JPH02102026A - 多孔性立体構造物の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は多孔性立体構造物の製造方法及びその製造装置
に関し、特に相互に直交する経、緯及び垂直の繊維束に
より織成された多孔性立体織物の各繊維束にマトリック
スを含浸固化して得られる多孔性立体構造物の製造方法
及びその製造装置に関する。

［従来の技術］ 従来より経糸、緯糸、垂直系の三種から織成された立体
織物いわゆる三次元構造の織物が特公昭５２−３９４７
３号公報で知られ、また立体織物の製織装置が特公昭５
３−４１４５号公報で提案され、さらに立体織物の織成
方法及び製織装置が特公昭５４−３８６７３号公報とし
て提案されている。そして上記立体織物を応用した多孔
性立体構造物いわゆる格子状多孔性構造部材が特公昭５
７−２０９００号公報として提案されている。この多孔
性立体構造物は実質的に相互に直交する経、緯及び垂直
の線条により組織してなる三次元組織体の上記各線条の
みに樹脂や無機材料をマトリックスとして含浸させた繊
維強化複合材料を、各線条間に空隙を有する立体格子状
に構成したもので、これによって特に繰返し荷重に対す
る大きい強度を有すると共に、空隙率が極めて大きい軽
量な構造部材を得られるようにした点に特徴を有するも
のである。

このような特性を有する多孔性立体構造物は、例えば土
木建築用、航空機用あるいは船舶用の構造材や軽量パネ
ルとして、また各種緩衝用部材、住居等における通風材
料、土中に埋設する水抜き用材等として有効に利用され
るとして提案され今やその実用化の段階に入ろうとして
いる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記多孔性立体構造物は経、緯及び垂直の線条からなり
形状の自己保存性を有しない多孔性立体織物に樹脂液な
どのマトリックスを含浸固化させて製造するものである
ため、立体織物を所定長さ製織する毎に、この立体織物
を製織装置から切り離し、その後立体織物の形状を保持
させながらマトリックスの含浸固化処理を行っていた。

このなめ、多孔性立体構造物は一貫した生産ラインにお
いて連続して火星生産することができない上、立体織物
を製織装置から切り離す作業及び切り離された立体織物
の形状を保持させる作業に多くの人手と時間を要し製造
効率が悪いと言う問題がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の多孔性立体構造物の製造方法は、多孔性立体織
物を織成しながら織成サイクル毎に織成と同期して間欠
的に引張送り、引張状態下で多孔性立体織物の各繊維束
にマトリックスを含浸固化させて多孔性立体構造物形成
するようにしたものである。

本発明の多孔性立体構造物の製造装置は、多孔性立体織
物を織成する製織装置と、この製織装置の多孔性立体織
物の進行方向側に設けられ前記製織装置の織成サイクル
毎に作動して多孔性立体織物を緊張状態で送る引張送り
装置と、前記製織装置と前記引張送り装置の経路に設け
られ順次織成される多孔性立体織物の各繊維束にマトリ
ックスを含浸固化する含浸固化装置とを具備してなるも
のである。

［作　用コ 本発明は多孔性立体織物を織成しながら順次織成される
多孔性立体織物を織成サイクル毎に作動する引張送り装
置によって緊張させた状態下でマトリックスを含浸固化
させて、多孔性立体構造物を連続的に製造する。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して説明する
。

第１図に示すように相互に直交する経、緯及び垂直の繊
維束ｚ、ｘ、ｙにより多孔性立体織物Ａを織成する製織
装置１を設け、この製織装置１の多孔性立体織物Ａの進
行方向側に２組の引張送り装置本体２，３を有する引張
送り装置４を設け、前記製織装置１と引張送り装置４と
の間にトンネル型の含浸固化装置５を設け、前記引張送
り装置４の多孔性立体織物Ａの進行方向側に切断装置６
を設けている。７はマイクロコンピュータなどから構成
される制御手段であり、この制御手段７は前記製織装置
１に１より順次織成される多孔性立体織物Ａを、前記引
張送り装置４を織成サイクル毎に作動して織成に同期し
て１つの織目分ずつ引張力により送るように制御してい
る。また制御手段７は２組の引張送り装置本体２，３の
一方の引張送り装置本体２によって多孔性立体織物Ａを
間欠的に送っている間他方の引張送り装置本体３をスタ
ート位置で待機させ、送り終了後直ちに待機中の引張送
り装置本体３によって送ることができるようにしている
とともに、所定長さの送り時点で切断装置６を作動する
ようにしている。そして、繊維束ｚ、ｘ、ｙの始端部分
を長尺な治具８の一端に連結し、この治具８の他端側を
引張送り装置４で引張るようにセットした状態において
、製織装置１を作動させて多孔性立体織物Ａを織成しな
がら順次織成される多孔性立体織物Ａを第２図（Ａ）よ
うに治具８を介して引張送り装置４により織成サイクル
に送り、引張送り装置４の作動による引張状態下で形状
保持された多孔性立体織物Ａの各織成束Ｚ、Ｘ、Ｙにト
ンネル型の含浸固化装置５内にてマトリックスＢを含浸
固化させて多孔性立体構造物Ｃを形成する。

その後第２図（Ｂ）のように治具８を外すとともに引張
送り装置４により多孔性立体構造物Ｃを引張るように成
した状態において、多孔性立体構造物Ｃを引張送り装置
４により織成サイクル毎に送りながら順次織成される多
孔性立体織物Ａの各繊維束ｚ、ｘ、ｙにマトリックスＢ
を含浸固化することにより、第３図に示す多孔性立体構
造物Ｃを連続的に製造することができ、このようにして
製造された多孔性立体構造物Ｃは切断装置６によって所
定長さに切断されるものである。この場合、制御手段７
の各機能は別個の電子回路によって構成しても良い、ま
た、多孔性立体構造物Ｃを構成する繊維束ｚ、ｘ、ｙは
一束が３０００〜１５０００本程度０繊維線条からなり
、この繊維線条は炭素繊維やガラス繊維が好適であるが
、アラミド、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン
などの合成繊維、石綿などの無機繊維、金属繊維、絹、
綿、麻、羊毛などの天然繊維等を用いても良く、またこ
れらの繊維は糸状に紡糸されたものでもよいし、フィラ
メント状のものでもよい、また、マトリックスＢとして
はビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂等の液状・熱硬化性樹脂のほ
か銅。

アルミニウムなどの金属、ガラス、石英その他の無機材
料を用いることらできる。

次に第４図乃至第２１図を参照して詳細に説明する。

第４図に示すように製織装置１と、トンネル型含浸固化
装置５を構成する含浸部９、乾燥部１０及び冷却部１１
と、２白の引張送り装置４と、切断装置６とが多孔性立
体織物Ａの進行方向に並設されている。

製織装置１は第２０図に示すように所定長さ毎に緯及び
垂直の繊維束Ｘ、Ｙを有しないで経の繊維束Ｚのみによ
り織成された支持用空隙部りを有する多孔性立体織物Ａ
を織成するものである。この支持用空隙部りは緯の繊維
束Ｘのみを有しないもの、あるいは垂直の繊維束Ｙのみ
を有しないものとして形成してもよい。

マトリックスとして合成樹脂を用いる場合には、多孔性
立体織物Ａを樹脂浸漬槽内の樹脂液中に浸漬した後、そ
れを取出して樹脂の流下と脱泡を行い、その樹脂を硬化
させればよいことは知られているが、樹脂液中を浸漬さ
せると立体織物を構成している繊維の目ずれや乱れある
いは変形等を発生するおそれがあるため、本発明の実施
例では第１４図及び第１５図に示すようなマトリックス
Ｂとしての樹脂液を立体織物Ａの上より滴下しながら含
浸する方法がとられている。

この含浸部９はケーシング１２の上部に樹脂槽１３がク
ランクアーム１４を介して揺動可能に吊設され、モータ
１５の回転力がクランク機構１６を介して支軸１７を正
逆回転させ、この支軸１７の回転がクランクアーム１４
を介して樹脂槽１３を揺動することにより樹脂槽１３内
の樹脂液を滴下して樹脂槽１３の下部を通過する多孔性
立体織物Ａの繊維束ｚ、ｘ、ｙに含浸する。

さらに下方に滴下した樹脂液は受皿１８内に収容されポ
ンプ１９によって樹脂槽１３内に送られるように構成し
ている。

乾燥部１０は第１６図及び第１７図に示すようにゲージ
ング２０内のローラ２１に沿ってマトリックスＢとして
の樹脂液が含浸された多孔性立体織物Ａが通過するよう
に形成され、この多孔性立体織物Ａの下部に位置して熱
風供給ダクト２２が設けられ、この熱風供給ダクト２２
の上面に形成されたメツシュ状の孔から酔態を多孔性立
体織物Ａに向って吹き上げて多孔性立体織物Ａの弛みを
防止しながらマトリックスＢとしての樹脂液を熱風乾燥
し、この熱風はケーシング２０の上部に設けられた開口
部２３から排出されるように構成されている。

冷却部１１は冷風乾燥によってマトリックスＢを短時間
に固化するようにしている。

引張送り装置４は第５図及び第６図に示すように支持台
２４の左右の長手方向にガイドレール２５が設けられて
いるとともに中央の長手方向に雄螺子杆２６が軸支され
ている。この雄螺子杆２６にはカップリング２１を介し
て減速機２８及びサーボモータ２９が連結されている。

そして、前記ガイドレール２５には引張送り装置本体２
，３のフレーム３０が摺動可能に設けられ、このフレー
ム３０に固設された雌螺子３１が前記雄螺子杆２６に螺
合してサーボモータ２９の作動により間欠的に移動する
ようになっている。また支持台２４には多孔性立体構造
物Ｃを案内する複数のガイドローラ３２が支持台２４の
長手方向と直交する方向に設けられ、このガイドローラ
３２は引張送り装置本体２．３のフレーム３０が近くま
で移動するとこれを図示しないスイッチにより検知して
シリンダ３３の作動により支持台２４の長手方向に回転
し、引張送り装置本体２，３の移動を可能にしている。

前記引張送り装置本体２，３はシリンダ３４の作動によ
りフレーム３０に縦設されたガイドレール３５に沿って
昇降体３６が上下動するようになっており、この昇降体
３６には第６図乃至第１１図に示すように多数の固定部
材３７が多孔性立体織物Ａの各経繊維束７間に対応して
支持台２４の幅方向に並設されている。そして、各固定
部材３１は枠体３８の中央に空気や水等の流体の供給に
よって彫版する袋体３９を有し、この袋体３９の両面に
バネ４０によって挟圧付勢された挟着板４１が設けられ
、この挟着板４１の外面にラバー等からなる擦止材４２
が貼着されて構成されている。そして、含浸固化装Ｍ５
を通過して形成された第２１図で示す多孔性立体構造物
Ｃが送られて、前記支持空隙部りが前記固定部材３７に
対応する位置に達すると、これをフレーム３０に設けら
れた図示しないスイッチにより検知してシリンダ３４が
作動し、昇降体３６がガイドレール３５に沿って下降し
て、各固定部材３７が第１０図で示す収縮状態で支持用
空隙部りの各経繊維束７間に挿入し、次いで図示しない
ポンプの作動により袋体３９内に流体が圧送して袋体３
９は第１１図のようにバネ４０の付勢に抗して彫版し、
相互に隣り合う固定部材３７の挟着板４１によって各繊
維束２は挟着固定される。その後サーボモータ２９の作
動によって引張送り装置本体２は製織装置１に同期して
間欠的に送られ、多孔性立体構造物Ｃを引張状態で送る
。一方、２台の引張送り装置４は一方の引張送り装置本
体２によって多孔性立体織物Ａを送っている間他方の引
張送り装置本体３がスタート位置に待機し、引張送り装
置本体２による送り終了後、続いて他方の引張送り装置
本体３による送りを開始し、引張送り装置本体２は流体
を抜いて袋体３８を収縮した状態で上昇し、スタート位
置まで復帰し、このようにして交互に引張送り作動する
ように制御される。

切断装置６は第１８図及び第１９図に示すようにフレー
ム体４３が車輪４４ａを介しガイドレール４４に沿って
摺動可能に設けられ、このフレーム体４３に設けられた
ガイドローラ４５に沿って多孔性立体構造物Ｃが送られ
るようになっている。またフレーム体４３の前後にはシ
リンダ４６によりガイドレール４７に沿って上下動する
固定板４８が設けられている。またフレーム体４３の中
央にはシリンダ４９の作動によりガイドレール５０に沿
って上下動する昇降体５１が設けられ、この昇降体５１
にはモータ５２の作動によりクランク機構５３を介して
ガイドレール５４に沿って幅方向に往復動する可動枠５
５が設けられ、この可動枠５５にはカッタ５６が固定さ
れている。そして、フレーム体４３に設けられた図示し
ないスイッチによって多孔性立体構造物Ｃの支持用空隙
部りがカッタ５６の対応位置に達したことを検知すると
、先ずシリンダ４６が作動し固定板４８が下降して多孔
性立体構造物Ｃを当接支持する０次いでモータ５２が作
動してカッタ５６が可動枠５５と一体的に往復動しなが
らシリンダ４９の作動により下降して多孔性立体構造物
Ｃを支持用空隙部り部分から切断する。この場合、切断
装置６は固定板４８によって多孔性立体構造物Ｃを固定
しているためガイドレール４４と車輪４４ａを介し多孔
性立体構造物Ｃの移動と同体的に移動しながらカッタ５
６による切断を行う。

治具８は第１２図及び第１３図に示すように金属製の枠
体からなり、トンネル型含浸固化装置５の全体を貫通し
、かつ端部が引張送り装置４に達する長さを有している
。また、一端には少なくとも経繊維束２群を連結するた
めの多数の連結具５７を有し、他側には固定部材３７に
対応する複数組の支持用空隙部５８が所定間隔で設けら
れている。そして、製造スタート時において、トンネル
型含浸固化装置５に治具８を貫通配置し、一端の連結具
５７に経繊維束２群を連結すると共に他端から２番目ま
たは３番目の支持用空隙部５８に引張送り装置本体２の
固定部材３７を挿入して挟着固定させ、この状態におい
て製織装置１により多孔性立体織物Ａを間欠的に織成し
、かつ織成停止毎に引張送り装置４を作動して順次織成
される多孔性立体織物Ａを治具８を介し緊張状態で送る
。このようにして引張送り装置本体２による送り終了後
引張送り装置本体３の固定部材３７を他端の支持用空隙
部５８に挿入して挟着固定させ、連続的に送り動作を行
い、織成された多孔性立体織物Ａの始端部分が含浸固化
装置５を通過して多孔性立体構造物Ｃを形成した後、こ
の多孔性立体構造物Ｃの端部から２番目の支持用空隙部
りが引張送り装置本体２位置に達した後に治具８を外し
、この支持用空隙部りに引張送り装置本体２の固定部材
３７を挿入し決着固定させて送りを行うものである。

次に作用について説明する。

先ず、治具８を上述の如くセットし製織装置１による多
孔性立体構造物Ａの織成と引張送り装置４による引張送
り動作とを交互に連続して行う、そして、治具８の端部
の支持用空隙部５８がスタート位置で待機している引張
送り装置本体３の位置に達するとこれをスイッチで検知
し引張送り装置本体３の固定部材３７が下降して端部の
支持用空隙部５８に挿入し、かつ流体の供給によって袋
体３９が膨張して挟着板４１により治具８を挟着固定す
るとともに、引張送り装置本体２の固定部材３７の挟着
は解除されて上昇し、スタート位置に復帰する。

その後、織成と同期して引張送り装置本体３による送り
が行われ、第２０図で示す多孔性立体織物Ａの始端部分
が含浸固化装置５を通過すると、含浸部９によるマトリ
ックスＢの含浸と、乾燥部１０による熱風乾燥と、冷却
部１１による冷風乾燥によって第２１図で示す多孔性立
体構造物Ｃが形成される。その後、第２図（Ｂ）のよう
に多孔性立体構造物Ｃの端部から２番目の支持用空隙部
りが引張送り装置本体２位置に達して引張送り装置本体
２の固定部材３７によって支持用空隙部りが挟着固定さ
れた状態で治具８を外し、製織装置１による多孔性立体
織物Ｃの織成と引張送り装置本体２．３による送りとを
交互に連続的に行うことによって順次織成される多孔性
立体織物Ａが順次トンネル型含浸固化装置５を通過する
ことにより多孔性立体構造物Ｃが連続的に得られる。こ
のようにして、所定長さの多孔性立体構造物Ｃが形成さ
れて支持用空隙部りが切断装置６位置に達する毎に、多
孔性立体構造物Ｃの送りと同体的に切断装置６のフレー
ム体４３が移動しながらフレーム体４３に装備された昇
降体５１が下降し、かつカッタ５６が往復作動して多孔
性立体構造物Ｃを支持用空隙部り位置から切断するもの
である。

このように上記実施例においては、製織装置１により多
孔性立体織物Ａを織成し、かつ多孔性立体織物Ａを織成
サイクル毎に作動する引張送り装置４によって間欠的に
送りながら含浸固化装置５にてマトリックスＢの含浸固
化を行うことにより多孔性立体構造物Ｃを自動的に連続
して製造することができ、−貫した生産ラインにおいて
大量生産できる。

なお本発明は上記実施例に限定されるものではなく本発
明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である
０例えば製織装置は２以上の織目を織成する毎に停止す
るようにしてもよい。また多孔性立体織物は所定長さ毎
に支持用空隙部を形成するようにしたが、この支持用空
隙部は必要に応じ設けるようにすればよく、支持用空隙
部を設けない場合には各織目間の孔部分に固定部材を挿
入して挟着固定すればよい、また、引張送り装置本体の
数は適宜選定すればよい。またマトリックスの含浸固化
装置、引張送り装置及び切断装置の構造は適宜選定すれ
ばよく、例えば引張送り装置の固定部材は縦方向から挿
入したが横方向から挿入してもよく、切断装置のカッタ
も縦方向に切断するようにしたが横方向から切断するよ
うにしてもよい、また、引張送り装置本体の固定部材は
袋体に代えてシリンダを設けることによりシリンダの作
動によって挟着板を袋体の場合と同様に移動させて挟着
板間に各経繊維束Ｚを挟着固定するようにしてもよく、
また引張送り装置は第２２図に示すように上下一対のエ
ンドレスコンベア５９゜６０を設け、このエンドレスコ
ンベア５９．６＜）のキャタピラベルト６１に経繊維束
Ｘのピッチに対応して設けた多数の突起６２群によって
多孔性立体構造物Ｃの経繊維束Ｘを引掛けて送るように
してもよく、また第２３図に示すように引張送り装置本
体をシリンダ６３の作動により横方向に移動する固定板
６４とシリンダ６５の作動によって縦方向に移動する固
定板６６とで経繊維束Ｚを挟着固定するようにしてもよ
い。

［発明の効果］ 本発明は製織装置により多孔性立体織物を織成しながら
織成サイクル毎に織成と同期して引張送り、その引張状
態下で多孔性立体織物にマトリックスを含浸固化するこ
とにより、立体織物を織成しながら連続的に多孔性立体
構造物を製造できるようにした量産効率の高い多孔性立
体構造物の製造方法及びその製造装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第２１図は本発明の一実施例を示し、第１図
は製造装置の概略説明図、第２図（Ａ）（Ｂ）は製造順
序を示す概略説明図、第３図は多孔性立体構造物の要部
を示す斜視図、第４図は製造装置の正面図、第５図は引
張送り装置の一部切欠正面図、第６図は第５図のＡ−Ａ
線断面図、第７図は第６図のＢ〜Ｂ線断面図、第８図は
固定部材を酌繊維束Ｚ間に挿入した状態を示す一部切欠
正面図、第９図は固定部材の側面図、第１０図は袋体収
縮状態を示す第９図のＣ−Ｃ線断面図、第１１図は袋体
膨張状態を示す第９図のＤ−Ｃ線断面図、第１２図は治
具の平面図、第１３図は治具の正面図、第１４図はマト
リックス含浸部の樅断面図、第１５図は第１４図のＢ−
Ｅ線断面図、第１６図は乾燥部の断面図、第１７図は第
１６図のＦ−Ｅ線断面図、第１８図は切断装置の一部切
欠正面図、第１９図は切断装置の側面図、第２０図は多
孔性立体ｍ物の要部を示す斜視図、第２１図は切断前の
多孔性立体構造物の要部を示す斜視図、第２２図は引張
送り装置の他の実施例を示す概略説明図、第２３図は引
張送り装置本体の他の実施例を示す概略説明図である。 １・・・製織装置 ４・・・引張送り装置 ５・・・マトリックスの含浸固化装置 Ａ・・・多孔性立体織物 Ｃ・・・多孔性立体構造物 Ｚ、Ｘ、Ｙ・・繊維束 特　許　出　願　人　株式会社有沢製作所同　　　　株
式会社東洋技研 代　理　人　弁理士　　牛　　　木　　　　護ｊＡ 第５ 図 第６図 第 ７図 第８図 第９図 Ｉ−Ｆ 第１４図 第１７図 第１５図 第６図 第２０図 第１９図 第２２因 第２３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）相互に直交する経、緯及び垂直の繊維束により織
   成された多孔性立体織物の各繊維束にマトリックスを含
   浸固化させ多孔性立体構造物を製造する方法において、
   前記多孔性立体織物を織成しながら織成サイクル毎に織
   成と同期して間欠的に引張送り、その引張状態下で多孔
   性立体織物の各繊維束にマトリックスを含浸固化させて
   多孔性立体構造物を形成することを特徴とする多孔性立
   体構造物の製造方法。
2. （２）相互に直交する経、緯及び垂直の繊維束により織
   成された多孔性立体織物の各繊維束にマトリックスを含
   浸固化させ多孔性立体構造物を製造する装置において、
   前記多孔性立体織物を織成する製織装置と、この製織さ
   れた多孔性立体織物の進行方向側に設けられ前記製織装
   置の織成サイクル毎に作動して多孔性立体織物を緊張状
   態で送る引張送り装置と、前記製織装置と前記引張送り
   装置の経路に設けられ順次織成される多孔性立体織物の
   各繊維束にマトリックスを含浸固化する含浸固化装置と
   を具備することを特徴とする多孔性立体構造物の製造装
   置。