JP2005119232A - Ultralight membrane material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超軽量膜材に関するものであり、特に飛行船内部に使用されるバロネット（空気嚢）やダイヤフラム（隔膜）として好適に使用することが可能な膜材に関するものである。 The present invention relates to an ultralight membrane material, and more particularly to a membrane material that can be suitably used as a baronet (air sac) or a diaphragm (diaphragm) used inside an airship.
最近、飛行船を有効活用するための研究開発が盛んに行われている。従来から飛行船は宣伝用や観光用として世界中で利用されて来たが、現在進められている研究は、電子機器を搭載した飛行船を地上から２０ｋｍ程度の高度にある成層圏に滞空させ、ネットワークの基地や気象観測に利用しようとするものである。 Recently, research and development for effective use of airships has been actively conducted. Traditionally, airships have been used all over the world for advertising and tourism, but research that is currently being conducted has caused airships equipped with electronic devices to stay in the stratosphere at an altitude of about 20 km from the ground, It is intended to be used for bases and weather observation.
このような研究は世界各国で行われており、将来宇宙衛星に代わって低コストで高品質のサービスを提供できるシステムとして期待が持たれている。 Such research is being carried out in various countries around the world, and it is expected to be a system that can provide high-quality services at low cost on behalf of space satellites in the future.
ところで、このような成層圏へ打ち上げるための飛行船には、所謂軟質飛行船と呼ばれる、膜材からなる機体が使用されており、例えば、特開２００２−３４７６９７号公報には、浮揚気体と空気とを仕切るためのダイヤフラムや、該ダイヤフラムを飛行船の船体外皮に拘束させるための索体を膜体により構成したダイヤフラム方式の飛行船が、また、特開２００１−１３０４９３号公報には、飛行船の船体の外皮中に浮揚ガスを収容するガス嚢を収容し、該外皮とガス嚢とを膜体により構成した飛行船が、さらに、特開平６−４０３９７号公報には、エンベロープ膜体と内膜体とを有する二重膜構造の船体と、その内部に収納されるバロネットとを、樹脂加工した布帛に弾性重合体フィルムを積層した膜体や、エチレン・ビニルアルコール共重合体フィルムと弾性重合体フィルムとを積層した膜体により構成した軟質飛行船が開示されている。 By the way, for such an airship for launching into the stratosphere, a so-called soft airship, which is made of a film material, is used. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-347697, levitation gas and air are partitioned. A diaphragm-type airship in which a diaphragm for constraining the diaphragm to the hull skin of the airship is constituted by a film body, and JP-A-2001-130493 discloses that a An airship that houses a gas sac that contains buoyant gas, and that has an outer skin and a gas sac made of a film body, is further disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-40397. A film body in which an elastic polymer film is laminated on a fabric processed from a resin-processed hull having a membrane structure and a baronet housed therein, or ethylene / vinyl alcohol Configured soft airship disclosed by polymeric film and the elastic polymer film and films formed by laminating the.
しかしながら、上記飛行船において使用されている膜体は、軽量性と良好なガスバリアー性とを両立させることが重視されるあまり、実用上、成層圏に滞空させるのに充分耐えるだけの強度を得ることが困難であるという問題があり、その解決策が切望されてきた。 However, the film body used in the above airship is so important that both lightness and good gas barrier properties are balanced, so that it can practically obtain a strength sufficient to withstand stratospheric airspace. There is a problem that it is difficult, and the solution has been eagerly desired.
本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点を解決し、成層圏に滞空させる飛行船のバロネット及びダイヤフラム等に使用された際、それに充分耐えるだけの強度を有する超軽量膜材を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide an ultra-lightweight membrane material having a strength sufficient to withstand it when used in an airship baronet and a diaphragm that stay in the stratosphere. is there.
本発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、膜材の基層を構成する繊維の繊度と密度の積の値を特定の範囲に制御するとき、所望の膜材が得られることを究明し、本発明に到達した。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have obtained a desired film material when controlling the product of the fineness and density of the fibers constituting the base layer of the film material to a specific range. And the present invention has been reached.
かくして本発明によれば、少なくとも基布及びガスバリアー層の２層を有する膜材であって、該基布を構成する繊維の繊度（ｄｔｅｘ）と密度（本／インチ）との積を、経緯合計した値が２５００〜４５００の範囲にあり、且つ該膜材の目ずれが１０ｍｍ以下で、その重量が下記式を満たすことを特徴する超軽量膜材が提供される。 Thus, according to the present invention, a film material having at least two layers of a base fabric and a gas barrier layer, the product of the fineness (dtex) and density (lines / inch) of the fibers constituting the base fabric is There is provided an ultralight membrane material characterized in that the total value is in the range of 2500 to 4500, the misalignment of the membrane material is 10 mm or less, and the weight satisfies the following formula.
本発明によれば、成層圏での滞空に充分耐えるだけの強度を有し、しかも軽量な膜材が得られるので、特に飛行船内部に使用されるバロネット（空気嚢）やダイヤフラム（隔膜）として好適に使用することができる。 According to the present invention, a lightweight membrane material having sufficient strength to withstand stratospheric airspace can be obtained, and is particularly suitable as a baronet (air sac) or diaphragm (diaphragm) used inside an airship. Can be used.
以下、本発明の実施形態を説明する。本発明の膜材は、少なくとも基布及びガスバリアー層の２層を有していることが必要である。 Embodiments of the present invention will be described below. The film material of the present invention needs to have at least two layers of a base fabric and a gas barrier layer.
ここで、基布の形態としては、織物、編物、或いはＵＤシートと呼ばれる、糸条が一方向に配列されたシート状糸条群等、従来公知のものが任意に使用できるが、基布を構成する繊維の強度が最も発現しやすい織物やＵＤシートとすることが好ましい。 Here, as a form of the base fabric, conventionally known ones such as a woven fabric, a knitted fabric, or a UD sheet, and a sheet-like yarn group in which the yarns are arranged in one direction can be arbitrarily used. It is preferable to use a woven fabric or a UD sheet in which the strength of the constituent fibers is most easily expressed.
基布が織物の場合、その形態は強度を発現し易い平織物が好ましく、強度のみならず、引裂強度を向上させる目的でリップストップ構造を採用することも可能である。 When the base fabric is a woven fabric, the shape is preferably a plain woven fabric that easily develops strength, and it is possible to adopt a ripstop structure for the purpose of improving not only the strength but also the tear strength.
また、糸条が一方向に配列されたシート状糸条群とは、繊維糸条が一方向に配列された状態で、接着剤や樹脂シート或いはフィルム等により固定されたシート状物を言い、本発明の基布いおいては、該シート状物が糸条の配列方向を互いに異にする様に複数層積層されていることが好ましい。 Further, the sheet-like yarn group in which the yarns are arranged in one direction refers to a sheet-like material fixed by an adhesive, a resin sheet, a film, or the like in a state in which the fiber yarns are arranged in one direction. In the base fabric of the present invention, it is preferable that the sheet-like material is laminated in a plurality of layers so that the arrangement directions of the yarns are different from each other.
ここで、各シート状糸条群における糸条の配列方向は、互いに異なっていれば良く、特に限定されるものではないが、積層枚数が２枚の場合は、基布の任意の方向にバランス良く強力を発現させるという観点から、糸条の配列方向を９０°異にすることが好ましい。 Here, the arrangement direction of the yarns in each sheet-like yarn group may be different from each other, and is not particularly limited. However, when the number of laminated layers is two, the yarns are balanced in any direction of the base fabric. From the viewpoint of well developing strength, it is preferable that the arrangement direction of the yarns is 90 ° different.
また、布帛を構成する繊維については、天然繊維、合成繊維何れも使用可能であるが、より軽量でかつ高強度の膜材を得るためには、合成繊維を用いることが好ましい。具体的には、ポリエステル、ナイロン、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等を使用することができる。強度の点ではパラ系アラミド繊維を代表とする、所謂スーパー繊維を使用することが好ましいが、コストパフォーマンスと言う点からはポリエステルやナイロンが好ましいと言える。 As the fibers constituting the fabric, either natural fibers or synthetic fibers can be used, but it is preferable to use synthetic fibers in order to obtain a lighter and higher strength membrane material. Specifically, polyester, nylon, carbon fiber, aramid fiber, glass fiber, or the like can be used. In terms of strength, it is preferable to use a so-called super fiber typified by para-aramid fiber, but polyester and nylon are preferable in terms of cost performance.
上記スーパー繊維の具体例としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維などのパラ系アラミド繊維の他、パラ系アラミドとメタ系アラミドとの共重合体繊維、または芳香族エーテル、例えば３，４−ジアミノジフェニルエーテルを共重合したパラ系アラミド繊維、さらにポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリイミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリアリレート繊維、ポリエーテルイミド繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、又はこれらの混合繊維などが例示される。 Specific examples of the super fiber include para-aramid fiber such as polyparaphenylene terephthalamide fiber, copolymer fiber of para-aramid and meta-aramid, or aromatic ether such as 3,4-diaminodiphenyl ether. Examples include para-aramid fibers copolymerized with polyparaphenylene benzobisoxazole fibers, polyimide fibers, wholly aromatic polyester fibers, polyarylate fibers, polyetherimide fibers, polyetheretherketone fibers, or mixed fibers thereof. Is done.
本発明においては、上記基布を構成する繊維の繊度（ｄｔｅｘ）と密度（本／インチ）との積を、経緯合計した値が２５００〜４５００の範囲にあることが必要である。 In the present invention, it is necessary that the total value of the product of the fineness (dtex) and the density (lines / inch) of the fibers constituting the base fabric is in the range of 2500 to 4500.
上記繊度と密度との積を、経緯合計した値が２５００未満の場合、布帛を構成する繊維の間に隙間が大きく開き、膜材が目ずれを起こす。一方、繊度と密度との積を、経緯合計した値が４５００を越える場合、基布の重量が大きくなり、バロネットやダイヤフラムの用途に使用するには、重量が大きくなり過ぎる。 When the total value of the product of the fineness and the density is less than 2500, a gap is greatly opened between the fibers constituting the fabric, and the film material is misaligned. On the other hand, when the total value of the product of the fineness and the density exceeds 4500, the weight of the base fabric increases, and the weight becomes too large for use in applications such as a baronet or a diaphragm.
尚、布帛が編物など、経緯の区別が判然としない場合の繊維の密度は、経緯それぞれの方向における分率を乗じて算出する。 In addition, the density of the fiber when the fabric is knitted or the like is not clearly distinguished is calculated by multiplying the fraction in each direction of the history.
次に、本発明においては、上記基布上にガスバリアー層を設けることが必要である。つまり、前述のように、飛行船のバロネットやダイヤフラムは、その中にヘリウムや空気といった気体を封じ込めたり、あるいはそれらの気体を仕切るための部材であり、そこで使用される素材はガスバリアー性を有していることが必須であるからである。 Next, in the present invention, it is necessary to provide a gas barrier layer on the base fabric. In other words, as mentioned above, airship baronets and diaphragms are members for containing or partitioning gases such as helium and air, and the materials used there have gas barrier properties. This is because it is essential.
ガスバリアー層としては特に限定されるものではなく、飛行船の用途や飛行継続時間に応じて適宜選択される。具体的には、ポリエステルフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、エチレン・ビニルアルコール共重合体フィルム等が使用されるが、中でもエチレン・ビニルアルコール共重合体フィルム（クラレ株式会社製、「エバール」など）は特にガスバリアー性が優れており好ましい。また、上記ガスバリヤー層には、さらにガスバリヤー性、耐候性を向上させる目的で、アルミ蒸着を施しても良い。 It does not specifically limit as a gas barrier layer, According to the use of an airship and flight continuation time, it selects suitably. Specifically, a polyester film, a polyethylene naphthalate film, an ethylene / vinyl alcohol copolymer film, and the like are used. Among them, an ethylene / vinyl alcohol copolymer film (manufactured by Kuraray Co., Ltd., “EVAL”, etc.) is particularly used. The gas barrier property is excellent and preferable. The gas barrier layer may be subjected to aluminum vapor deposition for the purpose of further improving gas barrier properties and weather resistance.
上記ガスバリヤー層の形成方法としては従来公知の方法が任意に採用でき、上記樹脂を溶融コーティング或いは湿式コーティングする方法、上記樹脂からなるフィルムをラミネートする方法などが例示される。 As the method for forming the gas barrier layer, a conventionally known method can be arbitrarily adopted, and examples thereof include a method of melt coating or wet coating the resin, and a method of laminating a film made of the resin.
一方、膜材をより強固なものとするために、本発明においては、上記基布層およびガスバリアー層をさらに他の樹脂層で保護することが好ましい。つまり、本発明の膜材は、飛行船のバロネットやダイヤフラムとして使用されるため、使用中に傷ついたり破損したりしてはならない。よって、強度を維持する基布層と、ガスバリアー層を、さらに他の樹脂でコーティングすることは、膜材の機能を維持する上で極めて有用である。また、本発明の膜材と、飛行船本体に使用されるエンベロープと言われる膜材と接合するためにもこのような層が設けられることが望ましい。 On the other hand, in order to make the film material stronger, in the present invention, it is preferable to protect the base fabric layer and the gas barrier layer with another resin layer. That is, since the membrane material of the present invention is used as an airship ballonette or diaphragm, it should not be damaged or broken during use. Therefore, coating the base fabric layer for maintaining the strength and the gas barrier layer with another resin is extremely useful for maintaining the function of the film material. In addition, it is desirable that such a layer is provided in order to join the membrane material of the present invention to the membrane material called an envelope used in the airship body.
使用される樹脂は、基布を構成する繊維素材の種類にも依存するが、例えば、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等が使用される。これらの樹脂は従来公知の方法、即ち、フィルム状の樹脂を接着剤を用いてラミネートしたり、加熱した樹脂を直接薄くコーティングしたりする方法により、加工される。 The resin used depends on the type of fiber material constituting the base fabric, but for example, a polyurethane resin, a vinyl chloride resin, an acrylic resin, a polyester resin, or the like is used. These resins are processed by a conventionally known method, that is, a method in which a film-like resin is laminated using an adhesive or a heated resin is directly thinly coated.
かくして得られる膜材はその目ずれが１０ｍｍ以下であることが必要である。ここで、「目ずれ」とは、織物の精錬工程等において、基布を構成する繊維がずれてしまう現象を言い、このずれの大きさが１０ｍｍを越えると、製品の品位が低下するばかりか、膜材の強度も低下し、バロネットやダイヤフラムの用途に使用できない。 The film material thus obtained needs to have a misalignment of 10 mm or less. Here, “displacement” means a phenomenon in which the fibers constituting the base fabric are displaced in the refining process of the woven fabric. If the size of the displacement exceeds 10 mm, not only the quality of the product is deteriorated. Also, the strength of the film material is reduced, and it cannot be used for applications such as a baronet or a diaphragm.
なお、織物の精練工程等における目ずれを防止するため、精錬をジッカー染色機を用いて行うことは、極めて有用である。
また、本発明の膜材は、その重量が下記式を満たすことが必要である。
In order to prevent misalignment in the scouring process of the woven fabric, it is extremely useful to perform the refining using a zicker dyeing machine.
Further, the film material of the present invention needs to satisfy the following formula.
膜材の重量が上記式から外れる場合は、バロネットやダイヤフラムの用途に使用するには、重量が大きくなり過ぎる。 When the weight of the membrane material deviates from the above formula, the weight becomes too large for use in the application of a baronet or a diaphragm.
以下、本発明を実施例にてさらに詳細に説明する。なお、実施例中の物性は下記の方法により測定した。
（１）繊度
ＪＩＳ Ｌ １０１３に準拠して測定した。
（２）密度
ＪＩＳ Ｌ １０９６に準拠して測定した。
（３）強度
ＪＩＳ Ｌ １０９６に準拠して測定した。
（４）重量
ＪＩＳ Ｌ １０９６に準拠して測定した。その値が下記式を満足するものを合格品として○、満足しないものを不合格品として×として表した。
織物を外観検査する際に通常使用する検反機を使用し、目視検査を行なって、目ずれが１０ｍｍ以下の場合を合格品として○、１０ｍｍを越える場合を不合格品として×として表した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, the physical property in an Example was measured with the following method.
(1) Fineness Measured according to JIS L 1013.
(2) Density Measured according to JIS L 1096.
(3) Strength Measured according to JIS L 1096.
(4) Weight Measured according to JIS L 1096. Those whose values satisfy the following formula are indicated as “good” as acceptable products, and those which are not satisfied as “failed” as “poor”.
［実施例１〜３、比較例１〜２］
繊度３３ｄｔｅｘのポリエチレンテレフタレート繊維を使用し、表１に示す織密度を有する平織物を作製した。該織物に、厚さ１５μｍのエチレン・ビニルアルコール共重合体フィルム（クラレ製、エバールフィルムＥＦ−ＸＬ）を、ウレタン系接着剤（付着量は１５ｇ／m２）にてラミネートし、膜材を得た。
得られた膜材の物性を表１に示す。
[Examples 1-3, Comparative Examples 1-2]
Using a polyethylene terephthalate fiber having a fineness of 33 dtex, a plain fabric having a woven density shown in Table 1 was produced. A 15 μm-thick ethylene / vinyl alcohol copolymer film (Kuraray, Eval film EF-XL) is laminated on the woven fabric with a urethane adhesive (adhesion amount is 15 g / m 2 ) to obtain a film material. It was.
Table 1 shows the physical properties of the obtained film material.
［実施例４］
実施例１で得られた膜材の基布側に、厚さ１０μｍのポリウレタンフィルムを、ウレタン系接着剤（付着量は１５ｇ／m２）にてラミネートし、さらに、該膜材のエチレン・ビニルアルコール共重合体フィルム側に、厚さ１０μｍのポリウレタンフィルムを、ウレタン系接着剤（付着量は５ｇ／m２）にてラミネートして、４層構造の膜材を得た。
得られた膜材の物性を表１に示す。
[Example 4]
A polyurethane film having a thickness of 10 μm is laminated on the base fabric side of the film material obtained in Example 1 with a urethane-based adhesive (adhesion amount is 15 g / m 2 ). A polyurethane film having a thickness of 10 μm was laminated on the alcohol copolymer film side with a urethane-based adhesive (adhesion amount was 5 g / m 2 ) to obtain a film material having a four-layer structure.
Table 1 shows the physical properties of the obtained film material.
本発明によれば、成層圏での滞空に充分耐えるだけの強度を有し、しかも軽量な膜材が得られるので、特に飛行船内部に使用されるバロネット（空気嚢）やダイヤフラム（隔膜）として好適に使用することができる。 According to the present invention, a lightweight membrane material having sufficient strength to withstand stratospheric airspace can be obtained, and is particularly suitable as a baronet (air sac) or diaphragm (diaphragm) used inside an airship. Can be used.
Claims (3)
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2003
- 2003-10-20 JP JP2003359173A patent/JP2005119232A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007044903A (en) * | 2005-08-08 | 2007-02-22 | Teijin Techno Products Ltd | Film material |
| WO2007145153A1 (en) | 2006-06-14 | 2007-12-21 | Teijin Fibers Limited | Membrane material for gas holder and gas holder using the same |
| JP2007333045A (en) * | 2006-06-14 | 2007-12-27 | Teijin Fibers Ltd | Film material for gas holder and gas holder composed of the same |
| US8147595B2 (en) | 2006-06-14 | 2012-04-03 | Teijin Fibers Limited | Membrane material for gas holder and gas holder using the same |
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