JP7056394B2 - Fiber reinforced composites and woven base materials - Google Patents

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Description

本発明は、繊維強化複合材及び織物基材に関する。 The present invention relates to a fiber reinforced composite material and a woven fabric base material.

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。 Fiber reinforced composites are used as lightweight and high-strength materials. The fiber-reinforced composite material is preferable as a structural component because the woven fabric base material made of reinforced fiber is composited with the resin to improve the mechanical properties (mechanical properties) as compared with the resin itself.

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。 The woven base material of such a fiber-reinforced composite material is made by weaving a warp and weft, which is a first thread, and a weft, which is a second thread, and is shaped along a molding die for the fiber-reinforced composite material. Manufactured. However, in the manufacturing of the woven fabric base material, when the woven fabric base material is shaped, the warp and weft are routed inside and outside due to the bending at the portion arranged in the bent portion or the curved portion of the molding die in the woven fabric base material. It meanders due to the difference in difference. If the woven fabric base material is impregnated with the resin while the warp and weft are meandering, the strength of the meandering portion of the obtained fiber-reinforced composite material is lowered.

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。 Therefore, as a technique for forming a woven fabric base material by eliminating the meandering of threads in the woven fabric base material, for example, Patent Document 1 can be mentioned. In the woven fabric base material disclosed in Patent Document 1, the woven structure of the first portion, which is a curved portion, is formed by satin weave, and the woven structure of the second portion, which is a non-curved general portion, is formed by plain weave. .. The first portion is formed of a woven structure having a wider pitch between the crossed portions of the warp and weft than the second portion. Therefore, the restraining points of both yarns due to the crossing of the warp and weft are smaller in the first portion, and the first portion is easier to shape than the second portion. Therefore, when the first portion is shaped, even if the meandering of the yarn occurs in the first portion, the warp and weft of the first portion are easily displaced to eliminate the meandering generated in the woven fabric base material.

特開2013-245417号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-245417

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。 In the woven fabric base material and the fiber-reinforced composite material of Patent Document 1, the first part is a satin weave, the second part is a plain weave, and the weaving composition is different between the first part and the second part. For this reason, the extension of the yarn spindles of the weft and warp differs between the first portion and the second portion, and in the fiber-reinforced composite material and the woven fabric base material, the strength difference between the first portion and the second portion becomes large. There is.

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。 An object of the present invention is to provide a fiber-reinforced composite material and a woven fabric base material capable of reducing the strength difference between a general portion and a bent portion.

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。 The fiber-reinforced composite material for solving the above problems includes a plurality of first threads arranged in parallel with each other and a plurality of second threads arranged in parallel with each other and in a direction intersecting the first threads. A fiber-reinforced composite material in which a matrix resin is composited with a woven base material provided with a thread, wherein the woven base material is bent or curved with respect to a flat plate-shaped general portion and the general portion, and is formed by the general portion. The first yarn and the second yarn have a bending portion having a surface intersecting with the surface, and the core yarn made of a reinforcing fiber and a covering yarn spirally wound around the core yarn. And, in the first yarn and the second yarn, the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn main shaft at the portion constituting the general portion is set as the inclination angle θA, and the bent portion is formed. Assuming that the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn main axis at the portion to be inclined is the inclination angle θB, the gist is that the inclination angle θB > the inclination angle θA is established.

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。 Regarding the inclination angle of the covering yarn with respect to the core yarn, the fact that the inclination angle θB ≧ inclination angle θA is established means that the covering yarn at the bending portion is formed even before the woven fabric base material is shaped. The tilt angle of is larger than the tilt angle of the covering thread in the general portion. The larger the inclination angle of the covering yarn with respect to the core yarn, the larger the amount of elongation of each yarn when the first yarn and the second yarn are pulled. Therefore, the elongation of the first yarn and the second yarn when the first yarn and the second yarn are pulled as the woven fabric base material is shaped and the bent portion is formed is allowed. .. Therefore, unlike the case where elongation is not allowed in the first yarn and the second yarn, it is possible to suppress the occurrence of meandering due to the difference in the path difference between the inside and the outside of the bend. As a result, the meandering of the first thread and the second thread can be suppressed without making the weaving composition different between the general portion and the bent portion, and the strength difference between the general portion and the bent portion can be reduced in the fiber reinforced composite material. ..

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。 Further, regarding the fiber-reinforced composite material, the inclination angle is the one side and the hypotenuse in a triangle having the length of one pitch of the covering yarn as one side and the straight line where the covering yarn for one pitch is developed as the hypotenuse. The other side of the triangle having the inclination angle, which is the size of the angle sandwiched between the two, is the other side connecting the one side and the hypotenuse, and the elongation of the covering thread accompanying the shaping of the textile base material. Assuming that the amount is δ and the inclination angle θC of the covering thread with respect to the thread main shaft at the portion constituting the bent portion in the woven base material is the inclination angle θC, the inclination angle θC is determined. It may be calculated by the following equation (1).

Figure 0007056394000001
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。
Figure 0007056394000001
According to this, the elongation amount of the first yarn and the second yarn when the woven fabric base material is shaped is determined by the inclination angle of the covering yarn. The larger the tilt angle of the covering yarn, the larger the amount of elongation. Then, when the woven fabric base material is shaped, it is necessary to secure the elongation amount of the first thread and the second thread according to the shaping in order to allow the shaping without the threads being stretched. The amount of elongation of the first thread and the second thread can be grasped in advance. Then, by setting the equation (1) for calculating the inclination angle θC from the elongation amount and winding the covering yarn around the core yarn at the inclination angle θC calculated from the equation (1), the first yarn and the first yarn are used. The yarn of 2 can be stretched by a desired amount of elongation.

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。 The woven base material for solving the above problems includes a plurality of first threads arranged in parallel with each other and a plurality of second threads arranged in parallel with each other and in a direction intersecting with the first thread. It is a flat plate having a flat plate shape, and has a flat plate-shaped general portion and a bent portion that is bent or curved with respect to the general portion and has a surface intersecting with the surface of the general portion. The first thread and the second thread, which are woven base materials having a shape, include a core thread made of a reinforcing fiber and a covering thread spirally wound around the core thread. In the first thread and the second thread before the shape, the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn main shaft at the portion serving as the general portion is defined as the tilt angle θA, and the portion serving as the bending portion. Assuming that the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn main shaft is the inclination angle θB, the gist is that the inclination angle θB> the inclination angle θA is established.

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。 The larger the inclination angle of the covering yarn with respect to the core yarn, the larger the amount of elongation when the first yarn and the second yarn are pulled. When the flat woven fabric base material is shaped to form a bent portion, the first thread and the second thread are stretched even if the first thread and the second thread are pulled. Therefore, in the first thread and the second thread, it is possible to suppress the occurrence of meandering in the bent portion due to the difference in the path difference due to bending. As a result, it is possible to reduce the difference in strength between the general portion and the bent portion in the woven fabric base material only by changing the inclination angle of the covering yarn.

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。 Further, regarding the woven base material, in a triangle having the length of one pitch of the covering thread as one side and the straight line where the covering thread for one pitch is developed as the hypotenuse, the inclination angle is the one side and the hypotenuse. The size of the angle to be sandwiched, and the other side of the triangle having the inclination angle is the other side connecting the one side and the hypotenuse, and the amount of elongation of the covering thread accompanying the shaping of the textile base material. Let δ, and let the inclination angle θC be the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn main shaft at the portion constituting the bending portion before being shaped, the inclination angle θC is as follows. It may be calculated by the equation (2) of.

Figure 0007056394000002
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。
Figure 0007056394000002
According to this, the elongation amount of the first yarn and the second yarn when the woven fabric base material is shaped is determined by the inclination angle of the covering yarn. The larger the tilt angle of the covering yarn, the larger the amount of elongation. Then, when the woven fabric base material is shaped, it is necessary to secure the elongation amount of the first thread and the second thread according to the shaping in order to allow the shaping without the threads being stretched. The amount of elongation of the first thread and the second thread can be grasped in advance. Then, by setting the equation (2) for calculating the inclination angle θC from the elongation amount and winding the covering yarn around the core yarn at the inclination angle θC calculated from the equation (2), the first yarn and the first yarn are used. The yarn of 2 can be stretched by a desired amount of elongation.

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。 According to the present invention, the difference in strength between the general portion and the bent portion can be reduced.

繊維強化複合材を模式的に示す図。The figure which shows typically the fiber-reinforced composite material. 第1の糸及び第2の糸を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the 1st thread and the 2nd thread. (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。(A) is a diagram showing the relationship between the yarn diameter of the core yarn and the inclination angle of the covering yarn, and (b) is a schematic diagram showing the yarn diameter of the core yarn and the pitch of the covering yarn. 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。FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 schematically showing a part of a fiber-reinforced composite material. 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。FIG. 1 is a sectional view taken along line BB of FIG. 1, schematically showing a part of a fiber-reinforced composite material. 賦形前の織物基材を模式的に示す図。The figure which shows typically the woven fabric base material before shaping. 織物基材の一部を模式的に示す図6のC-C線断面図。FIG. 6 is a sectional view taken along line CC of FIG. 6 schematically showing a part of a woven fabric base material. 織物基材の一部を模式的に示す図6のD-D線断面図。FIG. 6 is a sectional view taken along line DD of FIG. 6 schematically showing a part of a woven fabric base material. 織物基材の一部を模式的に示す図6のE-E線断面図。FIG. 6 is a sectional view taken along line EE of FIG. 6 schematically showing a part of a woven fabric base material. 傾斜角度と伸び量との関係を示すグラフ。A graph showing the relationship between the tilt angle and the amount of elongation.

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。
Hereinafter, an embodiment in which the fiber-reinforced composite material and the woven fabric base material are embodied will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
As shown in FIG. 1, the fiber-reinforced composite material 10 is formed by compounding a matrix resin 12 with a woven fabric base material 11 as a reinforcing base material. As the matrix resin 12, for example, an epoxy resin which is a thermosetting resin is used. The woven fabric base material 11 is formed by shaping a flat plate-shaped woven fabric base material 11. The woven fabric base material 11 has a first general portion 16 having a square annular shape in a plan view located on the outer peripheral side thereof, and a plane located in the central portion of the woven fabric base material 11 and at a position lower than the first general portion 16. The second general portion 17 having a rectangular shape and the bent portion 18 connecting the inner peripheral edge of the first general portion 16 and the outer peripheral edge of the second general portion 17 are continuous three-dimensional plates. Dot hatching is attached to the bent portion 18.

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。 In the woven fabric base material 11, the bent portion 18 is bent or curved with respect to the first general portion 16 and the second general portion 17. The inner side surface 18a of the bent portion 18 intersects the surface 16a of the first general portion 16 and the surface 17a of the second general portion 17, and although not shown, the outer surface of the bent portion 18 is the first general portion. It intersects the back surface of 16 and the back surface of the second general portion 17.

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。 The woven fabric base material 11 includes a plurality of first threads 21 arranged in parallel with each other, and a plurality of second threads 22 arranged in parallel with each other and in a direction intersecting with the first thread 21. In addition, in FIGS. 1 and 6, in order to make it easy to understand the positional relationship between the first thread 21 and the second thread 22, the adjacent first threads 21 and the second threads 22 are separated from each other. As shown in the figure, in reality, the adjacent first threads 21 and the second threads 22 are arranged in close proximity to each other. Further, in the present embodiment, the first thread 21 is a warp and the second thread 22 is a weft. The woven fabric base material 11 is a single-layer woven fabric formed by plain weaving a first thread 21 and a second thread 22.

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。 As shown in FIG. 2, the first thread 21 and the second thread 22 each have a core thread 31 made of reinforcing fibers and a plurality of covering threads 32 spirally wound around the core thread 31. Be prepared. The core yarn 31 is a twisted yarn formed by twisting a plurality of discontinuous fibers. As the discontinuous fiber, an organic fiber or an inorganic fiber may be used, or a different kind of organic fiber, a different kind of inorganic fiber, or a mixed fiber obtained by mixing an organic fiber and an inorganic fiber may be used. .. Examples of the organic fiber include acrylic fiber, nylon fiber, polyester fiber, aramid fiber, poly-p-phenylene benzobisoxazole fiber, ultra-high molecular weight polyethylene fiber and the like, and examples of the inorganic fiber include carbon fiber, glass fiber and ceramic fiber. And so on. In the present embodiment, the core yarn 31 is formed by twisting carbon fibers.

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。 The covering yarn 32 may use organic fibers or inorganic fibers, and examples of the organic fibers include acrylic fibers, nylon fibers, polyester fibers, aramid fibers, poly-p-phenylene benzobisoxazole fibers, and ultrahigh molecular weight polyethylene fibers. Examples of the inorganic fiber include carbon fiber, glass fiber, ceramic fiber and the like. In this embodiment, the covering yarn 32 is formed of carbon fiber.

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。 The thread spindle L1 of the first thread 21 and the second thread 22 is the thread spindle of the core thread 31. In the first thread 21 and the second thread 22, the magnitude of the inclination of the thread spindle L2 (for example, see FIG. 4) of the covering thread 32 with respect to the thread spindle L1 is indicated by the inclination angle θ. The inclination angle θ is an acute angle among the angles formed between the yarn spindle L1 of the core yarn 31 and the yarn spindle L2 of the covering yarn 32.

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。 As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), it is assumed that the yarn diameter in a state where tension does not act on the first yarn 21 and the second yarn 22 and no elongation occurs is d0. The peripheral lengths of the first yarn 21 and the second yarn 22 in the state where no elongation has occurred are represented by πd0.

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。 Further, in the covering yarn 32, the yarn spindle direction from a specific point on the circumference of the core yarn 31 to a specific point on the circumference when the covering yarn 32 extending spirally goes around the core yarn 31. Let the distance along the pitch be the pitch. In the covering yarn 32, the pitch of the covering yarn 32 becomes smaller as the inclination angle θ becomes larger. On the other hand, the smaller the inclination angle θ, the larger the pitch of the covering yarn 32.

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。 The pitch of the covering yarn 32 in a state where the first yarn 21 and the second yarn 22 are not stretched is represented by P0, and the inclination angle is represented by θ0. The length of the covering yarn 32 at one pitch P0 in a state where the first yarn 21 and the second yarn 22 are not stretched is represented by the following formula A.

(πd0)+P0…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。
(Πd0) 2 + P0 2 ... Equation A
On the other hand, the pitch of the covering yarn 32 in a state where the first yarn 21 and the second yarn 22 are stretched is represented by P1, and the inclination angle is represented by θ1. The length of the covering yarn 32 at one pitch P1 in a state where the first yarn 21 and the second yarn 22 are stretched is represented by the following formula B.

(πd1)+P1…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 ... Equation B
When the first thread 21 and the second thread 22 are pulled and stretched, the covering thread 32 is fully stretched and stretched, and the first thread is in a state where the covering thread 32 is strongly wound around the core thread 31. Further elongation of 21 and the second thread 22 is restricted. When the elongation of the first yarn 21 and the second yarn 22 is restricted, the length of the covering yarn 32 at 1 pitch P0 when the elongation is not generated in the yarns 21 and 22 is the length of each yarn 21. , 22 is equal to the length of the covering yarn 32 at one pitch P1 when fully extended. Therefore, the following equation C holds.

(πd1)+P1=(πd0)+P0…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。
(Πd1) 2 + P1 2 = (πd0) 2 + P0 2 ... Equation C
Next, the first thread 21 and the second thread 22 in the shaped woven fabric base material 11 will be described.

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。 As shown in FIGS. 4 and 5, in the woven fabric base material 11, in the first general part 16 and the second general part 17, the first thread 21 and the second thread 22 are not shaped and go straight. It is not pulled. Therefore, it can be said that the formula A holds in the first general part 16 and the second general part 17. On the other hand, as shown in the dot hatching of FIG. 4, in the bent portion 18, the first thread 21 and the second thread 22 are pulled and stretched as the woven fabric base material 11 is shaped. Therefore, it can be said that the equation B holds in the bent portion 18.

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。 As shown in FIG. 4, in the first thread 21 and the second thread 22, the portion constituting the first general portion 16 and the second general portion 17 and the portion constituting the bent portion 18 are covered with each other. The inclination angle θ of the thread 32 is different.

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。 In the first thread 21 and the second thread 22, as the inclination angle θ of the covering thread 32 becomes larger, as shown by the solid line in FIG. 3B, the covering thread 32 is the thread main shaft of the core thread 31. The length of the covering thread 32 at one pitch is shortened because it approaches perpendicular to L1. The shorter the length of the covering yarn 32 at one pitch, the smaller the tightening force of the covering yarn 32 with respect to the core yarn 31.

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。 On the other hand, as shown by the two-dot chain line in FIG. 3B, when the first thread 21 and the second thread 22 are pulled, the covering thread 32 is deformed so as to lengthen the pitch. Therefore, the first thread 21 and the second thread 22 can be stretched to some extent without being hindered by the covering thread 32. However, as described above, when the covering thread 32 is stretched and the formula C is established, the first thread 21 and the second thread 22 are in a fully stretched state, and the stretching is not allowed.

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。 As shown in FIG. 4, in the woven fabric base material 11 after shaping, the inclination angle θA of the covering yarn 32 in the first general portion 16 and the second general portion 17 is set to the covering yarn in the bending portion 18. It is made smaller than the inclination angle θB of 32. That is, the inclination angle θB> the inclination angle θA is established.

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。 Specifically, in the first general portion 16 located on one end side in the thread main axis direction in the cross section along the thread main axis direction of the first thread 21, the covering thread 32 of the first thread 21 is inclined. In the bent portion 18 which is wound around the core yarn 31 at an angle θA and is located on one end side in the yarn main axis direction, the covering yarn 32 of the first yarn 21 is wound around the core yarn 31 at an inclination angle θB. Further, in the second general portion 17, the covering yarn 32 of the first yarn 21 is wound around the core yarn 31 at an inclination angle θA, and in the bending portion 18 located on the other end side in the yarn main axis direction, the covering yarn is covered. 32 is wound around the core yarn 31 at an inclination angle θB. In the first general portion 16 located on the other end side in the yarn main axis direction, the covering yarn 32 of the first yarn 21 is wound around the core yarn 31 at an inclination angle θA.

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。 Although not shown, even when the textile base material 11 is viewed in a cross section along the yarn spindle of the second yarn 22, the first general portion 16 located on one end side in the yarn spindle direction has a first position. The covering thread 32 of the thread 22 of 2 is wound around the core thread 31 at an inclination angle θA, and at the bending portion 18 located on one end side in the yarn spindle direction, the covering thread 32 is wound around the core thread 31 at an inclination angle θB. There is. Further, in the second general portion 17, the covering yarn 32 of the second yarn 22 is wound around the core yarn 31 at an inclination angle θA, and in the bent portion 18 located on the other end side in the yarn main axis direction, the second thread is second. The covering thread 32 of the thread 22 is wound around the core thread 31 at an inclination angle θB. In the first general portion 16 located on the other end side in the yarn main axis direction, the covering yarn 32 is wound around the core yarn 31 at an inclination angle θA.

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。 Although not shown, in the portion of only the first general portion 16 in which the bending portion 18 does not exist, the covering yarn 32 is wound around the core yarn 31 of the first yarn 21 and the second yarn 22 at an inclination angle θA. ing.

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。
Next, the woven fabric base material 11 before being shaped will be described.
As shown in FIG. 6, the woven fabric base material 11 has a flat plate shape. The woven fabric base material 11 is provided with a portion forming the first general portion 16 in a square annular shape on the outer peripheral portion, and a portion forming the bent portion 18 is square inside the portion forming the first general portion 16. Prepare for the ring. Further, the woven fabric base material 11 is provided with a portion forming the second general portion 17 in a rectangular shape inside the portion forming the bent portion 18.

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。 In the woven fabric base material 11 before being shaped, when the woven fabric base material 11 is viewed in a cross section along the yarn spindle L1 of the first yarn 21, as shown in FIGS. 7 and 8, one end in the yarn spindle axis direction. In the portion serving as the first general portion 16 located on the side and the other end side, the covering yarn 32 of the first yarn 21 is wound around the core yarn 31 at an inclination angle θA.

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。 The covering yarn 32 of the first yarn 21 is wound around the core yarn 31 at an inclination angle θC at the portion serving as the bent portion 18 located on one end side and the other end side in the yarn main axis direction. This inclination angle θC is larger than the inclination angle θB of the covering thread 32 in the bent portion 18 after shaping. That is, the covering thread 32 of the bent portion 18 has a smaller inclination angle θ than before the shaping due to the shaping.

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。 Although not shown, the first general portion located on one end side and the other end side in the yarn spindle direction even when the woven fabric base material 11 is viewed in a cross section along the yarn spindle of the second yarn 22. At the portion 16, the covering thread 32 of the second thread 22 is wound around the core thread 31 at an inclination angle θA.

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。 The covering yarn 32 of the second yarn 22 is wound around the core yarn 31 at an inclination angle θC at the portion serving as the bent portion 18 located on one end side and the other end side in the yarn main axis direction. This inclination angle θC is larger than the inclination angle θB of the covering thread 32 in the bent portion 18 after shaping.

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。 As shown in FIG. 9, there is no portion that becomes the bent portion 18, and in the portion that becomes the first general portion 16, the covering yarn is compared with the core yarn 31 of the first yarn 21 and the second yarn 22. 32 is wound at an inclination angle θA.

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。 Therefore, as the woven fabric base material 11 is shaped, the inclination angle θB of the covering yarn 32 in the bent portion 18 becomes smaller than the inclination angle θC before shaping. This is because the covering yarn 32 is also pulled by pulling the first yarn 21 and the second yarn 22 as the woven fabric base material 11 is shaped. The inclination angle θC of the covering thread 32 at the portion to be the bent portion 18 is larger than the inclination angle θA of the covering thread 32 at the portion to be the first general portion 16 and the second general portion 17. .. This indicates that the inclination angle θC of the covering yarn 32 before the woven fabric base material 11 is shaped is larger than the inclination angle θB of the covering yarn 32 at the bent portion 18 after shaping.

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。 By increasing the inclination angle θC of the covering yarn 32, the covering even if the first yarn 21 and the second yarn 22 are pulled as the woven fabric base material 11 is shaped. It suppresses the elongation of the first yarn 21 and the second yarn 22 from being restricted by the yarn 32, and allows the first yarn 21 and the second yarn 22 to stretch.

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。 In a state where the woven fabric base material 11 having the above configuration is shaped and the first general portion 16, the second general portion 17, and the bent portion 18 are formed, each yarn 21 and 22 of the bent portion 18 is a covering yarn. Although it is configured to include 32, it is longer than the threads 21 and 22 of the general parts 16 and 17. As a result, in each of the yarns 21 and 22 constituting the bent portion 18, the stretching by the covering yarn 32 is not hindered, and the meandering due to the shaping is suppressed.

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。
Next, a method of obtaining the inclination angle θC set to develop the desired elongation with respect to the first yarn 21 and the second yarn 22 will be described.
The elongation of the covering thread 32 differs depending on the shape, bending method, size, and the like of the bent portion 18 of the woven fabric base material 11. Therefore, in the woven fabric base material 11, the amount of elongation required for the first and second threads 21 and 22 is set in advance according to the shape, bending method, size, and the like of the bent portion 18. Then, the inclination angle θC of the covering yarn 32 is calculated so that a desired elongation amount can be obtained. The inclination angle θC is calculated by the following equation (1).

Figure 0007056394000003
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。
Figure 0007056394000003
When the pitch of the covering yarn 32 before the yarns 21 and 22 are stretched is P0 and the pitch of the covering yarn 32 after the yarns 21 and 22 are stretched is P1, the amount of elongation of the covering yarn 32 is set. δ is expressed by the following equation.

δ=P/P…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。
δ = P 1 / P 0 ... Equation Further, as shown in FIG. 3A, the inclination angle θ is such that the pitch length of the covering thread 32 is H1 on one side, and the covering thread 32 for one pitch is developed. It is the size of the angle sandwiched between one side H1 and the hypotenuse H2 in a right triangle whose straight line is the hypotenuse H2. The other side of the right triangle having the inclination angle θ is the other side H3 connecting one side H1 and the hypotenuse H2.

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1.2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。 For example, in the bent portion 18, when the yarn diameters of the first yarn 21 and the second yarn 22 are 1 mm, the elongation amount is 1. To set in 2, the inclination angle θC of the covering yarn 32 before each yarn 21 and 22 is stretched is set to 76.2 degrees. Even when the yarn diameter is 2 mm or 3 mm, the inclination angle θC is calculated from the equation (1).

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。 The relationship between the amount of elongation and the inclination angle θC is shown in the graph of FIG. In the graph of FIG. 10, the horizontal axis shows the amount of elongation, and the vertical axis shows the inclination angle θC. As shown in the graph of FIG. 10, the larger the elongation amount is set, the larger the inclination angle θC is. Therefore, it is shown that the larger the inclination angle θC of the covering yarn 32, the larger the elongation amount of each yarn 21 and 22 can be.

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。
Next, a method for producing the fiber-reinforced composite material 10 will be described together with the operation of the present embodiment.
First, the flat woven fabric base material 11 is shaped to form a portion to be a first general portion 16, a second general portion 17, and a bent portion 18. When forming the bent portion 18, the first thread 21 and the second thread 22 constituting the bent portion 18 are pulled along with the shaping. At this time, the inclination angle θC of the covering thread 32 is preset so as to allow the extension of the first thread 21 and the second thread 22 due to the pulling. Therefore, the elongation of the first thread 21 and the second thread 22 is allowed. The first thread 21 and the second thread 22 constituting the first general portion 16 and the second general portion 17 hardly extend.

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。 Then, the shaped woven fabric base material 11 is impregnated and cured with the matrix resin 12 to become a fiber reinforced composite material 10. The impregnation curing of the matrix resin 12 is performed by an RTM (resin transfer molding) method. By impregnating and curing the matrix resin 12 in the woven fabric base material 11, the first thread 21 and the second thread 22 of the woven fabric base material 11 are combined with the matrix resin 12 to form a fiber-reinforced composite material 10. The fiber-reinforced composite material 10 is used, for example, as an outer panel of a moving body such as an aircraft or a passenger car.

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。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the woven fabric base material 11 constituting the fiber-reinforced composite material 10, the inclination angle θB of the covering yarn 32 in each yarn 21 and 22 constituting the bent portion 18 is set, and each yarn constituting the general portions 16 and 17 is set. It was made larger than the inclination angle θA of the covering thread 32 in 21 and 22. Therefore, even if the first thread 21 and the second thread 22 are configured such that the covering thread 32 is wound around the core thread 31, the first thread 21 and the second thread 22 are stretched when pulled for shaping the woven fabric base material 11. Is acceptable. As a result, unlike the case where elongation is not allowed in each of the yarns 21 and 22, it is possible to suppress the occurrence of meandering due to the difference in the path difference between the inside and the outside of the bending, and the general portions 16 and 17 are bent. The meandering of each thread 21 and 22 can be suppressed without making the weaving composition different from that of the portion 18, and the strength difference between the general portions 16 and 17 and the bent portion 18 can be reduced in the fiber reinforced composite material 10.

(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。 (2) The elongation amount of each of the yarns 21 and 22 is determined by the inclination angle θC of the covering yarn 32 before being shaped, and the larger the inclination angle θC, the larger the elongation amount. Then, in order to allow the shaping of the woven fabric base material 11, it is necessary to secure the elongation amount of each of the yarns 21 and 22 according to the shaping. The amount of elongation of each thread 21 and 22 can be grasped in advance. Then, the inclination angle θC for allowing the amount of elongation was calculated by the equation (1). Therefore, by using the yarns 21 and 22 in which the covering yarn 32 is wound around the core yarn 31 at the inclination angle θC calculated by using the equation (1), each yarn 21 that constitutes the bent portion 18 of the woven fabric base material 11 It is possible to suppress the occurrence of meandering in 22.

(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。 (3) In the woven fabric base material 11 before shaping, the inclination angle θC of the covering yarn 32 at the portion constituting the bent portion 18 is set, and the inclination of the covering yarn 32 at the portions constituting the general portions 16 and 17 is set. It was made larger than the angle θA. Therefore, when the woven fabric base material 11 is shaped to form the bent portion 18, the displacement of the covering yarn 32 allows the yarns 21 and 22 to stretch and suppresses the meandering of the yarns 21 and 22. The portion 18 can be formed.

(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。 (4) With a simple configuration of adjusting the inclination angle θ of the covering yarn 32 with respect to the core yarn 31, when the woven fabric base material 11 is shaped, the yarns 21 and 22 constituting the bent portion 18 meander. It can be suppressed from occurring.

(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。 (5) In the covering yarn 32, it is possible to suppress the meandering of each yarn 21 and 22 in the bent portion 18 of the woven fabric base material 11 only by locally adjusting the inclination angle θ only in the portion to be the bent portion 18. .. Therefore, as compared with the case where the woven structure is changed for each bent portion 18 of the woven fabric base material 11, the simple structure such as adjusting the inclination angle θ of the covering yarn 32 suppresses the occurrence of meandering of each yarn 21 and 22. can.

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。
In addition, this embodiment can be changed and carried out as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
○ In the woven fabric base material 11 after shaping, the inclination angle θA of the covering yarn 32 in the first general portion 16 and the second general portion 17 and the inclination angle θB of the covering yarn 32 in the bending portion 18 become equal. May be.

○ 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。
○ In the woven fabric base material 11, the shape and size of the bent portion 18 may be appropriately changed.
○ In the woven fabric base material 11, the first general part 16 may be omitted.
○ The calculation formula of the inclination angle θC may be an approximate formula obtained by multiplying the formula (1) by a coefficient.

○ 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。
○ The woven structure of the woven fabric base material 11 may be a satin weave or a twill weave other than the plain weave.
○ The woven fabric base material 11 is a multilayer in which a fiber layer formed by the first thread 21 and a fiber layer formed by the second thread 22 are laminated, and a plurality of fiber layers are restrained in the stacking direction by a restraining thread. It may be made of woven fabric.

○ 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。
○ The covering thread 32 may be a thread made of a fiber other than the reinforcing fiber.
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and another example will be added below.
(1) The pitch of the covering yarn before the first yarn and the second yarn are stretched is P0, and the pitch of the covering yarn after the first yarn and the second yarn are stretched is P0. When P1 is used, the elongation amount δ of the covering yarn is a woven fabric base material represented by the following formula.

δ=P/P…式 δ = P 1 / P 0 ... Equation

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 10 ... Fiber reinforced composite material, 11 ... Textile base material, 12 ... Matrix resin, 16 ... First general part, 17 ... Second general part, 18 ... Bending part, 21 ... First thread, 22 ... Second Thread, 31 ... core thread, 32 ... covering thread

Claims (4)

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。
The matrix resin is composited with a woven fabric base material having a plurality of first yarns arranged in parallel with each other and a plurality of second yarns arranged in parallel with each other and in a direction intersecting with the first yarn. It is a fiber reinforced composite material
The woven fabric base material has a flat plate-shaped general portion and a flat plate-shaped general portion.
It has a bent portion that is bent or curved with respect to the general portion and has a surface that intersects the surface of the general portion.
The first thread and the second thread include a core thread made of a reinforcing fiber and a covering thread spirally wound around the core thread.
In the first yarn and the second yarn, the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn spindle at the portion constituting the general portion is defined as the inclination angle θA, and the yarn at the portion constituting the bending portion. When the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the main shaft is the inclination angle θB, the fiber reinforced composite material is characterized in that the inclination angle θB > the inclination angle θA is established.
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。
Figure 0007056394000004
In a triangle whose one side is the length of one pitch of the covering thread and whose hypotenuse is the straight line where the covering thread for one pitch is developed, the inclination angle is the size of the angle sandwiched between the one side and the hypotenuse. The other side of the triangle having the inclination angle is the other side connecting the one side and the hypotenuse, and the elongation amount of the covering thread accompanying the shaping of the fabric base material is δ, and the fabric base. Assuming that the inclination angle θC of the covering yarn with respect to the yarn spindle at the portion constituting the bending portion before being shaped in the material, the inclination angle θC is calculated by the following equation (1). The fiber-reinforced composite material according to claim 1.
Figure 0007056394000004
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。
It is a flat plate having a plurality of first threads arranged parallel to each other and a plurality of second threads arranged parallel to each other and in a direction intersecting the first thread, and is shaped. A woven fabric base material having a flat plate-shaped general portion and a bent portion that is bent or curved with respect to the general portion and has a surface intersecting with the surface of the general portion.
The first thread and the second thread include a core thread made of a reinforcing fiber and a covering thread spirally wound around the core thread.
In the first thread and the second thread before shaping, the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn main shaft at the portion serving as the general portion is defined as the inclination angle θA, and the portion serving as the bending portion. The textile base material is characterized in that the inclination angle θB> the inclination angle θA is established, where the inclination angle θB is the magnitude of the inclination of the covering yarn with respect to the yarn main shaft of the yarn.
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。
Figure 0007056394000005
In a triangle whose one side is the length of one pitch of the covering thread and whose hypotenuse is the straight line where the covering thread for one pitch is developed, the inclination angle is the size of the angle sandwiched between the one side and the hypotenuse. The other side of the triangle having the inclination angle is the other side connecting the one side and the hypotenuse, and the elongation amount of the covering thread accompanying the shaping of the fabric base material is δ, and the fabric base. Assuming that the inclination angle θC of the covering yarn with respect to the yarn spindle at the portion constituting the bending portion before being shaped in the material, the inclination angle θC is calculated by the following equation (2). The woven base material according to claim 3.
Figure 0007056394000005
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