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あいち産業科学技術総合センター

研究報告2021

研究論文

芯 鞘 型 複 合 繊 維 の編 組 織 が成 形 品 の物 性 に及 ぼす影 響
山 内 宏 城 * 1 、 加 藤 良 典 *2 、 馬 場 元 太 * 3 、 岡 野 勤 *3

Effe ct o f St ructure o f Knit U sing S heath -co re Conjugat ed Fibe r on thePhy sical Chara cte ristics o f Molding
Hiroki YAMAUCHI *1 , Yoshinori KATO *2 , Genta BABA * 3 and Tsutomu OKANO *3Owari Textile Research Center * 1 * 2 Maruman-sangyou Co.,Ltd. * 3
熱 可 塑 性 の 芯 鞘 型 複 合 繊 維 を 編 成 し た ニ ッ ト を 基 材 と す る FRP に つ い て 、 編 組 織 の 違 い が 成 形 品 の 物
性 に 及 ぼ す 影 響 を 調 査 し た 。 編 組 織 は よ こ 編 の 三 原 組 織 と 種 々 の 変 化 組 織 を 用 い た 。 ゴ ム 編 (1×1)よ り もゴ ム 編 (2×2)が 破 裂 強 さ や 曲 げ 反 発 性 に お い て 優 位 と な っ た が 、 両 面 編 は ゴ ム 編 (2×2)を 重 ね た エ イ ト ロッ ク よ り も ゴ ム 編 (1×1)を 重 ね た ス ム ー ス 編 が 優 位 で あ っ た 。 編 組 織 に ウ エ ル ト (ミ ス )を 導 入 し た 変 化 組
織は破裂強さや曲げ反発性で優位となる一方、タックの導入は概ね不利に働く傾向にあることを確認した。

1 . は じめ に 編組織が異なればその外観(意匠性)や性能も変化する織物や編物(ニット)、組紐などテキスタイル製品を基ため、基材となるニットを設計する上で編組織の違いが材としたテキスタイルコンポジットの利活用への取り組それらに及ぼす影響を確認しておく必要がある。本研究

みが繊維業界で進んでいる。テキスタイルコンポジット

では、三原組織及び様々な変化組織で作製した芯鞘型複はテキスタイルが持つ優れた機能を付加でき、自動化に合繊維のニットを用いて、編組織の違いが成形品の物性適する、賦形性に優れるなどの利点がある 1),2)。

(機械的性質)に及ぼす影響を板状成形品で確認した。

当センターではこれまでにニットを基材とした繊維強2. 実 験 方 法 化樹脂(FRP)の開発に取り組んできた 3)～5)。近年では熱可塑性の芯鞘型複合繊維を使用し、軽量で一定の強度を2.1 芯 鞘 型 複 合 繊 維 の 編 成持ちながら、柔軟かつ易加工性のニット基材 FRP の開芯鞘型複合繊維には MELSET®280T48(ユニチカ(株)発に取り組み、柔軟性と保形性を両立させながら、これ製)(以下、芯鞘糸)4 本を引き揃えて用いた。編成には無までにシートクッションやボンネットを作製した 6),7)。

縫製横編機 MACH2S 12G((株)島精機製作所製)を用いた。

ニットを構成する編目(ループ)は、編針の上下動に伴編組織は表
表 1 に示す三原組織及び変化組織とし、ループい糸を屈曲させることで作られる。編針の動作を制御す長は 8.0mm とした。

ることで、よこ編ではニット、タック、ウエルト(ミス)2 . 2 FR P の成 形の 3 種類のループ(図図 1 )が作られる。表目、裏目のニッ成形には、熱プレス機 mini TEST PRESS-10((株)東トループから成る基本の編み方(編組織)である平編、ゴ洋精機製作所製)を使用した。芯鞘型複合繊維の芯部とム編、パール編の三原組織のほか、タックやウエルト

鞘部の融点を考慮して加熱温度は 180℃とし、予熱のた(ミス)を導入しながら様々な変化組織を作ることが可能

めに 1 分間保持した後、加圧力 5MPa、保持時間 5 分とである。

して板状に成形した。
2.3 板 状 成 形 品 の 性 能 評 価
板状成形品の強度、曲げ変形に対する剛軟性について表調べるため、破裂強さ、曲げ反発性を評価した。
破裂強さは精密万能試験機 AG-10kNIS((株)島津製作所製)を用い、JIS L 1096 B 法(定速伸長形法)に従って裏評価した。測定は 3 回実施した。
タック

ニット
図1

ウエルト(ミス)よこ編の基本ループ*1 尾張繊維技術センター

素材開発室

曲げ反発性は、ガーレー剛軟度試験機 GAS-10((株)大栄科学精器製作所製)を用いて JIS L 1096 A 法(ガーレ*2 尾張繊維技術センター

素材開発室(現機能加工室)*3 丸満産業株式会社

113法)に従い評価した。但し、試料サイズは試料長 89mm、試料幅 25mm とした。測定は 3 回実施した。
表1編成したニット
編組織への導入
ウエルト
タック
(ミス)
－－

試料名
平編

ゴム編(1×1)

両面編(スムース編)

表鹿の子編

表浮き編

ゴム編(1×1)－－ゴム編(2×2)－－

パール編(1×1)－－パール編(2×2)－－

両面編(スムース編)－－

両面編(エイトロック)

－

－

並鹿の子編

●

－

表鹿の子編

●

－

総鹿の子編

●

－

並浮き編

－

●

表浮き編

－

●

総浮き編

－

●

片畦編

●

－

ニットを板状に成形した FRP について、編組織の違オーバーニット－●

いが成形品の強度に及ぼす影響を確認した。三原組織及シングルピケ●－びゴム編の変化組織である両面編について、編組織の違テクシーピケ●－ポンチローマ●－

いが成形品の破裂強さに及ぼす影響を図
図 4 に示す。

●－－

●

三段両面編

－

●

3. 実 験 結 果 及 び 考 察 

熱プレス後のニット

3.2 板 状 成 形 品 の 破 裂 強 さ

破裂強さ(N)

タックリップル
ウエルトリップル

図33 . 1 ニ ット 基 材 FR P の 作 製
編成したニットの一部を図
図 2 に示す。平編、ゴム編、両面編をベースとして、タック、ウエルト(ミス)を導入することで種々の変化組織を作製した。
図4

熱プレスを用いて、図 2 の編組織で編成した芯鞘糸を成形した結果を図
図 3 に示す。

破裂強さ(三原組織及び両面編)

三原組織では、表目(または裏目)のみから成る平編と比較して、コース方向に表目と裏目を交互に連ねるゴム編(1×1)では破裂強さが 23%低下した。コース方向に交互に連ねる表目と裏目の数を 1 目(ゴム編(1×1))から 2目(ゴム編(2×2))に増やすと破裂強さは 14%向上した。
コース方向に表目と裏目を繋ぐシンカーループ(糸の渡ゴム編(1×1)

両面編(スムース編)

り )( 図 5 ) が 強 度 低 下 に 影 響 し た と 考 え ら れ 、 ゴ ム 編(1×1)より比較的糸の渡りの少ないゴム編(2×2)が優位になったと考える。
ウェール

ニードルループ

表鹿の子編
図2

表浮き編
熱プレス前のニット

コース
図5

シンカーループ(糸の渡り)

ゴム編(1×1)と糸の渡り

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一方、ウェール方向に表目と裏目を交互に連ねるパール目(パール編(2×2))に増やすと破裂強さが 24%低下した。
これは表目と裏目のニードルループが形成する編組織の立体的構造に起因すると考えられる。両面編では、2 つの ゴ ム 編 (2×2) を 重 ね た エ イ ト ロ ッ ク よ り も ゴ ム 編

破裂強さ(N)編では、表目と裏目の数を 1 目(パール編(1×1))から 2(1×1)を重ねたスムース編で破裂強さが 37%向上した。
ゴム編を重ねることで糸の渡り部分が交差し、比較的糸の渡りの多いスムース編ではエイトロックよりも密に溶着されたことが強度向上へと繋がったと考えられる。
図7

平編の変化組織について、編組織の違いが成形品の破裂強さに及ぼす影響を図
図 6 に示す。

破裂強さ(ゴム編及び両面編変化組織)

3.3 板 状 成 形 品 の 曲 げ反 発 性
 ニットを板状に成形した FRP について、編組織の違破裂強さ(N)いが成形品の剛軟度に及ぼす影響を確認した。三原組織
及び両面編について、編組織の違いが成形品のウェール方向の曲げ反発性に及ぼす影響を図
図 8 に示す。

破裂強さ(平編変化組織)平編にタックを導入した並鹿の子編では、平編と比較曲げ反発性(mN)

図6

ウェール方向して破裂強さが 19%低下した。タックはウェール方向に編地を圧縮するような形となり、編地には隆起や空隙が形成されて成形品の強度にも影響を及ぼすと考えられる。一方、平編にウエルト(ミス)を導入した並浮き編で

図8は、平編と比較して破裂強さは 25%向上した。浮き編

曲げ反発性(三原組織及び両面編)の間で比較すると、比較的ウエルト(ミス)の多い表浮き

ゴム編では、ゴム編(1×1)と比較してゴム編(2×2)の編、総浮き編が並浮き編と比較して破裂強さはそれぞれ曲げ反発性が 100%向上した。一方、パール編は曲げ反42%、54%向上した。ウエルト(ミス)の導入によりコー発性が低く、パール編(1×1)、パール編(2×2)の間に大ス方向に通じる糸が成形品の強度向上に有利に働いてい差はなかった。ウェール方向の曲げ反発性には編針で糸るものと考えられる。

を屈曲させて形成するニードルループが大きく影響する

ゴム編及び両面編の変化組織について、編組織の違いが成形品の破裂強さに及ぼす影響を図
図 7 に示す。と考えるが、ゴム編ではコース方向に連なる表目、裏目のループ構造も大きく影響していると考えられる。パー

ゴム編(1×1)と比較して、ウエルト(ミス)を導入した

ル編ではウェール方向に連なる表目と裏目の構造上のバオーバーニットでは破裂強さが 90%向上した。両面編

ランスにより曲げ反発性は大きく低下し、パール編(スムース編)と比較して、タックを導入したシングルピ(1×1)とパール編(2×2)の間においても曲げ反発性に大ケ、タックリップルは破裂強さがそれぞれ 17%、12%低差がなかったと考えられる。両面編では、エイトロック下し、ウエルト(ミス)を導入したウエルトリップル、三よりもスムース編で曲げ反発性が 156%向上した。表目段両面編では破裂強さがそれぞれ 15%、53%向上した。と裏目が形成する編組織の立体的構造や、ゴム編を重ね今回の検討結果から、編組織へのタックの導入は成形品ることで交差する糸の渡り部分の密な溶着が影響していの強度に対して概ね不利となり、ウエルト(ミス)の導入ると考えられるが、推測の域でありさらなる検証が必要は有利となることが確認された。しかし、変化組織は多である。

様であり、編組織に目移しのある場合など引き続き慎重に検証を重ねていく必要がある。

平編の変化組織について、編組織の違いが成形品のウェール方向の曲げ反発性に及ぼす影響を図
図 9 に示す。

115
そのような結果にはならなかった。これはタックとゴム編組織の構造に起因すると考えるが、さらなる検証が必

ウェール方向曲げ反発性(mN)要である。今回の検討により、編組織へのタック導入は成形品の曲げ反発性に対して概ね不利となる傾向にあり、ウエルト(ミス)導入は有利となることが確認された。

4. 結 び
本研究の結果は、以下のとおりである。
図9(1) 熱可塑性の芯鞘型複合繊維を用いたニット基材 FRP
曲げ反発性(平編変化組織)について、編組織の違いが成形品の物性に及ぼす影タックを導入した並鹿の子編、表鹿の子編、総鹿の子響を板状成形品で確認した。よこ編の三原組織では、編では、平編と比較して曲げ反発性はそれぞれ 30%、ゴム編(1×1)よりもゴム編(2×2)が破裂強さや曲げ53%、36%低下した。一方、ウエルト(ミス)を導入した反発性において優位であった。一方で両面編では、浮き編では、並浮き編と比較してウエルト(ミス)の多い2 つのゴム編(2×2)を重ねたエイトロックよりもゴ

表浮き編、総浮き編で平編よりも曲げ反発性がそれぞれム編(1×1)を 2 つ重ねたスムース編が破裂強さや曲21%、28%向上した。先の検討

6),7) における結果を踏まげ反発性において優位であった。

えてタックの導入がウェール方向の曲げ反発性の向上に(2) 編組織にタックやウエルト(ミス)を導入した変化組寄与する可能性を考えたが、そのような結果とはならな織では、タックの導入が成形品の破裂強さや曲げ反かった。一方で、ウエルト(ミス)の導入によりコース方発性においては概ね不利に働く傾向にある一方、ウ向に通じる糸が成形品のウェール方向の曲げ反発性の向エルト(ミス)の導入は有利となった。

上に概ね有利となることが確認された。

(3) 変化組織は多様であり、編組織設計と成形品物性のゴム編及び両面編の変化組織について、編組織の違い検証を引き続き慎重に重ねる必要がある。さらに、が成形品のウェール方向の曲げ反発性に及ぼす影響を編成条件、成形加工法とその条件、使用する糸の設図 10 に示す。

計やその加工条件を含めて検討が必要である。

曲げ反発性(mN)

本技術の実用化を目指して引き続き検討を進めたい。
ウェール方向文献1) 飯塚健治: 染色研究, 5 5 (1), 8-15(2011)2) 濱田泰似, 仲井朝美, 杉本健一: 繊維と工業, 60 (6),78(2004)
3) 茶谷悦司, 福田ゆか, 池口達治: あいち産業科学技術総合センター研究報告, 1 , 90(2012)4) 田中利幸: あいち産業科学技術総合センター研究報

図 10

告, 3 , 88(2014)
曲げ反発性(ゴム編及び両面編変化組織)

ゴム編(1×1)と比較して、タックを導入した片畦編では曲げ反発性が 20%向上し、ウエルト(ミス)を導入した

5) 田中利幸, 堀公子, 坂崎克秋, 佐々木敏哉, 佐々木哲
哉: あいち産業科学技術総合センター研究報告 , 5 ,138(2016)

オーバーニットでも曲げ反発性は 95%向上した。両面

6) 山内宏城, 福田ゆか, 馬場元太, 坪内正志, 大西功二:編(スムース編)では、タックを導入したシングルピケ、

あ い ち 産 業 科 学 技 術 総 合 セ ン タ ー 研 究 報 告 , 7,

タックリップルは曲げ反発性がそれぞれ 30%、33%低下

56(2018)

し、ウエルト(ミス)を導入した三段両面編では曲げ反発7) 山内宏城, 加藤良典, 福田ゆか, 馬場元太, 坪内正志,性が 14%向上した。鹿の子編の結果から、片畦編でも大西功二: あいち産業科学技術総合センター研究報

タックの導入によって曲げ反発性が低下すると考えたが、

告, 8 , 72(2019)