JPH07113176B2 - 複合材の強化部材用又はその芯体用異形織物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、航空機等の構造補強材を形成する複合材の強
化部材又はその芯体に使用する、異形織物に関するもの
である。

従来の技術 一般に航空機等においては、胴体や翼等の構造補強材と
して、多数の断面略「エ」字型や「Ｔ」字型等の、三差
部を有する異形の材料が使用される。これらの構造補強
材としては、かつては金属製の材料が使用されていたの
であるが、近年、軽く且つ強度の大きい材料が要求さ
れ、炭素繊維等の軽く且つ極めて高強度の繊維で織成し
た織物を複数枚貼り合わせて強化部材とし、これを合成
樹脂で固めた複合材が多く使用されるようになってい
る。

その一例として、断面略「エ」字型の複合材の一例を第
４図に示す。この複合材において、1a,1bは炭素繊維を
たて糸及びよこ糸として織成した織物であって、織物1a
を３枚重ね合わせて略「コ」字状に曲げたものを、二組
背中合わせに重ねて直立部２を形成し、その両端部おい
て前記二組に跨って、織物1bを３枚重ね合わせて水平部
３を形成する。そしてその全体を縫合糸４で縫合して略
「エ」字型の強化部材を形成し、さらにその強化部材全
体を合成樹脂で固めて複合材を構成している。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記構造の複合材においては、直立部２を
構成する織物1aと水平部３における織物1bにより構成さ
れた部分とは、縫合糸４及び合成樹脂で接合されている
だけであって、織物構造としては別体で構成されてい
る。従って直立部２に引張り力が作用した場合には、三
差部に局部的に大きな剥離力が加わり、その力は三差部
における合成樹脂のみが負担することとなり、織物1a,1
bの大きな強度が全く寄与せず、容易に剥離してしまう
のである。

特に前記三差部に作用する剥離力は、いわゆる90度剥離
であって、極めて苛酷な剥離条件であり、合成樹脂の強
度程度で耐え得るような条件ではない。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、三差
部の強度の優れた複合材を得るために、それに使用する
強化部材又は該強化部材の芯体として使用する異形織物
を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 而して本願発明における強化部材用又はその芯体用異形
織物は、たて糸とよこ糸とを織成してなる三差部を有す
る織物であって、前記三差部から延びる各織布部分にお
いて、当該織物部分を構成するよこ糸が、当該織物部分
から前記三差部を経て、一部のよこ糸が他の二つの織物
部分のうちの一方を構成するよこ糸と、その余のよこ糸
が他の二つの織物部分のうちの他方を構成するよこ糸
と、それぞれ連続していることを特徴とするものであ
る。

第１図は、本発明の異物織物５を示すものであって、炭
素繊維等のたて糸７とよこ糸８とを織成してなる織布よ
りなり、該織布は二つの水平部6a,6bと、該水平部6a,6b
の途中の三差部9a,9bから分岐して、互いに連結する直
立部10とを有しており、全体として略「エ」字型を呈し
ている。そして前記各水平部6a,6bは、三差部9a,9bにお
いて、それぞれ二つの織物部分6a₁，6a₂及び6b₁，6b₂に
分けられる。

前記たて糸７は、略「エ」字型に互いに平行に配置され
ている。そしてよこ糸８は、前記たて糸７に織込まれな
がら、織布部分6a₁，6a₂，6b₁，6b₂,10を形成し、全体
として略「エ」字状の異形織物を形成している。

而して三差部9a,9bにおけるよこ糸８の状態を、三差部9
aの部分について説明すれば、水平部6aを構成する二つ
の織物部分6a₁，6a₂及び、垂直部10が、三差部9aにおい
て結合されている。

そして水平部6aを構成する一方の織物部分6a₁を構成す
るよこ糸８の一部は、前記三差部9aを経て、他方の織物
部分6a₂を構成するよこ糸８と連続しており、またその
余のよこ糸８は前記三差部9aを経て、垂直部10を構成す
るよこ糸８と連続している。

また水平部6aの他方の織物部分6a₂を構成するよこ糸８
は、その一部が前記三差部9aを経て前記一方の織物部分
6a₁を構成するよこ糸８と連続しており、その余のよこ
糸８は三差部9aを経て、垂直部10を構成するよこ糸８と
連続している。

さらに垂直部10を構成するよこ糸８は、その一部が前記
三差部を経て水平部6aの一方の織物部分6a₁を構成する
よこ糸８と連続しており、その余のよこ糸８は三差部9a
を経て、他方の織物部分6a₂を構成するよこ糸８と連続
している。

すなわち前記三差部9aを経由するよこ糸８のうちには、
織物部分6a₁と織物部分6a₂と亙って連続したもの、織物
部分6a₂と垂直部10とに亙って連続したもの及び、垂直
部10と織物部分6a₁とに亙って連続したものの、三種類
が全て存在するのであって、三つの織物部分6a₁，6a₂,1
0が三差部9aにおいて一体に結合され、且つ織物組織と
して互いに連続した構造を有しているのである。

また他方の三差部9bにおいても全く同様である。

本発明の異形織物５を構成する繊維は、炭素繊維が好適
であるが、その他、金属繊維、ガラス繊維、アラミッド
繊維等の、高強度で高弾性の繊維を使用することもでき
る。

第２図は、本発明を強化部材用芯体５′として使用した
複合材を示すものである。該強化部材用芯体５′の一方
の水平部６′ａの上面及び他方の水平部６′ｂの下面
に、それぞれ２枚の織物1bが重ねられ、また水平部６′
ａの下面から直立部10′を経て水平部６′ｂの上面にか
けて、２枚の略「コ」字型の織物1aがそれぞれ前記直立
部10′の両側に重ねられている。而して前記強化部材用
芯体５′の水平部６′a,6′ｂの配置された部分が強化
部材における水平部３を形成し、直立部10′の配置され
た部分が強化部材の直立部２を形成している。そして強
化部材用芯体５′と織物1a及び織物1bとを縫合糸４で縫
合して略「エ」字型の強化部材を形成し、さらにその全
体に合成樹脂を含浸し、固めて一体の複合材を成型して
いる。

なお前記「コ」字型の織物1aは、その織物1aにおけるた
て糸及びよこ糸が本発明の芯体５′のたて糸７及びよこ
糸８とそれぞれ同方向になるように重ねてもよいが、バ
イアス方向に重ねることもできる。

第３図は、本発明の前記略「エ」字型の異物織物５を構
成する状態を示すものであって、三組のたて糸7a,7b,7c
を、図面に示すように一部重なり合うように平行に配
し、該たて糸7a,7b,7cに次の順序でよこ糸８を織込ん
で、異形織物５を構成する。

すなわち、先ずよこ糸８を図中左端から右方に打込み、
第一の組のたて糸7aと組織して、織物部分6a₁，6a₂を通
じて一方の水平部6aの全体に織込む。次によこ糸８を左
方に打込み、前記第一の組のたて糸7aの図中右半分と組
織して、前記一方の水平部6aにおける図中右半部の織物
部分6a₂に織込み、よこ糸８を三差部9aから図中下方に
引出す。

続いてよこ糸８を再び右方に打込み、中央の組のたて糸
7bと組織して直立部10に織込む。次にこのよこ糸８を左
方に打込み、三差部9bから第三の組のたて糸7cの図中左
半部に織込んで組織し、他方の水平部6bにける図中左半
部の水平部6b₁に織込む。

続いて、よこ糸８を図中右方に打込み、第三の組のたて
糸7cと組織して、織物部分6b₁，6b₂を通じて前記他方の
水平部6bの全体に織込む。次によこ糸８を左方に打込
み、前記第三の組のたて糸7cと組織して前記他方の水平
部6bの織物部分6b₂に織込み、三差部9bから図中上方に
引出して中央のたて糸7bと組織して直立部10に織込み、
さらに三差部9aから前記第一の組のたて糸7aに織込んで
組織して織物部分6a₁に織込む。

これにより、異形織物５の織成する一サイクルが終了す
る。さらに以上の工程の最初に戻って同様の工程を繰返
すことにより、断面略「エ」字型の異形織物５を構成し
ていく。

以上の説明においては、前記異形織物５を構成する各織
物部分は一重の織物であるが、これを多重組織の織物で
構成することもできる。以下本発明の多重織物よりなる
異形織物５について説明する。

第５図は、本発明の多重織物で構成する異形織物５を示
すものであって、炭素繊維等のたて糸７とよこ糸８とを
織成してなる織布よりなり、該織布は二つの水平部6a,6
bと、該水平部6a,6bの途中の三差部9a,9bから分岐して
互いに連結する直立部10とを有しており、全体として略
「エ」字型を呈している。そして前記各水平部6a,6b及
び直立部10は、それぞれ二つの織布層6a1,6a2,6b1,6b2
及び10a,10bよりなり、前記各水平部6a,6bの織布層6a1,
6a2,6b1,6b2は、三差部9a,9bにおいてそれぞれ二つの織
物部分6a1₁，6a1₂，6a2₁，6a2₂，6b1₁，6b1₂，6b2₁，6b
2₂に分けられる。

前記たて糸７は、略「エ」字型に互いに平行に配置され
ている。また前記よこ糸８は、前記たて糸７に織込まれ
ながら、各水平部6a,6bの各織布層6a1,6a2及び6b1,6b2
の織物部分6a1₁，6a1₂，6a2₁，6a2₂及び6b1₁，6b1₂，6b
2₁，6b2₂から、前記三差部9a,9bを経て、それぞれ対応
する織布層の他の織物部分6a1₂，6a1₁，6a2₂，6a2₁及び
6b1₂，6b1₁，6b2₂，6b2₁に向うものと、前記直立部10の
対応する織布層10a,10bに向うものとの両方があり、ま
た直立部10の織布層10a,10bに織込まれたよこ糸８は、
三差部9a,9bを経て、該三差部9a,9bから延びる水平部6
a,6bにおけるそれぞれ対応する織布層6a1,6a2,6b1,6b2
の、両方の織物部分6a1₁，6a1₂，6a2₁，6a2₂，6b1₁，6b
1₂，6b2₁，6b2₂に向うものを有している。また水平部6
a,6b及び直立部10を構成する織布層6a1,6a2,6b1,6b2及
び10a,10bは、隣接する織布層同士がそれぞれ接結よこ
糸11で接結され、一体に構成されている。

なお以上の説明においては、本発明の異形織物を接結二
重織組織のものとして記載しているが、これは二重織組
織のものに限られるものではなく、三重織組織又はさら
に多重の組織とすることもできる。また異形織物５の水
平部6a,6bと直立部10との織物組織を変え、その一部の
織物部分のみを一重織組織又は三重以上の多重織組織と
することもできる。

またこのように多重の組織とする場合の接結組織は、織
布層を構成する地組織のよこ糸とは別の接結よこ糸で接
結する中央接結組織であってもよく、また地組織を織成
しながら、そのよこ糸を他の織布層のたて糸に組織して
接結する普通接結組織であっても良い。また前記中央接
結組織の場合には、接結よこ糸は地組織のよこ糸とは全
く別個の糸条を使用することもできるが、地組織のよこ
糸に連続する同一のよこ糸を使用して接結しても良い。
また前記説明ではよこ糸を使用して接結する組織を示し
たが、たて糸を使用して接結する組織とすることも可能
である。

本発明の多重織物で構成する異形織物は、前記一重組織
の異形織物において説明したと同様に、これを強化部材
用芯材とし、これに織物1a,1bを重ねて強化部材として
使用することができると共に、この異形織物をそのまま
強化部材として使用し、直接合成樹脂を含浸させて複合
材とすることもできる。

第６図は、前記断面略「エ」字型の二層の異形織物５を
構成する状態を示すものである。六組のたて糸7a1,7a2,
7b1,7b2,7c1,7c2を、二組、図面に示すように一部重な
り合うように平行に配し、該たて糸7a1,7a2,7b1,7b2,7c
1,7c2に、次の順序でよこ糸８を織込んで、異形織物５
を織成する。

すなわち、先ずよこ糸８を図中左端から右方に打込み、
第一の組のたて糸7a1と組織して、織物部分6a1₁，6a2₂
を通じて一方の水平部6aの一の織布層6a1の全体に織込
む。次によこ糸８を左方に打込み、前記第一の組のたて
糸7a1の図中右半分と組織して、前記一方の水平部6aの
一の織布層6a1における図中右半部の織物部分6a1₂に織
込み、よこ糸８を三差部9aから第二の組のたて糸7a2の
図中下方に引出す。

続いて前記よこ糸８を再び右方に打込み、第三の組のた
て糸7b1と組織して直立部10の一の織布層10aに織込む。
次にこのよこ糸８を左方に打込み、三差部9bから第五の
組のたて糸7c1の図中左半部に織込んで組織し、他方の
水平部6bの一の織布層6b1における図中左半部の織物部
分6b2₁に織込む。

続いて、前記よこ糸８を図中右方に打込み、第五の組の
たて糸7c1と組織して、織物部分6b2₁，6b2₂を通じて前
記他方の水平部6bの一の織布層6b1の全体に織込む。次
に、前記よこ糸８を左方に打込む。前記第五の組のたて
糸7c1の図中右半分と組織して、前記他方の水平部6bの
一の織布層6b1の織物部分6b1₂に織込み、前記三差部9b
から図中上方に出して、第三のたて糸7b1と組織して前
記直立部10の一の織布層10aに織込み、さらに三差部9a
から前記第一の組のたて糸7a1の右半分に織込んで組織
して、前記一方の水平部6aの一の織布層6a1の織物部分6
a1₁に織込む。

次に、よこ糸８を再び図中左端から右方に打込み、第二
の組のたて糸7a2と組織して、織物部分6a2₁，6a2₂を通
じて一方の水平部6aの他の織布層6a2の全体に織込む。
次によこ糸８を左方に打込み、前記第二の組のたて糸7a
2の図中右半分と組織して、前記一方の水平部6aの他の
織布層6a2における図中右半部の織物部分6a2₂に織込
み、よこ糸８を三差部9aから第三の組のたて糸7b1の図
中下方に引出す。

続いてよこ糸８を再び右方に打込み、第四の組のたて糸
7b2と組織して直立部10の他の織布層10bに織込む。次に
このよこ糸８を左方に打込み、三差部9bから第六の組の
たて糸7c2の図中左半部に織込んで組織し、他方の水平
部6bの他の織布層6b2における、図中左半部の織物部分6
b2₁に織込む。

続いてよこ糸８を図中右方に打込み、第六の組のたて糸
7c2と組織して、織物部分6b2₁，6b2₂を通じて前記他方
の水平部6bの他の織布層6b2の全体に織込む。次によこ
糸８を左方に打込み、前記第六の組のたて糸7c2と組織
して、前記他方の水平部6bの他の織布層6b2の織物部分6
b2₂に織込み、三差部9bから図中上方に出して、第四の
たて糸7b2と組織して直立部10の他の織布層10bに織込
み、さらに三差部9aから前記第二の組のたて糸7a2に織
込んで組織して、前記一方の水平部6aの他の織布層6a2
の織物部分6a2₁に織込む。

続いて第６図（ｂ）に示すように、よこ糸８を三度び図
中左端から右方に打込み、第一及び第二の組のたて糸7a
1,7a2と組織して、織物部分6a1₁，6a1₂及び6a2₁，6a2₂
を通じて、一方の水平部6aの両織布層6a1,6a2を接結し
ながら全体に織込む。次によこ糸８を左方に打込み、前
記第一及び第二の組のたて糸7a1,7a2の図中右半分と組
織して、前記一方の水平部6aの両織布層6a1,6a2におけ
る図中右半部の織物部分6a1₂，6a2₂を接結しながら織込
み、よこ糸８を三差部9aから第二の組のたて糸7a2の図
中下方に引出す。

続いてよこ糸８を再び右方に打込み、第三及び第四の組
のたて糸7b1,7b2と組織して、前記直立部10の両織布層1
0a,10bを接結しながら織込む。次にこのよこ糸８を左方
に打込み、三差部9bから第五及び第六の組のたて糸7c1,
7c2の図中左半部に織込んで組織し、前記他方の水平部6
bの両織布層6b1,6b2を接結しながら、その図中左半部の
織物部分6b1₁，6b2₁に織込む。

続いてよこ糸８を図中右方に打込み、第五及び第六の組
のたて糸7c1,7c2と組織して、織物部分6b1₁，6b1₂及び6
b2₁，6b2₂を通じて、前記他方の水平部6bの両織布層6b
1,6b2を接結しながら、その全体に織込む。次によこ糸
８を左方に打込み、前記第五及び第六の組のたて糸7c1,
7c2と組織して、前記他方の水平部6bの両織布層6b1,6b2
の織物部分6b1₂，6b2₂を接結しながら織込み、前記三差
部9bから図中上方に出して第三及び第四のたて糸7b1,7b
2と組織して、前記直立部10の両織布層10a,10bを接結し
ながら織込み、さらに三差部9aから前記第一及び第二の
組のたて糸7a1,7a2に織込んで組織して、前記一方の水
平部6aの両織布層6a1,6a2の織物部分6a1₁，6a2₁を接結
しながら織込む。

水平部6a,6b及び直立部10が三層織物である場合には、
以上の工程に続いて前記他の織布層6a2,6b2,10bに隣接
してさらに次の織布層を織成し、次いで該次の織布層と
前記他の織布層とを接結する。これを繰返すことにより
さらに多層の織物で構成された異形織物５を織成するこ
とができる。

以上の工程により、異形織物５を織成する一サイクルが
終了する。さらに以上の工程の最初に戻って同様の工程
を繰返すことにより、断面略「エ」字型の異形織物５を
織成していく。

上記の説明においては、異形織物５を構成する各織布層
6a1,6a2,6b1,6b2及び10a,10bは、それぞれ独立した織布
として組織されており、接結よこ糸11はよこ糸８と別に
組織された中央接結組織となっているが、各織布層6a1,
6a2,6b1,6b2及び10a,10bを組織するよこ糸８を他の織布
層を形成するたて糸に組織した、普通接結組織にするこ
ともできる。また中央接結の場合でも、前述のように地
組織のよこ糸８を接結よこ糸11に使用したが、全く別個
の糸を接結よこ糸として使用したものであってもよい。
さらに中央接結の場合でも普通接結の場合でも、先の例
のように接結可能な位置において全く接結することもで
きるが、接結の密度をさらに減少することも可能であ
る。

なお本発明は、以上の説明に示したような断面略「エ」
字型の異形織物についてのみ適用されるものではなく、
断面略「Ｔ」字型その他の、三差部を有する異形織物に
ついても適用することができるものである。

作用 而して本発明の異形織物５は、その直立部10から水平部
６のそれぞれの片面にかけて、断面略「コ」字型等の織
物1aを重ね、さらに前記水平部６の他の面にもそれぞれ
織物1bを重ね、これらを縫合糸４で縫合して強化部材を
形成し、該強化部材を合成樹脂で固めることにより、断
面略「エ」字型や略「Ｔ」字型等の三差部を有する複合
材を成型することができる。また本発明の構造物自体を
強化部材として使用し、これを直接合成樹脂で固めるこ
とにより複合材を成型することも可能である。

発明の効果 而して本発明の異形織物は、それ自体水平部６と直立部
10とが一体のものであるので、直立部10に力が加わって
も内部で剥がれが生じることがなく、全体として極めて
大きな引張り強度を有している。また本発明の異形織物
を使用した複合材は、複合材の直立部２における異形織
物の直立部10と、水平部３における異形織物の水平部６
とが、異形織物の三差部において一体であるため、直立
部２に引張り力が作用した場合にも、三差部において剥
離が生じることがなく、直立部２の立設方向に、大きな
引張り強度を有することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願第一の発明の異形織物の横断面図であ
り、第２図は、本発明を強化部材用芯体として使用した
複合材の横断面図である。第３図は、前記異形織物を製
造する状態を示す横断面図である。第４図は、従来の複
合材の横断面図である。第５図は、第三の発明による二
層構造の本発明の異形織物の横断面図であり、第６図
は、これを製造する状態を示す横断面図である。 ５……異形織物 ６……水平部、７……たて糸 ８……よこ糸、９……三差部 10……直立部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西山 茂 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱重 工業株式会社名古屋航空機製作所内 (72)発明者 佐藤 彰宏 大阪府摂津市千里丘７丁目11番61号 芦森 工業株式会社大阪工場内 (72)発明者 柴田 健一 大阪府摂津市千里丘７丁目11番61号 芦森 工業株式会社大阪工場内 (56)参考文献 特公 昭40−5955（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭40−5954（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭39−14049（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】たて糸（７）とよこ糸（８）とを織成して
   なる三差部（９）を有する織物であって、前記三差部
   （９）から延びる各織布部分において、当該織物部分を
   構成するよこ糸（８）が、当該織物部分から前記三差部
   （９）を経て、一部のよこ糸（８）が他の二つの織物部
   分のうちの一方を構成するよこ糸（８）と、その余のよ
   こ糸（８）が他の二つの織物部分のうちの他方を構成す
   るよこ糸（８）と、それぞれ連続していることを特徴と
   する、複合材の強化部材用又はその芯体用異形織物。