JP2013230577A - 繊維基材、繊維強化複合材、及び繊維強化複合材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】立上げ部から遠くなる方向に位置する基部の端部に作用する応力を緩和することができる繊維基材、繊維強化複合材、及び繊維強化複合材の製造方法を提供すること
【解決手段】繊維基材１３は、強化繊維を配列してなる強化繊維シート１２を複数積層してなるＬ字積層体２０を二つ備える。このＬ字積層体２０は、第１面２１ｃと第２面２１ｄを有する基部２１と、この基部２１から屈曲した屈曲部２３を含み、第１面２１ｃから第２面２１ｄに向かうほど基部２１から立ち上がる立上げ部２２とを有する。立上げ部２２から遠くなる方向に位置する基部２１の先端部２１ａには、第２面２１ｄ側から第１面２１ｃ側に向かうほど立上げ部２２から遠くなる状態に傾斜したテーパ面２１ｂが形成されるとともに、テーパ面２１ｂに位置する複数の強化繊維の一端面にはそれぞれテーパ面２１ｂと平行な切断面が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、強化繊維シートの積層方向における一端側に第１面を有し他端側に第２面を有する基部と、該基部から屈曲した屈曲部を含み第１面から第２面に向かう方向に立ち上がる立上げ部とを有する繊維基材、該繊維基材にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材、及び該繊維強化複合材の製造方法に関する。

軽量、高強度の材料として繊維強化複合材が使用されている。繊維強化複合材は、強化繊維製の繊維基材が樹脂や金属等のマトリックス中に複合化されることにより、マトリックス自体に比べて力学的特性（機械的特性）が向上するため、構造部品として好ましい。特にマトリックスとして樹脂を使用した場合は、構造部品の軽量化が図れるため好ましい。

この種の繊維強化複合材としては、例えば、Ｔ字状やＬ字状に屈曲形成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。図９に示すように、特許文献１に開示の繊維強化複合材８０は、Ｔ形の横断面形状をなすプリフォームにマトリックス樹脂を含浸させて形成されている。繊維強化複合材８０は、ウェブ部８１と、このウェブ部８１から分岐部８２を経て両側に延びるフランジ部８３，８４を有する第１の強化繊維基材８５と、第１の強化繊維基材８５と一体化された第２の繊維強化基材８６とから形成されている。分岐部８２の外表面に沿って形成される凹部８７は、第２の繊維強化基材８６によって長手方向に塞がれるとともに、凹部８７にはコーナーフィラー８９が充填されている。

再公表特許ＷＯ２００７／１１９３７１号公報

ところが、特許文献１の繊維強化複合材８０においては、フランジ部８３，８４が母材９０に接着剤によって接着されて、母材９０の補強部材として使用される。この繊維強化複合材８０において、ウェブ部８１に対しモーメントが作用したり、フランジ部８３，８４に引っ張り力が作用したとき、ウェブ部８１から遠くなる方向に延びるフランジ部８３，８４の先端部８３ａ，８４ａに応力集中が発生する。

本発明は、立上げ部から遠くなる方向に位置する基部の端部に作用する応力を緩和することができる繊維基材、繊維強化複合材、及び繊維強化複合材の製造方法を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、強化繊維を配列してなる強化繊維シートを複数積層してなる積層体を一つ以上備え、該積層体は、前記強化繊維シートの積層方向における一端側に第１面を有し他端側に第２面を有する基部と、該基部から屈曲した屈曲部を含み前記第１面から前記第２面に向かう方向に立ち上がる立上げ部とを有する繊維基材であって、前記立上げ部から遠くなる方向に位置する前記基部の端部には、前記第２面側から前記第１面側に向かうほど前記立上げ部から遠くなる状態に傾斜したテーパ面が形成されるとともに、前記テーパ面に位置する複数の前記強化繊維の端面のうち少なくとも一部には前記テーパ面と平行な切断面が形成されていることを要旨とする。

また、請求項３に記載の発明は、強化繊維を配列してなる強化繊維シートを複数積層してなる積層体を一つ以上備え、該積層体は、前記強化繊維シートの積層方向における一端側に第１面を有し他端側に第２面を有する基部と、該基部から屈曲した屈曲部を含み前記第１面から前記第２面に向かう方向に立ち上がる立上げ部とを有する繊維基材であって、前記基部を構成する複数の前記強化繊維シートは、前記立上げ部から遠くなる方向に位置する前記基部の端部において、前記第２面から前記第１面に向かう方向に湾曲し、前記立上げ部から遠くなる方向に位置する前記基部の端部において、前記第２面側の最外層の前記強化繊維シートは、前記第２面側から前記第１面側に向かうほど前記立上げ部から遠くなる状態に傾斜したテーパ面を形成していることを要旨とする。

また、請求項６に記載の繊維強化複合材は、請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の繊維基材にマトリックス樹脂を含浸させてなるものである。
請求項１及び請求項３に記載の繊維基材によれば、繊維基材をマトリックス樹脂に含浸して、強化繊維複合材を製造し、その強化繊維複合材を母材に接合した状態では、テーパ面により、基部の端部は母材側から基部に向けて緩やかに形状変化していく。すなわち、母材に連続する基部の端部は、母材に対し直角に立ち上がっていない。よって、強化繊維複合材の立上げ部に対しモーメントが作用したり、基部に対し、母材の表面に沿った引っ張り力が作用しても、基部の端部に作用する応力が緩和され、基部の端部に応力集中が発生しない。

また、請求項１に記載の繊維基材において、前記第２面側の最外層の前記強化繊維シートは、前記端部側の部分において前記テーパ面に沿って前記第２面側から前記第１面側に向かって延出し、前記テーパ面を覆っていてもよい。これによれば、基部の端部、特にテーパ面に衝撃が加わっても、最外層の強化繊維シートによって衝撃が緩和される。

また、上記構成の繊維基材を備える強化繊維複合材においては、基部の端部は強化繊維シートとマトリックス樹脂の層との積層構造となっている。基部の端部に応力集中が発生しないため、基部の端部で樹脂層が損傷を受けたり、樹脂層から強化繊維シートが剥がれることが抑制される。

また、前記基部と前記立上げ部によって積層方向断面がＬ字状に形成された前記積層体を二つ備え、二つの前記積層体同士を前記立上げ部を背中合わせにして前記積層方向断面がＴ字状に形成されるとともに、前記第１面側の面には靭性強化織物が接合され、一方の前記積層体の屈曲部における前記第１面側の外周面と、他方の前記積層体の屈曲部における前記第１面側の外周面と、前記靭性強化織物と、で囲まれる空間には前記積層方向断面に垂直な方向に延びる繊維束集合体が設けられている。

これによれば、繊維基材は、立上げ部の合わせ面を中心に線対称に形成されている。このため、繊維基材及び強化繊維複合材においてモーメントが作用しにくく、反り等が形成されにくい。また、両屈曲部における第１面側の外周面同士の間と靭性強化織物に囲まれる空間に繊維束集合体が設けられるため、強化繊維複合材において、樹脂リッチになる部分が形成されることが防止される。さらに、靭性強化織物によって強化繊維複合材と母材の層間結合が強化される。

また、前記基部と前記靭性強化織物とは縫合糸により前記靭性強化織物の厚み方向に縫合されていてもよい。これによれば、靭性強化織物と積層体の基部との接合を強固にすることができる。

また、請求項７に記載の発明は、強化繊維を配列してなる強化繊維シートを複数積層してなる積層体を一つ以上備える繊維基材にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材の製造方法であって、前記積層体を屈曲させて、前記強化繊維シートの積層方向における一端側に第１面を有し他端側に第２面を有する基部と、該基部において前記第１面から前記第２面に向かう方向に立ち上がる立上げ部を形成し、前記立上げ部から遠くなる方向に位置する前記基部の端部を切断して前記第２面側から前記第１面側に向かうほど前記立上げ部から遠くなる状態に傾斜したテーパ面を形成して前記繊維基材とし、前記繊維基材にマトリックス樹脂を含浸することを要旨とする。

請求項８に記載の発明は、強化繊維を配列してなる強化繊維シートを複数積層してなる積層体を一つ以上備える繊維基材にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材の製造方法であって、前記積層体を屈曲させて、前記強化繊維シートの積層方向における一端側に第１面を有し他端側に第２面を有する基部と、該基部において前記第１面から前記第２面に向かう方向に立ち上がる立上げ部を形成し、前記立上げ部から遠くなる方向に位置する前記基部の端部において、前記積層体の前記第２面側の最外層の前記強化繊維シートを除いて切断し、該端部に、前記積層体における前記強化繊維シートの積層方向断面において、前記第２面側から前記第１面側に向かうほど前記立上げ部から遠くなる状態に傾斜したテーパ面を形成するとともに、前記テーパ面を前記第２面側の最外層の前記強化繊維シートによって覆って前記繊維基材とし、前記繊維基材にマトリックス樹脂を含浸することを要旨とする。

請求項９に記載の発明は、強化繊維を配列してなる強化繊維シートを複数積層してなる積層体を一つ以上備える繊維基材にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材の製造方法であって、前記積層体を屈曲させて、前記強化繊維シートの積層方向における一端側に第１面を有し他端側に第２面を有する基部と、該基部において前記第１面から前記第２面に向かう方向に立ち上がる立上げ部を形成し、前記立上げ部から遠くなる方向に位置する前記基部の端部を前記第２面から前記第１面に向かう方向に曲げ加工して前記第２面側から前記第１面側に向かうほど前記立上げ部から遠くなる状態に傾斜したテーパ面を形成するとともに、前記基部の前記端部における前記第１面側の面が、前記基部における前記第１面と面一となるように前記端部を切断して前記繊維基材とし、前記繊維基材にマトリックス樹脂を含浸することを要旨とする。

これら強化繊維複合材の製造方法によれば、立上げ部から遠くなる方向に位置する基部の端部に作用する応力を緩和することができる強化繊維複合材を製造することができる。そして、強化繊維複合材の製造時、繊維基材にマトリックス樹脂を含浸させる前に、基部を切断してテーパ面が形成される。このため、マトリックス樹脂を含浸して硬度の高くなった基部を切断してテーパ面を形成する場合と比べると、基部を簡単に切断することができる。

本発明によれば、立上げ部から遠くなる方向に位置する基部の端部に作用する応力を緩和することができる。

実施形態の繊維強化複合材を示す斜視図。 テーパ面が形成される前のＬ字積層体を示す斜視図。 Ｌ字積層体における基部の先端部を切断した状態を示す側面図。 Ｌ字積層体、繊維束集合体、靭性強化織物を示す斜視図。 繊維強化複合材を示す正面図。 繊維強化複合材を母材に接合した状態を示す正面図。 （ａ）及び（ｂ）は基部の端部の別例を示す正面図。 別例の繊維強化複合材を示す斜視図。 背景技術を示す斜視図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。
図１に示すように、強化繊維複合材１１は、強化繊維からなる強化繊維シート１２を複数積層してなるＬ字積層体２０を二つ接合して、断面逆Ｔ字状に形成された繊維基材１３を備えるとともに、この繊維基材１３にマトリックス樹脂を含浸させて形成されている。また、強化繊維複合材１１は、母材３０に接着剤によって接合されて使用され、強化繊維複合材１１と母材３０が一体化されてスキン−ウェブ構造が形成されている。

まず、Ｌ字積層体２０について説明する。
図２に示すように、Ｌ字積層体２０は、強化繊維シート１２を複数積層して平板状に形成された積層体をＬ字状に屈曲させて形成されている。なお、Ｌ字積層体２０の「Ｌ字」とは、Ｌ字積層体２０における強化繊維シート１２の積層方向断面において、Ｌ字をなしていることをいう。そして、Ｌ字積層体２０は、平板状に形成された基部２１と、この基部２１に対し直交して立ち上がる立上げ部２２と、を有する。

なお、基部２１において、強化繊維シート１２の積層方向における一端側の面であり、母材３０に接合される側の面（下面）を第１面２１ｃとする。また、基部２１において、強化繊維シート１２の積層方向における他端側の面であり、第１面２１ｃと反対側の面（上面）を第２面２１ｄとする。この場合、立上げ部２２は、基部２１の第１面２１ｃから第２面２１ｄに向かう方向に立ち上がっている。また、立上げ部２２は、基部２１から屈曲する屈曲部２３を含むとともに、屈曲部２３において、第１面２１ｃ側の外周面２３ａは円弧状に形成されている。

強化繊維シート１２を形成する強化繊維としては、例えば、炭素繊維束が使用され、炭素繊維束は、細い炭素繊維が数百〜数万本束ねられて１本の繊維束が構成されており、要求性能に適した炭素繊維の本数の繊維束が使用される。また、強化繊維シート１２は、強化繊維の繊維配列方向が一方向に揃えられた一方向材である。そして、強化繊維シート１２を積層したＬ字積層体２０において、強化繊維は、その一端面が、立上げ部２２から遠くなる方向に位置する基部２１の先端に位置し、他端面が、基部２１から遠くなる方向に位置する立上げ部２２の先端（上端）に位置するように、各強化繊維がＬ字状に延びるように繊維配列方向が一方向となっている。また、強化繊維シート１２同士は、バインダー（熱可塑性樹脂を粉末状にしたもの、液状の接着剤（樹脂））によって層間結合されている。

図１及び図３に示すように、Ｌ字積層体２０において、立上げ部２２から遠くなる方向に位置する基部２１の端部を、基部２１の先端部２１ａとすると、この先端部２１ａにはテーパ面２１ｂが形成されている。そして、テーパ面２１ｂは、第２面２１ｄから第１面２１ｃに向かう程、立上げ部２２から遠くなる状態に傾斜している。すなわち、テーパ面２１ｂは、第２面２１ｄから第１面２１ｃに向かうほど、基部２１の長さ（立上げ部２２から遠くなる方向への長さ）が長くなるように傾斜して形成され、第２面２１ｄから第１面２１ｃに向かって先端部２１ａは緩やかに形状変化している。

図５の拡大断面図に示すように、強化繊維複合材１１は、繊維基材１３とマトリックス樹脂よりなる樹脂層Ｊとの積層構造である。テーパ面２１ｂも、強化繊維シート１２と樹脂層Ｊの積層構造となっているとともに、基部２１の表面全体はマトリックス樹脂によって覆われている。テーパ面２１ｂ上に位置する複数の強化繊維の一端面は、強化繊維シート１２を切断して形成される切断面Ｔａであり、この切断面Ｔａは、それぞれテーパ面２１ｂに対し平行になっている。すなわち、テーパ面２１ｂに位置する強化繊維の切断面Ｔａは、テーパ面２１ｂに沿って斜状に延びるように形成されている。このため、切断面Ｔａは鉛直方向に延びておらず、基部２１の第１面２１ｃ及び第２面２１ｄに対し直交していない。

図３に示すように、テーパ面２１ｂは、Ｌ字積層体２０にマトリックス樹脂が含浸される前に、基部２１の先端部２１ａをテーパ状に切断して形成される。その後、Ｌ字積層体２０にマトリックス樹脂が含浸されることで、上記のようなテーパ面２１ｂが形成される。

図１及び図５に示すように、強化繊維複合材１１は、上記構成のＬ字積層体２０を、その立上げ部２２を背中合わせにするとともに、立上げ部２２同士を接合して逆Ｔ字状に形成された繊維基材１３を備える。なお、「Ｔ字」とは、Ｌ字積層体２０における強化繊維シート１２の積層方向断面において、Ｔ字（逆Ｔ字状も含む）をなしていることをいう。また、立上げ部２２同士は、バインダー（熱可塑性樹脂を粉末状にしたもの、液状の接着剤（樹脂））によって層間結合されている。この繊維基材１３は、立上げ部２２の合わせ面を中心に線対称になっている。

強化繊維複合材１１の繊維基材１３において、一方のＬ字積層体２０の屈曲部２３における外周面２３ａと、他方のＬ字積層体２０の屈曲部２３における外周面２３ａと、の間には凹部２４が形成されている。強化繊維複合材１１及び繊維基材１３において、強化繊維シート１２の積層方向断面に直交する方向を長さ方向とすると、凹部２４は強化繊維複合材１１及び繊維基材１３の長さ方向に延びている。そして、凹部２４には複数の繊維束集合体２５が充填されている。繊維束集合体２５は、強化繊維を複数本束ねて形成されている。なお、強化繊維としては炭素繊維が使用されている。そして、複数の繊維束集合体２５同士は、バインダー（熱可塑性樹脂を粉末状にしたもの、液状の接着剤（樹脂））によって結合されている。

図４に示すように、強化繊維複合材１１において、二つのＬ字積層体２０の第２面２１ｄそれぞれは靭性強化織物２９上に接合されている。靭性強化織物２９は薄い織物よりなり、本実施形態ではガラス繊維織物によって形成されている。靭性強化織物２９は、厚みが１０〜５０μｍのものを使用するのが好ましい。凹部２４は、靭性強化織物２９によって下側（基部２１の第１面２１ｃ側）から閉塞されている。そして、一方のＬ字積層体２０の屈曲部２３における外周面２３ａと、他方のＬ字積層体２０の屈曲部２３における外周面２３ａと、靭性強化織物２９とで囲まれる空間（凹部２４を含む）に、繊維束集合体２５が設けられている。

図５及び図６に示すように、強化繊維複合材１１において、各基部２１と靭性強化織物２９とは、接着剤の接着に加え、縫合糸３１によって靭性強化織物２９の厚み方向に接合されている。縫合糸３１は、基部２１及び靭性強化織物２９を厚み方向に貫通しつつ、基部２１の第２面２１ｄ及び靭性強化織物２９の外面で複数折り返されている。

そして、繊維基材１３（二つのＬ字積層体２０）、複数の繊維束集合体２５、及び靭性強化織物２９からなる構造体を、マトリックス樹脂に含浸するとともに、マトリックス樹脂が硬化することで強化繊維複合材１１が形成されている。このマトリックス樹脂の含浸処理は、レジントランスファーモールディング（ＲＴＭ）法が採用される。そして、繊維基材１３（二つのＬ字積層体２０）、複数の繊維束集合体２５、及び靭性強化織物２９がマトリックス樹脂の硬化に伴い一体化されている。なお、マトリックス樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂の他、ナイロンやＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂が使用される。また、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合樹脂も使用可能である。

図６に示すように、上記強化繊維複合材１１は、母材３０に接合される。この母材３０への接合は、基部２１の第１面２１ｃを靭性強化織物２９を介して母材３０の表面に接着剤で接合して行われるのに加え、各基部２１、靭性強化織物２９、及び母材３０それぞれを厚み方向に貫通した縫合糸３２によって縫合されている。縫合糸３２は、基部２１、靭性強化織物２９、及び母材３０を厚み方向に貫通しつつ、基部２１の第２面２１ｄ及び母材３０の外面で複数折り返されている。

次に、繊維基材１３及び強化繊維複合材１１の作用について説明する。繊維基材１３及び強化繊維複合材１１において、各Ｌ字積層体２０の基部２１の先端部２１ａにはテーパ面２１ｂが形成されている。テーパ面２１ｂは基部２１の第２面２１ｄ側から第１面２１ｃ側に向かうほど立上げ部２２から遠くなる状態に緩やかに形状変化（傾斜）している。このため、強化繊維複合材１１が母材３０に接合されてなるスキン−ウェブ構造において、例えば、強化繊維複合材１１の立上げ部２２にモーメントが作用したり、基部２１に引っ張り力が作用したとき、基部２１の先端部２１ａに発生する応力が緩和される。

次に、強化繊維複合材１１の製造方法について説明する。
まず、強化繊維シート１２の積層体を屈曲させて、基部２１と立上げ部２２を形成してＬ字積層体２０を形成し、その基部２１において、立上げ部２２から遠くなる方向に位置する先端部２１ａを切断してテーパ面２１ｂを形成する。次に、Ｌ字積層体２０同士を立上げ部２２を背中合わせにしてバインダーによって接合し、繊維基材１３を製造する。次に、靭性強化織物２９上に繊維基材１３（二つのＬ字積層体２０）を載置するとともに、両屈曲部２３の外周面２３ａと、靭性強化織物２９との間に区画される空間（凹部２４）に複数の繊維束集合体２５を挿入する。このとき、各基部２１と靭性強化織物２９を厚み方向へ縫合糸３１で縫合して、繊維基材１３（Ｌ字積層体２０）、靭性強化織物２９、及び繊維束集合体２５を一体化するとともに、空間（凹部２４）を靭性強化織物２９で閉塞する。

そして、繊維基材１３（二つのＬ字積層体２０）、靭性強化織物２９、及び繊維束集合体２５を一体化したものを、レジントランスファーモールディング（ＲＴＭ）法で用いられる成形金型内に載置する。その後、この成形金型内に熱硬化性のマトリックス樹脂を注入して繊維基材１３、繊維束集合体２５、及び靭性強化織物２９に樹脂を含浸させた後、加熱硬化させる。そして、得られた成形体を成形金型から取り出すると強化繊維複合材１１が製造される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）繊維基材１３において、各Ｌ字積層体２０における基部２１の先端部２１ａにテーパ面２１ｂを形成した。そして、強化繊維複合材１１を母材３０に接合した状態では、テーパ面２１ｂにより、基部２１の先端部２１ａは、第２面２１ｄ側から第１面２１ｃ側に向かうほど立上げ部２２から遠くなる状態に傾斜しており、緩やかに形状変化していく。また、テーパ面２１ｂに位置する強化繊維シート１２の一端面には、テーパ面２１ｂと平行な切断面Ｔａが形成されている。よって、基部２１と母材３０の境界に位置する基部２１の先端部２１ａ（切断面Ｔａ）は、母材３０に対し直角に立ち上がっていない。よって、強化繊維複合材１１及び繊維基材１３に対し、モーメントや基部２１に対する引っ張り力が作用しても、基部２１の先端部２１ａに作用する応力が緩和され、基部２１の先端部２１ａに応力集中が発生しない。その結果、基部２１と母材３０との接着層にクラックが入ったりすることが防止できる。また、基部２１の先端部２１ａは、強化繊維シート１２と樹脂層Ｊとの積層構造になるが、テーパ面２１ｂによって応力が緩和されるため、積層構造の樹脂層Ｊにクラックが発生したり、樹脂層Ｊから強化繊維シート１２が剥離することも防止できる。

（２）Ｌ字積層体２０を強化繊維シート１２を積層して形成し、強化繊維シート１２の強化繊維をＬ字積層体２０のＬ字の延びる方向に一方向配列した。このため、強化繊維シート１２にはクリンプが形成されない。したがって、繊維基材１３、ひいては強化繊維複合材１１において、強化繊維が本来発現すべき特性である強度、剛性を発現できる。

（３）繊維基材１３及び強化繊維複合材１１は、二つのＬ字積層体２０をその立上げ部２２を背中合わせに接合して、強化繊維シート１２の積層方向断面で逆Ｔ字状に形成されている。すなわち、繊維基材１３及び強化繊維複合材１１は、立上げ部２２の合わせ面を中心に線対称に形成されている。このため、繊維基材１３及び強化繊維複合材１１においてモーメントが作用しにくく、反り等が形成されにくい。

（４）二つのＬ字積層体２０を接合してなる繊維基材１３及び強化繊維複合材１１において、両Ｌ字積層体２０の屈曲部２３における外周面２３ａと、靭性強化織物２９の間の空間に繊維束集合体２５を複数充填した。このため、強化繊維複合材１１においては、二つのＬ字積層体２０と靭性強化織物２９との接合によって生じる空間が樹脂リッチになることが防止される。

（５）繊維基材１３及び強化繊維複合材１１において、二つのＬ字積層体２０の基部２１（第１面２１ｃ）には靭性強化織物２９が接合されている。このため、強化繊維複合材１１を母材３０に接合した状態では、靭性強化織物２９によって強化繊維複合材１１と母材３０の層間結合が強化される。よって、強化繊維複合材１１及び母材３０のいずれか一方に衝撃が加わったとき、靭性強化織物２９によって他方に衝撃が伝わることが抑制され、クラック等が発生したときはその進展が靭性強化織物２９によって抑えられる。

（６）靭性強化織物２９として薄いガラス繊維織物を用いた。このため、繊維基材１３及び強化繊維複合材１１を軽量化することができるとともに、材料費を抑えることができる。

（７）強化繊維複合材１１を製造する際、靭性強化織物２９上に二つのＬ字積層体２０を載置するとともに、二つの屈曲部２３の外周面２３ａと、靭性強化織物２９との間の空間に挿入される繊維束集合体２５も靭性強化織物２９上に載置する。そして、各Ｌ字積層体２０と靭性強化織物２９を縫合糸３１により縫合した。このため、繊維基材１３及び靭性強化織物２９にマトリックス樹脂を含浸させるため、成形金型に繊維基材１３等を収容する際、繊維束集合体２５が繊維基材１３から脱落することを防止することができる。

（８）靭性強化織物２９と二つのＬ字積層体２０の基部２１とは縫合糸３１によって縫合されている。このため、靭性強化織物２９と基部２１とは接着剤による接合に加え、縫合糸３１でも接合されるため、靭性強化織物２９と繊維基材１３の接合をより強固にすることができる。

（９）繊維基材１３のテーパ面２１ｂは、繊維基材１３にマトリックス樹脂を含浸させる前に、基部２１を切断して形成される。このため、マトリックス樹脂を含浸して硬度の高くなった基部２１を切断する場合と比べると、基部２１を簡単に切断することができるとともに、切断工具の摩耗を抑えることができ、強化繊維複合材１１の製造コストを抑えることができる。

（１０）強化繊維複合材１１は、繊維基材１３における各Ｌ字積層体２０の先端部２１ａをテーパ状に形成した後、繊維基材１３にマトリックス樹脂を含浸させて形成されている。このため、強化繊維シート１２の切断面Ｔａがマトリックス樹脂の樹脂層Ｊで覆われる。よって、テーパ面２１ｂに衝撃が加わっても、切断面Ｔａを覆う樹脂層Ｊによって衝撃が緩和され、強化繊維シート１２が樹脂層Ｊから剥がれにくくなる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、基部２１のテーパ面２１ｂは、各強化繊維シート１２を切断して形成された切断面Ｔａそのものでテーパ状に形成したが、これに限らない。

図７（ａ）の２点鎖線に示すように、基部２１の先端側を第２面２１ｄから第１面２１ｃに向かう方向に曲げ加工して（湾曲させて）、第２面２１ｄ側から第１面２１ｃ側に向かうほど立上げ部２２から遠くなる状態に傾斜したテーパ面２１ｇを形成する。そして、曲げ形成された先端部２１ａにおける第１面２１ｃ側の面が、その基部２１の第１面２１ｃと面一となるように、先端部２１ａを基部２１から切断すると、基部２１の先端部２１ａにテーパ面２１ｇが形成される。このように構成すると、テーパ面２１ｇは、基部２１の第２面２１ｄから第１面２１ｃに向かうほど立上げ部２２から遠くなる状態に傾斜するように形成されるとともに、第２面２１ｄ側の最外層に位置する強化繊維シート１２によって覆われる。このため、テーパ面２１ｇに衝撃が加わっても、最外層の強化繊維シート１２によって衝撃が緩和され、積層構造の樹脂層Ｊにクラックが入ることが防止され、強化繊維シート１２が樹脂層Ｊから剥がれにくくなる。

また、図７（ｂ）に示すように、基部２１の先端部２１ａにおいて、第２面２１ｄ側の最外層の強化繊維シート１２だけを第２面２１ｄ側から第１面２１ｃ側に向けて延出するとともに曲げ形成する。この第２面２１ｄ側の最外層の強化繊維シート１２以外の強化繊維シート１２は、実施形態と同様に、テーパ状に切断する。そして、基部２１において、強化繊維シート１２の切断面Ｔａ上に、最外層の強化繊維シート１２を被せてテーパ面２１ｋを形成する。このように構成すると、テーパ面２１ｋは、基部２１の第２面２１ｄから第１面２１ｃに向かうほど立上げ部２２から遠くなる状態に傾斜するように形成されるとともに、第２面２１ｄ側の最外層に位置する強化繊維シート１２によって覆われる。このため、テーパ面２１ｋに衝撃が加わっても、最外層の強化繊維シート１２によって衝撃が緩和され、積層構造の樹脂層Ｊにクラックが入ることが防止され、強化繊維シート１２が樹脂層Ｊから剥がれにくくなる。

○ 実施形態では、強化繊維複合材１１をＴ字状に形成したが、これに限らない。図８に示すように、Ｌ字積層体２０を立上げ部２２同士を背中合わせとなるように接合して、強化繊維シート１２の積層方向断面でＴ字状をなす繊維基材１３を形成し、さらに、積層方向断面に対し直交する方向（長さ方向）での各Ｌ字積層体２０の端部を、前記積層方向に延びるように離間させる。そして、上記繊維基材１３の平面視で、Ｌ字積層体２０の長さ方向の端部をＴ字状に形成する。この場合、靭性強化織物２９は、基部２１の第１面２１ｃから、離間させたＬ字積層体２０の端面に至るまで設けられる。

○ 強化繊維複合材は、積層方向断面がＴ字以外のものでもよく、積層方向断面がＨ字状やクランク状、Ｉ字状であってもよい。
○ 実施形態では、強化繊維複合材１１と母材３０を接着剤での接合に加え、縫合糸３２で縫合したが、縫合糸３２による縫合は無くてもよい。

○ 実施形態では、靭性強化織物２９とＬ字積層体２０の基部２１を縫合糸３１で縫合したが、靭性強化織物２９とＬ字積層体２０は、バインダーで接合されていてもよい。
○ 実施形態では、靭性強化織物２９をガラス繊維織物に具体化したが、靭性強化織物２９は、一層の炭素繊維織物、不織布等の薄い織物であれば、適宜変更してもよい。

○ 実施形態では、強化繊維複合材１１と母材３０を接合してスキン−ウェブ構造としたが、繊維基材１３（二つのＬ字積層体２０）、繊維束集合体２５、及び靭性強化織物２９よりなる構造体を縫合糸や接着剤で母材３０に一体化した状態で、それらにマトリックス樹脂を含浸させてスキン−ウェブ構造を形成してもよい。

○ 実施形態では、強化繊維シート１２を一方向材を使用したが、これに限らず、強化繊維シート１２はクロス材を使用してもよい。
○ 実施形態では、強化繊維シート１２の一端面の全てをテーパ面２１ｂと平行な切断面Ｔａとしテーパ面としたが、強化繊維シート１２の一端面の一部をテーパ面２１ｂと平行な切断面Ｔａとしてもよい。

○ 実施形態において、立上げ部２２同士を縫合糸で縫合して接合してもよい。

Ｔａ…切断面、１２…強化繊維シート、１３…繊維基材、２０…積層体としてのＬ字積層体、２１…基部、２１ａ…端部としての先端部、２１ｂ，２１ｇ，２１ｋ…テーパ面、２１ｃ…第１面、２１ｄ…第２面、２２…立上げ部、２３…屈曲部、２３ａ…外周面、２５…繊維束集合体、２９…靭性強化織物、３１…縫合糸。

Claims (9)

1. 強化繊維を配列してなる強化繊維シートを複数積層してなる積層体を一つ以上備え、該積層体は、前記強化繊維シートの積層方向における一端側に第１面を有し他端側に第２面を有する基部と、該基部から屈曲した屈曲部を含み前記第１面から前記第２面に向かう方向に立ち上がる立上げ部とを有する繊維基材であって、
   前記立上げ部から遠くなる方向に位置する前記基部の端部には、前記第２面側から前記第１面側に向かうほど前記立上げ部から遠くなる状態に傾斜したテーパ面が形成されるとともに、
   前記テーパ面に位置する複数の前記強化繊維の端面のうち少なくとも一部には前記テーパ面と平行な切断面が形成されている繊維基材。
2. 前記第２面側の最外層の前記強化繊維シートは、前記端部側の部分において前記テーパ面に沿って前記第２面側から前記第１面側に向かって延出し、前記テーパ面を覆っている請求項１に記載の繊維基材。
3. 強化繊維を配列してなる強化繊維シートを複数積層してなる積層体を一つ以上備え、該積層体は、前記強化繊維シートの積層方向における一端側に第１面を有し他端側に第２面を有する基部と、該基部から屈曲した屈曲部を含み前記第１面から前記第２面に向かう方向に立ち上がる立上げ部とを有する繊維基材であって、
   前記基部を構成する複数の前記強化繊維シートは、前記立上げ部から遠くなる方向に位置する前記基部の端部において、前記第２面から前記第１面に向かう方向に湾曲し、
   前記立上げ部から遠くなる方向に位置する前記基部の端部において、前記第２面側の最外層の前記強化繊維シートは、前記第２面側から前記第１面側に向かうほど前記立上げ部から遠くなる状態に傾斜したテーパ面を形成している繊維基材。
4. 前記基部と前記立上げ部によって積層方向断面がＬ字状に形成された前記積層体を二つ備え、二つの前記積層体同士を前記立上げ部を背中合わせにして前記積層方向断面がＴ字状に形成されるとともに、前記第１面側の面には靭性強化織物が接合され、一方の前記積層体の屈曲部における前記第１面側の外周面と、他方の前記積層体の屈曲部における前記第１面側の外周面と、前記靭性強化織物と、で囲まれる空間には前記積層方向断面に垂直な方向に延びる繊維束集合体が設けられている請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の繊維基材。
5. 前記基部と前記靭性強化織物とは縫合糸により前記靭性強化織物の厚み方向に縫合されている請求項４に記載の繊維基材。
6. 請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載の繊維基材にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材。
7. 強化繊維を配列してなる強化繊維シートを複数積層してなる積層体を一つ以上備える繊維基材にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材の製造方法であって、
   前記積層体を屈曲させて、前記強化繊維シートの積層方向における一端側に第１面を有し他端側に第２面を有する基部と、該基部において前記第１面から前記第２面に向かう方向に立ち上がる立上げ部を形成し、
   前記立上げ部から遠くなる方向に位置する前記基部の端部を切断して前記第２面側から前記第１面側に向かうほど前記立上げ部から遠くなる状態に傾斜したテーパ面を形成して前記繊維基材とし、
   前記繊維基材にマトリックス樹脂を含浸することを特徴とする繊維強化複合材の製造方法。
8. 強化繊維を配列してなる強化繊維シートを複数積層してなる積層体を一つ以上備える繊維基材にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材の製造方法であって、
   前記積層体を屈曲させて、前記強化繊維シートの積層方向における一端側に第１面を有し他端側に第２面を有する基部と、該基部において前記第１面から前記第２面に向かう方向に立ち上がる立上げ部を形成し、
   前記立上げ部から遠くなる方向に位置する前記基部の端部において、前記積層体の前記第２面側の最外層の前記強化繊維シートを除いて切断し、該端部に、前記積層体における前記強化繊維シートの積層方向断面において、前記第２面側から前記第１面側に向かうほど前記立上げ部から遠くなる状態に傾斜したテーパ面を形成するとともに、前記テーパ面を前記第２面側の最外層の前記強化繊維シートによって覆って前記繊維基材とし、
   前記繊維基材にマトリックス樹脂を含浸することを特徴とする繊維強化複合材の製造方法。
9. 強化繊維を配列してなる強化繊維シートを複数積層してなる積層体を一つ以上備える繊維基材にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材の製造方法であって、
   前記積層体を屈曲させて、前記強化繊維シートの積層方向における一端側に第１面を有し他端側に第２面を有する基部と、該基部において前記第１面から前記第２面に向かう方向に立ち上がる立上げ部を形成し、
   前記立上げ部から遠くなる方向に位置する前記基部の端部を前記第２面から前記第１面に向かう方向に曲げ加工して前記第２面側から前記第１面側に向かうほど前記立上げ部から遠くなる状態に傾斜したテーパ面を形成するとともに、
   前記基部の前記端部における前記第１面側の面が、前記基部における前記第１面と面一となるように前記端部を切断して前記繊維基材とし、
   前記繊維基材にマトリックス樹脂を含浸することを特徴とする繊維強化複合材の製造方法。