JPH0823096B2

JPH0823096B2 - 三軸補強織物

Info

Publication number: JPH0823096B2
Application number: JP1247948A
Authority: JP
Inventors: 明西村; 弘治大石橋
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1989-09-26
Filing date: 1989-09-26
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPH03113039A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）、炭
素繊維強化炭素（CFRC）、炭素繊維強化金属（CFRM）な
どの炭素繊維強化複合材料を成形する際の補強材として
使用するのに好適な炭素繊維三軸織物に関する。

（従来の技術） CFRPなど、炭素繊維を補強材とする複合材料を成形す
るときには、炭素繊維を織物の形態で使用することがよ
く知られている。その場合、通常は、複数枚の炭素繊維
の織物またはプリプレグを積層して使用している。

このとき、通常の織物は、織糸が径糸、緯糸として互
いに直交する０゜,90゜の２方向のみに延在していて、
そのまま積層したのでは成形品の異方性が著しく大きく
なるので、それを防ぐために、織物を互いに45゜づつず
らして積層する。いわゆる疑似等方積層である。

しかしながら、０゜,90゜に織糸が配向した通常の織
物から、45゜方向に織物を裁断できる寸法には制限があ
るため、桁材のように長いCFRPを成形するときには織物
を互いに繋ぎ合わせることが必要となる。そのため、成
形品では、補強材の炭素繊維が途中で切断された状態に
あり、結局は、強度の低いものしか得られないという問
題があった。

このような問題の解決を目的として、第１の織糸群と
第２の織糸群とを層状に配置し、両者に、細い補助糸か
らなる第３の織糸群を上記各織糸群を構成する織糸と交
錯せしめて織り込んだ、三軸補強織物が提案されている
（特開昭58−9255号参照）。

しかしながら、上記した三軸補強織物の場合、第３の
織糸群の密度（単位長さ当りの織糸本数）と第１の織糸
群および第２の織糸群の密度はほぼ等しく、しかも、等
間隔で織り込まれているので、ドレープ性が劣り、ま
た、この織物を積層したときには、層間に補助糸の層が
形成されることになって、得られた成形品の層間強度が
弱くなるという欠点があった。

（発明が解決しようとする課題）この発明の目的は、上記した従来の三軸補強織物にお
ける問題点を解決し、ドレープ性に優れ、複合材料を成
形したときに炭素繊維の特性を充分に発現せしめること
ができる、炭素繊維三軸織物を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記した目的を達成するために、この発明において
は、互いに並行する織糸からなる第１の織糸群と同じく
互いに並行する織糸からなる第２の織糸群とが層状に配
置され、第３の織糸群を構成する、互いに並行する補助
糸が前記第１の織糸群および第２の織糸群の各織糸と交
互に交錯している三軸織物であって、 A:前記第１の織糸群および第２の織糸群の各織糸はいず
れも炭素繊維糸であり、かつ前記第３の織糸群の補助糸
は、ガラス繊維糸、ポリアラミド繊維糸または炭素繊維
糸であり、 B:前記第１の織糸群の織糸と第２の織糸群の織糸は、80
゜〜100゜の角度をなしており、 C:前記第３の織糸群においては、１〜４本の前記補助糸
が組をなし、かつ組ピッチが10〜30mmであり、 D:前記補助糸の横断面積は、前記第１の織糸群および第
２の織糸群の各織糸の横断面積の1/15〜1/5である、ことを特徴とする三軸補強織物が提供される。

この発明の三軸織物においては、まず、第１の織糸群
と第２の織糸群は、いずれにおいても、互いに並行する
織糸からなり、この織糸には同一目付（同一繊度）の炭
素繊維の織糸が使用される。

この第１の織糸群と第２の織糸群は、80〜100゜の角
度をなしている。この角度が上記した値から外れると、
得られた織物の斜め方向の剪断応力が小さくなるからで
ある。好ましくは90゜である。

すなわち、第１の織糸群と第２の織糸群との角度を90
゜にすると、織物の長さ方向に対して０゜,90゜に織糸
が配向した通常の炭素繊維織物と、＋45゜，−45゜に織
糸が配向した三軸織物を交互に積層することによって、
疑似等方性で長い成形品を容易に得ることができる。ま
た、第１の織糸群と第２の織糸群の角度を90゜にする
と、それは、織物の長さ方向に対して、炭素繊維が＋45
゜，−45゜に配向した三軸織物になるので、それを用い
て桁材などを成形したときに、良好な剪断強度を発現で
きるようになる。

このように層状をなす第１の織糸群と第２の織糸群に
は、第３の織糸群が織り込まれる。

この第３の織糸群は、第１の織糸群と第２の織糸群の
位置ずれを防止して織物全体の形態保持のために織り込
まれるものであって、１〜４本の、互いに並行する補助
糸を１組として構成される。

補助糸としては、プリプレグ加工時や成形時の加熱に
よる熱収縮を防ぎ、かつ複合材料にしたときに、その特
性に悪影響を与えないということから、ガラス繊維，ポ
リアラミド繊維または炭素繊維が用いられる。

第３の織糸群は、それらを構成する１〜４本の補助糸
が、交互に、第１の織糸群と第２の織糸群の各織糸の間
を交錯するように織り込まれ、かつ、その織り込まれた
領域から10〜30mm離れた個所に再び前記の態様で織り込
まれる。このような織り込みが、織物の長さ方向に反復
されることにより、織物のドレープ性が大幅に向上し
て、複雑形状の成形品の製造時において、織物を積層し
た時に織糸の配向が乱れるという問題を解消できる。

この場合、第３の織糸群が織り込まれている領域の間
隔が10mm未満であると、得られた三軸織物のドレープ性
は低くなり、また30mmより間隔が広くなると、得られた
三軸織物の形態が不安定になる。

また、補助糸の太さ、すなわち断面積の大小もドレー
プ性に影響を与え、その断面積が、第１の織糸群と第２
の織糸群の炭素繊維の断面積の1/5より大きい場合は、
織糸相互間の交錯が強くなることによって、得られた織
物のドレープ性が低くなり、また1/15より小さい場合
は、ドレープ性は向上するが、しかし補助糸が細すぎ
て、製織時に補助糸が糸切れしたり、または得られた織
物の形態が不安定になるという問題を生ずる。

さらに、補助糸の本数をあまり多くすると、第１の織
糸群と第２の織糸群の各織糸との交錯が強くなって、織
物のドレープ性が低くなるので、その本数は、前記した
ように１〜４本とする。

（実施態様）第１図は、この発明の三軸織物の一部切欠平面図であ
る。図において、矢印ｌ方向が織物の長さ方向になって
いる。

互いに並行する炭素繊維の織糸a₁,a₂,a₃,a₄,a₅……か
らなる第１の織糸群と、同じく互いに並行する炭素繊維
の織糸b₁,b₂,b₃,b₄,b₅……からなる第２の織糸群は層状
に積層されている。第１の織糸群と第２の織糸群がなす
角度αは90゜になっている。

第１の織糸群の織糸a₁,a₂,a₃,a₄,a₅……と第２の織糸
群の織糸b₁,b₂,b₃,b₄,b₅…に対しては、織物の幅方向か
ら、c₁,c₂,c₃,c₄,c₅,c₆……の補助糸からなる第３の織
糸群が２本交互に織り込まれている。この場合、各補助
糸c₁,c₂……と織糸a₁,a₂……とがなす角度β，および、
各補助糸c₁,c₂……と織糸b₁,b₂……とがなす角度γは、
いずれも45゜と同じである。

補助糸の織り込みの状態をc₁,c₂について説明する
と、補助糸c₁は、織糸a₁と織糸b₁の上側を通って、織糸
a₂と織糸b₂の下側に回り込み、織糸a₃と織糸b₃の上側に
再びでて、織糸a₄と織糸b₄の下側に再び回り込む、とい
う織り込みの態様を織物の幅方向に連続して反復する。

そして、補助糸c₂は，織糸a₁と織糸b₂の上側を通っ
て、織糸a₂と織糸b₃の下側に回り込み、織糸a₃と織糸b₄
の上側に再びでたのち、織糸a₄と織糸b₅の下側に再び回
り込む、という織り込みの態様を織物の幅方向に連続し
て反復する。このような織り込みにより、第１の織糸
群、第２の織糸群の各織糸は補助糸によって形態保持さ
れる。

そして、補助糸c₁,c₂が織り込まれている領域から10
〜30mm離れている個所には、補助糸c₁,c₂と同じような
織り込み態様で補助糸c₃,c₄が織り込まれ、さらに、そ
の領域から10〜30mm離隔して補助糸c₅,c₆が同じような
織り込みの態様で織り込まれる。このような態様が織物
の長さ方向ｌにおいてピッチｐで反復して連続すること
により、第３の織糸群が構成されている。

このような三軸織物は、公知の三軸織機を用いること
により容易に織成することができる。

この発明の三軸織物を用いた、複合材料の成形は、従
来から公知の方法で行なうことができ、たとえば、従来
のいわゆる二方向織物を使用する場合と何ら変るもので
はない。なかでも、織物を積層したのち、樹脂を含浸し
て成形す方法や、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などを一般的な方法としてあげるこ
とができる。

（発明の効果）以上の説明で明らかなように、この発明の炭素繊維三
軸織物を補強材として用いると、たとえば、桁材のよう
な長いCFRPを形成するときに、±45゜に繊維配向した基
材の繋ぎ合わせを行なう必要がなくなり、炭素繊維は途
中で切断された状態にならないため、強度の高いCFRPを
得ることができる。

また、この三軸織物はドレープ性が優れているので、
複雑形状の成形品を製造する際に、補強材である織物を
その成形品の形状に沿わせても、織糸の配向が乱れると
いう事態は起らない。

さらに、従来の三軸織物では、層間に補助糸の層が形
成されるため、複合材料にした場合には、層間の強度が
弱くなるという問題を生じていたが、この発明の三軸織
物では、補助糸の使用量が少なく、層間の強度を弱める
という問題は起らなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の三軸織物の一部切欠平面図であ
る。 a₁,a₂,a₃,a₄,a₅……第１の織糸群を構成する織糸、b₁,b
₂,b₃,b₄,b₅……第２の織糸群を構成する織糸、c₁,c₂,
c₃,c₄,c₅,c₆……第３の織糸群を構成する補助糸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭50−132260（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−163750（ＪＰ，Ａ) 特公昭49−8423（ＪＰ，Ｂ１) 実公昭45−11573（ＪＰ，Ｙ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに並行する織糸からなる第１の織糸群
と同じく互いに並行する織糸からなる第２の織糸群とが
層状に配置され、第３の織糸群を構成する、互いに並行
する補助糸が前記第１の織糸群および第２の織糸群の各
織糸と交互に交錯している三軸織物であって、 A:前記第１の織糸群および第２の織糸群の各織糸はいず
れも炭素繊維糸であり、かつ前記第３の織糸群の補助糸
は、ガラス繊維糸、ポリアラミド繊維糸または炭素繊維
糸であり、 B:前記第１の織糸群の織糸と第２の織糸群の織糸は、80
゜〜100゜の角度をなしており、 C:前記第３の織糸群においては、１〜４本の前記補助糸
が組をなし、かつ組ピッチが10〜30mmであり、 D:前記補助糸の横断面積は、前記第１の織糸群および第
２の織糸群の各織糸の横断面積の1/15〜1/5である、ことを特徴とする三軸補強織物。