may be actively driven, or a freely rotating roll that does not have a drive system and can be rotated lightly by the tension of the yarn may be used. Next, another example of the manufacturing apparatus for the fiber bundle of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic diagram of another example of the sizing processing apparatus for untwisted carbon fiber bundles according to the present invention, which uses a hot plate as a drying apparatus. In FIG. 2, 1 is a non-twisted carbon fiber bundle, 2 is a sizing means, 3 is a guide roll, and 4' is a hot plate. The carbon fiber bundle 1 running under tension is applied with a sizing liquid by the sizing application means 2, as in the case of the above-mentioned apparatus example, and then guided to the hot plate 4'. The carbon fiber bundle 1 introduced into the hot plate 4' is pressed against the hot plate 4' by the guide roll 3, and is widened and simultaneously dried rapidly, so that the widened carbon fiber bundle is flattened on the hot plate 4'. The fiber bundle of the present invention is obtained by fixing the shape with the sizing agent. "Example" The present invention will be specifically described below with reference to Examples. In this example, the spreadability evaluation was performed using a drum winding device shown in FIG.
3 is a resin impregnating tank, 14, 15, 16 are jigoku bars, and 17 is a winding drum) to produce a unidirectional prepreg, and a method of observing the appearance of the prepreg and reading the width of each yarn on the drum was used. there was. Example 1 Using high-strength carbon fiber with 12,000 filaments (unit length weight = 0.8 g), yarn bundle was 3 m/min, tension was 3
Kg/yarn, apply a sizing liquid (sizing liquid to an epoxy resin system with the following composition prepared according to Japanese Patent Publication No. 57-49675), hottrol,
Samples were prepared using a hot plate and the hot air circulation drying method shown in Figure 3 (in the figure, 4'' is a hot air drying chamber). <Composition of epoxy resin sizing liquid> (a) Epicote 828 (Ciel Chemical Products) )
...30 parts by weight (b) Bisphenol A and 2 mol adduct of EO 2 mol maleic acid 1.5 mol sebacic acid 0.5 mol condensate (acid value 55) ...20 parts by weight (c) Polyoxyethylene (70 mol) Styrenated ( 5 moles) Cumilphenol...5 parts by weight (d) Water...45 parts by weight The roll diameter of Hottrol in this example is 100 mmφ.
The hot plates had a plate length of 400 mm, the drying temperature was 120° C., and the distance from the sizing device to the dryer entrance was 0.5 m. The drying conditions in the hot air circulation dryer used as a comparative example were 180°C and the residence time in the machine was 2 minutes. The evaluation results of these samples are shown in Table 1.

【表】 実施例 2 実施例1に示した炭素繊維束とホツトロールを
用い、糸速3m/分で張力とサイジング付与装置
〜乾燥機入口までの距離を変更したサンプルを作
製した。 サンプルの評価結果を第2表に示す。
[Table] Example 2 Using the carbon fiber bundle and hot roll shown in Example 1, samples were produced at a yarn speed of 3 m/min with varying tension and distance from the sizing device to the dryer entrance. The evaluation results of the samples are shown in Table 2.

【表】 実施例 3 実施例1に示した炭素繊維束を用い、糸速3
m/分、張力3Kg/糸条、サイジング付与装置〜
乾燥機入口までの距離0.5mで、ホツトロール径
を変更したサンプルを作製した。 サンプルの評価結果を第3表に示す。
[Table] Example 3 Using the carbon fiber bundle shown in Example 1, yarn speed 3
m/min, tension 3Kg/yarn, sizing device~
Samples with different hot roll diameters were prepared with a distance of 0.5 m to the dryer inlet. Table 3 shows the evaluation results of the samples.

【表】 [発明の効果] (1) 本発明の炭素繊維束は、サイジング処理した
無撚炭素繊維の糸幅(D)と厚み(t)の比、D/tを
15以上と規定したことによつて、次のような効
果を奏する。 a 開繊性が格段に優れているため、該繊維束
のプリプレグ工程での作業性が向上し、安定
したプリプレグの製造が可能となる。 b 炭素繊維束の形態が拡幅固定されているた
め、プリプレグ段階での新な拡幅装置が不要
になる。 (2) 本発明の製造法および製造装置によれば、次
の点から、開繊性の優れた本発明の炭素繊維束
を容易に製造することができる。 a サイジング剤が乾燥硬化しない状態で炭素
繊維束をホツトロールに押し付けるため、拡
幅効果が極めて良好である。 b 乾燥機を出た炭素繊維束の形態が拡幅固定
されているため、工程走行中炭素繊維束のS
またはZ方向の回転を押えることができ、従
つて、得られる炭素繊維束の開繊性が一層向
上する。
[Table] [Effects of the invention] (1) The carbon fiber bundle of the present invention has a ratio of yarn width (D) to thickness (t), D/t, of sizing-treated untwisted carbon fibers.
By specifying the number to be 15 or more, the following effects are achieved. a) Since the fiber bundle has excellent spreadability, the workability of the fiber bundle in the prepreg process is improved, and stable prepreg production becomes possible. b Since the carbon fiber bundle is fixed in width, a new width-expanding device is not required at the prepreg stage. (2) According to the production method and production apparatus of the present invention, the carbon fiber bundle of the present invention with excellent spreadability can be easily produced from the following points. a) Since the carbon fiber bundle is pressed against the hot roll without the sizing agent drying and hardening, the width widening effect is extremely good. b Since the shape of the carbon fiber bundle after leaving the dryer is widened and fixed, the S of the carbon fiber bundle during the process run is
Alternatively, rotation in the Z direction can be suppressed, and therefore, the spreadability of the obtained carbon fiber bundle is further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明にかかる無撚炭素繊維束のサイ
ジング処理装置例の概略図、第2図は本発明にか
かる無撚炭素繊維束の他のサイジング処理装置例
(ホツトプレート方式)の概略図、第3図は従来
の熱風循環乾式燥機を用いたサイジング処理装置
例の概略図で、第4図は炭素繊維束の開繊性評価
に用いたドラムワインド装置を示す概略図であ
る。 1;無撚炭素繊維束、2;サイジング付与手
段、3,5;ガイドロール、4;ホツトロール、
4′;ホツトプレート、4″;熱風乾燥室、6;ホ
ツトロールのクリーニング手段、7;ホツトロー
ル表面に付着するサイジング剤を拭取る拭き取り
布、8;拭取り布7の供給部、9;拭取り布7を
ホツトロールに押し付けるニツプロール、10;
拭取り布7の巻取部、11;炭素繊維ボビン、1
2;炭素繊維ボビンから引き出された炭素繊維
束、13;樹脂含浸槽、14,15,16;シゴ
キバー、17;巻き取りドラム。
FIG. 1 is a schematic diagram of an example of a sizing processing apparatus for untwisted carbon fiber bundles according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of another example of a sizing processing apparatus for untwisted carbon fiber bundles according to the present invention (hot plate method). , FIG. 3 is a schematic diagram of an example of a sizing processing apparatus using a conventional hot air circulation dryer, and FIG. 4 is a schematic diagram showing a drum winding apparatus used for evaluating the spreadability of carbon fiber bundles. 1; Untwisted carbon fiber bundle, 2; Sizing means, 3, 5; Guide roll, 4; Hot roll,
4': Hot plate, 4'': Hot air drying chamber, 6: Hot roll cleaning means, 7: Wiping cloth for wiping off the sizing agent adhering to the hot roll surface, 8: Supply section for the wiping cloth 7, 9: Wiping cloth Nitz roll pressing 7 onto hot roll, 10;
Winding part of wiping cloth 7, 11; carbon fiber bobbin, 1
2; carbon fiber bundle pulled out from the carbon fiber bobbin; 13; resin impregnation tank; 14, 15, 16; squeeze bar; 17; winding drum.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ポリグリシジルエーテル類、環状脂肪族ポリ
エポキサイド類、あるいはこれらの混合物を必須
成分とするサイジング剤を含有した炭素繊維束の
糸幅(D)、厚み(t)の比が下記式を満足することを特
徴とする開繊性の優れた無撚炭素繊維束。 D/t≧15 2 無撚状態の炭素繊維束にポリグリシジルエー
テル類、環状脂肪族ポリエポキシサイド類、ある
いはこれらの混合物を必須成分とするサイジング
剤を付与するに際し、サイジング液を付与した無
撚炭素繊維束を0.1g/フイラメント以上の張力
でホツトロールに押し付け、拡幅した状態でホツ
トロール出口における炭素繊維束重量(W0)と
サイジング液重量(W1)がW1/(W0+W1)≦
0.25を満足するまで乾燥することを特徴とする開
繊性の優れた無撚炭素繊維束の製造法。 3 無撚状態の炭素繊維束に対するサイジング処
理手段と、サイジング処理した炭素繊維束を乾燥
するためのホツトロールと、該ホツトロールを連
続的に清浄化する拭き取り布と、該拭き取り布を
ホツトロールに押しつける手段とを備えたことを
特徴とする開繊性の優れた無撚炭素繊維束の製造
装置。
[Claims] 1. The ratio of the yarn width (D) and thickness (t) of a carbon fiber bundle containing a sizing agent containing polyglycidyl ethers, cycloaliphatic polyepoxides, or a mixture thereof as an essential component A non-twisted carbon fiber bundle with excellent spreadability that satisfies the following formula. D/t≧15 2 When applying a sizing agent containing polyglycidyl ethers, cycloaliphatic polyepoxides, or a mixture thereof as an essential component to an untwisted carbon fiber bundle, the untwisted carbon fiber bundle is applied with a sizing liquid. The carbon fiber bundle is pressed against the hot roll with a tension of 0.1 g/filament or more, and in the expanded state, the weight of the carbon fiber bundle (W 0 ) and the weight of the sizing liquid (W 1 ) at the exit of the hot roll are W 1 / (W 0 + W 1 ) ≦
A method for producing a non-twisted carbon fiber bundle with excellent opening properties, characterized by drying the bundle until it satisfies 0.25. 3. A sizing treatment means for untwisted carbon fiber bundles, a hot roll for drying the sized carbon fiber bundle, a wiping cloth for continuously cleaning the hot roll, and a means for pressing the wiping cloth against the hot roll. An apparatus for producing untwisted carbon fiber bundles with excellent opening properties.
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