JPH02221439A - 三次元織物 - 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］ 本発明は三次元織物に係り、特に片持ち状態で使用され
る構造材に用いる複合材の骨格材に好適な三次元織物に
関するものである。

［従来の技術］ Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の三成分の糸から成る三次元織物を骨格
材とし、樹脂あるいは無機物をマトリックスとした複合
材はロケット、航空機、自動車、船舶及び建築物の構造
材として幅広い用途が期待されている。従来、この種の
三次元織物の製織方法として、例えば特開昭６１−２９
６１４３号公報に開示されたもののように、多層に配列
された経糸を一層ずつ開口するとともに該経糸開口内に
緯糸を順次往復挿入し、経糸群の列間に別の緯糸（接結
糸）を挿入する工程を繰返す方法や、特公昭５４−３８
６７３号公報に開示されたもののようにあらかじめ所定
間隔で多数本の経糸を複数行、複数列に張設し、経糸の
行及び列にそれぞれ第１緯糸及び第２緯糸を互いに直交
する状態で織り込む方法等がある。

［発明が解決しようとする課題］ 三次元織物を前記複合材の骨格材として幅広い用途に使
用可能とするなめには、その用途に従い断面形状が四角
形以外の形状、例えばＴ字状、１字状、あるいは中空部
を有する異形断面の三次元織物や、片持ち状態で使用さ
れる場合に好適な長手方向に厚みの変化する三次元織物
Ｆが必要となる。前記従来の製織方法で得られる三次元
織物は四角柱状あるいは板状の物に限られ、異形断面の
三次元織物としては実開昭６２−７９９００号公報に１
字状のものが提案されているが、三次元織物の長手方向
にその厚みが変化する物はなかった。

そのなめ、長手方向に厚みの変化する三次元織物を得る
場合には一度断面が四角形のブロック状の三次元織物を
製織した後、不要な部分を切断除去する必要がある。し
かし、不要部分を切断除去する方法では三次元織物を製
織するための糸が無駄になるだけでなく、糸の切断箇所
が多数生じて強度が弱くなるという問題がある。又、長
手方向に厚みの変化する複合材の骨格材として、多数枚
のクロスを厚みの変化に合わせて積層枚数を変えて積層
し、糸で縫い合わせて骨格材としたものがある。ところ
が、この骨格材を使用した複合材は剪断方向の強度が非
常に小さくなるという問題がある。

本発明は前記の間Ｕ点に鑑みてなされたものであって、
その目的は特に片持ち状態で使用される構造材の必要強
度分布に応じてその長手方向の厚さが変化した最終製品
としての複合材に近い形状の三次元織物を゛提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するため本発明の三次元織物は、例え
ばＴ字状、１字状、あるいは中空部を有する異形の断面
形状に対応して複数列、複数行に張設された多数本の経
糸２群と、その列間に経糸２と直交する状態で織り込ま
れた各列毎に連続する多数本の第１緯糸ｙと、経糸２群
の行間に経糸２及び第１緯糸ｙと直交する状態で織り込
まれた各列毎に連続する第２緯糸Ｘとからなり、ｌｌ１
Ａ物の長手方向の途中から経糸２群の行間に第２緯糸Ｘ
の挿入されない部分が順次増加して三次元織物の厚さが
その長手方向に沿って減少し、かつ少なくともｌｌｌ物
の表面と対応する部分の経糸２群の行間には第２緯糸Ｘ
が挿入されている。

［作用コ 本発明の三次元織物は多数の経糸２が例えばＴ字状、１
字状、あるいは中空部を有する異形の断面形状に対応し
て複数行、複数列に張設されて経糸２群が形成され、そ
の列間に各列毎に連続する多数本の第１緯糸ｙが経糸Ｚ
と直交する状態で織り込まれ、織物の長手方向の途中か
ら経糸２群の行間に第２緯糸Ｘの挿入されない部分が順
次増加するように構成されているので、第２緯糸Ｘの挿
入されない部分を適宜増加することにより、長手方向の
厚さが所望の割合ずつ変化する三次元繊物が得られる。

又、少なくとも織物の表面と対応する部分の経糸２群の
行間には第２緯糸Ｘが挿入されているので、樹脂等を含
浸させて複合材を形成した場合、その表面に凹凸の変化
が表れ難い。

［実施例１コ 以下、本発明を具体化した一実施例を第１〜６図に従っ
て説明する。

第１〜３図に示すように、三次元織物Ｆは１字状の断面
形状に対応して複数列、複数行に張設された多数本の経
糸２群と、その列間に経糸２と直交する状態で織り込ま
れた各列毎に連続する多数本の第１緯糸ｙと、経糸２群
の行間に経糸２及び第１１糸ｙと直交する状態で織り込
まれた連続する第２緯糸Ｘとからなりその厚さが長平方
向にそって減少するように構成されている。第１緯糸ｙ
は三次元織物Ｆの支柱Ｐｃ部分の上下両側に形成された
各フランジＰａ、Ｆｂを構成するためその厚さ方向の両
端部より外側で折り返されて蛇行状態に織り込まれたも
のと、支柱Ｆｃを構成するためその厚さ方向の両端部よ
り外側で折り返されて蛇行状態に織り込まれたものとが
ある。第２緯糸Ｘは三次元織物Ｆの基端側からその厚さ
が変化する位置に至るまでは、全ての経糸２群の行間に
挿入されているが、途中から第２緯糸Ｘが挿入される経
糸２群の行間の数がフランジＰａ、Ｆｂ部分及び支柱Ｆ
ｃのそれぞれにおいて減少している。

第２帆糸Ｘの挿入が中止される経糸２群の行間は、フラ
ンジＦ　ａ　、、　Ｆ　ｂ部分及び支柱Ｆｃのそれぞれ
の中央部分となっている。従って、第２緯糸Ｘの挿入が
中止された段数骨、三次元織物Ｆの厚さが減少し、三次
元織物Ｆはその基＠（第１図の左側）における全体の厚
さＴｂ、両フランジＦａ、Ｆｂ間の厚さＴｌｂ及び各フ
ランジＰａ、Ｐｂの厚さＴ２ｂ、　Ｔ３ｂがいずれも先
端における全体の厚さＴｅ、両フランジＦａ、Ｆｂ間の
厚さＴｌｅ及び各フランジＦａ、Ｆｂの厚さＴ２ｅ、　
Ｔ３ｅより大きくなっている。

この三次元織物Ｆに樹脂等を含浸させることにより、異
形断面でしかも長手方向の厚さが先端程薄くなった複合
材が形成され、軽量、高強度、高剛性の構造材として使
用される。経糸２として多数の繊維を束ねることにより
構成されたロービングを使用した場合には、第２緯糸Ｘ
の挿入が中止された行間の上下両側に配置されていた経
糸２は、第２緯糸Ｘの挿入が中止された位置以降は１本
の経糸Ｚとして取り扱うことができる。第２緯糸Ｘの挿
入を中止する箇所がフランジＦａ、Ｆｂ部分及び支柱Ｆ
ｃ部分の上下面の最外層ではないため、樹脂等を含浸さ
せた場合、三次元織物Ｆの組成変化が複合材の表面に表
れるのが防止され、外観が良好になるとともに空気抵抗
等の変化が生じない。

次に前記三次元織物Ｆの製造方法を説明する。

この三次元織物を製織する装置は第４．５図に示すよう
に、経糸供給部１から繰出された多数本の経糸２が、所
定位置に配設された織前枠２に近接する位置から図示し
ない駆動機構により製織の進行に伴い三次元織物Ｆを引
取る方向（第４．５図の左方）に移動される経糸支持板
３に固定されて複数行、複数列に張設された状態で、第
１緯糸ｙ及び第２緯糸Ｘの緯入れが行われるようになっ
ている。織前枠２はその上部枠２ａ及び下部枠２ｂが上
下方向に移動可能に構成されている。織前枠２と経糸供
給部１との間には経糸開口装ｙ１４が配役され、経糸２
は各行毎に別々のベルド５に挿通されてベルト５の昇降
動に伴い経糸２群が一段ずつ開口可能となっている。

又、織前枠２と経糸開口装置４との間には、第１緯糸供
給部６から繰出される第１緯糸ｙを、経糸２群の各列を
構成する経糸２の本数が異なる部分毎に独立して昇降動
可能な３個の緯糸用ベルト７ａ〜７ｃが配設されている
。緯糸用ベルト７ａ〜７ｃのうち織前枠２側に配置され
た緯糸用ベルト７ａには上部フランジＰａを構成する経
糸２群の各列間に挿入される第１緯糸ｙが挿通され、織
前枠２と反対側に配置された緯糸用ベルト７ｃには下部
フランジＦｂを構成する経糸２群の各列間に挿入される
第１緯糸ｙが挿通され、前記両線糸用ベルト７ａ、７ｃ
間に配置された緯糸用ベルト７ｂには支柱Ｆｃを構成す
る経糸２群の各列間に挿入される第１緯糸ｙが挿通され
るようになっている。第１緯糸供給部６は緯糸用ベルト
７ａ〜７ｃに対応して３組設けられ、各緯糸用ベルト７
ａ〜７ｃに第１緯糸ｙが別々に供給されるようになって
いる。又、第１緯糸供給部６と緯糸用ベルト７ａ〜７ｃ
との間の経糸開口装置４の上方には、ガイドバー８が緯
糸用ベルト７ａ〜７ｃと平行に配設されている。

又、筬１０が織前枠２と緯糸用ベルト７ａ〜７Ｃの間に
、織前枠２のすぐ右側（第４図２点鎖線）と所定位置（
第４図実線）との間を往復動可能に配置されている。経
糸２群の各行間に挿°入される第２緯糸Ｘは経糸開口に
沿って移動するシャトル９（第６図にのみ図示）を経糸
開口内に投入することにより行われるようになっている
。なお、経糸２及び第１緯糸ｙの本数は製織条件により
適宜変更可能に構成され、第６図には第４．５図のもの
と異なる場合が図示されている。

次に前記のように構成された装置による三次元織物の製
織作用について説明する。三次元織物の製織を開始する
前に、まず経糸供給部１から繰り出された多数本の経糸
２の端部が三次元織物Ｆの基端最大面積部に対応した１
字状をなすように経糸支持板３に固定される。そして、
経糸支持板３が織前枠２と接近する位置に配置されると
ともに、緯糸用ベルト７ａ〜７ｃが上昇位置に配置され
る。

この時経糸開口装置４の各ベルト５も上昇位置に配置さ
れている。

この状態から経糸開口装置４の作動によりヘルド５が織
前枠２の反対側から順に下降移動されて経糸開口が経糸
２群の下方側から順に上部へ向かって一段ずつ順次形成
され、その経糸開口内にシャトル９が順に投入されて経
糸２群の行間に第２緯糸Ｘが経糸Ｚと直交する状態で挿
入され、筬１０が所定位置から織前右側位置まで移動す
ることによって第２緯糸Ｘが織成側に押しつけられ筬打
ちが行われる。下部フランジＦｂを構成する経糸２群の
最下行の経糸２と、織前枠２から遠い側に配置された緯
糸用ベルト７Ｃに挿通された第１緯糸ｙとの開口内への
第２緯糸Ｘの挿入が完了した時点で緯糸用ベルト７ｃが
下降移動され、該緯糸用ベルト７ｃに挿通された第１緯
糸ｙが下部フランジＦｂの上面から下方へ折返されて経
糸２群の各列間に挿入される。その後、経糸開口装置４
の作動が継続されて残りのベルト５が順次下降移動され
、上部へ向かって一段ずつ順次移動形成される経糸開口
内にシャトル９が順に投入されて経糸２群の行間に第２
緯糸Ｘが経糸２と直交する状態で挿入され筬打ちされる
。経糸２群の最下行の経糸２と、織前枠２に近い側及び
その後側に配置された緯糸用ベルト７ａ、７ｂに挿通さ
れた第１緯糸ｙとの開口内への第２緯糸Ｘの挿入が完了
した時点で両緯糸用ベルト７ａ、７ｂが下降移動され、
該緯糸用ベルト７ａ、７ｂに挿通された第１緯糸ｙが三
次元織物Ｆの上面から下方へ折返されて経糸２群の各列
間に挿入される。

次に経糸開口装置４が作動されてベルト５が織前枠２に
近い側から順に上昇移動されて経糸開口が上方から一段
ずつ下方へと移動形成され、シャトル９はその経糸開口
内に順次投入されて第２緯糸Ｘが上から下へと順に緯入
れされ筬打ちされる。

そして、上部フランジＦａを構成する経糸２群の最下行
の経糸２と、織前枠２に近い側に配置された緯糸用ベル
ト７ａに挿通された第１緯糸ｙとの開口内への第２緯糸
Ｘの挿入が完了した時点で緯糸用ベルト７ａが上昇移動
され、該緯糸用ベルト７ａに挿通された第１緯糸ｙが上
部フランジＦａの下面から上方へ折返されて経糸２群の
各列間に挿入される。その後、経糸開口装置４の作動が
継続されて残りのベルト５が順次上昇移動され、下部へ
向かって一段ずつ順次移動形成される経糸開口内にシャ
トル９が順に投入されて経糸２群の行間に第２緯糸Ｘか
経糸Ｚと直交する状態で挿入され筬打ちされる。経糸２
群の最下行の経糸Ｚと、緯糸用ベルト７ｂ、７ｃに挿通
された第１緯糸ｙとの開口内への第２緯糸Ｘの挿入が完
了した時点で両緯糸用ベルト７ｂ、７ｃが上昇移動され
、該緯糸用ベルト７ｂ、７ｃに挿通された第１１糸ｙが
三次元帳物Ｆの下面から上方へ折返されて経糸２群の各
列間に挿入される。

以下、同様にして三次元織物Ｆの厚みが一定の部分が所
定長さ製織された後、第４．５図に示すように三次元織
物Ｆの支柱Ｆｃの中段部分の経糸２群の行間への第２緯
糸Ｘの挿入が中止された状態で、前記と同様にして各経
糸開口内への第２緯糸Ｘの緯入れ及び筬打ちが行われる
。この状態で製織が継続されることにより、支柱Ｐｃの
中段部分に挿入された第２緯糸Ｘ間に３行分の経糸２が
挿通された状態で三次元織物Ｆが製織されてその厚みが
減少する。以下、上下両フランジＦａ、Ｆｂの中段部分
の経糸２群の行間への第２緯糸Ｘの挿入が中止された状
態で、前記と同様にして各経糸開口内への第２緯糸Ｘの
緯入れが行われることにより、上下両７ランジＦａ、Ｆ
ｂの厚みが減少する。又、上下両フランジＦａ、Ｆｂ及
び支柱Ｆｃの中段部分の経糸２群の行間への第２Ｉｌｌ
糸Ｘの挿入が中止される数が増加することにより、順次
各部の厚みが減少した三次元織物Ｆが製織される。

なお、織前枠２の上部枠２ａ及び下部枠２ｂは三次元織
物Ｆの厚みの変化に対応して順次−Ｅ下方向に移動され
、織前枠２の規制部は常に三次元織物Ｆの上下両面を案
内する位置に配置される。

［実施例２］ 次に第２の実施例を第７図に従って説明する。

この実施例の三次元織物Ｆは第１緯糸ｙが経糸２群の各
列間に２本をベアとして挿入され、しかもベアとなる第
１緯糸ｙ同士は同じ折り返し状態で織り込まれるのでは
なく、互いにその折り返し位置が反対となるように織り
込まれている。この織物組織の場合には、上下両フラン
ジＦａ、Ｆｂ及び支柱Ｆｃの上下両面の状態が前記実施
例のものよりも滑らかになる。

この三次元織物Ｆを製織する場合には、各緯糸用ベルト
７ａ〜７ｃとしてそれぞれ一対、合計６個の緯糸用ベル
ト７ａ〜７ｃが使用され、それぞれ対をなす緯糸用ベル
ト７ａ〜７Ｃが互いに逆方向に昇降動されることにより
、ベアをなす各第１緯糸ｙがその折り返し位置が反対と
なるように織り込まれる。

なお、本発明は前記両実施例に限定されるものではなく
、前記両実施例では三次元織物ＦのフランジＦａ、Ｆｂ
及び支柱Ｆｃ全ての部分の厚さが長手方向に減少するよ
うに形成されていたが、少なくとも１か所の厚さを変化
させればよい、又、第２緯糸Ｘをシャトル９により各行
間に順次耳を形成しながら挿入する代わりに、第８図に
示すようにレピアを使用して第２緯糸Ｘをその先端でル
ープを形成するように折り返し状に挿入するとともに、
先端ループに別の糸からなる耳糸Ｐを挿入して第２緯糸
Ｘの抜は止めを行う製織方法を採用してもよい、又、第
２緯糸Ｘとして１本の連続した糸でなく各段毎にそれぞ
れ独立した糸を使用してもよい、さらには、三次元織物
Ｆとして断面形状が１字状以外のＴ字状あるいは第９図
に示すような中空形状のものに適用してもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明の三次元織物は異形の断面形
状に対応して複数行、複数列に張設された経糸２群の行
間に第２緯糸Ｘの挿入されない部分を適宜変更すること
により、片持ち状態で使用する場合の必要強度設計に応
じて長手方向の厚さが所望の割合ずつ変化する三次元織
物が得られ、樹脂等を含浸させることにより三次元織物
を骨格材とした軽量かつ高強度、高剛性及び高剪断強度
の異形断面の複合材を最少限の仕上げ加工のみで得るこ
とができ、生産性が向上する。又、少なくとも繊物の表
面と対応する部分の経糸２群の行間には第２緯糸Ｘが挿
入されているので、樹脂等を含浸させて複合材を形成し
た場合、その表面に凹凸の変化が表れ器い。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明を具体化した第１の実施例を示すも
のであって、第１図は三次元織物の概略斜視図、第２図
は三次元織物の部分側面図、第３図は支柱部分における
縦断面図、第４．５図は製織状態を示す概略側断面図、
第６図は製織状態を示す要部概略斜視図、第７図は第２
実施例の断面図、第８図は変更例の三次元織物の正面図
、第９図は別の変更例の三次元織物の概略斜視図である
。 経糸供給部１、織前枠２、経糸開口装置４、ベルト５、
第１緯糸供給部６、緯糸用ベルト７ａ〜７ｃ、シャトル
９、第１緯糸ｙ、第２緯糸Ｘ、経糸２、三次元繊物Ｆ、
フランジＦａ、Ｆｂ、支柱Ｆｃ。 特許出願人　株式会社　豊田自動ａｌｌ製作所代理人　
　　弁理士　　恩１）博宣 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、異形の断面形状に対応して複数列、複数行に張設さ
   れた多数本の経糸（ｚ）群と、その列間に経糸（ｚ）と
   直交する状態で織り込まれた各列毎に連続する多数本の
   第１緯糸（ｙ）と、経糸（２）群の行間に経糸（ｚ）及
   び第１緯糸（ｙ）と直交する状態で織り込まれた各列毎
   に連続する第２緯糸（ｘ）とからなり、織物の長手方向
   の途中から経糸（ｚ）群の行間に第２緯糸（ｘ）の挿入
   されない部分が順次増加して三次元織物の厚さがその長
   手方向に沿って減少し、かつ少なくとも織物の表面と対
   応する部分の経糸（ｚ）群の行間には第２緯糸（ｘ）が
   挿入されている三次元織物。