JP2002348037A

JP2002348037A - 炭素繊維パッケージ

Info

Publication number: JP2002348037A
Application number: JP2001160230A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Ito; 哲也伊藤
Original assignee: Toho Tenax Co Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2002-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】巻姿が安定に維持され、且つ巻取り時の糸条
の損傷が防止され、更に解舒性が良好な炭素繊維パッケ
ージを提供する。【解決手段】炭素繊維糸条をボビンに巻き取った炭素
繊維パッケージであって、炭素繊維糸条の質量（Ｍ
ｇ）、パッケージ外径（Ｄｍｍ）、ボビン径（ｄｍ
ｍ）、巻幅（Ｌｍｍ）、炭素繊維糸条の風合い（Ｘ
ｇ）、及び円周率（π）が、１．１≦｛Ｍ／〔π・Ｌ（Ｄ²−ｄ²）／４〕｝＋０．０
０３７Ｘ≦１．３を満たす炭素繊維パッケージ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素繊維糸条をボ
ビンに巻き取った炭素繊維パッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、炭素繊維糸条をボビンに巻き取っ
た炭素繊維パッケージは、巻崩れが起こったり、巻取り
時に糸条の損傷が起こったり、解舒性が悪かったりする
等の、種々の問題がある。

【０００３】これらの問題を解決するものとして、特公
昭６２−４６４６７号公報には、ボビン径、ボビン表面
の加工方法、見かけ巻密度範囲を適正にすることで解舒
性が良好で且つ巻形状を安定に維持できる技術が開示さ
れている。

【０００４】また、特公昭６２−４６４６８号公報に
は、巻崩れや解舒時に毛羽発生が少ない炭素繊維パッケ
ージを得る技術が開示されている。この技術は、炭素繊
維糸条が所定のワインド比で、ボビン上に巻き取られる
スクウェアエンド型パッケージにおいて、前記糸条の巻
始め及び巻終わりの綾角がそれぞれ、１０〜３０゜、４
〜１２゜であって、巻き取られる糸条が１〜９トラバー
スごとに既に巻かれた糸条に対して、糸条平均幅の５０
〜１５０％のずれを有するように糸条を巻き取ることに
関する。

【０００５】これらの従来技術は、巻崩れ及び巻取り時
の糸条の損傷が少なく、解舒性が良好な炭素繊維パッケ
ージを得るためには有効である。

【０００６】しかし、巻崩れ及び巻取り時の糸条損傷の
度合い、並びに、解舒性の度合いは、上記ボビン径、ボ
ビン表面の加工方法、巻密度範囲、綾角、或は糸条平均
幅のずれ以外にも、炭素繊維糸条に付与するサイジング
剤の種類、炭素繊維糸条の糸幅、或は摩擦抵抗値等の、
炭素繊維糸条自体の有する各種物性によっても、大きく
影響を受けるため、これら炭素繊維糸条の物性を考慮す
る必要がある。しかし、上記従来技術では、これら炭素
繊維糸条の物性は考慮されておらず、巻崩れ及び巻取り
時の糸条損傷の度合い、並びに、解舒性の度合いの調整
は充分ではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記問題
を解決すべく鋭意検討の結果、炭素繊維糸条に付与する
サイジング剤の種類、炭素繊維糸条の糸幅、或は解舒張
力値は、炭素繊維糸条の風合いと密接な関係があること
を知得し、更に、炭素繊維糸条をボビンに巻き取る際、
炭素繊維糸条の風合いと炭素繊維パッケージの見かけ巻
密度とから求めた数値が適正範囲になるように巻き取る
ことにより、巻姿が良好で且つ巻取り時の糸条の損傷が
少なく、しかも解舒性が良好な炭素繊維パッケージを安
定して得ることができることを知得し、本発明を完成す
るに至った。

【０００８】従って、本発明の目的とするところは、上
述した問題点を解決した、炭素繊維パッケージを提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、以下に記載するものである。

【００１０】〔１〕炭素繊維糸条をボビンに巻き取っ
た炭素繊維パッケージであって、炭素繊維糸条の質量
（Ｍｇ）、パッケージ外径（Ｄｍｍ）、ボビン径（ｄｍ
ｍ）、巻幅（Ｌｍｍ）、炭素繊維糸条の風合い（Ｘ
ｇ）、及び円周率（π）が、１．１≦｛Ｍ／〔π・Ｌ（Ｄ²−ｄ²）／４〕｝＋０．０
０３７Ｘ≦１．３を満たす炭素繊維パッケージ。

【００１１】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の炭素繊維パッケージは、
炭素繊維糸条をボビンに巻き取った炭素繊維パッケージ
であって、次の式(１)を満たす炭素繊維パッケージであ
る。

【００１３】

【数１】

【００１４】風合いは、一般的には織物等の剛軟性を表
す一つの指標である。本発明の炭素繊維パッケージにお
ける炭素繊維糸条の風合いは、ＪＩＳ規格：一般織物試
験方法ＪＩＳ−Ｌ−１０６に規定されているハンドルオ
メーター法に従って、サンプルに織物の代わりに炭素繊
維糸条を供して測定することにより得られる値であり、
式(１)においてはＸｇとして示す。

【００１５】また、炭素繊維パッケージの見かけ巻密度
とは、「巻き取られた炭素繊維の質量／巻き取られた炭
素繊維の見かけ体積」のことであり、式(１)に示すよう
に、炭素繊維糸条の質量（Ｍｇ）、パッケージ外径（Ｄ
ｍｍ）、ボビン径（ｄｍｍ）、巻幅（Ｌｍｍ）、及び円
周率（π）から、Ｍ／〔π・Ｌ（Ｄ²−ｄ²）／４〕とし
て算出されるものである。

【００１６】式(１)に示すように、上記炭素繊維糸条の
風合いに係数０．００３７を掛け、これに炭素繊維パッ
ケージの見かけ巻密度を加えて算出した数値（以下、
「式(１)の値」という）の範囲は、１．１〜１．３が好
ましい。

【００１７】式(１)の値が１．１未満の場合は、巻崩れ
が起こったり、パッケージ端面の乱れが発生したりし、
巻姿が不良になるので好ましくない。

【００１８】他方、式(１)の値が１．３を超える場合
は、巻姿は良好であるものの、巻取り時に繊維損傷が起
こったり、その繊維損傷によりパッケージ端面に毛羽立
ちが発生したり、解舒時に炭素繊維糸条の糸離れが悪か
ったり、解舒張力が異常に高かったりし、解舒性が悪く
なるので好ましくない。

【００１９】本発明が適用される炭素繊維糸条は、ピッ
チ系、レーヨン系、アクリロニトリル系等の各種の炭素
繊維を糸条にしたものである。炭素繊維は、０．１〜
３．２ｇ／ｍのものが好ましく、更には０．２〜１．６
ｇ／ｍのものが好ましい。糸条にはサイズ剤が付与され
ていることが好ましい。サイズ剤の付与量は０．５〜
２．５質量％が好ましい。サイズ剤は、エポキシ系、ウ
レタン系、ポリアミド系のものが好ましい。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例により、具体的に説明
する。

【００２１】（実施例１乃至４、並びに、比較例１及び
２）フィラメント数１２０００本、目付け０．８ｇ／ｍ
のエポキシ系サイズ剤を１．３質量％付与し、風合い３
７．２ｇの炭素繊維糸条を調製した。

【００２２】なお、炭素繊維糸条の風合いは、(株)大栄
科学精器製作所製：ハンドロメーターＨＯＭ−２を用
い、サンプル長を２０ｃｍ、スリット間隔を５ｍｍに固
定して測定した。

【００２３】上記風合い３７．２ｇの炭素繊維糸条を、
エンボス表面加工された外径８３ｍｍのボビンに巻幅２
５０ｍｍで巻取張力、接圧を調節して巻き取り、表１に
示すように式(１)の値が異なる、実施例１乃至４、並び
に、比較例１及び２の炭素繊維パッケージを得た。

【００２４】得られた炭素繊維パッケージについて、巻
姿、巻崩れ性、解舒性を評価した。

【００２５】巻崩れ性は、巻層のズレから判断した。

【００２６】この巻層のズレは、図１に示す「ボビン落
下試験方法」で測定した。

【００２７】図１において、（Ａ）は、ボビン落下試験
前の炭素繊維パッケージを示す概略斜視図であり、
（Ｂ）は、ボビン落下試験装置を示す概略斜視図であ
り、（Ｃ）は、ボビン落下試験後の炭素繊維パッケージ
を示す概略斜視図である。

【００２８】炭素繊維パッケージ２を、ボビン４内径よ
り僅かに径の小さい円筒６に嵌込み、円筒６に沿わせ、
３０ｃｍの高さから落下させた。この操作を３回繰り返
し、落下後のボビン上端からパッケージ端面までの距離
ｂを計測し、落下前の同距離ａを引いた値（ｂ−ａ）を
巻層のズレとした。

【００２９】解舒性は、解舒張力及び解舒時のトラブル
から判断した。

【００３０】この解舒張力は、図２に示す「解舒張力測
定方法」で測定した。

【００３１】図２において、炭素繊維パッケージ１２か
ら炭素繊維糸条１４をボビン１６軸方向に２０ｍ／ｍｉ
ｎで解舒し、張力計１８により１分間解舒張力を測定し
た。

【００３２】この張力計１８において表示された張力の
値を書かせたチャートに示されるピーク頂点の高いほう
から順に１０のピーク頂点における張力を読み取り、こ
の平均値を解舒張力とした。

【００３３】解舒張力は１５０ｇを超えると、解舒時の
トラブルを誘発しやすい。そこで、解舒性の評価試験に
おいては、炭素繊維糸条１４をボビン１６軸と垂直方向
に８０ｍ／ｍｉｎと解舒張力測定時の４倍の速度で解舒
し、解舒時のトラブル（解舒時のリンガー切断トラブ
ル）を調査した。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１に示すように、上記炭素繊維パッケー
ジのうち、実施例１乃至４では、巻姿、巻崩れ性、解舒
性共に良好な炭素繊維パッケージが得られた。

【００３６】比較例１では、炭素繊維糸条のボビンへの
巻取りにおいて、パッケージ端面の乱れが発生し、巻姿
が不良であった。

【００３７】比較例２では、巻姿は良好であるものの、
巻取り時の繊維損傷により、パッケージ端面で毛羽立ち
が認められた。更に、比較例２では、炭素繊維糸条の糸
離れが悪く解舒張力が非常に高く、解舒時のトラブルが
１０％以上のボビンで発生し、解舒性が悪かった。

【００３８】（実施例５乃至７）実施例１乃至４、並び
に、比較例１及び２において用いた炭素繊維糸条の調製
と同様に、実施例５乃至７のそれぞれに用いる炭素繊維
糸条を調製した。

【００３９】これらの炭素繊維糸条の風合いは、実施例
５、６、及び７について、それぞれ、２９．１、３４．
３、及び９４．３であった。

【００４０】これらの炭素繊維糸条を用いて、実施例１
乃至４、並びに、比較例１及び２の場合と同様に、炭素
繊維パッケージを調製し、巻姿、巻崩れ性、解舒性を評
価したところ、何れの炭素繊維パッケージについても良
好な結果を得た。

【００４１】なお、実施例５、６、及び７について、炭
素繊維パッケージの見かけ巻密度は、それぞれ、１．１
５、１．１５、及び０．９０であった。よって、上記の
式(１)の値は、それぞれ、１．２６、１．２８、及び
１．２５であって、１．１〜１．３の範囲内にあること
が解る。

【００４２】実施例５、６、及び７における、炭素繊維
糸条の風合いｘと、炭素繊維パッケージの見かけ巻密度
ｙとの関係を、実施例３において得られた結果と併せて
プロットすると、図３に示すように、ｘとｙとの関係
は、

【００４３】

【数２】

【００４４】なる直線関係にあることが解る。

【００４５】また、直線式(２)の相関係数Ｒ²は、０．
９８１４と極めて高いものである。

【００４６】このことは、炭素繊維糸条の風合いと、炭
素繊維パッケージの見かけ巻密度との相関関係が極めて
高いことを示すものである。

【００４７】更に、比較例１及び２における、炭素繊維
糸条の風合いと炭素繊維パッケージの見かけ巻密度の関
係を考慮することによって、上記式(１)の値の範囲は
１．１〜１．３が好ましいことが解る。

【００４８】

【発明の効果】本発明の炭素繊維パッケージは、ボビン
に巻き取る炭素繊維糸条の風合いと、巻き取られた炭素
繊維パッケージの見かけ巻密度とから求めた数値が適正
範囲になっている炭素繊維パッケージであるので、巻姿
が安定に維持され、且つ巻取り時の糸条の損傷が防止さ
れ、更に解舒性が良好な炭素繊維パッケージである。

【００４９】本発明においては、巻き取る炭素繊維糸条
自体の物性が考慮されているので、著しく良好な炭素繊
維パッケージである。

【図面の簡単な説明】

【図１】炭素繊維糸条を巻き取ったボビンの落下試験方
法を示す概略斜視図であって、（Ａ）は、ボビン落下試
験前の炭素繊維パッケージを示す概略斜視図であり、
（Ｂ）は、ボビン落下試験装置を示す概略斜視図であ
り、（Ｃ）は、ボビン落下試験後の炭素繊維パッケージ
を示す概略斜視図である。

【図２】炭素繊維パッケージからの炭素繊維糸条の解舒
張力測定方法を示す概略斜視図である。

【図３】炭素繊維糸条の風合いと炭素繊維パッケージの
見かけ巻密度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

２炭素繊維パッケージ４ボビン６円筒ａボビン落下試験前のボビン上端からパッケージ端
面までの距離ｂボビン落下試験後のボビン上端からパッケージ端
面までの距離１２炭素繊維パッケージ１４炭素繊維糸条１６ボビン１８張力計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素繊維糸条をボビンに巻き取った炭素
繊維パッケージであって、炭素繊維糸条の質量（Ｍ
ｇ）、パッケージ外径（Ｄｍｍ）、ボビン径（ｄｍ
ｍ）、巻幅（Ｌｍｍ）、炭素繊維糸条の風合い（Ｘ
ｇ）、及び円周率（π）が、１．１≦｛Ｍ／〔π・Ｌ（Ｄ²−ｄ²）／４〕｝＋０．０
０３７Ｘ≦１．３を満たす炭素繊維パッケージ。