JPH10330038A - 連続繊維束の巻取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】連続繊維をガイドへ導くためのローラと繊維束
を巻取るためのボビンとの相対的な位置関係に制約を生
ずることがなく、繊維をしごいて毛羽立ちを生ずること
がないようにした炭素繊維ストランドの巻取り装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】断面が偏平なリボン状の炭素繊維束をフレ
ーム４１上の一組の円錐状ガイド４３、４４によってほ
ぼ直角にひねるとともに、その下側に配されている円筒
状ガイド４７、４８によって押えながらボビン３６の軸
線方向にトラバースさせ、このボビン３６上に巻取って
パッケージ２８を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は連続繊維束の巻取り
装置に係り、とくに断面が偏平なリボン状の連続繊維束
をボビンに巻取るようにした連続繊維束の巻取り装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば炭素繊維のプリプレグを素材とし
て各種の繊維強化複合樹脂を成形する場合には、薄物の
プリプレグが使用される。薄物のプリプレグは、開繊性
に優れた断面が偏平なリボン状の炭素繊維ストランドを
用いるようにし、このような炭素繊維ストランドに樹脂
を含浸させて製造される。

【０００３】従って炭素繊維プリプレグを製造するため
の炭素繊維ストランドは、断面が偏平なリボン状の炭素
繊維ストランドをボビンに巻取るようにしている。この
ように断面が偏平なリボン状の連続繊維束をボビンに巻
取るために、従来は例えば実公平７−５０９６号公報に
記載されているようなガイドを用い、このようなガイド
をワインダのトラバース機構に取付けるようにしてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】実公平７−５０９６号
公報に記載されているガイドは、一組の円筒状をなす平
行ガイド間にＵ字状の凹部を有するガイドバーを配する
ようにしたものであって、一組の平行ガイド間を走行す
る炭素繊維束をガイドバーによってしごきながらボビン
で巻取るようにしていた。

【０００５】このような構成によると、平行ガイド間で
の炭素繊維束の張力を高めた場合に、ガイドバーで繊維
がしごかれて毛羽立ちを生ずる可能性があるという問題
がある。またこのようなガイド機構を用いた巻取り装置
は、平行ガイドとボビンとが平行であって、炭素繊維束
をガイドへ導くためのローラの軸線とボビンとが平行な
場合にはとくに問題ないが、炭素繊維束をガイドへ導く
ためのローラの軸線とボビンの軸線とが互いに直角に交
差するようにねじれている場合には、このような機構を
用いると連続繊維束に仮撚りを生ずる可能性があった。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、連続繊維束に毛羽立ちを生ずることが
なく、また供給される連続繊維束の姿勢とボビンの軸線
との位置関係に制限を生ずることのないようにした連続
繊維束の巻取り装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、断面が偏平な
リボン状の連続繊維束をボビンに巻取るようにした連続
繊維束の巻取り装置において、軸線が空間上で互いにね
じれた位置関係にある一組の錐状ガイドと、前記ボビン
とほぼ平行な軸線を有する平行ガイドと、をそれぞれ具
備し、前記一組の錐状ガイドによってリボン状の連続繊
維束をひねって前記平行ガイドに導き、該平行ガイドで
前記連続繊維束の走行位置および連続繊維束の幅を安定
化させて前記ボビンに巻取るようにしたことを特徴とす
る連続繊維束の巻取り装置に関するものである。

【０００８】前記一組の錐状ガイドによって前記リボン
状の連続繊維束をほぼ直角にひねるようにしてよい。ま
た前記一組の錐状ガイドと前記平行ガイドとが共通の支
持手段によって支持されるとともに、トラバース機構に
よって前記ボビンの軸線方向と平行な方向に前記ボビン
のほぼ全長に沿って往復動するようにしてよい。あるい
はまた前記一組の錐状ガイドと前記平行ガイドとがとも
に回転するガイドから構成されていてよい。さらにはま
た前記連続繊維が炭素繊維であってよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明で適用される連続繊維束は
各種の繊維が用いられるが、炭素繊維のように剛直で、
伸度が低いものが好ましく利用できる。炭素繊維は、例
えばポリアクリルニトリル繊維がまず耐炎化され、さら
に不活性ガス中で高温の焼成を行なうことによって得ら
れる。

【００１０】炭素繊維束を断面が偏平なリボン状にする
ためには、各種方法が用いられる。例えば、特公平６−
６５７８７号公報にあるように、炭素繊維ストランドに
サイジング剤を含浸し、熱ローラで押圧乾燥する方法を
用いることができる。そしてこのようなリボン状の炭素
繊維束がワインダで巻取られ、パッケージが形成され
る。なおこのようなパッケージは炭素繊維プリプレグの
製造に供される。

【００１１】図１および図２はワインダ２７上における
パッケージ２８の形成のための機構を示しており、リボ
ン状の炭素繊維束は、溝付きローラ２６を経由してボビ
ン３６に巻取られ、これによってパッケージ２８を形成
するようにしている。

【００１２】ここでワインダ２７のスペースファクタを
改善するために、溝付きローラ２６の軸線とボビン３６
の軸線とが空間上で互いに直角にねじれるように配置さ
れている。そして溝付きローラ２６の溝３７によってそ
れぞれ分割された炭素繊維の繊維束はトラバース機構５
７によってボビン３６の全長にわたってトラバース（綾
振り）されるようになっており、これによってきれいな
巻上がり形状のパッケージ２８を得るようにしている。

【００１３】なお紙管から成るボビン３６は何れも駆動
モータ３４によって駆動軸３５を介してそれぞれ独立に
回転駆動されるようになっている。

【００１４】次に上記トラバース機構５７について説明
する。図３〜図５に示すように、このトラバース機構５
７のガイドはフレーム４１上に取付けられるようになっ
ている。フレーム４１上にはその上側の部分に一組の円
錐状ガイド４３、４４がそれらの軸線が空間上において
互いにほぼ直角にねじれた位置関係となるように配置さ
れている。なおこれらの円錐状ガイド４３、４４はとも
にフレーム４１に植設された支軸４５、４６にベアリン
グを介して回転可能に支持されている。

【００１５】さらにフレーム４１上には上記下側の円錐
状ガイド４４の軸線と平行な軸線を有する２本の円筒状
ガイド４７、４８、が配されている。これらのガイド４
７、４８はそれぞれフレーム４１に植設されている支軸
５０、５１にベアリングを介して回転可能に支持される
ようになっている。

【００１６】円錐状ガイド４３、４４の頂角は４５°〜
１２０°、好ましくは６０°〜９０°の範囲内のものが
２個以上組合わされて使用される。また円錐状ガイド４
３、４４は頂角が同一のものを使用しても異なる角度の
ものを組合わせて使用してもよい。

【００１７】フレーム４１の背面側には案内子５５が取
付けられており、このような案内子５５がフレームガイ
ド５８上を摺動可能に移動するように係合されている。
またフレーム４１の下端側には背面側へ突出する係合突
起６３が設けられており、この係合突起６３がトラバー
ス機構５７に係合されるようになっている。すなわちフ
レーム４１はフレームガイド５８とトラバース機構５７
とによって２点支されている。

【００１８】従ってトラバース機構５７が駆動される
と、このトラバース機構５７と係合突起６３を介して係
合されているフレーム４１がフレームガイド５８に沿っ
てボビン３６の軸線方向にその全長にわたって往復運動
することになり、これによってトラバース運動（綾振り
動作）が行なわれることになる。

【００１９】フレーム４１上には一組の円錐状ガイド４
３、４４と円筒状ガイド４７、４８とがそれぞれ設けら
れており、これらのガイドによって断面がほぼリボン状
になっている炭素繊維束を案内することになる。ここで
リボン状をなす炭素繊維の繊維束は円錐状ガイド４３の
上部側においては、ボビン３６の軸線と直角の姿勢にな
っている。

【００２０】このような姿勢の繊維束は円錐状ガイド４
３、４４によってほぼ直角にひねられるようになり、こ
の繊維束の断面がボビン３６の軸線と一致した姿勢にな
る。このような状態において２本の円筒状ガイド４７、
４８によって押えられ、炭素繊維束の走行位置にズレが
なく、また炭素繊維束に撚りやめくれが入らずに幅の大
きさが一定の状態でトラバースしながらボビン３６上に
巻取られることになり、これによって円筒状をなすパッ
ケージ２８がボビン３６の外周面上に形成される。

【００２１】このような巻取り装置によれば、とくに一
組の円錐状ガイド４３、４４によって、断面が偏平なリ
ボン状をなす連続繊維束を任意の角度にひねることが可
能になり、このためにリボン状をなす連続繊維束を供給
する溝付きローラ２６の軸線とボビン３６の軸線とが交
差するようにねじれた位置関係にあっても、撚りが入ら
ずに安定した状態で支障なくボビン３６で巻取ることが
可能になる。従って溝付きローラ２６とボビン３６の軸
線の相対的な位置関係を任意に配置することが可能にな
り、これによって炭素繊維束の巻取り装置のスペースフ
ァクタを大幅に改善し、小さなスペースで多くのパッケ
ージ２８を一度に製造することが可能になる。

【００２２】フレーム４１上の円錐状ガイド４３、４４
および円筒状ガイド４７、４８は何れも回転可能に支持
されており、回転するガイドから構成されている。従っ
てこれらのガイド４３、４４、４７、４８によって炭素
繊維束を構成する炭素繊維がしごかれることがない。従
ってこのことから、しごきによる炭素繊維束の毛羽立ち
が発生しなくなる。すなわち高い平行度を保ちながらし
かも開繊性に優れた連続繊維束を良好な形態で巻取るこ
とが可能になる。このような巻取り装置によれば、高品
質のプリプレグを製造するためのパッケージ２８を提供
することが可能になる。

【００２３】とくに図３〜図５に示すようなガイドを用
いてトラバース機構５７と組合わせることによって、ト
ラバース動作に伴ってボビン３６の長さ方向の両端部に
おける方向転換の際においても、炭素繊維束は２本の円
筒状ガイド４７、４８によって安定に押えられるため
に、パッケージ２８の両端部において撚りが発生したり
ストランドの幅が減少したりすることが防止されるとい
う顕著な特徴を有している。

【００２４】次に図６によって別の実施の形態を説明す
る。この実施の形態は３本の円錐状ガイド４３、４４、
６７と３本の円筒状ガイド４７、４８、６８とによって
ガイド機構を構成するようにしたものである。円錐状ガ
イド４４と３本の円筒状ガイド４７、４８、６８はフレ
ーム４１上に直立して設けられている支軸によってベア
リングを介して回転自在に支持されている。これに対し
てフレーム４１に対して１３５°屈曲した折曲げ部分６
９上に直立するように設けられている支軸によって円錐
状ガイド６７が回転自在に支持されている。そして折曲
げ部分６９に対して１３５°屈曲された先端側の折曲げ
部分７０に直立して植設されている支軸によってベアリ
ングを介して円筒状ガイド４３が回転自在に支持される
ようになっている。

【００２５】このようなガイド機構においては、リボン
状をなす連続繊維束を構成する炭素繊維ストランド３０
が円錐状ガイド４３、４４、６７によって案内されなが
らその面の角度を変更することになる。そしてこの後に
３本の円筒状ガイド４７、４８、６８によって連続繊維
束３０の走行位置および連続繊維束３０の幅を安定化さ
せた状態で巻取るようにしている。従ってこのような形
態においても、上記の形態と同様の作用効果を奏するこ
とが可能になる。

【００２６】

【実施例】図３〜図５に示すようなガイド機構を神津製
作所製のＥＫＴＷ−Ｃ型ワインダのトラバースガイドと
して用いた。なおここで円錐状ガイド４３、４４とし
て、頂角が６０°の梨地メッキを表面に施した鋼製のガ
イドを用いた。また円筒状ガイド４７、４８として、直
径が１５ｍｍの梨地メッキを表面に施した鋼製の回転ガ
イドを用いた。

【００２７】このような機構によって、炭素繊維ストラ
ンドを直径８０ｍｍの紙製ボビン３６に巻取った。なお
このときのトラバース幅を２５０ｍｍにした。炭素繊維
ストランドは、直径が７μｍの炭素繊維フィラメント１
２０００本から成る連続繊維束であって、ストランド幅
が６ｍｍでストランドの厚さが０．１ｍｍのリボン状に
なっており、このような炭素繊維ストランドを１０ｍ／
分の速度で５０００ｍ巻取った。巻取られたストランド
はトラバースの両端において仮撚りおよび耳折れを生ず
ることなく、良好な形態を保った。またこのときのスト
ランド幅のＣＶ値は５％であった。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明は、軸線が空間上で
互いにねじれた位置関係にある一組の錐状ガイドと、ボ
ビンとほぼ平行な軸線を有する平行ガイドと、をそれぞ
れ具備し、一組の錐状ガイドによってリボン状の連続繊
維束をひねって平行ガイドに導き、該平行ガイドで連続
繊維束の走行位置および連続繊維束の幅を安定化させて
ボビンに巻取るようにしたものである。

【００２９】従って本発明によれば、軸線が互いにねじ
れた位置関係にある一組の錐状ガイドによって、供給さ
れた断面が偏平なリボン状の連続繊維束を任意の姿勢に
ひねることが可能になり、これによってボビンの軸線方
向を任意に設定することが可能になるとともに、巻取り
装置のスペースファクタを改善することが可能になる。

【００３０】一組の錐状ガイドによってリボン状の連続
繊維束をほぼ直角にひねるようにした構成によれば、リ
ボン状をなす連続繊維束の供給ローラに対してボビンの
軸線をほぼ直角に交差するようにねじった位置関係に配
することが可能になる。

【００３１】一組の錐状ガイドと平行ガイドとが共通の
支持手段によって支持されるとともに、トラバース機構
によってボビンの軸線方向と平行な方向にボビンのほぼ
全長に沿って往復動するようにした構成によれば、断面
が偏平なリボン状をなす連続繊維束をボビンの長さ方向
にトラバースさせながら整然と巻取ることが可能にな
る。

【００３２】一組の錐状ガイドと平行ガイドとがともに
回転するガイドから構成されている場合には、錐状ガイ
ドと平行ガイドの何れによっても連続繊維束を構成する
繊維がしごかれることがなく、これによって繊維の毛羽
立ちが防止される。

【００３３】連続繊維が炭素繊維である構成によれば、
断面が偏平なリボン状をなす炭素繊維ストランドをボビ
ン上に巻取ることが可能になり、このような炭素繊維ス
トランドによって高品質の炭素繊維プリプレグやフィラ
メントワインド製品を製造することが可能になる。また
このようにして得られた安定した広幅のストランドを使
用し、製織することによって、薄物の織物を作ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】炭素繊維束の巻取り装置を示す正面図である。

【図２】炭素繊維束の巻取り装置を示す側面図である。

【図３】トラバースガイド機構を示す要部斜視図であ
る。

【図４】トラバースガイド機構の側面図である。

【図５】トラバースガイド機構の正面図である。

【図６】別の実施の形態のトラバースガイド機構の斜視
図である。

【符号の説明】

２５ カーボン繊維 ２６ 溝付きローラ ２７ ワインダ ２８ パッケージ ３０ ストランド ３４ 駆動モータ ３５ 駆動軸 ３６ ボビン（紙管） ３７ 溝 ４１ フレーム ４３、４４ 円錐状ガイド ４５、４６ 支軸 ４７、４８ 円筒状ガイド ５０、５１ 支軸 ５５ 案内子 ５７ トラバース機構 ５８ フレームガイド ６３ 係合突起 ６７ 円錐状ガイド ６８ 円筒状ガイド ６９、７０ 折曲げ部分

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断面が偏平なリボン状の連続繊維束をボビ
   ンに巻取るようにした連続繊維束の巻取り装置におい
   て、 軸線が空間上で互いにねじれた位置関係にある一組の錐
   状ガイドと、 前記ボビンとほぼ平行な軸線を有する平行ガイドと、 をそれぞれ具備し、 前記一組の錐状ガイドによってリボン状の連続繊維束を
   ひねって前記平行ガイドに導き、該平行ガイドで前記連
   続繊維束の走行位置および連続繊維束の幅を安定化させ
   て前記ボビンに巻取るようにしたことを特徴とする連続
   繊維束の巻取り装置。
2. 【請求項２】前記一組の錐状ガイドによって前記リボン
   状の連続繊維束をほぼ直角にひねるようにしたことを特
   徴とする請求項１に記載の連続繊維束の巻取り装置。
3. 【請求項３】前記一組の錐状ガイドと前記平行ガイドと
   が共通の支持手段によって支持されるとともに、トラバ
   ース機構によって前記ボビンの軸線方向と平行な方向に
   前記ボビンのほぼ全長に沿って往復動することを特徴と
   する請求項１に記載の連続繊維束の巻取り装置。
4. 【請求項４】前記一組の錐状ガイドと前記平行ガイドと
   がともに回転するガイドから構成されていることを特徴
   とする請求項１に記載の連続繊維束の巻取り装置。
5. 【請求項５】前記連続繊維が炭素繊維であることを特徴
   とする請求項１に記載の連続繊維束の巻取り装置。