JPH08284036A - 接続炭素繊維束、および炭素繊維束の接続処理方法 - Google Patents

接続炭素繊維束、および炭素繊維束の接続処理方法

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JPH08284036A
JPH08284036A JP7083970A JP8397095A JPH08284036A JP H08284036 A JPH08284036 A JP H08284036A JP 7083970 A JP7083970 A JP 7083970A JP 8397095 A JP8397095 A JP 8397095A JP H08284036 A JPH08284036 A JP H08284036A
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JP
Japan
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carbon fiber
fiber bundle
fiber bundles
bundles
overlapping portion
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JP7083970A
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Hiroshi Tamaoki
廣志 玉置
Juichi Shudo
寿一 首藤
Shige Sasaki
樹 佐々木
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H69/00Methods of, or devices for, interconnecting successive lengths of material; Knot-tying devices ;Control of the correct working of the interconnecting device
    • B65H69/06Methods of, or devices for, interconnecting successive lengths of material; Knot-tying devices ;Control of the correct working of the interconnecting device by splicing
    • B65H69/061Methods of, or devices for, interconnecting successive lengths of material; Knot-tying devices ;Control of the correct working of the interconnecting device by splicing using pneumatic means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00Handled material; Storage means
    • B65H2701/30Handled filamentary material
    • B65H2701/31Textiles threads or artificial strands of filaments
    • B65H2701/314Carbon fibres

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  • Ceramic Products (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】炭素繊維束を短繊維にカットする工程、織物お
よびプリプレグなどに加工する工程におけるボビンから
の繊維束の導き、各種のガイドやローラー類へのセッテ
ィングなどにおいて、作業効率に優れ、かつ製品収率に
優れた炭素繊維束を提供する。 【構成】複数本の炭素繊維束の端部同士が重なって接続
された接続炭素繊維束において、炭素繊維束の重なり部
分で、繊維束同士が実質的に単繊維間で融着しないで交
絡してなることを特徴とする接続炭素繊維束。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素繊維束を織物およ
びプリプレグなどに加工する工程や炭素繊維束を短繊維
にカットする工程において、ボビンからの繊維束を導い
たり、各種のガイドやローラー類へのセッティングなど
を行うに際して、作業効率に優れ、かつ製品収率に優れ
た接続炭素繊維束に関するものである。
【0002】
【従来の技術】炭素繊維束を接続するには通常糸結びに
よることが最も一般的であるが、1,000〜3,00
0本の単糸からなる細い繊維束や引張破断歪が0.5〜
1%の高弾性率糸では、上記の加工工程における繊維束
の導き、セッティングなどにおいて取扱いに耐え得る強
度、例えば結び部分の引張強力が500gf以上に結ぶ
ことは困難な場合が多い。一方高強度糸の場合、6,0
00〜18,000本の単繊維からなる太い繊維束では
結び合わせることは可能であるが、炭素繊維の弾性率が
高いため、結び目の部分の糸条がコンパクトな形で結び
目を形成せず、結び目の断面積が結び合わせる炭素繊維
束の断面積の少なくとも3倍以上に太くなるため、間隔
が細いガイド等を通すことが出来ず改善が必要であっ
た。
【0003】他の接続手段として、接続しようとする炭
素繊維の両端を接着剤で貼り合わせる方法が知られてい
るが、接着作業の取り扱いが困難な上、接着部分が固化
し柔軟性を失うため、やはりガイドやローラー、整経用
アイガイド等をスムーズに通過できないなどの問題があ
った。
【0004】また、炭素繊維の原料の一つであるポリア
クリロニトリル系繊維やその耐炎化繊維を結び合わせた
り、接着処理するか高速流体処理による交絡施した後、
焼成したのでは、焼成時に接続部の単繊維が融着し、甚
だしい場合には糸切れを生じるなどの問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な問題点を解決し炭素繊維を織物やプリプレグに加工す
る場合、および炭素繊維束を短繊維にカットする場合に
作業効率に優れ、かつ製品収率に優れた接続炭素繊維束
を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明の接続炭素繊維束は次の構成を有する。すな
わち、複数本の炭素繊維束の端部同士が重なって接続さ
れた接続炭素繊維束において、炭素繊維束の重なり部分
で、繊維束同士が実質的に単繊維間で融着しないで交絡
してなることを特徴とする接続炭素繊維束である。
【0007】また、上記課題を達成するために、本発明
の炭素繊維束の接続処理方法は次の構成を有する。すな
わち、複数本の炭素繊維束の端部同士を重ね、重なり部
分を高速流体処理にて交絡せしめることにより炭素繊維
束同士を接続することを特徴とする炭素繊維束の接続処
理方法である。
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。
【0009】本発明の接続炭素繊維束は、複数本の炭素
繊維束の端部同士が重なり、その重なり部分において繊
維束同士が交絡して接続されてなる。炭素繊維束同士を
交絡せしめるためには、炭素繊維束と炭素繊維束とを重
ね合わせて、その重ね合わせ部分を高速流体処理するこ
とが好ましい。高速流体処理とは、流体、好ましくは気
体をノズルから高速で噴射し繊維束を交絡せしめる処理
をいう。気体としては、経済性、安全性の点から空気を
用いることが好ましい。
【0010】具体的には、流体交絡ノズルを用いて、糸
条の両側または片側から、流体を噴出させ噴出域にある
繊維束を交絡させる。より具体的には、炭素繊維束の太
さに対応して1〜5mm程度の幅のスリット部で導かれた
繊維束を交絡処理するのが良い。また、交絡処理、重な
り部分の自由端の繊維束を切断する機構を備えたものが
好ましい。重なり部分の自由端とは、重ね合わされた繊
維束端部において交絡による拘束のないテール部分をい
う。また、交絡部分、スリット部分等のガイド機構は、
炭素繊維束を傷つけないような平滑で耐摩耗性の材料を
用いることが好ましい。
【0011】本発明においては、繊維束の重なり部分の
断面積が、重なり部分以外の繊維束の断面積の1.6〜
2倍であることが好ましい。かかる比が1.6倍未満で
は炭素繊維が強く結束されすぎるため、非結束部分との
間で単繊維の切断を招き結び目の工程通過性が低下する
場合があり、かかる比が2倍を越えると、繊維が充分に
結束しないため、単繊維が乱れ毛羽を生じてやはり工程
通過性が低下する場合がある。なお、本発明における断
面積とは糸条が自然の状態で占める断面積を指し、例え
ばエポキシ樹脂の炭素繊維束の該当部分を包埋し、単繊
維の占める部分の外周を結んだ部分の面積によって表さ
れる。この際、繊維束の重なり部分の断面積は、例えば
高速流体処理時の流体圧力または処理される繊維束の張
力を調整することにより制御できる。
【0012】また、繊維束の重なり部分における繊維束
同士の交絡は、用いる繊維束の太さ、種類によって、そ
の交絡点の数を適正なものとするのがよいが、一般的に
は、1〜3とすることが好ましい。交絡点の数が4以上
であると交絡点の素抜け等は確実に防止できるが、装置
または操作が複雑になったり、交絡部分の剛性が高くな
りすぎて繊維束の工程通過性が低下する場合がある。交
絡点の数は、1個の流体交絡ノズルを用いて所望回数の
交絡処理を行って変更しても良いし、複数個の流体交絡
ノズルを用いて交絡処理しても良い。
【0013】接続炭素繊維束を使用する工程における作
業性を確保し糸切れを防止するため、かかる炭素繊維束
の接続部分の引張り強力が少なくとも500gfである
ことが好ましい。接続部分の引張り強力は、例えば高速
流体処理時の流体圧力や、処理される繊維束の張力など
によって変更が可能で、また用いる糸条の単繊維の太
さ、単繊維本数、弾性率等で調整することができる。な
お、接続部分の引張り強力が不足する場合は、例えば高
速流体処理時の流体圧力を大きくしたり、処理される繊
維束の張力を小さくすることの他に、予め処理される繊
維束に液体、好ましくは水を付与して後、高速流体処理
することによって交絡を強めることができる。
【0014】ここで、接続部分の強力とは、次のように
して測定された値をいう。
【0015】すなわち、接続炭素繊維束の接続部分が中
心になるように炭素繊維束を切り取り、かかる繊維束の
一端を固定し他の一端にバネ秤りを取り付けて炭素繊維
束を引張り、接続部分がはずれる最大強力を測定し、そ
の最大強力をもって接続部分の強力とする。
【0016】さらに、本発明においては、接続炭素繊維
束の重なり部分の自由端の長さを5mm〜20mm、好まし
くは10〜20mmとするのが良い。重なり部分の自由端
の長さが5mm未満では接続炭素繊維束を使用する工程の
通過時に交絡が解けることがあり、20mmを越えると自
由端が上記工程を通過する上で妨げとなる場合がある。
【0017】本発明において接続される炭素繊維束とし
ては、単繊維の太さが3〜20μmのもので、単繊維本
数が200〜50,000のものが一般的に用いること
ができるが、特に単繊維本数が1,000〜24,00
0のものであることが好ましい。また、ピッチ系炭素繊
維、ポリアクリロニトリル系炭素繊維に係わりなく本発
明を適用することが可能であるが、特に弾性率20,0
00〜70,000kgf/mm2 の炭素繊維束に適用するの
が好ましい。
【0018】
【実施例】
[実施例1]引張強度360kgf/mm2 、引張弾性率2
3,500kgf/mm2 、フィラメント数6,000本の炭
素繊維束と引張強度360kgf/mm2 、引張弾性率23,
500kgf/mm2 、単繊維数12,000本の炭素繊維束
を重ね合わせて、空気交絡ノズルを使用し空気圧力2kg
f/cm2 G 、空気噴出時間1秒の条件で1点で交絡させ接
続した。剰余のテール部分の炭素繊維束を交絡接続点か
ら5mmの点で切断し1本に接続された炭素繊維束を得
た。
【0019】接続部分が中心になるように60cmの長さ
に炭素繊維束を切り取り、一端を固定し他の一端にバネ
秤りを取り付け接続部分の最大強力を測定したところ、
10個の平均は1,500gf、最大値2,000g
f、最小値900gfであった。
【0020】プリプレグ製造装置のクリールに掛けた引
張強度360kgf/mm2 、引張弾性率23、500kgf/mm
2 、フィラメント数6,000本のボビン(10,00
0m巻き)に巻かれた炭素繊維束のテールと引張強度3
60kgf/mm2 、引張弾性率23,500kgf/mm2 、フィ
ラメント数12,000本の炭素繊維束(5,000m
巻き)のヘッドを重ね合わせて上記の条件で交絡させ接
続し、連続して毎分30mの速度でプリプレグ製造装置
クリールに付属する各種ガイドを通過させたところ、開
口部幅2mmのアイガイドも引っ掛かりなく通過した。こ
の間の所要時間は1分未満であった。一方、クリールに
掛けた引張強度360kgf/mm2 、引張弾性率23,50
0kgf/mm2 、フィラメント数12,000本の炭素繊維
ボビンから炭素繊維束を引き出し、糸道に残存する糸条
と交絡処理を行うこと無く各種ガイドを通過させアイガ
イド通しを行ったところ、その作業に2分以上必要であ
った。
【0021】[実施例2]実施例1において、交絡後の
余剰の炭素繊維束の長さを5mmから10、15、2
0、25、30mmに変更してプリプレグ製造装置の糸
導き部分への作業性を調査した結果、5〜20mmでは
特に作業性に問題はなかったが、25mm、30mmで
は糸端の自由端がガイドなどに引っかかり毛羽を発生
し、作業性が低下した。
【0022】[実施例3]実施例1において、交絡ノズ
ルを変更し、交絡点が15mmの間隔で2ヶまたは3ヶ
形成されるものを用い、作業を1〜2回実施することに
よって交絡点を1〜4ヶの範囲で変更した。この場合の
接続部分の最大強力は交絡点が1ヶのばあいの1500
gfから増加し、2ヶ以上ではいずれも2000gf以
上となった。一方プリプレグ製造装置の糸導き部分の作
業性は、1〜3ヶの場合は良好であったが、4ヶの場合
は接続部分の糸の剛性が高くガイドへの引っかかりを生
じ作業性が低下した。同様に炭素繊維を短繊維にカット
する工程に導いたが、接続部分が4ヶの場合は同様にガ
イドへの引っかかりを生じ作業性が低下した。
【0023】[実施例4]引張強度500kgf/mm2 、引
張弾性率23,500kgf/mm2 、フィラメント数12,
000本の炭素繊維束と引張強度560kgf/mm2 、引張
弾性率30,000kgf/mm2 、フィラメント数18,0
00本の炭素繊維束を室温の水に1秒間浸し水切り後重
ね合わせて、空気交絡ノズルを使用し空気圧力2.5kg
f/cm2 G 、空気噴出時間1秒の条件で1点で交絡させ接
続した。剰余のテール部分の炭素繊維束を交絡接続点か
ら10mmの点で切断し、1本に接続された炭素繊維束を
得た。実施例1と同様に接続部分の最大強力を測定した
ところ、10個の平均は1,800gf、最大値2,0
00gf、最小値1,300gfであった。
【0024】炭素繊維束の交絡させ接続する部分を水に
浸漬せず、上記と同一条件で交絡させ接続した場合の接
続部分の最大強力の10個の平均は1,300gf、最
大値1,800gf、最小値1,000gfであった。
【0025】[比較例1]引張強度500kgf/mm2 、引
張弾性率23,500kgf/mm2 、フィラメント数12,
000本の炭素繊維束と引張強度560kgf/mm2 、引張
弾性率30,000kgf/mm2 、フィラメント数18,0
00本の炭素繊維束を2重真結びによって結び合わせ
た。結び部分が中心になるように60cm長さに炭素繊維
束を切り取り、実施例1と同様に接続部分が切断する最
大強力を測定したところ、10個とも2,000gf以
上であった。
【0026】プリプレグ製造装置クリールに掛けた上記
炭素繊維のボビン(7,500m巻き)のテール部分と
同様にクリールに掛けた他の上記炭素繊維のボビン
(7,500m巻き)のヘッド部分を2重ま結びで結
び、連続して毎分30mの速度でプリプレグ製造装置ク
リールに付属する各種ガイドを通過させたようと試みた
が、開口部幅2mmのアイガイドに引っ掛かり通過できな
かった。
【0027】[比較例2]引張強度500kgf/mm2 、引
張弾性率23,500kgf/mm2 、フィラメント数12,
000本の炭素繊維束と引張強度560kgf/mm2 、引張
弾性率30,000kgf/mm2 、フィラメント数18,0
00本の炭素繊維束をシアノアクリレート系接着剤で貼
り合わせて、連続して毎分30mの速度でプリプレグ製
造装置クリールに付属する各種ガイドを通過させたよう
と試みたが、接着部分が固化しているため柔軟性がなく
ガイドの溝からはみだし工程を通過させることができな
かった。
【0028】
【発明の効果】本発明により、炭素繊維束を短繊維にカ
ットする工程、織物およびプリプレグなどに加工する工
程におけるボビンからの繊維束の導き、各種のガイドや
ローラー類へのセッティングする際に作業効率に優れ、
かつ製品収率に優れたものとすることができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数本の炭素繊維束の端部同士が重なって
    接続された接続炭素繊維束において、炭素繊維束の重な
    り部分で、繊維束同士が実質的に単繊維間で融着しない
    で交絡してなることを特徴とする接続炭素繊維束。
  2. 【請求項2】繊維束の重なり部分の断面積が、重なり部
    分以外の繊維束の断面積の1.6〜2倍であり、交絡点
    の数が3以下であり、重なり部分の自由端の長さが5〜
    20mmであり、かつ接続部分の強力が少なくとも500
    gfであることを特徴とする請求項1記載の接続炭素繊
    維束。
  3. 【請求項3】交絡が高速流体処理によるものであること
    を特徴とする請求項1記載の接続炭素繊維束。
  4. 【請求項4】複数本の炭素繊維束の端部同士を重ね、重
    なり部分を高速流体処理にて交絡せしめることにより炭
    素繊維束同士を接続することを特徴とする炭素繊維束の
    接続処理方法。
  5. 【請求項5】繊維束の重なり部分の断面積を、重なり部
    分以外の繊維束の断面積の1.6〜2倍とし、交絡点の
    数を3以下とし、重なり部分の自由端の長さを5〜20
    mmとして、かつ接続部分の強力を少なくとも500gf
    とすることを特徴とする請求項4記載の炭素繊維束の接
    続処理方法。
  6. 【請求項6】予め重ね合わせ部分の炭素繊維束に液体を
    付与して後、気体を用いて高速流体処理することを特徴
    とする請求項4記載の炭素繊維束の接続処理方法。
JP7083970A 1995-04-10 1995-04-10 接続炭素繊維束、および炭素繊維束の接続処理方法 Pending JPH08284036A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001151418A (ja) * 1999-11-26 2001-06-05 Toyota Autom Loom Works Ltd 繊維束及び繊維束の製造方法、繊維束の接合方法並びに繊維束接合装置

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US6722116B1 (en) 1999-11-26 2004-04-20 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Method and apparatus for manufacturing fiber bundle with injected air
US6742560B2 (en) 1999-11-26 2004-06-01 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Method and apparatus for manufacturing fiber bundle with injected air

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