JP2001303384A

JP2001303384A - ヘルド及び同ヘルドを使った強化繊維織物の製造方法

Info

Publication number: JP2001303384A
Application number: JP2000121958A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Taneike; 昌彦種池; Sadao Samejima; 禎雄鮫島; Juichi Takeda; 重一武田
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2000-04-24
Publication date: 2001-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】強化繊維織物を薄目付けで製織する際、経糸を
開口するためのヘルドの上下動に伴う前記経糸の張力変
動を低減させ、拡幅された経糸が収束するのを防止する
ヘルドと、同ヘルドを使った強化繊維織物の製造方法と
を提供する。【解決手段】ヘルド(2) の中央に形成されている、経糸
(1) を挿通するメール(3) は、その経糸挿通方向での厚
みｔが１．１ｍｍより大きく設定されている。かかるヘ
ルド(2) を備えた織機を用い、拡幅された偏平な強化繊
維糸条をもって強化繊維織物を製織すると、経糸(1) の
メール(3) への接触長が大きいため、同経糸(1) の張力
変動を抑制でき、経糸(1) の拡幅状態を維持でき、薄目
付けの織物を製織できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、織機に開口操作に
使われるヘルドと同ヘルドを装備する織機を使った繊維
織物の製造方法に関し、特に薄目付の繊維強化プラスチ
ック用強化繊維織物を製織するに適したヘルド及び強化
繊維織物の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化プラスチックに使用される強化
繊維として、例えば炭素繊維が汎用されている。この炭
素繊維の引張り弾性率はマトリックス樹脂の引張り弾性
率と比較して極めて大きい。このため、強化繊維として
炭素繊維を使用した炭素繊維強化プラスチックに引張り
応力が作用した場合には、その引張り応力に対する前記
プラスチックの引張り強度は主に前記炭素繊維により発
揮されることになる。従って、前記炭素繊維糸条の強度
や炭素繊維のマトリックス樹脂中での分布が均一であ
り、且つ同炭素繊維のマトリックス樹脂に対する充填密
度が高いほど、繊維強化プラスチックとしての引張り強
度が向上することになる。

【０００３】また、繊維強化プラスチックの引張り強度
は、マトリックス樹脂中の強化繊維糸条の延在方向に平
行な方向（０°の方向）に張力が作用した場合に最大と
なる。そのため、強化繊維糸条を一方向に引き揃えたシ
ート状体としてマトリックス樹脂中に含有させた場合
は、その一方向での引張り強度が向上される。更に近年
では、強化繊維糸条を経糸及び緯糸の両方向に配した織
物としてマトリックス樹脂中に含有させ、経糸方向及び
緯糸方向の二方向での引張り強度の向上を図っている。

【０００４】ところで、マトリックス樹脂中に強化繊維
を均一に含有させた繊維強化プラスチック製品を製造す
るにあたっては、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸さ
せたシート状の半製品であるプリプレグを利用し、前記
製品の多様な形状に対処している。更に、繊維強化プラ
スチックを多方向からの張力に対応させるためには、同
プラスチック内に強化繊維糸条を織物として含有させる
ことが好ましく、半製品であるプリプレグにあっても、
強化繊維糸条を織物に形成して、マトリックス樹脂を含
浸させている。

【０００５】このように、多方向からの張力に対応で
き、且つ、マトリックス樹脂中に均一な密度で強化繊維
を含有させるためには、上述したように強化繊維糸条を
織物として含有させることが有効であるが、一方では、
この織り構造に起因して、繊維強化プラスチックとして
の引張り強度が充分に発揮できない場合も生じる。即
ち、前記織物における経糸と緯糸とが交差する交差部に
おいては、経糸及び緯糸が互いにクリンプすることによ
り生じる織物の厚み方向に、織物のシート面に対して交
差角が生じることは否めない。そのため、シート面に並
行な経糸又は緯糸方向での引張り応力が作用すると、前
記交差部において各糸条に剪断方向の力が働くため、強
化繊維糸条の引張り強度が充分に発揮されなくなる。

【０００６】また、前記交差部では糸条の厚み寸法だけ
空隙部が形成されるため、そのような強化繊維からなる
織物にプリプレグのマトリックス樹脂を含浸させる際
に、同交差部ではその空隙部の分だけ樹脂リッチとなっ
たり、或いは、前記空隙部に樹脂が含浸されずボイドが
発生するといった不都合がある。このように空隙部で樹
脂リッチとなったりボイドが生じたプリプレグを使用し
て形成された繊維強化プラスチック製品も、同様に樹脂
リッチの部位やボイドが存在することとなる。かかる繊
維強化プラスチックに引張り応力が作用した場合には、
同応力が樹脂リッチの部位やボイドの部分に集中し、強
化繊維プラスチックの引張り強度が十分に発揮されず、
更にはそのときの剪断力により繊維強化プラスチックが
破壊される場合もある。

【０００７】このような不都合は、強化繊維糸条として
相対的に高い番手の円形或いは楕円形断面の繊維糸条を
用いた場合に顕著となる。そのため、強化繊維糸条を織
物に製織してマトリックス樹脂を付与し、プリプレグを
製造する場合には、特に、繊維を開繊して偏平化し、経
糸と緯糸との交差部での厚みを小さくし、同交差部での
交差角を小さくすると共に空隙を小さくすることが重要
となる。この強化繊維糸条の偏平化は、得られた繊維強
化プラスチックの強度を向上させるだけでなく、繊維強
化プラスチックとして平滑な成型品を得るためにも必要
不可欠であり、平滑性に欠ける繊維強化プラスチックで
は、その商品価値も小さくなる。

【０００８】ところで、一般に、織機ではヘルドを上下
動させることにより、同ヘルドに形成されているメール
に挿通された経糸に開口運動を伝え、その開口に緯糸を
挿通させて筬打ちし、織物が製織される。

【０００９】繊維強化プラスチックに使用される炭素繊
維等の強化繊維も上述したような一般の織機を用いて織
物に製織できる。例えば、特許第２９６４８４０号公報
に開示されている炭素繊維織物の製造方法では、レピア
織機を用いて製織するにあたって、ヘルドの位置を経糸
配列方向に実質上移動しないように固定し、各ヘルドか
らの経糸を、各筬羽間に形成された筬目のほぼ中央部に
常に通している。具体的には、上下いずれか一方のヘル
ドバーに溝を形成して、その溝にヘルドを引っ掛け、更
にその上に押さえ板を配して、ヘルドを左右方向に移動
不能であるように固定している。

【００１０】同公報に開示された炭素繊維織物の製造方
法では、上述のようにヘルドの位置を経糸方向に実質上
移動しないように固定することにより、経糸を常時、筬
目の中央部に挿通させることができるため、経糸が筬羽
のエッジで擦られて毛羽が生じるといった不都合を回避
できるとしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】一般のヘルドとしてワ
イヤーヘルドがあるが、例えば図３（ａ）に示すワイヤ
ーヘルド１０は両端にヘルドバー挿通孔４が形成されて
おり、このヘルドバー挿通孔４にヘルドバーが挿通され
て、その両端がヘルド枠に固定される。また、中央には
経糸を挿通するためのメール５が備えられている。同メ
ール５は、図３（ｂ）に示すようにワイヤー５ａを捩じ
って形成された縦長楕円形状をなす開口から構成されて
いる。或いは、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すワイヤ
ーヘルド１１のように、メール６をワイヤーリングによ
り構成することもできる。

【００１２】このように、従来のワイヤーヘルド１０，
１１では、メール５，６の開口形状が縦長の楕円形状で
あるため、経糸を拡幅して供給しても、前記ワイヤーヘ
ルド１０，１１のメール５，６の形状に基づき収束され
てしまう。

【００１３】また、図５に示すような従来のテープヘル
ド１２にあっては、メール７における経糸が接触する少
なくとも開口の底辺部位７ａは、経糸の食い込みや挟ま
るのを防止するため、人的方法によりロウ付けされてい
るが、そのロウ付けによりメール７の水平性が得にく
い。更に、ロウが糸道部にまではみ出し、更にはロウ付
け部の大きさが不均一であるため、結果としてメール７
の糸道部、即ち開口形状の寸法が不均一となっている。
このメールの糸道部の形状が不均一であることと、製織
する際に、へルド１２の上下動による経糸の開閉動作に
基づいて同経糸に生じる張力変動により、経糸が予め拡
幅されていても、その拡幅が収束してしまう。

【００１４】また、メール５，６，７の経糸が接触する
底辺部位の経糸挿通方向の寸法（厚み寸法）ｔ２，ｔ３
が小さいほど、経糸のメール５，６，７への接触長さが
短くなるため、拡幅された経糸に対する張力変動が大き
くなる。このことは、通常の円形断面或いは楕円形断面
の経糸についても同様であり、製織された織物形態が安
定せず、或いは張力変動が激しい場合には糸切れなどが
発生する。

【００１５】一方、フラットヘルドは、そのほとんどが
機械的に製造されているため、ワイヤーヘルドと比較し
てメールにおける糸道部の形状寸法は安定している。し
かし、フラットヘルドにおいてもメールの底辺部位の厚
み寸法が薄く、経糸のメールに対する接触長が短いため
に、拡幅された経糸に対する張力変動が大きくなること
は、上述したワイヤーヘルドと同様である。

【００１６】一般に、従来のワイヤーヘルドに用いられ
るワイヤーの径は、メールの大きさにより異なるが、最
大でも前記ワイヤー径はφ０．９ｍｍと小さい。更に、
テープヘルドについては、φ１．０ｍｍである。メール
をワイヤーリングで構成する場合も、同リングの厚みは
最大で１．１ｍｍであり、フラットヘルドについては、
厚みが最大でも０．５〜０．６ｍｍ程度である。

【００１７】従って、従来のヘルドはメールの形状が縦
長の楕円形状であったり、経糸が接触するメールの底辺
部位の厚み寸法（経糸の挿通方向の寸法）が小さく、経
糸との接触長が短くなることで、拡幅された経糸に対す
る張力変動が大きくなる。そのため、経糸を拡幅し偏平
化した状態で供給しても、その幅はメールを通過するこ
とで収束してしまう。

【００１８】そこで、本発明は、強化繊維織物を特に薄
目付けで製織する際、経糸を開口するためのヘルドの上
下動に伴う前記経糸の張力変動を低減させ、拡幅された
経糸が収束するのを防止することができるヘルドと、同
ヘルドを使った薄目付けの強化繊維織物の製造方法とを
提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段及び発明の作用効果】本件
請求項１に係る発明は、経糸挿通方向のメール寸法が
１．１ｍｍより大きく設定されてなることを特徴とする
ヘルドである。更に本件請求項２に係る発明は、上記請
求項１に係る発明によるヘルドを用い、偏平な経糸をも
って製織することを特徴とする強化繊維織物の製造方法
である。

【００２０】このように、メールの経糸挿通方向での寸
法、即ち厚み寸法を大きくすることにより、経糸のメー
ルへの接触長さを大きくすることができるため、経糸を
開口させる際のヘルドの上下動に基づく経糸の張力変動
を緩和させることができる。そのため、経糸は収束が抑
制され、拡幅状態を維持できる。

【００２１】前記メールの厚みは１．１ｍｍより大きけ
れば、経糸の拡幅状態を維持することができ、更に厚み
が大きいほど、メールと経糸との接触長さを長くできる
ため、更なる拡幅が期待できるが、メールの重量及びヘ
ルド枠の寸法や、メールとの接触による毛羽の発生など
との関係から、前記メールの厚みは２〜４ｍｍ程度が最
も好ましい。

【００２２】更に、前記メールは、内寸並びに外寸の精
度及び形状の均一性を保つために、ロストワックス法に
よる鋳造品或いは金属粉末冶金品を切削或いは研削によ
って仕上げた物を用いることが好ましい。経済的観点か
らいえば、ロストワックス法による鋳造品を用いれば充
分である。

【００２３】或いは、メール構造として、前述のメール
構造の他にも直径φが１．１ｍｍより大きい２本の丸棒
を上下に平行に配し、その両端を側部平板にスポット溶
接し、仕上げ研磨を施したものを使用することができ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて、図面を参照して具体的に説明する。図１（ａ）
は本発明の好適な実施形態をもつヘルドを概略的に示す
正面図であり、図１（ｂ）は同ヘルドの側面図であり、
図２は前記ヘルドに配されたメールの概略を示す側断面
図である。

【００２５】前記ヘルド２は、その中心に経糸１を挿通
するためのメール３が配されており、両端にはヘルドバ
ーを挿通するためのヘルドバー挿通孔４が形成されてい
る。前記メール３は、２本の丸棒３ａを上下に平行に配
すると共に、その両端を側部平板３ｂにスポット溶接し
ており、更に、仕上げ研磨を施して形成されている。前
記丸棒３ａの直径が前記メール３の経糸挿通方向での寸
法、すなわち、メール３の厚みｔを示している。更に、
図２におけるＬは、経糸１とメール３との接触長さを示
している。

【００２６】本発明では前記厚みｔを１．１ｍｍよりも
大きくすることにより、前記メール３に対する経糸１の
接触長さＬを長くしている。そのため、経糸１の開口に
伴うヘルド２の上下動による経糸１の張力変動を小さく
することができ、予め拡幅されてメール３に挿通された
経糸１がその拡幅状態を維持でき、従って、薄目付けの
教化繊維織物を製造することが可能となる。

【００２７】以下、本発明の薄目付の強化繊維織物の製
造方法について、具体的な実施例を挙げて比較例と比較
し説明する。なお、以下の実施例及び比較例において、
強化繊維として、炭素繊維３０００本からなり、引張強
度が４５０ｋｇ／ｍｍ²、弾性率が２４×１０³ｋｇ／
ｍｍ²、サイジング剤付着量が１．２ｗｔ％で、トウ幅
が２ｍｍである糸条を使用した。

【００２８】ヘルドとして図1 に示すヘルドを使用し、
メール３の経糸配列方向（幅方向）の内寸を３ｍｍと固
定し、メール３の厚さｔ（丸棒３ａの直径）をそれぞれ
変化させて強化繊維織物を製織した。

【００２９】また各実施例及び比較例について、得られ
た強化繊維織物の毛羽の発生の有無を目視検査により評
価した。更に強化繊維織物において、経糸のトウ幅をノ
ギスにより計測した。

【００３０】（実施例１）メールの厚さｔが４．０ｍｍ
であるヘルドを用い、強化繊維織物を製造した。得られ
た強化繊維織物には、毛羽は発生しなかった。更に、経
糸のトウ幅は、張力変動の減少とメールによる擦過の効
果も相俟って、幅２．1 ｍｍと更に拡幅されていた。

【００３１】（実施例２）メールの厚さｔが２．０ｍｍ
であるヘルドを用い、強化繊維織物を製造した。得られ
た強化繊維織物には、毛羽は発生しなかった。更に、経
糸のトウ幅は、張力変動の減少とメールによる擦過の効
果も相俟って、幅２．1 ｍｍと更に拡幅されていた。

【００３２】（実施例３）メールの厚さｔが１．５ｍｍ
であるヘルドを用い、強化繊維織物を製造した。得られ
た強化繊維織物には毛羽が無く、経糸のトウ幅も減少せ
ず、幅２．０ｍｍを維持できた。

【００３３】（実施例４）メールの厚さｔが１．２ｍｍ
であるヘルドを用い、強化繊維織物を製造した。得られ
た強化繊維織物は毛羽がほとんど無く、経糸のトウ幅の
減少も低く抑えられ、幅１．９ｍｍと拡幅状態をほぼ維
持できた。

【００３４】（比較例１）メールの厚さｔが1 ．０ｍｍ
であるヘルドを用い、強化繊維織物を製造した。得られ
た強化繊維織物には毛羽がほとんど認められなかった。
しかし、経糸のトウ幅は、張力変動の緩和が不充分であ
ったため、幅１．８ｍｍと若干減少していた。

【００３５】（比較例２）メールの厚さｔが０．７ｍｍ
であるヘルドを用い、強化繊維織物を製造した。得られ
た強化繊維織物には毛羽が多少存在した。経糸のトウ幅
は、張力変動が緩和されなかったため、幅１．７ｍｍと
減少していた。

【００３６】（比較例３）メールの厚さｔが０．４ｍｍ
であるヘルドを用い、強化繊維織物を製造した。なお、
ここでのメールの厚みｔを０．４ｍｍとしたのは、強化
繊維糸条を製織する際に一般的に用いられるワイヤーリ
ングの厚みを元に選定したものである。得られた強化繊
維織物は毛羽が多少存在した。また、経糸のトウ幅は、
張力変動が緩和されなかったため、幅１．７ｍｍと減少
していた。

【００３７】

【表１】

【００３８】以上、述べたように本発明によれば、薄目
付の強化繊維織物を製織する際に、ヘルドに配された経
糸を挿通するメールの厚み（経糸の挿通方向の寸法）を
１．１ｍｍよりも大きく設定することにより、経糸を開
口するためにヘルドを上下動させた際に、前記ヘルドの
メールに対する経糸の接触長さを長くできる。そのた
め、経糸の張力変動を緩和し、経糸の収束を防止できる
だけでなく、メールとの接触により、経糸が更に拡幅さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の織機に用いられるヘルドを概略的に示
す正面図及び側面図である。

【図２】前記ヘルドにおけるメールを概略的に示す側面
図である。

【図３】従来のワイヤーヘルドの正面図及びメールの概
略側面図である。

【図４】従来の他のワイヤーヘルドの正面図及びメール
の概略側面図である。

【図５】従来のテープヘルドにおけるメールの正面図で
ある。

【符号の説明】

１経糸２ヘルド３メール３ａ丸棒３ｂ側部平板４ヘルドバー挿通孔５，６，７メール１０ワイヤーヘルド１１ワイヤーヘルド１２テープヘルド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者武田重一愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内Ｆターム(参考） 4F072 AA01 AA04 AA06 AA07 AA08 AB10 AB13 AB27 AC01 AD03 AD11 AG02 4L048 AA05 AB07 AB27 AC09 AC12 CA01 CA06 DA41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】経糸挿通方向のメール寸法が１．１ｍｍ
より大きく設定されてなることを特徴とするヘルド。
【請求項２】請求項１記載のヘルドを用い、偏平な経
糸をもって製織することを特徴とする強化繊維織物の製
造方法。