JP4230069B2 - Reinforcing fiber fabric, prepreg, reinforcing fiber composite, and method for producing reinforcing fiber fabric - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は強化繊維織物、プリプレグ、強化繊維複合材および強化繊維織物の製造方法に関する。とくに強化繊維複合材料用のものであって、マトリックス樹脂の含浸性が良好で、機械的性質のバランスが良好で、優れた特性を発揮する強化繊維織物、およびこのような強化繊維織物にマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグ、このようなプリプレグから成る複合材、および強化繊維織物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
強化繊維織物、とくに炭素繊維ストランドを用いた強化繊維織物においては、太番手の低価格の炭素繊維ストランドを用いることによって、最終的に成形して得られる複合材のコストダウンが達成される。また近年、炭素繊維や芳香族ポリアミド繊維等を強化材として用いた複合材は、その高い比強度や比剛性を利用して、航空機等の構造材として多用される傾向にある。
【０００３】
このような複合材は、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させた中間製品であるプリプレグを用いて、加熱および加圧の成形加工工程を経て複合材料に仕上げ、実際に用いられる場合が多い。
【０００４】
とくに近年は、一般産業、自動車、スポーツ、レジャー、航空宇宙等の各分野のユーザーによって、さらにコストダウンした複合材料が望まれ、低価各で提供できる標準的な仕様の強化繊維が要望されている。例えばフィラメント数が１２０００本のストランドであって、引張り強度が４００Ｋｇｆ／ｍｍ2 で、引張り弾性率が２４ｔｏｎｆ／ｍｍ2 の炭素繊維ストランドに代表されるものである。
【０００５】
またこのような標準的な強化繊維を用いて、複合材料にしたときに機械的特性の低下が少ない織物を提供できるように、薄目付の織物等が要望され、織物用の加工技術や強化繊維織物の加工技術等が改良され、特殊織物の開発が進んでいる。すなわち複合材料用の織物としては、例えば一般的な炭素繊維を例に挙げると、１Ｋ（１０００ｆｉｌａｍｅｎｔｓ）〜３Ｋ（３０００ｆｉｌａｍｅｎｔｓ）であって、目付が５０〜５００ｇ／ｍ2 のものが多かった。
【０００６】
１２Ｋ（１２０００ｆｉｌａｍｅｎｔｓ）のストランドで薄目付の織物ができれば好ましいが、複合材料の特性を評価した場合に、織物組織の目隙きよって発生する種々の問題、例えば強度のバランスの悪化や、欠陥部の存在による吸湿性の発現、積層間のせん断力の低下の問題等から、１２Ｋ以上のストランドを用いて目隙きのない織物を製造する要望が生じている。
【０００７】
なおこれに関する関連技術としては、特開昭５８−１９１２４４号公報や特開平１１−１２８９５号公報があり、薄くて幅の広い偏平な炭素繊維を用いて織られた織物およびその製造方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら偏平な炭素繊維ストランドを用いて織物を作製する場合に、とくにヨコ糸の打込みにおいてストランドが捩れて撚りが入り易く、捩れたところで目隙きが生じ欠陥となる。従ってストランドが捩れないように交絡させる高度な技術と複雑な機構の織機とを用意しなければならない。すなわち上記のような目的の製織は通常の織機によっては達成することができず、織機の改造に多大な費用を要するとともに、織物の生産スピードが低下する問題を生じる。
【０００９】
また１本の強化繊維ストランドが２４Ｋ以上の太物を使用して織物を作製した場合には、プリプレグ作製時に樹脂を含浸させる工程において、ストランド１本の拡がりが悪いために、樹脂含浸性に劣り、これによって結果的に複合材の優れた特性を１００％発揮できなくなる。
【００１０】
このようなことから、複合材としての機械的性質を保持するためには、プリプレグ用織物の目隙きをなくして樹脂含浸性に優れた性質にすることが必要であって、用いられる炭素繊維ストランド１本の幅を広幅化し、目付が高い織物でも使用できるように工夫がなされてきた。
【００１１】
例えば３Ｋのストランド（イールド：０．２ｇ／ｍ）を用いて目付が２００ｇ／ｍ2 の平織物が一般的に用いられているが、標準的な炭素繊維として低価格で入手できる１２Ｋのストランド（イールド：０．８ｇ／ｍ）で同目付の平織物を作製する場合に、ストランド１本の幅を７ｍｍ以上にしないと、目隙きがなく、品位良好な織物を作製することができない。
【００１２】
このような理由から、炭素繊維あるいは製織工程の問題だけでなく、集束剤として用いる樹脂も特殊なタイプであって、ストランドの幅を拡げる工夫がなされ、取扱いが煩雑になる傾向にあった。さらに昨今は、２４Ｋのストランドを用いた織物も検討されており、２４Ｋのストランドを１本ずつ交絡させて作製した平織物も開発されているが、上述のような製造工程における問題や、樹脂含浸性の問題から発生するプリプレグの品位の点において、２４Ｋの代替として１２Ｋを２本並べて２４Ｋにしたり、あるいは６Ｋを４本並べて２４Ｋにする等の手法が採られている。このような手法において、さらに範囲が改善された強化繊維織物の出現が要望されるようになっている。
【００１３】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、工業的に一般に用いられている織機によって製作可能であってしかも目隙きが少なく樹脂含浸性が良好な強化繊維織物、およびこの強化繊維織物から成るプリプレグ、このようなプリプレグを成形して成る複合材、および強化繊維織物の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願の一発明は、強化繊維を主とする織物において、
繊維比重が１．３０以上で単繊維の直径が２〜２０μｍのフィラメントが５００〜５００００本の捩れがなくしかも広幅化した強化繊維ストランドの複数本を前記広幅化の方向に互いに重合わないように並べて引揃えたものを１単位として織格子の一目を形成するようにタテ糸およびヨコ糸を打込み、
織物の目付をＷ（ｇ／ｍ２ ）とし、１本の強化繊維ストランドの繊度をＹ（ｇ／ｍ）としたときに、織物組織内のストランド１本の幅Ｄが、
Ｄ≧１４００×（Ｙ／Ｗ）
の範囲であることを特徴とする強化繊維織物に関するものである。
【００１５】
ここで強化繊維ストランドがフィラメント数が１００００〜３００００本の炭素繊維ストランドであってよい。また織物目付が１００〜８００ｇ／ｍ2 のななこ織物、斜文織物、またはひろげ朱子織であってよい。また強化繊維が、強度が４００Ｋｇｆ／ｍｍ2 以上で伸度が１．５％以上の炭素繊維であることが好ましい。
【００１６】
またプリプレグに関する発明は、上記のような強化繊維織物にマトリックス樹脂を含浸させたプリブレグである。また強化繊維複合材に関する発明は、上記のようなプリプレグを成形して成る強化繊維複合材である。
【００１７】
強化繊維織物の製造方法に関する発明は、強化繊維が繊維比重が１．３０以上の炭素繊維フィラメントから成り、フィラメント数５００〜５００００本の捩れがなくしかも広幅化した炭素繊維ストランドの複数本を前記広幅化の方向に互いに重合わないように並べて引揃えたものを１単位として織格子の１目を形成するようにタテ糸およびヨコ糸を打込んで強化繊維織物を作製し、
織物の目付をＷ（ｇ／ｍ２ ）とし、１本の強化繊維ストランドの繊度をＹ（ｇ／ｍ）としたときに、織物組織内のストランド１本の幅が
Ｄ≧１４００×（Ｙ／Ｗ）
となるように製布された織物を機械的または電気的処理することを特徴とする強化繊維織物の製造方法に関するものである。
【００１８】
本願の上記一発明による強化繊維織物は、工業的に大量生産可能な標準品であって、低コスト化を達成できる強化繊維ストランドを用いて、既存の織機を用いて既存の方法で織物を作製し、さらに後処理することによって得られる強化繊維織物であって、上記のような特徴をもった織物とすることによって、強化繊維ストランドの太さの割には薄目付の織物を安価に製造することを可能にするものである。またこのようにして得られた強化繊維織物は、マトリックス樹脂の含浸性が向上するために、プリプレグ製造時の生産スピードアップが可能になり、成形加工段階においてもコストダウンが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
複合材に用いられる強化繊維織物としては、強化繊維ストランドの１本を構成するフィラメント数が５００〜１０００００本であって、フィラメントの直径が１〜２０μｍのものが一般的である。強化繊維の種類としては、無機繊維、有機繊維の何れであってもよく、天然高分子や合成高分子の繊維の他、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族アラミド繊維、芳香族ポリアラミド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維の単独または２種以上を複合して用いるようにしてよい。
【００２０】
一般にコスト的な理由から、複合材料用の強化繊維としては炭素繊維が用いられることが多く、とくに標準的な銘柄として、ストランド１本のフィラメント数が１００００〜５００００本のものが低価格でよく用いられる傾向にある。そして強化繊維に炭素繊維ストランドを使用する場合には、ストランドを構成する炭素繊維が４００Ｋｇｆ／ｍｍ2 以上で伸度が１．５％以上であることが好ましい。またストランドの引張り強度が３００Ｋｇｆ／ｍｍ2 以上であって、引張り弾性率が１０ｔｏｎｆ／ｍｍ2 以上で、とくに好ましくは引張り強度が４００Ｋｇｆ／ｍｍ2 以上で、引張り弾性率が２０ｔｏｎｆ／ｍｍ2 以上であって、しかもフィラメント数が３０００〜５００００の範囲内で、フィラメントの直径が５〜１０μｍの範囲内のものが用いられることが好ましい。
【００２１】
強化繊維は複合材料用マトリックス樹脂との接着性を考慮して、物理化学的なエッチング処理、酸化還元処理、プラズマ処理等が施される。炭素繊維においては、一般に表面処理剤と呼ばれる薬液を用いた電解酸化処理や、酸化性ガスを用いた気相酸化処理等が施され、樹脂との接着性や成形加工時の樹脂流動性を考慮した場合には、炭素繊維表面における酸素量と炭素量との比（Ｏ／Ｃ）が０．０５〜０．５の範囲内のものが好ましい。なおこのような繊維表面の元素の割合は、ＥＳＣＡによって測定される。
【００２２】
強化繊維ストランドに用いられる集束剤は、無機物質と有機物質の何れであってもよく、一般に市販されているものが使用できる。とくに炭素繊維ストランド用の集束剤としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、イミド樹脂、ナイロン樹脂等の単独または２種以上の組合わせで用いられる場合が多い。とくにエポキシ樹脂とウレタン樹脂の単独あるいは２種以上の組合わせで用いた場合に、ストランドの開繊性が良好であって、加工時に拡がりのよい炭素繊維ストランドを与える。集束剤の付着量は、強化繊維に対して０．５〜３．０重量％の範囲内にすることが好ましい。
【００２３】
強化繊維の形態は、ストランド中の強化繊維フィラメント同士の絡みや、ストランドの撚りの状態、あるいはボビン上にワインドするときのストランドの偏平化等によって微妙に影響される。炭素繊維１本のストランドの幅は、通常３Ｋのストランドで１〜４ｍｍ、６Ｋで２〜５ｍｍ、１２Ｋで３〜１０ｍｍであって、フィラメント数の少ないものほど、フィラメント当りの拡がり幅が大きく取れ、またフィラメント同士の絡みが少なくなる傾向がある。従ってプリプレグ製造時のストランドの拡がり性も良好になって、樹脂含浸性に優れたプリプレグが得られる場合が多い。
【００２４】
樹脂含浸性の良好な品位のよいプリプレグは、機械的性質においてもバランスのとれた良好な複合材料を与えるものである。織物を作製するための強化繊維においても、織物の欠陥やプリプレグ樹脂含浸性の面から、基本的な繊維性能以外に、表面処理レベルや、使用するサイズ剤の種類と量、あるいは繊維ストランドの幅等を適正化することが必要で、上記の範囲に該当する強化繊維を用いることがより好ましい。
【００２５】
本発明の織物は、製布後に物理的な方法、すなわち機械的な処理や電気的な処理によってストランドを開繊し、目隙きの少ない織物とする。ここで繊維を製造する際に予めストランド自身に撚り掛け処理を施したり、偏平化処理を行なっておくことによって、織物加工時の拡がりがよくなり、目隙きの少ない織物に加工することが可能になる。
【００２６】
強化繊維織物は、このような強化繊維ストランドをタテ糸、およびヨコ糸として用いるようにし、特定のパターンで交絡させ、通常の織機によって連続的に工業生産するものである。織物組織の種類としては、ななこ織（ｍａｔ ｗｅａｖｅ）、斜文織（綾織）（ｔｗｉｌｌ ｗｅａｖｅ）、ひろげ朱子織（ｅｘｔｅｎｄ ｓａｔｉｎ）、からめ織等を用いることができる。とくに織物の平坦性や生地の風合、あるいはまた機械的性質を考慮した場合には、複合材料の用途としてはななこ織や斜文織が好ましい。また異なる種類の繊維を用いて製織されるいわゆる混用織物も使用することができる。織物の目付としては、用いる強化繊維ストランドの種類によって適正な目付があるが、通常の織物目付は５０〜１０００ｇ／ｍ2 、より好ましくは１００〜８００ｇ／ｍ2 である。
【００２７】
このような強化繊維ストランドを用いた織物の具体的な織り方について説明する。タテ糸は織機上にセットしたクリールによって供給される。このときタテ糸を回転させるようにし、タテ糸の捩れを防止するために複数のローラおよびロールを介してテンションを制御し、タテ糸密度に合わせたガイドを経て、例えば１２Ｋ（１２０００本）のフィラメントのストランドから成るタテ糸を２本引揃えて引出す。さらにタテ糸を開口させる綜こうを特殊な形状に加工し、開口時にタテ糸が捩れることがないようにする。またタテ糸の糸密度を制御する前筬でタテ糸密度を合わせるように加工し、常に糸が平滑に出されるようにする。これに対してヨコ糸は回転方式によって、ヨコ糸１本ずつ消費される長さを強制的に測長する測長装置を介して、１２Ｋのストランド２本を引揃えて挿入し、捩れがなくて平滑に近いクロスが製織されるようにしている。
【００２８】
本発明の強化繊維では、低コストで織物を作ることが特徴であって、標準的な炭素繊維を用いた場合には、織物の目付が１００〜８００ｇ／ｍ2 のななこ織であることが好ましい。理論的には、ストランドのイールドがＹ（ｇ／ｍ）のもので、目付がＷ（ｇ／ｍ2 ）の織物を作るためには、幅１ｍ当りのタテ糸およびヨコ糸の合計がＷ／Ｙ（本／ｍ）の数が織物内に配置されていればよい。例えばななこ織で構成されている織物の場合には、タテ糸とヨコ糸の数が同じであるから、タテ糸の打込み本数は、Ｗ／２Ｙ（本／ｍ）となる。この打込み本数で１ｍに隙間なくストランドが並ぶためには、ストランド１本の拡がり幅は計算上、１０００÷（Ｗ／２Ｙ）＝（Ｙ／Ｗ）×２０００ｍｍであればよい。
【００２９】
機械的性質のバランスがとれた複合材料を得るためには、織物の目隙きが少なく、タテ方向およびヨコ方向の組織内の空孔率が約１０％以下であることが望まれる。このことはタテ糸とヨコ糸の目隙きがそれぞれ３０％以下であることを意味する。ストランドの幅を拡げてオーバラップさせても構わないから、ストランド１本の幅をＤ（ｍｍ）とすると、ストランド１本の幅は下記の範囲で示されるものであることが好ましい。
【００３０】
Ｄ≧０．７×（Ｙ／Ｗ）×２０００
よって
Ｄ≧１４００×（Ｙ／Ｗ）
本発明の織物は、幅Ｄを２本以上のストランドで分割して打込む、いわゆる織り組織において斜子織とかバスケット織（ななこ織）と呼ばれている変化織物に関し、複合材料用の用途に加工工程を工夫し、最終的な機械的性質に優れた織物を与えるものである。
【００３１】
ななこ織から成る変化織物の概略は、図１および図２に示すように、ストランド１０から成るタテ糸とヨコ糸をともに２本以上連続して浮沈させて織った織り方の織物である。また図３はタテ糸ヨコ糸ともに３本以上連続して浮沈させて織った斜文（綾織）の変化織物を示している。また図４は朱子織の変化組織であるひろげ朱子織の組織を示している。
【００３２】
上述のような織物は、特殊な織機を使うことなくしかも工業的に連続生産できる。また用いる強化繊維も標準的に低価格で製造される強化繊維を用いるために、織られた織物も低価格で供給できるようになる。
【００３３】
このような織物において、織機で織られた織物内のストランドの１本を、連続的に、機械的あるいは電磁気的処理を施して下記の範囲内のストランド幅に拡幅化している。
【００３４】
Ｄ≧１４００×（Ｙ／Ｗ）
なおここでＤはストランド２本以上の幅を示している。機械的に処理を行なってストランドを拡げる方法としては、水中において処理を行なうような湿式法あるいは空気中で行なう乾式法を問わず、振動、気液流、ジェット流、音波、超音波等がある。電磁気的処理しては、静電気や電波、電磁波、磁気流等がある。処理後に強化繊維に付着している集束剤を落とし、繊維が開き易くなるようにしても構わない。
【００３５】
炭素繊維のフィラメントヤーンを引揃えたストランドであって、１Ｋ（１０００ｆｉｌａｍｅｎｔｓ）、３Ｋ（３０００ｆｉｌａｍｅｎｔｓ）、および１２Ｋ（１２０００ｆｉｌａｍｅｎｔｓ）のそれぞれのストランドを用いて実際に製織したときの布のカバーファクタについて測定した結果を次表に示す。
【００３６】
【表１】
開繊された織物は、目ずれが起らないようにステッチすることができる。あるいは何枚かの織物を積層して縫合するために、ステッチ糸をニードルパンチでプリフォーム材として使用することも可能である。ステッチ糸としては、ミシン糸や熱可塑性樹脂等の糸等が使用可能である。
【００３８】
上述のようなステッチ糸に代えて、接着剤や熱融着性の樹脂による融着によって目ずれを防止することも可能である。すなわちタテ糸およびヨコ糸の交点、もしくは織物全体に、アクリル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ゴム系接着剤や熱融着性合成樹脂を含浸させたり、不飽和ポリエステル樹脂や特定組織のエポキシ樹脂溶液を塗布して乾燥することによって、交点および織り組織の目ずれを防止することが可能になる。例えばエポキシ樹脂を目付量で２〜５％、好ましくは２〜３％付着させることが好ましい。エポキシ樹脂の場合には２％よりも少ないと目止め効果が不足し、５％以上になるとこの織物によって製造されるプリプレグを用いて成形した複合材料の物性の低下を招来する可能性がある。
【００３９】
本発明の強化繊維織物は、工業的に製造される強化繊維を、とくに広幅化処理して使用することなく、目隙きが少なくてしかも品質のよい織物を連続的に低コストで製作できる特徴を有している。また低価格で標準的な銘柄の強化繊維を用いて、目付の低い強化繊維織物を連続的に作製することを可能にするものである。さらに得られた織物を構成する強化繊維が開繊性に優れるために、プリプレグ用のマトリックス樹脂を容易に含浸性よく繊維に浸透させることができ、これによって高品質の織物プリプレグを提供することが可能になる。
【００４０】
織物プリプレグは、主に未硬化の熱硬化性樹脂を強化繊維に含浸させ、ホットメルト法と呼ばれる通常のプリプレグ製造方法によって作製される。ここでプリプレグ用のマトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂組成物が用いられ、プリプレグの樹脂含有率を３０〜５０体積％の範囲内にする。また最近ではポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルホン等のような熱可塑性樹脂もマトリックス樹脂として使用可能である。何れの樹脂を用いた場合にも、成形加工によって得られた複合材は、その優れた耐熱性や機械的特性、寸法安定性、耐薬品性、耐侯性を特徴とするものである。
【００４１】
プリプレグあるいはプリフォーム材に樹脂を含浸させたものは、通常の繊維強化複合材を成形する方法と同等の成形方法によって、任意の成形体とすることができる。プリプレグにおいては、所定の枚数を積層し、オートクレーブやホットプレスのような成形方法によって成形することができる。マトリックス樹脂がエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂の場合には、成形温度が１００〜２００℃、成形圧力が１〜２０Ｋｇ／ｃｍ2 の条件で成形することができる。
【００４２】
本発明の強化繊維織物をプリプレグとした成形体は、ストランドを構成する強化繊維の開きがよく樹脂含浸性に優れたプリプレグから成形されるために、低圧成形でもコンポジット性能に優れた複合材料を供給することが可能になる。
【００４３】
【実施例】
実施例１
強化繊維として炭素繊維ストランドを用いて、開繊織物を作製した。用いた炭素繊維は、ベスファイトＨＴＡ−１２Ｋ（東邦レーヨン株式会社製、引張り強さ３８０Ｋｇｆ／ｍｍ2 、弾性率２４ｔｏｎｆ／ｍｍ2 、伸度１．６％、イールド０．８ｇ／ｍ、フィラメント数１２０００本（１２Ｋ）、繊維比重１．７７、単繊維直径７μｍ）である。炭素繊維ストランドのサイズ剤としてエポキシ樹脂系を用いた。このようなサイズ剤を１．１％付着させた。またそのときのストランド幅は４．２ｍｍであった。
【００４４】
このような１２Ｋのストランド２本を一単位として、織り格子の一目を形成するように、織物の目付が３５０ｇ／ｍ2 の図１および図２に示すようなななこ織物を作製した。この織物を液中で超音波処理し、織物を構成するストランドを開繊させ、さらに乾燥してプリプレグ用炭素繊維織物とした。このときの１本のストランドの幅は平均して４．５ｍｍであった。
【００４５】
このような織物に対して、樹脂含有率が４０重量％となるようにエポキシ樹脂系樹脂組成物をホットメルト法によって含浸させ、織物プリプレグを作製した。この織物プリプレグの樹脂含浸性は良好であって、目隙き面積は０．５％に押えられた。
【００４６】
このような織物プリプレグを３００×３００ｍｍの寸法で切出し、タテ糸方向に合わせて２０枚を積層し、オートクレーブ成形を行なった。すなわち成形圧力が３２Ｋｇ／ｃｍ2 であって、昇温速度を２℃／ｍｉｎで１３０℃まで上げ、１３０℃で２時間ホールド後に、室温まで冷却した。得られた成形板によりＪＩＳの方法に従い試験片を切出し、積層板の引張り強度、圧縮強度、層間せん断強度をそれぞれ測定した。結果は表２に示される。この結果から明らかなように、良好なコンポジット性能が得られることが判明した。
【００４７】
実施例２
強化繊維として炭素繊維ストランドを用いて、開繊織物を作製した。用いた炭素繊維は、ベスファイトＨＴＡ−１２Ｋ（東邦レーヨン株式会社製、引張り強さ３８０Ｋｇｆ／ｍｍ2 、弾性率２４ｔｏｎｆ／ｍｍ2 、伸度１．６％、イールド０．８ｇ／ｍ、フィラメント数１２０００本、繊維比重１．７７、単繊維直径７μｍ）である。炭素繊維ストランドのサイズ剤は実施例１と同様にエポキシ樹脂系であって、付着量を１．１％とした。またストランドの幅は４．０ｍｍであった。
【００４８】
このようなストランド２本を一単位としてタテ糸とヨコ糸に打込み、繊維の目付が３５０ｇ／ｍ2 のななこ織物を作製した。この織物において１本のストランドの幅は、平均して４．０ｍｍであった。このような織物に、樹脂含有率が４０重量％となるようにエポキシ樹脂系樹脂組成物をホットメルト法により含浸させ、織物プリプレグを作製した。織物プリプレグの樹脂含浸性は良好であって、目隙き面積率が１．５％であった。
【００４９】
このような織物プリプレグを３００×３００ｍｍの寸法で切出し、タテ糸方向に合わせて２０枚積層し、実施例１と同様に成形板を作製し、同様に機械的性質の評価を行なった。コンポジット性能は、表２に示す結果になっている。コンポジットの破断面観察において、積層間に空孔（ボイド）がやや認められるものの、成形状態においてとくに問題はなかった。
【００５０】
比較例１
実施例１と同じ炭素繊維であって、ストランド幅が３．０ｍｍである１２Ｋのストランド２本を一単位として、実施例１と同じ３５０ｇ／ｍ2 のななこ織物を作製した。このときの１本のストランド幅は平均して３．０ｍｍであった。
【００５１】
このような強化繊維織物を用いて、実施例１と同様のプリプレグを作製した。プリプレグの目隙き面積率は１０．８％であった。またこのようなプリプレグによって、実施例１と同じ条件で成形し、コンポジット性能を測定した。結果は表２に示されている。
【００５２】
【表２】
【発明の効果】
以上のように本願の主要な発明は、強化繊維を主とする織物において、繊維比重が１．３０以上で単繊維の直径が２〜２０μｍのフィラメントが５００〜５００００本の捩れがなくしかも広幅化した強化繊維ストランドの複数本を広幅化の方向に互いに重合わないように並べて引揃えたものを１単位として織格子の一目を形成するようにタテ糸およびヨコ糸を打込み、織物の目付をＷ（ｇ／ｍ２ ）とし、１本の強化繊維ストランドの繊度をＹ（ｇ／ｍ）としたときに、織物組織内のストランド１本の幅Ｄが、
Ｄ≧１４００×（Ｙ／Ｗ）
の範囲としたものである。
【００５４】
従って工業的に大量生産されている標準的な強化繊維によって偏平であって薄目付の強化繊維織物を提供することが可能になる。
【００５５】
また製造方法に関する発明は、強化繊維が繊維比重が１．３０以上の炭素繊維フィラメントから成り、フィラメント数５００〜５００００本の捩れがなくしかも広幅化した炭素繊維ストランドの複数本を広幅化の方向に互いに重合わないように並べて引揃えたものを１単位として織格子の１目を形成するようにタテ糸およびヨコ糸を打込んで強化繊維織物を作製し、織物の目付をＷ（ｇ／ｍ２ ）とし、１本の強化繊維ストランドの繊度をＹ（ｇ／ｍ）としたときに、織物組織内のストランド１本の幅が
Ｄ≧１４００×（Ｙ／Ｗ）
となるように製布された織物を機械的または電気的処理するようにしたものである。
【００５６】
従ってこのような方法によって、一般的な織機によって目隙きの少ない炭素繊維から成る強化繊維織物を作製することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ななこ織の組織の強化繊維織物の平面図である。
【図２】同要部拡大断面図である。
【図３】斜文織の変化組織の強化繊維織物の平面図である。
【図４】ひろげ朱子織の組織の強化繊維織物の平面図である。
【符号の説明】
１０ ストランド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reinforcing fiber fabric, a prepreg, a reinforcing fiber composite, and a method for producing a reinforcing fiber fabric. Particularly for reinforced fiber composite materials, a reinforced fiber fabric that has good matrix resin impregnation properties, a good balance of mechanical properties, and exhibits excellent properties, and such a reinforced fiber fabric with a matrix resin The present invention relates to a prepreg impregnated with a prepreg, a composite material comprising such a prepreg, and a method for producing a reinforcing fiber fabric.
[0002]
[Prior art]
In a reinforced fiber fabric, particularly a reinforced fiber fabric using carbon fiber strands, the cost of the composite material finally obtained by molding can be reduced by using carbon fiber strands of low cost. In recent years, composite materials using carbon fibers, aromatic polyamide fibers, and the like as reinforcing materials tend to be frequently used as structural materials for aircraft and the like by utilizing their high specific strength and specific rigidity.
[0003]
In many cases, such a composite material is actually used after being finished into a composite material through a heating and pressurizing molding process using a prepreg which is an intermediate product obtained by impregnating a matrix resin into a reinforcing fiber.
[0004]
In particular, in recent years, users in various fields such as general industries, automobiles, sports, leisure, aerospace, etc. have demanded composite materials that are further reduced in cost, and reinforced fibers with standard specifications that can be offered at low prices. Yes. For example, a strand with 12,000 filaments and a tensile strength of 400 kgf / mm2The tensile modulus is 24 tonf / mm2It is represented by the carbon fiber strand.
[0005]
In addition, with the use of such standard reinforcing fibers, there is a demand for thin-woven fabrics, etc., so that we can provide fabrics with little deterioration in mechanical properties when made into composite materials. The textile processing technology has been improved, and special textiles are being developed. That is, as a woven fabric for composite materials, for example, when a general carbon fiber is taken as an example, it is 1K (1000 filaments) to 3K (3000 filaments) and has a basis weight of 50 to 500 g / m.2There were many things.
[0006]
Although it is preferable if a fabric with a thin line can be formed with a strand of 12K (12000 filaments), when evaluating the characteristics of the composite material, various problems that occur due to gaps in the fabric structure, such as deterioration in the balance of strength, Due to the presence of hygroscopicity due to the presence and the problem of reduction in shearing force between layers, there has been a demand for producing a woven fabric having no gaps using strands of 12K or more.
[0007]
As related techniques, there are JP-A-58-191244 and JP-A-11-12895, which disclose a woven fabric using thin and wide flat carbon fibers and a method for producing the same. ing.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a woven fabric is produced using flat carbon fiber strands, the strands are easily twisted and twisted particularly when the weft yarn is driven. Therefore, it is necessary to prepare a high-level technique for confounding the strands so as not to twist and a loom having a complicated mechanism. That is, weaving for the above-mentioned purpose cannot be achieved by a normal loom, so that a great amount of cost is required for remodeling the loom and the production speed of the fabric is reduced.
[0009]
In addition, when a woven fabric is produced using a thick material having one reinforcing fiber strand of 24K or more, in the step of impregnating the resin at the time of preparing the prepreg, the spread of one strand is poor, so that the resin impregnation property is poor. As a result, the excellent characteristics of the composite material cannot be exhibited 100%.
[0010]
For this reason, in order to maintain the mechanical properties as a composite material, it is necessary to eliminate the gaps in the prepreg fabric and to make the properties excellent in resin impregnation properties. An effort has been made to widen the width of one strand so that it can be used even with a fabric having a high basis weight.
[0011]
For example, using a 3K strand (yield: 0.2 g / m), the basis weight is 200 g / m.2In the case of producing a plain fabric with the same basis weight with a 12K strand (yield: 0.8 g / m) which is available as a standard carbon fiber at a low price, the strand 1 is used. If the width of the book is not more than 7 mm, there will be no gaps and a fabric of good quality cannot be produced.
[0012]
For these reasons, not only the problem of carbon fiber or weaving process, but also the resin used as a sizing agent is a special type, and there has been a tendency to increase the width of the strands and to make the handling complicated. Furthermore, recently, fabrics using 24K strands have been studied, and plain fabrics made by entanglement of 24K strands one by one have been developed. In terms of the quality of the prepreg generated due to the problem of sexuality, as an alternative to 24K, two 12Ks are arranged to 24K, or four 6Ks are arranged to 24K. In such a technique, there is a demand for the appearance of a reinforced fiber fabric having a further improved range.
[0013]
The present invention has been made in view of such problems, and can be produced by a loom generally used in industry, and has a small amount of voids and a good resin impregnation property, and It is an object of the present invention to provide a prepreg composed of this reinforcing fiber fabric, a composite material formed by molding such a prepreg, and a method for producing the reinforcing fiber fabric.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
One invention of the present application is a woven fabric mainly composed of reinforcing fibers.
500 to 50,000 filaments having a fiber specific gravity of 1.30 or more and a single fiber diameter of 2 to 20 μmNo twist and wideningMultiple strands of reinforcing fiberIn the direction of wideningNot to overlap each otherLine upThe warp yarn and the weft yarn are driven so as to form a glance of the woven lattice with the aligned one as a unit,
The fabric weight is W (g / m2) And when the fineness of one reinforcing fiber strand is Y (g / m), the width D of one strand in the fabric structure is
D ≧ 1400 × (Y / W)
It is related with the reinforced fiber fabric characterized by being in the range.
[0015]
Here, the reinforcing fiber strand may be a carbon fiber strand having 10,000 to 30,000 filaments. The fabric weight is 100 to 800 g / m2It may be a nonako fabric, a diagonal fabric, or a broad-colored satin weave. The reinforcing fiber has a strength of 400 kgf / mm.2It is preferable that the carbon fiber has an elongation of 1.5% or more.
[0016]
The invention relating to the prepreg is a prepreg obtained by impregnating a matrix resin into the reinforcing fiber fabric as described above. The invention related to the reinforcing fiber composite material is a reinforcing fiber composite material formed by molding the prepreg as described above.
[0017]
The invention relating to the method for producing a reinforced fiber fabric, the reinforcing fiber is composed of carbon fiber filaments having a fiber specific gravity of 1.30 or more, and the number of filaments is 500 to 50,000.BookofNo twist and wideningMultiple strands of carbon fiber strandsIn the direction of wideningNot to overlap each otherLine upA warp yarn and a weft yarn are driven so as to form a first mesh of a woven lattice with the aligned one as a unit, and a reinforcing fiber fabric is produced.
The fabric weight is W (g / m2) And when the fineness of one reinforcing fiber strand is Y (g / m), the width of one strand in the woven fabric structure is
D ≧ 1400 × (Y / W)
It is related with the manufacturing method of the reinforced fiber fabric characterized by carrying out the mechanical or electrical process of the fabric fabricated so that it may become.
[0018]
The reinforced fiber fabric according to the above-mentioned invention of the present application is a standard product that can be industrially mass-produced, and a woven fabric is produced by an existing method using an existing loom using a reinforced fiber strand that can achieve cost reduction. Further, a reinforced fiber woven fabric obtained by further post-processing, and having a woven fabric having the above-described characteristics, makes it possible to produce a woven fabric having a light weight for the thickness of the reinforcing fiber strand at a low cost. It makes it possible. In addition, the reinforcing fiber woven fabric obtained in this way has improved matrix resin impregnation, so that the production speed during prepreg production can be increased, and the cost can be reduced even during the molding process.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As the reinforcing fiber woven fabric used for the composite material, the number of filaments constituting one reinforcing fiber strand is 500 to 100,000, and the filament diameter is generally 1 to 20 μm. The type of reinforcing fiber may be any of inorganic fiber and organic fiber. In addition to natural polymer and synthetic polymer fiber, carbon fiber, glass fiber, aromatic aramid fiber, aromatic polyaramid fiber, boron fiber In addition, alumina fibers and silicon carbide fibers may be used alone or in combination of two or more.
[0020]
In general, carbon fiber is often used as a reinforcing fiber for composite materials for cost reasons. Particularly, as a standard brand, one having a number of filaments of 10,000 to 50,000 is often used at a low price. It tends to be. When carbon fiber strands are used as reinforcing fibers, the carbon fibers constituting the strands are 400 kgf / mm.2Thus, the elongation is preferably 1.5% or more. The tensile strength of the strand is 300 kgf / mm2The tensile elastic modulus is 10 tonf / mm2Above all, particularly preferably, the tensile strength is 400 kgf / mm.2The tensile elastic modulus is 20 tonf / mm2In addition, it is preferable to use a filament having a filament number in the range of 3000 to 50000 and a filament diameter in the range of 5 to 10 μm.
[0021]
The reinforced fiber is subjected to a physicochemical etching process, an oxidation-reduction process, a plasma process, and the like in consideration of adhesiveness with the matrix resin for composite materials. Carbon fibers are generally subjected to electrolytic oxidation treatment using chemicals called surface treatment agents and gas phase oxidation treatment using oxidizing gas, taking into account the adhesiveness to the resin and the resin fluidity during molding. In such a case, it is preferable that the ratio (O / C) of the amount of oxygen to the amount of carbon on the carbon fiber surface is in the range of 0.05 to 0.5. The ratio of the elements on the fiber surface is measured by ESCA.
[0022]
The sizing agent used for the reinforcing fiber strand may be either an inorganic substance or an organic substance, and generally commercially available ones can be used. In particular, as a sizing agent for carbon fiber strands, epoxy resins, urethane resins, polyester resins, bismaleimide resins, imide resins, nylon resins and the like are often used alone or in combination of two or more. In particular, when the epoxy resin and the urethane resin are used alone or in combination of two or more, a carbon fiber strand having good strand opening property and good spreading during processing is provided. The adhesion amount of the sizing agent is preferably in the range of 0.5 to 3.0% by weight with respect to the reinforcing fiber.
[0023]
The form of the reinforcing fiber is slightly affected by the entanglement of the reinforcing fiber filaments in the strand, the twisted state of the strand, or flattening of the strand when winding on the bobbin. The width of one carbon fiber strand is usually 1 to 4 mm for 3K strands, 2 to 5 mm for 6K, 3 to 10 mm for 12K, and the smaller the number of filaments, the larger the spreading width per filament, Moreover, the entanglement between the filaments tends to be reduced. Accordingly, the spreadability of the strands during the production of the prepreg is also improved, and a prepreg excellent in resin impregnation is often obtained.
[0024]
A high-quality prepreg having a good resin impregnation property provides a good composite material that is well balanced in mechanical properties. Even in the reinforcing fibers used to fabricate the fabric, in addition to the basic fiber performance, the surface treatment level, the type and amount of the sizing agent used, or the width of the fiber strand, in terms of fabric defects and prepreg resin impregnation Etc., and it is more preferable to use reinforcing fibers corresponding to the above range.
[0025]
The woven fabric of the present invention is made into a woven fabric having less gaps by opening the strands by a physical method after fabric production, that is, mechanical treatment or electrical treatment. Here, when the fiber is manufactured, the strand itself is pre-twisted or flattened to improve the spread during fabric processing, and it can be processed into a fabric with less gaps. become.
[0026]
The reinforcing fiber woven fabric is such that these reinforcing fiber strands are used as warp yarns and weft yarns, entangled in a specific pattern, and continuously industrially produced by a normal loom. As the type of the woven structure, woven weave (mat weave), twill weave (twill weave), extended satin weave (extend satin), tangle weave and the like can be used. In particular, when considering the flatness of the woven fabric, the texture of the fabric, and / or the mechanical properties, nanako weave and oblique weave are preferred as the use of the composite material. Also, so-called mixed fabrics woven using different types of fibers can be used. The basis weight of the woven fabric has an appropriate basis weight depending on the type of reinforcing fiber strand to be used, but a normal fabric basis weight is 50 to 1000 g / m.2, More preferably 100 to 800 g / m2It is.
[0027]
A specific weaving method of the fabric using such reinforcing fiber strands will be described. Warp yarn is supplied by creel set on the loom. At this time, the warp yarn is rotated, the tension is controlled through a plurality of rollers and rolls to prevent the warp yarn from twisting, and the guide is adjusted to the warp yarn density, for example, 12K (12,000) filaments. Pull out two warp yarns made of the same strand. Further, the warp thread for opening the warp yarn is processed into a special shape so that the warp yarn is not twisted at the time of opening. In addition, the warp yarn is processed so that the warp yarn density is matched with a forehead for controlling the yarn density of the warp yarn, so that the yarn is always put out smoothly. On the other hand, the weft thread is inserted into the 12K strand by pulling it through a length measuring device that forcibly measures the length of each weft consumed by the rotation method. A cloth that is almost smooth is woven.
[0028]
The reinforcing fiber of the present invention is characterized by producing a woven fabric at low cost. When standard carbon fiber is used, the fabric weight is 100 to 800 g / m.2It is preferable that it is a nanako weave. Theoretically, the strand yield is Y (g / m) and the basis weight is W (g / m).2), The total number of warp yarns and weft yarns per 1 m width may be W / Y (lines / m) in the fabric. For example, in the case of a woven fabric composed of nanako weave, the number of warp yarns and weft yarns is the same, so the number of warp yarns to be driven becomes W / 2Y (lines / m). In order for the strands to be arranged without gaps in 1 m by the number of driven wires, the spread width of one strand may be calculated as 1000 ÷ (W / 2Y) = (Y / W) × 2000 mm.
[0029]
In order to obtain a composite material in which the mechanical properties are balanced, it is desirable that the fabric has few gaps and the porosity in the structure in the vertical and horizontal directions is about 10% or less. This means that the warp and weft thread clearances are each 30% or less. Since the widths of the strands may be expanded and overlapped, it is preferable that the width of one strand is shown in the following range, where D (mm) is the width of one strand.
[0030]
D ≧ 0.7 × (Y / W) × 2000
Therefore
D ≧ 1400 × (Y / W)
The woven fabric of the present invention relates to a change woven fabric called a diagonal weave or basket weave (nanako weave) in a so-called woven structure in which a width D is divided and driven by two or more strands. The processing process is devised to give a fabric with excellent final mechanical properties.
[0031]
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the outline of the change fabric made of nanako weave is a weave fabric in which two or more warp yarns and weft yarns made of
[0032]
The above-mentioned woven fabric can be continuously produced industrially without using a special loom. In addition, since the reinforcing fiber used is a reinforcing fiber that is typically manufactured at a low price, a woven fabric can be supplied at a low price.
[0033]
In such a woven fabric, one strand in the woven fabric woven by a loom is continuously subjected to mechanical or electromagnetic treatment to widen the strand width within the following range.
[0034]
D ≧ 1400 × (Y / W)
Here, D indicates the width of two or more strands. There are vibration, gas-liquid flow, jet flow, sonic wave, ultrasonic wave, etc. as a method of expanding the strand by mechanically treating regardless of a wet method in which treatment is performed in water or a dry method in air. . Examples of electromagnetic processing include static electricity, radio waves, electromagnetic waves, and magnetic currents. The bundling agent adhering to the reinforcing fiber after the treatment may be dropped so that the fiber can be easily opened.
[0035]
Results of measurement of the fabric cover factor when strands of carbon fiber filament yarns were actually woven using each strand of 1K (1000 filaments), 3K (3000 filaments), and 12K (12000 filaments) Is shown in the following table.
[0036]
[Table 1]
The opened fabric can be stitched so that misalignment does not occur. Alternatively, stitch yarn can be used as a preform material with a needle punch in order to laminate and sew several fabrics. As the stitch yarn, sewing yarn, thermoplastic resin yarn, or the like can be used.
[0038]
In place of the stitch yarn as described above, misalignment can be prevented by fusing with an adhesive or a heat-fusible resin. In other words, the intersection of warp and weft yarns, or the entire fabric, is impregnated with acrylic resin, polyvinyl acetate resin, rubber adhesive or heat-sealable synthetic resin, unsaturated polyester resin or epoxy resin of specific structure By applying the solution and drying, it is possible to prevent misalignment of the intersection and the weave structure. For example, it is preferable that the epoxy resin is adhered in an amount of 2 to 5%, preferably 2 to 3%. In the case of an epoxy resin, if it is less than 2%, the sealing effect is insufficient, and if it is 5% or more, there is a possibility that the physical properties of the composite material molded using the prepreg produced by this fabric may be lowered.
[0039]
The reinforcing fiber woven fabric of the present invention is characterized in that a high-quality woven fabric with few pores and quality can be continuously produced at low cost without using industrially produced reinforcing fibers, especially with a widening treatment. have. Further, it is possible to continuously produce a reinforcing fiber fabric with a low basis weight by using a standard brand reinforcing fiber at a low price. Further, since the reinforcing fibers constituting the obtained woven fabric are excellent in the spreadability, the matrix resin for prepreg can be easily penetrated into the fibers with good impregnation properties, thereby providing a high-quality woven prepreg. It becomes possible.
[0040]
The woven prepreg is mainly produced by impregnating reinforcing fibers with an uncured thermosetting resin, and by a normal prepreg manufacturing method called a hot melt method. Here, as the matrix resin for the prepreg, a resin composition such as an epoxy resin, a bismaleimide resin, a phenol resin, an unsaturated polyester resin, or a polyimide resin is used as a thermosetting resin, and the resin content of the prepreg is 30 to 50. Within the range of volume%. Recently, thermoplastic resins such as polyether ether ketone, polyether imide, and polyether sulfone can also be used as the matrix resin. Whichever resin is used, the composite material obtained by molding is characterized by its excellent heat resistance, mechanical properties, dimensional stability, chemical resistance, and weather resistance.
[0041]
A prepreg or a preform material impregnated with a resin can be formed into an arbitrary molded body by a molding method equivalent to a method of molding a normal fiber-reinforced composite material. In the prepreg, a predetermined number of sheets can be laminated and molded by a molding method such as autoclave or hot press. When the matrix resin is a thermosetting resin such as an epoxy resin, the molding temperature is 100 to 200 ° C., and the molding pressure is 1 to 20 kg / cm.2It can be molded under the following conditions.
[0042]
The molded body using the reinforced fiber fabric of the present invention as a prepreg is formed from a prepreg having a good opening of the reinforcing fibers constituting the strands and excellent resin impregnation properties, so that a composite material excellent in composite performance can be supplied even in low pressure molding It becomes possible to do.
[0043]
【Example】
Example 1
An open woven fabric was prepared using carbon fiber strands as reinforcing fibers. The carbon fiber used was Besfight HTA-12K (manufactured by Toho Rayon Co., Ltd., tensile strength 380 Kgf / mm2, Elastic modulus 24tonf / mm2The elongation is 1.6%, the yield is 0.8 g / m, the number of filaments is 12,000 (12K), the fiber specific gravity is 1.77, and the single fiber diameter is 7 μm. An epoxy resin system was used as a sizing agent for carbon fiber strands. 1.1% of such sizing agent was deposited. The strand width at that time was 4.2 mm.
[0044]
The basis weight of the woven fabric is 350 g / m so that two such 12K strands are taken as a unit to form a woven lattice.21 and 2 were produced. This woven fabric was subjected to ultrasonic treatment in a liquid to open the strands constituting the woven fabric and further dried to obtain a prepreg carbon fiber woven fabric. The width of one strand at this time was 4.5 mm on average.
[0045]
Such a woven fabric was impregnated with an epoxy resin-based resin composition by a hot melt method so that the resin content was 40% by weight, thereby preparing a woven fabric prepreg. This fabric prepreg had good resin impregnation properties, and the gap area was suppressed to 0.5%.
[0046]
Such a woven prepreg was cut out to a size of 300 × 300 mm, and 20 sheets were laminated according to the warp yarn direction, and autoclave molding was performed. That is, the molding pressure is 32 kg / cm.2Then, the rate of temperature increase was increased to 130 ° C. at 2 ° C./min, and after holding at 130 ° C. for 2 hours, it was cooled to room temperature. A test piece was cut out according to the method of JIS from the obtained molded plate, and the tensile strength, compressive strength, and interlayer shear strength of the laminated plate were measured. The results are shown in Table 2. As is apparent from this result, it was found that good composite performance can be obtained.
[0047]
Example 2
An open woven fabric was prepared using carbon fiber strands as reinforcing fibers. The carbon fiber used was Besfight HTA-12K (manufactured by Toho Rayon Co., Ltd., tensile strength 380 Kgf / mm2, Elastic modulus 24tonf / mm2Elongation of 1.6%, yield of 0.8 g / m, number of filaments of 12,000, fiber specific gravity of 1.77, single fiber diameter of 7 μm). The sizing agent of the carbon fiber strand was an epoxy resin system as in Example 1, and the adhesion amount was 1.1%. The strand width was 4.0 mm.
[0048]
Two such strands are driven into a warp yarn and a weft yarn as a unit, and the basis weight of the fiber is 350 g / m.2A Nanako fabric was prepared. In this woven fabric, the average width of one strand was 4.0 mm. Such a woven fabric was impregnated with an epoxy resin-based resin composition by a hot melt method so that the resin content was 40% by weight to prepare a woven fabric prepreg. The resin impregnation property of the woven prepreg was good, and the open area ratio was 1.5%.
[0049]
Such a woven prepreg was cut out to a size of 300 × 300 mm, and 20 sheets were laminated according to the warp yarn direction, a molded plate was produced in the same manner as in Example 1, and mechanical properties were similarly evaluated. The composite performance is the result shown in Table 2. In observation of the fracture surface of the composite, although voids were slightly observed between the layers, there was no particular problem in the molding state.
[0050]
Comparative Example 1
350 g / m, which is the same carbon fiber as in Example 1, with two 12K strands having a strand width of 3.0 mm as one unit.2A Nanako fabric was prepared. The width of one strand at this time was 3.0 mm on average.
[0051]
A prepreg similar to that of Example 1 was produced using such a reinforcing fiber fabric. The gap area ratio of the prepreg was 10.8%. Moreover, it shape | molded on the same conditions as Example 1 with such a prepreg, and measured the composite performance. The results are shown in Table 2.
[0052]
[Table 2]
【The invention's effect】
As described above, the main invention of the present application is that, in a woven fabric mainly composed of reinforcing fibers, 500 to 50000 filaments having a fiber specific gravity of 1.30 or more and a single fiber diameter of 2 to 20 μm.No twist and wideningMultiple strands of reinforcing fiberIn the direction of wideningNot to overlap each otherLine upA warp yarn and a weft yarn are driven so as to form a woven lattice with a unit of the aligned ones, and the basis weight of the fabric is W (g / m2) And when the fineness of one reinforcing fiber strand is Y (g / m), the width D of one strand in the fabric structure is
D ≧ 1400 × (Y / W)
This is the range.
[0054]
Accordingly, it is possible to provide a flat and light-weight reinforcing fiber fabric by standard reinforcing fibers that are mass-produced industrially.
[0055]
Further, the invention relating to the manufacturing method is such that the reinforcing fiber is composed of carbon fiber filaments having a fiber specific gravity of 1.30 or more, and the number of filaments is 500 to 50,000.BookofNo twist and wideningMultiple strands of carbon fiber strandsIn the direction of wideningNot to overlap each otherLine upA warp yarn and a weft yarn are driven so as to form a single unit of a woven lattice with the aligned one as a unit, and a reinforced fiber fabric is produced, and the basis weight of the fabric is W (g / m2) And when the fineness of one reinforcing fiber strand is Y (g / m), the width of one strand in the woven fabric structure is
D ≧ 1400 × (Y / W)
The fabric woven so as to become a mechanical or electrical treatment.
[0056]
Therefore, by such a method, it becomes possible to produce a reinforced fiber fabric made of carbon fibers with a small gap by a general loom.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a reinforcing fiber fabric having a woven weave structure.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part.
FIG. 3 is a plan view of a reinforcing fiber woven fabric having a changed texture of oblique weaving.
FIG. 4 is a plan view of a reinforcing fiber woven fabric having a Hiroge satin texture.
[Explanation of symbols]
10 strands
Claims (9)
繊維比重が１．３０以上で単繊維の直径が２〜２０μｍのフィラメントが５００〜５００００本の捩れがなくしかも広幅化した強化繊維ストランドの複数本を前記広幅化の方向に互いに重合わないように並べて引揃えたものを１単位として織格子の一目を形成するようにタテ糸およびヨコ糸を打込み、
織物の目付をＷ（ｇ／ｍ２ ）とし、１本の強化繊維ストランドの繊度をＹ（ｇ／ｍ）としたときに、織物組織内のストランド１本の幅Ｄが、
Ｄ≧１４００×（Ｙ／Ｗ）
の範囲であることを特徴とする強化繊維織物。In fabrics mainly composed of reinforcing fibers,
A filament having a fiber specific gravity of 1.30 or more and a filament having a diameter of 2 to 20 μm is not twisted with 500 to 50,000 filaments, and a plurality of widened reinforcing fiber strands are not overlapped with each other in the widening direction. The warp yarn and the weft yarn are driven so as to form a glance of the woven lattice with the unit aligned and aligned as a unit,
When the fabric weight is W (g / m 2 ) and the fineness of one reinforcing fiber strand is Y (g / m), the width D of one strand in the fabric structure is
D ≧ 1400 × (Y / W)
Reinforcing fiber fabric characterized by being in the range.
織物の目付をＷ（ｇ／ｍ２ ）とし、１本の強化繊維ストランドの繊度をＹ（ｇ／ｍ）としたときに、織物組織内のストランド１本の幅Ｄが、
Ｄ≧１４００×（Ｙ／Ｗ）
となるように製布された織物を機械的または電気的処理することを特徴とする強化繊維織物の製造方法。Reinforcing fibers fiber specific gravity is made 1.30 or more carbon fiber filaments, a plurality of the carbon fiber strand twist number of filaments of 500 to 50,000 present has moreover broadened without so as not Awa heavy each other in a direction of the broadening arranged in implanted warp and weft yarn to form a 1 eye woven lattice those aligned argument as one unit to produce a reinforcing fiber woven fabric,
When the fabric weight is W (g / m 2 ) and the fineness of one reinforcing fiber strand is Y (g / m), the width D of one strand in the fabric structure is
D ≧ 1400 × (Y / W)
A method for producing a reinforced fiber fabric, characterized in that the fabric woven so as to become mechanical or electrical treatment.
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