JP2019044285A - Heat-resistant multiaxial stitch base material - Google Patents

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Abstract

To provide a heat-resistant multiaxial stitch base material which does not cause the heat-shrinking or heat-melting of a stitch yarn even when exposed to a high-temperature environment in a preform production process and a molding process, or in an FRP product, and which prevents the fraying of the stitch yarn occurring during cutting and lamination, thereby being able to keep its form.SOLUTION: In a multiaxial stitch base material, a plurality of reinforcing fiber sheets comprising reinforcing fiber yarns arranged parallel to each other are laminated, each in a different orientation direction, and are integrated by sewing with a stitch yarn passing through the sheets. The stitch yarn has a fineness of 100-500 dtex and is a composite yarn which comprises a glass fiber yarn having a breaking strain energy of 30 MJ/mor more and a thermoplastic polymer yarn having a fineness of 30-120 dtex. When heated, the thermoplastic polymer yarn forming the stitch yarn is fusion-bonded to and integrated with the glass fiber yarn and the reinforcing fiber yarns.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、繊維強化プラスチック(FRP:Fiber-Reinforced-Plastics)の繊維補強基材として用いる多軸ステッチ基材の改良、更に詳しくは、プリフォーム作製工程や成形加工工程、あるいはFRP製品において高温環境に晒されても、ステッチ糸が熱収縮や熱溶融を起こすことがなく、かつ、裁断や積層の際に起こるステッチ糸のほつれを防止して多軸ステッチ基材の形態を保つことができる取扱いやすい耐熱性多軸ステッチ基材に関するものである。   The present invention relates to the improvement of a multiaxial stitch substrate used as a fiber-reinforced substrate of fiber reinforced plastics (FRP), more specifically, a high temperature environment in a preform manufacturing process, a molding process, or an FRP product. Even if exposed to the following conditions, the stitch yarn does not cause heat shrinkage or heat melting, and the handling of the multiaxial stitch base material can be maintained by preventing fraying of the stitch yarn that occurs during cutting or lamination. The present invention relates to a heat resistant multiaxial stitch base material.

炭素繊維やガラス繊維などを補強材とした繊維強化プラスチック(FRP:Fiber-Reinforced-Plastics)は、繊維方向には高い強度、弾性率を発揮するが、繊維方向に直交する角度に対しては急激に低下するために、機械的特性が擬似等方性となるように、繊維軸方向が0°/90°や0°/±45°、あるいは0°/+45°/−45°/90°など、繊維軸が多軸となるように積層して成形する方法が用いられている。   Fiber-reinforced plastics (FRP: Fiber-Reinforced-Plastics) with carbon fiber or glass fiber as a reinforcing material exhibits high strength and elastic modulus in the fiber direction, but it is sharp with respect to the angle orthogonal to the fiber direction So that the mechanical properties are quasi-isotropic, such as 0 ° / 90 °, 0 ° / ± 45 °, or 0 ° / + 45 ° / -45 ° / 90 ° There is used a method of laminating and molding so that fiber axes become multiaxial.

しかしながら、成形時に繊維軸を正確に合わせながら積層するには手間が掛かり、生産能率が非常に低くなることから、<特許文献1>で提案されているように、予め所定の繊維配向角度で複数枚のシートを積層して、これらのシートをステッチ糸で貫通して縫合一体化した多軸ステッチ基材が知られている。   However, since it takes time and effort to laminate while accurately aligning the fiber axes at the time of molding, and the production efficiency becomes very low, as proposed in <Patent Document 1>, a plurality of fibers are formed in advance at a predetermined fiber orientation angle. There is known a multiaxially stitched base material in which sheets of sheets are laminated and these sheets are penetrated with a stitch thread to form a stitch.

このような多軸ステッチ基材の一体化技術は、基材を貫通したニードルにステッチ糸が給糸され、ステッチ糸が基材厚み方向に引き込まれながら順次編目を形成して積層体を一体化するものであるから、このステッチ糸としては、通常、靭性に富んだポリアミド繊維やポリエステル繊維などの合成繊維糸が使われている。   In such an integration technology of multiaxial stitch substrates, a stitch yarn is fed to a needle that penetrates the substrate, and stitches are sequentially drawn while being drawn in the substrate thickness direction to integrate the laminate. Therefore, synthetic yarns such as polyamide fibers and polyester fibers having high toughness are usually used as the stitch yarns.

しかしながら、プリフォーム作製のためには、粘着剤を塗布して高温で付着させる工程や、プリプレグ工程、あるいは成形工程において、基材が高温に晒されるケースがあることから、合成繊維からなるステッチ糸では、熱収縮を起こして皺が発生したり、熱溶融して積層体の一体化機能が失われるという問題があった。   However, for preparing a preform, there is a case where the base material is exposed to a high temperature in the process of applying an adhesive and adhering it at a high temperature, or in the prepreg process or the forming process. However, there has been a problem that heat shrinkage occurs to generate wrinkles, or heat melting causes loss of the integrated function of the laminate.

また、前記のようなプリプレグ工程や成形工程以外にも、耐熱性の高い樹脂によりFRPとした後に高温に晒されると、FRPの耐熱温度以下の領域でステッチ糸の溶融もしくは分解が起こり、FRP内部でステッチ糸が存在していた箇所が空隙(ボイド)となり、機械的特性が低下する問題もある。   In addition to the above-described prepreg process and molding process, when the resin is made of FRP with high heat resistance and then exposed to high temperatures, melting or decomposition of the stitch yarn occurs in the region below the heat resistance temperature of the FRP, and the inside of the FRP There is also a problem in that the mechanical properties are lowered due to the void where the stitch yarn is present.

更にまた、合成繊維糸には吸水性があり、特に吸水性が大きな繊維をステッチ糸に使用した強化繊維基材からFRPを成形すると、水分により樹脂の硬化が不十分になったり、成形品内の水分が氷解を繰り返すことによる「マイクロクラック」が発生し、信頼性のある材料に成り得ない問題があり、特に航空機用としては不向きとされている。   Furthermore, synthetic fiber yarns have water absorbability, and in particular, when FRP is molded from a reinforced fiber base material using fibers having large water absorbability as stitch yarns, the curing of the resin becomes insufficient due to moisture, or the inside of a molded article The "microcracks" occur due to repeated melting of water, which causes problems that the material can not be a reliable material, and is particularly unsuitable for use in aircraft.

そこで、<特許文献2>では、ステッチ糸をガラス繊維のヨリ糸を使用することで、高温に晒されても、合成繊維糸のように熱収縮を起こして皺が発生したり、熱溶融して積層体の一体化機能が失われることを防げることや、吸水性が大きな繊維をステッチ糸に使用した強化繊維基材からFRPを成形すると、水分により樹脂の硬化が不十分になったり、成形品内の水分が氷解を繰り返すことによる「マイクロクラック」の発生を防ぐことを提案している。   So, in <patent document 2>, even if it is exposed to high temperature, by using a stitch yarn as a twist yarn of glass fiber, heat contraction occurs like a synthetic fiber yarn to generate wrinkles or heat melting. If the FRP is molded from a reinforced fiber base material that uses fibers with large water absorbability for stitch yarns, curing of the resin may become insufficient due to moisture, or molding may be prevented. It is proposed to prevent the occurrence of "microcracks" due to repeated freezing of water in the product.

しかしながら、<特許文献2>の提案においては、耐熱性や吸水の問題は解決できたが、ステッチ糸にガラス繊維のヨリ糸を使用しているために合成繊維糸に比べて高弾性であることから、ステッチ糸により形成されたニードルループが真直ぐになろうとする力が働き、剛性が高く糸自体がつぶれにくい。そのため、強化繊維との接触や、ニードルループにおけるステッチ糸自体の接触は、点で接触するため摩擦が小さくなることから、ステッチ基材を裁断したときの裁断面からほつれてしまい、ステッチによる一体化機能が失われてしまうといった問題があった。   However, although the problem of heat resistance and water absorption could be solved in the proposal of <patent document 2>, it is higher in elasticity than synthetic fiber yarn because it uses a twist yarn of glass fiber as a stitch yarn. Therefore, a force acts to straighten the needle loop formed by the stitch yarn, so that the yarn itself has high rigidity and is hardly crushed. Therefore, the contact with the reinforcing fiber and the contact of the stitch yarn itself in the needle loop become smaller at the point contact and the friction becomes smaller, so the stitch base is broken off from the cut surface and integrated by the stitch There was a problem that the function was lost.

国際公開第01/63033号International Publication No. 01/63033 特開2016−164320号公報JP, 2016-164320, A

本発明は、従来のFRP成形用の多軸ステッチ基材に上記のような問題があったことに鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、プリフォーム作製工程や成形加工工程、あるいはFRP製品において高温環境に晒されても、ステッチ糸が熱収縮や熱溶融を起こすことがなく、かつ、裁断や積層の際に起こるステッチ糸のほつれを防止して多軸ステッチ基材の形態を保つことができる取扱いやすい耐熱性多軸ステッチ基材に関するものである。   The present invention has been made in view of the problems as described above in the conventional multiaxial stitch base material for FRP molding, and the purpose of the present invention is a preform production process and a molding process Or, even if exposed to high temperature environment in FRP products, the stitch yarn does not cause heat shrinkage or heat melting, and the fray of the stitch yarn that occurs during cutting or lamination is prevented to prevent the multiaxial stitch substrate It relates to an easy-to-handle heat-resistant multiaxial stitch substrate that can be maintained in form.

本発明者が上記技術的課題を解決するために採用した手段を、添付図面を参照して説明すれば、次のとおりである。   The means employed by the inventor for solving the above-mentioned technical problems will be described below with reference to the accompanying drawings.

即ち、本発明は、強化繊維糸条を互いに並行に配列してなる強化繊維シートが、それぞれ異なった配向方向で複数枚積層され、これらのシートを貫通するステッチ糸により縫合一体化された多軸ステッチ基材であって、
前記ステッチ糸は、繊度が100〜500dtexである一方、破断ひずみエネルギーが30MJ/m以上のガラス繊維糸と、繊度が30〜120dtexの熱可塑性ポリマー糸からなる複合糸であり、
加熱することで、ステッチ糸を構成する熱可塑性ポリマー糸をガラス繊維糸と強化繊維糸条とに融着して一体化するという技術的手段を採用したことによって、耐熱性多軸ステッチ基材を完成させた。
That is, according to the present invention, a plurality of reinforcing fiber sheets in which reinforcing fiber yarns are arranged in parallel to one another are laminated in different orientation directions, respectively, and a multiaxially integrated by stitching yarns penetrating these sheets. Stitch base material,
The stitch yarn is a composite yarn consisting of a glass fiber yarn having a breaking strain energy of 30 MJ / m 3 or more and a thermoplastic polymer yarn having a denier of 30 to 120 dtex while having a fineness of 100 to 500 dtex,
A heat-resistant multiaxial stitch substrate is obtained by adopting a technical means of fusing and integrating thermoplastic polymer yarns constituting stitch yarns with glass fiber yarns and reinforcing fiber yarns by heating. It was completed.

また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、前記ステッチ糸を、ガラス繊維糸を芯糸とし、熱可塑性ポリマー糸を鞘糸としたカバーリング糸とするという技術的手段を採用することもできる。   Further, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention, in addition to the above-mentioned means as needed, makes the stitching yarn a covering yarn having a glass fiber yarn as a core yarn and a thermoplastic polymer yarn as a sheath yarn. It is also possible to adopt the technical means of

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、前記熱可塑性ポリマー糸を、低融点ポリマーからなる糸、または低融点ポリマーを鞘にした芯鞘複合糸とするという技術的手段を採用することもできる。   Furthermore, in order to solve the above problems, the present invention optionally, in addition to the above means, a yarn made of a low melting point polymer, or a core-sheath composite yarn in which the low melting point polymer is sheathed. It is also possible to adopt the technical means of

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、ステッチ糸を、構成する鞘糸の熱可塑性ポリマー糸が2本で、芯糸のガラス繊維糸にそれぞれS方向とZ方向に二重に巻き付けたダブルカバーリング糸にするという技術的手段を採用することもできる。   Furthermore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention optionally comprises, in addition to the above-mentioned means, two thermoplastic polymer yarns of a sheath yarn constituting a stitch yarn and a glass fiber yarn of a core yarn. It is also possible to employ technical means of double covering yarns wound doubly in the S and Z directions.

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、ステッチ糸を構成する鞘糸の熱可塑性ポリマー糸を、芯糸のガラス繊維糸1cmあたり2〜10回の巻き回数でカバーリング加工されたカバーリング糸にするという技術的手段を採用することもできる。   Furthermore, in order to solve the above problems, the present invention optionally, in addition to the above means, the thermoplastic polymer yarn of the sheath yarn constituting the stitch yarn, 2 to 10 times per 1 cm of glass fiber yarn of the core yarn. It is also possible to employ the technical means of making a covering yarn processed with a number of turns.

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、ステッチ糸により形成されたニードルループの曲率半径を0.3〜2mmの範囲にするという技術的手段を採用することもできる。   Furthermore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention, in addition to the above-mentioned means as required, is a technical means of setting the radius of curvature of the needle loop formed by the stitch yarn in the range of 0.3-2 mm. It can also be adopted.

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、ステッチ糸によるステッチのコース密度を2〜4コース/cmにするという技術的手段を採用することもできる。   Furthermore, in order to solve the above problems, the present invention can adopt technical means of setting the course density of the stitch by the stitch yarn to 2 to 4 courses / cm as needed, in addition to the above means. .

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、強化繊維糸条を炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、シリカ繊維、セラミック繊維のうちから選択される何れかの単独または混合繊維にするという技術的手段を採用することもできる。   Furthermore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention, in addition to the above-mentioned means, is selected from carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, silica fiber and ceramic fiber, as needed. It is also possible to employ technical means to make single fibers or mixed fibers.

本発明にあっては、強化繊維糸条を互いに並行に配列してなる強化繊維シートが、それぞれ異なった配向方向で複数枚積層され、これらのシートを貫通するステッチ糸により縫合一体化された多軸ステッチ基材において、
前記ステッチ糸は繊度を100〜500dtexにする一方、破断ひずみエネルギーが30MJ/m以上のガラス繊維糸と、繊度が30〜120dtexの熱可塑性ポリマー糸からなる複合糸にして、加熱することで熱可塑性ポリマーがガラス繊維糸と強化繊維糸条とに融着して一体化し、しかも耐熱性、および難燃性に優れたガラス繊維を主とするステッチ糸で一体化したことによって、
プリフォーム作製工程や成形加工工程、あるいはFRP製品において高温環境に晒されても、ステッチ糸が熱収縮や熱溶融を起こすことがなく、寸法安定性を有し、かつ裁断時にステッチ糸のほつれを確実に防ぐことが出来る。
In the present invention, a plurality of reinforcing fiber sheets, in which reinforcing fiber yarns are arranged in parallel to one another, are laminated in different orientation directions, and a plurality of sheets are integrated by stitching through these sheets. In the axial stitch substrate,
The stitch yarn has a fineness of 100 to 500 dtex, and is a composite yarn composed of a glass fiber yarn having a breaking strain energy of 30 MJ / m 3 or more and a thermoplastic polymer yarn having a fineness of 30 to 120 dtex. The plastic polymer is fused and integrated to the glass fiber yarn and the reinforcing fiber yarn, and further integrated by the stitch yarn mainly made of the glass fiber excellent in heat resistance and flame resistance,
Even if exposed to high temperature environment in preform manufacturing process or molding process, or FRP product, stitch yarn does not cause heat shrinkage or heat melting, has dimensional stability, and does not fray stitch yarn at the time of cutting It can be reliably prevented.

即ち、ステッチ糸の繊度を100〜500dtex、ガラス繊維糸の破断歪みエネルギーを30MJ/m以上にしたことにより、ステッチ加工工程においてステッチ糸切れや毛羽が生じたりすることなく加工でき、ステッチ糸による表面凹凸も最小限に抑えることができる。 That is, by setting the fineness of the stitch yarn to 100 to 500 dtex, and setting the breaking strain energy of the glass fiber yarn to 30 MJ / m 3 or more, processing can be performed without stitch breakage or fuzzing in the stitching process, Surface irregularities can also be minimized.

また、破断歪みエネルギーが30MJ/m以上のガラス繊維糸によるステッチ糸をステッチ基材の厚み方向に貫通させたことにより、層間補強効果を発揮することができる。 In addition, an interlayer reinforcing effect can be exhibited by causing a stitch yarn made of a glass fiber yarn having a breaking strain energy of 30 MJ / m 3 or more to penetrate in the thickness direction of the stitch base material.

更に、必要に応じて、ステッチ糸をガラス繊維糸を芯糸とし、熱可塑性ポリマー糸を鞘糸としたカバーリング糸にすることにより、ステッチ加工の準備作業などにおいて取り扱い易く生産性を向上することができる。   Furthermore, as needed, by making the stitching yarn a covering yarn having a glass fiber yarn as a core yarn and a thermoplastic polymer yarn as a sheath yarn, it is easy to handle in a preparatory work for stitching, etc. to improve productivity. Can.

また、高温雰囲気下でFRP内部のステッチ糸が分解せず、使用している熱可塑性ポリマーも少量であることから、ボイドの発生も極めて少なく、樹脂の耐熱温度以下であれば高い機械的特性を発揮することができる。   In addition, since the stitch yarn inside the FRP is not decomposed in a high temperature atmosphere and the thermoplastic polymer used is also a small amount, the occurrence of voids is extremely small, and high mechanical properties are obtained if it is below the heat resistance temperature of the resin. It can be demonstrated.

更にまた、必要に応じて、ステッチ糸の鞘糸とした熱可塑性ポリマー糸を低融点ポリマーとすることで、低温度で熱可塑性ポリマーを融着させることができるので、熱処理加工容易となると同時に強化繊維に付着するにサイジング剤やカップリング剤への熱的影響を軽減させることができる。   Furthermore, if necessary, by using a thermoplastic polymer yarn as a sheath yarn of a stitch yarn as a low melting point polymer, it is possible to fuse the thermoplastic polymer at a low temperature, so heat treatment processing becomes easy and simultaneously reinforced It is possible to reduce the thermal influence on the sizing agent and the coupling agent when adhering to the fiber.

更にまた、必要に応じて、ステッチ糸により形成されたニードルループの曲率半径を0.3〜2mmの範囲として、ニードルループの糸長に余裕を持たせることによって、ニードルループの形成時、あるいはループ形成後において、基材の縦方向の伸長に伴ってループが伸長された際に生じるループ先端の屈曲によるステッチ糸の破損を抑止できるとともに、基材への締めつけ力が強くなり過ぎず、強化繊維の真直性が維持でき、また、±45°のようなバイアス配向基材においては賦形性を向上させることができることから、産業上の利用価値は頗る大きい。   Furthermore, if necessary, the needle loop formed by the stitch yarn has a radius of curvature in the range of 0.3 to 2 mm to allow extra thread length for the needle loop, thereby forming the needle loop or While forming, it is possible to prevent the breakage of the stitch yarn due to the bending of the loop tip caused when the loop is elongated with the longitudinal extension of the substrate, and the reinforcing force against the substrate is not too strong, and the reinforcing fiber The industrial utility value is extremely large because the straightness of the above can be maintained, and in the case of a bias alignment substrate such as ± 45 °, the formability can be improved.

本発明の実施形態の多軸ステッチ基材の構造を表わす概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram representing the structure of a multiaxial stitch substrate of an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のステッチ糸の構造を表わす概略図である。It is the schematic showing the structure of the stitching thread of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のステッチ糸のニードルループの形状を表わす拡大図である。It is an enlarged view showing the shape of the needle loop of the stitch thread of the embodiment of the present invention.

本発明を実施するための形態を、具体的に図示した図面に基づいて、更に詳細に説明すると、次のとおりである。   The mode for carrying out the present invention will be described in more detail based on the drawings specifically illustrated as follows.

本発明の実施形態を図1から図3に基づいて説明する。図1において符号1で指示するものは多軸ステッチ基材であり、符号2で指示するものはステッチ糸である。   An embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 3. In FIG. 1, what is designated by reference numeral 1 is a multiaxial stitch base material, and what is designated by reference numeral 2 is a stitch yarn.

また、符号3(3a、3b、3c、3d)で指示するものは強化繊維シートであり、これら各強化繊維シート3は、強化繊維糸条を互いに並行に配列してシート状に形成されている。   Moreover, what is indicated by reference numeral 3 (3a, 3b, 3c, 3d) is a reinforcing fiber sheet, and each of the reinforcing fiber sheets 3 is formed in a sheet shape by arranging reinforcing fiber threads in parallel to each other .

本実施形態の多軸ステッチ基材1を構成するにあっては、まず、各強化繊維シート3の強化繊維の配向方向が異なるように積層する。例えば、多軸ステッチ基材1の長さ方向を0°としたとき、シート3aを−45°、シート3bを90°、シート3cを+45°、シート3dを90°の方向で積層する。そして、これらのシートにステッチ糸2を貫通させて縫合一体化する(図1参照)。   In constructing the multiaxial stitch base material 1 of the present embodiment, first, the reinforcing fibers of each reinforcing fiber sheet 3 are laminated so that the orientation directions of the reinforcing fibers are different. For example, when the longitudinal direction of the multiaxial stitch substrate 1 is 0 °, the sheet 3a is laminated at -45 °, the sheet 3b at 90 °, the sheet 3c at + 45 °, and the sheet 3d at 90 °. Then, the stitch thread 2 is penetrated through these sheets to integrate them with stitching (see FIG. 1).

この際、強化繊維シート3の積層構成は、上記の積層構成に限定されることはなく、少なくとも強化繊維の配向角が異なる2層が積層されていれば良く、例えば、0°/90°、0°/+45°の2軸配向や、0°/+45°/−45°/90°の4軸配向、あるいは0°/±45°、更には、60°交錯角で積層されたものであっても良い。   At this time, the laminated structure of the reinforcing fiber sheet 3 is not limited to the above laminated structure, and at least two layers having different orientation angles of the reinforcing fibers may be laminated, for example, 0 ° / 90 °, Biaxial orientation at 0 ° / + 45 °, 4-axis orientation at 0 ° / + 45 ° / −45 ° / 90 °, or lamination at 0 ° / ± 45 ° or 60 ° cross angle It is good.

また、本実施形態では、強化繊維シート3の一層あたりのシートの目付として、50〜400g/mの範囲のものを採用する。目付が50g/m未満となると非常に薄いシートとなるために強化繊維を均一に拡げることが難しくて空隙部が生じたりする問題があるためである一方、目付が400g/mより大きいと、繊維同士が緻密で分厚い層をなすので樹脂含浸が難しくなる問題があるためである。なお、より好ましい目付は70〜300g/mの範囲である。 Moreover, in this embodiment, as a fabric weight of the sheet | seat per one layer of the reinforcement fiber sheet 3, the thing of 50-400 g / m < 2 > is employ | adopted. If the weight per unit area is less than 50 g / m 2, it becomes difficult to spread the reinforcing fibers uniformly because it becomes a very thin sheet, and there is a problem that voids occur, while if the weight per unit area is more than 400 g / m 2 Since the fibers are dense and form thick layers, there is a problem that resin impregnation becomes difficult. In addition, more preferable fabric weight is the range of 70-300 g / m < 2 >.

なお、ステッチ糸2の編み組織は、鎖編、1/1トリコット編、あるいは鎖編と1/1トリコット編の変化組織などの通常の経編組織を採用することができる。   The knitting structure of the stitch yarn 2 may be a normal warp knitting structure such as chain knitting, 1/1 tricot knitting, or change structure of chain knitting and 1/1 tricot knitting.

本実施形態において、ステッチ糸2として強化繊維を使用する場合、炭素繊維やガラス繊維などの従来から一般的に使用されているものが考えられるが、耐熱性および難燃性を持ち合わせた繊維の多くは非常に脆く、ステッチ加工性や加工製品の品位、性能に問題があるために、そのままの使用では、ステッチ糸としての用途に適合しない。   In the present embodiment, when reinforcing fibers are used as the stitch yarns 2, those conventionally used generally, such as carbon fibers and glass fibers, can be considered, but many fibers having heat resistance and flame resistance are used together. It is extremely brittle, and there are problems with stitch processability, quality of processed products, and performance, so that it is not suitable for use as a stitch yarn as it is.

また、炭素繊維やガラス繊維を用いる場合、高弾性であることから、ステッチ糸により形成されたニードルループが真直ぐになろうとする力が働き、剛性が高く糸自体がつぶれにくい。そのため、補強繊維との接触や、ニードルループにおけるステッチ糸自体の接触は、点で接触するため摩擦が小さくなることから、ステッチ基材を裁断したときの裁断面からほつれて、ステッチによる一体化機能が失われてしまい、ステッチ基材の取扱性が非常に悪かった。   In addition, when carbon fiber or glass fiber is used, since it has high elasticity, a force acts to straighten the needle loop formed by the stitch yarn, so the rigidity is high and the yarn itself is hardly crushed. Therefore, the contact with the reinforcing fiber and the contact of the stitch yarn itself in the needle loop are small points of friction because they come in contact with each other, so the stitch base is broken and the integrated function by the stitch is broken. Was lost, and the handleability of the stitch base material was very bad.

そこで、本実施形態ではステッチ糸は繊度を100〜500dtexとした破断ひずみエネルギーが30MJ/m(M(メガ)=10、J/m=N・m/m=N/m)以上のガラス繊維糸5と、熱可塑性ポリマーからなる30〜120dtexの糸6を採用した。なお、この破断歪みエネルギーWは次式で導かれる値である。
W=σ×ε/2
σ:引っ張り強度(Pa=N/m)、ε:引っ張り破断歪み
So, in this embodiment, the breaking strain energy at a denier of 100 to 500 dtex is 30 MJ / m 3 (M (Mega) = 10 6 , J / m 3 = N · m / m 3 = N / m 2 ). The glass fiber yarn 5 described above and a yarn 6 of 30 to 120 dtex made of a thermoplastic polymer were employed. The breaking strain energy W is a value derived by the following equation.
W = σ × ε / 2
σ: tensile strength (Pa = N / m 2 ), ε: tensile breaking strain

こうすることにより、所望の耐熱性および難燃性を満足し、かつ、ステッチ加工性や加工製品の品位や性能においても問題のない多軸ステッチ基材を完成させることができる。   By doing this, it is possible to complete a multiaxial stitch base material that satisfies desired heat resistance and flame resistance and has no problems with stitch processability and quality and performance of a processed product.

即ち、ガラス繊維は、耐熱性や難燃性を有した繊維種が種々存在する中でも、細繊度糸が安価で入手可能であり、かつ、繊維自体が透明であるために成形品の外観に悪影響を及ぼさないという点から最適である。   That is, among various kinds of fiber types having heat resistance and flame retardancy, glass fibers have an adverse effect on the appearance of a molded product because fine fibers are inexpensive and available and the fibers themselves are transparent. It is optimal in that it does not

ステッチ糸としては、ガラス繊維糸5と熱可塑性ポリマー糸6の引きそろえ糸または、ヨリ糸であってもよいが、図2に示すようにガラス繊維糸5を芯糸とし、熱可塑性ポリマー糸6をカバーリングしたカバーリング糸を採用することもできる。そしてまた、カバーリング加工としては、1本の熱可塑性ポリマー糸6を用いてガラス繊維糸5にS方向またはZ方向にカバーリングしたシングルカバーリング糸でも良いが、繊維の剛性によってカバーリングした方向とは逆方向のトルクが生じ、ステッチ加工の準備作業などにおいて取り扱い難いという問題があるので、具体的には、2本の熱可塑性ポリマー糸6を用いてガラス繊維糸5にS方向とZ方向にカバーリングしたダブルカバーリング糸とすることで、S方向とZ方向のトルクが打ち消し合うので、取り扱い易いステッチ糸2を構成することができる。   The stitch yarn may be a aligned yarn of glass fiber yarn 5 and thermoplastic polymer yarn 6 or a twist yarn, but as shown in FIG. 2, glass fiber yarn 5 is used as a core yarn, and thermoplastic polymer yarn 6 It is also possible to adopt a covering thread with a covering. And, as a covering process, it may be a single covering yarn in which the glass fiber yarn 5 is covered in the S direction or the Z direction using one thermoplastic polymer yarn 6, but the direction of covering is made by the rigidity of the fiber. There is a problem that torque is generated in the opposite direction to that of the yarn and it is difficult to handle it in preparation for stitching etc. Specifically, two thermoplastic polymer yarns 6 are used to make the glass fiber yarns 5 in the S and Z directions Since the torques in the S direction and in the Z direction cancel each other out by forming a double covering yarn covered with the above, it is possible to configure the easy-to-handle stitch yarn 2.

本実施形態におけるガラス繊維糸5の繊度の適用範囲については、500dtexより大きな太繊度糸であると、平坦な基材表面に太いステッチ糸2が突出してしまい表面が平滑な成形品が得られないので、500dtex以下の細繊度であることが好ましく、一方、100dtex未満の細繊度糸では、ステッチ加工時のループ形成に必要な強度が不足し、ステッチ工程中に切断したり毛羽が生じたりする問題があるため、好適なガラス繊維糸5の繊度は100〜500dtexの範囲である。   With regard to the application range of the fineness of the glass fiber yarn 5 in the present embodiment, when the thick fineness yarn is larger than 500 dtex, the thick stitch yarn 2 protrudes on the flat base material surface, and a molded article having a smooth surface can not be obtained. Therefore, it is preferable that the fineness is 500 dtex or less. On the other hand, with fine fineness yarn less than 100 dtex, the strength necessary for loop formation at the time of stitch processing is insufficient, and problems such as cutting or fuzzing during the stitching process Therefore, the fineness of the preferred glass fiber yarn 5 is in the range of 100 to 500 dtex.

そして、一般的に、ガラス繊維は引っ張り破断強度が高いものの、引っ張り破断伸度が小さくて圧縮強度が高いため、繊維を曲げると内周(圧縮側)が座屈することなく外周(引っ張り側)が破壊してしまい、簡単に切断し易いという欠点を有していることから、本実施形態のガラス繊維は、破断歪みエネルギーWが30MJ/m以上有するものを採用する。 And although glass fiber generally has high tensile breaking strength, it has a small tensile elongation at break and high compressive strength, so when the fiber is bent, the outer periphery (tension side) is bent without buckling on the inner circumference (compression side). The glass fiber of the present embodiment adopts one having a breaking strain energy W of 30 MJ / m 3 or more because it has the disadvantage of being easily broken and easily broken.

更に、30〜120dtexの熱可塑性ポリマー糸6を鞘糸としてガラス繊維糸5にカバーリング加工したステッチ糸2を採用し、ステッチした後のいずれかの工程において加熱することにより、カバーリングされた熱可塑性ポリマー糸6がステッチ糸2の芯糸であるガラス繊維糸5と強化繊維糸条とに融着して一体化されるため、プリフォーム作製工程や成形加工工程、あるいはFRP製品において高温環境に晒されても、ステッチ糸2が熱収縮や熱溶融を起こすことがなくシワの発生を抑制して寸法安定性を有し、更にボイドの発生も抑え、かつ裁断時にステッチ糸2のほつれを防ぎ高い形態保持性を発揮する。   Furthermore, a 30-120 dtex thermoplastic polymer yarn 6 is used as a sheath yarn, and a stitch yarn 2 obtained by covering the glass fiber yarn 5 is adopted, and thermal treatment is performed by heating in any step after the stitching. Since the plastic polymer yarn 6 is fused and integrated with the glass fiber yarn 5 which is the core yarn of the stitch yarn 2 and the reinforcing fiber yarn, it can be used in a high temperature environment in a preform manufacturing process, a molding process or an FRP product. Even if exposed, the stitch yarn 2 does not cause heat shrinkage or heat melting, thereby suppressing the occurrence of wrinkles and having dimensional stability, and further suppressing the occurrence of voids, and preventing fraying of the stitch yarn 2 at the time of cutting Demonstrate high form retention.

ガラス繊維糸5にカバーリングする熱可塑性ポリマー糸6の繊度の適用範囲は、120dtexより大きいと熱可塑性ポリマーの量が多くなり、ガラス繊維に比べて吸水性が高いため強化繊維基材からFRPを成形すると、水分により樹脂の硬化が不十分になったり、成形品内の水分が氷解を繰り返すことによる「マイクロクラック」が発生し、信頼性のある材料に成り得ない問題があることや、ステッチ糸2自体が全体として太くなるため、成形した際にFRP表面に凹凸ができて表面平滑性が得られない問題があり、細繊度糸であることが好ましい。一方、30dtexより小さい場合は、加熱融着させる際に十分な接着性が得られず、ステッチ糸2のほつれ防止効果が得られない。従ってガラス繊維糸5にカバーリングする熱可塑性ポリマー糸6の好ましい繊度は30〜120dtexであり、より好ましくは30〜60dtexである。   The application range of the denier of the thermoplastic polymer yarn 6 to cover the glass fiber yarn 5 is larger than 120 dtex, the amount of the thermoplastic polymer is large, the water absorption is high compared to the glass fiber, FRP from the reinforcing fiber base When molded, the resin may not cure sufficiently due to moisture, or the moisture in the molded product may repeatedly freeze and cause "microcracks", resulting in a problem that the material can not be made reliable. Since the yarn 2 itself is thick as a whole, there is a problem that the surface of the FRP is uneven when it is molded, and surface smoothness can not be obtained. On the other hand, when it is smaller than 30 dtex, sufficient adhesiveness can not be obtained when heat-fusing, and the fraying preventing effect of the stitch yarn 2 can not be obtained. Therefore, the preferable denier of the thermoplastic polymer yarn 6 to be covered with the glass fiber yarn 5 is 30 to 120 dtex, more preferably 30 to 60 dtex.

また、熱可塑性ポリマー糸6のポリマーとしては、通常、ナイロン、共重合ナイロン、ポリエステル、変成ポリエステル、塩化ビニリデン、塩化ビニル、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリウレタンなどから選ばれたものを採用でき、中でも低温度でポリマーを溶融でき、かつFRPのマトリックス樹脂との接着性が良好な共重合ナイロンが好ましい。そして、融点は180℃以下のものを採用することが好ましい。180℃より融点が高いと、熱融着させる際に、炭素繊維やガラス繊維などの補強繊維のサイジング剤やカップリング剤への熱的影響が大きく、劣化させてしまい、FRPにした時の強度発現が低下する問題がある。なお、より好ましい融点としては、150℃以下である。   In addition, as the polymer of the thermoplastic polymer yarn 6, usually, those selected from nylon, copolymer nylon, polyester, modified polyester, vinylidene chloride, vinyl chloride, polyurethane, polypropylene, polyurethane, etc. can be adopted, among which at low temperature Copolymerized nylons that can melt the polymer and have good adhesion to the matrix resin of FRP are preferred. The melting point is preferably 180 ° C. or less. When the melting point is higher than 180 ° C., the thermal effect of reinforcing fibers such as carbon fibers and glass fibers on the sizing agent and coupling agent is large when heat fusion is performed, and they are deteriorated, and the strength when made into FRP There is a problem of reduced expression. The more preferable melting point is 150 ° C. or less.

本実施形態では、ステッチ糸2はカバーリング加工を施した糸束であるために糸が集束して曲げ剛性が増すので、ループ形成時におけるループ先端の曲率が大きくなるのを抑えることができループ形成時におけるガラス繊維の切れを防ぐことができる。   In the present embodiment, since the stitch yarn 2 is a yarn bundle subjected to covering processing, the yarn is focused to increase the bending rigidity, so that the curvature of the loop tip at the time of forming the loop can be suppressed from increasing. It is possible to prevent breakage of glass fiber at the time of formation.

また、ステッチ糸2の芯糸を成すガラス繊維糸5に僅かな撚りを施し、その撚り方向と逆方向に熱可塑性ポリマー糸6をカバーリングすることで芯糸の解撚トルクを相殺させることができ、しかも各単繊維は糸束内で螺旋状に配列されてステッチ糸2の曲げに対して各単繊維が引っ張り側または圧縮側に固定されず、各単繊維に生じる応力が略均一となるので、ループ形成時におけるガラス繊維の切れを防ぐことができる。   In addition, the twisting torque of the core yarn can be offset by applying a slight twist to the glass fiber yarn 5 forming the core yarn of the stitch yarn 2 and covering the thermoplastic polymer yarn 6 in the direction opposite to the twist direction. In addition, each single fiber is helically arranged in the yarn bundle so that each single fiber is not fixed to the pulling side or the compression side against bending of the stitch yarn 2, and the stress generated in each single fiber becomes substantially uniform. Therefore, it is possible to prevent breakage of the glass fiber at the time of loop formation.

更に、カバーリング加工の条件としては、ステッチ糸を構成する鞘糸の熱可塑性ポリマー糸が、芯糸のガラス繊維糸5の1cmあたり2回より少ない巻き回数でカバーリング加工されたカバーリング糸であるとガラス繊維糸5との集束力が得られず、ガラス繊維糸5と熱可塑性ポリマー糸6が分かれてステッチ加工の準備作業などにおいて取り扱い難い問題や、ステッチ加工においてステッチ糸2全体がニードルのフックに掛かり難いといった問題がある。また、芯糸のガラス繊維糸5の1cmあたり10回より多い巻き回数でカバーリング加工されたカバーリング糸であると、糸の剛性が高すぎてステッチ糸2を供給するライン上において糸道が屈曲する箇所の馴染が悪く給糸し難いことや、ステッチ加工においてループを形成し難いといった問題や、ステッチ糸2の断面が真円状で固く集束した状態となり、成形加工品の表面が凹凸化するといった問題がある。従ってカバーリング加工の条件として好ましいカバーリングの巻き回数は、芯糸のガラス繊維糸5の1cmあたり2〜10回である。   Furthermore, as a condition of covering processing, the thermoplastic polymer yarn of the sheath yarn constituting the stitch yarn is a covering yarn processed by covering with a number of winding less than twice per 1 cm of the glass fiber yarn 5 of the core yarn. Certainly, the focusing force with the glass fiber yarn 5 can not be obtained, and the glass fiber yarn 5 and the thermoplastic polymer yarn 6 are separated and difficult to handle in preparatory work of stitching, etc. There is a problem that it is difficult to hook. In addition, if the covering yarn is covered with a winding number of more than 10 turns per 1 cm of the glass fiber yarn 5 of the core yarn, the yarn rigidity is too high and the yarn path is on the line supplying the stitch yarn 2 There is a problem that the compatibility of the bent portion is bad and it is difficult to feed yarn, and it is difficult to form a loop in the stitch processing, and the cross section of the stitch yarn 2 becomes a completely circular and tightly converged state, and the surface of the molded product becomes uneven. There is a problem of Therefore, the winding number of the covering which is preferable as a condition for covering processing is 2 to 10 times per 1 cm of the glass fiber yarn 5 of the core yarn.

本実施形態おけるステッチ加工のループ形成方法は、強化繊維シート3の積層体を貫通したニードル4にステッチ糸2を供給し、次いで、このステッチ糸2をニードルフックに引っ掛けた状態で強化繊維シート3の積層体内を通過させて新たなループに必要な糸長を引き出すという工程を繰り返しながらステッチ加工する。   The loop forming method of the stitch processing in the present embodiment supplies the stitch yarn 2 to the needle 4 penetrating the laminate of the reinforcing fiber sheet 3 and then the reinforcing fiber sheet 3 in a state where the stitch yarn 2 is hooked on the needle hook Stitching while repeating the process of passing through the stack of and pulling out the necessary yarn length for a new loop.

従って、ループ形成時におけるステッチ糸2は、強化繊維シート3の積層体とニードルフックとの摩擦抵抗による高い応力が生じた状態でループ先端が大きな曲率で屈曲するので、破断歪みエネルギーWが30MJ/m未満の脆いガラス繊維では、その屈曲部で糸切れまたは単糸切れが生じ易く、満足なステッチ加工性が得られない。 Accordingly, the stitch yarn 2 at the time of loop formation is bent at a large curvature at a high curvature due to the frictional resistance between the laminate of the reinforcing fiber sheet 3 and the needle hook, so the breaking strain energy W is 30 MJ / If the glass fiber is less than m 3 , yarn breakage or single yarn breakage tends to occur at the bending portion, and satisfactory stitch processability can not be obtained.

また、ガラス繊維糸5のサイジングは、澱粉サイジングとプラスチックサイジングとがあるが、澱粉サイズのガラス繊維糸5を使用すると、FRPにした時に界面接着が悪く十分な機械的特性が得られないため、プラスチックサイジングのガラス繊維を採用することが好ましい。   In addition, sizing of glass fiber yarn 5 includes starch sizing and plastic sizing, but when using glass fiber yarn 5 of starch size, interface adhesion is poor and sufficient mechanical properties can not be obtained when FRP is used, It is preferred to employ plastic sized glass fibers.

次に、本実施形態の多軸ステッチ基材1のステッチ糸2によるループ部分の拡大図を図3に示す。符号rはステッチ糸2の中心軸の曲率半径を示し、この曲率半径rはステッチ糸2の太さや曲げ剛性、そしてステッチ加工条件などにより任意に制御できるが、本実施形態ではこの曲率半径rが0.3〜2mmの範囲であることが好ましい。   Next, the enlarged view of the loop part by the stitch yarn 2 of the multiaxial stitch base material 1 of this embodiment is shown in FIG. The symbol r indicates the radius of curvature of the central axis of the stitch yarn 2. The radius of curvature r can be arbitrarily controlled by the thickness and bending rigidity of the stitch yarn 2 and the stitch processing conditions, but in the present embodiment this radius of curvature r is It is preferable that it is the range of 0.3-2 mm.

ループの曲率半径rが小さいと、ステッチ糸2による基材への締めつけが強い状態にあり、特にガラス繊維のように弾性率の高いステッチ糸2では、ステッチ糸2が基材の厚み方向から基材表面方向に向かうコーナー部、またはその逆方向のコーナー部において直角とならずに円弧状となって強化繊維糸を締めつけることになるために、強化繊維糸に屈曲部を生じさせる問題があるし、また、±45°のようなバイアス配向基材においては、ループが縦伸びする余裕がないために基材が縦方向の伸長を受けた際にループ先端に応力集中が生じてステッチ糸2が切断するおそれがあるため、曲率半径rは0.3mm以上が好ましい。   If the radius of curvature r of the loop is small, the tightness to the substrate by the stitch yarn 2 is strong, and in particular, in the case of the stitch yarn 2 having a high elastic modulus like glass fiber, the stitch yarn 2 is based on the substrate in the thickness direction. There is a problem of causing a bend in the reinforcing fiber yarn because the reinforcing fiber yarn is tightened in a circular arc shape without being a right angle at the corner portion toward the material surface direction or the opposite corner portion. Also, in a bias-oriented substrate such as ± 45 °, stress concentration is generated at the loop tip when the substrate is stretched in the longitudinal direction because there is no room for the loop to longitudinally extend, and the stitch yarn 2 is The curvature radius r is preferably 0.3 mm or more because there is a possibility of cutting.

一方、ループの曲率半径rが大きいと、上記問題点は改善でき、±45°のようなバイアス配向基材では賦形性も増すが、曲率半径rが2mmよりも大きくなると、ステッチ加工においてステッチ糸2の送り出し量が大きくなり過ぎて、ステッチ糸供給ビームと編成部との間で緩みが生じ、ニードルへの供給ミスが生じるおそれがあるため、ループの曲率半径rは2mm以下であることが好ましい。   On the other hand, when the radius of curvature r of the loop is large, the above problems can be solved and the shapeability is also increased in a bias alignment substrate such as ± 45 °, but when the radius of curvature r is larger than 2 mm, the stitch processing is stitched The radius of curvature r of the loop should be 2 mm or less, since the amount of delivery of the yarn 2 becomes too large, and slack may occur between the stitch yarn supply beam and the knitting portion, resulting in a supply error to the needle. preferable.

なお、各強化繊維シート3をなす強化繊維の種類としては、高強度・高弾性率であって、中でも耐熱性および難燃性を有した繊維が好ましく、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、シリカ繊維、セラミック繊維のうちから選択される何れかの単独または混合繊維を用いることができ、そのような選択によりステッチ糸2とともに多軸ステッチ基材1全体が耐熱性、難燃性を有するので、プリフォーム作製時やプリプレグ工程、あるは成形過程における熱処理に対して熱収縮を起こすことがなく寸法安定性を有し、また成形製品における難燃効果を発揮することができる。   In addition, as a kind of reinforcement fiber which makes each reinforcement fiber sheet 3, it is a high strength and high elasticity modulus, Comprising: The fiber which had heat resistance and a flame retardance especially is preferable, for example, carbon fiber, glass fiber, aramid fiber And silica fiber, ceramic fiber, or any single or mixed fiber selected from such fibers. By such selection, the entire multiaxial stitch substrate 1 together with the stitch yarn 2 has heat resistance and flame retardancy. Therefore, it has dimensional stability without causing heat shrinkage during heat treatment during preform preparation or a prepreg process, or molding process, and can exhibit a flame retardant effect in a molded product.

また、本実施形態では、ステッチのコース密度が2〜4コース/cmであること好ましい。コース密度が2コース/cm未満であると、長いループを形成するためにステッチ糸2を一度に沢山の量を引き出す必要があるため、ステッチ糸2に高い張力が加わって糸切れを起こしやすいという問題があり、一方、コース密度が4コース/cmより大きいと、ステッチ糸3の使用量が増えると同時に生産性が低下することからコストアップとなる。   Moreover, in the present embodiment, it is preferable that the course density of the stitch is 2 to 4 courses / cm. If the course density is less than 2 courses / cm, it is necessary to pull out a large amount of stitch yarn 2 at one time to form a long loop, so it is easy to cause yarn breakage by applying high tension to stitch yarn 2 On the other hand, if the course density is more than 4 courses / cm, the amount of use of the stitch yarn 3 is increased and the productivity is lowered at the same time as the cost is increased.

次に、本発明品および比較例の多軸ステッチ基材を具体的に作製したサンプルについての評価を以下に説明する。   Next, the evaluation about the sample which produced specifically the multiaxial stitch base material of this invention and a comparative example is demonstrated below.

[本発明品]
多軸ステッチ基材としては、引張強度が4900MPa、引張弾性率が235GPa、繊度が800tex(フィラメント数が12000本)の炭素繊維糸条を強化繊維として用い、目付が100g/mとなるよう互いに並行に配列したシートを、ステッチ糸2の編み込み進行方向に対して±45°に積層した。
[Invention Item]
As a multiaxial stitch base material, carbon fiber yarns having a tensile strength of 4900 MPa, a tensile elastic modulus of 235 GPa, and a fineness of 800 tex (12000 filaments) are used as reinforcing fibers so that the fabric weight is 100 g / m 2 The sheets arranged in parallel were stacked at ± 45 ° with respect to the direction in which the stitch yarn 2 was woven.

そして、ステッチ糸として、繊度が112dtex、引っ張り強度が3.2GPa、破断伸度が4.8%、破断歪エネルギーが76.8MJ/mのガラス繊維糸(ガラスヤーン)を芯糸として用い、56dtexのナイロン繊維糸を鞘糸として2本用いてそれぞれS方向とZ方向に5ターン/cmのダブルカバーリングをしてカバーリング糸を得た後、そのカバーリング糸を用いて、ウエール密度が5W/inch(=1.97W/cm:1inch=2.54cm)、コース密度が8.5C/inch(=3.35コース/cm)の鎖編みでステッチした。 Then, as a stitch yarn, a glass fiber yarn (glass yarn) having a fineness of 112 dtex, a tensile strength of 3.2 GPa, a breaking elongation of 4.8% and a breaking strain energy of 76.8 MJ / m 3 is used as a core yarn Double covering of 5 turns / cm in S direction and Z direction respectively using 2 nylon fibers of 56 dtex as sheath yarn to obtain a covering yarn, and using the covering yarn, wale density is Stitching was performed by chain knitting of 5 W / inch (= 1.97 W / cm: 1 inch = 2.54 cm) and a course density of 8.5 C / inch (= 3.35 course / cm).

更に、ステッチした後、ステッチ基材を加熱してナイロン繊維糸を溶融させて冷却することで、炭素繊維糸条とガラス繊維糸とに融着させて一体化したステッチ基材を得た。   Further, after the stitching, the stitch substrate is heated to melt and cool the nylon fiber yarn, thereby the carbon fiber yarn and the glass fiber yarn are fused and integrated to obtain a stitch substrate.

[評価]
こうして得られた炭素繊維ステッチ基材は、ニードルループの曲率半径が0.4mmで無理のない丸みのあるループ形状であり、また、編成するときにステッチ糸が切れることなく製造することができ、隣接する炭素繊維糸条間に隙間を生じることもなく、また、炭素繊維の配向も所定の配向角でステッチされていた。また、この炭素繊維ステッチ基材をハサミでカットしても切断面からステッチ糸がほつれることがなく、炭素繊維ステッチ基材の形態保持性は良好で取扱性が良好であった。
[Evaluation]
The carbon fiber stitch substrate thus obtained has a radius of curvature of 0.4 mm for the needle loop and a reasonably rounded loop shape, and can be manufactured without breakage of the stitch yarn when knitting. There were no gaps between adjacent carbon fiber yarns, and the orientation of the carbon fibers was also stitched at a predetermined orientation angle. In addition, even when this carbon fiber stitch base material was cut with scissors, the stitch yarn was not frayed from the cut surface, and the form retention of the carbon fiber stitch base material was good and the handleability was good.

[比較例]
比較例として、ステッチ糸においてナイロン繊維でカバーリングせず、ガラスヤーンのヨリ糸を使用した。具体的には繊度が112dtex、引っ張り強度が3.2GPa、破断伸度が4.8%、破断歪エネルギーが76.8MJ/mのガラス繊維糸(ガラスヤーン)を用い、下ヨリとしてZ方向に590ターン/m(=単糸ヨリ数)のヨリをかけた単糸を得た後、その単糸を2本合わせてS方向に前記単糸ヨリ数の80%の472ターン/mの上ヨリ数でヨリ掛けした、繊度が225dtexのガラス繊維糸のヨリ糸を用いて、本発明品の実施例と同様にウエール密度が5W/inch(=1.97W/cm:1inch=2.54cm)、コース密度が8.5C/inch(=3.35コース/cm)の鎖編みでステッチした。
[Comparative example]
As a comparative example, a yarn yarn of glass yarn was used without covering with nylon fiber in the stitch yarn. Specifically, a glass fiber yarn (glass yarn) having a fineness of 112 dtex, a tensile strength of 3.2 GPa, an elongation at break of 4.8% and a strain energy at break of 76.8 MJ / m 3 is used and the lower direction Z direction After obtaining a single yarn with a twist of 590 turns / m (= single yarn twist number), combine two of the single yarns, and in the S direction, above 472 turns / m of 80% of the single yarn twist number in the S direction A wale density of 5 W / inch (= 1.97 W / cm: 1 inch = 2.54 cm) as in the example of the product of the present invention, using a yarn of glass fiber yarn having a fineness of 225 dtex, with a twist number of twists Stitching by chain knitting with a course density of 8.5 C / inch (= 3.35 course / cm).

[評価]
こうして得られた炭素繊維ステッチ基材は、編成時には本発明品と同様にステッチすることができたが、炭素繊維ステッチ基材をハサミでカットすると切断面からステッチ糸がほつれ、更にカットした炭素繊維ステッチ基材を手で持ち上、取扱性が非常に悪いといった問題があった。
[Evaluation]
The carbon fiber stitch base material thus obtained could be stitched at the time of knitting in the same manner as the product of the present invention, but when the carbon fiber stitch base material is cut with scissors, the stitch yarn is loosened from the cut surface and the carbon fiber cut further There is a problem that the handleability is very bad because the stitch base material is lifted by hand.

本発明は、概ね上記のように構成されるが、図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、ステッチ糸2のカバーリング糸は、シングルカバーリングやダブルカバーリングに限定するものではなく、3本以上の熱可塑性ポリマー糸によるカバーリング糸を採用することができ、本発明の技術的範囲に属する。   Although the present invention is generally configured as described above, it is by no means limited to the illustrated embodiment, and various modifications are possible within the scope of the claims, for example, stitching yarn The covering yarn of 2 is not limited to a single covering or a double covering, and a covering yarn of three or more thermoplastic polymer yarns can be adopted, and belongs to the technical scope of the present invention.

1 多軸ステッチ基材
2 ステッチ糸
3 強化繊維シート
3a +45°配向強化繊維シート
3b 90°配向強化繊維シート
3c −45°配向強化繊維シート
3d 0°配向強化繊維シート
4 ニードル
5 ガラス繊維糸
6 熱可塑性ポリマー糸
r 曲率半径
Reference Signs List 1 multiaxial stitch base material 2 stitch yarn 3 reinforcing fiber sheet 3a + 45 ° orientation reinforcing fiber sheet 3b 90 ° orientation reinforcing fiber sheet 3c-45 ° orientation reinforcing fiber sheet 3d 0 ° orientation reinforcing fiber sheet 4 needle 5 glass fiber yarn 6 thermal Plastic polymer yarn r radius of curvature

Claims (8)

強化繊維糸条を互いに並行に配列してなる強化繊維シートが、それぞれ異なった配向方向で複数枚積層され、これらのシートを貫通するステッチ糸により縫合一体化された多軸ステッチ基材であって、
前記ステッチ糸は、繊度が100〜500dtexである一方、破断ひずみエネルギーが30MJ/m以上のガラス繊維糸と、繊度が30〜120dtexの熱可塑性ポリマー糸からなる複合糸であり、
加熱されたことで、ステッチ糸を構成する熱可塑性ポリマー糸がガラス繊維糸と強化繊維糸条とに融着して一体化されていることを特徴とする耐熱性多軸ステッチ基材。
It is a multiaxial stitch base material in which a plurality of reinforcing fiber sheets, in which reinforcing fiber yarns are arranged in parallel to one another, are laminated in different orientation directions and stitched together by stitch yarns penetrating these sheets. ,
The stitch yarn is a composite yarn consisting of a glass fiber yarn having a breaking strain energy of 30 MJ / m 3 or more and a thermoplastic polymer yarn having a denier of 30 to 120 dtex while having a fineness of 100 to 500 dtex,
What is claimed is: 1. A heat-resistant multiaxial stitch base material characterized in that the thermoplastic polymer yarn constituting the stitch yarn is fused and integrated with the glass fiber yarn and the reinforcing fiber yarn by being heated.
前記ステッチ糸が、ガラス繊維糸を芯糸とし、熱可塑性ポリマー糸を鞘糸としたカバーリング糸であることを特徴とする請求項1記載の耐熱性多軸ステッチ基材。   The heat resistant multiaxial stitch base material according to claim 1, wherein the stitch yarn is a covering yarn having a glass fiber yarn as a core yarn and a thermoplastic polymer yarn as a sheath yarn. 前記熱可塑性ポリマー糸が、低融点ポリマーからなる糸、または低融点ポリマーを鞘にした芯鞘複合糸であることを特徴とする請求項1記載の耐熱性多軸ステッチ基材。   The heat-resistant multiaxial stitch substrate according to claim 1, wherein the thermoplastic polymer yarn is a yarn composed of a low melting point polymer, or a core-sheath composite yarn sheathed with a low melting point polymer. 前記ステッチ糸は、構成する鞘糸の熱可塑性ポリマー糸が2本で、芯糸のガラス繊維糸にそれぞれS方向とZ方向に二重に巻き付けたダブルカバーリング糸であることを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載の耐熱性多軸ステッチ基材。   The stitch yarn is a double covering yarn in which two thermoplastic polymer yarns of the sheath yarn constituting the yarn are wound in double in the S direction and the Z direction around the glass fiber yarn of the core yarn. The heat resistant multiaxial stitch substrate according to any one of Items 1 to 3. 前記ステッチ糸は、構成する鞘糸の熱可塑性ポリマー糸が、芯糸のガラス繊維糸1cmあたり2〜10回の巻き回数でカバーリング加工されたカバーリング糸であることを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載の耐熱性多軸ステッチ基材。   The stitching yarn is characterized in that the thermoplastic polymer yarn of the sheath yarn constituting the covering yarn is a covering yarn processed with 2 to 10 windings per 1 cm of glass fiber yarn of the core yarn. The heat-resistant multiaxial stitch base material as described in any one of -3. ステッチ糸により形成されたニードルループの曲率半径が0.3〜2mmの範囲であることを特徴とする請求項1〜5の何れか一つに記載の耐熱性多軸ステッチ基材。   The heat-resistant multiaxial stitch substrate according to any one of claims 1 to 5, wherein a curvature radius of a needle loop formed by the stitch yarn is in a range of 0.3 to 2 mm. ステッチ糸によるステッチのコース密度が2〜4コース/cmであることを特徴とする請求項1〜6の何れか一つに記載の耐熱性多軸ステッチ基材。   The heat resistant multiaxial stitch substrate according to any one of claims 1 to 6, wherein a course density of stitches by the stitch yarn is 2 to 4 courses / cm. 強化繊維糸条が炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、シリカ繊維、セラミック繊維のうちから選択される何れかの単独または混合繊維であることを特徴とする請求項1〜7の何れか一つに記載の耐熱性多軸ステッチ基材。   The reinforcing fiber yarn is any single or mixed fiber selected from carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, silica fiber, and ceramic fiber. Heat resistant multiaxial stitch substrate as described.
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