JPH02221438A - 三次元織物及びその製造方法 - 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］ 本発明は三次元織物及びその製造方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 航空機、船舶等においては繊維強化プラスチック（ＦＲ
Ｐ）の採用によって軽量化が図られている。又、航空機
、船舶等においてはその機体を形成する構造材の他に、
油圧系統あるいは空圧系統の配管が必要であり、ＦＲＰ
楕遣構造パイプを内在させることができれば装置全体と
して軽量化及びコンパクト化が可能となる。クロス積層
材に樹脂を含浸させて製造したＦＲＰでこのようなパイ
プ内蔵のものを形成する場合には、第１０図に示すよう
にクロス積層材に樹脂を含浸して形成したＦＲＰにパイ
プ挿通用の孔をドリル等で形成した後、パイプＰを嵌入
する方法が考えられる。

〔発明が解決しようとする課題］ ところが、ＦＲＰを形成した後にドリルによる切削加工
を行うと、クロス積層材を構成するタロスＣの繊維が切
断されるため、繊維切断部分と対応する部分の強度が低
下するという問題がある。

又、長いパイプを内在させる場合には孔の切削加工が難
しいだけでなく、孔にパイプを嵌入する際の掌擦抵抗が
大きくなり嵌入が難しいという問題もある。しかも、加
工の仕上り具合によっては微少な亀裂が発生し、応力集
中による破壊が生じ易いという問題がある。さらに、ク
ロス積層材を骨格材としたＦＲＰでは剪断力に対する強
度が弱いとう問題もある。

一方、クロス積層材を骨格材としたＦＲＰの欠点を補う
ため、三次元織物を骨格材とする複合材が考えられてい
る。多数の経糸Ｚ、該経糸２群の列及び行間にそれぞれ
経糸２と直交する状態に織り込まれた第１緯糸ｙ及び第
２緯糸Ｘの３種類の糸から成る三次元織物を骨格材とし
、樹脂あるいは無機物をマトリックスとした複合材は軽
量、高強度、高剛性という特徴を有するため、ロゲヅト
、航空機、自動車、船舶及び建築物の構造材として幅広
い用途が期待されているが、従来、この種の三次元織物
は四角柱状あるいは板状のものに限られていた。従って
、この種の三次元織物を骨格材として複合材を形成した
後、パイプ挿入用の孔を形成したのでは前記と同様な問
題が生じる。

本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は樹脂等の含浸後に穴開は加工等の処理を
行すずに、構造材として使用される三次元織物複合材に
油圧又は空圧系の配管機能をもたせることができる三次
元織物及びその製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するため本発明の三次元織物は、複数
列、複数行に襲殺された多数本の経糸２群と、その列間
に経糸２と直交する状態で織り込まれた各列毎に連続す
る多数本の第１緯糸ｙと、経糸２群の行間に経糸２及び
第１緯糸ｙと直交する状態で織り込まれた各行毎に連続
する第２緯糸Ｘとからなり、前記経糸２及び両線糸ｘ、
ｙのいずれの糸径よりも外径の大きなパイプが経糸２に
沿って延びるように内在されている。

又、第２請求項記載の製造方法では、多数の経糸２をパ
イプ内在予定部分を除いて三次元織物の断面形状に対応
した複数列、複数行に張設して経糸２群を形成し、かつ
パイプ内在予定部分のほぼ中央部にガイド糸ｚ１を張設
した状態で製織を開始し、経糸２群の列間に経糸２と直
交する状態で各列毎に連続する第１緯糸ｙを挿入する工
程゛と、経糸ｚｌ￥の行間に経糸２及び第１緯糸ｙと直
交する状態で各行毎に連続する第２緯糸Ｘを挿入する工
程とを繰り返して三次元織物を製織した後、前記ガイド
糸の一端にパイプを固定し、三次元ａ物からガイド糸を
引き抜きながら三次元織物の一端からパイプ内在予定部
分にパイプを挿入する。

［作用］ 本発明の三次元織物は経糸２群の列間に織り込まれた第
１緯糸ｙ及び経糸２群の行間に織り込まれた第２緯糸Ｘ
とがいずれも各行、各列毎に連続する糸で形成されてい
るため、樹脂を含浸させて三次元織物複合材を形成した
場合繊維の切断あるいは応力集中等による強度低下が生
じることはない、又、三次元織物複合材がパイプ内の流
体の圧力を支えるためパイプ自身は力学的強度を要求さ
れず薄肉パイプで十分機能するＪ 又、第２ｎ求項に記載の製造方法では、まずパイプ内在
予定部分を除いて三次元織物の断面形状に対応して複数
列、複数行に多数本の経糸２が張設されて経糸２群が形
成され、かつパイプ内在予定部分のほぼ中央部にガイド
糸ｚ１が張設された状態で製織を開始し、その列間に経
糸２と直交する状態で各列毎に連続する第１緯糸ｙを挿
入する工程と、経糸２群の行間に経糸Ｚ及び第１緯糸ｙ
と直交する状態で各行毎に連続する第２緯糸Ｘが挿入さ
れる工程とが幽返されて、パイプ内在予定部分に経糸２
が存在せず中心部にガイド糸が挿通された状態の三次元
繕物が製織される０次いで前記ガイド糸の一端にパイプ
が固定され、三次元織物からガイド糸が引き抜かれるに
件って三次元織物の一端からパイプ内在予定部分にパイ
プが挿入され、ガイド糸の引き抜き完了後、ガイド糸を
切断除去することによりパイプが内在された最終の三次
元織物が製造される。

［実施例１］ 以下、本発明を具体化した一実施例を第１〜６図に従っ
て説明する。第１．２図に示すように、三次元織物Ｆは
複数列、複数行（この実施例では１１列７行に張設され
た多数本の経糸２群と、−その列間に経糸２と直交する
状態で織り込まれた各列毎に連続する多数本の第１緯糸
ｙと、経糸２群の行間に経糸２と直交する状態で織り込
まれた各行毎に連続する第２緯糸Ｘとからなり、経糸２
群のほぼ中央部に経糸Ｚ及び両線糸ｘ、ｙのいずれの糸
径よりも外径の大きなパイプＰが経糸２に沿って延びる
ように内在されている。パイプＰと対応する位１及びそ
の外側に織り込まれた第１緯糸ｙ及び第２緯糸Ｘはいず
れも当該部分においてパイプＰの形状に沿って円弧状に
屈曲した状態で配置され、パイプＰの外周面に第１緯糸
ｙ及び第２緯糸Ｘが巻付いた状態となっている。従って
、この三次元織物を骨格材とした複合材でパイプＰが油
圧又は空圧配管として使用された場合、パイプ内の流体
圧力は三次元繊物Ｆで支えられ、パイプＰは流体圧を支
える必要はなく、耐油性、所定の面粗度等の機能を備え
るだけでよく、薄肉化により軽量化が可能となる。

次に前記パイプＰが内在された三次元ａＴｈＦの製造方
法を説明する。三次元織物Ｆを製造する場合には、まず
パイプＰが内在されていない三次元織物Ｆを製織した後
、該三次元織物ＦにパイプＰを挿入することによりパイ
プＰが内在された最終の三次元織物Ｆが製造される。

三次元織物Ｆを製織する装置は第３．４図に示すように
、経糸２群の各行の開口を多数のベルト１を備えた経糸
開口装置２で行うとともに゛、第１緯糸ｙを経糸２群の
各列間に挿入する挿入装置として緯糸用ベルト３が使用
されている。経糸供給部４から繰出された多数本の経糸
２の端部は、所定位置に配設された織前枠５に近接する
位置から図示しない駆動機構により製織の進行に伴い三
次元織物Ｆを引取る方向に移動される経糸支持板６に固
定されるようになっている。織前枠５と経糸供給部４と
の間に配設された経糸開口装置２の各ベルト１には経糸
２群を構成する経糸２が各行毎に挿通されてベルト１の
昇降動に伴い経糸２群が１行ずつ開口可能となっている
。緯糸用ベルト３は織前枠５と経糸開口装置２との間に
配設され、第１緯糸供給部７から繰出される第１緯糸ｙ
をその昇降動により経糸２群の各列内に挿入するように
なっている。緯糸用ベルト３と第１緯糸供給部７との間
の経糸開口装置２の上方にはガイドバー８が緯糸用ベル
ト３と平行に配役されている。ス、経糸２群の各行間に
挿入される第２緯糸Ｘは経糸開口に沿って移動するシャ
トル（図示せず）により経糸２群の各行間に挿入される
ようになっている。筬９は織前枠５と緯糸用ベルト３の
間に、織前枠５のすぐ右側（第３図（ａ）２点鎖線）と
所定位置く第３図（ａ＞実線）の間を往復動可能に配置
されている。

次に前記のように構成された装置によりパイプ挿入箇所
を有する三次元織物を製織する場合には、まず多数の経
糸２をパイプ内在予定部分を除いて三次元織物Ｆの、断
面形状に対応した複数列、複数行に張設して経糸２群を
形成し、かつパイプ内在予定部分の中央部にガイド糸ｚ
１を張設した状態で製織を開始する。三次元織物Ｆの製
織開始時には経糸支持板６が織前枠５と接近する位！に
配置されるとともに、緯糸用ベルト３及び経糸開口装置
２のベルト１が上昇位置に配置されている。この状態か
ら経糸開口装置２の作動によりベルト１が織前枠５の反
対側から順に下降移動されて経糸開口が経糸２群の下方
側から順に上部へ向かって１段ずつ順次形成され、その
経糸開口内にシャトルが順に投入されて経糸２群の行間
に第２緯糸Ｘが経糸２と直交する状態で蛇行状態に挿入
され、筬９が所定位置から織前右位置まで移動すること
によって第２緯糸入が織成側に押しつけられ筬打ちが行
われる。Ｉｋ上行の経糸２と第１緯糸ｙとの開口内への
第２緯糸Ｘの挿入と筬打ちが完了した後、緯糸用ベルト
３が下降移動されて第１緯糸ｙが下方へ折り返されて経
糸２群の各列間に挿入される。

次いで経糸開口装置２が作動され、第４図に示すように
ベルト１が織前枠５に近い側から順に上昇移動されて経
糸開口が上方から１段づつ下方へと移動形成され、シャ
トルがその経糸開口内に順次投入されて第２緯糸Ｘが上
から下へと順に緯入れされるとともに筬打ちがされる。

＋−’そして、最下行の経糸２と第１緯糸ｙとの開口内
への第２緯糸Ｘの挿入が完了した後、緯糸用ベルト３が
上昇移動されて第１緯糸ｙが上方へ折り返されて経糸２
群の各列間に挿入される。緯糸用ベルト３が織前位置か
ら離れているため、緯糸用ベルト３の昇降動だけでは第
１緯糸ｙは経糸２に対して斜めの状態となるが、第２緯
糸Ｘの緯入れ後の筬打ちに伴い第１緯糸ｙが順次経糸２
と直交状態となるように織り込まれる。以下、同様にし
て第２緯糸Ｘの緯入れ及び第１緯糸ｙの緯入れが交互に
行われて三次元織物Ｆが製織されるとともに、経糸支持
板６が水平方向に移動されて三次元織物Ｆが順次引取ら
れる。そして、製織終了後三次元織物Ｆを経糸支持板６
から取外すと、第５図に示すようにパイプ内在予定部分
の経糸２が存在すべき部分にはその中心にガイド糸ｚ１
のみが存在する三次元織物Ｆが得られる。

次に第６図に示すように一端が先細に形成されたパイプ
Ｐの端部をかしめて前記ガイド糸ｚ１の一端にパイプＰ
を固着した後、ガイド糸ｚ１をパイプＰが固着された側
と反対側から引張りながらパイプＰを三次元織物Ｆ内に
挿入する。パイプＰの侵入に伴いパイプ内在予定部に織
り込まれた第１緯糸ｙ及び第２緯糸Ｘは外側に排除され
てパイプＰの外周面に沿って屈曲配置される。ガイド糸
ｚ１が存在せずしかも三次元織物Ｆが長い場合にはパイ
プＰをパイプ内在予定部の中心に沿って正確に挿入する
ことは難しいが、ガイド糸ｚ１が存在することによりパ
イプＰはガイド糸ｚ１に導かれてその中心がパイプ内在
予定部の中心と一致するように確実に挿入される。そし
て、パイプＰの先細部分が三次元織物Ｆの外部に突出し
た後、同部分を切り落とすことによりパイプＰが内在さ
れたＩ！に終の三次元織物Ｆが得られる。この三次元繊
物Ｆに樹脂を含浸させることによりパイプが内在された
三次元織物複合材が形成される。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば、第７図に示すようにパイプＰを挿入するための
三次元織物Ｆを製織する際に、パイプ挿入箇所に相当す
る経糸２の列及び行間に挿入される第１緯糸ｙ及び第２
緯糸Ｘをその折り返し部で少し余裕をもたせた状態で製
織してもよい。

このようにして製織された三次元織物ＦにパイプＰを挿
入する場合には、パイプＰの挿入に伴い第１緯糸ｙ及び
第２緯糸入のパイプＰの周方向に沿って屈曲するのに必
要な長さが前記折り返し部から供給される。従って、第
１緯糸ｙ及び第２緯糸Ｘに無理な力が加わって三次元織
物Ｆが歪むことがなくなる。又、ガイド糸ｚ１は必須の
物ではなく、ガイド糸ｚ１を張設せずに三次元織物Ｆを
製織した後、経糸２が存在しないパイプ内在予定部の中
心にパイプＰを挿入してもよい、この時断面形状が回転
中心から周囲までの距離が一定でない形状でかつ刃部の
ない穴開は具をパイプＰ挿入予定位置に回転挿入してあ
らかじめ穴開けした後、パイプＰを挿入してもよい、又
、第２緯糸Ｘをシャトルで経糸開口に対して左右両方向
から交互に挿入する代わりに、レピアにより第２緯糸Ｘ
を経糸開口の一側方からのみ挿入してその先端部でルー
プを形成して折り返し状に挿入するとともに先端ループ
内に耳糸を挿入して第２緯糸Ｘの抜止めを行う製織方法
を採用してもよい。

さらに緯糸に連続した糸を使用する代わりに、織物の行
、列毎に１本１本切断された緯糸を挿入するようにして
もよい、この時、緯糸の長さを織物の幅より少し長くし
ておけば、パイプ挿入時に緯糸が引張られても経糸２群
から緯糸が抜けるのを防止できる。さらには、三次元織
物の断面形状が単純な四角形状ではなく、製織可能な任
意の断面形状のものに適用できる６例えば第８図に示す
ような■形の断面形状を有する三次元織物Ｆに適用して
もよい、このように三次元織物Ｆの断面形状を異形とし
た場合には経糸２群の行及び列を構成する経糸２の本数
が興なる部分が生じる。この場合緯糸用ベルトは経糸２
群の各列を構成する経糸２の本数が興なる部分毎に別の
ものを使用して第１緯糸ｙを経糸２群の列内に挿入する
必要がある。すなわち、第８図に示す形状の三次元織物
Ｆの場合には、上側の両フランジ部Ｆａ及び下側の両フ
ランジ部Ｆｂを形成する第１緯糸ｙは、中央部を形成す
る第１緯糸ｙの緯糸用ベルトとはそれぞれ別の緯糸用ベ
ルトにより経糸２群の列内に挿入される。又、第９図（
ａ）に示すように中空形状の三次元織物Ｆをます製織し
た後、第９図（ｂ）に示すようにその中空部にパイプＰ
を挿入して最終の三次元織物Ｆを製造してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の三次元織物は樹脂を含浸
させて複合材としなとき、構造材に要求される高強度、
高剛性という機能と、空気又は油の配管機能とを合わせ
持ち、しかも内在するパイプ内の流体圧力は三次元織物
複合材が支えるためパイプ自身には機械的強度が要求さ
れず、内在されるパイプとして耐油性、所定の面粗度等
の機能を備えた薄肉パイプの使用が可能となり、装置全
体として軽量化が図れるとともに油圧配管等が構造材と
しての三次元織物複合材内に内蔵されることにより全体
のコンパクト化も可能になる。又、第２請求項に記載の
製造方法では、まずパイプ内在予定部に経糸２が存在せ
ずその中心部にガイド糸が挿通された状態の三次元織物
が製織された後、ガイド糸の引き抜きに伴い当該部分に
パイプが挿入されるので、パイプを所定位！に容易にか
つ確実に挿入することができ、しかも、三次元織物の製
造装置として特殊な製造装置を使用せず′に効率良く最
終製品であるパイプを内在した三次元織物を製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明を具体化した一実施例を示すもので
あって、第１図はパイプを内在した三次元織物の概略斜
視図、第２図はその部分側面図、第３図＜ａ）及び第４
図は製織作用を示す概略側断面図、第３図（ｂ）は第３
図（ａ）のＡ−Ａ線断面図、第５図は製織後パイプ挿入
前の三次元臓物の概略斜視図、第６図はガイド糸にパイ
プを取付けた状態を示す概略斜視図、第７図は変更例の
バイブ挿入前の三次元織物を示す概略斜視図、第８図は
別の変更例の三次元織物の概略斜視図、第９図（ａ）、
（ｂ）は別の製造方法を示す概略斜視図、第１０図は従
来のパイプ内蔵ＦＲＰの概略斜視図である。 パイプＰ、第１緯糸ｙ、第２緯糸Ｘ、ガイド糸Ｚ１、三
次元織物Ｆ。 特許出願人　株式会社　豊田自動織機製作所式　理　人
　弁理士　　恩田博宣 第１ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数列、複数行に張設された多数本の経糸（ｚ）群
   と、その列間に経糸（ｚ）と直交する状態で織り込まれ
   た各列毎に連続する多数本の第１緯糸（ｙ）と、経糸（
   ｚ）群の行間に経糸（ｚ）及び第１緯糸（ｙ）と直交す
   る状態で織り込まれた各行毎に連続する第２緯糸（ｘ）
   とからなり、前記経糸（ｚ）及び両緯糸（ｘ、ｙ）のい
   ずれの糸径よりも外径の大きなパイプを経糸（ｚ）に沿
   って延びるように内在させた三次元織物。 ２、多数の経糸（ｚ）をパイプ内在予定部分を除いて三
   次元織物の断面形状に対応した複数列、複数行に張設し
   て経糸（ｚ）群を形成し、かつパイプ内在予定部分のほ
   ぼ中央部にガイド糸を張設した状態で製織を開始し、経
   糸（ｚ）群の列間に経糸（ｚ）と直交する状態で各列毎
   に連続する第１緯糸（ｙ）を挿入する工程と、経糸（ｚ
   ）群の行間に経糸（２）及び第１緯糸（ｙ）と直交する
   状態で各行毎に連続する第２緯糸（ｘ）を挿入する工程
   とを繰り返して三次元織物を製織した後、前記ガイド糸
   の一端にパイプを固定し、該三次元織物からガイド糸を
   引き抜きながらパイプ内在予定部分にパイプを挿入する
   三次元織物の製造方法。