JPH0415298B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、互いに直交するたて、よこ及び垂直
方向の三成分の線条によつて立体的に組織される
絡み組織三次元織物、及びその三次元織物を製織
する方法に関するものであり、特に、セメントを
鉄筋で補強した構造材に代る高強度耐久構造材に
おいて用いるのに適した三次元織物及びその製織
方法に関するものである。

［従来の技術］ 炭素繊維やガラス繊維を用いた三次元織物は、
これに樹脂や金属などを含浸し、繊維強化複合材
料（以下、FRPと略記する。）として使用され
る。平面的な通常の織物を積層し、所要の厚さに
成形した従来のFRPでは、積層方向に繊維が剥
離しやすく、十分な強度が得られない欠点を有し
ている。これに対し、厚さ方向にも繊維を配列さ
せた三次元織物を用いることにより、製品に要求
される性能に合つた等方性や異方性をもつように
複合材料を成形することができる。このような複
合材料は、大きな機械的強度を必要とする各種の
構造材の他に、ブレーキやアブレーシヨン用の熱
制御材料として、ロケツトや航空機用部品などに
適している。

三次元織物としては、たて方向、よこ方向及び
垂直方向の各線条が他の線条に対して蛇行するこ
となく相互に直交した状態で組織した直交組織、
または、たて方向及びよこ方向の線条を、縦横に
行及び列をなして配列させた垂直方向の線条列に
対して、左右に転位させて蛇行状に組織させた絡
み組織（例えば、特公昭57−17990号公報参照）
が提案されている。

上記直交組織の三次元織物は、線条の配列密度
が大きくて、隣接する線条によつて各線条が自由
に遊動しないように互いに支持されるときは、線
条の配列間隔や織物の形状が固定されるが、線条
の配列密度が粗く、隣接する線条の間隔が大きい
場合には、線条が遊動して各線条間の間隔が定ま
りにくく、組織は安定しない。

一方、上記絡み組織の三次元織物は、よこ方向
及びたて方向の線条を垂直方向の線条列に対して
左右に転位させて蛇行状に組織しているため、直
交組織に比べれば、その製織中や線条間にマトリ
ツクス材料を充填する際に、線条の配列が乱れに
くいが、線条の間隔が大きい極低密度のものにお
いては、垂直方向線条によるたて方向線条及びよ
こ方向線条の拘束が少なく、たて方向線条及びよ
こ方向線条の垂直方向についての配列間隔が不規
則になり易い。従つて、垂直方向を織物の長さ方
向とした場合、通常の織物のように巻き取ること
ができず、長さの大きな織物を製織することが困
難である。

また、実開昭61−16378号公報においては、各
段に各々平行に整列される経糸及び緯糸と、それ
らの各交点を結ぶ垂直糸とを有する三次元織物
を、経糸及び緯糸の挿通部分間で垂直糸を捻るこ
とにより組織させた三次元織物が開示されてい
る。

しかしながら、一般に、長繊維（フイラメン
ト）束は、加燃によつてすぐれた特長を発揮する
ものの、長繊維束を補強材とした複合材料の強度
及び弾性率が長繊維束に撚を加えることに伴なつ
て低下するという問題点を有している。即ち、複
合材料の強化用素材として用いる場合において垂
直糸に撚り構造をもたせることは、経糸及び緯糸
を安定的に組織させるという点では有効である
が、複合材料の強度、弾性率の発現の低下など、
複合材料の強化用素材として要求される重要な特
性を犠性にするものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、垂直方向線条を一対の分割線条によ
り構成し、それらの分割線条によりたて方向線条
及びよこ方向線条を挟持させて、たて方向線条及
びよこ方向線条に垂直方向の所要の配列間隔を保
持させ、織物の巻取りや、セメント、樹脂等のマ
トリツクスの充填に際して、各線条に比較的大き
な外力が作用しても、上記線条の配列間隔が容易
に変化しないようにした絡み組織を有し、しかも
複合材料の強化用素材として要求される強度や弾
性率をも保持させた三次元織物、及びその製織方
法を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明の絡み組織三
次元織物は、互いに直交するたて方向、よこ方向
及び垂直方向の線条により組織してなる三次元織
物において、上記垂直方向線条の各々を一対の分
割線条により構成し、この一対の分割線条を加燃
せずに交互に蛇行交差させることによつて生じる
該分割線条間の同一間隙に、他の成分の上記たて
方向及びよこ方向線条を固定的に挟持させ、この
繰返しによつて組織したことを特徴とするもので
ある。

また、本発明の絡み組織三次元織物を製織する
方法は、一対の分割線条を引き揃えた垂直方向線
条を縦横に行及び列をなして配列させ、その行及
び列の両者と斜めに交差する方向の垂直方向線条
の連列ごとに、該垂直方向線条における一方の分
割線条を第１綜絖に穿設した挿通孔の連列に挿通
すると共に、他方の分割線条を第２綜絖に穿設し
た挿通孔の連列に挿通して保持させ、且つ分割線
条を挿通孔に挿通していない綜絖においては分割
線条をその移動を拘束しないスリツトに挿通し、
上記第１及び第２綜絖を垂直方向線条の上記連列
の方向に相対的に移動させて、両綜絖の相対的移
動により上記一対の分割線条間にたて方向線条及
びよこ方向線条を挿通する開口を形成させ、それ
らの開口にたて方向線条及びよこ方向線条を挿通
して製織を行うことを特徴とするものである。

［実施例］ 第１図は本発明の方法の実施に用いる製織機械
の概要を示すものである。

上記製織機械において、機枠１は、その上部に
多数の垂直方向線条Ｚを垂下させる支持板２の取
付枠３を上下動可能に支持しており、該取付枠３
は、モータ４で同期回転するねじ軸５，…をそれ
に螺挿することにより昇降駆動できるように構成
している。上記支持板２は、製織されるべき三次
元織物における垂直方向線条Ｚの配列状態に応じ
て縦横に線条取付孔を並設したものであり、各取
付孔には、下端に重錘６を取付けることにより張
力を与えられた垂直方向線条Ｚが並列垂下され
る。

上記支持板２の取付孔に取付けられる多数の垂
直方向線条Ｚは、それぞれ一対の分割線条Z₁，Z₂
により構成したもので、それらの分割線条Z₁，Z₂
に上記張力が与えられるため、以下に詳述するよ
うに、分割線条Z₁，Z₂間にたて方向線条Ｘ及びよ
こ方向線条Ｙが挟持されて、それらの各線条Ｘ，
Ｙの垂直方向の所要の配列間隔が保持される。

なお、上述したところからわかるように、この
明細書においては、上記支持板２に縦横に配列し
た状態で予め取付けられる線条を垂直方向線条Ｚ
と呼び、この垂直方向線条に対して直交し、且つ
互いに直交する方向に織り込まれる線条をたて及
びよこ方向線条Ｘ，Ｙと呼んでいる。

機枠１の中間位置に設けた綜絖装置７は、第１
図ないし第４図に示すように、前記機枠１上にお
いて摺動可能な第１綜絖８と第２綜絖９とを備え
ている。この綜絖装置７に対し、垂直方向線条Ｚ
は縦横に行及び列をなして配列させるが、図面で
はその縦横を45゜だけ傾けた状態に描記している。

第１綜絖８には、第２図に示すように、垂直方
向線条Ｚの行及び列の両者と斜めに交差する方向
の垂直方向線条の連列ごとに、垂直方向線条Ｚの
うちの一方の分割線条Z₁を挿通する挿通孔１１の
連列を穿設すると共に、それに近接して、垂直方
向線条Ｚの他方の分割線条Z₂の連列を挿通する挿
通スリツト１２を穿設している。また、第２綜絖
９には、第３図に示すように、第１綜絖８の垂直
方向線条列の挿通スリツト１２に対応して分割線
条Z₂を挿通する挿通孔１３の連列を穿設すると共
に、第１綜絖８における分割線条Z₁の挿通孔１１
の連列に対応して、分割線条Z₁の連列を挿通する
挿通スリツト１４を開設している。

これらの第１綜絖８及び第２綜絖９は、第１図
及び第４図に示すように、第１綜絖８における分
割線条Z₁の挿通孔１１が第２綜絖９の挿通スリツ
ト１４に、また第１綜絖８の挿通スリツト１２が
第２綜絖９における分割線条Z₂の挿通孔１３にそ
れぞれ対向するよう重ねられ、第４図に示す基準
位置を中心として、挿通スリツトの方向に挿通孔
のピツチの1/2だけ正逆にそれぞれ移動可能とし、
これらの綜絖８，９を必要なタイミングで移動さ
せる駆動装置１５，１６に連結している。上記綜
絖の移動は、必ずしも挿通孔のピツチの1/2であ
る必要はなく、分割線条Z₁，Z₂の間にたて及びよ
こ方向線条を挿通できる間隙が形成される程度で
あればよい。また、第１及び第２綜絖の両者を逆
方向に移動させることなく、その一方を固定状態
に保ち、他方の綜絖のみを移動させるようにして
もよい。第５図及び第６図は、両綜絖８，９を上
記基準位置からそれぞれ逆方向に挿通孔のピツチ
の1/2だけ移動させた状態を示している。

なお、第１図における機枠１の上部に設けた枠
体１７は、製織される三次元織物の外径寸法を設
定するためのものであり、適宜その開口の大きさ
を調節可能に構成するのが望ましい。また、上記
製織機械においては、第１及び第２の綜絖８，９
の移動により、それらの挿通孔１１，１３に挿通
した分割線条Z₁，Z₂を正逆の方向に交互に開口さ
せ、開口した分割線条Z₁，Z₂の間にたて方向線条
Ｘ及びよこ方向線条Ｙを挿通するが、これらの線
条の挿通機構としては、公知のレピア方式、シヤ
トル方式、その他の各種方式を採用することがで
き、図面においてはそれを省略している。

製織に際しては、予め支持板２に一対の分割線
条Z₁，Z₂からなる垂直方向線条Ｚの必要数を配列
垂下させ、第１綜絖８における挿通孔１１に分割
線条Z₁を挿通すると共に、第２綜絖９における挿
通孔１３に分割線条Z₂を挿通し、さらにそれらの
各分割線条Z₁，Z₂をそれぞれの対応位置にある挿
通スリツト１４，１２に挿通し、各垂直方向線条
の下端に重錘６を取付けておく。

この状態において、まず、第４図の基準位置か
ら両綜絖８，９を逆方向に移動させることにより
第５図の状態にすると、垂直方向線条Ｚを構成す
る一対の分割線条Z₁，Z₂の間に開口が形成される
ので、この開口に矢印方向からたて方向線条Ｘ及
びよこ方向線条Ｙを順次挿入する。

次いで、両綜絖を逆方向に移動させて第６図の
状態にすると、一対の分割線条Z₁，Z₂の間に逆方
向の開口が形成されるので、上述した場合と同様
に、この開口に矢印方向からたて方向線条Ｘ及び
よこ方向線条Ｙを順次挿入する。

その後、両綜絖を第５図の状態として上記動作
を繰返すことにより、第７図に示すような組織、
即ち、垂直方向線条Ｚの各々を一対の分割線条
Z₁，Z₂により構成した三次元織物において、一対
の分割線条を加燃せずに交互に蛇行交差させるこ
とによつて生じる該分割線条間の間隙に、他のた
て及びよこ方向線条を固定的に挟持させてなる組
織を持つた絡み組織三次元織物が得られる。な
お、第７図中、Ｖは耳固定用線条を示している。

このように、垂直方向の線条Ｚの各々を一対の
並行する分割線条により構成し、この一対の分割
線条を加燃せずに交互に蛇行交差させることによ
つて生じる該分割線条間の間隙に、他の成分のた
て方向及びよこ方向の線条Ｘ，Ｙを固定的に挟持
させると、垂直方向の線条Ｚに燃りを与える場合
に生じる複合材料としての強度や弾性率の低下が
なく、複合材料の強化用素材としての繊維束に要
求される強度、弾性率の発現を可能とするすぐれ
た三次元織物を得ることができる。

以上においては、第５図及び第６図の状態でそ
れぞれたて方向線条Ｘおよびよこ方向線条Ｙを挿
入する場合について説明したが、例えば第５図の
状態でたて方向線条Ｘのみを、第６図の状態でよ
こ方向線条Ｙのみを挿入するなど、たて及びよこ
方向線条の挿入順序などを自由に選定することが
できる。

上記三次元織物の製織に用いる各線条として
は、各種素材からなる線条を用いることができる
が、特に、製織された三次元織物を鉄筋で補強し
たセメント構造材に代る高強度耐久構造材として
用いる場合には、カーボン繊維やアラミド繊維な
どが適している。また、三次元織物の線条間に充
填するマトリツクスとしては、セメント、石膏等
の無機質材料ばかりでなく、プラスチツク等の有
機材を用いることもできる。

先に従来技術として説明したが絡み組織の三次
元織物のように、垂直方向線条に対してたて及び
よこ方向線条を左右に転位させて蛇行状に組織し
た場合、通常は、製織に際して垂直方向線条に張
力を作用させているので、それに対してたて及び
よこ方向線条を転移絡合させても、それらの線条
が垂直方向繊維に沿つて移動し易く、この傾向は
垂直方向線条の間隔が大きい極低密度のものにお
いて特に著しい。

しかるに、上述した本発明の絡み組織三次元織
物においては、製織に際し予め縦横に配列して張
力を作用させておく垂直方向線条を各々一対の分
割線条により構成し、この張力を作用させた一対
の分割線条間にたて及びよこ方向の線条を挿入し
ているので、それらの線条を分割線条による挟持
により垂直方向線条に対して固定的に保持させる
ことができる。そして、このようにたて及びよこ
方向線条を垂直方向線条に対して固定的に保持で
きることは、三次元織物を鉄筋で補強したセメン
ト構造材に代る高強度耐久構造材として使用する
場合等において、粘度の高いセメント等のマトリ
ツクス材料の線条間への充填を極めて容易にする
ものである。

しかも、上記製織機械や製織方法の特性とし
て、三次元織物は垂直方向線条Ｚの方向に長いも
のを容易に得ることができ、これを高強度耐久構
造材としてその線条間にマトリツクス材料を充填
する際には、垂直方向線条の一端側からマトリツ
クス材料の注入を行うことが多く、従つて、この
ような場合に、たて及びよこ方向の線条が垂直方
向線条により三次元織物の長手方向の移動を拘束
されていることは、長手方向長さがたてまたはよ
こ方向の巾に対して少なくとも２倍以上ある長尺
構造材を製造する場合のマトリツクス材料の充填
に、極めて有効なものである。

［発明の効果］ 以上に詳述したように、本発明の絡み組織三次
元織物及びその製造方法によれば、垂直方向線条
を構成する一対の分割線条によりたて方向線条及
びよこ方向線条を挟持させて、たて及びよこ方向
線条に垂直方向の所要の配列間隔を保持させ、織
物の巻取りや、セメント、樹脂等のマトリツクス
の充填に際して、各たて及びよこ方向線条に比較
的大きな外力が作用しても、それらの線条の配列
間隔が容易に変化しないようにした絡み組織の三
次元織物を簡単に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る絡み組織三次元織物を製
織する製織機械の概要を示す断面図、第２図は上
記製織機械における第１綜絖の平面図、第３図は
同第２綜絖の平面図、第４図は第１及び第２綜絖
を重ねた状態を示す平面図、第５図及び第６図は
第１綜絖と第２綜絖の相対的な移動状態について
説明するための動作説明図、第７図は本発明に係
る三次元織物の組織を示す部分拡大斜視図であ
る。 ８……第１綜絖、９……第２綜絖、１１，１３
……挿通孔、Ｘ……たて方向線条、Ｙ……よこ方
向線条、Ｚ……垂直方向線条、Z₁，Z₂……分割線
条。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに直交するたて方向、よこ方向及び垂直
   方向の線条により組織してなる三次元織物におい
   て、上記垂直方向線条の各々を一対の分割線条に
   より構成し、この一対の分割線条を加燃せずに交
   互に蛇行交差させることによつて生じる該分割線
   条間の同一間隙に、他の成分の上記たて方向及び
   よこ方向線条を固定的に挟持させ、この繰返しに
   よつて組織したことを特徴とする絡み組織三次元
   織物。 ２ 一対の分割線条を引き揃えた垂直方向線条を
   縦横に行及び列をなして配列させ、その行及び列
   の両者と斜めに交差する方向の垂直方向線条の連
   列ごとに、該垂直方向線条における一方の分割線
   条を第１綜絖に穿設した挿通孔の連列に挿通する
   と共に、他方の分割線条を第２綜絖に穿設した挿
   通孔の連列に挿通して保持させ、且つ分割線条を
   挿通孔に挿通していない綜絖においては分割線条
   をその移動を拘束しないスリツトに挿通し、上記
   第１及び第２綜絖を垂直方向線条の上記連列の方
   向に相対的に移動させて、両綜絖の相対的移動に
   より上記一対の分割線条間にたて方向線条及びよ
   こ方向線条を挿通する開口を形成させ、それらの
   開口にたて方向線条及びよこ方向線条を挿通して
   製織を行うことを特徴とする絡み組織三次元織物
   の製織方法。