JPS609961A - Fiber bundle widening apparatus - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、繊維束の拡幅又は開繊に係わシ、一方向引き
揃え繊維束のシート状テープを均一にかつ毛羽等の発生
を少なく連続的に製造する装置に係わる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for continuously manufacturing a sheet-like tape of unidirectionally aligned fiber bundles uniformly and with less generation of fuzz, etc., in connection with widening or opening of fiber bundles. Involved.

現在、炭素繊維、ガラス繊維、全芳香族ポリアミド繊維
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バネ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、バドミントンシャフ
ト等のスポーツ、レジャー用機材として広く利用されて
いる。さらに近年においては航空機材料、自動車用素材
、医療用素材におい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で実用化されるに
至っている。Currently, fiber bundle tapes are made of epoxy resins, unsaturated polyester resins, etc. for reinforcing carbon fibers, glass fibers, fully aromatic polyamide fibers, etc., and thermosetting resins such as epoxy resins, unsaturated polyester resins, etc. are used for fiber bundle tapes. Prepreg impregnated with the above is widely used as industrial materials such as leaf springs and honeycomb structural materials, as well as sports and leisure equipment such as fishing rods, golf shafts, and badminton shafts. Furthermore, in recent years, many studies have been conducted on the use of molding materials using the above-mentioned prepreg in aircraft materials, automobile materials, and medical materials, and some of them have even been put into practical use.

このようなプリプレグの使用、用途の多様化に伴い、均
一で薄いプリプレグの必要性も増す傾向にある。均一で
薄いプリプレグは薄肉成形体を得るたｔ界なく、一方向
引揃え補強繊維強化樹脂の異方性の特徴を生かした多彩
な設計を可能ならしめ、複合材料の使用用途をさらに拡
大するものと考えられる。As the uses and applications of prepregs become more diverse, the need for uniform and thin prepregs tends to increase. Uniform and thin prepreg allows for a variety of designs that take advantage of the anisotropic characteristics of the unidirectionally aligned reinforced fiber-reinforced resin, without making it difficult to obtain thin-walled molded objects, further expanding the uses of composite materials. it is conceivable that.

均一でしかも薄いプリプレグを作るためには通常、細い
繊維束あるいはフィラメント数の少ない繊維束を一方向
に引揃えて薄い繊維束シートを作るか、比較的太い繊維
束、あるいはフィラメント数の多い繊維束を何んらかの
手段によって拡幅し一方向に引揃えて薄い繊維束シート
を作るかのいずれかの方法が採られる。In order to make uniform and thin prepreg, usually thin fiber bundles or fiber bundles with a small number of filaments are aligned in one direction to make a thin fiber bundle sheet, or relatively thick fiber bundles or fiber bundles with a large number of filaments are made. One of two methods is adopted: widening the fibers by some means and aligning them in one direction to make a thin fiber bundle sheet.

一般に細い繊維束あるいはフィラメント数の少ない繊維
束は高価であるため、出来る限り太い繊維束、フィラメ
ント数の多い繊維束を拡幅し薄い繊維束シートを作りプ
リプレグ化する方が有利と考えられる。Generally, thin fiber bundles or fiber bundles with a small number of filaments are expensive, so it is considered advantageous to widen the thickest fiber bundles or fiber bundles with a large number of filaments as much as possible to make a thin fiber bundle sheet and convert it into prepreg.

本発明者らは、薄いプリプレグシートの製造方法につき
種々検討の結果本発明に到達したものである。即ち本発
明の要旨とするところは、供給側および出口側に各々ガ
イドロールを有し該ガイドロール間に互に平行な複数の
拡幅ロールを備えた装置であって該拡幅ロールへの複数
本の互に平行に並べた繊維束の人出角が３０〜９０°に
各拡幅ロールが配置された繊維束拡幅装置にある。The present inventors have arrived at the present invention as a result of various studies regarding the manufacturing method of thin prepreg sheets. That is, the gist of the present invention is to provide an apparatus having guide rolls on each of the supply side and the outlet side, and a plurality of widening rolls parallel to each other between the guide rolls. There is a fiber bundle widening device in which each widening roll is arranged so that the exit angle of the fiber bundles arranged in parallel to each other is 30 to 90 degrees.

本発明による装置によれば引揃え繊維束を連続的に効率
良く拡幅できるためプリプレグ製造装置の一部として使
用すれば高品質の薄いプリプレグを得ることができる。According to the apparatus according to the present invention, it is possible to continuously and efficiently widen the aligned fiber bundle, so that when used as a part of a prepreg manufacturing apparatus, a thin prepreg of high quality can be obtained.

図１に本発明による装置の原理を説明するための模式図
を示す。FIG. 1 shows a schematic diagram for explaining the principle of the apparatus according to the present invention.

図１（Ａ）に半径Ｒなるロールの表面を張力Ｔのもとに
走行する厚み感　の繊維束を示す。又ａ及びｂの部分の
繊維束断面の模式図を同図（Ｂ）に示す。Figure 1(A) shows a thick fiber bundle running under tension T on the surface of a roll with radius R. Furthermore, a schematic diagram of the cross section of the fiber bundle at portions a and b is shown in FIG. 2(B).

図１（Ａ）において繊維束を構成する各単繊維の走行方
向への互いのすべりが無ければ、一番外を走行する単繊
維は−なる歪みを受け△’ｒ４ｆ−Ｈの過剰な張力が加
わり、それに伴ない△Ｐなる力で内側へ押し付けられる
。In Fig. 1(A), if the individual fibers constituting the fiber bundle do not slip against each other in the running direction, the outermost single fiber will receive a strain of - and an excessive tension of △'r4f-H will be applied. , and is pressed inward by a force of △P.

このような原理によシ繊維束内の外側を走行する繊維は
内側へ内側へと押し付けられる。この時に各単繊維間で
走行方向と直角の方向にすベシが生じると各単繊維が内
側へ内側へと沈み込み結果としてＰ′なる力で横方向へ
押し拡げられる。この時ロールが固定されている場合に
は、ロールと接する単繊維の横方向の重さが増すため、
さらに効果がある。これ社ロールがつれ回わりで回転す
る場合では静止マサツ状愈となるが固定されている場合
には動マサツ状態となって横方向の繊維スベリがよくな
るためであると考えられる。According to this principle, the fibers running on the outside of the fiber bundle are pressed inward. At this time, when a bend is generated between each single fiber in a direction perpendicular to the running direction, each single fiber sinks inward and as a result is pushed out in the lateral direction by a force P'. If the roll is fixed at this time, the lateral weight of the single fiber in contact with the roll increases, so
It's even more effective. It is thought that this is because when the roll rotates in tandem, it becomes a stationary mass, but when it is fixed, it becomes a dynamic mass, which improves the fiber slippage in the lateral direction.

上述の原理にもとづき繊維束の拡幅装置を種々検討した
結果本発明の装置を開発するに至った。As a result of various studies on fiber bundle widening devices based on the above-mentioned principle, the device of the present invention was developed.

図２　（Ａ＞　ＣＢ）に本発明による装置の概略図を示
した。FIG. 2 (A>CB) shows a schematic diagram of the device according to the present invention.

図２（Ａ）においてロールム及びＥはガイドロールをＢ
、Ｏ，Ｄけ拡幅用ロールを示す。図２０３）に炭素繊維
束を通した時の例を示す。拡幅ロール径は、拡幅効果、
繊維束の損傷、ロール強度等を考慮すれば６〜６０−、
望ましくは１０〜３０匍が適当である。In Fig. 2(A), the roll and E are the guide rolls B
, O, D width widening rolls are shown. Figure 203) shows an example of passing a carbon fiber bundle. The widening roll diameter is determined by the widening effect,
Considering damage to the fiber bundle, roll strength, etc., it is 6 to 60-,
Desirably, 10 to 30 liters is appropriate.

又、図２（Ａ）の繊維束の拡幅用ロールへの入出角、♂
、β０．γ０は３０〜９０ｏが適当である。In addition, the entrance and exit angle of the fiber bundle to the widening roll in Fig. 2 (A), ♂
, β0. γ0 is suitably 30 to 90o.

ｓＯＱ以下では張力によるロールへの負荷が大となりロ
ールの曲がりの原因となる他、繊維束の損傷による毛羽
の発生が多く実用とはならなかった。又、９０°を越す
と繊維束の拡幅効果が少なく、目的の薄いプリプレグを
製造するには不適当でちった。拡幅用ロールは回転及び
固定が可能で目的に応じて選択できるようになっている
。又、ロール材質としてはＳＫ　材又はステンレス材が
適当であるが、表面はスベリを良くし繊維束の拡幅を促
進するためと、毛羽の発生を抑えるために、梨地表面と
するのが良い。さらに摩耗を防ぎ長期使用に耐え得るも
のとしてはロールの表面にクロムメッキを施した後、梨
地加工を行なったものが最適である。Below sOQ, the load on the roll due to tension becomes large, causing bending of the roll, and the occurrence of fuzz due to damage to the fiber bundles, making it impractical. Moreover, if the angle exceeds 90°, the effect of widening the fiber bundle is small, making it unsuitable for producing the desired thin prepreg. The widening roll can be rotated and fixed, and can be selected depending on the purpose. Further, SK material or stainless steel material is suitable as the material of the roll, but the surface is preferably satin-finished to improve slippage and promote widening of the fiber bundle, and to suppress the generation of fuzz. Furthermore, in order to prevent wear and endure long-term use, it is best to have the surface of the roll plated with chrome and then finished with a satin finish.

拡幅用ロールの本数３本以上が適当であるが、ス 図４　（Ａ）　ｌ　Ａ　４及びＥのガイドロールを梨地
表面の固定ロールとすれば、わずかではおるが、拡幅効
果を持つので、図３の如き５本ロールの装置でもある程
度の拡幅は可能である。It is appropriate to use three or more width widening rolls, but if the guide rolls 4 and E are fixed rolls with a satin-finished surface, it will have a widening effect, although it will be slight. It is possible to widen the width to some extent even with a five-roll device such as No. 3.

以下に本発明による実施例を示す。Examples according to the present invention are shown below.

実施例 図１（Ａ）の如き装置であって、α０．β０．γ０がい
ずれも４５°１ガイドロールを含む５本のロールがすべ
て回転固定が可能な拡幅装置をプリプレグ製造装置に組
み込み、糊剤付着量０．３　ｗｔ％の炭素繊維（３ｏ　
ｏ　ｏ　ｔｔ　）で製造した時のプリプレグの外観及び
繊維束一本当りの拡がり幅及び１ブライ当りの理論成形
厚み（Ｖ）＝６０％）を表１に示した。表中ａ、ｂ、ｃ
、ｄは、ロールの表面加工、ロールの固定、回転等の条
件の違いを示す。なお繊維束に加わる張力は１本当り約
ｔｓｋｇであった。Embodiment An apparatus as shown in FIG. 1(A) is provided, in which α0. β0. A widening device capable of rotating and fixing all five rolls including a guide roll with γ0 of 45° was installed in the prepreg manufacturing equipment, and carbon fiber (3o
Table 1 shows the appearance of the prepreg, the spread width of each fiber bundle, and the theoretical molding thickness (V) per 1 briar (60%) when manufactured with 0 0 tt). a, b, c in the table
, d indicate differences in conditions such as surface treatment of the roll, fixation of the roll, rotation, etc. The tension applied to each fiber bundle was about tskg.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図１は本発明の装置の原理を示す模式図、図２及び３は
本発明の装置の概略図を示すものである。 す　Ｊ （、Ａ’） 回 （Ｂ） ａ　−ｅ ＋　２　図 つ −１１ 吻　３　図 １→FIG. 1 is a schematic diagram showing the principle of the device of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams of the device of the present invention. Su J (, A') times (B) a -e + 2 Figure Tsu -11 proboscis 3 Figure 1→

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）供給側および出口側に各々ガイドロールを有し、
該ガイドロールの間に互に平行な複数の拡幅ロールを備
えた装置であって、該拡幅ロールへの複数本の互に平行
に並べた繊維束の人出角が３０〜９０°に各拡幅ロール
が配置されてなる繊維束拡幅装置。(1) Each has a guide roll on the supply side and the outlet side,
The device is equipped with a plurality of parallel widening rolls between the guide rolls, and each widening roll has an exit angle of 30 to 90 degrees for the plurality of parallel fiber bundles to the widening rolls. A fiber bundle widening device consisting of rolls arranged. （２）梨地表面を有する拡幅ロールを用いることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の繊維束拡幅装置。(2) The fiber bundle widening device according to claim 1, characterized in that a widening roll having a matte surface is used.