KR20120014592A - 통합형 다층 직물의 형성 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소정의 통합 패턴을 갖는 다층 직물을 제조하는 방법 및 그 실시 장치에 관한 것이다. 일 실시형태에서, 이 방법은, 제 1 방향을 따라 다층 구조로 배치되며, 제 1 방향에 수직인 제 2 방향을 따라 서로에 대해 각각 동작 가능하게 움직일 수 있도록 구성되는 복수의 권취용 얀 캐리어를 제공하는 스텝, 통합 패턴에 따라 제 2 방향을 따라 적어도 하나의 권취용 얀 캐리어를 움직임으로써, 권취용 얀의 복수의 교차점을 형성하는 스텝, 제 1 방향을 따른 소정의 위치에서 복수의 권취용 얀층을 통해 바인더 얀을 반송하고, 바인더 얀을 정위치에 고정하는 스텝, 다층 직물의 펠을 향해 바인더 얀을 가압하는 스텝; 및 형성된 다층 직물을 권취하는 스텝을 포함한다.

Description

통합형 다층 직물의 형성 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS OF FORMING INTEGRATED MULTILAYER FABRICS}

본 발명은 일반적으로 다층 직물에 관한 것이며, 특히 층 통과(through-the-layers) 바인더 얀의 세트에 의해 함께 소정의 각도로 결속된 복수의 층에 배치된 권취용 얀으로 형성되는 소정의 통합 패턴을 갖는 통합형 다층 직물에 관한 것이다.

통합형 다층 직물은, 특히 첨단 복합 소재, 송전 및 컨베이어 벨트, 종이 성형기에서의 직물 등에 폭 넓게 응용된다.

첨단 복합 소재는 매트릭스에 고성능 섬유를 포함한다. 섬유 및 매트릭스 재료와 제조 파라미터에 의존하여, 첨단 복합 소재는, 특히 무게대비 강도비 및 무게대비 모듈러스(modulus)비, 피로 강도, 손상 허용치, 맞춤형 열팽창 계수, 화학 저항성, 내후성(weatherability), 온도 저항성이 우수하다.

섬유는 섬유 보강 복합 소재에서 기본적인 부하 지지(load-bearing) 성분이다. 섬유는 종종 다양한 형태로 사전 구성되어 복합 소재 부품의 제작을 용이하게 한다. 첨단 복합 소재는 매트릭스 형성 재료에 의해 유지된 단층 직물 또는 평행한 연속 섬유인 직물 및 시트, 또는 프리프레그(prepreg) 테이프로 종종 이루어진다. 이들은 래미네이트 레이업 및 테이프 또는 필라멘트 권취에 의해 부품을 제작하는데 이용된다. 종래의 적층형 복합 소재는, 종종 섬유보다 훨씬 약한 매트릭스 재료에 의해서만 강한 섬유의 층이 연결되기 때문에 박리에 취약하다. 삼차원 복합 소재의 두께 통과 방향의 섬유 보강재의 도입은 박리 불량을 효과적으로 제어할 수 있고 복합 소재의 손상 허용치를 높일 수 있다. 또한, 성능 향상 이외에, 통합형 섬유 구조체로 보강된 복합 소재는 자동 및 정형(net shape) 처리의 가능성 및 낮은 제조 비용 등의 다른 이점을 제공할 수 있다.

전체 인터록 및 인접층 인터록된 삼차원 직물은 제직(weaving) 또는 브레이딩(braiding)에 의해 형성될 수 있다. 이러한 직물에서, 얀은 교착(interlacing) 또는 인터와이닝(interwining)으로 인해 권축(crimp)이 생기고, 직물에서의 얀 권축은 이러한 직물로 보강된 복합 소재의 강성 및 강도의 저하를 유발한다. 직물층은 인터록에 의해 통합되지만, 두께 통과 방향으로 직접적으로 위치되는 보강용 얀은 없다.

또한, 비권축 직물로서 알려진, 편직 프로세스에 의해 결속되는 소정의 각도의 평행한 섬유의 층을 갖는 다층 직물도 보강용 복합 소재에 통상적으로 이용된다. 이러한 다층 직물을 제작하는 방법은 미국 특허 제4,518,640호(Wilkens)에 개시되어 있다. 이 방법은 고정된 얀 배향을 갖는 편평사를 제작하는데 적합하다. 면 방향 층은 일반적으로 유리 및/또는 그래파이트 섬유 등의 고성능 섬유를 포함하지만, 편직 얀은 면 방향 층으로서 동일 종류의 고성능 섬유를 이용하기보다는 일반적으로 폴리(에틸렌테레프탈레이트)(PET) 또는 아라미드 등의 가요성 섬유로 제작된다.

입체 직사각형 또는 I 및 T 단면의 다른 단면 형상을 갖는 직물은, 예를 들면 미국 특허 제4,312,261호(Florentine) 및 미국 특허 제5,085,252호(Mohamed 외)에 개시된 바와 같이, 삼차원 제직 및 브레이딩 프로세스에 의해 면 방향 및 두게 통과 방향의 양 방향으로 보강용 섬유로 구성될 수 있다. 일반적으로, 이들 프로세스는 생산될 수 있는 직물의 차원에 제한받지 않는다.

관형 직물은, 예를 들면 미국 특허 제4,001,478호(King) 및 미국 특허 제4,346,741(Banos 외)에 개시된 바와 같이, 원주 방향 층 및 두께 통과 방향의 양 방향으로 보강용 섬유로 구성될 수 있다. 이러한 프로세스는, 필요에 따라, 직물 내에서 다른 위치에서의 얀 배향 및 직물 기하를 변경하는 유연성을 제공하지 못한다.

통합형 직물을 형성하는 종래의 방법은, 직물을 형성할 때 섬유 배향 및/또는 단면 형상 및/또는 치수를 변화시키는 유연성이 부족하다. 종래의 방법은 낮은 수율, 낮은 자동화 정도, 얀 패키지의 빈번한 보충의 필요성, 및 낮은 섬유 혼입률 등의 단점과 종종 연관된다.

따라서, 종래에는 이제까지 해소되지 않은 난점이 있어, 전술한 부족 및 불충분한 부분을 다루도록 한다.

본 발명에 개시된 방법은 통합형 직물을 형성하는 기존 방법의 상술한 한계 및 단점을 극복해서, 얀 교착 또는 인터위빙 없이 형태가 간단한 부분뿐만 아니라 복잡한 부분을 제작할 수 있다. 이 방법은, 다른 이점들 중, 특히 큰 얀 패키지의 이용, 간단한 장력 제어, 스케일 업(scale up)하여 단면 치수가 큰 직물을 생산하는 능력, 및 높은 프로세스 자동화를 제공한다.

일 측면에서, 본 발명은 권취용 얀 및 바인더 얀으로 소정의 통합 패턴을 갖는 다층 직물의 제조 방법에 관한 것이다. 일 실시형태에서, 상기 방법은, 제 1 방향을 따라 다층 구조로 배치되며, 제 1 방향에 수직인 제 2 방향을 따라 서로에 대해 각각 동작 가능하게 움직일 수 있도록 구성되는 복수의 권취형 얀 캐리어를 제공하는 스텝을 포함한다. 각각의 권취용 얀 캐리어는 권취용 얀을 공급하여 권취용 얀층을 형성하는데 적합한 공간적으로 분리된 공급 얀 패키지의 세트를 가짐으로써, 복수의 권취용 얀 캐리어로부터 공급된 권취용 얀은 복수의 권취용 얀층을 형성한다. 일 실시형태에서, 복수의 권취용 얀 캐리어는, 형성된 다층 직물의 길이 방향과 일치하는 제 1 방향에 대해 권취용 얀이 약 0°내지 약 ±90° 범위의 소정의 각도로 복수의 권취용 얀층을 형성하도록 배치된다.

상기 방법은, (a) 통합 패턴에 따라 제 2 방향을 따라 적어도 하나의 권취용 얀 캐리어를 움직임으로써, 권취용 얀의 복수의 교차점을 형성하는 스텝; (b) 제 1 방향을 따른 소정의 위치에서 복수의 권취용 얀층을 통해 바인더 얀을 반송하고, 바인더 얀을 정위치에 고정하는 스텝; (c) 다층 직물의 펠(fell)을 향해 바인더 얀을 가압하는 스텝; (d) 형성된 다층 직물을 권취하는 스텝; 및 (e) 원하는 치수를 가지는 다층 직물이 제조될 때까지, 상기 스텝 (a) ~ (d)를 반복하는 스텝을 더 포함한다.

또한, 상기 방법은 권취하는 스텝이 수행되기 전에 바인더 얀의 늘어짐을 제거하는 스텝을 포함한다.

일 실시형태에서, 바인더 얀은 복수의 권취용 얀 캐리어에 관하여 위치 결정된 복수의 바인더 얀 삽입 니들에 의해 옮겨진다. 반송하는 스텝은, 제 1 방향을 따른 소정의 위치에서 복수의 권취용 얀층을 통해 복수의 바인더 얀 삽입 니들을 통과시켜서, 층을 통과해 복수의 권취용 얀층을 함께 체결함으로써 수행된다.

일 실시형태에서, 소정의 통합 패턴은, 작업 중에 권취용 얀의 층 수, 권취용 얀 캐리어의 상대적인 이동 거리, 및 바인더 얀의 실시 또는 생략을 제어함으로써 형성된다.

다른 측면에서, 본 발명은 소정의 통합 패턴을 갖는 다층 직물의 제조 장치에 관한 것이다. 일 실시형태에서, 상기 장치는, 제 1 방향을 따라 다층 구조로 배치되며, 제 1 방향에 수직인 제 2 방향을 따라 서로에 대해 각각 동작 가능하게 움직일 수 있도록 구성되는 복수의 권취용 얀 캐리어를 갖는다. 각각의 권취용 얀 캐리어는, 권취용 얀을 공급하여 권취용 얀층을 형성하는데 적합한 공간적으로 분리된 공급 얀 패키지의 세트를 가짐으로써, 복수의 권취용 얀 캐리어로부터 공급된 권취용 얀은 복수의 권취용 얀층을 형성한다. 하나 이상의 권취용 얀 캐리어의 반대 방향으로의 움직임은 대응하는 권취용 얀에 의해 복수의 교차점을 생성한다. 각각의 권취용 얀 캐리어는 제 2 방향을 따라 각도 있게 또는 직동으로 이동될 수 있다.

또한, 상기 장치는, 제 1 방향을 따른 소정의 위치에서 복수의 권취용 얀층을 통해 바인더 얀을 반송해서, 층을 통과해 복수의 권취용 얀층을 함께 체결하기 위해, 복수의 권취용 얀 캐리어에 관하여 위치 결정된 복수의 바인더 얀 삽입 니들, 및 소정의 시간에 직물의 펠을 향해 바인더 얀을 가압하는 바디침 운동(beat-up motion)을 위해, 놓인 권취용 얀의 개구를 통해 삽입하는데 적합한 적어도 하나의 바디침 바(beating bar)를 갖는다.

일 실시형태에서, 상기 장치는, 바인더 얀이 삽입되고 바디침 운동 중에, 복수의 권취용 얀층을 모으고 권취용 얀층을 지지하는데 적합한 복수의 셰이핑 링(shaping ring)을 더 포함한다. 복수의 셰이핑 링의 위치는 직물 형성의 각각의 주기 동안에 변경 가능하다.

또한, 상기 장치는, 복수의 바인더 얀 삽입 니들이 복수의 권취용 얀층을 통해 바인더 얀을 삽입하고 바인더 얀을 구부림으로써 개방 루프를 형성할 때, 바인더 얀의 개방 루프를 통해 유지 얀을 움직여 직물에 바인더 얀을 고정하도록, 복수의 바인더 얀 삽입 니들에 관하여 위치 결정되는 유지 얀 공급 니들 및 유지 얀 삽입 니들을 더 가질 수 있다.

또한, 유지 얀의 삽입 동안에 바인더 얀 루프를 개방 상태로 유지하고, 유지 얀의 삽입 후에 바인더 얀이 팽팽해질 때의 바인더 얀의 구부림 곡률을 제한하면서 바인더 얀을 팽팽히 하기 위해, 각각의 바인더 얀 삽입 니들을 수반하는 보조 바를 더 가질 수 있다.

일 실시형태에서, 상기 장치는 접힌 바인더 얀의 개방 루프를 통과하는 유지 얀의 루프를 형성하도록, 니들 및 얀 피더(feeder)를 갖는 편직(knitting) 기구를 포함할 수 있고, 유지 얀은, 바인더 얀을 정위치에 유지하고, 바인더 얀 삽입 니들이 퇴피하고 바인더 얀의 늘어짐이 제거될 때, 바인더 얀이 빠지는 것을 방지하게 된다.

일 실시형태에서, 상기 장치는 권취용 얀을 빼낼 때 권취용 얀의 장력을 조절하기 위해, 각각의 권취용 얀 캐리어에 위치되는 하나 이상의 장력 제어 디바이스, 및 바디침 운동 중에 권취용 얀이 빠지는 것을 방지하기 위해, 하나 이상의 장력 제어 디바이스와 연관된 제동(braking) 기구를 갖는다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 제 1 방향을 따라 다층 구조로 배치되며, 제 1 방향에 수직인 제 2 방향에 따라 서로에 대해 각각 동작 가능하게 움직일 수 있도록 구성되고, 권취용 얀을 공급하여 권취용 얀층을 형성하는데 적합한 공간적으로 분리된 공급 얀 패키지의 세트를 각각 갖는 복수의 권취용 얀 캐리어( 복수의 권취용 얀 캐리어로부터 공급된 권취용 얀은 복수의 권취용 얀층을 형성하고, 하나 이상의 권취용 얀 캐리어의 반대 방향으로의 움직임은 해당하는 권취용 얀에 의해 복수의 교차점을 생성함); 복수의 권취용 얀 캐리어에 관하여 위치 결정된 복수의 바인더 얀 삽입 니들; 복수의 바인더 얀 삽입 니들에 관하여 위치 결정된, 훅(hook)을 갖는 유지 얀 공급 니들 및 유지 얀 삽입 니들; 및 적어도 하나의 바디침 바를 갖는 장치와 관련하여 소정의 통합 패턴을 갖는 다층 직물의 제조 방법에 관한 것이다.

일 실시형태에서, 상기 방법은, (a) 통합 패턴에 따라, 권취용 얀의 복수의 교차점을 형성하도록, 제 2 방향을 따라 적어도 하나의 권취용 얀 캐리어를 움직이는 스텝; (b) 복수의 권취용 얀층을 통해 바인더 얀을 반송하고 바인더 얀을 구부림으로써 개방 루프를 형성하기 위해, 제 1 방향을 따른 소정의 위치에 복수의 권취용 얀층을 통해 복수의 바인더 얀 삽입 니들을 삽입하는 스텝; (c) 층을 통과해 복수의 권취용 얀층을 함께 체결하도록, 삽입된 바인더 얀을 정위치에 고정하는 스텝; (d) 소정 시간에 직물의 펠을 향해 바인더 얀을 가압하는 바디침 운동을 위해, 놓인 권취용 얀의 개구를 통해 적어도 하나의 바디침 바를 삽입하는 스텝; (e) 형성된 다층 직물을 소정의 속도로 권취하는 스텝; 및 (f) 원하는 치수를 가지는 다층 직물이 제조될 때까지, 스텝 (a) ~ (e)를 반복하는 스텝을 포함한다.

일 실시형태에서, 바인더 얀을 정위치에 고정하는 스텝은, (a) 바인더 얀 루프를 통해 유지 얀 삽입 니들을 삽입하는 스텝; (b) 바인더 얀을 팽팽히 하지 않고 직물의 상면으로부터 바인더 얀 루프와 연관된 바인더 얀 삽입 니들을 퇴피시키는 스텝; (c) 유지 얀 삽입 니들의 훅에 유지 얀을 공급하도록, 유지 얀 공급 니들을 안쪽으로 움직이는 스텝; (d) 바인더 얀 루프를 통해 유지 얀 삽입 니들을 퇴피시켜서 이전의 유지 얀 루프 내에 유지 얀을 고정시키는 스텝; (e) 유지 얀 삽입 니들을 더 퇴피시킬 때 바인더 얀을 팽팽히 하는 스텝; (f) 다음의 바인더 얀 루프의 둘레로 유지 얀 삽입 니들을 움직이는 스텝; 및 (g) 모든 바인더 얀이 고정되고 정위치에서 팽팽해질 때까지, 스텝 (a) ~ (f)를 반복하는 스텝을 포함한다.

일 실시형태에서, 상기 방법은, 삽입하는 스텝이 수행되기 전에, 권취용 얀 층을 바디침하는 스텝을 더 포함한다.

본 발명은, 일정 또는 가변의 단면 형상, 일정 또는 가변의 섬유 배향 및 통합 패턴이 다양한 통합형 다층 직물의 형성 방법을 제공한다. 통합형 다층 직물에서, 두 계통의 얀이 있으며, 하나는 권취용 얀의 계통이고 다른 하나는 바인더 얀의 계통이다. 직물의 길이 방향에 대해 약 0° 내지 약 ±90° 범위에서 변할 수 있는 소정의 각도로 복수의 층에, 권취용 얀을 배치한다. 바인더 얀은 층을 통과하여 권취용 얀의 층을 함께 체결하는 것이다. 유지 얀의 보조 시스템은 바인더 얀을 정위치에 고정하는데 상용될 수 있다. 유지 얀의 주된 기능은 직물의 구조에 구조적 강도 및 강성을 제공하는 것이 아니라, 바인더 얀을 정위치에 간단히 유지하는 것이므로, 나일론 또는 PET 스레드 등의 가요성 섬유가 유지 얀으로서 사용될 수 있다. 각 층의 권취용 얀을 형성하는 공급 얀은 개별 캐리어에 위치된다. 통합 패턴에 따라 각각의 권취용 얀 캐리어를 움직임으로써 권취용 얀의 복수의 새로운 교차점을 형성하는 스텝; 원하는 위치에서 권취용 얀의 층을 통해 복수의 바인더 얀을 반송하고 바인더 얀을 정위치에 고정하는 단계; 바인더 얀을 직물을 형성할 위치에 가압하고 얀의 모든 슬랙을 제거하고 기계 방향, 즉 직물의 길이 방향으로 제어된 거리만큼 새롭게 형성된 직물을 권취하는 스텝을 포함하는 동작 사이클을 반복함으로써, 원하는 단면 형상, 섬유 배향 및 통합 패턴을 갖는 직물을 형성한다. 가변의 단면 형상, 가변의 섬유 배향, 및 가변이 통합 패턴을 갖는 통합형 다층 직물은, 형성 프로세스를 진행할 때, 맞물리는 섬유 층의 수, 권취용 얀 캐리어 운동의 상대 거리, 및 바인더 얀의 실시 또는 생략을 제어함으로써 형성된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 층을 통과하는 바인더 얀에 의해 함께 결속되는 섬유의 다층으로 구성되며, 각 층은 소정의 섬유 배향을 따르고, 층의 섬유는 교착 또는 인터와인딩되지 않는, 원하는 단면 형상의 통합형 다층 직물을 형성하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 원하는 단면 형상의 통합형 다층 직물을 형성하는 방법을 제공하는 것이다. 단면의 예는, 특히 규칙적 또는 비규칙적 관형, 및 I 단면, T 단면, U 단면, 및 평평한 단면을 포함한다.

본 발명의 다른 목적은 단면 치수가 직물의 길이 방향을 따라 변할 수 있는 있도록, 가변 단면 형상의 통합형 다층 직물을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 직물의 길이 방향을 따라 형태가 변할 수 있도록, 가변 단면 형상의 통합형 다층 직물을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 중공 형태의 직물의 벽 두께, 또는 입체 형태의 직물 두께가 직물의 길이 방향을 따라 변할 수 있도록, 가변 단면 형상의 통합형 다층 직물을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 목적은 중공 단면의 직물에 대한 두께는 직물의 길이 방향을 따라 두께가 변할 수 있도록, 가변 단면 형상의 통합형 다층 직물을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 선택된 바인더 얀의 고정 또는 생략, 또는 바인더 얀 고정의 방법에 의해, 통합 패턴이 변할 수 있도록, 가변 단면 형상의 통합형 다층 직물을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 각 층의 섬유 배향이 직물의 길이 방향을 따라 변할 수 있는 통합형 직물을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 얀 공급 패키지로부터 되돌림 없이 얀을 빼내 직물층을 형성함으로써, 2차원 및 3차원 브레이딩 공정에서 공통적으로 요구되는 얀의 조출 및 되당김을 위한 스프링 또는 탄성 밴드에 대한 필요성을 제거함으로써 통합형 다층 직물을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 얀의 되돌림을 보상할 필요가 없이 패키지로부터 직물층을 형성하는 얀이 일 방향으로 움직이기만 한다는 점에 의해 용이하게 실시되는 직접적인 장력 제어 장치로 얀의 장력을 제어함으로써, 통합형 다층 직물을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 이 측면들 및 다른 측면은, 본 발명의 신규 개념의 사상 및 범주에서 벗어나지 않고 그 내에서 변형 및 변경이 유효할 수 있음에도, 다음의 도면과 함께 취해진 바람직한 실시형태의 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 다층 직물의 제조 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 다층 직물의 제조 방법의 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 장치와 관련하여 다층 직물의 제조의 순차 프로세스를 개략적으로 나타낸 도면이며, (a)는 장치의 상면도이고 (b)는 장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 장치와 관련하여 다층 직물의 제조의 순차 프로세스를 개략적으로 나타낸 도면이며, (a)는 장치의 상면도이고 (b)는 장치의 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 장치와 관련하여 다층 직물의 제조의 순차 프로세스를 개략적으로 나타낸 도면이며, (a)는 장치의 상면도이고 (b)는 장치의 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 장치와 관련하여 다층 직물의 제조의 순차 프로세스를 개략적으로 나타낸 도면이며, (a)는 장치의 상면도이고 (b)는 장치의 단면도.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 [45/-45/0/90/-45/45] 레이업을 갖는 관형 직물을 개략적으로 나타낸 도면이며, 정도에 따라 내면으로부터 외면으로의 층 배향이 주어진 도면.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따라 제조된 다양한 단면 형상의 직물 (a) ~ (i)를 개략적으로 나타낸 도면.

첨부된 도면은 본 발명의 하나 이상의 실시형태를 도시하고 있으며, 기재된 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하게 된다. 가능하면, 도면 전체에 걸쳐 동일 참조 부호를 이용하여, 실시형태의 동일 또는 유사 구성 요소를 참조하게 된다.

본 발명은, 그 내에서 다양한 변경 및 변형이 당업자에게 분명하므로, 예시만을 목적으로, 특히 다음의 예에 대해서 기술한다. 이하, 본 발명의 다양한 실시형태를 상세하게 기술한다. 도면을 참조하면, 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호는 동일한 구성을 지시한다. 여기에서의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 이에 이어지는 특허청구범위에서 이용되는 "하나", "일", 및 "상기"의 의미는, 문맥이 달리 명확하게 지시하고 있지 않으면, 복수 참조를 내포한다. 또한, 여기에서의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 이에 이어지는 특허청구범위에서 이용되는 "내(in)"의 의미는 문맥이 달리 명확하게 지시하고 있지 않으면, "내(in)" 및 "상(on)"을 내포한다.

본 명세서에서 사용된 용어는, 본 발명의 문맥 및 각 용어가 사용되는 구체적인 문맥 내에서, 일반적으로 그들의 종래의 일반적인 의미를 갖는다. 본 발명을 기술하는데 사용되는 어떤 용어는 이하 또는 본 명세서 중 다른 곳에서 논하여, 본 발명의 설명과 관련하여 실시자에게 추가적인 안내를 제공한다. 여기에서 논한 임의의 용어의 예를 포함하여, 본 명세서 모두에서 예들의 이용은 단지 예시일뿐이며, 본 발명 또는 예시된 용어의 범주 및 의미를 제한하는 것은 아니다. 마찬가지로, 본 발명은 본 명세서에서 주어진 다양한 실시형태에 한정되지 않는다.

여기에서 사용된 "정도", "약" 또는 "대략"은 주어진 값 또는 범위에서, 일반적으로 20 퍼센트 내, 바람직하게는 10 퍼센트 내, 더 바람직하게는 5 퍼센트 내임을 의미한다. 여기에서 주어진 수치는 근사치이며, 명시되어 있지 않지만, 용어 "정도", "약" 또는 "대략"을 생각할 수 있음을 의미한다.

본 발명의 실시형태에 대하여 도 1 내지 도 8의 첨부 도면과 함께 기술한다. 본 발명의 목적에 따르면, 여기에서 실시되고 광범위하게 기재된 본 발명은, 일 측면에서 있어서, 층 통과 얀의 세트에 의해 소정의 각도로 함께 결속되는 복수의 층에 배치된 얀으로 형성된 통합형 다층 직물에 관한 것이고, 국소 섬유 아키텍처 및 직물 기하에 대한 요구에 따라, 일정 또는 가변의 단면 형상, 일정 또는 가변의 섬유 배향 및 통합 패턴이 다양하게, 맞춤 제작될 수 있는 통합형 다층 직물의 형성 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 두 계통의 얀, 즉 권취용 얀 및 바인더 얀으로 통합형 다층 직물을 제조한다. 직물의 길이 방향에 대해 약 0° 내지 약 ±90° 범위에서 변할 수 있는 소정의 각도로 복수의 층에, 권취용 얀을 배치한다. 바인더 얀은 원하는 층의 권취용 얀을 함께 체결하는데 사용된다. 권취용 얀의 층 수는 원하는 바에 따라 다양할 수 있지만 장치 내의 권취용 얀 캐리어의 수에 의해 제한된다. 일 실시형태에서, 기계 방향을 따라 적절한 기하의 선택적인 맨드릴에 의해, 권취용 얀의 층은 형상이 이루어져, 중공(hollow)의 직물 또는 코어를 갖는 직물을 형성할 수 있다. 개별 층에 대한 권취용 얀의 배향은 직물을 형성할 때, 직물 내의 다른 위치에 대해 변경될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 소정의 통합 패턴을 갖는 통합형 다층 직물을 제조하는 장치(100)가 개략적으로 나타난다. 장치(100)는 제 1 방향(101)을 따라 2층 구조로 배치된 2개의 권취용 얀 캐리어(110a, 110b)를 가지고, 각각의 권취용 얀 캐리어(110a/110b)는 제 1 방향(101)에 수직인 제 2 방향(102a/102b)을 따라 서로에 대해 동작 가능하게 움직일 수 있도록 구성된다. 권취용 얀(130)은 복수의 얀 공급 패키지(120)에 의해 제공된다. 직물의 각 층을 형성하도록 권취용 얀(130)을 공급하는 얀 공급 패키지(120)들은 하나의 개별 얀 캐리어(110a/110b)에 이격되어 장착된다. 도 1에 나타낸 이 예시적인 실시형태에서, 맨드릴(103)을 채용하여 제조된 직물(112)을 권취하고, 공급 얀 패키지(120)로부터 연장되는 권취용 얀(130)의 단부는 맨드릴(103) 상에 놓인 직물 내에 포함된다. 하나 이상의 권취용 얀 캐리어(110a, 110b)의 반대 방향(102a, 102b)으로의 움직임은 대응하는 권취용 얀(130)에 의해 복수의 교차점(132)을 만든다.

이 실시형태에서, 권취용 얀 캐리어(110a, 110b)는 방향(102a 및/또는 102b)을 따라, 개별 또는 협업하여 각도 회전(angular rotation) 가능하게 구성된다. 권취용 얀 캐리어(110a, 110b)의 회전은 맨드릴(103)의 축(101) 둘레로 이루어진다. 따라서, 관형 또는 관형과 같은 다층 직물을 제조할 수 있다. 다른 실시형태에서, 권취용 얀 캐리어는 권취용 얀 캐리어가 정렬/배치되는 (제 1) 방향에 수직인 (제 2) 방향을 따라, 개별 또는 협업하여 직동으로 움직임 가능하게 구성될 수 있다. 동작 중에, 권취용 얀 캐리어의 움직임은 제어 시스템에 의해 제어된다. 권취용 얀의 층 수, 권취용 얀 캐리어 움직임의 상대 거리, 제 1 방향으로의 직물 권취의 거리, 및 동작 중의 바인더 얀의 실시 또는 생략을 제어함으로써, 소정의 통합 패턴이 형성된다.

또한, 예시적인 실시형태에서는 2개의 권취용 얀 캐리어(110a, 110b)를 활용하므로, 2개의 권취용 얀 캐리어(110a, 110b)로부터 공급된 권취용 얀(130)은 2개의 권취용 얀 층을 형성한다. 그러나, 본 발명을 실시하는데 이용되는 권취용 얀 캐리어의 수에는 제한이 없다. 본 발명에 따르면, 권취용 얀 캐리어의 수는 생산될 직물의 최대 층 수를 결정한다.

각각의 권취용 얀 캐리어는 경질의 링 캐리어의 회전 등의 둘레 방향으로의 운동에 의해 원하는 각도로 층 내에 얀을 위치시킨다. 권취용 얀 캐리어는 경질 또는 가요성일 수 있다. 경질의 캐리어는 예에서 도시한 바와 같이 원형이거나 또는 다른 기하 형상을 가질 수 있다. 가요성 캐리어의 예로서는, 벨트, 체인, 및 트랙 상에서 움직이는 연결 기구를 포함한다.

일 실시형태에서, 일부 권취용 얀 캐리어로부터의 권취용 얀은 정지형 크릴(stationary creel)로부터 공급될 수 있다. 이들 캐리어는 권취용 얀을 O°층에 위치시키는 프로세스 동안에 정지 상태에 있을 수 있고, 또는 전후 운동으로 움직여 직물에 골(rib)을 형성할 수 있다.

권취용 얀을 공급하는 패키지는 패키지당 하나의 얀을 포함하거나 단일 패키지에 다수의 얀을 포함하여, 권취 운동 중 다수의 스레드(thread)를 공급할 수 있다. 패키지는 플랜지형, 상호 감김형(cross wound), 또는 다른 구성일 수 있다. 권취용 얀 패키지는 캐리어의 내면, 외면, 측면, 또는 내부에 위치될 수 있다.

또한, 하나 이상의 장력 제어 디바이스(도시 생략)는 각각의 권취용 얀 캐리어 상에 맞춰져서, 권취용 얀이 빼내질 때의 장력을 조정할 수 있다. 장력 제어 디바이스와 분리되서 또는 그 일부로서 제동 기구를 채용하여, 권취용 얀이 바디침(beat-up) 동안에 빠지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 장치(100)는, 층을 통과해 복수의 권취용 얀층을 체결하도록, 1 방향(101)을 따른 소정의 위치에서, 복수의 권취용 얀 층을 통해 바인더 얀을 반송/삽입하기 위해, 복수의 권취용 얀 캐리어(130)에 관하여 위치 결정된 하나 이상의 바인더 얀 삽입 니들(140)을 갖는다.

바인더 얀은, 빔 등의 다수의 스레드 패키지 또는 개별 패키지일 수 있는 적절한 패키지에 의해 제공된다. 바인더 얀은, 통합 패턴에 의해 지정된 적절한 내부로 권취용 얀(130)의 층을 통해 삽입되어 정위치에 고정된다. 소잉(sewing)과 매우 유사하게, 새롭게 놓인 권취용 얀(130)을 함께 모은 후, 층을 통과하는 방향으로 바인더 얀을 도입할 수 있다. 소잉형 층 통합은 권취용 얀을 일부 관통(impalement)하게 될 수 있다. 또한, 앞서 예시한 예의 경우와 같은 권취용 얀의 관통을 피하기 위해, 권취용 얀을 함께 모으기 전에, 권취용 얀(130)의 새롭게 형성된 교차점(132) 사이의 개구를 통해, 바인더 얀을 삽입할 수 있다. 특히 다양한 형태의 편직 기구, 래피어(rapier) 얀 전달 기구, 셔틀, 재봉기를 포함하는 바인더 얀 배치 기구를 위한 여러 선택이 있다.

도 1 및 도 3 내지 도 6에 나타낸 실시형태에서, 복수의 바인더 얀 삽입 니들(140)을 활용하여, 권취용 얀의 층을 통해 바이더 얀을 삽입하고, 구부린 바인더 얀에 의해 개방 루프(open loop)를 형성한다. 또한, 장치(100)는 복수의 바인더 얀 삽입 니들(140)에 관하여 위치 결정된 유지형 얀 공급 니들(172) 및 유지형 얀 삽입 니들(174)을 가질 수 있다. 복수의 바인더 얀 삽입 니들(140)은 복수의 권취용 얀 층을 통해 바인더 얀을 삽입하고 바인더 얀을 구부림으로써 개방 루프를 형성할 경우, 유지 얀 공급 니들(172) 및 유지 얀 삽입 니들(174)은 바인더 얀의 개방 루프를 통해 유지 얀을 움직여 직물에 바인더 얀을 고정한다.

바람직하게는, 장치(100)는 빠른 동작 속도를 위해 권취용 얀 패키지의 수와 동일한 수로 바인더 얀 및 유지 얀을 위한 니들 세트를 구비한다. 각각의 니들 세트의 운동은 제어 시스템에 의한 명령을 따른다. 최소한으로는, 하나의 유지 얀 니들 쌍만은 필요하다. 이러한 경우에, 니들 쌍은 각각의 직물 형성 사이클에서, 놓인 권취용 얀 층에 대한 원주 방향으로 한 턴의 움직임을 완료한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 또한 장치(100)는 바디침 운동을 위해 소정의 시간에 놓인 권취용 얀의 개구를 통해 삽입하는데 적합한 하나 이상의 바디침 바(beating bar)(160)를 가져서, 직물의 펠(105)을 향해 바인더 얀을 가압한다.

동작 중에, 하나 이상의 바디침 바(160)는 적절한 시간에 바디침 운동을 위해 놓인 권취용 얀(130)의 개구를 통과해, 바인더 얀의 삽입의 준비로 직물의 펠(105)을 향해 바인더 얀을 가압한다. 바인더 얀의 삽입에 앞선 바디침 운동은 바인더 얀이 가능한 직물의 펠(105)에 가깝게 위치되도록 할 수 있다. 바디침 바는 적절한 기하 형상으로, 회전형 휠(wheel)과 맞춰지거나 또는 마찰 저항이 낮아서, 권취용 얀에 대한 마모 및 손상을 최소화할 수 있다. 택일적으로 또는 사전 삽입 바디침에 더하여, 바인더 얀 삽입에 이어서 후(post) 삽입 바디침 운동이 실시되어, 새롭게 삽입된 바인더 얀을 직물의 펠(105)에 가압할 수 있다. 동작 효과 및 효율을 위해 다수의 바가 바람직하지만, 단일 바디침 바를 원주 방향으로 진행시켜 동일한 운동을 달성할 수 있다.

장치(100)는, 바인더 얀의 삽입 및 바디침 운동 동안에, 복수의 권취용 얀층을 모으고 권취용 얀층을 지지하는데 적합한 복수의 쉐이핑 링(shaping ring)(151, 153, 155)을 더 포함한다. 복수의 쉐이핑 링의 위치는 직물 형성의 각 사이클 중에 변경 가능하다.

또한, 장치(100)는, 유지 얀이 삽입되는 동안에 바인더 얀 루프가 개방되게 유지하고, 유지 얀이 삽입된 후 바인더 얀을 팽팽히 할 때의 바인더 얀의 구부러짐 곡률을 제한하면서 바인더 얀을 팽팽히 하기 위해, 각각의 바인더 얀 삽입 니들(140)을 수반하는 보조 바(도시 생략)를 더 포함할 수 있다.

장치는 니들 및 얀 피더(feeder)를 갖는 편직 기구를 포함해서, 구부린 바인더 얀의 개방 루프를 통과하는 유지 얀의 루프를 형성할 수 있으며, 이 유지 얀은 바인더 얀을 정위치에 유지하고, 바인더 얀 삽입 니들이 퇴피하고 바인더 얀의 늘어짐을 제거할 때 바인더 얀이 빠지는 것을 방지하게 된다.

본 발명에 따르면, 통합형 다층 직물을 상술한 장치와 관련하여 다음의 스텝에 따라 생산할 수 있다. 우선, 제 2 방향을 따라 적어도 하나의 권취용 얀 캐리어를 움직임으로써, 권취용 얀의 복수의 교차점을 형성한다. 이 움직임은 통합 패턴에 따라 제어 시스템에 의해 제어된다. 이어서, 제 1 방향을 따른 소정의 위치에서 복수의 권취용 얀층을 통해 바인더 얀이 반송 또는 삽입되어, 정위치에 고정된다. 바인더 얀이 권취용 얀의 복수의 교차점을 향해 가압되어, 다층 직물을 형성한다. 이어서, 형성된 다층 직물이 권취된다. 원하는 치수를 가지는 다층 직물이 제조될 때까지 상기 스텝을 반복한다.

이 프로세스는, 권취용 얀 캐리어, 바인더 얀 삽입, 바디침 및 직물 권취의 운동과 동기하여, 연속적 또는 단계적 운동으로 동작될 수 있다.

도 2 및 도 3, 특히 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 다층 직물을 제조하는 흐름도가 나타난다. 이 실시형태에서, 6개의 링 형상의 권취용 얀 캐리어(310a~310f)가 채용된다.

이 프로세스를 시작하기에 앞서, 각각의 권취용 캐리어(310a, 310b, 310c, 310d, 310e 또는 310f)에는 권취용 얀 패키지(320)를 설치하고, 직경이 생산될 관형 직물(312)의 내경과 일치하는 맨드릴 축선(301)을 따라 쉐이핑 링(351) 내측에 위치되는 맨드릴(303)에 얀의 끝을 묶는다. 스텝 201에서 정상 상태에 도달하는 초기 동작 후에, 다음 스텝이 하나의 사이클을 완성한다. 스텝 211에서, 설계된/소정의 직물 패턴에 따라 권취용 얀 캐리어(310a ~ 310f)가 움직여, 권취용 얀(330)을 넣게 한다. 일 실시형태에서, 권취용 얀 캐리어(310a(정상부), 310f(저부(底部)))는 일 스텝 동안 정 방향(반시계 방향)으로 움직이고, 권취용 얀 캐리어(310b, 310e)는 일 스텝 동안 역 방향(시계 방향)으로 움직이고, 권취용 얀 캐리어(310c)는 정지 상태에 있고, 권취용 얀 캐리어(310d)는 일 회전을 완료한다. 이어서, 스텝 213에서, 권취용 얀(330)의 넣음을 정지하기 위해, 권취용 얀(330)에 대한 제동을 실시한다. 스텝 220에서, 바디침 바(360)는 바디침을 위해 직물의 펠로 움직이고, 그 후 퇴피한다. 스텝 231에서, 권취용 얀 교차점(332) 사이의 개구를 통해 바인더 얀(342)을 삽입한다. 스텝 233에서, 바인더 얀(342)은 삽입되고 유지 얀(371)에 의해 정위치에 고정된다. 스텝 235에서, 바인더 얀 및 유지 얀의 모든 늘어짐은 제거된다. 스텝 237에서, 제어 시스템(도시 생략)은 바인더 얀 삽입이 완료되었는지의 여부를 판정한다. 바인더 얀 삽입이 완료되지 않았다면, 스텝 231에서 프로세스가 시작된다. 바인더 얀 삽입이 완료되었다면, 스텝 240에서 권취용 얀(330)에 대한 제동이 해제된다. 이어서, 스텝 250에서, 맨드릴에 의해 미리 설정된 거리 또는 속도로 제조되는 직물(312)이 권취된다. 스텝 255에서, 제어 시스템은 원하는 직물이 완성되었는지의 여부를 판정한다. 원하는 직물이 완성되었다면, 스텝 270에서 제조 프로세스가 완료된다. 원하는 직물이 완성되지 않았다면, 필요하다면 스텝 260에서 파라미터가 조정될 수 있고, 이어서 스텝 211로부터 프로세스가 반복된다.

처리 순서는 조정될 수 있으며, 운동은 연속적 또는 단계적일 수 있다. 권취용 얀 캐리어의 속도(캐리어 운동의 스텝 사이즈) 및 기계 방향의 직물 권취 속도(맨드릴 움직임의 스텝 사이즈)의 조합은 직물에서의 국소적인 얀 배향을 결정한다. 직물 권취 속도에 대해 얀 캐리어의 속도를 다양하게 함으로써, 얀 배향을 원하는 대로 변경할 수 있다. 따라서, 직물이 형성될 때문에 권취 및 직물 권취의 상대 속도를 조정함으로써 길이에 따른 층 각도를 다양하게 하여 직물을 생산할 수 있다. 90° 가까이에서 층을 권취하기 위해서, 패키지에서 빼낸 실시 얀의 수는 한정되지 않고, 또는 따라서 더 얇은 얀이 원하는 층 두께에 이용된다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 바인더 얀 삽입 및 대응하는 고정 기구의 일례를 개략적으로 나타낸다. 보조 부품 및 부품의 일부 움직임은 당업자에게 주지된 것이기 때문에 여기서는 생략한다. 복수의 바인더 얀 삽입 니들(340)은 권취용 얀(330)의 층을 통해 바인더 얀(342)을 삽입하여, 구부린 바인더 얀에 의해 규정되는 개방 루프를 형성해서, 유지 얀(371)이 루프를 통과하여 바인더 얀을 고정할 수 있다. 보조 바(도시 생략)는 바인더 얀 삽입 니들(340)을 각각 동반하여, 바인더 얀 루프를 개방 상태로 유지하면서 유지 얀(371)을 삽입하고, 유지 얀(371)을 삽입한 후에 바인더 얀을 팽팽히 하면서, 팽팽히 할 때의 바인더 얀(342)의 구부림 곡률을 제한하는 것을 돕는다. 니들 및 얀 피더를 포함하는 편직 기구는 구부린 바인더 얀의 개방 루프를 통과하는 유지 얀의 루프를 형성한다. 유지 얀(371)은, 바인더 얀(342)을 직물(312)의 정위치에 유지하고, 바인더 얀 삽입 니들(340)이 퇴피하고 바인더 얀(342)의 늘어짐이 제거될 때 바인더 얀(342)이 빠지는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

바인더 얀을 고정하도록 유지 얀 루프를 형성하는 순서는 도 3 내지 도 6에 나타낸 스텝 (a) 내지 (d)로, 각각 다음과 같다.

스텝 (a)에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 권취용 얀 캐리어(310a~310f)의 각도 운동에 의해 소정 량의 권취용 얀(330)이 풀릴 때 권취용 얀(330) 간의 마찰을 줄이도록, 외측 셰이핑 링(355)은 하강된다. 바디침 바(360)는 바인더 얀 삽입에 앞서 바디침을 위해 권취용 얀층에 가압되고, 이어서 외측 셰이핑 링(355)이 상승되어 권취용 얀층을 모은다. 이어서, 바디침 바(360)는 퇴피한다.

스텝 (b)에서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 권취용 얀 층의 개구를 통과하여, 직물(312)의 상면에 유지 개방 루프(345)를 노출한다. 유지 얀 삽입 니들(374)은 바인더 얀 루프(345)를 통과한다.

스텝 (c)에서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 바인더 얀 삽입 니들(340)은 바인더 얀(341)을 팽팽히 하지 않고 직물(312)의 상면으로부터 퇴피한다. 유지 얀 공급 니들(372)은 안쪽으로 움직여서 유지 얀 삽입 니들(374)의 훅에 유지 얀(371)을 공급한다.

스텝 (d)에서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 유지 얀 삽입 니들(374)은 바인더 얀 루프(345)를 통해 퇴피하고 유지 얀(371)을 이전 유지 얀 루프 내에 고정한다. 바인더 얀 삽입 니들(340)이 더 퇴피하면, 바인더 얀(341)은 팽팽해진다.

유지 얀 삽입 기구는 원주 방향으로 다음의 바인더 얀 위치로 움직이고, 스텝 (c) 및 (d)가 반복되어 모든 바인더 얀(341)을 고정 및 팽팽하게 한다. 직물을 반송하는 맨드릴은 직물 권취를 위해 상방으로 진행한다.

직물 전체가 완성될 때까지, 상기 스텝이 반복된다.

이 예시적인 예에서, 완성된 직물을 반송하는 맨드릴은 상방으로 움직여서, 유지 얀(또는 유지 얀의 비사용시는 바인더 얀) 루프는 직물의 외면에 있게 된다. 택일적으로, 맨드릴 및 직물은 셰이핑 링을 통해 하방으로 움직여서, 유지 얀(또는 유지 얀의 비사용시는 바인더 얀)에 의해 형성된 루프가 직물의 내면에 나타나게 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 임의의 소정의 지점에서의 유지 얀에 의한 각각의 바인더 얀의 삽입 및 고정은 제어 시스템에 의해 실시 또는 생략될 수 있고, 따라서 동일 종류의 직물에서도 원하는 대로 통합 패턴을 대체할 수 있다.

하나 이상의 권취용 얀 캐리어의 반대 방향의 움직임은 대응하는 권취용 얀에 의해 복수의 교차점을 만들며 이는 직물의 패턴에 영향을 준다. 도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 [45/-45/0/90/-45/45] 레이업을 갖는 관형 직물의 예를 나타내며, 정도에 따라 내면으로부터 외면으로의 층 배향이 주어진다.

상술한 방법에 따르면, 다양한 단면 형상의 직물을 형성할 수 있다. 그들 중 일부를 예로서 도 8에 도시한다. 원통형 관형 구조체 (a)의 제작뿐만 아니라, 많은 변형이 가능하여, 단면 형상이 상이하거나 길이에 따른 단면 형상이 변화되는 직물을 생산할 수 있다. 맨드릴은 형상이 비원형일 수 있어, (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이 비원형 단면의 직물을 생산할 수 있다. 또한, 직물의 단면 사이즈 또는 형상은, (d)와 같이 길이에 따라 변할 수 있다. 다른 변형에서, 맨드릴을 사용하지 않고 대신 셰이핑 기구를 사용하여 평평한 (e) 또는 다른 형상 단면 (f)를 생산할 수 있다. 또한, 평평한 단면의 패널은 관형 직물 (a)를 오픈 컷(open cut)함으로써 제작할 수 있고, T-단면 (f)는 관형 직물(a)을 접음으로써 형성할 수 있다. 통상적으로, 캐리어가 전체적으로 한 방향으로 움직일 경우, 각 캐리어로부터의 권취용 얀은 직물에 얀의 연속적인 층을 형성한다. 그러나, 캐리어의 적절한 위치에 얀 패키지를 전략적으로 위치시키고 캐리어를 전후 운동으로 택일적으로 움직임으로써, 비연속적인 층을 둘 수 있다. 단일 또는 복수의 이러한 비연속적인 층은 직물 (g)의 골로서 나타난다. 폭, 높이, 및 골 간격은 요구에 따라 다양하게 할 수 있다. 골은 직물의 외면, 내면 또는 양면에 있을 수 있다. 골이 형성된 관형 직물 (g)를 오픈 컷함으로써, 골을 갖는 평평한 단면의 직물을 얻을 수 있다. 상이한 단면 위치에 축선(0 도) 얀의 양을 변경하거나, 권취용 얀의 불완전 층을 위치시키거나, 이 양방을 모두 이용함으로써, 단면 내의 벽 두께를 변하게 하는 직물 (i)를 만들 수 있다.

요컨대, 본 발명은, 특히 소정의 각도로 복수의 층에 배치된 권취용 얀이 층 통과 얀의 세트에 의해 함께 결속되는 통합형 다층 직물의 제조 장치 및 방법을 기술하고 있다. 국소적 섬유 아키텍처 및 직물 기하에 대한 요구에 따라, 일정 또는 가변의 단면 형상, 일정 또는 가변의 섬유 배향 및 통합 패턴을 다양화하도록, 통합형 다층 직물을 맞춤 제작할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시형태의 전술한 설명은 단지 예시 및 설명을 목적으로 주어진 것이며, 그것이 모든 형태가 아니며, 또는 정확히 개시한 형태로 본 발명을 한정하고자 함은 아니다. 상술한 교시의 견지에서, 많은 변경 및 변형이 가능하다.

본 실시형태는, 다른 당업자가 본 발명 및 다양한 실시형태를 활용하고 특정 용도에 적합한 다양한 변경을 고려하게 하도록, 본 발명의 원리 및 그 실제 적용을 설명하기 위해 선택 및 기재되었다. 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않고 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 택일적인 실시형태가 명확할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 전술한 설명 및 여기에서 기술된 예시적 실시형태보다 첨부된 특허청구범위에 의해 규정된다.

301 : 맨드릴 축선
312 : 관형 직물
303 : 맨드릴
310a ~ 310b : 권취용 얀 캐리어
320 : 권취용 얀 패키지
330 : 권취용 얀
340 : 바인더 얀 삽입 니들
342 : 바인더 얀
345 : 유지 개방 루프
351 : 셰이핑 링
355 : 외측 셰이핑 링
360 : 바디침 바
371 : 유지 얀
372 : 유지 얀 공급 니들
374 : 유지 얀 삽입 니들

Claims (20)

1. 권취용 얀 및 바인더 얀으로 소정의 통합 패턴을 갖는 다층 직물의 제조 방법으로서,
   (a) 제 1 방향을 따라 다층 구조로 배치되며, 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향을 따라 서로에 대해 각각 동작 가능하게 움직일 수 있도록 구성되고, 상기 권취용 얀을 공급하여 권취용 얀층을 형성하는데 적합한 공급 얀 패키지의 세트를 각각 갖는 복수의 권취용 얀 캐리어 - 상기 복수의 권취용 얀 캐리어로부터 공급된 상기 권취용 얀은 복수의 권취용 얀층을 형성함 - 를 제공하는 스텝;
   (b) 상기 통합 패턴에 따라 상기 제 2 방향을 따라 적어도 하나의 상기 권취용 얀 캐리어를 움직임으로써, 상기 권취용 얀의 복수의 교차점을 형성하는 스텝;
   (c) 상기 제 1 방향을 따른 소정의 위치에서 복수의 상기 권취용 얀층을 통해 상기 바인더 얀을 반송하고, 상기 바인더 얀을 정위치에 고정하는 스텝;
   (d) 상기 다층 직물의 펠(fell)을 향해 상기 바인더 얀을 가압하는 스텝;
   (e) 형성된 상기 다층 직물을 권취하는 스텝; 및
   (f) 원하는 치수를 가지는 다층 직물이 제조될 때까지, 상기 스텝 (b) ~ (e)를 반복하는 스텝을 포함하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 권취용 얀 캐리어는, 상기 형성된 다층 직물의 길이 방향과 일치하는 제 1 방향에 대해 상기 권취용 얀이 약 0°내지 약 ±90° 범위의 소정의 각도로 복수의 권취용 얀층을 형성하도록 배치되는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 바인더 얀은 상기 복수의 권취용 얀 캐리어에 관하여 위치 결정된 복수의 바인더 얀 삽입 니들에 의해 옮겨지고, 상기 반송하는 스텝은, 상기 제 1 방향을 따른 소정의 위치에서 상기 복수의 권취용 얀층을 통해 상기 복수의 바인더 얀 삽입 니들을 통과시켜서, 층을 통과해 상기 복수의 권취용 얀층을 함께 체결함으로써 수행되는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 권취하는 스텝이 수행되기 전에 상기 바인더 얀의 늘어짐을 제거하는 스텝을 더 포함하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 소정의 통합 패턴은, 작업 중에 상기 권취용 얀의 층 수, 상기 권취용 얀 캐리어의 상대적인 이동 거리, 상기 직물 권취의 제거 거리, 및 상기 바인더 얀의 실시 또는 생략을 제어함으로써 형성되는 방법.
6. 제 1 항의 방법에 따라 제조된 직물 구조에 있어서,
   중공(hollow) 원, 중공 타원, 중공 정사각형, 중공 직사각형, T자형 형상 등의 단면 형상을 가지며, 두께가 균일하거나 변화되는 직물 구조.
7. 소정의 통합 패턴을 갖는 다층 직물의 제조 장치로서,
   (a) 제 1 방향을 따라 다층 구조로 배치되며, 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향을 따라 서로에 대해 각각 동작 가능하게 움직일 수 있도록 구성되고, 권취용 얀을 공급하여 권취용 얀층을 형성하는데 적합한 공급 얀 패키지의 세트를 각각 갖는 복수의 권취용 얀 캐리어 - 상기 복수의 권취용 얀 캐리어로부터 공급된 상기 권취용 얀은 복수의 권취용 얀층을 형성하고, 하나 이상의 상기 권취용 얀 캐리어의 반대 방향으로의 움직임은 대응하는 상기 권취용 얀에 의해 복수의 교차점을 생성함 - ;
   (b) 상기 제 1 방향을 따른 소정의 위치에서 상기 복수의 권취용 얀층을 통해 바인더 얀을 반송해서, 층을 통과해 상기 복수의 권취용 얀층을 함께 체결하기 위해, 상기 복수의 권취용 얀 캐리어에 관하여 위치 결정된 복수의 바인더 얀 삽입 니들; 및
   (c) 소정의 시간에 상기 직물의 펠을 향해 상기 바인더 얀을 가압하는 바디침 운동(beat-up motion)을 위해, 놓인 상기 권취용 얀의 개구를 통해 삽입하는데 적합한 적어도 하나의 바디침 바(beating bar)를 포함하는 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 바인더 얀이 삽입된 상태에서의 상기 바디침 운동 중에, 상기 복수의 권취용 얀층을 모으고 상기 권취용 얀층을 지지하는데 적합한 복수의 셰이핑 링(shaping ring)을 더 포함하며, 상기 복수의 셰이핑 링의 위치는 직물 형성의 각각의 주기 동안에 변경 가능한 장치.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 복수의 바인더 얀 삽입 니들에 관하여 위치 결정되는 유지 얀(holding yarn) 공급 니들 및 유지 얀 삽입 니들을 더 포함하고, 상기 복수의 바인더 얀 삽입 니들이 상기 복수의 권취용 얀층을 통해 상기 바인더 얀을 삽입하고 상기 바인더 얀을 구부림으로써 개방 루프를 형성할 때, 상기 유지 얀 공급 니들 및 상기 유지 얀 삽입 니들이 상기 바인더 얀의 개방 루프를 통해 유지 얀을 움직여 상기 직물에 상기 바인더 얀을 고정하는 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유지 얀의 삽입 동안에 상기 바인더 얀 루프를 개방 상태로 유지하고, 상기 유지 얀의 삽입 후에 상기 바인더 얀이 팽팽해질 때의 상기 바인더 얀의 구부림 곡률을 제한하면서 상기 바인더 얀을 팽팽히 하기 위해, 각각의 상기 바인더 얀 삽입 니들을 수반하는 보조 바를 더 포함하는 장치.
11. 제 7 항에 잇어서,
    구부린 상기 바인더 얀의 개방 루프를 통과하는 상기 유지 얀의 루프를 형성하도록, 니들 및 얀 피더(feeder)를 갖는 편직(knitting) 기구를 더 포함하고, 상기 유지 얀은, 상기 바인더 얀을 정위치에 유지하고, 상기 바인더 얀 삽입 니들이 퇴피하여 상기 바인더 얀의 늘어짐이 제거될 때, 상기 바인더 얀이 빠지는 것을 방지하게 되는 장치.
12. 제 7 항에 있어서,
    상기 권취용 얀을 빼낼 때 상기 권취용 얀의 장력을 조절하기 위해, 각각의 상기 권취용 얀 캐리어에 위치되는 하나 이상의 장력 제어 디바이스를 더 포함하는 장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 바디침 운동 중에 상기 권취용 얀이 빠지는 것을 방지하기 위해, 상기 하나 이상의 장력 제어 디바이스와 연관된 제동(braking) 기구를 더 포함하는 장치.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 각각의 권취용 얀 캐리어는 상기 제 2 방향을 따라 각도 있게 또는 직동으로 움직임 가능한 장치.
15. (i) 제 1 방향을 따라 다층 구조로 배치되며, 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향을 따라 서로에 대해 각각 동작 가능하게 움직일 수 있도록 구성되고, 상기 권취용 얀을 공급하여 권취용 얀층을 형성하는데 적합한 공급 얀 패키지의 세트를 각각 갖는 복수의 권취용 얀 캐리어 - 상기 복수의 권취용 얀 캐리어로부터 공급된 상기 권취용 얀은 복수의 권취용 얀층을 형성하고, 하나 이상의 상기 권취용 얀 캐리어의 반대 방향으로의 움직임은 해당하는 상기 권취용 얀에 의해 복수의 교차점을 생성함 - ;
    (ii) 상기 복수의 권취용 얀 캐리어에 관하여 위치 결정된 복수의 바인더 얀 삽입 니들; 및
    (iii) 적어도 하나의 바디침 바
    를 포함하는 장치와 관련하여 소정의 통합 패턴을 갖는 다층 직물을 제조하는 방법으로서,
    (a) 상기 통합 패턴에 따라, 상기 제 2 방향을 따라 적어도 하나의 권취용 얀 캐리어를 움직임으로써, 상기 권취용 얀의 복수의 교차점을 형성하는 스텝;
    (b) 상기 복수의 권취용 얀층을 통해 상기 바인더 얀을 반송하고 상기 바인더 얀을 구부림으로써 개방 루프를 형성하기 위해, 상기 제 1 방향을 따른 소정의 위치에 상기 복수의 권취용 얀층을 통해 상기 복수의 바인더 얀 삽입 니들을 삽입하는 스텝;
    (c) 층을 통과해 상기 복수의 권취용 얀층을 함께 체결하도록, 상기 삽입된 바인더 얀을 정위치에 고정하는 스텝;
    (d) 소정 시간에 상기 직물의 펠을 향해 상기 바인더 얀을 가압하는 바디침 운동을 위해, 가로놓인 상기 권취용 얀의 개구를 통해 적어도 하나의 바디침 바를 삽입하는 스텝;
    (e) 형성된 상기 다층 직물을 소정의 속도로 권취하는 스텝; 및
    (f) 원하는 치수를 가지는 다층 직물이 제조될 때까지, 상기 스텝 (a) ~ (e)를 반복하는 스텝을 포함하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 복수의 바인더 얀 삽입 니들에 관하여 위치 결정된, 훅(hook)을 갖는 유지 얀 공급 니들 및 유지 얀 삽입 니들을 더 포함하는 방법.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 바인더 얀을 정위치에 고정하는 스텝은,
    (a) 바인더 얀 루프를 통해 상기 유지 얀 삽입 니들을 삽입하는 스텝;
    (b) 상기 바인더 얀을 팽팽히 하지 않고 상기 직물의 상면으로부터 상기 바인더 얀 루프와 연관된 상기 바인더 얀 삽입 니들을 퇴피시키는 스텝;
    (c) 상기 유지 얀 삽입 니들의 훅에 유지 얀을 공급하도록, 상기 유지 얀 공급 니들을 안쪽으로 움직이는 스텝;
    (d) 상기 바인더 얀 루프를 통해 상기 유지 얀 삽입 니들을 퇴피시켜서 이전의 유지 얀 루프 내에 상기 유지 얀을 고정시키는 스텝;
    (e) 상기 유지 얀 삽입 니들을 더 퇴피시킬 때 상기 바인더 얀을 팽팽히 하는 스텝;
    (f) 다음의 바인더 얀 루프의 둘레로 상기 유지 얀 삽입 니들을 움직이는 스텝; 및
    (g) 모든 바인더 얀이 고정되고 정위치에서 팽팽해질 때까지, 상기 스텝 (a) ~ (f)를 반복하는 스텝을 포함하는 방법.
18. 제 15 항에 있어서,
    상기 바인더 얀이 삽입되는 상기 소정의 위치는 상기 권취용 얀의 새롭게 형성된 교차점 사이에 규정되는 개구에 대응하는 방법.
19. 제 15 항에 있어서,
    상기 삽입하는 스텝이 수행되기 전에, 상기 권취용 얀 층을 바디침하는 스텝을 더 포함하는 방법.
20. 제 15 항에 있어서,
    각각의 상기 권취용 얀 캐리어는 상기 제 2 방향을 따라 각도 있게 또는 직동으로 움직임 가능한 방법.

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