織物基材及び繊維強化複合材料
【課題】強化繊維のクリンプが無く、しかも形態保持性及び賦形性が良く繊維強化複合材料の強化繊維基材に適した織物基材を提供する。
【解決手段】織物基材10は、繊維束からなり互いに平行に配列された複数の強化繊維用経糸11と、繊維束からなり互いに平行にかつ強化繊維用経糸11と交差する方向に配列された複数の強化繊維用緯糸12とを備えている。強化繊維用緯糸12より細い糸条からなり、強化繊維用緯糸12と同方向に延びる補助緯糸13は、強化繊維用経糸11に対して強化繊維用緯糸12の反対側に配列されている。強化繊維用経糸11より細い糸条からなる補助経糸14ａ，14ｂは、強化繊維用経糸11と同方向に延びかつ強化繊維用経糸11同士の間に配列され、強化繊維用緯糸12に係合した状態での折り返し及び補助緯糸13に係合した状態での折り返しが混在した状態で配列されている。
【解決手段】織物基材10は、繊維束からなり互いに平行に配列された複数の強化繊維用経糸11と、繊維束からなり互いに平行にかつ強化繊維用経糸11と交差する方向に配列された複数の強化繊維用緯糸12とを備えている。強化繊維用緯糸12より細い糸条からなり、強化繊維用緯糸12と同方向に延びる補助緯糸13は、強化繊維用経糸11に対して強化繊維用緯糸12の反対側に配列されている。強化繊維用経糸11より細い糸条からなる補助経糸14ａ，14ｂは、強化繊維用経糸11と同方向に延びかつ強化繊維用経糸11同士の間に配列され、強化繊維用緯糸12に係合した状態での折り返し及び補助緯糸13に係合した状態での折り返しが混在した状態で配列されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、織物基材及び繊維強化複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量、高強度の材料として繊維強化複合材料が使用されている。繊維強化複合材料は、強化繊維が樹脂や金属等のマトリックス中に複合化されることにより、マトリックス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。特にマトリックスとして樹脂を使用した繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰとも言う。）の場合はより軽量化が図れるため好ましい。
【０００３】
ＦＲＰに使用する織物基材として、平織、綾織、朱子織等で織られた織物がクロス材として使用されている。クロス材は、経糸と緯糸との交差部でクリンプ（屈曲状態）を形成しており、ＦＲＰにおいて一本の強化繊維について見た場合、強化繊維は他の強化繊維との交差部毎にクリンプが存在する状態でマトリックス中に配列された状態となる。その結果、強化繊維が本来発現すべき特性を十分に活用できず、強化繊維のクリンプによる強度、剛性の低下が指摘されている。
【０００４】
従来、クロス材の欠点である強化繊維のクリンプのない強化繊維基材として多軸成形材料（通称「多軸織物」）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の多軸成形材料は、多数本の強化繊維糸条が並行に配列されたシートが、少なくとも２枚、該強化繊維糸条が交差するように積層されて積層体を構成し、該積層体がステッチ糸により一体化されている。即ち、多軸織物は、経糸、緯糸、斜方向糸の強化繊維が、互いに交わることが無く配列されて経糸層、緯糸層、斜方向糸層を構成し、さらに各層の強化繊維は、ステッチ糸により縫合されて一体化されている。
【０００５】
また、強化繊維のクリンプのない強化繊維基材として、複合材料用布帛構造物も提案されている（特許文献２参照）。特許文献２の複合材料用布帛構造物は、図６に示すように、一方向にシート状に引き揃えた屈曲を有しない真っ直ぐな補強用繊維糸条５１，５２からなる２群の糸条群Ａ，Ｂを有する。両糸条群Ａ，Ｂはシート状の面が互いに対向し、かつ一方の糸条群Ａの補強用繊維糸条５１が他方の糸条群Ｂの補強用繊維糸条５２に対して互いに交差した状態で補助繊維糸条５３，５４によって一体に保持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１８２０６５公報
【特許文献２】特開昭５５−３０９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、強化繊維基材は平板状のまま使用されることは少なく、所望の形状に賦形された状態で樹脂が含浸、硬化されて繊維強化複合材料が形成される。特許文献１に記載された多軸織物は、多数本の強化繊維糸条が並行に配列されたシートが複数積層されるとともにステッチ糸にて縫合されているため、強化繊維（強化繊維糸条）の動きが悪く（可撓性が悪く）クロス材と比べ賦形性に劣る。
【０００８】
一方、特許文献２に記載された複合材料用布帛構造物はステッチ糸を使用せず、一般の織物の経糸の役割を果たす補助繊維糸条５３と、緯糸の役割を果たす補助繊維糸条５４とで織物組織の形態を保持する構成のため、ステッチ糸を使用した場合に比べて賦形性は良い。しかし、特許文献２の織物組織では、緯糸を構成する補強用繊維糸条５２と補助繊維糸条５４とが交互に配列される構成のため、補助繊維糸条５３に張力が掛かると補強用繊維糸条５２間が開き、補強用繊維糸条５２間に隙間ができる。これはＦＲＰにした場合、樹脂リッチ部が線状に存在することになり強度的に不利となる。
【０００９】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、強化繊維のクリンプが無く、しかも形態保持性及び賦形性が良く繊維強化複合材料の強化繊維基材に適した織物基材を提供することにある。また、第２の目的は強化繊維のクリンプが無く、しかも形態保持性及び賦形性が良い織物基材を強化繊維基材とした繊維強化複合材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記第１の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、繊維束からなり互いに平行に配列された複数の強化繊維用経糸と、繊維束からなり互いに平行にかつ前記強化繊維用経糸と交差する方向に配列された複数の強化繊維用緯糸と、前記強化繊維用緯糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用緯糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸に対して前記強化繊維用緯糸の反対側に配列された補助緯糸と、前記強化繊維用経糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用経糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸同士の間に配列され、前記強化繊維用緯糸に係合した状態での折り返し及び前記補助緯糸に係合した状態での折り返しが混在した状態で配列された補助経糸とを備えている。ここで、「強化繊維用経糸」とは、織物基材を複合材料の強化繊維基材として使用した際に、複合材料のマトリックスを強化する役割を担う経糸を意味し、「強化繊維用緯糸」とは、織物基材を複合材料の強化繊維基材として使用した際に、複合材料のマトリックスを強化する役割を担う緯糸を意味する。また、「補助経糸」及び「補助緯糸」とは、一般の織物の経糸及び緯糸と同様に、織組織を構成して織物（織物基材）の移送や取り扱いの際に、強化繊維の配列が乱れたり織物（織物基材）が変形したりするのを防止するための機能を有する糸条を意味し、「補助経糸」及び「補助緯糸」は、自身が複合材料の機械的強度に寄与する必要は必ずしもない。また、「補助経糸」及び「補助緯糸」は、複数本の繊維の束で構成されるものに限らず、１本のフィラメントのようなものをも含む。
【００１１】
この発明の織物基材は、繊維強化複合材料を構成した場合に強化繊維として機能する強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸が交差部においてクリンプせずに配列されているため、強化繊維が本来発現すべき特性である強度、剛性を発現できる。また、織物組織を構成する補助経糸及び補助緯糸は、繊維強化複合材料を構成した場合に強化繊維として機能する必要が無いため、細い糸条を使用できる。そのため、ステッチ糸で縫合する構成に比べて強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸の拘束が緩く、動き易いため賦形性が良くなる。また、補助緯糸が強化繊維用経糸に対して強化繊維用緯糸の反対側に配列された構成のため、特許文献２の構成と異なり、補助経糸に張力が加わっても緯糸間が開くことが抑制されて緯糸間の隙間が拡がらず、繊維強化複合材料にした場合、樹脂リッチ部が線状に存在する状態にならず、強度低下を防止する。したがって、この発明は、強化繊維のクリンプが無く、しかも形態保持性及び賦形性が良く繊維強化複合材料の強化繊維基材に適した織物基材を提供することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記補助経糸は、隣接する前記強化繊維用経糸同士の間に複数配列され、かつ前記複数の補助経糸のうち少なくとも１本は他の少なくとも１本に対して前記強化繊維用緯糸あるいは前記補助緯糸に対する折り返し位置が互いに逆になるように配列されている。この発明の織物基材は、隣接する強化繊維用経糸の間に１本の補助経糸が配列された構成の織物基材に比べて組織が強固になり、織物基材の取り扱いが容易になる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記強化繊維用緯糸は、前記強化繊維用経糸と９０°の角度を成すように配列されている。この発明の織物基材を製織する場合、従来の織機の簡単な改造で対応することができる。また、この発明の織物基材を２枚使用して、一方の織物基材を他方の織物基材に対して強化繊維の配列方向が４５°ずれる状態で積層して使用することにより、繊維配向角度が０°、９０°、＋４５°、−４５°で配列された強化繊維層を有する擬似等方性の繊維強化複合材料を容易に得ることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記補助緯糸は、前記強化繊維用経糸に対して前記強化繊維用緯糸の反対側において前記強化繊維用緯糸の幅内に配列されている。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記強化繊維用経糸及び前記強化繊維用緯糸は、太さが１００〜１６００テックスであり、前記補助経糸及び前記補助緯糸は、太さが前記強化繊維用経糸及び前記強化繊維用緯糸の１／１０以下である。
【００１６】
強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸の太さは要求性能に対応して設定される。例えば、繊維強化複合材料の強化繊維として使用される炭素繊維のうち、市販の長繊維（フィラメント）集合体のＰＡＮ系炭素繊維には、１Ｋ、３Ｋ、６Ｋ、１２Ｋ、２４Ｋがあり、東レ製Ｔ７００は１２Ｋで８００テックスである。なお、１Ｋとは１０００フィラメントを意味する。この発明では強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸の太さが前記範囲のため、例えば、強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸として炭素繊維を使用する場合、市販の炭素繊維を入手し易い。
【００１７】
前記第２の目的を達成するため、請求項６に記載の発明の繊維強化複合材料は、繊維束からなり互いに平行に真っ直ぐに配列された複数の強化繊維用経糸と、繊維束からなり互いに平行にかつ前記強化繊維用経糸と交差する方向に真っ直ぐに配列された複数の強化繊維用緯糸と、前記強化繊維用緯糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用緯糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸に対して前記強化繊維用緯糸の反対側に配列された補助緯糸と、前記強化繊維用経糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用経糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸同士の間に配列され、前記強化繊維用緯糸に係合した状態での折り返し及び前記補助緯糸に係合した状態での折り返しが混在した状態で配列された補助経糸とを備えている織物基材に樹脂を含浸させてなる。
【００１８】
この発明の繊維強化複合材料は、強化繊維として機能する強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸が交差部においてクリンプせずに真っ直ぐな状態で配列されているため、強化繊維が本来発現すべき特性である強度、剛性を発現できる。強化繊維基材となる織物基材は、強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸をステッチ糸で縫合する構成に比べて強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸の拘束が緩く、動き易いため賦形性が良くなる。また、織物基材は、補助経糸に張力が加わっても緯糸間が開くことが抑制されて緯糸間の隙間が拡がらず、繊維強化複合材料にした場合、樹脂リッチ部が線状に存在する状態にならず、強度低下を防止する。したがって、繊維強化複合材料を製造する際の織物基材の取り扱いが容易になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、強化繊維のクリンプが無く、しかも形態保持性及び賦形性が良く繊維強化複合材料の強化繊維基材に適した織物基材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は第１の実施形態の織物基材の模式斜視図、（ｂ）は織物基材の模式断面図。
【図２】製織状態を示す模式側面図。
【図３】（ａ）は第２の実施形態の織物基材の模式斜視図、（ｂ）は織物基材の模式断面図。
【図４】第２の実施形態の織物基材の製織時におけるヘルドと強化繊維用経糸との関係を示す模式斜視図。
【図５】別の実施形態の織物基材の模式斜視図。
【図６】従来技術の複合材料用布帛構造物の概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、織物基材１０は、強化繊維としての複数の強化繊維用経糸１１と、強化繊維としての複数の強化繊維用緯糸１２と、補助緯糸１３と、補助経糸１４ａ，１４ｂとを備えている。「強化繊維」とは、織物基材１０を複合材料の強化繊維基材として使用した際に、複合材料のマトリックスを強化する役割を担う繊維束を意味する。複数の強化繊維用経糸１１は、繊維束からなり互いに平行に真っ直ぐに配列され、複数の強化繊維用緯糸１２も繊維束からなり互いに平行にかつ強化繊維用経糸１１と交差する方向に真っ直ぐに配列されている。強化繊維用緯糸１２は強化繊維用経糸１１と９０°の角度を成すように配列されている。
【００２２】
強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２には炭素繊維が使用されている。炭素繊維は、複合材料の要求性能にもよるが、例えば、東レ製Ｔ７００のフィラメント数が１２０００本で太さが８００テックスのものを使用した。強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２は、炭素繊維が開繊された状態で織物基材１０を構成している。「開繊された状態」とは、繊維束を構成する繊維間隔が拡げられて繊維束が扁平な状態になることを意味する。
【００２３】
補助緯糸１３は、強化繊維用緯糸より細い糸条でからなり、強化繊維用緯糸１２と同方向に延びかつ強化繊維用経糸１１に対して強化繊維用緯糸１２の反対側に配列されている。強化繊維用緯糸１２の反対側とは強化繊維用緯糸１２の幅内に位置することを意味する。補助経糸１４ａ，１４ｂは、強化繊維用経糸１１より細い糸条からなり、強化繊維用経糸１１と同方向に延びかつ強化繊維用経糸１１同士の間に配列され、強化繊維用緯糸１２及び補助緯糸１３と交差する状態でかつ強化繊維用緯糸１２に係合した状態での折り返し及び補助緯糸１３に係合した状態での折り返しが混在した状態で配列されている。この実施形態では、補助経糸１４ａ，１４ｂは隣り合う強化繊維用経糸１１の間に交互に１本ずつ配列されている。補助緯糸１３及び補助経糸１４ａ，１４ｂには太さが１０テックス程度のナイロンやポリエステル製の糸が使用されている。
【００２４】
次に前記のように構成された織物基材１０の製造方法を説明する。織物基材１０の製織は、例えば、補助経糸１４ａ，１４ｂの開口を行う２枚のヘルドフレーム（綜絖枠）を備えた従来の平織織機の簡単な改造で対応することができる。具体的には、補助経糸１４ａ，１４ｂの同じ開口に強化繊維用緯糸１２及び補助緯糸１３を緯入れする構成にする。
【００２５】
図２に示すように、織機は、強化繊維用経糸１１を供給する強化繊維用経糸ビーム２１と、補助経糸１４ａを供給する補助経糸ビーム２２と、補助経糸１４ｂを供給する補助経糸ビーム２３とが上下に３段に配置されている。強化繊維用経糸ビーム２１からは強化繊維用経糸１１が水平に送り出され、一方の補助経糸ビーム２２から送り出される補助経糸１４ａは一方のヘルドフレームのヘルド２４により開口動作が行われ、他方の補助経糸ビーム２３から送り出される補助経糸１４ｂは他方のヘルドフレームのヘルド２５により開口動作が行われるようになっている。なお、ヘルド２４，２５の目は図において黒丸で示されている。筬３０はヘルド２４と織り前３１との間に配置されている。
【００２６】
強化繊維用緯糸１２は補助経糸１４ａ，１４ｂの開口に対して強化繊維用経糸１１の上側に緯入れ機構（図示せず）により緯入れされ、補助緯糸１３は補助経糸１４ａ，１４ｂの開口に対して強化繊維用経糸１１の下側に緯入れ機構（図示せず）により緯入れされるようになっている。
【００２７】
上記の織機で織物基材１０を製織する場合、強化繊維用経糸ビーム２１から引き出された強化繊維用経糸１１及び補助経糸ビーム２２，２３から引き出された補助経糸１４ａ，１４ｂの端部が巻き取りロール（図示せず）に固定された状態から製織が開始される。２枚のヘルドフレームが交互に上下方向に移動されることにより、一方のヘルドフレームに支持された各ヘルド２４と、他方のヘルドフレームに支持された各ヘルド２５とが逆方向に移動される。そして、補助経糸１４ａ，１４ｂは隣接するもの同士で交互に上下に開き、その都度形成される経糸開口１６に対して、強化繊維用緯糸１２及び補助緯糸１３が緯入れされる。
【００２８】
強化繊維用緯糸１２は、経糸開口１６の強化繊維用経糸１１より上側に緯入れされ、補助緯糸１３は、経糸開口１６の強化繊維用経糸１１より下側に緯入れされる。強化繊維用緯糸１２及び補助緯糸１３が緯入れされて、筬３０の筬打ち動作が行われた後、ヘルド２４，２５が逆方向に移動されて開口状態が変更されて、次の緯入れ動作が行われる。これらの動作が繰り返されて織物基材１０が製織され、巻き取りロールに巻き取られる。
【００２９】
織物基材１０は、複数枚積層された状態で賦形されてプリフォームに形成された後、例えば、ＲＴＭ法で硬化前の液状の熱硬化性樹脂が含浸硬化されて繊維強化複合材料が形成される。擬似等方性の繊維強化複合材料を製造する場合は、擬似等方性の繊維基材を賦形してプリフォームを形成する必要がある。織物基材１０は強化繊維用経糸１１と強化繊維用緯糸１２とが９０°の角度で交差しており、２枚の織物基材１０を強化繊維用経糸１１が４５°の角度で交差する状態で積層することにより、強化繊維が０°、９０°、＋４５°、−４５°で配列された擬似等方性の強化繊維基材を構成できる。また、繊維束の配向角が４５°の一方向織物２枚と、１枚の織物基材１０とを積層することによっても、強化繊維が０°、９０°、＋４５°、−４５°で配列された擬似等方性の強化繊維基材を構成できる。
【００３０】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）織物基材１０は、繊維束からなり互いに平行に配列された複数の強化繊維用経糸１１と、繊維束からなり互いに平行にかつ強化繊維用経糸１１と交差する方向に配列された複数の強化繊維用緯糸１２とを備えている。したがって、織物基材１０を繊維強化複合材料の強化繊維基材に用いた場合、強化繊維が本来発現すべき特性である強度、剛性を発現できる。
【００３１】
（２）織物基材１０は、強化繊維用緯糸１２より細い糸条からなり、強化繊維用緯糸１２と同方向に延びる補助緯糸１３と、強化繊維用経糸１１より細い糸条からなり、強化繊維用経糸１１と同方向に延びる補助経糸１４ａ，１４ｂとを備えている。補助緯糸１３は、強化繊維用経糸１１に対して強化繊維用緯糸１２の反対側に配列され、補助経糸１４ａ，１４ｂは、強化繊維用経糸１１同士の間に配列され、かつ強化繊維用緯糸１２に係合した状態での折り返し及び補助緯糸１３に係合した状態での折り返しが混在した状態で配列されている。織物組織を構成する補助経糸１４ａ，１４ｂ及び補助緯糸１３は、繊維強化複合材料を構成した場合に強化繊維として機能する必要が無いため、細い糸条を使用できる。そのため、ステッチ糸で縫合する構成に比べて強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２の拘束が緩く、動き易いため賦形性が良くなる。また、補助緯糸１３が強化繊維用経糸１１に対して強化繊維用緯糸１２の反対側に配列された構成のため、補助経糸１４ａ，１４ｂに張力が加わっても緯糸間が開くことが抑制されて緯糸間の隙間が拡がらず、繊維強化複合材料にした場合、樹脂リッチ部が線状に存在する状態にならず、強度低下が防止される。したがって、織物基材１０は、強化繊維のクリンプが無く、しかも形態保持性及び賦形性が良く繊維強化複合材料の強化繊維基材に適した織物基材１０となる。
【００３２】
（３）強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２は、炭素繊維で構成され、市販の炭素繊維より容易に太さを選定して入手できる。
（４）強化繊維用緯糸１２は、強化繊維用経糸１１と９０°の角度を成すように配列されている。したがって、織物基材１０を製織する場合、従来の織機の簡単な改造で対応することができる。また、織物基材１０を２枚使用して、一方の織物基材１０を他方の織物基材１０に対して強化繊維の配列方向が４５°ずれる状態で積層して使用することにより、繊維配向角度が０°、９０°、＋４５°、−４５°で配列された強化繊維層を有する擬似等方性の繊維強化複合材料を容易に得ることができる。
【００３３】
（５）補助経糸１４ａ，１４ｂは、隣り合う強化繊維用経糸１１の間に交互に１本ずつ配列されている。したがって、織物基材１０を製織する織機の経糸開口装置として、２枚のヘルドフレームで隣り合う経糸を交互に上下動させる一般の平織織機の装置を使用することができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を図３及び図４にしたがって説明する。この実施形態の織物基材１０は、補助経糸１４ａ，１４ｂの配列状態が前記第１の実施形態と異なっており、その他の構成は第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態と同様の部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。
【００３５】
第１の実施形態では、隣接する強化繊維用経糸１１の間に補助経糸１４ａと補助経糸１４ｂとが交互に配列されていた。この実施形態では、図３（ａ），（ｂ）に示すように、織物基材１０を構成する補助経糸１４ａ，１４ｂは、隣接する強化繊維用経糸１１の間に２本の補助経糸１４ａ，１４ｂが、強化繊維用緯糸１２あるいは補助緯糸１３に対する折り返し位置が互いに逆になるように配列されている。即ち、強化繊維用緯糸１２及び補助緯糸１３は、隣り合う強化繊維用経糸１１間において強化繊維用緯糸１２の配列面及び補助緯糸１３の配列面と直交する平面内に位置する２本の補助経糸１４ａ，１４ｂにより保持される構成となる。
【００３６】
織物基材１０を製織する織機は、従来の平織織機と同様に補助経糸１４ａ，１４ｂの開口を行う２枚のヘルドフレーム（綜絖枠）を備えている。しかし、各ヘルドフレームのヘルド２４，２５は、図４に示すように、補助経糸１４ａ及び補助経糸１４ｂがそれぞれ同じ隣り合う強化繊維用経糸１１の間において経糸開口を形成するように、隣り合う強化繊維用経糸１１間の一平面内で上下動するように構成されている。したがって、強化繊維用経糸１１の本数が同じ場合補助経糸１４ａ，１４ｂの本数は第１の実施形態の２倍になる。
【００３７】
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態の（１）〜（４）と同様な効果に加えて以下の効果を得ることができる。
（６）織物基材１０を構成する補助経糸１４ａ，１４ｂは、隣接する強化繊維用経糸１１の間に２本の補助経糸１４ａ，１４ｂが、強化繊維用緯糸１２あるいは補助緯糸１３に対する折り返し位置が互いに逆になるように配列されている。そのため、隣接する強化繊維用経糸１１の間に１本の補助経糸が配列された構成の織物基材１０に比べて組織が強固になり、織物基材１０をプリフォームを形成するための成形型内に収容したり、マトリックス用の樹脂を含浸、硬化するための型内に収容したりするなどの取り扱いが容易になる。
【００３８】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 織物基材１０は、隣り合う強化繊維用経糸１１の間に補助経糸１４ａ，１４ｂの少なくとも一方が配列されている必要はなく、例えば、図５に示すように、補助経糸１４ａが配列された箇所と、補助経糸１４ａ，１４ｂが配列されていない箇所と、補助経糸１４ｂが配列された箇所とが繰り返される構成としてもよい。
【００３９】
○ 第２の実施形態のように隣り合う強化繊維用経糸１１の間に２本の補助経糸１４ａ，１４ｂが配列された構成においても、２本の補助経糸１４ａ，１４ｂが配列された箇所と、補助経糸１４ａ，１４ｂが配列されていない箇所とが交互に繰り返される構成としてもよい。また、補助経糸１４ａ，１４ｂが配列されていない箇所と２本の補助経糸１４ａ，１４ｂが配列された箇所とがランダムに存在する構成としてもよい。これらの場合、補助経糸１４ａ，１４ｂの合計本数が第１の実施形態と同じでも、第１の実施形態に比べて補助経糸１４ａ，１４ｂによる織物基材１０の形態保持効果が高くなる。
【００４０】
○ 織物基材１０は、隣り合う強化繊維用経糸１１の間に配列された補助経糸１４ａ，１４ｂの本数が１本の箇所と、２本の箇所が存在する構成であってもよい。
○ 補助経糸１４ａ，１４ｂは、隣接する強化繊維用経糸１１同士の間に複数配列され、かつ複数の補助経糸１４ａ，１４ｂのうち少なくとも１本は他の少なくとも１本に対して強化繊維用緯糸１２あるいは補助緯糸１３に対する折り返し位置が互いに逆になるように配列されていればよく、補助経糸１４ａ，１４ｂの本数が３本以上であってもよい。
【００４１】
○ 織物基材１０は、強化繊維用緯糸１２が強化繊維用経糸１１と成す角度は９０°に限らず、他の角度であってもよい。例えば、強化繊維用緯糸１２が強化繊維用経糸１１と成す角度を４５°としてもよい。
【００４２】
○ 強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２を構成する繊維束は炭素繊維に限らず、繊維強化複合材料に要求される物性に対応して、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の高強度の有機繊維、ガラス繊維やセラミック繊維等の無機繊維を使用してもよい。例えば、ガラス繊維を使用した場合は、ガラス繊維が炭素繊維に比べて安価なため、コスト低減となる。
【００４３】
○ 強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２は、太さが６００テックス程度に限らない。繊維強化複合材料に対する要求性能にもよるが、炭素繊維の場合３Ｋ〜２４Ｋの本数のものが使用され、炭素繊維の種類にもよるが太さはおおよそ１００〜１６００テックスとなる。なお、炭素繊維のフィラメントの密度は１〜２割程度の範囲でばらつきが有り、直径は５割程度の範囲でばらつきが有るため、同じ本数の炭素繊維であってもテックスで表す太さもバラツキが有る。
【００４４】
○ 補助緯糸１３及び補助経糸１４ａ，１４ｂはナイロンやポリエステル製の糸に限らず、炭素繊維やガラス繊維の繊維束であってもよい。
○ 補助緯糸１３及び補助経糸１４ａ，１４ｂとしてナイロンやポリエステル製の糸を使用した場合その太さは数十デニールから１５００デニール程度であり、テックスに換算すると数テックスから１６０テックス程度となる。即ち、補助緯糸１３及び補助経糸１４ａ，１４ｂ及びの太さは強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２の１／１０以下になる。補助緯糸１３及び補助経糸１４ａ，１４ｂは、織物基材１０が繊維強化複合材料を構成した状態で強化繊維として機能する必要が無いため、織物基材１０の状態において織物基材１０の形態を保持できる太さであれば、細い方が好ましい。
【００４５】
○ 織物基材１０を繊維強化複合材料の強化繊維基材として使用する場合、マトリックス樹脂の種類や繊維強化複合材料の製造方法に、特に規制はない。
○ 織物基材１０にＲＴＭ法で樹脂を含浸硬化する場合、織物基材１０を予めプリフォームに賦形した後、樹脂の含浸硬化用の金型内に配置するのではなく、複数の織物基材１０を金型内に配置しつつ賦形してもよい。
【００４６】
○ 強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２は、織物基材１０の状態ではそれぞれ真っ直ぐに配列されずに湾曲した状態に配列されていてもよい。織物基材１０を製造した段階では強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２が湾曲した状態であっても、強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２が真っ直ぐに配列された状態でマトリックスとなる樹脂を含浸、硬化させることで繊維強化複合材料の状態では強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２が真っ直ぐに配列された状態にできる。
【００４７】
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）隣り合う前記強化繊維用経糸の間には、前記補助経糸が配置された箇所と前記補助経糸が配置されていない箇所とが交互に存在する請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の織物基材。
【００４８】
（２）請求項１〜請求項５及び前記技術的思想（１）のいずれか一項に記載の織物基材からなるプリフォーム。
（３）請求項１〜請求項５及び前記技術的思想（１），（２）のいずれか一項に記載の織物基材を強化繊維基材として含む繊維強化複合材料。
【符号の説明】
【００４９】
１０…織物基材、１１…強化繊維用経糸、１２…強化繊維用緯糸、１３…補助緯糸、１４ａ，１４ｂ…補助経糸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、織物基材及び繊維強化複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量、高強度の材料として繊維強化複合材料が使用されている。繊維強化複合材料は、強化繊維が樹脂や金属等のマトリックス中に複合化されることにより、マトリックス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。特にマトリックスとして樹脂を使用した繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰとも言う。）の場合はより軽量化が図れるため好ましい。
【０００３】
ＦＲＰに使用する織物基材として、平織、綾織、朱子織等で織られた織物がクロス材として使用されている。クロス材は、経糸と緯糸との交差部でクリンプ（屈曲状態）を形成しており、ＦＲＰにおいて一本の強化繊維について見た場合、強化繊維は他の強化繊維との交差部毎にクリンプが存在する状態でマトリックス中に配列された状態となる。その結果、強化繊維が本来発現すべき特性を十分に活用できず、強化繊維のクリンプによる強度、剛性の低下が指摘されている。
【０００４】
従来、クロス材の欠点である強化繊維のクリンプのない強化繊維基材として多軸成形材料（通称「多軸織物」）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の多軸成形材料は、多数本の強化繊維糸条が並行に配列されたシートが、少なくとも２枚、該強化繊維糸条が交差するように積層されて積層体を構成し、該積層体がステッチ糸により一体化されている。即ち、多軸織物は、経糸、緯糸、斜方向糸の強化繊維が、互いに交わることが無く配列されて経糸層、緯糸層、斜方向糸層を構成し、さらに各層の強化繊維は、ステッチ糸により縫合されて一体化されている。
【０００５】
また、強化繊維のクリンプのない強化繊維基材として、複合材料用布帛構造物も提案されている（特許文献２参照）。特許文献２の複合材料用布帛構造物は、図６に示すように、一方向にシート状に引き揃えた屈曲を有しない真っ直ぐな補強用繊維糸条５１，５２からなる２群の糸条群Ａ，Ｂを有する。両糸条群Ａ，Ｂはシート状の面が互いに対向し、かつ一方の糸条群Ａの補強用繊維糸条５１が他方の糸条群Ｂの補強用繊維糸条５２に対して互いに交差した状態で補助繊維糸条５３，５４によって一体に保持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１８２０６５公報
【特許文献２】特開昭５５−３０９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、強化繊維基材は平板状のまま使用されることは少なく、所望の形状に賦形された状態で樹脂が含浸、硬化されて繊維強化複合材料が形成される。特許文献１に記載された多軸織物は、多数本の強化繊維糸条が並行に配列されたシートが複数積層されるとともにステッチ糸にて縫合されているため、強化繊維（強化繊維糸条）の動きが悪く（可撓性が悪く）クロス材と比べ賦形性に劣る。
【０００８】
一方、特許文献２に記載された複合材料用布帛構造物はステッチ糸を使用せず、一般の織物の経糸の役割を果たす補助繊維糸条５３と、緯糸の役割を果たす補助繊維糸条５４とで織物組織の形態を保持する構成のため、ステッチ糸を使用した場合に比べて賦形性は良い。しかし、特許文献２の織物組織では、緯糸を構成する補強用繊維糸条５２と補助繊維糸条５４とが交互に配列される構成のため、補助繊維糸条５３に張力が掛かると補強用繊維糸条５２間が開き、補強用繊維糸条５２間に隙間ができる。これはＦＲＰにした場合、樹脂リッチ部が線状に存在することになり強度的に不利となる。
【０００９】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、強化繊維のクリンプが無く、しかも形態保持性及び賦形性が良く繊維強化複合材料の強化繊維基材に適した織物基材を提供することにある。また、第２の目的は強化繊維のクリンプが無く、しかも形態保持性及び賦形性が良い織物基材を強化繊維基材とした繊維強化複合材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記第１の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、繊維束からなり互いに平行に配列された複数の強化繊維用経糸と、繊維束からなり互いに平行にかつ前記強化繊維用経糸と交差する方向に配列された複数の強化繊維用緯糸と、前記強化繊維用緯糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用緯糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸に対して前記強化繊維用緯糸の反対側に配列された補助緯糸と、前記強化繊維用経糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用経糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸同士の間に配列され、前記強化繊維用緯糸に係合した状態での折り返し及び前記補助緯糸に係合した状態での折り返しが混在した状態で配列された補助経糸とを備えている。ここで、「強化繊維用経糸」とは、織物基材を複合材料の強化繊維基材として使用した際に、複合材料のマトリックスを強化する役割を担う経糸を意味し、「強化繊維用緯糸」とは、織物基材を複合材料の強化繊維基材として使用した際に、複合材料のマトリックスを強化する役割を担う緯糸を意味する。また、「補助経糸」及び「補助緯糸」とは、一般の織物の経糸及び緯糸と同様に、織組織を構成して織物（織物基材）の移送や取り扱いの際に、強化繊維の配列が乱れたり織物（織物基材）が変形したりするのを防止するための機能を有する糸条を意味し、「補助経糸」及び「補助緯糸」は、自身が複合材料の機械的強度に寄与する必要は必ずしもない。また、「補助経糸」及び「補助緯糸」は、複数本の繊維の束で構成されるものに限らず、１本のフィラメントのようなものをも含む。
【００１１】
この発明の織物基材は、繊維強化複合材料を構成した場合に強化繊維として機能する強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸が交差部においてクリンプせずに配列されているため、強化繊維が本来発現すべき特性である強度、剛性を発現できる。また、織物組織を構成する補助経糸及び補助緯糸は、繊維強化複合材料を構成した場合に強化繊維として機能する必要が無いため、細い糸条を使用できる。そのため、ステッチ糸で縫合する構成に比べて強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸の拘束が緩く、動き易いため賦形性が良くなる。また、補助緯糸が強化繊維用経糸に対して強化繊維用緯糸の反対側に配列された構成のため、特許文献２の構成と異なり、補助経糸に張力が加わっても緯糸間が開くことが抑制されて緯糸間の隙間が拡がらず、繊維強化複合材料にした場合、樹脂リッチ部が線状に存在する状態にならず、強度低下を防止する。したがって、この発明は、強化繊維のクリンプが無く、しかも形態保持性及び賦形性が良く繊維強化複合材料の強化繊維基材に適した織物基材を提供することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記補助経糸は、隣接する前記強化繊維用経糸同士の間に複数配列され、かつ前記複数の補助経糸のうち少なくとも１本は他の少なくとも１本に対して前記強化繊維用緯糸あるいは前記補助緯糸に対する折り返し位置が互いに逆になるように配列されている。この発明の織物基材は、隣接する強化繊維用経糸の間に１本の補助経糸が配列された構成の織物基材に比べて組織が強固になり、織物基材の取り扱いが容易になる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記強化繊維用緯糸は、前記強化繊維用経糸と９０°の角度を成すように配列されている。この発明の織物基材を製織する場合、従来の織機の簡単な改造で対応することができる。また、この発明の織物基材を２枚使用して、一方の織物基材を他方の織物基材に対して強化繊維の配列方向が４５°ずれる状態で積層して使用することにより、繊維配向角度が０°、９０°、＋４５°、−４５°で配列された強化繊維層を有する擬似等方性の繊維強化複合材料を容易に得ることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記補助緯糸は、前記強化繊維用経糸に対して前記強化繊維用緯糸の反対側において前記強化繊維用緯糸の幅内に配列されている。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記強化繊維用経糸及び前記強化繊維用緯糸は、太さが１００〜１６００テックスであり、前記補助経糸及び前記補助緯糸は、太さが前記強化繊維用経糸及び前記強化繊維用緯糸の１／１０以下である。
【００１６】
強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸の太さは要求性能に対応して設定される。例えば、繊維強化複合材料の強化繊維として使用される炭素繊維のうち、市販の長繊維（フィラメント）集合体のＰＡＮ系炭素繊維には、１Ｋ、３Ｋ、６Ｋ、１２Ｋ、２４Ｋがあり、東レ製Ｔ７００は１２Ｋで８００テックスである。なお、１Ｋとは１０００フィラメントを意味する。この発明では強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸の太さが前記範囲のため、例えば、強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸として炭素繊維を使用する場合、市販の炭素繊維を入手し易い。
【００１７】
前記第２の目的を達成するため、請求項６に記載の発明の繊維強化複合材料は、繊維束からなり互いに平行に真っ直ぐに配列された複数の強化繊維用経糸と、繊維束からなり互いに平行にかつ前記強化繊維用経糸と交差する方向に真っ直ぐに配列された複数の強化繊維用緯糸と、前記強化繊維用緯糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用緯糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸に対して前記強化繊維用緯糸の反対側に配列された補助緯糸と、前記強化繊維用経糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用経糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸同士の間に配列され、前記強化繊維用緯糸に係合した状態での折り返し及び前記補助緯糸に係合した状態での折り返しが混在した状態で配列された補助経糸とを備えている織物基材に樹脂を含浸させてなる。
【００１８】
この発明の繊維強化複合材料は、強化繊維として機能する強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸が交差部においてクリンプせずに真っ直ぐな状態で配列されているため、強化繊維が本来発現すべき特性である強度、剛性を発現できる。強化繊維基材となる織物基材は、強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸をステッチ糸で縫合する構成に比べて強化繊維用経糸及び強化繊維用緯糸の拘束が緩く、動き易いため賦形性が良くなる。また、織物基材は、補助経糸に張力が加わっても緯糸間が開くことが抑制されて緯糸間の隙間が拡がらず、繊維強化複合材料にした場合、樹脂リッチ部が線状に存在する状態にならず、強度低下を防止する。したがって、繊維強化複合材料を製造する際の織物基材の取り扱いが容易になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、強化繊維のクリンプが無く、しかも形態保持性及び賦形性が良く繊維強化複合材料の強化繊維基材に適した織物基材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は第１の実施形態の織物基材の模式斜視図、（ｂ）は織物基材の模式断面図。
【図２】製織状態を示す模式側面図。
【図３】（ａ）は第２の実施形態の織物基材の模式斜視図、（ｂ）は織物基材の模式断面図。
【図４】第２の実施形態の織物基材の製織時におけるヘルドと強化繊維用経糸との関係を示す模式斜視図。
【図５】別の実施形態の織物基材の模式斜視図。
【図６】従来技術の複合材料用布帛構造物の概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、織物基材１０は、強化繊維としての複数の強化繊維用経糸１１と、強化繊維としての複数の強化繊維用緯糸１２と、補助緯糸１３と、補助経糸１４ａ，１４ｂとを備えている。「強化繊維」とは、織物基材１０を複合材料の強化繊維基材として使用した際に、複合材料のマトリックスを強化する役割を担う繊維束を意味する。複数の強化繊維用経糸１１は、繊維束からなり互いに平行に真っ直ぐに配列され、複数の強化繊維用緯糸１２も繊維束からなり互いに平行にかつ強化繊維用経糸１１と交差する方向に真っ直ぐに配列されている。強化繊維用緯糸１２は強化繊維用経糸１１と９０°の角度を成すように配列されている。
【００２２】
強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２には炭素繊維が使用されている。炭素繊維は、複合材料の要求性能にもよるが、例えば、東レ製Ｔ７００のフィラメント数が１２０００本で太さが８００テックスのものを使用した。強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２は、炭素繊維が開繊された状態で織物基材１０を構成している。「開繊された状態」とは、繊維束を構成する繊維間隔が拡げられて繊維束が扁平な状態になることを意味する。
【００２３】
補助緯糸１３は、強化繊維用緯糸より細い糸条でからなり、強化繊維用緯糸１２と同方向に延びかつ強化繊維用経糸１１に対して強化繊維用緯糸１２の反対側に配列されている。強化繊維用緯糸１２の反対側とは強化繊維用緯糸１２の幅内に位置することを意味する。補助経糸１４ａ，１４ｂは、強化繊維用経糸１１より細い糸条からなり、強化繊維用経糸１１と同方向に延びかつ強化繊維用経糸１１同士の間に配列され、強化繊維用緯糸１２及び補助緯糸１３と交差する状態でかつ強化繊維用緯糸１２に係合した状態での折り返し及び補助緯糸１３に係合した状態での折り返しが混在した状態で配列されている。この実施形態では、補助経糸１４ａ，１４ｂは隣り合う強化繊維用経糸１１の間に交互に１本ずつ配列されている。補助緯糸１３及び補助経糸１４ａ，１４ｂには太さが１０テックス程度のナイロンやポリエステル製の糸が使用されている。
【００２４】
次に前記のように構成された織物基材１０の製造方法を説明する。織物基材１０の製織は、例えば、補助経糸１４ａ，１４ｂの開口を行う２枚のヘルドフレーム（綜絖枠）を備えた従来の平織織機の簡単な改造で対応することができる。具体的には、補助経糸１４ａ，１４ｂの同じ開口に強化繊維用緯糸１２及び補助緯糸１３を緯入れする構成にする。
【００２５】
図２に示すように、織機は、強化繊維用経糸１１を供給する強化繊維用経糸ビーム２１と、補助経糸１４ａを供給する補助経糸ビーム２２と、補助経糸１４ｂを供給する補助経糸ビーム２３とが上下に３段に配置されている。強化繊維用経糸ビーム２１からは強化繊維用経糸１１が水平に送り出され、一方の補助経糸ビーム２２から送り出される補助経糸１４ａは一方のヘルドフレームのヘルド２４により開口動作が行われ、他方の補助経糸ビーム２３から送り出される補助経糸１４ｂは他方のヘルドフレームのヘルド２５により開口動作が行われるようになっている。なお、ヘルド２４，２５の目は図において黒丸で示されている。筬３０はヘルド２４と織り前３１との間に配置されている。
【００２６】
強化繊維用緯糸１２は補助経糸１４ａ，１４ｂの開口に対して強化繊維用経糸１１の上側に緯入れ機構（図示せず）により緯入れされ、補助緯糸１３は補助経糸１４ａ，１４ｂの開口に対して強化繊維用経糸１１の下側に緯入れ機構（図示せず）により緯入れされるようになっている。
【００２７】
上記の織機で織物基材１０を製織する場合、強化繊維用経糸ビーム２１から引き出された強化繊維用経糸１１及び補助経糸ビーム２２，２３から引き出された補助経糸１４ａ，１４ｂの端部が巻き取りロール（図示せず）に固定された状態から製織が開始される。２枚のヘルドフレームが交互に上下方向に移動されることにより、一方のヘルドフレームに支持された各ヘルド２４と、他方のヘルドフレームに支持された各ヘルド２５とが逆方向に移動される。そして、補助経糸１４ａ，１４ｂは隣接するもの同士で交互に上下に開き、その都度形成される経糸開口１６に対して、強化繊維用緯糸１２及び補助緯糸１３が緯入れされる。
【００２８】
強化繊維用緯糸１２は、経糸開口１６の強化繊維用経糸１１より上側に緯入れされ、補助緯糸１３は、経糸開口１６の強化繊維用経糸１１より下側に緯入れされる。強化繊維用緯糸１２及び補助緯糸１３が緯入れされて、筬３０の筬打ち動作が行われた後、ヘルド２４，２５が逆方向に移動されて開口状態が変更されて、次の緯入れ動作が行われる。これらの動作が繰り返されて織物基材１０が製織され、巻き取りロールに巻き取られる。
【００２９】
織物基材１０は、複数枚積層された状態で賦形されてプリフォームに形成された後、例えば、ＲＴＭ法で硬化前の液状の熱硬化性樹脂が含浸硬化されて繊維強化複合材料が形成される。擬似等方性の繊維強化複合材料を製造する場合は、擬似等方性の繊維基材を賦形してプリフォームを形成する必要がある。織物基材１０は強化繊維用経糸１１と強化繊維用緯糸１２とが９０°の角度で交差しており、２枚の織物基材１０を強化繊維用経糸１１が４５°の角度で交差する状態で積層することにより、強化繊維が０°、９０°、＋４５°、−４５°で配列された擬似等方性の強化繊維基材を構成できる。また、繊維束の配向角が４５°の一方向織物２枚と、１枚の織物基材１０とを積層することによっても、強化繊維が０°、９０°、＋４５°、−４５°で配列された擬似等方性の強化繊維基材を構成できる。
【００３０】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）織物基材１０は、繊維束からなり互いに平行に配列された複数の強化繊維用経糸１１と、繊維束からなり互いに平行にかつ強化繊維用経糸１１と交差する方向に配列された複数の強化繊維用緯糸１２とを備えている。したがって、織物基材１０を繊維強化複合材料の強化繊維基材に用いた場合、強化繊維が本来発現すべき特性である強度、剛性を発現できる。
【００３１】
（２）織物基材１０は、強化繊維用緯糸１２より細い糸条からなり、強化繊維用緯糸１２と同方向に延びる補助緯糸１３と、強化繊維用経糸１１より細い糸条からなり、強化繊維用経糸１１と同方向に延びる補助経糸１４ａ，１４ｂとを備えている。補助緯糸１３は、強化繊維用経糸１１に対して強化繊維用緯糸１２の反対側に配列され、補助経糸１４ａ，１４ｂは、強化繊維用経糸１１同士の間に配列され、かつ強化繊維用緯糸１２に係合した状態での折り返し及び補助緯糸１３に係合した状態での折り返しが混在した状態で配列されている。織物組織を構成する補助経糸１４ａ，１４ｂ及び補助緯糸１３は、繊維強化複合材料を構成した場合に強化繊維として機能する必要が無いため、細い糸条を使用できる。そのため、ステッチ糸で縫合する構成に比べて強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２の拘束が緩く、動き易いため賦形性が良くなる。また、補助緯糸１３が強化繊維用経糸１１に対して強化繊維用緯糸１２の反対側に配列された構成のため、補助経糸１４ａ，１４ｂに張力が加わっても緯糸間が開くことが抑制されて緯糸間の隙間が拡がらず、繊維強化複合材料にした場合、樹脂リッチ部が線状に存在する状態にならず、強度低下が防止される。したがって、織物基材１０は、強化繊維のクリンプが無く、しかも形態保持性及び賦形性が良く繊維強化複合材料の強化繊維基材に適した織物基材１０となる。
【００３２】
（３）強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２は、炭素繊維で構成され、市販の炭素繊維より容易に太さを選定して入手できる。
（４）強化繊維用緯糸１２は、強化繊維用経糸１１と９０°の角度を成すように配列されている。したがって、織物基材１０を製織する場合、従来の織機の簡単な改造で対応することができる。また、織物基材１０を２枚使用して、一方の織物基材１０を他方の織物基材１０に対して強化繊維の配列方向が４５°ずれる状態で積層して使用することにより、繊維配向角度が０°、９０°、＋４５°、−４５°で配列された強化繊維層を有する擬似等方性の繊維強化複合材料を容易に得ることができる。
【００３３】
（５）補助経糸１４ａ，１４ｂは、隣り合う強化繊維用経糸１１の間に交互に１本ずつ配列されている。したがって、織物基材１０を製織する織機の経糸開口装置として、２枚のヘルドフレームで隣り合う経糸を交互に上下動させる一般の平織織機の装置を使用することができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を図３及び図４にしたがって説明する。この実施形態の織物基材１０は、補助経糸１４ａ，１４ｂの配列状態が前記第１の実施形態と異なっており、その他の構成は第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態と同様の部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。
【００３５】
第１の実施形態では、隣接する強化繊維用経糸１１の間に補助経糸１４ａと補助経糸１４ｂとが交互に配列されていた。この実施形態では、図３（ａ），（ｂ）に示すように、織物基材１０を構成する補助経糸１４ａ，１４ｂは、隣接する強化繊維用経糸１１の間に２本の補助経糸１４ａ，１４ｂが、強化繊維用緯糸１２あるいは補助緯糸１３に対する折り返し位置が互いに逆になるように配列されている。即ち、強化繊維用緯糸１２及び補助緯糸１３は、隣り合う強化繊維用経糸１１間において強化繊維用緯糸１２の配列面及び補助緯糸１３の配列面と直交する平面内に位置する２本の補助経糸１４ａ，１４ｂにより保持される構成となる。
【００３６】
織物基材１０を製織する織機は、従来の平織織機と同様に補助経糸１４ａ，１４ｂの開口を行う２枚のヘルドフレーム（綜絖枠）を備えている。しかし、各ヘルドフレームのヘルド２４，２５は、図４に示すように、補助経糸１４ａ及び補助経糸１４ｂがそれぞれ同じ隣り合う強化繊維用経糸１１の間において経糸開口を形成するように、隣り合う強化繊維用経糸１１間の一平面内で上下動するように構成されている。したがって、強化繊維用経糸１１の本数が同じ場合補助経糸１４ａ，１４ｂの本数は第１の実施形態の２倍になる。
【００３７】
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態の（１）〜（４）と同様な効果に加えて以下の効果を得ることができる。
（６）織物基材１０を構成する補助経糸１４ａ，１４ｂは、隣接する強化繊維用経糸１１の間に２本の補助経糸１４ａ，１４ｂが、強化繊維用緯糸１２あるいは補助緯糸１３に対する折り返し位置が互いに逆になるように配列されている。そのため、隣接する強化繊維用経糸１１の間に１本の補助経糸が配列された構成の織物基材１０に比べて組織が強固になり、織物基材１０をプリフォームを形成するための成形型内に収容したり、マトリックス用の樹脂を含浸、硬化するための型内に収容したりするなどの取り扱いが容易になる。
【００３８】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 織物基材１０は、隣り合う強化繊維用経糸１１の間に補助経糸１４ａ，１４ｂの少なくとも一方が配列されている必要はなく、例えば、図５に示すように、補助経糸１４ａが配列された箇所と、補助経糸１４ａ，１４ｂが配列されていない箇所と、補助経糸１４ｂが配列された箇所とが繰り返される構成としてもよい。
【００３９】
○ 第２の実施形態のように隣り合う強化繊維用経糸１１の間に２本の補助経糸１４ａ，１４ｂが配列された構成においても、２本の補助経糸１４ａ，１４ｂが配列された箇所と、補助経糸１４ａ，１４ｂが配列されていない箇所とが交互に繰り返される構成としてもよい。また、補助経糸１４ａ，１４ｂが配列されていない箇所と２本の補助経糸１４ａ，１４ｂが配列された箇所とがランダムに存在する構成としてもよい。これらの場合、補助経糸１４ａ，１４ｂの合計本数が第１の実施形態と同じでも、第１の実施形態に比べて補助経糸１４ａ，１４ｂによる織物基材１０の形態保持効果が高くなる。
【００４０】
○ 織物基材１０は、隣り合う強化繊維用経糸１１の間に配列された補助経糸１４ａ，１４ｂの本数が１本の箇所と、２本の箇所が存在する構成であってもよい。
○ 補助経糸１４ａ，１４ｂは、隣接する強化繊維用経糸１１同士の間に複数配列され、かつ複数の補助経糸１４ａ，１４ｂのうち少なくとも１本は他の少なくとも１本に対して強化繊維用緯糸１２あるいは補助緯糸１３に対する折り返し位置が互いに逆になるように配列されていればよく、補助経糸１４ａ，１４ｂの本数が３本以上であってもよい。
【００４１】
○ 織物基材１０は、強化繊維用緯糸１２が強化繊維用経糸１１と成す角度は９０°に限らず、他の角度であってもよい。例えば、強化繊維用緯糸１２が強化繊維用経糸１１と成す角度を４５°としてもよい。
【００４２】
○ 強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２を構成する繊維束は炭素繊維に限らず、繊維強化複合材料に要求される物性に対応して、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の高強度の有機繊維、ガラス繊維やセラミック繊維等の無機繊維を使用してもよい。例えば、ガラス繊維を使用した場合は、ガラス繊維が炭素繊維に比べて安価なため、コスト低減となる。
【００４３】
○ 強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２は、太さが６００テックス程度に限らない。繊維強化複合材料に対する要求性能にもよるが、炭素繊維の場合３Ｋ〜２４Ｋの本数のものが使用され、炭素繊維の種類にもよるが太さはおおよそ１００〜１６００テックスとなる。なお、炭素繊維のフィラメントの密度は１〜２割程度の範囲でばらつきが有り、直径は５割程度の範囲でばらつきが有るため、同じ本数の炭素繊維であってもテックスで表す太さもバラツキが有る。
【００４４】
○ 補助緯糸１３及び補助経糸１４ａ，１４ｂはナイロンやポリエステル製の糸に限らず、炭素繊維やガラス繊維の繊維束であってもよい。
○ 補助緯糸１３及び補助経糸１４ａ，１４ｂとしてナイロンやポリエステル製の糸を使用した場合その太さは数十デニールから１５００デニール程度であり、テックスに換算すると数テックスから１６０テックス程度となる。即ち、補助緯糸１３及び補助経糸１４ａ，１４ｂ及びの太さは強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２の１／１０以下になる。補助緯糸１３及び補助経糸１４ａ，１４ｂは、織物基材１０が繊維強化複合材料を構成した状態で強化繊維として機能する必要が無いため、織物基材１０の状態において織物基材１０の形態を保持できる太さであれば、細い方が好ましい。
【００４５】
○ 織物基材１０を繊維強化複合材料の強化繊維基材として使用する場合、マトリックス樹脂の種類や繊維強化複合材料の製造方法に、特に規制はない。
○ 織物基材１０にＲＴＭ法で樹脂を含浸硬化する場合、織物基材１０を予めプリフォームに賦形した後、樹脂の含浸硬化用の金型内に配置するのではなく、複数の織物基材１０を金型内に配置しつつ賦形してもよい。
【００４６】
○ 強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２は、織物基材１０の状態ではそれぞれ真っ直ぐに配列されずに湾曲した状態に配列されていてもよい。織物基材１０を製造した段階では強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２が湾曲した状態であっても、強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２が真っ直ぐに配列された状態でマトリックスとなる樹脂を含浸、硬化させることで繊維強化複合材料の状態では強化繊維用経糸１１及び強化繊維用緯糸１２が真っ直ぐに配列された状態にできる。
【００４７】
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）隣り合う前記強化繊維用経糸の間には、前記補助経糸が配置された箇所と前記補助経糸が配置されていない箇所とが交互に存在する請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の織物基材。
【００４８】
（２）請求項１〜請求項５及び前記技術的思想（１）のいずれか一項に記載の織物基材からなるプリフォーム。
（３）請求項１〜請求項５及び前記技術的思想（１），（２）のいずれか一項に記載の織物基材を強化繊維基材として含む繊維強化複合材料。
【符号の説明】
【００４９】
１０…織物基材、１１…強化繊維用経糸、１２…強化繊維用緯糸、１３…補助緯糸、１４ａ，１４ｂ…補助経糸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維束からなり互いに平行に配列された複数の強化繊維用経糸と、
繊維束からなり互いに平行にかつ前記強化繊維用経糸と交差する方向に配列された複数の強化繊維用緯糸と、
前記強化繊維用緯糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用緯糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸に対して前記強化繊維用緯糸の反対側に配列された補助緯糸と、
前記強化繊維用経糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用経糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸同士の間に配列され、前記強化繊維用緯糸に係合した状態での折り返し及び前記補助緯糸に係合した状態での折り返しが混在した状態で配列された補助経糸と
を備えている織物基材。
【請求項２】
前記補助経糸は、隣接する前記強化繊維用経糸同士の間に複数配列され、かつ前記複数の補助経糸のうち少なくとも１本は他の少なくとも１本に対して前記強化繊維用緯糸あるいは前記補助緯糸に対する折り返し位置が互いに逆になるように配列されている請求項１に記載の織物基材。
【請求項３】
前記強化繊維用緯糸は、前記強化繊維用経糸と９０°の角度を成すように配列されている請求項１又は請求項２に記載の織物基材。
【請求項４】
前記補助緯糸は、前記強化繊維用経糸に対して前記強化繊維用緯糸の反対側において前記強化繊維用緯糸の幅内に配列されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の織物基材。
【請求項５】
前記強化繊維用経糸及び前記強化繊維用緯糸は、太さが１００〜１６００テックスであり、前記補助経糸及び前記補助緯糸は、太さが前記強化繊維用経糸及び前記強化繊維用緯糸の１／１０以下である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の織物基材。
【請求項６】
繊維束からなり互いに平行に真っ直ぐに配列された複数の強化繊維用経糸と、
繊維束からなり互いに平行にかつ前記強化繊維用経糸と交差する方向に真っ直ぐに配列された複数の強化繊維用緯糸と、
前記強化繊維用緯糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用緯糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸に対して前記強化繊維用緯糸の反対側に配列された補助緯糸と、
前記強化繊維用経糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用経糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸同士の間に配列され、前記強化繊維用緯糸に係合した状態での折り返し及び前記補助緯糸に係合した状態での折り返しが混在した状態で配列された補助経糸と
を備えている織物基材に樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材料。
【請求項１】
繊維束からなり互いに平行に配列された複数の強化繊維用経糸と、
繊維束からなり互いに平行にかつ前記強化繊維用経糸と交差する方向に配列された複数の強化繊維用緯糸と、
前記強化繊維用緯糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用緯糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸に対して前記強化繊維用緯糸の反対側に配列された補助緯糸と、
前記強化繊維用経糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用経糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸同士の間に配列され、前記強化繊維用緯糸に係合した状態での折り返し及び前記補助緯糸に係合した状態での折り返しが混在した状態で配列された補助経糸と
を備えている織物基材。
【請求項２】
前記補助経糸は、隣接する前記強化繊維用経糸同士の間に複数配列され、かつ前記複数の補助経糸のうち少なくとも１本は他の少なくとも１本に対して前記強化繊維用緯糸あるいは前記補助緯糸に対する折り返し位置が互いに逆になるように配列されている請求項１に記載の織物基材。
【請求項３】
前記強化繊維用緯糸は、前記強化繊維用経糸と９０°の角度を成すように配列されている請求項１又は請求項２に記載の織物基材。
【請求項４】
前記補助緯糸は、前記強化繊維用経糸に対して前記強化繊維用緯糸の反対側において前記強化繊維用緯糸の幅内に配列されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の織物基材。
【請求項５】
前記強化繊維用経糸及び前記強化繊維用緯糸は、太さが１００〜１６００テックスであり、前記補助経糸及び前記補助緯糸は、太さが前記強化繊維用経糸及び前記強化繊維用緯糸の１／１０以下である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の織物基材。
【請求項６】
繊維束からなり互いに平行に真っ直ぐに配列された複数の強化繊維用経糸と、
繊維束からなり互いに平行にかつ前記強化繊維用経糸と交差する方向に真っ直ぐに配列された複数の強化繊維用緯糸と、
前記強化繊維用緯糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用緯糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸に対して前記強化繊維用緯糸の反対側に配列された補助緯糸と、
前記強化繊維用経糸より細い糸条からなり、前記強化繊維用経糸と同方向に延びかつ前記強化繊維用経糸同士の間に配列され、前記強化繊維用緯糸に係合した状態での折り返し及び前記補助緯糸に係合した状態での折り返しが混在した状態で配列された補助経糸と
を備えている織物基材に樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材料。
【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２０１３−５７１４３（Ｐ２０１３−５７１４３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６３２８（Ｐ２０１１−１９６３２８）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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