JPS59209847A - 樹脂補強材 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は炭素繊維から構成される新規な樹脂用補強材に
関するものである。

〔背景技術〕

繊維補強樹脂用補強材として、炭素繊維は種種な形で利
用されてＲす、この内織物は取扱性にすぐれた材料とし
て積層品に使用される。この様な一物にあっては成型品
中に於いて繊維が出来る丈均−に分散していること、出
来る丈糸条が直線的に配回されていること等が好ましい
とされ、このため用いられる織物はプレス等によって薄
肉化されたものが必要とされている。

一般に存在する織物は経、緯糸の父叉により構成されて
：Ｆ６’）、織物をプレスした場合糸条は交叉点で拘束
されるため、炭素繊維糸条は十分扁平化せず、特に経糸
、緯糸密度の等しい場合には扁平化、薄肉化に限度があ
った。織物の扁平化、薄肉化のためには種々な方法が提
案されているが、それらの方法の基本は加熱されない糸
条を用いて出来る丈拘束点の少ない織物をプレスする手
法を採用する場合が多い。

〔発明の目的〕

本発明者等はこの考え方に立って最も有効に織物を薄肉
化、扁平化する方法について、検討した結果９本発明に
至った。

〔発明の構成〕

即ち本発明の要旨とするところは、経糸又は緯糸の何れ
か一方に炭素糸条な用い、他方に該糸条に対し断面積が
少な（とも号。程度以下の太さでかつ曲げ剛性比率が皆
。程度以下である糸条を用いた織物を、炭素繊維糸条が
直交又は斜交する様に複数枚重ね合せ、樹脂成分により
接合して構成される樹脂補強材にある。

以下図面及び実施例に従って本発明の方法を詳細に説明
する。

第１図は本発明の補強材を製造するために使用される２
種類の織物材料を示し、第１図（ａｔは緯糸が炭素繊維
糸条（１）（以下ＣＦ糸）、経糸は該ＣＦ糸に比し実質
的に無視しつる太さと曲げ応力を有する糸条（２）から
成る緯補強織物、第１図（ｂｌｉｄｃＦ糸を経糸（３）
とし、該ＣＦ糸に比し実質的に無視し５る太さと曲げ応
力を有する糸条（４）を緯糸とする経補強織物である。

上記２種の織物に於て用いられるＣＦ糸に比して実質的
に太さ及び曲げ応力を無視しつる経糸（２）又は緯糸（
４）とは、それぞれが組織する織物に於て今一つの成分
即ちＣＦ糸が織物に於て直線状態を保ち得る糸条である
。

この様な糸条に於てＣＦ糸に対して無視しうる太さとは
、該ＣＦ糸の断面積に対しし　以下０ 程度の断面積を有する糸条であることが好ましい。かか
る糸条を用いる時は、後述する如（。

第１図（ａｌ及び（ｂ）を積層し２本発明の補強材を構
成する時、ＣＦ糸に対しし　以下の断面積を有０ する糸条は、それと同一方向にあるＣＦ糸中に埋没され
て布の計測しつる厚さは増大しない。

またＣＦ糸に対して無視しうる曲げ応力を有する糸条と
は、織物組織中に於て経、緯何れか一方に用いた時、Ｃ
Ｆ糸の直線状を保ち得る様な曲げ応力の小さい糸条であ
って、ＣＦ糸の曲げ剛性と、該糸条の曲げ剛性の相対値
により決定される。この値について本発明者等は、第２
図（ａｌ正面図、（ｂ）側面図に示す方法によってＣＦ
糸が織物組織中に於て直線状を保ち５る条件について実
験を試みた。即ち第２図に於て本発明の補強材を構成す
る２種の織物に於て用いられるＣＦ糸（５）をループ状
に吊り下げ、そのループの中央に実質的に太さ及び曲げ
応力を無視しうる糸条（６）を又又、ループ状となしω
つ下げ、＃糸条に１ノの荷重を加えた時にＣＦ糸条の作
るループの最大中りに対して曲げ応力を無視しうる糸条
（６）の作るルーズに於て、その最大中Ｗから交叉点に
於けるＣＦ糸の巾Ｗを差引いた値ｄ（ｄ＝Ｗ−ｗ）の比
率ｄ／Ｄが昇。以下程度の場合、織物に於てＣＦ糸の直
線状が保たれることが判明した。本発明ではこの比率ｄ
／Ｄ’ｆ：曲げ剛性比率と呼称する。

上記に記載した条件即ち断面積がＣＦ糸に対し暑。以下
及び曲げ剛性比率が暑。以下の糸条としては組番の綿糸
＃４５０以上の細番手のガラス繊維、ナイロン、ポリ、
エステル等の細テニーンレマルチフィラメント、モノフ
ィラメント。

リボン状金属箔等があるが、好ましくはマルチフィラメ
ントである材料が好ましい。

一方、金属線のあるものは断面積的には、前記断面積の
要求を満足するものがあるが、ピアノ線等は曲げ剛性比
率の条件を満足しない。

以上の如きＣＦ糸に対し実質的に太さ２曲げ応力を無視
しうる糸条（以下結合糸）を経糸又は緯糸としてＣＦ糸
と共に織物を構成する時。

ＣＦ糸は織物中に於て屈曲せず直線状態を保つことが出
来る。

この様な織物にあっては、直線状が保たれているＣＦ糸
のプレスに対する自由度は極めて高い特徴がある。

さらに一般の織物は経糸と緯糸がほぼ均等に屈曲してい
る構造であるのに対し、前記２種の織物は経糸又は緯糸
一方が屈曲し、他方は直線状である織物であり、かかる
織物構造では屈曲する糸条の密度を通常の密度より下げ
ても織物としての形態を堡ちやすい性質乞有する。この
ためＣＦ糸条の自゛由度はさらに高（保つことが出来る
。織物組織は特に限定するものではないが、最少の糸量
及び密度でＣＦ糸を仮固定するには平組織が最適である
。

本発明ではＣＦ糸の自由度を極限まで高めた２′ｍの織
物、即ち緯補強織物（第１図ａ〕及び経補強織物（第工
図ｂ）を第３図に見る如く。

ＣＦ糸榮が直交又は斜交する様に積層することによって
経、緯方向罠補強効果のある補強材を製造することが出
来、第３図（ａｌは平面図、（ｂ）はその断面図である
。尚積層は２枚１ｃ限定されず特に制限はない。

ＣＦ補強織物は一般にプリプレグとして供給使用される
ことが多（、前記２種の積層はプリプレグを構成するマ
）　ＩＪソックス脂により積層結合される。即ち、２種
の織物の積層はマトリックス樹脂含浸又はラミネート時
２牧以上積層することによって容易に行うことが出来、
この時用いられるマ）　ＩＪラックス脂は特に限定する
ものではない。

含浸、積層後一体となった本発明の補強材はプレスによ
り薄肉化が計られる。これまで詳述したＣＦ糸の自由度
は、このプレスの効果に著しい影響を与える。本発明の
補強材にあってはＣＦ糸の自由度を極限にまで高めつる
ためプレス効果は極めて高い。

本発明に使用される経及び緯補強織物はそれぞれ一般に
はスダレ織として認識されるものであり、経、緯それぞ
れの補強織物を交互積層することと何ら変りない様に見
える。しかし、一般のスダレ織は、それ自体で取扱い可
能でありその目的とする所は補強糸である経糸又は緯糸
を単につなぎ止める意味を持つものである。しかるに本
発明に石いられる経、緯補強織物は。

それぞれ単体では使用不能な状態までＣＦ糸の自由度を
高めたものであって２両者を積層、結合したブリ・プレ
グとすることにより実用性と薄肉化の効果を付与したも
のであり、思想的に全（新規なものである。

さらに本発明の補強材にあっては、経、緯補強織物の２
種の織物を用意する必要があり、ＣＦ糸と結合糸による
経、緯２重織物に対し製造費用が高ぐなることが懸念さ
れる。

しかし、織物の真の製造費用は緯糸の打込数に）１ぼ比
例するものであり２本発明にあっては２種の織物の合計
打込数は経、緯２重織物のそれより低下せしめることが
出来、かえって生産性は高い。また経糸、緯糸の扁平イ
このためには糸の無撚化が必要であり、このため経、緯
２重組織による場合には能率の悪いレピア織機等特殊な
織機が必要であるのに対し２本発明の補強材を得るため
の２種の織物の内経補強織物については通常の有杼織機
が使用可能であるため。

かえってコスト低下に結びつ（要素がある。

さらに重要なことは、経補強織物に於ては打込数が低い
ため、　　ＣＦ糸の製織に於ける損傷機会が少なくなる
ことである。即ち経、緯２重組織に於ては補強糸である
緯糸ＣＦ糸と結合糸である糸条の２種の糸条を打込む必
要があり、仮にこの打込が交互であれば本発明の経補強
織物の少なくとも２倍の損傷機会を持つことになる。

したがって本発明の補強材は従来提案されて来た補強用
ＣＦ糸が屈曲しない経、緯２重組織による織物構造に対
し性能的にも優位性のある材料であると云える。

また緯補強織物の耳部の位相をずらすことによって（織
物の長手方向に対し緯糸が直交しない状態）ＣＦ糸の父
叉を斜交とすることが容易に出来る特徴がある。

〔実施例〕

以下本発明の補強材の性能効果を実施例により更に詳細
に説明する。

実施例１ （１） Ａ、　経糸として７〜８μの炭素繊維を約３０００本集
束して成るＣＦ糸を経糸とし、市販ガラス繊維糸条＃９
００（この糸条のＣＦ糸に対する断面積比は／３ｏ２曲
げ剛性比率は４ｏである）を緯糸とする経密度１２．５
本／インチ、緯密度８本／インチリ経補強織物（これを
ＡＶとする）と経糸ガラス繊維糸条＃９００．前記３０
００フィラメントのＣＦ糸を緯糸とする経密度８本／イ
ンチ、緯密度１２，５本ノインチの緯補強織物（これを
Ａｆ　　とする）を製作した。この内経補強織物は有杼
織機により、また緯補強織物はレピア織機により、緯糸
であるＣＦ糸が加熱されない様に留意し、何れも平織組
織である。

Ｂ、　　Ａｗの織物に於てガラス繊維糸条＃９００の代
替として市販ポリエステル２０ｄ／１２ｆとした経補強
織物（これをＢＹ　とする）。

Ａｆ　　の織物に於てガラス繊維糸条＃９００の代替と
して市販ポリエステルモノフィラメント２０ｄ（この糸
条の断面積比は電。。

曲げ剛性比率は号、である）で代替した緯補強織物（こ
れをＢｆ　とする）をＡｗ及びＡｆ　　と同じ規格で製
織した。

Ｃ２経糸及び緯糸を前記Ａ、　　Ｂと同じＣＶ糸を用い
、平組織により経１２．５本／イ／チ×緯１２．５本／
イ／チの密度で製織した（これをＣとする）。

（２）　　上記Ａ、　　Ｂ、　　Ｃに記載した織物を製
織し。

Ａ及びＢについては先ずＡｗ、　Ｂｗの織物にホットメ
ルト法により調整されたエポキシ樹脂を含浸させ、つづ
いてその上にそれぞれＡｆ及びＢｆを積層しながらロー
ラーカレンダーでプレスを行い、　　Ａｗ及びＡｆの２
つの織物がマ）　ＩＪラックス脂で一体に積層された経
、緯補強織物プリプレグ（Ａｗｆ　）及び同様にＢｗ及
びＢｆを積層した経、緯補強織物プリプＶグ（Ｂｖｉ　
）を得た。これらのプリプレグＡｗｆ。

Ｂｗｔに於ては何れも経糸及び緯糸は屈曲しない状態で
構成されていた。

Ｃについてはホットメルト法により同一樹脂を含浸しプ
リプレグを得（これをＣとする）。

Ａｗｆ、　　Ｂｗｆ、　　Ｃ３種のプリプレグの樹脂重
量比率は何れも約４０％とした。

（３）　　次いで３種のプリプレグをそれぞれ１０枚積
層し、オートクレーブ法により成型板を作成し、下表に
示す項目について物性比較測定を行い第１表の結果を得
た。

第　　１　　表 ※口開率　　各織物の経、緯糸の自由度を知るためにマ
）　ＩＪラックス脂を含浸しない状態で表面温度１００
°Ｃ２線圧１５　ｋＰ／Ｃｍの圧力で織物なプレスしく
　Ａｗｆ、　　ＢｗｆについてはＡｗ及びＡｆ、Ｂｙ及
びＢｆ　をそれぞれ長手方向に重ねて）、この送元写真
の露光面積の全体面積に対する比率（％）を求めた。

第１表に見られる如く本発明の樹脂補強材の効果を列挙
すると次の様である。

ａ９本発明のプリプレグＡｗｆ及びＢｖｆ　ｕ何れも一
方向プリプレグの０，９０°　積層品に極めて類似した
物性を示す。

ｂ、従来のクロスプリプレグに比較して経、緯の物性バ
ランスがよ（、このことは経、緯糸の織込長が本発明の
織物に於て均一性がすぐれていることが予想される。即
ち１通常の織物に於ては経糸の拘束力が高いため、緯糸
織込長の変動がそのまま固定されるのに対し本発明のク
ロスに於ては経糸の太さ９曲げ応力が十分小さいために
歪が十分緩和されるものと推定される。

Ｃ０経糸、緯糸が屈曲状態にないことは特に座屈強度に
明確に現れている。

ｄ、プリプレグＡｗｆに於ては結合糸にガラス繊維Ｂｗ
ｆに於てはポリエステル繊維を用いているがこの両者の
差異は認められない。例えば成型温度（１３０℃近傍）
に対し特にポリエステル繊維が収縮し、ＣＦ糸の直線状
に影響を与えることが懸念されたが、この影響は全く認
められなかった。このことは結合糸が十分細いものであ
り、収縮応力は十分無視しうるものであることを意味し
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の補強材を構成する２種の織物即ち緯補
強織物（ａ）、経補強織物価）の平面図であり、第２図
は上記織物を構成する糸条の曲げ剛性比率を測定する方
式のモデル図、及び第３図は本発明の補強材の構成状態
を示す平面図（ａｔ及び断面図（ｂｌである。 青　Ｊ　図 七ヤ３　図 Ｊ　　　　　４ 婢２図 ＜０）　　　　　　　　　（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 経糸又は緯糸の何れか一方に炭素繊維糸条な用い、他方
   に該糸条に対し断面積が少な（ともと。程度以下の太さ
   でかつ曲げ剛性比率か４゜程度以下である糸条を用いた
   織物を、炭素繊維糸条が直又又は斜交する様に複数枚重
   ね合せ。 樹脂成分により接合して構成される樹脂補強材。