(57)【要約】【課題】強化繊維マルチフィラメント糸を用いた強化プラスチック複合材料（ＦＲＰ）として優れた特性を発揮する強化繊維織物を提供する。【解決手段】強化繊維マルチフィラメント糸からなる強化繊維織物の製造方法において、まず経糸に特定の張力下において整経し、次に経糸に前記特定の張力より低い張力をかけつつ加熱しながら開繊拡幅したのち引き続き製織することを特徴とする強化繊維織物の製造方法を用いる。特に、加熱方法としては経糸への熱風の付与やロールヒーターによる加熱を、開繊拡幅方法としては振動開繊バーを用いるのが好ましい。【選択図】図１
2004052132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維マルチフィラメント糸からなる強化繊維織物の製造方法において、まず経糸に特定の張力下において整経し、次に経糸に前記特定の張力より低い張力をかけつつ加熱しながら開繊拡幅したのち引き続き製織することを特徴とする強化繊維織物の製造方法。
【請求項２】
経糸への加熱が経糸への熱風の付与によるものである請求項１記載の強化繊維織物の製造方法。
【請求項３】
開繊拡幅を振動開繊バーに経糸を接触させることによって行う請求項１記載の強化繊維織物の製造方法。
【請求項４】
経糸の加熱を前記振動開繊バーの加熱及び／又は経糸への熱風の付与によるものであることを特徴とする請求項３記載の強化繊維織物の製造方法。
【請求項５】
振動開繊バーを、経糸送り方向に対して直交する方向に延在するように配置し、経糸送り方向に対して直交する方向に振動数１０〜５０Ｈｚ及び振幅２〜１０ｍｍで振動させることを特徴とする請求項３又は４記載の強化繊維織物の製造方法。
【請求項６】
開繊拡幅後の前記経糸の幅が、振動開繊バー接触前の経糸の幅に対して１．５倍以上となることを特徴とする請求項３〜５いずれか一項記載の強化繊維織物の製造方法。
【請求項７】
強化繊維マルチフィラメント糸のフィラメント数が１０００〜６０００であることを特徴とする請求項１〜６いずれか一項記載の強化繊維織物の製造方法。
【請求項８】
前記特定の張力が０．００４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、前記低張力が０．００２ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることを特徴とする請求項１〜７いずれか一項記載の強化繊維織物の製造方法。
【請求項９】
前記特定の張力が０．００９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、前記低張力が０．０００７〜０．００２ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲内にあることを特徴とする請求項１〜８いずれか一項記載の強化繊維織物の製造方法。
【請求項１０】
強化繊維マルチフィラメント糸が炭素繊維であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の強化繊維織物の製造方法。
【請求項１１】
経糸に付着している強化繊維マルチフィラメント糸のサイズ剤の粘度が、１０ポイズ以下になるように経糸を加熱することを特徴とする請求項１〜１０いずれか一項記載の強化繊維織物の製造方法。
【請求項１２】
経糸密度が８本／２．５４ｃｍ以下の織物を製織することを特徴とする請求項１〜１１いずれか一項記載の強化繊維織物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は強化繊維マルチフィラメント糸を用いた強化プラスチック複合材料（ＦＲＰ）として優れた特性を発揮する強化繊維織物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、強化繊維マルチフィラメント糸を用いて通常織物や薄目付織物を得る手法として、数多くの提案がなされており、通常は、シャトル織機やレピア織機により製織されている。特に薄目付け織物の場合、例えば特許第３０８９９８４号及び特許第３０９４８３５号各公報によれば、経糸を案内する手段の揺動により開繊拡幅する工程が装備されている。又、経糸の製織張力においては具体的な値は示されていないが、経糸の扁平形状を潰さないように、経糸張力をできるだけ低く設定することが開示されている。又、特許第２９６４８４０号公報によれば、経糸の１本当たりの張力が０．００９〜０．０３ｃＮ／ｄｔｅｘかかった状態で開口して緯糸を挿入することが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フィラメント数の少ない、特にフィラメント数６０００以下の炭素繊維などの強化繊維を経糸に用いて揺動により開繊拡幅を施しても均一な拡幅効果が十分に得られなことがある。特に、織物の両端ほど、経糸と緯糸の屈曲による織縮みやヘルド、筬の擦過により細くなり糸幅が不均一になる。又、低張力で製織するためにはバックテンションをあまり与えることはできなくなり、当然経糸の張力も不揃いになる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、フィラメント数の少ない強化繊維でも経糸の糸幅が十分且つ広く拡幅され、更に経糸と緯糸の屈曲による織縮みがないフラットな強化繊維織物の製造方法を提供することにある。
【０００５】
本発明は、上記課題に対し、振動と経糸の加熱とを併用して開繊拡幅した経糸の糸幅を保持しながら織物を形成せしめるものであり、そのための手段の主要な構成は、強化繊維マルチフィラメント糸からなる強化繊維織物の製造方法において、まず経糸に特定の張力下において整経し、次に経糸に前記特定の張力より低い張力をかけつつ開繊拡幅したのち引き続き製織することを特徴としている。経糸の開繊拡幅方法としては、振動開繊バーを用いた振動開繊による開繊拡幅方法が好ましく、経糸を加熱する方法としては経糸に熱風を付与することや前記振動開繊バーを用いる場合には振動開繊バーを加熱することを特徴としている。
【０００６】
更に、予め、経糸を０．００４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは０．００９ｃＮ／ｄｔｅｘ以下の経糸張力下で整経した後、０．０００７〜０．００２ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲内の低張力下で開繊拡幅し製織するのが好ましい。又、経糸方向と直交する方向に延在する振動開繊バーに接触させ、振動数１０〜５０Ｈｚ、振幅２〜１０ｍｍで振動させる、振動開繊バー接触前の経糸の幅に対して１．５倍以上に開繊拡幅させる、経糸のサイズ剤の粘度が１０ポイズ以下になるように経糸を加熱する及びかかる経糸をもって、経糸密度が８本／２．５４ｃｍ以下の織物を製織することも本発明の特徴である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を説明する。但し、本発明はこの図に限定されるものではない。
図１は本発明における強化繊維織物の製織方法の概略図を示したものであり、解舒撚りが入らない様にボビンから横取りされた強化繊維マルチフィラメント糸１はバックテンションロール２に導かれる。通常、該経糸の重量変化による引出し張力が変化しない様に単錘ごとに張力を調整し、特に中央部と端部では、その引出し角度が異なることから、どうしても糸列の幅方向では張力斑が生じやすくなる。そこで、本発明ではバックテンションロール２を介在させて、経糸群を織り幅とほぼ同幅に揃えることにより、織幅方向の糸張力がきわめて均一化された糸配列となる。前記バックテンションロール２から引き出された経糸１は、２本並列された振動開繊バー３により経糸を開繊拡幅しながら幅方向の均一化を行う。尚、振動開繊バーは２本並列に限定されるものではなく、１本或いは３本以上用いても差し支えない。一方、振動開繊バー３に代えて表面に梨地を有する擦過ロールを用いることや経糸にエアを高圧で吹き付けることも拡幅条件が比較的緩やかな場合には用いることも可能であるが、経糸のフィラメント数が少ない場合や付着するサイズ剤の粘度が高い場合など拡幅しにくいマルチフィラメントを用いる場合や、大幅な拡幅を求める場合には、振動開繊バーを用いることが最も好ましい。
【０００８】
しかし、特にフィラメント数が少ない場合において、振動開繊バーを用いても開繊拡幅に限界があり、十分に拡幅できないこともある。必要とする拡幅の幅に比較して得られた織物の拡幅の幅が小さすぎる場合は、製織後に拡幅条件を厳しくしてさらに拡幅する必要があるが、この場合、必要とする幅には拡幅できるものの、毛羽が発生するなどの欠点が生じ外観不良となる恐れがあり、強度物性の低下の恐れもある。こうした問題を克服するため、本発明では開繊拡幅と同時に経糸への加熱を併用する事で目的の拡幅の幅を得ることを可能としている。なぜなら、強化繊維マルチフィラメント糸には、通常、糸束の集束を目的としてサイズ剤が付着されているが、開繊拡幅はそのサイズ剤特性によって大きく左右されるからである。同じ経糸のフィラメント数であってもサイズ剤の種類や付着量によっても影響され、サイズ剤は柔らかい程、付着量は少ない程、開繊拡幅は優位に働く。よって、経糸を加熱することによってサイズ剤の粘度を低下させることで開繊拡幅を容易にすることができるのである。
【０００９】
経糸を加熱する方法としては、振動開繊バー３周辺の織物の経糸全幅にわたり、熱風発生装置４から熱風を噴射させる方法や振動開繊バー３の内部に仕込んだロールヒーターで加熱させる方法等が好ましいが、これら両方を同時に用いてもよく、又、これ以外の方法を更に併用しても差し支えない。熱風やロールヒーターの温度はサイズ剤の種類により多少は異なるが、サイズ剤の粘度が１０ポイズ以下となるように設定することが好ましく、１ポイズ以下となるように設定することは更に好ましい。しかし、０．１ポイズ未満とすると、サイズ剤がその目的を果たす前に流れ落ちたり、開繊拡幅時に毛羽が発生したりする恐れがあるため、具体的な条件としては、一般的に熱風・ロールヒーター共に１００〜１７０℃に設定することが好ましい。
【００１０】
更に、開繊拡幅の幅は振動開繊バーの振動数と振幅によっても拡幅の幅が決定される。振動数は多い程拡幅が大きくなるため、１０Ｈｚ未満では拡幅の効果は少ない。一方、５０Ｈｚを超えると拡幅効果は大きいが毛羽が発生する恐れがある。すなわち、本発明において振動開繊バーの振動数は１０〜５０Ｈｚが好ましく、１０〜３０Ｈｚがより好ましい。又、振幅は基本的に大きくするほど開繊拡幅は大きくなるため、２ｍｍ未満では開繊拡幅はあまり効果ない。しかし、１０ｍｍを超えると毛羽の発生や隣接するフィラメント間で交絡が生じるなどの問題が発生する恐れがある。よって、振幅は２〜１０ｍｍが好ましく、２〜５ｍｍがより好ましい。
【００１１】
本発明ではこれらの手法により経糸幅の容易に開繊拡幅させることができるが、その開繊拡幅が振動開繊バー接触前の経糸の幅に対して１．５倍以上、より好ましくは２倍以上となれば、製織後の織物の物性が特に良くなる。
【００１２】
均一に開繊拡幅された経糸は３本の搬送ロール５、６及び７を介して供給ロール８へと導かれる。この時、振動開繊バー３で開繊拡幅された経糸は第１番目の搬送ロール５から供給ロール８へ直接導いても構わないが、この場合には搬送ロール５と供給ロール８との間の空間が大きくなり収束されやすくなるため、これらを防ぐためには搬送ロール６及び７若しくはさらなる搬送ロールとを組み合わせて、できるだけ自由空間を無くすことにより糸の収束は押さえられる。
【００１３】
一般的に、製時の経糸の供給方法には消極送りと積極送りがあり、どちらかを一方のみを用いて製織されるのが普通である。ここで、消極送りとは緯糸が挿入されて筬打ちされた分だけ、織物が巻き取りニップロールに巻きとられる。その巻き取り量だけ経糸が引き出される。経糸の引出し量及び張力規制はブレーキ装置により行われるため、張力の調整範囲は狭く、経糸は比較的高張力設定となる。一方、積極送りは巻き取りニップロールで巻き取られると同時に経糸を一斉に積極的に送り出す機構を有しているため、比較的低張力設定が可能である。
【００１４】
通常、供給方法を一度設定すれば、同じ供給方法で製織されるのが原則である。しかしながら、本発明は消極送りと積極送りを併用することを特徴とする。すなわち、本発明ではまず特定の張力以上の経糸張力下で整経後、次に前記特定の張力より低い経糸張力下で開繊拡幅した後製織することを特徴としている。この条件で製織する目的の一つは、経糸の張力を均一化することにある。例えば、張力斑がある場合、高い張力部分の経糸はヘルド、筬へのわずかの接触によっても糸幅が変化し、このような状態で製織されたとしても、形成された織物は糸幅斑による外観不良となる。更に、この状態でクロスロールに巻き取られた時、巻き締りによる目曲がり（緯糸が曲がる現象）が発生する。これは、糸幅により糸厚みが異なるためであり、即ち糸幅が小さくなれば糸厚みが大きくなり、このままクロスロールに巻かれれば糸幅が大きい（糸厚みが小さい）部分と小さい（糸厚みが大きい）部分で巻き径変化が生じるためである。又、経糸全体の張力を均一化する手法として、最初から積極送りを採用しても可能ではあるが、機掛けのセッティングにおける張力斑がそのまま発生するため、実施化は極めて難しい。
【００１５】
強化繊維を均一な経糸張力下で糸幅を変化させずに製織することは非常に重要である。このことから、本発明では消極送りと積極送りとを併用させて経糸張力と糸幅の均一化を図っている。即ち、図１の如く、振動開繊バー３で開繊拡幅された経糸は搬送ロール５、６及び７を介し、供給ロール８に導かれ、ニップロール９を開放したままの状態で段差ロール１０を介して、ヘルド１１、筬１２を経て、ロール１３、巻き取りニップロール１４、クロスロール１５へと順次巻き取る。段差ロール１０はヘルド１１による経糸の開口運動時の張力変動を吸収する装置であり、バックテンションロール２によるバックテンションと段差ロール１０の荷重とによってバランスを保つ機構になっている。
【００１６】
バックテンションロール２によるバックテンションが大きくなるに従い、段差ロール１０を通過後の荷重も大きくする必要がある。バックテンションロール２の荷重の調整は、糸種、目的とする糸幅、張力の均一化を考慮して適宜変更すればよい。段差ロール１０の通過後の経糸張力を高くするほど、短時間で張力の均一化を図ることができるが、全体に糸幅が収束し、次工程において物性に影響を及ぼすまで厳しく拡幅しなければならない場合が生じる。
【００１７】
この段差ロール１０を通過した後の経糸張力は０．００４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上となるように荷重を設定することが望ましく、更に好ましくは０．００９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とすることが良好である。このようにして消極送りで均一化された後、ニップロール９によりニップして低張力で製織するために、荷重を変更し積極送りによる製織を始める。消極送りにより均一化された経糸は振動開繊バー３で開繊拡幅しながら積極送りされニップロールから定量送りされて連続した安定した製織となる。この時の積極送りによる製織張力は、段差ロール１０の荷重により決定されるが、その荷重を重くする程張力が高くなり、逆に荷重を小さくする程張力は低くなるのはいうまでもない。しかし、張力を高くし過ぎると振動開繊バー３で開繊拡幅した糸が細く、しかも織物の端部は特に織縮みにより糸幅が細くなり全体として不均一な織物となる。又、弱すぎると経糸が緩みすぎて製織不良となる。
【００１８】
そのため、製織安定性を実現でき、ヘルドや筬による擦過や織縮みによる収束が起きても、これらを吸収できる程度の張力で製織することが望ましいが、０．０００７ｃＮ／ｄｔｅｘ未満では経糸が緩みすぎて製織が不安定であり、又、０．００７ｃＮ／ｄｔｅｘを超えると張力が高すぎて糸幅が収束し不均一になる。よって、適正張力は０．０００７〜０．００２ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲内の張力条件が望ましいが、更に好ましくは０．０００７〜０．００１ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲内が良好である。
【００１９】
本発明の製法は経糸の糸幅及び張力均一性が必要な時に有効であり、特に、低目付けの織物を製織する場合効果を発揮する。そのため、経糸密度８本／２．５４ｃｍ以下とすることが好ましい。このように予め特定の張力で開繊拡幅し、続いて前記特定の張力下で製織することにより拡幅された糸幅が保持され、ヘルドや筬の擦過による糸幅の変化は殆ど起こらず、しかも、糸厚み差から目曲がりも殆どなく高品質なフラットな織物を安定して製造することができる。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。表１に示す如く、経糸と緯糸に炭素繊維（三菱レイヨン（株）社製パイロフィル）からなる３Ｋ（フィラメント数３０００本）マルチフィラメントをそれぞれに用い、繊維目付け１００ｇ／ｍ２の織物を製織して経糸幅の均一性の外観評価を行った。なお以下の実施例及び比較例における製織条件は表１にまとめた。
【００２１】
（実施例１）
実施例１では、図１において始めニップロール９によるニップを解除した消極送りにて経糸に０．００９ｃＮ／ｄｔｅｘの張力をかけて整経した後、ニップロール７にてニップする積極送りに切り換えた上で製織張力を０．０００７ｃＮ／ｄｔｅｘに設定し、更に振動開繊バー３の振動条件の振動数を２０Ｈｚ、振幅３ｍｍとして織機の起動と連動させ、又、振動開繊バー３の内部に１３５℃に設定したロールヒーターを挿入して加熱し、更に該振動開繊バー下部から１３０℃熱風を噴射させて経糸のサイズ剤の粘度が０．７ポイズになるように設定した後、製織して経糸の外観状況を観察したところ、振動開繊バー３の振動と熱処理の併用により１．５倍以上に拡幅され、又、０．０００７ｃＮ／ｄｔｅｘの張力の製織により、経糸の幅は収束もなく均一になり非常に良好な織物外観で安定した製織が得られた。
【００２２】
（実施例２）
実施例２では、積極送りによる経糸張力を０．００２ｃＮ／ｄｔｅｘに変更した以外は実施例１と同じ条件で製織した。織物の両端２０ｃｍ位の経糸がやや収束した状態になったものの、外観品位はほぼ良好であった。
【００２３】
（比較例１〜４）
一方、比較例１〜４では、実施例１の製織条件から経糸張力を各種変更して製織した。比較例１では、積極送り時に０．０００５ｃＮ／ｄｔｅｘという極めて低い張力に切り換えて製織したところ、糸緩みが発生し、レピアが経糸すくいを生じ、製織不良となった。比較例２では、始めから最後まで０．００９ｃＮ／ｄｔｅｘの一定の張力で製織したが、織物両端が極端に収束して外観品位も不良であった。比較例３では製織開始時から定常製織時のいずれの製織時も積極送りにより低張力で製織したところ、徐々に織物の幅方向において経糸の一部で張力斑が生じ始め、経糸の糸幅斑が発生した。比較例４では製織開始時の経糸張力を０．００９ｃＮ／ｄｔｅｘに設定すると共に、定常製織時にも消極送りのみで製織したところ、織物全体が収束し、且つ両端部は中央部に比べて更に収束し経糸が非常に不均一であった。
【００２４】
（比較例５〜１０）
比較例５〜１０では振動開繊条件と熱処理条件を変更して製織し、経糸の外観状況を観察した。比較例５では、振動開繊バーと熱処理を使用しない以外は実勢例１と同条件で製織したところ、開繊拡幅効果は殆どなく、目空きの非常に大きな織物がとなった。振動開繊バーの振動数を５Ｈｚで製織したところ、開繊拡幅効果があまりなく、経糸全体に糸幅が細い織物が得られた。比較例７では振動数を５５Ｈｚとして製織したところ、経糸全体に毛羽が発生していた。比較例８では振動開繊バーの振幅を１ｍｍとして製織したところ、開繊拡幅効果が殆どない糸幅の細い織物が得られた。比較例９では振幅を１２ｍｍで製織したところ、隣接する経糸間で絡みが生じ、全体として開繊拡幅が不揃いで糸幅の不均一な織物外観となった。比較例１０では経糸に熱を付与するためにロールヒーター、熱風を６０℃に設定しサイズ剤の粘度を１２ポイズにして製織したところ、開繊拡幅の効果は少ししか得られず、次工程で厳しい条件下での拡幅処理が必要である織物が得られた。
【００２５】
【表１】
2004052132.tif 000003
＜判定基準＞
◎；織物全幅収束なし
○；織物両端経糸部わずかに収束
△；織物両端経糸部若干収束
×；織物全幅の経糸収束
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明にあっては強化繊維マルチフィラメント糸からなる強化繊維織物の製造方法において、強化繊維マルチフィラメント糸を用いて製織する際に、まず経糸に特定の張力下において整経し、次に経糸に前記特定の張力より低い張力をかけつつ加熱しながら開繊拡幅したのち引き続き製織することにより、織物全幅にわたって収束されることなく拡幅された状態で安定した製織が可能となり、しかも経糸幅の均一な強化織物が得られる。又、この織物を更に開繊した後、コンポジット化した繊維強化プラスチックはその成形品において十分な強度が発現するため、工業上極めて有効な手段である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製織工程を概略で示す説明図である。
【符号の説明】
１　　　　　強化繊維マルチフィラメント経糸
２　　　　　バックテンションロール
３　　　　　振動開繊バー（ロールヒーター挿入）
４　　　　　熱風付与装置
５〜７　　　搬送ロール
８　　　　　供給ロール
９　　　　　ニップロール
１０　　　　段差ロール
１１　　　　ヘルド
１２　　　　筬
１３　　　　ガイドロール
１４　　　巻き取りニップロール
１５　　　クロスロール
【図１】
2004052132.tif 000004