JP7056394B2 - Fiber reinforced composites and woven base materials - Google Patents
Fiber reinforced composites and woven base materials Download PDFInfo
- Publication number
- JP7056394B2 JP7056394B2 JP2018113691A JP2018113691A JP7056394B2 JP 7056394 B2 JP7056394 B2 JP 7056394B2 JP 2018113691 A JP2018113691 A JP 2018113691A JP 2018113691 A JP2018113691 A JP 2018113691A JP 7056394 B2 JP7056394 B2 JP 7056394B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- yarn
- thread
- inclination angle
- covering
- base material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Woven Fabrics (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
Description
本発明は、繊維強化複合材及び織物基材に関する。 The present invention relates to a fiber reinforced composite material and a woven fabric base material.
軽量、高強度の材料として繊維強化複合材が使用されている。繊維強化複合材は、強化繊維製の織物基材が樹脂に複合化されることにより、樹脂自体に比べて力学的特性(機械的特性)が向上するため、構造部品として好ましい。 Fiber reinforced composites are used as lightweight and high-strength materials. The fiber-reinforced composite material is preferable as a structural component because the woven fabric base material made of reinforced fiber is composited with the resin to improve the mechanical properties (mechanical properties) as compared with the resin itself.
このような繊維強化複合材の織物基材は、第1の糸である経糸と、第2の糸である緯糸を織ってなり、繊維強化複合材用の成形型に沿わせて賦形して製造される。しかし、織物基材の製造の際、織物基材を賦形させたとき、織物基材において、成形型の屈曲部や湾曲部に配置された部位では、経糸及び緯糸が曲げに伴う内外の経路差の違いを原因として蛇行してしまう。経糸及び緯糸が蛇行したまま織物基材に樹脂を含浸させると、得られた繊維強化複合材において、蛇行の生じた部位の強度が低下してしまう。 The woven base material of such a fiber-reinforced composite material is made by weaving a warp and weft, which is a first thread, and a weft, which is a second thread, and is shaped along a molding die for the fiber-reinforced composite material. Manufactured. However, in the manufacturing of the woven fabric base material, when the woven fabric base material is shaped, the warp and weft are routed inside and outside due to the bending at the portion arranged in the bent portion or the curved portion of the molding die in the woven fabric base material. It meanders due to the difference in difference. If the woven fabric base material is impregnated with the resin while the warp and weft are meandering, the strength of the meandering portion of the obtained fiber-reinforced composite material is lowered.
そこで、織物基材における糸の蛇行を無くして、織物基材を成形するようにした技術として、例えば、特許文献1が挙げられる。特許文献1に開示の織物基材において、湾曲部である第1部位の織組織を朱子織りで形成するとともに、湾曲していない一般部である第2部位の織組織を平織りで形成している。そして、第1部位を、第2部位に比べて、経糸と緯糸の交錯部間のピッチの広い織組織で形成している。よって、経糸と緯糸が交錯することによる両糸の拘束点が第1部位の方が少なくなり、第1部位を第2部位に比べて賦形しやすくしている。このため、第1部位を賦形したとき、第1部位に糸の蛇行が発生しても、第1部位の経糸及び緯糸を容易にずらし、織物基材に発生した蛇行を無くしている。 Therefore, as a technique for forming a woven fabric base material by eliminating the meandering of threads in the woven fabric base material, for example, Patent Document 1 can be mentioned. In the woven fabric base material disclosed in Patent Document 1, the woven structure of the first portion, which is a curved portion, is formed by satin weave, and the woven structure of the second portion, which is a non-curved general portion, is formed by plain weave. .. The first portion is formed of a woven structure having a wider pitch between the crossed portions of the warp and weft than the second portion. Therefore, the restraining points of both yarns due to the crossing of the warp and weft are smaller in the first portion, and the first portion is easier to shape than the second portion. Therefore, when the first portion is shaped, even if the meandering of the yarn occurs in the first portion, the warp and weft of the first portion are easily displaced to eliminate the meandering generated in the woven fabric base material.
特許文献1の織物基材及び繊維強化複合材においては、第1部位を朱子織りとし、第2部位を平織りとして、第1部位と第2部位とで織構成を異ならせている。このため、第1部位と第2部位とで緯糸及び経糸の糸主軸の延び方が異なり、繊維強化複合材及び織物基材においては、第1部位と第2部位とで強度差が大きくなっている。 In the woven fabric base material and the fiber-reinforced composite material of Patent Document 1, the first part is a satin weave, the second part is a plain weave, and the weaving composition is different between the first part and the second part. For this reason, the extension of the yarn spindles of the weft and warp differs between the first portion and the second portion, and in the fiber-reinforced composite material and the woven fabric base material, the strength difference between the first portion and the second portion becomes large. There is.
本発明の目的は、一般部と曲げ部との強度差を小さくできる繊維強化複合材及び織物基材を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fiber-reinforced composite material and a woven fabric base material capable of reducing the strength difference between a general portion and a bent portion.
上記問題点を解決するための繊維強化複合材は、互いに平行に配列される複数の第1の糸と、互いに平行にかつ前記第1の糸と交差する方向に配列される複数の第2の糸とを備える織物基材にマトリックス樹脂が複合化された繊維強化複合材であって、前記織物基材は、平板状の一般部と、前記一般部に対し屈曲又は湾曲し、前記一般部の表面に対し交差した表面を有する曲げ部と、を有し、前記第1の糸及び前記第2の糸は、強化繊維製の芯糸と、前記芯糸に対し螺旋状に巻き付けられるカバーリング糸と、を備え、前記第1の糸及び前記第2の糸において、前記一般部を構成する部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θAとし、前記曲げ部を構成する部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θBとすると、傾斜角度θB>傾斜角度θAが成立していることを要旨とする。 The fiber-reinforced composite material for solving the above problems includes a plurality of first threads arranged in parallel with each other and a plurality of second threads arranged in parallel with each other and in a direction intersecting the first threads. A fiber-reinforced composite material in which a matrix resin is composited with a woven base material provided with a thread, wherein the woven base material is bent or curved with respect to a flat plate-shaped general portion and the general portion, and is formed by the general portion. The first yarn and the second yarn have a bending portion having a surface intersecting with the surface, and the core yarn made of a reinforcing fiber and a covering yarn spirally wound around the core yarn. And, in the first yarn and the second yarn, the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn main shaft at the portion constituting the general portion is set as the inclination angle θA, and the bent portion is formed. Assuming that the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn main axis at the portion to be inclined is the inclination angle θB, the gist is that the inclination angle θB > the inclination angle θA is established.
芯糸に対するカバーリング糸の傾斜角度について、傾斜角度θB≧傾斜角度θAが成立しているということは、織物基材を賦形する前であっても、曲げ部となる部分でのカバーリング糸の傾斜角度は一般部となる部分でのカバーリング糸の傾斜角度より大きくなっている。芯糸に対するカバーリング糸の傾斜角度が大きいほど、第1の糸及び第2の糸が引っ張られたときの各糸の伸び量が大きくなる。よって、織物基材が賦形され、曲げ部が形成されるのに伴って第1の糸及び第2の糸が引っ張られたときの第1の糸及び第2の糸の伸びが許容される。このため、第1の糸及び第2の糸において、伸びが許容されない場合と異なり、曲げの内側と外側との経路差の違いを原因とした蛇行が発生することを抑制できる。その結果、一般部と曲げ部とで織構成を異ならせなくても第1の糸及び第2の糸の蛇行を抑制でき、繊維強化複合材において、一般部と曲げ部の強度差を小さくできる。 Regarding the inclination angle of the covering yarn with respect to the core yarn, the fact that the inclination angle θB ≧ inclination angle θA is established means that the covering yarn at the bending portion is formed even before the woven fabric base material is shaped. The tilt angle of is larger than the tilt angle of the covering thread in the general portion. The larger the inclination angle of the covering yarn with respect to the core yarn, the larger the amount of elongation of each yarn when the first yarn and the second yarn are pulled. Therefore, the elongation of the first yarn and the second yarn when the first yarn and the second yarn are pulled as the woven fabric base material is shaped and the bent portion is formed is allowed. .. Therefore, unlike the case where elongation is not allowed in the first yarn and the second yarn, it is possible to suppress the occurrence of meandering due to the difference in the path difference between the inside and the outside of the bend. As a result, the meandering of the first thread and the second thread can be suppressed without making the weaving composition different between the general portion and the bent portion, and the strength difference between the general portion and the bent portion can be reduced in the fiber reinforced composite material. ..
また、繊維強化複合材について、前記カバーリング糸の1ピッチの長さを一辺とし、1ピッチ分の前記カバーリング糸を展開した直線を斜辺とする三角形において前記傾斜角度は前記一辺と前記斜辺とで挟まれる角の大きさであり、前記傾斜角度を有する三角形のもう一つの辺は、前記一辺と前記斜辺とを繋ぐ他辺であり、前記織物基材の賦形に伴うカバーリング糸の伸び量をδとし、前記織物基材において、賦形される前に前記曲げ部を構成する部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θCとすると前記傾斜角度θCは、以下の(1)式によって算出されてもよい。 Further, regarding the fiber-reinforced composite material, the inclination angle is the one side and the hypotenuse in a triangle having the length of one pitch of the covering yarn as one side and the straight line where the covering yarn for one pitch is developed as the hypotenuse. The other side of the triangle having the inclination angle, which is the size of the angle sandwiched between the two, is the other side connecting the one side and the hypotenuse, and the elongation of the covering thread accompanying the shaping of the textile base material. Assuming that the amount is δ and the inclination angle θC of the covering thread with respect to the thread main shaft at the portion constituting the bent portion in the woven base material is the inclination angle θC, the inclination angle θC is determined. It may be calculated by the following equation (1).
上記問題点を解決するための織物基材は、互いに平行に配列される複数の第1の糸と、互いに平行にかつ前記第1の糸と交差する方向に配列される複数の第2の糸とを備える平板状であり、賦形されることによって、平板状の一般部と、前記一般部に対し屈曲又は湾曲し、前記一般部の表面に対し交差した表面を有する曲げ部と、を有する形状となる織物基材であって、前記第1の糸及び前記第2の糸は、強化繊維製の芯糸と、前記芯糸に対し螺旋状に巻き付けられるカバーリング糸と、を備え、賦形前の前記第1の糸及び前記第2の糸において、前記一般部となる部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θAとし、前記曲げ部となる部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θBとすると、傾斜角度θB>傾斜角度θAが成立していることを要旨とする。 The woven base material for solving the above problems includes a plurality of first threads arranged in parallel with each other and a plurality of second threads arranged in parallel with each other and in a direction intersecting with the first thread. It is a flat plate having a flat plate shape, and has a flat plate-shaped general portion and a bent portion that is bent or curved with respect to the general portion and has a surface intersecting with the surface of the general portion. The first thread and the second thread, which are woven base materials having a shape, include a core thread made of a reinforcing fiber and a covering thread spirally wound around the core thread. In the first thread and the second thread before the shape, the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn main shaft at the portion serving as the general portion is defined as the tilt angle θA, and the portion serving as the bending portion. Assuming that the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn main shaft is the inclination angle θB, the gist is that the inclination angle θB> the inclination angle θA is established.
芯糸に対するカバーリング糸の傾斜角度が大きいほど、第1の糸及び第2の糸を引っ張ったときの伸び量が大きくなる。平板状の織物基材を賦形し、曲げ部を形成したとき、第1の糸及び第2の糸が引っ張られても第1の糸及び第2の糸が伸びる。このため、第1の糸及び第2の糸において、曲げによる経路差の違いを原因とした蛇行が曲げ部に発生することを抑制できる。その結果、カバーリング糸の傾斜角度を異ならせるだけで、織物基材において、一般部と曲げ部の強度差を小さくできる。 The larger the inclination angle of the covering yarn with respect to the core yarn, the larger the amount of elongation when the first yarn and the second yarn are pulled. When the flat woven fabric base material is shaped to form a bent portion, the first thread and the second thread are stretched even if the first thread and the second thread are pulled. Therefore, in the first thread and the second thread, it is possible to suppress the occurrence of meandering in the bent portion due to the difference in the path difference due to bending. As a result, it is possible to reduce the difference in strength between the general portion and the bent portion in the woven fabric base material only by changing the inclination angle of the covering yarn.
また、織物基材について、前記カバーリング糸の1ピッチの長さを一辺とし、1ピッチ分の前記カバーリング糸を展開した直線を斜辺とする三角形において前記傾斜角度は前記一辺と前記斜辺とで挟まれる角の大きさであり、前記傾斜角度を有する三角形のもう一つの辺は、前記一辺と前記斜辺とを繋ぐ他辺であり、前記織物基材の賦形に伴うカバーリング糸の伸び量をδとし、前記織物基材において、賦形される前に前記曲げ部を構成する部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θCとすると前記傾斜角度θCは、以下の(2)式によって算出されてもよい。 Further, regarding the woven base material, in a triangle having the length of one pitch of the covering thread as one side and the straight line where the covering thread for one pitch is developed as the hypotenuse, the inclination angle is the one side and the hypotenuse. The size of the angle to be sandwiched, and the other side of the triangle having the inclination angle is the other side connecting the one side and the hypotenuse, and the amount of elongation of the covering thread accompanying the shaping of the textile base material. Let δ, and let the inclination angle θC be the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn main shaft at the portion constituting the bending portion before being shaped, the inclination angle θC is as follows. It may be calculated by the equation (2) of.
本発明によれば、一般部と曲げ部との強度差を小さくできる。 According to the present invention, the difference in strength between the general portion and the bent portion can be reduced.
以下、繊維強化複合材及び織物基材を具体化した一実施形態を図1~図10にしたがって説明する。
図1に示すように、繊維強化複合材10は、強化基材となる織物基材11にマトリックス樹脂12を複合化させて構成されている。マトリックス樹脂12としては、例えば、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂が使用される。織物基材11は、平板状の織物基材11が賦形されて形成されている。織物基材11は、その外周側に位置した平面視四角環状の第1の一般部16と、織物基材11の中央部に位置し、かつ第1の一般部16よりも低い位置にある平面視四角形状の第2の一般部17と、第1の一般部16の内周縁と第2の一般部17の外周縁とを繋ぐ曲げ部18とが連続する立体的な板状である。曲げ部18にはドットハッチングを付してある。
Hereinafter, an embodiment in which the fiber-reinforced composite material and the woven fabric base material are embodied will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
As shown in FIG. 1, the fiber-reinforced
織物基材11において、曲げ部18は、第1の一般部16及び第2の一般部17に対して屈曲又は湾曲している。曲げ部18の内側面18aは、第1の一般部16の表面16a及び第2の一般部17の表面17aに対し交差し、図示しないが、曲げ部18の外側面は、第1の一般部16の裏面及び第2の一般部17の裏面に対し交差している。
In the woven
織物基材11は、互いに平行に配列される複数の第1の糸21と、互いに平行にかつ第1の糸21と交差する方向に配列される複数の第2の糸22とを備える。なお、図1及び図6では、第1の糸21と第2の糸22との位置関係を分かり易くするため、隣り合う第1の糸21同士や第2の糸22同士が離れた状態に図示しているが、実際は隣り合う第1の糸21同士や第2の糸22同士が近接した状態に配列されている。また、本実施形態では、第1の糸21は経糸であり、第2の糸22は緯糸である。そして、織物基材11は、第1の糸21と第2の糸22を平織りして形成された単層織物である。
The woven
図2に示すように、第1の糸21及び第2の糸22は、それぞれ強化繊維製の芯糸31と、芯糸31に対し螺旋状に巻き付けられる複数本のカバーリング糸32と、を備える。芯糸31は、複数本の非連続繊維を撚って形成された撚糸である。非連続繊維としては、有機繊維又は無機繊維を使用してもよいし、異なる種類の有機繊維、異なる種類の無機繊維、又は有機繊維と無機繊維を混繊した混繊繊維を使用してもよい。有機繊維としては、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリ-p-フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等が挙げられ、無機繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維等が挙げられる。本実施形態では、芯糸31は炭素繊維を撚って形成されている。
As shown in FIG. 2, the
カバーリング糸32は、有機繊維又は無機繊維を使用してもよく、有機繊維としては、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリ-p-フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等が挙げられ、無機繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維等が挙げられる。本実施形態では、カバーリング糸32は炭素繊維によって形成されている。
The covering
第1の糸21及び第2の糸22の糸主軸L1は、芯糸31の糸主軸である。第1の糸21及び第2の糸22において、糸主軸L1に対するカバーリング糸32の糸主軸L2(例えば、図4参照)の傾きの大きさを傾斜角度θと示す。なお、傾斜角度θは、芯糸31の糸主軸L1とカバーリング糸32の糸主軸L2の間に形成される角のうち鋭角の角度である。
The thread spindle L1 of the
図3(a)及び図3(b)に示すように、第1の糸21及び第2の糸22に対して引っ張りが作用せず、伸びの生じていない状態での糸径をd0とすると、伸びの生じていない状態での第1の糸21及び第2の糸22の周長はπd0で表される。
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), it is assumed that the yarn diameter in a state where tension does not act on the
また、カバーリング糸32において、芯糸31の円周上の特定の点から、螺旋状に延びるカバーリング糸32が芯糸31を一周したときの円周上の特定の点までの糸主軸方向に沿った距離をピッチとする。カバーリング糸32においては、傾斜角度θが大きくなるほど、カバーリング糸32のピッチが小さくなる。一方、傾斜角度θが小さくなるほど、カバーリング糸32のピッチが大きくなる。
Further, in the covering
そして、第1の糸21及び第2の糸22に伸びの生じていない状態でのカバーリング糸32のピッチをP0と表し、傾斜角度をθ0と表す。そして、第1の糸21及び第2の糸22に伸びの生じていない状態での、カバーリング糸32の1ピッチP0での長さは、以下の式Aで表される。
The pitch of the covering
(πd0)2+P02…式A
一方、第1の糸21及び第2の糸22に伸びが生じた状態でのカバーリング糸32のピッチをP1と表し、傾斜角度をθ1と表す。そして、第1の糸21及び第2の糸22に伸びが生じた状態での、カバーリング糸32の1ピッチP1での長さは、以下の式Bで表される。
(Πd0) 2 + P0 2 ... Equation A
On the other hand, the pitch of the covering
(πd1)2+P12…式B
第1の糸21及び第2の糸22が引っ張られて伸びが生じたとき、カバーリング糸32が伸び切って突っ張り、芯糸31にカバーリング糸32が強く巻き付いた状態では、第1の糸21及び第2の糸22のそれ以上の伸びが規制される。第1の糸21及び第2の糸22の伸びが規制されるときは、各糸21,22に伸びが生じていないときの1ピッチP0でのカバーリング糸32の長さが、各糸21,22が伸び切ったときの1ピッチP1でのカバーリング糸32の長さと等しくなるときである。よって、以下の式Cが成立する。
(Πd1) 2 + P1 2 ... Equation B
When the
(πd1)2+P12=(πd0)2+P02…式C
次に、賦形された織物基材11における第1の糸21及び第2の糸22について説明する。
(Πd1) 2 + P1 2 = (πd0) 2 + P0 2 ... Equation C
Next, the
図4及び図5に示すように、織物基材11において、第1の一般部16及び第2の一般部17では、第1の糸21及び第2の糸22は賦形されず、直進しており、引っ張られていない。このため、第1の一般部16及び第2の一般部17では、式Aが成立していると言える。一方、図4のドットハッチングに示すように、曲げ部18では、織物基材11が賦形されるのに伴い第1の糸21及び第2の糸22が引っ張られ、伸びが生じている。このため、曲げ部18では、式Bが成立していると言える。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the woven
図4に示すように、第1の糸21及び第2の糸22において、第1の一般部16及び第2の一般部17を構成する部位と、曲げ部18を構成する部位とでカバーリング糸32の傾斜角度θが異なっている。
As shown in FIG. 4, in the
第1の糸21及び第2の糸22においては、カバーリング糸32の傾斜角度θが大きくなるほど、図3(b)の実線に示すように、カバーリング糸32は、芯糸31の糸主軸L1に対し垂直に近付くこととなり、カバーリング糸32の1ピッチでの長さが短くなる。そして、カバーリング糸32の1ピッチでの長さが短くなるほど、芯糸31に対するカバーリング糸32の締め付け力が小さくなっている。
In the
一方、図3(b)の2点鎖線に示すように、第1の糸21及び第2の糸22が引っ張られたとき、カバーリング糸32はピッチを長くするように変形する。このため、第1の糸21及び第2の糸22は、カバーリング糸32によって伸びが妨げられず、ある程度伸びることができる。ただし、上記したように、カバーリング糸32に突っ張りが生じ、式Cが成立したとき、第1の糸21及び第2の糸22が伸び切った状態となり、伸びが許容されない状態となる。
On the other hand, as shown by the two-dot chain line in FIG. 3B, when the
図4に示すように、賦形後の織物基材11において、第1の一般部16及び第2の一般部17でのカバーリング糸32の傾斜角度θAを、曲げ部18でのカバーリング糸32の傾斜角度θBより小さくしている。つまり、傾斜角度θB>傾斜角度θAが成立している。
As shown in FIG. 4, in the woven
具体的には、第1の糸21の糸主軸方向に沿った断面において、糸主軸方向の一端側に位置する第1の一般部16では、第1の糸21のカバーリング糸32は、傾斜角度θAで芯糸31に巻き付き、糸主軸方向の一端側に位置する曲げ部18では、第1の糸21のカバーリング糸32は傾斜角度θBで芯糸31に巻き付いている。さらに、第2の一般部17では、第1の糸21のカバーリング糸32は、傾斜角度θAで芯糸31に巻き付き、糸主軸方向の他端側に位置する曲げ部18では、カバーリング糸32は傾斜角度θBで芯糸31に巻き付いている。そして、糸主軸方向の他端側に位置する第1の一般部16では、第1の糸21のカバーリング糸32は、傾斜角度θAで芯糸31に巻き付いている。
Specifically, in the first
なお、図示しないが、織物基材11を第2の糸22の糸主軸に沿った断面で見た場合であっても、糸主軸方向の一端側に位置する第1の一般部16では、第2の糸22のカバーリング糸32は、傾斜角度θAで芯糸31に巻き付き、糸主軸方向の一端側に位置する曲げ部18では、カバーリング糸32は傾斜角度θBで芯糸31に巻き付いている。さらに、第2の一般部17では、第2の糸22のカバーリング糸32は、傾斜角度θAで芯糸31に巻き付き、糸主軸方向の他端側に位置する曲げ部18では、第2の糸22のカバーリング糸32は傾斜角度θBで芯糸31に巻き付いている。そして、糸主軸方向の他端側に位置する第1の一般部16では、カバーリング糸32は、傾斜角度θAで芯糸31に巻き付いている。
Although not shown, even when the
図示しないが、曲げ部18の存在しない第1の一般部16だけの部分では、第1の糸21及び第2の糸22の芯糸31に対し、カバーリング糸32は、傾斜角度θAで巻き付いている。
Although not shown, in the portion of only the first
次に、賦形される前の織物基材11について説明する。
図6に示すように、織物基材11は平板状である。織物基材11は、外周部に、第1の一般部16を形成する部分を四角環状に備え、その第1の一般部16を形成する部分の内側に、曲げ部18を形成する部分を四角環状に備える。さらに、織物基材11は、曲げ部18を形成する部分の内側に、第2の一般部17を形成する部分を四角形状に備える。
Next, the woven
As shown in FIG. 6, the woven
賦形される前の織物基材11において、織物基材11を第1の糸21の糸主軸L1に沿った断面で見た場合、図7及び図8に示すように、糸主軸方向の一端側及び他端側に位置する第1の一般部16となる部分では、第1の糸21のカバーリング糸32は、傾斜角度θAで芯糸31に巻き付いている。
In the woven
糸主軸方向の一端側及び他端側に位置する曲げ部18となる部分では、第1の糸21のカバーリング糸32は傾斜角度θCで芯糸31に巻き付いている。この傾斜角度θCは、賦形後の曲げ部18におけるカバーリング糸32の傾斜角度θBより大きい。すなわち、曲げ部18のカバーリング糸32は、賦形に伴い、賦形前より傾斜角度θが小さくなっている。
The covering
なお、図示しないが、織物基材11を第2の糸22の糸主軸に沿った断面で見た場合であっても、糸主軸方向の一端側及び他端側に位置する第1の一般部16となる部分では、第2の糸22のカバーリング糸32は、傾斜角度θAで芯糸31に巻き付いている。
Although not shown, the first general portion located on one end side and the other end side in the yarn spindle direction even when the woven
糸主軸方向の一端側及び他端側に位置する曲げ部18となる部分では、第2の糸22のカバーリング糸32は傾斜角度θCで芯糸31に巻き付いている。この傾斜角度θCは、賦形後の曲げ部18におけるカバーリング糸32の傾斜角度θBより大きい。
The covering
図9に示すように、曲げ部18となる部分が存在せず、第1の一般部16となる部分では、第1の糸21及び第2の糸22の芯糸31に対し、カバーリング糸32は、傾斜角度θAで巻き付いている。
As shown in FIG. 9, there is no portion that becomes the
したがって、織物基材11が賦形されるのに伴い、曲げ部18におけるカバーリング糸32の傾斜角度θBが、賦形前の傾斜角度θCよりも小さくなっている。これは、織物基材11が賦形されるのに伴って第1の糸21及び第2の糸22が引っ張られることにより、カバーリング糸32も引っ張られたためである。曲げ部18となる部分でのカバーリング糸32の傾斜角度θCは、第1の一般部16及び第2の一般部17となる部分でのカバーリング糸32の傾斜角度θAよりも大きくなっている。これは、織物基材11が賦形される前のカバーリング糸32の傾斜角度θCが、賦形後の曲げ部18でのカバーリング糸32の傾斜角度θBよりも大きいことを示している。
Therefore, as the woven
そして、カバーリング糸32の傾斜角度θCを大きくしておくことで、織物基材11が賦形されるのに伴い、第1の糸21及び第2の糸22が引っ張られても、カバーリング糸32によって第1の糸21及び第2の糸22の伸びが規制されることを抑制し、第1の糸21及び第2の糸22に伸びを許容している。
By increasing the inclination angle θC of the covering
上記構成の織物基材11が賦形され、第1の一般部16、第2の一般部17及び曲げ部18が形成された状態において、曲げ部18の各糸21,22は、カバーリング糸32を備える構成でありながら、各一般部16,17の各糸21,22よりも伸びている。その結果、曲げ部18を構成する各糸21,22においては、カバーリング糸32による伸びが妨げられず、賦形に伴う蛇行が抑制されている。
In a state where the woven
次に、第1の糸21及び第2の糸22に対し、所望する伸びを発現させるために設定される傾斜角度θCの求め方について説明する。
カバーリング糸32の伸びは、織物基材11の曲げ部18の形状、曲げ方、大きさ等によって異なる。よって、織物基材11においては、曲げ部18の形状、曲げ方、大きさ等に応じて、第1及び第2の糸21,22に求める伸び量が予め設定される。そして、所望する伸び量が得られるように、カバーリング糸32の傾斜角度θCを算出する。傾斜角度θCは、以下の(1)式によって算出される。
Next, a method of obtaining the inclination angle θC set to develop the desired elongation with respect to the
The elongation of the covering
δ=P1/P0…式
また、図3(a)に示すように、傾斜角度θは、カバーリング糸32のピッチの長さを一辺H1とし、1ピッチ分のカバーリング糸32を展開した直線を斜辺H2とする直角三角形において一辺H1と斜辺H2とで挟まれる角の大きさである。傾斜角度θを有する直角三角形のもう一つの辺は、一辺H1と斜辺H2とを繋ぐ他辺H3である。
δ = P 1 / P 0 ... Equation Further, as shown in FIG. 3A, the inclination angle θ is such that the pitch length of the covering
例えば、曲げ部18において、第1の糸21及び第2の糸22の糸径が1mmの場合、伸び量を1.2で設定するには各糸21,22が伸びる前の状態でのカバーリング糸32の傾斜角度θCは、76.2度に設定される。なお、糸径が2mmや3mmの場合であっても、傾斜角度θCは(1)式から算出される。
For example, in the
伸び量と傾斜角度θCとの関係を図10のグラフに示す。図10のグラフでは、横軸に伸び量を示し、縦軸に傾斜角度θCを示している。図10のグラフに示すように、伸び量を大きく設定するほど、傾斜角度θCも大きくなる。よって、カバーリング糸32の傾斜角度θCを大きくするほど、各糸21,22の伸び量も大きくできることが示されている。
The relationship between the amount of elongation and the inclination angle θC is shown in the graph of FIG. In the graph of FIG. 10, the horizontal axis shows the amount of elongation, and the vertical axis shows the inclination angle θC. As shown in the graph of FIG. 10, the larger the elongation amount is set, the larger the inclination angle θC is. Therefore, it is shown that the larger the inclination angle θC of the covering
次に、繊維強化複合材10の製造方法を本実施形態の作用とともに説明する。
まず、平板状の織物基材11を賦形し、第1の一般部16、第2の一般部17及び曲げ部18となる部分を形成する。曲げ部18を形成する際、曲げ部18を構成する第1の糸21及び第2の糸22は、賦形に伴い引っ張られる。このとき、引っ張りに伴う第1の糸21及び第2の糸22の伸びを許容するように、カバーリング糸32の傾斜角度θCが予め設定されている。よって、第1の糸21及び第2の糸22の伸びが許容される。なお、第1の一般部16及び第2の一般部17を構成する第1の糸21及び第2の糸22は、ほとんど伸びない。
Next, a method for producing the fiber-reinforced
First, the flat woven
そして、賦形された織物基材11は、マトリックス樹脂12を含浸硬化させて、繊維強化複合材10となる。マトリックス樹脂12の含浸硬化は、RTM(レジン・トランスファー・モールディング)法で行なわれる。織物基材11にマトリックス樹脂12が含浸硬化されることにより、織物基材11の第1の糸21及び第2の糸22は、マトリックス樹脂12と複合化して繊維強化複合材10となる。そして、繊維強化複合材10は、例えば、航空機や乗用車等の移動体の外板として使用される。
Then, the shaped woven
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)繊維強化複合材10を構成する織物基材11において、曲げ部18を構成する各糸21,22におけるカバーリング糸32の傾斜角度θBを、各一般部16,17を構成する各糸21,22におけるカバーリング糸32の傾斜角度θAより大きくした。このため、第1の糸21及び第2の糸22が、芯糸31にカバーリング糸32が巻き付けられた構成であっても、織物基材11の賦形のために引っ張られたときの伸びが許容される。その結果、各糸21,22において、伸びが許容されない場合と異なり、曲げの内側と外側との経路差の違いを原因とした蛇行が発生することを抑制でき、各一般部16,17と曲げ部18とで織構成を異ならせなくても各糸21,22の蛇行を抑制でき、繊維強化複合材10において、各一般部16,17と曲げ部18の強度差を小さくできる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the woven
(2)各糸21,22の伸び量は、賦形される前のカバーリング糸32の傾斜角度θCによって決定され、傾斜角度θCが大きければ、伸び量も多くなる。そして、織物基材11の賦形を許容するためには、賦形に応じた各糸21,22の伸び量を確保する必要がある。各糸21,22の伸び量は、予め把握できる。そして、(1)式により、伸び量を許容するための傾斜角度θCを算出するようにした。したがって、(1)式を用いて算出した傾斜角度θCでカバーリング糸32を芯糸31に巻き付けた糸21,22を用いることで、織物基材11の曲げ部18を構成する各糸21,22に蛇行が生じることを抑制できる。
(2) The elongation amount of each of the
(3)賦形前の織物基材11において、曲げ部18を構成する部分でのカバーリング糸32の傾斜角度θCを、各一般部16,17を構成する部分でのカバーリング糸32の傾斜角度θAより大きくした。このため、織物基材11を賦形して曲げ部18を形成したとき、カバーリング糸32の変位により、各糸21,22の伸びを許容させ、各糸21,22の蛇行を抑制した曲げ部18を形成できる。
(3) In the woven
(4)芯糸31に対するカバーリング糸32の傾斜角度θを調整するだけの簡単な構成で、織物基材11を賦形した際に、曲げ部18を構成する各糸21,22に蛇行が生じることを抑制できる。
(4) With a simple configuration of adjusting the inclination angle θ of the covering
(5)カバーリング糸32において、曲げ部18となる部分だけ局所的に傾斜角度θを調節するだけで、織物基材11の曲げ部18に各糸21,22の蛇行が生じることを抑制できる。よって、織物基材11の曲げ部18毎に織構成を変えたりする場合と比べると、カバーリング糸32の傾斜角度θの調節といった簡単な構造により、各糸21,22の蛇行の発生を抑制できる。
(5) In the covering
なお、本実施形態は以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 賦形後の織物基材11において、第1の一般部16及び第2の一般部17におけるカバーリング糸32の傾斜角度θAと、曲げ部18におけるカバーリング糸32の傾斜角度θBが等しくなっていてもよい。
In addition, this embodiment can be changed and carried out as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
○ In the woven
○ 織物基材11において、曲げ部18の形状や大きさは適宜変更してもよい。
○ 織物基材11において、第1の一般部16は無くてもよい。
○ 傾斜角度θCの算出式は、(1)式に係数を乗じた近似式であってもよい。
○ In the woven
○ In the woven
○ The calculation formula of the inclination angle θC may be an approximate formula obtained by multiplying the formula (1) by a coefficient.
○ 織物基材11の織構成は、平織り以外の朱子織りや綾織りであってもよい。
○ 織物基材11は、第1の糸21で形成された繊維層と、第2の糸22で形成された繊維層を積層するとともに、複数の繊維層を拘束糸で積層方向に拘束した多層織物製であってもよい。
○ The woven structure of the woven
○ The woven
○ カバーリング糸32は、強化繊維以外の繊維で作られた糸であってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(1)前記第1の糸及び第2の糸が伸びる前の前記カバーリング糸のピッチをP0とし、前記第1の糸及び前記第2の糸が伸びた後の前記カバーリング糸のピッチをP1とした場合、前記カバーリング糸の伸び量δは以下の式で表される織物基材。
○ The covering
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and another example will be added below.
(1) The pitch of the covering yarn before the first yarn and the second yarn are stretched is P0, and the pitch of the covering yarn after the first yarn and the second yarn are stretched is P0. When P1 is used, the elongation amount δ of the covering yarn is a woven fabric base material represented by the following formula.
δ=P1/P0…式 δ = P 1 / P 0 ... Equation
10…繊維強化複合材、11…織物基材、12…マトリックス樹脂、16…第1の一般部、17…第2の一般部、18…曲げ部、21…第1の糸、22…第2の糸、31…芯糸、32…カバーリング糸 10 ... Fiber reinforced composite material, 11 ... Textile base material, 12 ... Matrix resin, 16 ... First general part, 17 ... Second general part, 18 ... Bending part, 21 ... First thread, 22 ... Second Thread, 31 ... core thread, 32 ... covering thread
Claims (4)
前記織物基材は、平板状の一般部と、
前記一般部に対し屈曲又は湾曲し、前記一般部の表面に対し交差した表面を有する曲げ部と、を有し、
前記第1の糸及び前記第2の糸は、強化繊維製の芯糸と、前記芯糸に対し螺旋状に巻き付けられるカバーリング糸と、を備え、
前記第1の糸及び前記第2の糸において、前記一般部を構成する部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θAとし、前記曲げ部を構成する部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θBとすると、傾斜角度θB>傾斜角度θAが成立していることを特徴とする繊維強化複合材。 The matrix resin is composited with a woven fabric base material having a plurality of first yarns arranged in parallel with each other and a plurality of second yarns arranged in parallel with each other and in a direction intersecting with the first yarn. It is a fiber reinforced composite material
The woven fabric base material has a flat plate-shaped general portion and a flat plate-shaped general portion.
It has a bent portion that is bent or curved with respect to the general portion and has a surface that intersects the surface of the general portion.
The first thread and the second thread include a core thread made of a reinforcing fiber and a covering thread spirally wound around the core thread.
In the first yarn and the second yarn, the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn spindle at the portion constituting the general portion is defined as the inclination angle θA, and the yarn at the portion constituting the bending portion. When the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the main shaft is the inclination angle θB, the fiber reinforced composite material is characterized in that the inclination angle θB > the inclination angle θA is established.
前記第1の糸及び前記第2の糸は、強化繊維製の芯糸と、前記芯糸に対し螺旋状に巻き付けられるカバーリング糸と、を備え、
賦形前の前記第1の糸及び前記第2の糸において、前記一般部となる部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θAとし、前記曲げ部となる部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θBとすると、傾斜角度θB>傾斜角度θAが成立していることを特徴とする織物基材。 It is a flat plate having a plurality of first threads arranged parallel to each other and a plurality of second threads arranged parallel to each other and in a direction intersecting the first thread, and is shaped. A woven fabric base material having a flat plate-shaped general portion and a bent portion that is bent or curved with respect to the general portion and has a surface intersecting with the surface of the general portion.
The first thread and the second thread include a core thread made of a reinforcing fiber and a covering thread spirally wound around the core thread.
In the first thread and the second thread before shaping, the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn main shaft at the portion serving as the general portion is defined as the inclination angle θA, and the portion serving as the bending portion. The textile base material is characterized in that the inclination angle θB> the inclination angle θA is established, where the inclination angle θB is the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn main shaft of the yarn.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018113691A JP7056394B2 (en) | 2018-06-14 | 2018-06-14 | Fiber reinforced composites and woven base materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018113691A JP7056394B2 (en) | 2018-06-14 | 2018-06-14 | Fiber reinforced composites and woven base materials |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019214690A JP2019214690A (en) | 2019-12-19 |
JP7056394B2 true JP7056394B2 (en) | 2022-04-19 |
Family
ID=68918522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018113691A Active JP7056394B2 (en) | 2018-06-14 | 2018-06-14 | Fiber reinforced composites and woven base materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7056394B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7524895B2 (en) | 2019-04-12 | 2024-07-30 | Agc株式会社 | Alkali-free glass and glass plates |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008112720A (en) | 2006-10-04 | 2008-05-15 | Shinano Kenshi Co Ltd | Conductive material and its manufacturing method |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5019030Y1 (en) * | 1969-05-12 | 1975-06-10 | ||
FR2411258A1 (en) * | 1977-12-09 | 1979-07-06 | Brochier & Fils | NEW FILIFORN TEXTILE MATERIAL FOR THE REALIZATION OF ARTICLES PREIMREGNED WITH RESIN AND PROCESS FOR ITS OBTAINING |
JPS6359441A (en) * | 1986-08-22 | 1988-03-15 | 東レ株式会社 | Fabric |
JPH0450209U (en) * | 1990-09-05 | 1992-04-28 |
-
2018
- 2018-06-14 JP JP2018113691A patent/JP7056394B2/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008112720A (en) | 2006-10-04 | 2008-05-15 | Shinano Kenshi Co Ltd | Conductive material and its manufacturing method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019214690A (en) | 2019-12-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11549643B2 (en) | Pressure vessel and pressure-vessel manufacturing method | |
US20200109493A1 (en) | Fiber structure and fiber-reinforced composite | |
JP7056394B2 (en) | Fiber reinforced composites and woven base materials | |
JP4790848B2 (en) | Golf club shaft and golf club using the same | |
WO2017038445A1 (en) | Fiber structure and fiber reinforced composite material | |
JP2021025164A (en) | Fiber structure and fiber-reinforce composite material | |
WO2017170801A1 (en) | Fiber-reinforced resin hollow body and method for manufacturing same | |
US11192312B2 (en) | Three-dimensional woven preforms for omega stiffeners | |
WO2021014851A1 (en) | Fiber structure and fiber-reinforced composite | |
JP6652000B2 (en) | Preform for fiber reinforced composite material and fiber reinforced composite material | |
JP7040347B2 (en) | Pressure vessel and manufacturing method of pressure vessel | |
JP6790967B2 (en) | Fiber structure and fiber reinforced composite | |
WO2012014613A1 (en) | Fiber substrate and fiber-reinforced composite material | |
JP5644755B2 (en) | Textile substrate and fiber reinforced composite material | |
JP6620771B2 (en) | Fiber structure and fiber reinforced composite | |
JP2011212463A (en) | Golf club shaft and golf club using the same | |
WO2012014605A1 (en) | Fiber substrate and fiber-reinforced composite material | |
JP2022003179A (en) | Fiber bundle, fiber base material, and fiber-reinforced composite material | |
JP2013057143A (en) | Woven fabric base material and fiber-reinforced composite material | |
JP2022122656A (en) | Fiber structure, fiber-reinforced composite material, and fiber structure manufacturing method | |
JP2010053255A (en) | Fiber-reinforced composite material | |
JP2016114094A (en) | Energy absorption member |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200904 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210929 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211019 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211213 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220308 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220321 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7056394 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |