JP2013221220A - 繊維構造体、繊維強化複合材料、繊維構造体の製造方法、及び繊維強化複合材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】織組織の密度のばらつきを抑え、厚みのばらつきを抑えることができる繊維構造体、繊維強化複合材料、繊維構造体の製造方法、及び繊維強化複合材料の製造方法を提供すること。
【解決手段】繊維構造体１１は、第１筒部１２と、この第１筒部１２に連続し、かつ周長が第１筒部１２に比べて長い第２筒部１３と、からなる筒状構造をなす。繊維構造体１１は、第１筒部１２及び第２筒部１３の軸方向の全長に亘って軸方向と平行な方向に延び、かつ周方向に並ぶ複数の第１軸方向糸２１と、第１筒部１２及び第２筒部１３の周方向に沿い、かつ軸方向の全長に亘って螺旋状に延びる周方向糸２２と、を織った織物からなる。そして、繊維構造体１１は、第２筒部１３における第１軸方向糸２１同士の間に、軸方向に延びるとともに、第２筒部１３の軸方向の全長のうちの一部の長さに亘って設けられる第２軸方向糸２３が織り込まれている。
【選択図】図１

Description

本発明は、繊維構造体、繊維強化複合材料、繊維構造体の製造方法、及び繊維強化複合材料の製造方法に関する。

軽量、高強度の材料として繊維強化複合材料料が使用されている。繊維強化複合材料は、繊維構造体が樹脂や金属等のマトリックス中に複合化されることにより、マトリックス自体に比べて力学的特性（機械的特性）が向上するため、構造部品として好ましい。特にマトリックスとして樹脂を使用した場合は、構造部品の軽量化が図れるため好ましい。そして、繊維構造体としては、筒状をなす三次元ブレイディングを採用したものがある（例えば、特許文献１参照）。三次元ブレイディングは、三次元ブレイディング装置を使用してマンドレルに糸条を巻き付けて形成される。

特開２０１０−２２０７４８号公報

ところが、三次元ブレイディングにおいて、その軸方向の位置によって周長が異なると、外径がその他の部位に比べて小さい小径部では、糸条が軸方向に集まってしまい、三次元ブレイディングの厚みが厚くなってしまう。一方、三次元ブレイディングにおいて、外径が小径部に比べて大きい大径部では、外径が大きくなるに従い軸方向に延びる糸条同士の間隔、及び周方向に延びる糸条同士の間隔が広がり、小径部に比べて織組織が粗くなるとともに厚みが薄くなってしまう。このため、三次元ブレイディングにおいては厚みにばらつきが生じてしまう。よって、この厚みのばらつきを無くすため、三次元ブレイディング装置によって、送り出される糸条の角度を調節して織組織の密度を部位毎に変更する必要があり、三次元ブレイディングの製造が面倒になってしまう。

本発明は、織組織の密度のばらつきを抑え、厚みのばらつきを抑えることができる繊維構造体、繊維強化複合材料、繊維構造体の製造方法、及び繊維強化複合材料の製造方法を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも第１筒部と、該第１筒部に連続し、かつ周長が前記第１筒部に比べて長い第２筒部と、からなる筒状構造をなし、前記第１筒部及び前記第２筒部の軸方向の全長に亘って該軸方向と平行な方向に延び、かつ周方向に並ぶ複数の第１軸方向糸と、前記第１筒部及び前記第２筒部の周方向に沿い、かつ軸方向の全長に亘って螺旋状に延びる周方向糸と、を少なくとも織った織物からなる繊維構造体であって、前記第２筒部における前記第１軸方向糸同士の間に、前記軸方向に延びるとともに、前記第２筒部の軸方向の全長のうちの少なくとも一部の長さに亘って設けられる第２軸方向糸が織り込まれていることを要旨とする。

また、請求項３に記載の発明は、繊維構造体にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材料であって、前記繊維構造体が請求項１又は請求項２に記載の繊維構造体である。

また、請求項４に記載の発明は、少なくとも第１筒部と、該第１筒部に連続し周長が前記第１筒部に比べて長い第２筒部と、からなる筒状構造をなし、前記第１筒部及び前記第２筒部の軸方向の全長に亘って該軸方向と平行な方向に延び、かつ周方向に並ぶ複数の第１軸方向糸と、前記第１筒部及び前記第２筒部の周方向に沿い、かつ軸方向の全長に亘って螺旋状に延びる周方向糸と、を少なくとも織った織物からなる繊維構造体の製造方法であって、前記軸方向に延びる形状をした前記繊維構造体の成形型が、第１成形部と、周長が前記第１成形部に比べて長い第２成形部と、を少なくとも有し、前記成形型の軸方向に沿って前記第１軸方向糸を配列するとともに、前記成形型の周方向に沿って前記周方向糸を配列して前記第１筒部を形成し、前記第１軸方向糸同士の間に第２軸方向糸を織り込んで前記第２筒部を形成するものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の製造方法によって得られた繊維構造体にマトリックス樹脂を含浸させることを特徴とするものである。
これによれば、第２筒部より周長が短い第１筒部では、第１軸方向糸と周方向糸が軸方向に集まり、織組織の密度が高くなりやすい。一方、第１筒部より周長が長い第２筒部では、第１軸方向糸同士の間隔、及び周方向糸同士の間隔が広がり、織組織の密度が低くなりやすい。このため、第１筒部と第２筒部とでは織組織の密度がばらつきやすい。しかし、第２筒部においては、第２軸方向糸によって、第２軸方向糸が無い場合と比べて織組織の密度を高くして、第１筒部と第２筒部の織組織の密度のばらつきを抑えている。その結果として、第１筒部と第２筒部とで、厚みのばらつきを抑え、厚みを繊維構造体全体でほぼ均一にすることができる。そして、繊維構造体の織組織の密度がほぼ均一であるため、この繊維構造体を用いた繊維強化複合材料においては、マトリックス樹脂を繊維構造体に含浸させたとき、マトリックス樹脂が均一に分散され、第１軸方向糸、周方向糸、及び第２軸方向糸の交差によって形成される織目は速やかに埋まる。また、織目のばらつきを抑えることができるため、繊維強化複合材料においてはマトリックス樹脂がリッチの部位が形成されにくくなり、繊維強化複合材料の強度低下を抑えることができる。

前記筒状構造は、前記第１筒部に対する前記軸方向の両側に前記第２筒部を備えるものであってもよい。
これによれば、第１筒部には、両第２筒部からの周方向糸が集まり、織組織の密度が高くなりやすい。しかし、両第２筒部それぞれに第２軸方向糸を追加することで、両第２筒部の織組織の密度を高めて第１筒部の織組織の密度に合わせることができる。

本発明によれば、織組織の密度のばらつきを抑え、厚みのばらつきを抑えることができる繊維構造体、繊維強化複合材料、繊維構造体の製造方法、及び繊維強化複合材料の製造方法を提供することができる。

（ａ）はマンドレルに形成された実施形態の繊維構造体を示す斜視図、（ｂ）は繊維強化複合材料を示す側面図。 三次元織機を示す模式図。 一方の第２筒部において第２軸方向糸を配列した状態を示す模式図。 第１筒部を形成する状態を示す模式図。 他方の第２筒部において第２軸方向糸を配列した状態を示す模式図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図１（ａ）に示すように、繊維構造体１１は、円筒状に形成されるとともに、織組織が平織りによって形成された織物である。詳細に説明すると、繊維構造体１１は、その中心軸Ｌの延びる方向（以下、軸方向とする）の位置によって周長が異なるように形成された筒状構造をなす織物である。繊維構造体１１において、軸方向の中央には、外径及び内径が一定の円筒状をなす第１筒部１２が形成されている。また、繊維構造体１１において、第１筒部１２よりも軸方向の両側には第２筒部１３が、それぞれ第１筒部１２に連続して形成されている。両第２筒部１３は、第１筒部１２から繊維構造体１１の軸方向両端に向かう従い、外径及び内径が徐々に大きくなるように形成されている。なお、両第２筒部１３は、外径及び内径が同じになっている。よって、第２筒部１３は、外周面及び内周面における周長が、第１筒部１２より長くなっている。

繊維構造体１１は、繊維構造体１１の軸方向の全長に亘って延びる複数の第１軸方向糸２１を備える。また、繊維構造体１１は、繊維構造体１１の周方向に沿い、かつ軸方向の全長に亘って螺旋状に延びる周方向糸２２を備える。さらに、繊維構造体１１は、両第２筒部１３のみに設けられて第１軸方向糸２１同士の間に設けられる第２軸方向糸２３を備える。そして、第１筒部１２は、第１軸方向糸２１と周方向糸２２を織ってなる平織りの織組織によって形成されるとともに、第２筒部１３は、第１軸方向糸２１と周方向糸２２と第２軸方向糸２３とを織ってなる平織りの織組織によって形成されている。

複数の第１軸方向糸２１は、繊維構造体１１（第１筒部１２及び第２筒部１３）の軸方向の全長に亘って延びるとともに、軸方向と平行な方向に延び、かつ繊維構造体１１の周方向に等間隔おきに並んで配列されている。また、周方向糸２２は、繊維構造体１１（第１筒部１２及び第２筒部１３）の周方向に沿い、かつ軸方向の全長に亘って螺旋状に延びている。第２軸方向糸２３は、両第２筒部１３のみに設けられ、繊維構造体１１の軸方向に延びるとともに、第２筒部１３の全長の一部の長さに亘って延びている。

図１（ｂ）に示すように、繊維構造体１１において、第１筒部１２と第２筒部１３の境界、すなわち、繊維構造体１１の外径及び内径が変化しなくなる位置を境界Ｋとする。この場合、図１（ｂ）の矢印Ｘに示すように、第２軸方向糸２３は、両第２筒部１３の開口端（繊維構造体１１の軸方向両端）と、境界Ｋよりも第２筒部１３側との間に設けられている。さらに、第２軸方向糸２３は、第２筒部１３において、周方向に隣り合う第１軸方向糸２１同士の間に配列されている。よって、第２筒部１３では、第１軸方向糸２１と第２軸方向糸２３が繊維構造体１１の周方向へ交互に等間隔おきに配列されている。また、複数の第２軸方向糸２３において、第１筒部１２側の先端は、繊維構造体１１の外周面に巻き付けられた固定部材２４によって繊維構造体１１の外周面に保持されている。なお、固定部材２４は、例えば、可撓性を有する樹脂材料によって環状に形成されている。

なお、第１軸方向糸２１、周方向糸２２、及び第２軸方向糸２３は、炭素繊維製の強化繊維によって形成されている。なお、「強化繊維」とは、繊維構造体１１を複合材料の強化繊維基材として使用した際に、繊維強化複合材料のマトリックス樹脂を強化する役割を担う繊維束を意味する。そして、第１軸方向糸２１、周方向糸２２、及び第２軸方向糸２３は、それぞれ炭素繊維の繊維束からなる。

次に、繊維構造体１１の作用について説明する。
繊維構造体１１において、第２筒部１３は、第２筒部１３の先端（繊維構造体１１の軸方向両端）に向かうに従い外径が徐々に大きくなるため、周方向に隣り合う第１軸方向糸２１の間隔は徐々に広がっていくが、この第１軸方向糸２１同士の間に第２軸方向糸２３が配列されている。このため、第１筒部１２より大径をなす両第２筒部１３においては、第２軸方向糸２３が織り込まれていることで、第１筒部１２とほぼ同じ密度の織組織が形成されている。すなわち、第１軸方向糸２１及び第２軸方向糸２３と、周方向糸２２とが交差することで形成される第２筒部１３での織目の大きさは、第１軸方向糸２１と周方向糸２２とが交差することで形成される第１筒部１２での織目の大きさとほぼ同じになっている。すなわち、繊維構造体１１全体で、織目の大きさがほぼ均一になっている。また、目付け（単位面積当たりの重量）も第１筒部１２と第２筒部１３とでほぼ同じになっている。よって、繊維構造体１１は、第２軸方向糸２３を第２筒部１３に織り込むことで、第２筒部１３を第１筒部１２の織組織に合わせている。

次に、繊維構造体１１の製造方法について説明する。
まず、繊維構造体１１を製造する三次元織機４０について説明する。図２に示すように、三次元織機４０は、繊維構造体１１の製織部Ｓを挟んで両側に分割された状態に構成されている。そして、三次元織機４０には、製織部Ｓの一方側に第１糸固定テーブル４１が第１スプライン軸４２と一体的に移動及び回転可能に配設されている。第１スプライン軸４２には、放射状に延びる多数の第１アーム４３を有する第１支持体４４が一体回転可能に支持されている。各第１アーム４３の先端には、第１エアシリンダ４５が固定されている。第１エアシリンダ４５のピストンロッド４５ａの先端には、電磁石の作用によって、磁性体製のボビンホルダ４６を吸着保持する第１ホルダ保持体４７が装着されている。ボビンホルダ４６には、第１軸方向糸２１が巻き付けられた軸方向糸ボビン４８が着脱可能に取り付けられている。

三次元織機４０において、製織部Ｓの他方側に第２糸固定テーブル５１が第２スプライン軸５２と一体的に移動及び回転可能に配設されている。第２スプライン軸５２には、放射状に延びる多数の第２アーム５３を有する第２支持体５４が一体回転可能に支持されている。各第２アーム５３の先端には、第２エアシリンダ５５が固定されている。第２エアシリンダ５５のピストンロッド５５ａの先端には、電磁石の作用によって、上記のボビンホルダ４６を吸着保持する第２ホルダ保持体５７が装着されている。第１ホルダ保持体４７と、第２ホルダ保持体５７とは、それぞれ同じ一対が常に対向する位置関係にあり、第１及び第２エアシリンダ４５，５５の作動による第１及び第２ホルダ保持体４７，５７の移動と、電磁石の励消磁により、同じ１個のボビンホルダ４６の受け渡しを行うようになっている。

ボビンホルダ４６よりも外側には、周方向糸供給部６０が配設されている。周方向糸供給部６０を構成する支持フレーム６１は、第１及び第２スプライン軸４２，５２を中心とした放射方向に配設されるとともに、支持フレーム６１の外周側には、周方向糸２２が巻き付けられた周方向糸ボビン６２が着脱可能に装着されている。また、支持フレーム６１の内周側には、周方向糸ボビン６２から繰り出される周方向糸２２を製織部Ｓに導く糸ガイド６４が設けられている。

また、第１糸固定テーブル４１と第２糸固定テーブル５１との間には、繊維構造体１１を成形するためのマンドレル７１（成形型）が配設される。このマンドレル７１は、第１及び第２スプライン軸４２，５２の軸方向への移動に伴い移動するように三次元織機４０に支持されている。また、マンドレル７１は、繊維構造体１１と相似形をなす円柱状に形成されている。マンドレル７１の軸方向の中央には、外径が一定の第１成形部７２が形成されている。また、マンドレル７１において、第１成形部７２よりも軸方向の両側には第２成形部７３が形成されている。この両第２成形部７３は、第１成形部７２から両端側に向かう従い、直径が徐々に大きくなるように形成されている。よって、マンドレル７１は、第１成形部７２、及び第２成形部７３によって周長が軸方向の位置によって異なっており、第２成形部７３の周長は、第１成形部７２の周長より長くなっている。

次に、三次元織機４０を用いた繊維構造体１１の製造方法について説明する。
まず、繊維構造体１１の製造に先立って、第１糸固定テーブル４１と第２糸固定テーブル５１の間にマンドレル７１を配設する。そして、一方の第２筒部１３から製織を開始する。まず、第１糸固定テーブル４１に、各ボビンホルダ４６に装着された軸方向糸ボビン４８から繰り出された第１軸方向糸２１の一端を固定し、マンドレル７１の周囲に第１軸方向糸２１を放射状に配置する。このとき、複数のボビンホルダ４６は、一部が第１ホルダ保持体４７に保持されるとともに、残りが第２ホルダ保持体５７に保持されている。また、周方向糸ボビン６２から繰り出された周方向糸２２の一端を第１糸固定テーブル４１に固定する。

次に、第１及び第２エアシリンダ４５，５５の作動と、電磁石の励消磁により、各ボビンホルダ４６を第１ホルダ保持体４７と第２ホルダ保持体５７の間で受け渡しながら、回転する周方向糸ボビン６２から周方向糸２２を繰り出せる。同時に、図２の矢印Ｙに示すように、マンドレル７１を軸方向に沿って移動させ、第１糸固定テーブル４１が各軸方向糸ボビン４８から離れるように移動させる。すると、第１軸方向糸２１が第２成形部７３の軸方向に沿って配列されるとともに、それら第１軸方向糸２１が配列した状態で周方向糸２２によって第２成形部７３に保持され、平織り状の織組織が形成されていく。

第１成形部７２に第１軸方向糸２１及び周方向糸２２を配列する前、図３に示すように、複数の軸方向糸ボビン４８のうちの一部を、第１ホルダ保持体４７に保持させたままにし、複数の第１軸方向糸２１のうちの一部が第１成形部７２に配列されないようにする。軸方向糸ボビン４８を第１ホルダ保持体４７に保持したままにすることで、残された第１軸方向糸２１によって第２成形部７３に対して第２軸方向糸２３を配列する一方で、第１成形部７２に対しては第２軸方向糸２３が配列されないようにする。

すると、マンドレル７１の移動に伴い、第２成形部７３では第１軸方向糸２１が連続して配列される部位と、第１軸方向糸２１の配列が停止される部位とが形成される。その結果、第２成形部７３においては、配列が停止された第１軸方向糸２１によって第２軸方向糸２３が配列される。そして、マンドレル７１が移動していく最中に、第１ホルダ保持体４７に保持された軸方向糸ボビン４８から繰り出された第１軸方向糸２１は、第２成形部７３付近で切断される。その結果、切断された第１軸方向糸２１によって第２軸方向糸２３が形成されるとともに、第１軸方向糸２１が切断された軸方向糸ボビン４８は、第１軸方向糸２１を繰り出すことなく第１ホルダ保持体４７に保持されたままとなる。

続けて、図４に示すように、第１ホルダ保持体４７に保持されたままの軸方向糸ボビン４８以外の、残りの軸方向糸ボビン４８を、第１ホルダ保持体４７と第２ホルダ保持体５７で受け渡しながら、マンドレル７１を移動させる。そして、第１成形部７２に第１軸方向糸２１を配列させるとともに、周方向糸ボビン６２をマンドレル７１の周囲に回転させながら周方向糸２２を繰り出させ、周方向糸２２を第１成形部７２に巻き付ける。すると、第１軸方向糸２１が第１成形部７２の軸方向に沿って配列されるとともに、それら第１軸方向糸２１が配列した状態で周方向糸２２によって第１成形部７２に保持され、平織りの織組織が形成されていく。

続けて、図５に示すように、第１成形部７２で第１軸方向糸２１を繰り出した複数の軸方向糸ボビン４８は、そのまま第１ホルダ保持体４７と第２ホルダ保持体５７で受け渡しながらマンドレル７１を移動させ、他方の第２成形部７３に対しても連続して第１軸方向糸２１を配列させる。また、周方向糸ボビン６２をマンドレル７１の周囲に回転させながら周方向糸２２を繰り出させ、周方向糸２２を他方の第２成形部７３に巻き付ける。すると、第１軸方向糸２１が他方の第２成形部７３の軸方向に沿って配列されるとともに、それら第１軸方向糸２１が配列した状態で周方向糸２２によって他方の第２成形部７３に保持され、平織りの織組織が形成されていく。

また、他方の第２成形部７３においては、第１ホルダ保持体４７に保持されたままの軸方向糸ボビン４８から、第１軸方向糸２１を再び繰り出し、それら第１軸方向糸２１の先端を他方の第２成形部７３に固定する。そして、マンドレル７１の移動に伴い、第１ホルダ保持体４７に保持された軸方向糸ボビン４８からも第１軸方向糸２１を繰り出させる。すると、他方の第２成形部７３においては、第１軸方向糸２１が追加されて、その追加された第１軸方向糸２１によって第２軸方向糸２３が配列されるとともに、この第２軸方向糸２３は周方向糸２２によって他方の第２成形部７３に保持される。そして、第１軸方向糸２１、周方向糸２２、及び第２軸方向糸２３が他方の第２成形部７３に配列されると、マンドレル７１の移動を停止させる。

なお、第２軸方向糸２３において、各第２成形部７３における第１成形部７２側に位置する先端は、それぞれ固定部材２４によって繊維構造体１１の外周面に保持される。その結果、第１成形部７２には、第１筒部１２が形成されるとともに、両第２成形部７３には、第２筒部１３が形成されて繊維構造体１１が製造される。

次に、繊維構造体１１を強化材とした繊維強化複合材料３０について説明する。繊維強化複合材料３０は、繊維構造体１１にマトリックス樹脂を含浸させてなる。なお、繊維構造体１１には炭素が沈着されている。炭素の沈着は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法で行われる。そして、炭素繊維に炭素が沈着されると、炭素が緻密化された繊維強化複合材料３０が得られる。炭素の沈着は、フェノール、フランの他、コールタール、ピッチルイ、アスファルト等の樹脂が使用される。

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１１は、軸方向の位置によって周長が異なる第１筒部１２と、第２筒部１３とを備えるとともに、第１筒部１２及び第２筒部１３は、第１軸方向糸２１と周方向糸２２の平織りによって形成されている。さらに、第２筒部１３には、第１軸方向糸２１同士の間に、第２軸方向糸２３が織り込まれている。このため、第２筒部１３より小径の第１筒部１２において、第１軸方向糸２１と周方向糸２２が集まり、織組織の密度が高くても、第２筒部１３も第２軸方向糸２３によって織組織の密度を高くして、第１筒部１２と第２筒部１３の織組織の密度のばらつきを抑えることができる。その結果として、第１筒部１２と第２筒部１３とで、厚みのばらつきを抑え、厚みを繊維構造体１１全体でほぼ均一にすることができる。

（２）繊維構造体１１は、軸方向の位置によって周長が異なる第１筒部１２と、第２筒部１３とを備えるとともに、第１筒部１２及び第２筒部１３は、第１軸方向糸２１と周方向糸２２の平織りによって形成されている。さらに、第２筒部１３には、第１軸方向糸２１同士の間に、第２軸方向糸２３が織り込まれている。このため、第１筒部１２は、第２軸方向糸２３が無い織組織となっている。よって、第１軸方向糸２１と周方向糸２２が集まりやすい第１筒部１２の織組織を変えずに、第２軸方向糸２３によって第２筒部１３の織組織を変えることで、繊維構造体１１の厚みのばらつきを抑えることができる。

（３）繊維構造体１１は、軸方向の中央に第１筒部１２が形成されるとともに、第１筒部１２の軸方向両側に、第１筒部１２から軸方向両端に向かうに従い外径が徐々に大きくなる第２筒部１３が形成されている。よって、第１筒部１２には、両第２筒部１３からの周方向糸２２が集まり、織組織の密度が高くなりやすい。しかし、両第２筒部１３それぞれに第２軸方向糸２３を追加することで、両第２筒部１３の織組織の密度を高めて第１筒部１２の織組織の密度に合わせることができる。

（４）第２筒部１３は、第１筒部１２から軸方向に沿って離れるに従い、外径が徐々に大きくなっていく。このため、第２筒部１３が、第１筒部１２から軸方向に沿って離れるに従い第１軸方向糸２１同士の間隔、及び周方向糸２２同士の間隔が広がり、織組織が粗くなりやすい。しかし、第２筒部１３に第２軸方向糸２３を織り込み、隣り合う第１軸方向糸２１の間に第２軸方向糸２３を配列することで、第２筒部１３の織目を小さくし織組織が粗くなることを防止することができる。また、第１筒部１２と第２筒部１３とで目付をほぼ同じにすることができる。

（５）三次元織機４０で繊維構造体１１を製造する際、第２筒部１３を形成するときは、一部の軸方向糸ボビン４８を第１及び第２ホルダ保持体４７，５７の間で受け渡ししながら第１軸方向糸２１を配列させつつ、残りの一部の軸方向糸ボビン４８を第１ホルダ保持体４７に保持させたままとし、配列を停止させるようにした。そして、軸方向糸ボビン４８を第１ホルダ保持体４７に保持させたままにすることによって、第１成形部７２には第１軸方向糸２１が配列されないようにすることができる。その結果として、第２成形部７３には第１成形部７２に比べて第１軸方向糸２１を多く配列させ、第２成形部７３に第２軸方向糸２３を織り込むことができ、三次元織機４０を用いて繊維構造体１１を簡単に製造することができる。

（６）繊維強化複合材料３０は、繊維構造体１１の炭素繊維に炭素を沈着させる沈着工程を行って形成される。このため、繊維構造体１１の炭素繊維には炭素が沈着して、炭素が緻密化された繊維強化複合材料３０が得られる。繊維強化複合材料３０の製造時、繊維構造体１１の織組織の密度がほぼ均一であるため、この繊維構造体１１を用いた繊維強化複合材料３０においては、炭素を炭素繊維に沈着させたとき、炭素が均一に分散され、第１軸方向糸２１、周方向糸２２、及び第２軸方向糸２３の交差によって形成される織目は速やかに埋まる。また、織目のばらつきを抑えることができるため、繊維強化複合材料３０においては炭素リッチ（樹脂リッチ）の部位が形成されにくくなり、繊維強化複合材料３０の強度低下を抑えることができる。

（７）第２軸方向糸２３において、切断された先端は繊維構造体１１の外周面で自由端となるが、固定部材２４を用いて繊維構造体１１の外周面に保持した。このため、第２軸方向糸２３の先端側が繊維構造体１１の外周面で移動してしまうことを防止することができるとともに、第２軸方向糸２３を軸方向に真っ直ぐに配列した状態を維持することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、繊維構造体１１及び繊維強化複合材料３０を第１筒部１２の軸方向の両側に第２筒部１３を備える形状としたが、さらにその他の外径を有する筒部を備える筒状構造でもよく、繊維構造体１１及び繊維強化複合材料３０の形状は任意に変更してもよい。

○ 実施形態では、マンドレル７１を第１成形部７２の軸方向の両側に第２成形部７３を備える形状としたが、さらにその他の直径を有する成形部を備える形状でもよく、マンドレル７１の形状は任意に変更してもよい。

○ 実施形態では、第１筒部１２及び第２筒部１３の織組織を平織りとしたが、織組織は朱子織り、綾織りであってもよい。
○ 実施形態では、三次元織機４０によって第２軸方向糸２３を織り込むようにしたが、その他の織機によって第２軸方向糸２３を織り込むようにしてもよい。

○ 実施形態では、沈着工程ではＣＶＤ法を採用したが、その他の炭素を析出させる方法を採用してもよい。
○ 実施形態では、繊維構造体１１を１層に形成したが、複数層重ねて形成してもよい。

○ 実施形態では、第２軸方向糸２３を第２筒部１３の軸方向の全長のうち一部の長さに亘って設けたが、第２軸方向糸２３は、第２筒部１３の軸方向の全長に亘って設けてもよい。

１１…繊維構造体、１２…第１筒部、１３…第２筒部、２１…第１軸方向糸、２２…周方向糸、２３…第２軸方向糸、３０…繊維強化複合材料、７１…成形型としてのマンドレル、７２…第１成形部、７３…第２成形部。

Claims (5)

1. 少なくとも第１筒部と、該第１筒部に連続し、かつ周長が前記第１筒部に比べて長い第２筒部と、からなる筒状構造をなし、
   前記第１筒部及び前記第２筒部の軸方向の全長に亘って該軸方向と平行な方向に延び、かつ周方向に並ぶ複数の第１軸方向糸と、
   前記第１筒部及び前記第２筒部の周方向に沿い、かつ軸方向の全長に亘って螺旋状に延びる周方向糸と、を少なくとも織った織物からなる繊維構造体であって、
   前記第２筒部における前記第１軸方向糸同士の間に、前記軸方向に延びるとともに、前記第２筒部の軸方向の全長のうちの少なくとも一部の長さに亘って設けられる第２軸方向糸が織り込まれていることを特徴とする繊維構造体。
2. 前記筒状構造は、前記第１筒部に対する前記軸方向の両側に前記第２筒部を備える請求項１に記載の繊維構造体。
3. 繊維構造体にマトリックス樹脂を含浸させてなる繊維強化複合材料であって、前記繊維構造体が請求項１又は請求項２に記載の繊維構造体であることを特徴とする繊維強化複合材料。
4. 少なくとも第１筒部と、該第１筒部に連続し周長が前記第１筒部に比べて長い第２筒部と、からなる筒状構造をなし、
   前記第１筒部及び前記第２筒部の軸方向の全長に亘って該軸方向と平行な方向に延び、かつ周方向に並ぶ複数の第１軸方向糸と、
   前記第１筒部及び前記第２筒部の周方向に沿い、かつ軸方向の全長に亘って螺旋状に延びる周方向糸と、を少なくとも織った織物からなる繊維構造体の製造方法であって、
   前記軸方向に延びる形状をした前記繊維構造体の成形型が、第１成形部と、周長が前記第１成形部に比べて長い第２成形部と、を少なくとも有し、
   前記成形型の軸方向に沿って前記第１軸方向糸を配列するとともに、前記成形型の周方向に沿って前記周方向糸を配列して前記第１筒部を形成し、
   前記第１軸方向糸同士の間に第２軸方向糸を織り込んで前記第２筒部を形成することを特徴とする繊維構造体の製造方法。
5. 請求項４に記載の製造方法によって得られた繊維構造体にマトリックス樹脂を含浸させることを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。