JPH10331056A - 扁平糸織物とその製造方法および製造装置 - Google Patents
扁平糸織物とその製造方法および製造装置Info
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- JPH10331056A JPH10331056A JP10182910A JP18291098A JPH10331056A JP H10331056 A JPH10331056 A JP H10331056A JP 10182910 A JP10182910 A JP 10182910A JP 18291098 A JP18291098 A JP 18291098A JP H10331056 A JPH10331056 A JP H10331056A
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Abstract
平状態が維持されたFRP用の補強基材として、安価で
高い強度特性を発揮し得る扁平糸織物並びにその製造方
法および製造装置を提供する。 【解決手段】 扁平糸からなるよこ糸を巻回したよこ糸
ボビン1からよこ糸Twfを定速で横取り解舒し、ガイド
ローラ5〜7によってよこ糸をよこ糸供給位置において
水平方向に位置決めするとともに、よこ糸ボビンとガイ
ドローラとの間で、たて糸Twrに対する1回のよこ糸供
給に必要な長さのよこ糸を保留しつつ緊張下によこ糸を
供給するよこ糸供給工程を含む扁平糸織物の製造方法、
製造装置及び扁平糸織物。
Description
れた特性を発揮する扁平糸織物並びにその製造方法およ
び製造装置に関するものである。さらに詳しくは扁平状
の炭素繊維糸を用いた薄くて繊維密度の均一な扁平糸織
物並びにその製造方法および製造装置に関する。
い炭素繊維からなる炭素繊維織物は、通常、一般のシャ
トル織機やレピア織機により製織されており、合成樹脂
と複合して所定形状に成形することにより炭素繊維強化
プラスチック(以下、「CFRP」という)等の複合材
料用補強基材として多用されている。
えば、CFRPは、その優れた性能を生かして航空機の
構造材等に使われ始めているが、さらにCFRPの使用
範囲を拡大させるためには、成形のみならず炭素繊維や
炭素繊維織物等の中間基材のコストダウンが大きな課題
である。
大きくなるほどプリカーサおよび耐炎化工程や焼成工程
での生産性が向上し、安価な炭素繊維糸を製造すること
が可能となる。
断面に収束させた炭素繊維糸を織糸として織物にしてい
るので、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形
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、太いよこ糸と太いた
て糸が交錯しているのでこの傾向が大である。
リンプした炭素繊維織物では、繊維密度が不均一となっ
て炭素繊維の特徴である高強度特性が充分に発揮できな
い。また、太い炭素繊維糸を使用した炭素繊維織物は、
一般に、織物目付や厚みが大きくなるため、プリプレグ
や繊維強化プラスチック(以下、「FRP」という)を
成形するときの樹脂含浸性が悪くなる。
維織物を用いて得られるCFRPは、樹脂中に存在する
ボイドが多くなり高い強度特性が期待できない。
さい炭素繊維織物では、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
く、炭素繊維糸間に形成される空隙部分に樹脂のボイド
が集中的に発生し、高性能なCFRPが得られなくなる
という欠点があった。
44号公報に、薄くて幅の広い扁平な炭素繊維糸を織っ
た、厚みが0.09mm以下で、目付が85g/m2以下の薄
地織物とその製造法が開示されている。この薄地織物
は、厚みが非常に薄いために、織糸のクリンプが小さ
く、高い補強効果を発揮し、薄いCFRPの成形には優
れた基材である。
繊維織物の製織方法は、炭素繊維糸が必要本数巻かれた
たて糸ビーム、またはクリールに仕掛けられた炭素繊維
糸ボビンから供給されるたて糸シートを綜絖により順次
開口させ、その開口にシャトルまたはレピアでよこ糸を
挿入させるものである。
ら直接供給する方法があるが、どちらにしても炭素繊維
糸ボビンをゆっくり回転させながら解舒させる横取り解
舒、あるいはボビンの軸方向に解舒させる縦取り解舒の
2つの方法が採られている。
糸に比べて一段と速いため、繊維糸ボビンから縦取り解
舒させる方法しかない。扁平糸に撚が掛からないようよ
こ糸を横取り解舒させる方法として、特開平2−746
45号公報には、ボビンをモーターで積極的に回転さ
せ、重力を利用してよこ糸挿入に必要な長さを貯溜させ
る方法が提案されている。
し、扁平糸が巻かれたボビンを縦取り解舒させるとボビ
ンが一周する毎に1回の撚が掛かり、扁平状態が潰され
て部分的に収束してしまう問題がある。一方、横取り解
舒させて撚が掛からないように供給しても、たて糸密度
を揃えるコームならびに綜絖のメールによって扁平状態
が潰されてしまい糸幅が均一に拡がった織物が得られな
い。
645号公報に開示された方法によると、横取り解舒さ
せるのでよこ糸に撚が掛かることはないが、積極的にボ
ビンを回転させる方式では巻量によって解舒速度が異な
るため、起動・停止が頻繁に起こり、特に停止動作の遅
れによる弛みで扁平糸が捩じれてしまうという問題が起
こる。
織糸のクリンプを小さくするためには、織糸を構成する
繊維は可能な限り繊度が大きく、かつ、織糸は厚みの薄
い扁平糸であることが好ましく、たて糸とよこ糸とがそ
れぞれの糸幅とほぼ等しい糸間隔で織物構造をなしてい
ることが望ましい。
端に広くなり、製織時に扁平状態が潰されて繊維密度が
均一な織物が得られないという問題がある。また、織糸
が極端に幅が狭く薄い扁平糸であると、糸幅方向の剛性
が小さくなって製織時に簡単に扁平状態が潰れてしまう
という問題がある。この場合、織糸の扁平状態を維持さ
せるためにサイジング剤を付着させることも考えられる
が、多量に付着させると、CFRPの成形の際に樹脂の
含浸性が阻害され、成形されるCFRPが高い強度特性
を発揮できなくなるという問題がある。
示された薄地織物とその製造法においては、中肉あるい
は厚肉のCFRPの成形に膨大な枚数の織物基材あるい
は織物プリプレグを積層しなければならないことから、
成形されるCFRPが高価になると共に、成形作業に非
常に手間が掛かるという欠点がある。
には優れた強度特性を有するCFRPを成形できず、ま
た、扁平糸を製織して扁平糸織物を製造する際、従来は
満足すべき方法や装置もなく、その提供が望まれてい
た。
で、前記従来技術の欠点を改善し、太い糸条からなる扁
平糸であっても、その扁平状態が維持されたFRP用の
補強基材として、安価で高い強度特性を発揮し得る扁平
糸織物並びにその製造方法および製造装置を提供するこ
とを目的とする。
CF扁平糸からなるたて糸とよこ糸とが交錯した織物
で、その織物組織は特に限定されるものではない。しか
し、平織組織のように各織糸が一本一本交互に交錯して
クリンプが大きくなり易い組織であっても、実際には織
糸自体が扁平で薄いので、織糸のクリンプが非常に小さ
く抑えられ、強度特性が低下することはない。
複数の繊維からなる繊維束をサイジング工程に入るまで
にリボン状にひき揃えておき、サイジング剤で形態を保
持させてボビンに巻いてもよいし、別工程で扁平糸を開
繊してリボン状にひき揃え、サイジング剤で固着しても
よい。
が、前記のように織糸がクリンプした状態では炭素繊維
の有する高強度特性を充分発揮することができない。こ
のため、織糸のクリンプ率が小さく、繊維密度が均一な
炭素繊維織物を得るには、薄くて扁平な炭素繊維糸を用
い、その糸幅とほぼ等しいピッチで織物とする必要があ
る。
は、繊度が3,000〜20,000デニールで、適正な織物厚み
から糸の厚みは0.05〜0.2mm、糸幅は4〜16mmが好ま
しく、糸幅/糸厚み比が30以上であることが好ましい。
5〜2.5重量%程度の小量のサイジング剤を付着させて
おくことが好ましい。
件である。扁平糸に撚りがあると、その撚りがある部分
で糸幅が狭く収束して分厚くなり、製織された織物の表
面に凹凸が発生する。このため、製織された織物は、外
力が作用した際にその撚り部分に応力が集中し、FRP
等に成形した場合に強度特性が不均一となってしまう。
糸織物を製織するため本発明の扁平糸織物の製造方法に
よれば、扁平糸からなるよこ糸を巻回したよこ糸ボビン
からよこ糸を定速で横取り解舒し、ガイドローラによっ
てよこ糸をよこ糸供給位置において水平方向に位置決め
するとともに、前記よこ糸ボビンとガイドローラとの間
で、たて糸に対する1回のよこ糸供給に必要な長さのよ
こ糸を保留しつつ緊張下によこ糸を供給するよこ糸供給
工程を含む製造方法としたものである。
よれば、織機の主軸と連動して回転し、扁平糸からなる
よこ糸を巻回したよこ糸ボビンからよこ糸を定速で引き
出す引取りローラと、引き出されたよこ糸をよこ糸供給
位置において水平方向に位置決めする少なくとも2個の
ガイドローラと、たて糸に対する1回のよこ糸供給に必
要な長さのよこ糸を、前記引取りローラとガイドローラ
との間で保留するよこ糸の弾性懸垂機構と、前記ガイド
ローラから送り出されてくるよこ糸を緊張下に保つ張力
付与機構とを含むよこ糸供給手段を備えた製造装置とし
たものである。
糸クリンプが大きいために高い強度特性を充分に発揮す
ることはできなかった。上記本発明の製造方法および製
造装置によって製織された本発明の扁平糸織物は、上記
扁平糸を用いているので織糸クリンプが小さく、織物構
造面から繊維の高強度特性が発揮される。
て、引張破断伸度が大きく、引張破断強度が高い必要が
あり、引張破断伸度は1.5〜2.3%、引張破断強度は20
0〜800kg・f/mm2、引張弾性率は20,000〜70,000k
g・f/mm2であることが望ましい。
用いて製織された扁平糸織物は、それぞれの糸幅とほぼ
等しい織物構造をなし、これによりたて糸とよこ糸が交
錯する交錯部においては、空隙が殆どなく繊維密度の高
い織物となっている。
は、実際にはたて糸とよこ糸が交錯しているため、糸幅
と等しい糸間隔にすることは難しい。そこで、製織され
た扁平糸織物においては、たて糸またはよこ糸のいずれ
か一方の糸間は糸幅と等しく、他方の糸間隔は糸幅より
若干大きくなっていてもよい。但し、糸間隔が、糸幅の
1.2倍を越えると空隙が大きくなって繊維密度の高い織
物が得られない。このため、たて糸やよこ糸の糸間隔
は、糸幅の1.0〜1.2倍であることが望ましい。
値をいう。
〔織物厚さ(mm)〕
は、JIS R7602炭素繊維織物試験法に準拠して
測定した値である。
るたて糸とよこ糸から製織するときは、織物目付が100
〜300g/m2、織物厚みが0.1〜0.4mm、CF扁平糸から
なるたて糸またはよこ糸と、他の補助糸とから製織する
ときは、目付が 90〜200g/m2、厚みが0.1〜0.3mmであ
る。
の糸条を用いた場合、目付が100g/m2よりも小さいと、
非常に扁平度の高いCF扁平糸で扁平糸織物を製織する
ことになって製織が難しく、たとえ製織できたとしても
扁平糸の扁平状態が潰されて非常に織り目の粗い織物に
なってしまう。一方、目付が300 g/m2よりも大きくなる
と、プリプレグやFRPに成形する際の合成樹脂の含浸
性が悪く、樹脂中に多数のボイドが発生してしまう。
し、かつ、前記した式で定義される繊維密度が0.8g/
cm3以上であることが特徴である。
有率に依存し、特に、炭素繊維織物基材を用いたFRP
において高い強度特性を得るためには、繊維密度の高い
織物基材が必要である。ここにおいて、FRP等におけ
る繊維の体積含有率とは、FRPの体積に対する繊維基
材の体積割合をいい、次式で表される。
Pの体積(cm3)〕
得るには、炭素繊維糸の織り密度を大きくすれば可能で
ある。しかし、従来は、織り密度を大きくすると、炭素
繊維織物における炭素繊維糸のクリンプが大きくなり、
高強度のCFRPが得られなかった。
密度を0.8g/cm3よりも小さくする必要があった。特
に、炭素繊維が太くその繊度が大きい場合には、織物の
繊維密度をさらに小さくしなければならなかった。
からなるCF扁平糸を用いているが、糸幅が4〜16mm
で、糸幅/糸厚み比が30以上の扁平糸をその糸幅とほ
ぼ等しい1.0〜1.2倍の糸間隔で製織したものである。
したがって、得られる扁平糸織物は、空隙の発生や織糸
のクリンプが最小に抑えられ、繊維密度が高く、繊維密
度が0.8g/cm3以上となっても高い強度特性を発揮す
る。
からなるたて糸またはよこ糸と、他の補助糸とから製織
する場合、補助糸としては、繊度が 2,000デニール以下
の細い繊維からなる扁平糸を使用することが好ましく、
さらに好ましくは50〜600デニールである。
クリンプが大きくなり、また、繊度が小さいと製織や取
扱いに際して扁平糸が切断し易い。
ることが目的で、炭素繊維やガラス繊維などの無機繊
維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維な
どの有機繊維が使用でき、種類に関しては特に限定はな
い。
Pは、公知の方法により合成樹脂を含浸させて製造する
ことができる。このとき使用する合成樹脂は、エポキシ
樹脂,不飽和ポリエステル樹脂,フェノール樹脂などの
熱硬化性樹脂、ナイロン樹脂,ポリエステル樹脂,ポリ
ブチレンテレフタレート樹脂,ポリエーテルエーテルケ
トン(PEEK)樹脂,ビスマレイミド樹脂などの熱可
塑性樹脂が使用でき、30〜67重量%の合成樹脂を扁平糸
織物に含浸させる。
16mm、糸幅/糸厚み比が30以上のCF扁平糸からなる
たて糸とよこ糸あるいは前記たて糸またはよこ糸と、他
の補助糸とが、前記糸幅の1.0〜1.2倍のピッチで製織
され、かつ、厚みが0.1〜0.4mm、繊維密度が0.8g/
cm3以上で、たて糸とよこ糸とを製織した場合の目付が1
00〜300g/m2、たて糸またはよこ糸と他の補助糸とを
製織した場合の目付が90〜200g/m2の扁平糸織物とす
ると、扁平状態を維持した状態で扁平糸織物が製織さ
れ、太いたて糸とよこ糸であっても、交錯部におけるク
リンプが小さく抑えられ、繊維密度が均一となる。
は非常に粗い糸密度で製織されており、さらに織糸のク
リンプが小さいので剪断変形させやすい。すなわち、扁
平糸織物を剪断変形させた場合、たて糸またはよこ糸の
糸間隔を詰める余裕が十分にあるので、扁平糸の糸幅を
狭めつつ糸間隔を小さくさせながら皺を発生させること
なく大きく変形させることができ、複雑な形状の成形型
にも沿わすことができる。
部が小さくて均一な織物でもって成形型の曲面のみを剪
断変形させて沿わせるものであるから、成形型の曲率の
大きい面も一様に高い繊維被覆度で沿わせることができ
る。
グやFRPは、樹脂含浸性が良いことから、樹脂中に殆
どボイドが発生せず、高い強度特性を示す。
て、織機の主軸に連動させた引取りローラによりよこ糸
ボビンを一定回転させながら横取り解舒させ、たて糸に
対する1回のよこ糸供給によるよこ糸の弛みを吸収さ
せ、次いでガイドローラによりよこ糸の位置決めを行う
と共に、張力付与機構により張力を付与すると、よこ糸
が捩じれた状態で織り込まれることがない。
において、複数個のたて糸ボビンからたて糸を横取り解
舒し、前記たて糸の扁平面をコームのワイヤーにのみ接
触させて所望の密度に引き揃え、たて糸の扁平面を水平
方向に変換して綜絖に導くと、たて糸の扁平状態を保持
した状態で扁平糸織物が製織される。
び製造装置に係る一実施例を図1乃至図5に基づいて詳
細に説明する。
用して扁平糸織物を製造する製造装置を示すもので、こ
の製造装置は、よこ糸供給装置として、ボビン1、引取
りローラ3、テンション装置4、ガイドローラ5〜7、
板バネテンション装置8、押し板ガイド9及びレピア1
1等を備えており、たて糸供給装置として、クリール2
0、コーム21、水平ガイド22、綜絖23及び筬24
を備えている。
ン1は、炭素繊維扁平糸(以下、単に「扁平糸」とい
う)からなるよこ糸Twfが巻回され、よこ糸Twfはテン
ションローラ2を経て織機の回転主軸で駆動されている
引取りローラ3に案内され、引取りローラ3の回転によ
り一定速度で解舒される。ここで、テンションローラ2
は、ボビン1からよこ糸Twfを解舒するときは上方に位
置し、織機が停止すると自動的に下方に下がると共に、
ブレーキが働いて惰性回転が停止する。
(rpm)と1回転に必要なよこ糸長さ(m)が分かれ
ば容易に求めることができる。
予め扁平状に加工され、サイジング剤などで形態保持さ
れて一定のトラバース幅で円筒状の管であるボビン1や
後述するクリール20のボビン20a,20bに巻かれ
ている。また、糸条の太さとしては、炭素繊維単糸数が
3,000〜24,000本からなっており、糸条の扁
平率は糸幅/糸厚み比で30〜80である。
よこ糸Twfは、テンション装置4のガイド4aを経て、
水平ガイドローラ5、垂直ガイドローラ6、水平ガイド
ローラ7に案内されて板バネテンション装置8へと導か
れる。
10〜20mm程度で、長さが100mm〜300mm程度の
ベアリングを内蔵した回転方式が好ましい。直径があま
りにも小さいとよこ糸Twfを構成する炭素繊維が屈曲し
て単糸切れを起こし易く、また、20mm以上になると回
転の惰性が大きくなって始動、停止時の張力変動が大き
くなる問題がある。また、それぞれのガイドローラ5〜
7の長さは、通過するよこ糸Twfが左右または上下方向
に移動してガイドローラ5〜7を支持する支持部に接触
しない長さが必要である。よこ糸Twfがガイドローラ5
〜7の支持部に接触すると、扁平状態が潰れてしまう。
は、案内するよこ糸Twfの高さ方向の位置を決め、垂直
ガイドローラ6はよこ糸Twfの水平方向の位置を決め
る。したがって、ガイドローラは、少なくとも水平方向
と垂直方向のものが、それぞれ交互に配置されていれば
よい。
ドローラ6との間および垂直ガイドローラ6と水平ガイ
ドローラ7との間で、よこ糸Twfの扁平面を90°捩じ
る必要がある。このため、ガイドローラ5,6間及びガ
イドローラ6,7間の距離は、よこ糸Twfの幅によって
異なるが、50mm以上離す必要がある。ガイドローラ間
の距離が50mmより小さいと、よこ糸Twfが捩じれたま
ま垂直ガイドローラ6や水平ガイドローラ7を通過して
織り込まれてしまう。また、短い距離で扁平糸を90°
捩じると、扁平糸の両端部に張力が加わり、毛羽が発生
する。
が、それぞれ2本の組にしてよこ糸TwfをS字状に通過
させると、よこ糸Twfに作用する張力が安定し、よこ糸
Twfの位置決めを確実に行うことができる。
による間欠的なよこ糸Twfの挿入に際し、引取りローラ
3によって一定速度で解舒されるよこ糸Twfの引取りロ
ーラ3と水平ガイドローラ5間における弛みをスプリン
グ4bで吸収させて、よこ糸Twfを常に緊張させておく
ものである。よこ糸Twfは、スプリング4bで緊張させ
ておかないと、弛んだ際に捩じれてしまい、捩じれたま
まガイドローラ5〜7を通過して織り込まれてしまう問
題が起こる。そして、スプリング4bの下端に設けたガ
イド4aは、扁平糸の扁平面が水平に案内されるよう
に、横長に配置しておく。
としては、エアの吸引による方法があるが、この方法で
は吸引中によこ糸Twfが捩じれてしまう問題がある。ま
た、重りによるよこ糸Twfの緊張方法では、張力変動が
大きくなり過ぎ、よこ糸Twfを構成する炭素繊維が損傷
する問題があり、前記スプリングによる方法が最も簡単
で、確実である。
下流側には、よこ糸Twfの張力を均一にさせるテンショ
ン装置8が配置されている。このテンション装置8は、
幅の広い2枚の板バネ8a,8bでよこ糸Twfを挟み込
むことにより、よこ糸Twfの張力を均一に保持するもの
である。
給方法においては、原理的には、垂直ガイドローラ6に
よりよこ糸Twfの糸道を決めているが、張力変動やレピ
ア11への引っ掛け動作によりよこ糸Twfの糸道が変わ
ることがある。したがって、よこ糸Twfが幅方向に移動
してもよこ糸Twfの端部と干渉する物がないことが必要
であり、そのために幅の広い板バネ8a,8bを備えた
テンション装置8を用いる。板バネ8a,8bの幅とし
ては、よこ糸Twfの糸幅の5倍以上あればよい。
8のよこ糸Twfの下流側に配置されており、先端にV字
形のガイド面9aが形成された板である。このガイド9
は、レピア11への給糸と連動して、織機の回転が伝達
されるカム機構を利用して矢印で示す前後方向に駆動さ
れる。
糸端把持ガイド10が配置されている。糸端把持ガイド
10は、図3に示すように、L字形の受け部材10aと
図示しない駆動手段によって上下方向に駆動される押圧
部材10bとを有している。このガイド10は、レピア
11へのよこ糸Twfの給糸時に、押し板ガイド9の前進
作動と並行して押圧部材10bが下降し、よこ糸Twfを
受け部材10aに押しつけて糸端を把持している。
9が矢印方向に押し出されて扁平面がV字形のガイド面
9aの斜面に案内されて下降すると共に、糸端把持ガイ
ド10も下降し、扁平形態が潰れずにレピア11の先端
を横切る結果、後述するレピア11の爪11aに具合良
く引っ掛けられる。
イド10とガイド孔を有する給糸ガイドとによって、よ
こ糸Twfがレピア11を斜めに横断するように待機させ
ておき、レピア11が給糸位置に到達したときに、両ガ
イドを下降させてレピア11の爪11aによこ糸Twfを
引っ掛けさせている。
ガイドを用いると、よこ糸Twfが扁平糸の場合に、前記
ガイド孔でよこ糸Twfが擦られて扁平形態が潰れてしま
う。このため、本発明の製造装置では、板バネテンショ
ン装置8と糸端把持ガイド10との間に押し板ガイド9
を設け、レピア11への給糸時に糸端把持ガイド10を
下降させると共に、押し板ガイド9を前進させることに
より、織機の後方によこ糸Twfを押し付けてレピア11
に対して横切るようにしたのである。
する筬24の前部に配置される長手条の部材で、間欠的
に横方向に作動して、よこ糸Twfを製織部のたて糸
Twr,T wr間に挿入するものである。レピア11は、図
2に示すように、扁平なよこ糸T wfを引っ掛ける爪11
aが先端に設けられ、爪11aの近傍には押え具11b
が取付けられている。
持する方法として、図5に示すように、レピア11の先
端に導かれたよこ糸Twfの端部を挟み具12で挟んで把
持させることにより、ほとんど扁平状態を潰すことなく
よこ糸挿入を達成することができる。
は、以上のようなよこ糸供給装置の横糸供給工程によ
り、ボビン1に巻回されたよこ糸Twfが、引取りローラ
3によって一定速度で解舒され、レピア11の間欠的な
よこ糸挿入の際の弛みがテンション装置4のスプリング
4bで吸収される。そして、ボビン1から解舒されたよ
こ糸Twfは、ガイドローラ5〜7で案内されると共に、
板バネテンション装置8で均一な張力に保持されなが
ら、押し板ガイド9と糸端把持ガイド10との協働によ
り、レピア11の爪11aに引っ掛けられ、図1に示す
ように、製織部のたて糸Twr,Twr間に挿入される。
捩じれたり、扁平形態が潰されることなく織り込まれ
る。
と、クリール20は、多数のボビンが回転自在に支持さ
れ、図1においてはボビン20a,20bのみを図示し
てある。そして、ボビン20a,20bには、よこ糸供
給装置のボビン1と同様に、扁平糸からなるたて糸Twr
が巻回され、たて糸Twrは、横取り解舒で織機側に導か
れる。ボビン12からのたて糸Twrの解舒速度は、よこ
糸Twfに比べて極端に遅く、一定の速度であるから、ボ
ビン20a,20bは軽いブレーキ付きであれば問題な
い。
1a,21a間に織物のたて糸Twrの間隔と同じ間隔に
複数のワイヤー21bを上下方向に設けたものを多数連
結したもので、ワイヤー21b,21b間にたて糸Twr
を1本ずつ通して水平方向の位置を決める。ここにおい
て、ワイヤー21bは、クリール20のボビン20a,
20bから供給される扁平なたて糸Twrが支持枠21
a,21aと接触せず、たて糸Twrの扁平面がワイヤー
21bのみと接触するよう、所定の長さにする必要があ
る。ワイヤー21bの長さが所定長さ以下であると、た
て糸Twrが潰れてしまう。ワイヤー21bの最適な長さ
は、クリール20の高さと、クリール20からコーム2
1ならびに水平ガイド22までの距離によって決まる
が、300mm程度の長さが必要である。
a,22aを有し、ボビン20a,20bから解舒され
るたて糸Twr,TwrをS字状に巻回して、上下方向の位
置を規制する。ここで、たて糸Twrは、コーム21と水
平ガイド22との間で扁平面を90゜捩じる必要があ
る。このため、コーム21と水平ガイド22との間隔
は、たて糸Twrの幅によって異なるが、50mm以上離す
必要がある。コーム21と水平ガイド22との間隔が、
50mm以下であるとたて糸Twrが捩じれたまま水平ガイ
ド22を通過して織り込まれてしまう。
されており、水平ガイド22で上下方向の位置が位置決
めされた各たて糸Twrを筬24へ案内するが、図示しな
い駆動手段によって昇降され、各たて糸Twrの筬24の
下流側によこ糸Twfを通す杼道を作る。ここで、従来の
綜絖においては、メールは隣接する糸と綜絖との間にお
ける干渉を少なくする目的で縦長形状になっている。し
かし、このように縦長形状のメールに扁平糸を通すと、
扁平形状が潰されてしまい、扁平形状のまま製織するこ
とが出来ない。したがって、綜絖23は、メール23a
の形状を横長に形成することが好ましく、メール23a
の横方向の長さは、たて糸Twrとして用いる扁平糸の糸
幅と同等または若干長く設定する。メール23aの形状
としては、矩形あるいは横長楕円が好ましい。
ビン20a,20b等から解舒された複数のたて糸Twr
を所定の密度に配列させて、織前へ案内するもので、フ
レーム24aに多数の筬羽24bが上下方向に配置され
ている。ここにおいて、たて糸Twrは、張力をできるだ
け低く設定することが望ましい。これは、綜絖23に案
内されてくるたて糸Twrの筬24の横方向の位置が僅か
にずれて筬羽24bと接触しても、たて糸Twrの張力が
低いと扁平形状が潰されることがなく、また、綜絖23
が揺れてたて糸Twrの位置がずれ、たて糸Twrがメール
23aの片側によっても扁平形状が潰されることがない
からである。
程に従ってたて糸Twrが織前に導かれ、よこ糸供給装置
から送られてくるよこ糸Twfに織り込まれて扁平糸織物
が製造される。
20a,20b等から複数のたて糸Twrが解舒される。
位置が位置決めされた後、90゜捩じりを付与されて水
平ガイド22へと導かれる。
wrは、上下方向の位置が位置決めされた後、綜絖23に
案内され、図示しない駆動手段によって昇降されて筬2
4の下流側によこ糸Twfを通す杼道を形成する。
ン20a,20b等から解舒された複数のたて糸T
wrは、筬24で所定密度に配列させて、織前へ案内され
る。
たときに、レピア11の間欠作動により多数のたて糸T
wr間によこ糸Twfが挿入され、図1に示すように、扁平
糸織物が製造されてゆく。
は等間隔でシート状に揃えられ、安定した製織が可能に
なる。
置を用いて製織した扁平糸織物に関する実施例を以下に
説明する。
0kg・f/mm2、破断伸度が2.1%の炭素繊維糸(東レ
(株)社製トレカT700 SC−12K(繊度7,200デニー
ル))からなり、糸幅が6.5mm、糸の厚みが0.10mm、糸
幅/糸厚み比が65の扁平形態で、サイジング剤を1%付
着させて形態を保持させた扁平糸を使用し、たて糸およ
びよこ糸の密度が1.25本/cmの平織組織で、目付が20
0g/m2、織物厚みが0.22mm、繊維密度が0.91g/
cm3の扁平糸織物を製織した。
交錯部において殆ど空隙のない繊維密度が均一な織物で
あった。また、製織速度は、類似の炭素繊維糸(東レ
(株)社製トレカT300 B−3K(繊度1,800 デニー
ル))を用いた、たて糸およびよこ糸の密度が5.0本/c
mの平織組織で、目付が200g/m2の従来の扁平糸織物
に比べて4倍という早い速度で、非常に生産性が向上し
ていた。
を含浸させ、これを同方向に4枚積層させてオートクレ
ーブ成形法で硬化板を作製し、JIS K7073のC
FRPの引張試験法に準拠して引張破断強度を評価し
た。
引張弾性率と共に表1に示す。
こ糸の密度が1.25本/cmの平織組織となっている扁平
糸織物を、従来の製織法により製織した。
付が200g/m2、織物厚みが0.34mm、繊維密度が0.6
0g/cm3であった。
シ樹脂に含浸させ、これを同方向に4枚積層させてオー
トクレーブ成形法で硬化板を作製した。
部の樹脂が離形フィルムに取られて欠けてしまい、その
分樹脂を追加しなければならなかった。また、得られた
硬化板は、表面が織物の空隙部が窪んで凹凸しており、
ボイドが多数みられた。
により引張破断強度を評価し、その結果を、炭素繊維の
体積含有率および引張弾性率と共に表1に示した。
明の扁平糸織物から作製した硬化板は、非常に高い引張
破断強度を備え、引張弾性率においても、従来の炭素繊
維織物基材では考えられない高い値を示している。
に、繊維密度が0.60g/cm3のように小さい織物で、
炭素繊維の体積含有率が高い硬化板を作製しようとして
も、樹脂含浸性が悪いため強度の低い硬化板になってし
まう。この場合、使用する樹脂量を増加させて樹脂含浸
性を高めることも考えられるが、このようにすると炭素
繊維の体積含有率が低い硬化板となってしまう。
不飽和ポリエステル樹脂をハンドレイアップ(hand lay-
up) で含浸させ、これを4枚積層して常温で硬化させた
硬化板を作製した。
であるにも拘らず、45%という炭素繊維の高い体積含有
率を示し、かつ、完全に樹脂が含浸されてボイドのない
ものであった。これは、製織された扁平糸織物の繊維密
度が0.91g/cm3と高いことから可能になったもので
ある。
試験法により評価したところ、表2に示すように、実施
例1のオートクレーブ成形法で得られた硬化板並みの高
い強度を有する結果が得られた。
kg・f/mm2、破断伸度が1.5%の炭素繊維糸(東レ
(株)社製トレカT300 B−3K(繊度1,800デニール
))を使用し、たて糸およびよこ糸の密度が5.0本/cm
の平織組織からなる炭素繊維糸織物を、従来の製織法に
より製織した。
/m2、織物厚みが0.27mm、繊維密度が0.74g/cm3
であった。
リエステル樹脂をハンドレイアップで含浸させ、4枚積
層して常温硬化させた硬化板を作製した。得られた硬化
板は、炭素繊維の体積含有率が32.1%と通常の値で、
樹脂含浸性も良好であった。
し、その結果を表2に炭素繊維の体積含有率および引張
弾性率と共に併記した。
問題がなく、実施例2の硬化板と比べ、用いた炭素繊維
糸だけが異なっていた。しかし、表2に示したように、
これら炭素繊維糸が硬化板の強度に寄与する引張強度利
用率から判断しても、実施例2の硬化板に比べて引張破
断強度が極端に小さかった。
物の繊維密度が0.74g/cm3であるのに対し、実施例
2の硬化板に用いた扁平糸織物では、繊維密度が0.91
g/cm3と高く、したがって硬化板における炭素繊維の
体積含有率が高くなること、また、実施例2の扁平糸織
物では、織糸のクリンプも小さいので高い強度特性が発
現したものである。
における引張試験に基づき、横軸を引張歪み(%)、縦
軸を引張破断強度(kg・f/mm2)として、図4に示
す強度−歪み曲線に関する強度特性図を描いた。
化板では引張歪みが0.6%の付近から引張弾性強度の変
化率の低下が見られた。これは、比較例2の硬化板を観
察したとろ、樹脂にクラックが発生していたことから、
用いた炭素繊維糸のクリンプが伸ばされた結果、含浸さ
せた樹脂で炭素繊維糸を支えきれなくなったことに起因
するものと推定される。
使用する場合には、引張破断強度を基準にすることは危
険であり、より低い引張破断強度を基準にする必要があ
る。
強度から算出した理論強度に対する実測による引張強度
の比をいう。
率が23,000kg・f/mm2、破断伸度が2.1%の炭素繊
維糸(東レ(株)社製トレカT 700SC−12K(繊度7,2
00デニール))からなり、糸幅が6.5mm、糸の厚みが0.1
0mm、糸幅/糸厚み比が65の扁平形態で、サイジング剤
を1%付着させて形態を保持させた扁平糸を、また、よ
こ糸に、ガラス繊維糸(日東紡(株)社製ECE225−1
/2)を補助糸として、それぞれ使用し、たて糸密度が1.
25本/cm、よこ糸密度が2.5本/cm、目付が111g/
m2、織物厚みが0.11mm、繊維密度が1.01g/cm3の
平織組織からなる一方向扁平糸織物を製織した。
の隙間がなく、薄くて繊維密度が均一な織物であった。
ンドレイアップで含浸させ、4枚同方向に積層させて常
温硬化し、硬化板を作製した。
て、炭素繊維糸の配向方向について引張破断強度を評価
した。その結果を、炭素繊維の体積含有率および引張弾
性率と共に表3に示す。
であるにも拘らず、炭素繊維の含有率が高く、引張破断
強度の点でも優れたものであった。
率が23,000kg・f/mm2、破断伸度が2.1%の実施例
3の炭素繊維糸(東レ(株)社製トレカT700SC−12
K(繊度 7,200デニール))を使用し、また、よこ糸に、
実施例3のガラス繊維糸を補助糸として、それぞれ使用
し、たて糸密度が1.25本/cm、よこ糸密度が2.5本/
cm、目付が111g/m2、織物厚みが0.11mm、繊維密度
が1.01g/cm3の平織組織からなる一方向扁平糸織物
を、従来の製織法で製織した。
でき、非常に織り目の粗い織物であった。
レイアップ成形して硬化板を作製し、実施例1の試験法
に基づいて、引張破断強度を評価した。その結果を、表
3に併記した。
板は、実施例3の硬化板と比べると炭素繊維の体積含有
率が約34%と低く、引張破断強度も約105kg・f/mm2
と小さかった。
ろ、比較例3の硬化板に比べると、樹脂が扁平糸織物中
に均一に含浸され、殆どボイドが見られなかった。
扁平糸織物の製造方法と製造装置によれば、扁平糸が捩
れたり、その扁平状態が潰されることなく扁平糸織物を
製織することができ、非常に薄い織物が安定して得ら
れ、この織物でCFRPを製造したとき、捩れ部の厚み
ムラで表面に凹凸ができたり、捩れ部の空隙に樹脂過多
な部分が生じたり、ボイドが発生する等の不都合や、捩
れ部の応力集中による強度低下を回避することができ
る。
から製織された本発明の扁平糸織物は、扁平糸を使用し
ているので、織糸間の空隙が殆どなく、繊維が非常に均
一で高密度な織物となる。
細い炭素繊維糸を高密度で製織していたので非常に高価
な織物であったが、本発明の製造方法によれば安価な太
い炭素繊維糸を用いて、しかも粗密度で製織するので生
産性が高く、製造原価が安価となる。さらに、本発明の
扁平糸織物は、CF扁平糸で粗く製織されたものである
から剪断変形させやすく、複雑な形状の成形型に均一に
沿わせることができる。また、炭素繊維扁平糸織物は、
扁平状態の糸が粗密度で織られているので織糸のクリン
プが小さく、かつ、繊度の大きい太い糸条からなる扁平
糸を使用しているので、空隙が小さいため、CFRPを
作製した場合に炭素繊維の体積含有率が高くなり、非常
に高い強度特性を発揮する等の優れた効果を奏する。
らかなので、FRPを作製したときにFRPの表面が平
坦となり塗装が容易となる。
する製造装置の概略構成図である。
る。
製造装置で製織された扁平糸織物を用いて作製した硬化
板の強度−歪み曲線に関する強度特性図である。
す斜視図である。
構) 9 押し板ガイド 10 糸端把持ガイド 11 レピア 20 クリール 20a,20b ボビン(たて糸用) 21 コーム 22 水平ガイド 23 綜絖 23a メール 24 筬 Twf よこ糸 Twr たて糸
Claims (5)
- 【請求項1】 扁平糸からなるよこ糸を巻回したよこ糸
ボビンからよこ糸を定速で横取り解舒し、ガイドローラ
によってよこ糸をよこ糸供給位置において水平方向に位
置決めするとともに、前記よこ糸ボビンとガイドローラ
との間で、たて糸に対する1回のよこ糸供給に必要な長
さのよこ糸を保留しつつ緊張下によこ糸を供給するよこ
糸供給工程を含むことを特徴とする扁平糸織物の製造方
法。 - 【請求項2】 前記扁平糸が炭素繊維扁平糸である、請
求項1に記載の扁平糸織物の製造方法。 - 【請求項3】 織機の主軸と連動して回転し、扁平糸か
らなるよこ糸を巻回したよこ糸ボビンからよこ糸を定速
で引き出す引取りローラと、引き出されたよこ糸をよこ
糸供給位置において水平方向に位置決めする少なくとも
2個のガイドローラと、たて糸に対する1回のよこ糸供
給に必要な長さのよこ糸を、前記引取りローラとガイド
ローラとの間で保留するよこ糸の弾性懸垂機構と、前記
ガイドローラから送り出されてくるよこ糸を緊張下に保
つ張力付与機構とを含むよこ糸供給手段を備えたことを
特徴とする扁平糸織物の製造装置。 - 【請求項4】 前記扁平糸が炭素繊維扁平糸である、請
求項3に記載の扁平糸織物の製造装置。 - 【請求項5】 請求項1または請求項2に記載の扁平糸
織物の製造方法により得られることを特徴とする扁平糸
織物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18291098A JP3608645B2 (ja) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | 扁平糸織物とその製造方法および製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP18291098A JP3608645B2 (ja) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | 扁平糸織物とその製造方法および製造装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7796793A Division JP2955145B2 (ja) | 1992-09-08 | 1993-04-05 | 扁平糸織物とその製造方法および製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10331056A true JPH10331056A (ja) | 1998-12-15 |
JP3608645B2 JP3608645B2 (ja) | 2005-01-12 |
Family
ID=16126531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18291098A Expired - Lifetime JP3608645B2 (ja) | 1998-06-29 | 1998-06-29 | 扁平糸織物とその製造方法および製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3608645B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002347206A (ja) * | 2001-05-24 | 2002-12-04 | Kanebo Ltd | ドクターブレード |
US7134458B2 (en) | 2001-10-01 | 2006-11-14 | Toray Industries, Inc. | Method of producing reinforcing fiber woven fabric and production device therefor and reinforcing fiber woven fabric |
CN115262063A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-11-01 | 武汉纺织大学 | 多层高密经纱收拢装置及多层高密织物的制备方法 |
-
1998
- 1998-06-29 JP JP18291098A patent/JP3608645B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US7134458B2 (en) | 2001-10-01 | 2006-11-14 | Toray Industries, Inc. | Method of producing reinforcing fiber woven fabric and production device therefor and reinforcing fiber woven fabric |
CN115262063A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-11-01 | 武汉纺织大学 | 多层高密经纱收拢装置及多层高密织物的制备方法 |
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