JP2021030478A - 繊維構造体及び繊維強化複合材 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維強化複合材における隙間の周囲を補強するのに必要な作業を簡単に行うことが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１繊維基材１２と第２繊維基材２０を備える。第１繊維基材１２は、経糸層１３ａ及び緯糸層１３ｂを複数積層した本体部１１ａを有するとともに、本体部１１ａを積層方向Ｚに沿って二股状に分岐させた分岐部１８を有する。第２繊維基材２０は、分岐部１８を覆って第１繊維基材１２に一体化される。繊維構造体１１は、分岐部１８と第２繊維基材２０とで画成される隙間Ｓに充填される隙間充填部材３０を備え、隙間充填部材３０は、非連続繊維の繊維束である。【選択図】図２

Description

本発明は、隙間に充填される隙間充填部材を備える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樹脂や金属等のマトリックス材料中に複合化されることにより、マトリックス材料自体に比べて力学的特性が向上するため、構造部品として好ましい。特にマトリックス材料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。

この種の繊維強化複合材としては、例えば、Ｉ形状やＴ形状に形成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示の補強材の強化基材は、背中合わせに配置された一対のＣチャネルを備える。一対のＣチャネルは、それぞれウェブ部分と、ウェブ部分の各端部に設けられ、一対のＣチャネルで反対方向に延出されたフランジを備える。

一対のウェブ部は連結されて補強材のウェブを形成する。強化基材において、ウェブの一端側における一対のフランジの外側にはキャップが連結され、ウェブの他端側における一対のフランジの外側にはベースが連結されている。よって、強化基材は、一対のＣチャネルと、キャップと、ベースとから構成されている。

強化基材において、一対のＣチャネルのフランジとキャップとの間、及び一対のＣチャネルのフランジとベースとの間には、それぞれ断面三角形状の隙間が画成されるが、この隙間には、隙間とほぼ同じ断面三角形状の補強用充填材が充填される。補強用充填材としては、複合テープや布部材などが採用される。また、隙間を囲むＣチャネルの表面は布層で覆われている。また、隙間において、布層の内側には接着剤の層が設けられるとともに、その接着剤の層に補強用充填材が包まれている。そして、これら布層、接着剤層、及び補強用充填材により、補強材における隙間の周囲を補強している。

特表２０１１−５２０６９０号公報

ところが、特許文献１では、補強材における隙間の周囲を補強するために、布層、接着剤層、及び補強用充填材を必要とするとともに、それら布層、接着剤層、及び補強用充填材を設けるための作業が面倒であるという問題があった。

本発明の目的は、繊維強化複合材における隙間の周囲を補強するのに必要な作業を簡単に行うことが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、繊維構造体にマトリックス材料を含浸させて形成される繊維強化複合材の前記繊維構造体であって、強化繊維の繊維層を複数積層した本体部を有するとともに、前記本体部を前記繊維層の積層方向に沿って二股状に分岐させた分岐部を有する第１繊維基材と、前記分岐部を覆って前記第１繊維基材に一体化される第２繊維基材を備え、前記分岐部と前記第２繊維基材とで画成される隙間に充填される隙間充填部材を備え、前記隙間充填部材は、非連続繊維の繊維束であることを要旨とする。

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材料を含浸させて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４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。

各構成において、隙間充填部材は、第１繊維基材と第２繊維基材を一体化する前、つまり、分岐部が第２繊維基材に覆われる前に、第１繊維基材の分岐部に配置される。その後、分岐部が第２繊維基材によって覆われることにより、隙間が画成されるとともに、隙間に隙間充填部材が充填される。

隙間充填部材は、非連続繊維の繊維束であるため、紐状である。このため、例えば、不織布を分岐部に配置する場合と比べると、扱いやすく、しかも、不織布のように分岐部の形状に整形する必要もないため、隙間充填部材を分岐部に配置する作業が簡単である。

そして、繊維構造体にマトリックス材料を含浸して製造される繊維強化複合材において、隙間の周囲は非連続繊維によって補強される。隙間に充填される隙間充填部材の本数を調整するだけで、隙間に充填される非連続繊維の量を、補強に適した量に調整できる。このため、例えば、隙間の周囲を補強するために、複数種類の補強用の材料を準備したり、隙間の形状に倣う補強部材を製造したりする場合と比べると、繊維強化複合材における隙間の周囲を補強するために必要な作業を簡単に行うことができる。

繊維構造体について、前記第２繊維基材は、強化繊維の繊維層を複数積層して有し、前記第２繊維基材における前記繊維層の積層方向と前記本体部における前記繊維層の積層方向に直交する方向を奥行方向とすると、前記分岐部は前記奥行方向に沿って連続して延びており、前記隙間は前記繊維構造体の前記奥行方向の全体に亘り、前記隙間充填部材の軸方向への寸法は、前記奥行方向への前記隙間の寸法の６０％以上であってもよい。

これによれば、隙間充填部材の非連続繊維が本体部の奥行方向に延びるように配向される。このため、繊維構造体にマトリックス材料を含浸して製造される繊維強化複合材において、隙間充填部材によって奥行方向への強度を確保できる。

繊維構造体について、前記隙間の単位体積当たりの前記非連続繊維の量を示す繊維体積含有率は、前記本体部における単位体積当たりの前記強化繊維の量を示す繊維体積含有率以下であってもよい。

これによれば、隙間における隙間充填部材の非連続繊維の比率が高くなりすぎず、非連続繊維同士が密に重なり合うことが抑制される。その結果、隙間に配置された隙間充填部材において、非連続繊維同士の間にマトリックス材料を含浸させやすい。

繊維構造体について、前記隙間充填部材は、当該隙間充填部材の軸方向全体に延びる連続繊維からなる芯糸と、前記芯糸を覆う非連続繊維からなる被覆層とを備えていてもよい。

これによれば、芯糸によって隙間充填部材の直進性を持たせた形状を維持しやすく、分岐部への隙間充填部材の配置が行いやすい。

本発明によれば、繊維強化複合材における隙間の周囲を補強するのに必要な作業を簡単に行うことができる。

実施形態の繊維強化複合材を示す斜視図。 繊維構造体を示す部分断面図。 隙間を模式的に示す図。 隙間充填部材を示す模式図。 隙間充填部材を配置する状態を模式的に示す図。 繊維構造体を製造する状態を示す図。 隙間充填部材の別例を示す模式図。

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、断面Ｔ形状の繊維構造体１１にマトリックス材料の一例であるマトリックス樹脂Ｍａを含浸、硬化させて形成されている。繊維構造体１１は、矩形板状の本体部１１ａと、本体部１１ａに対し直交するフランジ１１ｂとを有する。繊維構造体１１は、断面Ｔ形状の第１繊維基材１２と、平板状の第２繊維基材２０と、第１繊維基材１２と第２繊維基材２０との間に画成される隙間Ｓに充填される隙間充填部材３０とを有する。

第１繊維基材１２は、Ｌ形繊維体１３を二つ接合して断面Ｔ形状に形成されている。Ｌ形繊維体１３は、経糸Ｔ、緯糸Ｒ及び図示しない層間結合糸から構成される。なお、経糸Ｔ及び緯糸Ｒは、強化繊維の連続繊維で形成されている。強化繊維としては、有機繊維又は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。有機繊維としては、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、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。本実施形態では、経糸Ｔ及び緯糸Ｒは、炭素繊維で形成されている。

Ｌ形繊維体１３は、繊維層としての複数の経糸層１３ａと、繊維層としての複数の緯糸層１３ｂとを図示しない層間結合糸で積層方向Ｚに結合して形成された多層織物である。経糸層１３ａは、複数本の経糸Ｔを互いに平行に配列して形成され、緯糸層１３ｂは、複数の緯糸Ｒを互いに平行に配列して形成されている。複数の経糸Ｔ及び緯糸Ｒは互いに直交する。なお、Ｌ形繊維体１３は、平織り、綾織り、繻子織りして形成された単層織物を積層し、その積層体を層間結合糸で結合して構成されていてもよい。すなわち、Ｌ形繊維体１３の織り構成はどのようなものであってもよい。

Ｌ形繊維体１３は、平板状の多層織物をＬ形状に屈曲させて形成されている。なお、Ｌ形繊維体１３の「Ｌ形状」とは、Ｌ形繊維体１３における積層方向Ｚに沿う断面がＬ形状であることをいう。Ｌ形繊維体１３は、平板状の基部１５と、この基部１５に対し直交する平板状のフランジ構成部１６と、基部１５とフランジ構成部１６とを繋ぐ接続部１７と、を有する。Ｌ形繊維体１３において、緯糸Ｒの糸主軸は、基部１５とフランジ構成部１６とを繋ぐ方向に延びている。一方、経糸Ｔの糸主軸は、緯糸Ｒの糸主軸に直交する方向に延びている。

図２に示すように、基部１５は、積層方向Ｚの一端面に、他方のＬ形繊維体１３の基部１５と向き合う第１基部面１５ａを備えるとともに、積層方向Ｚの他端面に第２基部面１５ｂを備える。フランジ構成部１６は、積層方向Ｚの一端面に、第２繊維基材２０と向き合う第１フランジ面１６ａを備えるとともに、積層方向Ｚの他端面に第２フランジ面１６ｂを備える。

接続部１７は、平板状の基部１５とフランジ構成部１６に挟まれる部分であり、積層方向Ｚに沿う断面がほぼ扇形状の部分である。接続部１７は、基部１５の第１基部面１５ａとフランジ構成部１６の第１フランジ面１６ａとの間に位置する第１湾曲面１７ａを備えるとともに、基部１５の第２基部面１５ｂとフランジ構成部１６の第２フランジ面１６ｂとの間に位置する第２湾曲面１７ｂを備える。第１湾曲面１７ａと第２湾曲面１７ｂの曲率は同じである。第１湾曲面１７ａの円弧の長さは、積層方向Ｚに沿う断面における第２湾曲面１７ｂの円弧の長さより長い。

第１繊維基材１２において、二つのＬ形繊維体１３の基部１５同士から本体部１１ａが形成されている。本体部１１ａでは、複数の経糸層１３ａと複数の緯糸層１３ｂとが積層方向Ｚに積層されている。また、第１繊維基材１２は、一方のＬ形繊維体１３の第１湾曲面１７ａと、他方のＬ形繊維体１３の第１湾曲面１７ａとで挟まれた分岐部１８を備える。分岐部１８は、一対のＬ形繊維体１３の第１フランジ面１６ａから凹む。

図１に示すように、第２繊維基材２０は、平板状である。第２繊維基材２０は、経糸Ｔ、緯糸Ｒ及び図示しない層間結合糸から構成される。なお、経糸Ｔ及び緯糸Ｒは、強化繊維で形成されている。強化繊維としては、有機繊維又は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。有機繊維としては、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、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。本実施形態では、経糸Ｔ及び緯糸Ｒは、炭素繊維で形成されている。

第２繊維基材２０は、繊維層としての複数の経糸層２０ａと、繊維層としての複数の緯糸層２０ｂとを図示しない層間結合糸によって積層方向Ｚに結合して形成された多層織物である。経糸層２０ａは、複数本の経糸Ｔを互いに平行に配列して形成され、緯糸層２０ｂは、複数の緯糸Ｒを互いに平行に配列して形成されている。複数の経糸Ｔ及び緯糸Ｒは互いに直交する。なお、第２繊維基材２０は、平織り、綾織り、繻子織りして形成された単層織物を積層し、その積層体を層間結合糸で結合して構成されていてもよい。すなわち、第２繊維基材２０の織り構成はどのようなものであってもよい。なお、繊維構造体１１において、本体部１１ａにおける経糸層１３ａ及び緯糸層１３ｂの積層方向Ｚと、第２繊維基材２０における経糸層２０ａ及び緯糸層２０ｂの積層方向Ｚに直交する方向を奥行方向Ｙとする。上述した分岐部１８は、奥行方向Ｙに沿って連続して延びており、繊維構造体１１の奥行方向Ｙの全体に亘って存在する。

第２繊維基材２０において、経糸Ｔの糸主軸は、繊維構造体１１の奥行方向Ｙに延び、緯糸Ｒの糸主軸は、繊維構造体１１の奥行方向Ｙ及び積層方向Ｚに直交する方向に延びている。

図２に示すように、第２繊維基材２０は、一対のフランジ構成部１６から構成されるフランジ１１ｂに重ねられている。第２繊維基材２０は、積層方向Ｚの一端面に、一対の第１フランジ面１６ａに向き合う第１面２０ｃを備えるとともに、積層方向Ｚの他端面に第２面２０ｄを備える。

繊維構造体１１の本体部１１ａは、第１基部面１５ａ同士を向き合わせて一対の基部１５を一体化して構成されている。繊維構造体１１のフランジ１１ｂは、一対のフランジ構成部１６の第１フランジ面１６ａに第２繊維基材２０の第１面２０ｃを向き合わせて一体化して構成されている。

上記構成の繊維構造体１１において、単位体積当たりの繊維の量を繊維体積含有率Ｖｆとする。繊維体積含有率Ｖｆが高いほど、単位体積に含まれる繊維の量が多くなり、繊維間が狭くなる。一方、繊維体積含有率Ｖｆが低いほど、単位体積に含まれる繊維の量が少なくなり、繊維間が開く。本実施形態では、繊維構造体１１の繊維体積含有率Ｖｆは５５〜６５％であるが、繊維体積含有率Ｖｆは、繊維強化複合材１０の使用目的に合わせて適宜変更してもよい。

繊維構造体１１は、第１繊維基材１２に第２繊維基材２０が一体化されているため、分岐部１８は第２繊維基材２０で覆われている。繊維構造体１１は、分岐部１８を第２繊維基材２０で覆うことで画成された隙間Ｓを有するとともに、この隙間Ｓには隙間充填部材３０が充填されている。なお、隙間Ｓは、一方のＬ形繊維体１３の第１湾曲面１７ａと、他方のＬ形繊維体１３の第１湾曲面１７ａと、第２繊維基材２０の第１面２０ｃとの間に画成されている。また、隙間Ｓは、繊維構造体１１の奥行方向Ｙの全体に亘っている。

図３又は図４に示すように、隙間充填部材３０は、強化繊維の非連続繊維Ｈで形成されている。強化繊維としては、有機繊維又は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。有機繊維としては、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、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。本実施形態では、非連続繊維Ｈは、炭素繊維で形成されている。

図４に示すように、隙間充填部材３０は、非連続繊維Ｈの撚糸３１と、非連続繊維Ｈの撚糸３１に対し螺旋状に巻き付けられる複数本のカバーリング糸３２と、を備える。なお、カバーリング糸３２は、熱溶融製の繊維が用いられ、例えばナイロン繊維である。隙間充填部材３０は、非連続繊維Ｈの長手を隙間充填部材３０の軸方向に揃えた繊維束である。隙間充填部材３０の撚糸３１は、複数本の連続繊維を引き揃えた繊維束よりも嵩高である。また、隙間充填部材３０において、非連続繊維Ｈの長手が隙間充填部材３０の軸方向に延びるように配向されている。

隙間充填部材３０の軸方向への寸法は、奥行方向Ｙに沿う隙間Ｓの全体の寸法の６０％以上の寸法を有するのが好ましく、本実施形態では、隙間充填部材３０は、隙間Ｓの奥行方向Ｙ全体に亘る寸法を有する。つまり、隙間充填部材３０の軸方向への寸法は、隙間Ｓの奥行方向Ｙへの寸法と同じである。また、隙間Ｓへ充填される隙間充填部材３０の量は、繊維構造体１１の隙間Ｓでの繊維体積含有率Ｖｆが、隙間Ｓ以外の部分での繊維体積含有率Ｖｆ以下となるように調整される。本実施形態では、隙間Ｓでの繊維体積含有率Ｖｆが３０〜５５％に調整されるが、隙間Ｓでの繊維体積含有率Ｖｆは、繊維強化複合材１０の使用目的に合わせて適宜変更してもよい。

そして、図１に示すように、上記構成の繊維構造体１１を強化基材とした繊維強化複合材１０は、隙間Ｓに複数本の隙間充填部材３０が充填されるとともに、隙間Ｓにおける非連続繊維Ｈの量が、所望の繊維体積含有率Ｖｆとなるように調整されている。また、図３に示すように、隙間充填部材３０の非連続繊維Ｈの長手が繊維構造体１１の奥行方向Ｙに延びるように配向されている。したがって、繊維強化複合材１０における隙間Ｓの周囲は、充填された非連続繊維Ｈによって、奥行方向Ｙに補強されている。

次に、繊維構造体１１を強化基材とした繊維強化複合材１０の製造方法について作用とともに説明する。
まず、断面Ｔ形状の第１繊維基材１２及び平板状の第２繊維基材２０を製造する。次に、図５に示すように、第１繊維基材１２の分岐部１８に複数本の隙間充填部材３０を載置する。このとき、後に形成される隙間Ｓの繊維体積含有率Ｖｆが所望する値となるように、載置する隙間充填部材３０の本数を調整する。そして、分岐部１８には隙間充填部材３０を載せるだけで、後に、繊維構造体１１の隙間Ｓとなる部分への処理が完了する。つまり、繊維強化複合材１０における隙間Ｓの周囲を補強するのに必要な作業が完了する。

次に、図６に示すように、第１繊維基材１２の一対の第１フランジ面１６ａに第２繊維基材２０を載せ、第１フランジ面１６ａと第２繊維基材２０の第１面２０ｃとを向き合わせる。すると、分岐部１８が第２繊維基材２０によって覆われるとともに、第１繊維基材１２と第２繊維基材２０の間には、隙間充填部材３０が充填された隙間Ｓが画成される。

そして、繊維構造体１１にマトリックス樹脂Ｍａの含浸処理を行う。この含浸処理は、レジントランスファーモールディング（ＲＴＭ）法が採用される。具体的には、第１繊維基材１２と第２繊維基材２０と隙間充填部材３０とを含む繊維構造体１１を図示しない金型のキャビティに配置する。金型のキャビティに、溶融したマトリックス樹脂Ｍａを注入し、繊維構造体１１にマトリックス樹脂Ｍａを含浸させる。このとき、溶融したマトリックス樹脂Ｍａの温度によりカバーリング糸３２が溶融する。

マトリックス樹脂Ｍａは、繊維構造体１１の経糸Ｔ、緯糸Ｒ、層間結合糸の連続繊維同士の間に含浸していくとともに、隙間充填部材３０の非連続繊維Ｈ同士の間に含浸していく。その後、マトリックス樹脂Ｍａが硬化することで繊維強化複合材１０が形成される。

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の隙間Ｓに充填された隙間充填部材３０は、非連続繊維Ｈの繊維束であることから紐状である。このため、例えば、不織布を分岐部１８に配置する場合と比べると、扱いやすく、しかも、不織布のように分岐部１８の形状に整形する必要もないため、隙間充填部材３０を分岐部１８に配置する作業が簡単である。

そして、繊維強化複合材１０において、隙間Ｓの周囲は非連続繊維Ｈによって補強される。隙間Ｓに充填される隙間充填部材３０の本数を調整するだけで、隙間Ｓに充填される非連続繊維Ｈの量を、補強に適した量に調整できる。このため、例えば、隙間Ｓの周囲を補強するために、複数種類の補強用の材料を準備したり、隙間Ｓの形状に倣う補強部材を製造したりする場合と比べると、繊維強化複合材１０における隙間Ｓの周囲を補強するために必要な作業を簡単に行うことができる。

（２）隙間充填部材３０は、非連続繊維Ｈの繊維束である。例えば、連続繊維を引き揃えた繊維束と比べると非連続繊維Ｈ同士の間が開きやすく、マトリックス樹脂Ｍａを含浸させやすくなる。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においては、隙間充填部材３０の非連続繊維Ｈ同士の間にマトリックス樹脂Ｍａが十分に浸透し、樹脂リッチな部分が形成されることを抑制でき、繊維強化複合材１０における隙間Ｓの周囲を補強できる。

（４）隙間充填部材３０の本数は、隙間Ｓでの繊維体積含有率Ｖｆが、第１繊維基材１２及び第２繊維基材２０の繊維体積含有率Ｖｆ以下となるように調整される。このため、隙間Ｓにおける繊維体積含有率Ｖｆが高くなりすぎず、繊維強化複合材１０の製造時、隙間Ｓの隙間充填部材３０にマトリックス樹脂Ｍａが含浸し難くなることを抑制できる。

（５）隙間充填部材３０の軸方向への寸法は、奥行方向Ｙへの隙間Ｓの寸法の６０％以上である。このため、隙間充填部材３０の非連続繊維Ｈが奥行方向Ｙに延びるように配向され、繊維強化複合材１０において、隙間充填部材３０によって隙間Ｓにおける奥行方向Ｙへの強度を確保できる。

（６）隙間充填部材３０は、非連続繊維Ｈ製の撚糸３１をカバーリング糸３２で形状保持したものである。このため、分岐部１８に隙間充填部材３０を配置するときに、非連続繊維Ｈがばらけることを抑制でき、分岐部１８への隙間充填部材３０の配置が容易である。

（７）分岐部１８に配置される隙間充填部材３０は紐状である。このため、分岐部１８には、当該分岐部１８の奥行方向Ｙに隙間充填部材３０の軸方向を沿わせて配置する。よって、第１繊維基材１２の分岐部１８といった狭い部分であっても隙間充填部材３０を配置しやすい。

（８）隙間充填部材３０は、非連続繊維Ｈの長手を隙間充填部材３０の軸方向に延びるように揃えた繊維束であり、非連続繊維Ｈの配向がランダムな不織布とは異なる。このため、繊維強化複合材１０の製造時、隙間Ｓの隙間充填部材３０がマトリックス樹脂Ｍａの注入圧力によって隙間Ｓから流出することを抑制できる。

（９）繊維構造体１１の隙間Ｓの大きさは、繊維強化複合材１０の大きさ、形状によって異なる。隙間充填部材３０は紐状であり、隙間充填部材３０の本数を調整するだけで、隙間Ｓの大きさ、形状に合わせて隙間充填部材３０を充填できる。よって、隙間Ｓの大きさ、形状に合わせた充填部材を製造する必要がなく、隙間Ｓの周囲を補強するための作業が容易となる。

（１０）隙間充填部材３０の繊維体積含有率Ｖｆは予め把握できるため、隙間充填部材３０の本数を調整することで隙間Ｓにおける繊維体積含有率Ｖｆの調整がしやすい。
（１１）隙間充填部材３０は非連続繊維Ｈの繊維束であり、嵩高である。このため、分岐部１８に隙間充填部材３０を配置するとき、隙間充填部材３０を積み重ねても、隙間充填部材３０同士の間、ひいては各隙間充填部材３０の非連続繊維Ｈ同士の間が開いた状態を確保できる。このため、隙間充填部材３０においてもマトリックス樹脂Ｍａを含浸させることができる。

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。
○ 図７に示すように、隙間充填部材４０は、芯糸４１と、芯糸４１を覆う被覆層４２と、被覆層４２に捲回されたカバーリング糸４３と、を有する構成であってもよい。芯糸４１は、連続繊維を撚って形成された撚糸である。被覆層４２は、非連続繊維Ｈからなる撚糸である。

このように構成した場合、隙間充填部材４０は、連続繊維製の芯糸４１を備えるため、芯糸４１によって隙間充填部材４０の直進性を持たせた形状を維持しやすく、分岐部１８への隙間充填部材４０の配置が行いやすい。

○ 繊維構造体１１は、断面Ｔ形状の第１繊維基材１２と、断面Ｔ形状の第２繊維基材２０とを一体化して形成してもよく、この場合、第１繊維基材１２と第２繊維基材２０は分岐部１８同士を向き合わせて一体化され、隙間Ｓは、積層方向Ｚに沿う断面がほぼ四角形状になる。

○ 隙間充填部材３０の全長は、分岐部１８の奥行方向Ｙへの寸法より短くてもよい。この場合、隙間充填部材３０を糸主軸方向に繋ぎ合わせて分岐部１８の奥行方向Ｙ全体に亘って隙間充填部材３０を配置する。

○ 隙間充填部材３０の全長は、分岐部１８の奥行方向Ｙへの寸法より長くてもよい。この場合、分岐部１８から奥行方向Ｙに飛び出した部分を切除して、分岐部１８の奥行方向Ｙ全体に亘って隙間充填部材３０を配置する。

○ 隙間充填部材３０は、カバーリング糸３２を備えず、非連続繊維Ｈを撚っただけの構成としてもよい。
○ 隙間充填部材３０は、非連続繊維Ｈの無撚糸であってもよい。

○ 実施形態では、分岐部１８を、一対のＬ形繊維体１３を一体化して形成したが、一枚の繊維体を二股状に分岐させて分岐部１８を形成してもよい。
○ マトリックス樹脂Ｍａとして熱硬化性樹脂を用いたが、その他の種類の樹脂を用いてもよい。

○ マトリックス材料はマトリックス樹脂Ｍａ以外にもセラミックでもよい。
○ 第１繊維基材１２及び第２繊維基材２０において、積層する繊維層の数は任意に変更してもよい。

○ 第２繊維基材２０を、平織り、綾織り、繻子織りして形成された単層織物１枚で構成してもよい。

Ｈ…非連続繊維、Ｍａ…マトリックス材料としてのマトリックス樹脂、Ｓ…隙間、Ｙ…奥行方向、Ｚ…積層方向、Ｖｆ…繊維体積含有率、１０…繊維強化複合材、１１…繊維構造体、１１ａ…本体部、１２…第１繊維基材、１３ａ，２０ａ…繊維層としての経糸層、１３ｂ，２０ｂ…繊維層としての緯糸層、１８…分岐部、２０…第２繊維基材、３０，４０…隙間充填部材、４１…芯糸、４２…被覆層。

Claims (5)

1. 繊維構造体にマトリックス材料を含浸させて形成される繊維強化複合材の前記繊維構造体であって、
   強化繊維の繊維層を複数積層した本体部を有するとともに、前記本体部を前記繊維層の積層方向に沿って二股状に分岐させた分岐部を有する第１繊維基材と、
   前記分岐部を覆って前記第１繊維基材に一体化される第２繊維基材を備え、
   前記分岐部と前記第２繊維基材とで画成される隙間に充填される隙間充填部材を備え、
   前記隙間充填部材は、非連続繊維の繊維束であることを特徴とする繊維構造体。
2. 前記第２繊維基材は、強化繊維の繊維層を複数積層して有し、前記第２繊維基材における前記繊維層の積層方向と前記本体部における前記繊維層の積層方向に直交する方向を奥行方向とすると、前記分岐部は前記奥行方向に沿って連続して延びており、前記隙間は前記繊維構造体の前記奥行方向の全体に亘り、前記隙間充填部材の軸方向への寸法は、前記奥行方向への前記隙間の寸法の６０％以上である請求項１に記載の繊維構造体。
3. 前記隙間の単位体積当たりの前記非連続繊維の量を示す繊維体積含有率は、前記本体部における単位体積当たりの前記強化繊維の量を示す繊維体積含有率以下である請求項１又は請求項２に記載の繊維構造体。
4. 前記隙間充填部材は、当該隙間充填部材の軸方向全体に延びる連続繊維からなる芯糸と、前記芯糸を覆う非連続繊維からなる被覆層とを備える請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の繊維構造体。
5. 繊維構造体にマトリックス材料を含浸させて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４のうち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。