JP7238908B2 - 繊維パッケージ - Google Patents
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Description
本願は、2019年1月28日に、日本に出願された特願2019-011966号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
[1]炭素繊維束がボビンにトラバース巻きされてなるスクエアエンド型の繊維パッケージであって、炭素繊維束が部分的にサブ束にスプリットされており、炭素繊維束の幅がサブ束の幅の総和よりも小さいことを特徴とする繊維パッケージ。
[2]炭素繊維束がボビンにトラバース巻きされてなるスクエアエンド型の繊維パッケージであって、炭素繊維束は部分的にサブ束にスプリットされており、サブ束同士の重なり合いが生じるようにボビンに巻かれていることを特徴とする繊維パッケージ。
[3]炭素繊維束の幅が、サブ束の幅の総和の90%以下である、[1]または[2]に記載の繊維パッケージ。
[4]5サイクル以上離れていないトラバースサイクルでボビンに巻かれた炭素繊維束の間では、最小でも炭素繊維束の幅の0.8倍以上のズレ幅で中央線の位置がずれている、[1]~[3]のいずれかに記載の繊維パッケージ。
[5]5サイクル以上離れていないトラバースサイクルでボビンに巻かれた炭素繊維束の間では、最小でも炭素繊維束の幅の1.0倍以上のズレ幅で中央線の位置がずれている、[4]に記載の繊維パッケージ。
[6]5サイクル以上離れていないトラバースサイクルでボビンに巻かれた炭素繊維束の間では、最小でも炭素繊維束の幅の1.3倍以上のズレ幅で中央線の位置がずれている、[5]に記載の繊維パッケージ。
[7]炭素繊維束が部分的に3以上のサブ束にスプリットされている、[1]~[6]のいずれかに記載の繊維パッケージ。
[8]前記サブ束のフィラメント数が5000本以下である、[1]~[7]のいずれかに記載の繊維パッケージ。
[9]前記炭素繊維束の総フィラメント数が12000本以上である、[1]~[8]のいずれかに記載の繊維パッケージ。
[10]炭素繊維束がボビンにトラバース巻きされてなるスクエアエンド型の繊維パッケージの製造方法であって、炭素繊維束を部分的にサブ束にスプリットするスプリット工程と、部分的にサブ束にスプリットされた炭素繊維束をボビンに巻き取るワインド工程とを含み、ワインド工程では炭素繊維束の幅がサブ束の幅の総和より小さくなるように炭素繊維束をボビンに巻き取ることを特徴とする製造方法。
[11]炭素繊維束がボビンにトラバース巻きされてなるスクエアエンド型の繊維パッケージの製造方法であって、炭素繊維束を部分的にサブ束にスプリットするスプリット工程と、部分的にサブ束にスプリットされた炭素繊維束をボビンに巻き取るワインド工程とを含み、ワインド工程ではサブ束同士の重なり合いが生じるように炭素繊維束をボビンに巻き取ることを特徴とする製造方法。
[12]ワインド工程では、炭素繊維束の幅が、サブ束の幅の総和の90%以下となるように炭素繊維束をボビンに巻き取る、[10]または[11]に記載の製造方法。
[13]ワインド工程において、5サイクル以上離れていないトラバースサイクルでボビンに巻かれる炭素繊維束の間では、最小でも炭素繊維束の幅の0.8倍以上のズレ幅で中央線の位置がずれるようにする、[10]~[12]のいずれかに記載の製造方法。
[14]ワインド工程において、5サイクル以上離れていないトラバースサイクルでボビンに巻かれる炭素繊維束の間では、最小でも炭素繊維束の幅の1.0倍以上のズレ幅で中央線の位置がずれるようにする、[13]に記載の製造方法。
[15]ワインド工程において、5サイクル以上離れていないトラバースサイクルでボビンに巻かれる炭素繊維束の間では、最小でも炭素繊維束の幅の1.3倍以上のズレ幅で中央線の位置がずれるようにする、[14]に記載の製造方法。
[16]スプリット工程において、炭素繊維束を部分的に3以上のサブ束にスプリットする、[10]~[15]のいずれかに記載の製造方法。
[17]前記サブ束のフィラメント数が5000本以下である、[10]~[16]のいずれかに記載の製造方法。
[18]前記炭素繊維束の総フィラメント数が12000本以上である、[10]~[17]のいずれかに記載の製造方法。
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る炭素繊維パッケージについて説明する。本明細書では、炭素繊維パッケージを単に繊維パッケージとも呼び、また、炭素繊維束を単に繊維束とも呼ぶ。
図1は、本実施形態の繊維パッケージ10を、ボビン14の回転軸に垂直な方向から見た模式図である。図1に示すように、繊維パッケージ10は、幅Wを有する繊維束12がボビン14上にトラバース巻きされてなるスクエアエンド型の繊維パッケージである。
例えば、幅が厚さの50倍以上であるとき、繊維束12は十分に扁平といってよい。
回転刃122の回転軸は、繊維束12の幅方向に平行である。一定長さのスリットが一定周期で繊維束12の繊維方向(長手方向)に沿って、間欠的に形成されるように、回転刃122の外周には、複数の刃物123が周方向に一定間隔を置いて設けられている。
第一スリット列13Aは、x方向に並んだ複数の第一スリット13aからなる。
第二スリット列13Bは、x方向に並んだ複数の第二スリット13bからなる。
第三スリット列13Cは、x方向に並んだ複数の第三スリット13cからなる。
第四スリット列13Dは、x方向に並んだ複数の第四スリット13dからなる。
これら4つのスリット列は、異なる回転刃によって形成されることから、y方向の位置が異なっている。
スリット長LSとスリット間ギャップ長LGの和に対するスリット長LSの比LS/(LS+LG)は通常90%以上、好ましくは95%以上であり、例えば99%であってもよい。従って、繊維束12は殆どの部分で、図2Bに示すように、5つのサブ束11にスプリットされている。
第一スリット列13A、第二スリット列13B、第三スリット列13Cおよび第四スリット列13Dのy方向の位置は、5つのサブ束11が概ね同じ幅WSを有するように設定されている。
スリット間ギャップ長LGは、例えば5~10mmであるが、この範囲より短くてもよい。
このように、隣り合うスリット列の間でスリット間ギャップGSのx方向の位置をずらすことによって、繊維束12が全くスプリットされていない部分を無くすことができる。ただし、かかる構成は必須ではなく、隣り合うスリット列の間でスリット間ギャップGSのx方向の位置が同じであってもよい。
ワインダー130を用いて繊維束12をボビン14上にトラバース巻きすることにより、繊維パッケージ10が得られる。
サブ束11同士の重なり合いがあると、繊維束12同士の間での噛み込みが生じ難くなるので、繊維パッケージ10の使用時における繊維束12の解舒性が良好となる。
RW=2LT/(πDtanθ)
図1に示すように、トラバース長LTは、ボビンの軸方向に往復動するトラバースガイドのストロークである。ワインド比RWは、トラバースガイドが1往復する間にボビンが何回転するかを表す。1トラバースサイクルあたりの巻き数と言い換えてもよい。巻き直径Dは、巻き始めにおいては、ボビンの直径DBである。
一般に、ワインド比一定で糸をボビンに巻くとき、ワインド比が整数であると、全てのトラバースサイクルで糸がボビンの同じ位置に巻かれる、いわゆるリボン巻きとなり、解舒性が悪くなることが知られている。
ワインド比の小数点以下の端数が1/n(nは2以上の整数)の倍数である場合も、トラバースのnサイクル毎に糸がボビンの同じ位置に巻かれるので、特にnが小さいときには、ワインド比が整数の場合と同じく解舒性に問題が生じる。
そこで、更に好ましくは、5サイクル以上離れていないトラバースサイクルでボビン14に巻かれる繊維束12の間では、最小でも繊維束12の幅Wの0.8倍以上、好ましくは1.0倍以上、より好ましくは1.3倍以上のズレ幅で、中央線の位置がずれるようにする。ここでいうズレ幅は、繊維束12の中央線と直交する方向をズレ方向としたときのズレ幅をいう。
ボビン14の直径DBは、適宜設定でき、例えば、50~150mmとすることができる。
繊維パッケージ10は、ボビン14を抜き取って使用することもできる。
本発明者等が行った実験の結果を以下に記す。
[実験1]
総フィラメント数15000本、初期幅8mm、厚さ0.1mmの扁平な炭素繊維束を準備し、これを部分的にスプリットしたうえで、直径82mm、長さ280mmの紙製ボビンにトラバース長254mmで巻き取ることにより、スクエアエンド型の繊維パッケージを作製した。スプレッダーによる拡幅は行わなかった。
スプリット処理後に炭素繊維束が経由する溝付きロールの溝幅を調節することにより、ボビンに巻き取られる炭素繊維束の幅を、サブ束の幅の総和の75%である6mmとした。よって、上記ズレ幅は最小で炭素繊維束の幅の1.7倍であった。
以下のように変更したこと以外は、実験1と同様にして繊維パッケージを作製した。
・最初に準備する炭素繊維束が、総フィラメント数50000本、初期幅14mm、厚さ0.2mmであった。
・炭素繊維束の部分的なスプリットには、16個の回転刃を持つスプリッターを使用した。スリット長700mm、スリット間ギャップ長5mmであるスリット列を16列設けることで、炭素繊維束は一部で互いにつながった0.8mm幅のサブ束17本にスプリットされた。
・巻き終わりの綾角を3°にするとともに、巻き取り量を9.5kgとした。このとき、5サイクル以上離れていないトラバースサイクルで巻かれる炭素繊維束間での、中央線の位置のズレ幅は、実験1と同じく10mm以上であった。
・ボビンに巻き取られる炭素繊維束の幅を、サブ束の幅の総和の86%である12mmとした。よって、上記ズレ幅は最小で炭素繊維束の幅の0.8倍であった。
以下のように変更したこと以外は、実験1と同様にして繊維パッケージを作製した。
・巻き始めの綾角を14°、巻き終わりの綾角を10°、ワインド比を7.91とした。この条件では、5サイクル以上離れていないトラバースサイクルで巻かれる炭素繊維束間での、中央線の位置のズレ幅は4mm以上であった。
・ボビンに巻き取られる炭素繊維束の幅を、サブ束の幅の総和の38%である3mmとした。よって、上記ズレ幅は最小で炭素繊維束の幅の1.3倍であった。
以下のように変更したこと以外は、実験3と同様にして繊維パッケージを作製した。
・ボビンに巻き取られる炭素繊維束の幅を、サブ束の幅の総和の75%である6mmとした。よって、5サイクル以上離れていないトラバースサイクルで巻かれる炭素繊維束間での、中央線の位置のズレ幅は、最小で炭素繊維束の幅の0.7倍であった。
以下のように変更したこと以外は、実験1と同様にして繊維パッケージを作製した。
・ボビンに巻き取られる炭素繊維束の幅を、サブ束の幅の総和と同じ8mmとした。よって、5サイクル以上離れていないトラバースサイクルで巻かれる炭素繊維束間での、中央線の位置のズレ幅は、最小で炭素繊維束の幅の1.3倍であった。
以下のように変更したこと以外は、実験2と同様にして繊維パッケージを作製した。
・巻き始めの綾角を14°、巻き終わりの綾角を10°、ワインド比を7.91、巻き取り量を9.5kgとした。この条件では、5サイクル以上離れていないトラバースサイクルで巻かれる炭素繊維束間での、中央線の位置のズレ幅は4mm以上であった。
・ボビンに巻き取られる炭素繊維束の幅を、サブ束の幅の総和の86%である12mmとした。よって、5サイクル以上離れていないトラバースサイクルで巻かれる炭素繊維束間での、中央線の位置のズレ幅は、最小で炭素繊維束の幅の0.3倍であった。
〇:炭素繊維束が絡まったり、切れたりしなかった。
×:炭素繊維束が絡まったり、切れたりする不具合が生じた。
実験4および6で作製した繊維パッケージにおいて、炭素繊維束の解舒性が良好でなかった理由は、5サイクル以上離れていないトラバースサイクルで巻かれる炭素繊維束間での、中央線の位置のズレ幅が、一部で、炭素繊維束の幅に比べ過小だったためと考えられる。
11 サブ束
12 繊維束
13A 第一スリット列
13a 第一スリット
13B 第二スリット列
13b 第二スリット
13C 第三スリット列
13c 第三スリット
13D 第四スリット列
13d 第四スリット
14 ボビン
Claims (16)
- 炭素繊維束がボビンにトラバース巻きされてなるスクエアエンド型の繊維パッケージであって、炭素繊維束は部分的にサブ束にスプリットされており、サブ束同士の重なり合いが生じるようにボビンに巻かれており、5サイクル以上離れていないトラバースサイクルでボビンに巻かれた炭素繊維束の間では、最小でも炭素繊維束の幅の0.8倍以上のズレ幅で中央線の位置がずれていることを特徴とする繊維パッケージ。
- 炭素繊維束の幅がサブ束の幅の総和よりも小さい、請求項1に記載の繊維パッケージ。
- 炭素繊維束の幅が、サブ束の幅の総和の90%以下である、請求項1または2に記載の繊維パッケージ。
- 5サイクル以上離れていないトラバースサイクルでボビンに巻かれた炭素繊維束の間では、最小でも炭素繊維束の幅の1.0倍以上のズレ幅で中央線の位置がずれている、請求項1~3のいずれか一項に記載の繊維パッケージ。
- 5サイクル以上離れていないトラバースサイクルでボビンに巻かれた炭素繊維束の間では、最小でも炭素繊維束の幅の1.3倍以上のズレ幅で中央線の位置がずれている、請求項4に記載の繊維パッケージ。
- 炭素繊維束が部分的に3以上のサブ束にスプリットされている、請求項1~5のいずれか一項に記載の繊維パッケージ。
- 前記サブ束のフィラメント数が5000本以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載の繊維パッケージ。
- 前記炭素繊維束の総フィラメント数が12000本以上である、請求項1~7のいずれか一項に記載の繊維パッケージ。
- 炭素繊維束がボビンにトラバース巻きされてなるスクエアエンド型の繊維パッケージの製造方法であって、炭素繊維束を部分的にサブ束にスプリットするスプリット工程と、部分的にサブ束にスプリットされた炭素繊維束をボビンに巻き取るワインド工程とを含み、ワインド工程ではサブ束同士の重なり合いが生じるように炭素繊維束をボビンに巻き取り、5サイクル以上離れていないトラバースサイクルでボビンに巻かれる炭素繊維束の間では、最小でも炭素繊維束の幅の0.8倍以上のズレ幅で中央線の位置がずれるようにすることを特徴とする製造方法。
- ワインド工程では炭素繊維束の幅がサブ束の幅の総和より小さくなるように炭素繊維束をボビンに巻き取る、請求項9に記載の製造方法。
- ワインド工程では、炭素繊維束の幅が、サブ束の幅の総和の90%以下となるように炭素繊維束をボビンに巻き取る、請求項9または10に記載の製造方法。
- ワインド工程において、5サイクル以上離れていないトラバースサイクルでボビンに巻かれる炭素繊維束の間では、最小でも炭素繊維束の幅の1.0倍以上のズレ幅で中央線の位置がずれるようにする、請求項9~11のいずれか一項に記載の製造方法。
- ワインド工程において、5サイクル以上離れていないトラバースサイクルでボビンに巻かれる炭素繊維束の間では、最小でも炭素繊維束の幅の1.3倍以上のズレ幅で中央線の位置がずれるようにする、請求項12に記載の製造方法。
- スプリット工程において、炭素繊維束を部分的に3以上のサブ束にスプリットする、請求項9~13のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記サブ束のフィラメント数が5000本以下である、請求項9~14のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記炭素繊維束の総フィラメント数が12000本以上である、請求項9~15のいずれか一項に記載の製造方法。
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