(57)【要約】【課題】取扱性に優れ、力学特性（特に圧縮強度）および寸法精度に優れる複合材料、その複合材料が生産性よく得られる強化繊維基材およびそれらの製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも、連続した強化繊維糸条を一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群から構成される強化繊維基材であって、強化繊維基材の少なくとも片表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を２〜１５重量％有し、かつ、ＪＩＳ−Ｒ７６０２に沿って測定される強化繊維基材の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖpfが４０〜６０％であることを特徴とする強化繊維基材。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、連続した強化繊維糸条を一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群から構成される強化繊維基材であって、強化繊維基材の少なくとも片表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を２〜１５重量％有し、かつ、ＪＩＳ−Ｒ７６０２に沿って測定される強化繊維基材の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖpfが４０〜６０％であることを特徴とする強化繊維基材。
【請求項２】
強化繊維糸条の繊度が３５０〜３，５００ｔｅｘ、フィラメント数が６，０００〜５０，０００本であり、強化繊維糸条群と、連続した補助繊維糸条を強化繊維糸条と交差する方向に延在した緯方向補助繊維糸条群とが基材を構成し、かつ、強化繊維糸条の目付が１２０〜３２０ｇ／ｍ2である一方向性強化繊維基材である、請求項１に記載の強化繊維基材。
【請求項３】
強化繊維糸条と並行する方向に延在する補助繊維糸条から構成される経方向補助繊維糸条群を有し、該経方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条の繊度が強化繊維糸条の繊度の２０％以下である、請求項１または２に記載の強化繊維基材。
【請求項４】
強化繊維糸条と並行する方向に延在する、補助繊維糸条から構成される経方向補助繊維糸条群を有し、かつ、基材の両面側に緯方向補助繊維糸条群が配されており、該緯方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条と経方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条とが織組織を構成している一方向性ノンクリンプ織物からなる、請求項１〜３のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項５】
隣り合う強化繊維糸条間の隙間の平均値が、０．１〜１ｍｍの範囲内にある、請求項１〜４のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項６】
樹脂材料が強化繊維基材の表面に点在しており、かつ、強化繊維基材の表面において平面的にみた樹脂材料の平均直径が１ｍｍ以下であり、かつ、強化繊維基材の表面からの樹脂材料の平均高さが５〜２５０μｍの範囲内にある、請求項１〜５のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項７】
樹脂材料が強化繊維基材に繊維状に付着している、請求項１〜５のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項８】
経方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条に集束処理が施されている、請求項３〜７のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項９】
強化繊維基材を用いて複合材料を成形したとき、その複合材料の強化繊維糸条延設方向と直交する断面で観察したときの、強化繊維糸条の幅方向における中心部の厚みｔｃと、強化繊維糸条の幅方向における端部の厚みｔｅとの比率ｔｅ／ｔｃが０．３〜１の範囲内にある、請求項１〜８のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項１０】
強化繊維糸条の体積含有率が５３〜６５％の複合材料を成形したとき、その複合材料の特性が次の要件（ａ）〜（ｄ）の少なくとも２つを満足する、請求項１〜９のいずれかに記載の強化繊維基材。
（ａ）ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−２Ｒ−９４に規定される方法による、衝撃エネルギー６，６７Ｊ／ｍｍにおける衝撃付与後の常温圧縮強度が２４０ＭＰａ以上であること。
（ｂ）ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−３Ｒ−９４に規定される積層構成の積層板の常温無孔圧縮強度が５００ＭＰａ以上であること。
（ｃ）ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−１Ｒ−９４に規定される方法による常温０°圧縮強度が１，３５０ＭＰａ以上であり、かつ、湿熱処理後の高温０°圧縮強度が１，１００ＭＰａ以上であること。
（ｄ）ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−３Ｒ−９４に規定される方法による常温有孔圧縮強度が２７５ＭＰａ以上であり、かつ、湿熱処理後の高温有孔圧縮強度が２１５ＭＰａ以上であること。
【請求項１１】
真空注入成形に用いられる強化繊維基材である、請求項１〜１０のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項１２】
複数枚積層されて一体化されたプリフォームの形態で用いられる、請求項１〜１１のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項１３】
少なくとも、連続した強化繊維糸条を一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群から構成され、少なくとも片表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を２〜１５重量％有し、かつ、ＪＩＳ−Ｒ７６０２に沿って測定される厚みから算出される強化繊維体積率Ｖpfが４０〜６０％である強化繊維基材に、樹脂を含浸した複合材料からなり、かつ複合材料の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖfが５０〜６５％であることを特徴とする複合材料。
【請求項１４】
複合材料の断面における基材層の最大振れ幅が０．３ｍｍ以下である、請求項１３に記載の複合材料。
【請求項１５】
強化繊維糸条を一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群と、強化繊維糸条と交差する方向に延在する、繊度が強化繊維糸条の繊度の１％以下である補助繊維糸条からなる緯方向補助繊維糸条群とを含み、かつ、少なくとも表面には、０．５〜２０重量％の範囲内で樹脂材料が付着していることを特徴とする強化繊維基材。
【請求項１６】
強化繊維糸条と並行する方向に延在する補助繊維糸条から構成される経方向補助繊維糸条群を有し，該経方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条の繊度が強化繊維糸条の繊度の２０％以下である、請求項１５に記載の強化繊維基材。
【請求項１７】
強化繊維糸条と並行する方向に延在する、補助繊維糸条から構成される経方向補助繊維糸条群を有し、かつ、基材の両面側に緯方向補助繊維糸条群が配されており、該緯方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条と経方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条とが織組織を構成している一方向性ノンクリンプ織物からなる、請求項１５または１６に記載の強化繊維基材。
【請求項１８】
隣り合う強化繊維糸条間の隙間の平均値が、０．１〜１ｍｍの範囲内にある、請求項１５〜１７のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項１９】
前記樹脂材料が強化繊維基材の表面に点在しており、かつ、強化繊維基材の表面において平面的にみた樹脂材料の平均直径が１ｍｍ以下であり、かつ、強化繊維基材の表面からの樹脂材料の平均高さが５〜２５０μｍの範囲内にある、請求項１５〜１８のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項２０】
前記樹脂材料が強化繊維基材に繊維状に付着している、請求項１５〜１８のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項２１】
経方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条に集束処理が施されている、請求項１６〜２０のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項２２】
強化繊維糸条の体積含有率が５３〜６５％の複合材料を成形したとき、その複合材料の特性が次の要件（ａ）〜（ｄ）の少なくとも２つを満足する、請求項１５〜２１のいずれかに記載の強化繊維基材。
（ａ）ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−２Ｒ−９４に規定される方法による、衝撃エネルギー６，６７Ｊ／ｍｍにおける衝撃付与後の常温圧縮強度が２４０ＭＰａ以上であること。
（ｂ）ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−３Ｒ−９４に規定される積層構成の積層板の常温無孔圧縮強度が５００ＭＰａ以上であること。
（ｃ）ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−１Ｒ−９４に規定される方法による常温０°圧縮強度が１，３５０ＭＰａ以上であり、かつ、湿熱処理後の高温０°圧縮強度が１，１００ＭＰａ以上であること。
（ｄ）ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−３Ｒ−９４に規定される方法による常温有孔圧縮強度が２７５ＭＰａ以上であり、かつ、湿熱処理後の高温有孔圧縮強度が２１５ＭＰａ以上であること。
【請求項２３】
真空注入成形に用いられる強化繊維基材である、請求項１５〜２２のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項２４】
複数枚積層されて一体化されたプリフォームの形態で用いられる、請求項１５〜２３のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項２５】
強化繊維糸条を一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群と、強化繊維糸条と交差する方向に延在する、繊度が強化繊維糸条の繊度の１％以下である補助繊維糸条からなる緯方向補助繊維糸条群とを含み、かつ、少なくとも表面には、０．５〜２０重量％の範囲内で樹脂材料が付着している強化繊維基材に、樹脂を含浸した複合材料からなり、かつ複合材料の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖfが５０〜６５％であることを特徴とする複合材料。
【請求項２６】
複合材料の断面における基材層の最大振れ幅が０．３ｍｍ以下である、請求項２５に記載の複合材料。
【請求項２７】
緯方向補助繊維糸条の断面積が、強化繊維糸条の断面積の１／５０以下である、請求項２５または２６に記載の複合材料。
【請求項２８】
強化繊維糸条が一方向に並行した強化繊維シートからなり、前記強化繊維糸条間に表面が凹凸に形成されたスペーサ糸が配列され、かつ、強化繊維シートの少なくとも片面に２〜２０重量％の範囲の樹脂材料が接着されていることを特徴とする強化繊維基材。
【請求項２９】
強化繊維糸条と並行する方向に延在する補助繊維糸条から構成される経方向補助繊維糸条群を有し、該経方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条の繊度が強化繊維糸条の繊度の２０％以下であり、かつ、スペーサ糸が経方向補助繊維糸条として配列されている、請求項２８に記載の強化繊維基材。
【請求項３０】
強化繊維糸条と並行する方向に延在する補助繊維糸条から構成される経方向補助繊維糸条群を有し、かつ、基材の両面側に緯方向補助繊維糸条群が配されており、該緯方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条と経方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条とが織組織を構成している一方向性ノンクリンプ織物からなる、請求項２８または２９に記載の強化繊維基材。
【請求項３１】
隣り合う強化繊維糸条間の隙間の平均値が、０．１〜１ｍｍの範囲内にある、請求項２８〜３０のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項３２】
前記樹脂材料が強化繊維基材の表面に点在しており、かつ、強化繊維基材の表面において平面的にみた樹脂材料の平均直径が１ｍｍ以下であり、かつ、強化繊維基材の表面からの樹脂材料の平均高さが５〜２５０μｍの範囲内にある、請求項２８〜３１のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項３３】
前記樹脂材料が強化繊維基材に繊維状に付着している、請求項２８〜３１のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項３４】
スペーサ糸が、少なくとも２本の糸が表面に凹凸を有するように撚り加工された糸からなる、請求項２８〜３３のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項３５】
スペーサ糸が、カバーリング糸からなる、請求項２８〜３３のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項３６】
スペーサ糸の最大糸幅／最小糸幅比が、１．２以上である、請求項２８〜３５のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項３７】
強化繊維基材を用いて複合材料を成形したとき、その複合材料の強化繊維糸条延設方向と直交する断面で観察したときの、強化繊維糸条の幅方向における中心部の厚みｔｃと、強化繊維糸条の幅方向における端部の厚みｔｅとの比率ｔｅ／ｔｃが０．３〜１の範囲内にある、請求項２８〜３６のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項３８】
複数枚積層されて一体化されたプリフォームの形態で用いられる、請求項２８〜３７のいずれかに記載の強化繊維基材。
【請求項３９】
強化繊維糸条が一方向に並行した強化繊維シートからなり、前記強化繊維糸条間に表面が凹凸に形成されたスペーサ糸が配列され、かつ、強化繊維シートの少なくとも片面に２〜２０重量％の範囲の樹脂材料が接着されている強化繊維基材に、樹脂を含浸した複合材料からなり、かつ複合材料の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖfが５０〜６５％であることを特徴とする複合材料。
【請求項４０】
複合材料の断面における基材層の最大振れ幅が０．３ｍｍ以下である、請求項３９に記載の複合材料。
【請求項４１】
少なくとも、一方向に並行に配列した強化繊維糸条から構成され、少なくとも片表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を２〜１５重量％有する強化繊維基材の製造方法であって、次の（Ａ）〜（Ｅ）の工程を経ることを特徴とする強化繊維基材の製造方法。
（Ａ）強化繊維糸条を引き出す引出工程。
（Ｂ）基材形態を形成する基材形成工程。
（Ｃ）基材を加圧し、ＪＩＳ−Ｒ７６０２に沿って測定される強化繊維基材の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖpfが４０〜６０％である厚みにする加圧工程。
（Ｄ）基材を冷却して樹脂材料を固定する冷却工程。
（Ｅ）基材を巻き取る巻取工程。
【請求項４２】
（Ｃ）加圧工程が、基材に、ロールを介して連続的に圧力を加えることにより、基材厚みを薄くする工程からなる、請求項４１に記載の強化繊維基材の製造方法。
【請求項４３】
（Ｃ）加圧工程では、基材に直接接触するロールまたは離型シートの表面が、５〜５００μｍの凹凸を有している、請求項４１または４２に記載の強化繊維基材の製造方法。
【請求項４４】
少なくとも、一方向に並行に配列した強化繊維糸条と、少なくとも片表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料２〜１５重量％とを有する強化繊維基材を、以下の（Ａ）〜（Ｅ）の工程を経て製造し、製造した強化繊維基材を、成形型とバッグ材とから形成されるキャビティ内に配置し、キャビティ内を減圧して樹脂を含浸させ、厚みから算出される強化繊維体積率Ｖfが５０〜６５％である複合材料を成形することを特徴とする複合材料の製造方法。
（Ａ）強化繊維糸条を引き出す引出工程。
（Ｂ）基材形態を形成する基材形成工程。
（Ｃ）基材を加圧し、ＪＩＳ−Ｒ７６０２に沿って測定される強化繊維基材の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖpfが４０〜６０％である厚みにする加圧工程。
（Ｄ）基材を冷却して樹脂材料を固定する冷却工程。
（Ｅ）基材を巻き取る巻取工程。
【請求項４５】
複合材料の断面における基材層の最大振れ幅が０．３ｍｍ以下となるように成形する、請求項４４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、取扱性に優れ、力学特性（特に圧縮強度）および寸法精度に優れた複合材料、その複合材料が生産性よく得られる強化繊維基材およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させた複合材料は、優れた力学特性、軽量化の要求特性を満たすことから主に航空・宇宙、スポーツ用途等に用いられてきた。これら複合材料の代表的な製造方法として、オートクレーブ成形法やレジン・トランスファー・モールディング（ＲＴＭ）成形法、真空注入成形法（Ｖａ−ＲＴＭ）等が知られている。オートクレーブ成形法では、例えば、一方向に配列した強化繊維束群にマトリックス樹脂を予め含浸させたプリプレグを、成形型に積層し、必要に応じてバッグ材で覆って、オートクレーブにて加熱・加圧し、複合材料を成形する。この成形法では、プリプレグを用いることにより、ボイドが少なく極めて信頼性の高い高品質の複合材料が得られる利点があることから、航空機部材の成形等に好ましく使われているが、製造に高いコストがかかる問題があった。
【０００３】
一方、生産性に優れる複合材料の代表的な成形法としては、レジン・トランスファー・モールディング（ＲＴＭ）成形法や真空注入成形法等が挙げられる。かかる成形法では、マトリックス樹脂が含浸されていない、ドライな基材を複数枚、成形型の中に配置し、低粘度の液状マトリックス樹脂を注入することにより強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させて複合材料を成形する。
【０００４】
ところが、このようなマトリックス樹脂を注入して成形する方法においては、一般的には複合材料の生産性には優れるが、用いる基材がドライであるため、得られる複合材料中での基材の層が真直になり難い、すなわち基材層がうねり易い問題があった。この基材層のうねりは、基材層の積層構成が斜交の場合に特に顕著で、得られる複合材料の力学特性、特に圧縮強度を著しく低下させる原因となっていた。また、かかる問題は、雄型、雌型の両方の成形型を用いる場合よりも、雄型または雌型の一方のみの成形型を用い、もう一方に柔軟なバッグ材を用いる場合に顕著に発現する。
【０００５】
また、強化繊維基材においては、その嵩（厚み）、平滑性は、基材の取扱性、得られる複合材料の寸法安定性に大きな影響を及ぼす。複合材料の生産性を更に高める場合には、強化繊維基材の積層を自動化することを求められるが、その場合は特に基材の取扱性、すなわち単に目曲がり、目ずれしないことだけでなく、嵩が低くかつ平滑になっていることが重要となる。基材が嵩高く、凹凸状態になっていると、積層の自動化が困難となるだけでなく、得られる複合材料を所望の寸法で成形できない。
【０００６】
公知の製造方法としては、例えば特許文献１、２には、強化繊維織物の目止めのために樹脂エマルジョン等を付与して加熱プレスする旨の記載がある。しかしながら、かかる特許文献１、２に記載の技術は、単純に織物自体の目曲がりや目ずれによる力学特性の低下を防止するものであり、目曲がりがない基材においても発生する上記問題を解決するには不十分であった。また、所望の寸法を有する複合材料を効率よく生産するには至っていないというのが現状であった。
【０００７】
つまり、力学特性（特に圧縮強度）と寸法精度を兼ね備える複合材料を成形するための強化繊維基材は得られておらず、このような要求を満たす技術が望まれている。
【０００８】
また、ＲＴＭや真空注入成形法等の注入成形では、複合材料の生産性には優れるものの、ドライな状態でも取り扱いが可能な強化繊維基材、例えば織物を用いる必要がある。通常の織物では、強化繊維を二方向に織組織するため、たて糸とよこ糸の交錯点で強化繊維に屈曲（クリンプ）が発生するが、このクリンプによる強化繊維の真直性低下、更には用いるたて糸やよこ糸とマトリックス樹脂との接着性により、プリプレグに比べ力学特性に劣るのが一般的であった。つまり、通常の織物では、例えば航空機の一次構造部材に要求されるレベルの非常に高い力学特性（特に圧縮強度）が達成できない問題があった。
【０００９】
この問題に対し、織物のたて糸またはよこ糸の一方に炭素繊維束、もう一方に炭素繊維束の１０％以下の断面積で、かつ柔軟な糸条を用いた織物をマトリックス樹脂により複数枚重ね合わせた樹脂補強材が提案されている（たとえば、特許文献３）。
【００１０】
しかしながら、この特許文献３による織物は、織物単独（１枚）では使用不可能な状態であり、取り扱い性の面から注入成形に適用できない問題があった。また、力学特性に大きな影響を及ぼすたて糸やよこ糸とマトリックス樹脂との接着性に関する記載も開示されていない。
【００１１】
かかる基材の取り扱い性の問題に関し、織物上に樹脂材料を付与し、ドライな織物の取り扱い性の向上、注入成形に用いるプリフォーム形態の安定化に関する技術が提案されている（たとえば、特許文献４）。また、James C. Seferisらは、エポキシ樹脂とエラストマー粒子等とを配合した樹脂材料を織物上に塗布することにより、注入成形によって得られる複合材料の力学特性が向上することを報告している（たとえば、非特許文献１、非特許文献２）。
【００１２】
しかしながら、これらの提案では、基材の取り扱い性は向上するものの、力学特性は向上しない、または向上が不十分なものであった。つまり、基材における強化繊維の真直性、更には用いる強化繊維に必要な特性が、高い力学特性を発現するために特に重要な要因であるにも関わらず、そのことに関する記載は上記提案では全く開示されていない。
【００１３】
また、ＲＴＭ成形法は、近年、コストダウンに繋がることから航空機用部材等の成形に適用されつつある。とくに航空機用部材においては、軽量化効果を十分に発揮させる目的で、高い繊維含有率が要求されるために、型内にセットするドライ基材自体の繊維密度を高めておく必要がある。
【００１４】
しかし、そのように強固に圧縮されたドライ基材には、樹脂の含浸性が低下し、未含浸部が生じ易いという問題があり、航空機用部材として要求される高品質の複合材料を得ることが難しいという問題がある。
【００１５】
基材が２方向の織物のケースにおいては、たて糸とよこ糸の交錯部に目空きが生じるため、その空隙部が樹脂パスとなり、分厚く積層され、しかも強固に圧縮された状態であっても、容易に樹脂を含浸させることが可能である。しかしながら、２方向織物はたて糸とよこ糸の交錯によって強化繊維がクリンプしているために高い強度発現が期待できず、航空機の一次構造材のように高い機械的特性が要求される部材には適用が難しい。
【００１６】
そこで、強化繊維が一方向に並行に引き揃えられた一方向性の基材であれば、強化繊維にクリンプがほとんど生じないので高い強度発現が期待できる。
【００１７】
しかし、航空機の一次構造材は異方性が必要なケースが多いために、上記一方向性基材が同方向に積層される箇所が多くなり、その箇所の強化繊維は同方向に緻密に並び合うために樹脂が通過する隙間が殆どなくなり、樹脂含浸が困難になるという問題点を抱えている。
【００１８】
上記問題点に対して、特許文献５には、強化繊維基材を構成する強化繊維糸条間に予め隙間を設けることが提案されている。糸条間に隙間を設けることで含浸性が格段に向上するが、交差積層した際にその交差積層部で隣接し合う層が強化繊維糸条部と隙間部の繊維密度の違いによる凹凸が互いに転写され、強化繊維糸条が波型に屈曲し、強度特性が低下する問題がある。
【００１９】
このようなことから、機械的特性と樹脂含浸性を両立させる樹脂注入成形用基材の提供が強く望まれている。
【特許文献１】特開２００１−２２６８５０号公報（第５頁、段落００１８）
【特許文献２】特開２００２−２４９９８４号公報（第６頁、段落００１８）
【特許文献３】特開昭５９−２０９８４７号公報
【特許文献４】米国特許第５，０７１，７１１号明細書
【特許文献５】特開平８−１５８６６５号公報
【非特許文献１】Journal of Advanced Materials,Volume 32, No.3, July 2000, P27-34
【非特許文献２】Composites part A,Volume 32, 2001, P721-729
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の課題は、取扱性に優れ、力学特性（特に圧縮強度）および寸法精度に優れる複合材料、その複合材料が生産性よく得られる強化繊維基材およびそれらの製造方法を提供することにある。
【００２１】
また、本発明の課題は、マトリックス樹脂の含浸性が良好で、力学特性（特に、衝撃付与後の圧縮強度、有孔圧縮強度または０°圧縮強度等）に優れる複合材料を生産性良く得られるだけでなく、取扱性（特に、形態安定性、積層する際のタック性等）に優れた強化繊維基材、とくに一方向性強化繊維基材、それからなる複合材料、およびそれらの製造方法を提供することにある。
【００２２】
さらに、本発明の課題は、ＲＴＭ成形法やＶａ−ＲＴＭ成形法などの注入成形法により、ドライな状態の強化繊維基材に液状樹脂を含浸させて、航空機の構造部材など高品質が要求される複合材料を作製する際に、高繊維体積含有率（高Ｖｆ）にも拘わらず樹脂含浸性が優れると共に、優れた機械的特性を発揮できる強化繊維基材、その積層体およびこれらからなる複合材料、並びにそれらの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明に係る強化繊維基材は、少なくとも、連続した強化繊維糸条を一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群から構成される強化繊維基材であって、強化繊維基材の少なくとも片表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を２〜１５重量％有し、かつ、ＪＩＳ−Ｒ７６０２に沿って測定される強化繊維基材の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖpfが４０〜６０％であることを特徴とするものからなる（第１の形態に係る強化繊維基材）。
【００２４】
本発明に係る複合材料は、少なくとも、連続した強化繊維糸条を一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群から構成され、少なくとも片表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を２〜１５重量％有し、かつ、ＪＩＳ−Ｒ７６０２に沿って測定される厚みから算出される強化繊維体積率Ｖpfが４０〜６０％である強化繊維基材に、樹脂を含浸した複合材料からなり、かつ複合材料の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖfが５０〜６５％であることを特徴とするものからなる。
【００２５】
また、本発明に係る強化繊維基材は、強化繊維糸条を一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群と、強化繊維糸条と交差する方向に延在する、繊度が強化繊維糸条の繊度の１％以下である補助繊維糸条からなる緯方向補助繊維糸条群とを含み、かつ、少なくとも表面には、０．５〜２０重量％の範囲内で樹脂材料が付着していることを特徴とするものからなる（第２の形態に係る強化繊維基材）。
【００２６】
また、本発明に係る複合材料は、強化繊維糸条を一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群と、強化繊維糸条と交差する方向に延在する、繊度が強化繊維糸条の繊度の１％以下である補助繊維糸条からなる緯方向補助繊維糸条群とを含み、かつ、少なくとも表面には、０．５〜２０重量％の範囲内で樹脂材料が付着している強化繊維基材に、樹脂を含浸した複合材料からなり、かつ複合材料の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖfが５０〜６５％であることを特徴とするものからなる。
【００２７】
また、本発明に係る強化繊維基材は、強化繊維糸条が一方向に並行した強化繊維シートからなり、前記強化繊維糸条間に表面が凹凸に形成されたスペーサ糸が配列され、かつ、強化繊維シートの少なくとも片面に２〜２０重量％の範囲の樹脂材料が接着されていることを特徴とするものからなる（第３の形態に係る強化繊維基材）。
【００２８】
また、本発明に係る複合材料は、強化繊維糸条が一方向に並行した強化繊維シートからなり、前記強化繊維糸条間に表面が凹凸に形成されたスペーサ糸が配列され、かつ、強化繊維シートの少なくとも片面に２〜２０重量％の範囲の樹脂材料が接着されている強化繊維基材に、樹脂を含浸した複合材料からなり、かつ複合材料の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖfが５０〜６５％であることを特徴とするものからなる。
【００２９】
上記のような第１、第２、第３の形態に係る強化繊維基材においては、強化繊維糸条の繊度が３５０〜３，５００ｔｅｘ、フィラメント数が６，０００〜５０，０００本であり、強化繊維糸条群と、連続した補助繊維糸条を強化繊維糸条と交差する方向に延在した緯方向補助繊維糸条群とが基材を構成し、かつ、強化繊維糸条の目付が１２０〜３２０ｇ／ｍ2である一方向性強化繊維基材である構成とすることができる。
【００３０】
また、強化繊維糸条と並行する方向に延在する補助繊維糸条から構成される経方向補助繊維糸条群を有する構成とすることもでき、この場合には、経方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条の繊度が強化繊維糸条の繊度の２０％以下であることが好ましい。
【００３１】
また、スペーサ糸が、経方向補助繊維糸条として配列されている構成とすることもできる。とくに、上記第３の形態に係る強化繊維基材においては、経方向補助繊維糸条として、前記スペーサ糸を用いるのが好ましい。また、スペーサ糸として、少なくとも２本の糸が表面に凹凸を有するように撚り加工された糸からなる構成とすることができる。また、スペーサ糸が、カバーリング糸からなる構成、ガラス繊維ヤーンからなる構成とすることもできる。スペーサ糸としては、その最大糸幅／最小糸幅比が１．２以上であることが好ましい。
【００３２】
また、強化繊維糸条と並行する方向に延在する、補助繊維糸条から構成される経方向補助繊維糸条群を有し、かつ、基材の両面側に緯方向補助繊維糸条群が配されており、該緯方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条と経方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条とが織組織を構成している一方向性ノンクリンプ織物からなる構成とすることもできる。
【００３３】
また、隣り合う強化繊維糸条間の隙間の平均値が、０．１〜１ｍｍの範囲内にあることが好ましい。
【００３４】
また、強化繊維糸条群と、連続した補助繊維糸条を強化繊維糸条と交差する方向に延在した緯方向補助繊維糸条群とが基材を構成し、強化繊維糸条群の目付が１００〜４００ｇ／ｍ2の範囲内にあり、かつ、緯方向補助繊維糸条群の目付が強化繊維糸条群の目付の０．７％以下である構成とすることもできる。
【００３５】
また、強化繊維糸条群と、連続した補助繊維糸条を強化繊維糸条と並行する方向に延在した経方向補助繊維糸条群とが基材を構成し、強化繊維糸条群の目付が１００〜４００ｇ／ｍ2の範囲内にあり、かつ、経方向補助繊維糸条群の目付が強化繊維糸条群の目付の１２％以下である構成とすることもできる。
【００３６】
また、樹脂材料が強化繊維基材の表面に点在しており、かつ、強化繊維基材の表面において平面的にみた樹脂材料の平均直径が１ｍｍ以下であり、かつ、強化繊維基材の表面からの樹脂材料の平均高さが５〜２５０μｍの範囲内にある構成とすることもできる。また、樹脂材料が強化繊維基材に繊維状に付着している構成とすることもできる。
【００３７】
また、樹脂材料が、強化繊維糸条とほぼ直角方向に延び、かつ、互いに間隔をもって付着している構成とすることもできる。
【００３８】
また、経方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条には集束処理が施されていることが好ましい。
【００３９】
また、上記第１の形態に係る強化繊維基材においては、強化繊維糸条として炭素繊維糸条を用いる場合には、引張弾性率が２１０ＧＰａ以上であり、かつ、破壊歪エネルギーが４０ＭＪ／ｍ3以上の炭素繊維糸条であることが好ましい。上記第３の形態に係る強化繊維基材においては、強化繊維糸条は、その引張強度が４，５００ＭＰａ以上、引張弾性率が２５０ＧＰａ以上であることが好ましい。
【００４０】
また、上記第１、第２、第３の形態に係る強化繊維基材においては、補助繊維糸条または樹脂材料の主成分が、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フェノール、ポリスルフォン、ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびフェノキシから選ばれる少なくとも１種からなる構成とすることができる。
【００４１】
また、強化繊維基材を用いて複合材料を成形したとき、その複合材料の強化繊維糸条延設方向と直交する断面で観察したときの、強化繊維糸条の幅方向における中心部の厚みｔｃと、強化繊維糸条の幅方向における端部の厚みｔｅとの比率ｔｅ／ｔｃが０．３〜１の範囲内にあることが好ましい。
【００４２】
また、とくに上記第１、第２の形態に係る強化繊維基材においては、強化繊維糸条の体積含有率が５３〜６５％の複合材料を成形したとき、その複合材料の特性が次の要件（ａ）〜（ｄ）の少なくとも２つを満足することが好ましい。
（ａ）ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−２Ｒ−９４に規定される方法による、衝撃エネルギー６，６７Ｊ／ｍｍにおける衝撃付与後の常温圧縮強度が２４０ＭＰａ以上であること。
（ｂ）ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−３Ｒ−９４に規定される積層構成の積層板の常温無孔圧縮強度が５００ＭＰａ以上であること。
（ｃ）ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−１Ｒ−９４に規定される方法による常温０°圧縮強度が１，３５０ＭＰａ以上であり、かつ、湿熱処理後の高温０°圧縮強度が１，１００ＭＰａ以上であること。
（ｄ）ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−３Ｒ−９４に規定される方法による常温有孔圧縮強度が２７５ＭＰａ以上であり、かつ、湿熱処理後の高温有孔圧縮強度が２１５ＭＰａ以上であること。
【００４３】
また、上記第１、第２、第３の形態に係る強化繊維基材は、真空注入成形に用いられる強化繊維基材であることが好ましい。すなわち、本発明に係る強化繊維基材は、ドライ状態での取扱性に優れ、かつ、後述の注入成形（ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）、ＲＦＩ（Resin Film Infusion）、ＲＩＭ（Resin Injection Molding）、真空アシストＲＴＭ等）等の真空注入成形において成形し、複合材料にしても高い力学特性を発現するため、真空注入成形を経て複合材料に成形するのが好ましい。
【００４４】
また、本発明に係る強化繊維基材は、複数枚積層して一体化したプリフォームの形態で用いることができる。
【００４５】
また、前記本発明に係る複合材料においては、複合材料の断面における基材層の最大振れ幅が０．３ｍｍ以下であることが好ましい。本発明における最大振れ幅とは、測定対象基材層と並行に複合材料を切断した断面における測定対象基材層の最高位置および最低位置との差を指す。なお、サンプリングは、任意に選択した１５０ｍｍ長さの断面について、４回測定した平均値を用いる。
【００４６】
また、本発明に係る複合材料においては、強化繊維糸条と交差する方向に延在した緯方向補助繊維糸条を有し、緯方向補助繊維糸条の断面積が、強化繊維糸条の断面積の１／５０以下であることが好ましい。すなわち、高い力学特性を発現するため、緯方向補助繊維糸条の断面積が、強化繊維糸条のそれの１／５０以下であるのが好ましい。かかる断面積を超える場合は、強化繊維糸条のクリンプ（屈曲）を誘発し、高い力学特性を発現できなくなるおそれがある。ここで、断面積とは、複合材料において、糸条の配列方向と直角方向の断面にて観察される糸条の断面積を指し、糸条が３本以上の単繊維にて形成されている場合、糸条の最外層に位置する単繊維の断面中心を直線で結んで形成した領域の面積を指す。糸条が２本以下の単繊維にて形成されている場合は、単繊維断面の合計を糸条の断面積とする。
【００４７】
本発明に係る複合材料は、例えば、航空機、自動車または船舶の構成部材として用いられる。
【００４８】
本発明に係る強化繊維基材の製造方法は、少なくとも、一方向に並行に配列した強化繊維糸条から構成され、少なくとも片表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を２〜１５重量％有する強化繊維基材の製造方法であって、次の（Ａ）〜（Ｅ）の工程を経ることを特徴とする方法からなる。
（Ａ）強化繊維糸条を引き出す引出工程。
（Ｂ）基材形態を形成する基材形成工程。
（Ｃ）基材を加圧し、ＪＩＳ−Ｒ７６０２に沿って測定される強化繊維基材の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖpfが４０〜６０％である厚みにする加圧工程。
（Ｄ）基材を冷却して樹脂材料を固定する冷却工程。
（Ｅ）基材を巻き取る巻取工程。
【００４９】
上記冷却工程では、樹脂材料の流動開始点またはガラス転移温度以下に冷却する。かかる冷却工程を経ると、樹脂材料が放冷に比べて素早く固化するため、加圧工程にて加圧した基材が樹脂材料によって固定され、強化繊維糸条のスプリング・バックを最小限にすることができる。
【００５０】
上記基材形成工程で形成される強化繊維基材は、ＪＩＳ−Ｒ７６０２に沿って測定される強化繊維基材の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖpfが４０％未満であることが好ましい。また、上記加圧工程は、例えば、基材に、ロールを介して連続的に圧力を加えることにより、基材厚みを薄くする工程からなる。また、加圧工程では、基材に、プレートを介して不連続的に圧力を加えることにより、基材厚みを薄くすることもできる。
【００５１】
また、上記加圧工程では、基材に直接接触するロールまたは離型シートの表面が、５〜５００μｍの凹凸を有していることが好ましい。かかる凹凸を有すると、基材を加圧しながら巻取方向へ搬送することができる。また、基材に凹凸が転写し、その凹凸が後述の真空注入成形においてマトリックス樹脂の樹脂流路となる、という予想外の効果も発現するため、好ましい。更には、かかる凹凸により、基材における僅かな各強化繊維糸条の糸条長差があっても、そのままの状態で基材が連続して後の工程に送られ、加圧工程に糸条長差が蓄積することがない。つまり、単純に平坦なロールで加圧すると、加圧工程にて糸条長差が蓄積し、最後には糸条の屈曲となって、一気に後の工程に送られる。この屈曲は、基材における大きな欠点となり、力学特性に関する大きな欠陥を誘発する。なお、より好ましい凹凸は、１０〜２５０μｍ、更に好ましくは１５〜１００μｍの範囲である。
【００５２】
本発明に係る複合材料の製造方法は、少なくとも、一方向に並行に配列した強化繊維糸条と、少なくとも片表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料２〜１５重量％とを有する強化繊維基材を、以下の（Ａ）〜（Ｅ）の工程を経て製造し、製造した強化繊維基材を、成形型とバッグ材とから形成されるキャビティ内に配置し、キャビティ内を減圧して樹脂を含浸させ、厚みから算出される強化繊維体積率Ｖfが５０〜６５％である複合材料を成形することを特徴とする複合材料の製造方法。
（Ａ）強化繊維糸条を引き出す引出工程。
（Ｂ）基材形態を形成する基材形成工程。
（Ｃ）基材を加圧し、ＪＩＳ−Ｒ７６０２に沿って測定される強化繊維基材の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖpfが４０〜６０％である厚みにする加圧工程。
（Ｄ）基材を冷却して樹脂材料を固定する冷却工程。
（Ｅ）基材を巻き取る巻取工程。
【００５３】
この方法においては、複合材料の断面における基材層の最大振れ幅が０．３ｍｍ以下となるように成形することが好ましい。
【発明の効果】
【００５４】
前記第１の形態に係る強化繊維基材によれば、強化繊維基材における強化繊維体積率Ｖpfを最適なものにしたので、特に衝撃付与後の常温圧縮強度（ＣＡＩ）、常温無孔圧縮強度（ＮＨＣ）、常温０°圧縮強度（ＣＳ）、常温有孔圧縮強度（ＯＨＣ）等の力学特性に優れた複合材料が得られる強化繊維基材を得ることができる。
【００５５】
前記第２の形態に係る強化繊維基材によれば、マトリックス樹脂の含浸性が良好で、特に衝撃付与後または湿熱処理後の圧縮強度等の力学特性に優れる複合材料を生産性よく得られるだけでなく、形態安定性、積層する際のタック性等の優れた取扱性を有する一方向性強化繊維基材、および一方向性強化繊維基材にマトリックス樹脂を含浸してなる複合材料が得られる。
【００５６】
前記第３の形態に係る強化繊維基材は、強化繊維糸条間に表面が凹凸したスペーサ糸が配列されているので、スペーサ糸表面の凹部により基材厚み方向への液状樹脂の通路が確保され、分厚く積層されても優れた樹脂含浸性を発揮し、高品質の複合材料を得ることができる。また、スペーサ糸が強化繊維糸条間に存在するので、強化繊維糸条部と強化繊維糸条間部との厚さの差が殆どなくなって均一な厚さの基材となり、積層しても各層が波打つようなことがなく高い力学特性を発揮する複合材料が得られる。さらに、強化繊維基材の少なくとも片面に樹脂材料が接着されているので、その樹脂材料による接着効果により基材形態の安定するし、また、プリフォームとして一体化が容易に行える。さらに、樹脂材料により、プリフォームでの層間確保が行え、靭性のある複合材料が得られる。
【００５７】
このようにして得られた複合材料は、航空機、自動車、船舶等の輸送機器における構造部材、内層部材または外層部材などの各部材をはじめ、幅広い分野に適し、特に航空機の構造部材として好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下に、本発明について、望ましい実施の形態と共に詳細に説明する。
先ず、本発明における、前述の第１の形態に係る強化繊維基材および複合材料に関して説明する。本発明に係る強化繊維基材は、少なくとも、連続した強化繊維糸条を一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群から構成される強化繊維基材であって、強化繊維基材の少なくとも片表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を２〜１５重量％有し、かつ、ＪＩＳ−Ｒ７６０２に準拠して測定される強化繊維基材の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖpfが４０〜６０％である。
【００５９】
ここで、ＪＩＳ−Ｒ７６０２に準拠して測定される強化繊維基材の厚みとは、ＪＩＳ−Ｒ７６０２「炭素繊維織物試験方法、Testing Methods for Carbon Fibre Woven Fabrics」にて記載されている方法に沿って測定された厚みである。具体的には、基材を定盤上に静置し、その上に１ｃｍ2 の円板（加圧板）に５１０ｇｆの荷重（５０ｋＰａ）を負荷した状態で少なくとも２０秒放置し、定盤と円板との隙間をダイヤルゲージにて、単位をｍｍとして小数点２桁まで測定した値を用いる。なお、測定に供する基材は、製造した後、少なくとも２４時間以上経過し、スプリングバック量が実質的に飽和したものとする。
【００６０】
上記強化繊維基材は、基材の少なくとも片表面に、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を２〜１５重量％有している。より好ましくは６〜１４重量％、更に好ましくは８〜１３重量％である。樹脂材料を上記範囲で有していることにより、基材の一層高い形態安定性がもたらされる。更に、基材を積層する際に、基材同士のタック性（接着性）、基材の適度なコシがもたらされる。その結果、形態安定性に優れ、積層が容易かつ自動化が可能な強化繊維基材を得ることができる。かかる特性は、２重量％未満では発現し難い。
【００６１】
また、上記範囲の樹脂材料が、基材の少なくとも片表面に接着していると、強化繊維基材を積層して得られる複合材料において、クラックストッパーの役目を果たす。特に、複合材料が衝撃を受けた時に、損傷抑制の役目を果たし、複合材料に優れた力学特性（特に衝撃付与後の圧縮強度）をもたらし、いわゆる層間強化効果がある。なお、表面以外に接着している場合も、複合材料中の残留応力の緩和の役目を果たし、上記力学特性向上に寄与する。
【００６２】
かかる高靭性化効果に加え、基材を積層した場合に、表面に接着している樹脂材料がスペーサーとなって、厚み方向に隣接する基材層間にスペースが形成される。かかるスペースは、注入成形により複合材料を成形する際、マトリックス樹脂の流路の役目を果たし、層間流路形成効果がある。この効果により、マトリックス樹脂の含浸が容易になるだけでなく、その含浸速度も速くなる。
【００６３】
樹脂材料が１５重量％を超えると、後述の強化繊維体積率Ｖpfを４０〜６０％の範囲内にすることが困難となるだけでなく、複合材料にした場合の強化繊維体積率Ｖf も低くなり過ぎる。また、樹脂材料が樹脂流路を潰し、かえって含浸を妨げる場合がある。
【００６４】
かかる樹脂材料は、基材の少なくとも片表面に接着しているが、基材両表面に接着していてもよい。より低コストに強化繊維基材を製造する場合は前者が好ましい。強化繊維基材の表裏の使い分けをしたくない場合は後者が好ましく、目的によって使い分けることができる。また、基材の内部、すなわち、強化繊維糸条の中（強化繊維単繊維の間）に接着していてもよいが、上述の層間強化効果、層間流路形成効果は、樹脂材料が表面に接着していることにより、特に高い効果が発現されるため、樹脂材料は実質的に基材の表面にのみ存在しているのが好ましい。表面にのみ存在していると樹脂材料の接着量を最小限に抑えることができる。
【００６５】
本発明の強化繊維基材におけるもう一つの特徴は、ＪＩＳ−Ｒ７６０２に準拠して測定される厚みから算出される強化繊維体積率Ｖpfが４０〜６０％、より好ましくは４３〜５８％、特に好ましくは５２〜５６％であるところにある。
【００６６】
強化繊維体積率Ｖpfが４０％未満であると、特に真空圧によりマトリックス樹脂を含浸させるような真空注入成形では、成形の際に大気圧以上の圧力がかからないので、強化繊維基材の嵩、すなわち強化繊維体積率Ｖpfが所望の範囲に制御できず、得られる複合材料における強化繊維体積率Ｖf  も力学特性に最適な５０〜６５％範囲内に制御することができないだけでなく、所望の寸法の複合材料が得られない。また、得られる複合材料中での基材層がうねり、得られる複合材料の力学特性、特に圧縮強度を著しく低下させる。かかる問題は、積層構成に関しては、基材層の積層構成が斜交の場合に、成形に関しては、雄型または雌型の一方のみ成形型を用い、もう一方に柔軟なバッグ材を用いる場合に、特に顕在化する。すなわち、力学特性に優れ軽量化効果を高く発現する複合材料が得られない。更には、基材の嵩が高く、平滑性に劣るため、基材の積層を自動化する際、厚み、平面方向ともに正確に位置決めできず、安定した自動積層が困難となる。
【００６７】
一方、強化繊維体積率Ｖpfが６０％を超えると、注入成形の場合には、密に充填され過ぎた強化繊維がマトリックス樹脂の流れを阻害する結果、含浸性が悪くなり、未含浸部分（ボイド）を有する、力学特性に劣る複合材料しか得られない。
【００６８】
かかる強化繊維体積率Ｖpfを４０〜６０％の範囲内に制御することにより、得られる複合材料における強化繊維体積率Ｖf  および寸法を、所望の範囲に厳密に制御し、高い力学特性を発現することが可能となる。つまり、本発明の課題は、基材の少なくとも片表面に、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を２〜１５重量％有している強化繊維基材が、強化繊維体積率Ｖpf＝４０〜６０％の範囲内である時にのみ解決できるのである。本発明では、かかる樹脂材料が熱可塑性樹脂であるために、加熱により樹脂材料による強化繊維の拘束を一旦解放し、強化繊維基材、強化繊維糸条ひいては強化繊維の単繊維を所望の範囲まで充填、冷却によりそれらの充填レベルにて再拘束することができる。このメカニズムにより、強化繊維基材における強化繊維体積率Ｖpfを上記範囲内にすることが可能となるのである。
【００６９】
なお、本発明でいう強化繊維基材における強化繊維体積率Ｖpfとは、次式で求めた値をいう（単位は％）。なお、ここで用いた記号は下記に準ずる。ここで、測定に供する強化繊維基材は、製造した後、少なくとも２４時間以上経過し、スプリングバック量が実質的に飽和したものとする。
【００７０】
Ｖpf＝Ｗ１／（ρ×Ｔ１×１０）      （％）
Ｗ１：強化繊維基材１ｍ2当たりの強化繊維の重量（ｇ／ｍ2）
ρ  ：強化繊維の密度（ｇ／ｃｍ3）
Ｔ１：ＪＩＳ−Ｒ７６０２に準拠して測定した強化繊維基材厚さ（ｍｍ）
ここで、樹脂材料としては、例えば多孔性フィルム、繊維状（短繊維不織布、カットファイバー、フィラメント）、または粉粒体のような形態をしていて、基材の全面を覆ってはいないものが好ましい。中でも、マトリックス樹脂の含浸（特に積層面の垂直方向の含浸）に優れる点、成形される複合材料の強化繊維体積率を高くできる点、成形される複合材料が湿熱処理を受けるとき、樹脂材料の水分の拡散を最小限に抑制できる点から、点状の形態であるのが好ましい。
【００７１】
かかる点状形態を有する樹脂材料は、基材表面からみた、その点の平均直径（楕円形の場合は平均短径）が、１ｍｍ（１，０００μｍ）以下、とくに１０〜１，０００μｍの範囲内にあるのが好ましい。より好ましくは２０〜５００μｍ、更に好ましくは５０〜２５０μｍである。１０μｍ未満であると、点状の樹脂材料が単繊維間に入り込むなど含浸性を阻害する場合がある。また、１，０００μｍを超えると、樹脂材料の分散状態の均一性が低下する場合がある。また、基材表面に接着している樹脂材料の基材面に垂直方向における凹凸が大き過ぎると、それの厚み方向に隣接する強化繊維糸条が屈曲しやすい。かかる観点から、基材表面における樹脂材料の平均厚み（平均高さ）は、５〜２５０μｍであることが好ましい。好ましくは５〜１００μｍ、より好ましくは１０〜８０μｍ、更に好ましくは１５〜５０μｍである。
【００７２】
樹脂材料の主成分、すなわち樹脂材料中で５０重量％を超える成分（好ましくは６０〜１００重量％）は、上記の層間強化効果を高く発現する熱可塑性樹脂である。必要に応じて、樹脂材料に少量の粘着付与剤、可塑剤等を副成分として配合し、０〜１５０℃（より好ましくは３０〜１００℃）のガラス転移温度にするとよい。かかる副成分としては、マトリックス樹脂と同様または類似のものであると、マトリックス樹脂との接着性、相溶性に優れる利点がある。かかる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フェノール、ポリスルフォン、ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびフェノキシから選ばれる少なくとも１種の化合物であることが好ましい。中でもポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテルおよびポリエーテルスルフォンから選ばれる少なくとも１種の化合物がとりわけ好ましい。
【００７３】
本発明の強化繊維基材は、連続した強化繊維糸条が、お互いに並行するように引き揃えられ、少なくとも一方向に配列して強化繊維糸条群を形成している。必要に応じて強化繊維糸条の方向が、二方向、更には複数方向に配列していてもよい。すなわち、一方向性基材、二方向性基材、多方向性基材のいずれであってもよい。これらは、強化繊維基材の組織形態は、例えば、織組織、編組織（たて編、よこ編）または不織組織のシートであってもよいし、それらの組み合わせでもよい。これらの中でも、優れた軽量化効果および極めて高い力学特性が要求される航空機の一次構造部材等に適用できる様な複合材料を得るためには、強化繊維糸条が一方向にのみ配列している一方向性基材であるのが好ましい。
【００７４】
かかる一方向性基材としては、強化繊維糸条の繊度は、３５０〜３，５００ｔｅｘ、フィラメント数６，０００〜５０，０００本であり、強化繊維糸条群と、連続した補助繊維糸条を強化繊維糸条と交差する方向に延在した緯方向補助繊維糸条群とが基材を構成し、かつ、強化繊維糸条の単位面積あたりの重量（目付）が１２０〜３２０ｇ／ｍ2である一方向性強化繊維基材であるのが好ましい。単位面積あたりの重量が１２０ｇ／ｍ2未満では、基材中に形成される強化繊維糸条が疎になり過ぎて樹脂リッチ部分を多く形成するため力学特性に劣るだけでなく、基材の取扱性に劣る場合がある。一方、３２０ｇ／ｍ2を超える場合は、強化繊維糸条が密になり過ぎて樹脂の含浸性に劣るだけでなく、基材を多数積層した複合材料において、一層が大きく（層間が少なく）なり過ぎ、応力集中が発生して複合材料の力学特性に劣る場合がある。
【００７５】
また、連続した補助繊維糸条は、強化繊維糸条を横切って、すなわち、強化繊維糸条と直交するか、斜めに交差する方向に延在して緯方向補助繊維糸条群を形成する。補助繊維糸条が強化繊維糸条を横切り、強化繊維糸条が配列している方向以外の方向を支持することにより、強化繊維基材の形態安定性が向上する。
【００７６】
かかる一方向性強化繊維基材の組織形態は、例えば、連続した補助繊維糸条がお互いに並行に引き揃えられ、一方向に配列している織組織または不織組織であってもよいし、補助繊維糸条がたて編（例えば、１／１トリコット編組織、鎖編組織と挿入糸との袋組織等）、よこ編で配置している編組織であってもよい。また、連続または不連続の補助繊維のシート状体（不織布、マット、メッシュ、紡績糸等により構成される基材等）に貼り合わされてステッチや接着等により一体化しているシートでもよい。中でも、織組織である一方向性織物は、強化繊維糸条の真直性、マトリックス樹脂の含浸性、更には基材の製造安定性および寸法安定性に優れるため、本発明の好ましい基材形態といえる。
【００７７】
ここで、補助繊維糸条の繊度は、予想外にも力学特性、特に圧縮強度への影響が極めて大きい。すなわち、本発明の緯方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条の繊度（Ｔａ１）は、強化繊維糸条の繊度（Ｔｃ）の１％以下であるのが好ましい。すなわち、（Ｔａ１×１００）／Ｔｃ≦１である。より好ましくは０．７％以下、更に好ましくは０．５％以下である。かかる比率の下限は特にないが、基材の形態安定や製造安定の面から０．０１％以上であるのが一般的である。
【００７８】
かかる補助繊維糸条は、強化繊維糸条を横切って配置されているため、両者が交差または交錯する箇所が必ず形成される。Ｔａ１がＴｃの１％を超えると、かかる箇所において、補助繊維糸条が強化繊維糸条を基材の厚み方向にクリンプ（屈曲）させ、強化繊維糸条の真直性を阻害してしまう場合がある。かかるクリンプの形成により、力学特性、特に圧縮強度に優れる複合材料を得難い。Ｔａ１が上記範囲であると、強化繊維糸条のクリンプは僅かながら形成されるものの、その真直性には影響を及ぼすには至らず、力学特性の低下は実質的に無視できるレベルとなり、高い強化繊維体積率でありながら極めて高い力学特性を発現する複合材料を得ることができるのである。
【００７９】
かかる一方向性織物としては、基材の両側に緯方向補助繊維糸条群が配され、それを構成する補助繊維糸条と強化繊維糸条群を構成する強化繊維糸条とが織組織（平織、綾織、繻子織等）を構成している織物が挙げられる。
【００８０】
この場合、連続した補助繊維糸条の密度は、強化繊維基材の形態安定、強化繊維糸条との交差または交錯箇所の影響の最小限化のため、０．３〜６本／ｃｍであるのが好ましい。より好ましくは１〜４本／ｃｍである。
【００８１】
更に好ましい例としては、強化繊維糸条と並行する方向に延在する、連続した補助繊維糸条から構成される経方向補助繊維糸条群を有し、かつ、基材の両側に緯方向補助繊維糸条群が配され、それを構成する補助繊維糸条と経方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条とが織組織を構成し、強化繊維糸条を一体に保持しているノンクリンプ織物が挙げられる。
【００８２】
かかる経方向補助繊維糸条群を用いてノンクリンプ織物にすると、強化繊維糸条間の隙間をたて方向補助繊維糸条にて埋め、基材の凹凸を平滑化する効果があるため、複合材料において積層した基材層のうねりを抑制し、より高い力学特性を発現し得る。更には、補助繊維糸条が交差または交錯する箇所での強化繊維糸条の乱れを抑制し、その真直性を維持するガイドの如き役割も期待できる。以上の効果により、例えば航空機の一次構造部材に要求されるレベルの力学特性に極めて優れる複合材料を得ることができる。
【００８３】
なお、経方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条は、引張破断伸度が高く、実質的に熱収縮がなく、糸条繊度のラインナップ、耐吸水性、コストのバランスに優れる炭素繊維またはガラス繊維が好ましく用いられる。
【００８４】
本発明で用いる強化繊維糸条としては、前述したようにその繊度が３５０〜３，５００ｔｅｘ、フィラメント数が６，０００〜５０，０００本が好ましい。より好ましくは、繊度が４００〜１，８００ｔｅｘ、フィラメント数が１２，０００〜３８，０００本である。繊度が３５０ｔｅｘ未満であったり、フィラメント数が６，０００本未満であると、強化繊維糸条が高価となり、生産性に優れる注入成形で真価を発揮する本発明の意義が薄れてしまう。一方、繊度が３，５００ｔｅｘを超えたり、フィラメント数が５０，０００本を超えると、強化繊維糸条の糸条中での単繊維（フィラメント）の蛇行が大きくなり、含浸性に劣る場合がある。また、かかる強化繊維糸条は、複合材料が高い強化繊維体積率や力学特性を発現するために、無撚であることが好ましい。
【００８５】
本発明で用いる強化繊維糸条としては、特にその種類に制限はないが、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維（例えば、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、フェノール繊維、ポリエチレン繊維、ポリビニルアルコール繊維等）、金属繊維またはセラミック繊維、これらの組み合わせ等が挙げられる。炭素繊維は、比強度および比弾性率に優れ、耐吸水性に優れるので、航空機構造材や自動車の強化繊維糸条として好ましく用いられる。
【００８６】
本発明の基材は、複合材料を成形したとき、その複合材料の強化繊維糸条延設方向と直交する断面で観察したときの、強化繊維糸条の幅方向における中心部の厚みｔｃと、強化繊維糸条の幅方向における端部の厚みｔｅとの比率ｔｅ／ｔｃが０．３〜１の範囲内にあることが好ましい。かかる範囲以外の場合、実質的に強化繊維基材が平滑になっていないことを意味し、本発明の課題である力学特性を低下させる原因となる複合材料中の基材層のうねりを解決できない場合がある。かかる中心部とは、強化繊維糸条の幅Ｗとし、強化繊維糸条の一端を０とすると幅方向に０．５Ｗの位置を指す。また、かかる端部とは、０．１Ｗと０．９Ｗの両方を指し、本発明における端部の厚みｔｅは、０．１Ｗにおける厚みと、０．９Ｗにおける厚みとの平均値とする。
【００８７】
本発明の強化繊維基材は、得られる複合材料の力学特性を高いものにできるため、特に緯方向補助繊維糸条とマトリックス樹脂との接着性は極めて重要であり、接着力が高ければ高い方が、優れた力学特性を発現するのに寄与する。かかる接着性に関する直接的な指標としては、本発明の実施例に記載の成形方法により得られる複合材料において、強化繊維体積率Ｖf が５３〜６５％であり、かつ、その複合材料の特性が次の要件（ａ）〜（ｄ）の少なくとも２つを満たすのが好ましい。より好ましくは、要件（ａ）〜（ｄ）の全てを満たすのがよい。かかる場合、マトリックス樹脂との接着性に優れるということができる。すなわち、本発明でいう力学特性の中でも、最も重要な特性である。なお、ＳＡＣＭＡとは、Suppliers of Advanced Composite Materials Associationの略である。
【００８８】
要件（ａ）：衝撃エネルギー６，６７Ｊ／ｍｍにおける衝撃付与後の常温圧縮強度（ＣＡＩ）が２４０ＭＰａ以上である。かかるＣＡＩは、ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−２Ｒ−９４に従ってＤｒｙ条件にて測定されたものである。
【００８９】
要件（ｂ）：常温無孔圧縮強度（ＮＨＣ／ＲＴ）が５００ＭＰａ以上である。かかるＮＨＣ／ＲＴは、ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−３Ｒ−９４に規定される積層構成の積層板を、幅２５．４ｍｍ、長さ１０５．４ｍｍの寸法で、試験片の上下それぞれ４０ｍｍをジグで固定した状態で圧縮試験したものである。
【００９０】
要件（ｃ）：常温０°圧縮強度（ＣＳ／ＲＴ）が１，３５０ＭＰａ以上、かつ湿熱処理後の高温０°圧縮強度（ＣＳ／ＨＷ）が１，１００ＭＰａ以上である。ＣＳ／ＲＴは、ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−１Ｒ−９４に従ってＤｒｙ条件にて測定したものである。ＣＳ／ＨＷは、同じ試験片を７２℃温水中に１４日間浸漬した後、直ちに８２℃雰囲気下にて測定したものである。
【００９１】
要件（ｄ）：常温有孔圧縮強度（ＯＨＣ／ＲＴ）が２７５ＭＰａ以上であり、かつ、湿熱処理後の高温有孔圧縮強度（ＯＨＣ／ＨＷ）が２１５ＭＰａ以上である。ＯＨＣ／ＲＴは、ＳＡＣＭＡ−ＳＲＭ−３Ｒ−９４に従ってＤｒｙ条件にて測定したものである。ＯＨＣ／ＨＷ）は、同じ試験片を７２℃温水中に１４日間浸漬した後、直ちに８２℃雰囲気下にて測定したものである。
【００９２】
より詳しくは、上記衝撃付与後の圧縮強度（ＣＡＩ）とは、SACMA-SRM-2R-94「SACMA Recommended Test Method for COMPRESSION AFTER IMPACT PROPERTIES OF ORIENTED FIBER-RESIN COMPOSITES」に記載されている方法に沿って測定されたものである。具体的には、基材をカットし、積層構成が［−４５°／０°／＋４５°／９０°］を３回繰り返したものを２組用意し、それを９０°層を向かい合わせて対称積層になるように貼り合わせた４〜５ｍｍ厚の平板を成形する（基材１９０ｇ／ｍ2 目付の場合）。かかる積層平板から、長さ１５０ｍｍ×幅１００ｍｍの寸法にダイヤモンドカッターにて切り出した試験片について、その中心に専用ジグを用いて５．６ｋｇ（１２ｌｂｓ）の錘を落下させて、６．６７Ｊ／ｍｍ（１５００ｉｎ・ｌｂｓ／ｉｎ）の落錘衝撃を与えた後、試験片の０°方向の圧縮強度を専用ジグを用いて測定したものを指す。試験片の数は最低でｎ＝４とし、その平均値を用いる。ＣＡＩで用いる専用ジグは、SACMA-SRM-2R-94に詳細な記載がある。
【００９３】
また、上記無孔圧縮強度（ＮＨＣ）とは、SACMA-SRM-3R-94 「SACMA Recommended Test Method for OPEN-HOLE COMPRESSION PROPERTIES OF ORIENTED FIBER-RESIN COMPOSITES」に記載されている有孔圧縮強度（ＯＨＣ）を測定する方法と同様の積層構成の積層板を用いて、以下の方法で測定されたものを指す。具体的には、基材をカットし、積層構成が［−４５°／０°／＋４５°／９０°］を２回繰り返したものを２組用意し、それを９０°層を向かい合わせて対称積層になるように貼り合わせた３ｍｍ厚の平板を成形した（目付１９０ｇ／ｍ2 の場合）。この積層平板を、幅２５．４ｍｍ、長さ１０５．４ｍｍの寸法の試験片に切り出し、試験片の上下それぞれ４０ｍｍをジグで固定した状態で圧縮試験した。試験片の０°方向の圧縮強度を専用ジグを用いて測定したものを指す。試験片の数は最低でｎ＝４とし、その平均値を用いる。
【００９４】
また、上記０°圧縮強度（ＣＳ）とは、SACMA-SRM-1R-94「SACMA Recommended Test Method for COMPRESSION PROPERTIES OF ORIENTED FIBER-RESIN COMPOSITES」に記載されている方法に沿って測定されたものである。具体的には、基材をカットし、積層構成が［０°］を６層貼り合わせた１ｍｍ厚の平板を成形した（目付１９０ｇ／ｍ2 の場合）。かかる積層平板の中央部に９０°方向に沿って４．７５ｍｍの隙間をあけるように、該中央部以外の平板の表裏両面にタブ（試験片を切り出す平板が好ましい）を接着する（つまり、この４．７５ｍｍの隙間部分のみが、タブの無い上記１ｍｍ厚の平板のみとなるように形成し、この部分を圧縮試験部分として形成する）。かかるタブ付き平板から長８０ｍｍ×幅１５ｍｍの寸法にダイヤモンドカッターにて切り出して試験片を得る。各試験片の０°方向の圧縮強度ＣＳを専用ジグを用いて測定したものを指す。試験片の数は最低でｎ＝４とし、その平均値を用いる。ＣＳで用いる専用ジグは、SACMA-SRM-1R-94に詳細な記載がある。
【００９５】
さらに、上記有孔圧縮強度（ＯＨＣ）とは、SACMA-SRM-3R-94 「SACMA Recommended Test Method for OPEN-HOLE COMPRESSION PROPERTIES OF ORIENTED FIBER-RESIN COMPOSITES」に記載されている方法に沿って測定されたものを指す。具体的には、基材をカットし、積層構成が［−４５°／０°／＋４５°／９０°］を２回繰り返したものを２組用意し、それを９０°層を向かい合わせて対称積層になるように貼り合わせた３ｍｍ厚の平板を成形した（目付１９０ｇ／ｍ2 の場合）。かかる積層平板から、長さ３０５ｍｍ×幅３８ｍｍの寸法にダイヤモンドカッターにて切り出した試験片について、その中心に６．３５ｍｍの孔をあけた後、試験片の０°方向の圧縮強度を専用ジグを用いて測定したものを指す。試験片の数は最低でｎ＝４とし、その平均値を用いる。ＯＨＣで用いる専用ジグは、SACMA-SRM-3R-94に詳細な記載がある。なお、ＯＨＣ測定用に孔を開ける時は、孔周辺の炭素繊維を傷つけない様に表裏両面にガラス繊維強化プラスチック板（ＧＦＲＰ）を瞬間接着剤で貼り合わせて、ドリルおよびリーマーを用いる。孔を開けた後はＧＦＲＰは取り外して試験に供する。
【００９６】
また、本発明における常温とは、温度２３±２℃、湿度５０±１０％にて測定する試験条件を指す。本発明における湿熱処理とは、試験片を７２℃の温水中に１４日間浸漬し（湿熱処理）、その後直ちに各クーポンの高温（８２℃）にて測定する試験条件を指す。
【００９７】
例えば、エポキシがマトリックス樹脂の場合、緯方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条には、補助繊維の耐熱性、耐吸水性、糸条繊度のラインアップの他に、エポキシとの接着性に優れるものを用いるのが好ましい。これらを満たす好ましい例として、ポリアミド（６、６６、９、１２、６１０、６１２、芳香族系、それらの共重合品等）、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリケトン、フェノール、ポリイミドが挙げられ、中でもポリアミド６６がとりわけ好ましい。
【００９８】
本発明の複合材料は、上述の強化繊維基材に、好ましくは、上述の強化繊維基材が複数枚積層されたものにマトリックス樹脂が含浸しているものであり、かつ複合材料の厚みから算出される強化繊維体積率Ｖf  が５０〜６５％である。強化繊維基材に含浸されたマトリックス樹脂は、含浸後に、固化（硬化または重合）し、複合材料を形成する。
【００９９】
本発明の複合材料は、その優れた力学特性を最大限に発現させるために、複合材料の厚みから算出される強化繊維体積含有率Ｖf が５０〜６５％である。５０％未満であると、複合材料の軽量化効果に劣り、６５％を超えると、後述の注入成形での成形が困難となり、生産性よく複合材料を得られない。なお、複合材料における強化繊維体積率Ｖf  とは、次式で求めた値をいう（単位は％）。なお、ここで用いた記号は下記に準ずる。
【０１００】
Ｖf ＝（Ｗ２×Ｐｌｙ）／（ρ×Ｔ２×１０）    （％）
Ｗ２：使用した強化繊維基材１ｍ2当たりの強化繊維の重量（ｇ／ｍ2）
Ｔ２：複合材料の厚さ（ｍｍ）
Ｐｌｙ：積層した強化繊維基材の層数
【０１０１】
本発明の複合材料の断面における基材層の最大振れ幅は、０．３ｍｍ以下であるのが好ましい。かかる振れ幅が大きいことは、基材層のうねりが大きい、すなわち強化繊維の真直性に劣ることを意味し、０．３ｍｍを超えると、大きな力学特性、特に圧縮強度の低下をもたらす場合がある。かかる最大振れ幅は小さければ小さいほど好ましいが、０．１ｍｍ以下であれば本発明の目的として十分な場合が多い。
【０１０２】
かかる最大振れ幅は、複合材料の断面から任意の基材層を１つ認識し、その層について下記の範囲内でのうねりの最大振れ幅で代表させたものである。例えば、図１に、本発明の複合材料の一態様の概略断面を示す。図１に示す様に、複合材料１００の断面には、強化繊維基材を９０°に積層した９０°層１０１、＋４５°層１０２、０°層１０３、−４５°層１０４、９０°層１０５が上から順に積層され、マトリックス樹脂１０６が含浸されている。本発明における最大振れ幅とは、測定する層（図１においては、０°層１０３が測定対象の層）と並行に複合材料を切断した断面における最高位置および最低位置との差１０７を指す。なお、サンプリングは、任意に選択した１５０ｍｍ長さの断面について、４回測定した平均値を用いる。
【０１０３】
本発明の複合材料には、マトリックス樹脂として、熱可塑性、熱硬化性のいずれも使用することができるが、その成形性、力学特性の面から熱硬化性樹脂であるのが好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ、フェノール、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、シアネートエステル、ビスマレイミド、ベンゾオキサジン、アクリルから選ばれる少なくとも１種であるのが好ましい。更にエラストマー、ゴム、硬化剤、硬化促進剤、触媒等を添加したものも使用することができる。
【０１０４】
本発明の強化繊維基材の製造方法は、少なくとも、一方向に平行に配列した強化繊維糸条から構成され、少なくとも片表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を２〜１５重量％有する強化繊維基材の製造方法であって、次の（Ａ）〜（Ｅ）の工程を経る。
【０１０５】
（Ａ）引出工程
まず、強化繊維糸条を、例えばクリールスタンドに掛けられているボビンから直接引き出したり、部分整経されたビームから引き出す方法等により引き出す。
【０１０６】
（Ｂ）基材形成工程
かかる強化繊維糸条を一方向に平行に配列し、基材形態を形成する。ここで、少なくとも片表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を２〜１５重量％接着してもよいし、後述の（Ｃ）の加圧工程と同時または後に接着してもよい。加圧工程の効率を考えると、加圧工程と同時に樹脂材料を接着するのが好ましい。
【０１０７】
この工程で形成される基材形態は、織物、編物、ステッチ基材、不織布またはそれらの組み合わせでもよい。それらの中でも、少なくとも強化繊維糸条をたて糸とし、補助繊維糸条をよこ糸とした一方向性織物であるか、補助繊維糸条にて不織組織を形成した一方向シートであると、強化繊維糸条の真直性、基材の製造安定性、寸法安定性に優れるため好ましい。より好ましくは、マトリックス樹脂の含浸性に優れる一方向性織物である。
【０１０８】
（Ｃ）加圧工程
強化繊維体積率Ｖpfが４０〜６０％である基材厚みになるように加圧する。より好ましくは４３〜５８％、特に好ましくは５２〜５６％であるところにある。上述の通り、かかる強化繊維体積率Ｖpfを４０〜６０％の範囲内に制御することにより、得られる複合材料における強化繊維体積率Ｖf および寸法を、所望の範囲に厳密に制御し、高い力学特性を発現することが可能となるのである。前記（Ｂ）の基材形成工程で形成される強化繊維基材が、強化繊維体積率Ｖpfが４０％未満であるものである場合には、本工程の効果が最大限に発揮される。
【０１０９】
加圧する方法としては、ロールを介して連続的に圧力を加える方法、プレートを介して不連続的に圧力を加える方法が挙げられる。ここで、樹脂材料を接着した後または接着しながら加圧する場合は、基材を４０〜３７０℃の範囲に加熱しながら、圧力を加えると上記Ｖpfの範囲に容易に制御できるため好ましい。一方、樹脂材料を接着する前に加圧する場合は、必ずしも加熱する必要はなく、基材を常温で圧力を加えることによっても、上記Ｖpfの範囲に容易に制御できる。
【０１１０】
（Ｄ）冷却工程
基材を冷却して樹脂材料を固定する工程であり、省略あるいは自然放冷することも可能であるが、迅速に所望の複合材料を成形するためには、この工程を設けることが好ましい。
【０１１１】
（Ｅ）巻取工程
強化繊維基材を巻き取る。かかる基材は、強化繊維基材が、少なくとも片表面に熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂材料を２〜１５重量％有していることが好ましい。上述の通り、かかる樹脂材料により、上述の基材の優れた形態安定性、取扱性、得られる複合材料における層間強化効果、成形時の層間流路形成効果を得ることができる。
【０１１２】
なお、本発明の強化繊維基材の製造方法では、（Ｂ）基材形成工程と（Ｃ）加圧工程との間に、次の（Ｂ１）、（Ｂ２）の工程を経ることもできる。このように工程をオフライン化すると、（Ｂ）の基材形成工程と（Ｃ）の加圧工程との加工速度差を合わせる必要がないため、各工程での自由度を高め、生産性を上げることができる。
（Ｂ１）基材を巻き取る仮巻取工程。
（Ｂ２）基材を引き出す仮引出工程。
【０１１３】
本発明の複合材料の製造方法は、上記方法で製造した強化繊維基材を、例えば、注入成形（ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）、ＲＦＩ（Resin Film Infusion）、ＲＩＭ（Resin Injection Molding）、真空アシストＲＴＭ等）、プレス成形等の各種成形方法およびそれらを組み合わせた成形方法にて、厚みから算出される強化繊維体積率Ｖf が５０〜６５％である様に成形する。
【０１１４】
より好ましい成形方法としては、生産性の高い注入成形法が挙げられる。かかる注入成形法として、好ましくはＲＴＭが挙げられる。ＲＴＭは、例えば、雄型および雌型により形成したキャビティ中にマトリックス樹脂を加圧して注入する成形方法がある。より好ましい成形方法として、真空アシストＲＴＭが挙げられる。真空アシストＲＴＭは、上述の通りであるが、例えば、雄型または雌型のいずれかとバッグ材（例えば、ナイロンフィルム、シリコンラバー等の柔軟性を有するもの）により形成したキャビティを減圧し、大気圧との差圧にてマトリックス樹脂を注入する。この場合、キャビティ内の強化繊維基材に樹脂拡散媒体（メディア）を配置し、かかるメディアによりマトリックス樹脂の拡散・含浸を促進する。成形後には、複合材料からメディアを分離することが好ましい。これらの注入成形方法は、成形コストの面から好ましく適用される。
【０１１５】
また、複合材料の断面における基材層の最大振れ幅が０．３ｍｍ以下であるように成形すると、上述の通り、特に圧縮強度を高めることができるため好ましい。
【０１１６】
次に、前述の本発明の第２の形態に係る強化繊維基材および複合材料に関して説明する。本発明の第２の形態に係る強化繊維基材は、強化繊維糸条を一方向に並行するように引き揃えた強化繊維糸条群と、強化繊維糸条と交差する方向に延在する、繊度（Ｔａ１）が強化繊維糸条の繊度（Ｔｃ）の１％以下である補助繊維糸条からなる緯方向補助繊維糸条群とを含み、かつ、少なくとも表面には、０．５〜２０重量％の範囲内で樹脂材料が付着しているものである。
【０１１７】
本発明に係る一方向性強化繊維基材は、少なくとも、かかる強化繊維糸条群と、補助繊維糸条群と、樹脂材料とが一方向性強化繊維基材を形成し、補助繊維糸条および／または樹脂材料にて、強化繊維糸条を支持することを最低限の目的とする。すなわち、一方向性強化繊維基材として、取扱が可能である。
【０１１８】
強化繊維糸条は、お互いに並行に引き揃えられ、一方向に配列している。また、補助繊維は、連続した補助繊維糸条を強化繊維糸条を横切って、すなわち、強化繊維糸条と直交するか、斜めに交差する方向に配置している。一方向性強化繊維基材が優れた形態安定性を有するためには、連続した補助繊維糸条が強化繊維糸条を横切って、強化繊維糸条が配列している方向以外の方向を支持する必要がある。
【０１１９】
一方向性強化繊維基材の組織形態は、本発明の課題を解決できるものなら任意の組織形態をとることができる。例えば、補助繊維糸条がお互いに並行に引き揃えられ、一方向に配列している織組織または不織組織であってもよいし、補助繊維糸条がたて編（例えば、１／１トリコット編組織等）またはよこ編で配置している編組織であってもよいし、それらを組み合わせでもよい。それらの中でも一方向性織物であるのが好ましい。かかる一方向性織物であると、一方向性強化繊維基材の製造の容易さ、形態安定性が最大限に発現されるだけでなく、マトリックス樹脂の含浸性、強化繊維糸条の真直性にも優れる。
【０１２０】
以下において、本発明が、図面の参照のもとに、より具体的に説明される。
図２は、本発明の一方向性強化繊維基材の一態様の平面模式図である。図２において、一方向性強化繊維基材１１は、布帛１５と、布帛１５に接着した樹脂材料１４とから構成されている。布帛１５は、強化繊維糸条１２と補助繊維糸条１３とから構成され、強化繊維糸条１２と補助繊維糸条１３とは不織組織にて布帛１５を形成している。この布帛１５は、強化繊維糸条１２が主体をなしていることから、一方向性不織布帛の一種である。樹脂材料１４は、布帛１５の表面に点状に散在して接着し、補助繊維糸条１３を布帛１５に固定している。また、図示していないが、布帛１５の裏面にも樹脂材料が点状に散在して接着し、同様に補助繊維糸条を布帛に固定している。
【０１２１】
図３は、本発明の一方向性強化繊維基材の別の態様の縦断面模式図である。図３において、一方向性強化繊維基材２１は、布帛２５と、布帛２５の表面に接着した樹脂材料２４とから構成されている。布帛２５は、強化繊維糸条２２、２６であるたて糸と、補助繊維糸条２３、２７であるよこ糸とから構成される。図示していないが、強化繊維糸条２２、２６と補助繊維糸条２３、２７とが、互いに交錯して平織組織にて布帛２５を形成している。かかる布帛２５は、強化繊維糸条２２、２６が主体をなしていることから、一方向性織物の一種である。樹脂材料２４は、布帛２５の上面に接着し、補助繊維糸条２３を上面にて布帛２５に固定している。
【０１２２】
図４は、本発明の一方向性強化繊維基材に用いられる布帛の一態様の斜視図である。図４において、布帛３１である一方向性織物は、互いに並行に引き揃えられ、一方向に配列された強化繊維糸条３２をたて糸とし、それと直角に横切った補助繊維糸条３３をよこ糸として、互いに交錯して平織組織にて布帛３１を形成したものである。なお、図４の織組織は平織であるが、朱子織、綾織等の任意の織組織を適用することができる。
【０１２３】
本発明では、補助繊維糸条の繊度（Ｔａ１）は、強化繊維糸条の繊度（Ｔｃ）の１％以下である。すなわち、（Ｔａ１×１００）／Ｔｃ≦１である。より好ましくは０．７％以下、更に好ましくは０．５％以下である。かかる比率の下限は特になく、小さければ小さいほどよいが、布帛の形態安定性、製造安定性の面から、０．０１％以上であるのが一般的である。このＴａ１とＴｃの関係は、前述の本発明の第１の形態に係る強化繊維基材の項で説明したのと同じである。
【０１２４】
補助繊維糸条の繊度は、単独では適した指標になり難いが、強化繊維糸条を８００〜１７００ｔｅｘの範囲の炭素繊維糸条と想定すると、クリンプの影響低減の観点から、補助繊維の繊度（Ｔａ１）は、８ｔｅｘ以下であるのが好ましい。より好ましくは５ｔｅｘ以下、更に好ましくは２ｔｅｘ以下である。
【０１２５】
クリンプ抑制の観点から、補助繊維糸条は、マルチフィラメントであることが好ましい。好ましくは５フィラメントを超えるものである。マルチフィラメントであると、フィラメント単糸の繊度（直径）を更に小さくすることが可能となり、一層クリンプを小さくして強化繊維糸条の真直性を高めることができる。また、補助繊維糸条の糸切れも少なくでき、取扱性、一方向性強化繊維布帛の製造安定性の面からも優れるため好ましい。なお、マルチフィラメントの場合、成形した複合材料が高い力学特性、強化繊維体積率を達成するために、実質的に無撚のものを用いることが好ましい。
【０１２６】
また、補助繊維糸条の断面形態は、できるだけ扁平状、またはテープ状になっているのが好ましい。具体的には、糸条幅（ｗ）と糸条厚（ｔ）との比率（ｗ／ｔ）が２以上であるのが好ましい。より好ましくは４以上である。例えば、加撚、糸条によるカバーリング、複数糸条の合糸、または集束剤の付与等により断面形態が丸くなると、強化繊維糸条のクリンプを大きくしてしまう場合がある。なお、マルチフィラメントの場合、フィラメント単糸が厚み方向にそれぞれ重ならずに、平行に並んでいる形態が好ましい。
【０１２７】
すなわち、補助繊維糸条は、補助繊維糸条が太くなる（断面形態が厚くなる）様な処理または加工がなされていないのが好ましい。例えば、加撚、糸条によるカバーリング、複数糸条の合糸、または集束剤や接着剤などの付与等を行うと、太くなる場合がある。また、補助繊維糸条は、ウーリ加工、倦縮加工、交絡加工等の二次加工されたものであると、太くなる場合がある。好ましい補助繊維糸条の厚みは、１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下、とりわけ３０μｍ以下であるのが好ましい。かかる厚みは、ＪＩＳ−Ｒ７６０２に沿った一方向性強化繊維布帛の厚み測定において、補助繊維糸条がある箇所と、ない箇所との厚み測定の差によって算出されたものに相当する。
【０１２８】
ここで、補助繊維糸条に接着処理されていないと、一方向性強化繊維布帛の形態安定性には極めて劣る場合があるが、本発明の場合、樹脂材料が接着しているので、その場合にも形態安定機能を付与することができるのである。
【０１２９】
本発明の一方向性強化繊維布帛は、樹脂材料が、一方向性強化繊維布帛の少なくとも表面に、０．５〜２０重量％の範囲で接着している。より好ましくは２〜１７重量％、更に好ましくは４〜１４重量％の範囲である。
【０１３０】
樹脂材料が、上記範囲で接着していることにより、強化繊維糸条および補助繊維糸条の変形が抑制され、基材の形態安定性がもたらされる。更に、一方向性強化繊維基材を積層する際に、それら同士のタック性（接着性）がもたらされる。その結果、取扱性に優れた一方向性強化繊維基材を得ることが可能となる。かかる基材の優れた取扱性は、樹脂材料が０．５重量％未満では発現しない。
【０１３１】
また、前述の第１の形態と同様に、上記範囲の樹脂材料が、少なくとも表面に接着していると、一方向性強化繊維布帛を積層して得られる複合材料において、クラックストッパーの役目を果たす。特に、複合材料が衝撃を受けた時に、損傷抑制の役目を果たし、複合材料に優れた力学特性（特に衝撃付与後の圧縮強度）をもたらす（層間強化効果）。なお、表面以外に接着している場合も、複合材料中の残留応力の緩和の役目を果たし、力学特性向上に寄与する。また、上記の高靭性化効果に加え、一方向性強化繊維布帛を積層した場合に、表面に接着している樹脂材料がスペーサーとなって、厚み方向に隣接する一方向性強化繊維布帛の層間にスペースが形成される。かかるスペースは、後述する注入成形により複合材料が成形される際、マトリックス樹脂の流路の役目を果たす（層間流路形成効果）。これにより、マトリックス樹脂の含浸が容易になるだけでなく、その含浸速度も速くなり、複合材料の優れた生産性をもたらす。
【０１３２】
樹脂材料が２０重量％を越えると、複合材料にした場合の強化繊維体積率が低くなり過ぎるだけでなく、力学特性にも劣る場合がある。また、加熱して一方向性強化繊維布帛同士を接着する場合、樹脂材料が変形することによりマトリックス樹脂の流路を潰し、かえって含浸を妨げる場合があるため好ましくない。
【０１３３】
かかる樹脂材料は、一方向性強化繊維布帛の少なくとも表面に接着しているが、表面以外に一方向性強化繊維布帛の内部、すなわち、強化繊維糸条の中（強化繊維フィラメントの間）に接着していてもよい。しかしながら、上述の層間強化効果、層間流路形成効果は、樹脂材料が表面に接着していることにより、特に高い効果が発現されるため、樹脂材料は実質的に一方向性強化繊維布帛の表面にのみ存在しているのが好ましい。表面にのみ存在していると、樹脂材料の接着量を最小限に抑えることができ、複合材料にした場合の樹脂体積率を減らす、すなわち強化繊維体積率を一層高くすることができ、複合材料の軽量化効果を一層高く発現させることができる。
【０１３４】
かかる樹脂材料は、布帛片面に接着していても、布帛両面に接着していてもよい。より低コストに一方向性強化繊維基材を製造する場合は前者が好ましい。一方向性強化繊維基材の表裏の使い分けをしたくない場合は後者が好ましく、目的によって使い分けることができる。
【０１３５】
ここで、樹脂材料は、たとえば多孔性樹脂フィルムや、合成繊維の短繊維不織布もしくはカットファイバーや、合成樹脂の粉粒体のような形態をしていて、布帛の全面を覆ってはいない。中でも、積層された一方向性強化繊維基材へのマトリックス樹脂の含浸（特に積層面の垂直方向の含浸）に優れる点、成形される複合材料の強化繊維体積率を高くできる点、成形される複合材料が湿熱処理を受けるとき、樹脂材料の水分の拡散を最小限に抑制できる点から、点状の形態であるのが好ましい。かかる不連続状とは、一方向性強化繊維基材の表面を海とし、樹脂材料を島とすると、海に散在する多数の島群をなす形態を指す。ここで、島の最大幅は、布帛全幅よりも小さい。これらの島の一部は、その内方に湖を有する形態もあり得る。
【０１３６】
かかる樹脂材料が、その点（島）の平均直径（楕円形の場合は平均短径）は、小さいほど均一に基材表面に分散させることが可能となるため、１ｍｍ以下が好ましい。２５０μｍ以下がより好ましくは、５０μｍ以下が更に好ましい。
【０１３７】
一方向性強化繊維基材を複数枚積層する場合、基材表面に接着している樹脂材料の基材面に垂直方向における凹凸が大き過ぎると、それに隣接する一方向性強化繊維布帛や強化繊維糸条が屈曲する可能性がある。この場合、成形された複合材料の力学特性（特に、有孔圧縮強度や０°圧縮強度等）を損なう。かかる観点から、布帛表面における樹脂材料の平均厚みは、５〜２５０μｍの範囲であることが好ましい。より好ましくは、１０〜１００μｍ、更に好ましくは、１５〜６０μｍの範囲である。
【０１３８】
本発明の一方向性強化繊維基材は、更に、経方向の補助繊維糸条が、強化繊維糸条を横切らずに配置されて、好ましくは強化繊維糸条と並行する方向に配置されて経方向補助繊維糸条群を構成しているのが好ましい。かかる経方向補助繊維糸条の繊度（Ｔａ２）は、強化繊維糸条の繊度（Ｔｃ）の２０％以下であるのが好ましい。すなわち、（Ｔａ２×１００）／Ｔｃ≦２０である。より好ましくは１２％以下、更に好ましくは５％以下である。かかる比率の下限は特にないが、布帛の形態安定性、製造安定性の面から、０．１％以上であるのが一般的である。
【０１３９】
経方向補助繊維糸条は、強化繊維糸条と並行していてそれを横切らないため、強化繊維糸条と交差または交錯する箇所が形成されない。すなわち、経方向補助繊維糸条が強化繊維糸条をクリンプさせることはない。この意味から、Ｔａ２はＴａ１よりも高い比率の繊度であっても問題ない。かかるＴａ２がＴｃの２０％を超えると、成形される複合材料の重量が大きくなり、複合材料の本質的な目的である軽量化効果を損なうため、好ましくない。
【０１４０】
しかし、経方向補助繊維糸条は、成形される複合材料の力学特性に全く影響を及ぼさない訳ではない。複合材料の引張特性においては、強度に関しては強化繊維が負担するため、経方向補助繊維には高い強度は求められない。一方、破断伸度に関しては、強化繊維よりも小さい場合、複合材料が引っ張られる過程で、先に経方向補助繊維が破断してしまい、複合材料中に微小なクラックを発生させてしまう場合がある。すなわち、経方向補助繊維糸条は、強化繊維糸条よりも高い破断伸度を有するものであることが好ましい。
【０１４１】
かかる経方向補助繊維糸条を用いる１つ目の意味は、隣り合う強化繊維糸条の間隔を確保する、あるいは拡げることにより、複合材料を成形する時にマトリックス樹脂の含浸を促進する、すなわちマトリックス樹脂の流路を層内に形成する点にある（層内流路形成効果）。これは、強化繊維糸条を横切らずに配置し、補助繊維糸条よりも太繊度の経方向補助繊維糸条を用いることにより、十分な効果を発現し得るものである。一方、強化繊維糸条を横切って配置している補助繊維糸条（緯方向）は、強化繊維糸条のクリンプ抑制のために、太繊度のものが適用できないため、かかる効果は小さい。
【０１４２】
かかる観点から、一方向性強化繊維基材の全幅において、隣り合う強化繊維糸条の平均隙間が０．１〜１ｍｍの範囲であるのが好ましい。より好ましくは０．２〜０．８ｍｍ、更に好ましくは０．３〜０．５ｍｍの範囲である。かかる範囲であると、上記の層内流路形成効果が十分に発現する。それ以下では、十分に発現しない場合がある。逆に広すぎると、複合材料に成形した際、大きな樹脂リッチ部分を形成することになり、強化繊維体積率の低下、力学特性（特に疲労強度）の低下、サーマルクラックの発生等につながる場合がある。なお、強化繊維糸条の間隔の測定においては、強化繊維糸条の間に経方向補助繊維糸条が存在しても、その経方向補助繊維糸条は無視されて測定される。
【０１４３】
マトリックス樹脂の流路の効率的な形成のためには、経方向補助繊維糸条が拡がり過ぎてかかる流路を潰さないのが好ましい。かかる観点から、経方向補助繊維糸条は、集束処理がなされているのが好ましい。かかる集束処理としては、例えば、経方向補助繊維糸条の加撚、糸条によるカバーリング、複数糸条の合糸、または集束剤の付与等が挙げられる。中でも糸条によるカバーリング、または集束剤の付与による集束処理が、安価な処理費用で大きな効果を発現できるため好ましい。カバーリングに用いる糸条としては、例えば、補助繊維糸条等を用いることができる。また、集束剤の付与方法としては、例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等をエマルジョンやディスパージョンにして付与したり、ホットメルト法にて直接付与したりし、任意の方法を用いることができる。
【０１４４】
また、マトリックス樹脂の流路の効率的な形成のために、経方向補助繊維糸条は、これらの繊維素材をウーリ加工、倦縮加工、交絡加工等の二次加工されたものでもよい。かかる加工により、糸条を嵩高くでき、積極的にマトリックス樹脂の流路とすることができる。
【０１４５】
経方向補助繊維糸条を用いる２つ目の意味は、布帛凹凸を平滑化する点にある。一方向性強化繊維基材には、強化繊維糸条と、その隙間により凸凹が形成される。隣り合う強化繊維糸条の間に経方向補助繊維糸条が存在すると、強化繊維糸条の隙間に厚みを持たせてやることにより、かかる凹凸を平滑化する。更に、経方向補助繊維糸条を用いることにより、強化繊維糸条の断面を楕円状から矩形状にすることができ、一層平滑化することができる（平滑化効果）。かかる効果により、一方向性強化繊維基材を積層して複合材料を得た場合、積層した層のうねりを抑制することができ、より高い力学特性を発現し得るのである。
【０１４６】
経方向補助繊維糸条を用いる３つ目の意味は、強化繊維糸条の真直性を更に高める点にある。隣り合う強化繊維糸条の間に経方向補助繊維糸条が存在すると、経方向補助繊維糸条が、その方向のガイドの如き役割を果たす（ガイド効果）。強化繊維糸条は、補助繊維糸条が交差または交錯する箇所で特に真直性が乱れ易いが、かかる箇所においてもその真直性を維持することができる。かかる効果による極めて高い真直性により、例えば航空機の一次構造部材に要求されるレベルの力学特性に極めて優れる複合材料を得ることができるのである。
【０１４７】
かかる経方向補助繊維糸条を用いる一方向性強化繊維布帛の組織形態としては、上述の組織形態以外に、例えば、経方向補助繊維糸条がお互いに並行に引き揃えられ、強化繊維糸条と同じ方向に配列している織組織または不織組織であってもよいし、経方向補助繊維糸条がたて編組織（例えば、鎖編、鎖編と１／１トリコット編を組み合わせた袋網編組織等の複合編組織等）で配置している編物であってもよいし、それらの組み合わせ（例えば、並行に引き揃えた強化繊維糸条と補助繊維糸条との不織組織を、経方向補助繊維糸条のたて編にて編組織化する等）でもよい。それらの中でも一方向性織物（一方向性ノンクリンプ織物）であるのが好ましい。かかる一方向性ノンクリンプ織物は、強化繊維糸条を、お互いに並行に且つシート状に一方向に引き揃えた強化繊維糸条群のシート面の両側に、強化繊維糸条群と交差する補助糸条群が位置し、それら補助糸条群と、強化繊維糸条と並行する経方向補助糸条群とが織組織をなして糸条群を一体に保持したものである。かかる一方向性ノンクリンプ織物であると、上述の一方向性織物よりも、一方向性強化繊維布帛の取扱性だけでなく、強化繊維糸条の真直性、マトリックス樹脂の含浸性が、一層高く発現するため、本発明の基材として最も好ましい形態といえる。
【０１４８】
図５は、本発明の一方向性強化繊維基材に用いられる布帛の別の態様の斜視図である。図５において、布帛４１である一方向性織物は、互いに並行に引き揃えられ、一方向に配列された経方向補助繊維糸条４４のたて糸と、それと直交する補助繊維糸条４３であるよこ糸とが、互いに交錯して平織組織を形成し、互いに並行に引き揃えられ、一方向に配列された強化繊維糸条４２を支持して布帛４１を形成したものである。なお、図５の経方向補助繊維糸条４４と補助繊維糸条４３との織組織は平織であるが、それに限定されず、朱子織、綾織等の織組織を適用することができる。
【０１４９】
本発明の一方向性強化繊維基材は、強化繊維の目付（Ｗｃ）が、１００〜４００ｇ／ｍ2（より好ましくは１３０〜２９０ｇ／ｍ2、更に好ましくは１４０〜２２０ｇ／ｍ2）の範囲であり、かつ補助繊維の目付（Ｗａ１）が、強化繊維の目付（Ｗｃ）の０．７％以下（より好ましくは０．５％以下、更に好ましくは０．４％以下）であるのが好ましい。
【０１５０】
Ｗａ１がＷｃの０．７％を超えると、強化繊維糸条と補助繊維糸条との交差または交錯する箇所が増えることを意味し、僅かなクリンプとはいえ、力学特性の面から不利である。また、補助繊維糸条の配合量が相対的に増えることにより、湿熱処理後の圧縮強度や高温雰囲気下の圧縮強度の低下が起こる場合がある。かかる比率の下限は特になく、小さければ小さいほどよいが、布帛の形態安定性、製造安定性の面から、０．０１％以上であるのが一般的である。
【０１５１】
経方向補助繊維糸条に関しては、経方向補助繊維の目付（Ｗａ２）が、強化繊維の目付（Ｗｃ）の２５％以下であるのが好ましい。より好ましくは１２％以下、更に好ましくは５％以下である。かかる比率の下限は特にないが、基材の形態安定性、製造安定性の面から、０．１％以上であるのが一般的である。
【０１５２】
経方向補助繊維糸条は、強化繊維糸条を横切らないため、強化繊維糸条と交差または交錯する箇所が形成されない。また、高い目付にすることにより、経方向補助繊維糸条の選択の幅が広がり、耐熱性、耐吸水性等に優れるものを適用し易い。その為、Ｗａ２はＷａ１より増えても、力学特性への影響は最小限にできる。これらの意味から、Ｗａ２はＷａ１よりも高い比率の目付であっても問題ない。但し、Ｗａ２がＷｃの２５％を超えると、成形される複合材料の重量が大きくなり、本質的な目的である軽量化効果を損なうため、好ましくない。
【０１５３】
別の視点からは、補助繊維糸条の密度は、一方向性強化繊維基材の形態安定、強化繊維糸条３２、４２の交差または交錯する箇所の影響の最小限化のため、０．３〜６エンドまたはウェール／ｃｍの範囲であるのが好ましい。より好ましくは１〜４エンドまたはウェール／ｃｍの範囲である。
【０１５４】
同様に、経方向補助繊維糸条４４（図５）の密度は、布帛４１の形態安定性、層内流路形成効果の含浸性のため、０．１〜６エンドまたはウェール／ｃｍの範囲であるのが好ましい。より好ましくは１〜３エンドまたはウェール／ｃｍの範囲である。
【０１５５】
特に、強化繊維の目付（Ｗｃ）が２２０ｇ／ｍ2以下と小さい場合は、強化繊維糸条の凹凸が顕在化し易い。かかる一方向性強化繊維基材を複合材料に成形すると、積層した層がうねる場合がある。そのため、基材形成の前または／および基材形成後に、強化繊維糸条は開繊処理されるのが好ましい。かかる開繊処理とは、例えば、ローラや圧子の揺動（布帛の長手方向および／または幅方向）、エアー・ジェット噴射等が挙げられ、任意の方法をとることができる。
【０１５６】
以下、緯方向補助繊維糸条群を形成する補助繊維糸条、経方向補助繊維糸条群を構成する補助繊維糸条、強化繊維糸条および樹脂材料について、より詳細に説明する。
【０１５７】
力学特性の中で、湿熱処理後の特性や、高温特性を高く発現するためには、補助繊維糸条および経方向補助繊維糸条は、耐熱性に優れている必要がある。一方、耐熱性に優れ過ぎると糸条の製造コストが高くなる。かかる観点から、補助繊維糸条は、融点が２１０〜３５０℃の範囲であるのが好ましい。より、好ましくは２４０〜３００℃の範囲である。融点を示さないものについては、ガラス転移点が１６０〜３００℃の範囲であるのが好ましい。かかる融点およびガラス転移点は、それぞれ示差走査熱量計（ＤＳＣ）から計測される結晶の溶解温度およびガラス状態への転移温度を指す。
【０１５８】
得られる複合材料の力学特性を高いものにするためには、補助繊維糸条とマトリックス樹脂との接着性は極めて重要であり、接着力が高ければ高い方が、優れた力学特性を発現するのに想像以上に寄与する。
【０１５９】
かかる接着性に関する直接的な指標としては、本発明の実施例に記載の成形方法により得られる複合材料において、強化繊維体積率Ｖf が５３〜６５％の範囲であり、かつ次の要件が挙げられる。本発明の一方向性強化繊維布帛は、次の要件（ａ）、（ｃ）および／または（ｄ）を満たすのが好ましい。かかる場合、マトリックス樹脂との接着性に優れるといえる。より好ましくは要件（ａ）、（ｃ）、（ｄ）のいずれも満たすことである。なお、ＳＡＣＭＡの試験法の規格は前述した通りである。
要件（ａ）：衝撃エネルギー６，６７Ｊ／ｍｍにおける衝撃付与後の常温圧縮強度（ＣＡＩ）が２４０ＭＰａ以上であること。
要件（ｃ）：常温０°圧縮強度（ＣＳ／ＲＴ）が１３５０ＭＰａ以上、かつ湿熱処理後の高温０°圧縮強度（ＣＳ／ＨＷ）が１１００ＭＰａ以上であること。
要件（ｄ）：常温有孔圧縮強度（ＯＨＣ／ＲＴ）が２７５ＭＰａ以上であり、かつ湿熱処理後の高温有孔圧縮強度（ＯＨＣ／ＨＷ）が２１５ＭＰａ以上であること。
【０１６０】
上述のＣＡＩ、ＯＨＣまたはＣＳ等に優れる複合材料を得る場合、一般的にはマトリックス樹脂としてエポキシを用いる場合が多い。例えば、エポキシがマトリックス樹脂の場合、補助繊維糸条には、補助繊維の耐熱性、耐吸水性の他に、エポキシとの接着性に優れるものを用いるのが好ましい。具体的には、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フェノールから選ばれる少なくとも１種を主成分とするのが好ましい。
【０１６１】
それらの中でもポリアミドが主成分として好ましい。例えば、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド９、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド６１０、ポリアミド６１２等から選ばれる少なくとも１種の成分からなるホモポリアミドまたは共重合ポリアミドを用いることができる。上記成分以外にも、イソフタル酸やテレフタル酸やパラキシレンジアミンやメタキシレンジアミン等の芳香族のジカルボン酸またはジアミン、ジメチルビス（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン等の脂環式のジカルボン酸またはジアミンから選ばれる少なくとも１種の成分を共重合したポリアミドも用いることができる。中でも、接着性、耐熱性、耐吸水性、コストのバランスから、ポリアミド６６が最も好ましい。
【０１６２】
ここで、マトリックス樹脂としてエポキシを想定した場合、一般的にはポリオレフィン、ポリエステル等の低極性のものは接着性に劣るため、単純にそれらを成分とする補助繊維糸条では、極めて高い力学特性を発現する複合材料を得ることができない。しかしながら、かかる低極性の補助繊維糸条を、例えば繊維表面に官能基を付与し、繊維表面を高極性化する様な、プラズマ処理、表面処理剤の付与等の処理を行うと、接着性を改善することが可能となり、本発明の課題を解決できる場合がある。
【０１６３】
かかるマトリックス樹脂との接着性の観点から、補助繊維糸条の製造時に用いられる油分（工程油剤、仕上油剤等）は悪影響を及ぼす場合がある。そのため、製造時の油分付与量を少なくする、または加熱による熱分解や、洗浄液による精練等により製造後に除去する等により、付着している油分を極力少なくするのが好ましい。具体的には、補助繊維糸条に対して油分が１％以下であるのが好ましく、より好ましくは０．６％以下、更に好ましくは０．２％以下である。かかる油分が１％を超えて存在すると、特に湿熱処理後の力学特性（特にＯＨＣ／ＨＷ、ＣＳ／ＨＷ等）に劣る場合がある。
【０１６４】
なお、経方向補助繊維糸条は、強化繊維糸条を横切らずに配置されるため、収縮に留意する必要がある。例えば、経方向補助繊維糸条の乾熱収縮率が大き過ぎると、一方向性強化繊維基材を加熱した時に、強化繊維糸条がアーチ状に撓み、その真直性が損なわれる場合がある。かかる観点から、経方向補助繊維糸条は、１８０℃での乾熱収縮率が１％以下であるのが好ましい。より好ましくは０．２％以下、更に好ましくは実質的に熱収縮しないものがよい。
【０１６５】
かかる要件を満たす糸条としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、セラミック繊維、有機繊維（例えば、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、フェノール繊維、ポリエチレン（ＰＥ）繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維等）から選ばれる少なくとも１種であるのが好ましい。中でも実質的に熱収縮がなく、糸条繊度のラインナップ、耐吸水性、コストのバランスに優れるガラス繊維が好ましい。上述の通り、マトリックス樹脂との接着性を向上させるために、カップリング処理されたガラス繊維であるのが一層好ましい。
【０１６６】
本発明で用いる強化繊維糸条は、特にその種類に制限はないが、例えば、ガラス繊維、有機（アラミド、ＰＢＯ、ＰＶＡ、ＰＥ等）繊維または炭素繊維等が挙げられる。炭素繊維は、比強度および比弾性率に優れ、耐吸水性に優れるので、航空機構造材や自動車の強化繊維糸条として好ましく用いられる。
【０１６７】
中でも、次の高靭性炭素繊維であると、成形される複合材料の衝撃吸収エネルギーが大きくなるので、航空機の１次構造材として適用が可能となる。すなわち、ＪＩＳ−Ｒ７６０１に準拠して測定される引張弾性率（Ｅ）が２１０ＧＰａ以上、破壊歪エネルギー（Ｗ）が４０ＭＪ／ｍ3（＝１０6×Ｊ／ｍ3）以上である炭素繊維であると好ましい。より好ましくは、引張弾性率２８０ＧＰａ以上、かつ破壊歪エネルギーが５３ＭＪ／ｍ3以上である。破壊歪エネルギー（Ｗ）は、高ければ高いほど良いが、通常に入手可能な炭素繊維に基づくと、８０ＭＪ／ｍ3以下であるのが一般的である。なお、引張弾性率２８０ＧＰａ以上、かつ破壊歪エネルギーが５３ＭＪ／ｍ3以上である炭素繊維は、そのフィラメント単糸の平均直径が７μｍ未満であるのが好ましい。７μｍ未満の炭素繊維であると、上記特性の炭素繊維を得やすい利点がある。引張弾性率（Ｅ）が２１０ＧＰａ未満の炭素繊維を用いると、構造材としての複合材料の撓み量が許容される様にするために、複合材料を構造部材として用いる場合に板厚を厚くせねばならず、結果的に重くなってしまう。また、破壊歪エネルギー（Ｗ）が４０ＭＪ／ｍ3未満であると、複合材料に衝撃が付与される際、炭素繊維の破壊によって吸収される衝撃エネルギーが小さいので、余剰のエネルギーは層間のマトリックス樹脂層の破壊に費やされ、層間のクラックも大きくなるので好ましくない。また、信頼性にも劣った複合材料となる。破壊歪エネルギー（Ｗ）は、ＪＩＳ−Ｒ７６０１に規定される測定法に従って測定された引張強度（σ、単位はＭＰａ）と引張弾性率（Ｅ、単位はＭＰａ）とに基づき、式Ｗ＝σ2／２×Ｅにより算出される。単位は、ＭＪ／ｍ3である。
【０１６８】
強化繊維糸条として炭素繊維を用いる場合、６，０００〜７０，０００フイラメント、その繊度（Ｔｃ）は４００〜５，０００ｔｅｘの範囲であるのが好ましい。より好ましくは、１２，０００〜２５，０００フイラメント、その繊度は８００〜１，８００ｔｅｘの範囲である。かかる範囲であると、比較的安価に高性能の炭素繊維を入手できる利点がある。また、本発明の強化繊維糸条は、成形した複合材料の高い強化繊維体積率や力学特性の発現率の面から、実質的に無撚のものであることが好ましい。
【０１６９】
本発明で用いる樹脂材料は、一方向性強化繊維基材を積層する際のタック性発現のため、加熱処理するが、その作業性の面から、５０〜１５０℃の範囲の融点またはガラス転移温度を有しているものが好ましい。より好ましくは７０〜１４０℃、更に好ましくは９０〜１２０℃の範囲である。
【０１７０】
樹脂材料の成分は、一方向性強化繊維布帛の取扱性を向上させ、それを用いて得られる複合材料の力学特性を向上させるものであれば、特に限定されない。樹脂材料として、各種の熱硬化性樹脂および／または熱可塑性樹脂を使用できる。
【０１７１】
熱可塑性樹脂を主成分として用いる場合には、例えば、ポリアミド、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、ポリアミドイミド、フェノキシ、フェノールから選ばれる少なくとも１種のものであるのが好ましい。中でもポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルスルフォンがとりわけ好ましい。
【０１７２】
熱可塑性樹脂は、樹脂材料の主成分となり、その配合量が、６０〜１００重量％であることが好ましい。より好ましくは７０〜１００重量％であり、更に好ましくは７５〜９７重量％である。配合量が６０重量％未満であると、力学特性（特にＣＡＩ）に優れた複合材料を得難い場合がある。また、熱可塑性樹脂を主成分とした場合、樹脂材料の布帛への接着性や接着加工性が劣る場合がある。この場合には、樹脂材料に少量の粘着付与剤、可塑剤等を副成分として配合するとよい。かかる副成分としては、後述のマトリックス樹脂として用いるものを適用するのが好ましい。かかる副成分がマトリックス樹脂と同様または類似のものであると、マトリックス樹脂との接着性、相溶性に優れる利点がある。
【０１７３】
本発明の複合材料は、少なくとも、上述の一方向性強化繊維基材に、マトリックス樹脂が含浸しているものである。一方向性強化繊維基材に含浸されたマトリックス樹脂は、含浸後に、固化（硬化または重合）し、複合材料を形成する。
【０１７４】
かかるマトリックス樹脂は、本発明の課題を解決するものであれば特に限定されないが、その成形性、力学特性の面から熱硬化性樹脂であるのが好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ、フェノール、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、シアネートエステル、ビスマレイミド、ベンゾオキサジン、アクリルから選ばれる少なくとも１種であると本発明の課題を解決し易いため好ましい。更にエラストマーやゴム、硬化剤、硬化促進剤、触媒等を添加したものも使用することができる。中でも、例えば航空機の一次構造部材で要求される非常に高い力学特性（特に、ＣＡＩ、ＯＨＣ、ＣＳ等）を達成するためには、エポキシまたはビスマレイミドであるのが好ましく、とりわけエポキシが好ましい。
【０１７５】
マトリックス樹脂を、後述の注入成形にて一方向性強化繊維基材に含浸させる場合、マトリックス樹脂の粘度が低いと含浸時間が短くでき、かつ非常に厚く積層した一方向性強化繊維基材をも含浸可能となる。かかる粘度は、注入温度において、４００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、２００ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。更には、含浸時間を極力長くとるために、注入温度における１時間後の粘度は、６００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、４００ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。注入温度は、１００℃以下であると設備が簡易なものにできるため好ましい。
【０１７６】
本発明の複合材料は、例えば、注入成形（ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）、ＲＦＩ（Resin Film Infusion）、ＲＩＭ（Resin Injection Molding）、真空アシストＲＴＭ等）、プレス成形等の各種成形方法およびそれらを組み合わせた成形方法にて成形することができる。より好ましい複合材料の成形方法としては、生産性の高い真空注入成形方法が挙げられる。前述した第１の形態に係る強化繊維基材を用いた成形方法と同様の方法が適用できる。
【０１７７】
本発明の複合材料の用途は、特に限定されないが、極めて高いＣＡＩ、ＯＨＣ、ＣＳ等の優れた力学特性を有しているため、特に航空機、自動車、または、船舶等の輸送機器における一次構造部材、二次構造部材、外装部材、内装部材もしくはそれらの部品のいずれかに用いられると、その効果を最大限に発現する。
【０１７８】
図６は、航空機の一次構造部材を示す概略斜視図である。図６において、航空機５１は、主翼５２、床支持桁５３、胴体５４、垂直尾翼５５、水平尾翼５６等の各構造部材からなる。これらの構造部材に、本発明の一方向性強化繊維布帛に、マトリックス樹脂が含浸されて成形された複合材料を使用すると、優れた力学特性を発現するだけでなく、高い生産性で構造部材が製造できる。
【０１７９】
図７は、本発明の複合材料が用いられた構造要素の一例の概略斜視図である。図７において、構造部材６１は、スキン材６２、桁材６３、スティフナ材６４からなる。従来は、スキン材、桁材、スティフナ材をそれぞれ別々に成形し、これをリベットや接着剤にて接合して構造部材を製造していたが、本発明の複合材料によれば、スキン材と桁材やスティフナ材とを一体成形することが可能となり、構造部材の成形コストを大幅に低減することができる。
【０１８０】
次に、前述の本発明の第３の形態に係る強化繊維基材および複合材料に関して、図面を参照しながら説明する。
【０１８１】
図８は、本発明の第３の形態に係る強化繊維基材の一態様を示す平面図である。図８において、本発明に係る一方向性強化繊維基材８１は、強化繊維糸条８５が長手方向に並行に配向され、その強化繊維糸条８５の間に表面が凹凸したスペーサ糸８６が配列されてシートをなし、そのシート上に樹脂材料８７が点状に付着されて一体化されたものである。
【０１８２】
前記したように、通常、ＲＴＭ成形法やＶａ−ＲＴＭ成形法においては、複数層に積層した強化繊維基材に対し、バッグ面あるいは金型に設けた注入孔からマトリックス樹脂を注入し、強化繊維基材積層体の厚み方向および積層体の層間の平面方向にマトリックス樹脂が流れつつ強化繊維基材に樹脂が含浸されることを理想とするが、各層の強化繊維基材の厚み方向の樹脂含浸性が低いと、マトリックス樹脂は厚み方向に流れず面方向への拡がりが進み、遂には積層体の端部から吸引孔へと流れてしまい、積層体の中央部に未含浸部が生じる結果となっていた。
【０１８３】
本発明の一方向性強化繊維基材は、強化繊維糸条間に配列されたスペーサ糸は強化繊維糸条と互いに隣接しているが、スペーサ糸の表面が凹凸しているために凸部が強化繊維糸条との境界を形成するので、凹部は基材の厚み方向への空隙が生じ、マトリックス樹脂はその空隙が樹脂パスとなって厚み方向へのマトリックス樹脂の流れを促進させることができるという作用効果を有する。
【０１８４】
本発明の第３の形態に係る強化繊維基材の第１の特徴としての、スペーサ糸８６の表面を凹凸させる方法については特に限定されないが、例えば２本の糸を撚り合わせる際に一方の糸をオーバーフィードさせることによりオーバーフィードさせない糸の周りにオーバーフィードさせた糸が巻き付いた形態の糸が得られ、その巻き付け糸により表面凸凹のスペーサ糸が得られる。
【０１８５】
特に表面凹凸を大きくするためには巻き付け糸を例えば２０〜１５０ｔｅｘの範囲で太くすることが好ましい。また、凸凹感を鮮明に出現させるためには、予め撚り合わせる糸に５０〜２００ターン／ｍの撚りを掛けておき、同方向に５０〜３００ターン／ｍ程度に撚り合わせることが好ましい。さらに、前記２本の撚り糸の上からもう１本の糸で前記撚り方向とは逆撚りを掛けることにより、先に掛けた撚りが固定されるし、撚りによる解撚トルクが作用しないので好ましい態様である。また、スペーサ糸は芯糸の周りにＳ方向とＺ方向に巻き付けるダブルカバーリング糸であってもよく、この際にもＳまたはＺ方向に巻き付ける糸を太くし、さらにカバーリング加撚方向に撚りを掛けておくと最大糸幅と最小糸幅の差が大きくなり好ましいものである。なお、スペーサ糸の糸幅は、糸軸に対して直角方向の糸幅を読みとり顕微鏡で測定した際の糸幅で、本発明においては糸幅をＮ＝１００で測定した際の最大幅／最小幅比が１．２以上であることが好ましく、さらには１．５以上であることがより好ましい。
【０１８６】
また、スペーサ糸を構成する糸種はガラス繊維、炭素繊維などであってもよいがガラス繊維であると細繊度糸でも安価であるし、また殆ど吸水しないので、航空機部材に望まれるホット／ウェット特性が低下するようなことがなく、またカップリング処理を行うことで樹脂との接着が優れ、破壊の起点となりようなことがなく好ましいものである。スペーサ糸の繊度としては、太い方が凹凸が大きくできるので好ましいが、スペーサ糸の直径が基材の厚さより大きくなると積層した際にスペーサ糸の箇所が厚くなり隣接層が波打つ問題があり、スペーサ糸の直径と基材厚さとを実質的に等しくすることが好ましい。
【０１８７】
基材表面を平滑にするためには強化繊維糸条の断面を矩形にすることが最も好ましい。しかし、実際強化繊維糸条は円形に収束されたものであるからシート状にしても楕円形となり強化繊維糸条間の厚みが薄くなるのが普通であるが、スペーサ糸の直径と基材厚さを同等にすることにより強化繊維糸条間の厚みがスペーサ糸でカバーされ積層されても各層が波打つようなことがないものである。
【０１８８】
上記理由から織物目付Ｗ（g/ｍ2）とスペーサ糸の平均直径Ｄ(mm)が以下の関係にあることが好ましい。
Ｄ＝Ｗ／（８００〜１２００）
【０１８９】
本発明の第３の形態に係る強化繊維基材の第２の特徴として、上記強化繊維糸条８５およびスペーサ糸８６が一方向に引き揃えられた強化繊維シートの少なくとも片表面には樹脂材料が付着されている。樹脂材料としては、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂、またはそれらの混合物である。強化繊維基材として一体化あるいはプリフォームにする際の接着性を得るためには、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂を単独で用いても良いが、ＣＡＩなど耐衝撃性が要求される場合においては靭性に優れた熱可塑性樹脂が好ましい。
【０１９０】
熱可塑性樹脂としては、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネイト、ポリアセタール、ポリフェニリンオキサイド、ポリフェニリンスルファイド、ポリアリレート、ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアラミド、ポリベンゾイミダール、ポリエチレン、ポリプロピレンなどである。
【０１９１】
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂などである。
【０１９２】
付着量としては、２〜２０重量％であることが必要であり、５〜２０重量％の範囲がより好ましい。強化繊維基材として一体化を目的とする際には、出来るだけ付着量が多いことが好ましいが、２０重量％を越えると、樹脂材料が強化繊維基材表面を覆ってしまうためにマトリックス樹脂が基材厚み方向に抜け難くなる問題があるため、２０重量％以下であることが好ましい。
【０１９３】
一方、付着量が２重量％未満であると、形態保持が出来ないばかりか、積層時の接着が不十分となり効果が得られない傾向がある。
【０１９４】
付着形態は特に限定されないが点状であることが好ましい。点状とするためには樹脂材料を直径４００μｍ以下の粒子状として強化繊維基材上に塗布し、加熱により粒子状の樹脂材料を軟化または溶融させて基材に付着させることが出来る。この様に、点状で付着させることにより、樹脂材料が基材全面を覆うようなことがないので、基材厚み方向へのマトリックス樹脂含浸が大きく阻害されることがないので好ましいものである。樹脂材料のガラス転移点温度は０〜１００℃であることが好ましい。
【０１９５】
樹脂材料を基材に付着させる際、その樹脂のガラス転移点温度以上に加熱し、樹脂が軟化または溶融状態にせねばならないが、ガラス転移点温度が１００℃以下とすることで、高温に加熱することなく付着させることが可能であるし、また積層時の接着温度も高温にする必要がないので好ましい。粘着性が必要な場合においては、できるだけガラス転移点温度が低い樹脂が好ましいが、あまりに低いと、成形体にした際の高温特性が低下する問題があり、ガラス転移点温度は０℃以上であることが好ましい。
【０１９６】
図９は、本発明の一方向強化繊維基材の別の一実施態様例を示すもので、本発明の強化繊維基材８２は、前記強化繊維糸条８５およびスペーサ糸８６に直角方向に緯方向補助繊維糸条８８が等ピッチで配向し、強化繊維糸条８５およびスペーサ糸８６と交錯した織物構造をなしている。
【０１９７】
このように織物構造として一体化されていることにより、取り扱い時に強化繊維糸条８５およびスペーサ糸８６がバラバラになるようなことがなく取り扱い性の優れた基材となる。ただし、緯方向補助繊維糸条８８は強化繊維条のクリンプを出来る限り小さくする目的で、細い繊度の糸が好ましく、１０ｔｅｘ以下であることが好ましい。更には好ましくは３ｔｅｘ以下である。緯方向補助繊維糸条の繊度が１０ｔｅｘを越えると強化繊維糸条のクリンプが大きくなり、特に航空機部材に要求される圧縮強度が顕著に低下する問題がある。
【０１９８】
図１０は、さらに本発明の基材の別の一実施例を示し、樹脂材料８９が繊維状で分散した状態で強化繊維シート上に付着した強化繊維基材８３である。繊維状で付着させることにより、繊維がランダム方向に配向するので一方向に並行した強化繊維糸条８５およびスペーサ糸８６の一体化を一層強固に行えるので好ましい態様である。
【０１９９】
繊維状で付着させる方法としては、一方向に並行した強化繊維糸条とスペーサ糸からなる強化繊維シート上に樹脂をメルトブローで吹き付けて付着させることが出来るし、また、メルトブローまたはカードウエッブからなる不織布を一旦作製し、前記強化繊維シートと合わせて加熱ニップローラで熱接着させてもよい。
【０２００】
繊維状で付着させることにより、樹脂材料が強化繊維シート表面を大きく覆うことがないので、樹脂含浸の際の厚み方向へのマトリックス樹脂含浸が阻害されず、好ましい態様である。
【０２０１】
図１１は、さらに本発明の基材の別の一実施例を示すもので、樹脂材料９０は強化繊維糸条８５あるいはスペーサ糸８６と直角方向に連続した細長い帯状で付着させた強化繊維基材８４である。このような形で樹脂材料を付着させることにより、強化繊維糸条８５およびスペーサ糸８６の一体化が確実に行われ、好ましい方法である。
【０２０２】
この場合、帯状の幅は狭い方が好ましく、好ましい範囲としては１〜５ｍｍ程度である。その幅が１ｍｍ未満にすると強化繊維糸条あるいはスペーサ糸の付着力が低下し、取り扱い時に剥がれる問題がある。またその様に樹脂材料を細く付着させるためには非常に小さいノズルから吐出せねばならないため安定性に欠ける問題がある。一方、５ｍｍを越えると、付着した箇所にマトリックス樹脂が含浸し難くなるし、また、強化繊維基材の表面を覆う面積が大きくなるために基材厚み方向への含浸性が低下する問題がある。また、帯条のピッチとしては、帯条の幅に関係するが、５〜３０ｍｍ程度が好ましい。基材の形態安定、靭性付与効果からは出来るだけピッチを小さくした方が好ましいが、ピッチを５ｍｍ未満とすると樹脂材料が基材表面を覆う面積が大きくなるために基材厚み方向への樹脂含浸が低下する問題がある。一方、ピッチが３０ｍｍを越えると、基材に形態安定性が低下するし、樹脂材料が存在しない面積が大きくなり、靭性効果が発揮されない問題がある。帯状で付着させる方法としては、一方向に並行する強化繊維糸条およびスペーサ糸からなる強化繊維シートを一定速度で長手方向に走行させながら、強化繊維糸条と直角方向（シート幅方向）に樹脂吐出ノズル往復動させることにより樹脂材料を付着させることが出来る。その場合、強化繊維シートを移動させがら付着させているので樹脂材料はジグザグ状となるが、本発明はそのような付着形態も含まれるものである。
【０２０３】
そのような付着形態を解消させる方法として吐出ノズルの動きにシートの移動速度を考慮して２次元的な運動を加えることによりコの字型に付着させることが出来る。
【０２０４】
図１２は、本発明のスペーサ糸を説明するための一実施例であって、芯糸９５の周りにカバー糸９４がＺ方向に巻き回し、さらにその上からカバー糸９３がＳ方向に巻き回させたカバーリング糸９２である。前述したように、カバー糸９３の繊度を大きく、かつ撚りを掛けて出来るだけ集束させておくことにより、カバーリング糸９２の表面凹凸が大きくなり好ましいものである。
【０２０５】
上記基材において、強化繊維糸条はマルチフィラメント糸条であり、その種類については特に限定されないが、例えばガラス繊維、ポリアラミド繊維、ＰＢＯ繊維、ＰＶＡ繊維、炭素繊維などが挙げられる。中でも炭素繊維は比強度、比弾性率に優れので、航空機構造材として好ましく用いられる。
【０２０６】
炭素繊維の中でも、ＪＩＳ−Ｒ７６０１に準拠して測定される引張強度が４，５００ＭＰａ以上、引張弾性率が２５０ＧＰａ以上炭素繊維であると、高靭性の成型体を得ることが出来、航空機用として好ましいものである。また、炭素繊維は繊度が太いほど製造コストが安価であることから、太い炭素繊維糸を用いることが基材のコスト面から好ましいが、基材の目付との関係において限界がある。
【０２０７】
本発明の一方向強化繊維基材における基材目付Ｗ（g/ｍ2）と炭素繊維の繊度Ｔ（ｔｅｘ）において次式の関係であることが好ましい。
Ｗ＝k・Ｔ1/2   但し、ｋ＝５〜１５
【０２０８】
図１３は、本発明に係るプリフォーム９１の斜視図で、複数枚の前記一方向性強化繊維基材Ａ１〜Ａ７が交差積層され、樹脂材料により一体化されている。通常、複合材料において、一方向性強化繊維基材を全て同一方向に積層するケースは希で、疑似等方積層が用いられる。実際には、部材の要求特性によって積層構成が決められるものであるが、航空機一次構造材においては同一方向積層の割合が多い。本発明に係るプリフォーム９１における各一方向性強化繊維基材の積層構成は特に限定されるものでなく、複合材料の要求にによって適宜選択されるものである。また、本発明の一方向性強化繊維基材と他の強化繊維基材、例えば二方向織物基材などを組み合わせてもよい。本発明に係るプリフォーム９１は、それを構成する一方向性強化繊維基材のスペーサ糸の凹部の空隙部による樹脂パスにより、分厚く積層されていても、厚み方向へ容易に液状のマトリックス樹脂が含浸するので、未含浸部生じることなく複合材料を得ることが可能である。
【０２０９】
次に、本発明の複合材料（繊維強化樹脂成形体）は、上記プリフォームにマトリックス樹脂が含浸されて硬化されたものである。
【０２１０】
本発明の複合材料の製造方法としては、前記プリフォームを型内にセットし、型内を減圧した状態で液状樹脂を注入し、基材に樹脂を含浸させた後に硬化させる方法である。
【０２１１】
マトリックス樹脂としては、粘度が低い方が短時間に含浸させることができ、かかる樹脂粘度としては、注入温度において４００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、さらには２００ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。注入温度における１時間後の粘度が６００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、４００ｍＰａ・ｓ以下がより好ましいものである。注入温度は１００℃以下であると設備面や作業面から容易にできるので好ましい。
【０２１２】
マトリックス樹脂の種類としては、熱硬化性樹脂であって、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シアネートエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、アクリル樹脂から選ばれたる少なくとも１種である。
【０２１３】
本発明の複合材料（繊維強化樹脂成形体）は航空機用部材用として使われることから靭性を付与する際には、前記樹脂にエラストマーやゴムを添加することが可能であるし、また硬化剤、触媒等の添加を行うことが出来る。
【実施例】
【０２１４】
以下、実施例、比較例に基づいて、本発明を説明する。なお、実施例および比較例に用いた原材料および成形方法は、次の通りである。
【０２１５】
１．強化繊維糸条：
＜強化繊維糸条Ａ＞
ＰＡＮ系炭素繊維、２４，０００フィラメント、繊度：１，０３０ｔｅｘ、引張強度：５．９ＧＰａ、引張弾性率：２９５ＧＰａ、破断伸度：２．０％、破壊歪エネルギー：５９ＭＪ／ｍ3
＜強化繊維糸条Ｂ＞
ＰＡＮ系炭素繊維、６，０００フィラメント、繊度：３９６ｔｅｘ、引張強度：３．５ＧＰａ、引張弾性率：２３５ＧＰａ、破断伸度：１．５％、破壊歪エネルギー：２６ＭＪ／ｍ3
＜強化繊維糸条Ｃ＞
ＰＡＮ系炭素繊維、２４，０００フィラメント、繊度：１，０３０ｔｅｘ、引張強度：５．８ＧＰａ、引張弾性率：２９５ＧＰａ
【０２１６】
２．補助繊維糸条：
＜補助繊維糸条Ａ＞
ガラス繊維、ＥＣＥ２２５  １／０  １．０Ｚ、繊度：２２．５ｔｅｘ、伸度：３％以上、バインダータイプ”ＤＰ”（日東紡績（株）製）
＜補助繊維糸条Ｂ＞
ポリアミド６６繊維、７フィラメント、繊度：１．７ｔｅｘ、融点：２５５℃、油分：０．６％
＜補助繊維糸条Ｃ＞
ＰＡＮ系炭素繊維、１，０００フィラメント、繊度：６６ｔｅｘ、引張強度：３．５ＧＰａ、引張弾性率：２３５ＧＰａ、破断伸度：１．５％、破壊歪エネルギー：２６ＭＪ／ｍ3
＜補助繊維糸条Ｄ＞
低融点ポリアミド繊維（共重合ポリアミド繊維）、１０フィラメント、繊度：５．５ｔｅｘ、融点：１１５℃
【０２１７】
３．樹脂材料：
ポリエーテルスルフォン樹脂（住友化学工業（株）製”スミカエクセル”（登録商標）5003P）６０重量％（主成分）と次のエポキシ樹脂組成物４０重量％（副成分）とを２軸押出機にて溶融混練して相溶させた樹脂組成物を、冷凍粉砕して粒子にした。平均粒子径Ｄ50（レーザー回折・散乱法を用いた（株）セイシン企業製ＬＭＳ−２４にて測定）：１１５μｍ、ガラス転移点：９２℃。
【０２１８】
エポキシ樹脂組成物−ジャパンエポキシレジン（株）製”エピコート”（登録商標）806を２１重量部、日本化薬（株）製NC-3000を１２．５重量部、および、日産化学工業（株）製TEPIC-Pを４重量部を、１００℃で均一になるまで攪拌したもの。
【０２１９】
４．マトリックス樹脂：
次の主液１００重量部に、次の硬化液を３９重量部加え、８０℃にて均一になる様に撹拌したエポキシ樹脂組成物。８０℃におけるＥ型粘度計による粘度：５５ｍＰａ・ｓ、１時間後の粘度：１８０ｍＰａ・ｓ、１８０℃で２時間硬化後のガラス転移点：１９７℃、曲げ弾性率（ＪＩＳ−Ｋ７１７１）：３．３ＧＰａ。
【０２２０】
主液−エポキシとして、Vantico（株）製”アラルダイト”（登録商標）MY-721を４０重量部、ジャパンエポキシレジン（株）製”エピコート”825を３５重量部、日本化薬（株）製GANを１５重量部、および、ジャパンエポキシレジン（株）製”エピコート”630を１０重量部を７０℃で１時間攪拌して均一溶解させたもの。
【０２２１】
硬化液−ポリアミンとして、ジャパンエポキシレジン（株）製”エピキュア”（登録商標）Ｗを７０重量部、三井化学ファイン（株）製３，３’−ジアミノジフェニルスルホンを２０重量部、および、住友化学工業社製”スミキュア”（登録商標）Ｓを１０重量部を１００℃で１時間攪拌して均一にした後に７０℃に降温し、硬化促進剤として、宇部興産（株）製ｔ−ブチルカテコールを２重量部を更に７０℃で３０分間攪拌して均一溶解させたもの。
【０２２２】
実施例１：
１８４本の上記強化繊維糸条Ａをお互いに並行に引き揃え（引出工程）、１．８本／ｃｍの密度で一方向に配列し、１ｍ幅のシート状の強化繊維糸条群を形成した。また、補助繊維糸条Ａを、お互いが並行に引き揃え、１．８本／ｃｍの密度で、強化繊維糸条Ａ群と同じ方向で、かつ、強化繊維糸条Ａと交互に一方向に配列し、経方向補助繊維糸条群を形成した。両者を用いてシート状の経方向糸条群を形成した。次に、補助繊維糸条Ｂを、お互いに並行に引き揃え、３本／ｃｍの密度で、経方向糸条群と直交する方向に配列し、上記補助繊維糸条Ａと補助繊維糸条Ｂとを織機を用いて平織組織に交錯させ、一方向性ノンクリンプ織物を形成した。かかる一方向性ノンクリンプ織物に、粒子状の樹脂材料を、ノードソン（株）製トリボIIガンにて均一分散させながら、表面に２６ｇ／ｍ2（１４重量％）塗布し、１８５℃、０．３ｍ／ｍｉｎの条件にて遠赤外線ヒーターを通過させ、樹脂材料を基材片表面に接着した（基材形成工程）。次いで、離型紙で挟み、１６０℃のプレスロールを連続的に通過させ（加圧工程）、冷却した後、ロールに巻き取った（巻取工程）。
【０２２３】
得られた強化繊維基材は、樹脂材料によって交錯点が固定されているため、基材の取扱性に優れるだけでなく、強化繊維糸条の真直性を保つことができた。また、基材の嵩は低く、平滑で、非常に取扱性に優れ、積層の自動化にたえ得るレベルのものであった。強化繊維糸条単位面積あたりの重量は１９０ｇ／ｍ2、基材の厚みは０．２４ｍｍ、Ｖpfは４４％であった。
【０２２４】
比較例１：
基材形成工程で、補助繊維糸条Ａを、お互いに並行に引き揃え、３本／ｃｍの密度で、上記強化繊維糸条Ａ群と直交する方向に配列し、強化繊維糸条Ａと補助繊維糸条Ａとを、織機を用いて平織組織に交錯させ、一方向性織物を形成した点と、加圧工程を通過させなかった以外は実施例１と同様にして強化繊維基材を得た。
【０２２５】
得られた強化繊維基材は、嵩高く、表面の凹凸も大きかった。なお、強化繊維糸条の単位面積あたりの重量は１９０ｇ／ｍ2、基材の厚みは０．３４ｍｍ、Ｖpfは３１％であった。
【０２２６】
実施例２、比較例２：
実施例１、比較例１の強化繊維基材を用いて、次の成形方法によって、前述した要件ａ〜ｃに合致する複合材料を成形し、評価した。
【０２２７】
＜成形方法＞
以下に、本発明の複合材料の製造方法を、図面を参照しながら説明する。
図１４は、本発明の複合材料の製造装置の一態様の概略断面図である。図１４に示す様に、平面状のアルミ製成形型７２の表面に、強化繊維基材７１を所定の枚数と角度で積層する。積層体の最表面にピールプライ７３であるポリエステル繊維の離型処理された織物を配置し、その上に樹脂拡散媒体（メディア）７４であるポリプロピレン製メッシュ状シートを配置し、更にその上に、押さえ板となるアルミ製カウルプレート８０を配置する。積層体が成形型と接した周囲には、エッジ・ブリーザー７６であるポリエステル繊維の不織布を複数枚積層して張り巡らす。真空吸引口７８やエッジ・ブリーザー７６から最も近いメディアまでの距離が１０ｍｍ以上離れるようにメディアの平面視の最大外形がメディア面の積層体の平面視の最大外形よりも１０〜５０ｍｍ程度小さくなるように配置する（図示せず）。全体をバッグ材７５であるナイロンフィルムで覆い、バッグ材７５と成形型７２の周囲を、シール材７７で密閉する。樹脂注入口７９は、メディアに接するように取り付け、シール材で密閉する。真空吸引口７８は、樹脂注入口７９から遠いエッジ・ブリーザー７６上に取り付け、同様にシールする。真空吸引口７８から吸引し、バッグ材７５の内が０．０８〜０．１ＭＰａの圧力になるように真空吸引する。３℃／ｍｉｎの速度で、装置全体を８０℃に昇温する。真空吸引を継続しながら、積層体が８０℃に達してから１時間保持する。その後、樹脂注入口７９のバルブを解放して、メディアからマトリックス樹脂を必要な量だけ注入する。含浸が完了したら、樹脂注入口７９のバルブを閉め、マトリックス樹脂の注入を中止する。なお、真空吸引は、注入開始から４時間継続する。１．５℃／ｍｉｎの速度で、装置全体を１３０℃まで昇温する。１３０℃に達した時点で、真空吸引口７８をシールして吸引を中止する。この時、バッグ材７５の中を真空状態に保つ様にシールする。１３０℃に達してから２時間保持してマトリックス樹脂を硬化させる。その後、３℃／ｍｉｎの速度で常温まで降温する。バッグ材７５、ピールプライ７３およびメディア７４を除去して、一旦、複合材料を取り出す。次いで複合材料を、成形型上に置き（フリースタンド状態）、１．５℃／ｍｉｎの速度で１８０℃まで昇温する。１８０℃に達してから２時間保持してマトリックス樹脂を二次硬化させる。その後、３℃／ｍｉｎの速度で常温まで降温して、複合材料を得る。以上の結果を表１にまとめた。
【０２２８】
【表１】
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【０２２９】
表１から分かるように、複合材料の力学特性に関し、本実施例のものは、要件ａ〜ｃの全てを満たし、非常に高い値を示した。また、複合材料の断面を観察した結果、実施例１の強化繊維基材の層のうねりは、比較例１に比べて小さい。これに起因して、極めて高い力学特性を発現したと推測される。
【０２３０】
実施例３：
強化繊維糸条Ａを、お互いに並行に引き揃え、１．８エンド／ｃｍの密度で一方向に配列し、シート状の強化繊維糸条Ａ群を形成した。補助繊維糸条Ｂ（ポリアミド繊維糸条）を、お互いに並行に引き揃え、１エンド／ｃｍの密度で、強化繊維糸条Ａ群と直交する方向に交差させて不織組織を形成した。
【０２３１】
樹脂材料を、ノードソン（株）製トリボIIガンにて圧縮空気にて均一分散させながら、表面に４重量％塗布した。その後、離型紙に挟み、１８０℃、加圧シリンダ圧０．２ＭＰａ（加圧力１．５ｋＮ）、０．５ｍ／ｍｉｎの条件にてホットプレスロール（３０ｃｍ幅）を通過させ、樹脂材料を表面に接着した。裏面についても同様に樹脂材料を８ｇ／ｍ2（４重量％）接着させ、合計１６ｇ／ｍ2（８重量％）を表裏面にそれぞれ接着した。
【０２３２】
得られた一方向性強化繊維布帛は、樹脂材料が接着される前の不織組織では、それ単独では取り扱えなかったが、樹脂材料によって炭素繊維糸条とポリアミド繊維糸条とが固定され、取り扱いが可能となった。補助繊維目付は０．２ｇ／ｍ2で、炭素繊維目付（１９０ｇ／ｍ2）の０．１％、ポリアミド繊維糸条の厚みは３０μｍ、強化繊維糸条Ａ同士の隙間は実質的に存在しなかった。
【０２３３】
実施例４：
補助繊維糸条Ｂ（ポリアミド繊維糸条）を、お互いに並行に引き揃え、３エンド／ｃｍの密度で、実施例３の強化繊維糸条Ａ群と直交する方向に配列し、強化繊維糸条Ａと補助繊維糸条Ｂとを交錯させ、織機を用いて平織組織を形成した（一方向性織物）。
【０２３４】
樹脂材料を、エンボスロールとドクターブレードにて計量しながら自然落下させ、振動ネットを介して均一分散させながら、表面に１５ｇ／ｍ2（７重量％）塗布した。その後、１８５℃、０．３ｍ／ｍｉｎの条件にて遠赤外線ヒーターを通過させ、樹脂材料を表面にのみ接着した。なお、裏面には樹脂材料を接着させなかった。
【０２３５】
得られた一方向性強化繊維布帛は、樹脂材料以外にも、強化繊維糸条Ａと補助繊維糸条Ｂとが交錯して布帛を固定しているため、実施例３のものより形態安定性に優れた。補助繊維目付は０．５ｇ／ｍ2で、炭素繊維目付（１９０ｇ／ｍ2）の０．３％、ポリアミド繊維糸条の厚みは３０μｍ、強化繊維糸条Ａ同士の隙間は０．２ｍｍであった。
【０２３６】
実施例５：
強化繊維糸条Ａを２．８エンド／ｃｍの密度で用い、樹脂材料を２３ｇ／ｍ2（７重量％）塗布した以外は実施例４と同様にして一方向性織物を得た。
【０２３７】
得られた一方向性強化繊維布帛は、強化繊維糸条Ａと補助繊維糸条Ｂとがより多い箇所で交錯して布帛を固定しているため、実施例４のものより形態安定性に優れた。補助繊維目付は０．５ｇ／ｍ2で、炭素繊維目付（２８５ｇ／ｍ2）の０．２％、ポリアミド繊維糸条の厚みは３０μｍ、強化繊維糸条Ａ同士の隙間は０．１ｍｍであった。
【０２３８】
実施例６：
強化繊維糸条Ｂを４．８エンド／ｃｍの密度で用いた以外は実施例４と同様にして一方向性織物を得た。
【０２３９】
得られた一方向性強化繊維布帛は、強化繊維糸条Ｂと補助繊維糸条Ｂとがより多い箇所で交錯して布帛を固定しているため、実施例４のものより形態安定性に優れた。補助繊維目付は０．５ｇ／ｍ2で、炭素繊維目付（１９０ｇ／ｍ2）の０．３％、ポリアミド繊維糸条の厚みは３０μｍ、強化繊維糸条Ｂ同士の隙間は０．１ｍｍであった。
【０２４０】
実施例７：
経方向補助繊維糸条（集束糸条Ａ：補助繊維糸条Ａ（ガラス繊維糸条）に補助繊維糸条Ｄ（低融点ポリアミド繊維糸条）を２５０回／ｍでカバリングしたもの）を、互いに並行に引き揃え、１．８エンド／ｃｍの密度で、実施例３の強化繊維糸条Ａ群と同じ方向に一方向に配列した。かかる強化繊維糸条Ａと集束糸条Ａとは、交互に配列し、両者を用いてシート状の複合糸条群を形成した。
【０２４１】
補助繊維糸条Ｂ（ポリアミド繊維糸条）を、互いに並行に引き揃え、３エンド／ｃｍの密度で、複合糸条群と直交する方向に配列し、集束糸条Ａと補助繊維糸条Ｂとを交錯させ、織機を用いて平織組織を形成した（一方向性ノンクリンプ織物）。なお、樹脂材料は、実施例４と同じ方法で２７ｇ／ｍ2 （１２重量％）接着した。
【０２４２】
得られた一方向性強化繊維布帛は、樹脂材料以外にも、集束糸条Ａとポリアミド繊維糸条とが、強固に交錯して布帛を固定しているため、実施例４のものより形態安定性に一層優れた。また、補助繊維目付は０．５ｇ／ｍ2で、炭素繊維目付（１９０ｇ／ｍ2）の０．３％、ポリアミド繊維糸条の厚みは３０μｍであった。経方向補助繊維目付は４．５ｇ／ｍ2で、炭素繊維目付の２．３％であった。強化繊維糸条Ａ同士の隙間は０．４ｍｍと、集束糸条Ａの配列により実施例４よりも広く確保できた。
【０２４３】
実施例８：
経方向補助繊維糸条として、補助繊維糸条Ｃ（炭素繊維糸条）を用いた以外は実施例７と同様にして一方向性織物を得た。得られた一方向性強化繊維布帛は、強化繊維糸条Ａと補助繊維糸条Ｃとが強固に交錯して布帛を固定しているため、実施例４のものより形態安定性に一層優れた。経方向補助繊維目付は１３ｇ／ｍ2で、強化繊維目付の６．８％、強化繊維糸条Ａの隙間は、補助繊維糸条Ｃの配列により実施例７よりも広く確保できた。
【０２４４】
実施例９：
実施例３で形成した不織組織について、その強化繊維糸条の間に経方向補助繊維糸条（補助繊維糸条Ｂ：ポリアミド繊維糸条）が、鎖編組織（チェーンステッチ）にて５ゲージ（５ウェール／２５ｍｍ）の密度で配置されるように、多軸挿入ステッチ機を用いて、複合組織を形成した。ここで、袋編みとなるように緯方向に補助繊維糸条Ｂを挿入した。なお、支持体として、ナイロン１２不織布（２ｇ／ｍ2 、メルトブローにて作製）を用いた。かかる組織は、それ単独でも十分取り扱いが可能であった。なお、樹脂材料は、実施例４と同様に接着した。
【０２４５】
得られた一方向性強化繊維布帛は、樹脂材料以外にも、ポリアミド繊維糸条同士が強固に交錯して布帛を固定しているため、形態安定性に一層優れた。また、補助繊維目付は０．５ｇ／ｍ2で、炭素繊維目付の０．３％、ポリアミド繊維糸条の厚みは３０μｍであった。経方向補助繊維目付は１．１ｇ／ｍ2で、炭素繊維目付（１９０ｇ／ｍ2）の０．６％であった。また、強化繊維糸条Ａ同士の隙間は、経方向補助繊維糸条の配列により０．４ｍｍと、実施例６と同等以上に広く確保できた。
【０２４６】
実施例１０：
実施例３〜９の一方向性強化繊維布帛を用いて、前述の要件ａ、ｃ、ｄに合致する複合材料を、上記成形方法にてそれぞれ成形し、前述した衝撃付与後の常温圧縮強度（ＣＡＩ）、常温有孔圧縮強度（ＯＨＣ／ＲＴ）、湿熱処理後の高温有孔圧縮強度（ＯＨＣ／ＨＷ）、常温０°圧縮強度（ＣＳ／ＲＴ）、湿熱処理後の高温０°圧縮強度（ＣＳ／ＨＷ）について評価した。
【０２４７】
実施例３〜９の一方向性強化繊維布帛は、積層する際のタック性等の優れ、成形する時間を短くできた。また、得られた複合材料は、どこにも未含浸部が見当たらず、良好な成形が行われていることが実証された。
【０２４８】
比較例３：
強化繊維糸条Ａを用い、補助繊維糸条Ａ（ガラス繊維糸条）を用いた以外は実施例４と同様にして一方向性織物を得た。得られた一方向性強化繊維布帛は、取扱性は良好であったが、後述の如く、複合材料に成形した時の力学特性に劣るものであった。補助繊維目付は６．８ｇ／ｍ2で、炭素繊維目付の３．６％、ガラス繊維糸条の厚みは６０μｍ、強化繊維糸条Ａの隙間は０．２ｍｍであった。
【０２４９】
比較例４：
樹脂材料を用いなかった以外は、実施例７と同様にして一方向性ノンクリンプ織物を得た。得られた一方向性強化繊維布帛は、樹脂材料を用いてないため、取り扱いが非常に困難で、実施例７より格段に形態安定性に劣った。
【０２５０】
比較例５：
比較例３、４で得られた一方向性強化繊維布帛について、実施例１０と同様に複合材料を成形し、評価に供した。比較例３のものは樹脂材料によりタック性が発現したが、比較例４のものは、積層する際にタック性が発現せず、積層に時間が掛かり、生産性に劣った。以上の結果を表２にまとめた。
【０２５１】
【表２】
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【０２５２】
複合材料の力学特性に関し、本実施例のものは、上記要件の全てを満たし、非常に高い値を示した。中でも、実施例３および７のものが特に優れた。実施例６のものは、炭素繊維の破壊歪エネルギーに劣るものであったため、実施例４よりも大幅にＣＡＩが低くなっている。
【０２５３】
複合材料の断面を観察した結果、実施例７の複合材料における炭素繊維糸条の断面が矩形状であるのに対し、実施例４は楕円状であった。なお、実施例３は、糸条の痕跡が残存していない。すなわち、実施例７の一方向性強化繊維布帛の層のうねりは、実施例４に比べて大幅に小さく、実施例３と同等とであった。これに起因し、極めて高い力学特性を発現したと推測される。
【０２５４】
一方、比較例３のものは、補助繊維糸条の繊度が本発明の範囲外であるので、特にＯＨＣ、ＣＳに劣った。比較例４のものは、ＣＡＩに著しく劣った。
【０２５５】
一方向性強化繊維基材の取扱性、およびマトリックス樹脂の含浸性については、実施例３、４に比べて実施例５、７、８、９のものが優れた。比較例４のものは、樹脂材料を用いていないので、実施例３、４と同等以下の含浸性であった。すなわち、本発明の最も好ましい態様の一つとしては、実施例７のものということができる。
【０２５６】
実施例１１：
図９および図１２に示した基材およびカバーリング糸とにおいて、強化繊維糸条５として、強化繊維糸条Ｃ（炭素繊維糸）を、１．８７本／ｃｍの密度で配列し、そして、スペーサ糸６としてガラスヤーンＥＣＥ２２５  １／０  ２本を引き揃えて芯糸し、その上からガラスヤーンＥＣＥ２２５  １／０をＳ／Ｚ方向でそれぞれ３００ターン／ｍのダブルカバーリング糸を、前記強化繊維糸条間に配列してたて糸として準備し、よこ糸として繊度が１．７ｔｅｘのポリアミド６６フィラメント糸を用いて３．０本／ｃｍの密度で、炭素繊維糸とスペーサ糸を平織組織で製織した。上記カバーリング糸の最大糸幅／最小糸幅比は１．６であった。
【０２５７】
織物にした後、ポリエーテルスルホンとエポキシ樹脂の含有率が６０：４０の樹脂組成物の樹脂材料（ガラス転移点温度：６２℃）を粉砕した粒子を織物上に２８ｇ／ｍ2塗布し、遠赤外線ヒータで加熱して樹脂材料を織物面に付着させ、本発明の一方向性強化繊維基材を得た。得られた一方向性強化繊維基材を７０ｃｍ×７０ｃｍサイズで〔−４５°／０°／＋４５°／９０°〕3Sで構成で２４枚を積層した強化繊維基材積層体を得た。
【０２５８】
前記強化繊維基材積層体を成形板の上にセットし、積層体上部の中央部に注入孔を設けた状態でバッグフィルムで覆い、バッグフィルムと成形板と間でシールドテープでシールしてバッグフィルム内を減圧した。
【０２５９】
そして、準備した積層基材を７０℃で１時間加熱した後、マトリックス樹脂として７０℃における樹脂粘度が１３０ｍＰａ・ｓ、７０℃における１時間後の樹脂粘度が３２０ｍＰａ・ｓの液状樹脂を用い、樹脂注入を行った。樹脂注入後、２０分で真空チューブまで流出するのが観察された。
【０２６０】
そして樹脂注入後１．５時間経過後、１３０℃まで１．５℃／分の昇温速度で昇温し、１３０℃で２時間保持した後バッグフィルムを剥がして成形体を取り出した。その成形体を１８０℃、２時間のアフターキュア行って成形体を得た。
【０２６１】
得られた成形体の断面における各層のうねりは殆どなく、従来のプリプレグによるオートクレーブ成形による断面並のうねりであった。
【０２６２】
比較例６：
実施例１１に対して、スペーサ糸６を使わない他は同じ条件で織物、および樹脂材料付着および強化繊維基材積層体を得、さらに実施例１１と同じ方法で成形を行った。
【０２６３】
しかしながら、比較例６の織物はマトリックス樹脂パスとなるスペーサ糸による隙間がないため６０分経過して樹脂が最下面まで到達しないため中断した。中断した成形体の中央部の断面を観察すると、最下面の中央部に約２０ｍｍ直径ほどは樹脂が届いて濡れている様子であったが、その周りは全くマトリックス樹脂が届いていない状況であった。
【０２６４】
上記実施例１１と比較例６を一方向性強化繊維基材としての違いを明確にするため基材の通気量を測定した（ＪＩＳ−Ｌ１０９６、フラジール形法、Ａ法）結果、実施例１１の基材は５６ｃｍ3／（ｃｍ2 ・ｓｅｃ）であるに対して比較例６の基材は１２ｃｍ3／（ｃｍ2 ・ｓｅｃ）と大きな差があることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【０２６５】
【図１】本発明における複合材料の断面での基材の最大振れ幅を説明するための複合材料の断面図である。
【図２】本発明の一実施態様に係る強化繊維基材の概略平面図である。
【図３】本発明の別の実施態様に係る強化繊維基材の概略断面図である。
【図４】本発明の強化繊維基材に用いる布帛の一例を示す概略斜視図である。
【図５】本発明の強化繊維基材に用いる布帛の他の例を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の強化繊維基材が適用される航空機の部位の例を示す概略斜視図である。
【図７】本発明の強化繊維基材が適用される他の例を示す構造要素の概略斜視図である。
【図８】本発明のさらに別の実施態様に係る強化繊維基材の概略平面図である。
【図９】本発明のさらに別の実施態様に係る強化繊維基材の概略平面図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施態様に係る強化繊維基材の概略平面図である。
【図１１】本発明のさらに別の実施態様に係る強化繊維基材の概略平面図である。
【図１２】本発明の強化繊維基材に用いるスペーサ糸の一例を示す平面図である。
【図１３】本発明の強化繊維基材の積層体の一例を示す概略斜視図である。
【図１４】本発明の強化繊維基材を用いた複合材料の成形装置の一例を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
【０２６６】
１１、２１、７１、８１、８２、８３、８４：強化繊維基材
１２、２２、２６、３２、４２、８５：強化繊維糸条
１３、２３、２７、３３、４３、８８：補助繊維糸条（緯方向）
１４、２４：樹脂材料
１５、２５、３１、４１：布帛
４４：補助繊維糸条（経方向）
５１：航空機
５２：主翼
５３：床支持桁
５４：胴体
５５：垂直尾翼
５６：水平尾翼
６１：構造要素
６２：スキン材
６３：桁材
６４：スティフナ材
７２：成形型
７３：ピールプライ
７４：樹脂拡散媒体
７５：バッグ材
７６：エッジ・ブリーザー
７７：シール材
７８：真空吸引口
７９：樹脂注入口
８０：カウルプレート
８６：スペーサ糸
８７：樹脂材料（点状）
８９：樹脂材料（繊維状）
９０：樹脂材料（帯状）
９１：プリフォーム
９２：カバーリング糸
９３、９４：カバー糸
９５：芯糸
１００：複合材料
１０１、１０５：９０°層
１０２：＋４５°層
１０３：０°層
１０４：−４５°層
１０６：マトリックス樹脂
１０７：最高位置と最低位置との差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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