(57)【要約】【課題】積層構造を有する樹脂構造体に関して、接合強度をよりよく高めると共に軽量且つ高弾性を実現することができる繊維構造体及び樹脂構造体並びに樹脂構造体の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、コア層３３と、コア層３３の少なくとも一面側に配設されるスキン層３１と、を備える樹脂構造体３であって、コア層３３は、基材３３１と、基材３３１の間隙を充填するマトリックス樹脂３４と、を備え、基材３３１は、内部に空隙１３を有する立体編み地１１と、立体編み地１１の空隙１３に挿通されている中空糸１２と、を備える繊維構造体１であり、スキン層３１は、強化繊維３１１がマトリックス樹脂３４中に配された繊維強化樹脂よりなることを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空隙を有する布帛と、前記空隙に挿通されている中空糸と、を備えることを特徴とする繊維構造体。
【請求項２】
前記布帛は、二層以上の繊維層と、前記繊維層を互いに連結する結接糸と、を備え、
前記空隙は、前記内部であって前記各繊維層の間にあり、
前記各繊維層は、前記空隙を介して前記結接糸によって連結されている請求項１に記載の繊維構造体。
【請求項３】
前記布帛は、立体編み地からなり、
前記立体編み地は、前記繊維層として二層の編み地を有し、
前記空隙は、二層の前記各編み地と前記結接糸とで区画されており、
前記中空糸は、前記編み地の面方向に沿って前記空隙に挿通されている請求項２に記載の繊維構造体。
【請求項４】
前記立体編み地は、ダブルラッセル編み地である請求項３に記載の繊維構造体。
【請求項５】
コア層と、前記コア層の少なくとも一面側に配設されるスキン層と、を備える樹脂構造体であって、
前記コア層は、基材と、前記基材の間隙を充填するマトリックス樹脂と、を備え、
前記基材は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の繊維構造体からなり、
前記スキン層は、強化繊維がマトリックス樹脂中に配された繊維強化樹脂よりなることを特徴とする樹脂構造体。
【請求項６】
前記スキン層を構成するマトリックス樹脂と前記コア層を構成するマトリックス樹脂とが、共通する請求項５に記載の樹脂構造体。
【請求項７】
前記樹脂構造体は、前記コア層の両面側にスキン層を備え、
前記両面側の各スキン層が、前記コア層の一面側及び他面側に対向して配設されている請求項５又は６に記載の樹脂構造体。
【請求項８】
厚み方向に切断した前記コア層の断面の全面積に対して、前記中空糸の中空部分が占める面積の割合が、１０％〜６０％である請求項５乃至７のいずれか一項に記載の樹脂構造体。
【請求項９】
曲面を有するパネル状構造体である請求項５乃至８のいずれか一項に記載の樹脂構造体。
【請求項１０】
車両用バンパとして用いられる請求項５乃至９のいずれか一項に記載の樹脂構造体。
【請求項１１】
請求項５乃至１０のいずれか一項に記載の樹脂構造体の製造方法であって、
繊維積層体がセットされたキャビティ内に未硬化樹脂を射出する射出工程と、
前記未硬化樹脂を硬化させて前記マトリックス樹脂を成形する硬化工程と、を備えており、
前記繊維積層体は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の繊維構造体からなる前記基材と、前記基材の少なくとも前記一面側に積層される前記強化繊維と、よりなり、
前記射出工程では、前記繊維積層体に前記未硬化樹脂を含浸させることを特徴とする樹脂構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記硬化工程では、前記射出工程で前記繊維積層体に含浸された前記未硬化樹脂を硬化させる請求項１１に記載の樹脂構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維構造体、樹脂構造体及びその製造方法に関する。更に詳しくは、厚みを付与するコア層と、繊維強化された樹脂からなるスキン層と、を備える樹脂構造体に係る繊維構造体、樹脂構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰに代表される繊維強化された樹脂構造体は、高強度・高剛性・軽量・高耐久性等の高い機械特性を備える点で、優れた材料である。近年、この繊維強化された樹脂構造体は、軽量化の観点から、車両等の構造体である鋼板に代えて用いられる。
一方で、車両等に用いられる樹脂構造体の中には、衝撃荷重を効果的に吸収する高弾性能が求められるものがある。例えば、車両用バンパ等の外板部材用構造体としての用途では、衝突時等における安全性を高めるために、樹脂構造体が高弾性を有することが求められる。このような用途の樹脂構造体が、特許文献１に開示されている。また、このような樹脂構造体を製造する方法が、特許文献２及び特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４６２５２号公報
【特許文献２】特開２００９−１７９０３８号公報
【特許文献３】特開２０１３−１９８９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１には、発泡体であるコア層の両面側に繊維強化された樹脂よりなる一対のスキン層が積層された樹脂構造体が開示されている。コア層にスキン層より軽量の発泡体を用いることによって、繊維強化樹脂のみを用いる以上に、樹脂構造体に厚みを付与し更に軽量化を実現している。また、特許文献２には、ＶａＲＴＭ成形（Ｖａｃｕｕｍ  ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）で特許文献１に係る構成の樹脂構造体を製造する方法が開示されている。特許文献３には、プレスで特許文献１に係る構成の樹脂構造体を製造する方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の樹脂構造体を製造するには、コア層を形成する発泡体及びスキン層を形成する強化繊維を金型内にセットし、未硬化樹脂を注入し、強化繊維の間隙にマトリックス樹脂を充填してコア層とスキン層とを一体化させる必要がある（所謂ＲＴＭ成形（特許文献２ではＶａＲＴＭ成形））。発泡体前駆体を予め発泡成形し、当該発泡体前駆体をコア層の形状に賦形する別途の準備工程を行い、賦形されたコア層にスキン層を貼り付けて一体化させていた。
【０００６】
従って、上記の樹脂構造体を製造するためには、コア層とスキン層との接合強度を維持する手段が必要であった。両者の接合強度を維持する工夫を余儀なくされるという問題点を有していた。また、特許文献３には、コア層とスキン層との接合強度を維持するために、最終工程で、コア層とスキン層とを一体にプレスする方法が開示されている。この場合であっても、一体にプレスするための前駆体をプレ成形する別途の準備工程が必要になるという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、軽量且つ高弾性な樹脂構造体のコア層として適した新規な繊維構造体を提供することを目的とする。更に、この繊維構造体を用いた樹脂構造体及びそ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】
【０００８】
本発明は以下に示すとおりである。
１．  内部に空隙を有する布帛と、前記空隙に挿通されている中空糸と、を備えることを特徴とする繊維構造体。
２．  前記布帛は、二層以上の繊維層と、前記繊維層を互いに連結する結接糸と、を備え、
前記空隙は、前記内部であって前記各繊維層の間にあり、
前記各繊維層は、前記空隙を介して前記結接糸によって連結されている請求項１．に記載の繊維構造体。
３．  前記布帛は、立体編み地からなり、
前記立体編み地は、前記繊維層として二層の編み地を有し、
前記空隙は、二層の前記各編み地と前記結接糸とで区画されており、
前記中空糸は、前記編み地の面方向に沿って前記空隙に挿通されている２．に記載の繊維構造体。
４．  前記立体編み地は、ダブルラッセル編み地である３．に記載の繊維構造体。
５．  コア層と、前記コア層の少なくとも一面側に配設されるスキン層と、を備える樹脂構造体であって、
前記コア層は、基材と、前記基材の間隙を充填するマトリックス樹脂と、を備え、
前記基材は、１．から４．のいずれかに記載の繊維構造体からなり、
前記スキン層は、強化繊維がマトリックス樹脂中に配された繊維強化樹脂よりなることを特徴とする樹脂構造体。
６．  前記スキン層を構成するマトリックス樹脂と前記コア層を構成するマトリックス樹脂とが、共通する５．に記載の樹脂構造体。
７．  前記樹脂構造体は、前記コア層の両面側にスキン層を備え、
前記両面側の各スキン層が、前記コア層の一面側及び他面側に対向して配設されている５．又は６．に記載の樹脂構造体。
８．  厚み方向に切断した前記コア層の断面の全面積に対して、前記中空糸の中空部分が占める面積の割合が、１０％〜６０％である５．から７．のいずれかに記載の樹脂構造体。
９．  曲面を有するパネル状構造体である５．から８．のいずれかに記載の樹脂構造体。
１０．  車両用バンパとして用いられる５．から９．のいずれかに記載の樹脂構造体。
１１．  ５．から１０．のいずれかに記載の樹脂構造体の製造方法であって、
繊維積層体がセットされたキャビティ内に未硬化樹脂を射出する射出工程と、
前記未硬化樹脂を硬化させて前記マトリックス樹脂を成形する硬化工程と、を備えており、
前記繊維積層体は、１．から４．のいずれかに記載の繊維構造体からなる前記基材と、前記基材の少なくとも前記一面側に積層される前記強化繊維と、よりなり、
前記射出工程では、前記繊維積層体に前記未硬化樹脂を含浸させることを特徴とする樹脂構造体の製造方法。
１２．  前記硬化工程では、前記射出工程で前記繊維積層体に含浸された未硬化樹脂を硬化させる１１．に記載の樹脂構造体の製造方法。
【０００９】
尚、以下、本明細書中で本発明の樹脂構造体に係る上記の「曲面」は、平面でない面をいい、屈曲、屈折、折れ曲がり、くねり、カーブ状等種々の態様の面を含む表現として用いる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の繊維構造体は、布帛内部の空隙に挿通される中空糸を備えており、この繊維構造体を樹脂構造体の基材として用いれば、樹脂構造体が中空糸内に中空部を維持する。これにより、繊維構造体は、樹脂構造体の軽量化に寄与できる。
更に、繊維構造体を樹脂構造体の基材として用いることにより、コア層とスキン層との接合強度を高める製法が採用可能になる。
また、布帛が、二層以上の繊維層と、繊維層を互いに連結する結接糸と、を備え、空隙が布帛の内部であって各繊維層の間にある場合は、空隙に対する中空糸の挿通性が高められる。
また、布帛が、立体編み地からなり、立体編み地には、二層の各編み地と結接糸とで区画される空隙が形成される場合には、空隙に対する中空糸の挿通性が一層高められる。
【００１１】
本発明の樹脂構造体は、コア層が繊維構造体からなる基材を備えている。これにより、コア層とスキン層との接合強度を高める製法を採用でき、樹脂構造体の信頼性が高められる。また、樹脂構造体の内部には、中空糸に基づく中空部が止まっている。これにより、樹脂構造体が軽量化される。また、コア層が、基材の間隙を充填するマトリックス樹脂を備えている。これにより、コア層として多孔質の発泡体を用いる構成よりも、撓みにくい樹脂構造体が得られる。
また、スキン層を構成するマトリックス樹脂とコア層を構成するマトリックス樹脂とが共通する場合には、接合強度を更に高める一体成型を採用でき、信頼性を高めた樹脂構造体が得られる。
また、コア層の両面側にスキン層が配設される場合には、高い機械特性を具備する樹脂構造体が得られる。
また、樹脂構造体が曲面を有するパネル状構造体である場合には、発泡体よりも撓性を備える繊維構造体をコア層の基材として用いることにより、所望の樹脂構造体形状に容易に賦形することができる。
また、樹脂構造体が、車両用バンパとして用いられる場合には、車両の軽量化に貢献することができると共に、局部的な衝撃による外力が加わっても、外力が取り去られた後に容易に元の形状に戻る高弾性を発現できる。
【００１２】
本発明の樹脂構造体の製造方法は、繊維構造体からなる基材と、基材の少なくとも一面側に積層される強化繊維と、よりなる繊維積層体に、未硬化樹脂を含浸させる射出工程を備える。これにより、発泡体を成形する等の別工程を要せずに樹脂構造体を成形できるので、生産工程を簡略化する観点から樹脂構造体の生産性を高められる。
尚、本明細書の以下の説明で「生産性」とは、特に断りがない限り、上記の観点からの生産性をいう。
また、繊維積層体に含浸された未硬化樹脂を硬化工程で硬化する場合には、コア層とスキン層とを確実に一体に成形できる。これにより、樹脂構造体の生産性を一層高めると共にコア層とスキン層との接合強度を高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
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。
【図１】繊維構造体の全体構成を示す説明図である。
【図２】図１の繊維構造体で単層布帛を用いたＸ-Ｘ断面構成を示す説明図である。
【図３】図１の繊維構造体で多層布帛を用いたＸ-Ｘ断面構成を示す説明図である。
【図４】図１の繊維構造体で立体編み地を用いたＸ-Ｘ断面構成を示す説明図である。
【図５】樹脂構造体の全体構成を示す説明図である。
【図６】図５の樹脂構造体のＹ-Ｙ断面の構成を示す説明図である。
【図７】図６の部分拡大図である。
【図８】車両用バンパを示す説明図である。
【図９】図８のＺ−Ｚ断面図である。
【図１０】実施例３の樹脂構造体の製造方法を示す説明図である。
【図１１】樹脂構造体の製造方法で、繊維積層体をセットする工程を示す説明図である。
【図１２】樹脂構造体の製造方法で、射出工程を示す説明図である。
【図１３】樹脂構造体の製造方法で、硬化工程を示す説明図である。
【図１４】本発明に係る変形例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を、図も参照しながら詳しく説明する。
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る。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するものでない。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。
【００１５】
［１］繊維構造体
本発明の繊維構造体（１）は、内部に空隙（１３）を有する布帛（１０，１８）と、布帛（１０，１８）の空隙（１３）に挿通されている中空糸（１２）と、を備えることを特徴とする（図１及び図２等参照）。
また、上記繊維構造体（１）は、本発明に係る布帛（１０，１９）が、二層以上の繊維層（１９１，１９２）と、各繊維層（１９１，１９２）を互いに連結する結接糸（１９３）と、を備え、空隙（１３）が、布帛（１０）の内部であって各繊維層（１９１，１９２）の間にあり、各繊維層（１９１，１９２）が、空隙（１３）を介して結接糸（１９３）によって連結される、ことができる（図１及び図３等参照）。
また、上記繊維構造体（１）は、本発明に係る布帛（１０）が、立体編み地（１１）からなり、立体編み地（１１）が、繊維層として二層の編み地（１１１，１１２）を有し、空隙（１３）が、表裏二層の表側及び裏側の各編み地（１１１，１１２）と結接糸（１１３）とで区画されている、ことができる（図１及び図４等参照）。
また、上記立体編み地（１１）は、本発明に係る中空糸（１２）が、表裏二層の表側及び裏側の各編み地（１１１，１１２）の面方向に沿って、立体編み地（１１）の空隙（１３）に挿通される、ことができる（図１及び図４等参照）。
以下に、図１〜図４を適宜に参照し、本発明の好適な実施形態について詳しく説明する。尚、図２〜図４は、図１の繊維構造体１を構成する布帛１０が、それぞれ後に説明する単層布帛１８、多層布帛１９及び立体編み地１１である場合のＸ−Ｘ断面を示す図である。ここで、図１は、繊維構造体１の全体構成を代表する図であり、それぞれの布帛１０（単層布帛１８、多層布帛１９及び立体編み地１１）の線図と必ずしも同一ではない。
【００１６】
〔布帛〕
本実施形態に係る布帛１０は、内部に空隙を有するものであれば、例えば、織物、編物、不織布等から構成されるものを用いることができる。本明細書の中で布帛１０の内部の「空隙」とは、後述する中空糸が挿通される空間を意味する。布帛１０としては、空隙を内部に有すべき観点から、所定厚みを有するように立体的に形成されたものを用いることができる。
布帛１０の厚さは特に限定されないが、例えば１〜２０ｍｍ、より好ましくは５〜１５ｍｍ程度とすることができる。布帛１０の厚さが１ｍｍ、より好ましくは５ｍｍ以上あれば、中空糸を挿通可能な空隙が得られ易いので好ましい。布帛１０の厚さが２０ｍｍ、より好ましくは１５ｍｍ以下であれば、立体的な布帛を容易に形成できるので好ましい。
【００１７】
布帛１０としては、上記の空隙を備えるものであれば用いることができる。例えば、多層構造を有さない単層の布帛、好ましくは複数の繊維層を積層させて多層に形成される布帛、より好ましくは多層且つ立体的に形成される布帛を用いることができる。
単層の布帛１０としては、長繊維の複数箇所が接合点となるように複雑に絡み合うことで立体的に形成され、内部に空隙を備える不織布を用いることができる。
具体的には、図１及び図２に示すように、長繊維１８１が絡み合うことで立体的に形成され、内部に空隙１３を備える不織布よりなる単層布帛１８を用いることができる。
【００１８】
また、複数の繊維層を積層させて多層に形成される布帛としては、相対向して積層される少なくとも一対の繊維層と、一対の繊維層を繊維層の厚み方向に離間可能な状態で両層を連結する結接糸と、を備える多層布帛を用いることができる。
多層布帛の各繊維層の形態は特に限定されないが、各繊維層がシート状をなし、各繊維層がそれぞれの厚み方向に沿って相対向するように積層されていればよい。この場合、各繊維層間の対向領域を大きく確保し、ひいては空隙を大きく確保でき得るので好ましい。また、多層布帛は、繊維層を複数層積層する構成であればよく、その積層数によって特に限定されない。即ち、二層より多い三層以上の多層布帛であってもよい。二層より多い多層布帛であれば、繊維層間の対向領域の数を厚み方向に沿って増せるので、空隙を大きく確保でき得る観点から、より好ましい。
具体的には、図１及び図３に示すように、多層布帛１９は、二層の繊維層１９１，１９２と、各繊維層１９１，１９２の所定の箇所に所定の方法で連結する結接糸１９３と、を備える。多層布帛１９の内部であって各繊維層１９１，１９２の間には、空隙１３が形成される。即ち、各繊維層１９１，１９２は、空隙１３を介して結接糸１９３により連結される。
このように、繊維層１９１を積層してなる布帛１９は、結接糸１９３の支えにより厚み方向Ｔに膨らみ、多層或いは立体的に形成される。離間する各繊維層１９１，１９２の間に各繊維層の対向領域として形成される中間層１９０を備える布帛であれば、中間層１９０よりなる空間を布帛１９内部として用いる蓋然性が高められ、布帛１９内部に容易に空隙１３を形成できる。後述するように、空隙１３に対する中空糸１２の挿通性が高められるので、好例である。
【００１９】
多層且つ立体的に形成される布帛としては、多層に形成される布帛における繊維層が、不織布、織り地又は編み地等である布帛を用いることができる。
繊維層が不織布であれば、不織布からなる二層の布地を所定の結着手段で点結着し、点在する結着部を結接糸のように用い、空隙を介して積層して多層に形成するものを例示できる。
繊維層が織り地であれば多層或いは立体的に形成される織り地を、繊維層が編み地であれば同様の編み地を、又は、織り地と編み地が混在する同様の織り編み地を用いることができる。例えば、多重立体布帛、ダンボールニット、三次元織編物、三次元布帛等と称されるものが知られている。
繊維層として表裏二層の織り地を用いる場合には、表裏二層の織り地を互いに対向させ、両織り地に直交する方向に結接糸としてのパイルを織り出した多層編織物を構成できる。布帛内部である表裏二層の織り地の間には、空隙が形成され得る。容易に多層且つ立体的に編成できる観点から、本実施形態に係る布帛１０として、図１及び図４を用いて以下に説明する立体編み地１１を好適に用いることができる。
【００２０】
立体編み地としては、上記の中空糸が挿通される空隙を内部に備えるものであれば特に限定されない。具体的には、空間を介して対向する表側と裏側の二層の編み地を備え、対向面のほぼ全面乃至一部が結接糸で連結され、厚みをなすものが用いられる。ダブルジャージ生地、ダブルラッセル生地、ダンボールニット生地等と称される立体編み地が知られている。図４に示すように、二層の表側編み地１１１及び裏側編み地１１２を結接糸１１３で連結する構造を有するものが用いられる。
【００２１】
表側編み地１１１及び裏側編み地１１２に用いる編み生地（組織）は、結接糸１１３を介して連結可能な編み地であれば特に限定されない。具体的には、表裏両側の編み地を編み進むと共に表裏両側の編み地の間に結接糸１１３や中空糸１２を容易に編成できる観点から、ダブルデンビ編、ダブルコード編等の編み地を好適に用いることができる。
【００２２】
表側編み地１１１及び裏側編み地１１２を編成する構成糸（以下、単に「編地糸」ともいう。）は、特に限定されず、合成繊維、天然繊維及びその他繊維の１種又は２種以上を適宜利用できる。これらの中では、強度及び耐久性の観点から合成繊維が好ましい。
合成繊維の種類は、特に限定されないが、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維及びポリオレフィン繊維等の熱可塑性樹脂繊維が挙げられる。このうちポリエステル繊維としては、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維等が、ポリアミド繊維としては、ナイロン６繊維、ナイロン６６繊維等が、ポリオレフィン繊維としては、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等が、挙げられる。これらのなかでも、強度が大きく、優れた耐久性等を有する例えばポリエステル系繊維が好ましい。
【００２３】
編地糸の形態は、特に限定されないが、通常、フィラメント糸が用いられる。また、フィラメント糸は、モノフィラメント及びマルチフィラメントのいずれでもよく併用してもよい。
編地糸の繊度は、特に限定されないが、通常、５０〜１５００ｄｔｅｘである。この範囲であれば、立体編地を容易に編成できる。また、この繊度は、７０〜１２００ｄｔｅｘが好ましく、１５０〜５００ｄｔｅｘがより好ましい。好ましい範囲では、空隙を区画する骨格としての強度と軽量性とを両立できる。
【００２４】
表側編み地１１１及び裏側編み地１１２の糸密度は、特に限定されないが、コース方向に１０〜１００本／ｉｎｃｈが好ましい（但し、１ｉｎｃｈ＝２５．４ｍｍ）。また、ウェール方向に５〜５０本／ｉｎｃｈが好ましい。この範囲にあれば、立体編地を容易に編成できる。また、コース方向に１５〜７０本／ｉｎｃｈが好ましい。この範囲にあれば、空隙を区画する骨格としての強度と、中空糸を挿通する領域を確保する観点から軽量性と、を両立できる。また、ウェール方向に１５〜４０本／ｉｎｃｈが好ましく、４〜４０本／ｉｎｃｈが特に好ましい。この範囲にあれば、空隙を区画する骨格としての強度と、中空糸を挿通する領域を確保する観点から軽量性と、を両立できる。
尚、上記の編み生地、編地糸、編地糸の形態、繊度又は糸密度等は、表側編み地１１１と裏側編み地１１２とで同じでも、異なっていても、どちらでもよい。
【００２５】
結接糸は、布帛を多層或いは立体的に形成するための糸である。例えば、相対向して積層される繊維層を繊維層の厚み方向に離間させ、膨らみをもたせた状態で各層を連結する糸である。多層且つ立体的に形成される上記の立体編み地や多層編織物であれば、表地と裏地を連結する糸であり、つなぎ糸、柱糸、パイル糸等とも称される糸を意味する。
例えば図１及び図４に示すように、立体編み地１１では、表側編み地１１１と裏側編み地１１２の間に垂設され、一定方向に大きく傾斜しない態様の結接糸１１３を好ましく用いることができる。このような態様であれば、表側編み地１１１と裏側編み地１１２の間に大きな空隙を区画し易く、中空糸１２が備える中空部１２１による軽量化が担保されるので好ましい。
また、表又は裏側編み地を構成する経編目若しくは緯編目の一部の編目を兼ねる態様の結接糸１１３を好ましく用いることができる。この場合、結接糸を備える立体編み地を容易且つ丈夫に編成可能なので好ましい。また、経又は緯方向の編目の倍数に対応する規則的な間隔をあけて結接糸を配置でき、規則的に区画される空間を空隙として用いることができ、容易に中空糸を挿通できる蓋然性が高まるので好ましい。
【００２６】
結接糸は、特に限定されないが、編地糸同様に、強度及び耐久性の観点から合成繊維を好ましく用いることができる。具体的には、強度が大きく優れた耐久性等を有するポリエステル系繊維が好ましい。
【００２７】
結接糸の形態は、上記の編地糸と同様の形態の糸を用いることができる。例えば、結接糸１１３としては、通常、フィラメント糸が用いられる。このフィラメント糸は、マルチフィラメントであっても、モノフィラメントであってもよい。
また、結接糸の一部に融着糸（表裏二層の編み地を構成する糸より融点が低い糸）を使用することもできる。この融着糸として、単独のものであってもよいし、融着糸と非融着糸（融着糸よりも融点が高い糸）とを撚り合わせたものあっても良いし、又は融着糸と非融着糸とを貼り合わせたモノフィラメント糸単独のものであっても良いし、芯鞘モノフィラメント糸単独でも良いし、それらを撚り合わせたもの等であってもよい。この融着糸を用いた場合、融着糸が溶けることで空隙を容易に保持することができ、好ましい。
【００２８】
結接糸の繊度は、特に限定されないが、１０〜１５００ｄｔｅｘである。この範囲であれば、立体編地を容易に編成できる。また、この繊度は、２０〜１０００ｄｔｅｘが好ましく、２０〜３５０ｄｔｅｘがより好ましい。好ましい範囲では、空隙を区画する骨格としての強度と、中空糸を挿通する領域を確保する観点から軽量性と、を両立できる。
また、結接糸の糸密度は、特に限定されないが、コース方向の糸密度が１０〜１００本／ｉｎｃｈ、特に１５〜７０本／ｉｎｃｈ、且つウェール方向の糸密度が５〜５０本／ｉｎｃｈ、特に８〜３０本／ｉｎｃｈであることが好ましい。この糸密度が上記範囲内であれば、空隙を区画する骨格としての強度と、中空糸を挿通する領域を確保する観点から軽量性と、を両立できる。
【００２９】
〔空隙〕
空隙は、布帛の内部に形成される空間であり、且つ中空糸が挿通される空間を意味する。空隙は、上記の空間であれば特に限定されず、長繊維が絡み合う不織布の内部空間であっても良いし、多層或いは立体的に形成された上記の布帛における中間層等であっても良い。
好ましくは、多層或いは立体的な織り地又は編み地に形成される中間層が挙げられる。このような織り地又は編み地は、結接糸により表裏の織り又は編み地二層が強固に連結される構造を備えている。表裏の織り地又は編み地層の間に形成される中間層であれば、空隙を区画する骨格としての強度が確保され易いので、好ましい。
例えば代表的な構成の上記の編み地であれば、ループ状の編み目で構成される表側及び裏側の各編み地と、各編み地の各編目に対しループ状に連結される結接糸と、を備える。故に、結接糸が連結する編み目を適宜に選択することで、空隙の一区画の大きさを自在に調整できるので、好ましい。
【００３０】
図１及び図４に示す空隙１３は、立体編み地１１の表裏二層の各編み地１１１，１１２と結接糸１１３とで区画される空間である。図示の立体編み地１１では、表裏二層の各編み地１１１，１１２の間の中間層に、結接糸１１３が立設されている。結接糸１１３は、緯経方向Ｓ，Ｌに沿ってほぼ等しい間隔ｓ１，ｌ１をあけて立設される多数本よりなる。故に、各結接糸１１３の間には、緯方向Ｓに大凡間隔ｓ１あけた開口部が形成され、経方向Ｌに沿って直状の空間が延び、略直方体状の一区画１３１が形成されると見たてることができる。空隙１３は、このような一区画１３１が緯方向Ｓに並列配置される、全体空間であると見たてることができる。
上記の空隙１３では、一区画１３１の厚み方向Ｔの間隔ｔ１は、表地及び裏地の所定の編み目に連結される結接糸１１３の長さを適宜に設定することにより、調整できる。また、上記の開口部の間隔ｓ１は、結接糸１１３が表地又は裏地に連結される編み目の緯方向Ｓに沿った連結間隔を適宜に選択することで、調整できる（図４に、符号１０１，１０２，１０３，１０４で表した編み目等参照）。立体編み地１１であれば、結接糸１１３の長さや上記の連結間隔を調整することにより、空隙の一区画の空間体積を容易に大きくできる。故に、一区画内に挿通される中空糸１２の本数の調整範囲を大きく確保できるので好ましい。尚、経方向Ｌに所定間隔で開口し、緯方向Ｓに沿って直状に延設された空間を空隙の一区画として見たてることもでき、同様に好ましい。
【００３１】
〔中空糸〕
中空糸は、細長い略筒状をなし、筒をなす周壁の内部に中空部が形成される糸形状を備える。中空糸の中空部には、空気等の気体が充満していてもよく、真空であってもよい。中空糸の周壁及び中空部の断面形状は特に限定されず、矩形状、多角形状又は星型等であってもよい。例えば断面が田形をなす場合のように、中空糸の周壁の内部に、複数個の中空部が形成されていてもよい。好ましくは、中空糸１２は、図１〜図４等に示されるように、略円筒形状の周壁１２２の内部に断面円形の中空部１２１が形成され糸形状を備える。
中空糸を形成する繊維は限定されず、無機系又は有機系の繊維を用いることができる。例えば、繊維構造体に可撓性を付与する観点から、有機系繊維で汎用されるポリエステル繊維、中空アクリル繊維等を用いることができる。
また、中空糸断面の総面積に対して中空部の断面が占める好ましい面積の割合としては、例えば、２０〜８０％、更には３０〜７０％の範囲を挙げることができる。中空部の断面が占める割合がこの範囲にあれば、繊維構造体を基材とする樹脂成形体の軽量化をよりよく図ることができる。
【００３２】
布帛内部の空隙に中空糸が挿通される態様は特に限定されず、中空糸が空隙内で容易に動かないように保持される状態で挿通されていればよい。例えば、所定の方法により中空糸が布帛に係止する態様で挿通されていてもよいし、係止しない態様であってもよい。係止しない態様の場合には、挿通方向に沿って中空糸を引き抜かない限りは保持されている挿通態様であればよい。中空糸が布帛に係止する態様で挿通されている場合は、確実に布帛内部の空隙に中空糸が止まるので、樹脂構造体の軽量化に役立つ観点から好ましい。
布帛に係止する態様で中空糸を挿通する具体例として、表裏の各編み地及び結接糸を所定方向に編み進むのと同時に中空糸を所定方向に挿通し、立体編み地を編成する方法がある。この場合、繊維構造体の生産性の観点から好ましい。
【００３３】
尚、上記のとおり、本願の繊維構造体の好ましい実施形態として、本願に係る布帛が、表裏二層構造の立体編み地或いは立体織り地である場合を挙げたが、二層よりも多い多層構造を有していても構わない。多層の繊維層を編成或いは織成等する立体布帛であれば、布帛内部に空隙を大きく確保できる蓋然性が高まり、中空糸を空隙の一区画内に多数本挿通でき、樹脂構造体の軽量化に役立つ観点から好ましい。
【００３４】
［２］樹脂構造体
本発明の樹脂構造体（３）は、コア層（３３）と、コア層（３３）の少なくとも一面側に配設されるスキン層（３１）と、を備え、コア層（３３）は、基材（３３１）と、基材（３３１）の間隙を充填するマトリックス樹脂（３４）と、を備え、基材は、上記の繊維構造体（１）からなり、スキン層（３１）は、強化繊維（３１１）がマトリックス樹脂（３４）中に配された繊維強化樹脂よりなることを特徴とする（図５及び図６等参照）。
また、上記樹脂構造体（３）は、スキン層（３１）を構成するマトリックス樹脂（３４）とコア層（３３）を構成するマトリックス樹脂（３４）とが、共通することができる。
また、樹脂構造体（３）は、コア層（３３）の両面側にスキン層（３１，３２）を備え、両面側の各スキン層（３１，３２）が、コア層（３３）の一面側及び他面側に対向して配設されている、ことができる。
また、上記のコア層（３３）は、厚み方向（Ｔ）に切断したコア層（３３）の断面の全面積に対して、中空糸（１２）の中空部分（１２１）が占める面積の割合が、１０％〜６０％であることができる。
以下に、本発明の好適な実施形態について詳しく説明する。
【００３５】
樹脂構造体は、コア層のマトリックス樹脂中に配される基材として上記の繊維構造体１を用いて成形されていることを特徴としており、それ以外の構成によっては、特に限定されない。樹脂構造体は、樹脂構造体に所望の厚みを付与し、且つ、軽量化を担保するために設けられるコア層に、繊維強化されたスキン層を積層して構成される。所望の厚みを備えた樹脂構造体は、スキン層のマトリックス樹脂中に強化繊維が配されていることにより、優れた機械特性を発現可能に構成されている。
樹脂構造体は、内層側にコア層を、コア層の一面側であって表層側にスキン層を積層して構成してもよい。好ましくは、樹脂構造体は、コア層の一面側及び対面側を両側からスキン層で挟み込んだサンドイッチ構造を有する（図５等参照）。スキン層を複数備えることにより、一層優れた機械的特性を発現できる。
樹脂構造体は、コア層を形成するマトリックス樹脂とスキン層を形成するマトリックス樹脂とが共通して構成されていてもよい。後述するように、コア層とスキン層との一体化強度を大きく担保することが可能になる。
【００３６】
スキン層は、コア層の少なくとも一面側に配設される表皮層であり、強化繊維がマトリックス樹脂中に配された繊維強化樹脂層よりなる。スキン層としては、従来公知の樹脂構造体に用いられる従来構成のスキン層を用いることができ、特に限定されない。好ましくは、スキン層は、コア層の両側に配設され、一対の各スキン層は、それぞれ強化繊維がマトリックス樹脂中に配された繊維強化樹脂層よりなる。
スキン層を形成するマトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂や熱又は光で硬化する樹脂を使用することができる。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。好ましくは、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂や、熱、光等の外部からのエネルギーにより硬化成形される他の樹脂を用いることができる。
また、強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維等の高強度且つ高弾性繊維が用いられる。また、アラミド繊維、ケブラー繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維などの強化された有機繊維も用いられる。中でも高い剛性を保持したまま軽量性を確保するために、炭素繊維を用いることが好ましい。
尚、樹脂構造体が上記のサンドイッチ構造を有する場合に、各スキン層の強化繊維又はマトリックス樹脂は、同じでも異なっていても、どちらでも構わない。後述する製造方法と関連して容易に接合強度が高められるので、一対のスキン層のそれぞれのマトリックス樹脂が同じであれば好ましい。
【００３７】
コア層は、上記の繊維構造体を基材とするマトリックス樹脂層よりなる。コア層の厚みは、基材の厚みに対応して形成される。従って、所定の厚みを備える繊維構造体を適宜に選択してコア層を形成し、樹脂構成体に所望の厚みを付与可能に構成される。
コア層は、基材として上記の繊維構造体を用いる構成であれば、特に限定されない。基材としては、上記した各種の布帛の空隙に、中空糸を挿通した樹脂構造体を用いることができるが、各種の布帛のうち、特に、上記の立体編み地を用いることが好ましい。
コア層を形成するマトリックス樹脂は、特に限定されず、スキン層同様に、熱可塑性樹脂、熱や光で硬化する硬化性樹脂で形成される。コア層のマトリックス樹脂は、スキン層のマトリックス樹脂と同じ樹脂で形成されていれば好ましい。この構成により、後述する製造方法と関連して、容易にスキン層とコア層との接合強度を高めることができる。
【００３８】
好ましい樹脂構造体３の実施形態を図５及び図６に示す。図示のとおり、スキン層３１，３２は、厚み方向Ｔに沿ってコア層３３の両側に配設される。各スキン層３１，３２は、強化繊維３１１，３２１がマトリックス樹脂３４中に配された繊維強化樹脂層よりなる。図示では、スキン層３１，３２は、コア層３３の上方側及び下方側の両側からコア層３３を挟み込むように、対向して配設される。コア層３３は、基材３３１と、基材３３１の間隙を充填するマトリックス樹脂３４と、を備える。基材３３１としては、布帛１０が立体編み地１１である繊維構造体１が用いられる。
従って、基材３３１が立体編み地１１により立体的に形成されているので、コア層３３に所望の厚みを容易に付与することができる。また、立体編み地１１の空隙１３に中空糸１２が挿通されているので、コア層３３中に、中空部１２１による空孔を内在できる。故に、コア層３３は、マトリックス樹脂３４と同一樹脂のみで成形した同体積の成形体と比較して、軽量化されている。また、空隙１３の上記一区画１３１の大きさを容易に調整できるので、樹脂構造体３の一層の軽量化に寄与できる。このような構成の繊維構造体１よりなる基材３３１を用いるので、樹脂構造体３は、コア層３３に適当な厚みを付与して機械特性を高めると共に、軽量化を実現している。
また、マトリックス樹脂３４は、コア層３３と各スキン層３１，３２とで同じ樹脂で形成されている。この構成により、後述する製造方法と関連して、各スキン層３１，３２とコア層３３との接合強度が高められている。
【００３９】
また、コア層３３は、厚み方向Ｔに切断したコア層３３の断面の全面積に対して、中空糸１２の中空部１２１が占める面積の割合が、１０％〜６０％であれば、好ましい。例えば、図７に示すコア層３３の断面の単位面積Ａ（コア層３３の断面の全面積＝Ａ×ｎ）に対して、中空部１２１の断面円形が占める面積Ｂ×６（中空部１２１が占める総面積＝Ｂ×６×ｎ）が、１０％〜６０％であれば好ましい。尚、図７は模式図であるため、図中のＡに対する「Ｂ×６」の面積割合は、正確に上記範囲にあるとは限らない。
中空部１２１が占める面積の割合が１０％以上であれば、発泡体でコア層を形成する従来構成の樹脂構造体よりも、樹脂構造体３の軽量化を好適に果たすことができる。中空部１２１が占める面積の割合が６０％以下であれば、コア層の剛性を維持し、コア層が容易に撓み変形することを抑制し、樹脂構造体３全体としての高弾性を発現することに寄与できる。尚、図７では、中空部１２１の断面が円形の例を示したが、中空部１２１の断面が例えば略長方形状であっても、上記の面積割合は、同様の範囲にあると推察される。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
尚、実施形態で各構成に付した符号は、各構成に対応する実施例に記載の具体的構成との対応関係に関して、対応する同一構成には同一符号を付して以下の説明を行う。
【００４１】
〔実施例１〕繊維構造体
実施例１の繊維構造体として、図１及び図４に示す立体編み地１１を布帛１０として用いた例を説明する。図１に示すとおり、繊維構造体１を形成する布帛１０として、ダブルラッセル編み機を用いて編成した立体編み地１１を用いる。立体編み地１１は、経編みされた表側編み地１１１及び裏側編み地１１２が結接糸１１３で連結される構成を備える。
結接糸１１３は、図４に示されるように、表側編み地１１１（又は裏側編み地１１２）の所定の編目に連結し、厚み方向Ｔに沿った所定の間隔ｔ１の間を略垂直に渡され、裏側編み地１１２（又は表側編み地１１１）の所定の編目に連結する。更に、結接糸１１３は、経方向Ｌ及び緯方向Ｓに沿って所定の略等間隔ｌ１，ｓ１をあけながら繰り返し連結するように編成されている。尚、図４では、２本の結接糸１１３１，１１３２で１組の結接糸１１３を構成する例を示している。
空隙１３は、図４の断面視で、表側及び裏側の各編み地１１１，１１２断面が上下の各辺を、結接糸１１３の断面が左右の各辺をなす略矩形の開口部を有するように区画されている。また、この開口部から経方向Ｌに沿って直状に空間が延びた個室状の一区画１３１が形成される。空隙１３は、一区画１３１が緯方向Ｓに並列配置されるように区画されている。
【００４２】
中空糸１２は、表側及び裏側の各編み地１１１，１１２の略面方向であって、経方向Ｌに沿って上記の空隙１３に挿通されている。
尚、各図面中で、空隙１３の上記の一区画１３１毎に、６本の中空糸１２が挿通される状態を示したが、この本数は、分かり易く図示するための便宜上の本数である。一区画内に挿通される中空糸１２の本数は、図示の数字に特定されない。好ましくは、可能な限り一区画内に多数本の中空糸が挿通される。多数本の中空糸１２が挿通されることにより中空部１２１による空孔の体積が大きく担保される蓋然性が高まり、後述する樹脂構造体の軽量化に役立つ観点から好ましい。
図１中の中空糸１２は、経方向Ｌに沿って大きな間隔（間隔ｌ１×４程度）をあけながら、表側編み地１１１の所定の編目と裏側編み地１１２の所定の編目とに交互に係止ししている。中空糸１２は、上記のように立体編み地１１に係止しながら、厚み方向Ｔに沿った所定の間隔ｔ１の間で緩やかに傾斜して渡されるように挿通されている。尚、「緩やかに傾斜」は上記の「略面方向」とみなし得る平坦状であることを表す表現である。
また、各図中で、空隙１３の上記の一区画１３１に挿通される６本の中空糸１２のうち、１組の３本と別組の３本とが表側編み地１１１又は裏側編み地１１２にそれぞれ係止され、厚み方向Ｔに相対向するように挿通される態様を示したが、中空糸１２の挿通態様はこの例に限定されない。具体的には、一区画１３１中の全ての中空糸１２が、各編み地１１１，１１２に交互に同期しながら係止して挿通される例、一方の編み地のみに係止しながら挿通される例、いずれの編み地１１１，１１２にも係止せず経方向Ｌに引き抜き可能に挿通される例、緯方向Ｓに蛇行して結接糸１１３を迂回しながら経方向Ｌに挿通する例、経方向Ｌに挿通する中空糸群と緯方向Ｓに挿通する中空糸群とを有し、各編み地１１１，１１２の略面方向に沿って十字状に挿通する例等のような他の態様を例示できる。また、上記のような中空糸１２の挿通態様は、公知の編成方法により実施可能である（例えば、繊維機械学会誌  Ｖｏｌ．４７（１９９４）  Ｎｏ．１１  Ｐ４７８−Ｐ４８８「立体編物の開発状況」等参照）。
【００４３】
また、立体編み地１１に関しては、空隙１３内に挿通される中空糸１２の密度は、必ずしも大きくなくてもよい。軽量化に寄与する観点から中空部１２１の体積が大きければよい一方で、空隙１３中で中空糸１２が占める空間以外の残余の間隙の大きさについて、必ずしも慎重な配慮を要しない。後述するように、樹脂構造体３を製造する際に、空隙１３内で中空糸１２が占める空間以外の残余の間隙には、未硬化樹脂が含浸される。成形型のキャビティ内に繊維構造体１を（より具体的には、後述する繊維積層体５１として）セットする際や、未硬化樹脂の射出圧が加わることによっても、空隙１３の残余の間隙が小さくなるように容易に賦形することができるからである。
【００４４】
本実施例の繊維構造体１は、布帛である立体編み地１１の空隙１３に挿通される中空糸１２を備えており、略筒状の中空糸１２内部には、中空部１２１が形成されている。この繊維構造体１を樹脂構造体３の基材として用いれば、樹脂構造体３の内部に中空糸１２に基づく中空部１２１が維持される。これにより、繊維構造体１は、樹脂構造体３の軽量化に寄与できる。
更に、繊維構造体１を樹脂構造体３の基材３３１として用いることにより、コア層３３とスキン層３１，３２との接合強度を高める製法を採用可能にできる。
また、布帛１０が、立体編み地１１からなり、立体編み地１１には、二層の各編み地１１１，１１２と結接糸１１３とで区画される空隙１３が形成されるので、空隙１３に対する中空糸１２の挿通性が高められる。つまり、布帛が立体編み地１１であれば、布帛に容易に立体性を付与することができる。その結果、中空糸１２を保持する型枠として立体編み地１１を利用し、二層の各編み地１１１，１１２間の空隙１３に容易に中空糸１２を挿通することができる。従って、繊維構造体１の生産性が高められる。また、立体編み地１１であれば、二層の各編み地１１１，１１２間の空隙１３の大きさを、厚み方向Ｔに沿って大きく確保する容易性が高められる。故に、空隙１３の一区画１３１内に挿通する中空糸１２の本数を容易に多くできる。従って、樹脂構造体のコア層に厚みを付与することにより、樹脂構造体の機械特性向上に貢献できる。
また、立体編み地１１が、ダブルラッセル編み地である場合には、繊維構造体１の生産性が一層高められる。具体的には、立体編み地１１を編成するのと同時に、表側及び裏側の各編み地１１１，１１２間の空隙１３に中空糸１２を連続的に挿通し、且つ、編み込んで係止させ、生産できる。
また、本実施例の繊維構造体１は、繊維強化された樹脂構造体３や後述するバンパ３０に厚みを付与するコア層３３，３８を形成する基材として好適に用いることができる。
【００４５】
〔実施例２〕樹脂構造体
実施例２の樹脂構造体として、上記実施例１の繊維構造体１をコア層の基材として用いた樹脂構造体を図８に示す車両用フロントバンパに適用する例を説明する。
図８に示すように、本実施例のバンパ３０は、本実施形態の上記の樹脂構造体を用い、車両本体のフロント部に設けられた一対のバンパ取り付け部４１に取り付け可能な形状に成形されている。バンパ３０は、長尺なパネル形状をなし、車両４０の高さ方向（バンパ３０の短手方向）に沿って所定長の幅を有する。また、バンパ３０は、車両４０の幅方向（バンパ３０の長手方向）に沿って緩やかな曲面をなし、車両４０の幅とほぼ同じ長手方向長さを有する。バンパ３０の緩やかな曲面は、長手方向の中央近辺３０１に向けて外方に徐々に高くなる緩やかな湾曲状に形成されている。
【００４６】
また、図９のＺ-Ｚ断面に示されるように、バンパ３０は、コア層３８に対して車両の外方側に積層されるスキン層３６と車両の内方側に積層されるスキン層３７とを備えている。各スキン層３６，３７は、コア層３８よりも薄いパネル状をなし、バンパ３０は、各スキン層３６，３７の数倍程度の厚みを有するコア層３８を各スキン層３６，３７で厚み方向Ｔに挟み込むサンドイッチ構造を有している。また、バンパ３０には、短手方向に沿った略１／４程度の上側及び下側に（図９参照）、車両内方側に向けて湾曲しながら折れ曲がる屈曲部３０２，３０３が形成されている。各屈曲部３０２，３０３は、長手方向の全長に亘って連続的に形成されている。尚、バンパ３０は、車両内方のスキン層３７側に形成される凹状部に図示しないエネルギーアブソーバを取り付け、バンパーレインフォースを介し、バンパ取り付け部４１に取り付けられている。
【００４７】
各スキン層３６，３７は、炭素繊維よりなる強化繊維３６１，３７１がマトリックス樹脂３９中に配された繊維強化樹脂よりなる。コア層３８は、基材３８１と、基材３８１の間隙を充填するマトリックス樹脂３９と、を備え、基材３８１は、実施例１に係る繊維構造体１からなる。また、スキン層３６，３７を構成するマトリックス樹脂３９とコア層３８を構成するマトリックス樹脂３９とが、共通している。
【００４８】
本実施例のバンパ３０に適用される樹脂構造体は、コア層３８が繊維構造体１からなる基材３８１を備えている。これにより、コア層３８とスキン層３６，３７との接合強度を高める製法を採用でき、バンパ３０の信頼性が高められる。具体的には、実施例３で説明するように、コア層３８の基材３８１である繊維構造体１にスキン層３６，３７を強化する強化繊維３６１を積層した繊維積層体５１に、未硬化樹脂３９０を含浸させる射出工程を行う。バンパ３０を構成するコア層３８とスキン層３６，３７とを一体に成形できるので、両者の接合強度を高めてバンパ３０の信頼性を一層高めることができる。
また、バンパ３０の内部には、中空糸１２に基づく中空部１２１が止まっている。これにより、バンパ３０が軽量化される。
また、スキン層３６，３７のみならずコア層３８が、基材３８１の間隙を充填するマトリックス樹脂３９を備えている。これにより、内部全体に空孔が点在する多孔質の発泡体をコア層として用いる従来構成の樹脂構造体よりも、撓みにくいバンパ３０が得られる。
尚、従来構成の樹脂構造体として、以下も知られている。即ち、繊維強化樹脂よりなる基層に無数の気孔体を有する（断熱）樹脂層を一体に形成した樹脂構造体であって、樹脂層のマトリックス樹脂中に、気孔体として中空ガラスバルーン（ビーズ）が内在する（例えば、特開２００８−３０７９０１参照）。このような気孔体を内在する樹脂層をコア層として用いる樹脂構造体と比較しても、繊維構造体１が備える中空部１２１を空孔として内在する本実施例の樹脂構造体の方が、樹脂構造体の生産性及び高弾性能をよりよく高めることができる。
【００４９】
また、スキン層３６，３７を構成するマトリックス樹脂３９とコア層３８を構成するマトリックス樹脂３９とが共通するので、接合強度を更に高める一体成型を採用でき、信頼性を更に高めたバンパ３０が得られる。具体的には、未硬化樹脂を射出する工程で行う手数を最小限に止め、バンパ３０の生産性を更に高めると共にスキン層３６，３７とコア層３８との接合強度を一層高められる。
また、コア層３８の両面側にスキン層３６，３７が配設されるので、高い機械特性を具備するバンパ３０が得られる。具体的には、バンパ３０は、一対のスキン層３６，３７をコア層３８の厚み方向に相対向させて挟み込むサンドイッチ状の樹脂構造体として成形される。従って、バンパ３０が、更なる高剛性高弾性を発現可能に成形されている。
また、バンパ３０が曲面を有するパネル状構造体なので、発泡体よりも撓性を備える繊維構造体１をコア層３８の基材３８１として用いることにより、所望のバンパ３０形状に容易に賦形することができる。具体的には、繊維構造体１に強化繊維３６１，３７１を積層した後述する繊維積層体５１を用いて、バンパ３０が成形される。繊維積層体５１は、自在に所望形状を形作る賦形性を有する。従って、従来構成の樹脂構造体よりも、湾曲状及び屈曲部３０２，３０３を備えるバンパ３０を容易に成形することができ、生産性を高められる。
また、バンパ３０は、撓みにくい機械特性を備えるために、衝撃による外力が加わっても、外力が取り去られた後に容易に元の形状に戻る高弾性を発現できる。想定される最大程度の大きな衝撃を受ける場合であっても、バンパ３０の損傷程度が抑制される。バンパ３０のコア層３８中に、中空糸１２の中空部１２１による空孔が内在するので車両４０の軽量化に寄与できる。
【００５０】
［３］樹脂構造体の製造方法（実施例３）
実施例３の樹脂構造体の製造方法として、実施例２のバンパ３０の製造方法を樹脂構造体の製造方法に適用する例を説明する。バンパ３０の製造方法は、繊維積層体５１がセットされたキャビティ６３内に未硬化樹脂３９０を射出する射出工程と、未硬化樹脂３９０を硬化させて上記のマトリックス樹脂を成形する硬化工程と、を備えている。
【００５１】
本実施例の樹脂構造体からなるバンパ３０は、例えば、図１０〜図１３の各図に示すように製造される。図１０〜図１３の各図は、繊維積層体５１、成形型６０又はバンパ３０の中間成形体等をバンパ３０の短手方向に沿って、厚み方向に切断した断面を示す。まず、図１０に示すように、実施例１の繊維構造体１からなる基材３８１と、基材３８１（即ち、繊維構造体１であり、以下、適宜に、繊維構造体１とのみ記す）の両面側に積層される一対の強化繊維３６１，３７１と、よりなる繊維積層体５１を準備する。実施例１の繊維構造体１と一対の強化繊維３６１，３７１とは、それぞれ、上記のバンパ３０の湾曲状を長手方向に沿って平坦状に広げた長さ（図示せず）よりやや大きな長手方向の長さを有する。また、バンパ３０の屈曲状を短手方向に沿って平坦状に広げた長さよりやや大きな短手方向幅Ｗを有する（図１０参照）。繊維構造体１の両面に一対の強化繊維３６１，３７１を重ね合わせて積層し、繊維積層体５１を準備する。繊維積層体５１は、バンパ３０を長手方向及び短手方向に広げた平坦な長尺帯形形状よりも、やや相似大形をなしている。
【００５２】
次に、図１０〜図１２に示すように、凹部６１１を有する下型６１に対して凸部６２１を有する上型６２を型締めした状態で、バンパ３０の形状に対応するキャビティ６３を形成する成形型６０を準備する。キャビティ６３は、上記のバンパ３０の湾曲形状及び上記の屈曲部３０２，３０３の形状に対応する空間を備える。下型６１は、上記バンパ３０の上記各形状に対応するキャビティ６３の空間を形成するために、湾曲状に凹んだ底面を具備する凹部６１１を備える。上型６２は、上記の各形状に対応するキャビティ６３の空間を形成するために、型締めした状態で凹部６１１に向けて突出する凸部６２１及び凸部６２１の図１１中で左右側に形成される周縁溝部６２２，６２３を備える。
そして、上記の繊維積層体５１を下型６１の凹部６１１に載置する。載置する前の繊維積層体５１は、上記の平坦な長尺帯状をなす。凹部６１１に繊維積層体５１を載置後に、下型６１に対して上型６２を型締めする。型締め後の繊維積層体５１は、キャビティ６３を形成する壁面に圧せられて多少縮小しながら、バンパ３０の実形状に対応する湾曲及び屈曲形状に賦形される。
【００５３】
次に、射出工程では、図１２に示すように、未硬化樹脂３９０を繊維積層体５１がセットされるキャビティ６３内に射出する。具体的には、液状のエポキシ樹脂の未硬化樹脂３９０を上型６２の樹脂注入口６２４に注入し、キャビティ６３内に射出する。繊維積層体５１は、自身の積層体全体に間隙を備えている。従って、未硬化樹脂３９０は、図１２で上側に配置する強化繊維３７１、繊維構造体１、下側に配置する強化繊維３６１の順に透過し、繊維積層体５１全体に含浸される。更に、キャビティ６３全体が未硬化樹脂３９０で充填される。
尚、上記の未硬化樹脂３９０を繊維積層体５１に効率よく含浸させるために、複数の注入口から高圧で射出する方法や、キャビティ６３内を真空ポンプなどで減圧して未硬化樹脂を吸引する方法を用いても構わない。実施例３では、上型６２、下型６１を用いる製造方法を説明したが、所謂バックフィルムで繊維積層体５１の上面を覆い、下型とバッグフィルムで形成したキャビティ空間内を減圧し、樹脂を注入する方法でも構わない。
硬化工程では、図１３に示すように、射出工程で繊維積層体５１に未硬化樹脂３９０を含浸させ、キャビティ６３内を未硬化樹脂３９０で充填した後に、所定時間保持しながら加熱硬化させる。そして、屈曲部を有し湾曲パネル状の樹脂構造体３００を離型する。更に、樹脂構造体３００に仕上げ加工を施し、屈曲部３０２、３０３を有する湾曲パネル状のバンパ３０（図９参照）を製造する。
【００５４】
尚、図１２及び図１３の上段図では、キャビティ６３を形成する上型６１及び下型６２の内壁面と、繊維積層体５１との間に隙間があるかのように、意図的に示しているが、実際の成形時においてこの隙間の有無は限定されない。また、図１２では、矢印を用いて未硬化樹脂３９０の流れを誇張して示し、射出工程で未硬化樹脂３９０が繊維積層体５１を透過する状態を分かり易く説明している。更に、図１３では、射出工程で繊維積層体５１に含浸された未硬化樹脂３９０を硬化工程で硬化させ、硬化後に成形されるマトリックス樹脂３９となることを明確に示すために、この図１３にのみ、ハッチングを付している。従って、図１３の下段図に示した離型後のバンパ３０、及び、図９右図のバンパ３０については、バンパ３０全体を分かり易く示すために、マトリックス樹脂３９のハッチングを省略して図示した。
【００５５】
本実施例のバンパに適用される樹脂構造体の製造方法は、繊維構造体１と、その両面側に積層される強化繊維３６１，３７１と、よりなる繊維積層体５１に、未硬化樹脂３９０を含浸させる射出工程を備える。従って、従来製法による発泡体を成形する等の別工程が不要であり、バンパ３０の生産性を高められる。
また、繊維積層体５１に含浸される未硬化樹脂３９０を硬化工程で硬化するので、コア層３８とスキン層３６，３７とを確実に一体に成形できる。これにより、高弾性を発現する所定の厚みを備えしかも軽量化が図られたバンパ３０の生産性が一層高められる。コア層３８とスキン層３６，３７との接合強度が高まっており、衝撃を受けてもバンパの機械特性が担保されることで信頼性が向上している。
【００５６】
尚、本発明の樹脂構造体であるバンパ３０について、主に上記のＲＴＭ成形による製造方法と関連付けて説明したが、樹脂構造体は、係る製造方法によって限定されない。例えば、所謂プリプレグシートを用いてプレス成形する製法でも容易に製造することができる。
また、樹脂構造体は、コア層と、コア層の両面側に配設されるスキン層と、を備え、コア層及びスキン層は、それぞれ基材と、前記基材の間隙を充填するマトリックス樹脂と、を備え、基材は、本発明の繊維構造体１からなり、コア層を構成する基材は、繊維構造体１のうち、立体編み地１１の二層の編み地１１１，１１２の間の中間層からなり、スキン層を構成する基材は、二層の各編み地１１１，１１２からなる構成であっても構わない。
【００５７】
本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形又は変更が可能である。
更に、本実施形態及び実施例として、本発明の繊維構造体に係る布帛が主に立体編み地であり編物から構成される例について説明したが、繊維構造体の参考例として、例えば、布帛に立体織り地を用いる例を挙げることができる。一つの変形例として、本発明の繊維構造体として布帛に立体織り地を用いる場合の模式的な説明図を図１４に示す。符号２，２１、２１１，２１２，２１３，２１４、２１５が、それぞれ、繊維構造体、立体織り地、表側緯糸、表側経糸、裏側緯糸、裏側経糸、結接糸を示す。変形例の場合であっても、布帛として立体編み地の代わりに立体織り地を適用すること以外の全ての前記説明（図を含む）は、この立体織り地に適用するものとする。立体織り地を用いる場合でも、立体編み地の場合と同様に、高い弾性を損なうことなく軽量化を実現すると共に、生産性を高めることができる繊維構造体及び樹脂構造体並びに樹脂構造体の製造方法を提供することができる。布帛として立体編み地を用いる場合と同様の作用効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の表皮材及び構造体は、種々の技術分野に利用することができる。具体的には、車両（自動車及び鉄道車両等）、航空機、船舶、建築、アパレル等の各種産業における構造体が関わる分野に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１，２：繊維構造体、
１０：布帛、
１１：立体編み地、１１１：表側編み地、１１２：裏側編み地、１０１〜１０４：編目、１１３：結接糸、
１２：中空糸、１２１：中空部、１２２：周壁、
１３：空隙、１３１：一区画、
１８：単層布帛、
１９：多層布帛、１９１，１９２：繊維層、１９３：結接糸、
２１：立体編み地、２１１：表側編み地、２０１：表側緯糸、２０２：表側経糸、２１２：裏側編み地、２０３：裏側緯糸、２０４：裏側経糸、２１３：結接糸、
３：樹脂構造体、
３０：バンパ、
３１，３２，３６，３７：スキン層、
３１１，３２１，３６１，３７１：強化繊維、
３３，３８：コア層、３３１，３８１：基材、
３４，３９：マトリックス樹脂、３９０：未硬化樹脂、
５１：繊維積層体
６０:成形型、６３：キャビティ、
Ｌ：経方向、
Ｓ：緯方向、
Ｔ：厚み方向。
【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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