CN107923082B - 纤维结构体和纤维增强复合材料 - Google Patents

纤维结构体和纤维增强复合材料 Download PDF

Info

Publication number
CN107923082B
CN107923082B CN201680049189.0A CN201680049189A CN107923082B CN 107923082 B CN107923082 B CN 107923082B CN 201680049189 A CN201680049189 A CN 201680049189A CN 107923082 B CN107923082 B CN 107923082B
Authority
CN
China
Prior art keywords
yarn
reinforcing fiber
major axes
heart
axes orientation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201680049189.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107923082A (zh
Inventor
神谷隆太
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koda Corp
Original Assignee
Koda Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koda Corp filed Critical Koda Corp
Publication of CN107923082A publication Critical patent/CN107923082A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107923082B publication Critical patent/CN107923082B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02GCRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/22Yarns or threads characterised by constructional features, e.g. blending, filament/fibre
    • D02G3/38Threads in which fibres, filaments, or yarns are wound with other yarns or filaments, e.g. wrap yarns, i.e. strands of filaments or staple fibres are wrapped by a helically wound binder yarn
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/24Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least three directions forming a three dimensional structure
    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D1/00Woven fabrics designed to make specified articles
    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D11/00Double or multi-ply fabrics not otherwise provided for
    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D13/00Woven fabrics characterised by the special disposition of the warp or weft threads, e.g. with curved weft threads, with discontinuous warp threads, with diagonal warp or weft
    • D03D13/004Woven fabrics characterised by the special disposition of the warp or weft threads, e.g. with curved weft threads, with discontinuous warp threads, with diagonal warp or weft with weave pattern being non-standard or providing special effects
    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/20Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
    • D03D15/242Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads inorganic, e.g. basalt
    • D03D15/267Glass
    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/40Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads
    • D03D15/43Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads with differing diameters
    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/40Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads
    • D03D15/47Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the structure of the yarns or threads multicomponent, e.g. blended yarns or threads
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/10Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between yarns or filaments made mechanically
    • DTEXTILES; PAPER
    • D10INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2101/00Inorganic fibres
    • D10B2101/02Inorganic fibres based on oxides or oxide ceramics, e.g. silicates
    • D10B2101/06Glass
    • DTEXTILES; PAPER
    • D10INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2101/00Inorganic fibres
    • D10B2101/10Inorganic fibres based on non-oxides other than metals
    • D10B2101/12Carbon; Pitch
    • DTEXTILES; PAPER
    • D10INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2331/00Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products
    • D10B2331/02Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyamides
    • D10B2331/021Fibres made from polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polycondensation products polyamides aromatic polyamides, e.g. aramides
    • DTEXTILES; PAPER
    • D10INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2403/00Details of fabric structure established in the fabric forming process
    • D10B2403/02Cross-sectional features
    • D10B2403/024Fabric incorporating additional compounds
    • D10B2403/0241Fabric incorporating additional compounds enhancing mechanical properties
    • DTEXTILES; PAPER
    • D10INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00Industrial
    • D10B2505/02Reinforcing materials; Prepregs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

一种纤维结构体,包含:具有在第1纱主轴方向延伸的第1增强纤维束的第1纤维层;具有在与上述第1纱主轴方向正交的第2纱主轴方向延伸的第2增强纤维束的第2纤维层;以及,将上述第1纤维层和上述第2纤维层在它们的层叠方向结合的辅助纱。上述第1增强纤维束和第2增强纤维束中的至少一者包含芯纱以及对上述芯纱卷绕成螺旋状的包覆纱。上述包覆纱的取向角度即包覆角度对应于与上述第1纱主轴方向和上述第2纱主轴方向为不同的方向且用于使以上述纤维结构体为增强基材的纤维增强复合材料具有力学特性的方向。

Description

纤维结构体和纤维增强复合材料
技术领域
本发明涉及一种包含结合于层叠方向的第1纤维层和第2纤维层的纤维结构体以及包含该纤维结构体的纤维增强复合材料。
背景技术
纤维增强复合材料(以下简称为复合材料)作为轻量、高强度的材料被使用。复合材料通过在增强纤维中含浸基质树脂而复合化,从而与基质树脂本身相比力学特性(机械特性)得到提高,因此作为结构部件优选。
例如,作为复合材料的增强基材的纤维结构体包含层叠体和辅助纱,其中,所述层叠体是将由增强纤维制造的经纱、纬纱各自排列的纤维层层叠多个而得到的,所述辅助纱将该多个纤维层在层叠方向进行结合。此外,复合材料中,为了使经纱、纬纱的纱主轴方向(纱延伸的方向)以外也具有力学特性,有时除了经纱层和纬纱层以外,还层叠具有斜向纱的纤维层,所述斜向纱以在与这些经纱和纬纱的主轴方向不同的主轴方向延伸的方式排列。例如,图7所示,专利文献1的5轴三维纺织物80包含排列有多个经纱81a的经纱层81、排列有多个纬纱82a的纬纱层82以及2层斜纱层83、84,层叠这些层,利用垂直纱85结合在层叠方向上。一方的斜纱层83的第1斜纱83a相对于经纱81a倾斜一定角度,另一方的斜纱层84的第2斜纱84a相对于经纱81a向与第1斜纱83a相反方向倾斜一定角度。并且,5轴三维纺织物80中,2种斜纱83a、84a在经纱81a的纱主轴方向和纬纱82a的纱主轴方向以外的方向延伸,使该斜纱83a、84a的延伸方向上的力学特性提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-105798号公报
发明内容
然而,将5轴三维纺织物80在第1斜纱83a的纱主轴方向拉伸进行赋形时,5轴三维纺织物80因第2斜纱84a抑制剪切变形。如此,第2斜纱84a向缩短方向变形,第2斜纱84a弯弯曲曲,在以5轴三维纺织物80为增强基材的复合材料中,向第2斜纱84a的纱主轴方向的力学特性下降。
本发明的目的是提供一种可抑制赋形时的力学特性下降的纤维结构体和纤维增强复合材料。
用于解决上述问题的纤维结构体包含:第1纤维层,其具有以在第1纱主轴方向延伸的方式排列的多根第1增强纤维束;第2纤维层,其具有以在与上述第1纱主轴方向正交的第2纱主轴方向延伸的方式排列的多根第2增强纤维束;以及,辅助纱,其交错于上述第1增强纤维束和上述第2增强纤维束而将上述第1纤维层和上述第2纤维层在它们的层叠方向结合;并且,上述第1增强纤维束和第2增强纤维束中的至少一者包含由增强纤维制造的芯纱以及对上述芯纱卷绕成螺旋状的由增强纤维制造的包覆纱,上述包覆纱相对于上述芯纱的取向角度即包覆角度对应于与上述第1纱主轴方向和上述第2纱主轴方向为不同的方向且用于使以上述纤维结构体作为增强基材的纤维增强复合材料具有力学特性的方向。
用于解决上述问题的、使基质树脂含浸于纤维结构体而成的纤维增强复合材料中,上述纤维结构体包含:第1纤维层,其具有以在第1纱主轴方向延伸的方式排列的多根第1增强纤维束;第2纤维层,其具有以在与上述第1纱主轴方向正交的第2纱主轴方向延伸的方式排列的多根第2增强纤维束;以及,辅助纱,其交错于上述第1增强纤维束和上述第2增强纤维束而将上述第1纤维层和上述第2纤维层在它们的层叠方向结合;并且,上述第1增强纤维束和第2增强纤维束中的至少一者包含由增强纤维制造的芯纱以及对上述芯纱卷绕成螺旋状的由增强纤维制造的包覆纱,上述包覆纱相对于上述芯纱的取向角度即包覆角度对应于与上述第1纱主轴方向和上述第2纱主轴方向为不同的方向且用于使上述纤维增强复合材料具有力学特性的方向。
附图说明
图1是示意性地表示一个实施方式的纤维结构体的俯视图。
图2是示意性地表示包含图1的纤维结构体的纤维增强复合材料的截面图。
图3是示意性地表示图1的纤维结构体所含的第1增强纤维束和第2增强纤维束的图。
图4是示意性地表示经剪切变形的图1的纤维结构体的图。
图5的(a)是表示其它例子的增强纤维束的图,(b)是表示包含(a)的增强纤维束的纤维增强复合材料的部分截面图。
图6是表示另一个例子的纤维增强复合材料的部分截面图。
图7是表示以往的5轴三维纺织物的图。
具体实施方式
以下,按照图1~图4说明使纤维结构体和纤维增强复合材料具体化的一个实施方式。
如图2所示,纤维增强复合材料M是向构成增强基材的纤维结构体W中含浸基质树脂Ma而形成的。
如图1和图2所示,纤维结构体W是将第1纤维层11和第2纤维层21用第1辅助纱31和第2辅助纱32进行结合而构成的。纤维结构体W中,将第1纤维层11和第2纤维层21重叠的方向作为层叠方向,第1纤维层11和第2纤维层21中,将沿着层叠方向的方向作为厚度方向,并且将沿着该厚度方向的尺寸作为厚度。
如图1所示,第1纤维层11是排列多根作为第1增强纤维束的经纱12而构成的。第1纤维层11中,将经纱12的经纱主轴X1的延伸方向设为经纱主轴方向。此外,纤维结构体W中,将经纱12的取向角度设为0度。
第2纤维层21是排列多根作为第2增强纤维束的纬纱22而构成的。第2纤维层21中,将纬纱22的纬纱主轴X2的延伸方向设为纬纱主轴方向。纤维结构体W中,相对于经纱主轴方向(经纱主轴X1),纬纱主轴方向(纬纱主轴X2)以90度交叉,纤维结构体W中的纬纱22的取向角度为相对于经纱12的经纱主轴方向正交的90度。
第1辅助纱31配置于邻接的经纱12彼此之间。此外,第1辅助纱31与纬纱22和第2辅助纱32交错。第2辅助纱32配置于邻接的纬纱22彼此之间,并且与第1辅助纱31和经纱12交错。其结果,利用第1辅助纱31和第2辅助纱32将多个经纱12和纬纱22结合,第1纤维层11和第2纤维层21在层叠方向结合。
接着,对经纱12和纬纱22进行说明。
如图2所示,经纱12和纬纱22各自包含由增强纤维制造的芯纱13和被覆芯纱13的由增强纤维制造的多个包覆纱14。芯纱13和包覆纱14是各自将多个增强纤维捆扎而构成的。构成芯纱13的增强纤维例如为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维。此外,芯纱13为截面扁平状,具有在芯纱13的长边方向延伸的一对宽幅面13a、13b,将一个宽幅面13a设为第1宽幅面13a,将另一个宽幅面13b设为第2宽幅面13b。芯纱13具备连接宽幅面13a、13b的长缘部彼此的圆弧面13c。经纱12中的芯纱13的纱主轴方向(纱主轴Y)与经纱12的经纱主轴方向(经纱主轴X1)一致,纬纱22中的芯纱13的纱主轴方向(纱主轴Y)与纬纱22的纬纱主轴方向(纬纱主轴X2)一致。
如图3所示,包覆纱14在芯纱13的外周面卷绕成螺旋状。构成包覆纱14的增强纤维例如为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维。包覆纱14以相对于芯纱13的纱主轴方向(纱主轴Y)形成一定的取向角度(包覆角度)θ的状态被卷绕。进而,芯纱13被通过卷绕包覆纱14而构成的包覆层15所覆盖。本实施方式中包覆角度θ为45度。
将芯纱13的第1宽幅面13a上的包覆纱14的纱主轴方向(第1覆盖纱主轴Ya)设为第1覆盖方向,将第2宽幅面13b上的包覆纱14的纱主轴方向(第2覆盖纱主轴Yb)设为第2覆盖方向。第1覆盖方向与第2覆盖方向相对于芯纱13的纱主轴Y对称。相对于芯纱13的纱主轴Y,第1覆盖纱主轴Ya所形成的包覆角度为+θ度(+45度),相对于芯纱13的纱主轴Y,第2覆盖纱主轴Yb所形成的包覆角度为-θ度(-45度)。纤维结构体W中,包覆纱14的包覆角度θ对应不同于芯纱13的取向方向(作为经纱主轴方向的0度和作为纬纱主轴方向的90度)的方向(作为第1覆盖方向的+45度和作为第2覆盖方向的-45度)。
包覆层15具备由包覆纱14中的位于芯纱13的第1宽幅面13a上的部分(层)构成的第1覆盖部15a,该第1覆盖部15a是由包覆角度相对于纱主轴Y为+θ度的包覆纱14构成的部位。此外,包覆层15具备由包覆纱14中的位于芯纱13的第2宽幅面13b上的部分(层)构成的第2覆盖部15b,该第2覆盖部15b是由包覆角度相对于纱主轴Y为-θ度的包覆纱14构成的部位。因此,如图2所示,经纱12和纬纱22的截面图中,经纱12和纬纱22分别是由芯纱13、第1覆盖部15a和第2覆盖部15b构成的3层结构。
在各个经纱12和纬纱22中,芯纱13与包覆纱14的各层的体积比是芯纱13:第1覆盖部15a:第2覆盖部15b为2:1:1。因此,经纱12和纬纱22的截面图中,芯纱13的厚度与第1覆盖部15a的厚度与第2覆盖部15b的厚度的比是芯纱13:第1覆盖部15a:第2覆盖部15b也为2:1:1。因此,芯纱13与包覆层15的体积比为1:1。
如图1或图3所示,上述构成的具有经纱12和纬纱22的纤维结构体W中,经纱主轴方向与纬纱主轴方向正交。因此,纤维结构体W中,经纱12的第1覆盖部15a中的包覆纱14的纱主轴方向与纬纱22的第2覆盖部15b中的包覆纱14的纱主轴方向相同,相对于经纱主轴方向均为相同的包覆角度+θ度(+45度)。此外,经纱12的第2覆盖部15b中的包覆纱14的纱主轴方向与纬纱22的第1覆盖部15a中的包覆纱14的纱主轴方向相同,相对于经纱主轴方向均为相同的包覆角度-θ度(-45度)。
纤维结构体W是包含经纱12的芯纱13(0度)的层、纬纱22(90度)的芯纱13的层、经纱12的第1覆盖部15a的层、纬纱22的第2覆盖部15b的层、经纱12的第2覆盖部15b的层以及纬纱22的第1覆盖部15a的层的6层结构。此外,经纱12的第1覆盖部15a的层和纬纱22的第2覆盖部15b的层均具有相对于经纱主轴方向为+45度的包覆角度,经纱12的第2覆盖部15b的层和纬纱22的第1覆盖部15a的层均具有相对于经纱主轴方向为-45度的包覆角度。因此,纤维结构体W是包含具有互相不同的取向的4种层的结构。
然后,在包含经纱12和纬纱22的纤维结构体W整体中,经纱12的芯纱13所占的体积与纬纱22的芯纱13所占的体积与具有相对于经纱主轴方向为+θ度的包覆角度的包覆纱14的部位所占的体积与具有相对于经纱主轴方向为-θ度的包覆角度的包覆纱14的部位所占的体积的比为1:1:1:1。因此,在相对于经纱主轴方向为0度、90度、+45度和-45度分别取向的4种层的体积比为1:1:1:1(即,具有互相不同的取向的4种层的体积互相相同),因此向各方向的力学特性均等。
纤维增强复合材料M可以通过在上述构成的纤维结构体W中含浸基质树脂Ma而制造。作为使基质树脂Ma在纤维结构体W中含浸、固化的制造方法的一个例子,有RTM(ResinTransfer Molding)法。RTM法中,在将纤维结构体W配置于树脂含浸用模具内的状态下在模具内注入液态的热固性树脂。作为热固性树脂,例如使用环氧树脂。在模具内注入热固性树脂后,通过加热固化而形成纤维增强复合材料M。
纤维增强复合材料M中,在经纱12的芯纱13所延伸的经纱主轴方向(0度)、纬纱22的芯纱13所延伸的纬纱主轴方向(90度)、经纱12的第1覆盖部15a的第1覆盖方向和纬纱22的第2覆盖部15b的第2覆盖方向(+45度)、经纱12的第2覆盖部15b的第2覆盖方向和纬纱22的第1覆盖部15a的第1覆盖方向(-45度)这4个方向力学特性提高。此外,纤维增强复合材料M在4个方向力学特性同等地提高,具有准各向同性。
接着,对具备经纱12和纬纱22的纤维结构体W和纤维增强复合材料M的作用进行记载。
例如,图4所示,纤维结构体W向经纱12的第1覆盖纱主轴Ya的延伸的第1覆盖方向被拉伸而赋形时,经纱12和纬纱22追随拉伸而变形。另一方面,包覆纱14未产生向拉伸的第1覆盖方向的伸长,对于与拉伸的方向正交的第2覆盖方向,抑制弯弯曲曲或卷绕的缓和的产生。
根据上述实施方式,可得到如下效果。
(1)对于经纱12和纬纱22,在芯纱13上将包覆纱14卷绕成螺旋状而构成,包覆纱14的包覆角度对应于与芯纱13的取向方向(作为经纱主轴方向的0度和作为纬纱主轴方向的90度)不同的方向(作为第1覆盖方向的+45度和作为第2覆盖方向的-45度)。通过控制包覆纱14在芯纱13上的包覆角度,可以将包覆纱14的纱主轴方向控制为与经纱12和纬纱22的纱主轴方向不同的方向且为用于使纤维增强复合材料M具有力学特性的方向。因此,可以不使用斜向纱就能够使纤维增强复合材料M具有在经纱12的经纱主轴方向和纬纱22的纬纱主轴方向以外的方向上的力学特性。此外,包覆纱14相对于芯纱13卷绕成螺旋状,因此两个宽幅面13a、13b上的包覆纱14的纱主轴方向相对于芯纱13的纱主轴方向对称(正负)。进而,包覆纱14卷绕于芯纱13,因此即使为了赋形纤维结构体而将纤维结构体在包覆纱14的纱主轴方向的一个方向拉伸,在一个方向取向的包覆纱14也不伸长,抑制在另一个方向取向的包覆纱14弯弯曲曲或卷绕松弛。即,由于包覆纱14卷绕于芯纱13,因此即使纤维结构体W被赋形,包覆纱14也不会伸长或弯弯曲曲,难以产生折皱。因此,使用纤维结构体W的纤维增强复合材料M中,在因包覆纱14而具有力学特性的方向上,可以抑制其力学特性的下降。此外,由于宽幅面13a、13b上的包覆纱14的纱主轴方向与纤维增强复合材料M中使力学特性提高的方向一致,因此包覆纱14的平直性高,其纱主轴方向上的力学特性提高效果得到提高。
(2)包覆纱14的第1覆盖方向和第2覆盖方向是与经纱12的经纱主轴方向和纬纱22的纬纱主轴方向不同的方向。因此,纤维结构体W为第1纤维层11和第2纤维层21的层叠体的同时能够在不使用斜向纱的情况下使包覆纱14在第1覆盖方向和第2覆盖方向取向,使第1覆盖方向和第2覆盖方向的力学特性提高。
(3)在各个经纱12和纬纱22中,相对于芯纱13的纱主轴Y,包覆纱14的第1覆盖纱主轴Ya所形成的包覆角度为+45度,相对于芯纱13的纱主轴Y,包覆纱14的第2覆盖纱主轴Yb所形成的包覆角度为-45度。因此,使用纤维结构体W的纤维增强复合材料M中,相对于经纱12以90度交叉的纬纱22、存在以+45度交叉的包覆纱14的部位和以-45度交叉的包覆纱14的部位,能使纤维增强复合材料M具有准各向同性。
(4)经纱12的芯纱13所占的体积、纬纱22的芯纱13所占的体积、具有相对于经纱主轴方向为+θ度的包覆角度的包覆纱14的部位所占的体积、以及具有相对于经纱主轴方向为-θ度的包覆角度的包覆纱14的部位所占的体积相同。因此,能使经纱12的经纱主轴方向上的力学特性、纬纱22的纬纱主轴方向上的力学特性、相对于经纱主轴方向呈+θ度的包覆角度的方向上的力学特性、以及相对于经纱主轴方向呈-θ度的包覆角度的方向上的力学特性均等。作为其结果,在纤维增强复合材料M的4个方向,能成为相同的弹性特性。
(5)纤维结构体W是将由经纱12构成的第1纤维层11和由纬纱22构成的第2纤维层21结合而构成,可以使用一般的织机制造。并且,通过使经纱12和纬纱22具备包覆纱14,即使使用一般的织机制造的纤维结构体W,也可以具有与具备斜向纱的纤维结构体相同的力学特性。
另外,上述实施方式也可以以下述方式变更。
○实施方式中,以覆盖芯纱13的包覆层15为1层的方式卷绕包覆纱14,但不限于此。也可以以覆盖芯纱13的包覆层为2层的方式卷绕包覆纱14。
如图5(a)所示,各个经纱12和纬纱22具有芯纱13、相对于芯纱13将包覆纱14卷绕成螺旋状而构成的第1包覆层16、以及相对于该第1包覆层16将包覆纱14卷绕成螺旋状而构成的第2包覆层17。第1包覆层16中的包覆纱14的卷绕方向与第2包覆层17中的包覆纱14的卷绕方向相反。
如图5(b)所示,第1包覆层16在位于芯纱13的第1宽幅面13a上的部分(层)具备第1覆盖部16a,该第1覆盖部16a是由包覆角度相对于芯纱13的纱主轴Y为+θ度的包覆纱14构成的部位。此外,第1包覆层16在位于芯纱13的第2宽幅面13b上的部分(层)具备第2覆盖部16b,该第2覆盖部16b是由包覆角度相对于芯纱13的纱主轴Y为-θ度的包覆纱14构成的部位。
第2包覆层17在位于第1包覆层16的第1覆盖部16a上的部位具备第1覆盖部17a,该第1覆盖部17a是由包覆角度相对于芯纱13的纱主轴Y为-θ度的包覆纱14构成的部位。此外,第2包覆层17在位于第2覆盖部16b上的部位具备第2覆盖部17b,该第2覆盖部17b是由包覆角度相对于芯纱13的纱主轴Y为+θ度的包覆纱14构成的部位。
因此,经纱12和纬纱22的截面图中,各个经纱12和纬纱22是由芯纱13、第1包覆层16的第1覆盖部16a和第2覆盖部16b、以及第2包覆层17的第1覆盖部17a和第2覆盖部17b构成的5层结构。
此外,在各个经纱12和纬纱22中,芯纱13与包覆纱14的各层的体积比(厚度比)是芯纱13:第1覆盖部16a:第2覆盖部16b:第1覆盖部17a:第2覆盖部17b为4:1:1:1:1。因此,芯纱13与2根包覆纱14(第1包覆层16和第2包覆层17)的体积比为1:1,此外,芯纱13和包覆纱14是同样地由增强纤维制造的。由此,能使经纱12的经纱主轴方向上的力学特性、纬纱22的纬纱主轴方向上的力学特性、相对于经纱主轴方向呈+θ度的包覆角度的方向上的力学特性、以及相对于经纱主轴方向呈-θ度的包覆角度的方向上的力学特性均等。
○如图5(a)和图5(b)所示,第1包覆层16中的包覆纱14的卷绕方向与第2包覆层17中的包覆纱14的卷绕方向相反。与此相对,在以第1包覆层16和第2包覆层17覆盖芯纱13的结构中,可以使第1包覆层16与第2包覆层17的卷绕方向相同。
○如图6所示,也可以将经纱12设为具有芯纱13和包覆纱14的构成,将纬纱42设为不具有包覆纱14的只有增强纤维的束的构成。
在这种情况下,经纱12的芯纱13与纬纱42的体积比设为1:1,且设为相同的粗度。此外,经纱12的芯纱13与第1覆盖部15a与第2覆盖部15b的体积比(厚度比)是芯纱13:第1覆盖部15a:第2覆盖部15b为1:1:1。作为其结果,第1覆盖部15a和第2覆盖部15b与除其以外的部位(经纱12的芯纱13和纬纱42)的体积比为1:1。
○也可以使经纱12的包覆角度与纬纱22的包覆角度不同。
○经纱12和纬纱22的包覆角度也可以为±45度以外的角度,例如也可以为60度。
○芯纱13也可以不是截面扁平状而是截面圆形状。在这种情况下,与芯纱13为截面扁平状的实施方式相比,包覆角度θ的方向上的力学特性提高效果下降,因此优选使包覆层15的体积比率大于芯纱13的层。

Claims (7)

1.一种纤维结构体,其包含:
第1纤维层,具有以在第1纱主轴方向延伸的方式排列的多根第1增强纤维束,
第2纤维层,具有以在与所述第1纱主轴方向正交的第2纱主轴方向延伸的方式排列的多根第2增强纤维束,以及
辅助纱,交错于所述第1增强纤维束和所述第2增强纤维束而将所述第1纤维层和所述第2纤维层在它们的层叠方向结合,
并且,所述第1增强纤维束和第2增强纤维束中的至少一者包含由增强纤维制造的芯纱以及对所述芯纱卷绕成螺旋状的由增强纤维制造的包覆纱,
所述包覆纱相对于所述芯纱的取向角度即包覆角度对应于与所述第1纱主轴方向和所述第2纱主轴方向为不同的方向且用于使以所述纤维结构体作为增强基材的纤维增强复合材料具有力学特性的方向。
2.根据权利要求1所述的纤维结构体,其中,所述芯纱为截面扁平状,具有在所述芯纱的长边方向延伸的一对宽幅面,分别位于该一对宽幅面上的所述包覆纱的部位在所述不同的方向取向。
3.根据权利要求1或2所述的纤维结构体,其中,所述第1增强纤维束和第2增强纤维束各自具有所述芯纱和所述包覆纱。
4.根据权利要求3所述的纤维结构体,其中,在各个所述第1增强纤维束和第2增强纤维束中,
所述包覆纱构成覆盖所述芯纱的包覆层,所述包覆层具有由所述包覆纱中的相对于所述芯纱的纱主轴方向呈规定的包覆角度的部位构成的第1覆盖部以及由相对于所述芯纱的纱主轴与所述第1覆盖部的包覆角度呈对称的包覆角度的部位构成的第2覆盖部,
所述芯纱与所述第1覆盖部与所述第2覆盖部的体积比为2:1:1。
5.根据权利要求1或2所述的纤维结构体,其中,所述第1增强纤维束和第2增强纤维束中,只有所述第1增强纤维束具有所述芯纱和所述包覆纱。
6.根据权利要求5所述的纤维结构体,其中,
所述包覆纱构成覆盖所述芯纱的包覆层,所述包覆层具有由所述包覆纱中的相对于所述芯纱的纱主轴方向呈规定的包覆角度的部位构成的第1覆盖部以及由相对于所述芯纱的纱主轴与所述第1覆盖部的包覆角度呈对称的包覆角度的部位构成的第2覆盖部,
所述芯纱与所述第2增强纤维束的体积比为1:1,所述芯纱与所述第1覆盖部与所述第2覆盖部的体积比为1:1:1。
7.一种纤维增强复合材料,是纤维结构体中含浸了基质树脂的纤维增强复合材料,
所述纤维结构体包含:
第1纤维层,具有以在第1纱主轴方向延伸的方式排列的多根第1增强纤维束,
第2纤维层,具有以在与所述第1纱主轴方向正交的第2纱主轴方向延伸的方式排列的多根第2增强纤维束,以及
辅助纱,交错于所述第1增强纤维束和所述第2增强纤维束而将所述第1纤维层和所述第2纤维层在它们的层叠方向结合,
并且,所述第1增强纤维束和第2增强纤维束中的至少一者包含由增强纤维制造的芯纱以及对所述芯纱卷绕成螺旋状的由增强纤维制造的包覆纱,
所述包覆纱相对于所述芯纱的取向角度即包覆角度对应于与所述第1纱主轴方向和所述第2纱主轴方向为不同的方向且用于使所述纤维增强复合材料具有力学特性的方向。
CN201680049189.0A 2015-08-28 2016-08-16 纤维结构体和纤维增强复合材料 Expired - Fee Related CN107923082B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-169580 2015-08-28
JP2015169580A JP6493094B2 (ja) 2015-08-28 2015-08-28 繊維構造体及び繊維強化複合材
PCT/JP2016/073865 WO2017038445A1 (ja) 2015-08-28 2016-08-16 繊維構造体及び繊維強化複合材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107923082A CN107923082A (zh) 2018-04-17
CN107923082B true CN107923082B (zh) 2019-11-26

Family

ID=58187483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680049189.0A Expired - Fee Related CN107923082B (zh) 2015-08-28 2016-08-16 纤维结构体和纤维增强复合材料

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10697094B2 (zh)
EP (1) EP3342907B1 (zh)
JP (1) JP6493094B2 (zh)
CN (1) CN107923082B (zh)
CA (1) CA2994654C (zh)
ES (1) ES2747947T3 (zh)
WO (1) WO2017038445A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7123047B2 (ja) * 2017-07-10 2022-08-22 倉敷紡績株式会社 繊維強化樹脂用芯鞘複合糸及びこれを使用した繊維強化樹脂
TWI803932B (zh) * 2021-08-10 2023-06-01 銓程國際股份有限公司 具透濕之高強度防護布及其製造方法
TWI802955B (zh) * 2021-08-10 2023-05-21 銓程國際股份有限公司 具防臭抗菌的高強度防護布及其製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5530974A (en) * 1978-08-29 1980-03-05 Toray Industries Fabric construction for composite material
JPS6366362A (ja) * 1987-05-22 1988-03-25 倉敷紡績株式会社 補強用基布
JP2512467Y2 (ja) * 1990-05-17 1996-10-02 東レ株式会社 三次元補強材およびそれを用いた繊維強化複合材料
US6127035A (en) * 1998-12-03 2000-10-03 Carter; H. Landis Low dielectric composite fiber and fabric
JP2002105798A (ja) 2000-10-02 2002-04-10 Murata Mach Ltd 5軸三次元織機のバイアス装置
FR2828894B1 (fr) * 2001-08-24 2004-01-02 Schappe Sa Fil resistant a la coupure, destine notamment a la realisation de vetements de protection
US7361618B2 (en) * 2001-12-19 2008-04-22 Toray Industries, Inc. Carbon fiber-made reinforcing woven fabric and prepreg and prepreg production method
DK2547816T3 (en) * 2010-03-18 2016-11-14 Toho Tenax Europe Gmbh Sewn multi-axis nonwoven fabric
DE102010028433A1 (de) 2010-04-30 2011-11-03 Deutsche Institute Für Textil- Und Faserforschung Denkendorf Hybridgarn zur Herstellung von Formteilen
FR2970481B1 (fr) * 2011-01-18 2014-06-13 Snecma Structure fibreuse pour piece en materiau composite de geometrie complexe
PL2702092T3 (pl) * 2011-04-26 2018-03-30 Bekaert Sa Nv Kompozyty wzmacniane włóknem stalowym
US9023450B2 (en) * 2011-09-06 2015-05-05 Honeywell International Inc. High lap shear strength, low back face signature UD composite and the process of making
US9539789B2 (en) * 2012-08-21 2017-01-10 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Three-dimensional fiber-reinforced composite and method for producing three-dimensional fiber-reinforced composite
JP2015080944A (ja) * 2013-10-24 2015-04-27 株式会社豊田自動織機 繊維強化樹脂

Also Published As

Publication number Publication date
US20180251918A1 (en) 2018-09-06
EP3342907B1 (en) 2019-07-31
CA2994654A1 (en) 2017-03-09
EP3342907A4 (en) 2018-09-05
JP6493094B2 (ja) 2019-04-03
WO2017038445A1 (ja) 2017-03-09
CN107923082A (zh) 2018-04-17
US10697094B2 (en) 2020-06-30
EP3342907A1 (en) 2018-07-04
JP2017043870A (ja) 2017-03-02
CA2994654C (en) 2019-12-31
ES2747947T3 (es) 2020-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6811877B2 (en) Reinforcing structure
CN107923082B (zh) 纤维结构体和纤维增强复合材料
JP2008543670A (ja) 補強ビームおよび補強ビームを製造するための方法ならびに繊維積層物
CA2780729C (en) Reinforcement for darted preforms
US20200109493A1 (en) Fiber structure and fiber-reinforced composite
US8852021B2 (en) Golf club shaft and golf club using the same
WO2021033484A1 (ja) 繊維構造体及び繊維強化複合材
WO2019012983A1 (ja) 繊維構造体及び繊維強化複合材
JP2021025164A (ja) 繊維構造体及び繊維強化複合材
US20210180221A1 (en) Fiber construct, fiber-reinforced composite material, and method for manufacturing these
JP7287162B2 (ja) 繊維構造体及び繊維強化複合材
JP7056394B2 (ja) 繊維強化複合材及び織物基材
JP6897705B2 (ja) 補強繊維織物及びその製造方法
WO2021006081A1 (ja) 繊維構造体及び繊維構造体の製造方法
WO2012014613A1 (ja) 繊維基材及び繊維強化複合材料
KR20110122624A (ko) 섬유강화플라스틱 강화용 편직물 및 그 편직물을 이용한 섬유강화플라스틱
WO2014034606A1 (ja) 三次元繊維構造体、それを使用したプリプレグ、及び、三次元繊維構造体の製造方法
WO2012014605A1 (ja) 繊維基材及び繊維強化複合材料
JP2007263540A (ja) 弓道用の弓
JP2018016036A (ja) サンドイッチ構造用の多層織物及びサンドイッチ構造繊維強化複合材
JPH08312534A (ja) ケーシング
JP2015117442A (ja) 補強繊維織物及びその製造方法
JP2013059947A (ja) スキン・リブ構造体
JPH08336904A (ja) 管 体
JPS61211018A (ja) 繊維強化プラスチツクの製造法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20191126

Termination date: 20210816