(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロックミシンのメローミシンに炭素繊維束を供給して熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸の上糸と下糸をかがり縫いの巻縫い掛合して形成した複合繊維糸を利用する繊維強化複合編物材料の製造方法であって、
上記炭素繊維束に熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸を複合繊維糸にうねりが生じるように張力を調整して巻縫い掛合してうねりを増大した複合繊維糸を形成し、この巻縫いしてうねりを増大した複合繊維糸を経糸および／または緯糸として所定の大きさの編物状シートを編成して編地を形成することを特徴とする繊維強化複合編物材料の製造方法。
【請求項２】
炭素繊維束の張力および掛合糸の張力を調整して巻縫い掛合してうねりを増大した複合繊維糸を形成する請求項１に記載の繊維強化複合編物材料の製造方法。
【請求項３】
炭素繊維束を低張力、掛合糸を低張力、または炭素繊維束を低張力、掛合糸を高張力、若しくは炭素繊維束を高張力、掛合糸を中張力として、成形品に対応して張力を調整して複合繊維糸を形成する請求項１または２に記載の繊維強化複合編物材料の製造方法。
【請求項４】
マルチフィラメントを束ねた炭素繊維束の１束ないし複数束とナイロンやポリプロピレン、ポリエステルを含む熱可塑性の合成繊維糸の引き揃え糸を引き揃えて張力を調整して熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸を巻縫い掛合して複合繊維糸を形成する請求項１ないし３のいずれかに記載の繊維強化複合編物材料の製造方法。
【請求項５】
ナイロンやポリプロピレン、ポリエステルを含む熱可塑性の合成繊維糸の引き揃え糸を引き揃えて張力を調整してナイロンやポリプロピレン、ポリエステルを含む熱可塑性のモノフィラメントの合成繊維糸の掛合糸を巻縫い掛合して複合繊維糸を形成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の繊維強化複合編物材料の製造方法。
【請求項６】
複合繊維糸を、ロックミシンのメローミシンを介して１〜５ｍｍのピッチで熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸を張力を調整して巻縫い掛合して複合繊維糸を形成し、この巻縫いした複合繊維糸を経糸および／または緯糸として所定の大きさの編物状シートを編成した編地を１層ないし複数積層して加熱プレスで圧縮成形して所要の曲面形状に形成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の繊維強化複合編物材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化分野における、特に炭素繊維に熱可塑性の合成繊維糸を巻縫いした繊維強化複合編物材料の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維を強化材とし、樹脂と複合化した炭素繊維強化複合材料は、生産性やリサイクル性およびコストの観点から、樹脂にナイロンやポリエステル（PET)およびポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂と複合化する材料開発が行われている。
【０００３】
これらは、軽量で優れた機械的性質や生産性などの特徴から、自動車の金属部品やシャーシなど従来の金属材料に替わる機械材料として大いに期待され、実用化に向けた取り組みが活発化している。
【０００４】
熱可塑性炭素繊維強化複合材料は、一般的に炭素繊維の高い強度と弾性率を活かすため、一方向に並べた炭素繊維や炭素繊維から得た織物などに溶融したシート状の熱可塑性樹脂を含浸させて一時的に固めた板状の材料（プリプレグ）を製造し、成形時再度加熱することで成形する方法が知られている。しかし、得られる材料は、織物のような柔軟性はなく、可撓性に劣るため、平面状の成形は可能だが、三次元形状の成形には繊維が破断して不向きである。
【０００５】
一方、三次元形状の成形品を製造するのに、短く切断した炭素繊維を溶融した熱可塑性樹脂内に分散させ、それを三次元形状の金型へ押し出して成形する射出成形法がある。しかし、金型形状に応じた成形品が得られる特徴はあるが、炭素繊維が不連続であるため、織物などを強化材とした材料と比較して高い強度と弾性率をもった材料が成形できないという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本出願人らは、ミシンの縫合技術を応用した手法により、炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維を複合した複合繊維糸を作製し、複合繊維糸から炭素繊維複合織物を製織し、複数積層した炭素繊維複合織物をホットプレスにより熱可塑性樹脂繊維を溶融して複合材料を製造する方法を開発した。
【０００７】
そして、この複合繊維糸から作製する炭素繊維複合織物は、柔軟性があり、炭素繊維糸にうねり持った形態で複合繊維糸を作製することで、繊維破断を起こすことなく、曲面に追随した形態の材料の成形ができる。
【０００８】
しかし、複雑な形状や深絞り形状などの材料を成形する場合、織物形態では可撓性や柔軟性および伸度が足りず、成形できない。炭素繊維を利用した編物が作製できれば、その柔軟性等を活かして様々な形状の炭素繊維強化複合材料の成形が期待できる。しかし、編物は、通常、金属製の編み針で糸を引っかけてループを編成し、その連結により構成されている。特に、炭素繊維のように、非常に細く剛直な繊維の場合、ループ形成時の摩擦で繊維が損傷を受け、折れてしまって編成することができない。したがって、工業的に炭素繊維から編物を製造する技術は現在存在していない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記のような点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、ロックミシンのメローミシンに炭素繊維束を供給して熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸の上糸と下糸をかがり縫いの巻縫い掛合して形成した複合繊維糸を利用する繊維強化複合編物材料の製造方法であって、上記炭素繊維束に熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸を複合繊維糸にうねりが生じるように張力を調整して巻縫い掛合してうねりを増大した複合繊維糸を形成し、この巻縫いしてうねりを増大した複合繊維糸を経糸および／または緯糸として所定の大きさの編物状シートを編成して編地を形成することを特徴とする繊維強化複合編物材料の製造方法を提供するにある。
【００１０】
また、炭素繊維束の張力および掛合糸の張力を調整して巻縫い掛合してうねりを増大した複合繊維糸を形成することを特徴とする繊維強化複合編物材料の製造方法を提供するにある。
【００１１】
また、炭素繊維束を低張力、掛合糸を低張力、または炭素繊維束を低張力、掛合糸を高張力、若しくは炭素繊維束を高張力、掛合糸を中張力として、成形品に対応して張力を調整して複合繊維糸を形成することを特徴とする繊維強化複合編物材料の製造方法を提供するにある。
【００１２】
また、マルチフィラメントを束ねた炭素繊維束の１束ないし複数束とナイロンやポリプロピレン、ポリエステルを含む熱可塑性の合成繊維糸の引き揃え糸を引き揃えて張力を調整して熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸を巻縫い掛合して複合繊維糸を形成することを特徴とする繊維強化複合編物材料の製造方法を提供するにある。
【００１３】
さらに、ナイロンやポリプロピレン、ポリエステルを含む熱可塑性の合成繊維糸の引き揃え糸を引き揃えて張力を調整してナイロンやポリプロピレン、ポリエステルを含む熱可塑性のモノフィラメントの合成繊維糸の掛合糸を巻縫い掛合して複合繊維糸を形成することを特徴とする繊維強化複合編物材料の製造方法を提供するにある。
【００１４】
さらに、複合繊維糸を、ロックミシンのメローミシンを介して１〜５ｍｍのピッチで熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸を張力を調整して巻縫い掛合して複合繊維糸を形成し、この巻縫いした複合繊維糸を経糸および／または緯糸として所定の大きさの編物状シートを編成した編地を１層ないし複数積層して加熱プレスで圧縮成形して所要の曲面形状に形成することを特徴とする繊維強化複合編物材料の製造方法を提供するにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の繊維強化複合編物材料の製造方法は、ロックミシンのメローミシンに炭素繊維束を供給して熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸の上糸と下糸をかがり縫いの巻縫い掛合して形成した複合繊維糸を利用する繊維強化複合編物材料の製造方法とするものであって、上記炭素繊維束に熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸を複合繊維糸にうねりが生じるように張力を調整して巻縫い掛合してうねりを増大した複合繊維糸を形成し、この巻縫いしてうねりを増大した複合繊維糸を経糸および／または緯糸として所定の大きさの編物状シートを編成して編地を形成することによって、複合繊維糸に柔軟性をもたせることができるとともに、うねりをもたせることで曲げ剛性を小さくできて、編物用糸とすることができる。そして、経糸および／または緯糸として編み針を介して編物状シートを編成して編地を形成することができ、加熱プレス加工して繊維強化複合編物成形体を成形することができる。
【００１６】
また、炭素繊維束の張力および掛合糸の張力を調整して巻縫い掛合してうねりを増大した複合繊維糸を形成することによって、炭素繊維束の張力も調整して、上記したように複合繊維糸に柔軟性をもたせることができる編物用糸とすることができ、編物状シートを編成して編地を形成することができ、加熱プレス加工して繊維強化複合編物成形体を成形することができる。
【００１７】
また、炭素繊維束を低張力、掛合糸を低張力、または炭素繊維束を低張力、掛合糸を高張力、若しくは炭素繊維束を高張力、掛合糸を中張力として、成形品に対応して張力を調整して複合繊維糸を形成することによって、成形品に対応して適宜に張力を変化させることができて糸のうねりを所要に変化させることができ、糸のうねりを所要に増加させることにより、構成される複合編物の成形時の伸度を大きくできて可撓性が向上し、所要の曲率の立体形状の成形体を製造することができる。
【００１８】
また、マルチフィラメントを束ねた炭素繊維束の１束ないし複数束とナイロンやポリプロピレン、ポリエステルを含む熱可塑性の合成繊維糸の引き揃え糸を引き揃えて張力を調整して熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸を巻縫い掛合して複合繊維糸を形成することによって、複合繊維糸の曲げ剛性の向上を抑えられ、複合繊維糸の可撓性を改良することができ、引き揃えた熱可塑性の合成繊維糸の引き揃え糸も一体的に含浸状態に溶融して接合するようにできて、糸および編物の構造的な特徴を生かした繊維強化をはかるようにできる。
【００１９】
また、ナイロンやポリプロピレン、ポリエステルを含む熱可塑性の合成繊維糸の引き揃え糸を引き揃えて張力を調整してナイロンやポリプロピレン、ポリエステルを含む熱可塑性のモノフィラメントの合成繊維糸の掛合糸を巻縫い掛合して複合繊維糸を形成することによって、モノフィラメントの掛合糸で摩擦係数を低下できて編成性を向上でき
【００２０】
さらにまた、複合繊維糸を、ロックミシンのメローミシンを介して１〜５ｍｍのピッチで熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸を張力を調整して巻縫い掛合して複合繊維糸を形成し、この巻縫いした複合繊維糸を経糸および／または緯糸として所定の大きさの編物状シートを編成した編地を１層ないし複数積層して加熱プレスで圧縮成形して所要の曲面形状に形成することによって、熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸を巻縫いのピッチを変えることで容易に樹脂含有量を調整できて、糸および編物の構造的な特徴を生かした繊維強化がはかれ、かつ１層ないし複数積層の所要の曲面形状に編物状シートを編成できて、高強度、高弾性率を有する所要の曲面形状の繊維強化複合編物成形体を成形できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例の複合繊維糸の形成説明用図、
【図２】同上の複合繊維糸の拡大説明図（ａ）、引き揃え糸を引き揃えた状態の拡大説明図（ｂ）
【図３】同上の他の複合繊維糸の拡大写真、
【図４】同上の炭素繊維束に低張力、掛合糸に低張力を負荷した複合繊維糸の平面図（ａ）および側面図（ｂ）、
【図５】同上の炭素繊維束に低張力、掛合糸に高張力を負荷した複合繊維糸の平面写真（ａ）および側面写真（ｂ）、
【図６】同上の炭素繊維束に高張力、掛合糸に中張力を負荷した複合繊維糸の平面写真（ａ）および側面写真（ｂ）、
【図７】同上の丸編みの編物地の写真（ａ）およびその拡大写真（ｂ）、
【図８】同上のよこ編みの編物地の写真（ａ）および平織の織物地の写真（ｂ）、
【図９】同上のよこ編みの編物地の拡大写真（ａ）および平織の織物地の拡大写真（ｂ）、
【図１０】同上の炭素繊維編物の成形体の写真（ａ）および織物の成形体の写真（ｂ）、
【図１１】同上の丸編みの条件を変えて編成した編物の写真（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、
【図１２】同上の丸編みの編物の（ｂ）、（ｃ）の断面写真（ａ）、（ｂ）
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の繊維強化複合編物材料の製造方法は、ロックミシンのメローミシンに炭素繊維束を供給して熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸の上糸と下糸をかがり縫いの巻縫い掛合して形成した複合繊維糸を利用する繊維強化複合編物材料の製造方法であって、上記炭素繊維束に熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸を複合繊維糸にうねりが生じるように張力を調整して巻縫い掛合してうねりを増大した複合繊維糸を形成し、この巻縫いしてうねりを増大した複合繊維糸を経糸および／または緯糸として所定の大きさの編物状シートを編成して編地を形成することを特徴としている。
【００２３】
複合繊維糸１は、図１のようにオーバーロックやロックミシンのメローミシン２を利用してマルチフィラメントを束ねた炭素繊維束３の１束ないし複数束をこれらの張力を調整してメローミシン２に供給し、この炭素繊維束３に熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸４を張力を調整して巻縫い掛合して形成するようにしている。
【００２４】
マルチフィラメントを束ねた炭素繊維束３は、ポリアクリロニトリルのＰＡＮ系の炭素繊維や石油ピッチのピッチ系の炭素繊維などが利用でき、ＰＡＮ系は樹脂をマトリックスとする複合材料として優れた特性を有するので、特に軽量構造用に適する。炭素繊維束３のフィラメントは、直径が約７〜１０μｍといった極細であり、これらのフィラメントを上記したように１０００〜１２０００本を束ねて０．数ｍｍ〜１ｍｍ位の太さとし、その際毛羽の発生を防止するのに少量の樹脂をコーティングするサイジング処理をしている。    
【００２５】
炭素繊維束３は、図２（ａ）のように１束毎等の所定量に掛合糸４を巻縫い掛合できるが、３〜７束、好ましくは３〜５束等の複数束毎に掛合糸４を巻縫い掛合するのが、複合繊維束糸１を太状ないし嵩高にできるものである。炭素繊維束３は、１束や３芯状、さらにこれらの外周部に軸対称に二重、三重状に配設することができる。
【００２６】
また、炭素繊維束３には、図２（ｂ）のように１００〜１２００デニールの所定径のナイロン、ポリプロピレンやポリエステルを含む熱可塑性の合成繊維糸の引き揃え糸５を引き揃えて整列状やランダム状に３〜１０本程の適宜数挿入することができる。引き揃えて挿入する熱可塑性の合成繊維糸の引き揃え糸５としては、ナイロン、ポリエステルが安価で、加熱溶融も容易で好ましい。熱可塑性の合成繊維糸の引き揃え糸５を引き揃えることによって、強化繊維と樹脂の比率を容易に自在に調整できて樹脂の含浸性を向上でき、強度のある繊維強化複合成形材料を得るようにできる。
【００２７】
掛合糸４は、ナイロンやポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンを含む熱可塑性の合成繊維糸の縫合糸が使用でき、０．１〜１０デニールの極細のものが嵩高とならずに掛合できて蜜な編物に形成できるが、太状や嵩高状の炭素繊維束３のものでは必要により１００〜３５０デニールの適宜の太さの糸を使用することができる。また、掛合糸４は、メローミシン２に供給して１〜５ｍｍピッチで炭素繊維束３、引き揃え糸５に係合していくのが好ましく、かつ炭素繊維束３がばらけたり、毛羽だったり、剥がれたりするのを有効に防止できて好ましい。熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸４の巻縫いのピッチを変えることで、容易に樹脂含有量を調整できて、糸および編物の構造的な特徴を生かした所定の樹脂含有量の繊維強化がはかれる繊維強化複合成形材料を得ることができる。
【００２８】
複合繊維糸１は、図１のようにメローミシン２の縫合機構により作製され、縫製個所において各糸は複合化されて１本の複合繊維糸となるが、炭素繊維束３、引き揃え糸５、掛合糸４の張力を適宜に調整することにより、図３のように炭素繊維束３、引き揃え糸５にうねりを与えたりして複合繊維糸１を作製できる。なお、本発明の趣旨の範囲で炭素繊維束３、掛合糸４、引き揃え糸５は、対象物によって適宜の太さ、適宜の数とすることができる。必要により、環境にやさしく木綿や麻、毛を含む天然繊維糸を炭素繊維束３に引き揃えて挿入することもできる。
【００２９】
そして、上記した掛合糸４は、図１のようにロックミシンのメローミシン２に上記した炭素繊維束３の１束ないし複数束とナイロンやポリプロピレン等の熱可塑性の合成繊維糸の引き揃え糸５を引き揃えてメローミシン２に同時に供給して掛合し、搖動昇降するミシン針のナイロンやポリプロピレン等の熱可塑性の合成繊維糸の針糸に掛合糸と同一のナイロンやポリプロピレン等の熱可塑性の合成繊維糸の上糸、下糸をかがり縫いして巻縫するなどによって、複合繊維束糸１を得ることができる。
【００３０】
このように複合繊維糸１は、メローミシン２の縫合機構により作製される。縫製個所において各糸は複合化されて１本の複合繊維糸となるが、炭素繊維束３、引き揃え糸５、掛合糸４の張力を適宜に調整することにより、炭素繊維束３や引き揃え糸５にうねりを与えた複合繊維糸１を作製できる。そして、このうねりを設けた複合繊維糸１から作製した織物状シートを用いることで、大きな変形が容易となり、小さな曲率から大きな曲率の曲面形状の成形体を製造できる。炭素繊維束３の強化繊維を低張力、掛合糸４を低張力、炭素繊維束３の強化繊維を低張力、掛合糸４を高張力、炭素繊維束３の強化繊維を高張力、掛合糸４を中張力等とするなど、成形品に対応して適宜に張力を変化させることにより、図４〜図６のように糸のうねりを所要に調整することができる。糸のうねりを増加させることにより、構成される複合編物の成形時の伸度を大きくできて可撓性が向上し、所要の曲率の立体形状の成形体を製造することができる。
【００３１】
また、図２（ｂ）のように炭素繊維束３の強化繊維、樹脂糸である合成繊維糸の引き揃え糸５を複数本として、掛合糸４により被覆形成した構造として、複合繊維糸１の見掛けの太さを増加させ、織物における複合繊維糸１のうねりを増大させることもできる。その結果、構成される編物状シートの成形時の伸度を大きくし、所望の曲率の大きな形状の成形体を製造することができる。たとえば、引き揃え糸５の本数を増加したり、直径の大きな糸を引き揃えて複合繊維糸１を作製したり、掛合糸４の張力を小さくするなどとすることができる。
【００３２】
この炭素繊維束３は、１束または１本以上でよいが、上記したように複数とすることにより、所定の嵩高のものが迅速かつ容易にでき、強度を高められて好ましい。特に、炭素繊維束３にナイロン、ポリプロピレン、ポリエステル等の熱可塑性の合成繊維糸の引き揃え糸５を引き揃えるのが、樹脂量を調整でき、かつ強度を高められて好ましい。なお、本発明の趣旨の範囲で炭素繊維束３、熱可塑性の合成繊維糸の引き揃え糸５は、対象物によって適宜の太さ、適宜の数とすることができる。
【００３３】
このようにして作製した複合繊維糸１は、編機に供給し、通常の糸として編成できる。使用できる編機は、一般のたて編機およびよこ編機で編み立てすることができる。もちろん手編みによる編成も可能である。図７（ａ）〜図９（ａ）のように経糸および／または緯糸に使用して平編、綾編、その他の所定の大きさの編物状シートを製編し、特にばらけたり、毛羽だったり、剥がれたりするのを防止でき、かつほとんど伸縮性のない炭素繊維束３に弾力性を付与でき、また経糸切れ、緯糸切れなくて製編性を向上できる。炭素繊維を大きく屈曲することができる。図７（ｂ）〜図９（ｂ）は、比較の製織した織物状シートである。
【００３４】
編成された炭素繊維製編物は、所要の金型を用いて加熱圧縮することで、複合繊維糸１を構成する熱可塑性樹脂糸の掛合糸４、引き揃え糸５が溶融して編目や繊維間への含浸し、金型形状に応じた成形体を成形できる。たとえば、所定の曲率の三次元曲面形状の星形のキャビティを設けた金型に装填し、所定温度に加熱して加熱プレスで圧縮成形すると、熱可塑性の合成繊維糸の引き揃え糸５、掛合糸４が溶融して炭素繊維束３に一体的に含浸状態に接合できて、糸および編物の構造的な特徴を生かした繊維強化がはかれ、うねりによって編物の成形時の伸度を大きくできて、高強度、高弾性率を有する所要の曲面形状の成形品を成形できる。
【００３５】
炭素繊維束３の１束ないし複数束と熱可塑性の合成繊維糸の引き揃え糸５を引き揃えて、熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸４を巻縫い掛合して複合繊維糸１を形成することによって、引き揃えた熱可塑性の引き揃え糸５が炭素繊維束３に一体的に含浸状態に溶融接合できて、繊維強化がはかれる繊維強化複合編物材料を得ることができるものである。
【００３６】
このようにして平編等の編物状シートを所要のキャビティを設けた金型に供給して、加熱プレスで圧縮成形し、曲率の小さなものから大きな所要の３次元形状の曲面体を容易に成形することができる。なお、木綿や麻を含む等の天然繊維糸を使用すると、グリーンコンポジットの成形環境に優しく、リサイクルが容易な繊維強化複合材料を得ることができるものである。
【実施例１】
【００３７】
１２Ｋ（φ７μｍ）の炭素繊維糸３、３１５Ｄのモノフィラメントのナイロン６の掛合糸４、８４０Ｄのマルチフィラメントのナイロン６の引き揃え糸５を１０本として、図２（ａ）、（ｂ）のように３本のミシン針に給糸された熱可塑性樹脂糸の掛合糸４を、引き揃えられた炭素繊維束３と熱可塑性樹脂の引き揃え糸５の周りを巻縫いし、メローミシン２で複合繊維糸１を作製した。
【００３８】
図３は、上記方法で作製した複合繊維糸１の拡大写真で、中心部に黒く見えるのが炭素繊維束３で、まわりの透き通って見える糸がナイロン糸の掛合糸４である。炭素繊維束３の周囲をナイロン糸の掛合糸４が覆うことで、編成時、炭素繊維束３が直接に編み針に接触することがない。また、掛合糸４は、モノフィラメント糸を用いることで摩擦係数を低下させることができ、編成性を向上させられる。
【００３９】
複合繊維糸１の曲げ剛性が高いと、ループ形成が困難になる。そこで、引き揃え糸５には、モノフィラメント糸よりもマルチフィラメント糸を用いることで、複合繊維糸１の曲げ剛性の向上を抑えられる。また、メローミシン２での複合繊維糸１の作製時に張力制御して炭素繊維束３にうねりを与えることで、一層曲げ剛性を小さくすることができる。
【００４０】
このようにして作製した複合繊維糸１は、よこ編機の一種である丸編機の編機に供給し、通常の糸として編成できる。作製した編物および織物の外観、拡大写真を図７〜図９に示す。本発明の炭素繊維では、大きく屈曲した箇所でも、炭素繊維の損傷はほとんど観察されなかった。明らかに両者の構造は異なることがわかる。編物はよこ編組織、織物は平織組織である。
【００４１】
編成された炭素繊維製編物は、所要の金型を用いて加熱圧縮することで、複合繊維糸１を構成する熱可塑性樹脂糸の掛合糸４、引き揃え糸５が溶融して編目や繊維間への含浸し、金型形状に応じた成形体を成形できる。
【００４２】
たとえば、これらを金型の凹凸部のサイズが、たて、 よこ共７３mm、凹型の金型の深さは１５mm、凸型の金型の高さは１３mm、したがってオフセットは２mmの星形の金型を用いて成形を行った。成形材料の重量を同等にするため、編物は３枚、織物は４枚重ねて、金型上下に挟み、ホットプレス機を用いて成形した。なお、成形は、２５０℃、５MPa で６分間行った。その後、自然冷却して金型から材料を取り出した。
【００４３】
このようにして平織り等の所定の大きさに製編した編物状シートは、所定の曲率の三次元曲面形状の星形のキャビティを設けた金型に装填し、１８０〜２３０℃の所定温度に加熱して加熱プレスで圧縮成形すると、熱可塑性の合成繊維糸の掛合糸４、引き揃え糸５等が溶融して炭素繊維束３に一体的に含浸状態に接合できて、図８（ａ）のように糸および編物の構造的な特徴を生かした繊維強化がはかれ、うねりによって編物の成形時の伸度を大きくできて、高強度、高弾性率を有する所要の曲面形状の成形品を成形できた。図８（ｂ）のように織物の成形体よりも均一に成形できたものである。
【００４４】
このように炭素繊維製編物および織物を強化材として成形した成形体の外観を、図１０（ａ）、（ｂ）に示す。その結果、両者とも金型形状に追随した形状に成形することができた。また、両者とも繊維の破断は見られなかった。
しかし、織物から成形した成形体は、星形の先端部が白っぽくみえる。これは、樹脂リッチになっていることを意味している。５つの先端部すべて白くなっていた。この箇所は炭素繊維は存在せず、樹脂のみ存在しているため、強度は低い。したがって、大きな荷重が負荷されば容易に割れてしまい、成形体としては使用できない。
【００４５】
一方、編物から成形した成形体には、樹脂リッチの箇所は見られない。これは、編物から成形した成形体は、金型の狭い箇所にも炭素繊維が存在しているためである。織物の場合、尖った狭い箇所等には織物は入り込むことができなかった。
【実施例２】
【００４６】
つぎに、１２Ｋ（φ７μｍ）の炭素繊維糸３、３本の３１５Ｄのモノフィラメントのナイロン６の掛合糸４、８４０Ｄのマルチフィラメントのナイロン６の引き揃え糸５を１０本として、３本のミシン針に給糸された熱可塑性樹脂糸の掛合糸４を、図２のように引き揃えられた炭素繊維束３と熱可塑性樹脂の引き揃え糸５の周りを巻縫いし、メローミシン２で複合繊維糸１を作製した。作製した複合繊維糸１は、糸管に巻き取り、筒編み機（圓井繊維機械（株）製）を用いて編物を、ヘッド直径３５、４３、５４、１００ｍｍに替えて試作した。これらの針数は、それぞれ６、１６、２０、２４本である。図１１（ａ）〜（ｄ）は、これらに対応したものである。
【００４７】
作製した試料の編物は、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、どの条件の編物も問題なく試作することができ、炭素繊維の損傷もほとんど見られなかった。図１１（ｂ）、（ｃ）のように作製した試料の断面方向からの写真を図１２（ａ）、（ｂ）に示す。丸編み機で作製したため、筒状に編み立てされていることが分かる。なお、これらの筒状の編地についても、所要の金型を用いて所要の成形体を成形することができる。
【００４８】
以上のように本発明の複合繊維糸１で編成した炭素繊維の編物では、織物では成形できない形状の二次元ないし三次元の小さい曲率の曲面形状についても、容易にかつ奇麗に成形でき、樹脂の含浸性などからも高い強度と外観性にも優れたものを成形することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、従来の金属成形品に代替して利用できるとともに、ＦＲＰやＣＦＲＰと同様に自動車のボディやその部品、ボートやヨットの船のボディやその部品、列車のボディやその部品、スポーツ分野のテニスラケット、ゴルフのクラブシャフト、ヘッド、スキー板、スノーボート、日用品のヘルメット、安全靴、アタッシュケース、ＯＡ分野のパソコンや携帯電話などのケースや部品、土木、建築分野の補強材、ＴＶ、医療機器、レーザー装置、軍用のヘルメットや防弾チョッキ、その他の用途の軽量、高い強度を必要とする物品に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…複合繊維糸      ２…メローミシン    ３…炭素繊維束      ４…掛合糸
５…引き揃え糸      
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５１】
【特許文献１】特開２０１０−１２１２５０号公報
【図１】
0005849284.tif 000002
【図２】
0005849284.tif 000003
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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