碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及由碳纖維和熱塑性樹脂纖維構(gòu)成的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維的拉伸強(qiáng)度高且拉伸彈性模量也高，利用樹脂將其加固而得到的碳纖維增強(qiáng)塑料成為比強(qiáng)度及比模量高的材料。因此，碳纖維作為先進(jìn)復(fù)合材料而廣泛利用于航空宇宙用途、汽車用途、土木建筑用途、運(yùn)動(dòng)休閑用具的用途等。
[0003]作為基于熱塑性樹脂浸滲的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制法，有多種方法。例如，作為其中之一，已知如下方法:將浸滲有樹脂的預(yù)浸料層疊多張后，加熱而制作層疊成形后的素板(可沖壓片)，將其再加熱并在模具中熱壓成形，制成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
[0004]另外，還公開了如下制造的接合片:在織成平紋的碳纖維的上下表面分別配置熱塑性樹脂片，用熱板從這些層疊體的兩面進(jìn)行加熱加壓而使熱塑性樹脂片熔入，從而制造接合片(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0005]此外，還提出了通過將碳纖維和熱塑性樹脂纖維交織而得到碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開平11-348191號公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開2006-123417號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的問題
[0011]但是，根據(jù)上述的方法，存在如下問題:需要預(yù)先制作預(yù)浸料的工序及層疊板的壓接工序等費(fèi)事且花費(fèi)時(shí)間的工序。
[0012]另外，在成形為碳纖維增強(qiáng)塑料時(shí)的操作方面也存在問題。例如，由于預(yù)浸料及其層疊板對成形模具的賦形性不好，因此需要事先進(jìn)行預(yù)熱而使其變軟的工序。
[0013]關(guān)于這一點(diǎn)，如專利文獻(xiàn)2所述，在將碳纖維和熱塑性樹脂纖維交織的情況下，能夠消除如上所述的費(fèi)事、成形時(shí)的操作的問題。但是，在交織時(shí)會(huì)失去碳纖維的扁平性，因此存在如下問題:不僅降低碳纖維的強(qiáng)度，而且會(huì)損害成形為碳纖維增強(qiáng)塑料后的外觀設(shè)計(jì)性。
[0014]本發(fā)明是以解決如上所述的問題為課題而研宄開發(fā)的，其目的在于提供在提高制造工序的簡化和成形時(shí)的操作性的同時(shí)、強(qiáng)度和外觀設(shè)計(jì)性也優(yōu)良的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物。另外，其目的在于提供比以往的方法簡單的、生產(chǎn)效率優(yōu)良的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的制造方法。
[0015]用于解決問題的方法
[0016]為了解決上述的課題，本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的特征在于，將經(jīng)紗和瑋紗為碳纖維的表組織與經(jīng)紗和瑋紗為熱塑性樹脂纖維的里組織局部地接結(jié)而成為一體。
[0017]由此，經(jīng)紗和瑋紗為碳纖維的表組織與經(jīng)紗和瑋紗為熱塑性樹脂纖維的里組織在接結(jié)點(diǎn)連接，在表組織與里組織的熔合時(shí)成為一體，不喪失碳纖維的扁平性，因此，形成成形品時(shí)的外觀美麗且外觀設(shè)計(jì)性優(yōu)良。
[0018]在此，可以是，其特征在于，上述表組織和里組織為平紋組織，也可以是，上述表組織和里組織為2/2斜紋組織。
[0019]另外，本發(fā)明中，作為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的制造方法，其特征在于，包括:利用碳纖維的經(jīng)紗和瑋紗織造表組織并且利用熱塑性樹脂纖維的經(jīng)紗和瑋紗織造里組織的工序；以及將表組織的碳纖維和里組織的熱塑性樹脂纖維局部地交織而接結(jié)，得到成為一體的接結(jié)雙層織物的工序。
[0020]由此，能夠省略以往的預(yù)浸料的制作工序，因此，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)效率的提高。
[0021]發(fā)明效果
[0022]以上，根據(jù)本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物，經(jīng)紗和瑋紗由碳纖維構(gòu)成的表組織與經(jīng)紗和瑋紗由熱塑性樹脂纖維構(gòu)成的里組織在接結(jié)點(diǎn)連接，在表組織與里組織的熔合時(shí)成為一體，形成成形品時(shí)的外觀美麗且外觀設(shè)計(jì)性優(yōu)良，并且達(dá)到一定量的樹脂比率，成為耐沖擊性、機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良的碳纖維增強(qiáng)塑料，能夠適合用于航空宇宙的用途、汽車的用途、一般產(chǎn)業(yè)的用途、運(yùn)動(dòng)用具的用途等。
[0023]另外，根據(jù)本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的制造方法，能夠省略以往那樣的預(yù)浸料的制作工序，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)效率的提高和成形時(shí)間的縮短。而且，這樣制造且使碳纖維與熱塑性樹脂纖維成為一體的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物不需要預(yù)熱，對曲面的跟隨性優(yōu)良，對成形模具的適應(yīng)性良好，因此，對凹凸部的跟隨性也良好。
【附圖說明】
[0024]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的結(jié)構(gòu)的圖。
[0025]圖2是實(shí)施例1的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的組織圖。
[0026]圖3是實(shí)施例1的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的剖面圖。
[0027]圖4是表示實(shí)施例2的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的結(jié)構(gòu)的圖。
[0028]圖5是實(shí)施例2的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的組織圖。
[0029]圖6是實(shí)施例2的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的剖面圖。
[0030]圖7是表示實(shí)施例3的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的結(jié)構(gòu)的圖。
[0031]圖8是實(shí)施例3的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的組織圖。
[0032]圖9是實(shí)施例3的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0034]如果基于附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明，則本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物由碳纖維織物和熱塑性樹脂纖維織物構(gòu)成，僅使熱塑性樹脂纖維熔融并使其浸滲到碳纖維中而進(jìn)行密接一體化，由此制成增強(qiáng)復(fù)合材料用織物。
[0035]S卩，是如下得到的接結(jié)雙層織物13:使經(jīng)紗B、D、F、H及瑋紗1、3、5、7為碳纖維而以平紋組織形成表組織11，并且使經(jīng)紗A、C、E、G及瑋紗2、4、6、8為熱塑性樹脂纖維而形成平紋組織的里組織12，將表組織11的瑋紗1、3、5、7及里組織12的經(jīng)紗A、C、E、G交織而成為接結(jié)點(diǎn)9，使表組織11與里組織12 —體化。
[0036]作為在此使用的碳纖維，PAN基碳纖維、瀝青基碳纖維均可以使用，但PAN基碳纖維特別適用于輕量結(jié)構(gòu)。
[0037]碳纖維通常由500?60000根、優(yōu)選1000?24000根單纖維構(gòu)成。
[0038]其次，作為在此使用的熱塑性樹脂纖維，只要是熱塑性樹脂的纖維，則可以使用任意種類。例如，可以使用選自尼龍6等聚酰胺系、聚烯烴系、聚乙烯系、聚醋系、聚醚系、氟系等中的一種樹脂。其中，從作為通用品、容易獲得的觀點(diǎn)考慮，利用尼龍進(jìn)行了試制。
[0039]作為本發(fā)明的表組織11，可以是由碳纖維構(gòu)成的經(jīng)紗和瑋紗每一根交替地交錯(cuò)的平紋組織或者是經(jīng)紗和瑋紗都各兩根浮起、各兩根下沉的2/2的斜紋組織或緞紋組織，雖然沒有特別限定，但從形態(tài)穩(wěn)定性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選平紋組織。另外，對于里組織12，與表組織11同樣，設(shè)定為利用由熱塑性樹脂纖維構(gòu)成的經(jīng)紗和瑋紗得到的平紋組織、或者2/2的斜紋組織、緞紋組織。
[0040]將表組織11與里組織12接結(jié)的部位優(yōu)選為織物組織的經(jīng)瑋紗的交錯(cuò)點(diǎn)的I?10%。若接結(jié)點(diǎn)9的比率少于1%，則表組織11與里組織12的接結(jié)不充分，在加工中容易產(chǎn)生表組織11與里組織12的分離，因此不適合。另外，若接結(jié)點(diǎn)9的比率超過10%，則在表組織11中接結(jié)點(diǎn)9變得顯眼，有可能損害外觀的設(shè)計(jì)性，從而不適合，因此優(yōu)選上述范圍。
[0041]接著，本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物可以通過以下說明的方法來制造。即，織造由表組織11和里組織12構(gòu)成的接結(jié)雙層織物13，但是，此時(shí)，制成如下的接結(jié)雙層織物13:表組織11是經(jīng)紗和瑋紗均使用碳纖維而形成平紋組織，另一方面，里組織12是經(jīng)紗和瑋紗均利用熱塑性樹脂纖維而形成平紋組織。
[0042]實(shí)施例
[0043](實(shí)施例1)
[0044]將單纖維數(shù)為3000根、纖度為200tex的碳纖維絲作為經(jīng)紗B、D、F、H及瑋紗1、3、5、7以平紋組織形成表組織11，且將熔點(diǎn)為215?220°C、纖度為HOOdtex的尼龍6絲作為經(jīng)紗A、C、E、G及瑋紗2、4、6、8以平紋組織形成里組織12，并且將表組織11的瑋紗1、3、5、7及里組織12的經(jīng)紗A、C、E、G交織后的四個(gè)部位設(shè)定為接結(jié)點(diǎn)9、9、9、9，得到表組織11與里組織12 —體化后的接結(jié)雙層織物13。在270°C X3分鐘、壓力4Mpa的條件下對該表組織11與里組織12 —體化后的接結(jié)雙層織物13進(jìn)行加熱加壓，由此，使尼龍6的經(jīng)紗A、C、E、G及瑋紗2、4、6、8熔融從而與碳纖維密接一體化。對于所得到的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物而言，將碳纖維的平紋組織再現(xiàn)于表面上的外觀設(shè)計(jì)性優(yōu)良。
[0045](實(shí)施例2)
[0046]實(shí)施例1中，使表組織11與里組織12成為一體的接結(jié)點(diǎn)9的部位為4/64，但實(shí)施例2僅在將其接結(jié)點(diǎn)9的部位減少而使其為2/64這一點(diǎn)有所不同，其他方面與實(shí)施例1完全相同，因此對相同部分標(biāo)注相同符號并省略說明。對于這樣得到的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物而言，接結(jié)卷曲減少，由此，將碳纖維的平紋組織再現(xiàn)于表面上的接結(jié)點(diǎn)9不明顯的外觀設(shè)計(jì)性優(yōu)良。通過降低該卷曲率，不僅碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的強(qiáng)度提高，而且能夠使碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物更薄，從而提高比強(qiáng)度。
[0047](實(shí)施例3)
[0048]在實(shí)施例1、2中，作為接結(jié)雙層織物13，以平紋組織的例子示出了表組織11及里組織12，但在該實(shí)施例3中，僅在表組織11、里組織12均為2/2斜紋組織并且將接結(jié)點(diǎn)的部位設(shè)定為2/64這些方面有所不同，其他方面與實(shí)施例1完全相同，因此對相同部分標(biāo)注相同符號并省略說明。對于這樣得到的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物而言，將2/2斜紋組織再現(xiàn)于表面的外觀設(shè)計(jì)性優(yōu)良。
[0049]以上，在本發(fā)明的實(shí)施例中，以平紋組織和斜紋組織的例子對接結(jié)雙層織物的表面及里面的織物組織進(jìn)行了說明，但不限于此，也可以是緞紋組織，另外，在兩層以上的多層織物組織中也可以應(yīng)用，在能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的且不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種設(shè)計(jì)變更，這是不言而喻的。
[0050]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0051]本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物能夠適合在利用碳纖維增強(qiáng)塑料成形飛機(jī)、火車、汽車等運(yùn)輸相關(guān)領(lǐng)域、產(chǎn)業(yè)機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域、住宅建筑領(lǐng)域及一般產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域等的各種產(chǎn)品、部件時(shí)作為樹脂的增強(qiáng)材料利用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物，其特征在于， 將經(jīng)紗和瑋紗為碳纖維的表組織與經(jīng)紗和瑋紗為熱塑性樹脂纖維的里組織局部地接結(jié)而成為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物，其特征在于，所述表組織和里組織為平紋組織。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物，其特征在于，所述表組織和里組織為2/2斜紋組織。
4.一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的制造方法，其特征在于，包括: 利用碳纖維的經(jīng)紗和瑋紗織造表組織并且利用熱塑性樹脂纖維的經(jīng)紗和瑋紗織造里組織的工序；以及 將表組織的碳纖維和里組織的熱塑性樹脂纖維局部地交織而接結(jié)，得到成為一體的接結(jié)雙層織物的工序。
【專利摘要】本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料用織物的制造方法中，將利用碳纖維的經(jīng)紗和緯紗織造的表組織(11)和利用熱塑性樹脂纖維的經(jīng)紗和緯紗織造的里組織(12)在接結(jié)點(diǎn)(9)接結(jié)而成為一體。
【IPC分類】D03D1-00, D03D15-00
【公開號】CN104718320
【申請?zhí)枴緾N201380052476
【發(fā)明人】富依孝祥, 三田村幸輔
【申請人】綾羽株式會(huì)社
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年9月5日
【公告號】EP2907904A1, US20150233028, WO2014057606A1