针织物和在针织物中浸渗基体树脂而成的纤维增强树脂
技术领域
本发明涉及针织物和在针织物中浸渗基体树脂而成的纤维增强树脂。
背景技术
公知有利用碳纤维增强树脂形成汽车的中柱(例如专利文献1)。构成中柱的碳纤维增强树脂在车外侧的侧部包含将碳纤维取向成织物状而成的织物材料，在车内侧的侧部包含使碳纤维的方向一致而成的UD(单向,unidirectional)材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-225364号公报
发明内容
发明所要解决的课题
将织物材料用作增强纤维的纤维增强树脂具有高拉伸强度和压缩强度，但已知在达到屈服点后拉伸强度和压缩强度急剧降低、发生断裂。若纤维增强树脂在达到屈服点后也不会断裂、能够持续吸收能量，则能够扩大作为结构材料的适用范围。
鉴于上述背景，本发明的课题在于提供能够提高纤维增强树脂的能量吸收特性的纤维的针织物。本发明的课题还在于使用了该针织物的纤维增强树脂。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的一个方式涉及一种针织物，其是与基体树脂(3)一起构成纤维增强树脂(1)的纤维的针织物(2)，其特征在于，该针织物具有：分别横编编织且按照线圈列相互对置的方式配置的第1针织物部(5)和第2针织物部(6)；以及为了将上述第1针织物部和上述第2针织物部结合而分别织入上述第1针织物部和上述第2针织物部中的连结线圈列(7)，上述连结线圈列具有第1连结线圈列(7A)以及第2连结线圈列(7B)，该第1连结线圈列(7A)交替织入上述第1针织物部和上述第2针织物部中，并且隔着1个线圈间隔织入上述第1针织物部中的2个以上的线圈中，，并且隔着1个线圈间隔织入上述第2针织物部中的2个以上的线圈中，该第2连结线圈列(7B)与上述第1连结线圈列相邻，交替织入上述第1针织物部和上述第2针织物部中，隔着1个线圈间隔织入上述第1针织物部中的与上述第1连结线圈列不同的2个以上的线圈中，并且隔着1个线圈间隔织入上述第2针织物部中的与上述第1连结线圈列不同的2个以上的线圈中，上述第1连结线圈列和上述第2连结线圈列的组沿纵行隔着规定的间隔形成有多组。
根据该构成，能够提供能够提高纤维增强树脂的能量吸收特性的纤维的针织物。与使用了织物材料的纤维增强树脂相比，使用了该针织物的纤维增强树脂的拉伸强度和压缩强度在达到屈服点后缓慢地减少，在达到屈服点后也能够吸收能量。
在上述方式中，上述第1连结线圈列和上述第2连结线圈列可以由相互连续的针织线形成。另外，上述第1针织物部、上述第2针织物部以及上述连结线圈列可以由相互连续的针织线形成。
根据这些构成，能够利用连续的针织线形成针织物，能够简化针织物的结构。
在上述方式中，上述第1针织物部和上述第2针织物部可以在线圈列方向上的两端相互结合而形成筒形。
根据该构成，能够针对第1针织物部和第2针织物部在面方向上的相对移动吸收能量。由此，能够提高拉伸强度和压缩强度。
在上述方式中，对于上述第1针织物部和上述第2针织物部，1个线圈列中，可以隔着2个线圈间隔织入。另外，上述第1针织物部和上述第2针织物部可以依描述的顺序沿纵行具有连续的3列的线圈列、上述第1连结线圈列以及上述第2连结线圈列。
本发明的其他方式涉及一种纤维增强树脂(1)，其是在上述针织物中浸渗基体树脂而成的。
发明效果
根据以上构成，能够提供能够提高纤维增强树脂的能量吸收特性的纤维的针织物以及纤维增强树脂。
附图说明
图1是实施方式的纤维增强树脂的截面图。
图2是实施方式的针织物的立体图。
图3是示出实施方式的针织物的编织工序的说明图。
图4是实施例1～3和比较例1～3的截面图。
图5是示出实施例3的针织物的编织工序的说明图。
图6是示出比较例2的针织物的编织工序的说明图。
图7是示出比较例3的针织物的编织工序的说明图。
图8是示出压缩强度试验的结果的图。
图9是用于说明载荷下降速度的定义的图。
图10是示出从X方向压缩时的载荷下降速度的测定结果的图。
图11是示出从Y方向压缩时的载荷下降速度的测定结果的图。
图12是示出CAI试验结果的图。
具体实施方式
下面对本发明的针织物和包含针织物的纤维增强树脂的实施方式进行说明。针织物与基体树脂一起构成纤维增强树脂。
纤维增强树脂1包含编织纤维而成的针织物2以及浸渗在针织物2中的基体树脂3。编织针织物2的针织线例如为玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳族聚酰胺纤维。针织线的形态例如为单丝、复丝、捻线。基体树脂3例如为环氧树脂、不饱和聚酯树脂以及乙烯基酯树脂等热固化性树脂或尼龙树脂和ABS树脂等热塑性树脂。线的粗细可以根据所使用的针织机或该针织机的针距(每1英寸的针根数)、使用目的适当地选择。
如图2所示，针织物2具有相互对置的第1针织物部5和第2针织物部6以及为了将第1针织物部5和第2针织物部6结合而分别织入第1针织物部5和第2针织物部6中的连结线圈列7。
第1针织物部5和第2针织物部6分别横编编织且按照线圈列相互平行的方式对置。第1针织物部5和第2针织物部6在线圈列方向的两端相互结合，形成筒形。第1针织物部5和上述第2针织物部6优选由相互连续的针织线形成。对于第1针织物部5和第2针织物部6，1个线圈列中，优选隔着2个线圈间隔织入。
连结线圈列7具有沿着第1针织物部5和第2针织物部6的线圈列的第1连结线圈列7A以及在纵行上与第1连结线圈列7A相邻的第2连结线圈列7B。第1连结线圈列7A交替织入第1针织物部5和第2针织物部6中。第1连结线圈列7A隔着1个线圈间隔在多处织入第1针织物部5中，并且隔着1个线圈间隔在多处织入第2针织物部6中。第2连结线圈列7B交替织入第1针织物部5和上述第2针织物部6中。第2连结线圈列7B隔着1个线圈间隔织入第1针织物部5中的与第1连结线圈列7A不同的2个以上的线圈中，并且隔着1个线圈间隔织入第2针织物部6中的与第1连结线圈列7A不同的2个以上的线圈中。
在第1连结线圈列7A中，优选织入第1针织物部5中的线圈相对于织入第2针织物部6中的线圈在线圈列方向上偏移。即，在第1连结线圈列7A中，优选织入第1针织物部5中的线圈不与织入第2针织物部6中的线圈对置。同样地，在第2连结线圈列7B中，优选织入第1针织物部5中的线圈相对于织入第2针织物部6中的线圈在线圈列方向上偏移。
在其他实施方式中，在第1连结线圈列7A中，织入第1针织物部5中的线圈可以与织入第2针织物部6中的线圈对置(与后述的实施例3对应)。另外，在第2连结线圈列7B中，织入第1针织物部5中的线圈可以与织入第2针织物部6中的线圈对置。
第1连结线圈列7A和第2连结线圈列7B优选由相互连续的针织线形成。另外，第1针织物部5、第2针织物部6以及连结线圈列7优选由相互连续的针织线形成。
第1连结线圈列7A和第2连结线圈列7B的组在第1针织物部5和第2针织物部6中沿纵行隔着规定的间隔形成有多组。优选在第1针织物部5和第2针织物部6中依描述的顺序沿纵行具有连续的3列的线圈列、第1连结线圈列7A以及第2连结线圈列7B。
接着，参照图3对针织物2的编织工序进行说明。针织物2可以通过例如具有分别在左右方向延伸且在前后方向彼此对置的前针床FB和后针床BB的双针床横机进行编织。图3中的A～O表示前针床FB和后针床BB的织针。需要说明的是，为了使说明易于理解，使织针的数量少于实际编织中使用的数量。另外，图中的白色圆(○)表示在前面的工序中形成在织针上的线圈，黑色圆(●)表示在各工序中编织的线圈。
首先，在第1工序S1中，供给针织线的供线口10从前针床FB的右侧向左侧移动，隔着2个线圈间隔使针织线钩挂在前针床FB的织针上，进而供线口10从后针床BB的左侧向右侧移动，隔着2个线圈间隔使针织线钩挂在后针床BB的织针上。此时，形成在前针床FB的织针上的线圈与形成在后针床BB的织针上的线圈在线圈列方向上相互偏移。由第1工序S1形成第1基础线圈列11。
接着，在第2工序S2中，供线口10从前针床FB的右侧向左侧移动，隔着2个线圈间隔使针织线钩挂在前针床FB的与第1工序S1不同的织针上，进而供线口10从后针床BB的左侧向右侧移动，隔着2个线圈间隔使针织线钩挂在后针床BB的与第1工序S1不同的织针上。此时，形成在前针床FB的织针上的线圈与形成在后针床BB的织针上的线圈在线圈列方向上相互偏移。由第2工序S2形成第2基础线圈列12。
接着，在第3工序S3中，供线口10从前针床FB的右侧向左侧移动，隔着2个线圈间隔使针织线钩挂在前针床FB的与第1工序S1和第2工序S2不同的织针上，进而供线口10从后针床BB的左侧向右侧移动，隔着2个线圈间隔使针织线钩挂在后针床BB的与第1工序S1和第2工序S2不同的织针上。此时，形成在前针床FB的织针上的线圈与形成在后针床BB的织针上的线圈在线圈列方向上相互偏移。由第3工序S3形成第3基础线圈列13。利用第1～第3基础线圈列11～13在全部的织针上一个一个地形成线圈。
接着，在第4工序S4中，供线口10从前针床FB和后针床BB的右侧向左侧移动，使针织线交替钩挂在后针床BB的织针和前针床FB的织针上。针织线在后针床BB隔着1个线圈间隔钩挂在织针上，在前针床FB隔着1个线圈间隔钩挂在织针上。另外，钩挂在前针床FB的织针上的线圈与钩挂在后针床BB的织针上的线圈左右偏移。由第4工序S4形成第1连结线圈列7A。
接着，在第5工序S5中，供线口10从前针床FB和后针床BB的左侧向右侧移动，使针织线交替钩挂在与第4工序S4不同的前针床FB的织针以及与第4工序S4不同的后针床BB的织针上。针织线在前针床FB隔着1个线圈间隔钩挂在织针上，在前针床FB隔着1个线圈间隔钩挂在织针上。另外，钩挂在前针床FB的织针上的线圈与钩挂在后针床BB的织针上的线圈左右偏移。由第5工序S5形成第2连结线圈列7B。利用第1和第2连结线圈列7A、7B在全部的织针上一个一个地形成线圈。通过反复进行以上的第1～第5工序S1～S5而形成针织物2。
纤维增强树脂1例如通过真空辅助树脂注入成型法(VaRTM：Vacuum assistedResin Transfer Molding)而形成。在真空辅助树脂注入成型法中，在成型模具内配置针织物2，通过使成型模具内为真空而将基体树脂3引入成型模具内，使基体树脂3浸渗在针织物2中。
下面通过实施例1～3与比较例1～4的对比来说明本实施方式的针织物2和使用了针织物2的纤维增强树脂1的效果。实施例1～3和比较例1～3的针织物2使用株式会社岛精机制作所制造的无缝制横机SWG091N2(10针距)进行编织。实施例1～3和比较例1～3中，针织物2的结构不同(图3)，其他构成相同。实施例1～3和比较例1～3中，针织物2由连续的针织线形成并形成为筒形。另外，针织线是对直径9μm的玻璃纤维进行集束而成的675dtex的复丝。基体树脂3为环氧树脂。比较例4包含织物(编织结构)的增强纤维。
实施例1和2是由上述图3所示的编织工序形成的针织物2。实施例1的第1和第2连结线圈列7A、7B中的集圈度目为10，与之相对，实施例2的第1和第2连结线圈列7A、7B中的集圈度目为25。
实施例3是由图5所示的编织工序形成的针织物2，与实施例1、2相比，第1连结线圈列7A和第2连结线圈列7B的线圈的位置不同。实施例3中，在第1连结线圈列7A中，钩挂在前针床FB的织针上的线圈与钩挂在后针床BB的织针上的线圈在前后彼此对置。实施例3的第1和第2连结线圈列7A、7B中的集圈度目为25。
与实施例1相比，比较例1的不同之处在于不具有第1连结线圈列7A和第2连结线圈列7B，其他构成相同。即，比较例1通过反复进行图3的第1～第3工序S1～S3而形成。
与实施例1相比，比较例2和3的针织物2中，连结线圈列7的构成不同，具有第1～第4连结线圈列7A～7D。第1～第4连结线圈列7A～7D交替织入第1针织物部5和第2针织物部6中，并且分别隔着3个线圈间隔织入第1针织物部5和第2针织物部6中。
比较例2由图6所示的编织工序形成。比较例2的第1～第3工序S1～S3与实施例1的第1～第3工序S1～S3相同(参照图3)。比较例2中，在第4～第7工序S4～S7中，供线口10从前针床FB和后针床BB的右侧向左侧移动或从左侧向右侧移动，使针织线交替钩挂在前针床FB的织针和后针床BB的织针上。针织线在前针床FB隔着3个线圈间隔钩挂在织针上，在后针床BB隔着3个线圈间隔钩挂在织针上。另外，钩挂在前针床FB的织针上的线圈与钩挂在后针床BB的织针上的线圈左右偏移2个线圈量。由第4～第7工序S4～S7形成第1～第4连结线圈列7A～7D。
比较例3由图7所示的编织工序形成。比较例3的第1～第3工序S1～S3与实施例1的第1～第3工序S1～S3相同(参照图3)。比较例3中，在第4和第5工序S4、S5中，供线口10从前针床FB和后针床BB的右侧向左侧移动或从左侧向右侧移动，使针织线交替钩挂在前针床FB的织针和后针床BB的织针上。针织线在前针床FB隔着3个线圈间隔钩挂在织针上，在后针床BB隔着3个线圈间隔钩挂在织针上。另外，钩挂在前针床FB的织针上的线圈与钩挂在后针床BB的织针上的线圈在前后彼此对置。由第4和第5工序S4、S5形成第1和第2连结线圈列7A、7B。
另外，比较例3中，在第6和第7工序S6、S7中，供线口10从前针床FB和后针床BB的右侧向左侧移动或从左侧向右侧移动，使针织线交替钩挂在前针床FB的织针和后针床BB的织针上。针织线在前针床FB隔着3个线圈间隔钩挂在织针上，在后针床BB隔着3个线圈间隔钩挂在织针上。另外，钩挂在前针床FB的织针上的线圈与钩挂在后针床BB的织针上的线圈左右偏移2个线圈量。由第6和第7工序S6、S7形成第3和第4连结线圈列7C、7D。
比较例4具有由多条经纱和多条纬纱形成的平织的织物(编织组织)。编织组织进行多层层积。
图8是示出实施例2和比较例4的压缩强度试验的结果的图。压缩试验中使用的实施例2的样品的纤维体积含量Vf为32％，比较例4的样品的纤维体积含量Vf为51％。将针织物2的各线圈列延伸的方向设为X方向、纵行设为Y方向时，在压缩强度试验中，实施例2的样品沿Y方向施加压缩载荷。比较例4的样品沿织物的经纱的方向施加压缩载荷。压缩强度试验中的压缩速度为0.03mm/min。图8的图的纵轴是压缩强度除以纤维体积含量Vf而得到的单位体积含量纤维的压缩强度。
如图8所示，在实施例2和比较例4中，屈服强度(压缩强度)为大致相等的值。但是，在比较例4中，在超过屈服点后压缩强度急剧降低，与之相对，在实施例2中，在超过屈服点后压缩强度缓慢降低。即，比较例4中，在超过屈服点后立即发生破坏，与之相对，实施例2中，在超过屈服点后进行塑性变形并继续吸收能量。因此，与包含织物的比较例4相比，包含针织物2的实施例2中的能量吸收量更大。
将超过屈服点后的压缩和拉伸强度的降低程度用载荷下降速度[MPa/min]来表示。载荷下降速度由下述式(1)表示，其相当于在将位移速度(压缩速度)设为1mm/min的压缩和拉伸强度试验中每1分钟的载荷降低量。
载荷下降速度[MPa/min]＝{最大载荷[MPa]-(最大载荷[MPa]-50MPa)}/(到达位移A的时间[min]-到达位移B的时间[min])…(式1)
此处，位移A是载荷为最大载荷(屈服点)时的位移[mm]，位移B是载荷从最大载荷减小50MPa时的位移[mm](参照图9)。载荷下降速度越小，超过屈服点后的压缩强度或拉伸强度的降低越小，越能够吸收更多的能量。
图10是示出将实施例1～3和比较例1～3从X方向压缩时的载荷下降速度的测定结果的图。图11是示出将实施例1～3和比较例1～3从Y方向压缩时的载荷下降速度的测定结果的图。图10和图11的各图中记载了针对各样品的3次测定值。在各压缩强度试验中，关于各样品的纤维体积含量Vf，比较例1为37.3％、实施例1为31.5％、实施例2为33.1％、实施例3为34.7％、比较例2为34.1％、比较例3为36.0％。纤维体积含量Vf的测定依据JIS-K-7052进行。在各压缩强度试验中，压缩速度为1mm/min。
由图10可知，实施例1～3中，X方向的载荷下降速度明显小于比较例1～3。另外，由图11可知，实施例2中，Y方向的载荷下降速度小。需要说明的是，在各样品中，Y方向的载荷下降速度(图11)未确认到像X方向的载荷下降速度(图10)那样的明显差异。实施例1～3中，各连结线圈列7分别隔着1个线圈间隔织入第1针织物部5和第2针织物部6中。与此相对，比较例1中不具有连结线圈列7。另外，比较例2、3中，各连结线圈列7分别隔着3个线圈间隔织入第1针织物部5和第2针织物部6中。由此，与形成实施例1～3的各连结线圈列7的针织线相比，形成比较例2、3的各连结线圈列7的针织线相对于X方向(线圈列方向)的角度更小。认为由此使实施例1～3的载荷下降速度小于比较例1～3。
图12是示出针对实施例1～3和比较例1～4的冲击后压缩(compression afterimpact：CAI)强度试验的结果的图。各样品形成为60mm×40mm×3mm。冲击中，利用落锤从样品的面方向施加750in.-lbf/in的能量。试验中，对未施加冲击的样品和施加了冲击的样品进行压缩，测定各自的压缩强度，计算出因赋予冲击而引起的压缩强度的降低率。关于各样品的纤维体积含量Vf，比较例1为37.3％、实施例1为31.5％、实施例2为33.1％、实施例3为34.7％、比较例2为34.1％、比较例3为36.0％、比较例4为46.0％，试验结果表示的是对于各样品将纤维体积含量Vf换算成46.0％的值。压缩强度试验中，对于实施例1～3和比较例1～3从X方向或Y方向进行压缩。对于比较例4从沿经纱的方向进行压缩。
由图12可知，与包含织物的比较例4相比，包含针织物2的实施例1～3和比较例1～3在冲击赋予后的压缩强度的降低率更小。另外可知，关于冲击赋予后的压缩强度的降低率，特别是实施例1和实施例2小于其他样品。
以上结束了具体实施方式的说明，但本发明并不限于上述实施方式，可以广泛地变形来实施。例如，针织物2也可以不是筒形。这种情况下，第1针织物部5和上述第2针织物部6可以由相互独立的针织线进行编织。另外，第1针织物部5、第2针织物部6以及连结线圈列7也可以由相互独立的针织线形成。另外，对于形成第1针织物部5和第2针织物部6的组织，1个线圈列中，可以隔着1个线圈间隔织入。这种情况下，优选在第1针织物部5和第2针织物部6依描述的顺序沿纵行具有连续的2列的线圈列、第1连结线圈列7A以及第2连结线圈列7B。
所使用的增强纤维(针织线)在第1针织物部5、第2针织物部6以及连结线圈列7中可以是不同的材料。在实施例中，第1针织物部5和第2针织物部6利用平针编织进行编织，但并不限于此。另外，在实施例中，各连结线圈列7在第1针织物部5和第2针织物部6形成集圈，但其不限于集圈。
符号说明
1：纤维增强树脂
2：针织物
3：基体树脂
5：第1针织物部
6：第2针织物部
7：连结线圈列
7A：第1连结线圈列
7B：第2连结线圈列
10：供线口
11：第1基础线圈列
12：第2基础线圈列
13：第3基础线圈列
