JPH054459B2

JPH054459B2 -

Info

Publication number: JPH054459B2
Application number: JP17383184A
Authority: JP
Inventors: Akira Nishimura
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1984-08-21
Filing date: 1984-08-21
Publication date: 1993-01-20
Also published as: JPS6155247A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、繊維強化プラスチツク（FRP）
における樹脂の補強用組紐組織体に関する。

従来技術組紐とは、たとえば「現代繊維辞典」、第223頁
（昭和40年５月15日、センイ・ジアヤナル社刊）
に記載されているように、製紐機で作られる紐類
を総称するものである。しかして、そのような組
紐においては、繊維が長手方向に対して交差する
方向、つまりバイアス方向に配列されている。

ところで、炭素繊維やガラス繊維などの、いわ
ゆる補強繊維からなる組紐を自転車のリムやテニ
スラケツトフレームなどのわん曲したFRPを成
形するのに使用すると、補強繊維の使用量のわり
にはFRPの長手方向の強度、弾性率が高くなら
ない。それは、組紐は上述したように繊維がバイ
アス方向に延びているが、FRPは繊維の配列方
向にその特性が大きく左右され、繊維の配列方向
において最も高くなるという、いわゆる異方性が
あるからである。

一方、特開昭58−29653号公報には、補強繊維
の組紐に、樹脂を含浸した補強繊維をその方向が
組紐の長手方向になるように組み込んだようなも
のが記載されている。この従来の組紐は、バイア
ス方向に加えて長手方向にも補強繊維が配列され
ているので、一見、上述した問題が解決されるか
に思える。しかしながら、これをわん曲した
FRPの成形に使用すると、第２図に示すように、
わん曲に際してその外と内で長手方向補強繊維に
加わる力が異なることになり、補強繊維の配列が
乱される。すなわち、長手方向補強繊維は、外の
部分では引張られてその長さがＬ−L′だけ長くな
ろうとするが、補強繊維は弾性率が高くてそれ自
身は延びることができないから、バイアス方向の
補強繊維をわん曲の中心に向かつて引張るように
作用して組紐の組織を乱してしまう。また、内の
部分では逆にＬ−L″だけ短くなろうとするが、
補強繊維自身は収縮しないから、長手方向補強繊
維は蛇行し、またはしわとなつてあまつた長さを
吸収しようとする。しかるに、組紐の組織が乱さ
れたり、長手方向補強繊維が蛇行したりしわを生
じたのでは、特性の高いFRP、特に長手方向に
高強度、高弾性であるようなFRPはもはや得ら
れない。

発明が解決しようとする問題点この発明は、上述した従来の組紐の欠点を解決
し、特性の高い、特に長手方向の強度や弾性率の
高いわん曲FRPを得ることができる樹脂補強用
組紐組織体を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段上記目的を達成するためのこの発明は、補強繊
維からなり、かつ全体としてら旋形状をもつ組紐
のら旋軸に沿つて補強繊維が延在している樹脂補
強用組紐組織体を特徴とするものである。

この発明の組紐組織体の一実施態様を説明する
に、第１図（概略一部破断斜視図）において、組
紐１は全体としてら旋形状をしている。この第１
図においては、その一部が示されている。しかし
て、上記組紐１の表面（外側）には、その全表面
にわたり、ら旋軸Ｘに沿つて延びる補強繊維２が
接着されている。この補強繊維２は、蛇行してお
らず、またしわなどをもつていない。

上記組紐１は、複数本の補強繊維を組むことに
よつて、それら補強繊維を、互に交差する２方向
で、かつら旋軸Ｘに対して斜めの方向、つまりバ
イアス方向に配列させたもので、それ自体は、全
体としてら旋形状である点を除けば従来の組紐と
何ら変わるところがない。

上記において、補強繊維は、炭素繊維、ガラス
繊維、有機高弾性率繊維（たとえば、ポリアラミ
ド繊維）、シリコンカーバイド繊維、アルミナ繊
維などの高強度、高弾性率繊維のマルチフイラメ
ントからなつている。もつとも、同一の組紐組織
体についてただ１種類の補強繊維を使用する必要
は必ずしもない。たとえば、組紐を炭素繊維とガ
ラス繊維を併用して構成したり、組紐をガラス繊
維や有機高弾性率繊維で構成し、一方ら旋軸方向
には炭素繊維を配列するようなことができる。

ら旋軸方向に延在している補強繊維は、上述し
たように組紐の表面に接着されていてもよく、ま
た裏面（内側）に接着されていてもよいものであ
る。表面と裏面の双方に接着されていてもよい。
また、組紐に直接組み込まれていてもよい。この
場合は接着されていなくてもよい。

組紐とら旋軸方向の補強繊維との接着は、
FRPの、いわゆるマトリクス樹脂との接着性の
よいもので行われているのが好ましい。具体的に
は、低融点ポリマー、たとえばナイロン６／12、
ナイロン６／66、ナイロン６／66／610、ナイロ
ン６／66／610／12などの共重合ナイロンである
のが好ましい。また、そのような、いわゆる接着
剤は、FRPの成形時におけるマトリクス樹脂の
含浸性をよくするため、極力少ないのが好まし
い。すなわち、そのような低融点ポリマーが組紐
組織体に占める割合は、0.5〜20重量％程度であ
るのが好ましい。なお、低融点ポリマーは、後の
製造法で説明するように、組紐を構成する補強繊
維またはら旋軸方向に延在する補強繊維にあらか
じめ融着して使用し、または糸の状態でそれら補
強繊維と引き揃えて使用し、それを溶融させて組
紐とら旋軸方向の補強繊維とを接着するが、上記
量は、かかる状態で補強繊維の横断面において
0.3〜13％程度の面積を占めるような量である。

この発明の組紐組織体は、いろいろな方法によ
つて製造することができる。以下においてその好
ましい一例を説明する。

まず、低融点ポリマーを融着した補強繊維（以
下、融着繊維という）を製紐機にかけ、所望のら
旋形状に対応するわん曲形状を有し、かつフツ素
系ゴムまたはシリコーンゴムなどの離型剤を被覆
した芯材の周りに組紐を作る。芯材は、低融点ポ
リマーの融点以上の温度に加熱しておく。一方、
上記組紐の外側から、等間隔で、かつ組紐のわん
曲に沿うように低融点ポリマーを融着していない
補強繊維（以下、非融着繊維という）を供給し、
これを上記芯材および組紐とともに所望のら旋形
状に対応するわん曲形状をもつ管に通す。する
と、低融点ポリマーによつて組紐と後に供給した
非融着繊維が接着され、第１図に示すような組紐
組織体が得られる。得られた組紐組織体は、上記
わん曲形状をもつ巻芯に巻き取る。なお、芯材と
管の間隙は、組紐とその上に供給される非融着繊
維との合計厚みよりもやや小さくしておき、両者
の接着が圧力下で行われるようにする。

上記において、組紐の内側に非融着繊維を引き
揃えて供給すれば、組紐の裏面にそのら旋軸方向
に延在する補強繊維が接着された組紐組織体を得
ることができる。外側および内側から必融着繊維
を供給してもよいことはもちろんである。また、
組紐をすべて融着繊維で構成する必要は必ずしも
なく、融着繊維と非融着繊維を組み合わせて使用
し、非融着繊維の間に適宜融着繊維が配列される
ようにしてもよい。さらに、組紐を非融着繊維で
構成し、その外側および／または内側に融着繊維
を引き揃えて供給するようにしてもよい。この場
合もまた、融着繊維と非融着繊維を併用すること
ができる。さらにまた、融着繊維に代えて、非融
着繊維と低融点ポリマーの糸とを引き揃えて使用
することも可能である。しかしながら、そのよう
な、いわゆる混繊糸を使用すると、低融点ポリマ
ーの糸が溶融する際に非融着繊維を蛇行させるこ
とがあるので、融着繊維を使用するのが好まし
い。

ら旋軸方向に延びる補強繊維が組紐に組み込ま
れている組紐組織体を得るには、上述した方法に
おいて、組紐を作る際に、３軸組紐を作る場合と
同様、組紐を構成する補強繊維を巻いたボビンの
円運動の軌跡の中にら旋軸方向の補強繊維が取り
込まれるようにすればよい。

作用組紐１は、ら旋軸方向に延在する補強繊維の、
いわゆる支持材として作用する。また、組紐１の
補強繊維は、わん曲したFRPを成形した際に、
その長手方向および長手方向と直交する方向の２
方向に強度、弾性率を発現させる。さらに、ら旋
軸方向の補強繊維は、わん曲したFRPの長手方
向における強度、弾性率を受け持つ。

発明の結果この発明の組紐組織体は、ら旋形状をもつ組紐
のら旋軸に沿つて補強繊維が延在しているからし
て、長手方向の強度や弾性率が高いわん曲FRP
を得ることができる。すなわち、ら旋の程度が、
成形したいFRPのわん曲の程度にほぼ合致して
いる組紐組織体を使用することにより、成形時に
おける補強繊維の配列の乱れ、特にら旋軸方向の
補強繊維の蛇行やしわの発生を防止することがで
き、長手方向において高強度、高弾性であるわん
曲FRPを得ることができる。

この発明の組紐組織体は、上述したように長手
方向において高強度、高弾性であるわん曲FRP
を得ることができることから、たとえばFRP製
の自転車用リムやテニスラケツトフレームなどを
成形する場合に好適である。たとえば、引抜用の
切欠部を有するリング状マンドレルに、必要に応
じて補強繊維のストランドや細幅織物などを所望
の回数巻き付け、その上にこの発明の組紐組織体
をそのら旋軸方向の補強繊維がマンドレルの円周
方向になるように所望の回数巻き付け、金型に入
れ、その金型に硬化剤入りの熱硬化性樹脂、たと
えばエポキシ樹脂を注入し、加熱、加圧して樹脂
を硬化させた後に脱型し、マンドレルを引き抜い
て自転車用リムとすることができる。この場合、
マンドレルの切欠部でリムも切断されているが、
この部分は接着したりボルト締すればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の樹脂補強用組紐組織体の
一実施態様を示す概略一部破断斜視図、第２図
は、従来の樹脂補強用組紐の欠点を説明するため
の、その組紐の概略斜視図である。１：補強繊維の組紐、２：組紐のら旋軸方向の
補強繊維、Ｘ：ら旋軸。

Claims

【特許請求の範囲】

１補強繊維からなり、かつ全体としてら旋形状
をもつ組紐のら旋軸に沿つて補強繊維が延在して
いることを特徴とする樹脂補強用組紐組織体。