特許ウォッチ

公開番号2025163970
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024067649
出願日2024-04-18
発明の名称繊維構造体、及び繊維強化複合材
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人
主分類D03D 1/00 20060101AFI20251023BHJP(織成)
要約【課題】単層での引抜成形において、目ずれを抑制しつつ、成形品における凹みの発生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。
【解決手段】繊維構造体10は、複数の第1交差部21と複数の第2交差部22とからなる単位構造30が、第1方向Xと第2方向Yとに繰り返されてなる。単位構造30は、第1綾組織部31と第2綾組織部32とからなる。第1綾組織部31は、第1糸11に沿って2つの第1交差部21及び1つの第2交差部22を有する2/1綾組織を構成する。第2綾組織部32は、第1糸11に沿って1つの第1交差部21及び2つの第2交差部を有する1/2綾組織を構成する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１方向に延び、互いに平行に配列された複数本の第１糸と、
前記第１方向と直交する第２方向に延び、互いに平行に配列された複数本の第２糸と、からなり、
前記第１方向及び前記第２方向の各々と直交する第３方向の一方の面である第１面と、
前記第３方向の他方の面である第２面と、
前記第１糸と前記第２糸とが前記第３方向に並び、且つ前記第１面に前記第１糸が位置するとともに前記第２面に前記第２糸が位置する複数の第１交差部と、
前記第１糸と前記第２糸とが前記第３方向に並び、且つ前記第２面に前記第１糸が位置するとともに前記第１面に前記第２糸が位置する複数の第２交差部と、を有し、
複数の前記第１交差部と複数の前記第２交差部とからなる単位構造が、前記第１方向と前記第２方向とに複数繰り返されてなり、繊維強化複合材の強化基材となる繊維構造体であって、
前記単位構造は、
前記第１糸に沿って２つの前記第１交差部及び１つの前記第２交差部を有する２／１綾組織を構成する第１綾組織部と、
前記第１糸に沿って１つの前記第１交差部及び２つの前記第２交差部を有する１／２綾組織を構成する第２綾組織部と、からなることを特徴とする繊維構造体。
続きを表示（約 280 文字）【請求項２】
複数の前記第１交差部の各々と複数の前記第２交差部の各々とは、複数本の前記第１糸と１本の前記第２糸とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の繊維構造体。
【請求項３】
前記単位構造において、前記第１綾組織部と前記第２綾組織部とが前記第１方向に並んでいることを特徴とする請求項１に記載の繊維構造体。
【請求項４】
繊維構造体にマトリックス材料を含浸させて構成される繊維強化複合材であって、前記繊維構造体は、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の繊維構造体であることを特徴とする繊維強化複合材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維構造体、及び繊維強化複合材に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、繊維強化複合材は、軽量で且つ高強度の材料として知られている。繊維強化複合材は、強化繊維で製造された繊維構造体を、樹脂等のマトリックス材料中に含浸するとともに複合化することにより製造される。
【０００３】
例えば、特許文献１で開示されている繊維強化複合材である引抜成形品は、繊維構造体である織物基材を複数有する。各織物基材は、互いに交差する経糸と緯糸からなる。引抜成形品は、織物基材を複数積層して樹脂を含浸させたものを、経糸方向に引き抜くことで成形される。織物基材においては、引抜成形の際に、織物基材積層体の最表面に配置される緯糸が金型内部への樹脂硬化物滞留を防止するため、引抜成形品に凹みが生じることを抑制している。織物基材の織組織としては２／１綾織、２／２綾織や朱子織等が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－６７５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
繊維強化複合材は、一枚の織物基材を単層の繊維構造体として使用して製造されることがある。単層の繊維構造体を織物基材として用いる場合、例えば特許文献１で開示されている繊維構造体のうち、２／１綾織や朱子織を用いたものでは、経糸の上を通る緯糸の長さが、繊維構造体の表面と裏面とにおいて異なる。つまり、繊維構造体は、表裏非対称となる。単層の繊維構造体により繊維強化複合材を製造する際、表裏非対称な繊維構造体では、成形時に、緯糸により金型内部に付着した樹脂を掻き取れない場所が生じ、金型内部への樹脂硬化物滞留が生じる虞がある。
【０００６】
特許文献１で開示されている繊維構造体のうち、２／２綾織を用いたものでは、経糸の上を通る緯糸の長さを、表面と裏面とで同一とすることが可能である。つまり、２／２綾織を用いれば、繊維構造体は、表裏対称とすることが可能である。しかし、この場合、経糸と緯糸との交絡数が、２／１綾織を用いたものと比べると、繊維構造体の表面及び裏面の各々において減少するため、繊維構造体においては、引抜成形の際に目ずれが生じる虞がある。以上より、繊維構造体においては、引抜成形の基材として単層で用いる場合であっても、目ずれを抑制しつつ、金型内部への樹脂硬化物滞留による成形品における凹みの発生を抑制することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための繊維構造体は、第１方向に延び、互いに平行に配列された複数本の第１糸と、前記第１方向と直交する第２方向に延び、互いに平行に配列された複数本の第２糸と、からなり、前記第１方向及び前記第２方向の各々と直交する第３方向の一方の面である第１面と、前記第３方向の他方の面である第２面と、前記第１糸と前記第２糸とが前記第３方向に並び、且つ前記第１面に前記第１糸が位置するとともに前記第２面に前記第２糸が位置する複数の第１交差部と、前記第１糸と前記第２糸とが前記第３方向に並び、且つ前記第２面に前記第１糸が位置するとともに前記第１面に前記第２糸が位置する複数の第２交差部と、を有し、複数の前記第１交差部と複数の前記第２交差部とからなる単位構造が、前記第１方向と前記第２方向とに複数繰り返されてなり、繊維強化複合材の強化基材となる繊維構造体であって、前記単位構造は、前記第１糸に沿って２つの前記第１交差部及び１つの前記第２交差部を有する２／１綾組織を構成する第１綾組織部と、前記第１糸に沿って１つの前記第１交差部及び２つの前記第２交差部を有する１／２綾組織を構成する第２綾組織部と、からなることを要旨とする。
【０００８】
これによれば、繊維構造体は、単位構造を最小単位とするとともに、第１方向及び第２方向の各々において単位構造が繰り返されることで形成されている。単位構造において、第１綾組織部が有する第１交差部の数は、第２綾組織部が有する第２交差部の数と等しい。このような単位構造を最小単位とする繊維構造体では、第１面において形成されている第１交差部及び第２交差部の各々の分布は、第２面においても形成される。つまり、繊維構造体は、第１面において有する第１交差部及び第２交差部の分布を、第２面においても有する。
【０００９】
また、複数の第１綾組織部は、２／１綾組織を構成するとともに、複数の第２綾組織部は、１／２綾組織を構成する。この場合、単位構造は、例えば２／２綾織、１／３綾織、３／１綾織で織られた綾組織部を有する場合と比べて、交絡数が多い。したがって、上記の繊維構造体は、第１面及び第２面において同じ構造を有しつつ、単位構造における交絡数を多くできる。つまり、繊維構造体は、引抜成形で製造される繊維強化複合材の強化基材として用いられる場合、引抜成形に伴う目ずれを抑制できる。
【００１０】
さらに、複数の第１綾組織部は、２／１綾組織を構成するため、第１綾組織部に含まれる複数本の第１糸の各々は、第２糸と第１交差部を構成している。言い換えると、繊維構造体において、第１綾組織部は、２つの第１交差部が第１方向に隣り合う部分を有する。例えば、繊維構造体を強化基材として、引抜成形により繊維強化複合材を製造する状況を考える。当該状況において、樹脂等を含浸させた単層の繊維構造体を、金型から第２方向に引き抜く際、単位構造を横断する当該部分は、第１面において、繊維構造体の引き抜きとともに、金型に付着する樹脂等を掻き取る爪部としての役割を果たす。維構造体は、第１面及び第２面の各々において、複数の爪部を有する。爪部は、第１糸が繊維構造体の外部に露出する部分であるとともに、当該露出した第１糸が、第１方向に隣り合う２本の第２糸に対して第３方向に並ぶ部分である。言い換えると、第１面の爪部は、繊維構造体のうち、第１交差部が、第１方向において２つ連続している部分によって形成されている。また、第２面の爪部は、繊維構造体のうち、第２交差部が、第１方向において２つ連続している部分によって形成されている。表裏対称であるため、繊維構造体は、第１面と第２面の各々において、爪部によって樹脂の掻き取りが可能である。この掻き取りによって金型における樹脂等の固着を抑制できるため、製造される繊維強化複合材における樹脂等の固着を原因とした凹みの発生を抑制できる。以上より、繊維構造体は、単層での引抜成形の際に、目ずれを抑制しつつ、繊維強化複合材における凹みの発生を抑制できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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