JPH01207449A - 立体繊維構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は立体繊維構造物に関する。より詳しくは樹脂や
セメント等のマトリックスを含浸硬化させて得る複合材
料でマトリックス補強用芯材として用いられ、且つ少く
とも２層の布帛層と隣接する２枚の布帛層を間隔をあけ
て連結する連結部から成る立体繊維構造物に関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕ガラス繊
維、炭素繊維、アラミド繊維のような比較的に弾性率の
高い繊維から成る糸条を用いて、該糸条を平行に引揃え
てシート状にするもの、あるいは糸条から成る織物を作
り、このシート状物や織物を芯材として樹脂等に含浸し
て複合材料にすることが知られている。また最近では従
来のシート状物や平織物、朱子織物といった平面的な繊
維構造物の代りに、繊維又は糸条を立体的に集合させた
繊維構造物を複合材料の芯材として用いることが研究さ
れている。特に二重織機、２列針床を持つ経編機、緯編
機によって形成される連結部を有する織編物は比較的生
産性に優れている事からこの分野での利用が期待されて
いる。しかしながら、これら連結部を有する織編物は一
般的に連結部分の中で繊維の占める役割は低く、従って
立体的な形状で織編物を形成してもマトリックスを含浸
するときにかかる外力によってその形状が変形したり押
しつぶされたりし、その結果この種織編物は複合材料用
芯材に適用し難いという技術的な問題があった。このた
め、樹脂、セメント等のマトリックスに含浸時又は含浸
後の硬化時に、連結部分の繊維糸条が垂直に近い状態が
保てるように繊維構造物の端部を把持して緊張する特殊
な補助装置を使用する必要があった。しかしこの方法で
は、複合材料が複雑な形状の場合、その形状に合せて繊
維構造物に緊張を与える事は困難であり、またインジェ
クション成型といった密閉系の成型方法ではこの方法は
使えない。さらに把握した端部はロスになり、高価な糸
・材料を使用する割にはロスが大きくなるという問題も
あった。

本発明は、上述したような問題を解決し、特殊な補助装
置もなく連結糸を垂直に近い状態でマトリックス成型で
きる芯材として役立つ立体繊維構造物を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕 本発明の目的は、少くとも２層の布帛層と、隣接する２
層の布帛層を間隔をあけて連結する連結部から成る立体
繊維構造物において、前記連結部を構成する糸条が高弾
性を有するマルチフィラメ　　□ントを芯糸にし、比較
的柔軟な糸条で捲纏した複合糸条から成ることを特徴と
する立体繊維構造物によって達成される。

芯材として用いられる本発明のような立体繊維構造物で
は、連結糸として隣接する２層の布帛層を間隔をあけて
保つことができる糸条を用いるとよい。その目的のため
だけであれば剛直な、すなわちヤング率が高くて太い糸
、例えばモノフィラメントを用いればよい。しかしモノ
フィラメントの如く剛直な糸では立体繊維構造物を編織
によって製造する際に作業上の困難を伴う。したがって
立体繊維構造物の連結糸としては、製造時に積極的に曲
げ外力が加った時に相対的に曲げやすく、且つ製造後の
自由状態ではあたかもピアノ線状に直線的に立上がるこ
とができる糸条であると良いことになる。

かかる観点から本発明の立体繊維構造物では連結部を構
成する糸条として、高弾性を有するマルチフィラメント
を芯糸にし、この芯糸を比較的柔軟な糸条で捲纏した複
合糸条を用いる。芯糸としてマルチフィラメントを用い
る複合糸条であれば曲げやすい。その際捲縮糸が用いら
れていても布帛製造時における積極的な外力による曲げ
に対しては捲縮糸は芯糸上でずれることができるので、
捲縮糸によって複合糸条が曲げにくくなることが少い。

なお複合糸条を製造する工程の容易性および捲縮糸の役
割から見て捲縮糸自体は芯糸より比較的柔軟であると好
ましい。

立体繊維構造物の製造後の自由状態においては、芯糸の
マルチフィラメントを構成する個々のフィラメントが直
線状に延びようとし、その際芯糸を＋８纏糸でまとめて
おけば捲縮糸が本来のらせん状配置に戻ろうとする傾向
によって複合糸条がより直線的になることを助けること
になり、マルチフィラメントの個々のフィラメントが高
弾性であることと合せて複合糸条は隣接する二層の布帛
を押し広げるように作用する。

前記高弾性を有するマノ、レチフィラメントとして見掛
はヤング率Ｅ　＝　３０００　ｋｇ／　ｍｍ２以上、よ
り好ましくは５０００　ｋｇ／　ｍｍ’以上の糸条を用
いるとよい。

見掛はヤング率が３０００　ｋｇ／　ｍｍ２を下廻る時
には、糸条の曲げ弾性が弱いので連結部分に変形が生じ
、好ましくない。

捲縮糸として見掛はヤング率Ｅ　＝２５００ｋｇ／　ｍ
ｍ２以下、より好ましくは２２００　ｋｇ／　ｍｍ２以
下の糸条を用いるとよい。見掛はヤング率２５００　ｋ
ｇ／　＋＋＋ｍ”以上では捲纏工程中での単糸切断など
により均一な被覆が難しくなり、芯糸に集束性を与える
観点から好まし−くない。一方ヤング率が低くすぎる糸
では芯糸に十分な集束性を付与することができないので
好ましくない。

かくして比較的見掛はヤング率が低く、すなわち柔軟な
繊維糸条で高弾性を有するマルチフィラメントを被覆す
ることで剛直な高弾性マルチフィラメントの断面ができ
るだけ真円に近い形に集束し、これによって連結部を構
成する複合糸条自体の曲げ剛性が著しく向上して隣接す
る二層の布帛層を押し広げることができる。

本発明における連結部を有する立体繊維構造物は製織又
は編成によって製造される。かかる織編物は例えば二重
織機や２列針床の経編機、丸編機、横編機等で形成され
る。

第１図に本発明による立体繊維構造体の一例を斜視図で
示す。第１図に示す、本発明による立体繊維構造物１は
、織布又は編地から成る表層２と裏層３との間に連結部
４が配置され、それによって表層２と裏層３の間に間隔
が保たれている。この連結部４は連結糸から形成され、
この連結糸は通常前記表層２と裏層３の間に実質的に垂
直に形成される場合が多く、連結糸が長（延びることで
連結部に空間が形成され、得られた繊維構造物は立体形
状を呈することになる。又連結糸は前記表層又は裏層の
織布又は編地の一部を構成するのに使用されている場合
もあり、前記表層又は裏層の織布又は絹地を連結する専
用糸条として使用される場合がある。本発明にいう連結
部を有する立体繊維構造物は前記２つの場合を含むもの
とする。

本発明による複合糸条は高弾性を有するマルチフィラメ
ントを芯糸にし、他の糸条をらせん状に捲纏するいわゆ
るカバリング法によって得られる。

すなわち芯糸になる糸条を所定の張力で一定方向に走行
させ、その走行途上において他の糸条を連続的に巻きつ
けて行くことで得られる。

前記芯糸として用いられる見掛はヤング率Ｅ＝３０００
ｋｇ／ｍｍ”以上の糸条としては、ガラス繊維、炭素繊
維、セラミック繊維等を用いることができ、捲縮糸とし
て用いられる見掛はヤング率Ｅ　＝２５００ｋｇ／ｍｍ
２以下の糸条としては、天然繊維から成る糸、あるいは
ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリビニールアル
コール繊維等の汎用合成繊維から成る糸条を用いること
ができる。

前記性能をそれぞれ有する芯糸と捲縮糸を用いれば、見
掛はヤング率が３０００ｋｇ／ｍｍ２以上の高弾性糸条
の集束性を上げることで、糸条の耐屈曲性能が向上し、
捲縮糸が見掛はヤング率Ｅ＝２５００ｋｇ／ｍｌ１１２
以下の低弾性糸条であれば、捲纏加工時の毛羽発生を防
ぐことができ、それによって複合糸条を用いて行われる
立体繊維構造物の製造時の性能、すなわち製織性のある
いは製編性を向上させることができる。

前記、複合糸条において、芯糸の外周全部が捲縮糸によ
って捲纏されることは好ましくない。すなわち本発明に
よる立体繊維構造物は立体形状が保たれるようにマトリ
ックスが含浸され、真後硬化処理される。その際連結系
として用いられる複合糸条とマｌ−’Ｊックスとの接着
性を向上させるために、複合糸条における捲縮糸のカバ
ー率が適切な値を有することが好ましい。第２図に本発
明の立体繊維構造物に用いられる複合糸条の一例を示す
。第２図に示した複合糸条５は芯糸６の外周を捲縮糸７
がらせん状に捲纏する。第５図において複合糸条５の外
周表面において捲縮糸７がカバーしている表面の面積を
Ａとし、芯糸が露出している面積をＢとする。カバー率
は下記式から算出される 八 カバー率（％）　＝　−Ｘ　１００ Ａ＋Ｂ 本発明の複合糸のカバー率は５％〜８０％の範囲である
事が好ましり、４０％〜７０％の範囲であればより好ま
しい。カバー率が５％以下では、芯糸である高弾性マル
チフィラメントの集束が不充分であり複合糸条の断面が
楕円又は偏平なものになり、この複合糸条を連結糸条に
用いても芯糸のマルチフィラメントの単糸バラケが発生
し、その結果、立体繊維構造体に僅かな外力が加っても
その立体形状が変形しやすくなる。逆にカバー率が８０
％以上では芯糸の集束性が向上して、立体形状の保形が
優れるがマ）　ＩＪフックス芯糸への浸透性が悪くなり
、立体繊維構造体に働く応力が適切に高弾性繊維から成
る芯糸に伝わらなくなるという問題を生ずる。以上の点
からカバー率は極めて重要なファクタであり、前述のよ
うに５％〜８０％、より好ましくは４０％〜７０％の範
囲に定めるとよい。

〔実施例〕

以下実施例により、本発明を詳述する。

ガラス繊維を芯糸にし、ポリエステル繊維を捲纏糸とし
て第１表に示す条件で４種類の連結糸用複合糸条を用意
した。得られた各複合糸条のカバー率を第１表に示す。

前記４種類の複合糸条の他に比較例として捲纏糸を用い
ないガラス繊維自体を連結糸として、第２表に示す編成
条件と編組織で立体繊維構造体（より詳しくは立体構造
編物）を編成した。使用した編機は第３図に示すように
２列針床（図中では編成針８ａ、８ｂで示す）を具備し
、それぞれの針床へ複数列の筬９から糸が供給されて図
示の如く連結糸５で２列針床のそれぞれで編成される表
層と裏層が連結される編機である。なお本発明の立体繊
維構造物１を編成するに際しては前記従来公知の編機に
おいて立体形状を保持した状態で編地を巻取ることがで
きるよう図示の如く巻取部１０を改造して用いる。

（第２表つづき） 得られた立体繊維構造物１は第４図に例示するマトリッ
クス付与装置を用いてマトリックスが付与される。すな
わち矢印で示す方向に走行する立体繊維構造物１はデツ
ピング槽１１でポリウレタン樹脂（樹脂分６０％）が付
与され、サクション装置１２で余分のマトリックスが除
去された後、乾燥機１３で１８０℃、３分間の乾燥・熱
硬化処理を受ける。マトリックスが付与される前、マト
リックスが付与されて乾燥される前、乾燥されて熱硬化
された後の立体繊維構造物のそれぞれの厚さを測定して
その値を第３表に示す。

又マトリックスが付与される前の立体繊維構造物の厚さ
をＴ１とし、乾燥されて熱硬化された後の立体繊維構造
物の厚さをＴ２とし、Ｔ２／Ｔ。

×１００の値を保形性として表し、その値を第３表に示
すと共に、カバー率と保形性の関係を第５図のグラフに
示す。

第３表 第３表および第５図から明らかなように複合糸条を連結
糸として用いた本発明による立体繊維構造物は比較例に
比し保形性が格段に向上し、その保形性はカバー率が高
い程より改善される。

〔発明の効果〕

本発明による立体繊維構造物は前述のように構成されて
いるのでマトリックスが付与されてマトリックス成型さ
れた後においても連結糸を垂直に近い状態に保つこと、
すなわち保形性を良好にすることができる。

又カバー率を適切に選定すれば、芯糸のマ）　ＩＪワッ
クスの接着性能を損う事がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の立体繊維構造物の一例を示す斜視図で
あり、第２図は本発明の立体繊維構造物に連結糸として
用いられる複合糸条の一例を示す図であり、第３図は本
発明の立体繊維構造物の一例である立体構造編物を編成
する経編機の主要構造を示す断面図であり、第４図は立
体繊維構造物にマトリックスを付与するマトリックス付
与装置の一例を示す略本正面図であり、第５図は本発明
による立体繊維構造物の一例をマトリックス成型した後
のカバー率と保形性の関係を示すグラフである。 １・・・立体繊維構造物、　　　２・・・表層、３・・
・裏層、　　　　　　　　４・・・連結部、５・・・連
結糸（複合糸条）、６・・・芯糸、７・・・捲纏糸、　
　　　　　８ａ、８ｂ・・・編成針、９・・・筬、　　
　　　　　　１０・・・巻取部、１１・・・デツピング
槽、　　　１２・・・サクション装置、１３・・・乾燥
機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少くとも２層の布帛層と、隣接する２層の布帛層を
   間隔をあけて連結する連結部から成る立体繊維構造物に
   おいて、前記連結部を構成する糸条が高弾性を有するマ
   ルチフィラメントを芯糸にし、比較的柔軟な糸条で捲纏
   した複合糸条から成ることを特徴とする立体繊維構造物
   。 ２、前記高弾性を有するマルチフィラメントが見掛けヤ
   ング率Ｅ＝３０００ｋｇ／ｍｍ＾２以上の糸条である請
   求項１記載の立体繊維構造物。