JP2023167846A - Fiber structure for fiber-reinforced composite material and fiber-reinforced composite material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、繊維強化複合材用繊維構造体及び繊維強化複合材に関する。 The present invention relates to a fiber structure for a fiber-reinforced composite material and a fiber-reinforced composite material.
従来、繊維構造体がマトリックス中に複合化された繊維強化複合材が知られている。特許文献1には、積層体と、第1結合糸と、第2結合糸とを備える繊維構造体が開示されている。 BACKGROUND ART Fiber-reinforced composite materials in which a fiber structure is composited into a matrix have been known. Patent Document 1 discloses a fiber structure including a laminate, a first binding yarn, and a second binding yarn.
積層体は、第1方向に延びる第1糸が第1方向に対して直交する方向である第2方向に複数配列された第1糸層と、第2方向に延びる第2糸が第1方向に複数配列された第2糸層とを有している。積層体は、第1糸層と第2糸層とが第1方向及び第2方向の両方に対して直交する方向である第3方向に積層されることによって形成されている。積層体において、第3方向の両端には、第2糸層が配置されている。第1糸及び第2糸は、強化繊維糸である。 The laminate includes a first yarn layer in which a plurality of first yarns extending in a first direction are arranged in a second direction, which is a direction perpendicular to the first direction, and a first yarn layer in which a plurality of second yarns extending in a second direction are arranged in the first direction. and a second yarn layer arranged in plural numbers. The laminate is formed by laminating the first yarn layer and the second yarn layer in a third direction that is perpendicular to both the first direction and the second direction. In the laminate, second yarn layers are arranged at both ends in the third direction. The first thread and the second thread are reinforcing fiber threads.
第1結合糸及び第2結合糸はそれぞれ、第2方向に隣り合う第1糸の間に配置されている。第1結合糸及び第2結合糸はそれぞれ、第3方向の両端に位置する第2糸層の複数の第2糸に係合されている。これにより、第3方向に積層された第1糸層及び第2糸層が結合されている。第1結合糸及び第2結合糸のそれぞれの外径は、第1糸及び第2糸のそれぞれの外径よりも小さい。つまり、第1結合糸及び第2結合糸は、第1糸及び第2糸よりも細糸である。 The first binding yarn and the second binding yarn are each arranged between adjacent first yarns in the second direction. The first binding yarn and the second binding yarn are each engaged with a plurality of second yarns of the second yarn layer located at both ends in the third direction. Thereby, the first yarn layer and the second yarn layer stacked in the third direction are combined. The outer diameter of each of the first binding thread and the second binding thread is smaller than the outer diameter of each of the first thread and the second thread. That is, the first binding thread and the second binding thread are thinner than the first thread and the second thread.
上記繊維構造体のように、第2糸が強化繊維糸である場合、第2糸の表面の摩擦係数は比較的小さいため、第1結合糸及び第2結合糸に対して第2糸は滑りやすい。また、第1結合糸及び第2結合糸が第2糸よりも細糸である場合、第1結合糸及び第2結合糸による第2糸の拘束力は弱くなる。このため、第1結合糸の張力と第2結合糸の張力が異なっていると、第3方向の両端に位置する第2糸層において、張力が弱い方の結合糸に拘束されている第2糸が製織時に第1方向にずれることがある。第2糸が第1方向にずれると、第1方向に隣り合う第2糸の間に隙間が生じる。このように隙間が生じた繊維構造体を用いて繊維強化複合材を製造すると、隙間によって繊維強化複合材の強度が低下するおそれがある。 When the second thread is a reinforced fiber thread as in the above fiber structure, the coefficient of friction on the surface of the second thread is relatively small, so the second thread slips against the first binding thread and the second binding thread. Cheap. Further, when the first binding yarn and the second binding yarn are thinner than the second yarn, the binding force of the first binding yarn and the second binding yarn on the second yarn becomes weaker. Therefore, if the tension of the first binding yarn and the tension of the second binding yarn are different, in the second yarn layer located at both ends in the third direction, the second binding yarn that is restrained by the binding yarn with weaker tension The yarn may shift in the first direction during weaving. When the second yarn shifts in the first direction, a gap is created between the second yarns adjacent in the first direction. When a fiber-reinforced composite material is manufactured using a fiber structure in which gaps are formed in this way, the strength of the fiber-reinforced composite material may be reduced due to the gaps.
上記問題点を解決するための繊維強化複合材用繊維構造体は、第1方向に延びる第1強化繊維糸が前記第1方向に対して直交する方向である第2方向に複数配列された第1糸層と、前記第2方向に延びる第2強化繊維糸が前記第1方向に複数配列された第2糸層とが前記第1方向及び前記第2方向の両方に対して直交する方向である第3方向において積層されるとともに、前記第3方向における両端には前記第2糸層が位置する積層体と、前記第2方向に隣り合う前記第1強化繊維糸の間に配置されるとともに、前記第3方向の第1端に位置する前記第2糸層の前記第2強化繊維糸に係合される第1結合糸と、前記第2方向に隣り合う前記第1強化繊維糸の間に配置されるとともに、前記第3方向において前記第1端とは反対の端である第2端に位置する前記第2糸層の前記第2強化繊維糸に係合される第2結合糸と、を備え、前記第3方向の第1端に位置する前記第2糸層は、前記第1方向に隣り合う前記第2強化繊維糸の間において前記第2方向に延びるとともに、前記第2結合糸と係合される第1補助糸を有し、前記第3方向の第2端に位置する前記第2糸層は、前記第1方向に隣り合う前記第2強化繊維糸の間において前記第2方向に延びるとともに、前記第1結合糸と係合される第2補助糸を有し、前記第1結合糸、前記第2結合糸、前記第1補助糸、及び前記第2補助糸のそれぞれの外径は、前記第1強化繊維糸及び前記第2強化繊維糸のそれぞれの外径よりも小さく、前記第1補助糸と前記第2補助糸とは、前記第3方向に重なっていることを要旨とする。 A fiber structure for a fiber-reinforced composite material for solving the above-mentioned problems is provided with a fiber structure in which a plurality of first reinforcing fiber threads extending in a first direction are arranged in a second direction, which is a direction orthogonal to the first direction. one yarn layer and a second yarn layer in which a plurality of second reinforcing fiber yarns extending in the second direction are arranged in the first direction in a direction perpendicular to both the first direction and the second direction. A laminate that is laminated in a certain third direction and has the second yarn layer located at both ends in the third direction, and is arranged between the first reinforcing fiber yarns that are adjacent to each other in the second direction. , between a first binding yarn engaged with the second reinforcing fiber yarn of the second yarn layer located at the first end in the third direction and the first reinforcing fiber yarn adjacent in the second direction. and a second binding yarn engaged with the second reinforcing fiber yarn of the second yarn layer located at a second end opposite to the first end in the third direction; , the second yarn layer located at the first end in the third direction extends in the second direction between the second reinforcing fiber yarns adjacent in the first direction, and The second yarn layer has a first auxiliary yarn engaged with the yarn and is located at the second end in the third direction. a second auxiliary yarn extending in two directions and engaged with the first binding yarn, each of the first binding yarn, the second binding yarn, the first auxiliary yarn, and the second auxiliary yarn; has an outer diameter smaller than the respective outer diameters of the first reinforcing fiber yarn and the second reinforcing fiber yarn, and the first auxiliary yarn and the second auxiliary yarn overlap in the third direction. The gist is:
第3方向の第1端に位置する第2糸層において、第1方向に隣り合う第2強化繊維糸の間には、外径が第2強化繊維糸の外径よりも小さい第1補助糸が設けられている。このため、第1補助糸の位置に第2強化繊維糸が設けられている場合と比較して、第1方向に隣り合う第2強化繊維糸の間隔が狭くなる。また、第3方向の第2端に位置する第2糸層において、第1方向に隣り合う第2強化繊維糸の間には、外径が第2強化繊維糸の外径よりも小さい第2補助糸が設けられている。このため、第2補助糸の位置に第2強化繊維糸が設けられている場合と比較して、第1方向に隣り合う第2強化繊維糸の間隔が狭くなる。 In the second yarn layer located at the first end in the third direction, between the second reinforcing fiber yarns adjacent in the first direction, there is a first auxiliary yarn whose outer diameter is smaller than the outer diameter of the second reinforcing fiber yarn. is provided. Therefore, compared to the case where the second reinforcing fiber yarn is provided at the position of the first auxiliary yarn, the interval between the second reinforcing fiber yarns adjacent to each other in the first direction becomes narrower. Further, in the second yarn layer located at the second end in the third direction, between the second reinforcing fiber yarns adjacent in the first direction, the outer diameter of the second reinforcing fiber yarns is smaller than the outer diameter of the second reinforcing fiber yarns. An auxiliary thread is provided. Therefore, compared to the case where the second reinforcing fiber yarn is provided at the position of the second auxiliary yarn, the interval between the second reinforcing fiber yarns adjacent to each other in the first direction becomes narrower.
これにより、第1結合糸において第2補助糸を両側から挟み込む部分の関係は平行に近付くため、第2補助糸は第1方向にずれにくくなる。また、第1結合糸において第2補助糸を両側から挟み込む部分の関係が平行に近付くと、第2強化繊維糸を両側から挟み込む部分の関係も平行に近付く。したがって、第3方向の第1端に位置する第2糸層の第2強化繊維糸も第1方向にずれにくくなる。 As a result, the relationship between the portions of the first binding yarn that sandwich the second auxiliary yarn from both sides approaches parallelism, making it difficult for the second auxiliary yarn to shift in the first direction. Furthermore, when the relationship between the portions of the first binding yarn that sandwich the second auxiliary yarn from both sides approaches parallel, the relationship between the portions that sandwich the second reinforcing fiber yarn from both sides also approaches parallel. Therefore, the second reinforcing fiber yarn of the second yarn layer located at the first end in the third direction also becomes difficult to shift in the first direction.
同様に、第2結合糸において第1補助糸を両側から挟み込む部分の関係は平行に近付くため、第1補助糸は第1方向にずれにくくなる。また、第2結合糸において第1補助糸を両側から挟み込む部分の関係が平行に近付くと、第2強化繊維糸を両側から挟み込む部分の関係も平行に近付く。したがって、第3方向の第2端に位置する第2糸層の第2強化繊維糸も第1方向にずれにくくなる。 Similarly, the relationship between the portions of the second binding yarn that sandwich the first auxiliary yarn from both sides becomes nearly parallel, making it difficult for the first auxiliary yarn to shift in the first direction. Moreover, when the relationship between the portions of the second binding yarn that sandwich the first auxiliary yarn from both sides approaches parallel, the relationship between the portions that sandwich the second reinforcing fiber yarn from both sides also approaches parallel. Therefore, the second reinforcing fiber yarn of the second yarn layer located at the second end in the third direction also becomes difficult to shift in the first direction.
よって、第3方向の両端に位置する第2糸層において、第1方向に隣り合う第2強化繊維糸の間に隙間が生じにくくなる。その結果、繊維強化複合材用繊維構造体を用いて製造された繊維強化複合材の強度低下を抑制できる。 Therefore, in the second yarn layer located at both ends in the third direction, gaps are less likely to occur between the second reinforcing fiber yarns adjacent in the first direction. As a result, it is possible to suppress a decrease in strength of the fiber reinforced composite material manufactured using the fiber structure for fiber reinforced composite material.
上記繊維強化複合材用繊維構造体において、前記第1強化繊維糸及び前記第2強化繊維糸はそれぞれ、連続糸であってもよい。
上記構成では、第1強化繊維糸及び第2強化繊維糸がそれぞれ紡績糸である場合と比較して、繊維強化複合材の強度が向上する。
In the fiber structure for a fiber-reinforced composite material, each of the first reinforcing fiber yarn and the second reinforcing fiber yarn may be a continuous yarn.
With the above configuration, the strength of the fiber reinforced composite material is improved compared to the case where the first reinforcing fiber yarn and the second reinforcing fiber yarn are each spun yarns.
上記繊維強化複合材用繊維構造体において、前記第1強化繊維糸及び前記第2強化繊維糸はそれぞれ、断面形状が円形状の丸糸であってもよい。
上記構成では、第1強化繊維糸及び第2強化繊維糸が、断面形状が楕円形状の扁平糸である場合に必要となる特殊な給糸装置が不要であるため、製織時に通常の給糸装置を使用することができる。
In the fiber structure for a fiber-reinforced composite material, each of the first reinforcing fiber yarn and the second reinforcing fiber yarn may be a round yarn having a circular cross-sectional shape.
In the above configuration, there is no need for a special yarn feeding device that is required when the first reinforcing fiber yarn and the second reinforcing fiber yarn are flat yarns with an elliptical cross-sectional shape. can be used.
上記繊維強化複合材用繊維構造体において、前記第2方向に隣り合う前記第1強化繊維糸の間には、前記第1結合糸及び前記第2結合糸の両方が配置されていてもよい。
上記構成では、第1結合糸と第2結合糸とが第2方向において第1強化繊維糸を介して交互に配置されている場合と比較して、第3方向の両端に位置する第2糸層における第2強化繊維糸のずれをより規制できる。
In the fiber structure for a fiber-reinforced composite material, both the first binding yarn and the second binding yarn may be arranged between the first reinforcing fiber yarns adjacent in the second direction.
In the above configuration, compared to the case where the first binding yarn and the second binding yarn are arranged alternately in the second direction via the first reinforcing fiber yarn, the second binding yarn is located at both ends in the third direction. Displacement of the second reinforcing fiber yarn in the layer can be further controlled.
上記繊維強化複合材用繊維構造体において、前記第1結合糸、前記第2結合糸、前記第1補助糸、及び前記第2補助糸はそれぞれ、断面形状が円形状の丸糸であってもよい。
上記構成では、第1結合糸、第2結合糸、第1補助糸、及び第2補助糸がそれぞれ、断面形状が楕円形状の扁平糸である場合と比較して、繊維強化複合材における第1強化繊維糸及び第2強化繊維糸の割合を上げることができる。
In the fiber structure for a fiber-reinforced composite material, each of the first binding yarn, the second binding yarn, the first auxiliary yarn, and the second auxiliary yarn may be a round yarn having a circular cross-sectional shape. good.
In the above configuration, the first binding yarn, the second binding yarn, the first auxiliary yarn, and the second auxiliary yarn are each a flat yarn with an elliptical cross-sectional shape, compared to the case where the The proportion of the reinforcing fiber yarn and the second reinforcing fiber yarn can be increased.
上記問題点を解決するための繊維強化複合材は、繊維構造体がマトリックス中に複合化された繊維強化複合材であって、前記繊維構造体は請求項1に記載の繊維強化複合材用繊維構造体であることを要旨とする。 A fiber-reinforced composite material for solving the above problems is a fiber-reinforced composite material in which a fiber structure is composited in a matrix, wherein the fiber structure is the fiber for fiber-reinforced composite material according to claim 1. The gist is that it is a structure.
第3方向の第1端に位置する第2糸層において、第1方向に隣り合う第2強化繊維糸の間には、外径が第2強化繊維糸の外径よりも小さい第1補助糸が設けられている。このため、第1補助糸の位置に第2強化繊維糸が設けられている場合と比較して、第1方向に隣り合う第2強化繊維糸の間隔が狭くなる。また、第3方向の第2端に位置する第2糸層において、第1方向に隣り合う第2強化繊維糸の間には、外径が第2強化繊維糸の外径よりも小さい第2補助糸が設けられている。このため、第2補助糸の位置に第2強化繊維糸が設けられている場合と比較して、第1方向に隣り合う第2強化繊維糸の間隔が狭くなる。 In the second yarn layer located at the first end in the third direction, between the second reinforcing fiber yarns adjacent in the first direction, there is a first auxiliary yarn whose outer diameter is smaller than the outer diameter of the second reinforcing fiber yarn. is provided. Therefore, compared to the case where the second reinforcing fiber yarn is provided at the position of the first auxiliary yarn, the interval between the second reinforcing fiber yarns adjacent to each other in the first direction becomes narrower. Further, in the second yarn layer located at the second end in the third direction, between the second reinforcing fiber yarns adjacent in the first direction, the outer diameter of the second reinforcing fiber yarns is smaller than the outer diameter of the second reinforcing fiber yarns. An auxiliary thread is provided. Therefore, compared to the case where the second reinforcing fiber yarn is provided at the position of the second auxiliary yarn, the interval between the second reinforcing fiber yarns adjacent to each other in the first direction becomes narrower.
これにより、第1結合糸において第2補助糸を両側から挟み込む部分の関係は平行に近付くため、第2補助糸は第1方向にずれにくくなる。また、第1結合糸において第2補助糸を両側から挟み込む部分の関係が平行に近付くと、第2強化繊維糸を両側から挟み込む部分の関係も平行に近付く。したがって、第3方向の第1端に位置する第2糸層の第2強化繊維糸も第1方向にずれにくくなる。 As a result, the relationship between the portions of the first binding yarn that sandwich the second auxiliary yarn from both sides approaches parallelism, making it difficult for the second auxiliary yarn to shift in the first direction. Furthermore, when the relationship between the portions of the first binding yarn that sandwich the second auxiliary yarn from both sides approaches parallel, the relationship between the portions that sandwich the second reinforcing fiber yarn from both sides also approaches parallel. Therefore, the second reinforcing fiber yarn of the second yarn layer located at the first end in the third direction also becomes difficult to shift in the first direction.
同様に、第2結合糸において第1補助糸を両側から挟み込む部分の関係は平行に近付くため、第1補助糸は第1方向にずれにくくなる。また、第2結合糸において第1補助糸を両側から挟み込む部分の関係が平行に近付くと、第2強化繊維糸を両側から挟み込む部分の関係も平行に近付く。したがって、第3方向の第2端に位置する第2糸層の第2強化繊維糸も第1方向にずれにくくなる。 Similarly, the relationship between the portions of the second binding yarn that sandwich the first auxiliary yarn from both sides becomes nearly parallel, making it difficult for the first auxiliary yarn to shift in the first direction. Moreover, when the relationship between the portions of the second binding yarn that sandwich the first auxiliary yarn from both sides approaches parallel, the relationship between the portions that sandwich the second reinforcing fiber yarn from both sides also approaches parallel. Therefore, the second reinforcing fiber yarn of the second yarn layer located at the second end in the third direction also becomes difficult to shift in the first direction.
よって、第3方向の両端に位置する第2糸層において、第1方向に隣り合う第2強化繊維糸の間に隙間が生じにくくなる。その結果、繊維強化複合材用繊維構造体がマトリックス中に複合化された繊維強化複合材の強度低下を抑制できる。 Therefore, in the second yarn layer located at both ends in the third direction, gaps are less likely to occur between the second reinforcing fiber yarns adjacent in the first direction. As a result, it is possible to suppress a decrease in strength of the fiber reinforced composite material in which the fiber structure for fiber reinforced composite material is composited in the matrix.
本発明によれば、繊維強化複合材の強度低下を抑制できる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in strength of a fiber-reinforced composite material.
以下、繊維強化複合材用繊維構造体及び繊維強化複合材を具体化した一実施形態を図1~図4にしたがって説明する。繊維強化複合材用繊維構造体とは、繊維強化複合材に用いられる繊維構造体である。以下では、「繊維強化複合材用繊維構造体」を単に「繊維構造体」という。 An embodiment of a fiber structure for a fiber-reinforced composite material and a fiber-reinforced composite material will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. The fiber structure for fiber reinforced composite material is a fiber structure used for fiber reinforced composite material. Hereinafter, the "fibrous structure for fiber-reinforced composite material" will be simply referred to as "fibrous structure."
図1に示すように、繊維強化複合材10は、繊維構造体11がマトリックス12中に複合化されることによって形成されている。繊維構造体11は、繊維強化複合材10の強化基材である。マトリックス12は、例えば、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂である。
As shown in FIG. 1, the fiber-reinforced
図2に示すように、繊維構造体11は、積層体20と、複数の第1結合糸31と、複数の第2結合糸32とを備えている。
<積層体>
積層体20は、1つ以上の第1糸層21と、2つ以上の第2糸層22とを有している。本実施形態の繊維構造体11は、2つの第1糸層21と2つの第2糸層22とを有している。
As shown in FIG. 2, the
<Laminated body>
The laminate 20 has one or more first yarn layers 21 and two or more second yarn layers 22. The
第1糸層21は、第1強化繊維糸としての経糸23を有している。経糸23は、第1方向Xに沿って直線状に延びている。経糸23は、第1方向Xに対して直交する方向である第2方向Yに複数配列されている。つまり、第1糸層21は、第1方向Xに延びる経糸23が第2方向Yに複数配列されることによって形成されている。第2糸層22は、第2強化繊維糸としての緯糸24を有している。緯糸24は、第2方向Yに沿って直線状に延びている。緯糸24は、第1方向Xに複数配列されている。
The
積層体20は、第1糸層21と第2糸層22とが、第1方向X及び第2方向Yの両方に対して直交する方向である第3方向Zに積層されることによって形成されている。積層体20における第3方向Zの両端には、第2糸層22が配置されている。本実施形態の積層体20は、第3方向Zの第1端から第1端とは反対に位置する第2端に向かって、第2糸層22、第1糸層21、第1糸層21、第2糸層22がこの順に積層されることによって形成されている。したがって、本実施形態の積層体20が有する2つの第2糸層22は、第3方向Zの両端に位置する第2糸層22である。
The laminate 20 is formed by laminating the
第2方向Yにおいて隣り合う経糸23の間隔は、各第1糸層21で同じである。積層体20において、第2方向Yにおける経糸23の位置は、各第1糸層21で同じである。したがって、各第1糸層21の経糸23は、第3方向Zに重なっている。また、第1方向Xにおいて隣り合う緯糸24の間隔は、各第2糸層22で同じである。積層体20において、第1方向Xにおける緯糸24の位置は、各第2糸層22で同じである。したがって、各第2糸層22の緯糸24は、第3方向Zに重なっている。
The distance between
第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22は、複数の緯糸24に加えて複数の第1補助糸25を有している。各第1補助糸25は、第2方向Yに沿って直線状に延びている。複数の第1補助糸25は、第1方向Xに配列されている。第1補助糸25は、第1方向Xにおいて隣り合う緯糸24の間に配置されている。つまり、第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22は、第2方向Yに延びる緯糸24と第1補助糸25とが第1方向Xにおいて交互に配列されることによって形成されている。
The
第3方向Zの第2端に位置する第2糸層22は、複数の緯糸24に加えて複数の第2補助糸26を有している。各第2補助糸26は、第2方向Yに沿って直線状に延びている。複数の第2補助糸26は、第1方向Xに配列されている。第2補助糸26は、第1方向Xにおいて隣り合う緯糸24の間に配置されている。つまり、第3方向Zの第2端に位置する第2糸層22は、第2方向Yに延びる緯糸24と第2補助糸26とが第1方向Xにおいて交互に配列されることによって形成されている。
The
第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22において第1方向Xに隣り合う第1補助糸25の間隔は、第3方向Zの第2端に位置する第2糸層22において第1方向Xに隣り合う第2補助糸26の間隔と同じである。積層体20において、第1方向Xにおける第1補助糸25の位置は、第1方向Xにおける第2補助糸26の位置と同じである。したがって、第1補助糸25と第2補助糸26とは、第3方向Zに重なっている。
The interval between the first
<第1結合糸>
複数の第1結合糸31は、第2方向Yに配列されている。第1結合糸31は、第2方向Yに隣り合う経糸23の間に配置されている。
<First binding thread>
The plurality of first
図3に示すように、第1結合糸31は、複数の第1緯糸係合部31aと、複数の第1補助糸係合部31bと、複数の第1接続部31cとを有している。第1緯糸係合部31aは、第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22の緯糸24に係合される部分である。第1緯糸係合部31aは、第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22の緯糸24の外側を通るように第1結合糸31が折り返されることによって形成されている。第1補助糸係合部31bは、第3方向Zの第2端に位置する第2糸層22の第2補助糸26に係合される部分である。第1補助糸係合部31bは、第3方向Zの第2端に位置する第2糸層22の第2補助糸26の外側を通るように第1結合糸31が折り返されることによって形成されている。第1接続部31cは、第1緯糸係合部31aと第1補助糸係合部31bとを接続する部分である。第1接続部31cは、第1方向Xに隣り合う緯糸24と補助糸25,26との間において第3方向Zに延びている。第1結合糸31において、第1緯糸係合部31aと第1補助糸係合部31bとは、第1接続部31cを介して交互に繰り返されている。第1結合糸31は、第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22の複数の緯糸24に係合されるとともに、第3方向Zの第2位置に位置する第2糸層22の複数の第2補助糸26に係合されている。
As shown in FIG. 3, the first binding
<第2結合糸>
図2に示すように、複数の第2結合糸32は、第2方向Yに配列されている。第2結合糸32は、第2方向Yに隣り合う経糸23の間に配置されている。本実施形態では、第2方向Yに隣り合う経糸23の間には、第1結合糸31及び第2結合糸32の両方が配置されている。
<Second binding thread>
As shown in FIG. 2, the plurality of second
図4に示すように、第2結合糸32は、複数の第2緯糸係合部32aと、複数の第2補助糸係合部32bと、複数の第2接続部32cとを有している。第2緯糸係合部32aは、第3方向Zの第2端に位置する第2糸層22の緯糸24に係合される部分である。第2緯糸係合部32aは、第3方向Zの第2端に位置する第2糸層22の緯糸24の外側を通るように第2結合糸32が折り返されることによって形成されている。第2補助糸係合部32bは、第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22の第1補助糸25に係合される部分である。第2補助糸係合部32bは、第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22の第1補助糸25の外側を通るように第2結合糸32が折り返されることによって形成されている。第2接続部32cは、第2緯糸係合部32aと第2補助糸係合部32bとを接続する部分である。第2接続部32cは、第1方向Xに隣り合う緯糸24と補助糸25,26との間において第3方向Zに延びている。第2結合糸32において、第2緯糸係合部32aと第2補助糸係合部32bとは、第2接続部32cを介して交互に繰り返されている。第2結合糸32は、第3方向Zの第2端に位置する第2糸層22の複数の緯糸24に係合されるとともに、第3方向Zの第1位置に位置する第2糸層22の複数の第1補助糸25に係合されている。
As shown in FIG. 4, the second
第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22と、第3方向Zの第2端に位置する第2糸層22とは、第1結合糸31及び第2結合糸32によって結合されている。これにより、第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22と第3方向Zの第2端に位置する第2糸層22との間に位置する糸層である2つの第1糸層21も結合されている。つまり、第1結合糸31及び第2結合糸32は、積層体20を構成する第1糸層21及び第2糸層22を結合している。
The
<各糸の詳細>
経糸23及び緯糸24はそれぞれ、強化繊維糸である。本実施形態の強化繊維は、炭素繊維である。本実施形態の経糸23及び緯糸24は、連続糸である。本実施形態の経糸23及び緯糸24は、断面形状が楕円形状の扁平糸である。本実施形態では、経糸23及び緯糸24のそれぞれに用いられる糸は、同じ糸である。
<Details of each thread>
The
本実施形態の第1結合糸31及び第2結合糸32はそれぞれ、フェノキシ樹脂製の糸である。本実施形態の第1結合糸31及び第2結合糸32は、紡績糸である。本実施形態の第1結合糸31及び第2結合糸32は、断面形状が円形状の丸糸である。第1結合糸31及び第2結合糸32のそれぞれの外径は、経糸23及び緯糸24のそれぞれの外径よりも小さい。つまり、第1結合糸31及び第2結合糸32は、経糸23及び緯糸24よりも細糸である。
The first
本実施形態の第1補助糸25は、紡績糸である。本実施形態の第1補助糸25は、断面形状が円形状の丸糸である。第1補助糸25の外径は、経糸23及び緯糸24のそれぞれの外径よりも小さい。詳しくは、第1補助糸25の外径は、経糸23及び緯糸24のそれぞれの短径よりも小さい。つまり、第1補助糸25は、経糸23及び緯糸24よりも細糸である。
The first
第1補助糸25の外径は、第2結合糸32の外径以下であるのが好ましい。「第1補助糸25の外径が第2結合糸32の外径以下である」は、第1補助糸25の外径が第2結合糸32の外径と同じである場合と、第1補助糸25の外径が第2結合糸32の外径よりも小さい場合とを含んでいる。本実施形態の第1補助糸25の外径は、第2結合糸32の外径と同じである。
The outer diameter of the first
第1補助糸25の材質は、第2結合糸32の材質と同等であるのが好ましい。「第1補助糸25の材質が第2結合糸32の材質と同等である」は、第1補助糸25の材質が第2結合糸32の材質と同じである場合を含んでいる。また、「第1補助糸25の材質が第2結合糸32の材質と同等である」は、第1補助糸25及び第2結合糸32の材質が同じである場合の第2結合糸32に対する第1補助糸25の摩擦係数が変化しない範囲で、第1補助糸25の材質が第2結合糸32の材質と若干異なっている場合も含んでいる。本実施形態の第1補助糸25は、フェノキシ樹脂製の糸である。したがって、本実施形態では、第1補助糸25の材質は、第2結合糸32の材質と同じである。
The material of the first
本実施形態の第2補助糸26は、紡績糸である。本実施形態の第2補助糸26は、断面形状が円形状の丸糸である。第2補助糸26の外径は、経糸23及び緯糸24のそれぞれの外径よりも小さい。詳しくは、第2補助糸26の外径は、経糸23及び緯糸24のそれぞれの短径よりも小さい。つまり、第2補助糸26は、経糸23及び緯糸24よりも細糸である。
The second
第2補助糸26の外径は、第1結合糸31の外径以下であるのが好ましい。「第2補助糸26の外径が第1結合糸31の外径以下である」は、第2補助糸26の外径が第1結合糸31の外径と同じである場合と、第2補助糸26の外径が第1結合糸31の外径よりも小さい場合とを含んでいる。本実施形態の第2補助糸26の外径は、第1結合糸31の外径と同じである。
The outer diameter of the second
第2補助糸26の材質は、第1結合糸31の材質と同等であるのが好ましい。「第2補助糸26の材質が第1結合糸31の材質と同等である」は、第2補助糸26の材質が第1結合糸31の材質と同じである場合を含んでいる。また、「第2補助糸26の材質が第1結合糸31の材質と同等である」は、第2補助糸26及び第1結合糸31の材質が同じである場合の第1結合糸31に対する第2補助糸26の摩擦係数が変化しない範囲で、第2補助糸26の材質が第1結合糸31の材質と若干異なっている場合も含んでいる。本実施形態の第2補助糸26は、フェノキシ樹脂製の糸である。したがって、本実施形態では、第2補助糸26の材質は、第1結合糸31の材質と同じである。
The material of the second
本実施形態では、第1補助糸25、第2補助糸26、第1結合糸31、及び第2結合糸32のそれぞれに用いられる糸は、同じ糸である。
[本実施形態の作用及び効果]
本実施形態の作用及び効果を説明する。
In this embodiment, the threads used for each of the first
[Actions and effects of this embodiment]
The operation and effects of this embodiment will be explained.
(1)第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22において、第1方向Xに隣り合う緯糸24の間には、外径が緯糸24の外径よりも小さい第1補助糸25が設けられている。このため、第1補助糸25の位置に緯糸24が設けられている場合と比較して、第1方向Xに隣り合う緯糸24の間隔が狭くなる。また、第3方向Zの第2端に位置する第2糸層22において、第1方向Xに隣り合う緯糸24の間には、外径が緯糸24の外径よりも小さい第2補助糸26が設けられている。このため、第2補助糸26の位置に緯糸24が設けられている場合と比較して、第1方向Xに隣り合う緯糸24の間隔が狭くなる。
(1) In the
これにより、第1結合糸31において第2補助糸26を両側から挟み込む第1接続部31cの関係は平行に近付くため、第2補助糸26は第1方向Xにずれにくくなる。また、第1結合糸31において第2補助糸26を両側から挟み込む第1接続部31cの関係が平行に近付くと、緯糸24を両側から挟み込む第1接続部31cの関係も平行に近付く。したがって、第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22の緯糸24も第1方向Xにずれにくくなる。
As a result, the relationship between the first connecting
同様に、第2結合糸32において第1補助糸25を両側から挟み込む第2接続部32cの関係は平行に近付くため、第1補助糸25は第1方向Xにずれにくくなる。また、第1補助糸25を両側から挟み込む第2接続部32cの関係が平行に近付くと、緯糸24を両側から挟み込む第2接続部32cの関係も平行に近付く。したがって、第3方向Zの第2端に位置する第2糸層22の緯糸24も第1方向Xにずれにくくなる。
Similarly, since the relationship between the second connecting
よって、第3方向Zの両端に位置する第2糸層22において、第1方向Xに隣り合う緯糸24の間に隙間が生じにくくなる。その結果、繊維構造体11を用いて製造した繊維強化複合材10の強度低下を抑制できる。
Therefore, in the
(2)第1補助糸25と第2補助糸26とは、第3方向Zに重なっている。これにより、第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22の緯糸24と、第3方向Zの第2端に位置する第2糸層22の緯糸24も、第3方向Zに重なりやすくなる。よって、繊維強化複合材10の性能を設計した性能に近づけることができる。
(2) The first
(3)経糸23及び緯糸24はそれぞれ、連続糸である。したがって、経糸23及び緯糸24がそれぞれ紡績糸である場合と比較して、繊維強化複合材10の強度が向上する。
(4)第2方向Yに隣り合う経糸23の間には、第1結合糸31及び第2結合糸32の両方が配置されている。したがって、第1結合糸31と第2結合糸32とが第2方向Yにおいて経糸23を介して交互に配置されている場合と比較して、第3方向Zの両端に位置する第2糸層22における緯糸24のずれをより規制できる。
(3) The
(4) Both the first
(5)第1結合糸31、第2結合糸32、第1補助糸25、及び第2補助糸26はそれぞれ、丸糸である。このため、第1結合糸31、第2結合糸32、第1補助糸25、及び第2補助糸26がそれぞれ扁平糸である場合と比較して、繊維強化複合材10における経糸23及び緯糸24の割合を上げることができる。
(5) The first
(6)第1補助糸25の材質は、第2結合糸32の材質と同等である。したがって、第1補助糸25の材質が第2結合糸32の材質と異なっている場合と比較して、第1補助糸25のずれをより規制できる。また、第2補助糸26の材質は、第1結合糸31の材質と同等である。したがって、第2補助糸26の材質が第1結合糸31の材質と異なっている場合と比較して、第2補助糸26のずれをより規制できる。
(6) The material of the first
(7)第1補助糸25の外径は、第2結合糸32の外径以下である。したがって、第1補助糸25の外径が第2結合糸32の外径よりも大きい場合と比較して、第1補助糸25のずれをより規制できる。また、第2補助糸26の外径は、第1結合糸31の外径以下である。したがって、第2補助糸26の外径が第1結合糸31の外径よりも大きい場合と比較して、第2補助糸26のずれをより規制できる。
(7) The outer diameter of the first
(8)複数の第1補助糸25は、第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22内に配置されている。このため、第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22において、第1方向Xに隣り合う緯糸24の隙間を小さくすることができる。よって、第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22の緯糸24のずれをより規制できる。また、複数の第2補助糸26は、第3方向Zの第2端に位置する第2糸層22内に配置されている。この場合、第3方向Zの第2端に位置する第2糸層22において、第1方向Xに隣り合う緯糸24の隙間を小さくすることができる。よって、第3方向Zの第1端に位置する第2糸層22の緯糸24のずれをより規制できる。
(8) The plurality of first
(9)経糸23及び緯糸24のそれぞれに用いられる糸は、同じ糸である。また、第1補助糸25、第2補助糸26、第1結合糸31、及び第2結合糸32のそれぞれに用いられる糸は、同じ糸である。したがって、2種類の糸を用意するだけで、繊維構造体11を製造することができる。
(9) The threads used for each of the
[変更例]
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
[Example of change]
Note that the above embodiment can be modified and implemented as follows. The above embodiment and the following modifications can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
○ 経糸23及び緯糸24はそれぞれ、強化繊維糸であれば、紡績糸であってもよい。
○ 経糸23及び緯糸24はそれぞれ、強化繊維糸であれば、扁平糸でなくてもよい。
例えば、図5に示すように、経糸23及び緯糸24はそれぞれ、丸糸であってもよい。この場合、経糸23及び緯糸24が扁平糸である場合に必要となる特殊な給糸装置が不要であるため、製織時に通常の給糸装置を使用することができる。なお、通常の給糸装置とは、例えば、レピア織機のカラーセレクタ装置やエアジェット織機のメインノズルのことを指す。
The
The
For example, as shown in FIG. 5, each of the
なお、経糸23の断面形状と緯糸24の断面形状は異なっていてもよい。また、経糸23及び緯糸24の断面形状は、楕円形状や円形状に限定されない。
○ 第2方向Yに隣り合う経糸23の間には、第1結合糸31及び第2結合糸32の両方が配置されていなくてもよい。例えば、第1結合糸31と第2結合糸32とは、第2方向Yにおいて経糸23を介して交互に配置されていてもよい。
Note that the cross-sectional shape of the
○ Both the first
○ 第1結合糸31及び第2結合糸32はそれぞれ、丸糸でなくてもよい。例えば、第1結合糸31及び第2結合糸32はそれぞれ、扁平糸であってもよい。なお、第1結合糸31の断面形状と第2結合糸32の断面形状は異なっていてもよい。また、第1結合糸31及び第2結合糸32の断面形状は、円形状や楕円形状に限定されない。
○ Each of the first
○ 第1補助糸25の外径は、経糸23及び緯糸24のそれぞれの外径よりも小さければ、第2結合糸32の外径よりも大きくてもよい。
○ 第2補助糸26の外径は、経糸23及び緯糸24のそれぞれの外径よりも小さければ、第1結合糸31の外径よりも大きくてもよい。
The outer diameter of the first
The outer diameter of the second
○ 第1補助糸25及び第2補助糸26はそれぞれ、丸糸でなくてもよい。例えば、第1補助糸25及び第2補助糸26はそれぞれ、扁平糸であってもよい。なお、第1補助糸25の断面形状と第2補助糸26の断面形状は異なっていてもよい。また、第1補助糸25及び第2補助糸26の断面形状は、円形状や楕円形状に限定されない。
○ Each of the first
○ マトリックス12は、エポキシ樹脂に限定されない。マトリックス12は、例えば、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などの他の熱硬化性樹脂であってもよい。また、マトリックス12は、例えば、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂、ABS樹脂等といった熱可塑性樹脂であってもよい。
○ The
○ 強化繊維は、炭素繊維に限定されない。強化繊維は、ガラス繊維、炭化ケイ素系セラミック繊維、アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等であってもよい。
○ 第1結合糸31、第2結合糸32、第1補助糸25、及び第2補助糸26の材質は、フェノキシ樹脂に限定さない。第1結合糸31、第2結合糸32、第1補助糸25、及び第2補助糸26の材質は、例えば、ナイロンであってもよい。
○ Reinforcing fibers are not limited to carbon fibers. The reinforcing fibers may be glass fibers, silicon carbide ceramic fibers, aramid fibers, ultra-high molecular weight polyethylene fibers, or the like.
The materials of the first
○ 第1補助糸25の材質は、第2結合糸32の材質と同等でなくてもよい。
○ 第2補助糸26の材質は、第1結合糸31の材質と同等でなくてもよい。
○ 積層体20は、1つ以上の第1糸層21と2つ以上の第2糸層22とから形成されていれば、2つの第1糸層21と2つの第2糸層22とから形成されていなくてもよい。ただし、積層体20の第3方向Zの両端には、第2糸層22が位置しているものとする。
The material of the first
The material of the second
○ If the laminate 20 is formed from one or more first yarn layers 21 and two or more second yarn layers 22, then the laminate 20 is formed from two first yarn layers 21 and two second yarn layers 22. It does not have to be formed. However, it is assumed that the
例えば、積層体20は、2つの第1糸層21と3つの第2糸層22とが第3方向Zにおいて交互に積層されたものであってもよい。この場合、積層体20は、第3方向Zの両端に位置する第2糸層22の他に、第3方向Zにおいて第1糸層21の間に位置する第2糸層22を有する。第3方向Zにおいて第1糸層21の間に位置する第2糸層22は、複数の補助糸25を有していなくてもよい。つまり、第3方向Zにおいて第1糸層21の間に位置する第2糸層22は、複数の緯糸24のみによって形成されていればよい。
For example, the laminate 20 may be one in which two first yarn layers 21 and three second yarn layers 22 are alternately laminated in the third direction Z. In this case, the laminate 20 has a
○ 第1方向Xにおける補助糸25,26の間隔を変更することによって、第1方向Xにおける緯糸24の間隔を調整することができる。具体的には、第1方向Xにおける補助糸25,26の間隔を広げることによって、第1方向Xにおける緯糸24の間隔を広げることができる。第1方向Xにおける補助糸25,26の間隔を狭めることによって、第1方向Xにおける緯糸24の間隔を狭めることができる。
- By changing the interval between the
10…繊維強化複合材、11…繊維強化複合材用繊維構造体としての繊維構造体、12…マトリックス、20…積層体、21…第1糸層、22…第2糸層、23…第1強化繊維糸としての経糸、24…第2強化繊維糸としての緯糸、25…第1補助糸、26…第2補助糸、31…第1結合糸、32…第2結合糸、X…第1方向、Y…第2方向、Z…第3方向。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第2方向に隣り合う前記第1強化繊維糸の間に配置されるとともに、前記第3方向の第1端に位置する前記第2糸層の前記第2強化繊維糸に係合される第1結合糸と、
前記第2方向に隣り合う前記第1強化繊維糸の間に配置されるとともに、前記第3方向において前記第1端とは反対の端である第2端に位置する前記第2糸層の前記第2強化繊維糸に係合される第2結合糸と、
を備え、
前記第3方向の第1端に位置する前記第2糸層は、前記第1方向に隣り合う前記第2強化繊維糸の間において前記第2方向に延びるとともに、前記第2結合糸と係合される第1補助糸を有し、
前記第3方向の第2端に位置する前記第2糸層は、前記第1方向に隣り合う前記第2強化繊維糸の間において前記第2方向に延びるとともに、前記第1結合糸と係合される第2補助糸を有し、
前記第1結合糸、前記第2結合糸、前記第1補助糸、及び前記第2補助糸のそれぞれの外径は、前記第1強化繊維糸及び前記第2強化繊維糸のそれぞれの外径よりも小さく、
前記第1補助糸と前記第2補助糸とは、前記第3方向に重なっていることを特徴とする繊維強化複合材用繊維構造体。 A first yarn layer in which a plurality of first reinforcing fiber yarns extending in a first direction are arranged in a second direction that is perpendicular to the first direction; A plurality of second yarn layers arranged in the first direction are laminated in a third direction that is perpendicular to both the first direction and the second direction, and at both ends in the third direction, a laminate in which the second yarn layer is located;
A second reinforcing fiber yarn disposed between the first reinforcing fiber yarns adjacent in the second direction and engaged with the second reinforcing fiber yarn of the second yarn layer located at the first end in the third direction. 1 binding thread;
The second yarn layer is arranged between the first reinforcing fiber yarns adjacent in the second direction, and is located at a second end opposite to the first end in the third direction. a second binding yarn engaged with the second reinforcing fiber yarn;
Equipped with
The second yarn layer located at the first end in the third direction extends in the second direction between the second reinforcing fiber yarns adjacent in the first direction, and engages with the second binding yarn. has a first auxiliary thread,
The second yarn layer located at the second end in the third direction extends in the second direction between the second reinforcing fiber yarns adjacent in the first direction, and engages with the first binding yarn. has a second auxiliary thread,
The outer diameter of each of the first binding yarn, the second binding yarn, the first auxiliary yarn, and the second auxiliary yarn is smaller than the outer diameter of each of the first reinforcing fiber yarn and the second reinforcing fiber yarn. Also small,
A fiber structure for a fiber-reinforced composite material, wherein the first auxiliary yarn and the second auxiliary yarn overlap in the third direction.
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