(57)【要約】【課題】別部材を追加せずに織端部の解れを抑止できる繊維構造体及び繊維強化複合材を提供すること。【解決手段】繊維構造体１１は、第１の織端部１２及び第２の織端部１３に目止め部１４を備える。目止め部１４は、繊維構造体１１の積層方向に重なり合う糸の非連続繊維１１ａ同士を絡めて形成されている。また、目止め部１４は、経糸２１の最外経糸２２及び緯糸３１の最外緯糸３２に対して形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維の束よりなり、かつ互いに直交する方向に配列された第１の糸及び第２の糸を有する多層織物よりなる繊維構造体であって、
前記第１の糸の糸主軸方向に沿った前記第１の糸の端部が位置する前記多層織物の第１の織端部、及び前記第２の糸の糸主軸方向に沿った前記第２の糸の端部が位置する前記多層織物の第２の織端部を有するとともに、前記第１の織端部及び前記第２の織端部の少なくとも一方に目止め部を備え、
前記目止め部は、前記第１の糸及び前記第２の糸において前記多層織物の積層方向に重なり合う糸同士で前記強化繊維を絡めて形成され、
前記目止め部は、
前記織端部を形成する一方の糸の糸主軸方向に沿って配列された他方の糸のうち最も前記一方の糸の端部寄りに配列された最外糸、
及び前記最外糸よりも前記一方の糸の糸主軸方向の端寄りに位置した前記一方の糸の前記端部のうちの少なくとも一方に形成されていることを特徴とする繊維構造体。
【請求項２】
前記目止め部を、前記最外糸のみに備える請求項１に記載の繊維構造体。
【請求項３】
前記第１の糸及び前記第２の糸は非連続繊維から形成される請求項１又は請求項２に記載の繊維構造体。
【請求項４】
繊維構造体製の強化基材にマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化複合材であって、前記繊維構造体が請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の繊維構造体であることを特徴とする繊維強化複合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化繊維の束よりなる第１の糸及び第２の糸を有する多層織物製の繊維構造体、及び繊維強化複合材に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化複合材は軽量の構造材料として広く使用されている。繊維強化複合材用の強化基材として繊維構造体があり、この繊維構造体に樹脂をマトリックスとした繊維強化複合材は航空機、自動車及び建築物等の構造材として用いられている。また、繊維構造体としては、多層織物が使用されている。
【０００３】
多層織物としての積層織物は、例えば平織りによって形成された単層織物を複数積層して形成される。他には、それら複数積層した織物を積層方向に結合することにより形成されることもある。ところで、繊維構造体の運搬時や賦形時、繊維構造体の織端部のうち、例えば経糸の糸主軸方向に沿った該経糸の端部が位置する織端部が解れることがある。すると、経糸に直交して延びる緯糸が、解れた織端部から脱落する虞がある。そこで、繊維構造体の織端部の解れを抑止するため、例えば、特許文献１では、繊維構造体の織端部にテープを貼着している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４９９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１では、繊維構造体の織端部の解れを抑止するために、繊維構造体とは別部材であるテープが必要となり、繊維構造体の製造コストが嵩む。また、解れ抑止のために使用したテープが、マトリックスとの複合化に悪影響を及ぼす虞がある。
【０００６】
本発明の目的は、別部材を追加せずに織端部の解れを抑止できる繊維構造体及び繊維強化複合材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するための繊維構造体は、強化繊維の束よりなり、かつ互いに直交する方向に配列された第１の糸及び第２の糸を有する多層織物よりなる繊維構造体であって、前記第１の糸の糸主軸方向に沿った前記第１の糸の端部が位置する前記多層織物の第１の織端部、及び前記第２の糸の糸主軸方向に沿った前記第２の糸の端部が位置する前記多層織物の第２の織端部を有するとともに、前記第１の織端部及び前記第２の織端部の少なくとも一方に目止め部を備え、前記目止め部は、前記第１の糸及び前記第２の糸において前記多層織物の積層方向に重なり合う糸同士で前記強化繊維を絡めて形成され、前記目止め部は、前記織端部を形成する一方の糸の糸主軸方向に沿って配列された他方の糸のうち最も前記一方の糸の端部寄りに配列された最外糸、及び前記最外糸よりも前記一方の糸の糸主軸方向の端寄りに位置した前記一方の糸の前記端部のうちの少なくとも一方に形成されていることを要旨とする。
【０００８】
これによれば、最外糸に目止め部が形成された場合には、最外糸に対して積層方向に重なり合う糸同士で強化繊維が絡み合い、織端部からの最外糸の抜けが抑止される。また、一方の糸の端部に目止め部が形成された場合には、最外糸よりも、一方の糸の糸主軸方向端寄りでは、一方の糸の端部同士で強化繊維が絡み合い、一方の糸の端部同士の間から最外糸が抜けることが抑止される。よって、目止め部を形成することで、織端部の解れを抑止できる。そして、目止め部は、積層方向に重なる糸同士で強化繊維を絡ませて形成されている。よって、織端部の解れを抑止するために、別部材を必要としない。
【０００９】
また、繊維構造体について、前記目止め部を、前記最外糸のみに備えていてもよい。
これによれば、繊維構造体において、一方の糸の糸主軸方向に沿った最外糸より内側には目止め部を形成しない。このため、目止め部を形成することで発生する強化繊維の蛇行を最小限とすることができる。
【００１０】
また、繊維構造体について、前記第１の糸及び前記第２の糸は非連続繊維から形成されていてもよい。
これによれば、目止め部では、積層方向に重なり合う糸同士の間で非連続繊維が絡み合うこととなり、繊維が絡み合う箇所を多数形成でき、解れを効果的に抑止できる。
【００１１】
上記問題点を解決するための繊維強化複合材は、繊維構造体製の強化基材にマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化複合材であって、前記繊維構造体が請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の繊維構造体であることを要旨とする。
【００１２】
これによれば、目止め部により、繊維構造体の織端部の解れを抑止できる。目止め部は、積層方向に重なる糸同士で強化繊維を絡ませて形成されている。よって、織端部の解れを抑止するために、別部材を必要としない。したがって、繊維構造体にマトリックス樹脂が含浸された繊維強化複合材において、別部材がマトリックス樹脂の複合化に悪影響を及ぼすことがない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、別部材を追加せずに織端部の解れを抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の繊維強化複合材を模式的に示す図。
【図２】実施形態の繊維構造体を示す部分平面図。
【図３】実施形態の繊維構造体を図２の矢印Ａから見た図。
【図４】実施形態の繊維構造体を図２の矢印Ｂから見た図。
【図５】目止め部を示す拡大図。
【図６】多層織りによって形成された繊維構造体を模式的に示す図。
【図７】目止め部の別例を示す図。
【図８】目止め部の別例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、繊維構造体及び繊維強化複合材を具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図１に示すように、繊維強化複合材１０は、多層織物製の繊維構造体１１にマトリックス樹脂Ｍａを含浸させて構成されている。マトリックス樹脂Ｍａとしては、例えば、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂が使用される。繊維構造体１１は、織物２０を複数積層して構成されている。
【００１６】
図２に示すように、各織物２０は、第１の糸としての複数の経糸２１と、第２の糸としての複数の緯糸３１とを組み合わせたものであり、平面視四角形状である。各織物２０は経糸２１と緯糸３１を平織りして形成されている。経糸２１と緯糸３１は互いに直交して配列されている。経糸２１及び緯糸３１は、非連続繊維１１ａで形成されている。非連続繊維１１ａとしては、強化繊維である有機繊維又は無機繊維を使用してもよく、有機繊維としては、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。非連続繊維１１ａで形成された糸束の形態としては、紡績糸、牽切糸等が挙げられる。
【００１７】
経糸２１の糸主軸Ｌ１が延びる方向を繊維構造体１１の第１方向Ｘとし、緯糸３１の糸主軸Ｌ２が延びる方向であり、第１方向Ｘに直交する方向を繊維構造体１１の第２方向Ｙとする。繊維構造体１１において、複数の経糸２１は、繊維構造体１１の第２方向Ｙに互いに平行に配列されている。また、繊維構造体１１において、複数の緯糸３１は、繊維構造体１１の第１方向Ｘに互いに平行に配列されている。図３に示すように、繊維構造体１１において、積層方向に重なり合う織物２０同士では、一方の織物２０の経糸２１が、重なり合う他方の織物２０の緯糸３１と重なり合っている。なお、積層方向に重なり合う織物２０同士は、図示しない結束糸によって積層方向に拘束されている。
【００１８】
図２に示すように、繊維構造体１１は、経糸２１の糸主軸方向（第１方向Ｘ）に沿った経糸２１の各端部２１ａが位置する部分に第１の織端部１２を備える。第１の織端部１２において、各経糸２１の端部２１ａよりも第１方向Ｘの内側（繊維構造体１１の中央寄り）には緯糸３１が位置している。緯糸３１において、第１方向Ｘに配列された複数の緯糸３１のうち、最も経糸２１の端部２１ａに近く、最外に配列された緯糸３１を最外糸としての最外緯糸３２とする。この場合、経糸２１が一方の糸となるとともに緯糸３１が他方の糸となり、最外緯糸３２が経糸２１の端部２１ａ寄りに配列されていることとなる。よって、第１の織端部１２では、各経糸２１の端部２１ａより繊維構造体１１の中央寄りに最外緯糸３２が位置している。
【００１９】
繊維構造体１１は、緯糸３１の糸主軸方向（第２方向Ｙ）に沿った緯糸３１の各端部３１ａが位置する部分に第２の織端部１３を備える。第２の織端部１３において、各緯糸３１の端部３１ａよりも第２方向Ｙの内側（繊維構造体１１の中央寄り）には経糸２１が位置している。経糸２１において、第２方向Ｙに配列された複数の経糸２１のうち、最外に配列された経糸２１を最外糸としての最外経糸２２とする。第２の織端部１３では、各緯糸３１の端部３１ａより繊維構造体１１の中央寄りに最外経糸２２が位置している。この場合、緯糸３１が一方の糸となるとともに経糸２１が他方の糸となり、最外経糸２２が緯糸３１の端部３１ａ寄りに配列されていることとなる。
【００２０】
繊維構造体１１は、第１の織端部１２及び第２の織端部１３に目止め部１４を備える。第１の織端部１２に設けられた目止め部１４は、最外緯糸３２に対してニードルパンチを施すことで形成されている。
【００２１】
図３又は図４に示すように、第１の織端部１２に設けられた目止め部１４は、各織物２０において、最外緯糸３２と、該最外緯糸３２と積層方向に重なり合う経糸２１とが、非連続繊維１１ａ同士で絡み合って形成されている。また、第１の織端部１２に設けられた目止め部１４は、積層方向に重なり合う織物２０同士の間において、一方の織物２０の最外緯糸３２と他方の織物２０の経糸２１とが、非連続繊維１１ａ同士で絡み合って形成されている。また、図示しないが、ニードルＮが、各経糸２１の幅方向の両側を通過して打ち込まれた場合は、目止め部１４は、積層方向に重なり合う緯糸３１同士で非連続繊維１１ａが絡み合って形成されている。
【００２２】
図２に示すように、第２の織端部１３に設けられた目止め部１４は、最外経糸２２に対してニードルパンチを施すことで形成されている。第２の織端部１３に設けられた目止め部１４は、各織物２０において、最外経糸２２と、該最外経糸２２と積層方向に重なり合う緯糸３１とが、非連続繊維１１ａ同士で絡み合って形成されている。また、第２の織端部１３に設けられた目止め部１４は、積層方向に重なり合う織物２０同士の間において、一方の織物２０の最外経糸２２と他方の織物２０の緯糸３１とが、非連続繊維１１ａ同士で絡み合って形成されている。また、図示しないが、ニードルＮが、各緯糸３１の幅方向の両側を通過して打ち込まれた場合は、目止め部１４は、積層方向に重なり合う緯糸３１同士で非連続繊維１１ａが絡み合って形成されている。
【００２３】
図５に示すように、上記構成の目止め部１４では、積層方向に重なり合う経糸２１と緯糸３１、経糸２１同士、及び緯糸３１同士で非連続繊維１１ａが蛇行し、複雑に絡み合っている。経糸２１及び緯糸３１は非連続繊維１１ａから形成されていることから、目止め部１４では、非連続繊維１１ａが多くの場所で絡み合っている。
【００２４】
上記のように構成された多層織物製の繊維構造体１１は、マトリックス樹脂Ｍａを含浸硬化させて、繊維強化複合材１０となる。マトリックス樹脂Ｍａの含浸硬化は、例えば、ＲＴＭ（レジン・トランスファー・モールディング）法で行なわれる。繊維構造体１１にマトリックス樹脂Ｍａが含浸硬化されることにより、繊維構造体１１の経糸２１及び緯糸３１は、マトリックス樹脂Ｍａと複合化して繊維強化複合材１０となる。
【００２５】
次に、繊維構造体１１及び繊維強化複合材１０の作用を記載する。
繊維構造体１１が備える目止め部１４により、第１の織端部１２及び第２の織端部１３の解れが抑止される。
【００２６】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）目止め部１４は、積層方向に重なり合う糸の強化繊維同士を絡ませて形成されている。よって、別部材を追加することなく第１の織端部１２及び第２の織端部１３の解れを抑止でき、製造コストが嵩むことを抑制できる。
【００２７】
また、繊維構造体１１を用いた繊維強化複合材１０においては、別部品を設けることなく解れを抑止できる。よって、別部品を追加して解れを抑止した場合のように、別部品を原因としたマトリックス樹脂Ｍａの含浸不良（マトリックス樹脂Ｍａの複合化への悪影響）が発生せず、別部品を原因とした繊維強化複合材１０の強度低下も発生しない。
【００２８】
（２）第１の織端部１２に設けた目止め部１４は、最外緯糸３２にニードルパンチを施して形成されている。このため、第１の織端部１２から糸抜けする虞のある最外緯糸３２を経糸２１と絡ませ、最外緯糸３２の糸抜けを抑止できる。また、第２の織端部１３に設けた目止め部１４は、最外経糸２２にニードルパンチを施して形成されている。このため、第２の織端部１３から糸抜けする虞のある最外経糸２２を緯糸３１と絡ませ、最外経糸２２の糸抜けを抑止できる。
【００２９】
（３）第１の織端部１２に設けた目止め部１４は、最外緯糸３２にニードルパンチを施して形成され、第２の織端部１３に設けた目止め部１４は、最外経糸２２にニードルパンチを施して形成されている。よって、繊維構造体１１において第１方向Ｘの最外緯糸３２より内側（繊維構造体１１の中央寄り）には目止め部１４が存在せず、第２方向Ｙの最外経糸２２より内側（繊維構造体１１の中央寄り）には目止め部１４が存在しない。その結果、得られる繊維強化複合材１０において、目止め部１４を形成することによって発生する非連続繊維１１ａの蛇行を最小限とし、非連続繊維１１ａの蛇行によって発生する強度低下を最小限にできる。
【００３０】
（４）経糸２１及び緯糸３１は非連続繊維１１ａから形成されている。このため、目止め部１４では、積層方向に重なり合う経糸２１と緯糸３１、経糸２１同士、及び緯糸３１同士の間で非連続繊維１１ａが絡み合う箇所が多数形成される。よって、目止め部１４での解れを抑止でき、第１の織端部１２及び第２の織端部１３の解れを効果的に抑止できる。
【００３１】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  経糸２１及び緯糸３１は非連続繊維１１ａから形成されていなくてもよく、連続繊維が数百〜数万本束ねられて形成された連続糸であってもよい。
【００３２】
○  図６に示すように、繊維構造体４０は、多層織りによって形成された多層織物であってもよい。繊維構造体４０は、第１の糸としての経糸２１が互いに平行に配列された経糸層４１，４３，４５と、第２の糸としての緯糸３１が互いに平行に配列された緯糸層４２，４４，４６と、を備える。具体的には、繊維構造体４０は、第１経糸層４１と、第１経糸層４１より下方に配置された第１緯糸層４２と、第１緯糸層４２より下方に配置された第２経糸層４３と、第２経糸層４３より下方に配置された第２緯糸層４４と、第２緯糸層４４より下方に配置された第３経糸層４５と、第３経糸層４５より下方に配置された第３緯糸層４６と、を備える。
【００３３】
繊維構造体４０は、第１経糸層４１、第１緯糸層４２、第２経糸層４３、第２緯糸層４４、第３経糸層４５、及び第３緯糸層４６が結束糸４８によって積層方向に拘束されている。結束糸４８は、繊維構造体４０の形状保持用であり、経糸の一つである。
【００３４】
繊維構造体４０は、経糸２１の糸主軸方向に沿った経糸２１の各端部２１ａが位置する第１の織端部５１に目止め部１４を備える。また、図示しないが、繊維構造体４０は、緯糸３１の糸主軸方向に沿った緯糸３１の各端部３１ａが位置する第２の織端部に目止め部１４を備える。
【００３５】
○  図７に示すように、第１の織端部１２において、最外緯糸３２よりも第１方向Ｘの内側の緯糸３１にニードルパンチを施して、目止め部１４を第１方向Ｘに沿って複数設けてもよい。同様に、第２の織端部１３において、最外経糸２２よりも第２方向Ｙの内側の経糸２１にニードルパンチを施して、目止め部１４を第２方向Ｙに沿って複数設けてもよい。
【００３６】
○  図８に示すように、第１の織端部１２において、最外緯糸３２よりも第１方向Ｘの外側に位置した経糸２１の端部２１ａのみに目止め部１４を設けてもよい。すなわち、最外緯糸３２よりも、一方の糸としての経糸２１の糸主軸方向（第１方向Ｘ）の端寄りに位置した経糸２１の端部２１ａに目止め部１４を設けてもよい。同様に、第２の織端部１３において、最外経糸２２よりも第２方向Ｙの外側に位置した緯糸３１の端部３１ａのみに目止め部１４を設けてもよい。すなわち、最外経糸２２よりも、一方の糸としての緯糸３１の糸主軸方向（第２方向Ｙ）の端寄りに位置した緯糸３１の端部３１ａに目止め部１４を設けてもよい。
【００３７】
このように構成した場合、第１の織端部１２において、最外緯糸３２よりも経糸２１の糸主軸方向端寄りとなる端部２１ａでは、積層方向に重なる経糸２１同士で非連続繊維１１ａが絡み合い、経糸２１の端部２１ａ同士の間から最外緯糸３２が抜けることが抑止される。同様に、第２の織端部１３において、最外経糸２２よりも緯糸３１の糸主軸方向端寄りとなる端部３１ａでは、積層方向に重なる緯糸３１同士で非連続繊維１１ａが絡み合い、緯糸３１の端部３１ａ同士の間から最外経糸２２が抜けることが抑止される。よって、目止め部１４を形成することで、織端部１２，１３の解れを抑止できる。そして、目止め部１４は、積層方向に重なる経糸２１同士及び緯糸３１同士で非連続繊維１１ａを絡ませて形成されている。よって、織端部１２，１３の解れを抑止するために、別部材を必要としない。
【００３８】
なお、第１の織端部１２において、最外緯糸３２にニードルパンチを施して目止め部１４を追加してもよいし、第２の織端部１３において、最外経糸２２にニードルパンチを施して目止め部１４を追加してもよい。これによれば、第１の織端部１２において、最外緯糸３２に位置する目止め部１４と、経糸２１の端部２１ａに位置する目止め部１４とで、第１の織端部１２の解れを効果的に抑止できる。同様に、第２の織端部１３において、最外経糸２２に位置する目止め部１４と、緯糸３１の端部３１ａに位置する目止め部１４とで、第２の織端部１３の解れを効果的に抑止できる。
【００３９】
○  目止め部１４は、繊維構造体１１，４０の第１の織端部１２，５１及び第２の織端部１３のうちいずれか一方だけに設けてもよい。この場合は、繊維構造体１１，４０を織り進む方向の上流側及び下流側に位置する端部は、繊維構造体１１，４０が製造された後は、切断されるため、切断端部に目止め部１４を設け、織り幅方向の両端部は目止め部１４を設けないようにしてもよい。
【００４０】
○  目止め部１４を形成する方法としてニードルパンチを採用したが、タフティングを採用して目止め部１４を形成してもよく、その他、層間の強化繊維（非連続繊維１１ａ）同士を絡ませることができる方法であれば、いずれの方法を採用してもよい。
【００４１】
○  実施形態では、織物２０を平織りして形成したが、織物２０を繻子織り、又は綾織りして形成してもよい。
○  繊維構造体４０において、積層する緯糸層及び経糸層の数は適宜変更してもよい。
【００４２】
○  繊維構造体１１，４０を繊維強化複合材１０の強化基材として使用する場合、マトリックス樹脂の種類や繊維強化複合材１０の製造方法に、特に規制はない。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【００４３】
（１）前記目止め部は、ニードルパンチによって形成されている繊維構造体。
【符号の説明】
【００４４】
Ｍａ…マトリックス樹脂、１０…繊維強化複合材、１１，４０…繊維構造体、１１ａ…非連続繊維、１２，５１…第１の織端部、１３…第２の織端部、１４…目止め部、２０…織物、２１…第１の糸としての経糸、２１ａ，３１ａ…端部、２２…最外糸としての最外経糸、３１…第２の糸としての緯糸、３２…最外糸としての最外緯糸。
【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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