(57)【要約】  本発明は、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束の巻き取りについて、高い巻き密度でかつ巻き崩れしにくい、最適な形態のパッケージと、その製造方法を提供することを目的とする。本発明は、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取った炭素繊維パッケージであって、繊維束の繊度当たりの幅範囲が０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニール、巻き始めの綾角の範囲が１３〜１４°、巻き終わりの綾角が３°以上、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲が０．０７〜０．０８である炭素繊維パッケージである。
2008029740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取った炭素繊維パッケージであって、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲が０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニール、巻き始めの綾角の範囲が１３〜１４°、巻き終わりの綾角が３°以上、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲が０．０７〜０．０８である炭素繊維パッケージ。
【請求項２】
繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取った炭素繊維パッケージであって、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲が０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニール、巻き始めの綾角の範囲が１３〜１４°、巻き終わりの綾角が３°以上、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲が０．９０〜０．９１である炭素繊維パッケージ。
【請求項３】
繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取った炭素繊維パッケージであって、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲が０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニール、巻き始めの綾角の範囲が１０〜１１°、巻き終わりの綾角が２°以上、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲が０．０７〜０．０８である炭素繊維パッケージ。
【請求項４】
繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取った炭素繊維パッケージであって、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲が０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニール、巻き始めの綾角の範囲が１３〜１４°、巻き終わりの綾角が５°以上、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲が０．０９〜０．１０である炭素繊維パッケージ。
【請求項５】
繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取った炭素繊維パッケージであって、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲が０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニール、巻き始めの綾角の範囲が１３〜１４°、巻き終わりの綾角が３°以上、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲が０．９２〜０．９３である炭素繊維パッケージ。
【請求項６】
繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取った炭素繊維パッケージであって、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲が０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニール、巻き始めの綾角の範囲が１０〜１１°、巻き終わりの綾角が２°以上、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲が０．９２〜０．９３である炭素繊維パッケージ。
【請求項７】
炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲を０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニールとし、巻き始めの綾角の範囲を１３〜１４°とし、巻き終わりの綾角を３°以上とし、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲を０．０７〜０．０８として、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取る炭素繊維パッケージの製造方法。
【請求項８】
炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲を０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニールとし、巻き始めの綾角の範囲を１３〜１４°とし、巻き終わりの綾角を３°以上とし、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲を０．９０〜０．９１として、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取る炭素繊維パッケージの製造方法。
【請求項９】
炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲を０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニールとし、巻き始めの綾角の範囲を１０〜１１°とし、巻き終わりの綾角を２°以上とし、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲を０．０７〜０．０８として、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取る炭素繊維パッケージの製造方法。
【請求項１０】
炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲を０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニールとし、巻き始めの綾角の範囲を１３〜１４°とし、巻き終わりの綾角を５°以上とし、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲を０．０９〜０．１０として、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取る炭素繊維パッケージの製造方法。
【請求項１１】
炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲を０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニールとし、巻き始めの綾角の範囲を１３〜１４°とし、巻き終わりの綾角を３°以上とし、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲を０．９２〜０．９３として、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取る炭素繊維パッケージの製造方法。
【請求項１２】
炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲を０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニールとし、巻き始めの綾角の範囲を１０〜１１°とし、巻き終わりの綾角を２°以上とし、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲を０．９２〜０．９３として、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取る炭素繊維パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い巻き密度で崩れにくい形態に精度よく形成された炭素繊維パッケージおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築、土木、エネルギー関係の一般産業用途での炭素繊維の需要は年々増えている。大型の構造材料を成形する方法、例えば織物、フィラメントワインディング法において必要とする炭素繊維の繊度は、現状では７，０００〜２０，０００デニール程度の炭素繊維束を何本か引き揃えて成形を行っている。ところが、引き揃えによる成形においては、引き揃え単位間で隙間が開くことにより樹脂の含浸むらが発生するという問題がある。【０００３】
さらに、７，０００〜２０，０００デニール程度の炭素繊維束を用いると、特に大型でかつ厚みの大きい成形体を製造する際には、積層回数、巻き付け回数を多くする必要があり、成形時間の点でも不利となる。すなわち、フィラメント数が大きく、かつ厚みの大きい炭素繊維のパッケージがあれば、高次加工設備への炭素繊維の積層回数、巻き付け回数の減少、成形時間の短縮、クリール設備のコンパクト化が可能となる利点がある。【０００４】
特許文献１に、繊度２５，０００デニール以上の炭素繊維を、繊度当たりの糸幅が０．１５×１０−３〜０．３５×１０−３ｍｍ／デニールとなるようにボビン上に巻き取ったスクエアエンド型パッケージであって、巻き始めおよび巻き終わりの綾角が、それぞれ１０〜３０°、３〜１５°の範囲にあり、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲が０．１２〜０．８８である炭素繊維パッケージが提案されている。
【特許文献１】特開平１０−３１６３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１の炭素繊維パッケージはワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲を０．１２〜０．８８としているため、例えば端数Ｗ０が０．５では、巻き取られる炭素繊維の位置が２トラバース前に巻き取られた位置と完全に重なり、高い巻き密度で崩れにくい形態に精度よく炭素繊維パッケージを形成できないという問題があった。【０００６】
本発明は、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束の巻き取りについて、高い巻き密度でかつ巻き崩れしにくい、最適な形態のパッケージと、その製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明の第一の要旨は、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取った炭素繊維パッケージであって、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲が０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニール、巻き始めの綾角の範囲が１３〜１４°、巻き終わりの綾角が３°以上、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲が０．０７〜０．０８である炭素繊維パッケージである。【０００８】
本発明の第二の要旨は、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取った炭素繊維パッケージであって、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲が０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニール、巻き始めの綾角の範囲が１３〜１４°、巻き終わりの綾角が３°以上、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲が０．９０〜０．９１である炭素繊維パッケージである。【０００９】
本発明の第三の要旨は、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取った炭素繊維パッケージであって、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲が０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニール、巻き始めの綾角の範囲が１０〜１１°、巻き終わりの綾角が２°以上、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲が０．０７〜０．０８である炭素繊維パッケージである。【００１０】
本発明の第四の要旨は、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取った炭素繊維パッケージであって、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲が０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニール、巻き始めの綾角の範囲が１３〜１４°、巻き終わりの綾角が５°以上、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲が０．０９〜０．１０である炭素繊維パッケージである。【００１１】
本発明の第五の要旨は、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取った炭素繊維パッケージであって、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲が０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニール、巻き始めの綾角の範囲が１３〜１４°、巻き終わりの綾角が３°以上、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲が０．９２〜０．９３である炭素繊維パッケージである。【００１２】
本発明の第六の要旨は、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取った炭素繊維パッケージであって、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲が０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニール、巻き始めの綾角の範囲が１０〜１１°、巻き終わりの綾角が２°以上、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲が０．９２〜０．９３である炭素繊維パッケージである。【００１３】
本発明の第七の要旨は、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲を０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニールとし、巻き始めの綾角の範囲を１３〜１４°とし、巻き終わりの綾角を３°以上とし、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲を０．０７〜０．０８として、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取る炭素繊維パッケージの製造方法である。【００１４】
本発明の第八の要旨は、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲を０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニールとし、巻き始めの綾角の範囲を１３〜１４°とし、巻き終わりの綾角を３°以上とし、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲を０．９０〜０．９１として、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取る炭素繊維パッケージの製造方法である。【００１５】
本発明の第九の要旨は、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲を０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニールとし、巻き始めの綾角の範囲を１０〜１１°とし、巻き終わりの綾角を２°以上とし、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲を０．０７〜０．０８として、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取る炭素繊維パッケージの製造方法である。【００１６】
本発明の第十の要旨は、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲を０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニールとし、巻き始めの綾角の範囲を１３〜１４°とし、巻き終わりの綾角を５°以上とし、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲を０．０９〜０．１０として、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取る炭素繊維パッケージの製造方法である。【００１７】
本発明の第十一の要旨は、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲を０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニールとし、巻き始めの綾角の範囲を１３〜１４°とし、巻き終わりの綾角を３°以上とし、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲を０．９２〜０．９３として、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取る炭素繊維パッケージの製造方法である。【００１８】
本発明の第十二の要旨は、炭素繊維束の繊度当たりの幅範囲を０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニールとし、巻き始めの綾角の範囲を１０〜１１°とし、巻き終わりの綾角を２°以上とし、ワインド比Ｗにおける端数Ｗ０の範囲を０．９２〜０．９３として、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束をボビン上にスクエアエンド型に巻き取る炭素繊維パッケージの製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の炭素繊維パッケージおよびその製造方法によれば、繊度２５，０００〜３５，０００デニールの炭素繊維束を、高い巻き密度で巻き姿も良好な、巻き崩れが起こりにくく解舒性も良好なパッケージとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例で用いた巻き取り機の巻き取り部の概略図である。
【図２】綾角を説明する図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  炭素繊維束
２、３、５  ガイド部材
４  張力測定位置
６  プレッシャーロール
７  ボビン
８  炭素繊維束パッケージ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明において、炭素繊維束の繊度とは、単糸繊度（デニール）×フィラメント数で表される。炭素繊維束の繊度は２５，０００〜３５，０００デニールの範囲であればよい。単糸繊度は通常０．２〜０．９デニールであるため、フィラメント数は２８，０００〜１７５，０００本程度となる。【００２３】
巻き取られる炭素繊維束の繊度を２５，０００〜３５，０００デニールにする方法としては、太デニールの前駆体繊維を出発原料として用いる方法、いくつかの少フィラメント数の前駆体繊維を焼成工程の途中かつワインダーで巻き終わるまでに合糸する方法、一旦炭素繊維として巻き取ったものをクリールから引き出して合糸しながら再度巻き取る方法などがあるが、いずれかに限定されるものではない。【００２４】
本発明では、炭素繊維束の繊度当たりの幅を０．３０×１０−３〜０．６３×１０−３ｍｍ／デニールに規制する。その規制方法は特に限定されず、炭素繊維束を溝付きローラー、固定ガイド等に接触させて所定の幅にする方法、サイジング剤を付与することにより、単糸が移動するのを拘束して幅の変動を防ぐ方法等を単独又は組み合わせて実施することによって、目的とする炭素繊維束の繊度当たりの幅を達成できる。【００２５】
炭素繊維パッケージを製造するにあたって、以下の条件を満たすように巻き取ることで、高い巻き密度で巻き姿が良好な、巻き崩れが起こり難く解舒性も良好な炭素繊維パッケージとすることができる。【００２６】
（１）巻き始めの綾角の範囲を１３〜１４°とした場合
巻き終わりの綾角を３°以上とし、かつ後述するワインド比の端数Ｗ０の範囲を０．０７〜０．０８、０．９０〜０．９１、又は０．９２〜０．９３とする。あるいは、巻き終わりの綾角を５°以上とし、かつ後述するワインド比の端数Ｗ０の範囲を０．０９〜０．１０の範囲とする。【００２７】
（２）巻き始めの綾角の範囲を１０〜１１°とした場合
巻き終わりの綾角を２°以上とし、かつ後述するワインド比の端数Ｗ０の範囲を０．０７〜０．０８又は０．９２〜０．９３とする。【００２８】
ここで綾角とは、炭素繊維束１とボビン７がなす角度であり、図２に示す角度θである。【００２９】
ワインダーを用いて炭素繊維束を本発明が規定する所定のワインド比で巻き取る場合、巻き始めの綾角とワインド比を一旦決定すれば、巻き終わりの綾角は、炭素繊維束の巻き取り量によって決定される。すなわち、炭素繊維束を巻き取るにつれて次第に綾角が減少していき、巻き取り量が多ければ多いほど巻き終わりの綾角は小さくなる。巻き終わりの綾角が本発明で規定する値以上であれば、高い巻き密度で巻き姿が良好で、巻き崩れが起こり難く解舒性も良好な炭素繊維パッケージを得ることができる。即ち、本発明が規定する所定のワインド比と巻き始めの綾角で炭素繊維束を巻き始め、炭素繊維束の巻き取り量をその綾角の下限値によって決定される量以下とすれば、巻き姿が良好で巻き崩れが起こり難い。【００３０】
巻かれる炭素繊維束はボビン上に均一に分散して分布することが望ましい。このボビン上での糸の位置の均一分散性は、ボビンの回転数とトラバース速度の比、すなわちワインド比により決定される。具体的にワインド比Ｗは次式で表される。
Ｗ＝２Ｌ／（πＤ０ｔａｎθ）
ここでＬはワインダーのガイドがボビンに対し実質的に平行にトラバースするストローク、すなわちトラバース幅（ｍｍ）、Ｄ０はボビンの外径（ｍｍ）、θは巻き始めの綾角である。【００３１】
ワインド比が整数の場合は、１トラバース後に巻かれる糸の位置は、その前のトラバースで巻かれた糸と全く重なる。ワインド比が整数からずれると、そのずれに応じて１トラバース後に巻かれる糸の位置が、その前のトラバースで巻かれた糸とずれる。ワインド比が整数の場合は全く同じ位置に糸が巻き取られ続けるので糸が局在化し、不均一な巻き密度の低いパッケージとなり巻きくずれが発生し易い。【００３２】
また、ワインド比の端数Ｗ０（ワインド比とワインド比の整数部分との差）が１／ｎ（ｎは２以上１０以下の整数）の倍数である場合は、ｎトラバース後に巻かれる糸の位置は、ｎトラバース前の糸が巻かれた位置と全く重なる。つまり、ワインド比が整数の場合と同様に全く同じ位置に糸が巻き取られ続ける。従ってｎの数が小さい場合は特に糸が局在化し、不均一な巻き密度の低いパッケージとなり巻きくずれが発生し易い。【００３３】
巻かれる糸をボビン上で均一に分布させるためには、この整数からのずれの小数部分、すなわちワインド比Ｗの端数Ｗ０を０．０７〜０．０８、又は、０．０９〜０．１０又は、０．９０〜０．９１、又は０．９２〜０．９３の範囲にし、かつ巻き始め及び巻き終わりの綾角をそれぞれ前述の範囲とすればよい。この範囲であればトラバース毎に糸が存在する位置を万遍なく変更できるため、巻き密度の高いパッケージを作ることができる。
【実施例】
【００３４】
以下に本発明を実施例により具体的に説明する。【００３５】
＜実施例１＞
図１に示す構成の巻き取り装置を用いて、総繊度２９，７００デニール（フィラメント数：５０，０００本）の炭素繊維束を幅１２ｍｍに保ちながら、内径８２ｍｍ、長さ２８０ｍｍの紙製のボビンに巻き幅２５４ｍｍにて巻き取り、スクエアエンド型の炭素繊維パッケージを作った。巻き取り時の条件及び得られた炭素繊維パッケージの性状を表１に示した。具体的には、炭素繊維束１を、ガイド部材２、３および５により図１中の破線矢印の方向に進行させることでプレッシャーロール６とボビン７の間に導入して、ボビン７に巻き取ることで、炭素繊維パッケージ８とした。【００３６】
なお巻き取り時の接圧は、ボビン７がプレッシャーロール６に接している力を手ばかりを用いて３回測定した平均値である。また、巻き取り時の張力は、ボビン７に巻かれる前の張力測定位置４での炭素繊維束にかかっている力をテンションメータで測定し、最大値と最小値から求めた平均値である。【００３７】
＜実施例２〜６＞
巻き取り時の条件を表１に示す値にした以外は、実施例１と同様の方法にて、スクエアエンド型の炭素繊維パッケージを作った。得られた炭素繊維パッケージの性状を表１に示した。【００３８】
＜実施例７〜８＞
炭素繊維束の総繊度を２８，５００デニール（フィラメント数：４８，０００本）とし、巻き取り時の条件を表１に示す値にした以外は、実施例１と同様の方法にて、スクエアエンド型の炭素繊維パッケージを作った。得られた炭素繊維パッケージの性状を表１に示した。【００３９】
＜比較例１〜３＞
巻き始めの綾角、ワインド比をそれぞれ表２に示す値とした他は、実施例１と同じ条件として炭素繊維束をボビンに巻き始めたが、ボビン上に炭素繊維束が偏在し、炭素繊維パッケージを得ることができなかった。【００４０】
【表１】
2008029740.tif 000003
【００４１】
【表２】
2008029740.tif 000004
実施例１〜８及び比較例１〜３の結果から判るように、本発明で規定した要件を満足することにより、大きな繊度の炭素繊維束であっても、巻き密度が高く、巻き姿が良好で、巻き崩れが起こり難く、解舒性が良好なパッケージを得ることができる。
【図１】
2008029740.tif 000005
【図２】
2008029740.tif 000006
【国際調査報告】
2008029740.tif 000007
2008029740.tif 000008