JPH02127555A - 多重積層三次元不織布とその製造方法及び装置 - 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】 ａ）発明の技術分野 強度、弾性度、耐衝撃性の高い複合物を作るための三次
元構造を持つ補強材に関する。

ｂ）解決しようとする問題点 ガラス繊維、カーボン繊維、ケブラー繊維等をマトリッ
クスに対する補強材として使用することは広く行なはれ
ている。その中でマトリックスの浸入を自由に許しなが
ら繊維の密度を高く保つことによって、作られる複合物
の強度、弾性度、耐衝撃性等を高める目的をもって．糸
條を三次元方向に絹み合せた所謂三次元織物が作られて
、ロケット、航空機等の大きな荷重、熱衝撃が掛る部分
に用いられている。この三次元ｍ物では織物の本質とし
て糸條が絡み合う構造な持フている。従って構成する糸
條には無数の屈曲部がある。そのため糸條として高伸張
弾性率をもつ繊維を使用しても、繊維に局部的曲がりが
あるので、その弾性効果を十分に発揮することがむずか
しい、即ち折角高伸張弾性率を有する繊維を用いても、
その繊維による構成体に於て繊維が屈曲しているのでは
、引フ張りに対して先ず曲がりが伸びるので、全体とし
て高弾性を発揮することができない、この点を解決する
ため繊維が直線を保って構成される高密度構造体に対す
る要求が高まっていた。

Ｃ）問題点を解決するための手段 本出願人等は要素である糸條の大部分かはメ直線を保っ
て構成する三次元的構造体について鋭意検討し、本出願
人等の先行する発明による経緯積層不織布（特公昭５１
−９０６７号、特公昭５３−３８７８３号）、斜交不織
布く特公昭６２−６４９０４号）の多数枚を積層する多
層不ｔａ布構造体を考案した。之等の不織布を多数積層
し相互間を接着すれば、各不織布の要素糸條は直線を保
っているので、之等を重ね合せて構成した多層構造体に
於ても糸條は直線を保フている。各不織布に於ける糸條
密度を高めれば多層構造体の糸條密度も高くなる。糸條
は交叉積層しているので、その間に空間があってマトリ
ックスの浸入は自由に許される。この多層構造体は本質
的には二次元構造であるが、各層間は接着しているので
、接着を通しての三次元構造と見ることができる。

この構造体を補強に用いて作られた複合物の強度、弾性
度は、構成不織布の面に平行な方向には構成糸條の強度
及び弾性率が働くので極めて高い。

之に直角の方向には接着剤及びマトリックスの強度、弾
性率が働くのみである。従って力のか＼り方によっては
層間の剥離を生ずることがある。この方向の強度等を高
めるには、多層構造体に構成不織布と直交する糸條を組
み合せるのがよい。

本出願人等は更に検討し、先行発明の経緯積層不織布で
は糸條が規則的に配置されているので、之を多数枚重ね
る時に網目が皿なるように積み上げることができるのに
着目し、この網目に別の糸條を貫通し三次元構造を作る
方法を考案した。

多層構造体を貫通して他の糸條を通し端部を構造体の表
面に接着し或は構造体の中に埋没させる。

糸條は数回貫通させた後に端部を処理してもよい。

積層物を之に直交貫通する糸條によって結合して三次元
構造を与える方法には、ミシン方式によって構造体を縫
合して結合する方法もある。又積層する一部の層に短ｗ
！雄のウェブ或は長ａ維が屈曲交絡しているランダムウ
ェブを用い、積層後にニードルバンチ又はタフチングに
よってウエブ内の′ａ紺を積層物を貫いて貫通せしめる
方法もある。

上記に説明した方法によって多層に重ねられた不織布と
之に直交する他の糸條による多重積層三次元不織布を作
ることができた。

経緯＋＊　＊不織布も斜交不織布も一定幅を有する連続
体である。之を多数枚積層すれば一定幅を有する連続体
となる。補強材として使はうとすると作られる複合物は
大抵複雑な形をしている。補強用に使用するに当って多
重積層物を複合物の形に合せて切断してもよいが、予め
形に合せて切断しである不織布を原料として積層しても
よい。本出願人等は更に進んで始めから必要形状の多重
不織布を作る方法を検討した。

板上に補強材の必要とする外形に相当する輪郭線に沿フ
て多数のビンを植えておき、ビンに糸條を引っ掛は輪郭
を横断して糸條を渡して他のビンに掛け、次々とビンに
糸條を掛けて進むことによって、輪郭の中を直線状の糸
條によつて満たすことができる。同時に掛は渡す糸條は
一本でも多数本でもよい．糸條の案内と板の相対運動は
均等に糸條を分布させるように計画しておく。この操作
を繰り返すことによつて．糸條を多層に重ねた物になり
．糸條に接着剤を加工することによって輪郭形状の積層
物となる０輪郭線の内側に板に直角に導糸針を貫通させ
、これによって積層物を貫いて糸條を通す、導糸針は予
め板に植えておいてもよい、又、糸掛けピンに導糸針を
兼ねさせることもできる０貫通した糸條は端末をｆＪＩ
履物の表面に接着するか、積層物の中に差し込んで埋没
させる。

この積層物は不織布を多数重ねた積層物と本質的には同
じ物であるが、切断して捨てられる糸條が殆ど生じない
、端部に糸條の切断端が露出しない等の利点を有する多
重積層三次元不織布である。

糸掛けピンの代りに板に細針を密に植えて、その上に押
し付けることによって糸條を支えることができる。この
方法を用いれば帯状のものをその幅を保たせたま一支持
することができるので、−本の糸條ばかりでなく複数糸
條の並列体等を逐次積層させることができる。

尚ここに使用する繊維及び糸條として、ガラス繊維、カ
ーボン繊維、高弾性ビニロン繊維、ケブラー繊維等の高
強度、高弾性率をもつ繊維又はそれによる糸條を使用す
ることによって、本発明の特徴である高強度、高弾性度
を要求される複合切用の補強材としての効果を十分に発
揮することができる。

ｄ）図面による説明 第１ＩｙＪに示す如き経糸１、緯糸２よりなる経緯積層
不織布、又は第２図に示す如き経糸１、斜交糸３よりな
る斜交不織布等の糸條を規則的に交叉接着して得られる
積層不織布を規則正しく積み重ねると、第３図にその断
面を示すが如き糸條の積層物が得られる０図に於て斜線
を施された部分が一枚の不織布であり、斜線のない部分
がその間にある他の不織布である。その積層体に第４図
に示す如く他の糸條５を貫通せしめてその端末を積層物
の表面に沿って接着し、或は糸條６を数回繰り返し貫通
した後表面に接着する。糸條の端部を針等を用いて積層
物の内部に導きその中に埋没させてもよい、構成された
物は多！積層構造をもつ三次元不繊布である。

プラスチックスフィルムを一方向に強く延伸すると延伸
方向に於ける強度、弾性率が高くなると共に、延伸方向
に沿って裂は易くなる。予め部分的に割れ目を与えてか
ら延伸し、或は延伸後に割れ目を与え横方向にや−開く
と第１３図に示す如き延伸方向に長い割れ目を有する網
状フィルムが得られる０図に於て２１はＡ矢の方向に高
延伸されたフィルムであフて、２２は割れ目である。こ
のフィルムを延伸の方向を直交又は斜交ぜしめて積層接
着すると、何れの方向にも強度、弾性度の高いプラスチ
ックス不織布が得られる。この不織布を上記の糸條より
構成された不織布と同様に多数枚を積層し、他の糸條を
貫通せしめることによって多！積層三次元不織布を作る
ことができる。

この場合直角に貫通する糸條は不織布の網目の間隙を通
るばかりでなく、フィルムを裂いて通ることもある０個
々の延伸フィルムは裂は易くなっているので糸條の貫通
は容易である。

積層物に他の糸條を貫通せしめるには、導糸針を用いる
のがよい。導糸針には例えば後に説明する導糸ビンを用
い、不織布を積み重ねる基板とする板にこれを予め植え
ておいて、積層後に引き抜いて糸を貫通させてもよい、
ミシン方式を用いて糸を貫通させる場合には貫通糸は第
４図の５．６とは違って同じ間隙を往復することになる
。

第１４図に示す如く積層不織布層２３に於て、短繊維の
ウエブ又は長繊維が屈曲交絡して構成するランダムウェ
ブを表面Ｎ２４又は中間Ｎ２５として積層しておいて、
積層後に積層物にニードルパンチ又はタフチングを行っ
て、ウエブ内のａ維を積層物を貫通せしめて三次元構造
体を作ることができる。この場合は貫通繊維を十分表面
に突き出させて、後で表面に接着させれば強固な三次元
構造体が得られる。

上記に説明した、既成の不織布を用いて三次元不織布を
作る方法では、原料の不織布は一定幅の長尺物であるの
で作られる三次元不織布も一定幅である。実際に補強材
として使用するに当たっては、必要な形にこの三次元体
を切断しなければならない、そのために捨てられる部分
が多くなり、又ケブラー繊維の如く切断が困難な材料は
積層物では一層切断が困難になる。予め必要な形状に切
断した上で積層してもよいが、捨てられる部分があるこ
とには変りがない、原料糸條を用いて始めから必要形状
の輪郭内に積層不織布を組めばこの欠点を除くことがで
きる。

平面板に多数のビンを、例えば第５図に示す方眼線の交
点上に植える。ビンには第６図に示すように糸掛けピン
１１、導糸ビン１２、鈎ピン１３等がある。補強材とし
て必要である形の輪郭に相当する外周線に沿って、糸掛
けピンを平面板に植え込んでおく、糸案内をトラバース
させて、糸掛けピンに糸條を掛けながら輪郭を横断して
糸條が輪郭内に一様に分布するよう予めプログラムした
運動を行なはせる。糸案内と平面板との相対運動を繰り
返すことによって、必要とする形状をもつ糸條の多重積
層物が平面板上に構成される。第５図の不等辺へ角形８
は平。面板７上に作られた輪郭線の一例である。その線
上の黒点は糸掛けピンの位置を示す、第７図及び第８図
は別の例であって円周上に糸掛けピンを配置した時の掛
は渡される糸條配分のパターンの例である。

外周にある糸掛けピンに多数の糸條が重なって、ここだ
けが厚くなる場合には鈎ビン１３を用い、之を板の方に
引いて、既に掛けられである糸條を圧縮し、隣接する板
上の孔に新たに糸掛けピンを植えて糸條の供給を繰り返
す、予定の厚さに達すれば導糸ビン１２その他の導糸針
を用いて他の糸條を積層物を貫いて貫通させ、その糸條
の端部を積層物表面に接着させるか、その内部に埋没さ
せる０貫通糸を第９図に示す如く予め２本の導糸ビンを
通して準備しておけば、積層後ビンを貫通させることに
よって第１０図に示す如く貫通糸９の端を片方の表面で
処理すれば済む、糸掛けピンに導糸ビンを兼ねさせるこ
ともできる。

形成される多重積層物は原則として平板状である。しか
し輪郭線内部に糸掛けピンを置き、そのビンを利用して
糸條を掛は渡し、内側の厚い物、薄い物を作ることがで
きる。

糸條を供給するトラバース運動の間に、輪郭線形状又は
それより小さい形に切断或は端を折って成形した他の不
織布を供給すれば、その不織布はトラバースを続けるこ
とによって糸條の間に抱え込まれ、最後に貫通糸條によ
って縫合されることによって、一体の三次元不織布の一
構成分となる。

この場合にも亦糸條層の間又は表面に、短繊維のウェブ
又は長繊維が屈曲交絡して構成するウェブを供給してお
いて、ニードルパンチ又はタフチングによってウェブ内
の繊維を１１層物を貫いて貫通せしめ、三次元構造を構
成することができる。

糸條間を接着する接着剤として、その三次元不織布を補
強材とする複合物の加工工程に於て若干軟化し得る物を
使っておけば、加工中に補強材を湾曲させ、曲面の複合
物を作ることが可能である。

又ビンを支＾る板７は必ずしも平面である必要はなく、
曲面板を用い糸條を板面に沿って張れば曲面状の多重積
層三次元不織布が得られる。

上記の方法で得られた多重不織布は糸條が密着している
ので．糸條の空間密度は高い、しかじ糸條は一本毎に交
叉するので．糸條の間には相当の空間がある。糸條の空
間密度を更に高めるためには．糸條に多数繊維による無
撚または低撚糸を用いれば、多層構造を構成した後に厚
さ方向に押しつぶして、繊維密度を高くすることができ
る。又複数本の並列する糸條列を用いて密度を高めるこ
とができる。即ち複数本の糸條をその供給部に於て並行
せしめて平板７上に供給し、板７には糸掛けピンの代り
に第１１図に示す如く細い針を密植しておいて、その針
の上にローラーその他の押し付け手段を用いて糸條列に
よる帯状繊維体ｌＯを押し込んで帯状を保って支えさせ
る。積層を繰り返すと、層を構成する糸條の本数が多い
ために組み立てられる積層物中の糸條密度が高く、従っ
て密度が高い三次元不織布が作られる。

密植細針を用いて帯状物を保持する方法によれば、細幅
フィルム、進行方向に割れ目を有する細幅フィルム、繊
維の帯状に広げたロービング等を原料として多重積層三
次元不織布を作ることができる。この場合、貫通する糸
條は糸條間の間隙を通るよりも、むしろ繊維層の１ａ維
の間を貫通することになる。

第１２図は帯状繊維体を板上に供給し密植細針によって
方向度１灸部を保持して作るパターンのη１１を示す、
方向変換は、輪郭外周に対して必ずしも等角で変肉しな
くてよい。

ｅ）発明の効果 本発明の不織布は構成する繊維．糸條が、本質的には、
直線を保って三次元体を構成していて、ｌｌｌ維密度は
高い．糸條の種類の選定又はその配分によっては更に繊
維密度が高い物になる。之がマトリックスの中に入って
複合体を構成すると、繊維のもつ高弾性性を有効に発揮
する。

本発明の製造方法及び装置はその三次元不織布を容易に
製造することを可能にするものである。

本発明によつて極めて弾性度の高い複合物を作ることが
容易になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は経緯積層不織布の構造を説明する平面図、第２
図は斜交不織布を説明する平面図、第３図は不織布多重
積層物の断面図、第５図は平板上に多数の糸掛けピンを
配列する例を示す平面図。 第６図は糸掛けピン、その他のビンの側面図、第７図及
び第８図は円周上にある糸掛けピンによる糸條配分のパ
ターンの例、第９図は導糸ビンの側面図であり、第１０
図は貫通糸條の例、第１１図は平板上に密植された細針
を示す斜視図、第１２図は帯状繊維体配分のパターンの
例、第１３図はプラスチックスフィルム網状物を説明す
る平面図。 第１４図は短繊維又は長繊維ウェブを表面層、中間層と
する積層物の断面図である。 図中の番号の説明 １−経糸　　　　２−緯糸　　　　３−斜交糸６．６．
９−貫通糸條　　　　　　７−平板８−不等辺六角形輪
郭線　　　１０−帯状繊維体１１−糸掛けピン　　　　
　　１２−導糸ビン１３−鈎ビン　　　　　　　　１４
−４１針２１−１ラスチツクスフイルム ２２−割れ目　　２３−不織布とウエブの積層物２４−
表面層ウェブ ２５−中間１ウェブ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．糸條が平面上に於て、直交又は斜交積層されて得ら
   れた、直交又は斜交不織布の多数枚が重ねられている積
   層物の、それぞれの不織布の糸條の間の目を通して、不
   織布にほゞ直角に他の糸條が貫通して構成された多重積
   層三次元不織布
2. ２．多数の割れ目が入った、一方向に於ける引張強度の
   高いプラスチックスフィルム網状物が、高強度を有する
   方向を互いに直交又は斜交積層されて得られた不織布の
   多数枚が重ねられている積層物の、それぞれの不織布の
   空隙となっている網目を通して、又はフィルムを裂いて
   、不織布にほゞ直角に他の糸條が貫通して構成された多
   重積層三次元不織布
3. ３．多数枚の不織布を重ね、之をミシン方式によって他
   の糸條を用いて縫うことによって多重積層三次元不織布
   を製造する方法
4. ４．多数枚の不織布を重ねると共に、その表面又は層間
   又はその両方に、短繊維のウエブ又は長繊維が屈曲交絡
   して作るウエブを挿入しておいて、ニードルパンチ、又
   はタフチング法によってウェブ内にある繊維を積層物に
   ほゞ直角に貫通せしめることによって多重積層三次元不
   織布を製造する方法
5. ５．面に直角に植え込まれた多数の糸掛けピンを有する
   平面板又は曲面板と、之に対して特定の又は任意にプロ
   グラムし得る相対運動をする糸案内を用い、糸案内の運
   動によって任意の必要とされる形状の輪郭の間に糸條を
   順次掛け渡す運動を繰り返して、糸條による多重積層物
   を構成し、その積層物の、糸條によつて作られる目の空
   間を通し或は糸掛けピンを利用して、平面板又は曲面板
   の面にほゞ直角に、他の糸條を積層物を貫いて貫通せし
   めることを特徴とする多重積層三次元不織布を製造する
   方法
6. ６．面に直角に植え込まれた多数の糸掛けピンを有する
   平面板又は曲面板と、之に対して特定の又はプログラム
   し得る相対運動をする糸案内と、糸掛けピンの間にあっ
   て、板の面にほゞ直角に動き得る導糸針を有することを
   特徴とする多重積層三次元不織布の製造装置
7. ７．面に直角に、密に植え込まれた多数の細針を有する
   平面板又は曲面板と、之に対して特定の又は任意にプロ
   グラムし得る相対運動をする複数並列糸、帯状フィルム
   又は繊維束を案内する手段を用い、案内手段の運動と細
   針に対する押し付け運動によって任意の必要とされる形
   状の輪郭の間に複数並列糸、帯状フィルム又は繊維束を
   順次配置し、複数並列糸等による多重積層物を構成し、
   その積層物を貫いて、平面板又は曲面板の面にほゞ直角
   に、他の糸條を積層物を貫いて貫通せしめることを特徴
   とする多重積層三次元不織布を製造する方法
8. ８．面に直角に密に植え込まれた多数の細針を有する平
   面板又は曲面板と、之に対して特定の又は任意にプログ
   ラムし得る相対運動をする複数並列糸、帯状フィルム又
   は繊維束を案内する手段と、少なくとも案内手段の方向
   変換部に於て細針に複数並列糸、帯状フィルム又は繊維
   束を押し付ける手段と、細針の間にあって板の面にほゞ
   直角に動き得る導糸針を有することを特徴とする多重積
   層三次元不織布の製造装置