JP2008013900A - 強化繊維織物の製造方法およびその製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】次の(A)〜(E)の工程を有することを特徴とする強化繊維をたて糸2に有する強化繊維織物の製造方法。(A)複数の強化繊維束を、織物12のたて糸として幅方向に実質的に等間隔に位置決めする強化繊維束の位置決め工程、(B)強化繊維束の糸厚みを揃えながら強化繊維束を並行に引き揃える強化繊維束の糸厚み調整工程、(C)強化繊維束をシート状のたて糸シートとして織成部に送り出す強化繊維束の送り出し工程、(D)ヘルドフレーム8の開閉口による張力変動を、接触ローラがローラ軸と平行移動するイージング機構により緩和する強化繊維束の張力調整工程、および(E)強化繊維束からなるたて糸シートを開口し、杼口によこ糸10を打ち込んで織物を織成する織成工程。
【選択図】図1
Description
(A)ボビンから解舒された複数の強化繊維束を、織物のたて糸として幅方向に実質的に等間隔に位置決めする強化繊維束の位置決め工程、
(B)ローラ上での各強化繊維束の糸厚みのばらつきが10%以下になるように、強化繊維束の糸厚みを揃えながら強化繊維束を並行に引き揃える強化繊維束の糸厚み調整工程、
(C)糸厚みのばらつきが調整され、引き揃えられた複数の強化繊維束をシート状のたて糸シートとして織成部に送り出す強化繊維束の送り出し工程、
(D)引き揃えられた強化繊維束のヘルドフレームの開閉口による張力変動を、接触ローラがローラ軸と平行移動するイージング機構により緩和する強化繊維束の張力調整工程、および
(E)強化繊維束からなるたて糸シートを開口し、杼口によこ糸を打ち込んで織物を織成する織成工程。
(a)たて糸ボビンを搭載するクリール装置と糸厚み調整手段の間に設置された、複数の円柱状バーが垂直に配置されてなるたて糸としての強化繊維束の位置決め手段、
(b)中心軸が平行かつ同一水平面上にはない少なくとも2つ以上のローラまたは水平バーを有する強化繊維束の糸厚み調整手段、
(c)少なくとも1つのローラが駆動ローラである一対のニップローラからなる強化繊維束の送り出し手段、
(d)複数のローラにより構成され、そのうちの少なくとも1つのローラがローラ軸と平行移動するイージング機構を有する張力調整手段、および
(e)強化繊維束からなるたて糸シートを開口する開口手段と、杼口によこ糸を打ち込むよこ糸打ち込み手段とを有する織物織成手段。
(A)ボビンから解舒された複数の強化繊維束を、織物のたて糸として幅方向に実質的に等間隔に位置決めする強化繊維束の位置決め工程、
(B)ローラ上での各強化繊維束の糸厚みのばらつきが10%以下になるように、強化繊維束の糸厚みを揃えながら強化繊維束を並行に引き揃える強化繊維束の糸厚み調整工程、
(C)糸厚みのばらつきが調整され、引き揃えられた複数の強化繊維束をシート状のたて糸シートとして織成部に送り出す強化繊維束の送り出し工程、
(D)引き揃えられた強化繊維束のヘルドフレームの開閉口による張力変動を、接触ローラがローラ軸と平行移動するイージング機構により緩和する強化繊維束の張力調整工程、および
(E)強化繊維束からなるたて糸シートを開口し、杼口によこ糸を打ち込んで織物を織成する織成工程。
(a)たて糸ボビンを搭載するクリール装置と糸厚み調整手段の間に設置された、複数の円柱状バーが垂直に配置されてなるたて糸としての強化繊維束の位置決め手段、
(b)中心軸が平行かつ同一水平面上にはない少なくとも2つ以上のローラまたは水平バーを有する強化繊維束の糸厚み調整手段、
(c)少なくとも1つのローラが駆動ローラである一対のニップローラからなる強化繊維束の送り出し手段、
(d)複数のローラにより構成され、そのうちの少なくとも1つのローラがローラ軸と平行移動するイージング機構を有する張力調整手段、および
(e)強化繊維束からなるたて糸シートを開口する開口手段と、杼口によこ糸を打ち込むよこ糸打ち込み手段とを有する織物織成手段。
強化繊維束の位置決め工程においては、たて糸ボビン1から解舒された複数の強化繊維束を織物のたて糸2として、たて糸2の配列位置決め手段(コーム3)により幅方向に実質的に等間隔に位置決めする。そして、たて糸位置決め工程を経て、次工程の糸厚み調整工程へと導かれる。
強化繊維束の糸厚み調整工程においては、織物のたて糸2として幅方向に対して実質的に等間隔になるように位置決めされた複数の強化繊維束からなるたて糸2が、複数のガイドローラ4(4a、4b、4c、4d、4e)上での各強化繊維束の糸厚みのばらつきが、10%以下となるように糸厚みを揃えながら並行に引き揃えられ、次工程の強化繊維束の送り出し工程へと導かれる。
強化繊維束の送り出し工程においては、糸厚みが前記のばらつきの範囲に調整され、引き揃えられた複数の強化繊維束をシート状のたて糸シートとし、織成部に送り出す。そして、次工程の強化繊維束の張力調整工程へと導かれる。
強化繊維束の張力調整工程においては、強化繊維束の送り出し工程から導かれたたて糸シートに関して、ヘルドフレーム8の開閉口による前記強化繊維束の張力変動を接触ローラ(イージングローラ6)がローラ軸と平行移動するイージング機構により緩和し、ガイドローラ7を経て、次工程である織成工程に導く。
織成工程においては、強化繊維束の張力調整工程から導かれたたて糸2(2a、2b)を開口し、よこ糸ボビン9から解舒されたよこ糸10を杼口に打ち込んで織物12を織成する。そして、織物12は、引取ガイドローラ14、15、17と、引取ローラ16に接触しながら引き取られ、巻芯18に巻き取られ巻物19となる。
たて糸(強化繊維束)として、引張強度が4,900MPaであり、引張弾性率が230GPaであり、フィラメント数が12,000本のポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維束からなる糸条(総繊度:800テックス)を用い、よこ糸として、ガラス繊維糸ECE225 1/0(総繊度:22.5テックス)を用いた。図1に示した装置(ただし、押さえローラ13はなし)を用いて、以下の手順により、たて糸のみが炭素繊維束から構成される一方向性織物Aを製造した。
(A)強化繊維束の位置決め工程において、まず、たて糸ボビン1から引き出した複数本のたて糸2を、コーム3を用いて配列密度が2.5本/cmになるように、織物のたて糸として実質的に等間隔になるように位置決めした。
(B)強化繊維束の糸厚み調整工程においては、位置決め工程から導いたたて糸2を、図1に示すように、前後および上下方向に交互に配列させた金属製の5本のガイドローラ(4a、4b、4c、4d、4e)からなる屈曲パスに、たて糸を接触させながら糸厚みの調整を行った。これらの金属製のガイドローラは、いずれも直径30mmのガイドローラとした。
(C)強化繊維束の送り出し工程において、強化繊維束の糸厚み調整工程から導いたたて糸を直径15cmの2本のニップローラ(5a、5b)で、たて糸が滑らないようにニップしながら織機の引き取り速度と同じになるように送り出した。ニップローラは、一方(5a)が金属で、他方(5b)が硬質ウレタンゴムを表面にコーティングしたローラであり、たて糸のニップローラへの接触角度は10°であった。
(D)強化繊維束の張力調整工程において、たて糸送り出し工程から送り出されたたて糸を、ヘルドフレーム毎にそれぞれ異なるイージングローラ(6a、6b)に接触させることにより、たて糸シートの開閉口による張力変動を緩和させた。
(E)織成工程において、強化繊維束の張力調整工程から導かれたたて糸を、2枚のヘルドフレーム(8a、8b)のそれぞれの綜絖に分けて交互に通した。そして、2枚のヘルドフレーム(8a、8b)のそれぞれの綜絖に通したたて糸(2a、2b)が開口されたとき、杼口にレピアにて密度が3.0本/cmになるように、よこ糸ボビン9から解舒されたよこ糸10を打ち込み、筬11により筬打ちすることにより、炭素繊維目付が200g/m2平組織の織物12を織成し、ガイドローラ14、15、引き取りローラ16、およびガイドローラ17を介して、織物12を巻芯18に巻き取って巻物19を得た。ここで、糸厚み調整手段における最終ローラ4e上でのたて糸厚みのばらつきが8%であった。
強化繊維束の糸厚み調整工程において、ガイドローラ(4bと4d)が左右に揺動する揺動ローラとした他は、実施例1と同じようにして一方向性織物Bを製造した。ここで、強化繊維束の糸厚み調整手段における最終ローラ上で測定したたて糸厚みのばらつきは4%であった。得られた一方向性織物Bは、糸厚みのばらつきが4%に調整されるとともにイージング機構によりたて糸シートの開閉口における張力変動を緩和させたことから、たて糸の糸長差発生が見られず、巻取り後の織物において、ぼこつきおよびよこ糸の蛇行(組織崩れ)が全く観察されなかった。
強化繊維束の強化繊維束送り出し工程において、図2に示すようにニップローラのかわりに、直径が300mmのテンションローラ20に、たて糸を接触角度が200°になるように接触させながら送り出した他は、実施例1と同じようにして一方向性織物Cを製造した。ここで、糸厚み調整手段における最終ローラガイドローラ4e上で測定したたて糸厚みのばらつきは5%であった。得られた一方向性織物Cは、糸厚みのばらつきが5%に調整されるとともに糸厚みが調整されたたて糸をテンションロールでスリップすることなく送り出すとともにイージング機構によりたて糸シートの開閉口における張力変動を緩和させたことから、たて糸の糸長差発生が見られず、巻取り後の織物において、織物ぼこつきおよびよこ糸の蛇行(組織崩れ)が全く観察されなかった。
強化繊維束の強化繊維束送り出し工程において、図3に示すように接触ローラ(イージングローラ6)の位置を検出するセンサー6Sからの信号をもとに、たて糸の送り出し量をコントロールした他は、実施例1と同じようにして一方向性織物Dを製造した。ここで、糸厚み調整手段における最終ローラガイドローラ4e上で測定したたて糸厚みのばらつきは3%であった。得られた一方向性織物Dは、糸厚みのばらつきが3%に調整されるとともに、糸厚みが調整されたたて糸をテンションロールでスリップすることなく送り出されるともに、イージング機構によりたて糸シートの開閉口における張力変動を緩和させ、かつ、たて糸の送り出し量をコントロールしたことからたて糸の糸長差発生が見られず、巻取り後の織物において、織物ぼこつきおよびよこ糸の蛇行(組織崩れ)が全く観察されなかった。
織成工程において、たて糸シートの開閉口部にたて糸シートの横方向全幅にわたってたて糸を押さえる直径が10mmの円筒状押さえガイドを設けた他は、実施例1と同じようにして一方向性織物Eを製造した。ここで、糸厚み調整手段における最終ローラガイドローラ4e上で測定したたて糸厚みのばらつきは6%であった。得られた一方向性織物Eは、よこ糸挿入後のたて糸シートの開閉口にともなうよこ糸の屈曲をたて糸シートの横方向全幅にわたって押さえガイドとの接触により抑制するとともにイージング機構によりたて糸シートの開閉口による張力変動を緩和できたことから、たて糸糸条毎に糸長差が生じることなく、巻取り後の織物において、織物ぼこつきやよこ糸の蛇行(組織崩れ)が全く観察されなかった。
たて糸およびよこ糸に、引張強度が4,900MPa、引張弾性率が230GPa、フィラメント数が12,000本のPAN系炭素繊維束からなる糸条(総繊度:800テックス)を強化繊維として用い、下記の手順により、たて糸およびよこ糸が炭素繊維から構成される二方向性織物Fを製造した。
(A)強化繊維束の位置決め工程においては、たて糸密度を1.2本/cmとした他は、実施例1と同様に実施した。
(B)強化繊維束の糸厚み調整工程は、実施例2と同様に実施した。
(C)強化繊維束の送り出し工程は、実施例1と同様に実施した。
(D)強化繊維束の張力調整工程は、実施例1と同様にして送り出した。
(E)織成工程は、よこ糸をたて糸と同じ炭素繊維束を用いるとともに、よこ糸密度が1.2本/cm、炭素繊維目付が190g/m2平組織の織物とした他は、実施例1と同様に実施した。ここで、糸厚み調整手段における最終ローラ4e上で測定したたて糸厚みのばらつきは4%であった。得られた二方向性織物Fは、糸厚みのばらつきが4%に調整されるとともにイージング機構によりたて糸シートの開閉口における張力変動を緩和させたことから、たて糸の糸長差発生が見られず、巻取り後の織物において、織物ぼこつきおよびよこ糸の蛇行(組織崩れ)が全く観察されなかった。
実施例1において、隣接する強化繊維束3本を引き揃えて1本のたて糸とした他は、実施例1と同じようにして一方向織物Gを得た。ここで、糸厚み調整手段における最終ローラ4e上で測定したたて糸厚みのばらつきは7%であった。得られた一方向性織物Gは、3本の強化繊維束を引き揃えて1本のたて糸としたものの、糸厚み調整工程で糸厚みを調整したことから、たて糸の糸長差発生が見られず、巻取り後の強化繊維織物において、織物ぼこつきおよびよこ糸の蛇行(組織崩れ)が全く観察されなかった。
強化繊維束の糸厚み調整工程を有さず、糸厚みを調整しなかった他は、実施例1と同じようにして一方向性織物Hを製造した。ここで、糸厚み調整手段を用いていないことからニップローラ手前のガイドローラ上での糸厚みを測定したところばらつきが53%であった。得られた一方向性織物Hは、ガイドローラ上でのたて糸糸厚みのばらつきが53%と大きかったことから、強化繊維束の送り出し工程において、ニップされるたて糸とニップされないたて糸が生じたことにより、糸長差が生じ巻取り後の織物において、織物ぼこつきとよこ糸の蛇行(組織崩れ)が生じていた。得られた一方向性織物Fの概略平面図を、図5に示す。図5において、たて糸の炭素繊維束34に対してよこ糸33が蛇行し、組織の崩れが認められる。
ニップローラによる強化繊維束の送り出し手段を用いなかった他は、実施例2と同じようにして一方向性織物Iを製造した。ここで、糸厚み調整手段における最終ローラ4e上で測定したたて糸厚みのばらつきは7%であった。得られた一方向性織物Iは、揺動ローラによりたて糸厚みを調整したものの、たて糸送り出し工程を有さなかったことから、たて糸の送り出し量が不揃いとなったことにより、糸長差が生じ、巻取り後の織物において、織物ぼこつきとよこ糸の蛇行(組織崩れ)が生じていた。
実施例1において、イージング機構(張力調整工程)を用いなかった他は、実施例2と同じようにして一方向性織物Jを製造した。ここで、糸厚み調整手段における最終ローラ4e上で測定したたて糸厚みのばらつきは8%であった。得られた一方向性織物Jは、ガイドローラ上でのたて糸厚みのばらつきが8%と小さかったものの、張力調整工程を有さなかったことから、ヘルドフレームの開閉口時の張力変動を緩和できず糸長差が生じ、巻取り後の織物において、織物ぼこつきとよこ糸の蛇行(組織崩れ)が生じていた。
2、2a、2b : たて糸
3 : コーム
4、4a、4b、4c、4d、4e : ガイドローラ(揺動ローラ)
5a、5b : ニップローラ
6、6a、6b : イージングローラ
6S : センサー
7、21、22 : ガイドローラ
8、8a、8b : ヘルドフレーム
9 : よこ糸ボビン
10、31、33 : よこ糸
11 : 筬
12 : 織物
13 : 押さえガイド
14、15、17 : 引取ガイドローラ
16 : 引取ローラ
18 : 巻芯
19 : 巻物
20 : テンションローラ
32、34 : 炭素繊維束
Claims (17)
- 次の(A)〜(E)の工程を有することを特徴とする強化繊維をたて糸に有する強化繊維織物の製造方法。
(A)ボビンから解舒された複数の強化繊維束を、織物のたて糸として幅方向に実質的に等間隔に位置決めする強化繊維束の位置決め工程、
(B)ローラ上での各強化繊維束の糸厚みのばらつきが10%以下になるように、強化繊維束の糸厚みを揃えながら強化繊維束を並行に引き揃える強化繊維束の糸厚み調整工程、
(C)糸厚みのばらつきが調整され、引き揃えられた複数の強化繊維束をシート状のたて糸シートとして織成部に送り出す強化繊維束の送り出し工程、
(D)引き揃えられた強化繊維束のヘルドフレームの開閉口による張力変動を、接触ローラがローラ軸と平行移動するイージング機構により緩和する強化繊維束の張力調整工程、および
(E)強化繊維束からなるたて糸シートを開口し、杼口によこ糸を打ち込んで織物を織成する織成工程。 - 強化繊維束の糸厚み調整工程において、少なくとも一対のガイドローラと左右に揺動する揺動ローラとで構成される強化繊維束を屈曲させて通過させる屈曲パス機構に、強化繊維束を接触させながら通過させることにより、糸厚みを揃えることを特徴とする請求項1記載の強化繊維織物の製造方法。
- 強化繊維束の送り出し工程において、強化繊維束からなるたて糸シートをニップローラに90°未満の角度で接触させ、かつ、ニップローラによりニップしながら織機主軸の回転に連動させてニップローラを回転させることにより、たて糸シートを織成部に送り出すことを特徴とする請求項1または2記載の強化繊維織物の製造方法。
- 強化繊維束の送り出し工程において、摩擦により引き揃え強化繊維束の送り出し量を規制する直径が200〜500mmのテンションローラに接触角度が90〜270°の範囲で、引き揃え強化繊維束をスリップしないように接触させ、織機主軸の回転に連動させてテンションローラを回転させることにより、たて糸シートを織成部に送り出すことを特徴とする請求項1または2記載の強化繊維織物の製造方法。
- 強化繊維束の送り出し工程において、張力調整工程におけるイージング機構の接触ローラの位置を検出するセンサーからの信号をもとに強化繊維束の送り出し量をコントロールすることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の強化繊維織物の製造方法。
- 強化繊維束の送り出し工程と張力調整工程との間にたて糸シートの張力検出工程を有し、前記強化繊維束の送り出し工程において、たて糸シートが接触する接触ローラに取り付けられたロードセルからの信号をもとに強化繊維束の送り出し量をコントロールすることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の強化繊維織物の製造方法。
- 強化繊維束の張力調整工程において、強化繊維束をたて糸のヘルドフレーム毎に異なるローラに接触させ、これらのローラのそれぞれが独立してローラ軸と平行移動するイージング機構を有する張力調整手段により、強化繊維束の張力を調整することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の強化繊維織物の製造方法。
- 織成工程において、たて糸シートの開閉口部に押さえガイドを有する織成手段により、該たて糸シートの横方向全幅にわたってたて糸を押さえることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の強化繊維織物の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の強化繊維織物の製造方法によって得られた、たて糸の糸長差が1%以下であることを特徴とする強化繊維織物。
- 次の(a)〜(e)の手段を有することを特徴とする強化繊維をたて糸に有する強化繊維織物の製造装置。
(a)たて糸ボビンを搭載するクリール装置と糸厚み調整手段の間に設置された、複数の円柱状バーが垂直に配置されてなる強化繊維束の位置決め手段、
(b)中心軸が平行かつ同一水平面上にはない少なくとも2つ以上のローラまたは水平バーを有するたて糸としての強化繊維束の糸厚み調整手段、
(c)少なくとも1つのローラが駆動ローラである一対のニップローラからなる強化繊維束の送り出し手段、
(d)複数のローラにより構成され、そのうちの少なくとも1つのローラがローラ軸と平行移動するイージング機構を有する張力調整手段、および
(e)強化繊維束からなるたて糸シートを開口する開口手段と、杼口によこ糸を打ち込むよこ糸打ち込み手段とを有する織物織成手段。 - 強化繊維束の糸厚み調整手段が、少なくとも一対のガイドローラと左右に揺動する揺動ローラとで構成される強化繊維束を屈曲させて通過させる屈曲パス機構を有し、これらの屈曲パス機構に強化繊維束を接触させながら通過させる構成のものであることを特徴とする請求項10記載の強化繊維織物の製造装置。
- 強化繊維束の送り出し手段が、強化繊維束の糸厚み調整手段における最下流のローラの軸中心とニップローラのニップ部との成す角度、および、強化繊維束の張力調整手段の最上流のローラの軸中心とニップローラのニップ部との成す角度とが、それぞれ90°未満の角度となる位置に、織機主軸の回転に連動して回転するニップローラが配置された構成のものであることを特徴とする請求項10または11記載の強化繊維織物の製造装置。
- 強化繊維束の送り出し手段が、直径が200〜500mmのテンションローラを、強化繊維束の糸厚み調整手段における最下流のローラの軸中心と前記テンションローラの軸中心との成す角度、および、強化繊維束の張力調整手段の最上流のローラの軸中心と前記テンションローラの軸中心との成す角度とが、それぞれ90〜270°の範囲となる位置に、織機主軸の回転に連動して回転するテンションローラが配置された構成のものであることを特徴とする請求項10または11記載の強化繊維織物の製造装置。
- 強化繊維束の送り出し手段が、張力調整手段におけるイージング機構のローラ軸と平行移動する接触ローラの位置を検出するセンサーを有し、その検出するセンサーからの信号をもとに駆動軸の回転速度を変化させることにより送り出し量をコントロールする構成のものであることを特徴とする請求項9〜13のいずれかに記載の強化繊維織物の製造装置。
- 強化繊維束の送り出し手段と張力調整手段との間にたて糸シートの張力検出手段を有し、前記強化繊維束の送り出し手段が、たて糸シートが接触する接触ローラに取り付けられたロードセルを有し、そのロードセルからの信号をもとに駆動軸の回転速度を変化させることにより強化繊維束の送り出し量をコントロールする構成のものであることを特徴とする請求項9〜13のいずれかに記載の強化繊維織物の製造装置。
- 強化繊維束の張力調整手段が、たて糸のヘルドフレーム毎に異なるイージング機構を用いる構成のものであることを特徴とする請求項10〜15のいずれかに記載の強化繊維織物の製造装置。
- 織成手段が、たて糸シートの開閉口部に該たて糸シートの横方向全幅にわたって押さえバーを設けた織成手段であることを特徴とする請求項10〜16のいずれかに記載の強化繊維織物の製造装置。
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