JP2019214690A

JP2019214690A - 繊維強化複合材及び織物基材

Info

Publication number: JP2019214690A
Application number: JP2018113691A
Authority: JP
Inventors: 元基吉川; Motoki Yoshikawa
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2018-06-14
Filing date: 2018-06-14
Publication date: 2019-12-19
Anticipated expiration: 2038-06-14
Also published as: JP7056394B2

Abstract

【課題】一般部と曲げ部との強度差を小さくできる繊維強化複合材及び織物基材を提供すること。【解決手段】織物基材１１は、平板状の第１の一般部１６及び第２の一般部１７と、各一般部１６，１７に対し屈曲し、各一般部１６，１７の表面に対し交差した表面を有する曲げ部１８と、を有する。また、第１の糸２１及び第２の糸２２は、強化繊維製の芯糸３１と、芯糸３１に対し螺旋状に巻き付けられるカバーリング糸３２と、を備える。各一般部１６，１７を構成する部分での糸主軸に対するカバーリング糸３２の傾きの大きさを傾斜角度θＡとし、曲げ部１８を構成する部分での糸主軸に対するカバーリング糸３２の傾きの大きさを傾斜角度θＢとすると、繊維強化複合材１０において、傾斜角度θＢ≧傾斜角度θＡが成立している。【選択図】図４

Description

本発明は、繊維強化複合材及び織物基材に関する。

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、強化繊維製の織物基材が樹脂に複合化されることにより、樹脂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。

このような繊維強化複合材の織物基材は、第１の糸である経糸と、第２の糸である緯糸を織ってなり、繊維強化複合材用の成形型に沿わせて賦形して製造される。しかし、織物基材の製造の際、織物基材を賦形させたとき、織物基材において、成形型の屈曲部や湾曲部に配置された部位では、経糸及び緯糸が曲げに伴う内外の経路差の違いを原因として蛇行してしまう。経糸及び緯糸が蛇行したまま織物基材に樹脂を含浸させると、得られた繊維強化複合材において、蛇行の生じた部位の強度が低下してしまう。

そこで、織物基材における糸の蛇行を無くして、織物基材を成形するようにした技術として、例えば、特許文献１が挙げられる。特許文献１に開示の織物基材において、湾曲部である第１部位の織組織を朱子織りで形成するとともに、湾曲していない一般部である第２部位の織組織を平織りで形成している。そして、第１部位を、第２部位に比べて、経糸と緯糸の交錯部間のピッチの広い織組織で形成している。よって、経糸と緯糸が交錯することによる両糸の拘束点が第１部位の方が少なくなり、第１部位を第２部位に比べて賦形しやすくしている。このため、第１部位を賦形したとき、第１部位に糸の蛇行が発生しても、第１部位の経糸及び緯糸を容易にずらし、織物基材に発生した蛇行を無くしている。

特開２０１３−２４５４１７号公報

特許文献１の織物基材及び繊維強化複合材においては、第１部位を朱子織りとし、第２部位を平織りとして、第１部位と第２部位とで織構成を異ならせている。このため、第１部位と第２部位とで緯糸及び経糸の糸主軸の延び方が異なり、繊維強化複合材及び織物基材においては、第１部位と第２部位とで強度差が大きくなっている。

本発明の目的は、一般部と曲げ部との強度差を小さくできる繊維強化複合材及び織物基材を提供することにある。

上記問題点を解決するための繊維強化複合材は、互いに平行に配列される複数の第１の糸と、互いに平行にかつ前記第１の糸と交差する方向に配列される複数の第２の糸とを備える織物基材にマトリックス樹脂が複合化された繊維強化複合材であって、前記織物基材は、平板状の一般部と、前記一般部に対し屈曲又は湾曲し、前記一般部の表面に対し交差した表面を有する曲げ部と、を有し、前記第１の糸及び前記第２の糸は、強化繊維製の芯糸と、前記芯糸に対し螺旋状に巻き付けられるカバーリング糸と、を備え、前記第１の糸及び前記第２の糸において、前記一般部を構成する部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θＡとし、前記曲げ部を構成する部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θＢとすると、傾斜角度θＢ≧傾斜角度θＡが成立していることを要旨とする。

芯糸に対するカバーリング糸の傾斜角度について、傾斜角度θＢ≧傾斜角度θＡが成立しているということは、織物基材を賦形する前であっても、曲げ部となる部分でのカバーリング糸の傾斜角度は一般部となる部分でのカバーリング糸の傾斜角度より大きくなっている。芯糸に対するカバーリング糸の傾斜角度が大きいほど、第１の糸及び第２の糸が引っ張られたときの各糸の伸び量が大きくなる。よって、織物基材が賦形され、曲げ部が形成されるのに伴って第１の糸及び第２の糸が引っ張られたときの第１の糸及び第２の糸の伸びが許容される。このため、第１の糸及び第２の糸において、伸びが許容されない場合と異なり、曲げの内側と外側との経路差の違いを原因とした蛇行が発生することを抑制できる。その結果、一般部と曲げ部とで織構成を異ならせなくても第１の糸及び第２の糸の蛇行を抑制でき、繊維強化複合材において、一般部と曲げ部の強度差を小さくできる。

また、繊維強化複合材について、前記カバーリング糸の１ピッチの長さを一辺とし、１ピッチ分の前記カバーリング糸を展開した直線を斜辺とする三角形において前記傾斜角度は前記一辺と前記斜辺とで挟まれる角の大きさであり、前記傾斜角度を有する三角形のもう一つの辺は、前記一辺と前記斜辺とを繋ぐ他辺であり、前記織物基材の賦形に伴うカバーリング糸の伸び量をδとし、前記織物基材において、賦形される前に前記曲げ部を構成する部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θＣとすると前記傾斜角度θＣは、以下の（１）式によって算出されてもよい。

これによれば、織物基材が賦形されたときの第１の糸及び第２の糸の伸び量は、カバーリング糸の傾斜角度によって決定される。カバーリング糸の傾斜角度が大きければ、伸び量も多くなる。そして、織物基材が賦形されたとき、糸が突っ張らずに、賦形を許容させるには、賦形に応じた第１の糸及び第２の糸の伸び量を確保する必要がある。第１の糸及び第２の糸の伸び量は、予め把握できる。そして、伸び量から傾斜角度θＣを算出するための（１）式を設定し、（１）式から算出された傾斜角度θＣでカバーリング糸を芯糸に巻き付けることにより、第１の糸及び第２の糸を所望する伸び量で伸ばすことができる。

上記問題点を解決するための織物基材は、互いに平行に配列される複数の第１の糸と、互いに平行にかつ前記第１の糸と交差する方向に配列される複数の第２の糸とを備える平板状であり、賦形されることによって、平板状の一般部と、前記一般部に対し屈曲又は湾曲し、前記一般部の表面に対し交差した表面を有する曲げ部と、を有する形状となる織物基材であって、前記第１の糸及び前記第２の糸は、強化繊維製の芯糸と、前記芯糸に対し螺旋状に巻き付けられるカバーリング糸と、を備え、賦形前の前記第１の糸及び前記第２の糸において、前記一般部となる部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θＡとし、前記曲げ部となる部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θＢとすると、傾斜角度θＢ＞傾斜角度θＡが成立していることを要旨とする。

芯糸に対するカバーリング糸の傾斜角度が大きいほど、第１の糸及び第２の糸を引っ張ったときの伸び量が大きくなる。平板状の織物基材を賦形し、曲げ部を形成したとき、第１の糸及び第２の糸が引っ張られても第１の糸及び第２の糸が伸びる。このため、第１の糸及び第２の糸において、曲げによる経路差の違いを原因とした蛇行が曲げ部に発生することを抑制できる。その結果、カバーリング糸の傾斜角度を異ならせるだけで、織物基材において、一般部と曲げ部の強度差を小さくできる。

また、織物基材について、前記カバーリング糸の１ピッチの長さを一辺とし、１ピッチ分の前記カバーリング糸を展開した直線を斜辺とする三角形において前記傾斜角度は前記一辺と前記斜辺とで挟まれる角の大きさであり、前記傾斜角度を有する三角形のもう一つの辺は、前記一辺と前記斜辺とを繋ぐ他辺であり、前記織物基材の賦形に伴うカバーリング糸の伸び量をδとし、前記織物基材において、賦形される前に前記曲げ部を構成する部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θＣとすると前記傾斜角度θＣは、以下の（２）式によって算出されてもよい。

これによれば、織物基材が賦形されたときの第１の糸及び第２の糸の伸び量は、カバーリング糸の傾斜角度によって決定される。カバーリング糸の傾斜角度が大きければ、伸び量も多くなる。そして、織物基材が賦形されたとき、糸が突っ張らずに、賦形を許容させるには、賦形に応じた第１の糸及び第２の糸の伸び量を確保する必要がある。第１の糸及び第２の糸の伸び量は、予め把握できる。そして、伸び量から傾斜角度θＣを算出するための（２）式を設定し、（２）式から算出された傾斜角度θＣでカバーリング糸を芯糸に巻き付けることにより、第１の糸及び第２の糸を所望する伸び量で伸ばすことができる。

本発明によれば、一般部と曲げ部との強度差を小さくできる。

繊維強化複合材を模式的に示す図。第１の糸及び第２の糸を模式的に示す斜視図。（ａ）は芯糸の糸径とカバーリング糸の傾斜角度との関係を示す図、（ｂ）は芯糸の糸径とカバーリング糸のピッチとを示す模式図。繊維強化複合材の一部を模式的に示す図１のＡ−Ａ線断面図。繊維強化複合材の一部を模式的に示す図１のＢ−Ｂ線断面図。賦形前の織物基材を模式的に示す図。織物基材の一部を模式的に示す図６のＣ−Ｃ線断面図。織物基材の一部を模式的に示す図６のＤ−Ｄ線断面図。織物基材の一部を模式的に示す図６のＥ−Ｅ線断面図。傾斜角度と伸び量との関係を示すグラフ。

以下、繊維強化複合材及び織物基材を具体化した一実施形態を図１〜図１０にしたがって説明する。
図１に示すように、繊維強化複合材１０は、強化基材となる織物基材１１にマトリックス樹脂１２を複合化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。織物基材１１は、平板状の織物基材１１が賦形されて形成されている。織物基材１１は、その外周側に位置した平面視四角環状の第１の一般部１６と、織物基材１１の中央部に位置し、かつ第１の一般部１６よりも低い位置にある平面視四角形状の第２の一般部１７と、第１の一般部１６の内周縁と第２の一般部１７の外周縁とを繋ぐ曲げ部１８とが連続する立体的な板状である。曲げ部１８にはドットハッチングを付してある。

織物基材１１において、曲げ部１８は、第１の一般部１６及び第２の一般部１７に対して屈曲又は湾曲している。曲げ部１８の内側面１８ａは、第１の一般部１６の表面１６ａ及び第２の一般部１７の表面１７ａに対し交差し、図示しないが、曲げ部１８の外側面は、第１の一般部１６の裏面及び第２の一般部１７の裏面に対し交差している。

織物基材１１は、互いに平行に配列される複数の第１の糸２１と、互いに平行にかつ第１の糸２１と交差する方向に配列される複数の第２の糸２２とを備える。なお、図１及び図６では、第１の糸２１と第２の糸２２との位置関係を分かり易くするため、隣り合う第１の糸２１同士や第２の糸２２同士が離れた状態に図示しているが、実際は隣り合う第１の糸２１同士や第２の糸２２同士が近接した状態に配列されている。また、本実施形態では、第１の糸２１は経糸であり、第２の糸２２は緯糸である。そして、織物基材１１は、第１の糸２１と第２の糸２２を平織りして形成された単層織物である。

図２に示すように、第１の糸２１及び第２の糸２２は、それぞれ強化繊維製の芯糸３１と、芯糸３１に対し螺旋状に巻き付けられる複数本のカバーリング糸３２と、を備える。芯糸３１は、複数本の非連続繊維を撚って形成された撚糸である。非連続繊維としては、有機繊維又は無機繊維を使用してもよいし、異なる種類の有機繊維、異なる種類の無機繊維、又は有機繊維と無機繊維を混繊した混繊繊維を使用してもよい。有機繊維としては、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等が挙げられ、無機繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維等が挙げられる。本実施形態では、芯糸３１は炭素繊維を撚って形成されている。

カバーリング糸３２は、有機繊維又は無機繊維を使用してもよく、有機繊維としては、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等が挙げられ、無機繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維等が挙げられる。本実施形態では、カバーリング糸３２は炭素繊維によって形成されている。

第１の糸２１及び第２の糸２２の糸主軸Ｌ１は、芯糸３１の糸主軸である。第１の糸２１及び第２の糸２２において、糸主軸Ｌ１に対するカバーリング糸３２の糸主軸Ｌ２（例えば、図４参照）の傾きの大きさを傾斜角度θと示す。なお、傾斜角度θは、芯糸３１の糸主軸Ｌ１とカバーリング糸３２の糸主軸Ｌ２の間に形成される角のうち鋭角の角度である。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１の糸２１及び第２の糸２２に対して引っ張りが作用せず、伸びの生じていない状態での糸径をｄ０とすると、伸びの生じていない状態での第１の糸２１及び第２の糸２２の周長はπｄ０で表される。

また、カバーリング糸３２において、芯糸３１の円周上の特定の点から、螺旋状に延びるカバーリング糸３２が芯糸３１を一周したときの円周上の特定の点までの糸主軸方向に沿った距離をピッチとする。カバーリング糸３２においては、傾斜角度θが大きくなるほど、カバーリング糸３２のピッチが小さくなる。一方、傾斜角度θが小さくなるほど、カバーリング糸３２のピッチが大きくなる。

そして、第１の糸２１及び第２の糸２２に伸びの生じていない状態でのカバーリング糸３２のピッチをＰ０と表し、傾斜角度をθ０と表す。そして、第１の糸２１及び第２の糸２２に伸びの生じていない状態での、カバーリング糸３２の１ピッチＰ０での長さは、以下の式Ａで表される。

（πｄ０）^２＋Ｐ０^２…式Ａ
一方、第１の糸２１及び第２の糸２２に伸びが生じた状態でのカバーリング糸３２のピッチをＰ１と表し、傾斜角度をθ１と表す。そして、第１の糸２１及び第２の糸２２に伸びが生じた状態での、カバーリング糸３２の１ピッチＰ１での長さは、以下の式Ｂで表される。

（πｄ１）^２＋Ｐ１^２…式Ｂ
第１の糸２１及び第２の糸２２が引っ張られて伸びが生じたとき、カバーリング糸３２が伸び切って突っ張り、芯糸３１にカバーリング糸３２が強く巻き付いた状態では、第１の糸２１及び第２の糸２２のそれ以上の伸びが規制される。第１の糸２１及び第２の糸２２の伸びが規制されるときは、各糸２１，２２に伸びが生じていないときの１ピッチＰ０でのカバーリング糸３２の長さが、各糸２１，２２が伸び切ったときの１ピッチＰ１でのカバーリング糸３２の長さと等しくなるときである。よって、以下の式Ｃが成立する。

（πｄ１）^２＋Ｐ１^２＝（πｄ０）^２＋Ｐ０^２…式Ｃ
次に、賦形された織物基材１１における第１の糸２１及び第２の糸２２について説明する。

図４及び図５に示すように、織物基材１１において、第１の一般部１６及び第２の一般部１７では、第１の糸２１及び第２の糸２２は賦形されず、直進しており、引っ張られていない。このため、第１の一般部１６及び第２の一般部１７では、式Ａが成立していると言える。一方、図４のドットハッチングに示すように、曲げ部１８では、織物基材１１が賦形されるのに伴い第１の糸２１及び第２の糸２２が引っ張られ、伸びが生じている。このため、曲げ部１８では、式Ｂが成立していると言える。

図４に示すように、第１の糸２１及び第２の糸２２において、第１の一般部１６及び第２の一般部１７を構成する部位と、曲げ部１８を構成する部位とでカバーリング糸３２の傾斜角度θが異なっている。

第１の糸２１及び第２の糸２２においては、カバーリング糸３２の傾斜角度θが大きくなるほど、図３（ｂ）の実線に示すように、カバーリング糸３２は、芯糸３１の糸主軸Ｌ１に対し垂直に近付くこととなり、カバーリング糸３２の１ピッチでの長さが短くなる。そして、カバーリング糸３２の１ピッチでの長さが短くなるほど、芯糸３１に対するカバーリング糸３２の締め付け力が小さくなっている。

一方、図３（ｂ）の２点鎖線に示すように、第１の糸２１及び第２の糸２２が引っ張られたとき、カバーリング糸３２はピッチを長くするように変形する。このため、第１の糸２１及び第２の糸２２は、カバーリング糸３２によって伸びが妨げられず、ある程度伸びることができる。ただし、上記したように、カバーリング糸３２に突っ張りが生じ、式Ｃが成立したとき、第１の糸２１及び第２の糸２２が伸び切った状態となり、伸びが許容されない状態となる。

図４に示すように、賦形後の織物基材１１において、第１の一般部１６及び第２の一般部１７でのカバーリング糸３２の傾斜角度θＡを、曲げ部１８でのカバーリング糸３２の傾斜角度θＢより小さくしている。つまり、傾斜角度θＢ＞傾斜角度θＡが成立している。

具体的には、第１の糸２１の糸主軸方向に沿った断面において、糸主軸方向の一端側に位置する第１の一般部１６では、第１の糸２１のカバーリング糸３２は、傾斜角度θＡで芯糸３１に巻き付き、糸主軸方向の一端側に位置する曲げ部１８では、第１の糸２１のカバーリング糸３２は傾斜角度θＢで芯糸３１に巻き付いている。さらに、第２の一般部１７では、第１の糸２１のカバーリング糸３２は、傾斜角度θＡで芯糸３１に巻き付き、糸主軸方向の他端側に位置する曲げ部１８では、カバーリング糸３２は傾斜角度θＢで芯糸３１に巻き付いている。そして、糸主軸方向の他端側に位置する第１の一般部１６では、第１の糸２１のカバーリング糸３２は、傾斜角度θＡで芯糸３１に巻き付いている。

なお、図示しないが、織物基材１１を第２の糸２２の糸主軸に沿った断面で見た場合であっても、糸主軸方向の一端側に位置する第１の一般部１６では、第２の糸２２のカバーリング糸３２は、傾斜角度θＡで芯糸３１に巻き付き、糸主軸方向の一端側に位置する曲げ部１８では、カバーリング糸３２は傾斜角度θＢで芯糸３１に巻き付いている。さらに、第２の一般部１７では、第２の糸２２のカバーリング糸３２は、傾斜角度θＡで芯糸３１に巻き付き、糸主軸方向の他端側に位置する曲げ部１８では、第２の糸２２のカバーリング糸３２は傾斜角度θＢで芯糸３１に巻き付いている。そして、糸主軸方向の他端側に位置する第１の一般部１６では、カバーリング糸３２は、傾斜角度θＡで芯糸３１に巻き付いている。

図示しないが、曲げ部１８の存在しない第１の一般部１６だけの部分では、第１の糸２１及び第２の糸２２の芯糸３１に対し、カバーリング糸３２は、傾斜角度θＡで巻き付いている。

次に、賦形される前の織物基材１１について説明する。
図６に示すように、織物基材１１は平板状である。織物基材１１は、外周部に、第１の一般部１６を形成する部分を四角環状に備え、その第１の一般部１６を形成する部分の内側に、曲げ部１８を形成する部分を四角環状に備える。さらに、織物基材１１は、曲げ部１８を形成する部分の内側に、第２の一般部１７を形成する部分を四角形状に備える。

賦形される前の織物基材１１において、織物基材１１を第１の糸２１の糸主軸Ｌ１に沿った断面で見た場合、図７及び図８に示すように、糸主軸方向の一端側及び他端側に位置する第１の一般部１６となる部分では、第１の糸２１のカバーリング糸３２は、傾斜角度θＡで芯糸３１に巻き付いている。

糸主軸方向の一端側及び他端側に位置する曲げ部１８となる部分では、第１の糸２１のカバーリング糸３２は傾斜角度θＣで芯糸３１に巻き付いている。この傾斜角度θＣは、賦形後の曲げ部１８におけるカバーリング糸３２の傾斜角度θＢより大きい。すなわち、曲げ部１８のカバーリング糸３２は、賦形に伴い、賦形前より傾斜角度θが小さくなっている。

なお、図示しないが、織物基材１１を第２の糸２２の糸主軸に沿った断面で見た場合であっても、糸主軸方向の一端側及び他端側に位置する第１の一般部１６となる部分では、第２の糸２２のカバーリング糸３２は、傾斜角度θＡで芯糸３１に巻き付いている。

糸主軸方向の一端側及び他端側に位置する曲げ部１８となる部分では、第２の糸２２のカバーリング糸３２は傾斜角度θＣで芯糸３１に巻き付いている。この傾斜角度θＣは、賦形後の曲げ部１８におけるカバーリング糸３２の傾斜角度θＢより大きい。

図９に示すように、曲げ部１８となる部分が存在せず、第１の一般部１６となる部分では、第１の糸２１及び第２の糸２２の芯糸３１に対し、カバーリング糸３２は、傾斜角度θＡで巻き付いている。

したがって、織物基材１１が賦形されるのに伴い、曲げ部１８におけるカバーリング糸３２の傾斜角度θＢが、賦形前の傾斜角度θＣよりも小さくなっている。これは、織物基材１１が賦形されるのに伴って第１の糸２１及び第２の糸２２が引っ張られることにより、カバーリング糸３２も引っ張られたためである。曲げ部１８となる部分でのカバーリング糸３２の傾斜角度θＣは、第１の一般部１６及び第２の一般部１７となる部分でのカバーリング糸３２の傾斜角度θＡよりも大きくなっている。これは、織物基材１１が賦形される前のカバーリング糸３２の傾斜角度θＣが、賦形後の曲げ部１８でのカバーリング糸３２の傾斜角度θＢよりも大きいことを示している。

そして、カバーリング糸３２の傾斜角度θＣを大きくしておくことで、織物基材１１が賦形されるのに伴い、第１の糸２１及び第２の糸２２が引っ張られても、カバーリング糸３２によって第１の糸２１及び第２の糸２２の伸びが規制されることを抑制し、第１の糸２１及び第２の糸２２に伸びを許容している。

上記構成の織物基材１１が賦形され、第１の一般部１６、第２の一般部１７及び曲げ部１８が形成された状態において、曲げ部１８の各糸２１，２２は、カバーリング糸３２を備える構成でありながら、各一般部１６，１７の各糸２１，２２よりも伸びている。その結果、曲げ部１８を構成する各糸２１，２２においては、カバーリング糸３２による伸びが妨げられず、賦形に伴う蛇行が抑制されている。

次に、第１の糸２１及び第２の糸２２に対し、所望する伸びを発現させるために設定される傾斜角度θＣの求め方について説明する。
カバーリング糸３２の伸びは、織物基材１１の曲げ部１８の形状、曲げ方、大きさ等によって異なる。よって、織物基材１１においては、曲げ部１８の形状、曲げ方、大きさ等に応じて、第１及び第２の糸２１，２２に求める伸び量が予め設定される。そして、所望する伸び量が得られるように、カバーリング糸３２の傾斜角度θＣを算出する。傾斜角度θＣは、以下の（１）式によって算出される。

なお、各糸２１，２２が伸びる前のカバーリング糸３２のピッチをＰ０とし、各糸２１，２２が伸びた後のカバーリング糸３２のピッチをＰ１とした場合、カバーリング糸３２の伸び量δは以下の式で表される。

δ＝Ｐ０／Ｐ１…式
また、図３（ａ）に示すように、傾斜角度θは、カバーリング糸３２のピッチの長さを一辺Ｈ１とし、１ピッチ分のカバーリング糸３２を展開した直線を斜辺Ｈ２とする直角三角形において一辺Ｈ１と斜辺Ｈ２とで挟まれる角の大きさである。傾斜角度θを有する直角三角形のもう一つの辺は、一辺Ｈ１と斜辺Ｈ２とを繋ぐ他辺Ｈ３である。

例えば、曲げ部１８において、第１の糸２１及び第２の糸２２の糸径が１ｍｍの場合、伸び量を１．２ｍｍで設定するには各糸２１，２２が伸びる前の状態でのカバーリング糸３２の傾斜角度θＣは、７６．２度に設定される。なお、糸径が２ｍｍや３ｍｍの場合であっても、傾斜角度θＣは（１）式から算出される。

伸び量と傾斜角度θＣとの関係を図１０のグラフに示す。図１０のグラフでは、横軸に伸び量を示し、縦軸に傾斜角度θＣを示している。図１０のグラフに示すように、伸び量を大きく設定するほど、傾斜角度θＣも大きくなる。よって、カバーリング糸３２の傾斜角度θＣを大きくするほど、各糸２１，２２の伸び量も大きくできることが示されている。

次に、繊維強化複合材１０の製造方法を本実施形態の作用とともに説明する。
まず、平板状の織物基材１１を賦形し、第１の一般部１６、第２の一般部１７及び曲げ部１８となる部分を形成する。曲げ部１８を形成する際、曲げ部１８を構成する第１の糸２１及び第２の糸２２は、賦形に伴い引っ張られる。このとき、引っ張りに伴う第１の糸２１及び第２の糸２２の伸びを許容するように、カバーリング糸３２の傾斜角度θＣが予め設定されている。よって、第１の糸２１及び第２の糸２２の伸びが許容される。なお、第１の一般部１６及び第２の一般部１７を構成する第１の糸２１及び第２の糸２２は、ほとんど伸びない。

そして、賦形された織物基材１１は、マトリックス樹脂１２を含浸硬化させて、繊維強化複合材１０となる。マトリックス樹脂１２の含浸硬化は、ＲＴＭ（レジン・トランスファー・モールディング）法で行なわれる。織物基材１１にマトリックス樹脂１２が含浸硬化されることにより、織物基材１１の第１の糸２１及び第２の糸２２は、マトリックス樹脂１２と複合化して繊維強化複合材１０となる。そして、繊維強化複合材１０は、例えば、航空機や乗用車等の移動体の外板として使用される。

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）繊維強化複合材１０を構成する織物基材１１において、曲げ部１８を構成する各糸２１，２２におけるカバーリング糸３２の傾斜角度θＢを、各一般部１６，１７を構成する各糸２１，２２におけるカバーリング糸３２の傾斜角度θＡより大きくした。このため、第１の糸２１及び第２の糸２２が、芯糸３１にカバーリング糸３２が巻き付けられた構成であっても、織物基材１１の賦形のために引っ張られたときの伸びが許容される。その結果、各糸２１，２２において、伸びが許容されない場合と異なり、曲げの内側と外側との経路差の違いを原因とした蛇行が発生することを抑制でき、各一般部１６，１７と曲げ部１８とで織構成を異ならせなくても各糸２１，２２の蛇行を抑制でき、繊維強化複合材１０において、各一般部１６，１７と曲げ部１８の強度差を小さくできる。

（２）各糸２１，２２の伸び量は、賦形される前のカバーリング糸３２の傾斜角度θＣによって決定され、傾斜角度θＣが大きければ、伸び量も多くなる。そして、織物基材１１の賦形を許容するためには、賦形に応じた各糸２１，２２の伸び量を確保する必要がある。各糸２１，２２の伸び量は、予め把握できる。そして、（１）式により、伸び量を許容するための傾斜角度θＣを算出するようにした。したがって、（１）式を用いて算出した傾斜角度θＣでカバーリング糸３２を芯糸３１に巻き付けた糸２１，２２を用いることで、織物基材１１の曲げ部１８を構成する各糸２１，２２に蛇行が生じることを抑制できる。

（３）賦形前の織物基材１１において、曲げ部１８を構成する部分でのカバーリング糸３２の傾斜角度θＣを、各一般部１６，１７を構成する部分でのカバーリング糸３２の傾斜角度θＡより大きくした。このため、織物基材１１を賦形して曲げ部１８を形成したとき、カバーリング糸３２の変位により、各糸２１，２２の伸びを許容させ、各糸２１，２２の蛇行を抑制した曲げ部１８を形成できる。

（４）芯糸３１に対するカバーリング糸３２の傾斜角度θを調整するだけの簡単な構成で、織物基材１１を賦形した際に、曲げ部１８を構成する各糸２１，２２に蛇行が生じることを抑制できる。

（５）カバーリング糸３２において、曲げ部１８となる部分だけ局所的に傾斜角度θを調節するだけで、織物基材１１の曲げ部１８に各糸２１，２２の蛇行が生じることを抑制できる。よって、織物基材１１の曲げ部１８毎に織構成を変えたりする場合と比べると、カバーリング糸３２の傾斜角度θの調節といった簡単な構造により、各糸２１，２２の蛇行の発生を抑制できる。

なお、本実施形態は以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 賦形後の織物基材１１において、第１の一般部１６及び第２の一般部１７におけるカバーリング糸３２の傾斜角度θＡと、曲げ部１８におけるカバーリング糸３２の傾斜角度θＢが等しくなっていてもよい。

○ 織物基材１１において、曲げ部１８の形状や大きさは適宜変更してもよい。
○ 織物基材１１において、第１の一般部１６は無くてもよい。
○ 傾斜角度θＣの算出式は、（１）式に係数を乗じた近似式であってもよい。

○ 織物基材１１の織構成は、平織り以外の朱子織りや綾織りであってもよい。
○ 織物基材１１は、第１の糸２１で形成された繊維層と、第２の糸２２で形成された繊維層を積層するとともに、複数の繊維層を拘束糸で積層方向に拘束した多層織物製であってもよい。

○ カバーリング糸３２は、強化繊維以外の繊維で作られた糸であってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（１）前記第１の糸及び第２の糸が伸びる前の前記カバーリング糸のピッチをＰ０とし、前記第１の糸及び前記第２の糸が伸びた後の前記カバーリング糸のピッチをＰ１とした場合、前記カバーリング糸の伸び量δは以下の式で表される織物基材。

δ＝Ｐ０／Ｐ１…式

１０…繊維強化複合材、１１…織物基材、１２…マトリックス樹脂、１６…第１の一般部、１７…第２の一般部、１８…曲げ部、２１…第１の糸、２２…第２の糸、３１…芯糸、３２…カバーリング糸

Claims

互いに平行に配列される複数の第１の糸と、互いに平行にかつ前記第１の糸と交差する方向に配列される複数の第２の糸とを備える織物基材にマトリックス樹脂が複合化された繊維強化複合材であって、
前記織物基材は、平板状の一般部と、
前記一般部に対し屈曲又は湾曲し、前記一般部の表面に対し交差した表面を有する曲げ部と、を有し、
前記第１の糸及び前記第２の糸は、強化繊維製の芯糸と、前記芯糸に対し螺旋状に巻き付けられるカバーリング糸と、を備え、
前記第１の糸及び前記第２の糸において、前記一般部を構成する部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θＡとし、前記曲げ部を構成する部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θＢとすると、傾斜角度θＢ≧傾斜角度θＡが成立していることを特徴とする繊維強化複合材。
前記カバーリング糸の１ピッチの長さを一辺とし、１ピッチ分の前記カバーリング糸を展開した直線を斜辺とする三角形において前記傾斜角度は前記一辺と前記斜辺とで挟まれる角の大きさであり、前記傾斜角度を有する三角形のもう一つの辺は、前記一辺と前記斜辺とを繋ぐ他辺であり、前記織物基材の賦形に伴うカバーリング糸の伸び量をδとし、前記織物基材において、賦形される前に前記曲げ部を構成する部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θＣとすると前記傾斜角度θＣは、以下の（１）式によって算出される請求項１に記載の繊維強化複合材。
互いに平行に配列される複数の第１の糸と、互いに平行にかつ前記第１の糸と交差する方向に配列される複数の第２の糸とを備える平板状であり、賦形されることによって、平板状の一般部と、前記一般部に対し屈曲又は湾曲し、前記一般部の表面に対し交差した表面を有する曲げ部と、を有する形状となる織物基材であって、
前記第１の糸及び前記第２の糸は、強化繊維製の芯糸と、前記芯糸に対し螺旋状に巻き付けられるカバーリング糸と、を備え、
賦形前の前記第１の糸及び前記第２の糸において、前記一般部となる部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θＡとし、前記曲げ部となる部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θＢとすると、傾斜角度θＢ＞傾斜角度θＡが成立していることを特徴とする織物基材。
前記カバーリング糸の１ピッチの長さを一辺とし、１ピッチ分の前記カバーリング糸を展開した直線を斜辺とする三角形において前記傾斜角度は前記一辺と前記斜辺とで挟まれる角の大きさであり、前記傾斜角度を有する三角形のもう一つの辺は、前記一辺と前記斜辺とを繋ぐ他辺であり、前記織物基材の賦形に伴うカバーリング糸の伸び量をδとし、前記織物基材において、賦形される前に前記曲げ部を構成する部分での糸主軸に対する前記カバーリング糸の傾きの大きさを傾斜角度θＣとすると前記傾斜角度θＣは、以下の（２）式によって算出される請求項３に記載の織物基材。