JPH04327242A - 不均等機能複合材料のための強化用三次元織物及びその製造方法 - Google Patents

不均等機能複合材料のための強化用三次元織物及びその製造方法

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JPH04327242A
JPH04327242A JP3119343A JP11934391A JPH04327242A JP H04327242 A JPH04327242 A JP H04327242A JP 3119343 A JP3119343 A JP 3119343A JP 11934391 A JP11934391 A JP 11934391A JP H04327242 A JPH04327242 A JP H04327242A
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、糸条の配向角を部分的
に異ならしめた不均等機能複合材料のための強化用三次
元織物、及びその織物を製造する方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】本発明者らは、先に、特開平２−２５９
１４８号において、様々な繊維配向角の三次元４軸また
は５軸織物を、ロータ・キャリア方式の三次元織物織機
により簡易に製織可能にするための技術を開示している
。この既提案の技術によれば、適宜繊維配向角の４軸ま
たは５軸の三次元織物を得ることができ、それらを各種
用途に有効に利用できるが、織物全体において均一の繊
維配向角を有するものしか考慮していない。そのため、
高機能繊維を極めて有効に利用しているとは言いがたい
。従って、部材の各部に発生する応力に対応して、部分
的に繊維配向角を変え、高機能繊維を有効に利用するこ
とが望まれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題は
、既提案のロータ・キャリア方式の三次元織物織機によ
り容易に製織される三次元４軸または５軸織物に対し、
部分的に糸条の配向角を任意に変更設定し、それによっ
て不均等な機能を持たせるようにした複合材料のための
強化用三次元織物及びその製造方法を得ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の不均等機能複合材料用三次元織物は、三次元
織物の長さ方向に対して傾斜させて配向した糸条の多数
を、それぞれ織物表面で折り返すことにより長さ方向に
連続するものとして相互に製織し、必要な断面形状をも
たせた三次元織物において、織物断面の一部に、織物の
隣接部分との間で連続している糸条の三次元織物の長さ
方向に対する傾斜角を異ならしめた異配向角部分を有す
ることを特徴とするものである。上記三次元織物におい
ては、織物断面の全部または一部に、三次元織物の長さ
方向に直線的に配向させた芯糸を織り込むことができる
。
【０００５】また、本発明の三次元織物の製造方法は、
前記特開平２−２５９１４８号において既提案のロータ
・キャリア方式三次元織物織機による製織に際し、三次
元織物の断面形状の全体について、上記糸条キャリアを
挟持するロータのうち、互いに隣接しないロータを一つ
の群として全体を２群に分け、一つの群のロータを非回
転のガイドとして他の群を１方向に９０°または１８０
°回転させ、次いで、先に回転させた１群のロータをガ
イドとして他の群を上記とは逆の方向に９０°または１
８０°回転させる定常の製織サイクルの間に、三次元織
物の断面形状の一部における上記２群のロータの回転を
停止させ、他の部分だけについて上記製織サイクルを実
施する部分定常の製織サイクルを必要回数だけ行い、こ
れらの製織サイクルを繰返すことによって、織物断面の
一部に、三次元織物の長さ方向に対する糸条の傾斜角を
異ならしめた異配向角部分を製織することを特徴とする
ものである。
【０００６】上記製織において、隣接するロータの間に
糸条キャリアを挟持するロータうち、必要なロータの中
心部分から三次元織物の長さ方向に芯糸を導出すれば、
織物断面の全部または一部に、三次元織物の長さ方向に
直線的に配向する芯糸を織り込むことができる。
【０００７】
【作用】上記三次元織物においては、用途に応じて必要
な断面形状をもたせ、織物を構成する糸条をその織物の
長さ方向において適宜角度だけ傾斜させると共に、それ
らの糸条の配向角を部分的に変化させて異配向角部分を
形成したので、三次元織物自体に部分的に不均等な機能
を持たせることができる。
【０００８】また、上記三次元織物の製造に際しては、
既提案のロータ・キャリア方式の三次元織物織機による
製織において、定常の製織サイクルの間に、三次元織物
の断面形状の一部におけるロータの回転を停止させ、他
の部分について製織サイクルを実施するという部分定常
の製織サイクルを行うだけでよく、簡易な手段により不
均等な機能を有する複合材料のための４軸の強化用三次
元織物を製造することが可能である。さらに、糸条キャ
リアを挟持するロータうち、必要なロータの中心部分か
ら芯糸を導出することによって、長さ方向の強度を高め
た５軸の三次元織物を得ることができる。
【０００９】
【実施例】図１ないし図４は、本発明にかかる三次元織
物の三つの組織例の外観を示している。これらの三次元
織物は、不均等機能複合材料のための強化用として用い
るもので、強化用の糸条の配向状態を簡易に説明するた
めに、断面方形（図１）、断面Ｉ形で４軸（図２及び図
３）並びに断面Ｉ形で５軸（図４）のビーム状のものを
示しているが、これらは任意の形状に形成することがで
きる。
【００１０】上記三次元織物１０，２０及び３０は、そ
れぞれ、その長さ方向（製織方向）に対して傾斜させて
配向した糸条１の多数を、後述する方法で製織したもの
であり、各糸条１は、織物表面で折り返すことにより織
物の長さ方向に連続するものとして相互に製織し、必要
な断面形状をもたせている。また、これらの三次元織物
１０，２０，３０では、織物断面の一部に、基本配向角
部分１１，２１，３１とは糸条の配向角が異なる異配向
角部分１２，２２〜２５，３２〜３５を設けている。こ
れらの異配向角部分は、織物の隣接部分との間で連続し
ている糸条１について、三次元織物の長さ方向に対する
傾斜角を異ならしめたものである。また、図４の三次元
織物３０では、Ｉ形断面の上下の異配向角部分３２，３
５に、三次元織物の長さ方向に直線的に配向させた芯糸
２を織り込んでいる。この芯糸２は、織物断面の全部ま
たは一部に適宜織り込むことができる。
【００１１】次に、上記図４に示す三次元織物３０を例
にとり、三次元織物を製織する方法について説明する。 上述したビーム状三次元織物を製織するに際しては、図
６及び図７に示すような三次元織物織機が用いられる。 この織機は、前述したように、ロータ・キャリア方式の
三次元織物織機として既に提案したものであるため、そ
の構成及び作用を同図により簡単に説明すると、全体的
には、図６に示すように、キャリア軌道面に沿って多数
行多数列に配列したキャリア駆動ユニット４１により、
図示しないボビンを支承する糸条キャリア４２に所要の
軌跡を走行するように運動を与え、それらのボビンから
解舒した糸条４３を製織するものである。
【００１２】上記キャリア駆動ユニット４１は、図７に
明瞭に示すような形状のロータ４４を備えている。この
ロータ４４は、隣接するロータとの間に糸条キャリア４
２を挟持するもので、その四周に糸条キャリア４２を挟
持するための凹部４５を設け、これらの凹部４５の内側
面を、隣接するロータの回転軸を中心とする円弧状とし
、隣接するロータ４４の一方が回転するときに、他方の
ロータの凹部４５を糸条キャリア４２のガイドとして機
能させるようにし、各ロータ４４を互いに密に隣接させ
、糸条キャリア４２の移動域に多数行多数列に配列させ
ている。また、各ロータ４４の中心の回転軸には、その
中心を貫通する芯糸挿通孔４７を設け、この挿通孔４７
を通して三次元織物の補強を必要とする部分に芯糸４８
を導出するようにしている。上記芯糸４８は、ロータの
中心にボビン等を配設して、そこから導出することもで
きる。なお、図６において、４９は糸条キャリア４２の
移動域の周囲に囲設したガイドを示している。
【００１３】一方、それらのロータ４４間に挟持される
糸条キャリア４２は、隣接する一対のロータ４４の凹部
４５に適合する二つの円筒面５１，５１で形成された保
持部５０を備え、その上にボビンを装着可能にしたもの
である。
【００１４】上記構成を有する三次元織物織機において
、ロータ４４を備えた多数の駆動ユニット４１により糸
条キャリア４２を駆動するに際しては、図６に示すよう
に、糸条キャリア４２を、その移動域において三次元織
物３０の断面形状に適合させて配列させる。製織におい
ては、ロータ配列の行及び列内において互いに隣接しな
いロータ４４を一つの群として、全体を２群に分け、各
群ごとのロータを一斉に駆動するため、その駆動に必要
な図示しない駆動手段が設けられる。図７においては、
斜線を付したロータとそれを付していないロータによっ
て、二つの群を区別して示している。
【００１５】これらの両群の駆動手段は、各群のロータ
４４にそれぞれ同一方向の９０°または１８０°の間欠
的な回転駆動を与え、且つ両群の駆動手段を少なくとも
互いに逆方向に回転駆動可能なものとしている。以下の
説明においては、図７中で斜線を付したロータを、時計
方向に９０°または１８０°の間欠回転を行うロータ（
これらのロータの群を以下第１群と呼ぶ。）とし、斜線
のないロータを、反時計方向に９０°または１８０°の
間欠回転を行うロータ（これらのロータの群を以下第２
群と呼ぶ。）とする。
【００１６】定常の製織サイクルにおいては、例えば、
第１群のロータ４４を非回転のガイドとして、第２群の
ロータを１方向に９０°または１８０°回転させ、次い
で、先に回転させた第２群のロータを非回転のガイドと
して、第１群のロータを上記とは逆の方向に９０°また
は１８０°回転させ、これを順次繰り返すことによって
製織を行うものである。
【００１７】この製織時における糸条キャリアの動きを
観察すると、９０°及び１８０°のいずれの場合も、糸
条キャリアの配列範囲内で、比較的単純な規則性の下で
糸条キャリア４２が走行して、所要形状の三次元織物３
０が製織される。これらの糸条１は、三次元織物３０の
表面で折り返すことにより、三次元織物の長さ方向に連
続し、それらの多数を相互に製織して織物が形成されて
いる。
【００１８】図８は、Ｔ形の断面形状を有する三次元織
物を、同形状のキャリア配列によって第１群及び第２群
のロータを正逆に９０°回転させた場合における２本の
糸条１ａ，１ｂの配向例を示すものである。また、同様
なキャリア配列で、第１群及び第２群のロータをそれぞ
れ１８０°回転させた場合における糸条は、図９におい
て糸条１ｃとして示すように配向される。これらの図に
おいては、理解を容易にするために、一部の糸条のみに
ついて斜視状態を示している（芯糸も省略）が、三次元
織物を構成する多数の糸条は、前述した方法で、それぞ
れ図示の糸条と実質的に同じような配向態様で織込まれ
、それによって糸条が相互に製織される。
【００１９】本発明による製織においては、前述した糸
条の配向角を異ならしめた異配向角部分３２〜３５を形
成するため、上述の定常の製織サイクルの間に、図５の
Ａ〜Ｄによって以下に例示するような部分定常の製織サ
イクルを実施する。この部分定常の製織サイクルは、三
次元織物３０の断面形状の一部における第１群及び第２
群のロータの回転を停止させ、他の部分だけについて上
記製織サイクルを実施するものである。
【００２０】図５のＡ〜Ｄは、図４の三次元織物の製織
のために各製織サイクルにおいて回転駆動するロータの
配列を例示するものであり、同図Ａは、前述した定常の
製織サイクルにおいて、糸条キャリア４２の移動域にお
ける第１群及び第２群のロータ４４の全体を駆動するこ
とを示している。同図Ａの製織サイクルに続いて実施さ
れる部分定常の製織サイクルでは、同図Ｂに示すように
、三次元織物３０における基本配向角部分３１及び異配
向角部分３３，３４に対応するロータを、前記２群に分
けてそれぞれ回転駆動し、異配向角部分３２，３５につ
いてはロータの駆動を停止させる。
【００２１】また、それに続く製織サイクルでは、図５
のＣに示すように、三次元織物３０における基本配向角
部分３１に対応するロータを回転駆動し、異配向角部分
３２〜３５についてはロータの駆動を停止させ、その次
には、同図Ｄに示すように、同図Ｂの場合と同様な部分
定常の製織サイクルを実施し、さらに、その後は同図Ａ
の定常の製織サイクルに戻り、以下、同図Ａ〜Ｄの各製
織サイクルを順次繰返すものである。
【００２２】このようにして、上記定常及び部分定常の
製織サイクルを必要回数だけ行い、それを繰返すことに
よって、織物断面の一部に、三次元織物の長さ方向に対
する糸条の傾斜角を異ならしめた異配向角部分３２〜３
５を部分的に製織することができる。図５のＡ〜Ｄの製
織サイクルを繰返すことによって得られる図４の三次元
織物では、基本配向角部分３１の配向角を１とした場合
、異配向角部分３３，３４における配向角は１／２にな
り、また異配向角部分３２，３５における配向角は１／
４になる。
【００２３】また、上記製織において、隣接するロータ
の間に糸条キャリア４２を挟持するロータ４４うち、必
要なロータ４４の中心部分から三次元織物の長さ方向に
芯糸４８を導出し、それによって織物断面の全部または
一部に、三次元織物の長さ方向に直線的に配向する芯糸
４８を織り込むことができる。
【００２４】上記方法によって製織された三次元織物は
、各糸条４３が三次元織物の表面で折り返して、ビーム
の長さ方向に連続するため、複合材料の強度を高めるた
めに有効に作用するが、それらの糸条４３が、隣接する
異配向各部分相互間においても、傾斜角を異にしながら
相互に連続しているため、効果的に不均等機能が付与さ
れる。しかも、三次元織物の全体または一部に、長さ方
向に直線的に配向された芯糸４８を織り込んで５軸織物
とすることにより、その芯糸方向の強度をも高め、その
部分での伸縮が拘束される。
【００２５】この製織においては、必要に応じて筬打ち
を行うことができ、この筬打ちの程度と巻取速度を調整
することによっても、三次元織物における各糸条の傾斜
角が調整される。また、製織の途中でキャリヤの移動領
域を変更することにより、断面形状を途中で変化させた
三次元織物を得ることができる。また、図２ないし図４
の三次元織物では、３段階の配向角を有する例を示して
いるが、部分定常製織サイクルにおいて駆動するロータ
を選択することにより各種の不均等機能複合材料用の三
次元織物を得ることができる。例えば、図１の三次元織
物は板材または角柱状の例であるが、このような角柱で
内部と外周側の糸条の配向角を変えることもでき、内部
の配向角を大にするとパイプに近い特性を付与すること
ができる。さらに、図２ないし図４の三次元織物は、曲
げ荷重を主に受けるＩ形ビーム状を成すものであるが、
これをＩ形ビームとして利用する場合には、上下フラン
ジ部に曲げ荷重に伴う引張り、圧縮の力が作用するため
、その部分の糸条の配向角度を小さくするとよい。
【００２６】
【発明の効果】以上に詳述したところから明らかなよう
に、本発明によれば、既提案のロータ・キャリア方式の
三次元織物織機により製織される三次元４軸または５軸
織物に対し、簡易な手段を付加するだけで、部分的に糸
条の配向角を任意に変更設定し、それによって不均等な
機能を持たせるようにした複合材料のための強化用三次
元織物及びその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】部分的に糸条の配向角が異なる本発明の三次元
織物の実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の三次元織物をＩ形とした他の実施例の
斜視図である。
【図３】図２の実施例の側面図である。
【図４】図２の織物に芯糸を配し、より不均等機能を顕
著にした本発明のさらに他の実施例の斜視図である。
【図５】Ａ〜Ｄは、図４の三次元織物の製織時における
ロータの回転駆動の態様に関する説明図である。
【図６】図４の三次元織物の製織状態を示す斜視図であ
る。
【図７】図６におけるキャリア駆動機構の詳細を示す要
部平面図である。
【図８】既提案の織機により製織した三次元織物の組織
における単一の糸条の配向の態様を斜視状態において示
す説明図である。
【図９】他の三次元織物の組織における糸条の配向態様
についての説明図である。
【符号の説明】
１，４３　　　　糸条、　　　　　　　　　　　　　　
２，４８　　　　芯糸、１０，２０，３０　　　　三次
元織物、１２，２２〜２５，３２〜３５　　　　異配向
角部分、４２　　　　糸条キャリア、　　　　　　　　
　　４４　　　　ロータ、４５　　　　凹部。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】三次元織物の長さ方向に対して傾斜させて
    配向した糸条の多数を、それぞれ織物表面で折り返すこ
    とにより長さ方向に連続するものとして相互に製織し、
    必要な断面形状をもたせた三次元織物において、織物断
    面の一部に、織物の隣接部分との間で連続している糸条
    の三次元織物の長さ方向に対する傾斜角を異ならしめた
    異配向角部分を有する、ことを特徴とする不均等機能複
    合材料のための強化用三次元織物。
  2. 【請求項２】織物断面の全部または一部に、三次元織物
    の長さ方向に直線的に配向させた芯糸を織り込んだこと
    を特徴とする請求項１に記載の不均等機能複合材料のた
    めの強化用三次元織物。
  3. 【請求項３】隣接するロータの間に糸条キャリアを挟持
    する多数のロータを、互いに隣接させて多数行多数列に
    配列し、隣接する各ロータの四周の凹部間に、三次元織
    物の製織形状に対応する糸条キャリアを挟持させ、隣接
    する一方のロータが回転する際に、他方のロータの凹部
    をガイドとして糸条キャリアを移動させ、これを繰返す
    ことによって三次元織物を製織するに際し、三次元織物
    の断面形状の全体について、上記糸条キャリアを挟持す
    るロータのうち、互いに隣接しないロータを一つの群と
    して全体を２群に分け、一つの群のロータを非回転のガ
    イドとして他の群を１方向に９０°または１８０°回転
    させ、次いで、先に回転させた１群のロータをガイドと
    して他の群を上記とは逆の方向に９０°または１８０°
    回転させる定常の製織サイクルの間に、三次元織物の断
    面形状の一部における上記２群のロータの回転を停止さ
    せ、他の部分だけについて上記製織サイクルを実施する
    部分定常の製織サイクルを必要回数だけ行い、これらの
    製織サイクルを繰返すことによって、織物断面の一部に
    、三次元織物の長さ方向に対する糸条の傾斜角を異なら
    しめた異配向角部分を製織する、ことを特徴とする不均
    等機能複合材料のための強化用三次元織物の製造方法。
  4. 【請求項４】隣接するロータの間に糸条キャリアを挟持
    するロータうち、必要なロータの中心部分から三次元織
    物の長さ方向に芯糸を導出し、それによって織物断面の
    全部または一部に、三次元織物の長さ方向に直線的に配
    向する芯糸を織り込むことを特徴とする請求項３に記載
    の不均等機能複合材料のための強化用三次元織物の製造
    方法。
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