JPH03152241A - 三次元織物およびその製造方法 - 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） 航空機、自動車その他の構造用として、織物と合成樹脂
とを複合した断面′１゛１層、１字形、１１字形等の三
叉部を有する異形断面形状の複合型材が使用されている
が、この発明は、」二記の複合型材の補強用織物として
好適な三次元織物およびその製造方法に関するものであ
る。

（従来の技術） 断面゛Ｆ字形、１字形、１１字形等の三叉部を有する型
材形状の複合構造材の補強用に使用することができる異
形断面の三次元織物が実開昭６２−７９９００号公報お
よび特ｆＨＩ昭６２−１１７８４３号公報等に６：１示
されている。

上記の実開昭６２−７９９００号公報には、断面Ｉ字形
の異形断面形状、すなわちウェブとその上下両端の水平
フランジとからなる型材形状の三次元織物として、多数
本の長さ方向系を上記の断面Ｉ字形の型材のウェブを垂
直に立て、フランジを水平に向けた形状に配列し、その
横断面内で幅方向糸を上記長さ方向糸の配列幅に応じ、
上記のフランジではその全幅にわたって、またウェブで
はその全幅にわたってそれぞれ幅方向に往復させながら
上向きまたは下向きに進めて上下に隣接する長さ方向系
の層間に１頓に挿入し、また幅方向糸に垂直な縦断面内
で垂直方向糸を、上記の長さ方向系および幅方向糸の配
列高さに応じ、上下のフランジでは各フランジごとにそ
の全厚みにわたって、またウェブの上下にフランジが重
なる部分ではその全高さにわたってそれぞれ上下に往復
させながら長さ方向に進めて長さ方向に隣接する幅方向
系の層間に順に配置し、この垂直方向糸により上記の幅
方向糸および長さ方向糸を締め付けて一体化したものが
記載されている。

一方、特開昭６２−１１７８４３号公報には、上記断面
１字形の三次元織物を得る方法として、この１字形を横
に倒してウェブを水平に向け、その両端のフランジをそ
れぞれ三叉部の外に屈曲してフランジを２枚重ねにした
偏平形状に多数本のたて糸（長さ方向糸）を配列し、こ
の偏平化したフランジおよびウェブの表面に沿ってよこ
糸（幅方向糸）を巻回し、１周後に２層目のたて糸の表
面に沿ってよこ糸を巻回し、すなわち外側から中心に向
かう渦巻き状によこ糸を挿入し、かつ上側フランジの下
面および下側フランジの上面に連続してよこ糸を沿わせ
るときは屈曲部の隅に沿ってあらかじめ設けた力先に上
記よこ糸を掛け、製織の進行に伴って上記の力先を抜き
取り、製織の終了後に上記のフランジを展開して断面１
字形にすることが記載されている。

（発明が解決使用とする課題） 実間Ｆ６２−７９９００号公報に記載された三次元織物
は、多数本の長さ方向糸を断面Ｉ字形の型材形状に配列
し、これらの長さ方向糸を１層ずつ順に開口して幅方向
糸を挿入するので、ウェブの垂直方向糸が三叉部で屈曲
してフランジを幅方向に延びることはなく、またフラン
ジの幅方向糸が三叉部で屈曲してウェブを垂直方向に延
びることなく、換言すれば三叉部の隅においてウェブお
よびフランジの双方にまたがって延びる糸条が存在せず
、そのため引張り、曲げ等の応力に対して強度が不充分
になるという問題があった。

一方、特開昭６２−１１７８４３号公報に記載された三
次元織物の製造方法は、上記の１字形を横に倒しフラン
ジ部分を外に折り重ねて偏平化した状態に製織するので
、製織時の織物の厚みが小さくなる反面、多層のたて糸
を１層ずつ順に上下させるのではなく、中央のウェブお
よびその左右上下につながる端部のウェブ（型材のフラ
ンジとなる部分）の全表面をよこ糸で囲み、しかるのち
全層のたて糸を一部ずつ上げたり下げたりして１本のよ
こ糸を外側から内側へ向かう渦巻き形状に一筆書きの形
状に挿入するものであるから、開口順が極めて複雑にな
り、また一つの断面におけるよこ糸の挿入サイクルが終
了したのち、接結糸（垂直方同系）に開口運動を与えて
よこ糸を接結するので、上記の全層のたて糸をよこ糸で
囲むために上記よこ糸を角や隅で折返す際、上下左右の
端部ウェブの角および上下の端部ウェブの重なり部の隅
にあらかじめ配した多数本の力先に引っ掛けて迂回させ
る必要があった。また、上記の方法は、中央ウェブに配
列するたて糸の層数および端部ウェブに配列するたて糸
の層数を全幅にわたって等しく設定しているので、製織
終了後にフランジ形成用の端部のウェブを展開して１型
材を形成したときウェブのＩＶ、みおよびフランジの１
γみがｙ７．いに等しくなる反面、三叉部の隅に丸みが
形成されずに、むしろくびれる傾向が生じ、そのため構
造材として使用したときに応力集中がシ［ミして破壊し
易くなるという問題があった。

この発明は、断面′【゛字形、１字形および１１字形等
の三叉部を有する三次元織物を偏平化して製織し、製ｗ
ｉ終了後にフランジを展開して′ｌ゛字形、１字形およ
び１字形等の断面形状を得ることができ、かつウェブお
よびフランジのＩ′１．みを任意に、またたて糸（長さ
方向糸）の開口順を容易に設定し、ウェブとフランジが
交差する三叉部の隅に任意の大きさの丸みを付け、かつ
力先を使用しないで製織することができる三次元織物お
よびその製造方法を提供するものである。

（課題を解決するための手段） この発明の三次元織物は、互いに交差する多数本の長さ
方向糸、幅方向糸および高さ方向糸を用いて製織され、
水平な平板状のウェブと、その少なくとも幅方向片側に
三叉部を介して上記ウェブに平行に形成された上下一対
のフランジとからなる三次元織物において、上記の長さ
方向糸がフランジではウェブにおける層数の１／２より
も多層に、また三叉部付近では上記フランジにおける層
数よりも多層にそれぞれ配列され、第１の幅方向系が上
記ウェブの上半部と上側フランジとにまたがる蛇行状に
、また第２の幅方向糸が上側フランジの下面側部分と下
側フランジの上面側部分とにまたがる一重または多重の
倒Ｕ字形に、また第３の幅方向糸が上記ウェブの下半部
と下側フランジとにまたがる蛇行状にそれぞれ配置され
ていることを特徴とする。

また、上記の三次元織物を製造する方法は、水平な平板
状のウェブと、その少なくとも幅方向片側に三叉部を介
して上記ウェブに平行に形成された上下一対のフランジ
とからなる三次元織物を互いに交差する多数本の長さ方
向糸、幅方向糸および高さ方向糸を使用して製織する方
法において、上記の長さ方向糸をフランジではウェブに
おける層数の１／２よりも多層に配列すると共に、三叉
部付近の複数列の長さ方向糸に追加の長さ方向糸および
長さ方向の捨て糸を重ねて配列し、上記ウェブの上半部
および上側フランジの長さ方向糸、並びに上記ウェブの
下半部および下側フランジの長さ方向糸を上層または下
層から１層ずつ順に開口すると共に、その任意の段階で
上記三叉部付近の追加の長さ方向糸および捨て糸を通常
の長さ方向糸の開口と共に１回または２回以上にまとめ
て開口し、上記ウェブの上半部および上側フランジには
これらにまたがる第１の幅方向糸を、また上記ウェブの
下半部および下側フランジにはこれらにまたがる第３の
幅方向糸をそれぞれ蛇行状に挿入し、上記第１の幅方向
糸挿入と第２の幅方向糸挿入との間で上側フランジの下
面側部分および下側フランジの上面側部分にまたがる第
２の幅方向糸を一重または多重の倒Ｕ字形に挿入し、製
織終了後に上記の捨て糸を抜き取ることを特徴とする。

なお、上記の長さ方向糸、幅方向糸および高さ方向糸と
しては、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維
等の高機能性繊維のいずれか１種または２種以上からな
る糸条が好ましい。また、捨て糸としては、ポリエチレ
ンテレフタレートからなるモノフィラメント糸条または
スチールワイヤ等が好ましい。

（作用） 第１の発明の三次元織物は、平板状のウェブの片側に三
叉部を介して２枚重ねのフランジを有しているので、こ
のフランジを展開することにより、断面丁字形、１字形
または！（字形の型材形状となる。そして、上記２枚重
ねのフランジの内側には第２の幅方向糸がＵ字形に湾曲
して挿入されているので、上記のフランジを展開したと
き、第２の幅方向糸が延ばされて直線状となり、フラン
ジの中央部が平面となり、はとんど窪みが生しない。

また、上記の長さ方向糸がフランジではウェブにおける
層数０１／２よりも多層に配列されるので、フランジの
Ｊ７みをウェブの厚みの１／２よりも厚い任意の厚みに
形成することができる。そして、上記の長さ方向糸が三
叉部付近では上記フランジにおける層数よりも多層に配
列されるので、フランジを上記のように展開したとき、
フランジとウェブの三叉部の隅に上記の増加した長さ方
向糸の層数に応じて丸みが形成され、型材としての強度
が向上する。

また、第２発明によれば、上記第１発明の三次元織物が
効率よく製造される。しかして、この第２発明では、三
叉部付近の複数列の長さ方向糸に追加の長さ方向糸およ
び捨て糸を重ねて配列して製織し、製織終了後に捨て糸
を抜き取るので、フランジを展開したとき三叉部の隅に
丸みが形成さると共に、捨て糸の抜き取りによって幅方
向糸の緩みが生じて上記の展開が容易になる。

（実施例） 第１図および第２図は、第３図の断面゛「字形の三次元
織物を製造する際の断面図である。第１図において、ウ
ェブＡの一端に上側フランジＢおよび下側フランジＣが
三叉部りを介して上記ウェブΔに平行に形成され、通常
の長さ方向糸ｌが上記のウェブＡ、上側フランジＢおよ
び下側フランジＣにそれぞれ４層に配列されると共に、
追加の長さ方向糸１ａがウェブＡの三叉部りから１列目
の上下の中間に２本、上下両端に２本ずつ合計６本配列
され、２〜４列目の各上下両端に１本ずつ合計２本配列
され、上側フランジＢの三叉部りから１〜３列目の各上
端および下側フランジＣの三叉部りから１〜３列目の各
下端にそれぞれ１本ずつ配列され、さらに捨て糸２がウ
ェブＡの三叉部りから１列目および２列目の各上下両端
、上側フランジＢの三叉部りから１列目上端および下側
フランジＣの三叉部りから１列目下端にそれぞれ１本ず
つ配列される。そして、三叉部りから右のウェブＡには
長さ方向糸１の１列ごとに高さ方向糸（接結糸）３ａ、
３ｂが１本ずつ配列される。ただし、奇数番目の高さ方
向糸３ａと偶数番目の高さ方向糸３ｂとが別のベルト枠
によって互いに反対方向に運動し、一方が上に開口動作
をするとき、他方が下に開口動作をするようになってい
る。また、三叉部りの左の上側フランジＢおよび下側フ
ランジＣには、それぞれ長さ方向糸１０１列毎に高さ方
向糸３ａ、３ｂが配列され、奇数番目が上に開口動作を
するとき、偶数番目が下に開口動作をするようになって
いる。

第１図において、全数の長さ方向糸ｌ、追加の長さ方向
糸１ａ、捨て糸２、および全数の高さ方向糸３ａ、３ｂ
が下降位置にある状態で、最初の第１ピツクでは奇数番
目の高さ方向糸３ａが上に開口し、この奇数番目の高さ
方向糸３ａの下に第１幅方向糸４ａが左から右に挿入さ
れ、続く第２ビツクではウェブＡおよび上側フランジＢ
における上から１ａ目の長さ方向糸ｌ、その三叉部付近
で上に重なる追加の長さ方向糸１ａおよび捨て糸２が追
加の開口をし、上記の第１幅方向糸４ａが右から左に挿
入され、第３ビツクではウェブＡおよび上側フランジＢ
における上から２層目の長さ方向糸ｌが開口を追加して
上記の第１幅方向糸４ａが左から右に挿入され、これに
より第１幅方向糸４ａの蛇行挿入がいったん中断される
。

次の第４ビツクでは、上側フランジＢの３層目の長さ方
向糸ｌが追加開口をして第２幅方向糸４ｂが左から右に
挿入され、続く第５ビツクでは上側フランジＢの偶数番
目の高さ方向糸３ｂおよび４層目の長さ方向糸１、並び
に下側フランジＣの奇数番目の高さ方向糸３ａおよび１
層目の長さ方向糸１が追加の開口をし、この１層目の長
さ方向糸ｌの下に第２幅方向糸４ｂが右から左に挿入さ
れ、続く第６ビツクでは上記下側フランジＣＯ１層目の
長さ方向糸ｌが下降位置に戻され、その上に第２幅方向
糸４ｂが左から右に挿入され、続く第７ビツクでは上側
フランジＢの偶数番目の高さ方向糸３ｂおよび下側フラ
ンジＣの奇数番目の高さ方向糸３ａがそれぞれもとの下
降位置に戻されて第２幅方向糸４ｂが右から左に挿入さ
れ、これにより第２幅方向糸４ｂの二重の倒Ｕ字形挿入
が中断される。

次の第８ビツクでは、上側フランジＢの偶数番目の高さ
方向糸３ｂ、下側フランジＣの奇数番目の高さ方向糸３
ａ、　１層「１および２層Ｌ１の長さ方向糸ｌが追加開
ＯＬ、この下側フランジＣの２層口の長さ方向糸ｌおよ
びウェブＡの２層［１の長さ方向糸ｌの下に第３幅方向
糸４Ｃが左から右に挿入され、続く第９ピツクではウェ
ブＡの３層口の長さ方向糸ｌおよび下側フランジＣの３
層目の長さ方向糸１がそれぞれ追加開［１して第３幅方
向糸４Ｃが右から左に挿入され、続く第１０ビツクでは
ウェブＡの４層１１の長さ方向糸ｌおよび下側フランジ
Ｃの４層［Ｉの長さ方向糸１がそれぞれ追加開口して第
３幅方向糸４ｃが左から右に挿入される。このとき、ウ
ェブΔの偶数番目の高さ方向糸３ｂおよび下側フランジ
Ｃの偶数番目の高さ方向糸３ｂのみが下降位置にあり、
他は全て上方に開口している。

続く第１１ビツクでは（第２図参照）、ウェブＡおよび
下側フランジＣのそれぞれで奇数番目の高さ方向糸３ａ
および偶数番目の高さ方向糸３ｂが位置を交換し、ウェ
ブＡの奇数番目の高さ方向糸３ａおよび下側フランジＣ
の奇数番目の高さ方向糸３ａのみが下降位置にあり、他
は全て上に開口した状態で第３幅方向糸４ｃが右から左
に挿入され、続く第１２ピツクではウェブＡの４Ｆ５目
および下側フランジＣの４層［１の各長さ方向糸ｌ、そ
の下の追加の長さ方向糸１ａおよび捨て糸２が下に降ろ
されて第３幅方向糸４ｃが上記４ｗ５目の長さ方向糸１
の上面に左から右に挿入され、続く第１３ピツクではウ
ェブΔの３層目および下側フランジＣの３層目の各長さ
方向糸ｌが追加して降ろされ、これら３層目の長さ方向
糸１の上面に沿って第３幅方向糸４Ｃが右から左に挿入
され、これをもってウェブＡおよび下側フランジＣにま
たがる第３幅方向糸４Ｃの蛇行挿入がいったん中断され
る。

次いで、第１４ビツクでは、上側フランジＢの奇数番目
の高さ方向糸３ａ、４ＷＩ目の長さ方向糸ｌ、並びに下
側フランジＣの偶数番目の高さ方向系３ｂおよび１層目
、２層目の長さ方向糸ｌがそれぞれ下に降ろされて第２
幅方向糸４ｂが上側フランジＢの３層目の長さ方向糸ｌ
の下面に沿って挿入され、続く第１５ビツクでは上側フ
ランジＢの奇数番目の高さ方向糸３ａおよび４層目の長
さ方向糸１、並びに下側フランジＣの偶数番目の高さ方
向糸３ｂおよび１層目の長さ方向糸ｌが再び上に開口し
てこの下側フランジＣのＩＪｉ目の長さ方向糸ｌの下に
第２幅方向糸４ｂが右から左に挿入され、続く第１６ビ
ツクでは下側フランジＣＯ１層目の長さ方向糸ｌが下に
降ろされ、その上面に沿って第２幅方向糸４ｂが左から
右に挿入され、続く第１７ビツクでは上側フランジＢの
奇数番目の高さ方向糸３ａおよび下側フランジＣの偶数
番目の高さ方向糸３ｂが追加して降ろされ、第２幅方向
糸４ｂが上側フランジＢの４Ｎ目の長さ方向糸ｌの下面
に沿って右から左に挿入され、これをもって上側フラン
ジＢの下側部分および下側フランジＣの上側部分にわた
る第２幅方向糸４ｂの倒Ｕ字形挿入が中断される。

続く第１８ピツクでは、上側フランジＢの３層目および
４層目の各長さ方向糸１が下に陣ろされ、上側フランジ
ＢおよびウェブＡの各２層目の長さ方向糸ｌの下面に沿
って第１幅方向糸４ａが右から左に挿入され、続く第１
９ビツクでは上側フランジＢおよびウェブＡの各２Ｎ目
の各長さ方向糸１が下に降ろされ、上側フランジＢおよ
びウェブＡの各１層目の長さ方向糸ｌの下面に沿って第
１幅方向糸４ａが左から右に挿入され、続く第２０ビツ
クでは上側フランジＢおよびウェブＡの各１層目の各長
さ方向糸ｌが下に降ろされ、上側フランジＢおよびウェ
ブＡの各１層目の長さ方向糸ｌの上面に沿って第１幅方
向糸４ａが右から左に挿入される。

このとき、ウェブＡおよび上側フランジＢの各偶数番目
の高さ方向糸３ｂのみが上方に開口しており、これらが
下に降ろされて最初の状態に戻され、以下これの繰返し
により製織が進行する。

得られた三次元織物は、第１図および第２図に示すよう
に、７字形の断面形状をしているが、捨て糸２を抜き取
ってフランジＢ、Ｃを展開することにより、第３図に示
すように断面丁字形の三次元織物となる。この三次元織
物は、ウェブＡと左右のフランジＢ、Ｃが交差する隅に
丸みを備えており、かつフランジＢ、Ｃは、その境界に
窪みのない平板状のものである。

なお、上記の実施例において、第１図および第２図のウ
ェブΔの右端に左側のフランジＢ％Ｃと対称的にフラン
ジを形成することができ、この場合は、フランジの展開
により、断面Ｉ字形または１１字形の型材が得られる。

また、上記の実施例は説明のためのものであって、この
発明は、−に記の実施例に限定されるものではなく、糸
本数等を適宜に変更して任意の形状、大きさに製作する
ことができることは勿論である。

（発明の効果） 請求項１に記載の第１発明は、ウェブの少なく共一端に
折畳み状の２枚のフランジを備えており、このフランジ
を展開するごとにより、断面′ｒ字形、１字形および１
１字形等の型材形状の三次元織物となり、合成樹脂等と
複合することにより、航空機等の構造部材として利用す
ることができる。そして、上記の三次元織物は、フラン
ジに配列する長さ方向糸の層数により、フランジの厚み
をウェブのＩＩみと同等以上の任意の厚みに形成するこ
とができ、かつフランジの展開により表面に窪みのない
平板状のフランジが得られると共に、三叉部の隅に丸み
を形成することができ、その丸みの半径は、製織時に三
叉部付近に配列する追加の長さ方向糸の本数によって任
意に設定することができ、ウェブとフランジとの接続を
強固にして構造部材としての引張り、曲げ、圧縮等の強
度を大きく向上させることができる。

また、請求項２に記載の第２発明は、上記第１発明の三
次元織物を効率よく製造することができる。しかして、
この第２発明では、三叉部付近の複数列の長さ方向糸に
追加の長さ方向糸および捨て糸を重ねて配列して製織し
、製織終了後に捨て糸を抜き取るので、捨て糸の抜き取
りによって幅方向糸の緩みが生じ、フランジを平板状に
展開し、かつ三叉部の隅に丸みを形成するのが容易にな
る。

また、ウェブの上半部および上側フランジの上側部分に
は、これらにまたがる第１幅方向糸を上層または下層か
ら順に挿入し、ウェブの下半部および下側フランジの下
側部分には、これらにまたがる第３幅方向糸を上層また
は下層から順に挿入し、上側フランジの下側部分および
下側フランジの上側部分には、これらにまたがる第２幅
方向糸をＵ字形に挿入するので、第１〜第３幅方向糸の
折返し部に力先を配置する必要がなく、従来技術に比べ
て製織が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の実施態様を説明する三
次元織物の断面図、第３図は第１図および第２図の三次
元織物のフランジを展開した状態の断面図である。 Ａ：ウェブ、Ｂ：上側フランジ、Ｃ：下側フランジ、Ｄ
：三叉部、ｌ：長さ方向糸、ｌａ：追加の長さ方向糸、
２：捨て糸、３ａ：奇数番目の高さ方向糸、３ｂ＝偶数
番目の高さ方向糸、４ａ：第１幅方向糸、４ｂ：第２幅
方向糸、４Ｃ：第３幅方向糸。 ↑　　↑

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕互いに交差する多数本の長さ方向糸、幅方向糸お
   よび高さ方向糸を用いて製織され、水平な平板状のウェ
   ブと、その少なくとも幅方向片側に三叉部を介して上記
   ウェブに平行に形成された上下一対のフランジとからな
   る三次元織物において、上記の長さ方向糸がフランジで
   はウェブにおける層数の１／２よりも多層に、また三叉
   部付近では上記フランジにおける層数よりも多層にそれ
   ぞれ配列され、第１の幅方向糸が上記ウェブの上半部と
   上側フランジとにまたがる蛇行状に、また第２の幅方向
   糸が上側フランジの下面側部分と下側フランジの上面側
   部分とにまたがる一重または多重の倒Ｕ字形に、また第
   ３の幅方向糸が上記ウェブの下半部と下側フランジとに
   またがる蛇行状にそれぞれ配置されていることを特徴と
   する三次元織物。 〔２〕水平な平板状のウェブと、その少なくとも幅方向
   片側に三叉部を介して上記ウェブに平行に形成された上
   下一対のフランジとからなる三次元織物を互いに交差す
   る多数本の長さ方向糸、幅方向糸および高さ方向糸を使
   用して製織する方法において、上記の長さ方向糸をフラ
   ンジではウェブにおける層数の１／２よりも多層に配列
   すると共に、三叉部付近の複数列の長さ方向糸に追加の
   長さ方向糸および長さ方向の捨て糸を重ねて配列し、上
   記ウェブの上半部および上側フランジの長さ方向糸、並
   びに上記ウェブの下半部および下側フランジの長さ方向
   糸を上層または下層から１層ずつ順に開口すると共に、
   その任意の段階で上記三叉部付近の追加の長さ方向糸お
   よび捨て糸を通常の長さ方向糸の開口と共に１回または
   ２回以上にまとめて開口し、上記ウェブの上半部および
   上側フランジにはこれらにまたがる第１の幅方向糸を、
   また上記ウェブの下半部および下側フランジにはこれら
   にまたがる第３の幅方向糸をそれぞれ蛇行状に挿入し、
   上記第１の幅方向糸挿入と第２の幅方向糸挿入との間で
   上側フランジの下面側部分および下側フランジの上面側
   部分にまたがる第２の幅方向糸を一重または多重の倒Ｕ
   字形に挿入し、製織終了後に上記の捨て糸を抜き取るこ
   とを特徴とする三次元織物の製造方法。