(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
未硬化の熱硬化性樹脂を主剤とするサイジング剤で処理された炭素繊維束を巻いた巻糸ボビンから、該炭素繊維束を解舒して高次工程へ供給する際に、前記巻糸ボビンを加熱しながら解舒するか、又は予熱により保温状態を維持しながら解舒する炭素繊維束の解舒方法。
【請求項２】
前記巻糸ボビンを閉空間内に収納し、該閉空間に加熱気体を供給することにより前記巻糸ボビン条を加熱する請求項１に記載の炭素繊維束の解舒方法。
【請求項３】
前記巻糸ボビンの加熱温度又は予熱後の保温温度を４０〜９０℃にする請求項１又は２に記載の炭素繊維束の解舒方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は炭素繊維束の解舒方法に関し、さらに詳しくはサイジング剤で処理された炭素繊維束を巻いた巻糸ボビンから、その炭素繊維束を解舒する際に糸切れや毛羽立ちを低減可能にする解舒方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭素繊維は、繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）などの複合材を形成又は製造するときの補強材として広く使用されている。一般に炭素繊維束は、製造工程で巻糸ボビンに巻き上げられるとき、繊維強化樹脂のマトリックス樹脂との界面接着性を向上させるためや、収束性を向上させるため、サイジング剤によって予め表面処理されてから巻き取られている。
【０００３】
そのサイジング剤は、エポキシ樹脂などの比較的低分子量の未硬化熱硬化性樹脂を主剤として構成されているが、常温で粘着性を有しているため、炭素繊維束が巻糸ボビンに巻かれた状態になると巻糸層間に接着現象が生じ、炭素繊維束を解舒するときに高い剥離抵抗を生ずる。他方、炭素繊維束は、複合化される前の裸糸の状態では破断伸度がほとんどゼロに近いため、脆く折れやすいという特性を有している。
【０００４】
そのため炭素繊維束は、巻糸ボビンから解舒する際に大きな剥離抵抗を受けると、強い曲げおよび引張り荷重が掛かることにより、糸切れや毛羽立ちを生じやすいという問題がある。生産中に糸切れが発生すると、生産工程の中断を余儀なくされるため稼働率は低下し、また糸切れを継ぐことにより品質低下を招く。また、毛羽立ちは、同様に品質低下の原因になっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、巻糸ボビンから解舒する際の糸切れや毛羽立ちを低減可能にする炭素繊維束の解舒方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の炭素繊維束の解舒方法は、未硬化の熱硬化性樹脂を主剤とするサイジング剤で処理された炭素繊維束を巻いた巻糸ボビンから、該炭素繊維束を解舒して高次工程へ供給する際に、前記巻糸ボビンを加熱しながら解舒するか、又は予熱により保温状態を維持しながら解舒することを特徴とするものである。
【０００７】
このように巻糸ボビンから炭素繊維束を解舒する際に巻糸ボビンを加熱するか、或いは予め加熱して保温状態に維持することにより、未硬化熱硬化性樹脂のサイジング剤を軟化状態にする。したがって、炭素繊維束を解舒する時の炭素繊維束相互間の剥離抵抗が低下し、糸切れや毛羽立ちの発生を低減し、操業性の向上と共に、品質向上を可能にすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、炭素繊維束の表面処理に使用されるサイジング剤は、未硬化の熱硬化性樹脂を主剤とする限り、特に種類は限定されない。例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂などを例示することができる。
【０００９】
本発明において、炭素繊維束を解舒する際に行う巻糸ボビンの加熱は、巻糸ボビンを１個ずつを個別に加熱するようにしてもよく、或いは複数本ずつの単位でまとめて加熱するようにしてもよい。この巻糸ボビンの加熱処理により、炭素繊維束に表面処理されていたサイジング剤が軟化状態になり、巻糸層間の剥離抵抗を低減するため、炭素繊維束を解舒する時の糸切れや毛羽立ちを少なくすることができる。このような加熱処理は、予め解舒工程に供する前に巻糸ボビンを加熱し、その予熱によって得られた保温状態を維持しながら解舒するようにしてもよい。
【００１０】
上記加熱処理における加熱温度或いは予熱後の保温温度は、４０〜９０℃の範囲にすることが好ましい。温度が４０℃よりも低いと、サイジング剤の軟化が不十分になり、糸切れ防止効果が低減する。また、９０℃よりも高温にした場合は、糸切れ防止効果は十分であるが、その効果は飽和状態になるため、加熱エネルギーを余分に消費するというデメリットを生ずる。さらにサイジング剤の硬化反応を惹起されるため、マトリックス樹脂との融和が阻害されるようになり、界面接着性を低下させるデメリットも生ずるようになる。
【００１１】
本発明は、炭素繊維束を解舒する工程であれば、特に用途上の適用工程は限定されない。例えば、整経工程などの製織準備工程、製織工程、プリプレグ製造工程、フィラメントワインディング工程、ディッピング（含浸）工程、プルトルージョン（引抜き）工程、ローピング法エクストルージョン（押出し）工程、チョップドファイバーカッティング工程などを例示することができる。
【００１２】
図１は、本発明を炭素繊維束の整経工程に適用した場合を例示する。
【００１３】
図１において、１はサイジング剤で表面処理された炭素繊維束Ｙが巻き上げられた巻糸ボビンであり、多数個の巻糸ボビン１が多列多段にクリールスタンド２に懸架されている。サイジング剤には、エポキシ樹脂等の未硬化熱硬化性樹脂を主剤とするものが使用されている。３は整経ドラムであり、この整経ドラム３が回転駆動されることにより、多数個の巻糸ボビン１から炭素繊維束Ｙがそれぞれ解舒され、それら多数本の炭素繊維束Ｙが一定間隔に平行に並べられて、整経ドラム３に巻き上げられる。
【００１４】
クリールスタンド２に多列多段に懸架された多数個の巻糸ボビン１は、透明な樹脂シート４ａに囲まれた閉空間４の中に収納されている。閉空間４には上部と下部とに排気口５と供給口６とが設けられ、これらの間に送風機８とヒータ９を連結したダクト７が接続されている。送風機８とヒータ９は、運転状態において、送風機８が閉空間４内の空気を排出口５からダクト７へ吸引し、それをヒータ９が加熱して供給口６から再び閉空間４へ供給するようになっている。このように加熱空気の循環を繰り返すことにより、閉空間４内の多数個の巻糸ボビン１を加熱する。
【００１５】
上述のように多数個の巻糸ボビン１から炭素繊維束Ｙを解舒しながら整経ドラム２に巻き上げるとき、巻糸ボビン１を加熱しながら行っているため、炭素繊維束Ｙに含浸した表面のサイジング剤が軟化し、その軟化によって巻糸ボビン１上の炭素繊維束Ｙが相互間の接着力が低下し、小さな解舒張力であっても容易に剥離することができる。したがって、炭素繊維束Ｙは過度の曲げ荷重を加えられることなく解舒される。したがって、糸切れを発生したり、毛羽立ちを生じたりすることなく、操業性の向上と共に品質を向上することができる。
【００１６】
図２は、本発明を炭素繊維の製織工程における緯糸用巻糸ボビンに適用した場合を例示する。
【００１７】
緯糸用の巻糸ボビン１は１個だけが閉空間４に収納され、緯入れする毎に一定長さの炭素繊維束Ｙが巻糸ボビン１から解舒されるようになっている。閉空間４には供給口６から加熱空気が供給され、排気口６から排気されるようになっていて、内部の巻糸ボビン１が常時加熱されるようになっている。
【００１８】
この図２の態様の場合にも、炭素繊維束Ｙは表面のサイジング剤が加熱によって軟化状態になるため、巻糸ボビン１から解舒されるときの剥離抵抗が小さくなり、過度の曲げや引張り荷重を受けることなく小さな解舒張力で解舒される。したがって、糸切れや毛羽を生ずることなく操業性を向上すると共に、品質を向上する。
【００１９】
【実施例】
エポキシ樹脂を主剤とするサイジング剤で表面処理した炭素繊維束（弾性率２３０ＧＰａ、引張強度３，５３０ＭＰａ）が巻き上げられた巻糸ボビンを複数本使用し、解舒速度１２０ｍ／分で解舒しながら整経ドラムに巻き上げる整経を行うに当たり、図１の装置を使用して、閉空間に７０℃の加熱空気を供給して巻糸ボビンを加熱する場合（実施例）と、加熱空気は供給せずに温度２０℃の常温状態にした場合（比較例）とで、工程中の糸切れ発生回数を調べた。
【００２０】
その結果、本発明の実施例では、糸切れが全く発生しなかったが、比較例の方法では、４０回／１０5 ｍの糸切れを発生した。
【００２１】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、炭素繊維束を解舒するとき巻糸ボビンを加熱するか、或いは予め加熱して保温状態にするため、サイジング剤が軟化状態になることによって炭素繊維束相互間の剥離抵抗を低減させ、炭素繊維束に無理な曲げ荷重を掛けることなく容易に解舒することが可能になる。したがって、解舒時の糸切れを発生せず、かつ毛羽立ちの発生も低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する整経工程の一例を示す概略図である。
【図２】本発明を実施する製織工程の緯糸用巻糸ボビンの部分を示す概略図である。
【符号の説明】
１  巻糸ボビン
２  クリールスタンド
３  整経ドラム
４  閉空間
５  排気口
６  供給口
７  ダクト
８  送風機
９  ヒータ
Ｆ  炭素繊維束
【図１】
0004277971.tif 000002
【図２】
0004277971.tif 000003