特許 6835225 繊維構造体及び繊維強化複合材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6835225

(24)【登録日】2021年2月8日

(45)【発行日】2021年2月24日

(54)【発明の名称】繊維構造体及び繊維強化複合材

(51)【国際特許分類】

   D03D 25/00 20060101AFI20210215BHJP

   D03D 15/37 20210101ALI20210215BHJP

   D03D 1/00 20060101ALI20210215BHJP

   B29C 70/24 20060101ALI20210215BHJP

   B29B 15/12 20060101ALI20210215BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20210215BHJP

【ＦＩ】

   D03D25/00

   D03D15/00 B

   D03D1/00 A

   B29C70/24

   B29B15/12

   B29K105:08

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2019-529039(P2019-529039)

(86)(22)【出願日】2018年6月26日

(86)【国際出願番号】JP2018024173

(87)【国際公開番号】WO2019012983

(87)【国際公開日】20190117

【審査請求日】2019年12月23日

(31)【優先権主張番号】特願2017-137077(P2017-137077)

(32)【優先日】2017年7月13日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】吉川 元基

【審査官】 長谷川 大輔

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０１９９４２５９（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０８０９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−１３５９８６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｂ１１／１６

１５／０８−１５／１４

Ｂ２９Ｃ４１／００−４１／３６

４１／４６−４１／５２

７０／００−７０／８８

Ｃ０８Ｊ５／０４−５／１０

５／２４

Ｄ０３Ｄ１／００−２７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層方向に積み重ねら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拘束する複数の拘束糸と、
を備える、繊維構造体であって、
前記複数の繊維層は、第１方向に並んだ複数の第１の繊維束によって構成された２以上の第１繊維層と、前記第１方向と直交する第２方向に並んだ複数の第２の繊維束によって構成された第２繊維層とを含み、
前記各拘束糸は、前記積層方向における前記繊維構造体の両端に位置する２つの前記第１の繊維束に係合し、
前記両端に位置する２つの前記第１繊維層を構成する前記第１の繊維束は、前記拘束糸が係合した部分である係合部と、前記拘束糸が係合していない部分である非係合部とを有し、
前記第１方向に隣り合う前記係合部と前記非係合部とについて、前記積層方向における前記非係合部の寸法は、前記積層方向における前記係合部の寸法より大きい、繊維構造体。

【請求項2】

前記第１方向に隣り合う前記係合部と前記非係合部とについて、前記積層方向における前記非係合部の寸法は、前記積層方向における前記係合部の寸法と前記積層方向における前記拘束糸の寸法との和と、等しい、請求項１に記載の繊維構造体。

【請求項3】

前記両端に位置する２つの前記第１繊維層を構成する前記第１の繊維束は嵩高な糸である、請求項１又は請求項２に記載の繊維構造体。

【請求項4】

前記両端に位置する２つの前記第１繊維層を構成する前記第１の繊維束はスラブ糸である、請求項１又は請求項２に記載の繊維構造体。

【請求項5】

前記各拘束糸は、前記第１方向に沿って、前記積層方向における前記繊維構造体の第１端に配置される前記第１の繊維束と、前記積層方向における前記繊維構造体の第２端に配置される前記第１の繊維束とに、交互に係合する、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の繊維構造体。

【請求項6】

請求項１〜請求項５のうちいずれか一項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樹脂と、
を含む、繊維強化複合材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積み重ねられた複数の繊維層と、複数の繊維層を拘束する複数の拘束糸とを備える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る。この繊維構造体にマトリックス樹脂を含浸させ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。このような繊維強化複合材の繊維構造体としては、例えば、特許文献１が挙げられる。

【0003】

図８に示すように、特許文献１に開示の繊維構造体としての３次元織布９０は、複数の経糸９１と複数の緯糸９２とからなる面内方向糸９３と、複数の面外方向糸９４とから形成されている。３次元織布９０は、経糸９１によって形成された複数の繊維層９１ａと、緯糸９２によって形成された複数の繊維層９１ｂとが積み重ねられて形成されている。面外方向糸９４は、繊維層９１ａ，９１ｂの積層方向における３次元織布９０の両端に配置された緯糸９２に係合し、複数の繊維層９１ａ，９１ｂを積層方向に拘束している。

【0004】

上記３次元織布９０を強化基材として用いた３次元繊維強化複合材は、図示しない密閉治具内に３次元織布９０を密封した状態で、３次元織布９０に樹脂を含浸し、樹脂を加熱加圧処理して硬化することで形成される。３次元繊維強化複合材は、積層方向における３次元織布９０の両端面が平滑面となるように成形される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８−１０３９６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

積層方向における３次元織布９０の両端には、緯糸９２に面外方向糸９４が係合した部分と係合していない部分とが共存する。緯糸９２に面外方向糸９４が係合した部分では、面外方向糸９４が緯糸９２の繊維層９１ｂの表面よりも積層方向に突出している。よって、密閉治具によって３次元織布９０が積層方向の内側に向けて押圧されたとき、経糸９１に蛇行が生じて３次元繊維強化複合材の強度が低下してしまう。３次元繊維強化複合材の強度低下を抑制するためには、経糸９１の蛇行を抑制することが望ましい。

【0007】

本発明の目的は、強度低下を抑制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】

【0008】

本開示の一態様の繊維構造体は、積層方向に積み重ねられた複数の繊維層と、前記繊維層を前記積層方向に拘束する複数の拘束糸と、を備える。前記複数の繊維層は、第１方向に並んだ複数の第１の繊維束によって構成された２以上の第１繊維層と、前記第１方向と直交する第２方向に並んだ複数の第２の繊維束によって構成された第２繊維層とを含み、前記各拘束糸は、前記積層方向における前記繊維構造体の両端に位置する２つの前記第１の繊維束に係合し、前記積層方向の両端に位置する２つの前記第１繊維層を構成する前記第１の繊維束は、前記拘束糸が係合した部分である係合部と、前記拘束糸が係合していない部分である非係合部とを有し、前記第１方向に隣り合う前記係合部と前記非係合部とについて、前記積層方向における前記非係合部の寸法は、前記積層方向における前記係合部の寸法より大きい。

【0009】

これによれば、非係合部の寸法と、係合部の寸法との差により、拘束糸の寸法を吸収でき、係合部と非係合部とで寸法が同じ場合と比べると、非係合部よりも拘束糸が突出することを抑えることができる。よって、積層方向における前記繊維構造体の両端に位置する第１繊維層を構成する第１の繊維束に、拘束糸が係合した係合部と拘束糸が係合しない非係合部とが形成されていても、繊維構造体の積層方向における両端面が平滑面になるように成形する際には、第２の繊維束が成形時の押圧によって蛇行することを抑制できる。その結果、蛇行に伴う第２の繊維束の糸主軸方向における強度低下を抑制できる。

【0010】

本開示の別の態様の繊維構造体では、前記第１方向に隣り合う前記係合部と前記非係合部とについて、前記積層方向における前記非係合部の寸法は、前記積層方向における前記係合部の寸法と前記積層方向における前記拘束糸の寸法との和と、等しくてもよい。

【0011】

これによれば、繊維構造体の積層方向における両端面が平滑面になるように成形する際には、第２の繊維束に向けた係合部の押圧量と非係合部の押圧量とを等しくすることができ、第２の繊維束が成形時の押圧によって蛇行することを抑制できる。その結果、蛇行に伴う第２の繊維束の糸主軸方向における強度低下を抑制できる。

【0012】

本開示の別の態様の繊維構造体では、前記両端に位置する２つの前記第１繊維層を構成する前記第１の繊維束は嵩高な糸であってもよい。
これによれば、第１の繊維束を構成する繊維同士を近付けるように第１の繊維束を縮径させると、第１の繊維束の太さが細くなり、係合部が形成されるとともに繊維密度が高くなる。一方、第１の繊維束を縮径させない嵩高な状態では、第１の繊維束の太さは太く、繊維密度は低い。そして、繊維構造体の製造時、第１の繊維束に拘束糸が係合することにより、第１の繊維束が縮径して係合部が形成される。よって、第１の繊維束に嵩高な糸を用いることで、拘束糸による拘束工程時に係合部を形成でき、繊維構造体の製造が容易となる。

【0013】

本開示の別の態様の繊維構造体では、前記両端に位置する２つの前記第１繊維層を構成する前記第１の繊維束はスラブ糸であってもよい。
これによれば、第１の繊維束を構成する繊維を引き延ばすことで第１の繊維束の太さを細くでき、引き延ばし量を調整し、第１の繊維束の太さを調整することで係合部及び非係合部を形成できる。よって、係合部と非係合部との間に繊維密度に大きな差が生じず、第１の繊維束の糸主軸方向への強度差に大きな差が生じない。

【0014】

本開示の別の態様の繊維構造体では、前記各拘束糸は、前記第１方向に沿って、前記積層方向における前記繊維構造体の第１端に配置される前記第１の繊維束と、前記積層方向における前記繊維構造体の第２端に配置される前記第１の繊維束とに、交互に係合してもよい。

【0015】

本開示の一態様の繊維強化複合材は、上記繊維構造体と、前記繊維構造体に含浸されたマトリックス樹脂と、を含む。
これによれば、非係合部の寸法と、係合部の寸法との差により、拘束糸の寸法を吸収でき、係合部と非係合部とで寸法が同じ場合と比べると、非係合部に対する拘束糸の突出量を少なくできる。よって、両端に配置される第１繊維層を構成する第１の繊維束に、拘束糸が係合した係合部と拘束糸が係合しない非係合部とが形成されていても、繊維構造体の積層方向における両端面が平滑面になるように成形する際には、第２の繊維束が成形時の押圧によって蛇行することを抑制できる。その結果、蛇行に伴う第２の繊維束の糸主軸方向における強度低下を抑制でき、繊維強化複合材において、第２の繊維束の糸主軸方向における強度低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態の繊維強化複合材を模式的に示す斜視図。

【図2】実施形態の繊維構造体を示す平面図。

【図3A】図１の繊維構造体の３−３線に沿った断面図。

【図3B】図３Ａの繊維構造体の係合部を示す断面図。

【図3C】図３Ａの繊維構造体の非係合部を示す断面図。

【図4】図１の繊維構造体の４−４線に沿った断面図。

【図5】成形型内に図１の繊維構造体を配置した状態を示す断面図。

【図6A】別の実施形態の繊維構造体を示す断面図。

【図6B】図６Ａの繊維構造体の係合部を示す断面図。

【図6C】図６Ａの繊維構造体の非係合部を示す断面図。

【図7】別の実施形態の繊維構造体を示す断面図。

【図8】従来の３次元織布を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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、強化基材である繊維構造体１１にマトリックス樹脂１２を含浸させて構成されている。マトリックス樹脂１２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。

【0018】

繊維構造体１１は、複数の繊維層が積層されて構成されている。なお、繊維層が積み重なった方向を繊維構造体１１の積層方向Ｙとする。また、繊維構造体１１は、第１の繊維束である複数本の緯糸１３と、第２の繊維束である複数本の経糸１４とを有する。繊維構造体１１は、多層織りによって形成された多層織物である。緯糸１３と経糸１４とは互いに直交する方向に延びている。

【0019】

緯糸１３及び経糸１４は、共に、繊維を束ねて形成された繊維束である。この繊維束は、有機繊維、無機繊維又は混繊繊維で構成されてもよい。混繊繊維は、異なる種類の有機繊維同士が混繊されてもよいし、異なる種類の無機繊維同士が混繊されてもよいし、有機繊維と無機繊維とが混繊されてもよい。有機繊維の種類としては、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、無機繊維の種類としては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維等が挙げられる。

【0020】

図１、図２、図３Ａ又は図４に示すように、繊維構造体１１は、第１繊維層である緯糸層を複数有する。緯糸層は、第１方向Ｘ１に互いに平行に並ぶ複数本の緯糸１３により形成される。複数の緯糸層は、第１緯糸層２１と、積層方向Ｙにおいて第１緯糸層２１より下方に配置された第２緯糸層２２と、積層方向Ｙにおいて第２緯糸層２２より下方に配置された第３緯糸層２３と、を含む。第１〜第３緯糸層２１〜２３は、多層織物を構成する繊維層である。

【0021】

また、繊維構造体１１は、第２繊維層である経糸層を複数有する。経糸層は、第２方向Ｘ２に互いに平行に並ぶ複数本の経糸１４により形成される。複数の経糸層は、第１経糸層３１と、積層方向Ｙにおける第１経糸層３１より下方に配置された第２経糸層３２と、を有する。第１〜第２経糸層３１〜３２は、多層織物を構成する繊維層である。

【0022】

積層方向Ｙにおける繊維構造体１１の第１端から第２端（上端から下端）へ第１緯糸層２１、第１経糸層３１、第２緯糸層２２、第２経糸層３２、及び第３緯糸層２３がこの順番で積層されている。第１緯糸層２１及び第３緯糸層２３は、それぞれ積層方向Ｙにおける繊維構造体１１の両端、すなわち第１端と第２端とに配置される。これら第１緯糸層２１、第１経糸層３１、第２緯糸層２２、第２経糸層３２、及び第３緯糸層２３は、複数の拘束糸１５により積層方向Ｙに拘束されている。

【0023】

複数の拘束糸１５は、第２方向Ｘ２に互いに平行に並んでいる。各拘束糸１５は、繊維構造体１１の形状保持用であり、繊維束である。この繊維束は、有機繊維、無機繊維または混繊繊維で構成されてもよい。混繊繊維は、異なる種類の有機繊維同士が混繊されてもよいし、異なる種類の無機繊維同士が混繊されてもよいし、有機繊維と無機繊維が混繊されてもよい。複数本の拘束糸１５は、経糸１４と第２方向Ｘ２に隣り合うように配列される。各拘束糸１５は、繊維構造体１１を構成する最上層の第１緯糸層２１の緯糸１３の外面を通って折り返すように配置されている。また、各拘束糸１５は、繊維構造体１１を積層方向Ｙに貫通し、最下層の第３緯糸層２３の緯糸１３の外面を通って折り返すように配置されている。よって、拘束糸１５は、積層方向Ｙの両端にそれぞれ位置する第１緯糸層２１及び第３緯糸層２３の緯糸１３に係合している。

【0024】

第１緯糸層２１及び第３緯糸層２３のそれぞれにおいて、第２方向Ｘ２に隣り合う２つの拘束糸１５は、緯糸１３に係合する位置が第１方向Ｘ１にずれている。そして、拘束糸１５が第１緯糸層２１及び第３緯糸層２３を構成する緯糸１３に係合することで、第１〜第３緯糸層２１〜２３が積層方向に拘束される。さらに、第１緯糸層２１と第２緯糸層２２との間に第１経糸層３１が拘束され、第２緯糸層２２と第３緯糸層２３との間に第２経糸層３２が拘束される。

【0025】

繊維構造体１１は積層方向Ｙにおいて第１端面１１ａと第２端面１１ｂとを備える。第１端面１１ａは第１緯糸層２１を構成する全ての緯糸１３と、複数の拘束糸１５における第１緯糸層２１の緯糸１３の外面で折り返された部分と、によって構成されている。第２端面１１ｂは第３緯糸層２３を構成する全ての緯糸１３と、複数の拘束糸１５における第３緯糸層２３の緯糸１３の外面で折り返された部分と、によって構成されている。

【0026】

第１緯糸層２１及び第３緯糸層２３を構成する緯糸１３は、拘束糸１５が係合した部分である係合部１３ａと、拘束糸１５が係合していない部分である非係合部１３ｂとを含む。

【0027】

なお、緯糸１３は、経糸１４とともに製織に用いられる前の状態では、緯糸１３を縮径できる、所謂嵩高な糸である。本明細書において、「嵩高な糸」とは、拘束糸１５の積層方向Ｙにおける寸法に応じて決まる必要量だけ縮径可能なように、繊維束の収束度を比較的小さくした糸を指す。このような糸を製造するためには、例えば、非連続繊維からなる繊維束を紡績する場合には、ドラフト装置に導入される前に繊維束を収束させるトランペットの出口面積を通常よりも広くする。また、繊維束が連続繊維の場合は、連続繊維を収束させる収束剤（油剤）の添加量を通常よりも少なくする。このような方法により、嵩高な糸が製造される。

【0028】

そして、拘束糸１５が緯糸１３に係合することで、緯糸１３に係合部１３ａ及び非係合部１３ｂが形成される。詳細には、係合部１３ａでは緯糸１３を構成する繊維同士が互いに近付き、非係合部１３ｂと比べて緯糸１３が縮径された状態となっている。

【0029】

したがって、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、緯糸１３における係合部１３ａの太さは、非係合部１３ｂの太さより細く、係合部１３ａの繊維密度は、非係合部１３ｂより高い。そして、各緯糸１３には、拘束糸１５の係合により、第２方向Ｘ２に交互に並ぶ係合部１３ａと非係合部１３ｂとが形成される。係合部１３ａ及び非係合部１３ｂを有する各緯糸１３は、糸主軸方向へ直線状に延びる。

【0030】

図３Ａに示すように、積層方向Ｙにおける緯糸１３の寸法が厚さであり、係合部１３ａの厚さＤ１は、非係合部１３ｂの厚さＤ２より薄い。言い換えると、非係合部１３ｂの寸法（厚さＤ２）は、係合部１３ａの寸法（厚さＤ１）より大きい（厚い）。

【0031】

また、積層方向Ｙにおける拘束糸１５の寸法が厚さＤ３である。なお、非係合部１３ｂの厚さＤ２とは、非係合部１３ｂのうち最も厚さの厚い部分での厚さである。そして、係合部１３ａと非係合部１３ｂとは、非係合部１３ｂの厚さＤ２に、係合部１３ａの厚さＤ１と拘束糸１５の厚さＤ３の和を一致させた関係にある。本実施形態では、非係合部１３ｂの厚さＤ２は、係合部１３ａの厚さＤ１と拘束糸１５の厚さＤ３の和と同じである。なお、係合部１３ａの厚さＤ１、非係合部１３ｂの厚さＤ２、及び拘束糸１５の厚さＤ３は、製造公差等により若干変動する。このため、非係合部１３ｂの厚さＤ２と、係合部１３ａの厚さＤ１と拘束糸１５の厚さＤ３の和とは、実質的に等しければよく、若干ずれた場合も含む。

【0032】

第１経糸層３１は、第１緯糸層２１よりも積層方向Ｙにおける内層であって、第１緯糸層２１と積層方向Ｙに隣り合う。第１経糸層３１には、第１緯糸層２１の緯糸１３が重なっている。また、第２経糸層３２は第３緯糸層２３よりも積層方向Ｙの内層であって、第３緯糸層２３と積層方向Ｙに隣り合う。第２経糸層３２には、第３緯糸層２３の緯糸１３が重なっている。これら第１経糸層３１及び第２経糸層３２を構成する経糸１４の糸主軸は、共に、直線状に延びている。そして、非係合部１３ｂの厚さＤ２は、係合部１３ａの厚さＤ１と拘束糸１５の厚さＤ３の和と同じであるため、積層方向Ｙにおける繊維構造体１１の同じ端に位置する非係合部１３ｂの頂点Ｐ１と拘束糸１５の頂点Ｐ２とは、一つの仮想平面Ｓ、すなわち第１端面１１ａ上、又は、第２端面１１ｂ上に位置している。

【0033】

以上のように構成された繊維構造体１１にマトリックス樹脂１２を含浸させて硬化させると、繊維強化複合材１０が得られる。繊維強化複合材１０を成形する成形法の例には、例えばＲＴＭ（レジン・トランスファー・モールディング）法または熱プレス成形法が挙げられる。繊維構造体１１にマトリックス樹脂１２を含浸させた後、含浸したマトリックス樹脂１２を硬化させることにより、繊維構造体１１の緯糸１３及び経糸１４は、マトリックス樹脂１２と複合化する。繊維強化複合材１０は、例えば、航空機または乗用車等の移動体の外板として使用される。

【0034】

次に、繊維強化複合材１０の製造方法を作用とともに記載する。
図示しない織機により、複数の緯糸１３によって第１〜第３緯糸層２１〜２３が形成されるとともに、複数の経糸１４によって第１〜第２経糸層３１〜３２が形成される。そして、複数の拘束糸１５により、第１〜第３緯糸層２１〜２３が積層方向Ｙに拘束される。拘束糸１５による拘束工程において、拘束糸１５が、第１緯糸層２１及び第３緯糸層２３を構成する緯糸１３に係合すると、拘束糸１５が係合した部分すなわち係合部１３ａにおいて、嵩高な緯糸１３が縮径する。拘束糸１５が係合していない部分は、係合部１３ａよりも厚さの大きい非係合部１３ｂになる。

【0035】

図５に示すように、成形型４１は下型４２及び上型４３を備える。下型４２は形成すべき繊維強化複合材１０の形状に対応したキャビティ４４を備える。キャビティ４４の深さは、繊維構造体１１の積層方向Ｙにおける寸法より浅い。そのため、キャビティ４４の内底面４４ａが繊維構造体１１を支持した状態では、繊維構造体１１の第１端面１１ａは、下型４２の上面４２ａから突出する。

【0036】

上型４３には、型閉め状態でキャビティ４４に連通する図示しない注入孔及び排出孔が形成されている。注入孔の一端がキャビティ４４に開口し、注入口の他端が図示しない樹脂注入装置に接続されている。排出孔の一端がキャビティ４４に開口し、排出口の他端が図示しない減圧ポンプに接続されている。

【0037】

そして、成形型４１が開放された状態で、キャビティ４４内、すなわち成形型４１内に繊維構造体１１を配置する。このとき、繊維構造体１１は、第１端面１１ａ（第１緯糸層２１）が上面を構成するようにキャビティ４４内に配置される。第２端面１１ｂは、キャビティ４４の内底面４４ａに支持されるが、内底面４４ａには拘束糸１５の頂点Ｐ２と、非係合部１３ｂの頂点Ｐ１とが接触する。

【0038】

次に、キャビティ４４が密閉されるまで型閉めを行う。このとき、上型４３の下面４３ａに対し、拘束糸１５の頂点Ｐ２と、非係合部１３ｂの頂点Ｐ１とが同時に接触し、拘束糸１５及び非係合部１３ｂが積層方向Ｙの内側に向けて押圧される。すると、繊維構造体１１が積層方向Ｙに圧縮される。第１端面１１ａは上型４３の下面４３ａによって平滑面となるように成形され、第２端面１１ｂは、キャビティ４４の内底面４４ａによって平滑面となるように成形される。

【0039】

次に、成形型４１を加熱する。そして、減圧ポンプを駆動して、キャビティ４４内を真空に近い状態まで減圧する。続いて、キャビティ４４内が減圧された状態で、樹脂注入装置に接続された注入孔から、マトリックス樹脂１２の材料である熱硬化性樹脂をキャビティ４４内に注入する。キャビティ４４内に注入された熱硬化性樹脂は繊維構造体１１に含浸される。熱硬化性樹脂は、キャビティ４４を下から次第に満たしていく。成形型４１の加熱は、熱硬化性樹脂の硬化が完了するまで継続される。熱硬化性樹脂の硬化が完了し、マトリックス樹脂１２となった後、成形型４１を開き、成形型４１内から繊維強化複合材１０を取り出す。

【0040】

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）第１緯糸層２１及び第３緯糸層２３を構成する緯糸１３において、非係合部１３ｂの厚さＤ２を、係合部１３ａの厚さＤ１より厚くした。このため、第１緯糸層２１及び第３緯糸層２３を構成する緯糸１３に、拘束糸１５の係合により係合部１３ａと非係合部１３ｂとが形成されていても、非係合部１３ｂの厚さＤ２と係合部１３ａの厚さＤ１との差で、拘束糸１５の厚さを吸収できるので、非係合部１３ｂよりも拘束糸１５が突出することを無くすことができる。よって、第１端面１１ａ及び第２端面１１ｂが平滑面になるように成形する際、成形時の押圧によって経糸１４が蛇行することを抑制できる。したがって、拘束糸１５を備える繊維強化複合材１０であっても、第１方向Ｘ１における強度低下を抑制できる。

【0041】

（２）第１緯糸層２１及び第３緯糸層２３を構成する緯糸１３において、非係合部１３ｂの厚さＤ２に対し、係合部１３ａの厚さＤ１と拘束糸１５の厚さＤ３の和を一致させた。このため、第１緯糸層２１及び第３緯糸層２３を構成する緯糸１３に、拘束糸１５の係合により係合部１３ａと非係合部１３ｂとが形成されていても、第１端面１１ａ及び第２端面１１ｂが平滑面になるように成形する際、経糸１４に向けた係合部１３ａの押圧量と非係合部１３ｂの押圧量とを等しくすることができる。その結果、成形時の押圧によって経糸１４が蛇行することを抑制でき、経糸１４の糸主軸が直線状に延びた状態を維持できる。したがって、拘束糸１５を備える繊維強化複合材１０であっても、第１方向Ｘ１における強度低下を抑制できる。

【0042】

（３）緯糸１３として、拘束糸１５が係合すると縮径する嵩高な糸を使用した。このため、緯糸１３に対して、拘束糸１５が係合することで係合部１３ａが形成され、拘束糸１５が係合しない部分には非係合部１３ｂが形成される。よって、拘束糸１５による拘束工程時に係合部１３ａ及び非係合部１３ｂを形成でき、繊維構造体１１の製造が容易となる。

【0043】

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 緯糸層及び経糸層の数は適宜変更してもよい。例えば、図６Ａに示すように、繊維構造体５０は、積層方向Ｙにおける第１端に第１緯糸層５１を有するとともに、積層方向Ｙにおける第２端に第２緯糸層５２を有し、第１緯糸層５１と第２緯糸層５２との間に１つの経糸層５３を有する構造であってもよい。この場合、第１緯糸層５１と第２緯糸層５２とを構成する緯糸１３に拘束糸５４が係合する。

【0044】

なお、図６Ｂ又は図６Ｃに示すように、第１緯糸層５１及び第２緯糸層５２を構成する緯糸１３は、スラブ糸を使用してもよい。この緯糸１３は、糸主軸方向に沿って繊維密度は同じ（一定）でありながら係合部１３ａと非係合部１３ｂとを備える。係合部１３ａと非係合部１３ｂは、一定太さの繊維束を、複数のローラ群を有するドラフト装置によって一方向へ引き延ばす際、ドラフト装置のドラフト倍率を交互に異ならせて、糸主軸方向に沿って繊維束の太さを交互に変化させて形成されている。そして、緯糸１３において、係合部１３ａを構成する繊維の本数と、非係合部１３ｂを構成する繊維の本数とを異ならせる。すなわち、繊維の本数は、係合部１３ａの箇所の方が非係合部１３ｂの箇所よりも少ない。そうすることで、係合部１３ａと非係合部１３ｂとの間で繊維密度に大きな差が生じず、緯糸１３の糸主軸方向において強度に大きな差が生じない。

【0045】

○ 拘束糸１５は、積層方向Ｙの第１端に位置する第１緯糸層２１の緯糸１３と、積層方向Ｙの第２端に位置する第３緯糸層２３の緯糸１３に係合したが、これに限らない。
例えば、図７に示すように、拘束糸１５を積層方向Ｙにずらして設け、第１緯糸層２１の緯糸１３と第２緯糸層２２の緯糸１３とに係合する拘束糸１５と、第２緯糸層２２の緯糸１３と第３緯糸層２３の緯糸１３とに係合する拘束糸１５とを設けてもよい。

【0046】

○ 拘束糸１５，５４は、積層方向における第１端に位置する緯糸１３と積層方向における第２端に位置する緯糸１３に対し、第１方向Ｘ１において交互に係合したが、複数本おきに係合してもよい。

【0047】

○ 第１の繊維束を経糸１４とし、第２の繊維束を緯糸１３としてもよい。
○ マトリックス樹脂１２はエポキシ樹脂でなくてもよく、例えばビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂であってもよいし、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド樹脂、ＡＢＳ樹脂等といった熱可塑性樹脂であってもよい。

【0048】

○ 第１緯糸層２１及び第３緯糸層２３の緯糸１３において、非係合部１３ｂの厚さＤ２に対し、係合部１３ａの厚さＤ１と拘束糸１５の厚さＤ３の和が一致していなくてもよい。例えば、非係合部１３ｂの厚さＤ２が係合部１３ａの厚さＤ１より厚ければ、拘束糸１５の厚さＤ３は、実施形態より厚くてもよいし、薄くてもよい。このように構成した場合、非係合部１３ｂの厚さＤ２が係合部１３ａの厚さＤ１と等しい場合と比較して成形時の押圧によって経糸１４が蛇行することを抑制できる。したがって、拘束糸１５を備える繊維強化複合材１０であっても、第１方向Ｘ１における強度低下を抑制できる。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】