JP2003027349A - 補強用繊維織物 - Google Patents

補強用繊維織物

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JP2003027349A
JP2003027349A JP2001215491A JP2001215491A JP2003027349A JP 2003027349 A JP2003027349 A JP 2003027349A JP 2001215491 A JP2001215491 A JP 2001215491A JP 2001215491 A JP2001215491 A JP 2001215491A JP 2003027349 A JP2003027349 A JP 2003027349A
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reinforcing fiber
yarn
woven fabric
fiber bundle
weft
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Mitsuaki Hirota
光昭 広田
Akizo Nakagawa
晶三 仲川
Tomoaki Tanaka
知明 田中
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Sakai Composites Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 流動性の低いマトリックスを用いる場合であ
っても、高い界面接着力を確保して良好な機械的諸特性
を得ることを可能にする補強用繊維織物を提供する。 【解決手段】 タテ糸2とヨコ糸3に用いた補強繊維束
Fが相互間に空隙4を形成するように粗い組織に編成さ
れ、かつタテ糸2とヨコ糸3の少なくとも一方の補強繊
維束Fが表面に多数の毛羽立ちkを有すると共に、長手
方向に沿って多数の凹凸を形成している補強用繊維織物
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複合材の補強に使
用される補強用繊維織物に関し、さらに詳しくは、樹
脂、コンクリート、しっくい、金属などの補強用として
高い界面接着力を確保することができる補強用繊維織に
関する。
【0002】
【従来の技術】熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、コンクリ
ート、しっくい、金属などをマトリックスとする複合材
料の補強用繊維には、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊
維、ガラス繊維などが使用されている。この複合材料を
タテ/ヨコ両方向に同時に強化したい場合には、補強用
繊維をタテ糸とヨコ糸に使用した補強用繊維織物にして
挿入され、複合材料のタテ/ヨコ両方向に引張り、曲
げ、圧縮、層間剪断などの機械的諸特性を向上させるよ
うにしている。
【0003】従来、上記のように補強用繊維織物により
タテ/ヨコ両方向に強化された複合材料を成形する場合
には、補強用繊維織物の表面をアンカー剤やプライマー
などで粗面化し、マトリックスとの界面接着力を向上さ
せて高いアンカー効果を得るようにしていた。しかし、
このようにアンカー剤やプライマーなどを用いる方法
は、複合材料の機械的強度を大きくするため粘度の大き
いマトリックスを使用する場合には、マトリックスの流
動性が低下するためアンカー効果が低下し、複合材料の
機械的諸特性を悪化させてしまうという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、複合
材料の機械的強度の増大に有利な流動性の低いマトリッ
クスを用いる場合であっても、高い界面接着力を確保し
て良好な機械的諸特性を得ることを可能にする補強用繊
維織物を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の補強用繊維織物は、タテ糸とヨコ糸に用いた補強繊
維束が相互間に空隙を形成するように粗い組織に織製さ
れ、かつ前記タテ糸とヨコ糸の少なくとも一方の補強繊
維束が表面に多数の毛羽立ちを有すると共に、長手方向
に沿って多数の凹凸を形成していることを特徴とするも
のである。
【0006】このようにタテ糸とヨコ糸の補強繊維束を
粗い組織で編成することで補強繊維束の相互間に空隙を
形成し、かつタテ糸とヨコ糸との少なくとも一方の補強
繊維束表面に毛羽立ちを形成し、長手方向に凹凸を形成
したことにより、たとえマトリックスの流動性が低くて
も、上記空隙を介することにより補強用繊維織物の表裏
両面にマトリックスを貫通するように浸透させ、かつ補
強繊維束の表面の毛羽や長手方向の凹凸により表面にマ
トリックスを強固に接着させるため高いアンカー効果を
得ることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1及び図2は、本発明の補強用
繊維織物の一例を示す。
【0008】補強繊維織物1は、タテ糸2とヨコ糸3に
補強繊維束Fを使用し、粗い組織に織製されることによ
り補強繊維束の相互間に広い開口面積の空隙4を形成し
ている。補強繊維束Fとしては、炭素繊維、芳香族ポリ
アミド繊維、ガラス繊維、ポリ−P−フェニレンベンズ
ビスオキサゾール繊維などの高強度、高弾性率の長繊維
が使用されており、特に炭素繊維が好ましい。タテ糸2
とヨコ糸3には、同一種類の補強繊維束Fが使用されて
も、或いは互いに異なる種類の補強繊維束Fが使用され
ていてもよい。
【0009】上記空隙4は広い開口面積を有し、かつ多
数分散するように設けられることにより、複合材料に使
用されるマトリックスを補強繊維織物1の表裏両面に貫
通するようにし、それによって高いアンカー効果が得ら
れるようにする。このような空隙4が外部負荷により簡
単に変形しないようにするため、タテ糸2及びヨコ糸3
にはそれぞれ熱融着糸5を引き揃えるように配置され、
その熱融着糸5の溶融又は軟化によりタテ糸2とヨコ糸
3を交点で固定するようになっている。
【0010】この熱融着糸5は、必ずしもタテ糸2とヨ
コ糸3の両方に配置する必要はなく、いずれか一方だけ
であってもよい。また、熱融着糸5はタテ糸2及び/又
はヨコ糸3に引き揃えるように配置する代わりに、巻き
付けるように配置してもよい。このようにタテ糸2とヨ
コ糸3の相互固定に用いられる熱融着糸5としては、融
点及び/又は軟化点が70〜200℃の範囲のものが好
ましい。
【0011】また、補強繊維束Fは、タテ糸2とヨコ糸
3の少なくとも一方に多数の毛羽kを表面に毛羽立ち状
に形成したものを使用している。図示の例ではヨコ糸3
の補強繊維束Fが毛羽kを有している。好ましくはタテ
糸2とヨコ糸3の両方の補強繊維束Fに毛羽立ちを有す
るとよい。
【0012】更に補強繊維束Fは、タテ糸2とヨコ糸3
の少なくとも一方に長手方向に沿って規則的又は不規則
的に変化する凹凸を形成するものを使用する。図示の例
ではヨコ糸3の補強繊維束Fがそのように凹凸に変化し
ている。好ましくはタテ糸2とヨコ糸3の両方の補強繊
維束Fとも、長手方向に凹凸変化しているものが望まし
い。
【0013】これらの毛羽kや長手方向に変化する凹凸
は、いずれも複合材料のマトリクス(熱硬化性樹脂、熱
可塑性樹脂、コンクリート、しっくい等)との接触面積
を大きくするため、高いアンカー効果を発揮する作用を
奏する。
【0014】補強繊維束Fの長手方向に凹凸を形成する
手段は、特に限定されない。例えば、図3に例示したも
のでは、太い補強繊維束Fを偏平状態にし、その外周に
細糸yを螺旋状に巻き付けて凹凸を付与している。から
み織りや模紗織りと同じ手法である。このように太い補
強繊維束Fの周囲に細糸yを螺旋状に巻き付ける方法と
しては、図4に例示するように、細糸yの糸層を巻回し
たボビンBの中心に、偏平状態の補強繊維束Fを通過さ
せ、その補強繊維束Fに対してボビンBの糸層から細糸
yを絡めると、細糸yが自動的に解舒されながら螺旋状
に巻き付いて、図3のように凹凸を有する補強繊維束F
になる。
【0015】本発明の補強用繊維織物において、補強繊
維束Fにより囲まれた空隙4は出来るだけ多い方がよ
い。また、この空隙4の開口面積は、従来の補強用繊維
織物が有するものよりも広く、15〜160mm2 の範
囲が好ましい。このような広い開口面積にすることによ
り、流動性の低いマトリックスであっても、空隙4を介
して補強繊維織物1の表面から裏面までマトリックスが
十分に浸透し、マトリックスの硬化後において高いアン
カー効果を発揮するようになる。
【0016】空隙4の開口面積が15mm2 未満であっ
ては、補強用繊維織物1に対してマトリクスが十分に浸
透できないため高いアンカー効果を得ることが難しくな
る。逆に、開口面積が160mm2 を越えると、補強繊
維束F,F間の配列間隔が広くなりすぎるため、補強用
繊維織物による補強効果が低減する。
【0017】補強繊維束Fの太さとしては、タテ糸2と
ヨコ糸3の少なくとも一方に使用するものが200〜2
000Texであるようにする。さらに好ましくは、タ
テ糸2およびヨコ糸3の両方に使用する補強繊維束F
が、共に200〜2000Texであるようにするのが
よい。補強繊維束Fの太さが200Texよりも細い
と、上述したアンカー効果を伴う補強効果を十分に得る
ことができない。また、2000Texよりも太くする
と、補強繊維束の内部にまでマトリックス樹脂が十分に
浸透し難くなり、十分な補強効果を発揮できなくなる場
合がある。
【0018】上記構成からなる本発明の補強繊維織物に
よれば、上記のように広い開口面積の空隙4を有するこ
とで、マトリックスが流動性の低い高強度のものであっ
ても補強繊維織物1の表面から裏面まで確実に浸透でき
るようになり、また補強繊維束Fが毛羽と長手方向の凹
凸を形成することによってマトリックスとの接触面積を
拡大し、結合を強固にする。したがって、マトリクスの
流動性に影響されることなく、また補強用繊維織物がア
ンカー剤やプライマーなどで処理されているか否かにか
かわらず、高いアンカー効果を発揮することができ、複
合材料の引張り、曲げ、圧縮、層間剪断などの機械的諸
特性を向上することができる。
【0019】
【実施例】タテ糸に1600Texの炭素繊維束を、ヨ
コ糸に毛羽立ちと長手方向に凹凸を有する220Tex
のガラス繊維バルキーヤーン(バルキー度20〜30波
/10cm)をそれぞれ使用し、織密度がタテ1.20〜
1.30本/cm、ヨコ1.60〜1.70本/cmで、4
9〜100mm2 の開口面積の空隙を多数有する図1の
構造からなる本発明の補強用繊維織物を製作した。
【0020】また、タテ糸に1600Texの炭素繊維
束を、ヨコ糸に220Texのガラス繊維束(毛羽立ち
及び凹凸なし)をそれぞれ使用し、空隙の開口面積が1
5mm2 以下である従来の補強用繊維織物を製作した。
【0021】上記2種類の補強用繊維織物は、いずれも
タテ糸の炭素繊維使用重量が200g/m2 であり、本
発明の補強用繊維織物は、融点約80℃で30Texの
熱融着糸をタテ糸とヨコ糸とに引き揃え配置し、加熱溶
融して織物形状を安定させた。また、従来の補強用繊維
織物の方は、アンカー剤により表面処理を行った。
【0022】これら各補強用繊維織物Rを、それぞれ図
5に示すような、幅50mm、タテ300mm×ヨコ3
00mm、肉厚50mmのU字形コンクリートトラフTの
補強材として、トラフ長手方向に40cm間隔で挿入し
た成形物を製作した。
【0023】この2種類のU字形コンクリートトラフに
ついて、それぞれ曲げ破壊荷重を測定したところ、従来
織物で補強したトラフは20〜25KNであるのに対し
て、本発明の織物で補強したトラフは30〜35KNと
いう高いレベルの補強効果が得られた。
【0024】
【発明の効果】上述したように本発明の補強繊維織物に
よれば、タテ糸とヨコ糸の補強繊維束を粗い組織で編成
することで補強繊維束の相互間に空隙を形成し、かつタ
テ糸とヨコ糸との少なくとも一方の補強繊維束表面に毛
羽立ちを形成し、長手方向に凹凸を形成したことによ
り、たとえマトリックスの流動性が低くても、上記空隙
を介することにより補強用繊維織物の表裏両面にマトリ
ックスを貫通するように浸透させ、かつ補強繊維束の表
面の毛羽や長手方向の凹凸により表面にマトリックスを
強固に接着させるため高いアンカー効果を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の補強繊維織物の一例を示す平面図であ
る。
【図2】図1のA−A矢視断面図である。
【図3】本発明の補強繊維織物を構成する補強繊維束の
一例を示す要部斜視図である。
【図4】図3の補強繊維束の製作方法の一例を示す説明
図である。
【図5】実施例に用いたコンクリートトラフ示す要部斜
視図である。
【符号の説明】
1 補強繊維織物 2 タテ糸 3 ヨコ糸 4 空隙 5 熱融着糸 F 補強繊維束 y 細糸 k 毛羽 B ボビン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) D03D 9/00 D03D 15/00 G 15/00 D06C 7/00 A D06C 7/00 E04C 5/07 E04C 5/07 B29K 105:08 // B29K 105:08 B29C 67/14 X Fターム(参考) 2E164 AA05 3B154 AA08 AA14 AA18 AA20 AB20 BA32 BB12 BB62 BF07 BF11 DA06 DA08 4F205 AD16 HC05 HC12 HC14 HC16 HC17 4L036 MA04 MA06 MA33 MA39 MA40 PA46 RA10 RA25 UA07 4L048 AA03 AA05 AA25 AA44 AA48 AA49 AA53 AB07 AB11 AB17 AB24 AB25 AC09 AC10 AC14 BA06 CA11 CA15 DA41

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タテ糸とヨコ糸に用いた補強繊維束が相
    互間に空隙を形成するように粗い組織に織製され、かつ
    前記タテ糸とヨコ糸の少なくとも一方の補強繊維束が表
    面に多数の毛羽立ちを有すると共に、長手方向に沿って
    多数の凹凸を形成している補強用繊維織物。
  2. 【請求項2】 前記タテ糸とヨコ糸の少なくとも一方に
    熱融着糸を引き揃えるか又は巻き付け、該熱融着糸の溶
    融又は軟化により前記タテ糸とヨコ糸の間を固定した請
    求項1に記載の補強用繊維織物。
  3. 【請求項3】 前記補強繊維束が偏平状に形成され、該
    補強繊維束の周囲に細糸を螺旋状に巻き付けて前記凹凸
    を形成した請求項1又は2に記載の補強用繊維織物。
  4. 【請求項4】 前記空隙の開口面積が15〜160mm
    2 である請求項1,2又は3に記載の補強用繊維織物。
  5. 【請求項5】 前記タテ糸とヨコ糸の少なくとも一方の
    補強繊維束の太さが、200〜2000Texである請
    求項1〜4のいずれかに記載の補強用繊維織物。
  6. 【請求項6】 前記補強繊維束が、炭素繊維、芳香族ポ
    リアミド繊維、ガラス繊維、ポリ−P−フェニレンベン
    ズビスオキサゾール繊維の群から選ばれた少なくとも1
    種である請求項1〜5のいずれかに記載の補強用繊維織
    物。
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