JP5002895B2 - Method for producing reinforced fiber fabric - Google Patents
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Description
本発明は、強化繊維織物の製造方法に関するものである。より詳しくは、本発明は、熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂を含む強化繊維織物に熱処理を行う際に、強化繊維織物の組織崩れ(織糸の目曲がり)を抑え、織組織の形態保持に有効な熱処理(目どめ処理)を施す強化繊維織物の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a reinforced fiber fabric. More specifically, in the present invention, when heat treatment is performed on a reinforced fiber woven fabric containing a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin, the deformation of the reinforced fiber woven fabric (texture of the woven yarn) is suppressed, and the form of the woven fabric is controlled. The present invention relates to a method for producing a reinforced fiber fabric that is subjected to heat treatment (crushing treatment) effective for holding.
従来から、炭素繊維などの強化繊維は、比強度と比弾性率が高いことから、繊維強化プラスチック(以下、FRPという。)材料として軽量化効果の大きいスポーツ・レジャー用品をはじめ、航空機用途や一般産業用に多く使われている。 Conventionally, reinforced fibers such as carbon fibers have a high specific strength and specific elastic modulus. Therefore, sports / leisure products that have a large weight reduction effect as a fiber reinforced plastic (hereinafter referred to as FRP) material, aircraft use and general It is often used for industrial purposes.
かかるFRPの成形方法としては、ハンドレイアップ成形をはじめとしてオートクレーブ成形やRTM成形など種々の方法があり、その成形方法は、成形品の形状、個数、要求される特性、あるいは製品許容価格などにより適宜決められている。
これら種々の成形方法において、FRPの製造過程で強化繊維を一旦、中間基材の形態にすることが一般的であり、その中間基材として強化繊維を織物の形態にしたものが多用されている。しかしながら、かかる強化繊維織物には、織物を取り扱う際に変形したり織糸がずれて目ズレする問題や、織物を裁断した際に織糸が解れ易いという問題があった。
Such FRP molding methods include various methods such as hand lay-up molding, autoclave molding, and RTM molding. The molding method depends on the shape and number of molded products, required characteristics, or allowable product price. It is decided as appropriate.
In these various molding methods, it is common that the reinforcing fiber is once made into an intermediate base material in the process of producing FRP, and the intermediate base material is often used in the form of a woven fabric as the intermediate base material. . However, such a reinforced fiber fabric has a problem that the fabric is deformed when the fabric is handled or the weaving yarn is shifted and misaligned, and that the weaving yarn is easily unraveled when the fabric is cut.
かかる問題に対し、強化繊維と熱可塑性繊維とを同時に製織した後に熱処理(加熱)して、熱可塑性繊維を軟化または溶融させて、たて糸とよこ糸との交錯点を目どめすることにより、強化繊維のたて糸またはよこ糸の解れ防止機能と形態安定機能を与え、取扱性の優れた強化繊維織物を得る提案がなされている。
例えば、ガイドローラを経た後の織物をヒーターで加熱し、更に一対の押圧ローラを通過して巻き取る方法が提案されている(特許文献1参照)。かかる提案では、簡易な設備で加熱処理を施すことはできる。しかしながら、織成した織物が既に複数のローラを通過した後に加熱することになるため、加熱するべき強化繊維織物に、既に組織崩れ(織糸の目曲がり)が発生している場合があり、織糸が真直に配向した強化繊維織物が得られない。かかる現象は、特に強化繊維をたて糸とし、強化繊維よりも細繊度の補助繊維をよこ糸とした、一方向性織物において顕著に発現する。
To solve this problem, weaving reinforced fibers and thermoplastic fibers simultaneously and then heat-treating them (heated) to soften or melt the thermoplastic fibers, thereby reinforce the intersection between the warp and weft. Proposals have been made to obtain a reinforced fiber woven fabric that has a function of preventing the warp or weft of fibers and a form stabilizing function and is excellent in handleability.
For example, there has been proposed a method in which a fabric after passing through a guide roller is heated with a heater and further passed through a pair of pressing rollers (see Patent Document 1). In such a proposal, heat treatment can be performed with simple equipment. However, since the woven fabric is heated after it has already passed through a plurality of rollers, the reinforced fiber fabric to be heated may already have a collapsed structure (a twist of the yarn). However, it is not possible to obtain a reinforcing fiber woven fabric having a straight orientation. Such a phenomenon is particularly prominent in a unidirectional woven fabric in which the reinforcing fiber is a warp and the auxiliary fiber is finer than the reinforcing fiber.
また、シリンダーの外表面上で織物を加熱処理する方法(特許文献2参照)、フロントローラの内部にヒーターを挿入して織物を加熱する方法(特許文献3参照)、および加熱ローラを押圧ローラとして織物を加熱する方法と、フロントローラ上で熱風を吹き付けて織物を加熱する方法(特許文献4参照)が提案されている。これらの提案は、前記特許文献1に提案されている加熱方法より複雑な設備が必要とはなるが、シリンダーまたはローラ上において加熱を行っているため、特許文献1に提案されている加熱方法よりは、強化繊維織物の組織崩れや織物の収縮を抑制することができる。しかしながら、織成した織物が少なからずローラに接触した後に加熱されるため、やはり完全には組織崩れを抑制することができなかった。
Also, a method of heating the fabric on the outer surface of the cylinder (see Patent Document 2), a method of heating the fabric by inserting a heater inside the front roller (see Patent Document 3), and the heating roller as a pressure roller There have been proposed a method of heating the fabric and a method of heating the fabric by blowing hot air on the front roller (see Patent Document 4). These proposals require more complex equipment than the heating method proposed in
すなわち、上記に提案された技術では、織組織の形態保持に有効で、かつ、強化繊維織物の組織崩れ(織糸の目曲がり)を完全に抑えた織物は得られていなかったのである。かかる従来の技術により得られた強化繊維織物は、強化繊維が真直に配向されていないので、FRPに成形した場合、高い力学的特性が発揮できないばかりか、表面平滑性に優れた成形品を得ることができないという課題があった。
そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、強化繊維織物に熱処理を行う際に、強化繊維織物の組織崩れ(織糸の目曲がり)を抑え、織組織の形態保持に有効な熱処理(目どめ処理)を施す強化繊維織物の製造方法を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to suppress the collapse of the texture of the reinforcing fiber fabric (the bending of the weaving yarn) when heat-treating the reinforcing fiber fabric, and is effective in maintaining the shape of the weave texture Another object of the present invention is to provide a method for producing a reinforced fiber fabric that is subjected to an appropriate heat treatment (crushing treatment).
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、本発明の強化繊維織物の製造方法は、少なくとも、強化繊維からなるたて糸、およびたて糸の1/5以下の総繊度であり、かつ、熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂が含まれているよこ糸を用いた一方向性織物である強化繊維織物の製造方法であって、次の(A)〜(D)工程を経ることを特徴とする強化繊維織物の製造方法である。
(A)たて糸を開口し、杼口によこ糸を打ち込んで織物を織成する織成工程
(B)織成された織物が、引取ガイドローラに接触する前に、該織物を加熱源からの輻射により非接触で加熱処理して、よこ糸に含まれる熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂を軟化または熱溶融する加熱工程
(C)織物が接触角度が45〜355°で引取ローラに接触して、送り出される引取工程
(D)織物を巻き取って巻物にする巻取工程
本発明の強化繊維織物の製造方法の好ましい態様によれば、前記の引取り工程にて、引取ローラおよび/または引取ガイドローラの少なくとも1本が加熱されている態様が含まれる。
In order to achieve the above object, the present invention adopts the following configuration. That is, the method for producing a reinforced fiber fabric of the present invention has at least a warp yarn composed of reinforcing fibers and a total fineness of 1/5 or less of the warp yarn , and includes a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin. A method for producing a reinforcing fiber fabric, which is a unidirectional fabric using a weft weft , comprising the following steps (A) to (D).
(A) Weaving step of weaving warp yarn and driving the weft yarn into the shed to weave the fabric (B) Before the woven fabric comes into contact with the take-up guide roller, the fabric is radiated from the heating source. The heating step (C) in which the thermoplastic resin and / or the thermosetting resin contained in the weft yarn is softened or thermally melted in a non-contact manner by contact with the take-up roller at a contact angle of 45 to 355 °. The take-out process to be sent out (D) The take-up process of winding the woven fabric into a roll. According to a preferred embodiment of the method for producing a reinforced fiber fabric of the present invention, in the take-up process, the take-up roller and / or the take-up guide are provided. A mode in which at least one of the rollers is heated is included.
本発明の強化繊維織物の製造方法の好ましい態様によれば、前記の引取工程と前記の巻取工程との間に、次の(E)工程を経る態様が含まれる。
(E)織物を加熱源からの輻射により非接触で加熱処理する、および/または、加熱ローラに織物を通過させることにより直接接触で加熱処理して、よこ糸に含まれる熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂を再び軟化または熱溶融する再加熱工程
本発明の強化繊維織物の製造方法の好ましい態様によれば、前記の加熱工程と前記の引取工程との間、または、前記の再加熱工程と前記の巻取工程との間に、次の(F)工程を経る態様が含まれる。
(F)加熱処理した織物を、よこ糸に含まれる熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂の軟化または熱溶融する温度未満の温度に冷却する冷却工程
本発明の強化繊維織物の製造方法の好ましい態様によれば、前記の加熱源は、遠赤外線ヒーター、中赤外線ヒーターまたは近赤外線ヒーターのいずれかである。
本発明の強化繊維織物の製造方法の好ましい態様によれば、前記の熱可塑性樹脂は、融点が80〜200℃の範囲で、融点を有さない場合はガラス転移温度が50〜170℃の範囲のものであり、その目付が1〜10g/m2の範囲であり、かつ、形態が繊維状である。
According to the preferable aspect of the manufacturing method of the reinforced fiber fabric of this invention, the aspect which passes through following (E) process is included between the said taking-up process and the said winding-up process.
(E) The woven fabric is heat-treated in a non-contact manner by radiation from a heating source and / or heat-treated in direct contact by passing the woven fabric through a heating roller, so that the thermoplastic resin and / or heat contained in the weft yarn Reheating step of softening or thermally melting curable resin again According to a preferred embodiment of the method for producing a reinforced fiber fabric of the present invention, between the heating step and the take-up step, or the reheating step, The aspect which passes through the following (F) process is included between the said winding processes.
(F) Cooling step of cooling the heat-treated woven fabric to a temperature lower than the temperature at which the thermoplastic resin and / or thermosetting resin contained in the weft is softened or thermally melted Preferred embodiment of the method for producing a reinforced fiber woven fabric of the present invention According to the above, the heating source is either a far-infrared heater, a mid-infrared heater or a near-infrared heater.
According to a preferred embodiment of the method for producing a reinforced fiber fabric of the present invention, the thermoplastic resin has a melting point in the range of 80 to 200 ° C, and if it does not have a melting point, the glass transition temperature is in the range of 50 to 170 ° C. The basis weight is in the range of 1 to 10 g / m 2 and the form is fibrous.
本発明の強化繊維織物の製造方法の好ましい態様によれば、前記の熱硬化性樹脂は、融点が80〜200℃の範囲で、融点を有さない場合はガラス転移温度が50〜170℃の範囲のものであり、その目付が1〜10g/m2の範囲であり、かつ、形態が点状または膜状である。
本発明の強化繊維織物の製造方法の好ましい態様によれば、前記の軟化または熱溶融する樹脂は、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂からなる組成物であり、その融点が80〜200℃の範囲で、融点を有さない場合はガラス転移温度が50〜170℃の範囲のものであり、その目付が1〜10g/m2の範囲であり、かつ、形態が繊維状、点状または膜状である。 本発明の強化繊維織物の製造方法の好ましい態様によれば、前記の一方向性織物は、たて糸が炭素繊維で構成され、よこ糸が少なくとも繊維状の熱可塑性樹脂で構成されており、かつ、該繊維状の熱可塑性樹脂が溶融してたて糸とよこ糸との交錯点が接着されてなるものである。
According to a preferred embodiment of the method for producing a reinforced fiber fabric of the present invention, the thermosetting resin has a melting point in the range of 80 to 200 ° C, and a glass transition temperature of 50 to 170 ° C when it does not have a melting point. The basis weight is in the range of 1 to 10 g / m 2 and the form is a dot or film.
According to a preferred aspect of the method for producing a reinforced fiber fabric of the present invention, the softening or heat melting resin is a composition comprising a thermoplastic resin and a thermosetting resin, and the melting point thereof is in the range of 80 to 200 ° C. And when it does not have melting | fusing point, it is a thing whose glass transition temperature is the range of 50-170 degreeC, the fabric weight is the range of 1-10 g / m < 2 >, and a form is a fibrous form, a dotted | punctate form, or film | membrane form It is. According to a preferred aspect of the method for producing a reinforced fiber fabric of the present invention, in the unidirectional fabric, the warp yarn is composed of carbon fiber, the weft yarn is composed of at least a fibrous thermoplastic resin, and The fibrous thermoplastic resin is melted and the intersection of the warp yarn and the weft yarn is bonded.
本発明によれば、引取ガイドローラに接触する前に織物を加熱処理するので、強化繊維織物の組織崩れ(織糸の目曲がり)を抑え、織組織の形態保持に有効な熱処理を施すことができる。本発明の製造方法で得られた強化繊維織物は、強化繊維が真直に配向されているので、FRPに成形した場合、高い強度および弾性率などの力学的特性を発現するだけでなく、優れた外観品位を達成できる強化繊維織物を提供することができる。かかる効果は、一方向性織物において最大限に発揮される。 According to the present invention, since the woven fabric is heat-treated before coming into contact with the take-up guide roller, it is possible to suppress the structural collapse of the reinforcing fiber woven fabric (the bending of the woven yarn) and to perform a heat treatment effective for maintaining the shape of the woven tissue. it can. The reinforcing fiber woven fabric obtained by the production method of the present invention is not only exhibiting mechanical properties such as high strength and elastic modulus when molded into FRP, but also excellent because the reinforcing fibers are straightly oriented. It is possible to provide a reinforcing fiber fabric that can achieve the appearance quality. Such an effect is maximized in a unidirectional fabric.
本発明の強化繊維織物の製造方法は、少なくとも、強化繊維からなるたて糸、およびたて糸の1/5以下の総繊度であり、かつ、熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂が含まれているよこ糸を用いた一方向性織物である強化繊維織物の製造方法であって、次の(A)〜(D)工程を経ることを特徴とする強化繊維織物の製造方法である。
(A)たて糸を開口し、杼口によこ糸を打ち込んで織物を織成する織成工程
(B)織成された織物が、引取ガイドローラに接触する前に、該織物を加熱源からの輻射により非接触で加熱処理して、よこ糸に含まれる熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂を軟化または熱溶融する加熱工程
(C)織物が接触角度が45〜355°で引取ローラに接触して、送り出される引取工程
(D)織物を巻き取って巻物にする巻取工程。
The method for producing a reinforced fiber fabric according to the present invention includes at least a warp yarn made of reinforcing fibers and a weft yarn having a total fineness of 1/5 or less of the warp yarn and containing a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin. It is a manufacturing method of the reinforced fiber woven fabric which is a unidirectional woven fabric using , Comprising: It is the manufacturing method of the reinforced fiber woven fabric characterized by passing through the following (A)-(D) process.
(A) Weaving step of weaving warp yarn and driving the weft yarn into the shed to weave the fabric (B) Before the woven fabric comes into contact with the take-up guide roller, the fabric is radiated from the heating source. The heating step (C) in which the thermoplastic resin and / or the thermosetting resin contained in the weft yarn is softened or thermally melted in a non-contact manner by contact with the take-up roller at a contact angle of 45 to 355 °. The take-out process to be sent out (D) The take-up process of winding the fabric into a roll.
図面に基づいて、本発明の強化繊維織物の製造方法を説明する。図1は、本発明にかかる強化繊維織物を製造するための製造装置の一実施態様を示す概略側面図である。 A method for producing a reinforcing fiber fabric of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic side view showing an embodiment of a production apparatus for producing a reinforced fiber fabric according to the present invention.
本発明の強化繊維織物の製造方法においては、よこ糸と一緒に低融点熱可塑性繊維糸を挿入した強化繊維織物を織機上で加熱処理し、低融点熱可塑性繊維糸を溶融させて、たて糸とよこ糸の交点が接着し、固定した織物が得られる。 In the method for producing a reinforcing fiber fabric of the present invention, a reinforcing fiber fabric in which a low-melting point thermoplastic fiber yarn is inserted together with a weft yarn is heated on a loom, and the low-melting point thermoplastic fiber yarn is melted to obtain a warp yarn and a weft yarn. The crossing points are bonded to obtain a fixed woven fabric.
以下、本発明の次の(A)織成工程、(B)加熱工程、(C)引取工程、(D)巻取工程の各工程について、それぞれ図1を参照しながら詳細に説明する。
(A)織成工程
織成工程においては、まず、ボビン1から引き出されたシート状をなす、複数本の強化繊維からなるたて糸2(2a、2b)は、バックローラ3、4を経て、たて糸のそれぞれが綜絖5(5a、5b)に通され、その上下運動にて開閉口される。たて糸2a、2bが開口されたとき、杼口に、シャトル、レピア、グリッパ、エアージェットあるいはウォータジェットなどの手段によって、よこ糸ボビン6から解舒されたよこ糸7が打ち込まれる。よこ糸7は、ついで筬8によって筬打されて、綜絖5a、5bが再び、上下運動して閉口し、織物9が織成される。このように織成された織物9は、少なくとも、たて糸2が強化繊維から構成され、よこ糸に熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂が含まれているものである。
本発明は、優れた力学的特性を発揮し、成形加工時の取り扱い性に優れ、組織崩れ(織糸の目曲がり)を抑えることが可能な強化繊維織物の製造方法を提供することにあり、少なくとも、たて糸に強化繊維を用いるものである。この強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維およびアラミド繊維などを用いることができる。かかる強化繊維としては、比強度・比弾性率に優れる炭素繊維が好ましく、なかでも、繊維直径が5〜10μのポリアクリルニトリル系で、引張強度が3〜7GPaで、引張弾性率が200〜500GPaのマルチフィラメントとすることにより、より高い力学的特性を発揮するFRPが得られる。
Hereinafter, each of the following (A) weaving step, (B) heating step, (C) take-up step, and (D) winding step of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
(A) Weaving process In the weaving process, first, the warp yarns 2 (2a, 2b) made of a plurality of reinforcing fibers in the form of a sheet drawn from the
The present invention is to provide a method for producing a reinforced fiber woven fabric that exhibits excellent mechanical properties, is excellent in handleability during molding, and can suppress the collapse of the structure (the bending of the weaving yarn). At least, reinforcing fibers are used for the warp. For example, carbon fibers, glass fibers, and aramid fibers can be used as the reinforcing fibers. As such a reinforcing fiber, a carbon fiber excellent in specific strength and specific elastic modulus is preferable. Among them, a polyacrylonitrile type having a fiber diameter of 5 to 10 μm, a tensile strength of 3 to 7 GPa, and a tensile elastic modulus of 200 to 500 GPa. By using the multifilament, it is possible to obtain FRP exhibiting higher mechanical properties.
本発明で用いられる炭素繊維のたて糸としての総繊度は、500〜3,000テックスの範囲の太い糸が好ましい。上記範囲の総繊度であると、500テックスを超える繊度の大きい炭素繊維の場合、たて糸とよこ糸の交錯点数が少なくなり、目ずれし易く取り扱い難い織物となるため、熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂による目どめにより発現する本発明の効果が十分に発揮される。また、炭素繊維は、一般に繊度が大きくなるほど製造コストが安価とできるため低コストの織物基材を提供できる利点もある。
総繊度が500テックスより小さいと、たて糸とよこ糸の交錯点数が多いので織物形態が安定しており、目どめする必要もなく本発明の熱処理を施すことなくそのままの形で用いることが可能となり、本発明の意義が希薄となる。一方、総繊度が3,000テックスを超えると、糸幅を均一に拡げない限り繊維分散が均一な織物が得られない問題があり、力学的特性を十分に発揮させる強化繊維織物を得ることが難しい。
The total fineness of the warp of the carbon fiber used in the present invention is preferably thick thread in the range of 500 to 3,000 tex. When the total fineness is in the above range, in the case of carbon fibers having a high fineness exceeding 500 tex, the number of crossing points of warp and weft yarns is reduced, resulting in a fabric that is easily misaligned and difficult to handle. The effect of the present invention that is manifested by the use of the conductive resin is sufficiently exhibited. In addition, carbon fibers generally have an advantage of providing a low-cost woven substrate since the manufacturing cost can be reduced as the fineness increases.
If the total fineness is less than 500 tex, the number of crossing points of warp and weft is large, so the woven form is stable and it is not necessary to awaken and can be used as it is without the heat treatment of the present invention. Therefore, the significance of the present invention is diminished. On the other hand, when the total fineness exceeds 3,000 tex, there is a problem that a woven fabric with uniform fiber dispersion cannot be obtained unless the yarn width is uniformly expanded, and a reinforced fiber woven fabric that sufficiently exhibits mechanical properties can be obtained. difficult.
本発明で製造される強化繊維織物は、よこ糸に少なくとも熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂含む強化繊維織物である。なかでも、かかる熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が繊維状であり、かつ、よこ糸が少なくとも繊維状の熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂で構成されており、かかる繊維状の樹脂が溶融してたて糸とよこ糸との交錯点が接着されていると、本発明の効果が高く発揮される。前記の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が繊維状であると、よこ糸に巻き付けた状態、もしくは、よこ糸と引き揃えた状態などで挿入することが容易であり、織物を製造する際に高い自由度を確保することができる。特に、高い目どめ効果を発現するためには、よこ糸に巻き付けた状態で挿入する態様が好ましい。かかる態様であると、よこ糸の全周方向において融着が可能となり、目どめの効率を上げることができるのである。
本発明で製造される強化繊維織物として最も好ましい態様としては、少なくとも、たて糸が炭素繊維から構成され、よこ糸が少なくとも繊維状の熱可塑性繊維および/または熱硬化性樹脂から構成され、かつ、繊維状の熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂が溶融してたて糸とよこ糸との交錯点を接着しているものであれば、成形過程で織物が目ずれすることがないことから、比強度、比弾性率が優れる炭素繊維の特徴を最大限発揮させることができ、軽量で、かつ、力学的特性が優れた複合材料を得ることができる。
これらの熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂が繊維状の場合においては、繊維状の熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂からなる糸状を、よこ糸として単独で用いてもよいし、他の強化繊維などを含めた糸として用いてもよい。そして本発明は、よこ糸として、たて糸の1/5以下の総繊度である糸を用いた一方向性織物の形態であることを特徴とする。たて糸よりもよこ糸が細い場合、特によこ糸の蛇行や目曲がりが顕著に発現するため、本発明の効果が最大限に発現することができる。
また、別の視点からは、かかる熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が点状または膜状であり、かつ、よこ糸が少なくとも点状または膜状の熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂で構成されており、かかる点状または膜状の熱可塑樹脂が溶融してたて糸とよこ糸との交錯点を接着しても、本発明の効果が高く発揮される。前記の熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂が点状または膜状であると、繊維状にできない樹脂を適用することが可能となる。かかる形態の場合、たて糸やよこ糸などに予め樹脂を点状または膜状に付着処理しておいた織糸を用いると簡易に織成することができる。また、織前において、粒子を塗布して加熱処理を施し、粒子を点状に接着させることもできる。
かかる樹脂としては、繊維状にしやすい点で熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリビニルアルコールなどや、それらの共重合樹脂、ポリマーアロイ樹脂およびポリマーブレンド樹脂などを例として挙げることができる。中でも、比較的低温で軟化・溶融するように共重合樹脂が好ましく、特に、複合材料のマトリックス樹脂として多用されているエポキシ樹脂との接着性が良好な共重合ポリアミドが好ましい。
一方、点状または膜状にしやすい点で熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、エポキシ、ビニルエステル、不飽和ポリエステルおよびフェノールなどや、それらに硬化剤や硬化促進剤や触媒などを含んだものを例として挙げることができる。中でも、比較的低温で軟化・溶融し、複合材料のマトリックス樹脂として多用されているエポキシ樹脂との接着性が良好なエポキシが好ましい。
更に、本発明においては、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを併用することもできる。この場合は、両者が相溶した単一の樹脂組成物であっても、相溶していない相分離した樹脂組成物であってもよく、更にはそれぞれを独立した樹脂として併用してもよい。特に、FRPとしての力学特性(特に、織物を積層したときの層間剥離・層間剪断強度)を向上させるためには、高靭性の熱可塑性樹脂と、熱溶融性に優れる熱硬化性樹脂とを相溶させた樹脂組成物として用いることがとりわけ好ましい態様である。この場合、高靭性の熱可塑性樹脂は、単独では加熱温度の問題を有し、熱溶融性に優れる熱硬化性樹脂は、単独では取扱性の問題を有しており、適用が困難である場合でも、両者を相溶させることにより、前記問題が解消され両者の利点を最大限に発揮することができる。
The reinforcing fiber fabric produced in the present invention is a reinforcing fiber fabric containing at least a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin in the weft . Among these, the thermoplastic resin and the thermosetting resin are fibrous, and the weft is composed of at least a fibrous thermoplastic resin and / or a thermosetting resin, and the fibrous resin melts. When the crossing point of the warp and the weft is bonded, the effect of the present invention is highly exhibited. When the thermoplastic resin or thermosetting resin is in a fibrous form, it can be easily inserted in a state wound around a weft thread or in a state aligned with a weft thread, and has a high degree of freedom when manufacturing a woven fabric. Can be secured. In particular, in order to exhibit a high eye-squeaking effect, it is preferable to insert in a state of being wound around a weft thread. With such an embodiment, it is possible to fuse in the entire circumferential direction of the weft yarn, and it is possible to increase the efficiency of the mesh.
As the most preferred embodiment of the reinforcing fiber fabric produced in the present invention, at least the warp yarn is composed of carbon fiber, the weft yarn is composed of at least fibrous thermoplastic fiber and / or thermosetting resin, and the fibrous shape If the thermoplastic resin and / or thermosetting resin is melted and bonded at the intersection of the warp and weft, the fabric will not be misaligned during the molding process. The characteristics of the carbon fiber having an excellent elastic modulus can be exhibited to the maximum, and a composite material that is lightweight and has excellent mechanical properties can be obtained.
In the case where these thermoplastic resins and / or thermosetting resins are in the form of fibers, the filaments made of fibrous thermoplastic resins and / or thermosetting resins may be used alone as weft yarns, You may use as a thread | yarn including a reinforced fiber. And this invention is a form of the unidirectional fabric using the thread | yarn which is 1/5 or less total fineness of a warp as a weft . When the weft is thinner than the warp, especially the weaving and the bending of the weft are prominently exhibited, so that the effects of the present invention can be exhibited to the maximum.
From another point of view, the thermoplastic resin or thermosetting resin is punctiform or film-shaped, and the weft is composed of at least punctiform or film-shaped thermoplastic resin and / or thermosetting resin. Even if such a point-like or film-like thermoplastic resin is melted and the intersection of the warp yarn and the weft yarn is bonded, the effect of the present invention is exhibited to a high degree. When the thermoplastic resin and / or the thermosetting resin is in the form of dots or films, it is possible to apply a resin that cannot be made fibrous. In the case of such a form, it is possible to easily weave by using a woven yarn in which a resin is preliminarily attached to the warp yarn or the weft yarn in a dot or film form. Further, before weaving, the particles can be applied and subjected to a heat treatment to adhere the particles in the form of dots.
As such a resin, a thermoplastic resin is preferable in terms of being easily formed into a fibrous form. Examples of the thermoplastic resin include polyamide, polyester, polypropylene, polyphenylene sulfide, polyvinyl alcohol, copolymer resins, polymer alloy resins, and polymer blend resins. Among them, a copolymer resin is preferable so as to be softened and melted at a relatively low temperature, and in particular, a copolymer polyamide having good adhesiveness with an epoxy resin frequently used as a matrix resin of a composite material is preferable.
On the other hand, a thermosetting resin is preferable in that it is easily formed into a dot or film. Examples of the thermosetting resin include epoxy, vinyl ester, unsaturated polyester, phenol, and the like, and those containing a curing agent, a curing accelerator, a catalyst, and the like. Among them, an epoxy that is softened and melted at a relatively low temperature and has good adhesiveness with an epoxy resin that is frequently used as a matrix resin of a composite material is preferable.
Furthermore, in the present invention, a thermoplastic resin and a thermosetting resin can be used in combination. In this case, it may be a single resin composition in which both are compatible, or may be a phase-separated resin composition that is incompatible, or may be used in combination as independent resins. . In particular, in order to improve the mechanical properties as FRP (particularly, delamination and interlaminar shear strength when woven fabrics are laminated), a high-toughness thermoplastic resin and a thermosetting resin excellent in heat melting property are combined. It is an especially preferable aspect to use as a dissolved resin composition. In this case, a high-toughness thermoplastic resin alone has a problem of heating temperature, and a thermosetting resin excellent in heat melting property has a problem of handleability alone and is difficult to apply. However, by compatibilizing them, the above problems can be solved and the advantages of both can be maximized.
目どめ効果を発現するため目どめ剤として用いられる熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂は、目的により適宜選択されるものであるが、好ましくは、熱可塑性樹脂で、融点が80〜200℃であり、融点を有さない場合はガラス転移温度が50〜170℃のものであり、形態が繊維状であることが好ましい。
融点が80℃未満またはガラス転移温度が50℃未満であると、織物製織時に要する加熱温度が低く、作業性は優れるものの複合材料にした場合の耐熱性が大きく低下するだけでなく、原材料を保管したり、織物を搬送したりする時に溶解して、逆に取扱性に劣る場合がある。一方、融点が200℃またはガラス転移温度が170℃を超えると複合材料にした場合の耐熱性は向上するものの、織物製織時の加熱温度が高過ぎ、極端に作業性が低下してしまうことがある。なお、本発明において融点またはガラス転移温度は、かかる樹脂は、DSC(示差走査熱量計)にて絶乾状態から20℃/分の昇温速度で測定される融点(ガラス転移温度)を指す。
本発明で用いられる織物組織は特に限定されないが、少なくとも強化繊維糸をたて糸とした平織、綾織、朱子織、あるいはノンクリンプ組織(強化繊維糸が真っ直ぐに配向し、たて糸とよこ糸の補助糸が互いに交錯して一体化された組織)などが好ましく用いられる。
(B)加熱工程
加熱工程においては、織成された織物9が、後述の引取ガイドローラ11に接触する前に、織物9を加熱源10からの輻射により非接触で加熱処理して、よこ糸に含まれる熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂を軟化または熱溶融する。
The thermoplastic resin and the thermosetting resin used as the squeezing agent in order to express the squeezing effect are appropriately selected according to the purpose, but are preferably thermoplastic resins and have a melting point of 80 to 200 ° C. When it does not have a melting point, the glass transition temperature is 50 to 170 ° C., and the form is preferably fibrous.
When the melting point is less than 80 ° C. or the glass transition temperature is less than 50 ° C., the heating temperature required for weaving the fabric is low and the workability is excellent, but not only the heat resistance of the composite material is greatly reduced, but also the raw materials are stored. Or when the fabric is transported, it may be inferior in handleability. On the other hand, if the melting point is 200 ° C. or the glass transition temperature exceeds 170 ° C., the heat resistance in the case of a composite material is improved, but the heating temperature at the time of weaving the fabric is too high, and the workability may be extremely reduced. is there. In the present invention, the melting point or glass transition temperature of the resin refers to a melting point (glass transition temperature) measured by DSC (differential scanning calorimeter) from a completely dry state at a rate of temperature increase of 20 ° C./min.
The fabric structure used in the present invention is not particularly limited, but at least a plain weave, twill weave, satin weave, or non-crimp structure with reinforcing fiber yarns as warps (the reinforcing fiber yarns are oriented straight, and the warp and weft auxiliary yarns cross each other) And the like are preferably used.
(B) Heating process In the heating process, before the
本発明においては、織物9を織成した後、引取ガイドローラ11に接触する前に、よこ糸に含まれる熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂を軟化または熱溶融させて目どめすることにより、織成された織物9が物理的にどこにも接触することなく、形態固定される。かかる工程にすることにより、後から引取ガイドローラ11や引取ローラ12などに接触しても、織成された織物9におけるよこ糸7の蛇行が生じることがないのである。本発明は、かかる工程を経ることにより本発明の課題を解決できることを発見したことに大きな特徴がある。背景技術に記載した本発明の範囲外である従来の加熱方法、すなわち、ガイドローラ通過後に初めて加熱したり、ローラまたはその表面上で初めて加熱する方法では、本発明の課題を解決することができないのである。
In the present invention, after weaving the
加熱源は、遠赤外線、中赤外線および近赤外線などの赤外線ヒーターによる輻射であることが好ましい。かかる加熱源を使用すると、織物9と非接触で効率的に織物9を加熱することができる。また、設備を小さくすることができて織成の邪魔になることもなく、織機停機時に織物への加熱源を遮断して、過加熱を抑制することができる。加熱源として熱風ヒーター(輻射による空気加熱と加熱空気の送風との組み合わせ)を用いると、熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂の粒子を用いた場合にかかる粒子が吹き飛んでしまう問題がある。また、特に強化繊維として炭素繊維をたて糸に用いた場合、杼口の開閉口や織前では、たて糸の張力を低めに調整して毛羽を抑制する。このようなときに、織成した織物がばたつき、織物の組織が乱れを誘発する場合がある。更には、熱を送風して加熱するため、輻射に比べてエネルギーロスが大きいという問題もある。
織前における織成した織物がばたつかないレベルの僅かな送風で熱風ヒーターを用いた場合は、実施的には送風していないとみなすことができ、本発明の課題を解決できる。すなわち、前述の通り実質的に送風していない場合(1m幅の織物で2m3/分以下、織物幅により比例計算される)は、本発明における輻射とみなす。
また、たて糸とよこ糸との繊度差が大きい前述の一方向性の強化繊維織物においては、細繊度糸の剛性が小さく、かつ、たて糸とよこ糸との交錯点における拘束力が小さくなることから、織物の目どめをそのままでは形態では変形し易く、取り扱い難い。本工程は、かかる織物であっても、目曲がりなどを発生させないため、かかる織物態様は、本発明の効果を最大限に発現することができる例といえる。
(F)冷却工程
本発明において、前記の加熱工程と前記の引取工程との間で、加熱処理した織物を、よこ糸に含まれる熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂の軟化または熱溶融する温度未満に冷却することが好ましい。
かかる冷却により、加熱した樹脂を確実に樹脂の軟化または熱溶融する温度未満に冷却することができ、引取ガイドローラ11、14や引取ローラ12などへの熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂の貼り付き・付着を抑制することができる。かかる貼り付き・付着が発生すると、強化繊維がローラに引っ張られて目曲がりを誘発する場合がある。特に、0.3m/分以上のように高速で織物を製造する場合には、本冷却工程を経ることが好ましい。特に、強化繊維として炭素繊維を用いた場合、炭素繊維は熱伝導に優れるため、引取ガイドローラ11や引取ローラ12などの織機の周辺機器にも伝熱するため、放冷だけでは樹脂の軟化または熱溶融する温度未満に冷却できない場合がある。また、かかる冷却工程によりたて糸とよこ糸との交点が確実に固定された状態で維持することができ、その後の引取ガイドローラ11、14や引取ローラ12を通過するときに目曲がりを確実に抑制することができる。
かかる冷却手段としては、特に限定はなく、引取ガイドローラ11、14や引取ローラ12の冷却、冷却パネルや冷却ローラへの接触、および加熱処理後の織物への空気送風などの手段が挙げられる。
(C)引取工程
引取り工程においては、よこ糸7を打ち込んで織成した織物を、引取ガイドローラ14、引取りローラ12、および引取ガイドローラ15を経て、巻芯13に向けて送り出す。かかる引取ローラ12とは、それ自体が単独で駆動するローラを指し、引取ガイドローラ11とは、それ自体は単独で駆動しないが、織物の送り出しに伴って自由回転するものを指す。ここで、織物9と引取ローラ12との接触角度は好ましくは45〜355°である。接触角度が45°未満であれば、引取ローラ12へのたて糸の接触長さが短いことから、織物を送り出すときに複数のたて糸を同時に引き取ることができず、たて糸糸条毎に糸長差が生じ、これによりよこ糸蛇行が生じることがある。一方、接触角度が355°を超えると、引取ローラ12における織物9の滑りの問題はないものの、引取ローラ12の巻き付け長さが長くなることから、引取ガイドローラ間の距離が小さくなり、織り始めなどに織物を各ローラに通すのが困難となり、作業性が悪くなることがある。
The heating source is preferably radiation by an infrared heater such as far infrared rays, middle infrared rays, and near infrared rays. When such a heat source is used, the
When the hot air heater is used with a slight air flow at a level where the woven fabric does not flutter before weaving, it can be considered that air is not blown in practice, and the problem of the present invention can be solved. That is, as described above, when the air is not substantially blown (2
In the above-mentioned unidirectional reinforcing fiber woven fabric having a large fineness difference between the warp and the weft, since the rigidity of the fine-definition yarn is small and the binding force at the intersection of the warp and the weft is small, the woven fabric If it is left as it is, it is easy to deform in the form and difficult to handle. Since this step does not generate bending or the like even in such a woven fabric, this woven fabric embodiment can be said to be an example that can maximize the effects of the present invention.
(F) Cooling step In the present invention, between the heating step and the take-up step, the temperature at which the heat-treated fabric is softened or melted by the thermoplastic resin and / or thermosetting resin contained in the weft yarn It is preferable to cool to less than.
By such cooling, the heated resin can be surely cooled to a temperature lower than the temperature at which the resin is softened or melted, and the thermoplastic resin and / or the thermosetting resin applied to the take-
The cooling means is not particularly limited, and examples thereof include cooling of the take-
(C) Take-up Step In the take-up step, the woven fabric driven by
本発明において、かかる引取ローラおよび/または引取ガイドローラの少なくとも1本が加熱されていると、更に効率的に、かつ、確実に目どめを行うことができる。先の加熱工程にて、いったん熱接着された樹脂で形態固定(目どめ)された織物を加熱した引取ローラおよび/または引取ガイドローラと接触させることで、目どめした織物をその形態にしっかりと馴染ませることができる。この場合、完全に樹脂を軟化または溶融してしまうと、前述の通り引取ガイドローラ11、14、15、および引取ローラ12への接触でよこ糸の蛇行が生じる可能性があるため、完全に樹脂による熱接着が解放されない程度に加熱することが好ましい。
また、いったん形態固定(目どめ)された織物は、仮に加熱したローラに接触しながら樹脂材料を完全に溶融させても、たて糸とよこ糸とが目ずれするときの摩擦抵抗が、目どめされる前の織物の摩擦抵抗より大きくなっているため、目曲がりすることはほとんどない。かかる観点からは、樹脂が完全に軟化または溶融する程度に加熱しても問題なく、かかる態様も好ましい一例ということができる。また、後述の再加熱工程を行う場合、再加熱に向けた予熱として加熱としても利用できる。特に、製織速度が速すぎて再加熱工程で樹脂材料の融点以上に加熱できず、接着が不十分である箇所を最小限に抑制することができる。
(E)再加熱工程
本発明において、前記の引出工程と前記の巻取工程との間で、織物9を引取ローラ12と引取ガイドローラ15を通過した後で、巻芯13に巻き取る前に、加熱源16からの輻射により非接触で加熱処理、および/または、加熱ローラ(図示せず)の織物を通過させることにより直接接触で加熱処理して、よこ糸に含まれる熱可塑性樹脂を再び軟化または熱溶融することが好ましい。本工程においても、前記の加熱工程にて、いったん熱接着された樹脂を加熱することにより、製織速度が速すぎて樹脂材料の融点以上に加熱できず、接着が不十分である箇所があった場合においても確実に接着させることが可能となる。
本再加熱工程で加熱ローラ上で加熱した場合に目ずれが発生しないのは、いったん形態固定(目どめ)された織物は、仮に加熱したローラに接触しながら樹脂材料を完全に溶融させても、たて糸とよこ糸とが目ずれする時の摩擦抵抗が、目どめされる前の織物の摩擦抵抗より大きくなっているためである。かかる理由により、本再加熱工程では、加熱ローラで接触させて加熱処理しても目曲がりすることはほとんどないのである。
(F)冷却工程
本発明において、前記の再加熱工程と前記の巻取工程との間で、加熱処理した織物を、よこ糸に含まれる熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂の軟化または熱溶融する温度未満に冷却することができる。かかる冷却工程については、前述のとおりである。
(D)巻取工程
巻取工程においては、引取ローラ12と引取ガイドローラ15を経て、巻芯13に巻き取って巻物17を得る。図1においては、織機の巻取装置を用いる例を示したが、巻取装置を織機とは別に後方に巻取装置を設けてスペースを確保し、巻取装置までの間に加熱ローラなどを前記の再加熱工程に用いる装置を設けることにより加熱を行うことができる。
In the present invention, when at least one of the take-up roller and / or the take-up guide roller is heated, it is possible to perform the crushing more efficiently and reliably. In the previous heating step, the fabric that has been fixed in shape (restrained) with the heat-bonded resin is brought into contact with the heated take-up roller and / or take-off guide roller, so that the agitated fabric is brought into its form. You can get used to it. In this case, if the resin is completely softened or melted, weaving of the weft thread may occur due to contact with the take-
In addition, once the form has been fixed (mesh), even if the resin material is completely melted while being in contact with the heated roller, the frictional resistance when the warp and weft are misaligned is reduced. Since it is larger than the frictional resistance of the fabric before being formed, it is hardly bent. From such a point of view, there is no problem even if the resin is heated to such an extent that it completely softens or melts, and such an embodiment can be said to be a preferable example. Moreover, when performing the below-mentioned reheating process, it can utilize also as heating as preheating for reheating. In particular, the location where the weaving speed is too high to be heated to the melting point of the resin material or higher in the reheating step and the adhesion is insufficient can be minimized.
(E) Reheating step In the present invention, after the
There is no misalignment when heated on the heating roller in this reheating process. The woven fabric once fixed (squeezed) is made to melt the resin material completely while contacting the heated roller. This is because the frictional resistance when the warp yarn and the weft yarn are misaligned is larger than the frictional resistance of the fabric before being agitated. For this reason, in this reheating step, even if the heating process is performed by contacting with a heating roller, there is almost no bending.
(F) Cooling step In the present invention, the heat-treated woven fabric between the reheating step and the winding step is softened or melted by the thermoplastic resin and / or the thermosetting resin contained in the weft yarn. It can be cooled below the temperature. This cooling process is as described above.
(D) Winding process In the winding process, the
(実施例1)
たて糸として、引張強度が4,900MPa、引張弾性率が230GPa、フィラメント数が12,000本のポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維糸条(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)に、融点が110℃の共重合ポリアミド繊維糸条(総繊度:5.6テックス)を予めカバーリングした複合糸(カバーリング数:200ターン/m)を用いた。図1に示した装置を用いて、以下の手順により、たて糸のみが炭素繊維から構成される一方向性織物Aを製造した。
(A)織成工程においては、まず、ボビン1から引き出した複数本のたて糸2を密度が2.5本/cmになるように配列した後、バックローラ3、4を経て、各たて糸2を2枚の綜絖5a、5bに分けて交互に通した。そして、2枚の綜絖5a、5b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7を打ち込み、筬打ちすることにより、炭素繊維目付が200g/m2平組織の織物を織成した。
(B)加熱工程においては、織成した織物を、引取ガイドローラ11に接触する前に、織物上面から加熱源10として遠赤外線ヒーターのみを用いて非接触で加熱処理して、よこ糸に含まれる熱可塑性樹脂繊維を熱溶融した。ここで、ヒーター温度は織物表面で120℃の温度になるように調整した。その後、引取ガイドローラ11に接触するまでに大気放熱により自然に温度が60℃まで下がった。
(C)引取工程において、この目どめした織物を、引取ガイドローラ11、14、引取ローラ12、および引取ガイドローラ15を経て、巻芯13に向けて送り出した。ここで、引取ガイドローラ11、14、15および引取ローラ12のいずれも加熱しなかった。また、引取ローラ12は、織物が接触角度が300°になるように接触させて巻き取ることにより、織物が引取ローラで滑ることなく、巻き取ることができた。
(D)巻取工程において、巻芯13に巻き取って巻物17を得た。得られた一方向性織物Aは、織物のよこ糸挿入後、ガイドローラに接触する前に熱可塑性樹脂繊維を溶融し、たて糸とよこ糸との交錯点を接着させたことから、巻取り後の織物において、よこ糸の蛇行(組織崩れ)が全く観察されなかった。かかる一方向性織物Aの概略平面図を図3に示す。
(実施例2)
引取ガイドローラ11を120℃に加熱したほかは、実施例1と同じようにして一方向性織物Bを製造した。得られた一方向性織物Bは、織物のよこ糸挿入後、引取ガイドローラに接触する前に熱可塑性樹脂繊維を溶融し、たて糸とよこ糸との交錯点を接着させるとともに引取ガイドローラとの接触により再加熱したことから、よりたて糸とよこ糸の交錯点の接着がより強固となり、巻取り後の織物において、よこ糸の蛇行(組織崩れ)が全く観察されなかった。
(実施例3)
引取ローラ12における織物の接触角度を60°になるように接触させて巻き取ったほかは、実施例1と同じようにして一方向性織物Cを製造した。得られた一方向性織物Cは、引取ローラにおける織物の接触角度が60°と実施例1に比べ小さかったものの織物を送り出すときに複数のたて糸を同時に引き取ることができたことから、たて糸糸条毎に糸長差が生じることなく、かつ、織物のよこ糸挿入後、引取ガイドローラに接触する前に熱可塑性樹脂繊維を溶融し、たて糸とよこ糸との交錯点を接着させるとともに引取ローラ巻取り後の織物において、よこ糸の蛇行(組織崩れ)が全く観察されなかった。
(実施例4)
よこ糸として、ガラス繊維糸ECE225 1/0(総繊度:22.5テックス)に、ガラス転移点が110℃のエポキシ樹脂をガラス繊維1mあたり0.01gの重量になるように被覆した複合糸を用いたほかは、実施例1と同じようにして一方向性織物Dを製造した。得られた一方向性織物Dは、織物のよこ糸挿入後、引取ガイドローラに接触する前に熱硬化性樹脂が軟化し、たて糸とよこ糸との交錯点を接着させたことから、巻取り後の織物において、よこ糸の蛇行(組織崩れ)が全く観察されなかった。
Example 1
A polyacrylonitrile (PAN) carbon fiber yarn (total fineness: 800 tex) having a tensile strength of 4,900 MPa, a tensile elastic modulus of 230 GPa and a filament number of 12,000 is used as the warp yarn, and a glass fiber yarn is used as the weft yarn.
(A) In the weaving step, first, a plurality of
(B) In the heating step, the woven fabric is heated in a non-contact manner using only a far-infrared heater as the
(C) In the take-up process, the agitated fabric was sent out toward the winding
(D) In the winding process, the
(Example 2)
A unidirectional fabric B was produced in the same manner as in Example 1 except that the take-up
(Example 3)
A unidirectional fabric C was produced in the same manner as in Example 1 except that the take-up
Example 4
As the weft yarn, a composite yarn in which glass
(比較例1)
図1に示す装置を用いて、前記(B)の加熱工程を行わなかった替わりに、前記(C)の引取工程と前記(D)の巻取工程との間で、次の(G)加熱工程にて加熱処理を行った他は、実施例1と同じようにして一方向性織物Fを製造した。
(G)加熱工程において、引取ガイドローラ15と巻芯13との間で、熱源16として遠赤外線ヒーターのみを用いて非接触で加熱処理して、よこ糸に含まれる熱可塑性樹脂繊維を熱溶融した。
( Comparative Example 1)
Using the apparatus shown in FIG. 1, instead of performing the heating step (B), the following (G) heating is performed between the take-up step (C) and the winding step (D). A unidirectional fabric F was produced in the same manner as in Example 1 except that heat treatment was performed in the process.
(G) In the heating step, heat treatment was performed between the take-up
得られた一方向性織物Fは、織物のよこ糸挿入後ガイドローラに接触することでよこ糸の蛇行が生じ、その状態で熱可塑性樹脂繊維を溶融し、たて糸とよこ糸の交錯点を接着させたことから、巻取り後の織物において、よこ糸の蛇行(組織崩れ)が生じていた。かかる一方向性織物Fの概略平面図を図4に示す。 In the obtained unidirectional fabric F, weft meandering was caused by contact with the guide roller after inserting the weft of the fabric, and the thermoplastic resin fiber was melted in this state, and the intersection of the warp yarn and the weft yarn was adhered. Therefore, weft meandering (texture collapse) occurred in the woven fabric after winding. A schematic plan view of the unidirectional fabric F is shown in FIG.
(比較例2)
引取ローラ12における織物の接触角度を30°になるように接触させて巻き取ったほかは、実施例1と同じようにして一方向性織物Gを製造した。得られた一方向性織物Gは、引取ローラにおける織物の接触角度が30°と小さかったことから織物を送り出すときに複数のたて糸を同時に引き取ることができず、たて糸糸条毎に糸長差が生じ、よこ糸の蛇行(組織崩れ)が生じた。
(Comparative Example 2)
A unidirectional fabric G was produced in the same manner as in Example 1 except that the take-up
上記の実施例および比較例の結果を、表1に示す。 The results of the above examples and comparative examples are shown in Table 1.
本発明の強化繊維織物の製造方法によると、引取ガイドローラに接触する前に織物を加熱処理するので、強化繊維織物の組織崩れ(織糸の目曲がり)が抑えられ、織組織の形態保持に有効な熱処理を施すことができる。かかる製造方法で得られた強化繊維織物は、強化繊維が真直に配向されているので、FRPに成形した場合、高い強度、弾性率などの力学的特性を発現するだけでなく、優れた外観品位を達成することができる。かかる強化繊維織物は、構造物の補修・補強、輸送機器(自動車、船舶、航空機、自転車など)、スポーツ用品およびFRP型をはじめ、その他の一般産業に用いられるFRPの強化材として好適に用いられる。 According to the method for producing a reinforced fiber fabric of the present invention, since the fabric is heat-treated before coming into contact with the take-off guide roller, the structural collapse of the reinforcing fiber fabric (weaving of the yarn) is suppressed, and the shape of the woven tissue is maintained. An effective heat treatment can be performed. The reinforcing fiber woven fabric obtained by such a manufacturing method has not only high mechanical properties such as high strength and elastic modulus, but also excellent appearance quality when formed into FRP because the reinforcing fibers are oriented straight. Can be achieved. Such a reinforced fiber fabric is suitably used as a reinforcing material for FRP used in other general industries including repair and reinforcement of structures, transportation equipment (automobiles, ships, aircraft, bicycles, etc.), sporting goods, and FRP types. .
1 : ボビン
2、2a、2b : たて糸
3、4 : バックローラ
5、5a、5b : 綜絖
6 : よこ糸ボビン
7、21、23 : よこ糸
8 : 筬
9 : 織物
10、16 : 加熱源
11、14、15 : 引取ガイドローラ
12 : 引取ローラ
13 : 巻芯
17 : 巻物
18 : 加熱ローラ
19、20 : 冷却ローラ
22、24 : 炭素繊維
1:
3, 4: Back
Claims (9)
(A)たて糸を開口し、杼口によこ糸を打ち込んで織物を織成する織成工程
(B)織成された織物が、引取ガイドローラに接触する前に、該織物を加熱源からの輻射により非接触で加熱処理して、よこ糸に含まれる熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂を軟化または熱溶融する加熱工程
(C)織物が接触角度が45〜355°で引取ローラに接触して、送り出される引取工程
(D)織物を巻き取って巻物にする巻取工程 At least, the warp consists of reinforcing fibers, and a total fineness of 1/5 or less of the warp, and the reinforcing fibers is unidirectional woven fabric using the weft that contains the thermoplastic resin and / or thermosetting resin A method for producing a reinforced fiber fabric, comprising the following steps (A) to (D).
(A) Weaving step of weaving warp yarn and driving the weft yarn into the shed to weave the fabric (B) Before the woven fabric comes into contact with the take-up guide roller, the fabric is radiated from the heating source. The heating step (C) in which the thermoplastic resin and / or the thermosetting resin contained in the weft yarn is softened or thermally melted in a non-contact manner by contact with the take-up roller at a contact angle of 45 to 355 °. , Take-out process to be sent out (D) Winding process for winding the fabric into a roll
(E)織物を加熱源からの輻射により非接触で加熱処理する、および/または、加熱ローラに織物を通過させることにより直接接触で加熱処理して、よこ糸に含まれる熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂を再び軟化または熱溶融する再加熱工程 Between the take-up step and the winding step, through the following step (E), according to claim 1 or 2 method for producing a reinforcing fiber woven fabric according.
(E) The woven fabric is heat-treated in a non-contact manner by radiation from a heating source and / or heat-treated in direct contact by passing the woven fabric through a heating roller, so that the thermoplastic resin and / or heat contained in the weft yarn Reheating process to soften or heat melt curable resin again
(F)加熱処理した織物を、よこ糸に含まれる熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂の軟化または熱溶融する温度未満の温度に冷却する冷却工程 Between the heating step and the take-up step, or between the reheating step and the winding step, through the following step (F), the manufacturing method of the reinforcing fiber woven fabric according to claim 1.
(F) A cooling step of cooling the heat-treated fabric to a temperature lower than the temperature at which the thermoplastic resin and / or thermosetting resin contained in the weft yarn is softened or melted.
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