JP2019189987A - 繊維構造体、繊維強化複合材、及び繊維構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】分岐部の層間剥離を抑制できる繊維構造体、繊維強化複合材、及び繊維構造体の製造方法を提供すること。【解決手段】繊維構造体１２は、第１〜第４緯糸層及び第１〜第２経糸層が拘束糸によって拘束された本体部１６と、本体部１６の両端に連続し、多層織物を第１形成部１７ａと第２形成部に分岐させた分岐部１７とを有する。繊維構造体１２は、分岐部１７において第１形成部１７ａと第２形成部に分岐する部分に沿って延びる分岐境界線Ｆ１に対し、本体部１６の緯糸１４のうち分岐境界線Ｆ１に最も近い最短緯糸１４ａの糸主軸が平行である。【選択図】図４

Description

本発明は、分岐部を有する繊維構造体、繊維強化複合材、及び繊維構造体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が使用されている。繊維強化複合材は、強化繊維（強化基材）が樹脂、セラミックス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。

また、繊維強化複合材として、平面視円弧状や平面視円環状といった湾曲形状のものがある。このような繊維強化複合材の強化基材を構成する繊維構造体としては、例えば、特許文献１に開示の三次元繊維構造体のように、円弧状に配列された０度配列糸からなる糸層と、９０度配列糸からなる糸層とを少なくとも含む２軸配向となる積層糸群が厚さ方向糸で結合された扇面板状部を有するものがある。また、三次元繊維構造体は、扇面板状部の両端部が、複数の三次元繊維構造体を長手方向の端部同士で連結した際に、円環を形成可能な形状に形成されている。

また、繊維強化複合材として、平面視円環状のものがある。このような繊維強化複合材の強化基材を構成する繊維構造体は、特許文献１のように扇面板状部を有する繊維構造体の長手方向の端部に、積層糸群を二つの糸群に分岐させた分岐部を設け、周方向に隣り合う繊維構造体の分岐部同士の間に接続部材を介在させることで、繊維構造体同士を連結することで製造できる。各繊維構造体の分岐部においては、二つに分岐された各糸群それぞれは厚さ方向糸で結合され、分岐部以外の積層糸群では全ての糸群が厚さ方向糸によって結合される。

特開２００５−９７７５９号公報

ところが、繊維構造体の積層糸群を二つの糸群に分岐させた場合、二つの糸群の根本に位置する分岐境界線から、積層糸群の中の最も近い９０度配列糸までは厚さ方向糸による結合力（拘束力）が弱くなる。そして、９０度配列糸は、０度配列糸の延びる円弧の周方向に配列されているため、分岐境界線から、最も近い９０度配列糸までの距離に大小が生じ、その距離の大きい場所ほど、厚さ方向糸による結合力が弱く、積層糸群の層間剥離が発生しやすくなる。

本発明の目的は、分岐部の層間剥離を抑制できる繊維構造体、繊維強化複合材、及び繊維構造体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の繊維構造体は、第１の糸からなる第１糸層と、前記第１の糸と交差する第２の糸からなる第２糸層と、を有するとともに、前記第１糸層と前記第２糸層とが積み重なり、前記第１糸層と前記第２糸層とが積み重なった積層方向に前記第１糸層及び前記第２糸層が拘束糸によって拘束された多層織物であり、前記多層織物の全ての糸層が前記拘束糸によって拘束された本体部と、前記第１の糸の糸主軸方向に沿った少なくとも一端側にて前記本体部に連続し、前記多層織物の糸層を前記積層方向一端側の第１形成部と積層方向他端側の第２形成部に分岐させた分岐部とを有する繊維構造体であって、平面視で湾曲した内縁部を有するとともに、前記内縁部より外側において平面視で湾曲した外縁部を有し、前記内縁部と前記外縁部を最短距離で結ぶ直線の延びる方向を径方向とし、前記内縁部及び外縁部の延びる方向を周方向とすると、前記第１の糸の糸主軸方向は前記周方向に延びるとともに、前記第２の糸の糸主軸方向は前記径方向に延び、前記分岐部において前記第１形成部と前記第２形成部に分岐する部分に沿って延びる分岐境界線に対し、前記本体部の前記第２の糸のうち前記分岐境界線に最も近い前記第２の糸の糸主軸が平行であることを要旨とする。

これによれば、本体部及び分岐部を有する繊維構造体においては、第１形成部と第２形成部が分岐する位置、すなわち分岐境界線の位置から、その分岐境界線に最も近い本体部の第２の糸までは、本体部において積層方向への拘束が弱い部分である。しかし、その第２の糸と分岐境界線とを平行にすることで、第２の糸と分岐境界線との距離を、径方向に沿って一定にでき、積層方向への拘束力の大小が無くなり、分岐部の層間剥離を抑制できる。

上記問題点を解決するための繊維強化複合材は、繊維構造体を強化基材とし、該強化基材がマトリックス中に複合化された繊維強化複合材であって、前記繊維構造体が請求項１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、本体部及び分岐部を有する繊維構造体においては、第１形成部と第２形成部が分岐する位置、すなわち分岐境界線の位置から、その分岐境界線に最も近い本体部の第２の糸までは、本体部において積層方向への拘束が弱い部分である。しかし、その第２の糸と分岐境界線とを平行にすることで、第２の糸と分岐境界線との距離を、径方向に沿って一定にでき、積層方向への拘束力の大小が無くなり、分岐部の層間剥離を抑制できる。よって、繊維強化複合材においても、本体部における分岐部との境界付近の強度の大小を無くすことができる。

上記問題点を解決するための繊維構造体の製造方法は、第１の糸からなる第１糸層と、前記第１の糸と交差する第２の糸からなる第２糸層と、を有するとともに、前記第１糸層と前記第２糸層とが積み重なり、前記第１糸層と前記第２糸層とが積み重なった積層方向に前記第１糸層及び前記第２糸層が拘束糸によって拘束された多層織物であり、前記多層織物の全ての糸層が前記拘束糸によって拘束された本体部と、前記第１の糸の糸主軸方向に沿った少なくとも一端側にて前記本体部に連続し、前記多層織物の糸層を前記積層方向一端側の第１形成部と積層方向他端側の第２形成部に分岐させた分岐部とを有する繊維構造体の製造方法であって、平面視で湾曲した内縁部を有するとともに、前記内縁部より外側において平面視で湾曲した外縁部を有し、前記第１の糸の糸主軸が、前記内縁部及び外縁部の延びる周方向に延びるとともに、前記第２の糸の糸主軸が、前記内縁部と前記外縁部を最短距離で結ぶ直線の延びる径方向に延び、前記周方向の少なくとも一端側に前記分岐部を備える前駆体を製造する工程と、前記分岐部において前記第１形成部と前記第２形成部に分岐する部分に沿って延びる分岐境界線に対し、前記本体部の前記第２の糸のうち前記分岐境界線に最も近い前記第２の糸の糸主軸が平行となるように前記前駆体を裁断し、前記分岐部及び前記本体部を形成することを要旨とする。

これによれば、本体部及び分岐部を有する繊維構造体においては、第１形成部と第２形成部が分岐する位置、すなわち分岐境界線の位置から、その分岐境界線に最も近い本体部の第２の糸までは、本体部において積層方向への拘束が弱い部分である。しかし、その第２の糸と分岐境界線とを平行にすることで、第２の糸と分岐境界線との距離を、径方向に沿って一定にでき、積層方向への拘束力の大小が無くなり、分岐部の層間剥離を抑制できる。そして、このような繊維構造体の製造について、分岐境界線と第２の糸とを容易に平行にできる。

上記問題点を解決するための繊維構造体の製造方法は、第１の糸からなる第１糸層と、前記第１の糸と交差する第２の糸からなる第２糸層と、を有するとともに、前記第１糸層と前記第２糸層とが積み重なり、前記第１糸層と前記第２糸層とが積み重なった積層方向に前記第１糸層及び前記第２糸層が拘束糸によって拘束された多層織物であり、前記多層織物の全ての糸層が前記拘束糸によって拘束された本体部と、前記第１の糸の糸主軸方向に沿った少なくとも一端側にて前記本体部に連続し、前記多層織物の糸層を前記積層方向一端側の第１形成部と積層方向他端側の第２形成部に分岐させた分岐部とを有する繊維構造体の製造方法であって、複数の前記第１の糸の糸主軸方向の一端部を第１引取部材に固定し、前記第１引取部材によって前記第１の糸を直線状に引取ながら、前記第１の糸に対し前記第２の糸が直交するように挿入して前記第１糸層及び前記第２糸層を形成しつつ、前記拘束糸によって前記第１糸層及び前記第２糸層を積層方向に拘束し、前記第１形成部及び前記第２形成部を形成した後、前記第１形成部及び前記第２形成部を第２引取部材に固定し、前記第２引取部材によって前記第１の糸の糸主軸が平面視で湾曲するように引き取りながら前記第２の糸を挿入し、前記分岐部において前記第１形成部と前記第２形成部に分岐する部分に沿って延びる分岐境界線に対し、前記本体部の前記第２の糸のうち前記分岐境界線に最も近い前記第２の糸の糸主軸が平行となるように挿入することを要旨とする。

これによれば、本体部及び分岐部を有する繊維構造体においては、第１形成部と第２形成部が分岐する位置、すなわち分岐境界線の位置から、その分岐境界線に最も近い本体部の第２の糸までは、本体部において積層方向への拘束が弱い部分である。しかし、その第２の糸と分岐境界線とを平行にすることで、第２の糸と分岐境界線との距離を、径方向に沿って一定にでき、積層方向への拘束力の大小が無くなり、分岐部の層間剥離を抑制できる。そして、このような繊維構造体の製造について、織機を用いて製造できる。

本発明によれば、分岐部の層間剥離を抑制できる。

実施形態の繊維強化複合材を示す平面図。 実施形態の繊維構造体を模式的に示す斜視図。 （ａ）は分岐部及び本体部を示す部分側面図、（ｂ）は分岐部及び本体部の繊維構造を模式的に示す図。 繊維構造体を示す平面図。 繊維構造体の製造工程の説明図。 裁断工程を模式的に示す図。 （ａ）〜（ｃ）は別例の繊維構造体の製造方法を説明する図。

以下、繊維構造体、繊維強化複合材、及び繊維構造体の製造方法を具体化した一実施形態を図１〜図６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、マトリックス１１中に、複数の繊維構造体１２を強化基材として複合化して形成されている。本実施形態では、マトリックス１１として樹脂が用いられている。なお、マトリックス１１としては、樹脂以外に金属やセラミックスを用いてもよい。

繊維強化複合材１０は、平面視円環状の板状である。なお、平面視とは、繊維強化複合材１０の中心軸線Ｌに沿って、繊維強化複合材１０を外側から見ることである。また、繊維強化複合材１０において、中心軸線Ｌの延びる方向を厚み方向とする。

次に、繊維構造体１２について説明する。
図２に示すように、繊維強化複合材１０を形成する各繊維構造体１２は、それぞれ平面視扇形状である。繊維構造体１２は、平面視扇形状の本体部１６と、円弧の延びる方向に沿った本体部１６の両端に連続する平面視矩形状の分岐部１７とを有する。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、各分岐部１７は、繊維構造体１２の円弧の延びる方向の両端側が厚さ方向に二股に分岐した形状である。各分岐部１７は、繊維構造体１２の厚さ方向の一端側に位置する第１形成部１７ａと、厚さ方向の他端側に位置する第２形成部１７ｂとを有する。繊維構造体１２は、第１形成部１７ａと第２形成部１７ｂの対向面同士が交差する位置に分岐境界線Ｆ１を有し、この分岐境界線Ｆ１を境にして第１形成部１７ａと第２形成部１７ｂが二股に分岐している。また、繊維構造体１２は、第１形成部１７ａ及び第２形成部１７ｂが本体部１６の外面に対し折れ曲がる部分に沿って稜線Ｆ２を有する。第１形成部１７ａ及び第２形成部１７ｂは、稜線Ｆ２から本体部１６に対し折り曲がっている。

図２に示すように、繊維構造体１２は、円弧状に延びることで平面視で湾曲した形状となる内縁部１２ａと、内縁部１２ａよりも外側で円弧状に延びることで平面視で湾曲した形状となる外縁部１２ｂと、内縁部１２ａと外縁部１２ｂの端部同士を繋ぐ縁部１２ｃとを有する形状である。

本体部１６及び分岐部１７の内縁は、それぞれ繊維構造体１２の内縁部１２ａの一部を構成し、本体部１６及び分岐部１７の外縁は、それぞれ繊維構造体１２の外縁部１２ｂの一部を構成する。各分岐部１７において、繊維構造体１２の円弧の延びる方向の両端に位置する第１形成部１７ａ及び第２形成部１７ｂの縁が縁部１２ｃを構成している。

平面視扇形状の板状である繊維構造体１２において、内縁部１２ａの円周の長さは、外縁部１２ｂの円周の長さより短い。繊維構造体１２において、内縁部１２ａ及び外縁部１２ｂの延びる方向を周方向Ｘとし、内縁部１２ａと外縁部１２ｂを最短距離で結ぶ直線の延びる方向を径方向Ｙとする。外縁部１２ｂは、内縁部１２ａよりも径方向Ｙに沿った外側（外径側）に位置する。分岐部１７は、周方向Ｘに沿った本体部１６の両側に連続して設けられている。また、各分岐部１７において、分岐境界線Ｆ１及び稜線Ｆ２は、径方向Ｙに延びている。そして、分岐境界線Ｆ１及び稜線Ｆ２は、繊維構造体１２の縁部１２ｃに対し平行である。このため、周方向Ｘに沿った分岐部１７の縁部１２ｃと分岐境界線Ｆ１との距離は、径方向Ｙに沿って一定である。

繊維構造体１２は多層織物である。繊維構造体１２は、糸主軸方向Ｌ１が、円弧状に延びる状態で互いに平行に配列された複数の第１の糸としての経糸１３と、糸主軸方向Ｌ２が、経糸１３と交差する方向に延びる状態で配列された複数の第２の糸としての緯糸１４とを有する織物である。経糸１３の糸主軸方向Ｌ１は、繊維構造体１２の周方向Ｘに延び、緯糸１４の糸主軸方向Ｌ２は、繊維構造体１２の径方向Ｙに延びる。そして、繊維構造体１２において、分岐部１７は、経糸１３の糸主軸方向Ｌ１となる周方向Ｘの両端側において本体部１６に連続している。

繊維構造体１２の平面視では、周方向Ｘに隣り合う緯糸１４同士の間隔は、径方向Ｙに沿って外縁部１２ｂに向かうに従い徐々に広くなっている。また、図示しないが繊維構造体１２の平面視では、径方向Ｙに隣り合う経糸１３同士の間隔は一定である。

なお、経糸１３及び緯糸１４は、強化繊維を束ねて形成された繊維束である。強化繊維としては有機繊維や無機繊維を使用してもよいし、異なる種類の有機繊維、異なる種類の無機繊維、又は有機繊維と無機繊維を混繊した混繊繊維を使用してもよい。有機繊維の種類としては、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、無機繊維の種類としては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維等が挙げられる。

図３（ｂ）に示すように、繊維構造体１２は、複数の糸層が積層されて構成されている。なお、糸層が積み重なった方向を繊維構造体１２の積層方向Ｚとする。積層方向Ｚは、繊維強化複合材１０の厚み方向と一致する。なお、図３（ｂ）では経糸１３と緯糸１４との位置関係を分かり易くするため、隣り合う経糸１３同士や緯糸１４同士が離れた状態に図示しているが、実際は隣り合う経糸１３の端部同士や緯糸１４の端部同士が重なった状態に配列されている。

繊維構造体１２の本体部１６は、複数本の経糸１３が並んで形成された経糸層を複数有する。経糸層としては、第１経糸層２１と、積層方向Ｚにおいて、第１経糸層２１より下方に配置された第２経糸層２２とを有する。第１経糸層２１及び第２経糸層２２は、第１糸層を構成する。

また、繊維構造体１２の本体部１６は、複数本の緯糸１４が並んで形成された緯糸層を複数有する。緯糸層としては、第１緯糸層３１と、積層方向Ｚにおける第１緯糸層３１より下方に配置された第２緯糸層３２と、積層方向Ｚにおける第２緯糸層３２より下方に配置された第３緯糸層３３と、積層方向Ｚにおける第３緯糸層３３より下方に配置された第４緯糸層３４とを有する。第１緯糸層３１、第２緯糸層３２、第３緯糸層３３及び第４緯糸層３４は第２糸層を構成する。

繊維構造体１２の本体部１６は、積層方向Ｚの一端から他端（上から下）へ第１緯糸層３１、第１経糸層２１、第２緯糸層３２、第３緯糸層３３、第２経糸層２２及び第４緯糸層３４の順番で積層されている。これら第１緯糸層３１、第１経糸層２１、第２緯糸層３２、第３緯糸層３３、第２経糸層２２及び第４緯糸層３４、すなわち本体部１６の全ての糸層は、複数の拘束糸１５により積層方向Ｚに拘束されている。

複数の拘束糸１５は、径方向Ｙに並んでいる。各拘束糸１５は、繊維構造体１２の形状保持用であり、強化繊維の繊維束である。強化繊維としては有機繊維や無機繊維を使用してもよいし、異なる種類の有機繊維、異なる種類の無機繊維、又は有機繊維と無機繊維を混繊した混繊繊維を使用してもよい。複数本の拘束糸１５は、各経糸１３と略平行に配列されるとともに、繊維構造体１２の本体部１６を構成する最上層の第１緯糸層３１の緯糸１４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、本体部１６を積層方向Ｚに貫通し、最下層の第４緯糸層３４の緯糸１４の外面を通って折り返すように配置されている。よって、拘束糸１５は、積層方向Ｚ両端の第１緯糸層３１及び第４緯糸層３４の緯糸１４に係合している。

径方向Ｙに隣り合う拘束糸１５同士は、第１緯糸層３１又は第４緯糸層３４で折り返される緯糸１４の位置が周方向Ｘにずれている。そして、拘束糸１５が各緯糸１４に係合することで、第１〜第４緯糸層３１〜３４が積層方向Ｚに拘束され、積層方向Ｚに隣り合う第１緯糸層３１と第２緯糸層３２の間に第１経糸層２１が拘束され、第３緯糸層３３と第４緯糸層３４の間に第２経糸層２２が拘束されている。

各分岐部１７では、第１形成部１７ａは、第１緯糸層３１、第１経糸層２１及び第２緯糸層３２が拘束糸１５によって積層方向Ｚに拘束されている。拘束糸１５は、第１形成部１７ａの積層方向Ｚ両端の第１緯糸層３１及び第２緯糸層３２の緯糸１４に係合している。第２形成部１７ｂは、第３緯糸層３３、第２経糸層２２及び第４緯糸層３４が拘束糸１５によって積層方向Ｚに拘束されている。拘束糸１５は、第２形成部１７ｂの積層方向Ｚ両端の第３緯糸層３３及び第４緯糸層３４の緯糸１４に係合している。第１形成部１７ａと第２形成部１７ｂとは拘束糸１５によって積層方向Ｚに拘束されていない。

したがって、分岐部１７において、第１形成部１７ａは、多層織物における積層方向Ｚの一端側に位置し、第２形成部１７ｂは、多層織物における積層方向Ｚの他端側に位置する。

図４に示すように、上記構成の繊維構造体１２において、各分岐部１７の分岐境界線Ｆ１に対し、周方向Ｘに沿って最も近い緯糸１４を最短緯糸１４ａとする。図３（ｂ）に示すように、本実施形態では、最短緯糸１４ａは、周方向Ｘに沿って分岐境界線Ｆ１に隣り合う積層方向Ｚ全ての緯糸１４である。よって、最短緯糸１４ａは、第１緯糸層３１と、第２緯糸層３２と、第３緯糸層３３と、第４緯糸層３４に存在している。そして、全ての最短緯糸１４ａの糸主軸は分岐境界線Ｆ１に平行である。周方向Ｘに沿った各最短緯糸１４ａと分岐境界線Ｆ１との距離は、径方向Ｙに沿って一定である。第１形成部１７ａと第２形成部１７ｂが分岐する位置で、拘束糸１５が交差しているが、それら拘束糸１５は、その交差する位置に対し周方向Ｘに隣り合う最短緯糸１４ａのうち、第１緯糸層３１及び第４緯糸層３４の最短緯糸１４ａに係合して積層方向Ｚに本体部１６を拘束している。

第１形成部１７ａを拘束する拘束糸１５のうち、最短緯糸１４ａに隣り合う第２緯糸層３２の緯糸１４に係合した拘束糸１５は、第１緯糸層３１の最短緯糸１４ａに係合し、最短緯糸１４ａに隣り合う第１緯糸層３１の緯糸１４に係合した拘束糸１５は、第４緯糸層３４の最短緯糸１４ａに係合している。また、第２形成部１７ｂを拘束する拘束糸１５のうち、最短緯糸１４ａに隣り合う第４緯糸層３４の緯糸１４に係合した拘束糸１５は、第１緯糸層３１の最短緯糸１４ａに係合し、最短緯糸１４ａに隣り合う第３緯糸層３３の緯糸１４に係合した拘束糸１５は、第４緯糸層３４の最短緯糸１４ａに係合している。

したがって、第１形成部１７ａと第２形成部１７ｂの交差する位置から最短緯糸１４ａが積層方向Ｚに拘束された部分までは、本体部１６のその他の緯糸１４が拘束糸１５で拘束された部分よりも、拘束糸１５による拘束力が小さくなっている。周方向Ｘに沿った分岐境界線Ｆ１から最短緯糸１４ａまでの距離が大きいほど、拘束糸１５による本体部１６の拘束力が弱くなる。そして、周方向Ｘに沿った分岐境界線Ｆ１から最短緯糸１４ａまでの距離に大小が生じると、拘束糸１５による拘束力に大小が生じてしまう。しかし、本実施形態では、周方向Ｘに沿った分岐境界線Ｆ１から各最短緯糸１４ａまでの距離を全て同じとしたため、分岐部１７と本体部１６の境界付近において、拘束糸１５による拘束力の差を無くしている。

次に繊維構造体１２の製造方法を説明する。
繊維構造体１２は、周方向Ｘ及び径方向Ｙへの寸法が繊維構造体１２よりも大きい前駆体３０を螺旋織機によって製織した後、その前駆体３０を所望する形状に裁断して形成される。

図５に示すように、繊維構造体１２の前駆体３０を製織する螺旋織機は、複数対（図５では一対のみ図示）の綜絖枠４１、筬４２、緯入れ機構４３、送り機構４４及び巻き取り機構（図示せず）を備えた公知の螺旋織機により製織される。対をなす綜絖枠４１は、それぞれ、各経糸１３に対応するヘルドを備え、図示しない綜絖枠駆動機構を介して交互に上下動されることにより、経糸１３を開口させる。経糸１３は、それぞれ、所定の張力を加えながら、図示しないクリールまたはビームから引き出される。

筬４２は、綜絖枠４１と送り機構４４との中間に配設されている。筬４２は、各筬羽を各経糸１３が通過し、経糸１３に沿って、緯入れ機構４３より後方に後退する後退位置と、緯入れ機構４３によって緯入れされる緯糸１４を織前Ｆに打ち込む前進位置との間を前後動する。但し、織前Ｆは、経糸１３に直交し、しかも、螺旋の中心Ａを通る半径に一致させるか、この半径に極近い位置に設定されている。

緯入れ機構４３は、緯糸供給ボビン４６から供給される緯糸１４を、後退位置に後退した筬４２と織前Ｆとの間において、開口された経糸１３間に緯入れする。緯入れ機構４３としては、レピア機構が使用され、その前面には、カッタ４３ａが配設されている。カッタ４３ａは、緯入れごとに、緯入れされた緯糸１４の後端部を切断する。

送り機構４４は、織前Ｆの直近前方に配設されており、図示しない一対の枠状の保持部材と、保持部材に収納するようにして配設する一対の駆動部材とからなり、織前Ｆからの経糸１３をそれぞれ所定の曲率に湾曲させて緯糸１４を放射状に配列させ、外半径Ｒ１、内半径Ｒ２の螺旋織物を形成して前方に送り出すようになっている。外半径Ｒ１は、繊維構造体１２の外縁部１２ｂでの半径と一致し、内半径Ｒ２は、繊維構造体１２の内縁部１２ａでの半径と一致する。

巻取機構は、送り機構４４の下方に配設され、螺旋の中心Ａを中心にして間欠的に水平回転する水平円板である。巻取機構の回転運動は、送り機構４４の駆動部材の前進運動と同期しており、その回転方向と回転量とは、駆動部材の前進方向と前進移動量とに一致するようになっている。

そして、螺旋織機によって、繊維構造体１２の前駆体３０を製造する場合、まず、分岐部１７を形成する。このとき、治具を使用する。治具を挟んで第１形成部１７ａ及び第２形成部１７ｂが製織される。治具を配置した状態で、その治具の厚さ方向の両側に経糸１３が配置されており、緯糸供給ボビン４６から緯入れされた緯糸１４は、送り機構４４により織前Ｆからの経糸１３がそれぞれ所定の曲率に湾曲されて緯糸１４が放射状に配列される際に、繊維構造体１２の外周側ほど拡げられた状態になる。なお、図示しないが拘束糸１５も織機によって織り込まれる。すると、第１形成部１７ａ及び第２形成部１７ｂが治具を挟んで製織される。

そして、分岐部１７が形成された後、治具を除去し、次に、本体部１６を螺旋織機によって製織する。その後、治具を再び用いて、螺旋織機によって分岐部１７を製織する。次に、図６に示すように、前駆体３０の分岐部１７に位置する分岐境界線Ｆ１に対し、周方向Ｘに沿って分岐境界線Ｆ１に最も近い本体部１６の各最短緯糸１４ａ及び縁部１２ｃが平行となるように前駆体３０を切断する。すると、周方向Ｘに沿った分岐境界線Ｆ１と縁部１２ｃとの距離が一定の第１形成部１７ａ及び第２形成部１７ｂが形成され、分岐部１７が形成される。また、分岐部１７の間に本体部１６が形成され、繊維構造体１２が形成される。

前記のように構成された繊維構造体１２は、図１に示すように、複数の繊維構造体１２同士を、周方向に隣り合う分岐部１７同士の間に接続部材３９を介装させて接続し、円環状にする。そして、円環状に形成された複数の繊維構造体１２にマトリックス１１となる樹脂を含浸させると、複数の繊維構造体１２を強化基材とし、樹脂をマトリックス１１とした円環状の繊維強化複合材１０に形成され、円環状部品として使用される。

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１２において、分岐部１７の根本に位置する分岐境界線Ｆ１に対し、本体部１６の各最短緯糸１４ａを平行とした。このため、分岐境界線Ｆ１から各最短緯糸１４ａまでの距離を径方向Ｙに一定にでき、本体部１６において、分岐境界線Ｆ１より中央側において拘束糸１５による拘束力の大小を無くすことができる。よって、分岐部１７近傍において層間剥離を抑制できる。繊維構造体１２を強化基材とした繊維強化複合材１０においても、本体部１６における分岐部１７との境界付近の強度の大小を無くすことができる。

（２）繊維構造体１２は、当該繊維構造体１２よりも周方向Ｘ及び径方向Ｙへの寸法が大きい前駆体３０を製織し、その前駆体３０における分岐境界線Ｆ１に対し、最短緯糸１４ａ及び縁部１２ｃが平行となるように前駆体３０を裁断することで製造される。よって、繊維構造体１２よりサイズの大きい前駆体３０を製織し、その前駆体３０を裁断するだけでよく、分岐境界線Ｆ１に対し、各最短緯糸１４ａが平行な繊維構造体１２を簡単に製造できる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 繊維構造体１２の製造方法は、実施形態に限らず、変更してもよい。例えば、図７（ａ）に示すように、複数の経糸１３の糸主軸方向Ｌ１の一端部を第１引取部材５０に固定する。そして、図７（ｂ）に示すように、経糸供給ボビン５２から第１引取部材５０によって経糸１３を引取り（巻取り）ながら緯糸１４を挿入する。このとき、経糸１３は、その糸主軸方向Ｌ１が直線状に延びるように第１引取部材５０に引き取られるとともに、経糸１３の糸主軸方向Ｌ１に対し、緯糸１４の糸主軸方向Ｌ２は直交する状態に挿入される。

そして、第１緯糸層３１、第１経糸層２１、及び第２緯糸層３２を形成しつつ、第３緯糸層３３、第２経糸層２２、及び第４緯糸層３４を形成し、拘束糸１５によってそれらを拘束して第１形成部１７ａ及び第２形成部１７ｂを形成する。この状態では、第１形成部１７ａ及び第２形成部１７ｂの縁部１２ｃ及び分岐境界線Ｆ１に対し、緯糸１４は平行な状態である。

次に、図７（ｃ）に示すように、第１形成部１７ａ及び第２形成部１７ｂの先端部を第２引取部材５１に固定し、その第２引取部材５１によって経糸１３の糸主軸が平面視で湾曲するように引き取りながら緯糸１４を挿入して本体部１６を形成する。本体部１６を形成した後、第１形成部１７ａ及び第２形成部１７ｂの先端部を第１引取部材５０に固定し、片方の第１形成部１７ａ及び第２形成部１７ｂを形成したときと同じようにして、もう一方の第１形成部１７ａ及び第２形成部１７ｂを形成する。

このように、経糸１３の引き取る方向を調節することで、第１形成部１７ａ及び第２形成部１７ｂの縁部１２ｃ及び分岐境界線Ｆ１に対し、最短緯糸１４ａが平行な繊維構造体１２を織機によって製造することができる。

○ 第１の糸を緯糸１４とし、第２の糸を経糸１３としてもよい。
○ 繊維構造体１２は、周方向Ｘに沿った本体部１６の片側のみに分岐部１７を備える構成であってもよい。

○ 分岐部１７及び本体部１６を構成する糸層の数は変更してもよい。
○ 繊維強化複合材１０は、複数の繊維構造体１２を組み合わせて形成された円環状でなくてもよい。例えば、繊維強化複合材１０は、二つの繊維構造体１２を組み合わせて形成された平面視湾曲形状であってもよいし、一つの繊維構造体１２で形成された平面視湾曲形状であってもよい。

○ 繊維構造体１２の内縁部１２ａと外縁部１２ｂの曲率は異なっていてもよい。
○ 実施形態では、分岐境界線Ｆ１に対し平行な最短緯糸１４ａを第１〜第４緯糸層３１〜３４に設け、繊維構造体１２の積層方向Ｚ全体に最短緯糸１４ａを設けたが、これに限らない。分岐境界線Ｆ１に対し平行な最短緯糸１４ａは、第１緯糸層３１及び第４緯糸層３４のみに設けられていてもよいし、第２緯糸層３２及び第３緯糸層３３のみに設けられていてもよい。

Ｆ１…分岐境界線、Ｘ…周方向、Ｙ…径方向、Ｚ…積層方向、１０…繊維強化複合材、１１…マトリックス、１２…繊維構造体、１２ａ…内縁部、１２ｂ…外縁部、１３…第１の糸としての経糸、１４…第２の糸としての緯糸、１５…拘束糸、１６…本体部、１７…分岐部、１７ａ…第１形成部、１７ｂ…第２形成部、２１〜２２…第１糸層としての第１〜第２経糸層、３１〜３４…第２糸層としての第１〜第４緯糸層。

Claims (4)

1. 第１の糸からなる第１糸層と、前記第１の糸と交差する第２の糸からなる第２糸層と、を有するとともに、前記第１糸層と前記第２糸層とが積み重なり、前記第１糸層と前記第２糸層とが積み重なった積層方向に前記第１糸層及び前記第２糸層が拘束糸によって拘束された多層織物であり、
   前記多層織物の全ての糸層が前記拘束糸によって拘束された本体部と、前記第１の糸の糸主軸方向に沿った少なくとも一端側にて前記本体部に連続し、前記多層織物の糸層を前記積層方向一端側の第１形成部と積層方向他端側の第２形成部に分岐させた分岐部とを有する繊維構造体であって、
   平面視で湾曲した内縁部を有するとともに、前記内縁部より外側において平面視で湾曲した外縁部を有し、
   前記内縁部と前記外縁部を最短距離で結ぶ直線の延びる方向を径方向とし、前記内縁部及び外縁部の延びる方向を周方向とすると、前記第１の糸の糸主軸方向は前記周方向に延びるとともに、前記第２の糸の糸主軸方向は前記径方向に延び、
   前記分岐部において前記第１形成部と前記第２形成部に分岐する部分に沿って延びる分岐境界線に対し、前記本体部の前記第２の糸のうち前記分岐境界線に最も近い前記第２の糸の糸主軸が平行であることを特徴とする繊維構造体。
2. 繊維構造体を強化基材とし、該強化基材がマトリックス中に複合化された繊維強化複合材であって、前記繊維構造体が請求項１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。
3. 第１の糸からなる第１糸層と、前記第１の糸と交差する第２の糸からなる第２糸層と、を有するとともに、前記第１糸層と前記第２糸層とが積み重なり、前記第１糸層と前記第２糸層とが積み重なった積層方向に前記第１糸層及び前記第２糸層が拘束糸によって拘束された多層織物であり、
   前記多層織物の全ての糸層が前記拘束糸によって拘束された本体部と、前記第１の糸の糸主軸方向に沿った少なくとも一端側にて前記本体部に連続し、前記多層織物の糸層を前記積層方向一端側の第１形成部と積層方向他端側の第２形成部に分岐させた分岐部とを有する繊維構造体の製造方法であって、
   平面視で湾曲した内縁部を有するとともに、前記内縁部より外側において平面視で湾曲した外縁部を有し、前記第１の糸の糸主軸が、前記内縁部及び外縁部の延びる周方向に延びるとともに、前記第２の糸の糸主軸が、前記内縁部と前記外縁部を最短距離で結ぶ直線の延びる径方向に延び、前記周方向の少なくとも一端側に前記分岐部を備える前駆体を製造する工程と、
   前記分岐部において前記第１形成部と前記第２形成部に分岐する部分に沿って延びる分岐境界線に対し、前記本体部の前記第２の糸のうち前記分岐境界線に最も近い前記第２の糸の糸主軸が平行となるように前記前駆体を裁断し、前記分岐部及び前記本体部を形成することを特徴とする繊維構造体の製造方法。
4. 第１の糸からなる第１糸層と、前記第１の糸と交差する第２の糸からなる第２糸層と、を有するとともに、前記第１糸層と前記第２糸層とが積み重なり、前記第１糸層と前記第２糸層とが積み重なった積層方向に前記第１糸層及び前記第２糸層が拘束糸によって拘束された多層織物であり、
   前記多層織物の全ての糸層が前記拘束糸によって拘束された本体部と、前記第１の糸の糸主軸方向に沿った少なくとも一端側にて前記本体部に連続し、前記多層織物の糸層を前記積層方向一端側の第１形成部と積層方向他端側の第２形成部に分岐させた分岐部とを有する繊維構造体の製造方法であって、
   複数の前記第１の糸の糸主軸方向の一端部を第１引取部材に固定し、前記第１引取部材によって前記第１の糸を直線状に引取ながら、前記第１の糸に対し前記第２の糸が直交するように挿入して前記第１糸層及び前記第２糸層を形成しつつ、前記拘束糸によって前記第１糸層及び前記第２糸層を積層方向に拘束し、前記第１形成部及び前記第２形成部を形成した後、
   前記第１形成部及び前記第２形成部を第２引取部材に固定し、前記第２引取部材によって前記第１の糸の糸主軸が平面視で湾曲するように引き取りながら前記第２の糸を挿入し、前記分岐部において前記第１形成部と前記第２形成部に分岐する部分に沿って延びる分岐境界線に対し、前記本体部の前記第２の糸のうち前記分岐境界線に最も近い前記第２の糸の糸主軸が平行となるように挿入することを特徴とする繊維構造体の製造方法。