WO2017110496A1 - 繊維強化複合材用の織物及び繊維強化複合材 - Google Patents

繊維強化複合材用の織物及び繊維強化複合材 Download PDF

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WO2017110496A1
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元基 吉川
神谷　隆太
俊 久野
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株式会社 豊田自動織機
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Definitions

  • the present invention relates to a woven fabric for a fiber reinforced composite using a woven fabric having warps and wefts as a reinforcing base, and a fiber reinforced composite using the woven fabric as a reinforcing base.
  • Fiber reinforced composites are widely used as lightweight structural materials.
  • the fiber reinforced composite material is configured by impregnating a reinforcing substrate made of a fabric with a matrix resin. Fiber reinforced composites are used as structural materials for rockets, aircraft, cars, ships and buildings. Some fiber reinforced composites vary in thickness according to the shape used.
  • the fiber reinforced composite material is impregnated with a matrix resin along the shape of the reinforcing substrate. For this reason, the thickness of the reinforcing substrate changes in accordance with the change in the thickness of the fiber-reinforced composite material.
  • the fiber laminate 80 is configured by stacking a plurality of sheet-like reinforcing fibers 81.
  • the fiber laminate 80 has a base 82, an intermediate portion 83, and a surface portion 84.
  • the base 82 has a plurality of sheet-like reinforcing fibers 81 stacked to have a uniform thickness.
  • a plurality of sheet-like reinforcing fibers 81 are stacked while shifting the end portions of the sheet-like reinforcing fibers 81 in a step-like manner.
  • the surface layer portion 84 covers the entire surface of the base 82 and the intermediate portion 83. The thickness of the fiber laminate 80 gradually changes by shifting the end portions of the sheet-like reinforcing fibers 81 in the middle portion 83.
  • An object of the present invention is to provide a woven fabric and a fiber reinforced composite material in which the strength of a portion whose thickness continuously changes is difficult to reduce.
  • a woven fabric for a fiber reinforced composite using a woven fabric having warp yarns and weft yarns as a reinforcing substrate.
  • the woven fabric for fiber reinforced composite material at least one of the warp yarn and the weft yarn is provided with a thickness gradual change portion in which the yarn thickness gradually changes in the yarn longitudinal direction.
  • a fiber reinforced composite material in which a fabric reinforcing substrate having warp and weft yarns is impregnated with a matrix resin.
  • the fiber reinforced composite uses the woven fabric for the above fiber reinforced composite.
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The side sectional view which shows the fiber reinforced composite material of the 1st Embodiment of this invention.
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The perspective view which shows the textile of 1st Embodiment.
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The top view which shows the textile of 1st Embodiment.
  • the fiber reinforced composite material 10 is formed by impregnating the laminated fabric 11 as a reinforcing base material with the matrix resin Ma.
  • the laminated fabric 11 is configured by laminating three fabrics 20.
  • each fabric 20 is a combination of a plurality of warps 21 and a plurality of wefts 31 and has a square shape in plan view.
  • the warp yarn 21 and the weft yarn 31 are formed by spinning the discontinuous fiber 11a.
  • the warp yarn 21 and the weft yarn 31 are made of carbon fiber, but may be made of glass fiber or resin fiber.
  • a plurality of warps 21 are arranged in the first direction X of the fabric 20.
  • the plurality of warps 21 are parallel to one another.
  • the yarn longitudinal direction of the warp yarn 21 coincides with the second direction Y orthogonal to the first direction X.
  • the fabric 20 is provided with a first edge 20a in which one end in the longitudinal direction of the warp 21 is aligned.
  • the fabric 20 is provided with a second edge portion 20b configured such that the other ends in the yarn longitudinal direction of the warp yarns 21 are aligned.
  • the woven fabric 20 includes a third edge 20 c in which one end of the weft yarn 31 in the yarn longitudinal direction is aligned.
  • the fabric 20 is provided with a fourth edge 20 d configured such that the other ends in the yarn longitudinal direction of the weft yarn 31 are aligned.
  • the warp yarn 21 includes a thickness gradual change portion 22 near one end in the yarn longitudinal direction.
  • the length of the thickness gradual change portion 22 is set in accordance with the length of the thickness gradual change portion 12 of the fiber reinforced composite material 10.
  • the thickness gradual change portion 22 gradually increases in thickness from one end to the other end in the yarn longitudinal direction.
  • the warp yarn 21 is provided with a reference portion 23 whose thickness is constant regardless of the position in the yarn longitudinal direction.
  • the reference portion 23 has a reference thickness of the warp yarn 21 and is thicker than the thickness gradually changing portion 22. Therefore, the thickness of the warp yarn 21 gradually increases from one end to the other end in the yarn longitudinal direction in the thickness gradual change portion 22 and is constant in the reference portion 23.
  • the warp yarn 21 is manufactured from a fiber bundle made of the non-continuous fiber 11a using a special yarn manufacturing device (not shown).
  • the fiber bundle is a material in which the non-continuous fibers 11a are aligned to a certain thickness.
  • the special yarn manufacturing device is basically configured the same as a ring spinning machine.
  • the special yarn manufacturing device comprises a front roller and a back roller. The front roller and the back roller are respectively driven by separate variable speed motors. By changing the peripheral speeds of the front roller and the back roller, a desired draft magnification can be obtained.
  • the thickness gradual change portion 22 is manufactured.
  • the peripheral speed of the back roller constant and continuously making the peripheral speed of the front roller faster than the peripheral speed of the back roller, the warp yarn 21 which has passed through the front roller gradually becomes more than the point when it passes the back roller. Become thinner.
  • the discontinuous fibers 11a of the fiber bundle are stretched so that the yarn to be spun gradually becomes thinner toward the downstream side in the spinning direction.
  • the warp yarn 21 is gradually thinned, and the thickness gradual change portion 22 is manufactured.
  • the thickness of the warp 21 approaches the thickness of the fiber bundle before it is drawn.
  • the thickness of the weft yarn 31 is constant regardless of the position in the yarn longitudinal direction, and is thinner than the warp yarn 21.
  • the warp yarns 21 and the weft yarns 31 are plain-woven and bonded to each other to constitute a single fiber layer.
  • the interval between the warps 21 aligned in the first direction X is constant, and the interval between the wefts 31 aligned in the second direction Y is constant.
  • Each fabric 20 comprises an inclined portion 24 and a flat portion 25.
  • the inclined portion 24 and the flat portion 25 are continuous in the second direction Y.
  • the thickness of the inclined portion 24 continuously and smoothly increases in the second direction Y from the first edge 20a toward the second edge 20b.
  • the thickness of the flat portion 25 is constant regardless of the position in the first direction X.
  • the inclined portion 24 is configured by weaving the thickness gradually changing portion 22 of the warp yarn 21 and the weft yarn 31.
  • the inclined portion 24 is formed by gradually changing the thickness of the thickness gradual change portion 22 in the second direction Y. Therefore, in the inclined portion 24, the amount of the non-continuous fibers 11a increases in the second direction Y from the first edge 20a toward the second edge 20b. On the other hand, the thickness of the inclined portion 24 does not change in the first direction X. From this, in the inclined portion 24, the amount of the discontinuous fibers 11a is constant regardless of the position in the first direction X.
  • the flat portion 25 is configured by weaving the reference portion 23 of the warp 21 and the weft 31 in the woven fabric 20.
  • the thickness of the flat portion 25 is constant regardless of the position in the first direction X and the second direction Y. Therefore, in the flat portion 25, the amount of the non-continuous fibers 11a is also constant regardless of the position in the first direction X and the second direction Y.
  • the laminated fabric 11 is a state in which the three woven fabrics 20 are made to match the first edges 20a, the second edges 20b, the third edges 20c, and the fourth edges 20d of the respective fabrics 20. And are laminated in the thickness direction of each fabric 20.
  • the laminated fabric 11 includes a portion in which the inclined portion 24 is stacked and a portion in which the flat portion 25 is stacked.
  • the fiber reinforced composite material 10 is manufactured by impregnating the manufactured laminated fabric 11 with the thermosetting matrix resin Ma and curing it.
  • the impregnation and curing of the matrix resin Ma is carried out by the RTM (resin transfer molding) method.
  • the fiber-reinforced composite material 10 includes a thickness gradual change portion 12 corresponding to the inclined portion 24 of the laminated fabric 11 and a main portion 13 corresponding to the flat portion 25.
  • the laminated fabric 11 is shaped into a desired shape by laminating and pressing three pieces of fabric 20.
  • the thickness of the thickness gradual change portion 12 gradually increases in the second direction Y from the first edge 20 a to the second edge 20 b in the same manner as the inclined portion 24. Therefore, in response to the thickness of the thickness gradual change portion 12 becoming larger in the second direction Y, the warp 21 gradually becomes thicker. Therefore, in the thickness gradual change portion 12, as the thickness increases in the second direction Y, the amount of non-continuous fibers 11 a also increases.
  • the thickness of the thickness gradual change portion 12 does not change in the first direction X. Therefore, in accordance with the fact that the thickness of the thickness gradual change portion 12 does not change in the first direction X, the thicknesses of the plurality of warps 21 juxtaposed in the first direction X are the same. Also, the thickness of the weft yarn 31 is the same regardless of the position in the first direction X. The thickness of the main body portion 13 is constant regardless of the first direction X and the second direction Y, similarly to the flat portion 25, and the amount of the discontinuous fibers 11a is also constant.
  • the inclined portion 24 of the laminated woven fabric 11 and the thickness gradual change portion 12 of the fiber reinforced composite material 10 are formed by a thickness gradual change portion 22 in which the thickness of the warp yarn 21 of each fabric 20 is gradually changed. That is, in order to gradually change the thicknesses of the inclined portion 24 and the thickness gradual change portion 12, the respective ends of the plurality of woven fabrics 20 to be stacked are not shifted.
  • the inclined portion 24 of the woven fabric 20 is formed by the thickness gradual change portion 22 in which the thickness of the warp 21 is gradually changed. For this reason, in the fiber-reinforced composite material 10 using the laminated fabric 11 in which the plurality of woven fabrics 20 are laminated as the reinforcing substrate, the plurality of woven fabrics 20 laminated to gradually change the thickness of the thickness gradual change portion 12 There is no need to shift each end. For this reason, it is difficult to form a resin-rich portion in which only the matrix resin Ma is present near the end of each fabric 20. Therefore, the strength of the thickness gradual change portion 12 of the fiber-reinforced composite material 10 does not easily decrease.
  • the laminated woven fabric 11 is configured by laminating a plurality of woven fabrics 20.
  • the thickness gradual change portion 12 is configured by laminating portions in which the thickness gradual change portion 22 is woven. Therefore, the thickness of the thickness gradual change part 12 can be adjusted by adjusting the number of textiles 20 laminated.
  • the woven fabric 20 is formed by weaving the warp yarns 21 and the weft yarns 31.
  • the warp yarn 21 includes a thickness gradual change portion 22.
  • the thickness gradual change part 22 becomes thicker as it goes to the 2nd edge 20b from the 1st edge 20a in the 2nd direction Y. As shown in FIG. For this reason, the strength of the fiber-reinforced composite material 10 can be enhanced from the first edge 20a toward the second edge 20b.
  • the thickness gradual change portion 22 of the warp yarn 21 is manufactured by continuously adjusting the drafting ratio when spinning the warp yarn 21 from the fiber bundle of the discontinuous fibers 11 a by a special yarn manufacturing apparatus There is. Therefore, the warp 21 of which the thickness gradually changes can be easily manufactured.
  • the fiber reinforced composite material 40 of the second embodiment is formed by impregnating the laminated fabric 41 as a reinforcing base material with the matrix resin Ma.
  • the laminated fabric 41 is configured by laminating two sheets of fabric 50.
  • each fabric 50 is a combination of a plurality of warps 21 and a plurality of wefts 31.
  • the warp yarn 21 includes a thickness gradual change portion 22.
  • the weft yarn 31 also has a thickness gradual change portion 32.
  • the warp yarns 21 and the weft yarns 31 are plain-woven and bonded to each other to form a single fiber layer.
  • the interval between the warps 21 aligned in the first direction X is constant, and the interval between the wefts 31 aligned in the second direction Y is constant.
  • the fabric 50 includes a first edge 50 a at an edge where one end of the warp 21 in the longitudinal direction of the yarn is located.
  • the fabric 50 is provided with a second edge 50 b at an edge where the other end of the warp 21 in the longitudinal direction of the yarn is located.
  • the fabric 20 includes a third edge 50 c at an edge where one end of the weft yarn 31 in the yarn longitudinal direction is located.
  • the fabric 50 includes a fourth edge 50d at an edge where the other end of the weft yarn 31 in the yarn longitudinal direction is located.
  • each woven fabric 50 is entirely inclined. For this reason, the whole of the fabric 50 is the inclined portion.
  • the thickness of the fabric 50 is continuously increased from the first edge 50a to the second edge 50b in the second direction Y, and is directed from the third edge 50c to the fourth edge 50d in the first direction X. It grows continuously according to
  • the laminated fabric 41 is a state in which the two woven fabrics 50 are made to match the first edge 50a, the second edge 50b, the third edge 50c, and the fourth edge 50d of the respective fabrics 50. And are laminated in the thickness direction of each fabric 50.
  • the thickness of the laminated fabric 41 is gradually changed by gradually changing the thicknesses of the thickness gradually changing portions 22 and 32 in the first direction X and the second direction Y. Therefore, in the laminated fabric 41, the amount of non-continuous fibers 11a changes in the first direction X and the second direction Y.
  • the fiber reinforced composite material 40 is manufactured by impregnating the manufactured laminated fabric 41 with the thermosetting matrix resin Ma and curing it.
  • the impregnation and curing of the matrix resin Ma is carried out by the RTM (resin transfer molding) method.
  • the fiber reinforced composite material 40 uses a laminated fabric 41 which is entirely inclined as a reinforcing substrate. For this reason, the whole of the fiber reinforced composite material 40 is a thickness gradual change portion.
  • the thickness of the fiber-reinforced composite material 40 gradually increases in the first direction X from the third edge 50 c to the fourth edge 50 d.
  • the thickness of the fiber reinforced composite material 40 gradually increases in the second direction Y from the first edge 50 a to the second edge 50 b. Therefore, in response to the thickness of the fiber reinforced composite material 40 becoming larger in the first direction X and the second direction Y, the warp yarns 21 and the weft yarns 31 gradually become thicker.
  • the amount of non-continuous fibers 11a also increases.
  • the woven fabric 50 is formed by weaving the warp yarns 21 and the weft yarns 31.
  • the warp yarn 21 includes a thickness gradual change portion 22, and the weft yarn 31 also includes a thickness gradual change portion 32. Therefore, the thicknesses of the laminated woven fabric 41 and the fiber reinforced composite material 40 gradually change in the first direction X and the second direction Y. For this reason, the strength of the fiber-reinforced composite material 40 can be increased in the direction in which the thickness is increased in two directions of the first direction X and the second direction Y.
  • the above embodiments may be modified as follows.
  • the number of the woven fabrics 20, 50 may be changed appropriately in accordance with the thickness required for the fiber reinforced composites 10, 40.
  • the fabric to be laminated it is possible to mix the warp or weft with a fabric not having a thickness gradual change portion.
  • the fiber reinforced composites 10 and 40 may use only one woven fabric 20 or 50 as a reinforcing substrate.
  • the warp yarn 21 and the weft yarn 31 are manufactured from the non-continuous fiber 11a, but the warp yarn 21 and the weft yarn 31 may be manufactured from a continuous fiber. In this case, fiber pieces obtained by cutting the continuous fiber may be attached to the continuous fiber to form the gradually changing portions 22 and 32.
  • the weft yarn 31 enters between the warp yarns 21 adjacent to each other in the first direction X, but only the portion of the weft yarn 31 entering between the adjacent warp yarns 21 is thin and the spacing between the warp yarns 21 is It may be made not to spread in the first direction X.
  • the reinforcing base material is the laminated fabric 11, 41 in which the plurality of woven fabrics 20, 50 are laminated, but a plurality of warp fiber layers in which the warps 21 are juxtaposed and a plurality of juxtapositions of the wefts 31 It may be a multilayer weave in which the weft fiber layer is simultaneously woven.
  • the laminated woven fabric 11, 41 is formed by laminating the plural woven fabrics 20, 50, but may be formed by bonding the plural laminated woven fabrics 11, 41 in the thickness direction by the binding yarn.
  • the warp yarn 21 may include not only the thickness gradual change portion 22 but also the reference portion 23, and the weft yarn 31 may include not only the thickness gradual change portion 32 but also the reference portion.
  • the fabric 50 of the second embodiment may include both the inclined portion and the flat portion.
  • the positions of the thickness gradually changing portions 22 and 32 in the warp yarn 21 and the weft yarn 31 are not limited to the vicinity of one end of the warp yarn 21 and the weft yarn 31 in the yarn longitudinal direction.
  • the positions of the thickness gradual-change portions 22, 32 may be changed in accordance with the position of the thickness gradual-change portion 12 in the fiber reinforced composite materials 10, 40.
  • the warp yarn 21 has the thickness gradual change portion 22.
  • the weft yarn 31 may have a thickness gradual change portion, and the thickness of the warp yarn 21 may be constant.
  • the thickness gradually changing portion provided on at least one of the warp yarn 21 and the weft yarn 31 may be in the shape of a slab (node) and may be a portion thicker than the reference portion.
  • the thickness of the fabric may be increased by weaving a portion where it is desired to make the thickness larger than the other portions in the thickness gradual change portion. In this case, the thickness of the woven fabric can be controlled without increasing the number of fiber layers to be laminated by controlling the arrangement and thickness of the thickness gradual change portion.
  • the weave of the woven fabrics 20 and 50 may be twill weave or satin weave besides plain weave.

Abstract

繊維強化複合材の強化基材として用いられる積層織物は、経糸及び緯糸を有する織物を積層して構成されている。経糸は、糸長手方向で糸の太さが徐々に変化する太さ徐変部を、経糸の糸長手方向の一端部近傍に備えている。

Description

繊維強化複合材用の織物及び繊維強化複合材
　本発明は、経糸及び緯糸を有する織物を強化基材として用いた繊維強化複合材用の織物、及び織物を強化基材として用いた繊維強化複合材に関する。
　繊維強化複合材は、軽量の構造材料として広く使用されている。繊維強化複合材は、織物からなる強化基材にマトリックス樹脂を含浸させて構成されている。繊維強化複合材は、ロケット、航空機、自動車、船舶及び建築物の構造材として用いられている。繊維強化複合材には、使用される形状に合わせて厚みを変化させたものがある。繊維強化複合材には、強化基材の形状に沿って、マトリックス樹脂が含浸している。このため、強化基材の厚みが、繊維強化複合材の厚みの変化に合わせて変化している。
　このような強化基材としては、例えば、特許文献１に開示の繊維積層体が挙げられる。図６に示すように、繊維積層体８０は、複数のシート状補強繊維８１を積み重ねて構成されている。繊維積層体８０は、ベース８２、中間部８３、及び表層部８４を有する。ベース８２は、複数のシート状補強繊維８１が積み重ねられて一様な厚みを有している。中間部８３では、複数のシート状補強繊維８１が、各シート状補強繊維８１の端部を階段状にずらして積み重ねられている。表層部８４は、ベース８２及び中間部８３の表面全体を覆う。繊維積層体８０の厚みは、中間部８３で各シート状補強繊維８１の端部をずらすことで、徐々に変化している。
　ところが、特許文献１のように強化基材の厚みを徐々に変化させるため複数の繊維層を各繊維層の端部をずらして積層すると、厚みが変化する部分では、厚み方向に重なった繊維層の数が異なるため、階段状になる。このため、繊維積層体にマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化複合材において、階段状の部分、即ち、繊維層の端部付近に、マトリックス樹脂のみが存在する形成される。このような樹脂リッチな部分は、繊維強化複合材の強度を低下させる。
実開平４－５３０号公報
　本発明の目的は、厚みが連続的に変化する部分の強度が低下し難い織物及び繊維強化複合材を提供することにある。
　上記問題点を解決するため、本発明の第一の態様によれば、経糸及び緯糸を有する織物を強化基材として用いた繊維強化複合材用の織物が提供される。繊維強化複合材用の織物では、経糸及び緯糸の少なくとも一方は、糸長手方向で糸の太さが徐々に変化する太さ徐変部を備えている。
　上記問題点を解決するため、本発明の第二の態様によれば、経糸及び緯糸を有する織物製の強化基材にマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化複合材が提供される。繊維強化複合材は、上記の繊維強化複合材用の織物を用いている。
本発明の第１の実施形態の繊維強化複合材を示す側断面図。 第１の実施形態の織物を示す斜視図。 第１の実施形態の織物を示す平面図。 本発明の第２の実施形態の繊維強化複合材を示す斜視図。 第２の実施形態の織物を示す平面図。 背景技術を示す断面図。
　（第１の実施形態）
　以下、本発明の繊維強化複合材用の織物及び繊維強化複合材を具体化した第１の実施形態を図１～図３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、強化基材としての積層織物１１にマトリックス樹脂Ｍａを含浸させて形成されている。積層織物１１は、三枚の織物２０を積層して構成されている。
　図２又は図３に示すように、各織物２０は、複数の経糸２１と複数の緯糸３１とを組み合わせたものであり、平面視四角形状である。経糸２１及び緯糸３１は、非連続繊維１１ａを紡出して形成されている。経糸２１及び緯糸３１は、炭素繊維製であるが、ガラス繊維製や樹脂繊維製であってもよい。
　複数の経糸２１が、織物２０の第１方向Ｘに配列されている。複数の経糸２１は、互いに平行である。経糸２１の糸長手方向は、第１方向Ｘに直交した第２方向Ｙと一致する。織物２０は、経糸２１の糸長手方向の一端部が揃って構成された第１縁部２０ａを備える。織物２０は、経糸２１の糸長手方向の他端部が揃って構成された第２縁部２０ｂを備える。織物２０は、緯糸３１の糸長手方向の一端部が揃って構成された第３縁部２０ｃを備える。織物２０は、緯糸３１の糸長手方向の他端部が揃って構成された第４縁部２０ｄを備える。
　経糸２１は、糸長手方向の一端部近傍に、太さ徐変部２２を備える。太さ徐変部２２の長さは、繊維強化複合材１０の厚み徐変部１２の長さに応じて設定される。太さ徐変部２２は、糸長手方向で一端部から他端部に向かうに従い徐々に太くなる。また、経糸２１は、糸長手方向の位置によらず太さが一定である基準部２３を備える。基準部２３は、経糸２１における基準太さを有し、太さ徐変部２２より太い。したがって、経糸２１の太さは、太さ徐変部２２において糸長手方向で一端部から他端部に向かうに従い徐々に大きくなり、基準部２３において一定である。
　経糸２１は、図示しない特殊糸製造装置を用い、非連続繊維１１ａ製の繊維束から製造される。繊維束は、非連続繊維１１ａを一定の太さに引き揃えた材料である。特殊糸製造装置は、基本的に、リング精紡機と同じに構成されている。特殊糸製造装置は、フロントローラとバックローラとを備える。フロントローラとバックローラはそれぞれ、別々の可変速モータによって駆動される。フロントローラとバックローラの周速度を変更することで、所望するドラフト倍率が得られる。
　繊維束から経糸２１を紡出してボビンに巻き取る際に太さ徐変部２２を製造する。このとき、バックローラの周速度を一定とし、バックローラの周速度よりフロントローラの周速度を連続的に速くすることで、フロントローラを通過した経糸２１が、バックローラを通過した時点よりも徐々に細くなる。
　すると、紡出方向の下流側ほど紡出される糸が徐々に細くなるように、繊維束の非連続繊維１１ａが引き延ばされる。これにより、経糸２１が徐々に細くなり、太さ徐変部２２が製造される。また、紡出方向の上流側ほど繊維束のドラフト倍率が低いため、経糸２１の太さは、引き延ばされる前の繊維束の太さに近付いていく。太さ徐変部２２が形成された後、フロントローラの周速度をバックローラと同じにしてドラフト比を一定にすることで、太さが一定である基準部２３が製造される。
　緯糸３１の太さは、糸長手方向の位置によらず一定であり、かつ経糸２１より細い。織物２０は、経糸２１と緯糸３１とが平織されて互いに結合して、一枚の繊維層を構成する。織物２０において、第１方向Ｘに並んだ経糸２１同士の間隔は一定であり、第２方向Ｙに並んだ緯糸３１同士の間隔は一定である。
　各織物２０は、傾斜部２４と平坦部２５とを備える。傾斜部２４と平坦部２５は、第２方向Ｙに連続している。傾斜部２４の厚みは、第２方向Ｙで第１縁部２０ａから第２縁部２０ｂに向かうに従い連続的に滑らかに大きくなる。一方、平坦部２５の厚みは、第１方向Ｘの位置によらず一定である。傾斜部２４は、経糸２１の太さ徐変部２２と緯糸３１とを織って構成されている。傾斜部２４は、第２方向Ｙで太さ徐変部２２の太さを徐々に変化させることで形成されている。このため、傾斜部２４では、非連続繊維１１ａの量が、第２方向Ｙで第１縁部２０ａから第２縁部２０ｂに向かうに従い増えている。一方、傾斜部２４の厚みは、第１方向Ｘでは変化していない。このことから、傾斜部２４では、非連続繊維１１ａの量が、第１方向Ｘの位置によらず一定である。
　平坦部２５は、織物２０において、経糸２１の基準部２３と緯糸３１とを織って構成されている。平坦部２５の厚みは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの位置によらず一定である。よって、平坦部２５では、非連続繊維１１ａの量も、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの位置によらず一定である。
　積層織物１１は、三枚の織物２０を、各織物２０の第１縁部２０ａ同士、第２縁部２０ｂ同士、第３縁部２０ｃ同士、及び第４縁部２０ｄ同士をそれぞれ一致させた状態で、各織物２０の厚み方向に積層して構成されている。積層織物１１は、傾斜部２４が積層された部位と、平坦部２５が積層された部位とを備える。
　繊維強化複合材１０は、製造された積層織物１１に、熱硬化性のマトリックス樹脂Ｍａを含浸し硬化させて製造されている。マトリックス樹脂Ｍａの含浸硬化は、ＲＴＭ（レジン・トランスファー・モールディング）法で行われる。
　図１に示すように、繊維強化複合材１０は、積層織物１１の傾斜部２４に対応した厚み徐変部１２と、平坦部２５に対応した本体部１３とを備える。積層織物１１は、三枚の織物２０を積層してプレスすることで、所望する形状に賦形されている。
　厚み徐変部１２の厚みは、傾斜部２４と同様に、第２方向Ｙで第１縁部２０ａから第２縁部２０ｂに向かうに従い徐々に大きくなる。よって、第２方向Ｙで厚み徐変部１２の厚みが大きくなるのに対応して、経糸２１が徐々に太くなる。よって、厚み徐変部１２では、第２方向Ｙに向うに従い厚みが大きくなるのに合わせて、非連続繊維１１ａの量も増えている。
　厚み徐変部１２の厚みは、第１方向Ｘでは変化していない。よって、第１方向Ｘでは厚み徐変部１２の厚みが変化しないのに対応して、第１方向Ｘに並設された複数の経糸２１の太さは同じである。また、緯糸３１の太さも、第１方向Ｘの位置によらず同じである。本体部１３の厚みは、平坦部２５と同様に、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙによらず一定であり、非連続繊維１１ａの量も一定である。
　次に、繊維強化複合材１０及び積層織物１１の作用を記載する。
　積層織物１１の傾斜部２４、及び繊維強化複合材１０の厚み徐変部１２は、各織物２０の経糸２１の太さを徐々に変化させた太さ徐変部２２によって形成されている。つまり、傾斜部２４及び厚み徐変部１２の各厚みを徐々に変化させるために、積層される複数の織物２０の各端部をずらしていない。
　従って、第１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）織物２０の傾斜部２４は、経糸２１の太さを徐々に変化させた太さ徐変部２２によって形成されている。このため、複数の織物２０を積層した積層織物１１を強化基材として用いた繊維強化複合材１０において、厚み徐変部１２の厚みを徐々に変化させるために、積層される複数の織物２０の各端部をずらす必要がない。このため、各織物２０の端部付近に、マトリックス樹脂Ｍａのみが存在する樹脂リッチな部分が形成され難い。よって、繊維強化複合材１０の厚み徐変部１２の強度が低下し難い。
　（２）積層織物１１は、複数の織物２０を積層して構成されている。厚み徐変部１２は、太さ徐変部２２を織った部分が積層されて構成されている。よって、積層される織物２０の数を調節することで、厚み徐変部１２の厚みを調節できる。
　（３）織物２０は、経糸２１と緯糸３１とを織って形成されている。経糸２１は、太さ徐変部２２を備える。太さ徐変部２２は、第２方向Ｙで第１縁部２０ａから第２縁部２０ｂに向かうに従い太くなる。このため、繊維強化複合材１０の強度を、第１縁部２０ａから第２縁部２０ｂに向かうに従い高めることができる。
　（４）経糸２１の太さ徐変部２２は、特殊糸製造装置によって、非連続繊維１１ａの繊維束から経糸２１を紡出する際にドラフト倍率を連続的に調節することで、製造されている。よって、太さの徐変する経糸２１を、簡単に製造することができる。
　（第２の実施形態）
　次に、繊維強化複合材用の織物及び繊維強化複合材を具体化した第２の実施形態を図４～図５にしたがって説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態の構成と同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
　図４に示すように、第２の実施形態の繊維強化複合材４０は、強化基材としての積層織物４１にマトリックス樹脂Ｍａを含浸させて形成されている。積層織物４１は、二枚の織物５０を積層して構成されている。
　図５に示すように、各織物５０は、複数の経糸２１と複数の緯糸３１とを組み合わせたものである。経糸２１は、太さ徐変部２２を備える。緯糸３１も、太さ徐変部３２を備える。織物５０は、経糸２１と緯糸３１とが平織されて互いに結合して、一枚の繊維層を構成する。織物５０において、第１方向Ｘに並んだ経糸２１同士の間隔は一定であり、第２方向Ｙに並んだ緯糸３１同士の間隔は一定である。織物５０は、経糸２１の糸長手方向の一端部が位置する縁部に第１縁部５０ａを備える。織物５０は、経糸２１の糸長手方向の他端部が位置する縁部に第２縁部５０ｂを備える。織物２０は、緯糸３１の糸長手方向の一端部が位置する縁部に第３縁部５０ｃを備える。織物５０は、緯糸３１の糸長手方向の他端部が位置する縁部に第４縁部５０ｄを備える。
　図４に示すように、各織物５０は、全体が傾斜している。このため、織物５０の全体が傾斜部である。織物５０の厚みは、第２方向Ｙで第１縁部５０ａから第２縁部５０ｂに向かうに従い連続的に大きくなるとともに、第１方向Ｘで第３縁部５０ｃから第４縁部５０ｄに向かうに従い連続的に大きくなる。
　積層織物４１は、二枚の織物５０を、各織物５０の第１縁部５０ａ同士、第２縁部５０ｂ同士、第３縁部５０ｃ同士、及び第４縁部５０ｄ同士をそれぞれ一致させた状態で、各織物５０の厚み方向に積層して構成されている。積層織物４１の厚みは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで太さ徐変部２２，３２の太さが徐々に変化することで、徐々に変化している。このため、積層織物４１では、非連続繊維１１ａの量が、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで変化している。
　繊維強化複合材４０は、製造された積層織物４１に、熱硬化性のマトリックス樹脂Ｍａを含浸し硬化させて製造されている。マトリックス樹脂Ｍａの含浸硬化は、ＲＴＭ（レジン・トランスファー・モールディング）法で行われる。
　繊維強化複合材４０は、全体が傾斜した積層織物４１を強化基材として用いている。このため、繊維強化複合材４０の全体が厚み徐変部である。繊維強化複合材４０の厚みは、第１方向Ｘで第３縁部５０ｃから第４縁部５０ｄに向かうに従い徐々に大きくなる。また、繊維強化複合材４０の厚みは、第２方向Ｙで第１縁部５０ａから第２縁部５０ｂに向かうに従い徐々に大きくなる。よって、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで繊維強化複合材４０の厚みが大きくなるのに対応して、経糸２１及び緯糸３１が徐々に太くなる。繊維強化複合材４０では、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに向うに従い厚みが大きくなるのに合わせて、非連続繊維１１ａの量も増えている。
　従って、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
　（５）織物５０は、経糸２１と緯糸３１とを織って形成されている。経糸２１は太さ徐変部２２を備え、緯糸３１も太さ徐変部３２を備える。よって、積層織物４１及び繊維強化複合材４０の厚みは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで徐々に変化している。このため、繊維強化複合材４０の強度を、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの２方向で厚みが大きくなる方向へ向うに従い高めることができる。
　上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
　各実施形態において、積層される織物２０，５０の数は、繊維強化複合材１０，４０に要求される厚みに合わせて、適宜変更してもよい。また、積層する織物に、経糸や緯糸に太さ徐変部を有しない織物を混ぜてもよい。
　各実施形態において、繊維強化複合材１０，４０は、強化基材として、織物２０，５０を一枚だけ用いてもよい。
　各実施形態では、経糸２１及び緯糸３１を非連続繊維１１ａから製造したが、経糸２１及び緯糸３１を連続繊維から製造してもよい。この場合、連続繊維を切断した繊維片を連続繊維に貼り付けて、太さ徐変部２２，３２を形成してもよい。
　第２の実施形態において、第１方向Ｘに隣り合う経糸２１の間に緯糸３１が入り込んでいるが、隣り合う経糸２１の間に入り込む緯糸３１の部分だけ細くして、経糸２１同士の間隔が第１方向Ｘに広がらないようにしてもよい。
　各実施形態では、強化基材は、複数の織物２０，５０を積層した積層織物１１，４１であったが、経糸２１を並列させた複数の経糸繊維層と、緯糸３１を並列させた複数の緯糸繊維層とを同時に織った多層織であってもよい。
　各実施形態では、積層織物１１，４１は、複数の織物２０，５０を積層して形成したが、結合糸により複数の積層織物１１，４１を厚み方向に結合して形成してもよい。
　第２の実施形態において、経糸２１が太さ徐変部２２だけでなく基準部２３を備えるとともに、緯糸３１が太さ徐変部３２だけでなく基準部を備えてもよい。この場合、第２の実施形態の織物５０は、傾斜部と平坦部の両方を備えてもよい。
　経糸２１及び緯糸３１における太さ徐変部２２，３２の位置は、経糸２１及び緯糸３１の糸長手方向の一端部近傍に限らない。繊維強化複合材１０，４０における厚み徐変部１２の位置に合わせて、太さ徐変部２２，３２の位置を変更してもよい。
　第１の実施形態では、経糸２１が太さ徐変部２２を備えていたが、緯糸３１が太さ徐変部を備え、経糸２１の太さが一定であってもよい。
　経糸２１及び緯糸３１の少なくとも一方に設けた太さ徐変部をスラブ（節）状として、基準部より太い部位としてもよい。そして、厚みをその他の部位より大きくしたい部位を太さ徐変部で織って、織物の厚みを大きくしてもよい。この場合、太さ徐変部の配置、太さを制御することで、積層される繊維層の数を増やさずに、織物の厚みを制御することができる。
　織物２０，５０の織り方は、平織以外に、綾織や朱子織であってもよい。

Claims (6)

  1. 　経糸及び緯糸を有する織物を強化基材として用いた繊維強化複合材用の織物であって、
    　前記経糸及び前記緯糸の少なくとも一方は、糸長手方向で糸の太さが徐々に変化する太さ徐変部を備えている、繊維強化複合材用の織物。
  2. 　前記強化基材は、複数の織物を、各織物の厚み方向に積層して構成されている、請求項１に記載の繊維強化複合材用の織物。
  3. 　前記経糸又は前記緯糸が、前記太さ徐変部を有する、請求項１又は２に記載の繊維強化複合材用の織物。
  4. 　前記経糸及び前記緯糸が、前記太さ徐変部を有する、請求項１又は２に記載の繊維強化複合材用の織物。
  5. 　前記太さ徐変部を備える糸は、非連続繊維製である、請求項１～４のうちいずれか一項に記載の繊維強化複合材用の織物。
  6. 　経糸及び緯糸を有する織物製の強化基材にマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化複合材であって、
    　前記織物が、請求項１～５のうちいずれか一項に記載の繊維強化複合材用の織物である、繊維強化複合材。
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