特許 6985953 複合材料の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6985953

(24)【登録日】2021年11月30日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】複合材料の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/22 20060101AFI20211213BHJP

   B29B 11/16 20060101ALI20211213BHJP

   B29C 65/02 20060101ALI20211213BHJP

   B29C 65/34 20060101ALI20211213BHJP

   B29C 65/70 20060101ALI20211213BHJP

   B29C 70/20 20060101ALI20211213BHJP

   B29C 70/24 20060101ALI20211213BHJP

   B29C 70/46 20060101ALI20211213BHJP

   B29K 101/12 20060101ALN20211213BHJP

   B29K 105/10 20060101ALN20211213BHJP

【ＦＩ】

   B29C70/22

   B29B11/16

   B29C65/02

   B29C65/34

   B29C65/70

   B29C70/20

   B29C70/24

   B29C70/46

   B29K101:12

   B29K105:10

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2018-23384(P2018-23384)

(22)【出願日】2018年2月13日

(65)【公開番号】特開2019-136970(P2019-136970A)

(43)【公開日】2019年8月22日

【審査請求日】2020年11月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加茂 宗太

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 清嘉

(72)【発明者】

【氏名】石川 直元

(72)【発明者】

【氏名】堀苑 英毅

(72)【発明者】

【氏名】西村 渉

(72)【発明者】

【氏名】高柳 俊幸

(72)【発明者】

【氏名】神原 信幸

(72)【発明者】

【氏名】藤原 直昭

(72)【発明者】

【氏名】勝俣 司

(72)【発明者】

【氏名】大橋 一輝

【審査官】 酒井 英夫

(56)【参考文献】

【文献】 特表平０５−５０８１１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０４７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１６−５２７１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１６５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２４７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６７９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０９８４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０００４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００６５１５４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１０−５２３７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第３３４９５３７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第５４０７１９５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１５０６８２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ７０／００−７０／８８

Ｂ２９Ｃ ６５／００−６５／８２

Ｂ２９Ｂ １１／１６

Ｂ２９Ｂ １５／０８−１５／１４

Ｃ０８Ｊ ５／０４− ５／２４

Ｂ２９Ｋ １０１／１２，１０５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

織り込まれて波状に延在する第１強化繊維により、少なくとも一方の端部に開口が設けられ、前記開口に連通する空間が内部に設けられるように形成された外側部材の、前記空間に、第２強化繊維に樹脂が含浸した内側部材を挿入する挿入ステップと、
前記内側部材の樹脂を硬化させることで、前記外側部材と前記内側部材とを接合して、前記外側部材と前記内側部材とが接合した複合材料を形成する、複合材料形成ステップと、
を有する、複合材料の製造方法。

【請求項2】

前記挿入ステップにおいて、複数の前記外側部材の外周面同士が連結して形成された連結部材の、それぞれの前記外側部材の内部に、前記内側部材を挿入する、請求項１に記載の複合材料の製造方法。

【請求項3】

前記連結部材は、前記第１強化繊維が、複数の前記外側部材にわたって設けられている、請求項２に記載の複合材料の製造方法。

【請求項4】

前記挿入ステップにおいて、前記内側部材と前記外側部材との間に発熱部材を設けつつ、前記外側部材の内部に前記内側部材を挿入する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の複合材料の製造方法。

【請求項5】

前記外側部材は、熱可塑性樹脂を含有する繊維が織り込まれており、前記複合材料形成ステップにおいて、前記外側部材が含む熱可塑性樹脂を溶融させた後硬化させることで、前記外側部材と前記内側部材とを接合する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の複合材料の製造方法。

【請求項6】

前記内側部材の樹脂は、前記熱可塑性樹脂を含有する繊維と同じ材料の熱可塑性樹脂である、請求項５に記載の複合材料の製造方法。

【請求項7】

前記外側部材は、前記第１強化繊維が、三次元状に織り込まれている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の複合材料の製造方法。

【請求項8】

前記内側部材は、一方向に向かって延在する複数の前記第２強化繊維に樹脂が含浸した一方向材である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の複合材料の製造方法。

【請求項9】

前記第１強化繊維と前記第２強化繊維とは、同じ材料である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の複合材料の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合材料の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

樹脂と強化繊維とを含む複合材料は、金属材料よりも軽量であり、さらに比強度及び比剛性が高いため、航空機の部材など、様々な用途に用いられる。通常、このような複合材料により部材を成形する際、強化繊維に樹脂が含浸されたシート状のプリプレグを積層して成形する。例えば、特許文献１には、一方向材の積層体とランダム材の積層体とを積層する構成が記載されている。一方向材とは、強化繊維の延在方向を一方向にそろえたシート状のＵＤ（Uni Direction）材である。また、ランダム材とは、強化繊維の延在方向がランダムとなっているシート状の部材である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６−５９５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、一方向材やランダム材を積層して部材を成形する場合、成形体の強度は高くなるが、複雑な形状を実現するのが困難となる。従って、所望の形状を容易に実現でき、かつ、強度の低下を抑制できる複合材料が求められている。

【0005】

本発明は、上述した課題を解決するものであり、所望の形状を容易に実現でき、かつ、強度の低下を抑制できる複合材料の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る複合材料の製造方法は、織り込まれて波状に延在する第１強化繊維により、少なくとも一方の端部に開口が設けられ、前記開口に連通する空間が内部に設けられるように形成された外側部材の、前記空間に、第２強化繊維に樹脂が含浸した内側部材を挿入する挿入ステップと、前記内側部材の樹脂を硬化させることで、前記外側部材と前記内側部材とを接合して、前記外側部材と前記内側部材とが接合した複合材料を形成する、複合材料形成ステップと、を有する。

【0007】

この複合材料の製造方法は、外側の形状を、コミングル材である外側部材で形成した上で、内部の強度を、内側部材によって向上させることができる。従って、この製造方法によると、所望の形状を容易に実現でき、かつ、強度の低下が抑制された複合材料を製造することができる。

【0008】

前記挿入ステップにおいて、複数の前記外側部材の外周面同士が連結して形成された連結部材の、それぞれの前記外側部材の内部に、前記内側部材を挿入することが好ましい。

【0009】

前記連結部材は、前記第１強化繊維が、複数の前記外側部材にわたって設けられていることが好ましい。

【0010】

前記挿入ステップにおいて、前記内側部材と前記外側部材との間に発熱部材を設けつつ、前記外側部材の内部に前記内側部材を挿入することが好ましい。

【0011】

前記外側部材は、熱可塑性樹脂を含有する繊維が織り込まれており、前記複合材料形成ステップにおいて、前記外側部材が含む熱可塑性樹脂を溶融させた後硬化させることで、前記外側部材と前記内側部材とを接合することが好ましい。

【0012】

前記内側部材の樹脂は、前記樹脂繊維と同じ材料の熱可塑性樹脂であることが好ましい。

【0013】

前記外側部材は、前記第１強化繊維が、三次元状に織り込まれていることが好ましい。

【0014】

前記内側部材は、一方向に向かって延在する複数の第２強化繊維に樹脂が含浸した一方向材であることが好ましい。

【0015】

前記第１強化繊維と前記第２強化繊維とは、同じ材料であることが好ましい。

【0016】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る複合材料は、前記複合材料の製造方法を用いて製造したものである。

【0017】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る複合材料は、織り込まれた第１強化繊維、及び、前記第１強化繊維を覆う樹脂層を有する外側部材と、一方向に向かって延在する複数の第２強化繊維、及び前記第２強化繊維を覆う樹脂を有する内側層が重なった内側部材と、を有し、前記外側部材は、前記内側部材の周囲に密着して設けられる。

【0018】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る複合材料は、第１強化繊維、及び、前記第１強化繊維を覆う樹脂層を有する外側部材と、織り込まれた第２強化繊維、及び前記第２強化繊維を覆う樹脂を有する内側層が重なった内側部材と、を有し、前記外側部材は、前記内側部材の周囲に密着して設けられる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、所望の形状を容易に実現でき、かつ、強度の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本実施形態に係る複合材料の構成を示す模式図である。

【図2】図２は、内側部材の模式的な断面図である。

【図3】図３は、成形前の外側部材の模式図である。

【図4A】図４Ａは、成形前の外側部材の模式的な部分図である。

【図4B】図４Ｂは、成形前の外側部材の模式的な部分図の他の例である。

【図4C】図４Ｃは、成形前の外側部材の模式的な部分図の他の例である。

【図4D】図４Ｄは、成形前の外側部材の模式的な部分図の他の例である。

【図5A】図５Ａは、成形後の外側部材の模式図である。

【図5B】図５Ｂは、成形後の外側部材の模式図の他の例である。

【図6】図６は、複合材料の製造工程を説明する説明図である。

【図7】図７は、加熱工程の他の例を示す模式図である。

【図8】図８は、複合材料の形状の他の例を示す図である。

【図9】図９は、成形後の外側部材の部分図の一例である。

【図10】図１０は、複合材料の他の例の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

【0022】

図１は、本実施形態に係る複合材料の構成を示す模式図である。本実施形態に係る複合材料１０は、例えば航空機などの製品に用いられる部材である。本実施において、複合材料１０は、断面がＩ字形状の部材であるが、形状はこれに限られない。また、以下、方向Ｘと、方向Ｘに直交する方向Ｙと、方向Ｘ及び方向Ｙに直交する方向Ｚを規定する。

【0023】

図１に示すように、本実施形態に係る複合材料１０は、芯材としての内側部材１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃと、芯材を覆う外側部材１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃと、を有する。外側部材１４Ａは、開口３６Ａが開口している筒状の部材である。外側部材１４Ｂは、開口３６Ｂが開口している筒状の部材である。外側部材１４Ｃは、開口３６Ｃが開口している筒状の部材である。外側部材１４Ａは、連結箇所３７Ａにおいて、外側部材１４Ｂの連結箇所３７Ｂ１に連結されている。また、外側部材１４Ｃは、連結箇所３７Ｃにおいて、外側部材１４Ｂの連結箇所３７Ｂ２に連結されている。連結箇所３７Ａは、外側部材１４Ａの筒形状の外周部分の箇所である。連結箇所３７Ｂ１、３７Ｂ２は、外側部材１４Ｂの筒形状の外周部分の箇所である。連結箇所３７Ｃは、外側部材１４Ｃの筒形状の外周部分の箇所である。すなわち、外側部材１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃは、外周面同士が連結して、連結部材１５を形成している。連結部材１５は、筒状の外側部材１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが連結して、開口３６Ａ、３６Ｂ、２６Ｃを有するＩ字形状となっている。外側部材１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの詳細な構造については後述する。また、以下、外側部材１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを区別しない場合は、外側部材１４と記載する。同様に、開口３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃを区別しない場合は、開口３６と記載する。

【0024】

内側部材１２Ａは、外側部材１４Ａの開口３６Ａ内に設けられ、外周面が外側部材１４Ａの内周面（開口３６Ａの外周面）に接合されている。内側部材１２Ｂは、外側部材１４Ｂの開口３６Ｂ内に設けられ、外周面が外側部材１４Ｂの内周面（開口３６Ｂの外周面）に接合されている。内側部材１２Ｃは、外側部材１４Ｃの開口３６Ｃ内に設けられ、外周面が外側部材１４Ｃの内周面（開口３６Ｃの外周面）に接合されている。すなわち、内側部材１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、外側部材１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの開口３６Ａ、３６Ｂ、２６Ｃを閉塞するように設けられている。以下、内側部材１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを区別しない場合は、内側部材１２と記載する。

【0025】

図２は、内側部材の模式的な断面図である。内側部材１２は、第２強化繊維としての強化繊維２２と、樹脂２４とを含む複合材であり、さらに言えば、強化繊維２２に樹脂２４が含浸した複合材である。強化繊維２２は、樹脂２４よりも強度が高い繊維である。強化繊維２２は、材質が炭素である炭素繊維（Carbon Fiber）である。また、樹脂２４は、所定の温度まで加熱すると溶融する熱可塑性樹脂である。樹脂２４は、熱可塑性の樹脂として、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、及びポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が用いられる。すなわち、本実施形態では、内側部材１２は、炭素繊維強化熱可塑性プラスチック（ＣＦＲＴＰ；Carbon Fiber Reinforced Thermo Plastics）である。ただし、強化繊維２２は、炭素繊維に限られず、他のプラスチック繊維、ガラス繊維又は金属繊維でもよい。ただし、樹脂２４は、熱可塑性樹脂であることに限られず、例えば熱硬化性樹脂であってもよい。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂が用いられる。

【0026】

図２に示すように、内側部材１２は、内側層２５が複数積層して構成されている。内側層２５は、母材である樹脂２４の層内に、複数の強化繊維２２が並んでいる層である。ただし、内側層２５同士は接合されているため、内側層２５同士に界面は無いといえる。従って、内側層２５とは、一列に並んだ強化繊維２２とそれらの強化繊維２２を覆う樹脂２４の層であるといえる。

【0027】

本実施形態では、内側部材１２Ａ、１２Ｃは、内側層２５が方向Ｚに沿って積層されており、内側層２５において、強化繊維２２が方向Ｘに沿って並んでいる。内側部材１２Ａ、１２Ｃは、方向Ｘに沿った長さが、方向Ｚに沿った長さより長く、方向Ｙに沿った長さが、方向Ｘに沿った長さより長い。また、内側部材１２Ｂは、内側層２５が方向Ｘに沿って積層されており、内側層２５において、強化繊維２２が方向Ｚに沿って並んでいる。内側部材１２Ｂは、方向Ｚに沿った長さが、方向Ｘに沿った長さより長く、方向Ｙに沿った長さが、方向Ｚに沿った長さより長い。ただし、内側部材１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃにおける内側層２５の積層方向と、内側層２５における強化繊維２２の並ぶ方向は、任意である。

【0028】

また、図２に示すように、内側部材１２は、母材である樹脂２４内に、複数の強化繊維２２が方向Ｙに沿って直線状に延在している。すなわち、内側部材１２は、一方向材、言い換えればＵＤ（Uni Direction）材である。内側部材１２は、長さが最も長い方向Ｙに沿って、強化繊維２２が延在していることが好ましい。ただし、強化繊維２２は、複数が配列して任意の一方向に向かって延在するものであれば、方向Ｙに沿って延在することに限られない。また、本実施形態では、内側部材１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの全てにおいて、強化繊維２２が同じ方向に延在している。ただし、強化繊維２２の延在方向が内側部材１２毎に異なっていてもよい。また、内側部材１２は、内側層２５毎に、強化繊維２２の延在方向が異なってもよい。また、内側部材１２は、強化繊維２２の延在方向が一方向にのみ向いていなくてもよく、強化繊維２２の延在方向が複数の方向を向いていてもよい。また、内側部材１２は、内側層２５内において、互いに異なる方向（例えばＸ方向及びＹ方向）に延在する強化繊維２２同士が織り込まれていてもよい。すなわち、内側層２５は、クロス材であってもよい。

【0029】

また、内側部材１２は、必ずしも複数の内側層２５を積層した積層体でなくてよく、例えば、複数の強化繊維２２を束ねて一方向に延在するロープ状の強化繊維体とし、その強化繊維体が樹脂２４で覆われた構成であってもよい。すなわち、内側部材１２は、直線状に延在する樹脂２４の周囲が樹脂２４で覆われた構造であればよい。

【0030】

また、強化繊維２２は、内側部材１２のＹ方向に沿った一方の端部近傍から他方の端部近傍まで連続して延在する。すなわち、強化繊維２２は、連続繊維である。ただし、強化繊維２２は、連続繊維であることに限られず、途中で途切れてもよい。また、強化繊維２２は、直線状に延在していることが好ましい。

【0031】

次に、外側部材１４について説明する。図３は、成形前の外側部材の模式図である。図３に示す外側部材１４ａは、成形前の外側部材である。言い換えれば、外側部材１４ａは、内側部材１２に接合される前の外側部材１４である。図３に示すように、外側部材１４ａとしての外側部材１４Ａａと外側部材１４Ｂａと外側部材１４Ｃａとは、連結して連結部材１５ａを形成している。なお、図３では、便宜的に、外側部材１４ａの一部の領域のみ、強化繊維３２と樹脂繊維３４ａとが形成されているように記載されているが、実際は、外側部材１４ａの全領域において、強化繊維３２と樹脂繊維３４ａとが形成されている。

【0032】

外側部材１４ａは、方向Ｙに沿って延在する筒状の部材であり、開口３６が、方向Ｙに沿った一方の端部から他方の端部にわたって開口している。外側部材１４ａは、第１強化繊維としての強化繊維３２と、樹脂繊維３４ａとが織り込まれて形成されている。すなわち、外側部材１４ａは、炭素繊維強化熱可塑性プラスチック製のコミングル材である。内側部材１２の強化繊維２２が樹脂２４の層に覆われている一方、外側部材１４ａは、強化繊維３２及び樹脂繊維３４ａが樹脂層などの他の層に覆われておらず、外部に露出している。ただし、強化繊維３２は、外部に露出せず、周囲が樹脂で覆われていてもよい。なお、開口３６は、外側部材１４ａの方向Ｙに沿った一方の端部に開口しており、内部に内側部材１２を挿入可能であれば、他方の端部まで延在していなくてもよい。すなわち、外側部材１４ａは、袋状であってもよい。また、外側部材１４ａの表面に、衝撃を吸収する部材を設けてもよい。なお、図３の例では、外側部材１４ａは、方向Ｙに沿った長さ、すなわち開口３６が貫通する方向の長さが、方向Ｘ及び方向Ｚに沿った長さより長いが、長さの関係は、それに限られない。例えば、外側部材１４ａは、方向Ｙに沿った長さが、方向Ｘ及び方向Ｚに沿った長さより短くてよい。

【0033】

このように、外側部材１４ａは、筒状又は袋状であり、言い換えれば、空間３５と開口３６とが設けられた中空の部材であるということができる。開口３６は、外側部材１４ａの一方の端部に開口している。空間３５は、外側部材１４ａの内部に設けられた空間である。開口３６と空間３５とは、連通している。従って、外側部材１４ａは、後述するように、開口３６から空間３５内に、内側部材１２が挿入可能となっている。なお、図３の例では、外側部材１４ａは、一方の端部と他方の端部とに開口３６が設けられ、それぞれが空間３５と連通した形状（筒状）となっている。ただし、外側部材１４ａは、一方の端部のみに開口３６が設けられてもよい。この場合、外側部材１４ａは、他方の端部が閉塞された形状（袋状）となる。

【0034】

外側部材１４ａの強化繊維３２は、織り込まれることで、波状に延在している。図３の例では、方向Ｚに向かって延在する強化繊維３２は、延在方向である方向Ｚに向かうに従って、方向Ｙに沿った両方向にうねっている。すなわち、強化繊維３２は、方向Ｚに向かうに従って、方向Ｙ側に傾斜するように延在し、さらに方向Ｚに向かうに従って方向Ｙと反対側に傾斜するように延在し、それを繰り返すように波状に延在している。さらに言えば、強化繊維３２の箇所３２ａと、箇所３２ａよりも方向Ｚ側の箇所３２ｂとは、方向Ｙにおいて異なる位置となっている。すなわち、箇所３２ｂは、箇所３２ａよりも方向Ｙ側に位置している。このように、内側部材１２の強化繊維２２が直線状に延在する一方、外側部材１４ａの強化繊維３２は、波状に延在する。ただし、内側部材１２の強化繊維２２は、完全に直線状でなくてもよく、外側部材１４ａの強化繊維３２の波状の起伏（箇所３２ａと箇所３２ｂとの高さの差）が、内側部材１２の強化繊維２２の起伏より大きければよい。このように強化繊維３２が波状に延在することで、外側部材１４ａは曲げ代が確保されて、形状成形が容易となる。

【0035】

強化繊維３２は、材質が炭素である炭素繊維であり、内側部材１２の強化繊維２２と同じ材料で形成される。ただし、強化繊維３２は、炭素繊維と樹脂繊維とが混ぜられた繊維であってもよい。また、強化繊維３２は、強化繊維２２と異なる材料であってもよく、例えば、炭素繊維の代わりに、他のプラスチック繊維、ガラス繊維又は金属繊維を含んでもよい。強化繊維３２を、導電性を有する金属繊維とすることで、複合材料１０の表面の導電性を向上することができ、耐雷特性を向上させることができる。また、内側部材１２の強化繊維２２が導電性を有する金属繊維にすることで、複合材料１０の内部で、Ｙ方向に沿って電流を流すことが可能となるため、電線としての機能を持たせることができる。

【0036】

樹脂繊維３４ａは、樹脂を含んだ繊維であり、より詳しくは、熱可塑性樹脂を含んだ繊維である。樹脂繊維３４ａは、熱可塑性樹脂により構成され、不可避的不純物を除き他の材料を含まないが、少なくとも熱可塑性樹脂を含有していれば、他の材料成分を含んでいてもよい。樹脂繊維３４ａは、内側部材１２の樹脂２４と同じ材料の熱可塑性樹脂を繊維状に形成したものである。樹脂繊維３４ａは、熱可塑性の樹脂として、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、及びポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が用いられる。また、樹脂繊維３４ａは、熱可塑性樹脂を含有する繊維状の部材であれば、内側部材１２の樹脂２４と異なる材料であってもよい。

【0037】

外側部材１４ａは、強化繊維３２と樹脂繊維３４ａとが織り込まれることで、筒状に形成された部材である。本実施形態では、複数の強化繊維３２が外周に沿って延在し、強化繊維３２に交錯するように、複数の樹脂繊維３４ａが延在している。すなわち、強化繊維３２は、樹脂繊維３４ａと交差する方向に延在しており、隣接する２つの樹脂繊維３４ａの間を通っている。同様に、樹脂繊維３４ａも、隣接する２つの強化繊維３２の間を通っている。強化繊維３２と樹脂繊維３４ａとは、例えば、平織の袋織で織り込まれている。また、図３に示すように、強化繊維３２は、方向Ｙから見た外側部材１４ａの中心軸を中心とした円周方向、すなわち周方向に沿って、延在している。強化繊維３２は、方向Ｙに沿って複数設けられている。そして、樹脂繊維３４ａは、方向Ｙに沿って延在し、外側部材１４ａの周方向に沿って複数設けられており、強化繊維３２に対して織り込まれている。ただし、強化繊維３２は、外側部材１４ａの中心軸を中心とした周方向に沿って延在することに限られず、他の方向に沿って延在していてもよい。

【0038】

また、強化繊維３２は、外側部材１４ａの周方向の一周にわたって連続して延在している。すなわち、強化繊維３２は、連続繊維である。ただし、強化繊維３２は、連続繊維であることに限られず、一周の途中で途切れてもよい。また、強化繊維３２は、周方向に沿って延在しているため、内側部材１２の強化繊維２２の延在方向を軸方向とした場合の、周方向に沿って延在するといえる。すなわち、強化繊維３２は、強化繊維２２の周りを周方向に沿って延在しているということができる。さらに言えば、内側部材１２の強化繊維２２が、主荷重が生じる方向（ここでは方向Ｙ）に延在し、外側部材１４ａの強化繊維３２が、この強化繊維２２を束ねる周方向に延在していることが好ましい。

【0039】

また、外側部材１４ａは、複数の強化繊維３２を有しているが、強化繊維３２を一本のみ有していてもよい。この場合、強化繊維３２は、例えば、外側部材１４ａの周方向に複数周にわたって連続して延在する。同様に、外側部材１４ａは、Ｙ方向に沿って延在する樹脂繊維３４ａを複数有しているが、樹脂繊維３４ａを一本のみ有していてもよい。この場合、樹脂繊維３４ａは、外側部材１４ａのＹ方向に沿った端部で折り返して、外側部材１４ａの周方向に沿って配列する。

【0040】

図４Ａは、成形前の外側部材の模式的な部分図である。上述のように、外側部材１４Ａａと外側部材１４Ｂａと外側部材１４Ｃａとは連結している。この連結部分における強化繊維３２について説明する。図４Ａの例では、外側部材１４Ｂａと外側部材１４Ｃａとの連結部分、すなわち連結箇所３７Ｂ２、３７Ｃについて説明している。連結箇所３７Ｂ２と連結箇所３７Ｃとは、互いに連結されているため一体となっている。強化繊維３２と樹脂繊維３４ａとは、この連結箇所３７Ｂ２、３７Ｃにも設けられている。具体的には、外側部材１４Ｂａは、強化繊維３２として、強化繊維３２Ａと強化繊維３２Ｂとを有している。また、外側部材１４Ｃａは、強化繊維３２として、強化繊維３２Ｃを有している。強化繊維３２Ａは、外側部材１４Ｂａの周方向に沿って延在し、外側部材１４Ｂａの一周にわたって設けられている。すなわち、強化繊維３２Ａは、連結箇所３７Ｂ２においても織り込まれている。また、強化繊維３２Ｃは、外側部材１４Ｃａの周方向に沿って延在し、外側部材１４Ｃａの一周にわたって設けられている。すなわち、強化繊維３２Ｃは、連結箇所３７Ｃにおいても織り込まれている。

【0041】

一方、強化繊維３２Ｂは、外側部材１４Ｂａの外周面から外側部材１４Ｃａの外周面にわたって設けられている。すなわち、強化繊維３２Ａが外側部材１４Ｂａの外周を一周して、他の外側部材１４Ａａ、１４Ｃａには設けられていないのに対し、強化繊維３２Ｂは、連結部材１５ａ（外側部材１４ａの集合体）全体の外周を一周している。言い換えれば、強化繊維３２Ｂは、複数の外側部材１４にわたって設けられている。強化繊維３２Ｂは、連結箇所３７Ｂ２、３７Ｃには設けられていない。なお、強化繊維３２Ｂは、全ての外側部材１４Ａａ、１４Ｂａ、１４Ｃａにわたって設けられているが、隣接する少なくとも２つの外側部材１４ａにわたっていればよい。外側部材１４Ａａと外側部材１４Ｂａとの連結箇所３７Ａ、３７Ｂ１での強化繊維３２は、連結箇所３７Ｂ２、３７Ｃでの強化繊維３２と同様に織り込まれているため、説明を省略する。

【0042】

図４Ｂから図４Ｄは、成形前の外側部材の模式的な部分図の他の例である。連結箇所３７Ｂ２、３７Ｃにおける強化繊維の配置は、図４Ａの例に限られない。例えば、図４Ｂに示すように、強化繊維３４Ｂｓを、連結箇所３７Ｂ２、３７Ｃ内まで延在させてもよい。この場合、強化繊維３４Ｂｓは、連結箇所３７Ｂ２、３７Ｃ内において、方向Ｚに沿って延在させることが好ましい。外側部材１４Ｂａと外側部材１４Ｃａとが剥離する方向（ここでは方向Ｚ）に荷重を受けた場合に、強化繊維３４Ｂｓによって、剥離を好適に抑制することができる。

【0043】

また、図４Ｃに示すように、強化繊維３２Ｂｔを連結箇所３７Ｂ２、３７Ｃ内において、交差させてもよい。図４Ｃは、強化繊維を一本とした例であるが、強化繊維を複数設けた場合であっても、強化繊維３２Ｂｔを連結箇所３７Ｂ２、３７Ｃ内において交差させてもよい。強化繊維３２Ｂｔを連結箇所３７Ｂ２、３７Ｃ内において交差させることで、連結箇所３７Ｂ２、３７Ｃにおける強度低下を好適に抑制することができる。

【0044】

また、図４Ｄに示すように、連結箇所３７Ｂ２、３７Ｃにおいて、部材４０を設けてもよい。部材４０は、強化繊維４１と樹脂層４２とを有する部材であり、内側部材１２と同様のＵＤ材である。連結箇所３７Ｂ２、３７Ｃに部材４０を設けることで、連結箇所３７Ｂ２、３７Ｃにおける強度低下を好適に抑制することができる。ただし、部材４０は、強化繊維を含む部材であれば、ＵＤ材に限られない。また、部材４０は、図４Ａに示す構造に設けたものであるが、図４Ｂ及び図４Ｃに示す構造においても設けてよい。

【0045】

このように、外側部材１４ａは、強化繊維３２と樹脂繊維３４ａとが織り込まれることで、強化繊維３２が波状に延在し、筒状に形成された部材である。ただし、強化繊維３２が、炭素繊維と樹脂繊維とが混ぜられた繊維である場合、樹脂繊維３４ａが織り込まれていなくてもよい。すなわち、外側部材１４ａは、炭素繊維と樹脂繊維とが混ぜられた強化繊維３２同士が、織り込まれていてもよい。この場合、図３の強化繊維３２と樹脂繊維３４ａとで示すように、２本の強化繊維３２が織り込まれたものに限られず、１本の強化繊維３２が、織り込まれて、言い換えれば編み込まれていてもよい。また、炭素繊維と樹脂繊維とが混ぜられた強化繊維と、炭素繊維であって樹脂繊維を含まない強化繊維とが、織り込まれていてもよい。

【0046】

以上説明した外側部材１４ａ内に、内側部材１２が挿入され、加熱及び冷却することで、外側部材１４が成形される。図５Ａは、成形後の外側部材の模式図である。外側部材１４ａが有する樹脂繊維３４ａは、熱可塑性樹脂であるため、加熱により溶融する。溶融した樹脂繊維３４ａは、液状の樹脂となって流動し、強化繊維３２に含浸し、また、強化繊維３２の周囲を覆う。この液状の樹脂を冷却すると、硬化して、樹脂３４となる。外側部材１４は、外側部材１４ａ中の樹脂繊維３４ａが溶融した後、樹脂３４に変わったものである。すなわち、図５Ａに示すように、外側部材１４は、強化繊維３２と樹脂３４とを有する複合材料であり、強化繊維３２に樹脂３４が含浸している。さらに言えば、外側部材１４は、母材である樹脂３４内に、複数の強化繊維３２が周方向に沿って延在している。また、強化繊維３２は、外側部材１４ａの状態において、樹脂繊維３４ａに織り込まれていたため、波状に延在している。従って、外側部材１４においても、強化繊維３２は、外側部材１４ａの状態のまま、波状に延在している。

【0047】

図５Ｂは、成形後の外側部材の模式図の他の例である。樹脂繊維３４ａの代わりに、炭素繊維と樹脂繊維とが混ぜられた強化繊維が用いられた場合、炭素繊維の部分は溶融せずに残る。この場合は、図５Ｂに示すように、強化繊維３２に織り込まれた炭素繊維３４ｂの部分が残った形態となる。この場合、成形後の外側部材１４は、互いに織り込まれた強化繊維３２と炭素繊維３４ｂとが、樹脂３４に覆われた（含浸された）構造となる。このように炭素繊維３４ｂを残すことで、炭素繊維３４ｂにより強化繊維３２を束ねた状態を保つことができ、強度低下をより好適に抑制することができる。

【0048】

複合材料１０は、以上のような構造の内側部材１２と外側部材１４とを有している。以下、複合材料１０の製造工程について説明する。図６は、複合材料の製造工程を説明する説明図である。図６に示すように、複合材料１０を製造する際は、まず、内側部材１２と、成形前の外側部材１４ａとを準備する。樹脂２４として熱硬化性樹脂を用いた場合、準備する内側部材１２は、樹脂２４の硬化前のプリプレグの状態であってもよいし、樹脂２４を硬化させた後の状態であってもよい。

【0049】

内側部材１２と外側部材１４ａとを準備した後、外側部材１４ａの内部に内側部材１２を挿入する（ステップＳ１０；挿入ステップ）。具体的には、外側部材１４Ａａの開口３６Ａから空間３５内に、内側部材１２Ａを挿入して、外側部材１４Ａａの内部に内側部材１２Ａを配置する。また、外側部材１４Ｂａの開口３６Ｂから空間３５内に、内側部材１２Ｂを挿入して、外側部材１４Ｂａの内部に内側部材１２Ｂを配置する。また、外側部材１４Ｃａの開口３６Ｃから空間３５内に、内側部材１２Ｃを挿入して、外側部材１４Ｃａの内部に内側部材１２Ｃを配置する。なお、このステップＳ１０において、外側部材１４ａの内周と内側部材１２の外周とは、接合されていない。また、外側部材１４ａの内周と内側部材１２の外周とは、密着しておらず一部が離間していてよい。また、外側部材１４ａの内周と内側部材１２の外周との間に、樹脂製のフィルムを挿入して、接合性を向上させてもよい。

【0050】

なお、挿入ステップにおいては、全ての内側部材１２を外側部材１４ａに挿入したが、一部の内側部材１２のみを外側部材１４ａに挿入してもよい。例えば、挿入ステップにおいて後段のステップで加熱する箇所の内側部材１２だけを、外側部材１４ａに挿入してもよい。例えば、複合材料１０を別の部材に接合する場合は、後述するステップＳ１６の後に、複合材料１０を別の部材に接合する。この場合、別の部材に接合する面における内側部材１２は、この挿入ステップで挿入しなくてもよい。この内側部材１２は、別の部材に接合する際に、外側部材１４ａに挿入し、別の部材と接合するための加熱により、外側部材１４に接合される。

【0051】

外側部材１４ａの内部に内側部材１２を挿入した後、内側部材１２が挿入された外側部材１４ａを、型５０、５２内に配置する。図６の例では、型５０は、外側部材１４ａの方向Ｘに沿った一方の表面に押当てられ、型５２は、外側部材１４ａの方向Ｘに沿った他方の表面に押当てられる。すなわち、外側部材１４ａは、型５０と型５２とに挟まれ、型５０、５２内に収納される。外側部材１４ａは、型５０、５２内で、加圧されながら加熱される（ステップＳ１２；加熱ステップ）。この加熱ステップにおいて、外側部材１４ａは、樹脂繊維３４ａの融点以上の温度まで加熱されるため、樹脂繊維３４ａが溶融し、液状の樹脂となる。この液状の樹脂は、流動して、強化繊維３２に含浸しつつ、強化繊維３２の周囲を覆う。外側部材１４ａは、この液状の樹脂により、外周の形状が例えば型５０、５２により定められた形となる。また、内側部材１２の樹脂２４も溶融する。従って、外側部材１４ａの内周と内側部材１２の外周との間の空間は、内側部材１２の溶融した樹脂２４や、樹脂繊維３４ａの溶融した樹脂により、閉塞（充填）される。従って、外側部材１４ａの開口３６が内側部材１２によって閉塞される。

【0052】

内側部材１２が挿入された外側部材１４ａを加熱した後、内側部材１２が挿入された外側部材１４ａが冷却される（ステップＳ１４；冷却ステップ）。この冷却ステップにおいては、内側部材１２が挿入された外側部材１４ａは、型５０、５２内において、樹脂繊維３４ａの融点より低い温度まで冷却され、所定時間保持される。従って、樹脂繊維３４ａの溶融した樹脂は、樹脂３４として硬化し、外側部材１４となる。また、内側部材１２の樹脂２４も硬化する。型５０、５２によって所望の形状となった液状の樹脂が硬化することで、樹脂は、その所望の形状となったまま硬化する。これにより、複合材料１０が、形成される。また、内側部材１２と外側部材１４とは、樹脂の硬化により、接合される。本実施形態においては、加熱ステップと冷却ステップとが、複合材料形成ステップに相当する。

【0053】

冷却ステップを実行して樹脂が硬化した後、複合材料１０を型５０、５２から取り出し（ステップＳ１６；取り出しステップ）、複合材料１０の製造工程は終了する。なお、樹脂２４として熱硬化性樹脂を用いた場合であって、準備工程においてプリプレグの状態の内側部材１２を用いた場合は、加熱ステップにおいて樹脂２４が硬化する。また、樹脂２４として熱硬化性樹脂を用いた場合であって、準備工程において硬化済みの内側部材１２を用いた場合は、内側部材１２は、加熱ステップ及び冷却ステップにおいて、形状が変化しない。

【0054】

ここで、例えば内側部材１２は、プリプレグの状態において、強化繊維に樹脂が含浸した部材である。例えば複合材料１０のようなＩ字形状を、この部材のみから実現する場合、Ｃ字型とした２つの部材を背中合わせにし、上下にキャップとフィラーとを組み合わせる必要がある。このように、プリプレグの状態から強化繊維に樹脂が含浸した部材は、プリプレグの状態でも板状となっているため、曲げ加工などが困難となり、複雑な形状の形成が困難である。一方、例えば外側部材１４のようなコミングル材は、プリプレグ（成形前）の状態において、樹脂である樹脂繊維と強化繊維とが織り込まれた構造となっており、さらに言えば、強化繊維が波状に延在している。従って、曲げ加工などによる、複雑な形状も実現可能である。しかし、コミングル材は、プリプレグの状態から強化繊維に樹脂が含浸した部材に比べ、強度が低い傾向にある。従って、強化繊維と樹脂とを有する複合材料において、所望の形状を容易に実現でき、かつ、強度の低下を抑制できるものが求められている。

【0055】

それに対し、本実施形態に係る複合材料１０は、挿入ステップと複合材料ステップとによって製造される。挿入ステップは、外側部材１４ａの内部の空間３５に内側部材１２を挿入するステップである。外側部材１４ａは、織り込まれて波状に延在する強化繊維３２（第１強化繊維）により、少なくとも一方の端部に開口３６が設けられ、開口３６に連通する空間３５が内部に設けられるように形成された部材である。内側部材１２は、強化繊維２２（第２強化繊維）に樹脂２４が含浸した部材である。複合材料形成ステップは、内側部材１２の樹脂２４を硬化させることで、外側部材１４と内側部材１２とを接合して、複合材料１０を形成する。複合材料１０は、外側部材１４と内側部材１２とが接合した部材である。

【0056】

本実施形態に係る複合材料１０は、内側部材１２として、強化繊維２２に樹脂２４が含浸したものである。そして、外側部材１４ａは、強化繊維３２を織り込んで、開口３６と空間３５とが連通する形状、すなわち筒状に形成したものであり、強化繊維３２は、織り込まれることで波状に延在している。そして、このような外側部材１４ａで、その内側部材１２を覆う。そして、内側部材１２の樹脂２４を硬化させることで、外側部材１４と内側部材１２とを接合する。このように製造された複合材料１０は、外側部材１４の内部に内側部材１２が設けられた構造となり、言い換えれば、外側部材１４が内側部材１２の周囲に密着した構造となる。外側部材１４ａは、強化繊維３２が波状に延在するため、形状の自由度が高い。従って、この製造方法によると、外側部材１４ａで外側の形状を形成した上で、内部の強度を内側部材１２によって向上させることができる。従って、このような製造方法で製造された複合材料１０は、所望の形状を容易に実現でき、かつ、強度の低下がよく抑制されたものとなる。

【0057】

また、挿入ステップにおいて、連結部材１５ａが有するそれぞれの外側部材１４ａの内部に、内側部材１２を挿入することが好ましい。連結部材１５ａは、複数の外側部材１４ａの外周面同士が連結して形成された部材である。本実施形態に係る製造方法は、筒状の外側部材１４ａの外周面を連結した連結部材１５ａを用いて、複合材料１０を製造する。従って、このような製造方法で製造された複合材料１０は、所望の形状を容易に実現でき、かつ、強度の低下が抑制されたものとなる。

【0058】

また、連結部材１５ａは、第１強化繊維としての強化繊維３２が、複数の外側部材１４ａにわたって設けられている。従って、この連結部材１５ａは、表面の強度低下をより好適に抑制することができる。また、強化繊維３２が複数の外側部材１４にわたって連続しているため、例えば強化繊維３２の一部が破損しても、強化繊維３２の他の部分で強度を担保することができる。

【0059】

また、外側部材１４ａは、熱可塑性樹脂を含有する繊維が織り込まれている。そして、複合材料形成ステップにおいて、外側部材１４ａが含む熱可塑性樹脂を溶融させた後硬化させることで、外側部材１４ａと内側部材１２とを接合する。この外側部材１４ａは、熱可塑性樹脂を含有する繊維が織り込まれたコミングル材である。従って、外側の形状を、コミングル材である外側部材１４で形成した上で、内部の強度を、内側部材１２によって向上させることができる。従って、このような製造方法で製造された複合材料１０は、所望の形状をより容易に実現することができる。

【0060】

また、内側部材１２の樹脂２４は、樹脂繊維３４ａと同じ材料の熱可塑性樹脂であることが好ましい。内側部材１２と外側部材１４とで樹脂を同じ材料とすることで、内側部材１２と外側部材１４とを好適に接合することができる。

【0061】

また、内側部材１２は、一方向に向かって延在する複数の強化繊維２２（第２強化繊維）に樹脂２４が含浸した一方向材であることが好ましい。内側部材１２として一方向材を用いることで、複合材料１０の強度低下をより好適に抑制することができる。

【0062】

また、強化繊維３２（第１強化繊維）と強化繊維２２（第２強化繊維）とは、同じ材料であることが好ましい。内側部材１２と外側部材１４とで強化繊維の材料を共通とすることで、複合材料１０の強度低下をより好適に抑制することができる。ただし、上述のように、強化繊維３２と強化繊維２２とを異なる材料とすることもできる。この場合、内側部材１２用に適切な機能を持たせつつ、外側部材１４用の適切な機能を持たせることができる。

【0063】

なお、本実施形態においては、加熱ステップ及び冷却ステップにおいて、型５０、５２で外側部材１４ａを加圧していた。ただし、必ずしも型５０、５２を用いなくてもよい。図７は、加熱工程の他の例を示す模式図である。加熱ステップにおいては、外側部材１４ａの外周面１６に、加圧部材５４を接触させる。加圧部材５４は、外周面１６を押圧する部材である。この場合、外側部材１４ａは、型５０、５２に入れられず、また、加圧部材５４が接触される外周面１６と反対側の表面が、加圧されず開放されている。外側部材１４ａは、外周面１６が加圧部材５４に押圧され、内周面１８が、内側部材１２に支持される。従って、外側部材１４ａは、加圧部材５４と内側部材１２とに、押圧（加圧）される。また、加熱ステップにおいては、例えば加圧部材５４により、押圧した状態の外側部材１４ａの外周面１６を加熱する。これにより、押圧された状態で外側部材１４ａ内の熱可塑性樹脂が溶融する。内側部材１２も熱可塑性樹脂を含んでいる場合、内側部材１２の表面の熱可塑性樹脂も融解して、外側部材１４ａの熱可塑性樹脂と混ざり合う。その後、冷却ステップで熱可塑性樹脂を硬化させることで、所望の形状の外側部材１４となる。

【0064】

なお、このように加熱する場合は、内側部材１２がある程度の剛性を有していることが好ましい。従って、例えば、加圧部材５４は、内側部材１２に対し、樹脂２４の溶融温度より低い温度に保ってもよい。また、内側部材１２の樹脂２４の溶融温度より高い温度に加熱して、内側部材１２の界面が外側部材１４の界面と混ざり合うようにしてもよい。または、熱硬化性樹脂である樹脂２４を有し、かつ、樹脂２４が硬化済みの内側部材１２を用いることも好ましい。この場合、内側部材１２と樹脂２４との間に、内側部材１２と樹脂２４とを接着する接着層を設けることが好ましい。すなわち、内側部材１２と樹脂２４との間に、フィルム状の接着剤を挟んでもよいし、内側部材１２と樹脂２４との間に、接着剤を塗布してもよい。

【0065】

また、図７に示すように、内側部材１２と外側部材１４ａとの間に、発熱部材６０を配置してもよい。この場合、加熱ステップにおいて、内側部材１２と外側部材１４ａとの間に発熱部材６０が設けられた状態で、外側部材１４ａの外周面１６に、加圧部材５４を接触させる。発熱部材６０は、熱を発する部材であり、内側部材１２の外周面、言い換えれば外側部材１４ａの内周面１８を覆うシート状の部材である。発熱部材６０は、加熱ステップにおいて、外側部材１４ａを内周面１８側から加熱する。従って、発熱部材６０は、例え加圧部材５４により押圧した箇所だけ加熱されたとしても、外側部材１４ａの内側の加熱を補助して、加熱を促進することができる。発熱部材６０は、例えば加熱ステップにおいて発熱するが、それ以外においては発熱しないことが好ましい。また、発熱部材６０は、複合材料１０内に残留しても強度への影響が低い部材であることが好ましい。発熱部材６０としては、例えば、電磁場などで発熱する金属粉などを含む発熱フィルムや、発熱用電極が印字されたフィルムなどが挙げられる。又は、内側部材１２に直接発熱回路を印字してもよい。また、加圧部材５４として超音波振動するものを用いた場合、発熱部材６０を、それに対するエネルギーダイレクタとなるような凹凸状のフィルムとしてもよい。また、内側部材１２の表面を予め凹凸形状としてもよい。この場合、例えば、スパッタリングにより、内側部材１２の表面に熱した樹脂を付着させることで、凹凸形状を実現できる。また、発熱部材６０に用いるフィルムは、内側部材１２や外側部材１４の樹脂と同じ材料としておくと、加熱後に混ざり合うため、好ましい。なお、発熱部材６０は、必ずしも設けられなくてもよい。

【0066】

図８は、複合材料の形状の他の例を示す図である。本実施形態では、複合材料１０がＩ字形状であったが、上述のように、形状はこれに限られない。例えば、図８に示すように、複合材料１０ｂは、翼形状であってもよい。複合材料１０ｂは、複合材料１０と同様の工程で製造され、芯材としての内側部材１２ｂの周囲に外側部材１４ｂが覆われた形状となっている。

【0067】

図９は、成形後の外側部材の部分図の一例である。外側部材１４ａが、樹脂繊維を含まない強化繊維３２と、樹脂繊維３４ａとが織り込まれて筒状に形成された場合であって、内側部材１２の強化繊維２２同士が、内側層２５内において、互いに織り込まれている場合、成形後の複合材料１０の構造は、図９のようになる。すなわち、図９に示すように、この複合材料１０が有する外側部材１４は、強化繊維３２（第１強化繊維）と、強化繊維３２を覆う樹脂３４（樹脂層）を有する筒状の部材となる。この場合、強化繊維３２は、他の繊維に織り込まれていない。一方、内側部材１２は、外側部材１４の内部に密着して設けられ、言い換えれば、外側部材１４が、内側部材１２の周囲に密着して設けられた形状となる。そして、内側部材１２は、互いに交差する強化繊維２２Ａ、２２Ｂ（第２強化繊維）と、強化繊維２２Ａ、２２Ｂを覆う樹脂２４を有する内側層２５が重なった部材となる。このような複合材料１０は、所望の形状を容易に実現でき、かつ、強度の低下がよく抑制されたものとなる。

【0068】

また、本実施形態では、外側部材１４は、熱可塑性樹脂を含有する繊維が織り込まれたコミングル材であった。ただし、外側部材１４は、織り込まれることで波状に延在する強化繊維３２によって筒状に形成されているものであれば、コミングル材に限られない。図１０は、複合材料の他の例の模式図である。図１０に示すように、例えば、外側部材１４Ｓは、強化繊維３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚ（第２強化繊維）が、三次元状に織り込まれていてもよい。強化繊維３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚは、強化繊維３２と同じ材料であり、樹脂繊維を含まないが、樹脂繊維を含んでもよい。

【0069】

強化繊維３２Ｘは、例えば方向Ｘに沿って延在し、強化繊維３２Ｙは、例えば方向Ｙに沿って延在し、強化繊維３２Ｚは、例えば方向Ｚに沿って延在する。強化繊維３２Ｘと強化繊維３２Ｙとは、互いに織り込まれている。織り込まれるとは、例えば、Ｘ方向に沿って隣接する２つの強化繊維３２Ｙのうち、一方の強化繊維３２Ｙは、ある強化繊維３２ＸよりもＺ方向に沿った上側に位置しているのに対し、他方の強化繊維３２Ｙは、同じ強化繊維３２ＸよりもＺ方向に沿った下側に位置しているような形状を指す。また、強化繊維３２Ｚは、強化繊維３２Ｘ、３２Ｙの間に挿通されつつ蛇行して、方向Ｘや方向Ｙに沿って延在している。すなわち、強化繊維３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚは、織り込まれることで波状に延在している。

【0070】

外側部材１４Ｓは、成形前の状態においては、強化繊維３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚが外部に露出しており、樹脂層に覆われていない。外側部材１４Ｓは、成形時において、例えば内側部材１２から溶け出した樹脂２４が、強化繊維３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚに含浸し、成形後に、強化繊維３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚが樹脂２４に覆われる。ただし、強化繊維３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚの表面に、微量の樹脂を塗布することで、成形前から樹脂に覆われていてもよい。この場合でも、強化繊維３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚが波状に延在しているため、この外側部材１４Ｓも、所望の形状を容易に実現することができる。

【0071】

このように、図１０に示す複合材料１０において、外側部材１４Ｓは、互いに交差して織り込まれた強化繊維３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚ（複数の第１強化繊維）と、強化繊維３２Ｘ、３２Ｙ、３２Ｚを覆う樹脂層と有する筒状の部材となる。また、内側部材１２は、外側部材１４Ｓの内部に密着して設けられ、言い換えれば、外側部材１４Ｓが、内側部材１２の周囲に密着して設けられた形状となる。内側部材１２は、一方向に向かって延在する複数の強化繊維２２（第２強化繊維）と、強化繊維２２を覆う樹脂２４を有する内側層２５が重なった部材となる。

【0072】

また、図５Ｂに示すように、樹脂繊維３４ａの代わりに、炭素繊維と樹脂繊維とが混ぜられた強化繊維が用いられた場合、成形後の外側部材１４は、互いに交差して織り込まれた複数の第１強化繊維と、第１強化繊維を覆う樹脂層を有する筒状の部材となる。そして、内側部材１２は、一方向に向かって延在する複数の強化繊維２２（第２強化繊維）と、強化繊維２２を覆う樹脂２４を有する内側層２５が重なった部材となる。このような複合材料１０は、所望の形状を容易に実現でき、かつ、強度の低下がよく抑制されたものとなる。

【0073】

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【符号の説明】

【0074】

１０ 複合材料
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 内側部材
１４、１４ａ、１４Ａ、１４Ａａ、１４Ｂ、１４Ｂａ、１４Ｃ、１４Ｃａ 外側部材
２２ 強化繊維（第２強化繊維）
２４ 樹脂
３２ 強化繊維（第１強化繊維）
３４ 樹脂
３４ａ 樹脂繊維
３５ 空間
３６、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ 開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】