JPH07118979A - 複合紡績糸およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】炭素繊維および／またはガラス繊維を含む無撚
の短繊維束状物の外周部に連続糸状物が捲回してなるこ
とを特徴とする複合紡績糸。炭素繊維および／またはガ
ラス繊維を含む繊維をケン切法にてカットしてスライバ
ーとなし、次いで該スライバーをドラフトして所望の太
さのフリースとなし、次に中空スピンドルに装着された
連続糸状物をワインドしたパッケージを回転させながら
該連続糸状物を解舒して該フリースの外周部に捲回せし
め、次いで引取ることを特徴とする複合紡績糸の製造方
法。 【効果】剛直な炭素繊維やガラス繊維の持つ優れた引張
強力を損なうことなく、また糸形成時の単糸切れや毛羽
切れを極少化させ、かつ極めて優れた耐シゴキ性能を有
する複合紡績糸とその製造方法を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複合紡績糸およびその製
造方法に関する。さらに詳しくは、炭素繊維等の剛直性
に富んだ繊維の無撚の短繊維束状物の外周部に連続糸が
捲回した耐シゴキ性に優れた複合紡績糸に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、剛直性がありかつ捩りによる剪断
応力に対して脆弱な炭素繊維やガラス繊維は連続フィラ
メント糸もしくはチョップドファイバでの展開が主であ
って、一部紡績糸の展開においては炭素繊維やガラス繊
維のトウ、サブトウあるいは連続フィラメント糸をケン
切してスライバとなし、次いで該スライバをドラフトし
てフリースとし、該フリースに撚を挿入して紡績糸とす
るものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炭素繊
維やガラス繊維の連続フィラメント糸での展開面ではフ
ィラメントワインディング、一方向プリプレグや織物を
基にしたシートモールディングコンパウンド（ＳＭ
Ｃ）、クロスプリプレグなどが見受けられるが比較的薄
物の複合基材としての展開が多いために原料となる繊維
トータル繊度が太い場合は使用できないことになる。

【０００４】また、チョップドファイバとしての展開に
は湿式抄紙によるマットが主流で燃料電池用電極基材な
どへの活用がなされているが生産ロットが小さいことも
あって工業的意味合いは少ない。

【０００５】さらに実ヨリを挿入し紡績糸とするケース
においては、原料繊維は引張強度において優れた性能を
有するものの剪断的な外力に対しては極めて脆弱であ
る。このような観点から紡績糸は素材の強力利用率が極
端に低くなり布帛や複合基材として用いると種々の問題
が発生する。さらに紡績工程上の問題として、施撚やト
ラベラによる擦過作用を受けることによる短繊維の損傷
や切断が多発し粉塵飛散が著しく、これによる糸切れ、
風綿混入等の工程トラブルが発生する。加えて、撚によ
る大きなトルクが発生し、単糸では製編織工程に投入で
きないという課題があり、必然的に双糸加工（諸糸）加
工をせざるをえないということになる。

【０００６】双糸加工するには精紡単糸の紡出番手を細
くする必要となり可紡性がますます悪化しコスト高にな
る上に、さらに双糸加工工程でも精紡工程同様極めて多
くの短繊維切れや毛羽切れを生起することになるばかり
でなく撚糸コストがさらに加算されるという悪循環を生
む。糸表面毛羽が極めて多い紡績糸は製編織工程等に供
給する場合、解舒不良に伴なう糸切れに加え耐シゴキ性
に乏しいため毛羽切れ・脱落・飛散が多発し操業性の低
下を余議なくされるという問題がある。

【０００７】本発明の目的は剛直な炭素繊維やガラス繊
維の持つ優れた引張強力を損なうことなく、また糸形成
時の単糸切れや毛羽切れを極少化させ、かつ極めて優れ
た耐シゴキ性能を有する複合紡績糸とその製造方法を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するため次の構成を有する。

【０００９】すなわち、炭素繊維および／またはガラス
繊維を含む無撚の短繊維束状物の外周部に連続糸状物が
捲回してなることを特徴とする複合紡績糸である。

【００１０】また、炭素繊維および／またはガラス繊維
を含む繊維をケン切法にてカットしてスライバーとな
し、次いで該スライバーをドラフトして所望の太さのフ
リースとなし、次に中空スピンドルに装着された連続糸
状物をワインドしたパッケージを回転させながら該連続
糸状物を解舒して該フリースの外周部に捲回せしめ、次
いで引取ることを特徴とする複合紡績糸の製造方法であ
る。

【００１１】以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【００１２】本発明での無撚の短繊維束状物とは、炭素
繊維やガラス繊維あるいはこれらを混用した繊維のト
ウ、サブトウあるいはフィラメント糸をケン切して得ら
れるスライバそのもの、もしくは該スライバを所望する
太さにドラフトして得られるフリースをいう。また、本
発明の無撚の短繊維束状物は、炭素繊維、ガラス繊維あ
るいはそれらの混用繊維を含むものであればよく、他の
混紡繊維としてポリエステル、ポリアミド等の合成繊
維、半合成繊維、天然繊維が含まれているものでもよ
い。

【００１３】次に、上記無撚短繊維束状物の外周部に捲
回する連続糸状物とは、特に限定されるものではない
が、ポリエチレンテレフタレートやポリアミド等に代表
されるいわゆる合成繊維や半合成繊維からなるフィラメ
ント糸が好ましく適用できる。さらに、連続糸状物とし
て紡績糸、マルチフィラメント糸あるいはモノフィラメ
ント糸の延伸糸、半延伸糸、未延伸糸であってもよい
し、捲縮の有無、繊維断面形状など何ら制約されるもの
でない。

【００１４】本発明において、連続糸条物のヤング率
が、無撚の短繊維束状物を構成する炭素繊維またはガラ
ス繊維のヤング率のうち最も小さい値より小さいことが
好ましい。これは、連続糸条物の捲回において短繊維束
状物が波状形状となるのを防止できるからである。ヤン
グ率とは初期引張り抵抗度を意味する。

【００１５】本発明の無撚の短繊維束状物についてさら
に詳しく述べると、この束状物を構成する短繊維の繊維
長特性は、ケン切法によるカットによるものが糸品質、
糸品位面で優れることから、不揃いの繊維長の短繊維を
用いるのが好ましい。また、その平均繊維長は３０ｍｍ
以上が好ましい。さらに好ましい平均繊維長の範囲は７
６〜２０００ｍｍである。平均繊維長が３０ｍｍ未満に
なるとドラフト斑による糸筋の悪化をまねき好ましくな
いし、２０００ｍｍを越えるようになるとドラフト域内
の浮遊繊維の制御が困難となり糸ムラを誘発する傾向が
あるので好ましくない。

【００１６】また、上記短繊維束状物の構成繊維のトー
タルデニールは、糸筋品位面・操業面から２０デニール
以上とすることが好ましい。

【００１７】なお、本発明にあっては無撚短繊維束状物
（フリース）を＋５．０％〜−５．０％のフィード率下
で連続糸状物を捲回して糸形成するもので、好ましくは
アンダーフィードがよい。これにより剛直な無撚束状物
であるが故に困難であった繊維配向度の向上が連続糸条
物による捲回によって達成でき、また工程安定性、繊維
相互の密着性向上に大きく寄与し、複合糸としての均斉
性はもちろんのこと糸強力の向上に大きな効果を奏する
ものである。

【００１８】本発明のフリースのフィード率は、次式に
より算出されるものである。

【００１９】 フィード率［％］＝１００×（Ｖ_F −Ｖ_D ）／Ｖ_D ただし、 Ｖ_F ：フロントローラの表面速度［ｍ／分］ Ｖ_D ：別取りローラの表面速度［ｍ／分］ なお、アンダーフィードとは上記フィード率が負（マイ
ナス）になる場合であり、すなわちフロントローラの表
面速度より引取り速度の方が速い場合をいう。またオー
バーフィードとは上記フィード率が正（プラス）になる
場合であり、すなわちフロントローラの表面速度より引
取り速度の方が遅い場合をいう。

【００２０】次に、連続糸状物の捲回係数Ｋは、Ｔ＝Ｋ
×（Ｎｍ）^1/2 において、Ｋ＝２５〜５００の範囲が好
ましい。ただし、Ｔ：連続糸条物の捲回数（Ｔ／ｍ）、
Ｎｍ：本発明の複合紡績糸のメートル番手を表す。

【００２１】Ｋが２５未満になると可紡性と糸強力面で
不都合が生じる傾向にある。一方、５００を越えるよう
になると連続糸状物をワインドしたパッケージの回転数
が律速となり生産性が著しく低下し、またトルクが大き
くなってハンドリングや工程通過性または布帛の品質・
品位面が悪化する傾向があるので好ましくない。

【００２２】以下、図面を参照しながら説明する。

【００２３】図１は、本発明の複合紡績糸の一例を示す
拡大模式図である。図１では、剛直性を有する無撚の短
繊維束状物Ｆの外周部に、１本の連続糸状物２が螺旋状
に捲回されている状態を示し、無撚の短繊維束状物が波
状形状をとることなく直線性を示しているし、また毛羽
Ｋも極めて少ないことが良く判る。

【００２４】図２は、本発明の複合紡績糸の他の一例を
示す拡大模式図である。図１と異なる点は２本の連続糸
状物２をそれぞれ異なる方向に捲回した点である。糸形
状は波状形態をとることなく、また毛羽Ｋが極めて少な
い状況にあることは図１とほとんど変らない。

【００２５】図３は、従来の実ヨリを挿入した紡績糸を
示す拡大模式図である。毛羽Ｋの出現頻度が極めて多い
ことが判る。

【００２６】図４は、本発明の複合紡績糸の製造方法の
一例をを示す工程概略図である。剛直性のある炭素繊
維、ガラス繊維あるいはこれらを混用したスライバ１
は、バックローラ３に供給され、エプロンローラ４を経
てフロントローラ５に送られる。この際バックローラ３
とフロントローラ４の間で所望のドラフトが与えられフ
リースＦを得る。次に連続フィラメント糸２をワインド
したパッケージ６を装着する中空スピンドルＰに仕掛
け、パッケージ６回転をさせながら連続糸状物２を解舒
せしめ前記フリースＦの外周部に捲回して糸形成せし
め、引取りローラ７にて引取り本発明の複合紡績糸を得
る。ここにおいて、フロントローラ５と引取りローラ７
の間はアンダーフィードとすることが好ましい。

【００２７】なお、図４においてパッケージ６を回転さ
せるベルトＢも示した。

【００２８】

【作用】無撚の短繊維束状物とするために、該短繊維束
状物を構成する繊維に対して捩り力を与えていない。従
って、引張強力も該短繊維束状物を構成する繊維の性能
を十分発揮できるし、該短繊維束状物は連続糸条物で強
固に捲回されているために無撚短繊維束状物は最密充填
をとり、よって繊維間に作用する摩擦力も最大限活かせ
ることになり、糸引張強力の向上に寄与するものであ
る。

【００２９】また、連続糸条物で捲回しているために、
無撚短繊維束状物を構成する短繊維端を安定的に包み込
む。従って、糸段階で極めて毛羽の少ないものになるこ
とはもちろんのこと、耐シゴキ性が飛躍的に向上する。
よって、工程通過性においても毛羽切れ、粉塵飛散が著
しく改善される。

【００３０】さらにまた、本発明の複合紡績糸は、波状
形態をとることなく直線性を有しているために、布帛の
品質・品位が極めて優れたものとなる。

【００３１】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。

【００３２】［実施例１］ＰＡＮ系の炭素繊維Ｔ７００
Ｓ−１２Ｋ−９０（ヤング率：１４７８ｇ／ｄ、、比重
１．７６ｇ／ｃｍ³ 、東レ（株）製）を８本引揃えてケ
ン切機に仕掛けてケン切をし、平均繊維長１６２ｍｍの
スライバを得た。該スライバの太さは４．０５６ｇ／ｍ
であった。

【００３３】次に該スライバを３線式のドラフト装置に
供給し、複合糸内で無撚の短繊維束成分であるフリース
とした。０．１９８ｇ／ｍの太さの該フリース（Ｎｍ＝
５．０５）を２５ｍ／分で送り出し、次に該フリースに
対し、連続糸条物としてポリエステルフィラメント糸
（４０デニール−２４フィラメント、ヤング率１２４ｇ
／ｄ、比重１．３８ｇ／ｃｍ³ 、ブライト糸）をワイン
ドしたパッケージを５０００ｒ．ｐ．ｍ．にて回転させ
ながら解舒して捲回し複合紡績糸（Ｎｍ＝４．９５）と
した。なお、この時の連続糸条物の捲回係数Ｋは８９．
９であった（Ｔ＝２００Ｔ／ｍ）。

【００３４】フロントローラと引取りローラの間のアン
ダフィード率は０．３％とした。

【００３５】得られた複合紡績糸は波条形態をとること
なく直線性を有する均斉な糸筋の糸となった。この糸の
強度は８．６ｇ／ｄ（ショッパー型引張試験器にて、引
張速度０．５ｍ／分、試長０．５ｍとした時）であっ
た。この強度レベルは比較用に紡出した実ヨリ挿入によ
る紡績糸（太さ：０．０９９ｇ／ｍ、下ヨリ数：２５０
Ｔ／ｍ）の双糸加工品（上ヨリ数：１７５Ｔ／ｍ）に対
して１．８３倍のレベルであった。

【００３６】本実施例で得た複合紡績糸を１６Ｇの丸編
機に供し編地を作成したところ編地になった。また工程
通過時毛羽切れが至って少なく、従って粉塵発生も極め
て少なかった。

【００３７】これに対して前記比較用実ヨリ紡績糸の場
合は、ノックオーバする際に糸が折れて多数の穴あき欠
点が発生した。また工程通過性においても、解舒性不良
による糸切れ、毛羽切れによる多量の落面発生を生じ、
粉塵飛散が著しいものとなった。

【００３８】また、本発明の複合紡績糸をタテ１２．５
本／２５ｍｍ、ヨコ１２．５本／２５ｍｍの平織物を試
作した。目付は２００ｇ／ｍ² であった。得られた織物
は表面スムースな高品位な布帛に仕上った。また整教工
程、製織工程とも風綿脱落もなく安定かつ高生産性が得
られた。

【００３９】一方、比較用実ヨリ紡績糸は整教工程での
糸切れ、毛羽切れが多発し、安定した整教性が得られな
かった。次に製織工程にあっては筬でのシゴキにより多
数の毛羽落ちが見られたのを始め、開口での糸さばき性
も不良であった。従って得られた織物は風綿混入の多い
表面品位不良な布帛となった。

【００４０】［実施例２］ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ３００−
３Ｋ−４０Ｂ（東レ（株）製）を脱サイジング処理を施
したものを３０本、一方繊維径１７μｍ、５５０テック
スのガラスロービング（ヤング率３０２ｇ／ｄ）も脱サ
イジング処理を施したものを４本それぞれ準備しシート
状に配列してケン切装置に供給して炭素繊維約５０％、
ガラス繊維約５０％の２．８４３ｇ／ｍのスライバを得
た。

【００４１】次に、実施例１と同様の精紡機に仕掛け
０．０９９ｇ／ｍのフリース（Ｎｍ＝１０．１）を得
た。該フリースを連続糸状物として１７デニール−３フ
ィラメントのナイロン糸（ヤング率４１ｇ／ｄ）を用
い、該ナイロン糸をワインドしたパッケージの回転数を
６５００ｒ．ｐ．ｍ．として複合紡績糸（Ｎｍ＝９．８
８５）を３０ｍ／分で紡出した。アンダーフィード率は
０．２％とした。なお、この時の連続糸条物の捲回係数
Ｋは６８．９であった（Ｔ＝２１６．７Ｔ／ｍ）。

【００４２】本実施例で得た複合紡績糸は、連続糸状物
で強固に捲回されているために紡出中の毛羽切れも極め
て少ない毛羽がほとんどない糸となり、かつ直線性を有
する極めてスムースな糸となった。

【００４３】なお比較用に紡出した０．０４９５ｇ／ｍ
太さの紡績単糸（下ヨリ数４００Ｔ／ｍ）を双糸加工
（上ヨリ数２８０Ｔ／ｍ）した糸の強力に比べ、本発明
のものは１．４２倍にあった。また、比較用の紡績単糸
および双糸加工時には、著しい毛羽飛散、脱落や糸切れ
が多発し、生産性のきわめて悪い操業状態であった。

【００４４】

【発明の効果】無撚短繊維を連続糸状物で捲回する糸形
成法を採用しているため剛直でそもそも絡合性のない該
束状物であるにもかかわらず紡出時ほとんど風綿発生を
見ないし、無撚であるが故に原料繊維がもつ繊維軸方向
の特性を損なうことなく強固に１体化された複合紡績糸
となる。

【００４５】また、連続糸状物のヤング率が、無撚の短
繊維束状物を構成する繊維のヤング率より小さい場合に
は、糸側面形状が波状になることなく直線性のあるスム
ースな糸となる。この点についてはアンダーフィードフ
リースとすることも寄与していることを補足しておく。
これにより布帛になっても波状形態糸がともすると原因
となる蛇皮状斑がなく、かつザラツキ感のないものとな
る。

【００４６】以上のような優れた効果を発揮できること
に加えて、本発明に記した例えば炭素繊維のトータル繊
度が非常に太物化する時代にあって、これらを高品位か
つ高能率で細物の複合紡績糸となすことができることは
汎用性に富んだ素材となるため、工業的意味合いが極め
て高くなるし、高価な細物の炭素繊維のフィラメント糸
を製造した織物とするよりは大幅なコストダウンとな
る。

【００４７】また、各種複合素材として用いればマトリ
ックス樹脂との接着性向上、基板強度向上ひいては信頼
性向上をみるなど素晴らしい効果を発揮するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合紡績糸の一例を示す拡大模式図で
ある。

【図２】本発明の複合紡績糸の他の一例を示す拡大模式
図である。

【図３】従来の実ヨリを挿入した紡績糸を示す拡大模式
図である。

【図４】本発明の複合紡績糸の製造方法の一例を示す工
程概略図である。

【符号の説明】

１：スライバ ２：連続糸状物 ３：バックローラ ４：エプロンローラ ５：フロントローラ ６：連続糸状物をワインドしたパッケージ ７：引取りローラ ８：本発明の複合紡績糸 ９：本発明の複合紡績糸を巻取ったパッケージ Ｋ：毛羽 Ｂ：パッケージ駆動ベルト Ｓ：中空スピンドル Ｆ：無撚の短繊維束状物（本発明） Ｆ′：有撚の短繊維束状物（従来）

【手続補正書】

【提出日】平成５年１０月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｄ０２Ｇ 3/34

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭素繊維および／またはガラス繊維を含む
   無撚の短繊維束状物の外周部に連続糸状物が捲回してな
   ることを特徴とする複合紡績糸。
2. 【請求項２】連続糸条物のヤング率が、短繊維束状物を
   構成する炭素繊維またはガラス繊維のヤング率のうち最
   も小さい値より小さいことを特徴とする請求項１に記載
   の複合紡績糸。
3. 【請求項３】短繊維束状物が繊維長の異なる短繊維で構
   成されていることを特徴とする請求項１または２に記載
   の複合紡績糸。
4. 【請求項４】短繊維束状物の単繊維繊度が２０デニール
   以上であることを特徴とする請求項１、２または３に記
   載の複合紡績糸。
5. 【請求項５】炭素繊維および／またはガラス繊維を含む
   繊維をケン切法にてカットしてスライバーとなし、次い
   で該スライバーをドラフトして所望の太さのフリースと
   なし、次に中空スピンドルに装着された連続糸状物をワ
   インドしたパッケージを回転させながら該連続糸状物を
   解舒して該フリースの外周部に捲回せしめ、次いで引取
   ることを特徴とする複合紡績糸の製造方法。
6. 【請求項６】フリースに連続糸条物を捲回させるに際
   し、該フリースを＋５．０％〜−５．０％のフィード率
   で供給することを特徴とする請求項５に記載の複合紡績
   糸の製造方法。
7. 【請求項７】下記式において連続糸条物の捲回係数Ｋが
   ２５〜５００であることを特徴とする請求項５または６
   に記載の複合紡績糸の製造方法。 Ｔ＝Ｋ×（Ｎｍ）^1/2 ただし、Ｔ：連続糸条物の捲回数（Ｔ／ｍ） Ｎｍ：複合紡績糸のメートル番手