TW201723251A

TW201723251A - 具有槽道的三維編織預形物

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Publication number: TW201723251A
Application number: TW105133119A
Authority: TW
Inventors: 布洛克吉爾伯森
Original assignee: 阿爾巴尼工程組合股份有限公司
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2017-07-01
Also published as: TWI671446B; JP2018532900A; RU2698613C1; ES2815536T3; EP3362594A1; DK3362594T3; BR112018007298B1; WO2017066259A1; US20170101730A1; JP6725654B2; CN108138395B; KR20180067642A; MX2018004438A; CA3001339A1; KR102142486B1; BR112018007298A2; CN108138395A; EP3362594B1; US10023981B2; CA3001339C

Abstract

一種在厚度方向具有槽道的三維編織預形物，其為了一些應用而發展，例如形成一種厚度增加的輕量預形物。

Description

具有槽道的三維編織預形物

本發明是關於一種具有槽道（channels）的三維（3D）預形物，槽道穿過此預形物的厚度側，其可使用在一些應用上，例如形成厚度增加的輕量預形物。

紗羅組織（leno weave）是一種其中有兩條經紗圍繞緯紗被扭絞（twisted）的組織，以提供一種堅固但薄透（sheer）/稀鬆（open）的織物。傳統的紗羅（一種單層組織結構）是藉由使經紗在緯紗之間互相纏繞而製成，其可採用多種機械手段來製作，例如，以機械制動器（mechanical actuator）將一條經線水平移至其鄰近線的另一側；使用可長時間朝一方向自旋並可接著朝另一方向自旋的螺旋裝置（propeller device）等。傳統的紗羅組織作用於讓兩條紗線固定且彼此非常接近，以製造稀鬆（open）織物（如薄紗）或固定住附近紗線端的位置。

紗羅組織，又稱為薄紗組織（Gauze weave）或交叉組織（Cross weave），是一種兩條經紗圍繞緯紗被扭絞的組織，以提供一種堅固但薄透/稀鬆的織物。標準的經紗與骨紗（skeleton yarn）或絞綜紗（doup yarn）成對，而這些扭絞的經紗會緊抓住緯紗，其改善了織物的耐用度。紗羅組織產生的稀鬆織物幾乎不會發生紗線滑脫（slippage）或紗線位移（misplacement）。

紗羅組織可讓光和空氣自由穿過，因此可使用在任何需要薄透、稀鬆組織織物之處，且其不會瘀積（bruise）或推擠（shove）（也就是紗線從均勻的編織中偏移而擾亂組織的一致性）。若簡單的進出橫編組織（in-and-out flat weave）以非常鬆散地編織來達到同樣的效果，其紗線會有瘀積/推擠/位移的傾向。

仿紗羅（mock leno，又稱為imitation leno）是正常架構的組織的變化，其可產生在外觀上類似於薄紗或紗羅式樣的效果，且不需要絞綜裝置的幫助就能得到。這些組織一般是由平紋（plain）、斜紋（twill）、緞紋（satin）或其他簡單的單層組織或甚至是用以產生條紋織物的錦緞（brocade）配置的組合而產生，其與真正的紗羅織物非常相似。此組織也稱為仿薄紗組織。

這種組織是一種將紗線以相等或不相等尺寸成組配置的單層組織。平紋組織中的紗線於織物的正面與背面交替浮紗（floating）。每一個別的紗線群組的紗線端可以延伸進相同的筘齒（dent）中；這使得浮紗端末集結成串，且使得織物的紗線群組之間形成些微的間隙或開口，其產生的外觀類似於薄紗或紗羅組織，因此名為「仿紗羅」。

仿紗羅編織織物一般可以定義為三道或更多道為一群組的經紗或緯紗交織在一起，從而使每一群組的紗線可以容易集結在一組的織物，這些紗線因為其中一群組的最後一道紗線與下一群組的第一道紗線以正好相反的順序交織而由相鄰的群組分離。此種交錯能避免相鄰的兩道紗線集結在一起且能在此點產生一個開口，這些單層編織織物可藉由任何已知的可編織材料的纖維或紗線（例如玻璃或棉）加以製作，且為市場上周知的製品。

圖1A所示為相關技術的單層仿紗羅組織織物結構1000的例子，其中經紗和緯紗皆以每三道紗線為一群組。如圖1A所示，此織物包括兩種仿紗羅樣式，即3x3仿紗羅樣式I與3x3仿紗羅樣式II。3x3仿紗羅樣式I是由三道為一群組的緯紗a1-a3與三道為一群組的經紗b1-b3所形成，而3x3仿紗羅樣式II是由三道為一群組的緯紗a1-a3與三道為一群組的經紗b4-b6所形成。每一緯紗a1-a3的群組包括第一邊（緯）紗a1、中心（緯）紗a2與第二邊（緯）紗a3。每一經紗b1-b3的群組包括第一邊（經）紗b1、中心（經）紗b2與第二邊（經）紗b3。相似地，每一經紗b4-b6的群組包括第一邊（經）紗b4、中心（經）紗b5與第二邊（經）紗b6。

如圖1A所示，在3x3仿紗羅樣式I的編織期間，第一邊經紗b1與第二邊經紗b3皆從下越過第一邊緯紗a1，接著從上越過中心緯紗a2，而最後從下越過第二邊緯紗a3。中心經紗b2則從上越過全部三道緯紗a1-a3。在3x3仿紗羅樣式II的編織期間，第一邊經紗b4與第二邊經紗b6皆從上越過第一邊緯紗a1，接著從下越過中心緯紗a2，而最後從上越過第二邊緯紗a3。中心經紗b5則從下越過全部三道緯紗a1-a3。

圖1B所示為單層仿紗羅組織織物結構1001的另一個例子的紗線的交織，其中經紗和緯紗亦皆以每三道紗線為一群組。如圖1B所示，有些區域是所有緯紗在兩道經紗之間橫越，如圓圈標示處。在三道為一群組的經紗中，緯紗在一對經紗中橫越，但不是所有緯紗都同時橫越。

圖1C所示為單層仿紗羅組織織物結構1002的另一個例子，此仿紗羅為平紋組織的另一版本，其中，有些經紗（在規則的間隔但通常相距多條紗線）不再是交替的上下交織，相反地是每兩道或更多道紗線交織，而這也以相似的頻率發生在緯方向，其整體效果是織物可具有增加的厚度與更粗糙的表面。

圖2所示為單層仿紗羅組織織物結構2000，其中經紗和緯紗皆以每四道紗線為一群組。如圖2所示，此織物包括兩種仿紗羅樣式，即4x4仿紗羅樣式I與4x4仿紗羅樣式II。4x4仿紗羅樣式I是由四道為一群組的緯紗c1-c4與四道為一群組的經紗d1-d4所形成，而4x4仿紗羅樣式II是被四道為一群組的緯紗c1-c4與四道為一群組的經紗d5-d8所形成。相似地，四道為一群組的緯紗c5-c8與四道為一群組的經紗d1-d4形成4x4仿紗羅樣式II，而四道為一群組的緯紗c5-c8與四道為一群組的經紗d5-d8形成4x4仿紗羅樣式I。

緯紗c1-c4的群組包括第一邊（緯）紗c1、兩中心（緯）紗c2與c3以及第二邊（緯）紗c4。相似地，緯紗c5-c8的群組包括第一邊（緯）紗c5、兩中心（緯）紗c6與c7以及第二邊（緯）紗c8。經紗d1-d4的群組包括第一邊（經）紗d1、兩中心（經）紗d2與d3以及第二邊（經）紗d4。相似地，經紗d5-d8的群組包括第一邊（經）紗d5、兩中心（經）紗d6與d7以及第二邊（經）紗d8。

圖3A-3H所示分別為圖2的單層仿紗羅組織織物結構2000沿經紗d1-d8的剖面。如圖3A-3D所示，在4x4仿紗羅樣式I的編織期間，第一邊經紗d1與第二邊經紗d4皆從下越過第一邊緯紗c1，接著從上越過全部中心緯紗c2與c3，而最後從下越過第二邊緯紗c4。兩中心經紗d2與d3則從上越過全部四道緯紗c1-c4。在位於4x4仿紗羅樣式I 右側的4x4仿紗羅樣式II的編織期間，第一邊經紗d1與第二邊經紗d4皆從上越過第一邊緯紗c5，接著從下越過中心緯紗c6與c7，而最後從上越過第二邊緯紗c8。兩中心經紗d2與d3則從下越過全部四道緯紗c5-c8。

如圖3E-3H所示，在4x4仿紗羅樣式II的編織期間，第一邊經紗d5與第二邊經紗d8皆從上越過第一邊緯紗c1，接著從下越過全部中心緯紗c2與c3，而最後從上越過第二邊緯紗c4。兩中心經紗d6與d7則從下越過全部四道緯紗c1-c4。在位於4x4仿紗羅樣式II 右側的4x4仿紗羅樣式I的編織期間，第一邊經紗d5與第二邊經紗d8皆從下越過第一邊緯紗c5，接著從上越過中心緯紗c6與c7，而最後從下越過第二邊緯紗c8。兩中心經紗d6與d7則從下越過全部四道緯紗c5-c8。

一種在經方向與緯方向具有大型槽道的三維編織預形物，其本身可加以利用，也可作為要求輕量且能增加厚度的複合物結構的一部份，此厚度比起其他三維或層狀預形物結構更厚。為讓三維編織預形物透過化學氣相滲入（Chemical Vapor Infiltration，CVI）加以密化（densified），預形物內的大型槽道也可提供多重且大型的路徑，讓化學蒸氣穿過此預形物。此外，建立槽道的三維組織也可建立具有高厚度且低纖維體積的預形物，其可密化，也可不密化。在此預形物作為兩表面之間的輕量隔熱物或絕緣物的情況下，此種架構有所助益。本發明揭示一種具有槽道的三維編織預形物。在三維編織形式中，經紗聚集成群組，而緯紗聚集成群組，如此可在厚度方向建立複數槽道。這些槽道的建立是透過一連串獨特的三維組織樣式來固定經紗與緯紗的位置，概念類似於單層仿紗羅組織，其不同於傳統單層紗羅樣式，完成傳統單層紗羅樣式是使用機械裝置將經紗在其他經紗跨過緯紗時，繞著它們加以扭絞，以使它們全數被固定位置。傳統式樣的紗羅機械裝置一般使用於單層預形物組織，此單層預形物組織是用於單層編織預形物的織邊的複合物，且其需要緊密的組織以避免紗線滑脫。

在本發明一態樣中，一種三維編織預形物可包括複數經紗的複數群組與複數緯紗的複數群組，該些經紗與該些緯紗編織在一起以形成具有該三維編織預形物的複數層的一仿紗羅結構。在一特定層的複數經紗的一第一群組可包括至少一中心經紗與至少二第一邊經紗的一第一組，該至少一中心經紗結合在該特定層的複數緯紗至在一其次層的複數緯紗，每一該至少二第一邊經紗位於該至少一中心經紗的該第一組的每一側。在該特定層的複數經紗的一第二群組可包括至少一中心經紗與至少二第二邊經紗的一第二組，該至少一中心經紗結合在該特定層的複數緯紗至在一在先層的複數緯紗，每一該至少二第二邊經紗位於該至少一中心經紗的該第二組的每一側，以在該複數層的預形物形成厚度方向的複數槽道。

關於該三維編織預形物，其中，在該特定層的複數緯紗的一第一群組可包括至少一中心緯紗與至少二第一邊緯紗的一第一組，該至少一中心緯紗結合在該特定層的複數經紗至在該其次層的複數經紗，每一該至少二第一邊緯紗位於該至少一中心緯紗的該第一組的每一側。並且，在該特定層的複數緯紗的一第二群組可包括至少一中心緯紗與至少二第二邊緯紗的一第二組，該至少一中心緯紗結合在該特定層的複數經紗至在該在先層的複數經紗，每一該至少二第二邊緯紗位於該至少一中心緯紗的該第二組的每一側。該第一與第二邊經紗可從上越過在該特定層的該至少一中心緯紗的第一組，且從下越過在該特定層的該至少一中心緯紗的第二組。該第一與第二邊緯紗可從上越過在該特定層的該至少一中心經紗的第一組，且從下越過在該特定層的該至少一中心經紗的第二組。

在本發明另一態樣中，一種三維編織預形物可包括複數經紗的複數群組與複數緯紗的複數群組，該些經紗與該些緯紗編織在一起以形成具有該三維編織預形物的複數層的一仿紗羅結構。在一特定層的複數緯紗的一第一群組可包括至少一中心緯紗與至少二第一邊緯紗的一第一組，該至少一中心緯紗結合在該特定層的複數經紗至在一其次層的複數經紗，每一該至少二第一邊緯紗位於該至少一中心緯紗的該第一組的每一側。在該特定層的複數緯紗的一第二群組可包括至少一中心緯紗與至少二第二邊緯紗的一第二組，該至少一中心緯紗結合在該特定層的複數經紗至在一在先層的複數經紗，每一該至少二第二邊緯紗位於該至少一中心緯紗的該第二組的每一側，以在該複數層的預形物形成厚度方向的複數槽道。

在此三維編織預形物的第二態樣中，該特定層的複數經紗的一第一群組可包括至少一中心經紗與至少二第一邊經紗的一第一組，該至少一中心經紗結合在該特定層的複數緯紗至在該其次層的複數緯紗，每一該至少二第一邊經紗位於該至少一中心經紗的該第一組的每一側。在該特定層的複數經紗的一第二群組可包括至少一中心經紗與至少二第二邊經紗的一第二組，該至少一中心經紗結合在該特定層的複數緯紗至在該在先層的複數緯紗，每一該至少二第二邊經紗位於該至少一中心經紗的該第二組的每一側。該第一與第二邊緯紗可從上越過在該特定層的該至少一中心經紗的第一組，且從下越過在該特定層的該至少一中心經紗的第二組。該第一與第二邊經紗可從上越過在該特定層的該至少一中心緯紗的第一組，且從下越過在該特定層的該至少一中心緯紗的第二組。

須注意的是在本揭露中且特別是在申請專利範圍及/或段落中，諸如「包括（comprises、comprised或comprising）」及其類似用語的意義可歸屬於專利法，例如，其意思是「包含（includes、included或including）」及其類似用語。

在以下敘述中，「線（threads）」、「纖維（fibers）」、「絲束（tows）」與「紗（yarns）」等用語可互相替換。「線」、「纖維」、「絲束（tows）」與「紗」在此代表單絲（monofilaments）、多絲紗（multifilament yarns）、撚紗（twisted yarns）、多絲束（multifilament tows）、締捲紗（textured yarns）、編線束（braided tows）、塗層紗（coated yarns）或雙成份紗（bicomponent yarns），也可代表以本領域技藝人士所知悉的任何材料的拉伸破碎纖維所製造的紗。

透過接下來對於實施例的詳細描述並結合伴隨的圖式，將使得本發明所闡述的多種實施例的上述與其他的目的、特徵與優點更加清楚。

圖4A所示為本發明之具有槽道的三維編織預形物3000的例子的上視圖。圖4B所示為具有槽道的三維編織預形物3000的斜視圖。如圖4A與4B所示，本發明之具有槽道的三維編織預形物3000包括複數層仿紗羅組織織物結構，其中經紗和緯紗皆以每四道紗線為一群組。

三維編織預形物可包括兩種三維仿紗羅組織（3D mock leno weave）樣式，即三維仿紗羅組織樣式I與三維仿紗羅組織樣式II。圖5A-5D所示為三維仿紗羅組織樣式I的例子，圖5E-5H所示為三維仿紗羅組織樣式II的例子。三維仿紗羅組織樣式I與II皆是由複數層中四道為一群組的經紗與四道為一群組的緯紗所形成。每一四道經紗的群組包括第一邊經紗、兩道中心經紗與第二邊經紗，邊經紗位於中心經紗的相對側。相似地，每一四道緯紗的群組包括第一邊緯紗、兩道中心緯紗與第二邊緯紗，邊緯紗位於中心緯紗的相對側。

一個4x4（每一群組四道經紗與每一群組四道緯紗）仿紗羅組織樣式於此加以說明與描述。然而，其應能理解的是，每一經紗或緯紗群組的紗線數量並沒有必要相等。並且，每一群組具有四道紗線也非必要，只要每一經線群組或緯線群組具有至少一個中心紗線且中心紗線的每一側至少有一道邊紗線即可。

如圖5A-5D所示，在4x4三維仿紗羅組織樣式I中，在一特定層（例如第n層）中的經紗群組中有兩道中心經紗，其交替編織於在同樣第n層中的緯紗群組中的全部四道紗線之上，接著編織於在其次的第n+1層（位於特定第n層於厚度方向之下的層）中的緯紗群組的全部四道紗線之下。

如圖5E-5H所示，在三維仿紗羅組織樣式II中，一特定層（例如第n層）中的經紗群組中有兩道中心經紗，其交替編織於在同樣第n層中的經紗群組中的全部四道紗線之下，接著編織於在上方第n-1層（位於織物的特定第n層於厚度方向之上的層）中的經紗群組的全部四道紗線之上。

具體而言，圖5A-5H所示為三維編織預形物沿兩個群組的經紗的剖面，其結構例如具有十二層。如圖5A-5H所示，兩個經紗的群組包括在三維預形物的第一層中的第一經紗群組的經紗11-14與第二經紗群組的經紗15-18，並且，也示出了在第二層中的第一與第二經紗群組的經紗21-24與25-28。此種樣式延續到第十一層的第一與第二經紗群組的經紗111-114與115-118以及第十二層的第一與第二經紗群組的經紗121-124與125-128。

圖5A-5H還示出了兩個四道緯紗的群組，每一群組包括在三維編織預形物的第一層上的第一緯紗群組中的緯紗54、69、78與93與第二緯紗群組中的緯紗49、63、73與87，以及在第二層上的第一緯紗群組中的緯紗56、67、80與91與第二緯紗群組中的緯紗52、71、76與95。此緯紗群組以相似的方式延續至第十層的第一緯紗群組中的緯紗58、65、82與89與第二緯紗群組中的緯紗59、64、83與88，以及第十一層的第一緯紗群組中的緯紗60、62、84與86與第二緯紗群組中的緯紗51、61、75與85的兩個群組。

在接下來的論述中，「其次層（subsequent layer）」此用語只是為了論述時的方便性而使用。然而，此處「其次層」意指「其他的層」，其並非必然是指在三維編織預形物中在特定層下方或比特定層更深的層。實際上，「其次層」可以是在三維編織預形物中在特定層上方或比特定層更高的層。「在先層（preceding layer）」此用語只是用來描述在方向上對立於「其次層」的層。

如圖5A與5D所示，經紗的第一群組有四道紗線：經紗11、14在中心經紗12、13的兩側，在三維仿紗羅組織樣式I的編織期間，第一邊經紗11與第二邊經紗14從下越過第一層的第一緯紗群組的第一邊緯紗54，接著從上越過全部中心緯紗69與78，最後從下越過此緯紗群組的第二邊緯紗93。邊經紗11、14接著從上越過第一層的第一邊緯紗49，接著從下越過全部中心緯紗63與73，最後從上越過第二邊緯紗87。邊經紗11與14以同樣方式交替從上/從下越過其次的緯紗行。

如圖5B與5C所示，在第一層的經紗群組11-14的中心經紗12與13從上越過第一層的全部四道緯紗54、69、78與93以及從下越過第二層的全部四道緯紗52、71、76與95。因此，第一層與第二層彼此結合。

以相似的方式，在第二層的經紗群組21-24的第一邊經紗21與第二邊經紗24從下越過第二層的第一緯紗群組的第一邊緯紗56，接著從上越過中心緯紗67與80，以及從下越過第二邊緯紗91。並且，第一邊經紗21與第二邊經紗24從上越過第二層的第二緯紗群組的第一邊緯紗52，接著從下越過中心緯紗71與76，最後從上越過第二邊緯紗95。

在第二層的經紗群組21-24的中心經紗22與23從上越過第二層的全部四道緯紗56、67、80與91以及從下越過在第三層的全部四道緯紗53、70、77與94。因此，第二層與第三層彼此結合。

如圖5E與5H所示，經紗的第二群組有四道紗線：邊經紗15、18在中心經紗16、17的兩側，在三維仿紗羅組織樣式II的編織期間，第一邊經紗15與第二邊經紗18從上越過第一層的第一緯紗群組的第一邊緯紗54，接著從下越過全部中心緯紗69與78，最後從上越過此緯紗群組的第二邊緯紗93。邊經紗15、18接著從下越過第一層的第一邊緯紗49，接著從上越過全部中心緯紗63與73，最後從下越過第二邊緯紗87。邊經紗15與18以同樣方式交替從上/從下越過其次的緯紗行。

如圖5F與5G所示，在第一層的經紗群組15-18的中心經紗16與17從下越過第一層的全部四道緯紗54、69、78與93以及從上越過第一層上方的層的全部四道緯紗50、72、74與76。因此，第一層與第一層上方的層彼此結合。

以相似的方式，在第二層的經紗群組25-28的第一邊經紗25與第二邊經紗28從上越過第二層的第一緯紗群組的第一邊緯紗56，接著從下越過中心緯紗67與80，以及從上越過第二邊緯紗91。並且，第一邊經紗25與第二邊經紗28從下越過第二層的第二緯紗群組的第一邊緯紗52，接著從上越過中心緯紗71與76，最後從下越過第二邊緯紗95。

在第二層的經紗群組25-28的兩道中心經紗26與27從下越過在第二層的全部四道緯紗56、67、80與91以及從上越過在第一層的全部四道緯紗49、63、73與87。因此，第二層與第一層彼此結合。

因此，如圖5A-5H所示，經紗11與經紗21可彼此接觸，但緯紗93與緯紗49則被阻止而彼此不接觸。事實上，在包括紗線45與54的行中的所有緯紗皆被阻止而彼此不接觸。藉此，槽道形成並穿透織物層的厚度側。

以相似的方式，在特定第n層中的群組的四道緯紗中，有兩道中心緯紗與特定層的經紗編織在一起，其交替編織於在同樣第n層中的經紗群組中的全部四道紗線之下，接著編織於在上方第n-1層（在厚度方向位於特定第n層之上）中的經紗群組的全部四道紗線之上。

舉例來說，如圖5A-5H所示，在四道緯紗54、69、78與93的第一群組中，邊緯紗54、93從上越過在第一層的第一經紗群組的第一邊經紗11，從下越過其全部中心經紗12、13並接著從上越過其第二邊經紗14，且接著邊緯紗54、93從下越過在第一層的第二經紗群組的第一邊經紗15，從上越過其全部中心經紗16、17並接著從下越過其第二邊經紗18。

如圖5A-5H所示，在四道緯紗54、69、78與93的第一群組中，中心緯紗69、78從下越過在第一經紗群組的全部經紗11-14，且接著從上越過在第二經紗群組的全部經紗15-18。

在第二緯紗群組49、63、73與87中，邊緯紗49、87從下越過邊經紗11，從上越過全部中心經紗12、13並接著從下越過其邊經紗14，且接著邊緯紗49、87從上越過第一邊經紗15，從下越過在第二層的第二經紗群組的中心經紗26、27並接著從下越過第一層的第二經紗群組的第二邊經紗18。隨後，每一群組的邊緯紗以相似的方式交替。

第二緯紗群組49、63、73與87的中心緯紗63、73從下越過在第一層的第二經紗群組的第一邊經紗15，接著從下越過第二層的第二經紗群組的經紗26、27，接著從下越過第一層的第二經紗群組的第二邊經紗18。因此，第一層與第二層彼此結合。

相似地，如圖5A-5H所示，在第二層的四道緯紗56、67、80與91的第一群組中，邊緯紗56、91從上越過在第二層的第一經紗群組的第一邊經紗21，從下越過其全部中心經紗22、23，且接著從上越過其第二邊經紗24，並且接著邊緯紗56、91從下越過第二層的第二經紗群組的第一邊經紗25，從上越過其全部中心經紗26、27，且接著從下越過其第二邊經紗28。

如圖5A-5H所示，在四道緯紗56、67、80與91的第一群組中，中心緯紗67、80從下越過在第一經紗群組的全部經紗21-24，且接著從上越過在第二經紗群組的全部經紗25-28。

在第二緯紗群組52、71、76與95中，邊緯紗52、95從下越過邊經紗21，從上越過全部中心經紗22、23，且接著從下越過第二邊經紗24，並且接著邊緯紗52、95從上越過第一邊經紗25，從下越過第三層的第二經紗群組的中心經紗36、37，且接著從下越過第二層的第二經紗群組的第二邊經紗28。隨後，每一群組的邊緯紗以相似的方式交替。

第二緯紗群組52、71、76與95的中心緯紗71、76從下越過在第二層的第二經紗群組的第一邊經紗25，接著從下越過在第三層的第二經紗群組的經紗36、37，接著從下越過在第二層的第二經紗群組的第二邊經紗28。因此，第二層與第三層彼此結合。

圖6所示為本發明之具有槽道的三維編織預形物用以生成頂部的設計圖P1-P8。如圖6所示，此樣式的作法是藉由允許紗線（經與緯）的某些行彼此抵抗（P4與P5；P8與P1）並且使其他紗線緊密套接（compact nesting）（P1與P4；P5與P8）。設計圖P2、P3、P6與P7用來結合層與其相鄰層。

結合特定上、下編織路徑的纖維紗線的硬挺度（stiffness）導致一些紗線的自然排斥（repulsion）與其他紗線的自然吸引，使得在每一方向的紗線群組化，其有助於一些應用。較硬挺的紗線導致紗線之間有較大的間隔，從而導致較大的槽道。

在筘中的經紗群組化的某些選擇可減弱或增強所形成的路徑或槽道。相似地，捲取（take-up）間隔的某些樣式也可減弱或增強所形成的路徑或槽道。最大增強效果的產生，來自在筘齒中將紗線配置成設計圖P1-P4、設計圖P5-P8以及在緯紗行1-4與緯紗行5-8之間較少的捲取。

因此，在本發明的三維編織預形物中，只使用編織系統可得的上、下紗線移動模式即可製成稀鬆組織（open weave），而不須使用額外的機械制動器。

圖7所示為本發明之三維編織預形物3001-3006的另一個例子。厚度（層）與間隔的變化可用於經/緯行。

三維仿紗羅組織樣式具有以下特性與特徵： • 在傳統三維樣式或層狀結構的相同厚度下，使三維編織預形物在較輕的纖維重量下具有較大的厚度。例如，傳統纖維體積（fiber volume，FV）的三維預形物具有某一厚度與某一重量，而本發明所揭示的具有槽道的預形物，若其具有與傳統纖維體積的三維預形物相同的厚度，則其重量則會比傳統纖維體積的三維預形物更低； • 在無論是將預形物處理為複合物的期間或者是在預形物或複合物被用作另一需要散熱的總成的一部分而作為一種「冷卻槽道（cooling channel）」的情況，建立厚度方向的槽道以供流體流動； • 藉由改變形成群組的經線數量以改變槽道的間隔；在Z方向（厚度方向）改變槽道的尺寸； • 較少的瘀積、推擠或紗線位移； • 一個群組具有至少三道經線與緯線； • 較硬挺的經紗及/或緯紗將提高紗線群組間的排斥力，從而在x或y平面（z為厚度方向的平面）建立較大的槽道； • 改變紗線群組之間的捲取以改變在經線方向的槽道尺寸； • 群組化發生在x-y平面兩方向上，其產生「矩形或其他種多邊形的槽道」； • 經紗及/或緯紗結合某一層至下方的下一層或以一紗線結合複數層。

在所需的三維編織預形物的結構成形後，此結構可被一種基質材料（matrix material）浸漬（impregnated）以形成複合物。此結構變成會被此基質材料包住，且基質材料會填滿此結構的構成元件間的一些或全部間隙區域。此基質材料可以是廣泛多樣材質中的任何一種，例如環氧樹脂（epoxy）、聚酯（polyster）、乙烯酯（vinyl-ester）、陶瓷、碳及/或其他材料，其也展現出所需的物理、熱、化學及/或其他性質。這些被選擇作為基質的材料可以相同或可以不相同於此結構的材料，且可以具有或可以不具有可比擬的物理、化學、熱或其他性質。然而，一般來說它們不會是相同材料或不具有可比擬的物理、化學、熱或其他性質，因為會尋求使用複合物的通常目的就是為了讓最終產品具有多種特性組成，而這是只使用單一構成材料所無法獲得的。那麼在組合後，此結構和此基質材料可接著在同一工序中以熱固性方法或其他已知方法進行固化與定型，接著進行其他工序以製造所需的元件。在進行固化之後，此基質材料的凝固物會附著於此結構。如此一來，施加於最終元件的應力，特別是通過其纖維之間作為黏著件的基質材料的應力，可有效地被轉移到此結構的構成材料上或由此結構的構成材料加以負荷。並且，若使用化學氣相滲入（CVI）來添加基質材料以形成複合物，形成於基材中的一些或全部的槽道可保持稀鬆且不須用到樹脂材料。

應能理解的是，在經方向與緯方向的紗線可以是相同或不同材料及/或相同或不同尺寸。例如，經紗與緯紗可以由碳、尼龍（nylon）、嫘縈（rayon）、玻璃纖維、棉、陶瓷、醯胺（aramid）、聚酯（polyester）、金屬、聚乙烯（polyethylene）及/或其他展現出所需的物理、熱、化學或其他性質的材料來製造。

應能理解的是，其他種三維仿紗羅組織可用來建立多邊形的槽道，經紗層的數量至少是兩層或更多。應能理解的是，在一些實施例中，全部槽道延伸穿過整個預形物的厚度側。在其他實施例中，複數槽道延伸穿過整個厚度側。亦即，在所需的樣式中，並非全部槽道都必然延伸穿過預形物的整體厚度側。

應能理解的是，在三維編織預形物的外表面的一面或二面上，或在複合物的外表面的一面或二面上，其他結構可作為一種分離的「皮膚（skin）」而藉由一些方式附著於其上，諸如縫編（stitch bonding）、釘扎（pinning）、T成形（T-Forming）（參照美國專利US 6,103,337）、機械式螺栓固定（mechanically bolting）、適當膠合劑的使用或本領域技藝人士知悉的其他方式。

1000、1001、1002、2000‧‧‧單層仿紗羅組織織物結構
3000、3001-3006‧‧‧三維編織預形物
b1-b6、d1-d8、11-18、21-28、101-108、111-118、121-128‧‧‧經紗
a1-a3、c1-c8、49-54、56-65、67、69-78、80、82-89、91、93、94、95‧‧‧緯紗
P1-P8‧‧‧設計圖

圖1A所示為相關技術的單層仿紗羅組織織物結構的例子，其中經紗和緯紗皆以每三道紗線為一群組；圖1B所示為相關技術的單層仿紗羅組織織物結構的另一個例子，其中經紗和緯紗亦皆以每三道紗線為一群組；圖1C所示為相關技術的單層仿紗羅組織織物結構的另一個例子；圖2所示為相關技術的單層仿紗羅組織織物結構，其中經紗和緯紗皆以每四道紗線為一群組；圖3A-3H所示為圖2的單層仿紗羅組織織物結構沿經紗的剖面；圖4A所示為本發明之具有槽道的三維編織預形物的例子的上視圖；圖4B所示為具有槽道的三維編織預形物的斜視圖；圖5A-5H所示為本發明之三維編織預形物沿經紗的剖面；圖6所示為本發明之具有槽道的三維編織預形物用以生成頂部的設計圖（plan）；以及圖7所示為本發明之三維編織預形物的另一個例子。

11、21、101、111‧‧‧經紗

49-54、56-65、67、69-78、80、82-89、91、93、94、95‧‧‧緯紗

Claims

一種三維編織預形物，包括：複數經紗的複數群組；以及複數緯紗的複數群組，該些經紗與該些緯紗編織在一起以形成具有該三維編織預形物的複數層的一仿紗羅結構，其中，在一特定層的複數經紗的一第一群組包括至少一中心經紗與至少二第一邊經紗的一第一組，該至少一中心經紗結合在該特定層的複數緯紗至在一其次層的複數緯紗，每一該至少二第一邊經紗位於該至少一中心經紗的該第一組的每一側，以及其中，在該特定層的複數經紗的一第二群組包括至少一中心經紗與至少二第二邊經紗的一第二組，該至少一中心經紗結合在該特定層的複數緯紗至在一在先層的複數緯紗，每一該至少二第二邊經紗位於該至少一中心經紗的該第二組的每一側，以在該三維編織預形物的該些層形成厚度方向的複數槽道。
如申請專利範圍第1項所述之三維編織預形物，其中，在該特定層的複數緯紗的一第一群組包括至少一中心緯紗與至少二第一邊緯紗的一第一組，該至少一中心緯紗結合在該特定層的複數經紗至在該其次層的複數經紗，每一該至少二第一邊緯紗位於該至少一中心緯紗的該第一組的每一側，以及其中，在該特定層的複數緯紗的一第二群組包括至少一中心緯紗與至少二第二邊緯紗的一第二組，該至少一中心緯紗結合在該特定層的複數經紗至在該在先層的複數經紗，每一該至少二第二邊緯紗位於該至少一中心緯紗的該第二組的每一側。
如申請專利範圍第2項所述之三維編織預形物，其中，該第一與第二邊經紗從上越過在該特定層的該至少一中心緯紗的第一組，且從下越過在該特定層的該至少一中心緯紗的第二組，以及其中，該第一與第二邊緯紗從上越過在該特定層的該至少一中心經紗的第一組，且從下越過在該特定層的該至少一中心經紗的第二組。
一種三維編織預形物，包括：複數經紗的複數群組；以及複數緯紗的複數群組，該些經紗與該些緯紗編織在一起以形成具有該三維編織預形物的複數層的一仿紗羅結構，其中，在一特定層的複數緯紗的一第一群組包括至少一中心緯紗與至少二第一邊緯紗的一第一組，該至少一中心緯紗結合在該特定層的複數經紗至在一其次層的複數經紗，每一該至少二第一邊緯紗位於該至少一中心緯紗的該第一組的每一側，以及其中，在該特定層的複數緯紗的一第二群組包括至少一中心緯紗與至少二第二邊緯紗的一第二組，該至少一中心緯紗結合在該特定層的複數經紗至在一在先層的複數經紗，每一該至少二第二邊緯紗位於該至少一中心緯紗的該第二組的每一側，以在該三維編織預形物的該些層形成厚度方向的複數槽道。
如申請專利範圍第4項所述之三維編織預形物，其中，在該特定層的複數經紗的一第一群組包括至少一中心經紗與至少二第一邊經紗的一第一組，該至少一中心經紗結合在該特定層的複數緯紗至在該其次層的複數緯紗，每一該至少二第一邊經紗位於該至少一中心經紗的該第一組的每一側，以及其中，在該特定層的複數經紗的一第二群組包括至少一中心經紗與至少二第二邊經紗的一第二組，該至少一中心經紗結合在該特定層的複數緯紗至在該在先層的複數緯紗，每一該至少二第二邊經紗位於該至少一中心經紗的該第二組的每一側。
如申請專利範圍第5項所述之三維編織預形物，其中，該第一與第二邊緯紗從上越過在該特定層的該至少一中心經紗的第一組，且從下越過在該特定層的該至少一中心經紗的第二組，以及其中，該第一與第二邊經紗從上越過在該特定層的該至少一中心緯紗的第一組，且從下越過在該特定層的該至少一中心緯紗的第二組。
一種複合物，包括：如申請專利範圍第1項所述之三維編織預形物；以及其中，該三維編織預形物被一基質材料浸漬。
一種複合物，包括：如申請專利範圍第3項所述之三維編織預形物；以及其中，該三維編織預形物被一基質材料浸漬。
一種複合物，包括：如申請專利範圍第4項所述之三維編織預形物；以及其中，該三維編織預形物被一基質材料浸漬。
一種複合物，包括：如申請專利範圍第6項所述之三維編織預形物；以及其中，該三維編織預形物被一基質材料浸漬。
一種形成一三維編織預形物的方法，包括：在該三維編織預形物的複數層形成複數經紗的複數群組；在該三維編織預形物的複數層形成複數緯紗的複數群組；以及將在該些經紗群組的該些經紗與在該些緯紗群組的該些緯紗編織在一起，以形成一仿紗羅結構，其中，在一特定層的複數經紗的一第一群組包括至少一中心經紗與至少二第一邊經紗的一第一組，該至少一中心經紗結合在該特定層的複數緯紗至在一其次層的複數緯紗，每一該至少二第一邊經紗位於該至少一中心經紗的該第一組的每一側，以及其中，在該特定層的複數經紗的一第二群組包括至少一中心經紗與至少二第二邊經紗的一第二組，該至少一中心經紗結合在該特定層的複數緯紗至在一在先層的複數緯紗，每一該至少二第二邊經紗位於該至少一中心經紗的該第二組的每一側，以在該三維編織預形物的該些層形成厚度方向的複數槽道。
如申請專利範圍第11項所述之形成一三維編織預形物的方法，其中，在該特定層的複數緯紗的一第一群組包括至少一中心緯紗與至少二第一邊緯紗的一第一組，該至少一中心緯紗結合在該特定層的複數經紗至在該其次層的複數經紗，每一該至少二第一邊緯紗位於該至少一中心緯紗的該第一組的每一側，以及其中，在該特定層的複數緯紗的一第二群組包括至少一中心緯紗與至少二第二邊緯紗的一第二組，該至少一中心緯紗結合在該特定層的複數經紗至在該在先層的複數經紗，每一該至少二第二邊緯紗位於該至少一中心緯紗的該第二組的每一側。
如申請專利範圍第12項所述之形成一三維編織預形物的方法，其中，該第一與第二邊經紗從上越過在該特定層的該至少一中心緯紗的第一組，且從下越過在該特定層的該至少一中心緯紗的第二組，以及其中，該第一與第二邊緯紗從上越過在該特定層的該至少一中心經紗的第一組，且從下越過在該特定層的該至少一中心經紗的第二組。
一種形成一三維編織預形物的方法，包括：在該三維編織預形物的複數層形成複數經紗的複數群組；在該三維編織預形物的複數層形成複數緯紗的複數群組；以及將在該些經紗群組的該些經紗與在該些緯紗群組的該些緯紗編織在一起，以形成一仿紗羅結構，其中，在一特定層的複數緯紗的一第一群組包括至少一中心緯紗與至少二第一邊緯紗的一第一組，該至少一中心緯紗結合在該特定層的複數經紗至在一其次層的複數經紗，每一該至少二第一邊緯紗位於該至少一中心緯紗的該第一組的每一側，以及其中，在該特定層的複數緯紗的一第二群組包括至少一中心緯紗與至少二第二邊緯紗的一第二組，該至少一中心緯紗結合在該特定層的複數經紗至在一在先層的複數經紗，每一該至少二第二邊緯紗位於該至少一中心緯紗的該第二組的每一側，以在該三維編織預形物的該些層形成厚度方向的複數槽道。
如申請專利範圍第14項所述之形成一三維編織預形物的方法，其中，在該特定層的複數經紗的一第一群組包括至少一中心經紗與至少二第一邊經紗的一第一組，該至少一中心經紗結合在該特定層的複數緯紗至在該其次層的複數緯紗，每一該至少二第一邊經紗位於該至少一中心經紗的該第一組的每一側，以及其中，在該特定層的複數經紗的一第二群組包括至少一中心經紗與至少二第二邊經紗的一第二組，該至少一中心經紗結合在該特定層的複數緯紗至在該在先層的複數緯紗，每一該至少二第二邊經紗位於該至少一中心經紗的該第二組的每一側。
如申請專利範圍第14項所述之形成一三維編織預形物的方法，其中，該第一與第二邊緯紗從上越過在該特定層的該至少一中心經紗的第一組，且從下越過在該特定層的該至少一中心經紗的第二組，以及其中，該第一與第二邊經紗從上越過在該特定層的該至少一中心緯紗的第一組，且從下越過在該特定層的該至少一中心緯紗的第二組。
一種形成一複合物的方法，包括：形成如申請專利範圍第11項所述之三維編織預形物；以及以一基質材料浸漬該三維編織預形物。
一種形成一複合物的方法，包括：形成如申請專利範圍第13項所述之三維編織預形物；以及以一基質材料浸漬該三維編織預形物。
一種形成一複合物的方法，包括：形成如申請專利範圍第14項所述之三維編織預形物；以及以一基質材料浸漬該三維編織預形物。
一種形成一複合物的方法，包括：形成如申請專利範圍第16項所述之三維編織預形物；以及以一基質材料浸漬該三維編織預形物。