JPH0647022Y2 - 3軸補強織物 - Google Patents

3軸補強織物

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JPH0647022Y2
JPH0647022Y2 JP1988115432U JP11543288U JPH0647022Y2 JP H0647022 Y2 JPH0647022 Y2 JP H0647022Y2 JP 1988115432 U JP1988115432 U JP 1988115432U JP 11543288 U JP11543288 U JP 11543288U JP H0647022 Y2 JPH0647022 Y2 JP H0647022Y2
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Japan
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weaving
yarns
yarn
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group
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清 本間
明 西村
郁夫 堀部
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Toray Industries Inc
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この考案は、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)や炭素
繊維強化炭素(CFRC)、炭素繊維強化金属(CFRM)等の
炭素繊維強化複合材料を形成するときに補強材として使
用する3軸補強織物に関する。
(従来の技術) CFRP等の、炭素繊維を補強材とする複合材料を成形する
ときに、炭素繊維を織物の形態で使用することはよく知
られている。ところが、通常の織物は織糸が互いに直交
する2方向にのみ延在していて異方性が著しく大きいの
で、多数の織物を、たとえば45°ずつずらして積層し、
使用するのが普通である。いわゆる疑似等方積層である
が、そうすると複合材料は厚みが増大し、重量が増大し
て、複合材料化することの最大の目的である軽量化が損
われてしまう。また、多数の織物をその織糸の方向を規
制しながら積層するのはやっかいであり、工数が増大し
て製造コストが高くなるという問題もある。
このような問題に対して、たとえば特公昭49−8423号公
報にみられるような、織糸を3方向に延在せしめてなる
3軸補強織物の使用が提案されている。そのような3軸
補強織物は、上述した、いわゆる2軸補強織物にくらべ
て高い等方性を有しているから、複合材料用として1枚
でも有効に使用し得る。
しかしながら、3軸補強織物は、1方向に延びている織
糸が他の2方向に延びている各織糸と交錯していてその
部分で織糸が大きくクリンプしているため、そこへの応
力集中が著しく、炭素繊維がもつ強力や弾性率といった
特性を十分に発現させられないという問題がある。ま
た、交錯部分で織糸が集束しやすいために織糸間の隙間
が大きくなり、しかも、表面の凹凸が大きくなって、複
合材料にしたときに、炭素繊維が全く存在していない部
分が大きくなったり、マトリクス過多の部分ができて、
その部分から複合材料の破壊が起こるという問題もあ
る。
(考案が解決しようとする課題) この考案の目的は、従来の3軸補強織物の上述した問題
点を解決し、等方性に優れるのはもちろんのこと、織糸
間の隙間が小さく、しかも、交錯部分における織糸のク
リンプが小さくて、複合材料にしたときに炭素繊維がも
つ特性を余すところなく発現させることができる3軸補
強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、この考案は、並行する2本
の織糸a1、a2からなる第1の織糸群と、並行する2本の
織糸b1、b2からなる第2の織糸群と、並行する2本の織
糸c1、c2からなる第3の織糸群とが層状をなしており、
すべての織糸には同一目付の炭素繊維糸が使われてお
り、織糸は織糸群間で57〜63°の角度をなしており、第
1の織糸群の織糸と第2の織糸群の織糸とは交錯してお
らず、第3の織糸群の織糸は第1、第2の織糸群の織糸
と交錯しており、第1の織糸群の上に第2の織糸群があ
り、第3の織糸群の織糸c1は、第1の織糸群の織糸a1と
第2の織糸群の織糸b1との交点の下を通って第1の織糸
群の織糸a2と第2の織糸群の織糸b2との交点の上を通っ
ており、第3の織糸群の織糸c2は、第1の織糸群の織糸
a1と第2の織糸群の織糸b1との交点の上を通って第1の
織糸群の織糸a2と第2の織糸群の織糸b2との交点の下を
通っており、かつ、織物の目付と織糸の目付との関係
が、式、 Wa=Kc・Wy 1/2 ただし、Wa:織物の目付(g/m2) Kc:定数で、400〜650 Wy:織糸の目付(g/m) を満足していることを特徴とする3軸補強織物を提供す
る。
この考案の3軸補強織物は、互いに層状をなす、並行す
る2本の織糸a1、a2からなる第1の織糸群と、並行する
2本の織糸b1、b2からなる第2の織糸群と、並行する2
本の織糸c1、c2からなる第3の織糸群からなっている。
また、すべての織糸には、同一目付(同一繊度)の炭素
繊維糸が使われており、織糸群内および織糸群間で織糸
が異なることはない。さらに、織糸は、織糸群間で57〜
63°の角度をなしている。この角度は、好ましくは60°
である。すなわち、織糸が織糸群間で60°の角度をもっ
ているとき、等方性が最も高くなる。
また、第1の織糸群の上に第2の織糸群があり、第1の
織糸群の織糸と第2の織糸群の織糸とは、互いに交錯す
ることなく、いわゆる交差積層状態にある。これに対し
て、第3の織糸群の織糸は、第1、第2の織糸群の織糸
と交錯している。これによって3つの織糸群が一体化さ
れているのであるが、この交錯は、第3の織糸群の織糸
c1が、第1の織糸群の織糸a1と第2の織糸群の織糸b1と
の交点の下を通って第1の織糸群の織糸a2と第2の織糸
群の織糸b2との交点の上を通り、第3の織糸群の織糸c2
が、第1の織糸群の織糸a1と第2の織糸群の織糸b1との
交点の上を通って第1の織糸群の織糸a2と第2の織糸群
の織糸b2との交点の下を通ることによって行われてい
る。
ところで、このような組織において、織糸間の隙間を小
さくし、しかも、交錯部分における織糸の拘束力を小さ
くして織糸の拡がりの自由度を大きくし、クリンプの小
さい織物とするためには、使用する織物の目付と、織糸
の目付(繊度)とを工夫する必要がある。すなわち、織
物の目付が小さかったり、織糸の目付が小さいと、織糸
のクリンプは小さくなるものの織糸間の隙間が大きくな
ってしまう。逆に、織物の目付が大きかったり、織糸の
目付が大きいと、織糸間の隙間は小さくなるものの織糸
のクリンプが大きくなる。だから、織物の目付と織糸の
目付との間には、最適な範囲がある。
この考案においては、織物の目付Waと、織糸の目付Wyと
の関係を、式、 Wa=Kc・Wy 1/2 ただし、Kc:定数で、400〜650 を満足する関係におくことにより、織糸間の隙間を小さ
くするとともに交錯部分における織糸のクリンプを小さ
くしている。
第2図は、織物の目付Waと、織糸の目付Wyとの関係を示
すもので、この考案が規定している範囲はKcが400の曲
線と650の曲線とで囲まれる範囲であり、その範囲より
も下の領域では織糸間の隙間の大きな織物となり、上の
領域では織糸のクリンプの大きな織物となって、複合材
料用として適していないことを示している。
(実施態様) 第1図において、3軸補強織物は、並行する織糸a1、a2
からなる第1の織糸群と、同様に織糸b1、b2からなる第
2の織糸群と、同様に織糸c1、c2からなる第3の織糸群
とを有する。第2の織糸群は第1の織糸群の上にある。
また、織糸a1、a2、織糸b1、b2、織糸c1、c2は同一目付の
炭素繊維糸からなっており、しかも、織糸a1、a2と織糸b
1、b2とがなす角度αは60°であり、織糸b1、b2と織糸c1、
c2とがなす角度βもまた60°であり、織糸c1、c2と織糸a
1、a2とがなす角度γもまた60°である。すなわち、α=
β=γ=60°であり、織糸は織糸群間で互いに60°の角
度をなしている。また、織糸a1、a2と織糸b1、b2とは交錯
していないが、それら織糸a1、a2と織糸b1、b2と織糸c1、c
2が交錯している。
織糸の交錯の状態を説明するに、織糸c1は織糸a1と織糸
b1との交点の下側を通過し、次いで織糸a2と織糸b2の上
側を通過している。また、織糸c2は織糸a1と織糸b1の交
点の上側を通過し、次いで織糸a2と織糸b2の下側を通過
している。このような組織をとることにより、織糸a1と
織糸a2とが寄り添い、同様に織糸b1、b2や織糸c1、c2が寄
り添い、各織糸群の織糸が2本づつ寄り添った形となっ
て、拘束力が甘く、しかも各織糸間の隙間の少ない織物
となる。
図示し得ないが、この実施態様の織物が、織物の目付
と、織糸の目付との関係が、上述した、 Wa=Kc・Wy 1/2 なる式を満足していることはいうまでもない。
上述したような3軸補強織物の製造自体は、公知の三軸
織物織機を用いることで容易にできる。
この考案の3軸補強織物を使用した複合材料の成形は、
従来周知の方法によって行うことができる。成形方法そ
のものは、従来の、いわゆる2軸補強織物を使用した方
法と何ら変わるものではない。なかでも、織物を積層し
た後、樹脂を含浸して成形する方法や、プリプレグ化し
たものを使用する、いわゆるプリプレグ法が一般的であ
る。
(考案の効果) この考案の織物は、並行する2本の織糸a1、a2からなる
第1の織糸群と、並行する2本の織糸b1、b2からなる第
2の織糸群と、並行する2本の織糸c1、c2からなる第3
の織糸群とが層状をなしており、すべての織糸には同一
目付の炭素繊維糸が使われており、織糸は織糸群間で57
〜63°の角度をなしており、第1の織糸群の織糸と第2
の織糸群の織糸とは交錯しておらず、第3の織糸群の織
糸は第1、第2の織糸群の織糸と交錯しており、第1の
織糸群は第1の織糸群の上にあり、第3の織糸群の織糸
c1は、第1の織糸群の織糸a1と第2の織糸群の織糸b1と
の交点の下を通って第1の織糸群の織糸a2と第2の織糸
群の織糸b2との交点の上を通っており、第3の織糸群の
織糸c2は、第1の織糸群の織糸a1と第2の織糸群の織糸
b1との交点の上を通って第1の織糸群の織糸a2と第2の
織糸群の織糸b2との交点の下を通っており、かつ、織物
の目付と織糸の目付との関係が、式、 Wa=Kc・Wy 1/2 を満足するようにしているから、織糸間の隙間が小さ
く、しかも、交錯部分における織糸のクリンプが小さく
なり、複合材料にしたときに、炭素繊維が全く存在して
いない部分が大きくなったり、マトリクス過多の部分が
できたり、織糸の交錯部分で著しい応力集中を招いたり
する心配が少なくなり、炭素繊維がもつ優れた特性を余
すところなく発現させることができるようになる。もち
ろん、3軸補強織物の特徴である高い等方性を損うもの
ではない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この考案の織物の一実施態様を示す概略平面
図、第2図は、織物の目付Waと、織糸の目付Wyとの関係
を示すグラフである。 a1、a2:第1の織糸群の織糸 b1、b2:第2の織糸群の織糸 c1、c2:第3の織糸群の織糸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 堀部 郁夫 滋賀県大津市園山1丁目1番1号 東レ株 式会社滋賀事業場内 (56)参考文献 特開 昭50−132260(JP,A) 特開 昭58−163750(JP,A) 特開 昭62−113547(JP,A) 特開 昭59−136222(JP,A) 特公 昭49−8423(JP,B1)

Claims (2)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】並行する2本の織糸a1、a2からなる第1の
    織糸群と、並行する2本の織糸b1、b2からなる第2の織
    糸群と、並行する2本の織糸c1、c2からなる第3の織糸
    群とが層状をなしており、すべての織糸には同一目付の
    炭素繊維糸が使われており、織糸は織糸群間で57〜63°
    の角度をなしており、第1の織糸群の織糸と第2の織糸
    群の織糸とは交錯しておらず、第3の織糸群の織糸は第
    1、第2の織糸群の織糸と交錯しており、第1の織糸群
    の上に第2の織糸群があり、第3の織糸群の織糸c1は、
    第1の織糸群の織糸a1と第2の織糸群の織糸b1との交点
    の下を通って第1の織糸群の織糸a2と第2の織糸群の織
    糸b2との交点の上を通っており、第3の織糸群の織糸c2
    は、第1の織糸群の織糸a1と第2の織糸群の織糸b1との
    交点の上を通って第1の織糸群の織糸a2と第2の織糸群
    の織糸b2との交点の下を通っており、かつ、織物の目付
    と織糸の目付との関係が、式、 Wa=Kc・Wy 1/2 ただし、Wa:織物の目付(g/m2) Kc:定数で、400〜650 Wy:織糸の目付(g/m) を満足していることを特徴とする3軸補強織物。
  2. 【請求項2】請求項(1)記載の3軸補強織物を有する
    炭素繊維強化複合材料。
JP1988115432U 1988-08-31 1988-08-31 3軸補強織物 Expired - Lifetime JPH0647022Y2 (ja)

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JPH0238481U JPH0238481U (ja) 1990-03-14
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