JP7439665B2 - 芯材用前駆体、芯材及びその製造方法、繊維強化体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、芯材用前駆体、芯材及びその製造方法、繊維強化体及びその製造方法に関する。更に詳しくは、強化繊維を用いた芯材用前駆体、芯材及びその製造方法、繊維強化体及びその製造方法に関する。

従来、繊維強化プラスチックと称される繊維強化体（複合材料）が知られている。一般に、繊維強化プラスチックは、繊維集合体を芯材とし、この芯材にマトリックス材である樹脂（マトリックス樹脂）を含浸したのち硬化して得られる。芯材としては、例えば、複数本の強化繊維を引き揃えてなる繊維束を織って得られた織布や、強化繊維を一方向へのみ用いた一方向織物等が利用される。このような芯材を用いた技術としては、下記特許文献１及び２が知られている。

特開２０１３－０８２２２９号公報 特開２００５－３４９８２６号公報

芯材としては、従来、織物が多用されるが、織物を芯材に用いると、追従性が問題となる場合がある。即ち、１枚の織物を型内に敷いて樹脂含浸し、平板状の繊維強化体を得るのは容易である。これは得ようとする繊維強化体が実質的に２次元形状だからといえる。即ち、通常、芯材は、当初から２次元形状に形成されているため、２次元形状から２次元形状を得るという観点では問題を生じ難い。
これに対して、織物を半球状の型内に敷いて樹脂含浸し、半球状の繊維強化体を得ることは難しい。この際は、まず、織物を半球状に型内に敷く必要があるが、織物に含まれた繊維束は互いに拘束されているため、２次元形状の芯材を３次元形状へ変化させる際に、周長差の問題を生じ、皺を生じないように半球状に賦形することは困難である。更に、多くの織物製芯材は、繊維束の走行方向が重複しないよう、例えば、１層目と２層目との繊維束の走行方向が交差するように複層化されているため、より困難である。このように半球状の繊維強化体を得ることが難しいのは、２次元形状の芯材を３次元形状へ変化させる必要があるからであるといえる。

この点、例えば、特許文献１では、繊維束が解け切らないよう目止めを施しつつ、織物を所々切断することによって、繊維束の拘束を部分的に開放し、より複雑な型へも追従し易いようになされている。しかしながら、切断前の織物に比較すれば、高い自由度が得られるものの、依然として繊維束同士は織物内において拘束されているため、２次元形状を３次元形状へ変化させるという観点では改善の余地がある。また、特許文献２の芯材は、強化繊維束を経糸とし、ナイロン繊維を緯糸とすることによって、一方向織物が形成されている。この形態では、強化繊維束を経糸と緯糸との両方へ利用するのに比べると、繊維束同士の自由度は高くなるものの、緯糸による拘束は存在するため、繊維束が拘束されていることに変わりはなく、２次元形状を３次元形状へ変化させるという観点では改善の余地がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、容易な３次元展開を実現しながら、作成時に２次元形状として得ることができる芯材及びその製造方法を提供することを目的とする。更には、このような芯材を得るための芯材用前駆体を提供することを目的とする。また、このような芯材を用いた繊維強化体及びその製造方法を提供することを目的とする。

即ち、上記問題を解決するために、本発明は以下に示される。
［１］本発明の芯材用前駆体は、樹脂埋設されて繊維強化体を構成する芯材となる芯材用前駆体であって、
基層と、連続繊維を束ねてなる繊維束と、を有し、
前記繊維束が前記基層に縫着されてなる複数の縫着領域と、前記繊維束が縫着されずに前記基層から離間可能に配された非縫着領域と、を有し、
前記縫着領域は、前記繊維束が前記基層に対して複列に並ぶように平面状に縫着されてなり、
前記非縫着領域は、引き揃えられた複数本の前記繊維束から構成されて、隣り合った前記縫着領域同士を接続していることを要旨とする。
［２］本発明の芯材用前駆体は、前記縫着領域のうちの少なくとも１つが、互いに非平行な方向に延びた２以上の前記非縫着領域と接続されたものとすることができる。
［３］本発明の芯材用前駆体は、前記非縫着領域のうちの少なくとも１つが、隣り合った前記縫着領域同士を最短距離で接続しないように迂回接続しているものとすることができる。
［４］本発明の芯材の製造方法は、樹脂埋設されて繊維強化体を構成するための芯材の製造方法であって、
請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の芯材用前駆体から、前記非縫着領域を構成する前記基層を切除して、前記縫着領域同士を切り離す切離工程を備えることを要旨とする。
［５］本発明の芯材は、樹脂埋設されて繊維強化体を構成するための芯材であって、
複数の布片と、連続繊維を束ねてなる繊維束と、を有し、
前記繊維束が前記布片に対して複列に並ぶように平面状に縫着されてなる縫着面部を複数有し、
前記縫着面部のうちの少なくとも１つが、各前記縫着面部から導出され、且つ、引き揃えられた複数本の前記繊維束によって他の縫着面部と接続されていることを要旨とする。
［６］本発明の芯材は、前記縫着面部のうちの少なくとも１つは、前記繊維束が非平行な２以上の方向へ分岐導出されたものとすることができる。
［７］本発明の芯材は、複数の前記縫着面部のうちの少なくとも１対の縫着面部が、同一平面に含まれないように立体展開するための立体展開用芯材とすることができる。
［８］本発明の繊維強化体は、本発明の芯材と、前記芯材を埋設するマトリックス樹脂と、を有することを要旨とする。
［９］本発明の繊維強化体の製造方法は、本発明の芯材を用いた繊維強化体の製造方法であって、
複数の前記縫着面部のうちの少なくとも１対の縫着面部が、同一平面に含まれないように前記芯材を立体配置する立体配置工程と、
前記立体配置された前記芯材を樹脂埋設する樹脂埋設工程と、を備えることを要旨とする。

本発明の芯材用前駆体によれば、得られる芯材においては、容易な３次元展開を実現しながら、作成時に２次元形状として得ることができる。
本発明の芯材用前駆体において、非縫着領域のうちの少なくとも１つが、隣り合った縫着領域同士を最短距離で接続しないように迂回接続している場合には、３次元展開する際に必要となる長さを２次元形状内で形成できる。

本発明の芯材の製造方法によれば、容易な３次元展開を実現しながら、作成時に２次元形状として得ることができる。即ち、２次元形状に形成された芯材用前駆体から、非縫着領域を構成する基層を切除することによって、３次元展開可能な形状を容易に得ることができる。

本発明の芯材によれば、容易な３次元展開を実現しながら、作成時に２次元形状として得ることができる。
本発明の芯材は、複数の縫着面部のうちの少なくとも１対の隣り合った縫着面部が、互いに共通する１つの平面に含まれないように立体展開するための立体展開用芯材とすることができる。

本発明の繊維強化体によれば、周長差に起因する繊維束のゆがみを抑制することができ、優れた強度を得ることができる。
本発明の繊維強化体の製造方法によれば、周長差に起因する繊維束のゆがみを抑制された、優れた強度の繊維強化体を得ることができる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
本発明の芯材用前駆体の一例を示す説明図である。 繊維束の縫着態様のバリエーションを示す説明図である。 縫着領域と非縫着領域との接続態様のバリエーションを示す説明図である。 縫着領域における基層と繊維束との積層態様のバリエーションを示す説明図である。 ２つの縫着領域を接続する非縫着領域の接続態様のバリエーションを示す説明図である。 芯材用前駆体から芯材を得る過程を示す説明図である。 布片の形状による影響を説明する説明図である。 迂回接続した場合のメリットを説明する説明図である。 縫着領域と非縫着領域との接続態様のバリエーションを示す説明図である。 繊維強化体の一例の斜視状態を示す説明図である。 繊維強化体の断面形態のバリエーションを示す説明図である。

ここで示される事項は、例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
尚、図１（ｂ）では、縫糸を図示するが、その他の図では煩雑になるため縫糸の図示を省略する。また、図面における図１内の（ａ）図は、明細書内において図１（ａ）又は図１ａと記載する。

［１］芯材用前駆体
本発明の芯材用前駆体（１）は、樹脂埋設されて繊維強化体（３）を構成する芯材（２）となる前駆体である。
この芯材用前駆体（１）は、基層（１１）と、連続繊維を束ねてなる繊維束（１３）と、を有する。そして、繊維束（１３）が基層（１１）に縫着されてなる複数の縫着領域（１５Ａ）と、繊維束（１３）が縫着されずに基層（１１）から離間可能に配された非縫着領域（１５Ｂ）と、を有する。
このうち、縫着領域（１５Ａ）は、繊維束（１３）が基層（１１）に対して複列に並ぶように平面状に縫着されてなる。一方、非縫着領域（１５Ｂ）は、引き揃えられた複数本の繊維束（１３）から構成されて、隣り合った縫着領域（１５Ａ）同士を接続している（図１参照）。

芯材用前駆体１は、非縫着領域１５Ｂを構成する基層１１Ｂを切除することによって、芯材２となる前駆体である（図６参照）。
芯材２は、マトリックス樹脂５に埋設されて繊維強化体３を構成する（図１０及び図１１参照）。繊維強化体３では、マトリックス樹脂５が、芯材２の内部にまで含浸された状態で固定（硬化又は固化等）されることにより、全体として高い強度を有することとなる。即ち、マトリックス樹脂５のみからなる樹脂部材に比べて、樹脂内部に芯材２が加わることで、繊維強化体３は機械的強度が増強されたものとなる。

基層１１（図１参照）は、繊維束１３を固定するための層である。基層１１は、どのような構造を有してもよい。即ち、例えば、繊維集合体（織物、不織布、編物等）、金属シート（箔、板等）、樹脂シート（フィルム、板等）などが挙げられる。
また、これらの基層１１に対して、繊維束１３はどのように固定されてもよく、例えば、基層１１に対して、縫着、接着、融着等の手段によって固定できるが、本発明の芯材用前駆体１では、縫着によって固定される。このように繊維束１３を縫着するという観点から、基層１１は、織物であることが好ましい。基層１１が織物である場合には、繊維束を縫着し易いこと、縫着した際の縫糸１７に対する拘束が高いこと、基層１１としての柔軟性に優れること、更には、マトリックス樹脂（未固化物）を層内に含浸させ易いこと等の利点を有する。
尚、繊維束１３は、基層１１の一面のみに縫着されてもよいが、基層１１の両面に縫着されてもよい。

基層１１が織布（基布１１）であり、繊維束１３（強化繊維束）が基層１１に縫着された芯材２では、繊維束自体を織物にした芯材に比較して、繊維束にクリンプを生じることを防止できる。クリンプを有すると、クリンプを介して厚さ方向への力の伝達を生じるが、クリンプが抑制されることで、厚さ方向への力の伝達を抑制できる。従って、得られる繊維強化体３の厚さ方向の耐衝撃性をより高くすることができる。

また、縫着という手段によれば、縫糸１７のテンションによって、繊維束１３の拘束の程度を自在に制御できる。従って、例えば、基層１１に対して繊維束１３を強固に固定しながら、繊維束１３の可動性（基層１１に対する可動性、及び／又は、繊維束１３同士の間の可動性）を、繊維束を製織してなる織布芯材と比較して、より多く確保できる。その結果、基層１１（１１Ａ）と繊維束１３（１３Ａ）とで形成される縫着領域１５Ａの柔軟性を高く保つことができる。
基層１１として織布を用いる場合、この織布の構成は限定されないが、固定される繊維束１３よりも、繊度が低い構成糸によって織られた織物であることが好ましい。

また、基層１１として織布を用いる場合、この織布はどのような組織を有してもよいが、１×１、２×２、３×３等の平組織を有することが好ましい。この平組織は５×５よりも細かい組織が好ましく、４×４又はそれより細かい組織がより好ましく、３×３又はそれより細かい組織が更に好ましく、２×２又はそれより細かい組織が特に好ましい。

更に、基層１１を構成する構成糸には、繊維束１３を構成する強化繊維と同じ繊維を用いてもよいが、異なる繊維を用いることができる。具体的には、各種の樹脂繊維及び植物性繊維等を用いることができる。このうち樹脂繊維を構成する樹脂としては、ポリアミド（脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド等）、ポリエステル（芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を有するポリエステル等）等を利用できる。また、植物繊維としては、綿繊維及び麻繊維等を用いることができる。
また、基層１１が織布である場合、その目付は、限定されないが、例えば、１ｇ／ｍ^２以上１０００ｇ／ｍ^２以下（更には、５０ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下）とすることができる。

繊維束１３（図１ｂ及び図１ｃ参照）は、連続繊維を束ねてなる繊維の束である。繊維束１３を構成する連続繊維としては強化繊維を含むことが好ましい。繊維束１３は、強化繊維のみから構成されてもよく、強化繊維以外の繊維（非強化繊維）を含んでもよい。但し、非強化繊維を含む場合、繊維束１３全体１００質量％に対して１０質量％以下であることが好ましい。繊維束１３、及び、この繊維束１３を構成する連続繊維は、撚りを有してもよいし、有さなくてもよい。
また、繊維束１３は、どのように束化されていてもよい。複数の連続繊維が単に引き揃えただけの状態であってもよいし、糸（束化用の糸）を用いて複数の連続繊維が結束されていてもよいし、接着剤、粘着剤、熱融着剤等の他剤を介して連続繊維同士が結着されて束化されていてもよいし、その他の方法によって束化されていてもよい。

１本の繊維束１３を構成する連続繊維の本数は限定されないが、例えば、３０００本以上とすることができる。繊維束１３を構成する連続繊維の本数が３０００本以上であることにより、柔軟でありながら芯材として優れた強度を発揮させることができる。この本数は限定されないが、例えば、３０００本以上１０００００本以下とすることができ、更に５０００本以上７００００本以下とすることができ、更に７０００本以上５００００本以下とすることができ、更に１００００本以上３００００本以下とすることができる。

また、繊維束１３を扱う際の作業性を考慮した場合、１本の繊維束１３を構成する連続繊維の本数が多い繊維束（太束）を用いることができる。この場合、１本の繊維束１３を構成する連続繊維の本数は、例えば、３００００本以上とすることができ、更に４００００本以上とすることができ、更に６００００本以上とすることができる。一方、１本の繊維束１３を構成する連続繊維の本数は、例えば、１５０００００本以下、更に１００００００本以下とすることができる。

連続繊維は、無機材料繊維であってもよく、有機材料繊維であってもよく、これらを併用してもよい。無機材料繊維としては、炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維）、ガラス繊維、金属繊維などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。また、有機材料繊維としては、芳香族ポリアミド（アラミド繊維、商品名「ケブラー」等）、ポリベンズアゾール樹脂繊維（ポリ－パラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、商品名「ザイロン」等）などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。

連続繊維の繊維形態は限定されず、スパンヤーンであってもよく、フィラメントヤーンであってもよく、これらの併用形態であってもよいが、これらのなかでは、フィラメントヤーンであることが好ましい。更に、連続繊維は、モノフィラメントであってもよく、マルチフィラメントであってもよく、これらを併用してもよい。

縫着領域１５Ａ（図１ｂ参照）は、繊維束１３が基層１１に縫着されてなる領域である。即ち、基層１１のうちの繊維束１３が縫着された部位の基層１１Ａと、繊維束１３のうちの基層１１に縫着された部位の繊維束１３Ａとから、構成される。芯材用前駆体１は、この縫着領域１５Ａを複数有し、隣り合った縫着領域１５Ａ同士は、縫着されていない繊維束１３によって接続される（図３参照）。換言すれば、隣り合った縫着領域１５Ａ同士は、この縫着領域１５Ａを構成する繊維束１３から延長されている縫着されていない繊維束１３Ｂによって連接される。
更に、縫着領域１５Ａは、繊維束１３が基層１１に対して複列に並ぶように平面状に縫着されてなる（図１ｂ参照）。即ち、縫着領域１５Ａは、平略平面状に形成された領域である。即ち、芯材として３次元化した場合に、平面状に存在できる箇所において、繊維束１３が基層１１に対して集積した領域であるということができる。

縫着領域１５Ａにおいて、基層１１Ａに対して繊維束１３Ａは、どのように縫着されていてもよいが、通常、縫糸１７によって基層１１Ａへ縫い付けられて縫着される（図１ｂ参照）。
更に、縫着領域１５Ａにおいて、繊維束１３Ａは、どのように縫着して、基層１１Ａに対して複列に並ぶように平面状に配置してもよいが、例えば、所定面を埋めるように複数本の繊維束１３Ａを引き揃えて縫着することができる（図２ａ参照）。更に、繊維束１３Ａを折りたたんで所定面を埋めるように縫着することができる。より具体的には、１本の繊維束１３Ａを蛇腹状に折り畳んで配置することができる（図２ｂ参照）。また、螺旋状（円螺旋、多角形螺旋等）に巻回することによって折り畳んで配置することができる（図２ｃ参照）。
これらの縫着態様は、１種のみを用いてよく２種以上を併用してもよい。また、当然ながら、これら以外の縫着態様を利用できる。

更に、本発明の芯材用前駆体１では、複数ある縫着領域１５Ａのうちの少なくとも１つは、互いに非平行な方向に延びた２以上の非縫着領域１５Ｂと接続された形態にすることができる（図３ｂ及び図３ｃ参照）。
例えば、図３（ａ）の縫着領域１５Ａは、互いに平行な方向に延びた２つの非縫着領域１５Ｂと接続された態様を示している。これに対して、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、互いに非平行な方向に延びた２以上の非縫着領域１５Ｂと接続された態様を示す。即ち、図３（ｂ）は、互いに非平行な方向に延びた２つの非縫着領域１５Ｂと接続された態様を示しており、図３（ｃ）は、互いに非平行な方向に延びた３つの非縫着領域１５Ｂと接続された態様を示している。
尚、これらの図３（ｂ）及び図３（ｃ）において互いに非平行な方向は、各々略直角に示しているが、これは例示であり、２つの非縫着領域１５がなす角度は、１８０度以外の角度であればどのような角度であってもよい。

このように、非平行な方向に延びる２以上の非縫着領域１５Ｂが存在する場合、中継ポイントとして、縫着領域１５Ａを利用できる。とりわけ、互いに非平行な方向に延びた２以上の非縫着領域１５Ｂと接続される全ての領域に、縫着領域１５Ａを形成することが好ましい。これにより、高い強度を実現できる芯材を得ることができる。
このように縫着領域１５Ａは、方向変化用の領域として利用でき、更には、複数の方向へ延びる非縫着領域１５Ｂ同士のハブとして利用することができる。

尚、繊維束１３Ａの縫着は、基層１１Ａに対して１層となるように敷き詰めて（図４ａ参照）縫着してもよいし、２層以上となるように複層に敷き詰めて縫着してもよい（図４ｂ参照）。更には、基層１１Ａの表裏に各々敷き詰めて（図４ｃ参照）縫着してもよい。
また、上述のように、２層以上に敷き詰めて縫着する場合（図４ｂ参照）や、表裏に敷き詰めて縫着する場合（図４ｃ参照）には、一層を構成する繊維束１３Ａの配列方向と、隣接される他層を構成する繊維束１３Ａの配列方向と、は平行に配置してもよいが、配列方向が異なるように、交差させて配置できる。この場合、例えば、交差角度は９０度以下（０度＜θ≦９０度）とすることができる。

非縫着領域１５Ｂ（図１ｃ参照）は、基層１１に対して、繊維束１３が縫着されておらず、基層１１から繊維束１３が離間可能に配された領域である。即ち、非縫着領域１５Ｂにおいて、繊維束１３（繊維束１３Ｂ）は、基層１１（基層１１Ｂ）に対して縫着されておらず、基層１１（基層１１Ｂ）と繊維束１３（繊維束１３Ｂ）とは離間可能な状態である。通常、縫着領域１５Ａ同士の間に挟まれているために、非縫着領域１５Ｂに配されている繊維束１３Ｂは、その位置が凡そ決定されている状態となる。

非縫着領域１５Ｂは、隣り合った縫着領域１５Ａ同士を最短距離で接続する態様（図５ａ参照）であってもよいが、隣り合った縫着領域１５Ａ同士を最短距離で接続しないように迂回接続した迂回接続部１５Ｂｘとすることができる（図５ｂ、図５ｃ及び図１参照）。迂回接続することにより、３次元展開する際に必要となる長さを２次元形状内に自在に集約して形成することができる。即ち、芯材２となった場合に、３次元形状へと展開される際に必要となる様々な長さの接続長を、狭い面積の２次元化された芯材用前駆体１内において形成することができる。

迂回接続部１５Ｂｘの形態は限定されず、様々な態様とすることができる。即ち、例えば、図５ｂ及び図５ｃに示すように、隣り合った２つの縫着領域１５Ａの間で繊維束１３（繊維束１３Ｂ）がＵ字形状となるように配置することにより迂回接続部１５Ｂｘを形成できる。その他、図２において説明した繊維束１３を縫着の場合と同様に、繊維束１３を縫着せず、非縫着領域１５Ｂとなる基層１１Ｂ上に配置することにより迂回接続部１５Ｂｘを形成できる。即ち、繊維束１３を蛇腹状に折り畳んで配置することや、繊維束１３を螺旋状（円螺旋、多角形螺旋等）に巻回することによって折り畳んで配置することによって、迂回接続部１５Ｂｘを形成できる。

尚、非縫着領域１５Ｂは、繊維束１３Ｂと基層１１Ｂとが離間可能にされた領域であるが、その全域において完全に離間可能である必要はない。即ち、繊維束１３Ｂが基層１１Ｂに対して平面状に縫着されなければ、必要に応じて、仮止めをすることができる。
例えば、芯材用前駆体１を作成する際や、芯材用前駆体１から芯材２を作成する際などの作業性等の観点からは、非縫着領域１５Ｂにおいて、繊維束１３Ｂが基層１１Ｂに対して固定されている方が作業し易い状況が考え得る。このような要求からは、一時的に、繊維束１３Ｂを基層１１Ｂに対して固定することができる。

具体的には、１つの非縫着領域１５Ｂを構成する繊維束１３Ｂが複数存在する場合に、繊維束１３Ｂ同士がばらばらにならないように、糸を用いて複数の繊維束１３Ｂを結束することができる（図５ｃ参照）。また、縫糸１７１によって、複数の繊維束１３Ｂを、基層１１Ｂに対して仮止め（仮縫い）することもできる（図５ｃ参照）。仮止めする場合には、事後に縫糸１７１を取り外し易いように、縫い数を少なくしたり、縫込む糸数を減じたりすることが好ましい。

また、縫糸１７１を用いて結束したり、仮止めしたりすると、事後に縫糸１７１を各々除去することになり、その作業が煩雑である場合には、例えば、水溶性のり等のように、事後に一括して除去できる接着剤を用いて結束（繊維束１３Ｂ同士を束ねること）したり、仮止め（繊維束１３Ｂを基層１１Ｂへ固定すること）することもできる。
このような結束や仮止めの要求は、非縫着領域１５Ｂのなかでも、上述した迂回接続部１５Ｂｘにおいてより高い場合がある。即ち、迂回接続部１５Ｂｘでは、基層１１Ｂから繊維束１３Ｂがより浮き易くなるからである。従って、迂回接続部１５Ｂｘにおいて、より好適に結束や仮止めを行うことができる。

［２］芯材の製造方法
本発明の芯材の製造方法は、樹脂埋設されて繊維強化体（３）を構成するための芯材（２）の製造方法であって、
前述した本発明の芯材用前駆体（１）から、非縫着領域（１５Ｂ）を構成する基層（１１Ｂ）を切除して、縫着領域（１５Ａ）同士を切り離す切離工程（Ｒ１）を備えることを特徴とする（図６参照）。
尚、図６においては、図６ａは芯材用前駆体１を示しており、図６ｂは芯材２を示しており、図６ｃは基層１１Ｂを示しており、図６ｄは芯材２を３次元展開した状態を示している。

芯材（図６ｂ）の製造方法において、芯材用前駆体１（図６ａ）や、芯材用前駆体１が備える各部については、前述した通りである。
切離工程Ｒ１は、非縫着領域１５Ｂを構成する基層１１Ｂ（図６ｃ）を切除して、縫着領域１５Ａ同士を切り離す工程である。切離工程Ｒ１は、基層１１から、基層１１Ｂを切除することができればよく、その具体的な手段等は限定されない。通常、刃物（鋏、カッター、切断型等）を用いて切除することができる。

このように、芯材用前駆体１として前駆体を形成した後、芯材用前駆体１から不要部を切除して、芯材２を製造することで、互いに分離されたばらばらに存在する布片１１Ａに対して繊維束１３を縫着する必要がないため、芯材２（図６ｂ）の製造を容易にすることができる。更に、最終的に切除される基層１１Ｂ（図６ｃ）であっても、前述の通り、繊維束１３Ｂの仮止め等に活用することができるため、基層１１を用いて芯材用前駆体１を経由して、芯材２を得ることにより、優れた作業性を実現できる。
尚、当然ながら、上述のように、結果的に、芯材２として不要となる基層１１Ｂを除去することができればよい。従って、刃物を用いて切除する以外に、例えば、レーザーによって基層１１Ｂを焼失させること等も可能である。

［３］芯材
本発明の芯材（２）は、樹脂埋設されて繊維強化体（３）を構成するための芯材（２）であって、
複数の布片（１１Ａ）と、連続繊維を束ねてなる繊維束（１３）と、を有し、
繊維束（１３）が布片（１１Ａ）に対して複列に並ぶように平面状に縫着されてなる縫着面部（１５Ａ）を複数有し、
縫着面部（１５Ａ）のうちの少なくとも１つが、各縫着面部（１５Ａ）から導出され、且つ、引き揃えられた複数本の繊維束（１３）によって他の縫着面部（１５Ａ）と接続されていることを特徴とする。

縫着面部１５Ａは、前述した芯材用前駆体１における縫着領域１５Ａに対応する。従って、縫着面部１５Ａを構成する布片１１Ａは、前述した芯材用前駆体１における基層１１Ａに対応し、縫着面部１５Ａを構成する繊維束１３Ａは、前述した芯材用前駆体１における繊維束１３Ａに対応する。これら各々については、前述した通りである。

また、本発明の芯材２は、縫着面部１５Ａのうちの少なくとも１つが、各縫着面部１５Ａから導出され、且つ、引き揃えられた複数本の繊維束１３（繊維束１３Ｂ）によって他の縫着面部１５Ａと接続されている（図７ａ参照）。
即ち、例えば、繊維束１３のうち、布片１１Ａに縫着された部位が「繊維束１３Ａ」となり、縫着されるべき布片１１Ａを有さない部位が「繊維束１３Ｂ」となっている。このように、隣り合った２つの縫着面部１５Ａが、繊維束１３Ｂによって接続された態様を有することにより、配置の自由度が高い隣り合った２つの縫着面部１５Ａを得ることができ、その結果、容易に３次元展開できる芯材２とすることができる。

即ち、図７ｂに示すように、領域Ａ_１と領域Ａ_２とに共通する布片１１を有する場合、領域Ａ_１と領域Ａ_２とは、繊維束１３及び布片１１によっても接続されているため、領域Ａ_１と領域Ａ_２とを個別に自由に配置することが難しい。即ち、布片１１によって平面的に固定されるため、布片１１による拘束規制が少ない方向へしか領域Ａ_１と領域Ａ_２とを動かすことができず、自由な配置が阻害されてしまう。
これに対して、図７ａに示す本発明の芯材２では、縫着面部１５Ａ_１と縫着面部１５Ａ_２とに共通する布片１１を有さず、縫着面部１５Ａ_１と縫着面部１５Ａ_２とは、繊維束１３のみによって接続されている。更に、繊維束１３Ｂは、繊維が引き揃えられた繊維束の集合体であるため、平面的な拘束を有していない。このため、縫着面部１５Ａ_１と縫着面部１５Ａ_２とは、共通する布片１１を備える場合に比べて、個別に自由に動かし、配置することができる。

更に、図８ａは、図５ｂに示した迂回接続部１５Ｂｘを有する芯材用前駆体１から、不要部である基層１１Ｂを切除した状態を表わす。換言すると、縫着面部１５Ａ_１と縫着面部１５Ａ_２とが、迂回接続部１５Ｂｘを構成していた繊維束１３Ｂｘによって接続された状態を表わしている。そして、繊維束１３Ｂｘは、図８ｂに示すように、基層１１Ｂを切除することによって、引延ばすことができる。即ち、３次元展開する際に必要となる長さをより狭い面積の２次元面内に集約したから開放することで、芯材２は、各々の縫着面部１５Ａ同士の間に必要な長さの接続を得ることができる。

また、縫着面部１５Ａは、通常、少なくとも１方向へ延びる繊維束１３（繊維束１３Ｂ）と接続されるが、２以上の方向へ延びる繊維束１３Ｂと接続することができる。繊維束１３Ｂが２以上の方向へ分岐される場合、例えば、図９ａに示すように、平行な２以上の方向へ分岐導出された形態にすることができる。
更に、非平行な２以上の方向へ分岐導出された形態にすることもできる（図９ｂ及び図９ｃ）。例えば、図９（ｂ）は、繊維束１３Ｂが非平行な２つの方向へ分岐導出された縫着面部１５Ａを示し、図９（ｃ）は、繊維束１３Ｂが非平行な３つの方向へ分岐導出された縫着面部１５Ａを示している。

これらの図９（ｂ）及び図９（ｃ）において互いに非平行な方向は、各々略直角に示しているが、これは例示であり、２つの繊維束１３Ｂがなす角度は、１８０度以外の角度であればどのような角度であってもよい。
このように、非平行な方向に延びる２以上の繊維束１３Ｂが分岐導出されている場合、縫着面部１５Ａは、繊維束１３の中継ポイントとして機能することになる。

本発明の芯材２は、図６ｄに示すように、複数の縫着面部１５Ａのうちの少なくとも１対の縫着面部１５Ａが、同一平面に含まれないように立体展開するための立体展開用芯材にすることができる。即ち、通常、芯材２は、複数の縫着面部１５Ａを有する。そして、全ての縫着面部１５Ａは、同一平面に含まれてもよい。この場合、通常、２次元形状の繊維強化体３が形成されることになる。これに対し、本発明の芯材２は、少なくとも１対の縫着面部１５Ａが、同一平面に含まれないように立体展開することができる。

図６ｄは、半球儀に内接（又は外接）するように、展開された芯材２を例示している。そして、縫着面部１５Ａのうち、縫着面部１５Ａ_Ｔは、半球儀の天頂に対応し、縫着面部１５Ａ_Ｅは、半球儀の東端に対応し、縫着面部１５Ａ_Ｗは、半球儀の西端に対応し、縫着面部１５Ａ_Ｓは、半球儀の南端に対応し、縫着面部１５Ａ_Ｎは、半球儀の北端に対応している。これらの５つの縫着面部１５Ａは、いずれも互いに同一平面に含まれないように立体展開された例である。即ち、縫着面部１５Ａ_Ｅ、１５Ａ_Ｗ、１５Ａ_Ｓ及び１５Ａ_Ｗの４つの縫着面部は、各々、図９（ｃ）に示す接続態様を有し、互いに、繊維束１３Ｂによって円形になるように接続されるとともに、各々、縫着面部１５Ａ_Ｔとも接続されている。

［４］繊維強化体
本発明の繊維強化体（３）は、前述した本発明の芯材（２）と、芯材（２）を埋設するマトリックス樹脂（５）と、を有することを特徴とする（図１０及び図１１参照）。
芯材２については、前述した通りである。

繊維強化体３において、マトリックス樹脂５は、芯材２を埋設している樹脂である。より具体的には、芯材２の内部に行きわたるように含浸されて固定（硬化性樹脂である場合には硬化、熱可塑性樹脂である場合には固化）された樹脂である。このマトリックス樹脂５の含浸方法及び固定方法は、従来公知の各種方法を利用できる。

マトリックス樹脂５の種類は限定されず、種々の樹脂を利用できる。即ち、硬化性樹脂を用いてもよく、熱可塑性樹脂を用いてもよく、これらを併用してもよい。硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂（硬化性ポリエステル樹脂）、ウレタン樹脂等が挙げられる。一方、熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂（熱可塑性ポリエステル樹脂）、ポリアミド樹脂等が挙げられる。

また、芯材２は、図１１（ａ）に例示するように、基層１１と、基層１１の一面に一部のみが縫着された繊維束１３とで構成された１層の片面芯材２のみを配置してもよいし、図１１（ｂ）に例示するように、上述の片面芯材２を基層１１同士が対向されるように向かい合わせて配置してもよい。このように片面芯材を２層用いる場合には、基層１１同士を対面させることにより、得られる繊維強化体３の耐衝撃性を効率的に向上させることができる。

本発明の繊維強化体３の形状、大きさ及び厚さ等の寸法は特に限定されず、その用途も特に限定されない。この繊維強化体は、例えば、自動車、鉄道車両、船舶及び飛行機等の外装材、内装材、構造材（ボディシェル、車体、航空機用胴体）及び衝撃吸収材等として用いることができる。これらのうち自動車用品としては、自動車用外装材、自動車用内装材、自動車用構造材、自動車用衝撃吸収材、エンジンルーム内部品等が挙げられる。
具体的には、バンパー、スポイラー、カウリング、フロントグリル、ガーニッシュ、ボンネット、トランクリッド、カウルルーバー、フェンダーパネル、ロッカーモール、ドアパネル、ルーフパネル、インストルメントパネル、センタークラスター、ドアトリム、クオータートリム、ルーフライニング、ピラーガーニッシュ、デッキトリム、トノボード、パッケージトレイ、ダッシュボード、コンソールボックス、キッキングプレート、スイッチベース、シートバックボード、シートフレーム、アームレスト、サンバイザ、インテークマニホールド、エンジンヘッドカバー、エンジンアンダーカバー、オイルフィルターハウジング、車載用電子部品（ＥＣＵ、ＴＶモニター等）のハウジング、エアフィルターボックス、ラッシュボックス等のエネルギー吸収体、フロントエンドモジュール等のボディシェル構成部品などが挙げられる。

更に、例えば、建築物及び家具等の内装材、外装材及び構造材等が挙げられる。即ち、ドア表装材、ドア構造材、各種家具（机、椅子、棚、箪笥等）の表装材、構造材、更には、ユニットバス、浄化槽などとすることができる。その他、包装体、収容体（トレイ等）、保護用部材及びパーティション部材等として用いることもできる。また、家電製品（薄型ＴＶ、冷蔵庫、洗濯機、掃除機、携帯電話、携帯ゲーム機、ノート型パソコン等）の筐体及び構造体などの成形体とすることもできる。

［５］繊維強化体の製造方法
前述した本発明の芯材（２）を用いた繊維強化体（３）の製造方法であって、
複数の縫着面部（１５Ａ）のうちの少なくとも１対の隣り合った縫着面部（１５Ａ）が、同一平面に含まれないように芯材（２）を立体配置する立体配置工程と、
立体配置された芯材（２）を樹脂埋設する樹脂埋設工程と、を備えることを特徴とする。

繊維強化体の製造方法については、従前に説明した事項の通りである。また、上記工程のうち、立体配置工程では、立体配置した芯材２を固定するため工程及び手段を備えることができる。
例えば、図１０に例示される半球状の繊維強化体３を、図６（ｂ）に示す芯材２から得るには、図６（ｂ）に示す平面形状（２次元形状）の芯材２を、図６（ｄ）に示す立体形状へと展開した後、この芯材２の形状を維持するために、種々の治具や、接着剤などを利用することができる。

即ち、例えば、図６（ｄ）に示す立体形状へと展開した場合、展開状態の芯材２を、半球儀の内面へ貼り付けて固定することができる。同様に、半球儀の外側へ貼り付けて固定することができる。固定する際には、粘着テープや接着剤等を利用できる。その後、芯材２を第１の半球儀の内面へ貼り付けて固定した場合には、第１の半球儀の内側へ、中子としてより小さな第２の半球儀を挿入し、第１の半球儀と第２の半球儀との間に形成されるクリアランスにマトリックス樹脂５を充填して、繊維強化体３を得ることができる。
同様に、展開状態の芯材２を第１の半球儀の外側へ貼り付けて固定した場合には、第１の半球儀の外側へ、外型としてより大きな第２の半球儀を被せて、第１の半球儀と第２の半球儀との間に形成されるクリアランスにマトリックス樹脂５を充填して、繊維強化体３を得ることができる。

本方法では、上記工程以外にも他工程を備えることができる。他工程としては、例えば、芯材用前駆体１を得る芯材用前駆体形成工程、芯材用前駆体１から芯材２を得るための切離工程、樹脂埋設した後、樹脂を固化する固化工程、固化された樹脂の不要部を除去する成形工程等の工程が挙げられる。これらの工程は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
［１］繊維強化体の作製
（１）使用材料について
基層１１：植物繊維布（紡績綿繊維を製織した織布）。
繊維束１３：炭素繊維を１２０００本引き揃えた繊維束（１２Ｋのマルチフィラメント）。
縫糸１７：樹脂繊維（ポリエステル製単繊維を用いたマルチフィラメント）。

（２）芯材用前駆体１の作製
繊維束１３を縫糸１７により１．７ｍｍピッチで基層１１のうちの必要箇所のみ縫着して、図６（ａ）に示す芯材用前駆体１を得た。

（３）芯材２の作製
上記（２）で得られた芯材用前駆体１から、図６（ｃ）に示す基層１１Ｂを切除して、図６（ｂ）に示す芯材２を得た。

（４）繊維強化体の作製
上記（３）までに得られた芯材２を立体展開して、図６（ｄ）の形状を維持した後、マトリックス樹脂となる未硬化エポキシ樹脂（ナガセケムテックス株式会社製、品番「ＸＮＲ６８３０」）を減圧下においてプレスしながら含浸させた後、硬化させて（ＲＴＭ工法）、図１０に示す繊維強化体３を得た。

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述及び図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的及び例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料及び実施例を参照したが、本発明をここに掲げる開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

１；芯材用前駆体、
１１；基層、
１１Ａ；基層（縫着領域を構成する基層）、布片、
１１Ｂ；基層（非縫着領域を構成する基層）、
１３；繊維束、
１３Ａ；繊維束（縫着領域を構成する繊維束）、
１３Ｂ；繊維束（非縫着領域を構成する繊維束）、
１５Ａ；縫着領域、縫着面部、
１５Ｂ；非縫着領域、
１５Ｂｘ；迂回接続部、
１７；縫糸、
２；芯材、
３；繊維強化体、
５；マトリックス樹脂。

Claims (9)

1. 樹脂埋設されて繊維強化体を構成する芯材となる芯材用前駆体であって、
   基層と、連続繊維を束ねてなる繊維束と、を有し、
   前記繊維束が前記基層に縫着されてなる複数の縫着領域と、前記繊維束が縫着されずに前記基層から離間可能に配された非縫着領域と、を有し、
   前記縫着領域は、前記繊維束が前記基層に対して複列に並ぶように平面状に縫着されてなり、
   前記非縫着領域は、引き揃えられた複数本の前記繊維束から構成されて、隣り合った前記縫着領域同士を接続しており、
   前記縫着領域のうちの少なくとも１つが、互いに非平行な方向に延びた２以上の前記非縫着領域と接続されていることを特徴とする芯材用前駆体。
2. 前記非縫着領域のうちの少なくとも１つが、隣り合った前記縫着領域同士を最短距離で接続しないように迂回接続している請求項１に記載の芯材用前駆体。
3. 樹脂埋設されて繊維強化体を構成する芯材となる芯材用前駆体であって、
   基層と、連続繊維を束ねてなる繊維束と、を有し、
   前記繊維束が前記基層に縫着されてなる複数の縫着領域と、前記繊維束が縫着されずに前記基層から離間可能に配された非縫着領域と、を有し、
   前記縫着領域は、前記繊維束が前記基層に対して複列に並ぶように平面状に縫着されてなり、
   前記非縫着領域は、引き揃えられた複数本の前記繊維束から構成されて、隣り合った前記縫着領域同士を接続しており、
   前記非縫着領域のうちの少なくとも１つが、隣り合った前記縫着領域同士を最短距離で接続しないように迂回接続していることを特徴とする芯材用前駆体。
4. 樹脂埋設されて繊維強化体を構成するための芯材の製造方法であって、
   請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の芯材用前駆体から、前記非縫着領域を構成する前記基層を切除して、前記縫着領域同士を切り離す切離工程を備えることを特徴とする芯材の製造方法。
5. 樹脂埋設されて繊維強化体を構成するための芯材であって、
   複数の布片と、連続繊維を束ねてなる繊維束と、を有し、
   前記繊維束が前記布片に対して複列に並ぶように平面状に縫着されてなる縫着面部を複数有し、
   前記縫着面部のうちの少なくとも１つが、各前記縫着面部から導出され、且つ、引き揃えられた複数本の前記繊維束によって他の縫着面部と接続されていることを特徴とする芯材。
6. 前記縫着面部のうちの少なくとも１つは、前記繊維束が非平行な２以上の方向へ分岐導出されたものである請求項５に記載の芯材。
7. 複数の前記縫着面部のうちの少なくとも１対の縫着面部が、同一平面に含まれないように立体展開するための立体展開用芯材である請求項５又は６に記載の芯材。
8. 請求項５乃至７のうちのいずれかに記載の芯材と、前記芯材を埋設するマトリックス樹脂と、を有することを特徴とする繊維強化体。
9. 請求項５乃至７のうちのいずれかに記載の芯材を用いた繊維強化体の製造方法であって、
   複数の前記縫着面部のうちの少なくとも１対の縫着面部が、同一平面に含まれないように前記芯材を立体配置する立体配置工程と、
   前記立体配置された前記芯材を樹脂埋設する樹脂埋設工程と、を備えることを特徴とする繊維強化体の製造方法。

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