JP6362454B2 - Mesh fiber reinforced composite - Google Patents
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Description
本発明は、通気性に優れており蒸れを防止するとともに軽量高強度であり、帽子、各種プロテクタ、義肢(義足、義手)などの内装材(インナー)、或いは、外装材(フレーム)などの基本構造を構成するためのメッシュ状繊維強化複合材に関するものである。 The present invention is excellent in breathability, prevents stuffiness and is lightweight and high in strength, and is basic for hats, various protectors, interior materials (inners) such as artificial limbs (prosthetic limbs, artificial hands), or exterior materials (frames). The present invention relates to a mesh-like fiber reinforced composite material for constituting a structure.
従来、例えば、警備員、駅員、警察官などが制帽として着用し、不測の落下物、或いは、外部からの打撃などに対して頭部を防護することができ、また、子供、高齢者を始め一般の人が運動帽などとして着用して頭部を防護することのできるインナー付き帽子が提案され、また、市販されている。 Conventionally, for example, guards, station staff, police officers, etc. can wear as caps to protect their heads against unexpected fallen objects or external blows, etc. A hat with an inner that can be worn by an ordinary person as an exercise cap or the like to protect the head is proposed, and is commercially available.
特許文献1には、本願添付の図7(a)、(b)に記載するように、防護用インナー付き帽子100が記載されており、該帽子100は、布製のキャップ状の帽子本体(クラウン)102と、鍔103とを備えており、帽子本体102の内部には、防護用インナー110が設けられる。また、図示するように、防護用インナー110は、帽子本体102の内側に適合して装着し、且つ、人が着用した場合に、人の頭部に適合し得るように、略球形状に湾曲した椀形状とされ、帽子本体102の頂部領域形状と同様の湾曲形状とされる、繊維強化樹脂材料(FRP)にて作製されたインナーの基本構造をなすインナー本体111と、このインナー本体111の内側に配置されたクッション部材112と、インナー本体111及びクッション部材112を覆って配置されたカバーシート113と、にて構成される。
上記特許文献1に記載の防護用インナー付き帽子100は、軽量で通気性が良く、しかも、耐衝撃性に優れており、且つ、装着性に優れているものである。
The
しかしながら、上記特許文献1に記載の防護用インナー付き帽子100にて、インナーの基本構造をなすインナー本体111は、一方向或いは織物とされる強化繊維に熱硬化性樹脂或いは熱可塑性樹脂とされるマトリクス樹脂が含浸され、硬化された繊維強化樹脂材料(FRP)にて作製される。そのために、軽量高強度ではあるが、長時間の着用において蒸れを感じることがあり、通気性の点で更なる改良が望まれることが分かった。また、上述のように、インナー本体111は、人の頭部に適合し得るように略球形状に湾曲した椀形状とされるが、一方向或いは織物とされる強化繊維シートに樹脂含浸して硬化された繊維強化樹脂材料(FRP)とされるが、樹脂含浸前の一方向或いは織物とされる強化繊維シートは伸縮性及びドレープ性の点で問題があり、成形性の点で更なる改良が望まれる。
However, in the
一方、特許文献2には、炭素繊維を使用して編成したシート状炭素繊維編物を開示しており、該シート状炭素繊維織物が、伸縮性及びドレープ性に優れていることを記載している。
On the other hand,
そこで、本発明者らは、特許文献2に記載されるシート状炭素繊維編物の優れた伸縮性及びドレープ性に着目し、シート状炭素繊維編物が有する所定の開口率を保有したまま、このシート状炭素繊維織物に所定量の樹脂を含浸し、硬化して作製したメッシュ状の強化繊維複合材が帽子、各種プロテクタ、義肢(義足、義手)などの内装材(インナー)、或いは、外装材(フレーム)などの基本構造を構成するための材料として使用したとき、優れた通気性を提供し、蒸れを防止することができ、しかも、軽量高強度であることを見出した。
Therefore, the present inventors paid attention to the excellent stretchability and drapeability of the sheet-like carbon fiber knitted fabric described in
本発明は、斯かる本発明者らの新規な知見に基づきなされたものである。 The present invention has been made based on such novel findings of the present inventors.
本発明の目的は、伸縮性及びドレープ性に優れ、曲面を有する形状への成形性において優れており、しかも、通気性に優れており蒸れを防止するとともに軽量高強度であり、帽子、各種プロテクタ、義肢(義足、義手)などの内装材(インナー)、或いは、外装材(フレーム)などの基本構造を構成するためのメッシュ状繊維強化複合材を提供することである。 The object of the present invention is excellent in stretchability and draping, excellent in moldability to a curved shape, and excellent in breathability, prevents stuffiness, is lightweight and high in strength, hats, various protectors It is to provide a mesh-like fiber reinforced composite material for constituting a basic structure such as an interior material (inner) such as a prosthetic limb (prosthetic leg, prosthetic hand) or an exterior material (frame).
上記目的は本発明に係るメッシュ状繊維強化複合材にて達成される。要約すれば、本発明の一態様によると、鎖編糸がループ状に縦方向に連続して鎖編み目を形成しながら編成されて作製された複数の縦方向の編み組織と、前記縦方向の編み組織に対して横方向に挿入し、互いに隣接した前記編み組織を結束する挿入糸と、により形成されたメッシュ状編み構造体を有し、
前記メッシュ状編み構造体における前記編み組織と挿入糸にのみ樹脂を含浸して硬化された、曲面を有する形状に賦形されたメッシュ状の繊維強化複合材であって、
前記鎖編糸及び挿入糸の少なくとも一部の糸は、炭素繊維からなる炭素繊維ストランドとされ、
前記メッシュ状編み構造体の開口率は20〜60%とされることを特徴とするメッシュ状繊維強化複合材が提供される。
The above object is achieved by the mesh-like fiber reinforced composite material according to the present invention. In summary, according to one aspect of the present invention, a plurality of longitudinal knitting structures produced by knitting a chain stitch yarn while forming a chain stitch continuously in a longitudinal direction in a loop shape, A mesh-like knitted structure formed by an insertion yarn that is inserted laterally with respect to the knitted structure and binds the knitted structures adjacent to each other;
A mesh-like fiber-reinforced composite material shaped into a shape having a curved surface, which is cured by impregnating a resin only in the knitted structure and insertion yarn in the mesh-like knitted structure,
At least a part of the chain knitting yarn and the insertion yarn is a carbon fiber strand made of carbon fiber,
A mesh-like fiber reinforced composite material is provided, wherein the mesh-shaped knitted structure has an opening ratio of 20 to 60%.
本発明の他の態様によると、鎖編糸がループ状に縦方向に連続して鎖編み目を形成しながら編成されて作製された複数の縦方向の編み組織と、前記縦方向の編み組織に対して横方向に挿入し、互いに隣接した前記編み組織を結束する挿入糸と、により形成されたシート状とされるメッシュ状編み構造体を有し、
前記メッシュ状編み構造体を曲面を有する形状に賦形し、その後、前記メッシュ状編み構造体における前記編み組織と挿入糸にのみ樹脂を含浸して硬化したメッシュ状の繊維強化複合材であって、
前記鎖編糸及び挿入糸の少なくとも一部の糸は、炭素繊維からなる炭素繊維ストランドとされ、
前記メッシュ状編み構造体の開口率は20〜60%とされることを特徴とするメッシュ状繊維強化複合材が提供される。本発明にて一実施態様によると、前記メッシュ状の編み構造体に含浸する樹脂は、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、MMA樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、若しくは、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂;又は、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、若しくは、ポリフェニレンサルファイド樹脂などの熱可塑性樹脂が使用される。
According to another aspect of the present invention, a plurality of longitudinal knitting structures produced by knitting a chain knitting yarn while forming a chain stitch continuously in a longitudinal direction in a loop shape, and the longitudinal knitting structure A mesh-like knitted structure that is inserted in a transverse direction and is formed into a sheet formed by an insertion yarn that binds the knitting structures adjacent to each other;
A mesh-like fiber-reinforced composite material obtained by shaping the mesh-like knitted structure into a shape having a curved surface and then impregnating and curing only the knitted structure and insertion yarn in the mesh-like knitted structure. ,
At least a part of the chain knitting yarn and the insertion yarn is a carbon fiber strand made of carbon fiber,
A mesh-like fiber reinforced composite material is provided, wherein the mesh-shaped knitted structure has an opening ratio of 20 to 60%. According to one embodiment of the present invention, the resin impregnated in the mesh-shaped knitted structure is a room temperature curable or thermosetting epoxy resin, vinyl ester resin, MMA resin, acrylic resin, unsaturated polyester resin, Alternatively, a thermosetting resin such as a phenol resin; or a thermoplastic resin such as an epoxy resin, a polyamide resin, a polycarbonate resin, a polyetherimide resin, a polyether ether ketone resin, or a polyphenylene sulfide resin is used.
本発明の他の態様によると、鎖編糸がループ状に縦方向に連続して鎖編み目を形成しながら編成されて作製された複数の縦方向の編み組織と、前記縦方向の編み組織に対して横方向に挿入し、互いに隣接した前記編み組織を結束する挿入糸と、により形成されたシート状とされるメッシュ状編み構造体を有し、
前記メッシュ状編み構造体における前記編み組織と挿入糸にのみ樹脂を含浸して硬化し、その後、曲面を有する形状に賦形されたメッシュ状の繊維強化複合材であって、
前記鎖編糸及び挿入糸の少なくとも一部の糸は、炭素繊維からなる炭素繊維ストランドとされ、
前記メッシュ状編み構造体の開口率は20〜60%とされることを特徴とするメッシュ状繊維強化複合材が提供される。本発明にて一実施態様によると、前記メッシュ状の編み構造体に含浸する樹脂は、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、若しくは、ポリフェニレンサルファイド樹脂などの熱可塑性樹脂が使用される。
According to another aspect of the present invention, a plurality of longitudinal knitting structures produced by knitting a chain knitting yarn while forming a chain stitch continuously in a longitudinal direction in a loop shape, and the longitudinal knitting structure A mesh-like knitted structure that is inserted in a transverse direction and is formed into a sheet formed by an insertion yarn that binds the knitting structures adjacent to each other;
A mesh-like fiber reinforced composite material that is impregnated and cured only with the knitted structure and insertion yarn in the mesh-like knitted structure, and then shaped into a shape having a curved surface,
At least a part of the chain knitting yarn and the insertion yarn is a carbon fiber strand made of carbon fiber,
A mesh-like fiber reinforced composite material is provided, wherein the mesh-shaped knitted structure has an opening ratio of 20 to 60%. According to an embodiment of the present invention, the resin impregnated in the mesh-shaped knitted structure is a thermoplastic resin such as an epoxy resin, a polyamide resin, a polycarbonate resin, a polyether ether ketone resin, or a polyphenylene sulfide resin. Is done.
上記各本発明にて、一実施態様によると、前記挿入糸は、前記編み組織に対して一定のコースごとに振って編み込まれている。 In each of the present inventions described above, according to one embodiment, the insertion yarn is knitted by waving with respect to the knitted structure every certain course.
上記各本発明にて、他の実施態様によると、前記炭素繊維ストランドは、炭素繊維フィラメント数が15000本以下、炭素繊維ストランドの繊度が1000テックス以下である。 In each of the present inventions described above, according to another embodiment, the number of carbon fiber filaments in the carbon fiber strand is 15000 or less, and the fineness of the carbon fiber strand is 1000 tex or less.
上記各本発明にて、他の実施態様によると、炭素繊維ストランドとされない前記鎖編糸及び挿入糸は、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリアクリロニトリル系、ポリビニルアルコール系、ポリオレフィン系の繊維、アラミド繊維などの有機繊維;チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維;ガラス繊維などの無機繊維;を単独で、又は、複数種混入して作製される糸である。 In each of the present invention, according to another embodiment, the chain knitting yarn and the insertion yarn which are not made into carbon fiber strands are polyester-based, polyamide-based, polyacrylonitrile-based, polyvinyl alcohol-based, polyolefin-based fiber, aramid fiber, etc. This is a yarn produced by mixing a plurality of organic fibers; metal fibers such as titanium fibers and steel fibers; and inorganic fibers such as glass fibers.
本発明のメッシュ状繊維強化複合材は、伸縮性及びドレープ性に優れ、曲面を有する形状への成形性において優れている。しかも、通気性に優れており蒸れを防止することができ、軽量で且つ十分な強度を有しており、帽子、各種プロテクタ、義肢(義足、義手)などの内装材(インナー)、或いは、外装材(フレーム)などの基本構造を構成することができる。 The mesh-like fiber reinforced composite material of the present invention is excellent in stretchability and draping properties, and is excellent in moldability into a shape having a curved surface. Moreover, it has excellent breathability, can prevent stuffiness, is lightweight and has sufficient strength, and is used for interior materials (inners) such as hats, various protectors, artificial limbs (prosthetic legs, prosthetic hands), or exterior A basic structure such as a material (frame) can be formed.
以下、本発明に係るメッシュ状繊維強化複合材を図面に則して更に詳しく説明する。 Hereinafter, the mesh fiber reinforced composite material according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
実施例1
本発明に係るメッシュ状繊維強化複合材10は、図1(a)に示すような、特許文献2(特許第4822528号公報)に記載されるシート状炭素繊維編物と同様の構成とされるメッシュ状のシート状とされる編み構造体1を有し、図1(b)に示すように、このメッシュ状編み構造体1に形成されたメッシュ(空隙部)Gを維持したままメッシュ状編み構造体1に樹脂Rを含浸して硬化したメッシュ状の繊維強化複合材(FRP)である。このメッシュ状繊維強化複合材10は、例えば、図7に示すような帽子、その他の、各種プロテクタ、義肢(義足、義手)などの内装材(インナー)、或いは、外装材(フレーム)などの基本構造を構成するために湾曲した曲面とされる領域を少なくとも有した所定の形状(単に「曲面を有する形状」又は「所定形状」という場合もある。)に賦形された成型物とされる。
Example 1
A mesh-like fiber reinforced
更に説明すると、本実施例にてメッシュ状編み構造体1は、図1(a)に示すように、鎖編糸2がループ状に縦方向に連続して鎖編み目2Aを形成しながら編成されて作製され、並行に配置された複数の縦方向の編み組織20と、縦方向の編み組織20に対して横方向に挿入し、互いに隣接した前記編み組織20を結束する挿入糸3とによりシート状に形成される。メッシュ状編み構造体1は、所定形状に賦形後に、又は、賦形前において、上述したように、メッシュ状編み構造体1における鎖編糸2から成る編み組織20と挿入糸3にのみ樹脂Rを含浸される。つまり、詳しくは後述するが、メッシュ状編み構造体1は、所定形状に賦形し、その後、メッシュ状編み構造体1における編み組織20と挿入糸3にのみ樹脂Rを含浸して硬化して、所定形状のメッシュ状の繊維強化複合材とされるか、又は、メッシュ状編み構造体1は、先ず、編み組織20と挿入糸3にのみ樹脂Rを含浸して硬化し、その後、加熱成形して所定形状に賦形されたメッシュ状の繊維強化複合材とされる。上記構成とされるメッシュ状編み構造体1は、ドレープ性に優れ、深絞り賦形が可能であり、複合材を成形する際の成形作業が非常に簡単である。
More specifically, in this embodiment, the mesh-like
つまり、本発明に係るメッシュ状の繊維強化複合材10は、メッシュ状編み構造体1が編物でありループが3次元にわたっているため、布帛(メッシュ状編み構造体1)及びその成形物(メッシュ状の繊維強化複合材10)には、織物を使用して成形されたFRP材では得られない厚みがあり、その厚みにより成形物(FRP)の剛性が得られるという特長を有している。一方、織物は強化繊維が扁平になり易く、また成形後もその成形圧力により繊維が扁平に広がってしまい成形物の厚みが薄くなってしまい、結果的に剛性が出ない。
That is, in the mesh-like fiber reinforced
一般に、編物基材における鎖編糸は編地内で最も安定した曲線状で存在するために繊維強化複合材にしても高い強度特性は期待できないが、本発明においては、例えば、半球形状に賦形する際、強化繊維である各鎖編糸は賦形に伴って半球状の頂点から放射線状(引き延ばし方向)に向けて引き延ばされた状態で硬化させているので、特に頂点からの圧縮に対しては高強度を発揮し、曲率を持った成形品などに最適である。 In general, since the chain knitting yarn in the knitted base material exists in the most stable curved shape in the knitted fabric, high strength characteristics cannot be expected even with a fiber reinforced composite material. When knitting, each chain knitting yarn, which is a reinforcing fiber, is cured in a state of being stretched from the hemispherical apex to the radial shape (stretching direction) as it is shaped, especially for compression from the apex. On the other hand, it exhibits high strength and is optimal for molded products with curvature.
次に、本発明のメッシュ状繊維強化複合材10を構成するメッシュ状編み構造体1について更に説明する。
Next, the mesh knitted
(メッシュ状編み構造体)
本実施例にて、メッシュ状編み構造体1は、鎖編糸2及び挿入糸3として炭素繊維束(炭素繊維ストランド)を使用したメッシュ状とされるシート状の炭素繊維編物とされる。図1(a)は、シート状炭素繊維編物、特に、シート状炭素繊維経編物とされるメッシュ状編み構造体1を説明するための部分拡大図である。
(Mesh knitted structure)
In this embodiment, the mesh-like
本実施例によると、シート状編み構造体1は、炭素繊維ストランドからなる鎖編糸2が縦方向(シートの長さ方向)に連続したループを形成しながら並行に多数本配列し、そのループに炭素繊維ストランド(炭素繊維束)からなる多数本の挿入糸3が編み込まれている。本実施例では、挿入糸3は鎖編糸2の3本毎に交錯して方向が反転し(1コース毎にガイドを3針分振って)、経編地が形成されている。
According to the present embodiment, the sheet-like
本実施例にて、シート状とされるメッシュ状編み構造体(シート材)1では、鎖編糸2の炭素繊維ストランドがループを形成し、また挿入糸3がループに編みこまれて一体化されているので、例えばシート材の長さ方向に引っ張ると、ループが伸び、また、これにつれて挿入糸3の配列角も変わるので、シート材が簡単に伸びて伸縮性に富み、かつドレープ性にも富んでいる。このドレープ性は複雑曲面への賦形性を大きく支配する。メッシュ状編み構造体はこのように伸縮性やドレープ性に優れるので、複雑曲面にも賦形可能である。
In this embodiment, in a mesh-like knitted structure (sheet material) 1 that is formed into a sheet shape, the carbon fiber strands of the
また、メッシュ状編み構造体1は、炭素繊維ストランド(鎖編糸2)がループを形成し、また挿入糸3も折り返し形態にて二方向に配列し、全体として多方向に繊維配列しているので、複合材(FRP)にしたときには、一方向材や織物などの形態のように極端な異方性を示さない。従って、例えば、複数枚のメッシュ状編み構造体1を積層して使用する場合においては、繊維軸が異なるように一枚一枚賦形しながら積層しなくとも、多数枚同方向に積層しても疑似等方性の特性が得られ、成形作業も極めて簡単になる。
In the mesh-like
本実施例にて、メッシュ状編み構造体1における編み組織20については、鎖編糸2が縦方向にループを形成し、また挿入糸3がループに編みこまれて一体化されているので形態が安定し、積層作業時に繊維配向が乱れるようなことはなく好ましいが、これに限定されるものではない。この他にも、デンビ、チュール、マーキゼットなどの組織があり、また挿入糸3は例えばデンビ組織の生地は耳部がカールしてしまうがそれを防ぐといった効果もあり、編み組織20や挿入糸3の有無などの組合せは多数存在する。これらは使用用途や使用形態によって適宜設計されると良い。
In the present embodiment, the knitted
炭素繊維ストランド、即ち、炭素繊維糸には短繊維を紡績した紡績糸も知られているが、紡績糸は強撚によって糸を形成しているので、集束性が強く、糸の断面形状は円形に近い。このような鎖編糸2を用いて編成したメッシュ状編み構造体1は、空隙部が多くなり、編地の表面が凹凸し、鎖編糸3の屈曲が大きくなる。また、短繊維の紡績によって糸形成がなされているから、FRPでの強度発現度合いも低くなる。従って、本発明では連続フィラメントを多数本集束した連続炭素繊維束が用いられる。
Carbon fiber strands, that is, spun yarns obtained by spinning short fibers are also known as carbon fiber yarns. However, since the spun yarns are formed by strong twisting, they are highly converging and have a circular cross-sectional shape. Close to. The mesh-like
本実施例にて使用される炭素繊維は、ポリアクリロニトリルの繊維束を酸素雰囲気中で加熱することによって酸化・耐炎化処理し、これを高温の不活性ガス中に緊張状態で炭化処理することによって製造された、所謂、PAN系炭素繊維とされる。従って、処理条件によっても異なるが、引張強度が3〜10GPa、引張弾性率が200〜600GPaの高強度でかつ高弾性率の高性能の炭素繊維となり、バラツキの少ない均一な特性となる。 The carbon fiber used in this example is oxidized and flameproofed by heating a fiber bundle of polyacrylonitrile in an oxygen atmosphere, and carbonized in a high temperature inert gas under tension. It is a so-called PAN-based carbon fiber manufactured. Accordingly, although it depends on the processing conditions, it becomes a high-performance carbon fiber having a high strength and a high elastic modulus with a tensile strength of 3 to 10 GPa and a tensile elastic modulus of 200 to 600 GPa, and has uniform characteristics with little variation.
本実施例にて使用する連続炭素繊維ストランドのフィラメント数や繊度は、15,000本、1000テックス以下とされ、例えば12,000本、800テックス程度でもよいが、あまり炭素繊維ストランドが太いと鎖編糸2と挿入糸3の交差している箇所(図1(a)における箇所F)が厚くなり、一方、編み組織20の中には炭素繊維が存在しない空隙部(図1(a)における箇所G)もあるので、凹凸の大きなFRPとなる。従って、好ましくはフィラメント数が6,000本以下(例えば、1,000〜6,000本の範囲)でかつ炭素繊維ストランドの繊度が400テックス以下(例えば、60〜400テックスの範囲)が好ましい。
The number of filaments and the fineness of the continuous carbon fiber strand used in this example are 15,000 and 1000 tex or less, for example, about 12,000 and 800 tex may be used. The portion where the
また、本実施例におけるメッシュ状編み構造体1の1平方メートル当たりの炭素繊維目付けは100〜700gであることが好ましい。FRP成形物であるメッシュ状繊維強化複合材10に表面平滑性が求められる場合には、細い炭素繊維ストランドを使用して100〜300g/m2、メッシュ状繊維強化複合材10に機械的特性が求められたり、厚みのあるメッシュ状繊維強化複合材10を求められたりする場合には、太い炭素繊維ストランドを使用して300〜700g/m2の目付けとすることが好ましい。また、目付けが100g/m2以下であると、鎖編み目2Aの大きな編物(メッシュ状編み構造体1)となり空隙部Gが多くなりメッシュ状繊維強化複合材10の凹凸が大きくなり、700g/m2以上になると、鎖編糸2、2同士や挿入糸3との交錯によって炭素繊維ストランドの屈曲(クリンプ)が大きくなり、応力集中よってメッシュ状繊維強化複合材10の機械的特性を低下させるので好ましくない。
Moreover, it is preferable that the carbon fiber basis weight per square meter of the mesh-like
本実施例のメッシュ状編み構造体1を積層したメッシュ状繊維強化複合材10においては、衝撃力が加わると、炭素繊維が屈曲しているので、炭素繊維が真直ぐ配列した一方向材のように直ちに炭素繊維に大きな負荷はかからず、先ず、複合材10のマトリックス樹脂Rが破壊して衝撃エネルギーを吸収し、次に炭素繊維が破壊に至るので、耐衝撃性に強いFRP成形物となる。
In the mesh-like fiber reinforced
なお、FRPの耐衝撃性をさらに向上させるには、樹脂部での衝撃吸収エネルギーを多くするため、破断伸度の大きな樹脂を用いることが好ましい。熱可塑性樹脂の場合はポリアミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂及びポリエーテルエーテルケトン樹脂などが、また、エポキシ樹脂やビニルエステル樹脂などの熱硬化性樹脂の場合は破断伸度が4〜10%の高破断伸度樹脂が好ましい。 In order to further improve the impact resistance of FRP, it is preferable to use a resin having a high elongation at break in order to increase the impact absorption energy at the resin portion. In the case of thermoplastic resin, polyamide resin, polyetherimide resin, and polyetheretherketone resin are used. In the case of thermosetting resin such as epoxy resin and vinyl ester resin, high elongation at break is 4 to 10%. An elongation resin is preferred.
本実施例のメッシュ状編み構造体1は、既に炭化された炭素繊維ストランドを使用した編物なので、プリカーサからなる編物を炭化して得られる炭素繊維編物に比べ、安定した幅の布帛となり、また繊維目付けの均一な炭素繊維編物となり、高強度、高弾性率の、いわゆる高性能な炭素繊維編物となる。
Since the mesh-like
上記メッシュ状編み構造体1は、ラッセル編機を使用して、特に、特許文献2(特許第4822528号公報)に記載されるシート状炭素繊維編物の製造方法を採用して好適に作製することができ、更には、トリコット編機やクロチェット編機などを使用して、編成可能である。斯かる編物製造方法は、当業者には周知の方法であるので、更に詳しい説明は省略する。
The mesh-like
変更実施例1
本発明にて使用されるメッシュ状編み構造体1は、上記実施例に限定されるものではない。つまり、図1(a)に示す上記実施例では、挿入糸3は鎖編糸2の3本毎に、毎コース、交錯して方向が反転し(毎コース3針挿入)、経編地が形成されているが、図2、図3、図4に示す構成とすることもできる。
Modified example 1
The mesh-like
すなわち、図2の実施例では、挿入糸3は鎖編糸2の2本毎に、毎コース、交錯して方向が反転し(毎コース2針挿入)、図3の実施例では、挿入糸は編み糸の2本毎に、3コース毎に、交錯して方向が反転し(3コース毎の2針挿入)、図4の実施例では、挿入糸は編み糸の2本毎に、4コース、2コース毎交互に、交錯して方向が反転し(4コース、2コース毎の2針挿入)、経編地が形成されている。
That is, in the embodiment shown in FIG. 2, the
変更実施例2
上記実施例では、メッシュ状編み構造体1は、鎖編糸2及び挿入糸3は全て、炭素繊維ストランドにて作製された糸条を使用するものとして説明した。また、炭素繊維ストランドはPAN系炭素繊維であるとして説明した。
In the said Example, the mesh-shaped
しかしながら、メッシュ状編み構造体1を全て炭素繊維製とする必要はなく、即ち、メッシュ状編み構造体1を構成する鎖編糸2及び挿入糸3の全てを炭素繊維ストランドにて作製する必要はなく、メッシュ状繊維強化複合材に要求される性状、即ち、強度、重量などによっては、鎖編糸2及び挿入糸3のいずれかを、或いは、複数使用する鎖編糸2及び挿入糸3の中の一部を、他の繊維に置き換えることもできる。つまり、換言すれば、本発明では、鎖編糸2及び挿入糸3の少なくとも一部の糸は、炭素繊維からなる炭素繊維ストランドとされ、残りの糸は炭素繊維以外の繊維にて作製した糸条を使用することができる。
However, it is not necessary for the mesh-like
炭素繊維以外の繊維としては、例えば、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリアクリロニトリル系、ポリビニルアルコール系、ポリオレフィン系の繊維、アラミド繊維などの有機繊維;チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維;ガラス繊維などの無機繊維;を単独で、又は、複数種混入して作製される糸が使用される。斯かる繊維にて作製された鎖編糸2及び挿入糸3は、通常、繊度が10〜600テックス、好ましくは、30〜300テックスとされる。繊度が600テックスを超えると糸が太くなり、鎖編糸2と挿入糸3が交差している箇所が厚くなり、樹脂含浸後において凹凸の大きな複合材となる。また、ドレープ性及び伸縮性を高性能に維持するのが困難となる。
Examples of fibers other than carbon fibers include polyester fibers, polyamide fibers, polyacrylonitrile fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyolefin fibers, organic fibers such as aramid fibers , metal fibers such as titanium fibers and steel fibers, and glass fibers. Threads produced by mixing inorganic fibers alone or in combination of a plurality of types are used. The
また、上記説明では炭素繊維としてPAN系炭素繊維を使用したが、PAN系炭素繊維の代わりに全部を、或いは、一部をピッチ系炭素繊維にて置き換えることもできる。ピッチ系炭素繊維を使用した場合には、炭素繊維ストランドは、炭素繊維フィラメント数が6000本以下、好ましくは、1000〜3000本、炭素繊維ストランドの繊度が600テックス以下、好ましくは、100〜300テックスであることが好ましい。炭素繊維フィラメント数が6000本を超え、繊度が600テックスを超えると、上述と同様に、炭素繊維ストランドが太くなり、炭素繊維ストランドの強度も大となり、メッシュ状編み構造体1自体の製造が困難となるだけでなく、鎖編糸2と挿入糸3が交差している箇所が厚くなり、樹脂含浸後において凹凸の大きな複合材10となり、また、ドレープ性及び伸縮性を高性能に維持するのが困難となる。
In the above description, the PAN-based carbon fiber is used as the carbon fiber. However, the whole or a part of the PAN-based carbon fiber can be replaced with the pitch-based carbon fiber. When pitch-based carbon fibers are used, the number of carbon fiber filaments is 6000 or less, preferably 1000 to 3000, and the fineness of the carbon fiber strand is 600 tex or less, preferably 100 to 300 tex. It is preferable that When the number of carbon fiber filaments exceeds 6,000 and the fineness exceeds 600 tex, the carbon fiber strands become thick and the strength of the carbon fiber strands increases as described above, making it difficult to manufacture the mesh-like
(開口率)
本発明にて、上記メッシュ状編み構造体1を使用して作製されるメッシュ状繊維強化複合材10の開口率は重要であり、詳しくは後述するように、開口率は20〜60%、好ましくは、20〜50%、更に好ましくは、30〜50%とされる。
(Aperture ratio)
In the present invention, the aperture ratio of the mesh-like fiber reinforced
なお、本発明によれば、メッシュ状編み構造体1には、メッシュ状編み構造体1における、鎖編糸2にて形成される編み組織20と挿入糸3にのみ樹脂Rを含浸して硬化されるので、換言すれば、メッシュ状編み構造体1の空隙部Gには樹脂は充填されないので、メッシュ状繊維強化複合材10の開口率はメッシュ状編み構造体1の開口率と実質的に同じとされる。
According to the present invention, the mesh-like
開口率とは、一般には、例えば、スクリーン印刷のメッシュ織物やパンチングメタルなどで用いられている平面での孔の開いている率を意味するものであり、同様に、本発明にて、メッシュ状編み構造体1の開口率とは、メッシュ状編み構造体1の平面での孔の開いている率を意味する。メッシュ状編み構造体1を2次元スキャナーで読み込み、繊維の有る部分と無い部分の比率で計算する。実際には、2次元スキャナーで読み込み、画像ソフトを用いて、空隙部分と繊維部分に切り分けて開口率を計算する。例えば、このような開口率は、キヤノン株式会社製の2次元スキャナー(商品名「CanoScan4400F」)を使用して効率よく求めることができる。
開口率(%)={(空隙部分の面積)/(繊維部分の面積+空隙部分の面積)}×100
The aperture ratio generally means, for example, the rate of opening of holes in a plane used in screen-printed mesh fabric or punching metal, and in the present invention, the mesh shape The opening ratio of the knitted
Opening ratio (%) = {(area of void portion) / (area of fiber portion + area of void portion)} × 100
上述したように、本発明にて、メッシュ状編み構造体1の開口率は、20〜60%とされる。開口率が20%未満だと、剛性は非常に良いが、成形後に孔が開かず、通気性が悪く、非常に重くなる。開口率が60%を超えると、通気性は非常に良く、軽量であるが、全体として補強繊維の量が不足し剛性が不足する。好ましくは、20〜50%、より好ましくは、30〜50%とされる。
As described above, in the present invention, the aperture ratio of the mesh-like
なお、本発明にて、メッシュ状編み構造体1にて、開口部(孔)一個当たりの大きさもまた重要であり、一個当たりの開口部の面積が2〜80mm2とされることが重要である。一個当たりの開口部面積が2mm2未満では、成形時に孔が空かない可能性があり、また、開口部面積が80mm2を超えると、成形後のメッシュが大きくなり過ぎて、メッシュ状繊維強化複合材10としての剛性がなくなってしまう可能性が生じる。
In the present invention, in the mesh-like
(含浸樹脂)
本発明にて、メッシュ状編み構造体1は、所定形状に賦形後に、又は、賦形前において、メッシュ状編み構造体1における編み組織20と挿入糸3にのみ樹脂Rを含浸して硬化し、メッシュ状繊維強化複合材10とされる。メッシュ状繊維強化複合材10における繊維の含有量は、繊維の体積比率で30〜70%、好ましくは、40〜60%とされる。
(Impregnated resin)
In the present invention, the mesh-shaped
上記実施例にて、熱可塑性樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂及びポリエーテルエーテルケトン樹脂などを例示し、また、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂などを例示したがこれに限定されるものではない。更に、熱可塑性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂などを使用することができ、熱硬化性樹脂としては、MMA樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などを使用することができる。 In the above embodiment, examples of the thermoplastic resin include polyamide resin, polyetherimide resin and polyether ether ketone resin, and examples of the thermosetting resin include a room temperature curable type or a thermosetting type epoxy resin. Although vinyl ester resin etc. were illustrated, it is not limited to this. Furthermore, epoxy resin, polycarbonate resin, polyphenylene sulfide resin, etc. can be used as the thermoplastic resin, and MMA resin, acrylic resin, unsaturated polyester resin, phenol resin, etc. should be used as the thermosetting resin. Can do.
(成形方法)
次に、本発明に係るメッシュ状繊維強化複合材10の成形方法について説明する。
(Molding method)
Next, a method for forming the mesh fiber reinforced
図5(a)〜(c)に、成形方法の一つの実施例であるプレス成型法を示す。このプレス成型法によると、凸形状の雄型201にメッシュ状編み構造体1が適合され、押圧することにより、メッシュ状編み構造体1は、雄型201に倣って成形される(図5(a))。この時、本発明に従って作製されたメッシュ状編み構造体1は、上述したように、ドレープ性、伸縮性が良く、成形性が良く、作業が容易である。
5A to 5C show a press molding method which is one embodiment of the molding method. According to this press molding method, the mesh knitted
次に、メッシュ状編み構造体1の鎖編糸2からなる編み組織20と挿入糸3にのみ樹脂を含浸させるべく、含浸用刷毛(ブラシ)などを使用してメッシュ状編み構造体1に樹脂Rを塗布する(図5(b))。樹脂Rとしては、熱硬化性樹脂、或いは、熱可塑性樹脂であってよい。その後、凹状の雌型202を雄型201に適合して設置し、所定の押圧力にて加圧し、加熱することにより、樹脂が硬化され、所定形状に賦形されたメッシュ状繊維強化複合材10が成形される(図5(c))。メッシュ状繊維強化複合材10は、型より取出し(図5(d))、所定形状に仕上げる(図5(e))。
Next, in order to impregnate the resin only in the
図6(a)、(b)に、成形方法の他の実施例である真空成型法を示す。この真空成形法によると、メッシュ状編み構造体1は、鎖編糸2から成る編み組織20と挿入糸3にのみ樹脂を含浸して硬化させ、FRP材とされる平板状のメッシュ状編み構造体1aが形成される。樹脂としては、熱可塑性樹脂が使用される。
6A and 6B show a vacuum forming method which is another embodiment of the forming method. According to this vacuum forming method, the mesh-like
樹脂が含浸され硬化されているメッシュ状編み構造体1aは、凹状の真空型(雌型)202の上に設置され、更に、樹脂フィルム60にて被覆される(図6(a))。雌型202を真空引きするとともに、樹脂フィルム60側より、雌型202に適合して雄型201を所定の押圧力にて加圧し、加熱する。これによりメッシュ状編み構造体1aに含浸硬化された樹脂が軟化(溶融)することにより、雌型202に倣って成形される。成形型を冷却することにより、所定形状に賦形されたメッシュ状繊維強化複合材10が得られる(図6(b))。その後は、プレス成型法と同様に、図5(d)、(e)に示すように、メッシュ状繊維強化複合材10は、型より取出して所定形状に仕上げる。
The mesh-like
この真空成型法においても、樹脂が軟化、或いは、溶融したときのメッシュ状編み構造体1は、ドレープ性、伸縮性が良く、成形性が良く、雄型に倣って成形され、作業が容易である。
Also in this vacuum molding method, the mesh-like
上記真空成型法によると、成形時にメッシュ状編み構造体1の孔が潰れることがなく、また、シート厚みが成形時に薄くならないため、断面が厚い複合材となり、高強度が得られ易いというメリットがある。
According to the vacuum forming method, the holes of the mesh-like
(実験例1〜5、比較例1〜5)
次に、本発明によるメッシュ状繊維強化複合材10及びメッシュ状編み構造体1の作用効果を立証するために、メッシュ状編み構造体1の鎖編糸2、挿入糸3の種類、開口率(OR)、などを変えてメッシュ状繊維強化複合材10の強度、重量、通気性感覚、などを検証した。実験結果を表1に示す。なお、本実験例、比較例にて複合材における繊維の含有量は、繊維の体積比率で50%とした。
(Experimental Examples 1-5, Comparative Examples 1-5)
Next, in order to verify the effects of the mesh-like fiber reinforced
実験例1
実験例1で使用したメッシュ状編み構造体1は、図2を参照して説明した構造とされた。鎖編糸2及び挿入糸3は、PAN系の炭素繊維ストランドを使用した。炭素繊維ストランドのフィラメント数は3000本、繊度は200テックス、炭素繊維目付けは600g/m2であった。
Experimental example 1
The mesh-like
上記メッシュ状編み構造体1の開口率を、キヤノン株式会社製の2次元スキャナー(商品名「CanoScan4400F」)を使用して求めた。実験例1のメッシュ状編み構造体1の開口率は、20%とされた。また、一個当たりの開口部(孔)の面積は、2.5〜3.0mm2であった。
The aperture ratio of the mesh-like
上記メッシュ状編み構造体1は、図5に示すプレス成型法にてメッシュ状繊維強化複合材10を成形した。つまり、上記メッシュ状編み構造体1を1層、半径13cmの半球状の雄型201にセットした。メッシュ状編み構造体1は、ドレープ性、伸縮性が良く、成形性が良く、作業が容易であった。雄型201にセットされたメッシュ状編み構造体1にエポキシ樹脂(新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、商品名「FR−E5P」)をブラシにて塗布し、編み組織20と挿入糸3にのみ樹脂含浸させた。
The mesh-like
その後、凹状の雌型202を雄型201に適合して設置し、所定の押圧力(10MPa)にて加圧し、加熱(200℃)することにより、樹脂が硬化され、所定形状に賦形されたメッシュ状繊維強化複合材10が得られた。メッシュ状繊維強化複合材10は、型より取出し、所定形状に仕上げた。
Thereafter, the concave
このメッシュ状繊維強化複合材10に対し成形1週間後に、万能試験機で強度を評価した。評価機は、島津製作所万能試験機(10ton対応)であり、評価方法は、圧縮、試験速度:10mm/分だった。圧子部には直径10cmのシリコン製の治具を用いた。圧縮試験の最大荷重値を読み取った。荷重値は、5.5kN、重量は54gであった。約2時間、晴天のもとで頭部に装着したが、内部に汗は認められなかった。
The strength of the mesh-like fiber reinforced
実験例2
実験例2で使用したメッシュ状編み構造体1は、実験例1と同様のものであり、鎖編糸2及び挿入糸3は、PAN系の炭素繊維ストランドを使用した。炭素繊維ストランドのフィラメント数は3000本、繊度は200テックス、炭素繊維目付けは400g/m2であった。
Experimental example 2
The mesh-like
実験例1と同様にして求めた上記メッシュ状編み構造体1の開口率は、40%とされた。また、一個当たりの開口部の面積は、4.0〜4.5mm2であった。
The aperture ratio of the mesh knitted
上記メッシュ状編み構造体1は、実験例1と同様にプレス成型法にてメッシュ状繊維強化複合材10を成形した。つまり、上記メッシュ状編み構造体1を1層、半径13cmの半球状の雄型201にセットした。メッシュ状編み構造体1は、ドレープ性、伸縮性が良く、成形性が良く、作業が容易であった。雄型201にセットされたメッシュ状編み構造体1にエポキシ樹脂(新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、商品名「FR−E5P」)をブラシにて塗布し、編み組織20と挿入糸3にのみ樹脂含浸させた。
The mesh-like
その後、凹状の雌型202を雄型201に適合して設置し、所定の押圧力(10MPa)にて加圧し、加熱(200℃)することにより、樹脂が硬化され、所定形状に賦形されたメッシュ状繊維強化複合材10が得られた。メッシュ状繊維強化複合材10は、型より取出し、所定形状に仕上げた。
Thereafter, the concave
このメッシュ状繊維強化複合材10に対し成形1週間後に、万能試験機で強度を評価した。評価機は、島津製作所万能試験機(10ton対応)であり、評価方法は、圧縮、試験速度:10mm/分だった。圧子部には直径10cmのシリコン製の治具を用いた。圧縮試験の最大荷重値を読み取った。荷重値は、4.3kN、重量は39gであった。約2時間、晴天のもとで頭部に装着したが、内部に汗は認められなかった。
The strength of the mesh-like fiber reinforced
実験例3
実験例3で使用したメッシュ状編み構造体1は、実験例1と同様のものであり、鎖編糸2及び挿入糸3は、PAN系の炭素繊維ストランドを使用した。炭素繊維ストランドのフィラメント数は3000本、繊度は200テックス、炭素繊維目付けは300g/m2であった。
Experimental example 3
The mesh-like
実験例1と同様にして求めた上記メッシュ状編み構造体1の開口率は、60%とされた。また、一個当たりの開口部の面積は、8.5〜9.0mm2であった。
The aperture ratio of the mesh-like
上記メッシュ状編み構造体1は、実験例1と同様にプレス成型法にてメッシュ状繊維強化複合材10を成形した。つまり、上記メッシュ状編み構造体1を1層、半径13cmの半球状の雄型201にセットした。メッシュ状編み構造体1は、ドレープ性、伸縮性が良く、成形性が良く、作業が容易であった。雄型201にセットされたメッシュ状編み構造体1にエポキシ樹脂(新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、商品名「FR−E5P」)をブラシにて塗布し、編み組織20と挿入糸3にのみ樹脂含浸させた。
The mesh-like
その後、凹状の雌型202を雄型201に適合して設置し、所定の押圧力(10MPa)にて加圧し、加熱(200℃)することにより、樹脂が硬化され、所定形状に賦形されたメッシュ状繊維強化複合材10が得られた。メッシュ状繊維強化複合材10は、型より取出し、所定形状に仕上げた。
Thereafter, the concave
このメッシュ状繊維強化複合材10に対し成形1週間後に、万能試験機で強度を評価した。評価機は、島津製作所万能試験機(10ton対応)であり、評価方法は、圧縮、試験速度:10mm/分だった。圧子部には直径10cmのシリコン製の治具を用いた。圧縮試験の最大荷重値を読み取った。荷重値は、3.0kN、重量は29gであった。約2時間、晴天のもとで頭部に装着したが、内部に汗は認められなかった。ただし、圧縮強度が、実験例1から比べると約1/2になっていた。
The strength of the mesh-like fiber reinforced
実験例4
実験例4で使用したメッシュ状編み構造体1は、図4を参照して説明した構造とされた。ビニロン繊維を使用した鎖編糸2にて編み組織20を形成した。鎖編糸2のフィラメント数は、250本、繊度は56テックスであった。挿入糸3は、PAN系の炭素繊維ストランドを使用した。炭素繊維ストランドのフィラメント数は3000本、繊度は200テックスであった。メッシュ状編み構造体1の繊維目付けは450g/m2であった。
Experimental Example 4
The mesh-like
上記メッシュ状編み構造体1の開口率を、キヤノン株式会社製の2次元スキャナー(商品名「CanoScan4400F」)を使用して計算して求めた。実験例4のメッシュ状編み構造体1の開口率は、40%とされた。また、一個当たりの開口部の面積は、4.5〜5.0mm2であった。
The aperture ratio of the mesh-like
上記メッシュ状編み構造体1は、実験例1と同様にプレス成型法にてメッシュ状繊維強化複合材10を成形した。つまり、上記メッシュ状編み構造体1を1層、半径13cmの半球状の雄型201にセットした。メッシュ状編み構造体1は、ドレープ性、伸縮性が良く、成形性が良く、作業が容易であった。雄型201にセットされたメッシュ状編み構造体1にエポキシ樹脂(新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、商品名「FR−E5P」)をブラシにて塗布し、編み組織20と挿入糸3にのみ樹脂含浸させた。
The mesh-like
その後、凹状の雌型202を雄型201に適合して設置し、所定の押圧力(10MPa)にて加圧し、加熱(200℃)することにより、樹脂が硬化され、所定形状に賦形されたメッシュ状繊維強化複合材10が得られた。メッシュ状繊維強化複合材10は、型より取出し、所定形状に仕上げた。
Thereafter, the concave
このメッシュ状繊維強化複合材10に対し成形1週間後に、万能試験機で強度を評価した。評価機は、島津製作所万能試験機(10ton対応)であり、評価方法は、圧縮、試験速度:10mm/分だった。圧子部には直径10cmのシリコン製の治具を用いた。圧縮試験の最大荷重値を読み取った。荷重値は、4.2kN、重量は38gであった。約2時間、晴天のもとで頭部に装着したが、内部に汗は認められなかった。
The strength of the mesh-like fiber reinforced
実験例5
実験例5で使用したメッシュ状編み構造体1は、図3を参照して説明した構造とされた。ビニロン繊維を使用した鎖編糸2にて編み組織20を形成した。鎖編糸2のフィラメント数は、250本、繊度は56テックスであった。
Experimental Example 5
The mesh-like
挿入糸3は、第1挿入糸3aと、第2挿入糸3bとからなり、第1挿入糸3aは、ビニロン繊維を使用し、第2挿入糸3bは、PAN系の炭素繊維ストランドを使用した。第1挿入糸3aのビニロン糸のフィラメント数は、250本、繊度は56テックスであり、第2挿入糸3bの炭素繊維ストランドのフィラメント数は3000本、繊度は200テックスであった。
The
メッシュ状編み構造体1の繊維目付けは450g/m2であった。
The fiber basis weight of the mesh-like
上記メッシュ状編み構造体1の開口率を、キヤノン株式会社製の2次元スキャナー(商品名「CanoScan4400F」)を使用して計算して求めた。実験例4のメッシュ状編み構造体1の開口率は、35%とされた。また、一個当たりの開口部の面積は、3.5〜4.0mm2であった。
The aperture ratio of the mesh-like
上記メッシュ状編み構造体1は、実験例1と同様にプレス成型法にてメッシュ状繊維強化複合材10を成形した。つまり、上記メッシュ状編み構造体1を1層、半径13cmの半球状の雄型201にセットした。メッシュ状編み構造体1は、ドレープ性、伸縮性が良く、成形性が良く、作業が容易であった。雄型201にセットされたメッシュ状編み構造体1にエポキシ樹脂(新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、商品名「FR−E5P」)をブラシにて塗布し、編み組織20と挿入糸3にのみ樹脂含浸させた。
The mesh-like
その後、凹状の雌型202を雄型201に適合して設置し、所定の押圧力(10MPa)にて加圧し、加熱(200℃)することにより、樹脂が硬化され、所定形状に賦形されたメッシュ状繊維強化複合材10が得られた。メッシュ状繊維強化複合材10は、型より取出し、所定形状に仕上げた。
Thereafter, the concave
このメッシュ状繊維強化複合材10に対し成形1週間後に、万能試験機で強度を評価した。評価機は、島津製作所万能試験機(10ton対応)であり、評価方法は、圧縮、試験速度:10mm/分だった。圧子部には直径10cmのシリコン製の治具を用いた。圧縮試験の最大荷重値を読み取った。荷重値は、4.1kN、重量は33gであった。約2時間、晴天のもとで頭部に装着したが、内部に汗は認められなかった。
The strength of the mesh-like fiber reinforced
比較例1
比較例1では、PAN系の炭素繊維ストランドを使用した2,2綾織クロスを使用した。炭素繊維ストランドのフィラメント数は3000本、繊度は200テックス、炭素繊維目付けは200g/m2であった。
Comparative Example 1
In Comparative Example 1, 2,2 twill cloth using PAN-based carbon fiber strands was used. The number of filaments of the carbon fiber strand was 3000, the fineness was 200 tex, and the carbon fiber basis weight was 200 g / m 2 .
上記綾織クロスを1層、実験例1と同様に、半径13cmの半球状の雄型201にセットした。綾織クロスは、ドレープ性、伸縮性が悪く、成形性が悪く、作業が困難であった。雄型201にセットされた綾織クロスにエポキシ樹脂(新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、商品名「FR−E5P」)を含浸させた。その後、同じ構成の綾織クロスを2層目として被せて、1層目と同様に、同じ樹脂を含浸させた。
The twill weave cloth was set in a single layer, a hemispherical
その後、凹状の雌型202を雄型201に適合して設置し、所定の押圧力(10MPa)にて加圧し、加熱(200℃)することにより、樹脂が硬化され、所定形状に賦形された繊維強化複合材が得られた。繊維強化複合材は、型より取出し、所定形状に仕上げた。
Thereafter, the concave
この繊維強化複合材に対し成形1週間後に、万能試験機で強度を評価した。評価機は、島津製作所万能試験機(10ton対応)であり、評価方法は、圧縮、試験速度:10mm/分だった。圧子部には直径10cmのシリコン製の治具を用いた。圧縮試験の最大荷重値を読み取った。荷重値は、6.2kN、重量は72gであった。約2時間、晴天のもとで頭部に装着したが、内部に少量の汗が認められた。 The strength of the fiber reinforced composite material was evaluated with a universal testing machine one week after molding. The evaluation machine was a Shimadzu universal testing machine (10 ton compatible), and the evaluation method was compression, test speed: 10 mm / min. A silicon jig having a diameter of 10 cm was used for the indenter. The maximum load value of the compression test was read. The load value was 6.2 kN, and the weight was 72 g. It was worn on the head under clear sky for about 2 hours, but a small amount of sweat was observed inside.
比較例2
比較例2では、比較例1と同様にして、所定形状に賦形された繊維強化複合材を作製した。この繊維強化複合材に対して、成形の翌日、得られた成形物に直径1.85cm円孔を10個開けた。
Comparative Example 2
In Comparative Example 2, a fiber reinforced composite material shaped into a predetermined shape was produced in the same manner as in Comparative Example 1. On the fiber reinforced composite material, the next day after molding, 10 circular holes having a diameter of 1.85 cm were formed in the obtained molded product.
この成形物に対し成形1週間後に、万能試験機で強度を評価した。評価機は、島津製作所万能試験機(10ton対応)であり、評価方法は、圧縮、試験速度:10mm/分だった。圧子部には直径10cmのシリコン製の治具を用いた。圧縮試験の最大荷重値を読み取った。荷重値は、3.0kN、重量は62gであった。約2時間、晴天のもとで頭部に装着した。比較例1ほどではないが内部に汗の発生が認められた。 The molded product was evaluated for strength one week after molding with a universal testing machine. The evaluation machine was a Shimadzu universal testing machine (10 ton compatible), and the evaluation method was compression, test speed: 10 mm / min. A silicon jig having a diameter of 10 cm was used for the indenter. The maximum load value of the compression test was read. The load value was 3.0 kN and the weight was 62 g. I put it on my head under clear sky for about 2 hours. Although not as much as in Comparative Example 1, generation of sweat was observed inside.
比較例3
比較例3では、比較例1と同様にして、所定形状に賦形された繊維強化複合材を作製した。この繊維強化複合材に対して、成形の翌日、得られた成形物に直径1.85cm円孔を20個開けた。
Comparative Example 3
In Comparative Example 3, a fiber reinforced composite material shaped into a predetermined shape was produced in the same manner as in Comparative Example 1. On the fiber reinforced composite material, 20 holes having a diameter of 1.85 cm were formed in the obtained molded product the day after molding.
この成形物に対し成形1週間後に、万能試験機で強度を評価した。評価機は、島津製作所万能試験機(10ton対応)であり、評価方法は、圧縮、試験速度:10mm/分だった。圧子部には直径10cmのシリコン製の治具を用いた。圧縮試験の最大荷重値を読み取った。荷重値は、2.0kN、重量は50gであった。約2時間、晴天のもとで頭部に装着したが、内部に汗は認められなかった。 The molded product was evaluated for strength one week after molding with a universal testing machine. The evaluation machine was a Shimadzu universal testing machine (10 ton compatible), and the evaluation method was compression, test speed: 10 mm / min. A silicon jig having a diameter of 10 cm was used for the indenter. The maximum load value of the compression test was read. The load value was 2.0 kN, and the weight was 50 g. It was worn on the head under clear sky for about 2 hours, but no sweat was observed inside.
比較例4
比較例4では、PAN系の炭素繊維ストランドを使用した2,2綾織クロスを使用した。炭素繊維ストランドのフィラメント数は3000本、繊度は200テックス、炭素繊維目付けは200g/m2であった。
Comparative Example 4
In Comparative Example 4, a 2,2 twill cloth using PAN-based carbon fiber strands was used. The number of filaments of the carbon fiber strand was 3000, the fineness was 200 tex, and the carbon fiber basis weight was 200 g / m 2 .
上記綾織クロスを1層、比較例1と同様に、半径13cmの半球状の雄型201にセットした。綾織クロスは、ドレープ性、伸縮性が悪く、成形性が悪く、作業が困難であった。雄型201にセットされた綾織クロスにエポキシ樹脂(新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、商品名「FR−E5P」)を含浸させた。その後、比較例1とは異なり、PAN系の炭素繊維ストランドを使用した2,2綾織クロスの代わりに、ビニロン製の平織クロス(ユニチカ株式会社製、商品名「ビストロン平織クロスVH205」)を使用した。原糸繊度はタテ、ヨコ1670dtex、密度タテ、ヨコ16本/25mm、繊維目付けは205g/m2であった。
In the same manner as in Comparative Example 1, the twill weave cloth was set in a hemispherical
比較例4においても、比較例1と同様にして、所定形状に賦形された繊維強化複合材を作製した。この繊維強化複合材に対して、成形の翌日、得られた成形物に直径1.85cm円孔を20個開けた。 Also in Comparative Example 4, a fiber-reinforced composite material shaped into a predetermined shape was produced in the same manner as Comparative Example 1. On the fiber reinforced composite material, 20 holes having a diameter of 1.85 cm were formed in the obtained molded product the day after molding.
この成形物に対し成形1週間後に、万能試験機で強度を評価した。評価機は、島津製作所万能試験機(10ton対応)であり、評価方法は、圧縮、試験速度:10mm/分だった。圧子部には直径10cmのシリコン製の治具を用いた。圧縮試験の最大荷重値を読み取った。荷重値は、1.8kN、重量は49gであった。約2時間、晴天のもとで頭部に装着したが、内部に汗は認められなかった。 The molded product was evaluated for strength one week after molding with a universal testing machine. The evaluation machine was a Shimadzu universal testing machine (10 ton compatible), and the evaluation method was compression, test speed: 10 mm / min. A silicon jig having a diameter of 10 cm was used for the indenter. The maximum load value of the compression test was read. The load value was 1.8 kN, and the weight was 49 g. It was worn on the head under clear sky for about 2 hours, but no sweat was observed inside.
比較例5
比較例5では、比較例1と同様に成形し、翌日得られた成形物に直径1.85cm円孔を40個開けた。
Comparative Example 5
In Comparative Example 5, molding was performed in the same manner as in Comparative Example 1, and 40 circular holes with a diameter of 1.85 cm were formed in the molded product obtained the next day.
この成形物に対し成形1週間後に、万能試験機で強度を評価した。評価機は、島津製作所万能試験機(10ton対応)であり、評価方法は、圧縮、試験速度:10mm/分だった。圧子部には直径10cmのシリコン製の治具を用いた。圧縮試験の最大荷重値を読み取った。荷重値は、1.0kN、重量は45gであった。約2時間、晴天のもとで頭部に装着したが、内部に汗は認められなかった。ただし、圧縮強度が、比較例1から比べると1/6になっていた。 The molded product was evaluated for strength one week after molding with a universal testing machine. The evaluation machine was a Shimadzu universal testing machine (10 ton compatible), and the evaluation method was compression, test speed: 10 mm / min. A silicon jig having a diameter of 10 cm was used for the indenter. The maximum load value of the compression test was read. The load value was 1.0 kN, and the weight was 45 g. It was worn on the head under clear sky for about 2 hours, but no sweat was observed inside. However, the compressive strength was 1/6 as compared with Comparative Example 1.
比較例6
比較例6では、比較例1と同様に成形し、翌日得られた成形物に直径1.85cm円孔を60個開けた。
Comparative Example 6
In Comparative Example 6, molding was performed in the same manner as in Comparative Example 1, and 60 circular holes having a diameter of 1.85 cm were formed in the molded product obtained the next day.
この成形物に対し成形1週間後に、万能試験機で強度を評価した。評価機は、島津製作所万能試験機(10ton対応)であり、評価方法は、圧縮、試験速度:10mm/分だった。圧子部には直径10cmのシリコン製の治具を用いた。圧縮試験の最大荷重値を読み取った。荷重値は、0.5kN、重量は35gであった。約2時間、晴天のもとで頭部に装着したが、内部に汗は認められなかった。ただし、圧縮強度が、比較例1から比べると1/12になっていた。 The molded product was evaluated for strength one week after molding with a universal testing machine. The evaluation machine was a Shimadzu universal testing machine (10 ton compatible), and the evaluation method was compression, test speed: 10 mm / min. A silicon jig having a diameter of 10 cm was used for the indenter. The maximum load value of the compression test was read. The load value was 0.5 kN, and the weight was 35 g. It was worn on the head under clear sky for about 2 hours, but no sweat was observed inside. However, the compressive strength was 1/12 compared to Comparative Example 1.
1 メッシュ状編み構造体
2 鎖編糸
2A 鎖編み目
3 挿入糸
10 メッシュ状繊維強化複合材
20 編み組織
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記メッシュ状編み構造体における前記編み組織と挿入糸にのみ樹脂を含浸して硬化された、曲面を有する形状に賦形されたメッシュ状の繊維強化複合材であって、
前記鎖編糸及び挿入糸の少なくとも一部の糸は、炭素繊維からなる炭素繊維ストランドとされ、
前記メッシュ状編み構造体の開口率は20〜60%とされることを特徴とするメッシュ状繊維強化複合材。 A plurality of longitudinal knitting structures produced by knitting a chain knitting yarn while forming a chain stitch continuously in a longitudinal direction in a loop, and inserted in the transverse direction with respect to the longitudinal knitting structure, An insertion yarn that binds adjacent knitted structures, and a mesh-like knitted structure formed by:
A mesh-like fiber-reinforced composite material shaped into a shape having a curved surface, which is cured by impregnating a resin only in the knitted structure and insertion yarn in the mesh-like knitted structure,
At least a part of the chain knitting yarn and the insertion yarn is a carbon fiber strand made of carbon fiber,
A mesh-like fiber-reinforced composite material, wherein the mesh-like knitted structure has an opening ratio of 20 to 60%.
前記メッシュ状編み構造体を曲面を有する形状に賦形し、その後、前記メッシュ状編み構造体における前記編み組織と挿入糸にのみ樹脂を含浸して硬化したメッシュ状の繊維強化複合材であって、
前記鎖編糸及び挿入糸の少なくとも一部の糸は、炭素繊維からなる炭素繊維ストランドとされ、
前記メッシュ状編み構造体の開口率は20〜60%とされることを特徴とするメッシュ状繊維強化複合材。 A plurality of longitudinal knitting structures produced by knitting a chain knitting yarn while forming a chain stitch continuously in a longitudinal direction in a loop, and inserted in the transverse direction with respect to the longitudinal knitting structure, An insertion yarn that binds adjacent knitted structures, and a mesh-like knitted structure formed into a sheet shape,
A mesh-like fiber-reinforced composite material obtained by shaping the mesh-like knitted structure into a shape having a curved surface and then impregnating and curing only the knitted structure and insertion yarn in the mesh-like knitted structure. ,
At least a part of the chain knitting yarn and the insertion yarn is a carbon fiber strand made of carbon fiber,
A mesh-like fiber-reinforced composite material, wherein the mesh-like knitted structure has an opening ratio of 20 to 60%.
前記メッシュ状編み構造体における前記編み組織と挿入糸にのみ樹脂を含浸して硬化し、その後、曲面を有する形状に賦形されたメッシュ状の繊維強化複合材であって、
前記鎖編糸及び挿入糸の少なくとも一部の糸は、炭素繊維からなる炭素繊維ストランドとされ、
前記メッシュ状編み構造体の開口率は20〜60%とされることを特徴とするメッシュ状繊維強化複合材。 A plurality of longitudinal knitting structures produced by knitting a chain knitting yarn while forming a chain stitch continuously in a longitudinal direction in a loop, and inserted in the transverse direction with respect to the longitudinal knitting structure, An insertion yarn that binds adjacent knitted structures, and a mesh-like knitted structure formed into a sheet shape,
A mesh-like fiber reinforced composite material that is impregnated and cured only with the knitted structure and insertion yarn in the mesh-like knitted structure, and then shaped into a shape having a curved surface,
At least a part of the chain knitting yarn and the insertion yarn is a carbon fiber strand made of carbon fiber,
A mesh-like fiber-reinforced composite material, wherein the mesh-like knitted structure has an opening ratio of 20 to 60%.
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