JPH01250456A - 繊維強化複合材料等のための三次元的多層構造基材 - Google Patents
繊維強化複合材料等のための三次元的多層構造基材Info
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- JPH01250456A JPH01250456A JP63079682A JP7968288A JPH01250456A JP H01250456 A JPH01250456 A JP H01250456A JP 63079682 A JP63079682 A JP 63079682A JP 7968288 A JP7968288 A JP 7968288A JP H01250456 A JPH01250456 A JP H01250456A
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- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/06—Fibrous reinforcements only
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- B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
- B29C70/24—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least three directions forming a three dimensional structure
-
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- B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
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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】
［産業上の利用分野］
本発明は、緻雄強化複合材料等として利用するための三
次元的多層構造基材に関するものであり、さらに詳しく
は、積層された繊維集合体内にその厚さ方向にも繊維を
配列した三次元的多層構造基材に関するものである。
次元的多層構造基材に関するものであり、さらに詳しく
は、積層された繊維集合体内にその厚さ方向にも繊維を
配列した三次元的多層構造基材に関するものである。
単一の素材てはセ分な強度を得ることのてきない樹脂な
との素材を、繊維や織物などの強化用璋ａＳ、合体（い
わゆる基材）で強化する繊維強化複合材料の製造に際し
、強化される素材（いわゆるマトリックス）に対するｍ
雌の充填率か大さく、比較的高強度の複合材料を得るた
めに多用されている強化法に、ローピンクのような連続
繊維束を巻取るフィラメントワインテインク方式や、織
物を所要の厚さに積層して用いる織物積層方式などかめ
る。
との素材を、繊維や織物などの強化用璋ａＳ、合体（い
わゆる基材）で強化する繊維強化複合材料の製造に際し
、強化される素材（いわゆるマトリックス）に対するｍ
雌の充填率か大さく、比較的高強度の複合材料を得るた
めに多用されている強化法に、ローピンクのような連続
繊維束を巻取るフィラメントワインテインク方式や、織
物を所要の厚さに積層して用いる織物積層方式などかめ
る。
これらの方式による複合材料は、繊維の配夕１方向に大
きな強度か得られる反面、ロービングや織物を所要の厚
さに積み重ねた積層構造であるため、ローピンクとロー
ピンクまたは織物との織物との間の結合力（層間強度）
か小さく、ロービングや織物の積層面に直角な方向に作
用する：Ａ離刀や、積層された面と直角な方向に作用す
るせん祈力に対して抵抗力か小さく、積層面での剥離や
丁べつを生し易い欠点を有している。
きな強度か得られる反面、ロービングや織物を所要の厚
さに積み重ねた積層構造であるため、ローピンクとロー
ピンクまたは織物との織物との間の結合力（層間強度）
か小さく、ロービングや織物の積層面に直角な方向に作
用する：Ａ離刀や、積層された面と直角な方向に作用す
るせん祈力に対して抵抗力か小さく、積層面での剥離や
丁べつを生し易い欠点を有している。
このような欠点を補った強化用基材として、所要の厚さ
に積層した織物をミシンによって縫合した多層織物や、
ｗＡ物の厚さの方向にも糸やローピンクを織り込んだ三
次元織物か提案されている。
に積層した織物をミシンによって縫合した多層織物や、
ｗＡ物の厚さの方向にも糸やローピンクを織り込んだ三
次元織物か提案されている。
しかし、ミシンを用いた縫合方式では、縫合に際・して
織物を貫通する針により積層織物の繊維及び縫合用の繊
維か切断され、あるいは、ミシンを用いることに起因し
て縫合する織物の厚さか制約されるとか、縫合用のｆＪ
ｌ維によって積層した織物か締め付けられたつ、その繊
維配列か乱されたつするなどの欠点を有している。また
、上記三次元織物においては、糸やローピンクを三次元
的に組織する製織動作か煩雑であり、そのための装置も
複雑化して、高速化や自動化に際して大きな障冨となる
。
織物を貫通する針により積層織物の繊維及び縫合用の繊
維か切断され、あるいは、ミシンを用いることに起因し
て縫合する織物の厚さか制約されるとか、縫合用のｆＪ
ｌ維によって積層した織物か締め付けられたつ、その繊
維配列か乱されたつするなどの欠点を有している。また
、上記三次元織物においては、糸やローピンクを三次元
的に組織する製織動作か煩雑であり、そのための装置も
複雑化して、高速化や自動化に際して大きな障冨となる
。
［発’：萌紹ｓ解決しようとする課題］本文明の技術的
課題は、積層された慮雄集合体の厚さの方向にもｆａｍ
を配列するに際して、ジェット流を用いた流体的手法に
よる挿入て簡易に三次元的樺維配列化か可能な短繊維を
用い、それによって、繊維の損傷や、ｕ１維集合体の不
必要な締め付け、ｔａ ｍ配列の乱れかなく、任意の厚
さに成形でき、かつ、単純な機構で製造することか可能
な三次元的多層構造基材を得ることにある。
課題は、積層された慮雄集合体の厚さの方向にもｆａｍ
を配列するに際して、ジェット流を用いた流体的手法に
よる挿入て簡易に三次元的樺維配列化か可能な短繊維を
用い、それによって、繊維の損傷や、ｕ１維集合体の不
必要な締め付け、ｔａ ｍ配列の乱れかなく、任意の厚
さに成形でき、かつ、単純な機構で製造することか可能
な三次元的多層構造基材を得ることにある。
［課題を解決するための手段］
と記課題を解決するため、本発明の三次元的多層構造基
材は、ローピンクや編織物を積層してなる積層基村内に
、その積層面に対して直角な方向に配向した多数の短繊
維からなる層間強化用繊維をランダムに挿入し、積層基
材の層間に該層間強化用ｍ雄による連接状態を与えるこ
とにより構成される。
材は、ローピンクや編織物を積層してなる積層基村内に
、その積層面に対して直角な方向に配向した多数の短繊
維からなる層間強化用繊維をランダムに挿入し、積層基
材の層間に該層間強化用ｍ雄による連接状態を与えるこ
とにより構成される。
［作 用］゛
ローピンクや＃ａ物をＭ１層してなる積層基材は、その
積層面に対して直角に挿入した多数の短繊維からなる層
間強化用ｉａ維によりＭ接されるため、三次元的多層構
造基材はその層間結合力か十分に強化される。
積層面に対して直角に挿入した多数の短繊維からなる層
間強化用ｉａ維によりＭ接されるため、三次元的多層構
造基材はその層間結合力か十分に強化される。
この三次元的多層構造基材は、積層基村内に短・ｉａ
＊からなる層間強化用繊維を刑いジェット流の作用て挿
入することによつ形成することかでき、そのため積層基
材への短繊維の挿入を簡易に行うことかできるばかりて
なく、？ＲＭの損傷や、Ｆａ雄集合体の不必要な締め付
け、積層基材の繊維配列の乱れかなく、また多層構辺基
材を任意の厚さに成形することかできる。
＊からなる層間強化用繊維を刑いジェット流の作用て挿
入することによつ形成することかでき、そのため積層基
材への短繊維の挿入を簡易に行うことかできるばかりて
なく、？ＲＭの損傷や、Ｆａ雄集合体の不必要な締め付
け、積層基材の繊維配列の乱れかなく、また多層構辺基
材を任意の厚さに成形することかできる。
し実施例］
以Ｆに、図面を参照して本発明の三次元的多層構造基材
の実施例について説明する。
の実施例について説明する。
第１図は１本発明に係る三次元的多層構造基材の実Ｈ′
を模式的に示すものである。この三次元的多層構造基材
は、ローピンクや織物からなる単位積層材２を多層に積
層してなる積層基材１内に、その、ｔｉ１層面に対して
直角な方向に配向した多数の短繊維かうなる層間強化用
ｍ維３，３．・・をランタムに挿入し、それによって積
層基材ｌの各層間に該層間強化用繊維３，３．・・によ
る慢れた連接状態を与えている。
を模式的に示すものである。この三次元的多層構造基材
は、ローピンクや織物からなる単位積層材２を多層に積
層してなる積層基材１内に、その、ｔｉ１層面に対して
直角な方向に配向した多数の短繊維かうなる層間強化用
ｍ維３，３．・・をランタムに挿入し、それによって積
層基材ｌの各層間に該層間強化用繊維３，３．・・によ
る慢れた連接状態を与えている。
このような三次元的多層構造基材は、ローピンクやｉ鞠
からなる積層基材１上に、短ＦＲｍからなる層間強化用
繊維のウェブを積層して、その上から高圧のジェット流
を作用させ、多数の居間強化用ｔａ＠３．３．・・を積
層基材ｌの積層面に対して直角な方向にランタムに挿入
することによつ得られるものである。
からなる積層基材１上に、短ＦＲｍからなる層間強化用
繊維のウェブを積層して、その上から高圧のジェット流
を作用させ、多数の居間強化用ｔａ＠３．３．・・を積
層基材ｌの積層面に対して直角な方向にランタムに挿入
することによつ得られるものである。
上記積層基材１を構成するｆＪｌｉ雄としては、各種複
合材料用強化繊維を、例えば、Ｊ：１ｉ′素繊維やガラ
ス繊維などの無機Ｆａ雄、ポリアミドや高延伸ボリエチ
レンなどの有機繊維、さらには、ステンレス、チタンな
どの金属繊維等を用いることかできる。
合材料用強化繊維を、例えば、Ｊ：１ｉ′素繊維やガラ
ス繊維などの無機Ｆａ雄、ポリアミドや高延伸ボリエチ
レンなどの有機繊維、さらには、ステンレス、チタンな
どの金属繊維等を用いることかできる。
また、積層基材ｌとしては、それらの繊維からなるチョ
ツプドストランド、ローピンク、諭Ｉａ物を用いること
かできる。チョップトストランドの場合は、マット状に
成形したチョップトストランド・マットを多数枚ａ層し
たものか使用される。
ツプドストランド、ローピンク、諭Ｉａ物を用いること
かできる。チョップトストランドの場合は、マット状に
成形したチョップトストランド・マットを多数枚ａ層し
たものか使用される。
ローピンクの場合は、通常のフィラメントワインディン
グの手法によって、直接円筒状支持体（第２図及び第３
０参照）に所要数の層に巻き取って使用される。この場
合、ローピンクの配向角を製品の要求性能に合せること
かできる。
グの手法によって、直接円筒状支持体（第２図及び第３
０参照）に所要数の層に巻き取って使用される。この場
合、ローピンクの配向角を製品の要求性能に合せること
かできる。
積層基材１として用いる編織物は、平織、朱子織りなど
の各種織物、並びに編物であり、これらの編織物を、繊
維の配向方向を考慮して、糸軸の方向を変えて積層する
ことにより、製品の性能に合せた等方性、異方性か得ら
れる。
の各種織物、並びに編物であり、これらの編織物を、繊
維の配向方向を考慮して、糸軸の方向を変えて積層する
ことにより、製品の性能に合せた等方性、異方性か得ら
れる。
一方、）−ｉ（強化用繊維３貝し゛ては、上述した積層
基材ｌと同質または異質の謙雄を所要長に切断した短ｔ
ａ雌が用いられ、これらの繊維を要求性能に合せて組み
合せて使用することができる。居間強化用ｍ！１３の＃
ａｍ長は、それによって強化される積層基材の単位積層
材２の厚さ（１）と、それを積層した積層基材１の厚さ
（Ｔ）との間が一応の基準になるが、積層基材ｌ中での
折り曲り等を考慮して、ｔ〜２Ｔの範囲が採用される。
基材ｌと同質または異質の謙雄を所要長に切断した短ｔ
ａ雌が用いられ、これらの繊維を要求性能に合せて組み
合せて使用することができる。居間強化用ｍ！１３の＃
ａｍ長は、それによって強化される積層基材の単位積層
材２の厚さ（１）と、それを積層した積層基材１の厚さ
（Ｔ）との間が一応の基準になるが、積層基材ｌ中での
折り曲り等を考慮して、ｔ〜２Ｔの範囲が採用される。
なお、上述した三次元的多層構造基材は、一般的には、
繊維強化複合材料の強化用基材として用いられるもので
あるが、他の用途に使用できることは勿論である・ 一例として、第２図及び第３図により円筒状の三次元的
多層構造基材を製造する方法及び装置について説明する
と、積層基材ｌを支持する支持体１０は、適宜駆動装置
により回転駆動される円筒状とし、所要の厚さに端層し
た積層基材１と層間強化用ｍＭ３のウェブ４との積層体
がその円筒状支持体ｌＯに逐次巻き上げながら保持され
る。
繊維強化複合材料の強化用基材として用いられるもので
あるが、他の用途に使用できることは勿論である・ 一例として、第２図及び第３図により円筒状の三次元的
多層構造基材を製造する方法及び装置について説明する
と、積層基材ｌを支持する支持体１０は、適宜駆動装置
により回転駆動される円筒状とし、所要の厚さに端層し
た積層基材１と層間強化用ｍＭ３のウェブ４との積層体
がその円筒状支持体ｌＯに逐次巻き上げながら保持され
る。
積層基材１の外側に積層した層間強化用繊維のウェブ４
に対しては、水等の高圧ジェット流１２を射出するノズ
ル１１が対向配置され、居間強化用繊維３は、そのノズ
ル１１から噴射される細いジェット流！２の作用を受け
て積層基材１の内部へ入射さ 。
に対しては、水等の高圧ジェット流１２を射出するノズ
ル１１が対向配置され、居間強化用繊維３は、そのノズ
ル１１から噴射される細いジェット流！２の作用を受け
て積層基材１の内部へ入射さ 。
れる、この場合に、積層基材１内においてジェット流１
２の進行方向に位雪する繊維及びＦＩＵＭ束は、その高
圧ジェット流の圧力によって変位し。
２の進行方向に位雪する繊維及びＦＩＵＭ束は、その高
圧ジェット流の圧力によって変位し。
ジェット流は支持体１０に向かって直進する。そして、
積層基材１内に入射された居間強化用ｍ雄３は、支持体
１０の表面へ向かって直進する高圧ジェット流１２の推
力を受け、ジェット流に沿って移動し、積層基材１の積
層面に対して直交する姿勢で再配列される。
積層基材１内に入射された居間強化用ｍ雄３は、支持体
１０の表面へ向かって直進する高圧ジェット流１２の推
力を受け、ジェット流に沿って移動し、積層基材１の積
層面に対して直交する姿勢で再配列される。
ジェット流１２が支持体ｌＯの表面にまで達したときは
、ジェット流が支持体表面に衝突して減速沿った流れと
なって流出するが、ジェット流の減速の結果、上記再配
列された層間強化用１ｍ！３．３゜・・は、積層基材ｌ
の繊維による拘束力がジェット流１２による作用力より
大きくなるため、積層面に直交する姿勢が保持される。
、ジェット流が支持体表面に衝突して減速沿った流れと
なって流出するが、ジェット流の減速の結果、上記再配
列された層間強化用１ｍ！３．３゜・・は、積層基材ｌ
の繊維による拘束力がジェット流１２による作用力より
大きくなるため、積層面に直交する姿勢が保持される。
上記ノズル１！からの細い高圧ジェット流１２は、支持
体１０の回転動と該支持体の回転軸に沿うノズル１１の
移動により、積層基材１との相対的位置を変えながら射
出され、積層基材１に対して全面的に高圧ジェット流１
２の作用が与えられる。積層基材１の厚さは、高圧ジェ
ット流１２の作用を与えた積層基材ｌの上に、さらに居
間強化用繊維３のウェブ４をａ層した積層基材１を重ね
、その上にノズル１１から高圧ジェット流１２を射出す
ることにより、自由にｙＪＲ整することができる。
体１０の回転動と該支持体の回転軸に沿うノズル１１の
移動により、積層基材１との相対的位置を変えながら射
出され、積層基材１に対して全面的に高圧ジェット流１
２の作用が与えられる。積層基材１の厚さは、高圧ジェ
ット流１２の作用を与えた積層基材ｌの上に、さらに居
間強化用繊維３のウェブ４をａ層した積層基材１を重ね
、その上にノズル１１から高圧ジェット流１２を射出す
ることにより、自由にｙＪＲ整することができる。
なお、１３ 、１３はジェットの作用域外での繊維の離
脱、飛散を防旧するために設置したローラ、１４はジェ
ット流を発生させるための高圧発生装置（図示せず）と
ノズル１１とを連結する高圧ホース、１５はノズルをト
ラバースするためのガイドである。
脱、飛散を防旧するために設置したローラ、１４はジェ
ット流を発生させるための高圧発生装置（図示せず）と
ノズル１１とを連結する高圧ホース、１５はノズルをト
ラバースするためのガイドである。
次に、第４図に基づいて、試作した三次元的多層構造基
材の居間剥離力に関する実験結果について説明する。
材の居間剥離力に関する実験結果について説明する。
積層基材としては、３０００木のフィラメントからなる
炭素繊維ロービングを、たて糸密度５本／ｃｍ、よこ糸
密度５本／ｃｒｓで製織した織物を積層して用い、また
、層間強化用繊維としては、ａ層基材の織物に用いた炭
素繊維ロービングと同じロー。
炭素繊維ロービングを、たて糸密度５本／ｃｍ、よこ糸
密度５本／ｃｒｓで製織した織物を積層して用い、また
、層間強化用繊維としては、ａ層基材の織物に用いた炭
素繊維ロービングと同じロー。
ピングを４０ＩｌｌＩ＋に切断して作成した短繊維のウ
ェブ（Ｉ０４ｇ／ｍ″）を使用した。上記の積層基材を
直径１０ｃｍのシリングに５層に巻き取り、その最外周
に居間強化用繊維である上記短Ｆａ雄ウェブの１暦を重
ね、高圧ジェット流を作用させた。高圧ジェット流によ
る処理は、ノズル径０．１腸履、ジェット射出圧中ｇｆ
／ｃｒｎＪの条件で行った。
ェブ（Ｉ０４ｇ／ｍ″）を使用した。上記の積層基材を
直径１０ｃｍのシリングに５層に巻き取り、その最外周
に居間強化用繊維である上記短Ｆａ雄ウェブの１暦を重
ね、高圧ジェット流を作用させた。高圧ジェット流によ
る処理は、ノズル径０．１腸履、ジェット射出圧中ｇｆ
／ｃｒｎＪの条件で行った。
上記条件で処理した試料について、Ｍ踏力をＴテスト法
によって行った結果を第４図に示している。同図では、
居間の結合力（層間強度）に相当する剥離力を縦軸にと
り、各層の剥離力を示しているが、３屑までの層間に大
きな剥離力が得られており１層間の強化効果が認められ
る。
によって行った結果を第４図に示している。同図では、
居間の結合力（層間強度）に相当する剥離力を縦軸にと
り、各層の剥離力を示しているが、３屑までの層間に大
きな剥離力が得られており１層間の強化効果が認められ
る。
［発明の効果］
上述した本発明によれば、積層基材の厚さの方向にも！
ａ維を配列するに際して、ジェット流を用いて簡易に挿
入可能な短繊維を用い、それによって、繊維の損傷や、
繊維集合体の不必要な締め付け、繊維配列の乱れがなく
、任意の厚さに成形でき、かつ１Ｍ間剥離強度が大きく
、単純な機構で製造することが可能な三次元的多層構造
基材を得ることができる。
ａ維を配列するに際して、ジェット流を用いて簡易に挿
入可能な短繊維を用い、それによって、繊維の損傷や、
繊維集合体の不必要な締め付け、繊維配列の乱れがなく
、任意の厚さに成形でき、かつ１Ｍ間剥離強度が大きく
、単純な機構で製造することが可能な三次元的多層構造
基材を得ることができる。
第１図は本発明に係る三次元的多層構造基材の実施例を
示す模式的断面図、第２図及び第３図はその多層構造基
材を製造する装置の正面図及び側面図、第４図は試作し
た三次元的多層構造基材の居間剥離力に関する実験結果
のグラフであや。 ｌ ・・積層基材、 ３・・層間強化用ｆａ雄。
示す模式的断面図、第２図及び第３図はその多層構造基
材を製造する装置の正面図及び側面図、第４図は試作し
た三次元的多層構造基材の居間剥離力に関する実験結果
のグラフであや。 ｌ ・・積層基材、 ３・・層間強化用ｆａ雄。
Claims (1)
- １．ロービングや編織物を積層してなる積層基材内に、
その積層面に対して直角な方向に配向した多数の短繊維
からなる層間強化用繊維をランダムに挿入し、積層基材
の層間に該層間強化用繊維による連接状態を与えたこと
を特徴とする繊維強化複合材料等のための三次元的多層
構造基材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63079682A JPH01250456A (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 繊維強化複合材料等のための三次元的多層構造基材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63079682A JPH01250456A (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 繊維強化複合材料等のための三次元的多層構造基材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01250456A true JPH01250456A (ja) | 1989-10-05 |
| JPH022985B2 JPH022985B2 (ja) | 1990-01-22 |
Family
ID=13696972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63079682A Granted JPH01250456A (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 繊維強化複合材料等のための三次元的多層構造基材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01250456A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007042302A1 (de) * | 2005-10-13 | 2007-04-19 | Lindenfarb Textilveredelung Julius Probst Gmbh & Co. Kg | Mehrschichtiges textiles flächengebilde |
| JP2007307778A (ja) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Toyota Motor Corp | 繊維強化樹脂よりなる積層構造体および該積層構造体の製造方法 |
| WO2013099741A1 (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-04 | 東レ株式会社 | 炭素繊維基材、プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料 |
| JP2018523025A (ja) * | 2015-08-13 | 2018-08-16 | カダント インコーポレイテッド | 三次元複合強化構造体を含むドクターブレードまたは上板として使用する平板状要素 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5873244B2 (ja) * | 2011-03-04 | 2016-03-01 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 放熱基板 |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP63079682A patent/JPH01250456A/ja active Granted
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