JPH10323925A - 複合構造材 - Google Patents

複合構造材

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JPH10323925A
JPH10323925A JP9133967A JP13396797A JPH10323925A JP H10323925 A JPH10323925 A JP H10323925A JP 9133967 A JP9133967 A JP 9133967A JP 13396797 A JP13396797 A JP 13396797A JP H10323925 A JPH10323925 A JP H10323925A
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JP
Japan
Prior art keywords
warp
yarn
fiber
weft
reinforcing
Prior art date
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Application number
JP9133967A
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English (en)
Inventor
Tatsutarou Demura
達太郎 出村
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ICHINOMIYA ORIMONO KK
ICHINOMYA ORIMONO KK
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ICHINOMIYA ORIMONO KK
ICHINOMYA ORIMONO KK
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Publication date
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  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 全体を薄い板状に成形する。 【解決手段】 織物組織の補強材10、10…に対し、
マトリクス材21を含浸させる。補強材10、10…
は、高強度繊維からなる偏平断面のマルチフィラメント
糸を経糸とし、経糸の方向を異ならせて複数枚を重層さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、織物組織の補強
材を使用する板状の複合構造材に関する。
【0002】
【従来の技術】板状の複合構造材は、補強材として、高
強度繊維からなるプリプレグを使用する他、織物組織か
らなるシート状材料を使用することがある。
【0003】織物組織の補強材は、経糸、緯糸が網目構
造となっているから、プリプレグに比してマトリクス材
の含浸性が良好であり、複合構造材としての一体性に優
れている。また、織物組織の補強材は、経糸、緯糸の双
方を高強度繊維とすることにより、1枚により2方向の
応力に対応させることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術による
ときは、高強度繊維からなる緯糸は、剛直であるために
緯入れ操作が難しく、製織工程における生産性が極めて
低いという問題が避けられない。また、経糸、緯糸は、
要求される強度を実現するためにマルチフィラメント糸
にすると、糸径が大きくなり過ぎ、製織することにより
屈曲して強度が低下したり、製織後の全体厚さが過大に
なったりし、薄い板状の複合構造材を作ることが困難で
あるという問題もあった。
【0005】そこで、この発明の目的は、かかる従来技
術の問題に鑑み、織物組織の補強材の経糸のみを高強度
繊維の偏平断面のマルチフィラメント糸とすることによ
って、応力負担要素となる経糸を過大に屈曲させること
がなく、十分薄い板状に仕上げることができる複合構造
材を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めのこの発明の構成は、織物組織の補強材と、補強材に
含浸させるマトリクス材とからなり、補強材は、高強度
繊維からなる偏平断面のマルチフィラメント糸を経糸と
し、経糸の方向を異ならせて複数枚を重層することをそ
の要旨とする。
【0007】なお、補強材は、溶融樹脂を介し、緯糸を
経糸に熱融着することができる。
【0008】また、緯糸は、芯糸に添加する低融点の添
加糸を溶融させ、経糸に熱融着することができ、芯糸
は、マルチフィラメントのガラス繊維、耐熱ポリプロピ
レン繊維またはポリエチレンテレフタレート繊維とする
ことができる。
【0009】
【作用】かかる発明の構成によるときは、補強材は、高
強度繊維からなる偏平断面の経糸を使用するから、柔軟
性に富む緯糸を介して製織することにより、経糸を殆ど
屈曲させることなく、薄いシート状の織物組織に形成す
ることができる。ただし、このときの織物組織は、平織
組織の他、斜子織組織、畝織組織等であってもよい。
【0010】なお、経糸は、複合構造材における応力分
担要素として使用可能な高強度、高弾性の高強度繊維で
あり、たとえば、ピッチ系またはPAN系の炭素繊維、
ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、チタン酸カリ
ウム繊維、シリカ繊維、チラノ繊維、ジルコニア繊維、
炭化ケイ素繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリアク
リレート繊維、アラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊
維、超高分子量ポリエチレン繊維、高強度ビニロン繊
維、高強度アクリル繊維等である。これらの繊維は、任
意の単糸太さのフィラメントを平行に引き揃え、任意の
繊度のマルチフィラメント糸として使用するものとし、
たとえば、炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維等は、
直径5〜10μm程度の単糸を1000〜36000本
程度集合させることが好しい。また、アラミド繊維等
は、1〜5d/fi1 の単糸を集合して全糸デニールを数
1000〜数10000dとすることが好ましい。ま
た、マルチフィラメント糸からなる経糸は、幅数mm、厚
さ0.1〜0.4mm程度の偏平断面に引き揃えるものと
する。
【0011】また、緯糸は、応力負担要素ではなく、単
に経糸のばらけを防止し、全体を一体のシート状に保持
するためのものであるから、柔軟性に富み、マトリクス
材との親和性が良好である限り、任意の材質であってよ
い。たとえば、ガラス繊維、ポリエステル繊維等の一般
的な繊維材料が広く使用可能である。なお、緯糸は、経
糸を過大に屈曲させたり折損させたりしないように、任
意の素材からなる柔軟なマルチフィラメント糸を殆ど無
張力にして約5〜25mm程度のピッチごとに配列するの
がよく、このときの経糸は、横方向に互いにほぼ密接す
るように配列するのがよい。
【0012】織物組織の補強材は、応力負担要素となる
経糸の方向を異ならせて複数枚を重層させることによ
り、複数方向の応力に対応させることができる。
【0013】なお、マトリクス材は、使用用途により、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ
エステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹
脂、ポリビニルエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポ
リブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテル
エーテルケトン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、MMA樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂等の任意の高強度の熱硬化
性または熱可塑性樹脂を使用することができる。また、
これらのマトリクス材には、対摩耗性や強度を向上させ
るために、砥粒、セラミックス粉、金属粉や、金属、ア
ルミナ、SiC、Si3 4 等のウィスカを分散混入さ
せてもよい。これらのマトリクス材は、補強材に含浸さ
せ、たとえばホットプレス、コールドプレス、オートク
レーブ、レジントランスファモールド等の各種の成形法
により、全体を所定厚さの薄板状に成形することができ
る。
【0014】溶融樹脂を介して緯糸を経糸に熱融着すれ
ば、いわゆる目ずれを生じることがなく、全体としての
一体性を一層向上させることができる。なお、このとき
の溶融樹脂は、融点が低い熱可塑性プラスチック、たと
えばナイロン6等のポリアミドや、ポリエーテルイミ
ド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
アミドイミド等のエンジニアリングプラスチックの他、
ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカ
ーボネート等の一般用プラスチックが広く使用可能であ
る。
【0015】芯糸に添加糸を添加する緯糸は、経糸開口
に緯入れして織物組織を形成した後、全体を熱処理して
低融点の添加糸を溶融させ、溶融樹脂を形成することに
より、経糸に対して簡単に熱融着させることができる。
なお、このときの添加糸は、熱可塑性プラスチックから
なるものとし、芯糸は、添加糸の融点より高融点であれ
ばよい。また、添加糸を溶融させる熱処理工程は、たと
えば製織工程に連続して配設する一対の加熱ローラと
し、製織工程からの織物組織の上面、下面に対し、同時
に、または時系列的に前後して接触させて加熱すること
により、添加糸を連続的に溶融させればよい。ただし、
加熱ローラの表面温度は、添加糸のみを確実に溶融させ
るとともに、芯糸や、添加糸が溶融して形成される溶融
樹脂を熱的に変質させないために、添加糸の融点より約
10℃程度高く設定するのがよい。
【0016】緯糸の芯糸をガラス繊維とすれば、ガラス
繊維は、マトリクス材としてのエポキシ樹脂やMMA樹
脂等に対して良好な親和性を示す上、伸びが殆どないの
で、極めて小さい張力により経糸開口に安定に緯入れす
ることができる。なお、ガラス繊維からなる緯糸は、単
糸デニールが数d程度、全糸デニールが150〜500
d程度の無撚りのマルチフィラメント糸とすることによ
り、極めて良好な柔軟性を得ることができる。また、芯
糸を耐熱ポリプロピレン繊維またはポリエチレンテレフ
タレート繊維とすれば、大量に排出される産業廃棄物原
料を有効に再生利用することができる。
【0017】なお、添加糸は、芯糸に対してカバーリン
グして添加することにより、溶融し易い細径にしても、
カバーリングピッチを細かくすることにより必要十分な
添加量を簡単に添加することができる。また、芯糸に対
して添加糸を平行に引き揃えて合糸し、または合撚糸し
て添加すれば、緯糸の生産性を高くすることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を以って発明の実施の
形態を説明する。
【0019】複合構造材は、織物組織からなる複数枚の
補強材10、10…に対してマトリクス材21を含浸
し、全体を薄い板状に形成してなる(図1)。
【0020】各補強材10は、経糸11、11…に対
し、緯糸12、12…を交互に交錯させ、全体として、
たとえば平織組織に製織することにより薄いシート状に
形成されている(図2、図3)。
【0021】経糸11は、高強度繊維からなるマルチフ
ィラメント糸から構成されている。経糸11は、幅2〜
5mm程度、厚さ0.1〜0.4mm程度の偏平断面となる
ように、所定本数のフィラメントを平行に引き揃えて形
成されている。なお、経糸11、11…は、緯糸12、
12…を介し、横方向にほぼ密接して配列されている。
【0022】緯糸12は、たとえば無撚りのマルチフィ
ラメントのガラス繊維からなり、所定のピッチごとに経
糸11、11…と交互に交錯して配列されている。緯糸
12は、図示しない溶融樹脂を介し、経糸11、11…
の表面に熱融着されている。ただし、緯糸12は、経糸
11、11…が相互に分離したり、各経糸11がばらけ
たりすることを防止することができればよく、それを達
成し得る限り、経糸11、11…に対し、必ずしも全長
が均一に熱融着されている必要はない。
【0023】かかる補強材10は、それぞれの経糸1
1、11…の方向が交互に直交するようにして複数枚を
重層させ(図1)、マトリクス材21を含浸させて固化
させることにより、薄い板状に成形されている。ただ
し、図1において、実線は、経糸11、11…の方向が
紙面に平行であることを示し、点線は、それが紙面に直
角であることを示すものとする。すなわち、図1の補強
材10、10…は、経糸11、11…の方向を交互に直
交させながら、下から符号、…の順に重層されてい
る。
【0024】かかる複合構造材は、軽量であり、各補強
材10の経糸11、11…の方向に大きな強度を有する
から、適当なフレーム材と組み合わせ、またはそれ自体
により、任意の構造物や容器等の内外装材料として好適
に使用することができる。
【0025】
【他の実施の形態】補強材10の緯糸12は、芯糸12
aに対し、低融点の熱可塑性プラスチックからなる添加
糸12bを平行に引き揃えて合糸することにより(図3
(A))、または、芯糸12aに対して添加糸12bを
螺旋状に巻き付けてカバーリングすることにより(同図
(B))、あるいは、芯糸12a、添加糸12bを相互
に合撚糸することにより(図示せず)、添加糸12bを
芯糸12aに添加して構成することができる。緯糸1
2、12…は、経糸11、11…とともに織物組織に製
織した後、全体を熱処理して添加糸12bを溶融させ、
溶融樹脂を介して経糸11、11…に熱融着させること
ができる。
【0026】なお、緯糸12を形成する芯糸12aは、
ガラス繊維の他、耐熱ポリプロピレン繊維、ポリエチレ
ンテレフタレート繊維を含む任意の材料であってもよ
い。ただし、芯糸12aは、添加糸12bより高融点で
あるものとする。また、芯糸12aは、無撚りであって
もよく、適当な撚りを施してもよい。
【0027】図1において、補強材10、10…は、経
糸11、11…の方向を変えて重層してもよい(図
5)。すなわち、同図において、補強材10、10…
は、上下の2枚と中間の2枚とが互いに直交して重層さ
れている。
【0028】また、補強材10、10…は、マトリクス
材21内に、任意の枚数を任意の形態に重層させて配列
してもよい(図6)。ただし、同図において、縦横の矢
印は、各補強材10の経糸11、11…の方向を示すも
のとし、符号、…は、補強材10、10…を重層さ
せる順序を示すものとする。たとえば、同図(A)は、
2枚の補強材10、10を互いに直交させることを示
し、同図(B)は、3枚の補強材10、10…を使用
し、中間の1枚を上下の2枚に直交させることを示して
いる。また、同図(C)は、互いに平行な上下の2枚に
対し、互いに直交する中間の2枚を45°傾けて挾み込
みことを示しており、同図(D)は、互いに直交する上
下の2枚に対し、互いに直交する中間の2枚を45°傾
けて挾み込むことを示している。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、織物組織の補強材の経糸を高強度繊維からなる偏平
断面のマルチフィラメント糸とし、その方向を異ならせ
て複数枚を重層することによって、経糸は、柔軟性に富
む緯糸を介して薄いシート状に製織することができるか
ら、過大に屈曲するおそれがない上、マトリクス材を含
浸することにより、全体厚さを適正に抑え、十分薄い板
状に仕上げることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 要部拡大断面説明図
【図2】 補強材の要部拡大平面図
【図3】 補強材の要部拡大横断面図
【図4】 緯糸の構成説明図
【図5】 他の実施の形態を示す図1相当図
【図6】 他の実施の形態を示す模式説明図
【符号の説明】
10…補強材 11…経糸 12…緯糸 12a…芯糸 12b…添加糸 21…マトリクス材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B29K 309:08 423:00 433:04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 織物組織の補強材と、該補強材に含浸さ
    せるマトリクス材とからなり、前記補強材は、高強度繊
    維からなる偏平断面のマルチフィラメント糸を経糸と
    し、該経糸の方向を異ならせて複数枚を重層することを
    特徴とする複合構造材。
  2. 【請求項2】 前記補強材は、溶融樹脂を介し、緯糸を
    前記経糸に熱融着することを特徴とする請求項1記載の
    複合構造材。
  3. 【請求項3】 前記緯糸は、芯糸に添加する低融点の添
    加糸を溶融させ、前記経糸に熱融着することを特徴とす
    る請求項2記載の複合構造材。
  4. 【請求項4】 前記芯糸は、マルチフィラメントのガラ
    ス繊維、耐熱ポリプロピレン繊維またはポリエチレンテ
    レフタレート繊維であることを特徴とする請求項3記載
    の複合構造材。
JP9133967A 1997-05-23 1997-05-23 複合構造材 Pending JPH10323925A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5173085B1 (ja) * 2012-02-09 2013-03-27 日本カラリング株式会社 複合ヒンジシート、電子パスポート用レーザーマーキング多層シート及び電子パスポート
CN103415388A (zh) * 2011-03-03 2013-11-27 斯奈克玛 包括固定装置的复合材料零件

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