KR102130666B1 - 3d 직물을 제직하기 위한 방법 및 수단, 이에 의해 제직된 3d 직물 제품들 및 이들의 사용 방법 - Google Patents

Abstract

신규한 애드온 제직 방법, 이 방법에 기초한 장치, 이 방법 및 장치에 의해 생산될 수 있는 3D 직물 제품들, 및 이러한 3D 직물 제품들로 강화된 복합 재료들이 개시된다. 3D 직물 제품들은 보직물( CF), 경사 얀들(P) 및 위사 얀들(G)을 이용한 애드온 제직 공정에 의해 애드온 제직 공정에 의해 직접 생산된다. 경사 얀들(P)과 위사 얀들(G)을 인터레이싱하는 것에 의해 생산되는 인터액팅 제직물은 사용되는 보직물(CF)과 동시에 일체화된다. 보직물(CF)과 인터액팅 제직물은 교차 평면에서 서로 두께 방향으로 일체화되어 내박리성의 고성능 복합 재료들을 제조하기에 유용하게 사용되는 3D 직물 제품들을 직접 생성한다.

Description

3D 직물을 제직하기 위한 방법 및 수단, 이에 의해 제직된 3D 직물 제품들 및 이들의 사용 방법{METHOD AND MEANS FOR WEAVING A 3D FABRIC, 3D FABRIC ITEMS THEREOF AND THEIR USE}

본 발명은 대체로 섬유 산업 분야에 속한다. 특히 본 발명은 제직 방법 및 제직 수단, 이에 의해 제직된 3D 직물 제품들, 및 이러한 3D 직물 제품들로 강화된 복합 재료에 관한 것이다.

3D(삼차원) 직물 강화 복합 재료를 제조하기 위하여, T, L, Pi, H, I 및 U와 같은 프로파일 단면 빔(profiled cross-section beam)들을 직접 또는 간접적으로 생산하는 다수의 직물-형성 방법들이 수년 간 개발되었다. 프로파일 빔형 프리폼(pre-form)이라 하는 이러한 3D 직물 강화재들은 주로 하중 지지 구조용으로 사용하기 위해 만들어진다. 이하 이 프리폼들 및 본 명세서에서 설명할 다른 새로운 종류의 것들을 함께 3D 직물 제품들이라 한다. 프로파일 빔과 같은 3D 직물 제품들은 기본적으로 두 개의 영역들, 즉 이하 웹(들)이라 하는 '수직' 영역(들) 및 (ii) 이하 플랜지(들)라 하는 '수평' 영역(들)로 이루어진다. 가장 간단한 프로파일 빔형 3D 직물 제품들을 예시하면 "T" 또는 "L" 또는 "+" 단면인데, 이는 프로파일 빔형 3D 직물 제품들 각각이 한 개의 웹과 한 개의 플랜지를 구비하기 때문이다. 프로파일 빔과 상이한 3D 직물 제품들은, 적절한 웹들 및/또는 플랜지들을 또는 평면/선형 웹들 및 플랜지들조차 반드시 포함하지는 않는 것 외에도, 그 구조와 형태가 더 복잡할 수 있다.

본 발명의 명세서에서는, 배경 기술로 인용하기에 적절한 것으로 생각되는 종래 기술들 중 일부는 예를 들어, 서로 다른 직물들을 스티칭(stitching)하고/접합(joining)하거나 혹은 적절하게 생성된 직물의 특정 영역/부분을 접고/절곡하는 것에 의해 프로파일 빔형 3D 직물 제품들을 간접적으로 생산하는 것에 관한 US 5429853, US 4331495, US 6103337, US 4786541 및 US 4379798, 및 전용으로 개발된 공정에 의해 프로파일 빔형 3D 직물 제품들을 직접 생산하는 것에 관한 US 5021281, US 5783279, US 5121530, US 4779429, US 4686134, US 6019138 및 WO91/06421을 포함한다.

공지된 이 방법들 전부는 흥미롭지만 심각한 문제들을 해결하기 위한 수년 간의 노력을 나타내고 있는데, 이하 기존의 3D 직물 제품들의 단점들을 적절하게 나타내는 예시를 통해 이 문제들에 대해 설명한다.

지금까지는, 예를 들어, 다음의 성능 및 기능 관련 특성들, 즉

● 전단력/비틀림력을 견디도록 빔형 3D 직물의 길이 방향에 대해 +/-θ°로 편향 배향된 얀들을 포함하는 구조적으로 일체화된 단일 벽/층 웹;

● 인장력/압축력을 견디도록 빔형 3D 직물의 길이 방향에 대해 0°/90°로 편향 배향된 얀들을 포함하는 구조적으로 일체화된 단일 벽/층 플랜지;

● 분리 또는 박리에 버티도록 접합부에서 서로 교차하고 일체화되는 웹과 플랜지를 구성하는 각각의 얀들이 서로 두께 방향으로 연결(mutual through-thickness connection)되는 특성을 복합적으로 갖는 얀(yarn)/토(tow)/섬유(fiber)/필라멘트(filament)/로빙(roving)/섬유 테이프 등(이하 단지 얀들이라고만 함)을 포함하는 단순한 단일 벽/층의 "T"형 단면 빔형 3D 직물 제품을 제조하는 것이 가능하지 않았었다.

다른 말로 하면, 웹이 예를 들어 편조 구조를 갖고 플랜지는 예를 들어 제직 구조를 가지며 웹과 플랜지가 서로에 대해 두께 방향들로 연결되는, 즉 웹의 평면과 플랜지의 평면이 그 접합부에서 서로 교차하는 프로파일 빔형 3D 직물 제품을 제조하는 것이 가능하지 않았었다. 마찬가지로, 웹이 제직 구조를 갖고 플랜지는 편조 구조를 가지며 웹과 플랜지가 이들을 구성하는 얀들이 서로의 두께 방향으로 서로 관통하는 것에 의해 서로 연결되는 프로파일 빔형 3D 직물 제품을 제조하는 것도 가능하지 않았었다.

현재 가능한 것보다 비교적 더 높은 기계적 성능과 개선된 기능성을 갖는 내박리성 복합 재료 및 중요하게는 실제로 사용할 수 있는 소재를 비용 면에서 효과적으로 생산할 수 있게 하기 위해서는, 서로 다른 직물 조직 구성들(architectural constructions)을, 즉 인터레이싱(interlacing)(즉, 직조에 의해 제직) 및 인터위닝(interwining)(즉, 브레이딩에 의한 브레이드(braided by braiding))과 같은 별개의 직물 형성 공정에 의해 생성된 섬유들/얀들의 특징적인 배치를 조합하는 것이 필수인데, 이는 이 직물들이 구조적으로 일체화 구성을 구비하고 이들을 웹(들) 및 플랜지(들)로 사용하면 이들이 안정되고 견고해지며, 이에 의해 추가 가공을 만족스럽게 가능하게 하고 우수한 복합 재료 성분을 얻을 수 있게 하기 위해 3D 직물 제품이 자기 지지되기 때문이다.

구조적 일체성이 없거나 불량한 섬유 프리폼은 쉽게 찌그러져서, 성능의 저하에 기여하는 섬유의 오정렬, 부적절한 섬유 분포, 섬유 파괴 등은 별도로 하더라도, 그 핸들링(handling)과 매트릭스 함침이 어려워진다.

더 중요하게는, 웹(들)과 플랜지(들) 각각의 얀들을 통한 이들의 서로에 대한 두께 방향 연결에 의해 웹(들)과 플랜지(들)의 교차 접합부(들)가 잘 일체화되는 것이 필수이다. 3D 직물 제품의 이렇게 서로 두께 방향으로 일체화된 접합부는 자연적으로 합체될 것이고 박리/분리에 내성이 있을 것이며, 이에 의해 최종 복합 재료의 기계적 성능과 신뢰성을 개선할 것이다.

위에서 설명한 특징적인 직물 조직 또는 구조 구성들을 갖는 3D 직물 제품을 실제로, 효과적이고 경제적으로 생산하기 위해서 현재로서 이용 가능한 방법은 없어 보인다. 위에서 인용한 종래 기술들은 기본적으로, 대략 일정한/균일한/균질한 조직 및 형태를 갖는 세장형 구조를 생산하도록 발명되었다. 이러한 기존의 방법들로는 웹(들)과 플랜지(들)의 구조 조직들이 서로 완전히 다른 3D 직물 제품을 생산할 수 없다. 또한, 이 방법들은 서로 다른 직물 조직들이 조합되어 있는 웹 또는 플랜지, 또는 웹과 플랜지 둘 다를 제공하지 않는다. 또한, 이들은 특정한 또는 몇 가지의 형태/형상 및 치수만을 생산할 수 있다는 측면에서 제한적이다. 그 결과, 이러한 기존의 방법들은 넓고 깊은 성능 및 기능 특성들을 요구하는 복잡한 3D 직물 제품들을 조작함에 있어서 그다지 넓은 범위를 제공하지 않는다. 이 방법들이 비효과적이라는 것은 이 방법들이 업계에서 계속 불만스럽고 비매력적으로 남아 있다는 사실에 의해 입증된다.

간접법 또는 스티칭법은 프로파일 빔형 제품들을 생산함에 있어 서로 다른 2D 시트 직물들을 겹쳐서 스티칭하고 이에 의해 서로 다른 구조적으로 일체화된 직물 조직들을 조합할 수 있게 한다. 그러나 웹과 플랜지를 서로 두께 방향으로 연결하는 것은 없다. 직접 또는 특수 3D 직물 형성 공정은 웹과 플랜지의 두께 방향 연결을 제공하지만 구조적으로 일체화된 웹(또는 플랜지) 및 상대적으로 다른 직물 조직들을 갖는 웹과 플랜지 둘 다를 생산하지 않는다. 이러한 두 접근법들은 하기에서 이들 중 어느 것도 3D 직물 제품들에 요구되는 성능과 기능 특성들을 조작할 수 없는 것으로 논의된다. 또한, 알 수 있는 것처럼, 이들은 실제로 복잡하고 비효율적이다. 이에 따라 이제 당면한 문제를 해결하는 적당한 새 해결 방안이 요구되고, 이는 본 명세서에서 개시하는 발명을 통해 가능해진다.

프로파일 빔형 3D 직물 제품들을 생산하도록 (적당한 공정들을 사용하여 이전에 제조된 혹은 사전 생산된) 서로 다른 평면상 직물 시트들을 스티칭/접합/스테이플링(stapling)하는 방법들은 간접법이고, US 5429853, US 4331495, US 6103337 및 US 4786541에 예시되어 있다. 이 '스티칭' 접근법에 의해, 제조된 프로파일 빔의 웹(들) 및 플랜지(들)를 구성하는 얀들은 웹-플랜지 접합부에서 각각 서로의 두께 방향으로 교차하고 통과하지 않는다. 각기 다른 직물 시트들이 만곡되고/절곡되고/각이 져서 단면의 형태를 성형하기 위한 조립과 스티칭을 가능하게 하기 때문에 웹(들)과 플랜지(들)는 교차하지 않는다. 접힌/만곡된 직물 시트들로 인해 웹-플랜지 접합부에서 얀들이 서로 두께 방향으로 교차하지 않음으로써, 다른 직물 스트립(들)이 부착되어 웹(들)-플랜지(들)의 연결되어 있지 않은 영역(들)을 이을 때 접합부에 빈(void/empty) '삼각형' 공간이 생성된다. 웹(들)의 두께 방향과 플랜지(들)의 두께 방향 사이에서의 얀들의 불연속성으로 인해 접합부(들)는 약하게 만들어진다. 이러한 3D 직물 제품들을 포함하는 복합 재료는 찢어짐 및 쪼개짐으로 인해 박리, 즉 약해진다. 그 결과, 스티칭된/접합된 재료는 대체로 신뢰하기 어렵고, 따라서 고성능이 필요한 용도로는 사용할 수 없다.

스티칭 접근법의 개선이 US 4379798에 반영되어 있는데, 선택적으로 빌트인(built-in) 연결되고 그리고 분리되는 영역(들) 또는 부분들을 구비하는 3D 직물이 생산된다. 분리된 영역(들)은 후속해서 최종 형상을 생성하고 얻기 위해 필요한 방향들로 절곡될/접힐 수 있다. 그러나, 스티칭된/접합된 재료들과 마찬가지로, 이 재료 역시 서로 두께 방향으로 관통하는 방식으로 교차하는 웹과 플랜지를 생성하지 않는다. 그 결과, 절곡된/접힌 영역(들)은 힘/부하 아래서의 구조적 약화에 저항하도록 다른 섬유 재료들을 사용한 추가 연결 및 이음이 요구된다. 그러나 서로 반대로 접힌 영역들의 이러한 연결 및 이음은 웹-플랜지 접합부에 생성되는 빈 '삼각형' 공간 때문에 불가능하고, 이에 의해 구조가 약해져서, 박리되기 쉽고 이에 따라 신뢰하기 어렵다.

스티칭법과 관련된 다른 어떤 단점들은 (a) 스티칭을 위해 사용되고 직물(들)을 구성하는 섬유들 사이의 섬유 성질들의 부조화, (b) 스티칭을 위해 사용되는 섬유 재료가 복합 재료를 만들기 위해 사용되는 매트릭스와 서로 맞지 않음, (c) 비교적 느슨하고, 불안정하고 그리고 약한 접합부들이 구조를 신뢰하기 어렵게 만들고 핸들링 및 성능 거동의 예측을 어렵게 함, (d) 핸들링 및 스티칭 작용에 의해 일어나는 섬유 파손으로 인한 낮은 신뢰성, (e) 핸들링 및 스티칭 작용에 의해 일어나는 섬유 변위 및 방향 오정렬, (f) 노동집약적이고 시간이 소비됨, (g) 환경에 악영향을 미치는 섬유 낭비 발생, (h) 실질적인 장점은 없으면서 비쌈, 그리고 (i) 형상이 복잡한 3D 직물 제품들을 생성하기에는 부적당함을 포함한다.

또한, 스티칭이 가능하도록, 웹(들)과 플랜지(들)의 두께가 비교적 얇게 유지되어야 하는데, 이는 다시 직접적으로 얻어진 프로파일 재료의 기계적 강도를 비교적 낮게 하고 이에 따라 강한 내구성이 필요한 용도에는 부적당하게 한다. 어떤 경우에도, 두 개의 직물들을 스티칭하는/접합하는 것으로는 웹(들)과 플랜지(들)의 접합부(들)에서의 이들의 서로에 대한 두께 방향 연결이 부재함으로써 일어나는 박리라는 기본적인 문제가 극복되지 않는다.

US 5021281, US 5783279, US 5121530, US 4779429, US 4686134, US 6019138 및 WO91/06421로 예시되는 직접 생산법들 역시 만족스럽고 신뢰할 수 있는 3D 직물 강화재들을 제공하지 않는다. 이는 이 공정들이 다음에 열거하는 중요한 단점들 중 하나 이상을 가지고 있기 때문이다.

● 웹이 +/-θ°로 배향된 구조적으로 일체화된 얀들로 이루어진 하나 이상의 벽/층을 구비하지 않는다.

● 플랜지가 0°/90°로 배향된 구조적으로 일체화된 얀들로 이루어진 하나 이상의 벽/층을 구비하지 않는다.

● 구조적으로 일체화된 플랜지(들)와 구조적으로 일체화된 웹(들)이 서로의 두께 방향을 관통하지 않는다.

● 플랜지 벽/층이 한 층 두께 이상이다.

● 플랜지들이 다수의 개별/별도의 벽들/층들로 이루어지지 않는다.

● 플랜지들이 +/-θ°로 배향된 얀들로 만들어지지 않는다.

● 웹(들)이 0°/90°로 배향된 얀들로 만들어지지 않는다.

● 웹(들)과 플랜지(들)가 외부 종방향 가장자리 측면을 따라 테이퍼지지 않는다.

● 웹-플랜지 접합부의 종방향 내부 모서리들이 필릿(fillet)되지/만곡되지 않는다.

● 웹(들)이 서로 다른 조직들 또는 배향들을 갖는 얀들의 조합으로 이루어지지 않는다.

● 플랜지(들)가 서로 다른 조직들 또는 배향들을 갖는 얀들의 조합으로 이루어지지 않는다.

● 웹(들) 및/또는 플랜지(들)의 높이와 폭이 변하지 않고, 비평면이고 비대칭인 구성을 갖지 않는다.

● 웹과 플랜지가 없는 3D 직물 제품들을 생산할 수 없다.

● 만곡된 형태를 갖는 3D 직물 제품들을 생산할 수 없다.

● 이들은 미리 준비되거나 혹은 사전 생산된 직물을 적당한 직물로 만들어지는 얀들과 함께 가공할 수 없고, 사전 생산된 직물과 막 생산된 직물을 조합하여 3D 직물 제품을 생성할 수 없다.

알 수 있는 것처럼, 이 직접 공정들은 필요한 3D 직물 제품을 생산하기 위해 미리 준비되거나 혹은 사전 생산된 적당한, 구조적으로 일체화된 어떤 직물도 사용하지 않는다는 점에서 앞에서 설명한 간접 또는 스티칭 공정들과 다르다. 이 공정들은 공정에서 사용되는 얀들을 일체화하는 것에 의해 생산되는 특정한 조직(들) 및 이와 상대적으로 상이한 직물 조직으로 된 적당한 사전 생산된 직물(들)을 이용하는 것에 의해 구조적으로 일체화된 웹(들)과 플랜지(들)의 서로 교차하는 접합부를 생성할 수 없다. 이러한 측면들은 상기 종래 기술들에 대한 하기의 설명을 읽으면 더 확실하게 알 수 있을 것이다.

US 5021281은, 경사 바인딩 얀들(warp binding yarns)(C)이 지시된 I형 빔 프로파일의 웹 영역의 종방향에 대해 두 개의 편향각(즉, +/-θ° 편향각) 배향으로 통합된 프로파일 빔형 3D 직물 제품을 개시하고 있다. 그러나, 이 얀들(C)은 어떤 방식으로도 서로 구조적으로 링크되지, 예를 들어, 브레이드 직물(braided fabric)에서 일어나는 것처럼, 인터위닝되지 않고, 크릴(creel)로부터 선형으로 인출되어 힐드들(칼럼 5, 40 내지 44줄 및 도 9)을 이용하여 상부 플랜지(A)와 하부 플랜지(B)(칼럼 3, 15줄 내지 17줄) 사이의 평면에서 원하는 경사(칼럼 4, 27줄 내지 28줄)로 트랩(trap)된다. 또한, 프로파일 재료의 종방향에 대해 0° 및 90°로 배향된 플랜지 영역들의 얀들은 어떤 방식으로도, 직조에서 일어나는 것처럼, 인터레이스되지 않고(칼럼 5, 18줄), 그 명세서에 기재된 것처럼 다른 바인딩 얀들(C1, C2)을 이용하여 각각의 플랜지들의 두께 방향으로 스택되고 본딩된다(칼럼 5, 20줄 내지 22줄).

웹 영역의 +/-θ° 편향 얀들(C)은 어떤 방식으로도 서로 구조적으로 링크되지 않은 상태에서 일어난다. 즉, 얀들(C)은 인터레이스되지도 않고(즉, 직조되지 않음), 인터위닝되지도 않고(즉, 브레이드되지 않음) 또한 인터루프(interloop)되지도 않는데(즉 편조되지 않음), 이는 이 얀들(C)을 서로 일체화시키는 특수한 방법에서 장치가 없기 때문이다. 이 얀들(C) 사이에 어떠한 구조적 연결성/일체성도 없다는 점 때문에, 웹 영역은 두 개의 별도의 시트들로 남게 되며 이에 따라 불안정하고 쉽게 나누어지고 손상될 수 있다. 또한, 생산된 웹 영역은 격자 같이 개방된 구조이다. 이는 중실형의/완전한 직물 평면을 생성하도록 얀들로 충분히 채워지지 않는다. 얀들이 부족하면 웹은 도 8 및 도 9에서 알 수 있는 것 같은 트러스 구조를 닮게 된다. 그 결과, 비교적 적은 양의 얀들을 가지며 어떤 구조적 일체성도 갖지 않는 웹은 성능도 그리고 매트릭스 함침과 같은 핸들링/추가 공정 중의 뒤틀림 및 이에 따라 발생되는 관련 손상에 대한 내성도 갖지 못한다. 이러한 림프 웹은 자중 및 상부 플랜지의 무게에 의해 찌그러지기 쉽다. 따라서, 이러한 섬유 구조가 치수 안정성 및 강도/강성 측면에서 불만족스럽다는 것을 인식하고, 안정화를 위한 섬유들의 접합/바인딩을 위해 핫멜팅(hot-melting)(즉, 열가소성) 섬유들을 포함시키는 것이 제안되었다(칼럼 4, 4줄 내지 12줄).

상술한 공정과 재료의 단점들은 프로파일 재료의 단면이 예시된 I형 대신 T형이라 생각하면 그 자체로 아주 분명해진다. (도 8 및 도 9에 따른) 웹의 +/-θ° 편향각 얀들의 상측 절곡부들은, 플랜지가 없을 것이기 때문에, 어떤 방식으로도 구현 및 지지될 수 없고, 이에 따라 +/-θ° 편향 얀들이 지지되지 않음으로써 웹의 얀들이 즉시 찌그러질 것이다. 분명하게, 이 방법의 적용 가능성과 유용성은 그 범위가 극히 제한되어 있다.

US 502181에 언급되어 있는 것처럼, I형 빔 프로파일의 플랜지들은 인터레이스되지 않는다(칼럼 5, 18줄). 그 결과로 그리고 관련 도면들에 도시되어 있는 것처럼, 플랜지 각각은 세 세트의 얀들로 이루어져 있고(11a-14a, 15a-18a, C1 및 11b-14b, 15b-18b, C2), 각각의 세트는 그 각각의 방향들(길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향)로 선형으로 이어진다. 이러한 비인터레이스 조직은 두 세트의 인터레이스 얀들(경사들 및 위사들)로 이루어진 통상의 제직 재료와 기술적으로 다르다. 인터레이싱에 의해 제 자리에 고정되지 않은 얀들(11a-14a 및 15a-18a) 및 얀들(11b-14b 및 15b-18b)에 의해서는, 플랜지를 구성하는 얀들이 쉽게 이동할 수 있기 때문에 플랜지들의 구조가 불안정해지기/강성이 없기 쉽다. 따라서 이러한 구조는 필요한 구조적 안정성/강성을 플랜지에 제공하지 않는다.

US 5021281에 따른 방법의 상술한 제한과는 별도로, 이 방법의 다른 중요한 결점은 이 방법이 (프로파일의 단면에 따라) 웹(들) 또는 플랜지(들) 또는 이들 둘 다의 종방향 가장자리들에 있는 표면들이 가장자리들에 응력이 집중되는 것을 방지하기 위한 테이퍼를 갖는 프로파일 빔형 3D 직물 제품을 생산하지 않는다는 것이다. 유사하게, 이 방법은, 웹(들)과 플랜지(들)가 만나는 모서리들에 응력이 집중되는 것을 방지하기 위하여 상기 모서리들이 필릿(fillet)되거나 만곡된 프로파일 빔형 3D 직물 제품을 생산하지 않는다.

또한, 상술한 방법은 웹 영역이 0°/90°로 배향된 얀들로 구성되고 플랜지들이 +/-θ°로 배향된 얀들로 구성된 프로파일 빔형 3D 직물 제품을 생산하지 않는다. 또한, 이 방법은 0°/90°로 배향된 얀들 및 +/-θ°로 배향된 얀들이 조합된 웹을 생산하지도 않고, 0°/90°로 배향된 얀들 및 +/-θ°로 배향된 얀들이 조합된 플랜지를 생산하지도 않는다. 또한, 이 방법은 다수의 개별적/별도이지만 일체화된 층들로 이루어진 웹(들) 및/또는 플랜지(들)를 생산하지 않는다. 또한, 이 방법은 웹(들) 또는 플랜지(들)에 있는 미리 준비된 또는 사전 생산된 직물을 가공하지 못한다.

WO91/06421은 웹 부분과 플랜지 부분을 구비한 프로파일 빔형 프리폼을 제안한다. 도 1을 참조하면, 플랜지 부분(1)에 평행하고 연속적인 섬유들 또는 필라멘트들(4A/4B 및 10)을 포함하는 적어도 두 개의 중첩되는 층들이 서로 직각으로 배향되어 상대적으로 놓이고, 외부층의 섬유들(4A)은 프리폼의 종방향 축선(3)에 대해 90°로 배향된다. 웹 부분(2)에는 평행하고 연속적인 섬유들 또는 필라멘트들(5A 및 5B)을 포함하는 적어도 두 개의 중첩되는 층들이 비교적 프리폼의 종방향 축선에 대해 30° 내지 80° 사이의 서로 반대로 경사진 각도로 ('비스듬하게') 배향되어 상대적으로 놓인다. 이러한 경사진 얀들은 어떤 방식으로도 인터위닝되지 않고 일체화되지 않으며, 이에 의해 웹의 두 층들은 분리된 상태로 남게 된다. 웹(2)을 구성하는 경사지거나 혹은 소정 각도로 배향된 섬유들(5A 및 5B)은 플랜지 부분(1)의 외부층의 90°로 배향된 섬유들(4A) 둘레에서만 절곡/'루핑(loop)'된다.

명확하게, 플랜지(1)를 구성하는 섬유들의 층들(4A/4B 및 10) 중 어느 것도 어떤 방식으로도 개별적으로 일체화되지 않는다. 유사하게, 웹(2)을 구성하는 층들(5A 및 5B)도 어떤 방식으로도 개별적으로 일체화되지 않는다. 플랜지(1)와 웹(2) 간의 유일한 구조적 연결은 섬유들(5A 및 5B)이 외부 섬유들(4A) 둘레로 절곡되거나 혹은 '루핑'되는 것이다. 따라서, 제안된 프리폼에서는, 개별 층의 모든 구성 얀들이 그들 각각의 배향 방향으로 선형으로 연장한다. 관련된 섬유들을 인터레이싱 또는 인터루핑 또는 인터위닝하는 것에 의한 구성층 내의 어떠한 구조적 일체성도 없다. 실제로, 상응하는 관련 공정들, 즉 편조, 제직 및 브레이딩은 여기서 섬유들의 축선 방향 강도와 강성(stiffness)을 저하시키고 이에 의해 부적당한 것으로 언급되어 있다. 그렇지만, 흥미롭게도, 생산된 프리폼은 '제직' 프리폼이라 부른다(7쪽)! 프리폼 자체가 구조적 일체성을 갖지 않으므로, 프리폼을 구성하는 섬유들은 박리되기 쉽고, 배향이 안 되기 쉽고, 섬유 분포 및 선형성을 잃기 쉽다. 이러한 프리폼은 당연히, 예를 들어 풀트루전 공정(pultrusion process) 중에, 심지어 복합 재료로 만들어지기도 전에, 쉽게 해체되고 찌그러질 것이다.

이제 이해할 수 있는 것처럼, WO91/06421에 따른 프리폼 역시 US 5021281의 3D 직물 제품에 대해 논의한 단점을 갖는다. 어떤 경우에도, 이 방법 역시 웹(들) 또는 플랜지(들)에 있는 사전 생산된 어떤 직물도 가공하지 못한다.

US 5783279 역시 웹(200)을 구성하는 얀들(202 및 203)을 도 5 및 도 5에 도시된 것 상부 플랜지(101) 및 하부 플랜지(102)의 얀들과 인터록킹시키는 것에 의해 생산되는 프로파일 빔형 3D 직물 재료를 구체적으로 개시하고 있다(칼럼 6, 50줄 내지 53줄). 3D 직물 제품의 생산은, (a) 도 16a에 도시된 것처럼 두 개의 플랜지들을 필요한 거리까지 넓히거나 이격시키는 웨지형 성형기(30)의 사용을 통한 힘에 의해 웹 얀들(202 및 203)을 풀링 아웃(pulling out)하는 것에 의해(칼럼 9, 11줄 내지 25줄), 또는 (b) 특정한 길이의 웹 얀들(202 및 203)을 드로잉 아웃(drawing out)하고, 결국 필요한 높이의 웹을 생산하는데 도움이 되도록, 종방향으로 소정 간격으로 상부 플랜지의 표면 위로 융기되어 드로잉 아웃된 웹 얀들을 필요한 높이로 유지하는 일련의 루프들로 후킹(hooking)하는 것에 의해(도 16b), 상부 플랜지와 하부 플랜지 사이의 웹 얀들(202 및 203)을 계합시키는 것을 포함한다. 후속해서, 직물 생산이 진행됨에 따라, 두 개의 플랜지들(101 및 102)이 후킹된 웹 얀들(202 및 203) 위에서 서로 멀어지게 활주된다(칼럼 9, 35줄 내지 59줄). 이를 직접(즉, 플랜지들을 이격시킬 필요 없이) 생산하는 대안적인 방법 역시 제시되어 있는데(칼럼 9 63줄 내지 칼럼 10 3줄), 여기서는 일부 컴포넌트들을 재배열하는 것을 제안하고 있다.

어떤 경우에도, 상술한 방법에 따라 생산되는 3D 직물 제품은 상부 플랜지 및 하부 플랜지 사이에서 구불구불한(meander) 웹(200)을 구성하는 얀들(202 및 203)을 구비한다. 이들은 플랜지(들)의 얀들과 인터록킹된다. 웹을 구성하는 이 얀들은 그 자체가, 브레이드의 얀처럼, 인터위닝된 구조로 서로 일체화되지 않고, 이에 따라 이 3D 직물 제품 역시 불안정하고 자신을 지지하지 못한다. 쉽게 찌그러지며 이에 따라 쉽게 뒤틀리고 손상될 것이다. 이 3D 직물 제품의 플랜지들은 기술적으로 인터레이스/제직되지 않는데, 이는 도 4 내지 도 8에서 알 수 있듯이, 종방향 얀들(103, 104)과 횡방향 얀들(105, 106)이 직조의 정의와 관련된 얀들의 특징적인 인터레이싱 없이 그들 각각의 방향으로 선형으로 연장하기 때문이다. (이러한 구조는 Us 5021281의 구조와 동일하다.) 이 경우에 플랜지가 실제로 직조된다면, 기술적으로 그 제직 패턴은 플레인(plain) 패턴 또는 다른 어떤 제직 패턴과도 다르다. 이 방법에 의해 생산될 수 있는 웹은 다시 트러스 구조를 닮은 비교적 격자형인 개방 구성이고, 이에 의해 충분한 얀들의 결여로 인해 웹의 성능이 바로 낮아지게 된다. 플랜지들(101, 102)을 웹 얀들(202, 203) 위에서 활주시켜 이들을 필요한 간격으로 이격시키는 것은 당연히 관련된 얀들 상호간의 마모를 초래할 것이고, 이는 다시 관련된 얀들의 손상을 초래할 것이며 이에 따라 다시 그 성능은 낮아지게 될 것이다. 이러한 작용 역시 구조의 뒤틀림을 초래하고 이에 의해 그 성능 및 신뢰성이 그에 상응하게 감소될 것이다.

또한, US 502181의 3D 직물 제품과 관련하여 논의한 다른 단점들이 US 5783279에 따른 3D 직물 제품에 마찬가지로 잘 적용된다. 또한, 이 방법 역시 웹(들) 또는 플랜지(들)에 있는 사전 생산된 또는 미리 준비된 직물을 가공하지 못한다.

US 5121530 역시 프로파일 빔형 3D 직물 제품(3)을 생산하는 방법을 구체적으로 개시하고 있다. 이 방법 역시, 제직 공정의 가장 중요한 작업, 즉 셰딩(shedding)이 단순히 존재하지 않기 때문에, 기술적으로 직조가 아니다. 이 방법에서, 관련된 얀들(Y)은, 원하는 두께의 벽을 얻기 위해, 기술적으로 확립된 어떤 제직 패턴으로도 인터레이스/직조되지 않고, 라미네이트(laminate) 또는 파일(pile)/적층(stack) 방식으로(즉, 층상으로), 원하는 각기 다른 배향들로 반복해서 연속적으로 그리고 선형으로 놓인다. 관련된 얀들은, 최종적으로는 제거되는 사전에 배치된 튜브형 가이드 핀들(G) 사이에 놓이고, 놓인 자리에서 루프 형태의 선택된 얀들(Y)이 놓여있는 선형 얀들을 바인딩 하도록 통합되어 요구되는 최종 제품이 얻어진다. (이 생산 단계들은 직조의 원리를 기술적으로 충족하지 않는다.) 생산된 구조가 이전의 시도들을 개선한 것이기는 하지만, 이전에 제시된 다른 단점들을 가진다는 점을 제외하더라도 웹(들)과 플랜지(들)의 둘 다의 구조가 균일하다는 점으로 인한 단점이 있다. 어떤 경우에도, 웹은 +/-θ°로 배향된 얀들을 포함하지 않는다. 또한, 이 방법 역시 웹(들) 또는 플랜지(들)에 있는 미리 준비되거나 혹은 사전 생산된 어떤 직물도 가공하지 못한다.

US 4779429 역시 프로파일 빔형 3D 직물 제품을 생산하는 방법을 제공하는데, US 4779429에 개시된 3D 직물 제품의 구조는 대략 위에서 설명한 US 5121530에 도시된 것과 유사하지만 단순히 생산에 편조용 바늘이 사용되기 때문에 편조된 것으로 생각된다. 두 개의 서로 직교하는 편조 바늘 세트들(각 세트의 편조 바늘들을 서로 평행하게 배치됨)이 프로파일 빔형 3D 직물 제품들의 단면 형상을 생성하도록 필요한 영역들에 사전에 배치된 얀들(14)의 세트를 통해 교대로 얀들을 각각의 방향들로 인출하여 놓는다. 생성된 구조는 여전히 이전에 제시된 다른 단점들을 가진다는 점을 제외하더라도 웹(들)과 플랜지(들) 둘 다에서 균일하다는 단점이 있다. 어떤 경우에도, 웹은 +/-θ°로 배향된 얀들을 포함하지 않는다. 또한, 이 방법 역시 웹(들) 또는 플랜지(들)에 있는 미리 준비되거나 혹은 사전 생산된 어떤 직물도 가공하지 못한다.

US 4686134 역시, 코어 직물(2)을 수지(3) 등과 같은 적당한 제제(agent)로 함침시키거나 혹은 커버하고 경화시키는 것에 의해 생산되는 프로파일 빔형 재료(1)를 제공하는데, 경화는 정해진 형상을 유지하는데 도움이 된다. 코어 직물(2)의 웹과 플랜지는 지시된 것처럼 다수 그룹들의 얀들(4-6)을 브레이딩하는 것에 의해 일체화되고 형성된다(칼럼 5, 15줄 내지 21줄). 얀들(6)이 종방향으로 연장하는 데 비해, 얀들(4, 5)은 60°로 서로 교차하게 비스듬히 연장한다(칼럼 5, 22줄 내지 30줄; 도 2). 이러한 얀들(4-6)의 배치는, 브레이드 얀들의 보빈(bobbin)들을 이동시키기 위한 두 개의 트랙들을 구비한 "토르숑(torchon)" 레이스 편물기를 이용하여 얻어진다(칼럼 6, 45줄 내지 51줄; 도 7 및 도 8). 브레이딩 얀들(4, 5)이 생산되는 프로파일 빔의 가장자리들에서 만곡되거나 혹은 절곡되므로, 함침 전에 풀릴 가능성은 없다. 생산된 웹과 플랜지는 앞에서 언급한 다른 요건들 중 다수를 결여하고 있는 것 외에도 동일하고 균일한 조직을 갖는다. 이 방법 역시 웹(들) 또는 플랜지(들)에서 미리 준비되거나 혹은 사전에 생산된 어떤 직물도 가공하지 못하고, 이들을 서로 두께 방향으로 연결하지 못한다.

US 6019138에 따른 방법은 베이스 부분으로부터 바깥으로 연장하여 강화 패널을 생성하는 벽(들)을 생산하기 위해 안출되었다. 이 방법 역시, 지시된 바와 같이 그 작업이 세 개의 서로 직교하는 세트들의 얀들(10, 12, 14)을 사용할 필요가 있기 때문에(칼럼 1, 60줄 내지 칼럼 2, 2줄 및 칼럼 2, 62줄 내지 칼럼 3, 4줄), 기술적으로 직조의 원리를 충족하지 않는다. 또한, 이 작업 공정을 위해서, 그 명세서(칼럼 3, 15줄 내지 17줄)에서 지적된 바와 같이 얀들(10)로 된 적어도 두 개의 층들을 사용하는 것이 필수적이다. 기술적으로 이 공정은, 단 두 세트의 얀들(경사 및 위사)만이 필요하고 경사 얀들이 단층 또는 다층 중 어느 한 유형일 수 있는 제직 공정과 다르게 기능한다. 또한, 이 공정이 기술적으로 직조가 아니기 때문에, 생산된 직물의 조직이 공지된 어떤 제직 패턴(플레인, 트윌(twill) 등)에도 상응하지 않는다. 도 3 내지 도 5에서 알 수 있는 것처럼, 지시된 얀들(12)은 선형으로, 즉 어떤 인터레이싱도 없이 통합된다(US 5021281에서 지시된 것과 동일함). 어떤 경우에도, 웹은 +/-θ°로 편향각 얀들로 이루어지지 않고, 웹 및 플랜지 각각의 구조는 구조적으로 균일하고 동일한 상태로 남게 된다. 이 방법 역시 앞에서 언급한 다른 성능 요건들을 생성함에 있어서 부족하다. 위에서 논의한 여러 방법들에서와 같이, 이 방법 역시 웹(들) 또는 플랜지(들)에서 미리 준비되거나 혹은 사전에 생산된 임의의 직물을 가공하여 강화 패널을 생산할 수 없다.

이제 알 수 있는 것처럼, 공지된 이 방법들의 다른 중요한 실질적인 한계는 대부분의 용도들에 일반적으로 필요한 비교적 큰 단면적과 섬유 함량을 갖는 프로파일 빔과 같은 3D 직물 빔들을 생산할 수 없다는 것이다. 또한, 위에서 논의한 이 방법들은 3D 직물 제품의 플랜지(들) 및 웹(들)에서 각기 다른 배향들의 조합으로 얀들/토들을 통합할 수 없다. 또한, 이 방법들은, 두 개의 플랜지들이 +/-θ° 편향각으로 배향된 얀들을 가지고 웹은 종방향(90°)으로 그리고 가로 방향(0°)으로 배향된 얀들을 구비하는 I형 단면 빔과 같은, 3D 직물 제품을 생산할 수 없다. 또한, 이 방법들은, 요구되는 각기 다른 순차적인 레이업(lay-up) 배치들에서 플랜지(들)와 웹(들) 모두 +/-θ° 편향 그리고 종방향(90°) 및 가로 방향(0°)으로 배향된 얀들을 포함하는 I형 빔과 같은, 3D 직물 제품을 생산할 수 없다. 또한, 이 방법들은, 한 플랜지의 얀들이, 다른 플랜지의 얀들의 배치와 비교하여, 조직에서 상대적으로 서로 다르게 배치되는 I형 빔과 같은, 3D 직물 제품을 생산할 수 없다.

또한, 공지된 이 방법들 또는 그 조합들 중 어느 것도, 곡선-직선 복합 영역, 절곡부들, 수렴 형상/확산 형상, 원형 물체, 하나 이상의 방향들로 치수가 변하는 것, 상대적으로 반전된 단면들(relatively inverted cross-sections), 사인 곡선 형상(sine curved shapes) 등을 구비한 것들과 같은, 웹(들) 및 플랜지(들)를 포함하는 복잡한 3D 직물 제품들을 생산할 수 없다. 명확하게, 프로파일 빔들과 다르고 이에 따라 평면형/선형 웹들 및 플랜지들을 반드시 포함하지 않는 3D 직물 제품들은 기존의 이 공정들에 의해서는 생산될 수 없다.

또한, 공지된 이 방법들 전부가 미리 준비되거나 혹은 사전에 생산된 직물을 핸들링하고 해당 공정에서 직물을 생산하는데 사용되는 얀들과 일체화할 수 없다. 다른 말로 하면, 이 방법들은 소정 조직을 갖는 적당한 사전 생산된 직물을 사용하고 이를 얀을 사용하여 생산되고 있는 직물에 일체화된 방식으로 애드온하거나 혹은 조합하는 것에 의해 3D 직물 제품을 생산할 수 없다. 공지된 이 방법들에 의해, 사전 생산된 애드온 직물을 막 생산된 인터액팅 제직물과 서로 두께 방향으로 일체화하여, 접합부(들)에서 서로 교차하고 완전히 일체화된 프로파일 빔형 3D 직물 제품을 바로 만들어내는 웹(들) 및 플랜지(들)를 생성할 수 없다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 상술한 설명으로부터, 현재 이용 가능한 방법들이 최근에 만들어지는 고성능 복합 재료들의 증가하는 기계적 성능과 신뢰성 요구들을 충족하는 진정으로 진보되고 복잡한 3D 직물 제품들을 실제로 그리고 비용 면에서 효과적인 방식으로 생산하기에 불충분하고, 비효율적이고 불가능하다는 것을 추측할 수 있을 것이다.

따라서, 3D 직물 제품들을 생산하는 방법과 장치들에 대한 그리고 이렇게 생산되는 3D 직물 제품들에 대한 개선의 필요성은 여전하다.

따라서 본 발명의 목적은, 종래 기술에서 접하게 되는 상술한 문제점들을 적어도 완화하는 삼차원 직물 제품 및 이러한 제품들을 생산하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

이 목적은 첨부된 특허청구범위에 한정된 바와 같은 삼차원 직물 제품, 생산 방법 및 생산 장치에 의해 얻어진다.

본 발명의 첫 번째 태양에 따르면, 적어도 하나의 보직물(complementary fabric)과 적어도 하나의 인터액팅 제직물(interacting woven fabric)을 포함하는 삼차원 직물 제품으로, 보직물은 사전에 생산되며 그 자체로 구조적으로 안정된 직물이고, 인터액팅 제직물은 인터레이스된 경사들 및 위사들을 포함하고, 인터액팅 제직물의 경사들 및/또는 위사들 중 적어도 일부가 보직물을 두께 방향으로 관통하고, 이에 의해 보직물과 인터액팅 제직물이 이들이 교차하는 접합부에서 서로 연결되어 삼차원 직물 제품을 형성하도록 된 삼차원 직물 제품이 제공된다.

제품은 바람직하게는 프로파일 단면 빔의 형태이고, 제품을 구성하는 보직물이 웹 또는 플랜지이고, 제품을 구성하는 인터액팅 제직물은 상응하게 플랜지 또는 웹이다. 그러나 제품은 또한 프로파일 단면 빔의 형태 이외의 형태일 수 있고, 제품을 구성하는 보직물이 부재들 또는 영역들 또는 컴포넌트들 또는 파트들 중 하나이고, 제품을 구성하는 인터액팅 제직물은 삼차원 직물 물체의 다른 부재 또는 영역 또는 컴포넌트 또는 파트이다.

삼차원 직물 제품은 바람직하게는 비교적 서로 다른 구조 조직들을 갖는 적어도 하나의 보직물과 적어도 하나의 인터액팅 제직물을 포함한다.

제품은 두 개의 보직물들의 조합을 적어도 더 포함한다. 이 둘 이상의 보직물들은 유사하거나 혹은 비유사한 조직들을 가질 수 있다. 또한, 이 둘 이상의 보직물들은 상기 삼차원 직물 제품에 함께 또는 별도로 통합될 수 있다. 이들이 함께 통합되는 경우, 이들은 바람직하게는 서로 직접 접촉되게 배치된다. 이들이 별도로 통합되는 경우, 분리 간격을 형성하는 공간은 필요한 장소들에서 연결될 수 있다. 적어도 두 개의 보직물들은 서로 평행한 배치로 또는 평행하지 않은 배치로 상기 직물 제품에 더 통합될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 적어도 두 개의 보직물들은 둘 다 공통의 인터액팅 제직물의 경사들 및/또는 위사들에 의해 관통된다.

제품은 적어도 두 개의 인터액팅 제직물들의 조합을 더 포함할 수 있다. 이 직물들은 유사하거나 혹은 비유사한 조직들일 수 있다. 또한 이 직물들은 함께 또는 별도로 사용될 수 있고 통합될 수 있다. 이들이 함께 통합되는 겨우, 이들은 바람직하게는 서로 직접 접촉되게 배치된다. 이들이 별도로 통합되는 경우, 분리 간격을 형성하는 공간은 필요한 장소들에서 연결될 수 있다. 또한, 적어도 두 개의 인터액팅 제직물들은 서로 평행한 배치로 또는 평행하지 않은 배치로 통합될 수 있다.

적어도 하나의 인터액팅 제직물은 보직물의 양 측면들로부터 연장할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 적어도 하나의 인터액팅 제직물은 서로 이격된 별개의 보직물들의 두 벽들 사이에서 또는 하나의 만곡된 보직물의 두 벽들 사이에서 연장할 수 있다.

보직물의 구조 조직은 바람직하게는 제직(woven), 편조(knitted), 브레이드(braided), 임의의 유형의 부직(non-woven), 레이스(laced), 자수(embroidered), 논크림프 직물(non-crimp fabric: NCF), 단방향(unidirectional), 네트(net) 및 파일(pile) 유형 중 적어도 하나이다.

보직물은 바람직하게는 2D, 2.5D 및 3D 직물 중 적어도 하나이다.

보직물(들) 중 적어도 하나는 바람직하게는 그 유형이 단축성, 이축성, 삼축성, 사축성 및 다축성 중 적어도 하나이다.

보직물(들) 중 적어도 하나는 바람직하게는 플랫 구성(flat configuration)과 형상화 구성(shaped configuration) 중 적어도 하나 또는 이 구성들의 조합이다.

보직물(들) 중 적어도 하나는 바람직하게는 중실체(solid), 셸(shell), 중공체(hollow), 개구를 구비한 중실체 중 적어도 하나 또는 이 유형들의 조합이다.

둘 이상의 인접하게 존재하는 보직물들 및/또는 인터액팅 제직물들이 추가적인 고정(fastening)에 의해 서로 연결될 수 있고, 상기 추가 고정은 바람직하게는 쏘잉(sewing), 스티칭(switching), 스테이플링(stapling), 본딩(bonding), 퓨징(fusing) 및 핀닝(pinning) 중 적어도 하나이다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 서로 두께를 관통하는 방식으로 상호작용하는 적어도 하나의 보직물과 적어도 하나의 인터액팅 제직물을 포함하는 삼차원 직물 제품을 생산하는 삼차원 직물 제품 생산 방법으로,

적어도 하나의 사전에 생산되고 그 자체로 구조적으로 안정된 보직물을 제공하는 단계; 및

경사들과 위사들을 인터레이싱하는 것에 의해 적어도 하나의 인터액팅 제직물을 직조하는 단계를 포함하고,

인터액팅 제직물의 경사들 및/또는 위사들 중 적어도 일부가 보직물을 두께 방향으로 관통하고, 이에 의해 보직물과 인터액팅 제직물이 이들이 교차하는 접합부에서 서로 연결되어 삼차원 직물 제품을 형성하도록 된 삼차원 직물 제품 생산 방법이 제공된다.

바람직하게는, 한 세트의 둘 이상의 조직적으로 유사하거나 다른 별개의 보직물들이 제공된다.

적어도 하나의 제공된 보직물은 바람직하게는 그 측면들 중 적어도 하나의 측면이 상기 인터액팅 제직물의 경사 얀들의 방향을 향하도록 유지된다.

제공된 보직물이 바람직하게는 상기 인터액팅 제직물(들)의 위사 삽입 방향들에 대해 직교하거나 혹은 소정 각도로 각이진 측면들로 유지된다.

제공된 보직물이 제직 중에 축선 둘레에서 정지 상태로 유지되거나 혹은 간헐적으로 정지되고 간헐적으로 축선 둘레로 회전될 수 있다.

제직 단계는 바람직하게는,

생산되는 인터액팅 제직물의 두께 방향이 아닌 방향으로 경사 얀들을 변위시켜 셰드를 형성하는 단계;

위사들을 상기 셰드들에 삽입하고 상기 보직물을 관통시키는 단계; 및

셰딩을 위해 변위된 경사 얀들 중 적어도 일부를 이용하여 상기 삽입된 위사들을 직물-펠(fabric-fell) 위치에서 패킹(packing)하는 단계를 포함한다.

인터액팅 제직물을 직조하는 단계는 바람직하게는 보직물을 직교하게 관통하거나 혹은 보직물의 표면에 대해 소정 각도로 관통하기 위한 위사의 삽입을 안내하도록 보직물의 방향을 향하는 셰드를 형성하는 단계를 포함한다.

셰딩 단계 및 위사 삽입 단계는 바람직하게는 서로 일정한 위치 관계에서 수행될 수 있다.

제직물을 직조하는 단계는 바람직하게는 보직물의 두 측면들에서 동시에 셰드들을 형성하여 상기 보직물의 상기 측면들 양측에서 연장하는 인터액팅 제직물을 형성하는 단계를 포함한다.

제직 단계는 바람직하게는 생산된 인터액팅 제직물의 폭을 일정하게 유지하는 단계를 더 포함한다.

제직 단계는 경사 얀들과 위사 얀들을 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 적어도 하나의 보직물과 적어도 하나의 인터액팅 제직물을 포함하는 삼차원 직물 제품을 생산하는 삼차원 직물 제품 생산 장치로서,

사전에 생산되고 그 자체로 구조적으로 안정된 보직물을 유지하기 위한 홀더 또는 클램핑 장치; 및

경사들과 위사들을 인터레이싱하는 것에 의해 인터액팅 제직물을 직조하는 제직 시스템을 포함하고, 인터액팅 제직물의 경사들 및/또는 위사들 중 적어도 일부가 보직물을 두께 방향으로 관통하고, 이에 의해 보직물과 인터액팅 제직물이 이들이 교차하는 접합부에서 서로 연결되어 삼차원 직물 제품을 형성하도록 된 삼차원 직물 제품 생산 장치가 제공된다.

홀더 또는 클램핑 장치는 바람직하게는 제직 중에 보직물을 유지하기 위한 클램프들을 포함한다. 홀더 또는 클램핑 장치는 제직 중에 보직물을 축선 둘레에서 정지 상태로 유지하거나 혹은 보직물을 간헐적으로 정지되고 간헐적으로 축선 둘레로 회전하도록 유지하도록 더 구성될 수 있다.

제직 시스템은,

공급된 경사 얀들을 생산되는 인터액팅 제직물의 두께 방향이 아닌 방향으로 변위시키는 것에 의해 셰드들을 형성하는 셰딩 장치;

위사 얀들을 상기 셰드들에 삽입하고 상기 보직물을 관통시키는 위사 삽입 장치; 및

셰드의 연속적인 형성 및 위사의 연속적인 삽입을 가능하게 하는 전진 장치를 포함할 수 있다.

셰딩 장치는 바람직하게는 다수의 셰딩 유닛들을 포함하고, 각각의 셰딩 유닛은 별개의 인터액팅 제직물 층을 생산하여 보직물과 일체화할 수 있다.

셰딩 장치의 적어도 하나의 셰딩 유닛이, 비교적 서로 평행하거나 혹은 평행하지 않고 보직물의 가장자리에 비교적 평행하거나 혹은 평행하지 않은 별개의 인터액팅 제직물의 상응하는 수를 생산할 수 있게 하도록 하나 이상의 평면에서 이동 가능할 수 있다.

셰딩 장치의 둘 이상의 셰딩 유닛들이 동일한 방향을 향하거나 혹은 서로에 대해 소정 각도로 향하거나 혹은 서로 대향할 수 있다.

셰딩 장치에 의해 형성된 셰드의 배향은 보직물의 측면에 대해 직교하거나 혹은 소정 각도로 각이 져 이에 상응하게 보직물을 관통하는 위사의 삽입을 안내한다.

셰딩 유닛이 상기 위사 얀과 보직물 사이의 직조를 가능하게 하기 위해 개개의 경사를 변위시키는 적어도 하나의 힐드를 포함할 수 있다.

셰딩 장치는 바람직하게는 힐드들 사이로 보직물이 통과하게 할 수 있다.

위사 삽입 장치는 바람직하게는 위사들을 단일로 또는 이중으로/접힌 상태로 셰드를 통해 삽입하고 보직물의 표면에 대해 직교하게 또는 소정 각도로 경사지게 보직물을 관통시킨다.

셰딩 장치와 위사 삽입 장치는 일정한 위치 관계로 이동할 수 있다.

전진 장치는 바람직하게는 필요한 3D 직물 제품의 균일한/지속적인 생산을 가능하게 하기 위한 셰드들의 연속적인 생산 및 위사들의 연속적인 삽입을 용이하게 하도록, 셰딩 및 위사 삽입 유닛들을 지지하고 이들을 선형 경로 또는 각이 진 경로 또는 곡선 경로 또는 원형 경로 또는 이들 경로들의 적당한 조합으로 횡단시키고 안내한다.

생산된 인터액팅 제직물의 폭을 일정하게 유지하기 위해 제직 시스템에 클램핑 장치가 더 포함될 수 있다.

또한, 경사 공급 장치 및 위사 공급 장치가 제직 시스템에 포함될 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 위에서 설명한 유형의 삼차원 직물 제품으로 강화된 복합 재료가 제공된다.

공지된 것처럼 그리고 확립된 관행으로서, 직조는 얀들, 필라멘트들, 토들, 로빙들, 섬유들, 테이프들 등의 형태로 된 경사들과 위사들을 이용하여 수행된다. 또한, 이하에서는 필라멘트들/섬유들의 각기 다른 조립체들이 단지 얀들로만 지칭된다. 경사 얀들과 위사 얀들은 (플레인, 트윌 등과 같은 특정의 제직 패턴으로) 서로 인터레이스되어, 제직물을 형성한다.

본 제직 발명은, 서로 인터레이스되는 경사 얀들과 위사 얀들에 더하여 적어도 하나의 적당한 미리 준비된 또는 사전에 생산된 직물(이하, 보직물(complementary fabric) 또는 그 약칭인 CF라 함)이 제직 공정에 애드온되고, 경사 얀들 및/또는 위사 얀들이 CF의 두께 방향을 관통함으로써, 사용되는 CF와 동시에 일체화되는 인터액팅 제직물을 생산하고 이에 의해 신규한 3D 직물 제품들을 만들어 낸다는 점에서 기존의 제직 방법들과 특징적으로 다르다.

이하에서는 "인터액팅 제직물"을 종종 단순히 "제직물"이라 하기도 할 것이다.

이제 알 수 있듯이, 이 신규한 애드온 제직 방법에 의해, 사용되는 CF와 경사 얀들 및 위사 얀들을 이용하여 제직되는 재료가 서로의 두께를 관통하는 방식으로 연결되도록 서로 일체화되고, 이에 의해 혁신적인 프로파일 빔형 3D 직물 제품들 및 기타 유형의 3D 직물 제품들이 바로 얻어진다. 이 신규의 애드온 제직 방법에 의해 생산될 수 있는 3D 직물 제품들은 어떤 공지의 방법에 의해서도 생산될 수 있을 것으로 보이지 않는다.

보직물(CF)은 사전에 생산되고 그 자체로 구조적으로 안정된 직물이다. 본 출원에서 사용되는 의미로는, 이는 CF가 그 자체로 인터액팅 제직물을 직조하기 전에 구조적으로 안정된 직물일 정도의 구조적 일체성을 갖는다는 뜻이다. 또한 이는 인터액팅 제직물이 후속해서 제거된 경우에도 CF가 구조적으로 안정된 직물로 남을 것이라는 뜻이기도 하다. 이에 따라 이렇게 구조적으로 일체화된 CF는 예를 들어 CF를 관통하거나 혹은 CF와 연결된 인터액팅 제직물의 연관된 얀들을 절단하여 제거하는 것에 의해 생산된 3D 직물 제품으로부터 추출되거나 혹은 풀릴 수 있다.

"두께 방향" 및 "두께 방향으로 관통"은 본 출원에서 사용되는 의미로는, 전적으로 두께 방향일 수 있는, 즉 보직물(CF)의 표면과 전적으로 직교할 수 있는 방향, 또는 부분적으로는 두께 방향이고 부분적으로는 다른 방향일 일 수 있는, 즉 보직물(CF)의 표면에 대해 (직교하지도 않고 평행하지도 않은) 각이 진 방향일 수 있는 방향으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 애드온 제직 방법은 각기 다른 종류 또는 유형의 CF들 전부를 핸들링할 수 있다. 예를 들어 사용되는 CF는 제직, 편조, 브레이드, 임의의 유형의 부직, 레이스, 자수, NCF(논크림프 직물), 단방향, 네트 및 파일 등 중에서 어느 하나일 수 있다. CF는 개별 직물이거나 혹은 이 직물 유형들 중 임의의 둘 이상의 조합일 수 있고, 치수도 동일하거나 혹은 상대적으로 다를 수 있다. 또한 사용되는 CF는 단축성(즉, 대부분의 얀들이 일 방향으로 배향됨) 또는 이축성(즉, 얀들이 두 방향들로 배향됨) 또는 삼축성(즉, 얀들이 세 방향들로 배향됨) 또는 사축성(즉, 얀들이 네 방향들로 배향됨) 또는 다축성(즉, 얀들이 넷 이상의 방향들로 배향됨) 유형들 중 어느 하나 또는 이러한 유형들 중 적어도 두 유형의 적당한 조합으로 된 평면형/시트형일 수 있다. 또한, CF는 2D 유형(즉, 단일층의 평면 시트형 또는 형상화(shaped)/비평면(non-planar) 시트형 구조; 여기서 구성 얀들은 하나의 평면에 배치되는 것으로 가정됨), 2.5D 유형(즉 베이스 직물로부터 돌출하는 얀들의 일체형 루프들과 같은 구조; 여기서 구성 얀들은 서로 직교하는 두 개의 평면들에 배치되는 것으로 가정됨), 및 3D 유형(즉, 평면 구성이거나 혹은 형상화 구성인 일체화된 다층 시트형 구조; 여기서 얀들은 서로 직교하는 세 개의 평면들에 배치되는 것으로 가정됨) 중 하나 또는 임의의 조합일 수 있다. 또한, CF는 샌드위치 직물(sandwich fabric), 스페이서 직물(spacer fabric) 등의 유형일 수 있다. 또한, CF는 드라이(dry) 또는 프리프레그(pre-preg) 또는 이 두 유형들의 적절한 조합일 수 있다. 또한, CF는 단일 직물이거나, 혹은 서로 유사하거나 또는 서로 다른 별개의 직물 유형들 중 하나 이상의 조합으로 된 세트일 수 있다. 또한 CF 세트는 치수가 상대적으로 서로 다른 유사하거나 혹은 비유사한 직물들로 이루어질 수 있다. CF 세트를 구성하는 치수가 서로 다른 직물들은 요구되는 어떤 방식으로도 배치될 수 있을 것이다. 예를 들어, 비교적 작은 어떤 CF들은 희망하는 임의의 위치들에서 더 큰 CF 위에 개별적으로 배치될 수 있거나, 또는 한 가지 치수의 어떤 CF들은 포개져서 다른 치수를 갖는 다른 CF 위에 배치될 수 있을 것이다. 또한, 조합된 CF들의 세트에서, 사용되는 직물들은 규칙적, 비규칙적, 무작위, 평면에 대해 거울 대칭 등과 같은 임의의 스태킹 시퀀스(stacking sequence)로 함께, 또는 별도로 조직화될 수 있다. 둘 이상의 CF들을 이용할 때, 이들은 평행 배치 또는 비평행 배치를 가질 수있다. 또한, 둘 이상의 CF들을 이용할 때, 이들은 서로 인접하거나 혹은 서로 이격될 수 있다. CF를 구성하는 직물들은 직물을 구성하는 섬유 재료(들), 구성 조질(들), 색상(들), 면적 중량(areal weight)(들), 두께 등에 있어 유사하거나 혹은 유사하지 않을 수 있다. 또한, CF로 사용되는 직물들은 단섬유들, 장섬유들 및 연속 필라멘트 섬유들 또는 이들 중 적어도 둘의 조합을 이용하여 생산되는 것일 수 있다. 또한, CF로 사용되는 직물들은 얀, 토, 합사(piled yarn), 팬시 얀(fancy yarn), 스레드(thread), 트와인(twine), 코드(cord), 플랫 얀(flat yarn), 테이프(tape), 단방향성 섬유 재료 등을 이용하여 생산되는 것일 수 있다. 필요한 경우, 금속 와이어, 열가소성 수지 와이어, 케이블 등도 또한 사용될 수 있다. 또한, 사용되는 CF는 플랫/평면 시트형 또는 원형/튜브형 또는 형상화된 유형일 수 있다. 형상화된 유형의 직물들은 직접 생산되는 것(예컨대 양말 형상) 또는 간접적으로 생산되는 것(스티칭에 의한 우산 또는 모자 형상)과 같이 평면이거나 혹은 삼차원일 수 있다. 심지어 본 발명에 따른 3D 직물 제품이 다른 3D 직물 제품을 생산하는 두 번째 단계에서 CF로 사용될 수도 있다. 프로파일 빔을 생산하는 경우의 본 제직 방법에 사용되는 CF(들)는 프로파일 빔의 웹(들) 또는 플랜지(들)를 구성한다. 더 복잡한 3D 직물 제품들을 생산할 경우에는, 사용되는 CF는 부재(member)/영역(section)/컴포넌트(component)/파트(part) 등을 구성할 수 있다. 개개의 CF가 절단되지 않거나 혹은 절단되거나 혹은 부분적으로 절단된 직물 조각일 수 있다. 또한, 3D 직물 제품의 성능과 가공 요건에 따라, 복합 재료를 직접 얻도록 예를 들어 용융성 매트릭스로 작용하는 시트형 또는 다른 형태의 적당한 열가소성 수지 재료가 CF와 함께 또는 독립적으로 사용될 수 있다.

또한, 사용되는 CF는 선형 형태 또는 곡선 형태이거나 혹은 선형과 곡선형 둘 다를 갖는 형태를 가질 수 있고, 반드시 플랫(flat) 또는 플레인(plain) 형태를 가지지는 않는다. 또한, CF의 형상은 반드시 직사각형일 필요는 없고, CF는 목적을 충족하는 임의의 희망하는 형상과 치수일 수 있다. 또한, 경사들과 위사들을 인터레이싱하는 것에 의해 생산되고 있는 제직물은 사용되는 CF의 표면과 직교하게 혹은 임의의 다른 필요한 각도로 CF에 연결될 수 있다. 또한, 3D 직물 제품을 생성하는 데 사용되는 CF의 유형은 중실형(solid type)이거나 또는 정사각형, 직사각형, 삼각형, 다각형, 원형, 타원형, 마름모꼴, 사다리꼴, 불규칙 형상 등과 같은 원하는 형상의 구멍을 갖는 유형일 수 있다. 따라서, 이 제직 공정은 독특하게도, 맞춤형 강화제로서 작용하고 내박리성의 고성능 복합 재료의 제조를 가능하게 하기 위한 무수한 유형들의 프로파일 빔형 및 다른 복잡한 3D 직물 프리폼들을 생산하기 위해 각기 다른 많은 유형들의 CF들을 경사 얀들과 위사 얀들을 따라 각기 다른 배향들로 사용할 수 있게 한다.

또한, 이 애드온 제직 방법에 의해 생산될 수 있는 3D 직물 제품을 포함하는 위사, 경사 및 CF의 섬유 재료와 유형은 얀, 토, 로빙, 테이프, 확산 섬유 테이프(spread fiber tape), 트와인, 스트랜드(strand), 스트링(string), 코드, 금속 와이어, 열가소성 수지 와이어, 케이블 등과 유사할 수 있다. 섬유 재료는 카본, 세라믹, 현무암, 보론, 금속, 유리, 열가소성 수지(폴리에스터, 폴리아미드, 아크릴, 아라미드, PEEK 등), 목화, 삼베(jute), 아마(flax), 실크, 코코넛, 인피(bast), 울, 해초계 등과 같은 무기 섬유, 합성 섬유 및 유기 섬유의 범위와 유사한 유형 혹은 유사하지 않는 유형일 수 있다. 또한, 코밍글(co-mingled), 블렌드(blended), 하이브리드, 화학 조성물 베어링(chemical formulation bearing), 코팅, 피복된 섬유 번들(sheathed fibre bundles), 컨쥬게이트(conjugate), 동축(co-axial), 나노(nano) 등의 섬유 유형들 역시 고려될 수 있다. 시트형 또는 기타 형상화 형태들에 열가소성 수재 재료를 사용하는 경우, 의도된 목적을 달성하기 위해 열가소성 수지 재료는 중실체, 천공, 슬릿(slitted), 구멍을 구비한 유형 등과 같은 임의의 적당한 유형일 수 있다.

신규의 애드온 제직 공정을 수행하기 위한 장치 역시 적어도 하나의 적당한 CF를 경사 얀들 및 위사 얀들과 함께 가공하고, 이들을 서로 두께 방향으로 일체화하여 3D 직물 제품을 직접 생산한다는 점에서 독특한 특징이 있다. 따라서 신규의 애드온 제직 장치는, 최종 형상 또는 형태 및 치수의 성능 및 기타 요건들에 따라, 사용되는 CF를 경사 얀들과 위사 얀들을 이용하여 직조되고 있는 직물과 일체화하는 것에 의해 프로파일 빔형 3D 직물 제품 및 다른 복잡한 3D 직물 제품을 생산한다.

혁신적인 3D 직물 제품을 생산하기 위해 안출된 신규의 애드온 제직 장치는 가장 중요한 제직 작업을 수행하는 새 셰딩 시스템을 구비하는데, 이 셰딩 시스템을 통해 CF가 통과하는 것을 허용하면서 셰드(들)를 생성하기 위해 경사 얀들이 제어될/변위될 수 있다. 생산이 요구되는 3D 직물 제품의 단면 프로파인 또는 형상에 따라, 셰딩은 사용되는 CF의 적어도 일 측면에서 수행된다.

셰딩 유닛/시스템은 특수한 힐드들(나중에 설명함)을 포함하는데, 이 힐드들은 바람직하게는 기존의 셰딩 시스템들에서 사용되는 것들과 다르다. 다수의 이러한 힐드들은 바람직하게는 유닛에 페어드 세트(paired set)로 배치된다. 직조용 유닛의 페어드 힐드들의 최소 개수는 하나(즉, 두 개의 힐드들)일 수 있다. 그러나, 어떤 상황들에서는, 이 애드온 제직 공정에서의 독특한 CF의 존재 때문에 단 한 개의 힐드도 사용될 수 있다. 또한 힐드들의 페어드 세트들로 된 하나 이상의 유닛들이 셰딩 시스템에 사용될 수 있다. 하나 이상의 셰딩 유닛을 사용할 경우, 이 셰딩 유닛들은 (생산이 요구됨에 따라) 다수의 셰드들을 생성하도록 일렬로 배치된다. 다수의 셰드들은 미리 정해진 특정 순서로 개별적으로 또는 동시에 생성된다. 다수의 셰드들 각각은 사용되는 CF와 일체화되는 개개의 직물 층들을 생산하도록 생성된다. 지적한 바와 같이, 이 셰딩 시스템은 CF와 결합하여 필요한 형상을 생성하기 위해 단일 경사 얀이 조작되고 사용될 수 있게 한다.

또한, 다수의 셰드들은 (a) 서로 다른 상대적 단계들과 유사한 레벨들에서 그리고 (b) 3D 직물 제품의 제직 방향을 상대적으로 서로 이격된 지점들에서 생산된다. 따라서 신규의 이 애드온 제직 방법에서 상응하는 수의 제직물들을 생성하도록 경사층들과 위사층들의 수는 하나이거나 또는 하나를 초과할 수 있다. 또한, 공급된 경사층들 전부가 서로 평행할 수 있거나 혹은 서로 평행하지 않을 수 있거나, 일부는 서로 평행하고 나머지는 비교적 평행하지 않을 수 있고, 이에 의해 상응하는 제직물들이 생성되어 CF에 부착된다. 생산될 3D 직물 제품에 따라, 제직 중에 어떤 경사 얀들이 제거되거나 추가 경사 얀들이 부가될 수 있다.

또한, 하나를 초과하는 평행한 플랜지들을 구비하는 3D 직물 제품들의 생산을 촉진하도록 상응하는 수의 일련의 셰딩 유닛들이 병렬로 조직화될 수 있다. 또한, 생산될 단면 프로파일에 따라, 일련의 셰딩 유닛들은 또한 다른 일련의 셰딩 유닛들에 대해 상대적으로 각이 진 배향으로 조직화될 수 있다. 어떤 경우에도, 각각의 셰딩 유닛은 하나의 제직물 층을 생산하도록 안출된다. 이에 따라 일련의 셰딩 유닛들은 상응하는 수의 제직물 층들을 바람직하게는 동시에 생산함으로써 공정을 효율적이게 할 것이다. 예시적으로, 내박리성 강화 시트/플레이트를 직접 얻기 위해 다수의 리브(rib)들이 동시에 생산되어 CF와 일체화될 수 있다.

또한, 신규의 이러한 셰딩 시스템에서, 경사 얀들은 바람직하게는 생산되고 있는 제직물의 평면에 대해 소정 각도로, 바람직하게는 90°로 공급되고, 통상적으로 행해졌던 것처럼 직물 평면과 평행하게/일렬로 또는 직선으로 공급되지 않는다. 따라서, 셰딩 작업 중에, 종래의 셰딩 방법들에서 그러했던 것처럼 경사 얀들이 생산되고 있는 직물의 두께 방향으로 변위되지 않고, 생산되고 있는 직물의 길이 방향으로 변위된다. 경사 얀들을 생산되는 제직물의 평면에 대해 소정 각도로 공급하는 것에 의해, 셰드 형성 중의 경사 얀들의 직물의 길이 방향으로의 변위가 독특하게 직물-펠 위치를 향해 위사(들)를 패킹인(packing-in)하는 것을 돕고, 이에 의해 신규의 제직 방법에서서는 리드(reed)를 이용하여 위사들을 비팅-업(beating-up)하는 작업이 필요 없어진다. 이에 따라 제직 공정은 독특하게도 비교적 단순해지고, 부드러워지고, 안전해지고, 조용해지고, 신속해지고, 경제적이 된다. 그렇지만, 어떤 3D 직물 제품들을 생산하기 위하여, 경사 얀들을 직물 두께 방향으로 변위시킬 수 있는 셰딩 유닛 또한 사용될 수 있다.

또한, 필요한 셰딩 유닛들 전부가 제직 장치의 메인 프레임워크(main framework)의 서브-프레임워크(sub-framework)에 통합된다. 이 서브-프레임워크는 그 위치가 메인 프레임워크에 대해 변경될 수 있는 방식으로 메인 프레임워크에 포함된다. 이에 따라, 셰딩 유닛(들)의 위치는 메인 프레임워크에 대해 고정되지 않고, 이동 가능하며, 프로파일 빔형이고 복잡한 3D 직물 제품들의 직접 생산을 가능하게 하는 적당한 프로그램에 의해 제어될 수 있는 적당한 장치를 통해 원하는 X 방향, Y 방향 및 Z 방향으로 변경될 수 있다.

또한, 혁신적인 애드온 제직 장치는, 위사 얀들을 경사 얀들과 인터레이싱하는 것을 완수함으로써 완료하여 제직 공정을 정의하는 특성을 기술적으로 구현하는 신규의 위사 삽입 유닛을 통합한다. 생성되는 셰드들( 및 이에 따른 제직물들)의 수, 즉 단 하나 또는 다수에 상응하여, 상응하는 수의 위사들이 이에 따라 삽입 유닛들의 위사 이송 수단들에 의해 삽입된다. 이에 따라 애드온 제직 장치에는 하나를 초과하는 수의 개별 위사 삽입 유닛들이 있을 수 있다. 셰드가 CF의 일 측면에서 생성되든지 양 측면들 전부에서 생성되든지 간에, 바람직하게는 위사를 이송하기 위한 하나의 수단을 핸들링하기 위한 위사 삽입/구동 유닛들의 페어드 세트가 사용된다. 페어드 세트의 각 유닛은 CF의 양 측면에 각각 위치된다. 다수의 셰드들이 생산되는 경우라면, 상응하는 수의 위사 삽입 페어드 유닛들이 그에 따라 상응하는 각기 다른 셰드들의 레벨들에서 사용되고, 이들은 위사들을 삽입하도록 서로 이격되게 위치된다. 다른 말로 하면, 다수의 셰드들이 경사 얀들의 길이 방향으로 서로 이격됨에 따라, 상응하는 수의 위사 삽입 페어드 유닛들이 서로 다른 레벨들에서 상응하게 이격되어 배치된다. 이 신규의 위사 삽입 시스템에 의해, 하나를 초과하는 위사가 바람직하게는, 상대적으로 서로 다른 레벨들에서 생성된, 상응하는 서로 이격된 셰드들에 동시에 놓여서, 경사 얀들과 인터레이스되고 프로파일 단면 빔들과 기타 비교적 복잡한 물체들을 포함하는 3D 직물 제품들을 직접 생산하는 데 사용되는 CF와 연결된다. 이 애드온 제직 방법에서는, 이중/접힌/헤어핀형 위사가 셰드 그리고 생산되고 있는 제직물에 통합되고 사용되는 CF와 일체화되어 3D 직물 제품을 직접 얻게 되는 경우에 CF의 일 측면에만 위치된 단일의 위사 삽입 유닛을 사용하는 것도 가능하다.

또한, 셰딩 유닛들에서와 마찬가지로, 위사 삽입 유닛들 역시 제직 장치의 메인 프레임워크의 동일한 서브-프레임워크에 통합된다. 따라서, 셰딩 유닛들과 위사 삽입 유닛들 각각 간의 위치 관계는 일정하거나 혹은 고정적이다. 이에 따라, 서브-프레임워크가 메인 프레임워크에 대해 이동하면, 셰딩 유닛들과 위사 삽입 유닛들이 함께, 프로파일 빔형이고 복잡한 3D 직물 제품들의 직접 생산을 가능하게 하는 적당한 프로그램에 의해 제어될 수 있는 적당한 장치를 통해 원하는 X 방향, Y 방향 및 Z 방향으로 이동할 것이다.

만족스러운 제직 진행을 가능하게 하기 위해, 연속적인 위사 삽입이 수행되도록 애드온 제직 장치는 적당한 전진 유닛도 통합한다. 이 전진 유닛은 메인 프레임워크에 연결되고 바람직하게는 셰딩 유닛들과 위사 삽입 유닛들을 수납하는 서브-프레임워크를 지탱한다.

원하는 성능과 기능 요건들을 달성하도록, 신규의 3D 직물 제품들의 웹(들) 및/또는 플랜지(들) 또는 둘 다는 단일 벽 유형의 CF 또는 다중 벽 유형의 CF일 수 있다. 또한, 필요한 특정 벽 두께를 달성하도록 다중 벽 CF들로 생산되는 3D 직물 제품은 이 CF들을 별도의/분리된 배치 형태, 또는 연결된/결합된 배치 형태 또는 부분적으로는 연결되고 부분적으로는 분리된 배치 형태로 구비할 수 있다. 또한, 플랜지 또는 웹의 CF들 중 적어도 하나를 구성하는 제직물은 그 조직이 3D 직물 제품의 동일한 플랜지 또는 다른 플랜지(들) 및 웹(들)을 구성하는 다른 CF(들)과 유사하거나 혹은 유사하지 않을 수 있다. 바람직하게는, 프로파일 재료의 기계적 성능을 개선하도록 웹(들) 또는 플랜지(들)를 구성하는 CF들 중 적어도 하나는 다른 CF와 그 구성 면에서 상대적으로 조직이 다르다.

또한, 프로파일 빔형 3D 직물 제품을 생산할 때, 그 웹(들)과 플랜지(들)는 서로에 대해 90°이거나 혹은 서로에 대해 필요한/적당한 임의의 다른 각도일 수 있다. 또한, 프로파일 빔형 3D 직물 제품 및 다른 3D 직물 제품은 그 유형이 직선형 또는 곡선형 또는 부분적으로는 직선형이고 부분적으로는 곡선형이거나, 혹은 직선형 플랜지(들)와 곡선형 웹들을 갖는 I형 빔과 같은 직선형과 곡선형이 조합된 유형일 수 있다. 또한, 프로파일 재료의 만곡 또는 절곡 방향은 횡방향 또는 종방향일 수 있다. 또한, 이러한 프로파일 빔들에서, 웹(들) 또는 플랜지(들)는 직선형이거나 이들 중 하나는 직선형이고 다른 하나는 곡선형이거나, 혹은 둘 다 곡선형일 수 있다. 또한, 빔형이 아닌 복잡한 3D 직물 제품들을 생산하는 경우에는, 거의 무제한적인 구성 유형들이 생성될 수 있다.

또한, 빔형 프로파일 3D 직물 제품 및 다른 3D 직물 제품의 단면은 비튜브형이거나 혹은 튜브형일 수 있다. 또한, 이러한 3D 직물 제품들은 중실체, 셸, 중공체, 개구를 구비한 것 또는 이 유형들 중 적어도 둘의 조합일 수 있다. 또한 중공형 3D 직물 제품은, 필요한 경우, 예컨대 적당한 얀들/섬유들로 채워질 수 있다. 또한, 3D 직물 제품은 세 개의 주 축선들 중 적어도 하나에 대해 대칭이거나 혹은 비대칭인 형상/형태를 가질 수 있다. 또한, 3D 직물 제품의 길이 방향을 따르는 단면 치수는 일정하거나 혹은 변할 수 있다. 웹(들) 또는 플랜지(들) 또는 둘 다의 각각의 치수가 일정하거나 혹은 변할 수 있다. 또한, 3D 직물 제품은 서로 다른 치수의 웹(들)과 플랜지(들)를 가지거나, 혹은 그 양 단부에서 서로 다른 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 그 단부 측면에 상대적으로 반전된 "T"형 단면을 갖는 빔이 동일한 3D 직물 제품에 직접 생성될 수 있다. 또한, 3D 직물 제품이 하나를 초과하는 CF를 이용하여 그리고/또는 하나를 초과하는 플랜지 또는 웹의 제직층으로 생산되는 경우, 개개의 직물들의 각기 다른 층들은, 필요한 경우 필요한 장소들에서, 쏘잉, 스티칭, 스테이플링, 본딩, 퓨징, 핀닝 등과 같은 공지된 임의의 기법들에 의해 각각의 두께 방향으로 서로 연결될 수 있다.

이제 이해할 수 있는 것처럼, 신규의 애드온 제직 방법은, CF와 생산되는 인터액팅 제직물(들)이 웹(들)과 플랜지(들)가 교차하는 접합부(들)에서 서로의 두께 방향들로 일체화되도록 CF를 사용하여 이를 경사 얀들과 위사 얀들을 이용하여 제직되고 있는 직물과 일체화하는 것에 의해, 신규의 고성능 3D 직물 제품들을 직접, 신속하게 그리고 비용 면에서 효과적으로 생성하도록 안출되었다.

이 혁신적인 애드온 제직 방법은 경사들과 위사들이 플레인, 트윌 등의 필요한 제직 패턴으로 인터레이스될 수 있으므로 직조의 원리를 기술적으로 완전히 충족한다. 직조는 사용되는 CF의 일 측면 또는 양 측면들, 또는 표면들에서 수행된다. 신규의 애드온 제직 방법은 독특하게도, CF와 일체화하는 중에, 위사들을 경사 얀들과 90°로 또는 경사 얀들에 대해 희망하는 임의의 다른 각도로 인터레이싱할 수도 있다. 또한, 이 방법은 마찬가지로, CF에 연결되는 단일의 개별 제직층과 다수의 개별 제직층들을 직조할 수 있다. 생산되는 인터액팅 제직 파트의 평면은 바람직하게는 사용되는 CF에 부착되는 중에 CF의 표면들 중 적어도 한 표면으로부터 소정 각도로 돌출함으로써, 완전히 서로의 두께 방향으로 일체화된 3D 직물 제품을 직접 생산하게 된다.

신규의 애드온 제직 방법에 의해 생산될 수 있는 혁신적인 3D 직물 유형들은, 비록 의료, 군수, 주거(shelter), 수송, 부상 완화(injury mitigation), 보호 등과 같은 다른 산업용 섬유 분야들에서 사용될 수 있지만, 주로 복합 재료를 강화하는 데 사용된다. 적당한 매트릭스로 함침된 새로운 3D 직물 제품들은 복합 재료들의 성능과 기능 포텐셜을 비교적 신속하고 낮은 비용으로 실제로 구현하기 위해 이전에는 접할 수 없었던 고성능이고 신뢰할 수 있는 복합 재료들의 구현을 가능하게 한다. 본 발명의 상술한 그리고 다른 특징들은 다음에 이어지는 바람직한 실시예의 설명과 도면들을 참조하면 확실하게 알 수 있을 것이다.

복합 재료의 강화 및 제조를 위해 특히 유용한 애드온 제직 방법, 보직물과 경사 및 위사를 사용하여 3D 직물 제품을 제조하기 위한 장치 및 3D 직물 제품에 관한 본 발명들이 예로서 이하의 도면들에 도시되어 있다.
도 1은 3D 직물 제품을 제조하기 위한 애드온 제직 방법을 예시한다.
도 2는 애드온 제직을 실제로 수행하기 위해 필요한 세 개의 메인 유닛/장치 및 3D 직물 제품을 제조하기 위한 애드온 제직 장치에서의 이들의 상대적인 배치를 예시한다.
도 3a 및 도 3b는 셰딩 유닛/장치에서 메인 구성 요소들 및 이들의 상대적인 구조를 예시한다.
도 4a 및 도 4b는 셰딩 유닛/장치를 구성하는 특정 구성 요소들의 대안적인 배치를 예시한다.
도 5a 내지 도 5d는 셰딩 장치의 작동 사이클을 예시한다.
도 6은 위사 삽입 유닛/장치에서 메인 구성 요소들 및 이들의 상대적인 구조를 예시한다.
도 7a 내지 도 7d는 X, Y, Z 방향들 중 한 방향으로 3D 직물 제품을 제조하기에 적합한 전진 유닛/장치에서 메인 구성 요소들 및 이들의 상대적인 구조를 예시한다.
도 8a 내지 8d는 애드온 제직 공정의 제조 사이클을 예시한다.
도 9a 내지 도 9f는 상응하게 다른 3D 직물 제품을 제조하기 위한 셰딩 유닛/장치의 다른 구조를 예시한다.
도 10a 및 도 10b는 편향 구조를 제조하기 위한 애드온 제직 공정에서 셰딩 유닛/장치의 상대적인 구조를 예시한다.
도 11a 내지 도 11d는 다른 구조의 셰딩 유닛/장치에 의해 제조할 수 있는 몇가지 3D 직물 제품을 예시한다.
도 12a 및 도 12b는 애드온 제직 공정에 의해 제조할 수 있는 3D 직물 제품의 필릿 구조 및 페이퍼 구조를 예시한다.
도 13a 및 도 13b는 제직물의 좁아짐을 방지하거나 혹은 또는 일정 폭을 유지하기 위해 필요한 클램핑 유닛의 상대적인 위치를 예시한다.
도 14a 내지 도 14z는 애드온 제직 공정에 의해 제조할 수 있는 상이한 3D 직물 제품을 예시한다.
도 15a 내지 도 15g는 3D 직물 제품의 다른 종류를 생성하기 위해 사용되는 다른 애드온 제직 방법을 예시한다.

본 발명에 따른 애드온 제직 방법은 보직물(CF), 경사 얀 및 위사 얀들을 포함하는 3D 직물 제품을 제조한다. 원하는 구조 및 형태에 따라 3D 직물 제품은 경사 얀과 위사 얀을 두께 방향으로 관통하여 서로 연결되게 보직물과 동시에 통합되는 인터액팅 제직물로 제직함으로써 제조된다. 신규한 제직 방법은 세 가지 주요한 작업 즉, 셰딩, 위사 삽입 및 전진을 내포한다.

본 발명의 기술 사상에 대한 설명의 용이함을 위해, 상호 두께 방향으로 교차하는 하나의 웹과 하나의 플랜지의 구성을 대표적으로 나타내므로, "+" 단면 프로파일 빔형 3D 직물 제품을 제조하는 기본적인 원리가 고려된다. 이 방법이 도 1에 도시되어 있다. "+" 프로파일의 웹이 되기 위해 필요한 적합한 재료, 아키텍쳐, 형상 및 치수의 보직물이 필요한 방향 및 위치에 적절하게 유지되며, 바람직하기로는 고정 상태로 유지된다. 필요한 폭과 두께의 제직 플랜지(A)를 제조하기 위해 적합한 재료 및 텍스 카운트의 필요한 수의 경사 얀(P)들이 적합한 공급원으로부터 공급되며 보직물의 양 표면에 배열된다. 경사 얀들이 바람직하기로는 도 1에 도시된 바와 같이 제직되는 직물(A)의 평면/표면에 대해 적절한 배향된 각도로 공급된다. 경사 얀(P)들은 셰딩될 수 있고, 이에 의해 경사 얀들(P)들은 제직되는 직물(A)의 길이 방향으로 이동되며 셰드가 보직물의 양 표면에서 페어드 방식으로 생성된다.

셰드의 생성된 페어에 대한 신규한 태양은 이들이 보직물의 양 표면에서 개별적으로 발생하며 동일한 위사를 수용한다는 것이다. 페어드 셰드(L 및 N)의 다른 신규한 태양은 보직물의 표면에서 제직되는 직물(A)의 평면에 대해 각도를 이루어 비전형적으로 배향된다는 것이다. 그 결과, 경사 얀(P)들은 통상적인 제직 공정에서 발생하는 것과 같이 직물(A)의 두께 방향으로 이동되는 것이 아니라 제조되는 직물(A)의 길이 방향으로 이동된다. 셰드(L 및 N)는 제직물(A)의 평면에 대해 경사지게 배향된다. 셰드는 제직물(A)의 평면과 일치하지 않는다. 이러한 셰드의 각도 배향은 두 가지 중요한 이득을 가능하게 한다. 첫째, 통상적인 제직과 결부되었을 때 비팅-업 리드의 사용을 포함하는 일없이, 일부 경사 얀들을 사용하여 세드에 삽입된 위사(G)의 패킹을 직접 가능하게 한다. 둘째, 나중에 더욱 분명해지는 바와 같이, 다중 제직물 층들의 병렬 혹은 병렬이 아닌 동시 제조는 원하는 상이한 구조 및 3D 직물 제품의 형태를 효율적으로 실현할 수 있게 된다. 이것은 신규한 셰딩 방법의 주목할 만한 일부의 장점들이다. 따라서, 이러한 신규한 셰딩 장치의 사용을 통해, 비팅-업 작업은 불필요하게 되고 생략되어 혁신적인 애드온 제직 방법은 효율적이게 된다.

도 1에 나타낸 바와 같이 경사 얀(P)들은 셰딩 작업을 하게 되고, 이에 의해 바람직하게는 페어드 세드(L 및 N)가 지지된 보직물의 양 표면에 동시에 생성된다. 필요한 "+" 단면 프로파일 빔형 3D 직물 제품을 직접 획득하기 위해 보직물과 방금 제조되어 지는 인턱액팅 제직물(A)을 통합하기 위하여, 세딩은 지지된 보직물의 상부 가장자리(또는 하부 가장자리)를 기준으로 소정 위치에서 실행된다.

다음에, 위사 삽입 작업 중에 위사(G)가 생성된 페어 셰드(L 및 N) 내로 삽입된다. 도 1에 도시된 제직 사이클에서, 위사(G)는 먼저 보직물을 향해 셰드(L)에 들어가고, 그 다음에 보직물을 관통/통과하여 보직물의 다른 표면에서 이웃한 셰드(N)에 들어가며, 최종적으로 셰드(N)로부터 빠져 나온다.

지지된 고정 보직물에 대해 바람직하게는 공동으로 셰딩 및 위사 삽입 유닛들의 위치를 전진시키는 것에 의해 이루어지는 전진 및 테이킹-업 작업을 실행한 후에 추종하는 새로운 셰드가 생성될 때, 페어드 셰드(L 및 N)에 삽입된 위사(G)는 경사 얀(P)들 사이에 포획된다. 그 결과, 보직물과 방금 인터레이스되거나 혹은 인터액팅된 제직 재료가 두께 방향으로 서로 관통하는 방식으로 직접 일체화되고 "+" 단면 프로파일 빔형 3D 직물 제품이 완성된다. 3D 직물 제품을 계속해서 제조하기 위하여, 차후의 셰드의 상대적인 평면은 셰딩 및 위사 삽입 유닛들을 바람직하게는 공동으로 고정 보직물에 대해 전진시킴으로써 방금 놓인 위사에 대하여 변경된다.

이러한 애드온 제직 방법에서 전진 또는 테이킹-업 작업은 제조되는 3D 직물 제품의 형상의 복잡함을 고려하여 실행된다. 따라서, 선형 또는 각진/둥근 형상이거나 이러한 유형들의 조합이 될 수 있다. 선형 전진 시스템에서, 셰딩 및 위사 삽입 작업들을 실행하기 위한 수단은 고정 보직물에 대해 필요한 테이크-업 거리만큼 최종적으로 놓인 위사로부터 선형으로 멀어지게 바람직하게는 공동으로 전진되거나, 대안으로 셰딩 및 위사 삽입 유닛들은 바람직하게는 공동으로 고정되어 유지되고 보직물이 필요한 테이크-업 거리만큼 상대적으로 전진된다. 또한, 선형 전진 시스템은 하나의 평면에서 또는 예를 들면 서로 평행하지 않은 두 개의 평면들에서 실행될 수 있다. 전자의 선형 전진 시스템은 +, T, I, Pi, L 등과 같은 전체적으로 선형의 빔형 프로파일 단면 3D 직물 제품을 제조하는 경우에 적합하다. 후자의 시스템은 예를 들면, 계단 형상, 사인 곡선 형상 및 프레임 형상인 3D 직물 제품을 제조하기에 적합하다.

전진 작업은 예컨대 빔형 3D 직물 제품을 제조할 때 필요한 것과 같은 선형으로 연장하지 않은 보직물을 사용할 경우에 각진/둥근 형태가 될 수도 있다. 이 경우에 보직물은 규칙적인 형상(예컨대, 편평한 원형 디스크형, 튜브형 등) 또는 불규칙한 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 이러한 보직물은 차후의 셰드 형성 및 위사 삽입을 위한 공간을 생성하기 위하여 각 위사 삽입 후에 필요한 각도만큼 고정 축선 주위로 회전된다. 이 경우에 셰딩 및 위사 삽입 유닛들은 공정을 비교적 단순하게 유지하고 작업의 용이함을 부여하기 위해, 바람직하게는 회전하는 보직물에 대해 그들의 위치에 고정식으로 함께 유지된다. 이 유형의 각도/원형 전진 시스템은 예를 들면 모자 형상, 곡선 빔형 프로파일 단면, 테를 두른 디스크 등과 같은 3D 직물 제품을 제조하에 적합하다.

대안으로, 선형 - 각도/원형 유형 조합의 전진 시스템이 또한 채용될 수 있다. 이 경우에, 보직물은 각 위사 삽입 후에 고정 축선에 대해 단속적으로 필요한 각도만큼 회전되고 셰딩 및 위사 삽입 유닛들은 선형으로 전진된다. 이러한 전진 시스템은 그 표면에 부착된 방사상 나선형 테두리를 가진 튜브형 샤프트와 같은 3D 직물 제품을 제조하기 위해 필요하다. 대안으로, 보직물은 필요한 길이의 선형 제직물이 제조될 때까지 고정식으로 유지되며, 그 다음에 보직물은 필요한 각도만큼 회전된다. 이러한 시스템은 그 표면에 부착된 종방향의 선형 핀(fins)을 갖는 튜브형 샤프트와 같은 3D 직물 제품을 제조하기 위해 필요하다.

말할 필요없이, 이제 당업자는 비교적 매우 작은 것부터 매우 큰 것까지의 치수 범위, 복잡한 형태 및 형상의 고성능 및 고기능성의 다양한 3D 직물 제품이 신규한 애드온 제직 방법에 의해 직접적이며 비교적 쉽고, 신속하게 그리고 비용 효과적으로 제조될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

신규한 애드온 제직 방법은 도 2에 도시된 혁신적인 애드온 제직 장치(V)를 통해서 실제로 실현된다. 이 장치는 이하에 설명하는 주요 작업들을 실행하기 위한 세 개의 주요한 유닛/시스템/장치/수단을 포함한다. 각각의 유닛인 셰딩 유닛(1), 위사 삽입 유닛(2) 및 전진 유닛(3)은 독특하게 창안된 것이며 그 작동이 아래에서 설명된다.

도 2에 도시된 애드온 제직 기계(V)를 구성하는 주요 유닛들 즉, 셰딩 유닛(1), 위사 삽입 유닛(2) 및 전진 유닛(3)의 바람직한 작동 및 상대적인 위치들은 새로운 3D 직물 제품(K)을 제조하기 위해 특별하게 창안되고 배열되어 있다. 기계의 메인 프레임(도시하지 않음)은 경사 얀(P)을 공급하기 위해 필요한 수의 경사 빔 및/또는 스풀, 셰딩 유닛(1) 및 바람직하게는 페어드 위사 삽입 유닛(2)이 그 위에 장착되어 지지되는 이동 가능한 서브-프레임워크를 지지한다. 셰딩 유닛(1) 및 위사 삽입 유닛(2)을 지지하는 이동 가능한 서브-프레임워크는 메인 프레임에 고정된 전진 유닛(3)에 의해서 지지되고 이동된다. 고정 방식으로 원하는 방위 및 위치에 보직물을 유지하기 위해, 바람직하게는 적합한 홀더 또는 클램핑 유닛(도시하지 않음)들이 사용되고 메인 프레임에 장착된다. 따라서, 서브-프레임워크는 메인 프레임워크에 대해 이동가능하다.

이러한 애드온 제직 장치에서 셰딩 유닛(1) 및 바람직하게는 페어드 위사 삽입 유닛(2)은, 필요할 경우 원하는 상하 및 좌우 방향으로 함께 이동될 수 있는 한편, 부여된 위치로부터 전후 방향으로 이들의 공동 이동이 클램핑 서포트(도시하지 않음)에 유지되는 제조 중인 고정된 3D 직물 제품(K)과 관련하여 전진 유닛(3)에 의해 변경되도록 이동 가능한 서브-프레임워크에서 상호 일정한 위치 관계로 유지된다. 따라서, 바람직하게는 셰딩 유닛(1) 및 페어드 위사 삽입 유닛(2)이 전진 유닛에 부착되는 공동의 이동 가능한 서브-프레임워크(도시하지 않음)에 지지된다. 추가로, 바람직하게는 셰딩 유닛(1) 및 위사 삽입 유닛(2)이 서브프레임 내에서 독립적으로 변위, 재위치 및 각도 배향될 수 있도록 서브-프레임워크에서 셰딩 유닛(1)의 장착은 고정된 보직물과 관련이 있다.

셰딩 유닛(1), 위사 삽입 유닛(2) 및 전진 유닛(3)의 관련 세부 내용은 다음에 개별적으로 설명된다. 요구되는 목적들은 다양한 많은 방식으로 실제로 실현될 수 있기 때문에, 여기에서는 이들 유닛 각각의 가장 기본적인 작동 태양에 대해서만 설명한다.

셰딩 유닛

위에서 나타낸 바와 같이, 도 2에 도시된 셰딩 유닛(1)의 중요하고 새로운 태양은 보직물의 양 표면에서 각각 발생하는 페이드 셰드(L 및 N), 또는 보직물의 한쪽 표면에서만 발생하는 논-페어드/싱글 셰드를 생성할 수 있다는 것이다. 논-페어드 셰드는 예를 들면 웹의 한쪽에만 플랜지를 가진 L 빔형 프로파일을 제조할 때 채용할 수 있다.

바람직하게는, 3D 직물 제품을 제조하기 위해 경사(P)들은 제직되는 직물(A)의 표면/평면에 대해 각도를 이루어 배향, 바람직하게는 약 90°로 배향되도록 제조되는 직물 위로부터 공급된다. 그 결과, 셰딩 작업 동안 경사 얀의 변위는 제조되는 제직물의 길이 방향에서 발생한다. 보직물 이외에 셰딩을 위한 경사 얀을 공급하고 변위시키는 이러한 방식은, 공지된 제직 공정에서 경사 얀들이 대략 제조된 직물을 따라 공급되며 셰딩 작업 동안 경사 얀들이 제직되는 직물의 두께 방향으로 변위되는 것과 상이한 것이다. 경사 안들과 위사 얀들과 함께 보직물을 사용하는 것은 전형적인 제직 공정에서 알려져 있지 않다.

명세서에 개시된 신규한 애드온 제직 방법에서, 셰딩 유닛(1)에 의해 형성되는 셰드 및 표시된 방위는 독특하게, (i) (차후 설명할) 힐드(heald)들의 특수한 배열 사이를 보직물이 통과, (ii) 보직물 양 표면에 페어드 셰드(L 및 N)의 생성, 및 (iii) 유리하게 세 가지 주요한 제직 작업 중 두 가지 작업인 직물-펠에 삽입된 위사를 셰딩 및 정렬하는 작업을 동시에 달성, 또한 "비팅-업" 작업을 실행할 수도 있는 (차후 설명할) 작동을 허용한다.

도 3에는 본 발명에 따른 셰딩 작업의 작동 원리를 본질적으로 설명하기 위한 셰딩 유닛(1)의 일례가 도시되어 있다. 예시된 셰딩 유닛(1)은 주로 한 쌍의 샤프트(11a 및 11b)로 구성되며 이들 샤프트(11)의 각각이 한 세트의 힐드(12)를 지탱한다. 도시된 이러한 장치는 평직을 제조하기 위한 것이다. 비록 셰딩 유닛(1)의 작동을 설명하기 위한 목적으로, 도 3a에 각 샤프트(11a 및 11b)에 단지 두 세트의 힐드(12a, 12c 및 12b, 12d)들이 도시되어 있지만, 각 샤프트에서의 힐드(12)의 수는 샤프트 당 적어도 하나인 것으로부터 변경될 수 있다. 셰딩 유닛(1)의 대안적인 구성 장치에서, 힐드(12)들의 이동은 예를 들면 기계적 혹은 디지털 프로그램과 결부된 캠, 공압 실린더, 전자석 등과 같은 적합한 수단의 사용을 통해 완전 기계식 또는 전자-기계식으로 개별적으로 혹은 필요한 그룹으로 제어될 수 있다.

바람직하게, 샤프트(11)는 원통형/다른 적절한 형상의 봉을 사용하거나 다수의 기능적으로 적합한 형상의 서브 부품들을 결합하여 구성될 수 있다. 셰딩 유닛(1)의 구성에 대한 설명의 편의를 위해, 이후에 설명하는 바와 같이 이들 구성 요소들은 상이한 많은 형상 및 구조가 사용될 수 있지만, 여기에서 샤프트(11)는 원통형 봉으로 나타내고 있으며 힐드(12)는 원형 파이프로 나타내고 있다. 제직 기계의 폭 사양에 따라, 샤프트(11)는 제직 재료의 필요한 폭을 실현하기 위해 필요한 수의 파이프(12)를 수용하도록 적합한 길이가 되게 선택된다.

바람직하게는 동일한 간격의 다수의 구멍들 또는 선택된 임의의 적합한 다른 장치가 파이프(12)들을 수용하도록 샤프트(11a 및 11b)의 길이를 따라 배열된다. 제조할 필요가 있는 3D 직물 제품에 따라, 샤프트(11)에서 구멍들의 일부는 빈 채로 남겨지거나 파이프(12)를 수용하지 않을 수 있다. 원리를 설명하기 위해, 도 3a에서 샤프트(11)는 각각의 구멍들에 파이프(12)를 수용하고 있는 것으로 도시되어 있다. 파이프(12)들은 샤프트(11)의 적합한 다른 구조를 통해 축선 방향의 조정이 가능한 상태로 주어진 구멍들에 대략 서로 평행하게 단단히 유지되는데, 축선 방향으로 조정 가능한 것은 또한 구멍으로부터 원하는 임의의 파이프를 제거, 예를 들면 제조할 3D 직물 제품의 단면 형상에 따라 그 사이에 보직물을 수용하기 위한 공간을 만들 필요가 있을 때마다 임의의 파이프(12)를 쉽고 신속하게 제거할 수 있게 한다.

각각의 샤프트(11) 및 파이프(12)의 조립체는 샤프트 단부 측에서 적절하게 지지된다. 샤프트-파이프의 각 조립체는 적합한 링크에 연결되고, 이에 의해 각 조립체들은 도 3a에 도시된 바와 같이 T1 및 T2 방향으로 개별적인 샤프트(11a 및 11b)의 축선에 대하여 회전될 수 있고, 또한 U1 및 U2 방향으로 상하 이동될 수 있다.

바람직하게, 개별적인 샤프트(11a 및 11b)에 동일하게 이격된 구멍들은 샤프트(11a 및 11b) 세트의 파이프(12)들이 그 사이에서 쉽게 통과하고 서로 근접할 수 있고 샤프트 중의 적어도 하나의 샤프트(예컨대, 11a)가 다른 샤프트(11b)를 향하여 회전될 때 셰드를 생성하도록 교차하기에 충분히 가까이 있다. 따라서 파이프(12a, 12b, 12c, 12d)들은 도 3a의 방향 D에서 보았을 때 샤프트(11a 및 11b)에서 번갈아 나타나고, 도 3a에 도시된 바와 같이 순차적인 위치(W, X, Y, Z)들을 각각 점유하도록 나타난다. 셰딩 유닛(1)에서 파이프(12a, 12b, 12c, 12d)들의 표시된 교호 포지셔닝은 평직을 생성하는 것이다. 파이프(12)들의 교호 위치들은 샤프트(11a 및 11b)의 적합한 상대적인 축선 방향의 배치에 의해서, 또는 적절하게 미리 배열된 구멍들이 구비된 샤프트를 사용하는 것에 의해서 달성될 수 있다. 도 3b는, 도 3a에 표시된 방향 D에서 보았을 때 교호 발생을 위해 두 개의 샤프트(11a 및 11b)에 각각 고정된 파이프(12a, 12b, 12c, 12d)들을 도시하고 있다. 샤프트(11a 및 11b)들은 수직 방향(도 3a에 표시된 U1 - U2)으로 상대 변위 하도록 도시되어 있다. 비록 파이프(12a - 12d)들은 명료함을 위해 도 3b에 비교적 크게 이격되어 도시되어 있지만, 실제로 파이프들은 서로 가까울 것이다.

도 3a 및 도 3b에서 파이프(12a - 12d)들은 서로 같은 높이의 동일한 길이로 도시되어 있다. 그러나, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 보직물의 표면과 관련하여 경사진 제직 재료를 포함하는 3D 직물 제품을 제조하기 위하여, 다른 길이의 파이프들이 사용되거나, 대안으로 동일한 길이의 파이프들이 상이한 작동 길이 또는 높이로 배열될 수 있다. 도 4a에 표시된 방향 (D)에서 본 것인 도 4b에서 알 수 있는 바와 같이, 파이프(12a 내지 12d)들의 상대적인 작동 길이는 보직물의 표면에 대해 경사질 셰드를 직접 생성하기 위하여 형성될 각도에 따라 감소한다. 이와 같은 변경 길이의 파이프들의 배열은 평평하거나 곡선일 수 있는 보직물의 표면에 대해 필요한 각도로 직접적으로 경사지도록 하는 것이 필요한 제직 재료의 제조를 가능하게 한다. 동일한 작동 길이의 파이프들을 포함하는 전체 셰딩 유닛(1)를 경사지게 하거나 경동시키는 것은 경사진 제직 재료를 만족스럽게 제조할 수 없을 것이다. 전술한 바와 같이 변경 길이의 파이프들의 사용을 통해서 보직물에 대해 필요한 경사로 직접 재료를 제직하는 것은, 보직물에 대한 제직 재료의 차후의 어떠한 배열 및 이에 따른 섬유의 불필요한 방향 상실과 섬유에서의 응력 발생을 제거하는데 도움이 된다. 결과적으로, 이러한 3D 직물 제품에 의해 부여되는 성능 및 신뢰성이 증가한다.

작동 및 하나의 작동 사이클의 측면도를 나타내는 도 5a 내지 도 5d를 참조하여, 이제 셰딩 유닛(1)의 기본적인 작동을 설명한다. 여기에서 설명하는 셰딩 유닛(1)의 작동은 평직이라는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 각 샤프트(11a 및 11b) 상의 힐드 파이프들의 세트는, 간결하게 도시하기 위해 나머지 힐드 파이프들은 뒤에 있기 때문에 가시적인 전방의 두 개의 힐드 파이프(12a, 12b)들 만을 보여주는 것으로 도시되어 있다.

도 5a에는 높이 위치(H)에 두 개의 샤프트(11a 및 11b)를 구비한 셰딩 유닛(1) 및 수직 배향된 파이프(12a 및 12b)의 구성 세트가 도시되어 있다. 다음에, 도 5b에 도시된 바와 같이 샤프트(11a 및 11b)들은 높이 위치(H)에 대해 하강하는 샤프트(11a)와 상승하는 샤프트(11b)로 수직으로 변위되며 두 개의 샤프트(11a 및 11b)들은 반시계 방향 및 시계 방향으로 각각 회전된다. 결과적으로, 두 세트의 파이프(12a 및 12b)들은 서로 교차한다. 도 5c에 도시된 바와 같이 샤프트(11a 및 11b)들은 다음에 그들의 높이 위치(H)로 복귀되고 세트의 파이프(12a 및 12b)를 그들의 수직 배향된 상태로 재위치시키기 위하여 반대 방향들로 회전된다. 다음에 최종적으로, 도 5d에 도시된 바와 같이 샤프트(11a 및 11b)들은 높이 위치(H)에 대해 상승하는 샤프트(11a)와 하강하는 샤프트(11b)로 수직으로 변위된다. 샤프트(11a 및 11b)들은 회전하지 않으며 세트의 힐드 파이프(12a 및 12b)들은 그들의 수직 배향된 상태로 계속 유지된다. 셰드를 생성하기 위해 경사 얀들의 교차를 야기하도록 이 위치에서 샤프트(11a 및 11b)들이 회전하지 않는 것은 완전한 제직 사이클이 설명될 때 차후에 분명해질 것이다.

여기에서는 애드온 제직 방법의 핵심을 구성하는 신규한 셰딩 시스템의 실제적인 태양들을 고려하는 것이 적절하다. 예를 들면 처리할 경사 얀들의 총수, 경사 얀들 간의 간격, 제조되는 직물의 층들 간의 간격, 처리할 경사 얀들의 강성, 취성, 치밀성 및 표면 특성, 보직물의 표면에 대한 제조할 제직물의 각도, 보직물에 대한 제직물에 통합될 위사의 각도 등과 관련한 제직 요건에 따라, 셰딩 유닛(1) 및 그 힐드(12)들이 적절하게 설계되고 구성될 수 있다.

예를 들면, 힐드들은 선형이며 견고한 유형 또는 선형이며 무릎 형상 굽힘 장치의 사용을 통한 굽힘 가능한 유형일 수 있다. 힐드들은 튜브형 또는 와이어형 또는 평면형, 또는 이들의 조합일 수 있다. 튜브형 힐드들은 바람직하게는 원형 또는 타원형 또는 직사각형 또는 정사각형의 단면을 가질 수 있다. 와이어형 힐드들은 바람직하게는 직선, 곡선, 코일(압축 스프링 또는 인장 스프링 같은) 또는 이러한 형태의 조합일 수 있다. 평면형 힐드들은 그 몸체가 바람직하게는 직사각형 또는 사다리꼴 또는 볼록 또는 오목 또는 이러한 형상의 조합일 수 있다. 또한, 몸체는 중실체 또는 무게를 감소시키기 위해 적절한 형상의 개구를 구비한 것일 수 있다.

작동 공간 요건에 따라 힐드들은 선형 또는 경사 왕복 또는 양자의 적절한 조합으로 개별적으로, 또는 그룹으로 혹은 집단적으로 작동될 수 있다. 따라서, 힐드들의 왕복 이동은 종방향 축선 또는 횡방향 축선 방향(펜듈럼 스윙 같은) 또는 이들 축선 방향들의 조합을 따른 왕복 이동, 즉 선형 또는 회전 또는 선형-회전 조합의 왕복 이동일 수 있다. 또한, 힐드들의 왕복 이동은 포지티브 또는 네거티브 유형일 수 있다. 또한, 이들의 왕복 이동은 적절한 프로그램의 채용을 통한 전자 기계식 또는 기계식으로 수행될 수 있다. 힐드들은 프로그램 가능한 구동 유닛으로부터 적합한 연결 부재들을 통해 직접 또는 간접으로 왕복 이동될 수 있다.

또한, 힐드들은 강성 구조 또는 가요성 구조 또는 반 강성/가요성 구조일 수 있다. 각각의 힐드는 하나 이상의 개구를 구비할 수 있고, 각 개구는 경사 얀의 안전한 통과를 위해 매끄러운/연마된 가장자리를 갖는다. 또한, 힐드들에는 내마모성 코팅 또는 세라믹 아일릿과 같은 부재를 구비하거나 구비하지 않은, 적합한 가이드 와이어 또는 바가 제공될 수 있다.

위사 삽입 유닛

3D 직물 제품을 제조하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 경사 얀(P) 및 위사 얀(G)과 함께 CF를 가공하는 것에 의해 이 애드온 제직 공정이 신규해진다. 위사 얀(G)들은, CF 및 위사 얀(G)들과 경사(P) 얀들을 인터레이싱 함으로써 생산되는 인터액팅 제직 재료(A) 간의 서로 두께를 관통하는 식의 연결을 달성하기 위해 페어드 셰드(L/N)를 통과하고 보직물을 관통할 필요가 있다. 이이 따라 생산된 3D 직물 제품에서, CF와 제직물(A)은 이들이 서로 교차하는 접합부에서 이들 각각의 두께 방향으로 서로 일체화된다. 위사 삽입 작업은 도 6에 도시된 대표 유닛(2)에 의해 실행된다. 여기서 위사 삽입을 수행하기 위한 수단들의 특정한 세부 사항들은 본 발명의 범위와 관련이 없는 것으로 생각해야 한다. 이는 신규한 애드온 제직 공정의 실제적인 실행 가능성을 보여주기 위한 것이다.

앞에서 설명한 바와 같이, 위사 삽입 유닛(2)은 셰딩 유닛(1)과 일정한 위치 관계를 갖는다. 이 유닛들(1, 2)은 둘 다, 생산되고 있는 3D 직물 제품의 유형(즉, 선형, 각진/원형, 이들이 조합된 유형)에 따라 전진 유닛(3)에 의해 이동될 수 있는 서브-프레임워크(미도시)에 설치된다. 위사 삽입 유닛(2)들의 수는 작업적으로 실제 사용되는 셰딩 유닛들(1)의 수와 일치할 필요가 있다. 따라서 모든 셰딩 유닛(1)에 대해 위사 삽입 유닛(2)이 제공된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 위사 삽입 유닛(2)은 기본적으로 위사 이송 요소(2a), 위사 이송 요소(2a)의 바람직게는 선형 이동을 위한 위사 안내 요소(2b) 및 위사 이송 요소(2a)를 구동하기 위한 수단(2c)을 포함한다. 보직물의 양측에 있는 안내 요소(2b)들은 플랫폼(2d) 위에 공동으로 지지된다.

따라서, 위사 이송 요소(2a)는 바람직하게는 핸드 스티칭/쏘잉용으로 흔히 사용되는 바늘이거나 또는 편물기에서 일반적으로 사용되는 것 같은 후크형 바늘이다. 어떤 상황들에서는, 예를 들어 비교적 복잡한 3D 직물 제품들을 제조할 때, 헤어핀처럼 접히는 적당한 와이어들 또는 테이퍼진 단부를 구비한 미세하고 직경이 작은 파이프들을, 상술한 임의의 다른 이송 요소들과 함께 독립하여 또는 결합하여 또는 텐덤식으로 사용하는 것도 생각할 수 있다. 선택된 위사 이송 요소(2a)의 유형은 위사 안내 수단(2b)과 위사 구동 수단(2c)의 유형을 선택하는 데 영향을 미친다. 이들은 페어드 유형이거나 싱글 유형일 수 있다.

도 6에서, 위사(2a)를 이송하기 위한 수단은 셰드에 놓일 위사(G)를 수납하기 위해 단부측에 하나의 바늘구멍을 구비하는 적당한 길이의 혼한 스티칭 바늘로 표현된다. 위사 안내 요소(2b)는 본질적으로 CF의 일측에서 타측까지 통과하고 또한 보직물을 관통해야 하는 페어드 셰드들 사이에서 이송 요소(2a)가 직선 이동하는 것을 보장하는 서포트이다. 또한, 안내 요소(2b)는 위사 이송 요소(2a)가 한 셰드에서 다른 셰드까지 확실하게 지나가는 한편 페어드 셰드들 사이에 존재하는 CF를 통과하도록 위사 이송 요소(2a)가 필요한 높이에서 생성된 셰드를 통과하는 것을 보장한다. 이는 예를 들어페어드 안내 요소(2b)들을 공통 플랫폼(2d) 상에 장착하는 것에 의해 달성되는데, 공통 플랫폼은 그 자체가 서브-프레임워크(미도시)의 일부이다. 위사 이송 요소(2a)는, 생산될 3D 직물 제품의 상대적인 복잡성 및 생산될 양에 따라 각기 다른 가능성들의 선택으로부터 선택될 수 있는 수단(2c)에 의해 교대로 구동된다. 예를 들면 시험 삼아 비교적 복잡한 제품을 생산하기 위해, 위사(G)를 셰드에 그리고 CF를 관통하게 삽입하는 것을 가능하게 하도록 6에 도시된 바와 같이 손(2c)으로 요소(2a)를 구동하는 것이 적절할 수 있다. 페어드 구동 요소(2c)들은 위사 이송 요소(2a)의 기버(giver)와 테이커(taker) 둘 다로 기능한다. 규칙적인 생산을 위해 로봇, 공압 실린더, 탄젠셜 드라이브 휠(tangential drive wheels), 스파이크 드라이브 휠(spiked drive wheels), 자기 드라이브(magnetic drives), 클램핑 드라이브, 이들 중 몇몇의 조합 등을 구동 요소(2c)로서 고려할 수 있다. 위사 이송 요소가 후크형 바늘 유형인 경우, 후크형 바늘 요소가 싱글 셰드 또는 페어드 셰드들의 내외부를 선형으로 왕복 이동하고 셰드들의 일단부측으로부터 CF를 관통할 수 있도록 위사 이송 요소가 구동 요소에 직접 또는 간접적으로 연결될 수도 있다 물론 후크형 바늘은 역시 셰드로 진입하기 위해 필요한 높이에 적절하게 위치될 수 있고, 이중 위사들을 놓을 것이다.

사용되는 위사 삽입 요소(2a)의 유형에 따라, 위사(G)는 단일로 또는 이중으로/접혀서(folded) 놓일 수 있다. 본 발명의 기술 분야에서 공지된 바와 같이, 단일 위사를 사용하면 가공될 수 있는 길이는 관련 시스템의 핸들링 능력에 의해 제한되고, 이중 위사를 사용하면 가공될 수 있는 길이는 상대적으로 아주 길다. 위사 삽입 요소(2a)의 유형을 선택하는 것은 무엇보다 고려하고 있는 3D 직물 제품의 생산 길이, 복잡성, 성능 요건, 및 최종 특성들에 따라 정해진다.

하나의 바늘 끝 단부를 가지거나 혹은 양 단부 모두 바늘 구멍를 구비한 바늘 끝일 수 있는 스티칭/쏘잉 바늘의 형태로 요소(2a)를 사용하면, 위사는 단일로 놓일 것이다. 이러한 바늘들은 바람직하게는 원통형 및 플랫형일 수 있다. 플랫형 바늘들을 사용하는 경우, 바늘들은 중실형이거나 혹은 적절한 구동 요소(2c)에 의해 구동되기 위해 일련의 구멍들을 가질 수 있다. 후크형 또는 니팅 바늘들을 사용하면, 위사는 이중으로/접혀서 놓일 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 설정에 의해 가능해지는 것처럼, 위사가 단일로 놓이게 될 경우, 한 쌍의 위사 안내 요소(2b)들과 한 쌍의 구동 요소(2c)들은 셰드 단부들(또는 CF의 측면들) 중 한 단부에 위치될 수 것이고 위사(G)의 삽입을 양측에서 교대로 수행하도록 사용될 것이다. 이중 위사(G)들이 놓이게 될 경우, 단일의 위사 안내 요소(2b)와 단일의 운전 요소(2c)가 셰드의 일 단부(또는 CF의 측면)로부터 사용될 것이다. 이 경우 위사 이송 바늘(2a)이 연결되는 구동 요소(2c)의 위치가 고정된 상태로 남게 되고 생산될 제직물의 폭이 비교적 작은 경우에는, 위사 안내 요소(2b)를 사용하는 것이 반드시 필요하지는 않을 수 있다는 것을 말해 둔다.

앞에서 언급한 것처럼, 위사 삽입 유닛(2)과 셰딩 유닛(1)은 애드온 제직기의 서브-프레임워크 상에 장착된다. 이는 이들 사이에 일정한 위치 관계를 유지하기 위해 행해진다. 따라서, 셰딩 유닛(1)이 CF에 대해 상대적으로 상승/하강되면, 위사 삽입 유닛(2) 또한 사용되는 구성에 따라 직접 또는 간접적으로 상응하게 설정된다. 유사하게, 셰딩 유닛(1)의 배향 각도가 CF의 표면에 대해 변경되면, 위사 삽입 유닛(1)의 배향 각도 역시 이에 상응하게 변경된다. 후에 명확해지는 바와 같이, 셰딩 유닛(1)과 위사 삽입 유닛(2)의 배향 각도 변경은 또한 위사(G)들을 CF의 표면에 대해 편향 배향으로 통합하기 위해 필요하다. 도 4b에 도시된 바와 같이 힐드(12)들이 각기 다른 작업 길이들을 갖는 셰딩 유닛(1)과 함께 CF의 표면에 대해 각이 진 제직물을 포함하는 3D 직물 제품을 생산하기를 원할 때, 페어드 위사의 안내 요소(2b)와 구동 요소(2c)는, 이들의 각도가 각기 다른 작업 길이들을 갖는 힐드 파이프(12)들에 의해 형성되는 셰드의 각도에 부합하도록 회전되는 것에 더하여 이에 상응하게 일측에서는 상승되고 타측에서는 하강된다. 이런 방식으로, 위사 이송 요소의 진행 경로는 진행 방향으로 선형으로 유지되도록 보장된다.

위사 삽입 유닛(2)의 기본적인 작업을 도 6을 참조하여 설명한다. 셰딩 유닛(1)과 위사 삽입 유닛(2)이 CF에 대해 원하는 위치들로 그리고 생산될 3D 직물 제품에 따라 설정된 후에, 이들의 위치 관계는 일정해진다. 위사 얀(G)은 이송 요소(2a)인 바늘(2a)의 바늘구멍에 스레드되고, 위사 공급원으로부터 위사가 인출되고 난 후에 적절한 길이의 위사(G)가 절단된다. 도 6에 도시되지 않은 셰딩 유닛(1)에 의해 셰드가 형성되고 난 후에, 바늘(2a)은 CF의 일측(도 6에서 우측)에 위치된 안내 요소(2b)에 배치된다. 다음에 바늘(2a)은 다음으로 구동 요소(2c)에 의해 CF 방향으로 전방으로 가압된다. 바늘(2a)은 CF를 관통하거나 천공하여 CF의 타측(도 6의 왼쪽)으로 빠져나오고, 이에 상응하는 측에 있는 안내 요소(2b)로 들어간다. 사용되는 바늘(2a)의 길이에 따라, 바늘은 서로 반대쪽에 위치되는 두 개의 안내 요소(2b) 사이에서 이어질 수 있다. 바늘은 여전히 좌측에 위치된 안내 요소(2b)에 있는 동안 선형으로 CF 외부로 인출된다. 그러면, 바늘(2a)은 좌측에 위치된 안내 요소(2b)로부터 제거되고, 위사 얀(G)은 페어드 셰드와 CF를 통해 풀링되어 소정 길이의 위차 얀이 페어드 셰드에 놓인다. 다음으로, 후속하는 셰드가 생성되고 난 후에, 바늘(2a)은 앞에서 설명한 것처럼 이동되지만 그 이동 방향은 반대, 즉 도 6의 좌측에서 우측이다. 삽입된 위사(G)는 경사 얀들(도 6에는 도시되지 않음)과 바인드되도록 풀링되고 반대측에서 자연스럽게 바인딩된 셀비지(selvedge)를 형성함으로써, 위사 삽입의 한 사이클이 완료된다.

위에서 개략적으로 설명한 작동에 이어서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이제, 위사 이송 유닛(2a)의 핸들링 및 가로 이동이 로봇, 공압 실린더, 탄젠셜 드라이브 휠, 스파이크 드라이브 휠, 자기 드라이브, 클램핑 드라이브 등과 같은 적절한 기술들을 사용하여 자동으로 수행될 수 있음을 이해할 것이다. 이들 중 몇몇을 조합하는 것도 또한 생각할 수 있다.

이중 위사를 이용하여 3D 직물 제품을 생산하기를 원하는 경우, 두 가지 대안들을 생각할 수 있다. 첫 번째 가능성에 의하면, 후크형 바늘이 사용될 수 있고 CF의 일 측면으로부터 보통 행해지는 것처럼 작동될 수 있는 반면, 다른 가능성에 의하면 서로 반대로 배치되는 후크형 바늘들이 사용되고 CF의 양측면들로부터 서로 교대로 작동될 수 있다. 사용할 접근 방안의 선택은 가공되는 얀 재료의 유형, 요구되는 최종 제품의 레벨 및 당연하게도 종방향 가장자리(들)(즉, 셀비지(들))에서 생성되는 인터루프 바인딩들의 성능에 대한 영향과 같은 인자들에 의해 영향을 받는다. CF의 일측으로부터 삽입될 때, 루프 바인딩은 일측에 존재할 것이고, 타측에는 종전과 같이 "록드 루프(locked loop)"가 존재할 것인데, 이에 의해 이중 위사가 CF의 양측에서 교대로 삽입될 때와 비교하여 불균형 구조가 생성될 것이다.

전진 유닛

본 발명의 혁신적인 애드온 제직 공정에 의해 경사 얀 및 위사 얀과 함께 CF를 가공하는 것은 위사의 만족스러운 연속 삽입을 가능하게 하는 신규의 전진 시스템을 요구한다. 제직 과정에서의 CF의 존재는 이전에는 접하지 않았던 완전히 새로운 상황이다. 공정에서 사용되는 CF가 생산이 요구되는 3D 직물 제품에 따라 각기 다른 형상들과 제한된 치수를 가질 수 있다는 것을 감안하면, 애드온 제직은 전통적인 롤링 유형의 직물 테이크 업 또는 전진 시스템을 사용해서는 수행될 수 없다. 곧 분명하게 되는 것처럼, 애드온 제직을 가능게 하기 위해서는 새로운 접근 방법이 필요하다.

CF, 경사 얀들 및 위사 얀들을 가공할 때, 만족스러운 위사의 연속적인 삽입을 실제로 가능하게 하기 위해서는, CF가 정지 상태로 또는 일정한 위치에 유지되게 하는 중의 어떤 상황들에서 셰딩 유닛과 위사 삽입 유닛이 CD에 대한 위치를 함께 변경하게 하는 시스템을 구비하는 것이 바람직하다. 다른 상황들에서는, 예를 들어 보직물의 형상이 원형일 때, 유닛들을 한 위치에 유지하면서 CF를 축선을 중심으로 회전시키는 것이 바람직하다. 어떤 다른 상황에서는, 셰딩 유닛과 위사 삽입 유닛이 함께 회전/이동하거나 혹은 정지 상태로 유지되는 동안 CF가 어떤 위치들에서는 정지 상태로 유지되고 다른 위치들에서는 축선 방향으로 회전하거나 혹은 선형으로 이동할 필요가 있을 수 있다. 또한 어떤 다른 상황에서는, 예를 들면, 사용되는 CF의 가장자리에 대해 대각선으로 배향된 특정 인터액팅 제직 재료를 생산하기를 원할 때 CF가 회전/이동할 필요가 있고 셰딩 유닛과 위사 삽입 유닛 역시 함께 이동할 필요가 있다.

하기에서 설명하는 전진 유닛(3)은, 셰딩 유닛과 위사 삽입 유닛을 수용하는 서브-프레임워크를 지탱하는 것에 의해 또는 CF의 그 축선을 중심으로 하는 회전/돌기가 가능하게 하는 방식으로 CF를 지지하는 것에 의해, 무수한 유형들의 3D 직물 제품들을 직접 생산하도록 위에서 언급한 다양한 가능성들을 제공한다는 점에서 신규하다. 이러한 전진 유닛(3)을 사용하여 생산할 수 있는 3D 직물 제품의 몇몇 예들을 그 기본적인 작동을 설명한 후에 도 14를 참조하여 제시할 것이다.

도 7a에는, 전진 유닛(3)과, 전진 유닛의 서브-프레임워크(미도시)에 수용된 셰딩 유닛(1) 및 위사 삽입 유닛(2)에 대한 상대 위치가 예시되어 있다. 다. 전진 유닛(3)은 기본적으로 프레임(3a), 구동 부재(3b) 및 서포트(3c)로 구성된다. 프레임(3a)은 바람직하게 애드온 제직 장치의 메인 프레임워크의 일부이고, 이에 따라 고정 부재이다. 프레임(3a)은, 도 7a에 도시된 바와 같은 선형 또는 비선형/곡선형 또는 바람직한 3D 직물 제품을 생산하기 위해 적합한 특정한 형상(예를 들면, 원형, 정사각형과 같은 특이한 형상 등) 중에서 어느 하나 일 수 있다. 구동 부재(3b)는 바람직하게 적절한 서포트들과 링크들을 통해 프레임(3a)에 의해 지지된다. 구동 부재(3b)는 스레디드 로드(threaded rod), 타이밍 벨트(timing belt), 래크-피니언 기어(rack-pinion gear), 웜 기어(worm gear), 스프로켓 체인(sprocket-chain), 이들 중 몇몇의 조합 등과 같은 각기 다른 유형일 수 있다. 사용될 구동 부재의 선택은 사용될 프레임(3a)의 유형 및 생산이 요구되는 3D 직물 제품의 형상에 달려있다. 이는 또한

이동될 서브-프레임워크와 셰딩 유닛 및 위사 삽입 유닛의 하중, 사용되는 CF의 치수와 형상, CF가 지지되는 방식 등과 같은 기계 구성의 다른 인자들에도 달려있다. 서포트(3c)는 구동 부재(3b) 뿐만 아니라 셰딩 유닛(1)과 위사 삽입 유닛(2)을 지탱하는 서브-프레임워크(미도시)와도 연결된다. 따라서 구동 부재(3b)에 의해 작동되는 서포트(3c)는 서브-프레임워크를 가로질러 이동하도록 기능하고, 이에 의해 셰딩 유닛과 위사 삽입 유닛이 CF에 함께 관련된다. 더욱이, 서포트(3c)는 바람직하게는, 서브-프레임워크의 간헐적인 이동이 매끄럽고 3D 직물 제품의 생산 중에 서브-프레임워크가 정확하게 위치되도록 메인 프레임워크에 고정된 적절한 베어링(미도시) 상에 안내되고 지지된다. 상술한 배치 형태는 선형, 원형, 튜브형, 서로 다른 형상, 이들 중 몇몇의 조합 등으로 된 3D 직물 제품을 생산하기에 적당하다. 도 7a에는 "+" 단면을 가지며 CF와 제직물(A)로 이루어진 선형 프로파일 3D 직물 제품의 생산이 도시되어 있다. 메인 프레임워크에 CF를 선형으로 유지하는 서포트들은 도시한 필요가 없어서, 도시하지 않았다.

원형, 튜브형 등의 유형의 3D 직물 제품을 생산할 필요가 있는 경우, 서포트(3c)는 원형, 튜브형 등의 유형의 CF가 축선을 중심으로 돌거나 회전될 수 있는 방식으로 적절한 수단에 의해 CF를 더 지지하도록 적절하게 변경될 수 있다. 지지되는 CF를 돌리는/회전시키는 구동은 구동 부재(3b)로부터 또는 모터와 같은 독립적인 구동원으로부터 얻을 수 있다. 도 7b 내지 7d는 각각 원형, 튜브형, 정사각형 CF들을 이용한 애드온 제직 방법에 의해 3D 직물 제품을 생산하는 것을 예시한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이제 CF가 애드온 제직기의 서로 다른 유닛에 대해 위치되는 법과 X 방향 또는 Y 방향 또는 Z 방향 중의 어느 한 방향으로 그 축선들을 배향시킬 수 있는 각기 다른 방법들을 알 것이다. 도 7b의 3D 직물 제품은 생산된 곡션형 제직물(A)이 CF의 일표면 또는 일측면으로부터 돌출되게 하기 위해 축선(X)를 중심으로 회전하도록 위치된 편형한 원형 CF를 도시한다. 도 7c의 3D 직물 제품은 튜브형 CF의 외부면으로부터 돌출하는 선형 제직물(A)을 생산하기 위하여 축선(Y)을 중심으로 회전하도록 튜브형 CF를 도시한다. 도 7d의 3D 직물 제품은 생산된 선형 제직물(A)이 정사각 튜브형 CF의 베이스 측면들에서 그리고 외부면에서 돌출하게 하기 위해 축선(Z)을 중심으로 회전하도록 위치된 정사각 튜브형 CF를 도시한다.

CF가 선형이든, 원형이든 또는 튜브형 등이든지 간에 CF의 공간 위치는 메인 프레임워크와 관련해서 고정된 상태로 유지되지만, 이들은 한 위치에서는 정지 상태로 유지되거나 혹은 한 위치에서는 축선에 대해 이동할/돌/회전할 수 있다. 예를 들어, 도 7a의 CF의 상대 위치는 하나의 위치에 고정된다. 도 7b 내지 7d에 도시된 CF들은 메인 프레임워크에 대해 동일한 위치에 유지되는 동안, 축선을 중심으로 돌아가서 상황에서의 실제 요구에 따라 단일 또는 이중 위사들을 이용하여 상응하는 3D 직물 제품을 생산할 수 있게 한다. 연속적인 위사 삽입은 셰딩 유닛(1)과 위사 삽입 유닛(2)을 수용하는 메인 프레임워크를 CF에 대해 전진시키거나 혹은 CF를 서브-프레임워크에 대해 축선을 중심으로 회전시키는 것에 의해, 혹은 정기적으로 또는 간헐적으로 서브-프레임워크를 전진시키고 CF를 돌리는 것에 의해 가능해진다.

앞에서 설명한 것처럼, 상술한 전진 유닛(3)은 파트들(3a, 3b, 3c)의 제시된 형태들로만 한정되는 것으로 생각해서는 안 된다. 적절한 조작 처리를 통해 상응하는 구동 부재 및 서브-프레임워크를 지지용 베이스 서포트를 구비한 비선형 또는 곡선형 프레임(예를 들어, 원형, 계란형 및 직사각형)은 예를 들어 선형이 아니고 곡선형인 "+" 단면 빔형 프로파일 재료를 생산하는 데 사용될 수 있다. 생산될 3D 직물 제품의 복잡성에 따라, 서브-프레임워크는 곡선형 프레임 상의 베이스 서포트에 의해 적절하게 지지될 수 있고, 필요한 경우에는 외부에서 추가 지지될 수 있다. 예를 들어, 서브-프레임워크는 로봇이나 정지되어 있는 칼럼에 연결되는 연장 암으로부터 반경 방향으로 여분의 지지를 받을 수 있고, 이에 따라 3D 직물 제품들을 생산하기 위한 연속적인 위사 삽입을 만족스럽게 가능하게 하기 위해 CF에 대한 위치들을 변경하도록 서브-프레임워크가 곡선형 프레임에 지지된 상태에서 자유롭게 이동될 수 있다. 전진 유닛(3)의 더 많은 기능상의 유연성을 위해, 전진 유닛(3)의 길이 방향 및 가로 방향 이동도 추가로 가능하게 하기 위해 프레임(3a)을 지지하도록 메인 프레임에 고정되는 가로 부재가 사용될 수 있다.

제직 장치의 셰딩 유닛(1), 위사 삽입 유닛(2) 및 전진 유닛(3)의 필수적인 태양들을 설명하였으므로, 하기에서는 "+" 및 기타 관련된 단면을 갖는 프로파일 3D 직물 제품들의 생산을 예시하는 것에 의해 장치들의 실제 내부 작업을 자세히 살펴본다. 여러 가지 제직 유닛들의 기본적인 작업에 대한 하기의 설명을 통해, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지시을 가진 자에게는 무수한 유형의 3D 직물 제품들이 본 발명의 신규한 애드온 제직 공정을 통해 직접 생산될 수 있음이 명확해질 것이다.

여러 가지 유닛들의 작업

도 8a 내지 도 8d를 참조하여 애드온 제직 공정의 사이클을 설명한다. 생산하고자 하는 프로파일 빔형 3D 직물 제품의 단면 형상 및 치수에 따라, 예비 작업은 보직물(CF)을 그 사이에 수용하기 위해 각각의 샤프트(11)로부터 셰딩 유닛(1)의 셀렉트 파이프(select pipe)(12)를 제거하는 작업을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, "+" 프로파일 빔형 3D 직물 제품을 생산하기 위해, 보직물(CF)은 페어드 셰드(L/N)(도 8a 내지 8d는 공정의 측면도이므로 CF 뒤의 셰드(L)는 보이지 않음) 사이에 존재한다. 하지만, 예를 들어 "L" 단면과 같이 웹을 구성하는 CF의 일측면에만 플랜지(들)가 구비된 단면 형상을 생산하는 경우, CF의 필요한 측면에 있는 파이프(12)들만 셰딩 유닛(1)에 구비되고, 나머지는 바람직하게는 제거되든지 혹은 다른 방식을 통해 작동하지 않게 될 수 있다. 이러한 상황에서, CF는 어떤 파이프(12)들의 사이에도 장착되지 않고, 조립된 파이프(12)들의 단부 측면들 중 한 쪽에 존재하게 될 것이다. 다음으로, 셰딩 유닛(1)과 위사 삽입 유닛(2)은, 제직을 하고 제직된 플랜지 부분을 CF의 필요한 위치에 연결하는 전진 유닛(3)에 지지되는 이동 가능한 서브-프레임워크 내에서 지정된 높이로 함께 위치된다. 현 상태에서, 제직 파트(A)는 "+" 단면을 얻도록 CF의 폭의 중간 부분에 있을 것이다.

각각의 공급 스풀(spool)(미도시)로부터 인출되고 각각의 텐셔닝 장치를 통해 안내되는 경사 얀(P)들은, 필요한 힐드 파이프(12)들 각각을 통해 개별적으로 인입된다. 경사(P)들의 빠져나오는 최선단부는 메인 프레임워크에 고정된 클램프에 고정된다. 필요한 형상과 길이 및 폭 치수를 갖는 CF는 힐드 파이프(12)로부터 빠져 나오는 클램프된 경사 얀(P)들과 함께 힐드 파이프(12) 사이에 장착된다. CF의 선후단부는 메인 프레임워크에 적절히, 평평하게 지지되고 클램핑된다. 대안적으로, CF가 먼저 위치 고정되고 경사 얀(P)들이 힐드 파이프(12)를 통해 스레드될 수 있다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 제직 사이클은 샤프트들(11a, 11b)을 중립 위치로부터 각각 위아래로 배치하는 것으로부터 시작한다. 그리고, 샤프트들(11a, 11b)을 각각의 축선을 중심으로 회전시킴으로써 페어드 파이프형(paired pipe-like) 힐드 파이프(12)는 서로 교차하지 않으면서 셰드(L/N)를 생성한다. 힐드 파이프(12a)들의 회전과 상방 이동은 텐셔닝된 경사 얀(P)들과 함께, 사전에 놓여진 위사 얀(G)이 전방 가압되고 직물-펠과 정렬되게 한다. 새로운 위사(G)가 적절한 위사 삽입 도구(미도시)를 사용하여 생성된 셰드(L/N)에 삽입된다.

다음으로, 도 8b에 도시된 바와 같이, 각 샤프트(11a, 11b)가 중립 위치(H-H)로 보내짐으로써 페어드 파이프형 힐드들(12a, 12b)이 동등한 높이 위치를 갖게 된다. 힐드들(12a, 12b)의 중립 위치(H-H)로의 변위는 바람직하게는 경사 얀(P)이 소정 길이로 릴리스될 수 있게 수행되는데, (셰딩 유닛(1)과 위사 삽입 유닛(2)이 서브-프레임워크에 함께 수용되어 있기 때문에) 셰딩 유닛(1)과 위사 삽입 유닛(2)을 함께 화살표(D) 방향으로 필요한 거리만큼 전진시키는 것에 의해 이러한 변위는 앤터액팅 제직물(A)과 힐트 파이프(12) 사이에서 L형상의 경로를 취한다. 전진 유닛(3)의 작동은 서브-프레임워크의 연동 운동을 일으키고 이에 따라 일정한 위치 관계에 놓인 셰딩 유닛(1)과 위사 삽입 유닛(2)이 방금 삽입된 위사(G)로부터 멀어짐으로써, 셰드(L/N)가 연속적으로 생성되고 위사(G)가 생성된 셰드(L/N)에 연속적으로 삽입될 수 있게 된다.

다음으로, 도 8c에 도시된 바와 같이, 샤프트(11a, 11b)가 각각 아래, 위로 배치되고 축선을 중심으로 서로 회전한다. 따라서, 페어드 파이프형 힐드들(12a, 12b)이 서로 교차하여 새로운 셰드(L/N)를 계속 생성하게 된다. 다시, 힐드 파이프(12b)들이 텐셔닝된 경사 얀(P)들과 함께 돌아가고 상방으로 변위되는 것에 의해, 이전에 놓여진 위사 얀(G)이 전방 가압되고 직물-펠과 정렬되된다. 새로운 위사(G)가 적절한 위사 삽입 도구를 사용하여 새로 생성된 셰드(L/N)에 삽입된다.

또 다시, 도 8d에 도시된 바와 같이, 샤프트들(11a, 11b)은 중립 위치(H-H)로 이동하고, 이에 의해 페어드 파이프형 힐드들(12a, 12b)은 또한 상응하는 레벨 위치들을 취하게 된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 힐드들(12a, 12b)의 중립 위치(H-H)로의 변위는 바람직하게는 경사 얀(P)이 소정 길이로 릴리스될 수 있게 수행되는데, 셰딩 유닛(1)과 위사 삽입 유닛(2)을 함게 화살표(D) 방향으로 필요한 거리만큼 전진시키는 것에 의해 이러한 변위는 제직된 직물(A)과 힐드 파이프(12) 사이에서 L형 경로를 취한다. 이는 셰딩 유닛(1)과 위사 삽입 유닛(2)이 함께 방금 삽입된 위사(G)로부터 멀어지게 함으로써 셰드(L/N)가 연속적으로 생성되고 위사가 생성된 셰드에 연속적으로 삽입될 수 있게 하는 전진 유닛(3)의 작동에 의해 달성된다.

위에서 설명하고 도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 경사 얀(P)들은 파이프형 힐드들(12a, 12b)로부터 이러한 경사 얀(P)들을 포함하는 인터액팅 제직물(A)까지 L형 경로를 취한다. 또한, 경사 얀(P)들은 생산되는 제직 재료의 제직 방향 또는 길이 방향으로 변위된다. 생성된 셰드(L/N)는 생산된 제직물(A)의 평면에 대해 소정 각도로 배향되고, 직물(A)의 평면과 일치하지 않는다.

경사 얀(P)들의 L형 경로는 독특하게도 리드(reed)를 이용한 비팅-업(beating up) 조작을 수행할 필요성을 없앤다. 이것은 셰딩 중에 방금 놓인 위사 얀에 가까운 텐셔닝된 경사 얀(P)들이 방금 놓인 위사 얀을 직물-펠을 향해 직접 가압하여 정렬시키는 것에 의해 일어난다. 그 결과, 애드 온 제직 공정은 현저히 단순해지고 효과적이 된다.

애드온 제직 공정의 작업 사이클을 설명하였으므로, 이제 신규의 애드 온 제직 공정의 유연성과 다용성을 나타내는 다른 태양들에 대해 설명하기로 한다.

전술한 내용이 단일층 제직물(A)로 된 플랜지를 생산하는 셰딩 유닛(1)의 적용에 대한 것이라면, 도 9a에는 예를 들어 3층의 제직물들(A1, A2, A3)로 구성된 플랜지를 갖는 "T" 단면 프로파일 빔형 3D 직물 제품을 생산하기 위하여 일련의 3개의 셰딩 유닛들(1a, 1b, 1c)을 사용한 예를 도시한다. 플랜지에 필요한 제직물의 수는 프로파일 빔형 3D 직물 제품의 성능 요구에 상응된다. 이러한 셰딩 유닛들(1a, 1b, 1c)은 바람직하게는 모든 셰드들을 동시에 생성하고 이에 의해 상대적으로 더 신속한 제직을 달성하도록 동시에 작동될 수 있다.

상응하는 3개의 세드들은 (a) 제직의 길이 방향을 따라 서로 이격되고, (b) 플랜지의 3개의 독립된 제직물 층들의 생산이 가능하도록 각기 다른 수직 계단형 레벨/평면에 놓인다. 셰딩 유닛들(1a, 1b, 1c)의 길이 방향의 이격은 각기 다른 제직물 층들(A1, A2, A3)의 주름의 정점(peak)과 골(valley)이 도 9a에 도시된 것처럼 각각 서로 마주보거나 도 9b에 도시된 것처럼 하나의 제직물 층의 정점이 인접한 다른 제직물 층의 골과 마주보도록 할 수 있다. 후자의 구성이 더 나은 섬유 분배와 상대적으로 컴팩트하고 조밀한 플랜지를 얻도록 더 나은 직물 층의 내포(nesting)를 위하여 바람직하다. 도 9a 및 도 9b 두 경우 모두에 3개의 셰딩 유닛(1)은 같은 방향으로 배향된다.

도 9c는 예를 들어, "I" 단면을 구비하는 것 같은 프로파일 빔형 3D 직물 제품의 2개의 플랜지들을 생산할 때 2세트의 셰딩 유닛들(1a, 1b, 1c 및 1d, 1e, 1f)을 사용하는 모습을 도시하고 있다. 도 9c의 2세트의 셰딩 유닛들은 "I"빔 형상의 상, 하 플랜지에 상응하는 직물 층들(A1, A2, A3 및 A4, A5, A6)을 생산하기 위하여 CF(도 9c의 상부)의 동일한 가장자리측에 배치되어 있다. 다시 모든 셰딩 유닛들은 동일한 방향으로 배향된다. 된다. 이러한 정렬은 2세트의 셰딩 유닛(1a, 1b, 1c 및 1d, 1e, 1f)이 도 9d에 도시된 바와 같이 서로 마주 보도록, 즉 CF의 상부 가장자리와 하부 가장자리에 반대 방향으로 마주하여 위치하도록 수정될 수 있다.

도 9c 및 9d에 도시된 2세트의 셰딩 유닛들(1a, 1b, 1c 및 1d, 1e, 1f)은 평행하게 정렬되어 있다. 하지만, 상기 2세트의 셰딩 유닛들(1a, 1b, 1c 및 1d, 1e, 1f)은 도 9e에 도시된 바와 같이 프로파일 빔형 3D 직물 제품이 일단부에서 반대쪽 단부로 갈면서 좁아지거나 테이퍼지도록 서로 소정 각도를 갖고 정렬될 수 있다. 평행하지 않은 직물 재료는 직접 생산되거나 CF에 연결될 수 있다. 도 9f에 도시된 바와 같이, 하나의 셰딩 유닛은 애드온 제직 공정 중에 다른 셰딩 유닛에 평행하되 점차적으로 경사를 갖도록 적절히 이동하면서 생산될 수 있다. 도 9f에 도시되었듯이, 제직물(A1)은 CF의 가장자리에 평행하게 생산되는 반면에, 제직물(A2)은 제직물(A1)에 대해 소정 각도를 갖거나 CF의 가장자리에 대해 기울어진 채로 생산될 수 있다.

또한, 기본적인 작업원리를 설명하기 위하여, 전술한 셰딩 유닛(1)의 구성과 배향은 CF의 표면에 90°로 배향된 셰드를 생성하도록 배치되는 것으로 나타내었다. 하지만, CF의 표면에 대해 90° 이외의 각도로 배향되는 셰드를 생성하는 것도 가능하다. 적절한 설계 및 제작을 통해 셰딩 유닛(1) 그리고 힐드(12)는 도 10a에 도시된 바와 같이 30°, 45°, 60°, 75° 등과 같은 각도로 배향되는 셰드를 생성하도록 정렬될 수 있다. 개념을 쉽게 표현하기 위해 도 10a에 CF의 상부 가장자리 위에 위치한 2개의 셰딩 유닛들(1g, 1h)의 평면도가 도시되어 있다. 상기 2개의 셰딩 유닛들(1g, 1h)은 CF의 표면에 대해 90° 이외의 각도로 배향되는 셰드를 생성하도록 CF의 표면에 대해 서로 반대 방향의 각도(+θ° 및 -θ°)로 배향될 수 있다. 상기 셰딩 유닛들(1g, 1h)은 상대적으로 다른 레벨들에서 상응하는 제직물들(A1, A2)의 생산이 가능하게 한다. 셰딩 유닛들(1g, 1h)의 이러한 배향은 도 10b에 도시된 바와 같이 CF의 표면에 대해 제직물들(A1, A2)에서 +/-θ°로 편향 배향된 위사 얀들을 포함하는 플랜지들(웹들)을 갖는 3D 직물 제품의 제직에 있어 이점이 있다. 필요한 경우, 3D 직물 제품의 플랜지에서 경사 방향을 향하는 위사를 갖는 직물 층의 수에 상응하게 제작하기 위하여 한 쌍 이상의 서로 반대로 배향되는 셰딩 유닛(1g 및 1h)이 배치되고 사용될 수 있다. +/-θ°로 서로 반대로 편향 배향되는 얀들을 포함하는 3D 직물의 플랜지는 자연스럽게 전단 변형에 대해 상대적으로 증가된 저항력을 제공한다.

상기 셰딩 유닛(1)은 제작 및 배치와 관련하여 많은 다른 방식들로 수정될 수 있다. 또한, 셰딩 유닛(1)의 제작이나 배치는 상응하는 제직물을 직접 생산할 수 있도록, 수평면 및 수직면과 같은, 서로 각이 진 두 개의 평면들에 배치될 수 있다. 도 11a에 도시된 바와 같이 계단형 제직물들(A1, A2)이 생산되어 CF에 링크될 수 있다. 이러한 수평 및 수직의 계단형 제직물들(A1, A2)은 도 11a에 도시된 바와 같이 CF의 일측에서 생산되거나 도 11b에 도시된 바와 같이 CF의 양측에서 생산될 수 있다. 계단형 제직물(A)은 도 11c에 도시된 바와 같이 2개의 CF의 대향하는 면들 사이에서 생산될 수도 있다.

대안적으로, 도 11d에 도시된 바와 같이, 계단형인 지그재그 제직 구성들(A)이 CF의 일단부에서 반대족 단부로 제직이 진행되면서 셰딩 유닛(1)과 위사 삽입 유닛(2)을 미리 설정된 순서로 대각선으로 함께 점차적으로 이동시킴으로써 생산될 수 있다. 이러한 지그재그 인터액팅 제직물들(A1, A2)은 CF의 일측 또는 양측에서 생산될 수 있다. 또한, 이러한 지그재그 인터액팅 제직물들(A1, A2)은 동일한 위상을 갖거나 혹은 서로 소정 거리로 오프셋되거나 혹은 반대 위상을 갖도록 생산될 수 있다. 반대 위상을 갖는 구성의 예가 도 11d에 도시되어 있다. 강조할 필요도 없지만, 이와 유사하게, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 지그재그 인터액팅 제직물들(A1, A2)이 도 11e에 도시된 바와 같이 사인 곡선형 제직물로 생산될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 지그재그형 또는 사인 곡선형 제직물은 CF에 대하여 강화 립으로 기능한다. 또한, 지그재그 인터액팅 제직물들(A1, A2)은 도 11d에 도시된 바와 같이 반드시 상부 가장자리와 하부 가장자리들 전체에 걸칠 필요는 없다. 또한, 제직된 지그재그형 직물 또는 사인 곡선형 직물의 정점(peak)은 도 11d 및 도 11e와 같이 CF에 대하여 반드시 동일한 높이를 가질 필요가 없고 서로 다른 높이를 가질 수도 있다.

도 11d 및 11e에 도시된 지그재그 베어링 3D 직물 제품이 한 쌍의 셰딩 유닛들을 사용하여 생산될 수 있는 반면에, 도 11a 내지 11c에 도시된 계단형 3D 직물 제품은 상호 각이진 평면들에서 작업하는 2세트의 셰딩 유닛들을 사용하여 생산될 수 있다. 이와 같이 3D 직물을 생산하는 서로 다른 태양들을 상기 신규의 애드온 제직 공정의 다용성을 강조하기 위해 설명하였다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각 셰딩 유닛에서 증가(또는 감소)하는 수의 셀렉트 힐드들을 사용하여 상대적으로 증가(또는 감소)하는 폭을 갖는 인터액팅 제직 재료가 생성되는 다양한 3D 직물 제품이 생산될 수 있다는 것을 알 것이다. 웹과 플랜지의 코너(들)에서 만들어질 때 제직물들의 폭이 이와 같은 다양함으로써, 도 12a에 도시된 바와 같이 필릿형 또는 "둥근형" 코너(Af)가 생성될 수 있다. 웹 또는 플랜지의 코너(들)에서 이렇게 제직물들의 폭이 변하면 웹-플랜지 교차 접합부가 강화될 뿐만 아니라 힘/부하가 집중되는 것을 방지할 수 있고, 이에 의해 이러한 3D 직물의 성능이 개선된다. 마찬가지로, 각 셰딩 유닛에서 점차로 증가(또는 감소)하는 수의 셀렉트 힐드를 사용함으로써, 플랜지의 종방향 가장자리(들)의 구성이 도 12b에 도시된 바와 같이 테이퍼지게 하도록 각기 다른 폭들을 갖는 제직 재료들이 웹 및/또는 플랜지의 종방향 가장자리(들)에 생성될 수 있다. 이와 같이 제직 재료들의 종방향 가장자리가 서로 다른 폭을 갖도록 하여 테이퍼진 면(들)을 만들면 힘/부하가 집중되는 것을 방지하는데 도움이 되고 이에 의해 3D 직물의 성능이 개선된다.

추가 태양들

이상에서는, 신규의 애드온 제직 방법의 중요한 태양들을 설명했다. 애드온 직조를 만족스러운 방식으로 실제 수행하기 위해, 이하에서는 몇몇 추가 태양들을 생각한다. 따라서 이 태양들은 애드온 제직 공정의 중요한 구성들이다.

(a) 제직물의 폭을 유지하는 장치

경사 얀들을 (생산되는 인터액팅 제직물의 표면에 대해) 각이 진 방향으로 공급하면 직물 전진 작업 및 위사 텐셔닝 작업 중에 경사 얀들에 텐션이 발생될 수 있다. 그 결과, 생산 중인 제직물의 폭이 좁아지거나 혹은 그 폭이 불균일해질 수 있다. 이 문제를 극복하기 위해, 전통적인 직조에서 템플(temple)들을 이용하는 것과 유사한, 생산되는 제직물의 폭을 일정하게 유지하는 클램핑 시스템을 이용하는 것이 요구된다. 따라서 제직물의 폭을 유지하는 클램핑 장치는 이 애드온 제직 공정의 구성 요소이다.

도 13a에 직물 클램핑 유닛(4) 및 이의 관련 작업 위치가 도시되어 있다. 두 개의 조들을 서로에 대해 가압하는 것에 의해 조들(4a 및 4b) 사이의 직물이 견고하게 유지될 수 있도록 클램핑 유닛(4)의 조들(4a 및 4b) 중 적어도 하나가 변위될 수 있다. 마찬가지로, 조들(4a 및 4b)을 서로 멀어지게 이동시키는 것에 의해 직물이 릴리스될 수 있다. 생산되는 제직물이 좁아지지 않게 하면서 경사 얀들을 상응하게 인출하도록, 서브-프레임워크가 화살표 방향(D)으로의 전진하는 중에 혹은 전방을 향해 이동하는 중에 제직물은 직물-펠 위치 가까이에서 조들(4a 및 4b) 사이에서 가압된 상태로 유지된다. 전진 작어비 완료된 후에, 클램프 조들(4a 및 4b)은 서로 멀리 이동되고 직물은 릴리스된다. 이어서, 클램프 조들은 다음 사이클 중의 클램핑 작업을 위해 다시 직물-펠 위치 가까이로 이동된다. 셰드가 형성되는 측부를 향하는 클램프 조들(4a 및 4b)의 측부 표면들은 바람직하게는 제직되고 있는 직물들 각각의 직물-펠 가까이에 있다. 말할 필요도 없이, 당면한 목적을 수행하기 위한 적당한 치수의 클램프 조들(4a 및 4b)은 서브-프레임워크에 지지되고, 이들은 각기 다른 방식들로 장착되고 공압적으로, 기계적으로, 자기적으로, 전기기계적으로 등에 의해 작동될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이제, 생산 중인 각각의 제직물 층에 대해 이에 상응하는 수의 클램핑 유닛(4)들을 사용하는 것이 바람직하다는 점을 이해할 것이다. 이들의 상대 위치들은 도 13b에 도시된 바와 같을 것인데, 클램프들의 쌍들(4a-4aa, 4b-4bb, 4c-4cc)이 독립적으로 그리고 집합적으로 직물 층들을 클램핑하는 데 사용된다.

(b) 셰드로부터 위사 얀을 회수(withdrawl)하는 장치

다른 태양은 셰드로부터 제거된 바늘을 따라가는 위사 얀(들)을 회수하는 것과 관련이 있다. (단일 위사들 또는 이중 위사들을 삽입하기 위해) 선택된 위사 삽입 방법과 결합하여, 위사 얀 클램핑-풀링(clamping-and-pulling) 장치가 통합되고, 이는 이 애드온 제직 공정의 구성 요소이다. 또한, 이 장치는 공압 수단, 기계적 수단, 자기적 수단, 전기기계적 수단 등에 의해 작동될 수 있다.

단일 위사와 함께 사용되는 위사 얀 클램핑-풀링 장치의 일예(미도시)는 한 쌍의 적당한 롤러들을 기본적으로 포함하며, 이 롤러들은 바늘이 셰드로부터 빠져나간 후에 위사 얀이 롤러들 사이에서 가압되도록 서로에 대해 배치되고 가압된다. 롤러들은 필요한 방향으로 구동되고, 이에 의해 위사 얀은 생산 중인 직물에 위사로서 적절하게 통합될 때까지 접선 방향으로 구동된다. 적당한 센서들이 (위사용 얀의 길이가 매번 위사 삽입 후에 짧아짐에 됨에 따라) 롤러들이 올바른 위치에서 정지하도록 명령함에 따라, 제직물에 통합되는 위사의 길이가 항상 올바르고 동일해진다.

다른 유형의 위사 클램핑-풀링 장치는 바람직하게는 셰드로부터 빠져나오는 위사 얀을 클램핑하는 페어드 조들 또는 자석들을 사용한다. 이 조들 또는 자석들은 바람직하게는 예를 들어 이들을 적당한 길이의 타이밍 벨트에 부착하는 것에 의해 직선형으로 이동한다. 위사용 얀의 길이가 매번 위사가 제직물에 통합된 후에 감소되므로, 벨트는 센서의 제어 하에 매번의 위사 삽입 후에 올바른 위치에서 정지하도록 진행한다.

여기서 지적할 것은, 이중 위사들을 삽입하기 위해 후크형 바늘들을 사용하는 경우 위사 얀이, 바람직하게는 공압 실린더 또는 캠 제어형 왕복동 바에 연결되는 클램핑 장치를 관통할 수 있다는 것이다. 제직물과 위사 공급원 사이에서 진행하는 연속된 이중 위사를 풀링하도록, 이러한 유형들의 작업 바들은 둘 다 사전 설정된 일정한 스트로크 길이를 제공한다.

(c) 위사 스레딩 및 절단

비교적 작은 길이의 단일 위사 얀들로 작업하는 것은, 동일한 위사 얀을 이용한 삽입이 소정 회수 행해진 후에 단일 위사 얀을 이송하는 바늘이 새로운 길이의 위사로 스레드될 것을 요구한다. 이는 시간을 많이 소비할 수 있다. 이 상황을 극복하기 위해 위사 이송 바늘들은 바람직하게는 용이하게 이용할 수 있는 자기 스레딩(self-threading)형이다. 사전에 절단된 길이의 위사 얀의 일 단부측 측부는 얀이 소정의 압력을 바늘에 가하도록 바늘의 경로에 위치된다. 위사 얀이 바늘의 바늘구멍을 통과함에 따라 위사 얀은 바늘구멍의 특수 절단부로 미끄러져 들어가고 바늘구멍에 자동으로 스레드된다. 이러한 자기 스레딩 바늘을 사용하는 것은 애드온 제직 공정의 구성 요소이다. 위사가 바늘의 바늘구멍에 스레드되고 난 후에, 적당히 위치된 위사 얀 절단 수단이 작동되어 필요한 길이의 위사 얀을 절단한다. 이 상황은 이중 위사를 이용한 작업에서는 일어나지 않는다.

(d) 폐쇄된 셰드에서의 위사 삽입

어떤 상황들에서는, 위에서 설명한 유닛(4)에 의한 제직물의 클램핑과 함께, 일정한 폭으로 생산되는 제직물을 일관되게 얻고 전진 작업 중에 경사 얀들에 대한 제어를 보다 양호하게 실시하기 위해, 후속하는 새 셰드가 형성될 때까지는 바늘이 셰드에 남아 있게 하는 것이 유리하다. 경사 얀들이 꿰진 바늘을 드로잉 아웃하면 위사가 폐쇄된 셰드에 놓이게 되고, 이에 의해 구조물은 소정의 견고성을 얻게 된다. 폐쇄된 셰드를 통해 위사 얀을 드로잉 아웃하는 것은 이전에는 접하지 못했던 완전히 새로운 접근법이다.

(e) 직조용 CF를 클램핑하고 지지하는 수단.

필요한 위치에 CF를 유지하거나 클램핑하는 것은 바람직하게는 기계적 수단, 자기적 수단 및 공압적 수단 중 하나 이상에 의해 달성된다. 직조가 수행될 CF의 파트는 심사숙고하여 사전 배치되는 지지 부재들로부터 일어날 수 있는 것 같은 어떠한 장애의 염려도 없다. 클램핑 지지는 단일 또는 다수의 CF가 플레인/플랫, 곡선형, 절곡형 및 이들의 조합인 배치 형태로 유지되게 한다. 또한 이에 의해 규칙적이거나 혹은 불규칙적인 형태이거나 또는 구멍(들)을 갖거나 갖지 않는 튜브형인 CF들의 클램핑 및 지지가 가능해진다. 또한, 치수가 동일하거나 혹은 동일하지 않은, 형상이 유사하거나 혹은 유사하지 않은, 그리고 상대적으로 평행하거나 평행하지 않거나 혹은 이들이 조합된 배치 형태들을 갖는 다수의 CF들을 유지할 수 있다. 또한, 이러한 수단은 CF를 정지 방식으로, 또는 직선으로 이동하는 방식으로, 또는 소정 각도로 도는 방식으로, 그리고 회전하는 방식 중 어느 한 방식으로 클램핑하고 지지할 수 있다. 예를 들어 다수의 CF들을 가공할 때 스페이서 바들 및 링들과 같은 추가 서포트들을 사용하는 것은 각기 다른 CF들을 필요한 거리들과 구성 형태들로 유지하기 위해 고려될 수 있다. CF를 유지 또는 클램핑하고 지지하는 수단은 애드온 제직 공정의 구성 요소이다.

(g) 위사 얀들을 공급하는 장치

위사 얀들/토들의 공급은 바람직하게는 보빈 및 스풀과 같은 개별 공급원으로부터 달성된다. 이들이 항상 셰딩 힐드들에 대해 직접적이고 일정한 공급 지점을 가지도록 이들은 바람직하게는 서브-프레임워크에 의해 지지된다. 대안적으로, 경사 얀들의 공급은 서브-프레임워크의 외부에서 지지될 수 있다. 각 세트의 힐드들을 위한 경사 얀들은 공동으로 이용 가능한 텐셔닝 장치들에 의해 집합적으로 텐셔닝되거나 혹은 개별적으로 텐셔닝될 수 있다. 클램프는 예를 들어 각기 다른 단면들이 생산되어야 할 때 경사 얀들/토들이 절단되는 경우에 또는 절단될 때 경사 얀들/토들의 개방된 단부들을 유지하기 위해 원하는 배향으로 구비될 수 있고, 스풀에 남아 있는 얀들은 얀의 낭비를 최소화하도록 더 사용될 수 있다. 서브-프레임워크 위에 지지되는 경사 얀 공급 장치는 애드온 제직 공정의 구성 요소이다.

(h) CF 보호 수단

어떤 상황들에서 셰딩 작업 중에 CF의 표면(들)을 건드리는 힐드(들)에 의해 손상되지 않게 CF를 보호하기 위해, 금속, 플라스틱, 직물, 종이 등으로 된 적당한 얇은 시트들과 같은 가드들이 접힌 형태, 곡선 형태 및 플레인 형태 중 어느 한 형태로 사용될 수 있다. 이러한 시트 재료는 적절하게는 CF의 표면과 이에 인접한 힐드 사이에 배치되고 유지된다. 또한, 이러한 보호 시트 재료는 정지식으로 또는 가동식으로 배치될 수 있다. CF 보호 수단은 애드온 제직 공정의 구성 요소이다.

(i) 애드온 제직 공정을 작동시키는 프로그램

애드온 제직 공정을 수행하기 위해 제시된 여러 장치들과 수단들은 적절한 프로그램에 의해 요구되는 순서 단계들에서의 작업을 위해 적절하게 서로 링크된다. 또한, 이러한 프로그램은 생산되고 있는 3D 직물 제품의 요구에 따른 각기 다른 작업 단계들의 만족스러운 성능을 위해 시간 요건을 고려한다. 프로그램은 디지털식/전자식 또는 기계식, 또는 이 두 유형들이 조합된 유형일 수 있다. 이러한 작동 프로그램은 애드온 제직 공정의 구성 요소이다.

애드온 제직 공정의 생산품

애드온 제직 공정의 필수 태양들을 충분히 설명하였으므로, 그 다용성을 제시하는 것이 적절할 것이다. 이에 따라, 도 14a 내지 도 14z에서는 본 발명에 따른 신규의 애드온 제직 공정이 CF, 경사들 및 위사들을 이용하여 생산할 수 있는 3D 직물 제품들의 몇몇 예들을 제시한다. 또한, 이 예들은 도 11a 내지 도 11e를 참조하여 이미 앞에서 나타낸 예들을 보충한다. 3D 직물 제품들의 이러한 예들 전부를 통해, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 기본적으로 애드온 직조기의 셰딩 유닛, 위사 삽입 유닛 및 전진 유닛이 적당한 배향들, 조작들 및 구성 형태들을 통해 다양하게 사용되어 하나 이상의 CF와, 경사 얀들과 위사 얀들을 이용하여 제직되고 동시에 임의의 필요한 장소에서 두께 방향으로 서로 교차하는 방식으로 CF(들)에 일체화되는 하나 이상의 인터액팅 제직물 재료(A)를 포함하는 무수히 많은 3D 직물 제품들을 직접 생산할 수 있으므로, 애드온 직조기가 매우 다용도로 사용될 수 있다는 것을 바로 알 수 있을 것이다. 도 14에 도시된 3D 직물 제품들의 예들의 중요한 태양들/특징들이 여기에 강조되어 있다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는,

수지, 에폭시, 열가소성 수지, 금속, 세라믹, 카본, 시멘트, 콘트리트, 호박(amber), 클레이(clay), 슬러리 등과 같은, 합성 재료이든지, 천연 재료이든지 그렇지 않으면 이들을 조합한 재료이든지 간에, 필요한 매트릭스 재료로 이러한 3D 직물 강화 제품들을 함침하는 것에 의해 독특하게도 이전에는 구현되지 않았던 고성능의 내박리성 일체형 복합재료가 생성될 것이라는 점을 명확히 알 것이다.

도 14a는 두 개의 웹들(CF1, CF2) 및 두 개의 제직 플랜지들(A1, A2)로 이루어진 '더블 플러스(double-plus)' 단면 프로파일 3D 직물 제품을 예시한다. 도 14b는 "파이(Pi)" 단면 프로파일 3D 직물 제품을 도시하는데, 이 예에서 웹은 서로 이격된 두 개의 CF들(CF1, CF2)을 포함하고, 플랜지(A)가 제직된다. 두 개의 CF 웹들 사이에 있는 플랜지의 파트 역시 제직되는 것을 알 수 있다. 도 14c에는 "Z"(또는 "S") 단면 곡선형 프로파일이 도시되어 있는데, 웹 CF는 곡선형이고, 상부 플랜지(A1)는 웹 CF의 좌측에 곡선 형태로 제직되며 하부 플랜지(A2)는 웹 CF의 우측에 곡선 형태로 제직된다.

도 14d에는 사다리꼴 단면의 중공 3D 직물 제품이 도시되어 있는데, 좌, 우측 웹들이 서로 평행하지 않은 CF1과 CF2로 이루어지고, 상, 하부 플랜지들(A1, A2)은 서로 평행하게 제직된다. 도 14e는 상, 하부 플랜지들을 연속적으로 생성하기 위한 곡선형/절곡형 또는 단일 만곡형(single-curvature) CF를 도시하는데, 이들은 중간에 있는 직선형 제직 웹(A)에 의해 연결된다. 유사하게, 도 14f에는 좌, 우측 웹들을 연속적으로 생성하기 위한 이중 만곡형(double curvature)인 CF가 도시되어 있는데, 이들은 중간에 있는 곡선형 제직 플랜지(A)에 의해 연결된다.

도 14g는 중앙에 원형 구멍을 갖는 원형의 편평한 웹 CF와 원형 웹의 우측에서 그리고 그 원형 구멍 주변에서 돌출하는 원형 제직 플랜지(A)를 도시한다. 도 14h에는 서로 이격되고 평행한 두 개의 편평한 원형 웹들(CF1, CF2)과 이들을 원하는 반경 거리에서 연결하는 제직 플랜지(A)를 포함하는 3D 직물 제품이 도시되어 있다. 이 예들 둘 다에서, 제직 재료는 "시작점-종료점 결합부(starting-finishing joint)"를 구비할 것이다. 그러나, 필요한 경우, 제직 플랜지(A)는, 상대적으로 낮은 평면에 있는 먼저 생산된 제직 플랜지(A)와 중첩되도록 시작 위치에 도달한 후에 이전보다 높은 평면에서 직조가 조금 더 계속되는 방식으로 생산될 수 있다. 이 방식에 의해 플랜지 및 플랜지-웹 결합부를 강화하는 것이 개선된다.

도 14i 및 도 14j에 도시된 3D 직물 제품들에서는, '웹' CF는 심리스(seamless)형 또는 심(seam)형의 튜브이다. 핀들(A)의 형태로 된 '플랜지들'은 제직되어 튜브형 웹 CF에 연결된다. 도 14i의 제직 핀들(A)이 튜브형 CF의 내부 벽으로부터 반경 방향으로 연장하는 반면, 도 14j에서는 핀들(A)이 튜브형 CF의 외부 벽으로부터 반경 방향으로 연장한다.

도 14k는 일단부에는 "T"형 단면을 구비하고 타단부에는 "파이"형 단면을 구비하는 절곡형 프로파일 3D 직물 제품을 도시한다. 웹은 일단부 측에서는 결합되어 "T"형 단면을 생성하고 타단부측에서는 이격되어 "파이"형 단면을 생성하는 두 개의 절곡형 CF들로 이루어진다. 플랜지(A)는 이에 상응하게 곡선형으로 제직되며, 이에 의해 경사 얀들을 상응하는 곡선 배향으로 통합하면 응력 축적이 없어지게 된다. 도 14m에는 CF로 이루어진 웹을 구비하는 I형 단면 프로파일 3D 직물 제품이 도시되어 있다. 웹의 상단 가장자리가 직선형인 반면, 하단 가장자리는 직선형 가장자리와 곡선형 가장자리를 조합한 것이다. 상, 하단 플랜지들(A1, A2)은 이에 상응하게 상단에서는 직선형으로 그리고 하단에서는 직선-곡선형으로 제직된다.

도 14n에는 절곡된 "+"형 단면 프로파일 3D 직물 제품이 도시되어 있다. 플랜지는 CF로 이루어지고, 제직 웹(A)은 CF의 전측면과 후측면에서 생산된다. 대조적으로, 도 14p에 도시된 절곡된 "+"형 단면 프로파일 3D 직물 제품은 CF로 이루어진 웹과 CF의 좌측면 및 우측면에서 생산되는 제직 플랜지(A)를 구비한다.

도 14q는 형상화된 CF 플랜지와 CF 플랜지의 상면으로부터 돌출하는 다수의 웹(A)들로 이루어진 3D 직물 제품을 도시한다. 제직 웹(A)들은 적절하게는 길이가 서로 다르다. 또한, 두 개의 최외측 제직 웹(A)들의 형상은 테이퍼져, 이들 사이에 있는 제직 웹들과 다르다. 도 14r에는 CF 플랜지와 CF보다 길이가 긴 두 개의 평행한 제직 웹들(A1, A2)을 포함하는 3D 직물 제품이 도시되어 있다.

도 14s에는 양 단부측에 상대적으로 반전된 "T"형 단면을 구비하는 3D 직물 제품이 도시되어 있다. 웹은 CF로 이루어지고, 제직 플랜지(A)는 CF의 하단 가장자리측으로부터 상단 가장자리측까지 연속적으로 이어진다. 하단 플랜지와 상단 플랜지를 연결하는 제직 플랜지(A)의 세그먼트는 도시된 것처럼 비스듬할/경사질 수 있거나 혹은 수직일 수 있다. 도 14t는 정사각형의 CF 플랜지와 CF의 상면으로부터 돌출하는 정사각형 돌출부들인 다수의 웹들을 포함하는 3D 직물 제품을 도시한다. 도 14u에 도시된 3D 직물 제품은 플랜지 CF와 플랜지 CF의 상면으로부터 바깥으로 돌출하는 나선형 제직 웹(A)을 포함한다.

도 14v는 웹 CF와 CF의 일측 표면으로부터 바깥으로 돌출하는 다수의 제직 플랜지들(A1, A2, A3)을 포함하는 3D 직물 제품을 도시한다. 이 플랜지들은 폭과 길이가 동일하지 않다. 도 14w에는 반전된 피라미드형 CF 웹과 그 상단 가장자리들의 외측부에 있는 제직 플랜지(A)가 도시되어 있다. 유사하게, 도 14x에는 원뿔형 CF 웹과 그 가장자리 내부에 있는 제직 플랜지(A)가 도시되어 있다. 도 14w와 도 14x에 도시된 제직 플랜지들 각각의 시작 단부와 종료 단부는 적당한 장소에서 서로 중첩되거나 혹은 중첩되지 않을 수 있다.

도 14y에는 심을 구비하거나 혹은 구비하지 않으며, 그 외측면에 그 단부들 중 일단부로부터 필요한 거리로 제직되는 플랜지(A)를 구비하는 튜브형 CF가 도시되어 있다. 도 14z는 심을 구비하거나 혹은 구비하지 않으며, 그 외측면에 필요한 길이와 피치의 나선형 제직 플랜지(A)를 구비하는 튜브형 CF가 도시한다.

이제 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게, 3D 직물 제품이 애드온 제직 공정에 의해 생산되는 3D 직물을 변형하거나 혹은 변경하는 것에 의해 얻어질 수도 있다는 것은 명백할 것이다. 예를 들어, 도 14l에 도시된 바와 같이, 두 개의 CF들로 이루어진 H형 단면 프로파일의 하부 웹 파트들이 외측으로 만곡되어 H형 단면을, 베이스에 제직 파트(A)를 구비하는 한편 수직 평면에서 수평 평면까지 각각의 방향들로 연속적으로 만곡되는 두 개의 CF를 연결하는 파이형 단면으로 변형할 수 있다. 마찬가지로, 도 14o에 도시된 바와 같이, I 형 단면 프로파일의 제직 재료(A)로 이루어진 상단 플랜지가 웹 CF에 대해 소정 각도로 상방으로 돌아가서, 프로파일을 수평 베이스를 구비한 "Y"형 단면으로 변형할 수 있다. 또한, 하나의 단면 형상으로부터 다른 단면 형상으로 변형하는 것은 3D 직물 제품의 특정 파트를 절단하는 것에 의해 달성될 수도 있다. 예를 들어, "I"형 단면 프로파일 3D 직물 제품을 중간에서 종방향으로 절단하여 두 개의 "T"형 단면 프로파일 3D 직물 제품들을 얻을 수 있다. 마찬가지로, "+"형 단면 프로파일 3D 직물 제품의 플랜지 표면 위로 돌출하는 웹의 세그먼트를 절단하여 "T"형 단면 프로파일 3D 직물 제품을 얻을 수 있다. 서로 교차하는 웹과 플랜지의 두께 방향 일체성은 여전히 유지될 것이기 때문에, 이렇게 애드온 제직 공정에 의해 생산된 3D 직물 제품의 플랜지 또는 웹 또는 둘 다를 선택적으로 절단해도 생성된 새 3D 직물 제품의 구조가 손상되지 않을 것이고 이에 따라 그 성능도 손상되지 않을 것이다.

유사하게, 적용 요건에 따라, 위에서 설명한 신규의 애드온 제직 공정에 의해 생산된 3D 직물 제품을 포함하는 복합 재료가 기계 절단되어 한 형태의 제품으로부터 다른 형태의 제품으로 변환될 수 있다. 교차하는 웹-플랜지의 두께 방향 일체성으로 인한 박리에 대한 저항성으로 인해 복합 재료 제품은 종래의 섬유 보강재들을 사용하는 것에 의해 가능했던 것보다 더 신뢰할 만하다.

변경 가능성

CF, 경사 얀들 및 위사 얀들을 이용하여 3D 직물 제품들을 생산하기 위해 안출된 상술한 애드온 제직 공정은 그 기술적 사상을 벗어나지 않으면서 각기 다른 많은 방식들로 변경될 수 있다. 예를 들어, 단 하나의 인터액팅 제직물이 생산될 것이 요구되는 상황에서, 셰딩용 경사 얀들을 변위시키기 위해 CF의 일 측면 또는 양 측면들에 전통적인 힐드들이 사용될 수 있다. 이 경우, 셰드는 제직되는 직물의 평면과 일치하게 생성될 것이다. 또한, 전통적인 힐드들의 사용과 함께, 비팅-업 리드가 적절하게 변경되어 사용될 수 있다.

위사들을 삽입하기 위한 각기 다른 유형의 바늘들을 이용하여 각기 다른 셰드들을 형성하고 서브-프레임워크에서의 직물 또는 조인트 셰딩 및 위사 삽입 유닛들의 가변적인 전진을 통해 각기 다른 제직층들 사이에 비교적 불규칙적인 간격으로 위사들을 삽입하기 위한 시퀀스와 같은 앞서 설명한 작업 단계들 중 일부가 변경될 수도 있다. 또한, 불충분하고 시간이 많이 소요되며 비경제적이기는 하지만, 단 하나의 조인트 셰딩 및 위사 삽입 유닛을 사용하여 3D 직물 제품을 층상으로 형성할 수도 있다. 그러나, 나선형 제직 구성 생산할 때에는, 하나의 조인트 셰딩과 위사 삽입 유닛이 유리하게는 필수일 것이다.

셰딩 유닛 내의 힐드들은 제직물을 생성하는 제직 중에 한도 내에서 팽창 및 수축 가능하여 위사 얀들을 벌리고 접근시키는 샤프트 상에 장착될 수 있고, 경사 얀들은 직선형이 아닌, 예를 들어 사인 곡선형으로 통합된다. 또한, 제직물들의 각기 다른 층들이 상대적으로 각기 다른 제직 패턴들, 각기 다른 섬유들 및 각기 다른 섬유 배향들로 생성될 수 있다.

위에서 설명한 애드온 제직 공정은 그 능력이 생산되는 인터액팅 제직 재료를 위사들만에 의해 CF에 연결하는 데 한정되는 것으로 생각되어서는 안 된다. 소정 길이의 경사 얀(P)들이 신뢰성 있는 연결을 위해 적절하게 클램핑된 CF에 바람직하게는 루프 형태로 우선 스레드된 다음, 도 15a에 도시된 바와 같이 상술한 파이프형 힐드(12)들을 통과할 수 있다. 경사 얀들이 릴리스되거나 혹은 직조가 진행되게 하기 위해 공급되도록, 파이프형 힐드(12)들로부터 빠져나오는 이 경사 얀들의 단부들은 적당한 장치에 의해 유지될 수 있다. 경사 얀들의 일단부가 CF에 연결되도록 경사를 설정하는 것을 통해, 이 경사 얀(P)들을 위사 얀(G)과 직조하여 도 15b에 도시된 바와 같은 제직물(A)을 생산하는 것에 의해 신규의 3D 직물 제품들이 생산될 수 있다. 여기서, 경사 얀들로 된 하나 이상의 시트들이 사용될 수 있다는 것을 말해 둔다. 경사 얀들로 된 하나 이상의 시트들을 사용할 때, 이러한 시트들은 서로에 대해 평행하거나 혹은 직교하거나 혹은 적당한 각도로 각이 질 수 있다. 위사 얀들은 시트들 각각의 경사 얀들과 직조될 수 있다. 도 15c는 CF에 부착되는 서로 평행한 두 개의 제직물들(A1, A2)을 도시하고 있다.

위사 얀들은, 도 15d에 도시된 바와 같이 90°로 절곡된 동일한 CF에 연결되거나, 혹은 도 15e에 도시된 바와 같이 별도의 CF에 연결될 수 있다. 도 15f에 도시된 바와 같이 엔클로저(enclosure)형의 불규칙한 형상을 갖는 3D 직물 제품을 생산할 때,

일단부에서 CF와 연결되는 경사 얀(P)들은 적절한 단계들/시퀀스들에서 선택적으로 작동/작용하고 제거/비활성화/차단되어 형상화된 3D 직물 제품을 생성할 수 있고, 경사(P)들과 위사(G)들 둘 다 인터레이스되어 인터액팅 제직물(A)을 생성하고 이 얀들은 또한 제직 중에 요구되는 형상에 따라 소정 각도로 절곡되거나 혹은 만곡되는 동일한 CF에 연결된다. 이 경우 루프 형태의 스레딩에 의해 경사 얀들이 우선 연결되는 CF의 세그먼트를 경사 얀들이 직접 통과하지 않을 것을 알 수 있을 것이다. 생산될 3D 직물 제품의 형상 및 기타 요건에 따라, 관련된 경사 얀들이 순차적으로 파이프형 힐드들로부터 드로잉 아웃되고, 원하는 위치들에서 CF의 절곡/만곡 세그먼트에 스레드되고, 파이프형 힐드를 통해 다시 스레드되고, 추가 직조가 다시 시작되어야/계속되어야 할 것이다.

경사 얀들과 위사 얀들을 CF에 연결하는 상술한 방식은 본 발명에 따라 사전에 생산된 3D 직물 제품을 두 번째 단계에서의 CF로 이용하여 3D 직물 제품을 생산하는데까지 확장될 수 있다. 예를 들어, 도 15g에 도시된 바와 같이, I형 단면 빔의 형태로 사전에 생산된 3D 직물 제품(K)이 새 CF로 잘 사용될 수 있을 것이다. 경사 얀들을 CF의 웹을 통과시키고 이들을 위에서 설명한 바와 같이 플랜지들을 통과하는 위사들과 인터레이싱하는 것에 의해, 도시된 바와 같이 I형 빔의 웹 및 플랜지들과 연결된 새 인터액팅 제직물(A)이 생산되어 새로운 3D 직물 제품이 생산될 것이다. 이러한 구조는 보합 재료 I형 빔의 성능과 신뢰성을 더 개선시킬 것이다.

또한, 서브-프레임워크를 로봇 또는 정치식 칼럼 위에 지지하는 것에 의해 각기 다른 배향들로 직조를 수행하는 것이 가능해지는데, 이는 셰딩과 위사 삽입 유닛들이 서브-프레임워크의 일부이기 때문이다. 또한, 각각이 하나의 공통 칼럼에 의해 또는 별개의 칼럼들에 의해 적절하게 지지되고 서로 간섭되지 않게 배치되는 하나를 초과하는 서브-프레임워크를 이용하여 직조를 수행하는 것도 가능해진다. 이 방식으로, 적당한 디자인, 구성 형태 및 엔지니어드 구성(engineered construction)을 갖는 하나 이상의 셰딩 유닛들이 CF에 대해 각기 다른 조합들과 배향들로 사용될 수 있고, 생산 속도를 높일 수 있다.

서로 평행한 구성 형태로 된 그리고 일렬로 배치된 하나를 초과하는 셰딩 유닛을 사용하는 것과 별도로, 셰딩 유닛들은 서로 직교하는 구성 형태로 사용될 수도 있고 이에 의해 상응하는 배향들로 각기 다른 셰드들이 생성될 수 있다. 이 셰드들에 위사들을 삽입하면 역시 서로 직교하는 독립된 제직물들을 생산하게 된다. 예를 들면, L 형상의 CF의 두 벽들을 강화하기 위한 제직 립들이다. 말할 필요도 없이, 하나를 초과하는 셰딩 유닛 역시 상응하는 3D 직물 제품들을 생산하도록 서로에 대해 원하는 임의의 각도로 배치될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이제, 세딩 유닛과 위사 삽입 유닛을 각각 독립적으로 포함하는 하나를 초과하는 서브-프레임워크가 하나의 서포트에 의해 공통으로 지지되거나 혹은 서로 다른 서포트들에 의해 개별적으로 지지되고 적당한 드라이브들을 통해 회전 이동될 수 있고, 이에 의해 복잡한 형상의 3D 직물 제품들이 생산될 수 있음을 이해할 것이다.

신규의 애드온 제직 방법 및 장치, 이에 의해 직조되는 3D 직물 제품, 및 애드온 제직 방법에 의해 생산될 수 있는 3D 직물 제품을 통합하는 복합 재료에 관한 본 발명의 기본적인 태양들과 실시예들에 대한 상세한 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 이제 이들이 여러 가지 방식들로 변경되거나 혹은 수정될 수 있다는 것이 명확할 것이다. 이러한 변경은 하기의 특허청구범위에 열거된 이 발명들의 기술적 사상과 범위를 변경하고 제한하지 않을 것이다.

Claims (40)

1. 적어도 하나의 보직물(complementary fabric)과 적어도 하나의 인터액팅 제직물(interacting woven fabric)을 포함하는 삼차원 직물 제품으로, 보직물은 사전에 생산되며 그 자체로 구조적으로 안정된 직물이고, 인터액팅 제직물은 인터레이스된 경사들 및 위사들을 포함하고, 인터액팅 제직물의 경사들 및/또는 위사들 중 적어도 일부가 보직물을 두께 방향으로 관통하고, 이에 의해 보직물과 인터액팅 제직물이 이들이 교차하는 접합부에서 서로 연결되어 삼차원 직물 제품을 형성하도록 되어 있고,
   적어도 하나의 보직물과 적어도 하나의 인터액팅 제직물이 서로 다른 구조 조직들을 가지며, 상기 적어도 하나의 인터액팅 제직물의 구조 조직은 개별적인 단일 제직층(들)이며 상기 적어도 하나의 보직물의 구조 조직은 2.5D 제직물, 3D 제직물, 편조(knitted), 브레이드(braided), 임의의 유형의 부직(non-woven), 레이스(laced), 자수(embroidered), 논크림프 직물(non-crimp fabric: NCF), 단방향(unidirectional), 네트(net) 및 파일(pile) 유형 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제품이 프로파일 단면 빔의 형태이고, 상기 제품을 구성하는 보직물이 웹 또는 플랜지이고, 상기 제품을 구성하는 인터액팅 제직물은 보직물이 웹이면 플랜지이고 또는 보직물이 플랜지이면 웹인 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제품이 프로파일 단면 빔 이외의 형태이고, 상기 제품을 구성하는 보직물이 삼차원 직물 물체의 하나의 파트이고, 상기 제품을 구성하는 인터액팅 제직물은 삼차원 직물 물체의 다른 파트인 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품.
4. 삭제
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   두 개의 보직물들의 조합을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품.
6. 제5항에 있어서,
   상기 적어도 두 개의 보직물들은 둘 다 공통의 인터액팅 제직물의 경사들 및/또는 위사들에 의해 관통되는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 두 개의 인터액팅 제직물들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 인터액팅 제직물은 보직물의 양 측면들로부터 연장하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 인터액팅 제직물은 서로 이격된 별개의 보직물들의 두 벽들 사이에서 또는 하나의 만곡된 보직물의 두 벽들 사이에서 연장하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    보직물(들) 중 적어도 하나는 그 유형이 단축성, 이축성, 삼축성, 사축성 및 다축성 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품.
13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    보직물(들) 중 적어도 하나는 플랫 구성(flat configuration)과 형상화 구성(shaped configuration) 중 적어도 하나 또는 이 구성들의 조합인 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품.
14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    보직물(들) 중 적어도 하나는 중실체(solid), 개구를 구비한 중실체 중 적어도 하나 또는 이 유형들의 조합인 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품.
15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    둘 이상의 인접하게 존재하는 보직물들 및/또는 인터액팅 제직물들이 추가적인 고정(fastening)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품.
16. 서로 두께를 관통하는 방식으로 상호작용하는 적어도 하나의 보직물과 적어도 하나의 인터액팅 제직물을 포함하는 삼차원 직물 제품을 생산하는 삼차원 직물 제품 생산 방법으로,
    적어도 하나의 사전에 생산되고 그 자체로 구조적으로 안정된 보직물을 제공하는 단계; 및
    경사들과 위사들을 인터레이싱하는 것에 의해 적어도 하나의 인터액팅 제직물을 직조하는 단계를 포함하고,
    인터액팅 제직물의 경사들 및/또는 위사들 중 적어도 일부가 보직물을 두께 방향으로 관통하고, 이에 의해 보직물과 인터액팅 제직물이 이들이 교차하는 접합부에서 서로 연결되어 삼차원 직물 제품을 형성하도록 되어 있고,
    적어도 하나의 보직물과 적어도 하나의 인터액팅 제직물이 서로 다른 구조 조직들을 가지며, 상기 적어도 하나의 인터액팅 제직물의 구조 조직은 개별적인 단일 제직층(들)이며 상기 적어도 하나의 보직물의 구조 조직은 2.5D 제직물, 3D 제직물, 편조(knitted), 브레이드(braided), 임의의 유형의 부직(non-woven), 레이스(laced), 자수(embroidered), 논크림프 직물(NCF), 단방향(unidirectional), 네트(net) 및 파일(pile) 유형 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 방법.
17. 제16항에 있어서,
    한 세트의 둘 이상의 조직적으로 유사하거나 다른 별개의 보직물들이 제공되는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 방법.
18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    적어도 하나의 제공된 보직물은 그 측면들 중 적어도 하나의 측면이 상기 인터액팅 제직물의 경사 얀들의 방향을 향하도록 유지되는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 방법.
19. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    제공된 보직물이 상기 인터액팅 제직물(들)의 위사 삽입 방향들에 대해 직교하거나 혹은 소정 각도로 각이진 측면들로 유지되는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 방법.
20. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    제직 단계가,
    생산되는 인터액팅 제직물의 두께 방향이 아닌 방향으로 경사 얀들을 변위시켜 셰드를 형성하는 단계;
    위사들을 상기 셰드들에 삽입하고 상기 보직물을 관통시키는 단계; 및
    셰딩을 위해 변위된 경사 얀들 중 적어도 일부를 이용하여 상기 삽입된 위사들을 직물-펠 위치에서 패킹(packing)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 방법.
21. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    인터액팅 제직물을 직조하는 단계가, 보직물을 직교하게 관통하거나 혹은 보직물의 표면에 대해 소정 각도로 관통하기 위한 위사의 삽입을 안내하도록 보직물의 방향을 향하는 셰드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 방법.
22. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    셰딩 단계 및 위사 삽입 단계가 서로 일정한 위치 관계에서 수행되는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 방법.
23. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    제직물을 직조하는 단계가, 보직물의 두 측면들에서 동시에 셰드들을 형성하여 상기 보직물의 상기 측면들 양측에서 연장하는 인터액팅 제직물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 방법.
24. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    제공된 보직물이 제직 중에 축선 둘레에서 정지 상태로 유지되거나 혹은 간헐적으로 정지되고 간헐적으로 축선 둘레로 회전되는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 방법.
25. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    제직 단계가 생산된 인터액팅 제직물의 폭을 일정하게 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 방법.
26. 적어도 하나의 보직물과 적어도 하나의 인터액팅 제직물을 포함하는 삼차원 직물 제품을 생산하는 삼차원 직물 제품 생산 장치로서,
    사전에 생산되고 그 자체로 구조적으로 안정된 보직물을 유지하기 위한 홀더 또는 클램핑 장치; 및
    경사들과 위사들을 인터레이싱하는 것에 의해 인터액팅 제직물을 직조하는 제직 시스템을 포함하고, 인터액팅 제직물의 경사들 및/또는 위사들 중 적어도 일부가 보직물을 두께 방향으로 관통하고, 이에 의해 보직물과 인터액팅 제직물이 이들이 교차하는 접합부에서 서로 연결되어 삼차원 직물 제품을 형성하도록 되어 있고,
    적어도 하나의 보직물과 적어도 하나의 인터액팅 제직물이 서로 다른 구조 조직들을 가지며, 상기 적어도 하나의 인터액팅 제직물의 구조 조직은 개별적인 단일 제직층(들)이며 상기 적어도 하나의 보직물의 구조 조직은 2.5D 제직물, 3D 제직물, 편조(knitted), 브레이드(braided), 임의의 유형의 부직(non-woven), 레이스(laced), 자수(embroidered), 논크림프 직물(NCF), 단방향(unidirectional), 네트(net) 및 파일(pile) 유형 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 장치.
27. 제26항에 있어서,
    홀더 또는 클램핑 장치가 제직 중에 보직물을 유지하기 위한 클램프들을 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 장치.
28. 제26항에 있어서,
    홀더 또는 클램핑 장치가, 제직 중에 보직물을 축선 둘레에서 정지 상태로 유지하거나 혹은 보직물을 간헐적으로 정지되고 간헐적으로 축선 둘레로 회전하도록 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 장치.
29. 제26항에 있어서,
    제직 시스템이,
    공급된 경사 얀들을 생산되는 인터액팅 제직물의 두께 방향이 아닌 방향으로 변위시키는 것에 의해 셰드들을 형성하는 셰딩 장치;
    위사 얀들을 상기 셰드들에 삽입하고 상기 보직물을 관통시키는 위사 삽입 장치; 및
    셰드의 연속적인 형성 및 위사의 연속적인 삽입을 가능하게 하는 전진 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 장치.
30. 제29항에 있어서,
    셰딩 장치가 다수의 셰딩 유닛들을 포함하고, 각각의 셰딩 유닛은 별개의 인터액팅 제직물 층을 생산하여 보직물과 일체화할 수 있는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 생산 장치.
31. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    셰딩 장치의 적어도 하나의 셰딩 유닛이, 서로 평행하거나 혹은 평행하지 않고 보직물의 가장자리에 평행하거나 혹은 평행하지 않은 별개의 인터액팅 제직물의 상응하는 수를 생산할 수 있게 하도록 하나 이상의 평면에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 생산 장치.
32. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    셰딩 장치의 둘 이상의 셰딩 유닛들이 동일한 방향을 향하거나 혹은 서로에 대해 소정 각도로 향하거나 혹은 서로 대향하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 생산 장치.
33. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    셰딩 장치에 의해 형성된 셰드의 배향은 보직물의 측면에 대해 직교하거나 혹은 소정 각도로 각이 져 이에 상응하게 보직물을 관통하는 위사의 삽입을 안내하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 생산 장치.
34. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    셰딩 유닛이 상기 위사 얀과 보직물 사이의 직조를 가능하게 하기 위해 개개의 경사를 변위시키는 적어도 하나의 힐드를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 생산 장치.
35. 제34항에 있어서,
    셰딩 장치가 힐드들 사이로 보직물이 통과하게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 생산 장치.
36. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    위사 삽입 장치가 위사들을 단일로 또는 이중으로 셰드를 통해 삽입하고 보직물의 표면에 대해 직교하게 또는 소정 각도로 경사지게 보직물을 관통시키는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 방법.
37. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    셰딩 장치와 위사 삽입 장치가 이동 가능하고, 일정한 위치 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 방법.
38. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    전진 장치가, 요구되는 3D 직물 제품의 균일한/지속적인 생산을 가능하게 하기 위한 셰드들의 연속적인 생산 및 위사들의 연속적인 삽입을 용이하게 하도록, 셰딩 및 위사 삽입 유닛들을 지지하고 이들을 선형 경로 또는 각이 진 경로 또는 곡선 경로 또는 원형 경로 또는 이들 경로들의 적당한 조합으로 횡단시키고 안내하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 방법.
39. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    생산된 인터액팅 제직물의 폭을 일정하게 유지하기 위해 제직 시스템에 클램핑 장치가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 삼차원 직물 제품 생산 방법.
40. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 삼차원 직물 제품으로 강화된 복합 재료.

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