JP4940644B2 - Biaxial stitch substrate and preform - Google Patents

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Description

本発明は、多数本の強化繊維糸条が並行に配列されたシートを複数枚、強化繊維糸条が直交するように積層してステッチ糸にて一体化した2軸ステッチ基材およびそれを用いたプリフォームに関する。より詳しくは、繊維強化樹脂(以下FRPと記す。)を高い生産性で製造するにあたり好適に用いられる、特に賦形性および取扱性に優れた2軸ステッチ基材、およびそれを用いたプリフォームに関するものである。   The present invention relates to a biaxial stitch base material in which a plurality of sheets in which a large number of reinforcing fiber yarns are arranged in parallel are laminated so that the reinforcing fiber yarns are orthogonal to each other and integrated with stitch yarns, and the same is used. Related to the preform. More specifically, a biaxial stitch base material that is suitably used for producing a fiber reinforced resin (hereinafter referred to as FRP) with high productivity, and that is particularly excellent in formability and handleability, and a preform using the same. It is about.

FRPはその比強度、比弾性率の高さから、航空機用途、一般産業用途、スポーツ用途等の様々な分野で多く利用されている。   FRP is widely used in various fields such as aircraft use, general industrial use, and sports use because of its high specific strength and high specific modulus.

FRPの代表的な製造方法として、強化繊維基材に予めマトリックス樹脂を含浸させたプリプレグを用い、このプリプレグを積層毎に強化繊維の配列方向がずれるように積層(例えば疑似等方積層)し、マトリックス樹脂を硬化させるオートクレーブ成形法がある。この他にも、FRPの成形コストを低減させるために、樹脂未含浸の強化繊維基材を積層し、その積層体にマトリックス樹脂を注入し、硬化させる樹脂注入成形法がある。   As a typical method for producing FRP, a prepreg obtained by impregnating a matrix resin into a reinforcing fiber base in advance is used, and the prepreg is laminated so that the arrangement direction of the reinforcing fibers is shifted for each lamination (for example, pseudo isotropic lamination). There is an autoclave molding method in which a matrix resin is cured. In addition to this, in order to reduce the molding cost of FRP, there is a resin injection molding method in which a non-resin impregnated reinforcing fiber base material is laminated, a matrix resin is injected into the laminate, and cured.

主に樹脂注入成形法などに用いられるマトリックス樹脂が未含浸の中間基材としては、従来から織物基材が用いられていたが、近年、強化繊維糸条を並行に配向したシートを交差積層してステッチ糸にて一体化した、いわゆる多軸ステッチ基材が注目を浴びるようになってきた(例えば、特許文献1、2)。かかる多軸ステッチ基材は、従来の織物基材に比べ、強化繊維糸条同士を織り込む手間がないため基材生産性が高く、強化繊維糸条がノンクリンプであることから力学的特性や表面品位の向上が期待できる。また1シートごとの繊維目付を大きくすることが出来、なおかつ予め多方向に積層して一体化することによって1ユニットで所望の構成、特性を有する基材となるため、積層作業が大幅に省力化され安価なFRPが得られるという利点もある。   As an intermediate base material that has not been impregnated with a matrix resin, which is mainly used for resin injection molding, a woven base material has been used. However, in recent years, sheets with reinforcing fiber yarns oriented in parallel have been cross-laminated. So-called multi-axis stitch base materials integrated with stitch yarns have come to attract attention (for example, Patent Documents 1 and 2). Such multi-axis stitch base materials have high productivity of base materials because there is no need to weave reinforcing fiber yarns compared to conventional textile base materials, and the mechanical properties and surface quality are high because the reinforcing fiber yarns are non-crimped. Improvement can be expected. In addition, the fiber basis weight per sheet can be increased, and by laminating and integrating in multiple directions in advance, a unit with the desired configuration and characteristics can be obtained. There is also an advantage that an inexpensive FRP can be obtained.

しかしながら、このような多軸ステッチ基材は、一方で、複雑な(例えば二次曲面)形状の成形型に沿わせた場合に、シワなどが発生するといった賦型性に劣るという問題があり、幅広い用途に展開できない問題があった。
国際公開第01/63033号パンフレット 特開2002−317371号公報
However, such a multi-axis stitch base material, on the other hand, has a problem that it is inferior in formability such that wrinkles occur when it is placed along a complicated (for example, quadric surface) shaped mold, There was a problem that could not be deployed in a wide range of applications.
International Publication No. 01/63033 Pamphlet JP 2002-317371 A

上記のとおり基材生産性が高くかつ積層作業が大幅に省力化される多軸ステッチ基材であるが、複雑形状に賦形が困難であり適用用途が限定される、という問題があった。従って、本発明は、賦形性・取扱性に優れた2軸ステッチ基材およびプリフォームを提供することを目的とする。   As described above, the multi-axis stitch base material is high in base material productivity and greatly saves the laminating work. However, there is a problem that it is difficult to form a complicated shape and the application is limited. Accordingly, an object of the present invention is to provide a biaxial stitch base material and a preform excellent in formability and handleability.

かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明は次の(1)〜()を特徴とするものである。
(1) 多数本の強化繊維糸条が並行に配列されたシートを複数枚、強化繊維糸条が実質的に直交するように積層してステッチ糸Aにて一体化した2軸ステッチ基材であって、ステッチ糸Aのステッチ長Saとゲージ長Gaとが実質的に同一であり、かつステッチ長Saが3〜50mmの範囲内であり、配列された強化繊維糸条の一方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(A)と、配列された強化繊維糸条の他方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(B)とがいずれも45〜80°の範囲内である2軸ステッチ基材。
(2) ステッチ糸Aの編組織が変則1/1トリコット編である、上記(1)に記載の2軸ステッチ基材。
(3) ステッチ糸Aの編組織が鎖編であり、かつ、ステッチ糸がスパンデックス糸である、上記(1)に記載の2軸ステッチ基材。
(4) シートは、強化繊維糸条が2軸ステッチ基材の長手方向に関して0°または90°に配向するように積層されている、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の2軸ステッチ基材。
) 上記(1)〜(4)のいずれかに記載の2軸ステッチ基材が二次曲面を有する形状に賦型されているプリフォーム。
) 複数組の2軸ステッチ基材を含み、かつ、それら複数組の2軸ステッチ基材は、それら複数組の2軸ステッチ基材を縫合するステッチ糸B、および/または、それら複数組の2軸ステッチ基材の間に配置され固着する、粒子、カットファイバー、織物、編物、不織布およびメッシュからなる群から選ばれる少なくとも1種の材料で係合されている、上記(5)に記載のプリフォーム。
In order to solve this problem, the following means are adopted. That is, the present invention is characterized by the following (1) to ( 6 ).
(1) A biaxial stitch base material in which multiple sheets of reinforcing fiber yarns are arranged in parallel, laminated so that the reinforcing fiber yarns are substantially orthogonal, and integrated with stitch yarn A The stitch length Sa of the stitch yarn A and the gauge length Ga are substantially the same, and the stitch length Sa is in the range of 3 to 50 mm, and one direction of the arranged reinforcing fiber yarns is 0 °. The forming limit shear deformation angle (A) in the direction of ± 45 ° in the case of and the forming limit shear deformation angle in the direction of ± 45 ° (B) where the other direction of the arranged reinforcing fiber yarns is 0 ° ) Are both in the range of 45-80 °.
(2) knitting stitch yarn A is Ru anomalous 1/1 tricot knitting der biaxial stitched substrate according to (1).
(3) The biaxial stitch base material according to (1) above, wherein the knitting structure of the stitch yarn A is a chain knitting, and the stitch yarn is a spandex yarn .
(4) The sheet according to any one of (1) to (3), wherein the sheets are laminated so that the reinforcing fiber yarns are oriented at 0 ° or 90 ° with respect to the longitudinal direction of the biaxial stitch base material. Axial stitch base material.
( 5 ) A preform in which the biaxial stitch base material according to any one of (1) to (4) is shaped into a shape having a secondary curved surface.
( 6 ) A plurality of sets of biaxial stitch base materials, and the plurality of sets of biaxial stitch base materials are stitch yarns B for stitching the plurality of sets of biaxial stitch base materials, and / or the plurality of sets. to be positioned between the two axes stitch base material sticking, particles, cut fibers, woven, knitted, are engaged in at least one material selected from the group consisting of a nonwoven fabric and mesh, according to the above (5) Preforms.

本発明の2軸ステッチ基材は、強化繊維糸条が並行に配列されたシートの複数枚を、該強化繊維糸条が実質的に直交するように積層してステッチ糸にて一体化しており、さらに、配列された強化繊維糸条の一方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(A)と、配列された強化繊維糸条の他方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(B)とがいずれも45〜80°であるので、取り扱いに優れ、さらに例えば二次曲面を有する形状に対してシワを発生したり強化繊維糸条間に隙間を発生したりすることなく賦形する効果を発現することができる。かかる賦形性に優れた2軸ステッチ基材を用いると、これまでに賦型できなかった複雑な形状が実現できるだけでなく、積層作業が大幅に省力化され安価なFRPを得られる。かかるFRPは、強化繊維が実質的に真直に(ノンクリンプで)配向されているので、FRPにおいて優れた強度・弾性率などの力学的特性を発現できるだけでなく、外観品位にも優れる。   In the biaxial stitch base material of the present invention, a plurality of sheets in which reinforcing fiber yarns are arranged in parallel are laminated so that the reinforcing fiber yarns are substantially perpendicular to each other and integrated with stitch yarns. Furthermore, the shaping limit shear deformation angle (A) in the ± 45 ° direction when one direction of the arranged reinforcing fiber yarns is 0 °, and the other direction of the arranged reinforcing fiber yarns is 0 °. Since the forming limit shear deformation angle (B) in the ± 45 ° direction is 45 to 80 °, it is excellent in handling, and for example, wrinkles are generated or strengthened on a shape having a quadric surface. The effect of shaping without generating a gap between the fiber yarns can be exhibited. When such a biaxial stitch base material excellent in formability is used, not only a complicated shape that could not be formed so far can be realized, but also a laminating operation can be greatly saved and an inexpensive FRP can be obtained. In such FRP, since the reinforcing fibers are oriented substantially straight (non-crimped), the FRP can exhibit not only excellent mechanical properties such as strength and elastic modulus but also excellent appearance quality.

本発明の2軸ステッチ基材は、多数本の強化繊維糸条が並行に配列されたシートを複数枚、強化繊維糸条が直交するように積層してステッチ糸Aにて一体化してなるもので、配列された強化繊維糸条の一方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(A)と、配列された強化繊維糸条の他方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(B)とがいずれも45〜80°の範囲内である。なお、本発明において2軸ステッチ基材とは、実質的に2方向にのみ強化繊維糸条が配されている基材であればよく、例えば0°、90°のように2方向2層の積層体だけでなく、0°、90°、0°のように強化繊維糸条の方向が2方向であれば何層の積層体であっても構わない。   The biaxial stitch base material of the present invention is formed by laminating a plurality of sheets in which a large number of reinforcing fiber yarns are arranged in parallel, laminated so that the reinforcing fiber yarns are orthogonal, and integrated by stitch yarn A Then, the shaping limit shear deformation angle (A) in the direction of ± 45 ° when one direction of the arranged reinforcing fiber yarns is 0 °, and the other direction of the arranged reinforcing fiber yarns is 0 °. In each case, the shaping limit shear deformation angle (B) in the ± 45 ° direction is in the range of 45 to 80 °. In the present invention, the biaxial stitch base material only needs to be a base material on which reinforcing fiber yarns are arranged substantially only in two directions. For example, the biaxial stitch base material has two layers in two directions such as 0 ° and 90 °. In addition to the laminate, any number of laminates may be used as long as the directions of the reinforcing fiber yarns are two directions such as 0 °, 90 °, and 0 °.

以下、本発明の詳細について説明する。   Details of the present invention will be described below.

本発明者らは、2軸を超える多軸ステッチ基材が複雑形状に賦形困難である原因を検討したところ、強化繊維糸条が突っ張り、多軸ステッチ基材の変形を妨げていることがわかった。例えば、45°、0°、−45°、90°方向に強化繊維糸条が配向した多軸ステッチ基材においては、45°、0°、−45°、90°いずれの方向に基材を引っ張っても強化繊維が突っ張り、大きく変形することができない。また、変形を阻止する強化繊維糸条が存在しない角度領域(例えば、−45〜0°の範囲、0〜45°の範囲)が著しく狭く、基材面内でせん断変形しにくい。すなわち、3軸以上の基材においては、強化繊維糸条が60°以下で存在する領域が必ず形成されてしまうため、基材がせん断変形しようとしてもせん断変形が阻止されて賦形性に劣る領域が大きい。   The present inventors examined the cause of the difficulty in shaping a multi-axis stitch base material having more than two axes into a complex shape, and it was found that the reinforcing fiber yarns stretched and prevented the deformation of the multi-axis stitch base material. all right. For example, in a multiaxial stitch base material in which reinforcing fiber yarns are oriented in 45 °, 0 °, −45 °, and 90 ° directions, the base material is placed in any direction of 45 °, 0 °, −45 °, and 90 °. Even when pulled, the reinforcing fibers are stretched and cannot be greatly deformed. In addition, the angle region (for example, the range of −45 to 0 °, the range of 0 to 45 °) where the reinforcing fiber yarns that prevent the deformation do not exist is extremely narrow, and shear deformation is difficult in the substrate surface. That is, in a base material having three or more axes, a region in which reinforcing fiber yarns are present at 60 ° or less is necessarily formed. Therefore, even if the base material is subjected to shear deformation, shear deformation is prevented and the formability is poor. The area is large.

一方、比較的複雑形状であっても適用可能な、賦形性が高い0°、90°方向の2方向に強化繊維糸条が配向した2軸基材では、+45°方向または−45°方向に引張ると突っ張る強化繊維が存在せず、かつ、変形を阻止する強化繊維糸条が存在しない角度領域(0〜90°の範囲)が充分に広いため、大きく基材が変形することができる。すなわち、2軸の基材であれば、せん断変形を阻害する強化繊維糸条を実質的に90°ずつ配置することができるので、賦形性を向上できる。   On the other hand, in the case of a biaxial base material in which reinforcing fiber yarns are oriented in two directions of 0 ° and 90 °, which can be applied even in a relatively complicated shape and has high formability, the direction is + 45 ° or −45 °. Since there is no reinforcing fiber that stretches when it is pulled, and the angular region (range of 0 to 90 °) where there is no reinforcing fiber yarn that prevents deformation, the substrate can be greatly deformed. That is, in the case of a biaxial base material, the reinforcing fiber yarns that inhibit shear deformation can be arranged substantially 90 ° at a time, so that the formability can be improved.

さらに考察を進めると、主に基材面内のせん断変形により賦形性が発現しており、2軸の基材がもっとも賦形性を向上できるポテンシャルがあることがわかった。つまり、上述の2軸の基材を複雑形状に賦形しようとすると、基材がシワにならないよう基材面内で変形を吸収し、基材がせん断変形を起こす。2軸の基材においては強化繊維糸条を引き伸ばすより、はるかにせん断変形するほうが簡単であるからである。   Further discussion made it clear that shapeability was developed mainly by shear deformation in the substrate surface, and it was found that a biaxial substrate has the potential to improve the shapeability most. That is, when trying to shape the above-mentioned biaxial base material into a complex shape, the base material absorbs deformation in the base material surface so that the base material is not wrinkled, and the base material undergoes shear deformation. This is because, in a biaxial substrate, it is much easier to shear and deform than to stretch the reinforcing fiber yarn.

以上のように、強化繊維糸条を実質的に直交するように配置した2軸の基材とし、さらにその基材面内でのせん断変形に注目することで賦形性向上の糸口をつかめることを見出したことが、本発明の大きな特徴の一つといえるのである。   As described above, a biaxial base material in which reinforcing fiber yarns are arranged so as to be substantially perpendicular to each other, and further, by grasping shear deformation within the base material surface, a clue for improving the formability can be grasped. This is one of the major features of the present invention.

なお、1軸の基材の場合は、並行に配された強化繊維糸条同士を結びつける係合材料(例えば補助糸やプリプレグの場合は樹脂)にもよるが、せん断変形よりも係合材料を切ったり伸ばしたり、強化繊維糸条がシワになるほうが簡単である場合が多い。つまり、複雑形状に賦形した際、係合材料が強化繊維糸条同士を繋ぎ止めることができず、強化繊維糸条がばらつき、強化繊維糸条の存在している部分と存在していない部分に分離してしまう、または、強化繊維糸条にシワが発生し、得られるFRPの品位が低下する場合がある。   In the case of a uniaxial base material, it depends on the engagement material (for example, resin in the case of auxiliary yarn or prepreg) that connects the reinforcing fiber yarns arranged in parallel, but the engagement material is used rather than shear deformation. It is often easier to cut or stretch or wrinkle the reinforcing fiber yarn. That is, when it is shaped into a complex shape, the engaging material cannot connect the reinforcing fiber yarns, the reinforcing fiber yarns vary, and the portions where the reinforcing fiber yarns are present and the portions where they are not present Or wrinkles are generated in the reinforcing fiber yarn, and the quality of the obtained FRP may be lowered.

また、強化繊維糸条が直交しないように2方向に配されている2軸の基材は、せん断変形性に異方性があり、非常に取り扱いにくくなる。   Moreover, the biaxial base material arranged in two directions so that the reinforcing fiber yarns are not orthogonal to each other has anisotropy in shear deformability and is very difficult to handle.

本発明においては、賦形性・取扱性に優れた基材を提供するために、多数本の強化繊維糸条が並行に配列されたシートを複数枚、強化繊維糸条が実質的に直交するように積層してステッチ糸Aにて一体化するが、強化繊維糸条が実質的に直交とは、複数枚のシートを構成する強化繊維糸条の交差角度が90±10°の範囲内となっていることをいう。以降、このような基材を単に2軸ステッチ基材という。   In the present invention, in order to provide a substrate excellent in formability and handleability, a plurality of sheets in which a large number of reinforcing fiber yarns are arranged in parallel and the reinforcing fiber yarns are substantially orthogonal to each other. The reinforcing fiber yarns are substantially perpendicular to each other, but the crossing angle of the reinforcing fiber yarns constituting a plurality of sheets is within a range of 90 ± 10 °. It means that Hereinafter, such a base material is simply referred to as a biaxial stitch base material.

そして、本発明の2軸ステッチ基材は、配列された強化繊維糸条の一方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(A)と、配列された強化繊維糸条の他方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(B)とがいずれも45〜80°の範囲内である。賦形限界せん断変形角とは、後述するように、これ以上変形させると面内で変形を飲み込むことが出来ずシワになってしまう基材の賦形限界点であって、無緊張下でシワが発生しない最大のせん断変形角をいう。従来から2軸基材のせん断変形性を定量化する手法としてピクチャーフレーム法やバイアスエクステンション法が用いられている。しかし、これらは基材がせん断変形を起こす際の抵抗、すなわち、基材のせん断剛性を測定するものであり、布帛基材を成形型の上にふわっと置いただけで型に沿うかどうかを示すパラメータといえるものの、賦型は、実際には手で押したり、プレス機などで基材に極めて大きな力を加えながら行われるので、賦型性を表すパラメータとして適切とは言い難い。そこで、本発明においては、上記のような賦形限界せん断変形角を用いる。すなわち、本発明は、賦形限界せん断変形角という指標を見出し、さらには、強化繊維糸条の一方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(A)と、配列された強化繊維糸条の他方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(B)とがいずれもが45〜80°の範囲内である2軸ステッチ基材とすれば、一般の多軸ステッチ基材より賦形性が遙かに優れ、例えば二次曲面を有する形状に賦型する際にも、シワを発生したり強化繊維糸条間に隙間を発生しにくいことを見出した。   And the biaxial stitch base material of the present invention comprises the shape forming limit shear deformation angle (A) in the ± 45 ° direction when one direction of the arranged reinforcing fiber yarns is 0 °, and the arranged reinforcing fibers. The shaping limit shear deformation angle (B) in the ± 45 ° direction when the other direction of the yarn is 0 ° is in the range of 45 to 80 °. As will be described later, the shaping limit shear deformation angle is a forming limit point of the base material that cannot be swallowed in-plane when it is further deformed, and is wrinkled under no tension. The maximum shear deformation angle at which no occurs. Conventionally, a picture frame method or a bias extension method has been used as a method for quantifying the shear deformability of a biaxial substrate. However, these measure the resistance when the base material undergoes shear deformation, that is, the shear rigidity of the base material, and are parameters that indicate whether or not the fabric base material is simply placed on the mold and conforms to the mold. Although it can be said that the shaping is actually performed by pushing by hand or applying a very large force to the base material with a press machine or the like, it is difficult to say that it is appropriate as a parameter representing moldability. Therefore, in the present invention, the shaping limit shear deformation angle as described above is used. That is, the present invention finds an index of the shaping limit shear deformation angle, and further, the shaping limit shear deformation angle (A) in the ± 45 ° direction when one direction of the reinforcing fiber yarn is 0 °, A biaxial stitch base material in which the forming limit shear deformation angle (B) in the ± 45 ° direction is 45 to 80 ° when the other direction of the arranged reinforcing fiber yarns is 0 °. If so, the formability is far superior to that of general multi-axis stitch base materials. For example, when forming into a shape with a quadric surface, wrinkles or gaps between reinforcing fiber yarns are generated. I found it difficult to do.

賦形限界せん断変形角は次のように求められるものである。まず、強化繊維糸条が長辺方向に関して45°方向と−45°方向とに配され、かつ、短辺長さWと長辺長さLとの比L/Wが3となるように、長方形の試験片を切り出す。次にこの試験片の短辺を固定して長辺方向に試験片の引張試験を実施し、最大引張荷重を取得する。さらに同様の試験条件で同水準の試験片に対し、最大引張荷重の20%にあたる引張荷重を負荷した後、荷重を解放し、対向する2つの長辺の中間点を結んだ線の長さW’を測定し、式1に従って得られるせん断変形角を賦形限界せん断変形角θとして得る。 The shaping limit shear deformation angle is obtained as follows. First, the reinforcing fiber yarns are arranged in the 45 ° direction and the −45 ° direction with respect to the long side direction, and the ratio L / W of the short side length W to the long side length L is 3. Cut out a rectangular specimen. Next, the short side of the test piece is fixed and a tensile test of the test piece is performed in the long side direction to obtain the maximum tensile load. Furthermore, after applying a tensile load equivalent to 20% of the maximum tensile load to a test piece of the same level under the same test conditions, the load is released and the length W of the line connecting the midpoints of the two opposing long sides is connected. 'Is measured, and the shear deformation angle obtained according to Equation 1 is obtained as the shaping limit shear deformation angle θ .

Figure 0004940644
Figure 0004940644

前記測定法を測定法Zとし、さらに詳しく測定法Zの手順を記述する。   The measurement method is defined as measurement method Z, and the procedure of measurement method Z is described in more detail.

まず、図1の拡大図に示すように、長方形の試験片1を、長辺方向27を0°とした時に強化繊維が45°方向28と−45°方向29に配されるよう、調整して切り出す。このとき、長辺長さ21(L)が300mm、短片長さ23(W)が100mmとなるようにする。なお、長辺長さLにはつかみ部長さは含まれておらず、引張荷重を加えるためのつかみ部はクランプ部の大きさに応じて、適宜長さを付け足さなければならない。   First, as shown in the enlarged view of FIG. 1, the rectangular test piece 1 is adjusted so that the reinforcing fibers are arranged in the 45 ° direction 28 and the −45 ° direction 29 when the long side direction 27 is 0 °. Cut out. At this time, the long side length 21 (L) is set to 300 mm, and the short piece length 23 (W) is set to 100 mm. The long side length L does not include the grip portion length, and the grip portion for applying a tensile load must be appropriately added according to the size of the clamp portion.

また、基材種類によっては2方向のせん断変形性を持つことがあり、その場合同一基材に2つの賦形限界せん断変形角が規定されることになる。したがって、本発明においては、試験片を用意する際に、強化繊維糸条が45°と−45°に配向している基材に対して0°方向が長辺となる試験片と、90°方向が長辺となる試験片の両方を用意しなければならない(以下、単に0°方向の試験片、90°方向の試験片と記述する)。すなわち、配列された強化繊維糸条の一方向を0°とした試験片と、配列された強化繊維糸条の他方向を0°とした試験片とを用意し、それら2種類の試験片から測定されるそれぞれの賦形限界せん断変形角が、その基材の持つ2方向の賦形限界せん断変形角(A)、(B)として規定される。   In addition, depending on the type of base material, it may have two-way shear deformability, in which case two shaping limit shear deformation angles are defined for the same base material. Therefore, in the present invention, when preparing the test piece, a test piece having a long side in the 0 ° direction with respect to the base material in which the reinforcing fiber yarns are oriented at 45 ° and −45 °, and 90 ° Both test pieces having a long side in the direction must be prepared (hereinafter simply referred to as a 0 ° direction test piece and a 90 ° direction test piece). That is, a test piece in which one direction of the arranged reinforcing fiber yarns is 0 ° and a test piece in which the other direction of the arranged reinforcing fiber yarns is 0 ° are prepared. From these two types of test pieces, The respective shaping limit shear deformation angles to be measured are defined as the two-direction shaping limit shear deformation angles (A) and (B) of the base material.

条件を満たした試験片が用意できたら、次に引張最大荷重を計測する。図1に示すように両短辺を完全固定した状態で引張荷重を加える。例えば万能試験機に試験片のつかみ部をクランプした冶具を取り付け、試験片が破断するまで試験片に引張荷重を加える。引張速度は静的な試験となるよう一定速度で10mm/minで行う。引張荷重を加えると、図1のように試験片形状が変形する。   When a specimen that satisfies the conditions is prepared, the maximum tensile load is measured. As shown in FIG. 1, a tensile load is applied with both short sides completely fixed. For example, a jig that clamps the grip portion of the test piece is attached to a universal testing machine, and a tensile load is applied to the test piece until the test piece breaks. The tensile speed is 10 mm / min at a constant speed for a static test. When a tensile load is applied, the shape of the test piece is deformed as shown in FIG.

図5に強化繊維糸条が炭素繊維で、かつ、後述するような変則トリコット編により一体化された2軸ステッチ基材の0°方向試験片について引張試験の荷重−変位曲線の一例を示す。最大引張荷重33を取得する引張試験をn=5で実施し、その平均をその水準の最大引張荷重とする。   FIG. 5 shows an example of a load-displacement curve of a tensile test with respect to a 0 ° direction test piece of a biaxial stitch base material in which the reinforcing fiber yarn is carbon fiber and is integrated by an irregular tricot knitting as will be described later. A tensile test for obtaining the maximum tensile load 33 is performed at n = 5, and the average is defined as the maximum tensile load at that level.

こうして取得した引張最大荷重33の20%の引張荷重34を別に用意した同水準の試験片に対して加える。試験条件は引張最大荷重33を取得した時と同等であり、20%まで引張荷重が達したところで、試験片のクランプを解き、無緊張状態とする。例えば、強化繊維糸条がスポット的に樹脂などで固着されている基材の場合、初期に荷重が大きく上がった後、固着が解かれ荷重が低下する布帛基材もあるが、最初に引張最大荷重20%を超過した点で負荷を停止する。引張荷重の除荷には圧縮荷重を加えないよう注意して行わなければならない。   A tensile load 34 of 20% of the maximum tensile load 33 obtained in this way is added to a test piece of the same level prepared separately. The test conditions are the same as when the maximum tensile load 33 was acquired. When the tensile load reaches 20%, the test piece is unclamped to be in a no-tension state. For example, in the case of a base material on which the reinforcing fiber yarns are fixed in a spot manner with resin or the like, there is a fabric base material in which the fixing is released and the load is reduced after the load is greatly increased in the initial stage. The load is stopped when the load exceeds 20%. Care must be taken not to apply compressive loads when unloading tensile loads.

除荷後、幾何学的に試験片の幅からせん断変形角を計算できることを利用し、対向する2つの長辺の中間点を結んだ線の長さである試験片中央幅W’を測定する。図8のように、せん断変形に際して強化繊維糸条13が糸条単位で移動して糸条端部が連続しなくなり、試験片端部がギザギザになっている場合もあるが、それぞれの強化繊維糸条端部はもともと同一線上に乗っていたので、その移動平均をとり、強化繊維糸条13の最も出っ張った部分37とへっこんだ部分38の中間線39を試験片長辺端部と認識し、両長辺の中間点を結んだ線の長さW’を測定する。測定する際には、測定部に反りやシワがないことが条件になるため、図7のように平坦な台11の上に最大引張荷重の20%が負荷された試験片9を載せ、その上からガラス板など透明で平滑な板12をおいてW’を測定する。引張試験後長時間が経過すると強化繊維糸条の変形が回復し幅W’が大きくなる傾向がある布帛基材もあるため、引張最大荷重の20%の引張荷重を負荷してから1分後にW’の測定を行う。少なくとも最大引張荷重の20%を負荷した試験片をN5で測定し、それらの平均値から賦形限界せん断変形角を得る。   After unloading, using the fact that the shear deformation angle can be calculated geometrically from the width of the test piece, the center width W ′ of the test piece, which is the length of the line connecting the midpoints of the two opposing long sides, is measured. . As shown in FIG. 8, the reinforcing fiber yarn 13 may move in units of yarn during shear deformation and the end portion of the yarn may not be continuous, and the end portion of the test piece may be jagged. Since the strip end portion was originally on the same line, the moving average was taken, and the intermediate line 39 of the most protruding portion 37 and the recessed portion 38 of the reinforcing fiber yarn 13 was recognized as the long side end portion of the test piece. The length W ′ of the line connecting the midpoints of both long sides is measured. When measuring, since it is a condition that there is no warping or wrinkles in the measurement part, a test piece 9 loaded with 20% of the maximum tensile load is placed on a flat table 11 as shown in FIG. From above, a transparent and smooth plate 12 such as a glass plate is placed, and W ′ is measured. Since some fabric base materials tend to recover the deformation of the reinforcing fiber yarn after a long time after the tensile test and the width W ′ becomes large, one minute after applying a tensile load of 20% of the maximum tensile load. W 'is measured. The test piece loaded with at least 20% of the maximum tensile load is measured by N5, and the shaping limit shear deformation angle is obtained from the average value thereof.

すべての測定手順は室温下(25℃)で行われる。   All measurement procedures are performed at room temperature (25 ° C.).

±45°方向における賦形限界せん断変形角が45°を下回る場合は、複雑な形状の成形型に沿わせた場合に、シワなどが発生しやすく、その結果、幅広い用途には展開できない。そして、本発明においては、配列された強化繊維糸条の一方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(A)と、配列された強化繊維糸条の他方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(B)とが共に45°以上である必要があるが、いずれか一方の賦形限界せん断変形角が45°を下回る場合は、その2軸ステッチ基材の賦型性が小さな賦形限界せん断変形角の方によって支配され、結局、複雑な形状の成形型に沿わせた場合にシワなどが発生し易く、幅広い用途には展開できない2軸ステッチ基材となる。一方、2方向の同賦形限界せん断変形角(A)、(B)の一方でも80°を上回る場合は、2軸ステッチ基材の形態を維持することが難しく、取扱性に劣るものとなってしまう。後述するように、2軸ステッチ基材におけるせん断変形性の支配因子はステッチ糸Aにあり、2方向の賦形限界せん断変形角(A)、(B)がいずれも80°より大きいということは、ステッチ糸Aによる拘束が非常にルーズな状態にあることを示している。したがって、本発明の2軸ステッチ基材は、配列された強化繊維糸条の一方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(A)と、配列された強化繊維糸条の他方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(B)とが共に45〜80°の範囲内である必要がある。より好ましくは50〜70°、更に好ましくは55〜65°の範囲内である。   When the forming limit shear deformation angle in the ± 45 ° direction is less than 45 °, wrinkles and the like are likely to occur when the mold is placed in a complicated shape, and as a result, it cannot be developed for a wide range of applications. In the present invention, the shaping limit shear deformation angle (A) in the ± 45 ° direction when one direction of the arranged reinforcing fiber yarns is 0 ° and the other direction of the arranged reinforcing fiber yarns When the forming limit shear deformation angle (B) in the ± 45 ° direction when the angle is set to 0 ° must be 45 ° or more, either of the forming limit shear deformation angles is less than 45 ° The shape of the biaxially stitched base material is governed by the smaller shaping limit shear deformation angle. As a result, wrinkles and the like are likely to occur when the mold is placed in a complicated shape, making it suitable for a wide range of applications. Becomes a biaxial stitch base material that cannot be developed. On the other hand, when one of the two-direction same-shaped limit shear deformation angles (A) and (B) exceeds 80 °, it is difficult to maintain the form of the biaxial stitch base material and the handling property is inferior. End up. As will be described later, the controlling factor of the shear deformability in the biaxial stitch base material is the stitch yarn A, and the two-direction shaping limit shear deformation angles (A) and (B) are both greater than 80 °. This shows that the restraint by the stitch yarn A is in a very loose state. Therefore, the biaxial stitch base material of the present invention includes the shape forming limit shear deformation angle (A) in the ± 45 ° direction when one direction of the arranged reinforcing fiber yarns is 0 °, and the arranged reinforcing fibers. Both the shaping limit shear deformation angle (B) in the ± 45 ° direction when the other direction of the yarn is 0 ° must be in the range of 45 to 80 °. More preferably, it is in the range of 50 to 70 °, more preferably 55 to 65 °.

このような本発明の2軸ステッチ基材は、たとえば、多数本の強化繊維糸条が並行に配列されたシートを複数枚、強化繊維糸条が実質的に直交するように積層してステッチ糸Aにて一体化する際に、ステッチ糸Aのステッチ長Saとゲージ長Gaとを実質的に同一長にするとともに、ステッチ長Saを3〜50mmの範囲内とすることで得られる。   Such a biaxial stitch base material of the present invention includes, for example, a plurality of sheets in which a large number of reinforcing fiber yarns are arranged in parallel, and are laminated so that the reinforcing fiber yarns are substantially orthogonal to each other. When integrating at A, the stitch length Sa and the gauge length Ga of the stitch yarn A are made substantially the same, and the stitch length Sa is obtained within a range of 3 to 50 mm.

すなわち、ステッチ長Sa、ゲージ長Gaは2軸ステッチ基材の賦型性および取扱性を左右する重要なパラメータとなる。2軸織物の場合、その材料のせん断変形特性は強化繊維糸条間の間隔により支配されるが、2軸ステッチ基材のせん断変形特性を支配するのはステッチ糸Aのピッチであり、これが基材の長手方向および幅方向に実質的に同一であるとすれば、2軸ステッチ基材における各ニッティングポイントを等距離間隔に配置することにより、せん断変形性の異方性が小さい組織とすることができる。なお、実質的に同一とは、上述効果に対し支障をきたさない範囲を指しており、具体的にはステッチ長/ゲージ長=0.9〜1.1の範囲内である。   That is, the stitch length Sa and the gauge length Ga are important parameters that affect the formability and handleability of the biaxial stitch base material. In the case of a biaxial fabric, the shear deformation characteristic of the material is governed by the spacing between the reinforcing fiber yarns, but the shear deformation characteristic of the biaxial stitch base is governed by the pitch of the stitch yarn A. If it is substantially the same in the longitudinal direction and the width direction of the material, by arranging the knitting points in the biaxial stitch base material at equidistant intervals, a structure having a small shear deformation anisotropy is obtained. be able to. Note that “substantially the same” refers to a range in which the above-described effects are not hindered, and specifically, stitch length / gauge length = 0.9 to 1.1.

かかるステッチ長Saとは、2軸ステッチ基材の長手方向におけるステッチの間隔を表しており、すなわち、ループ1コース当たりの距離に相当する。かかるゲージ長Gaとは、2軸ステッチ基材の幅方向におけるステッチの間隔を表しており、すなわち、編成幅をウェル数で割返した距離に相当する。   The stitch length Sa represents a stitch interval in the longitudinal direction of the biaxial stitch base material, that is, corresponds to a distance per one loop. The gauge length Ga represents a stitch interval in the width direction of the biaxial stitch base, that is, a distance obtained by dividing the knitting width by the number of wells.

ステッチ長Saは、上述したように、3〜50mm程度が好適である。ステッチ長Saが3mm未満であると、ステッチ糸Aによる強化繊維糸条の拘束が強くなり、賦型性が損われる場合がある。ステッチ長Saが50mmを越えると、賦型性は向上するものの、拘束力が低下するため取扱性が悪く、また賦型の際、強化繊維糸条がステッチ内で蛇行したり、偏ったりするといった問題が発生する場合がある。より好ましくは、2軸ステッチ基材を製造する際引き揃えられた強化繊維糸条の元々の幅の1〜5倍程度が良く、ステッチ長Saで言えば4〜20mmの範囲内がよい。さらに好ましくは5〜15mm、とりわけ好ましくは6〜10mmの範囲内がよい。   As described above, the stitch length Sa is preferably about 3 to 50 mm. When the stitch length Sa is less than 3 mm, the reinforcement of the reinforcing fiber yarn by the stitch yarn A becomes strong, and the formability may be impaired. If the stitch length Sa exceeds 50 mm, the moldability is improved, but the handling force is poor because the binding force is reduced, and the reinforcing fiber yarns meander or bend in the stitch during molding. Problems may occur. More preferably, the width is preferably about 1 to 5 times the original width of the reinforcing fiber yarns aligned when the biaxial stitch base material is manufactured, and in terms of the stitch length Sa, the range is 4 to 20 mm. More preferably, it is in the range of 5 to 15 mm, particularly preferably 6 to 10 mm.

なお、従来、FRP製造に用いられていた基材は、2軸ステッチ基材の場合、ステッチ糸Aのステッチ長Saとゲージ長Gaとが実質的に異なるうえに、一般的にステッチ長Saが小さく、賦形限界せん断変形角が45°をはるかに下回り、また、もっとも賦形性が高いと言われていた織物の場合でさえ、賦形限界せん断変形角は30〜45°程度であった。   Conventionally, when the base material used for FRP production is a biaxial stitch base material, the stitch length Sa of the stitch yarn A and the gauge length Ga are substantially different, and the stitch length Sa is generally different. The shape limit shear deformation angle was about 30 to 45 ° even in the case of a small woven fabric whose shape limit shear deformation angle was much less than 45 ° and was said to have the highest shapeability. .

また、本発明の2軸ステッチ基材は、1ループあたりのステッチ糸A長さを長くして、ステッチ糸Aの張力を緩めることでも得られる。適正なループ長を与えることにより、取扱性を低下させることなく、賦形性を向上することが出来る。このとき、例えば大きな伸縮性を有する素材からなるステッチ糸Aを適用することで、賦形性をさらに向上することが出来る。かかる観点からステッチ糸Aはスパンデックス(ポリウレタン弾性繊維)や、ポリアミドまたはポリエステル加工糸が好ましい。   The biaxial stitch base material of the present invention can also be obtained by increasing the length of the stitch yarn A per loop and loosening the tension of the stitch yarn A. By giving an appropriate loop length, the formability can be improved without deteriorating the handleability. At this time, for example, by applying the stitch yarn A made of a material having a large stretchability, the formability can be further improved. From this viewpoint, the stitch yarn A is preferably spandex (polyurethane elastic fiber), polyamide or polyester processed yarn.

本発明においては、賦形限界せん断変形角(A)、(B)の比が1〜1.2の範囲内であることが好ましい。ここで、大きい方の賦形限界せん断変形角を小さい方の賦形限界せん断変形角で除したものを比として用いる。2種類の賦形限界せん断変形角の比が1.2を超える場合、せん断変形性の異方性が強くなり、均一に変形が起きにくく賦形が難しい場合がある。1〜1.1の範囲内であると、せん断変形性の異方性が最小限に抑えられるため、とりわけ好ましい。   In the present invention, the ratio between the shaping limit shear deformation angles (A) and (B) is preferably in the range of 1 to 1.2. Here, the ratio obtained by dividing the larger shaping limit shear deformation angle by the smaller shaping limit shear deformation angle is used as the ratio. When the ratio between the two types of shaping limit shear deformation angles exceeds 1.2, the shear deformability anisotropy becomes strong and uniform deformation may be difficult. The range of 1 to 1.1 is particularly preferable because the anisotropy of shear deformability is minimized.

本発明の2軸ステッチ基材において、賦形限界せん断変形角(A)、(B)の比を1〜1.2の範囲内とするためには、例えばステッチ糸Aの編組織として、1/1トリコット編や鎖編と1/1トリコット編とを複合した図3に示すような変則1/1トリコット編などを選択すればよい。   In the biaxial stitch base material of the present invention, in order to set the ratio of the shaping limit shear deformation angles (A) and (B) within the range of 1 to 1.2, for example, as the knitting structure of the stitch yarn A, 1 An anomalous 1/1 tricot knitting as shown in FIG. 3 in which a 1/1 tricot knitting or a chain knitting and a 1/1 tricot knitting are combined.

また、図2に示すような最も一般的な鎖編で一体化した+45°/−45°基材では、ステッチ糸Aが鎖状に連続している方向に引張る0°方向試験片とステッチ糸Aが入っていない方向に引張る90°方向試験片とでは、前者が非常に小さい賦形限界せん断変形角を示すのに対し、後者は非常に大きな賦形限界せん断変形角を示す。そのため、かかる賦形限界せん断変形角の比が1.2より大きくなってしまう。しかしながら、例えば1ループあたりのステッチ糸A長を長くし、好ましくは1ループあたりのステッチ糸A長を長くするとともに大きな伸縮性を有する素材からなるステッチ糸Aを適用し、さらに、ステッチ糸Aのステッチ方向と直交する方向に挿入糸を挿入することで、賦形限界せん断変形角(A)、(B)の比を1〜1.2の範囲内にすることができる。すなわち、0°方向試験片において、ステッチ糸Aが突っ張り変形を阻害していたところ、かかる1ループあたりのステッチ糸A長を長くし、好ましくは1ループあたりのステッチ糸A長を長くするとともに大きな伸縮性を有する素材からなるステッチ糸Aを適用することにより、基材はより変形しやすくなり、賦形限界せん断変形角を向上することが出来る。一方、90°方向試験片において、阻害するステッチ糸がなくだらだらと変形していたところ、挿入糸を挿入することにより変形を阻害し、0°方向試験片の賦形限界せん断変形角と同程度に調整することが出来る。かかる挿入糸は2軸ステッチ基材の形態安定および取扱性も向上することが出来る。かかる挿入糸は、FRPにおいて実質的に強度を担う必要はなく、挿入糸の繊度は10〜200texの繊度であるのが好ましい。かかる範囲より小さいと、形態安定および取扱性の向上効果が充分ではなくなる場合がある。一方、かかる範囲より大きいとFRPの重量が重くなり過ぎる場合がある。   Further, in the case of a + 45 ° / −45 ° base material integrated with the most common chain knitting as shown in FIG. 2, the 0 ° direction test piece and the stitch yarn in which the stitch yarn A is pulled in the chain-continuous direction. With the 90 ° direction test piece that is pulled in the direction not containing A, the former shows a very small shaping limit shear deformation angle, whereas the latter shows a very large shaping limit shear deformation angle. Therefore, the ratio of the shaping limit shear deformation angle becomes larger than 1.2. However, for example, the stitch yarn A per loop is lengthened, the stitch yarn A per loop is preferably lengthened, and the stitch yarn A made of a material having a large elasticity is applied. By inserting the insertion yarn in a direction orthogonal to the stitch direction, the ratio of the shaping limit shear deformation angles (A) and (B) can be set within a range of 1 to 1.2. That is, in the 0 ° direction test piece, when the stitch yarn A hinders the tensile deformation, the stitch yarn A length per one loop is lengthened, and preferably the stitch yarn A length per one loop is lengthened and large. By applying the stitch yarn A made of a stretchable material, the base material is more easily deformed, and the shaping limit shear deformation angle can be improved. On the other hand, in the 90 ° direction test piece, when it was deformed loosely without the hindering stitch yarn, it was inhibited by inserting the insertion yarn, and was about the same as the shaping limit shear deformation angle of the 0 ° direction test piece. Can be adjusted. Such an insertion yarn can also improve the form stability and handleability of the biaxial stitch base material. Such an insertion yarn does not need to bear substantial strength in the FRP, and the fineness of the insertion yarn is preferably 10 to 200 tex. If it is smaller than this range, the effect of improving the form stability and handling properties may not be sufficient. On the other hand, if it is larger than this range, the weight of the FRP may become too heavy.

さらに、本発明においては、強化繊維糸条が基材の長手方向に関して0°方向および90°方向に配向されている構成が好ましい。かかる構成の場合、ステッチを施す装置の性質上、せん断変形を起こす方向(±45°方向)にステッチ糸Aが連続的に存在させることができないため、無理なく賦形性を向上できる構成とできる。例えば、図3の矢印40が示す基材の長手方向に関して0°、90°と強化繊維糸条を配列した後、変則1/1トリコット編により一体化すると、本発明の効果を最大限に発現することができるため、本発明における好ましい態様といえる。   Furthermore, in the present invention, a configuration in which the reinforcing fiber yarns are oriented in the 0 ° direction and the 90 ° direction with respect to the longitudinal direction of the base material is preferable. In the case of such a configuration, the stitch yarn A cannot be continuously present in the direction in which shear deformation occurs (± 45 ° direction) due to the nature of the stitching device, so that the shapeability can be improved without difficulty. . For example, when the reinforcing fiber yarns are arranged at 0 ° and 90 ° with respect to the longitudinal direction of the base material indicated by the arrow 40 in FIG. 3 and then integrated by an irregular 1/1 tricot, the effect of the present invention is fully exhibited. Therefore, it can be said to be a preferable embodiment in the present invention.

このような本発明の2軸ステッチ基材は、一般の織物基材と同様に多くの積層パターンに対応でき、かつ、一般の多軸ステッチ基材より取扱性が遙かに優れ、織物基材と同等もしくはそれ以上の賦形性を有することから、適用用途の広い工業的な基材となる。   Such a biaxial stitch base material of the present invention can cope with many laminated patterns as in the case of a general woven base material, and is much easier to handle than a general multiaxial stitch base material. Therefore, it is an industrial base material with a wide range of applications.

本発明で用いる強化繊維糸条の種類としては、FRP用の強化材となるものであれば特に制限はなく、例えば、炭素繊維、黒鉛繊維、ガラス繊維、および、アラミド、パラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリアリレート等の有機繊維等が挙げられ、これらの1種または2種類以上を併用することができる。中でも、炭素繊維は、比強度・比弾性率に優れ、好ましく用いられる。   The type of reinforcing fiber yarn used in the present invention is not particularly limited as long as it becomes a reinforcing material for FRP. For example, carbon fiber, graphite fiber, glass fiber, and aramid, paraphenylenebenzobisoxazole, Examples thereof include organic fibers such as polyvinyl alcohol, polyethylene, and polyarylate, and one or more of these can be used in combination. Among these, carbon fibers are excellent in specific strength and specific elastic modulus and are preferably used.

本発明で用いるステッチ糸Aの種類としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ビニルアルコール、ポリフェニレンサルファイド、ポリアラミド、ポリウレタン、それらの組成物等から選ぶことができる。本発明における最大の課題である賦形性を最大限に向上するためには、ステッチ糸A自体が大きな伸縮性を有するのが好ましく、かかる観点からスパンデックス(ポリウレタン弾性繊維)や、ポリアミドまたはポリエステル加工糸が好ましい。また、ステッチ糸Aの形態としては、モノフィラメント糸、マルチフィラメント糸、それらの加工糸(捲縮糸、合糸、カバリング糸など)、紡績糸などいずれであってよいが、好ましくは基材表面の平滑性を得るためにマルチフィラメント糸であるのが好ましい。マルチフィラメント糸であれば、賦形時や成形時に加圧することで、マルチフィラメントの配列位置が移動し、マルチフィラメント糸の厚みを薄くすることができる。更に好ましくは、マルチフィラメント糸の加工糸(捲縮糸、合糸、カバリング糸など)である。かかる加工糸にすることにより、上述の通りステッチ糸A自体が大きな伸縮性を有するものとなる。具体的には、スパンデックスに低融点繊維をカバリングした加工糸などが挙げられる。   The type of stitch yarn A used in the present invention can be selected from, for example, polyester, polyamide, polyethylene, vinyl alcohol, polyphenylene sulfide, polyaramid, polyurethane, and compositions thereof. In order to maximize the shapeability, which is the greatest problem in the present invention, it is preferable that the stitch yarn A itself has a large stretchability. From this point of view, spandex (polyurethane elastic fiber), polyamide or polyester processing Yarn is preferred. The stitch yarn A may be any of monofilament yarn, multifilament yarn, processed yarn (crimped yarn, synthetic yarn, covering yarn, etc.), spun yarn, etc. In order to obtain smoothness, a multifilament yarn is preferred. In the case of a multifilament yarn, by applying pressure at the time of shaping or forming, the arrangement position of the multifilament moves, and the thickness of the multifilament yarn can be reduced. More preferred are multifilament yarn processed yarns (crimped yarn, synthetic yarn, covering yarn, etc.). By using such a processed yarn, the stitch yarn A itself has great stretchability as described above. Specifically, a processed yarn in which a low melting point fiber is covered with spandex can be used.

挿入糸としては共重合ポリエステル、共重合ポリアミド、共重合ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ビニルアルコール、ポリフェニレンサルファイド、ポリアラミド、それらの組成物等からなる有機繊維、もしくは炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、金属繊維などの無機繊維、さらには、それらの混合糸から選ぶことができるが、価格の面からガラス繊維であるのが好ましい。   As an insertion thread, copolyester, copolyamide, copolyolefin, polyester, polyamide, polyethylene, vinyl alcohol, polyphenylene sulfide, polyaramid, organic fiber made of those compositions, or carbon fiber, glass fiber, ceramic fiber, Although it can be selected from inorganic fibers such as metal fibers and mixed yarns thereof, glass fibers are preferable from the viewpoint of cost.

上記した本発明の2軸ステッチ基材は、平面や一次曲面の形状はもちろんのこと、特に二次曲面を有する形状のプリフォームに賦型するときにその効果を発揮する。二次曲面とは、例えば半球状などの形状を指し、一次曲面のように、単純に曲線を一方向に押し出したような形状ではない複雑形状を指す。従来の多軸ステッチ基材を用いた場合は、例えば300mm以下の曲率を有する二次曲面の形状に賦型する場合はシワや間隙が生じ、賦型は困難であった。しかしながら、本発明の2軸ステッチ基材を1組もしくは複数組用いてプリフォームを成形する場合には、2軸ステッチ基材が上述の特徴を有することから、曲率の小さい二次曲面の形状にもシワや間隙がなく賦型でき、良好な品位のプリフォームを得ることができるのである。   The biaxial stitch base material of the present invention described above exhibits its effect when it is molded into a preform having a shape having a quadric surface as well as a flat surface and a primary surface. The quadratic curved surface refers to a shape such as a hemisphere, for example, and refers to a complex shape that is not a shape obtained by simply extruding a curve in one direction, such as a primary curved surface. When a conventional multi-axis stitch base material is used, for example, when forming into a shape of a quadratic curved surface having a curvature of 300 mm or less, wrinkles and gaps are generated, and forming is difficult. However, when forming a preform using one or a plurality of biaxial stitch base materials of the present invention, since the biaxial stitch base material has the above-mentioned characteristics, the shape of the secondary curved surface has a small curvature. However, it can be molded without wrinkles or gaps, and a preform with good quality can be obtained.

複数組の2軸ステッチ基材を用いてプリフォームを構成する場合は、2軸ステッチ基材を積層し、積層した2軸ステッチ基材同士の間に係合材料を配置して一体化するのが好ましい。係合材料としては、後述するような固着材料を使うと2軸ステッチ基材をニードルなどでこれ以上損傷させることがないので好ましい。また、選定する固着材料の種類によっては、耐衝撃性を高める機能を果たし、2軸ステッチ基材間(層間)で生じるクラックのストッパーの機能を果たす。更には、マトリックス樹脂が流れるための流路を形成する機能も果たし、含浸性をも向上させることができる。   When a preform is formed using a plurality of sets of biaxial stitch base materials, the biaxial stitch base materials are laminated, and an engaging material is arranged and integrated between the laminated biaxial stitch base materials. Is preferred. As the engaging material, it is preferable to use a fixing material as will be described later, because the biaxial stitch base material is not further damaged by the needle or the like. In addition, depending on the type of fixing material to be selected, it functions to improve impact resistance, and functions as a stopper for cracks that occur between biaxial stitch base materials (interlayers). Furthermore, it also functions to form a flow path for the matrix resin to flow, and the impregnation property can be improved.

かかる固着材料の形態としては、粒子、カットファイバー、織物、編物、不織布およびメッシュから選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。中でも粒子またはカットファイバーであると固着材料が不連続状であるためプリフォームへの賦型性に優れ、本発明の効果を最大限に発現することができる。また、その種類としては、例えばエポキシ、フェノール、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、それらの組成物等の熱硬化性樹脂や、ポリビニルホルマール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、共重合ポリエステル、共重合ポリアミド、共重合ポリオレフィン、それらの組成物等の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との組成物等を使用できる。   The form of the fixing material is preferably at least one selected from particles, cut fibers, woven fabrics, knitted fabrics, nonwoven fabrics and meshes. Among them, particles or cut fibers are excellent in formability to a preform because the fixing material is discontinuous, and the effects of the present invention can be exhibited to the maximum. Examples of the types include thermosetting resins such as epoxy, phenol, vinyl ester, unsaturated polyester, and compositions thereof, polyvinyl formal, polycarbonate, polyphenylene ether, polyether sulfone, polyether imide, and copolyester. Further, thermoplastic resins such as copolymerized polyamides, copolymerized polyolefins, and compositions thereof, compositions of thermosetting resins and thermoplastic resins, and the like can be used.

また、別の視点からは、複数組の2軸ステッチ基材をステッチ糸Bにて一体化することも好ましい。ステッチ糸で複数組の2軸ステッチ基材を一体化する場合、2軸ステッチ基材をニードルで若干損傷させる場合があり得るが、プリフォームとしての取扱性が格段に向上するだけでなく、マトリックス樹脂が流れるための流路を厚み方向に確実に形成することができ、含浸性をとりわけ向上させることができる。   From another viewpoint, it is also preferable to integrate a plurality of sets of biaxial stitch base materials with the stitch yarn B. When multiple sets of biaxial stitch base materials are integrated with stitch yarn, the biaxial stitch base material may be slightly damaged by the needle, but not only the handling property as a preform is greatly improved but also the matrix The flow path for the resin to flow can be reliably formed in the thickness direction, and the impregnation property can be particularly improved.

(使用した基材)
賦形限界せん断変形角を測定する、強化繊維糸条が2方向に配列し、かつ直交している基材として、以下の5種類のものを用意した。
A.平織基材CO6343B(東レ社製):炭素繊維フィラメントが3000本束ねられた糸条が2軸に直交している、平織組織の織物。
B.平織基材BT70−30(東レ社製):炭素繊維フィラメントが12000本束ねられた糸条が2軸に直交して平織組織した織物。
C.2軸ステッチ基材C:炭素繊維フィラメントが24000本束ねられた糸条が+45°/−45°の2層に引き揃えられ、ゲージ長Gaが5mm、ステッチ長Saが2.3mmで鎖編により一体化されている+45°/−45°ステッチ基材。ステッチ糸Aとしてポリエステルマルチフィラメント糸を用いた。
D.2軸ステッチ基材D:炭素繊維フィラメントが24000本束ねられた糸条が0°/90°の2層に引き揃えられ、ゲージ長Gaが5mm、ステッチ長Saが2.3mmで変則1/1トリコット編で一体化されている0°/90°ステッチ基材。ステッチ糸Aとしてポリエステルマルチフィラメント糸を用いた。
E.2軸ステッチ基材E:炭素繊維フィラメントが24000本束ねられた糸条が0°/90°の2層に引き揃えられ、ゲージ長Gaが2.3mm、ステッチ長Saが2.3mmで変則1/1トリコット編で一体化されている0°/90°ステッチ基材。ステッチ糸Aとしてポリエステルマルチフィラメント糸を用いた。
F.2軸ステッチ基材F:炭素繊維フィラメントが24000本束ねられた糸条が0°/90°の2層に引き揃えられ、ゲージ長Gaが55mm、ステッチ長Saが55mmで変則1/1トリコット編で一体化されている0°/90°ステッチ基材。ステッチ糸Aとしてポリエステルマルチフィラメント糸を用いた。
G.2軸ステッチ基材G:炭素繊維フィラメントが24000本束ねられた糸条が0°/90°の2層に引き揃えられ、ゲージ長Gaが3mm、ステッチ長Saが3mmで変則1/1トリコット編で一体化されている0°/90°ステッチ基材。ステッチ糸Aとしてポリエステルマルチフィラメント糸を用いた。
H.2軸ステッチ基材H:炭素繊維フィラメントが24000本束ねられた糸条が0°/90°の2層に引き揃えられ、ゲージ長Gaが5mm、ステッチ長Saが5mmで変則1/1トリコット編で一体化されている0°/90°ステッチ基材。ステッチ糸Aとしてポリエステルマルチフィラメント糸を用いた。
I.2軸ステッチ基材I:炭素繊維フィラメントが24000本束ねられた糸条が0°/90°の2層に引き揃えられ、ゲージ長Gaが10mm、ステッチ長Saが10mmで変則1/1トリコット編で一体化されている0°/90°ステッチ基材。ステッチ糸Aとしてポリエステルマルチフィラメント糸を用いた。
J.2軸ステッチ基材J:炭素繊維フィラメントが24000本束ねられた糸条が0°/90°の2層に引き揃えられ、ゲージ長Gaが50mm、ステッチ長Saが50mmで変則1/1トリコット編で一体化されている0°/90°ステッチ基材。ステッチ糸Aとしてポリエステルマルチフィラメント糸を用いた。
K.2軸ステッチ基材K:炭素繊維フィラメントが24000本束ねられた糸条が+45°/−45°の2層に引き揃えられ、ゲージ長Gaが5mm、ステッチ長Saが5mmで鎖編により一体化されている+45°/−45°ステッチ基材。ステッチ糸Aとしてスパンデックスを用い、実質的に無張力状態で強化繊維を一体化する一方、ステッチ糸Aのステッチ方向と垂直方向に45tex(ECE225 1/2)のガラス繊維からなる挿入糸を配した
L.2軸ステッチ基材L:炭素繊維フィラメントが24000本束ねられた糸条が0°/45°の2層に引き揃えられ、ゲージ長Gaが5mm、ステッチ長Saが5mmで変則1/1トリコット編で一体化されている0°/45°ステッチ基材。ステッチ糸Aとしてポリエステルマルチフィラメント糸を用いた。
M.多軸ステッチ基材M:炭素繊維フィラメントが24000本束ねられた糸条が45°/0°/−45°/90°の4層に引き揃えられ、ゲージ長Gaが5mm、ステッチ長Saが2.3mmで鎖編で一体化されている45°/0°/−45°/90°ステッチ基材。ステッチ糸Aとしてポリエステルマルチフィラメント糸を用いた。
N.非拘束シートN: 炭素繊維フィラメントが24000本束ねられた糸条が0°/90°の2層に引き揃えてシート状にしただけの非拘束のシート
(実施例1〜5)
上記G〜Kの基材に対して、測定法Zを適用して賦形限界せん断変形角を測定した。すべての試験手順は室温(25℃)中で実施し、詳細は以下のとおりであった。
(Substrate used)
The following five types of substrates were prepared as the base material in which the reinforcing fiber yarns were arranged in two directions and were orthogonal to each other to measure the forming limit shear deformation angle.
A. Plain weave base material CO6343B (manufactured by Toray Industries, Inc.): A plain weave fabric in which 3000 yarns of carbon fiber filaments are orthogonal to two axes.
B. Plain weave base material BT70-30 (manufactured by Toray Industries, Inc.): A woven fabric in which 12,000 carbon fiber filaments are bundled in a plain weave structure perpendicular to two axes.
C. Biaxial stitch base material C: 24000 pieces of carbon fiber filaments bundled are aligned in two layers of + 45 ° / −45 °, gauge length Ga is 5 mm, stitch length Sa is 2.3 mm, and chain knitting Integrated + 45 ° / -45 ° stitch substrate. Polyester multifilament yarn was used as stitch yarn A.
D. Biaxial stitch base D: 24000 pieces of carbon fiber filaments bundled together are aligned in two layers of 0 ° / 90 °, gauge length Ga is 5 mm, stitch length Sa is 2.3 mm, irregular 1/1 0 ° / 90 ° stitch base material integrated with tricot. Polyester multifilament yarn was used as stitch yarn A.
E. Biaxial Stitch Substrate E: 24000 carbon fiber filaments bundled together are aligned in two layers of 0 ° / 90 °, gauge length Ga is 2.3 mm, stitch length Sa is 2.3 mm, irregular 1 / 0 ° / 90 ° stitch base material integrated in 1 tricot knitting. Polyester multifilament yarn was used as stitch yarn A.
F. Biaxial stitch base material F: 24000 pieces of carbon fiber filaments bundled are aligned in two layers of 0 ° / 90 °, gauge length Ga is 55 mm, stitch length Sa is 55 mm, irregular 1/1 tricot Integrated at 0 ° / 90 ° stitch substrate. Polyester multifilament yarn was used as stitch yarn A.
G. Biaxial stitch base material G: 24,000 carbon fiber filaments bundled together are aligned in two layers of 0 ° / 90 °, gauge length Ga is 3 mm, stitch length Sa is 3 mm, irregular 1/1 tricot Integrated at 0 ° / 90 ° stitch substrate. Polyester multifilament yarn was used as stitch yarn A.
H. Biaxial stitch base material H: 24,000 carbon fiber filaments bundled with two layers of 0 ° / 90 °, gauge length Ga is 5 mm, stitch length Sa is 5 mm, irregular 1/1 tricot Integrated at 0 ° / 90 ° stitch substrate. Polyester multifilament yarn was used as stitch yarn A.
I. Biaxial stitch base material I: 24000 pieces of carbon fiber filaments bundled are aligned in two layers of 0 ° / 90 °, gauge length Ga is 10 mm, stitch length Sa is 10 mm, irregular 1/1 tricot Integrated at 0 ° / 90 ° stitch substrate. Polyester multifilament yarn was used as stitch yarn A.
J. et al. Biaxial Stitch Base J: 24,000 carbon fiber filaments bundled in two layers of 0 ° / 90 °, gauge length Ga is 50 mm, stitch length Sa is 50 mm, irregular 1/1 tricot Integrated at 0 ° / 90 ° stitch substrate. Polyester multifilament yarn was used as stitch yarn A.
K. Biaxial stitch base material K: Threads with 24,000 carbon fiber filaments bundled together are arranged in two layers of + 45 ° / -45 °, integrated with chain knitting with gauge length Ga of 5 mm and stitch length Sa of 5 mm + 45 ° / −45 ° stitched substrate. Spandex was used as the stitch yarn A, and the reinforcing fibers were integrated in a substantially tension-free state, while an insertion yarn made of 45 tex (ECE225 1/2) glass fiber was arranged in the direction perpendicular to the stitch direction of the stitch yarn A. L. Biaxial stitch base material L: 24000 pieces of carbon fiber filaments bundled together are arranged in two layers of 0 ° / 45 °, gauge length Ga is 5 mm, stitch length Sa is 5 mm, irregular 1/1 tricot Integrated at 0 ° / 45 ° stitched substrate. Polyester multifilament yarn was used as stitch yarn A.
M.M. Multiaxial stitch base material M: Threads in which 24,000 carbon fiber filaments are bundled are aligned in four layers of 45 ° / 0 ° / −45 ° / 90 °, the gauge length Ga is 5 mm, and the stitch length Sa is 2. .45 ° / 0 ° / −45 ° / 90 ° stitch substrate integrated with chain stitch at 3 mm. Polyester multifilament yarn was used as stitch yarn A.
N. Unconstrained sheet N: Unconstrained sheet in which 24000 pieces of carbon fiber filaments are bundled into two layers of 0 ° / 90 ° to form a sheet (Examples 1 to 5)
The measuring method Z was applied to the G to K substrates, and the shaping limit shear deformation angle was measured. All test procedures were performed at room temperature (25 ° C.) and details were as follows.

強化繊維糸条が2方向に配向した布帛基材から、100mm×340mm(内、両端のつかみ部がそれぞれ100mm×20mm)の長方形状の試験片を2種類切り出した。1種類は、強化繊維方向を45°と−45°として、0°方向に長辺、90°方向に短辺を取った試験片(0°方向試験片)、もう1種類は、強化繊維方向を45°と−45°として、90°方向に長辺、0°方向に短辺を取った試験片(90°方向試験片)で、それぞれ10枚ずつ切り出した。   Two types of rectangular test pieces having a size of 100 mm × 340 mm (inside, gripping portions at both ends of 100 mm × 20 mm) were cut out from a fabric base material in which reinforcing fiber yarns were oriented in two directions. One type is a test piece (0 ° direction test piece) having a long side in the 0 ° direction and a short side in the 90 ° direction, with the reinforcing fiber direction being 45 ° and −45 °, and the other type is the reinforcing fiber direction. Were cut out by 10 pieces each with a test piece having a long side in the 90 ° direction and a short side in the 0 ° direction (90 ° direction test piece).

引張最大荷重を測定するため、試験片を万能試験機INSTRON5566にセットした。長方形の試験片の短辺を両方、長手方向に20mm設けたつかみ部でチャックに完全固定し、図1のように長辺長さL、すなわちチャック間21が300mm、短辺長さW、すなわち試験片幅23が100mmとした。引張速度が10mm/minとなるように試験片を一定速度で引張った。万能試験機から出力された変位と荷重との関係を見比べながら、最大引張荷重を測定した。続けて同様の試験を行い、各基材の0°方向試験片および90°方向試験片に対してそれぞれn=5で測定を行い、それらの平均から最大引張荷重を測定した。図6に2軸ステッチ基材Hの0°方向試験片の荷重−変位曲線を示した。   In order to measure the maximum tensile load, the test piece was set in a universal testing machine INSTRON 5566. Both of the short sides of the rectangular test piece are completely fixed to the chuck with a grip portion provided in the longitudinal direction at 20 mm. As shown in FIG. 1, the long side length L, that is, the chuck interval 21 is 300 mm, and the short side length W, The test piece width 23 was 100 mm. The test piece was pulled at a constant speed so that the tensile speed was 10 mm / min. The maximum tensile load was measured while comparing the relationship between the displacement output from the universal testing machine and the load. Subsequently, the same test was performed, and the 0 ° direction test piece and the 90 ° direction test piece of each base material were measured at n = 5, and the maximum tensile load was measured from the average. FIG. 6 shows a load-displacement curve of a 0 ° direction test piece of the biaxial stitch base material H.

次に、各水準残りの5枚の試験片に対し、最大引張荷重の20%を同様の試験により負荷した。荷重が20%に達したところで、下部チャック、上部チャックの順に試験片のつかみ部を解放し、図7のような平滑な台11の上に試験片9を置いてガラス板12でその試験片を挟んだ。このようにして、対向する2つの長辺の中間点を結んだ線の長さW’を荷重除荷後1分経過した時点で測定した。その際、長辺端部のギザギザは図8の基準に従い、強化繊維糸条端部13の最も出っ張った部分37と引っ込んだ部分38の中間線39を長辺端部と認識し、W’の測定を行った。   Next, 20% of the maximum tensile load was applied to the remaining five test pieces at each level by the same test. When the load reaches 20%, the grip portion of the test piece is released in the order of the lower chuck and the upper chuck, and the test piece 9 is placed on the smooth base 11 as shown in FIG. Between. In this way, the length W ′ of the line connecting the midpoints of the two opposing long sides was measured when 1 minute had elapsed after unloading. At that time, the jagged edge of the long side end recognizes the middle line 39 of the most protruding portion 37 and the retracted portion 38 of the reinforcing fiber yarn end portion 13 as the long side end portion according to the standard of FIG. Measurements were made.

こうして測定された最大引張荷重、W’から、式1より各方向における賦形限界せん断変形角θを求めた。結果を表1に示す。2軸ステッチ基材Gは、ゲージ長Gaとステッチ長Saが等しく3mmという編組織になっており、0°方向試験片、90°方向試験片ともに賦形限界せん断変形角が45°であり、等方的なせん断変形を起こした。また、2軸ステッチ基材Hは、ゲージ長Ga、ステッチ長Saがそれぞれ等しく5mmであり、0°方向試験片、90°方向試験片ともに賦形限界せん断変形角は55°と大きく、従来、賦型性に優れているといわれていた平織物と同等以上の賦形性が得られるものであった。2軸ステッチ基材I、Jは2軸ステッチ基材G、Hに比べ、さらにゲージ長Gaおよびステッチ長Saをそれぞれ、10mm、50mmと大きくした編組織となっており、それぞれ0°方向試験片、90°方向試験片ともに賦形限界せん断変形角が65°、79°と大きく賦形性が向上した。ただし、ゲージ長Gaおよびステッチ長Saが大きくなるとともに取扱性が若干低下する傾向があった。2軸ステッチ基材Kは鎖編で一体化されており、基材G〜Jと編組織が異なるものの、0°方向試験片、90°方向試験片、それぞれの賦形限界せん断変形角が46°、49°と賦形限界せん断変形角の比は1.07と十分等方的なせん断変形性を見せた。また、いずれの賦形限界せん断変形角も45°以上であり、十分な賦形性を有すると共に、挿入糸を挿入したことにより、取扱性も高かった。   From the maximum tensile load W ′ thus measured, the shaping limit shear deformation angle θ in each direction was determined from Equation 1. The results are shown in Table 1. The biaxial stitch base G has a knitted structure in which the gauge length Ga and the stitch length Sa are equal to 3 mm, and the shaping limit shear deformation angle is 45 ° for both the 0 ° direction test piece and the 90 ° direction test piece, Isotropic shear deformation occurred. In addition, the biaxial stitch base H has the same gauge length Ga and stitch length Sa of 5 mm, and the shaping limit shear deformation angle is as large as 55 ° for both the 0 ° direction test piece and the 90 ° direction test piece. A shapeability equal to or higher than that of a plain woven fabric, which was said to be excellent in shapeability, was obtained. The biaxial stitch bases I and J have a knitted structure in which the gauge length Ga and the stitch length Sa are increased to 10 mm and 50 mm, respectively, compared with the biaxial stitch bases G and H, respectively. The shape limitability shear deformation angle was 65 ° and 79 ° for both of the 90 ° direction test pieces and the shapeability was greatly improved. However, as the gauge length Ga and the stitch length Sa are increased, the handleability tends to be slightly lowered. The biaxial stitch base material K is integrated by chain knitting, and although the base materials G to J are different in knitting structure, the 0 ° direction test piece and the 90 ° direction test piece have respective shaping limit shear deformation angles of 46. The ratio of °, 49 ° and the shaping limit shear deformation angle was 1.07, indicating a sufficiently isotropic shear deformability. In addition, each of the shaping limit shear deformation angles was 45 ° or more, and it had sufficient shaping properties, and the handleability was high due to the insertion of the insertion yarn.

Figure 0004940644
Figure 0004940644

(実施例6〜10)
図9のように半球状の型17への2軸ステッチ基材G〜Kの賦形を行い、実施例1〜5で賦形限界せん断変形角が0°方向、90°方向いずれも45°以上と平織物以上であった2軸ステッチ基材G〜Kの賦形性が高いことを確認した。
(Examples 6 to 10)
As shown in FIG. 9, the biaxial stitch base materials G to K are formed on the hemispherical mold 17, and in Examples 1 to 5, the forming limit shear deformation angle is 45 ° in both the 0 ° direction and the 90 ° direction. It was confirmed that the biaxial stitch base materials G to K which were more than the above and a plain woven fabric have high shapeability.

半球の直径は200mmであり、500×500mmに切り出した2軸ステッチ基材14を210mm直径の穴が空いたプレート15と16で挟み込み、半球状の型17に押しつけた。   The diameter of the hemisphere was 200 mm, and the biaxial stitch base material 14 cut out to 500 × 500 mm was sandwiched between plates 15 and 16 with holes having a diameter of 210 mm and pressed against the hemispherical mold 17.

その結果、いずれの2軸ステッチ基材も、プレート15と16の間で滑りながら、型17に賦形された。また、表2に示すように、2軸ステッチ基材G、H、I、Kに関しては、賦形後も基材にシワや厚み方向のうねりは発生せず、きれいな外観を得ることが出来た。2軸ステッチ基材Jについては若干の繊維蛇行が見られた。表2にそれぞれの基材の賦形後の外観について示した。   As a result, any biaxial stitch substrate was shaped into the mold 17 while sliding between the plates 15 and 16. In addition, as shown in Table 2, for the biaxial stitch base materials G, H, I, and K, wrinkles and waviness in the thickness direction did not occur on the base material even after shaping, and a clean appearance could be obtained. . For the biaxial stitch base J, some fiber meandering was observed. Table 2 shows the appearance of each substrate after shaping.

Figure 0004940644
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(比較例1〜6)
実施例1〜5と同様に、A〜Fの基材に対して、測定法Zを適用して賦形限界せん断変形角を測定した。測定された賦形限界せん断変形角を表3にまとめた。また、図4のa)、b)に2軸ステッチ基材Cの0°方向試験片、90°方向試験片の、図5に2軸ステッチ基材Dの0°方向試験片のそれぞれの荷重−変位曲線を示した。
(Comparative Examples 1-6)
In the same manner as in Examples 1 to 5, the forming limit shear deformation angle was measured by applying measurement method Z to the substrates A to F. The measured shaping limit shear deformation angles are summarized in Table 3. 4A) and FIG. 4B, the respective loads of the 0 ° direction test piece and the 90 ° direction test piece of the biaxial stitch base material C, and FIG. -A displacement curve is shown.

従来、賦形性が高いとされていた基材A,Bは0°方向試験片、90°方向試験片何れも45°を下回る賦形限界せん断変形角を有していた。一方、2軸ステッチ基材Cは、0°方向と90°方向で賦形限界せん断変形角が大きく異なるという結果が得られた。0°方向の場合には、図2a)に示すように、引張方向に鎖編が施されており、ステッチ糸自体が突っ張って抵抗となり変形を妨げていたため、低い賦形限界せん断変形角となった。一方、90°方向の場合には、図2b)が示すように引張方向と垂直に鎖編が施されており、変形を阻害するものが存在しないため、だらだらと変形した。2軸ステッチ基材Dは0°方向と90°方向の賦形限界せん断変形角が同じであり、ステッチ糸Aの編組織によっては平織物と同様に等方的なせん断変形が可能であることがわかったが、いずれも45°を下回る賦形限界せん断変形角を有していた。2軸ステッチ基材Eも0°方向と90°方向の賦形限界せん断変形角が同じであったが、ステッチ長およびゲージ長がいずれも2.3mmと小さいため、強化繊維に対する拘束が強く、33°とそれほど高くない賦形限界せん断変形角を示した。さらに2軸ステッチ基材Fはステッチ長およびゲージ長がいずれも55mmと大きく、0°方向と90°方向の賦形限界せん断変形角81°と大きく、賦形性は高いと思われるが、ステッチ糸による拘束が小さすぎて取扱性が非常に悪かった。   Conventionally, the base materials A and B, which were considered to have high formability, had a shaping limit shear deformation angle of less than 45 ° in both the 0 ° direction test piece and the 90 ° direction test piece. On the other hand, as for biaxial stitch base material C, the result that the shaping limit shear deformation angle differs greatly in the 0 ° direction and the 90 ° direction was obtained. In the case of 0 ° direction, as shown in FIG. 2a), a chain stitch is applied in the tensile direction, and the stitch yarn itself is stretched to become resistance and prevent deformation, resulting in a low shaping limit shear deformation angle. It was. On the other hand, in the case of the 90 ° direction, as shown in FIG. 2 b), the chain knitting is performed perpendicular to the tensile direction, and there is nothing that hinders the deformation, so that the deformation is loose. The biaxial stitch base D has the same shaping limit shear deformation angle in the 0 ° direction and 90 ° direction, and depending on the knitting structure of the stitch yarn A, isotropic shear deformation is possible like the plain fabric. However, all had a forming limit shear deformation angle of less than 45 °. The biaxial stitch base E had the same shaping limit shear deformation angle in the 0 ° direction and the 90 ° direction, but both the stitch length and the gauge length were as small as 2.3 mm. The forming limit shear deformation angle was not so high as 33 °. Furthermore, the biaxial stitch base material F has both a stitch length and a gauge length as large as 55 mm, a large shape limit shear deformation angle of 81 ° in the 0 ° direction and 90 ° direction, and it seems that the formability is high. The handleability was very poor because the constraint by the thread was too small.

Figure 0004940644
Figure 0004940644

(比較例7〜15)
実施例6〜10と同様に、A〜Fの基材及びL〜Nの基材について、図9に示した半球状の型17への賦形を行い、賦形性を検証した。表4にそれぞれの基材の賦形後の外観についてまとめた。平織基材である基材A、Bおよび2軸ステッチ基材D、Eは、いずれもほとんどの領域できれいに賦形出来ていたが、半球の縁のあたりで若干のシワや厚み方向のうねりが発生していた。2軸ステッチ基材Cについては、全面にシワが発生し、全く賦形出来なかった。2方向の賦形限界せん断変形角が異なる場合、低い賦形限界せん断変形角で賦形性が決まってしまうと推測された。2軸ステッチ基材Fについては、全面に賦形することが出来たが、繊維蛇行が大きく、一部で目隙が生じた。2軸ステッチ基材Lについては、ほとんどの領域できれいに賦形出来ていたが、半球の縁のあたりで若干のシワや厚み方向のうねりが発生した。またせん断変形性に異方性があり、一方向にのみ大きな変形がおこり、結果目隙が発生した。多軸ステッチ基材Mについては、全面にシワが発生し、全く賦形出来なかった。せん断変形を妨げる方向に強化繊維が配向していることが原因と考えられた。非拘束シートNについては、せん断変形が起きず、強化繊維同士の繋がりもないため、シートに大きな割れが生じ、目隙となった。
(Comparative Examples 7-15)
In the same manner as in Examples 6 to 10, the base materials A to F and the base materials L to N were formed into the hemispherical mold 17 shown in FIG. 9 to verify the formability. Table 4 summarizes the appearance of each substrate after shaping. The base fabrics A and B and the biaxial stitch bases D and E, which are plain weave base materials, were all nicely shaped in most areas, but there were some wrinkles and waviness in the thickness direction around the edge of the hemisphere. It has occurred. About biaxial stitch base material C, wrinkles generate | occur | produced on the whole surface and it was not able to shape at all. When the shape limit shear deformation angles in the two directions are different, it is assumed that the shapeability is determined at a low shape limit shear deformation angle. The biaxial stitch base material F could be shaped on the entire surface, but the fiber meandering was large and some gaps occurred. The biaxially stitched base material L was shaped nicely in almost all areas, but some wrinkles and waviness in the thickness direction occurred around the edge of the hemisphere. In addition, there was anisotropy in shear deformability and large deformation occurred only in one direction, resulting in gaps. About the multi-axis stitch base material M, wrinkles generate | occur | produced on the whole surface and it was not able to shape at all. The reason is thought to be that the reinforcing fibers are oriented in the direction that prevents shear deformation. With respect to the unconstrained sheet N, no shear deformation occurred, and there was no connection between the reinforcing fibers.

Figure 0004940644
Figure 0004940644

本発明にかかる2軸ステッチ基材およびプリフォームは、FRP型、輸送機器(自動車、船舶、航空機、自転車など)、スポーツ用品および構造物の補修・補強をはじめ、その他の一般産業に用いられるFRPの強化材として好適に用いられ、とりわけ輸送機器等の構造部材に好適である。   The biaxial stitch substrate and preform according to the present invention are FRP type, FRP used in other general industries including repair and reinforcement of transportation equipment (automobile, ship, aircraft, bicycle, etc.), sports equipment and structures. It is suitably used as a reinforcing material, and particularly suitable for structural members such as transportation equipment.

賦形限界せん断変形角の測定法Zの模式図である。It is a schematic diagram of the measuring method Z of a shaping limit shear deformation angle. 一般的な鎖編で一体化した+45°/−45°基材の賦形限界せん断変形角測定時の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode at the time of the shaping limit shear deformation angle measurement of the +45 degree / -45 degree base material integrated by the general chain stitch. 本発明の2軸ステッチ基材の一実施態様を示す模式図であるIt is a schematic diagram which shows one embodiment of the biaxial stitch base material of this invention. 比較例で用いた2軸ステッチ基材Cの測定法Zにおける荷重−変位曲線の一例である。It is an example of the load-displacement curve in the measuring method Z of the biaxial stitch base material C used by the comparative example. 比較例で用いた2軸ステッチ基材Dの測定法Zにおける荷重−変位曲線の一例である。It is an example of the load-displacement curve in the measuring method Z of the biaxial stitch base material D used by the comparative example. 実施例で用いた2軸ステッチ基材Hの測定法Zにおける荷重−変位曲線の一例である。It is an example of the load-displacement curve in the measuring method Z of the biaxial stitch base material H used in the Example. 賦形限界せん断変形角の測定法Zにおける一工程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one process in the measuring method Z of a shaping limit shear deformation angle. 賦形限界せん断変形角の測定法Zにおける一工程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one process in the measuring method Z of a shaping limit shear deformation angle. 実施例、比較例における各種基材の賦形試験の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode of the shaping test of the various base materials in an Example and a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1 測定法Zの試験前試験片形状
2 測定法Zの試験中試験片形状
3 せん断変形が起きている部位(網掛部)
4 鎖編の2軸ステッチ基材
5 鎖編のステッチ糸A
6 0°方向強化繊維糸条
7 90°方向強化繊維糸条
8 変則1/1トリコット編のステッチ糸A
9 測定法Zで最大引張荷重の20%を負荷された後の試験片
10 測定法Zの試験片つかみ部
11 平坦な台
12 透明で平滑な板
13 強化繊維糸条
14 基材
15 押さえ治具上プレート
16 押さえ治具下プレート
17 半球状の賦形型
21 測定法Zの試験片長辺長さL
22 測定法Zの試験片の変位量
23 測定法Zの試験片短辺長さW
24 測定法Zの試験中の対向する2つの長辺の中間点を結んだ線の長さ
25 測定法Zの引張試験前の強化繊維方向
26 測定法Zの引張試験中の強化繊維方向
27 測定法Zの試験片長辺方向(0°方向)
28 測定法Zの試験前試験片の強化繊維方向(45°方向)
29 測定法Zの試験前試験片の強化繊維方向(−45°方向)
30 測定法Zの試験前試験片の2方向の強化繊維のなす角(90°)
31 ゲージ長Ga
32 ステッチ長Sa
33 測定法Zで測定した最大引張荷重
34 測定法Zで測定した最大引張荷重の20%
35 測定法Zにおいて試験片の対向する2辺の長辺の中間点を結んだ線
36 測定法Zにおいて試験片の対向する2辺の長辺の中間点を結んだ線の試験後の幅W’
37 強化繊維糸条の最も出っ張った線
38 強化繊維糸条の最もへっこんだ線
39 強化繊維糸条の最も出っ張った線37と強化繊維糸条の最もへっこんだ線38との中間線
40 基材長手方向
1 Specimen shape before test of measurement method Z 2 Specimen shape during test of measurement method Z 3 Shear deformation part (shaded part)
4 Chain stitch biaxial stitch base material 5 Chain stitch stitch yarn A
6 0 ° direction reinforced fiber yarn 7 90 ° direction reinforced fiber yarn 8 Anomalous 1/1 Tricot stitch yarn A
9 Test piece after 20% of the maximum tensile load is applied by measuring method Z 10 Test piece gripping part 11 of measuring method Z Flat base 12 Transparent and smooth plate 13 Reinforced fiber yarn 14 Base material 15 Holding jig Upper plate 16 Holding jig lower plate 17 Hemispherical shaping mold 21 Test piece long side length L of measurement method Z
22 Displacement amount of test piece of measuring method Z 23 Short side length W of test piece of measuring method Z
24 Length of the line connecting the midpoints of two opposing long sides during the test of measurement method Z 25 Reinforcement fiber direction 26 before the tensile test of measurement method Z Measurement 27 of reinforcing fiber direction during the tensile test of measurement method Z Method Z test piece long side direction (0 ° direction)
28 Reinforcing fiber direction (45 ° direction) of test specimen before measurement method Z
29 Reinforcing fiber direction (−45 ° direction) of test piece before measurement method Z
30 Angle formed by reinforcing fibers in two directions of test specimen before measurement method Z (90 °)
31 Gauge length Ga
32 Stitch length Sa
33 Maximum tensile load measured by measurement method Z 34 20% of maximum tensile load measured by measurement method Z
35 A line connecting the middle points of the two opposing long sides of the test piece in Measurement Method Z 36 A width W after the test of a line connecting the middle points of the two opposing long sides of the test piece in Measuring Method Z '
37 The most protruding line 38 of the reinforcing fiber yarn 39 The most protruding line 39 of the reinforcing fiber yarn 39 The intermediate line between the most protruding line 37 of the reinforcing fiber yarn and the most protruding line 38 of the reinforcing fiber yarn 40 Base material longitudinal direction

Claims (6)

多数本の強化繊維糸条が並行に配列されたシートを複数枚、強化繊維糸条が実質的に直交するように積層してステッチ糸Aにて一体化した2軸ステッチ基材であって、ステッチ糸Aのステッチ長Saとゲージ長Gaとが実質的に同一であり、かつステッチ長Saが3〜50mmの範囲内であり、配列された強化繊維糸条の一方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(A)と、配列された強化繊維糸条の他方向を0°とした場合の±45°方向における賦形限界せん断変形角(B)とがいずれも45〜80°の範囲内である2軸ステッチ基材。 A biaxial stitch base material obtained by laminating a plurality of sheets in which a plurality of reinforcing fiber yarns are arranged in parallel, laminated so that the reinforcing fiber yarns are substantially orthogonal, and integrated by stitch yarn A, When the stitch length Sa and the gauge length Ga of the stitch yarn A are substantially the same, the stitch length Sa is in the range of 3 to 50 mm, and one direction of the arranged reinforcing fiber yarns is 0 ° The forming limit shear deformation angle (A) in the ± 45 ° direction and the forming limit shear deformation angle (B) in the ± 45 ° direction when the other direction of the arranged reinforcing fiber yarns is 0 °. Both are biaxial stitch base materials within the range of 45-80 °. ステッチ糸Aの編組織が、変則1/1トリコット編である、請求項1に記載の2軸ステッチ基材。 Knitting stitch yarn A is Ru irregular 1/1 tricot knitting der biaxial stitched substrate of claim 1. ステッチ糸Aの編組織が鎖編であり、かつ、ステッチ糸がスパンデックス糸である、請求項1に記載の2軸ステッチ基材。 The biaxial stitch base material according to claim 1, wherein the knitting structure of the stitch yarn A is a chain knitting, and the stitch yarn is a spandex yarn . シートは、強化繊維糸条が2軸ステッチ基材の長手方向に関して0°または90°に配向するように積層されている、請求項1〜3のいずれかに記載の2軸ステッチ基材。 The biaxial stitch base material according to any one of claims 1 to 3 , wherein the sheet is laminated so that the reinforcing fiber yarns are oriented at 0 ° or 90 ° with respect to the longitudinal direction of the biaxial stitch base material. 請求項1〜のいずれかに記載の2軸ステッチ基材が二次曲面を有する形状に賦型されているプリフォーム。 The preform by which the biaxial stitch base material in any one of Claims 1-4 was shape | molded by the shape which has a secondary curved surface. 複数組の2軸ステッチ基材を含み、かつ、それら複数組の2軸ステッチ基材は、それら複数組の2軸ステッチ基材を縫合するステッチ糸B、および/または、それら複数組の2軸ステッチ基材の間に配置され固着する、粒子、カットファイバー、織物、編物、不織布およびメッシュからなる群から選ばれる少なくとも1種の材料で係合されている、請求項5に記載のプリフォーム。 A plurality of sets of biaxial stitch substrates, and the plurality of sets of biaxial stitch substrates are stitch yarns B for sewing the plurality of sets of biaxial stitch substrates, and / or the plurality of sets of biaxial stitches. The preform according to claim 5, wherein the preform is engaged with at least one material selected from the group consisting of particles, cut fibers, woven fabrics, knitted fabrics, nonwoven fabrics and meshes, which are arranged and fixed between the stitch substrates.
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