JP4635674B2 - 導電性織物およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高い導電性および安定した導電性を有し、かつ、耐久性（耐腐食性）にも優れた、炭素繊維糸条と金属線とを交織した導電性織物に関する。
より具体的には、炭素繊維と金属線との配列乱れや屈曲を抑制し、その真直性に優れる導電性織物を生産性よく得ることができる導電性織物の製造する方法に関する。

従来より、炭素繊維糸条を補強繊維とした炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰと略す）は、比強度、比弾性率に優れることから、軽量化による燃費向上を計り航空機部材に使われている。しかしながら、これらＣＦＲＰを例えば航空機部材として使用した場合、金属材料と比較して飛行中等に落雷のあった場合、その部分の損傷が大きいという問題があった。これは金属材料に比べてＣＦＲＰの導電性が劣り、電流を瞬時に拡散できないことが主因と考えられている。
かかる問題に対して、ＣＦＲＰ航空機部材の導電性向上手段としては、例えば、特許文献１にはＣＦＲＰの部材の表面に、金属薄板などを貼り合わせる技術が開示されている。しかしながら、かかる技術では金属薄板を貼り合わせる工程が増えるため、部材の製造コストが高くなるといった問題があった。

一方、航空機部材の導電性向上手段として、金属線を挿入した導電性織物を使用する技術も挙げられる。かかる導電性織物を用いると、落雷時に挿入した金属線に優先的に電流が流れ、ＣＦＲＰ表面に沿って広い面積に渡って拡散して部材の別の場所へ電気を逃がしたり、大気中に放電したりすることで構造の損傷を防ぐことができる。また、部材の製造に余分な工程が増えないため、前記製造コストの問題が解決されるといった特徴があった。

しかしながら、導電性織物において金属線を挿入するにあたって、単に金属線と炭素繊維とを交織しただけでは金属線の蛇行、屈曲、ねじれ等により真直性が劣り、金属線同士が交錯されていない点が多数発生してしまう問題があった。このような導電性織物では、電流の拡散経路が少なくなり導電性が向上しないばかりか、織糸における炭素繊維の糸幅が狭まり導電性織物のカバーファクターが低下したり、炭素繊維が目曲がりすることによりＣＦＲＰにした時の力学特性が低下したり、表面品位が劣る問題もあった。

また、導電性織物の製造においては、例えば、レピア織機を用いて平織組織の導電性織物によこ方向の金属線を挿入する場合、よこ方向の炭素繊維糸条と金属線との断面積が異なるため同時に二つの繊維をレピアで把持することが困難で、細い方の金属線が抜けやすくなり把持ミスを生じやすく生産性が悪いという問題があった。
かかる問題を解決するために、よこ方向の炭素繊維糸条と金属線を個別に打ち込むという提案もあるが、製織速度が低速化する上、よこ糸の切り替え装置などの複雑な装置が必要であり、導電性織物の製造コストが高くなるといった問題があった。
つまり、従来の金属線を挿入した導電性織物は、導電性、表面品位に優れる複合材料が生産性良く得られ、品質安定性にも優れる材料が提案されていないので、これら要求を満たす技術の実現が望まれている。
特開２００１−０８８７９３号公報

上述した問題点を解決し、炭素繊維織物に挿入した金属線の蛇行、屈曲、ねじれを抑制することにより、たて方向の金属線とよこ方向の金属線との交錯点（定義は後述する。）を多く存在させ、導電性と品質とに優れた導電性織物およびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の導電性織物は、少なくともたて方向およびよこ方向を含む二方向以上に炭素繊維糸条が配列している導電性織物であって、少なくともたて方向およびよこ方向に金属線が炭素繊維糸条と並行に配列しており、平面上の任意の２５ｃｍ^２におけるたて方向の金属線と、よこ方向の金属線とが互いに７０％以上で交錯され、かつ、導電性織物のカバーファクターが９０〜１００％であることを特徴とするものである。

上記特徴を実現するために、本発明は少なくとも次の手段をとるものである。すなわち、本発明の導電性織物の製造方法は、少なくともたて方向およびよこ方向を含む二方向以上に炭素繊維糸条が配列し、かつ、単位長さ当たりの重量が炭素繊維糸条の繊度の１／５以下である金属線が挿入された導電性織物であって、次の工程（Ａ）〜（Ｃ）を経て製織することを特徴とするものである。
工程（Ａ）：たて方向の炭素繊維糸条と金属線とを、それぞれ別のガイドを用いて引き揃えた状態で供給するたて糸引出工程
工程（Ｂ）：よこ方向の炭素繊維糸条と金属線とを、打ち込みを開始する位置まで、それぞれ別のガイドを用いて引き揃えておき、レピアが把持する際に、レピアフック部では金属線を炭素繊維糸条の内側に配置して把持しながら杼口に打ち込むよこ糸打込工程
工程（Ｃ）：平面上の任意の２５ｃｍ^２におけるたて方向の金属線と、よこ方向の金属線とを互いに７０％以上で交錯させる織成工程

本発明によれば、金属線を挿入した二方向以上の導電性織物で、該金属線の乱れや屈曲を抑制して真直性に優れる導電性織物を得ることができ、たて方向の金属線とよこ方向の金属線との交錯点を多く存在させることができる。このことにより、導電性、力学特性および表面品位に優れる複合材料を生産性良く得られる導電性織物を提供することができるのである。

以下、本発明の最良の実施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、本発明の導電性織物の一実施態様を示す概略図である。
図１に示す通り、導電性織物５は、いずれも炭素繊維糸条から構成されるたて糸１とよこ糸３とが平織組織で交錯し、それぞれのたて糸１の間にはたて方向の金属線２が配列され、それぞれのよこ糸３の間にはよこ方向の金属線４が配列されている二方向織物である。また、図１の導電性織物は、織物を構成する炭素繊維糸条とそれに隣接する金属線とが同じ織組織で交錯している。この態様の織物は、よこ方向の炭素繊維糸条とそれに隣接する金属線とを同時に杼口に打ち込んで製造できるため、優れた生産性で製造することができる。なお、本発明において、二方向の導電性織物とは、たて方向およびよこ方向のいずれも炭素繊維糸条を用いて織組織を構成したものを意味する。

本発明の導電性織物は、少なくともたて方向およびよこ方向を含む二方向以上に炭素繊維糸条が配列している導電性織物であって、少なくともたて方向およびよこ方向に金属線が炭素繊維と並行に配列しており、平面上の任意の２５ｃｍ^２におけるたて方向の金属線と、よこ方向の金属線とが互いに７０％以上で交錯されている。たて方向の金属線２と、よこ方向の金属線４とをより多く交錯させることで、金属線による電流の拡散経路が多く存在し、高い導電性を発現できるのである。つまり、金属線同士の交錯点をより多く設けることが、ＣＦＲＰに成形したときに優れた導電性を発現するためには重要なのである。

交錯点を多くするために、本発明におけるより好ましい態様としては、たて方向に炭素繊維糸条１と金属線２とが交互に配列され、かつ、導電性織物のよこ方向に炭素繊維糸条３と金属線４とが交互に配列されている態様が挙げられる。別の観点からは、たて方向およびよこ方向において、金属線が炭素繊維糸条同士の隙間に沿って配列されている態様が挙げられる。かかる態様においては、金属線が真っ直ぐに挿入されていることが重要となる。

なお、本発明でいう交錯点とは、金属線同士が交差して重なる箇所において、たて方向の金属線とよこ方向の金属線との間に、金属線の持つ導電性を阻害する炭素繊維糸条などの異物が存在しない状態にある箇所をさす。より詳しくは、たて方向の金属線とよこ方向の金属線とが交差して接している状態、あるいは接していない状態であっても織物が厚み方向に加圧されたときに直接的に接するような状態にある場合、その交差した箇所を交錯点とする。

本発明におけるたて方向の金属線２とよこ方向の金属線４との交錯点は、織物の幅方向に５×５ｃｍの大きさの試験片を１０枚切り出し、それぞれの試験片から次式を用いて交錯点が存在する百分率を出し、１０枚の交錯率の平均値を導電性織物の交錯率とすることで測定した。
交錯率（％）＝（金属線の交錯点の数）／（試験片全体における金属線の重なっている数）×１００
ここで交錯している金属線の数は、マイクロスコープを用い移動式のステージに織物を載せ、例えば５０倍の倍率でのぞきながら数えることができる。

なお、本発明の導電性織物においては、三方向以上に炭素繊維糸条が配列している多方向性織物であってもよい。かかる多方向性織物としては、３軸織物、三次元織物等が例として挙げられる。また、その場合には、金属線がたて方向およびよこ方向以外の方向において炭素繊維と並行に配列されていても本発明の課題を解決することができる。

図２は、図１の織物とは別の一実施態様を示す概略図である。
図２においては、導電性織物１０を構成する炭素繊維糸条とそれに隣接する金属線とが異なる織組織で交錯している。このとき、たて方向の炭素繊維糸条１とよこ方向の炭素繊維糸条３とを、それぞれの浮き沈みの数が織物の表裏で同じになるように配置する態様は、ＣＦＲＰに成形する際に表裏を使い分ける必要がないため、本発明の好ましい態様といえる。織物の表裏で浮き沈みの数が異なる織物の場合、ＣＦＲＰに成形すると、織物の厚みの中心面からみて炭素繊維の配向が非対称になるため、樹脂の硬化・収縮により表裏で収縮応力の作用する方向が異なり、反りが生じる場合があり、表裏を使い分ける注意が必要となる。

上記織組織で構成された織物は炭素繊維糸条１および３と金属線２および４との浮き沈みを違えることにより、金属線２は必ず炭素繊維糸条１同士の間に、金属線４は必ず炭素繊維糸条３同士の間に配置されることになるため、炭素繊維と金属線とが重なることなく、たて方向の金属線２とよこ方向の金属線４との交錯部を多く存在させることが容易で、導電性に一層有利な織組織といえる。

図３は、図１および図２の織物とは別の一実施態様を示す概略図である。
図３の導電性織物１１の織組織は、たて方向の炭素繊維糸条群とよこ方向の炭素繊維糸条群が互いに屈曲せずに交差した状態で、これら両糸条群のそれぞれと交錯している金属線によって織組織化されて、たて方向の炭素繊維糸条１とよこ方向の炭素繊維糸条３とが一体に保持されたノンクリンプ織物である。図３の織物は、炭素繊維糸条が屈曲を有しないため、炭素繊維自身の高強度、高弾性率といった優れた力学特性をそのまま利用できる。
また、図３の織物は、たて方向の金属線２とよこ方向の金属線４とが直接接触して交錯していることから、金属線の目曲がりや蛇行に影響されることなく優れた導電性を発現することができる。

図４は、図３のノンクリンプ織物における別の一実施態様を示す概略図である。
図２の織物と同様に炭素繊維糸条と隣接する金属線との織組織が異なるため図２と同等の導電性を有し、かつ、ノンクリンプ織物の前述した力学特性を有している。

本発明の導電性織物は、カバーファクターが９０〜１００％の範囲である。より好ましくは９２〜９９％の範囲である。カバーファクターが９０％未満であるとＣＦＲＰに成形したときに、炭素繊維糸条も金属線も存在しない空間部分が樹脂リッチとなり、応力集中が生じた場合に破壊の起点になりやすくなる。但し、カバーファクターが９９％を超えると金属線同士の交錯部において、たて方向の金属線とよこ方向の金属線との間に炭素繊維糸条が入り込みやすくなり、金属線の持つ導電性を阻害する場合が考え得られるため注意が必要である。
ここでカバーファクターとは、織物の織糸（炭素繊維糸条および金属線）の間に形成される空隙部に関する要素で、織物面積Ｓ１の領域を設定したとき、面積Ｓ１内において織糸によって形成される空隙部の面積をＳ２とすると、次式で定義される値をいう。なお、本発明の実施例において、面積Ｓ１を導電性織物における平面上の任意の１００ｃｍ^２とし、カバーファクターは、織物の幅方向に１０×１０ｃｍ大きさの試験片を５枚切り出し、その５箇所から測定された個別値の平均値とした。
カバーファクター（％）＝[（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ１]×１００
カバーファクターを低下させないためには、金属線の蛇行、屈曲、ねじれを抑えて配置することが重要である。金属線が蛇行、屈曲、ねじれが生じた状態で挿入されると、それに沿って配列される炭素繊維糸条の糸幅が狭くなるため、カバーファクターが低下し、優れた力学特性を発現できない。

かかる観点からたて方向およびよこ方向の金属線は、該金属線と並行に配列された最も近接している炭素繊維糸条の、金属線に近い方の端部を基準線として、炭素繊維糸条の中心部の方向に０．０５mm以内、その反対方向に０．５mm以内の範囲に配置していることが好ましい。

また、かかる金属線の単位長さ当たりの重量は炭素繊維糸条の繊度の１／５以下であることが好ましい。金属線の単位長さ当たりの重量が炭素繊維糸条の繊度の１／５を超えると、導電性織物のドレープ性が失われ、取扱性に劣るばかりか、隣り合う炭素繊維糸条を金属線が圧迫し、カバーファクターの低下を招く場合がある。

また、本発明の優れた導電性および耐久性（耐腐食性）とを兼ね備えるためには、金属線に２９３Ｋにおける導電率（％ＩＡＣＳ、なお、ＩＡＣＳとは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｎｎｅａｌｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄの略）が標準銅に対して４０〜１００％の範囲であり、かつ、金属線に用いる主成分の金属元素の標準電極電位が−１〜＋１Ｖの範囲のものを使用することが好ましい。ここで主成分とは金属線を構成する成分の内で最も多い１成分を指す。

以上の特性を持つ金属線の中では、リン青銅の単線が導電性、耐腐食性および価格のバランスに優れ、特に好ましい。

本発明の導電性織物としては、よこ方向の炭素繊維糸条３に対する方向が４５°の方向における体積固有抵抗が０．０７Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。該４５°における体積固有抵抗が０．０７Ω・ｃｍを超えると落雷時の部分的損傷が大きく本発明の効果を十分に発揮できないことがある。

なお、本発明における織物のよこ方向の炭素繊維糸条に対する角度が４５°の方向における体積固有抵抗についての測定方法の一例を図８および図９を参照しながら説明するが、これらの測定方法に制限されるものではない。

図８は、本発明の導電性織物から体積固有抵抗の試験片を切り出す位置を示した概略図である。

絶乾状態（水分率０．００５重量％以下）の織物５から、よこ方向の炭素繊維糸条に対して４５°の角度を長手方向として直方体形状（長さ７０ｍｍ×幅１２．７ｍｍ×厚み０．３３ｍｍに切り出す（図８中２２）。

図９は本発明の導電性織物のよこ方向の炭素繊維糸条に対する４５°の方向における体積固有抵抗を測定するための試験片を説明した概略図である。
前記方法にて直方体形状に切り出した織物の両端部（幅×厚み面）に導電ペースト２３を塗布したものを試験片２４とし、両端部の電気抵抗値に前記試験片の端部断面積を乗じ、試験片長さで除すことにより算出する（単位はΩ・ｃｍ）。なお、導電ペーストにはＥｌｅｃｔｒｏｄａｇ４１５（日本アチソン製）を用い、電気抵抗値の測定にはデジタルマルチメーター（アドバンテスト社製Ｒ６５８１）を用いて測定できる。なお、前記試験片の端部断面積の算出に必要な織物厚み測定方法の詳細については後述する。

本発明の導電性織物の厚さは特に制限しないが、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。厚さが０．５mmを超えるとＣＦＲＰにしたときに、挿入された金属線が炭素繊維に埋もれて表面に現れないため、特に導電性織物を積層してＣＦＲＰにした場合に、その厚み方向の導電性に劣り、本発明の効果が十分に発揮できないことがある。また、織物の厚さを薄くすることで所定厚みのＣＦＲＰにするときに厚い織物と比較して積層枚数が多くなるが、これにより、金属線の層も多くなるため優れた導電性を発現できるのである。なお、本発明の織物厚みは、厚み測定器を使用して測定した。厚さ測定は、ＪＩＳ Ｌ１０９６（１９９９）の一般織物試験方法の「６．５厚さ測定方法」に準拠した。すなわち、織物の異なる５ヶ所に厚さ測定器を用いて、２３．５ＫＰａの加圧下にて約１０秒間、厚さが変化しなくなるまで待った後に厚さを測り、その平均値で示した。また、後述する実施例では、厚み測定器として、（株）東洋精機製作所のＮｏ．１３２型デジタル測厚器Ｂ−２を使用した。

本発明の導電性織物を構成する炭素繊維糸条および金属線それぞれの織組織は平織、２／２綾織り、４枚繻子、８枚繻子またはノンクリンプ織物のいずれの織組織であってもよいが、特に平織が好ましい。平織組織であると、織物の交錯点が多いため、織物としての目ズレ抑制などの取扱性（ハンドリング性）に優れる。また、別の視点からは、導電性を発現しやすく、本発明の効果を最大限に発現できるのである。

本発明の導電性織物に構成される炭素繊維糸条は１２，０００フィラメント以下であり、かつ、導電性織物における炭素繊維糸条の目付は３００ｇ／ｍ^２以下のものであるのが好ましい。かかる要件を満たす導電性織物は、炭素繊維糸条同士の交錯点が多くなるため、織物として目ズレを起こしにくく取扱性や表面品位に優れる上に、金属線同士の交錯点も多くなり導電性を発現しやすい。

なお、金属線は織物中にて炭素繊維の５〜４０重量％の範囲であることが好ましい。より好ましくは１０〜３５重量％の範囲である。金属線を織物中にて炭素繊維の４０重量％を超えて織り込むと導電性織物の重量が重くなり、取扱性に劣る上に得られるＣＦＲＰの重量増を引き起こす場合がある。特に、航空機部材に使用した場合、航空機の重量が重くなると、燃料代に直接的に反映されるが、これは切実な問題である。一方、５重量％未満であると、金属線が少なすぎて本発明の効果が得られないことがある。

本発明の導電性織物のＣＦＲＰへの成形方法としては特に制限しないが、導電性織物に予めマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグを作製し、これを型にセットしてバッグフィルムで覆い、オートクレーブ内で加熱、加圧し、樹脂を硬化させるオートクレーブ成形への適用が優れた力学特性を発現することから最も好ましい。一方、導電性織物を含む基材を積層してから下型にセットして上型またはバッグフィルムで覆い、マトリックス樹脂を注入して樹脂を硬化させるＲＴＭ成形（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）や減圧下の積層体にマトリックス樹脂を注入するＶａＲＴＭ成形（Ｖａｃｕｕｍ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）へ適用すると、安価に成形することができるため好ましい。

以下、詳細に導電性織物の製造方法を説明する。

本発明の導電性織物の製造方法は、少なくともたて方向およびよこ方向を含む二方向以上に炭素繊維糸条が配列し、かつ、単位長さ当たりの重量が炭素繊維糸条の繊度の１／５以下である金属線が挿入された導電性織物であって、次の工程（Ａ）〜（Ｃ）を経て製織する。
工程（Ａ）：たて方向の炭素繊維糸条と金属線とを、それぞれ別のガイドを用いて引き揃えた状態で供給するたて糸引出工程
工程（Ｂ）：よこ方向の炭素繊維糸条と金属線とを、打ち込みを開始する位置まで、それぞれ別のガイドを用いて引き揃えておき、レピアが把持する際に、レピアフック部では金属線を炭素繊維糸条の内側に配置して把持しながら杼口に打ち込むよこ糸打込工程
工程（Ｃ）：平面上の任意の２５ｃｍ^２におけるたて方向の金属線と、よこ方向の金属線とを互いに７０％以上で交錯させる織成工程
たて糸引出工程（Ａ）：図５中７
本工程では、たて方向の炭素繊維糸条１と金属線２とを、それぞれ別のガイドを用いて引き揃えた状態で供給する。

図５は、本発明の二方向織物の製造方法の好ましい一実施態様を示す概略図である。

図５中７に示すたて糸引出工程（Ａ）において、たて方向の炭素繊維糸条１と金属線２とをそれぞれ別々のロール１３に通している。この時に同じロールに９０°以上の高い接触角度で通過させると、糸条の太さの違いにより張力差が生じて、金属線が緩くなり易く、屈曲する場合があるため好ましくない。つまり、炭素繊維糸条と金属線とを別々のロールを通過させる場合は、それぞれの接触角度は９０°以上であってもよい。なお、かかるロールに対する糸条の接触角度とは、糸条がロールに接触する接点とロールから離れる接点との間で、糸条がロールに接触している円弧に対するロールの中心角を指す。

さらに、金属線に最も近接している炭素繊維糸条の金属線に近い方の端部を基準線として炭素繊維糸条の中心部の方向に０．０５mm以内、その反対方向に０．５mm以内の範囲に金属線を配置した状態、つまり金属線が実質的に炭素繊維糸条同士の隙間に沿って配列している状態で供給することが困難となる。その結果、たて方向の金属線２が蛇行、屈曲、ねじれの生じた状態で配置されることにより、カバーファクターが低下して優れた力学特性を発現できないばかりか、品質の安定性に劣る場合がある。
よこ糸打込工程（Ｂ）：図５中８
本工程では、よこ方向の炭素繊維糸条３と金属線４との給糸糸道を、打ち込みを開始する位置まで、それぞれ別のガイドを用いて引き揃えておき、レピアが把持する際に、レピアフック部では金属線を炭素繊維糸条の内側に配置して把持しながら杼口に打ち込む。

図５中８に示すよこ糸打込工程（Ｂ）において、よこ方向の炭素繊維糸条３と金属線４との給糸糸道を、打ち込みを開始する位置まで、それぞれのガイド１７により分けている。よこ方向の炭素繊維糸条３と金属線４との給糸糸道が同じ場所を通る場合や、交差する場合には前述したように、挿入時によこ方向の金属線４が乱れて、それに沿って配列されるよこ方向の炭素繊維糸条３の糸幅が狭くなるため、織物のカバーファクターが低下し、優れた力学特性を発現できないばかりか、品質の安定性に劣る。かかる打ち込みを開始する位置とは、無杼織機であるレピア織機やグリッパ織機においては、レピアやグリッパ等がよこ糸を把持する位置を指す。また、ウォータージェット織機やエアジェット織機においては、ウォーターやエアがよこ糸を飛行させるときのよこ糸の待機位置を指す。なお、本発明においては、炭素繊維糸条と金属線とを所望の位置に配置しやすいレピア織機を用いるのが好ましい。
図６は、よこ方向の炭素繊維と金属線とを織機主軸の１回転で同時に挿入する場合における、レピアのよこ糸把持方法を説明する概略図である。
図７は、図６に示したレピアのフック部分を拡大したよこ糸把持方法を説明する概略図である。

レピア織機を用いる場合、よこ方向の炭素繊維糸条３と金属線４とを同時に打ち込むためには、断面積の異なる炭素繊維と金属線とをレピアでしっかりと把持させる必要がある。ここで、レピアフック部２０においては、金属線を炭素繊維糸条の内側に配置して把持させることが重要である。炭素繊維糸条よりも細い金属線の外側に炭素繊維糸条を配置する事により、図７のように炭素繊維糸条の断面が変形し、レピアと断面が変形した炭素繊維糸条とに三点支持で締め付けられ、細い方の金属線がしっかりと把持されて抜けにくくできる。かかる態様は本発明において好ましい態様といえる。金属線を炭素繊維糸条の外側で把持しようとすると、細い方の金属線がうまくレピアヘッド引掛け位置に引掛からない場合があるだけでなく、引掛かっても挿入時に抜けやすくなるため、生産性が著しく劣る場合がある。なお、図６および図７において一般的なレピアヘッドを示したが、レピアヘッド形状はこれに限定されない。

レピアフック部２０で、金属線を炭素繊維糸条の内側で把持させるためには、よこ方向の金属線４の給糸糸道を、ガイドにより炭素繊維糸条の給糸糸道よりもレピアフック部２０の開口している方向の近い位置に配置するのが好ましい。

かかる方法によると、たて方向の炭素繊維糸条と金属線とを引き揃え、金属線が実質的に炭素繊維糸条同士の隙間に沿って配列するように供給しながら、かつ、よこ方向の炭素繊維糸条と金属線とを引き揃え、金属線が実質的に炭素繊維糸条同士の隙間に沿って配列するように、炭素繊維糸条と金属線とを同時に打ち込むことが容易となる。かかる態様であると、前述の通り金属線の蛇行、屈曲、ねじれを抑制でき、優れた導電性と表面品位とを兼ね備える導電性織物を容易に得ることができる。
織成工程（Ｃ）：図５中９
本工程では、平面上の任意の２５ｃｍ^２におけるたて方向の金属線２と、よこ方向の金属線４とを互いに７０％以上で交錯させる。前記（Ａ）のたて糸引出工程、および、（Ｂ）のよこ糸打込工程とを経ることにより、本工程で上記態様が形成できるのである。
導電性織物において、たて方向の金属線と、よこ方向の金属線とをより多く交錯させる形態にすることで、金属線による電流の拡散経路が多く存在し、高い導電性を発現できるのである。かかる内容の詳細については、既に上述した通りである。

実施例および比較例に用いる原材料としては、次のものを用いた。

１．炭素繊維
ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維：６，０００フィラメント、繊度３９６ｔｅｘ、引張強度５，３００ＭＰａ、引張弾性率２９０ＧＰａ
２．金属線
三重線工業（株）製燐青銅線、線径０．１ｍｍ、規格ＪＩＳ Ｈ ３２０７０ Ｗ−Ｏ
（実施例１）
（Ａ）たて糸引出工程：図５中７
４３３本のたて方向の炭素繊維糸条と金属線とを並行かつ交互に配列し、導電性織物の地幅が１ｍ幅になるように引き出し、炭素繊維糸条群と金属線群とを別々のローラー１３に通し、張力差を無くすようにした。その後、炭素繊維糸条と金属線とが交互に配列されるように接触角度が２０°となる同じガイドローラー群１８に通して、たて糸シートにした。炭素繊維糸条と金属線とは異なる綜絖目に通糸し、隣り合う炭素繊維糸条と金属線とを１本の織糸として扱えるように開閉口運動を行わせた。

（Ｂ）よこ糸打込工程：図５中８
よこ方向の炭素繊維糸条と金属線とを別々のガイド１７により、お互いを交わらせることなくレピアの把持位置まで引き出し、（Ａ）たて糸引出工程で得られたたて糸シートと直交方向に交錯させて平織組織を構成した（図１）。このとき、炭素繊維糸条よりも金属線をレピアフック部の開口している方向の近い位置に配置した。レピアフック部にて、金属線が炭素繊維糸条よりも内側で把持できていた。

金属線はたて方向および、よこ方向ともに蛇行、屈曲、ねじれが抑制されており、織物中に真っ直ぐに挿入することが可能であった。金属線を真っ直ぐに挿入できることにより、それに沿って配列された炭素繊維も目曲がりすることなく、真っ直ぐに配列していた。

（Ｃ）織成工程：図５中９
炭素繊維糸条および金属線から構成されるたて糸ならびによこ糸を交錯させ、二方向性織物を得た。
得られた導電性織物は、たて方向、よこ方向ともに、炭素繊維糸条と金属繊維が交互に配置され、たて方向およびよこ方向の金属線は、炭素繊維糸条同士の隙間に配列していた。また、織物の平面上の任意の２５ｃｍ^２における金属線の交錯点を調べたところ、７６％以上で交錯していた。カバーファクターは９４％であり、織物の厚さは０．３２ｍｍであり、織物の４５°における体積固有抵抗は０．００３Ω・ｃｍであった。
（実施例２）
（Ａ）たて糸引出工程、（Ｂ）よこ糸打込工程にて、４枚繻子にて織組織化した以外は、実施例１と同様にして二方向性織物を得た。金属線はたて方向およびよこ方向ともに蛇行、屈曲、ねじれが抑制されており、織物中に真っ直ぐに挿入することが可能であった。金属線が真っ直ぐに挿入できることにより、配列された炭素繊維も目曲がりすることなく、真っ直ぐに配列していた。また、たて方向およびよこ方向の金属線は、炭素繊維糸条同士の隙間に配列していた。
得られた導電性織物について、織物の平面上の任意の２５ｃｍ^２における金属線の交錯点を調べたところ、７２％以上で交錯していた。カバーファクターは９８％であり、織物の厚さは０．３１ｍｍであった。また、織物の４５°における体積固有抵抗は０．００４Ω・ｃｍであった。また、実施例１の織物よりもドレープ性（柔軟性）に優れた。
（比較例１）
（Ｂ）よこ糸打込工程にて、よこ方向の炭素繊維糸条と、よこ方向の金属線の給糸糸道とを別々のガイドによって分けない以外は、実施例１と同様にして導電性織物を得た。
得られた導電性織物は、給糸糸道でよこ方向の炭素繊維糸条と金属線が交わっており、よこ方向の金属線の蛇行やねじれが多数見られた。金属線の蛇行やねじれにより、配列された炭素繊維の糸幅がせまくなり、目曲がりの箇所が多数見られた。
得られた導電性織物のカバーファクターは８８％であった。また、よこ方向の導電性織物と金属線とが交互に配列しない箇所が散見され、織物の平面上の任意の２５ｃｍ^２における金属線の交錯率は５９％であった。織物の４５°における体積固有抵抗は０．１３Ω・ｃｍであった。
上記の他、問題点としては、得られた導電性織物はレピアヘッド引掛け位置にて、金属線を炭素繊維糸条の内側で把持することができず、よこ方向の金属線のみの挿入不可が頻繁におこるため、金属線を挿入した導電性織物を得られないことが度々あった。
（比較例２）
（Ｂ）よこ糸打込工程にて、実施例１のよこ方向の炭素繊維糸条と、よこ方向の金属線の給糸糸道とをガイドによって分ける配置を逆転し、レピアヘッド引掛け位置にて、金属線を炭素繊維糸条の外側で把持させるほかは、実施例１と同様にして導電性織物を得た。
しかし、レピアヘッド引掛け位置にて、金属線を炭素繊維糸条の内側で把持することができず、よこ方向の金属線のみの挿入不可が頻繁におこるため、金属線を挿入した導電性織物を得られなかった。

本発明の導電性織物によると、該金属線の乱れや屈曲を抑制しその真直性に優れる導電性織物を得ることができる。また、たて方向の金属線とよこ方向の金属線との交錯点を多く存在させることができ、導電性、力学特性および表面品位に優れる複合材料を生産性良く得られる導電性織物を提供することができる。このような導電性織物は、航空機、船舶、自動車等の輸送機器の構造部材や、建築部材などに好適に使用することができる。

本発明における製造方法で得られた導電性織物の一実施態様を示す概略図である。 本発明における製造方法で得られた導電性織物の別の一実施態様を示す概略図である。 本発明における製造方法で得られた導電性織物の別の一実施態様を示す概略図である。 本発明における製造方法で得られた導電性織物の別の一実施態様を示す概略図である。 本発明における製造方法の好ましい一実施態様を示す概略図である。 本発明におけるよこ糸挿入時におけるレピアのよこ糸把持方法を説明する概略図である。 図６におけるレピアフックの拡大図である。 導電性織物の導電性を測定するための試験片を切り出す位置を説明する概略図である。 導電性織物の導電性を測定するための試験片を説明する概略図である。

符号の説明

１：たて方向の炭素繊維糸条
２：たて方向の金属線
３：よこ方向の炭素繊維糸条
４：よこ方向の金属線
５、１０、１１、１２：導電性織物
６：織機
７：工程（Ａ）
８：工程（Ｂ）
９：工程（Ｃ）
１３：ローラー
１４：筬
１５：綜絖
１６：レピア
１７：ガイド
１８：ガイドローラー
１９：レピア可動部
２０：レピアフック部
２１：レピアヘッド
２２：導電性測定の試験片切り出し線
２３：導電ペースト
２４：導電性測定の試験片

Claims (13)

1. 少なくともたて方向およびよこ方向を含む二方向以上に炭素繊維糸条が配列している導電性織物であって、少なくともたて方向およびよこ方向に金属線が炭素繊維糸条と並行に配列しており、平面上の任意の２５ｃｍ^２におけるたて方向の金属線と、よこ方向の金属線とが互いに７０％以上で交錯され、かつ、導電性織物のカバーファクターが９０〜１００％であることを特徴とする導電性織物。
2. 織物のたて方向およびよこ方向の二方向に、炭素繊維糸条と金属線とが交互に配列されたことを特徴とする請求項１に記載の導電性織物。
3. 金属線が、たて方向およびよこ方向の二方向において、炭素繊維糸条同士の隙間に沿って配列していることを特徴とする請求項１または２に記載の導電性織物。
4. 該金属線の単位長さ当たりの重量が炭素繊維糸条の繊度の１／５以下であり、かつ、２９３Ｋにおける導電率（％ＩＡＣＳ）が標準銅に対して４０〜１００％の範囲であり、かつ、金属線に用いる主成分の金属元素の標準電極電位が−１〜＋１Ｖの範囲である請求項１〜３のいずれかに記載の導電性織物。
5. 該金属線が、リン青銅の単線であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の導電性織物。
6. 導電性織物のよこ方向の炭素繊維糸条に対する角度が４５°の方向における体積固有抵抗が０．０７Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の導電性織物。
7. 導電性織物を構成する炭素繊維糸条とそれに隣接する金属線とが、同一の織組織で交錯していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の導電性織物。
8. 導電性織物を構成する炭素繊維糸条とそれに隣接する金属線とが、異なる織組織で交錯していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の導電性織物。
9. 導電性織物の織組織が、たて方向の炭素繊維糸条群とよこ方向の炭素繊維糸条群とが互いに屈曲せずに交差した状態で、これら両糸条群と交錯している金属線によって織組織化されて一体に保持されたノンクリンプ織物であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の導電性織物。
10. 導電性織物を形成する炭素繊維糸条の繊度が１５０〜１７００ｔｅｘであり、かつ、導電性織物における炭素繊維の目付が５０〜３００ｇ／ｍ^２の範囲で、かつ、金属線が織物中に炭素繊維の５〜４０重量％の範囲で含まれることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の導電性織物。
11. 少なくともたて方向およびよこ方向を含む二方向以上に炭素繊維糸条が配列し、かつ、単位長さ当たりの重量が炭素繊維糸条の繊度の１／５以下である金属線が挿入された導電性織物であって、次の工程（Ａ）〜（Ｃ）を経て製織することを特徴とする導電性織物の製造方法。
    工程（Ａ）：たて方向の炭素繊維糸条と金属線とを、それぞれ別のガイドを用いて引き揃えた状態で供給するたて糸引出工程
    工程（Ｂ）：よこ方向の炭素繊維糸条と金属線とを、打ち込みを開始する位置まで、それぞれ別のガイドを用いて引き揃えておき、レピアが把持する際に、レピアフック部では金属線を炭素繊維糸条の内側に配置して把持しながら杼口に打ち込むよこ糸打込工程
    工程（Ｃ）：平面上の任意の２５ｃｍ^２におけるたて方向の金属線と、よこ方向の金属線とを互いに７０％以上で交錯させる織成工程
12. 工程（Ｂ）において、よこ方向の炭素繊維糸条とそれに沿う金属線とを、レピアにより杼口に同時に打ち込み、織成することを特徴とする請求項１１に記載の導電性織物の製造方法。
13. 工程（Ｂ）において、よこ方向の炭素繊維糸条とそれに沿う金属線とを、レピアにより杼口に交互に打ち込み、織成することを特徴とする請求項１１に記載の導電性織物の製造方法。
    

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