JPH04209850A - 直交組織の三次元織物及びその複合材料 - 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、たて、よこ及び垂直方向に真っ直ぐに延びる
線条で立体格子状に組織した三次元織物及び当該織物を
用いた複合材料に関するものである。

（従来の技術） 軽量で機械的特性が優れた複合材料の開発が盛んに為さ
れており、第５図はその一例を示したものである。この
複合材料は、たて、よこ及び垂直方向に真っ直ぐに延び
る線条３．２．１を互いに直角に交差した組織（「直交
組織」という。）を樹脂液に浸漬して硬化一体化させた
ものであり、各線条の交差点４が樹脂１２で固着されて
いる。

この複合材料は、内部に多数の空隙１３を有しているの
で軽量であり、強化材として直交組織の三次元織物を用
いているので、比強度（強き／比重）や比剛性（剛性／
比重）が大きいという特徴を有している。しかもこのよ
うな直交組織の三次元織物は、製造が簡単である。

（発明が解決しようとする課題） しかし上記のものは、三方向の各線条が交差点４で樹脂
により固着されているだけだから、大きな応力が作用し
た場合に各交差点に応力が集中してこの部分で応力破壊
が起こり、交差点がずれて応力の方向に圧縮されるとい
う欠点がある。更に、直交組織の三次元織物それ自体は
、交差点が固定されていないので、織物の巻き取り時や
マトリックスの充填時に線条の配列が乱れ、設計どうり
に繊維が配列した複合材料を得るのか困難であるという
問題があった。

本発明は、製造が簡単で、たて、よこ及び垂直のいずれ
の方向からの応力に対しても交差点が移動しない直交組
織の格子状三次元織物及び当該織物を用いた超軽量で機
械的特性が優れた複合材料を得ることを目的としている
。

（課題を解決するための手段） 本発明の直交組織の三次元織物５は、たて、よこ及び垂
直方向に真っ直ぐに延びる線条３．２．１を交差させて
立体格子状に配列した直交組織の三次元織物において、
前記交差点４で三方向の線条相互を接着剤１０で接着す
ると共に糸条６又は７．８．９で縛着したものである。

この場合において、三次元織物を組織するたて、よこ又
は垂直方向の線条３．２、■に螺旋状に糸条９．８．７
を巻回してカバリング糸とし、交差点４において各線条
に巻回した糸条９．８．７で他の線条を縛着する構造と
することができる。

前記線条１．２．３や糸条６又は７．８．９は、設計し
ようとする複合材料の用途や要求性能に基づき最適な素
材を選択すればよい。例えば、ＦＲＭ（繊維強化金属）
の場合には、アルミナ繊維やシリコンカーバイト繊維等
のセラミック繊維又はタングステンやステンレス等の金
属繊維を使用する。また、ＦＲＰ　（繊維強化プラス千
ツク）の場合には、アラミド繊維等の有機繊維又はガラ
ス繊維やカーボン繊維等の無機繊維を使用する。線条１
．２．３は、前記繊維に熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性
樹脂を含浸させたロービングや綱等の剛直な線材または
２種以上の素材を組み合わせた複合繊維、例えば金属被
膜を有する合成繊維やセラミ・７クスの微粒子を混入し
た合成繊維等を使用することができる。

このようにしてＵ織した直交組織の三次元織物５にマト
リックスを充填してやれば、比強度や比剛性等の機械的
特性に優れた超軽量な複合材料を形成することができる
。マトリックスとしては、通常よく使用されている不飽
和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂のほか、金属やその
酸化物、炭化物、窒化物、セラミックス、エラストマー
、コンクリート等を使用することができ、これらのマト
リックスを流動性を付与した状態で充填し、硬化させる
。マトリックスは、線条相互の空間に完全に充填するこ
とも、線条相互間に空隙を残した状態で充填する（第５
図参照）こともできる。

（作用） 本発明の三次元織物５は、たて、よこ及び垂直方向の線
条３．２、■を真っ直くに交差させ、その交差点４を接
着剤１０で接着すると共に糸条６又は７．８．９で縛着
して製織したものであるから、比較的簡単に製造するこ
とができる。更に交差点４は糸条６又は７．８．９によ
り強固に縛着されているから、たて、よこ又は垂直方向
のいずれの方向から応力が作用しても交差点４がずれ難
く、更に織物の巻き取り時やマトリックスの充填時に交
差点４が移動したり線条が交差点４から離れて三次元織
物５のｍ織が乱れることがない。

更にこれを強化材としたＦＲＰ、ＦＲＣ，ＦＲＭ等の複
合材料では、第４図示のように応力Ｆが作用した場合に
応力の作用方向の線条１が屈曲して応力を緩和し、応力
解除により伸張するので完全な変形回復機能を発揮する
ほか、交差点４は糸条６又は７．８．９で縛着されてい
るので、応力が集中しても応力破壊が起こりにくく、し
かも各交差点４はそれぞれ独立に線条相互を固定してい
るから、線条が一部で破断してもその線条の応力は隣接
する交差点での結合によって他の線条で負担されるので
、組織の一部が破断したときに強度が急激に低下してし
まうこともない。

（実施例） 第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示したもので
、第１図は本発明の三次元織物の一部を示す斜視図、第
２図は交差点の拡大斜視図である。

この明細書では、図の右上がりの方向をたて方向、左上
がりの方向をよこ方向とする。

図中、１はたて及びよこ方向に２ＣＩ１１間隔で垂直に
配列された垂直方向糸、２はたて及び垂直方向に２ｃｍ
間隔で水平に配列されたよこ方向糸、３はよこ及び垂直
方向に２ＣＩｌ１間隔で水平に配列されたたて方向糸、
４は立体格子状に配列した糸１．２．３の交差点、５は
三次元織物である。各糸１．２及び３は、第２図のよう
に、交差点４で接着剤１０で接着されると共に１本の縛
り糸６で縛り付けられている。

第３図は本発明の第２実施例を示した交差点部分の拡大
斜視図である。立体格子状に配列した糸１゛、２．３に
は、螺旋状にカバリング糸７．８．９が巻回されており
、接着剤１０で接着した交差点４を−のカバリング糸（
例えば７）が他の糸２．３を囲むようにして巻回され、
三方向の糸１．２．３を縛り付けている。カバリング作
業は簡単であるから、カバリング糸７．８．９を巻回す
るだけで交差点４を縛り付けることができる。

（発明の効果） 以上のように、本発明の直交組織の三次元織物は、各交
差点で三方向の線条相互が強固に固定されているから、
織物の巻き取り時やマトリックスの充填時に線条相互の
配列が乱れることがない。

更にこれを強化材にしてマトリックスを充填してやれば
、設計どおりに線条が配列された複合材料を得ることが
でき、優れた機械的特性を有する超軽量のＦＲＰ、ＦＲ
Ｃ，ＦＲＭ等の複合材料を得ることができる。更に、交
差点はそれぞれ独立に線条相互を固定しているから、組
織の一部が破断されたときにも強度が急激に低下するこ
とのない複合材料を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示したもので
、第１図は三次元織物の一部を示す斜視図、第２図は交
差点部分の拡大斜視図である。第３図は他の実施例の交
差点部分の拡大斜視図、第４図は衝撃吸収作用を示す説
明図である。第５図は従来の直交組織の三次元織物を用
いた複合材料の斜視図である。 図中、 ｌ：垂直方向糸　　　　　２：よこ方向糸３：たて方向
糸　　　　　４：交差点 ６：縛り糸　　　　　　　７：１のカバリング糸８：２
のカバリング糸　　９：３のカバリング糸ｌＯ：接着剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）たて、よこ及び垂直方向に真っ直ぐに延びる線条
   （３）、（２）、（１）を交差させて立体格子状に配列
   した直交組織の三次元織物において、前記線条の交差点
   （４）で三方向の線条相互を接着剤（１０）で接着する
   と共に糸条（６）で縛着した、直交組織の三次元織物。
2. （２）前記交差点を縛着する糸条がたて、よこ又は垂直
   方向の線条（３）、（２）、（１）に螺旋状に巻回した
   カバリング糸（９）、（８）、（７）である、請求項１
   記載の直交組織の格子状三次元織物
3. （３）請求項１または２の格子状三次元織物にマトリッ
   クスを充填してなる複合材料。