(57)【要約】【課題】  織り組織が崩れることを防ぎ、形態安定性が向上された開繊糸織物を提供する。【解決手段】  経糸側接着剤５を備える経糸２と再溶融可能な樹脂を開繊糸表面に部分的に塗工して緯糸側接着剤７を備える緯糸３とを製織して、経糸２と緯糸３とを各交差部で接着させる。【選択図】      図１
2018066085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維束が開繊処理によって扁平かつ帯状に加工された開繊糸を、経糸および緯糸に用いて製織された開繊糸織物であって、
経糸と緯糸とが重なる複数の交差部を含み、
前記複数の交差部において、経糸と緯糸とは接着されていることを特徴とする開繊糸織物。
【請求項２】
前記経糸の一方表面に設けられ、再溶融可能な樹脂から成る経糸側接着剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の開繊糸織物。
【請求項３】
前記緯糸の一方表面に設けられ、再溶融可能な樹脂から成る緯糸側接着剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の開繊糸織物。
【請求項４】
前記経糸の一方表面に設けられ、再溶融可能な樹脂から成る経糸側接着剤と、
前記緯糸の一方表面に設けられ、再溶融可能な樹脂から成る緯糸側接着剤とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の開繊糸織物。
【請求項５】
前記再溶融可能な樹脂は、硬化剤を含まない常温固体状の樹脂または熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項２〜４のうちのいずれか１つに記載の開繊糸織物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維などの繊維束を開繊処理して得られた帯状の開繊糸を用いた開繊糸織物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、合成樹脂から成るマトリックスを、炭素繊維などの強化材に含浸させて複合化する繊維強化複合材料が開発され、強度、耐熱性、耐摩耗性、電気特性、生産性、軽量化などの特性に優れた繊維強化複合材料が求められている。このような繊維強化複合材料は、炭素繊維などの強化繊維を規則的に配列した帯状の開繊糸を経糸および緯糸に用いた開繊糸織物から成るシートが強化材として使用されている。
【０００３】
このようなシートとしては、樹脂を含浸させてプリプレグと呼ばれる未硬化のシート状製品が知られており、この未硬化のシート状製品を、強化材の配向などの組合わせを考慮して、所要枚数を積層し、オートクレーブなどの加熱装置で加熱・加圧することによって、目的の構造体として複合化される。
【０００４】
典型的な従来技術の開繊糸織物は、たとえば特許文献１に記載されている。この従来技術では、織機に仕掛けられた複数の経糸と、ヘルドの開口運動によって上下に分けて杼口を形成しながら、順次的に緯糸を挿通させることによって、経糸と緯糸とがマトリクス状に交差した平織物として製造される。経糸および緯糸は、１２０００〜２４０００本の炭素繊維が束ねられた繊維束を、開繊処理によって約１６〜２４ｍｍの開繊幅となるように開繊された開繊糸が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５３５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の従来技術では、開繊糸の形態が崩れて、ばらばらになってしまい、しかも開繊糸織物における複数の経糸と複数の緯糸とは、互いに接合されていないので、織り組織が崩れやすく、形態保持性が低いという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、織り組織が崩れず、形態保持性を向上することができる開繊糸織物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、炭素繊維束が開繊処理によって扁平かつ帯状に加工された開繊糸を、経糸および緯糸に用いて製織された開繊糸織物であって、
経糸と緯糸とが重なる複数の交差部を含み、
前記複数の交差部において、経糸と緯糸とは接着されていることを特徴とする開繊糸織物である。
【０００９】
また本発明は、前記経糸の一方表面に設けられ、再溶融可能な樹脂から成る経糸側接着剤をさらに含むことを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記緯糸の一方表面に設けられ、再溶融可能な樹脂から成る緯糸側接着剤をさらに含むことを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記経糸の一方表面に設けられ、再溶融可能な樹脂から成る経糸側接着剤と、
前記緯糸の一方表面に設けられ、再溶融可能な樹脂から成る緯糸側接着剤とをさらに含むことを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記再溶融可能な樹脂は、硬化剤を含まない常温固体状の樹脂または熱可塑性樹脂であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、開繊糸織物を構成する複数の経糸と複数の緯糸とは、それらの交差部において接着されているので、各経糸と各緯糸とのずれを防ぎ、織り組織が崩れることを防いで、高い形態保持性を有する開繊糸織物を提供することができる。
【００１４】
また本発明によれば、成形の際に成形用樹脂の含浸を防げず、緯糸と経糸とが経糸側または緯糸側接着剤によって接着され、目崩れの生じない形態保持性に優れた開繊糸織物を提供することができる。
【００１５】
また本発明によれば、再溶融可能な樹脂として、硬化剤を含まない常温固体状の樹脂または熱可塑性樹脂が用いられるので、マトリックス樹脂と良好な相溶性を有し、繊維強化複合材を成形した際に、機械的特性に影響を及ぼさず、あるいは向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の開繊糸織物１を簡略化して示す斜視図である。
【図２】開繊糸２４に再溶融可能な樹脂がスパイラルスプレー方式によって塗布された状態を示す一部の拡大平面図である。
【図３】開繊糸織物１の一部の拡大断面図である。
【図４】開繊糸２４に再溶融可能な樹脂を塗布するための塗布装置２５の概略的構成を示す系統図である。
【図５】本発明の他の実施形態の開繊糸２４への樹脂５，７のドット状の形態を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態の開繊糸２４への樹脂５，７のクモの巣状の形態を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態の開繊糸織物１ａを簡略化して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態の開繊糸織物１を簡略化して示す斜視図である。本実施形態の開繊糸織物１は、繊維束が開繊処理によって扁平でかつ帯状に加工された開繊糸から成る複数の経糸２と、経糸２と同様な開繊糸から成る複数の緯糸３とが、織機によって平織物として製織することによって実現される。
【００１８】
経糸２は、帯状の開繊糸の一方表面に、接着剤５を備える。また緯糸３は、帯状の開繊糸の一方表面に、接着剤７を備える。経糸側接着剤５および緯糸側接着剤７は、再溶融可能な樹脂であって、硬化剤を含まない常温固体状の樹脂または熱可逆性樹脂から成る。
【００１９】
経糸２および緯糸３に用いられる開繊糸を構成する繊維は、一例として述べると、繊維径が７μｍの炭素繊維であり、この炭素繊維が１２０００本、開繊処理することによって、開繊厚みが０．０５ｍｍ、開繊幅が１８ｍｍの開繊糸が実現される。繊維および開繊糸は、上記の構成に限るものではなく、本発明の他の実施形態として、アラミド繊維が用いられてもよく、繊維径、使用本数、開繊厚み、開繊幅、サイジング剤の種類などは、開繊糸織物の用途、要求仕様に応じて適宜変更可能である。
【００２０】
このような開繊糸から成る開繊糸織物１において、経糸２および緯糸３は、互いに直交する複数の交差部で、後述の図３に示されるように、接着剤層８によって接着される。接着剤層８は、前述の経糸側接着剤５から成る部分と前述の緯糸側接着剤７から成る部分とを含んで構成される。
【００２１】
図２は、開繊糸２４に再溶融可能な樹脂がスパイラルスプレー方式によって塗布された状態を示す一部の拡大平面図である。本実施形態の開繊糸織物１を製造するための手法の一例として、ホットメルトコーティング方法におけるスパイラルスプレー法が用いられる。再溶融可能な樹脂を付着させた開繊糸２４を織機に経糸２および緯糸３として仕掛けて製織した開繊糸織物１を熱セットすることによって、経糸側接着剤５と緯糸側接着剤７とが溶融して、図３の拡大断面図に示されるように一体化し、常温に冷却されると凝固して、経糸２と緯糸３とが各交差部で接着される。再溶融可能な樹脂としては、硬化剤を含まない常温固体状の樹脂または熱可塑性樹脂が挙げられる。硬化剤を含まない常温固体状の樹脂としては、ポリウレタン、エポキシ樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンケトン、ポリエーテルイミド、ポリイミドなどが挙げられる。
【００２２】
図４は、開繊糸２４に再溶融可能な樹脂を塗布するための塗布装置２５の概略的構成を示す系統図である。塗布装置２５は、前述のスプレー装置９と、スプレー装置９に溶融した再溶融可能な樹脂を供給する樹脂供給装置と、スプレー装置９に加圧空気を供給する空気圧源と、再溶融可能な樹脂塗布前の開繊糸２４が巻回される供給リール２８と、加熱入側ガイドロール２９と、加熱出側ガイドロール３１と、駆動ロール３３と、再溶融可能な樹脂塗布後の開繊糸２４を巻取る巻取リール３８と、樹脂供給装置から吐出される溶融した樹脂をスプレー装置９に導く樹脂供給管と、空気圧源から吐出される加圧空気をスプレー装置９に導く加圧空気供給管とを含む。
【００２３】
樹脂供給装置は、溶融状態の樹脂が貯留される樹脂貯留タンクと、樹脂貯留タンクが搭載され、樹脂貯留タンク内の樹脂の温度が予め定める設定温度に維持されるように温度制御する温度制御機能を備える装置本体とを含んで構成される。
【００２４】
供給リール２８から巻出された開繊糸２４は、加熱入側ガイドロール２９および加熱出側ガイドロール３１間でスプレー装置９によって、溶融した樹脂が、前述の図２のように吹付けられて付着し、駆動ロール３３によって張力が一定となるように張力調整されながら走行して、巻取リール３８に巻掛けられる。
【００２５】
溶融した樹脂の開繊糸２４への塗布動作が開始されると、樹脂供給装置から樹脂供給管を経てスプレー装置９に溶融状態の樹脂が供給されるとともに、空気圧源から加圧空気が加圧空気供給管を経てスプレー装置９に供給される。
【００２６】
スプレー装置９は、ノズル部材１９を有し、このノズル部材１９の先端部のノズル孔から吐出される樹脂に、空気圧源から供給される空気の噴射流によってスパイラル状に回動し、加熱ロール３０上の開繊糸２４に複数のループを連続して描くように塗布される。再溶融可能な樹脂が塗布された開繊糸２４は、駆動ロール３３から巻取リール３８の間で常温に冷却されて、巻取リール３８には再溶融可能な樹脂が付着した開繊糸２４が巻取られて回収される。
【００２７】
このようにして製造された、再溶融可能な樹脂が付着した開繊糸２４は、織機へ搬入され、経糸２および緯糸３として用いられ、開繊糸織物１が製織される。このような開繊糸織物１を熱セットすることによって、開繊糸織物１を構成する複数の経糸２と緯糸３とは、それらの交差部において接着される。
【００２８】
これによって各経糸２と各緯糸３との織り組織が崩れることを防ぎ、高い形態保持性および形態安定性を有する開繊糸織物１を得ることができる。このような開繊糸織物１を強化材として用いる場合、強化材に対するマトリックス樹脂の含浸性を妨げることなく、目合いの崩れを防ぐことができる。特に、再溶融可能な樹脂として、マトリックス樹脂と良好な相溶性を有する樹脂を選択することによって、繊維強化複合材を成形した際に、機械的特性に影響を及ぼさず、あるいは向上させることが可能となる。
【００２９】
前述の実施形態では、開繊糸２４に、図２に示されるように、ループ状の接着剤５，７を形成するように構成されたが、本発明の他の実施形態では、図５に示されるように、ドット状に形成されてもよく、図６に示されるように、クモの巣状に形成されてもよく、さらには網目状、円弧状、直線状などの各種形態から、所要の接着力や塗布速度などに応じて適切な形態を選択して、接着剤層８を設けるようにしてもよい。
【００３０】
このような構成によってもまた、前述の実施形態と同様に、織り組織の崩れにくい形態安定性に優れた開繊糸織物を提供することができる。なお、図５および図６において、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。
【００３１】
図７は、本発明の他の実施形態の開繊糸織物１ａを簡略化して示す斜視図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。前述の実施形態では、経糸２および緯糸３の両方に接着剤５をそれぞれ設けるように構成されたが、本発明の他の実施形態では、図７に示されるように、緯糸３だけに緯糸側接着剤７が設けられ、前述の実施形態と同様に経糸２と緯糸３とを製織して、開繊糸織物１ａを作製するようにしてもよい。
【００３２】
このような開繊糸織物１ａにおいて、前述の開繊糸織物１と同様に、経糸２と緯糸３とが各交差部において、緯糸側接着剤７によって経糸２と緯糸３とが接着され、これによって織り組織の崩れを防ぎ、高い形態安定性および形態保持性を達成することができる。
【００３３】
本発明のさらに他の実施形態として、図７の実施形態とは逆に、経糸２だけに経糸側接着剤５が設けられ、経糸２と緯糸３とを製織して開繊糸織物を作製するようにしてもよい。これによっても図７の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１,１ａ  開繊糸織物
２      経糸
３      緯糸
５      経糸側接着剤
７      緯糸側接着剤
８      接着剤層
９      スプレー装置
１９    ノズル部材
２４    開繊糸
２５    塗布装置
３８    巻取リール
【図１】
2018066085.tif 000003
【図２】
2018066085.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018066085.tif 000006
【図５】
2018066085.tif 000007
【図６】
2018066085.tif 000008
【図７】
2018066085.tif 000009