(57)【要約】【課題】扁平テープ状の繊維束であっても、糸幅の変動を抑え安定して所定の糸幅で巻き取ることが可能な巻取機用綾振りガイド装置とそれを含む巻取機を提供し、さらにそれらを用いた炭素繊維束パッケージの製造方法を提供する。【解決手段】繊維束をボビンに巻き取る際に綾振りを行うガイド装置であって、繊維束を案内する複数のガイド部材の少なくとも１つが浮動支持されており、かつ、そのガイド部材が綾振りに伴う繊維束張力の増減を緩和する方向に変位可能に構成されていることを特徴とする巻取機用綾振りガイド装置、およびそれを用いた巻取機と炭素繊維束パッケージの製造方法。【選択図】図１
2005225644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維束をボビンに巻き取る際に綾振りを行うガイド装置であって、繊維束を案内する複数のガイド部材の少なくとも１つが浮動支持されており、かつ、そのガイド部材が綾振りに伴う繊維束張力の増減を緩和する方向に変位可能に構成されていることを特徴とする巻取機用綾振りガイド装置。
【請求項２】
前記繊維束が扁平テープ状の繊維束からなる、請求項１に記載の巻取機用綾振りガイド装置。
【請求項３】
前記繊維束が樹脂補強用の補強繊維束からなる、請求項１または２に記載の巻取機用綾振りガイド装置。
【請求項４】
前記浮動支持がばねにより行われている、請求項１〜３のいずれかに記載の巻取機用綾振りガイド装置。
【請求項５】
繊維束を案内するガイド部材がフリー回転ローラーからなる、請求項１〜４のいずれかに記載の巻取機用綾振りガイド装置。
【請求項６】
前記複数のガイド部材が、互いに平行に配列され、順に繊維束を案内する３つのガイド部材を有し、そのうち２番目に繊維束を案内するガイド部材が浮動支持されている、請求項１〜５のいずれかに記載の巻取機用綾振りガイド装置。
【請求項７】
前記順に繊維束を案内する３つのガイド部材が巻取機プレッシャーローラーを含んでいる、請求項６に記載の巻取機用綾振りガイド装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の巻取機用綾振りガイド装置を含む巻取機。
【請求項９】
炭素繊維束を請求項８に記載の巻取機によって巻き取る炭素繊維束パッケージの製造方法。
【請求項１０】
前記炭素繊維束が実質的に無撚である、請求項９に記載の炭素繊維束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、炭素繊維束等の補強繊維束の巻取機に好適な巻取機用綾振りガイド装置、とくに、安定した糸幅で繊維束を巻取可能な巻取機用綾振りガイド装置、およびそれを用いた巻取機と炭素繊維束パッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維束やガラス繊維束に代表される補強繊維束の多くは、それら繊維束にマトリックス樹脂を含浸させた、いわゆるプリプレグとした後、繊維強化プラスチック成形体として製品化される。近年、この繊維強化プラスチック成形体の軽量化指向に伴い、厚みが薄く、かつ厚み斑が少ない高品位なプリプレグが要望されつつある。このようなプリプレグを製造する際には、補強繊維束を、その品位を損なわないように、薄く広く開繊させる必要がある。このため、プリプレグの原材料となる補強繊維束についても、予め薄く均一に拡げた状態でボビンに巻き取ることが重要な課題となってきている。
【０００３】
一般的な巻取機では、巻取ボビンの回転軸と平行に往復動する綾振りガイド装置によって繊維束は綾状に規則正しく巻き取られる。一方、上述のような、予め薄く拡げた扁平テープ状の補強繊維束を安定した糸幅で巻き取る綾振りガイド装置としては、従来、以下のような技術が知られている。すなわち、巻取ボビンの回転軸と直交して配された一対の上部ガイドローラーと、巻取ボビンの回転軸と平行に配された一対の下部ガイドローラーと、それらの間に円錐状ガイドローラーとを有し、上部ガイドローラーの少なくとも一方はその回転軸方向中央部が凹んだ鼓形状であり、下部ガイドローラーの少なくとも一方はその回転軸方向中央部が膨らんだ太鼓形状である綾振りガイド装置が知られている（例えば、特許文献１）。また、その回転軸が空間上で互いにねじれた位置関係にある一組の円錐状ガイドローラーと、巻取ボビンとほぼ平行な回転軸を有する平行ガイドローラーとを具備し、円錐状ガイドローラーによって扁平テープ状の繊維束をほぼ直角にひねって平行ガイドローラーに導く綾振りガイド装置も知られている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００１−３４８１６６号公報
【特許文献２】特開平１０−３３００３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これら従来の綾振りガイド装置には、以下に記載するような欠点がある。すなわち、特許文献１に開示される綾振りガイド装置は、繊維束の走行糸道を安定させるために鼓形状のガイドローラーを用いており、糸幅が一旦狭くなるため単繊維の整列が乱れ、結果として、繊維束パッケージ上の糸幅が狭くなったり、繊維束に部分的な撚りが発生してしまうものであった。また、特許文献２に開示される綾振りガイド装置は、最上部に配されたガイドローラーが円錐状であり、繊維束はこの円錐状ガイドローラーに最初に接触すると同時にひねられるため、ガイドローラー上で繊維束はその幅方向に横滑りを起こし、繊維束に撚りが発生しやすく、結果として糸幅が狭くなったりして安定しないものであった。
【０００５】
そこで本発明の課題は、上記のような従来技術の欠点に鑑み、扁平テープ状の繊維束であっても、糸幅の変動を抑え安定して所定の糸幅で巻き取ることが可能な巻取機用綾振りガイド装置とそれを含む巻取機を提供し、さらにそれらを用いた炭素繊維束パッケージの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る巻取機用綾振りガイド装置は、繊維束をボビンに巻き取る際に綾振りを行うガイド装置であって、繊維束を案内する複数のガイド部材の少なくとも１つが浮動支持されており、かつ、そのガイド部材が綾振りに伴う繊維束張力の増減を緩和する方向に変位可能に構成されていることを特徴とするものからなる。
【０００７】
この巻取機用綾振りガイド装置は、通常の繊維束に対しても適用できるが、特に、繊維束が扁平テープ状の繊維束からなる場合に好適なものである。中でも、前述の如く、薄く広く開繊させる必要がある、プリプレグの原料となる樹脂補強用の補強繊維束からなる場合に好適なものである。
【０００８】
上記浮動支持されるガイド部材の浮動支持は、たとえばばねにより行うことができる。但し、ばねの他、シリンダー装置やバランスウェイト、弾力性を有する部材による浮動支持も可能である。
【０００９】
上記繊維束を案内するガイド部材としては、フリー回転ローラーを用いることができる。上記浮動支持されるガイド部材は勿論のこと、他のガイド部材にもフリー回転ローラーを用いることができる。
【００１０】
上記浮動支持されたガイド部材を含む複数のガイド部材としては、互いに平行に配列され、順に繊維束を案内する３つのガイド部材を有し、そのうち２番目に繊維束を案内するガイド部材が浮動支持されている構成とすることができる。捩れ等のない状態で安定して繊維束張力の増減を緩和する（張力変動を吸収する）ためには、このように少なくとも３つのガイド部材を設けて、その真中のガイド部材を浮動支持して繊維束張力の増減を緩和する方向に変位できるようにすることが好ましい。これら順に繊維束を案内する３つのガイド部材は、巻取機プレッシャーローラーを含んでいてもよい。つまり、巻取機プレッシャーローラーが最下流側のガイド部材を構成し、その直前に浮動支持されたガイド部材を配置する構成とすることができる。
【００１１】
本発明に係る巻取機は、上記のような巻取機用綾振りガイド装置を含むものである。
【００１２】
また、本発明に係る炭素繊維束パッケージの製造方法は、このような巻取機によって炭素繊維束を巻き取る方法からなる。この炭素繊維束パッケージの製造方法においては、炭素繊維束は実質的に無撚とすることができる。したがって、プリプレグの原料として、好ましい形態の樹脂補強用繊維束のパッケージとすることができる。
【００１３】
本発明は、とくに扁平テープ状の繊維束をその巻取り時に綾振る際に、浮動支持されたガイド部材を繊維束張力の増減を緩和する方向に変位させて張力変動を吸収、抑制できるので、張力変動に伴う糸幅の変動を抑制でき、所定の糸幅で安定して巻き取ることが可能になる。その結果、前述したようなプリプレグの原料として好ましい形態の、薄く均一に拡げられた繊維束がボビンに巻き取られることになる。また、とくに平行に配列された３つのガイド部材の真中のガイド部材をこの浮動支持ガイド部材とすることにより、該浮動支持ガイド部材が変位される際にも走行中の繊維束を捩じることなく安定した姿勢に保つことができ、好ましい無撚の繊維束としてパッケージの形態に巻き取られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、巻取り直前における繊維束張力の増減を適切に緩和でき、糸幅の変動を抑えて、望ましい広幅で厚みの薄い均一な形態にて安定した巻取りを行うことが可能になる。その結果、プリプレグの原料として好ましい形態の補強繊維束をパッケージの形態に形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１および図２は、本発明の一実施態様に係る巻取機用綾振りガイド装置を備えた巻取機の巻取部を示しており、繊維束をパッケージ形態に巻き取っている様子を示している。図において、１は、巻取機を示しており、２は、巻取機用綾振りガイド装置、とくにその中の複数のガイド部材を示している。本実施態様においては、繊維束３は前述したような、扁平テープ状の炭素繊維束からなっており、繊維束３の走行方向上流側から順に、該繊維束３を案内するガイド部材４、５、６、７、８、９が設けられている。各ガイド部材はフリー回転ローラーによって構成されている。これらガイド部材４、５、６、７、８は、図２のトラバース方向に、綾振りガイド機構（図示略）を介して、所定幅で往復動される（本実施態様では、ガイド部材９は長尺の巻取機プレッシャーローラーから構成されているので、このガイド部材９は往復動されない）。綾振りは、図２の上方に位置する綾振り支点に対して行われ、繊維束３は、紙管等からなる巻取ボビン１０上に炭素繊維束パッケージ１１として巻き取られる。
【００１６】
上記複数のガイド部材のうち、繊維束３の走行方向最下流側の３つのガイド部材７、８、９は、互いに平行に配列されており、かつ、そのうち真中の（２番目の）ガイド部材８が、本発明における浮動支持されたガイド部材８（浮動支持されたフリー回転ローラー）によって構成されている。本実施態様では、浮動支持は、ばね１２により行われており、例えば、ガイド部材８を構成するフリー回転ローラーの両端軸受部を浮動支持手段としてのばね１２で支持することにより行われている。この浮動支持の方向は、図１に示すように、ガイド部材８が繊維束３の張力の増減を緩和できる方向に設定されており、ガイド部材８が繊維束３の張力変動に応じてこの方向に変位されることにより、繊維束３の張力変動が吸収され、張力の増減が緩和される。各ガイド部材、特に浮動支持されたガイド部材８をフリー回転ローラーとすることにより、より容易にかつ円滑に張力変動が吸収され、張力の増減が緩和される。また、浮動支持されたガイド部材８を真中に配置した３つのガイド部材７、８、９を互いに平行に配列することにより、ガイド部材８が変位した際にも、走行中の扁平テープ状の繊維束３の向き、姿勢は実質的にそのままの状態に保たれ、この部分で撚りがかかることはない。したがって、この部分は、無撚状態が望まれる補強繊維束の案内、巻取のために最適な構成とされている。
【００１７】
また、本実施態様では、上述の如く、３つのガイド部材７、８、９のうち、繊維束３の走行方向最下流に位置するガイド部材９として、パッケージ１１に接圧される巻取機プレッシャーローラーが用いられているが、これら３つのガイド部材７、８、９は、より上流側に配置することも可能であり、その場合には、巻取機プレッシャーローラーを兼用させる必要はない。
【００１８】
また、本実施態様では、ガイド部材７の繊維束３走行方向上流側に配置されたガイド部材６は、ガイド部材７に対して斜めに延びる方向に設定されており、さらに上流側のガイド部材５、４は、互いに平行でかつガイド部材６に対して斜めに延びる方向に設定されており、３つのガイド部材７、８、９とガイド部材４、５とは、９０度異なる方向に（直交する方向に）設定されている。そして、互いに平行に配列された３つのガイド部材７、８、９は、巻取機プレッシャーローラー９を含んでおり、これらガイド部材７、８、９は巻取軸（ボビン１０の回転軸）と平行に配置されている。
【００１９】
上記のような巻取機用綾振りガイド装置２を備えた巻取機１においては、浮動支持されたガイド部材８が繊維束３の張力変動に応じてその張力の増減を緩和する方向に変位されることにより、安定して均一な張力に維持されることになり、それによって繊維束３の糸幅の安定して均一な糸幅に維持される。したがって、このような状態に維持されつつパッケージ１１に巻き取られる炭素繊維束３は、扁平テープ状の、プリプレグ等の原料として望ましい形態に維持され、望ましい形態の樹脂補強用の炭素繊維束３、そのパッケージ１１が提供されることになる。
【００２０】
なお、上記実施態様では繊維束３を扁平テープ状の炭素繊維束としたが、炭素繊維束に限らず、他の補強繊維束（例えば、ガラス繊維束）であってもよく、さらには、補強繊維束に限らず、他の通常の繊維束であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、特に扁平テープ状の繊維束を糸幅の変動を生じさせることなく安定して巻き取ることが要求されるあらゆる繊維束巻取機に適用可能であり、特に炭素繊維束等の補強繊維束の巻取りに適用して好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施態様に係る巻取機用綾振りガイド装置を備えた巻取機の巻取部の概略側面図である。
【図２】図１の装置の概略正面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  巻取機
２  巻取機用綾振りガイド装置
３  繊維束（扁平テープ状の炭素繊維束）
４、５、６、７  ガイド部材
８  浮動支持されたガイド部材
９  ガイド部材（巻取機プレッシャーローラー）
１０  巻取ボビン
１１  炭素繊維束パッケージ
１２  浮動支持手段としてのばね
【図１】
2005225644.tif 000003
【図２】
2005225644.tif 000004