JP2512467Y2 - Three-dimensional reinforcing material and fiber reinforced composite material using the same - Google Patents
Three-dimensional reinforcing material and fiber reinforced composite material using the sameInfo
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Description
【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、壁材、床材、柱材などの建材として用い
る繊維強化セメント等の繊維強化無機質複合材料を製造
するときの補強材として有用な三次元補強材およびそれ
を用いた繊維強化複合材料に関する。[Detailed Description of the Invention] (Industrial field of application) The present invention is useful as a reinforcing material when manufacturing fiber-reinforced inorganic composite materials such as fiber-reinforced cement used as building materials such as wall materials, floor materials, and pillar materials. Three-dimensional reinforcing material and fiber-reinforced composite material using the same.
（従来の技術） 各種の補強繊維、なかでも、炭素繊維は、比強度や比
弾性率等の力学的特性のみならず、耐蝕性にも優れてい
ることから、繊維強化セメント等の繊維強化無機質複合
材料における補強材として注目されている。(Prior Art) Various reinforcing fibers, among them, carbon fibers are excellent not only in mechanical properties such as specific strength and specific elastic modulus but also in corrosion resistance. Therefore, fiber-reinforced inorganic materials such as fiber-reinforced cement are used. It has attracted attention as a reinforcing material in composite materials.
そのような、補強繊維からなる補強材としては、従
来、特開昭63-55146号公報に記載されているように、メ
ッシュ織物や、そのようなメッシュ織物に樹脂を含浸し
てなるものが知られている。これらは、いずれも、二次
元補強材である。As such a reinforcing material composed of a reinforcing fiber, conventionally, as described in JP-A-63-55146, there is known a mesh woven fabric or a material obtained by impregnating such a mesh woven fabric with a resin. Has been. All of these are two-dimensional reinforcing materials.
ところで、このような補強材を、繊維強化セメント等
の繊維強化無機質複合材料における補強材として使用す
るとき、補強効果を効果的に発現させようとすれば、当
然、補強繊維を、いわゆるマトリクスであるセメント等
の弱点である引張りの場に配置することになる。すなわ
ち、材料の表面にできるだけ近い位置に補強材を層状に
配置することになるが、従来の補強材は、いずれも二次
元補強材であるので、上記の位置に正しく配置するのが
なかなか難しい。また、二次元補強材であるために、材
料の厚み方向における補強は全くなされないことにな
り、そのため、曲げの応力が加わったときに剪断破壊を
起こしやすいという問題もある。By the way, when such a reinforcing material is used as a reinforcing material in a fiber-reinforced inorganic composite material such as fiber-reinforced cement, if the reinforcing effect is to be effectively exhibited, the reinforcing fiber is naturally a so-called matrix. It will be placed in the place of tension such as cement, which is a weak point. That is, the reinforcing material is arranged in layers at a position as close as possible to the surface of the material. However, since all conventional reinforcing materials are two-dimensional reinforcing materials, it is difficult to correctly arrange them at the above positions. Further, since it is a two-dimensional reinforcing material, it is not reinforced in the thickness direction of the material at all, so that there is a problem that shear failure is likely to occur when a bending stress is applied.
このような問題を改善するために、考案者らは、三次
元補強材を提案し、これを特願平1-341151号として出願
した。In order to improve such a problem, the inventors proposed a three-dimensional reinforcing material and applied for it as Japanese Patent Application No. 1-341151.
この三次元補強材は、メッシュ織物を山形の溝を有す
る雄型と雌型の型内で賦型してたて糸を形成している補
助繊維糸条を波打たせ、全体を三次元構造にすることに
よって、よこ糸を形成している補強繊維糸条を材料の表
面近くの所定の位置に配置できるようにしたものであ
る。それゆえ、この三次元補強材においては、表面近く
に位置する補強繊維糸条の働きで材料表面の引張強度が
高くなるだけではなく、厚み方向の補強効果も発現され
て、曲げ応力に対する剪断破壊が有効に防止できる。This three-dimensional reinforcing material is formed by shaping mesh fabric in male and female molds having chevron grooves to undulate the auxiliary fiber yarns forming warp yarns, and make the whole three-dimensional structure. Thus, the reinforcing fiber yarn forming the weft yarn can be arranged at a predetermined position near the surface of the material. Therefore, in this three-dimensional reinforcing material, not only the tensile strength of the surface of the material is increased by the function of the reinforcing fiber yarns located near the surface, but also the reinforcing effect in the thickness direction is expressed, and shear failure against bending stress is caused. Can be effectively prevented.
しかしながら、この三次元補強材は、よこ糸を形成し
ている補強繊維糸条の位置を正しく規制しながら、連続
的に工業生産することが困難であり、前記したメッシュ
織物を賦型するときに、補強繊維糸条の位置が表面の近
くの位置から上方または下方に少しずれることがあり、
厚み方向における補強繊維糸条の位置が不規則になりや
すい。However, this three-dimensional reinforcing material is difficult to continuously industrially produce while properly controlling the position of the reinforcing fiber yarn forming the weft yarn, and when shaping the mesh fabric described above, The position of the reinforcing fiber yarn may be slightly shifted upward or downward from the position near the surface,
The position of the reinforcing fiber yarns in the thickness direction tends to be irregular.
また、よこ糸を形成している補強繊維糸条は真直ぐに
配向しているので、この方向における曲げの力に対する
補強効果は大きいが、しかし、この補強繊維糸条と直交
している、たて糸を形成している補強繊維糸条は山形に
屈曲しているので、この方向における曲げの力に対する
補強効果は小さく、このような力が加わると容易に破壊
してしまうという問題がある。Also, since the reinforcing fiber yarn forming the weft yarn is oriented straight, the reinforcing effect on the bending force in this direction is great, but the warp yarn forming the warp yarn is orthogonal to this reinforcing fiber yarn. Since the reinforcing fiber yarns are bent in a mountain shape, the reinforcing effect against the bending force in this direction is small, and there is a problem that they are easily broken when such a force is applied.
（考案が解決しようとする課題） この考案の目的は、上記した従来の二次元補強材およ
び三次元補強材における欠点を解決し、複合材料の表面
および厚み方向における補強効果を大きく向上すること
ができる三次元補強材とそれを用いた繊維強化複合材料
を提供することにある。(Problems to be Solved by the Invention) An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the conventional two-dimensional reinforcing material and three-dimensional reinforcing material and to greatly improve the reinforcing effect in the surface and the thickness direction of the composite material. An object is to provide a three-dimensional reinforcing material that can be used and a fiber-reinforced composite material using the same.
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この考案においては、複
数本の、互いに並行し、かつ、波打つように屈曲しなが
ら延びている補強繊維糸条と、これら複数本の補強繊維
糸条と交差し、かつ、２本で１組をなす補強繊維糸条が
絡み織されて、前記したそれら複数本の補強繊維糸条を
互いに連結している複数本の連結用糸条とを有するとと
もに、少なくとも前記補強繊維糸条に撚りまたはカバー
リングが施され、かつ、固め剤が付与されているメッシ
ュ状三次元組織体の少なくとも一方の面に、補強繊維糸
条をたて糸およびよこ糸とした絡み織で、かつ、それら
たて糸およびよこ糸に撚りまたはカバーリングが施さ
れ、かつ、固め剤が付与されているメッシュ織物を一体
に配置してなることを特徴とする三次元補強材、ならび
に、前記した三次元補強材を有する繊維強化複合材料が
提供される。(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, in the present invention, a plurality of reinforcing fiber yarns extending in parallel with each other and bending while wavy, and a plurality of these reinforcing fiber yarns are provided. A plurality of connecting yarns which intersect with the reinforcing fiber yarns and are entwined with a set of two reinforcing fiber yarns to connect the plurality of reinforcing fiber yarns to each other. And at least one surface of the mesh-shaped three-dimensional structure having a stiffening or covering applied to at least the reinforcing fiber thread and having a stiffening agent applied thereto. A three-dimensional reinforcing material which is a entangled weave made of weft threads, in which warp threads and weft threads are twisted or covered and a mesh fabric to which a hardening agent is added is integrally arranged. And a fiber-reinforced composite material having the above-mentioned three-dimensional reinforcing material.
この考案の三次元補強材は、メッシュ状三次元組織体
と、この組織体の少なくとも一方の面に、メッシュ織物
が一体に配置された構造になっている。The three-dimensional reinforcing material of the present invention has a structure in which a mesh-shaped three-dimensional tissue and a mesh fabric are integrally arranged on at least one surface of the tissue.
メッシュ状三次元組織体は、一方向に波打つように屈
曲しながら、互いに並行して配置されている、複数本の
補強繊維糸条と、これら補強繊維糸条と通常は直交配置
され、互いに並行し、かつ、上下方向にあって任意の間
隔をおいて対向し、補強繊維糸条同士を互いに連結して
いる複数本の連結用糸条とを有し、しかも、少なくとも
補強繊維糸条には固め剤が付与されて剛直性を備えてい
るものである。The mesh-shaped three-dimensional tissue body is arranged in parallel with each other while bending so as to undulate in one direction, and a plurality of reinforcing fiber yarns and these reinforcing fiber yarns are usually arranged orthogonally and parallel to each other. And has a plurality of connecting yarns which are vertically opposed to each other at an arbitrary interval and which connect the reinforcing fiber yarns to each other, and at least the reinforcing fiber yarns are provided. It is provided with a hardening agent and has rigidity.
ここで、補強繊維糸条は、たとえば、炭素繊維、ガラ
ス繊維、ポリアラミド繊維、シリコンカーバイド繊維、
アルミナ繊維、ビニロン繊維のような高強度、高弾性率
の繊維からなるマルチフィラメント糸のようなものであ
る。Here, the reinforcing fiber yarn is, for example, carbon fiber, glass fiber, polyaramid fiber, silicon carbide fiber,
It is a multifilament yarn made of fibers having high strength and high elastic modulus such as alumina fibers and vinylon fibers.
これらのうち、補強効果が高く、かつ、耐食性にも優
れている炭素繊維からなるものが最も好ましい。そのよ
うな炭素繊維糸条としては、５〜50μｍ程度の太さの単
糸を3000〜500000本程度収束してなる糸条で、その引張
強度が250kg/mm2以上、引張弾性率が18000kg/mm2以上で
あるものを使用することが好ましい。Of these, those made of carbon fibers having a high reinforcing effect and excellent corrosion resistance are most preferable. As such a carbon fiber yarn, a yarn formed by converging about 3000 to 500000 single yarns having a thickness of about 5 to 50 μm, has a tensile strength of 250 kg / mm 2 or more and a tensile elastic modulus of 18000 kg / It is preferable to use those having a size of mm 2 or more.
補強繊維糸条は、収束性を向上させるための撚りを有
している。撚りは、Ｓ方向またはＺ方向に10〜50回/m程
度の一方向撚りとしてもよく、上撚りと下撚りとを有す
る双糸としてもよい。双糸のときの撚り数は、補強繊維
糸条の太さによるが、下撚りを10〜150回/mとし、上撚
りを下撚り数の60〜80％にすると、撚りによるトルクが
バランスするようになるので好ましい。The reinforcing fiber yarn has a twist for improving the convergence. The twist may be a unidirectional twist of about 10 to 50 turns / m in the S direction or the Z direction, or may be a twin yarn having an upper twist and a lower twist. The number of twists in the case of twin yarn depends on the thickness of the reinforcing fiber thread, but when the lower twist is 10 to 150 times / m and the upper twist is 60 to 80% of the lower twist, the torque due to the twist is balanced. This is preferable because
また、この補強繊維糸条は、それと同一または異なる
繊維糸条によってカバーリングしてなるものであっても
よい。この、いわゆるカバーリンング糸条によるカバー
リングは、S/Zダブルカバーリングによることができ
る。カバーリング糸条は、被カバーリング糸条の三分の
一以下の太さであるのがよい。また、カバーリングの撚
り数は、10〜100回/m程度であるのがよい。The reinforcing fiber yarn may be covered with the same or different fiber yarn. This covering by so-called covering ring yarn can be by S / Z double covering. It is preferable that the covering yarn has a thickness that is one third or less of the covered yarn. The twist number of the covering is preferably about 10 to 100 times / m.
この補強繊維糸条は、たて方向またはよこ方向のいず
れか一方の方向に波打つように屈曲しながら配置されて
いるが、この波形は、山形（三角形）、台形、コの字形
（矩形）などの形状になっている。The reinforcing fiber yarns are arranged so as to undulate in either the vertical direction or the horizontal direction, and the corrugations have a mountain shape (triangle), a trapezoid shape, a U-shape (rectangle), etc. It has a shape of.
これらの波形において、最頂部または最底部に位置す
る補強繊維糸条の部分に、後述するメッシュ織物が配置
され、メッシュ状三次元組織体と一体化される。このた
め、波形が山形に波打つ場合は、メッシュ織物は点接触
状態で一体化され、台形やコの字形の場合は、線接触状
態で一体化される。したがって、補強繊維糸条の波形が
台形やコの字形であるほうが山形の場合よりも接触面積
が大きくなり、メッシュ織物とメッシュ状三次元組織体
との一体化の状態は良好になる。In these corrugations, a mesh fabric to be described later is arranged at the portion of the reinforcing fiber yarn located at the top or the bottom, and is integrated with the mesh-shaped three-dimensional tissue. Therefore, when the corrugations are wavy in a mountain shape, the mesh fabrics are integrated in a point contact state, and in the case of a trapezoid or a U-shape, they are integrated in a line contact state. Therefore, when the waveform of the reinforcing fiber yarn is trapezoidal or U-shaped, the contact area becomes larger than in the case of the mountain shape, and the mesh woven fabric and the mesh-shaped three-dimensional tissue body are integrated well.
また、補強繊維糸条同士の間隔は、５〜150mm程度で
一定であることが好ましい。間隔が5mmより狭くなる
と、複合材料を製造するときに、マトリクス材料、とり
わけ骨材が入りにくくなって複合材料の均一性が損なわ
れたり、複合材料の破壊強度が低くなったりすることが
あり、また、150mmより広くなると、補強効果が低くな
ったり、複合材料に割れができたりすることがあるから
である。Further, it is preferable that the distance between the reinforcing fiber yarns is constant at about 5 to 150 mm. If the interval is narrower than 5 mm, when the composite material is manufactured, the matrix material, especially the aggregate may be difficult to enter, the uniformity of the composite material may be impaired, or the fracture strength of the composite material may be low. Also, if it is wider than 150 mm, the reinforcing effect may be reduced, or the composite material may be cracked.
補強繊維糸条と直交して配置される連結用糸条は、必
ずしも、補強効果を発揮しなくてもよく、補強繊維糸条
の配列を乱さないように、補強繊維糸条を互いに連結し
て保持するだけの働きをすればよい。しかし、連結用糸
条として、既に述べた補強繊維糸条を用いると、補強効
果が一層高くなるので好ましい。The connecting yarns arranged orthogonal to the reinforcing fiber yarns do not necessarily have to exert a reinforcing effect, and the reinforcing fiber yarns are connected to each other so as not to disturb the arrangement of the reinforcing fiber yarns. All you have to do is hold it. However, it is preferable to use the above-mentioned reinforcing fiber yarn as the connecting yarn because the reinforcing effect is further enhanced.
この連結用糸条は、実質的に真直ぐで、任意の間隔を
おいて対向配置されていて、その配置された位置で、補
強繊維糸条が連架されることによって、これら補強繊維
糸条を互いに連結して、それらの配列を保持している。The connecting yarns are substantially straight and are arranged to face each other at an arbitrary interval, and the reinforcing fiber yarns are bridged at the positions where the reinforcing fiber yarns are connected. They are linked together and hold their sequence.
このとき、連結用糸条として、補強繊維からなる糸条
を用い、その連結用糸条が、上述した波形の最頂部およ
び最底部に位置するようにすると、複合材料の表面にお
ける補強効果を高めることができて好ましい。At this time, when a yarn made of reinforcing fiber is used as the connecting yarn and the connecting yarn is located at the top and bottom of the corrugation, the reinforcing effect on the surface of the composite material is enhanced. It is possible and preferable.
この連結用糸条同士の間隔は、補強繊維糸条の場合と
同じように、マトリクス材料が入りにくくならないよ
う、また、補強効果、特に剪断破壊に対する補強効果が
充分に得られるよう、５〜150mmの範囲の一定間隔にす
ることが好ましい。As in the case of the reinforcing fiber yarn, the distance between the connecting yarns is 5 to 150 mm so that the matrix material does not become difficult to enter and the reinforcing effect, in particular, the reinforcing effect against shear fracture is sufficiently obtained. It is preferable to set a constant interval within the range.
連結用糸条で補強繊維糸条を連結する際には、補強繊
維糸条を２本１組の補強繊維糸条で形成し、連結用糸条
との間で絡み組織を形成するように交錯させると、糸条
同士の拘束力が一層増大する。When connecting the reinforcing fiber yarns with the connecting yarns, the reinforcing fiber yarns are formed by a set of two reinforcing fiber yarns and are interlaced so as to form an entangled structure with the connecting yarns. Then, the binding force between the yarns is further increased.
この考案で用いるメッシュ状三次元組織体は、少なく
とも補強繊維糸条に固め剤が含浸または被覆により付与
されて、全体は剛直になっている。連結用糸条も補強繊
維糸条にして、両者に固め剤を付与すると、一層剛直に
なるので好ましい。The mesh-like three-dimensional structure used in the present invention is made rigid by impregnating or coating at least a reinforcing fiber yarn with a hardening agent. It is preferable that the connecting yarn is also a reinforcing fiber yarn and a hardening agent is added to both of them, because the yarn becomes more rigid.
固め剤としては、たとえば、エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂
や、ナイロン樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリエーテ
ルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹
脂などの熱可塑性樹脂が用いられる。As the hardening agent, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin, an unsaturated polyester resin or a phenol resin, or a thermoplastic resin such as a nylon resin, a saturated polyester resin, a polyether ether ketone resin or a polyphenylene sulfide resin is used.
この考案に用いるメッシュ状三次元組織体は、たとえ
ば次のようにして製造することができる。The mesh-shaped three-dimensional tissue used in this invention can be manufactured, for example, as follows.
すなわち、たとえば、連結用糸条をよこ糸、補強繊維
糸条をたて糸とするメッシュ織物に、固め剤、たとえば
樹脂を含浸してプリプレグとしたのち、そのプリプレグ
を、たとえば並行する、山形、台形またはコの字形の溝
を有する雄型と雌型の型内に置き、加熱、加圧して賦型
することによって、メッシュ状三次元組織体にする。That is, for example, a mesh fabric having connecting yarns as weft yarns and reinforcing fiber yarns as warp yarns is impregnated with a hardening agent, for example, a resin to form a prepreg, and the prepreg is then arranged in parallel, chevron, trapezoidal or co-shaped. The mesh-shaped three-dimensional tissue is formed by placing in male and female dies having a V-shaped groove and heating and pressurizing.
このとき、補強繊維糸条が型の溝と直交するように、
プリプレグをセットすることによって、補強繊維糸条が
その溝の形で波打つ形状になる。At this time, so that the reinforcing fiber yarn is orthogonal to the groove of the mold,
By setting the prepreg, the reinforcing fiber yarn becomes wavy in the shape of its groove.
つぎに、この考案で用いるメッシュ織物は、補強繊維
糸条をたて糸およびよこ糸とした絡み織で、かつ、たて
糸およびよこ糸に固め剤を付与して剛直性を与えてなる
ものである。Next, the mesh fabric used in the present invention is a woven fabric in which a reinforcing fiber yarn is used as warp yarns and weft yarns, and a warp yarn and weft yarns are provided with a hardening agent to provide rigidity.
このメッシュ織物に用いる補強繊維糸条は、メッシュ
状三次元組織体で用いるものと同じものでよい。また、
メッシュの大きさも、同様の理由で、５〜150mm程度で
あればよい。なお、たて糸とよこ糸とを目止め剤で接着
して目止めしておくと、固め剤を付与するまでの間、た
て糸やよこ糸の配列が乱れるのを防止することができる
ので好ましい。目止め剤は、ナイロン、共重合ナイロ
ン、ポリエステル、塩化ビニリデン、塩化ビニルのよう
な熱可塑性樹脂である。The reinforcing fiber yarn used in this mesh fabric may be the same as that used in the mesh-shaped three-dimensional structure. Also,
The size of the mesh may be about 5 to 150 mm for the same reason. It is preferable that the warp threads and the weft threads be adhered to each other with a sealing agent so that the warp threads and the weft threads can be prevented from being disturbed until the solidifying agent is applied. The filling agent is a thermoplastic resin such as nylon, copolymerized nylon, polyester, vinylidene chloride, or vinyl chloride.
たて糸およびよこ糸に含浸または被覆して付与する固
め剤も、メッシュ状三次元組織体の場合に使用したのと
同様の固め剤であればよい。The solidifying agent applied by impregnating or coating the warp yarn and the weft yarn may be the same solidifying agent as used in the case of the mesh-like three-dimensional structure.
このメッシュ織物は、たて糸およびよこ糸が絡み組織
織されている。This mesh woven fabric is woven with warp yarns and weft yarns.
この考案の三次元補強材は、たとえば、つぎのように
して製造することができる。The three-dimensional reinforcing material of the present invention can be manufactured, for example, as follows.
すなわち、まず、メッシュ状三次元組織体のプリプレ
グを用意する。また、別に、目止めされているメッシュ
織物に、固め剤、たとえば樹脂を含浸してなるプリプレ
グを用意する。そして、このプリプレグを、メッシュ状
三次元組織体のプリプレグの片面または両面に配置した
のち、全体を加熱して、メッシュ織物およびメッシュ状
三次元組織体のプリプレグを硬化すると同時に、メッシ
ュ状三次元組織体の糸条とメッシュ織物の糸条とを接着
して一体化する。That is, first, a prepreg of a mesh-shaped three-dimensional tissue is prepared. Separately, a prepreg made by impregnating a mesh fabric that has been sealed with a hardening agent such as a resin is prepared. Then, this prepreg is placed on one side or both sides of the prepreg of the mesh-shaped three-dimensional tissue body, and then the whole is heated to simultaneously cure the prepreg of the mesh fabric and the mesh-shaped three-dimensional tissue body, and at the same time, the mesh-shaped three-dimensional tissue structure. The body yarn and the mesh fabric yarn are bonded and integrated.
また、メッシュ状三次元組織体およびメッシュ織物の
各プリプレグを予め硬化したのち、両者を重ね合わせて
接着したり、両者の糸条をたとえば耐アルカリ繊維糸で
結ぶことによって一体化してもよい。Alternatively, the prepregs of the mesh-like three-dimensional structure and the mesh woven fabric may be pre-cured, and then the two may be superposed and adhered to each other, or the yarns of both may be integrated by, for example, tying them with an alkali-resistant fiber yarn.
この考案の三次元補強材は、これを、たとえば、型枠
内に配置し、その上からスラリー状の無機質材料を流し
込むことによって繊維強化無機質複合材料を製造するこ
とができる。このとき、複合材料の表面近くの位置に
は、メッシュ織物の補強繊維糸条が配置され、同時に、
厚み方向には、メッシュ状三次元組織体の補強繊維糸条
が配置されるので、表面および厚み方向の補強が同時に
行なわれる。The three-dimensional reinforcing material of the present invention can be manufactured into a fiber-reinforced inorganic composite material by, for example, arranging the three-dimensional reinforcing material in a mold and pouring a slurry-like inorganic material from the top. At this time, the reinforcing fiber yarn of the mesh fabric is arranged at a position near the surface of the composite material, and at the same time,
Since the reinforcing fiber yarns of the mesh-shaped three-dimensional structure are arranged in the thickness direction, the surface and the thickness direction are reinforced at the same time.
なお、繊維強化無機質複合材料の、マトリクスを形成
する無機質材料としては、建材等において普通に使用さ
れている、ポルトランドセメントを結合材とするセメン
ト材料や、ケイ砂と消石灰、または、ケイ砂とセメント
とを結合材とするカルシュウム−シリカ系材料等を使用
することができる。もちろん、砂やじゃり等の骨材を併
用してもよい。As the inorganic material forming the matrix of the fiber-reinforced inorganic composite material, a cement material commonly used in building materials and the like, which uses Portland cement as a binder, silica sand and slaked lime, or silica sand and cement. It is possible to use a calcium-silica-based material having a binder of and. Of course, aggregates such as sand and jelly may be used together.
また、マトリクスを、たとえば、発泡ウレタンのよう
な発泡プラスチック、泡ガラス、発泡石こう、発泡セメ
ントなど、各種の有機質または無機質発泡体として形成
すると、軽量複合材料にすることができる。Also, the matrix can be formed as various organic or inorganic foams such as foamed plastics such as urethane foam, foam glass, gypsum foam, foamed cement, etc., to provide a lightweight composite material.
さらに、たとえば、シラスバルーンのような無機質微
細中空発泡体やポリスチレンのバルーン、塩化ビニルの
バルーンのような有機質発泡中空粒体を、フィラーとし
て、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、塩
化ビニリデン樹脂、スチレン樹脂などの樹脂や、セメン
ト、モルタル、水硝子などの無機質材に配合してマトリ
クス材料として使用することにより、軽量で剪断強度も
大きい軽量複合材料にすることができる。Furthermore, for example, inorganic fine hollow foam such as shirasu balloon or polystyrene balloon, organic foam hollow granules such as vinyl chloride balloon, as a filler, urethane resin, epoxy resin, phenol resin, vinylidene chloride resin, styrene By blending with a resin such as a resin or an inorganic material such as cement, mortar or water glass and using it as a matrix material, a lightweight composite material having high shear strength can be obtained.
（実施態様） 第１図に示すこの考案の三次元補強材は、メッシュ状
三次元組織体１と、その上面および下面に接合されてい
るメッシュ織物２、２からなる。(Embodiment) The three-dimensional reinforcing material of the present invention shown in FIG. 1 comprises a mesh-shaped three-dimensional tissue 1 and mesh fabrics 2 and 2 joined to the upper and lower surfaces thereof.
このメッシュ状三次元組織体１においては、一定間隔
で互いに並行する連結用糸条３、３、……からなる糸条
群と、同じく一定間隔で互いに並行する連結用糸条４、
４、……からなるもう１個の糸条群が対向配置されてい
る。連結用糸条３、３、……は、任意の２本の連結用糸
条４、４、……のちょうど中間に位置している。In this mesh-like three-dimensional structure 1, a yarn group consisting of connecting yarns 3, 3, ... Which are parallel to each other at regular intervals, and a connecting yarn 4 which is also parallel to each other at regular intervals,
Another yarn group consisting of 4, ... Is arranged opposite to each other. The connecting yarns 3, 3, ... Are located exactly in the middle of any two connecting yarns 4, 4 ,.
そして、これらの連結用糸条と直交する方向には、２
本の補強繊維糸条５、６が、波打つように屈曲しなが
ら、かつ、互いに絡みながら延びている。補強繊維糸条
５は、その最頂部で、連結用糸条３に連架されている。
また、補強繊維糸条６は、その最底部で、連結用糸条４
に連架されている。そのことによって、補強繊維糸条
５、６は約30°で折れ曲がって、三角形の山形をなして
一方向に延びている。また、補強繊維糸条５、６には樹
脂が含浸されて剛直になっていて、全体の形態は、メッ
シュ状三次元組織に保たれている。And in the direction orthogonal to these connecting yarns, 2
The reinforcing fiber yarns 5 and 6 of the book extend while undulating and intertwining with each other. The reinforcing fiber yarn 5 is connected to the connecting yarn 3 at the top thereof.
Further, the reinforcing fiber yarn 6 has the connecting yarn 4 at the bottom.
It is serially connected. As a result, the reinforcing fiber yarns 5 and 6 are bent at about 30 ° to form a triangular mountain shape and extend in one direction. Further, the reinforcing fiber yarns 5 and 6 are impregnated with resin to be rigid, and the overall form is maintained in a mesh-shaped three-dimensional structure.
なお、連結用糸条３、３、……および４、４、……に
よる補強繊維糸条５、６の連結は、第１図においては１
か所しか示されていないが、連結用糸条３、３、……お
よび４、４、……に沿って、すなわち、紙面に垂直な方
向において、任意の一定間隔で行われている。In addition, the connection of the reinforcing fiber yarns 5 and 6 by the connecting yarns 3, 3, ... And 4, 4 ,.
Although shown only at the locations, the steps are performed along the connecting yarns 3, 3, ... And 4, 4, ..
このメッシュ状三次元組織体１の上面および下面に
は、メッシュ織物２、２が一体に接合されている。The mesh fabrics 2 and 2 are integrally joined to the upper surface and the lower surface of the mesh-shaped three-dimensional structure 1.
メッシュ織物２、２においては、互いに並行する補強
繊維糸条７、７……をたて糸（またはよこ糸）とし、こ
れら補強繊維糸条７、７……と直交する方向には、２本
の補強繊維糸条８、９が互いに絡みながら延びてよこ糸
（またはたて糸）になっている。そして、補強繊維糸条
７、７……および補強繊維糸条８、９には、いずれも樹
脂が含浸されている。In the mesh fabrics 2 and 2, reinforcing fiber yarns 7, 7 ... Parallel to each other are used as warp yarns (or weft yarns), and two reinforcing fiber yarns are provided in a direction orthogonal to the reinforcing fiber yarns 7, 7. The yarns 8 and 9 extend while being entwined with each other to form a weft yarn (or warp yarn). The reinforcing fiber yarns 7, 7 ... And the reinforcing fiber yarns 8 and 9 are all impregnated with resin.
第２図に示す態様の三次元補強材は、メッシュ状三次
元組織体１が、一定間隔で互いに並行する２本の連結用
糸条10、10が所望の間隔をおいて周期的に配置される糸
条群と、同様に２本の連結用糸条11、11が所望の間隔を
おいて周期的に配置される糸条群とで、補強繊維糸条1
2、13を連結して、これらの補強繊維糸条12、13の波打
ち形状が台形となるようにしたものである。In the three-dimensional reinforcing material of the embodiment shown in FIG. 2, the mesh-shaped three-dimensional structure 1 has two connecting yarns 10, 10 which are parallel to each other at regular intervals and are periodically arranged at desired intervals. And a group of yarns in which two connecting yarns 11 and 11 are periodically arranged at a desired interval, and a reinforcing fiber yarn 1
The corrugated shape of these reinforcing fiber yarns 12, 13 is trapezoidal by connecting 2 and 13.
この場合には、メッシュ織物２、２との接触面積が、
第１図で示した三次元補強材の場合よりも広くなり、メ
ッシュ状三次元組織体１とメッシュ織物２、２との一体
化の状態は良好になる。In this case, the contact area with the mesh fabrics 2 and 2 is
It becomes wider than in the case of the three-dimensional reinforcing material shown in FIG. 1, and the mesh-shaped three-dimensional structure 1 and the mesh fabrics 2 and 2 are integrated well.
第３図に示す態様の三次元補強材は、メッシュ状三次
元組織体１が、一定間隔で互いに並行する連結用糸条1
4、14、……で形成される糸条群と、同様に連結用糸条1
5、15、……で形成される糸条群とで、補強繊維糸条1
6、17を連結して、これらの補強繊維糸条16、17の波打
ち形状がコの字形（矩形）となるようにしたものであ
る。The three-dimensional reinforcing material of the embodiment shown in FIG. 3 is a connecting yarn 1 in which mesh-shaped three-dimensional structures 1 are parallel to each other at regular intervals.
Similarly to the yarn group formed by 4, 14, ..., the connecting yarn 1
Reinforcement fiber yarn 1 with yarn group formed by 5, 15, ...
By connecting 6 and 17, the corrugated shape of these reinforcing fiber yarns 16 and 17 is a U-shape (rectangle).
この場合には、メッシュ織物２、２との接触面積が第
２図で示した三次元補強材の場合よりもさらに広くな
り、メッシュ状三次元組織体１とメッシュ織物２、２と
の一体化の状態は一層良好になる。In this case, the contact area with the mesh fabrics 2 and 2 becomes wider than in the case of the three-dimensional reinforcing material shown in FIG. 2, and the mesh-shaped three-dimensional tissue 1 and the mesh fabrics 2 and 2 are integrated. The state of is better.
第４図は、第１図で示した三次元補強材を使用した複
合材料の一部切欠斜視図である。FIG. 4 is a partially cutaway perspective view of a composite material using the three-dimensional reinforcing material shown in FIG.
この複合材料では、この考案の三次元補強材と、コン
クリートのようなマトリクス材料18とが複合されてい
る。この複合材料の上面および下面のそれぞれの近傍に
は、メッシュ織物２、２が配置されている。これらのメ
ッシュ織物は、互いに直交する補強繊維糸条からなるの
で、材料表面の引張強度は高くなる。また、厚み方向に
は、補強繊維糸条５、６が山形に波打って配置されてい
るので、曲げ応力に対する剪断強度も高い。In this composite material, the three-dimensional reinforcing material of the present invention and a matrix material 18 such as concrete are combined. Mesh fabrics 2 and 2 are arranged near the upper surface and the lower surface of the composite material, respectively. Since these mesh fabrics are composed of reinforcing fiber yarns that are orthogonal to each other, the tensile strength of the material surface is high. Further, since the reinforcing fiber yarns 5 and 6 are arranged in a wavy shape in the thickness direction, the shear strength against bending stress is also high.
（考案の効果） この考案の三次元構造体は、複数本の、互いに並行
し、かつ、波打つように屈曲しながら延びている補強繊
維糸条と、これら複数本の補強繊維糸条と交差し、か
つ、２本で１組をなす補強繊維糸条が絡み織されて、前
記したそれら複数本の補強繊維糸条を互いに連結してい
る複数本の連結用糸条とを有するとともに、少なくとも
前記補強繊維糸条に撚りまたはカバーリングが施され、
かつ、固め剤が付与されているメッシュ状三次元組織体
の少なくとも一方の面に、補強繊維糸条をたて糸および
よこ糸とした絡み織で、かつ、それらたて糸およびよこ
糸に撚りまたはカバーリングが施され、かつ、固め剤が
付与されているメッシュ織物を一体に配置してなるの
で、この三次元補強材とマトリクス材料とを複合して複
合材料にしたとき、複合材料の表面近傍には、常に、メ
ッシュ織物が配置されることになって、複合材料表面の
引張強度は非常に高くなる。また、厚み方向にもメッシ
ュ状三次元組織体の補強繊維糸条が波打った状態で配置
されるので、曲げ応力に対する剪断破壊を防止する効果
も大きい。(Effects of the Invention) The three-dimensional structure of the present invention comprises a plurality of reinforcing fiber yarns which are parallel to each other and which extend while curving in a wavy manner, and intersect the plurality of reinforcing fiber yarns. And a plurality of reinforcing fiber yarns that are entangled and woven to form a set of two reinforcing fiber yarns, and that connect the plurality of reinforcing fiber yarns to each other. The reinforcing fiber yarn is twisted or covered,
And, at least one surface of the mesh-like three-dimensional structure body to which the solidifying agent has been applied is a entangled weave made of warp and weft reinforcing fiber threads, and the warp and weft are twisted or covered. And, since the mesh fabric to which the solidifying agent is applied is integrally arranged, when the three-dimensional reinforcing material and the matrix material are compounded into a composite material, in the vicinity of the surface of the composite material, always, The tensile strength of the composite surface will be very high as the mesh fabric is to be placed. In addition, since the reinforcing fiber yarns of the mesh-shaped three-dimensional structure are arranged in the thickness direction in a wavy state, the effect of preventing shear failure against bending stress is also great.
【図面の簡単な説明】 第１図から第３図は、それぞれ異なる態様のこの考案の
三次元補強材をしめす概略正面図、第４図は、第１図に
示した三次元補強材を使用した複合材料の一部切欠斜視
図である。 １……メッシュ状三次元組織体、２……メッシュ織物、
３、４、10、11、14、15……メッシュ状三次元組織体の
連結用糸条、５、６、12、13、16、17……メッシュ状三
次元組織体の補強繊維糸条、７、８、９……メッシュ織
物の補強繊維糸条、18……マトリクス材料。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 to FIG. 3 are schematic front views showing the three-dimensional reinforcing material of the present invention in different modes, and FIG. 4 uses the three-dimensional reinforcing material shown in FIG. FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of the prepared composite material. 1 ... mesh three-dimensional organization, 2 ... mesh fabric,
3,4,10,11,14,15 ...... Connecting yarns of mesh-like three-dimensional tissues 5,6,12,13,16,17 ... Reinforcing fiber yarns of mesh-like three-dimensional tissues, 7, 8, 9 ... Reinforcing fiber yarn of mesh fabric, 18 ... Matrix material.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｄ０３Ｄ 15/00 Ｄ０３Ｄ 15/00 Ｅ Ｄ０６Ｃ 29/00 Ｄ０６Ｃ 29/00 Ｚ Ｄ０６Ｍ 15/19 Ｄ０６Ｍ 15/19 (56)参考文献 特開 平２−38038（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−227426（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−176232（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−55146（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−119250（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−243547（ＪＰ，Ａ) 特公 昭39−14049（ＪＰ，Ｂ１)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location D03D 15/00 D03D 15/00 E D06C 29/00 D06C 29/00 Z D06M 15/19 D06M 15 / 19 (56) Reference JP-A-2-38038 (JP, A) JP-A-3-227426 (JP, A) JP-A-57-176232 (JP, A) JP-A-63-55146 (JP, A) JP-A-60-119250 (JP, A) JP-A-2-243547 (JP, A) JP-B 39-14049 (JP, B1)
Claims (2)
うに屈曲しながら延びている補強繊維糸条と、これら複
数本の補強繊維糸条と交差し、かつ、２本で１組をなす
補強繊維糸条が絡み織されて、前記したそれら複数本の
補強繊維糸条を互いに連結している連結用糸条とを有す
るとともに、少なくとも前記補強繊維糸条に撚りまたは
カバーリングが施され、かつ、固め剤が付与されている
メッシュ状三次元組織体の少なくとも一方の面に、補強
繊維糸条をたて糸およびよこ糸とした絡み織で、かつ、
それらたて糸およびよこ糸に撚りまたはカバーリングが
施され、かつ、固め剤が付与されているメッシュ織物を
一体に配置してなることを特徴とする三次元補強材。1. A plurality of reinforcing fiber yarns which are parallel to each other and extend while curving in a wavy manner, and a plurality of these reinforcing fiber yarns intersect with each other, and two reinforcing fiber yarns form one set. The reinforcing fiber yarn to be formed is entangled and woven, and has a connecting yarn connecting the plurality of the reinforcing fiber yarns to each other, and at least the reinforcing fiber yarn is twisted or covered. And, at least one surface of the mesh-shaped three-dimensional structure body to which a solidifying agent has been applied, is a entangled weave made of warp and weft reinforcing fiber threads, and,
A three-dimensional reinforcing material comprising a warp yarn and a weft yarn twisted or covered, and integrally arranged with a mesh fabric to which a hardening agent is added.
複合材料。2. A fiber-reinforced composite material having the three-dimensional reinforcing material according to claim 1.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP1990051768U JP2512467Y2 (en) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | Three-dimensional reinforcing material and fiber reinforced composite material using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0413089U JPH0413089U (en) | 1992-02-03 |
| JP2512467Y2 true JP2512467Y2 (en) | 1996-10-02 |
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| KR101879389B1 (en) * | 2017-10-30 | 2018-07-18 | 주식회사 골든포우 | Concrete Mat Composite on-site hydratable |
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-
1990
- 1990-05-17 JP JP1990051768U patent/JP2512467Y2/en not_active Expired - Lifetime
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| US10697094B2 (en) | 2015-08-28 | 2020-06-30 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Fiber structure and fiber reinforced composite material |
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