[发明专利]碳纤维的包装件和碳纤维的被包装物

说明书

技术领域

本发明涉及高纤度碳纤维的大包装件和被包装物。进一步，本发明涉及碳纤维包装件，通过高精度成型得到包装件形状，其缠绕密度高，不易坍塌，及其制造这种包装件的方法。

背景技术

碳纤维的需求量逐年增加，且正在从飞机和体育用品等高档的用途转移到与建筑、土木、能源等有关的一般工业用途上。

在一般工业用途，特别是在大型的结构材料的成型方法，例如编织、丝束缠绕、拉挤成型等方法中所需的纤度高达100,000旦。现在的状况是为满足上述要求，使用7,000～20,000旦左右的丝束合股后进行成型。

针对这样的现状，如果有纤度高且重量增加的大包装件，则具有在进一步加工的设备上减少碳纤维的上机操作次数，使集束设备更紧凑等优点，可以预计这在碳纤维使用方面很有益。

本发明的第1个目的是为满足上述要求，特别以高纤度的碳纤维为对象，在使用时不发生故障和不便的前提下进行卷取，以提供大包装件和大被包装物。

另一方面在合股成型时，由于合股的各丝束间留有空隙，可能发生树脂含浸量不均匀的问题。

此外，将纤维上下层重叠极为困难，由于采用沿横向并行排列，丝条的厚度即为合股各丝束，也就是7,000～20,000旦的厚度，这样的话合股丝束厚度难以增加。特别是在制造大型并且厚度较大的成型物时，需要很多的层叠数量和缠绕数量，从成型所需时间方面看是不利的。

这也就是说，如果有丝束根数多、并且较厚的碳纤维包装件，则具有减少在进一步的加工设备上碳纤维的上机操作次数、成型时间缩短，及使集束设备更紧凑等优点。

但是，碳纤维与一般有机纤维不同，因为其杨氏模量极高、缺乏伸缩性，所以只能在极小的张力范围内进行卷取。并且如张力过低，容易发生包装件端面坍塌、在外力下变形、以及丝束层从筒管移动滑出等问题；如张力过高，会造成卷取时丝束的损伤，及退绕性能的恶化，所以筒子卷装的卷取条件的设定从技术方面很困难。

关于卷装不易坍塌和退绕时不发生毛丝的碳纤维的包装件，在特公昭62-46468号公报中已经公开，其中提出了具有如下特征的包装件，在将碳纤维以设定的卷绕比在筒管上卷绕成平端面型的包装件时，上述丝束在卷绕开始和卷绕终了时的卷绕角分别为10°～30°和4°～12°，卷绕的丝束每横向往复1～9次后，相对于已卷绕的丝束有丝束平均宽度的50～150％的错动。这种包装件即所谓“开式卷取”包装件，其中丝束与丝束的重叠少，可防止退绕时出现毛丝和断丝现象。但是在筒管的尺寸一定、所卷取的丝束数量即纤度较大、且丝束的厚度大的场合，如采用开式卷取，则由于丝束与丝束的重叠部分形成大的空间，以及卷绕面出现大的凹凸，使卷装密度下降，包装件变得松软，在卷绕张力和作用在卷绕面上的压力(面压)下，容易发生丝束向两端挤出，而造成端面凸出。在运送这样的包装件时会发生卷装坍塌，而且由于包装件端面的凸出量超过了筒管的长度，在进一步上机加工操作时，可能发生损伤丝束的问题。

本发明的第2个目的是着眼于上述问题，从根本上改变包装件的卷装形态，特别是针对高纤度的碳纤维丝束，提供卷装密度高、卷装不易坍塌的，具有最佳形态的包装件。

发明概述

本发明的碳纤维包装件的第1种形态是将25,000旦以上的碳纤维进行卷取形成筒子卷的包装件。包装件的外径(Dmm)、筒管直径(dmm)，及卷绕宽度(Lmm)满足下列关系：

d≥50,

20≤(D-d)/2≤400，以及

0.05≤(D-d)/2L≤0.7。

本发明的碳纤维包装件的第2种形态是将纤度为25,000旦以上的碳纤维进行卷取形成空心包装件。包装件的外径(Dmm)，包装件的内径(dimm)以及卷绕宽度(Lmm)满足下列数据，

di≥50,

20≤(D-di)/2≤400，以及

0.05≤(D-di)/2L≤0.7。

本发明的碳纤维包装件的第3种形态是将纤度为25,000旦以上的碳纤维丝，卷取在筒管上以使单位纤度的丝束宽度为0.15×10^-3～0.8×10^-3mm/旦，而形成的平端面型包装件，并具有卷绕开始和卷绕终了时的卷绕角分别在10°～30°、3°～15°的范围内、卷绕比W中的小数W₀在0.12～0.88的范围内。

另外，本发明提供将纤度为25,000旦以上的连续碳纤维以0.03～1.2g/cm³的平均体积密度装入容器内的碳纤维被包装物。实施本发明的最佳方式