JP2003286639A - 繊維構造体とその製造方法 - Google Patents
繊維構造体とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】カットして重ね合わせるクロス材、ニット材、
ブレード材などから製造する繊維構造体の課題を克服し
て、厚物繊維基材や複雑異型断面の繊維強化基材に好適
な繊維構造体とその製造方法を提供すること。 【解決手段】所定の広がりを有する平面又は曲面領域内
で、互いに交差する少なくとも２方向に、本体繊維７を
均一テンションにて蛇行張設して所定厚に積層する。平
面又は曲面領域の周縁部における本体繊維７の折返しル
ープ部の近辺を、ステッチ糸９，１３によって締め合わ
したウェブ１ａ，１ｂを複数枚重層する。重層ウェブ１
ａ，１ｂの一部領域を重層方向に共通の第１のステッチ
糸１３によって締め合わせる。残余領域の複数枚のウェ
ブは折曲げ予定部分で下側部分を所定角度に開いた後、
上側部分を第２のステッチ糸９によって締め合わせる。
ブレード材などから製造する繊維構造体の課題を克服し
て、厚物繊維基材や複雑異型断面の繊維強化基材に好適
な繊維構造体とその製造方法を提供すること。 【解決手段】所定の広がりを有する平面又は曲面領域内
で、互いに交差する少なくとも２方向に、本体繊維７を
均一テンションにて蛇行張設して所定厚に積層する。平
面又は曲面領域の周縁部における本体繊維７の折返しル
ープ部の近辺を、ステッチ糸９，１３によって締め合わ
したウェブ１ａ，１ｂを複数枚重層する。重層ウェブ１
ａ，１ｂの一部領域を重層方向に共通の第１のステッチ
糸１３によって締め合わせる。残余領域の複数枚のウェ
ブは折曲げ予定部分で下側部分を所定角度に開いた後、
上側部分を第２のステッチ糸９によって締め合わせる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、異型複合材料の強
化基材として好適な繊維構造体とその製造方法に関す
る。
化基材として好適な繊維構造体とその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術とその課題】異型複合材料の強化基材とし
ては、三次元織物やカットして重ね合わせるクロス材、
ニット材、ブレード材などが知られている。クロス材、
ニット材、ブレード材は三次元織物に比べて低コストで
はあるが、一度平面材を作ってから最終形状に加工して
いくので、厚物になるほど、又は複雑な異型断面にな
るほど、カット及び積層工数が嵩むうえカットによる廃
材量が多くなって割高となる。積層した複数枚のウェ
ブの繊維配列が積層方向で正確に整合しておらず、か
つ、ウェブ相互間の隙間も完全には排除できないことか
ら、積層工程でミシンによりステッチ掛けする際に、ウ
ェブに皺や弛みが発生しやすい。一度に所定厚が得ら
れないので一体化時に基材のテンションが弛むため、繊
維を均一テンションで接合することが出来ない。所定
形状にカットしたウェブを積層するので、織物周縁部で
繊維端がほつれ不揃い状態で露出し、廃材の原因になっ
たり寸法精度が低下する。米国特許第５８０９８０５
号には均一張設下で多方向の繊維をニット又はステッチ
した基材やその製法などが述べられているが、複数層を
個々にステッチ糸で接合することは出来ず、Ｉ型、Ｔ
型、π型、キ型などの異型断面を繊維を張設したままで
最終形状まで製造することは不可能である。特許第２
５９１８１４号では糸条案内管を使った構造材を三次元
織物としているが、面内糸とフランジ部の糸とで繊維の
連続性がなく、またこのような繊維の連続性のある特許
第２６８５０５８号は繊維配列の自由度が低く、０°、
９０°の配列のみで、±４５°配列など第３の方向糸の
配列ができない。以上のような課題がある。
ては、三次元織物やカットして重ね合わせるクロス材、
ニット材、ブレード材などが知られている。クロス材、
ニット材、ブレード材は三次元織物に比べて低コストで
はあるが、一度平面材を作ってから最終形状に加工して
いくので、厚物になるほど、又は複雑な異型断面にな
るほど、カット及び積層工数が嵩むうえカットによる廃
材量が多くなって割高となる。積層した複数枚のウェ
ブの繊維配列が積層方向で正確に整合しておらず、か
つ、ウェブ相互間の隙間も完全には排除できないことか
ら、積層工程でミシンによりステッチ掛けする際に、ウ
ェブに皺や弛みが発生しやすい。一度に所定厚が得ら
れないので一体化時に基材のテンションが弛むため、繊
維を均一テンションで接合することが出来ない。所定
形状にカットしたウェブを積層するので、織物周縁部で
繊維端がほつれ不揃い状態で露出し、廃材の原因になっ
たり寸法精度が低下する。米国特許第５８０９８０５
号には均一張設下で多方向の繊維をニット又はステッチ
した基材やその製法などが述べられているが、複数層を
個々にステッチ糸で接合することは出来ず、Ｉ型、Ｔ
型、π型、キ型などの異型断面を繊維を張設したままで
最終形状まで製造することは不可能である。特許第２
５９１８１４号では糸条案内管を使った構造材を三次元
織物としているが、面内糸とフランジ部の糸とで繊維の
連続性がなく、またこのような繊維の連続性のある特許
第２６８５０５８号は繊維配列の自由度が低く、０°、
９０°の配列のみで、±４５°配列など第３の方向糸の
配列ができない。以上のような課題がある。
【０００３】本発明は、前述した課題を克服して、厚物
繊維基材や複雑異型断面の繊維基材に好適な繊維構造体
とその製造方法を提供することを目的とする。
繊維基材や複雑異型断面の繊維基材に好適な繊維構造体
とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る繊維構造体
は、所定の広がりを有する平面又は曲面領域内で、互い
に交差する少なくとも２方向に、本体繊維を均一テンシ
ョンにて蛇行張設して所定厚に積層し、かつ、前記平面
又は曲面領域の周縁部における前記本体繊維の折返しル
ープ部付近を、前記本体繊維の積層方向に貫通蛇行した
ステッチ糸によって締め合わしたウェブを複数枚重層し
て成り、この重層ウェブの一部領域が重層方向に共通の
第１のステッチ糸によって締め合わされると共に、残余
領域の複数枚のウェブが所定角度に開かれ、この開かれ
たウェブが第２のステッチ糸によって締め合わされてい
ることを特徴とする。
は、所定の広がりを有する平面又は曲面領域内で、互い
に交差する少なくとも２方向に、本体繊維を均一テンシ
ョンにて蛇行張設して所定厚に積層し、かつ、前記平面
又は曲面領域の周縁部における前記本体繊維の折返しル
ープ部付近を、前記本体繊維の積層方向に貫通蛇行した
ステッチ糸によって締め合わしたウェブを複数枚重層し
て成り、この重層ウェブの一部領域が重層方向に共通の
第１のステッチ糸によって締め合わされると共に、残余
領域の複数枚のウェブが所定角度に開かれ、この開かれ
たウェブが第２のステッチ糸によって締め合わされてい
ることを特徴とする。
【０００５】ステッチされる複数層はそれぞれが均一テ
ンション下にあり、ステッチが完了するまでは張設され
たままであるから、すべての繊維が弛むことがない。こ
の均一テンション化で複数層のステッチが行われるた
め、基材として均質な強度の高いものが得られる。また
繊維から直接三次元最終形状が得られるため生産性が高
く、歩留まりの高い繊維構造体が得られる。
ンション下にあり、ステッチが完了するまでは張設され
たままであるから、すべての繊維が弛むことがない。こ
の均一テンション化で複数層のステッチが行われるた
め、基材として均質な強度の高いものが得られる。また
繊維から直接三次元最終形状が得られるため生産性が高
く、歩留まりの高い繊維構造体が得られる。
【０００６】前記繊維構造体は、その大きさに応じて、
周縁部より内側領域で、第１及び／又は第２のステッチ
糸を積層方向に適宜貫通させて積層方向の一体性を担保
する。ステッチ糸の貫通形態としては、チェーンステッ
チ、ロックステッチ、本縫いなど、各種のステッチ組織
が採用可能である。
周縁部より内側領域で、第１及び／又は第２のステッチ
糸を積層方向に適宜貫通させて積層方向の一体性を担保
する。ステッチ糸の貫通形態としては、チェーンステッ
チ、ロックステッチ、本縫いなど、各種のステッチ組織
が採用可能である。
【０００７】本発明の繊維構造体は、所定の広がりを有
する平面又は曲面領域の周縁部に沿って、第１のテンプ
レートで支持された第１のピンと、第２のテンプレート
で支持された第２のピンを交互に立設配置し、前記平面
又は曲面領域内で、互いに交差する少なくとも２方向
に、本体繊維を前記第１のピンに係止して蛇行張設する
ことにより所定厚に積層して第１のウェブを形成する工
程、前記第１のウェブの折曲げ予定部分の少なくとも周
縁部における前記本体繊維の折返しループ部の近辺を、
前記繊維の積層方向に貫通蛇行した第２のステッチ糸に
よって接合する工程、前記第１のウェブに一部又は全部
が重なるように、かつ、蛇行張設パターンを前記第１の
ウェブの本体繊維の蛇行張設パターンと積層方向に整合
させて、本体繊維を前記第２のピンに係止して蛇行張設
することにより所定厚に積層して第２のウェブを形成す
る工程、前記第１のウェブの非折曲げ予定部分と、当該
非折曲げ予定部分と重なる第２のウェブとを、両ウェブ
の少なくとも周縁部における前記本体繊維の折返しルー
プ部の近辺を、前記繊維の積層方向に貫通蛇行した第１
のステッチ糸によって接合して一体化する工程、前記第
１のテンプレートを第１のウェブから離間させて前記第
１のピンを前記第１のウェブから引抜いた後、前記第１
のウェブの折曲げ予定部分を前記第２のウェブから離間
する方向に折曲げる工程、前記第１のウェブの折曲げ予
定部分と対向する第２のウェブの少なくとも周縁部にお
ける前記本体繊維の折返しループ部の近辺を、前記繊維
の積層方向に貫通蛇行した第２のステッチ糸によって接
合する工程、及び前記第２のテンプレートを第２のウェ
ブから離間させて前記第２のピンを前記第２のウェブか
ら引抜く工程によって製造することができる。
する平面又は曲面領域の周縁部に沿って、第１のテンプ
レートで支持された第１のピンと、第２のテンプレート
で支持された第２のピンを交互に立設配置し、前記平面
又は曲面領域内で、互いに交差する少なくとも２方向
に、本体繊維を前記第１のピンに係止して蛇行張設する
ことにより所定厚に積層して第１のウェブを形成する工
程、前記第１のウェブの折曲げ予定部分の少なくとも周
縁部における前記本体繊維の折返しループ部の近辺を、
前記繊維の積層方向に貫通蛇行した第２のステッチ糸に
よって接合する工程、前記第１のウェブに一部又は全部
が重なるように、かつ、蛇行張設パターンを前記第１の
ウェブの本体繊維の蛇行張設パターンと積層方向に整合
させて、本体繊維を前記第２のピンに係止して蛇行張設
することにより所定厚に積層して第２のウェブを形成す
る工程、前記第１のウェブの非折曲げ予定部分と、当該
非折曲げ予定部分と重なる第２のウェブとを、両ウェブ
の少なくとも周縁部における前記本体繊維の折返しルー
プ部の近辺を、前記繊維の積層方向に貫通蛇行した第１
のステッチ糸によって接合して一体化する工程、前記第
１のテンプレートを第１のウェブから離間させて前記第
１のピンを前記第１のウェブから引抜いた後、前記第１
のウェブの折曲げ予定部分を前記第２のウェブから離間
する方向に折曲げる工程、前記第１のウェブの折曲げ予
定部分と対向する第２のウェブの少なくとも周縁部にお
ける前記本体繊維の折返しループ部の近辺を、前記繊維
の積層方向に貫通蛇行した第２のステッチ糸によって接
合する工程、及び前記第２のテンプレートを第２のウェ
ブから離間させて前記第２のピンを前記第２のウェブか
ら引抜く工程によって製造することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図１は本発明の典型的な一実
施形態に係るＨ型異型断面の繊維構造体１の断面図であ
って、この繊維構造体１は第１のウェブ１ａと第２のウ
ェブ１ｂを合体させて構成されている。本発明はこのよ
うな典型的な実施形態の他に、図２（Ａ）の二層Ｔ型、
同図（Ｂ）の三層変形Ｈ型のように、多様な異型断面の
繊維構造体１も含むものである。
図面を参照して説明する。図１は本発明の典型的な一実
施形態に係るＨ型異型断面の繊維構造体１の断面図であ
って、この繊維構造体１は第１のウェブ１ａと第２のウ
ェブ１ｂを合体させて構成されている。本発明はこのよ
うな典型的な実施形態の他に、図２（Ａ）の二層Ｔ型、
同図（Ｂ）の三層変形Ｈ型のように、多様な異型断面の
繊維構造体１も含むものである。
【０００９】従来、図１及び図２に示すような異型断面
の繊維構造体１は、複雑高価な製造設備により多工程で
製造される三次元織物か、カットして重ね合わせるクロ
ス材、ニット材、ブレード材などでしか実現することが
できなかったが、本発明は製造方法を工夫して簡略化し
画期的な低コスト化を実現した。
の繊維構造体１は、複雑高価な製造設備により多工程で
製造される三次元織物か、カットして重ね合わせるクロ
ス材、ニット材、ブレード材などでしか実現することが
できなかったが、本発明は製造方法を工夫して簡略化し
画期的な低コスト化を実現した。
【００１０】図１の繊維構造体１をその製造方法と関連
させて以下説明する。図１の繊維構造体１の製造には、
図３の治具２を使用する。この治具は、長方形の繊維構
造体を作るためのものであって、長方形領域の周縁部に
沿って櫛歯状の側縁を備えた長辺と短辺のテンプレート
３，４を備える。長短辺各テンプレート３，４は、図４
のように上下二段の独立のテンプレート３ａ，３ｂ，４
ａ，４ｂで構成され、上下のテンプレートの櫛歯が交互
に露出している。下段の長短辺テンプレート３ａ，４ａ
（第１のテンプレート）と、上段の長短辺テンプレート
３ｂ，４ｂ（第２のテンプレート）は、それぞれ独立の
昇降機構に連結され、独立的に昇降駆動されるようにな
っている。夫々の櫛歯の先端上面には、１本のピン（第
１のテンプレートの第１のピン５と、第２のテンプレー
トの第２のピン６）が立設されている。この第１及び第
２のピン５，６は、繊維構造体１を構成する本体繊維７
を蛇行積層する際の折返し用係止部材となるものであ
る。
させて以下説明する。図１の繊維構造体１の製造には、
図３の治具２を使用する。この治具は、長方形の繊維構
造体を作るためのものであって、長方形領域の周縁部に
沿って櫛歯状の側縁を備えた長辺と短辺のテンプレート
３，４を備える。長短辺各テンプレート３，４は、図４
のように上下二段の独立のテンプレート３ａ，３ｂ，４
ａ，４ｂで構成され、上下のテンプレートの櫛歯が交互
に露出している。下段の長短辺テンプレート３ａ，４ａ
（第１のテンプレート）と、上段の長短辺テンプレート
３ｂ，４ｂ（第２のテンプレート）は、それぞれ独立の
昇降機構に連結され、独立的に昇降駆動されるようにな
っている。夫々の櫛歯の先端上面には、１本のピン（第
１のテンプレートの第１のピン５と、第２のテンプレー
トの第２のピン６）が立設されている。この第１及び第
２のピン５，６は、繊維構造体１を構成する本体繊維７
を蛇行積層する際の折返し用係止部材となるものであ
る。
【００１１】本体繊維７の蛇行積層は、白丸で示す第１
のピン５と黒丸で示す第２のピン６で別々に行う。すな
わち、図５に示すように白丸で示す第１のピン５だけを
使用して本体繊維７を蛇行積層させて第１のウェブ１ａ
を形成し、その後、図示しないが、黒丸で示す第２のピ
ン６だけを使用して本体繊維７を蛇行積層させて第２の
ウェブ１ｂを形成する。図５では本体繊維７の始端を例
えば第１のピン５ａに係止し、この第１のピン５ａから
長手方向（０°方向）に本体繊維を張設し、反対側の第
１のピン５で折返す様子を示している。このような本体
繊維７の往復蛇行張設を複数回繰返して、本体繊維７の
１本分の厚さを有する二次元配列０°面を形成する。そ
の後、当該本体繊維７を連続して引廻して、図５中Ａ部
及びＢ部に示すように、例えば±４５°で、二次元配列
０°面の本体繊維７と交差するようにその上層側で本体
繊維７の配列を行い、二次元配列の±４５°面を形成す
る。そして、二次元配列０°面→二次元配列の＋４５°
面→二次元配列の−４５°面の繊維配列を所定回数繰返
すことによって、所定厚の第１のウェブ１ａを構成す
る。二次元配列０°面と二次元配列の±４５°面の本体
繊維７は、連続させてもよいし、各面で連続しない別々
の本体繊維７としてもよい。また、本体繊維の折返しル
ープ部は図示例においてピンに掛けることとなっている
が、別途用意された櫛状のロッドを介して折返してもよ
い。なお、本体繊維は０°と±４５°の３方向で蛇行張
設する他、繊維構造体１の用途に応じて、２方向で蛇行
張設してもよいし、９０°方向を含み３方向以上で蛇行
張設してもよい。
のピン５と黒丸で示す第２のピン６で別々に行う。すな
わち、図５に示すように白丸で示す第１のピン５だけを
使用して本体繊維７を蛇行積層させて第１のウェブ１ａ
を形成し、その後、図示しないが、黒丸で示す第２のピ
ン６だけを使用して本体繊維７を蛇行積層させて第２の
ウェブ１ｂを形成する。図５では本体繊維７の始端を例
えば第１のピン５ａに係止し、この第１のピン５ａから
長手方向（０°方向）に本体繊維を張設し、反対側の第
１のピン５で折返す様子を示している。このような本体
繊維７の往復蛇行張設を複数回繰返して、本体繊維７の
１本分の厚さを有する二次元配列０°面を形成する。そ
の後、当該本体繊維７を連続して引廻して、図５中Ａ部
及びＢ部に示すように、例えば±４５°で、二次元配列
０°面の本体繊維７と交差するようにその上層側で本体
繊維７の配列を行い、二次元配列の±４５°面を形成す
る。そして、二次元配列０°面→二次元配列の＋４５°
面→二次元配列の−４５°面の繊維配列を所定回数繰返
すことによって、所定厚の第１のウェブ１ａを構成す
る。二次元配列０°面と二次元配列の±４５°面の本体
繊維７は、連続させてもよいし、各面で連続しない別々
の本体繊維７としてもよい。また、本体繊維の折返しル
ープ部は図示例においてピンに掛けることとなっている
が、別途用意された櫛状のロッドを介して折返してもよ
い。なお、本体繊維は０°と±４５°の３方向で蛇行張
設する他、繊維構造体１の用途に応じて、２方向で蛇行
張設してもよいし、９０°方向を含み３方向以上で蛇行
張設してもよい。
【００１２】本体繊維７の往復蛇行張設積層により所定
厚の第１のウェブ１ａが出来たら、同ウェブ１ａ周縁部
を第１のピン５に差した状態で、図６のように第１のウ
ェブ１ａの左右両側の折曲げ予定部分８の周縁部に、第
２のステッチ糸９のミシン掛けをする。ウェブ１ａの大
きさに応じて、周縁部より内側領域でも第２のステッチ
糸９を適宜積層方向に貫通させ、第１のウェブ１ａの積
層方向での一体性を確保する。
厚の第１のウェブ１ａが出来たら、同ウェブ１ａ周縁部
を第１のピン５に差した状態で、図６のように第１のウ
ェブ１ａの左右両側の折曲げ予定部分８の周縁部に、第
２のステッチ糸９のミシン掛けをする。ウェブ１ａの大
きさに応じて、周縁部より内側領域でも第２のステッチ
糸９を適宜積層方向に貫通させ、第１のウェブ１ａの積
層方向での一体性を確保する。
【００１３】次に、図６（Ａ）で一点鎖線にて示すよう
に、第１のウェブ１ａを第１のピン５に差した状態のま
ま、第１のウェブ１ａの上に第２のウェブ１ｂを形成す
る。この第２のウェブ１ｂの形成は、第２のピン１ｂの
みを使用して第１のウェブ１ａと同様に行う。その後、
図６（Ｂ）に示すように、下側第１のウェブ１ａの非折
曲げ予定部分１１と、当該非折曲げ予定部分１１と重な
る上側第２ウェブ１ｂの非折曲げ予定部分１２とを、本
体繊維７の積層方向に貫通蛇行した第１のステッチ糸１
３によって接合して一体化する。
に、第１のウェブ１ａを第１のピン５に差した状態のま
ま、第１のウェブ１ａの上に第２のウェブ１ｂを形成す
る。この第２のウェブ１ｂの形成は、第２のピン１ｂの
みを使用して第１のウェブ１ａと同様に行う。その後、
図６（Ｂ）に示すように、下側第１のウェブ１ａの非折
曲げ予定部分１１と、当該非折曲げ予定部分１１と重な
る上側第２ウェブ１ｂの非折曲げ予定部分１２とを、本
体繊維７の積層方向に貫通蛇行した第１のステッチ糸１
３によって接合して一体化する。
【００１４】次に、第１のテンプレート３ａ，４ａを図
６（Ｃ）のように下降させて第１のピン５を第１のウェ
ブ１ａから引抜き、折曲げ予定部分８を下側に折曲げ
る。そして、この折曲げにより出来た第２のウェブ１ｂ
との間の隙間を利用して第２のウェブ１ｂの両側の未ス
テッチ部分に第２のステッチ糸９のステッチ掛けを行
う。その後、第１及び第２のウェブ１ａ，１ｂの両側部
分を直角に曲げて図１のようなＨ型断面の繊維構造体を
形成する。
６（Ｃ）のように下降させて第１のピン５を第１のウェ
ブ１ａから引抜き、折曲げ予定部分８を下側に折曲げ
る。そして、この折曲げにより出来た第２のウェブ１ｂ
との間の隙間を利用して第２のウェブ１ｂの両側の未ス
テッチ部分に第２のステッチ糸９のステッチ掛けを行
う。その後、第１及び第２のウェブ１ａ，１ｂの両側部
分を直角に曲げて図１のようなＨ型断面の繊維構造体を
形成する。
【００１５】以上、本発明の一実施形態につき説明した
が、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の
変形が可能であり、例えば前記実施形態では第１のテン
プレート３ａ，４ａと第２のテンプレート３ｂ，４ｂを
使用して２層のウェブ１ａ，１ｂを形成したが、２以上
のテンプレートを使用して多層のウェブを形成すること
も可能であり、例えば図２（Ｂ）のように、より複雑で
多様な断面形状の繊維構造体を形成することも可能であ
る。また、前記実施形態では平面領域内で矩形のウェブ
を形成したが、平面内の所定巾の弧状領域に弧状のウェ
ブを形成することもできるし、また円筒面領域に筒状の
ウェブを形成することもできる。さらに、図７（Ａ）〜
（Ｃ）のような曲面治具２０，２１，２２を使用して該
治具上の曲面領域内で本体繊維７を蛇行張設することも
可能であり、例えば図７（Ｂ）の曲面治具２１の上に本
体繊維７によりウェブを形成し、図７（Ｄ）のような異
型繊維構造体２３を形成することも可能である。この異
型繊維構造体２３は、例えば図８のような治具３０とピ
ン付きテンプレート３１，３２により製造可能である。
治具３０にはステッチ糸をミシン掛けできるように必要
に応じて長孔３３を形成しておく。また、前記実施形態
では平面又は曲面領域の内側にピンを配設していない
が、周囲に多数のピンが所定間隔で配設され、所定の広
がりを有する平面又は曲面領域を構成する板状治具を使
用し、この治具の本体繊維張設領域内に、繊維ガイド用
ピンを設置して繊維の配列性を高めるようにしてもよ
い。また、本発明の繊維構造体１の製造方法として、前
記実施形態では２つのテンプレートを使用したが、共通
のテンプレートに第１及び第２のピンを交互に立設して
第１のウェブ１ａを折り曲げる際に当該ウェブ１ａの折
返しループ部を断裂させるようにしてもよい。このよう
な折返しループ部の断裂は、第１のウェブ１ａの折返し
予定部分を強い力で強制的に折り曲げたり、あるいは折
返しループ部を外側から適当な工具で研削加工すること
で実現される。なお、この研削加工を容易にするために
は、第１のピン５を第２のピン６よりも若干外側配置と
しておくとよい。また、前記実施形態に関する図では一
枚のウェブの厚みを一定であるように示したが、ウェブ
の厚みは部分的又は連続的に変化させてもよく、このよ
うな厚みの変化は本体繊維の蛇行張設量の増減により簡
単に実現化可能である。また、使用繊維は有機繊維、ガ
ラス、炭素、セラミックスなどの無機繊維、あるいは金
属繊維など、あらゆる種類の繊維を使用可能である。
が、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の
変形が可能であり、例えば前記実施形態では第１のテン
プレート３ａ，４ａと第２のテンプレート３ｂ，４ｂを
使用して２層のウェブ１ａ，１ｂを形成したが、２以上
のテンプレートを使用して多層のウェブを形成すること
も可能であり、例えば図２（Ｂ）のように、より複雑で
多様な断面形状の繊維構造体を形成することも可能であ
る。また、前記実施形態では平面領域内で矩形のウェブ
を形成したが、平面内の所定巾の弧状領域に弧状のウェ
ブを形成することもできるし、また円筒面領域に筒状の
ウェブを形成することもできる。さらに、図７（Ａ）〜
（Ｃ）のような曲面治具２０，２１，２２を使用して該
治具上の曲面領域内で本体繊維７を蛇行張設することも
可能であり、例えば図７（Ｂ）の曲面治具２１の上に本
体繊維７によりウェブを形成し、図７（Ｄ）のような異
型繊維構造体２３を形成することも可能である。この異
型繊維構造体２３は、例えば図８のような治具３０とピ
ン付きテンプレート３１，３２により製造可能である。
治具３０にはステッチ糸をミシン掛けできるように必要
に応じて長孔３３を形成しておく。また、前記実施形態
では平面又は曲面領域の内側にピンを配設していない
が、周囲に多数のピンが所定間隔で配設され、所定の広
がりを有する平面又は曲面領域を構成する板状治具を使
用し、この治具の本体繊維張設領域内に、繊維ガイド用
ピンを設置して繊維の配列性を高めるようにしてもよ
い。また、本発明の繊維構造体１の製造方法として、前
記実施形態では２つのテンプレートを使用したが、共通
のテンプレートに第１及び第２のピンを交互に立設して
第１のウェブ１ａを折り曲げる際に当該ウェブ１ａの折
返しループ部を断裂させるようにしてもよい。このよう
な折返しループ部の断裂は、第１のウェブ１ａの折返し
予定部分を強い力で強制的に折り曲げたり、あるいは折
返しループ部を外側から適当な工具で研削加工すること
で実現される。なお、この研削加工を容易にするために
は、第１のピン５を第２のピン６よりも若干外側配置と
しておくとよい。また、前記実施形態に関する図では一
枚のウェブの厚みを一定であるように示したが、ウェブ
の厚みは部分的又は連続的に変化させてもよく、このよ
うな厚みの変化は本体繊維の蛇行張設量の増減により簡
単に実現化可能である。また、使用繊維は有機繊維、ガ
ラス、炭素、セラミックスなどの無機繊維、あるいは金
属繊維など、あらゆる種類の繊維を使用可能である。
【００１６】
【発明の効果】本発明の繊維構造体は、所定の広がりを
有する平面又は曲面領域内で、互いに交差する少なくと
も２方向に、本体繊維を最終形状に合わせて蛇行張設し
て所定厚に積層したから、厚物で複雑断面の繊維構造体
でも廃材量ゼロで生産性が高く容易低コストに形成可能
である。また積層した複数層のウェブの繊維配列が積層
方向で正確に整合してウェブ相互間にまったく隙間が生
じず、複数層の屈曲部についても均一テンションで張設
されたままステッチ糸にて接合されるので、ウェブに皺
や弛みが発生せず均質寸法精度が向上する。従来のクロ
ス材、ブレード材、ニット材では、複層にする工程で繊
維の直線性が失われていた。
有する平面又は曲面領域内で、互いに交差する少なくと
も２方向に、本体繊維を最終形状に合わせて蛇行張設し
て所定厚に積層したから、厚物で複雑断面の繊維構造体
でも廃材量ゼロで生産性が高く容易低コストに形成可能
である。また積層した複数層のウェブの繊維配列が積層
方向で正確に整合してウェブ相互間にまったく隙間が生
じず、複数層の屈曲部についても均一テンションで張設
されたままステッチ糸にて接合されるので、ウェブに皺
や弛みが発生せず均質寸法精度が向上する。従来のクロ
ス材、ブレード材、ニット材では、複層にする工程で繊
維の直線性が失われていた。
【図１】本発明の一実施形態に係る繊維構造体の断面
図。
図。
【図２】（Ａ）と（Ｂ）は本発明の変形実施形態に係る
繊維構造体の断面図。
繊維構造体の断面図。
【図３】本発明の繊維構造体の製造に使用する治具テン
プレートの斜視図。
プレートの斜視図。
【図４】治具テンプレートの部分拡大斜視図。
【図５】本体繊維の往復蛇行張設状態を示す平面図。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の繊維構造体の製造工
程を示す繊維構造体の断面図。
程を示す繊維構造体の断面図。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の変形例の繊維構造体
の製造に使用する曲面治具の斜視図、（Ｄ）は変形例の
繊維構造体の斜視図。
の製造に使用する曲面治具の斜視図、（Ｄ）は変形例の
繊維構造体の斜視図。
【図８】図７（Ｄ）の繊維構造体の製造に使用する治具
の斜視図。
の斜視図。
１ 繊維構造体
１ａ 第１のウェブ
１ｂ 第２のウェブ
２ 治具
３ａ，４ａ 第１のテンプレート
３ｂ，４ｂ 第２のテンプレート
５ 第１のピン
６ 第２のピン
７ 本体繊維
８ 折曲げ予定部分
９，１３ ステッチ糸
１１ 非折曲げ予定部分
１２ 非折曲げ予定部分
１３ 第１のステッチ糸
２０，２１，２２ 曲面治具
２３ 異型繊維構造体
３０ 治具
３１，３２ テンプレート
３３ 長孔
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 田那村 武司
滋賀県八日市市上乃町２−７−502
(72)発明者 橋本 宏一
滋賀県神崎郡能登川町長勝寺278−３
Ｆターム(参考） 4L047 BA06 CA02 CA05 CA15 CC13
Claims (10)
- 【請求項１】所定の広がりを有する平面又は曲面領域内
で、互いに交差する少なくとも２方向に、本体繊維を蛇
行張設して所定厚に積層し、かつ、前記平面又は曲面領
域の周縁部における前記本体繊維の折返しループ部の近
辺を、前記本体繊維の積層方向に貫通蛇行したステッチ
糸によって締め合わしたウェブを複数枚重層して成り、
この重層ウェブの一部領域が重層方向に共通の第１のス
テッチ糸によって締め合わされると共に、残余領域の複
数枚のウェブが所定角度に開かれ、この開かれたウェブ
が第２のステッチ糸によって締め合わされていることを
特徴とする繊維構造体。 - 【請求項２】繊維構造体の周縁部より内側領域で、第１
及び／又は第２のステッチ糸を積層方向に貫通させたこ
とを特徴とする請求項１記載の繊維構造体。 - 【請求項３】本体繊維の蛇行張設量を部分的又は連続的
に変化させることにより本体繊維の積層厚さを部分的又
は連続的に異ならせたことを特徴とする請求項１記載の
繊維構造体。 - 【請求項４】所定の広がりを有する平面領域が、所定巾
で連続した環状領域又は弧状領域であることを特徴とす
る請求項１記載の繊維構造体。 - 【請求項５】所定の広がりを有する曲面領域が、円筒面
領域であることを特徴とする請求項１記載の繊維構造
体。 - 【請求項６】ステッチ糸によってそれぞれ接合される本
体繊維積層部が、本体繊維の折り返しループ部に沿って
存在することを特徴とする請求項1記載の繊維構造体。 - 【請求項７】所定の広がりを有する平面又は曲面領域の
周縁部に沿って、第１のテンプレートで支持された第１
のピンと、第２のテンプレートで支持された第２のピン
を交互に立設配置し、 前記平面又は曲面領域内で、互いに交差する少なくとも
２方向に、本体繊維を前記第１のピンに係止して蛇行張
設することにより所定厚に積層して第１のウェブを形成
する工程、 前記第１のウェブの折曲げ予定部分の少なくとも周縁部
における前記本体繊維の折返しループ部の近辺を、前記
繊維の積層方向に貫通蛇行した第２のステッチ糸によっ
て接合する工程、 前記第１のウェブに一部又は全部が重なるように、か
つ、蛇行張設パターンを前記第１のウェブの本体繊維の
蛇行張設パターンと積層方向に整合させて、本体繊維を
前記第２のピンに係止して蛇行張設することにより所定
厚に積層して第２のウェブを形成する工程、 前記第１のウェブの非折曲げ予定部分と、当該非折曲げ
予定部分と重なる第２のウェブとを、両ウェブの少なく
とも周縁部における前記本体繊維の折返しループ部の近
辺を、前記本体繊維の積層方向に貫通蛇行した第１のス
テッチ糸によって接合して一体化する工程、 前記第１のテンプレートを第１のウェブから離間させて
前記第１のピンを前記第１のウェブから引抜いた後、前
記第１のウェブの折曲げ予定部分を前記第２のウェブか
ら離間する方向に折曲げる工程、 前記第１のウェブの折曲げ予定部分と対向する第２のウ
ェブの少なくとも周縁部における前記本体繊維の折返し
ループ部の近辺を、前記繊維の積層方向に貫通蛇行した
第２のステッチ糸によって接合する工程、及び前記第２
のテンプレートを第２のウェブから離間させて前記第２
のピンを前記第２のウェブから引抜く工程を有すること
を特徴とする繊維構造体の製造方法。 - 【請求項８】所定の広がりを有する平面又は曲面領域の
周縁部に沿って、共通のテンプレートで支持された第１
のピンと第２のピンを交互に立設配置し、 前記平面又は曲面領域内で、互いに交差する少なくとも
２方向に、本体繊維を前記第１のピンに係止して蛇行張
設することにより所定厚に積層して第１のウェブを形成
する工程、 前記第１のウェブの折曲げ予定部分の少なくとも周縁部
における前記本体繊維の折返しループ部の近辺を、前記
繊維の積層方向に貫通蛇行した第２のステッチ糸によっ
て接合する工程、 前記第１のウェブに一部又は全部が重なるように、か
つ、蛇行張設パターンを前記第１のウェブの本体繊維の
蛇行張設パターンと積層方向に整合させて、本体繊維を
前記第２のピンに係止して蛇行張設することにより所定
厚に積層して第２のウェブを形成する工程、 前記第１のウェブの非折曲げ予定部分と、当該非折曲げ
予定部分と重なる第２のウェブとを、両ウェブの少なく
とも周縁部における前記本体繊維の折返しループ部の近
辺を、前記繊維の積層方向に貫通蛇行した第１のステッ
チ糸によって接合して一体化する工程、 前記第１のウェブの折曲げ予定部分を、その周縁部の折
返しループ部を断裂させて前記第２のウェブから離間す
る方向に折曲げる工程、 前記第１のウェブの折曲げ予定部分と対向する第２のウ
ェブの少なくとも周縁部における前記本体繊維の折返し
ループ部の近辺を、前記繊維の積層方向に貫通蛇行した
第２のステッチ糸によって接合する工程、及び前記第２
のテンプレートを第２のウェブから離間させて前記第２
のピンを前記第２のウェブから引抜く工程を有すること
を特徴とする繊維構造体の製造方法。 - 【請求項９】所定の広がりの平面又は曲面領域を有する
板状治具に該治具の厚さ方向に貫通した長孔を形成し、
該治具上で蛇行張設して所定厚に積層した本体繊維を、
前記長孔を貫通するステッチ糸で厚さ方向に締め合わせ
ることを特徴とする請求項７記載の繊維構造体の製造方
法。 - 【請求項１０】所定の広がりを有する平面又は曲面領域
を構成する板状治具の本体繊維張設領域内に、繊維の配
列性を高めるための繊維ガイド用ピンを設置したことを
特徴とする請求項７記載の繊維構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002086005A JP3953347B2 (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 繊維構造体とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002086005A JP3953347B2 (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 繊維構造体とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003286639A true JP2003286639A (ja) | 2003-10-10 |
| JP3953347B2 JP3953347B2 (ja) | 2007-08-08 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002086005A Expired - Fee Related JP3953347B2 (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 繊維構造体とその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3953347B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007283586A (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-01 | Toyota Industries Corp | 繊維強化複合材の製造方法 |
| JP2007291582A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Toyota Industries Corp | 三次元繊維構造体及び複合材並びに三次元繊維構造体の製造方法 |
| JP2007297753A (ja) * | 2006-04-03 | 2007-11-15 | Toyota Industries Corp | 三次元繊維構造体の製造方法 |
| JP4874335B2 (ja) * | 2005-07-22 | 2012-02-15 | エアバス オペレーションズ ゲーエムベーハー | Ｔｆｐプロセスによって所望表面形状を有する繊維構造プレフォームを製造する為の装置 |
-
2002
- 2002-03-26 JP JP2002086005A patent/JP3953347B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4874335B2 (ja) * | 2005-07-22 | 2012-02-15 | エアバス オペレーションズ ゲーエムベーハー | Ｔｆｐプロセスによって所望表面形状を有する繊維構造プレフォームを製造する為の装置 |
| JP2007291582A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-11-08 | Toyota Industries Corp | 三次元繊維構造体及び複合材並びに三次元繊維構造体の製造方法 |
| JP4677950B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2011-04-27 | 株式会社豊田自動織機 | 三次元繊維構造体及び複合材並びに三次元繊維構造体の製造方法 |
| JP2007297753A (ja) * | 2006-04-03 | 2007-11-15 | Toyota Industries Corp | 三次元繊維構造体の製造方法 |
| JP4677951B2 (ja) * | 2006-04-03 | 2011-04-27 | 株式会社豊田自動織機 | 三次元繊維構造体の製造方法 |
| JP2007283586A (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-01 | Toyota Industries Corp | 繊維強化複合材の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3953347B2 (ja) | 2007-08-08 |
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