JPH038833A - 補強繊維織物 - Google Patents

補強繊維織物

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JPH038833A
JPH038833A JP1143870A JP14387089A JPH038833A JP H038833 A JPH038833 A JP H038833A JP 1143870 A JP1143870 A JP 1143870A JP 14387089 A JP14387089 A JP 14387089A JP H038833 A JPH038833 A JP H038833A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、繊維強化プラスチック（Ｆ　ＲＰ）や繊維
強化炭素（ＦＲＣ）、繊維強化金属（ＦＲＭ）等の複合
材料を成形するときに、いわゆる補強材として使用する
織物に関する。この発明の織物は、そのような複合材料
を成形するための、いわゆる中間基材であるプリフォー
ムを形成したり、さらには、そのプリフォームを使用し
て、上述した複合材料からなる桁材を成形したりするよ
うな場合に有用なものである。
［従来の技術］ 複合材料を成形するときに、補強繊維を織物の形態で使
用することがよくある。そうして、たとえばＦＲＰ製の
桁材を成形するときには、特公昭６２−２３１３９号公
報に記載されているように、織物としては極く普通の、
たて糸とよこ糸の繊度と密度がともに等しく、かつ、た
て糸とよこ糸とが互いに直交している二方向性織物を、
ウェブにおいてたて糸またはよこ糸の方向が桁材の長手
方向に対して±４５″　になるように積層しく以下、こ
の層を±４５″層という）、フランジにおいては、上記
の積層の端を拡開し、その拡開した面に、織物を、こん
どはたて糸またはよこ糸の方向が桁材の長手方向になる
ように積層する（以下、この層を０°層という）。ウェ
ブを±４５°層で構成するのは、そのような層はせん断
応力に対して有効であるからである。また、フランジに
Ｏ°層を設けるのは、±４５°層のみでは長手方向の強
度や剛性が不足するからである。しかしながら、このよ
うな積層構成を採ると、フランジにおいては、±４５°
層と０８層との間に層間が存在することになり、この層
間が剥離しやすいという問題がでてくる。また、０°層
を別途設けること自体、やっかいなことである。
一方、特公昭６１−１２７８１号発明においては、一方
向性プリプレグを用いてウェブにおける±４５°層を形
成するとともに、その一方向性プリプレグをフランジま
で延長し、そのフランジにおける一方向性プリプレグ間
に別の一方向性プリプレグを介在せしめてＯ°層を形成
している。しかしながら、これもまた、同様の問題点を
もっている。
［発明が解決しようとする課題］ この発明の目的は、複合材料からなる桁材を成形すると
きのような、上述した問題点に鑑み、ウェブにおける±
４５°層の形成と、フランジにおけるＯ°層の形成とを
同時に行うことができ、しかも、層間剥離を極力回避す
ることができる補強繊維織物を提供するにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この発明は、長手方向に並
行して延びている、補強繊維からなるたて糸と、幅方向
に、並行して、かつ、上記たて糸に対して斜めに延びて
いる、補強繊維からなるよこ糸とを有し、上記幅方向に
おいては、たて糸の繊維密度が高い部分と低い部分とを
有していることを特徴とする補強繊維織物を提供する。
この発明は、また、少な（とも一部に上記の補強繊維織
物が使われているプリフォーム、そのプリフォームを含
む複合材料、および、その複合材料からなる桁材を提供
する。
この発明で使用する補強繊維は、炭素繊維、ガラス繊維
、ポリアラミド繊維、ＰＥＥＫ　（ポリエーテルエーテ
ルケトン）繊維、シリコンカーバイド繊維、アルミナ繊
維、アルミナ−シリカ繊維等の高強度、高弾性率繊維で
あり、用途や、成形する複合材料の種類等に応じて選択
する。なお、これらの補強繊維は、いずれも、マルチフ
ィラメント（繊維束）である。炭素繊維を用いる場合、
ＪＩＳ　　Ｒ７６０１に規定される方法に準じて測定し
た引張強度が３５０　ｋｇ／ｍｍ２以上であり、引張弾
性率が２０　Ｘ　１０３ｋｇ／ｍｍ２以上である、高強
度、高弾性率炭素繊維束であるのが好ましい。
この発明の補強繊維織物は、長手方向に並行して延びて
いる、補強繊維からなるたて糸と、幅方向に、並行して
、かつ、上記たて糸に対して斜めに延びている、補強繊
維からなるよこ糸とを有する。織組織は、平組織、綾組
織、朱子組織等、通常の織組織であってよい。もっとも
、特公昭５７−５２２２１号公報に記載されている、応
力が集中するような屈曲を有しない補強繊維糸を互いに
並行かつシート状に配列してなる糸群を、２個、補強繊
維糸が互いに交差するように積層し、両糸群を細い補助
糸で織組織して一体に保持してなる、いわゆるノンクリ
ンプ織物の形態を採ってもよい。
なお、たて糸やよこ糸は、複合材料を成形する際のマト
リクスの含浸性をよくするため、無撚であるのが好まし
いが、１ｍあたり１５タ一ン程度以下の撚であれば問題
はない。
上述したように、よこ糸は、たて糸に対して斜めに延び
ている。斜めの程度をどれくらいにするかは、用途等に
よって異なる。たとえば、上述した桁材の成形に使用す
るものにおいては、よこ糸が、たて糸に対して＋４５±
１５°または一４５±１５°の範囲、好ましくは、＋４
５または一４５°の方向を向（ようにする。
また、織物は、幅方向において、たて糸の繊維密度が高
い部分と低い部分とを有している。ここで、たて糸の繊
維密度は、たて糸の繊度とたて糸の配列密度（単位長さ
あたりの本数）との積で表わされるものであり、たて糸
の繊度や配列密度を変えることで繊維密度を変えること
ができる。そうして、高い部分の繊維密度を、低い部分
にくらべてどの程度に高くするかは、用途や補強繊維の
種類等に応じて決める。
織物の幅方向において、たて糸の繊維密度の高い部分を
どこに設定するかは、全く任意である。
たとえば、幅方向において中央部分に設定してもよいし
、側端部分に設定してもよい。用途等に応じて決めれば
よい。なお、側端部分を２重織することによってその部
分の繊維密度を上げることも可能である。
繊維密度が高い部分と低い部分とで、たて糸を構成する
補強繊維の種類を変えてもよい。たとえば、繊維密度の
高い部分に炭素繊維を使用し、それ以外の低い部分には
ガラス繊維を使用するといったことができる。このよう
に、部分によってたて糸を構成する補強繊維の種類を変
えることは、要求特性等に応じ、その要求特性等に最も
効果的な補強繊維を選択できるという点で有利である。
また、補強繊維には高価なものがあるので、たとえば、
側端部分に補強効果を要求する場合、その側端部分にお
いては炭素繊維を使用し、それ以外の部分においては安
価なガラス繊維を使用するようにして、コストを下げる
ことができる。
織物は、織組織を固定するために、目止めされていても
よい。目止めは、特開昭６１−３４２４４号公報や実開
昭６１−１９８２８４号公報等でよく知られているよう
に、製織に際して、たて糸および／またはよこ糸に、ナ
イロン、共重合ナイロン、ポリエステル、塩化ビニリデ
ン、塩化ビニル等の低融点の熱可塑性ポリマーからなる
糸を合わせて供給し、製織後、それを溶融してたて糸と
よこ糸とをそれらの交点において接着することによって
行うことができる。
さて、この発明の織物は、それを積層し、かつ、一体化
することによってプリフォームにすることができる。積
層に際して、たて糸やよこ糸の方向や、たて糸の繊維密
度の高い部分の配置が用途等に応じて決められることは
もちろんである。そうして、通常は、たて糸の繊維密度
が高い部分同士、低い部分同士をそれぞれ合わせて積層
する。なお、プリフォームは、通常、この発明の織物の
みを使用して構成するが、用途等に応じて、任意の層間
や最外層に、上述した補強繊維からなる、通常の二方向
性織物や、サーフェイスマット、チョツプドストランド
マット等のマットや、フェルト等を配置してもよい。な
お、プリフォーム化に先立って、織物をプリプレグ化し
ておいてもよい。
一体化は、織物同士を上述した熱可塑性ポリマーで接着
することによって行うことができる。その場合、面接着
すると、複合材料を成形する際のマトリクスの含浸性が
悪くなるので、点接着か、線接着によるのが好ましい。
熱可塑性ポリマーによって目止めされた織物を使用する
場合は、その目止めに使用している熱可塑性ポリマーを
利用して接着を行うことができる。なお、織物がプリプ
レグ化されている場合には、格別の接着を行わなくても
、プリプレグの粘着性を利用して一体化できることもあ
る。
また、一体化は、上述した補強繊維からなるスティッチ
糸で縫合することによって行うことができる。この場合
、スティッチ糸は大きく屈曲せざるを得ず、その屈曲部
にプリフォームに加わった応力が集中してスティッチ糸
がたて糸やよこ糸よりも先に破断し、そこからプリフォ
ームの破壊が進行することがあるので、スティッチ糸を
構成する補強繊維としては、織物を構成している補強繊
維よりも破断伸度の大きいものを選択、使用するのが好
ましい。なお、縫合は、プリフォーム内部で上糸と下糸
とが絡み合わない単環縫いによって行うのが好ましい。
また、縫合は、等ピッチで行ってもよく、要所を密に縫
合するようにしてもよい。
プリフォームの形状は、用途等に応じて、平板状や、Ｈ
型、Ｔ型、Ｊ型、Ｔ型、Ｚ型等、いろいろな形状を採る
ことができる。
上述したプリフォームを用いた複合材料の成形は、よく
知られた方法によって行うことができる。
たとえば、プリフォームを型に入れ、インジェクション
成形することによってＦＲＰを得ることができる。樹脂
としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フ
ェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ナイロン樹脂、ポリ
エステル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ビス
マレイミド樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができ
る。もっとも、プリプレグ化された織物を使用している
場合には、プリフォームを型に入れて圧縮成形するだけ
でＦＲＰを得ることができる。また、樹脂として１．フ
ェノール樹脂、フラン樹脂、ピッチ等の炭化可能樹脂を
使用したものは、焼成して炭化可能樹脂を炭化すること
によってＦＲＣとすることができる。さらに、プリフォ
ームを鋳型に入れ、その鋳型に、アルミニウム合金やマ
グネシウム合金等の、マトリクスとなる金属の溶湯を圧
入する、いわゆる高圧鋳造法によってＦＲＭを得ること
ができる。
［実施態様］ 第１図において、補強繊維織物１は、両側端部分Ａ、Ａ
において長手方向に互いに並行して延びている、炭素繊
維からなるたて糸２．２と、両側端部分Ａ、Ａ以外の部
分Ｂにおいて長手方向に互いに並行して延びている、ガ
ラス繊維からなるたて糸３と、これらたて糸２．２およ
びたて糸３に対して＋４５°方向に延びている、炭素繊
維からなるよこ糸４とを平組織してなる。部分ＡＸＡが
たて糸の繊維密度の高い部分であり、部分Ｂが低い部分
である。耳部分は、たて糸２．２のほつれを防止するた
め、細いガラス繊維からなるからみ糸５．５によるから
み耳として構成されている。
この織物は、主としてたて糸２．２とよこ糸４とが補強
作用をもっており、もう一種類のたて糸３は、主として
織組織を維持する作用をもっているにすぎない。この織
物１の表裏を逆にすれば、たて糸２．２およびたて糸３
に対してよこ糸４が＝４５°方向に延びている織物にな
る。以下においては、そのような織物を織物１′という
。
第２図は、Ｚ型の桁材を成形するためのプリフォームを
示し、上述した織物１と１′とを、第３図に示すように
、厚み方向中心からみてよこ糸４の配置が鏡面対象にな
るように、かつ、部分Ａ１Ａがフランジ形成部分７．７
′になり、部分Ｂがウェブ形成部分６になるように積層
し、スティッチ糸８．８、・・・・・・で単環縫いし、
一体化してなる。
したがって、このプリフォームを使用してＺ型の桁材を
成形すれば、桁材の、ウェブにおいては、補強作用をも
つよこ糸４が桁材の長手方向に対して±４５°の方向に
配置されることになり、フランジにおいては、補強作用
をもつたて糸２が桁材の長手方向に配置されることにな
る。そうして、たて糸２が主として長手方向の曲げ応力
を、よこ糸４が主としてせん断応力を支えることになる
。
なお、図示していないが、このプリフォームには、ステ
ィッチ糸による縫合時における織組織のずれや、たて糸
、よこ糸の曲がりを防止したり、電蝕を防止する目的で
、各最外層に、ガラス繊維のスクリムクロスを配置して
いる。また、第３図における矢印は、よこ糸４の方向を
示している。
［発明の効果］ この発明の補強繊維織物は、長手方向に並行して延びて
いる、補強繊維からなるたて糸と、幅方向に、並行して
、かつ、上記たて糸に対して斜めに延びている、補強繊
維からなるよこ糸とを有し、上記幅方向において、たて
糸の繊維密度が高い部分と低い部分とを有しているので
、第２図および第３図によっても明らかなように、複合
材料からなる桁材等の成形において、単に次々に積層す
るだけで、容易に、補強繊維を、所望の部位に、しかも
、所望の方向に配置することができる。そのため、従来
技術で述べたような、ウェブにおける±４５°層の形成
と、フランジにおける０′層の形成とを別々に行うとい
った必要がなくなるはかりか、たて糸とよこ糸とが織組
織を形成しているために両層間の層間剥離も防止できる
。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の一実施態様に係る補強繊維織物を
示す概略平面図、第２図は、第１図に示した織物を使用
したＺ型プリフォームを示す概略斜視図、第３図は、第
２図に示したプリフォームにおける織物の積層構成を示
す、織物の概略斜視図である。 １：補強繊維織物 １′補強繊維織物 ２：炭素繊維からなるたて糸 ガラス繊維からなるたて糸 炭素繊維からなるよこ糸 からみ糸 ウェブ形成部分 フランジ形成部分 ７′：フランジ形成部分 ：スティッチ糸 ：たで糸の繊維密度が高い部分 Ｂ：たて糸の繊維密度が低い部分

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）長手方向に並行して延びている、補強繊維からな
    るたて糸と、幅方向に、並行して、かつ、上記たて糸に
    対して斜めに延びている、補強繊維からなるよこ糸とを
    有し、上記幅方向においては、たて糸の繊維密度が高い
    部分と低い部分とを有していることを特徴とする補強繊
    維織物。
  2. （２）積層、一体化された、請求項（１）の補強繊維織
    物を含むプリフォーム。
  3. （３）請求項（２）のプリフォームを含む複合材料。
  4. （４）請求項（３）の複合材料からなる桁材。
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