JPH01321946A - 新規な多層構造織物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の織物層からなり、繊維強化複合材の強
化用繊維基材に適した立体構造をもつ多層構造１Ｍ物に
関するものである。

更に詳しくは、多層構造織物において、接結部及び無接
結部とか組み合わされることにより、展張することによ
ってハニカム状の空隙を形成することのてきる多層構造
織物に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、接結部及び無接結部とを組合わせることによりハ
ニカムを形成し得る多層構造織物は既に知られている。

例えば、米国特許第３１０２５５９号明細書には、天然
繊維、ナイロン、ガラス繊維などから織成されたハニカ
ム構造織物が記載されている。かかる多層構造織物は、
多くの場合これに樹脂を含浸させて繊維強化複合材とし
て使用される。複合材化する際に最も重要な点は、補強
効果を充分に発揮するために織物を構成する繊維束の単
繊維間に如何にマトリックス樹脂を均一に充填するかに
かかるといっても過言ではない。

特に、多層構造織物を補強材とする場合においては、内
層部の繊維間にマトリックス樹脂を均一に充填すること
が高性能な補合材を得るための最重点課題である。

しかしながら、上述した公知の多層構造織物は、織物を
構成する経糸及び緯糸の単繊維間に充分に樹脂が含浸充
填されないことが判った。即ち、織物においては、経糸
と緯糸との交点において繊維の動きは制限されており、
特に単繊維間のひらきは織密度によって規制されるため
、樹脂の含浸に際して、むしろ単繊維間のひらきは減少
し、単繊維間に樹脂は充填されず、繊維束としての経糸
あるいは緯糸の周囲を樹脂がとり囲む結果となる。

従って、経糸及び緯糸が、単に繊維束として補強筋とな
る構成をとる結果、高い補強効果は得難い。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、繊維強化複合材として特に有用な多層
構造織物において、その補強効果を充分に発揮出来る様
に、織物を構成する繊維束の各単繊維間に樹脂を均一に
充填し得る多層構造織物を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、上述の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた
結果、織物を構成する経糸及び緯糸を特定の嵩高加工繊
維とすることによって単繊維間に樹脂を均一に充分に含
浸充填し得ることを見い出した。また、嵩高加工繊維と
することによって得られる多層構造織物は、経糸と緯糸
間の摩擦抵抗が極めて大きい結果、展張時の形態安定性
に優れるという予期せぬ効果を有することを見い出し、
これらの知見に基づき、さらに研究を重ねて本発明の完
成に到達した。

即ち、本発明は、複数の織物層からなる多層織物におい
て、隣接する織物層の一方の織物層の経糸群（あるいは
緯糸群）または経糸群の一部゛の経糸（あるいは緯糸群
の一部の緯糸）と、他方の織物層の経糸群（あるいは緯
糸群）または経糸群の一部の経糸（あるいは緯糸群の一
部の緯糸）とが共通の緯糸（あるいは経糸）に交錯する
ことにより形成された接結部により一体構成した多層の
織物であって、互いに隣接する一組の４層は、 中間の２層によって形成される１組の接結部（Ａ）、 接結部を持たない無接結部（Ｂ）、 順次隣接する２層によってそれぞれ形成される２組の接
結部（Ｃ）、および 接結部を持たない無接結部（Ｂ） からなる構成単位の繰返しからなり、展張することによ
って織物層間全体に４角、６角又は４角と６角の組合せ
のハニカム形状を形成する多層構造織物であり、この織
物を構成する繊維が少くとも１８ｇ／ｄ以上の引張強度
および３００ｇ／ｄ以上の初期モジュラスを有する芳香
族ポリアミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維及びポ
リベンゾチアゾール繊維から選ばれる１種又は２種以上
の繊維であり、かつ複数本の単繊維が互いに無作為に交
絡した嵩高加工繊維であることを特徴とする多層構造織
物である。

本発明の多層織物は、複数の織物層からなる多層織物に
おいて、隣接する織物層の一方の織物層の経糸群（ある
いは緯糸群）または経糸群の一部の経糸（あるいは緯糸
群の一部の緯糸）と、他方の織物層の経糸群（あるいは
緯糸群）または経糸群の一部の経糸（あるいは緯糸群の
一部の緯糸）とが共通の緯糸（あるいは経糸）に交錯す
ることにより形成された接結部により一体構成した多層
の織物である。

接結部においては、相隣接対向する一組の上糸・下糸で
織成した２層の織物の各経糸群又は経糸群の一部が、該
２層の織物とは別に挿入された同一共通の接結用緯糸に
、それぞれの織物を構成する上糸・下糸の経糸か一緒に
、接結部を構成する」二糸又は下糸として交錯すること
によって一枚の接結された織組織を構成する。

本発明の多層織物においては、互いに隣接する一組の４
層は、 中間の２層によって形成される１組の接結部（Ａ）、 接結部を持たない無接結部（Ｂ）、 順次隣接する２層によってそれぞれ形成される２組の接
結部（Ｃ）、および 接結部を持たない無接結部（Ｂ） からなる構成単位の繰返しからなり、展張することによ
って織物層間全体にハニカム形状を形成することが必要
である。

織物層間全体にハニカム形状を形成することによって、
複合材とした時の軽量化か達成され、ひいては、複合材
の高い比強度が実現される。

本発明の織物を形成する経糸及び緯糸は、少くとも１８
ｇ／ｄ以上の引張強度と３００ｇ／ｄ以上の初期モジュ
ラスを有する芳香族ポリアミド繊維、ポリヘンソオキザ
ソール繊維及びポリヘンジチアソール繊維から選はれる
１種又は２種以上の繊維で構成されなけれはならない。

即ち、本発明か目的とする高性能な繊維強化複合材を得
るには、通常の繊維から織成される多層構造織物を用い
たのでは、複合材として要求される機械的特性および耐
熱特性か得られず、満足することかできない。高性能、
特に航空機の構造材として使用される機械的特性及び耐
熱特性を得るためには、上述の特定の繊維か用いられな
ければならない。

本発明において使用されるかかる繊維からなる経糸及び
緯糸は、複数本の単繊維が互いに無作為に交絡した嵩高
加工繊維である。嵩高加工繊維の交絡の程度、即ち嵩高
度は特に限定されるものではないが、充分な樹脂を単繊
維間に充填するためには、通常、後述される方法におい
て測定される嵩高度が３．０以上であることが好ましい
。

本発明において用いられる具体的な繊維の例は、ポリメ
タフェニレンイソフタルアミド、ポリパラフェニレンテ
レフタルアミドで代表される如き芳香族ポリアミド繊維
、あるいは、例えば、ポリベンゾオキサゾール、ポリベ
ンツＨ，，２−ｄ；５゜４−ｄ′）ビスオキサゾール−
２，６−ジイル−１，４−フェニレン、ポリベンゾ［１
，２−ｄ；４．５−ｄ′）ビスオキサゾール−２，６−
ジイル−１，４−フェニレン、ポリベンゾＣ１，２−ｄ
；４，５−ｄ′）ヒスオキサゾール−２，６−ジイル−
４，４′−ビフェニレン、ポリ−６゜６′−ビベンゾオ
キサゾールー２，２′−ジイル−１，４−フェニレン等
のポリベンゾオキサゾール類からなる繊維、ポリベンゾ
チアゾール、ポリベンゾ（１，２−ｄ；５，４−ｄ′）
ビスチアゾール−２，６−ジイル−１，４−フェニレン
、ポリベンツ（］　、２−ｄ　；４．５−ｄ’　）ビス
チアソール−２，６−ジイル−１，４−フェニレン、ポ
リベンツＣＩ、２−ｄ；４．５−ｄｌビスチアゾール−
２，６−シイルー４．４′−ビフェニレン、ポリ−６，
６′−ヒヘンソチアソール−２゜２′−シイルー］、４
−フェニレン等のポリヘンジチアソール類からなる繊維
等があけられる。これらのうち、ポリパラフェニレンテ
レフタルアミドあるいはポリ　（パラフェニレン、３，
４′ジフエニルエーテル）テレフタルアミ１くに代表さ
れるパラ配向の芳香族ポリアミド繊維は、本発明におい
て特に有用である。

本発明に用いられるかかる繊維の太さ、即ち繊度は、単
繊維の繊度として０．１〜５０デニール、経糸又は緯糸
としての経繊維の繊度は５０テニール〜６０００デニー
ルの範囲であることが好ましい。

本発明の多層構造織物においては、展張時の多層構造織
物の密度と展張される前の多層構造織物の密度との比か
０．０５〜０．３であることか好ましい。

但し、展張時の多層構造織物の密度とは、４角及び／又
は６角形の各セルの内角が同一となるように正規展張さ
れた時の体積と重量とから求められる見掛は密度をいう
。

密度は、織物を構成する経糸又は緯糸の繊度、織密度等
により多少異なるが、展張したときに形成される空孔（
セル）のサイズに依存して変化する。

密度の比が大きい方が多層構造織物は、補強材として使
用する場合、高い機械的性能を与えるため好ましいが軽
量化の点では不利となる。一方、密度の比が小さい場合
には、補強材としての機械的性能を低下させるため好ま
しくない。

本発明の目的である、例えば航空機用の構造材の如き高
度な複合材においては、単に軽量、あるいは機械的性能
が高いというだけではその目的を満足することは出来ず
、軽量でかつ機械的性能が高いことが強く要求される。

この要求を満足するためには、本発明の多層構造織物に
おいて、上述の密度の比が０，０５〜０．３であること
が好吐しい。

上述の通り、本発明においては、多層構造織物の層間全
体が、展張前後の密度比が特定の範囲となるようにハニ
カム形状を形成することに重要な意味がある。かかるハ
ニカム形状を形成する構成単位を、以下に、本発明の実
施例を示す図面を参照しながら具体的にかつ詳細に説明
する。

第１図は多層織物のうち、隣接する１組の４層の断面の
模式図である。平織組織された各織物層１１　、１２　
、１３および１４は４組織ＢことにＡ部およびＣ部にお
いて連続した接結部を有する。Ａ部において、第２織物
層１２と第３１Ｉｉ物層１３とのそれぞれの経糸群は３
個連続して挿入された接結緯糸３０ａ、３０ｂおよび３
０ｃのそれぞれと平織組織により交錯して中段接結部を
形成する。この接結部は独立の単一織物層を構成してい
る。従ってＡ部は第１織物層１１と上記中段接結部層と
第４織物層１４との３層構造になっている。また、Ｃ部
においては、第１織物１１層と第２織物層１２のそれぞ
れの経糸群は３個の連続した接結緯糸３１ａ。

３１ｂおよび３１ｃのそれぞれと平織組織して上段接結
部を形成し、かつ第３織物層１３と第４織物層１４のそ
れぞれの経糸群が連続挿入された３個の接結緯糸３２ａ
　、　３２ｂおよび３２ｃのそれぞれと平織組織して下
段接結部を形成している。従って、Ｃ部においては上段
および下段接結部により２層織物が形成されることとな
る。このようにして構成された多層織物を展張すれば第
２図に示すようなハニカム構造の立体織物となる。

上記接結部ＡおよびＣの長さはこの接結部の形成に関与
する２層の織物の経糸と緯糸との接結点数を増減するこ
とによって調整自在であるので、ハニカム構造体の使用
目的および所望のハニカム形状に応じて接結点数を適宜
決定できる。例えば、上記接結部Ａと接結部Ｃとの接結
距離の長さを変えて変形６角形のハニカム構造体として
もよいし、４角形と６角形の組合せからなるハニカム構
造体とすることもできる。

第３図は本発明による他の実施例を示す４層織物である
。第３図において、各織物層は平織組織で形成されてお
り、Ａ部およびＣ部において層間接結部を有する。Ａ部
では第２織物層１２の経糸群１２ａおよび１２ｂと、第
３織物層１３の経糸群１３ａおよび１３ｂとが接結緯糸
３０ａおよび３０ｂと交錯して中段接結部を形成してい
る。Ｃ部では第１織物層１１の経糸群と第２織物層の経
糸群とが接結緯糸３１ａおよび３１ｂと交錯して上段接
結部を形成し、かつ第３織物層１３の経糸群と第４織物
層１４の経糸群とが接結緯糸３２ａおよび３２ｂと交錯
して下段接結部を形成している。Ａ部およびＢ部におけ
る各接結部は各織物層において平織組織４回ごとに接結
緯糸２個との１点接結により形成されているので、この
４層織物を展張すれば第４図に示すように織物の断面に
ダイヤ形状の空孔を持った立体織物になる。

第５図は１１〜１４て示される各織物の、各々の経糸群
１１ａ　、　１２ａ　、　１３ａ　、　１４ａの各１部
が接結緯糸３０ａ、３↑ａ、３２ａとそれぞれ交錯し、
Ａ、Ｂ、Ｃ部を構成した多層織物の例である。

無接結部Ｂの長さについても格別の制限はない。

無接結部Ｂの距離を長くすれば、より大きな多角形空洞
を持つハニカム構造の織物を形成できるので単体の軽量
大型化の要望に適した複合材料用繊維材料を提供できる
。逆に無接結部の距離を短かくすれば緻密で強力なハニ
カム構造をもつ産業用資材に向く多層織物を提供できる
。

本発明の織物の各層を構成するｌｌｌｌｅＡ組織は上記
平織に限定されることなく、斜文織、朱子織等任意のｌ
１ＩＩ物組織を選択できる。

本発明の多層構造織物において、織物を構成する経糸及
び緯糸のカバーファクターは、下式で表わされ、経糸方
向のカバーファクターｋＷと、緯糸方向のカバーファク
ターｋＦとの和が３００以上であり、かつ下記ＫＷとＫ
Ｆとの和が３０００以上であることが好ましい。

ｋｗ＝ｄｗ　１丁７１ ｋｒ−ｄＦ−ｒ丁７７ ＫＷ−Ｄｉｖｒ丁７Ｔ ＫＦ＝ＤＦ、１丁７１ 但し、ｋｗおよびｋＦそれぞれ多層構造織物を構成する
各−層毎の経糸方向および緯糸方向のカバーファクター
てあり、ＫｗおよびＫＦはそれぞれ多層構造織物金属に
おける経糸方向および緯糸方向のカバーファクターであ
って、ｄｗおよびｄＦはそれぞれ各−層毎の経糸密度お
よび緯糸密度（本／インチ）てあり、ＤＷおよびＤＦは
それぞれ多層構造織物全層における経径糸密度および経
緯糸密度（本／インヂ）であり、ｄは経糸又は緯糸の繊
度（テニール）、ρは繊維の密度（ｇ／ｃｍ３）を表わ
す。

カバーファクターによる製織限界には定説はないが、本
発明の多層構造織物におけるカバーファクターは、〔−
層のカバーファクターＸ層数〕で表わされており、−層
のカバーファクターが小さいと組織強度が低下する。ま
た、−層のカバーファクターが大きくても多層織物全体
としてのカバーファクターが小さいと複合材とした時の
強度が低下する。本発明においては、この観点からカバ
ーファクターとして、ｋｗとｋＦの和か３００以上、Ｋ
ＷとＫＦの和が３０００以−１ユであることが好ましく
、特にＫＷとＫＦの和か５０００〜２００００であるの
が更に好ましい。

〔実施例〕

以下、実施例によって更に詳細に本発明を説明する。尚
、実施例中、特にことわりのない限り、％は重量％を表
わし、また、本発明の多層構造織物の特性値は以下の方
法によって測定されたものである。

セルサイズ： 多層構造織物を、セル形状が正四角又は正六角形状とな
るように展張し、セルを形成する対向する織物層壁間長
さをセルサイズとした。

嵩高度： 第６図に示すように、−辺が４０ｍｍのボックス４２の
中に約５０ｍｍに切断した測定用糸条を手で軽く押さえ
ながら平行に並へる。ｔＥ４Ｂをかぶせた後に錘４４　
（２００ｇ）を置き、蓋４３の下方への移動か安定した
時点での高さｈ　（ａｍ）を測定する。

以下、下記式により嵩高比Ｕを求める。

ここに Ｗ：ホックス　５内に収容された糸の重量、ｄ：糸のテ
ニール、 Ｎ、ボックス　５内に収容された糸の本数、■、水ボツ
クス５内に収容された糸の体積、原糸の嵩高比をＵｏと
し、嵩高加工糸の嵩高比をＵｌとし、これより嵩高度を
得る。

実施例１〜４ 空気噴射装置としてヘハライン社製ヘマジェット■を用
い、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維（テユポ
ン社製Ｋｅｖｌａｒ０４９）３８０デニール／２６６フ
イラメンＩ・、１１４０デニール／６６７フイラメント
、及び１４２０デニール／１０００フィラメントの３種
を用いて、圧縮空気ｆｆ−８Ｋｇ／ｃｍ２Ｇ、オーバー
フィード率１５％で嵩高加工繊維を得た。嵩高度はそれ
ぞれ、３．４％、３８％および４４％であった。

これらの嵩高加工繊維を用いて以下に示すようにして多
層′ｎ４造織物を作成した。

３２枚ドビー付きレピア繊維を用いて、第１−図に示す
構成単位からなる多層構造織物を製織した。

第１図に示される構成単位において、平織組織された各
織物層１１　、１２　、１３および１４は４組織Ｂごと
にＡ部および０部において連続した接結部を有する。Ａ
部において、第２１物層１２と第３織物層１３との夫々
の経糸群は３個連続して挿入された接結緯糸３０ａ、３
０ｂおよび３０ｃのそれぞれと平織組織により交錯して
中段接結部を形成する。この接結部は独立の単一織物層
を構成している。従って、Ａ部は第１織物層１１と上記
中段接結部層と第４織物層１４との３層構造になってい
る。また、０部においては、第１織物１１層と第２織物
層１２のそれぞれの経糸群は３個の連続した接結緯糸３
１ａ、３１ｂおよび３１ｃのそれぞれと平織組織して上
段接結部を形成し、かつ第３織物層１３と第４織物層１
４のそれぞれの経糸群が連続挿入された３個の接結緯糸
３２ａ、３２ｂおよび３２ｃのそれぞれと平織組織して
下段接結部を形成している。

従って、０部においては上段および下段接結部により２
層織物が形成されることとなる。このようにして構成さ
れた多層織物を展張すればハニカム構造の立体織物とな
る。

得られた多層構造織物の繊維種、織密度等の特性値を第
１表にまとめて記載した。

第１表に示す通り、実施例１においては、３８０デニー
ル／２６６フイラメントの繊維から得られた嵩高加工繊
維を経糸及び緯糸として用い、経糸密度が３２５本／イ
ンチとなるように６５００本の経糸を３２枚の綜絖に通
し、１６層を構成するように配置して製織した。実施例
２においては、１１４０デニール／６６７フイラメント
の繊維から得られた嵩高加工繊維を用い、また実施例３
及び４においては１４２０デニール／１０００フイラメ
ントの繊維からなる嵩高加工繊維を用い、実施例１と同
様にして第１表に示す織密度、組織となるように製織し
た。

得られた本発明の多層構造織物は、いずれも展張によっ
て優れたセル形状を示し、また製織性に優れるものであ
った。

比較例１ 嵩高加工処理を施さなかった他は、実施例１と全く同じ
にして多層構造織物を得た。得られた織物は展張時に目
ズレを起こし正規な展張か出来ないものであり、また目
ズレによって多数のスキマを有するものであり形態安定
性に著しく劣るものであった。

以下余白 〔発明の効果〕 上述の構成を有する本発明の多層構造織物は、その織物
を構成する繊維か嵩高加工繊維であることによって、展
張時のセル形状の形態安定性に優れ、かつ、単繊維間に
樹脂含浸に有効な空隙を有するなめ、繊維強化複合材と
した場合、極めて高い補強効果を示す。

また、本発明の多層構造織物は、各織物層間を、相隣接
する織物を形成している経糸群（または緯糸群）を共通
同一の緯糸（または経糸）と交錯させて一体構成されて
いるので、積層量剥離かないのみならず、軽量でありな
がら層間方向の引張強度および剪断強度か高く、また構
造が安定であり、耐熱性にも極めて優れているため、こ
のような特性をもつ複合材を製造するのに好適な補強織
物である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の４層構造織物の断面組織図であり、
第２図は、第１図の４層構造織物から得られる展張時の
セル形状を示す図である。 第３図は、本発明の別の４層構造織物の断面組織図てあ
り、第４図は、第３図の４層構造織物から得られる展張
時のセル形状を示す図である。 第５図は、本発明のさらに他の４層構造織物の断面組織
図である。 第６図は、嵩高加工繊維の嵩高度を測定する装置の斜視
図である。 各図において番号は次の通りである。 コ−１・・第１織物層、 １１ａ、ｌｌｂ・・・第１織物層の経糸、１２・・・第
２織物層、 １２ａ、１．２ｂ・・・第２織物層の経糸、１３・・・
第３織物層、　　１４・・・第４織物層、２］・・第１
織物層の緯糸、 ２２・・・第２織物層の緯糸、 ３０・・接結部、 ３０ａ　、３０ｂ　、３０ｃ　、３１ａ　、３１ｂ　、
３１ｃ　。 ３２ａ　、　３２ｂ　、　３２ｃｍ−−接結緯糸、４１
・・・嵩高加工繊維、　４２・ボックス、４３・・蓋、
　　　　　　４４・・・錘。 −へｒつ　守 、−ＮｒＱ寸 寸 ＝　　〜　　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の織物層からなる多層織物において、隣接す
   る織物層の一方の織物層の経糸群（あるいは緯糸群）ま
   たは経糸群の一部の経糸（あるいは緯糸群の一部の緯糸
   ）と、他方の織物層の経糸群（あるいは緯糸群）または
   経糸群の一部の経糸（あるいは緯糸群の一部の緯糸）と
   が共通の緯糸（あるいは経糸）に交錯することにより形
   成された接結部により一体構成した多層の織物であって
   、互いに隣接する一組の４層は、 中間の２層によって形成される１組の接結部（Ａ）、 接結部を持たない無接結部（Ｂ）、 順次隣接する２層によってそれぞれ形成される２組の接
   結部（Ｃ）、および 接結部を持たない無接結部（Ｂ） からなる構成単位の繰返しからなり、展張することによ
   って織物層間全体に４角、６角又は４角と６角の組合せ
   のハニカム形状を形成する多層構造織物であり、この織
   物を構成する繊維が少くとも１８ｇ／ｄ以上の引張強度
   および３００ｇ／ｄ以上の初期モジュラスを有する芳香
   族ポリアミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維及びポ
   リベンゾチアゾール繊維から選ばれる１種又は２種以上
   の繊維であり、かつ複数本の単繊維が互いに無作為に交
   絡した嵩高加工繊維であることを特徴とする多層構造織
   物。