KR20110122109A - 일체형 축외 보강재들을 갖는 직조 모재 - Google Patents

일체형 축외 보강재들을 갖는 직조 모재 Download PDF

Info

Publication number
KR20110122109A
KR20110122109A KR1020117017805A KR20117017805A KR20110122109A KR 20110122109 A KR20110122109 A KR 20110122109A KR 1020117017805 A KR1020117017805 A KR 1020117017805A KR 20117017805 A KR20117017805 A KR 20117017805A KR 20110122109 A KR20110122109 A KR 20110122109A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fabric
base material
reinforcement
woven
warp
Prior art date
Application number
KR1020117017805A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101729087B1 (ko
Inventor
조나단 고어링
Original Assignee
알바니 엔지니어드 콤포짓스, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 알바니 엔지니어드 콤포짓스, 인크. filed Critical 알바니 엔지니어드 콤포짓스, 인크.
Publication of KR20110122109A publication Critical patent/KR20110122109A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101729087B1 publication Critical patent/KR101729087B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/22—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure
    • B29C70/222—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least two directions forming a two dimensional structure the structure being shaped to form a three dimensional configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/545—Perforating, cutting or machining during or after moulding
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D11/00—Double or multi-ply fabrics not otherwise provided for
    • D03D11/02—Fabrics formed with pockets, tubes, loops, folds, tucks or flaps
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D25/00—Woven fabrics not otherwise provided for
    • D03D25/005—Three-dimensional woven fabrics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/0809—Fabrics
    • B29K2105/0845—Woven fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/2419—Fold at edge
    • Y10T428/24215—Acute or reverse fold of exterior component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/2419—Fold at edge
    • Y10T428/24264—Particular fold structure [e.g., beveled, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24628—Nonplanar uniform thickness material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24628—Nonplanar uniform thickness material
    • Y10T428/24669—Aligned or parallel nonplanarities
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3472—Woven fabric including an additional woven fabric layer
    • Y10T442/3528—Three or more fabric layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3472—Woven fabric including an additional woven fabric layer
    • Y10T442/3528—Three or more fabric layers
    • Y10T442/3569—Woven fabric layers impregnated with a thermosetting resin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3472—Woven fabric including an additional woven fabric layer
    • Y10T442/3528—Three or more fabric layers
    • Y10T442/3569—Woven fabric layers impregnated with a thermosetting resin
    • Y10T442/3585—Epoxy resin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
    • Y10T442/3472—Woven fabric including an additional woven fabric layer
    • Y10T442/3602—Three or more distinct layers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

제 1, 제 2 및 임의의 제 3 직물 층을 갖는 직물로부터 구성된 보강재들을 둘 또는 그 이상의 방향으로 구비한 일체형 직조 3차원 모재가 개시되어 있다. 다수의 실들은 제 1 직물 층이 제 2 직물 층에 대하여 상대적으로 접혀질 수 있도록 제 1 및 제 2 직물 층들 사이의 영역에 걸쳐서 교직된다. 추가적인 다수의 실들은 제 3 직물 층이 제 2 직물 층에 대하여 접혀질 수 있도록 제 2 및 제 3 직물 층들 사이의 영역에 걸쳐서 교직된다. 직물 층들을 접을 때, 둘 또는 그 이상의 방향으로 보강재들을 갖는 일체형 직조 3차원 모재가 형성된다.

Description

일체형 축외 보강재들을 갖는 직조 모재{Woven preform with integral off axis stiffeners}
관련출원의 상호참조
본 출원은 2004년 12월 8일자로 출원된 미국 특허출원번호 제 11/007,600 호, 및 2008년 10월 29일자로 출원된 미국 특허출원번호 제 12/260,689 호와 관련되며, 상기 문헌들은 여기에서는 참조로서 통합된 것이다.
발명의 분야
본 발명은 직조 모재에 관한 것이며, 특히 평직될 수 있고 둘 또는 그 이상의 방향으로 보강을 갖는그들의 최종형상으로 접혀질 수 있는 보강 복합재료에서 사용되는 직조 모재에 관한 것이다.
참조에 의한 통합
여기에서 언급하는 제품들에 대한 모든 특허들, 특허출원들, 문서들, 참조들, 메뉴얼, 설명서, 제품 사양서 및 제품 시이트들은 여기에서는 참조로서 통합된 것이며, 본 발명을 실행하는데 있어서 채용될 것이다.
구조적인 요소들을 생산하기 위한 보강 복합재료들의 사용은 널리 알려져 있으며, 특히 경량화, 강성, 인성, 열적 저항성, 자체지지와 같은 그들의 바람직한 특성들 및 형성되고 형상화되기에 적합한 관점에서 널리 알려져 있다. 그러한 요소들은 예를 들어 항공학, 항공우주, 위성방송, 레저(경주용 보트 및 자동차와 같은) 및 다른 분야에서 사용된다.
통상적으로 그러한 요소들은 매트릭스 재료에 매립된 보강재료로 구성된다. 보강 요소는 유리, 탄소, 세라믹, 아라미드, 폴리에틸렌, 및/또는 원하는 물리적, 열적, 화학적 및/또는 다른 특성들(그중에서 응력 파괴에 대하여 큰 강성을 갖는 것이 중요함)을 나타내는 다른 재료들과 같은 재료들로부터 제조될 것이다. 궁극적으로는 완전한 요소의 구성요소가 되는 그러한 보강재료의 사용을 통해서 매우 높은 강도와 같은 보강재료의 원하는 특성들이 완전한 복합 요소에 부여된다. 보강재료들은 통상적으로 보강 모재를 위한 원하는 구성이나 형상으로 직조되거나 편직되거나 다른 한편으로 배향될 것이다. 선택되는 구성 보강재료들을 위한 특성들의 최적 이용을 보장하기 위해서 특별한 관심이 집중된다. 일반적으로 그러한 보강 모재는 원하는 최종 요소들을 형성하거나 최종 요소들의 궁극적인 생산을 위한 작업품을 생산하도록 매트릭스 재료와 결합된다.
원하는 보강 모재가 구성된 후에, 매트릭스 재료는 모재 내로 도입될 것이며, 그래서 통상적으로 보강 모재는 매트릭스 재료 내에 에워싸이고 매트릭스 재료는 보강 모재의 구성 요소들 사이에 있는 중간영역들을 채운다. 매트릭스 재료는 원하는 물리적, 열적, 화학적 및/또는 다른 특성들을 나타내는 에폭시, 폴리에스테르, 비닐-에스테르, 세라믹, 탄소 및/또는 다른 재료들과 같은 다양한 재료들 중 하나로 이루어질 것이다. 매트릭스로서 사용하기 위해 선택된 재료들은 보강 모재의 재료와 같거나 같지않으며, 비슷한 물리적, 화학적, 열적 특성들 또는 다른 특성들을 갖거나 갖지 않을 것이다. 그러나, 통상적으로, 제 1 위치에서 복합물들의 사용에서 추구하는 보통의 목적이 최종 제품에서 하나의 구성 재료 단독으로 사용해서는 달성할 수 없는 특성들의 조합을 달성하는 것이기 때문에, 이 재료들은 동일한 재료가 아니거나 또는 비슷한 물리적, 화학적, 열적 또는 다른 특성들을 갖게 될 것이다. 그렇게 결합되면, 보강 모재와 매트릭스 재료는 열경화 또는 다른 공지된 방법들에 의해서 동일한 조작에서 경화되거나 안정화될 것이며, 다음에는 원하는 요소을 생성하는 다른 조작을 받게 될 것이다. 이러한 점에서 그렇게 경화된 후에 매트릭스 재료의 고화된 매스들은 보강재료(즉, 보강 모재)에 매우 강하게 고착된다. 그 결과, 섬유들 사이에서 접착제와 같이 작용하는 그것의 매트릭스 재료를 거쳐서 최종 제품에 작용하는 스트레스는, 보강 모재의 구성 재료로 효과적으로 전달되어 그것에 의해서 견딜 수 있게 된다.
빈번하게, 판들, 시이트들, 직사각형이나 사각형 솔리드 등과 같은 그러한 단순한 기하학적 형상과는 다른 형상들로 요소들을 제조하는 것이 바람직하다. 이것을 수행하는 방법은 그러한 기본 기하학적 형상을 원하는 더욱 복잡한 형태로 결합시키는 것이다. 한가지 그러한 통상의 조합은 서로에 대하여 일정각도(통상적으로 직각) 이상으로 상기한 바와 같이 만들어진 보강 모재들을 결합시켜서 만든다. 결합된 보강 모재들의 그러한 각 배열의 목적은 하나 또는 그 이상의 단부 벽들 또는 예를 들어 "T" 교차부들을 포함하는 보강 모재를 형성하기 위해서 또는 압력이나 텐션과 같은 외부 힘에 노출될 때의 편향이나 실패에 대응하는 보강 모재와 복합 구조물의 조합을 강화시키기 위해서 원하는 형상을 만들어내는 것이다. 어느 경우에 있어서, 관련된 고려는 구성 요소들 사이에서 각각의 접합을 가능한한 강하게 만드는 것이다. 보강 모재 구성에 원하는 매우 높은 강도가 주어지면, 접합의 취약함은 구조적인 "체인"에서 "약한 링크"가 된다.
교차 배열의 예가 미국특허 제 6,103,337 호에 개시되어 있는데, 이는 여기에서는 참조로서 통합된다. 이 참조는 2개의 보강 판들을 티(T) 형태로 함께 결합하기에 효과적인 수단을 개시하고 있다.
그러한 접점들을 만들기 위해서 과거에는 다양한 다른 제안들이 이루어져 왔다. 서로 별개의 패널 요소와 각이진 보강 요소를 형성하고 경화시키는 것이 제안된 바 있는데, 보강 요소는 단일 패널 접촉면을 갖거나, 2개의 분기된 공동평면 패널 접촉면들을 형성하도록 일단부가 절단된다. 2개의 요소들은 열경화성 접착제나 다른 접착제 재료를 사용하여 보강 요소의 패널 접촉면(들)을 다른 요소의 접촉면에 접착제 결합시킴으로써 결합된다. 그런데, 복합구조물의 경화된 패널이나 스킨으로 텐션이 적용되면, 조인트의 유효 강도가 접착제의 유효 강도가 아니라 매트릭스 재료의 유효강도이므로, 그들의 계면에서 보강요소를 패널로부터 분리시키는 "필(peel)" 힘에서 수용하기에는 너무 낮은 부하들이 야기된다.
그러한 요소들의 계면에서 금속 볼트나 리벳의 사용은 수용이 불가능하다. 왜냐하면, 그러한 추가는 복합 구조물 자체의 완결성을 적어도 부분적으로 파괴하고 취약하게 만들며 하중을 추가하게 되고 그러한 요소와 그 주위의 재료 사이에서 열팽창 계수에서의 차이를 야기하게 되기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 다른 접근방법은 요소들 중 하나를 다른 하나에 바느질하고 그렇게 강화된 섬유들을 접합 사이트 내로 그리고 가로질러서 도입하도록 바느질 실에 의존하는 그러한 방법들의 사용을 통해서 고강도의 섬유들을 결합영역을 가로질러서 도입하는 개념을 기초로 하고 있다. 한가지 해법이 미국특허 제 4,331,495 호 및 그것의 분할출원 미국특허 제 4,256,790 호에 개시되어 있다. 이 특허들은 접착 결합된 섬유 겹들로부터 제조된 제 1 및 제 2 복합 패널 사이에 만들어진 접합부들을 개시하고 있다. 제 1 패널은 종래의 방식으로 2개의 분기된 공동평면 패널 접촉면들을 형성하도록 일단부에서 두갈래로 갈라지고, 제 1 패널과 제 2 패널을 통해서 경화되지 않은 유연한 복합 실을 바느질함에 의해서 제 2 패널에 결합된다. 패널들과 실은 "공동 경화된" 상태, 즉 동시에 경화된다. 접합 강도를 개선하기 위한 다른 방법이 미국특허 제 5,429,853 호에 개시되어 있다. 그러나, 별도로 구성된 독특한 요소들은 둘 사이에서 제 3의 실이나 섬유들을 바느질함으로써 함께 결합되기 때문에, 이 방법은 앞서 설명한 방법과 유사하다. 사용된 해법에 관계없이, 결과적인 구조물은 개별적인 조각들 사이의 경계에서 상대적으로 취약한 결합부를 가질 것이며, 개별적인 겹들을 절단하고 수집하는데 상당한 노동력이 요구된다.
종래 기술은 보강된 복합물의 구조족인 완결성을 개선하기 위한 방법을 모색하여 특히 미국특허 제 6,103,337 호에서 성공하였으나, 접착제나 기계적인 결합의 사용과는 다른 해법을 통해서 문제점을 해결하도록 개선할 여지가 있다. 이러한 점에서, 한가지 해법은 특수기계에 의해서 직조 3차원("3D") 구조를 만드는 것에 의해서 달성될 것이다. 그러나, 개입된 비용은 상당하며, 간단한 구조를 만들도록 지향된 제지기를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 사실에도 불구하고, 섬유 보강된 복합물 요소들로 처리될 수 있는 3D 모재가 바람직하다. 왜냐하면, 이들은 종래의 2차원 라미네이트된 복합물에 대하여 증가된 강도를 제공하기 때문이다. 이러한 모재들은 복합물이 면외 부하를 운반하는 것이 필요한 응용분야에 특히 유용하다. 그러나, 위에서 언급한 종래의 모재들은 높은 면외 부하를 견디기 위해서 그리고 모재의 부분들의 가변 두께를 제공하기 위해서 자동 직기공정에서 직조될 그들의 능력을 제한하였다.
다른 해법은 2차원("2D") 구조를 직조하여 3D 형상으로 접는 것이며, 그래서 패널은 일체로 보강되고, 예를 들어 실들은 평면 베이스나 패널 부분 및 보강재 사이에서 연속적으로 교직된다. 3D 형상으로 접혀지는 2D 직조 구조물의 예가 미국 특허 제 6,874,543 호에 개시되어 있는데, 이는 여기에서는 참조로서 통합된다. 예를 들어 'T', T, 'H' 또는 'Pi' 단면과 같은 특별한 구조적인 형상들을 갖는 섬유 모재들은 종래의 셔틀 직기 상에서 직조될 수 있으며, 몇몇 현존 특허들은 그러한 구조물들을 직조하는 방법을 개시하고 있다(예를 들면, 미국특허 제 6,446,675 호 및 미국특허 제 6,712,099 호). 보강된 패널들을 구성하기 위한 다른 해법이 미국특허 제 6,019,138 호에 개시된 바 있으며, 이는 여기에서는 참조로서 통합되고, 날실과 씨실 방향으로 보강 보강재들을 갖는 보강된 패널들을 제조하기 위한 방법이 개시되어 있다. 설명한 바와 같이, 이 방법은 직조를 걸쳐서 2개 방향으로 보강들을 달성하거나, 또는 모재의 패널 부분 내로 단순히 하이 스팟들(high sopts)을 간단히 직조한다. 설명한 바와 같이, 이 방법은 직조를 거쳐서 2개 방향으로 보강을 달성하거나, 또는 모재의 패널부분 내로 하이 스팟들을 간단히 직조함으로써 달성된다. 그러나, 모든 종래 기술에 있어서, 보강재들이 구성되고 그래서 모재들은 0도나 ±60도를 갖는 배향을 갖는다.
따라서, 특별한 변형없이 종래의 직기를 사용하는 단일공정에서 직조될 수 있는 둘 또는 그 이상의 방향으로 보강을 제공하는 일체형 직조 모재에 대한 필요성이 존재한다. 특히, 보강재들이 소정 방향이나 0도 및 ±90도와는 다른 각도로 배향되거나 또는 축외 보강재들이 0도 및 ±90도로 배향된 보강재들과 조합하여 형성되는 경우에 축외 보강재를 갖는 일체형 직조 모재에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 스킨과 보강재들을 일체로 직조함으로써 종래 기술의 구조물에서 논의된 취약한 조인트들을 제거하고, 그래서 경계의 적어도 몇몇을 가로질러서 연속적인 섬유가 존재한다.
본 발명의 하나의 예시적인 실시 예는 직조 베이스 직물로부터 구성된 보강재들을 둘 또는 그 이상의 방향으로 구비하는 일체형 직조 모재이다. 이 구조물은 제 1 직물, 제 2 직물, 및 상기 제 1 직물과 상기 제 2 직물 사이에 교직된 다수의 실들을 포함하며, 상기 다수의 실들은 상기 제 1 직물과 상기 제 2 직물 사이의 영역에 걸쳐서 교직되고, 제 1 축외 보강재가 상기 모재에 형성되도록 상기 제 1 직물이 상기 제 2 직물에 대하여 접혀진다. 상기 제 1 직물은 하나 또는 그 이상의 영역에서 상기 제 2 직물의 상부면으로부터 가느다랗게 갈라진다. 직조 모재는 또한 제 3 직물, 및 상기 제 2 직물과 상기 제 3 직물 사이에 교직된 다수의 실들을 포함하며, 상기 다수의 실들은 상기 제 2 직물과 상기 제 3 직물 사이의 영역에 걸쳐서 교직되고, 제 2 축외 보강재가 상기 모재에 형성되도록 상기 제 3 직물이 상기 제 2 직물에 대하여 접혀진다. 상기 제 3 직물은 하나 또는 그 이상의 영역에서 상기 제 2 직물의 바닥면으로부터 가느다랗게 갈라진다. 상기 제 3 직물의 교직 영역의 제 1 면에 있는 제 1 부분은 제 2 방향으로 축외 보강재를 형성하기 위해서 상기 제 3 직물의 교직 영역의 제 2 면에 있는 제 1 부분과 함께 접혀진다.
본 발명의 다른 예시적인 실시 예는 직조 기본 직물로부터 구성된 보강재들을 둘 또는 그 이상의 방향으로 구비한 일체형 직조 모재를 포함하는 섬유 보강 복합물이다. 상기 구조물은 제 1 직물, 제 2 직물, 및 상기 제 1 직물과 상기 제 2 직물 사이에 교직된 다수의 실들을 포함하며, 상기 다수의 실들은 상기 제 1 직물과 상기 제 2 직물 사이의 영역에 걸쳐서 교직되고, 상기 제 1 직물은 제 1 축외 보강재가 상기 모재에 형성되도록 상기 제 1 직물이 상기 제 2 직물에 대하여 접혀진다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시 예는 직조 기본 직물로부터 구성된 보강재들을 둘 또는 그 이상의 방향으로 구비한 일체형 직조 모재이다. 본 구조물은 제 1 직물, 제 2 직물, 및 다수의 독립된 영역에서 상기 제 1 직물과 상기 제 2 직물 사이에 교직된 다수의 실들을 포함하며, 상기 제 1 직물은 제 1 보강재가 상기 모재에서 제 1 방향으로 형성되도록 상기 제 2 직물에 대하여 접혀지고, 상기 제 1 보강재의 일부는 상기 모재에서 제 2 방향으로 제 2 보강재를 형성하도록 접혀지며, 이때 상기 제 2 보강재는 축외 보강재이다. 상기 제 1 직물은 하나 또는 그 이상의 영역에서 상기 제 2 직물의 상부면으로부터 가느다랗게 갈라진다. 상기 직조 모재는 제 3 직물, 및 다수의 독립된 영역에서 상기 제 2 직물과 상기 제 3 직물 사이에 교직된 다수의 실들을 더 포함하며, 상기 모재에 제 3 보강재가 제 3 방향으로 형성되도록 상기 제 3 직물이 상기 제 2 직물에 대하여 접혀지고, 상기 제 3 직물의 일부는 상기 모재에 제 4 방향으로 제 4 보강재를 형성하도록 접혀진다. 제 3 직물 층은 하나 또는 그 이상의 영역에서 상기 제 2 직물 층의 바닥면으로부터 가느다랗게 갈라진다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시 예는 직조 기본 직물로부터 구성된 보강재들을 둘 또는 그 이상의 방향으로 구비한 일체형 직조 모재를 포함하는 섬유 보강 복합물이다. 상기 구조물은 제 1 직물, 제 2 직물, 및 다수의 독립된 영역에서 상기 제 1 직물과 상기 제 2 직물 사이에 교직된 다수의 실들을 포함하며, 상기 제 1 직물은 제 1 보강재가 상기 모재에서 제 1 방향으로 형성되도록 상기 제 1 직물이 상기 제 2 직물에 대하여 접혀지며, 상기 제 1 보강재의 일부는 상기 모재에서 제 2 방향으로 제 2 보강재를 형성하도록 접혀지고, 상기 제 2 보강재는 축외 보강재이다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시 예는 일체형 직조 모재의 형성방법이며, 이는 둘 또는 그 이상의 직물층들을 제공하는 단계; 제 2 직물 층으로부터 다수의 실들을 이용하여 제 1 직물층으로부터 다수의 실들을 교직하는 단계 - 상기 제 1 직물층은 상기 제 2 직물층에 대하여 접혀질 수 있음 -; 상기 제 2 직물층의 상부면으로부터 상기 제 1 직물층의 일부를 가느다랗게 갈라지게 하는 단계; 그리고 상기 모재에 제 1 축외 보강재를 형성하기 위해서 상기 제 2 직물 층에 대하여 상기 제 1 직물의 일부분을 접는 단계를 포함한다. 상기 방법은 제 1 방향으로 축외 보강재 리브를 형성하기 위해서 상기 제 1 직물층의 교직영역의 제 2 면 상에서 제 1 부분과 함께 상기 제 1 직물층의 교직 영역의 제 1 면 상에 제 1 부분을 접는 단계를 또한 포함한다. 상기 방법은 제 3 직물층으로부터 나오는 다수의 실들을 제 2 직물층으로부터 나오는 다수의 실들과 교직하는 단계 - 상기 제 3 직물층은 상기 제 2 직물층에 대하여 접혀질 수 있음 -; 상기 제 3 직물층의 일부를 상기 제 2 직물층의 바닥면으로부터 가느다랗게 갈라지게 하는 단계; 그리고 상기 모재에 제 2의 축외 보강재를 형성하기 위해서 상기 제 2 직물층에 대하여 상기 제 3 직물의 일부를 접는 단계;를 또한 포함한다. 상기 제 3 직물층의 상기 교직 영역의 제 1 면 상에 있는 제 1 부분은 제 2 방향으로 축외 보강재를 형성하기 위해서 상기 제 3 직물층의 교직 영역의 제 2 면 상에 있는 제 1 부분과 함께 접혀지게 된다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시 예는 섬유 보강 복합물의 형성방법으로서, 둘 또는 그 이상의 직물층들을 제공함으로써 일체형 직조 모재를 형성하는 단계; 제 1 직물층으로부터 나오는 다수의 실들을 제 2 직물층으로부터 나오는 다수의 실들과 교직하는 단계 - 상기 제 1 직물층은 상기 제 2 직물층에 대하여 접혀질 수 있음 -; 상기 제 1 직물층의 일부를 상기 제 2 직물층의 상부면으로부터 가느다랗게 갈라지게 하는 단계; 그리고 상기 모재에 제 1 축외 보강재를 형성하기 위해서 상기 제 2 직물층에 대하여 상기 제 1 직물의 일부를 접는 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시 예는 일체형 직조 모재의 형성방법으로서, 둘 또는 그 이상의 직물층들을 제공하는 단계; 다수의 독립적인 영역에서 제 1 직물층으로부터 나오는 다수의 실들을 제 2 직물층으로부터 나오는 다수의 실들과 교직하는 단계 - 상기 제 1 직물층은 상기 제 2 직물층에 대하여 접혀질 수 있음 -; 상기 제 1 직물층의 일부를 상기 제 2 직물층의 상부면으로부터 가느다랗게 갈라지게 하는 단계; 그리고 상기 모재에 제 1 방향으로 제 1 보강재가 형성되고 제 1 보강재의 일부가 상기 모재에서 제 2 방향으로 제 2 보강재를 형성하도록 접혀지고 상기 제 2 보강재는 축외 보강재가 되도록 상기 제 1 직물의 일부를 상기 제 2 직물층에 대하여 접는 단계;를 포함한다. 상기 방법은 다수의 독립된 영역에서 제 3 직물층으로부터 나오는 다수의 실들을 제 2 직물층으로부터 나오는 다수의 실들과 교직하는 단계 - 상기 제 3 직물층은 상기 제 2 직물층에 대하여 접혀질 수 있음 -; 상기 제 3 직물층의 일부를 상기 제 2 직물층의 상부면으로부터 가느다랗게 갈라지게 하는 단계; 그리고 상기 모재에 제 3 방향으로 제 3 보강재가 형성되고 제 3 보강재의 일부가 상기 모재에서 제 3 방향으로 제 4 보강재를 형성하도록 접혀지고 상기 제 4 보강재는 축외 보강재가 되도록 상기 제 2 직물층에 대하여 상기 제 3 직물의 일부를 접는 단계;를 또한 포함한다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시 예는 섬유 보강 복합물의 형성방법으로서, 둘 또는 그 이상의 직물층들을 제공함으로써 일체형 직조 모재를 형성하는 단계; 다수의 독립된 영역에서 제 1 직물층으로부터 나오는 다수의 실들을 제 2 직물층으로부터 나오는 다수의 실들과 교직하는 단계 - 상기 제 1 직물층은 상기 제 2 직물층에 대하여 접혀질 수 있음 -; 상기 제 1 직물층의 일부를 상기 제 2 직물층의 상부면으로부터 가느다랗게 갈라지게 하는 단계; 그리고 상기 모재에 제 1 방향으로 제 1 보강재가 형성되고 제 1 보강재의 일부가 상기 모재에서 제 2 방향으로 제 2 보강재를 형성하도록 접혀지고 상기 제 2 보강재는 축외 보강재가 되도록 상기 제 2 직물층에 대하여 상기 제 1 직물의 일부를 접는 단계;를 포함한다.
축외 보강재들을 갖는 직조 모재들에 대하여 참조하였지만, 본 방법은 예를 들어 에이치(H)-형상 또는 아이(I)-형상의 직조 모재들과 같이 소정 형상의 모재들을 제조하는데 사용될 수도 있다.
본 방법은 서로에 대해서 평행하거나 각을 이루는 가변 두께와 가변 높이의 보강재들을 갖는 모재들을 직조하는데 사용될 수 있다. 상기 모재는 예를 들어 겹 대 겹, 스루 두께 각 인터록(through thickness angle interlock), 대각선 등과 같이 날실 섬유에 대하여 종래의 패턴을 사용하여 직조될 수 있다. 탄소 섬유가 바람직하지만, 본 발명은 다른 형식의 섬유에도 적용될 수 있다.
본 발명을 특징짓는 다양한 신규 특징들이 본 명세서에 부속되어 일부를 구성하는 특허청구범위에 특별히 지적되어 있다. 본 발명의 보다 양호한 이해를 위해서, 그것의 사용을 통해 달성되는 작용상의 장점들과 특정 목적들이 첨부 도면들을 참조한 본 발명의 비 제한적인 바람직한 실시 예들을 통해서 서술되어 있으며, 첨부 도면들에서 대응하는 요소들은 동일한 참조부호를 사용하여 구별하고 있다.
명세서 상에서 용어 "comprising" 및 "comprises"는 "including" 및 "includes"의 의미를 가질 수 있거나 또는 미국 특허법에서 용어 "comprising" 및 "comprises"에 공통적으로 주어지는 의미를 가질 수 있다. 용어 "consisting essentially of" 또는 "consists essentially of" 가 특허청구범위에 사용되면 미국 특허법에서 이들에 대해 기술하고 있는 의미를 갖는다. 본 발명의 다른 양태들은 다음의 명세서에서 또는 그로부터(본 발명의 영역 내에서) 설명된다.
첨부 도면들은 본 발명의 보다 양호한 이해를 위해서 제공된 것으로서 본 명세서에 통합되어 일부를 구성한다. 여기에 제공된 도면들은 본 발명의 다른 실시 예들을 설명하며 명세서와 함께 본 발명의 원리를 설명하는 기능을 수행한다. 첨부 도면에서:
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 직조 모재의 사진;
도 2는 본 발명의 일 양태에 따라서 가느다랗게 갈라지고 접혀진 직조 모재의 사진;
도 3은 도 2에 도시된 직조 모재의 종이 목업을 보여주는 도면;
도 4는 본 발명의 일 양태에 따른 직조 모재(as-woven preform)의 개략도;
도 5는 본 발명의 일 양태에 따른 직조 모재의 개략도;
도 6은 본 발명의 일 양태에 따른 직조 모재의 개략도;
도 7 내지 도 15는 본 발명의 일 양태에 따른 직조 모재의 단면도들;
도 16 내지 도 18은 본 발명의 일 양태에 따른 직조 모재의 개략도들;
도 19(a)-(b)는 본 발명의 일 양태에 따른 직조 모재의 종이 목업을 보여주는 도면;
도 20(a)-(c)는 본 발명의 일 양태에 따른 직조 모재의 사진들;
도 21(a)-(d)는 본 발명의 일 양태에 따른 직조 모재의 사진들;
도 22(a)-(b)는 본 발명의 일 양태에 따른 직조 모재의 종이 목업을 보여주는 도면; 그리고
도 23은 본 발명의 일 양태에 따른 직조 모재의 개략도.
본 명세서는 다중 방향으로 일체형 보강재들을 갖는 스킨(skin)으로 구성되는 복합 요소 내로 처리될 수 있는 섬유 모재를 직조하기 위한 몇가지 기술들을 설명하고 있다. 본 명세서에서 설명되는 구조물들의 형식들은 예를 들어 날개 패널, 기체 패널 및 제어 표면과 같은 항공 구조물들에서 사용될 것이다. 하나의 예시적인 실시 예에 따른 기술들 중 하나는 보강재들이 0°,+60°및 -60°방향으로 보강을 제공하는 유각형을 형성하는 경우에 특히 적당하며, 다른 예시적인 실시 예에 따른 다른 기술은 특별히 다른방향으로 보강을 제공하는 경우에 특히 적당하며, 보강재들은 실제로는 소정 방향으로 형성될 것이다. 두번째 해법은 하기 2가지 경우에 대하여 설명될 것이다: 1) 보강재들이 육각형을 형성하는 경우(예를 들어 0/±60도 보강), 그리고 2) 보강재들이 ±45도 방향으로 존재하는 경우. 이 두번째 경우는 구조물의 단지 일부가 축외 보강, 예를 들어 아이(I)-빔의 웹을 필요로하는 경우에 아이(I)-빔이나 채널들과 같이 더욱 복잡한 요소들에 대하여 또한 적합하다.
두 해법은 3D 직조 스킨의 주된 한계들 중 하나, 즉 이들은 단지 0°와 90°방향으로 보강을 제공할 수 있다는 사실을 극복한다. 면내 전단으로 하중이 가해질 때, 이 구성은 상대적으로 약하다. 45°보강재의 추가는 일한 전단하중을 운반하기 위한 추가적인 하중 경로를 제공하고, 이에 의해서 구조물의 보강재와 강도가 증가하게 된다. 한편으로, 0/±60도 보강된 경우는 스킨의 평면에서 유사 등방성 보강을 제공한다. 기술들 모두는 직물을 통해서 직조됨에 따라서 날실 섬유 및/또는 씨실 섬유들 쌍의 위치를 바꾸는 것에 기초한다. 그러나, 첫번째 해법에서, 섬유들은 예를 들어 한 방향으로만 위치를 바꾼다.
도면들을 참조하면, 도 1 및 2는 전자의 해법을 이용하여 형성된 예시적인 모재의 사진들이다. 도 1은 모재가 직기로부터 빠짐에 따라서 그것의 직물단에 있는 모재(100)를 나타내며, 도 2는 직물의 표면층이 가느다랗게 쪼개지고 모재(100)가 그것의 최종형상으로 접혀진 후에 같은 모재를 나타낸다. 씨실 섬유들이 위치(50)를 바꾸는 위치는 도 1에서 일련의 짧은 수평선으로서 볼 수 있다.
이러한 사진들에서 직물은 예를 들어 4개의 인터로킹 층과 하나의 표면층으로 구성된다. 표면층은 보강재를 형성하고, 인터로킹층은 스킨을 형성한다. 표면층에 있는 씨실 섬유들중 일부는 예를 들어 제 2 인터로킹층에 있는 씨실들과 위치를 바꾸고, 이에 의해서 표면층을 스킨에 로킹시키게 된다. 씨실 섬유들의 간격은 설계되고 그래서 표면층이 가느다랗게 쪼개지고 접혀지는 경우에 보강재들은 규칙적인 육각형을 형성한다. 따라서, 하나의 예시적인 실시 예에 따른 본 발명은 육각형 어레이로 형성된 일체형 측벽들을 갖는 기판용 직조 모재가 될 수 있다.
여기에서의 목적은 육각형 어레이로 형성될 수 있는 일체형 측벽들을 갖는 기판으로 구성되는 한 조각의 모재를 직조하는 것이다. 측벽들은 기판에 대하여 수직하게 접혀질 수 있는 2개 층의 직물로 구성된다. 모재(100)의 반복 구간(25)의 종이 목업이 도 3에 도시되어 있다. 각각의 육각형의 6개 면들중 2개 면에서 기판과 측벽들 사이에 연속적인 섬유가 존재함을 알 수 있다.
모재(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 9개 영역들(1~9)로 분할된다. 섬유방향 1은 날실이나 씨실과 정렬될 수 있으며, 기판에 일체로 연결된 측벽들은 섬유방향 1에 대하여 항상 평행할 것이다. 모재(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 적어도 2개의 층들, 예를 들어 층 1과 층 2를 포함한다. 방향 1에서 섬유들은 단일 층 내에서 항상 완벽하게 머물지만, 방향 2에서 섬유들은 몇몇 구간들 사이에서 교차부에서 한 층으로부터 다음 층으로 주기적으로 스위치한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 방향 2의 다양한 그룹들을 한정하는 것을 돕는다. 그룹 A에서 방향 2 섬유들은 영역 1에서는 층(1) 내로 그리고 영역(2)에서는 층(2) 내로 직조된다. 마찬가지로, 그룹 B에서 방향 2 섬유들은 영역 2에서는 층(1) 내로 그리고 영역(1)에서는 층(2) 내로 직조된다. 마찬가지로, 그룹 E와 F, 그리고 I와 J에서 방향 2 섬유들에 대하여 유사한 관계가 성립된다. 비교해서, 그룹 C와 G에서 방향 2 섬유들은 층 1에서 항상 약하고, 그룹 D와 H에서 방향 2 섬유들은 층 2에서 항상 직조한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 예시적인 섬유 아키텍쳐가 도 6에 도시되어 있다. 예시적인 목적을 위해서, 방향 1은 날실방향을 나타내고 방향 2는 씨실방향을 나타낸다. 각 영역에서 다양한 섬유들의 위치들을 명확히 하기 위해서 일련의 단면이 도입된다. 각 단면의 면내 위치는 도 6에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 단면 절단부들은 쌍으로 설명되고(예를 들어 A1-A1와 A2-A2), 모든 씨실들에서 로크하는데 필요한 날실 섬유들 모두는 2개 그룹으로 분리될 수 있다.
씨실방향으로 절단된 단면의 두께 위치들이 도 7에 예로서 도시되어 있다. 원들은 관찰자의 눈에 대하여 수직하게 진행하는 씨실 섬유들(60)을 나타내고 연속적인 선들은 날실 섬유들(80)을 나타낸다. 도 7은 모재에 예를 들어 4개 층들이 존재하는 것을 보여준다. 층 1은 단일 층의 직물로 구성되는데, 이것은 이러한 특정 단면에서 다른 층과 교환되지 않으나, 다른 단면에서는 교환된다. 층 2,3 및 4는 실제로 인터로킹한다. 층 2와 4는 기판의 두께가 어떻게 축적될 수 있는지를 나타내도록 추가되며, 본 발명의 실행을 위해서 필수적인 것은 아니다.
날실방향으로 단면 절단부의 두께 위치들이 도 8에 도시되어 있다. 도 8에 있어서, 원들은 관찰자의 눈에 대하여 수직하게 진행하는 날실 섬유들(80)을 나타내고 연속적인 선들은 씨실 섬유들(60)을 나타낸다. 절단선 A-A에 대한 날실 단면이 도 9에 도시되어 있다. 층 1에 있는 날실 섬유(80)는 모든 영역들과 모든 날실 단면들을 연속해서 가로지른다. 이러한 날실 섬유들은 접혀질 때 측벽들에서 종방향 섬유들이 된다. 층 2,3 및 4에 있는 날실 섬유(80)는 모든 영역들과 모든 날실 단면들을 연속해서 가로지른다. 해당 기술분야의 숙련된 당업자에게 명백한 바와 같이 기판의 두께를 증가시키기 위해서 추가적인 층들이 추가될 수 있다.
절단선 B-B, C-C 및 D-D에 대하여 유사한 단면들이 도 10 내지 도 12에 각각 도시되어 있다. 단면선 A-A 내지 D-D 사이의 차이는 층 1과 3에서 씨실 섬유들(60)의 상대적인 위치이다. 그러나, 층 1과 3에 있는 씨실 섬유들(60)은 영역 3과 7에 있는 층들과 바뀌지는 않는다.
도 13 내지 도 15에는 씨실 단면들이 도시되어 있다. 층 2와 4에 있는 씨실 섬유(60)는 모든 씨실 단면에서 단일 층으로 남는다. 도 13의 상부에서 단면 절단선 E-E에 대한 씨실 컬럼 1을 참조하면, 영역 1에서 층 1에 있는 씨실 섬유(60)는 영역 2에서 층 3 내로 직조된다. 영역 1에서 층 3에 있는 씨실 섬유(60)는 영역 2에서 층 1 내로 직조된다. 층 1에 있는 씨실 섬유(60)는 측벽에서 보강재의 종방향에 대하여 횡단 섬유들이 된다.
앞서 언급한 바와 같이, 영역 3과 7에 있는 씨실 섬유들(60)은 층들 사이에서 직조되지 않는다. 이것은 영역 3에 대하여 도 14에 도시되어 있다. 도 15는 층 1과 3에 있는 씨실 섬유들(60)이 영역 4로부터 영역 5와 6으로 진행함에 따라서 어떻게 위치들을 바꾸는지를 보여준다. 영역 7 및 결합된 영역 8과 9에 대한 단면들은 도시되어 있지 않지만, 영역 3 및 결합된 영역 1과 2에 대한 단면들과 각각 비교할만하다.
본 발명의 예시적인 실시 예에 따르면, 측벽들을 개방시킬 수 있도록 하기 위하여 일련의 슬릿들이 모재(100)에 만들어진다. 제 1 단계는 각각의 점선을 따라서 숫자 1로 나타낸 화살표에 의해서 도 16에 도시된 위치에 층 1에서 종방향 슬릿들(날실 방향으로)을 만든다. 제 2 단계는 앞선 종방향 슬릿들 사이에 일련의 횡단 슬릿들을 만드는 것이다. 이 슬릿들은 각각의 점선을 따라서 숫자 3으로 나타낸 화살표에 의해서 도 16에 도시된 위치에 만든다.
연속적인 측벽들은 층 1의 2개의 절단부를 접어서 형성되고, 그래서 이들은 도 17에 도시된 바와 같이 기판에 대하여 수직하다. 그러나, 이러한 측벽들은 영역 1과 2, 4와 5, 5와 6, 그리고 8과 9의 교차부에서 단지 기판에 부착된다. 기판에 부착되지 않은 측벽의 구간은 도 18에 도시된 바와 같이 육각형의 남은 측벽들을 형성하도록 적당한 길이이다. 각각의 측벽은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따르면 직물의 2개 층을 포함할 것이다.
본 발명에 따르면, 모재(100)의 종이 목업은 도 19(a)에서 그것의 직조 상태로 도시되어 있다. 영역 1과 2, 4 내지 6, 그리고 8과 9는 2개 층들 사이에서 위치를 바꾸는 씨실 섬유 그룹들을 나타내고, 영역 3과 7은 단지 상부층에서 직조하는 씨실 섬유 그룹을 나타낸다. 슬릿형성 및 접힘 후의 모재(100)가 도 19(b)에 도시되어 있다. 측벽들의 육각형상은 도 19(b)에서 잘 볼 수 있는 바와 같이 쉽게 나타난다.
그러므로, 이 실시 예에 따르면, 둘 또는 그 이상의 방향으로 보강재들을 갖는 일체형 직조 모재는 직조 베이스 직물로부터 구성된다. 직물 구조물은 제 1의 직물층, 제 2의 직물층, 그리고 다수의 독립된 영역에서 제 1 직물층과 제 2 직물층 사이에서 교직된 다수의 실들을 포함할 것이다. 제 1 보강재가 모재에서 제 1 방향으로 형성되도록 제 1 직물이 가느다랗게 쪼개지고 제 2 직물에 대하여 접혀지며, 제 1 보강재의 일부가 모재에서 제 2 방향으로 제 2 직물을 형성하도록 접혀지며, 제 2 보강재는 축외 보강재가 된다. 직조모재는 제 3 직물층을 포함할 것이며, 실들 중 몇몇은 다수의 독립된 영역에서 제 2 직물층과 제 3 직물층 사이에서 교직될 것이다. 제 3 보강재가 모재에서 제 3 방향으로 형성되도록 제 3 직물이 가느다랗게 쪼개지고 제 2 직물에 대하여 접혀지며, 제 3 보강재의 일부가 모재에서 제 4 방향으로 제 4 직물을 형성하도록 접혀지며, 제 4 보강재는 축외 보강재가 된다.
모재는 소정의 선택된 패턴으로 직조됨에 주목하여야 한다. 예를 들면, 날실 섬유 패턴은 겹 대 겹, 대각선 및 각 인터록 스타일로부터 선택될 것이다. 교직된 실들은 날실 및/또는 씨실 섬유가 될 것이다. 이 실들은 소정 재료, 예를 들어, 탄소, 나일론, 레이온, 섬유유리, 목화, 세라믹, 아라미드 및 폴리에틸렌으로 제조될 수 있다.
일 실시 예에 따른 본 발명은 상기 실시 예에서 설명한 일체형 직조 모재를 포함하는 섬유 보강 복합물이다. 모재는 예를 들면 수지와 같은 매트릭스 재료로 포화될 수 있다. 복합물은 합성수지 전달 성형이나 화학 증기 여과를 거쳐서 처리될 것이다. 수지 재료는 에폭시, 폴리에스테르, 비스말레이미드(bismaleimide), 비닐-에스테르, 세라믹 및 탄소중 어느 것이 될 수 있다.
하나의 예시적인 실시 예에 따른 본 발명은 일체형 직조 모재(200)의 형성방법이다. 보강재와 스킨 사이에서 양 방향으로 위치를 바꾸는 섬유들을 제외하고는 첫번째 것과 유사하다. 이러한 해법을 사용하는 직물(200)의 사진들이 도 20(a)~(c)에 도시되어 있다. 이러한 사진들에서의 직물(200)은 육각형 어레이에서 보강재들을 갖는 패널을 보여준다. 위치를 바꾸는 섬유들에 의해서 형성된 육각형 패턴은 도 20(a)에 잘 도시된 바와 같이 쉽게 알 수 있다.
모재(200)의 표면층의 육각형 세그멘트들은 도 20(b)에 도시된 바와 같이 3개의 보강재들을 형성하도록 가느다랗게 갈라질 것이다. 이러한 보강재들은 예를 들어 도 20(c)에 도시된 바와 같이 육각형 어레이를 형성하도록 가느다랗게 갈라질 것이다. 이 사진에서는 단지 하나의 전체 육각형이 도시되어 있지만, 이러한 반복 요소는 해당 기술분야의 당업자에게 명백한 바와 같이 패널의 전체면에 걸쳐서 복사될 것이다.
이렇게 동일한 방법은, 예를 들어 도 21(a)~(d)에 도시된 바와 같이, 육각형 패턴보다는 다이아몬드 패턴으로 교환 위치들을 배열함으로써 ±45°방향으로 보강재들을 갖는 모재(300)를 형성하도록 사용될 수 있다. 도 21(c) & (d)는 같은 모재(300)의 상부와 바닥을 나타낸다. 이 경우, 한 면에서 +45°보강재는 예를 들어 반대쪽 면의 -45°보강재에 의해서 균형을 잡게 된다. 그러나, 이것은 필수적인 조건은 아니며, 단지 한 면에 보강재들을 갖는 구성이 본 발명의 범위 내에서 있다.
그러므로, 이 실시 예에 따르면, 둘 또는 그 이상의 방향으로 보강재를 갖는 일체형 직조 모재는 직물로부터 구성될 것이다. 직물은 제 1의 직물층, 제 2의 직물층, 그리고 제 1 직물층과 제 2 직물층 사이에서 교직된 다수의 실들을 포함할 것이다. 실들 중 몇몇은 제 1 직물과 제 2 직물 사이의 영역에 걸쳐서 교직되며, 제 1 축외 보강재가 모재에 형성되도록 제 1 직물이 가느다랗게 쪼개지고 제 2 직물에 대하여 접혀진다. 제 1 직물층의 교직 영역의 제 1 면에 있는 제 1 부분은 제 1 방향으로 축외 보강재 리브를 형성하도록 제 1 직물층의 교직 영역의 제 2 면에 있는 제 1 부분과 함께 접혀진다. 직조 모재는 제 3 직물층을 포함할 것이며, 제 2 직물층과 제 3 직물층 사이에서 교직된 다수의 실들을 포함할 것이다. 실들 중 몇몇은 제 2 직물과 제 3 직물 사이의 영역에 걸쳐서 교직되며, 제 2 축외 보강재가 모재에 형성되도록 제 3 직물이 가느다랗게 쪼개지고 제 2 직물에 대하여 접혀진다. 제 3 직물층의 교직 영역의 제 1 면에 있는 제 1 부분이 제 2 방향으로 축외 보강재를 형성하도록 제 3 직물층의 교직 영역의 제 2 면에 있는 제 1 부분과 함께 접혀진다.
앞의 실시 예들에서 설명한 바와 같이, 모재는 원하는 패턴으로 직조될 것이다. 예를 들면, 날실 섬유 패턴은 겹 대 겹, 대각선 및 각 인터록 스타일로부터 선택될 것이다. 교직된 실들은 날실 및/또는 씨실 섬유가 될 것이다. 이 실들은 소정 재료, 예를 들어, 탄소, 나일론, 레이온, 섬유유리, 목화, 세라믹, 아라미드 및 폴리에틸렌으로 제조될 수 있다.
일 실시 예에 따른 본 발명은 상기 실시 예에서 설명한 일체형 직조 모재를 포함하는 섬유 보강 복합물이다. 모재는 복합물을 형성하기 위해서 예를 들면 수지와 같은 매트릭스 재료로 포화될 수 있다. 복합물은 합성수지 전달 성형이나 화학 증기 여과를 거쳐서 처리될 것이다. 수지 재료는 에폭시, 폴리에스테르, 비스말레이미드(bismaleimide), 비닐-에스테르, 세라믹 및 탄소중 어느 것이 될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법은 일체형 플랜지아 웹, 예를 들어 아이(I)-빔이나 채널들을 갖는 3D 빔들의 웹 내로 통합될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 교환 위치들은 플랜지들 사이에 보강재들을 위치하게 되는 삼각형을 형성하도록 배열된다. 비록 보강재들은 플랜지들에 대해서 실제로는 어느 각도를 이루도록 배향될 수 있지만, 그들을 ±45°각도로 배향하는 것은 빔의 전단강도와 강성을 최대화하는데 기여하게 된다. 이러한 기술을 사용하여 가능한 다른 유용한 배향은 보강재들이 플랜지에 대하여 수직한 경우이고, 이는 스루 두께 압축에서 빔을 지지하는 인터코스탈(intercostals)을 형성한다. 아이(I)빔과 채널에 대한 통상적인 구성의 종이 목업이 각각 도 22(a)와 22(b)에 도시되어 있다.
하나의 예시적인 실시 예에 따른 본 발명은 도 23에 도시된 바와 같이 일체형 직조 모재(500)의 형성방법이다. 이 실시 예에 있어서, 영역 1에서 표면에서 직조하는 날실 및 씨실 섬유들은 예를 들어 영역 1과 2 사이의 경계에서 스킨 내로 직조되는 보완적인 날실과 씨실 섬유들과 위치를 바꿀 수 있다. 이러한 같은 섬유들은 영역 2와 3의 교차부에서 다시 위치를 바꿀 수 있다. 이 실시 예에 따라서 보강재들을 형성하기 위해 접혀지는 재료를 만들어 내기 위해서, 직물(500)의 상부 시이트는 날실 방향으로 가느다랗게 갈라질 수 있다.
비록 본 발명의 바람직한 실시 예들 및 그 변형 예들이 여기에서 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예와 변형 예로 제한되지 않으며 첨부된 특허청구의 범위에 의해서 한정되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 숙련된 당업자에 의해서 다른 변형 및 변화가 실행될 수 있음을 명백하게 이해하게 될 것이다.

Claims (68)

  1. 직조 기본 직물로부터 구성된 보강재들을 둘 또는 그 이상의 방향으로 구비한 일체형 직조 모재로서,
    제 1 직물;
    제 2 직물; 및
    상기 제 1 직물과 상기 제 2 직물 사이에 교직된 다수의 실들 - 상기 다수의 실들은 상기 제 1 직물과 상기 제 2 직물 사이의 영역에 걸쳐서 교직되고, 제 1 축외 보강재가 상기 모재에 형성되도록 상기 제 1 직물이 상기 제 2 직물에 대하여 접혀짐 -;을 포함하는 일체형 직조 모재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 직물은 하나 또는 그 이상의 영역에서 상기 제 2 직물의 상부면으로부터 가느다랗게 갈라지는 일체형 직조 모재.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 직물의 교직 영역의 제 1 면에 있는 제 1 부분은 제 1 방향으로 축외 보강재 리브를 형성하기 위해서 상기 제 1 직물의 상기 교직 영역의 제 2 면에 있는 제 1 부분과 함께 접혀지는 일체형 직조 모재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 3 직물; 및
    상기 제 2 직물과 상기 제 3 직물 사이에 교직된 다수의 실들 - 상기 다수의 실들은 상기 제 2 직물과 상기 제 3 직물 사이의 영역에 걸쳐서 교직되고, 제 2 축외 보강재가 상기 모재에 형성되도록 상기 제 3 직물이 상기 제 2 직물에 대하여 접혀짐 -;을 더 포함하는 일체형 직조 모재.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 3 직물은 하나 또는 그 이상의 영역에서 상기 제 2 직물의 바닥면으로부터 가느다랗게 갈라지는 일체형 직조 모재.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 3 직물의 교직 영역의 제 1 면에 있는 제 1 부분은 제 2 방향으로 축외 보강재를 형성하기 위해서 상기 제 3 직물의 교직 영역의 제 2 면에 있는 제 1 부분과 함께 접혀지는 일체형 직조 모재.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 기본 직물은 날실과 씨실 또는 날실 섬유나 씨실 섬유로부터 직조되는 일체형 직조 모재.
  8. 제 7 항에 있어서, 날실 섬유 패턴은 겹 대 겹, 대각선 및 각 인터록(angle interlock)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 일체형 직조 모재.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 교직된 실들은 날실인 일체형 직조 모재.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 교직된 실들은 씨실인 일체형 직조 모재.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 날실과 씨실 또는 날실 섬유와 씨실 섬유는 탄소, 나일론, 레이온, 섬유유리, 목화, 세라믹, 아라미드 및 폴리에틸렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 일체형 직조 모재.
  12. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 축외 보강재들은 ±60도 또는 ±45도 배향으로 형성되는 일체형 직조 모재.
  13. 직조 기본 직물로부터 구성된 보강재들을 둘 또는 그 이상의 방향으로 구비한 일체형 직조 모재를 포함하는 섬유 보강 복합물로서,
    제 1 직물;
    제 2 직물; 및
    상기 제 1 직물과 상기 제 2 직물 사이에 교직된 다수의 실들 - 상기 다수의 실들은 상기 제 1 직물과 상기 제 2 직물 사이의 영역에 걸쳐서 교직되고, 제 1 축외 보강재가 상기 모재에 형성되도록 상기 제 1 직물이 상기 제 2 직물에 대하여 접혀짐 -;을 포함하는 섬유 보강 복합물.
  14. 제 13 항에 있어서, 매트릭스 재료를 더 포함하는 섬유 보강 복합물.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 매트릭스 재료는 수지이고, 상기 복합물은 합성수지 전달 성형 및 화학 증기 여과로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 공정으로부터 형성되는 섬유 보강 복합물.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 매트릭스 재료는 에폭시, 폴리에스테르, 비스말레이미드(bismaleimide), 비닐-에스테르, 세라믹 및 탄소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 섬유 보강 복합물.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 축외 보강재는 ±60도 또는 ±45도 배향으로 형성되는 섬유 보강 복합물.
  18. 직조 기본 직물로부터 구성된 보강재들을 둘 또는 그 이상의 방향으로 구비한 일체형 직조 모재로서,
    제 1 직물;
    제 2 직물; 및
    다수의 독립된 영역에서 상기 제 1 직물과 상기 제 2 직물 사이에 교직된 다수의 실들을 포함하며,
    제 1 보강재가 상기 모재에서 제 1 방향으로 형성되도록 상기 제 1 직물이 상기 제 2 직물에 대하여 접혀지고, 상기 제 1 보강재의 부분은 상기 모재에 제 2 방향으로 제 2 보강재를 형성하도록 접혀지고, 상기 제 2 보강재는 축외 보강재인 일체형 직조 모재.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 제 1 직물은 하나 또는 그 이상의 영역에서 상기 제 2 직조 직물의 상부면으로부터 가느다랗게 갈라지는 일체형 직조 모재.
  20. 제 18 항에 있어서,
    제 3 직물; 및
    다수의 독립된 영역에서 상기 제 2 직물과 상기 제 3 직물 사이에 교직된 다수의 실들을 포함하며,
    제 3 보강재가 상기 모재에서 제 3 방향으로 형성되도록 상기 제 3 직물은 상기 제 2 직물에 대하여 접혀지고, 상기 제 3 보강재의 일부는 상기 모재에서 제 4 방향으로 제 4 보강재를 형성하도록 접혀지며, 상기 제 4 보강재는 축외 보강재인 일체형 직조 모재.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 제 3 직물은 하나 또는 그 이상의 영역에서 상기 제 2 직물의 바닥면으로부터 가느다랗게 갈라지는 일체형 직조 모재.
  22. 제 18 항에 있어서, 상기 기본 직물은 날실과 씨실 또는 날실과 씨실 섬유로부터 직조되는 일체형 직조 모재.
  23. 제 22 항에 있어서, 날실 섬유 패턴은 겹 대 겹, 대각선 및 각 인터록(angle interlock)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 일체형 직조 모재.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 교직된 실들은 날실인 일체형 직조 모재.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 교직된 실들은 씨실인 일체형 직조 모재.
  26. 제 22 항에 있어서, 상기 날실 및 씨실이나 날실 섬유 및 씨실 섬유는 탄소, 나일론, 레이온, 섬유유리, 목화, 세라믹, 아라미드 및 폴리에틸렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 일체형 직조 모재.
  27. 제 20 항에 있어서, 상기 제 2 보강재 및 상기 제 4 보강재는 ±60도 또는 ±45도 배향으로 형성되는 일체형 직조 모재.
  28. 직조 기본 직물로부터 구성된 보강재들을 둘 또는 그 이상의 방향으로 구비한 일체형 직조 모재를 포함하는 섬유 보강 복합물로서,
    제 1 직물;
    제 2 직물; 및
    다수의 독립된 영역에서 상기 제 1 직물과 상기 제 2 직물 사이에 교직된 다수의 실들을 포함하며,
    제 1 보강재가 상기 모재에서 제 1 방향으로 형성되도록 상기 제 1 직물이 상기 제 2 직물에 대하여 접혀지고, 상기 제 1 보강재의 부분은 상기 모재에서 제 2 방향으로 제 2 보강재를 형성하도록 접혀지고, 상기 제 2 보강재는 축외 보강재인 섬유 보강 복합물.
  29. 제 28 항에 있어서, 매트릭스 재료를 더 포함하는 섬유 보강 복합물.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 매트릭스 재료는 수지이고, 상기 복합물은 합성수지 전달 성형 및 화학 증기 여과로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 공정으로부터 형성되는 섬유 보강 복합물.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 매트릭스 재료는 에폭시, 폴리에스테르, 비스말레이미드(bismaleimide), 비닐-에스테르, 세라믹 및 탄소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 섬유 보강 복합물.
  32. 제 28 항에 있어서, 상기 제 1 축외 보강재는 ±60도 또는 ±45도 배향으로 형성되는 섬유 보강 복합물.
  33. 일체형 직조 모재의 형성방법으로서,
    둘 또는 그 이상의 직물들을 제공하는 단계;
    제 1 직물로부터 나오는 다수의 실들을 제 2 직물로부터 나오는 다수의 실들과 교직하는 단계 - 상기 제 1 직물은 상기 제 2 직물에 대하여 접혀질 수 있음 -;
    상기 제 1 직물의 일부를 상기 제 2 직물의 상부면으로부터 가느다랗게 갈라지게 하는 단계; 그리고
    상기 모재에 제 1 축외 보강재를 형성하도록 상기 제 1 직물의 일부를 상기 제 2 직물에 대하여 접는 단계;를 포함하는 일체형 직조 모재의 형성방법.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 제 1 직물의 교직 영역의 제 1 면 상에 있는 제 1 부분은 제 1 방향으로 축외 보강재를 형성하기 위해서 상기 제 1 직물의 교직 영역의 제 2 면 상에 있는 제 1 부분과 함께 접혀지게 되는 일체형 직조 모재의 형성방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    제 3 직물로부터 나오는 다수의 실들을 제 2 직물로부터 나오는 다수의 실들과 교직하는 단계 - 상기 제 3 직물은 상기 제 2 직물에 대하여 접혀질 수 있음 -;
    상기 제 3 직물의 일부를 상기 제 2 직물의 바닥면으로부터 가느다랗게 갈라지게 하는 단계; 그리고
    상기 모재에 제 2 방향으로 제 2 축외 보강재를 형성하도록 상기 제 2 직물에 대하여 상기 제 3 직물의 일부를 접는 단계;를 포함하는 일체형 직조 모재의 형성방법.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 제 3 직물의 교직 영역의 제 1 면 상에 있는 제 1 부분은 제 2 방향으로 축외 보강재를 형성하기 위해서 상기 제 3 직물의 교직 영역의 제 2 면 상에 있는 제 1 부분과 함께 접혀지게 되는 일체형 직조 모재의 형성방법.
  37. 제 33 항에 있어서, 상기 기본 직물은 날실과 씨실 또는 날실 섬유와 씨실 섬유로부터 직조되는 일체형 직조 모재의 형성방법.
  38. 제 37 항에 있어서, 날실 섬유 패턴은 겹 대 겹, 대각선 및 각 인터록(angle interlock)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 일체형 직조 모재의 형성방법.
  39. 제 37 항에 있어서, 상기 교직된 실들은 날실인 일체형 직조 모재의 형성방법.
  40. 제 37 항에 있어서, 상기 교직된 실들은 씨실인 일체형 직조 모재의 형성방법.
  41. 제 37 항에 있어서, 상기 날실과 씨실 또는 날실 섬유와 씨실 섬유는 탄소, 나일론, 레이온, 섬유유리, 목화, 세라믹, 아라미드 및 폴리에틸렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 일체형 직조 모재의 형성방법.
  42. 제 35 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 축외 보강재는 ±60도 또는 ±45도 배향으로 형성되는 일체형 직조 모재의 형성방법.
  43. 섬유 보강 복합물의 형성방법으로서,
    둘 또는 그 이상의 직물을 제공함으로써 일체형 직조 모재를 형성하는 단계;
    제 1 직물로부터 나오는 다수의 실들을 제 2 직물로부터 나오는 다수의 실들과 교직하는 단계;
    상기 제 1 직물의 일부를 상기 제 2 직물의 상부면으로부터 가느다랗게 갈라지게 하는 단계; 그리고
    상기 모재에 제 1 축외 보강재를 형성하도록 상기 제 1 직물의 상기 일부를 상기 제 2 직물에 대하여 접는 단계;를 포함하는 섬유 보강 복합물의 형성방법.
  44. 제 43 항에 있어서, 매트릭스 재료에 상기 모재를 포화시키는 단계를 더 포함하는 섬유 보강 복합물의 형성방법.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 매트릭스 재료는 수지이고, 상기 복합물은 합성수지 전달 성형 및 화학 증기 여과로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 공정으로부터 형성되는 섬유 보강 복합물의 형성방법.
  46. 제 44 항에 있어서, 상기 매트릭스 재료는 에폭시, 폴리에스테르, 비스말레이미드(bismaleimide), 비닐-에스테르, 세라믹 및 탄소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 섬유 보강 복합물의 형성방법.
  47. 제 43 항에 있어서, 상기 제 1 축외 보강재는 ±60도 또는 ±45도 배향으로 형성되는 섬유 보강 복합물의 형성방법.
  48. 일체형 직조 모재의 형성방법으로서,
    둘 또는 그 이상의 직물을 제공하는 단계;
    다수의 독립된 영역에서 제 1 직물로부터 나오는 다수의 실들을 제 2 직물로부터 나오는 다수의 실들과 교직하는 단계 - 상기 제 1 직물은 상기 제 2 직물에 대하여 접혀질 수 있음 -;
    상기 제 1 직물의 일부를 상기 제 2 직물의 상부면으로부터 가느다랗게 갈라지게 하는 단계; 그리고
    상기 모재에 제 1 방향으로 제 1 보강재가 형성되고 상기 제 1 보강재의 일부가 상기 모재에서 제 2 방향으로 제 2 보강재를 형성하도록 접혀지고 상기 제 2 보강재는 축외 보강재가 되도록 상기 제 2 직물에 대하여 상기 제 1 직물의 일부를 접는 단계;를 포함하는 일체형 직조 모재의 형성방법.
  49. 제 48 항에 있어서,
    다수의 독립된 영역에서 제 3 직물로부터 나오는 다수의 실들을 제 2 직물로부터 나오는 다수의 실들과 교직하는 단계 - 상기 제 3 직물은 상기 제 2 직물에 대하여 접혀질 수 있음 -;
    상기 제 3 직물의 일부를 상기 제 2 직물의 상부면으로부터 가느다랗게 갈라지게 하는 단계; 그리고
    상기 모재에 제 3 방향으로 제 3 보강재가 형성되고 제 3 보강재의 일부가 상기 모재에서 제 4 방향으로 제 4 보강재를 형성하도록 접혀지고 상기 제 4 보강재는 축외 보강재가 되도록 상기 제 2 직물에 대하여 상기 제 1 직물의 일부를 접는 단계;를 포함하는 일체형 직조 모재의 형성방법.
  50. 제 48 항에 있어서, 상기 둘 또는 그 이상의 직물들은 날실과 씨실 또는 날실 섬유와 씨실 섬유로부터 직조되는 일체형 직조 모재의 형성방법.
  51. 제 50 항에 있어서, 날실 섬유 패턴은 겹 대 겹, 대각선 및 각 인터록(angle interlock)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 일체형 직조 모재의 형성방법.
  52. 제 50 항에 있어서, 상기 교직된 실들은 날실인 일체형 직조 모재의 형성방법.
  53. 제 50 항에 있어서, 상기 교직된 실들은 씨실인 일체형 직조 모재의 형성방법.
  54. 제 50 항에 있어서, 상기 날실과 씨실 또는 날실 섬유와 씨실 섬유는 탄소, 나일론, 레이온, 섬유유리, 목화, 세라믹, 아라미드 및 폴리에틸렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 일체형 직조 모재의 형성방법.
  55. 제 49 항에 있어서, 상기 제 2 및 제 4 축외 보강재는 ±60도 또는 ±45도 배향으로 형성되는 일체형 직조 모재의 형성방법.
  56. 섬유 보강 복합물의 형성방법으로서,
    둘 또는 그 이상의 직물을 제공함으로써 일체형 직조 모재를 형성하는 단계;
    다수의 독립된 영역에서 제 1 직물로부터 나오는 다수의 실들을 제 2 직물로부터 나오는 다수의 실들과 교직하는 단계 - 상기 제 1 직물은 상기 제 2 직물에 대하여 접혀질 수 있음 -;
    상기 제 1 직물의 일부를 상기 제 2 직물의 상부면으로부터 가느다랗게 갈라지게 하는 단계; 그리고
    상기 모재에 제 1 방향으로 제 1 보강재가 형성되고 상기 제 1 보강재의 일부가 상기 모재에서 제 2 방향으로 제 2 보강재를 형성하도록 접혀지고 상기 제 2 보강재는 축외 보강재가 되도록 상기 제 2 직물에 대하여 상기 제 1 직물의 일부를 접는 단계;를 포함하는 섬유 보강 복합물의 형성방법.
  57. 제 56 항에 있어서, 매트릭스 재료에 상기 모재를 포화시키는 단계를 더 포함하는 섬유 보강 복합물의 형성방법.
  58. 제 57 항에 있어서, 상기 매트릭스 재료는 수지이고, 상기 복합물은 합성수지 전달 성형 및 화학 증기 여과로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 공정으로부터 형성되는 섬유 보강 복합물의 형성방법.
  59. 제 57 항에 있어서, 상기 매트릭스 재료는 에폭시, 폴리에스테르, 비스말레이미드(bismaleimide), 비닐-에스테르, 세라믹 및 탄소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 섬유 보강 복합물의 형성방법.
  60. 제 56 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 축외 보강재는 ±60도 또는 ±45도 배향으로 형성되는 섬유 보강 복합물의 형성방법.
  61. 제 1 항에 있어서, 상기 직조 모재는 아이(I)-빔인 일체형 직조 모재.
  62. 제 13 항에 있어서, 상기 섬유 보강 복합물은 아이(I)-빔인 섬유 보강 복합물.
  63. 제 33 항에 있어서, 상기 직조 모재는 아이(I)-빔인 일체형 직조 모재의 형성방법.
  64. 제 43 항에 있어서, 상기 섬유 보강 복합물은 아이(I)-빔인 섬유 보강 복합물의 형성방법.
  65. 제 18 항에 있어서, 상기 직조 모재는 아이(I)-빔인 일체형 직조 모재.
  66. 제 28 항에 있어서, 상기 섬유 보강 복합물은 아이(I)-빔인 섬유 보강 복합물.
  67. 제 48 항에 있어서, 상기 섬유 보강 복합물은 아이(I)-빔인 일체형 직조 모재의 형성방법.
  68. 제 56 항에 있어서, 상기 섬유 보강 복합물은 아이(I)-빔인 섬유 보강 복합물의 형성방법.
KR1020117017805A 2008-12-30 2009-12-22 일체형 축외 보강재들을 갖는 직조 모재 KR101729087B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/346,576 US8846553B2 (en) 2008-12-30 2008-12-30 Woven preform with integral off axis stiffeners
US12/346,576 2008-12-30
PCT/US2009/069235 WO2010078157A2 (en) 2008-12-30 2009-12-22 Woven preform with integral off axis stiffeners

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110122109A true KR20110122109A (ko) 2011-11-09
KR101729087B1 KR101729087B1 (ko) 2017-04-21

Family

ID=42211764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117017805A KR101729087B1 (ko) 2008-12-30 2009-12-22 일체형 축외 보강재들을 갖는 직조 모재

Country Status (15)

Country Link
US (1) US8846553B2 (ko)
EP (1) EP2382082B1 (ko)
JP (1) JP5618447B2 (ko)
KR (1) KR101729087B1 (ko)
CN (1) CN102369100B (ko)
AU (1) AU2009333022B2 (ko)
BR (1) BRPI0923609B1 (ko)
CA (1) CA2750174C (ko)
DK (1) DK2382082T3 (ko)
ES (1) ES2884808T3 (ko)
MX (1) MX2011006988A (ko)
RU (1) RU2534505C2 (ko)
TW (1) TWI604945B (ko)
WO (1) WO2010078157A2 (ko)
ZA (1) ZA201104786B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101406869B1 (ko) * 2009-05-13 2014-06-16 주식회사 데크 니들펀칭 공법을 이용한 탄소프리폼 제조 방법
KR20150099604A (ko) * 2012-12-26 2015-08-31 알바니 엔지니어드 콤포짓스, 인크. 겹치기 이음 예비성형체로의 3차원 제직물 코너 맞춤

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7943535B2 (en) * 2005-11-17 2011-05-17 Albany Engineered Composites, Inc. Hybrid three-dimensional woven/laminated struts for composite structural applications
US7960298B2 (en) * 2007-12-07 2011-06-14 Albany Engineered Composites, Inc. Method for weaving closed structures with intersecting walls
US7964520B2 (en) * 2007-12-21 2011-06-21 Albany Engineered Composites, Inc. Method for weaving substrates with integral sidewalls
US8079387B2 (en) * 2008-10-29 2011-12-20 Albany Engineered Composites, Inc. Pi-shaped preform
US8127802B2 (en) * 2008-10-29 2012-03-06 Albany Engineered Composites, Inc. Pi-preform with variable width clevis
NL1038310C2 (nl) * 2010-10-15 2012-04-17 Hugo Vries Werkwijze voor het vormen van een bodembedekkende laag en zo gevormde bodembedekkende laag.
US8642151B2 (en) * 2011-01-21 2014-02-04 Albany Engineered Composites, Inc. Preform and method for reinforcing woven fiber nodes
CA2854368A1 (en) * 2011-11-03 2013-05-10 Groupe Ctt Inc. Method of manufacturing weaved preform with oriented weft yarns
US9657583B2 (en) 2012-01-09 2017-05-23 Snecma Composite material reinforcing part of pi-shaped section, in particular a platform for a turbine engine fan, and its method of fabrication
US9604389B2 (en) * 2012-02-17 2017-03-28 Albany Engineered Composites, Inc. Pi-shaped preform with bias fibers
CN102615868A (zh) * 2012-03-29 2012-08-01 哈尔滨工业大学 索网蒙皮承力材料
FR3009315B1 (fr) * 2013-07-30 2015-12-18 Aircelle Sa Procede de fabrication d'une preforme tissee pour une poutre en materiaux composites disposant de renforts interieurs transversaux
BR112016003987B1 (pt) * 2013-09-04 2021-10-05 Biteam Ab Artigo de tecido tridimensional, método para produção de um artigo de tecido tridimensional e aparelho para produzir um artigo de tecido tridimensional
US10081154B2 (en) 2015-05-06 2018-09-25 Li-Ju TSAI Integrated open box-like woven fabric
CN104947275B (zh) * 2015-05-29 2017-01-18 中材科技股份有限公司 一种带有加强筋的层连结构板状织物及其制造方法
CA3009634C (en) * 2016-01-04 2020-10-06 Albany Engineered Composites, Inc. Preform with integrated gap fillers
US10329047B2 (en) * 2016-06-29 2019-06-25 Hallmark Cards, Inc. Collapsible virtual reality viewer assembly
FR3082854B1 (fr) 2018-06-25 2020-09-11 Safran Ceram Structure fibreuse et piece en materiau composite incorporant une telle structure
WO2019097147A1 (fr) 2017-11-14 2019-05-23 Safran Ceramics Structure fibreuse et piece en materiau composite incorporant une telle structure
CN113119498B (zh) * 2021-04-27 2022-10-21 中材科技风电叶片股份有限公司 风电叶片的制造方法、缝合块的制造方法及缝合块

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3234972A (en) * 1959-12-24 1966-02-15 Raymond Dev Ind Inc Multi-ply fabric
US4331495A (en) * 1978-01-19 1982-05-25 Rockwell International Corporation Method of fabricating a reinforced composite structure
US4256790A (en) * 1978-01-19 1981-03-17 Rockwell International Corporation Reinforced composite structure and method of fabrication thereof
JPS55174057U (ko) * 1979-05-31 1980-12-13
FR2497839A1 (fr) * 1981-01-12 1982-07-16 Brochier Fils J Tissu tridimensionnel pour le renforcement de materiaux stratifies et elements en forme obtenus a partir d'un tel tissu
JPH01250430A (ja) * 1987-03-31 1989-10-05 Asahi Chem Ind Co Ltd 多層構造織物及び該織物からなる複合材
DE3812909A1 (de) * 1987-09-26 1989-04-13 Vorwerk Co Interholding Aus mehrlagengewebe bestehender vor-formling
US5085252A (en) * 1990-08-29 1992-02-04 North Carolina State University Method of forming variable cross-sectional shaped three-dimensional fabrics
GB9117863D0 (en) * 1991-08-19 1991-10-09 Cambridge Consultants Fibre preforms for structural composite components
FR2687173B1 (fr) * 1992-02-11 1995-09-08 Aerospatiale Procede pour la realisation d'une armature de fibres pour piece de matiere composite, et piece composite comportant une telle armature.
JP2883288B2 (ja) * 1994-04-28 1999-04-19 帝人株式会社 クッション構造体および寝具用クッション材
JP3070428B2 (ja) * 1995-02-08 2000-07-31 株式会社豊田自動織機製作所 三次元繊維組織の製造装置
US6010652A (en) * 1995-03-23 2000-01-04 Unitika Glass Fiber Co., Ltd. Three-dimensional woven fabric structural material and method of producing same
JP2961355B2 (ja) * 1995-03-23 1999-10-12 ユニチカグラスファイバー株式会社 立体織物構造材及びその製造方法
US5804277A (en) * 1995-11-30 1998-09-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Three-dimensional fiber weave with cubic symmetry and no zero valued shear moduli
US6418973B1 (en) * 1996-10-24 2002-07-16 Boeing North American, Inc. Integrally woven ceramic composites
FR2759096B1 (fr) * 1997-02-04 1999-02-26 Snecma Texture multicouche liee pour materiaux composites structuraux
US6019138A (en) * 1997-03-21 2000-02-01 Northrop Grumman Corporation Automated three-dimensional method for making integrally stiffened skin panels
US6103337A (en) * 1998-07-09 2000-08-15 Albany International Techniweave, Inc. Fiber-reinforced composite materials structures and methods of making same
JP2000355849A (ja) * 1999-06-10 2000-12-26 Murata Mach Ltd 立体構造材の作製方法およびその基布
GB9918011D0 (en) * 1999-07-31 1999-09-29 Leuven K U Res & Dev 3-D sandwich preforms and method to provide the same
US6520706B1 (en) 2000-08-25 2003-02-18 Lockheed Martin Corporation Composite material support structures with sinusoidal webs and method of fabricating same
US6374570B1 (en) * 2000-08-25 2002-04-23 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for joining dissimilar materials to form a structural support member
US20020090874A1 (en) * 2000-09-08 2002-07-11 Mckague Elbert L. Unitized fastenerless composite structure
US6589472B1 (en) * 2000-09-15 2003-07-08 Lockheed Martin Corporation Method of molding using a thermoplastic conformal mandrel
US6439096B1 (en) * 2000-11-28 2002-08-27 3Tex, Inc. Automated 3-D braiding machine and method
US6283168B1 (en) * 2000-11-28 2001-09-04 3Tex, Inc. Shaped three-dimensional engineered fiber preforms with insertion holes and rigid composite structures incorporating same, and method therefor
US6890612B2 (en) * 2000-12-27 2005-05-10 Albany International Techniweave, Inc. Article and method of making
US6733862B2 (en) * 2000-12-27 2004-05-11 Albany International Techniweave, Inc. Reinforced article and method of making
US6849150B1 (en) 2001-01-16 2005-02-01 Lockheed Martin Corporation System and method of forming structural assemblies with 3-D woven joint pre-forms
US6712099B2 (en) * 2001-06-15 2004-03-30 Lockheed Martin Corporation Three-dimensional weave architecture
US6835261B2 (en) * 2001-07-02 2004-12-28 Lockheed Martin Corporation Adhesive-infused 3-D woven textile preforms for structural joints
US6446675B1 (en) * 2001-07-05 2002-09-10 Albany International Techniweave, Inc. Minimum distortion 3D woven preforms
US6863767B2 (en) * 2001-08-23 2005-03-08 Lockheed Martin Corporation Paste-bond clevis joint
US6676882B2 (en) * 2001-08-28 2004-01-13 Lockheed Martin Corporation Methods of hot-melt resin impregnation of 3-D, woven, textile preforms
US20030041948A1 (en) * 2001-08-31 2003-03-06 Bersuch Larry R. Co-cured joint with Z-pins
WO2003023104A1 (en) * 2001-09-12 2003-03-20 Lockheed Martin Corporation Woven preform for structural joints
US6821368B2 (en) * 2001-10-09 2004-11-23 Lockheed Martin Corporation Co-bonded joint with Z-pins
US20030116267A1 (en) * 2001-12-21 2003-06-26 Sheahen Patrick D. Low-cost method of assembling structures with 3-D woven connectors
FR2840626B1 (fr) * 2002-06-06 2004-09-03 Eads Launch Vehicles Procede de lacage selectif de fils sur des preformes textiles multidimensionnelles et dispositif pour sa mise en oeuvre
US20040023581A1 (en) * 2002-08-05 2004-02-05 Bersuch Larry R. Z-pin closeout joint and method of assembly
US7244487B2 (en) * 2003-04-24 2007-07-17 Lockheed Martin Corporation Apparatus, system, and method of joining structural components with a tapered tension bond joint
US7014805B1 (en) * 2004-02-17 2006-03-21 Northrop Grumman Corporation Process for making a curved PI shaped preform made from woven composite materials
US7077167B2 (en) * 2004-06-14 2006-07-18 Massachusetts Institute Of Technology Bias weaving machine
US7713893B2 (en) 2004-12-08 2010-05-11 Albany Engineered Composites, Inc. Three-dimensional woven integrally stiffened panel
US7655581B2 (en) * 2005-11-17 2010-02-02 Albany Engineered Composites, Inc. Hybrid three-dimensional woven/laminated struts for composite structural applications
US7625510B2 (en) * 2005-11-29 2009-12-01 Lockheed Martin Corporation System, method, and apparatus for production-worthy, low cost composite tool fabrication
US7964520B2 (en) * 2007-12-21 2011-06-21 Albany Engineered Composites, Inc. Method for weaving substrates with integral sidewalls

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101406869B1 (ko) * 2009-05-13 2014-06-16 주식회사 데크 니들펀칭 공법을 이용한 탄소프리폼 제조 방법
KR20150099604A (ko) * 2012-12-26 2015-08-31 알바니 엔지니어드 콤포짓스, 인크. 겹치기 이음 예비성형체로의 3차원 제직물 코너 맞춤
KR101880709B1 (ko) * 2012-12-26 2018-07-20 알바니 엔지니어드 콤포짓스, 인크. 겹치기 이음 예비성형체로의 3차원 제직물 코너 맞춤

Also Published As

Publication number Publication date
MX2011006988A (es) 2012-09-28
TWI604945B (zh) 2017-11-11
RU2534505C2 (ru) 2014-11-27
CN102369100B (zh) 2014-06-25
US8846553B2 (en) 2014-09-30
ZA201104786B (en) 2012-10-31
RU2011126502A (ru) 2013-02-10
BRPI0923609A2 (pt) 2016-01-12
JP2012514140A (ja) 2012-06-21
AU2009333022B2 (en) 2016-07-14
KR101729087B1 (ko) 2017-04-21
WO2010078157A3 (en) 2011-09-15
ES2884808T3 (es) 2021-12-13
EP2382082A2 (en) 2011-11-02
AU2009333022A1 (en) 2011-07-21
WO2010078157A2 (en) 2010-07-08
US20100167007A1 (en) 2010-07-01
CA2750174A1 (en) 2010-07-08
TW201032991A (en) 2010-09-16
CA2750174C (en) 2017-11-21
DK2382082T3 (da) 2021-07-26
JP5618447B2 (ja) 2014-11-05
CN102369100A (zh) 2012-03-07
EP2382082B1 (en) 2021-06-16
BRPI0923609B1 (pt) 2019-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110122109A (ko) 일체형 축외 보강재들을 갖는 직조 모재
AU2009311495B2 (en) Pi-shaped preform with non-linear legs and method to manufacture it
EP2367674B1 (en) Pi-preform with variable width clevis and related method of forming
US9604389B2 (en) Pi-shaped preform with bias fibers
EP2242880B1 (en) Method for weaving substrates with integral sidewalls
AU2006312199B2 (en) Corner fitting and method of forming a corner fitting using fiber transfer
AU2009333185B2 (en) Quasi-isotropic three-dimensional preform and method of making thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant