WO2023204058A1 - 繊維構造体及び繊維強化複合材 - Google Patents

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WO2023204058A1
WO2023204058A1 PCT/JP2023/014409 JP2023014409W WO2023204058A1 WO 2023204058 A1 WO2023204058 A1 WO 2023204058A1 JP 2023014409 W JP2023014409 W JP 2023014409W WO 2023204058 A1 WO2023204058 A1 WO 2023204058A1
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yarn
interlayer binding
fiber structure
yarns
interlayer
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PCT/JP2023/014409
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康平 森
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株式会社豊田自動織機
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Definitions

  • the present disclosure relates to a fiber structure and a fiber reinforced composite material.
  • the fiber structure described in Patent Document 1 includes a plurality of first yarns whose main yarn axes extend in a first direction and a plurality of second yarns whose main yarn axes extend in a second direction orthogonal to the first direction. Be prepared. The plurality of first threads are arranged in the second direction. The plurality of second threads are arranged in the first direction. Further, the fibrous structure described in Patent Document 1 includes a heat-fusible yarn containing heat-fusible fibers. By welding the heat-fusible yarn at the location where the first yarn and the second yarn intersect, misalignment of the first yarn and the second yarn in the fiber structure is suppressed.
  • the fiber structure it is desired to suppress fraying of the second yarn from the end of the fiber structure in the first direction.
  • the heat-fusible yarn described in Patent Document 1 is provided at the end of the fiber structure in the first direction and this heat-fusible yarn is welded to the first yarn and the second yarn, the second yarn fraying can be suppressed.
  • a process of welding the heat-fusible yarn to the first thread and the second thread is required, which increases the number of man-hours involved in manufacturing the fiber structure. . It is desirable to suppress fraying from the ends of the fibrous structure while suppressing an increase in the number of man-hours involved in manufacturing the fibrous structure.
  • a fibrous structure includes a plurality of fiber layers laminated in a lamination direction, and a plurality of interlayer binding yarns that connect the plurality of fiber layers in the lamination direction,
  • the layer includes a plurality of first yarn layers and one or more second yarn layers located between the first yarn layers in the lamination direction, and each of the first yarn layers is arranged in the first direction.
  • the yarn main axis includes a plurality of first yarns extending, the plurality of first yarns are arranged in a second direction perpendicular to the first direction, and the first yarns are arranged at both ends of the fiber structure in the lamination direction, respectively.
  • each of the second yarn layers includes a plurality of second yarns with yarn main axes extending in the second direction, and the plurality of second yarns do not intertwine with the first yarn and
  • the interlayer binding yarns are arranged in a first direction, and each of the interlayer binding yarns is adjacent to the second yarn in the first direction, has a main yarn axis extending in the second direction, and has both ends of the fiber structure in the lamination direction.
  • the fibrous structure is engaged with the first yarn of the first yarn layer located in the first direction, and the fibrous structure has a central region including the center of the fibrous structure in the first direction; two end regions each including both ends of the body, each end region being adjacent to the central region in the first direction, the plurality of second threads comprising: including a plurality of end second yarns located at the ends of the central region in the first direction, each second yarn layer including the end second yarns, and each second yarn layer including the end second yarns located at the ends of the central region and the two end regions
  • Each of the interlayer binding yarns includes the plurality of interlayer binding yarns, and the plurality of interlayer binding yarns located in each end region are the most end in the first direction among the interlayer binding yarns included in the fiber structure.
  • the interlayer binding yarn includes two interlayer binding yarns that are intertwined with the first yarn through different paths in a cross section of the fiber structure perpendicular to the first direction, and A pitch interval in the first direction between the interlayer binding yarns in the end region is smaller than a pitch interval in the first direction between the interlayer binding yarns in the central region.
  • a fiber-reinforced composite material includes the above-mentioned fibrous structure and a matrix material impregnated into the above-mentioned fibrous structure.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a fiber reinforced composite material according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a fiber structure according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a top view of the fibrous structure of FIG. 2; 4 is an end view taken along line 4-4 in FIG. 3.
  • FIG. 4 is an end view taken along line 5-5 in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line 6-6 in FIG. 3.
  • FIG. It is a top view which shows the fiber reinforced composite material in the 1st modification. It is a top view for demonstrating the manufacturing method of the fiber structure in the 2nd modification.
  • the fiber reinforced composite material 10 includes a fiber structure 11 and a matrix resin Ma that is a matrix material impregnated into the fiber structure 11.
  • the fiber structure 11 is a reinforced base material of the fiber reinforced composite material 10.
  • Matrix resin Ma is, for example, a thermosetting resin. Examples of the thermosetting resin include epoxy resin, vinyl ester resin, unsaturated polyester resin, and phenol resin.
  • the fiber reinforced composite material 10 is formed by impregnating the fiber structure 11 with a thermosetting resin using an RTM (Resin Transfer Molding) method.
  • the fiber structure 11 includes a plurality of fiber layers 20.
  • the plurality of fiber layers 20 are stacked in the stacking direction Z.
  • the structure of the fiber structure 11 remains the same before and after the matrix material is thermally cured.
  • the fiber structure 11 will be explained as being placed in a horizontal plane.
  • the direction along the horizontal plane is indicated by the X axis and the Y axis
  • the direction perpendicular to the horizontal plane is indicated by the Z axis.
  • the X-axis, Y-axis, and Z-axis are orthogonal to each other.
  • the direction parallel to the X axis is also referred to as the first direction X.
  • the direction parallel to the Y axis is also referred to as the second direction Y.
  • the second direction Y is a direction orthogonal to the first direction X.
  • the stacking direction Z is a direction parallel to the Z axis.
  • the plurality of fiber layers 20 include a plurality of first yarn layers 21 and one or more (in this example, plural) second yarn layers 22. Each of the plurality of first yarn layers 21 and the plurality of second yarn layers 22 are laminated in the lamination direction Z.
  • the first thread layer 21 includes a plurality of first threads 31, and the plurality of first threads 31 are arranged in the second direction Y.
  • the first yarn 31 has a yarn main axis extending in the first direction X.
  • the second thread layer 22 includes a plurality of second threads 32, and the plurality of second threads 32 are arranged in the first direction X.
  • the second yarn 32 has a yarn main axis extending in the second direction Y.
  • the first thread 31 and the second thread 32 are, for example, fiber bundles in which a plurality of reinforcing fibers, which are continuous fibers, are bundled together.
  • the reinforcing fibers may be organic fibers or inorganic fibers, or may be different types of organic fibers, different types of inorganic fibers, or mixed fibers obtained by mixing organic fibers and inorganic fibers.
  • Examples of organic fibers include acrylic fibers, nylon fibers, polyester fibers, aramid fibers, poly-p-phenylenebenzobisoxazole fibers, and ultra-high molecular weight polyethylene fibers
  • examples of inorganic fibers include carbon fibers, glass fibers, and ceramic fibers. etc.
  • the first thread 31 and the second thread 32 of this embodiment are made of carbon fiber.
  • First yarn layers 21 are located at both ends of the fiber structure 11 in the stacking direction Z, respectively. Specifically, among the plurality of first yarn layers 21, one first yarn layer 21 is located at the end 11a which is one end (lower end in FIG. 2) of the fiber structure 11 in the lamination direction Z, and The first yarn layer 21 is located at the end portion 11b, which is the other end (upper end in FIG. 2) of the fiber structure 11 in the stacking direction Z.
  • the first yarn layer 21 located at the end 11a of the fiber structure 11 is also referred to as a first end layer 21a.
  • the first yarn layer 21 located at the end 11b of the fiber structure 11 is also referred to as a second end layer 21b.
  • the second thread layer 22 is located between the first thread layers 21 in the stacking direction Z.
  • Each of the first end layer 21a and the second end layer 21b is adjacent to the second yarn layer 22 in the lamination direction Z.
  • Two first yarn layers 21 are located between the second yarn layers 22 in the stacking direction Z.
  • one second yarn layer 22 and two first yarn layers 21 are alternately laminated in this order in the lamination direction Z. .
  • the plurality of first thread layers 21 and the plurality of second thread layers 22 are stacked in the stacking direction Z, so that the plurality of fiber layers 20 are stacked in the stacking direction Z.
  • the plurality of first threads 31 extend in the first direction X in a straight line.
  • the plurality of first thread layers 21 are stacked such that the first threads 31 are aligned in the stacking direction Z.
  • the plurality of first threads 31 arranged in the stacking direction Z are referred to as a first thread group 31a.
  • a plurality of first yarn groups 31a are lined up in the second direction Y.
  • the second yarn 32 does not intertwine with the first yarn 31.
  • the second yarn 32 included in the second yarn layer 22 is straight along the first yarn 31 included in the first yarn layer 21. It extends in the second direction Y so as to form a shape.
  • the fiber structure 11 includes a central region Ra and two end regions Rb.
  • the central region Ra includes the center of the fiber structure 11 in the first direction X.
  • Each end region Rb is adjacent to the center region Ra in the first direction X.
  • the two end regions Rb include end portions 11c and 11d of the fiber structure 11 in the first direction X, respectively.
  • Each second thread layer 22 has a plurality of end second threads 32a.
  • the second end thread 32a is the second thread 32 located at the end Rc of the central region Ra in the first direction X.
  • the second thread 32 located at one end in the first direction X and the second thread 32 located at the other end correspond to the end second threads 32a. do.
  • Second end yarns 32a are located at both ends of the central region Ra in the first direction X, respectively.
  • the central region Ra includes a plurality of end second yarns 32a located at both ends in the first direction X, and a plurality of end second yarns 32a located at one end of the first direction A second thread 32 is provided.
  • the end region Rb is a region of the fiber structure 11 located outside the second end yarn 32a in the first direction X.
  • both ends of the plurality of first threads 31 protrude toward the outside of the fiber structure 11 from the end second threads 32a.
  • the end region Rb thus includes the ends of the plurality of first threads 31 protruding from the second end threads 32a.
  • the portions other than those located in the end region Rb are located in the central region Ra.
  • the fiber structure 11 includes a plurality of interlayer binding yarns 35 that connect the plurality of fiber layers 20 in the lamination direction Z.
  • the interlayer binding yarn 35 is, for example, a fiber bundle in which a plurality of reinforcing fibers, which are continuous fibers, are bundled together.
  • the interlayer binding yarn 35 is included in the fiber structure 11 by bonding the plurality of fiber layers 20 with the interlayer binding yarn 35 during the weaving process of weaving the fiber structure 11.
  • the interlayer binding thread 35 is adjacent to the second thread 32 in the first direction X.
  • the main axis of the interlayer binding thread 35 extends in the second direction Y.
  • the interlayer binding yarn 35 engages with the first yarn 31 located in the first end layer 21a and the first yarn 31 located in the second end layer 21b. That is, the interlayer binding threads 35 engage with the first threads 31 of the first thread layers 21 located at both ends of the plurality of fiber layers 20 in the stacking direction Z.
  • a plurality of interlayer binding yarns 35 are located in each of the central region Ra and the two end regions Rb.
  • the plurality of interlayer binding yarns 35 located in the central region Ra include a plurality of first interlayer binding yarns 36a and a plurality of second interlayer binding yarns 36b.
  • the first interlayer binding threads 36a and the second interlayer binding threads 36b are alternately located in the first direction X.
  • each of the first interlayer binding thread 36a and the second interlayer binding thread 36b extends from one end of the fiber structure 11 to the other end in the second direction Y to the first end layer 21a.
  • the first threads 31 are engaged alternately with the first threads 31 located on the second end layer 21b.
  • the first yarn 31 that is engaged with the first interlayer binding yarn 36a in the first end layer 21a and the first yarn 31 that is engaged with the first interlayer binding yarn 36a in the second end layer 21b are in the second direction. They are located in adjacent first yarn groups 31a in Y.
  • first yarn 31 that is engaged with the second interlayer binding yarn 36b in the first end layer 21a and the first yarn 31 that is engaged with the second interlayer binding yarn 36b in the second end layer 21b are They are located in adjacent first thread groups 31a in the second direction Y.
  • Each of the first interlayer binding thread 36a and the second interlayer binding thread 36b is engaged with the first thread 31 located in the first end layer 21a and the first thread 31 located in the second end layer 21b.
  • the first yarn 31 extends in the second direction Y while changing the first yarn group 31a for each first yarn group 31a.
  • Each of the first interlayer binding yarn 36a and the second interlayer binding yarn 36b extends in the lamination direction Z between the first yarn groups 31a adjacent to each other in the second direction Y.
  • the first interlayer binding yarn 36a and the second interlayer binding yarn 36b intertwine with the first yarn 31 through different paths in the cross section of the fiber structure 11 perpendicular to the first direction X.
  • the first interlayer binding thread 36a extends from one end of the fiber structure 11 to the other end in the second direction Y, with the first thread 31 located in the first end layer 21a and the first thread 31 located in the second end layer 21b.
  • the first thread 31 to be engaged is switched in the order of the threads 31.
  • the second interlayer binding thread 36b extends from one end of the fiber structure 11 to the other end in the second direction Y, including a first thread 31 located in the second end layer 21b and a first thread located in the first end layer 21a.
  • the first threads 31 to be engaged are switched in the order of 31.
  • the first yarn group 31a in which the first interlayer binding yarn 36a engages with the first yarn 31 located in the first end layer 21a
  • the second interlayer binding yarn 36a engages with the first yarn 31 located in the second end layer 21b.
  • the first yarn group 31a in which the first interlayer binding yarn 36a engages with the first yarn 31 located in the second end layer 21b
  • the second interlayer binding yarn 36a engages with the first yarn 31 located in the first end layer 21a.
  • the interlayer binding yarn 35 located in the end region Rb includes a first end interlayer binding yarn 37a and a second end interlayer binding yarn 37b.
  • the first end interlayer binding yarn 37a and the second end interlayer binding yarn 37b are adjacent to each other in the first direction X.
  • One first end interlayer binding yarn 37a is located in the end region Rb of the end portion 11c of the fiber structure 11 and in the end region Rb of the end portion 11d of the fiber structure 11.
  • One second end interlayer binding yarn 37b is located in the end region Rb of the end portion 11c of the fiber structure 11 and the end region Rb of the end portion 11d of the fiber structure 11.
  • the first end interlayer binding thread 37a and the second end interlayer binding thread 37b are smaller in thickness than the second thread 32.
  • the plurality of interlayer binding yarns 35 located in the end region Rb have a smaller thickness than the second yarn 32.
  • All the interlayer binding yarns 35 provided in the fiber structure 11 may have the same thickness.
  • the first interlayer binding yarn 36a and the second interlayer binding yarn 36b, which are the interlayer binding yarns 35 located in the central region Ra are also smaller in thickness than the second yarn 32.
  • the second end interlayer binding yarn 37b is the interlayer binding yarn 35 located at the end in the first direction X among the interlayer binding yarns 35 provided in the fiber structure 11. That is, the plurality of interlayer binding yarns 35 located in the end region Rb include the interlayer binding yarn 35 located at the end of the interlayer binding yarns 35 in the first direction X among the interlayer binding yarns 35 provided in the fiber structure 11.
  • each of the first end interlayer binding yarn 37a and the second end interlayer binding yarn 37b is located in the first end layer 21a from one end of the fiber structure 11 in the second direction Y to the other end.
  • the second end layer 21b is alternately engaged with the first thread 31 located on the second end layer 21b.
  • the first yarn 31 that is engaged with the first end interlayer binding yarn 37a in the first end layer 21a and the first yarn 31 that is engaged with the first end interlayer binding yarn 37a in the second end layer 21b are They are located in the first thread groups 31a adjacent to each other in the two directions Y.
  • the first thread 31 is engaged with the second end interlayer binding thread 37b
  • the first thread 31 is engaged with the second end interlayer binding thread 37b
  • Each of the first end interlayer binding yarn 37a and the second end interlayer binding yarn 37b is connected to the first yarn 31 located in the first end layer 21a and the first yarn 31 located in the second end layer 21b. It extends in the second direction Y while changing the matching first thread 31 for each first thread group 31a.
  • Each of the first end interlayer binding yarn 37a and the second end interlayer binding yarn 37b extends in the lamination direction Z between the first yarn groups 31a adjacent to each other in the second direction Y.
  • the first end interlayer binding yarn 37a and the second end interlayer binding yarn 37b intertwine with the first yarn 31 through different paths in the cross section of the fiber structure 11 perpendicular to the first direction X.
  • the first end interlayer binding thread 37a extends from one end of the fiber structure 11 to the other end in the second direction Y, with the first thread 31 located in the first end layer 21a and the first thread 31 located in the second end layer 21b.
  • the first threads 31 to be engaged are switched in the order of the first threads 31.
  • the second end interlayer binding thread 37b extends from one end of the fiber structure 11 to the other end in the second direction Y, with the first thread 31 located in the second end layer 21b and the first thread 31 located in the first end layer 21a.
  • the first thread 31 to be engaged is switched in the order of the threads 31.
  • the first end layer binding yarn 37a engages with the first yarn 31 located in the first end layer 21a
  • the first end layer binding yarn 37a engages with the first yarn 31 located in the second end layer 21b.
  • the binding thread 37b is engaged.
  • the first end layer binding yarn 37a engages with the first yarn 31 located in the second end layer 21b
  • the first end layer binding yarn 37a engages with the first yarn 31 located in the first end layer 21a.
  • the binding thread 37b is engaged.
  • the route taken by the first interlayer binding thread 36a is schematically shown as a first route R1 indicated by a two-dot chain line
  • the route taken by the second interlayer binding thread 36b is schematically shown as a second route R2 indicated by a one-dot chain line.
  • the first end interlayer binding yarns 37a which are some of the interlayer binding yarns 35, are in the cross section of the fiber structure 11 perpendicular to the first direction It intertwines with the first yarn 31 through the same first path R1 as the first interlayer binding yarn 36a.
  • the second end interlayer binding yarn 37b which is the other interlayer binding yarn 35, passes through the same second path R2 as the second interlayer binding yarn 36b in the cross section of the fiber structure 11 perpendicular to the first direction be confounded with.
  • the pitch interval between the first interlayer binding yarn 36a and the second interlayer binding yarn 36b that are adjacent to each other in the first direction X is a first pitch interval L1.
  • the interlayer binding threads 35 are separated from each other in the first direction X.
  • the pitch interval between the first end interlayer binding yarn 37a and the second end interlayer binding yarn 37b that are adjacent to each other in the first direction X is the second pitch interval L2.
  • the first end interlayer binding yarn 37a and the second end interlayer binding yarn 37b that are adjacent to each other in the first direction X are in contact with each other in the first direction X. Therefore, the second pitch interval L2, which is the pitch interval in the first direction X between the interlayer binding yarns 35 in the end region Rb, is the first pitch interval in the first direction It is smaller than the pitch interval L1.
  • the first interlayer binding yarn 36a and the second interlayer binding yarn 36b located in the central region Ra are intertwined with the first yarn 31 through different paths in the cross section of the fiber structure 11 orthogonal to the first direction X. . Therefore, the portion of the plurality of first yarns 31 located in the central region Ra is engaged from both sides in the lamination direction Z by the first interlayer binding yarn 36a and the second interlayer binding yarn 36b. Due to the engagement of the interlayer binding yarns 35 in the central region Ra, the second yarns 32 located in the central region Ra in the first direction It is supported so as to be sandwiched from both sides in the stacking direction Z. As a result, the portion of the plurality of fiber layers 20 located in the central region Ra is bound by the first interlayer binding thread 36a and the second interlayer binding thread 36b.
  • the first end interlayer binding yarn 37a and the second end interlayer binding yarn 37b located in the end region Rb are connected to the first yarn 31 through different paths in the cross section of the fiber structure 11 orthogonal to the first direction X. and confound. Therefore, the portions of the plurality of first threads 31 located in the end region Rb are engaged from both sides in the stacking direction Z by the first end interlayer binding thread 37a and the second end interlayer binding thread 37b. Due to this engagement of the interlayer binding thread 35 in the end region Rb, the second end thread 32a adjacent to the end region Rb in the first direction 31 so as to be sandwiched from both sides in the stacking direction Z. As a result, the portions of the plurality of fiber layers 20 located in the end region Rb are bonded by the first end-layer interlayer binding yarn 37a and the second end-layer interlayer binding yarn 37b.
  • the second pitch interval L2 which is the pitch interval between the first end interlayer binding thread 37a and the second end interlayer binding thread 37b in the end region Rb, is the pitch interval between the first end interlayer binding thread 36a and the second end interlayer binding thread 36b in the central region Ra. It is smaller than the first pitch interval L1, which is the pitch interval between the first pitch interval and the first pitch interval L1. Therefore, in the end region Rb, the plurality of fiber layers 20 can be bonded more firmly by the interlayer bonding yarn 35 than in the center region Ra. Due to the engagement of the interlayer binding yarn 35 in the end region Rb, the end second yarn 32a is more closely connected to the adjacent first yarn 31 in the stacking direction Z than the other second yarns 32 located in the central region Ra. It is strongly sandwiched from both sides in the stacking direction Z.
  • the interlayer binding yarns 35 located in the end region Rb some of the interlayer binding yarns 35 are the first interlayer binding yarns 36a in the cross section of the fiber structure 11 orthogonal to the first direction
  • the first yarn 31 is intertwined with the first yarn 31 through the same first path R1.
  • the other interlayer binding yarns 35 intertwine with the first yarn 31 through the same second route R2 as the second interlayer binding yarn 36b in the cross section of the fiber structure 11 perpendicular to the first direction X. Therefore, the interlayer binding yarn 35 located in the central region Ra and the interlayer binding yarn 35 located in the end region Rb can share a path in the cross section of the fiber structure 11 perpendicular to the first direction
  • the fiber structure 11 can be easily manufactured.
  • the plurality of interlayer binding yarns 35 located in the end region Rb have a smaller thickness than the second yarn 32. Therefore, compared to the case where the thickness of the plurality of interlayer binding yarns 35 located in the end region Rb is greater than or equal to the thickness of the second yarn 32, the meandering of the first yarn 31 due to the engagement of the interlayer binding yarns 35 is reduced. Hard to occur. Therefore, a decrease in the strength of the fiber structure 11 caused by meandering of the first yarn 31 can be suppressed.
  • the fraying from the ends 11c and 11d of the fiber structure 11 can also be suppressed by forming entangled threads at the ends 11c and 11d of the fiber structure 11 in the first direction X, but in this case A separate tool is required to form the twine.
  • the interlayer binding yarn 35 located in the central region Ra and the interlayer binding yarn 35 located in the end region Rb share a common path in the cross section of the fiber structure 11 orthogonal to the first direction X. can be converted into Therefore, there is no need to increase the number of tools for the interlayer binding yarn 35 provided in the end region Rb. Therefore, fraying from the ends 11c and 11d of the fiber structure 11 can be suppressed while suppressing an increase in the number of tools used in the weaving process.
  • the plurality of interlayer bonding yarns 35 located in the end region Rb are impregnated with matrix resin Ma as a thermosetting resin in the fiber structure 11 using the RTM method. It may also be something that melts.
  • matrix resin Ma as the material for the plurality of interlayer bonding threads 35 located in the end region Rb, for example, a resin having a property of melting at the curing temperature of the matrix resin Ma can be employed.
  • an epoxy resin is used as the matrix resin Ma, for example, phenoxy resin, methyl methacrylate resin, or the like can be used as the material for the plurality of interlayer bonding threads 35 located in the end region Rb.
  • the matrix resin Ma impregnated into the fiber structure 11 is thermoset.
  • the plurality of interlayer binding threads 35 located in the end region Rb disappear from the fiber structure 11.
  • the plurality of interlayer binding threads 35 in the end region Rb disappear from the fiber structure 11, thereby obtaining a fiber structure 11e in which no interlayer binding thread 35 is located in the end region Rb, as shown in FIG.
  • the fiber structure 11e serves as the reinforcing base material of the fiber reinforced composite material 10.
  • the plurality of interlayer bonding yarns 35 located in the end region Rb are melted by impregnating the fiber structure 11 with a thermosetting resin using the RTM method. Even if meandering occurs in the first thread 31 due to the engagement of the interlayer binding thread 35 in the end region Rb, by impregnating the fiber structure 11 with a thermosetting resin using the RTM method, the end region Rb can be meandered. Since the plurality of interlayer binding threads 35 located therein are melted, meandering of the first thread 31 can be eliminated. Therefore, a decrease in the strength of the fiber structure 11 caused by meandering of the first yarn 31 can be suppressed.
  • the fiber structure 11 may be manufactured by cutting the fiber body 11f, which is a precursor of the fiber structure 11.
  • the fibrous body 11f in this case has the same first threads 31, second threads 32, and interlayer binding threads 35 as the fiber structure 11.
  • a plurality of central regions Ra and end regions Rb are arranged in the first direction X. Between the central regions Ra in the first direction X, two end regions Rb are adjacent to each other in the first direction X.
  • a plurality of first threads 31 are connected between adjacent end regions Rb in the first direction X. The plurality of first threads 31 extend in the first direction X between both ends of the fibrous body 11f in the first direction X.
  • the fibrous body 11f is cut along a cutting position C shown by a dashed line in FIG. Thereby, the fiber body 11f is cut between the end regions Rb adjacent to each other in the first direction X, so that the fiber structure 11 can be manufactured from the fiber body 11f.
  • the number of first thread layers 21 located between the second thread layers 22 in the stacking direction Z may be one or three or more.
  • the second thread 32 may be located in the end region Rb. Also in this case, fraying of the second end yarn 32a from the ends 11c, 11d of the fiber structure 11 in the first direction X can be suppressed by the interlayer binding yarn 35 in the end region Rb.
  • the first interlayer binding yarn 36a may take a different route from the first route R1.
  • the second interlayer binding yarn 36b may take a route different from the second route R2.
  • the first interlayer binding yarn 36a and the second interlayer binding yarn 36b only need to intertwine with the first yarn 31 through different paths in the cross section of the fiber structure 11 orthogonal to the first direction X. .
  • the first end interlayer binding yarn 37a may take a route different from the first route R1.
  • the second end interlayer binding yarn 37b may pass through a path different from the second path R2. In short, in the cross section of the fiber structure 11 perpendicular to the first direction good.
  • the number of interlayer binding threads 35 located in the end region Rb may be three or more.
  • two or more first end interlayer binding threads 37a may be located in the end region Rb.
  • Two or more second end interlayer binding threads 37b may be located in the end region Rb.
  • Interlayer binding yarns 35 having different thicknesses may be provided in the fiber structure 11.
  • the interlayer binding threads 35 located in the central region Ra and the interlayer binding threads 35 located in the end regions Rb may have different thicknesses.
  • the thickness of the interlayer binding yarn 35 located in the central region Ra may be greater than or equal to the thickness of the second yarn 32.
  • the thickness of the interlayer binding yarn 35 located in the end region Rb may be greater than or equal to the thickness of the second yarn 32.
  • the interlayer binding threads 35 may be separated from each other in the first direction X.
  • the second pitch interval L2 which is the pitch interval in the first direction X between the interlayer binding yarns 35 in the end region Rb, is the pitch interval in the first direction X between the interlayer binding yarns 35 in the central region Ra. It is smaller than the first pitch interval L1.
  • the fiber structure 11 may be manufactured using the first thread 31 and the second thread 32 impregnated with the matrix resin Ma.
  • At least one of the first thread 31, the second thread 32, and the interlayer binding thread 35 may be a fiber bundle formed by bundling a plurality of non-reinforced fibers.
  • the expression “at least one” used in this specification means “one or more” of the desired options.
  • the expression “at least one” as used herein means “only one option” or “both of the two options” if the number of options is two.
  • the expression “at least one” as used herein means “only one option” or “any combination of two or more options” if there are three or more options. means.

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Abstract

繊維構造体は、複数の繊維層と複数の層間結合糸と、を備える。複数の繊維層は複数の第１糸層と、１以上の第２糸層と、を備える。前記各第１糸層は、第１方向に糸主軸が延びる複数の第１糸を含む。各第２糸層は、中央領域の端部に位置する端第２糸を有する。端部領域に位置する複数の層間結合糸は、第１方向に直交する繊維構造体の断面において互いに異なる経路を通って第１糸に対して交絡する２本の層間結合糸を含む。端部領域における層間結合糸同士の第１方向のピッチ間隔は、中央領域における層間結合糸同士の第１方向のピッチ間隔よりも小さい。

Description

繊維構造体及び繊維強化複合材
　本開示は、繊維構造体及び繊維強化複合材に関する。
　例えば、特許文献１に記載の繊維構造体は、第１方向に糸主軸が延びる複数の第１糸と、第１方向に直交する第２方向に糸主軸が延びる複数の第２糸と、を備える。複数の第１糸は、第２方向に配列されている。複数の第２糸は、第１方向に配列されている。さらに、特許文献１に記載の繊維構造体は、熱融着繊維を含む熱融着糸を備える。第１糸と第２糸とが交差する箇所で熱融着糸を溶着させることにより、繊維構造体における第１糸及び第２糸の位置ずれが抑制されている。
特開２０１１－５８１１９号公報
　繊維構造体においては、第１方向における繊維構造体の端部からの第２糸のほつれを抑制することが望まれている。例えば、特許文献１に記載の熱融着糸を第１方向における繊維構造体の端部に設けるとともにこの熱融着糸を第１糸及び第２糸に溶着させれば、上記の第２糸のほつれは抑制できる。しかしながら、この場合、繊維構造体を製織する製織工程とは別に、第１糸及び第２糸に熱融着糸を溶着させる工程が必要となるため、繊維構造体の製造に係る工数が増大する。繊維構造体の製造に係る工数増大を抑制しつつ、繊維構造体の端部からのほつれを抑制することが望まれる。
　本開示の一態様に係る繊維構造体は、積層方向に積層された複数の繊維層と、前記複数の繊維層を前記積層方向に結合する複数の層間結合糸と、を備え、前記複数の繊維層は、複数の第１糸層と、前記第１糸層同士の前記積層方向における間に位置する１以上の第２糸層と、を備え、前記各第１糸層は、第１方向に糸主軸が延びる複数の第１糸を含み、前記複数の第１糸が前記第１方向に直交する第２方向に配列され、前記繊維構造体の前記積層方向の両端部にはそれぞれ前記第１糸層が位置し、前記各第２糸層は、前記第２方向に糸主軸が延びる複数の第２糸を含み、前記複数の第２糸が前記第１糸に対して交絡せずに前記第１方向に配列されており、前記各層間結合糸は、前記第１方向において前記第２糸に隣接し、前記第２方向に糸主軸が延びるとともに、前記繊維構造体の前記積層方向の両端部に位置する前記第１糸層の前記第１糸に係合し、前記繊維構造体は、前記第１方向における前記繊維構造体の中央を含む中央領域と、前記第１方向における前記繊維構造体の両端部をそれぞれ含む２つの端部領域であって、前記各端部領域が前記第１方向において前記中央領域と隣接する、端部領域と、を含み、前記複数の第２糸は、前記第１方向における前記中央領域の端部に位置する複数の端第２糸を含み、前記各第２糸層は、前記端第２糸を含み、前記中央領域及び前記２つの端部領域の各々は、前記複数の層間結合糸を含み、前記各端部領域に位置する前記複数の層間結合糸は、前記繊維構造体に含まれる前記層間結合糸のうちで前記第１方向の最も端に位置する前記層間結合糸を含むとともに、前記第１方向に直交する前記繊維構造体の断面において互いに異なる経路を通って前記第１糸に対して交絡する２本の前記層間結合糸を含み、前記端部領域における前記層間結合糸同士の前記第１方向のピッチ間隔は、前記中央領域における前記層間結合糸同士の前記第１方向のピッチ間隔よりも小さい。
　本開示の一態様に係る繊維強化複合材は、上記繊維構造体と、前記前記繊維構造体に含浸されたマトリックス材料とを備える。
実施形態に係る繊維強化複合材を示す斜視図である。 実施形態に係る繊維構造体を示す斜視図である。 図２の繊維構造体の上面図である。 図３の４－４線における端面図である。 図３の５－５線における端面図である。 図３の６－６線における断面図である。 第１変更例における繊維強化複合材を示す上面図である。 第２変更例における繊維構造体の製造方法を説明するための上面図である。
　以下、繊維構造体及び繊維強化複合材を具体化した実施形態を図１～図６にしたがって説明する。
　＜繊維強化複合材＞
　図１に示すように、繊維強化複合材１０は、繊維構造体１１と、繊維構造体１１に含浸されたマトリックス材料であるマトリックス樹脂Ｍａとを備える。繊維構造体１１は、繊維強化複合材１０の強化基材である。マトリックス樹脂Ｍａは、例えば、熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、及びフェノール樹脂などが挙げられる。例えば、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）法を用いて繊維構造体１１に対して熱硬化性樹脂の含浸が行われることにより、繊維強化複合材１０が形成される。
　＜繊維構造体＞
　図２に示すように、繊維構造体１１は、複数の繊維層２０を備えている。複数の繊維層２０は、積層方向Ｚに積層されている。繊維構造体１１は、マトリック材料の熱硬化前と後とで構成に変化はない。
　なお、以下の説明では、繊維構造体１１が水平面状に置かれているものとして説明する。図面において、水平面に沿う方向をＸ軸及びＹ軸で示し、水平面に直交する方向をＺ軸で示す。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、互いに直交する。Ｘ軸と平行な方向を第１方向Ｘともいう。Ｙ軸と平行な方向を第２方向Ｙともいう。第２方向Ｙは、第１方向Ｘに対して直交する方向である。積層方向Ｚは、Ｚ軸と平行な方向である。
　複数の繊維層２０は、複数の第１糸層２１と、１以上（本例では複数）の第２糸層２２と、を備えている。複数の第１糸層２１及び複数の第２糸層２２の各々は、積層方向Ｚに積層されている。第１糸層２１は、複数の第１糸３１を含み、複数の第１糸３１は第２方向Ｙに配列されている。第１糸３１は、第１方向Ｘに糸主軸が延びている。第２糸層２２は複数の第２糸３２を含み、複数の第２糸３２は第１方向Ｘに配列されている。第２糸３２は、第２方向Ｙに糸主軸が延びている。
　第１糸３１及び第２糸３２は、例えば連続繊維である複数の強化繊維が束ねられた繊維束である。強化繊維は、有機繊維又は無機繊維であってもよいし、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であってもよい。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。本実施形態の第１糸３１及び第２糸３２は、炭素繊維からなる。
　繊維構造体１１の積層方向Ｚの両端部には、それぞれ第１糸層２１が位置している。詳細には、複数の第１糸層２１のうち、一層の第１糸層２１は、繊維構造体１１の積層方向Ｚの一端（図２では下端）である端部１１ａに位置し、一層の第１糸層２１は、繊維構造体１１の積層方向Ｚの他端（図２では上端）である端部１１ｂに位置している。繊維構造体１１の端部１１ａに位置する第１糸層２１を第１端部層２１ａともいう。繊維構造体１１の端部１１ｂに位置する第１糸層２１を第２端部層２１ｂともいう。
　第２糸層２２は、第１糸層２１同士の積層方向Ｚにおける間に位置する。第１端部層２１ａ及び第２端部層２１ｂの各々は、積層方向Ｚにおいて第２糸層２２と隣り合っている。積層方向Ｚの第２糸層２２同士の間に、２層の第１糸層２１が位置している。第１端部層２１ａと第２端部層２１ｂとの間において、１層の第２糸層２２と２層の第１糸層２１とがこの順で交互に積層方向Ｚに積層されている。こうして積層方向Ｚにおいて複数の第１糸層２１及び複数の第２糸層２２が積層されることにより、複数の繊維層２０は積層方向Ｚに積層される。
　複数の第１糸３１は、直線状をなすように第１方向Ｘに延びている。複数の第１糸層２１は、互いの第１糸３１が積層方向Ｚに並ぶように積層されている。積層方向Ｚに並んだ複数の第１糸３１を第１糸群３１ａという。第１糸群３１ａは、第２方向Ｙに複数並んでいる。
　第２糸３２は、第１糸３１に対して交絡しない。積層方向Ｚにおいて互いに隣り合う第１糸層２１及び第２糸層２２において、第２糸層２２に含まれる第２糸３２は、第１糸層２１に含まれる第１糸３１に沿って直線状をなすように第２方向Ｙに延びている。
　繊維構造体１１は、中央領域Ｒａと、２つの端部領域Ｒｂとを含む。中央領域Ｒａは、第１方向Ｘにおける繊維構造体１１の中央を含む。各端部領域Ｒｂは、第１方向Ｘにおいて中央領域Ｒａと隣接する。２つの端部領域Ｒｂは、それぞれ第１方向Ｘにおける繊維構造体１１の端部１１ｃ，１１ｄを含む。
　各第２糸層２２は、複数の端第２糸３２ａを有する。端第２糸３２ａは、第１方向Ｘにおける中央領域Ｒａの端部Ｒｃに位置する第２糸３２である。各第２糸層２２における複数の第２糸３２のうち、第１方向Ｘにおける一端に位置する第２糸３２と、他端に位置する第２糸３２と、が端第２糸３２ａに相当する。中央領域Ｒａの第１方向Ｘの両端にはそれぞれ端第２糸３２ａが位置する。中央領域Ｒａは、第１方向Ｘにおける両端に位置する端第２糸３２ａと、第１方向Ｘの一端の端第２糸３２ａと他端の端第２糸３２ａとの間に位置する複数の第２糸３２と、を備える。
　端部領域Ｒｂは、繊維構造体１１のうち、端第２糸３２ａよりも第１方向Ｘにおける外部に位置する領域である。複数の第１糸層２１の各々において、複数の第１糸３１の両端部が端第２糸３２ａから繊維構造体１１の外部に向けて突出している。端部領域Ｒｂは、こうして端第２糸３２ａから突出する複数の第１糸３１の端部を備える。複数の第１糸３１のうち、端部領域Ｒｂに位置する部分以外は、中央領域Ｒａに位置する。
　＜層間結合糸＞
　図２及び図３に示すように、繊維構造体１１は、複数の繊維層２０を積層方向Ｚに結合する複数の層間結合糸３５を備える。層間結合糸３５は、例えば、連続繊維である複数の強化繊維が束ねられた繊維束である。層間結合糸３５は、繊維構造体１１を製織する製織工程にて、複数の繊維層２０を層間結合糸３５によって結合することで繊維構造体１１に含まれる。
　層間結合糸３５は、第１方向Ｘにおいて第２糸３２に隣接する。層間結合糸３５は、第２方向Ｙに糸主軸が延びる。層間結合糸３５は、第１端部層２１ａに位置する第１糸３１と、第２端部層２１ｂに位置する第１糸３１と、に係合する。すなわち、層間結合糸３５は、複数の繊維層２０の積層方向Ｚの両端部に位置する第１糸層２１の第１糸３１に係合する。
　中央領域Ｒａ及び２つの端部領域Ｒｂの各々には、複数の層間結合糸３５が位置する。中央領域Ｒａに位置する複数の層間結合糸３５は、複数の第１層間結合糸３６ａ及び複数の第２層間結合糸３６ｂを含む。第１層間結合糸３６ａ及び第２層間結合糸３６ｂは、第１方向Ｘにおいて交互に位置している。
　図４及び図５に示すように、第１層間結合糸３６ａ及び第２層間結合糸３６ｂの各々は、第２方向Ｙにおける繊維構造体１１の一端から他端にかけて、第１端部層２１ａに位置する第１糸３１と、第２端部層２１ｂに位置する第１糸３１と、に交互に係合している。第１端部層２１ａにおいて第１層間結合糸３６ａが係合する第１糸３１と、第２端部層２１ｂにおいて第１層間結合糸３６ａが係合する第１糸３１と、は第２方向Ｙにおいて隣り合う第１糸群３１ａに位置している。同様に、第１端部層２１ａにおいて第２層間結合糸３６ｂが係合する第１糸３１と、第２端部層２１ｂにおいて第２層間結合糸３６ｂが係合する第１糸３１と、は第２方向Ｙにおいて隣り合う第１糸群３１ａに位置している。第１層間結合糸３６ａ及び第２層間結合糸３６ｂの各々は、第１端部層２１ａに位置する第１糸３１と第２端部層２１ｂに位置する第１糸３１とで、係合する第１糸３１を第１糸群３１ａ毎で変更しながら第２方向Ｙに延びている。第１層間結合糸３６ａ及び第２層間結合糸３６ｂの各々は、第２方向Ｙにおいて隣り合う第１糸群３１ａ同士の間で積層方向Ｚに延びている。
　第１層間結合糸３６ａ及び第２層間結合糸３６ｂは、第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において互いに異なる経路を通って第１糸３１に対して交絡する。第１層間結合糸３６ａは、第２方向Ｙにおける繊維構造体１１の一端から他端にかけて、第１端部層２１ａに位置する第１糸３１、及び第２端部層２１ｂに位置する第１糸３１の順で、係合する第１糸３１が切り替わっている。第２層間結合糸３６ｂは、第２方向Ｙにおける繊維構造体１１の一端から他端にかけて、第２端部層２１ｂに位置する第１糸３１及び第１端部層２１ａに位置する第１糸３１の順で、係合する第１糸３１が切り替わっている。第１端部層２１ａに位置する第１糸３１に第１層間結合糸３６ａが係合する第１糸群３１ａにおいては、第２端部層２１ｂに位置する第１糸３１に第２層間結合糸３６ｂが係合する。第２端部層２１ｂに位置する第１糸３１に第１層間結合糸３６ａが係合する第１糸群３１ａにおいては、第１端部層２１ａに位置する第１糸３１に第２層間結合糸３６ｂが係合する。
　図３に示すように、端部領域Ｒｂに位置する層間結合糸３５は、第１端層間結合糸３７ａ及び第２端層間結合糸３７ｂを含む。第１端層間結合糸３７ａ及び第２端層間結合糸３７ｂは第１方向Ｘにおいて互いに隣接している。第１端層間結合糸３７ａは、繊維構造体１１の端部１１ｃの端部領域Ｒｂと、繊維構造体１１の端部１１ｄの端部領域Ｒｂと、に１本ずつ位置する。第２端層間結合糸３７ｂは、繊維構造体１１の端部１１ｃの端部領域Ｒｂと、繊維構造体１１の端部１１ｄの端部領域Ｒｂと、に１本ずつ位置する。
　第１端層間結合糸３７ａ及び第２端層間結合糸３７ｂは、第２糸３２よりも太さが小さい。言い換えると、端部領域Ｒｂに位置する複数の層間結合糸３５は、第２糸３２よりも太さが小さい。繊維構造体１１に設けられる全ての層間結合糸３５は同じ太さであってもよい。この場合、中央領域Ｒａに位置する層間結合糸３５である第１層間結合糸３６ａ及び第２層間結合糸３６ｂも、第２糸３２よりも太さが小さい。
　第２端層間結合糸３７ｂは、繊維構造体１１に設けられる層間結合糸３５のうちで第１方向Ｘの最も端に位置する層間結合糸３５である。すなわち、端部領域Ｒｂに位置する複数の層間結合糸３５は、繊維構造体１１に設けられる層間結合糸３５のうちで第１方向Ｘの最も端に位置する層間結合糸３５を含む。
　図６に示すように、第１端層間結合糸３７ａ及び第２端層間結合糸３７ｂの各々は、第２方向Ｙにおける繊維構造体１１の一端から他端にかけて、第１端部層２１ａに位置する第１糸３１と、第２端部層２１ｂに位置する第１糸３１と、に交互に係合している。第１端部層２１ａにおいて第１端層間結合糸３７ａが係合する第１糸３１と、第２端部層２１ｂにおいて第１端層間結合糸３７ａが係合する第１糸３１と、は第２方向Ｙにおいて隣り合う第１糸群３１ａに位置している。同様に、第１端部層２１ａにおいて第２端層間結合糸３７ｂが係合する第１糸３１と、第２端部層２１ｂにおいて第２端層間結合糸３７ｂが係合する第１糸３１と、は第２方向Ｙにおいて隣り合う第１糸群３１ａに位置している。第１端層間結合糸３７ａ及び第２端層間結合糸３７ｂの各々は、第１端部層２１ａに位置する第１糸３１と第２端部層２１ｂに位置する第１糸３１とで、係合する第１糸３１を第１糸群３１ａ毎で変更しながら第２方向Ｙに延びている。第１端層間結合糸３７ａ及び第２端層間結合糸３７ｂの各々は、第２方向Ｙにおいて隣り合う第１糸群３１ａ同士の間で積層方向Ｚに延びている。
　第１端層間結合糸３７ａ及び第２端層間結合糸３７ｂは、第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において互いに異なる経路を通って第１糸３１に対して交絡する。第１端層間結合糸３７ａは、第２方向Ｙにおける繊維構造体１１の一端から他端にかけて、第１端部層２１ａに位置する第１糸３１、及び第２端部層２１ｂに位置する第１糸３１の順で、係合する第１糸３１が切り替わっている。第２端層間結合糸３７ｂは、第２方向Ｙにおける繊維構造体１１の一端から他端にかけて、第２端部層２１ｂに位置する第１糸３１及び第１端部層２１ａに位置する第１糸３１の順で、係合する第１糸３１が切り替わっている。第１端部層２１ａに位置する第１糸３１に第１端層間結合糸３７ａが係合する第１糸群３１ａにおいては、第２端部層２１ｂに位置する第１糸３１に第２端層間結合糸３７ｂが係合する。第２端部層２１ｂに位置する第１糸３１に第１端層間結合糸３７ａが係合する第１糸群３１ａにおいては、第１端部層２１ａに位置する第１糸３１に第２端層間結合糸３７ｂが係合する。
　図６に、第１層間結合糸３６ａが通る経路を二点鎖線の第１経路Ｒ１として模式的に示し、第２層間結合糸３６ｂが通る経路を一点鎖線の第２経路Ｒ２として模式的に示している。第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において、第１端層間結合糸３７ａは第１経路Ｒ１を通り、第２端層間結合糸３７ｂは第２経路Ｒ２を通る。したがって、端部領域Ｒｂに位置する複数の層間結合糸３５のうち、一部の層間結合糸３５である第１端層間結合糸３７ａは、第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において第１層間結合糸３６ａと同じ第１経路Ｒ１を通って第１糸３１に対して交絡する。その他の層間結合糸３５である第２端層間結合糸３７ｂは、第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において第２層間結合糸３６ｂと同じ第２経路Ｒ２を通って第１糸３１に対して交絡する。
　＜ピッチ間隔＞
　図３に示すように、第１方向Ｘにおいて隣り合う第１層間結合糸３６ａと第２層間結合糸３６ｂとのピッチ間隔は、第１ピッチ間隔Ｌ１となっている。中央領域Ｒａにおいて、層間結合糸３５同士は第１方向Ｘに互いに離れている。
　第１方向Ｘにおいて隣り合う第１端層間結合糸３７ａと第２端層間結合糸３７ｂとのピッチ間隔は第２ピッチ間隔Ｌ２となっている。第１方向Ｘにおいて隣り合う第１端層間結合糸３７ａと第２端層間結合糸３７ｂとは、第１方向Ｘにおいて互いに接している。そのため、端部領域Ｒｂにおける層間結合糸３５同士の第１方向Ｘのピッチ間隔である第２ピッチ間隔Ｌ２は、中央領域Ｒａにおける層間結合糸３５同士の第１方向Ｘのピッチ間隔である第１ピッチ間隔Ｌ１よりも小さい。
　［作用］
　次に、本実施形態における作用について説明する。
　中央領域Ｒａに位置する第１層間結合糸３６ａ及び第２層間結合糸３６ｂは、第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において互いに異なる経路を通って第１糸３１に対して交絡する。そのため、中央領域Ｒａに位置する複数の第１糸３１の部分は、第１層間結合糸３６ａと第２層間結合糸３６ｂとで、積層方向Ｚにおける両側から係合される。こうした中央領域Ｒａでの層間結合糸３５の係合により、第１方向Ｘにおいて中央領域Ｒａに位置する第２糸３２は、第２糸３２の各々に積層方向Ｚにおいて隣接する第１糸３１によって積層方向Ｚにおける両側から挟まれるように支持される。これにより、複数の繊維層２０のうち、中央領域Ｒａに位置する部分は、第１層間結合糸３６ａ及び第２層間結合糸３６ｂによって結合される。
　端部領域Ｒｂに位置する第１端層間結合糸３７ａ及び第２端層間結合糸３７ｂは、第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において互いに異なる経路を通って第１糸３１に対して交絡する。そのため、端部領域Ｒｂに位置する複数の第１糸３１の部分は、第１端層間結合糸３７ａと第２端層間結合糸３７ｂとで、積層方向Ｚにおける両側から係合される。こうした端部領域Ｒｂでの層間結合糸３５の係合により、第１方向Ｘにおいて端部領域Ｒｂに隣接する端第２糸３２ａは、端第２糸３２ａに積層方向Ｚにおいて隣接する第１糸３１によって積層方向Ｚにおける両側から挟まれるように支持される。これにより、複数の繊維層２０のうち、端部領域Ｒｂに位置する部分は、第１端層間結合糸３７ａ及び第２端層間結合糸３７ｂによって結合される。
　端部領域Ｒｂにおける第１端層間結合糸３７ａと第２端層間結合糸３７ｂとのピッチ間隔である第２ピッチ間隔Ｌ２は、中央領域Ｒａにおける第１層間結合糸３６ａと第２層間結合糸３６ｂとのピッチ間隔である第１ピッチ間隔Ｌ１よりも小さい。そのため、端部領域Ｒｂにおいては、中央領域Ｒａよりも強固に層間結合糸３５によって複数の繊維層２０を結合させることができる。こうした端部領域Ｒｂでの層間結合糸３５の係合により、端第２糸３２ａは、中央領域Ｒａに位置するその他の第２糸３２よりも、積層方向Ｚにおいて隣接する第１糸３１によってより強く積層方向Ｚの両側から挟まれる。
　［効果］
　上記実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
　（１－１）端部領域Ｒｂにおける層間結合糸３５同士の第１方向Ｘのピッチ間隔は、中央領域Ｒａにおける層間結合糸３５同士の第１方向Ｘのピッチ間隔よりも小さい。そのため、端部領域Ｒｂにおいては、中央領域Ｒａよりも強固に層間結合糸３５によって複数の繊維層２０を結合させることができる。第１方向Ｘにおける中央領域Ｒａの端部Ｒｃに位置する第２糸３２である端第２糸３２ａは、端部領域Ｒｂにおける層間結合糸３５によって、第１方向Ｘにおける繊維構造体１１の端部１１ｃ，１１ｄからほつれにくくなる。さらに、こうしたほつれの抑制を、製織工程にて複数の繊維層２０を層間結合糸３５によって結合することで実現できるため、上記のほつれの抑制のために製織工程とは別の工程を追加する必要がない。したがって、繊維構造体１１の製造に係る工数増大を抑制しつつ、繊維構造体１１の端部１１ｃ，１１ｄからのほつれを抑制できる。
　（１－２）端部領域Ｒｂに位置する複数の層間結合糸３５のうち、一部の層間結合糸３５は、第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において第１層間結合糸３６ａと同じ第１経路Ｒ１を通って第１糸３１に対して交絡する。その他の層間結合糸３５は、第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において第２層間結合糸３６ｂと同じ第２経路Ｒ２を通って第１糸３１に対して交絡する。そのため、中央領域Ｒａに位置する層間結合糸３５と端部領域Ｒｂに位置する層間結合糸３５とで、第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において通る経路を共通化できるため、より容易に繊維構造体１１を製造できる。
　（１－３）端部領域Ｒｂに位置する複数の層間結合糸３５は、第２糸３２よりも太さが小さい。そのため、端部領域Ｒｂに位置する複数の層間結合糸３５の太さが第２糸３２の太さ以上である場合と比較して、層間結合糸３５の係合による第１糸３１の蛇行が生じにくい。そのため、第１糸３１の蛇行に伴って生じる繊維構造体１１の強度の低下を抑制できる。
　（１－４）第１方向Ｘにおける繊維構造体１１の端部１１ｃ，１１ｄに絡み糸を形成することによっても、繊維構造体１１の端部１１ｃ，１１ｄからのほつれを抑制できるが、この場合には絡み糸を形成するための用具が別途必要となる。上記実施形態によれば、中央領域Ｒａに位置する層間結合糸３５と端部領域Ｒｂに位置する層間結合糸３５とで、第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において通る経路を共通化できる。そのため、端部領域Ｒｂに設ける層間結合糸３５のために用具を増やす必要がない。したがって、製織工程に用いる用具の増大を抑制しつつ、繊維構造体１１の端部１１ｃ，１１ｄからのほつれを抑制できる。
　［変更例］
　なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記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に示す第１変更例のように、端部領域Ｒｂに位置する複数の層間結合糸３５は、繊維構造体１１にＲＴＭ法を用いて熱硬化性樹脂としてのマトリックス樹脂Ｍａを含浸させることにより溶融するものであってもよい。この場合、端部領域Ｒｂに位置する複数の層間結合糸３５の材料としては、例えば、マトリックス樹脂Ｍａの硬化温度で溶融する性質を有する樹脂を採用可能である。マトリックス樹脂Ｍａにエポキシ樹脂を採用する場合、端部領域Ｒｂに位置する複数の層間結合糸３５の材料としては、例えば、フェノキシ樹脂やメチルメタクリレート樹脂などを採用可能である。ＲＴＭ法により繊維構造体１１を加熱する際、繊維構造体１１に含浸させたマトリックス樹脂Ｍａが熱硬化する。これと共に、繊維構造体１１において、端部領域Ｒｂに位置する複数の層間結合糸３５は、繊維構造体１１から消失する。こうして端部領域Ｒｂにおける複数の層間結合糸３５が繊維構造体１１から消失することにより、図７に示すように、端部領域Ｒｂに層間結合糸３５が位置しない繊維構造体１１ｅが得られる。この変更例においては、繊維構造体１１ｅが繊維強化複合材１０の強化基材となる。
　第１変更例によれば、以下の効果を得ることができる。
　（２－１）端部領域Ｒｂに位置する複数の層間結合糸３５は、繊維構造体１１にＲＴＭ法を用いて熱硬化性樹脂を含浸させることにより溶融する。端部領域Ｒｂにおける層間結合糸３５の係合によって第１糸３１に蛇行が生じていたとしても、繊維構造体１１にＲＴＭ法を用いて熱硬化性樹脂を含浸させることにより端部領域Ｒｂに位置する複数の層間結合糸３５が溶融するため、第１糸３１の蛇行を解消できる。したがって、第１糸３１の蛇行に伴って生じる繊維構造体１１の強度の低下を抑制できる。
　○　図８に示す第２変更例のように、繊維構造体１１の前駆体である繊維体１１ｆを切断することにより、繊維構造体１１を製造してもよい。この場合の繊維体１１ｆは、繊維構造体１１と同様の第１糸３１、第２糸３２、及び層間結合糸３５を有する。繊維体１１ｆにおいて、中央領域Ｒａ及び端部領域Ｒｂは第１方向Ｘに複数ずつ並んでいる。第１方向Ｘにおける中央領域Ｒａ同士の間において、２つの端部領域Ｒｂが第１方向Ｘで隣り合っている。第１方向Ｘにおいて隣り合う端部領域Ｒｂ同士の間で複数の第１糸３１が繋がっている。複数の第１糸３１は、繊維体１１ｆの第１方向Ｘの両端部の間で第１方向Ｘに延びている。こうした繊維体１１ｆを製造した後、図８に一点鎖線で示した切断位置Ｃに沿って繊維体１１ｆを切断する。これにより、第１方向Ｘにおいて隣り合う端部領域Ｒｂ同士の間で繊維体１１ｆが切断されるため、繊維体１１ｆから繊維構造体１１を製造できる。
　○　繊維構造体１１において、積層方向Ｚの第２糸層２２同士の間に位置する第１糸層２１の層数は、１層であってもよいし３層以上であってもよい。
　○　第２糸３２は端部領域Ｒｂに位置してもよい。この場合も、第１方向Ｘにおける繊維構造体１１の端部１１ｃ，１１ｄからの端第２糸３２ａのほつれを、端部領域Ｒｂにおける層間結合糸３５によって抑制できる。
　○　第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において、第１層間結合糸３６ａは第１経路Ｒ１とは異なる経路を通ってもよい。第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において、第２層間結合糸３６ｂは、第２経路Ｒ２とは異なる経路を通ってもよい。要するに、第１層間結合糸３６ａ及び第２層間結合糸３６ｂは、第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において互いに異なる経路を通って第１糸３１に対して交絡していればよい。
　○　第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において、第１端層間結合糸３７ａは第１経路Ｒ１とは異なる経路を通ってもよい。第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において、第２端層間結合糸３７ｂは、第２経路Ｒ２とは異なる経路を通ってもよい。要するに、端部領域Ｒｂに位置する複数の層間結合糸３５は、第１方向Ｘに直交する繊維構造体１１の断面において、中央領域Ｒａに位置する層間結合糸３５とは異なる経路を通ってもよい。
　○　端部領域Ｒｂに位置する層間結合糸３５の本数は、３本以上であってもよい。例えば、第１端層間結合糸３７ａは、端部領域Ｒｂに２本以上位置してもよい。第２端層間結合糸３７ｂは、端部領域Ｒｂに２本以上位置してもよい。
　○　繊維構造体１１に太さの異なる層間結合糸３５が設けられてもよい。例えば、中央領域Ｒａに位置する層間結合糸３５と、端部領域Ｒｂに位置する層間結合糸３５とで太さが異なってもよい。
　○　中央領域Ｒａに位置する層間結合糸３５の太さは、第２糸３２の太さ以上であってもよい。
　○　端部領域Ｒｂに位置する層間結合糸３５の太さは、第２糸３２の太さ以上であってもよい。
　○　端部領域Ｒｂにおいて、層間結合糸３５同士は第１方向Ｘに互いに離れていてもよい。この場合も、端部領域Ｒｂにおける層間結合糸３５同士の第１方向Ｘのピッチ間隔である第２ピッチ間隔Ｌ２は、中央領域Ｒａにおける層間結合糸３５同士の第１方向Ｘのピッチ間隔である第１ピッチ間隔Ｌ１よりも小さい。
　○　マトリックス樹脂Ｍａが含浸された第１糸３１及び第２糸３２を用いて繊維構造体１１を製造してもよい。
　○　第１糸３１、第２糸３２、及び層間結合糸３５の少なくとも１つは、複数の非強化繊維が束ねられてなる繊維束であってもよい。なお、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、所望の選択肢の「１つ以上」を意味する。一例として、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、選択肢の数が２つであれば「１つの選択肢のみ」または「２つの選択肢の双方」を意味する。他の例として、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、選択肢の数が３つ以上であれば「１つの選択肢のみ」または「２つ以上の任意の選択肢の組み合わせ」を意味する。

Claims (5)

  1. 　繊維構造体であって、
    　積層方向に積層された複数の繊維層と、
    　前記複数の繊維層を前記積層方向に結合する複数の層間結合糸と、
    　を備え、
    　前記複数の繊維層は、複数の第１糸層と、前記第１糸層同士の前記積層方向における間に位置する１以上の第２糸層と、を含み、
    　前記各第１糸層は、第１方向に糸主軸が延びる複数の第１糸を含み、前記複数の第１糸が前記第１方向に直交する第２方向に配列され、
    　前記繊維構造体の前記積層方向の両端部にはそれぞれ前記第１糸層が位置し、
    　前記各第２糸層は、前記第２方向に糸主軸が延びる複数の第２糸を含み、前記複数の第２糸が前記複数の第１糸に対して交絡せずに前記第１方向に配列されており、
    　前記各層間結合糸は、前記第１方向において前記第２糸に隣接し、前記第２方向に糸主軸が延びるとともに、前記繊維構造体の前記積層方向の両端部に位置する前記第１糸層の前記第１糸に係合し、
    　前記繊維構造体は、
    　　前記第１方向における前記繊維構造体の中央を含む中央領域と、
    　　前記第１方向における前記繊維構造体の両端部をそれぞれ含む２つの端部領域であって、前記各端部領域が前記第１方向において前記中央領域と隣接する、端部領域と、を含み、
    　前記複数の第２糸は、前記第１方向における前記中央領域の端部に位置する複数の端第２糸を含み、
    　前記各第２糸層は、前記端第２糸を含み、
    　前記中央領域及び前記２つの端部領域の各々は、前記複数の層間結合糸を含み、
    　前記各端部領域に位置する前記複数の層間結合糸は、前記繊維構造体に含まれる前記層間結合糸のうちで前記第１方向の最も端に位置する前記層間結合糸を含むとともに、前記第１方向に直交する前記繊維構造体の断面において互いに異なる経路を通って前記第１糸に対して交絡する２本の前記層間結合糸を含み、
    　前記端部領域における前記層間結合糸同士の前記第１方向のピッチ間隔は、前記中央領域における前記層間結合糸同士の前記第１方向のピッチ間隔よりも小さい、
    　繊維構造体。
  2. 　前記中央領域に位置する前記複数の層間結合糸は、第１層間結合糸及び第２層間結合糸を含み、
    　前記第１層間結合糸及び前記第２層間結合糸は、前記第１方向に直交する前記繊維構造体の断面において互いに異なる経路を通って前記第１糸に対して交絡し、
    　前記端部領域に位置する前記複数の層間結合糸のうち、一部の前記層間結合糸は、前記第１方向に直交する前記繊維構造体の断面において前記第１層間結合糸と同じ経路を通って前記第１糸に対して交絡し、その他の前記層間結合糸は、前記第１方向に直交する前記繊維構造体の断面において前記第２層間結合糸と同じ経路を通って前記第１糸に対して交絡する、
    　請求項１に記載の繊維構造体。
  3. 　前記端部領域に位置する前記複数の層間結合糸は、前記第２糸よりも太さが小さい、
    　請求項１又は請求項２に記載の繊維構造体。
  4. 　前記端部領域に位置する前記複数の層間結合糸は、前記繊維構造体にＲＴＭ法を用いて熱硬化性樹脂を含浸させることにより溶融する、
    　請求項１又は請求項２に記載の繊維構造体。
  5. 　請求項１又は請求項２に記載の繊維構造体と、
    　前記繊維構造体に含浸されたマトリックス材料と、を備える、
    　繊維強化複合材。
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