JPH10317247A

JPH10317247A - 補強用扁平糸織物

Info

Publication number: JPH10317247A
Application number: JP9139325A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Honma; 清本間; Akira Nishimura; 明西村
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1997-05-14
Filing date: 1997-05-14
Publication date: 1998-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】小さく裁断しても解れず、複雑な形状のプリ
フォームを容易に形成できる補強用扁平糸織物を提供す
る。【解決手段】扁平な補強繊維糸のたて糸とよこ糸が互
いに交錯し、その交錯点数が１０，０００〜３６，００
０個／ｍ²の範囲にある補強用扁平糸織物であって、目
どめ剤が選択されたたて糸および／またはよこ糸の上で
線状に延び、前記目どめ剤を配置した糸上に重なるよこ
糸またはたて糸との交点で目どめされ、目どめされた交
錯点の数が前記織物交錯点数の６０〜９０％の範囲にあ
ることを特徴とする補強用扁平糸織物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化複合材料
の補強基材として用いられる補強用扁平糸織物に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】補強繊維、たとえば比強度・比弾性率が
大きい炭素繊維からなる織物は、繊維強化プラスチック
等の複合材料用補強基材として多用されている。この様
な複合材料として、例えば炭素繊維強化プラスチック
（ＣＦＲＰ）は、その優れた性能を生かして航空機の構
造材料などに使われ始めているが、さらにＣＦＲＰの使
用範囲を拡げるためには、成形のみならず炭素繊維や炭
素繊維織物基材のコストダウンが大きな課題である。

【０００３】炭素繊維は、繊度が大きくなるほど生産性
が向上し、安価な炭素繊維を製造することが可能とな
る。しかし、通常の炭素繊維織物は、ほぼ円形断面に収
束させた炭素繊維を織糸としており、織り込まれた状態
においては、たて糸とよこ糸が交錯する交錯部における
炭素繊維糸の断面が楕円で、織糸が大きくクリンプして
いる。特に太い炭素繊維糸を使用した炭素繊維織物で
は、太いたて糸と太いよこ糸が交錯するのでこの傾向が
大である。

【０００４】このため、大きくクリンプした炭素繊維織
物では、繊維密度が不均一となり、炭素繊維の特徴であ
る高強度特性を十分に発揮させることが出来ない。

【０００５】一方、太い炭素繊維で低い目付の織物で
は、炭素繊維糸間に形成される空隙が大きくなる。この
ため、目付の小さい炭素繊維織物を用いてＣＦＲＰを成
形すると、炭素繊維糸の含有率が低いものになってしま
う。

【０００６】この様な点に関し、特願平５−７７９６７
号において、太くて、糸の断面が扁平な炭素繊維糸をそ
のままの形で織物にし、目付が小さく、かつ、カバーフ
ァクターの高い炭素繊維扁平糸織物が提案されている。

【０００７】この織物は織糸のクリンプが小さいので、
ＣＦＲＰに成形した際、高い強度特性を発揮するもので
ある。

【０００８】しかし、太い炭素繊維糸で低い目付の織物
であるから、たて糸とよこ糸の間隔が大きくて、交錯点
数が通常の織物に比べて少ないため、目ずれし易く、ま
た小さく裁断すると織糸はばらばらに解れる問題があ
り、小さく裁断して貼り合わせながら複合材料を成形す
る成形法には使えない。

【０００９】その様な問題に対して、織物の交点を目ど
めする技術はよく知られている。例えば、特開昭６２−
６９３２号公報において、たて糸またはよこ糸の炭素繊
維糸を融点の低い合成繊維と一緒に織り込み、加熱して
合成繊維を溶融させると同時に織糸の交点を接着させる
方法が提案されている。

【００１０】この方法によれば、たて糸とよこ糸の交点
が接着され、炭素繊維が解れたりするようなことがな
い。しかし、たて糸とよこ糸の交点を接着させるわけで
あるから、織物のせん断変形性能は極端に低下し、フィ
ット性が得られず、曲面等に沿い難い織物となる。

【００１１】この様に、従来、小さく裁断した織物片を
貼りつけながら成形する曲面体の成形方法等に適した扁
平糸織物はなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、とく
に扁平な補強繊維糸を用いた補強用扁平糸織物におい
て、該織物を小さく裁断して貼り合わせながら曲面を有
する複合材料用プリフォーム等を作製する際にも、織糸
が解れることなく容易に所定のプリフォームを形成でき
る補強用扁平糸織物を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の補強用扁平糸織物は、扁平な補強繊維糸の
たて糸とよこ糸が互いに交錯し、その交錯点数が１０，
０００〜３６，０００個／ｍ²の範囲にある補強用扁平
糸織物であって、目どめ剤が選択されたたて糸および／
またはよこ糸の上で線状に延び、前記目どめ剤を配置し
た糸上に重なるよこ糸またはたて糸との交点で目どめさ
れ、目どめされた交錯点の数が前記織物交錯点数の６０
〜９０％の範囲にあることを特徴とするものからなる。
補強繊維糸には、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維
等を適用でき、本発明はとくに炭素繊維糸を用いた補強
用扁平糸織物に好適である。

【００１４】目どめ剤の配置は、各種の態様を採ること
ができ、たとえば、目どめ剤が全てのよこ糸上で線状に
延び、たて糸に対しては２本交互に目どめ剤がたて糸上
で線状に延びている態様を採ることができる。

【００１５】また、目どめ剤は本質的に補強基材を構成
するものではないから、目どめ剤の重量としては、０．
５〜１．５ｇ／ｍ²の範囲程度としておくことが好まし
い。また、目どめ剤としては低融点熱可塑性ポリマー
（ポリマー糸）を用いることができる。

【００１６】さらに、補強繊維糸に沿って延びる補助糸
（たとえばガラス繊維からなる補助糸）を用いて織物を
形成することができ、その場合には、目どめ剤が補助糸
の周りを巻回しながらたて糸またはよこ糸方向に延びて
いる構造としてもよい。

【００１７】扁平な補強繊維糸が炭素繊維糸からなる場
合、たて糸およびよこ糸に使用する炭素繊維糸は撚りが
なく、引張強度が３４００ＭＰａ以上、引張弾性率が２
００ＧＰａ以上の高強度・高弾性率糸で破断伸度が１．
２％以上であることが好ましい。

【００１８】また、たて糸およびよこ糸はフィラメント
数が６，０００〜２４，０００本からなる太い炭素繊維
糸からなり、織物においては糸幅が４〜１０ｍｍ、カバ
ーファクターが９５％以上、厚みが０．１６〜０．５ｍ
ｍとなっていることが好ましい。

【００１９】さらに、たて糸およびよこ糸の炭素繊維に
はサイジング剤が０．２〜１．５％付着し、扁平状態が
保持されていることが好ましい。

【００２０】たて糸とよこ糸の交錯点数は少ないほどフ
ィット性に優れ、複雑な曲面に対して沿わすことが容易
になる。扁平糸織物は、太い補強繊維糸で低目付の織物
であるから、たて糸とよこ糸の交錯点数が少なくてフィ
ット性に優れ、複雑な曲面に沿わせ易いことになる。し
かし、あまりに交錯点数を少なくすると、形態安定性が
なく、取り扱い難い織物となったり、織糸間に隙間がで
きて複合材料に成形した際、補強繊維の含有率が低くな
ってしまう。したがって、たて糸とよこ糸の交錯点数
は、フィラメント数が６，０００〜２４，０００本、糸
幅が４〜１０ｍｍである炭素繊維扁平糸織物においては
１０，０００〜３６，０００個／ｍ²が好適である。

【００２１】そして、選択されたたて糸およびよこ糸の
上に、低融点のポリマーからなる目どめ剤が線状に配置
され、目どめ剤が配置されたたて糸またはよこ糸が直交
し、目どめ剤の上に重なるよこ糸またはたて糸とが接着
され、解れを防止する。

【００２２】ただし、交錯点数が少ない扁平糸織物であ
っても、全ての交錯点が目どめされると、織物はせん断
変形し難くなり、フィット性のない織物になってしま
う。

【００２３】そこで、たて糸とよこ糸の総交錯点数が１
０，０００〜３６，０００個／ｍ²の扁平糸織物におい
て、たて糸とよこ糸の交点を目どめしてもフィット性を
損なうことのない条件について検討を行った結果、目ど
めするたて糸とよこ糸の交点の数を総交錯点数の６０〜
９０％の範囲とすることにより適度なフィット性が得ら
れることが分かった。

【００２４】一方、織糸の解れに関しては、たて糸とよ
こ糸をそれぞれ奇数番目の糸群と偶数番目の糸群に分
け、それぞれの群内の糸で、連続的に目どめ剤を配置し
ないたて糸またはよこ糸を３本以内とすることが重要で
ある。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の補強用扁平糸織
物および目どめ剤の配置の望ましい実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１および図２は、
それぞれ、目どめ剤の配置例を示している。図１に示す
態様においては、扁平な補強繊維糸からなるたて糸ａ
１、ａ２、ａ３、ａ４、・・・およびよこ糸ｂ１、ｂ
２、ｂ３、ｂ４、・・・からなる補強用扁平糸織物であ
り、たて糸ａ１、ａ２、ａ３、ａ４の４本とよこ糸ｂ
１、ｂ２の２本からなる部分が一つの完成された織物部
分をなし、よこ糸の全てに目どめ剤３を配置させ、たて
糸については２本交互に目どめ剤３を配置させたもので
ある。

【００２６】したがって、目どめされている交点は、上
記完成された織物部分において、たて糸ａ１とよこ糸ｂ
１、たて糸ａ２とよこ糸ｂ１、たて糸ａ３とよこ糸ｂ
１、たて糸ａ１とよこ糸ｂ２、たて糸ａ２とよこ糸ｂ
２、たて糸ａ４とよこ糸ｂ２の合計６カ所で、全体の６
／８（７５％）である。

【００２７】このように、目どめ剤３を配置するたて糸
を、奇数番目の糸群（ａ１、ａ３、ａ５・・・）および
偶数番目の糸群（ａ２、ａ４、ａ６、・・・）内につい
てみれば、それぞれ１本交互となるので、たて糸または
よこ糸方向に糸上で裁断しても糸の切断片が解れるよう
なことはない。

【００２８】図２は、全てのよこ糸に目どめ剤を配置
し、たて糸については奇数番目のたて糸群（ａ１、ａ
３、ａ５・・・）のみに目どめ剤３を配置し、偶数番目
の糸群については目どめ剤を配置しない場合の例を示し
たものである。

【００２９】したがって、たて糸ａ１、ａ２とよこ糸ｂ
１、ｂ２からなるひとつの完成された織物部分におい
て、目どめされた交点はたて糸ａ１とよこ糸ｂ１、たて
糸ａ１とよこ糸ｂ２、たて糸ａ２とよこ糸ｂ２の交点の
３個で、全交点に対して目どめされている交点は３／４
（７５％）で、図１に示す織物と同じ割合である。

【００３０】しかし、よこ糸ｂ２はよこ糸ｂ２方向に配
置した目どめ剤では接着されているが、よこ糸ｂ２の幅
方向の目どめ成分がないため、よこ糸ｂ２上で、かつ同
方向に裁断すると、糸幅方向の半分のどちらかが織物か
ら解れてしまうことになる。

【００３１】このように、たて糸およびよこ糸の奇数番
目の糸群と偶数番目の糸群内において連続して目どめ剤
を配置しないところを設けると解れの問題が生じるの
で、連続的に目どめしない本数を３本以内とすれば、そ
の間で糸幅方向に目どめされる箇所が少なくとも一箇所
存在するので、解れ問題は解消されることになる。

【００３２】上記したように、適切に選択されたたて
糸、またはよこ糸の上に目どめ剤を配置することによ
り、その目どめ剤を配置したたて糸またはよこ糸と直交
し、目どめ剤の上に重なるよこ糸またはたて糸とが接着
し、適度のフィット性を有し、かつ解れない織物が初め
て可能になる。

【００３３】目どめ剤は、低融点の熱可塑性ポリマーか
らなる糸を扁平な補強繊維糸のたて糸あるいはよこ糸の
上で、かつ糸幅のほぼ中央に配置させ、織成した後、ヒ
ーターによって低融点ポリマー糸を溶融させ、たて糸ま
たはよこ糸との交点を接着させるものである。

【００３４】低融点ポリマーとしては、ナイロン、ポリ
エステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性
ポリマーを用いる。

【００３５】そして、目どめ剤の重量は０．５〜１．５
ｇ／ｍ²が好ましい。重量が０．５ｇ／ｍ²未満である
と目どめが不十分であり、また、１．５ｇ／ｍ²を超え
ると目どめが強すぎ、良好なフィット性が得られない。

【００３６】低融点ポリマー糸を目どめ糸としてそのま
ま扁平糸の上に配列し、目どめしてもよいが、細い糸で
あるから取扱い難いので、例えば細いガラス繊維糸を芯
にしてその周りを目どめ糸でカバーリングした糸によっ
て目どめさせてもよい。

【００３７】たとえば図３に示すように、たとえばガラ
ス繊維糸からなる補助糸５の周りに低融点ポリマーから
なる目どめ糸６をらせん状に巻回して目どめ用カバーリ
ング糸４を形成し、それをたて糸１（またはよこ糸２）
上に配置すればよい。残りのよこ糸２（またはたて糸
１）上には、前述したと同様の目どめ剤３を配置すれば
よい。

【００３８】図４はたて糸１上に目どめ用カバーリング
糸４を配置する方法を示したもので、ヘルド１０の横長
矩形に形成したメール７にたて糸の扁平糸１を通し、メ
ール７の上に設けた三角形の穴８に目どめ用カバーリン
グ糸４を通してたて糸１を開口させればよい。

【００３９】一方、よこ糸方向の目どめ剤３に関して
は、図５に示すように、よこ糸２の給糸位置に、よこ糸
２の上に目どめ糸１２のガイド１１を設け、目どめ糸１
２をよこ糸２の上に引き揃えながら、筬９を通して供給
されるたて糸１の開口部に供給すればよい。

【００４０】織物の目付は、大きい方がプリフォームを
形成する際の積層枚数が少なくて作業性が向上するが、
本発明織物を用いる成形法においては、小さく裁断して
貼り合わせながらプリフォームを作製し、樹脂を含浸さ
せて成形するものであるから、あまり目付が大きいと貼
り合わせ部に段ができるし、樹脂の含浸性も低下する。
したがって、織物の目付としては、たとえば、炭素繊維
織物の場合、１９０〜２２０ｇ／ｍ²の範囲程度が最適
である。

【００４１】

【実施例】本発明の一実施例を図３に示した態様に基づ
いて説明する。フィラメント数が１２，０００本からな
る炭素繊維の扁平糸をたて糸とよこ糸とし、密度を１．
２５本／ｃｍで製織したところ、たて糸とよこ糸の交錯
点数は１５，６２５個／ｍ²、炭素繊維織物目付が２０
０ｇ／ｍ²であった。そして全てのよこ糸２上に目どめ
剤３（東レ（株）製エルダー５０Ｄ）が線状に配列さ
れ、よこ糸２の上にたて糸と重なる交点のみを目どめ剤
３で接着した。よこ糸方向に配置した目どめ剤で接着さ
れている交点数は全交錯点数の５０％となった。

【００４２】一方、たて糸１に関しては、たて糸１に対
して２本交互で目どめ用カバーリング糸４をたて糸１の
中央に配列した。カバーリング糸４はガラス繊維糸５
（日東紡（株）製ＥＣＥ２２５Ｉ／Ｏ）を芯にして、
その周りに目どめ糸６（東レ（株）製エルダー５０Ｄ）
がカバーリングされたもので、芯のガラス繊維糸５を介
してたて糸とよこ糸が接着される。たて糸方向に配列し
た目どめ剤によって目どめされた交点は全交錯点数の２
５％となり、前記よこ糸方向に目どめされた交点との合
計で７５％であった。そして、目どめ剤の使用量は１．
０ｇ／ｍ²であった。

【００４３】得られた織物を、たて糸方向２０ｃｍ×よ
こ糸方向２０ｃｍの大きさで、かつ糸上を裁断した際の
解れについてテストを繰り返した結果、解れることは無
かった。

【００４４】次いで、ライダー用ヘルメットの頂部に前
記裁断した織物を貼りつけ、その曲面へのフィット性を
確認した結果、軽く撫でる程度で沿い、充分なフィット
性を有していた。

【００４５】このように、たて糸を２本交互に目どめ剤
で目どめすることによって、曲面に沿わせるのに適した
フィット性を有し、かつ解れない織物を得ることが出来
た。

【００４６】

【発明の効果】たて糸とよこ糸の交錯点数、およびその
交錯点に対して目どめする割合を特定することにより、
適度のフィット性を有し、かつ小さく裁断しても解れる
ことがない織物が得られ、曲面を有した複雑な形状のプ
リフォームを容易に効率よく加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様に係る補強用扁平糸織物の
部分平面図である。

【図２】本発明の別の実施態様に係る補強用扁平糸織物
の部分平面図である。

【図３】本発明のさらに別の実施態様に係る補強用扁平
糸織物の部分平面図である。

【図４】図３の織物における目どめ用カバーリング糸の
供給方法の一例を示すヘルドのメール部の斜視図であ
る。

【図５】よこ糸に沿って目どめ剤としての低融点ポリマ
ー糸の供給方法の一例を示すたて糸開口部近傍の斜視図
である。

【符号の説明】

１、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４・・・たて糸２、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４・・・よこ糸３目どめ剤４目どめ用カバーリング糸５補助糸６目どめ糸１２目どめ糸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】扁平な補強繊維糸のたて糸とよこ糸が互
いに交錯し、その交錯点数が１０，０００〜３６，００
０個／ｍ²の範囲にある補強用扁平糸織物であって、目
どめ剤が選択されたたて糸および／またはよこ糸の上で
線状に延び、前記目どめ剤を配置した糸上に重なるよこ
糸またはたて糸との交点で目どめされ、目どめされた交
錯点の数が前記織物交錯点数の６０〜９０％の範囲にあ
ることを特徴とする補強用扁平糸織物。
【請求項２】目どめ剤が全てのよこ糸上で線状の延
び、たて糸に対しては２本交互に目どめ剤がたて糸上で
線状に延びている、請求項１の補強用扁平糸織物。
【請求項３】目どめ剤の重量の０．６〜１．５ｇ／ｍ
²の範囲にある、請求項１または２の補強用扁平糸織
物。
【請求項４】目どめ剤が低融点熱可塑性ポリマーから
なる、請求項１ないし３のいずれかに記載の補強用扁平
糸織物。
【請求項５】補強繊維糸に沿って延びる補助糸を有
し、目どめ剤が補助糸の周りを巻回しながらたて糸また
はよこ糸方向に延びている、請求項１ないし４のいずれ
かに記載の補強用扁平糸織物。
【請求項６】扁平な補強繊維糸が炭素繊維糸である、
請求項１ないし５のいずれかに記載の補強用扁平糸織
物。
【請求項７】炭素繊維糸のフィラメント数が６，００
０〜２４，０００本、織糸幅が４〜１０ｍｍ、織物目付
が１６０〜４００ｇ／ｍ²の範囲にある、請求項６の補
強用扁平糸織物。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれかに記載の補
強用扁平糸織物を用いた繊維強化プラスチック。