WO2019012983A1 - 繊維構造体及び繊維強化複合材 - Google Patents
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Definitions
- the fiber reinforced composite material 10 is configured by impregnating a fiber structure 11 which is a reinforcing base material with a matrix resin 12.
- a matrix resin 12 for example, an epoxy resin of a thermosetting resin is used.
- the fiber structure 11 is configured by laminating a plurality of fiber layers.
- the direction in which the fiber layers are stacked is referred to as the stacking direction Y of the fiber structure 11.
- the fiber structure 11 has a plurality of wefts 13 which are a first fiber bundle and a plurality of warps 14 which are a second fiber bundle.
- the fiber structure 11 is a multilayer fabric formed by multilayer weaving. The weft 13 and the warp 14 extend in directions orthogonal to each other.
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Abstract
Description
これによれば、第1の繊維束を構成する繊維同士を近付けるように第1の繊維束を縮径させると、第1の繊維束の太さが細くなり、係合部が形成されるとともに繊維密度が高くなる。一方、第1の繊維束を縮径させない嵩高な状態では、第1の繊維束の太さは太く、繊維密度は低い。そして、繊維構造体の製造時、第1の繊維束に拘束糸が係合することにより、第1の繊維束が縮径して係合部が形成される。よって、第1の繊維束に嵩高な糸を用いることで、拘束糸による拘束工程時に係合部を形成でき、繊維構造体の製造が容易となる。
これによれば、第1の繊維束を構成する繊維を引き延ばすことで第1の繊維束の太さを細くでき、引き延ばし量を調整し、第1の繊維束の太さを調整することで係合部及び非係合部を形成できる。よって、係合部と非係合部との間に繊維密度に大きな差が生じず、第1の繊維束の糸主軸方向への強度差に大きな差が生じない。
これによれば、非係合部の寸法と、係合部の寸法との差により、拘束糸の寸法を吸収でき、係合部と非係合部とで寸法が同じ場合と比べると、非係合部に対する拘束糸の突出量を少なくできる。よって、両端に配置される第1繊維層を構成する第1の繊維束に、拘束糸が係合した係合部と拘束糸が係合しない非係合部とが形成されていても、繊維構造体の積層方向における両端面が平滑面になるように成形する際には、第2の繊維束が成形時の押圧によって蛇行することを抑制できる。その結果、蛇行に伴う第2の繊維束の糸主軸方向における強度低下を抑制でき、繊維強化複合材において、第2の繊維束の糸主軸方向における強度低下を抑制できる。
図1に示すように、繊維強化複合材10は、強化基材である繊維構造体11にマトリックス樹脂12を含浸させて構成されている。マトリックス樹脂12としては、例えば、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂が使用される。
図示しない織機により、複数の緯糸13によって第1~第3緯糸層21~23が形成されるとともに、複数の経糸14によって第1~第2経糸層31~32が形成される。そして、複数の拘束糸15により、第1~第3緯糸層21~23が積層方向Yに拘束される。拘束糸15による拘束工程において、拘束糸15が、第1緯糸層21及び第3緯糸層23を構成する緯糸13に係合すると、拘束糸15が係合した部分すなわち係合部13aにおいて、嵩高な緯糸13が縮径する。拘束糸15が係合していない部分は、係合部13aよりも厚さの大きい非係合部13bになる。
(1)第1緯糸層21及び第3緯糸層23を構成する緯糸13において、非係合部13bの厚さD2を、係合部13aの厚さD1より厚くした。このため、第1緯糸層21及び第3緯糸層23を構成する緯糸13に、拘束糸15の係合により係合部13aと非係合部13bとが形成されていても、非係合部13bの厚さD2と係合部13aの厚さD1との差で、拘束糸15の厚さを吸収できるので、非係合部13bよりも拘束糸15が突出することを無くすことができる。よって、第1端面11a及び第2端面11bが平滑面になるように成形する際、成形時の押圧によって経糸14が蛇行することを抑制できる。したがって、拘束糸15を備える繊維強化複合材10であっても、第1方向X1における強度低下を抑制できる。
○ 緯糸層及び経糸層の数は適宜変更してもよい。例えば、図6Aに示すように、繊維構造体50は、積層方向Yにおける第1端に第1緯糸層51を有するとともに、積層方向Yにおける第2端に第2緯糸層52を有し、第1緯糸層51と第2緯糸層52との間に1つの経糸層53を有する構造であってもよい。この場合、第1緯糸層51と第2緯糸層52とを構成する緯糸13に拘束糸54が係合する。
例えば、図7に示すように、拘束糸15を積層方向Yにずらして設け、第1緯糸層21の緯糸13と第2緯糸層22の緯糸13とに係合する拘束糸15と、第2緯糸層22の緯糸13と第3緯糸層23の緯糸13とに係合する拘束糸15とを設けてもよい。
○ マトリックス樹脂12はエポキシ樹脂でなくてもよく、例えばビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂であってもよいし、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂、ABS樹脂等といった熱可塑性樹脂であってもよい。
Claims (6)
- 積層方向に積み重ねられた複数の繊維層と
前記複数の繊維層を前記積層方向に拘束する複数の拘束糸と、
を備える、繊維構造体であって、
前記複数の繊維層は、第1方向に並んだ複数の第1の繊維束によって構成された2以上の第1繊維層と、前記第1方向と直交する第2方向に並んだ複数の第2の繊維束によって構成された第2繊維層とを含み、
前記各拘束糸は、前記積層方向における前記繊維構造体の両端に位置する2つの前記第1の繊維束に係合し、
前記両端に位置する2つの前記第1繊維層を構成する前記第1の繊維束は、前記拘束糸が係合した部分である係合部と、前記拘束糸が係合していない部分である非係合部とを有し、
前記第1方向に隣り合う前記係合部と前記非係合部とについて、前記積層方向における前記非係合部の寸法は、前記積層方向における前記係合部の寸法より大きい、繊維構造体。 - 前記第1方向に隣り合う前記係合部と前記非係合部とについて、前記積層方向における前記非係合部の寸法は、前記積層方向における前記係合部の寸法と前記積層方向における前記拘束糸の寸法との和と、等しい、請求項1に記載の繊維構造体。
- 前記両端に位置する2つの前記第1繊維層を構成する前記第1の繊維束は嵩高な糸である、請求項1又は請求項2に記載の繊維構造体。
- 前記両端に位置する2つの前記第1繊維層を構成する前記第1の繊維束はスラブ糸である、請求項1又は請求項2に記載の繊維構造体。
- 前記各拘束糸は、前記第1方向に沿って、前記積層方向における前記繊維構造体の第1端に配置される前記第1の繊維束と、前記積層方向における前記繊維構造体の第2端に配置される前記第1の繊維束とに、交互に係合する、請求項1~請求項4のうちいずれか一項に記載の繊維構造体。
- 請求項1~請求項5のうちいずれか一項に記載の繊維構造体と、
前記繊維構造体に含浸されたマトリックス樹脂と、
を含む、繊維強化複合材。
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