JPS62117850A - グラスフアイバ−及び炭素繊維をベ−スとする織布並びに該織布から成る製品 - Google Patents

グラスフアイバ−及び炭素繊維をベ−スとする織布並びに該織布から成る製品

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JPS62117850A
JPS62117850A JP61242213A JP24221386A JPS62117850A JP S62117850 A JPS62117850 A JP S62117850A JP 61242213 A JP61242213 A JP 61242213A JP 24221386 A JP24221386 A JP 24221386A JP S62117850 A JPS62117850 A JP S62117850A
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woven fabric
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glass
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Brochier SA
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、いわゆるテクニカル・フアブリツク、すなわ
ち主として工業的に使用される織布（ｆａｂｒｉｃ）の
分野に関する。更に詳細には、本発明の主題は、いくつ
かの独特な物性、特に高い耐火性、低い面積比重量及び
良好な機械的強度を有する、グラスファイバーと炭素繊
維とをベースとする織布である０本発明はまた、かかる
織布がもなる製品、例えばこれらの織布に、場合により
他の成分と共に、樹脂を含浸せしめることにより非常に
広範な分野、例えば航空機産業において用いられる構造
部材を製造することによって得られる製品に関する。
現在、軽量で抗性及び耐炎性を有する新素材に対する需
要が高まっている。飛行機のような航空機の機内装備に
関する技術的問題は特に重大である。残念なことに、用
いられている材料の殆どは必要条件を全部は満たすこと
ができるとは言えない。あるものは、燃焼するときに有
毒煙を発生する。他のものは白熱斑点（ｉｎｃａｎｄｅ
ｓｃｅｎｔ　５ｐｏｔｓ）若しくは余侭を生むか又は火
滴を放出して炎が拡まる。このことは、ＡＢＳ樹脂（ア
クリロニトリル−ブタジェン−スチレン）及びフェノー
ル系樹脂を含浸せしめたアラミド（ａｒａｍｉｄｅ）　
Ｈｌｊ維を含む製品についても言える。後者は、単位重
量が低く、機械的強度が総合的に高いことから飛行機の
機内装備用に広く用いられている。それらは、同等の機
能を得るにはその量を２０〜３０％増しにしなければな
らない、フェノール系樹脂を含浸せしめたグラスファイ
バーをベースとする製品よりも好ましい。しかしながら
、アラミド繊維とフェノール系樹脂から成る複合材料は
、火に対して完全には満足な挙動を示さない。そのよう
な要求に応するために、ＡＢＳ樹脂又はポリカーボネー
トをベースとする樹脂のような熱可塑性材料に依存する
こともまた不可能である。
したがって空輸の安全性を確保するための、完全に要件
を満足しうる材料を開発する重大な必要性がある。本発
明の目的はかかる問題の解決策を提供することである。
したがって、本発明の主題は高い耐火性、低い面積比重
量及び良好な機械的強度を有し、（ａ）絡まった組織を
有する（ｔｅｘｔｕｒｅｄ）グラスファイバー約５０〜
９０重量％と （ｂ）炭素繊維約１０〜５０重量％ から成る、繊維をベースとする織布である。
かかる織布は、通常の樹脂、有利にはフェノール系樹脂
を含浸せしめることにより、飛行機の機内装備用部材の
ようにいくつかの必要条件を同時に満たすものでなけれ
ばならない製品の製造に好適となる。本発明による織布
は、樹脂の含浸が良好に行なわれるようになっており、
したがって、例えばハネカム構造のような、通常航空機
の機内装備に用いられるような種々の構造部材を得るこ
とを可能にしている。
本発明の織布の第１の成分は絡まった組織を有するグラ
スファイバーである。未明Ｍ書の記載の意味における［
絡まった組織を有する（ｔｅｘｔｕｒｅｄ）Ｊという用
語は、グラスファイバーの各々のフィラメントの配向が
無作為のものを意味する。グラスファイバーを得る技術
はまた短繊維グラスファイ／へ−にも関係する。この種
のファイバーは当業者には公知であり、種々の処理によ
り公知方法で得ることができる。本発明の布に用いられ
る絡まった組織を有するグラスファイバーは連続又は非
連続のものである。オイリング乍程中、に最良の結果が
得られる連続繊維が通常好ましい。
本発明の意図する用途において、絡まった組織を有する
グラスファイバーは絡まった組織を有さないグラスファ
イバーと比較して下記のような数多くの利点を有する。
−絡まった組織を有するグラスファイバーは。
絡まった組織を有さない（すなわち平滑な）グラスファ
イバーよりも明らかに高い樹脂吸収能を有するので、表
面状態がより良好な製品を得ることを可能にする。同様
に、絡まった組織を有するグラスファイバーは、樹脂と
の接触面が大きいため、より良好な繊維／樹脂界面を形
成する。
−絡まった組織を有するグラスファイバーをベースとす
る織布及び製品は、該繊維の「膨張した（ｅｘｐａｎｄ
ｅｄ）　Ｊ構造のため、面積比質量がより低い。
一本発明の織布において、絡まった組織を有するグラス
ファイバーは炭素繊維と混合して用いられるので、炭素
とガラスとの間の膨張差による損償効果は排除される。
実際に、絡まった組織を有するグラスファイバーは、膨
張の補償に役立つ無作為に分配されたフィラメントを有
する。対照的に、炭素繊維と混合された絡まった組織を
有さないグラスファイバーは完成品に歪みや変形を生ぜ
しめる。
−絡まった組織を有するグラスファイバーをベースとす
る織布のドレープ性（又は変形能）はより大きい。
本発明は、絡まった組織を有するグラスファイバーを選
択したことにより航空機産業上の必要条件を満たすもの
ある。絡まった組織を有するグラスファイバーはやや広
範な限界内、特に１１〜１２６テックス（１テックスは
繊維１に厘当りグラム数を表わす）の範囲で変化させる
ことのできる長さ比重量を有する。約３４テックスのグ
ラスファイバーを用いた場合に良好な結果が得られた。
本発明の織布の第２の成分は炭素繊維である。その寸法
は広範に変化させることができる。
１．０００〜６，０００フィラメントの炭素繊維が最も
一般的に用いられる。約３．０００フィラメントの炭素
繊維を用いた場合に良好な結果が得られた。
実施例によって実際に示されるように、本発明に従って
樹脂の含浸を行った織布で製造した製品は、火に対して
完全に満足な挙動を示し、低質量、適当な耐衝撃性、剛
性及び良好な表面の外観を有する。
本発明による織布の上記２種の成分の相対比は、解決す
べき特定の問題に応じて選択される。
実際には、満たされるべき必要条件、特に単位質量及び
コストを考慮して折衷に至るのが有利である。したがっ
て、Ａ６まった組織を有するグラスファイバーの量は織
布の総重量の５０〜９０重量％であるが、好ましくは約
５５〜７５重量％である。これに対応して、炭素繊維の
量は織布の総重量の１０〜５０重量％であるが、好まし
くは２５〜４５重量％である。
更なる特徴として、本発明の織布は総重量の５〜１０重
量％を越えない範囲でアラミドｍ維を数％含むことがで
きる。アラミドｔＩＩｉｍを少量導入することによって
火に対する挙動は損なわれずに亀裂生長抵抗が向上する
。
上記のように、本発明の織布は樹脂、通常フェノール系
樹脂の含浸に特に好適である。含浸率は高くすることが
でき、通常３０〜６０％、特に５０〜６０％である。上
記織布の樹脂を吸収する高い能力は、良好な表面状態を
得、かつ織布を通常用いられるハネカム構造部材に接着
するのに有利である。
絡まった組織を有するグラスファイバーと炭素繊維との
組み合わせは決定的な利点を提供する。
第１に、グラスファイバー及び炭素繊維の両者兵火に対
して全く不活性であるため、本発明の織布の耐火性は完
全である。この木質的特徴は、アラミド繊維の火に対す
る挙動と比較すべきであり、アラミド繊維は、たとえフ
ェノール系樹脂による含浸及び積層を行っても、燃焼中
のガスの発生、白熱斑点の残留及び急速な炎の貫通（し
たがって、＃人件の必要条件は満たされていない）によ
り航空ａ産業において要求される基準に適合しない。
また、絡まった組織を有するグラスファイバー（フィラ
メントの配向が無作為である）と炭素繊維を併用するこ
とにより、整列グラスファイバーに見られる欠点、すな
わちガラスと炭素の線熱膨張車が異ることに帰因する変
形を防ぐことができる。この線熱膨張率は、グラスの場
合５．ＬＯ−６であり炭素の場合は約Ｏである。絡まっ
た組織を有さないグラスファイバーの場合は、変形（特
に歪み）が１３０℃又は１５０°Ｃで重合を行った部品
の冷却工程中に見られる。
本発明の織布は、従来のアラミド布と同じ位低い（例え
ば約１７０ｇ／ＩＴ１″）面積比質量を有する。絡まっ
た組織を有するグラスファイバーと炭素繊維の組合せに
よる高い弾性率のため、より高い剛性を有する部品を得
ることも可能である。
上記のように、本発明の織布は気泡構造の部材の製造に
用いられる。しかしながら、ある場合には、本発明の織
布は、フェ７−ル系樹脂を含浸せしめた後、そのまま使
用することができ、構造体の慣性を増すことを目的とし
たハネカム型のサンドイッチ状構造に依存する必要はな
い、そのような場合において、数枚の、樹脂を含浸せし
めた布の層（例えば２又は３層）から成る貼合せシート
（ラミネート）か用いられる。
本発明を下記の実施例により説明するが、これにより、
いかなる点においても本発明が制限されることはない。
実施例１ 本実施例にいては、絡まった組織を有するグラスファイ
バー５７重量％と炭素ｔａＭ１４３重量％から成る混合
物をベースとして用いた。「絡まった組織を有する」グ
ラスファイバーは、フェノール系樹脂２７％が含浸せし
められた１２の層から成るラミネートについて測定を行
ったところ下記の特性を有していた。
抗折力　　　　　　　　　　　４０５　ＭＰａ曲げりｉ
性率　　　　　　　２３，０００ＭＰａ剪断抗性　　　
　　　　　　　　　３５ＭＰａ繊維の大きさ： 絡まった組織を有するグラスファイバー３４テックス 炭素繊維　　　　　３，０００フィラメントこの繊維混
合物から１面積比質量が１９０ｇ／ｍ′の布を織った。
この織布の機械的特性は、樹脂の含浸を行った１２の層
の織布から成る実験室試験用のラミネート試料について
測定を行ったところ、下記の通りであった。
抗折力　　　　　　　　　　　３８９　ＭＰａ曲げ弾性
率　　　　　　　３１，９００ＭＰａ剪断抗性　　　　
　　　　　　　　３６ＭＰａ上記織布には変性フェノー
ル系樹脂［プロシェール社（Ｂｒｏｃｈｉｅｒ　Ｓ、　
Ａ、）　（７）ピコテックス（Ｖｉｃｏｔｅｘ　）　２
５０コラ５％が含浸せしめである。
樹脂の含浸を行った織布をハネカム構造体に貼合わせ、
得られた製品について標準試験を行った。このものは、
火に対して下記のような特徴の挙動を示した。
ＦＡＲ２５標準試験・合格 残留発火点無し 明らかな発煙無し 実施例２ 本実施例においては、絡まったＭｌ織を有するグラスフ
ァイバー６７重量％と炭素繊維３３重量％とから成る混
合物をベースとして用いた。丑記繊維は実施例１で用い
たものと同様のものである。織布の機械的特性を１２の
層から成るラミネートについて測定したところ下記の通
りであった。
抗折力　　　　　　　　　　　４００　ＭＰａ曲げ弾性
率　　　　　　　３１，０００ＭＰａ剪断抗性　　　　
　　　　　　　　３６ＭＰａこの織布から製造したハネ
カム製品の火に対する挙動は、実施例１と同様に良好で
あった。
実施例３ 本実施例においては、絡まった組織を有するクラスファ
イバー６５％、炭素繊維３０％及びアラミド繊維［デュ
ポン社（ＤＵＰＯＮＴ　ＤＥ　ＮＥＭＯＵＲＳ）から［
ケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）Ｊの商品名で方眼されている
］５％から成る混合物をベースとして用いた。
グラスファイバー及び炭素！ｊ＆雄は実施例１及び２で
用いたものと同様のものである。実施例１及び２の織布
と同様の特性を有し、かつ高い亀裂生長抵抗を有する布
が得られた。
実施例４〜に れらの実施例においては、絡まった組織を有するグラス
ファイバーと炭素繊維から成る種々の織布を用いて、こ
れらの繊維の相対的割合が、１２の層の布から成るラミ
ネート製品の物理的及び機械的性質に与える影響の例証
を行った。それぞれの繊維は、実施例１〜３のものと同
じ特性を有するものである。
したがって、下記の繊維の混合物が用いられた。
実−」Ｌ−例 絡まった組織を有する　　　　　９０　８０　５０グラ
スフアイバー　（％） 炭　　　素　　　ｍ　　　維　　（％）　　　１０　２
０　５０抗折力値及び剪断応力値は、実施例１〜３の製
品と殆ど等しいことが分った。
織布の質量及びラミネートの曲げ弾性率において顕著な
差異が生じた。
ある一定の厚さの織布について言えば、グラスファイバ
ーの割合の増加に伴って質量は上昇する。したがって、
実施例４の織布の重量が最大である。
ラミネートの曲げ弾性率について下記の値が得られた。
丈−一」Ｌ−一億 ラミネート　　　　　４　　５　　　６曲げ弾性率（Ｍ
Ｐａ）　　２５ｊ４００　２７，５５０　３４．０００
上記実施例が示すように、当業者は織布及びかかる織布
から成る、樹脂を含浸せしめた製品が所望の特性を有す
るように絡まった組織を有するグラスファイバーと炭素
繊維の割合を選択することができる。
本発明による製品は、航空機産業の最も厳密かつ最も最
近の基準、特に１９８５年７月１１日に連邦航空局（Ｆ
ＡＡ）により提案された参照番号ＮＰＲＭ８５−１　Ｏ
Ａによる基準に適合する。この基準は、輸送航空機の内
装に用いられる材料の火に対する挙動に関する、増大さ
れた必要条件を規定するものである。フェノール系樹脂
を含浸せしめたアラミドＮｈＭ１をベースとする材料は
この基べ町を満たすことができない。等しい重量（例え
ば１７５　ｇ　／ｍ’）及び同じ機械的性質を有してい
るにもかかわらず１本発明の織布はフェノール系樹脂が
含浸せしめられ、かつ完全な耐火性を有するハネカムパ
ネルを得ることを可能にする。
これらの利点を更に説明するために、上記実施例２によ
る本発明の製品及び従来技術によるアラミｌ維をベース
とする同じ質量の製品の機械的性質を比較した。厚さ２
ｍｍを有し、フェノール系樹脂３４％が含浸せしめられ
た１０層から成るラミネートを用いた。基材の織布の質
量は１６５ｇ／ｍ’であった。得られた結果を下記の表
に示す。
抗　　折　　力　（ＭＰａ）　　　　　２２０　　　　
　４７０曲げ弾性率（ＭＰａ）　　２’０．０００　２
Ｂ、０００引張強さくＮＰａ）　　５００　　３００引
張弾性率（ＭＰａ）　　２５，０００　２８，０００話
発剪断応力（ＭＰａ）　　　　２０　　　　４０剥離力
Ｎ／７５ｍｍ　　１００　１２０上記の結果が示すよう
に、本発明による製品の機械的性質は、アラミド繊維を
ベースとする従来技術の製品と比較した場合、少くとも
同等であり、通常はより優れている。後者の火に対する
挙動は現在提案されている最も厳密な基準に適うことが
できないが１本発明の製品はそのような必要条件を完全
に満たすことを思い起これさたい。
特に航空機産業において航空機の機内装備に用いられる
ようなハネカム型製品の構造及び製造方法に関する情報
は当業者には公知である。
書籍ｒガイドープラティーク・ド・マテリオー・コンポ
ジット（Ｇｕｉｄｅ　ｐｒａｔｉｑｕｅ　ｄｅ　１ａｔ
ｅｒｉａｕｘｃａｔａｐｏｓ　ｉ　ｔｅ″）Ｊ［１２版
（１９８５）ｚムＯガイヤー（Ｎ、　Ｇｅ１ｅｒ）及び
ディー・トウーダル（Ｄ。
Ｄｕｅｄａｌ）著、ラポワジｘ　（Ｌａｖｏｉｓｉｅｒ
）　！ａ］をこれに関連して引用することができ、この
書藷が教示するところを本明細書中に参照例として導入
した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、高い耐火性、低い面積比重量及び良好な機械的強度
    を有し、 （ａ）絡まった組織を有するグラスファイバー約５０〜
    ９０重量％と （ｂ）炭素繊維約１０〜５０重量％ の混合物から成ることを特徴とする、繊維をベースとす
    る織布。 ２、ａ）絡まった組織を有するグラスファイバー約５５
    〜７５重量％と ｂ）炭素繊維約２５〜４５重量％ の混合物から成る特許請求の範囲第１項記載の織布。 ３、総重量の５〜１０重量％を超えない範囲の割合のア
    ラミド繊維を更に含む特許請求の範囲第１項又は第２項
    のいずれか１項に記載の織布。 ４、絡まった組織を有するグラスファイバーが長さ比重
    量１１〜１２６テックス、特に約３４テックスを有する
    特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載の
    織布。 ５、炭素繊維が１，０００〜６，０００フィラメント、
    特に約３，０００フィラメントからなる特許請求の範囲
    第１項〜第４項のいずれか１項に記載の織布。 ６、特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記
    載の織布と含浸用樹脂から成ることを特徴とする製品。 ７、含浸用樹脂がフェノール系樹脂である特許請求の範
    囲第６項記載の製品。 ８、樹脂の割合が、製品の重量の３０〜６０重量％、特
    に５０〜６０重量％である特許請求の範囲第６項又は第
    ７項のいずれか１項に記載の製品。 ９、ハネカム構造パネル及び該構造部材の片面及び／又
    は両面に貼合わされた、特許請求の範囲第１項〜第５項
    のいずれか１項に記載の織布から成る特許請求の範囲第
    ６項〜第８項のいずれか１項に記載の製品。 １０、航空機、特に飛行機の機内装備に用いられる特許
    請求の範囲第６項〜第９項のいずれか１項に記載の製品
    。
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