JP2019094578A - 繊維構造体及び繊維強化複合材 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ部における皺の発生を抑制しつつ簡単に製造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１１は、第２方向Ｘ２に沿って第１の平面部１６と曲げ部１８と第２の平面部１７が連続する板状である。繊維構造体１１において、第１の平面部１６においては、緯糸１３は第１方向に直線状に延び、かつ経糸１４は第２方向Ｘ２に直線状に延び、拘束糸１５によって積層方向Ｙに第１〜第４緯糸層２１〜２４及び第１〜第８経糸層３１〜３８の全てが拘束されている。曲げ部１８及び第２の平面部１７においては、拘束糸１５は、直線状に延び、経糸１４は、特定の第１〜第４緯糸層２１〜２４の緯糸１３のみに係合している。【選択図】図３

Description

本発明は、繊維構造体及び繊維強化複合材に関する。

繊維強化複合材は軽量の構造材料として広く使用されている。繊維強化複合材用の強化基材として繊維構造体があり、この繊維構造体に樹脂をマトリックスとした繊維強化複合材は航空機、自動車及び建築物等の構造材として用いられている。また、繊維構造体としては、複数の繊維層が積層されるとともに、それら複数の繊維層が拘束糸によって積層方向に拘束されたものがある。

ところで、繊維強化複合材を幅広い用途に使用可能とするためには、その用途に合わせた形状、例えば、Ｌ字状やＵ字状等である必要がある。例えば、Ｌ字状やＵ字状の繊維強化複合材を製造するには、繊維構造体もＬ字状やＵ字状である必要があり、繊維構造体は曲げ部を有することとなる。

図９に示すように、例えば、特許文献１の三次元繊維構造体９０は、連続繊維が２軸配向となるように配列された積層繊維層９１と、厚さ方向糸９２とにより構成されている。厚さ方向糸９２により、積層繊維層９１を構成する複数の繊維層が板厚方向に拘束されている。また、積層繊維層９１は、曲げ方向の異なる曲げ部９４ａ，９４ｂと、平面部９５ａ，９５ｂ，９５ｃとが連続する立体的な板状に形成されている。

三次元繊維構造体９０に使用される連続繊維は一般に伸びが非常に小さい。このため、曲げ部９４ａ，９４ｂにおいて、外側に配列された連続繊維は伸びることができず、曲げ部９４ａ，９４ｂの内側に皺が発生する虞がある。三次元繊維構造体９０を強化基材とした繊維強化複合材においては、皺が物性低下（例えば、強度低下）の原因となるとともに、外観品質を低下させる。

そこで、特許文献１においては、一つの曲げ部９４ａを挟んで隣り合う一方の平面部９５ｂには厚さ方向糸９２が繊維層と斜めに交差する状態で配列され、他方の平面部９５ａには厚さ方向糸９２が繊維層と直交する方向に配列されている。

特許文献１において、積層繊維層９１に曲げ加工を施す際に、積層繊維層９１を板厚方向に圧縮しながら曲げると、曲げ部９４ａ，９４ｂの外側に配列されている連続繊維の非曲げ部の部分がずれようとする。そのとき、非曲げ部に配列されている厚さ方向糸９２がずれを許容するように連続繊維と共に移動することにより、曲げ部９４ａ，９４ｂにおける皺の発生が抑制される。

特開２００７−２９１５８２号公報

ところが、特許文献１の三次元繊維構造体９０は、曲げ部９４ａ，９４ｂにおける皺の発生を抑制するため、厚さ方向糸９２のずれを許容させる構造とする必要がある。厚さ方向糸９２のずれを許容させるため、曲げ加工時には、積層繊維層９１を板厚方向に圧縮する必要があり、その製造が面倒である。

本発明の目的は、曲げ部における皺の発生を抑制しつつ簡単に製造できる繊維構造体及び繊維強化複合材を提供することにある。

上記問題点を解決するための繊維構造体は、第１の糸を有する複数の第１の繊維層と、前記第１の糸に交差した第２の糸を有する複数の第２の繊維層とが積み重ねられ、前記第１の糸の糸主軸が延びる方向を第１方向とし、前記第２の糸の糸主軸が延びる方向を第２方向とし、前記第２方向に沿って少なくとも第１の平面部、曲げ部及び第２の平面部が連続する板状の繊維構造体であって、前記第１の繊維層と前記第２の繊維層が積み重ねられた方向を積層方向とすると、前記第１の平面部において、前記第１の糸は前記第１方向に直線状に延び、かつ前記第２の糸は前記第２方向に直線状に延び、拘束糸によって前記積層方向に前記第１の繊維層及び前記第２の繊維層の全てが拘束され、前記拘束糸は、前記曲げ部及び前記第２の平面部において直線状に延びている態様、前記曲げ部及び前記第２の平面部において前記第１の繊維層及び前記第２の繊維層を前記積層方向に部分的に拘束している態様、又は前記曲げ部及び前記第２の平面部に存在しない態様であり、前記第２の糸は、前記曲げ部及び前記第２の平面部において、特定の前記第１の繊維層の第１の糸のみに係合している態様、又は前記第１の繊維層を前記積層方向に部分的に拘束している態様であることを要旨とする。

これによれば、第１の平面部では、拘束糸によって第１の繊維層及び第２の繊維層がばらけることが抑制される。
また、第１の平面部は、拘束糸によって、第１の繊維層及び第２の繊維層の全てが積層方向に拘束されている。一方、曲げ部及び第２の平面部においては、拘束糸による第１の繊維層及び第２の繊維層全ての積層方向への拘束はなく、第２の糸による第１の繊維層及び第２の繊維層全ての積層方向への拘束もない。よって、曲げ部の内側では、曲げに伴う第１の糸及び第２の糸の第２方向への移動が許容され、第２の糸が屈曲することや、複数の第１の糸が寄せ集められて多段積みになることが抑制され、曲げ部の内側に皺が発生することを抑制できる。そして、上記構成を有する繊維構造体は、織機による製織の際、拘束糸を制御することで形成できる。このため、曲げ部での皺の発生を抑制するために繊維構造体を圧縮したりする必要がなく、繊維構造体を簡単に製造できる。

また、繊維構造体について、前記第１の平面部では、前記積層方向に隣り合う一対の前記第２の繊維層の間に前記第１の繊維層が配設され、前記曲げ部及び前記第２の平面部では、前記積層方向に隣り合う一対の前記第２の繊維層の第２の糸が、前記特定の前記第１の繊維層の各第１の糸に対し積層方向の両側から交互に係合する態様であってもよい。

これによれば、曲げ部及び第２の平面部では、特定の第１の繊維層の第１の糸のみに対し、積層方向の両側から第２の糸が係合し、係合関係にある第１の繊維層と第２の繊維層がばらけることを抑制できる。

また、繊維構造体について、前記第１の平面部では、前記積層方向に隣り合う一対の前記第１の繊維層の間に一対の前記第２の繊維層が配設された第１積層体と、前記積層方向に隣り合う一対の前記第１の繊維層の間に一対の前記第２の繊維層が配設された第２積層体と、が前記積層方向に並設され、前記曲げ部及び前記第２の平面部では、前記第１積層体及び前記第２積層体において、前記積層方向に隣り合う前記第１の繊維層の前記第１の糸に対し、それら第１の繊維層同士の間に配設された一対の前記第２の繊維層の複数の前記第２の糸のうちの一部が係合する態様により、前記積層方向に隣り合う一対の前記第１の繊維層が前記積層方向に部分的に拘束され、前記第１積層体と前記第２積層体とは、一方の積層体の複数の前記第２の糸のうちの一部が他方の積層体の前記第１の糸に係合する態様により前記積層方向に結合されていてもよい。

これによれば、曲げ部及び第２の平面部では、第１積層体及び第２積層体において、積層方向に隣り合う第１の繊維層同士が第２の糸によって積層方向に部分的に拘束され、第１積層体と第２積層体も第２の糸によって積層方向に結合される。よって、曲げ部及び第２の平面部が積層方向にばらけることを抑制できる。

上記問題点を解決するための繊維強化複合材は、繊維構造体製の強化基材にマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化複合材であって、前記繊維構造体が請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の繊維構造体であることを要旨とする。

これによれば、第１の平面部では、拘束糸によって第１の繊維層及び第２の繊維層がばらけることが抑制される。
また、第１の平面部は、拘束糸によって、第１の繊維層及び第２の繊維層の全てが積層方向に拘束されている。一方、曲げ部及び第２の平面部においては、拘束糸による第１の繊維層及び第２の繊維層全ての拘束はなく、第２の糸による第１の繊維層及び第２の繊維層全ての拘束もない。よって、曲げ部の内側では、曲げに伴う第１の糸及び第２の糸の第２方向への移動が許容され、第２の糸が屈曲することや、複数の第１の糸が寄せ集められて多段積みになることが抑制され、曲げ部の内側に皺が発生することを抑制できる。そして、上記構成を有する繊維構造体は、織機による製織の際、拘束糸を制御することで形成できる。このため、曲げ部での皺の発生を抑制するため、例えば、繊維構造体を圧縮したりする必要がなく、繊維構造体を簡単に製造できる。そして、繊維構造体を強化基材とした繊維強化複合材において、繊維構造体の曲げ部に対応した箇所が、皺によって強度低下することを抑制できる。

本発明によれば、曲げ部における皺の発生を抑制しつつ簡単に製造できる。

第１の実施形態の繊維強化複合材を模式的に示す斜視図。 第１の実施形態における賦形前の繊維構造体を示す模式断面図。 賦形後の繊維構造体を示す模式断面図。 第２の実施形態における賦形前の繊維構造体を示す模式断面図。 賦形後の繊維構造体を示す模式断面図。 別例の繊維構造体を模式的に示す側面図。 第１の実施形態の繊維構造体の別例を示す模式断面図。 第２の実施形態の繊維構造体の別例を示す模式断面図。 背景技術を示す図。

（第１の実施形態）
以下、繊維構造体、及び繊維強化複合材を具体化した第１の実施形態を図１〜図３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、強化基材となる繊維構造体１１にマトリックス樹脂１２を含浸させて構成されている。マトリックス樹脂１２としては、例えば、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂が使用される。繊維構造体１１は、平板状の繊維構造体１１をＬ字状に賦形して形成されている。繊維構造体１１は、第１の平面部１６と、第２の平面部１７と、第１の平面部１６と第２の平面部１７の間に位置する曲げ部１８とが連続する立体的な板状である。

次に、繊維構造体１１を賦形する前の平板状の状態で説明する。
図１又は図２に示すように、繊維構造体１１は、複数の繊維層が積層されて構成されている。なお、繊維層が積み重なった方向を繊維構造体１１の積層方向Ｙとする。また、繊維構造体１１は、第１の糸としての複数本の緯糸１３と、第２の糸としての複数本の経糸１４とを有する。また、繊維構造体１１は、複数の繊維層を積層方向Ｙに拘束する拘束糸１５を有する。

繊維構造体１１において、緯糸１３及び経糸１４は互いに交差する方向に延びている。緯糸１３の糸主軸が延びる方向を第１方向Ｘ１とし、経糸１４の糸主軸が延びる方向を第２方向Ｘ２とする。なお、緯糸１３、経糸１４及び拘束糸１５は、繊維を束ねて形成された繊維束である。繊維としては有機繊維又は無機繊維を使用してもよく、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。

繊維構造体１１は、複数本の緯糸１３が第２方向Ｘ２へ配列されて形成された繊維層としての緯糸層を複数有する。全ての緯糸１３は、第１方向Ｘ１へほぼ直線状に延びており、折り返しによる経糸１４に対する係合はない。緯糸層としては、第１緯糸層２１と、積層方向Ｙに第１緯糸層２１と隣り合う第２緯糸層２２と、積層方向Ｙに第２緯糸層２２と隣り合う第３緯糸層２３と、積層方向Ｙに第３緯糸層２３と隣り合う第４緯糸層２４とを有する。

また、繊維構造体１１は、複数本の経糸１４が第１方向Ｘ１へ配列されて形成された経糸層を複数有する。繊維構造体１１は、経糸層として、第１緯糸層２１の積層方向Ｙ両側に配設された第１経糸層３１及び第２経糸層３２と、第２緯糸層２２の積層方向Ｙ両側に配設された第３経糸層３３及び第４経糸層３４とを有する。さらに、繊維構造体１１は、経糸層として、第３緯糸層２３の積層方向Ｙ両側に配設された第５経糸層３５及び第６経糸層３６と、第４緯糸層２４の積層方向Ｙ両側に配設された第７経糸層３７及び第８経糸層３８とを有する。

次に、繊維構造体１１について、Ｌ字状に賦形された状態で説明する。
図１又は図３に示すように、繊維構造体１１において、第１の平面部１６と曲げ部１８と第２の平面部１７とは、経糸１４によって第２方向Ｘ２に連続している。第１の平面部１６では、複数本の緯糸１３が第２方向Ｘ２に並べられるとともに、各緯糸１３は、第１方向Ｘ１に直線状に延びている。また、第１の平面部１６では、各経糸１４は第２方向Ｘ２に直線状に延びている。

曲げ部１８では、複数本の緯糸１３が曲げ部１８の弧に沿って並べられている。また、曲げ部１８では、各経糸１４は、積層方向Ｙに波打つ状態で曲げ部１８の弧に沿って延びている。第２の平面部１７では、複数本の緯糸１３は、経糸１４の延びる方向（第２方向Ｘ２）に沿って並べられている。また、第２の平面部１７では、各経糸１４は、直線状ではなく、積層方向Ｙに波打つ状態で第２方向Ｘ２に延びている。

第１の平面部１６は、第１〜第４緯糸層２１〜２４と、第１〜第８経糸層３１〜３８とが複数本の拘束糸１５によって積層方向Ｙに拘束されている。より詳しくは、第１の平面部１６では、拘束糸１５によって、第１〜第４緯糸層２１〜２４と第１〜第８経糸層３１〜３８の全てが積層方向Ｙに拘束されている。

第１の平面部１６では、第１〜第８経糸層３１〜３８の各経糸１４は、第２方向Ｘ２に直線状に延びている。また、積層方向Ｙに隣り合う第１経糸層３１と第２経糸層３２の間に第１緯糸層２１が配設され、この第１緯糸層２１を積層方向Ｙに挟む第１経糸層３１と第２経糸層３２の経糸１４は、互いに平行な状態である。積層方向Ｙに隣り合う第３経糸層３３と第４経糸層３４の間に第２緯糸層２２が配設され、この第２緯糸層２２を積層方向Ｙに挟む第３経糸層３３と第４経糸層３４の経糸１４は、互いに平行な状態である。同様に、積層方向Ｙに隣り合う第５経糸層３５と第６経糸層３６の間に第３緯糸層２３が配設され、この第３緯糸層２３を積層方向Ｙに挟む第５経糸層３５と第６経糸層３６の経糸１４は、互いに平行な状態である。さらに、積層方向Ｙに隣り合う第７経糸層３７と第８経糸層３８の間に第４緯糸層２４が配設され、この第４緯糸層２４を積層方向Ｙに挟む第７経糸層３７と第８経糸層３８の経糸１４は、互いに平行な状態である。

拘束糸１５は、第１の平面部１６の形状保持用である。複数本の拘束糸１５は、各経糸１４と平行に配列されるとともに、第１の平面部１６を構成する最上層の第１緯糸層２１の緯糸１３の外面を通って折り返すように配置されている。また、各拘束糸１５は、第１の平面部１６を積層方向Ｙに沿って直線状に貫通し、最下層の第４緯糸層２４の緯糸１３の外面を通って折り返すように配置されている。

第１方向Ｘ１に隣り合う拘束糸１５同士は、第１緯糸層２１又は第４緯糸層２４で折り返される緯糸１３の位置が第２方向Ｘ２にずれている。そして、拘束糸１５により、第１〜第４緯糸層２１〜２４と第１〜第８経糸層３１〜３８の全てが積層方向Ｙに拘束されている。

拘束糸１５の折り返し位置は、第２方向Ｘ２に等間隔おきであり、拘束糸１５は、第２方向Ｘ２に沿って等間隔おきに第１の平面部１６を貫通している。本実施形態では、各拘束糸１５は、１本の緯糸１３毎に折り返されている。そして、拘束糸１５が第１の平面部１６を積層方向Ｙに沿って直線状に貫通し、かつ積層方向Ｙに並ぶ緯糸１３に沿って延びることにより、拘束糸１５によって、緯糸１３の第２方向Ｘ２への移動が規制されている。

第２の平面部１７及び曲げ部１８は、第１〜第４緯糸層２１〜２４と、第１〜第８経糸層３１〜３８とを有する。また、第２の平面部１７及び曲げ部１８では、曲げに伴う緯糸１３及び経糸１４の移動は可能である。

したがって、図１に示すように、繊維構造体１１において、第２方向Ｘ２に沿った寸法のうち曲げ部１８の内側を通過する寸法Ｌ１は、曲げ部１８の外側を通過する寸法Ｌ２と同じ又は僅かにずれているだけである。

図３に示すように、曲げ部１８及び第２の平面部１７において、第１緯糸層２１を積層方向Ｙに挟む第１経糸層３１と第２経糸層３２の経糸１４は、特定の第１の繊維層である第１緯糸層２１の各緯糸１３のみに対し、積層方向Ｙの外側で折り返されて係合する態様である。また、曲げ部１８及び第２の平面部１７において、第１緯糸層２１を積層方向Ｙに挟む第１経糸層３１と第２経糸層３２の経糸１４は、第２方向Ｘ２に隣り合う緯糸１３の積層方向Ｙの内側で折り返されて係合する態様である。すなわち、第１経糸層３１と第２経糸層３２の経糸１４は、第１緯糸層２１の緯糸１３に対し、積層方向Ｙの両側から交互に係合することを繰り返している。

同様に、第２緯糸層２２を積層方向Ｙに挟む第３経糸層３３と第４経糸層３４の経糸１４は、特定の第１の繊維層である第２緯糸層２２の各緯糸１３のみに対し、積層方向Ｙの外側及び内側で折り返され、各緯糸１３に交互に係合する態様である。すなわち、第３経糸層３３と第４経糸層３４の経糸１４は、第２緯糸層２２の緯糸１３に対し、積層方向Ｙの両側から交互に係合することを繰り返している。

第３緯糸層２３を積層方向Ｙに挟む第５経糸層３５と第６経糸層３６の経糸１４は、特定の第１の繊維層である第３緯糸層２３の各緯糸１３のみに対し、積層方向Ｙの外側及び内側で折り返され、各緯糸１３に交互に係合する態様である。すなわち、第５経糸層３５と第６経糸層３６の経糸１４は、第３緯糸層２３の緯糸１３に対し、積層方向Ｙの両側から交互に係合することを繰り返している。

さらに、第４緯糸層２４を積層方向Ｙに挟む第７経糸層３７と第８経糸層３８の経糸１４は、特定の第１の繊維層である第４緯糸層２４の各緯糸１３のみに対し、積層方向Ｙの外側及び内側で折り返され、各緯糸１３に交互に係合する態様である。すなわち、第７経糸層３７と第８経糸層３８の経糸１４は、第４緯糸層２４の緯糸１３に対し、積層方向Ｙの両側から交互に係合することを繰り返している。

曲げ部１８及び第２の平面部１７においては、拘束糸１５のうち、一方の拘束糸１５は、積層方向Ｙにおける第１緯糸層２１と第２緯糸層２２の間に配設され、第２方向Ｘ２に直線状に延びている態様であり、いずれの緯糸１３に沿って折り返されることもなく、緯糸１３に対し係合していない。また、曲げ部１８及び第２の平面部１７においては、拘束糸１５のうち、他方の拘束糸１５は、積層方向Ｙにおける第３緯糸層２３と第４緯糸層２４の間に配設され、第２方向Ｘ２に直線状に延びている態様であり、いずれの緯糸１３に沿って折り返されることもなく、緯糸１３に対し係合していない。

上記実施形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１−１）繊維構造体１１の曲げ部１８及び第２の平面部１７においては、拘束糸１５及び経糸１４による、第１〜第４緯糸層２１〜２４と第１〜第８経糸層３１〜３８の全ての積層方向Ｙ及び第２方向Ｘ２への拘束がない。このため、曲げ部１８において第２方向Ｘ２への緯糸１３及び経糸１４の移動を許容でき、経糸１４の屈曲や、複数の緯糸１３が寄せ集められて多段積みになることを抑制し、曲げ部１８の内側に皺が発生することを抑制できる。そして、繊維構造体１１の製織の際に拘束糸１５を制御するだけで、曲げ部１８の内側に皺が発生することを抑制できるため、皺の発生を抑制した繊維構造体１１を簡単に製造できる。

（１−２）拘束糸１５は、第１の平面部１６の緯糸１３を積層方向Ｙ及び第２方向Ｘ２に拘束しつつ、曲げ部１８及び第２の平面部１７では経糸として機能する。このため、拘束糸１５によって曲げ部１８及び第２の平面部１７を補強できる。

（１−３）第１の平面部１６では、緯糸１３及び経糸１４は直線状に延び、かつ拘束糸１５によって積層方向Ｙに拘束されている。このため、第１の平面部１６において、第１〜第４緯糸層２１〜２４と第１〜第８経糸層３１〜３８の全てがばらけることを拘束糸１５によって抑制できる。

（１−４）繊維構造体１１は、曲げ部１８の内側における皺の発生が抑制される。このため、繊維構造体１１を強化基材とした繊維強化複合材１０において、曲げ部１８に対応した箇所が、皺によって強度低下することを抑制できる。

（１−５）繊維構造体１１の曲げ部１８及び第２の平面部１７においては、拘束糸１５及び経糸１４による、第１〜第４緯糸層２１〜２４と第１〜第８経糸層３１〜３８の全ての積層方向Ｙ全体及び第２方向Ｘ２全体への拘束がない。このため、曲げ部１８となる箇所での曲げが行いやすく、クランク状の繊維構造体１１を製造しやすい。

（第２の実施形態）
次に、繊維構造体及び繊維強化複合材を具体化した第２の実施形態を図４及び図５にしたがって説明する。なお、第２の実施形態の説明について、第１の実施形態と同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

図４又は図５に示すように、第１の平面部１６は、第１〜第４緯糸層２１〜２４と、第１〜第４経糸層３１〜３４の全てが複数本の拘束糸１５によって積層方向Ｙに拘束され、緯糸１３の積層方向Ｙ及び第２方向Ｘ２の移動が規制されている。第１〜第４緯糸層２１〜２４の各緯糸１３は、第１方向Ｘ１に直線状に延び、第１〜第４経糸層３１〜３４の各経糸１４は、第２方向Ｘ２に直線状に延びている。また、全ての緯糸１３は、折り返しによる経糸１４に対する係合はない。

第１の平面部１６では、積層方向Ｙに隣り合う第１緯糸層２１と第２緯糸層２２の間に、第１経糸層３１及び第２経糸層３２が配設されている。第２の実施形態において、第１緯糸層２１及び第２緯糸層２２と、第１経糸層３１及び第２経糸層３２とから第１積層体Ｓ１が構成されている。

また、第１の平面部１６では、積層方向Ｙに隣り合う第３緯糸層２３と第４緯糸層２４の間に、第３経糸層３３及び第４経糸層３４が配設されている。第２の実施形態において、第３緯糸層２３及び第４緯糸層２４と、第３経糸層３３及び第４経糸層３４とから第２積層体Ｓ２が構成されている。

第１の平面部１６について、拘束糸１５による拘束は第１の実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。
第２の平面部１７及び曲げ部１８は、第１〜第４緯糸層２１〜２４と、第１〜第４経糸層３１〜３４とを有する。

第２の平面部１７及び曲げ部１８において、第１経糸層３１の経糸１４は、第１方向Ｘ１に隣り合う経糸１４同士で、折り返しによって係合する緯糸１３が異なっている。経糸１４のうちの一方の経糸１４ａは、第１緯糸層２１における第２方向Ｘ２に並んだ複数本の緯糸１３に沿って延びている。一方の経糸１４ａは、それら複数本の緯糸１３のうち両端に位置する緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様と、その隣の１本の緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様とを第２方向Ｘ２に交互に繰り返している。

第１経糸層３１の経糸１４のうちの他方の経糸１４ｂは、第２緯糸層２２の１本の緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様と、第１緯糸層２１の緯糸１３のうち、一方の経糸１４ａが係合した緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様とを、第２方向Ｘ２に繰り返している。経糸１４ｂは、この折り返しによる係合のために積層方向Ｙに対し斜めに延びている。よって、第１積層体Ｓ１において、第１緯糸層２１と第２緯糸層２２とは、それらの間に配設された第１経糸層３１の他方の経糸１４ｂが、第１緯糸層２１と第２緯糸層２２の緯糸１３に沿って折り返されて係合する態様によって積層方向Ｙに結合されている。

第２経糸層３２の経糸１４は、第１方向Ｘ１に隣り合う経糸１４同士で、折り返しによって係合する緯糸１３が異なっている。経糸１４のうちの一方の経糸１４ａは、第１緯糸層２１の１本の緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様と、第２緯糸層２２の１本の緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様とを、第２方向Ｘ２に繰り返している。経糸１４ａは、この折り返しによる係合のために積層方向Ｙに対し斜めに延びている。よって、第１積層体Ｓ１において、第１緯糸層２１と第２緯糸層２２とは、それらの間に配設された第２経糸層３２の一方の経糸１４ａが、第１緯糸層２１と第２緯糸層２２の緯糸１３に沿って折り返されて係合する態様によって積層方向Ｙに結合されている。

したがって、第１積層体Ｓ１における第２の平面部１７及び曲げ部１８において、積層方向Ｙに隣り合う第１緯糸層２１と第２緯糸層２２の緯糸１３に対し、それら緯糸層２１，２２の間に配設された第１経糸層３１の経糸１４ｂと第２経糸層３２の経糸１４ａが折り返しによって係合して第１積層体Ｓ１が積層方向Ｙに部分的に拘束されている。

第２経糸層３２の経糸１４のうちの他方の経糸１４ｂは、第３緯糸層２３の１本の緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様と、第２緯糸層２２の緯糸１３のうち、第２経糸層３２の一方の経糸１４ａが係合した緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様とを、第２方向Ｘ２に交互に繰り返している。この折り返しによる係合のために、他方の経糸１４ｂは、積層方向Ｙに対し斜めに延びている。よって、第２経糸層３２の他方の経糸１４ｂにより、第２緯糸層２２と第３緯糸層２３が積層方向Ｙに結合されるとともに、第１積層体Ｓ１と第２積層体Ｓ２が積層方向Ｙに結合されている。本実施形態では、第２経糸層３２の他方の経糸１４ｂが、第１積層体Ｓ１と第２積層体Ｓ２を積層方向Ｙに結合するための一方の積層体の第２の糸として機能する。よって、第１積層体Ｓ１における第２の平面部１７及び曲げ部１８では、経糸１４は、第１緯糸層２１と第２緯糸層２２を積層方向に部分的に拘束する態様である。

第３経糸層３３の経糸１４は、第１方向Ｘ１に隣り合う経糸１４同士で、折り返しによって係合する緯糸１３が異なっている。経糸１４のうちの一方の経糸１４ａは、第２緯糸層２２の緯糸１３のうち、第１経糸層３１の他方の経糸１４ｂが係合した１本の緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様と、第３緯糸層２３の１本の緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様とを、第２方向Ｘ２に繰り返している。この折り返しによる係合のために、一方の経糸１４ａは、積層方向Ｙに対し斜めに延びている。よって、第３経糸層３３の一方の経糸１４ａにより、第２緯糸層２２と第３緯糸層２３が積層方向Ｙに結合されるとともに、第１積層体Ｓ１と第２積層体Ｓ２が積層方向Ｙに結合されている。本実施形態では、第３経糸層３３の一方の経糸１４ａが、第１積層体Ｓ１と第２積層体Ｓ２を積層方向Ｙに結合するための他方の積層体の第２の糸として機能する。

第３経糸層３３の他方の経糸１４ｂは、第４緯糸層２４の１本の緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様と、第３緯糸層２３の緯糸１３のうち、第３経糸層３３の一方の経糸１４ａが係合した１本の緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様とを、第２方向Ｘ２に繰り返している。この折り返しによる係合のために、他方の経糸１４ｂは、積層方向Ｙに対し斜めに延びている。よって、第３経糸層３３の他方の経糸１４ｂにより、第３緯糸層２３と第４緯糸層２４が積層方向Ｙに結合されている。よって、第２積層体Ｓ２において、第３緯糸層２３と第４緯糸層２４とは、それらの間に配設された第３経糸層３３の一方の経糸１４ｂが、第３緯糸層２３と第４緯糸層２４の緯糸１３に沿って折り返されて係合することによって積層方向Ｙに結合されている。

第４経糸層３４の経糸１４は、第１方向Ｘ１に隣り合う経糸１４同士で、折り返しによって係合する緯糸１３が異なっている。経糸１４のうちの一方の経糸１４ａは、第３緯糸層２３の緯糸１３のうち、第２経糸層３２の他方の経糸１４ｂが係合した１本の緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様と、第４緯糸層２４の１本の緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様とを、第２方向Ｘ２に交互に繰り返している。この折り返しによる係合のために、一方の経糸１４ａは、積層方向Ｙに対し斜めに延びている。よって、第４経糸層３４の一方の経糸１４ａにより、第３緯糸層２３と第４緯糸層２４が積層方向Ｙに結合されている。

したがって、第２積層体Ｓ２における第２の平面部１７及び曲げ部１８において、積層方向Ｙに隣り合う第３緯糸層２３と第４緯糸層２４の緯糸１３に対し、それら緯糸層２３，２４の間に配設された第３経糸層３３の経糸１４ｂと第４経糸層３４の経糸１４ａが係合して第２積層体Ｓ２が積層方向Ｙに部分的に拘束されている。

第４経糸層３４の他方の経糸１４ｂは、第４緯糸層２４における第２方向Ｘ２に並んだ複数本の緯糸１３に沿って延びている。また、他方の経糸１４ｂは、それら複数本の緯糸１３の両端に位置する緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様と、第４緯糸層２４の一方の経糸１４ａが係合した１本の緯糸１３に沿って折り返されることによって係合する態様とを、第２方向Ｘ２に繰り返している。よって、第２積層体Ｓ２における第２の平面部１７及び曲げ部１８では、経糸１４は、第３緯糸層２３と第４緯糸層２４を積層方向に部分的に拘束する態様である。

そして、経糸１４による第１積層体Ｓ１の積層方向Ｙへの拘束と、第２積層体Ｓ２の積層方向Ｙへの拘束と、第１積層体Ｓ１と第２積層体Ｓ２の積層方向Ｙへの結合により、曲げ部１８及び第２の平面部１７が積層方向Ｙにばらけることが抑制されている。

また、拘束糸１５は、第１の平面部１６においては積層方向Ｙ及び第２方向Ｘ２に緯糸１３の移動を規制している。また、第２の平面部１７及び曲げ部１８では、拘束糸１５のうち、一方の拘束糸１５は、積層方向Ｙにおける第１緯糸層２１と第２緯糸層２２の間に配設され、第２方向Ｘ２へ直線状に延びる態様であり、いずれの緯糸１３に対しても係合していない。また、第２の平面部１７及び曲げ部１８では、拘束糸１５のうち、他方の拘束糸１５は、積層方向Ｙにおける第３緯糸層２３と第４緯糸層２４の間に配設され、第２方向Ｘ２へ直線状に延びる態様であり、いずれの緯糸１３に対しても係合していない。

したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の（１−１）〜（１−４）と同様の効果に加え以下のような効果を得ることができる。
（２−１）曲げ部１８及び第２の平面部１７において、第１積層体Ｓ１及び第２積層体Ｓ２は、それぞれ経糸１４によって積層方向Ｙに部分的に拘束されるとともに、第１積層体Ｓ１と第２積層体Ｓ２も経糸１４によって積層方向Ｙに結合されている。このため、曲げ部１８及び第２の平面部１７の緯糸１３及び経糸１４が積層方向Ｙにばらけることを抑制できる。

（２−２）各積層体Ｓ１，Ｓ２を積層方向Ｙに拘束するための経糸１４は、積層方向Ｙに対し斜めに延びている。このため、各積層体Ｓ１，Ｓ２を積層方向Ｙに拘束するために、経糸１４が積層方向Ｙに沿って直線状に延びることがなく、緯糸１３に係合した経糸１４によって曲げ部１８及び第２の平面部１７が第２方向Ｘ２に拘束されることがなく、緯糸１３及び経糸１４の移動を許容できる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図６に示すように、繊維構造体１１は、第２方向Ｘ２において、第１の平面部１６と、第１の平面部１６に一端が連続する第１の曲げ部１８ａと、第１の曲げ部１８ａの他端に連続する第２の平面部１７と、を備える。さらに、繊維構造体１１は、第２の平面部１７に一端が連続する第２の曲げ部１８ｂと、第２の曲げ部１８ｂの他端に連続する第３の平面部１９とを備える。この場合、第１の曲げ部１８ａ、第２の平面部１７、及び第２の曲げ部１８ｂは、第１又は第２の実施形態と同様の構造を備え、拘束糸１５による積層方向Ｙ全体への拘束はない。第３の平面部１９は、拘束糸１５によって積層方向Ｙ全体に拘束されている。

○ 図７に示すように、第１の実施形態において、拘束糸１５は、第２の平面部１７及び曲げ部１８に存在しない態様であり、第１の平面部１６のみに配設されていてもよい。また、図８に示すように、第２の実施形態において、拘束糸１５は、第２の平面部１７及び曲げ部１８に存在しない態様であり、第１の平面部１６のみに配設されていてもよい。これらの場合、第２の平面部１７及び曲げ部１８では、拘束糸１５が全ての繊維層を拘束している場合や、拘束糸１５による積層方向Ｙ及び第１方向Ｘ１への部分的な拘束がある場合と比較して、曲げに伴う緯糸１３及び経糸１４の移動がしやすい。

○ 第１の実施形態及び第２の実施形態では、第２の平面部１７及び曲げ部１８は、経糸１４の糸主軸が延びる第２方向Ｘ２に曲げられた形状であったが、第２の平面部１７及び曲げ部１８は、その一部で、第２方向Ｘ２に加え、第１方向Ｘ１に曲げられた形状であってもよい。この場合、第１方向Ｘ１及び第２方向Ｘ２に曲げられた部分を構成する緯糸１３は互いに平行に配列されていないし、経糸１４も互い平行に配列されていないこととなる。

○ 第１の実施形態及び第２の実施形態において、第２の平面部１７及び曲げ部１８では、第２方向Ｘ２への緯糸１３及び経糸１４の移動を許容できる範囲であれば、緯糸１３は、積層方向の一部で経糸１４に沿って折り返されることによって係合する態様であってもよい。

○ 第２の実施形態において、曲げ部１８及び第２の平面部１７において、経糸１４が係合する緯糸１３の位置は第２方向Ｘ２へ適宜変更してもよい。
○ 第２の実施形態において、第１経糸層３１の一方の経糸１４ａ及び第４経糸層３４の他方の経糸１４ｂを除く経糸１４は、各積層体Ｓ１，Ｓ２を積層方向Ｙに部分的に拘束するため、積層方向Ｙに隣り合う緯糸層の緯糸１３に係合する態様であったが、経糸１４の係合する緯糸１３は、これに限らない。各積層体Ｓ１，Ｓ２を積層方向Ｙに部分的に拘束する経糸１４は、３層の緯糸層に跨って延びて、３層の緯糸層のうち両端の緯糸層の緯糸１３に係合する態様であってもよい。例えば、第１経糸層３１の他方の経糸１４ｂは、第１緯糸層２１の緯糸１３と、第３緯糸層２３の緯糸１３とに係合する態様であってもよい。

○ 緯糸１３及び経糸１４の積層方向Ｙ及び第２方向Ｘ２への移動が許容できる構造であれば、繊維構造体１１の形状は適宜変更してもよい。
○ 第１の平面部１６において、拘束糸１５は、１本の緯糸１３毎に折り返されたが、拘束糸１５を折り返す位置は、第１の平面部１６の要望される強度等に合わせて適宜変更してもよい。

○ 第１の糸を経糸１４とし、第２の糸を緯糸１３としてもよい。
○ 第１の実施形態及び第２の実施形態において、第２の平面部１７及び曲げ部１８では、拘束糸１５は、第１の繊維層及び第２の繊維層を積層方向Ｙに部分的に拘束する態様であってもよい。この場合、拘束糸１５が全ての第１の繊維層及び第２の繊維層を拘束していなければよい。このように構成すると、第２の平面部１７及び曲げ部１８では、拘束糸１５が全ての繊維層を拘束している場合と比較して、曲げに伴って緯糸１３及び経糸１４が移動しやすい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（１）前記第２方向に沿った前記繊維構造体の寸法のうち前記曲げ部の内側を通過する寸法は、前記曲げ部の外側を通過する寸法と同じ又は僅かにずれている繊維構造体。

Ｓ１…第１積層体、Ｓ２…第２積層体、Ｘ１…第１方向、Ｘ２…第２方向、１０…繊維強化複合材、１１…繊維構造体、１２…マトリックス樹脂、１３…第１の糸としての緯糸、１４…第２の糸としての経糸、１５…拘束糸、１６…第１の平面部、１７…第２の平面部、１８…曲げ部、２１〜２４…第１の繊維層としての第１〜第４緯糸層、３１〜３８…第２の繊維層としての第１〜第８経糸層。

Claims (4)

1. 第１の糸を有する複数の第１の繊維層と、
   前記第１の糸に交差した第２の糸を有する複数の第２の繊維層とが積み重ねられ、
   前記第１の糸の糸主軸が延びる方向を第１方向とし、前記第２の糸の糸主軸が延びる方向を第２方向とし、
   前記第２方向に沿って少なくとも第１の平面部、曲げ部及び第２の平面部が連続する板状の繊維構造体であって、
   前記第１の繊維層と前記第２の繊維層が積み重ねられた方向を積層方向とすると、
   前記第１の平面部において、前記第１の糸は前記第１方向に直線状に延び、かつ前記第２の糸は前記第２方向に直線状に延び、拘束糸によって前記積層方向に前記第１の繊維層及び前記第２の繊維層の全てが拘束され、
   前記拘束糸は、前記曲げ部及び前記第２の平面部において直線状に延びている態様、
   前記曲げ部及び前記第２の平面部において前記第１の繊維層及び前記第２の繊維層を前記積層方向に部分的に拘束している態様、
   又は前記曲げ部及び前記第２の平面部に存在しない態様であり、
   前記第２の糸は、前記曲げ部及び前記第２の平面部において、特定の前記第１の繊維層の第１の糸のみに係合している態様、又は前記第１の繊維層を前記積層方向に部分的に拘束している態様であることを特徴とする繊維構造体。
2. 前記第１の平面部では、前記積層方向に隣り合う一対の前記第２の繊維層の間に前記第１の繊維層が配設され、前記曲げ部及び前記第２の平面部では、前記積層方向に隣り合う一対の前記第２の繊維層の第２の糸が、前記特定の前記第１の繊維層の各第１の糸に対し積層方向の両側から交互に係合する態様である請求項１に記載の繊維構造体。
3. 前記第１の平面部では、前記積層方向に隣り合う一対の前記第１の繊維層の間に一対の前記第２の繊維層が配設された第１積層体と、
   前記積層方向に隣り合う一対の前記第１の繊維層の間に一対の前記第２の繊維層が配設された第２積層体と、が前記積層方向に並設され、
   前記曲げ部及び前記第２の平面部では、
   前記第１積層体及び前記第２積層体において、前記積層方向に隣り合う前記第１の繊維層の前記第１の糸に対し、それら第１の繊維層同士の間に配設された一対の前記第２の繊維層の複数の前記第２の糸のうちの一部が係合する態様により、前記積層方向に隣り合う一対の前記第１の繊維層が前記積層方向に部分的に拘束され、
   前記第１積層体と前記第２積層体とは、一方の積層体の複数の前記第２の糸のうちの一部が他方の積層体の前記第１の糸に係合する態様により前記積層方向に結合されている請求項１に記載の繊維構造体。
4. 繊維構造体製の強化基材にマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化複合材であって、前記繊維構造体が請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の繊維構造体であることを特徴とする繊維強化複合材。