JP3319563B2 - 螺旋状織物およびこれを用いたプリプレグと回転体 - Google Patents
螺旋状織物およびこれを用いたプリプレグと回転体Info
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- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力貯蔵用フライ
ホイール等の高速回転体の材料として用いるのに適した
螺旋状織物およびこれを用いたプリプレグと回転体に関
する。
ホイール等の高速回転体の材料として用いるのに適した
螺旋状織物およびこれを用いたプリプレグと回転体に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電力貯蔵用フライホイール等
の高速回転体に用いる材料として、比強度の高い繊維強
化プラスチック（ＦＲＰ）が使用されている。その当初
は、図３に示す様な周巻した繊維シート４を強化材料と
する、シートワインディング法やフィラメントワインデ
ィング法等によって成形される周巻き円輪（リム）が主
流であったが、これは一種の一方向繊維強化材であるた
め、周方向（繊維を配した方向）の強度に比べて半径方
向（繊維に直角な方向）の強度は極めて低い。このた
め、周巻した繊維シート間の層間剥離が生じやすく、許
容回転速度が低い。
の高速回転体に用いる材料として、比強度の高い繊維強
化プラスチック（ＦＲＰ）が使用されている。その当初
は、図３に示す様な周巻した繊維シート４を強化材料と
する、シートワインディング法やフィラメントワインデ
ィング法等によって成形される周巻き円輪（リム）が主
流であったが、これは一種の一方向繊維強化材であるた
め、周方向（繊維を配した方向）の強度に比べて半径方
向（繊維に直角な方向）の強度は極めて低い。このた
め、周巻した繊維シート間の層間剥離が生じやすく、許
容回転速度が低い。
【０００３】そこでこの様な周巻きリムに代わって、図
１に示す様な螺旋状織物１を強化材とするリムの使用が
提案されている。この螺旋状織物の例として、特開昭５
６−７３１３８、特表平３−５０４４０１および特開平
５−３２１０７１号公報には、螺旋方向に配列する経糸
と半径方向に配列する緯糸で織られた螺旋状織物につい
て開示されている。これら公報においては、いずれも単
一種類の経糸を用い、また織物の目付を一定にして強度
を全体にわたって均一にすることを企図している。
１に示す様な螺旋状織物１を強化材とするリムの使用が
提案されている。この螺旋状織物の例として、特開昭５
６−７３１３８、特表平３−５０４４０１および特開平
５−３２１０７１号公報には、螺旋方向に配列する経糸
と半径方向に配列する緯糸で織られた螺旋状織物につい
て開示されている。これら公報においては、いずれも単
一種類の経糸を用い、また織物の目付を一定にして強度
を全体にわたって均一にすることを企図している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな螺旋状織物を高速回転体に利用した場合、遠心力は
回転体の半径方向の内側よりも外側に位置する経糸によ
り大きくかかるため、外側の経糸には内側の経糸よりも
大きな歪みが生じることとなる。その結果、緯糸の半径
方向に大きな応力がかかって緯糸が破断し、そこから経
糸間の剥離が生じやすくなり、やはり高速回転には適応
し難い。
うな螺旋状織物を高速回転体に利用した場合、遠心力は
回転体の半径方向の内側よりも外側に位置する経糸によ
り大きくかかるため、外側の経糸には内側の経糸よりも
大きな歪みが生じることとなる。その結果、緯糸の半径
方向に大きな応力がかかって緯糸が破断し、そこから経
糸間の剥離が生じやすくなり、やはり高速回転には適応
し難い。
【０００５】本発明は、この従来技術の問題点に鑑み、
より高い回転速度に耐えうる螺旋状織物およびこれを用
いたプリプレグと回転体を提供することを目的とする。
より高い回転速度に耐えうる螺旋状織物およびこれを用
いたプリプレグと回転体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の螺旋状織物は、経糸と緯糸を含み、経糸の向き
が螺旋方向である螺旋状織物であって、外側の経糸の経
糸方向の比弾性率は内側のものより高いことを特徴とす
る。通常、経糸の比弾性率は、経糸の複数本単位で変化
している。
本発明の螺旋状織物は、経糸と緯糸を含み、経糸の向き
が螺旋方向である螺旋状織物であって、外側の経糸の経
糸方向の比弾性率は内側のものより高いことを特徴とす
る。通常、経糸の比弾性率は、経糸の複数本単位で変化
している。
【０００７】また、本発明のプリプレグは、この螺旋状
織物を強化材料としたことを特徴とする。さらに、本発
明の回転体は、このプリプレグを螺旋軸方向に積層し、
硬化させて成形したことを特徴とする。
織物を強化材料としたことを特徴とする。さらに、本発
明の回転体は、このプリプレグを螺旋軸方向に積層し、
硬化させて成形したことを特徴とする。
【０００８】なお、本明細書で言う「比弾性率」とは、
ＪＩＳ Ｒ ７６０１（１９８６）に準拠して測定した
単繊維の引張弾性率を、その繊維密度で割った値を示
す。また「繊維密度」とは、樹脂等のマトリックスを含
まない、繊維自身の密度を示す。
ＪＩＳ Ｒ ７６０１（１９８６）に準拠して測定した
単繊維の引張弾性率を、その繊維密度で割った値を示
す。また「繊維密度」とは、樹脂等のマトリックスを含
まない、繊維自身の密度を示す。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
る螺旋状織物を、その上下方向にやや伸ばして示す概略
斜視図、図２は図１の螺旋状織物の一周分を示す平面図
であり、両図において１は螺旋状織物、２はその螺旋方
向に配置した経糸、３は半径方向に配置した緯糸を示
す。なお、本発明の螺旋状織物は、図２に示す様な織組
織に限られるものではなく、平織り、綾織り、朱子織り
等の任意の織組織であってよい。
る螺旋状織物を、その上下方向にやや伸ばして示す概略
斜視図、図２は図１の螺旋状織物の一周分を示す平面図
であり、両図において１は螺旋状織物、２はその螺旋方
向に配置した経糸、３は半径方向に配置した緯糸を示
す。なお、本発明の螺旋状織物は、図２に示す様な織組
織に限られるものではなく、平織り、綾織り、朱子織り
等の任意の織組織であってよい。
【００１０】経糸２は、螺旋状織物の螺旋方向の強度を
強化するものであり、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロ
ン繊維、炭素繊維およびこれらの混繊糸を用いることが
できる。また各経糸２のフィラメント本数は繊維の種類
にもよるが、通常１００〜１２０，０００本、好ましく
は１，０００〜３０，０００本である。
強化するものであり、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロ
ン繊維、炭素繊維およびこれらの混繊糸を用いることが
できる。また各経糸２のフィラメント本数は繊維の種類
にもよるが、通常１００〜１２０，０００本、好ましく
は１，０００〜３０，０００本である。
【００１１】経糸２の比弾性率は、内側から外側へ向か
って連続的または段階的に高くなっている。すなわち、
比弾性率が異なる２群以上、好ましくは２〜１０群の経
糸群に分け、各経糸群においては経糸の比弾性率は一定
とする。このとき、もし各群が全て１本の経糸からなる
ならば比弾性率は連続的に高くなり、各群が全て２本以
上の経糸からなるならば比弾性率は段階的に高くなる。
また、１本の経糸からなる経糸群と２本以上の経糸から
なる経糸群を共に配置すれば、その螺旋状織物は比弾性
率が連続的に高くなる部分と段階的に高くなる部分を有
することとなる。これら何れの配置でも良いが、段階的
に高くすることが製造上好ましい。
って連続的または段階的に高くなっている。すなわち、
比弾性率が異なる２群以上、好ましくは２〜１０群の経
糸群に分け、各経糸群においては経糸の比弾性率は一定
とする。このとき、もし各群が全て１本の経糸からなる
ならば比弾性率は連続的に高くなり、各群が全て２本以
上の経糸からなるならば比弾性率は段階的に高くなる。
また、１本の経糸からなる経糸群と２本以上の経糸から
なる経糸群を共に配置すれば、その螺旋状織物は比弾性
率が連続的に高くなる部分と段階的に高くなる部分を有
することとなる。これら何れの配置でも良いが、段階的
に高くすることが製造上好ましい。
【００１２】比弾性率を段階的に変化させる場合、各経
糸群および比弾性率の分布は次式で定めることができ
る。
糸群および比弾性率の分布は次式で定めることができ
る。
【００１３】
【数１】
【００１４】例えば、経糸を４つの群に分けた場合に
は、最も内側の経糸群に属する経糸の比弾性率を２×１
０6 〜５×１０6 ｍ、その一つ外側の経糸群の経糸の比
弾性率を５×１０6 超〜１７．５×１０6 ｍ、さらに外
側の経糸群の経糸の比弾性率を１７．５×１０6 超〜３
２．５×１０6 ｍ、最も外側の経糸群の経糸の比弾性率
を３２．５×１０6 超〜５０×１０6 ｍとすることがで
きる。
は、最も内側の経糸群に属する経糸の比弾性率を２×１
０6 〜５×１０6 ｍ、その一つ外側の経糸群の経糸の比
弾性率を５×１０6 超〜１７．５×１０6 ｍ、さらに外
側の経糸群の経糸の比弾性率を１７．５×１０6 超〜３
２．５×１０6 ｍ、最も外側の経糸群の経糸の比弾性率
を３２．５×１０6 超〜５０×１０6 ｍとすることがで
きる。
【００１５】また２群に分けた場合には、最も内側の経
糸群の経糸の比弾性率を２×１０6〜１７．５×１０6
ｍ、最も外側の経糸群の経糸の比弾性率を１７．５×１
０6超〜５０×１０6 ｍとすることができる。
糸群の経糸の比弾性率を２×１０6〜１７．５×１０6
ｍ、最も外側の経糸群の経糸の比弾性率を１７．５×１
０6超〜５０×１０6 ｍとすることができる。
【００１６】なお経糸間の間隔は、内側から外側へ漸次
密になるように配置することもできる。また、経糸のフ
ィラメント本数を、内側の経糸から外側の経糸になるに
従い漸次増加するように変化させることもできる。
密になるように配置することもできる。また、経糸のフ
ィラメント本数を、内側の経糸から外側の経糸になるに
従い漸次増加するように変化させることもできる。
【００１７】緯糸３は、螺旋状織物の半径方向の強度を
強化するものであり、経糸と同様の繊維を用いることが
できるが、比強度の高い繊維、特にピッチ系あるいはＰ
ＡＮ系炭素繊維が好ましい。ＰＡＮ系炭素繊維の例とし
ては、東レ（株）製のＴ３００、Ｔ７００Ｓ等が挙げら
れる。
強化するものであり、経糸と同様の繊維を用いることが
できるが、比強度の高い繊維、特にピッチ系あるいはＰ
ＡＮ系炭素繊維が好ましい。ＰＡＮ系炭素繊維の例とし
ては、東レ（株）製のＴ３００、Ｔ７００Ｓ等が挙げら
れる。
【００１８】緯糸３の長さは一定でも良いが、螺旋織物
では外側ほど緯糸の密度が低下するので外側部分に短い
緯糸を加えて密度低下を補うこともできる。緯糸のフィ
ラメント本数は一定であることが好ましい。
では外側ほど緯糸の密度が低下するので外側部分に短い
緯糸を加えて密度低下を補うこともできる。緯糸のフィ
ラメント本数は一定であることが好ましい。
【００１９】経糸２と緯糸３の体積分率は、５０〜９９
ｖｏｌ％と１〜５０ｖｏｌ％、好ましくは８０〜９５ｖ
ｏｌ％と５〜２０ｖｏｌ％である。 螺旋状織物の目付
は１００〜５００ｇ／ｍ2 、好ましくは２００〜４００
ｇ／ｍ2 であり、螺旋中心からの距離にかかわらず一定
であることが好ましい。
ｖｏｌ％と１〜５０ｖｏｌ％、好ましくは８０〜９５ｖ
ｏｌ％と５〜２０ｖｏｌ％である。 螺旋状織物の目付
は１００〜５００ｇ／ｍ2 、好ましくは２００〜４００
ｇ／ｍ2 であり、螺旋中心からの距離にかかわらず一定
であることが好ましい。
【００２０】本発明は、上述した構成の螺旋状織物を用
いたプリプレグおよび回転体をも包含するが、これらの
母材となるマトリックス樹脂としては熱硬化性樹脂が用
いられ、中でもエポキシ樹脂が好ましい。
いたプリプレグおよび回転体をも包含するが、これらの
母材となるマトリックス樹脂としては熱硬化性樹脂が用
いられ、中でもエポキシ樹脂が好ましい。
【００２１】
【実施例】実施例１ 緯糸としてＰＡＮ系炭素繊維（商品名：Ｔ３００、東レ
（株）製）を、経糸として比弾性率の異なる４つの経糸
群を配した螺旋織物を製造した。表１にこれら繊維の物
性値、および経糸の配置を示す。なお、表１中に掲げた
繊維の名称は商品名であり、グラスファイバーヤーンＥ
ＣＥは日東紡績（株）製のＥ−ガラス、ＸＮ５０および
ＸＮ８０は日本石油（株）製のピッチ系炭素繊維であ
る。また経糸の配置は、螺旋織物の外径をＲ、任意の経
糸と螺旋織物中心との距離をｒとして定めたものであ
る。
（株）製）を、経糸として比弾性率の異なる４つの経糸
群を配した螺旋織物を製造した。表１にこれら繊維の物
性値、および経糸の配置を示す。なお、表１中に掲げた
繊維の名称は商品名であり、グラスファイバーヤーンＥ
ＣＥは日東紡績（株）製のＥ−ガラス、ＸＮ５０および
ＸＮ８０は日本石油（株）製のピッチ系炭素繊維であ
る。また経糸の配置は、螺旋織物の外径をＲ、任意の経
糸と螺旋織物中心との距離をｒとして定めたものであ
る。
【００２２】なお、織物目付は３００ｇ／ｍ2 、経糸の
間隔は螺旋の外側になる程狭くし、経糸のフィラメント
本数は一定とし、螺旋織物の内径を６０ｍｍ、外径を２
００ｍｍとした。
間隔は螺旋の外側になる程狭くし、経糸のフィラメント
本数は一定とし、螺旋織物の内径を６０ｍｍ、外径を２
００ｍｍとした。
【００２３】次に、この螺旋織物をエポキシ樹脂に含浸
してプリプレグとし、この螺旋状プリプレグを積層して
厚さ４０ｍｍの積層物を得、これを加熱硬化して回転体
を製造した。
してプリプレグとし、この螺旋状プリプレグを積層して
厚さ４０ｍｍの積層物を得、これを加熱硬化して回転体
を製造した。
【００２４】次に、この回転体の可能な最大回転速度
（緯糸の引張破断および緯糸間の剥離が生じる回転速
度）を測定した。この結果を、用いた経糸および緯糸の
種類、最大回転速度におけるエネルギーおよびエネルギ
ー密度、並びに回転体の重量とともに表２に示す。
（緯糸の引張破断および緯糸間の剥離が生じる回転速
度）を測定した。この結果を、用いた経糸および緯糸の
種類、最大回転速度におけるエネルギーおよびエネルギ
ー密度、並びに回転体の重量とともに表２に示す。
【００２５】実施例２ グラスファイバーヤーンＥＣＥおよびＸＮ５０からなる
２つの経糸群を、それぞれ０．３≦ｒ／Ｒ＜０．５およ
び０．５≦ｒ／Ｒ≦１．０の位置に配した以外は、実施
例１と同様にして回転体を製造し、最大回転速度を測定
した。この結果を表２に示す。
２つの経糸群を、それぞれ０．３≦ｒ／Ｒ＜０．５およ
び０．５≦ｒ／Ｒ≦１．０の位置に配した以外は、実施
例１と同様にして回転体を製造し、最大回転速度を測定
した。この結果を表２に示す。
【００２６】比較例１ 経糸として１種類の経糸、すなわちＴ３００を用いた以
外は、実施例１と同様にして回転体を製造し、最大回転
速度を測定した。この結果を表２に示す。比較例２ 緯糸を用いなかった以外は、実施例１と同様にして複合
材料回転体を製造し、最大回転速度を測定した。この結
果を表２に示す。比較例３ 緯糸を用いなかった以外は、実施例２と同様にして回転
体を製造し、最大回転速度を測定した。この結果を表２
に示す。比較例４ 緯糸を用いなかった以外は、比較例１と同様にして回転
体を製造し、最大回転速度を測定した。この結果を表２
に示す。比較例５ 内径６０ｍｍ、外径２００ｍｍおよび厚さ４０ｍｍのス
チール製回転体を製造した。
外は、実施例１と同様にして回転体を製造し、最大回転
速度を測定した。この結果を表２に示す。比較例２ 緯糸を用いなかった以外は、実施例１と同様にして複合
材料回転体を製造し、最大回転速度を測定した。この結
果を表２に示す。比較例３ 緯糸を用いなかった以外は、実施例２と同様にして回転
体を製造し、最大回転速度を測定した。この結果を表２
に示す。比較例４ 緯糸を用いなかった以外は、比較例１と同様にして回転
体を製造し、最大回転速度を測定した。この結果を表２
に示す。比較例５ 内径６０ｍｍ、外径２００ｍｍおよび厚さ４０ｍｍのス
チール製回転体を製造した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【発明の効果】本発明の螺旋状織物は、外側ほど比弾性
率の高い経糸を使用するようにしたため、高速回転体の
材料とした場合には、内側と外側の経糸の歪みは近似し
たものとなる。よって、緯糸の破断とそれに伴う経糸間
の剥離が生じにくくなり、従来よりも許容回転速度の大
きい回転体を製造することができる。従って、本発明の
螺旋状織物、並びにこれを用いたプリプレグおよび回転
体は、遠心分離機用ローターや電力貯蔵用フライホイー
ル等の高速回転体の材料として優れたものである。
率の高い経糸を使用するようにしたため、高速回転体の
材料とした場合には、内側と外側の経糸の歪みは近似し
たものとなる。よって、緯糸の破断とそれに伴う経糸間
の剥離が生じにくくなり、従来よりも許容回転速度の大
きい回転体を製造することができる。従って、本発明の
螺旋状織物、並びにこれを用いたプリプレグおよび回転
体は、遠心分離機用ローターや電力貯蔵用フライホイー
ル等の高速回転体の材料として優れたものである。
【図１】 本発明の一実施形態に係る螺旋状織物を、そ
の上下方向にやや伸ばして示す概略斜視図。
の上下方向にやや伸ばして示す概略斜視図。
【図２】 図１の螺旋状織物の一周分を示す平面図。
【図３】 従来の周巻した繊維シートを示す概略斜視
図。
図。
１：螺旋状織物、２：経糸、３：緯糸、４：周巻した繊
維シート。
維シート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−73138（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−321071（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−170550（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−43173（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) D03D 23/00 B29C 70/06 D03D 3/08 D03D 13/00 F16F 15/305
Claims (4)
- 【請求項１】 経糸と緯糸を含み、経糸の向きが螺旋方
向である螺旋状織物であって、外側の経糸の経糸方向の
比弾性率は内側のものより高いことを特徴とする螺旋状
織物。 - 【請求項２】 前記経糸の比弾性率は、経糸の複数本単
位で変化していることを特徴とする請求項１記載の螺旋
状織物。 - 【請求項３】 請求項１または２の螺旋状織物を強化材
料としたことを特徴とするプリプレグ。 - 【請求項４】 請求項３のプリプレグを螺旋軸方向に積
層し、硬化させて成形したことを特徴とする回転体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5701096A JP3319563B2 (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 螺旋状織物およびこれを用いたプリプレグと回転体 |
| US08/798,120 US5702795A (en) | 1996-02-21 | 1997-02-12 | Spirally woven fabric, and prepreg and rotary body each using said spirally woven fabric therein |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5701096A JP3319563B2 (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 螺旋状織物およびこれを用いたプリプレグと回転体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09228189A JPH09228189A (ja) | 1997-09-02 |
| JP3319563B2 true JP3319563B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=13043483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5701096A Expired - Fee Related JP3319563B2 (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 螺旋状織物およびこれを用いたプリプレグと回転体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5702795A (ja) |
| JP (1) | JP3319563B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE29711904U1 (de) * | 1997-07-07 | 1997-11-06 | Trw Repa Gmbh | Gassack für ein Rückhaltesystem in Fahrzeugen und Gewebe zu seiner Herstellung |
| DE19816666C2 (de) * | 1998-04-15 | 2002-10-24 | Pss Umwelttechnik Appbau Gmbh | Gewebeband mit eingewebten flexiblen Leitungen |
| WO2002055773A1 (en) * | 2001-01-12 | 2002-07-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Spiral woven fabric and high-speed rotating body using it |
| JP2002371461A (ja) * | 2001-06-13 | 2002-12-26 | Tokai Univ | 超高強度炭素繊維及び高強度炭素繊維強化炭素複合体 |
| JP5144416B2 (ja) * | 2008-07-28 | 2013-02-13 | 株式会社ワコール | 湾曲型テープ、及び、これを備えたカップ付き女性用衣類 |
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