JPH04317962A - 繊維糸条巻取機用トラバースガイド - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は繊維糸条巻取機用トラバ
ースガイド、さらに詳しくは繊維強化樹脂等における補
強用繊維の束断面が偏平状のものをボビンに巻き取る際
に、繊維束の折り曲った部分を生じさせることなく，綾
状で規則正しく巻き取ることができる優れた繊維糸条巻
取機用トラバースガイドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、炭素繊維、ガラス繊維、アクリル
系繊維およびポリビニルアルコール系繊維などの高強度
、高弾性率繊維を補強材とする複合材料の分野では、軽
量化の指向および用途多様化の傾向が著しく、それに伴
い，例えば補強繊維にマトリックス樹脂を含浸・硬化せ
しめた，いわゆるプリプレグに対しては薄物化の要求が
強くなってきた。このため補強繊維には、従来のいわゆ
るロープ状に代って、無撚りでしかも偏平状としたもの
が用いられるようになった。

【０００３】かかる無撚りで偏平状の補強繊維束（以下
、単にテープ状繊維束という）は、その取扱い上から一
旦ボビンに巻き取り、パッケージとしているが、その際
巻き取り直前でボビンの幅方向にトラバースさせる方法
がとられている。このトラバース方法は、ボビン軸に対
して直角に配置したガイドローラでテープ状繊維束の偏
平面を拘束させてボビン軸に平行にトラバースさせるの
が一般的である。すなわち、図５に示すように、テープ
状繊維束２は供給ローラ１よりボビン４の回転軸に対し
て直角に保たれたガイドローラ３０により拘束された状
態でトラバースされつゝ回転するボビン４に巻き取られ
る（該ボビンの駆動源は図示せず）。このようなガイド
ローラは通常、自由回転する一対のローラ組合わせであ
り、ガイドローラ間の隙間はテープ状繊維束の厚さまた
はそれ以上にして用いられる。そして走行するテープ状
繊維束２を拘束しつつ，ガイドローラ３０をボビン４の
回転軸方向にトラバースさせるのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来のテープ状
繊維束の巻き取り例において、テープ状繊維束はガイド
ローラとボビンの回転軸との間で常に９０°の角度で捻
られており、またその捻り方向がトラバース端部におい
て逆方向に変るため、図６に示すように、パッケージ５
の端部でテープ状繊維束が折り返されて表裏が交互に現
われ、そこに折れ目が生ずることになる。このような捻
りによる折れ重なり部分は、テープ状繊維束の端部以外
でも生じることがある。かかるテープ状繊維束の折れ目
部分は、プリプレグ加工においてテープ状繊維束を一方
向に引き揃える際の拡がり性を低下させ、そのためテー
プ状繊維束同士の間に隙間が生じ、これが欠点となって
所望の薄物製品が得難いという問題点があった。すなわ
ち、本発明の目的は上記従来技術の問題点を解消し、繊
維強化樹脂等における補強繊維束をボビンに巻き取る際
に、その折り曲った部分を生じさせることなく、綾状で
規則正しく巻き取ることができるトラバースガイドを提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、（
１）巻き取りボビン軸に対する角度θ１　が実質的に直
角である第１のガイドローラと、巻き取りボビン軸に対
する角度θｅが−５°±１０°である最終ガイドローラ
との間に、隣接ガイドローラ間の角度差が４５°以下で
あるような少なくとも１本の中間ガイドローラを配置し
てなる繊維糸条巻取機用トラバースガイド（２）巻き取
りボビン軸に対する角度θａが実質的に直角である入口
部面と、巻き取りボビン軸に対する角度θｂが−５°±
１０°である出口部面と、その入口部面と出口部面との
間を、（θａ−θｂ）の角度で捻られた湾曲面としてな
る繊維糸条巻取機用トラバースガイドによって達成する
ことができる。

【０００６】以下、図面を参照しながら本発明を詳細に
説明する。

【０００７】すなわち、図１は本発明の実施態様の一例
を示す斜視図、図２は本発明のトラバースガイドの配置
状態を説明するための図、図３（ａ）〜図３（ｂ）はテ
ープ状繊維束のトラバース状態を説明するための図であ
る。

【０００８】まず、本発明のトラバースガイド３１は、
図１および図２に示すように、巻き取りボビン４の回転
軸（以下、単にボビン軸という）に対する角度θ１　が
実質的に直角である第１のガイドローラ３１ａと、ボビ
ン軸に対する角度θｅが−５°±１０°である最終ガイ
ドローラ３１ｅと、両ガイドローラ間には、隣接ガイド
ローラ軸間の角度差θが最大４５°、好ましくは３５°
以下となるように配置された、少なくとも１本以上のガ
イドローラ３１ｂ，３１ｃ……３１ｅにより構成されて
いる。

【０００９】この場合の各ガイドローラは、棒状体のも
のが一般的であり、寸法等はテープ状繊維束の太さ（即
ち、トータルデニール等）に応じて適宜決定すればよい
。また材質や表面加工等についても、長時間の運転に耐
え、しかもテープ状繊維束にに対して毛羽等を生じさせ
ないような選択が望ましい。さらに、各ガイドローラは
それらの軸芯を互に連結した一体構造とすることにより
、各ガイドローラのボビン軸に対する角度を一定に保つ
ことができ、運転時の振動も軽減できるので長時間にわ
たる操業が可能となる。

【００１０】（作用）テープ状繊維束の巻き取りに当り
、テープ状繊維束２はボビン軸に対して直角に配置され
た供給ローラ１を経て本発明のトラバースガイド３１に
導かれる。

【００１１】このトラバースガイド３１の入口部，すな
わち第１のガイドローラ３１ａは、ボビン軸に対する角
度θ１　を実質的に直角とするが、この角度θ１　が直
角から大きく外れると、テープ状繊維束２がトラバース
時にガイドローラ３１ａの幅方向にずれるため、パッケ
ージの端面乱れが生じたり、繊維束がガイドからはずれ
たりする。

【００１２】また、第２のガイドローラ３１ｂ以降のガ
イドローラは、図２に示すように隣接ガイドローラ間の
角度差θを最大４５°、好ましくは３５°以下として、
テープ状繊維束に対して徐々に捻りを与えるような配置
とする。この際、テープ状繊維束の両耳部は中央部に比
べ捻りの位相差が大きいために、テープ状繊維束の幅方
向に張力分布が生ずることになる。このためこの領域で
テープ状繊維束に対しあまり急激な捻りを与えると、そ
の部分でテープ状繊維束の幅が狭くなったり、あるいは
折れ重なり合う現象が現われる。かかる現象を避けるた
めには、隣接ガイドローラ間の角度差θを４５°以下、
好ましくは３５°以下とするが、ここで角度差θをあま
り小さくすると、ガイドローラ本数を増やさねばならぬ
等、装置上の負担が増大することになるため、適度な角
度差θの選択が望ましい。

【００１３】そして最後には、テープ状繊維束の扁平面
がボビン軸と実質的に平行になるように，最終ガイドロ
ーラを巻き取りボビン軸に対する角度θｅを−５°±１
０°（すなわち−１５°〜＋５°）の範囲内とする。こ
の角度θｅが−５°±１０°の範囲を外れると、安定し
た巻き取りができなかったり、パッケージの巻き崩れが
生じる等、新たな問題が生じるため好ましくない。

【００１４】すなわち、テープ状繊維束をトラバースガ
イドによりトラバースした場合にはトラバースの方向に
よりテープ状繊維束の幅に相違ができる現象を伴うこと
がある。これを図１および図３（ａ）〜図３（ｃ）によ
り説明する。

【００１５】まずトラバースガイドが静止の状態を示す
図３（ａ）では、テープ状繊維束２の進路は変わらない
のでその幅は常に一定である。一方、図３（ｂ）ではト
ラバースガイド３１が右方向へ移動する状態であり、テ
ープ状繊維束２はトラバースガイド３１から後方に遅れ
てボビン４に到達する。この後方への遅れは、トラバー
スガイド３１の内部にまで及ぶのでテープ状繊維束は図
１で示したガイドローラ群の奥の方、すなわち捻りを緩
和する方向に移動するため、前記トラバースしていない
時に比べて幅が広くなる傾向にある。また、トラバース
ガイド３１が左方向へ移動する場合を示す図３（ｃ）で
は、テープ状繊維束２がトラバースガイド３１の後方か
ら追従する現象は同様であるが、テープ状繊維束は図１
で示したガイドローラ群の手前、すなわち捻りを強化す
る方向へ移動するため、前記のトラバースしていない時
に比べて幅が狭くなる傾向がある。このようにトラバー
スガイド３１内部での追従遅れの現象は、トラバースの
方向によるテープ状繊維束の幅に相違を生じせしめるこ
とになる。

【００１６】かかる現象は、テープ状繊維束の幅管理、
特に幅の変動を重要視する場合には問題であり、また巻
き上げられたパッケージは図１のパッケージ５の右端に
相当する部分の巻径が小さく、左端に相当する部分は巻
径が大きいような傾斜を有することになり、このような
パッケージは巻き崩れが生じやすい。かかる諸問題は、
最終ガイドローラ３１ｅの角度θｅをマイナスとするこ
とで解決できる。ここで、角度θｅがマイナスとは、図
２に示すようにボビン軸に平行な線を基準線としてガイ
ドローラ軸がその基準線より下方を向いている場合をい
う（角度θｅがプラスとは、ガイドローラ軸がその基準
線より上方を向く）。

【００１７】さらに、図１、図３を参照して説明すると
、例えば最終ガイドローラ３１ｅの角度θｅを−５°に
設定してトラバースした場合、トラバースガイド３１が
右方向へ移動する状態（図３（ｂ））においては、最終
ガイドローラ３１ｅとボビン４の間のテープ状繊維束２
は最終ガイドローラの角度５°に相当する捻りが強化さ
れる方向となり、前述した追従遅れによる捻り緩和を相
殺する傾向にある。逆に、トラバースガイド３１が左方
向へ移動する状態（図３（ｃ））においては、テープ状
繊維束２は最終ガイドローラの角度５°に相当する捻り
を緩和する方向となるため、それまでの捻り強化を相殺
する傾向にある。このように最終ガイドローラ３１ｅの
角度θｅをマイナスとすることによりテープ状繊維束２
を捻ってトラバースする時の幅変化が抑制されるため、
結局、トラバースガイド３１が左右方向へのトラバース
によるテープ状繊維束の幅変化を小さくすることができ
る。しかし、かかる役目を有する最終ガイドローラ３１
ｅの角度θｅは−１５°を越えると、捻りの全角度が過
大となり安定した巻き取りができなくなる。一方、角度
θｅは最大＋５°まで非平行としても本発明の目的は達
成できる。かかるガイドローラ組合わせからなるトラバ
ースガイドを用いると、テープ状繊維束の偏平面はボビ
ン軸に対して実質的に平行となり、トラバースの端部の
みならず，その他の部分でも折り返されて折れ目が生ず
ることはない。

【００１８】次に、本発明のトラバースガイドについて
他の実施態様を説明する。図４は本発明のトラバースガ
イドの他の実施態様を示す斜視図である。図示するよう
に、本発明のトラバースガイド３２は、ボビン軸に対す
る角度θａが実質的に直角である入口部面３２ａと、ボ
ビン軸に対する角度θｂが−５°±１０°である出口部
面３２ｂと、その入口部面と出口部面との間を、（θａ
−θｂ）の角度で捻られた湾曲面３２ｃとする構成とな
している。

【００１９】このトラバースガイド３２には、板状や箱
型のものがある。箱型の場合には、トラバース時に該箱
の内側二面で拘束されるので他の補助具を付帯させる必
要がないが、板状の場合にはトラバース時にテープ状繊
維束がトラバースガイドからの離脱を防止するため、入
口部に離脱防止具を備えることが望ましい。その離脱防
止には、たとえばスリット型あるいは櫛型のガイド、ま
たは図４で示すような形状のガイドローラ様の離脱防止
具などが好適できる。

【００２０】（作用）この例におけるトラバースガイド
３２は、テープ状繊維束２を湾曲面に沿わせて捻る形式
のもので、ボビン軸に対して所定の角度に配置された入
口部面３２ａおよび出口部面３２ｃとが、徐々に捻られ
た湾曲面３２ｂで連続して結ばれた構造体に沿わせてテ
ープ状繊維束２を走行させるものである。このトラバー
スガイドを用いて巻き取れば、テープ状繊維束２に対し
て強制的な捻りが徐々に与えられ、テープ状繊維束２の
偏平面はボビン軸に対して実質的に平行となって、端部
で折り返されて折れ目が生ずることはない。また、この
場合もテープ状繊維束２はトラバースガイドの作動に追
従して巻き取られるため、トラバースの方向によってテ
ープ状繊維束の幅が広くなったり狭くなったりするが、
本発明においては出口部面３２ｃの角度θｂを−５°±
１０°の範囲とすることで、前述したトラバースの方向
によるテープ状繊維束の幅変化を小さくすることができ
る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。本例中、巻き上げたパッケージは次の方法によって
測定した。 テープ状繊維束の折れ目 パッケージを解舒した時のターン１００回に対して現わ
れた折れ目の数。

【００２２】テープ状繊維束の幅 パッケージを解舒しながらトラバースの方向別に１ター
ン毎に４倍の拡大鏡で拡大し０．５ｍｍ単位の目盛りつ
き物差しで０．１ｍｍ単位で測定しｎ＝２０の平均で表
わした（単位；ｍｍ）。

【００２３】巻き姿 パッケージの両端部に巻き硬度差がなく、巻き崩れを起
こし難い状態のものを良好とし、それ以外のものは不良
とした。

【００２４】実施例１、比較例１ 図１で示したトラバースガイドを用い、単繊維繊度が１
．３デニール、フィラメント数が１２０００、単位長重
量が０．８ｇ／ｍの無撚りのテープ状炭素繊維束をボビ
ンに巻き上げた。トラバースガイドは、径１５ｍｍ、長
さ３０ｍｍで自由回転しかつ各回転軸の最近接間隔を３
０ｍｍとしたＳＵＳ製ガイドローラ５本を、図２のごと
くに配置し、ボビン軸に対するガイドローラの角度は第
１ガイドローラθ１　＝９０°、最終ガイドローラθｅ
＝−５°とし、各ガイドローラ間の角度を変更した。上
記テープ状炭素繊維束はボビン（外径８０ｍｍ、長さ２
００ｍｍ）にトラバース幅１５ｃｍ、１ｍ／分の定速度
、綾角１０°で巻き上げた。得られたパッケージを解舒
してテープ状炭素繊維束が巻かれた状態を評価した。そ
の結果を表１に示した。

【００２５】

【表１】

【００２６】実施例２、比較例２ トラバースガイドの各ガイドローラ間最大角度差を３５
°とし、最終ガイドローラの角度を変更した以外は実施
例１と同一の条件でテープ状炭素繊維束を巻き取り、得
られたパッケージを解舒してテープ状炭素繊維束が巻か
れた状態を評価した。その結果を表２に示した。

【００２７】

【表２】

【００２８】比較例３ 自由回転する一対のガイドローラ（径２０ｍｍ）により
拘束してトラバースする図５に示すような従来のトラバ
ースガイドを用いたこと以外、実施例１と同一条件でテ
ープ状炭素繊維束を巻取り、得られたパッケージを解舒
してテープ状炭素繊維束の巻き上げ状態を評価した。そ
の結果、テープ状炭素繊維束は折れ目が１３１個、繊維
束の幅は４．１〜５．５ｍｍであった。

【００２９】実施例３ トラバースガイドの各ガイドローラ間最大角度差を３０
°とし、巻取り綾角をトラバース速度により変更した以
外は、実施例１と同一の条件でテープ状炭素繊維束を巻
取った。採用した綾角を５°、１０°、１５°および２
０°としたところ、テープ状炭素繊維束は綾角５°〜２
０°の範囲では折れ目の全くないものが得られた。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、得られたパッケージは
テープ状繊維束が折り曲った状態で巻かれることがなく
、かつ長さ方向の幅変動が小さく、偏平面が規則正しく
重なり合った綾状で巻き取ることができる。またそのパ
ッケージを解舒したテープ状繊維束の品質、品位は、巻
き取り操作前と全く変らず、従来技術による品質・品位
上および操業上の諸問題が一挙に解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のトラバースガイドの一実施態様を示
す斜視図である。

【図２】この発明のトラバースガイドにおけるガイドロ
ーラの配置状態を説明するための図である。

【図３】トラバースガイドによるテープ状繊維束の移動
状態を説明するための図であり、（ａ）はトラバースガ
イドが静止状態にある図、（ｂ）はトラバースガイドが
ボビンに対し右方向へ移動する状態を示す図、（ｃ）は
トラバースガイドがボビンに対し左方向へ移動する状態
を示す図である。

【図４】この発明のトラバースガイドの他の実施態様を
示す斜視図である。

【図５】従来のトラバースガイドによる巻き取り例を示
す斜視図である。

【図６】この発明および従来のトラバースガイドによる
炭素繊維パッケージの巻き上げ状態を示す概略図であり
、（ａ）は本発明のトラバースガイドによる炭素繊維パ
ッケージの巻き上げ状態を示す図、（ｂ）は従来のトラ
バースガイドによる炭素繊維パッケージの巻き上げ状態
を示す図である。

【符号の説明】

１：供給ローラ ２：テープ状繊維束 ３０：ガイドローラ ３１：トラバースガイド ３１ａ：トラバースガイド（第１ガイドローラ）３１ｂ
：トラバースガイド（第２ガイドローラ）３１ｃ：トラ
バースガイド（第３ガイドローラ）３１ｅ：トラバース
ガイド（最終ガイドローラ）３２：トラバースガイド ３２ａ：トラバースガイド（入口部） ３２ｂ：トラバースガイド（湾曲面） ３２ｃ：トラバースガイド（出口部） ４：巻き取りボビン ５：パッケージ ６：離脱防止具

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】巻き取りボビン軸に対する角度θ１　が実
   質的に直角である第１のガイドローラと、巻き取りボビ
   ン軸に対する角度θｅが−５°±１０°である最終ガイ
   ドローラとの間に、隣接ガイドローラ間の角度差が４５
   °以下であるような少なくとも１本の中間ガイドローラ
   を配置してなる繊維糸条巻取機用トラバースガイド。
2. 【請求項２】巻き取りボビン軸に対する角度θａが実質
   的に直角である入口部面と、巻き取りボビン軸に対する
   角度θｂが−５°±１０°である出口部面と、その入口
   部面と出口部面との間を、（θａ−θｂ）の角度で捻ら
   れた湾曲面としてなる繊維糸条巻取機用トラバースガイ
   ド。