JPH10325061A - 複合構造材用の補強材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 目ずれを生じないオープンメッシュの補強材
を製造する。 【解決手段】 縦横方向にガイド溝２１ａ、２１ａ…、
２１ｂ、２１ｂ…を形成するガイド板２１を使用し、各
ガイド溝２１ａ、２１ｂに高強度繊維からなるマルチフ
ィラメント糸１１、１１を収納する。マルチフィラメン
ト糸１１、１１…の各交点は、接着剤を介して接着し、
全体をガイド板２１から取り外すことにより、シート状
の製品を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、繊維強化プラス
チック（ＦＲＰ）や、繊維強化コンクリート（ＦＲＣ）
などの複合構造材に好適に使用することができる複合構
造材用の補強材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複合構造材に使用する補強材は、マトリ
クス材が円滑に含浸し、強固な一体構造物を形成するた
めに、オープンメッシュの網目を有することが好まし
い。

【０００３】そこで、従来の補強材は、高強度繊維から
なる経糸、緯糸を平織や朱子織、綾織等の織物組織に製
織する他、所定のオープンメッシュを実現するために、
絡み織物とすることがある。なお、通常の絡み織物は、
２本１組の経糸が絡むことにより、経糸が不当に屈曲
し、繊維の高強度特性を害するおそれがあるため、各経
糸に対して低剛性の添加糸を付随させ、添加糸を介して
経糸を緯糸に絡ませる方法が提案されている（特開平３
−４０８３４号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術による
ときは、製織に際し、特殊な絡み織織機が必要であり、
生産性が低いという欠点が避けられない。また、各経糸
に添加する添加糸の張力は、経糸の屈曲を避けるために
極小に制限される結果、緯糸に対する経糸の結合力が不
足しがちであり、いわゆる目ずれが生じ、製品の取扱い
が厄介であるという問題があった。

【０００５】そこで、この発明の目的は、かかる従来技
術の問題に鑑み、異なる方向に配列するマルチフィラメ
ント糸の各交点を接着することによって、生産性が高
く、各交点における目ずれが全く発生するおそれがない
複合構造材用の補強材の製造方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めのこの出願に係る第１発明の構成は、ガイド板に形成
する複数方向の多数の平行なガイド溝に対し、高強度繊
維からなるマルチフィラメント糸を各方向ごとに収納
し、マルチフィラメント糸の各交点を接着することをそ
の要旨とする。

【０００７】なお、一方向のマルチフィラメント糸を複
数回に分割してガイド溝に収納することができる。

【０００８】第２発明の構成は、複数の高強度繊維から
なるマルチフィラメント糸を相異なる平行平面内に配列
して縦糸群、横糸群を形成し、一方向に間欠走行する縦
糸群に対して横糸群を交差させて接触させ、各交点を接
着することをその要旨とする。

【０００９】

【作用】かかる第１発明の構成によるときは、高強度繊
維からなるマルチフィラメント糸は、ガイド板のガイド
溝に各方向ごとに収納することによって、異なる方向に
配列され、ガイド溝の形成ピッチごとに規則正しい網目
を形成することができる。そこで、マルチフィラメント
糸の各交点を接着すれば、全体を一体のシート状に完成
させることができる。

【００１０】ここで、高強度繊維とは、複合構造材にお
ける応力分担要素として使用可能な高強度、高弾性の任
意の繊維であり、たとえば、ピッチ系またはＰＡＮ系の
炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、チ
タン酸カリウム繊維、シリカ繊維、チラノ繊維、ジルコ
ニア繊維、炭化ケイ素繊維、ポリアクリロニトリル繊
維、ポリアクリレート繊維、アラミド繊維、全芳香族ポ
リエステル繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、高強度
ビニロン繊維、高強度アクリル繊維等である。これらの
繊維は、任意の単糸太さのフィラメントを平行に引き揃
え、任意の繊度のマルチフィラメント糸として使用可能
であり、たとえば、炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊
維等は、直径５〜１０μｍ程度の単糸を１０００〜３６
０００本程度集合させることが好しい。また、アラミド
繊維等は、１〜５ｄ／fil の単糸を集合して全糸デニー
ルを数１０００〜数１００００ｄとすることが好まし
い。また、マルチフィラメント糸は、幅数mm、厚さ０．
１〜０．４mm程度の断面長方形に引き揃えることが好ま
しい。

【００１１】マルチフィラメント糸の交点を接着する接
着剤は、接着時において、マルチフィラメント糸の交点
に十分に含浸し得るように、十分な流動性を有するもの
を使用する。かかる接着剤としては、各種の熱可塑性樹
脂をベースポリマとするホットメルト接着剤や、シアノ
アクリレート系の瞬間接着剤の他、各種の熱可塑性樹脂
そのもの、たとえば、ナイロン６等のポリアミドや、ポ
リエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテ
ルケトン、ポリアミドイミド等のエンジニアリングプラ
スチックの他、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカー
ボネート等の一般用プラスチックが広く使用可能であ
る。これらの接着剤は、適当なアダプタを搭載するロボ
ットにより、ガイド板上のマルチフィラメント糸の各交
点上に所定量を吐出または噴出させ、各交点を接着する
ことができる。

【００１２】一方向のマルチフィラメント糸を複数回に
分割してガイド溝に収納すれば、複数回に分割する側の
マルチフィラメント糸は、他方向のマルチフィラメント
糸を上下から挾み込むことができ、全体の一体性を一層
向上させることができる。なお、このとき、マルチフィ
ラメント糸の各交点は、分割して収納する各回ごとに接
着してもよく、すべてのマルチフィラメント糸を収納し
てから最後に一括して接着してもよい。

【００１３】第２発明の構成によるときは、一方向に間
欠走行する縦糸群に対して横糸群を交差させて接触さ
せ、各交点を接着する一連の動作を繰り返すことによ
り、縦糸群の方向の長さに実質的な制限がなく、生産性
を一層向上させることができる。なお、横糸群は、各交
点を接着する都度、全部を切断して次の交差、接着の動
作に備えるものとする。また、ここでいう高強度繊維
や、使用する接着剤は、第１発明におけるものと全く同
様である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を以って発明の実施の
形態を説明する。

【００１５】複合構造材用の補強材の製造方法は、縦横
方向に多数の平行なガイド溝２１ａ、２１ａ…、２１
ｂ、２１ｂ…を形成するガイド板２１を使用し、各ガイ
ド溝２１ａ、２１ｂに対してマルチフィラメント糸１
１、１１…を収納して実施する（図１、図２）。

【００１６】ガイド板２１は、任意の厚さの平板であ
る。ガイド板２１の上面には、断面長方形の浅い縦横の
凹溝状のガイド溝２１ａ、２１ａ…、２１ｂ、２１ｂ…
がそれぞれピッチＰa 、Ｐb ごとに整然と形成されてい
る。また、各マルチフィラメント糸１１は、高強度繊維
のフィラメントを集合することにより、所定の繊度に形
成されている。なお、各ガイド溝２１ａ、２１ｂは、各
マルチフィラメント１１の断面形状に適合するように形
成されている。

【００１７】マルチフィラメント糸１１、１１…は、ガ
イド板２１のガイド溝２１ａ、２１ａ…、２１ｂ、２１
ｂ…に対し、縦方向、横方向ごとに収納するものとする
（図３）。すなわち、同図において、符号によって示
すマルチフィラメント糸１１、１１…を先きに縦方向の
ガイド溝２１ａ、２１ａ…に収納し、次いで、符号に
よって示すマルチフィラメント糸１１、１１…を横方向
のガイド溝２１ｂ、２１ｂ…に収納するものとする。

【００１８】次いで、縦横のマルチフィラメント糸１
１、１１…の各交点１２に対し、適量の接着剤を滴下ま
たは噴射して固化させると、マルチフィラメント糸１
１、１１…は、ガイド板２１のガイド溝２１ａ、２１ａ
…、２１ｂ、２１ｂ…内に収納されたまま交点１２、１
２…が接着され、一体のシート状に仕上げることができ
る。そこで、全体をガイド板２１から取り外し、複合構
造材の補強材として使用すればよい。なお、接着剤は、
マルチフィラメント糸１１、１１…に対する接着性が良
好である一方、ガイド板２１に対する接着性が極く低い
ものを選定するものとする。また、ガイド板２１は、接
着剤の接着性を低くするために、適当な材質を選定し、
または適当な表面処理を施すことが好ましい。

【００１９】以上の説明において、ガイド板２１は、マ
ルチフィラメント糸１１、１１…を先きに収納する縦方
向のガイド溝２１ａ、２１ａ…を、マルチフィラメント
糸１１、１１…を後に収納する横方向のガイド溝２１
ｂ、２１ｂ…より深く形成してもよい（図４）。ただ
し、ガイド溝２１ａ、２１ｂの深さｄ1 、ｄ2 は、ｄ1
＞ｄ2 であり、しかも、マルチフィラメント糸１１の厚
さｔ1 に対し、ｄ2 ≧ｔ1、ｄ1 −ｄ2 ≦ｔ1 であるこ
とが好ましい。

【００２０】また、ガイド板２１のガイド溝２１ａ、２
１ａ…、２１ｂ、２１ｂ…は、それぞれのピッチＰa ＝
Ｐb としてもよく、Ｐa ≠Ｐb としてもよい。また、マ
ルチフィラメント糸１１、１１…は、すべてを同一の繊
度としてもよく、ガイド溝２１ａ、２１ａ…、ガイド溝
２１ｂ、２１ｂ…ごとに異なる繊度としてもよい。な
お、後者の場合、縦横の各マルチフィラメント糸１１、
１１は、それぞれピッチＰa 、Ｐb に比例する繊度に設
定してもよい。

【００２１】

【他の実施の形態】マルチフィラメント糸１１、１１…
は、一方向を複数回に分割してガイド溝２１ａ、２１ａ
…、２１ｂ、２１ｂ…に収納することができる（図
５）。

【００２２】たとえば、同図（Ａ）において、横方向の
マルチフィラメント糸１１、１１…は、符号を付した
ものを先きにガイド溝２１ｂ、２１ｂ…に収納し、次い
で、符号を付した縦方向のマルチフィラメント糸１
１、１１…をガイド溝２１ａ、２１ａ…に収納した後、
符号を付したものをガイド溝２１ｂ、２１ｂ…に収納
することにより、２回に分割して収納することが図示さ
れている。また、同図（Ｂ）において、縦方向、横方向
のマルチフィラメント糸１１、１１…は、それぞれ符号
、を付したもの、符号、を付したものとして、
それぞれ２回に分割して収納することが図示されてい
る。

【００２３】また、ガイド板２１には、マルチフィラメ
ント糸１１、１１…を収納するガイド溝を３方向以上の
多方向に形成してもよい。たとえば図６は、３方向に形
成する図示しないガイド溝を介し、マルチフィラメント
糸１１、１１…を３方向に配列する場合が図示されてい
る。

【００２４】なお、各マルチフィラメント糸１１は、一
般に、所定本数のフィラメントを平行に引き揃えて形成
するが、フィラメントのばらけを防止するために、全体
に軽く撚りをかけてもよく、粗いピッチａにより、保護
用のカバーリング糸１１ａをカバーリングしてもよい
（図７）。これらの手法は、各マルチフィラメント糸１
１の繊度が大きい場合に特に有効である。

【００２５】ガイド板２１に形成するガイド溝２１ａ、
２１ｂは、凹溝状に形成するに代えて、それぞれ左右の
平行な突条２１ｃ、２１ｃを介して形成することができ
る（図８）。ただし、同図には、ガイド溝２１ａのみが
図示されている。また、ガイド溝２１ａ、２１ｂは、突
条２１ｃ、２１ｃを介して一方を形成し、他方を凹溝状
に形成してもよい（図９）。なお、図８、図９におい
て、各突条２１ｃの断面形状は、それぞれ相対向する四
分円状、半円状に形成されているが、他の形状であって
もよいことは勿論である。

【００２６】複合構造材用の補強材は、それぞれ複数の
マルチフィラメント糸１１、１１…を相異なる平行平面
内に配列する縦糸群Ａ、横糸群Ｂから製造することもで
きる（図１０、図１１）。

【００２７】縦糸群Ａは、送りローラ３１、３１、３
２、３２、巻取りローラ３３を介し、一方向に間欠走行
させることができる（図１０の矢印方向）。なお、上流
側の送りローラ３１、３１の上流側、下流側には、縦糸
群Ａを形成するマルチフィラメント糸１１、１１…の配
列ピッチを規制するために、筬３４、３４…、補助筬３
５、３５…が配設されている。ただし、補助筬３５、３
５…は、縦糸群Ａを走行させるとき、縦糸群Ａとともに
上流側の送りローラ３１、３１の下流側（図１１の黒丸
位置）から下流側の送りローラ３２、３２の上流側（同
図の白丸位置）にまで前進するとともに、縦糸群Ａが停
止しているとき、逆方向に後退することができるものと
する。

【００２８】横糸群Ｂは、縦糸群Ａより僅かに高い位置
に、縦糸群Ａに対し、直交方向または任意の角度に傾く
方向に配置されている。横糸群Ｂの先端は、縦糸群Ａに
平行な固定クランプ３６、移動クランプ３７を介して把
持されており、移動クランプ３７は、固定クランプ３６
のクランプを解放して前進させることにより、縦糸群Ａ
と交差するようにして横糸群Ｂを引き出すことができる
（図１０の二点鎖線、図１１の実線）。また、このよう
にして横糸群Ｂを引き出した後、固定クランプ３６、移
動クランプ３７を同時に下降させることにより、縦糸群
Ａに対し、横糸群Ｂを均一に接触させることができる。
なお、固定クランプ３６の後方には、横糸群Ｂを形成す
るマルチフィラメント糸１１、１１…の配列ピッチを規
制するために、筬３８、３８…が配設されている。

【００２９】そこで、補助筬３５、３５…を送りローラ
３１、３１の下流側に待機させ、移動クランプ３７を介
して横糸群Ｂを縦糸群Ａの上方に引き出し、固定クラン
プ３６、移動クランプ３７を介して横糸群Ｂを縦糸群Ａ
に接触させた上、それぞれのマルチフィラメント糸１
１、１１…の各交点を接着すれば、横糸群Ｂの全幅に等
しい長さのシート状の補強材を形成することができる。
その後、移動クランプ３７によるクランプ代を残して固
定クランプ３６の前方において横糸群Ｂを切断し（図１
１の一点鎖線）、固定クランプ３６、移動クランプ３７
を上方に退避させた上、移動クランプ３７を元の位置に
戻して横糸群Ｂの先端を再クランプさせる（図１１の二
点鎖線）。一方、縦糸群Ａは、送りローラ３１、３１、
３２、３２、巻取りローラ３３を介して横糸群Ｂの全幅
相当分だけ前進走行させ、以後、同様の動作を繰り返せ
ば、シート状の補強材を巻取りローラ３３上に連続的に
巻き取ることができる。

【００３０】なお、縦糸群Ａは、少なくとも上流側の送
りローラ３１、３１と下流側の送りローラ３２、３２と
の間において所定の張力が加えられており、縦糸群Ａ上
に引き出される横糸群Ｂは、少なくとも移動クランプ３
７と固定クランプ３６との間において所定の張力が加え
られているものとする。一方、補助筬３５、３５…は、
縦糸群Ａを走行させるとき、縦糸群Ａとともに前進させ
ることにより、送りローラ３２、３２内において縦糸群
Ａのマルチフィラメント糸１１、１１…の配列ピッチが
乱れることを防止する。そこで、補助筬３５、３５…
は、かかる配列ピッチの乱れがないときは、これを省略
してもよい。

【００３１】図１０、図１１において、マルチフィラメ
ント糸１１、１１…の各交点１２を接着するとき、縦糸
群Ａの下面に接触するようにして受け板３９を配設して
もよい（図１２）。ただし、受け板３９は、縦糸群Ａ、
横糸群Ｂの各マルチフィラメント糸１１、１１が形成す
る各交点１２に対応するようにして、上面に小さな凹部
３９ａが形成されている。すなわち、凹部３９ａは、受
け板３９に対し、縦糸群Ａ、横糸群Ｂのマルチフィラメ
ント糸１１、１１…の各配列ピッチに合わせて多数縦横
に形成するものとする。各凹部３９ａは、ホットメルト
接着剤等を図示しないノズルから吐出させ、または噴出
させてマルチフィラメント糸１１、１１の交点１２を接
着する際に、接着剤の溜りを形成し、マルチフィラメン
ト糸１１、１１に沿って余剰の接着剤が交点１２から遠
くにまで流れてしまうことを防止する。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この出願に係る第
１発明によれば、ガイド板に形成する複数方向のガイド
溝に対してマルチフィラメント糸を収納し、各交点を接
着することによって、各交点は、接着剤を介して十分強
力に接着することができるから、目ずれを生じるおそれ
が全くない上、特殊な絡み織織機を使用する必要がな
く、高い生産性を実現することができ、しかも、各マル
チフィラメント糸は、交点部分以外に接着剤が含浸され
ていないため、全体に樹脂を含浸させるプリプレグに比
較し、マトリクスとの一体性が格段に良好である上、織
物組織を形成しないから、繊維の高強度特性を損うおそ
れが全くないという優れた効果がある。

【００３３】第２発明によれば、縦糸群の方向の長さに
制限がない上、一連の工程動作を容易に自動化すること
ができ、生産性を一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 製造工程を示す要部斜視図

【図２】 図１のＸ−Ｘ線矢視相当拡大断面図

【図３】 製造工程を示す模式図

【図４】 他の実施の形態を示す要部拡大断面図

【図５】 他の実施の形態を示す図３相当図（１）

【図６】 他の実施の形態を示す図３相当図（２）

【図７】 他の実施の形態を示す要部拡大斜視図

【図８】 他の実施の形態を示す図２相当図

【図９】 他の実施の形態を示す図１相当図

【図１０】 他の実施の形態を示す要部斜視図

【図１１】 図１０の平面説明図

【図１２】 他の実施の形態を示す要部拡大説明図

【符号の説明】

Ａ…縦糸群 Ｂ…横糸群 １１…マルチフィラメント糸 ２１…ガイド板 ２１ａ、２１ｂ…ガイド溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガイド板に形成する複数方向の多数の平
   行なガイド溝に対し、高強度繊維からなるマルチフィラ
   メント糸を各方向ごとに収納し、マルチフィラメント糸
   の各交点を接着することを特徴とする複合構造材用の補
   強材の製造方法。
2. 【請求項２】 一方向のマルチフィラメント糸を複数回
   に分割してガイド溝に収納することを特徴とする請求項
   １記載の複合構造材用の補強材の製造方法。
3. 【請求項３】 複数の高強度繊維からなるマルチフィラ
   メント糸を相異なる平行平面内に配列して縦糸群、横糸
   群を形成し、一方向に間欠走行する縦糸群に対して横糸
   群を交差させて接触させ、各交点を接着することを特徴
   とする複合構造材用の補強材の製造方法。