JP3918524B2

JP3918524B2 - Method and apparatus for producing reinforcing fiber flat yarn fabric

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Publication number: JP3918524B2
Application number: JP2001354192A
Authority: JP
Inventors: 郁夫堀部; 清本間; 明西村
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2021-11-20
Also published as: JP2003155645A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭素繊維複合材料などの繊維補強複合材料に用いられる高品質な補強繊維扁平糸織物を生産性良く製造するための補強繊維扁平糸織物の製造方法およびその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
比弾性率が大きく、かつ、比強度が大きい炭素繊維からなる炭素繊維織物は、通常、一般のシャトル織機やレピア織機により製織されており、合成樹脂と複合して所定形状に成形することにより炭素繊維強化プラスチック（以下、ＣＦＲＰという）等の複合材料用補強基材として多用されている。
【０００３】
このような複合材料用補強基材として、例えば、ＣＦＲＰは、その優れた性能を生かして、航空機の構造材等に使われ始めているが、さらにＣＦＲＰの使用範囲を拡大させるためには、成形のみならず炭素繊維や炭素繊維織物等の中間基材のコストダウンが大きな課題であった。
【０００４】
さて、炭素繊維は、繊維が太くなり、繊度が大きくなるほど、プリカーサおよび耐炎化工程や焼成工程での生産性が向上し、安価な炭素繊維糸を製造することが可能となる。しかし、通常の炭素繊維織物は、ほぼ円形断面に集束させた炭素繊維糸を織糸として織物にしているので、織り込まれた状態においては、たて糸とよこ糸が交錯する交錯部における炭素繊維糸の断面が楕円形で、織糸が大きくクリンプし、特に、太い炭素繊維糸を使用した炭素繊維織物では、太いよこ糸と太いたて糸が交錯しているのでこの傾向が大であった。
【０００５】
このため、織糸たる炭素繊維糸が大きくクリンプした炭素繊維織物では、繊維密度が不均一となって、炭素繊維の特徴である高強度特性が充分に発揮できなかった。また、太い炭素繊維糸を使用した炭素繊維織物は、一般に、織物目付や厚みが大きくなるため、プリプレグや繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）を成形するときの樹脂含浸性が悪くなる傾向があった。
【０００６】
したがって、太い炭素繊維糸を使用した炭素繊維織物を用いて得られるＣＦＲＰは、樹脂中に存在するボイドが多くなり、高い強度特性が期待できないものであった。
【０００７】
一方、太い炭素繊維糸を使用した目付の小さい炭素繊維織物では、炭素繊維糸間に形成される空隙が大きくなる。このため、目付の小さい炭素繊維織物を用いてＣＦＲＰを成形すると、炭素繊維糸の含有率が低く、炭素繊維糸間に形成される空隙部分に樹脂のボイドが集中的に発生し、高性能なＣＦＲＰが得られなくなるという欠点があった。
【０００８】
このような欠点に対して、特開昭５８−１９１２４４号公報には、薄くて幅の広い扁平な炭素繊維糸を織った、厚みが０．０９ｍｍ以下で、目付が８５ｇ／ｍ²以下の薄地織物とその製造法が提案され、厚みが非常に薄いために、織糸のクリンプが小さく、高い補強効果を発揮し、薄いＣＦＲＰの成形には優れた薄地織物からなる基材が提案されている。
【０００９】
このように扁平な炭素繊維糸を用いた炭素繊維織物の製織方法は、炭素繊維糸が必要本数巻かれたたて糸ビーム、またはクリールに仕掛けられた炭素繊維糸ボビンから供給されるたて糸シートを綜絖により順次開口させ、その開口にシャトルまたはレピアでよこ糸を挿入させるものである。
【００１０】
たて糸に関しては、ビーム供給とボビンから直接供給する方法があるが、どちらにしても炭素繊維糸ボビンをゆっくり回転させながら解舒させる横取り解舒、あるいはボビンの軸方向に解舒させる縦取り解舒の２つの方法が採られている。
【００１１】
また、よこ糸に関しては、一般的なよこ糸供給方法として、補強繊維糸が巻回されたボビンからよこ糸を縦取り解舒させながら給糸ガイドまで引き込み、レピアの爪でよこ糸を引っ掛けながらよこ糸挿入する方法が用いられている。
【００１２】
しかしながら、この方法では、間欠的なよこ糸挿入に対して比較的スムーズに解舒させることができるが、炭素繊維糸の場合は取り扱い性を向上させるためにサイジング剤が付与されており、ボビン上に巻かれた状態で糸同士が接着しやすいために、ボビンから糸を縦取りで瞬時に解舒すると毛羽が発生したり、糸切れとなる問題があった。さらに、縦取り解舒するとボビン１周分の糸長に１回の撚りが入り、扁平糸を用いた扁平糸織物においては織物扁平糸の糸幅が極端に狭くなって糸幅の不均一な織物となる問題があった。
【００１３】
これらの問題を改善するために、特公平４−４４０２３号公報には、よこ糸の扁平形状を維持しながらよこ糸を貯留する方法として、よこ糸ボビンを強制的に回転させて１回のよこ糸挿入に必要なよこ糸長さを送り出し、解舒ダンサプーリーを用い、このローラの上下でよこ糸を貯留する方法が提案されている。この方法は、横取り解舒であるために、よこ糸引き出し時毛羽発生や解舒よりの発生を防ぐことができる。しかしながら、ローラの上下による貯留方法であることから、よこ糸挿入時にローラを急激に引き揚げることになり、高い張力が発生するためにレピアのよこ糸把持ミスやよこ糸切れが発生しやすい。さらに、高速運転になると、ローラの上下動の応答速度がよこ糸挿入速度に追従できず、張力変動がいっそう大きくなり、扁平糸にねじれが生じ、糸幅が安定しないという問題がある。
【００１４】
一方、この張力変動を小さくする方法としては、特開平１０−３３１０５６号公報にスプリングの伸縮を用いたよこ糸貯留方法が提案されている。この方法は、スプリングの伸縮により、張力を付与しているため、張力変動を大幅に改善できる。しかし、この方法においても、高速運転になると、スプリング伸縮の応答速度がよこ糸挿入速度に追従せず、張力変動が不安定となり、特によこ糸がゆるむと、ねじれが発生し、扁平状態を維持できないという問題がある。また、応答速度を速めるためにスプリングの線径を大きくすることもできるが、そうすると、貯留時の張力が大きくなり、よこ糸挿入時の把持ミスやよこ糸切れが発生しやすくなる。
【００１５】
また、特開平５−２９４５５５号公報には、よこ糸ボビンを積極回転させ、エアー吸引によりよこ糸を貯留するとともに、貯留槽の上下に配置した糸センサにより貯留長さを制御する装置が提案されている。この装置は、吸引エアーによる空気抵抗を利用しているため、よこ糸貯留に際し、過大な張力が作用することはない。しかし、よこ糸が貯留槽内部で主としてよこ糸の自重により、カテナリ状に下垂させてエアー吸引のみのフリーな状態で貯留していることから特に扁平糸を用いかつよこ糸の挿入速度が速い場合には、貯留パイプ内でのよこ糸の走行位置を規制していないので、エアー吸引のみではよこ糸の走行位置を規制することは困難となり、糸の巻き癖や貯留パイプ内での吸引エアーの乱れなどの影響によりよこ糸がねじれやすくなる。すなわち、よこ糸として扁平糸を用いた場合には、この扁平糸がボビンに巻かれる際にその巻回位置に重ならないようにトラバースさせながら巻かれているが、このトラバースはボビン端部で反転することになる。そして、この反転部分は扁平糸が幅方向に屈曲することになり、その屈曲部の内側に近いフィラメントはゆるんだ状態で、また屈曲の外側に近いフィラメントはつっぱった状態で仮セットされながらボビンに巻回され、巻き癖が内在することになる。このため、扁平糸が巻回されているボビンから解舒すると、そのトラバース反転部の扁平糸幅方向屈曲部の外側に近いフィラメントだけに引き出し時に張力が作用することから前述した糸の巻き癖や貯留パイプ内での吸引エアーの乱れなどにより扁平糸は簡単にねじれやすいという問題がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、織機の回転数をアップさせても、よこ糸供給の張力変動が極めて小さくでき、もって、よこ糸に撚りが入ることを防ぐことができ、高速運転に対応可能な補強繊維扁平糸織物の製造方法およびその装置を提供せんとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、扁平状の補強繊維糸からなる扁平糸織物を製造するに際し、該織物のよこ糸挿入において少なくとも下記（Ａ）および（Ｂ）の工程を有することを特徴とする補強繊維扁平糸織物の製造方法。
（Ａ）前記扁平状の補強繊維糸からなる扁平率が１０〜１００の扁平糸を巻回したボビンを回転させながらよこ糸を横取り解舒するとともに、該よこ糸挿入に必要なよこ糸を貯留する貯留装置のよこ糸貯留量を検出するセンサーからの信号によりボビンの回転をコントロールし、よこ糸の供給量を調整する工程。
（Ｂ）よこ糸挿入に必要なよこ糸を、エアー吸引により、よこ糸を引き込む辺と引き出す辺とを有する貯留装置内で折り返すことにより貯留させるとともに、前記貯留装置内に互いに対向させて吸気口から吸引部に向けて互いの距離が小さくなるように設置したよこ糸を案内するネット状物もしくは多数本のピンの列からなる２つの糸道案内ガイドに、前記２つの糸道案内ガイドの一方に接触させながら引き込み、他方に接触させながら引き出してよこ糸を貯留する工程。
【００１８】
また、かかる扁平状の補強繊維扁平糸織物の製造装置は、扁平率が１０〜１００の補強繊維糸を巻回したよこ糸ボビンの回転をよこ糸貯留装置のよこ糸貯留量を検出するセンサーからの信号によりコントロールするよこ糸供給機構と、前記よこ糸ボビンから送り出されたよこ糸に張力を付与する張力付与機構と、該よこ糸をエアー吸引により、よこ糸を引き込む辺と引き出す辺とを有する貯留パイプ内に、互いに対向させて吸気口から吸引部に向けて互いの距離が小さくなるように設置したネット状物もしくは多数本のピン列からなる２つの糸道案内ガイドに扁平糸を前記２つの糸道案内ガイドの一方に接触させながら引き込み、他方に接触させながら引き出して貯留するエアー吸引貯留機構とを含むよこ糸供給手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の補強繊維扁平糸織物の製造方法を使用して補強繊維扁平糸織物を製造する製造装置の一例を示すもので、この製造装置は、よこ糸供給装置として、よこ糸ボビン１、回転モータ２、テンションローラ３、エアー吸引貯留装置４、ガイドローラ５〜７、板バネテンション装置８、押し板ガイド９およびレピア１０などを備えている。そして、ボビン１は、補強繊維糸からなるよこ糸Ｔｗｆが巻回され、回転モータ２に取り付けられている。そして、よこ糸Ｔｗｆはテンションローラ３を経てよこ糸貯留パイプ４へと導かれる。ここで、テンションローラ３は、ボビン１からよこ糸Ｔｗｆを解舒するときは上方に位置し、織機が停止すると自動的に下方に下がるとともに、ブレーキが働いて惰性回転が停止する。
【００２１】
なお、回転モータ２は、貯留パイプ４に取りつけたよこ糸貯留量検出センサー（貯留装置吸気側センサー１４および貯留装置吸引側センサー１５）からの信号により積極回転するとともにその回転がコントロールされ、よこ糸の供給量が過多ないし過少にならないように調整される。つまり、貯留装置４（以下、貯留パイプということがある）の吸引側センサー１５がよこ糸貯留量の過多を検出すると回転モータ２の回転数が停止し、よこ糸ボビン１からのよこ糸の供給が停止される。そして、センサーの検出が解除されると再びモータが回転し、よこ糸の供給が開始される。一方、貯留パイプ４の吸気側センサー１４がよこ糸の貯留量の過小を検出すると回転モータ２の回転が停止し、よこ糸の供給が停止され、よこ糸長さが不足することを防ぐことができる。
【００２２】
センサーとしては、光電管センサ等が採用できる。これは、例えば１対の光電管センサ（投光器と受光器）を用い、投光器から出した光を受光器が受光している場合はモータの回転をＯＮに、受光しなかった場合をモータの回転をＯＦＦに設定し、本発明における貯留装置のよこ糸がＵ字型に屈曲するところよりも吸引側にその光電管センサを設置すれば、供給量が過多になった場合には投光器からでた光がよこ糸により遮られることから受光器は受光できなくなり、モータの回転をストップさせるようになっている。また、過少の場合の検出に関しては、前述した設定の逆の設定（受光した場合をモータ電源ＯＦＦ、受光しなかった場合にはＯＮ）をするとともに、貯留装置の吸気口側に光電管を設置すれば、よこ糸の貯留量が少なくなればモータの回転をストップさせることができる。なお、光電管は投光器と受光器を一体にし、受光器から出した光を反射させて受光させることによっても可能である。なお、貯留装置をアクリル板などの透明なものにすれば貯留装置の外部に光電管センサを設置してもモータ回転のオンオフ制御を行うことができる。
【００２３】
また、ここでいうよこ糸の解舒速度は、織機の回転数と織物におけるよこ糸挿入長さによって決まるものであり、例えば、織機の回転数が２００回転／分でよこ糸の挿入長さが１．１ｍであれば、よこ糸の解舒速度は２２０ｍ／分程度となる。
【００２４】
よこ糸Ｔｗｆや、たて糸Ｔｗｒとなる補強繊維糸は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などであり、なかでも比強度、比弾性率が高い炭素繊維は複合材料にした際の機械的特性の利用率が高いことから好ましく使用される。
【００２５】
また、これらの補強繊維糸においては、取扱い性や織物の製織性を向上させるために、０．２〜２．５重量％程度の少量のサイジング剤やカップリング剤などの集束剤を付着させ、集束させておくことが好ましい。そうすることにより、糸道ガイドとの擦過による毛羽発生が抑えられる上に、複合材にしたときには、樹脂との接着性が増し、機械的特性を向上させることができる。
【００２６】
そして、この補強繊維糸は、サイジング剤などで形態保持されて一定のトラバース幅で円筒状の管であるボビン１に巻かれている。なお、糸条の太さとしては、繊維単糸数が１，０００〜１００，０００本からなっている。また、かかる補強繊維糸の総繊度が、５００〜７０，０００デシテックスであることが好ましい。５００デシテックス未満では、糸が細すぎて、補強繊維糸がねじれたことによる問題がほとんどないことから、本発明の効果が発揮できない。一方、７０，０００デシテックスを越えると、貯留パイプで貯留することはできるが、よこ糸挿入やよこ糸挿入後のよこ糸カットが難しくなる。
【００２７】
また、扁平状の補強繊維糸の扁平率は、糸幅／糸厚み比で１０〜１００であるものを用いる。扁平率が１０未満であれば、扁平率が小さいことから、織物にした時に太繊度の糸であれば低目付の織物を得ることができない。一方、１００を越えると、織物にしたときの織糸間隔の距離が大きくなり、もって、たて糸とよこ糸の拘束がルーズとなることから、取り扱いにくい織物になってしまう。
【００２８】
そして、貯留パイプ４へと送り出されたよこ糸Ｔｗｆは、図２に示すようにエアー吸引貯留装置４のガイド４ａを経て、貯留パイプ内でＵ字形（Ｖ字形を含む）に屈曲されながら貯留され、ガイド４ｂを経て、水平ガイドローラ５、垂直ガイドローラ６、水平ガイドローラ７に案内されて、板バネテンション装置８へと導かれる。
【００２９】
ここで、本発明においては、よこ糸は横取り解舒であることから、サイジング剤の付与によるボビン上での糸同士の接着があっても、よこ糸ボビン軸に対して、ほぼ直角方向に引き出されるので、接着が容易に剥がれ、毛羽発生や糸切れを起こすことがない。さらに、縦取り解舒のようにボビン１周分の糸長に１回の撚りが入ることもないので、扁平糸の糸幅を安定して保持することができる。
【００３０】
また、ボビンから引き出されたよこ糸は、テンションローラ３に接しながら通常は上方に位置しており、織機が停止した際、ボビンが慣性回転しても自動的に下方に下がることから、常時よこ糸に張力が負荷されている状態になっているのでよこ糸がねじれることがない。
【００３１】
また、レピア１０による間欠的なよこ糸Ｔｗｆの挿入に際し、挿入が終わった瞬間、慣性によりよこ糸がゆるむことがあるが、エアー吸引によりパイプ内に貯留させて、よこ糸Ｔｗｆを常に緊張させておくことができる。なお、よこ糸Ｔｗｆは、エアー吸引により緊張させておかないと、ゆるんだ際にねじれが発生し、このねじれが生じた状態でガイドローラ５〜７を通過して織り込まれてしまうという問題が生じる。
【００３２】
このエアー吸引貯留装置におけるエアー吸引貯留パイプ４ｃは、図２に示すように一端が吸気口４ｅを有し、他端が吸引部４ｆとなるブロア（図示せず）に繋がれた吸引ホース４ｄと接続されている。そして、この吸気口４ｅには、よこ糸の引き込み部と引き出し部に、それぞれヤーンガイド４ａ、４ｂが取り付けられている。なお、貯留パイプ４における吸気口４ｅは、よこ糸引込部と引出部のみを開口部とし、その間を閉じて、この開口部から貯留パイプ内に吸引することもできるが、そうすると、この吸気口から入った空気が貯留パイプ内で急激に拡散されることから、パイプ内で気流の乱れが生じ、よこ糸がねじれやすくなる。このため、貯留パイプの吸気口の断面形状は、パイプ断面形状とほぼ同じになるようにするとともに、開放形にすることが好ましい。そうすることで、貯留パイプ内でエアーの層流状態が形成され、貯留パイプ内で糸の旋回を防ぐことができ、仮撚りが入ることもなく、扁平状態を維持しやすくなる。そして、前述したように、貯留パイプへ一定量のよこ糸が連続して供給されることから、一層よこ糸の扁平状態を維持しやすくなる。
【００３３】
なお、高速運転になるとよこ糸の走行速度が速くなり、貯留パイプ４の吸気口４ｅからよこ糸が抜けてエアー吸引貯留できなくなることもあるため、貯留パイプの吸気口にストッパーピンを設置してもよい。
【００３４】
また、よこ糸が扁平状の補強繊維糸であることから貯留パイプ内にＵ字形に折り返した状態で貯留することで、エアーが補強繊維糸の折り返し部で衝突し、糸幅の中央から端部に流れる気流によって糸が開繊され、糸幅が拡幅される効果が得られる。さらに、サイジング剤などの集束剤が付与され、ボビンに巻かれたことによる生じる巻き癖についても扁平状の補強繊維糸にエアーを衝突させることで開繊されるので取り除くことができ、さらに、巻き癖による糸ねじれの影響で生じるよこ糸幅のばらつきも小さくすることができる。そして、よこ糸は貯留パイプ内で、常時エアー吸引により小さい負荷状態で貯留されていることから張力変動がほとんどなく異常張力発生による糸の損傷がないとともに、エアー吸引であるためよこ糸の貯留張力は小さく、よこ糸の高速挿入が可能となる。
【００３５】
なお、貯留パイプは、その吸気口の形状として、少なくとも互いに平行する２つの辺を有し、該辺に垂直な方向に延ばされた２つの平面が平行に対向しており、よこ糸を貯留パイプの吸気口の一方の辺から引き込み、他方の辺から引き出す際、よこ糸の糸幅方向と前記辺とが平行になるようにすることが好ましい。そうすることによりブロアの吸引により貯留パイプに引き込まれたよこ糸は、吸気口の平行する辺に接触しつつ、パイプ内のよこ糸を案内する糸道案内ガイド（詳細は後述）に接触しながらＵ字形に折り返されるために扁平糸に巻き癖があっても貯留パイプ内の気流によりねじれるようなこともなく扁平状態を維持することができる。
【００３６】
なお、よこ糸の糸幅方向とは、糸束断面内において任意の直線を引いた場合に最も長さが長くなる方向のことである。
【００３７】
また、ここでいう辺とは、貯留パイプの吸気口の形状を構成する一部分であり、実質的に直線である。
【００３８】
さらに、平行とは、おおむね平行であるものも含み、摩擦抵抗を軽減するために多少の突起や傾斜がつけられていてもよい。
【００３９】
また、貯留パイプは、その吸気口の形状として、少なくとも互いに平行する２つの辺を有し、該辺に垂直な方向に延ばされた２つの平面間の距離が吸引部に向かって小さくなるように対向しており、よこ糸を貯留パイプの吸気口の一方の辺から引き込み、他方の辺から引き出す際、よこ糸の糸幅方向と前記辺とが平行になるようにすることも好ましい。
【００４０】
つまり、織機をより高速運転する際に、よこ糸を安定して貯留するためにブロアの吸引力を大きくしなければならないが、そうすると、後述する糸道案内ガイドがない場合、貯留パイプ内でよこ糸がＵ字形になる曲率半径が小さくなるとともに、貯留パイプ内壁面との接触する割合が小さくなり、扁平状のよこ糸が、貯留パイプ内で宙に浮いて、気流の乱れなどで扁平糸のねじれが生じやすくなる。
【００４１】
また、貯留パイプの長さは、吸引されたよこ糸が貯留パイプ内で折り返されることから、少なくともレピアによるよこ糸挿入長さの１／２以上あればよいが、通常は、（よこ糸挿入長さ１／２）＋（１０〜４０）ｃｍ程度であり、例えば、よこ糸挿入長さが１．１ｍである１ｍ幅の織物であれば、６５〜９５ｃｍ程度である。なお、前記貯留パイプの長さは、貯留パイプ内におけるよこ糸の貯留長さが１回のよこ糸挿入における例を示したが、必ずしもこれに限定されることはない。また、ここでいう１回のよこ糸挿入に必要なよこ糸量を貯留パイプ内で貯留するとは、少なくとも１回のよこ糸挿入に必要なよこ糸長さを貯留パイプ内で貯留させるということであり、貯留パイプ内に引き込んだよこ糸長さと１回のよこ糸挿入に必要なよこ糸量が同じということではない。
【００４２】
さらに、レピアによるよこ糸挿入直後のよこ糸貯留量が０の場合においてもよこ糸を貯留パイプに引き込みやすくするため、貯留パイプ内によこ糸が引き込まれるようにすることが好ましい。
【００４３】
他の好ましい態様としては、貯留パイプは、断面形状がほぼ一様であることが挙げられる。該貯留パイプ内に、互いに対向する２つの糸道案内ガイドを、吸気口から吸引部に向けて、互いの距離が小さくなるように設けられ、貯留パイプの吸気口に送り込まれてくるよこ糸を、前記２つの糸道案内ガイドの間で、一方の糸道案内ガイドに接触させながら引き込み、他方の糸道案内ガイドに接触させながら引き出し、貯留させる。
【００４４】
ここで、糸道案内ガイドとは、ネット状物およびピンなどであり、貯留パイプ内でのよこ糸の走行位置を規制するものである。
【００４５】
糸道案内ガイドが、ネット状物における実施形態をさらに詳しく説明する。
図３に示すように、貯留パイプの断面形状が奥行き方向にほぼ一様であり、該貯留パイプ内に、互いに対向する２つのネット状物１２を、吸気口４ｅから吸引部４ｆに向けて、互いの距離が小さくなるように設けられ、貯留パイプの吸気口に送り込まれてくるよこ糸を、前記２つのネット状物の間で、一方のネット状物１２ａに接触させながら引き込み、他方のネット状物１２ｂに接触させながら引き出し、貯留させるようにするとよい。
【００４６】
断面形状が、奥行き方向にほぼ一様な貯留パイプ内に、２つのネット状物を傾斜させて設けることにより、貯留パイプ内の吸引気流のほとんどが、ネット状物の間を流れ、一部はネット状物の間から外側に流れる。
【００４７】
したがって、２つのネット状物間の吸引気流により、扁平状のよこ糸は、貯留パイプ内にＵ字形に引き込まれる。また、２つのネット状物の間から、ネット状物を通過して、外へ流れる吸引気流により、扁平糸をネット状物方向に吸引させるので、扁平糸がネット状物に確実に接触させながら貯留することができる。そして、貯留パイプ内でＵ字形に貯留された扁平状のよこ糸が、貯留パイプ内で宙に浮いて、気流の乱れなどで扁平糸がねじれたりする現象が回避される。
【００４８】
ここで、ネット状物としては、金網、プラスチックネットやパンチングメタルなどが採用できる。なお、ネット状物における空隙率は、ネット状物における空気の通過できる面積／ネット状物の全面積比で、好ましくは１０％以上であり、かつ、１箇所あたりの空隙部の最大幅は３ｍｍ以下であるのが好ましい。すなわち、空隙率が１０％未満であり、かつ、１箇所あたりの空隙部の最大幅が３ｍｍを越えると、ネットを通過できる吸気量が少なくなり、貯留パイプ内でよこ糸が宙に浮いて気流の乱れなどによりねじれが発生しやすくなることやよこ糸が空隙部に引き込まれて、擦過毛羽が発生しやすくなる。このため、ネット状物における空隙率は、１０％以上であり、かつ、１箇所あたりの空隙部の最大幅は３ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４９】
また、ネット状物における傾斜角は、貯留パイプ内でのよこ糸の貯留状態からよこ糸が接触するように、ネット状物の傾斜を決めてやればよいが、あまり傾斜角が大きくなると、貯留パイプ内で吸引エアーの流速変化が大きくなり、貯留が安定しなくなることから、通常は、０．５／１００〜１０／１００程度の小さな勾配が好ましい。
【００５０】
糸道案内ガイドが、ピンにおける実施形態をさらに詳しく説明する。
【００５１】
図４に示すように、貯留パイプの断面形状がほぼ一様であり、該貯留パイプ内に、間隔を有して、平行に並べられた多数本のピン１３からなる２つの列が、互いに対向しているとともに、吸気口から吸引部に向けて、その列の間隔が小さくなるように設けられており、該貯留パイプの吸気口に送り込まれてくるよこ糸を、前記２つの対向するピンの列の間で、一方のピンの列１３ａに接触させながら引き込み、他方のピンの列１３ｂに接触させながら引き出すとともに、かつ、よこ糸の糸幅方向と該ピンの軸方向が、同一方向になるようにするとよい。
【００５２】
そうすることにより、ネット状物を用いた場合と同様に、２列のピン間の吸引気流により、扁平状のよこ糸は、貯留パイプ内にＵ字形に引き込まれる。また、２列のピン間から、ピンとピンの間を通過して、外へ流れる吸引気流により、扁平糸をピンに接触させながら、貯留パイプ壁面方向に吸引するため、確実に貯留することができる。そして、貯留パイプ内でＵ字形に貯留された扁平状のよこ糸が、貯留パイプ内で宙に浮いて、気流の乱れなどで、扁平糸がねじれたりする現象が確実に回避される。
【００５３】
なお、ここで使用するピンは、直径が２〜１０ｍｍであり、かつ、ピンの配列は３〜３０ｍｍ間隔に配置するようにするのが好ましい。ピンは直径が２ｍｍ未満の場合や、ピンとピンとの間隔が３０ｍｍを越えると、ピンとピンの間の通過気流により、よこ糸がピンに引っ掛かりやすいことや、ピンに毛羽が溜まるという問題がある。また、１０ｍｍを越える場合や、ピンとピンとの間隔が３ｍｍ未満であれば、貯留パイプ内における、ピンの占有面積が大きくなり、ピン間を通過する吸引気流が減少し、貯留されたよこ糸がピンから離れ、よこ糸のねじれが発生しやすくなる。このためピンは、直径は２〜１０ｍｍであるのが好ましく、かつ、ピンの配列は、３〜３０ｍｍ間隔に配置するのが好ましい。
【００５４】
また、ピンの表面は、補強繊維糸との接触抵抗を小さくするために、テフロン（Ｒ）処理や梨地加工するとよい。
【００５５】
そして、傾斜角は、貯留パイプ内でのよこ糸の貯留状態から、よこ糸が接触するように、ピンの配列傾斜を決めてやればよいが、あまり傾斜角が大きくなると、貯留パイプ内で、吸引エアーの流速変化が大きくなり、貯留が安定しなくなることから、通常は、０．５／１００〜１０／１００程度の小さな勾配が好ましい。
【００５６】
上述した貯留パイプの吸気口形状は、対向するよこ糸が引き込まれる辺と、引き出される辺が、実質的に直線で、それぞれの辺が平行であれば、いずれの形状であってもかまわない。例えば、平行する２つの直線の両端が、円弧で結ばれたものや、平行する２つの直線の両端が、直線で結ばれた台形などである。
【００５７】
すなわち、貯留パイプへ、よこ糸が引き込まれたり、引き出されたりする辺や、貯留パイプ内で、よこ糸が接触する箇所が、直線で、互いが平行であれば、貯留パイプへのよこ糸引き込みや、引き出しおよび貯留パイプ内での貯留にあたって、この直線部分に接触しながら走行するため、ねじれ発生を防ぐことができる。
【００５８】
なお、この貯留パイプは、断面が、矩形であり、この矩形の短い方の辺から、よこ糸を引き込み、対向する短い方の辺から、よこ糸を引き出すようにすることが好ましい。そうすることで、貯留パイプ内に吸引された空気のほとんどが、よこ糸の折り返し部に衝突させることができ、ブロアの能力を有効に発揮させることができる。また、よこ糸引き込み部と引き出し部の距離を大きくできることから、貯留パイプ内で、よこ糸を大きな曲率で折り返すことができることから、糸の損傷が少なくすることができる。
【００５９】
ここで、矩形断面の短い方の辺の長さは、よこ糸貯留時に糸幅変動を抑えるために、１０〜４０ｍｍの範囲が好ましい。１０ｍｍより小さいと、貯留時のよこ糸供給位置が変動することにより、糸幅が狭くなり、また、４０ｍｍより大きくなると、貯留パイプ内での開口面積が大きくなり、ブロアの能力を大きくする必要が生じる。また、長い方の辺の長さは、４０〜１００ｍｍであるのが好ましい。
【００６０】
また、貯留パイプにおいて、よこ糸をエアー吸引する際の吸引量が、０．０５〜１００ｍ³／分にするのが好ましい。０．０５ｍ³／分未満であれば、吸引量が小さく安定してよこ糸を貯留することができず、よこ糸がねじれてしまう。一方、１００ｍ³／分を越えると、吸引量が大きくなりすぎ、貯留パイプ内で貯留した糸が、揺れて、ねじれが生じたり、繊維が乱れ、毛羽が発生しやすくなる。このため、よこ糸をエアー吸引する際の吸引量は、好ましくは０．０５〜１００ｍ³／分の範囲にするのが、糸のねじれや毛羽が発生を防止する面からよい。さらに好ましくは、０．１〜５０ｍ³／分の範囲が好ましい。なお、織機の回転数が大きくなれば、貯留パイプでのよこ糸の走行速度が速くなることから、安定して貯留するために、吸引量を高くするのが好ましい。また、ここでいう吸引量とは貯留装置の吸気口における流量のことである。
【００６１】
さらに、吸気口にセラミックなどからなる糸道ガイドを、貯留パイプの吸気口断面のよこ糸の引き込み辺と、引き出し辺の直上に取り付けることによって、糸道を安定させることが可能となり、よこ糸走行時の擦過による毛羽発生を少なくすることができる。
【００６２】
なお、このよこ糸Ｔｗｆを緊張させておく他の方法としては、このエアー吸引による貯留単独でなく、偏芯カムなどによる機械的な貯留方法と併用することもできる。そして、必要なよこ糸貯留量に対し、機械的に貯留することで、貯留に必要な残りの長さのみを、エアー吸引で貯留するだけでよいことから、貯留ノズルでの糸の引込量を少なくすることができ、かつ、貯留パイプ長さを短くすることができることから、装置設置スペースの削減に繋がる。
【００６３】
また、エアー吸引貯留パイプによるよこ糸貯留にあたっては、エアージェットを併用してもよい。つまり、レピアのよこ糸挿入時の動きにあわせ、貯留量が最も少なくなった時に、瞬間的にエアーを噴射し、よこ糸を貯留パイプに押し込むことで、よこ糸貯留パイプへのよこ糸を引き込みやすくすることができる。
【００６４】
さらに、貯留パイプの引き出し部には、テンサーを設けることが好ましい。そうすることによって、よこ糸の挿入時に、貯留されたよこ糸が、急激に引き出され、よこ糸挿入が完了した際に、惰性により、貯留パイプとレピア給糸部間で、よこ糸がゆるみ、扁平状のよこ糸がねじれる問題があるが、貯留パイプの引き出し部で、テンサーにより、張力を付与させておくことで、上記問題が改善されるものである。
【００６５】
ついで、貯留されたよこ糸をレピアに供給する方法について説明する。
【００６６】
ガイドローラ５〜７は、直径が１０〜２０ｍｍ程度で、長さが１００ｍｍ〜３００ｍｍ程度のベアリングを内蔵した回転方式が好ましく採用される。直径があまりにも小さいと、よこ糸Ｔｗｆを構成する補強繊維糸が屈曲して、単糸切れを起こし易く、また、２０ｍｍ以上になると、回転の惰性が大きくなって、始動、停止時の張力変動が大きくなる問題がある。また、それぞれのガイドローラ５〜７の長さは、通過するよこ糸Ｔｗｆが、左右または上下方向に移動して、ガイドローラ５〜７を支持する支持部に接触しない長さが必要である。よこ糸Ｔｗｆがガイドローラ５〜７の支持部に接触すると、扁平状態が潰れてしまう。
【００６７】
水平ガイドローラ５およびガイドローラ７は、案内するよこ糸Ｔｗｆの高さ方向の位置を決め、垂直ガイドローラ６は、よこ糸Ｔｗｆの水平方向の位置を決める。したがって、ガイドローラは、少なくとも水平方向と垂直方向のものが、それぞれ交互に配置されていればよい。
【００６８】
このとき、水平ガイドローラ５と垂直ガイドローラ６との間、および、垂直ガイドローラ６と水平ガイドローラ７との間で、よこ糸Ｔｗｆの扁平面を９０°ねじる必要がある。このため、ガイドローラ５、６間、および、ガイドローラ６、７間の距離は、よこ糸Ｔｗｆの幅によって異なるが、好ましくは５０ｍｍ以上離すのがよい。ガイドローラ間の距離が５０ｍｍより小さいと、よこ糸Ｔｗｆが捩じれたまま、垂直ガイドローラ６や水平ガイドローラ７を通過して織り込まれてしまう。また、短い距離で扁平糸を９０°ねじると、扁平糸の両端部に張力が加わり、毛羽が発生する。
【００６９】
ガイドローラ５〜７は１本であってもよいが、それぞれ２本の組にして、よこ糸ＴｗｆをＳ字状に通過させると、よこ糸Ｔｗｆに作用する張力が安定し、よこ糸Ｔｗｆの位置決めを確実に行うことができる。
【００７０】
さらに、よこ糸Ｔｗｆの水平ガイドローラ７の下流側には、よこ糸Ｔｗｆの張力を均一にさせるテンション装置８が配置されている。このテンション装置８は、幅の広い２枚の板バネ８ａ、８ｂで、よこ糸Ｔｗｆを挟み込むことにより、よこ糸Ｔｗｆの張力を均一に維持するものである。
【００７１】
本発明の扁平糸織物の製造装置のよこ糸供給方法においては、原理的には、垂直ガイドローラ６により、よこ糸Ｔｗｆの糸道を決めているが、張力変動やレピア１０への引っ掛け動作により、よこ糸Ｔｗｆの糸道が変わることがある。したがって、よこ糸Ｔｗｆが幅方向に移動しても、よこ糸Ｔｗｆの端部と干渉するものがないことが好ましく、そのために幅の広い板バネ８ａ、８ｂを備えたテンション装置８を用いる。板バネ８ａ、８ｂの幅としては、よこ糸Ｔｗｆの糸幅の好ましくは５倍以上あるのがよい。
【００７２】
押し板ガイド９は、板バネテンション装置８のよこ糸Ｔｗｆの下流側に配置されており、先端にＶ字形のガイド面９ａが形成された板である。このガイド９は、レピア１０への給糸と連動して、織機の回転が伝達されるカム機構を利用して、矢印で示す前後方向に駆動される。
【００７３】
また、レピア１０への給糸に際して、給糸ガイドを用いると、よこ糸Ｔｗｆが扁平糸の場合に、前記ガイド孔でよこ糸Ｔｗｆが擦られて、扁平形態が潰れてしまう。このため、本発明の製造装置では、板バネテンション装置８と図示しない糸端把持ガイドとの間に、押し板ガイド９を設け、レピア１０への給糸時に、糸端把持ガイドを下降させると共に、押し板ガイド９を前進させることにより、織機の後方に、よこ糸Ｔｗｆを押し付けて、レピア１０に対して横切るようにしたのである。
【００７４】
レピア１０は、図１に示したように、後述する筬１１の前部に配置される長手条の部材で、間欠的に横方向に作動して、よこ糸Ｔｗｆを製織部のたて糸Ｔｗｒ、Ｔｗｒ間に挿入するものである。
【００７５】
本発明の扁平糸織物の製造装置においては、以上のようなよこ糸供給装置のよこ糸供給工程により、ボビン１に巻回されたよこ糸Ｔｗｆが、回転ローラ２の回転によりボビンから送り出されるとともに、レピア１０の間欠的なよこ糸挿入の際のゆるみが、エアー吸引貯留装置４によるエアー吸引により吸収される。そして、ボビン１から解舒されたよこ糸Ｔｗｆは、ガイドローラ５〜７で案内されると共に、板バネテンション装置８で均一な張力に維持されながら、押し板ガイド９と糸端把持ガイドとの協働により、レピア１０の爪に引っ掛けられ、製織部のたて糸Ｔｗｒ、Ｔｗｒ間に挿入される。
【００７６】
このため、扁平糸からなるよこ糸Ｔｗｆは、ねじれたり、扁平形態が潰されることなく織り込まれる。
【００７７】
そして、たて糸Ｔｗｒについては、たて糸ボビンを横取り解舒し、扁平状態を維持した状態で、織前に導かれ、よこ糸供給装置から送られてくるよこ糸Ｔｗｆに織り込まれて、補強繊維からなる扁平糸織物が製造されるものである。
【００７８】
また、織機の回転数は、１００〜４００回転／分の範囲であることが好ましい。１００回転／分未満であれば、製造速度が遅くなり、生産効率が悪い。一方、４００回転／分を越えると、高速運転のため、発生毛羽が多くなったり、よこ糸切れが発生しやすくなる。このため、織機の回転数は、好ましくは１００〜４００回転／分の範囲であるのが、毛羽発生も抑えつつ、生産性良く織物を製造することができ、よこ糸がねじれることなく、扁平状態を維持しながら織物を製造することができる。
【００７９】
【実施例】
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。
【００８０】
実施例１
引張強さが４９００ＭＰａ、引張弾性率が２３０ＧＰａ、フィラメント数が１２，０００本の炭素繊維糸（繊度８，０００デシテックス）からなり、糸幅が６．５ｍｍ、糸の厚みが０．１５ｍｍ、糸幅／糸厚み比が４３の扁平形態で、サイジング剤を０．６％付着させて形態を維持させた炭素繊維扁平糸を、たて糸およびよこ糸として用い、たて糸およびよこ糸の密度が１．２５本／ｃｍの平織組織で、目付が２００ｇ／ｍ²、織物幅１００ｃｍの織物を織機回転数が２５０回転／分で製織した。ここで、よこ糸の供給方法としては、貯留パイプ内にガイドピンを配置した貯留パイプを用いるとともに、よこ糸ボビンからモータの回転により送り出しながら横取り解舒し、１回のよこ糸挿入に必要な１１０ｃｍ長さのよこ糸を、エアー吸引により、貯留パイプ内のガイドピンに接触させながらＵ字形に屈曲させつつ貯留し、レピアによりよこ糸挿入を行った。なお、貯留パイプは、断面寸法が２０ｍｍ×５０ｍｍ、長さ７０ｃｍとし、貯留パイプの吸気口から５ｃｍ入ったところに貯留パイプ吸気側センサーを、また、同じく吸気口から６０ｃｍ入ったところに貯留パイプ吸引側センサーを設置した。また、吸引は、定格吸引量が０．６ｍ³／分のブロアを用いるとともに、レピアによるよこ糸挿入後、エアージェットによりよこ糸の開繊処理を行った。なお、貯留パイプにおける吸引量は、１．００ｍ³／分であった。
【００８１】
得られた扁平糸織物は、製織時のよこ糸の貯留においてねじれの発生がなく、たて糸とよこ糸の交錯部において、ほとんど空隙のない繊維密度が均一な織物で、織物厚みが０．２８ｍｍあった。
【００８２】
次いで、得られた前記織物に樹脂目付が５５ｇ／ｍ²の１８０℃キュアタイプのエポキシ樹脂フィルムを織物の上下面に貼り合わせた後、１２０℃に加熱したカレンダーロール間に通し、織物内部に樹脂を含浸させ、いったんプリプレグを作製した。そして、これを同一方向に１２枚積層させてオートクレーブ成形法で硬化板を作製し、ＪＩＳＫ７０８０（炭素繊維強化プラスチックの面内圧縮試験方法）に準拠してよこ糸方向の圧縮特性を評価した。
【００８３】
その結果を、成形板の厚みと成形板における炭素繊維の体積含有率と共に表１に示した。
【００８４】
比較例１
比較のため、よこ糸の貯留方法として、貯留パイプを用いたエアー吸引のかわりにスプリングの伸縮を用いた以外は、実施例１と同じようにして炭素繊維扁平糸織物を製織した。
【００８５】
得られた織物は、織機の回転数に対し、スプリングの伸縮速度が追従せず、よこ糸貯留時にねじれが発生し、エアー開繊処理を行ってもよこ糸が部分的に拡がらず、糸幅が狭くなる箇所が発生したことから、製織後の織物は非常に織り目が粗く、目付が２００ｇ／ｍ²であるものの織物厚みが０．３４ｍｍであった。
【００８６】
この織物を、実施例１と同様にして補強繊維扁平糸織物プリプレグを作製した後、これを同一方向に１２枚積層させてオートクレーブ成形法で硬化板を作製した。
【００８７】
ここで、積層工程において、織物の空隙部の樹脂が離形フィルムに取られて欠けてしまった。また、よこ糸に部分的な厚みムラがあることからカレンダーロールを通すとよこ糸の糸曲がりを生じた。このため、得られた硬化板は、表面が織物の空隙部がくぼんで凹凸しており、内部にボイドが多数みられるとともによこ糸の曲がりが大きかった。
【００８８】
さらに、この硬化板を、実施例１の試験法によりよこ糸の方向の面内圧縮特性を評価し、その結果を、成形板の厚みと成形板における炭素繊維の体積含有率と共に表１に示した。
【００８９】
比較例２
比較のためよこ糸の貯留方法として、糸道案内ガイドを設置しない点を除けば、実施例１と同じようにして炭素繊維扁平糸織物を製織した。
【００９０】
得られた織物は、貯留パイプ内でよこ糸の走行位置が安定せず、糸幅の変動が大きかったり、糸のねじれが多く発生した。また、製織長さが５ｍに１回程度の割合で糸の捻れによりＵ字型に折り返し部分で糸が絡まり、よこ糸挿入不良となり生産効率も悪かった。また、このよこ糸のねじれにより、織物製織後にエアー開繊処理を行ってもよこ糸が部分的に拡がらず、比較例１と同じように、糸幅が狭くなる箇所を有する織物となった。このため、非常に織り目が粗く、目付が２００ｇ／ｍ²であるものの織物厚みが０．４０ｍｍであった。
【００９１】
この織物を、実施例１と同様にして補強繊維扁平糸織物プリプレグを作製し、これを同一方向に１２枚積層させてオートクレーブ成形法で硬化板を作製した。
【００９２】
ここで、積層工程において、織物の空隙部の樹脂が離形フィルムに取られて欠けてしまった。また、よこ糸に部分的な厚みムラがあることからカレンダーロールを通すとよこ糸の糸曲がりを生じた。このため、得られた硬化板は、表面が織物の空隙部がくぼんで凹凸しており、内部にボイドが多数みられるとともによこ糸の曲がりが大きかった。
【００９３】
さらに、この硬化板を、実施例１の試験法によりよこ糸方向の面内圧縮特性を評価し、その結果を、成形板の厚みと成形板における炭素繊維の体積含有率と共に表１に示した。
【００９４】
【表１】

【００９５】
表１に示す結果から明らかなように、実施例１の製造方法では、補強繊維糸の扁平断面を維持しながら織物にすることができることから作製した硬化板は、補強繊維糸のもつ高強度、高弾性率の特性を有効に発揮でき、高い圧縮強さ、圧縮弾性率であった。
【００９６】
一方、比較例１、２においては、成形板内部にボイドが多数発生するとともにねじれ部で織糸のクリンプが大きくなるとともによこ糸の曲がりが生じたことから圧縮特性が極めて低いＣＦＲＰとなってしまった。なお、成形板でのボイドをなくするために、プリプレグ作製段階での樹脂欠損が発生しないように樹脂量を増やすこともできるが、そうすると、成形板の重量が増加し、重いＣＦＲＰになってしまう。また、この樹脂欠損部をなくし、内部にボイドのないＣＦＲＰが得られたとしても、織糸のクリンプ状態やよこ糸の曲がりは変わらないため圧縮特性は、実施例１の方法によって得られる織物に対し、低いものとなってしまう。
【００９７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の補強繊維扁平糸織物の製造方法と製造装置によれば、織機が高速運転においてもよこ糸に撚りが入らないことから、その扁平状態が潰されることなく扁平糸織物を製織することができ、非常に薄い織物が安定して得られる。このため、この織物でＣＦＲＰを製造したとき、ねじれ部の厚みムラにより表面に凹凸ができたり、ねじれ部の空隙に樹脂過多な部分が生じたり、ボイドが発生するなどの問題やねじれ部の織糸クリンプが大きくなることやよこ糸の曲がりが生じることによる圧縮強度低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法を実施するための製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の製造装置のエアー吸引貯留パイプの一例を示す部分破断拡大図である。
【図３】本発明の製造装置のエアー吸引貯留パイプの他の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の製造装置のエアー吸引貯留パイプのさらに他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：ボビン（よこ糸用）
２：回転モータ
３：テンションローラ
４：エアー吸引貯留装置
４ａ：よこ糸引き込み側ヤーンガイド
４ｂ：よこ糸引き出し側ヤーンガイド
４ｃ：貯留パイプ
４ｄ：吸引ホース
４ｅ：吸気口
４ｆ：吸引部
５〜７：ガイドローラ
８：板バネテンション装置
９：押し板ガイド
１０：レピア
１１：筬
１２：ネット状物
１２ａ：よこ糸引き込み側ネット状物
１２ｂ：よこ糸引き出し側ネット状物
１３：ピン
１３ａ：よこ糸引き込み側ピン
１３ｂ：よこ糸引き出し側ピン
１４：貯留パイプ吸気側センサー
１５：貯留パイプ吸引側センサー
Ｔｗｆ：よこ糸
Ｔｗｒ：たて糸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a reinforcing fiber flat yarn fabric and a manufacturing apparatus therefor for manufacturing a high-quality reinforcing fiber flat yarn fabric used for a fiber-reinforced composite material such as a carbon fiber composite material with high productivity.
[0002]
[Prior art]
Carbon fiber woven fabrics composed of carbon fibers having a large specific modulus and a large specific strength are usually woven by general shuttle looms and rapier looms, and are combined with synthetic resin to form carbon by molding into a predetermined shape. It is frequently used as a reinforcing base material for composite materials such as fiber reinforced plastic (hereinafter referred to as CFRP).
[0003]
As such a reinforcing material for composite materials, for example, CFRP has begun to be used for aircraft structural materials by taking advantage of its excellent performance. However, in order to further expand the use range of CFRP, only molding is required. The cost reduction of intermediate substrates such as carbon fibers and carbon fiber fabrics has been a major issue.
[0004]
Now, as the fiber becomes thicker and the fineness increases, the productivity in the precursor and the flameproofing process and the firing process is improved, and an inexpensive carbon fiber yarn can be produced. However, since ordinary carbon fiber fabrics are made of woven carbon fiber yarns that are converged in a substantially circular cross section, in the woven state, the cross section of the carbon fiber yarns at the intersection where the warp and weft yarns intersect. Is oval, and the woven yarns are greatly crimped. In particular, in a carbon fiber woven fabric using thick carbon fiber yarns, this tendency is large because thick weft yarns and thick warp yarns are interlaced.
[0005]
For this reason, in the carbon fiber woven fabric in which the carbon fiber yarn as the woven yarn is greatly crimped, the fiber density is not uniform, and the high strength characteristic that is characteristic of the carbon fiber cannot be sufficiently exhibited. In addition, carbon fiber fabrics using thick carbon fiber yarns generally have a large fabric basis weight and thickness, so that there is a tendency for the resin impregnation property when molding a prepreg or fiber reinforced plastic (hereinafter referred to as FRP) to deteriorate. It was.
[0006]
Therefore, CFRP obtained using a carbon fiber fabric using thick carbon fiber yarns has a large number of voids present in the resin, and high strength characteristics cannot be expected.
[0007]
On the other hand, in a carbon fiber woven fabric with a small basis weight using thick carbon fiber yarns, gaps formed between the carbon fiber yarns are large. For this reason, when CFRP is molded using a carbon fiber fabric with a small basis weight, the content of carbon fiber yarns is low, and resin voids are concentrated in the voids formed between the carbon fiber yarns, resulting in high performance. There was a drawback that CFRP could not be obtained.
[0008]
In order to deal with such drawbacks, Japanese Patent Laid-Open No. 58-191244 discloses a thin, wide flat carbon fiber yarn woven with a thickness of 0.09 mm or less and a basis weight of 85 g / m.²The following thin fabric and its manufacturing method have been proposed, and since the thickness is very thin, crimping of the weaving yarn is small and a high reinforcing effect is demonstrated, and an excellent base fabric made of thin fabric is proposed for forming thin CFRP Has been.
[0009]
The weaving method of the carbon fiber fabric using the flat carbon fiber yarns as described above is based on a warp yarn sheet supplied from a warp yarn beam or a carbon fiber yarn bobbin mounted on a creel with a necessary number of carbon fiber yarns. The openings are sequentially opened, and the weft thread is inserted into the openings by a shuttle or rapier.
[0010]
For warp yarns, there is a method of supplying directly from the beam supply and bobbin, but in either case, the carbon fiber yarn bobbin is unwound while rotating slowly, or the vertical unwinding unwinding in the axial direction of the bobbin. Two methods are adopted.
[0011]
As for the weft thread, as a general weft supply method, the weft thread is pulled from the bobbin around which the reinforcing fiber thread is wound up to the yarn feeding guide while the weft thread is unwound, and the weft thread is inserted while the weft thread is hooked with the rapier claw Is used.
[0012]
However, in this method, it is possible to unwind relatively smoothly with respect to intermittent weft insertion, but in the case of carbon fiber yarn, a sizing agent is added to improve handling, and the bobbin is Since the yarns are easily bonded to each other in the wound state, there is a problem that fluffing occurs or yarn breakage occurs when the yarn is unwound instantaneously by taking up the yarn from the bobbin. In addition, when the length is unraveled, one twist is inserted into the length of one bobbin, and in flat yarn fabrics using flat yarns, the width of the flat yarn is extremely narrow and the yarn width is uneven. There was a problem of becoming a fabric.
[0013]
In order to improve these problems, Japanese Examined Patent Publication No. 4-44023 discloses a method for storing the weft yarn while maintaining the flat shape of the weft yarn, forcibly rotating the weft bobbin to be required for one weft insertion. A method has been proposed in which the weft yarn length is sent out and the weft yarn is stored above and below this roller using unwinding dancer pulleys. Since this method is a side unwinding, it is possible to prevent the occurrence of fluff and unraveling when wefts are pulled out. However, since the storage method is based on the upper and lower of the roller, the roller is rapidly lifted when the weft is inserted, and a high tension is generated, so that a rapier weft grip error or weft break is likely to occur. Further, at high speed operation, there is a problem that the response speed of the vertical movement of the roller cannot follow the weft insertion speed, the tension fluctuation becomes larger, the flat yarn is twisted, and the yarn width is not stable.
[0014]
On the other hand, as a method for reducing the tension fluctuation, Japanese Patent Laid-Open No. 10-331056 proposes a weft storage method using spring expansion and contraction. In this method, since tension is applied by expansion and contraction of the spring, fluctuations in tension can be greatly improved. However, even in this method, when the high speed operation is performed, the response speed of the spring expansion / contraction does not follow the weft insertion speed, the tension fluctuation becomes unstable, and particularly when the weft thread is loosened, torsion occurs and the flat state cannot be maintained. There's a problem. Further, the wire diameter of the spring can be increased in order to increase the response speed. However, if this is done, the tension during storage increases, and a gripping error or weft breakage during insertion of the weft thread is likely to occur.
[0015]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-294555 proposes a device that positively rotates a weft bobbin to store the weft yarn by air suction and controls the storage length by yarn sensors arranged above and below the storage tank. . Since this device uses air resistance by suction air, excessive tension does not act on weft storage. However, when wefts are stored in a free state of only air suction, the wefts are drooped in a catenary shape mainly due to the weight of the wefts inside the storage tank, especially when flat yarns are used and the weft thread insertion speed is fast, Since the weft thread travel position in the storage pipe is not regulated, it is difficult to regulate the weft thread travel position by air suction alone. The weft thread is easily twisted. That is, when a flat yarn is used as the weft yarn, the flat yarn is wound while being traversed so as not to overlap the winding position when being wound around the bobbin, but this traverse is reversed at the end of the bobbin. It will be. And this inversion part is that the flat yarn is bent in the width direction, the filament close to the inside of the bent part is loose, and the filament close to the outside of the bend is temporarily set on the bobbin while being temporarily set. It will be wound and the curl will be inherent. Therefore, when unwinding from the bobbin around which the flat yarn is wound, the tension acts only on the filament near the outside of the flat yarn width direction bent portion of the traverse reversing portion. There is a problem that flat yarn is easily twisted due to disturbance of suction air in the storage pipe.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the background of the prior art, the present invention can extremely reduce the variation in the tension of the weft supply even if the number of revolutions of the loom is increased, thereby preventing the weft from being twisted and corresponding to high speed operation. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for producing a possible reinforcing fiber flat yarn fabric.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve such problems. That is, when producing a flat yarn woven fabric comprising flat reinforcing fiber yarns, the method for producing a reinforcing fiber flat yarn woven fabric has at least the following steps (A) and (B) in inserting the weft yarn of the woven fabric: .
(A) A flat made of the flat reinforcing fiber yarnFlatness with a rate of 10-100While weaving and unwinding the weft yarn while rotating the bobbin around which the yarn is wound, the bobbin rotation is controlled by a signal from a sensor that detects the weft storage amount of the storage device that stores the weft yarn necessary for inserting the weft yarn. Adjusting the supply amount.
(B) Weft thread necessary for weft thread insertion by air suction, Having a side to draw the weft and a side to drawWhile storing by folding in the storage device, in the storage deviceInstalled to face each other so that the distance from the intake port toward the suction part decreases.Guide the weftTwo nets or a series of pinsThread guide guidePull in while making contact with one of the two yarn path guides,While making contactPull outThe process of storing weft yarn.
[0018]
In addition, the flat reinforcing fiber flat yarn fabric manufacturing apparatus isRate is 10-100A weft supply mechanism that controls the rotation of the weft bobbin wound with the reinforcing fiber yarn by a signal from a sensor that detects the weft storage amount of the weft storage device, and a tension application that applies tension to the weft thread fed from the weft bobbin Mechanism and the weft thread by air suction, Having a side to draw the weft and a side to drawIn the storage pipeThe flat yarn is guided to the two yarn path guides on the two yarn path guide guides made of a net-like object or a plurality of pin rows, which are arranged so as to be opposed to each other so that the distance from the intake port toward the suction portion decreases. Pull it in contact with one of the guides and pull it out in contact with the otherAir suction storage mechanism to storeWhenWeft supply means including
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 shows an example of a manufacturing apparatus for manufacturing a reinforcing fiber flat yarn fabric using the method for manufacturing a reinforcing fiber flat yarn fabric of the present invention. This manufacturing apparatus is a weft bobbin 1 as a weft supply device. A rotary motor 2, a tension roller 3, an air suction storage device 4, guide rollers 5 to 7, a leaf spring tension device 8, a push plate guide 9, a rapier 10 and the like are provided. The bobbin 1 is attached to a rotary motor 2 on which a weft Twf made of a reinforcing fiber yarn is wound. The weft thread Twf is guided to the weft storage pipe 4 through the tension roller 3. Here, the tension roller 3 is positioned upward when the weft thread Twf is unwound from the bobbin 1, and is automatically lowered when the loom stops, and the brake works to stop inertial rotation.
[0021]
The rotation motor 2 is actively rotated by signals from the weft storage amount detection sensors (the storage device intake side sensor 14 and the storage device suction side sensor 15) attached to the storage pipe 4, and the rotation thereof is controlled to supply the weft yarn. The amount is adjusted so as not to be excessive or excessive. That is, when the suction side sensor 15 of the storage device 4 (hereinafter also referred to as a storage pipe) detects an excessive amount of weft storage amount, the rotational speed of the rotary motor 2 is stopped and the supply of the weft yarn from the weft bobbin 1 is stopped. The When the detection of the sensor is released, the motor rotates again and the weft supply is started. On the other hand, when the intake side sensor 14 of the storage pipe 4 detects that the weft storage amount is too small, the rotation of the rotary motor 2 is stopped, the weft supply is stopped, and the weft thread length can be prevented from being insufficient.
[0022]
A photoelectric tube sensor or the like can be employed as the sensor. For example, a pair of photoelectric tube sensors (sender and light receiver) are used. When the light receiver receives light emitted from the projector, the motor is turned on. When the light is not received, the motor is turned on. If it is set to OFF and the photoelectric tube sensor is installed on the suction side of the storage device according to the present invention where the weft is bent in a U-shape, the light emitted from the projector will be weft when the supply amount becomes excessive Therefore, the light receiver cannot receive light, and the rotation of the motor is stopped. In addition, regarding the detection in the case of a shortage, the reverse setting of the setting described above (the motor power is turned off when light is received, and the power is turned on when light is not received) and a phototube is installed on the intake port side of the storage device. In other words, the rotation of the motor can be stopped if the weft storage amount decreases. The phototube can also be formed by integrating a projector and a light receiver, and reflecting and receiving light emitted from the light receiver. If the storage device is made of a transparent material such as an acrylic plate, the motor rotation can be controlled on and off even if a phototube sensor is installed outside the storage device.
[0023]
The weft unwinding speed here is determined by the rotational speed of the loom and the weft insertion length in the woven fabric. For example, the weaving speed is 200 rpm and the weft insertion length is 1.1 m. Then, the unwinding speed of the weft will be about 220 m / min.
[0024]
The weft yarn Twf and the reinforcing fiber yarn used as the warp yarn Twr are carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, etc. Among them, the carbon fiber having a high specific strength and specific elastic modulus is a utilization factor of mechanical properties when it is made into a composite material. Is preferably used because of its high value.
[0025]
Moreover, in these reinforcing fiber yarns, in order to improve the handleability and the woven property of the fabric, a small amount of sizing agent or coupling agent such as a sizing agent or a coupling agent of about 0.2 to 2.5% by weight is attached, It is preferable to focus. By doing so, the generation of fluff due to rubbing with the yarn path guide is suppressed, and when a composite material is used, the adhesiveness with the resin is increased and the mechanical characteristics can be improved.
[0026]
The reinforcing fiber yarn is wound around a bobbin 1 that is a cylindrical tube having a constant traverse width while being held in shape by a sizing agent or the like. In addition, as thickness of a thread | yarn, the fiber single yarn number consists of 1,000-100,000. Further, the total fineness of the reinforcing fiber yarn is preferably 500 to 70,000 dtex. If it is less than 500 dtex, the effect of the present invention cannot be exhibited because the yarn is too thin and there is almost no problem caused by the reinforcing fiber yarn being twisted. On the other hand, if it exceeds 70,000 dtex, it can be stored by a storage pipe, but weft insertion and weft cutting after weft insertion become difficult.
[0027]
The flatness of the flat reinforcing fiber yarn is 10 to 100 in terms of the yarn width / yarn thickness ratio.Use things. If the flatness is less than 10, since the flatness is small, a fabric with a low basis weight cannot be obtained if the yarn has a fineness when made into a woven fabric. On the other hand, when it exceeds 100, the distance between the weaving yarns when the woven fabric is made becomes large, and the warp and weft yarns are restrained loosely, which makes the woven fabric difficult to handle.
[0028]
The weft Twf sent to the storage pipe 4 is stored while being bent into a U shape (including a V shape) in the storage pipe through the guide 4a of the air suction storage device 4 as shown in FIG. It is guided by the horizontal guide roller 5, the vertical guide roller 6, and the horizontal guide roller 7 through the guide 4 b and guided to the leaf spring tension device 8.
[0029]
Here, in the present invention, since the weft is a side unwinding, even if there is adhesion of the yarns on the bobbin due to the application of the sizing agent, the weft is pulled out in a direction substantially perpendicular to the weft bobbin axis. Adhesion is easily peeled off and no fluffing or yarn breakage occurs. Furthermore, since the twist of one bobbin does not enter into the yarn length for one turn of the bobbin unlike the longitudinal unwinding, the width of the flat yarn can be stably maintained.
[0030]
In addition, the weft thread pulled out from the bobbin is normally positioned above the contact with the tension roller 3, and when the loom stops, it automatically descends downward even if the bobbin rotates inertially. The weft is not twisted because tension is applied.
[0031]
Further, when the weft thread Twf is intermittently inserted by the rapier 10, the weft thread may loosen due to inertia at the moment when the insertion is finished, but the weft thread Twf is always kept in tension by being stored in the pipe by air suction. it can. If the weft Twf is not tensioned by air suction, twisting occurs when it is loosened, and there is a problem that the weft thread Twf passes through the guide rollers 5 to 7 and is woven.
[0032]
As shown in FIG. 2, the air suction / storage pipe 4c in this air suction / storage apparatus has a suction hose 4d having one end having an intake port 4e and the other end connected to a blower (not shown) serving as a suction portion 4f. It is connected. In the intake port 4e, yarn guides 4a and 4b are attached to a weft draw-in portion and a draw-out portion, respectively. Note that the intake port 4e in the storage pipe 4 can have only the weft draw-in portion and the draw-out portion as an opening portion, and the space between them can be closed and sucked into the storage pipe from this opening portion. Since the air is rapidly diffused in the storage pipe, the air flow is disturbed in the pipe, and the weft yarn is easily twisted. For this reason, it is preferable that the cross-sectional shape of the intake port of the storage pipe is substantially the same as the cross-sectional shape of the pipe and that the storage pipe is open. By doing so, a laminar flow state of air is formed in the storage pipe, the swirling of the yarn can be prevented in the storage pipe, no false twist is entered, and the flat state is easily maintained. As described above, since a constant amount of weft is continuously supplied to the storage pipe, it becomes easier to maintain the flat state of the weft.
[0033]
It should be noted that when the high speed operation is performed, the weft yarn traveling speed increases, and the weft yarn may come out of the intake port 4e of the storage pipe 4 and may not be able to store air by suction. Therefore, a stopper pin may be provided at the intake port of the storage pipe. .
[0034]
Also, since the weft yarn is a flat reinforcing fiber yarn, it is stored in a U-shaped folded state in the storage pipe, so that air collides at the folded portion of the reinforcing fiber yarn, and from the center to the end of the yarn width. The yarn is opened by the flowing air flow, and the yarn width is widened. In addition, sizing agents and other bundling agents are applied, and the curl caused by winding on the bobbin can be removed because it is opened by colliding air with the flat reinforcing fiber yarn. Variations in the weft yarn width caused by the twisting of the yarn due to the wrinkles can be reduced. The weft yarn is always stored in the storage pipe with a smaller load for air suction, so there is almost no fluctuation in tension, and there is no damage to the yarn due to abnormal tension. , Weft insertion is possible at high speed.
[0035]
The storage pipe has at least two sides parallel to each other as the shape of the air inlet, and two planes extending in a direction perpendicular to the sides face each other in parallel. When pulling in from one side of the air inlet and pulling out from the other side, it is preferable that the weft thread width direction and the side are parallel. By doing so, the weft thread drawn into the storage pipe by the suction of the blower is in contact with the parallel sides of the air inlet,For yarn path guides (details will be described later)Since it is folded into a U-shape while being in contact, even if the flat yarn has a curl, the flat state can be maintained without being twisted by the air flow in the storage pipe.
[0036]
The weft width direction of the weft is a direction in which the length becomes the longest when an arbitrary straight line is drawn in the cross section of the yarn bundle.
[0037]
In addition, the side here is a part constituting the shape of the intake port of the storage pipe, and is substantially a straight line.
[0038]
Furthermore, the term “parallel” includes those that are generally parallel, and may have some protrusions or slopes to reduce frictional resistance.
[0039]
In addition, the storage pipe has at least two sides parallel to each other as the shape of the intake port, and the distance between two planes extending in a direction perpendicular to the sides decreases toward the suction portion. It is also preferable that when the weft thread is drawn from one side of the intake port of the storage pipe and pulled out from the other side, the weft thread width direction and the side are parallel to each other.
[0040]
In other words, when operating the loom at a higher speed, the suction force of the blower must be increased in order to stably store the weft yarn.If there is no yarn path guide to be described later,The radius of curvature at which the weft thread becomes U-shaped in the storage pipe becomes smaller, the ratio of contact with the inner wall surface of the storage pipe decreases, and the flat weft thread floats in the air in the storage pipe, causing turbulence in the airflow, etc. Flattened yarn twists easily.
[0041]
Further, the length of the storage pipe may be at least ½ or more of the weft insertion length by the rapier because the sucked weft is folded back in the storage pipe, but usually (weft insertion length 1 / 2) It is about (10-40) cm, and for example, in the case of a 1 m wide woven fabric having a weft insertion length of 1.1 m, it is about 65-95 cm. In addition, although the length of the said storage pipe showed the example in the weft insertion in which the storage length of the weft yarn in the storage pipe showed 1 time, it is not necessarily limited to this. In addition, storing the weft amount necessary for one insertion of the weft here in the storage pipe means storing the weft length necessary for at least one weft insertion in the storage pipe. The weft length drawn in is not the same as the weft amount required for one weft insertion.
[0042]
Furthermore, it is preferable that the weft yarn is drawn into the storage pipe so that the weft yarn can be easily drawn into the storage pipe even when the weft storage amount immediately after the insertion of the weft yarn by the rapier is zero.
[0043]
In another preferred embodiment, the storage pipe has a substantially uniform cross-sectional shape.Can be mentioned.In the storage pipe, the two yarn path guides facing each other are provided so that the distance from each other becomes smaller toward the suction portion from the intake port, and the weft thread that is fed into the intake port of the storage pipe, Between the two yarn path guide guides, pulling in while making contact with one thread path guide guide, and pulling out and storing while making contact with the other thread path guide guide.The
[0044]
Here, the yarn path guide is a net-like object, a pin, or the like, and regulates the traveling position of the weft yarn in the storage pipe.
[0045]
The yarn path guide will be described in more detail with respect to an embodiment of a net-like object.
As shown in FIG. 3, the cross-sectional shape of the storage pipe is substantially uniform in the depth direction, and the two net-like objects 12 facing each other in the storage pipe are directed from the intake port 4e toward the suction part 4f, The weft thread, which is provided so as to reduce the mutual distance and is fed into the intake port of the storage pipe, is drawn between the two net-like objects while making contact with one net-like object 12a, and the other net-like shape It is good to draw out and store while contacting the object 12b.
[0046]
By providing two net-like objects in an inclined manner in a storage pipe whose cross-sectional shape is substantially uniform in the depth direction, most of the suction airflow in the storage pipe flows between the net-like objects, and part of it It flows from between the nets to the outside.
[0047]
Therefore, the flat weft is drawn into a U-shape in the storage pipe by the suction airflow between the two net-like objects. In addition, the flat yarn is sucked in the direction of the net-like material by the suction airflow that passes through the net-like material and flows out from between the two net-like materials, so that the flat yarn is surely in contact with the net-like material. Can be stored. A phenomenon in which the flat weft yarn stored in the U-shape in the storage pipe floats in the air in the storage pipe and the flat yarn is twisted due to the turbulence of the airflow or the like is avoided.
[0048]
Here, a wire net, a plastic net, a punching metal, etc. can be adopted as the net-like object. Note that the porosity of the net-like material is preferably 10% or more in terms of the area through which the air can pass through the net-like material / the total area ratio of the net-like material, and the maximum width of the void portion per place is 3 mm. It is preferable that: That is, if the porosity is less than 10% and the maximum width of the gap per location exceeds 3 mm, the amount of intake air that can pass through the net is reduced, and the weft thread floats in the air in the storage pipe. Twist is likely to occur due to disturbance or the like, and the weft yarn is drawn into the gap portion, so that the fuzz is likely to occur. For this reason, it is preferable that the porosity in a net-like object is 10% or more, and the maximum width of the space | gap part per location is 3 mm or less.
[0049]
In addition, the inclination angle of the net-like material may be determined by determining the inclination of the net-like material so that the weft yarn comes into contact with the weft yarn in the storage pipe. In general, a small gradient of about 0.5 / 100 to 10/100 is preferable because the change in the flow rate of the suction air becomes large and the storage becomes unstable.
[0050]
The thread guide guides further describe the embodiment in the pin.
[0051]
As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the storage pipe is substantially uniform, and two rows of a plurality of pins 13 arranged in parallel at intervals in the storage pipe face each other. And the weft thread fed into the intake port of the storage pipe is arranged so that the interval between the rows decreases from the intake port toward the suction portion. In between, pull in while making contact with one row of pins 13a, pull out while making contact with the other row of pins 13b, and so that the width direction of the weft and the axial direction of the pins are the same direction Good.
[0052]
By doing so, the flat weft thread is drawn into the U-shape into the storage pipe by the suction airflow between the two rows of pins, as in the case of using a net-like object. In addition, the suction airflow that flows between the pins in the two rows and passes between the pins and sucks them out while sucking the flat yarn into contact with the pins in the direction of the storage pipe wall surface, so that it can be reliably stored. . Then, a phenomenon in which the flat weft yarn stored in the U-shape in the storage pipe floats in the air in the storage pipe and the flat yarn is twisted due to the turbulence of the airflow or the like is reliably avoided.
[0053]
In addition, it is preferable that the pins used here have a diameter of 2 to 10 mm, and the pins are arranged at intervals of 3 to 30 mm. When the pin has a diameter of less than 2 mm, or when the distance between the pins exceeds 30 mm, there is a problem that the weft thread is easily caught by the pin due to the passing airflow between the pins, and the pins accumulate fluff. If the distance exceeds 10 mm, or if the distance between the pins is less than 3 mm, the area occupied by the pins in the storage pipe increases, the suction airflow passing between the pins decreases, and the stored weft thread is removed from the pins. The twisting of the weft thread is likely to occur. For this reason, the pins preferably have a diameter of 2 to 10 mm, and the arrangement of the pins is preferably arranged at intervals of 3 to 30 mm.
[0054]
Further, the surface of the pin is preferably subjected to Teflon (R) treatment or matte finish in order to reduce the contact resistance with the reinforcing fiber yarn.
[0055]
The inclination angle may be determined by determining the pin array inclination so that the weft yarn comes into contact with the weft yarn stored in the storage pipe. In general, a small gradient of about 0.5 / 100 to 10/100 is preferable because the change in the flow rate of the gas becomes large and the storage becomes unstable.
[0056]
The shape of the intake port of the storage pipe described above may be any shape as long as the side where the opposing weft is drawn and the side where the weft is drawn are substantially straight and the sides are parallel. For example, there are a shape in which both ends of two parallel straight lines are connected by an arc or a trapezoid in which both ends of two parallel straight lines are connected by a straight line.
[0057]
That is, if the side where the weft thread is drawn into or pulled out from the storage pipe, or the location where the weft thread contacts in the storage pipe is straight and parallel to each other, the weft thread is pulled into or pulled out from the storage pipe. And in storing in the storage pipe, since it travels while contacting this straight part, generation | occurrence | production of a twist can be prevented.
[0058]
The storage pipe has a rectangular cross section, and it is preferable that the weft yarn is drawn from the shorter side of the rectangle and the weft yarn is drawn from the opposite shorter side. By doing so, most of the air sucked into the storage pipe can be made to collide with the turned-up portion of the weft yarn, and the ability of the blower can be effectively exhibited. Further, since the distance between the weft draw-in portion and the draw-out portion can be increased, the weft yarn can be folded back with a large curvature in the storage pipe, so that damage to the yarn can be reduced.
[0059]
Here, the length of the shorter side of the rectangular cross section is preferably in the range of 10 to 40 mm in order to suppress yarn width fluctuations during weft storage. If it is smaller than 10 mm, the weft supply position at the time of storage varies, so that the yarn width is narrowed. If it is larger than 40 mm, the opening area in the storage pipe increases, and it is necessary to increase the capacity of the blower. . Moreover, it is preferable that the length of the longer side is 40-100 mm.
[0060]
Moreover, in the storage pipe, the suction amount when sucking the weft yarn is 0.05 to 100 m.^Three/ Min is preferred. 0.05m^ThreeIf it is less than / minute, the amount of suction is small and the weft yarn cannot be stably stored, and the weft yarn is twisted. On the other hand, 100m^ThreeWhen exceeding / min, the suction amount becomes too large, and the yarn stored in the storage pipe is shaken, twisted, fibers are disturbed, and fluff is likely to occur. For this reason, the amount of suction when wefting the weft yarn is preferably 0.05 to 100 m.^ThreeThe range of / min is preferable from the viewpoint of preventing the twisting and fluffing of the yarn. More preferably, it is 0.1-50m^ThreeA range of / min is preferred. It should be noted that if the number of rotations of the loom increases, the running speed of the weft yarn in the storage pipe increases, so it is preferable to increase the suction amount in order to stably store the yarn. Further, the suction amount here is a flow rate at the intake port of the storage device.
[0061]
Furthermore, it is possible to stabilize the yarn path by attaching a yarn path guide made of ceramic or the like to the suction port on the intake port cross section of the storage pipe and directly above the drawer side at the intake port. Generation of fluff due to rubbing can be reduced.
[0062]
In addition, as another method for tensioning the weft Twf, not only the storage by air suction but also a mechanical storage method using an eccentric cam or the like can be used. Since the necessary weft storage amount is mechanically stored, only the remaining length necessary for storage need be stored by air suction, so that the amount of yarn drawn in the storage nozzle can be reduced. In addition, since the length of the storage pipe can be shortened, the space for installing the apparatus is reduced.
[0063]
Moreover, when weft yarn is stored by the air suction storage pipe, an air jet may be used in combination. In other words, in accordance with the movement of the rapier when the weft is inserted, when the amount of storage becomes the smallest, air is instantaneously injected, and the weft thread is pushed into the storage pipe, making it easier to draw the weft thread into the weft storage pipe. it can.
[0064]
Furthermore, it is preferable to provide a tensor in the drawer part of the storage pipe. By doing so, when the weft thread is inserted, the stored weft thread is pulled out rapidly, and when the weft thread insertion is completed, the weft thread loosens between the storage pipe and the rapier feeding section due to inertia, and the flat weft thread However, the above-mentioned problem can be improved by applying a tension with a tencer at the drawing portion of the storage pipe.
[0065]
Next, a method for supplying the stored weft yarn to the rapier will be described.
[0066]
The guide rollers 5 to 7 preferably employ a rotation system having a built-in bearing having a diameter of about 10 to 20 mm and a length of about 100 mm to 300 mm. If the diameter is too small, the reinforcing fiber yarn that constitutes the weft yarn Twf is bent and easily breaks a single yarn. If the diameter is 20 mm or more, the inertia of the rotation increases, and the fluctuation in tension at the start and stop is increased. There is a growing problem. Further, the length of each guide roller 5-7 needs to be such that the weft thread Twf that passes through does not contact the support portion that supports the guide rollers 5-7 by moving in the left-right or vertical direction. When the weft Twf comes into contact with the support portions of the guide rollers 5 to 7, the flat state is crushed.
[0067]
The horizontal guide roller 5 and the guide roller 7 determine the position in the height direction of the weft thread Twf to be guided, and the vertical guide roller 6 determines the position in the horizontal direction of the weft thread Twf. Therefore, it is sufficient that at least the guide rollers in the horizontal direction and the vertical direction are alternately arranged.
[0068]
At this time, it is necessary to twist the flat surface of the weft Twf by 90 ° between the horizontal guide roller 5 and the vertical guide roller 6 and between the vertical guide roller 6 and the horizontal guide roller 7. For this reason, the distance between the

guide rollers

5 and 6 and the distance between the

guide rollers

6 and 7 differ depending on the width of the weft thread Twf, but are preferably separated by 50 mm or more. If the distance between the guide rollers is less than 50 mm, the weft thread Twf is woven through the vertical guide roller 6 and the horizontal guide roller 7 while being twisted. Further, when the flat yarn is twisted 90 ° at a short distance, tension is applied to both ends of the flat yarn, and fluff is generated.
[0069]
The guide rollers 5 to 7 may be one, but when the weft thread Twf is passed in an S-shape in groups of two each, the tension acting on the weft thread Twf is stabilized and the positioning of the weft thread Twf is ensured. Can be done.
[0070]
Further, a tension device 8 for making the tension of the weft thread Twf uniform is disposed downstream of the horizontal guide roller 7 of the weft thread Twf. The tension device 8 maintains the tension of the weft thread Twf uniformly by sandwiching the weft thread Twf between two

wide leaf springs

8a and 8b.
[0071]
In the weft supply method of the flat woven fabric production apparatus of the present invention, in principle, the yarn path of the weft Twf is determined by the vertical guide roller 6, but the weft yarn is affected by the tension fluctuation and the hooking action on the rapier 10. Twf thread path may change. Therefore, even if the weft thread Twf moves in the width direction, it is preferable that there is nothing that interferes with the end of the weft thread Twf. For this purpose, the tension device 8 provided with

wide leaf springs

8a and 8b is used. The width of the

leaf springs

8a and 8b is preferably at least 5 times the yarn width of the weft yarn Twf.
[0072]
The push plate guide 9 is a plate that is disposed on the downstream side of the weft thread Twf of the plate spring tension device 8 and has a V-shaped guide surface 9a formed at the tip. The guide 9 is driven in the front-rear direction indicated by the arrows using a cam mechanism that transmits the rotation of the loom in conjunction with yarn feeding to the rapier 10.
[0073]
Further, when a yarn feeding guide is used when feeding the rapier 10, when the weft yarn Twf is a flat yarn, the weft yarn Twf is rubbed by the guide hole, and the flat shape is crushed. For this reason, in the manufacturing apparatus of the present invention, a push plate guide 9 is provided between the leaf spring tension device 8 and a thread end grip guide (not shown), and when the yarn is fed to the rapier 10, the thread end grip guide is lowered. The weft thread Twf is pressed to the rear of the loom by moving the push plate guide 9 forward so as to cross the rapier 10.
[0074]
As shown in FIG. 1, the rapier 10 is a member having a long strip disposed at the front portion of the heel 11 described later, and operates intermittently in the lateral direction to transfer the weft Twf between the warps Twr and Twr of the weaving portion To be inserted.
[0075]
In the flat yarn fabric manufacturing apparatus of the present invention, the weft yarn Twf wound around the bobbin 1 is sent out from the bobbin by the rotation of the rotating roller 2 and the rapier 10 by the weft supplying step of the weft supplying device as described above. The looseness at the time of intermittent weft insertion is absorbed by air suction by the air suction storage device 4. The weft thread Twf unwound from the bobbin 1 is guided by the guide rollers 5 to 7 and is maintained at a uniform tension by the leaf spring tension device 8, while the push plate guide 9 and the yarn end gripping guide cooperate. By the action, it is hooked on the claw of the rapier 10 and inserted between the warps Twr, Twr of the weaving part.
[0076]
For this reason, the weft yarn Twf made of flat yarn is woven without being twisted or flattened.
[0077]
For the warp yarn Twr, the warp bobbin is intercepted and kept flat, and the flat yarn made of reinforcing fibers is woven into the weft yarn Twf guided before weaving and sent from the weft supply device while maintaining the flat state. A fabric is produced.
[0078]
Further, the rotational speed of the loom is preferably in the range of 100 to 400 revolutions / minute. If it is less than 100 revolutions / minute, the production speed becomes slow and the production efficiency is poor. On the other hand, if it exceeds 400 revolutions / minute, the generated fuzz increases and weft breakage is likely to occur due to high speed operation. For this reason, the number of rotations of the loom is preferably in the range of 100 to 400 rotations / minute, while it is possible to produce a woven fabric with high productivity while suppressing the occurrence of fuzz, and the flat state is maintained without twisting the weft yarn. Fabrics can be produced while maintaining.
[0079]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0080]
Example 1
It consists of carbon fiber yarn (fineness 8,000 dtex) with a tensile strength of 4900 MPa, a tensile modulus of 230 GPa, and a filament count of 12,000, a yarn width of 6.5 mm, a yarn thickness of 0.15 mm, a yarn width A carbon fiber flat yarn having a flat shape with a yarn thickness ratio of 43 and 0.6% sizing agent attached to maintain the shape is used as the warp and the weft, and the density of the warp and the weft is 1.25 / cm A plain weave structure with a basis weight of 200 g / m²A woven fabric having a woven fabric width of 100 cm was woven at a loom speed of 250 rpm. Here, as a weft supply method, a storage pipe in which a guide pin is arranged in the storage pipe is used, and the weft is unwound while being sent out by the rotation of the motor from the weft bobbin, and the length is 110 cm required for one weft insertion. The weft yarn was stored while being bent in a U shape while being brought into contact with the guide pin in the storage pipe by air suction, and the weft yarn was inserted by a rapier. The storage pipe has a cross-sectional dimension of 20 mm x 50 mm and a length of 70 cm. The storage pipe intake side sensor is located 5 cm from the intake port of the storage pipe, and the storage pipe is suctioned 60 cm from the intake port. A side sensor was installed. In addition, suction is rated at 0.6m.^ThreeIn addition to using a blower per minute, the weft yarn was opened by air jet after inserting the weft yarn by rapier. The suction amount in the storage pipe is 1.00m.^Three/ Min.
[0081]
The obtained flat yarn fabric had no twist in the weft storage during weaving, and had a uniform fiber density with almost no voids at the intersection of the warp and weft yarns, and the fabric thickness was 0.28 mm.
[0082]
Next, the obtained fabric has a resin basis weight of 55 g / m.²After the 180 ° C. cure type epoxy resin film was bonded to the upper and lower surfaces of the woven fabric, the woven fabric was impregnated with the resin by passing between calender rolls heated to 120 ° C. to prepare a prepreg. Then, 12 sheets were laminated in the same direction to produce a cured plate by an autoclave molding method, and the compression characteristics in the weft direction were evaluated in accordance with JIS K7080 (in-plane compression test method for carbon fiber reinforced plastic).
[0083]
The results are shown in Table 1 together with the thickness of the molded plate and the volume content of carbon fiber in the molded plate.
[0084]
Comparative Example 1
For comparison, a carbon fiber flat yarn woven fabric was woven in the same manner as in Example 1 except that, as a weft storage method, spring expansion and contraction was used instead of air suction using a storage pipe.
[0085]
The resulting fabric does not follow the rotational speed of the loom against the rotational speed of the loom, twists occur when wefts are stored, and the weft yarn does not partially expand even when air opening treatment is performed, and the yarn width is Since the narrowed part occurred, the woven fabric after weaving was very rough and the basis weight was 200 g / m.²However, the fabric thickness was 0.34 mm.
[0086]
A reinforced fiber flat yarn woven prepreg was produced from this woven fabric in the same manner as in Example 1, and then 12 sheets were laminated in the same direction to prepare a cured plate by an autoclave molding method.
[0087]
Here, in the laminating step, the resin in the voids of the woven fabric was taken off by the release film and chipped. In addition, since the weft thread had partial thickness unevenness, weft warping occurred when the calendar roll was passed. For this reason, the surface of the obtained cured plate was concave and uneven with the voids of the woven fabric, many voids were seen inside, and the bending of the weft was large.
[0088]
Further, this cured plate was evaluated for in-plane compression characteristics in the direction of the weft by the test method of Example 1, and the results are shown in Table 1 together with the thickness of the molded plate and the volume content of carbon fibers in the molded plate. .
[0089]
Comparative Example 2
As a weft storage method for comparison, a carbon fiber flat yarn fabric was woven in the same manner as in Example 1 except that a yarn path guide guide was not installed.
[0090]
In the obtained woven fabric, the running position of the weft yarn in the storage pipe was not stable, the fluctuation of the yarn width was large, and the yarn was twisted a lot. Further, the weaving length was about once every 5 m, and the yarn was twisted into a U-shape due to twisting of the yarn, resulting in poor weft insertion and poor production efficiency. In addition, due to the twisting of the weft yarn, the weft yarn did not partially expand even if the air opening treatment was performed after weaving the fabric, and as in Comparative Example 1, the fabric had a portion where the yarn width was narrowed. For this reason, the texture is very rough and the basis weight is 200 g / m.²However, the fabric thickness was 0.40 mm.
[0091]
A reinforced fiber flat yarn woven prepreg was produced from this woven fabric in the same manner as in Example 1, and 12 sheets thereof were laminated in the same direction to produce a cured plate by an autoclave molding method.
[0092]
Here, in the laminating step, the resin in the voids of the woven fabric was taken off by the release film and chipped. In addition, since the weft thread had partial thickness unevenness, weft warping occurred when the calendar roll was passed. For this reason, the surface of the obtained cured plate was concave and uneven with the voids of the woven fabric, many voids were seen inside, and the bending of the weft was large.
[0093]
Furthermore, this cured plate was evaluated for in-plane compression characteristics in the weft direction by the test method of Example 1, and the results are shown in Table 1 together with the thickness of the molded plate and the volume content of carbon fibers in the molded plate.
[0094]
[Table 1]

[0095]
As is apparent from the results shown in Table 1, in the production method of Example 1, the cured plate produced from the fact that it can be made into a woven fabric while maintaining the flat cross section of the reinforcing fiber yarn has a high strength possessed by the reinforcing fiber yarn, It was possible to effectively exhibit the characteristics of high elastic modulus, and high compressive strength and compressive elastic modulus.
[0096]
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, a large number of voids were generated inside the molded plate, and the crimp of the weaving yarn was increased at the twisted portion and the weft yarn was bent, resulting in CFRP having extremely low compression characteristics. . In order to eliminate voids in the molded plate, the amount of resin can be increased so as not to cause a resin deficiency in the prepreg manufacturing stage. However, this increases the weight of the molded plate, resulting in a heavy CFRP. . Further, even when CFRP having no voids is obtained by eliminating this resin deficient portion, the crimped state of the woven yarn and the bending of the weft yarn are not changed, so that the compression characteristic is the same as that of the fabric obtained by the method of Example 1. It will be low.
[0097]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the method and apparatus for manufacturing a reinforcing fiber flat yarn fabric of the present invention, since the weft does not twist even when the loom operates at high speed, the flat state is not crushed. A flat yarn fabric can be woven, and a very thin fabric can be obtained stably. For this reason, when CFRP is manufactured with this woven fabric, there are problems such as unevenness on the surface due to uneven thickness of the twisted portion, excessive resin portions in the voids of the twisted portion, voids, etc. It is possible to prevent a decrease in compressive strength due to an increase in the yarn crimp and bending of the weft yarn.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a production apparatus for carrying out the production method of the present invention.
FIG. 2 is a partially broken enlarged view showing an example of an air suction storage pipe of the manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the air suction storage pipe of the manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing still another example of the air suction storage pipe of the manufacturing apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Bobbin (for weft)
2: Rotating motor
3: Tension roller
4: Air suction storage device
4a: Weft yarn drawing side yarn guide
4b: Weft draw-out side yarn guide
4c: Storage pipe
4d: Suction hose
4e: Inlet
4f: Suction part
5-7: Guide rollers
8: Leaf spring tension device
9: Push plate guide
10: Rapier
11: 筬
12: Net-like object
12a: Weft draw-in side net
12b: Weft draw-out side net
13: Pin
13a: Weft thread drawing side pin
13b: Weft draw-out side pin
14: Storage pipe intake side sensor
15: Storage pipe suction side sensor
Twf: Weft
Twr: Warp

Claims

A method for producing a reinforcing fiber flat yarn woven fabric, which comprises at least the following steps (A) and (B) in inserting a weft yarn of the woven fabric when producing a flat yarn woven fabric comprising flat reinforcing fiber yarns.
(A) A storage device that laterally unwinds and unwinds the weft yarn while rotating a bobbin wound with a flat yarn having a flatness ratio of 10 to 100 made of the flat reinforcing fiber yarn, and stores the weft yarn necessary for inserting the weft yarn The process of adjusting the supply amount of the weft yarn by controlling the rotation of the bobbin by a signal from a sensor for detecting the weft yarn accumulation amount.
(B) The weft thread necessary for inserting the weft thread is stored by folding back in a storage apparatus having a side to draw the weft thread and a side to be pulled out by air suction , and the suction section from the intake port facing each other in the storage apparatus The two yarn path guide guides composed of a net-like object or a plurality of pins for guiding the weft thread installed so that the distance from each other becomes smaller while contacting one of the two thread path guide guides. A process of drawing and storing the weft yarn while being brought into contact with the other .

The method for producing a reinforcing fiber flat yarn fabric according to claim 1, wherein the cross-sectional shape of the storage device in the step (B) is substantially uniform in the depth direction.

The reinforcing fiber flat yarn fabric according to claim 1 or 2 , wherein the storage device has a rectangular cross section, and the weft yarn is drawn from the shorter side of the rectangle and the weft yarn is drawn from the shorter side facing the rectangle. Manufacturing method.

In the accumulating device, the suction amount when air suction of the weft, the method of manufacturing the reinforcing fiber flat yarn fabric according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a 0.05~100m ³ / min .

The method for producing a reinforcing fiber flat yarn fabric according to any one of claims 1 to 4 , wherein the reinforcing fiber yarn is a carbon fiber.

The method for producing a reinforcing fiber flat yarn fabric according to any one of claims 1 to 5 , wherein the total fineness of the reinforcing fiber yarn is 500 to 70,000 dtex.

The method for producing a reinforcing fiber flat yarn fabric according to any one of claims 1 to 6 , wherein the loom has a rotational speed of 100 to 400 revolutions / minute.

A weft supply mechanism for controlling rotation of a weft bobbin wound with a reinforcing fiber yarn having a flatness ratio of 10 to 100 by a signal from a sensor for detecting a weft storage amount of the weft storage device;
A tension applying mechanism for applying tension to the weft thread fed from the weft bobbin;
A net-like object or a plurality of nets installed so that the distance between the suction port and the suction part decreases from each other in a storage pipe having a side where the weft is drawn and a side where the weft is drawn by air suction. An air suction and storage mechanism that draws flat yarn into two yarn path guide guides composed of a plurality of pin rows while being brought into contact with one of the two yarn path guide guides, and draws out and stores the flat yarn while being in contact with the other. An apparatus for producing a reinforced fiber flat yarn fabric, comprising weft supply means.

The said storage apparatus is either of following (1)- (2) , The manufacturing apparatus of the reinforced fiber flat yarn fabric of Claim 8 characterized by the above-mentioned.
(1) The shape of the air inlet has at least two sides parallel to each other, and two planes extending in a direction perpendicular to the sides are opposed in parallel.
(2) The shape of the air inlet has at least two sides parallel to each other, and two planes extending in a direction perpendicular to the sides face each other so that the distance decreases toward the suction portion.

The apparatus for producing a reinforcing fiber flat yarn fabric according to claim 8 or 9 , wherein a cross section of the storage device is rectangular.