JPH04269532A - ４軸３次元配向材及び複合材料 - Google Patents
４軸３次元配向材及び複合材料Info
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- JPH04269532A JPH04269532A JP3050677A JP5067791A JPH04269532A JP H04269532 A JPH04269532 A JP H04269532A JP 3050677 A JP3050677 A JP 3050677A JP 5067791 A JP5067791 A JP 5067791A JP H04269532 A JPH04269532 A JP H04269532A
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- JP
- Japan
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- sheets
- sheet
- fibers
- laminated
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- Manufacturing Of Multi-Layer Textile Fabrics (AREA)
- Woven Fabrics (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は２次元において等方性に
優れる３軸織物シートを積層・結束して成る４軸３次元
配向材、及びこの配向材に樹脂を含浸させる等して強化
した複合材料に関するものである。
優れる３軸織物シートを積層・結束して成る４軸３次元
配向材、及びこの配向材に樹脂を含浸させる等して強化
した複合材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】複合材料にもその種類は色々あって、今
日あらゆる分野にそれぞれの特性を生かした複合材料が
用いられているが、本発明が対象とする複合材料は、強
化繊維を織ったり、編んだりして作られるシートを積層
化した後で、マトリックス化して構成する複合材料であ
る。強化繊維としては炭素繊維やガラス繊維、アルミナ
繊維等が用いられ、マトリックス樹脂としては一般に熱
硬化性エポキシ樹脂が多用されているが、この他にも熱
硬化性ポリイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂等の耐
熱性に優れた樹脂が用いられる。
日あらゆる分野にそれぞれの特性を生かした複合材料が
用いられているが、本発明が対象とする複合材料は、強
化繊維を織ったり、編んだりして作られるシートを積層
化した後で、マトリックス化して構成する複合材料であ
る。強化繊維としては炭素繊維やガラス繊維、アルミナ
繊維等が用いられ、マトリックス樹脂としては一般に熱
硬化性エポキシ樹脂が多用されているが、この他にも熱
硬化性ポリイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂等の耐
熱性に優れた樹脂が用いられる。
【０００３】ところで、複数枚のシートを積層したもの
にマトリックス樹脂を含浸した複合材では異方性が高く
、積層した上記シート間で剥離を生じることがある。 又多数枚のシートを積層する場合、マトリックス樹脂が
内部にまで十分含浸することができなく、所期の強度、
耐熱性等の機械的及び物理・化学的性質が得られないと
いった事態を招く。勿論、このような点はシートを構成
する強化繊維の網目構造にも大きく影響する。
にマトリックス樹脂を含浸した複合材では異方性が高く
、積層した上記シート間で剥離を生じることがある。 又多数枚のシートを積層する場合、マトリックス樹脂が
内部にまで十分含浸することができなく、所期の強度、
耐熱性等の機械的及び物理・化学的性質が得られないと
いった事態を招く。勿論、このような点はシートを構成
する強化繊維の網目構造にも大きく影響する。
【０００４】又従来の複合材の中にも等方性を向上させ
るために立体織りした３軸配向材を用いたり、繊維の配
向方向の数を増加させて４軸配向材、５軸配向材…なる
ものも存在し、このように高軸化することで異方性は低
下し、複合材としての上記機械的、及び物理・化学的性
質も向上する。しかし、このような高軸配向材を量産す
ることは決して容易でなく、コスト的にも高くなり、そ
の結果使用される用途は限られてしまう。
るために立体織りした３軸配向材を用いたり、繊維の配
向方向の数を増加させて４軸配向材、５軸配向材…なる
ものも存在し、このように高軸化することで異方性は低
下し、複合材としての上記機械的、及び物理・化学的性
質も向上する。しかし、このような高軸配向材を量産す
ることは決して容易でなく、コスト的にも高くなり、そ
の結果使用される用途は限られてしまう。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】このように、２次元
配向材であるシートを積層した構造では、その性質に問
題があり、高軸配向材を製作することは容易でない等の
問題を残す。本発明はこれら問題点の解決を目的とした
ものであって、機械的及び物理・化学的性質が優れてい
るとともに、その製造が容易で、低コストで製作可能な
複合材料を提供する。
配向材であるシートを積層した構造では、その性質に問
題があり、高軸配向材を製作することは容易でない等の
問題を残す。本発明はこれら問題点の解決を目的とした
ものであって、機械的及び物理・化学的性質が優れてい
るとともに、その製造が容易で、低コストで製作可能な
複合材料を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の複合材料は２次
元配向材から成るシートを積層し、該積層体をインター
ロックして３次元配向材として構成する。本発明の上記
２次元配向材は３軸方向に配置した強化繊維群を織って
成るシートであって、３軸２次元配向材であるシートに
は網目を形成していて、該網目は各シートを積層した状
態で上下に貫通した孔となるように、正しく位置決めさ
れて積層される。
元配向材から成るシートを積層し、該積層体をインター
ロックして３次元配向材として構成する。本発明の上記
２次元配向材は３軸方向に配置した強化繊維群を織って
成るシートであって、３軸２次元配向材であるシートに
は網目を形成していて、該網目は各シートを積層した状
態で上下に貫通した孔となるように、正しく位置決めさ
れて積層される。
【０００７】上記インターロックはこの貫通孔に４軸目
の強化繊維を挿入し、積層した各シートを結束して行わ
れ、４軸３次元配向材を構成する。４軸３次元配向材は
従来通り、樹脂を含浸させる等してマトリックス化され
、その後、適当な後処理を経て複合材として完成する。 ここで、本発明は強化繊維の種類並びに４軸３次元配向
材をマトリックス化する手段は問わない。
の強化繊維を挿入し、積層した各シートを結束して行わ
れ、４軸３次元配向材を構成する。４軸３次元配向材は
従来通り、樹脂を含浸させる等してマトリックス化され
、その後、適当な後処理を経て複合材として完成する。 ここで、本発明は強化繊維の種類並びに４軸３次元配向
材をマトリックス化する手段は問わない。
【０００８】
【作用】このように、本発明では、３軸２次元配向材で
あるシートを積層し、該シートに形成した網目を揃えて
形成される貫通孔に、４軸目の強化繊維を挿入して結束
することで、４軸３次元配向材が簡単に構成される。し
かも、結束する上記強化繊維は一連の連続繊維であって
、結束された積層シートの厚さ方向の物性は非常に高く
なり、等方性も向上する。そして、含浸されるマトリッ
クス樹脂は上記貫通孔を通して積層シートの隅々にまで
ゆきわたり、複合材としての物性が一層高められる。 以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。
あるシートを積層し、該シートに形成した網目を揃えて
形成される貫通孔に、４軸目の強化繊維を挿入して結束
することで、４軸３次元配向材が簡単に構成される。し
かも、結束する上記強化繊維は一連の連続繊維であって
、結束された積層シートの厚さ方向の物性は非常に高く
なり、等方性も向上する。そして、含浸されるマトリッ
クス樹脂は上記貫通孔を通して積層シートの隅々にまで
ゆきわたり、複合材としての物性が一層高められる。 以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。
【０００９】
【実施例】図１は本発明に係る４軸３次元配向材の断面
を表す概略図である。同図において１はシート、２ａ、
２ｂは結束繊維を示しており、シート１は３軸方向に配
置した強化繊維群を織って構成されたもので、上記シー
ト１には網目が形成され、この網目に上記結束繊維２ａ
が挿通している。
を表す概略図である。同図において１はシート、２ａ、
２ｂは結束繊維を示しており、シート１は３軸方向に配
置した強化繊維群を織って構成されたもので、上記シー
ト１には網目が形成され、この網目に上記結束繊維２ａ
が挿通している。
【００１０】図２は該結束繊維２ａを挿通する前のシー
ト１の平面図であるが、該シート１は（Ｘ−Ｘ）方向、
（Ｙ−Ｙ）方向、（Ｚ−Ｚ）方向に配置される強化繊維
群３ｘ、３ｘ…，３ｙ、３ｙ…，３ｚ、３ｚ…が互いに
織り合って構成され、これら３軸方向の強化繊維群３ｘ
、３ｙ、３ｚにより網目４、４…が等間隔にて形成され
る。ここで強化繊維群３は複数本の細い強化繊維から成
り、該強化繊維としては炭素繊維やガラス繊維、又はそ
の他適当な繊維が用いられ、本発明では強化繊維の種類
は限定しない。
ト１の平面図であるが、該シート１は（Ｘ−Ｘ）方向、
（Ｙ−Ｙ）方向、（Ｚ−Ｚ）方向に配置される強化繊維
群３ｘ、３ｘ…，３ｙ、３ｙ…，３ｚ、３ｚ…が互いに
織り合って構成され、これら３軸方向の強化繊維群３ｘ
、３ｙ、３ｚにより網目４、４…が等間隔にて形成され
る。ここで強化繊維群３は複数本の細い強化繊維から成
り、該強化繊維としては炭素繊維やガラス繊維、又はそ
の他適当な繊維が用いられ、本発明では強化繊維の種類
は限定しない。
【００１１】このように、シート１は３軸方向に配置さ
れる強化繊維群３ｘ、３ｙ、３ｚを織って構成され、こ
れらシート１、１…は必要とされる枚数分だけ積層され
て網目４、４…の位置決めをすれば、該網目４、４…の
部分は貫通孔となって形成される。この貫通孔に結束繊
維２ａを挿入して積層シート１、１…を結束し、インタ
ーロックした状態が前記図１であり、図３は図１の一部
断面拡大図を表している。
れる強化繊維群３ｘ、３ｙ、３ｚを織って構成され、こ
れらシート１、１…は必要とされる枚数分だけ積層され
て網目４、４…の位置決めをすれば、該網目４、４…の
部分は貫通孔となって形成される。この貫通孔に結束繊
維２ａを挿入して積層シート１、１…を結束し、インタ
ーロックした状態が前記図１であり、図３は図１の一部
断面拡大図を表している。
【００１２】３軸方向強化繊維３ｘ、３ｙ、３ｚにより
形成される網目４は正六角形を成し、該六角形断面の貫
通孔５に２本の結束繊維２ａ、２ａが挿入される。結束
繊維２ａは上記貫通孔５に挿入され、積層シート１の底
面６に面して配置した別の結束繊維２ｂに巻き付いて再
び同じ貫通孔５を戻るため、同一貫通孔５には２本の結
束繊維２ａ、２ａが貫通した状態となり、積層シート１
の上面７にて隣の貫通孔５へ移って再び挿入される。こ
のように一連の結束繊維２ａは各々の貫通孔５、５…に
連続して挿入し、底面６の結束繊維２ｂとで積層シート
１、１…を強固に結束し、インターロックする。
形成される網目４は正六角形を成し、該六角形断面の貫
通孔５に２本の結束繊維２ａ、２ａが挿入される。結束
繊維２ａは上記貫通孔５に挿入され、積層シート１の底
面６に面して配置した別の結束繊維２ｂに巻き付いて再
び同じ貫通孔５を戻るため、同一貫通孔５には２本の結
束繊維２ａ、２ａが貫通した状態となり、積層シート１
の上面７にて隣の貫通孔５へ移って再び挿入される。こ
のように一連の結束繊維２ａは各々の貫通孔５、５…に
連続して挿入し、底面６の結束繊維２ｂとで積層シート
１、１…を強固に結束し、インターロックする。
【００１３】この場合、上記結束繊維２ａが全ての貫通
孔５、５…に挿入して積層シート１、１…を結束しなけ
ればならないものではなく、所定の距離をおいた貫通孔
５、５…に挿入してもよい。又これら結束繊維２ａ、２
ｂはシート１を構成する強化繊維群３と同じでなくても
よく、その材質も任意であり、時には４軸３次元配向材
を軽量化するために、中心軸に孔を持った結束繊維２ａ
、２ｂを使用することもある。
孔５、５…に挿入して積層シート１、１…を結束しなけ
ればならないものではなく、所定の距離をおいた貫通孔
５、５…に挿入してもよい。又これら結束繊維２ａ、２
ｂはシート１を構成する強化繊維群３と同じでなくても
よく、その材質も任意であり、時には４軸３次元配向材
を軽量化するために、中心軸に孔を持った結束繊維２ａ
、２ｂを使用することもある。
【００１４】図４は図３のＡ−Ａ断面を示しており、強
化繊維群３ｙ、３ｚ，３ｙ、３ｚ…の間の貫通孔５に結
束繊維２ａが挿通しており、又図５には図３のＢ−Ｂ断
面を、図６は図３のＣ−Ｃ断面をそれぞれ表している。 このように、ｘ、ｙ、ｚの３軸方向に配置した強化繊維
群３ｘ、３ｙ、３ｚにより構成した３軸２次元配向材と
なるシート１、１…を積層し、シート１、１…の網目４
から成る貫通孔５、５…に一連の結束繊維２ａを挿通し
て４軸３次元配向材を構成する。そして、該４軸３次元
配向材にはマトリックス樹脂が含浸し、その強度並びに
耐衝撃性等の機械的、物理的、化学的性質を一層向上さ
せる。ここで、マトリックス化の別手段として、高温で
炭化水素を分解させて炭素を直接沈着させるＣＶＤ法（
化学蒸着法）を採用してもよい。
化繊維群３ｙ、３ｚ，３ｙ、３ｚ…の間の貫通孔５に結
束繊維２ａが挿通しており、又図５には図３のＢ−Ｂ断
面を、図６は図３のＣ−Ｃ断面をそれぞれ表している。 このように、ｘ、ｙ、ｚの３軸方向に配置した強化繊維
群３ｘ、３ｙ、３ｚにより構成した３軸２次元配向材と
なるシート１、１…を積層し、シート１、１…の網目４
から成る貫通孔５、５…に一連の結束繊維２ａを挿通し
て４軸３次元配向材を構成する。そして、該４軸３次元
配向材にはマトリックス樹脂が含浸し、その強度並びに
耐衝撃性等の機械的、物理的、化学的性質を一層向上さ
せる。ここで、マトリックス化の別手段として、高温で
炭化水素を分解させて炭素を直接沈着させるＣＶＤ法（
化学蒸着法）を採用してもよい。
【００１５】
【発明の効果】以上のように構成した複合材料では、次
のような効果を得ることが出来る。すなわち、本発明の
複合材料は３軸２次元配向材であるシートを積層し、結
束繊維によって結束したもので、４軸３次元配向材とな
り、又各シートの剥離現象を生じない。それにシートは
３軸方向に配置する強化繊維により構成されるため、複
合材料としての等方性はかなり高くなる。
のような効果を得ることが出来る。すなわち、本発明の
複合材料は３軸２次元配向材であるシートを積層し、結
束繊維によって結束したもので、４軸３次元配向材とな
り、又各シートの剥離現象を生じない。それにシートは
３軸方向に配置する強化繊維により構成されるため、複
合材料としての等方性はかなり高くなる。
【００１６】又このような構造の４軸３次元配向材にマ
トリックス樹脂を含浸するにおいて、該樹脂は結束繊維
が挿入される貫通孔の隙間に侵入して、隅々にまでゆき
わたることができるため、複合材料として求められる物
性はより高度化され、強度、剛性、耐衝撃性等に優れた
複合材となる。
トリックス樹脂を含浸するにおいて、該樹脂は結束繊維
が挿入される貫通孔の隙間に侵入して、隅々にまでゆき
わたることができるため、複合材料として求められる物
性はより高度化され、強度、剛性、耐衝撃性等に優れた
複合材となる。
【００１７】一方、複数枚のシートを積層し、シートに
形成した網目を揃えて得られる貫通孔に、結束繊維を挿
入して結束して得られる本発明の４軸３次元配向材は、
その構造がいたって簡単であるとともに、その製造も簡
略化されるため、低コストで物性の高い複合材料となる
。
形成した網目を揃えて得られる貫通孔に、結束繊維を挿
入して結束して得られる本発明の４軸３次元配向材は、
その構造がいたって簡単であるとともに、その製造も簡
略化されるため、低コストで物性の高い複合材料となる
。
【図１】本発明に係る複合材料を示す断面該略図。
【図２】本発明の複合材料を構成するシートの該略図。
【図３】図１の断面拡大図。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図。
【図５】図３のＢ−Ｂ断面図。
【図６】図３のＣ−Ｃ断面図。
１ シート
２ 結束繊維
３ 強化繊維群
４ 網目
５ 貫通孔
６ 底面
７ 上面
Claims (3)
- 【請求項１】 ｘ、ｙ、ｚの３軸方向に配置される強
化繊維群を織り合わせてシートを作り、該シートを複数
枚積層してこれら各シートに形成される網目を位置合わ
せして貫通孔とし、該貫通孔に結束繊維を挿入すること
で積層シートを結束したことを特徴とする４軸３次元配
向材。 - 【請求項２】 ｘ、ｙ、ｚの３軸方向に配置される強
化繊維群を織り合わせてシートを作り、該シートを複数
枚積層してこれら各シートに形成される網目を位置合わ
せして貫通孔とし、該貫通孔に結束繊維を挿入すること
で、積層シートを結束して４軸３次元配向材とし、該４
軸３次元配向材をマトリックス化したことを特徴とする
複合材料。 - 【請求項３】 上記積層シートの底面に結束繊維を配
置し、貫通孔に挿入した別の結束繊維を上記結束繊維に
巻き掛けして係止し、一連の連続した結束繊維を貫通孔
に順次挿入して積層シートを結束した請求項２記載の複
合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3050677A JP2534936B2 (ja) | 1991-02-23 | 1991-02-23 | ４軸３次元配向材及び複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3050677A JP2534936B2 (ja) | 1991-02-23 | 1991-02-23 | ４軸３次元配向材及び複合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04269532A true JPH04269532A (ja) | 1992-09-25 |
| JP2534936B2 JP2534936B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=12865570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3050677A Expired - Lifetime JP2534936B2 (ja) | 1991-02-23 | 1991-02-23 | ４軸３次元配向材及び複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2534936B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250274A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Nippon Steel Corp | 連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受 |
| JP2011000921A (ja) * | 2009-06-17 | 2011-01-06 | Ihi Aerospace Co Ltd | 突入カプセル、およびその頭頂部の製造方法 |
| JP2014088649A (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-15 | Toyota Industries Corp | 三次元繊維構造体 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101532506B (zh) * | 2009-04-16 | 2011-02-09 | 东华大学 | 一种发动机压气机包容环的织造方法 |
-
1991
- 1991-02-23 JP JP3050677A patent/JP2534936B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250274A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Nippon Steel Corp | 連続溶融金属めっき浴中で使用されるロール軸受 |
| JP2011000921A (ja) * | 2009-06-17 | 2011-01-06 | Ihi Aerospace Co Ltd | 突入カプセル、およびその頭頂部の製造方法 |
| JP2014088649A (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-15 | Toyota Industries Corp | 三次元繊維構造体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2534936B2 (ja) | 1996-09-18 |
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