(57)【要約】【課題】面内方向の強度を低下させることなく、面外方向の強度を向上させた繊維含有材料、面外補強糸の挿入方法及び繊維含有材料の製造方法を提供すること。【解決手段】繊維含有材料１０は、母材１２と、面外補強糸１４と、を含む。母材１２は、平面に沿う方向に延びる強化繊維１２ｆを含む。面外補強糸１４は、母材１２の内部に、平面に沿う方向と交差する方向に沿って延びて形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面に沿う方向に延びる強化繊維を含む母材と、
前記母材の内部に、前記平面に沿う方向と交差する方向に沿って延びて形成された面外補強糸と、
を含むことを特徴とする繊維含有材料。
【請求項２】
前記面外補強糸は、前記母材の前記平面に沿う方向と交差する方向の厚さと同じ長さであることを特徴とする請求項１に記載の繊維含有材料。
【請求項３】
前記面外補強糸は、前記母材の前記平面に沿う方向と交差する方向の厚さよりも長く、前記母材から前記厚さの方向の少なくとも一方に突き出していることを特徴とする請求項１に記載の繊維含有材料。
【請求項４】
前記面外補強糸が突き出している側の前記母材の表面に設けられた保護シートをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の繊維含有材料。
【請求項５】
前記保護シートは、前記面外補強糸が突き出している長さと同じ厚さを有することを特徴とする請求項４に記載の繊維含有材料。
【請求項６】
前記母材は、前記強化繊維に樹脂が含浸された複合材料であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の繊維含有材料。
【請求項７】
平面に沿う方向に延びる強化繊維を含む母材と、
前記母材の両面に設けられたスペーサと、
前記母材と前記スペーサとを縫い合わせた補強糸と、を含み、
前記補強糸は、前記スペーサの表面に、前記平面に沿う方向に延びて形成された面内補強糸と、前記母材の内部に、前記平面に沿う方向と交差する方向に沿って延びて形成された面外補強糸と、を含むことを特徴とする繊維含有材料。
【請求項８】
平面に沿う方向に延びる強化繊維を含む母材を縫い合わせ、前記平面に沿う方向に延びて形成された面内補強糸と、前記母材の内部に、前記平面に沿う方向と交差する方向に沿って延びて形成される面外補強糸とを含む補強糸を形成する縫合工程と、
前記面内補強糸を除去する面内補強糸除去工程と、
を含むことを特徴とする面外補強糸の挿入方法。
【請求項９】
前記縫合工程の前に、前記母材の両面にスペーサを設けるスペーサ配置工程をさらに有し、
前記縫合工程では、前記母材と前記スペーサとを縫い合わせることを特徴とする請求項８に記載の面外補強糸の挿入方法。
【請求項１０】
前記面内補強糸除去工程では、前記母材と前記母材の少なくとも一方に設けられた前記スペーサとの間を前記平面の方向に沿って切断することを特徴とする請求項９に記載の面外補強糸の挿入方法。
【請求項１１】
前記面内補強糸除去工程では、前記母材の少なくとも一方に設けられた前記スペーサを前記平面の方向に沿って切断し、前記母材の少なくとも一方の面に残された前記スペーサの一部を保護シートとすることを特徴とする請求項９に記載の面外補強糸の挿入方法。
【請求項１２】
前記保護シートを除去するシート除去工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の面外補強糸の挿入方法。
【請求項１３】
請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の面外補強糸の挿入方法により、前記強化繊維を含む母材の内部に前記面外補強糸が形成された繊維含有材料を製造することを特徴とする繊維含有材料の製造方法。
【請求項１４】
前記強化繊維に樹脂を含浸させる含浸工程をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の繊維含有材料の製造方法。
【請求項１５】
前記縫合工程より後、かつ、前記含浸工程より後に、前記樹脂を硬化させる硬化工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の繊維含有材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維含有材料、面外補強糸の挿入方法及び繊維含有材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量性及び高い強度を有する材料には、強化繊維に樹脂を含浸させた複合材料が知られている。複合材料は、航空機、自動車及び船舶等に用いられている。複合材料は、シート状にしたものを重ねて用いられる。シート状の複合材料は、シート状の延びる面内方向と直交する面外方向に弱くなることがある。シート状の複合材料において、面外方向を補強する方法としては、シート状の複合材料を糸で縫う方法が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４７８６５４１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１５は、従来のシート状の複合材料１００の概略構成図である。図１６は、従来のシート状の複合材料１００の概略断面図である。図１７は、図１５の領域Ａの拡大断面図である。シート状の複合材料１００は、図１５、図１６及び図１７に示すように、強化繊維１００ｆに樹脂を含浸させたものである。複合材料１００は、図１５、図１６及び図１７では、４層の複合材料の層が積層されたものが例示されている。複合材料１００は、図１６に示すように、４本の繊維層の中心軸１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄを有する。４本の繊維層の中心軸１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄは、面内方向に沿って延びている。複合材料１００は、面内方向には強化繊維１００ｆにより強度が高められているが、面外方向には強度が高められていない。そのため、複合材料１００は、図１５及び図１７に示すように、層間に層間破壊部１００ｘが形成される可能性があるという問題があった。この問題に対応するため、特許文献１に記載の方法が知られている。
【０００５】
図１８は、改良した従来のシート状の複合材料２００の概略構成図である。図１９は、図１８の領域Ｂの拡大断面図である。改良した従来のシート状の複合材料２００は、シート状の複合材料１００を特許文献１の方法で改良したものである。複合材料２００は、図１８及び図１９に示すように、強化繊維２００ｆに樹脂を含浸させたものを、補強糸２０２で縫ったものである。複合材料２００は、図１８及び図１９では、４層の複合材料の層が積層されたものが例示されている。複合材料２００は、図１９に示すように、４本の繊維層の中心軸２００ａ、２００ｂ、２００ｃ及び２００ｄを有する。４本の繊維層の中心軸２００ａ、２００ｂ、２００ｃ及び２００ｄは、面内方向に沿って延びている。複合材料２００は、面外方向には補強糸２０２により強化されている。しかし、４本の繊維層の中心軸２００ａ、２００ｂ、２００ｃ及び２００ｄは、補強糸２０２により蛇行が生じている。そのため、複合材料２００は、補強糸２０２によって面内方向の強度が複合材料１００と比較して低下する可能性があるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、面内方向の強度を低下させることなく、面外方向の強度を向上させた繊維含有材料、面外補強糸の挿入方法及び繊維含有材料の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、繊維含有材料は、平面に沿う方向に延びる強化繊維を含む母材と、前記母材の内部に、前記平面に沿う方向と交差する方向に沿って延びて形成された面外補強糸と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、面内方向の強度を高める強化繊維と、面外方向の強度を高める面外補強糸と、が共存することができるので、面内方向の強度を低下させることなく、面外方向の強度を向上させることができる。
【０００９】
この構成において、前記面外補強糸は、前記母材の前記平面に沿う方向と交差する方向の厚さと同じ長さであってもよい。この構成によれば、繊維含有材料の形状を変更することなく、面外方向の強度を向上させることができる。
【００１０】
あるいは、この構成において、前記面外補強糸は、前記母材の前記平面に沿う方向と交差する方向の厚さよりも長く、前記母材から前記厚さの方向の少なくとも一方に突き出していてもよい。この構成によれば、面外補強糸が突き出している側に別の部材と接着する場合に、突き出した面外補強糸により接着強度を向上させることができる。
【００１１】
面外補強糸が母材から突き出している構成において、前記面外補強糸が突き出している側の前記母材の表面に設けられた保護シートをさらに含むことが好ましい。この構成によれば、面外補強糸の引張が抑制され、母材の表面が傷つくこと及び汚れが付着することを低減することができる。
【００１２】
保護シートを有する構成において、前記保護シートは、前記面外補強糸が突き出している長さと同じ厚さを有することが好ましい。この構成によれば、面外補強糸の引張をより抑制することができる。
【００１３】
これらの構成において、前記母材は、前記強化繊維に樹脂が含浸された複合材料であることが好ましい。この構成によれば、さらに軽量性及び高い強度を有することができる。
【００１４】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、繊維含有材料は、平面に沿う方向に延びる強化繊維を含む母材と、前記母材の両面に設けられたスペーサと、前記母材と前記スペーサとを縫い合わせた補強糸と、を含み、前記補強糸は、前記スペーサの表面に、前記平面に沿う方向に延びて形成された面内補強糸と、前記母材の内部に、前記平面に沿う方向と交差する方向に沿って延びて形成された面外補強糸と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、面内方向の強度を高める強化繊維と、面外方向の強度を高める面外補強糸と、が共存することができる繊維含有材料の前駆体、すなわち、面内方向の強度を低下させることなく、面外方向の強度を向上させた繊維含有材料の前駆体を得ることができる。
【００１６】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、面外補強糸の挿入方法は、平面に沿う方向に延びる強化繊維を含む母材を縫い合わせ、前記平面に沿う方向に延びて形成された面内補強糸と、前記母材の内部に、前記平面に沿う方向と交差する方向に沿って延びて形成される面外補強糸とを含む補強糸を形成する縫合工程と、前記面内補強糸を除去する面内補強糸除去工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、面内補強糸を除去するため、繊維含有材料において、面内方向の強度を高める強化繊維と、面外方向の強度を高める面外補強糸とを共存させることができるので、繊維含有材料の面内方向の強度を低下させることなく、面外方向の強度を向上させることができる。
【００１８】
この構成において、前記縫合工程の前に、前記母材の両面にスペーサを設けるスペーサ配置工程をさらに有し、前記縫合工程では、前記母材と前記スペーサとを縫い合わせることが好ましい。この構成によれば、面内補強糸の除去を容易にすることができる。
【００１９】
スペーサ配置工程をさらに有する構成において、前記面内補強糸除去工程では、前記母材と前記母材の少なくとも一方に設けられた前記スペーサとの間を前記平面の方向に沿って切断することが好ましい。この構成によれば、母材の平面に沿う方向と交差する方向の厚さと同じ長さの面外補強糸を挿入することができるので、繊維含有材料の形状を変更することなく、面外方向の強度を向上させることができる。
【００２０】
あるいは、スペーサ配置工程をさらに有する構成において、前記面内補強糸除去工程では、前記母材の少なくとも一方に設けられた前記スペーサを前記平面の方向に沿って切断し、前記母材の少なくとも一方の面に残された前記スペーサの一部を保護シートとすることが好ましい。この構成によれば、母材の平面に沿う方向と交差する方向の厚さよりも長く、母材から厚さの方向の少なくとも一方に突き出した面外補強糸を挿入することができるので、面外補強糸が突き出している側に別の部材と接着する場合に、突き出した面外補強糸により接着強度を向上させることができる。
【００２１】
面内補強糸除去工程でスペーサを平面の方向に沿って切断する構成において、保護シートを除去するシート除去工程をさらに含むことが好ましい。この構成によれば、シート除去工程により、繊維含有材料を使用する直前まで保護シートで保護された、繊維含有材料の面外補強糸が突き出している側の表面に、別の部材を接着することができる。
【００２２】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、繊維含有材料の製造方法は、上記のいずれかの面外補強糸の挿入方法により、前記強化繊維を含む母材の内部に前記面外補強糸が形成された繊維含有材料を製造することを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、面内方向の強度を高める強化繊維と、面外方向の強度を高める面外補強糸とを共存させた繊維含有材料を製造することができるので、面内方向の強度を低下させることなく、面外方向の強度を向上させた繊維含有材料を製造することができる。
【００２４】
この構成において、前記強化繊維に樹脂を含浸させる含浸工程をさらに含むことが好ましい。この構成によれば、さらに軽量性及び高い強度を有する繊維含有材料を製造することができる。
【００２５】
含浸工程を含む構成において、前記縫合工程より後、かつ、前記含浸工程より後に、前記樹脂を硬化させる硬化工程をさらに含むことが好ましい。この構成によれば、軽量性及び高い強度に合わせて安定した構造を有する繊維含有材料を製造することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、面内方向の強度を低下させることなく、面外方向の強度を向上させた繊維含有材料、面外補強糸の挿入方法及び繊維含有材料の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る繊維含有材料の一例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法に含まれる本発明の第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法の処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、第１の実施形態において、スペーサが配置された母材の概略断面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態において、母材とスペーサとが縫い合わされている状態の概略断面図である。
【図５】図５は、図１の繊維含有材料の前駆体の一例を示す概略断面図である。
【図６】図６は、第１の実施形態において、面内補強糸が除去されている状態の概略断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態に係る繊維含有材料の一例を示す概略断面図である。
【図８】図８は、第２の実施形態において、スペーサが配置された母材の概略断面図である。
【図９】図９は、図７の繊維含有材料の前駆体の一例を示す概略断面図である。
【図１０】図１０は、図７の繊維含有材料の前駆体の別の状態の一例を示す概略断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３の実施形態に係る繊維含有材料の一例を示す概略断面図である。
【図１２】図１２は、第３の実施形態において、スペーサが配置された母材の概略断面図である。
【図１３】図１３は、図１１の繊維含有材料の前駆体の一例を示す概略断面図である。
【図１４】図１４は、図１１の繊維含有材料の前駆体の別の状態の一例を示す概略断面図である。
【図１５】図１５は、従来のシート状の複合材料の概略構成図である。
【図１６】図１６は、従来のシート状の複合材料の概略断面図である。
【図１７】図１７は、図１５の領域Ａの拡大断面図である。
【図１８】図１８は、改良した従来のシート状の複合材料の概略構成図である。
【図１９】図１９は、図１８の領域Ｂの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２９】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る繊維含有材料の一例である繊維含有材料１０を示す概略断面図である。繊維含有材料１０は、図１で概略断面図が示されているが、面外方向から見た平面図における形状は、いかなる形状でもよい。繊維含有材料１０は、図１に示すように、母材１２と、面外補強糸１４と、を含む。母材１２は、平面に沿う方向である面内方向に延びる材料であり、面内方向に延びる強化繊維１２ｆを含む。母材１２は、これに限定されず、母材１２の平面に沿う方向と交差する方向である面外方向に湾曲部を有していても良く、段差を有していても良い。面外補強糸１４は、母材１２の内部に、母材１２の平面に沿う方向と交差する方向である面外方向に沿って延びて形成されている。面外補強糸１４は、母材１２の平面に沿う方向と交差する方向の厚さと同じ長さである。面外補強糸１４は、母材１２の平面に沿う方向と直交することが好ましい。繊維含有材料１０は、母材１２の平面に沿う方向と交差する面外補強糸１４のみを有し、母材１２の平面に沿う方向、すなわち母材１２の平面に平行な方向の補強糸を有さないことが好ましい。繊維含有材料１０は、図１では、面外補強糸１４が母材１２の平面に沿う方向において均一に分布しているが、本発明はこれに限定されることなく、面外補強糸１４が不均一に分布していても良い。繊維含有材料１０は、例えば、母材１２に湾曲部または段差部がある場合、母材１２の応力のかかる場所である湾曲部または段差部に面外補強糸１４が高密度に分布していることが好ましい。図１では、母材１２の各箇所に面外補強糸１４が２本あり、２本の面外補強糸１４が離れている例が示されているが、これは追って行う面外補強糸の挿入方法の処理の詳細を説明のために便宜上示されているものであり、本発明の繊維含有材料はこれに限定されない。以下における図４、図５及び図６についても同様である。
【００３０】
強化繊維１２ｆは、５μｍ以上７μｍ以下の範囲内の基本繊維を数１００本から数１０００本程度束ねたものが例示される。強化繊維１２ｆを構成する基本繊維は、いずれも炭素繊維が例示される。強化繊維１２ｆを構成する基本繊維は、これに限定されず、その他のプラスチック繊維、ガラス繊維又は金属繊維でもよい。
【００３１】
母材１２は、強化繊維１２ｆを含むプリフォーム、及び強化繊維１２ｆに樹脂を含浸させた複合材料が例示される。強化繊維１２に含浸される樹脂は、熱硬化性樹脂が好ましいが、熱可塑性樹脂でもよい。熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂が例示される。熱可塑性樹脂は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、及びポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が例示される。ただし、強化繊維１２に含浸される樹脂は、これに限定されず、その他の樹脂でもよい。
【００３２】
強化繊維１２に含浸される樹脂が熱硬化性樹脂の場合、熱硬化性樹脂は、軟化状態と、硬化状態と、半硬化状態となることができる。軟化状態は、熱硬化性樹脂を熱硬化させる前の状態である。軟化状態は、自己支持性を有さない状態であり、支持体に支持されていない場合に形状を保持できない状態である。軟化状態は、加熱されて、熱硬化性樹脂が熱硬化反応をすることができる状態である。硬化状態は、熱硬化性樹脂を熱硬化させた後の状態である。硬化状態は、自己支持性を有する状態であり、支持体に支持されていない場合でも形状を保持できる状態である。硬化状態は、加熱されても、熱硬化樹脂が熱硬化反応をすることができない状態である。半硬化状態は、軟化状態と硬化状態との間の状態である。半硬化状態は、硬化状態よりも弱い程度の熱硬化を熱硬化性樹脂にさせた状態である。半硬化状態は、自己支持性を有する状態であり、支持体に支持されていない場合でも形状を保持できる状態である。半硬化状態は、加熱されて、熱硬化性樹脂が熱硬化反応をすることができる状態である。強化繊維１２ｆが熱硬化性樹脂に含浸された複合材料は、熱硬化性樹脂が半硬化状態であるプリプレグであるか、又は熱硬化性樹脂が硬化状態であることが好ましい。
【００３３】
面外補強糸１４は、５μｍ以上７μｍ以下の範囲内の基本繊維を数１００本から数１０００本程度束ねたものが例示される。面外補強糸１４を構成する基本繊維は、いずれもナイロン繊維が例示される。面外補強糸１４を構成する基本繊維は、これに限定されず、その他のプラスチック繊維、炭素繊維、ガラス繊維又は金属繊維でもよい。
【００３４】
繊維含有材料１０は、面内方向の強度を高める強化繊維１２ｆと、面外方向の強度を高める面外補強糸１４とが、繊維層の中心軸を蛇行させることなく共存できるので、面内方向の強度を低下させることなく、面外方向の強度を向上させることができる。
【００３５】
繊維含有材料１０は、面外補強糸１４が母材１２の平面に沿う方向と交差する方向の厚さと同じ長さであるので、繊維含有材料１０の形状が変更されることなく、面外方向の強度が向上する。
【００３６】
繊維含有材料１０は、母材１２が強化繊維１２ｆに樹脂を含浸させた複合材料である場合、さらに軽量性及び高い強度を有することができる。
【００３７】
第１の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法に含まれる第１の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法の処理について以下に説明する。図２は、本発明の第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法に含まれる本発明の第１の実施形態、第２の実施形態及び第３の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法の処理の一例を示すフローチャートである。第１の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、図２に示すように、スペーサ配置工程Ｓ１２と、縫合工程Ｓ１４と、面内補強糸除去工程Ｓ１６と、シート除去工程Ｓ１８と、を含む。
【００３８】
図３は、第１の実施形態において、スペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂが配置された母材１２であるスペーサ積層体２０の概略断面図である。スペーサ積層体２０は、母材１２と、スペーサ２２ａと、スペーサ２２ｂと、を含む。スペーサ２２ａは、母材１２の一方の面、すなわち図３における上側の面に設けられている。スペーサ２２ｂは、母材１２の他方の面、すなわち図３における下側の面に設けられている。図２に示すスペーサ配置工程Ｓ１２は、母材１２の両面にスペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂを設けることで、スペーサ積層体２０を形成する工程である。スペーサ配置工程Ｓ１２は、後で説明する縫合工程Ｓ１４で母材１２とスペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂとを縫い合せるため、縫合工程Ｓ１４の前に施される。
【００３９】
スペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂは、ナイロン製又はポリエステル製のシート、及び柔軟性を有するパネル等のいずれかを１枚又は複数枚積層させたものが例示される。スペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂは、これに限定されず、その他のスペーサでもよい。スペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂは、例示の材料の積層する枚数を変更することで、厚さを変更することができる。スペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂは、後述する縫合工程Ｓ１４において、母材１２の表面が傷つくこと及び汚れが付着することを抑制することができる。また、スペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂは、後述する縫合工程Ｓ１４において、補強糸２６の引張を抑制することができる。
【００４０】
図４は、第１の実施形態において、母材１２とスペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂとが縫い合わされている状態の概略断面図である。母材１２とスペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂとは、図４に示すように、縫合部２４により、補強糸２６で縫い合わされる。すなわち、縫合部２４は、母材１２とスペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂとを、補強糸２６で縫い合わせる。縫合部２４は、ミシンに装着され、先端に孔が開けられた針が例示される。ただし、縫合部２４は、これに限定されず、その他の補強糸２６が挿入可能な形状の針でもよい。
【００４１】
図５は、図１の繊維含有材料１０の前駆体の一例である繊維含有材料３０を示す概略断面図である。繊維含有材料３０は、図５に示すように、母材１２と、スペーサ２２ａと、スペーサ２２ｂと、面内補強糸２６ａと、面内補強糸２６ｂと、面外補強糸２６ｃと、を含む。母材１２とスペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂとを縫い合せた補強糸２６は、面内補強糸２６ａと、面内補強糸２６ｂと、面外補強糸２６ｃとを含む。面内補強糸２６ａは、スペーサ２２ａの表面に、平面に沿う方向である面内方向に延びて形成されている。面内補強糸２６ｂは、スペーサ２２ｂの表面に、平面に沿う方向である面内方向に延びて形成されている。面外補強糸２６ｃは、母材１２とスペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂとの内部に、母材１２とスペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂとを貫通して、平面に沿う方向と交差する方向である面外方向に沿って延びて形成されている。
【００４２】
繊維含有材料３０は、面内方向の強度を高める強化繊維１２ｆと、面外方向の強度を高める面外補強糸１４とが、繊維層の中心軸を蛇行させることなく共存できる繊維含有材料１０の前駆体であるので、面内方向の強度を低下させることなく、面外方向の強度を向上させた繊維含有材料１０を得ることができる。
【００４３】
図２に示す縫合工程Ｓ１４は、強化繊維１２ｆを含む母材１２を縫い合せ、面内補強糸２６ａ及び面内補強糸２６ｂと、面外補強糸２６ｃとを含む補強糸２６を形成する工程である。詳細には、縫合工程Ｓ１４は、母材１２にスペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂが積層されたスペーサ積層体２０を、縫合部２４により補強糸２６で縫い合わせることで、繊維含有材料３０を形成する。スペーサ積層体２０は、縫合工程Ｓ１４が施されることで、繊維含有材料３０となる。縫合工程Ｓ１４では、補強糸２６が柔らかいものであることが好ましい。また、縫合工程Ｓ１４では、補強糸２６が細いもの、すなわち基本繊維の本数が強化繊維１２ｆより少ないものであることが好ましい。これらの場合、縫合工程Ｓ１４を円滑に施すことができる。また、これらの場合、第１の実施形態における面外補強糸の挿入方法により挿入される面外補強糸１４は、柔らかいもの又は細いものとなる。なお、縫合工程Ｓ１４では、補強糸２６が硬いものまたは太いものであってもよく、この場合には、縫い合わせする補強糸２６が折れる可能性があるが、補強糸２６が折れる箇所は、最終的に後述する面内補強糸除去工程Ｓ１６で除去される箇所であるため、問題にはならない。この場合、第１の実施形態における面外補強糸の挿入方法により挿入される面外補強糸１４は、硬いもの又は太いものとなる。
【００４４】
図６は、第１の実施形態において、面内補強糸２６ａ及び面内補強糸２６ｂが除去されている状態の概略断面図である。繊維含有材料３０は、図６に示すように、切断部３２ａ及び切断部３２ｂにより、スペーサ２２ａ及び面内補強糸２６ａとスペーサ２２ｂ及び面内補強糸２６ｂとが、切り離される。詳細には、繊維含有材料３０は、切断部３２ａにより、スペーサ２２ａ及び面内補強糸２６ａが切り離され、切断部３２ｂにより、スペーサ２２ｂ及び面内補強糸２６ｂが切り離される。すなわち、切断部３２ａは、繊維含有材料３０からスペーサ２２ａ及び面内補強糸２６ａを切り離し、切断部３２ｂは、スペーサ２２ｂ及び面内補強糸２６ｂを切り離す。これらが切り離されることにより、繊維含有材料３０は、繊維含有材料１０となる。また、これらが切り離されることにより、母材１２の内部に残される面外補強糸２６ｃは、面外補強糸１４となる。詳細には、同じ個所に挿入された２本の面外補強糸２６ｃのうち、面内補強糸除去工程Ｓ１６を経て母材１２の内部に残された部分が、１セットの面外補強糸１４となる。切断部３２ａ及び切断部３２ｂは、いずれも、金属製の刃が例示される。ただし、切断部３２ａ及び切断部３２ｂは、これに限定されず、スペーサ２２ａ、スペーサ２２ｂ、面内補強糸２６ａ、及び面内補強糸２６ｂを除去可能なものであればよい。
【００４５】
図２に示す面内補強糸除去工程Ｓ１６は、面内補強糸２６ａ及び面内補強糸２６ｂを除去する工程である。面内補強糸除去工程Ｓ１６は、詳細には、切断部３２ａで、母材１２とスペーサ２２ａとの間を平面の方向に沿って切断することで、スペーサ２２ａ及び面内補強糸２６ａを切り離して面内補強糸２６ａを除去し、切断部３２ｂで、母材１２とスペーサ２２ｂとの間を平面の方向に沿って切断することで、スペーサ２２ｂ及び面内補強糸２６ｂを切り離して面内補強糸２６ｂを除去する工程である。繊維含有材料３０は、面内補強糸除去工程Ｓ１６が施されることで、繊維含有材料１０となる。また、面外補強糸２６ｃは、面内補強糸除去工程Ｓ１６が施されることで、母材１２に残された部分が面外補強糸１４となる。
【００４６】
図２に示すシート除去工程Ｓ１８は、面内補強糸除去工程Ｓ１６で母材１２の一方の面にスペーサ２２ａの一部が残された場合と、面内補強糸除去工程Ｓ１６で母材１２の他方の面にスペーサ２２ｂの一部が残された場合と、のうち少なくとも一方の場合に施される工程である。これらの場合、シート除去工程Ｓ１８は、残されたスペーサ２２ａの一部である保護シート及びスペーサ２２ｂの一部である保護シートの少なくとも一方を除去する工程である。第１の実施形態は、面内補強糸除去工程Ｓ１６で、面内補強糸２６ａ及び面内補強糸２６ｂの除去にあわせてスペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂを完全に除去できる場合、シート除去工程Ｓ１８を行う必要がない。
【００４７】
なお、第１の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、スペーサ配置工程Ｓ１２を省略することができる。この場合、縫合工程Ｓ１４は、母材１２のみを縫合部２４により補強糸２６で縫い合わせる工程となる。また、この場合、面内補強糸除去工程Ｓ１６は、母材１２の表面に、平面に沿う方向である面内方向に延びて形成された面内補強糸を、削り落とす等の処理により除去する工程となる。また、この場合、スペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂがないので、シート除去工程Ｓ１８は、省略される。
【００４８】
第１の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、面内補強糸除去工程Ｓ１６で除去可能な面内補強糸を含む前駆体を介在して、面内補強糸除去工程Ｓ１６で面内補強糸を除去する。第１の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、スペーサ配置工程Ｓ１２を省略しない場合、詳細には、面内補強糸除去工程Ｓ１６で除去可能な面内補強糸２６ａ及び面内補強糸２６ｂを含む前駆体である繊維含有材料３０を介在して、面内補強糸除去工程Ｓ１６で面内補強糸２６ａ及び面内補強糸２６ｂを除去する。このため、第１の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、繊維含有材料１０において、面内方向の強度を高める強化繊維１２ｆと、面外方向の強度を高める面外補強糸１４とを共存させることができるので、繊維含有材料１０の面内方向の強度を低下させることなく、面外方向の強度を向上させることができる。
【００４９】
第１の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、スペーサ配置工程Ｓ１２を省略しない場合、縫合工程Ｓ１４で、母材１２にスペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂが積層されたスペーサ積層体２０が、縫合部２４により補強糸２６で縫い合わせられる。そのため、第１の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、スペーサ配置工程Ｓ１２を省略しない場合、面内補強糸除去工程Ｓ１６で、スペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂを切り離すことで面内補強糸２６ａ及び面内補強糸２６ｂを除去することができるので、面内補強糸２６ａ及び面内補強糸２６ｂの除去を容易にすることができる。
【００５０】
第１の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、面内補強糸除去工程Ｓ１６で、母材１２とスペーサ２２ａとの間を平面の方向に沿って切断し、母材１２とスペーサ２２ｂとの間を平面の方向に沿って切断する。そのため、第１の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、母材１２の厚さと同じ長さの面外補強糸１４を挿入することができるので、繊維含有材料１０の形状を変更することなく、面外方向の強度を向上させることができる。また、第１の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、繊維含有材料１０の表面を円滑にすることができる。
【００５１】
第１の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法について、以下に説明する。第１の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法は、第１の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法の処理を含む。そのため、第１の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法は、詳細には、第１の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法により、強化繊維１２ｆを含む母材１２の内部に面外補強糸１４が形成された繊維含有材料１０を製造することができる。したがって、第１の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法は、面内方向の強度を低下させることなく、面外方向の強度を向上させた繊維含有材料１０を製造することができる。
【００５２】
第１の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法は、強化繊維１２ｆに樹脂を含浸させる含浸工程を含むことが好ましい。第１の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法は、含浸工程を含む場合、母材１２が強化繊維１２ｆに樹脂を含浸させた複合材料である繊維含有材料１０を製造できるので、さらに軽量性及び高い強度を有する繊維含有材料を製造することができる。含浸工程は、第１の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法のどのタイミングで施されても良い。
【００５３】
第１の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法は、含浸工程を含む場合、樹脂を硬化させる硬化工程を含むことが好ましい。第１の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法は、硬化工程を含む場合、母材１２が強化繊維１２ｆに樹脂を含浸させ、樹脂が半硬化状態又は硬化状態となった複合材料である繊維含有材料１０を製造できるので、軽量性及び高い強度に合わせて安定した構造を有する繊維含有材料を製造することができる。硬化工程は、縫合工程Ｓ１４より後、かつ、含浸工程より後で施されることが好ましく、この場合、樹脂が硬化する前に縫合工程Ｓ１４を施すので、縫合工程Ｓ１４を円滑に施すことができる。
【００５４】
［第２の実施形態］
図７は、本発明の第２の実施形態に係る繊維含有材料の一例である繊維含有材料４０を示す概略断面図である。第２の実施形態に係る繊維含有材料４０は、図７に示すように、母材１２と、面外補強糸４４と、を含む。すなわち、第２の実施形態に係る繊維含有材料４０は、第１の実施形態に係る繊維含有材料１０において、面外補強糸１４を面外補強糸４４に変更したものである。第２の実施形態の説明では、第１の実施形態と同様の構成に第１の実施形態と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。図７では、図１と同様に、母材１２の各箇所に面外補強糸４４が２本あり、２本の面外補強糸４４が離れている例が示されているが、これは図１と同様に、追って行う面外補強糸の挿入方法の処理の詳細を説明のために便宜上示されているものであり、本発明の繊維含有材料はこれに限定されない。以下における図９及び図１０についても同様である。
【００５５】
面外補強糸４４は、母材１２の平面に沿う方向と交差する方向の厚さよりも長く、母材１２から厚さの方向の両面に突き出している点で、面外補強糸１４と異なる。面外補強糸４４は、長さ及び母材１２から突き出している点を除くその他の点で、面外補強糸１４と同様である。繊維含有材料４０は、面外補強糸４４が上記構成を有するので、面外補強糸４４が突き出している両面側に別の部材と接着する場合に、突き出した面外補強糸４４により接着強度を向上させることができる。詳細には、繊維含有材料４０は、突き出した面外補強糸４４が、接着される別の部材における面外補強糸となるので、接着強度を向上させることができる。また、繊維含有材料４０は、突き出した面外補強糸４４が、接着される別の部材との間でアンカー効果を生じさせるので、接着強度を向上させることができる。また、繊維含有材料４０は、突き出した面外補強糸４４が、接着される別の部材との間の接着層を保持することができるので、接着強度を向上させることができる。
【００５６】
第２の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法に含まれる第２の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法の処理について以下に説明する。第２の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、第２の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法において、スペーサ配置工程Ｓ１２と、縫合工程Ｓ１４と、面内補強糸除去工程Ｓ１６と、シート除去工程Ｓ１８とのいずれもについて、以下に説明するように変更したものである。
【００５７】
図８は、第２の実施形態において、スペーサ５２ａ及びスペーサ５２ｂが配置された母材１２であるスペーサ積層体５０の概略断面図である。第２の実施形態に係るスペーサ積層体５０は、図８に示すように、母材１２と、スペーサ５２ａと、スペーサ５２ｂと、を含む。すなわち、第２の実施形態に係るスペーサ積層体５０は、第１の実施形態に係るスペーサ積層体２０において、スペーサ２２ａをスペーサ５２ａに変更し、スペーサ２２ｂをスペーサ５２ｂに変更したものである。スペーサ５２ａは、厚さが異なる、すなわちより厚いという点で、スペーサ２２ａと異なる。スペーサ５２ａは、厚さが異なる点を除くその他の点で、スペーサ２２ａと同様である。スペーサ５２ｂは、厚さが異なる、すなわちより厚いという点で、スペーサ２２ｂと異なる。スペーサ５２ｂは、厚さが異なる点を除くその他の点で、スペーサ２２ｂと同様である。
【００５８】
第２の実施形態におけるスペーサ配置工程Ｓ１２は、スペーサ２２ａに代えてスペーサ５２ａを配置し、スペーサ２２ｂに代えてスペーサ５２ｂを配置するという点で、第１の実施形態におけるスペーサ配置工程Ｓ１２と異なる。第２の実施形態におけるスペーサ配置工程Ｓ１２は、配置される各スペーサが異なる点を除くその他の点で、第１の実施形態におけるスペーサ配置工程Ｓ１２と同様である。第２の実施形態におけるスペーサ配置工程Ｓ１２は、母材１２の両面にスペーサ５２ａ及びスペーサ５２ｂを設けることで、スペーサ積層体５０を形成する工程である。
【００５９】
図９は、図７の繊維含有材料４０の前駆体の一例である繊維含有材料６０を示す概略断面図である。第２の実施形態に係る繊維含有材料６０は、図９に示すように、母材１２と、スペーサ５２ａと、スペーサ５２ｂと、面内補強糸５６ａと、面内補強糸５６ｂと、面外補強糸５６ｃと、を含む。すなわち、第２の実施形態に係る繊維含有材料６０は、第１の実施形態に係る繊維含有材料３０において、スペーサ２２ａをスペーサ５２ａに変更し、スペーサ２２ｂをスペーサ５２ｂに変更し、面内補強糸２６ａを面内補強糸５６ａに変更し、面内補強糸２６ｂを面内補強糸５６ｂに変更し、面内補強糸２６ｃを面内補強糸５６ｃに変更したものである。以下において、面内補強糸５６ａと、面内補強糸５６ｂと、面外補強糸５６ｃと、を合わせて、適宜、補強糸５６と称する。
【００６０】
面内補強糸５６ａは、スペーサ５２ａの表面に、平面に沿う方向である面内方向に延びて形成されている。面内補強糸５６ｂは、スペーサ５２ｂの表面に、平面に沿う方向である面内方向に延びて形成されている。面外補強糸５６ｃは、母材１２とスペーサ５２ａ及びスペーサ５２ｂとの内部に、母材１２とスペーサ５２ａ及びスペーサ５２ｂとを貫通して、平面に沿う方向と交差する方向である面外方向に沿って延びて形成されている。面外補強糸５６ｃは、スペーサ５２ａ及びスペーサ５２ｂがスペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂと比較して厚い分だけ、面外補強糸２６ｃよりも長い。
【００６１】
第２の実施形態における縫合工程Ｓ１４は、縫い合わされる対象がスペーサ積層体２０に代えてスペーサ積層体５０であり、縫い合わせするものが補強糸２６に代えて補強糸５６であるという点で、第１の実施形態における縫合工程Ｓ１４と異なる。第２の実施形態における縫合工程Ｓ１４は、縫い合わせされる対象及び縫い合わせするものが異なる点を除くその他の点で、第１の実施形態における縫合工程Ｓ１４と同様である。第２の実施形態における縫合工程Ｓ１４は、スペーサ積層体５０を補強糸５６で縫い合わせ、繊維含有材料６０を形成する。
【００６２】
図１０は、図７の繊維含有材料４０の前駆体の別の状態の一例である繊維含有材料６５を示す概略断面図である。繊維含有材料６５は、母材１２と、保護シート６７ａと、保護シート６７ｂと、面外補強糸４４と、を含む。保護シート６７ａは、面外補強糸４４が突き出している側の母材１２の一方の表面、すなわち図１０における上側の面に設けられている。つまり、保護シート６７ａは、母材１２に対して、スペーサ５２ａが配置された側に設けられている。保護シート６７ｂは、面外補強糸４４が突き出している側の母材１２の他方の表面、すなわち図１０における下側の面に設けられている。つまり、保護シート６７ｂは、母材１２に対して、スペーサ５２ｂが配置された側に設けられている。
【００６３】
保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂは、スペーサ５２ａ及びスペーサ５２ｂ同様に、すなわちスペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂ同様に、ナイロン製又はポリエステル製のシート、及び柔軟性を有するパネル等のいずれかを１枚又は複数枚積層させたものが例示される。保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂは、これに限定されず、その他の保護シートでもよい。保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂは、スペーサ５２ａ及びスペーサ５２ｂにおいて例示の材料の積層する枚数を変更すること及び後述する第２の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６での切断位置を変更することで、厚さを変更することができる。
【００６４】
保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂは、繊維含有材料６５において、母材１２の表面が傷つくこと及び汚れが付着することを抑制することができる。また、保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂは、繊維含有材料６５において、面外補強糸４４の引張を抑制することができる。
【００６５】
保護シート６７ａは、面外補強糸４４が母材１２の一方の表面から突き出している長さと同じ厚さを有する。また、保護シート６７ｂは、面外補強糸４４が母材１２から他方の表面から突き出している長さと同じ厚さを有する。このため、保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂは、いずれも、面外補強糸４４の引張をより抑制することができる。また、面外補強糸４４は、保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂの厚さを変更することで、長さを変更することができる。
【００６６】
第２の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６は、面内補強糸２６ａ及び面内補強糸２６ｂに代えて、面内補強糸５６ａ及び面内補強糸５６ｂを除去する点で、第１の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６と異なる。詳細には、第２の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６は、母材１２とスペーサ２２ａとの間に代えて、スペーサ５２ａを平面の方向に沿って切断し、母材１２の一方の面に残されたスペーサ５２ａの一部を保護シート６７ａとする点で、第１の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６と異なる。また、第２の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６は、母材１２とスペーサ２２ｂとの間に代えて、スペーサ５２ｂを平面の方向に沿って切断し、母材１２の一方の面に残されたスペーサ５２ｂの一部を保護シート６７ｂとする点で、第１の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６と異なる。第２の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６は、上記の異なる点を除くその他の点で、第１の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６と同様である。繊維含有材料６０は、面内補強糸除去工程Ｓ１６が施されることで、繊維含有材料６５となる。また、面外補強糸５６ｃは、面内補強糸除去工程Ｓ１６が施されることで、母材１２、保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂに残された部分が面外補強糸４４となる。詳細には、同じ個所に挿入された２本の面外補強糸５６ｃのうち、面内補強糸除去工程Ｓ１６を経て母材１２、保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂの内部に残された部分が、１セットの面外補強糸４４となる。
【００６７】
第２の実施形態におけるシート除去工程Ｓ１８は、保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂを除去する工程である。繊維含有材料６５は、シート除去工程Ｓ１８が施されることで、繊維含有材料４０となる。
【００６８】
第２の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、面内補強糸除去工程Ｓ１６で、スペーサ５２ａを平面の方向に沿って切断し、母材１２の一方の面に残されたスペーサ５２ａの一部を保護シート６７ａとし、スペーサ５２ｂを平面の方向に沿って切断し、母材１２の一方の面に残されたスペーサ５２ｂの一部を保護シート６７ｂとする。そのため、第２の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、母材１２の平面に沿う方向と交差する方向の厚さよりも長く、母材から厚さ方向に突き出した面外補強糸４４を挿入することができる。したがって、第２の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、繊維含有材料４０の面外補強糸４４が突き出している側に別の部材と接着する場合に、突き出した面外補強糸４４により接着強度を向上させることができる。さらに、第２の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、面内補強糸除去工程Ｓ１６におけるスペーサ５２ａ及びスペーサ５２ｂの切断位置を制御することで、繊維含有材料４０に挿入される面外補強糸４４の長さを制御することができる。
【００６９】
第２の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、シート除去工程Ｓ１８で、保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂを除去する。そのため、第２の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、繊維含有材料４０を使用する直前まで保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂで保護された、繊維含有材料４０の面外補強糸が突き出している側の表面に、別の部材を接着することができる。
【００７０】
第２の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法について、以下に説明する。第２の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法は、第２の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法の処理を含む。そのため、第２の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法は、詳細には、第２の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法により、強化繊維１２ｆを含む母材１２の内部に面外補強糸４４が形成された繊維含有材料４０を製造することができる。したがって、第２の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法は、面内方向の強度を低下させることなく、面外方向の強度を向上させた繊維含有材料４０を製造することができる。第２の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法における含浸工程及び硬化工程は、第１の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法における含浸工程及び硬化工程と同様である。
【００７１】
［第３の実施形態］
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る繊維含有材料の一例である繊維含有材料７０を示す概略断面図である。第３の実施形態に係る繊維含有材料７０は、図１１に示すように、母材１２と、面外補強糸７４と、を含む。すなわち、第３の実施形態に係る繊維含有材料７０は、第１の実施形態に係る繊維含有材料１０において、面外補強糸１４を面外補強糸７４に変更したものである。第３の実施形態の説明では、第１の実施形態と同様の構成に第１の実施形態と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。図１１では、図１及び図７と同様に、母材１２の各箇所に面外補強糸７４が２本あり、２本の面外補強糸が離れている例が示されているが、これは図１及び図７と同様に、追って行う面外補強糸の挿入方法の処理の詳細を説明のために便宜上示されているものであり、本発明の繊維含有材料はこれに限定されない。以下における図１３及び図１４についても同様である。
【００７２】
面外補強糸７４は、母材１２の平面に沿う方向と交差する方向の厚さよりも長く、母材１２から厚さの方向の一方の面側に突き出している点で、面外補強糸１４と異なる。面外補強糸７４は、長さ及び母材１２から突き出している点を除くその他の点で、面外補強糸１４と同様である。すなわち、面外補強糸７４は、面外補強糸１４と同様に、母材１２から厚さの方向の他方の面側に突き出していない。繊維含有材料７０は、面外補強糸７４が上記構成を有するので、面外補強糸７４が突き出している一方の面側に別の部材と接着する場合に、突き出した面外補強糸７４により接着強度を向上させることができる。詳細には、繊維含有材料７０は、第２の実施形態に係る繊維含有材料４０における突き出した面外補強糸４４と同様の理由で、突き出した面外補強糸７４が、接着強度を向上させることができる。また、繊維含有材料７０は、面外補強糸７４が上記構成を有するので、面外補強糸７４が突き出していない他方の面側については、繊維含有材料１０と同様に、繊維含有材料７０の面外補強糸７４が突き出していない他方の面側の形状が変更されることなく、面外方向の強度が向上する。
【００７３】
第１実施形態に係る繊維含有材料１０は、面外補強糸１４が母材１２の両面から突き出しておらず、第２実施形態に係る繊維含有材料４０では、面外補強糸４４が母材１２の両面から突き出しており、第３実施形態に係る繊維含有材料７０では、面外補強糸７４が母材１２の一方の面から突き出しており、かつ、他方の面から突き出していない。本発明は、これらに限定されることなく、面外補強糸が母材１２の平面に沿う方向と交差する方向の厚さよりも長い場合、母材１２から厚さの方向の少なくとも一方に突き出している形態を含む。この場合、面外補強糸が突き出している側に別部材と接着する場合に、突き出した面外補強糸により接着強度を向上させることができる。
【００７４】
第３の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法に含まれる第３の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法の処理について以下に説明する。第３の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、第３の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法において、スペーサ配置工程Ｓ１２と、縫合工程Ｓ１４と、面内補強糸除去工程Ｓ１６と、シート除去工程Ｓ１８とのいずれについて、以下に説明するように変更したものである。
【００７５】
図１２は、第３の実施形態において、スペーサ８２ａ及びスペーサ８２ｂが配置された母材１２であるスペーサ積層体８０の概略断面図である。第２の実施形態に係るスペーサ積層体８０は、図１２に示すように、母材１２と、スペーサ８２ａと、スペーサ８２ｂと、を含む。すなわち、第３の実施形態に係るスペーサ積層体８０は、第１の実施形態に係るスペーサ積層体２０において、スペーサ２２ａをスペーサ８２ａに変更し、スペーサ２２ｂをスペーサ８２ｂに変更したものである。スペーサ８２ａは、厚さが異なる、すなわちより厚いという点で、スペーサ２２ａと異なる。スペーサ８２ａは、厚さが異なる点を除くその他の点で、スペーサ２２ａと同様である。スペーサ８２ａは、第２の実施形態におけるスペーサ５２ａと同様のものが例示される。スペーサ８２ｂは、厚さも含めてスペーサ２２ｂと同様のものが例示されるが、スペーサ２２ｂと異なっていても良い。
【００７６】
第３の実施形態におけるスペーサ配置工程Ｓ１２は、スペーサ２２ａに代えてスペーサ８２ａを配置し、スペーサ２２ｂに代えてスペーサ８２ｂを配置するという点で、第１の実施形態におけるスペーサ配置工程Ｓ１２と異なる。第３の実施形態におけるスペーサ配置工程Ｓ１２は、配置される各スペーサが異なる点を除くその他の点で、第１の実施形態におけるスペーサ配置工程Ｓ１２と同様である。第３の実施形態におけるスペーサ配置工程Ｓ１２は、母材１２の両面にスペーサ８２ａ及びスペーサ８２ｂを設けることで、スペーサ積層体８０を形成する工程である。
【００７７】
図１３は、図１１の繊維含有材料７０の前駆体の一例である繊維含有材料９０を示す概略断面図である。第３の実施形態に係る繊維含有材料９０は、図１３に示すように、母材１２と、スペーサ８２ａと、スペーサ８２ｂと、面内補強糸８６ａと、面内補強糸８６ｂと、面外補強糸８６ｃと、を含む。すなわち、第３の実施形態に係る繊維含有材料９０は、第１の実施形態に係る繊維含有材料３０において、スペーサ２２ａをスペーサ８２ａに変更し、スペーサ２２ｂをスペーサ８２ｂに変更し、面内補強糸２６ａを面内補強糸８６ａに変更し、面内補強糸２６ｂを面内補強糸８６ｂに変更し、面内補強糸２６ｃを面内補強糸８６ｃに変更したものである。以下において、面内補強糸８６ａと、面内補強糸８６ｂと、面外補強糸８６ｃと、を合わせて、適宜、補強糸８６と称する。
【００７８】
面内補強糸８６ａは、スペーサ８２ａの表面に、平面に沿う方向である面内方向に延びて形成されている。面内補強糸８６ｂは、スペーサ８２ｂの表面に、平面に沿う方向である面内方向に延びて形成されている。面外補強糸８６ｃは、母材１２とスペーサ８２ａ及びスペーサ８２ｂとの内部に、母材１２とスペーサ８２ａ及びスペーサ８２ｂとを貫通して、平面に沿う方向と交差する方向である面外方向に沿って延びて形成されている。面外補強糸８６ｃは、スペーサ８２ａがスペーサ２２ａと比較して厚い分だけ、面外補強糸２６ｃよりも長い。
【００７９】
第３の実施形態における縫合工程Ｓ１４は、縫い合わされる対象がスペーサ積層体２０に代えてスペーサ積層体８０であり、縫い合わせするものが補強糸２６に代えて補強糸８６であるという点で、第１の実施形態における縫合工程Ｓ１４と異なる。第３の実施形態における縫合工程Ｓ１４は、縫い合わせされる対象及び縫い合わせするものが異なる点を除くその他の点で、第１の実施形態における縫合工程Ｓ１４と同様である。第３の実施形態における縫合工程Ｓ１４は、スペーサ積層体８０を補強糸８６で縫い合わせ、繊維含有材料９０を形成する。
【００８０】
図１４は、図１１の繊維含有材料７０の前駆体の別の状態の一例である繊維含有材料９５を示す概略断面図である。繊維含有材料９５は、母材１２と、保護シート９７ａと、面外補強糸７４と、を含む。保護シート９７ａは、面外補強糸７４が突き出している側の母材１２の一方の表面、すなわち図１４における上側の面に設けられている。つまり、保護シート９７ａは、母材１２に対して、スペーサ８２ａが配置された側に設けられている。保護シート９７ａは、第２の実施形態における保護シート６７ａと同様のものが例示されるが、保護シート６７ａと異なっていても良い。面外補強糸７４が突き出していない側の母材１２の他方の表面、すなわち図１４における下側の面には、保護シートは設けられていない。
【００８１】
保護シート９７ａは、第２の実施形態における保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂと同様に、繊維含有材料９５において、母材１２の表面が傷つくこと及び汚れが付着することを抑制することができる。また、保護シート９７ａは、第２の実施形態における保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂと同様に、繊維含有材料９５において、面外補強糸７４の引張を抑制することができる。
【００８２】
保護シート９７ａは、第２の実施形態における保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂと同様に、面外補強糸７４が母材１２の一方の表面から突き出している長さと同じ厚さを有する。このため、保護シート９７ａは、第２の実施形態における保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂと同様に、いずれも、面外補強糸７４の引張をより抑制することができる。また、面外補強糸７４は、第２の実施形態における保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂと同様に、保護シート９７ａの厚さを変更することで、長さを変更することができる。
【００８３】
第２実施形態に係る繊維含有材料６５では、面外補強糸４４が母材１２から突き出している側である両面にそれぞれ保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂが設けられており、第３実施形態に係る繊維含有材料９５では、面外補強糸７４が母材１２から突き出している一方の面に保護シート９７ａが設けられており、かつ、面外補強糸７４が母材１２から突き出していない他方の面に保護シートが設けられていない。本発明は、これらに限定されることなく、面外補強糸が母材１２の少なくとも一方の面から突き出している場合、面外補強糸が突き出している側の母材１２の表面に保護シートが設けられている形態を含む。この場合、保護シートは、繊維含有材料に含まれる面外補強糸の引張を抑制することができ、母材１２の表面が傷つくこと及び汚れが付着することを低減することができる。
【００８４】
第３の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６は、面内補強糸２６ａ及び面内補強糸２６ｂに代えて、面内補強糸８６ａ及び面内補強糸８６ｂを除去する点で、第１の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６と異なる。詳細には、第３の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６は、母材１２とスペーサ２２ａとの間に代えて、スペーサ８２ａを平面の方向に沿って切断し、母材１２の一方の面に残されたスペーサ８２ａの一部を保護シート９７ａとする点で、第１の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６と異なる。また、第３の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６は、母材１２とスペーサ２２ｂとの間を切断してスペーサ２２を切り離すことに代えて、母材１２とスペーサ８２ｂとの間を切断してスペーサ８２ｂを切り離す点で、第１の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６と異なる。第３の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６は、上記の異なる点を除くその他の点で、第１の実施形態における面内補強糸除去工程Ｓ１６と同様である。繊維含有材料９０は、面内補強糸除去工程Ｓ１６が施されることで、繊維含有材料９５となる。また、面外補強糸８６ｃは、面内補強糸除去工程Ｓ１６が施されることで、母材１２及び保護シート９７ａに残された部分が面外補強糸７４となる。詳細には、同じ個所に挿入された２本の面外補強糸８６ｃのうち、面内補強糸除去工程Ｓ１６を経て母材１２及び保護シート９７ａの内部に残された部分が、１セットの面外補強糸７４となる。
【００８５】
第３の実施形態におけるシート除去工程Ｓ１８は、保護シート９７ａを除去する工程である。繊維含有材料９５は、シート除去工程Ｓ１８が施されることで、繊維含有材料７０となる。第３の実施形態におけるシート除去工程Ｓ１８は、繊維含有材料９５のうち保護シートが設けられていない側の面、すなわち母材１２のうちスペーサ８２ｂが設けられた側の面については、面内補強糸除去工程Ｓ１６で母材１２の他方の面にスペーサ８２ｂの一部が残された場合に施される工程である。第３の実施形態は、面内補強糸除去工程Ｓ１６で、面内補強糸８６ｂの除去にあわせてスペーサ８２ｂを完全に除去できる場合、母材１２のうちスペーサ８２ｂが設けられた側の面については、シート除去工程Ｓ１８を行う必要がない。
【００８６】
第３の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、面内補強糸除去工程Ｓ１６で、スペーサ８２ａを平面の方向に沿って切断し、母材１２の一方の面に残されたスペーサ８２ａの一部を保護シート９７ａとし、母材１２とスペーサ８２ｂとの間を切断してスペーサ８２ｂを切り離す。そのため、第３の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、母材１２の平面に沿う方向と交差する方向の厚さよりも長く、母材のスペーサ８２が設けられた側の面から厚さ方向に突き出した面外補強糸７４を挿入することができる。したがって、第３の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、繊維含有材料７０の面外補強糸７４が突き出している側に別の部材と接着する場合に、突き出した面外補強糸７４により接着強度を向上させることができる。さらに、第２の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、面内補強糸除去工程Ｓ１６におけるスペーサ８２ａの切断位置を制御することで、繊維含有材料７０に挿入される面外補強糸７４の長さを制御することができる。
【００８７】
第３の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、シート除去工程Ｓ１８で、保護シート９７ａを除去する。そのため、第３の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、繊維含有材料７０を使用する直前まで保護シート９７ａで保護された、繊維含有材料７０の面外補強糸７４が突き出している側の表面に、別の部材を接着することができる。
【００８８】
第１の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、面内補強糸除去工程Ｓ１６で、母材１２の両面側において、母材１２とスペーサ２２ａ及びスペーサ２２ｂとの各間を平面の方向に沿って切断する。第２の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、面内補強糸除去工程Ｓ１６で、母材１２の両面側において、スペーサ５２ａ及びスペーサ５２ｂのそれぞれを平面の方向に沿って切断し、スペーサ５２ａ及びスペーサ５２ｂの各一部を保護シート６７ａ及び保護シート６７ｂとする。第３の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法は、面内補強糸除去工程Ｓ１６で、母材１２の一方の面側において、母材１２とスペーサ８２ｂとの間を平面の方向に沿って切断し、母材１２の他方の面側において、スペーサ８２ａを平面の方向に沿って切断し、スペーサ８２ａの一部を保護シート９７ａとする。本発明は、これらに限定されることなく、面内補強糸除去工程Ｓ１６では、母材１２と母材１２の少なくとも一方に設けられたスペーサとの間を平面の方向に沿って切断する場合も含まれる。この場合、母材１２の平面に沿う方向と交差する方向の厚さと同じ長さの面外補強糸を挿入することができるので、繊維含有材料の形状を変更することなく、面外方向の強度を向上させることができる。また、本発明は、これらに限定されることなく、面内補強糸除去工程Ｓ１６では、母材１２の少なくとも一方に設けられたスペーサを平面の方向に沿って切断し、母材１２の少なくとも一方の面に残されたスペーサの一部を保護シートとする場合も含まれる。この場合、母材の平面に沿う方向と交差する方向の厚さよりも長く、母材から厚さの方向の少なくとも一方に突き出した面外補強糸を挿入することができるので、面外補強糸が突き出している側に別の部材と接着する場合に、突き出した面外補強糸により接着強度を向上させることができる。
【００８９】
第３の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法について、以下に説明する。第３の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法は、第３の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法の処理を含む。そのため、第３の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法は、詳細には、第３の実施形態に係る面外補強糸の挿入方法により、強化繊維１２ｆを含む母材１２の内部に面外補強糸７４が形成された繊維含有材料７０を製造することができる。したがって、第３の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法は、面内方向の強度を低下させることなく、面外方向の強度を向上させた繊維含有材料７０を製造することができる。第３の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法における含浸工程及び硬化工程は、第１の実施形態に係る繊維含有材料の製造方法における含浸工程及び硬化工程と同様である。
【符号の説明】
【００９０】
１０，３０，４０，６０，６５，７０，９０，９５  繊維含有材料
１２  母材
１２ｆ，１００ｆ，２００ｆ  強化繊維
１４，２６ｃ，４４，５６ｃ，７４，８６ｃ  面外補強糸
２０，５０，８０  スペーサ積層体
２２ａ，２２ｂ，５２ａ，５２ｂ，８２ａ，８２ｂ  スペーサ
２４  縫合部
２６，５６，８６，２０２  補強糸
２６ａ，２６ｂ，５６ａ，５６ｂ，８６ａ，８６ｂ  面内補強糸
３２ａ，３２ｂ  切断部
６７ａ，６７ｂ，９７ａ  保護シート
１００，２００  複合材料
１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ  繊維層の中心軸
１００ｘ  層間破壊部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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