JPH06158528A - レーザー光による高強度繊維の切断方法及び装置 - Google Patents
レーザー光による高強度繊維の切断方法及び装置Info
- Publication number
- JPH06158528A JPH06158528A JP4299701A JP29970192A JPH06158528A JP H06158528 A JPH06158528 A JP H06158528A JP 4299701 A JP4299701 A JP 4299701A JP 29970192 A JP29970192 A JP 29970192A JP H06158528 A JPH06158528 A JP H06158528A
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- Japan
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- fiber
- freezing
- cutting
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アラミド繊維や炭素繊維などの高強度繊維な
いしこれらの複合材を効率的に、しかもシャープな断面
をもって切断する方法と装置を提供することにある。 【構成】 被切断材である前記高強度繊維ないしその複
合材にあらかじめ水を噴霧ないし含浸させて冷凍し、凍
結させた状態でレーザー光を照射して切断加工を施すこ
とを特徴とする。
いしこれらの複合材を効率的に、しかもシャープな断面
をもって切断する方法と装置を提供することにある。 【構成】 被切断材である前記高強度繊維ないしその複
合材にあらかじめ水を噴霧ないし含浸させて冷凍し、凍
結させた状態でレーザー光を照射して切断加工を施すこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザー光を利用し
たアラミド繊維や炭素繊維などの高強度繊維布や、さら
にこれらの複合材を切断加工する方法とその装置に関す
るものである。
たアラミド繊維や炭素繊維などの高強度繊維布や、さら
にこれらの複合材を切断加工する方法とその装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】通常の有機繊維に比較し、アラミド繊維
や炭素繊維は、はるかに大きな引張り強さや弾力性、耐
熱性を有するものであることは周知である。すなわちア
ラミド繊維や炭素繊維は、高強度、高弾性率、高耐熱性
で、しかも軽量であると言う特性をもっている。そこ
で、この特性を生かし、高強度繊維布として防弾チョッ
キや消防服あるいは刃物や金属やガラスなど鋭利な部分
から身を守るための防護服や手袋さらにはライダースー
ツなどが開発されている。また、これらを素材として複
合材を構成し、この複合材を例えばブレーキ材にすると
か、コンクリート補強材にするなど、各種の補強構造部
材として利用するなど利用分野の開発が試みられてい
る。
や炭素繊維は、はるかに大きな引張り強さや弾力性、耐
熱性を有するものであることは周知である。すなわちア
ラミド繊維や炭素繊維は、高強度、高弾性率、高耐熱性
で、しかも軽量であると言う特性をもっている。そこ
で、この特性を生かし、高強度繊維布として防弾チョッ
キや消防服あるいは刃物や金属やガラスなど鋭利な部分
から身を守るための防護服や手袋さらにはライダースー
ツなどが開発されている。また、これらを素材として複
合材を構成し、この複合材を例えばブレーキ材にすると
か、コンクリート補強材にするなど、各種の補強構造部
材として利用するなど利用分野の開発が試みられてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの繊
維は前記したような特性を有するため、切断等の機械加
工が非常に難しいという問題点があった。すなわち切断
に際し、繊維のもつ高い引張り強さによって繊維は刃先
から逃げ、曲がってしまい、容易に切断しきれない問題
点があった。ちなみに現状では、ステンレス製のはさみ
やセラミック製のはさみによって１枚１枚を切断する手
法を採っている。しかし非常に作業能率が悪く、とくに
ステンレス製のはさみの場合は、短時間で切れ味が低下
する欠点があった。また、後者のセラミック製のはさみ
は、ステンレス製のはさみに比較し、短時間で切れ味が
低下するという欠点はないが、繊維を束状にしたり、ま
た編物や織物とした、すなわち布状にしたものを何枚か
積層した状態で切断するとなると、切断しきれない問題
点があった。
維は前記したような特性を有するため、切断等の機械加
工が非常に難しいという問題点があった。すなわち切断
に際し、繊維のもつ高い引張り強さによって繊維は刃先
から逃げ、曲がってしまい、容易に切断しきれない問題
点があった。ちなみに現状では、ステンレス製のはさみ
やセラミック製のはさみによって１枚１枚を切断する手
法を採っている。しかし非常に作業能率が悪く、とくに
ステンレス製のはさみの場合は、短時間で切れ味が低下
する欠点があった。また、後者のセラミック製のはさみ
は、ステンレス製のはさみに比較し、短時間で切れ味が
低下するという欠点はないが、繊維を束状にしたり、ま
た編物や織物とした、すなわち布状にしたものを何枚か
積層した状態で切断するとなると、切断しきれない問題
点があった。
【０００４】そこで、発明者は、このような問題点を解
決する手段として、レーザー光を用いた、いわゆるレー
ザー加工技術に着眼し、前記アラミド繊維および炭素繊
維からなる高強度繊維の切断を試みた。ところが直接レ
ーザー光を当てて切断すると、切断面のシャープさが失
われ、場合によっては、繊維がバラバラになってしまう
傾向を示すことを知見した。この発明は、このような知
見に基づいて、前記問題点を解消したレーザー光による
アラミド繊維および炭素繊維等の切断方法とその装置を
提供することを目的とするものである。
決する手段として、レーザー光を用いた、いわゆるレー
ザー加工技術に着眼し、前記アラミド繊維および炭素繊
維からなる高強度繊維の切断を試みた。ところが直接レ
ーザー光を当てて切断すると、切断面のシャープさが失
われ、場合によっては、繊維がバラバラになってしまう
傾向を示すことを知見した。この発明は、このような知
見に基づいて、前記問題点を解消したレーザー光による
アラミド繊維および炭素繊維等の切断方法とその装置を
提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する手段
として、この発明は次のような手段を講じたことにあ
る。まず、アラミド繊維、炭素繊維等の高強度繊維ない
しこれらの複合材からなる被切断材にあらかじめ水をし
めしたのち冷凍処理し、しかるのちレーザー光を照射し
て切断加工を施すようにしたことにある。なお、前記被
切断材に対する冷凍処理の手段としては、前記被切断材
に水を噴射したのち窒素ガス等の液化ガス雰囲気を作
り、その液化ガスの気化熱を利用して冷凍処理するよう
にした。また他の冷凍処理の手段としては、前記被切断
材をあらかじめ水槽ないしは散水槽に入れて水を含浸さ
せ、それを冷凍室にて凍結させ、しかるのちレーザー光
を照射して切断するようにした。
として、この発明は次のような手段を講じたことにあ
る。まず、アラミド繊維、炭素繊維等の高強度繊維ない
しこれらの複合材からなる被切断材にあらかじめ水をし
めしたのち冷凍処理し、しかるのちレーザー光を照射し
て切断加工を施すようにしたことにある。なお、前記被
切断材に対する冷凍処理の手段としては、前記被切断材
に水を噴射したのち窒素ガス等の液化ガス雰囲気を作
り、その液化ガスの気化熱を利用して冷凍処理するよう
にした。また他の冷凍処理の手段としては、前記被切断
材をあらかじめ水槽ないしは散水槽に入れて水を含浸さ
せ、それを冷凍室にて凍結させ、しかるのちレーザー光
を照射して切断するようにした。
【０００６】すなわち、前記被切断材を効率的に冷凍処
理し、レーザー加工装置へ迅速に送り込むことができる
ようにするため、水の噴霧ノズルないし散水ノズルと、
液化窒素ガスなどの冷媒の噴射手段等を備えた冷凍処理
室を設け、この冷凍処理室と、レーザー加工装置におけ
る被切断材の取り付けテーブルとの間をローラーコンベ
アなどからなる搬送手段を介して直結させて前記レーザ
ー加工装置に被切断材の冷凍処理室を装備させた構成と
したことにある。
理し、レーザー加工装置へ迅速に送り込むことができる
ようにするため、水の噴霧ノズルないし散水ノズルと、
液化窒素ガスなどの冷媒の噴射手段等を備えた冷凍処理
室を設け、この冷凍処理室と、レーザー加工装置におけ
る被切断材の取り付けテーブルとの間をローラーコンベ
アなどからなる搬送手段を介して直結させて前記レーザ
ー加工装置に被切断材の冷凍処理室を装備させた構成と
したことにある。
【０００７】
【作用】この発明は、以上説明したように、あらかじめ
被切断材である高強度繊維に水をしめすか、含浸させて
冷凍し、すなわち凍結した状態とし、しかるのちレーザ
ー光を照射して切断するようにしたので、被切断材の切
断面における炭化や繊維の乱れを発生することなく、シ
ャープな切断面をもって切断加工を行うことができた。
被切断材である高強度繊維に水をしめすか、含浸させて
冷凍し、すなわち凍結した状態とし、しかるのちレーザ
ー光を照射して切断するようにしたので、被切断材の切
断面における炭化や繊維の乱れを発生することなく、シ
ャープな切断面をもって切断加工を行うことができた。
【０００８】
【実施例】さらに実施例に基づいて、この発明の構成を
具体的に説明する。まず図１はこの発明方法を実施する
ために用いたレーザー加工装置の正面図である。実施例
においては、ＮＣ制御のＣＯ2 レーザー加工装置を用い
た、すなわちレーザー光を図１の右側上方に示すレーザ
ー誘導管１を介して中央に示すＺ軸２に組み込んだミラ
ー３で垂直下方に屈折させ、レンズを備えた加工ヘッド
４から下向きに照射するように構成したもので、その下
方に設定したＸ−Ｙテーブル５に被切断材６を取り付け
て、切断するようにしたものである。なお、レーザー光
の出力、照射時間（速度）は、被切断材６の材質、例え
ば繊維強度や織り方、あるいは複合の度合に応じて設定
できるようになっている。ちなみにアラミド繊維（商品
名ケブラー繊維）の切断には１．２ＫＷの出力で充分に
加工することができた。したがって出力３．０ＫＷ以下
の加工装置であればよい。
具体的に説明する。まず図１はこの発明方法を実施する
ために用いたレーザー加工装置の正面図である。実施例
においては、ＮＣ制御のＣＯ2 レーザー加工装置を用い
た、すなわちレーザー光を図１の右側上方に示すレーザ
ー誘導管１を介して中央に示すＺ軸２に組み込んだミラ
ー３で垂直下方に屈折させ、レンズを備えた加工ヘッド
４から下向きに照射するように構成したもので、その下
方に設定したＸ−Ｙテーブル５に被切断材６を取り付け
て、切断するようにしたものである。なお、レーザー光
の出力、照射時間（速度）は、被切断材６の材質、例え
ば繊維強度や織り方、あるいは複合の度合に応じて設定
できるようになっている。ちなみにアラミド繊維（商品
名ケブラー繊維）の切断には１．２ＫＷの出力で充分に
加工することができた。したがって出力３．０ＫＷ以下
の加工装置であればよい。
【０００９】図２は、前記図１に示したＣＯ2 レーザー
加工装置へ被切断材６を送り込む前に、あらかじめ、そ
の被切断材６を冷凍処理するためのいわゆる冷凍処理室
８の構成を示す概念図である。この図において７は、被
切断材６を前記ＣＯ2 レーザー加工装置のＸ−Ｙテーブ
ル５へ移送するためのコンベアからなる移送手段であ
る。この移送手段であるコンベア７の左側に示すのが、
被切断材６の冷凍処理室８である。冷凍方法としては、
図示のように冷凍処理室８のコンベア７上にある被切断
材６に、まず上方から噴霧ノズル９を介して水を噴霧
し、噴霧作業終了と同時に液体窒素を噴射ノズル１０を
介して噴射させるように構成した。すなわち液体窒素の
気化ガスにより冷凍処理室８に低温雰囲気を造成して前
記水を噴霧された被切断材６を冷凍させ、冷凍した状態
でコンベア７を介して前記ＣＯ2 レーザー光加工装置の
Ｘ−Ｙテーブル５へ搬送するように構成したものであ
る。
加工装置へ被切断材６を送り込む前に、あらかじめ、そ
の被切断材６を冷凍処理するためのいわゆる冷凍処理室
８の構成を示す概念図である。この図において７は、被
切断材６を前記ＣＯ2 レーザー加工装置のＸ−Ｙテーブ
ル５へ移送するためのコンベアからなる移送手段であ
る。この移送手段であるコンベア７の左側に示すのが、
被切断材６の冷凍処理室８である。冷凍方法としては、
図示のように冷凍処理室８のコンベア７上にある被切断
材６に、まず上方から噴霧ノズル９を介して水を噴霧
し、噴霧作業終了と同時に液体窒素を噴射ノズル１０を
介して噴射させるように構成した。すなわち液体窒素の
気化ガスにより冷凍処理室８に低温雰囲気を造成して前
記水を噴霧された被切断材６を冷凍させ、冷凍した状態
でコンベア７を介して前記ＣＯ2 レーザー光加工装置の
Ｘ−Ｙテーブル５へ搬送するように構成したものであ
る。
【００１０】図３は、同じく冷凍処理手段としての第２
の実施例の構成を示す概念図である。この実施例におい
ては、散水槽１１内に被切断材６を配列しておき、その
上方に設けた散水スプレイ１２から前記散水槽１１に水
を張ることにより、被切断材６に水を含浸させ、含浸さ
せた状態で冷凍処理室８にてしかるべく冷凍させるよう
に構成したものである。
の実施例の構成を示す概念図である。この実施例におい
ては、散水槽１１内に被切断材６を配列しておき、その
上方に設けた散水スプレイ１２から前記散水槽１１に水
を張ることにより、被切断材６に水を含浸させ、含浸さ
せた状態で冷凍処理室８にてしかるべく冷凍させるよう
に構成したものである。
【００１１】
【発明の効果】この発明は、以上実施例を通して説明し
たように構成したため従来のはさみによる切断あるいは
単にレーザー光を直接照射して切断する方法等に比較
し、次のような作用効果が発揮された。 （１）切断作業が効率的となった。 （２）切断面がシャープとなり加工製品としての品質向
上が図られた。 （３）レーザー光の出力調整を行うことにより積層構造
のもの、あるいは複合材等の高強度繊維の切断が可能と
なり、いわゆるアラミド繊維や炭素繊維さらにはこれら
の複合材の切断加工が容易となり、高強度繊維の利用拡
大に貢献することが可能となった。
たように構成したため従来のはさみによる切断あるいは
単にレーザー光を直接照射して切断する方法等に比較
し、次のような作用効果が発揮された。 （１）切断作業が効率的となった。 （２）切断面がシャープとなり加工製品としての品質向
上が図られた。 （３）レーザー光の出力調整を行うことにより積層構造
のもの、あるいは複合材等の高強度繊維の切断が可能と
なり、いわゆるアラミド繊維や炭素繊維さらにはこれら
の複合材の切断加工が容易となり、高強度繊維の利用拡
大に貢献することが可能となった。
【図１】ＣＯ2 レーザー加工装置の概略構成を示す正面
図である。
図である。
【図２】アラミド繊維、炭素繊維あるいはこれらの複合
材である被切断材を冷凍処理する冷凍処理室の構成を示
す概念図である。
材である被切断材を冷凍処理する冷凍処理室の構成を示
す概念図である。
【図３】図２で示した冷凍処理室の第２の実施例を示す
構成の概念図である。
構成の概念図である。
５……ＣＯ2 レーザー加工装置におけるＸ−Ｙテーブル ６……被切断材（アラミド繊維） ７……コンベア ８……冷凍処理室 ９……水の噴霧ノズル １０……液体窒素の噴射ノズル １１……散水槽
Claims (2)
- 【請求項１】 アラミド繊維、炭素繊維ないし、これら
の複合材からなる高強度繊維の切断方法において、あら
かじめ被切断材に冷凍処理を施し、しかるのちレーザー
光を照射して切断することを特徴とするレーザー光によ
る高強度繊維の切断方法。 - 【請求項２】 被切断材を冷凍処理する冷凍処理室と、
レーザー加工装置における被切断材を設定するテーブル
との間を搬送手段を介して直結させ、レーザー加工装置
に被切断材の冷凍処理室を装備させたことを特徴とする
レーザー光による高強度繊維の切断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4299701A JPH06158528A (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | レーザー光による高強度繊維の切断方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4299701A JPH06158528A (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | レーザー光による高強度繊維の切断方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06158528A true JPH06158528A (ja) | 1994-06-07 |
Family
ID=17875928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4299701A Pending JPH06158528A (ja) | 1992-11-10 | 1992-11-10 | レーザー光による高強度繊維の切断方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06158528A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011074437A1 (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-23 | 東レ株式会社 | 炭素繊維積層体及びプリフォーム、並びにそれらの製造方法 |
| WO2011114592A1 (ja) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | 東レ株式会社 | 炭素繊維基材の切断方法 |
| JP2012087191A (ja) * | 2010-10-18 | 2012-05-10 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 不連続繊維を有するプリプレグの製造方法 |
| JP2012087420A (ja) * | 2010-10-15 | 2012-05-10 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 一方向不連続繊維帯の製造方法 |
| JP2016065356A (ja) * | 2015-12-24 | 2016-04-28 | 三菱レイヨン株式会社 | 一方向不連続繊維帯の製造方法 |
| JP2017217702A (ja) * | 2017-08-10 | 2017-12-14 | 株式会社アマダホールディングス | レーザ切断加工方法及び装置 |
| WO2018023643A1 (zh) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | 韩性峰 | 服装3d打印机 |
| JP2020196981A (ja) * | 2019-06-02 | 2020-12-10 | 温州云耀服飾有限公司 | 急冷式炭素繊維切断機 |
| CN113622181A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-09 | 安徽凌晨纺织科技有限公司 | 一种涤纶面料的生产装置及其生产工艺 |
-
1992
- 1992-11-10 JP JP4299701A patent/JPH06158528A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102656010A (zh) * | 2009-12-17 | 2012-09-05 | 东丽株式会社 | 碳纤维层合体及预成型体、以及它们的制造方法 |
| EP2514587A4 (en) * | 2009-12-17 | 2017-01-11 | Toray Industries, Inc. | Layered carbon-fiber product, preform, and processes for producing these |
| JP5733204B2 (ja) * | 2009-12-17 | 2015-06-10 | 東レ株式会社 | 炭素繊維積層体及びプリフォーム、並びにそれらの製造方法 |
| WO2011074437A1 (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-23 | 東レ株式会社 | 炭素繊維積層体及びプリフォーム、並びにそれらの製造方法 |
| US9050689B2 (en) | 2010-03-19 | 2015-06-09 | Toray Industries, Inc. | Method for cutting carbon fiber substrate |
| CN102812175A (zh) * | 2010-03-19 | 2012-12-05 | 东丽株式会社 | 碳纤维基材的切断方法 |
| AU2010348477B2 (en) * | 2010-03-19 | 2015-04-09 | Toray Industries, Inc. | Method for cutting carbon fiber base |
| JP5709059B2 (ja) * | 2010-03-19 | 2015-04-30 | 東レ株式会社 | 炭素繊維基材の切断方法 |
| WO2011114592A1 (ja) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | 東レ株式会社 | 炭素繊維基材の切断方法 |
| JP2012087420A (ja) * | 2010-10-15 | 2012-05-10 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 一方向不連続繊維帯の製造方法 |
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| JP2020196981A (ja) * | 2019-06-02 | 2020-12-10 | 温州云耀服飾有限公司 | 急冷式炭素繊維切断機 |
| CN113622181A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-09 | 安徽凌晨纺织科技有限公司 | 一种涤纶面料的生产装置及其生产工艺 |
| CN113622181B (zh) * | 2021-07-26 | 2022-05-10 | 安徽凌晨纺织科技有限公司 | 一种涤纶面料的生产装置及其生产工艺 |
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