JPH08302537A

JPH08302537A - 炭素繊維織物と、その製造方法および製造装置

Info

Publication number: JPH08302537A
Application number: JP7111935A
Authority: JP
Inventors: Tatsutarou Demura; 達太郎出村
Original assignee: ICHINOMIYA ORIMONO KK; ICHINOMYA ORIMONO KK
Current assignee: ICHINOMIYA ORIMONO KK; ICHINOMYA ORIMONO KK
Priority date: 1995-05-10
Filing date: 1995-05-10
Publication date: 1996-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】取扱い中に目ずれを生じることがなく、効率
よく生産可能にする。【構成】無撚りのマルチフィラメント炭素繊維からな
る経糸１、１…、緯糸２、２…を粗い平織組織に製織
し、各交点３を熱融着する。各緯糸２は、緯入れに先き
立ち、熱融着性の添加糸２ａを添加し、製織後、加熱処
理して添加糸２ａを溶融させ、溶融樹脂を介して各交点
３を熱融着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この出願は、プラスチックやコン
クリート等をマトリックス材とする複合強化材料の補強
材として好適に使用することができる炭素繊維織物と、
その製造方法および製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックやコンクリートをマトリッ
クス材とする複合強化材料の補強材として、炭素繊維の
絡み織物が提案されている（特開平３−４０８３４号公
報）。

【０００３】このものは、炭素繊維からなる経糸、緯糸
をメッシュ状に規則正しく配列し、各経糸に沿って絡み
糸を設け、絡み糸を介して経糸、緯糸の各交点を機械的
に結束する構造となっている。なお、絡み糸は、経糸、
緯糸よりも低剛性の糸を使用するものとする。そこで、
このものは、絡み糸が経糸、緯糸よりも低剛性であるか
ら、経糸、緯糸を不用に屈曲させることがなく、したが
って、経糸、緯糸の強度を損うおそれがない。また、経
糸、緯糸が各交点において絡み糸を介して結束されてい
るから、いわゆる目ずれがなく、取扱いし易いという。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術による
ときは、経糸、緯糸は、単にメッシュ状に配列されてお
り、織組織を形成していない上、経糸、緯糸の各交点
は、絡み糸を介して結束するから、特殊な絡み織用の綜
絖などが必要であり、生産性が低いという問題が避けら
れなかった。また、絡み糸による結束強度は、必ずしも
十分ではなく、取扱い中に目ずれが生じ易いという問題
もあった。絡み糸は、炭素繊維に有害な屈曲が生じない
ように、緩く結束しなければならず、十分な結束強度を
得ることが困難であるからである。

【０００５】そこで、この出願に係る各発明の目的は、
経糸と緯糸との各交点を熱融着することによって、炭素
繊維を過大に屈曲させることなく、目ずれを完全に防止
し、しかも、普通の織機と原理的に同等な織機を使用し
て効率よく生産することができる炭素繊維織物と、その
製造方法および製造装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めのこの出願に係る第１発明の構成は、無撚りのマルチ
フィラメント炭素繊維からなる経糸と緯糸とを粗い平織
組織に製織してなり、経糸、緯糸の各交点は、溶融樹脂
を介して熱融着することをその要旨とする。

【０００７】第２発明の構成は、無撚りのマルチフィラ
メント炭素繊維からなる経糸と緯糸とを粗い平織組織に
製織し、加熱処理して経糸、緯糸の一方または双方に添
加する熱融着性の添加糸を溶融させ、経糸、緯糸の各交
点を熱融着することをその要旨とする。

【０００８】なお、添加糸は、炭素繊維に対して螺旋状
に巻き付けてもよく、平行に添わせるようにしてもよ
い。

【０００９】また、添加糸は、炭素繊維に対して、溶融
温度が異なる複数本を添加することができる。

【００１０】さらに、経糸、緯糸は、炭素繊維に添加糸
を添加した後、糊付処理を施してもよい。

【００１１】第３発明の構成は、無撚りのマルチフィラ
メント炭素繊維からなる経糸と緯糸とを粗い平織組織に
製織する織機本体と、織機本体からの織布を加熱処理し
て経糸、緯糸の一方または双方に添加する熱融着性の添
加糸を溶融させ、経糸、緯糸の各交点を熱融着させる加
熱処理装置とを備えることをその要旨とする。

【００１２】なお、加熱処理装置は、織布の表面、裏面
に接触して加熱する一対の加熱ローラを備え、さらに、
加熱ローラは、織布を挟み込む押圧ローラを形成しても
よい。

【００１３】

【作用】かかる第１発明の構成によるときは、経糸、緯
糸は、粗い平織組織に製織されており、各交点が熱融着
されているから、全体としての一体性に優れ、目ずれを
生じるおそれがない。なお、経糸、緯糸として使用する
無撚りのマルチフィラメント炭素繊維は、たとえば、ピ
ッチ系またはＰＡＮ系の炭素繊維フィラメント（直径５
〜１０μｍ程度）を５００〜１２０００本程度平行に引
き揃えて構成する。また、各交点を熱融着するための溶
融樹脂は、溶融温度が低い熱可塑性プラスチックであれ
ば、いずれの種類であっても使用可能である。たとえ
ば、ナイロン６等のポリアミドや、ポリエーテルイミ
ド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
アミドイミド等のエンジニアリングプラスチックの他、
ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート等の一
般用プラスチックも広く使用可能である。

【００１４】なお、平織組織における経糸の配列ピッ
チ、緯糸の打込みピッチは、それぞれ約１０〜１００mm
程度に粗く設定し、全体をメッシュ状に仕上げるものと
する。配列ピッチ、折込みピッチが細か過ぎると、マト
リックス材が通り難く、マトリックス材の連続性が損わ
れ、粗過ぎると、補強材として十分な強度が得られな
い。

【００１５】第２発明の構成によるときは、経糸、緯糸
の少なくとも一方に添加する添加糸は、加熱処理するこ
とによって溶融し、経糸、緯糸の交点を熱融着する。そ
こで、このときの添加糸は、第１発明における溶融樹脂
を形成し、前述のとおりの任意の熱可塑性プラスチック
を使用することができる。ただし、添加糸は、単糸デニ
ールが数ｄ程度、総合デニールが２００〜５００ｄ程度
のマルチフィラメント糸とすることが好ましい。マルチ
フィラメント糸は、一般に、加熱処理の際に、大径の単
糸よりも良好な溶融性を示すからである。

【００１６】なお、添加糸は、経糸、緯糸を形成する炭
素繊維に対し、螺旋状に巻き付けてもよく、平行に添わ
せてもよい。前者によれば、経糸、緯糸としての一体性
に優れ、開口動作や緯入れ動作を安定にすることがで
き、後者によれば、経糸、緯糸の各準備工程の生産性を
高めることができる。一般に、後者の合糸工程は、前者
のカバーリング工程に比して生産性が格段に高いからで
ある。

【００１７】溶融温度が異なる複数本の添加糸を使用す
るときは、準備工程において低溶融温度の添加糸を溶融
させることにより、高溶融温度の添加糸を炭素繊維に一
体に融着させ、経糸、緯糸としての一体性を一層向上さ
せることができる。すなわち、開口時、緯入れ時におい
て、経糸や緯糸がばらけてしまったり、レピアによる緯
糸の把持が不確実になったりするトラブルを有効に防止
することができる。

【００１８】また、添加糸を添加して糊付処理を施せ
ば、糊を介して炭素繊維と添加糸とを一体に固化するこ
とができ、同様に、開口時、緯入れ時のトラブルを防止
することができる。

【００１９】第３発明の構成によるときは、織機本体
は、無撚りのマルチフィラメント炭素繊維からなる経
糸、緯糸を粗い平織組織に製織する。ただし、このと
き、経糸、緯糸の少なくとも一方には、熱融着性の添加
糸が添加されている。一方、加熱処理装置は、織機本体
からの織布を加熱処理し、添加糸を溶融させることによ
り経糸、緯糸の各交点を熱融着させ、第１発明に係る炭
素繊維織物を完成することができる。なお、織機本体
は、経糸、緯糸に対して不用な屈曲や損傷を与えないよ
うに、最少の経糸張力にするとともに、経糸に接触しな
いようにして緯糸を緯入れすることが好ましい。また、
緯入れ方式は、バンドレピア、棒レピア等のレピア方式
が特に好適である。

【００２０】加熱処理装置は、添加糸を溶融させ、経
糸、緯糸の交点を熱融着させることができれば、任意の
加熱方式が使用可能であるが、一般に、ホットエア等に
よる無接触形の間接加熱方式は、加熱ローラ等による接
触形の直接加熱方式よりも劣っている。間接加熱方式
は、織布の温度分布を十分均一にすることが難しい上、
溶融樹脂が交点から遠くに流れ去ってしまうことが少な
くないからである。なお、加熱ローラを押圧ローラとす
れば、製品の表面を美麗に仕上げ、溶融樹脂の流失を一
層少なくすることができる。

【００２１】

【実施例】以下、図面を以って実施例を説明する。

【００２２】炭素繊維織物は、経糸１、１…、緯糸２、
２…を粗い平織組織に製織してなる（図１）。

【００２３】経糸１、緯糸２は、それぞれ、無撚りのマ
ルチフィラメント炭素繊維からなっている。経糸１、１
…の配列ピッチＷp 、緯糸２、２…の打込みピッチＷf
は、それぞれ約１０〜１００mmとするのがよい。ただ
し、必ずしもＷp ＝Ｗf に限定する必要はない。

【００２４】経糸１、１…、緯糸２、２…の各交点３
は、図示しない溶融樹脂を介して熱融着されている。す
なわち、炭素繊維織物は、平織組織に製織されている
上、経糸１、１…、緯糸２、２…の各交点３が熱融着さ
れていることにより、全体としての形態を安定に保持す
ることができ、各交点３において経糸１、緯糸２が相対
移動することがなく、有害な目ずれを生じることがな
い。

【００２５】かかる炭素繊維織物は、プラスチックまた
はコンクリート等のマトリックス材と組み合わせること
により、繊維強化複合材料の補強材として広く使用する
ことができる。炭素繊維は、重量が小さく、引張強度が
大きい上、高剛性であるために、軽量な高強度複合強化
材料を作ることができるからである。

【００２６】なお、このような炭素繊維織物は、緯糸準
備工程において、無撚りのマルチフィラメント炭素繊維
からなる緯糸２に対して熱融着性の添加糸２ａを螺旋状
に巻き付けて添加し（図１、図２）、製織後、加熱処理
して添加糸２ａを溶融させ、各交点３を熱融着すること
によって製造することができる。すなわち、添加糸２ａ
は、各交点３において経糸１、緯糸２を熱融着させる溶
融樹脂を形成するものであり、適当な低溶融温度の熱可
塑性プラスチック糸を使用すればよい。なお、添加糸２
ａの巻付ピッチａは、経糸１、１…の配列ピッチＷp 、
緯糸２、２…の打込みピッチＷf に拘らず、数１０mmな
いし１００mm前後にすることが好ましい。添加糸２ａ
は、緯糸２を緯入れするに際し、緯糸２を形成するマル
チフィラメント炭素繊維を機械的に保持し、緯糸２がば
らけないように作用するからである。

【００２７】炭素繊維織物は、綜絖１１、１１、筬１
２、巻取ローラ１３を備える織機本体１０と、織機本体
１０からの織布Ｃを加熱処理する加熱処理装置２０とを
備える製造装置により、連続的に生産することができる
（図３）。

【００２８】図示しない送出ローラを介して引き出され
た経糸１、１…は、綜絖１１、１１を介して上下に開口
され、図示しない緯入れ装置によって緯糸２が緯入れさ
れると、筬１２によって緯糸２を所定位置に駆動し、巻
取ローラ１３を介し、織布Ｃとして加熱処理装置２０に
送出する。なお、巻取ローラ１３には、プレッシャロー
ラ１３ａ、１３ａが付属している。また、経糸１、１…
は、不用に屈曲させないように、送出ローラから巻取ロ
ーラ１３に至る走行距離を極端に長くとるとともに、こ
の間における経糸張力を殆ど無張力とし、さらに、綜絖
１１、１１は、経糸１、１…との接触部に格別な配慮を
加え、経糸１、１…を損傷させることがない構造にする
べきである。

【００２９】織機本体１０からの織布Ｃは、ガイドロー
ラ２１ａ、２１ａを介して一対の加熱ローラ２１、２１
に導き、別のガイドローラ２１ｂ、２１ｂを介して織布
ビームＣＢに巻き取る。加熱ローラ２１、２１は、それ
ぞれ、織布Ｃの表面側、裏面側に接触し、織布Ｃを均一
に加熱することにより、各緯糸２に添加されている添加
糸２ａを溶融させ、経糸１、１…、緯糸２、２…の各交
点３を熱融着させることができる。

【００３０】

【他の実施例】加熱処理装置２０の加熱ローラ２１、２
１…は、相対向して配設し、織布Ｃを挟み込む押圧ロー
ラを形成することができる（図４）。添加糸２ａが溶融
して溶融樹脂となっても、それが各交点３から遠くに流
失してしまうことが一層少ない上、織布Ｃを屈曲させる
ことなく各交点３を熱融着し、表面を一層美麗に仕上げ
ることができる。

【００３１】緯糸２に添加する添加糸２ａは、緯糸２に
巻き付けるに代えて、緯糸２を形成するマルチフィラメ
ント炭素繊維に対して平行に添わせるようにしてもよい
（図５）。なお、添加糸２ａは、同図に拘らず、緯糸２
の左右両側に添わせてもよく、上面または下面、あるい
は、上面および下面にそれぞれ各１本以上を添わせても
よい。すなわち、添加糸２ａは、緯糸２の任意の位置に
任意の本数を添わせることができる。

【００３２】添加糸２ａは、溶融温度が異なる添加糸２
ａ1 、２ａ1 、２ａ2 、２ａ2 を混合して添加すること
ができる（図６）。緯入れするに先き立ち、緯糸準備工
程において低溶融温度の添加糸２ａ1 、２ａ1 を溶融さ
せることにより、高溶融温度の添加糸２ａ2 、２ａ2 を
緯糸２に一体に融着させることができるから、緯入れ動
作を格段に安定化することができる。なお、添加糸２ａ
1 、２ａ2 の各溶融温度は、たとえば、約１００℃、約
１２０℃程度に選定するのが好適である。高溶融温度の
添加糸２ａ2 、２ａ2 は、製織後、加熱処理装置２０に
よって加熱処理して溶融させ、交点３、３…を熱融着す
ることができる。

【００３３】なお、図６における各添加糸２ａ1 、２ａ
2 の配設位置や本数も、それぞれ任意に選定し得るもの
とする。また、各添加糸２ａ1 、２ａ2 も、図２に倣っ
て、それぞれ緯糸２に対して螺旋状に巻き付けてもよ
い。

【００３４】さらに、添加糸２ａ、２ａ1 、２ａ2 を添
加した緯糸２は、緯入準備工程において糊付処理するこ
とにより、緯糸２自体や、緯糸２と添加糸２ａ、２ａ1
、２ａ2 との一体性を一層向上させることができる。

【００３５】以上の説明において、添加糸２ａ、２ａ1
、２ａ2 は、緯糸２に代えて、または、緯糸２に加え
て、経糸１に添加してもよい。すなわち、添加糸２ａ、
２ａ1、２ａ2 は、織布Ｃを形成する経糸１、１…、緯
糸２、２…の一方または双方に対して添加することがで
きる。

【００３６】また、図３、図４において、加熱処理装置
２０は、織機本体１０の前方に設置するに代えて、織機
本体１０と分離して設置してもよい。このとき、織機本
体１０からの織布Ｃは、一旦織布ビームに巻き取り、別
工程として加熱処理装置２０に仕掛けることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この出願に係る第
１発明によれば、溶融樹脂を介して経糸、緯糸の各交点
が熱融着されているから、有害な目ずれを完全に防止す
ることができる上、粗い平織組織に製織されている経
糸、緯糸は、過大に屈曲することがなく、普通の織機と
原理的に同等な織機を使用して効率よく生産することが
できるという優れた効果がある。

【００３８】第２発明によれば、製織後に全体を加熱処
理し、経糸、緯糸の一方または双方に添加する添加糸を
溶融させて経糸、緯糸の各交点を熱融着させることがで
きるから、第１発明に係る炭素繊維織物を効率よく生産
することができ、第３発明によれば、織機本体と加熱処
理装置とを組み合わせることにより、第２発明をそのま
ま実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】炭素繊維織物の平面図

【図２】緯糸の拡大斜視図

【図３】製造装置の概念図

【図４】他の実施例を示す図３相当図

【図５】他の実施例を示す緯糸の拡大断面図

【図６】他の実施例を示す図５相当図

【符号の説明】

１…経糸２…緯糸２ａ、２ａ1 、２ａ2 …添加糸３…交点１０…織機本体２０…加熱処理装置２１…加熱ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｄ０３Ｄ 41/00 Ｄ０３Ｄ 41/00 ＺＤ０４Ｈ 1/54 Ｄ０４Ｈ 1/54 ＢＤ０６Ｍ 15/00 Ｄ０６Ｍ 15/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無撚りのマルチフィラメント炭素繊維か
らなる経糸と緯糸とを粗い平織組織に製織してなり、前
記経糸、緯糸の各交点は、溶融樹脂を介して熱融着する
ことを特徴とする炭素繊維織物。
【請求項２】無撚りのマルチフィラメント炭素繊維か
らなる経糸と緯糸とを粗い平織組織に製織し、加熱処理
して前記経糸、緯糸の一方または双方に添加する熱融着
性の添加糸を溶融させ、前記経糸、緯糸の各交点を熱融
着することを特徴とする炭素繊維織物の製造方法。
【請求項３】前記添加糸は、前記炭素繊維に対して螺
旋状に巻き付けることを特徴とする請求項２記載の炭素
繊維織物の製造方法。
【請求項４】前記添加糸は、前記炭素繊維に対して平
行に添わせることを特徴とする請求項２記載の炭素繊維
織物の製造方法。
【請求項５】前記添加糸は、前記炭素繊維に対して、
溶融温度が異なる複数本を添加することを特徴とする請
求項２ないし請求項４のいずれか記載の炭素繊維織物の
製造方法。
【請求項６】前記経糸、緯糸は、前記炭素繊維に前記
添加糸を添加した後、糊付処理を施すことを特徴とする
請求項２ないし請求項５のいずれか記載の炭素繊維織物
の製造方法。
【請求項７】無撚りのマルチフィラメント炭素繊維か
らなる経糸と緯糸とを粗い平織組織に製織する織機本体
と、該織機本体からの織布を加熱処理して経糸、緯糸の
一方または双方に添加する熱融着性の添加糸を溶融さ
せ、経糸、緯糸の各交点を熱融着させる加熱処理装置と
を備えてなる炭素繊維織物の製造装置。
【請求項８】前記加熱処理装置は、織布の表面、裏面
に接触して加熱する一対の加熱ローラを備えることを特
徴とする請求項７記載の炭素繊維織物の製造装置。
【請求項９】前記加熱ローラは、織布を挟み込む押圧
ローラを形成することを特徴とする請求項８記載の炭素
繊維織物の製造装置。