(57)【要約】【課題】　糸の形状に影響を与えにくい糸道ローラを提供する。また、解舒性に優れた繊維糸パッケージを提供する。【解決手段】　ローラ面を有するローラ本体と、このローラ本体を支持するローラ軸とを有し、かつ、回転せしめたときにローラ軸に対するローラ面の角度が−１０°〜＋１０°の範囲で変わるように、ローラ軸に対してローラ面を斜交せしめた。また、かかるローラを用いた炭素繊維糸の製造方法である。さらに、かかるローラを有する繊維糸巻き上げ用トラバースガイドである。【選択図】図１
2004142945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　ローラ面を有するローラ本体と、このローラ本体を支持するローラ軸とを有し、かつ、回転せしめたときにローラ軸に対するローラ面の角度θがθ1〜θ2の範囲で変わるように、ローラ軸に対してローラ面を斜交せしめてなる糸道ローラ。
【請求項２】
　角度θ1〜θ2が−１０°〜＋１０°の範囲内にある、請求項１に記載の糸道ローラ。
【請求項３】
　請求項１または２に記載のローラを用いた炭素繊維糸の製造方法。
【請求項４】
　請求項１または２に記載のローラを有する繊維糸巻き上げ用トラバースガイド。
【請求項５】
　請求項４に記載の繊維糸巻き上げ用トラバースガイドを用いた繊維糸パッケージの製造方法。
【請求項６】
　張力５Ｎ、解舒速度１０ｍ／ｍｉｎで解舒しながら、下記条件により求めた繊維糸幅ばらつきが１０％以下である繊維糸パッケージ。
繊維糸幅ばらつき（％）＝（繊維糸幅標準偏差／繊維糸幅平均値）×１００
サンプリング周期ｔ：１秒
測定数ｎ：６００
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、天然繊維糸や合成繊維糸、ガラス繊維糸、炭素繊維糸等の糸を案内したり搬送したりする糸道ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
　糸道ローラは、たとえば、糸パッケージから繰り出される糸を案内したり、搬送したり、走行方向を変えたりするのに用いられる。
【０００３】
　そのような糸道ローラは、Ｖ字形の溝を有する、いわゆる溝付ローラや、側面に鍔（案内側板）を有する、いわゆる鍔付ローラが周知である。
【０００４】
　溝付ローラは、糸をその張力によって溝底を走行させるようにしたものであるが、糸が溝底で挟み込まれるような状況になるため、たとえば扁平な糸の場合、扁平がくずれて丸くなってしまう。
【０００５】
　また、鍔付ローラは、側面の鍔によって糸がローラから外れるのを防止するようにしたものであるが、糸が鍔に接触すると形状が変わってしまうことがある。
【０００６】
　また、圧力空気の力で糸を浮かせながら走行させるようにしたガイドもあるが、構造が複雑で、圧力空気を常時使用するためランニングコストが高くなる（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−２４７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
　本発明の目的は、上述した従来の糸道ローラの上記問題点を解決し、糸の形状に影響を与えにくい糸道ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
　上記目的を達成するために、本発明は、ローラ面を有するローラ本体と、このローラ本体を支持するローラ軸とを有し、かつ、回転せしめたときにローラ軸に対するローラ面の角度がθ1〜θ2の範囲で変わるように、ローラ軸に対してローラ面を斜交せしめてなる糸道ローラを提供する。角度θ1〜θ2は、−１０°〜＋１０°の範囲内とするのが実用的である。
【０００９】
　また、上記ローラを用いた炭素繊維糸の製造方法である。さらに、上記ローラを有する繊維糸巻き上げ用トラバースガイドおよびかかるトラバースガイドを用いた繊維糸パッケージの製造方法である。
【００１０】
　また、張力５Ｎ、解舒速度１０ｍ／ｍｉｎで解舒しながら、下記条件により求めた繊維糸幅ばらつきが１０％以下である繊維糸パッケージである。
繊維糸幅ばらつき（％）＝（繊維糸幅標準偏差／繊維糸幅平均値）×１００
サンプリング周期ｔ：１秒
測定数ｎ：６００
【発明の効果】
【００１１】
　本発明の糸道ローラは、ローラ面を有するローラ本体と、このローラ本体を支持するローラ軸とを有し、かつ、回転せしめたときにローラ軸に対するローラ面の角度θがθ1〜θ2の範囲で変わるように、ローラ軸に対してローラ面を斜交せしめてなるので、実施例にも示したように、糸の形状に影響を与えにくい。すなわち、ローラ本体の中央部に糸を強制的に戻す力がかかるようにすることで、糸がローラ本体上の同位置に保持された状態で糸をガイドすることができる。
【００１２】
　上記ローラを有する本発明のトラバースガイドを用いることによって形状がよく端面の糸条位置ばらつきが小さい繊維糸パッケージを得ることができる。
【００１３】
　さらに本発明の繊維糸パッケージは繊維糸幅ばらつきが小さいため解舒性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
　図１において、糸道ローラは、ローラ軸１を駆動軸とする回転自在に設けたローラ軸１と、このローラ軸１に固定支持された、ローラ面２ａを備えたローラ本体２とを有する。ローラ本体２は、糸道ローラが回転したとき、ローラ軸１に対するローラ面２ａの角度θがθ1〜θ2の範囲で変わるように、ローラ軸１に対してローラ面２ａが斜交するように支持されている。したがって、ローラ面２ａは、糸道ローラが回転するとシーソーのような動きをする。
【００１５】
　かかる糸道ローラを用いて糸を案内すると、図２に示すように、糸Ｙは、矢印で示すように、ローラ面２ａ上を右方に向かって（ローラ半径の大きいほうから小さい方に向かって）移動し始めるが、糸道ローラの回転に伴って角度θが変化していくので、次には図３に示すように左方に向かって移動し始める。次には、再び図２に示すような状態になる。このように、糸Ｙは、ローラ面２ａ上でローラ軸１の方向に周期的に往復動を繰り返しながら走行するので、ローラ面２ａから脱落することはなく、ローラ本体の中央部に糸を強制的に戻す力がかかり、糸が常にローラ本体上の同位置に保持された状態で糸をガイドすることができる。また、走行する糸Ｙに加わる力は、上述した角度θの範囲に依存するので、糸の種類や形状等に応じて適当な角度θの範囲を決める。この角度θの範囲、すなわちθ1〜θ2は、−１０°〜＋１０°の範囲内とするのが実用的である。
【００１６】
　Ｖ字ローラなどでは、繊維束の端が折り畳まれたり、溝へ繊維が食い込むことにより繊維束が細ってしまうなどの影響があるが、本発明においては、ローラ上で糸が接する面が常に平面であるため、溝により繊維束が細ってしまうなどの影響を及ぼさない。このときの角度θ１〜θ２は−１０°〜＋１０°の範囲内であるのが良い、なぜならあまり角度が大きくなると、上述したローラ上糸の周期的な往復動が激しくなり、ローラー上で糸が摺れるため、例えば単繊維同士のからみが増え、繊維束の拡がり性が低下するなど糸に影響を及ぼすようになるからである。
【００１７】
　また、糸の往復動の周期は、糸の速度やローラ本体の外径等にもよるが、１／１０〜１０秒程度とするのが好ましい。
【００１８】
　図４は、図１に示したものとは異なる本発明の糸道ローラを示すもので、ローラ本体２は、ベアリング３、４によって、固定されたローラ軸１に回転自在に支持されている。このように、ローラ本体２は、図１に示すようなベアリングによる支持でなくても良く、駆動ローラーであってもよいが、ローラ軸１に回転自在に支持されてもよい。
【００１９】
　本発明においては、ローラ軸に対してローラ面を斜交せしめて傾きを持たせることにより、ほぼＶ字ローラーと同様に糸道が一定位置に維持される。また、より好ましくは、図４に示すようなローラ軸１に回転自在に支持された、単に糸との接触によって駆動回転されるフリーローラとすることによりスリップが生じないようにすることができる。
【００２０】
　以上説明した形態の糸道ローラにおいては、糸道ローラが１回転すると糸が１回往復動するが、ローラ本体の周方向で角度θの範囲が異なる複数個のローラ面を設けておくと、１回の回転で複数回角度θを変化させ、糸を複数回往復動させるようなこともできる。
【００２１】
　図５、図６は、ローラ本体の周方向で角度θの範囲が異なる複数個のローラ面（多曲面）を設けたものの例であり、図５は側面斜視図、図６は図５のＡ方向から見た図である。図５、図６の例では、半径Ｒ1の位置において角度をθ1、半径Ｒ2の位置において角度をθ2、半径Ｒ3の位置において角度をθ3、半径Ｒ4の位置において角度をθ4とし、ローラ本体の周方向で角度θがθ1〜θ4の範囲が異なる複数個のローラ面を設けたものであり、１回の回転で糸を複数回往復動させるようにしたものである。
【００２２】
　また、図７は、本発明の繊維糸巻き上げワインダ用トラバースガイドへの適用を示す概略図であり、図８は、図７におけるトラバースガイドの詳細拡大図であり、Ａは側面図、Ｂは正面図である。カム、ベルト、ロッドなどの往復動機構（図示せず）によって左の実線位置から右の波線位置まで往復動させられる、本発明の糸道ローラを装備したトラバースガイド７をトラバースさせて製品ボビン上に繊維糸を巻き上げるようにしたものである。図７におけるトラバースガイド７は、図８に示すように、複数のローラーを用い、第１のガイドローラ８に本発明の糸道ローラを使用し、該第１のガイドローラ８で保持した糸道を第２のガイドローラ９で９０°ひねってボビン６に巻き取る構造になっている。糸道ローラ上の糸は、本発明の糸道ローラを用いることにより、Ｖ字ローラを使ったのと同じような効果があるため、常にトラバースしているわけではなく、殆ど真ん中で静止している状態となる。
【００２３】
　なお、第１のガイドローラ８に本発明の糸道ローラを使用するのが好ましいが、第２のガイドローラ９に本発明の糸道ローラを使用してもかまわない。また、第１のガイドローラ８および第２のガイドローラ９の双方に本発明の糸道ローラを使用してもかまわない。
【００２４】
　かかる本発明のトラバースガイドを製品巻き上げに用いることにより、例えば糸断面が扁平な炭素繊維糸パッケージの製品の巻き形状を大幅に向上させることができるが、このトラバースガイドの応用範囲がこれらに限られるわけではない。
【００２５】
　本発明のトラバースガイドを製品巻き上げに用いることにより、例えば繊維糸パッケージの繊維糸幅ばらつきを１０％以下、より好ましくは８％以下、さらに好ましくは６％とすることができる。ここでいうパッケージの繊維糸幅ばらつきとは、張力５Ｎ、解舒速度１０ｍ／ｍｉｎで解舒しながら、下記条件により求めた繊維糸幅ばらつきである。
繊維糸幅ばらつき（％）＝（繊維糸幅標準偏差／繊維糸幅平均値）×１００
サンプリング周期ｔ：１秒
測定数ｎ：６００
　かかる繊維糸幅ばらつきが１０％以下の繊維糸パッケージは特に単位面積あたりの強化繊維量の少ないいわゆる低目付プリプレグを製造する原材料として好適である。
【実施例１】
【００２６】
　図４に示した糸道ローラを用い、単繊維径が７μｍ、単繊維数が１２０００本で、糸幅が約１０ｍｍの扁平状炭素繊維糸を案内した。ローラ本体の外径は１００ｍｍとし、角度θはローラ本体が１回転する間に−５°から＋５°の範囲で変わるようにした。また、糸の速度は１０ｍ／分とした。
３日間の運転中、ローラ面からの糸の脱落は全くなかった。また、視認できるほどの糸の形状変化も認められなかった。
【実施例２】
【００２７】
　また図４に示した糸道ローラを、図７、図８に示す炭素繊維糸巻き上げワインダ用トラバースガイドの第１のガイドローラー８に適用し、かかるトラーバースガイドを用いて下記に示す束状の扁平状炭素繊維を巻き上げて炭素繊維糸パッケージを製造した。
（扁平状炭素繊維）
　下記サイジング剤の入った処理浴中に、予め表面酸化処理した、単繊維径７μｍ、単繊維数１２０００本である束状の炭素繊維（炭素繊維糸）を通過させた後、さらに１５０〜１６０℃に加熱されたゾーンを数分間通過させ得られた糸幅が約７ｍｍの束状の炭素繊維糸を得た。
（サイジング剤）
　下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を高粘度乳化装置に仕込み、５０〜６０℃に加熱して均一としたものに（ｄ）のうち、４．５重量部加え、４０℃以下で十分攪拌し、乳化転相させた。転相後、除々に残りの（ｄ）４１．５重量部を添加し均一なエマルジョンとした。
(ａ)ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコート（登録商標）８２８（ジャパンエポキシレジン（株）））・・・３０（重量部）
(ｂ)ビスフェノールＡのＥＯ　２モル付加物２モル、マレイン酸１．５モル、セバチン酸０．５モルの縮合物（酸価５５）・・・２０（重量部）
(ｃ)ポリオキシエチレン（７０モル）スチレン化（５モル）クミルフェノール・・・５（重量部）
(ｄ)水・・・４５（重量部）
　ここで前記ローラ本体の外径は３０ｍｍとし、角度θはローラ本体が１回転する間に−３°から＋３°の範囲で変わるようにした。また、糸の速度は１０ｍ／分とした。結果、糸が常にトラバースガイド上同位置に保持されることにより、ボビン端面での糸位置が安定することによって、巻き上げ製品の端面形状が向上した。また、視認できるほどの糸の形状変化も認められなかった。すなわち、従来のトラバースガイドでは、糸張力により、片持ちローラの場合にたわみによるずれや、取付精度により生じたわずかなずれがあると第１のガイドローラ上に１ｍｍ単位のずれが生じ、このような１ｍｍのずれでも長時間続くと製品形状に大きな影響がでてくるという問題があった。しかしながら、図７、図８に示す第１のガイドローラ８に本発明の糸道ローラを使用し、該第１のガイドローラ８で保持した糸道を第２のガイドローラ９で９０°ひねってボビン６に巻き取る構造の炭素繊維糸巻き上げワインダ用トラバースガイドを適用した場合には、真ん中に強制的に戻す力がかかるようにすることで糸が常にトラバースガイド上の同位置に保持されることにより、ボビン端面での糸位置が安定した。このときのボビン端面での糸位置の変動幅を図９のようにトラバースエンド位置に近接撮影用カメラを固定設置し連続的に撮影することによって調査した結果、繊維のトラバースエンド位置のトラバースエンド基準位置からのズレが±１ｍｍ以内とすることができた。また、かかる実施例の方法により製造されたトラバースエンド基準位置からのズレが小さい炭素繊維糸パッケージは、製品解じょ性が非常に向上していることがわかった。すなわち、従来の製品では製品端面で基準位置から１ｍｍ以上のズレが多くあったため、端面より飛び出した糸が解じょ時にそれより内側の糸に引っかかり綾落ちや毛羽発生、糸割れを引き起こすことがあったが、本実施例のパッケージは、端面の糸位置のばらつきが小さいため、解舒時の綾落ちや毛羽巻き付きによる設備トラブル、糸割れによる繊維の品質劣化がおこらず解舒性が良好であった。
【００２８】
　また、本実施例で得られた炭素繊維糸パッケージを図１０に示す装置を用いて、張力５Ｎ、糸速度１０ｍ／ｍｉｎにて解舒し、解舒された糸の糸幅をレーザー透過型の糸幅測定器にてサンプリング周期１ｓで１０分間（測定数ｎ＝６００）測定した。その結果、実施例２で得られた繊維糸パッケージは、糸幅の標準偏差が０．４２であり、糸幅平均値が７．１ｍｍであった。すなわち、糸幅の標準偏差を糸幅平均値で除して１００倍した解除糸幅のバラツキが５．９％であった。
【００２９】
　（比較例１）
　従来のトラバースガイド、すなわち図７に示すトラバースガイドのガイドローラ８を通常のヒラローラに変更したトラバースガイドを用いた以外は実施例２と全く同じ条件で同じ炭素繊維束を巻き上げ炭素繊維糸パッケージを得た。結果、糸張力により、ローラたわみによるわずかなずれや、取付精度によりわずかなずれが影響し第１のガイドローラ上に１ｍｍ単位のずれが生じ、かかる１ｍｍ単位のずれが長時間続いたため製品形状（パッケージ端面形状）に乱れが確認された。また、この製品を実施例２同様、図１０に示す装置を用い、全く同じ手法で解舒糸幅を測定した。その結果、比較例１で得られた繊維糸パッケージは、糸幅の標準偏差が０．６８であり、糸幅平均値が６．３４ｍｍであった。すなわち、糸幅の標準偏差を糸幅平均値で除して１００倍した解舒糸幅のバラツキが１０．７％であった。
【００３０】
　従来の繊維糸パッケージのように糸幅にばらつきがあると、プリプレグの生産工程等においてシート状に糸を並べる場合、隣り合った糸の間にすき間が出来たり、逆に糸が重なった部分が生じて均一な品質の製品が得られないといった問題があったが、本実施例の炭素繊維糸パッケージから解舒される炭素繊維糸は糸幅のばらつきを抑えられており、かかる炭素繊維糸を原料としたプリプレグ製品の品質を大幅に向上させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
　本発明は、天然繊維糸や合成繊維糸、ガラス繊維糸、炭素繊維糸等の糸を案内したり搬送したりする糸道ローラに関するものであり、各種糸パッケージから繰り出される糸を案内したり、搬送したり、走行方向を変えたりするのに用いられる。また、各種糸の製造工程の糸道ローラとして用いたり、ワインダ用トラバースガイドにも応用することができるが、その応用範囲がこれらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る糸道ローラの概略正面図である。
【図２】図１に示した糸道ローラを用いて糸を案内している様子を示す、糸道ローラの概略正面図である。
【図３】図１に示した糸道ローラを用いて糸を案内している様子を示す、糸道ローラの概略正面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る糸道ローラの概略縦断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に係る糸道ローラの概略斜視側面図である。
【図６】図５のＡ方向から見た図である。
【図７】本発明の炭素繊維巻き上げワインダ用トラバースガイドへの適用を示す概略図である。
【図８】図７におけるトラバースガイドの詳細拡大図であり、Ａは側面図、Ｂは正面図である。
【図９】ボビン端面における糸道変動の測定方法を示した模式図である。
【図１０】製品解じょ時の糸幅測定方法を示した模式図である。
【符号の説明】
【００３３】
　　１：ローラ軸
　　２：ローラ本体
　２ａ：ローラ面
　　３：ベアリング
　　４：ベアリング
　　５：炭素繊維
　　６：炭素繊維製品ボビン
　　７：トラバースガイド
　　８：第１のガイドローラ
　　９：第２のガイドローラ
　１０：近接撮影用カメラ（固定設置）
　１１：スケール（固定設置）
　１２：レーザー透過型糸幅測定器（固定設置）
　１３：巻き取り装置
【図１】
2004142945.tif 000003
【図２】
2004142945.tif 000004
【図３】
2004142945.tif 000005
【図４】
2004142945.tif 000006
【図５】
2004142945.tif 000007
【図６】
2004142945.tif 000008
【図７】
2004142945.tif 000009
【図８】
2004142945.tif 000010
【図９】
2004142945.tif 000011
【図１０】
2004142945.tif 000012