JP4677951B2 - 三次元繊維構造体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、三次元繊維構造体の製造方法に係り、詳しくは連続繊維維からなる繊維層が積層されて形成された少なくとも２軸配向となる積層繊維層で曲げ部を有する板状に形成されるとともに、前記積層繊維層の前記曲げ部以外の部分にその厚さ方向に厚さ方向糸が配列された三次元繊維構造体の製造方法に関する。

繊維強化複合材（以下、単に複合材と言う。）は軽量の構造材として広く使用されている。複合材用の強化基材として三次元織物等の三次元繊維構造体がある。三次元繊維構造体を複合材の強化材として広い用途に使用可能とするためには、単純な平板状ではなく曲げ部を有する三次元繊維構造体が必要となる。

この種の三次元繊維構造体として、多数の経糸を三次元織物の断面形状に対応した複数行、複数列に配列して経糸群を形成し、該経糸群の行間及び列間に経糸と直交する状態で第２緯糸及び第１緯糸をそれぞれ挿入する工程を繰り返して三次元織物を織成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、三次元織物の屈曲部（曲げ部）を織成する際に、屈曲状態に対応して第１緯糸を部分的に屈曲部の最内層となる行の経糸に達する手前で折り返すとともに第２緯糸の挿入行数をそれに対応して減少する織成工程を入れ、製織の進行に伴い織り上がった部分の三次元織物を順次屈曲させる。

また、三次元繊維構造体の製造方法として枠体を使用する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この方法では、複数の板状部が接続部において屈曲状態で連続する形状の三次元繊維構造体の形状に対応した形状に形成されるとともに規制部材が所定ピッチで配置された枠体上に、規制部材間に糸を折り返し状に配列した糸層を複数積層して積層糸群を形成した後、積層糸群を枠体に保持した状態で厚さ方向糸を挿入する。

ところが、特許文献１の製造方法では製造装置として三次元織機が必要となり、装置が複雑で大型になる。また、特許文献２の製造方法では特許文献１の方法に比較して装置は簡単になるが、屈曲状態で枠体上に配列された積層糸群に厚さ方向糸を挿入する作業工数が大きくなり、装置も複雑になる。

そこで、図７（ａ）に示すように、連続繊維６１からなる繊維層が積層されて形成された積層繊維層６２が、厚さ方向糸６３で結合された三次元繊維構造体６４を形成した後、その三次元繊維構造体６４を曲げて、図７（ｂ）に示すように、曲げ部を有する三次元繊維構造体を形成する場合がある。
特開平２−１９１７４２号公報 特開平９−１３７３３６号公報

ところが、三次元繊維構造体６４を構成する連続繊維６１は、一般に伸びが非常に小さいため、積層繊維層６２が厚さ方向糸６３で結合された三次元繊維構造体６４を曲げると、積層繊維層６２の外側が伸びることができない。そして、結果として、図７（ｂ）に示すように、積層繊維層６２の内側に皺６５や歪みが発生した三次元繊維構造体６４となる。この皺６５や歪みは複合材を形成した場合に強度低下、即ち物性低下の原因となるとともに、外観品質を低下させる。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、連続繊維維からなる積層繊維層が曲げ部を有する板状に形成されるとともに、積層繊維層の曲げ部以外の部分に厚さ方向糸が配列された三次元繊維構造体を曲げ部に皺や歪みの無い状態で簡単に製造することができる三次元繊維構造体の製造方法を提供することにある。

前記の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、連続繊維からなる繊維層が積層されて形成された少なくとも２軸配向となる積層繊維層で曲げ部を有する板状に形成されるとともに、前記積層繊維層の前記曲げ部以外の部分にその厚さ方向に厚さ方向糸が配列された三次元繊維構造体の製造方法である。そして、規制部材が所定ピッチで配置された治具上に、前記規制部材と係合して折り返すように連続繊維を前記規制部材間に配列して形成した繊維層を積層して少なくとも２軸配向となる積層繊維層を形成する連続繊維配列工程と、前記積層繊維層に厚さ方向糸を前記積層繊維層と直交するように挿入して平板状の一次構造体を形成する厚さ方向糸挿入工程とを備える。また、前記厚さ方向糸が挿入された平板状の一次構造体の所定位置に曲げ部を形成する曲げ工程を備え、前記連続繊維配列工程において、前記曲げ部の内側と外側の経路差に対応して、前記曲げ部となる箇所で外側に配列される連続繊維を弛ませた状態で配列する。

この発明では、連続繊維配列工程において、規制部材が所定ピッチで配置された治具上に、規制部材と係合して折り返すように連続繊維が規制部材間に配列されて形成された繊維層が積層されて、少なくとも２軸配向となる積層繊維層が形成される。この連続繊維配列工程において、形成すべき三次元繊維構造体の曲げ部の内側と外側の経路差に対応して、曲げ部となる箇所で外側に配列される連続繊維が弛んだ状態で配列される。連続繊維配列工程の後、厚さ方向糸挿入工程において、積層繊維層に厚さ方向糸が積層繊維層と直交するように挿入されて積層繊維層が厚さ方向糸により結合された平板状の一次構造体が形成される。その後、曲げ工程において、平板状の一次構造体の所定位置が曲げられて曲げ部を備えた三次元繊維構造体が形成される。積層繊維層の曲げ部の外側部分を構成する連続繊維は弛んだ状態で配列されているため、曲げ工程において弛みが解消されて曲げ部の曲率に対応して適正な張力状態で配列される。また、厚さ方向糸の挿入は、積層繊維層が平板状の状態で行われるため、容易に挿入が行われる。その結果、三次元繊維構造体を曲げ部に皺や歪みの無い状態で簡単に製造することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記連続繊維を弛ませて配列するためにスペーサを使用する。この発明では、スペーサを使用することにより、連続繊維配列工程において、曲げ部となる箇所で外側に配列される連続繊維に所望の弛みを持たせた状態で配列するのが容易になる。なお、スペーサは、曲げ工程においては必要ないため、スペーサが除去された状態で、平板状の一次構造体の曲げが行われる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記スペーサは、前記曲げ部と対応する箇所の前記繊維層間に配置される状態で複数設けられる。この発明では、スペーサを１個使用する場合に比較して、各繊維層の曲げ部における連続繊維の曲率に対応するスペーサを使用することで所望の弛みを精度良く持たせることが可能になる。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記スペーサは、前記曲げ部と対応する箇所で前記繊維層と前記治具の間に１個配置される。この発明では、スペーサが１個のため、スペーサを複数使用する場合に比較して、工数が小さく作業が容易になる。

請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記スペーサは、前記曲げ部の中心軸と平行に配列される連続繊維以外の連続繊維に弛みを持たせる位置に配置される。

曲げ部の中心軸と平行（配列角度０°）に配列される連続繊維は、一次構造体が曲げ作用を受けた場合に繊維層の面内で横に平行移動し易い。従って、配列角度０°の連続繊維で構成される繊維層間にスペーサを設けなくても、一次構造体の曲げに伴って配列角度０°の連続繊維は適正な位置に移動する。この発明では、スペーサの数を請求項３に記載の発明に比較して少なくできる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記連続繊維は、伸び率が２．４％以下である。１０％以上伸びる繊維（ナイロン、アクリル）と比較して、炭素繊維の伸び率は、一般に０．５％〜２．４％と小さく、弛みのない連続繊維を伸ばして曲げを行うことは難しい。しかし、この発明では連続繊維に炭素繊維を使用しても無理なく曲げ部を形成することができる。

本発明によれば、連続繊維維からなる積層繊維層が曲げ部を有する板状に形成されるとともに、積層繊維層の曲げ部以外の部分に厚さ方向糸が配列された三次元繊維構造体を曲げ部に皺や歪みの無い状態で簡単に製造することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、三次元繊維構造体１１は、連続繊維１２からなる繊維層が積層されて形成された少なくとも２軸配向となる積層繊維層１３が厚さ方向糸１４で結合されて構成されている。三次元繊維構造体１１は、曲げ部１５と、曲げ部１５を挟んで両側に延びる板状部１６とを備えている。厚さ方向糸１４は、積層繊維層１３の曲げ部１５以外の部分にその厚さ方向、即ち繊維層に直交するように配列されている。連続繊維１２としては、例えば、炭素繊維が使用される。

次に三次元繊維構造体１１の製造方法を説明する。
三次元繊維構造体１１は、連続繊維配列工程と、厚さ方向糸挿入工程と、曲げ工程とを備えている。

連続繊維配列工程では、図２（ａ），（ｂ）に示すように、規制部材としてのピン１７ａ，１７ｂが所定ピッチで配置された治具１８を使用する。治具１８は矩形の枠状に形成され、ピン１７ａ，１７ｂは着脱可能に立設されている。ピン１７ａのピッチは、治具１８の長手方向と直交する方向、即ち配列角度０°に配列される連続繊維１２の配列ピッチに合わせて設定され、ピン１７ｂのピッチは、治具１８の長手方向と平行に、即ち配列角度９０°に配列される連続繊維１２の配列ピッチに合わせて設定されている。この実施形態では、配列角度０°に配列される連続繊維１２は、曲げ部１５の曲率中心線と平行に配列される。

そして、図２（ｂ）に示すように、治具１８上に、ピン１７ａと係合して折り返すように連続繊維１２がピン１７ａ間に配列されて、配列角度０°の繊維層としての０度繊維層１３ａが形成される。また、図２（ａ）に示すように、ピン１７ｂと係合して折り返すように連続繊維１２がピン１７ｂ間に配列されて、配列角度９０°の繊維層としての９０度繊維層１３ｂが形成される。そして、９０度繊維層１３ｂ及び０度繊維層１３ａが交互に積層されて、２軸配向となる積層繊維層１３が形成される。連続繊維１２を配列する際に、三次元繊維構造体１１の曲げ部１５の内側と外側の経路差に対応して、曲げ部１５となる箇所で外側に配列される連続繊維１２を弛ませた状態で配列する。連続繊維１２を弛ませて配列するために、スペーサを使用する。スペーサ１９の幅及び厚さは、曲げ部１５の長さ及び曲率並びに連続繊維１２の太さ等に対応した適正な値に設定される。

図２（ａ），（ｂ）では、連続繊維１２の配列間隔が広く図示されているが、連続繊維１２は、隣接する連続繊維１２同士が接触する状態で配列される。
スペーサ１９は、図３（ａ）に示すように、曲げ部と対応する箇所の繊維層間に配置される状態で複数設けられる。この実施の形態ではスペーサ１９は、配列角度９０°に配列される連続繊維１２と直交する状態で各繊維層間に配置される。なお、図３（ａ）〜（ｃ）では０度繊維層１３ａの図示が省略されている。また、治具１８の枠内には、連続繊維１２がスペーサ１９の重さや連続繊維１２の張力で枠内に撓むのを阻止するため、スペーサ１９が配置される箇所と対応する位置に、図２（ａ），（ｂ）に鎖線で示すように、支持部材２０が配置された状態で連続繊維１２の配列が行われる。即ち、連続繊維配列工程において、曲げ部１５の内側と外側の経路差に対応して、曲げ部１５となる箇所で外側に配列される連続繊維１２を弛ませた状態で配列が行われる。

連続繊維配列工程終了後、支持部材２０が治具１８の枠内から除去され、積層繊維層１３が治具１８に保持されている状態で厚さ方向糸挿入工程が行われる。厚さ方向糸１４は、積層繊維層１３の曲げ部１５と対応する以外の部分に挿入されて、図３（ｂ）に示すように、積層繊維層１３が厚さ方向糸１４で結合された平板状の一次構造体２１が製造される。

厚さ方向糸１４の挿入は、例えば、特許文献２に開示されている方法と同様に行われる。詳述すれば、積層繊維層１３の厚さ方向に、先端に孔を備え該孔に厚さ方向糸１４を掛止した図示しない挿入針を挿入する。挿入針は厚さ方向糸１４が掛止された孔が積層繊維層１３を貫通するまで前進する。その後、挿入針はわずかに後退される。その結果、厚さ方向糸１４はＵ字状のループを形成した状態となる。

次に図示しない抜け止め糸針が前記Ｕ字状のループ内を通過し、積層繊維層１３の端部まで到達した時点で停止する。この時抜け止め糸が抜け止め糸針の先端に掛止される。そして、抜け止め糸針が引き戻され、抜け止め糸が厚さ方向糸１４のＵ字状ループ内に挿通された状態になる。その状態で挿入針が引き戻され、厚さ方向糸１４により抜け止め糸が締め付けられて積層繊維層１３が結合される。

厚さ方向糸挿入工程終了後、スペーサ１９が除去された後、曲げ工程が行われる。曲げ工程では、一次構造体２１を治具１８からピン１７ａ，１７ｂと共に取り外して、成形型にセットし、成形型を閉じることで、図３（ｃ）に示すように、曲げ部１５が加工されて、三次元繊維構造体１１が形成される。

前記のように構成された三次元繊維構造体１１は、例えば、樹脂の含浸、硬化を行って繊維強化複合材（繊維強化樹脂）として使用される。樹脂の含浸、硬化には、例えば、レジントランスファーモールディング（ＲＴＭ）法が採用される。ＲＴＭ法では、樹脂含浸用金型（成形金型）内に三次元繊維構造体１１を配置し、この樹脂含浸用金型内に熱硬化性のマトリック樹脂を注入して三次元繊維構造体１１に含浸させた後、加熱硬化させることにより、繊維強化複合材が製造される。この繊維強化複合材は、所定の形状に曲げられた枠体上に積層繊維層を形成して、厚さ方向糸で積層繊維層を結合して製造した三次元繊維構造体を強化材としたものと同等の物性を有する。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）連続繊維配列工程において、ピン１７ａ，１７ｂが所定ピッチで配置された治具１８上に、ピン１７ａ，１７ｂと係合して折り返すように連続繊維１２が１７ａ，１７ｂ間に配列されて形成された繊維層が積層されて、少なくとも２軸配向となる積層繊維層１３が形成される。この連続繊維配列工程において、形成すべき三次元繊維構造体１１の曲げ部１５の内側と外側の経路差に対応して、曲げ部１５となる箇所で外側に配列される連続繊維１２が弛んだ状態で配列される。そして、連続繊維配列工程の後、積層繊維層１３に厚さ方向糸１４が積層繊維層１３と直交するように挿入されて積層繊維層１３が厚さ方向糸１４により結合された平板状の一次構造体２１が形成される。その後、曲げ工程において、一次構造体２１の所定位置が曲げられて曲げ部１５を備えた三次元繊維構造体１１が形成される。従って、積層繊維層１３が厚さ方向糸１４で結合された平板状の一次構造体２１を曲げて曲げ部１５を有する三次元繊維構造体１１を製造しても、積層繊維層１３の厚さが薄くても、厚くても曲げ部１５に皺や歪みの無い状態で簡単に三次元繊維構造体１１を製造することができる。また、この三次元繊維構造体１１に樹脂を含浸、硬化して形成した複合材は、所定の形状に曲げられた枠体上に積層繊維層を形成して、厚さ方向糸で積層繊維層を結合して製造した三次元繊維構造体を強化材としたものと同等の物性を有する。

（２）連続繊維配列工程において、連続繊維１２を弛ませて配列するためにスペーサ１９を使用する。従って、連続繊維配列工程において、曲げ部１５となる箇所で外側に配列される連続繊維１２に所望の弛みを持たせた状態で配列するのが容易になる。

（３）スペーサ１９は、曲げ部１５と対応する箇所の繊維層間に配置される状態で複数設けられる。従って、スペーサ１９を１個使用する場合に比較して、各繊維層の曲げ部１５における連続繊維１２の曲率に対応する幅及び厚さのスペーサ１９を使用することで所望の弛みを精度良く持たせることが可能になる。

（４）積層繊維層１３は、配列角度０°の０度繊維層１３ａと、配列角度９０°の９０度繊維層１３ｂとが交互に形成され、各繊維層の間にスペーサ１９が配置される状態で連続繊維１２の配列が行われる。従って、９０度繊維層１３ｂを構成する連続繊維１２に所望の弛みを持たせた状態で配列するのが容易になる。

（５）形成すべき三次元繊維構造体１１の曲げ部１５の状態に対応してスペーサ１９を変更した場合、支持部材２０の幅を変更が必要な場合があるが、治具１８が枠状に形成されており、支持部材２０が取り外し可能なため、治具１８全体を変更せずに、支持部材２０のみを変更することで容易に対応することができる。

（６）積層繊維層１３を構成する連続繊維として炭素繊維が使用されている。炭素繊維の伸び率は、１０％以上伸びる繊維（ナイロン、アクリル）と比較して、一般に０．５％〜２．４％と小さく、弛みのない連続繊維を伸ばして曲げを行うことは難しい。しかし、この実施形態では連続繊維に炭素繊維を使用しても無理なく曲げ部１５を形成することができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 積層繊維層１３は、０度繊維層１３ａと９０度繊維層１３ｂとが交互に積層された構成に限らず、例えば、９０度繊維層１３ｂの間に０度繊維層１３ａが複数積層された構成としたり、９０度繊維層１３ｂが０度繊維層１３ａの間に複数積層された構成としたりしてもよい。０度繊維層１３ａを構成する連続繊維１２は、曲げ部１５の曲率中心線と平行に延びる状態で配列されているため、一次構造体２１を曲げ工程で曲げる際に横方向に、即ち０度繊維層１３ａ内で９０°配列繊維と直交する方向にずれ易い。従って、図４（ａ）に示すように、０度繊維層１３ａが９０度繊維層１３ｂ間に複数層存在する場合、スペーサ１９を０度繊維層１３ａ内には配置せずに、スペーサ１９を９０度繊維層１３ｂと０度繊維層１３ａとの間及び９０度繊維層１３ｂ間にのみ配置してもよい。この場合も、連続繊維配列工程及び厚さ方向糸挿入工程終了後、スペーサ１９を除去して一次構造体２１の曲げ加工を行うと、図４（ｂ）に示すように、曲げ部１５に皺や歪みの無い状態の三次元繊維構造体１１が得られる。この場合、スペーサ１９の数を前記実施形態の場合に比較して少なくできる。

○ スペーサ１９の数は複数に限らない。例えば、図５に示すように、曲げ部１５と対応する箇所の内側に１個のスペーサ１９を配置して連続繊維１２を配列してもよい。例えば、図示しない治具１８に取り付けられた支持部材２０の上に１個のスペーサ１９を配置して連続繊維１２の配列を行う。曲げ部１５の曲率や積層繊維層１３の厚さによっては、このように１個のスペーサ１９を使用しただけで、連続繊維配列工程において、９０度繊維層１３ｂを構成する連続繊維１２に必要な弛みを持たせることが可能になる。なお、図５においても０度繊維層１３ａの図示が省略されている。

○ 三次元繊維構造体１１は、０度繊維層１３ａの連続繊維１２と平行に延びる軸が曲率中心線となるように曲げられた曲げ部１５を有する構成に限らない。例えば、図６（ａ）に示すように、曲げ部２２を境に板状部１６が捩れた状態のプロペラに似た形状となる構成であってもよい。この三次元繊維構造体１１を形成する場合は、図６（ｂ）に示すように、スペーサ１９として楕円錘状の物を使用する。そして、連続繊維配列工程及び厚さ方向糸挿入工程終了後、スペーサ１９を除去した後、曲げ工程で一次構造体２１に捩り力を加えることにより、図６（ａ）に示すプロペラ状の三次元繊維構造体１１が得られる。なお、図６（ａ），（ｂ）においても０度繊維層１３ａの図示が省略されている。

○ 三次元繊維構造体１１は連続繊維１２からなる繊維層が積層されて形成された少なくとも２軸配向となる積層繊維層１３で曲げ部１５を有する板状に形成されるとともに、積層繊維層１３の曲げ部１５以外の部分にその厚さ方向に厚さ方向糸１４が配列されていればよい。従って、連続繊維１２は０°の配列と、９０°の配列との組み合わせに拘わらない。例えば、０°の配列と、９０°の配列と、９０°に配列される連続繊維１２と斜め（例えば、４５°）に交差する所謂バイアス繊維（バイアス糸）を設けた４軸配向としたり、０°の配列と、バイアス繊維との組み合わせあるいは、９０°の配列と、バイアス繊維との組み合わせにより３軸配向としたりしてもよい。

○ 連続繊維配列工程において、スペーサ１９が配置される部分と対応する内側の連続繊維１２が弛むのを防止するための支持部材２０を第１の実施形態のように治具１８と別体に構成する代わりに、治具１８と一体に形成してもよい。しかし、支持部材２０を治具１８と別体に形成することにより、曲げ部１５の位置や曲げ角度の変更により、支持部材２０の位置や幅を変更する必要がある場合、治具１８全体を交換する代わりに支持部材２０のみを交換することで簡単に対応することができる。

○ スペーサ１９として風船のように膨張、収縮可能な構成のものを使用してもよい。この場合、連続繊維配列工程において使用する場合は膨張させた状態で所定位置に配置し、厚さ方向糸挿入工程で積層繊維層１３が厚さ方向糸１４で結合された後、スペーサ１９を除去する際に、収縮状態とすることにより、連続繊維１２にダメージを与えずにスペーサ１９を容易に除去することが可能になる。

○ 連続繊維配列工程において、曲げ部１５の内側と外側の経路差に対応して、曲げ部１５となる箇所で外側に配列される連続繊維１２を弛ませた状態で配列する方法は、スペーサ１９を使用する方法に限らない。例えば、連続繊維１２を把持可能な一対のバーを、治具１８の長手方向と直交して治具１８上に配列される連続繊維１２と係合可能な作用位置と、係合不能な退避位置とに移動可能かつ昇降可能に設ける。そして、例えば、９０度繊維層１３ｂを構成する連続繊維１２が１層配列される毎に、作用位置と退避位置とに移動させて９０度繊維層１３ｂを構成する連続繊維１２に必要な弛みを持たせる。

○ 予め織成された織物を積層して積層繊維層１３を構成し、積層繊維層１３、即ち各織物を厚さ方向糸１４で結合して一次構造体２１を形成してもよい。即ち、三次元繊維構造体１１は積層された織物が厚さ方向糸１４で結合された構成であってもよい。この実施形態では、連続繊維配列工程に代えて織物を積層する織物積層工程が行われる。そして、織物積層工程において、前記曲げ部の内側と外側の経路差に対応して、前記曲げ部となる箇所で外側に配置される織物を弛ませた状態で積層する。織物としては、平織りの織物に限らず綾織りの織物でもよい。また、二重織物、三重織物、風通織物等の多層織物を積層してもよい。この場合、連続繊維１２を配列した繊維層を積層して積層繊維層１３を構成するより、積層繊維層１３の形成を短時間で行うことができる。

以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）織物が積層されて形成された積層繊維層で曲げ部を有する板状に形成されるとともに、前記積層繊維層の前記曲げ部以外の部分にその厚さ方向に厚さ方向糸が配列された三次元繊維構造体の製造方法であって、
織物を積層して積層繊維層を形成する織物積層工程と、
前記積層繊維層に厚さ方向糸を前記積層繊維層と直交するように挿入して平板状の一次構造体を形成する厚さ方向糸挿入工程と、
前記厚さ方向糸が挿入された平板状の一次構造体の所定位置に曲げ部を形成する曲げ工程とを備え、
前記織物積層工程において、前記曲げ部の内側と外側の経路差に対応して、前記曲げ部となる箇所で外側に配置される織物を弛ませた状態で積層することを特徴とする三次元繊維構造体の製造方法。

（２）請求項３、請求項５及び前記技術的思想（１）のいずれか一項に記載の発明において、前記スペーサは膨張、収縮可能に構成されている。

一実施形態の三次元繊維構造体の模式斜視図。 （ａ），（ｂ）は治具と連続繊維の配列状態を示す模式平面図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は製造手順を示す模式図。 （ａ），（ｂ）は別の実施形態の製造手順を示す模式図。 別の実施形態のスペーサの配置を示す模式図。 （ａ）は別の実施形態の三次元繊維構造体の模式斜視図、（ｂ）はスペーサと一次構造体を示す模式斜視図。 （ａ），（ｂ）は従来技術を示す模式図。

符号の説明

１１…三次元繊維構造体、１２…連続繊維、１３…積層繊維層、１３ａ…繊維層としての０度繊維層、１３ｂ…繊維層としての９０度繊維層、１４…厚さ方向糸、１５，２２…曲げ部、１７ａ，１７ｂ…規制部材としてのピン、１８…治具、１９…スペーサ、２１…一次構造体。

Claims (6)

1. 連続繊維からなる繊維層が積層されて形成された少なくとも２軸配向となる積層繊維層で曲げ部を有する板状に形成されるとともに、前記積層繊維層の前記曲げ部以外の部分にその厚さ方向に厚さ方向糸が配列された三次元繊維構造体の製造方法であって、
   規制部材が所定ピッチで配置された治具上に、前記規制部材と係合して折り返すように連続繊維を前記規制部材間に配列して形成した繊維層を積層して少なくとも２軸配向となる積層繊維層を形成する連続繊維配列工程と、
   前記積層繊維層に厚さ方向糸を前記積層繊維層と直交するように挿入して平板状の一次構造体を形成する厚さ方向糸挿入工程と、
   前記厚さ方向糸が挿入された平板状の一次構造体の所定位置に曲げ部を形成する曲げ工程とを備え、
   前記連続繊維配列工程において、前記曲げ部の内側と外側の経路差に対応して、前記曲げ部となる箇所で外側に配列される連続繊維を弛ませた状態で配列することを特徴とする三次元繊維構造体の製造方法。
2. 前記連続繊維を弛ませて配列するためにスペーサを使用する請求項１に記載の三次元繊維構造体の製造方法。
3. 前記スペーサは、前記曲げ部と対応する箇所の前記繊維層間に配置される状態で複数設けられる請求項２に記載の三次元繊維構造体の製造方法。
4. 前記スペーサは、前記曲げ部と対応する箇所で前記繊維層と前記治具の間に１個配置される請求項２に記載の三次元繊維構造体の製造方法。
5. 前記スペーサは、前記曲げ部の中心軸と平行に配列される連続繊維以外の連続繊維に弛みを持たせる位置に配置される請求項２に記載の三次元繊維構造体の製造方法。
6. 前記連続繊維は、伸び率が２．４％以下である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の三次元繊維構造体の製造方法。

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