JPS58117160A - 桁材 - Google Patents
桁材Info
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- JPS58117160A JPS58117160A JP21381181A JP21381181A JPS58117160A JP S58117160 A JPS58117160 A JP S58117160A JP 21381181 A JP21381181 A JP 21381181A JP 21381181 A JP21381181 A JP 21381181A JP S58117160 A JPS58117160 A JP S58117160A
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- resin
- sheet
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- reinforcing fibers
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は桁材に関し、さらに詳しくは、複合材料、すな
わち繊維強化樹脂（以下ＦＲＰという）や繊維強化金属
（以下ＦＲＭという）からなる桁材に関する。
わち繊維強化樹脂（以下ＦＲＰという）や繊維強化金属
（以下ＦＲＭという）からなる桁材に関する。
ＦＲＰやＦＲＭからなる工型桁材、Ｈ型桁材。
Ｔ型桁材の如き桁材、たとえばＦＲＰの工型桁材は、従
来、炭素繊維織物のような、いわゆる補強用シート状繊
維基材（以下シート状基材という）を、コの字状および
逆コの字状に折シ曲げながら所望の枚数積層し、そうし
て得たコの字状および逆コの字状の積層体を互に背中仕
せになるように配置し９次いでこれに樹脂を含液し、硬
化させることによって成形している。しかしながら、こ
のような従来の工型桁材は、シート状基材の積層面およ
び積層体の背中合せ面同志の結付が樹脂のみによって行
われており、これらの面と直交する方向には補強用繊維
が存在していないので９機械的強度、特に層間ぜん断強
度や層間はく離強度が大変低いという欠点があった。ま
た、 １ｉ５］らかの原因で上記面にクラックを発生す
ると、そのクラックは面内で容易に成長し、結局工型桁
材は理論値よシもはるかに低い応力で破壊してしまうと
いう欠点もめった。ＦＲＰの他の型の桁材やＦ ＲＭの
桁材についても、上記と全く同様のことがいえる。
来、炭素繊維織物のような、いわゆる補強用シート状繊
維基材（以下シート状基材という）を、コの字状および
逆コの字状に折シ曲げながら所望の枚数積層し、そうし
て得たコの字状および逆コの字状の積層体を互に背中仕
せになるように配置し９次いでこれに樹脂を含液し、硬
化させることによって成形している。しかしながら、こ
のような従来の工型桁材は、シート状基材の積層面およ
び積層体の背中合せ面同志の結付が樹脂のみによって行
われており、これらの面と直交する方向には補強用繊維
が存在していないので９機械的強度、特に層間ぜん断強
度や層間はく離強度が大変低いという欠点があった。ま
た、 １ｉ５］らかの原因で上記面にクラックを発生す
ると、そのクラックは面内で容易に成長し、結局工型桁
材は理論値よシもはるかに低い応力で破壊してしまうと
いう欠点もめった。ＦＲＰの他の型の桁材やＦ ＲＭの
桁材についても、上記と全く同様のことがいえる。
本発明の目的は、従来の桁材の上記欠点を解決し１機械
的強度や破壊強度の高い桁材を提供するにある。
的強度や破壊強度の高い桁材を提供するにある。
上記目的を達成するための本発明は、ウェブおよびフラ
ンジを有する桁材であって、前記桁材は樹脂または金属
とその補強用シート状繊維基材の積層体との複合材料が
らなシ、かつ前記基材は桁材の少なくとも前記ウェブの
部分において補強用繊維で一体に縫合されている桁材を
特徴とするものである。
ンジを有する桁材であって、前記桁材は樹脂または金属
とその補強用シート状繊維基材の積層体との複合材料が
らなシ、かつ前記基材は桁材の少なくとも前記ウェブの
部分において補強用繊維で一体に縫合されている桁材を
特徴とするものである。
本発明の桁材の一実施例を、Ｆ’ＲＰの工型桁材につい
て説明するに１図面（ｉ略斜視図）において、横断面が
Ｔ型の桁材１は、不飽和ポリエステル１１脂やエポキシ
樹脂、フェノール樹脂ｆｘ ト（Ｄ熱硬化性樹脂や、ポ
リアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂などの
熱可塑性樹脂の如きＦＲＰ用として周知の樹脂２と、後
述するシート状基材の積層体とを複合してなり、がつウ
ェブ（桁腹）３とフランジ４とを有している。
て説明するに１図面（ｉ略斜視図）において、横断面が
Ｔ型の桁材１は、不飽和ポリエステル１１脂やエポキシ
樹脂、フェノール樹脂ｆｘ ト（Ｄ熱硬化性樹脂や、ポ
リアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂などの
熱可塑性樹脂の如きＦＲＰ用として周知の樹脂２と、後
述するシート状基材の積層体とを複合してなり、がつウ
ェブ（桁腹）３とフランジ４とを有している。
上記積層体は、シート状基材である４枚の炭素繊維平織
物５Ａ、 ５Ｂ、５ｃ、５Ｄを有している。
物５Ａ、 ５Ｂ、５ｃ、５Ｄを有している。
そして、上記４枚の平織物５Ａ、５Ｂ、５Ｃ，５Ｄは、
ウェブ６の部分においては、経糸６および緯糸７が桁材
１の長手方向に対してそれぞれほぼ＋４５°、−４５°
であるように積層され、かつ桁材１の長手方向に延在し
ている。ガラス繊維のマルチフィラメントからなるステ
ィッチ糸８によって一体に縫合されている。一方、上記
平織物５Ａ。
ウェブ６の部分においては、経糸６および緯糸７が桁材
１の長手方向に対してそれぞれほぼ＋４５°、−４５°
であるように積層され、かつ桁材１の長手方向に延在し
ている。ガラス繊維のマルチフィラメントからなるステ
ィッチ糸８によって一体に縫合されている。一方、上記
平織物５Ａ。
５Ｂ、５０．５Ｄは、フランジ４の部分においては、平
織物５Ａ、５Ｂおよび５ｃ、５Ｉ）を１組として互に離
反する方向に拡開されている。そして。
織物５Ａ、５Ｂおよび５ｃ、５Ｉ）を１組として互に離
反する方向に拡開されている。そして。
その拡開した面には、２枚の炭素繊維平織物９が。
その経糸１０および緯糸１１が桁材１の長手方向に対し
てそれぞれ０°、９０°であるように積層され。
てそれぞれ０°、９０°であるように積層され。
かつ桁材１の長手方向に延在している。ガラス繊維のマ
ルチフィラメントからなるスティッチ糸１２によって、
上記平織物５Ａ、５Ｂおよび５ｃ、５Ｄと一体に縫合さ
れている。
ルチフィラメントからなるスティッチ糸１２によって、
上記平織物５Ａ、５Ｂおよび５ｃ、５Ｄと一体に縫合さ
れている。
平織物５ａ、５Ｂお！び５０’、５Ｄ、！：、平織物９
で囲まれた部分には、炭素繊維からなる調整材１３が、
その長手方向が桁材１の長手方向であるように入れられ
ている。
で囲まれた部分には、炭素繊維からなる調整材１３が、
その長手方向が桁材１の長手方向であるように入れられ
ている。
上記実施例において、シート状基材は、平織物以外の、
たとえば綾織物や朱子織物のような他の組織の織物であ
ってもよい。また、織物が、たとえば特開昭５５−５０
９７４号公報に記載されているような、屈曲を有しない
真直ぐな補強用繊維を互に平行かつシート状に引き揃え
てなる２個の糸条群を、補助繊維によって一体に織成し
た。いわゆるノンクリンプ織物であると、補強用繊維が
応力の集中するような屈曲を有していないためにその特
性が十分発現され２桁材の機械的強度や破壊強度が一層
高くなるので好ましい。さらに、シート状基材は、チョ
ツプドストランドマットやサーフェイスマットなどのマ
ットや、フェルト、編組。
たとえば綾織物や朱子織物のような他の組織の織物であ
ってもよい。また、織物が、たとえば特開昭５５−５０
９７４号公報に記載されているような、屈曲を有しない
真直ぐな補強用繊維を互に平行かつシート状に引き揃え
てなる２個の糸条群を、補助繊維によって一体に織成し
た。いわゆるノンクリンプ織物であると、補強用繊維が
応力の集中するような屈曲を有していないためにその特
性が十分発現され２桁材の機械的強度や破壊強度が一層
高くなるので好ましい。さらに、シート状基材は、チョ
ツプドストランドマットやサーフェイスマットなどのマ
ットや、フェルト、編組。
紙のような、織物以外の形態であってもよい。
シート状基材の積層数は、２層以上であればよい。そし
て、こ９枚層数や、縫合、拡開する部分を適宜選定する
ことによって、実施例に示したよりなＴ型の桁材に限ら
ず、Ｈ型やＴ型など、いろいろな形の桁材を得ることが
できる。また、シート状基材は、異る種類のものが、た
とえば交互に積層されてもよい。さらに、基材が織〜で
ある場合、その経糸または緯糸の方向が、たとえば実施
例の桁材において、最外層においては桁材の長手方向に
対してＤであるようにし、内側の２層におイテハ４５°
であるようにするなど、異る角度の組合せ積層とするこ
ともできる。経糸および緯糸の方向が０桁材の長手方向
に対して±４５であるような層は９桁材に長手方向の曲
げ応力が加わった場合に生ずるせん断応力に対して有効
に作用する。
て、こ９枚層数や、縫合、拡開する部分を適宜選定する
ことによって、実施例に示したよりなＴ型の桁材に限ら
ず、Ｈ型やＴ型など、いろいろな形の桁材を得ることが
できる。また、シート状基材は、異る種類のものが、た
とえば交互に積層されてもよい。さらに、基材が織〜で
ある場合、その経糸または緯糸の方向が、たとえば実施
例の桁材において、最外層においては桁材の長手方向に
対してＤであるようにし、内側の２層におイテハ４５°
であるようにするなど、異る角度の組合せ積層とするこ
ともできる。経糸および緯糸の方向が０桁材の長手方向
に対して±４５であるような層は９桁材に長手方向の曲
げ応力が加わった場合に生ずるせん断応力に対して有効
に作用する。
シート状基材は１桁材あウェブの部分においては縫合さ
れていることが必要であるが、フランジの部分において
は必ずしもその必要はない。また。
れていることが必要であるが、フランジの部分において
は必ずしもその必要はない。また。
フランジの部分にさらに平織物９を積層することなく、
平織物５Ａ、５Ｂおよび５ｃ、５Ｄをそれぞれ１組とし
て拡開し、各組の平織物を縫合し。
平織物５Ａ、５Ｂおよび５ｃ、５Ｄをそれぞれ１組とし
て拡開し、各組の平織物を縫合し。
または縫合しないでフランジを構成することであっても
よい。しかしながら、実施例のように平織物９．すなわ
ちシート状基材を上記拡開面に積層すると、ウェブとフ
ランジの厚みを等しくすることができるので好ましい。
よい。しかしながら、実施例のように平織物９．すなわ
ちシート状基材を上記拡開面に積層すると、ウェブとフ
ランジの厚みを等しくすることができるので好ましい。
シート状基材を構成している補強用繊維は、上記炭素繊
維や、ガラス繊維、ポリアラミド繊維。
維や、ガラス繊維、ポリアラミド繊維。
金属繊維、シリコンカーバイド繊維のように。
ＦＲＰの補強用繊維として通常使用されているものであ
ってよい。もちろん、２種以上の補強用繊維の混用であ
ってもよい。
ってよい。もちろん、２種以上の補強用繊維の混用であ
ってもよい。
ステイツチ糸もまた。上述したような補強用繊維からな
るが、ステイツチ糸はシート状基材を構成している補強
用繊維にくらべて屈曲の程度が大きいので１桁材に加わ
る応力がステイツチ糸に集中し、ステイツチ糸が破断し
てその部分から桁材が破壊することがある。これを防止
するために。
るが、ステイツチ糸はシート状基材を構成している補強
用繊維にくらべて屈曲の程度が大きいので１桁材に加わ
る応力がステイツチ糸に集中し、ステイツチ糸が破断し
てその部分から桁材が破壊することがある。これを防止
するために。
ステイツチ糸はシート状基材を構成している補強用繊維
よシも破断伸度の大きい補強用繊維であるのが好ましい
。また、ステイツチ糸の熱収縮率が太きいと２桁材を成
形する際の成形温度によって大きく収縮し、シート状基
材を構成している補強用繊維の配列を乱してしまうこと
がある。そのため、ステイツチ糸は１２０℃における熱
収縮率が２％以下であるようなものであるのが好ましい
。
よシも破断伸度の大きい補強用繊維であるのが好ましい
。また、ステイツチ糸の熱収縮率が太きいと２桁材を成
形する際の成形温度によって大きく収縮し、シート状基
材を構成している補強用繊維の配列を乱してしまうこと
がある。そのため、ステイツチ糸は１２０℃における熱
収縮率が２％以下であるようなものであるのが好ましい
。
上述したような観点から、シート状基材が炭素繊維から
なるものである場合、ステイツチ糸としてはガラス繊維
またはポリアラミド繊維が好適である。なお、ステイツ
チ糸に代えて接結糸を用いてもよい。
なるものである場合、ステイツチ糸としてはガラス繊維
またはポリアラミド繊維が好適である。なお、ステイツ
チ糸に代えて接結糸を用いてもよい。
調整材は、なくてもよい。しかしながら９図面に示すよ
うに、ウェブとフランジとの境界部分を。
うに、ウェブとフランジとの境界部分を。
この部分に応力が集中するのを避けるために適当な半径
をもつように構成すると、平織物５Ａ、５Ｂおよび５ｃ
、５Ｄと平織物９で囲まれる部分が樹脂のみになってし
まう。そのため、この部分に調整材を介在せしめるのが
好ましい。そのような調整材は、上述したような補強用
繊維か、またはそのような補強用繊維の織物、マットな
どをすし巻状に巻いたもの、上記補強用繊維のひも状物
。
をもつように構成すると、平織物５Ａ、５Ｂおよび５ｃ
、５Ｄと平織物９で囲まれる部分が樹脂のみになってし
まう。そのため、この部分に調整材を介在せしめるのが
好ましい。そのような調整材は、上述したような補強用
繊維か、またはそのような補強用繊維の織物、マットな
どをすし巻状に巻いたもの、上記補強用繊維のひも状物
。
金属棒などであってよい。
上述したような桁材は、たとえば次のようにして製造す
る。
る。
すなわち、所望の桁材の形状をした積層体を成形型内に
配置し、成形型内を減圧した後、樹脂を圧力注入し、加
圧加熱して樹脂を硬化させる。樹脂の粘度が高い場合に
は、樹脂をその硬化温度以下の温度で加熱して粘度を下
げ、一方、成形型もあらかじめ加熱しておくとよい。ま
た、積層体のプリプレグを成形型内に配置して成形する
ようにしてもよい。
配置し、成形型内を減圧した後、樹脂を圧力注入し、加
圧加熱して樹脂を硬化させる。樹脂の粘度が高い場合に
は、樹脂をその硬化温度以下の温度で加熱して粘度を下
げ、一方、成形型もあらかじめ加熱しておくとよい。ま
た、積層体のプリプレグを成形型内に配置して成形する
ようにしてもよい。
以上においては、ＦＲＰの桁材について説明したが９周
知の、たとえば粉末冶金法の如きＦＲＭの製造技術を用
いることにより、ＦＲＭの桁材とすることができる。こ
の場合、ＦＲＭはＦＲＰにくらべて成形温度が大変高い
ので、使用できる補強用繊維は、炭素繊維や金属繊維、
シリコンカーバイド繊維などの超耐熱性繊維に限られる
。なお。
知の、たとえば粉末冶金法の如きＦＲＭの製造技術を用
いることにより、ＦＲＭの桁材とすることができる。こ
の場合、ＦＲＭはＦＲＰにくらべて成形温度が大変高い
ので、使用できる補強用繊維は、炭素繊維や金属繊維、
シリコンカーバイド繊維などの超耐熱性繊維に限られる
。なお。
いわゆるマトリクスは、銅やアルミニウム、ニッケル、
マグネシウム、またはこれらの少なくとも１種を主成分
とする合金など、ＦＲＭとして周知のものであってよい
。
マグネシウム、またはこれらの少なくとも１種を主成分
とする合金など、ＦＲＭとして周知のものであってよい
。
本発明の桁材は、いろいろな用途に使用することができ
る。たとえば、Ｔ型やＴ型のものは、航空機の翼のスキ
ン材や、床材を支持するのに好ましく使用することがで
きる。また、その他の一般構造材の補強用として用いる
ことができる。
る。たとえば、Ｔ型やＴ型のものは、航空機の翼のスキ
ン材や、床材を支持するのに好ましく使用することがで
きる。また、その他の一般構造材の補強用として用いる
ことができる。
以上説明したように２本発明の桁材は、樹脂または金属
とシート状基材の積層体との複合材料からなり、かつ上
記基材を１桁材の少なくともウェブの部分において補強
用繊維で一体に縫合してなるものであるから、基材の積
層方向にも補強用繊維が存在していることになり２機械
的強度、特に層間せん断強度や眉間はく離強度が高い。
とシート状基材の積層体との複合材料からなり、かつ上
記基材を１桁材の少なくともウェブの部分において補強
用繊維で一体に縫合してなるものであるから、基材の積
層方向にも補強用繊維が存在していることになり２機械
的強度、特に層間せん断強度や眉間はく離強度が高い。
また。
積層面にクラックを生ずるようなことがあっても。
そのクラックの成長が積層方向の補強用繊維によって防
止されるので、破壊強度も向上する。
止されるので、破壊強度も向上する。
図面は９本発明の桁材の一実施例を、ＦＲＰの桁材につ
いて示す概略斜視図である。 １：桁 材 ２：樹 脂 ３：ウェブ ４：フランジ ５Ａ、 ５Ｂ、 ５Ｃ，５Ｄ、 ９ ：炭素繊維平織物
（補強用シート状繊維基材） ８．１２：スティッチ糸 （補強用繊維）
いて示す概略斜視図である。 １：桁 材 ２：樹 脂 ３：ウェブ ４：フランジ ５Ａ、 ５Ｂ、 ５Ｃ，５Ｄ、 ９ ：炭素繊維平織物
（補強用シート状繊維基材） ８．１２：スティッチ糸 （補強用繊維）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ウェブおよびフランジを有する桁材であって。 前記桁材は樹脂または金属とその補強用シート状繊維基
材の積層体との複合材料からなシ、かつ前記基材は桁材
の少なくとも前記ウェブの部分において補強用繊維で一
体に縫合されていることを特徴とする桁材。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21381181A JPS58117160A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 桁材 |
| US06/765,989 US4622254A (en) | 1981-08-31 | 1985-08-14 | Fiber material for reinforcing plastics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21381181A JPS58117160A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | 桁材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58117160A true JPS58117160A (ja) | 1983-07-12 |
| JPS6223139B2 JPS6223139B2 (ja) | 1987-05-21 |
Family
ID=16645422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21381181A Granted JPS58117160A (ja) | 1981-08-31 | 1981-12-28 | 桁材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58117160A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003039429A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 複合材料用繊維基材 |
| JP2009516091A (ja) * | 2005-11-17 | 2009-04-16 | アルバニー エンジニアード コンポジッツ インコーポレイテッド | 複合構造を適用するための混合三次元織／積層支柱 |
| JP2010521336A (ja) * | 2007-03-16 | 2010-06-24 | メシエードウティ ソシエテ アノニム | 複合材料の補剛材を製造する方法 |
| JP2010163789A (ja) * | 2009-01-15 | 2010-07-29 | Miyaji Iron Works Co Ltd | 検査路 |
| CN103266398A (zh) * | 2007-11-09 | 2013-08-28 | 阿尔巴尼复合物工程股份有限公司 | 用于复合结构应用的混杂三维织造/层合支撑物 |
| JP2014084543A (ja) * | 2012-10-24 | 2014-05-12 | Toyota Industries Corp | 三次元繊維構造体 |
| CN108367524A (zh) * | 2015-11-06 | 2018-08-03 | 赛峰集团 | 制造具有与一个或多个平台形成一体的主体的复合材料部件的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52140587A (en) * | 1976-05-19 | 1977-11-24 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Molding supporter composed of fiber reinforced materials |
| JPS55117649A (en) * | 1979-03-05 | 1980-09-10 | Toyota Motor Co Ltd | Composite material with high strength |
-
1981
- 1981-12-28 JP JP21381181A patent/JPS58117160A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52140587A (en) * | 1976-05-19 | 1977-11-24 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Molding supporter composed of fiber reinforced materials |
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Cited By (8)
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| CN108367524A (zh) * | 2015-11-06 | 2018-08-03 | 赛峰集团 | 制造具有与一个或多个平台形成一体的主体的复合材料部件的方法 |
| CN108367524B (zh) * | 2015-11-06 | 2020-08-14 | 赛峰集团 | 制造具有与一个或多个平台形成一体的主体的复合材料部件的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6223139B2 (ja) | 1987-05-21 |
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