JP2022119368A - 繊維構造体及び繊維強化複合材 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ部の機械的特性の低下を抑制できる繊維構造体及び繊維強化複合材を提供すること。【解決手段】繊維構造体２０は、層間結合糸４０を切断して形成された切断端部５０ａを有する非結合糸５０を有する。繊維構造体２０の第１平板部２１及び第２平板部２３は、層間結合糸４０によって積層方向Ｚに結合された部位を有する。繊維構造体２０の曲げ部２２は、非結合糸５０の配置された部位を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、繊維構造体及び繊維強化複合材に関する。

軽量、高強度の材料として繊維強化複合材が使用されている。繊維強化複合材は、強化繊維製の繊維構造体がマトリックス樹脂に複合化されて形成されている。繊維強化複合材は、樹脂自体に比べて機械的特性が向上する。このため、繊維強化複合材は、構造部品として好ましい。

繊維強化複合材には、平板部と、曲げ部を有するものがある。曲げ部は、仮想軸線に沿って繊維構造体が曲げられた部分である。曲げ部では、仮想軸線に交差する繊維束が曲げられている。この繊維束の曲げに伴い、繊維構造体に皺ができてしまう。皺ができたまま繊維構造体にマトリックス樹脂を含浸させると、得られた繊維強化複合材において、皺のできた部位の強度が低下してしまう。

繊維強化複合材の強度低下を抑制するため、曲げ部の皺を減らす又は無くしている。例えば、特許文献１では、曲げ部に発生した皺を無くすようにしている。特許文献１の織物基材は、糸の密度の異なる第１部位と第２部位とを備える。第１部位の密度は、第２部位の密度より低い。このため、第１部位では、第１の糸及び第２の糸の少なくとも一方において、糸同士の間隔が第２部位より広い。そして、第１部位は、糸をずらせる範囲が第２部位よりも広くなるため、織物基材を賦形して曲げ部を形成したとき、第１部位に皺が発生しても、第１の糸及び第２の糸の少なくとも一方をずらして皺を無くしている。

特開２０１３－１１２８９９号公報

ところが、特許文献１のように、曲げ部での繊維束の密度を平板部での繊維束の密度より低くすると、曲げ部の繊維束の量が平板部での繊維束の量より少なくなり、曲げ部の機械的特性が低下してしまう。

上記問題点を解決するための繊維構造体は、複数の第１繊維束が第１配列方向に配列された第１繊維層と、複数の第２繊維束が第２配列方向に配列された第２繊維層とが積層され、前記第１配列方向と前記第２配列方向とが直交し、かつ積層方向の両端の繊維層の繊維束同士が同じ配列方向で積層された積層体と、前記積層体を前記積層方向に結合する層間結合糸と、を有し、前記第１繊維束及び前記第２繊維束が直線状に延びる平板部、及び前記積層方向の両端に位置する前記繊維層と同じ配列方向の繊維束が曲げられた曲げ部を有する繊維構造体であって、前記第１繊維束は、前記繊維構造体における前記第２配列方向の両端の間で連続して延び、前記第２繊維束は、前記繊維構造体における前記第１配列方向の両端の間で連続して延びており、前記層間結合糸を切断して形成された切断端部を有する非結合糸を有し、前記平板部は、前記層間結合糸によって前記積層方向に結合された部位を有し、前記曲げ部は、前記非結合糸が配置された部位を有することを要旨とする。

これによれば、非結合糸の配置された曲げ部では、層間結合糸が切断され、層間結合糸による結合力が弱められている。曲げ部の形成のために繊維束が曲げられたとき、曲げられる繊維束には、当該繊維束を曲げるための力が加わる。このとき、層間結合糸による積層方向への結合力が弱められているため、曲げるための力を受けた繊維束は、当該力を受けて移動できる。したがって、層間結合糸によって結合されたまま繊維束が曲げられたときのように、曲げるための力を受けて繊維束が屈折することを抑制できる。その結果、曲げ部で曲げられている繊維束は、曲げ部に沿って滑らかに曲げられている。よって、繊維構造体の曲げ部での皺の発生を抑制できる。

上記のように、層間結合糸を切断した非結合糸を採用することで曲げ部での皺の発生を抑制しており、皺の発生抑制のために第１繊維層及び第２繊維層のいずれにおいても繊維束の密度を減らしていない。その結果として、曲げ部の機械的特性の低下を抑制しながらも曲げ部での皺の発生を抑制できる。

繊維構造体について、前記曲げ部は、前記積層方向の両端の前記繊維層のうちの少なくとも一方の前記繊維層上に前記切断端部の突出した部位を有していてもよい。
繊維層内に切断端部が入り込んだ繊維構造体をマトリックス樹脂に含浸させて繊維強化複合材とした場合、マトリックス樹脂内に切断端部が突出していない分、マトリックス樹脂だけの部分が形成されやすい。しかし、切断端部が繊維層上に突出することで、マトリックス樹脂だけの部分を減らすことができ、繊維構造体を用いた繊維強化複合材の強度の低下を抑制できる。

繊維構造体について、前記切断端部は、前記積層方向の両端の前記繊維層のうち、前記曲げ部の内側に位置する前記繊維層上に位置していてもよい。
これによれば、曲げ部の内側に位置する繊維層上に切断端部が位置しているため、曲げ部の内側で層間結合糸が切断されている。層間結合糸によって積層体が結合されていると、曲げ部の内側に位置する繊維束は、外側に位置する繊維束よりも屈折しやすい。しかし、曲げ部の内側で層間結合糸が切断されているため、繊維束が曲げ部の内側で屈折することを抑制できる。

繊維構造体について、前記切断端部は、前記曲げ部の折り目に沿って並んでいてもよい。
これによれば、繊維束は、曲げ部の折り目に沿って最も曲げられる。繊維束の最も曲げられる箇所について、層間結合糸による結合力が弱められているため、繊維束が屈折することを抑制できる。

繊維構造体について、前記非結合糸は、前記曲げ部の全領域に配置されていてもよい。
これによれば、曲げ部で曲げられた繊維束の全てに対し、層間結合糸による結合力が弱められているため、曲げ部での皺の発生をより一層抑制できる。

上記問題点を解決するための繊維強化複合材は、繊維構造体にマトリックス樹脂を含浸させることにより構成される繊維強化複合材であって、前記繊維構造体は請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の繊維構造体であることを要旨とする。

これによれば、非結合糸の配置された曲げ部では、層間結合糸が切断され、層間結合糸による結合力が弱められている。曲げ部の形成のために繊維束が曲げられたとき、曲げられる繊維束には、当該繊維束を曲げるための力が加わる。このとき、層間結合糸による積層方向への結合力が弱められているため、曲げるための力を受けた繊維束は、当該力を受けて移動できる。したがって、層間結合糸によって結合されたまま繊維束が曲げられたときのように、曲げるための力を受けて、繊維束が屈折することを抑制できる。その結果、曲げ部で曲げられている繊維束は、曲げ部に沿って滑らかに曲げられている。よって、繊維構造体の曲げ部での皺の発生を抑制できる。

上記のように、層間結合糸を切断した非結合糸を採用することで曲げ部での皺の発生を抑制しており、皺の発生抑制のために第１繊維層及び第２繊維層のいずれにおいても繊維束の密度を減らしていない。その結果として、曲げ部の機械的特性の低下を抑制しながらも曲げ部での皺の発生を抑制でき、繊維強化複合材において、繊維構造体の皺を原因とした強度の低下を抑制できる。

本発明によれば、曲げ部の機械的特性の低下を抑制できる。

繊維強化複合材を模式的に示す斜視図。 曲げ部及び平板部を模式的に示す断面図。 繊維構造体を示す平面図。 第１平板部を示す斜視図。 （ａ）は第１平板部を示す拡大断面図、（ｂ）は非結合糸を示す拡大断面図。 曲げ部を形成する前の繊維構造体を示す部分平面図。 比較例の曲げ部を模式的に示す図。 層間結合糸を切断した状態を示す斜視図。 非結合糸の別例を示す拡大断面図。

以下、繊維構造体及び繊維強化複合材を具体化した一実施形態を図１～図８にしたがって説明する。
図１に示すように、繊維強化複合材１０は、繊維構造体２０にマトリックス樹脂Ｍａを含浸させて形成されている。繊維構造体２０は、繊維強化複合材１０の強化基材である。マトリックス樹脂Ｍａは、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂が使用される。なお、マトリックス樹脂Ｍａは、エポキシ樹脂でなくてもよく、例えばビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂であってもよいし、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂、ＡＢＳ樹脂等といった熱可塑性樹脂であってもよい。

繊維強化複合材１０が水平面上に置かれているものとして重力の方向をＺ軸で示し、水平面に沿う方向をＸ軸とＹ軸で示す。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、互いに直交する。以下の説明では、Ｚ軸と平行な方向を積層方向Ｚともいい、Ｘ軸と平行な方向を第１配列方向Ｘともいう。また、Ｙ軸と平行な方向を第２配列方向Ｙともいう。

繊維強化複合材１０は、第１複合平板部１１と、ドットハッチングで示す複合曲げ部１２と、第２複合平板部１３と、を有する。第１複合平板部１１と、複合曲げ部１２と、第２複合平板部１３は、第２配列方向Ｙに連続する。

積層方向Ｚの外側から第１複合平板部１１を見て、第１複合平板部１１は四角形状であり、同じく積層方向Ｚの外側から第２複合平板部１３を見て、第２複合平板部１３は四角形状である。

複合曲げ部１２は、当該複合曲げ部１２の曲率中心を通過し、Ｘ軸と平行に延びる仮想軸線Ｍを曲げ中心とする。仮想軸線Ｍは第１配列方向Ｘに延びるといえる。
図２及び図３に示すように、繊維構造体２０は、積層体３０と、層間結合糸４０と、非結合糸５０と、を有する。

繊維構造体２０は、第１複合平板部１１の強化基材となる第１平板部２１と、複合曲げ部１２の強化基材となる曲げ部２２と、第２複合平板部１３の強化基材となる第２平板部２３と、を有する。第１平板部２１と、曲げ部２２と、第２平板部２３は、第２配列方向Ｙに連続する。

繊維構造体２０は、積層方向Ｚの第１面に第１表面２０１を有し、積層方向Ｚの第２面に第２表面２０２を有する。繊維構造体２０は、第１表面２０１に谷折りの折り目Ｎが形成される状態に折り曲げられている。この折り目Ｎが位置する側を曲げ部２２の内側とする。したがって、曲げ部２２は、第１表面２０１側が内側となる状態で折り曲げられている。

繊維構造体２０は、第１配列方向Ｘの第１端面に第１側面２０ａを有し、第１配列方向Ｘの第２端面に第２側面２０ｂを有する。繊維構造体２０は、第２配列方向Ｙの第１端面に第３側面２０ｃを有し、第２配列方向Ｙの第２端面に第４側面２０ｄを有する。

図２、図３及び図４に示すように、積層体３０は、第１繊維層としての経糸層３１を複数有するとともに、第２繊維層としての緯糸層３２を複数有する。複数の経糸層３１と複数の緯糸層３２とは交互に積層されている。なお、複数の経糸層３１と複数の緯糸層３２とは交互に積層されていなくてもよい。

経糸層３１と緯糸層３２が積層された方向は積層方向Ｚである。また、積層体３０の積層方向Ｚの両端には経糸層３１が配置されている。このため、積層体３０の積層方向Ｚの両端には経糸３４が配列されている。したがって、積層体３０の積層方向Ｚの両端では、経糸３４同士が同じ配列方向で配置されている。

各経糸層３１は、第１繊維束としての経糸３４が第１配列方向Ｘへ複数配列されることにより形成されている。複数の経糸３４は互いに平行である。全ての経糸３４は、長さが同じである。

各緯糸層３２は、第２繊維束としての緯糸３５が第２配列方向Ｙへ複数配列されることにより形成されている。複数の緯糸３５は互いに平行である。全ての緯糸３５は、長さが同じである。

経糸層３１と緯糸層３２は、第１配列方向Ｘと第２配列方向Ｙが直交するように交互に積層されている。積層体３０は、第１配列方向Ｘを１軸とし、第２配列方向Ｙを２軸とする２軸配向を有する。

経糸３４及び緯糸３５は、複数の強化繊維が束ねられてなる繊維束である。強化繊維は、連続繊維及び非連続繊維のいずれであってもよい。強化繊維は、有機繊維又は無機繊維が使用される。有機繊維としては、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が挙げられ、無機繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維等が挙げられる。

第１平板部２１及び第２平板部２３では、各経糸層３１の各経糸３４は、第２配列方向Ｙに直線状に延びている。また、第１平板部２１及び第２平板部２３では、各緯糸層３２の各緯糸３５は、第１配列方向Ｘに直線状に延びている。曲げ部２２では、各経糸層３１の各経糸３４が滑らかに曲げられる一方で、各緯糸３５は第１配列方向Ｘに直線状に延びている。

繊維構造体２０の第１配列方向Ｘの両端には、緯糸３５の先端面が露出している。緯糸３５は、繊維構造体２０の第１配列方向Ｘの両端の間で連続して延びている。繊維構造体２０の第２配列方向Ｙの両端には、経糸３４の先端面が露出している、経糸３４は、繊維構造体２０の第２配列方向Ｙの両端の間で連続して延びている。つまり、繊維構造体２０の面内糸である経糸３４及び緯糸３５は、繊維構造体２０の内部で切断されていない。

第１側面２０ａには、第１配列方向Ｘの第１端に位置する経糸３４の側縁が露出している。また、第１側面２０ａには、第１配列方向Ｘの第１端に位置する緯糸３５の先端面が露出している。第１側面２０ａでは、当該第１側面２０ａに露出する経糸３４の側縁、及び緯糸３５の先端面が、鉛直面に沿って積層されている。

第２側面２０ｂには、第１配列方向Ｘの第２端に位置する経糸３４の側縁が露出している。また、第２側面２０ｂには、第１配列方向Ｘの第２端に位置する緯糸３５の先端面が露出している。第２側面２０ｂでは、当該第２側面２０ｂに露出する経糸３４の側縁、及び緯糸３５の先端面が、鉛直面に沿って積層されている。

第３側面２０ｃには、第２配列方向Ｙの第１端に位置する経糸３４の先端面が露出している。また、第３側面２０ｃには、第２配列方向Ｙの第１端に位置する緯糸３５の側縁が露出している。第３側面２０ｃでは、当該第３側面２０ｃに露出する経糸３４の先端面、及び緯糸３５の側縁が、鉛直面に沿って積層されている。

第４側面２０ｄには、第２配列方向Ｙの第２端に位置する経糸３４の先端面が露出している。また、第４側面２０ｄには、第２配列方向Ｙの第２端に位置する緯糸３５の側縁が露出している。

第４側面２０ｄでは、積層方向Ｚの第１表面２０１から第２表面２０２に向けて、積層方向Ｚに並ぶ経糸３４同士で先端面の位置が異なっている。つまり、積層方向Ｚに並ぶ経糸３４同士では、第１表面２０１から第２表面２０２に向けて経糸３４の先端面の位置が低くなるように傾斜している。

また、第４側面２０ｄでは、積層方向Ｚの第１表面２０１から第２表面２０２に向けて、積層方向Ｚに並ぶ緯糸３５同士で側縁の位置が異なっている。つまり、積層方向Ｚに並ぶ緯糸３５同士では、第１表面２０１から第２表面２０２に向けて緯糸３５の側縁の位置が低くなるように傾斜している。したがって、第４側面２０ｄでは、積層方向Ｚに並ぶ経糸３４及び緯糸３５は、水平面上に揃って配置されているのではなく、水平面に対して傾斜する傾斜面上に積層されている。

全ての経糸３４は、長さが同じである。このため、経糸３４の第１端に位置する先端面を第３側面２０ｃで鉛直面上に揃えて配置させると、曲げ部２２の内側と外側の経路差に応じて、経糸３４の第２端に位置する先端面の位置がずれる。

図３、図４、及び図５（ａ）に示すように、層間結合糸４０は、第１平板部２１の複数の経糸層３１及び複数の緯糸層３２を積層方向Ｚに結合する。また、層間結合糸４０は、第２平板部２３の複数の経糸層３１及び複数の緯糸層３２を積層方向Ｚに結合する。層間結合糸４０は、積層体３０の第１平板部２１及び第２平板部２３を積層方向Ｚに貫通している。したがって、第１平板部２１及び第２平板部２３の全体は、層間結合糸４０によって積層方向Ｚに結合された部位である。

層間結合糸４０は、第１表面２０１に位置する経糸層３１の経糸３４に掛け止められるとともに、第２表面２０２に位置する経糸層３１の経糸３４であって、第１表面２０１に位置する経糸３４に対し第１配列方向Ｘに隣り合う経糸３４に掛け止められている。層間結合糸４０は、積層方向Ｚに積層体３０を貫通しつつ、積層方向Ｚの両端面では、第１配列方向Ｘに延びている。

層間結合糸４０は、第１平板部２１及び第２平板部２３の第１配列方向Ｘの全体に亘って経糸３４に掛け止められている。また、層間結合糸４０は、第１平板部２１及び第２平板部２３の第２配列方向Ｙに複数設けられている。

図４、図５（ｂ）及び図６に示すように、非結合糸５０は、曲げ部２２の全領域に存在する。非結合糸５０は、平板状の積層体３０を層間結合糸４０で積層方向Ｚに結合した後、曲げ部２２となる領域に存在する層間結合糸４０を経糸層３１上で切断することで形成される。非結合糸５０は、曲げ部２２の第１配列方向Ｘの全体に亘って存在する。また、非結合糸５０は、曲げ部２２の第２配列方向Ｙに複数設けられている。

層間結合糸４０の切断箇所は、層間結合糸４０における積層方向Ｚの両端である。つまり、非結合糸５０は、積層方向Ｚの両端の経糸層３１のうち、曲げ部２２の内側及び外側に位置する経糸層３１上で層間結合糸４０を切断して形成されている。詳細には、非結合糸５０となる層間結合糸４０は、第１表面２０１の経糸３４に掛かっている部分と、第２表面２０２の経糸３４に掛かっている部分とを切断して形成されている。このため、非結合糸５０は、積層体３０の積層方向Ｚの全体を貫通している。

非結合糸５０は、層間結合糸４０を切断して形成された切断端部５０ａを有する。切断端部５０ａは、切断面を含む非結合糸５０の端部であり、若干の長さを有する部分である。曲げ部２２の第１表面２０１上には、各経糸３４に対し、当該経糸３４に掛け止められていた層間結合糸４０を切断して形成された切断端部５０ａが沿う状態で露出している。したがって、各経糸３４に対し、経糸３４を挟むように２つの切断端部５０ａが第１配列方向Ｘに離間して配置されている。また、第１表面２０１の各切断端部５０ａは、層間結合糸４０が掛け止められていた経糸３４の表面よりも積層方向Ｚに突出している。つまり、各切断端部５０ａは、第１表面２０１を形成する経糸層３１上において経糸３４の表面よりも突出している。

曲げ部２２の第２表面２０２上には、各経糸３４に対し、当該経糸３４に掛け止められていた層間結合糸４０を切断して形成された切断端部５０ａが沿う状態で露出している。したがって、各経糸３４に対し、経糸３４を挟むように２つの切断端部５０ａが第１配列方向Ｘに離間して配置されている。また、第２表面２０２の各切断端部５０ａは、層間結合糸４０が掛け止められていた経糸３４の表面よりも積層方向Ｚに突出している。つまり、各切断端部５０ａは、第２表面２０２を形成する経糸層３１上において経糸３４の表面よりも突出している。

そして、第１表面２０１上及び第２表面２０２上では、非結合糸５０の切断端部５０ａは、曲げ部２２の折り目Ｎに沿って並ぶ状態で露出している。
したがって、曲げ部２２は、当該曲げ部２２の全領域に亘って非結合糸５０の配置された部位である。曲げ部２２は、積層方向Ｚの両端の経糸層３１上に、経糸層３１の経糸３４から切断端部５０ａの突出した部位を、曲げ部２２の全領域に亘って有する。

次に、繊維構造体２０の作用を記載する。
図７に、比較例の繊維構造体６０を示す。比較例の繊維構造体６０では、曲げ部２２も層間結合糸４０によって積層方向Ｚに結合されている。このため、比較例の繊維構造体６０では、曲げ部２２の形成のために経糸３４が曲げられ、経糸３４に対し、当該経糸３４を曲げるための力が加わったとき、経糸３４が屈折してしまっている。

しかし、図２に示すように、繊維構造体２０の曲げ部２２は、層間結合糸４０による結合力が弱められている。このため、曲げ部２２の全体で経糸３４は全方位に移動でき、結果として滑らかに曲げられる。このため、経糸３４の屈折に伴う皺が、曲げ部２２の第１表面２０１及び第２表面２０２に発生することが抑制される。

次に、繊維構造体２０の製造方法を説明する。
まず、複数の経糸層３１と、複数の緯糸層３２とを積層して平板状の積層体３０を製造する。

次に、図４に示すように、積層体３０を層間結合糸４０によって積層方向Ｚに結合する。
次に、図８に示すように、積層体３０のうち、曲げ部２２となる領域に位置する層間結合糸４０の全てを、積層体３０の積層方向Ｚの両端に位置する経糸層３１の経糸３４上で切断し、非結合糸５０を形成する。すると、第１表面２０１及び第２表面２０２に切断端部５０ａが露出するとともに、切断端部５０ａが経糸層３１から突出した状態となる。

次に、積層体３０を賦形して、第１平板部２１、曲げ部２２、及び第２平板部２３を形成する。曲げ部２２を形成する際、経糸３４も曲げられるが、層間結合糸４０による結合がないため、経糸３４は屈折することなく移動する。

その結果、曲げ部２２を有する繊維構造体２０が製造される。
そして、繊維構造体２０にマトリックス樹脂Ｍａを含浸させると、第１平板部２１、曲げ部２２、及び第２平板部２３にマトリックス樹脂Ｍａが含浸する。第１平板部２１を強化基材とする第１複合平板部１１と、曲げ部２２を強化基材とする複合曲げ部１２と、第２平板部２３を強化基材とする第２複合平板部１３とが形成され、繊維強化複合材１０が製造される。

第１複合平板部１１及び第２複合平板部１３の積層方向Ｚの両端には、層間結合糸４０の両端が位置し、複合曲げ部１２の積層方向Ｚの両端には、切断端部５０ａが位置している。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）繊維構造体２０の曲げ部２２には、非結合糸５０が配置されている。このため、曲げ部２２では、層間結合糸４０による積層方向Ｚへの結合力が弱められている。したがって、曲げ部２２で曲げられている経糸３４は、層間結合糸４０の結合を原因とした屈折が抑制され、曲げ部２２に沿って滑らかに曲げられている。繊維構造体２０は、非結合糸５０を採用することで曲げ部２２での皺の発生を抑制しており、皺の発生抑制のために経糸層３１及び緯糸層３２のいずれにおいても経糸３４及び緯糸３５の密度を減らしていない。その結果として、曲げ部２２の機械的特性の低下を抑制しながらも曲げ部２２での皺の発生を抑制できる。さらには、繊維構造体２０にマトリックス樹脂Ｍａを含浸させた繊維強化複合材１０において、繊維構造体２０の皺を原因とした強度の低下を抑制できる。

（２）非結合糸５０の切断端部５０ａは、曲げ部２２の第１表面２０１及び第２表面２０２を形成する経糸層３１の経糸３４から積層方向Ｚへ突出している。つまり、非結合糸５０は、層間結合糸４０を、曲げ部２２の第１表面２０１上及び第２表面２０２上で切断して形成されている。このため、層間結合糸４０が切断されていても、面内糸となる経糸３４及び緯糸３５は切断されておらず、経糸３４は第２配列方向Ｙの両端の間で連続して延び、緯糸３５は第１配列方向Ｘの両端の間で連続して延びている。よって、経糸３４及び緯糸３５の切断に伴う繊維構造体２０の強度低下を引き起こさずに皺の発生を抑制できる。

（３）平板状の積層体３０を曲げて曲げ部２２を製造する際、積層体３０を曲げる前に層間結合糸４０が切断されて非結合糸５０が形成される。このため、積層体３０を曲げたときに、経糸３４が移動しやすく、経糸３４が屈折することを抑制できる。

（４）経糸層３１内に切断端部５０ａが入り込んでいる場合を想定する。この場合、得られた繊維強化複合材では、経糸層３１上に切断端部５０ａが突出していない分、マトリックス樹脂Ｍａだけの部分が形成されやすい。しかし、本実施形態では、マトリックス樹脂Ｍａ内に切断端部５０ａが突出することになるため、マトリックス樹脂Ｍａだけの部分を減らすことができ、繊維強化複合材１０の強度低下を抑制できる。

（５）非結合糸５０は、曲げ部２２の全領域に配置されている。つまり、曲げ部２２では、層間結合糸４０によって積層方向Ｚへ結合された箇所がない。このため、曲げ部２２を製造する際、曲げられた全ての経糸３４において屈折することが抑制され、繊維構造体２０の曲げ部２２に皺が発生することをより抑制できる。

（６）非結合糸５０の切断端部５０ａは、曲げ部２２の第１表面２０１及び第２表面２０２の両方に存在する。つまり、非結合糸５０は、積層方向Ｚの両端に位置する経糸層３１上で層間結合糸４０を切断して形成されている。したがって、積層方向Ｚの全体で、経糸３４の屈折が抑制されている。

（７）非結合糸５０の切断端部５０ａは、曲げ部２２の折り目Ｎに沿って並び、曲げ部２２の仮想軸線Ｍに平行となるように、第１配列方向Ｘに並んでいる。曲げ部２２を形成するとき、経糸３４は、曲げ部２２の折り目Ｎに沿って最も曲げられる。この経糸３４が最も曲げられる箇所について、層間結合糸４０による結合力が弱められているため、経糸３４が屈折することを抑制できる。

（８）曲げ部２２での皺の発生を抑制するため、例えば、経糸３４及び緯糸３５を切ることも考えられるが、経糸３４及び緯糸３５は、積層体３０内で切断する必要があり、その切断作業が面倒である。これに対し、積層体３０の積層方向Ｚの両端に位置する経糸層３１上で層間結合糸４０を切断して非結合糸５０とする作業は容易であるため、非結合糸５０を有する繊維構造体２０は生産性が高いといえる。

また、曲げ部２２での皺の発生を抑制するため、繊維構造体２０の織構造を変更し、例えば織密度を小さくする方法も考えられるが、織機の織構造を変更する場合と比較すると、層間結合糸４０を切断する方がより容易であり、繊維構造体２０の生産性が高いといえる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 非結合糸５０は、曲げ部２２の全領域に配置されていなくてもよい。例えば、曲げ部２２は、一部に非結合糸５０が配置された部位を有し、その他に層間結合糸４０が配置された部位を有していてもよい。

○ 曲げ部２２の仮想軸線Ｍは、経糸３４に対し斜めに延びていてもよい。この場合、非結合糸５０の切断端部５０ａは、仮想軸線Ｍに平行な仮想線に沿って並んでいるのが好ましい。この場合は、仮想軸線Ｍに平行な仮想線に沿って並んでいる層間結合糸４０が切断される。

○ 非結合糸５０は、第１平板部２１及び第２平板部２３の少なくとも一方の領域に存在していてもよい。ただし、第１平板部２１及び第２平板部２３は、層間結合糸４０によって積層方向Ｚに結合されている必要がある。

○ 図９に示すように、非結合糸５０の切断端部５０ａは、積層方向Ｚの両端の経糸層３１のうち、曲げ部２２の内側に位置する経糸層３１上だけに位置していてもよい。つまり、非結合糸５０は、積層方向Ｚの両端の経糸層３１のうち、曲げ部２２の内側に位置する経糸層３１上で層間結合糸４０が切断されて形成されていてもよい。この場合、積層方向Ｚの両端の経糸層３１のうち、曲げ部２２の外側に位置する経糸層３１側では、層間結合糸４０は切断されていない。

このように構成した場合、層間結合糸４０によって積層体３０が結合されていると、曲げ部２２の内側に位置する経糸３４は、外側に位置する経糸３４よりも屈折しやすい。しかし、曲げ部２２の内側で層間結合糸４０が切断されて非結合糸５０が形成されているため、経糸３４が曲げ部２２の内側で屈折することを抑制できる。

なお、切断端部５０ａは、曲げ部２２の内側に位置する経糸層３１の経糸３４から突出していてもよいし、経糸層３１内に入り込んでいてもよい。
○ 層間結合糸４０を切断して非結合糸５０を形成する際、層間結合糸４０は、積層方向Ｚの両端の経糸層３１の内部で切断されてもよい。この場合、非結合糸５０の切断端部５０ａの一部は、経糸層３１内に入り込んでいる。

○ 曲げ部２２を形成する際、積層体３０の賦形に伴い、切断端部５０ａが経糸層３１内に入り込み、切断端部５０ａが経糸層３１上の経糸３４から突出していなくてもよい。
○ 積層体３０の積層方向Ｚの両端の繊維層は緯糸層３２であってもよい。

○ 層間結合糸４０は、第２表面２０２に位置する経糸層３１の経糸３４であって、第１表面２０１に位置する経糸３４に対し第１配列方向Ｘに１本以上の経糸３４を飛ばした経糸３４に掛け止められていてもよい。

○ 非結合糸５０は、折り目Ｎに沿っていない箇所に配置されていてもよい。
○ 繊維構造体２０は、平板部を１つだけ有していてもよいし、３つ以上有していてもよい。繊維構造体２０は、曲げ部を２つ以上有していてもよい。

Ｍａ…マトリックス樹脂、Ｎ…折り目、Ｘ…第１配列方向、Ｙ…第２配列方向、Ｚ…積層方向、１０…繊維強化複合材、２０…繊維構造体、２１…第１平板部、２２…曲げ部、２３…第２平板部、３０…積層体、３１…第１繊維層としての経糸層、３２…第２繊維層としての緯糸層、３４…第１繊維束としての経糸、３５…第２繊維束としての緯糸、４０…層間結合糸、５０…非結合糸、５０ａ…切断端部。

Claims (6)

1. 複数の第１繊維束が第１配列方向に配列された第１繊維層と、複数の第２繊維束が第２配列方向に配列された第２繊維層とが積層され、
   前記第１配列方向と前記第２配列方向とが直交し、かつ積層方向の両端の繊維層の繊維束同士が同じ配列方向で積層された積層体と、
   前記積層体を前記積層方向に結合する層間結合糸と、を有し、
   前記第１繊維束及び前記第２繊維束が直線状に延びる平板部、及び前記積層方向の両端に位置する前記繊維層と同じ配列方向の繊維束が曲げられた曲げ部を有する繊維構造体であって、
   前記第１繊維束は、前記繊維構造体における前記第２配列方向の両端の間で連続して延び、前記第２繊維束は、前記繊維構造体における前記第１配列方向の両端の間で連続して延びており、
   前記層間結合糸を切断して形成された切断端部を有する非結合糸を有し、
   前記平板部は、前記層間結合糸によって前記積層方向に結合された部位を有し、
   前記曲げ部は、前記非結合糸が配置された部位を有することを特徴とする繊維構造体。
2. 前記曲げ部は、前記積層方向の両端の前記繊維層のうちの少なくとも一方の前記繊維層上に前記切断端部の突出した部位を有する請求項１に記載の繊維構造体。
3. 前記切断端部は、前記積層方向の両端の前記繊維層のうち、前記曲げ部の内側に位置する前記繊維層上に位置している請求項１又は請求項２に記載の繊維構造体。
4. 前記切断端部は、前記曲げ部の折り目に沿って並んでいる請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載の繊維構造体。
5. 前記非結合糸は、前記曲げ部の全領域に配置されている請求項１～請求項４のうちいずれか一項に記載の繊維構造体。
6. 繊維構造体にマトリックス樹脂を含浸させることにより構成される繊維強化複合材であって、
   前記繊維構造体は請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の繊維構造体である繊維強化複合材。

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