JP7462430B2 - 複合材料及び複合材料の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複合材料及び複合材料の製造方法の技術に関する。

従来、複合材料及び複合材料の製造方法の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１には、強化繊維からなる糸が交差して基材全体にわたって配される編物基材が開示されている。また特許文献１には、前記編物基材に樹脂を含浸させて加熱圧縮することで製造される複合材料（繊維強化プラスチック）が開示されている。

特許第６０８４０４１号公報

特許文献１に記載されたような複合材料には、用途に応じてネジ孔などの孔が形成される場合がある。しかしながら、当該複合材料に機械加工により孔を形成する場合、強化繊維の一部が切断され、当該複合材料の強度が部分的に低下するおそれがあった。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、孔を有しながらも、一様な強度を有する複合材料及び複合材料の製造方法を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本発明は、強化繊維を編んで形成されている編地部と、前記強化繊維に沿って成形されることで、前記編地部の空隙を貫通する孔が形成されている樹脂からなる母材と、を具備し、前記編地部は、前記孔に対応する位置の空隙が、周囲の空隙よりも大きい編み組織となるように形成されており、前記編み組織は、隣接する編目同士を寄せて重ねる、あるいは隣接する編目の間に空針を設けた針抜き組織、を用いた編成により形成されるものである。

また、前記強化繊維にコーティングされた樹脂が前記母材として用いられていてもよい。

また、前記孔に設けられた中空状の筒状部材をさらに具備するものであってもよい。

また本発明は、強化繊維を用いて編地部を編成する編成工程と、前記編地部の空隙を貫通する孔が形成されるように、前記強化繊維に沿って樹脂を成形する成形工程と、を具備し、前記編成工程においては、前記孔に対応する位置の空隙が、周囲の空隙よりも大きい編み組織となるように編地部が編成され、前記編み組織は、隣接する編目同士を寄せて重ねる、あるいは隣接する編目の間に空針を設けた針抜き組織、を用いた編成により形成されるものである。

また、前記編成工程においては、樹脂がコーティングされた前記強化繊維が用いられ、前記成形工程においては、前記強化繊維にコーティングされた樹脂が成形されるものであってもよい。

また、前記成形工程においては、前記孔を形成する空隙に、前記孔に対応した形状を有する孔形成部材が挿入された状態で、樹脂が成形され、前記成形工程の後で、成形された樹脂から前記孔形成部材を除去する除去工程をさらに具備するものであってもよい。

また、前記成形工程においては、前記孔を形成する空隙に、筒状部材が挿入された状態で、樹脂が成形されるものであってもよい。

本発明の効果として、孔を有しながらも、一様な強度を有することができる、という効果を奏する。

第一実施形態に係る複合材料の構成を示した図。 第一実施形態に係る編地部の構成を示した図。 第一実施形態に係る複合材料の製造方法の各工程を示した図。 コーティングされた強化繊維を示した図。 （ａ）第一実施形態に係る金型を示した断面図。（ｂ）下型を示した斜視図。 編地部にピンが挿入される様子を示した図。 （ａ）第二実施形態に係る複合材料の構成を示した図。（ｂ）２つの編地部を重ね合わせる様子を示した図。 （ａ）第三実施形態に係る複合材料を示した図。（ｂ）同じく、斜視図。 第四実施形態に係る複合材料の製造方法の概略を示した図。 第四実施形態に係る複合材料の製造方法の各工程を示した図。

まず、図１及び図２を用いて、本発明の第一実施形態に係る複合材料１００の構成について説明する。

図１に示す複合材料１００は、２種類以上の異なる素材を組み合わせて形成された材料である。より具体的には、複合材料１００は、炭素繊維を強化材として用いた繊維強化プラスチック（炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ））である。複合材料１００は、主として編地部１１０及び母材１２０を具備する。

図１及び図２に示す編地部１１０は、編糸１１１により編成されたベース編地部にインレイ糸１１２が挿入された状態で形成される。なお、図２においては、編糸１１１とインレイ糸１１２を区別し易くするため、インレイ糸１１２を破線で示している。編地部１１０の編糸１１１及びインレイ糸１１２には、強化繊維（本実施形態においては、炭素繊維）が用いられる。具体的には、編糸１１１及びインレイ糸１１２は、束ねられた炭素繊維を適宜の撚り方で撚って形成される。

編糸１１１は、コース方向（図１及び図２における紙面左右方向）に沿った複数のループ状の編目部１１１ａと、隣接する編目部１１１ａ間にわたって延びる渡り部１１１ｂと、を形成するように編成される。また、編糸１１１は、後述する孔１２１が形成される部分を避けるように編成される。具体的には、孔１２１が形成される部分と重複する位置の編目部１１１ａが、コース方向（紙面左右いずれか）に隣接する編目部１１１ａに寄せられて編成される。

インレイ糸１１２は、隣接する編目部１１１ａの前後（図１及び図２における紙面手前側及び奥側）を交互に通過するように編成される。また、インレイ糸１１２は、後述する孔１２１が形成される部分を避けるように編成される。具体的には、インレイ糸１１２は、ウエール方向（図１及び図２における紙面上下方向）における配列ピッチを適宜変更することで、孔１２１が形成される部分と重複する位置を避けるように編成される。

このようにして、編地部１１０は、孔１２１が形成される部分に、周囲の空隙（編目部１１１ａの空隙１１０ｂや、隣接する編目部１１１ａ間の空隙１１０ｃ等）と比較して大きな空隙（以下、「孔用空隙１１０ａ」と称する）が形成された編み組織となるように編成される。

図１に示す母材１２０は、編地部１１０（強化繊維）によって強化される樹脂である。母材１２０には、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂や、ナイロン樹脂、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられる。なお、母材１２０の割合（複合材料１００における母材１２０の体積や重量の割合）は限定するものではない。例えば本実施形態では、後述するように、予め編地部１１０にコーティングされた樹脂Ｒ（図４参照）を成形することを想定している。このような場合、複合材料１００における樹脂Ｒの割合は比較的小さくなることが想定されるが、このような割合の小さい樹脂Ｒであっても、母材１２０として用いることができる。

母材１２０は、編地部１１０の編み組織に沿って成形されている。すなわち、母材１２０は、編糸１１１及びインレイ糸１１２に沿うように成形されている。編地部１１０の比較的大きな空隙（孔用空隙１１０ａ）の中央付近には、母材１２０を前後に貫通するような孔１２１が形成される。

複合材料１００（母材１２０）に形成された孔１２１は、適宜の用途に用いる（例えば、雌ネジを形成してネジ孔として利用する、通気用の孔として利用する等）ことができる。また当該孔１２１は編地部１１０を避けるように形成されている。すなわち、編地部１１０の強化繊維を切断することなく孔１２１が形成されている。このため、孔１２１の形成に伴う複合材料１００の強度の低下を抑制することができる。

次に、図２から図６を用いて、複合材料１００の製造方法について説明する。

図３に示すように、本実施形態に係る複合材料１００の製造方法は、主として編成工程Ｓ１１０、型締め工程Ｓ１２０、成形工程Ｓ１３０、型開き工程Ｓ１４０及び加工工程Ｓ１５０を具備する。以下、各工程について順に説明する。

図３に示す編成工程Ｓ１１０は、強化繊維（編糸１１１及びインレイ糸１１２）を用いて編地部１１０を編成する工程である。編成工程Ｓ１１０において、編糸１１１及びインレイ糸１１２が編成され、上述の編地部１１０（図２参照）が形成される。

ここで、編成工程Ｓ１１０で用いられる編糸１１１及びインレイ糸１１２について説明する。図４に示すように、編成工程Ｓ１１０で用いられる編糸１１１及びインレイ糸１１２には、予め母材１２０として用いられる樹脂Ｒがコーティングされている。このように、編糸１１１及びインレイ糸１１２に予め樹脂Ｒをコーティングすることで、後述する成形工程Ｓ１３０において、編糸１１１及びインレイ糸１１２に満遍なく樹脂Ｒを含浸させることができる。

編成工程Ｓ１１０において、所望の形状の編地部１１０が形成される。例えば、最終製品に応じた立体的形状を有する編地部１１０を形成することも可能である。

編成工程Ｓ１１０において編地部１１０が形成された後、型締め工程Ｓ１２０に移行する。

図３に示す型締め工程Ｓ１２０は、編成工程Ｓ１１０で編成された編地部１１０を金型１内に配置する工程である。以下、具体的に説明する。

図５には、本実施形態において用いられる金型１の一例を示している。本実施形態における金型１は、主として下型１０及び上型２０を具備する。本実施形態においては、略半円筒状の複合材料１００を形成可能な金型１を例示している。

下型１０には、上向きに突出するように、半円柱状の凸部１１が形成される。凸部１１の上端部には、上向きに突出するようにピン１２が設けられる。当該ピン１２は、製造する複合材料１００に形成される孔１２１に対応する位置に配置される。ピン１２は、略円柱状に形成される。ピン１２の外径は、母材１２０に形成される孔１２１の内径と略同一となるように形成される。本実施形態においては、ピン１２は、凸部１１の長手方向両端部にそれぞれ１つずつ（計２つ）設けられている。

上型２０には、下向きに開口するように、半円柱状の凹部２１が形成される。凹部２１の上端部には、下型１０のピン１２に対向する位置に、当該ピン１２の先端部を収容可能な収容穴２２が形成される。

下型１０及び上型２０は、型締め機構（不図示）によって互いに近接する方向及び離間する方向に相対移動することができる。

型締め工程Ｓ１２０においては、まず上述の下型１０の凸部１１の上面に、編成工程Ｓ１１０において編成された編地部１１０がセットされる。この際、図６に示すように、下型１０のピン１２が、編地部１１０の孔用空隙１１０ａに下方から挿入される。また、ピン１２は、編地部１１０の編糸１１１及びインレイ糸１１２と干渉しないように（編糸１１１等を屈曲させないように）、孔用空隙１１０ａに挿入される。

次に、図５（ａ）に示すように、型締め機構（不図示）によって下型１０及び上型２０が互いに近接するように相対移動（型締め）される。下型１０及び上型２０が型締めされると、下型１０の凸部１１が上型２０の凹部２１に侵入する。この際、ピン１２の先端部が収容穴２２に収容される。下型１０の凸部１１と上型２０の凹部２１の間には、成形する複合材料１００の形状（本実施形態では、略半円筒状）に応じたキャビティＣが形成される。当該キャビティＣ内に、編地部１１０が配置されることになる。

型締め工程Ｓ１２０において金型１が型締めされた後、成形工程Ｓ１３０に移行する。

図３に示す成形工程Ｓ１３０は、型締め工程Ｓ１２０において型締めされた編地部１１０に対して樹脂Ｒを成形する工程である。成形工程Ｓ１３０においては、キャビティＣ内の編地部１１０が適宜加圧、加熱等され、編糸１１１及びインレイ糸１１２にコーティングされた樹脂Ｒが成形される。これによって、強化繊維（編糸１１１及びインレイ糸１１２）に沿って樹脂Ｒ（母材１２０）が成形され、上述の母材１２０（図１参照）が形成される。

この際、編地部１１０の孔用空隙１１０ａには、下型１０と上型２０とにわたるピン１２が挿通されている。このため、母材１２０は、ピン１２を避けるように成形される。これによって、母材１２０に、ピン１２の外径と概ね同じ大きさの内径を有する孔１２１が形成される。

これに対して、孔用空隙１１０ａ以外の比較的小さな空隙（編目部１１１ａの空隙１１０ｂや、隣接する編目部１１１ａ間の空隙１１０ｃ等）には樹脂Ｒが行き渡り、当該空隙は樹脂Ｒによって埋められる。したがって、当該空隙に孔は形成されない。

成形工程Ｓ１３０において母材１２０が成形された後、型開き工程Ｓ１４０に移行する。

図３に示す型開き工程Ｓ１４０は、成形工程Ｓ１３０で成形された複合材料１００を金型１から取り出す工程である。型開き工程Ｓ１４０においては、型締め機構（不図示）によって下型１０及び上型２０が互いに離間するように相対移動（型開き）される。その後、型開きされた下型１０から複合材料１００が取り外される。この際、下型１０のピン１２が複合材料１００から引き抜かれる（除去される）。

型開き工程Ｓ１４０において複合材料１００が金型１から取り出された後、加工工程Ｓ１５０に移行する。

図３に示す加工工程Ｓ１５０は、必要に応じて複合材料１００に加工を施す工程である。加工工程Ｓ１５０においては、例えば、複合材料１００のバリ取り加工、孔１２１に対するネジ切り加工（雌ネジを形成する加工）等が行われる。

以上のような製造方法（編成工程Ｓ１１０～加工工程Ｓ１５０）により、孔１２１が形成された複合材料１００が製造される。上述のように、本実施形態では複合材料１００に孔１２１を形成するために、機械加工を施す必要がない。したがって、工具を傷めることなく孔１２１を形成することができる。また、孔１２１は編地部１１０の孔用空隙１１０ａ部分に形成されるため、孔１２１を形成するために編地部１１０の強化繊維（編糸１１１及びインレイ糸１１２）を切断する必要がない。したがって、孔１２１の形成に伴う複合材料１００の強度の低下を抑制することができる。

以上の如く、本実施形態に係る複合材料１００は、
強化繊維（編糸１１１及びインレイ糸１１２）を編んで形成されている編地部１１０と、
前記強化繊維に沿って成形されることで、前記編地部の空隙（孔用空隙１１０ａ）を貫通する孔１２１が形成されている樹脂からなる母材１２０と、
を具備するものである。
このように構成することにより、孔１２１を有しながらも、一様な強度を有することができる。すなわち、強化繊維を切断することなく孔１２１を形成することができるため、複合材料１００の強度の部分的な低下を抑制することができる。また、樹脂成形後に孔１２１を形成するための加工が不要となる。これによって、比較的強度の高い複合材料１００に孔１２１を形成する際に工具を傷めることがなくなるため、製造コストの削減を図ることができる。

また、複合材料１００は、
前記強化繊維（編糸１１１及びインレイ糸１１２）にコーティングされた樹脂Ｒが前記母材１２０として用いられている。
このように構成することにより、母材１２０を容易に形成することができる。すなわち、予め強化繊維にコーティングされた樹脂Ｒを用いることで、別途樹脂を供給する必要がなくなる（又は、別途供給される樹脂の量を削減することができる）。

また、前記編地部１１０は、
前記孔１２１に対応する位置の空隙（孔用空隙１１０ａ）が、周囲の空隙（空隙１１０ｂ及び空隙１１０ｃ）よりも大きい編み組織となるように形成されている。
このように構成することにより、比較的大きな空隙（孔用空隙１１０ａ）を形成することで、当該空隙部分に孔１２１を容易に形成することができる。例えば、比較的大きな空隙（孔用空隙１１０ａ）を形成することで、ピン１２を容易に挿入することができると共に、ピン１２と強化繊維との干渉を防止することができる。また、例えば編目の大きさは編機のゲージ等によりある程度決定されてしまうが、編み組織を任意に設定することによって、任意の大きさの孔１２１を形成することもできる。

また、本実施形態に係る複合材料１００の製造方法は、
強化繊維（編糸１１１及びインレイ糸１１２）を用いて編地部１１０を編成する編成工程Ｓ１１０と、
前記編地部１１０の空隙（孔用空隙１１０ａ）を貫通する孔１２１が形成されるように、前記強化繊維に沿って樹脂Ｒを成形する成形工程Ｓ１３０と、
を具備するものである。
このように構成することにより、孔１２１を有しながらも、一様な強度を有する複合材料１００を製造することができる。すなわち、強化繊維を切断することなく孔１２１を形成することができるため、複合材料１００の強度の部分的な低下を抑制することができる。また、樹脂成形後に孔１２１を形成するための加工が不要となる。これによって、比較的強度の高い複合材料１００に孔１２１を形成する際に工具を傷めることがなくなるため、製造コストの削減を図ることができる。

また、前記編成工程Ｓ１１０においては、
樹脂Ｒがコーティングされた前記強化繊維が用いられ、
前記成形工程Ｓ１３０においては、
前記強化繊維にコーティングされた樹脂Ｒが成形されるものである。
このように構成することにより、編地部１１０の編み組織に応じた孔１２１を容易に形成することができる。すなわち、予め強化繊維に樹脂Ｒをコーティングしているため、容易に強化繊維に沿った樹脂Ｒの成形を行うことができる。

また、前記編成工程Ｓ１１０においては、
前記孔１２１に対応する位置の空隙（孔用空隙１１０ａ）が、周囲の空隙（空隙１１０ｂ及び空隙１１０ｃ）よりも大きい編み組織となるように編地部１１０が編成される。
このように構成することにより、比較的大きな空隙（孔用空隙１１０ａ）を形成することで、当該空隙部分に孔１２１を容易に形成することができる。

また、前記成形工程Ｓ１３０においては、
前記孔１２１を形成する空隙（孔用空隙１１０ａ）に、前記孔１２１に対応した形状を有する孔形成部材（ピン１２）が挿入された状態で、樹脂Ｒが成形され、
前記成形工程Ｓ１３０の後で、成形された樹脂Ｒから前記孔形成部材（ピン１２）を除去する除去工程（型開き工程Ｓ１４０）をさらに具備するものである。
このように構成することにより、所望の形状の孔を容易に形成することができる。すなわち、ピン１２を用いることで、ピン１２に対応した形状の孔１２１を容易に形成することができる。

なお、本実施形態に係る編糸１１１及びインレイ糸１１２は、本発明に係る強化繊維の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る孔用空隙１１０ａは、本発明に係る空隙（孔が形成される空隙）の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る空隙１１０ｂ及び空隙１１０ｃは、本発明に係る空隙（孔が形成される空隙の、周囲の空隙）の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るピン１２は、本発明に係る孔形成部材の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る型開き工程Ｓ１４０は、本発明に係る除去工程の実施の一形態である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想の範囲内で適宜の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、強化繊維として炭素繊維を用いた例を示したが、本発明はこれに限るものではなく、その他種々の強化繊維（例えば、ガラス繊維、アラミド繊維等）を用いることも可能である。

また、本実施形態においては、インレイ糸１１２を有する編地部１１０を例示したが、本発明はこれに限るものではなく、例えばインレイ糸１１２を用いることなく編地部１１０を編成することも可能である。なお、後述する他の実施形態においても同様に、インレイ糸（インレイ糸１１２、並びに後述するインレイ糸２１２Ａ及びインレイ糸２１２Ｂ）を必ずしも用いる必要はない。また、本実施形態において例示した編地部１１０の編み組織は一例であり、任意の編み組織とすることが可能である。すなわち、公知の編成方法により、編地部１１０に任意の形状の空隙を形成することが可能である。例えば、本実施形態においては、編目を隣接する編目に寄せて重ねた編み組織を用いたが、隣接する編目の間に空針を設けた針抜き組織を用いて編成することもできる。

また、編地部１１０の孔用空隙１１０ａの大きさ、配置、個数等は限定するものではなく、任意に変更することが可能である。例えば、孔用空隙１１０ａの大きさは、周囲の空隙１１０ｂ及び空隙１１０ｃ等と同じ大きさとなるように形成してもよい。

また、本実施形態においては、予め強化繊維にコーティングされた樹脂Ｒを成形して複合材料１００を形成する例を示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、別途供給される樹脂を成形して複合材料１００を形成することも可能である。また、予め強化繊維にコーティングされた樹脂Ｒと、別途供給される樹脂の両方を成形して複合材料１００を形成することも可能である。

また、成形工程Ｓ１３０における樹脂の成形方法は限定するものではなく、種々の方法を用いることができる。例えば、樹脂の成形方法として、接触圧成形法、低圧成形法、高圧成形法、射出成形法、プレス成形法等の種々の方法を採用することができる。

また、成形工程Ｓ１３０において用いられる金型１の形状等は限定するものではなく、任意の形状に変更することが可能である。

また、本実施形態においては、成形工程Ｓ１３０において、孔用空隙１１０ａにピン１２を挿入した状態で樹脂Ｒを成形して孔１２１を形成する例を示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、ピン１２を用いることなく樹脂Ｒを成形することで、比較的大きな孔用空隙１１０ａの内側にのみ孔１２１を形成し、その周囲の空隙１１０ｂ及び空隙１１０ｃ等（孔用空隙１１０ａと比べて小さい空隙）には樹脂を充填させる（孔１２１を形成しない）ことも可能である。この場合、確実に孔１２１が形成されるように、編み組織（特に、孔用空隙１１０ａの大きさ）、樹脂の量、樹脂の成形方法（温度、圧力等）等を適宜設定することが望ましい。

また、本実施形態において示した孔１２１の大きさや形状等は一例であり、母材１２０に形成される孔１２１の大きさや形状等は任意に変更することができる。例えば、孔１２１の大きさや形状等を空隙（孔用空隙１１０ａ）と一致させ、空隙そのものが孔１２１を成す構成とすることも可能である。

また、本実施形態においては、孔用空隙１１０ａのみに孔１２１を形成し、その他の空隙１１０ｂ及び空隙１１０ｃ等には孔１２１を形成しない例を示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、孔用空隙１１０ａだけでなく、その他の空隙１１０ｂ及び空隙１１０ｃ等にも孔１２１が形成されるように、樹脂を成形することも可能である。この場合、例えば、各空隙にピン１２を挿入した状態で樹脂を成形することで、各空隙に孔１２１を形成することができる。また、編み組織、樹脂の量、樹脂の成形方法等を適宜設定して、ピン１２を用いることなく孔１２１を形成してもよい。

また、本実施形態においては、編み組織によって、周囲の空隙１１０ｂ及び空隙１１０ｃよりも大きな孔用空隙１１０ａを形成し、当該孔用空隙１１０ａに孔１２１を形成する例を示したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、比較的大きな空隙（孔用空隙１１０ａ）を形成することなく、一様な編み組織に形成された空隙（例えば、図２に示す空隙１１０ｂ及び空隙１１０ｃ）のみを形成し、当該空隙１１０ｂ及び空隙１１０ｃに孔１２１を形成することも可能である。このように、編み組織に形成された各空隙に孔１２１を形成することで、多数の孔１２１（多孔）を有する複合材料１００を得ることができる。このような多孔の複合材料１００は、高い通気性が期待できるため、例えばドローンのプロペラケージ等に利用することが可能である。

以下では、本発明の他の実施形態について、具体的に説明する。

まず、第二実施形態に係る複合材料２００について説明する。

図７（ａ）に示す複合材料２００は、複数（図例では、２つ）の編地部２１０Ａ及び２１０Ｂが重ね合わせて形成される点で、第一実施形態に係る複合材料１００と異なっている。なお、編地部２１０Ａ及び編地部２１０Ｂの編み出し方法は、第一実施形態に係る編地部１１０（図２等参照）と概ね同様であるため、詳細な説明は省略する。

図７（ｂ）に示す編地部２１０Ａ及び編地部２１０Ｂは、略同一形状（図例では、略矩形状）となるように形成される。しかし、編地部２１０Ａと編地部２１０Ｂは、互いに異なる方向から編み出して形成されている点で相違している。具体的には、編地部２１０Ａ及び編地部２１０Ｂは、互いに９０度異なる方向から編み出して形成されている。図７では、編地部２１０Ａ及び編地部２１０Ｂの編み出し方向を示すために、それぞれのインレイ糸（インレイ糸２１２Ａ及びインレイ糸２１２Ｂ）が延びる方向を直線で示している。

なお、本実施形態においても第一実施形態と同様に、複合材料２００に孔２２１を形成することを想定している。したがって、編地部２１０Ａ及び編地部２１０Ｂは、それぞれ孔２２１を形成する部分に第一実施形態と同様の孔用空隙２１０ａが形成された編み組織となるように編成されている。図７（ｂ）では、編地部２１０Ａ及び編地部２１０Ｂにおける孔用空隙２１０ａの位置を、円で模式的に示している。

第二実施形態において、樹脂を成形する場合、図７（ｂ）に示すように、編地部２１０Ａ及び編地部２１０Ｂの形状を一致させた状態で重ね合わせる。このとき、編地部２１０Ａ及び編地部２１０Ｂの孔用空隙２１０ａ同士の位置も一致する。この状態で、第一実施形態と同様の金型１を用いて樹脂を成形する。これによって、図７（ａ）に示すように、孔２２１が形成された複合材料２００を製造することができる。

なお、本実施形態においては２つの編地部を重ね合わせる例を示したが、本発明はこれに限らず、３つ以上の編地部を重ね合わせることも可能である。

次に、第三実施形態に係る複合材料３００について説明する。

図８に示す複合材料３００は、孔１２１に筒状部材３３０が設けられる点で、第一実施形態に係る複合材料１００と異なっている。具体的には、複合材料３００の孔１２１には、複合材料３００の厚さと略同一の長さを有する略円筒状の筒状部材３３０が挿入されている。当該筒状部材３３０としては、例えば内周面に雌ネジが形成されたナットリベット等を用いることができる。

筒状部材３３０は、上述の成形工程Ｓ１３０よりも前の適宜のタイミングで、編地部１１０の孔用空隙１１０ａに挿入される。例えば、上述の型締め工程Ｓ１２０において、下型１０のピン１２に代えて、筒状部材３３０が編地部１１０の孔用空隙１１０ａに挿入される。この状態で成形工程Ｓ１３０を行うことで、複合材料３００の孔１２１に筒状部材３３０を設けることができる。

このように、予め形状の定まった筒状の部材（筒状部材３３０）を複合材料３００に設けることで、当該複合材料３００に安定した形状の孔（筒状部材３３０の中空部分）を形成することができる。また、孔用空隙１１０ａよりも小さい外径を有する筒状部材３３０を用いれば、周囲の強化繊維（編糸１１１及びインレイ糸１１２）との干渉を避けることもできる。これによって、筒状部材３３０を配置するために強化繊維を部分的に屈曲させることもないため、複合材料３００の強度の低下を抑制することができる。

以上の如く、本実施形態に係る複合材料３００は、
前記孔１２１に設けられた中空状の筒状部材３３０をさらに具備するものである。
このように構成することにより、筒状部材３３０を介して母材１２０に孔（筒状部材３３０の中空部分）を形成することができる。これによって、所望の孔（筒状部材３３０の中空部分）を確実に形成することができる。

また、前記成形工程Ｓ１３０においては、
前記孔１２１を形成する空隙（孔用空隙１１０ａ）に、筒状部材３３０が挿入された状態で、樹脂が成形される。
このように構成することにより、筒状部材３３０を介して母材１２０に孔（筒状部材３３０の中空部分）を形成することができる。これによって、所望の孔（筒状部材３３０の中空部分）を確実に形成することができる。

なお、本実施形態において示した筒状部材３３０は一例であり、筒状部材３３０の大きさ、形状等は任意に変更することが可能である。

次に、第四実施形態に係る複合材料４００について説明する。

図９に示す複合材料４００は、樹脂を成形する際に（成形工程Ｓ１３０において）加圧されない点で、第一実施形態に係る複合材料１００と異なっている。複合材料４００は、第一実施形態のように型締めや型開き（型締め工程Ｓ１２０及び型開き工程Ｓ１４０）が行われることがない。また、複合材料４００は、加圧されることなく、加熱のみで樹脂が成形される。以下、具体的に説明する。

図１０に示すように、第四実施形態に係る複合材料４００の製造方法は、主として編成工程Ｓ４１０、取り付け工程Ｓ４２０、成形工程Ｓ４３０、取り外し工程Ｓ４４０及び加工工程Ｓ４５０を具備する。以下、各工程について順に説明する。

図１０に示す編成工程Ｓ４１０は、強化繊維（編糸１１１及びインレイ糸１１２）を用いて編地部４１０を編成する工程である。編成工程Ｓ４１０において、図９に示すような編地部４１０が形成される。編地部４１０は、第一実施形態に係る編地部１１０と同様に、樹脂Ｒによってコーティングされた強化繊維（編糸１１１及びインレイ糸１１２）により形成される。編地部４１０は、後述する金型２に沿うような立体形状（漏斗状）となるように編成される。また、編地部４１０には、適宜の間隔で、周囲の空隙１１０ｂ及び空隙１１０ｃ等と比較して大きな空隙４１０ａが形成される。

編成工程Ｓ４１０において編地部４１０が形成された後、取り付け工程Ｓ４２０に移行する。

図１０に示す取り付け工程Ｓ４２０は、編成工程Ｓ４１０で編成された編地部４１０を金型２に取り付ける工程である。取り付け工程Ｓ４２０において、図９に示すように、編成工程Ｓ４１０で編成された編地部４１０が金型２の上面に取り付けられる。

ここで、図９には、第四実施形態に係る複合材料４００を成形する際に用いる金型２の一例を示している。本実施形態では、漏斗状に形成した金型２を例示している。金型２は、先端部（先細りに形成された部分）を上に向けて配置されている。

取り付け工程Ｓ４２０において、編地部４１０は、上方から金型２にかぶせるようにして、当該金型２に取り付けられる。

取り付け工程Ｓ４２０において金型２に編地部４１０が取り付けられた後、成形工程Ｓ４３０に移行する。

図１０に示す成形工程Ｓ４３０は、取り付け工程Ｓ４２０において金型２に取り付けられた編地部４１０に対して樹脂を成形する工程である。成形工程Ｓ４３０においては、第一実施形態とは異なり、編地部４１０は加圧されることなく、加熱のみが行われる。具体的には、編地部４１０が取り付けられた金型２がオーブンに投入され、適宜の温度で加熱される。これによって、強化繊維にコーティングされていた樹脂が、当該強化繊維（編糸１１１及びインレイ糸１１２）に沿って成形される。

この際、樹脂は編糸１１１及びインレイ糸１１２に沿って成形されるため、各空隙の中央付近には樹脂が行き渡らず、母材４２０を前後に貫通するような孔が形成される（図９参照）。比較的大きな空隙４１０ａに形成される孔４２１は、その他の空隙１１０ｂ及び空隙１１０ｃ等に形成される孔４２２よりも大きくなる。特に本実施形態では、成形工程Ｓ４３０において加圧することがないため、各空隙の中央まで樹脂が行き渡りにくく、孔を形成し易い。

成形工程Ｓ４３０において母材４２０が成形された後、取り外し工程Ｓ４４０に移行する。

図１０に示す取り外し工程Ｓ４４０は、成形工程Ｓ４３０で成形された複合材料４００を金型２から取り外す工程である。取り外し工程Ｓ４４０において、図９に示すように、成形工程Ｓ４３０で成形された複合材料４００が金型２から持ち上げられるようにして取り外される。

取り外し工程Ｓ４４０において複合材料４００が金型２から取り外された後、加工工程Ｓ４５０に移行する。

図１０に示す加工工程Ｓ４５０は、必要に応じて複合材料４００に加工を施す工程である。加工工程Ｓ４５０においては、例えば、複合材料４００のバリ取り加工、孔４２１に対するネジ切り加工（雌ネジを形成する加工）等が行われる。

以上のような製造方法（編成工程Ｓ４１０～加工工程Ｓ４５０）により、孔４２１及び孔４２２が形成された複合材料４００が製造される。上述のように、本実施形態では複合材料４００に孔４２１及び孔４２２を形成するために、機械加工を施す必要がない。したがって、工具を傷めることなく孔４２１及び孔４２２を形成することができる。特に本実施形態では、第一実施形態のようにピン１２を用いることなく孔４２１及び孔４２２を形成することができる。

また、本実施形態のように、強化繊維（編糸１１１及びインレイ糸１１２）にコーティングされた樹脂Ｒを母材４２０として用いることで、編地部４１０の編み組織に応じた孔４２１を容易に形成することができる。すなわち、予め強化繊維に樹脂Ｒをコーティングしているため、容易に強化繊維に沿った樹脂Ｒの成形を行うことができる。

なお、本実施形態のように、ピン１２を用いることなく孔４２１及び孔４２２を形成する場合には、確実に孔４２１及び孔４２２が形成されるように、編み組織（特に、空隙４１０ａ、空隙１１０ｂ及び空隙１１０ｃの大きさ）、樹脂の量、樹脂の成形方法（温度、圧力等）等を適宜設定することが望ましい。

また、本実施形態ではピン１２を用いることなく孔４２１及び孔４２２を形成する例を示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、金型２にピン１２を設け、当該ピン１２を編地部４１０の空隙４１０ａ等に挿入した状態で樹脂を成形し、孔４２１等を形成することも可能である。

また、本実施形態では各空隙に孔を形成する例を示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、周囲の空隙１１０ｂ及び空隙１１０ｃに比べて大きく形成された空隙４１０ａにのみ孔４２１を形成することも可能である。

１ 金型
１２ ピン
１００ 複合材料
１１０ 編地部
１１０ａ 孔用空隙
１１１ 編糸
１１２ インレイ糸
１２０ 母材
１２１ 孔
Ｒ 樹脂

Claims (7)

1. 強化繊維を編んで形成されている編地部と、
   前記強化繊維に沿って成形されることで、前記編地部の空隙を貫通する孔が形成されている樹脂からなる母材と、
   を具備し、
   前記編地部は、
   前記孔に対応する位置の空隙が、周囲の空隙よりも大きい編み組織となるように形成されており、
   前記編み組織は、隣接する編目同士を寄せて重ねる、あるいは隣接する編目の間に空針を設けた針抜き組織、を用いた編成により形成される、
   複合材料。
2. 前記強化繊維にコーティングされた樹脂が前記母材として用いられている、
   請求項１に記載の複合材料。
3. 前記孔に設けられた中空状の筒状部材をさらに具備する、
   請求項１又は請求項２に記載の複合材料。
4. 強化繊維を用いて編地部を編成する編成工程と、
   前記編地部の空隙を貫通する孔が形成されるように、前記強化繊維に沿って樹脂を成形する成形工程と、
   を具備し、
   前記編成工程においては、
   前記孔に対応する位置の空隙が、周囲の空隙よりも大きい編み組織となるように編地部が編成され、
   前記編み組織は、隣接する編目同士を寄せて重ねる、あるいは隣接する編目の間に空針を設けた針抜き組織、を用いた編成により形成される、
   複合材料の製造方法。
5. 前記編成工程においては、
   樹脂がコーティングされた前記強化繊維が用いられ、
   前記成形工程においては、
   前記強化繊維にコーティングされた樹脂が成形される、
   請求項４に記載の複合材料の製造方法。
6. 前記成形工程においては、
   前記孔を形成する空隙に、前記孔に対応した形状を有する孔形成部材が挿入された状態で、樹脂が成形され、
   前記成形工程の後で、成形された樹脂から前記孔形成部材を除去する除去工程をさらに具備する、
   請求項４又は請求項５に記載の複合材料の製造方法。
7. 前記成形工程においては、
   前記孔を形成する空隙に、筒状部材が挿入された状態で、樹脂が成形される、
   請求項４又は請求項５に記載の複合材料の製造方法。
   
   

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