JPS61275438A - 繊維束の拡幅法 - Google Patents
繊維束の拡幅法Info
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- JPS61275438A JPS61275438A JP60113587A JP11358785A JPS61275438A JP S61275438 A JPS61275438 A JP S61275438A JP 60113587 A JP60113587 A JP 60113587A JP 11358785 A JP11358785 A JP 11358785A JP S61275438 A JPS61275438 A JP S61275438A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber bundle
- widening
- prepreg
- fiber
- width
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
- B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
- B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
- B29B15/12—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
- B29B15/122—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length with a matrix in liquid form, e.g. as melt, solution or latex
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
- Forwarding And Storing Of Filamentary Material (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
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。
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〕
本発明は繊維束の拡幅又は開繊に係わり、一方向引揃え
繊維束のシート状テープ、さらには樹脂含浸を施したプ
リプレグテープを効果的に連続製造する方法に係わる。
繊維束のシート状テープ、さらには樹脂含浸を施したプ
リプレグテープを効果的に連続製造する方法に係わる。
炭素繊維、ガラス繊維、全芳香族ボリアミド繊維等の補
強用繊維束テープにエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂等を始めとする熱硬化性樹脂を含浸せしめたプリプ
レグは、板ばねやハニカム構造材等の工業材料あるいは
釣竿、ゴルフシャフト等のスポーツレジャー用機材の成
形材料として広く利用されている。
強用繊維束テープにエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂等を始めとする熱硬化性樹脂を含浸せしめたプリプ
レグは、板ばねやハニカム構造材等の工業材料あるいは
釣竿、ゴルフシャフト等のスポーツレジャー用機材の成
形材料として広く利用されている。
さらに最近では、航空機材料、自動車用素材、医療用素
材として上述したプリプレグを用いた成形材料を利用す
る検討が多く行われ、一部実用化されつつある。
材として上述したプリプレグを用いた成形材料を利用す
る検討が多く行われ、一部実用化されつつある。
このようなプリプレグの使用用途の多様化と量的拡大に
伴い、その原料となる繊維束の拡幅、開繊技術が注目さ
れるようになって来た。そのひとつの理由は極薄プリプ
レグに対する需要の高まりである。
伴い、その原料となる繊維束の拡幅、開繊技術が注目さ
れるようになって来た。そのひとつの理由は極薄プリプ
レグに対する需要の高まりである。
例えば従来は、釣竿用途では一方向引揃え炭素繊維プリ
プレグに、つぶし強度を得るために極薄のガラススクリ
ムクロスを貼着したものを成形材料として用いるのが一
般的であったが、最近では極薄のガラススクリムクロス
の替りに極薄の一方向引揃え炭素繊維プリプレグを、基
材である同じく一方向引揃え炭素繊維プリプレグに直交
に貼着したものを利用し、つぶし強度の向上と炭素繊維
比率のアップによる軽量化を狙ったものが開発されてい
る。
プレグに、つぶし強度を得るために極薄のガラススクリ
ムクロスを貼着したものを成形材料として用いるのが一
般的であったが、最近では極薄のガラススクリムクロス
の替りに極薄の一方向引揃え炭素繊維プリプレグを、基
材である同じく一方向引揃え炭素繊維プリプレグに直交
に貼着したものを利用し、つぶし強度の向上と炭素繊維
比率のアップによる軽量化を狙ったものが開発されてい
る。
プリプレグ製造において繊維束の拡幅、開繊技術が注目
される、もうひとつの理由は、コストダウンにある。す
なわち、従来よりフィラメント数の多い、太い繊維束を
使って拡幅、開繊により、これまでと同じ厚みのプリプ
レグを得ようとする技術である。例えば製造法にもよる
が炭素繊維などでは、一般にフィラメント数の少ない細
い繊維束は、フィラメント数の多い、太い繊維束に比べ
焼成コストが高くつくと言われている。それに加え細い
繊維束では、同じ厚みのプリプレグを製造する場合でも
、太い繊維束な使用する時より、より多くの繊維束を取
扱わねばならず、それだけ作業量が増大しコストアップ
の要因となる。
される、もうひとつの理由は、コストダウンにある。す
なわち、従来よりフィラメント数の多い、太い繊維束を
使って拡幅、開繊により、これまでと同じ厚みのプリプ
レグを得ようとする技術である。例えば製造法にもよる
が炭素繊維などでは、一般にフィラメント数の少ない細
い繊維束は、フィラメント数の多い、太い繊維束に比べ
焼成コストが高くつくと言われている。それに加え細い
繊維束では、同じ厚みのプリプレグを製造する場合でも
、太い繊維束な使用する時より、より多くの繊維束を取
扱わねばならず、それだけ作業量が増大しコストアップ
の要因となる。
このようにプリプレグ製造技術の中でも原料繊維束ない
かに効率良く拡幅、開繊するかと言う技術は重要なポイ
ントとなって来ている。
かに効率良く拡幅、開繊するかと言う技術は重要なポイ
ントとなって来ている。
このような繊維束の拡幅、開繊技術に関して過去に種々
の提案がなされている。例えば繊維束を円柱体上におい
て、その円柱体の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）、繊維束を溶剤中
又は溶剤で湿潤させた状態で曲面を有する基材の曲面に
沿わせて張力をかけながら連続的に引取ることにより開
繊する（特開昭５７−５６２２０号、同５８−１７２５
号）などである。しかしながら前者の方法は繊維束な面
でこするため、拡幅、゛ 開繊効果を高めるために振動
数や振幅を大きくすると毛羽の発生を余儀なくされ、又
後者の方法では溶剤の乾燥工程が必要である他、本発明
者等の実験によると溶剤の表面張力により繊維束が集束
して、必ずしも充分な開繊効果が得られないと言う結果
に至っている。
の提案がなされている。例えば繊維束を円柱体上におい
て、その円柱体の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）、繊維束を溶剤中
又は溶剤で湿潤させた状態で曲面を有する基材の曲面に
沿わせて張力をかけながら連続的に引取ることにより開
繊する（特開昭５７−５６２２０号、同５８−１７２５
号）などである。しかしながら前者の方法は繊維束な面
でこするため、拡幅、゛ 開繊効果を高めるために振動
数や振幅を大きくすると毛羽の発生を余儀なくされ、又
後者の方法では溶剤の乾燥工程が必要である他、本発明
者等の実験によると溶剤の表面張力により繊維束が集束
して、必ずしも充分な開繊効果が得られないと言う結果
に至っている。
本発明者等は、これら従来知られている方法では得られ
ない画期的な繊維束の拡幅、開繊を達成するため鋭意検
討の結果、本発明に到達したものである。
ない画期的な繊維束の拡幅、開繊を達成するため鋭意検
討の結果、本発明に到達したものである。
本発明の要旨は、繊維束を張力下に走行させながら往復
運動体又は回転体にて繊維束を叩き、走行方向とは垂直
方向に振幅１〜２０詣で５００〜１００００回／分強制
振動させた後、曲面を有する基体上に押当てて該繊維束
を連続的に押拡げて拡幅するものである。
運動体又は回転体にて繊維束を叩き、走行方向とは垂直
方向に振幅１〜２０詣で５００〜１００００回／分強制
振動させた後、曲面を有する基体上に押当てて該繊維束
を連続的に押拡げて拡幅するものである。
図面に従って本発明を具体的に説明する。
第１図は本発明を実施するのに好適な繊維束の拡幅装置
の概略図であり、繊維束ボビンの巻出しクリール（１）
、コーム（２） 、フィードニップローラー（３）、回
転ヒーター（４）、梨地クロム加工を施した半径１５ｍ
の固定バー（５）、ガイドローラー（６）、張力制御用
のダンサ−ローラー（７）、トラクションニップローラ
ー（１０）ヲ各示ス。
の概略図であり、繊維束ボビンの巻出しクリール（１）
、コーム（２） 、フィードニップローラー（３）、回
転ヒーター（４）、梨地クロム加工を施した半径１５ｍ
の固定バー（５）、ガイドローラー（６）、張力制御用
のダンサ−ローラー（７）、トラクションニップローラ
ー（１０）ヲ各示ス。
回転ヒーター（４）は、その軸がＯ〜５０００ＲＰＭの
範囲で可変できる駆動部と連結されており、又繊維束を
叩く先端部は５ ｍｍアールで梨地クロム加工が施され
ている。又、張力制御はダンサ−ローラー（７）及びフ
ィードローラー（３）の送り速度及びトラクションロー
ラー（８）の引取り速度により行われる。
範囲で可変できる駆動部と連結されており、又繊維束を
叩く先端部は５ ｍｍアールで梨地クロム加工が施され
ている。又、張力制御はダンサ−ローラー（７）及びフ
ィードローラー（３）の送り速度及びトラクションロー
ラー（８）の引取り速度により行われる。
本発明者等は、第１図に示す装置によって繊維束の拡幅
と毛羽の発生との検討を行った。
と毛羽の発生との検討を行った。
その結果、繊維束の強制振動の振動数は走行速度にも依
るが、一般の一方向引揃えプリプレグテープ製造装置の
最低走行速度が１ｍ／分程度であることを考慮して、１
分間に５００〜１００００回、好ましくは１０００〜ｓ
ｏｏ。
るが、一般の一方向引揃えプリプレグテープ製造装置の
最低走行速度が１ｍ／分程度であることを考慮して、１
分間に５００〜１００００回、好ましくは１０００〜ｓ
ｏｏ。
回、より好ましくは２０００〜６０００回の振動数で、
又振幅は１〜２０ｍ、好ましくは３〜１０ｍで実施する
ことが、良好なプリプレグの製造に適することを見出し
た。
又振幅は１〜２０ｍ、好ましくは３〜１０ｍで実施する
ことが、良好なプリプレグの製造に適することを見出し
た。
強制振動の手段は回転式や上下動式ヒーターを用いるの
がよく、好ましくはストロークが大きくとれ、しかも高
振動数が得られる上下動式ヒーターが適する。又、繊維
束と接触する部分は摩擦係数が小さく、しかも摩耗に耐
える材質が適する。
がよく、好ましくはストロークが大きくとれ、しかも高
振動数が得られる上下動式ヒーターが適する。又、繊維
束と接触する部分は摩擦係数が小さく、しかも摩耗に耐
える材質が適する。
強制振動の手段として不適当なものは、繊維束との接触
時間が長い振動形式や振動体を用いることである。又、
繊維束へ掛けられる張力か弱過ぎると振動体との接触時
間が長くなり、かえって毛羽の発生を助長する。
時間が長い振動形式や振動体を用いることである。又、
繊維束へ掛けられる張力か弱過ぎると振動体との接触時
間が長くなり、かえって毛羽の発生を助長する。
空気流などの気体を使用することも可能であるが、本発
明で規定する振幅と振動数を得ることは装置的に極めて
困難である。
明で規定する振幅と振動数を得ることは装置的に極めて
困難である。
本発明の強制振動の機構は次のようであると考えられる
。
。
繊維束の開繊や振幅はヒーター翼で叩かれた瞬間に行わ
れるのではなく、繊維束が大きく、かつ高振動数で強制
振動させられることにより固定バー上で拡幅されやすい
状態に変化したものと考えるのが妥当である。さらに推
論を進めるとこの強い強制振動によって繊維束がいわゆ
る「もみほぐし」の効果を受け、さらには繊維束中の各
単繊維がそれぞれ複雑に振動する効果も手伝って、サイ
ズ剤や繊維間の交絡等開繊の妨げとなるような拘束力か
ら繊維束が解放され開繊、拡幅されやすい状態で固定バ
ー上を通過することで押拡げられるものと考えられる。
れるのではなく、繊維束が大きく、かつ高振動数で強制
振動させられることにより固定バー上で拡幅されやすい
状態に変化したものと考えるのが妥当である。さらに推
論を進めるとこの強い強制振動によって繊維束がいわゆ
る「もみほぐし」の効果を受け、さらには繊維束中の各
単繊維がそれぞれ複雑に振動する効果も手伝って、サイ
ズ剤や繊維間の交絡等開繊の妨げとなるような拘束力か
ら繊維束が解放され開繊、拡幅されやすい状態で固定バ
ー上を通過することで押拡げられるものと考えられる。
このように拡幅、開繊された繊維束は次いで常法に従っ
てマトリックスである樹脂を含浸され又プリプレグとさ
れる。
てマトリックスである樹脂を含浸され又プリプレグとさ
れる。
以下、本発明を具体的に実施例により説明する。
実施例１
高強度タイプ炭素繊維、繊維束６０００フイラメント（
単位長重量０．４１７ｍ ）を使用して走行速度１ ｍ
７分、張力５００Ｊ’で第１図に示す繊維束拡幅装置を
用いて繊維束拡幅の検討を行い、その結果を第１表に示
した。
単位長重量０．４１７ｍ ）を使用して走行速度１ ｍ
７分、張力５００Ｊ’で第１図に示す繊維束拡幅装置を
用いて繊維束拡幅の検討を行い、その結果を第１表に示
した。
ヒーター翼が繊維束を叩く変位ｘｘｒｘあるいは振幅及
びヒーターの回転数すなわちヒーター翼が繊維束を叩く
打数（回／分）に大きく影響されることがわかる。
びヒーターの回転数すなわちヒーター翼が繊維束を叩く
打数（回／分）に大きく影響されることがわかる。
実施例２
第３図に示す繊維束拡幅装置を組み込んだ一方向引揃え
プリプレグテープ製造装置でプリプレグを製造し、その
外観及び繊維束１本当りの拡がり幅及び１プライ当りの
理論成形厚み（Ｖｆ＝６０％）を第２表に示した。
プリプレグテープ製造装置でプリプレグを製造し、その
外観及び繊維束１本当りの拡がり幅及び１プライ当りの
理論成形厚み（Ｖｆ＝６０％）を第２表に示した。
第３図中１は繊維束を巻き出すためのりＩＪ ＋ルスタ
ンド、２はガイドコーム、３は７・イードニップロー２
−１４は回転式ヒーター１５は梨地加工後クロムメッキ
を施した拡幅用固定ノ（−１６はエポキシ樹脂を表面に
塗工した離型紙の巻き出し部、７は離型紙のガイドロー
ラー、８は拡幅されシート状となった繊維束テープを６
のエポキシ樹脂面に押当てその粘着力によって繊維束な
固定するための押゛えローラー、９は張力制御用のダン
サ−ローラー、１０はローラー類が樹脂で汚れるのを防
止するため一時プリプレグ表面を被うポリオレフィンフ
ィルムの巻き出し部、１１，１２．１３は樹脂含浸のた
めの加熱ニップローラー、１４はトラクション用）ニッ
プローラー、１５はプリプレグテープの巻き取り部、１
６はポリオレフィンフィルムのＪｌ取り部を各示す。こ
の中で４の回転ヒーターには、タイマーにより間歇的に
停止させ、かつ停止中にブラシクリーナーが巻付いた毛
羽を除去するクリーナー機構が備えられている。
ンド、２はガイドコーム、３は７・イードニップロー２
−１４は回転式ヒーター１５は梨地加工後クロムメッキ
を施した拡幅用固定ノ（−１６はエポキシ樹脂を表面に
塗工した離型紙の巻き出し部、７は離型紙のガイドロー
ラー、８は拡幅されシート状となった繊維束テープを６
のエポキシ樹脂面に押当てその粘着力によって繊維束な
固定するための押゛えローラー、９は張力制御用のダン
サ−ローラー、１０はローラー類が樹脂で汚れるのを防
止するため一時プリプレグ表面を被うポリオレフィンフ
ィルムの巻き出し部、１１，１２．１３は樹脂含浸のた
めの加熱ニップローラー、１４はトラクション用）ニッ
プローラー、１５はプリプレグテープの巻き取り部、１
６はポリオレフィンフィルムのＪｌ取り部を各示す。こ
の中で４の回転ヒーターには、タイマーにより間歇的に
停止させ、かつ停止中にブラシクリーナーが巻付いた毛
羽を除去するクリーナー機構が備えられている。
繊維束には６０００フイラメントの高強度炭素繊維（ｉ
ｍ当り重量０．４７’／７Ｆｌ ）を使用した。
ｍ当り重量０．４７’／７Ｆｌ ）を使用した。
プリプレグはライン速度１ｍ／分、繊維束０１本当りの
張力約５００ｔと言う条件で製造した。
張力約５００ｔと言う条件で製造した。
実施例３
第３図４の回転式ヒーターを上下動式ヒーターに替えた
プリプレグ製造装置にて、本発明による拡幅を行って製
造したプリプレグの外観及び繊維束１本当りの幅及び１
プライ当りの理論成形厚みを第３表に示した。
プリプレグ製造装置にて、本発明による拡幅を行って製
造したプリプレグの外観及び繊維束１本当りの幅及び１
プライ当りの理論成形厚みを第３表に示した。
上下動式ヒーターとしては西独ＮＥＴＴＥＲ社製差圧式
エアーピストンに、出来るだけ大きい振幅と振動数を得
るためにＣＦＲＰ製の１０φのパイプを取り付け、パイ
プで繊維束を叩くようＫしたものを採用した。繊維束と
しては３０００フイラメントの９弾性（引張弾性率３０
ｔｏｎ／ｎｍｆｆ１）炭素繊維（１ｍ当りの重量０．１
９１／ｍ ） 及び１２０００フイラメントの高強度
炭素繊維（１ｍ当りの重量ｏ、ｓ ２ ｙ／ｍ ）を使
用した。
エアーピストンに、出来るだけ大きい振幅と振動数を得
るためにＣＦＲＰ製の１０φのパイプを取り付け、パイ
プで繊維束を叩くようＫしたものを採用した。繊維束と
しては３０００フイラメントの９弾性（引張弾性率３０
ｔｏｎ／ｎｍｆｆ１）炭素繊維（１ｍ当りの重量０．１
９１／ｍ ） 及び１２０００フイラメントの高強度
炭素繊維（１ｍ当りの重量ｏ、ｓ ２ ｙ／ｍ ）を使
用した。
比較例１
第３図のプリプレグ製造装置において、４０回転式ビー
ターに替えて電気バイブレータ−（振幅０．２ ｘｍ、
振動数３０００ヘルツ）を接触させ拡幅しようとしたが
、拡幅効果があまりないばかりか、毛羽が激しく発生し
、良好なプリプレグが得られなかった。
ターに替えて電気バイブレータ−（振幅０．２ ｘｍ、
振動数３０００ヘルツ）を接触させ拡幅しようとしたが
、拡幅効果があまりないばかりか、毛羽が激しく発生し
、良好なプリプレグが得られなかった。
第１図は本発明を実施するのに好適な繊維束の拡幅装置
の概略図、第２図は繊維束の強制振動によって受ける変
位を示す概念図、第３図は拡幅装置に更にプリプレグを
製造する為の装置を組み込んだ概略図である。
の概略図、第２図は繊維束の強制振動によって受ける変
位を示す概念図、第３図は拡幅装置に更にプリプレグを
製造する為の装置を組み込んだ概略図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、繊維束を張力下に走行させながら往復運動体又は回
転体にて該繊維束を叩き、走行方向とは垂直方向に振幅
１〜２０ｍｍで５００〜１００００回／分強制振動させ
た後、曲面を有する基体上に押当てて該繊維束を連続的
に押拡げることを特徴とする繊維束の拡幅法。 ２、繊維束が炭素繊維からなることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の拡幅法。 ３、垂直方向に振幅３〜１０ｍｍ振動することを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の拡幅法。 ４、１０００〜８０００回／分強制振動させることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の拡幅法。 ５、２０００〜６０００回／分強制振動させることを特
徴とする特許請求の範囲第４項記載の拡幅法。 ６、往復運動体又は回転体が、上下動式又は回転式ヒー
ターである特許請求の範囲第１項記載の拡幅法。 ７、上下動式ヒーターが、差圧式エアーピストンにＣＦ
ＲＰ製小径パイプをとりつけたものであることを特徴と
する特許請求の範囲第６項記載の拡幅法。 ８、拡幅した繊維束に樹脂を含浸してプリプレグとする
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の拡幅法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60113587A JPS61275438A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 繊維束の拡幅法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60113587A JPS61275438A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 繊維束の拡幅法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61275438A true JPS61275438A (ja) | 1986-12-05 |
Family
ID=14615996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60113587A Pending JPS61275438A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 繊維束の拡幅法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61275438A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01280040A (ja) * | 1988-04-28 | 1989-11-10 | Toray Ind Inc | ストランドの拡幅方法 |
| WO1998045515A1 (fr) * | 1997-04-10 | 1998-10-15 | Toray Industries, Inc. | Procede et appareil permettant d'ouvrir un faisceau de fibres renforcees et procede de fabrication d'un preimpregne |
| WO2001051265A1 (en) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Toray Industries, Inc. | Production device and method for opened fiber bundle and prepreg production method |
| JP2004137623A (ja) * | 2002-10-17 | 2004-05-13 | Ichimura Sangyo Co Ltd | シート状織編物の開繊方法及び開繊装置、並びにシート状織編物 |
| JP2004292992A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Ichimura Sangyo Co Ltd | 扁平織物、その積層体、それらを用いたプリプレグ、繊維強化プラスチック並びに複合成型物、及びこれらを用いた防護製品 |
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| WO2018086921A1 (en) * | 2016-11-11 | 2018-05-17 | Hexcel Composites Limited | An apparatus and method for spreading fibres |
-
1985
- 1985-05-27 JP JP60113587A patent/JPS61275438A/ja active Pending
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