JP2009526920A - 三次元織の中空層接続織物 - Google Patents

Abstract

この発明は、三次元織の中空層接続織物であって、上方地縦糸（１），（２）と横糸（３）とを交差させることにより形成された上層面（１０）と、下方地縦糸（４），（５）と横糸（６）とを交差させることにより形成された下層面（１１）とを備え、上層面および下層面上の横糸（３）および（６）は、それら自体の層面上の地縦糸（１），（２）および（４），（５）と交差するのに加え、ポイル縦糸（７），（８）とも交差されており、１つの層面から別の層面へと織られるポイル縦糸（７），（８）のの空間進行方向は、織物の横糸挿入方向とは逆である。この発明の複合層接続織物の骨格特徴は顕著であり、２つの層面間のポイル縦糸の垂直支持機能は良好である。層接続織物の空間構造は形態にバリエーションがあり、設計が容易であり、大規模生産に適合される。複合的に強化された材料は、耐食性、耐貫通性、軽量、および優れた物理機械的特性といった特徴を有する。

Description

この発明は、特殊織の織物構造の技術分野に属する三次元織の中空層接続織物に関する。

民生用の繊維素材には綿または毛で作られた層接続織物があり、それは縦パイル毛織物としても公知である。典型的な種類は、ベルベット平織物および毛長ビロード織物などである。それらの共通の特徴は、二重層接続織を使用していること、および、長さと密度のみが異なるポイル縦糸が或る織模様によって上層織と下層織との間に均一に挟まれていることである。たとえば、ベルベット平織物の上層織（図１参照）は縦糸１，２と横糸３とを交差させることにより形成され、下層織は縦糸４，５と横糸６とを交差させることにより形成され、二重層接続構造はポイル縦糸７，８をそれぞれ上層および下層の横糸と交差させることにより形成される。ポイルカット工程後、ベルベット平織物が最終的に作られる。そのような織物のポイル縦糸は、ポイル縦糸がそれぞれ異なる層の異なる横糸と交差されるので、「順方向」（すなわち、織物の横糸挿入方向と同じ方向）の交差態様によって上層織および下層織と接続される。この交差態様は、交差の堅牢度が低い、織工程中に織り前が上下に大きく変動する、パイル高さが制限されるといった問題を有する。ベルベット平織物のポイル縦糸の長さは約２ｍｍであり、毛長ビロード織物のポイル縦糸の長さは約１０〜１８ｍｍで、特殊な織り方を要する。毛長ビロード織物で作られた製品は大抵、衣料業界において、或る服飾効果を達成するために使用される。層接続織物はまた、貯水池の堤防で大いに使用される土砂フィルタ織物および層接続織物のように、建築工学においても幅広く使用される。

加えて、中国特許（００１３５８４５．６）は、織物の上層および下層がポイル縦糸によって「順方向」に接続され、パイル高さが２０〜６００ｍｍで、織物の空間高さが比較的大きく、織物は防音材料および充填材料の生成に使用される、中空層接続複合材料を紹介している。しかしながら、それは、ポイル縦糸の接続態様が単純である、空間構造にバリエーションがない、といった欠点を有する。織物の複合材料の骨組みのより低い強度は、構造材用としてのその使用に影響を与えている。欧州特許（ＤＥ１９６０９４９２）、（９３１１９４８３．１）、および米国特許（５，１７５，０３４）は、数種類の層接続織物を紹介している。しかしながら、これらの特許によって言及されたどの織物でも、ポイル縦糸はそれぞれ、各層上の異なる横糸と「順方向」に交差されている。そのような交差態様を用いたポイル縦糸は摺動可能に動きやすく、そのためポイル縦糸の堅牢度が影響を受ける。したがって、「順方向」の交差態様によって作られた層接続織物の骨組み特徴が顕著でなく、２つの層の間のポイル縦糸の垂直支持機能も顕著でない。これらは複合材料の耐圧強度を低下させ、機械的特性を大きく変動させる。現在、ポイル縦糸の「順方向」の交差構造は、国内外で開発されたあらゆる種類の層接続織物を織る際に採用されている。

発明の概要
この発明によって解決すべき課題は、ポイル縦糸が摺動可能に動きやすく、そのためポイル縦糸の堅牢度が影響を受けること、層接続織物の骨組み特徴が顕著でないこと、および２つの層面間のポイル縦糸の垂直支持機能が顕著でないことであり、これらはすべて、あらゆる種類の既存の層接続織物を織る際に採用されているポイル縦糸の「順方向」の交差構造によって生じる。

上述の技術的課題を解決するために、この発明は、同じ層面上のポイル縦糸と横糸とが「逆方向」に交差される構造を採用している。詳細は以下のとおりである。

この発明は、上方地縦糸１，２と横糸３とを交差させることにより形成された上層面１０と、下方地縦糸４，５と横糸６とを交差させることにより形成された下層面１１とを備え、上層面および下層面上の横糸３，６は、それら自体の層面上の地縦糸１，２および４，５と交差するのに加え、ポイル縦糸７，８とも交差されており、ポイル縦糸７，８が織物の１つの層面から別の層面へと織られる際の２つの層面間のポイル縦糸７，８の空間進行方向は、織物の横糸挿入方向とは逆であることを特徴とする。

上述のポイル縦糸７，８は、いずれかの層面上で織られる際、同じ横糸３または６と同時に交差され、ポイル縦糸７，８によって接続された上層面と下層面との間の長さ範囲は、０〜５０ｍｍである。

この発明は、高性能の連続単繊維を織りに使用し、または、高性能の連続多繊維を混紡織に使用可能である。

他の種類の層接続織物と比較すると、この発明の最大の違いは、この織物のポイル縦糸と横糸とが「逆方向」に交差されることにある。ポイル縦糸は、ある特定のパイル空間構造を形成するよう、同じ層面上の同じ横糸と交差される。「逆方向」の交差は、ポイル縦糸が織物において摺動可能に動くことを防止し、複合層接続織物の骨組み特徴を顕著にし、２つの層面間のポイル縦糸の垂直支持機能を良好にすることができる。この発明はまた、形態にバリエーションがある、設計が容易である、大規模生産に適合されるといった利点を有する。この種の織物によって複合され、強化された形材は、耐食性、耐貫通性、軽量、および優れた物理機械的特性といった特徴を有しており、航空、宇宙航空、造船、石油化学、地下貯蔵タンク、建材、スポーツ用品、および自動車製造の分野で幅広く使用される。

好ましい実施例の説明
図２に示すように、織物の上層面１０が上方地縦糸１，２と横糸３とを交差させることにより形成され（地織は平織によって表わされる）、下層面１１が下方地縦糸４，５と横糸６とを交差させることにより形成され、ポイル縦糸７，８が織物の上層面と下層面とを接続し、いずれかの層の層面上で同じ横糸３または６と同時に交差されて、対称的な空間形態を形成する。ポイル縦糸７，８が織物の１つの層面から別の層面へと織られる際の２つの層面間のポイル縦糸７，８の空間進行方向は、（矢印９によって示されているような）織物の横糸挿入方向とは逆であり、すなわち、同じ横糸３または６と「逆方向」に交差されている。図２のポイル縦糸７，８を例に取ると、上層面１０から下層面１１に移行する工程の最中、ポイル縦糸７は、横糸３と交差後、矢印によって示されているように左下方向に向かって延び、次に下層面１１上の横糸６と交差される。一方、矢印９によって示されているような織物形成の方向は、二重層構造が形成されるように横糸を交互に挿入するよう、左から右となっている。したがって、ポイル縦糸７は、通常の横糸挿入方向とは逆の態様で横糸と交差される。下層面１１から上層面１０に移行する工程の最中、ポイル縦糸８は、横糸６と交差後、矢印によって示されているように左上方向に向かって延び、次に上層面１０上の横糸３と交差される。一方、矢印９によって示されているような織物形成の方向は、二重層構造が形成されるように横糸を交互に挿入するよう、左から右となっている。したがって、ポイル縦糸８も同様に、通常の横糸挿入方向とは逆の態様で横糸と交差される。

この発明のポイル縦糸の上述の移行態様は、他のパイル織物の「順方向」交差とは異なる。単純なベルベット平織物（図１を参照）を例に取ると、ベルベット平織物のパイルを切断する前、縦糸１，２と横糸３とは上層織を形成するよう交差され、縦糸４，５と横糸６とは下層織を形成するよう交差され、ポイル縦糸７，８は、二重層接続構造を形成するよう、上層および下層の異なる横糸とそれぞれ交差されている。織物の２つの層面間のポイル縦糸７，８の空間進行方向は、織物の横糸挿入方向と同じである。図のポイル縦糸７を例に取ると、上層面から下層面に移行する工程の最中、ポイル縦糸７は、矢印によって示されているように右下方向に向かって延び、次に下層面上の横糸６と交差され、（二重層構造が形成されるように横糸を交互に挿入するよう、左から右となっている、矢印９によって示されているような）織物形成の方向と同じ方向となっている。この交差態様を用いることによる織物間のポイル縦糸の単位長さは、織物間の高さにほとんど寄与せず、複合織物の耐圧強度は低い。

この発明の「逆方向」の交差構造の利点は、特殊な空間進行位置により、織る際にポイル縦糸の張力が良好に保持可能であることにある。ポイル縦糸は、上層および下層と密に接続されているため、摺動可能に動きにくい。織物の２つの層間のポイル縦糸は織物を効果的に支持し、そのため織物は、「順方向」の交差態様によって作られた織物よりも硬い。圧力下で伸張された織物の上層面および下層面は、織物の機械的特性が弱まりにくくなるようにするポイル縦糸の応力効果により容易に復元する。一方で、これは織物の貯蔵および輸送を容易にする。他方で、織物は、複合工程の最中、良好な空間状態を保つことが保証される（２つの層面は互いに対して摺動可能に動きにくい）。「逆方向」の交差構造は縦糸および横糸を密に交差させることを確実にできるため、この構造を用いた層接続織物のパイル高さは最大で５０ｍｍとなり得、それは、「順方向」構造を用いたパイル高さがたった２０ｍｍであるという欠点を改善し、そのため保温および耐熱分野における材料空間厚さの要件が満たされる。織物の複合工程において、織物と樹脂とが迅速にかつ効果的に組み合わされるよう、ポイル縦糸の張力は瞬時に解放される。成形されたポイル縦糸は、複合材料の骨組みである。「逆方向」の交差構造を用いた織物のポイル縦糸は応力をできるだけ多く保持するので、複合された骨組みの強度は比較的高く、それは複合材料の物理機械的特性を大いに高める。同じ試験条件下で、かつ同じ態様で、材料の機械的特性は、「順方向」交差により複合された材料（同じ基準）と比較すると、１５〜３５％高まった。他の層接続織物のポイル縦糸は、異なる層面上の横糸とそれぞれ交差される。しかしながら、この発明の織物のポイル縦糸は、同じ層面上の同じ横糸と交差されており、そのためポイル縦糸の交差位置が集中し、ポイル縦糸は２つの層の横糸と密に接続され、ポイル縦糸の空間形態は対称的となり、複合された織物の骨組みが顕著になる。

この発明の上方および下方地織は、平織、変化平織、および綾織などの複数の織り方が可能である。図３では、上方および下方地織は変化平織である。地縦糸１，２と横糸３とは織物の上層面を形成するよう交差され、地縦糸４，５と横糸６とは織物の下層面を形成するよう交差されている。ポイル縦糸７，８は、「逆方向」の交差構造を用いることにより、上層面と下層面とを接続する。矢印９は織物の形成方向を示す。

図４は２／１綾地織を示す。地縦糸１，２と横糸３とが織物の層面を形成するよう交差されていることが、図から見てわかる。

図５は３／１綾地織を示す。地縦糸１，２と横糸３とが織物の層面を形成するよう交差されていることが、図から見てわかる。

織物の上方および下方地織の設計は、異なる布用途の必要性を満たすことである。摩擦によって生じる織物層面上でのポイル縦糸の破損を避けるには、変化平織、綾織、変化綾
織などが、ポイル縦糸を保護するために使用可能である。織物層面の密な特性を改良するには、縦糸と横糸とが密に交差されるように多交差平織が使用される。上方および下方地織の異なる横糸は、ポイル縦糸に対して異なる把持力を有する。一般的に言えば、ポイル縦糸に対する変化平織および綾織の把持力は、ポイル縦糸に対する平織の把持力よりも大きい。

この発明の図６を参照すると、１つの層面上のポイル縦糸と交差された横糸の単位数は要件に従って設計可能である。１つの層面上のポイル縦糸７の横糸スパンは、横糸１、横糸３、横糸５、および横糸７である。一般的に言えば、１つの層面上でポイル縦糸がかけ渡される横糸の単位数は、横糸（２ｎ＋１、ここでｎ＝０，１，２，３，４…）である。１つの層面上のポイル縦糸のスパンの設計は、骨組み間の空間寸法が或る範囲内で変更可能であるように、織物におけるポイル縦糸の分布密度を調整可能である。そのようなことは、内部空間に対する異なる充填物および異なる充填物重量の要求を満たす。

この発明によれば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ＮＯＭＥＸ繊維、ＰＢＯ繊維、およびＰＴＦＥ繊維といった高性能の単繊維が織りに使用可能であり、上述の繊維は混紡織にも使用可能である。そのため織物は、縦糸として使用されるガラス繊維および横糸としての炭素繊維といった複数の繊維の物理的および化学的利点を有し、織物の層間の強度および剛性を高める。

通常のベルベット平織物の空間構造の概略図である。 この発明に従った織物の典型的なねじれ形構造の概略図である。 この発明に従った織物の異なる地織の概略図である。 この発明に従った織物の異なる地織の概略図である。 この発明に従った織物の異なる地織の概略図である。 この発明に従った織物のポイル縦糸の異なる横糸スパンの概略図である。

Claims (5)

1. 三次元織の中空層接続織物であって、上方地縦糸（１），（２）と横糸（３）とを交差させることにより形成された上層面（１０）と、下方地縦糸（４），（５）と横糸（６）とを交差させることにより形成された下層面（１１）とを備え、上層面と下層面とを接続する横糸（３）および（６）は、地縦糸（１），（２）および（４），（５）と交差するのに加え、ポイル縦糸（７），（８）とも交差されており、
   ポイル縦糸（７），（８）が織物の１つの層面から別の層面へと織られる際の２つの層面間のポイル縦糸（７），（８）の空間進行方向は、織物の横糸挿入方向とは逆であることを特徴とする、三次元織の中空層接続織物。
2. いずれかの層面上で交差されているポイル縦糸（７），（８）は、同じ横糸（３）または（６）と同時に交差されることを特徴とする、請求項１に記載の三次元織の中空層接続織物。
3. ポイル縦糸（７），（８）によって接続された上層面と下層面との間の長さは、０〜５０ｍｍの範囲であることを特徴とする、請求項１または２に記載の三次元織の中空層接続織物。
4. 高性能の連続単繊維が織りに使用可能であり、また、高性能の連続多繊維が混紡織に使用可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の三次元織の中空層接続織物。
5. １つの層面上でポイル縦糸がかけ渡される横糸の単位数は横糸２ｎ＋１であり、ここでｎ＝０，１，２，３，４…であることを特徴とする、請求項１または２に記載の三次元織の中空層接続織物。

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