KR101354435B1 - Apparatus and method for arranging a thread guider of carbon fiber - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탄소섬유의 사도정렬 장치 및 이를 이용한 정렬방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 탄소섬유 생산 공정중에 쉽게 설치가 가능하며, 공간적 제약이 없고 손쉽게 사도정렬이 용이한 탄소섬유의 사도정렬 장치와 이를 이용하여 사꼬임을 방지할 수 있는 사도정렬 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apostolic alignment apparatus for carbon fibers and an alignment method using the same. More specifically, the present invention relates to an apostolic alignment device of carbon fiber which can be easily installed during the carbon fiber production process, has no spatial constraints, and is easily aligned with the apostles, and an apostle alignment method that can prevent twisting using the same. will be.
탄소섬유란 탄소원소의 질량 함유율이 92% 이상으로 이루어진 섬유장의 탄소재료를 일컬으며 실용적으로는 유기물질의 열분해에 의하여 만들어지는 것으로 직경이 약 5㎛ 내지 약 15㎛의 섬유장인 것을 지칭한다. The carbon fiber is a fibrous carbon material having a mass content of carbon atoms of 92% or more, and practically refers to a fiber material having a diameter of about 5 탆 to about 15 탆, which is produced by pyrolysis of an organic material.
폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile)계 탄소섬유의 제조방법은 아크릴로니트릴(AN)을 90% 이상 함유하는 단량체를 중합한 공중합체를 방사하고 얻어지는 아크릴계 섬유를 공기 또는 산화성 가스 분위기에서 200℃ 내지 400℃의 온도에서 내염화 처리한 후 300℃ 내지 800℃의 불활성 분위기하에서 100% 내지 120% 인장처리하고 800℃ 내지 2000℃ 불활성 분위기하에서 무장력으로 열처리하여 제조를 하고 있다 (특허출원 제10-1995-002804호 참조). The method for producing polyacrylonitrile-based carbon fibers is obtained by spinning a copolymer obtained by polymerizing a monomer containing 90% or more acrylonitrile (AN), and obtaining the acryl-based fibers in an air or oxidizing gas atmosphere at 200 ° C to 400 ° C. After the flame-resistant treatment at a temperature of 100 ℃ to 100% under an inert atmosphere of 300 ℃ to 800 ℃ and heat treatment under a nominal force under an inert atmosphere of 800 ℃ to 2000 ℃ (Patent No. 10-1995-002804 Reference).
탄소섬유는 기계적 강도 및 탄성율이 높고 내열성이나 내약품성 등의 성질이 우수하여 항공·우주산업 및 토목·건축재료, 자동차, 선박, 전기·전자재료, 스포츠·레저용품 분야 등 고성능 복합재의 보강섬유 소재로서 이용되고 있다(일본공개특허공보 제2008-274117호 참조).Carbon fiber has high mechanical strength and elastic modulus, and has excellent properties such as heat resistance and chemical resistance, so as to reinforce fiber materials of high-performance composite materials such as aviation, aerospace industry, civil engineering, building materials, automobile, ship, electric, electronic materials, sports and leisure goods (See Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2008-274117).
탄소섬유 제조공정은 주로 탄소섬유 다발을 동시에 열처리하는 공정으로 이 탄소섬유 다발은 내염화처리 및 열처리공정 중 쉽게 섬유간 사꼬이는 문제가 발생할 수 있다. 이런 문제는 섬유 다발간 마찰에 의한 섬유 손상을 야기시켜 섬유의 응집성(fiber bundle cohesion), 결속성(bundling)을 방해하고, 보풀(fluff) 형성을 초래하여 탄소섬유의 물성저하 및 제품 품질저하를 야기시킨다. The carbon fiber manufacturing process is mainly a process of heat treating carbon fiber bundles at the same time. This carbon fiber bundle can easily cause inter-fiber twisting during the flameproofing and heat treatment process. This problem causes fiber damage due to friction between fiber bundles, impedes fiber bundle cohesion, bundling, and fluff formation, resulting in deterioration of carbon fiber properties and product quality. Let's do it.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 각 공정 단계별 탄소섬유 다발의 사도정렬을 실시하여 사꼬임을 방지해야 한다. 사도정렬 방법은 사도정렬용 섬유를 탄소섬유 다발 사이로 직조하여 사도간 꼬임을 확인/제거할 수 있다. 종래에는 고가의 직조 기계를 이용하여 사도정렬을 실시하였으나 장비를 설치할 수 있는 공간적 제약 및 고강도 탄소섬유의 물리적 특성으로 인해 직조기계의 트러블 발생이 빈번하였다.In order to solve this problem, the apostle alignment of the carbon fiber bundles in each process step should be performed to prevent twisting. The apostle alignment method can check / remove the twist between the apostles by weaving the apostle alignment fibers between the carbon fiber bundles. Conventionally, the apostolic alignment was performed by using an expensive weaving machine, but problems occurred in the weaving machine due to the space constraints to install the equipment and the physical characteristics of the high-strength carbon fiber.
이에 본 발명은 탄소섬유 생산 공정중에 쉽게 설치가 가능하며, 공간적 제약이 없고 손쉽게 사도정렬이 용이한 탄소섬유 사도정렬 장치를 이용하여 사꼬임을 방지할 수 있는 탄소섬유의 사도정렬 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention provides a method for aligning apostles of carbon fibers, which can be easily installed during a carbon fiber production process and prevents twisting by using a carbon fiber apostle alignment device, which has no space constraint and easily aligns apostles. There is a purpose.
본 발명의 탄소섬유 사도정렬 장치는, 탄소섬유 생산공정에서 탄소섬유 다발의 진행방향에 수직하는 방향으로 놓이게 되며 탄소섬유 다발의 상부에 위치하는 사도정렬 가이드바 및 상기 가이드바로부터 탄소섬유 다발의 진행방향으로 각각 길게 확장되어 있고 그의 선단에는 U자형의 고리가 형성되어 있는 복수개의 U자형 고리연결부가 연결되어서 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.The carbon fiber apostolate aligning apparatus of the present invention is placed in a direction perpendicular to the direction in which the carbon fiber bundles progress in the carbon fiber production process, and the progress of the carbon fiber bundles from the guide bar and the guide bar positioned at the top of the carbon fiber bundles. It extends in the direction, respectively, and is characterized in that the front end is formed by connecting a plurality of U-shaped ring connecting portion is formed U-shaped ring.
본 발명에 따른 탄소섬유의 사도정렬 방법은 사도정렬 장치에서 U자형 고리연결부의 선단부에 형성되어 있는U자형 고리에 탄소섬유 다발을 정렬한 후 상기 정렬장치를 상하 방향으로 이동시켜 섬유가 상하로 이동하게 되면 사도정렬용 섬유를 탄소섬유의 진행방향에 대해 수직한 방향으로 인입시켜서 되는 것을 특징으로 한다.In the method for aligning carbon fibers according to the present invention, after aligning the carbon fiber bundles to the U-shaped rings formed at the tip of the U-shaped ring connecting portion in the apostle alignment apparatus, the alignment apparatus is moved up and down to move the fibers up and down. If it is characterized in that the apostle alignment fibers are introduced in a direction perpendicular to the progress direction of the carbon fiber.
본 발명의 탄소섬유의 사도정렬 방법에 의하면, 기존 방법과 비교해서 약 50% 이상의 시간절약 효과가 있고 사도정렬에 따른 아크릴 섬유손실을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.According to the apostle alignment method of the carbon fiber of the present invention, compared to the existing method has a time saving effect of more than about 50% and has the advantage of minimizing the acrylic fiber loss due to the apostle alignment.
도 1은 본 발명에 따른 사도정렬 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of an apostolic alignment device according to the present invention.
이와 같은 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 다음에서 상세하게 설명하기로 한다. The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 탄소섬유 공정단계에서 발생하는 사꼬임을 방지하여 탄소섬유를 제조하기 위한 것으로 이러한 목적을 달성하기 위해서 사도정렬 장치를 사용하는 것이다. 이러한 장치를 이용한 사도정렬방법은 탄소섬유의 진행방향 상하에 U자형 고리를 설치하고, 각각의 U자형 고리에 탄소섬유를 정렬한 후 정렬장치를 상하로 이동시켜 섬유가 상하로 이동하게 되면 사도정렬용 섬유를 인입하는 것으로 이루어진다. 이러한 사도정렬방법에 의하면, 탄소섬유 제조시 사꼬임을 확인 및 제거할 수 있어 고물성 및 고품질의 탄소섬유를 제조할 수 있고, 사도꼬임 확인시간을 50% 이상 줄일 수 있어 아크릴섬유의 손실을 최소화할 수 있게 된다.The present invention is to produce a carbon fiber by preventing twisting occurring in the carbon fiber processing step is to use an apostolic alignment device to achieve this object. The apostle alignment method using such a device installs U-shaped rings in the upper and lower directions of the carbon fiber, and arranges the carbon fibers in each U-shaped ring, and then moves the alignment device up and down to move the fiber up and down. It consists of drawing in the fiber for dragons. According to the apostle alignment method, it is possible to check and remove the twist in the production of carbon fiber, to produce high-quality and high-quality carbon fiber, and to reduce the apostle twist checking time by more than 50% to minimize the loss of acrylic fiber You can do it.
첨부 도면의 도 1은 본 발명에 따른 탄소섬유의 사도정렬에 이용하는 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 1 of the accompanying drawings schematically shows a device for use in the deadband alignment of carbon fibers according to the present invention.
본 발명에 따른 탄소섬유의 사도정렬 장치(10)는 탄소섬유 생산공정에서 탄소섬유 다발(20)의 진행방향에 수직하는 방향으로 놓이게 되며 탄소섬유 다발의 상부에 위치하는 사도정렬 가이드바(30)와 상기 가이드바(30)로부터 탄소섬유 다발(20)의 진행방향으로 각각 길게 확장되어 있고 그의 선단에는 U자형의 고리(40)가 형성되어 있는 복수개의 U자형 고리연결부(50)가 연결되어 있다. 상기 사도정렬 가이드바(30)와 여기에 연결된 U자형의 고리연결부(50)는 탄소섬유의 진행방향에 대해 그의 하부에도 대칭적으로 동일하게 설치되어 있다. The
이러한 본 발명에 따른 탄소섬유 사도정렬 장치(10)는 탄소섬유 생산 공정 중에 쉽게 설치가 가능하며, 공간적 제약이 없고 사도정렬이 용이한 특징이 있다. 그로 인하여 기존의 사도정렬 장치에 비해 50% 이상의 시간 절약 효과가 있고, 아크릴 섬유의 손실을 최소화할 수 있다. The carbon fiber
이러한 장치를 이용한 사도정렬방법은 상기 U자형 고리연결부(50)의 U자형 고리(40)에 탄소섬유 다발을 정렬한 후 정렬장치(10)를 도 1에서 화살표(60)로 나타낸 바와 같이 상하 방향으로 이동시켜 섬유가 상하로 이동하게 되면 사도정렬용 섬유를 화살표 방향(70)과 같이 탄소섬유 다발(20)의 진행방향에 대해 수직한 방향으로 인입시키는 것에 의해 달성될 수 있다.The apostle alignment method using such a device aligns the carbon fiber bundles to the U-shaped
이상, 본 발명의 바람직한 예에 대해 어느 정도 특정적으로 설명했지만, 이것들에 대해 여러 가지의 변경을 할 수 있는 것은 당연하다. 따라서, 본 발명의 범위 및 정신으로부터 이탈하는 일 없이, 본 명세서 중에서 특정적으로 기재된 모양과는 다른 모양으로 본 발명을 실시할 수 있다는 것은 당연한 것으로 이해될 수 있다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail to some extent, it is natural that various modifications can be made to them. It is therefore to be understood that the invention may be practiced otherwise than as specifically described herein without departing from the scope and spirit of the invention.
10: 사도정렬장치
20: 탄소섬유
30: 가이드바
40: U자형 고리
50: 고리연결부
60,70: 화살표10: Apostle Alignment
20: carbon fiber
30: Guide bar
40: U-shaped ring
50: ring connection
60, 70 arrows
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Citations (3)
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JPH07227840A (en) * | 1994-02-16 | 1995-08-29 | Toray Ind Inc | Apparatus and method for producing prepreg |
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JP2011245756A (en) | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Teijin Ltd | Resin-impregnated carbon fiber strand and method for manufacturing pellet |
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