(57)【要約】【課題】  本発明では、経糸の収束がなく、繊維幅が均一な炭素繊維織物の製造方法を提供する。さらに、本発明の炭素繊維織物の製造方法を用いることにより、フィラメント数の多い炭素繊維を用いても、マルチフィラメント数が３０００本以上で、経緯糸密度が８本／２．５４ｃｍ以下の経糸幅の均一な炭素繊維織物を得る製造方法を提供する。【解決手段】  綜絖の上下動により、炭素繊維マルチフィラメントの経糸にかける張力を０.０００３〜０.００２ｃＮ／ｄｔｅｘの状態で製織する炭素繊維織物の製造方法を用いる。【選択図】      図１
2005163196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
綜絖の上下動により、炭素繊維マルチフィラメントの経糸にかかる張力が０.０００３〜０.００２ｃＮ／ｄｔｅｘの状態で製織する炭素繊維織物の製造方法。
【請求項２】
綜絖の位置を経糸配列方向に固定し、綜絖を通した経糸を各筬羽間に形成された筬目の経糸配列方向ほぼ中央部に通す請求項１記載の炭素繊維織物の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の炭素繊維織物の製造方法において、綜絖を通す前に経糸と振動バーとを接触させることにより、経糸を開繊拡幅する炭素繊維織物の製造方法。
【請求項４】
振動バーが、経糸送り方向と直交する方向に延在している請求項３記載の炭素繊維織物の製造方法。
【請求項５】
振動バーと経糸とが接触する前または接触時に、経糸を加熱する請求項３または４記載の炭素繊維織物の製造方法。
【請求項６】
加熱する手段が熱風の付与によるものである請求項５記載の炭素繊維織物の製造方法。
【請求項７】
請求項１または２記載の炭素繊維織物の製造方法において、綜絖を通す前に経糸と擦過ロールとを接触させることにより、経糸を開繊拡幅する炭素繊維織物の製造方法。
【請求項８】
擦過ロールが、表面に梨地を有するロールである請求項７記載の炭素繊維織物の製造方法。
【請求項９】
経糸の供給方法が積極送りによる供給方法である請求項１〜８いずれか１項記載の炭素繊維織物の製造方法。
【請求項１０】
炭素繊維のフィラメント数が３０００本以上で、且つ経緯糸密度８本／２．５４ｃｍ以下の織物を製織する請求項１〜９いずれか１項記載の炭素繊維織物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）の材料として優れた特性を発揮する炭素繊維織物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、炭素繊維織物の製造方法として数多くの提案がなされている。例えば、特許文献１や特許文献２には、経糸に扁平糸を用い、その扁平形状を潰さないことを目的とする炭素繊維織物の製造方法が開示されている。また、特許文献３には、綜絖の上下動により経糸にかける張力が０．０１〜０．０３ｇ／デニール（０．００９〜０．０２ｃＮ／ｄｔｅｘ）の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】
しかしながら、マルチフィラメントである経糸に高い張力をかけて製織すると、経糸の糸幅を収束させず繊維幅を維持したまま製織するのは困難である。特に、炭素繊維は伸度が低いため、経糸と緯糸の屈曲による織縮みや綜絖、筬の擦過により細くなり繊維幅が不均一になりやすく、繊維幅を均一に製織するためには経糸にかける張力が大きな影響を及ぼす。特許文献３には、経糸に０．００９〜０．０２ｃＮ／ｄｔｅｘの張力をかけて製織することが記載されているが、この範囲でも、上述の問題が起こることが観察された。
【特許文献１】特開平７−３００７３８号公報
【特許文献２】特開平７−３００７３９号公報
【特許文献３】特開平７−３５７３号公報（特に００１２段）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
よって、本発明の課題は、経糸の収束がほとんどなく、繊維幅が均一な炭素繊維織物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決する本発明は、綜絖の上下動により、炭素繊維マルチフィラメントの経糸にかかる張力が０.０００３〜０.００２ｃＮ／ｄｔｅｘの状態で製織する炭素繊維織物の製造方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の炭素繊維織物の製造方法を用いることにより、経糸の収束がほとんど無く繊維幅が均一な炭素繊維織物を得ることが可能となり、しかも経糸幅の均一な炭素繊維織物が得られる。
【０００７】
さらに、本発明の炭素繊維織物の製造方法を用いることにより、フィラメント数の多い炭素繊維を用いても強化織物を得ることができる。具体的には、炭素繊維のマルチフィラメント数が３０００本以上で、経緯糸密度が８本／２．５４ｃｍ以下の経糸幅の均一な炭素繊維織物が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明の炭素繊維織物の製織方法の概略図を示したものである。ボビンから解舒された炭素繊維マルチフィラメントの経糸はバックテンションロール１に導かれる。このとき、解舒撚りが入るのを防ぐために解舒は横取り解舒するのが好ましい。
【０００９】
通常、該経糸の重量変化によって、ボビンから経糸を引き出す張力が変化しないように各錘毎に張力を調整して、ボビンからの引き出し張力の均一化を図ろうとしているが、多数本の経糸が幅方向に配列された場合、特に中央部と端部では、その引き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１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、織幅方向のボビンからの引き出し張力が極めて均一化された糸配列とする。
【００１０】
（振動バー）
バックテンションロール1を経た経糸は、綜絖を通る前に、振動バー２により繊維幅を開繊拡幅し繊維幅の均一化を行う。なお、図１には振動バー２が、２本並列して配されているが、必ずしも２本必要ではなく、１本或いは３本以上で使用しても差し支えない。
【００１１】
本発明における振動バーは、一定の振動数で振動するバーである。その一定の振動数が２０Ｈｚ〜２８Ｈｚであると、開繊拡幅による経糸の均一化ができるので好ましい．さらに、振動バーは、経糸送り方向と直交する方向に延在させると最も効率が良い。
【００１２】
（擦過ロール）
また、振動バー２の代わりに擦過ロール２’により繊維幅をある程度まで開繊拡幅しながら幅方向の均一化を行うことも可能である。本発明では、擦過ロール２’は回転が固定されたロールである。擦過ロールを用いる場合、開繊拡幅の程度により経糸と擦過ロール２’との接触角度、擦過ロールの数、ロール径などを調整して行うのが一般的である。経糸のフィラメント数が多い場合や炭素繊維に付着するサイズ剤が柔らかい場合など、拡幅が比較的容易である場合は、擦過ロール方式を採用しても十分に実施化が可能である。この場合、接触角度、ロール数、ロール径などは、繊維幅と擦過張力とのバランスを考慮し適宜変更すれば良い。
【００１３】
（加熱）
本発明では、振動バー２または擦過ロール２’と経糸とが接触する前または接触時に、経糸を加熱することが好ましい。開繊拡幅の容易さは、強化繊維に付着しているサイズ剤によっても影響を受け、サイズ剤の粘度が低いほど開繊拡幅は容易である。振動バーと経糸とが接触する前または接触時に、経糸を加熱することによって、経糸に付着しているサイズ剤の粘度を下げて開繊拡幅をより容易とする。
【００１４】
経糸を加熱する方法としては、熱風を付与する、振動バーを加熱しておくなどの方法があるが、振動バーを通過する前に経糸に付着するサイズ剤の粘度を低下させると開繊拡幅効果が大きい。よって、経糸に熱風を付与する方法が好ましい。
【００１５】
経糸に熱風を付与する際の熱風の温度は、サイズ剤の種類によって異なるため、熱風の発生源と経糸の距離を変えて適宜決定すればよいが、一般的には、サイズ剤の粘度を０.１Pa・ｓ以下とすることが好ましい。この条件を満たすために、熱風の発生源と経糸の距離を１５ｃｍ以下とし、熱風の温度を、その発生源において１００℃〜２００℃、より好ましくは１３０℃〜１８０℃とすると、サイズ剤が炭素繊維から脱離せず、サイズ剤の粘度が０.１Pa・ｓ以下となるので好ましい。
【００１６】
開繊バーまたは擦過ロールにより、均一に拡幅された経糸は、搬送ロール３，４，５を介して供給ロール６へと導かれる。開繊拡幅された経糸は第１番目の搬送ロール３から供給ロール６へ直接導いても構わないが、この場合には搬送ロール３と供給ロール６との間の距離が大きくなり、経糸が収束しやすくなる。これらを防ぐためには複数の搬送ロールを組み合わせて、できるだけ経糸がフリーとなる距離を短くすることにより経糸の収束は押さえられる。
【００１７】
（積極送り）
供給ロール６に導かれた経糸は、ダンサロール８を介して、綜絖９で開口されたのち、筬1０に通される。ダンサロール８は綜絖９による経糸の開口運動時の張力ムラを吸収する装置であり、該ダンサロール８の荷重によってバランスを保つ機構になっている。
【００１８】
一般的な製織方法として、経糸の供給方法には、消極送りと積極送りがあり、このどちらかを用いて製織される。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取られ、その巻き取り量だけ経糸が引き出される供給方法である。この場合、経糸の引き出し量と張力の制御は、ブレーキ装置により行われるため、経糸にかける張力を調整できる範囲は狭く、経糸は比較的高い張力がかる。
【００１９】
一方、積極送りとは、織物が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供給方法である。そのため、経糸にかける張力を比較的低くすることが可能である。
【００２０】
通常、供給方法を一度設定すれば、そのまま最後まで継続して製織するのが普通である。炭素繊維は伸度が小さいため、経糸間に張力ムラが発生しても吸収できないため、より経糸にかける張力をより均一にすることが重要である。張力ムラが発生すると、高い張力がかかった経糸は綜絖、筬へのわずかな接触によっても繊維幅が変化し、製織された織物は繊維幅のムラがある外観が不良な織物となる。さらに、このような織物は、クロスロールに巻き取られたとき、巻き締まりにより緯糸が曲がる現象が発生する。この巻き締まりは、繊維幅ムラにより繊維の厚みが異なるために起こる。繊維幅が小さくなれば繊維厚みが大きくなり、このままクロスロールに巻かれれば繊維幅が大きい（繊維厚みが小さい）部分と小さい（繊維厚みが大きい）部分で巻径変化が生じるためである。よって、経糸全体の張力を均一化する手法として、低張力下で繊維幅を変化させずに製織することは非常に重要である。
【００２１】
本発明は低張力で製織するため、経糸送りは積極送りが望ましい。経糸にかける張力を高くするほど、せっかく開繊拡幅した経糸が収束して繊維幅は小さくなる。このような織物は、引き続き、開繊加工することにより、外観を向上することも可能な場合もあるが、開繊加工条件を物性に影響がでる程度までに厳しくしなければならない場合もある。
【００２２】
（経糸にかかる張力）
積極送りの場合、綜絖の上下動により経糸にかかる張力はダンサロール８の荷重により決定される。
【００２３】
ダンサロールは経糸送り方向の前後方向に動き、綜絖の上下動により経糸が開口した時は、ダンサロールが経糸送り方向に、閉口した時は経糸送り方向とは反対に動く。この動きにより、製織時に発生する経糸開閉時の経糸にかける張力ムラを吸収するものである。そして、閉口した時にダンサロールに掛かる荷重が経糸にかかる張力となる。すなわち、
経糸にかかる張力（ｃＮ／ｄｔｅｘ）＝ダンサロールの荷重／経糸のフィラメント数
となる。このダンサロールの荷重は、ダンサロールに直結したウエートレバーのおもりの或いはコイルバネの伸びにより決定できる。
【００２４】
経糸にかける張力が高すぎると一度開繊拡幅した経糸が収束し、弱すぎると経糸が緩みすぎて製織不良となる。そのため、製織安定性を実現でき、綜絖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低張力で製織することが望ましいが、０．０００３ｃＮ／ｄｔｅｘより低いと経糸が緩みすぎて製織が不安定である。また、０．００２ｃＮ／ｄｔｅｘを超えると、張力が高過ぎて繊維幅が不均一になる。よって、経糸にかける張力は上述の範囲を逸脱しない範囲であることが必要であり、好ましくは０．０００３〜０．００１ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲である。
【００２５】
（綜絖の位置）
ダンサロール８を通過した経糸は、綜絖９で開口され、筬1０を経て製織される。製織された炭素繊維織物は、ガイドロール１１から定量送りされて、巻き取りニップロール１２に引きとられて、低い張力による連続した安定製織が得られる
このとき、各綜絖９は綜絖枠に固定したキャリアロッド（図示略）上に等間隔に並べられ、耐久性のある接着テープで固定、または、キャリアロッドに付けた溝に引っ掛けるなどの方法で、経糸配列方向に固定して、綜絖からの経糸を各筬羽間に形成された筬目の経糸配列方向ほぼ中央部に通すと、運転中に綜絖の位置がずれることはなく、所定の均一な経糸間隔を維持できるとともに、経糸と筬や綜絖との擦れを極めて僅かに抑えることができるので好ましい。
【００２６】
ガイドロール１１から定量送りされた炭素繊維織物は、巻き取りニップロール１２で引き取られ、クロスロール１３に巻き取られる。
【００２７】
（炭素繊維織物の経緯糸密度）
本発明の炭素繊維織物の製造方法は、経糸の繊維幅が特に均一である必要な、３０００フィラメント、特に、６０００フィラメント数以上の炭素繊維を使用し、低目付（経緯糸密度を８本／２．５４ｃｍ以下）の織物を製織する場合効果を発揮する。上述のように特定範囲の低い張力で製織することにより綜絖や筬の擦過による繊維幅の変化もほとんど起こらず、しかも、糸厚み差からくる緯糸が曲がる現象もほとんどなく高品質なフラットな炭素繊維織物を安定して製造することができる。
【００２８】
（実施例）
【実施例１】
【００２９】
経糸および緯糸としてフィラメント数１２０００本の炭素繊維マルチフィラメント（三菱レイヨン(株)製パイロフィル）を用い、目付２００ｇ／ｍ2、経緯糸密度３.２本／２５．４ｃｍの炭素繊維織物を、第１図の製織装置を用いて製織した。
【００３０】
本実施例では、擦過ロールとして、表面に番手♯２５０の梨地を有する円筒形の擦過ロール（梨地ロール）を使用して、経糸を開繊拡幅した後、経糸を積極送りによる供給方法で、綜絖の上下動により０．０００３ｃＮ／ｄｔｅｘの張力をかけて製織して炭素繊維織物を得た。
【００３１】
この炭素繊維織物の経糸幅の均一性の評価を行った。この評価は、炭素繊維織物幅に対に対する集束した経糸の割合を、スケールルーペを用いて、炭素繊維織物の全幅の経糸について測定した。
【００３２】
その結果、全幅にわたって経糸の幅が均一な炭素繊維織物が得られた。また、その外観品位も極めて良好であった。
【実施例２】
【００３３】
本実施例では、綜絖の上下動により経糸にかける張力を０．００１ｃＮ／ｄｔｅｘとした以外は、実施例１と同様に製織して炭素繊維織物を得た。この炭素繊維織物も、経糸の収束による糸幅ムラはごくわずかであった。また、その外観品位も極めて良好であった。
【実施例３】
【００３４】
本実施例では、綜絖の上下動により経糸にかける張力を０．００２ｃＮ／ｄｔｅｘ以外は、実施例１と同様に製織して炭素繊維織物を得た。この炭素繊維織物は、５％ほどの経糸が収束してはいるものの、外観品位は、実施例１または２の炭素繊維織物同様に良好であった。
【実施例４】
【００３５】
本実施例では、擦過ロールに代えて、表面が梨地である、振動数２０Ｈｚ、振幅３ｍｍで織物の幅方向に振動する振動バー２を使用し、振動バーから８ｃｍ離れた位置から、１５０℃の熱風を付与した以外は、実施例１と同様にして製織した。その結果、織物全幅にわたって経糸の幅が非常に均一な炭素繊維織物が得られ、また、その外観品位も極めて良好であった。
【実施例５】
【００３６】
本実施例では、経糸を開繊拡幅した後、経糸の積極送りによる供給方法で、綜絖の上下動により０．００２ｃＮ／ｄｔｅｘで製織した以外は実施例４と同様にして炭素繊維織物を製織した。得られた炭素繊維織物は、ごくわずかの経糸に収束が見られたものの、外観品位は良好であった。
【００３７】
＜比較例１＞
綜絖の上下動により経糸にかける張力を０．０００５ｃＮ／ｄｔｅｘという極めて低い張力で製織する以外は、実施例１と同様にして製織して炭素繊維織物を得ようとしたが、製織中に糸緩みが発生し、レピアが経糸すくいを生じ、炭素繊維織物を得ることができなかった。
【００３８】
＜比較例２＞
綜絖の上下動により経糸にかける張力を０．００５ｃＮ／ｄｔｅｘと高くして製織した以外は実施例１と同様にして製織して炭素繊維織物を得た。しかし、得られた炭素繊維織物の経糸の１５％位は収束してしまって糸幅にムラが発生し、外観品位も不良であった。
【００３９】
表１にこれらの結果をまとめたが各実施例で得られた炭素繊維織物は、経糸がの収束がほとんどないもしくはわずかで繊維幅が均一な炭素繊維織物でが得られた。
【表１】
2005163196.tif 000003
【００４０】
＜判定基準＞
◎  ；収束なし
○  ；経糸のごくわずか（５％未満）が収束
△  ；経糸の５〜１０％が収束
×  ；経糸の１０％以上が収束
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【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】
【００４２】
１      バックテンションロール
２      振動バー
２’    擦過ロール
３〜５  搬送ロール
６      供給ロール
７      ニップロール
８      ダンサロール
９      綜絖
１０    筬
１１    ガイドロール
１２    巻き取りニップロール
１３    クロスロール
【図１】
2005163196.tif 000004