JPH05329946A - 繊維強化プラスチック材 - Google Patents

繊維強化プラスチック材

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JPH05329946A
JPH05329946A JP3020120A JP2012091A JPH05329946A JP H05329946 A JPH05329946 A JP H05329946A JP 3020120 A JP3020120 A JP 3020120A JP 2012091 A JP2012091 A JP 2012091A JP H05329946 A JPH05329946 A JP H05329946A
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fiber
same
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fibers
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Masayuki Hoshino
昌幸 星野
Masanobu Nakano
正允 中野
Tokushirou Hirano
篤司郎 平野
Toshihiro Kashima
俊弘 鹿島
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Toyobo Co Ltd
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Toshiba Corp
Toyobo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は極低温環境下で使用されても，熱収縮
による変形量の少ない繊維強化プラスチック材を得るこ
とにある。 【構成】低温で熱収縮するガラス繊維１１および低温で
熱膨脹するポリエチレン繊維１２からなる少なくとも２
種類の繊維と合成樹脂１３とを組合せて複合化構成とし
たことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は極低温の環境下で各種部
材として使用される繊維強化プラスチック材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、極低温の環境下で使用される筒状
部材、棒状部材、板状部材等の各種部材は、全てガラス
繊維からなる強化プラスチック材から構成されている。
【０００３】図１０（ａ），（ｂ）は筒状部材の構成例
を示すもので、この筒状部材はガラス繊維強化プラスチ
ックのガラス繊維１をフィラメントワインデング法（Ｆ
Ｗ法）で重ね巻きし、マトリックスとしてはエポキシ系
の樹脂２を使用して低温環境下でも繊維の強度が十分生
かされるような構成となっている。なお、エポキシ系の
樹脂に代えて、ビニールエステル系の樹脂を使用しても
常温硬化させることができる。
【０００４】また、図１１（ａ），（ｂ）は棒状部材の
構成例を示すもので、この棒状部材はガラス繊維１をマ
トリックスにエポキシ樹脂２を用いて引抜き成形により
製作される。この場合、機械的強度はガラス含有量を増
加して絞り込みを行なうことにより上げることができ
る。
【０００５】さらに、図１２は板状部材の構成例を示す
もので、この板状部材はガラス繊維を織込んで織物３に
形成し、これを複数枚積層すると共にエポキシ樹脂によ
り接合して板状に構成したものである。この場合、ガラ
ス繊維とエポキシ樹脂の重量比を変えると低温下での収
縮量が変わるため、その重量比を予め指示しておく必要
がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの各部
材に使用されるガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲ
Ｐ）材は、温度の低下過程で徐々に収縮して行く傾向が
あり、常温状態にあるとき位置決めしておいても温度が
低下するにつれて収縮するため、位置ずれが生じるとい
う問題がある。
【０００７】すなわち、図１０（ａ），（ｂ）に示すよ
うな筒状部材においては、常温状態で筒状部材を位置決
めしても低温状態になると半径方向および軸方向に収縮
するため、筒状部材の外周に他の部材が設けられている
場合にはその部材との間に隙間が生じたり、また一端部
側が固定されている場合にはその固定側に移動したりす
ることがある。
【０００８】また、図１１（ａ），（ｂ）に示すような
棒状部材においては、常温状態で被支持部材を所定の張
力で支持するような場合、低温状態になると軸方向の収
縮により張力が低下する。
【０００９】さらに、図１２に示すような板状部材にお
いては、ある部材間にスペーサとして挿入するような場
合、常温状態のときスペーサとして機能していても低温
状態になると板厚方向の収縮により部材との間に隙間が
でき、スペーサとしての機能が発揮できなくなる。
【００１０】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたもので、その目的は極低温環境下で使用されても，
熱収縮による変形量の少ない繊維強化プラスチック材を
提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、相反して熱伸縮する少なくとも２種類の繊
維と合成繊維とを組合せて複合化構成としたものであ
る。
【００１２】
【作用】上記のような構成の繊維強化プラスチック材に
あっては、低温で縮む繊維と伸びる繊維の両者の伸び縮
みでの作用が同一材料中で作用し、総体的に伸縮の少な
い材料となし得る。
【００１３】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。
【００１４】図１（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施
例を示すものである。本実施例では低温状態での収縮曲
線が相反する２つの材料、例えば図２に示すガラス繊維
１１とポリエチレン繊維１２のように，熱伸縮率が同じ
で、しかも縦弾性係数が同じ２つの材料を交互に同数だ
け並べ、マトリックスとしてのエポキシ樹脂１３に浸し
ながらフライメントワインディング（ＦＷ）で円筒状に
巻き付けて筒状部材１４を構成するようにしたものであ
る。この場合、２つの材料として相反する熱伸縮率が同
じで、縦弾性係数が２倍のものなら、伸縮差が１／２と
なるような材料を選定すれば良い。また、縦弾性係数が
同じで、伸縮率を変化させたい場合には図３に示すよう
にガラス繊維とポリエチレン繊維の混合比を変化させる
ことにより、伸長率を大きくしたり、収縮率を大きくし
たりすることが可能である。つまり、ガラス繊維の割合
を増せば収縮率が大きくなり、ポリエチレン繊維を増せ
ば伸長率が大きくなる。さらに、２種以上の材料を使用
する場合には縦弾性係数比と逆の伸縮率の材料を組合せ
れば良い。
【００１５】このようにガラス繊維１１とポリエチレン
繊維１２とを交互に同数だけ巻き付けた繊維強化プラス
チック材からなる筒状部材１４とすれば、低温状態でガ
ラス繊維１１は収縮しようとするが、マトリックスとし
てエポキシ樹脂１３で結合されたポリエチレン繊維１２
は逆に伸び、しかも両繊維の縦弾性係数が等しく、伸縮
率も等しいので、両者の伸縮が同一の複合材料中で作用
する。したがって、筒状部材１４を極低温環境下で使用
してもその径方向および軸方向の収縮がないので、筒状
部材とその外周に設けられた他の部材との間に隙間が生
じたり、また一端部側が固定されて使用される場合でも
その固定側に移動したりするようなことがなくなる。
【００１６】また、温度変化に対して伸縮率の異なる２
種類以上の素材により複合化構成した場合でも同じであ
り、その伸縮は図３のように重量比を変えることにより
達成できる。
【００１７】図４（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施
例を示すものである。本実施例では、第１の実施例と同
様に低温状態での収縮曲線が相反する２つの材料、図２
に示すガラス繊維１１とポリエチレン繊維１２のように
熱伸縮率が同じで、しかも縦弾性係数が同じ２つの素材
をその断面積の比（ロービング本数比）が１：１となる
割合でエポキシ樹脂１３をマトリクスとして引抜き成形
により一体化して棒状部材１５を構成したものである。
この場合、棒状部材１５の伸びの値を調整したい場合に
は図３に示すようにガラス繊維とポリエチレン繊維の断
面積の比を変えることにより、伸長率を大きくしたり、
収縮率を大きくしたりすることが可能である。
【００１８】このようにガラス繊維１１とポリエチレン
繊維１２とをその断面積の比（ロービング本数比）が
１：１となる割合でエポキシ樹脂１３をマトリクスとし
て棒状に一体化した繊維強化プラスチック材からなる棒
状部材１５とすれば、低温状態でガラス繊維１１は収縮
しようとするが、マトリックスとしてのエポキシ樹脂１
３で結合されたポリエチレン繊維１２は逆に伸び、しか
も両繊維の縦弾性係数が等しく、伸縮率も等しいので、
両者の伸縮率が同一の複合材料中で作用する。したがっ
て、棒状部材１５を極低温環境下で使用してもその軸方
向の収縮がないので、例えば常温状態で被支持部材を所
定の張力で支持しておいても、低温状態での軸方向の収
縮による張力の低下がなくなる。
【００１９】また、軸方向の伸びの値を調整する場合に
は図３のようにガラス繊維とポリエチレン繊維の断面積
の比を変えることにより使用目的にあった収縮量の棒状
部材を得ることができる。
【００２０】図５は本発明の第３の実施例を示すもので
ある。本実施例では図２に示す低温で収縮するガラス繊
維と伸長するポリエチレン繊維を織込んでそれぞれ織物
１６，１７を製作し、これらを同数交互に積層すると共
に、相互間をエポキシ樹脂で接合して板状部材１８を構
成したものである。ここで、ガラス繊維およびポリエチ
レン繊維からなる織物１６，１７は図６に示すように縦
糸１９と横糸２０とを織込んだものが用いられる。
【００２１】このような板状部材１８とすれば、ポリエ
チレン繊維単独で構成された織物１７は低温状態になる
と図２に示すように伸長し、逆にガラス繊維単独で構成
された織物１６は図２に示すように収縮する。この両者
の弾性係数はほぼ等しいことから体積比を等しくするこ
とによって伸縮量が少なくなる。また、体積量を変える
ことによって伸縮量を大きくすることもできる。
【００２２】上記では織物全体を同一材質の縦糸１９と
横糸２０を織込んだものを使用したが、図７に示すよう
にガラス繊維を縦糸２１とし、ポリエチレン繊維を横糸
２２としてこれらを織込んで織物２３を構成し、この織
物２３を複数枚交互に９０度ずつずらして積層して板状
部材を構成しても良い。
【００２３】また、図８に示すように織物の段階で縦糸
にガラス繊維２４ａ，２４ｃ，２４ｅ，２４ｊ……とポ
リエチレン繊維２４ｂ，２４ｄ，２４ｆ……とを交互
に、横糸にもガラス繊維２５ａ，２５ｃ，２５ｅ，２５
ｊ……とポリエチレン繊維２４ｂ，２４ｄ，２４ｆ……
とを交互に織込み、これを複数枚積層して板状部材を構
成しても良い。
【００２４】さらに、図９に示すように縦糸をガラス繊
維２５とポリエチレン繊維２４を交互にし、横糸をガラ
ス繊維２５として織込んだ織物２６を複数枚相互に９０
度ずらして積層し、板状部材を構成してもよい。
【００２５】このように図７乃至図９のような構成とす
れば、熱伸縮に異方性が生じることがなく、総体的に低
温状態での熱伸縮の少ない板状部材を得ることが可能と
なる。したがって、ある部材間のスペーサとして使用す
る場合でも、低温状態での面積方向の収縮により部材と
の間に隙間ができるようなことがなくなる。また、ポリ
エチレン繊維とガラス繊維からなる強化プラスチックは
縦弾性係数がほぼ等しいことから、その体積比を変える
ことによって用途に応じて伸びる材料も縮む材料も自由
に製作することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、相反
して熱伸縮する少なくとも２種類の素材を組合せた複合
化構成としたので、極低温環境下で使用されても収縮に
よる変形量の少ない繊維強化プラスチック材を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施例を示
し、（ａ）は構成説明図、（ｂ）は（ａ）図の“Ａ”部
の拡大図。
【図２】本発明で使用されるガラス繊維とポリエチレン
繊維の温度変化に対する伸縮率を示す特性図。
【図３】同じくガラス繊維とポリエチレン繊維の配合比
による低温における伸縮の割合を示す特性図。
【図４】（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施例を示
し、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図。
【図５】本発明の第３の実施例を示す側面図。
【図６】同実施例の織物の構成図。
【図７】織物の他の構成例を示す説明図。
【図８】図７とは異なる織物の構成例を示す説明図。
【図９】図８とはさらに異なる織物の構成例を示す説明
図。
【図１０】従来の繊維強化プラスチック材による部材を
示す構成説明図。
【図１１】従来の繊維強化プラスチック材による異なる
部材を示す構成説明図。
【図１２】従来の繊維強化プラスチック材によるさらに
異なる部材を示す構成説明図。
【符号の説明】
１１……ガラス繊維、１２……ポリエチレン繊維、１３
……エポキシ樹脂、１４……筒状部材、１５……棒状部
材、１６……ガラス繊維からなる織物、１７……ポリエ
チレン繊維からなる織物、１８……板状部材、１９……
縦糸、２０……横糸。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 篤司郎 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 鹿島 俊弘 滋賀県大津市堅田二丁目１番１号 東洋紡 績株式会社総合研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 相反して熱伸縮する少なくとも２種類の
    繊維と合成樹脂とを組合せて複合化構成としたことを特
    徴とする繊維強化プラスチック材。
  2. 【請求項２】 ２種類の繊維は、低温で熱収縮するガラ
    ス繊維と、低温で熱膨脹するポリエチレン繊維からなる
    請求項１に記載の繊維強化プラスチック材。
  3. 【請求項３】 ガラス繊維とポリエチレン繊維との複合
    化は、部材の形状に応じて両繊維の重量比、断面積の
    比、体積比の何れかを変えて伸縮量を調整するようにし
    た請求項１に記載の繊維強化プラスチック材。
JP3020120A 1991-02-13 1991-02-13 繊維強化プラスチック材 Pending JPH05329946A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3020120A JPH05329946A (ja) 1991-02-13 1991-02-13 繊維強化プラスチック材
FR9201636A FR2672538B1 (fr) 1991-02-13 1992-02-13 Matiere plastique renforcee par des fibres.
US08/227,571 US5462791A (en) 1991-02-13 1994-04-14 Fiber-reinforced plastic material comprising stacked woven fabrics of differential weave in a plastic matrix

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JP3020120A JPH05329946A (ja) 1991-02-13 1991-02-13 繊維強化プラスチック材

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JP (1) JPH05329946A (ja)
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