JPS6366359A - 三次元製織方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は大型の補強繊維構造体を製造する方法に関し、
三次元繊維構造体を製織する糸条として、編組された補
強繊維を使用する方法を提供するものでる。

〔従来技術〕

金属あるいはプラスチックの成形体の補強手段として炭
素繊維、ガラス繊維あるいは金属繊維が一般的に使用さ
れている。

前記補強繊維は、強度は高いが比較的弾性率も高いので
、折れ易いと云う特性を有している。

補強繊維はマルチフィラメントが主として使用されるが
、これを構成する単糸同志の集合性が弱い状態で補強繊
維を取扱うと、小さい曲率による曲げや、外力特に擦過
や横荷重によって折れ易く単糸切れを生ずると云う問題
がある。

前記事情から、炭素繊維あるいはガラス繊維によってプ
ラスチック成形体を補強する場合には、マルチフィラメ
ントを平板状に配列したプリプレグが一般的に使用され
ている。しかし、この形状のものでは平面的に補強繊維
を配列することができるが、厚さ方向に配列することが
できないので、大量に補強繊維を使用して成形体の厚さ
方向にまで、立体的に補強することができない。換言す
れば、成形体内に高い繊維体積含有率の補強繊維を配設
させることが困難である。また、補強繊維のプレプレグ
番多層に稙層させた構成であるかめ層間強度が低く、剪
断抵抗力が弱いのである。

成形体内部に大量の補強繊維を含有させたり、成形体の
剪断強度を向上させるための方法として、三次元製織に
よる補強繊維の三次元繊維構造体を使用することが知ら
れている。

三次元製織装置としては、特公昭５４−３８６７３号、
米国特許第４３１２２６１号、特開昭５２−１２３８２
号等がある。これらの中でも本発明による効果が大きい
三次元製織方法は、米国特許第４３１２２６１号明細書
に開示された方法であり、この製織方法はトーションレ
ース方式と称されている。

このトーションレース方式は、多数のボビンを同一面内
に配置し、ボビンに巻かれた糸条を解舒しながらボビン
相互の位置を変えることにより糸条同志の絡み合いによ
る三次元構造化を行うものである。簡単に云えば、大量
の糸条を使用して大型の編組体を製造し、これをプラス
チック、金属やカーボンの構造物の補強材料として使用
するものである。

さて、前記のように高強度で高弾性率を有し、しかも折
れ易い特性を有する補強繊維を、単糸同志の絡み合いの
弱い状態で使用すると、小さい曲率による曲げや、外力
特に擦過や横荷重によって単糸が折れ、多数のケバを発
生し、三次元製織が困難となるか、あるいはそれを避け
るために低い張力や、また大きい曲率の曲げによって製
織すると高い繊維体積含有率を得ることは、強度の高い
繊維構造体を使用するにもかかわらず、プラスチック成
形体、金属やカーボン等への充分な補強効果を発汗する
ことができないことを意味する。

そこで、三次元製織工程に使用する糸条を加熱すること
が考えられているが、前記のような特性を有する補強繊
維に強（加熱すると逆に強度が低下したり、多（のケバ
を発生したりする傾向がある。

一般的には単なる加熱が行なわれるが、この撚りだけで
は単糸の集合力が弱く、また、撚りは一方向への捩りで
あるために三次元製織中にゆるみを生じ易く、更に加熱
された糸条内にトルクが残留している関係で三次元繊維
構造体にひねりを発生したりすると云う問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、補強繊維を三次元構造体に製織する際の糸条
のケバの発生と、糸条内に残留するトルクの影響を排除
し、三次元繊維構造体の品質と生産性を向上することが
可能な三次元製織方法を提供するものである。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するための本発明は、複数の補強繊維糸
条から成る組紐を使用して三次元製織することを特徴と
する三次元製織方法である即ち、本発明は、三次元製織
工程に供給する補強繊維からなる糸条を、単に加熱した
ものではなく編組した糸条を使用することに特徴がある
。

編組した糸条とは、複数の単糸を好ましくは加燃して集
束させて糸条を形成し、この糸条を複数本使用して組紐
に編組したものを意味する。

編組には一般的な組紐製造工程を使用することができ、
例えば、単糸数が数１００〜数１０万からなるマルチフ
ィラメントに’ｔＭＭｌしやすいように数ＬＯＴ／ｌＮ
Ｃ１１以下の撚り掛けを行い、この加熱した糸条を数本
〜数１０本使用して一般的な組紐に形成するものである
。

補強繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、有機高弾性
繊維、あるいはポリアミド繊維等の各種の高強度や高弾
性の繊維糸条を使用することができる。

本発明は特にケバが発生しやすい炭素繊維、中でも炭素
有量が９０％以上、比重が１．５以上、引張強さが２０
０ｋＢ／ｃ＋Ｊ以上、引張弾性率７’）（２Ｘ１０’ｋ
ｇ／ｍｍ”以上の特性を有する炭化糸や黒鉛化糸に対し
て極めて効果的であり、組紐化を施すことによって殆ど
製織中のケバの発生を抑制できる補強繊維は、それ自体
で製織される場合が多いが、前記組紐に形成する前ある
いは後に単糸もしくはマルチフィラメントの集合体の表
面に、成形体となるプラスチック材料（マトリックスを
構成する材料）と同質のプラスチックの薄い層を形成し
ておくと、後の三次元製織時におけるケバの発生を抑制
により一層の効果をなす。

また、このように表面にプラスチック層を形成した糸条
（組紐）を使用して三次元製織することは、得られた三
次元繊維構造体を加熱、加圧して、補強繊維の構造体内
部に完全にプラスチックが充填された繊維強化プラスチ
ツク成形体を直接製造することができ、効果もある。

〔実施例〕

（準備工程） 三次元製織工程に供給する糸条を組紐化する。

−そのために、８　Ｔ／ＩＮＣＨに加熱した東し■製の
トレカー７３００’　３　Ｋの炭化糸を巻取ったボビン
６個を第１図に示す組紐機によって組紐とする。

組紐機Ｍは、ボビン移動テーブル１上を移動経路２に従
って移動するボビン支持軸３を有し、このボビン支持軸
３に前記炭化糸を巻取ったボビン４を取付け、前記ボビ
ン経路２に従ってボビン４を移動させながら交織ガイド
５の部分で編組化して組紐６として巻取機７によって巻
取る。

前記のようにして得られた組紐６は、少ない撚りで加熱
された６本の炭化糸によって編組化されているため、小
さな曲率で曲げたり表面を擦過しても、単糸の折れやケ
バの発生が殆んどない状態にある。

（三次元製織工程） 前記準備工程によって得られた炭化糸からなる糸条を６
本使用して編組した組紐６を巻いたボビンを１６０本準
備し、これらボビンを米国特許第４３１２２６１号明細
書に記載されたトーションレース方式の三次元製織装置
に供給して製織した。

第２図は前記米国特許に記載された三次元製織装置Ｗの
要部を示す平面図であって、移動平面１０上にボビン４
を支持したボビンキャリヤ１１を多数載置し、移動平面
の側部に設けた駆動装置１２によって一列に配列された
ボビンキャリヤ１１を所定の移動経路に従って駆動する
ことによって三次元繊維構造体を製造するものである。

また、前記米国特許に記載された三次元製織装置を改良
したものとして、スライダを底面に設けたボビンキャリ
ヤと、これを支持する移動平面上に設けたステータとで
リニヤモータを構成し、個々のボビンキャリヤに自己駆
動力を与えた装置を本発明者等が開発し、既に提案して
おり、その装置によっても同様の結果が得られる。

前記のようにして得られた三次元繊維構造体は繊維体積
含有率■、が約４８．３％であった。

前記製織工程においては製織中に５００ｇ／糸条の高い
張力が付与されたが、製織中に糸条にケバの発生が殆ど
なく、従って表面品位の優れた第３図に示す三次元繊維
構造体１３を効率良く製織することができた。第３図に
おいて、三次元製織構造体１３の各糸条１４は図のよう
に組紐化されている。

〔比較例〕 前記本発明に係る三次元製織方法と比較するために、次
の実験を行なった。

〇　三次元製織装置は前記実施例と同一。

○　使用した補強繊維は、東し側型“トレカ−Ｔ３００
　”６に×３本の炭化糸にケーバの発生を低減するため
に１２７／ＩＮＣＨの撚りを掛けた糸条１６０本で三次
元製織した。

得られた三次元繊維構造体の繊維体積含有率■、は２８
．５％と低いものであった。

なお、三次元製織工程の製織張力は製織操作が限度の１
００ｇ／糸条で行なった。

即ち、前記以上の張力を糸条に与えると大量にケバが発
生し、場合によっては切断して製織不能であった。

比較例の考察 所定の繊維体積含有率を有する三次元繊維構造体を製造
するためには、製織工程において十分な張力を糸条に付
与する必要があるが、三次元製織工程に供給する糸条と
して組紐ないしは組紐状のものを使用しない場合には、
ケバの発生や糸条の切断等のトラブルが発生することが
ら、張力を低下させて曲率の小さい製織角度で製織せざ
るを得す、そのために繊維構造体含有率の低い、即ち補
強効果の小さい三次元製織繊維構造体しか得られないこ
とが明確となった。

〔発明の効果〕

以上のように、三次元製織工程に供給する糸条を組紐と
することによって単糸同志の集合力が強化されることに
なり、弾性率の高い補強繊維でも低い曲率の曲げや擦過
に十分に耐えて単糸の折れや糸切れを著しく減少させる
ことができ、従来は困難であった糸条に対して擦過が激
しい製織方法や工程を使用することができる。

特に高い製織張力の条件においてもケバの発生などによ
るトラブルがなく、連続的に連続的に三次元製織するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は組紐機の概略を示す斜視図、第２図は三次元製
織装置の要部を示す平面図である。 第３図は第２図の三次元製織装置で製織された三次元繊
維構造体の概況図である。 Ｍ・・・組紐機、Ｗ・・・三次元製織装置■・・・ボビ
ン移動テーブル、２・・・ボビン移動経路、３・・・ボ
ビン支持軸、４・・・ボビン、６・・・組紐、１０・・
・移動平面、１１・・・ボビンキャリヤ。１２・・・キ
ャリヤ駆動装置、１３・・・三次元製織構造、１４・・
・（組紐）糸条、１５・・・（ｍ紐）糸条の断面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の補強繊維糸条から成る組紐を使用して三次元製織
   することを特徴とする三次元製織方法。