JP2878259B1 - 三次元繊維構造体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 他の複合材との接着性が向上し、接着部での
応力集中が起こり難い複合材の骨格材として好適な三次
元繊維構造体を提供する。 【解決手段】 三次元繊維構造体Ｗは一端側がテーパー
状に形成されている。三次元繊維構造体Ｗは配向角０°
で折り返し状に配列された第１の面内配列糸ｘと、配向
角９０°で折り返し状に配列された第２の面内配列糸ｙ
と、配向角±４５°で折り返し状に配列されたバイアス
糸Ｂ1 ，Ｂ2 とにより、互いに平行な糸層が形成されて
いる。厚さ方向糸ｚは各糸層と直交する方向に配列され
るとともに、抜け止め糸Ｐにより抜け止めされて各糸層
を結合している。各面内配列糸ｘ，ｙ及びバイアス糸Ｂ
1 ，Ｂ2 はその存在比率が三次元繊維構造体Ｗの厚さに
関係なく所定の比率となるように折り返し位置が設定さ
れている。テーパー部Ｔの斜面側の最表層を構成する糸
層は、バイアス糸Ｂ1 により形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は三次元繊維構造体及
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化複合材（ＦＲＰ複合材）は軽量
の構造材料として広く使用されている。複合材用補強基
材として三次元織物（三次元繊維構造体）がある。この
三次元織物を骨格材として、樹脂あるいは無機物をマト
リックスとした複合材はロケット、航空機、自動車、船
舶及び建築物の構造材として幅広い用途が期待されてい
る。

【０００３】しかし、大型で複雑な形状の繊維強化複合
材を１個の三次元繊維構造体を骨格材として製造するの
は、三次元繊維構造体の製造が難しく手間がかかる。そ
こで単純な形状の二次元構造体又は三次元繊維構造体を
骨格材とした構造材と、三次元繊維構造体を骨格材とし
た構造材とを接着結合して使用することが考えられる。
一方、繊維強化複合材の接着結合に際しては、繊維強化
複合材の接合部の形状が、接合部の応力集中に大きな影
響を与えることが知られている（複合材料工学（日科技
連）８４０〜８４１頁、８４５頁）。そして、図１６
（ａ）に示すように、一定厚みの板材７１同士を接合し
た場合に比較して、図１６（ｂ）に示すように、一定厚
みの板材７１と一端が斜状（テーパー状）に形成された
板材７２とを接合した場合及び図１６（ｃ）に示すよう
に、一端が斜状に形成された板材７２同士を接合した場
合の方が応力集中が起こり難い。また、一定厚みの板材
７１同士を接合した場合は、接着面のラップ長Ｌを増し
ても接着能（耐荷重）にほとんど寄与しないが、一端が
斜状に形成された板材７２同士を接合した場合は接着面
のラップ長Ｌを増すことにより接着能が向上する。従っ
て、一端がテーパー状に形成された三次元繊維構造体を
骨格材とした構造材を使用することにより、結合部（接
合部）の特性（強度、応力集中の起こり難さ等）の優れ
た大型の構造材が得られる。

【０００４】従来、厚さが順次変化する三次元織物の製
造方法として、例えば、特開平２−１９１７４３号公報
には、図１７に示す方法が開示されている。この方法で
は、三次元織物の断面形状に対応して複数行、複数列に
張設した経糸Ｘ群の行間に経糸Ｘと直交する状態で緯糸
Ｙを挿入する工程と、経糸Ｘ群の列間に経糸Ｘ及び緯糸
Ｙと直交する状態で垂直糸（厚さ方向糸）Ｚを挿入する
工程とが繰り返される。そして、製織途中から緯糸Ｙを
挿入する行数を少なくして三次元織物の厚みを順次薄く
する。また、緯糸Ｙを挿入する行数を少なくするととも
に表層側の経糸Ｘを途中から切断して三次元織物の厚み
を順次薄くする。

【０００５】特開平１−２２１５５９号公報には、異形
断面を有する三次元織物が開示されている。この三次元
織物Ｗは図１８に示すように、三次元織物Ｗの断面に対
応して配列された多数本の長さ方向糸（経糸）Ｘと、長
さ方向糸Ｘの配列幅に応じて幅方向に配列された幅方向
糸（緯糸）Ｙと、三次元織物Ｗの厚さ方向に配列された
垂直方向糸ｚとを備えている。

【０００６】また、特開平９−１６４６１９号公報に
は、複雑な形状の繊維構造体として、部品形状に対して
層状に配列させた面内方向の繊維と、平面状に形成され
た織物とからなる積層体とを、積層方向に配列された繊
維によって一体化したものが開示されている。即ち、図
１９に示すように、繊維構造体７３は単純形状部分７４
と、折り曲げ部分や凹凸部分などの複雑形状部分７５と
に分けられている。単純形状部分７４には平面状の織物
７６，７７が積層され、複雑形状部分７５には平面状の
織物７６，７７の間にプリプレグ（繊維に樹脂を含浸さ
せた素材）７８が配置されている。そして、全体が積層
（板厚）方向の繊維７９によって一体に結合されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平２−
１９１７４３号公報に開示された三次元織物は３軸織物
のため、斜め方向からの力に対する強度が不十分であ
る。また、織機で織る構造のため、先端が尖った形状の
テーパー部を有するものを製造するのは難しい。一方、
特開平１−２２１５５９号公報に開示された三次元織物
も３軸織物のため、斜め方向からの力に対する強度が不
十分である。また、垂直糸ｚの端部が三次元織物の表面
に突出するため、複合材にした場合に表面を滑らかにす
るのが難しいという問題がある。

【０００８】また、特開平９−１６４６１９号公報に開
示された繊維構造体の場合は、平面状の織物７６，７７
とプリプレグ７８（面内方向の繊維）とを積層方向の繊
維で結合しているので、製作装置及び製作方法が大型化
・複雑化する。

【０００９】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その第１の目的は少なくとも一端がテーパ
ー状に形成され、他の複合材との接着性が向上し、接着
部での応力集中が起こり難い複合材の骨格材として好適
な三次元繊維構造体を提供することにあり、第２の目的
はその製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るため、請求項１に記載の発明では、互いに直交する方
向に折り返し状に配列された第１及び第２の面内配列糸
により形成された複数の糸層と、前記両面内配列糸に対
して交差する方向に折り返し状に配列されたバイアス糸
により形成された複数の糸層と、前記各糸層と直交する
方向に配列されて前記各糸層を結合する厚さ方向糸とを
含む三次元繊維構造体であって、少なくともその一端側
がテーパー状に薄くなるように、かつ前記各面内配列糸
及びバイアス糸の存在比率が三次元繊維構造体の厚さに
関係なく所定の比率となるように形成されている。

【００１１】請求項２に記載の発明では、前記バイアス
糸は前記第１及び第２の面内配列糸に対してほぼ±４５
°の角度で交差するように配列されている。請求項３に
記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明に
おいて、前記テーパー状の部分の少なくとも一方の最表
層を構成する糸層は、テーパー状の部分の基端に連続す
る部分の最表層を構成する同じ糸層がテーパー状の部分
の最先端まで配列されている。

【００１２】請求項４に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれか一項に記載の発明において、最表層を
構成する糸層はバイアス糸により形成されている。前記
第２の目的を達成するため、請求項５に記載の発明で
は、厚さ方向糸の挿入区域と対応する領域を囲むように
規制部材を所定ピッチで配置可能な枠体と、該枠体の内
側の所定位置に所定ピッチで規制部材を支持可能な支持
体とを備えた治具を使用し、三次元繊維構造体のテーパ
ー部と対応する枠体の内側の所定位置に所定ピッチで規
制部材を立設支持した状態で、互いに直交する方向に折
り返し状に配列される第１及び第２の面内配列糸と、両
面内配列糸に対して交差する方向に折り返し状に配列さ
れるバイアス糸とを所定の規制部材と係合して折り返す
ように所定の順序で配列して形成した糸層とを所定数積
層して４軸配向となる積層糸群を形成した後、前記積層
糸群を前記枠体に保持した状態で、１列に配置された複
数の厚さ方向糸挿入針を厚さ方向糸とともに積層糸群に
一斉にかつ厚さ方向糸の保持部が積層糸群の外側に出る
まで突き刺し、厚さ方向糸挿入針の突出側に厚さ方向糸
のループを形成する工程と、前記ループに抜け止め糸を
厚さ方向糸挿入針の配列方向に沿って挿通する工程と、
前記ループに抜け止め糸が挿通された後、厚さ方向糸挿
入針を引き戻して積層糸群を締付ける工程とを繰り返し
て厚さ方向糸を所定の挿入領域に挿入し、その後、積層
糸群を前記治具から取り外すようにした。

【００１３】従って、請求項１に記載の発明の三次元繊
維構造体は５軸の構成で、面内配列糸及びバイアス糸の
存在比率がテーパー状部においても所定比率となってお
り、応力集中を起こさない配列に構成できるため、板厚
の薄い部分においても強度が強くなる。また、複合材を
構成して他の複合材と接着して使用するときに、接合部
の応力集中が抑制される。

【００１４】請求項２に記載の発明では、バイアス糸は
第１及び第２の面内配列糸に対してほぼ±４５°の角度
で交差するように配列されているため、他の角度で配列
した場合に比較して、斜め方向からの力に対して最も有
効に機能する。

【００１５】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
請求項２に記載の発明において、テーパー状の部分の最
表層を構成する糸層は、同じ糸層で形成されているた
め、複合材を形成した場合にテーパー状の部分の表面を
滑らかに形成し易くなる。

【００１６】請求項４に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれか一項に記載の発明において、最表層が
バイアス糸による糸層で形成されるため、第１及び第２
の面内配列糸による糸層で形成した場合と比較して、配
列糸の密度が高くなり、表面の平滑性が向上する。ま
た、最小の積層構成として、プラス方向とマイナス方向
の２層のバイアス糸層で成り立つため、先端を非常に薄
くすることができ、接着効果を向上させることができ
る。

【００１７】請求項５に記載の発明では、枠体の所定位
置及び枠体の内側の三次元繊維構造体のテーパー部と対
応する所定位置に所定ピッチで規制部材を立設支持した
状態で、第１の面内配列糸、第２の面内配列糸及びバイ
アス糸が配列される。各糸が所定の規制部材と係合して
折り返すように所定の順序で配列されて、４軸配向とな
る積層糸群が形成される。その積層糸群が枠体に保持さ
れた状態で、１列に配置された厚さ方向糸挿入針が積層
糸群に挿通され、厚さ方向糸が積層糸群に折り返し状に
挿入されてそのループに抜け止め糸が挿通される。次に
厚さ方向糸挿入針が引き戻されて積層糸群の締付けと、
厚さ方向糸の抜け止めとがなされる。厚さ方向糸が所定
の挿入区域に挿入された後、積層糸群が治具から取り外
されて三次元繊維構造体が完成する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図１〜図１３に従って説明する。図２に示すよ
うに三次元繊維構造体Ｗは厚さが一定の板材の一端側
を、先端に向かってテーパー状に形成した外形形状に形
成されている。図１に示すように、三次元繊維構造体Ｗ
は第１の面内配列糸ｘ、第２の面内配列糸ｙ、バイアス
糸Ｂ1 ，Ｂ2 、厚さ方向糸ｚ及び抜け止め糸Ｐにより構
成されている。第１の面内配列糸ｘは三次元繊維構造体
Ｗの長手方向と平行に延びるように配向角０°で折り返
し状に配列され、第２の面内配列糸ｙは配向角９０°で
折り返し状に配列されている。即ち、両面内配列糸ｘ，
ｙは互いに直交する方向に折り返し状に配列され、それ
ぞれ互いに平行な糸層を形成している。なお、配向角と
は糸が三次元繊維構造体Ｗの長手方向となす角度を意味
する。

【００１９】バイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 は両面内配列糸ｘ，
ｙに対して交差する方向、即ち三次元繊維構造体Ｗの長
手方向及び幅方向の両方向と交差するように折り返し状
に配列され、それぞれ互いに平行な糸層を形成してい
る。この実施の形態ではバイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 は両面内
配列糸ｘ，ｙに対してほぼ±４５°の角度で交差するよ
うに配列されている（配向角±４５°）。従来技術と異
なり、特定方向に配列される糸のみを除去してテーパー
部の厚さを変えるのではなく、各面内配列糸ｘ，ｙ及び
バイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 はその存在比率が三次元繊維構造
体Ｗの厚さに関係なく所定の比率となるように折り返し
位置が設定されている。

【００２０】この実施の形態では三次元繊維構造体Ｗの
テーパー状の部分（テーパー部）Ｔ以外の部分の糸層が
２２層となるように形成されている。第２層Ｐ２、第４
層Ｐ４、第６層Ｐ６、第８層Ｐ８、第１０層Ｐ１０、第
１３層Ｐ１３、第１５層Ｐ１５、第１７層Ｐ１７、第１
９層Ｐ１９及び第２１層Ｐ２１が第１の面内配列糸ｘで
形成され、第３層Ｐ３、第９層Ｐ９、第１４層Ｐ１４及
び第２０層Ｐ２０が第２の面内配列糸ｙで形成されてい
る。また、第１層Ｐ１、第７層Ｐ７、第１６層Ｐ１６及
び第２２層Ｐ２２がバイアス糸Ｂ1 で形成され、第５層
Ｐ５、第１１層Ｐ１１、第１２層Ｐ１２及び第１８層Ｐ
１８がバイアス糸Ｂ2 で形成されている。即ち、この実
施の形態では各糸層は三次元繊維構造体Ｗの厚さ方向の
中立面に対してほぼ鏡面対称に配置されている。

【００２１】テーパー部Ｔの斜面側の最表層を構成する
糸層は、テーパー部Ｔの基端に連続する部分の最表層を
構成する同じ糸層がテーパー部Ｔの最先端まで配列され
ている。この実施の形態ではバイアス糸層により最表層
が形成されている。また、各糸層を構成する糸は、それ
ぞれ連続する１本の糸で形成されている。

【００２２】厚さ方向糸ｚは所定数積層された各糸層と
直交する方向に配列されて、前記各糸層を結合してい
る。厚さ方向糸ｚは三次元繊維構造体Ｗの表面側（図１
の上側）で折り返すように底面側から挿入されるととも
に、三次元繊維構造体Ｗの表面側において幅方向に配列
された抜け止め糸Ｐにより抜け止めされている。厚さ方
向糸ｚが抜け止め糸Ｐと共同で各糸層を締め付けること
により、各糸層が結合されている。

【００２３】なお、各糸を構成する繊維の材質としては
複合材の用途に応じてカーボン繊維、ガラス繊維、セラ
ミック繊維、ポリアラミド繊維等種々のものが使用され
る。この実施の形態においては、各糸としてカーボン繊
維のロービング（トウ）が使用されている。ロービング
（トウ）とは細い単繊維のフィラメントを多数本束ねた
実質無撚りの繊維束を意味する。従って、図１では糸の
長さ方向と直交する断面の形状を便宜上円として表して
いるが、実際は積層糸群Ｆとして積層された状態では扁
平な楕円となる。

【００２４】次に前記のように構成された三次元繊維構
造体Ｗの製造に使用する治具の構成を説明する。この治
具は三次元繊維構造体Ｗの形状に対応した積層糸群の配
列と、配列された積層糸群への厚さ方向糸ｚの挿入時に
おける積層糸群の保持とに使用される。

【００２５】図３及び図４に示すように、治具１は支持
体としての支持ベース２と、支持ベース２上に載置され
る枠体３と、枠体３内に配置される押圧補助部材４とか
ら構成されている。枠体３は製造する積層糸群の外形形
状に対応した形状（この実施の形態では長方形状）に形
成され、厚さ方向糸ｚの挿入区域と対応する領域を囲む
ように、規制部材としてのピン５が所定ピッチで取り外
し可能に配置されている。支持ベース２には枠体３が支
持ベース２上の所定位置に配置された状態で、枠体３の
内側の所定位置に所定ピッチで規制部材としてのパイプ
６を取り外し可能に立設支持する孔２ａが多数形成され
ている。

【００２６】押圧補助部材４は所定間隔で平行に配設さ
れた複数の支持板７を備えている。そして、両面内配列
糸ｘ，ｙ及びバイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 を配列する際には、
図３に示すように治具１は、所定位置にパイプ６が立設
された支持ベース２上に枠体３が配置されるとともに、
枠体３の内側に押圧補助部材４が配置されて使用され
る。この状態ではパイプ６は、隣接する支持板７間ある
いは支持板７と枠体３の内面との間に配置された状態と
なる。押圧補助部材４は治具１上に配列された積層糸群
への厚さ方向糸ｚの挿入時に、積層糸群を押圧する役割
を果たす。

【００２７】次に治具１上に形成された積層糸群に厚さ
方向糸ｚを複数本ずつ同時に挿入して、三次元繊維構造
体Ｗを製造する厚さ方向糸挿入装置を説明する。図１０
に示すように、厚さ方向糸挿入装置１０は枠体３上に形
成された積層糸群Ｆをその厚さ方向が水平となるように
保持し、厚さ方向糸ｚを積層糸群Ｆの幅方向（図１０の
上下方向）に沿って１列ずつ同時に挿入するようになっ
ている。

【００２８】図５は厚さ方向糸挿入装置の一部破断概略
平面図、図６は同じく一部破断概略側面図である。図５
及び図６に示すように、厚さ方向糸挿入装置１０のベー
スプレート（基板）１１上にはその前側（図６の左側）
に一対のレール１２が左右方向（図６の紙面と垂直方
向）に延設され、レール１２に沿って支持テーブル１３
が摺動可能に支持されている。支持テーブル１３は、ベ
ースプレート１１上に支持されたモータ１４によって駆
動されるボールネジ機構１５により、レール１２に沿っ
て往復動される。ボールネジ機構１５はベルト伝動機構
１６を介して駆動される。

【００２９】支持テーブル１３上には保持装置を構成す
る一対の支持ブラケット１７が突設されている。各支持
ブラケット１７にはその上部及び下部後面に、所定の間
隔をおいて枠体３を固定するボルトが螺合するネジ穴
（いずれも図示せず）が形成されている。枠体３はその
コーナー部にボルト挿通孔３ａ（図２，図１０等に図
示）が形成されている。支持ブラケット１７はボルト挿
通孔３ａを貫通するボルトにより、枠体３をその上に形
成された積層糸群Ｆとともに保持する。モータ１４によ
るボールネジ機構１５の回転駆動により、支持テーブル
１３が枠体３とともにレール１２に沿って所定ピッチず
つ移動可能になっている。

【００３０】ベースプレート１１には支持テーブル１３
より後側に一対のブラケット１８（一方のみ図示）が立
設され、両ブラケット１８間には一対のガイドロッド１
９がレール１２と平行に架設されている。ガイドロッド
１９には支持プレート２０がブラケットを介して摺動可
能に支持され、支持プレート２０は一方のブラケット１
８に固定されたエアシリンダ２１の作動により所定の距
離を往復移動可能となっている。

【００３１】支持プレート２０の前後両端には一対の支
持ブラケット２２が立設され、支持ブラケット２２の第
１端部寄りには上下一対のガイドロッド２３（図６に図
示）が平行に架設されている。両ガイドロッド２３の間
には両支持ブラケット２２を貫通する状態でボールネジ
２４が回動可能に支持されている。両ガイドロッド２３
には移動体２５が摺動可能に支持され、移動体２５には
ボールネジ２４と螺合するボールナット２６が固定され
ている。ボールネジ２４は駆動モータ２７によりベルト
伝動機構２８を介して正逆回転駆動される。

【００３２】移動体２５の前端には針支持体２９が固定
され、その前部に厚さ方向糸挿入針（以下、単に挿入針
という）３０がパイプ６の配列ピッチと対応する所定ピ
ッチで１列に水平に固定されている。針支持体２９は前
側の支持ブラケット２２に形成された孔２２ａ（図６に
図示）を貫通する状態で配設されている。そして、駆動
モータ２７の作動により針支持体２９は挿入針３０が支
持ブラケット１７に保持された積層糸群Ｆと係合不能な
待機位置と、針孔３０ａ（図１０に図示）が積層糸群Ｆ
の反対側となる位置まで積層糸群Ｆを貫通する作用位置
とに移動される。

【００３３】支持ブラケット２２の第２端部寄りには上
下一対の支持ロッド３１が支持ブラケット２２を貫通し
た状態で摺動可能に支持されている。支持プレート２０
には後側の支持ブラケット２２寄りに、ブラケット３２
を介してエアシリンダ３３が前後方向に延びるように水
平に固定されている。両支持ロッド３１は後端側が連結
板３４を介して互いに連結され、連結板３４がエアシリ
ンダ３３のピストンロッド３３ａに連結されている。両
支持ロッド３１の前端には穿孔針支持体３５が固定さ
れ、穿孔針支持体３５には穿孔針３６が挿入針３０と対
応した所定ピッチで１列に固定されている。穿孔針３６
の列はエアシリンダ２１の作動時における支持プレート
２０の移動距離と等しい間隔を保って挿入針３０の列と
平行に配置されている。エアシリンダ３３の作動により
穿孔針支持体３５は穿孔針３６が支持ブラケット１７に
保持された積層糸群Ｆと係合不能な待機位置と、積層糸
群Ｆを貫通する作用位置とに移動される。

【００３４】図５に示すように、ベースプレート１１上
には前側の支持ブラケット２２の近傍にエアシリンダ３
７が前後方向に延びるように水平に配設され、そのピス
トンロッド３７ａの先端にブラケット３８を介して押圧
部材３９が固定されている。図１０及び図１１に示すよ
うに、押圧部材３９は挿入針３０列の配列方向に沿って
延びる断面Ｌ字状の支持部３９ａを備え、支持部３９ａ
には挿入針３０列の配列方向と直交する方向に延びる凹
部４０が平行に所定ピッチで形成されている。押圧部材
３９は凹部４０で治具１の支持板７と係合して支持板７
を位置決めする。押圧部材３９は枠体３の内側の幅より
若干短く形成され、枠体３と係合せずに支持板７を介し
て積層糸群Ｆを押圧可能となっている。

【００３５】押圧部材３９は支持ブラケット１７に保持
された積層糸群Ｆに対して挿入針３０及び穿孔針３６の
待機位置側に配設され、挿入針３０列の挿入位置近傍に
おいて挿入針３０列の移動方向に沿って移動可能に配設
されている。エアシリンダ３７の作動により押圧部材３
９は支持ブラケット１７に保持された積層糸群Ｆを、挿
入針３０列の前進側へ支持板７を介して押圧する作用位
置と、積層糸群Ｆと係合不能な待機位置とに移動され
る。

【００３６】図５及び図６に示すように、ベースプレー
ト１１上にはエアシリンダ４１，４２が前後方向に延び
るようにブラケット４３を介して固定されている。各エ
アシリンダ４１，４２のピストンロッド４１ａ，４２ａ
の先端には、対を成すプレスプレート４４，４５が固定
されている。両プレスプレート４４，４５は平面Ｌ字状
に形成されるとともに押圧部材３９と同じ長さに形成さ
れている。両プレスプレート４４，４５は積層糸群Ｆと
の接触部の幅が隣接するピン５及びパイプ６の間隔より
狭く形成されている。両プレスプレート４４，４５は挿
入針３０又は穿孔針３６と対向する位置で、支持板７と
直交する状態で支持板７と共同して積層糸群Ｆを押圧す
るように互いに近接して配設されている。エアシリンダ
４１，４２の作動により、各プレスプレート４４，４５
は積層糸群Ｆを針列の後退側へ押圧する作用位置と、積
層糸群Ｆと係合不能な待機位置とに移動される。

【００３７】また、ベースプレート１１及び支持テーブ
ル１３には、支持ブラケット１７に保持された積層糸群
Ｆの下端と対応する位置に孔１１ａ，１３ａが形成され
ている。そして、挿入針３０列が積層糸群Ｆを貫通する
位置と対応する位置に、抜け止め糸挿通用針（以下、単
に抜け止め糸針という）４６が挿入針３０列の配列方向
に沿って移動可能に配設されている（図６及び図１０に
その先端部を図示）。抜け止め糸針４６は先端にベラを
有し、図示しない駆動装置により往復動されて、作用位
置に配置されたときの挿入針３０列に連なる厚さ方向糸
ｚのループを貫通する作用位置と、積層糸群Ｆと対応す
る位置から退避した待機位置とに配置されるようになっ
ている。厚さ方向糸挿入装置１０は基本的には特開平８
−２１８２４９号公報に開示されたものと同様に構成さ
れている。

【００３８】次に前記のように構成された治具１及び厚
さ方向糸挿入装置１０を使用して一端側がテーパー状に
形成された平板状の三次元繊維構造体Ｗを製造する方法
を説明する。

【００３９】先ず図３に示すように、三次元繊維構造体
Ｗのテーパー部Ｔと対応する領域にパイプ６を立設した
治具１を使用して積層糸群Ｆを形成する。図７（ａ）に
示すように、バイアス糸Ｂ1 が４５°の配向角でピン５
及びパイプ６と係合して折り返すように配列されて、バ
イアス糸層としての第１層Ｐ１が形成される。第１層Ｐ
１は三次元繊維構造体Ｗの底部側の表面を構成する。次
に図７（ｂ）に示すように、第１の面内配列糸ｘが０°
の配向角でピン５及びパイプ６と係合して折り返すよう
に配列されて、第１の面内配列糸層としての第２層Ｐ２
が形成される。第２層Ｐ２を形成する第１の面内配列糸
ｘは第１層Ｐ１を形成するバイアス糸Ｂ1 より手前で折
り返される。

【００４０】次に図７（ｃ）に示すように、第２の面内
配列糸ｙが９０°の配向角でピン５と係合して折り返す
ように配列されて、第２の面内配列糸層としての第３層
Ｐ３が形成される。次に図７（ｄ）に示すように、第１
の面内配列糸ｘが０°の配向角でピン５及びパイプ６と
係合して折り返すように配列されて、第１の面内配列糸
層としての第４層Ｐ４が形成される。第４層Ｐ４の第１
の面内配列糸ｘは第１層Ｐ１の配列時にバイアス糸Ｂ1
が折り返すパイプ６より１ピッチ分テーパー部Ｔの端部
側寄り（図７の右側寄り）に配置されたパイプ６と係合
して折り返される。次に図７（ｅ）に示すように、バイ
アス糸Ｂ2 が−４５°の配向角でピン５及びパイプ６と
係合して折り返すように配列されて、バイアス糸層とし
ての第５層Ｐ５が形成される。第５層Ｐ５のバイアス糸
Ｂ2 は第４層Ｐ４の第１の面内配列糸ｘが折り返すパイ
プ６より１ピッチ分テーパー部Ｔの端部側寄りに配置さ
れたパイプ６と係合して折り返される。

【００４１】以下、同様にして図１に示すように、第１
の面内配列糸ｘ、バイアス糸Ｂ1 、第１の面内配列糸
ｘ、第２の面内配列糸ｙ、第１の面内配列糸ｘ、バイア
ス糸Ｂ2 の順で各糸が配列されて第６層Ｐ６〜第１１層
Ｐ１１が形成される。各面内配列糸ｘ，ｙ及びバイアス
糸Ｂ1 ，Ｂ2 は設計された所定位置と対応する位置のピ
ン５又はパイプ６と係合して折り返すように配列され
る。

【００４２】その後、同様にして第１２層Ｐ１２〜第２
２層Ｐ２２までが形成されて積層糸群Ｆが形成される。
第１２層Ｐ１２〜第２２層Ｐ２２の各糸層を構成する面
内配列糸ｘ，ｙ及びバイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 は、第１層Ｐ
１〜第１１層Ｐ１１と、第１２層Ｐ１２〜第２２層Ｐ２
２とが、テーパー部Ｔ以外の箇所において三次元繊維構
造体の厚さ方向の中立面に対してほぼ鏡面対称となる順
序で配列される。

【００４３】なお、積層糸群Ｆの密度を高めるとともに
厚さを調整するため、各糸層の配列が完了するたび、あ
るいは適宜の糸層が形成された時点毎に糸層が上から押
圧部材で押圧されて積層糸群Ｆが圧縮される。

【００４４】全ての糸層の配列終了後、支持ベース２を
取り外し、積層糸群Ｆにパイプ６が挿通された状態で、
かつ押圧補助部材４が枠体３に装着された状態で、図５
に示すように、枠体３が積層糸群Ｆとともに支持テーブ
ル１３の支持ブラケット１７にボルトにより固定され
る。そして、支持テーブル１３は積層糸群Ｆのテーパー
部Ｔ側の端部と対応するパイプ６が穿孔針３６と対応す
る厚さ方向糸ｚの挿入開始位置に配置される。なお、図
５に示す支持テーブル１３の位置は厚さ方向糸ｚの挿入
がほとんど終了に近づいた時点における位置である。支
持テーブル１３が挿入開始位置に配置され、挿入針３
０、穿孔針３６、押圧部材３９及びプレスプレート４
４，４５が待機位置に配置された状態から積層糸群Ｆへ
の厚さ方向糸ｚの挿入作業が開始される。

【００４５】先ずエアシリンダ３７が作動され、図１２
に示すように、押圧部材３９が支持板７と係合する作用
位置に配置される。次にエアシリンダ４１，４２が作動
されて両プレスプレート４４，４５が作用位置に配置さ
れ、押圧部材３９及び両プレスプレート４４，４５によ
り積層糸群Ｆは穿孔針３６列と対応する箇所が圧縮状態
に保持される。その状態でエアシリンダ３３が作動され
て穿孔針３６が積層糸群Ｆを貫通する位置まで前進した
後、元の位置まで後退する。穿孔針３６はその前進時に
パイプ６と係合した後、パイプ６を積層糸群Ｆから押し
出しながら積層糸群Ｆを貫通する。穿孔針３６は支持板
７及び両プレスプレート４４，４５にガイドされながら
パイプ６の抜き跡に沿って移動し、穿孔針３６が多少曲
がっていても穿孔針３６は積層糸群Ｆに対して垂直に挿
通される。積層糸群Ｆは支持板７及び両プレスプレート
４４，４５によって押圧されているため、穿孔針３６の
前進時に各糸の配列が乱れることはない。積層糸群Ｆを
構成する繊維が支持板７及び両プレスプレート４４，４
５の圧縮作用によりある程度密に配置された状態にある
ため、穿孔針３６の抜き跡に孔が形成される。

【００４６】次にエアシリンダ２１が突出作動されて支
持プレート２０とともに穿孔針３６列及び挿入針３０列
が移動され、挿入針３０列が穿孔針３６の抜き跡の孔と
対向する位置に配置される。その状態でエアシリンダ４
１が作動されてプレスプレート４４が待機位置に配置さ
れた後、駆動モータ２７が作動され、挿入針３０が前進
して作用位置に配置される。挿入針３０は針孔３０ａが
積層糸群Ｆの前方に出るまで積層糸群Ｆに挿通される。
挿入針３０が前進端に達した後、駆動モータ２７が逆転
されて挿入針３０がわずかに後退させられる。その結
果、積層糸群Ｆから針孔３０ａに連なる厚さ方向糸ｚが
抜け止め糸針４６の通過を許容するループを形成した状
態となる。

【００４７】次に抜け止め糸針４６が作動され、抜け止
め糸Ｐが前記ループに挿通される。その後、駆動モータ
２７が逆転されて挿入針３０が後退し、積層糸群Ｆから
離脱して待機位置に配置される。また、エアシリンダ４
１が作動されてプレスプレート４４が再び作用位置に配
置される。この状態で張力調整部（図示せず）の作用に
より厚さ方向糸ｚが引き戻され、積層糸群Ｆ内に挿入さ
れた厚さ方向糸ｚが抜け止め糸Ｐにより抜け止めされた
状態で締付けられる。次にエアシリンダ２１が作動さ
れ、支持プレート２０とともに穿孔針３６列及び挿入針
３０列が初期位置に戻される。また、エアシリンダ３
７，４１，４２が作動されて押圧部材３９及びプレスプ
レート４４，４５が待機位置に配置される。以上により
厚さ方向糸ｚの１回の挿入サイクルが完了する。

【００４８】次にモータ１４が駆動されて支持テーブル
１３が厚さ方向糸ｚの挿入ピッチ分移動され、穿孔針３
６が積層糸群Ｆへの次回の厚さ方向糸挿入位置と対向す
る状態となる。以下、前記と同様にして順次厚さ方向糸
ｚの挿入サイクルが実行される。積層糸群Ｆのテーパー
部Ｔ以外の箇所への厚さ方向糸ｚの挿入時には、当該箇
所にパイプ６が存在しないが、積層糸群Ｆは支持板７及
び両プレスプレート４４，４５の圧縮作用によりある程
度密に配置された状態で穿孔針３６による穿孔作用を受
ける。従って、穿孔針３６の抜き跡に孔が形成され、挿
入針３０は孔の部分で積層糸群Ｆを貫通する。そして、
積層糸群Ｆを構成する各糸層が厚さ方向糸ｚにより結合
される。積層糸群Ｆの厚さ方向糸挿入区域全域への厚さ
方向糸ｚの挿入が終了した後、各ピン５が枠体３から取
り外されて三次元繊維構造体Ｗが枠体３から取り外さ
れ、三次元繊維構造体Ｗの製造が完了する。

【００４９】枠体３の第２端部近傍においては押圧部材
３９を作用位置に配置すると、押圧部材３９が枠体３と
干渉するので押圧部材３９による押圧を行わずに厚さ方
向糸ｚの挿入が行われる。しかし、この時点では積層糸
群Ｆの厚さ方向糸挿入区域の大部分への厚さ方向糸ｚの
挿入が完了している。従って、積層糸群Ｆの大部分は厚
さ方向糸ｚにより締め付けられた状態にあり、また、厚
さ方向糸ｚを挿入すべき箇所の近傍に枠体３が位置する
ため、プレスプレート４５と枠体３により積層糸群Ｆが
圧縮状態に保持される。その結果、押圧部材３９を介し
た支持板７による積層糸群Ｆの押圧操作が行われなくて
も、厚さ方向糸ｚの挿入及び締付けが円滑に行われる。

【００５０】なお、図示の都合上、図３，４に示す概略
斜視図及び図７〜９に示す模式断面図と、図１０に示す
模式斜視図とは、ピン５及びパイプ６の本数やピッチ等
が異なっている。

【００５１】前記のように構成された三次元繊維構造体
Ｗは繊維強化複合材の強化材（骨格材）として使用さ
れ、マトリックスとして樹脂や無機物が使用される。例
えば、カーボン／カーボン複合材を構成する場合は、三
次元繊維構造体Ｗに樹脂を含浸、硬化させた後、焼成し
て製作する。そして、繊維強化複合材は他の複合材と接
着剤により接着して使用される。

【００５２】例えば、航空機の前脚収納部の扉のヒンジ
部材として、三次元繊維構造体を強化材とした複合材を
使用する場合は、図１３に示すように、テーパー部４７
ａとブロック部４７ｂとを備えた形状の三次元繊維構造
体を形成する。そして、その三次元繊維構造体を骨格材
として複合材４７を製作し、プリプレグから形成した板
状の複合材４８の所定位置に接着剤を使用して接着す
る。ヒンジの軸（図示せず）の挿通箇所には金属製又は
セラミック製の軸受部材４９が装着されている。軸受部
材４９を装着するための孔は、三次元繊維構造体の段階
で形成するか、複合材４７を製作した後に形成する。

【００５３】複合材同士を接着剤で接着する接着継ぎ手
方式では、接合部の強度にテーパー部の角度及び先端部
の厚さが影響を与える。先端部の厚さは応力集中に影響
し、先端部が厚くなるほど応力集中が高くなるため、で
きるだけ薄い方がよい。また、テーパー部の角度は１０
°以下であれば接合部の強度が高くなる。

【００５４】この実施の形態では以下の効果を有する。 （イ） 三次元繊維構造体Ｗが５軸構造で、かつ各面内
配列糸ｘ，ｙ及びバイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 の存在比率がテ
ーパー部Ｔにおいても所定の比率となっている。従っ
て、この三次元繊維構造体Ｗを強化材とした複合材は、
厚さが異なる部分においても強度が安定して優れ、他の
複合材との接着部での応力集中が起こり難くなり、接着
強度即ち接着部が耐え得る負荷（荷重）が大きくなる。

【００５５】（ロ） 三次元繊維構造体Ｗを構成するバ
イアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 が、第１及び第２の面内配列糸ｘ，
ｙに対してほぼ±４５°の角度で交差するように配列さ
れている。従って、他の角度で配列した場合に比較し
て、斜め方向からの力に対して最も有効に機能する。

【００５６】（ハ） テーパー部Ｔの最表層を構成する
糸層は、同じ糸層で形成されているため、複合材を形成
した場合にテーパー部Ｔの表面を滑らかに形成し易くな
る。従って、表面を滑らかにする後加工の手間が不要、
又は少なくなる。

【００５７】（ニ） テーパー部Ｔの厚さを変更するの
に、各糸層を形成する糸を所定の位置で切断するのでは
なく、所定の位置で厚さ方向糸ｚと係合した状態で折り
返すように配列されているため、各糸の折り返し位置が
所定の位置に位置決めされるとともに糸の真直度が向上
し、複合材としたときの物性が向上する。

【００５８】（ホ） 最表層がバイアス糸による糸層で
形成されているため、第１の面内配列糸ｘ又は第２の面
内配列糸ｙによる糸層で形成した場合と比較して、最表
層に配列された糸の密度が高くなり、表面の平滑性が向
上する。また、最小の積層構成として、プラス方向とマ
イナス方向の２層のバイアス糸層で成り立つため、先端
を非常に薄くすることができ、接着効果を向上させるこ
とができる。

【００５９】（ヘ） 各糸層が三次元繊維構造体Ｗの厚
さ方向の中立面に対してほぼ鏡面対称に配置されている
ため、複合材を形成した際に反りが生じ難くなる。
（ト） 各糸層を構成する糸として、少なくとも当該糸
層内で連続した１本の糸が使用されているため、各糸を
適切な張力を付与した状態で配列するのが容易となり、
複合材としたときの物性の向上に寄与する。

【００６０】（チ） 厚さ方向糸ｚの挿入区域に配列さ
れた規制部材としてパイプ６が使用されているため、積
層糸群Ｆへの厚さ方向糸ｚの挿入作業時に、穿孔針３６
の先端がパイプ６の孔と係合してパイプ６を積層糸群Ｆ
から押し出し易くなる。

【００６１】（リ） 枠体３の内側に立設支持されたパ
イプ６が積層糸群Ｆから押し出された位置に、厚さ方向
糸ｚが折り返し状に挿入される。そして、積層糸群Ｆの
中間層を形成するとともにテーパー部Ｔの途中で折り返
すように配列された糸は、厚さ方向糸ｚで各糸層が結合
されるまで所定位置に位置決めされるとともに折り返し
部が確実に厚さ方向糸ｚと係合して位置決めされる。従
って、糸の真直度が向上し、複合材としたときの物性が
向上する三次元繊維構造体Ｗが得られる。

【００６２】（ヌ） 厚さ方向糸ｚの挿入時に、枠体３
に保持された積層糸群Ｆが、押圧部材３９により位置決
めされた状態で押圧力を受ける支持板７と、プレスプレ
ート４４，４５とにより押圧される。従って、積層糸群
Ｆにパイプ６が挿入されている状態においても、積層糸
群Ｆの必要箇所を押圧することが容易となる。また、支
持板７がガイドとしての役割も果たし、穿孔針３６によ
る積層糸群Ｆの所定位置への孔の形成が容易になる。

【００６３】なお、実施の形態は前記に限定されるもの
ではなく、例えば、次のように具体化してもよい。 ○ 三次元繊維構造体Ｗは互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの
３方向と、Ｘ及びＹの両方向に対して交差する２方向の
合計５軸に糸が配列された構造であればよく、バイアス
糸Ｂ1 ，Ｂ2 の配向角は±４５°以外であってもよい。

【００６４】○ 三次元繊維構造体Ｗを構成する各糸層
を、三次元繊維構造体Ｗの厚さ方向の中立面に対してほ
ぼ鏡面対称以外の配置としてもよい。例えば、第１２層
Ｐ１２、第１６層Ｐ１６、第１８層Ｐ１８及び第２２層
Ｐ２２を構成するバイアス糸の配向角を、４５°、−４
５°、４５°、−４５°の順にしてもよい。また、互い
に配向角が異なる一組のバイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 は隣接す
る糸層となるように配列してもよい。

【００６５】○ 三次元繊維構造体Ｗの最表層を配向角
４５°のバイアス糸Ｂ1 で形成する代わりに、配向角−
４５°のバイアス糸Ｂ2 で形成したり、バイアス糸Ｂ1
，Ｂ2 に代えて、第１の面内配列糸ｘ又は第２の面内
配列糸ｙによって形成してもよい。 ○ 厚さ方向糸ｚの配列は抜け止め糸Ｐと共同で各糸層
を締め付ける配列のものに限らず、例えば特開平６−１
８４９０６号公報に開示された繊維構造体のように、チ
ェーンステッチ方式で厚さ方向糸ｚ自身が抜け止め機能
を果たすように各糸層を貫通して締め付ける構成として
もよい。また、厚さ方向糸ｚが積層糸群Ｆの表側から裏
側へ挿通される工程と、裏側から表側へ挿通される工程
とが交互に繰り返された配列方法としてもよい。

【００６６】○ 三次元繊維構造体Ｗのテーパー部Ｔの
最表層を構成する糸層を、テーパー部Ｔの基端に連続す
る部分の最表層を構成する同じ糸層を形成する糸で形成
せずに、異なる糸層を形成する糸の折り返し部が、テー
パー部Ｔの斜面に露出する構成でもよい。

【００６７】○ 三次元繊維構造体Ｗの形状は図２に示
すような、テーパー部Ｔとして斜面部が片側に形成され
形状に限らず、目的とする最終製品の形状に合わせて適
宜変更してもよい。例えば、図１４に示すような、斜面
部が両側に形成されたテーパー部Ｔを片側（一端）に有
する形状や、図１５に示すような、斜面部が片側に形成
されたテーパー部Ｔを両端に有する形状としてもよい。
また、三次元繊維構造体Ｗの形状は、テーパー部Ｔの基
端に連続する部分がテーパー部Ｔの基端と同じ厚さで延
びるものに限らず、テーパー部Ｔの基端より厚さが増加
する形状としてもよい。

【００６８】○ 穿孔針３６の直径を支持ベース２に立
設される規制部材の直径と同じに形成し、支持板７の配
列間隔を規制部材の直径と同じにする。この構成では規
制部材は隣接する支持板７間、あるいは枠体３と支持板
７間に挟持される。従って、枠体３が積層糸群Ｆに挿通
された状態の規制部材とともに支持ベース２から取り外
された状態においても、積層糸群Ｆに挿通された状態の
規制部材は支持ベース２の孔２ａの配列ピッチで所定の
位置に保持される。その結果、規制部材として穿孔針３
６と対向する側の端部が、穿孔針３６と係合し易い形状
のパイプ６あるいは凹部が形成された特殊なピンを使用
せずに通常のピンを使用しても、穿孔針３６による押し
出しが容易になる。従って、価格の安い通常のピンを使
用でき、製造コストが安くなる。

【００６９】○ 積層糸群Ｆの厚さや繊維の種類によっ
ては穿孔針３６による孔開けを行わずに、挿入針３０で
規制部材（パイプ６）を積層糸群Ｆから押し出しなが
ら、規制部材がない部分では積層糸群Ｆに直接挿入針３
０を挿入して厚さ方向糸ｚを挿入してもよい。この場合
は穿孔針３６及びその駆動装置が不要な分、厚さ方向糸
挿入装置１０の構成が簡単になる。

【００７０】○ 積層糸群Ｆに対して挿入針３０の突出
側に配置されるプレスプレート４４，４５は２個一組に
限らず、１個でもよい。１個とする場合はプレスプレー
トが作用位置に配置された状態で挿入針３０が積層糸群
Ｆに挿通されたとき、挿入針３０の突出側における厚さ
方向糸ｚのループの形成に支障を来さない側に配置す
る。

【００７１】○ 押圧部材３９の凹部４０を省略して、
押圧部材３９で支持板７の位置決めを行わずに単に支持
板７を押圧してもよい。この場合、押圧部材３９製造が
簡単になる。

【００７２】前記各実施の形態から把握できる請求項記
載以外の技術的思想（発明）について、以下にその効果
とともに記載する。 （１） 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発
明において、少なくともテーパー状の部分の各糸層を形
成する糸は厚さ方向糸と係合する状態で折り返すように
配列されている。この場合、各糸の折り返し位置が所定
の位置に位置決めされるとともに糸の真直度が向上し、
複合材としたときの物性が向上する。

【００７３】（２） 請求項３又は請求項４に記載の発
明において、前記各糸層は三次元繊維構造体の厚さ方向
の中立面に対してほぼ鏡面対称に配置されている。この
場合、複合材を形成した際に反りが生じ難い。

【００７４】（３） 請求項５に記載の発明において、
枠体の内側に立設支持された規制部材が積層糸群から押
し出された位置に、厚さ方向糸が折り返し状に挿入され
る。この場合、積層糸群の中間層を形成するとともにテ
ーパー部の途中で折り返すように配列された糸の折り返
し部が確実に厚さ方向糸と係合して位置決めされ、糸の
真直度が向上し、複合材としたときの物性が向上する。

【００７５】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１〜請求項４
に記載の発明によれば、他の複合材との接着性が向上
し、接着部での応力集中が起こり難い複合材を得ること
ができる。

【００７６】請求項２に記載の発明によれば、三次元繊
維構造体を構成するバイアス糸が、斜め方向からの力に
対して最も有効に機能する。請求項３に記載の発明によ
れば、複合材を形成した場合にテーパー部の表面を滑ら
かに形成し易くなり、表面を滑らかにする後加工の手間
が不要、又は少なくなる。

【００７７】請求項４に記載の発明によれば、第１の面
内配列糸又は第２の面内配列糸による糸層で最表層を形
成した場合と比較して、最表層に配列された糸の密度が
高くなり、表面の平滑性が向上する。また、最小の積層
構成として、プラス方向とマイナス方向の２層のバイア
ス糸層で成り立つため、先端を非常に薄くすることがで
き、接着効果を向上させることができる。

【００７８】請求項５に記載の発明によれば、他の複合
材との接着性が向上し、接着部での応力集中が起こり難
い複合材の骨格材として好適な三次元繊維構造体を効率
よく製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態の三次元繊維構造体の模式断面
図。

【図２】同じく模式斜視図。

【図３】積層糸群の形成に使用する治具の概略斜視図。

【図４】その分解斜視図。

【図５】厚さ方向糸挿入装置の概略平面図。

【図６】同じく概略側面図。

【図７】（ａ）〜（ｅ）は第１〜第５層の糸の配列状態
を示す模式図。

【図８】（ａ）〜（ｄ）は第１０〜第１３層の糸の配列
状態を示す模式図。

【図９】（ａ）〜（ｄ）は第１９〜第２２層の糸の配列
状態を示す模式図。

【図１０】 厚さ方向糸挿入装置の作用を説明する模式
斜視図。

【図１１】 押圧部材の概略斜視図。

【図１２】 押圧部材の作用を説明する模式断面図。

【図１３】 三次元繊維構造体の使用状態の一例を示す
模式斜視図。

【図１４】 別の三次元繊維構造体の模式斜視図。

【図１５】 別の三次元繊維構造体の模式斜視図。

【図１６】 ２個の複合材の接合状態を示す模式側面
図。

【図１７】 従来の三次元織物の織成状態を示す模式断
面図。

【図１８】 別の従来の三次元織物の模式断面図。

【図１９】 別の従来の繊維構造体の概略斜視図。

【符号の説明】

１…治具、２…支持体としての支持ベース、３…枠体、
５…規制部材としてのピン、６…規制部材としてのパイ
プ、３０…厚さ方向糸挿入針、ｘ…第１の面内配列糸、
ｙ…第２の面内配列糸、ｚ…厚さ方向糸、Ｂ1 ，Ｂ2 …
バイアス糸、Ｆ…積層糸群、Ｐ…抜け止め糸、Ｗ…三次
元繊維構造体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 徹 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工 業 株式会社 岐阜工場 内 (72)発明者 小野原 薫 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工 業 株式会社 岐阜工場 内 (56)参考文献 特開 平２−191743（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−221559（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−164619（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−220343（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−106139（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−292162（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D03D 25/00 B32B 5/02 D03D 41/00 D04H 3/07

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに直交する方向に折り返し状に配列
   された第１及び第２の面内配列糸により形成された複数
   の糸層と、前記両面内配列糸に対して交差する方向に折
   り返し状に配列されたバイアス糸により形成された複数
   の糸層と、前記各糸層と直交する方向に配列されて前記
   各糸層を結合する厚さ方向糸とを含む三次元繊維構造体
   であって、 少なくともその一端側がテーパー状に薄くなるように、
   かつ前記各面内配列糸及びバイアス糸の存在比率が三次
   元繊維構造体の厚さに関係なく所定の比率となるように
   形成されている三次元繊維構造体。
2. 【請求項２】 前記バイアス糸は前記第１及び第２の面
   内配列糸に対してほぼ±４５°の角度で交差するように
   配列されている請求項１に記載の三次元繊維構造体。
3. 【請求項３】 前記テーパー状の部分の少なくとも一方
   の最表層を構成する糸層は、テーパー状の部分の基端に
   連続する部分の最表層を構成する同じ糸層がテーパー状
   の部分の最先端まで配列されている請求項１又は請求項
   ２に記載の三次元繊維構造体。
4. 【請求項４】 最表層を構成する糸層はバイアス糸によ
   り形成されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に
   記載の三次元繊維構造体。
5. 【請求項５】 厚さ方向糸の挿入区域と対応する領域を
   囲むように規制部材が所定ピッチで配置可能な枠体と、
   該枠体の内側の所定位置に所定ピッチで規制部材を支持
   可能な支持体とを備えた治具を使用し、三次元繊維構造
   体のテーパー部と対応する枠体の内側の所定位置に所定
   ピッチで規制部材を立設支持した状態で、互いに直交す
   る方向に折り返し状に配列される第１及び第２の面内配
   列糸と、両面内配列糸に対して交差する方向に折り返し
   状に配列されるバイアス糸とを所定の規制部材と係合し
   て折り返すように所定の順序で配列して形成した糸層と
   を所定数積層して４軸配向となる積層糸群を形成した
   後、前記積層糸群を前記枠体に保持した状態で、１列に
   配置された複数の厚さ方向糸挿入針を厚さ方向糸ととも
   に積層糸群に一斉にかつ厚さ方向糸の保持部が積層糸群
   の外側に出るまで突き刺し、厚さ方向糸挿入針の突出側
   に厚さ方向糸のループを形成する工程と、前記ループに
   抜け止め糸を厚さ方向糸挿入針の配列方向に沿って挿通
   する工程と、前記ループに抜け止め糸が挿通された後、
   厚さ方向糸挿入針を引き戻して積層糸群を締付ける工程
   とを繰り返して厚さ方向糸を所定の挿入領域に挿入し、
   その後、積層糸群を前記治具から取り外すようにした三
   次元繊維構造体の製造方法。