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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023167846
(43)【公開日】2023-11-24
(54)【発明の名称】繊維強化複合材用繊維構造体及び繊維強化複合材
(51)【国際特許分類】
D03D 1/00 20060101AFI20231116BHJP
D03D 11/00 20060101ALI20231116BHJP
C08J 5/04 20060101ALI20231116BHJP
【ＦＩ】
D03D1/00 A
D03D11/00 Z
C08J5/04 CER
C08J5/04 CES
C08J5/04 CEZ
C08J5/04 CFC
C08J5/04 CFD
C08J5/04 CFG
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022079347
(22)【出願日】2022-05-13
(71)【出願人】
【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】荻原 誠司
【テーマコード（参考）】
4F072
4L048
【Ｆターム（参考）】
4F072AA04
4F072AA07
4F072AA08
4F072AB04
4F072AB06
4F072AB08
4F072AB09
4F072AB10
4F072AB28
4F072AB30
4F072AD04
4F072AD05
4F072AD08
4F072AD23
4F072AD37
4F072AD38
4F072AD41
4F072AD45
4F072AD52
4F072AG03
4F072AK05
4F072AL01
4L048AA02
4L048AA03
4L048AA05
4L048AA15
4L048AA24
4L048AA25
4L048AA34
4L048AA48
4L048AB06
4L048AB11
4L048AC09
4L048BA09
4L048CA00
4L048CA01
4L048DA41
4L048EB00
(57)【要約】
【課題】繊維強化複合材の低下強度を抑制できる繊維強化複合材用繊維構造体及び繊維強化複合材を提供する。
【解決手段】第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２は、第１方向Ｘに隣り合う緯糸２４の間において第２方向Ｙに延びるとともに、第２結合糸３２と係合される第１補助糸２５を有する。第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２は、第１方向Ｘに隣り合う緯糸２４の間において第２方向Ｙに延びるとともに、第１結合糸３１と係合される第２補助糸２６を有する。第１結合糸３１、第２結合糸３２、第１補助糸２５、第２補助糸２６の外径は、経糸２３及び緯糸２４の外径よりも小さい。第１補助糸２５と第２補助糸２６とは、第３方向Ｚに重なっている。
【選択図】図３
【解決手段】第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２は、第１方向Ｘに隣り合う緯糸２４の間において第２方向Ｙに延びるとともに、第２結合糸３２と係合される第１補助糸２５を有する。第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２は、第１方向Ｘに隣り合う緯糸２４の間において第２方向Ｙに延びるとともに、第１結合糸３１と係合される第２補助糸２６を有する。第１結合糸３１、第２結合糸３２、第１補助糸２５、第２補助糸２６の外径は、経糸２３及び緯糸２４の外径よりも小さい。第１補助糸２５と第２補助糸２６とは、第３方向Ｚに重なっている。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１方向に延びる第１強化繊維糸が前記第１方向に対して直交する方向である第２方向に複数配列された第１糸層と、前記第２方向に延びる第２強化繊維糸が前記第１方向に複数配列された第２糸層とが前記第１方向及び前記第２方向の両方に対して直交する方向である第３方向において積層されるとともに、前記第３方向における両端には前記第２糸層が位置する積層体と、
前記第２方向に隣り合う前記第１強化繊維糸の間に配置されるとともに、前記第３方向の第１端に位置する前記第２糸層の前記第２強化繊維糸に係合される第１結合糸と、
前記第２方向に隣り合う前記第１強化繊維糸の間に配置されるとともに、前記第３方向において前記第１端とは反対の端である第２端に位置する前記第２糸層の前記第２強化繊維糸に係合される第２結合糸と、
を備え、
前記第３方向の第１端に位置する前記第２糸層は、前記第１方向に隣り合う前記第２強化繊維糸の間において前記第２方向に延びるとともに、前記第２結合糸と係合される第１補助糸を有し、
前記第３方向の第２端に位置する前記第２糸層は、前記第１方向に隣り合う前記第２強化繊維糸の間において前記第２方向に延びるとともに、前記第１結合糸と係合される第２補助糸を有し、
前記第１結合糸、前記第２結合糸、前記第１補助糸、及び前記第２補助糸のそれぞれの外径は、前記第１強化繊維糸及び前記第２強化繊維糸のそれぞれの外径よりも小さく、
前記第１補助糸と前記第２補助糸とは、前記第３方向に重なっていることを特徴とする繊維強化複合材用繊維構造体。
前記第２方向に隣り合う前記第１強化繊維糸の間に配置されるとともに、前記第３方向の第１端に位置する前記第２糸層の前記第２強化繊維糸に係合される第１結合糸と、
前記第２方向に隣り合う前記第１強化繊維糸の間に配置されるとともに、前記第３方向において前記第１端とは反対の端である第２端に位置する前記第２糸層の前記第２強化繊維糸に係合される第２結合糸と、
を備え、
前記第３方向の第１端に位置する前記第２糸層は、前記第１方向に隣り合う前記第２強化繊維糸の間において前記第２方向に延びるとともに、前記第２結合糸と係合される第１補助糸を有し、
前記第３方向の第２端に位置する前記第２糸層は、前記第１方向に隣り合う前記第２強化繊維糸の間において前記第２方向に延びるとともに、前記第１結合糸と係合される第２補助糸を有し、
前記第１結合糸、前記第２結合糸、前記第１補助糸、及び前記第２補助糸のそれぞれの外径は、前記第１強化繊維糸及び前記第２強化繊維糸のそれぞれの外径よりも小さく、
前記第１補助糸と前記第２補助糸とは、前記第３方向に重なっていることを特徴とする繊維強化複合材用繊維構造体。
【請求項2】
前記第１強化繊維糸及び前記第２強化繊維糸はそれぞれ、連続糸である請求項１に記載の繊維強化複合材用繊維構造体。
【請求項3】
前記第１強化繊維糸及び前記第２強化繊維糸はそれぞれ、断面形状が円形状の丸糸である請求項１に記載の繊維強化複合材用繊維構造体。
【請求項4】
前記第２方向に隣り合う前記第１強化繊維糸の間には、前記第１結合糸及び前記第２結合糸の両方が配置されている請求項１に記載の繊維強化複合材用繊維構造体。
【請求項5】
前記第１結合糸、前記第２結合糸、前記第１補助糸、及び前記第２補助糸はそれぞれ、断面形状が円形状の丸糸である請求項１に記載の繊維強化複合材用繊維構造体。
【請求項6】
繊維構造体がマトリックス中に複合化された繊維強化複合材であって、前記繊維構造体は請求項１に記載の繊維強化複合材用繊維構造体である繊維強化複合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、繊維強化複合材用繊維構造体及び繊維強化複合材に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、繊維構造体がマトリックス中に複合化された繊維強化複合材が知られている。特許文献１には、積層体と、第１結合糸と、第２結合糸とを備える繊維構造体が開示されている。
【0003】
積層体は、第１方向に延びる第１糸が第１方向に対して直交する方向である第２方向に複数配列された第１糸層と、第２方向に延びる第２糸が第１方向に複数配列された第２糸層とを有している。積層体は、第１糸層と第２糸層とが第１方向及び第２方向の両方に対して直交する方向である第３方向に積層されることによって形成されている。積層体において、第３方向の両端には、第２糸層が配置されている。第１糸及び第２糸は、強化繊維糸である。
【0004】
第１結合糸及び第２結合糸はそれぞれ、第２方向に隣り合う第１糸の間に配置されている。第１結合糸及び第２結合糸はそれぞれ、第３方向の両端に位置する第２糸層の複数の第２糸に係合されている。これにより、第３方向に積層された第１糸層及び第２糸層が結合されている。第１結合糸及び第２結合糸のそれぞれの外径は、第１糸及び第２糸のそれぞれの外径よりも小さい。つまり、第１結合糸及び第２結合糸は、第１糸及び第２糸よりも細糸である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１７－１０６１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記繊維構造体のように、第２糸が強化繊維糸である場合、第２糸の表面の摩擦係数は比較的小さいため、第１結合糸及び第２結合糸に対して第２糸は滑りやすい。また、第１結合糸及び第２結合糸が第２糸よりも細糸である場合、第１結合糸及び第２結合糸による第２糸の拘束力は弱くなる。このため、第１結合糸の張力と第２結合糸の張力が異なっていると、第３方向の両端に位置する第２糸層において、張力が弱い方の結合糸に拘束されている第２糸が製織時に第１方向にずれることがある。第２糸が第１方向にずれると、第１方向に隣り合う第２糸の間に隙間が生じる。このように隙間が生じた繊維構造体を用いて繊維強化複合材を製造すると、隙間によって繊維強化複合材の強度が低下するおそれがある。
【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強化複合材用繊維構造体は、第１方向に延びる第１強化繊維糸が前記第１方向に対して直交する方向である第２方向に複数配列された第１糸層と、前記第２方向に延びる第２強化繊維糸が前記第１方向に複数配列された第２糸層とが前記第１方向及び前記第２方向の両方に対して直交する方向である第３方向において積層されるとともに、前記第３方向における両端には前記第２糸層が位置する積層体と、前記第２方向に隣り合う前記第１強化繊維糸の間に配置されるとともに、前記第３方向の第１端に位置する前記第２糸層の前記第２強化繊維糸に係合される第１結合糸と、前記第２方向に隣り合う前記第１強化繊維糸の間に配置されるとともに、前記第３方向において前記第１端とは反対の端である第２端に位置する前記第２糸層の前記第２強化繊維糸に係合される第２結合糸と、を備え、前記第３方向の第１端に位置する前記第２糸層は、前記第１方向に隣り合う前記第２強化繊維糸の間において前記第２方向に延びるとともに、前記第２結合糸と係合される第１補助糸を有し、前記第３方向の第２端に位置する前記第２糸層は、前記第１方向に隣り合う前記第２強化繊維糸の間において前記第２方向に延びるとともに、前記第１結合糸と係合される第２補助糸を有し、前記第１結合糸、前記第２結合糸、前記第１補助糸、及び前記第２補助糸のそれぞれの外径は、前記第１強化繊維糸及び前記第２強化繊維糸のそれぞれの外径よりも小さく、前記第１補助糸と前記第２補助糸とは、前記第３方向に重なっていることを要旨とする。
【0008】
第３方向の第１端に位置する第２糸層において、第１方向に隣り合う第２強化繊維糸の間には、外径が第２強化繊維糸の外径よりも小さい第１補助糸が設けられている。このため、第１補助糸の位置に第２強化繊維糸が設けられている場合と比較して、第１方向に隣り合う第２強化繊維糸の間隔が狭くなる。また、第３方向の第２端に位置する第２糸層において、第１方向に隣り合う第２強化繊維糸の間には、外径が第２強化繊維糸の外径よりも小さい第２補助糸が設けられている。このため、第２補助糸の位置に第２強化繊維糸が設けられている場合と比較して、第１方向に隣り合う第２強化繊維糸の間隔が狭くなる。
【0009】
これにより、第１結合糸において第２補助糸を両側から挟み込む部分の関係は平行に近付くため、第２補助糸は第１方向にずれにくくなる。また、第１結合糸において第２補助糸を両側から挟み込む部分の関係が平行に近付くと、第２強化繊維糸を両側から挟み込む部分の関係も平行に近付く。したがって、第３方向の第１端に位置する第２糸層の第２強化繊維糸も第１方向にずれにくくなる。
【0010】
同様に、第２結合糸において第１補助糸を両側から挟み込む部分の関係は平行に近付くため、第１補助糸は第１方向にずれにくくなる。また、第２結合糸において第１補助糸を両側から挟み込む部分の関係が平行に近付くと、第２強化繊維糸を両側から挟み込む部分の関係も平行に近付く。したがって、第３方向の第２端に位置する第２糸層の第２強化繊維糸も第１方向にずれにくくなる。
【0011】
よって、第３方向の両端に位置する第２糸層において、第１方向に隣り合う第２強化繊維糸の間に隙間が生じにくくなる。その結果、繊維強化複合材用繊維構造体を用いて製造された繊維強化複合材の強度低下を抑制できる。
【0012】
上記繊維強化複合材用繊維構造体において、前記第１強化繊維糸及び前記第２強化繊維糸はそれぞれ、連続糸であってもよい。
上記構成では、第１強化繊維糸及び第２強化繊維糸がそれぞれ紡績糸である場合と比較して、繊維強化複合材の強度が向上する。
上記構成では、第１強化繊維糸及び第２強化繊維糸がそれぞれ紡績糸である場合と比較して、繊維強化複合材の強度が向上する。
【0013】
上記繊維強化複合材用繊維構造体において、前記第１強化繊維糸及び前記第２強化繊維糸はそれぞれ、断面形状が円形状の丸糸であってもよい。
上記構成では、第１強化繊維糸及び第２強化繊維糸が、断面形状が楕円形状の扁平糸である場合に必要となる特殊な給糸装置が不要であるため、製織時に通常の給糸装置を使用することができる。
上記構成では、第１強化繊維糸及び第２強化繊維糸が、断面形状が楕円形状の扁平糸である場合に必要となる特殊な給糸装置が不要であるため、製織時に通常の給糸装置を使用することができる。
【0014】
上記繊維強化複合材用繊維構造体において、前記第２方向に隣り合う前記第１強化繊維糸の間には、前記第１結合糸及び前記第２結合糸の両方が配置されていてもよい。
上記構成では、第１結合糸と第２結合糸とが第２方向において第１強化繊維糸を介して交互に配置されている場合と比較して、第３方向の両端に位置する第２糸層における第２強化繊維糸のずれをより規制できる。
上記構成では、第１結合糸と第２結合糸とが第２方向において第１強化繊維糸を介して交互に配置されている場合と比較して、第３方向の両端に位置する第２糸層における第２強化繊維糸のずれをより規制できる。
【0015】
上記繊維強化複合材用繊維構造体において、前記第１結合糸、前記第２結合糸、前記第１補助糸、及び前記第２補助糸はそれぞれ、断面形状が円形状の丸糸であってもよい。
上記構成では、第１結合糸、第２結合糸、第１補助糸、及び第２補助糸がそれぞれ、断面形状が楕円形状の扁平糸である場合と比較して、繊維強化複合材における第１強化繊維糸及び第２強化繊維糸の割合を上げることができる。
上記構成では、第１結合糸、第２結合糸、第１補助糸、及び第２補助糸がそれぞれ、断面形状が楕円形状の扁平糸である場合と比較して、繊維強化複合材における第１強化繊維糸及び第２強化繊維糸の割合を上げることができる。
【0016】
上記問題点を解決するための繊維強化複合材は、繊維構造体がマトリックス中に複合化された繊維強化複合材であって、前記繊維構造体は請求項１に記載の繊維強化複合材用繊維構造体であることを要旨とする。
【0017】
第３方向の第１端に位置する第２糸層において、第１方向に隣り合う第２強化繊維糸の間には、外径が第２強化繊維糸の外径よりも小さい第１補助糸が設けられている。このため、第１補助糸の位置に第２強化繊維糸が設けられている場合と比較して、第１方向に隣り合う第２強化繊維糸の間隔が狭くなる。また、第３方向の第２端に位置する第２糸層において、第１方向に隣り合う第２強化繊維糸の間には、外径が第２強化繊維糸の外径よりも小さい第２補助糸が設けられている。このため、第２補助糸の位置に第２強化繊維糸が設けられている場合と比較して、第１方向に隣り合う第２強化繊維糸の間隔が狭くなる。
【0018】
これにより、第１結合糸において第２補助糸を両側から挟み込む部分の関係は平行に近付くため、第２補助糸は第１方向にずれにくくなる。また、第１結合糸において第２補助糸を両側から挟み込む部分の関係が平行に近付くと、第２強化繊維糸を両側から挟み込む部分の関係も平行に近付く。したがって、第３方向の第１端に位置する第２糸層の第２強化繊維糸も第１方向にずれにくくなる。
【0019】
同様に、第２結合糸において第１補助糸を両側から挟み込む部分の関係は平行に近付くため、第１補助糸は第１方向にずれにくくなる。また、第２結合糸において第１補助糸を両側から挟み込む部分の関係が平行に近付くと、第２強化繊維糸を両側から挟み込む部分の関係も平行に近付く。したがって、第３方向の第２端に位置する第２糸層の第２強化繊維糸も第１方向にずれにくくなる。
【0020】
よって、第３方向の両端に位置する第２糸層において、第１方向に隣り合う第２強化繊維糸の間に隙間が生じにくくなる。その結果、繊維強化複合材用繊維構造体がマトリックス中に複合化された繊維強化複合材の強度低下を抑制できる。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、繊維強化複合材の強度低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】実施形態における繊維強化複合材を示す斜視図である。
【図2】実施形態における繊維構造体を示す斜視図である。
【図3】実施形態における繊維構造体を示す断面図である。
【図4】実施形態における繊維構造体を示す断面図である。
【図5】変更例における繊維構造体を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、繊維強化複合材用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４にしたがって説明する。繊維強化複合材用繊維構造体とは、繊維強化複合材に用いられる繊維構造体である。以下では、「繊維強化複合材用繊維構造体」を単に「繊維構造体」という。
【0024】
図１に示すように、繊維強化複合材１０は、繊維構造体１１がマトリックス１２中に複合化されることによって形成されている。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１２は、例えば、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂である。
【0025】
図２に示すように、繊維構造体１１は、積層体２０と、複数の第１結合糸３１と、複数の第２結合糸３２とを備えている。
＜積層体＞
積層体２０は、１つ以上の第１糸層２１と、２つ以上の第２糸層２２とを有している。本実施形態の繊維構造体１１は、２つの第１糸層２１と２つの第２糸層２２とを有している。
＜積層体＞
積層体２０は、１つ以上の第１糸層２１と、２つ以上の第２糸層２２とを有している。本実施形態の繊維構造体１１は、２つの第１糸層２１と２つの第２糸層２２とを有している。
【0026】
第１糸層２１は、第１強化繊維糸としての経糸２３を有している。経糸２３は、第１方向Ｘに沿って直線状に延びている。経糸２３は、第１方向Ｘに対して直交する方向である第２方向Ｙに複数配列されている。つまり、第１糸層２１は、第１方向Ｘに延びる経糸２３が第２方向Ｙに複数配列されることによって形成されている。第２糸層２２は、第２強化繊維糸としての緯糸２４を有している。緯糸２４は、第２方向Ｙに沿って直線状に延びている。緯糸２４は、第１方向Ｘに複数配列されている。
【0027】
積層体２０は、第１糸層２１と第２糸層２２とが、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの両方に対して直交する方向である第３方向Ｚに積層されることによって形成されている。積層体２０における第３方向Ｚの両端には、第２糸層２２が配置されている。本実施形態の積層体２０は、第３方向Ｚの第１端から第１端とは反対に位置する第２端に向かって、第２糸層２２、第１糸層２１、第１糸層２１、第２糸層２２がこの順に積層されることによって形成されている。したがって、本実施形態の積層体２０が有する２つの第２糸層２２は、第３方向Ｚの両端に位置する第２糸層２２である。
【0028】
第２方向Ｙにおいて隣り合う経糸２３の間隔は、各第１糸層２１で同じである。積層体２０において、第２方向Ｙにおける経糸２３の位置は、各第１糸層２１で同じである。したがって、各第１糸層２１の経糸２３は、第３方向Ｚに重なっている。また、第１方向Ｘにおいて隣り合う緯糸２４の間隔は、各第２糸層２２で同じである。積層体２０において、第１方向Ｘにおける緯糸２４の位置は、各第２糸層２２で同じである。したがって、各第２糸層２２の緯糸２４は、第３方向Ｚに重なっている。
【0029】
第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２は、複数の緯糸２４に加えて複数の第１補助糸２５を有している。各第１補助糸２５は、第２方向Ｙに沿って直線状に延びている。複数の第１補助糸２５は、第１方向Ｘに配列されている。第１補助糸２５は、第１方向Ｘにおいて隣り合う緯糸２４の間に配置されている。つまり、第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２は、第２方向Ｙに延びる緯糸２４と第１補助糸２５とが第１方向Ｘにおいて交互に配列されることによって形成されている。
【0030】
第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２は、複数の緯糸２４に加えて複数の第２補助糸２６を有している。各第２補助糸２６は、第２方向Ｙに沿って直線状に延びている。複数の第２補助糸２６は、第１方向Ｘに配列されている。第２補助糸２６は、第１方向Ｘにおいて隣り合う緯糸２４の間に配置されている。つまり、第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２は、第２方向Ｙに延びる緯糸２４と第２補助糸２６とが第１方向Ｘにおいて交互に配列されることによって形成されている。
【0031】
第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２において第１方向Ｘに隣り合う第１補助糸２５の間隔は、第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２において第１方向Ｘに隣り合う第２補助糸２６の間隔と同じである。積層体２０において、第１方向Ｘにおける第１補助糸２５の位置は、第１方向Ｘにおける第２補助糸２６の位置と同じである。したがって、第１補助糸２５と第２補助糸２６とは、第３方向Ｚに重なっている。
【0032】
＜第１結合糸＞
複数の第１結合糸３１は、第２方向Ｙに配列されている。第１結合糸３１は、第２方向Ｙに隣り合う経糸２３の間に配置されている。
複数の第１結合糸３１は、第２方向Ｙに配列されている。第１結合糸３１は、第２方向Ｙに隣り合う経糸２３の間に配置されている。
【0033】
図３に示すように、第１結合糸３１は、複数の第１緯糸係合部３１ａと、複数の第１補助糸係合部３１ｂと、複数の第１接続部３１ｃとを有している。第１緯糸係合部３１ａは、第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２の緯糸２４に係合される部分である。第１緯糸係合部３１ａは、第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２の緯糸２４の外側を通るように第１結合糸３１が折り返されることによって形成されている。第１補助糸係合部３１ｂは、第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２の第２補助糸２６に係合される部分である。第１補助糸係合部３１ｂは、第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２の第２補助糸２６の外側を通るように第１結合糸３１が折り返されることによって形成されている。第１接続部３１ｃは、第１緯糸係合部３１ａと第１補助糸係合部３１ｂとを接続する部分である。第１接続部３１ｃは、第１方向Ｘに隣り合う緯糸２４と補助糸２５，２６との間において第３方向Ｚに延びている。第１結合糸３１において、第１緯糸係合部３１ａと第１補助糸係合部３１ｂとは、第１接続部３１ｃを介して交互に繰り返されている。第１結合糸３１は、第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２の複数の緯糸２４に係合されるとともに、第３方向Ｚの第２位置に位置する第２糸層２２の複数の第２補助糸２６に係合されている。
【0034】
＜第２結合糸＞
図２に示すように、複数の第２結合糸３２は、第２方向Ｙに配列されている。第２結合糸３２は、第２方向Ｙに隣り合う経糸２３の間に配置されている。本実施形態では、第２方向Ｙに隣り合う経糸２３の間には、第１結合糸３１及び第２結合糸３２の両方が配置されている。
図２に示すように、複数の第２結合糸３２は、第２方向Ｙに配列されている。第２結合糸３２は、第２方向Ｙに隣り合う経糸２３の間に配置されている。本実施形態では、第２方向Ｙに隣り合う経糸２３の間には、第１結合糸３１及び第２結合糸３２の両方が配置されている。
【0035】
図４に示すように、第２結合糸３２は、複数の第２緯糸係合部３２ａと、複数の第２補助糸係合部３２ｂと、複数の第２接続部３２ｃとを有している。第２緯糸係合部３２ａは、第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２の緯糸２４に係合される部分である。第２緯糸係合部３２ａは、第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２の緯糸２４の外側を通るように第２結合糸３２が折り返されることによって形成されている。第２補助糸係合部３２ｂは、第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２の第１補助糸２５に係合される部分である。第２補助糸係合部３２ｂは、第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２の第１補助糸２５の外側を通るように第２結合糸３２が折り返されることによって形成されている。第２接続部３２ｃは、第２緯糸係合部３２ａと第２補助糸係合部３２ｂとを接続する部分である。第２接続部３２ｃは、第１方向Ｘに隣り合う緯糸２４と補助糸２５，２６との間において第３方向Ｚに延びている。第２結合糸３２において、第２緯糸係合部３２ａと第２補助糸係合部３２ｂとは、第２接続部３２ｃを介して交互に繰り返されている。第２結合糸３２は、第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２の複数の緯糸２４に係合されるとともに、第３方向Ｚの第１位置に位置する第２糸層２２の複数の第１補助糸２５に係合されている。
【0036】
第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２と、第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２とは、第１結合糸３１及び第２結合糸３２によって結合されている。これにより、第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２と第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２との間に位置する糸層である２つの第１糸層２１も結合されている。つまり、第１結合糸３１及び第２結合糸３２は、積層体２０を構成する第１糸層２１及び第２糸層２２を結合している。
【0037】
＜各糸の詳細＞
経糸２３及び緯糸２４はそれぞれ、強化繊維糸である。本実施形態の強化繊維は、炭素繊維である。本実施形態の経糸２３及び緯糸２４は、連続糸である。本実施形態の経糸２３及び緯糸２４は、断面形状が楕円形状の扁平糸である。本実施形態では、経糸２３及び緯糸２４のそれぞれに用いられる糸は、同じ糸である。
経糸２３及び緯糸２４はそれぞれ、強化繊維糸である。本実施形態の強化繊維は、炭素繊維である。本実施形態の経糸２３及び緯糸２４は、連続糸である。本実施形態の経糸２３及び緯糸２４は、断面形状が楕円形状の扁平糸である。本実施形態では、経糸２３及び緯糸２４のそれぞれに用いられる糸は、同じ糸である。
【0038】
本実施形態の第１結合糸３１及び第２結合糸３２はそれぞれ、フェノキシ樹脂製の糸である。本実施形態の第１結合糸３１及び第２結合糸３２は、紡績糸である。本実施形態の第１結合糸３１及び第２結合糸３２は、断面形状が円形状の丸糸である。第１結合糸３１及び第２結合糸３２のそれぞれの外径は、経糸２３及び緯糸２４のそれぞれの外径よりも小さい。つまり、第１結合糸３１及び第２結合糸３２は、経糸２３及び緯糸２４よりも細糸である。
【0039】
本実施形態の第１補助糸２５は、紡績糸である。本実施形態の第１補助糸２５は、断面形状が円形状の丸糸である。第１補助糸２５の外径は、経糸２３及び緯糸２４のそれぞれの外径よりも小さい。詳しくは、第１補助糸２５の外径は、経糸２３及び緯糸２４のそれぞれの短径よりも小さい。つまり、第１補助糸２５は、経糸２３及び緯糸２４よりも細糸である。
【0040】
第１補助糸２５の外径は、第２結合糸３２の外径以下であるのが好ましい。「第１補助糸２５の外径が第２結合糸３２の外径以下である」は、第１補助糸２５の外径が第２結合糸３２の外径と同じである場合と、第１補助糸２５の外径が第２結合糸３２の外径よりも小さい場合とを含んでいる。本実施形態の第１補助糸２５の外径は、第２結合糸３２の外径と同じである。
【0041】
第１補助糸２５の材質は、第２結合糸３２の材質と同等であるのが好ましい。「第１補助糸２５の材質が第２結合糸３２の材質と同等である」は、第１補助糸２５の材質が第２結合糸３２の材質と同じである場合を含んでいる。また、「第１補助糸２５の材質が第２結合糸３２の材質と同等である」は、第１補助糸２５及び第２結合糸３２の材質が同じである場合の第２結合糸３２に対する第１補助糸２５の摩擦係数が変化しない範囲で、第１補助糸２５の材質が第２結合糸３２の材質と若干異なっている場合も含んでいる。本実施形態の第１補助糸２５は、フェノキシ樹脂製の糸である。したがって、本実施形態では、第１補助糸２５の材質は、第２結合糸３２の材質と同じである。
【0042】
本実施形態の第２補助糸２６は、紡績糸である。本実施形態の第２補助糸２６は、断面形状が円形状の丸糸である。第２補助糸２６の外径は、経糸２３及び緯糸２４のそれぞれの外径よりも小さい。詳しくは、第２補助糸２６の外径は、経糸２３及び緯糸２４のそれぞれの短径よりも小さい。つまり、第２補助糸２６は、経糸２３及び緯糸２４よりも細糸である。
【0043】
第２補助糸２６の外径は、第１結合糸３１の外径以下であるのが好ましい。「第２補助糸２６の外径が第１結合糸３１の外径以下である」は、第２補助糸２６の外径が第１結合糸３１の外径と同じである場合と、第２補助糸２６の外径が第１結合糸３１の外径よりも小さい場合とを含んでいる。本実施形態の第２補助糸２６の外径は、第１結合糸３１の外径と同じである。
【0044】
第２補助糸２６の材質は、第１結合糸３１の材質と同等であるのが好ましい。「第２補助糸２６の材質が第１結合糸３１の材質と同等である」は、第２補助糸２６の材質が第１結合糸３１の材質と同じである場合を含んでいる。また、「第２補助糸２６の材質が第１結合糸３１の材質と同等である」は、第２補助糸２６及び第１結合糸３１の材質が同じである場合の第１結合糸３１に対する第２補助糸２６の摩擦係数が変化しない範囲で、第２補助糸２６の材質が第１結合糸３１の材質と若干異なっている場合も含んでいる。本実施形態の第２補助糸２６は、フェノキシ樹脂製の糸である。したがって、本実施形態では、第２補助糸２６の材質は、第１結合糸３１の材質と同じである。
【0045】
本実施形態では、第１補助糸２５、第２補助糸２６、第１結合糸３１、及び第２結合糸３２のそれぞれに用いられる糸は、同じ糸である。
［本実施形態の作用及び効果］
本実施形態の作用及び効果を説明する。
［本実施形態の作用及び効果］
本実施形態の作用及び効果を説明する。
【0046】
（１）第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２において、第１方向Ｘに隣り合う緯糸２４の間には、外径が緯糸２４の外径よりも小さい第１補助糸２５が設けられている。このため、第１補助糸２５の位置に緯糸２４が設けられている場合と比較して、第１方向Ｘに隣り合う緯糸２４の間隔が狭くなる。また、第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２において、第１方向Ｘに隣り合う緯糸２４の間には、外径が緯糸２４の外径よりも小さい第２補助糸２６が設けられている。このため、第２補助糸２６の位置に緯糸２４が設けられている場合と比較して、第１方向Ｘに隣り合う緯糸２４の間隔が狭くなる。
【0047】
これにより、第１結合糸３１において第２補助糸２６を両側から挟み込む第１接続部３１ｃの関係は平行に近付くため、第２補助糸２６は第１方向Ｘにずれにくくなる。また、第１結合糸３１において第２補助糸２６を両側から挟み込む第１接続部３１ｃの関係が平行に近付くと、緯糸２４を両側から挟み込む第１接続部３１ｃの関係も平行に近付く。したがって、第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２の緯糸２４も第１方向Ｘにずれにくくなる。
【0048】
同様に、第２結合糸３２において第１補助糸２５を両側から挟み込む第２接続部３２ｃの関係は平行に近付くため、第１補助糸２５は第１方向Ｘにずれにくくなる。また、第１補助糸２５を両側から挟み込む第２接続部３２ｃの関係が平行に近付くと、緯糸２４を両側から挟み込む第２接続部３２ｃの関係も平行に近付く。したがって、第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２の緯糸２４も第１方向Ｘにずれにくくなる。
【0049】
よって、第３方向Ｚの両端に位置する第２糸層２２において、第１方向Ｘに隣り合う緯糸２４の間に隙間が生じにくくなる。その結果、繊維構造体１１を用いて製造した繊維強化複合材１０の強度低下を抑制できる。
【0050】
（２）第１補助糸２５と第２補助糸２６とは、第３方向Ｚに重なっている。これにより、第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２の緯糸２４と、第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２の緯糸２４も、第３方向Ｚに重なりやすくなる。よって、繊維強化複合材１０の性能を設計した性能に近づけることができる。
【0051】
（３）経糸２３及び緯糸２４はそれぞれ、連続糸である。したがって、経糸２３及び緯糸２４がそれぞれ紡績糸である場合と比較して、繊維強化複合材１０の強度が向上する。
（４）第２方向Ｙに隣り合う経糸２３の間には、第１結合糸３１及び第２結合糸３２の両方が配置されている。したがって、第１結合糸３１と第２結合糸３２とが第２方向Ｙにおいて経糸２３を介して交互に配置されている場合と比較して、第３方向Ｚの両端に位置する第２糸層２２における緯糸２４のずれをより規制できる。
（４）第２方向Ｙに隣り合う経糸２３の間には、第１結合糸３１及び第２結合糸３２の両方が配置されている。したがって、第１結合糸３１と第２結合糸３２とが第２方向Ｙにおいて経糸２３を介して交互に配置されている場合と比較して、第３方向Ｚの両端に位置する第２糸層２２における緯糸２４のずれをより規制できる。
【0052】
（５）第１結合糸３１、第２結合糸３２、第１補助糸２５、及び第２補助糸２６はそれぞれ、丸糸である。このため、第１結合糸３１、第２結合糸３２、第１補助糸２５、及び第２補助糸２６がそれぞれ扁平糸である場合と比較して、繊維強化複合材１０における経糸２３及び緯糸２４の割合を上げることができる。
【0053】
（６）第１補助糸２５の材質は、第２結合糸３２の材質と同等である。したがって、第１補助糸２５の材質が第２結合糸３２の材質と異なっている場合と比較して、第１補助糸２５のずれをより規制できる。また、第２補助糸２６の材質は、第１結合糸３１の材質と同等である。したがって、第２補助糸２６の材質が第１結合糸３１の材質と異なっている場合と比較して、第２補助糸２６のずれをより規制できる。
【0054】
（７）第１補助糸２５の外径は、第２結合糸３２の外径以下である。したがって、第１補助糸２５の外径が第２結合糸３２の外径よりも大きい場合と比較して、第１補助糸２５のずれをより規制できる。また、第２補助糸２６の外径は、第１結合糸３１の外径以下である。したがって、第２補助糸２６の外径が第１結合糸３１の外径よりも大きい場合と比較して、第２補助糸２６のずれをより規制できる。
【0055】
（８）複数の第１補助糸２５は、第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２内に配置されている。このため、第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２において、第１方向Ｘに隣り合う緯糸２４の隙間を小さくすることができる。よって、第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２の緯糸２４のずれをより規制できる。また、複数の第２補助糸２６は、第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２内に配置されている。この場合、第３方向Ｚの第２端に位置する第２糸層２２において、第１方向Ｘに隣り合う緯糸２４の隙間を小さくすることができる。よって、第３方向Ｚの第１端に位置する第２糸層２２の緯糸２４のずれをより規制できる。
【0056】
（９）経糸２３及び緯糸２４のそれぞれに用いられる糸は、同じ糸である。また、第１補助糸２５、第２補助糸２６、第１結合糸３１、及び第２結合糸３２のそれぞれに用いられる糸は、同じ糸である。したがって、２種類の糸を用意するだけで、繊維構造体１１を製造することができる。
【0057】
［変更例］
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施できる。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できる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施できる。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できる。
【0058】
○ 経糸２３及び緯糸２４はそれぞれ、強化繊維糸であれば、紡績糸であってもよい。
○ 経糸２３及び緯糸２４はそれぞれ、強化繊維糸であれば、扁平糸でなくてもよい。
例えば、図５に示すように、経糸２３及び緯糸２４はそれぞれ、丸糸であってもよい。この場合、経糸２３及び緯糸２４が扁平糸である場合に必要となる特殊な給糸装置が不要であるため、製織時に通常の給糸装置を使用することができる。なお、通常の給糸装置とは、例えば、レピア織機のカラーセレクタ装置やエアジェット織機のメインノズルのことを指す。
○ 経糸２３及び緯糸２４はそれぞれ、強化繊維糸であれば、扁平糸でなくてもよい。
例えば、図５に示すように、経糸２３及び緯糸２４はそれぞれ、丸糸であってもよい。この場合、経糸２３及び緯糸２４が扁平糸である場合に必要となる特殊な給糸装置が不要であるため、製織時に通常の給糸装置を使用することができる。なお、通常の給糸装置とは、例えば、レピア織機のカラーセレクタ装置やエアジェット織機のメインノズルのことを指す。
【0059】
なお、経糸２３の断面形状と緯糸２４の断面形状は異なっていてもよい。また、経糸２３及び緯糸２４の断面形状は、楕円形状や円形状に限定されない。
○ 第２方向Ｙに隣り合う経糸２３の間には、第１結合糸３１及び第２結合糸３２の両方が配置されていなくてもよい。例えば、第１結合糸３１と第２結合糸３２とは、第２方向Ｙにおいて経糸２３を介して交互に配置されていてもよい。
○ 第２方向Ｙに隣り合う経糸２３の間には、第１結合糸３１及び第２結合糸３２の両方が配置されていなくてもよい。例えば、第１結合糸３１と第２結合糸３２とは、第２方向Ｙにおいて経糸２３を介して交互に配置されていてもよい。
【0060】
○ 第１結合糸３１及び第２結合糸３２はそれぞれ、丸糸でなくてもよい。例えば、第１結合糸３１及び第２結合糸３２はそれぞれ、扁平糸であってもよい。なお、第１結合糸３１の断面形状と第２結合糸３２の断面形状は異なっていてもよい。また、第１結合糸３１及び第２結合糸３２の断面形状は、円形状や楕円形状に限定されない。
【0061】
○ 第１補助糸２５の外径は、経糸２３及び緯糸２４のそれぞれの外径よりも小さければ、第２結合糸３２の外径よりも大きくてもよい。
○ 第２補助糸２６の外径は、経糸２３及び緯糸２４のそれぞれの外径よりも小さければ、第１結合糸３１の外径よりも大きくてもよい。
○ 第２補助糸２６の外径は、経糸２３及び緯糸２４のそれぞれの外径よりも小さければ、第１結合糸３１の外径よりも大きくてもよい。
【0062】
○ 第１補助糸２５及び第２補助糸２６はそれぞれ、丸糸でなくてもよい。例えば、第１補助糸２５及び第２補助糸２６はそれぞれ、扁平糸であってもよい。なお、第１補助糸２５の断面形状と第２補助糸２６の断面形状は異なっていてもよい。また、第１補助糸２５及び第２補助糸２６の断面形状は、円形状や楕円形状に限定されない。
【0063】
○ マトリックス１２は、エポキシ樹脂に限定されない。マトリックス１２は、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他の熱硬化性樹脂であってもよい。また、マトリックス１２は、例えば、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。
【0064】
○ 強化繊維は、炭素繊維に限定されない。強化繊維は、ガラス繊維、炭化ケイ素系セラミック繊維、アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等であってもよい。
○ 第１結合糸３１、第２結合糸３２、第１補助糸２５、及び第２補助糸２６の材質は、フェノキシ樹脂に限定さない。第１結合糸３１、第２結合糸３２、第１補助糸２５、及び第２補助糸２６の材質は、例えば、ナイロンであってもよい。
○ 第１結合糸３１、第２結合糸３２、第１補助糸２５、及び第２補助糸２６の材質は、フェノキシ樹脂に限定さない。第１結合糸３１、第２結合糸３２、第１補助糸２５、及び第２補助糸２６の材質は、例えば、ナイロンであってもよい。
【0065】
○ 第１補助糸２５の材質は、第２結合糸３２の材質と同等でなくてもよい。
○ 第２補助糸２６の材質は、第１結合糸３１の材質と同等でなくてもよい。
○ 積層体２０は、１つ以上の第１糸層２１と２つ以上の第２糸層２２とから形成されていれば、２つの第１糸層２１と２つの第２糸層２２とから形成されていなくてもよい。ただし、積層体２０の第３方向Ｚの両端には、第２糸層２２が位置しているものとする。
○ 第２補助糸２６の材質は、第１結合糸３１の材質と同等でなくてもよい。
○ 積層体２０は、１つ以上の第１糸層２１と２つ以上の第２糸層２２とから形成されていれば、２つの第１糸層２１と２つの第２糸層２２とから形成されていなくてもよい。ただし、積層体２０の第３方向Ｚの両端には、第２糸層２２が位置しているものとする。
【0066】
例えば、積層体２０は、２つの第１糸層２１と３つの第２糸層２２とが第３方向Ｚにおいて交互に積層されたものであってもよい。この場合、積層体２０は、第３方向Ｚの両端に位置する第２糸層２２の他に、第３方向Ｚにおいて第１糸層２１の間に位置する第２糸層２２を有する。第３方向Ｚにおいて第１糸層２１の間に位置する第２糸層２２は、複数の補助糸２５を有していなくてもよい。つまり、第３方向Ｚにおいて第１糸層２１の間に位置する第２糸層２２は、複数の緯糸２４のみによって形成されていればよい。
【0067】
○ 第１方向Ｘにおける補助糸２５，２６の間隔を変更することによって、第１方向Ｘにおける緯糸２４の間隔を調整することができる。具体的には、第１方向Ｘにおける補助糸２５，２６の間隔を広げることによって、第１方向Ｘにおける緯糸２４の間隔を広げることができる。第１方向Ｘにおける補助糸２５，２６の間隔を狭めることによって、第１方向Ｘにおける緯糸２４の間隔を狭めることができる。
【符号の説明】
【0068】
１０…繊維強化複合材、１１…繊維強化複合材用繊維構造体としての繊維構造体、１２…マトリックス、２０…積層体、２１…第１糸層、２２…第２糸層、２３…第１強化繊維糸としての経糸、２４…第２強化繊維糸としての緯糸、２５…第１補助糸、２６…第２補助糸、３１…第１結合糸、３２…第２結合糸、Ｘ…第１方向、Ｙ…第２方向、Ｚ…第３方向。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】