專利名稱：碳纖維絲的制造裝置以及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳纖維絲的制造裝置以及制造方法。本申請(qǐng)根據(jù)2008年4月18日在日本提出申請(qǐng)的特愿2008-108970號(hào)主張優(yōu)先權(quán)， 其內(nèi)容援引于此。
背景技術(shù)：
碳纖維絲通常通過(guò)如下方法制造在200 300°C的氧化性氛圍下，對(duì)丙烯腈纖維 絲等碳纖維原絲進(jìn)行預(yù)氧化處理，得到預(yù)氧化纖維絲后，進(jìn)一步在1000°c以上的惰性氛圍 下，對(duì)該預(yù)氧化纖維絲進(jìn)行碳化處理。這樣的碳纖維絲具備各種優(yōu)良的物性，因此，被廣泛 用作各種纖維強(qiáng)化復(fù)合材料等強(qiáng)化用纖維，近年來(lái)，不僅用在飛機(jī)、體育用品等用途，還被 用在建筑、土木、能源相關(guān)的產(chǎn)業(yè)用途中，因此，其需求量急劇上升。由此，尋求以更低的成 本來(lái)供給碳纖維絲。作為以低成本獲得碳纖維絲的方法，已知有如下方法將多根碳纖維原絲卷取在 筒管等上或者在箱體中折疊而層疊，在上述形態(tài)的基礎(chǔ)上，對(duì)各個(gè)碳纖維原絲的端部彼此 間進(jìn)行連接，實(shí)施連續(xù)燒成(預(yù)氧化處理以及碳化處理)。但是，就該方法而言，將碳纖維原 絲的端部彼此間進(jìn)行連接的連接部，與除此以外的部分相比，由于蓄熱等而容易在燒成中 斷絲。因此，在燒成前對(duì)連接部預(yù)先進(jìn)行預(yù)氧化處理，從而防止斷絲。具體而言，專利文獻(xiàn)1中給出了如下方法通過(guò)預(yù)先進(jìn)行了預(yù)氧化處理的絲，對(duì)在 先的碳纖維原絲的后端和后續(xù)的碳纖維原絲的前端進(jìn)行連接。另外，專利文獻(xiàn)2和3中給 出了如下方法將對(duì)前端和后端的至少一方實(shí)施了預(yù)氧化處理的碳纖維原絲彼此間進(jìn)行連 接。另外，專利文獻(xiàn)4中給出了如下方法為了檢測(cè)存在于絲束內(nèi)的缺陷部，用曲率半徑小 的導(dǎo)輥使通過(guò)的纖維絲彎曲，使得缺陷部突出至絲束外周之外，從而用光學(xué)檢測(cè)裝置檢測(cè) 突出的部分。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平10-226918號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2000-144534號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2002-302341號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)平6-308053號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題但是，像專利文獻(xiàn)1 3這樣的方法，所得到的碳纖維絲的連接部及其周邊部的強(qiáng) 度低于除此以外部分的強(qiáng)度。因此，在將得到的碳纖維絲卷取于產(chǎn)品筒管時(shí)，需要去除連接 部。以往，一直采用通過(guò)目測(cè)監(jiān)視碳纖維絲中的連接部并將其除去的方法等，但是，有由于 毛刺、斑塊等引起誤檢或未檢，使得連接部混入到產(chǎn)品的情況，難以保持質(zhì)量，另外，也難以提高操作性。因此，期望一種能夠提高操作性和成本方面、且可穩(wěn)定獲得高質(zhì)量碳纖維絲的 方法。另外，就專利文獻(xiàn)4所示的方法，為了使缺陷部突出至絲束外周，而用曲率半徑小的 導(dǎo)輥使其彎曲，因此，伴隨著缺陷部的通過(guò)，而引起長(zhǎng)絲的纏繞，為將其除去不僅要花費(fèi)勞 力，而且在進(jìn)展纏繞時(shí)，不得不停止操作本身。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能以高操作性且低成本來(lái)防止因連接部的混入 而導(dǎo)致質(zhì)量降低的碳纖維絲的制造裝置和制造方法。解決課題的手段本發(fā)明的碳纖維絲的制造裝置的特征在于，是通過(guò)連續(xù)地?zé)商祭w維原絲來(lái)制造 碳纖維絲的裝置，所述碳纖維原絲具有將碳纖維原絲的端部彼此間連接起來(lái)的連接部，該 裝置具備對(duì)所述碳纖維原絲進(jìn)行預(yù)氧化處理來(lái)得到預(yù)氧化纖維絲的預(yù)氧化爐；對(duì)所述預(yù) 氧化纖維絲進(jìn)行碳化處理來(lái)得到碳纖維絲的碳化爐；具有多個(gè)卷取筒管、切斷裝置和轉(zhuǎn)換 機(jī)構(gòu)的卷取機(jī)，其中，所述切斷裝置用于切斷所述碳纖維絲，所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)用于將由所述切 斷裝置切斷的各所述碳纖維絲卷取在各自的卷取筒管上；根據(jù)連接部的厚度和非連接部的 厚度之差來(lái)檢測(cè)所述連接部的檢測(cè)裝置；獲取所述連接部處于所述檢測(cè)裝置和所述卷取機(jī) 之間的位置信息的位置信息獲取裝置；控制裝置，其根據(jù)所述位置信息對(duì)所述卷取機(jī)進(jìn)行 控制，使得通過(guò)切斷所產(chǎn)生的含有所述連接部的碳纖維絲和不含有所述連接部的碳纖維絲 卷取在各自的卷取筒管上。另外，本發(fā)明的碳纖維絲的制造方法的特征在于，是連續(xù)地?zé)商祭w維原絲來(lái)制 造碳纖維絲的方法，所述碳纖維原絲具有將碳纖維原絲的端部彼此間連接起來(lái)的連接部， 該方法包含下述(1) (5)的工序，工序(1)根據(jù)連接部的厚度和非連接部的厚度之差來(lái)檢測(cè)所述連接部的工序；工序(2)燒成所述碳纖維原絲來(lái)獲得碳纖維絲的工序；工序(3)在從檢測(cè)出所述連接部的位置開(kāi)始到卷取碳纖維絲之前的期間，獲取 所述連接部所存在的位置的位置信息的工序；工序(4)根據(jù)所述位置信息，在所述連接部的前后切斷碳纖維絲的工序；工序(5)將通過(guò)切斷所產(chǎn)生的含有所述連接部的碳纖維絲和不含有所述連接部 的碳纖維絲分別卷取的工序。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的碳纖維絲的制造裝置，能夠以高操作性和低成本來(lái)防止因連接部混 入而導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量降低。另外，根據(jù)本發(fā)明的碳纖維絲的制造方法，能夠以高操作性和低 成本，來(lái)獲得對(duì)連接部的混入所導(dǎo)致的質(zhì)量降低有所抑制的碳纖維絲。


圖1是表示本發(fā)明的碳纖維絲的制造裝置的實(shí)施方式的一實(shí)例的示意結(jié)構(gòu)圖；圖2是表示碳纖維原絲的連接部的一實(shí)例的主視圖。符號(hào)說(shuō)明1 制造裝置，10 預(yù)氧化爐，12 碳化爐，18 卷取機(jī)，24 檢測(cè)裝置，26 位置信息
獲取裝置，28:控制裝置
具體實(shí)施例方式[制造裝置]圖1是表示本發(fā)明的碳纖維絲的制造裝置的實(shí)施方式的一實(shí)例的示意結(jié)構(gòu)圖。本 實(shí)施方式的制造裝置1是連續(xù)地?zé)商祭w維原絲X來(lái)制造碳纖維絲Z的裝置，所述碳纖維 原絲χ具有將碳纖維原絲X的端部彼此間連接起來(lái)的連接部a。其中，燒成是指對(duì)碳纖維原 絲實(shí)施預(yù)氧化處理和碳化處理。制造裝置1如圖1所示，具備對(duì)碳纖維原絲X進(jìn)行預(yù)氧化處理來(lái)得到預(yù)氧化纖維 絲Y的預(yù)氧化爐10 ；對(duì)所述預(yù)氧化纖維絲Y進(jìn)行碳化處理來(lái)得到碳纖維絲Z的碳化爐12 ； 對(duì)碳纖維絲Z的表面進(jìn)行處理的表面處理裝置14 ；對(duì)碳纖維絲Z賦予上漿劑的上漿劑賦予 裝置16 ；具有多個(gè)卷取筒管、切斷裝置和轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的卷取機(jī)18，其中，所述切斷裝置用于切 斷碳纖維絲Z，所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)用于將通過(guò)所述切斷裝置切斷的各碳纖維絲Z卷取在各自的 卷取筒管上；檢測(cè)連接部a的檢測(cè)裝置24 ；在檢測(cè)裝置24和卷取機(jī)18之間獲取連接部a 的位置信息的位置信息獲取裝置26 ；控制裝置28，其根據(jù)所述位置信息對(duì)卷取機(jī)18進(jìn)行控 制，使得通過(guò)切斷所產(chǎn)生的含有連接部a的碳纖維絲Z和不含有所述連接部的碳纖維絲卷 取在各自的卷取筒管上。另外，制造裝置1具備傳送碳纖維原絲X、預(yù)氧化纖維絲Y、碳纖維 絲Z的傳送輥30a、30b、30c、30d。另外，由供給用箱體32a、32b來(lái)供給碳纖維原絲X。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，有時(shí)將碳纖維原絲X、預(yù)氧化纖維絲Y以及碳纖維絲Z統(tǒng)稱為 絲。預(yù)氧化爐10是，通過(guò)對(duì)碳纖維原絲在氧化性氛圍下進(jìn)行加熱來(lái)實(shí)施預(yù)氧化處理， 從而獲得預(yù)氧化纖維絲Y的爐。預(yù)氧化爐10只要是能使碳纖維原絲X進(jìn)行預(yù)氧化處理的爐 即可，可以使用在碳纖維絲的制造中通常所使用的預(yù)氧化爐。預(yù)氧化爐10可以只有1個(gè)， 也可以將多個(gè)預(yù)氧化爐連結(jié)起來(lái)。碳化爐12是，通過(guò)在惰性氛圍下對(duì)經(jīng)由預(yù)氧化處理而得到的預(yù)氧化纖維絲Y進(jìn)行 加熱來(lái)實(shí)施碳化處理，從而得到碳纖維絲Z的爐。碳化爐12只要是能使預(yù)氧化纖維絲Y進(jìn) 行碳化的爐即可，可以使用在碳纖維絲的制造中通常所使用的碳化爐。碳化爐12可以只有 1個(gè)，也可以將多個(gè)碳化爐連結(jié)起來(lái)。表面處理裝置14是對(duì)碳纖維絲Z的表面進(jìn)行處理的裝置，其用于提高碳纖維絲Z 和環(huán)氧樹(shù)脂等樹(shù)脂的粘接性。作為表面處理裝置14，例如，可舉出通過(guò)臭氧氧化等干式法 對(duì)碳纖維絲Z實(shí)施表面處理的表面處理裝置；通過(guò)在電解質(zhì)中進(jìn)行電解處理的濕式法對(duì)碳 纖維絲Z實(shí)施表面處理的表面處理裝置等。上漿劑賦予裝置16是對(duì)經(jīng)過(guò)表面處理的碳纖維絲Z賦予上漿劑的裝置。上漿劑 賦予裝置16只要能對(duì)碳纖維絲Z賦予上漿劑即可，并無(wú)特別限制。通過(guò)賦予上漿劑，使得 碳纖維絲Z的處理性、與纖維強(qiáng)化樹(shù)脂的親和性得以提高。上漿劑只要是能得到所希望的特性的物質(zhì)即可，例如，可舉出以環(huán)氧樹(shù)脂、聚醚 樹(shù)脂、環(huán)氧改性聚氨酯樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂為主成分的上漿劑。卷取機(jī)18是對(duì)碳纖維絲Z進(jìn)行卷取的機(jī)械，其具有多個(gè)卷取筒管；將碳纖維絲 Z進(jìn)行切斷的切斷裝置；以及，將通過(guò)所述切斷裝置所切斷的各碳纖維絲Z卷取在各自的卷 取筒管上的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。在圖1的例示中，卷取機(jī)18具有產(chǎn)品卷取筒管20和連接部卷取筒 管22來(lái)作為卷取筒管。
另外，切斷裝置(圖未示)只要是能切斷碳纖維絲Z的裝置即可，并無(wú)特別限制。另外，轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)只要是能用所希望的卷取筒管卷取碳纖維絲Z的機(jī)構(gòu)即可，并無(wú) 特別限制。作為卷取機(jī)18，只要能通過(guò)切斷裝置在所希望的位置上切斷碳纖維絲Z，通過(guò)轉(zhuǎn) 換機(jī)構(gòu)將不含有連接部a的碳纖維絲Z卷取在產(chǎn)品卷取筒管20上，將含有連接部a的碳纖 維絲Z卷取在連接部卷取筒管22上即可，例如，可舉出自動(dòng)切換轉(zhuǎn)臺(tái)式卷取機(jī)等。檢測(cè)裝置24是，根據(jù)連接部a的厚度和非連接部的厚度之差對(duì)連接部a進(jìn)行檢測(cè) 的裝置。檢測(cè)裝置24只要是能根據(jù)厚度之差檢測(cè)連接部a的裝置即可，并無(wú)特別限制，例 如，可舉出線性刻度尺(linear gauge)(接觸式位移傳感器)等接觸方式的檢測(cè)裝置；根 據(jù)超聲波、激光、放射線、光、空氣等非接觸方式的檢測(cè)裝置。作為檢測(cè)裝置24的具體例子，例如，可舉出LJ_G080(基恩士制造，激光位移傳感 器)等，通過(guò)同時(shí)檢測(cè)在纖維束并列方向的位置和連接部分的厚度，從而能夠通過(guò)一個(gè)檢 測(cè)裝置對(duì)多根并行傳送的纖維束絲進(jìn)行一并監(jiān)測(cè)，對(duì)哪根纖維束有連接部都能作出辨別。位置信息獲取裝置26是，在檢測(cè)裝置24和卷取機(jī)18之間獲取連接部a的位置信 息的裝置。位置信息獲取裝置26只要能獲取連接部a的位置信息即可，例如，可舉出根據(jù) 檢測(cè)裝置24和卷取機(jī)18之間的絲的移動(dòng)距離L和絲的移動(dòng)速度來(lái)演算連接部a的位置的 裝置。此外，如果將檢測(cè)裝置24緊挨著卷取機(jī)18來(lái)設(shè)置的話，也可以省略演算。以下，例示出在檢測(cè)裝置24和卷取機(jī)18之間通過(guò)演算來(lái)獲取連接部a的位置的 裝置，但位置信息獲取裝置26并不限于該裝置。如圖1所示，將從檢測(cè)裝置24至預(yù)氧化爐10前的絲移動(dòng)距離設(shè)為L(zhǎng)l (m)，從預(yù)氧 化爐10至傳送輥30b的絲移動(dòng)距離設(shè)為L(zhǎng)2 (m)，從傳送輥30隨后至傳送輥30c的絲移動(dòng) 距離設(shè)為L(zhǎng)3 (m)，從緊挨著傳送輥30c之后至卷取機(jī)18的絲移動(dòng)距離設(shè)為L(zhǎng)4 (m)。另外，將 基于傳送輥30a的絲傳送速度設(shè)為Vl (m/分鐘)，基于傳送輥30b的絲傳送速度設(shè)為V2 (m/ 分鐘)，基于傳送輥30c的絲傳送速度設(shè)為V3 (m/分鐘)，基于傳送輥30d的絲傳送速度設(shè) 為V4(m/分鐘)。從檢測(cè)裝置24至卷取機(jī)18的絲移動(dòng)時(shí)間T (分鐘)，通過(guò)下式算出。T = T1+T2+T3+T4其中，Tl (分鐘)是從檢測(cè)裝置24至預(yù)氧化爐10之前的絲移動(dòng)時(shí)間(Tl = Li/ VI)，T2 (分鐘)是從預(yù)氧化爐10至傳送輥30b的絲移動(dòng)時(shí)間(T2 = L2/V2)，T3 (分鐘)是 從緊挨著傳送輥30之后至傳送輥30c的絲移動(dòng)時(shí)間(T3 = L3/V3)，T4 (分鐘)是從緊挨著 傳送輥30c之后至卷取機(jī)18的絲移動(dòng)時(shí)間(T4 = L4/V4)。S卩，將連接部a從檢測(cè)裝置24至移動(dòng)距離Kn (m)的移動(dòng)時(shí)間設(shè)為T(mén)n時(shí)，連接部a 的位置，在Tn < Tl時(shí)，處于檢測(cè)裝置24和預(yù)氧化爐10之前的區(qū)間，在Tl <Τη<Τ1+Τ2 時(shí)，處于預(yù)氧化爐10至傳送輥32b之間，在T1+T2 < Tn < T1+T2+T3時(shí)，處于從緊挨著傳送 輥30b之后至傳送輥30c之間，在T1+T2+T3 < Tn < T時(shí)，處于從緊挨著傳送輥30c之后至 卷取機(jī)18之間。連接部a在檢測(cè)裝置24和卷取機(jī)18之間的位置信息(從檢測(cè)裝置24開(kāi)始的移 動(dòng)距離Kn(m)，通過(guò)下式算出。Tn < Tl 時(shí)
Kn = Ll X Tn/T 1Tl < Tn < Τ1+Τ2 時(shí)Kn = L1+L2X (Tn-T 1)/Τ2Τ1+Τ2 < Tn < Τ1+Τ2+Τ3 時(shí)Kn = L1+L2+L3X (Τη-Τ1-Τ2)/Τ3Τ1+Τ2+Τ3 < Tn < T 時(shí)Kn = L1+L2+L3+L4X (Τη-Τ1-Τ2_Τ3)/Τ4控制裝置28根據(jù)由位置信息獲取裝置26獲取的連接部a的位置信息，對(duì)卷取機(jī) 18進(jìn)行控制，使得含有連接部a的碳纖維絲Z和不含有連接部a的碳纖維絲Z卷取在各自 的卷取筒管上。即，控制裝置28是如下的控制裝置根據(jù)由位置信息獲取裝置26獲取的連 接部a的位置信息，對(duì)切斷裝置進(jìn)行控制，使在連接部a的前后切斷碳纖維絲Z，并且，對(duì)轉(zhuǎn) 換機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，使含有連接部a的碳纖維絲Z卷取在產(chǎn)品卷取筒管20上，不含連接部a 的碳纖維絲Z卷取在連接部卷取筒管22上?？刂蒲b置28只要是能根據(jù)連接部a的位置信息來(lái)控制卷取機(jī)18的裝置即可，并 無(wú)特別限制。就控制裝置28而言，例如，可以由市售品來(lái)構(gòu)成，也可以由專用的硬件、軟件來(lái)構(gòu) 成。另外，控制裝置28中，根據(jù)需要，也可以連接輸入裝置、顯示裝置等周邊裝置。作為輸 入裝置，例如，可舉出顯示器觸摸屏、開(kāi)關(guān)屏、鍵盤(pán)等輸入裝置。作為顯示裝置，例如，可舉出 CRT (Cathode Ray Tube，布朗管)、液晶顯示裝置等。作為傳送輥30a、30b、30c、30d，只要能傳送絲即可，可使用通常在碳纖維絲的制造 中使用的傳送輥。另外，作為供給用箱體32a、32b，只要能向制造裝置1供給碳纖維原絲X即可，例 如，可使用將碳纖維原絲X折疊使其層疊來(lái)收納的箱體等。另外，也可以代替供給用箱體 32a、32b，將卷取在卷取筒管上的碳纖維原絲X供給于制造裝置1。另外，本發(fā)明的碳纖維絲的制造裝置不限于圖1所示的裝置。例如，在本實(shí)施方式 的制造裝置1中，檢測(cè)裝置24設(shè)置在預(yù)氧化爐10的最先側(cè)，但是只要是在卷取機(jī)18的最 先側(cè)，檢測(cè)裝置24就可以配置在任一位置上。檢測(cè)裝置24的配置最好是在考慮到檢測(cè)裝 置24和卷取機(jī)18的距離與連接部a的位置信息的誤差之間的關(guān)系、以及卷取筒管根據(jù)卷 取機(jī)18的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間等之后再?zèng)Q定。另外，也可以是不具備表面處理 裝置14、上漿劑賦予裝置16的制造裝置。碳纖維原絲X可以根據(jù)用途進(jìn)行選擇，例如，可舉出由聚丙烯腈的均聚物、或者聚 丙烯腈與其他單體的共聚物等聚丙烯腈系聚合物所形成的碳纖維原絲等。[制造方法]本發(fā)明的碳纖維絲的制造方法，是通過(guò)連續(xù)地?zé)商祭w維原絲來(lái)制造碳纖維絲的 方法，所述碳纖維原絲具有將碳纖維原絲的端部彼此間連接起來(lái)的連接部，該方法包括根 據(jù)連接部的厚度和非連接部的厚度之差來(lái)檢測(cè)所述連接部的工序(1)；燒成所述碳纖維原 絲來(lái)獲得碳纖維絲的工序(2)；從檢測(cè)出所述連接部的位置開(kāi)始到卷取碳纖維絲之前的期 間，獲取所述連接部所存在的位置的位置信息的工序(3)；根據(jù)所述位置信息，在所述連接 部的前后切斷碳纖維絲的工序(4)；將通過(guò)切斷產(chǎn)生的含有所述連接部的碳纖維絲和不含所述連接部的碳纖維絲分別進(jìn)行卷取的工序(5)。以下，作為本發(fā)明的制造方法的實(shí)施方式的一實(shí)例，對(duì)使用所述的制造裝置1制 造碳纖維絲的方法加以說(shuō)明。首先，通過(guò)對(duì)供給用箱體32a、32b各自所收納的碳纖維原絲X的端部彼此間進(jìn)行 連接，從而形成連接部a。在圖1的圖示例中，供給用箱體32b所收納的碳纖維原絲X的后 端，和供給用箱體32a所收納的碳纖維原絲X的前端被連接起來(lái)，從而形成連接部a。另外， 供給用箱體32a所收納的碳纖維原絲X的后端，與隨后的供給用箱體(圖未示)所收納的 碳纖維原絲X的前端相連接。如此，通過(guò)對(duì)碳纖維原絲X的端部彼此間進(jìn)行連接，對(duì)制造裝 置1連續(xù)地供給碳纖維原絲X，進(jìn)行燒成。對(duì)于將碳纖維原絲X的端部彼此間進(jìn)行連接的方法，沒(méi)有特別限制，但是，從防止 在燒成中由于蓄熱等而引起斷絲的角度考慮，優(yōu)選對(duì)碳纖維原絲X的連接部a實(shí)施預(yù)氧化 化。即，優(yōu)選連接部a具有經(jīng)過(guò)預(yù)氧化化的部位。作為將碳纖維原絲X的端部彼此間進(jìn)行連接的方法，可舉出在預(yù)氧化化的狀態(tài)下 對(duì)碳纖維原絲X的至少一個(gè)端部進(jìn)行連接的方法、通過(guò)實(shí)施有預(yù)氧化處理的別的預(yù)氧化纖 維絲對(duì)碳纖維原絲X的端部彼此間進(jìn)行連接的方法等，優(yōu)選為前者，更優(yōu)選如圖2所示的、 將對(duì)兩端部實(shí)施了預(yù)氧化化的碳纖維原絲X的端部彼此間進(jìn)行連接。作為前者的方法，可 舉出日本特開(kāi)2000-144534號(hào)公報(bào)、日本特開(kāi)2002-302341號(hào)公報(bào)等記載的方法等，作為后 者的方法，可舉出日本特開(kāi)平10-226918號(hào)公報(bào)所記載的方法等。碳纖維原絲X的連接部a的厚度Dl和非連接部的厚度D2之比(D1/D2)，優(yōu)選為 D1/D2 = 2. 0 6. 0。通過(guò)使厚度比(D1/D2)為2. 0以上，可減少連接部a的誤檢和未檢。 另外，通過(guò)使厚度比(D1/D2)為6.0以下，可減少因產(chǎn)生毛刺等而引起的誤檢。碳纖維原絲X的厚度優(yōu)選為0. 2 0. 35mm左右，連接部a的厚度優(yōu)選為0. 4 2. Imm0具有連接部a的碳纖維原絲X，通過(guò)傳送輥30a被導(dǎo)入預(yù)氧化爐10。工序(1)中，在傳送輥30a的最先側(cè)，通過(guò)檢測(cè)裝置24檢測(cè)連接部a。通過(guò)檢測(cè)裝 置24對(duì)連接部a的檢測(cè)，在連接部a整體通過(guò)檢測(cè)裝置24的時(shí)間為t (秒)的情況下，優(yōu) 選的是，檢測(cè)裝置24在0. 2t秒 1. Ot秒的期間內(nèi)檢測(cè)到相當(dāng)于連接部a的厚度時(shí)，檢測(cè) 到有連接部a通過(guò)了檢測(cè)裝置24。由此，容易防止連接部a的誤檢。工序(2)中，用預(yù)氧化爐10對(duì)碳纖維原絲X進(jìn)行預(yù)氧化處理而得到預(yù)氧化纖維絲 X，接著，通過(guò)傳送輥30c將預(yù)氧化纖維絲Y導(dǎo)入碳化爐12，進(jìn)行碳化，由此得到碳纖維絲Z。 在工序(2)中，從將采用預(yù)氧化爐10和碳化爐12的處理中的絲的張力保持在適當(dāng)?shù)膹埩?的角度考慮，對(duì)傳送輥30b和傳送輥30c的傳送速度給予速度差。另外，在本實(shí)施方式中，通過(guò)表面處理裝置14，對(duì)用碳化爐12實(shí)施碳化所得到的 碳纖維絲Z的表面進(jìn)行處理，并洗滌、干燥后，通過(guò)上漿劑賦予裝置16對(duì)碳纖維絲Z賦予上 漿劑，進(jìn)行干燥。工序(3)中，在從檢測(cè)出連接部a的位置開(kāi)始到卷取碳纖維絲之前的期間，即，從 檢測(cè)裝置24至卷取機(jī)18之間，獲取連接部a的位置信息。通過(guò)位置信息獲得機(jī)構(gòu)26的演 算，來(lái)獲得連接部a的位置信息。工序(4)中，在連接部a的前后切斷所得到的碳纖維絲Z。由此，碳纖維絲Z被分為含有連接部a的碳纖維絲Z和不含有連接部a的碳纖維絲Z。工序(4)中的碳纖維絲Z 的切斷通過(guò)如下所述來(lái)進(jìn)行利用位置信息獲取裝置26的演算來(lái)算出連接部a到達(dá)卷取機(jī) 18的時(shí)間，根據(jù)該時(shí)間由控制裝置28來(lái)控制通過(guò)卷取機(jī)18的切斷裝置實(shí)施的切斷。碳纖維絲Z的切斷，優(yōu)選在距離連接部a前后25 50m以上的位置進(jìn)行。通過(guò)在 距離連接部a前后25m以上的位置切斷碳纖維絲Z，容易防止降低有連接部a及其周邊部的 強(qiáng)度的部分混入產(chǎn)品中。另外，通過(guò)在距離連接部a前后50m以內(nèi)的位置切斷碳纖維絲Z， 使得減少碳纖維絲Z的損失，從而提高生產(chǎn)率變得容易。工序(5)中，將不含連接部a的碳纖維絲Z卷取在產(chǎn)品卷取筒管20上，將含有連 接部a的碳纖維絲Z卷取在連接部卷取筒管22上。工序(5)中的碳纖維絲Z的卷取，與工 序(4)的切斷同樣地，通過(guò)位置信息獲取裝置26的演算來(lái)算出連接部a到達(dá)卷取機(jī)18的 時(shí)間，根據(jù)該時(shí)間由控制裝置28控制卷取機(jī)18的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，對(duì)產(chǎn)品卷曲筒管20和連接部 卷取筒管22進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由此進(jìn)行碳纖維絲Z的卷取。以下，例示出工序(4)和工序(5)的具體方法，但是并不限于該方法。將不含連接部a的碳纖維絲Z卷取在產(chǎn)品卷取筒管20上，使產(chǎn)品卷曲筒管20移 動(dòng)至待機(jī)位置上，同時(shí)，使連接部卷取筒管22移動(dòng)至卷取位置的跟前。此時(shí)，以碳纖維絲Z 未切斷而相連的狀態(tài)變更導(dǎo)紗器(圖未示)的導(dǎo)線區(qū)間，將碳纖維絲Z導(dǎo)向線握持裝置(圖 未示)側(cè)來(lái)握持。然后，導(dǎo)紗器回到通常的導(dǎo)線區(qū)間，在連接部卷取筒管22上卷取碳纖維 絲Z，在產(chǎn)品卷取筒管20和連接部筒管之間的碳纖維絲Z通過(guò)切斷裝置被自動(dòng)切斷，利用連 接部卷取筒管22開(kāi)始卷取。接著，在連接部卷取筒管22上卷取含有連接部a的碳纖維絲Z的期間，從卷取機(jī) 18上取下成為滿管的產(chǎn)品卷取筒管20，重新安裝空的產(chǎn)品卷取筒管20。并且，在將含有連 接部a的碳纖維絲Z僅卷取規(guī)定長(zhǎng)度的部分后，使連接部卷取筒管22移動(dòng)至待機(jī)位置，同 時(shí)，使產(chǎn)品卷取筒管20移動(dòng)至卷取位置，開(kāi)始對(duì)作為產(chǎn)品的不含連接部a的碳纖維絲Z進(jìn) 行卷取，通過(guò)切斷裝置在連接部卷取筒管22和產(chǎn)品卷取筒管20之間切斷碳纖維絲Z。如上說(shuō)明了本發(fā)明的碳纖維絲的制造裝置和制造方法，對(duì)碳纖維原絲進(jìn)行連續(xù)地 燒成，所述碳纖維原絲具有將碳纖維原絲的端部彼此間連接起來(lái)的連接部。另外，根據(jù)由檢 測(cè)裝置獲得的連接部的位置信息，在連接部的前后對(duì)所得到的碳纖維絲進(jìn)行切斷，可以將 含有連接部的碳纖維絲和不含連接部的碳纖維絲分別進(jìn)行卷取。由此，能夠防止因目測(cè)確 認(rèn)所導(dǎo)致的連接部的誤檢和未檢，能夠得到質(zhì)量?jī)?yōu)異的碳纖維絲，而且，能夠從碳纖維原絲 的燒成至卷取實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此，能夠以高的操作性且低成本來(lái)制造高質(zhì)量的碳纖維絲。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的碳纖維絲的制造裝置和制造方法，能夠以高的操作性且低成本來(lái)獲得高 質(zhì)量的碳纖維絲，因此，能夠適宜地作為在飛機(jī)、體育用品、建筑、土木、能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)等用 途中使用的碳纖維絲的制造裝置和制造方法而利用。
權(quán)利要求
1.一種碳纖維絲的制造裝置，其特征在于，其為連續(xù)地?zé)商祭w維原絲來(lái)制造碳纖維 絲的裝置，所述碳纖維原絲具有將碳纖維原絲的端部彼此間連接起來(lái)的連接部，該裝置具 備預(yù)氧化爐； 碳化爐； 卷取機(jī)；檢測(cè)裝置，其根據(jù)連接部的厚度和非連接部的厚度之差來(lái)檢測(cè)所述連接部； 位置信息獲取裝置，其用于獲取所述連接部在所述檢測(cè)裝置和所述卷取機(jī)之間的位置 信息；控制裝置，其根據(jù)所述位置信息對(duì)所述卷取機(jī)進(jìn)行控制，使得通過(guò)切斷所產(chǎn)生的含有 所述連接部的碳纖維絲和不含有所述連接部的碳纖維絲被卷取在各自的卷取筒管上。
2.一種碳纖維絲的制造方法，其特征在于，其為連續(xù)地?zé)商祭w維原絲來(lái)制造碳纖維 絲的方法，所述碳纖維原絲具有將碳纖維原絲的端部彼此間連接起來(lái)的連接部，該方法包 含下述⑴ (5)的工序，工序(1)根據(jù)連接部的厚度和非連接部的厚度之差來(lái)檢測(cè)所述連接部的工序； 工序(2)燒成所述碳纖維原絲來(lái)獲得碳纖維絲的工序；工序(3)在從檢測(cè)出所述連接部的位置開(kāi)始到卷取碳纖維絲之前的期間，獲取所述 連接部所存在的位置的位置信息的工序；工序(4)根據(jù)所述位置信息，在所述連接部的前后切斷碳纖維絲的工序； 工序(5)將通過(guò)切斷所產(chǎn)生的含有所述連接部的碳纖維絲和不含有所述連接部的碳 纖維絲分別卷取的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種碳纖維絲的制造裝置，該制造裝置(1)是連續(xù)地?zé)商祭w維原絲(X)來(lái)制造碳纖維絲(Z)的裝置，所述碳纖維原絲(X)具有將碳纖維原絲(X)的端部彼此間連接起來(lái)的連接部(a)，該裝置具備對(duì)所述碳纖維原絲(X)進(jìn)行預(yù)氧化處理的預(yù)氧化爐(10)；進(jìn)行碳化處理的碳化爐(12)；將碳纖維絲(Z)卷取在卷取筒管上的卷取機(jī)(18)；檢測(cè)連接部(a)的檢測(cè)裝置(24)；獲取連接部(a)的位置信息的位置信息獲取裝置(26)；控制裝置(28)，其根據(jù)所述位置信息對(duì)卷取機(jī)(18)進(jìn)行控制，使含有連接部(a)的碳纖維絲和不含有所述連接部的碳纖維絲卷取在各自的卷取筒管上。
文檔編號(hào)B65H63/06GK102007061SQ20098011357
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者鮫島禎雄 申請(qǐng)人:三菱麗陽(yáng)株式會(huì)社