JP4242031B2 - 補強用織物の製造方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補強用織物の製造方法および装置に関する。さらに詳しくはバンド式レピア織機を使用して、高品質な補強用織物を生産性良く製造する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
補強繊維束からなる織物は、合成樹脂と複合させて、所定の形状に成形した繊維強化プラスチックとすることにより、高い比強度、比弾性率を発揮する。該複合材料は、航空機用途をはじめ広く一般産業用途に使用されている。
【０００３】
補強繊維糸は、一般の衣料用織物に用いられる糸よりも太くて、脆い糸であるため、いわゆるシャトル織機では、よこ糸管における糸巻長さが短く交換頻度が増え、ボビンの径も小さくなるため、毛羽が発生する問題がある。
【０００４】
また、レピア織機では、たて糸がレピア棒やレピアバンドと擦過することにより毛羽が生じる問題点がある。すなわちレピア織機は、レピアの動作を安定させ、よこ糸の給糸を確実に行うために、レピアを支持するレピアスレーを備えるが、たて糸の開口部における上糸と下糸の間にレピアが進入、退避する際、レピアが、スレー上で下糸の上を移動することになり、たて糸はレピアとの擦過により毛羽を発生しやすい。
【０００５】
とくに、バンド式レピア織機（フレキシブルレピア織機ともいう。以下「バンド式レピア織機」という。）では、バンドの剛性が低くバンドが曲がったまま送り出されることがあり、たて糸がバンドで擦過されるため、高品位の補強用織物が得られないし、高速運転が出来ない。このような問題点に対して、レピアバンド案内用の中空ガイドを全幅に渡って一定間隔で設けることにより、たて糸のバンドによる擦れを回避し、同時に高速回転を実現したバンド式レピア織機が開発されている。
【０００６】
前記中空ガイドは、レピアバンドを支持、案内するもので、レピアバンドの端部を中空ガイドの溝と係合させるようにしてあるため、中空ガイドが比較的大きなものになってその先端は大きく突出し、たて糸が下糸と上糸に分離する際にその障害となる可能性がある。また、中空ガイドの先端が、たて糸の繊維束内部に貫入することにより、補強繊維束の単糸が切断される問題もあった。特に、たて糸に炭素繊維束を用いた場合は、中空ガイドの先端が繊維束内に貫入しやすく、また、繊維自体も非常に脆いために単糸切れを起こして著しく毛羽立ちが顕著となる問題がある。
【０００７】
上記問題を解決するために、特願平１０−３０１１２０号で、筬の筬羽と一体構造をなす凸部によって構成されるレピアスレーでレピアを支持し、該レピアスレーの凹部、つまり、隣接凸部間に形成される空間にたて糸の下糸を収納しながら製織する補強繊維織物の製造法を提案した。
【０００８】
ところが、織物におけるたて糸間隔が小さくなるように、一般に筬羽は薄く形成されている。したがって、レピアがスレー上を繰返し往復運動することによって、筬と一体構造をなすスレーの凸部が曲げられ、使用回数が小さい段階で、凸部を有する筬羽の付け根部が折れるという問題が発生した。
【０００９】
対策として、筬羽を厚くする方法はあるが、織物におけるたて糸間隔が大きくなる、また筬羽間の間隙が小さくなるので、この間隙内で上下に運動するたて糸が、筬の揺動運動により、筬羽と擦れて補強繊維の毛羽発生が多くなる。また、筬と一体構造をなす凸部の隣接する間隔を小さくすると、凸部に邪魔されて筬羽間に蓄積する毛羽の掃除が困難となり、作業効率が低下するという問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、高品質な補強用織物を、バンド式レピア織機によって生産性良く製造できる方法および装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の補強用織物の製造方法は、少なくともたて糸が補強繊維束である補強用織物をバンド式レピア織機により製造する方法において、筬の筬羽と一体構造をなす凸部により構成されるレピアスレーでレピアを支持し、前記凸部間に形成されるレピアスレーの凹部に、たて糸の下糸を収納しながら製織するにあたり、前記凸部の隣接する間隔が筬羽の間隔のｎ倍（ｎ＝１〜１５、ｎ：整数）であり、かつ、筬の幅方向に対してレピアのバンド収納部に近い側の箇所Ａにおいては前記凸部の間隔が小さく該バンド収納部から遠い側の箇所Ｂにおいては前記凸部の間隔が大きくなり、前記箇所Ａと箇所Ｂの筬の幅方向に対して占める割合が１：１から１：２０になるように、前記凸部の間隔が筬の幅方向に部分的に異なる筬を用いて製織することを特徴とする方法からなる。
【００１２】
また、本発明に係る補強用織物の製造装置は、少なくともたて糸が補強繊維束である補強用織物を製織するバンド式レピア織機からなり、レピアを支持するレピアスレーを、筬の筬羽と一体に形成した凸部により構成し、筬の幅方向における隣接凸部間の間隔を、筬羽の間隔のｎ倍（ｎ＝１〜１５、ｎ：整数）にするとともに、筬の幅方向に対してレピアのバンド収納部に近い側の箇所Ａにおいては前記凸部間の間隔が小さく該バンド収納部から遠い側の箇所Ｂにおいては前記凸部間の間隔が大きくなり、前記箇所Ａと箇所Ｂの筬の幅方向に対して占める割合が１：１から１：２０になるように、前記凸部間の間隔を筬の幅方向に部分的に異ならしめたことを特徴とするものからなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、少なくともたて糸が補強繊維束である補強繊維織物をバンド式レピア織機により製造するに際し、筬の筬羽と一体に構成されたレピアスレーの凸部でレピアを支持し、該レピアスレーの凹部に、たて糸の下糸を収納しながら製織する補強用織物の製造方法および装置である。この補強用織物は、繊維強化プラスチックを代表とする複合材料に好ましく適用される。
【００１４】
本発明における補強繊維束とは、具体的には、たとえば、炭素繊維束、ガラス繊維束およびアラミド繊維束からなる群から選ばれた少なくとも１種の繊維束をいう。特に、炭素繊維束は、脆くて擦過により単糸切れを起こし易いため、本発明の製造方法による効果が大きい。さらに、炭素繊維束の中でも、引張弾性率が２００ＧＰａ以上の高弾性率糸、またはサイジング剤の付着量が０．８重量％以下の糸は、僅かな擦過によっても毛羽が発生し易い。
【００１５】
一方、アラミド繊維は擦過による毛羽発生が少ないが、擦過により繊維がフィブリル化して、このフィブリル化した繊維が正常な繊維に絡み合って毛羽を誘発したり、強度が損なわれやすい。
【００１６】
しかし、本発明によればこれら補強繊維束を使用しても、製織を安定させることができる。ここで、たて糸の配列密度は６本／ｃｍ以下が好ましい。６本／ｃｍを超えると、隣接するたて糸同士、または隣接する下糸同士が接触するようになり、スレーの凸部に繊維が接触するようになる。
【００１７】
また、本発明の製造方法は糸幅が４ｍｍ以上の炭素繊維からなる扁平糸を用いた織物において高い効果が発揮される。糸幅が４ｍｍ未満の通常の炭素繊維束では、糸幅が狭いため影響が少ないが、糸幅が４ｍｍ以上の扁平糸では、その厚みが薄くなるため僅かな外力でも損傷を受けたり、扁平性が損なわれてしまう。
【００１８】
本発明によれば、繊度の大きな補強繊維束を使用しても、製織を安定させることができる。かかる補強繊維束の繊度の範囲は１，５００〜２００，０００デシテックスと広範囲に渡る。とくに、ＰＡＮ系の２５，０００〜２００，０００デシテックスのラージ・トウの炭素繊維束は、アクリル繊維のトウを４〜１０分割して製造されるから、分割の際、アクリル繊維が切断し、炭素繊維束は毛羽が多い状態となるが、このような炭素繊維束であってもレピアがたて糸の炭素繊維束に擦れないので、毛羽発生は少なくなり、織物の製造が可能となるのである。
【００１９】
レピアとは、バンドの先端にレピアヘッドと呼ばれるよこ糸を把持する装置が取り付けられたもので、織機１回転毎にたて糸の開口部に進入、退避を行いながらよこ糸を挿入する部材である。また、片側レピアでも両側レピアでもよい。レピアスレーとは、レピアが進入、退避する際にその通路を確保するための部材のことをいう。
【００２０】
前記レピアスレーの凸部は、レピアが進入、退避する際に、レピア本体を支持し、その移動をスムーズにするため、複数存在する凸部の上面は、同一高さで各上面を結ぶ線は水平になるように配置されている。また、該凸部に対応して隣接凸部間に形成される凹部には、たて糸が下糸と上糸に分離する際、たて糸の下糸が収納され、進入、退避するレピアとの接触が回避されるようにされている。
【００２１】
前記凸部の隣接する間隔は、筬羽の間隔に対してｎ倍（ｎ＝１〜１５、ｎ：整数）とされる。「隣接する間隔」とは、ある凸部に対してその隣との間隔、つまり筬幅方向における凸部の配設ピッチのことをいう。
【００２２】
前記凸部の隣接する間隔は、１．５〜４０ｍｍの範囲にあることが好ましい。１．５ｍｍ未満であると凹部の幅が小さくなり、下糸が凹部に収納されにくくなり、４０ｍｍを超えると、レピアが進入、退避する際に、レピアの先端が凸部と接触することがある。より安定した操業性を得るには、凸部の隣接する間隔は２ｍｍ以上で３０ｍｍ以下が好ましい。
【００２３】
さて、バンド式レピア織機では、レピアがたて糸開口部に進入する場合、湾曲した状態で収納されているフレキシブルなバンドが収納部から送り出され、バンドが真っ直ぐになった状態でレピアスレーの凸部の上面を走行しようとするが、バンドが曲がった状態からただちに直線状にはならず、バンドの材質や寸法によっても異なるが、収納部から１０〜３０ｃｍ間程度は若干曲がった状態で飛走する。したがって、バンドに取り付けられているレピアの先端部が、収納部から１０〜３０ｃｍ間程度離れたところでレピアスレーの凸部の側部にある角度を持って衝突し、さらにレピアの先端部がバウンドして収納部から６０〜８０ｃｍ間程度のところでレピアスレーの凸部の側部にある角度を持って衝突することがある。
【００２４】
このような衝突が発生すると、薄いレピアスレーの凸部の側部に衝撃的な力が作用するので、この衝撃や衝撃力による疲労によって、早い時期に凸部と一体となっている筬羽が基部との付け根部で折れてしまうことが判明した。本発明により、このような不都合の発生を防止することができる。
【００２５】
図１は、バンド式レピア織機を使用した本発明の製造方法および装置におけるたて糸開口状態の一態様を示す斜視図である。図１において、たて糸１は開口時に下糸１ａと上糸１ｂを形成し、給糸部からよこ糸２が開口部に給糸される。筬３は、所定間隔で配列された筬羽部３ａを有し、選択された筬羽３ａには、該筬羽と一体をなしている凸状のレピアスレー部３ｂ（凸部）が形成されている。レピア４は、バンド４ａ、その先端に連結されたレピアヘッド４ｂからなる。５はレピアスレーの基台５を示している。
【００２６】
筬３は、レピア４を支持し、その移動を安定させてよこ糸の給糸を確実にするスレー部３ｂと、筬羽部３ａとが一体化されてなるものである。また、複数存在するスレー部３ｂの上面は同一高さで、各上面を結ぶ線は水平となっている。このように、筬羽部３ａとスレー部３ｂを一体化することにより、筬羽部３ａとスレー部３ｂとの間に隙間がないため、たて糸の下糸１ａが、隣の筬羽部３ａの間に生じる凹部に誤って入り込むことはない。レピア４が移動するとき、たて糸の下糸１ａは、スレー部３ｂの上面より下部に位置するので、レピア４とたて糸の下糸１ａがレピアスレーの基台５に接触しないように設定することによって、たて糸の下糸１ａとレピアスレーの基台５との擦過も回避できる。
【００２７】
したがって、本発明では、図１に示したように、レピアヘッド４ｂの先端がレピアスレーの凸部３ｂに衝突しやすい箇所Ａ（とくに、バンド収納部に近い側）の凸部の間隔を、筬羽の間隔に対してｎ＝１とし、その他の箇所Ｂ（とくに、バンド収納部から遠い側）はｎ＝２とし、部分的に凸部の間隔を、バンド収納部に近い側の箇所Ａでは、密になるように（小さくなるように）している。このようにすると、レピアスレーの凸部の間隔が小さい部位では、側部に当たる角度が緩和され、衝撃的な力も小さくなり、レピアスレーの凸部の耐久性が向上する。また、凸部の間隔の大きい部位では、筬羽間に蓄積する毛羽の掃除が容易になり、良好な作業効率が確保される。
【００２８】
上記実施例では、箇所Ａの凸部の間隔をｎ＝１とし、その他の箇所Ｂはｎ＝２としたが、これに限定するものではない。そして、本発明では、上記箇所Ａと箇所Ｂの筬の幅方向に対して占める割合を好ましい範囲である１：１から１：２０の範囲としている。したがって、箇所Ａの割合をさほど大きくしなくてもよい。
【００２９】
また、図１に示す態様は、たて糸の下糸と上糸が、１本交互に上下する平組織の織物についてのものであるが、本発明の製造方法は、別の織物組織、例えば、綾組織、繻子組織にも対応可能である。
【００３０】
【実施例】
実施例１
バンド式レピア織機を用い、図１に示すように筬羽部３ａとスレー部３ｂを一体に構成した構造の筬３を作成して、繊維本数が３，０００からなる炭素繊維糸をたて糸とよこ糸とし、たて糸およびよこ糸の密度は５．０本／ｃｍ、織物目付が２００ｇ／ｍ² 、織物幅が１００ｃｍの補強用織物を製織した。
【００３１】
レピアの先端部がレピアスレーの凸部に衝突する箇所Ａの凸部の間隔を１５ｃｍ、筬羽の間隔に対してｎ＝３（ピッチ：６ｍｍ）とし、その他の箇所Ｂはｎ＝１２（ピッチ：２４ｍｍ）とし、部分的に凸部の間隔を密なる箇所を設けた。
【００３２】
織機回転数は２５０回／分と、炭素繊維としては高速の運転速度で１６，０００ｍ連続に製織したが、スレーとしての凸部が破損することはなく、また炭素繊維束とレピアが擦れることはないので毛羽発生も少なく、織物表面毛羽は少なく、織物品位は良好であった。
【００３３】
比較例１
実施例１において、筬羽部３ａとスレー部３ｂと一体に構成した構造の筬３で、凸部の間隔がｎ＝１２（ピッチ：２４ｍｍ）と全て同じの等間隔の筬を使用し、それ以外は実施例１と同じ条件で製織した。２００ｍ製織した後、筬を観察すると、バンドの収納部から２０ｃｍ付近および６０〜８０ｃｍ付近の、スレーの凸部が基部の付け根のところで各々７本、８本折れて、生産に耐える状態ではなかった。
【００３４】
実施例２
繊維本数が７０，０００本からなる５９，０００デシテックスのラージ・トウ炭素繊維糸をたて糸とよこ糸に２２５デシテックスの細いガラス繊維糸を使用し、たて糸およびよこ糸の密度は各々０．８５本／ｃｍ、３．０本／ｃｍの炭素繊維目付が５００ｇ／ｍ² でガラス繊維糸を含めた織物目付が５０７ｇ／ｍ² の、織物幅が１００ｃｍの補強用織物を製織した。
【００３５】
レピアの先端部がレピアスレーの凸部に衝突する箇所Ａの凸部の間隔を、筬羽の間隔に対してｎ＝１（ピッチ：１１．８ｍｍ）とし、その他の箇所Ｂはｎ＝２（ピッチ：２３．６ｍｍ）とし、部分的に凸部の間隔を密になる箇所を設けた。
【００３６】
織機回転数は１５０回／分の運転速度で６，０００ｍ連続に製織したが、スレーとしての凸部が破損することはなく、また炭素繊維束とレピアが擦れることはないので毛羽発生も少なく、織物表面毛羽は少なく、織物品位は良好であった。
【００３７】
比較例２
レピアスレーの凸部を有しない、筬羽密度が０．８５本／ｃｍ（ピッチ：１１．８ｍｍ）の従来の筬、および従来のレピアスレーを用いて、その他の製造条件は実施例２と同じにして、実施例２と同じ織物を作製した。原糸毛羽が多いこともあり、またたて糸の炭素繊維束がレピアヘッドやレピアバンドと擦れ、たて糸シートとレピアスレー間に毛羽が蓄積した。毛羽の蓄積が多くなるとレピアヘッドが持ち上がり、正常によこ糸が把持できなくなるので、織物長が２０ｍ〜３０ｍに１回の割合で、織機を止めて毛羽除去が必要となり、とても連続操業は出来なかった。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の補強用織物の製造方法および装置によれば、たて糸の開口部にレピアが挿入される際、たて糸はレピアスレー表面に設けた凹凸の凹部に納まり、筬羽と一体の凸部でレピアを支持しながら製織する方法で、たて糸はレピア下面およびスレー上面との接触が避けられ、レピアおよびスレーとの擦過による毛羽発生のない高品質の補強用織物が得られる。
【００３９】
また、レピアヘッドが当たる箇所は局部的にスレー部の間隔を狭くしているので、高速運転にも耐え、スレーの凸部が破損するようなこともない。
【００４０】
毛羽の少ない高品質の補強用織物となるから、強度発現の高い複合材料が得られる。
【００４１】
また、織物製造工程において、毛羽の発生が少ないために織機周辺への毛羽飛散が少なくなり、作業環境が改善する。
【００４２】
さらに、たて糸に太くて糸束断面が扁平な炭素繊維糸を用いても、扁平糸がレピアで擦られ扁平状が潰されることがなく製織することが出来るので、太い炭素繊維糸で薄くて均一な炭素繊維扁平糸織物を得ることができる。
【００４３】
また、レピアは常にスレー表面の凸部上を走行させるので、たて糸の太さに関係なくレピアは一定の高さで安定的に走行させることが出来るから、よこ糸の給糸が安定し、操業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る装置の斜視図である。
【符号の説明】
１ たて糸
１ａ たて糸の下糸
１ｂ たて糸の上糸
２ よこ糸
３ 筬
３ａ 筬羽部
３ｂ スレー部（凸部）
４ レピア
４ａ バンド
４ｂ レピアヘッド
５ レピアスレーの基台

Claims (3)

1. 少なくともたて糸が補強繊維束である補強用織物をバンド式レピア織機により製造する方法において、筬の筬羽と一体構造をなす凸部により構成されるレピアスレーでレピアを支持し、前記凸部間に形成されるレピアスレーの凹部に、たて糸の下糸を収納しながら製織するにあたり、前記凸部の隣接する間隔が筬羽の間隔のｎ倍（ｎ＝１〜１５、ｎ：整数）であり、かつ、筬の幅方向に対してレピアのバンド収納部に近い側の箇所Ａにおいては前記凸部の間隔が小さく該バンド収納部から遠い側の箇所Ｂにおいては前記凸部の間隔が大きくなり、前記箇所Ａと箇所Ｂの筬の幅方向に対して占める割合が１：１から１：２０になるように、前記凸部の間隔が筬の幅方向に部分的に異なる筬を用いて製織することを特徴とする補強用織物の製造方法。
2. 前記補強繊維束が、糸幅が４ｍｍ以上の扁平糸からなる炭素繊維束である、請求項１に記載の補強用織物の製造方法。
3. 少なくともたて糸が補強繊維束である補強用織物を製織するバンド式レピア織機からなり、レピアを支持するレピアスレーを、筬の筬羽と一体に形成した凸部により構成し、筬の幅方向における隣接凸部間の間隔を、筬羽の間隔のｎ倍（ｎ＝１〜１５、ｎ：整数）にするとともに、筬の幅方向に対してレピアのバンド収納部に近い側の箇所Ａにおいては前記凸部間の間隔が小さく該バンド収納部から遠い側の箇所Ｂにおいては前記凸部間の間隔が大きくなり、前記箇所Ａと箇所Ｂの筬の幅方向に対して占める割合が１：１から１：２０になるように、前記凸部間の間隔を筬の幅方向に部分的に異ならしめたことを特徴とする補強用織物の製造装置。

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