JP2004060058A - Fiber substrate for composite material - Google Patents

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Toshio Abe
Toshiyasu Fukuoka
Koichi Hashimoto
Tetsuro Hirokawa
Masayasu Ishibashi
Shigeru Nishiyama
Hideki Sakonjiyou
Masahiro Shinya
Takeshi Tanamura
左近上 秀樹
広川 哲朗
新屋 雅弘
橋本 宏一
田那村 武司
石橋 正康
福岡 俊康
西山 茂
阿部 俊夫
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Shikibo Ltd
シキボウ株式会社
三菱重工業株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance interlaminar strength (peel strength, out-of-plane strength and strength after impact), raise the impregnation efficiency of a matrix during the compositing and further eliminate resin-rich parts to be weak points in strength in a fiber substrate for composite materials.
SOLUTION: A single substrate 4 knitted or woven from filaments and having a three-dimensional shape is used or the plurality of substrates 4 are superimposed to raise strength between layers or in joint surfaces. Permeability of the matrix is promoted near the surface and in the interior and a treatment of raising 5 is carried out in order to raise the smoothness of the surface. The treatment of raising is performed even on the fiber substrate for the composite materials prepared by superimposing a plurality of sheetlike substrates knitted or woven from the filaments or superimposing the plurality of the sheetlike substrates and substrates having the three-dimensional shape. The treatment of raising is carried out by needle punching. A fiber web, as necessary, is inserted between fiber constructions simultaneously with the treatment of raising. Thereby, the surface of the fiber substrate is subjected to a smoothing treatment.
COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、ニードルパンチングなどを施すことによって発生する毛羽状の繊維により各基材間を補強し、強度特性を向上させたコンポジット(複合材)、航空機用構造部材、航空機サンドイッチ材、航空機スキンパネル、航空機胴体パネル、航空機の床板、航空宇宙用タンク構造、舵面構造、ウイングパネル、窓枠、穴または切り欠き部周りの構造部材、耐熱材、防音材、継ぎ手材その他の用途に用いられる複合材料用繊維基材に関する。 The invention, reinforces between the bases by fluffy fibers produced by applying such a needle punching, composite with improved strength properties (composites), aircraft structural members, aircraft sandwich material, the aircraft skin panel , aircraft fuselage panels, aircraft floor, aerospace tank structure, a control surface structure, wing panels, window frames, structural members, heat-resistant material around the holes or notches, sound insulation, used in joint material other applications complex It relates to a material for the fiber base material.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
上記用途に用いられている複合材料用繊維基材は、所定の形状や厚みを得るために、通常、繊維状基材、シート状基材あるいは立体形状を持つ基材が複数重ね合わせて用いられ、マトリックスを含浸させて乾燥硬化処理されたり、あるものは含浸焼成され、完成品となる。 Fiber base composite material used in the above applications, in order to obtain a predetermined shape and thickness, usually fibrous substrate, the substrate having a base material sheet or three-dimensional shape is used by multiple superimposed , or dried cured by impregnating a matrix, some impregnated sintered, the finished products.
【0003】 [0003]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
短繊維ウェブ、長繊維ウェブ又はその他様々な繊維基材をニードルパンチングして三次元パイル交絡を形成した繊維構造体は公知である。 Short fiber web, the long fiber web, or other various fibrous substrates the fibrous structure to form a three dimensional pile entangled by needle punching are known. このような繊維構造体は、自動車、列車、船舶及び航空機などの各種輸送機関で内装材やカーペットといった主として装飾用途で使用される一方、土木用資材やオムツ、生理用品などで吸湿素材として使用されてきた。 Such fibrous structure automobiles, trains, while being used in various transportation mainly decorative applications such as interior materials and carpets such as ships and airplanes, civil engineering materials and diapers, are used as moisture materials like sanitary products to have. このような用途では、デザイン性、吸水性、吸音性などが重要な指標とされ、構造材として不可欠な応力性能については特に注目されなかった。 In such applications, design, water absorption, etc. sound absorption is an important index, it was of particular interest for the critical stress performance as a structural material. また、航空機構造体などの高荷重が負荷される複雑な荷重伝播が必要な複合材料用の繊維基材としては、連続繊維を製織、製編、ステッチング、ニッティング又は編組したものが考案されていて、現在利用に向けて研究中である。 As the fiber substrate for complex load composites requiring propagation high load is applied, such as an aircraft structure, woven continuous fibers, knitted, stitching, it is obtained by knitting or braiding devised has been, is a study in towards the currently available. それらの繊維構造体においての強化繊維は、連続繊維による三次元繊維構造体の中でバンドル(糸束)の交差したものとしてしか存在しておらず、バンドル間の界面の結合組織は何も存在しない。 Reinforcing fibers in their fiber structure, not only exist as crossed bundle (fiber bundle) in the three-dimensional fiber structure by continuous fibers, nothing interface connective tissue between bundles presence do not do. そこには繊維の存在しない、言わば空隙や層間があり、樹脂含浸を終えた状態では樹脂リッチな部分となる。 Absence of fibers there, there is as it were voids and interlayer, a resin rich portion in a state in which after resin impregnation. 何らかの荷重が加わったときにその樹脂リッチ部や層間からマイクロクラックが発生し、強度が落ち材料が破壊する原因になるという欠点があった。 Some microcracks from the resin-rich portions or layers when a load is applied is generated, strength fell material has a drawback that cause the destroy. 一般に複合材料においては、繊維の存在しない樹脂リッチ部では極端に強度が低下する事が知られている。 In general the composite material, it is known that extreme strength is lowered in the absence resin-rich portion of the fiber. そのため、設計段階において上記のような欠点によって設計や材料選択の自由度を狭められていた。 Therefore, it has narrowed the freedom of design and material selection at the design stage by the above-mentioned drawbacks.
【0004】 [0004]
また、現在使用されている複合材におけるサンドイッチ材と呼ばれるものの内側のコア材と外側のスキン材の間の界面は繊維強度に比べてはるかに弱い樹脂の接着強度だけでもっている(特開2000−238154)。 Further, the interface between the current inside of what is called the sandwich material in the composite material used core material and outer skin material has only an adhesive strength of much weaker resin as compared to the fiber strength (JP 2000- 238154). もしくは米国特許第6187411、または米国特許第6027798のようにステッチまたはピンなどによって接合されているものも知られているがその層間においての結合組織は低密度でしか存在しないため、構造材としてはその層間強度において充分とはいえない。 Since or U.S. Patent No. 6,187,411, or U.S. Pat. Although No. 6,027,798 is also known which are joined by such stitching or pins as only present at low densities connective tissue in the layers, the as structural material enough not say in the interlaminar strength.
【0005】また、従来は切り欠き構造もしくは穴構造を適用した複合材料用繊維構造体においては様々な方向からの大きな荷重がかかった場合に、その基材積層面における接合強度が不充分であったため、その切り欠き部、もしくは穴の周縁部からクラックが発生し、破壊の発生源となっていた。 [0005] When conventional in the fibrous structure for a composite material according to the notch structure or hole structure under a heavy load from various directions, is insufficient bonding strength at the substrate layer surfaces and therefore, the notches or cracks are generated from the periphery of the hole, it has been a source of breakdown.
【0006】また、従来の複合材においてのスキン材とスティフナーやストリンガーとの接合面は、いずれも繊維の破断強度に比べてはるかに弱い樹脂(熱可塑パウダーを含む)による接着や繊維による低密度のステッチで接合する方法などが研究されているが、その繊維間、もしくは層間には充分な層間強度は得られていない。 Further, the low density by adhesion or fibers by much weaker resin (including thermoplastic powder) in comparison with the joining surfaces, the breaking strength of either the fibers of the skin material and the stiffener or stringer in conventional composite materials and a method of bonding by stitching but have been studied, among the fibers, or sufficient bond strength is not obtained between the layers.
【0007】また、クロス材、ニット材、ブレーディング材などの繊維基材からなるI型、T型などの異形断面を有する桁材に代表されるような構造材は製造される工程上、通常、フランジ部とウェブ部の間に空隙ができるが、従来はこの部位に同じく繊維基材からなる空隙部と同じ断面形状を持ったフィラー材をプリプレグ化するなどしたものを挿入し、樹脂含浸、成形していた。 Further, the cross member, knit material, I type made of a fiber base material such as blading members, structural materials as typified by spar having a modified cross section such as a T-type on steps to be produced, usually can gap between the flange portion and web portion, but conventionally a filler material having the same cross sectional shape as the gap portion similarly made of a fiber base material at this site was inserted a material obtained by such as prepreg, a resin-impregnated, It had been molded. もしくはステッチやニッテイングなどにより固定し、同じく樹脂含浸、成形していた。 Or the like by fixed stitching or Nitteingu, also resin-impregnated, was molded. (米国特許第4331723、米国特許第4256790)その基材間の界面においては何ら結合の組織を持っていないか、もしくはステッチやニッティングによる繊維が低密度に点在する程度であるため航空機構造材料としての充分な層間強度は無く、ある程度の荷重や衝撃が加わった場合にクラックの発生源となっていた。 (U.S. Pat. No. 4,331,723, U.S. Pat. No. 4,256,790) aircraft structural materials because the degree to which or not any have binding tissue at the interface between the substrate, or fibers by stitching or knitting dotted low density sufficient interlaminar strength as is not, has been a crack source when applied to some extent load or impact. 航空機用構造材のように様々な方向からの大きな荷重に対する複雑な荷重伝播が必要とされるような材料には、特に基材間の層間強度及び衝撃後強度が要求されるが、従来の繊維構造体においては前述の如く繊維間または基材の層間における交絡繊維が無いかほとんど無いため強度的に不充分であった。 Materials such as complex load propagation is required for large loads from various directions as aircraft structural materials, particularly interlaminar strength and impact strength after between the substrates is required, conventional fiber in structure was strength poorly because little or no intermingling fibers between the layers between as described above fibers or substrate.
【0008】 [0008]
また、低価格化のため単繊維径や引き揃え本数の多い太い繊維を使用する傾向が増えており、繊維基材表面の糸条交絡点での糸条のループによる凸部が高くなり、その分、表面や隣接する接合面にできる凹部も深くなり、複合化時点でマトリックスを含浸させた際、前記凹部へのマトリックスの溜り量が他の部分より多くなるという問題もあった。 Moreover, an increasing tendency to use a single fiber diameter and pull aligned numbers with many thick fibers for cost reduction, the convex portion is increased by the loop of the yarn at the yarn interlacing point of the fiber base material surface, the min, recesses can be on the bonding surface of the surface and adjacent becomes deeper, when the matrix is ​​impregnated with complexing time, retention volume of the matrix to the recess there is a problem that it becomes more than the other portions.
【0009】 [0009]
本発明の目的は、低コストで航空機構造材などにも使用できる充分な強度を持ち、複合化時点のマトリックスの含浸効率も良く、表面や接合面に強度的に弱点となるような樹脂溜りを持たない、平滑性を持った繊維構造体を提供することにある。 An object of the present invention has a sufficient strength which can be used in aircraft structural materials at low cost, impregnation efficiency of the matrix of the composite time is good, the resin reservoir such that the strength to weakness in the surface and the bonding surface no, to provide a fibrous structure having a smoothness.
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に記載の複合材料用繊維基材は、連続繊維で編織または積層された立体形状を持つ基材が単体または複数重ね合わされ、層間強度を高め、また、内部へのマトリックスの浸透性を促進し、面を平滑にし、レジンスポットを無くすための起毛処理が施されたものである。 To achieve the above object, the fiber base composite material according to claim 1 of the present invention includes a base having a knitting weave or laminated three-dimensional shape with FRP are superimposed alone or to increase the interlaminar strength, also it promotes a matrix of penetration into the interior, to smooth the surface, in which raising treatment to eliminate the resin spots were subjected. この構成により、複合化時、マトリックスが立体形状を持つ基材の各方向糸条の起毛処理部の毛細管現象によって内部空間に浸透する速度が高まり、含浸時間の短縮やカーボンカーボンコンポジット成形時の含浸回数の減少が図れ、含浸効率を向上させ、ボイドが減少する。 With this configuration, when complexed, matrix increased the rate of penetrating into the interior space by the capillary phenomenon of the napping treatment unit in each direction yarns of the base material having a three-dimensional shape, impregnated during shortening carbon carbon composite molding of impregnation time reduction in the number Hakare improves the impregnation efficiency, the void is reduced. そして、マトリックスの含浸硬化後には、起毛処理部のアンカー効果で層同士また接合面間の結合力を増大させることができる。 Then, after impregnation matrix cure, it is possible to increase the bonding strength between the layers to each other also bonding surfaces by anchoring effect of raising treatment unit. 従って、複合材料用繊維基材の層間強度(剥離強度、面外強度、衝撃後強度)を高めることができる。 Therefore, it is possible to increase the interlayer strength of the composite fiber base material (peeling strength, out-of-plane strength, impact strength after) the. (請求項1) (Claim 1)
【0010】 [0010]
また、本発明の請求項2に記載の複合材料用繊維基材は、連続繊維で編織されたシート状基材またはシート状基材と立体形状を持つ基材が複数重ね合わされ層間強度を高め、また、内部へのマトリックスの浸透性を促進するための起毛処理が施されたものである。 The fiber base material for composite material according to claim 2 of the present invention to enhance the plurality superimposed layers strength substrate having a knitted woven sheets form substrate or sheet-like substrate and the three-dimensional shape with FRP, Moreover, in which raising treatment in order to promote the matrix permeability to inside is performed. この構成により、複合化時、マトリックスが立体形状を持つ基材またはシート状基材の各方向糸条の起毛処理部の毛細管現象によって内部空間に浸透する速度が高まり、カーボンカーボンコンポジットを成形する場合においては含浸時間の短縮や含浸回数の減少が図れ、含浸効率を向上させ、ボイドが減少する。 With this configuration, when complexed, increased speed to penetrate into the interior space by the capillary phenomenon of the napping treatment unit in each direction yarns of the base or sheet-like base material matrix has a three-dimensional shape, when molding carbon carbon composite Hakare decrease in shortening impregnation times the impregnation time in improves the impregnation efficiency, the void is reduced. そして、マトリックスの含浸硬化後には、起毛処理部のアンカー効果で層同士また接合面間の結合力を増大させることができる。 Then, after impregnation matrix cure, it is possible to increase the bonding strength between the layers to each other also bonding surfaces by anchoring effect of raising treatment unit. 従って、複合材料用繊維基材の層間強度(剥離強度、面外強度、衝撃後強度)を高めることができる。 Therefore, it is possible to increase the interlayer strength of the composite fiber base material (peeling strength, out-of-plane strength, impact strength after) the. (請求項2) (Claim 2)
【0011】 [0011]
上記起毛処理は、ニードルパンチングなどによって施される。 The raising treatment is applied by such needle-punching. この構成により、起毛処理の操作が簡単に実施でき、大幅なコスト低減が図れると共に、繊維束間の空隙部や層間に面内の基材繊維の一部が起毛化されて押し込まれ、複合化時、起毛処理部の毛細管現象によるマトリックスの引き込み作用とニードルの通過穴を侵入路とするマトリックスの流入速度の向上及び内部空気の置換排気の促進とによってマトリックスの浸透性が促進される。 With this configuration, operation of the raising treatment can be easily implemented, with attained significant cost reduction, a part of the plane of the substrate fiber in the air gap and the interlayer between the fiber bundles is pushed is brushed reduction, complexing when the matrix permeability is promoted by the promotion of replacement exhaust improvement and internal air inlet rate of the matrix to the passage hole of the pull-action with the needle of the matrix by capillarity of napping treatment unit and intrusion path. 従って、安価な方法で内部空間へのマトリックスの充填率を向上させ、複合材料用繊維基材の層間強度(剥離強度、面外強度、衝撃後強度)を高めることができる。 Therefore, to improve the filling rate of the matrix into the interior space in an inexpensive way, it is possible to increase the interlayer strength of the composite fiber base material (peeling strength, out-of-plane strength, impact strength after) the. (請求項3) (Claim 3)
【0012】 [0012]
また、ニードルパンチング時、起毛処理と同時に、表面若しくは内部に配設された繊維ウェブ層が立体形状を持つ基材またはシート状基材の内部に挿入配設される。 Also, during needle-punching, simultaneously with the raising treatment, the fibrous web layer disposed inside or surface is inserted disposed inside the substrate or base material sheet having a three-dimensional shape. この構成により、繊維束間の空隙部や層間に面内の基材繊維の一部が起毛化されて押し込まれると同時に、繊維も押し込まれるため、複合化時、毛細管現象によるマトリックスの引き込み作用が一層向上し、内部空間へのマトリックスの充填率が高まる。 With this configuration, at the same time a part of the plane of the substrate fiber in the air gap and the interlayer between the fiber bundles are pushed been brushed reduction, since the fibers are also pushed, during compounding, the retraction action of the matrix by capillarity further improved, it increases the matrix fill rate into the interior space. また、マトリックスの含浸硬化後のアンカー効果も向上し、複合材料用繊維基材の層間強度(剥離強度、面外強度、衝撃後強度)を高めることができる。 Also, an anchor effect after impregnation matrix cure is also improved, it is possible to increase the interlayer strength of the composite fiber base material (peeling strength, out-of-plane strength, impact strength after) the. (請求項4) (Claim 4)
【0013】 [0013]
また本発明に係る複合材料用繊維基材は、樹脂を注入、硬化させてなる複合材部品における切り欠き部、または穴構造部の孔縁部にあたる部分に対してニードルパンチングを行うことにより、基材間を毛羽状の繊維にて界面補強したことを特徴とする(請求項5) The fiber base composite material according to the present invention, injected resin, by carrying out needle punching against notches, or portion corresponding to the hole edge portion of the hole structure in the composite component formed by curing, group characterized in that the interfacial reinforced by fluffy fibers between wood (claim 5)
【0014】 [0014]
また本発明に係る複合材料用繊維基材は、スキン繊維基材とコア基材とを重ね合わせてニードルパンチングすることによって、スキン繊維基材とコア基材との層間に繊維が打ち込まれ、その接合面が、補強されたことを特徴とする。 The fiber base composite material according to the present invention, by needle punching by superimposing the skin fiber base and the core substrate, the fibers are driven into the layers of the skin fiber base and the core substrate, that bonding surface, and wherein the reinforced. (請求項6) (Claim 6)
【0015】 [0015]
また本発明に係る複合材料用繊維基材は、複合材料の継ぎ手構造において、ニードルパンチングを施すことによって生じる毛羽状の繊維により接合面を補強したことを特徴とする。 The fiber base composite material according to the present invention, in the joint structure of the composite material, characterized in that reinforcing the bonding surface by fluffy fibers caused by applying a needle punching. (請求項7) (Claim 7)
【0016】 [0016]
また本発明に係る複合材料用繊維基材は、ニードルパンチングが、立体形状を持つ基材またはシート状基材の表面に対して垂直に、または角度をつけて施されて成ることを特徴とする。 The composite material for fiber substrate according to the present invention, needle punching, characterized by comprising been subjected with a vertically or angle to the surface of the substrate or base material sheet having a three-dimensional shape . この構成によって、基材繊維の起毛部や繊維の押し込み方向が適宜に設定され、層間強度(剥離強度、面外強度、衝撃後強度)を高めることができる。 This configuration is the push-in direction of the hair raising portion and the fibers of the base material fiber is set appropriately, it is possible to increase the interlayer strength (peel strength, out-of-plane strength, impact strength after) the. (請求項8) (Claim 8)
【0017】 [0017]
また本発明に係る複合材料用繊維基材は、立体形状を持つ基材またはシート状基材の表面の糸条交絡点の凸部が平滑化処理されてなることを特徴とする。 The fiber base composite material according to the present invention, the convex portion of the yarn interlacing points on the surface of the substrate or base material sheet having a three-dimensional shape is characterized by comprising been smoothed. この構成によって、繊維基材表面の凹凸を少なくし、マトリックスの溜り量を平均化してレジンリッチ部をなくすことができる。 This configuration reduces the unevenness of the fiber base material surface, it is possible to eliminate the resin rich portion by averaging the retention volume of the matrix. (請求項9) (Claim 9)
【0018】 [0018]
また本発明に係る複合材料用繊維基材は、凸部の平滑化処理がニードルパンチングまたはグラインディングによって施されてなることを特徴とする。 The fiber base composite material according to the present invention, smoothing of the projections is characterized by comprising applied by needle-punching or grinding. この構成によって、繊維基材表面の平滑化処理が容易となると共に、基材繊維の表面が起毛化され、マトリックスの含浸効率を高めることができる。 This arrangement, together with the smoothing process of the fiber base material surface is facilitated, the surface of the substrate fibers are brushed reduction, it is possible to increase the impregnation efficiency of the matrix. (請求項10) (Claim 10)
【0019】 [0019]
また本発明に係る複合材料用繊維基材は、ウォータージェットもしくはエアージェットによって起毛処理がなされる(請求項11) The fiber base composite material according to the present invention, raising treatment is carried out by water jet or air jet (claim 11)
【0020】 [0020]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。 It will be described below with reference to the drawings, embodiments of the present invention. 図1の(A)(B)は本発明に係る複合材料用繊維基材の第1実施形態の概略構造とその拡大説明図であり、図2の(A)(B)は本発明に係る複合材料用繊維基材の第2実施形態の概略構造とその拡大説明図である。 In Figure 1 (A) (B) is an enlarged explanatory view schematically structure of the first embodiment of the composite material for the fiber base material according to the present invention, in FIG. 2 (A) (B) is according to the present invention it is an enlarged illustration and schematic structure of a second embodiment of a composite material for the fiber base material. また、図3の(A)(B)は本発明に係る複合材料用繊維基材の第3実施形態の概略構造とその拡大説明図である。 Further, (A) (B) of FIG. 3 is an enlarged explanatory view schematically the structure of a third embodiment of a composite material for a fibrous base material according to the present invention and.
【0021】 [0021]
図1の(A)(B)に示す第1実施形態は、XY平面(図1の紙面に直角な平面)にX方向糸条1とY方向糸条2とを直交させて所定間隔で所定本数配置した層をZ方向に複数積層し、これをZ方向糸条3で結束させて構成された立体形状を持つ基材4を2層分積層した構造であって、この場合、Z方向糸条3は立体形状を持つ基材4の表面側でチェーンステッチ3aを形成し、裏面側でバックステッチ3bを形成して連続したものとされている。 First embodiment shown in FIGS. 1 (A) (B) is a predetermined XY plane are perpendicular to the X-direction yarns 1 and Y-direction yarns 2 (a plane perpendicular to the plane of FIG. 1) at predetermined intervals the layers were number disposed and stacked in the Z-direction, which have a structure in which the base material 4 and the laminated two layers having a three-dimensional shape which is configured by bundling in the Z-direction yarn 3, in this case, the Z-direction yarns Article 3 is intended to a chain stitch 3a formed on the surface side of the substrate 4 having a three-dimensional shape, and continuously forming a backstitch 3b on the back side. この立体形状を持つ基材4を2層分積層したものに対し、フック状或いは二股状先端を有するニードル(図示省略)で垂直または角度を付けてニードルパンチングを行い、図1の(B)に示すように、起毛5を形成させる。 The substrate 4 having the three-dimensional shape to a laminate of two layers, subjected to needle punching with a vertical or angle needle (not shown) having a hook-shaped or forked tip, in FIG. 1 (B) as shown, to form a brushed 5. この起毛5は、ニードルが刺し通された位置のX方向糸条1、Y方向糸条2、Z方向糸条3の全部または一部の糸条表面がニードルのフック状或いは二股状先端によって掻き削られて起毛化されることによって形成される。 The brushed 5, X-direction yarns 1 position the needle is pierced, Y-direction yarns 2, Z all or part of the yarn surface direction yarn 3 is off by hook-shaped or forked tip of the needle shaved and is formed by being brushed reduction.
【0022】 [0022]
図2の(A)(B)に示す第2実施形態は、XY平面(図2の紙面に直角な平面)にX方向糸条1とY方向糸条2とを直交させて所定間隔で所定本数配置した層をXY平面に対して直行するZ方向に複数積層し、これをZ方向糸条3で結束させて構成された立体形状を持つ基材4を単体で使用した構造であって、この場合、Z方向糸条3は立体形状を持つ基材4の表面側及び裏面側でバックステッチ3bを形成して連続したものとされている。 Second embodiment shown in FIG. 2 (A) (B) is a predetermined XY plane are perpendicular to the X-direction yarns 1 and Y-direction yarns 2 (a plane perpendicular to the plane of FIG. 2) at predetermined intervals stacking a plurality of layers that number placed in the Z direction perpendicular to the XY plane, which have a structure in which using the substrate 4 alone having a three-dimensional shape which is configured by bundling in the Z-direction yarn 3, in this case, Z-direction yarn 3 is as continuous to form a backstitch 3b on the surface side and back side of the substrate 4 having a three-dimensional shape. この立体形状を持つ基材4に対し、フック状或いは二股状先端を有するニードル(図示省略)で垂直または角度を付けてニードルパンチングを行い、図2の(B)に示すように、起毛5を形成させる。 To base 4 with this three-dimensional shape, subjected to needle punching with a vertical or angle needle (not shown) having a hook-shaped or bifurcated distal end, as shown in FIG. 2 (B), the brushed 5 to form. この起毛5は、ニードルが刺し通された位置のX方向糸条1、Y方向糸条2、Z方向糸条3の全部または一部の糸条表面がフック状或いは二股状先端によって掻き削られて起毛化されることによって形成される。 The brushed 5, X-direction yarns 1 position the needle is pierced, Y-direction yarns 2, Z all or part of the yarn surface direction yarn 3 is scraped off by hook-shaped or forked tip It is formed by being raised of Te.
【0023】 [0023]
図3の(A)(B)に示す第3実施形態は、第1実施形態または第2実施形態の立体形状を持つ基材4の表面に表れたZ方向糸条3の交絡点でのループの凸部6に対して、ニードルパンチングまたはグラインディングによって糸条表面を掻き削られて発生した起毛7によって凹部8を埋めて平滑化し、複合化時のマトリックス含浸工程において、上記凹部8にマトリックスが溜り、レジンリッチ部となることを防止したものである。 The third embodiment shown in (A) (B) of FIG. 3, the first embodiment or the loop at the entangling points of the Z-direction yarn 3 which appear on the surface of a substrate 4 having a three-dimensional shape of the second embodiment respect of the projections 6, and needle punching or grinding smoothing by filling the concave portion 8 by raising 7 generated are scraped the yarn surface by, in the matrix impregnation step during composite, a matrix in the recess 8 reservoir is obtained by preventing the a resin rich portion.
【0024】 [0024]
上記第1〜第3実施形態において、立体形状を持つ基材4の内部、例えば、中間層や各層の間或いはニードル側となる表面または裏面等に繊維ウェブ層を配設し、この状態でニードルパンチングを行ってもよい。 In the first to third embodiments, is arranged inside the substrate 4 having a three-dimensional shape, for example, a fiber web layer on the surface or back surface or the like which is between the intermediate layer and the respective layers, or needle side, the needle in this state it may be carried out punching. このようにすれば、立体形状を持つ基材4の糸条繊維に起毛化処理を施しながら内部空間に繊維を同時に挿入することができる。 By this way, it is possible to simultaneously insert the fibers into the interior space while performing napping treatment to yarn fibers of the base material 4 with a three-dimensional shape.
【0025】 [0025]
次に、図4〜図9は本発明の他の実施形態を示したものであって、図4の第4実施形態は樹脂材料や発泡体などのコア材として使用できる材料で構成されたシート状のコア材9の上下両面に補強用繊維シート10を重ねたもので、繊維シート10は厚み方向のニードルパンチングにてコア材9と一体化されている。 Sheet Next, FIGS. 4 to 9 is a show other embodiments of the present invention, the fourth embodiment of FIG. 4 is made of a material that can be used as a core material such as a resin material or foam which was superimposed reinforcing fiber sheet 10 on the upper and lower surfaces shaped for the core material 9, the fiber sheet 10 is integrated with the core material 9 at the thickness direction of the needle punching. このニードルパンチングによって繊維シート10の各繊維から起毛した毛羽状の繊維が三次元的にコア材9表面層に食込み、繊維シート10とコア材9間の剥離強度を高めている。 The fluffy fibers were raised from each fiber of the fiber sheet 10 by needle punching is three-dimensionally bite into the core material 9 surface layer, to enhance the peel strength between the fiber sheet 10 and the core 9. なお、ニードルパンチングの際に二ードルマシンのストリッパで繊維シート10とコア材9を間欠プレスしながらニードルパンチングするとより基材が圧縮され、基材の繊維密度を低下させることなく毛羽状の繊維により高密度三次元繊維構造体を得ることができる。 A more substrates when needle punching while intermittently pressed fibrous sheets 10 and the core material 9 is compressed during needle punching in the stripper of the two Dorumashin high by fluffy fibers without reducing the fiber density of the base material it is possible to obtain a density three-dimensional fiber structure.
【0026】 [0026]
図4のような三次元繊維構造体は、特に航空機舵面、航空機外板、ヘリコプタのメインローターブレード、テールローターブレード、ガスタービンのローターブレードなどに好適に使用可能である。 Three-dimensional fiber structure shown in FIG. 4, in particular aircraft control surface, aircraft skin, helicopter main rotor blades, tail rotor blades, can be suitably used, such as the rotor blades of the gas turbine.
【0027】 [0027]
図5(A)(B)の第5実施形態は、板状繊維構造体11に形成した円孔12部位の補強構造を示したもので、図6のように円孔12の周縁部を所定幅で繊維構造体の厚み方向にニードルパンチングしたものである。 FIG fifth embodiment of the 5 (A) (B) is, shows the reinforcing structure of the circular hole 12 portion formed in the plate-like fiber structure 11, a predetermined peripheral portion of the circular hole 12 as shown in FIG. 6 it is obtained by needle punching in the thickness direction of the fiber structure in width. このニードルパンチングによって繊維構造体の各繊維から起毛した毛羽状の繊維11同士が繊維間の界面を補強し、円孔周縁部の剥離強度、衝撃後強度を高める。 The fluffy fibers 11 each other brushed from the fibers of the fiber structure by the needle punching will reinforce the interface between the fibers, the peeling strength of the circular hole periphery, increasing the impact strength after.
【0028】 [0028]
図7の第6実施形態は、3枚の板状繊維構造体13〜15を面の伸びる方向に互いに継ぎ合わせたもので、2枚の板状繊維構造体13と14、及び板状繊維構造体14と15の重合部位を厚み方向にニードルパンチングして毛羽状の繊維10により板状繊維構造体相互間が界面補強されて剥離強度、層間強度を高めている。 Sixth Embodiment FIG. 7, which was seamed together three plate-like fiber structures 13-15 in the extending direction of the plane, two plate-shaped fiber structure 13 and 14, and plate-like fiber structure peel strength between the plate-shaped fiber structure each other are surfactants reinforced by the body 14 and 15 fluffy fibers 10 by needle punching polymerization sites in the thickness direction of, to enhance the bond strength. このような構造は板状繊維構造体の継手構造の強度対策として有効である。 Such structure is effective as the intensity measure of the joint structure of the plate-like fiber structure.
【0029】 [0029]
図8の第7実施形態は、図9のような繊維構造体で構成したI型ビーム16のウェブ部16aとフランジ部16bの連結部分の補強構造を示したものであって、このI型ビームはウェブ部16aがコ字状断面の2つの繊維構造体17、18を背中合わせに一体化してI字状断面とし、さらにこのI字状断面のフランジ部分に補強用の板状繊維構造体19を貼合わせたものである。 Seventh Embodiment FIG. 8 is a shows the reinforcing structure of the connecting portion of the web portion 16a and the flange portion 16b of the I-type beam 16 that is configured in fiber structure as shown in FIG. 9, the I-type beam is an I-shaped cross section with a web portion 16a integrated two fiber structures 17, 18 of U-shaped cross section back to back, further plate-shaped fiber structure 19 for reinforcing the flange portion of the I-shaped cross section it is obtained by laminating. そして、この板状繊維構造体19とI字状断面のフランジ部分との界面をニードルパンチングによって界面補強している。 Then, the interfacial reinforce the interface between the plate-like fiber structure 19 and the I-shaped cross-section flange portion of the needle punching. このニードルパンチングは、詳しくは、板状繊維構造体19の厚み方向のニードルパンチングと、I字状断面のフランジ部分のコーナー部内側から斜め方向にクロスさせて通したニードルパンチングで構成される。 The needle punching, details, and the thickness direction needle punching of the plate-like fiber structure 19, constituted by needle-punching through by the cross from the corner portion inside of the flange portion of the I-shaped cross section in the diagonal direction. このように、厚み方向とクロス方向の2種のニードルパンチングにより層間クラックを防止してI型ビームの強度向上が図れる。 Thus, to prevent interlayer cracking by two needle punching in the thickness direction and the cross direction attained the strength improvement of type I-beam. 上記のような手段を用いればI字状断面だけではなく、J字状断面、ハット状断面、逆T字状断面などの形状を持った繊維構造体が得られる。 Not only I-shaped cross section by using the means described above, J-shaped cross section, a hat-shaped cross section, the fiber structure having a shape such as inverted T-shaped cross section is obtained.
【0030】 [0030]
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、ニードルパンチングで基材繊維がフィブリル化(起毛)され、起毛された面内の各方向糸条繊維や繊維ウェブが層間に押し込まれ、層同士が絡み合わされるため、層間強度、面外強度が向上する。 As described above, according to an embodiment of the present invention, substrate fiber by needle punching is fibrillated (brushed), each direction yarn fibers or fibrous webs brushed been plane is pressed between the layers, the layer since to each other are intertwined, bond strength, out-of-plane strength is improved. また、交差する面内の各方向糸条繊維の空隙部に起毛された繊維や繊維ウェブが押し込まれ、複合化時点でマトリックスが呼び込まれ易くなり、空間が埋まり易く、含浸効率が向上する。 Further, brushed fibers or fiber web is pressed into the gap portion of each direction yarn fibers in a plane intersecting, easily matrix is ​​invoked by compounding time, easily filled space, the impregnation efficiency is improved. また、テーパのついたニードルを用いることにより、針穴を形成し、この針穴がマトリックスの通り道となり、マトリックスの移動速度を上げ、強度上の弱点となるボイドを減少させることができる。 Further, by using a needle tapered to form a needle aperture, the needle hole is a passage of the matrix, increase the movement speed of the matrix, it is possible to reduce the voids to be the weak point of the strength. また、マトリックスの含浸時間の短縮や含浸回数の減少も図れる。 Further, thereby also reducing the shortening impregnation times the impregnation time of the matrix.
【0031】 [0031]
さらに、低価格化のため単繊維径や引き揃え本数の多い太い繊維を使用した場合、表面で凹凸の大きい立体形状を持つ基材ができるが、強度に影響の少ない表面の糸条交絡点のループ凸部を返りの付いた針ややすり状のもの(グラインダー)などで起毛することにより、表面をフラットにさせて複合材料にした場合に強度的に弱点となるレジンリッチ部をなくし表面性を向上させることができる。 Furthermore, when using the single-fiber diameter and pull aligned often thicker fibers number for cost reduction, but it is a substrate having a large three-dimensional shape of the irregularities on the surface, the less the surface affect the strength of the yarn entangled points by raising the like that marked with a needle or rasp-like return loop protrusions (grinder), the surface of eliminating the resin rich portion which is a strength to weakness in the case where the surface to the composite material by the flat it is possible to improve.
【0032】 [0032]
基材繊維の起毛化は、ニードルパンチングにより量産化して実施することができ、低コストに提供することが出来る。 Brushed of base fiber can be carried out mass production by needle punching, it can be provided at low cost. ニードルパンチングは、層間剪断強度を上げるために、結束糸条によるバンドル方向と異方向のニードルパンチングを行うのが好ましい。 Needle punching, in order to increase the interlaminar shear strength, it is preferable to carry out the bundle direction and different direction of needle punching by binding yarns. また、積層された複数のシート状基材(織物)間のニードルパンチングを行う場合や、立体形状を持つ基材(織物)間にシート状基材を配置してニードルパンチングを行うようにしてもよい。 Further, and when performing needle punching between a plurality of the sheet-like base material which is laminated (fabrics), be performed needle punching by placing the sheet-like substrate between the substrate (woven fabric) having a three-dimensional shape good. プリフォームとなる繊維基材の素材は炭素繊維、セラミック繊維、ガラス繊維や高強度有機繊維などがある。 Material of the fiber base material comprising the preform is such as carbon fiber, ceramic fiber, glass fiber or high strength organic fiber. 例えば、ガラス系、カーボン系、セラミック系などの無機繊維のほかアラミド繊維、ポリエステルなどの有機繊維も利用できる。 For example, glass-based, carbon-based, other aramid fibers inorganic fibers such as ceramic, could organic fibers also available such as polyester. マトリックスは、ポリマー、炭素、セラミックのほかアルミなどの金属も適用できる。 Matrix can be a polymer, carbon, and metals such as ceramics other aluminum applications. コア基材については樹脂系統の基材などが使用できる。 The core material such as a substrate of the resin system can be used. また、繊維基材は、三次元織物(単体または複数)、ステッチド(ニット)プリフォーム、連続繊維積層(二次元及び三次元の複数層を積層したものや一部にZ糸を挿入したものなど)のプリフォームなどにフック状あるいは二股状先端を有するニードルで垂直または角度を付けて適当な間隔密度、例えば、均等な密度でパンチングして繊維表面をフィブリル化して起毛する。 The fiber base material, three-dimensional textile (single or multiple), stitched (knit) preforms, continuous fibers laminated (formed by laminating a plurality of layers of two-dimensional and three-dimensional and in a part such as the insertion of the Z yarn suitable spacing density with a vertical or angular with a needle having a hook-shaped or forked tip like preform), for example, brushed fibrillated punching to the fiber surface at a uniform density.
次に、ニードルパンチによる繊維基材の強度向上試験結果について説明する。 Next, a description will be given strength improving test results of the fiber base material by needle punching. 試験は以下の5つについて行なった。 The test was conducted on the following five.
(1)剥離強度試験この試験は、図10(a)(b)の寸法の高強度炭素繊維一方向材を擬似等方に積層した基材▲1▼▲2▼の基材▲2▼部分にニードルパンチを施したものに対して行ったもので、含浸樹脂は高強度エポキシ樹脂である。 (1) Peeling strength test This test, high strength carbon fiber unidirectional material the groups are stacked in quasi-isotropic material ▲ 1 ▼ ▲ 2 ▼ substrates ▲ 2 ▼ portions dimensions of FIG. 10 (a) (b) to which was performed on those subjected to needle punching, the impregnating resin is a high strength epoxy resin. 試験結果は図10(c)に示す通りである。 The test results are shown in Figure 10 (c).
(2)面外強度試験この試験は、図11(a)(b)の寸法の高強度炭素繊維一方向材を擬似等方に積層してなる基材▲1▼▲2▼の接合部分にニードルパンチを施したものに対して行ったもので、含浸樹脂は高強度エポキシ樹脂である。 (2) out-of-plane strength test This test is a high strength carbon fiber unidirectional material formed by laminating a pseudo-isotropic substrate ▲ 1 ▼ ▲ 2 ▼ junction of dimensions in FIG. 11 (a) (b) which was carried out on those subjected to needle punching, the impregnating resin is a high strength epoxy resin. 試験結果は図11(c)に示す通りである。 The test results are shown in FIG. 11 (c).
(3)衝撃後強度試験この試験は、図12(a)(b)の寸法の高強度炭素繊維一方向材を擬似等方に積層してなる基材▲1▼にニードルパンチを施したものに対して行ったもので、含浸樹脂は高強度エポキシ樹脂である。 (3) after impact strength test This test, FIG. 12 (a) (b) High strength carbon fiber unidirectional material quasi isotropic formed by laminating the substrate dimensions ▲ 1 ▼ to that subjected to needle punching which was made to the impregnating resin is a high strength epoxy resin. 所定部分に衝撃を付与した後に圧縮方向に荷重を加えた。 A load was applied in the compression direction after the impact has been applied to the predetermined portion. 試験結果は図12(c)に示す通りである。 The test results are shown in FIG. 12 (c).
(4)カットアウト部FEM解析この解析は、図13(a)のようにニードルパンチの特性を考慮し、孔周りの有限幅に対しニードルパンチを実施した後、圧縮方向に荷重を加えた事を想定し、開口部周辺構造を強度解析したものである。 (4) cut-out portion FEM analysis This analysis takes into account the characteristics of the needle punching as in FIG. 13 (a), after carrying out needle punching to the finite width around the hole, that a load is applied in the compression direction assuming, in which the opening peripheral structure and strength analysis. 解析結果は図13(b)に示す通りである。 Analysis results are shown in Figure 13 (b).
(5)ニードリング継手試験この試験は、図14(a)(b)の寸法の高強度炭素繊維一方向材を擬似等方に積層してなる基材▲1▼▲2▼▲3▼の重合部分にニードルパンチを施したものに対して行ったもので、含浸樹脂は高強度エポキシ樹脂である。 (5) needling fitting Test This test, FIG. 14 (a) (b) Dimensions high strength carbon fiber unidirectional material and formed by laminating a pseudo-isotropic substrate ▲ 1 ▼ ▲ 2 ▼ ▲ 3 ▼ of the which was carried out on those subjected to needle punching in the overlapping portion, the impregnating resin is a high strength epoxy resin. 成形後、引張方向に荷重を加えた。 After molding, a load was applied to the pulling direction. 試験結果は図14(c)に示す通りである。 The test results are shown in FIG. 14 (c).
【0033】 [0033]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
請求項1の構成によれば、複合化時、マトリックスが立体形状を持つ基材の各方向糸条の起毛処理部の毛細管現象によって内部空間に浸透する速度が高まり、含浸時間の短縮や含浸回数の減少が図れ、含浸効率を向上させ、ボイドが減少する。 According to the first aspect, when complexed, increased speed to penetrate into the interior space by the capillary phenomenon of the napping treatment unit in each direction yarns of the base material in which the matrix has a three-dimensional shape, shortening impregnation times the impregnation time Hakare is reduced, improving the impregnation efficiency, the void is reduced. そして、マトリックスの含浸硬化後には、起毛処理部のアンカー効果で層同士また接合面間の結合力を増大させることができる。 Then, after impregnation matrix cure, it is possible to increase the bonding strength between the layers to each other also bonding surfaces by anchoring effect of raising treatment unit. 従って、複合材料用繊維基材の層間強度(剥離強度、面外強度、衝撃後強度)を高めることができる。 Therefore, it is possible to increase the interlayer strength of the composite fiber base material (peeling strength, out-of-plane strength, impact strength after) the.
【0034】 [0034]
請求項2の構成によれば、複合化時、マトリックスが立体形状を持つ基材またはシート状基材の各方向糸条の起毛処理部の毛細管現象によって内部空間に浸透する速度が高まり、含浸時間の短縮やカーボンカーボンコンポジット成形の場合は含浸回数の減少が図れ、含浸効率を向上させ、ボイドが減少する。 According to the second aspect, when complexed, increased speed to penetrate into the interior space by the capillary phenomenon of the napping treatment unit in each direction yarns of the base or sheet-like base material matrix has a three-dimensional shape, impregnation time for shortening the carbon carbon composite molding of reduction in impregnating number Hakare improves the impregnation efficiency, the void is reduced. そして、マトリックスの含浸硬化後には、起毛処理部のアンカー効果で層同士また接合面間の結合力を増大させることができる。 Then, after impregnation matrix cure, it is possible to increase the bonding strength between the layers to each other also bonding surfaces by anchoring effect of raising treatment unit. 従って、複合材料用繊維基材の層間強度(剥離強度、面外強度、衝撃後強度)を高めることができる。 Therefore, it is possible to increase the interlayer strength of the composite fiber base material (peeling strength, out-of-plane strength, impact strength after) the.
【0035】 [0035]
請求項3の構成によれば、起毛処理の操作が簡単に実施でき、量産が可能であるから大幅なコスト低減が図れると共に、繊維束間の空隙部や層間に面内の基材繊維の一部が起毛化されて押し込まれ、複合化時、起毛処理部の毛細管現象によるマトリックスの引き込み作用とニードルの通過穴を侵入路とするマトリックスの流入速度の向上及び内部空気の置換排気の促進とによってマトリックスの浸透性が促進される。 According to the third aspect, operation of the raising treatment can be easily implemented, with attained significant cost reduction since it is possible to mass-produced, the plane of the substrate fiber in the air gap and the interlayer between the fibers colligative part is pushed is brushed reduction, when complexed by a promotion of replacement exhaust improvement and internal air inlet rate of the matrix to the passage hole of the pull-action with the needle of the matrix by capillarity of napping treatment unit and intrusion path permeability of the matrix is ​​promoted. 従って、安価な方法で内部空間へのマトリックスの充填率を向上させ、複合材料用繊維基材の層間強度(剥離強度、面外強度、衝撃後強度)を高めることができる。 Therefore, to improve the filling rate of the matrix into the interior space in an inexpensive way, it is possible to increase the interlayer strength of the composite fiber base material (peeling strength, out-of-plane strength, impact strength after) the.
【0036】 [0036]
請求項4の構成によれば、繊維束間の空隙部や層間に面内の基材繊維の一部が起毛化されて押し込まれると同時に、繊維も押し込まれるため、複合化時、毛細管現象によるマトリックスの引き込み作用が一層向上し、内部空間へのマトリックスの充填率が高まる。 With the fourth feature, at the same time a part of the plane of the substrate fiber in the air gap and the interlayer between the fiber bundles are pushed been brushed reduction, since the fibers are also pushed, during compounding, by capillarity and pull-improving effect is further matrix increases the matrix fill rate into the interior space. また、マトリックスの含浸硬化後のアンカー効果も向上し、複合材料用繊維基材の層間強度(剥離強度、面外強度、衝撃後強度)を一層高めることができる。 Also, an anchor effect after impregnation matrix cure is also improved, it is possible to increase the interlayer strength of the composite fiber base material (peeling strength, out-of-plane strength, impact strength after) further.
【0037】 [0037]
請求項5の構成によれば、単体または複数層構造の基材における切り欠き部、または穴構造部の孔縁部に対してニードルパンチングを行うことにより、積層してある基材間を毛羽状の繊維にて界面補強され、その接合面においての層間強度(剥離強度、面外強度、衝撃後強度)を高めることができる。 According to the fifth aspect, the cutout portion in the substrate of a single or multiple layer structure, or by performing a needle punching against the hole edge portion of the hole structure, fluffy between substrates are laminated is the interface reinforced by fibers, it is possible to increase the interlayer strength of at its joint surface (peel strength, out-of-plane strength, impact strength after) the.
【0038】 [0038]
請求項6の構成によれば、スキン繊維基材間とコア基材とを同時にニードルパンチングすることによって、スキン繊維基材とコア基材との層間に繊維が打ち込まれ、スキン繊維基材とコア基材が接合、界面補強され、界面の層間強度(剥離強度、面外強度、衝撃後強度)を高めることができる。 According to the configuration of claim 6, by simultaneously needle punching and a core material between skin fiber base material, the fibers are driven into the layers of the skin fiber base and core material, the skin fiber base and core substrate junction is the interface reinforcing interlayer strength of the interface (peeling strength, out-of-plane strength, impact strength after) can be enhanced.
【0039】 [0039]
請求項7の構成によれば、単体または複数層の繊維基材を交互に重ね合わせ、ニードルパンチングを施すことによって生じる毛羽状の繊維によって相互接合、層間を界面補強し、継ぎ手構造として充分利用できる強度を持たせることができる。 According to the configuration of claim 7, the fiber substrate of a single or multiple layers superposed alternately, mutual bonding, the interlayer and interfacial reinforced by fluffy fiber caused by applying a needle punching, can be sufficiently utilized as a joint structure it is possible to have the strength.
【0040】 [0040]
請求項8の構成によれば、ニードルパンチングが、立体形状を持つ基材またはシート状基材の表面に対して垂直に、または角度をつけて施される事により、基材繊維の起毛部や繊維の押し込み方向が適宜に設定され、層間強度(剥離強度、面外強度、衝撃後強度)を高めることができる。 According to the configuration of claim 8, needle punching, perpendicular to the surface of the substrate or base material sheet having a three-dimensional shape, or by being subjected to an angle, Ya hair raising portion of the base fiber pushing direction of the fibers is set appropriately, the interlayer strength (peel strength, out-of-plane strength, impact strength after) can be enhanced.
【0041】 [0041]
請求項9の構成によれば、前記立体形状を持つ基材またはシート状基材の表面の糸条交絡点の凸部が平滑化処理される。 According to the configuration of claim 9, the convex portion of the yarn interlacing points on the surface of the substrate or sheet-like substrate having said three-dimensional shape is smoothed. この構成によって、繊維基材表面の凹凸を少なくし、マトリックスの溜り量を平均化してレジンリッチ部をなくすことができる。 This configuration reduces the unevenness of the fiber base material surface, it is possible to eliminate the resin rich portion by averaging the retention volume of the matrix.
【0042】 [0042]
請求項10の構成によれば、基材繊維の表面が起毛化され、繊維基材表面の平滑化処理が容易となる。 According to the configuration of claim 10, the surface of the substrate fibers are brushed reduction, thereby facilitating the smoothing of the fiber base material surface.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】(A)(B)は本発明に係る複合材料用繊維基材の第1実施形態の概略構造とその拡大説明図。 [1] (A) (B) is a schematic structure enlarged view thereof of the first embodiment of the composite material for the fiber base material according to the present invention.
【図2】(A)(B)は本発明に係る複合材料用繊維基材の第2実施形態の概略構造とその拡大説明図。 Figure 2 (A) (B) is a schematic structure enlarged view thereof of a second embodiment of the composite material for the fiber base material according to the present invention.
【図3】(A)(B)は本発明に係る複合材料用繊維基材の第3実施形態の概略構造とその拡大説明図。 [3] (A) (B) is a schematic structure enlarged view thereof of a third embodiment of the composite material for the fiber base material according to the present invention.
【図4】本発明の第4実施形態に係る三次元繊維構造体の断面図。 Sectional view of the three-dimensional fiber structure according to a fourth embodiment of the invention; FIG.
【図5】本発明の第5実施形態に係る三次元繊維構造体の平面図。 Plan view of a three-dimensional fiber structure according to a fifth embodiment of the present invention; FIG.
【図6】図2の円孔の断面図。 6 is a cross-sectional view of the circular hole of FIG.
【図7】本発明の第6実施形態に係る三次元繊維構造体の断面図。 Sectional view of the three-dimensional fiber structure according to a sixth embodiment of the present invention; FIG.
【図8】本発明の第7実施形態に係る三次元繊維構造体の断面図。 Sectional view of the three-dimensional fiber structure according to a seventh embodiment of the present invention; FIG.
【図9】図5の構造を有するI型ビームの断面図。 Figure 9 is a cross-sectional view of I-type beam having the structure of FIG.
【図10】(a)(b)(c)は本発明に係る複合材料用繊維基材の強度試験結果を示す図。 [10] (a) (b) (c) is a diagram showing the strength test results of the composite fiber base material according to the present invention.
【図11】(a)(b)(c)は本発明に係る複合材料用繊維基材の強度試験結果を示す図。 11 (a) (b) (c) is a diagram showing the strength test results of the composite fiber base material according to the present invention.
【図12】(a)(b)(c)は本発明に係る複合材料用繊維基材の強度試験結果を示す図。 [12] (a) (b) (c) is a diagram showing the strength test results of the composite fiber base material according to the present invention.
【図13】(a)(b)は本発明に係る複合材料用繊維基材の強度試験結果を示す図。 13 (a) (b) is a diagram showing the strength test results of the composite fiber base material according to the present invention.
【図14】(a)(b)(c)は本発明に係る複合材料用繊維基材の強度試験結果を示す図。 [14] (a) (b) (c) is a diagram showing the strength test results of the composite fiber base material according to the present invention.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 X方向糸条2 Y方向糸条3 Z方向糸条3a チェーンステッチ3b バックステッチ4 立体形状を持つ基材5 起毛6 凸部7 起毛8 凹部9 コア材(基材) 1 X-direction yarns 2 Y-direction thread 3 Z-direction yarn 3a chain stitch 3b backstitch 4 substrate having a three-dimensional shape 5 napping 6 protrusions 7 Brushed 8 recess 9 core material (base material)
10 補強用繊維シート11 毛羽状の繊維12 板状繊維構造体13 円孔14 板状繊維構造体15 板状繊維構造体16 I型ビーム17 繊維構造体18 繊維構造体19 板状繊維構造体 10 reinforcing fiber sheet 11 fluffy fibers 12 plate-shaped fiber structure 13 round hole 14 a plate-like fibrous structure 15 plate-shaped fiber structure 16 I-type beam 17 fibrous structure 18 fibrous structure 19 plate-shaped fiber structure

Claims (11)

  1. 連続繊維で編織または積層された立体形状を持つ基材が単体または複数重ね合わされ、層間強度を高め、また、内部にマトリックスの浸透性を促進し、面の平滑性を高めるための起毛処理が施された複合材料用繊維基材。 Substrate having a woven knitted with FRP or stacked three-dimensional shape are superposed single or multiple, enhanced interlayer strength, also promotes matrix permeability therein, raising treatment to enhance the smoothness of the surface is facilities composite materials for the fiber base material.
  2. 連続繊維で編織されたシート状基材が複数重ね合わされ、またはシート状基材と立体形状を持つ基材が複数重ね合わされ、層間強度を高め、また、内部にマトリックスの浸透性を促進し、面の平滑性を高めるための起毛処理が施された複合材料用繊維基材。 Continuous fibers knitted woven sheets-shaped substrate is overlaid multiple or in a substrate having a base material sheet and the three-dimensional shape are superimposed multiple, enhanced interlayer strength, also promotes matrix permeability inside surface fiber substrate composite material raising treatment is applied to increase the smoothness.
  3. 起毛処理がニードルパンチングで施されてなる請求項1または2に記載の複合材料用繊維基材。 Composite fiber substrate according to claim 1 or 2, raising treatment is being performed by needle punching.
  4. ニードルパンチングによって、起毛処理が施されると共に、表面若しくは内部に配設された短繊維ウェブ層が立体形状を持つ基材またはシート状基材の内部空間に挿入配設されてなる請求項1または2に記載の複合材料用繊維基材。 By needle punching, the raising process is performed, the short fiber web layer disposed inside or surface is inserted disposed in the internal space of the substrate or base material sheet having a three-dimensional shape according to claim 1 or composite fiber substrate according to 2.
  5. 複合材料用繊維基材を適用した構造体において切り欠き部、または穴構造部の孔縁部に対してニードルパンチングを行うことにより、基材間を繊維を絡ませることによって界面補強したことを特徴とする請求項1または2記載の複合材料用繊維基材。 Notches in the structure of applying the composite material for the fiber base material, or by performing a needle punching against the hole edge portion of the hole structure, characterized in that between substrate and surface reinforced by entangling fibers claim 1 or 2 composite fiber substrate according to.
  6. スキン繊維基材とコア基材とを重ね合わせてニードルパンチングすることによって、スキン繊維基材とコア基材との層間に繊維が打ち込まれ、その層間が補強されたことを特徴とする請求項1または2に記載の複合材料用繊維基材。 By needle punching superposing the skin fiber base and the core substrate, the fibers are driven into the layers of the skin fiber base and the core substrate, according to claim 1 in which the interlayer is characterized by being reinforced or composite fiber substrate according to.
  7. 複合材料の継ぎ手構造において、ニードルパンチングを施すことによって生じる毛羽状の繊維により接合面を補強したことを特徴とする請求項1または2記載の複合材料用繊維基材。 In joint structure of the composite material, according to claim 1 or 2 composite fiber base material wherein a reinforced joint surfaces by fluffy fibers caused by applying a needle punching.
  8. ニードルパンチングが、立体形状を持つ基材またはシート状基材の表面に対して垂直に、または角度をつけて施されて成る請求項3、4、5、6、または7に記載の複合材料用繊維基材。 Needle punching, composite material according to claim 3, 4, 5, 6 or 7, comprising been subjected with a vertically or angle to the surface of the substrate or base material sheet having a three-dimensional shape fiber base material.
  9. 立体形状を持つ基材またはシート状基材の表面の糸条交絡点の凸部が平滑化処理されてなる請求項1または2に記載の複合材料用繊維基材。 Composite fiber substrate according to claim 1 or 2 protrusions of the yarn interlacing points on the surface of the substrate or sheet-like substrate is formed by smoothed with a three-dimensional shape.
  10. 凸部の平滑化処理がニードルパンチングまたはグラインデイングによって施されてなる請求項9に記載の複合材料用繊維基材。 Composite fiber substrate according to claim 9, smoothing of the projections is being applied by needle-punching or Grad indenyl Ing.
  11. ウォータージェットもしくはエアージェットによって起毛処理がなされる請求項1または2に記載の複合材料用繊維基材。 Composite fiber substrate according to claim 1 or 2, raising treatment is carried out by water jet or air jet.
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