WO2019021738A1 - 繊維構造体及び繊維強化複合材 - Google Patents

繊維構造体及び繊維強化複合材 Download PDF

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WO2019021738A1
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fiber
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forming
corner
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亜矢 牧
神谷　隆太
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    • F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced

Definitions

  • the present invention relates to a fiber structure composed of a multilayer fabric, and a fiber reinforced composite material using the fiber structure as a reinforcing base.
  • Fiber reinforced composites are widely used as lightweight structural materials.
  • a fibrous structure is a reinforcing substrate for fiber reinforced composites.
  • a fiber reinforced composite material in which the fiber structure is impregnated with a matrix resin is used as a structural material for aircraft, automobiles, buildings and the like.
  • a multilayer fabric is used as a fiber structure.
  • the multilayer fabric is formed, for example, by constraining a plurality of warp layers in which a plurality of warps are arranged and a plurality of weft layers in which a plurality of wefts are arranged in a stacking direction with a constraining yarn.
  • the fiber structure in order to be able to use a fiber reinforced composite material in a wide range of uses, it is necessary to make the shape according to the use, for example, an L shape, a U shape, a V shape, etc.
  • the fiber structure in order to produce an L-shaped fiber-reinforced composite, the fiber structure also needs to be L-shaped.
  • the three-dimensional fiber structure disclosed in Patent Document 1 is formed in a shape bent in an L-shape such that two plate-like portions intersect at a corner portion.
  • the three-dimensional fiber structure includes x-yarn layers, y-yarn layers and bias yarn layers arranged in parallel to one another, and thickness direction yarns and corner yarns which connect these yarn layers to one another.
  • the x-yarn layer is composed of a first in-plane alignment yarn arranged in a direction along the corner.
  • the y yarn layer is composed of a second in-plane alignment yarn arranged in a direction orthogonal to the first in-plane alignment yarn.
  • the bias yarn layer is composed of bias yarns arranged to be inclined with respect to the first in-plane alignment yarn and the second in-plane alignment yarn.
  • the thickness direction yarns extend in a direction orthogonal to the plurality of yarn layers at portions other than the corner portions, and connect the plurality of layers in the thickness direction of the three-dimensional fiber structure.
  • a plurality of corner portion yarns are arranged in parallel with a plane that bisects an angle formed by two plate portions crossing each other.
  • the two plate-like parts are connected to each other at the corner.
  • the second in-plane alignment yarn and the bias yarn extend in a direction intersecting the corner.
  • the second in-plane alignment yarn and the bias yarn are arranged across the two plate-like portions, so that the yarn is not divided at the corner portion, and the second in-plane alignment yarn and the bias yarn are The corner is reinforced.
  • Patent Document 1 discloses a fiber structure in which corner portions are reinforced and which can be manufactured without using a special loom.
  • the reinforcing fiber molding disclosed in Patent Document 2 is formed by laminating a plurality of rectangular base materials. Each base material has a cut portion formed by cutting one side of each of the four sides. Each base material includes a main body portion and an overlapping portion bent relative to the main body portion. By bending the base material using the notches, the overlapping portion is bent relative to the main body.
  • a square box-like reinforced fiber molded object is formed by laminating a plurality of base materials so that main parts may overlap and overlapping parts may overlap.
  • Each corner portion of the reinforcing fiber molding is reinforced by overlapping a plurality of overlapping portions.
  • the reinforcing fiber molding of Patent Document 2 weaves a plurality of base materials, and after it is necessary to form the incisions in each base, it is necessary to overlap the main parts and the overlapping parts of those base materials, and the number of manufacturing steps is large. The manufacturing cost is high.
  • An object of the present invention is to provide a fiber structure and a fiber reinforced composite material which can reinforce corner portions while suppressing the manufacturing cost.
  • the fiber structure according to one aspect of the present disclosure includes a plurality of second formation portions stacked on each other, which form a first formation portion that forms a first structure portion and a second structure portion that intersects the first structure portion. And a plurality of third formations stacked one on another forming a third structure intersecting with the first structure and the second structure, and a boundary between the first structure and the second structure.
  • a first corner portion which is a portion
  • a second corner portion which is a boundary portion between the first structure portion and the third structure portion
  • a boundary portion which is a boundary portion between the second structure portion and the third structure portion And 3 corner portions.
  • Each of the first formation portion, the plurality of second formation portions, and the plurality of third formation portions includes a plurality of fiber layers stacked together, and a constraining yarn that constrains the plurality of fiber layers in the stacking direction.
  • a multi-layer fabric having.
  • the plurality of fiber layers are formed of a fiber layer formed of a plurality of first yarns parallel to one another, and a fiber formed of a second yarns parallel to one another extending in a direction orthogonal to the plurality of first yarns.
  • the first yarn straddling the first structure portion and the second structure portion is bent at the first corner portion, and the second yarn straddles the first structure portion and the third structure portion. At least one of the first thread and the second thread that is bent at the second corner portion and straddles the second structure portion and the third structure portion is bent at the third corner portion.
  • a fiber-reinforced composite material includes the above-described fiber structure and a matrix resin impregnated in the fiber structure.
  • FIG. 3A The perspective view which shows the state which bend
  • Fig. 5 is a side view of the fiber structure of Fig. 4; The perspective view which shows the state which bend
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the fiber structure of FIG. 1 taken along line 10-10.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line 11-11 of the fiber structure of FIG.
  • the fiber-reinforced composite material 10 is configured by compounding a fiber structure 11 composed of a multilayer fabric with a matrix resin 12.
  • a matrix resin for example, an epoxy resin of a thermosetting resin is used.
  • the fiber structure 11 includes a weft yarn 13 which is a first yarn, a warp yarn 14 which is a second yarn, a first restraint yarn 15a, and a second restraint yarn 15b. .
  • the weft yarn 13 and the warp yarn 14 are both formed of reinforcing fibers and extend in directions orthogonal to each other.
  • carbon fibers are used as the reinforcing fibers.
  • the fiber structure 11 may have a three-dimensional shape in which three rectangular walls intersect (orthogonal) each other.
  • the fiber structure 11 has a first structure portion 41 that constitutes a first wall of three walls.
  • the first structure portion 41 has a rectangular outer surface.
  • the fiber structure 11 has a second structure portion 42 which constitutes the second wall of the three walls and intersects (orthogonalizes) the first structure portion 41.
  • the second structure 42 has a rectangular outer surface.
  • the fiber structure 11 has a third structure 43 that constitutes the third of the three walls.
  • the third structure 43 has a rectangular outer surface.
  • the third structure portion 43 intersects (orthogonalizes) the first structure portion 41 and the second structure portion 42.
  • the fiber structure 11 has a first corner 51 which is a boundary between the first structure 41 and the second structure 42, and a second corner which is a boundary between the first structure 41 and the third structure 43. And a third corner 53 which is a boundary between the second structure 42 and the third structure 43.
  • the three-dimensional fiber structure 11 is formed by shaping the rectangular flat fiber structure 11.
  • the fiber structure 11 before shaping is demonstrated.
  • the fiber structure 11 before shaping is also referred to as a base material of the fiber structure 11.
  • the fiber structure 11 includes a plurality of weft layers in which a plurality of wefts 13 are arranged in parallel to one another.
  • the fiber structure 11 includes a first weft layer 21, a second weft layer 22 disposed below the first weft layer 21, a third weft layer 23 disposed below the second weft layer 22, and a third weft layer 23. And a fourth weft layer 24 disposed below the third weft layer 23.
  • the fiber structure 11 also includes a plurality of warp layers in which a plurality of warps 14 are arranged in parallel to one another.
  • the fiber structure 11 is disposed below the first warp layer 31 and the first warp layer 31 interposed between the first weft layer 21 and the second weft layer 22, and the third weft layer 23 and the fourth weft layer And a second warp layer 32 interposed therebetween.
  • the first to fourth weft layers 21 to 24 and the first to second warp layers 31 to 32 are all fiber layers.
  • the first weft layer 21, the first warp layer 31, the second weft layer 22, the third weft layer 23, the second warp layer 32, and the fourth weft layer 24 are stacked in this order from top to bottom.
  • the direction in which the main thread of the weft 13 extends is taken as a first direction Y1
  • the direction in which the main thread of the warp 14 extends is taken as a second direction Y2.
  • the direction in which the fiber layers are stacked is referred to as a stacking direction Y3.
  • the fiber structure 11 before shaping is provided with a first constraining portion 16 in the region from the center to the first end in the second direction Y2.
  • the first restraint portion 16 includes a first weft layer 21, a first warp layer 31, a second weft layer 22, a third weft layer 23, a second warp layer 32 and a fourth weft layer 24. It is constrained in the stacking direction Y3 by the 15a and the second constraining yarn 15b.
  • the first constraining yarn 15 a and the second constraining yarn 15 b have a function of holding the shape of the fiber structure 11 and are one of warps.
  • the first constraining yarn 15a and the second constraining yarn 15b are made of reinforcing fibers.
  • the first constraining yarns 15a and the second constraining yarns 15b are arranged in parallel to the plurality of warps 14 and are disposed at different positions in the arrangement direction of the plurality of warps 14 (first direction Y1).
  • the first restraining yarn 15 a and the second restraining yarn 15 b pass through the outer surface of the weft 13 of the first weft layer 21 at a position above the warp 14 (first warp layer 31) of the uppermost layer of the fiber structure 11. It is arranged to be folded back. Also, the first constraining yarn 15a and the second constraining yarn 15b are folded back through the outer surface of the weft 13 of the fourth weft layer 24 at a position below the lowermost warp 14 (second warp layer 32). Is located in
  • the fiber structure 11 has a second restraint portion 17 at a position from the center to the first end in the stacking direction Y3 in the region from the center to the second end in the second direction Y2. And a third restraint 18 at a position from the center to the second end in the stacking direction Y3.
  • the second restraint portion 17 is formed by restraining the first weft layer 21, the first warp layer 31, and the second weft layer 22 in the stacking direction Y3.
  • the third restraint portion 18 is formed by restraining the third weft layer 23, the second warp layer 32, and the fourth weft layer 24 in the stacking direction Y3.
  • the second constraining portion 17 and the third constraining portion 18 are formed by controlling the first constraining yarn 15a and the second constraining yarn 15b at the time of weaving by the weaving machine.
  • the second restraint portion 17 is restrained in the stacking direction Y3 by the first restraint yarn 15a and the second restraint yarn 15b.
  • the first restraint yarn 15a and the second restraint yarn 15b are arranged to be folded back through the outer surface of the weft yarn 13 of the first weft layer 21 which is the uppermost layer of the second restraint portion 17.
  • the second restraint portion 17 is penetrated in the stacking direction Y 3, and is disposed so as to be folded back through the outer surface of the weft yarn 13 of the second weft layer 22 which is the lowermost layer of the second restraint portion 17.
  • the third constraining portion 18 is constrained in the stacking direction Y3 by the first constraining yarn 15a and the second constraining yarn 15b.
  • the first restraint yarn 15a and the second restraint yarn 15b are arranged to be folded back through the outer surface of the weft yarn 13 of the third weft layer 23, which is the uppermost layer of the third restraint unit 18.
  • the third restraint portion 18 is disposed so as to pass through in the stacking direction Y3 and to be folded back through the outer surface of the weft yarn 13 of the fourth weft layer 24 which is the lowermost layer of the third restraint portion 18.
  • the second constraining portion 17 is connected to the first constraining portion 16 in a region from the center to the first end in the first direction Y1.
  • the second constraining portion 17 is separated from the first constraining portion 16 in a region from the center to the second end in the first direction Y1.
  • the warp threads 14 of the first warp layer 31 extend in the second direction Y2 across the first constraining portion 16 and the second constraining portion 17.
  • the first constraining portion 16 and the second constraining portion 17 extend in the second direction. It is connected to Y2.
  • the third constraining portion 18 is connected to the first constraining portion 16 in the second direction Y2.
  • the warp yarn 14 of the second warp layer 32 extends in the second direction Y2 across the first restraint portion 16 and the third restraint portion 18, and the first restraint portion 16 and the third restraint portion 18 extend in the second direction. It is connected to Y2.
  • the third constraining portion 18 is divided at the center of the first direction Y1.
  • first formation portion 16a that forms the first structure portion 41.
  • the first formation portion 16a is rectangular when viewed in the stacking direction Y3.
  • the first weft layer 21, the first warp layer 31, the second weft layer 22, the third weft layer 23, the second warp layer 32, and the fourth weft layer 24 It is restrained in the stacking direction Y3 by 15a and the second constraining yarn 15b. Therefore, the first formation portion 16a has six fiber layers.
  • a portion from the center to the second end in the first direction Y1 is a second formation portion 16b that forms the second structure portion 42.
  • the second formation portion 16 b is rectangular when viewed in the stacking direction Y3.
  • the first weft layer 21, the first warp layer 31, the second weft layer 22, the third weft layer 23, the second warp layer 32, and the fourth weft layer 24 It is restrained in the stacking direction Y3 by 15a and the second constraining yarn 15b. Therefore, the second formation portion 16 b has six fiber layers.
  • the fiber structure 11 includes a bent portion 16 c at the center of the first constraining portion 16 in the first direction Y1.
  • the bent portion 16c is a boundary between the first forming portion 16a and the second forming portion 16b, and the first corner portion 51 is formed along the bent portion 16c. Therefore, in the bent portion 16c forming the first corner portion 51, the first formation portion 16a and the second formation portion 16b are connected.
  • the bent portion 16c is also an edge portion of each of the first formation portion 16a and the second formation portion 16b.
  • a portion from the center to the first end in the first direction Y1 is a third formation portion 17a forming the third structure portion 43.
  • the third formation portion 17a is rectangular as viewed in the stacking direction Y3.
  • the first weft layer 21, the first warp layer 31, and the second weft layer 22 are constrained in the stacking direction Y3 by the first constraining yarn 15a and the second constraining yarn 15b. Therefore, the third formation portion 17a has three fiber layers.
  • a portion from the center to the second end in the first direction Y1 is a second formation portion 17b forming the second structure portion 42.
  • the second formation portion 17 b is rectangular as viewed in the stacking direction Y3.
  • the first weft layer 21, the first warp layer 31, and the second weft layer 22 are constrained in the stacking direction Y3 by the first constraining yarn 15a and the second constraining yarn 15b. Therefore, the second formation portion 17 b has three fiber layers.
  • the fiber structure 11 includes a bent portion 17 c at the center of the second constraining portion 17 in the first direction Y1.
  • the bent portion 17c is a boundary portion between the third formation portion 17a and the second formation portion 17b.
  • the third corner portion 53 is formed along the bent portion 17c. Therefore, in the bent portion 17c forming the third corner portion 53, the third formation portion 17a and the second formation portion 17b are connected.
  • the bent portion 17c is also an edge portion of each of the third formation portion 17a and the second formation portion 17b.
  • a portion from the center to the first end in the first direction Y1 is a third formation portion 18a that forms the third structure portion 43.
  • the third formation portion 18a is rectangular when viewed in the stacking direction Y3.
  • the third weft layer 23, the second warp layer 32, and the fourth weft layer 24 are constrained in the stacking direction Y3 by the first constraining yarn 15a and the second constraining yarn 15b. Therefore, the third formation portion 18a has three fiber layers.
  • a portion from the center to the second end in the first direction Y1 is a third formation portion 18b that forms the third structure portion 43.
  • the third formation portion 18 b is rectangular as viewed in the stacking direction Y3.
  • the third weft layer 23, the second warp layer 32, and the fourth weft layer 24 are restrained in the stacking direction Y3 by the first constraining yarn 15a and the second constraining yarn 15b. Therefore, the third formation portion 18b has three fiber layers.
  • the fiber structure 11 includes a cut portion 18 c at the center of the third restraint portion 18 in the first direction Y1.
  • the cut portion 18c is a boundary between the third formation portion 18a and the third formation portion 18b, and divides the both.
  • the incised portion 18 c is formed by cutting the fiber structure 11 after weaving the fiber structure 11 including the first restraint portion 16, the second restraint portion 17, and the third restraint portion 18 with a loom.
  • the fiber structure 11 includes a bent portion 19a which is a boundary between the first forming portion 16a and the third forming portion 17a in the second direction Y2.
  • a second corner 52 is formed along the bent portion 19a. Therefore, in the bent portion 19a forming the second corner portion 52, the first formation portion 16a and the third formation portion 17a are connected.
  • the bent portion 19a is also an edge portion of each of the first forming portion 16a and the third forming portion 17a.
  • the fiber structure 11 is provided with the cut part 19b in the boundary of the 2nd formation part 16b in the 2nd direction Y2, and the 2nd formation part 17b.
  • the cut portion 19 b is formed by cutting the fiber structure 11 after weaving the fiber structure 11 including the first restraint portion 16, the second restraint portion 17, and the third restraint portion 18 with a loom.
  • the fiber structure 11 includes a bent portion 19c which is a boundary between the second forming portion 16b and the third forming portion 18b in the second direction Y2.
  • the third corner portion 53 is formed along the bent portion 19c. Therefore, in the bent portion 19c forming the third corner portion 53, the second formation portion 16b and the third formation portion 18b are connected.
  • the bent portion 19c is also an edge portion of each of the second formation portion 16b and the third formation portion 18b.
  • the first formation portion 16a, the second formation portions 16b and 17b, and the third formation portions 17a, 18a and 18b have the same size.
  • one second forming portion 16 b is connected by the weft 13 to the bending portion 16 c in the first forming portion 16 a, and one bending portion 19 c in the second forming portion 16 b
  • the third forming portion 18 b is connected by the warp 14.
  • the remaining two third forming portions 17a and 18a are connected by the warp 14 to the bending portion 19a of the first forming portion 16a, and the other second forming portion is connected to the bending portion 17c of one third forming portion 17a.
  • 17b are connected by the weft 13.
  • the warp 14 extends in the second direction Y2 across the first forming portion 16a of the first constraining portion 16 and the third forming portion 17a of the second constraining portion 17,
  • the first formation portion 16a and the third formation portion 17a are connected in the second direction Y2.
  • the warp 14 extends in the second direction Y2 across the first formation portion 16a and the third formation portion 18a of the third restraint portion 18.
  • the first formation portion 16a and the third formation portion 18a It is connected to 2 directions Y2.
  • the warp 14 extends in the second direction Y2 across the second formation portion 16b of the first restraint portion 16 and the third formation portion 18b of the third restraint portion 18, and the second formation portion 16b and the second formation portion 16b
  • the third formation portion 18 b is connected to the second direction Y2.
  • the weft thread 13 extends in the first direction Y1 across the first formation portion 16a and the second formation portion 16b of the first restraint portion 16, and the first formation portion 16a and the second formation portion 16b extend in the first direction. It is connected to Y1.
  • the weft 13 extends in the first direction Y1 across the third forming portion 17a and the second forming portion 17b of the second restraint portion 17, and the third forming portion 17a and the second forming portion 17b
  • One direction is connected to Y1.
  • the first constraining portion 16 is bent at a right angle at the bending portion 16c.
  • the second forming portion 16b is shaped so as to be orthogonal to the first forming portion 16a, and the third forming portion 18b connected to the second forming portion 16b is also orthogonal to the second constraining portion 17. Shaped into a state.
  • the third forming portion 18b is bent from the bending portion 19c, and is shaped such that the third forming portion 18b is orthogonal to the second forming portion 16b.
  • the second restraint portion 17 is bent from the bent portion 19a, and is shaped such that the third formation portion 17a is orthogonal to the first formation portion 16a.
  • the second formation portion 17b connected to the third formation portion 17a is also shaped in a state orthogonal to the first formation portion 16a.
  • the second restraint portion 17 is bent from the bent portion 17c, and the second formation portion 17b is shaped so as to be orthogonal to the third formation portion 17a.
  • the 1st structure part 41 is formed of the 1st formation part 16a, the 2nd formation part 16b and the 2nd formation part 17b of the 2nd restraint part 17 are laminated, and the 1st is formed.
  • the two structural parts 42 are formed.
  • the third formation portion 17a of the second restraint portion 17, the third formation portion 18a of the third restraint portion 18 and the third formation portion 18b are stacked to form the third structure portion 43. Be done. Next, the action of the fiber structure 11 will be described.
  • the first structure portion 41 is formed by the first formation portion 16 a itself, and the first weft layer 21, the first warp layer 31, the second weft layer 22, The third weft layer 23, the second warp layer 32, and the fourth weft layer 24 are formed. Therefore, the first structure portion 41 has six fiber layers.
  • the second structure portion 42 is formed by the second formation portion 16 b of the first restraint portion 16 and the second formation portion 17 b of the second restraint portion 17. Therefore, the second structure portion 42 includes the first weft layer 21, the first warp layer 31, the second weft layer 22, the third weft layer 23, the second warp layer 32, and the fourth weft layer of the second forming portion 16b. 24 and the first weft layer 21, the first warp layer 31, and the second weft layer 22 of the second forming portion 17 b. Thus, the second structure 42 has nine fiber layers.
  • the third structure portion 43 is formed by the third formation portion 17 a of the second restraint portion 17 and the third formation portion 18 a and the third formation portion 18 b of the third restraint portion 18. . Therefore, the third structure portion 43 includes the first weft layer 21, the first warp layer 31, and the second weft layer 22 of the third forming portion 17a, and the third weft layer 23, the second warp of the third forming portion 18a. The layer 32 and the fourth weft layer 24 and the third weft layer 23, the second warp layer 32 and the fourth weft layer 24 of the third forming portion 18 b are formed. Thus, the third structural portion 43 has nine fiber layers.
  • the fiber structure 11 includes a first corner portion 51 which is a boundary portion between the first structure portion 41 and the second structure portion 42.
  • the first corner portion 51 is bent along the bent portion 16c.
  • the weft yarn 13 extending along the first direction Y1 is bent. Therefore, the first structural portion 41 and the second structural portion 42 are connected by the weft 13 and have continuity.
  • the fiber structure 11 includes a second corner 52 which is a boundary between the first structural portion 41 and the third structural portion 43.
  • the second corner portion 52 is bent along the bent portion 19a.
  • the warp 14 extending along the second direction Y2 is bent. Therefore, the 1st structure part 41 and the 3rd structure part 43 are connected by the warp yarn 14, and have continuity.
  • the fiber structure 11 includes a third corner 53 that is a boundary between the second structure 42 and the third structure 43.
  • the third corner portion 53 is bent along the bent portion 17c.
  • the weft 13 and the warp 14 are bent. Therefore, the second structural portion 42 and the third structural portion 43 are connected by the weft 13 and the warp 14 and have continuity.
  • the fiber structure 11 before shaping is formed of a multi-layered fabric, and includes the first restraint portion 16, the second restraint portion 17, and the third restraint portion 18.
  • the fiber structure 11 can be woven by a weaving machine using the weft yarn 13, the warp yarn 14, the first constraining yarn 15a and the second constraining yarn 15b.
  • the three-dimensional fiber structure 11 can be formed by shaping the fiber structures 11. Therefore, it is not necessary to manufacture a fiber structure, by overlapping a plurality of base materials, and the fiber structure 11 can be easily manufactured. Moreover, compared with the case where it weaves using a special loom, manufacturing cost can be held down.
  • the continuity of the first corner portion 51 is secured by the weft 13, and the continuity of the second corner portion 52 is secured by the warp 14. Further, the third corner portion 53 is secured by the weft 13 and the warp 14. Therefore, the yarn is not divided at the first to third corner portions 51 to 53, and the first to third corner portions 51 to 53 can be reinforced.
  • each of the second structure portion 42 and the third structure portion 43 has nine fiber layers. Therefore, the number of fiber layers of each of the second structure portion 42 and the third structure portion 43 is larger than the number of fiber layers of the first structure portion 41, and the second structure portion 42 and the third structure portion 43 can be reinforced. .
  • the warp 14 extends across the second formation 16b of the first restraint 16 and the third formation 18b of the third restraint 18, and forms a second formation with the third formation 17a of the second restraint 17.
  • a weft thread 13 extends across the portion 17b. Therefore, when the second structural portion 42 and the third structural portion 43 are formed, the weft 13 and the warp 14 straddle the third corner portion 53, and the third corner portion 53 can be reinforced with two types of yarn.
  • the first to third restraint portions 16 to 18 are restrained in the stacking direction Y3 by the first constraining yarn 15a and the second constraining yarn 15b. Therefore, even if the fiber structure 11 has the notches 18 c and 19 b in order to shape the fiber structure 11, the fiber structure 11 does not separate, and the shaping can be easily performed.
  • the plurality of fiber layers are constrained in the stacking direction Y3 by the first constraining yarn 15a and the second constraining yarn 15b.
  • the fiber structure 11 can be woven by a loom. Therefore, for example, unlike the case of manufacturing the fiber structure 11 by laminating the fiber layers after manufacturing the fiber layers one by one, the fiber structure 11 in which a plurality of fiber layers are restrained can be easily manufactured.
  • the above embodiment may be modified as follows.
  • the number of fiber layers of the second formation portion 16b may be four. That is, the number of fiber layers of the second formation portion 16b may be smaller than that of the first formation portion 16a.
  • the number of fiber layers of each of the third formation portion 17a and the second formation portion 17b of the second restraint portion 17 is two, and each of the third formation portion 18a and the third formation portion 18b of the third restraint portion 18 The number of fiber layers is 2.
  • the first structure portion 41 is formed by the first formation portion 16a itself
  • the second structure portion 42 is formed by the second formation portion 16b and the second formation portion 17b
  • the third structure portion 43 is formed by the second restraint.
  • the third forming portion 17 a of the portion 17 and the third forming portion 18 a and the third forming portion 18 b of the third constraining portion 18 are formed.
  • the first structural portion 41, the second structural portion 42, and the third structural portion 43 each have six fiber layers, the first to third structural portions 41 to 43 have the same strength. You can
  • the strength of the first to third structural portions 41 to 43 can be changed by appropriately changing the number of fiber layers.
  • a yarn that spans the second structural portion 42 and the third structural portion 43 at the third corner portion 53 with the third constraining portion 18 as the third forming portion 18a only is a third forming portion 17a and the second forming portion 17b.
  • only the weft yarn 13 may be used.
  • the formation part which forms another structure part may be connected with four outer edge parts of the flat fiber structure 11.
  • the fiber layer may be formed by plain weave, satin weave, or twill weave.
  • the numbers of weft layers and warp layers to be laminated may be changed as appropriate.
  • the kind of matrix resin can be selected arbitrarily.
  • the first structural portion 41, the second structural portion 42, and the third structural portion 43 have a rectangular shape, but are not limited thereto.
  • the first structure portion 41, the second structure portion 42, and the third structure portion 43 may have any shape such as a trapezoidal shape or a circular shape.

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Abstract

繊維構造体は、第１構造部と第２構造部との境界部分である第１コーナ部と、第１構造部と第３構造部との境界部分である第２コーナ部と、第２構造部と第３構造部との境界部分である第３コーナ部と、を備える。第１構造部と第２構造部とに跨る第１の糸は第１コーナ部で屈曲している。第１構造部と第３構造部とに跨る第２の糸は第２コーナ部で屈曲している。第２構造部と第３構造部とに跨る、第１の糸及び第２の糸のうち少なくとも一方が第３コーナ部で屈曲している。

Description

繊維構造体及び繊維強化複合材
　本発明は、多層織物により構成された繊維構造体、及び該繊維構造体を強化基材とした繊維強化複合材に関する。
　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。また、繊維構造体としては、多層織物が使用されている。多層織物は、例えば複数本の経糸が配列された複数の経糸層と、複数本の緯糸が配列された複数の緯糸層とを拘束糸で積層方向に拘束することにより形成されている。
　ところで、繊維強化複合材を幅広い用途に使用可能とするためには、その用途に合わせた形状、例えば、Ｌ字状、Ｕ字状、Ｖ字状等にする必要がある。例えば、Ｌ字状の繊維強化複合材を製造するには、繊維構造体もＬ字状である必要がある。例えば、特許文献１に開示の三次元繊維構造体は、２枚の板状部がコーナ部で交差するように、Ｌ字状に屈曲した形状に形成されている。この三次元繊維構造体は、互いに平行に配列されたｘ糸層、ｙ糸層及びバイアス糸層と、これらの糸層を相互に結合する厚さ方向糸及びコーナ部用糸とを含む。
　ｘ糸層は、コーナ部に沿った方向に配列された第１の面内配列糸により構成される。ｙ糸層は、第１の面内配列糸と直交する方向に配列された第２の面内配列糸により構成される。バイアス糸層は、第１の面内配列糸及び第２の面内配列糸に対して傾斜するように配列されたバイアス糸により構成される。厚さ方向糸は、コーナ部以外の部分では、複数の糸層と直交する方向に延びて、三次元繊維構造体の厚さ方向に複数の層を結合している。コーナ部用糸は、２つの板状部が交わるって形成する角を２等分する面と平行に複数配列されている。
　Ｌ字状の三次元繊維構造体において、２枚の板状部は、コーナ部で互いに接続している。第２の面内配列糸及びバイアス糸はコーナ部と交差する方向に延びている。そして、第２の面内配列糸及びバイアス糸が２つの板状部に跨って配列されることにより、コーナ部で糸が分断されることがなく、第２の面内配列糸及びバイアス糸によってコーナ部が補強されている。
　しかし、特許文献１の三次元構造体は、特殊な織機でしか製造できず、製造コストが嵩む。特許文献２には、コーナ部を補強した繊維構造体であり、特殊な織機を使用せずに製造できる繊維構造体が開示されている。特許文献２に開示の強化繊維成形体は、複数の四角形状の基材を積層して形成されている。各基材は、四辺それぞれを一箇所ずつ切り込んで形成した切込み部を有する。各基材は、本体部と、本体部に対し屈曲した重ね部とを備える。切込み部を利用して基材を折り曲げることによって、重ね部が本体部に対し屈曲する。
　そして、四角箱状の強化繊維成形体は、本体部同士が重なり合うとともに重ね部同士が重なり合うように、複数の基材を積層することによって形成されている。強化繊維成形体の各コーナ部は、複数の重ね部が重なり合うことによって補強されている。
特開平９－１３７３３６号公報 特開２０１１－１６７９３６号公報
　特許文献２の強化繊維成形体は、複数枚の基材を織製し、各基材に切込み部を形成した後、それら基材の本体部及び重ね部を重ねる必要があり、製造工数が多く製造コストが嵩む。
　本発明の目的は、製造コストを抑えつつコーナ部を補強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。
　本開示の一態様の繊維構造体は、第１構造部を形成する第１形成部と、前記第１構造部と交差する第２構造部を形成する、互いに積層される複数の第２形成部と、前記第１構造部及び前記第２構造部と交差する第３構造部を形成する、互いに積層される複数の第３形成部と、前記第１構造部と前記第２構造部との境界部分である第１コーナ部と、前記第１構造部と前記第３構造部との境界部分である第２コーナ部と、前記第２構造部と前記第３構造部との境界部分である第３コーナ部と、を備える。前記第１形成部、前記複数の第２形成部、及び前記複数の第３形成部の各々は、互いに積層される複数の繊維層と、前記複数の繊維層を積層方向に拘束する拘束糸と、を有する多層織物によって構成される。前記複数の繊維層は、互いに平行な複数の第１の糸により形成される繊維層と、前記複数の第１の糸と直交する方向に延びる、互いに平行な第２の糸により形成される繊維層とを含む。前記第１構造部と前記第２構造部とに跨る前記第１の糸が前記第１コーナ部で屈曲し、前記第１構造部と前記第３構造部とに跨る前記第２の糸が前記第２コーナ部で屈曲し、前記第２構造部と前記第３構造部とに跨る、前記第１の糸及び前記第２の糸のうち少なくとも一方が前記第３コーナ部で屈曲している。
　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。
実施形態の繊維強化複合材を示す斜視図。 実施形態の繊維構造体の一部を拡大した断面図。 賦形前の繊維構造体を示す斜視図。 賦形前の繊維構造体を示す斜視図。 図３Ａの繊維構造体において、折り曲げ部から第１拘束部を折り曲げた状態を示す斜視図。 図４の繊維構造体の側面図。 図４の繊維構造体において、さらに折り曲げ部から第３形成部を折り曲げた状態を示す斜視図。 図６の繊維構造体の側面図。 図６の繊維構造体において、さらに折り曲げ部から第２拘束部を折り曲げた状態を示す斜視図。 図８の繊維構造体において、さらに折り曲げ部から第２形成部を折り曲げた状態を示す斜視図。 図１の繊維構造体の１０－１０線断面図。 図１の繊維構造体の１１－１１線断面図。 別例の繊維構造体を示す斜視図。
　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１１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、多層織物によって構成される繊維構造体１１がマトリックス樹脂１２に複合化されて構成されている。マトリックス樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂が使用される。
　図２に示すように、繊維構造体１１は、第１の糸である緯糸１３と、第２の糸である経糸１４と、第１の拘束糸１５ａと、第２の拘束糸１５ｂとを備える。緯糸１３及び経糸１４は、共に強化繊維によって形成され、互いに直交する方向に延びている。この実施形態では強化繊維として炭素繊維が使用されている。
　図１に示すように、繊維構造体１１は、三つの矩形壁が互いに交差（直交）した立体形状を有してもよい。繊維構造体１１は、三つの壁のうちの第１壁を構成する第１構造部４１を有する。第１構造部４１は矩形の外面を有する。繊維構造体１１は、三つの壁のうちの第２壁を構成し、かつ第１構造部４１に対し交差（直交）する第２構造部４２を有する。第２構造部４２は矩形の外面を有する。繊維構造体１１は、三つの壁のうちの第３壁を構成する第３構造部４３を有する。第３構造部４３は矩形の外面を有する。第３構造部４３は、第１構造部４１及び第２構造部４２に対し交差（直交）する。
　繊維構造体１１は、第１構造部４１と第２構造部４２との境界部分である第１コーナ部５１と、第１構造部４１と第３構造部４３との境界部分である第２コーナ部５２と、第２構造部４２と第３構造部４３との境界部分である第３コーナ部５３と、を有する。
　立体形状の繊維構造体１１は、矩形平板形状の繊維構造体１１を賦形して形成されている。ここで、賦形する前の繊維構造体１１について説明する。賦形する前の繊維構造体１１を繊維構造体１１の母材ともいう。
　図２に示すように、繊維構造体１１は、複数本の緯糸１３が互いに平行に配列された緯糸層を複数備える。繊維構造体１１は、第１緯糸層２１と、第１緯糸層２１より下方に配置された第２緯糸層２２と、第２緯糸層２２より下方に配置された第３緯糸層２３と、第３緯糸層２３より下方に配置された第４緯糸層２４と、を有する。また、繊維構造体１１は、複数本の経糸１４が互いに平行に配列された経糸層を複数備える。
　繊維構造体１１は、第１緯糸層２１と第２緯糸層２２の間に介在する第１経糸層３１と、第１経糸層３１より下方に配置され、第３緯糸層２３と第４緯糸層２４の間に介在する第２経糸層３２と、を有する。第１～第４緯糸層２１～２４及び第１～第２経糸層３１～３２は、いずれも繊維層である。第１緯糸層２１、第１経糸層３１、第２緯糸層２２、第３緯糸層２３、第２経糸層３２、及び第４緯糸層２４は上から下へこの順番で積層されている。
　図３Ａに示すように、平板形状の繊維構造体１１すなわち母材において、緯糸１３の糸主軸が延びる方向を第１方向Ｙ１とし、経糸１４の糸主軸が延びる方向を第２方向Ｙ２とする。また、平板形状の繊維構造体１１において、繊維層が積み重なった方向を積層方向Ｙ３とする。
　賦形する前の繊維構造体１１は、第２方向Ｙ２における中央から第１端までの領域に第１拘束部１６を備える。第１拘束部１６は、第１緯糸層２１、第１経糸層３１、第２緯糸層２２、第３緯糸層２３、第２経糸層３２、及び第４緯糸層２４が、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂにより積層方向Ｙ３に拘束されて形成されている。
　図２に示すように、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂは、繊維構造体１１の形状を保持する機能を有し、経糸の一つである。また、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂは、強化繊維で構成されている。第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂは、複数の経糸１４と平行に配列されるとともに、複数の経糸１４の配列方向（第１方向Ｙ１）において互いに異なる位置に配置されている。
　第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂは、繊維構造体１１の最上層の経糸１４（第１経糸層３１）より上の位置で、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、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂは、最下層の経糸１４（第２経糸層３２）より下の位置で、第４緯糸層２４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。
　図３Ａ又は図３Ｂに示すように、繊維構造体１１は、第２方向Ｙ２における中央から第２端までの領域のうち、積層方向Ｙ３における中央から第１端までの位置に第２拘束部１７を備え、積層方向Ｙ３における中央から第２端までの位置に第３拘束部１８を備える。第２拘束部１７は、第１緯糸層２１、第１経糸層３１、及び第２緯糸層２２が積層方向Ｙ３に拘束されて形成される。第３拘束部１８は、第３緯糸層２３、第２経糸層３２、及び第４緯糸層２４が積層方向Ｙ３に拘束されて形成される。第２拘束部１７及び第３拘束部１８は、織機による製織の際、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂを制御することで形成される。
　図２に示すように、第２拘束部１７は、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂによって積層方向Ｙ３に拘束されている。第２拘束部１７では、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂは、第２拘束部１７の最上層である第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、第２拘束部１７を積層方向Ｙ３に貫通し、第２拘束部１７の最下層である第２緯糸層２２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。
　第３拘束部１８は、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂによって積層方向Ｙ３に拘束されている。第３拘束部１８では、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂは、第３拘束部１８の最上層である第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、第３拘束部１８を積層方向Ｙ３に貫通し、第３拘束部１８の最下層である第４緯糸層２４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。
　図３Ａ又は図３Ｂに示すように、第１方向Ｙ１における中央から第１端までの領域では、第２拘束部１７は第１拘束部１６と繋がっている。第１方向Ｙ１における中央から第２端までの領域では、第２拘束部１７は第１拘束部１６と分断されている。第１経糸層３１の経糸１４は、第１拘束部１６と第２拘束部１７とに跨って第２方向Ｙ２に延びており、第１拘束部１６と第２拘束部１７とは第２方向Ｙ２に繋がっている。
　また、第３拘束部１８は、第２方向Ｙ２に第１拘束部１６と繋がっている。第２経糸層３２の経糸１４は、第１拘束部１６と第３拘束部１８とに跨って第２方向Ｙ２に延びており、第１拘束部１６と第３拘束部１８とは第２方向Ｙ２に繋がっている。なお、第３拘束部１８は、第１方向Ｙ１の中央で分断されている。
　繊維構造体１１の第１拘束部１６のうち、第１方向Ｙ１における中央から第１端までの部分は、第１構造部４１を形成する第１形成部１６ａである。第１形成部１６ａは積層方向Ｙ３から見て矩形である。第１形成部１６ａでは、第１緯糸層２１、第１経糸層３１、第２緯糸層２２、第３緯糸層２３、第２経糸層３２、及び第４緯糸層２４が、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂにより積層方向Ｙ３に拘束されている。したがって、第１形成部１６ａは６つの繊維層を有する。
　繊維構造体１１の第１拘束部１６のうち、第１方向Ｙ１における中央から第２端までの部分は、第２構造部４２を形成する第２形成部１６ｂである。第２形成部１６ｂは積層方向Ｙ３から見て矩形である。第２形成部１６ｂでは、第１緯糸層２１、第１経糸層３１、第２緯糸層２２、第３緯糸層２３、第２経糸層３２、及び第４緯糸層２４が、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂにより積層方向Ｙ３に拘束されている。したがって、第２形成部１６ｂは、６つの繊維層を有する。
　繊維構造体１１は、第１拘束部１６の第１方向Ｙ１における中央に折り曲げ部１６ｃを備える。折り曲げ部１６ｃは、第１形成部１６ａと第２形成部１６ｂとの境界部分であり、折り曲げ部１６ｃに沿って第１コーナ部５１が形成される。したがって、第１コーナ部５１を形成する折り曲げ部１６ｃにおいて、第１形成部１６ａと第２形成部１６ｂとが繋がっている。折り曲げ部１６ｃは、第１形成部１６ａ及び第２形成部１６ｂの各々の縁部でもある。
　繊維構造体１１の第２拘束部１７のうち、第１方向Ｙ１における中央から第１端までの部分は、第３構造部４３を形成する第３形成部１７ａである。第３形成部１７ａは、積層方向Ｙ３から見て矩形である。第３形成部１７ａでは、第１緯糸層２１、第１経糸層３１、及び第２緯糸層２２が、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂにより積層方向Ｙ３に拘束されている。したがって、第３形成部１７ａは３つの繊維層を有する。
　繊維構造体１１の第２拘束部１７のうち、第１方向Ｙ１における中央から第２端までの部分は、第２構造部４２を形成する第２形成部１７ｂである。第２形成部１７ｂは、積層方向Ｙ３から見て矩形である。第２形成部１７ｂでは、第１緯糸層２１、第１経糸層３１、及び第２緯糸層２２が、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂにより積層方向Ｙ３に拘束されている。したがって、第２形成部１７ｂは３つの繊維層を有する。
　繊維構造体１１は、第２拘束部１７の第１方向Ｙ１における中央に折り曲げ部１７ｃを備える。折り曲げ部１７ｃは、第３形成部１７ａと第２形成部１７ｂとの境界部分である。折り曲げ部１７ｃに沿って第３コーナ部５３が形成される。したがって、第３コーナ部５３を形成する折り曲げ部１７ｃにおいて、第３形成部１７ａと第２形成部１７ｂとが繋がっている。折り曲げ部１７ｃは、第３形成部１７ａ及び第２形成部１７ｂの各々の縁部でもある。
　繊維構造体１１の第３拘束部１８のうち、第１方向Ｙ１における中央から第１端までの部分は、第３構造部４３を形成する第３形成部１８ａである。第３形成部１８ａは、積層方向Ｙ３から見て矩形である。第３形成部１８ａでは、第３緯糸層２３、第２経糸層３２、及び第４緯糸層２４が、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂにより積層方向Ｙ３に拘束されている。したがって、第３形成部１８ａは３つの繊維層を有する。
　繊維構造体１１の第３拘束部１８のうち、第１方向Ｙ１における中央から第２端までの部分は、第３構造部４３を形成する第３形成部１８ｂである。第３形成部１８ｂは、積層方向Ｙ３から見て矩形である。第３形成部１８ｂでは、第３緯糸層２３、第２経糸層３２、及び第４緯糸層２４が、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂにより積層方向Ｙ３に拘束されている。したがって、第３形成部１８ｂは３つの繊維層を有する。
　繊維構造体１１は、第３拘束部１８の第１方向Ｙ１における中央に切込み部１８ｃを備える。切込み部１８ｃは、第３形成部１８ａと第３形成部１８ｂとの境界であり、両者を分断する。なお、切込み部１８ｃは、第１拘束部１６、第２拘束部１７、及び第３拘束部１８を備える繊維構造体１１を織機で製織した後に、繊維構造体１１を切断して形成される。
　繊維構造体１１は、第２方向Ｙ２における第１形成部１６ａと第３形成部１７ａとの境界部分である折り曲げ部１９ａを備える。この折り曲げ部１９ａに沿って第２コーナ部５２が形成される。したがって、第２コーナ部５２を形成する折り曲げ部１９ａにおいて、第１形成部１６ａと第３形成部１７ａとが繋がっている。折り曲げ部１９ａは、第１形成部１６ａ及び第３形成部１７ａの各々の縁部でもある。
　また、繊維構造体１１は、第２方向Ｙ２における第２形成部１６ｂと第２形成部１７ｂとの境界に切込み部１９ｂを備える。切込み部１９ｂは、第１拘束部１６、第２拘束部１７、及び第３拘束部１８を備える繊維構造体１１を織機で製織した後に、繊維構造体１１を切断して形成される。
　繊維構造体１１は、第２方向Ｙ２における第２形成部１６ｂと第３形成部１８ｂとの境界部分である折り曲げ部１９ｃを備える。この折り曲げ部１９ｃに沿って第３コーナ部５３が形成される。したがって、第３コーナ部５３を形成する折り曲げ部１９ｃにおいて、第２形成部１６ｂと第３形成部１８ｂとが繋がっている。折り曲げ部１９ｃは、第２形成部１６ｂ及び第３形成部１８ｂの各々の縁部でもある。第１形成部１６ａと、第２形成部１６ｂ，１７ｂと、第３形成部１７ａ，１８ａ，１８ｂは、互いに同じ大きさである。
　賦形前の繊維構造体１１において、第１形成部１６ａにおける折り曲げ部１６ｃには、一方の第２形成部１６ｂが緯糸１３によって繋がるとともに、この第２形成部１６ｂにおける折り曲げ部１９ｃには一つの第３形成部１８ｂが経糸１４によって繋がっている。また、第１形成部１６ａにおける折り曲げ部１９ａには、残り二つの第３形成部１７ａ，１８ａが経糸１４によって繋がるとともに、一つの第３形成部１７ａにおける折り曲げ部１７ｃには他方の第２形成部１７ｂが緯糸１３によって繋がっている。
　上記構成の繊維構造体１１において、経糸１４は、第１拘束部１６の第１形成部１６ａと、第２拘束部１７の第３形成部１７ａとに跨って第２方向Ｙ２に延びており、第１形成部１６ａと第３形成部１７ａとは第２方向Ｙ２に繋がっている。また、経糸１４は、第１形成部１６ａと第３拘束部１８の第３形成部１８ａとに跨って第２方向Ｙ２に延びており、第１形成部１６ａと第３形成部１８ａとは第２方向Ｙ２に繋がっている。加えて、経糸１４は、第１拘束部１６の第２形成部１６ｂと、第３拘束部１８の第３形成部１８ｂとに跨って第２方向Ｙ２に延びており、第２形成部１６ｂと第３形成部１８ｂとは第２方向Ｙ２に繋がっている。
　緯糸１３は、第１拘束部１６の第１形成部１６ａと第２形成部１６ｂとに跨って第１方向Ｙ１に延びており、第１形成部１６ａと第２形成部１６ｂとは第１方向Ｙ１に繋がっている。また、緯糸１３は、第２拘束部１７の第３形成部１７ａと第２形成部１７ｂとに跨って第１方向Ｙ１に延びており、第３形成部１７ａと第２形成部１７ｂとは第１方向Ｙ１に繋がっている。
　次に、平板形状の繊維構造体１１を賦形して、立体形状の繊維構造体１１を形成する方法を説明する。
　まず、図４又は図５に示すように、第１拘束部１６を折り曲げ部１６ｃで直角に折り曲げる。このとき、第１形成部１６ａに対し、第２形成部１６ｂが直交する状態に賦形されるとともに、第２形成部１６ｂと繋がった第３形成部１８ｂも第２拘束部１７に対し直交する状態に賦形される。
　次に、図６又は図７に示すように、折り曲げ部１９ｃから第３形成部１８ｂを折り曲げ、第２形成部１６ｂに対し第３形成部１８ｂが直交する状態に賦形する。
　次に、図８に示すように、折り曲げ部１９ａから第２拘束部１７を折り曲げ、第１形成部１６ａに対し第３形成部１７ａが直交するように賦形する。このとき、第３形成部１７ａと繋がった第２形成部１７ｂも第１形成部１６ａに対し直交する状態に賦形される。
　次に、図９に示すように、折り曲げ部１７ｃから第２拘束部１７を折り曲げ、第３形成部１７ａに対し第２形成部１７ｂが直交するように賦形する。
　すると、図１０に示すように、第１形成部１６ａによって第１構造部４１が形成されるとともに、第２形成部１６ｂと、第２拘束部１７の第２形成部１７ｂとが積層されて第２構造部４２が形成される。
　また、図１１に示すように、第２拘束部１７の第３形成部１７ａと、第３拘束部１８の第３形成部１８ａと第３形成部１８ｂが積層されて第３構造部４３が形成される。
　次に、繊維構造体１１の作用を記載する。
　図１に示すように、繊維構造体１１において、第１構造部４１は、第１形成部１６ａそのもので形成されており、第１緯糸層２１、第１経糸層３１、第２緯糸層２２、第３緯糸層２３、第２経糸層３２、第４緯糸層２４によって形成されている。したがって、第１構造部４１は６つの繊維層を有する。
　第２構造部４２は、第１拘束部１６の第２形成部１６ｂと第２拘束部１７の第２形成部１７ｂによって形成されている。よって、第２構造部４２は、第２形成部１６ｂの第１緯糸層２１、第１経糸層３１、第２緯糸層２２、第３緯糸層２３、第２経糸層３２、及び第４緯糸層２４と、第２形成部１７ｂの第１緯糸層２１、第１経糸層３１、及び第２緯糸層２２と、によって形成されている。したがって、第２構造部４２は９つの繊維層を有する。
　図１１に示すように、第３構造部４３は、第２拘束部１７の第３形成部１７ａと、第３拘束部１８の第３形成部１８ａ及び第３形成部１８ｂとによって形成されている。よって、第３構造部４３は、第３形成部１７ａの第１緯糸層２１、第１経糸層３１、及び第２緯糸層２２と、第３形成部１８ａの第３緯糸層２３、第２経糸層３２、及び第４緯糸層２４と、第３形成部１８ｂの第３緯糸層２３、第２経糸層３２、及び第４緯糸層２４と、によって形成されている。したがって、第３構造部４３は９つの繊維層を有する。
　図１に示すように、繊維構造体１１は、第１構造部４１と第２構造部４２との境界部分である第１コーナ部５１を備える。第１コーナ部５１は、折り曲げ部１６ｃに沿って屈曲している。第１コーナ部５１では、第１方向Ｙ１に沿って延びていた緯糸１３が屈曲している。したがって、第１構造部４１と第２構造部４２とは、緯糸１３によって繋がっており、連続性を有する。
　繊維構造体１１は、第１構造部４１と第３構造部４３との境界部分である第２コーナ部５２を備える。第２コーナ部５２は、折り曲げ部１９ａに沿って屈曲している。第２コーナ部５２では、第２方向Ｙ２に沿って延びていた経糸１４が屈曲している。したがって、第１構造部４１と第３構造部４３とは、経糸１４によって繋がっており、連続性を有する。
　繊維構造体１１は、第２構造部４２と第３構造部４３との境界部分である第３コーナ部５３を備える。第３コーナ部５３は、折り曲げ部１７ｃに沿って屈曲している。第３コーナ部５３では、緯糸１３及び経糸１４が屈曲している。したがって、第２構造部４２と第３構造部４３とは、緯糸１３及び経糸１４によって繋がっており、連続性を有する。
　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）賦形前の繊維構造体１１は、多層織物によって構成され、第１拘束部１６と、第２拘束部１７と、第３拘束部１８とを備える。この繊維構造体１１は、緯糸１３、経糸１４、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂを用いて織機で製織できる。そして、矩形板形状の繊維構造体１１に切込み部１８ｃ，１９ｂを形成した後、それら繊維構造体１１を賦形することで立体形状の繊維構造体１１を形成できる。よって、複数枚の基材を重ねて繊維構造体を製造する必要がなく、繊維構造体１１を容易に製造できる。また、特殊な織機を用いて製織する場合と比べると、製造コストを抑えることができる。
　そして、立体形状の繊維構造体１１において、第１コーナ部５１は、緯糸１３によって連続性が確保され、第２コーナ部５２は、経糸１４によって連続性が確保されている。また、第３コーナ部５３は、緯糸１３及び経糸１４によって連続性が確保されている。したがって、第１～第３コーナ部５１～５３で糸が分断されることがなく、第１～第３コーナ部５１～５３を補強できる。
　（２）第１構造部４１は６つの繊維層を有するのに対し、第２構造部４２及び第３構造部４３の各々は９つの繊維層を有する。よって、第２構造部４２及び第３構造部４３の各々の繊維層の数が、第１構造部４１の繊維層の数より多くなり、第２構造部４２及び第３構造部４３を補強できる。
　（３）第１拘束部１６の第２形成部１６ｂと第３拘束部１８の第３形成部１８ｂとに跨って経糸１４が延び、第２拘束部１７の第３形成部１７ａと第２形成部１７ｂとに跨って緯糸１３が延びている。このため、第２構造部４２及び第３構造部４３を形成すると、緯糸１３及び経糸１４が第３コーナ部５３を跨ぐ状態になり、２種類の糸で第３コーナ部５３を補強できる。
　（４）賦形する前の繊維構造体１１において、第１～第３拘束部１６～１８は、第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂによって積層方向Ｙ３に拘束されている。したがって、繊維構造体１１を賦形するために切込み部１８ｃ，１９ｂを有していても繊維構造体１１がばらけることがなく、賦形を容易に行うことができる。
　（５）第１～第３構造部４１～４３は、いずれも第１の拘束糸１５ａ及び第２の拘束糸１５ｂによって複数の繊維層が積層方向Ｙ３に拘束されている。この繊維構造体１１は織機によって製織できる。したがって、例えば、繊維層を１枚ずつ製職した後、それら繊維層を重ねて繊維構造体１１を製造する場合と異なり、複数の繊維層を拘束した繊維構造体１１を簡単に製造できる。
　なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
　○　図１２に示すように、第１形成部１６ａが６つの繊維層を有する場合、第２形成部１６ｂの繊維層の数を４としてもよい。すなわち、第２形成部１６ｂの繊維層の数を、第１形成部１６ａより少なくしてもよい。また、第２拘束部１７の第３形成部１７ａ及び第２形成部１７ｂの各々の繊維層の数を２とし、第３拘束部１８の第３形成部１８ａ及び第３形成部１８ｂの各々の繊維層の数を２とする。そして、第１構造部４１を第１形成部１６ａそのもので形成し、第２構造部４２を第２形成部１６ｂと第２形成部１７ｂとで形成するとともに、第３構造部４３を第２拘束部１７の第３形成部１７ａと第３拘束部１８の第３形成部１８ａ及び第３形成部１８ｂとで形成する。
　このように構成すると、第１構造部４１、第２構造部４２及び第３構造部４３は、それぞれ繊維層を６つずつ有するので、第１～第３構造部４１～４３の強度を互いに同じにできる。
　また、繊維層の数を適宜変更することにより、第１～第３構造部４１～４３の強度を変更することができる。
　○　第２拘束部１７を第３形成部１７ａだけとし、第３コーナ部５３において第２構造部４２と第３構造部４３とに跨る糸を、第２形成部１６ｂと第３形成部１８ｂとに跨る経糸１４だけとしてもよい。又は、第３拘束部１８を第３形成部１８ａだけとし、第３コーナ部５３において第２構造部４２と第３構造部４３とに跨る糸を、第３形成部１７ａと第２形成部１７ｂとに跨る緯糸１３だけとしてもよい。
　○　平板形状の繊維構造体１１の四つの外縁部には、その他の構造部を形成する形成部が繋がっていてもよい。
　○　繊維構造体１１において、繊維層は、平織り、繻子織り、又は綾織りで形成されていてもよい。
　○　繊維構造体１１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。
　○　繊維構造体１１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は、任意に選択することができる。
　○　第１構造部４１、第２構造部４２、及び第３構造部４３は矩形状であったが、これに限定されない。例えば、第１構造部４１、第２構造部４２、及び第３構造部４３は台形またはや円形等の任意の形状であってもよい。

Claims (5)

  1. 　第１構造部を形成する第１形成部と、
    　前記第１構造部と交差する第２構造部を形成する、互いに積層される複数の第２形成部と、
    　前記第１構造部及び前記第２構造部と交差する第３構造部を形成する、互いに積層される複数の第３形成部と、
    　前記第１構造部と前記第２構造部との境界部分である第１コーナ部と、
    　前記第１構造部と前記第３構造部との境界部分である第２コーナ部と、
    　前記第２構造部と前記第３構造部との境界部分である第３コーナ部と、
    　を備え、
    　前記第１形成部、前記複数の第２形成部、及び前記複数の第３形成部の各々は、互いに積層される複数の繊維層と、前記複数の繊維層を積層方向に拘束する拘束糸と、を有する多層織物によって構成され、前記複数の繊維層は、互いに平行な複数の第１の糸により形成される繊維層と、前記複数の第１の糸と直交する方向に延びる、互いに平行な第２の糸により形成される繊維層とを含み、
    　前記第１構造部と前記第２構造部とに跨る前記第１の糸が前記第１コーナ部で屈曲し、
    　前記第１構造部と前記第３構造部とに跨る前記第２の糸が前記第２コーナ部で屈曲し、
    　前記第２構造部と前記第３構造部とに跨る、前記第１の糸及び前記第２の糸のうち少なくとも一方が前記第３コーナ部で屈曲している、繊維構造体。
  2. 　前記複数の第２形成部は、前記第１形成部に繋がった１つ目の第２形成部と、前記１つ目の第２形成部に積層される２つ目の第２形成部と、を含み、
    　前記複数の第３形成部は、前記第１形成部に繋がった１つ目の第３形成部と、前記１つ目の第３形成部に積層される２つ目の第３形成部と、を含み、
    　前記第１コーナ部において前記第１形成部と前記１つ目の第２形成部とが前記第１の糸によって繋がるとともに、前記第３コーナ部において前記１つ目の第２形成部と前記２つ目の第３形成部とが前記第２の糸によって繋がっており、
    　前記第２コーナ部において前記第１形成部と前記１つ目の第３形成部とが前記第２の糸によって繋がるとともに、前記第３コーナ部において前記１つ目の第３形成部と前記２つ目の第２形成部とが前記第１の糸によって繋がっている、請求項１に記載の繊維構造体。
  3. 　前記１つ目の第２形成部及び前記１つ目の第３形成部の各々は、前記第１形成部が有する繊維層の数と同じ数の繊維層を有する、請求項２に記載の繊維構造体。
  4. 　前記１つ目の第２形成部が有する繊維層の数は、前記第１形成部が有する繊維層の数より少なく、かつ前記２つ目の第３形成部が有する繊維層の数は、前記第１形成部が有する繊維層の数よりも少なく、
    　前記１つ目の第３形成部が有する繊維層の数は、前記第１形成部が有する繊維層の数より少なく、かつ前記２つ目の第２形成部が有する繊維層の数は、前記第１形成部が有する繊維層の数より少なく、
    　前記第２構造部及び前記第３構造部の各々が有する繊維層の数は、前記第１構造部が有する繊維層の数と同じである、請求項２に記載の繊維構造体。
  5. 　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。
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