JPH0331822B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0331822B2 JPH0331822B2 JP58111501A JP11150183A JPH0331822B2 JP H0331822 B2 JPH0331822 B2 JP H0331822B2 JP 58111501 A JP58111501 A JP 58111501A JP 11150183 A JP11150183 A JP 11150183A JP H0331822 B2 JPH0331822 B2 JP H0331822B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tension
- roll
- fiber
- fiber bundle
- fiber bundles
- Prior art date
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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一方向引揃え繊維プリプレグの新規な
製造法に関するものである。
製造法に関するものである。
現在、炭素繊維、ガラス繊維或は全芳香族ポリ
アミド繊維等の一方向引揃え繊維シートに、エポ
キシ樹脂、フエノール樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂等の熱硬化性樹脂をマトリツクスとして含浸
した、いわゆる一方向引揃えプリプレグが複合材
料の中間素材として広く利用されている。この様
なプリプレグは多数本の繊維束を均一な間隔で並
べ、繊維束間にすき間のない状態まで繊維束を開
繊しシート状とした後、樹脂を含浸させ製造され
るのが一般的である。
アミド繊維等の一方向引揃え繊維シートに、エポ
キシ樹脂、フエノール樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂等の熱硬化性樹脂をマトリツクスとして含浸
した、いわゆる一方向引揃えプリプレグが複合材
料の中間素材として広く利用されている。この様
なプリプレグは多数本の繊維束を均一な間隔で並
べ、繊維束間にすき間のない状態まで繊維束を開
繊しシート状とした後、樹脂を含浸させ製造され
るのが一般的である。
この一方向引揃えプリプレグの特徴のひとつ
は、繊維が織布の様に大きく湾曲することなく平
行に引揃えられているため、繊維の有する強度、
弾性率等を効率よく発揮させた複合材料が得られ
ることである。
は、繊維が織布の様に大きく湾曲することなく平
行に引揃えられているため、繊維の有する強度、
弾性率等を効率よく発揮させた複合材料が得られ
ることである。
このような一方向引揃えプリプレグを製造する
場合に使用される繊維束本数は、製造するプリプ
レグの厚さ或は幅、或は使用する繊維束の太さ或
はフイラメント数によつて決定されるが極めて多
本数にのぼる。たとえば厚さ0.1〜0.15mmで幅1m
のプリプレグを製造する際に使用する繊維束は
150本〜400本にもなる。この様に多数の繊維束を
各繊維束間で張力を均一にし、引揃えることは極
めてむずかしいことであるが、その張力が不均一
であつた場合張力のゆるい繊維束はたるみを生じ
繊維に蛇行や乱れが発生する。又、張力が強い繊
維束はひきつけ現象をおこし、プリプレグの外観
を著しくきたないものとする。又、この様なプリ
プレグを使用した成形物は外観に繊維の乱れが発
生し、商品価値を低下させるばかりでなく、弾性
率或は強度が所期の値よりも低く、かつばらつき
の大きいものとなる。
場合に使用される繊維束本数は、製造するプリプ
レグの厚さ或は幅、或は使用する繊維束の太さ或
はフイラメント数によつて決定されるが極めて多
本数にのぼる。たとえば厚さ0.1〜0.15mmで幅1m
のプリプレグを製造する際に使用する繊維束は
150本〜400本にもなる。この様に多数の繊維束を
各繊維束間で張力を均一にし、引揃えることは極
めてむずかしいことであるが、その張力が不均一
であつた場合張力のゆるい繊維束はたるみを生じ
繊維に蛇行や乱れが発生する。又、張力が強い繊
維束はひきつけ現象をおこし、プリプレグの外観
を著しくきたないものとする。又、この様なプリ
プレグを使用した成形物は外観に繊維の乱れが発
生し、商品価値を低下させるばかりでなく、弾性
率或は強度が所期の値よりも低く、かつばらつき
の大きいものとなる。
従来、多数本の繊維束の引揃えの際の張力の均
一化のための検討は数多くなされている。たとえ
ば繊維束が巻かれたボビンを引き出す際のシヤフ
トにバンドブレーキ等のブレーキ装置を取付け、
１本１本引き出し張力が一定となる様にブレーキ
装置を調整する方法があるが、数百本の繊維束の
張力を１本１本調整するには手間がかかり、さら
に繊維束ボビンの外層と内層ではその径の変化に
より経時的に張力が変化するため調整することは
ほとんど不可能に近い。又繊維束１本１本にダン
シングバー或はロールを取付け、さらにパウダー
ブレーキ或は特殊なブレーキ装置により、電気的
に張力制御を行うことは可能であるが、この装置
を数百本に対して設置するには大きな空間と大き
な費用を要する。
一化のための検討は数多くなされている。たとえ
ば繊維束が巻かれたボビンを引き出す際のシヤフ
トにバンドブレーキ等のブレーキ装置を取付け、
１本１本引き出し張力が一定となる様にブレーキ
装置を調整する方法があるが、数百本の繊維束の
張力を１本１本調整するには手間がかかり、さら
に繊維束ボビンの外層と内層ではその径の変化に
より経時的に張力が変化するため調整することは
ほとんど不可能に近い。又繊維束１本１本にダン
シングバー或はロールを取付け、さらにパウダー
ブレーキ或は特殊なブレーキ装置により、電気的
に張力制御を行うことは可能であるが、この装置
を数百本に対して設置するには大きな空間と大き
な費用を要する。
本発明者らは上記欠点の解決を目的として種種
検討の結果本発明に到達したものである。
検討の結果本発明に到達したものである。
すなわち本発明の要旨とするところは、多数本
の繊維束を並べ、ニツプロールでニツプしながら
引取り、一方向引揃え繊維シートを製造するに際
して、送り出しニツプロールと引張りロールとの
周速の差を0.5〜２％として且つニツプ圧を調整
することによりニツプロールと繊維束のスリツプ
を行わせて、トウ間張力を調整しながら繊維シー
トを製造することにある。
の繊維束を並べ、ニツプロールでニツプしながら
引取り、一方向引揃え繊維シートを製造するに際
して、送り出しニツプロールと引張りロールとの
周速の差を0.5〜２％として且つニツプ圧を調整
することによりニツプロールと繊維束のスリツプ
を行わせて、トウ間張力を調整しながら繊維シー
トを製造することにある。
以下本発明法を図面により詳細に説明する。
第１図は本発明法の実施に使用される一方向引
揃え繊維シートの製造装置の一例の配置図であ
り、繊維束群１は一定の間隔に引揃えるためのコ
ーム２を通り、送り込みロール３に導入され、さ
らに適当な長さＬを走行した後、繊維束群全体に
張力Ｔがかかる様に調整されたダンサーロール等
の張力調整装置４を通過させ開繊装置５によりシ
ート状に開繊し、引張ロール６により樹脂含浸装
置等に供給されるものである。なお樹脂含浸装置
は開繊装置と引張ロールの間にあつてもさしつか
えないし、又張力調整装置は引張ロールと送り込
みロールの間であれば本発明法の効果に影響する
ものではない。
揃え繊維シートの製造装置の一例の配置図であ
り、繊維束群１は一定の間隔に引揃えるためのコ
ーム２を通り、送り込みロール３に導入され、さ
らに適当な長さＬを走行した後、繊維束群全体に
張力Ｔがかかる様に調整されたダンサーロール等
の張力調整装置４を通過させ開繊装置５によりシ
ート状に開繊し、引張ロール６により樹脂含浸装
置等に供給されるものである。なお樹脂含浸装置
は開繊装置と引張ロールの間にあつてもさしつか
えないし、又張力調整装置は引張ロールと送り込
みロールの間であれば本発明法の効果に影響する
ものではない。
本発明法は、上述した装置の特に送り込みロー
ル３で繊維束をそれぞれにスリツプさせることに
より各繊維束の張力を均一化することに特徴があ
る。第２図はその機構を理解するための説明図で
ある。ｎ本の繊維束群にかかる張力をＴ、各繊維
束にそれぞれかかる張力をt1，t2，t3……tnとす
れば、張力Ｔは装置に組込まれた張力制御装置に
よりいつも一定に保つことが出来るのでt1，t2，
t3……tnの平均値はＴ／ｎでたえず一定である
が、ニツプロールで繊維束のスリツプがない場合
にはt1，t2，t3……tnはかならずしも一定ではな
い。たとえばこの装置の運転開始時即ち引張ロー
ル及び送り出しロールのニツプを開始するときに
t1，t2，t3……tnを均一にしてニツプすることは
不可能に近いし、不均一のまま運転すればそのま
まの不均一な状態が続く。又、走行中においても
送り込みロールから送りだされる繊維束の長さは
それぞれ微妙に変化し、たとえば送り込みロール
に導入される繊維束が棒状であるか、平面状であ
るかにより、或は繊維束は多少のクリンプを有し
ているのが普通であるから、その程度により送り
込みロールからの送り出される繊維束の長さはそ
れぞれ微妙な差が発生し、送り出された繊維間の
張力は均一にはならない。
ル３で繊維束をそれぞれにスリツプさせることに
より各繊維束の張力を均一化することに特徴があ
る。第２図はその機構を理解するための説明図で
ある。ｎ本の繊維束群にかかる張力をＴ、各繊維
束にそれぞれかかる張力をt1，t2，t3……tnとす
れば、張力Ｔは装置に組込まれた張力制御装置に
よりいつも一定に保つことが出来るのでt1，t2，
t3……tnの平均値はＴ／ｎでたえず一定である
が、ニツプロールで繊維束のスリツプがない場合
にはt1，t2，t3……tnはかならずしも一定ではな
い。たとえばこの装置の運転開始時即ち引張ロー
ル及び送り出しロールのニツプを開始するときに
t1，t2，t3……tnを均一にしてニツプすることは
不可能に近いし、不均一のまま運転すればそのま
まの不均一な状態が続く。又、走行中においても
送り込みロールから送りだされる繊維束の長さは
それぞれ微妙に変化し、たとえば送り込みロール
に導入される繊維束が棒状であるか、平面状であ
るかにより、或は繊維束は多少のクリンプを有し
ているのが普通であるから、その程度により送り
込みロールからの送り出される繊維束の長さはそ
れぞれ微妙な差が発生し、送り出された繊維間の
張力は均一にはならない。
ところが本発明法での上記ニツプロールで繊維
束を適度にスリツプさせるとこれらの張力の不均
一が均一化されるのである。
束を適度にスリツプさせるとこれらの張力の不均
一が均一化されるのである。
さらに詳しく説明を加えれば、第１図に示す張
力ロール６では繊維束群のスリツプがおこらない
様にニツプ圧を充分に取り、送り込みロールはニ
ツプ圧を小さくとり、適当にスリツプをさせる。
すなわち張力ロールの周速に対して送り込みロー
ルの周速を遅くするわけである。もちろんこの間
張力制御装置は正常に作動し全張力Ｔを維持して
いる。さらにこのスリツプを繊維束１本１本につ
いて説明すれば、スリツプの大きさは繊維束にか
かる張力ｔに比例するから張力のゆるんだ繊維束
はスリツプが少なく、すなわち送り込みロールか
らの送り込み量は少なく、だんだんゆるみは少な
くなり、ついには他の繊維束と同じ張力になる。
又、張力のかかりすぎた繊維束は他の繊維束に比
較しスリツプの度合は大きくなり張力は低下し、
ついには他の繊維束と同り張力となる。即ち繊維
束の平均張力Ｔ／ｎよりも大きく張力がかかつた
繊維束はスリツプ度合が大きくなりＴ／ｎにかぎ
りなく近ずこうとし、逆にＴ／ｎより小さい張力
の繊維束はスリツプ度合が少なくなり、やがて
Ｔ／ｎに近ずき繊維束同志がたがいに張力の均一
化の方向にスリツプし合うわけである。この作用
は多数本引揃え繊維束の張力の均一化におどろく
べき効果を発揮する。たとえば前述したように数
百本の繊維束を張力が不均一なまま、実際には均
一化しようとしても不可能であるが、張力ロー
ル、送り込みロールをニツプし走行を開始する
と、始めは不均一な繊維束が多く、半数程度がた
るんだ状態にあるが適度なスリツプを与えると、
少しずつ均一化し、やがて全繊維束が一平面とな
るまで均一化が進む。又、このスリツプは全張力
Ｔと送り込みロールの圧力を調整することにより
任意に調整出来る。しかしながら一般に全張力Ｔ
は、本装置の中の開繊工程に必要とする張力から
決定されることが多く、実質的にはスリツプの調
整は送り出しロールのニツプ圧で調整することと
なる。
力ロール６では繊維束群のスリツプがおこらない
様にニツプ圧を充分に取り、送り込みロールはニ
ツプ圧を小さくとり、適当にスリツプをさせる。
すなわち張力ロールの周速に対して送り込みロー
ルの周速を遅くするわけである。もちろんこの間
張力制御装置は正常に作動し全張力Ｔを維持して
いる。さらにこのスリツプを繊維束１本１本につ
いて説明すれば、スリツプの大きさは繊維束にか
かる張力ｔに比例するから張力のゆるんだ繊維束
はスリツプが少なく、すなわち送り込みロールか
らの送り込み量は少なく、だんだんゆるみは少な
くなり、ついには他の繊維束と同じ張力になる。
又、張力のかかりすぎた繊維束は他の繊維束に比
較しスリツプの度合は大きくなり張力は低下し、
ついには他の繊維束と同り張力となる。即ち繊維
束の平均張力Ｔ／ｎよりも大きく張力がかかつた
繊維束はスリツプ度合が大きくなりＴ／ｎにかぎ
りなく近ずこうとし、逆にＴ／ｎより小さい張力
の繊維束はスリツプ度合が少なくなり、やがて
Ｔ／ｎに近ずき繊維束同志がたがいに張力の均一
化の方向にスリツプし合うわけである。この作用
は多数本引揃え繊維束の張力の均一化におどろく
べき効果を発揮する。たとえば前述したように数
百本の繊維束を張力が不均一なまま、実際には均
一化しようとしても不可能であるが、張力ロー
ル、送り込みロールをニツプし走行を開始する
と、始めは不均一な繊維束が多く、半数程度がた
るんだ状態にあるが適度なスリツプを与えると、
少しずつ均一化し、やがて全繊維束が一平面とな
るまで均一化が進む。又、このスリツプは全張力
Ｔと送り込みロールの圧力を調整することにより
任意に調整出来る。しかしながら一般に全張力Ｔ
は、本装置の中の開繊工程に必要とする張力から
決定されることが多く、実質的にはスリツプの調
整は送り出しロールのニツプ圧で調整することと
なる。
本発明者等の詳細な検討の結果、このスリツプ
の度合、即ち送り出しロールと張力ロールの周速
の差は0.5％〜２で多くの場合は0.5％〜１％で充
分であつた。
の度合、即ち送り出しロールと張力ロールの周速
の差は0.5％〜２で多くの場合は0.5％〜１％で充
分であつた。
以上の様に本発明法は、ニツプロールの組合せ
と、ニツプロールと繊維束のスリツプを利用し
て、多数本の繊維束を均一な張力に引揃えという
困難な問題を比較的簡単な装置で経済的にかつ効
果的に解決した。又、この方法により製造した引
揃え繊維束シートで製造した一方向引揃えプリプ
レグは、前述した繊維の蛇行や乱れのない高品質
なものであつた。
と、ニツプロールと繊維束のスリツプを利用し
て、多数本の繊維束を均一な張力に引揃えという
困難な問題を比較的簡単な装置で経済的にかつ効
果的に解決した。又、この方法により製造した引
揃え繊維束シートで製造した一方向引揃えプリプ
レグは、前述した繊維の蛇行や乱れのない高品質
なものであつた。
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例
6000フイラメントからなる炭素繊維束158本を
供糸速度100m／時間で供糸し、幅が505mmになる
様にコームで幅を規制し、送り出しロールに供給
した。一方送り出しロールと張力ロールの間での
張力は120Kgになる様に張力制御装置を調整した。
まず送り出しロールのニツプ圧を線圧で0.77Kg／
cmで走行させたところ、走行開始直後は張力がバ
ラバラで送り出しロールと張力制御装置の間でた
るみのある炭素繊維束が均半数あつたが、走行開
始後６分でたるみはなくなり、きれいな平面状の
引揃えシートとして張力ロールを通過した。又、
本実施例では張力ロールに入る前で、厚さ70μの
エポキシ樹脂をコーテイングした離型紙を引揃え
炭素繊維束に合体し引張ロールに引続き設置した
加熱ニツプロールで樹脂を含浸しプリプレグとし
た。このプリプレグは繊維のたるみによる蛇行も
乱れもなかつた。
供糸速度100m／時間で供糸し、幅が505mmになる
様にコームで幅を規制し、送り出しロールに供給
した。一方送り出しロールと張力ロールの間での
張力は120Kgになる様に張力制御装置を調整した。
まず送り出しロールのニツプ圧を線圧で0.77Kg／
cmで走行させたところ、走行開始直後は張力がバ
ラバラで送り出しロールと張力制御装置の間でた
るみのある炭素繊維束が均半数あつたが、走行開
始後６分でたるみはなくなり、きれいな平面状の
引揃えシートとして張力ロールを通過した。又、
本実施例では張力ロールに入る前で、厚さ70μの
エポキシ樹脂をコーテイングした離型紙を引揃え
炭素繊維束に合体し引張ロールに引続き設置した
加熱ニツプロールで樹脂を含浸しプリプレグとし
た。このプリプレグは繊維のたるみによる蛇行も
乱れもなかつた。
次に比較例として、送り出しロールのニツプ圧
を3.2Kg／cmとしその他の条件はすべて実施例と
同一として走行させた。走行開始直後のたるみの
ある繊維束は１時間以上の走行後も均一な張力に
はならず、これで製造したプリプレグは繊維の蛇
行、乱れが著しく、製品にはならなかつた。
を3.2Kg／cmとしその他の条件はすべて実施例と
同一として走行させた。走行開始直後のたるみの
ある繊維束は１時間以上の走行後も均一な張力に
はならず、これで製造したプリプレグは繊維の蛇
行、乱れが著しく、製品にはならなかつた。
第１図、本発明法の実施に使用される引揃え繊
維シートの製造装置の一例の配置図。 １……繊維束供糸装置、２……コーム、３……
送り出しニツプロール、４……張力制御装置、５
……開繊装置、６……引張ロール。 第２図、本発明法のニツプロールでのスリツプ
機構の説明図。 Ｔ……繊維束群全体にかかる張力、t1，t2，t3
…tn……繊維束１本１本にかかる張力。
維シートの製造装置の一例の配置図。 １……繊維束供糸装置、２……コーム、３……
送り出しニツプロール、４……張力制御装置、５
……開繊装置、６……引張ロール。 第２図、本発明法のニツプロールでのスリツプ
機構の説明図。 Ｔ……繊維束群全体にかかる張力、t1，t2，t3
…tn……繊維束１本１本にかかる張力。
Claims (1)
- １ 多数本の繊維束を並べ、ニツプロールでニツ
プしながら引取り、一方向引揃え繊維シートを製
造するに際して、送り出しニツプロールと引張り
ロールの周速の差を、0.5〜２％として且つニツ
プ圧を調整することによりニツプロールと繊維束
のスリツプを行わせて、トウ間張力を調整するこ
とを特徴とする繊維シートの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58111501A JPS609962A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | 繊維シ−トの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58111501A JPS609962A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | 繊維シ−トの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS609962A JPS609962A (ja) | 1985-01-19 |
| JPH0331822B2 true JPH0331822B2 (ja) | 1991-05-08 |
Family
ID=14562893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58111501A Granted JPS609962A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | 繊維シ−トの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS609962A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2653493A4 (en) * | 2010-12-13 | 2017-05-03 | Toray Industries, Inc. | Carbon fiber prepreg, method for producing same and carbon fiber reinforced composite material |
| JP7804499B2 (ja) * | 2022-03-18 | 2026-01-22 | 芝浦機械株式会社 | 開繊装置及び開繊方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59228036A (ja) * | 1983-06-10 | 1984-12-21 | 三菱レイヨン株式会社 | 繊維束の拡幅法 |
-
1983
- 1983-06-21 JP JP58111501A patent/JPS609962A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS609962A (ja) | 1985-01-19 |
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