積層複合材板及び構造体
【課題】積層複合材板を折り曲げ加工することによって構造体を成形する際に、均質な構造体を確実に成形する。
【解決手段】積層複合材板１の各繊維層の繊維方向を曲げ軸と同じ方向及び曲げ軸に直交する方向以外の方向となるように設定する。これにより、積層複合材板１に含まれる繊維を曲げ荷重に対抗しないようにし、ひいては積層複合材板１の各繊維層を隣接する繊維層との間で曲げ荷重の増大に対して徐々に滑るようにする。
【解決手段】積層複合材板１の各繊維層の繊維方向を曲げ軸と同じ方向及び曲げ軸に直交する方向以外の方向となるように設定する。これにより、積層複合材板１に含まれる繊維を曲げ荷重に対抗しないようにし、ひいては積層複合材板１の各繊維層を隣接する繊維層との間で曲げ荷重の増大に対して徐々に滑るようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化繊維からなる複数の繊維層を積層した積層複合材板及びその積層複合材板を折り曲げ加工することによって成形される構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エポキシ樹脂等の合成樹脂（以下、マトリックスともいう）を炭素繊維等の高強度繊維（以下、強化繊維ともいう）によって強化した繊維強化複合材は、種々の用途に用いられており、一例として航空機の機体部品を挙げることができる。
【０００３】
こうした繊維強化複合材製の部品を製造する方法の１つとして、その繊維方向を同一方向にそろえた強化繊維にマトリックスを予め含浸した長尺シート状のプリプレグ（プリプレグテープ）を用いて平板状の繊維強化複合材を製造すると共に、その平板状の繊維強化複合材を、所定の断面形状となるように折り曲げ加工する方法がある。
【０００４】
具体的に、プリプレグテープを用いて、平板状の繊維強化複合材を製造する方法は、例えば、プリプレグテープをその幅方向に並べて配置して繊維層を構成すると共に、その繊維方向が、全周（３６０°方向）に対して均等に分配されるように（例えば４方向に均等に分配する場合は、縦方向（０°方向）、縦方向に直交する横方向（９０°方向）、縦方向と横方向との間の斜め方向（±４５°方向）の４方向にされる）繊維層を積層することによって疑似等方性を有するように構成することにより、平板状の繊維強化複合材（以下、積層複合材板ともいう）を製造することができる。
【０００５】
そして、この積層複合材板を航空機の機体等に使用すべく、例えば横断面ハット状となるように曲げ部を有する長尺の構造体とするときには、例えば特許文献１に開示されているような賦形装置を用いて、前述の積層複合材板に対して、前記縦方向（０°方向）を曲げ軸とする折り曲げ加工を施すことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９１５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記積層複合材板を折り曲げ加工すべく、曲げ方向の荷重を加えたときには、積層複合材板の各繊維層が隣接する繊維層との間で滑ることによって各繊維層間にずれが生じ、それによって積層複合材板は折れ曲がる。ここで、前記積層複合材板においては、擬似等方性を有するように繊維方向が均等に分配されていることから、その複数の繊維方向の内のいずれか１方向は曲げ荷重の方向と一致すると共に、その曲げ荷重の方向に直交する繊維方向も存在するため、それらの繊維が曲げ荷重に対抗するようになる。このように積層複合材板の一部の繊維層が曲げ荷重を直接に受けることによって、曲げ荷重の増大に伴い繊維層間が徐々に滑らず、所定の曲げ荷重に達したところで急激に滑ることになる。このような急激な変形は、繊維分布が崩れたり、皺が形成されたりした不均質な構造体が成形され易いという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、折り曲げ加工の際に不均質性が生じ難い積層複合材板及びその積層複合材板を折り曲げ加工した構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る積層複合材板は、繊維層を、疑似等方性になるように且つ、その繊維方向が、構造体を曲げ成形する際の曲げ軸と同じ方向及びその曲げ軸に直交する方向以外の方向になるように積層することによって、曲げ荷重を直接に受ける繊維を無くすようにし、そのことにより、積層複合材板の曲げ性を向上させるようにした。
【００１０】
具体的には、第１の発明では、積層複合材板は、それぞれ所定の一方向に延びるように並んで配置された多数の強化繊維からなる繊維層を複数有すると共に、当該複数の繊維層がその繊維方向を互いに異ならせながら積層されることによって疑似等方性を有するように構成された、繊維強化複合材からなる平板状の積層体を備え、前記積層体は、所定の曲げ軸に沿うように折り曲げ加工されることによって、所定の断面形状を有する構造体に成形されるものであり、前記各繊維層の繊維方向は、前記曲げ軸と同じ方向及び前記曲げ軸に直交する方向以外の方向に設定されている。
【００１１】
この構成によると、積層体の繊維層の繊維方向は、曲げ軸が仮に０°方向を向いているとすれば、０°方向及び９０°方向以外の方向に設定されていると共に、疑似等方性を有するように全周（３６０°方向）に対して均等に分配されている。これにより、積層複合材板に含まれている繊維の方向が、曲げ荷重の方向及び曲げ荷重の方向に直交する方向とは一致しないため、積層複合材板を折り曲げ加工する際に、繊維が曲げ荷重に対抗せず、積層複合材板の各繊維層は、隣接する繊維層との間で曲げ荷重の増大に対して徐々に滑ることになる。そのため、この積層複合材板を折り曲げ加工することによって、繊維分布が崩れたり、皺が形成されたりした不均質な構造体が成形されることが回避され、均質な構造体を確実に成形することができる。
【００１２】
第２の発明では、第１の発明において、前記積層体は、前記曲げ軸に直交する方向に延びるように並んで配置された多数の強化繊維からなる、少なくとも１の強化層をさらに有し、前記強化層は、前記平板状の積層体の一部に設けられている。
【００１３】
こうすることで、強化層の繊維により補強されることによって、積層複合材板において曲げ軸に直交する方向の強度が向上する。従って、この積層複合材板を折り曲げ加工した構造体もまた、その曲げ軸に直交する方向の強度が強化層の繊維によって向上することになる。また、強化層を、平板状の積層体の全面に亘って設けるのではなく、その積層体の一部に対してのみ設けているので、積層複合材板を折り曲げ加工する際に、その強化層の繊維が曲げ荷重に対抗することが抑制され、前記第１の発明と同様に、不均質な構造体が成形されることが回避される。そのため、この積層複合材板を折り曲げ加工することによって、曲げ軸に直交する方向の強度が比較的強く且つ、均質な構造体を成形することができる。
【００１４】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、前記積層体は、前記曲げ軸に沿う方向に延びるように並んで配置された多数の強化繊維からなる、少なくとも１の強化層をさらに有し、前記強化層は、前記平板状の積層体の一部に設けられている。
【００１５】
こうすることで、第２の発明と同様に、強化層の繊維によって補強されることによって、積層複合材板において曲げ軸方向の強度が向上し、この積層複合材板を折り曲げ加工した構造体もまた、その曲げ軸と同じ方向の強度が強化層の繊維によって補強されることになる。また、強化層を積層体の一部に対してのみ設けているので、前記第２の発明と同様に、積層複合材板を折り曲げ加工する際に、強化層の繊維が曲げ荷重にほとんど対抗せず、その結果、この積層複合材板を折り曲げ加工することによって、曲げ軸と同じ方向の強度が比較的強く且つ、均質な構造体を成形することができる。
【００１６】
尚、第２又は第３の発明のように補強用の強化層を設けて、構造体において所望の方向の強度を高めることによって、構造体の断面積を小さくしても、所定の強度が得られることになる。つまり、積層複合材板の板厚を部分的に薄くすることが可能であり、このことは材料効率を向上すると共に、構造体の軽量化の点で有利になる。
【００１７】
第４の発明では、第２又は第３の発明において、前記強化層は、その繊維方向が、当該強化層に隣り合う層の繊維方向とは異なるように、設けられている。
【００１８】
疑似等方性を有する積層体は、隣り合う繊維層間でその繊維方向が互いに異なるように複数の繊維層を積層している一方で、曲げ軸と同じ方向又は／及び曲げ軸に直交する方向の強化層を、その強化層に隣合う層の繊維方向と異なるように設けることで、積層体の隣り合う全ての層（繊維層及び強化層）の繊維方向が異なることなる。つまり、強化層は、繊維方向が同じ強化層同士が隣り合わないように設ける。これにより、積層複合材板を折り曲げ加工する際に、各層間の層間滑り量が略均一となり、均質な積層複合材板をより確実に成形することができる。
【００１９】
第５の発明では、構造体は、第１ないし第４の何れかの発明に係る積層複合材板を折り曲げ加工することによって成形されたものである。
【００２０】
こうすることで成形された構造体は、繊維分布が崩れたり、皺が形成された不均質なものになることが回避されるので、均質なものとなり易い。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によると、積層複合材板の繊維層を、疑似等方性になるように且つ、その繊維方向が構造体を曲げ成形する際の曲げ軸と同じ方向及びその曲げ軸に直交する方向以外の方向になるように積層することによって、曲げ荷重を直接に受ける繊維が無くなり、その積層複合材板を折り曲げ加工したときに、均質な構造体を確実に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１に係る積層複合材板と構造体とを説明する図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る積層複合材板と構造体とを説明する図である。
【図３】本発明の実施形態３に係る積層複合材板と構造体とを説明する図である。
【図４】実施形態３に係り、構造体の変形例を示す曲げ軸に直交する断面図である。
【図５】実施形態３に係る構造体をキール部材として利用したときの斜視図である。
【図６】図５のキール部材に対して頭頂部側への曲げ荷重が加わったときの曲げを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
【００２４】
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る積層複合材板１は、図１に示すように、横方向（図１の９０°方向）の長さが、縦方向（図１の０°方向）の長さに比べて短い平面視で矩形状の板材
であり、縦方向に延びる曲げ軸（図１の１点鎖線）に沿うように折り曲げ加工されることによって、長尺の構造体２に成形されるものである。
【００２５】
積層複合材板１は、図１に示すように、平板状の繊維強化複合材であり、強化繊維にマトリックスを含浸すると共に、繊維方向を同一方向にそろえた長尺シート状のプリプレグテープを用いて製造される。詳しくは、積層複合材板１は、図示省略のテープ積層装置によって、プリプレグテープをその幅方向に並べて配置して１つの繊維層を構成すると共に、その繊維方向が縦方向（０°方向）と横方向（９０°方向）との間の２２．５°方向、２２．５°方向と直交する−６７．５°方向、２２．５°方向と−６７．５°方向との間の６７．５°方向及び−２２．５°方向の４方向になるように、その順番で繊維層を積層することによって疑似等方性を有する平板状に形成される。尚、図１は、積層複合材板１及び構造体２を概念的に示す図であり、例えば繊維層の数を限定するものではない。このようにこの積層複合材１では、その繊維方向が、縦方向（０°方向）及び横方向（９０°方向）以外の方向に設定されつつ、疑似等方性を有するように全周（３６０°方向）に対して均等に分配されている。尚、本実施形態では、強化繊維として炭素繊維を、マトリックスとしてエポキシ樹脂をそれぞれ採用している。
【００２６】
構造体２は、曲げ軸に直交する断面形状が曲げ方向の異なる２つの曲げ部をそれぞれ２つずつ有する略ハット形状の部材であり、その中心軸は、積層複合材板１における０°方向に一致する。この構造体２は、図示省略の成形装置によって、積層複合材板１を曲げ軸に沿って折り曲げ加工することにより成形される。具体的には、平板状の積層複合材板１を図示省略の成形型に対して押し付けるように、この積層複合材板１に曲げ荷重が加えられることによって、その略中央部の２つの山折り軸（図１の２点鎖線）で山折りされると共に、その両端部付近の２つの谷折り軸（図１の２点鎖線）で谷折りされることになる。ここで、積層複合材板１は、その繊維層の繊維方向が曲げ軸と同じ方向（つまり、０°方向）及び曲げ軸に直交する方向（つまり、９０°方向）以外の方向に設定されて構成されている。そのため、積層複合材板１を折り曲げ加工する際に、積層複合材板１に含まれている繊維が曲げ荷重に対抗せず、積層複合材板１の各繊維層は、隣接する繊維層との間で曲げ荷重の増大に対して徐々に滑ることになる。また、積層複合材板１の隣合う全ての繊維層の繊維方向が異なることにより、各繊維層間の層間滑り量が略均一となる。そのため、構造体２は、繊維分布が崩れたり、皺が形成されたりした不均質なものになることが回避され、均質なものになる。
【００２７】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について説明する。本発明の実施形態２は、実施形態１の積層複合材板に強化層を追加した実施形態である。そこで、実施形態１と同様の構成については適宜説明を省略し、実施形態１と異なる構成を中心に説明する。
【００２８】
本発明の実施形態２に係る積層複合材板１１は、図２に示すように、縦方向（０°方向）に延びる曲げ軸（図２の１点鎖線）に沿うように折り曲げ加工されることによって、前記実施形態１と同様に、その略中央部の２つの山折り軸（図２の２点鎖線）で山折りされると共に、その両端部付近の２つの谷折り軸（図２の２点鎖線）で谷折りされて構造体１２に成形されるものである。従って、構造体１２の曲げ軸に直交する断面形状は、前記実施形態１と同様に、その幅方向の略中央部が頭頂部１２ａとなり、その幅方向の両端部が鍔部１２ｂとなった、全体として略ハット形状となる。
【００２９】
積層複合材板１１は、図２に示すように、多数の強化繊維からなると共に、その強化繊維の繊維方向が縦方向及び横方向にそろえられた強化層１３を有している。図２では強化層１３の繊維のみを図示し、繊維層の繊維の図示は省略する。尚、本実施形態では、強化層１３の強化繊維として炭素繊維を採用している。
【００３０】
縦方向の繊維方向を有する強化層１３（以下、単に縦方向の強化層ともいう）は、積層複合材板１１の横方向においては、２つの谷折り軸で挟まれた第１領域、一側の端から一側の谷折り軸までの第２領域及び他側の端から他側の谷折り軸までの第３領域の３つの領域に設けられている一方、積層複合材板１１の縦方向においては、両端部以外の全領域に設けられている。
【００３１】
第１領域の縦方向の強化層１３は、構造体１２において頭頂部１２ａに設けられる強化層１３を構成し、この強化層１３は、積層された繊維層（以下、積層繊維層ともいう）の各層間に対してそれぞれ１層ずつ設けられている。
【００３２】
第２領域及び第３領域の縦方向の強化層１３は、構造体１２において各鍔部１２ｂに設けられる強化層１３を構成し、この強化層１３は、それぞれの領域において積層繊維層の表裏（つまり、積層複合材板１１の両表面）それぞれに対して１層ずつ設けられている。
【００３３】
尚、縦方向の強化層１３の層数はこれに限られるものではなく、少なくとも１層以上設けられていればよい。
【００３４】
横方向の繊維方向を有する強化層１３（以下、単に横方向の強化層ともいう）は、積層複合材板１１の縦方向においては、略中央部に対してのみ設けられている一方、積層複合材板１１の横方向においては、一端から他端までの全領域に亘って設けられている。この横方向の強化層１３は、層間に設けられてもよいし、積層複合材板１１の表面に設けられていてもよい。また横方向の強化層１３は、少なくとも１層以上設けられていればよい。
【００３５】
尚、縦方向及び横方向の強化層１３は、その繊維方向が当該強化層１３に隣合う層の繊維方向と異なるように設けられていればよい。ここで、各繊維層の繊維方向は、それぞれ２２．５°方向、−２２．５°方向、６７．５°方向、−６７．５°方向であり、強化層１３の繊維方向は、０°方向又は９０°方向であるので、繊維層の繊維方向と強化層１３の繊維方向とは一致することはない。そのため、強化層１３を当該強化層１３と同じ繊維方向を有する他の強化層１３と隣合わないように設けることで、当該強化層１３の繊維方向とその強化層１３に隣合う層の繊維方向とが異なることになり、ひいては積層複合材板１１の隣合う全ての層（繊維層及び強化層１３）の繊維方向が異なることになる。この点について、強化層１３を積層繊維層の層間に対してそれぞれ１層ずつ設けることや、積層繊維層の表裏それぞれに対して１層ずつ設けることは有効である。
【００３６】
こうした強化層１３は、プリプレグテープをテープ積層装置を利用して配設することにより積層複合材板１１を形成する場合には、通常の積層複合材板１１を形成する場合と比較して、該当箇所にプリプレグテープを追加して配設することにより、容易に設けることが可能である。
【００３７】
構造体１２は、前述したように、積層複合材板１１を前記実施形態１と同様に曲げ軸に沿って折り曲げ加工することにより成形されるものである。ここで、強化層１３は、その繊維方向が曲げ軸と同じ方向（つまり、０°方向）、及び、曲げ軸に直交する方向（つまり、９０°方向）に設定されているため、積層複合材板１１を折り曲げ加工する際に、強化層１３の繊維は曲げ荷重に対抗することになるが、これらの強化層１３は、積層複合材板１１の一部に対してのみ設けられているため、実際には、その影響はほとんど無く、前記実施形態１と同様に、積層複合材板１１の各繊維層及び強化層１３は、隣接する層間で曲げ荷重の増大に対して徐々に滑るようになる。また、前述したように、積層複合材板１１の隣合う全ての層（繊維層及び強化層１３）の繊維方向が異なることにより、各層間の層間すべり量が略均一となる。そのため、構造体１２は、繊維分布が崩れたり、皺が形成されたりした不均質なものになることが回避され、均質なものになる。このように成形された構造体１２は、その曲げ軸方向の両端部以外の箇所において、ハット形状の頂に相当する頭頂部１２ａ及びハット形状の鍔に相当する鍔部１２ｂに縦方向の強化層１３が設けられていると共に、その曲げ軸方向の略中央部においてハット形状の全体に亘って横方向の強化層１３が設けられている。これにより、構造体１２の曲げ軸と同じ方向及び曲げ軸に直交する方向の強度を向上することができる。
【００３８】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３について説明する。本発明の実施形態３は、積層複合材板に付加される強化層の付加位置が実施形態２と異なる。そこで、実施形態２と同様の構成については適宜説明を省略し、実施形態２と異なる構成を中心に説明する。
【００３９】
本発明の実施形態３に係る積層複合材板２１は、図３に示すように、縦方向（０°方向）に延びる曲げ軸（図３の１点鎖線）に沿うように折り曲げ加工されることによって、前記実施形態１，２と同様に、その略中央部の２つの山折り軸（図３の２点鎖線）で山折りされると共に、その両端部付近の２つの谷折り軸（図３の２点鎖線）で谷折りされて構造体２２に成形されるものである。従って、構造体２２の曲げ軸に直交する断面形状は、前記実施形態１，２と同様に、頭頂部２２ａ、鍔部２２ｂ及び頭頂部２２ａと鍔部２２ｂとを結ぶ側頭部２２ｃを含んだ略ハット形状となる。
【００４０】
積層複合材板２１は、図３に示すように、強化繊維の繊維方向が縦方向及び横方向にそろえられた強化層２３を有している。尚、図３も、強化層２３の繊維のみを図示し、繊維層の繊維の図示は省略する。
【００４１】
縦方向の強化層２３は、積層複合材板２１の横方向においては、一側の谷折り軸と山折り軸との略中央位置から他側の谷折り軸と山折り軸との略中央位置までの領域に対して設けられている一方、積層複合材板２１の縦方向においては、両端部以外の全領域に設けられている。また、縦方向の強化層２３は、積層繊維層の各層間に対してそれぞれ１層ずつ設けられている。尚、縦方向の強化層２３は、少なくとも１層以上設けられていればよい。
【００４２】
横方向の強化層２３は、積層複合材板２１の縦方向においては、略中央部に対してのみ設けられている一方、積層複合材板２１の横方向においては、一端から他端までの全領域に亘って設けられている。この横方向の強化層２３は、層間に設けられてもよいし、積層複合材板２１の表面に設けられていてもよい。また横方向の強化層２３は、少なくとも１層以上設けられていればよい。
【００４３】
尚、縦方向及び横方向の強化層２３は、その繊維方向が当該強化層２３に隣合う層の繊維方向と異なるように設けられていればよい。前記実施形態２と同様に強化層２３を当該強化層２３と同じ繊維方向を有する他の強化層２３と隣合わないように設けることで、当該強化層２３の繊維方向とその強化層２３に隣合う層の繊維方向とが異なることになり、ひいては積層複合材板２１の隣合う全ての層（繊維層及び強化層２３）の繊維方向が異なることになる。
【００４４】
構造体２２は、前述したように、積層複合材板２１を前記実施形態１，２と同様に曲げ軸に沿って折り曲げ加工することにより成形されるものである。ここで、強化層２３は、その繊維方向が曲げ軸と同じ方向（つまり、０°方向）及び曲げ軸に直交する方向（つまり、９０°方向）に設定されているが、前記実施形態２と同様に、積層複合材板２１の一部に対してのみ設けられているため、積層複合材板２１を折り曲げ加工する際に、強化層２３の強化繊維は、曲げ荷重に対抗することはほとんどない。そのため、前記実施形態２と同様に、積層複合材板２１の各繊維層及び各強化層２３は、隣接する層間で曲げ荷重の増大に対して徐々に滑ることになる。また、積層複合材板２１の隣合う全ての層（繊維層及び強化層２３）の繊維方向が異なることにより、各層間の層間すべり量が略均一となる。そのため、構造体２２は、繊維分布が崩れたり、皺が形成されたりした不均質なものになることが回避され、均質なものになる。このように成形された構造体２２は、その曲げ軸方向の両端部以外の箇所において、ハット形状の頭頂部２２ａ及びハット形状の頭頂部２２ａと鍔部２２ｂとを結ぶ側頭部２２ｃの一部に縦方向の強化層２３が設けられていると共に、その曲げ軸方向の略中央部においてハット形状の全体に亘って横方向の強化層２３が設けられている。これにより、構造体２２の曲げ軸と同じ方向及び曲げ軸に直交する方向の強度を高めることができる。
【００４５】
尚、構造体２２は、強化層２３を有することによって、頭頂部２２ａ及び側頭部２２ｃの一部が、強化層２３が設けられていない箇所に比べてハット幅方向の外側に膨らんだ形状を有するが、図４に示すように、頭頂部２２ａ及び側頭部２２ｃの一部が、強化層２３が付加されていない箇所に比べてハット幅方向の内側に膨らんだ形状を有するように強化層２３を付加してもよい。
【００４６】
この構造体２２は、例えば飛行艇のキール部材として採用することができる。この場合には、例えば図５に示すように、航空機本体である母材２４の形状に合わせて、構造体２２の構造軸（つまり、曲げ軸）を曲げ、その曲げられた構造体２２を母材２４に取り付けて使用することになる。このように構成されたキール部材には、図６に示すように、母材２４側が引張側に、頭頂部２２ａ側が圧縮側となるような曲げ荷重が加わる場合がある。このとき母材２４を含めた中立軸は、構造体２２単体での中央位置よりも母材２４側に位置するため、頭頂部２２ａに設けられた強化層２３は、その中立軸から離れた位置となり、曲げ荷重に対して効率的に対抗することが可能である。また、こうした強化層２３を設けることは、構造体２２の断面積を縮小しても所定の強度を得ることを実現させる。このことは、積層複合材板２１の板厚を部分的に薄くすることを可能にし、材料効率を向上させる。また、構造体２２が軽量化するから、航空機の部品として有利になる。
【００４７】
本発明に係る構造体は、前記において例示されたような曲げ軸に直交する断面形状が略ハット形状のものに限らない。例えば、曲げ軸に直交する断面形状が所定の間隔を空けて略平行に並ぶ２つの腕部と、両腕部を結ぶ接続部とを有する略コ字状の構造体であってもよい。この場合には、例えば航空機のスパー部材やスティフナー部材として採用することができる。また、強化層は、両腕部及び接続部の曲げ部分に対して付加するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、積層複合材板を折り曲げ加工することによって構造体を成形するときにおいて、均質な構造体を確実に成形することができるため、例えば航空機、船舶、車両をはじめとする各種輸送機器の構造体や、風力発電用風車の翼等の構造体に利用できる点で有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１，１１，２１ 積層複合材板（積層体）
２，１２，２２ 構造体
１３，２３ 強化層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化繊維からなる複数の繊維層を積層した積層複合材板及びその積層複合材板を折り曲げ加工することによって成形される構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エポキシ樹脂等の合成樹脂（以下、マトリックスともいう）を炭素繊維等の高強度繊維（以下、強化繊維ともいう）によって強化した繊維強化複合材は、種々の用途に用いられており、一例として航空機の機体部品を挙げることができる。
【０００３】
こうした繊維強化複合材製の部品を製造する方法の１つとして、その繊維方向を同一方向にそろえた強化繊維にマトリックスを予め含浸した長尺シート状のプリプレグ（プリプレグテープ）を用いて平板状の繊維強化複合材を製造すると共に、その平板状の繊維強化複合材を、所定の断面形状となるように折り曲げ加工する方法がある。
【０００４】
具体的に、プリプレグテープを用いて、平板状の繊維強化複合材を製造する方法は、例えば、プリプレグテープをその幅方向に並べて配置して繊維層を構成すると共に、その繊維方向が、全周（３６０°方向）に対して均等に分配されるように（例えば４方向に均等に分配する場合は、縦方向（０°方向）、縦方向に直交する横方向（９０°方向）、縦方向と横方向との間の斜め方向（±４５°方向）の４方向にされる）繊維層を積層することによって疑似等方性を有するように構成することにより、平板状の繊維強化複合材（以下、積層複合材板ともいう）を製造することができる。
【０００５】
そして、この積層複合材板を航空機の機体等に使用すべく、例えば横断面ハット状となるように曲げ部を有する長尺の構造体とするときには、例えば特許文献１に開示されているような賦形装置を用いて、前述の積層複合材板に対して、前記縦方向（０°方向）を曲げ軸とする折り曲げ加工を施すことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９１５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記積層複合材板を折り曲げ加工すべく、曲げ方向の荷重を加えたときには、積層複合材板の各繊維層が隣接する繊維層との間で滑ることによって各繊維層間にずれが生じ、それによって積層複合材板は折れ曲がる。ここで、前記積層複合材板においては、擬似等方性を有するように繊維方向が均等に分配されていることから、その複数の繊維方向の内のいずれか１方向は曲げ荷重の方向と一致すると共に、その曲げ荷重の方向に直交する繊維方向も存在するため、それらの繊維が曲げ荷重に対抗するようになる。このように積層複合材板の一部の繊維層が曲げ荷重を直接に受けることによって、曲げ荷重の増大に伴い繊維層間が徐々に滑らず、所定の曲げ荷重に達したところで急激に滑ることになる。このような急激な変形は、繊維分布が崩れたり、皺が形成されたりした不均質な構造体が成形され易いという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、折り曲げ加工の際に不均質性が生じ難い積層複合材板及びその積層複合材板を折り曲げ加工した構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る積層複合材板は、繊維層を、疑似等方性になるように且つ、その繊維方向が、構造体を曲げ成形する際の曲げ軸と同じ方向及びその曲げ軸に直交する方向以外の方向になるように積層することによって、曲げ荷重を直接に受ける繊維を無くすようにし、そのことにより、積層複合材板の曲げ性を向上させるようにした。
【００１０】
具体的には、第１の発明では、積層複合材板は、それぞれ所定の一方向に延びるように並んで配置された多数の強化繊維からなる繊維層を複数有すると共に、当該複数の繊維層がその繊維方向を互いに異ならせながら積層されることによって疑似等方性を有するように構成された、繊維強化複合材からなる平板状の積層体を備え、前記積層体は、所定の曲げ軸に沿うように折り曲げ加工されることによって、所定の断面形状を有する構造体に成形されるものであり、前記各繊維層の繊維方向は、前記曲げ軸と同じ方向及び前記曲げ軸に直交する方向以外の方向に設定されている。
【００１１】
この構成によると、積層体の繊維層の繊維方向は、曲げ軸が仮に０°方向を向いているとすれば、０°方向及び９０°方向以外の方向に設定されていると共に、疑似等方性を有するように全周（３６０°方向）に対して均等に分配されている。これにより、積層複合材板に含まれている繊維の方向が、曲げ荷重の方向及び曲げ荷重の方向に直交する方向とは一致しないため、積層複合材板を折り曲げ加工する際に、繊維が曲げ荷重に対抗せず、積層複合材板の各繊維層は、隣接する繊維層との間で曲げ荷重の増大に対して徐々に滑ることになる。そのため、この積層複合材板を折り曲げ加工することによって、繊維分布が崩れたり、皺が形成されたりした不均質な構造体が成形されることが回避され、均質な構造体を確実に成形することができる。
【００１２】
第２の発明では、第１の発明において、前記積層体は、前記曲げ軸に直交する方向に延びるように並んで配置された多数の強化繊維からなる、少なくとも１の強化層をさらに有し、前記強化層は、前記平板状の積層体の一部に設けられている。
【００１３】
こうすることで、強化層の繊維により補強されることによって、積層複合材板において曲げ軸に直交する方向の強度が向上する。従って、この積層複合材板を折り曲げ加工した構造体もまた、その曲げ軸に直交する方向の強度が強化層の繊維によって向上することになる。また、強化層を、平板状の積層体の全面に亘って設けるのではなく、その積層体の一部に対してのみ設けているので、積層複合材板を折り曲げ加工する際に、その強化層の繊維が曲げ荷重に対抗することが抑制され、前記第１の発明と同様に、不均質な構造体が成形されることが回避される。そのため、この積層複合材板を折り曲げ加工することによって、曲げ軸に直交する方向の強度が比較的強く且つ、均質な構造体を成形することができる。
【００１４】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、前記積層体は、前記曲げ軸に沿う方向に延びるように並んで配置された多数の強化繊維からなる、少なくとも１の強化層をさらに有し、前記強化層は、前記平板状の積層体の一部に設けられている。
【００１５】
こうすることで、第２の発明と同様に、強化層の繊維によって補強されることによって、積層複合材板において曲げ軸方向の強度が向上し、この積層複合材板を折り曲げ加工した構造体もまた、その曲げ軸と同じ方向の強度が強化層の繊維によって補強されることになる。また、強化層を積層体の一部に対してのみ設けているので、前記第２の発明と同様に、積層複合材板を折り曲げ加工する際に、強化層の繊維が曲げ荷重にほとんど対抗せず、その結果、この積層複合材板を折り曲げ加工することによって、曲げ軸と同じ方向の強度が比較的強く且つ、均質な構造体を成形することができる。
【００１６】
尚、第２又は第３の発明のように補強用の強化層を設けて、構造体において所望の方向の強度を高めることによって、構造体の断面積を小さくしても、所定の強度が得られることになる。つまり、積層複合材板の板厚を部分的に薄くすることが可能であり、このことは材料効率を向上すると共に、構造体の軽量化の点で有利になる。
【００１７】
第４の発明では、第２又は第３の発明において、前記強化層は、その繊維方向が、当該強化層に隣り合う層の繊維方向とは異なるように、設けられている。
【００１８】
疑似等方性を有する積層体は、隣り合う繊維層間でその繊維方向が互いに異なるように複数の繊維層を積層している一方で、曲げ軸と同じ方向又は／及び曲げ軸に直交する方向の強化層を、その強化層に隣合う層の繊維方向と異なるように設けることで、積層体の隣り合う全ての層（繊維層及び強化層）の繊維方向が異なることなる。つまり、強化層は、繊維方向が同じ強化層同士が隣り合わないように設ける。これにより、積層複合材板を折り曲げ加工する際に、各層間の層間滑り量が略均一となり、均質な積層複合材板をより確実に成形することができる。
【００１９】
第５の発明では、構造体は、第１ないし第４の何れかの発明に係る積層複合材板を折り曲げ加工することによって成形されたものである。
【００２０】
こうすることで成形された構造体は、繊維分布が崩れたり、皺が形成された不均質なものになることが回避されるので、均質なものとなり易い。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によると、積層複合材板の繊維層を、疑似等方性になるように且つ、その繊維方向が構造体を曲げ成形する際の曲げ軸と同じ方向及びその曲げ軸に直交する方向以外の方向になるように積層することによって、曲げ荷重を直接に受ける繊維が無くなり、その積層複合材板を折り曲げ加工したときに、均質な構造体を確実に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１に係る積層複合材板と構造体とを説明する図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る積層複合材板と構造体とを説明する図である。
【図３】本発明の実施形態３に係る積層複合材板と構造体とを説明する図である。
【図４】実施形態３に係り、構造体の変形例を示す曲げ軸に直交する断面図である。
【図５】実施形態３に係る構造体をキール部材として利用したときの斜視図である。
【図６】図５のキール部材に対して頭頂部側への曲げ荷重が加わったときの曲げを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
【００２４】
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る積層複合材板１は、図１に示すように、横方向（図１の９０°方向）の長さが、縦方向（図１の０°方向）の長さに比べて短い平面視で矩形状の板材
であり、縦方向に延びる曲げ軸（図１の１点鎖線）に沿うように折り曲げ加工されることによって、長尺の構造体２に成形されるものである。
【００２５】
積層複合材板１は、図１に示すように、平板状の繊維強化複合材であり、強化繊維にマトリックスを含浸すると共に、繊維方向を同一方向にそろえた長尺シート状のプリプレグテープを用いて製造される。詳しくは、積層複合材板１は、図示省略のテープ積層装置によって、プリプレグテープをその幅方向に並べて配置して１つの繊維層を構成すると共に、その繊維方向が縦方向（０°方向）と横方向（９０°方向）との間の２２．５°方向、２２．５°方向と直交する−６７．５°方向、２２．５°方向と−６７．５°方向との間の６７．５°方向及び−２２．５°方向の４方向になるように、その順番で繊維層を積層することによって疑似等方性を有する平板状に形成される。尚、図１は、積層複合材板１及び構造体２を概念的に示す図であり、例えば繊維層の数を限定するものではない。このようにこの積層複合材１では、その繊維方向が、縦方向（０°方向）及び横方向（９０°方向）以外の方向に設定されつつ、疑似等方性を有するように全周（３６０°方向）に対して均等に分配されている。尚、本実施形態では、強化繊維として炭素繊維を、マトリックスとしてエポキシ樹脂をそれぞれ採用している。
【００２６】
構造体２は、曲げ軸に直交する断面形状が曲げ方向の異なる２つの曲げ部をそれぞれ２つずつ有する略ハット形状の部材であり、その中心軸は、積層複合材板１における０°方向に一致する。この構造体２は、図示省略の成形装置によって、積層複合材板１を曲げ軸に沿って折り曲げ加工することにより成形される。具体的には、平板状の積層複合材板１を図示省略の成形型に対して押し付けるように、この積層複合材板１に曲げ荷重が加えられることによって、その略中央部の２つの山折り軸（図１の２点鎖線）で山折りされると共に、その両端部付近の２つの谷折り軸（図１の２点鎖線）で谷折りされることになる。ここで、積層複合材板１は、その繊維層の繊維方向が曲げ軸と同じ方向（つまり、０°方向）及び曲げ軸に直交する方向（つまり、９０°方向）以外の方向に設定されて構成されている。そのため、積層複合材板１を折り曲げ加工する際に、積層複合材板１に含まれている繊維が曲げ荷重に対抗せず、積層複合材板１の各繊維層は、隣接する繊維層との間で曲げ荷重の増大に対して徐々に滑ることになる。また、積層複合材板１の隣合う全ての繊維層の繊維方向が異なることにより、各繊維層間の層間滑り量が略均一となる。そのため、構造体２は、繊維分布が崩れたり、皺が形成されたりした不均質なものになることが回避され、均質なものになる。
【００２７】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について説明する。本発明の実施形態２は、実施形態１の積層複合材板に強化層を追加した実施形態である。そこで、実施形態１と同様の構成については適宜説明を省略し、実施形態１と異なる構成を中心に説明する。
【００２８】
本発明の実施形態２に係る積層複合材板１１は、図２に示すように、縦方向（０°方向）に延びる曲げ軸（図２の１点鎖線）に沿うように折り曲げ加工されることによって、前記実施形態１と同様に、その略中央部の２つの山折り軸（図２の２点鎖線）で山折りされると共に、その両端部付近の２つの谷折り軸（図２の２点鎖線）で谷折りされて構造体１２に成形されるものである。従って、構造体１２の曲げ軸に直交する断面形状は、前記実施形態１と同様に、その幅方向の略中央部が頭頂部１２ａとなり、その幅方向の両端部が鍔部１２ｂとなった、全体として略ハット形状となる。
【００２９】
積層複合材板１１は、図２に示すように、多数の強化繊維からなると共に、その強化繊維の繊維方向が縦方向及び横方向にそろえられた強化層１３を有している。図２では強化層１３の繊維のみを図示し、繊維層の繊維の図示は省略する。尚、本実施形態では、強化層１３の強化繊維として炭素繊維を採用している。
【００３０】
縦方向の繊維方向を有する強化層１３（以下、単に縦方向の強化層ともいう）は、積層複合材板１１の横方向においては、２つの谷折り軸で挟まれた第１領域、一側の端から一側の谷折り軸までの第２領域及び他側の端から他側の谷折り軸までの第３領域の３つの領域に設けられている一方、積層複合材板１１の縦方向においては、両端部以外の全領域に設けられている。
【００３１】
第１領域の縦方向の強化層１３は、構造体１２において頭頂部１２ａに設けられる強化層１３を構成し、この強化層１３は、積層された繊維層（以下、積層繊維層ともいう）の各層間に対してそれぞれ１層ずつ設けられている。
【００３２】
第２領域及び第３領域の縦方向の強化層１３は、構造体１２において各鍔部１２ｂに設けられる強化層１３を構成し、この強化層１３は、それぞれの領域において積層繊維層の表裏（つまり、積層複合材板１１の両表面）それぞれに対して１層ずつ設けられている。
【００３３】
尚、縦方向の強化層１３の層数はこれに限られるものではなく、少なくとも１層以上設けられていればよい。
【００３４】
横方向の繊維方向を有する強化層１３（以下、単に横方向の強化層ともいう）は、積層複合材板１１の縦方向においては、略中央部に対してのみ設けられている一方、積層複合材板１１の横方向においては、一端から他端までの全領域に亘って設けられている。この横方向の強化層１３は、層間に設けられてもよいし、積層複合材板１１の表面に設けられていてもよい。また横方向の強化層１３は、少なくとも１層以上設けられていればよい。
【００３５】
尚、縦方向及び横方向の強化層１３は、その繊維方向が当該強化層１３に隣合う層の繊維方向と異なるように設けられていればよい。ここで、各繊維層の繊維方向は、それぞれ２２．５°方向、−２２．５°方向、６７．５°方向、−６７．５°方向であり、強化層１３の繊維方向は、０°方向又は９０°方向であるので、繊維層の繊維方向と強化層１３の繊維方向とは一致することはない。そのため、強化層１３を当該強化層１３と同じ繊維方向を有する他の強化層１３と隣合わないように設けることで、当該強化層１３の繊維方向とその強化層１３に隣合う層の繊維方向とが異なることになり、ひいては積層複合材板１１の隣合う全ての層（繊維層及び強化層１３）の繊維方向が異なることになる。この点について、強化層１３を積層繊維層の層間に対してそれぞれ１層ずつ設けることや、積層繊維層の表裏それぞれに対して１層ずつ設けることは有効である。
【００３６】
こうした強化層１３は、プリプレグテープをテープ積層装置を利用して配設することにより積層複合材板１１を形成する場合には、通常の積層複合材板１１を形成する場合と比較して、該当箇所にプリプレグテープを追加して配設することにより、容易に設けることが可能である。
【００３７】
構造体１２は、前述したように、積層複合材板１１を前記実施形態１と同様に曲げ軸に沿って折り曲げ加工することにより成形されるものである。ここで、強化層１３は、その繊維方向が曲げ軸と同じ方向（つまり、０°方向）、及び、曲げ軸に直交する方向（つまり、９０°方向）に設定されているため、積層複合材板１１を折り曲げ加工する際に、強化層１３の繊維は曲げ荷重に対抗することになるが、これらの強化層１３は、積層複合材板１１の一部に対してのみ設けられているため、実際には、その影響はほとんど無く、前記実施形態１と同様に、積層複合材板１１の各繊維層及び強化層１３は、隣接する層間で曲げ荷重の増大に対して徐々に滑るようになる。また、前述したように、積層複合材板１１の隣合う全ての層（繊維層及び強化層１３）の繊維方向が異なることにより、各層間の層間すべり量が略均一となる。そのため、構造体１２は、繊維分布が崩れたり、皺が形成されたりした不均質なものになることが回避され、均質なものになる。このように成形された構造体１２は、その曲げ軸方向の両端部以外の箇所において、ハット形状の頂に相当する頭頂部１２ａ及びハット形状の鍔に相当する鍔部１２ｂに縦方向の強化層１３が設けられていると共に、その曲げ軸方向の略中央部においてハット形状の全体に亘って横方向の強化層１３が設けられている。これにより、構造体１２の曲げ軸と同じ方向及び曲げ軸に直交する方向の強度を向上することができる。
【００３８】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３について説明する。本発明の実施形態３は、積層複合材板に付加される強化層の付加位置が実施形態２と異なる。そこで、実施形態２と同様の構成については適宜説明を省略し、実施形態２と異なる構成を中心に説明する。
【００３９】
本発明の実施形態３に係る積層複合材板２１は、図３に示すように、縦方向（０°方向）に延びる曲げ軸（図３の１点鎖線）に沿うように折り曲げ加工されることによって、前記実施形態１，２と同様に、その略中央部の２つの山折り軸（図３の２点鎖線）で山折りされると共に、その両端部付近の２つの谷折り軸（図３の２点鎖線）で谷折りされて構造体２２に成形されるものである。従って、構造体２２の曲げ軸に直交する断面形状は、前記実施形態１，２と同様に、頭頂部２２ａ、鍔部２２ｂ及び頭頂部２２ａと鍔部２２ｂとを結ぶ側頭部２２ｃを含んだ略ハット形状となる。
【００４０】
積層複合材板２１は、図３に示すように、強化繊維の繊維方向が縦方向及び横方向にそろえられた強化層２３を有している。尚、図３も、強化層２３の繊維のみを図示し、繊維層の繊維の図示は省略する。
【００４１】
縦方向の強化層２３は、積層複合材板２１の横方向においては、一側の谷折り軸と山折り軸との略中央位置から他側の谷折り軸と山折り軸との略中央位置までの領域に対して設けられている一方、積層複合材板２１の縦方向においては、両端部以外の全領域に設けられている。また、縦方向の強化層２３は、積層繊維層の各層間に対してそれぞれ１層ずつ設けられている。尚、縦方向の強化層２３は、少なくとも１層以上設けられていればよい。
【００４２】
横方向の強化層２３は、積層複合材板２１の縦方向においては、略中央部に対してのみ設けられている一方、積層複合材板２１の横方向においては、一端から他端までの全領域に亘って設けられている。この横方向の強化層２３は、層間に設けられてもよいし、積層複合材板２１の表面に設けられていてもよい。また横方向の強化層２３は、少なくとも１層以上設けられていればよい。
【００４３】
尚、縦方向及び横方向の強化層２３は、その繊維方向が当該強化層２３に隣合う層の繊維方向と異なるように設けられていればよい。前記実施形態２と同様に強化層２３を当該強化層２３と同じ繊維方向を有する他の強化層２３と隣合わないように設けることで、当該強化層２３の繊維方向とその強化層２３に隣合う層の繊維方向とが異なることになり、ひいては積層複合材板２１の隣合う全ての層（繊維層及び強化層２３）の繊維方向が異なることになる。
【００４４】
構造体２２は、前述したように、積層複合材板２１を前記実施形態１，２と同様に曲げ軸に沿って折り曲げ加工することにより成形されるものである。ここで、強化層２３は、その繊維方向が曲げ軸と同じ方向（つまり、０°方向）及び曲げ軸に直交する方向（つまり、９０°方向）に設定されているが、前記実施形態２と同様に、積層複合材板２１の一部に対してのみ設けられているため、積層複合材板２１を折り曲げ加工する際に、強化層２３の強化繊維は、曲げ荷重に対抗することはほとんどない。そのため、前記実施形態２と同様に、積層複合材板２１の各繊維層及び各強化層２３は、隣接する層間で曲げ荷重の増大に対して徐々に滑ることになる。また、積層複合材板２１の隣合う全ての層（繊維層及び強化層２３）の繊維方向が異なることにより、各層間の層間すべり量が略均一となる。そのため、構造体２２は、繊維分布が崩れたり、皺が形成されたりした不均質なものになることが回避され、均質なものになる。このように成形された構造体２２は、その曲げ軸方向の両端部以外の箇所において、ハット形状の頭頂部２２ａ及びハット形状の頭頂部２２ａと鍔部２２ｂとを結ぶ側頭部２２ｃの一部に縦方向の強化層２３が設けられていると共に、その曲げ軸方向の略中央部においてハット形状の全体に亘って横方向の強化層２３が設けられている。これにより、構造体２２の曲げ軸と同じ方向及び曲げ軸に直交する方向の強度を高めることができる。
【００４５】
尚、構造体２２は、強化層２３を有することによって、頭頂部２２ａ及び側頭部２２ｃの一部が、強化層２３が設けられていない箇所に比べてハット幅方向の外側に膨らんだ形状を有するが、図４に示すように、頭頂部２２ａ及び側頭部２２ｃの一部が、強化層２３が付加されていない箇所に比べてハット幅方向の内側に膨らんだ形状を有するように強化層２３を付加してもよい。
【００４６】
この構造体２２は、例えば飛行艇のキール部材として採用することができる。この場合には、例えば図５に示すように、航空機本体である母材２４の形状に合わせて、構造体２２の構造軸（つまり、曲げ軸）を曲げ、その曲げられた構造体２２を母材２４に取り付けて使用することになる。このように構成されたキール部材には、図６に示すように、母材２４側が引張側に、頭頂部２２ａ側が圧縮側となるような曲げ荷重が加わる場合がある。このとき母材２４を含めた中立軸は、構造体２２単体での中央位置よりも母材２４側に位置するため、頭頂部２２ａに設けられた強化層２３は、その中立軸から離れた位置となり、曲げ荷重に対して効率的に対抗することが可能である。また、こうした強化層２３を設けることは、構造体２２の断面積を縮小しても所定の強度を得ることを実現させる。このことは、積層複合材板２１の板厚を部分的に薄くすることを可能にし、材料効率を向上させる。また、構造体２２が軽量化するから、航空機の部品として有利になる。
【００４７】
本発明に係る構造体は、前記において例示されたような曲げ軸に直交する断面形状が略ハット形状のものに限らない。例えば、曲げ軸に直交する断面形状が所定の間隔を空けて略平行に並ぶ２つの腕部と、両腕部を結ぶ接続部とを有する略コ字状の構造体であってもよい。この場合には、例えば航空機のスパー部材やスティフナー部材として採用することができる。また、強化層は、両腕部及び接続部の曲げ部分に対して付加するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、積層複合材板を折り曲げ加工することによって構造体を成形するときにおいて、均質な構造体を確実に成形することができるため、例えば航空機、船舶、車両をはじめとする各種輸送機器の構造体や、風力発電用風車の翼等の構造体に利用できる点で有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１，１１，２１ 積層複合材板（積層体）
２，１２，２２ 構造体
１３，２３ 強化層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ所定の一方向に延びるように並んで配置された多数の強化繊維からなる繊維層を複数有すると共に、当該複数の繊維層がその繊維方向を互いに異ならせながら積層されることによって疑似等方性を有するように構成された、繊維強化複合材からなる平板状の積層体を備え、
前記積層体は、所定の曲げ軸に沿うように折り曲げ加工されることによって、所定の断面形状を有する構造体に成形されるものであり、
前記各繊維層の繊維方向は、前記曲げ軸と同じ方向及び前記曲げ軸に直交する方向以外の方向に設定されている積層複合材板。
【請求項２】
請求項１に記載の積層複合材板において、
前記積層体は、前記曲げ軸に直交する方向に延びるように並んで配置された多数の強化繊維からなる、少なくとも１の強化層をさらに有し、
前記強化層は、前記平板状の積層体の一部に設けられている積層複合材板。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の積層複合材板において、
前記積層体は、前記曲げ軸に沿う方向に延びるように並んで配置された多数の強化繊維からなる、少なくとも１の強化層をさらに有し、
前記強化層は、前記平板状の積層体の一部に設けられている積層複合材板。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の積層複合材板において、
前記強化層は、その繊維方向が、当該強化層に隣り合う層の繊維方向とは異なるように、設けられている積層複合材板。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の積層複合材板を折り曲げ加工することによって成形された構造体。
【請求項１】
それぞれ所定の一方向に延びるように並んで配置された多数の強化繊維からなる繊維層を複数有すると共に、当該複数の繊維層がその繊維方向を互いに異ならせながら積層されることによって疑似等方性を有するように構成された、繊維強化複合材からなる平板状の積層体を備え、
前記積層体は、所定の曲げ軸に沿うように折り曲げ加工されることによって、所定の断面形状を有する構造体に成形されるものであり、
前記各繊維層の繊維方向は、前記曲げ軸と同じ方向及び前記曲げ軸に直交する方向以外の方向に設定されている積層複合材板。
【請求項２】
請求項１に記載の積層複合材板において、
前記積層体は、前記曲げ軸に直交する方向に延びるように並んで配置された多数の強化繊維からなる、少なくとも１の強化層をさらに有し、
前記強化層は、前記平板状の積層体の一部に設けられている積層複合材板。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の積層複合材板において、
前記積層体は、前記曲げ軸に沿う方向に延びるように並んで配置された多数の強化繊維からなる、少なくとも１の強化層をさらに有し、
前記強化層は、前記平板状の積層体の一部に設けられている積層複合材板。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の積層複合材板において、
前記強化層は、その繊維方向が、当該強化層に隣り合う層の繊維方向とは異なるように、設けられている積層複合材板。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の積層複合材板を折り曲げ加工することによって成形された構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−３７００６（Ｐ２０１１−３７００６Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８３３１６（Ｐ２００９−１８３３１６）
【出願日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【出願人】（０００００２３５８）新明和工業株式会社 (919)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【出願人】（０００００２３５８）新明和工業株式会社 (919)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]