JP5531739B2 - 強化繊維糸織物と同織物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、方向指示糸条としての補助糸をたて糸又はよこ糸の一方のみに配置し、織物のたて及びよこ方向を容易に認識できる強化繊維糸織物とその製造方法に関する。

強化繊維、例えば比強度・比弾性率等の機械的特性に優れる炭素繊維は、織物、織物プリプレグや一方向プリプレグ等の中間材料に加工され、これらが積層されて、マトリックス樹脂材料が含浸され成形された炭素繊維強化プラスチックは広い分野で使用されている。従来のたて糸・よこ糸ともに炭素繊維糸が使われた二方向性の炭素繊維織物や、織物プリプレグは、外観上、たて方向とよこ方向とを見分けることが難しい。
そのため、成形にあたって、織物、織物プリプレグを裁断して、その裁断片を複数枚積層するとき、織物片のたて・よこの方向性を認識することができず、予め決められた積層構成を誤ることがある。

このような問題を解決するために、織物、織物プリプレグを裁断した後でも容易に織物片の方向が認識できるように補助糸を配置するなどの方法が従来も行われてきた。しかしながら、折角、補助糸を配置しても補助糸が強化繊維糸の中央からずれたり、或いは強化繊維糸に隠れて見え難くなることがあり、補助糸を強化繊維糸幅の中央に確実に表出させることが強く望まれていた。

そこで、補助糸を目どめ剤として強化繊維糸に融着させて、たて糸又はよこ糸の上で、かつ糸幅のほぼ中央に配置した強化繊維糸織物が、例えば特開平１０−３１７２４７号公報（特許文献１）に記載されている。この織物によれば、たて糸又はよこ糸の上で糸幅のほぼ中央に目どめ剤である補助糸が融着され、糸幅のほぼ中央からずれることはない。しかし、強化繊維糸と補助糸とが融着することにより、織物のせん断変形性能が低下し、フィット性が得られず、曲面等に沿い難い織物となる。ここで、目どめ剤としての材料として、特許文献１には低融点熱可塑性ポリマーを挙げられており、目どめ剤としての補助糸には低融点熱可塑性ポリマーからなる補助糸、或いはガラス繊維糸の回りに低融点熱可塑性ポリマーからなる目どめ剤を巻回した補助糸が使われることが記載されている。

特開平１０−３１７２４７号公報

このように、従来、裁断した後も容易に織物の方向が認識でき、且つ織物片を貼り付けながら成形する繊維強化プラスチックの曲面体の成形などに特に適した強化繊維糸織物の開発が強く要望されていた。
したがって本発明の課題は、強化繊維糸を用いた強化繊維糸織物において、該織物を裁断して貼り合わせながら曲面を有する複合成形体を製作する際に、織物の方向を容易に認識でき、所定の積層構成が確実に形成され、所望の形状をもつ繊維強化プラスチックが成形できるドレープ性に優れた強化繊維糸織物を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の強化繊維糸織物は、強化繊維糸のたて糸とよこ糸が目止めされずに互いに交錯した強化繊維糸織物であって、当該強化繊維糸織物における方向指示糸条とされる非目どめ材からなる補助糸が、選択された一部のたて糸又はよこ糸の上を糸幅のほぼ中央に沿って糸長手方向に線状に配されてなる点にある。ここで、留意すべきは前記補助糸が、例えば成形時におけるマトリックス樹脂の熱硬化温度によっても溶融しないガラス繊維などの非目どめ材料から構成されている点にある。

好ましい態様によれば、補助糸は選択されたたて糸又はよこ糸の上を糸幅のほぼ中央に配置されており、３０〜１００ｍｍ間隔にある、たて糸又はよこ糸の上を糸長手方向に線状に配置されている。また、強化繊維糸が炭素繊維糸であることが望ましい。

強化繊維糸織物の製造にあたっては、上下二段にほぼ矩形状のメールを有し、上段のメールの上辺が外側に向けて凸状に湾曲したヘルドを使用し、同ヘルド上段のメールから非目どめ材を通して前記強化繊維糸織物の方向指示糸条となる補助糸を供給し、下段のメールを通して強化繊維糸を供給すると同時に、上段のメールを通して補助糸を強化繊維糸の上を糸幅のほぼ中央に沿って供給させるようにすることが望ましい。

補助糸の配置はおよそ３０〜１００ｍｍ間隔とすることが好ましい。３０ｍｍ未満だと織物のせん断変形性能が低下し、フィット性のない織物になってしまうだけでなく、補助糸の仕掛け作業が増え、製織準備作業性が悪くなる。間隔が１００ｍｍより広いと、小さく裁断する際に方向の認識ができなくなることがある。

補助糸は上下二段にメールをもつヘルドを使用し供給する。従来は１つのメールを持つヘルドで強化繊維糸と補助糸を引き揃えて供給するので、補助糸が隣り合う強化繊維糸との間にずれて入り込み外見からは認識し難くなってしまう。

本発明の強化繊維糸織物は、方向指示糸条としての補助糸が強化繊維糸の上で糸幅のほぼ中央に配置されているため、前記強化繊維糸織物またはそのプリプレグを所要の大きさに裁断して、その裁断片を曲面に沿って複数枚貼り合わせながら曲面を有する複合成形体を作製するにあたり、強化繊維糸織物の方向が容易に認識できるようになり、所定の積層構成が確実に得られる。その結果、複雑な形状をもつ複合成形体であっても所望の機械的特性が得られる。

本発明の一実施形態に係る強化繊維糸織物の部分平面図である。 図１の強化繊維糸織物における補助糸の供給に使われる上下二段にメールを有するヘルドのメール部の斜視図である。 通常のヘルドのメール部の斜視図である。

以下に、本発明の強化繊維糸織物及び補助糸の配置の望ましい実施の形態の一例について、図面を参照しながら説明する。
図１は補助糸の配置例を示している。強化繊維糸からなるたて糸ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、・・・及びよこ糸ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５、・・・からなる強化繊維糸織物は、たて糸ａ１、ａ２の２本とよこ糸ｂ１、ｂ２の２本から構成される部分が一つの完成された織物組織をなし、そのたて糸の任意の箇所に補助糸３を配置させたものである。

図２は補助糸を供給するヘルドのメール部の斜視図である。メール２は上下二段に形成されている。補助糸３は、上段のメール２ａを通して、下段のメール２ｂに通された強化繊維強化繊維糸１の糸幅のほぼ中央に配置する。
補助糸３は方向指示糸条のため、全てのたて糸に供給する必要がなく、小さく裁断しても織物の方向が認識できる３０〜１００ｍｍピッチの範囲で配置する。

以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。
なお、以下の実施例では、たて糸に補助糸を添設する例を挙げているが、よこ糸に補助糸を添設してもよい。この種の強化繊維糸織物は、例えばレピア織機を使って製織される。よこ入れは、レピア織機の図示せぬよこ入れ装置により行われる。このよこ入れ装置は、通常、一対のレピアホイールにより駆動されるレピアバンドの端部によこ糸受け渡しヘッドと受け取りヘッドとが対向して固設されており、よこ糸は互いに接離方向に往復動する受け渡しヘッドと受け取りヘッドとの間で受け渡しがなされて、たて糸間に形成されるよこ糸挿入開口に挿入される。前記補助糸をよこ糸上に添設するときは、前記よこ入れ装置のよこ糸受け渡しヘッドの後退限位置の近傍であって、よこ糸供給路の糸幅方向中央部の上方に補助糸ガイドを配置し、該補助糸ガイドを介してよこ糸上に補助糸を供給するようにすればよい。他の種類の織機にあっても、前述と同様に、よこ入れ装置のよこ糸供給部の直上に補助糸ガイドを配置して、補助糸の供給を行うことができる。

補助糸３として目どめ材料が使われていないため、たて糸ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、・・・及びよこ糸ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５、・・・は硬直化せず、得られる強化繊維糸織物は全てドレープ性に優れている。

参考例１

フィラメント数が６０００本からなる強化繊維糸である炭素繊維糸（三菱レイヨン（株）製パイロフィルＴＲ５０Ｓ ６Ｌ）をたて糸とよこ糸とした。補助糸としてガラス繊維（ＥＣＥ２２５ １／２ ４．４Ｓ：日本電気硝子（株）製ＥＣＥ２２５ １／０ １．０Ｚの２本撚り４．４回／２５ｍｍ品）を用いた。この補助糸は、通常のヘルドのメールを通して、およそ５０ｍｍ間隔でたて糸上面の糸幅方向中央部に引き揃えた状態で供給し、織密度がたて・よこ共に３．５本／ｃｍ、炭素織物目付が２８８ｇ／ｍ² の平織りを製織した。
得られた織物を観察したところ、補助糸が炭素繊維糸の上に配置されている部分と隣り合うたて糸の間にずれている部分とが見られたものの、ドレープ性が良好で取り扱いやすい強化繊維糸織物であった。

参考例１と同じたて糸とよこ糸の、よこ糸の給糸位置の上方に補助糸を供給するためのガイドを設け、補助糸をよこ糸の上に引き揃えながら、織密度がたて・よこ共に３．５本／ｃｍ、炭素織物目付３０４ｇ／ｍ² の平織りを製織した。
得られた織物を観察したところ、補助糸は全てのよこ糸の上に配置され、織物のよこ方向を容易に認識できた。

補助糸のガラス繊維３を上下二段にメールを有するヘルドの上段から供給し、たて糸を下段から供給した以外は参考例１と同様に製織した。
得られた織物を観察したところ、補助糸はたて糸幅のほぼ中央に配置され、織物のたて方向を容易に認識できた。

補助糸のガラス繊維を、およそ２００ｍｍ間隔でたて糸上に供給した以外は実施例２と同様に製織した。
得られた織物を観察したところ、補助糸はたて糸幅のほぼ中央に配置され、織物のたて方向を容易に認識できた。しかしながら、この炭素繊維織物を１００ｍｍ角に裁断したところ、補助糸が配置されていない炭素繊維織物ができてしまい、織物片の方向を認識することができなかった。

比較例１

補助糸を配置しない以外は参考例１と同様に製織した。
得られた織物を観察したところ、方向指示糸条となる補助糸がないため、織物片の方向を認識できなかった。

１ 強化繊維糸
２ メール
２ａ 上段のメール
２ｂ 下段のメール
３ 補助糸
ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、… たて糸
ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５、… よこ糸

Claims (4)

1. 強化繊維糸のたて糸とよこ糸が目止めされずに互いに交錯した強化繊維糸織物であって、当該強化繊維糸織物における方向指示糸条とされる非目どめ材からなる補助糸が、選択された一部のたて糸又はよこ糸の上を糸幅のほぼ中央に沿って糸長手方向に線状に配されてなる強化繊維糸織物。
2. 補助糸が、３０〜１００ｍｍ間隔にあるたて糸又はよこ糸の上に配置されてなる、請求項１記載の強化繊維糸織物。
3. 強化繊維糸が炭素繊維糸である、請求項１または２に記載の強化繊維糸織物。
4. 強化繊維糸のたて糸とよこ糸が互いに交錯した強化繊維糸織物の製造方法において、上下二段にほぼ矩形状のメールを有し、上段のメールの上辺が外側に向けて凸状に湾曲したヘルドを使用し、同ヘルド上段のメールを通して非目どめ材からなり前記強化繊維糸織物の方向指示糸条となる補助糸を供給し、下段のメールを通して強化繊維糸を供給すると同時に、上段のメールを通して補助糸を強化繊維糸の上を糸幅のほぼ中央に沿って供給する強化繊維糸織物の製造方法。

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