JPH04209849A - 格子状三次元織物及びその複合材料 - Google Patents
格子状三次元織物及びその複合材料Info
- Publication number
- JPH04209849A JPH04209849A JP2338961A JP33896190A JPH04209849A JP H04209849 A JPH04209849 A JP H04209849A JP 2338961 A JP2338961 A JP 2338961A JP 33896190 A JP33896190 A JP 33896190A JP H04209849 A JPH04209849 A JP H04209849A
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- lattice
- vertical
- woven fabric
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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。
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、たて、よこ及び垂直方向に所定の間隔を隔て
て配列した線条で立体格子状に組織した三次元織物及び
当該織物を用いた複合材料に関するものである。
て配列した線条で立体格子状に組織した三次元織物及び
当該織物を用いた複合材料に関するものである。
（従来の技術）
軽量で機械的特性が優れた複合材料の開発が盛んに為さ
れており、第６図はその一例を示したものである。この
複合材料は、たて、よこ及び垂直方向に真っ直ぐに延び
る線条３．２．１を互いに直角に交差した組織（各線条
は互いに交差しているだけで絡み合ってはいない。以下
「直交組織」という。）に形成してこれを樹脂液に浸漬
して硬化一体化したものであり、各線条の交差点４が樹
１１ｉｔ１３で接合されている。この複合材料は、内部
に多数の空隙１４を有しているので軽量であり、強化材
として直交組織の線条を用いているので、比強度（強さ
／比重）や比剛性（ｒ＃４性／比重）が大きいという特
徴を有している。
れており、第６図はその一例を示したものである。この
複合材料は、たて、よこ及び垂直方向に真っ直ぐに延び
る線条３．２．１を互いに直角に交差した組織（各線条
は互いに交差しているだけで絡み合ってはいない。以下
「直交組織」という。）に形成してこれを樹脂液に浸漬
して硬化一体化したものであり、各線条の交差点４が樹
１１ｉｔ１３で接合されている。この複合材料は、内部
に多数の空隙１４を有しているので軽量であり、強化材
として直交組織の線条を用いているので、比強度（強さ
／比重）や比剛性（ｒ＃４性／比重）が大きいという特
徴を有している。
しかし直交組織の線条相互は、交差点４で各線条が樹脂
１３で接合されているだけだから、大きな応力が作用し
た場合に各交差点に応力が集中してこの部分で応力破壊
が起こり、交差点４がずれて応力の方向に圧縮されてし
まうという欠点があった。更に、直交ｍ織を構成する線
条は、組織の巻き取り中やマトリックスの充填時に線条
相互の配列が乱れ、これを強化材とした複合材料が予期
した性能を発揮しないという問題があった。
１３で接合されているだけだから、大きな応力が作用し
た場合に各交差点に応力が集中してこの部分で応力破壊
が起こり、交差点４がずれて応力の方向に圧縮されてし
まうという欠点があった。更に、直交ｍ織を構成する線
条は、組織の巻き取り中やマトリックスの充填時に線条
相互の配列が乱れ、これを強化材とした複合材料が予期
した性能を発揮しないという問題があった。
そこでこのような問題を解決する手段とじて、たて及び
よこ方向の線条３．２を蛇行させて垂直方向の線条１に
絡むように配列した組織（第７図参照。以下、「絡み組
織」という。）の三次元織物（特公昭５７−２０９００
号公報）や、垂直方向線条１を２本の素線１ａ、１ｂを
引き揃えて形成し、たておよびよこ方向の線条３．２の
交差点４で垂直方向線条１の２本の素ｉ１ａ、１ｂでた
て及びよこ方向の線条３．２を挟むようにした組織（第
８図参照。以下「挟み組織」という。）の三次元織物（
特開平１−２６７５６号公報）が提唱されている。
よこ方向の線条３．２を蛇行させて垂直方向の線条１に
絡むように配列した組織（第７図参照。以下、「絡み組
織」という。）の三次元織物（特公昭５７−２０９００
号公報）や、垂直方向線条１を２本の素線１ａ、１ｂを
引き揃えて形成し、たておよびよこ方向の線条３．２の
交差点４で垂直方向線条１の２本の素ｉ１ａ、１ｂでた
て及びよこ方向の線条３．２を挟むようにした組織（第
８図参照。以下「挟み組織」という。）の三次元織物（
特開平１−２６７５６号公報）が提唱されている。
（発明が解決しようとする課題）
しかし前者の絡み組織で格子状に製織した三次元織物は
、垂直方向の応力がかかったときによこ及乙＼たて方向
線条２．３が垂直方向線条１乙こ添って滑り移動して所
望の比強度や比剛性を得ることができない。また後者の
挟み組織の三次元織物は、垂直方向の応力に対して交差
点４の移動を防止する作用があるが、よこ方向の応力か
かかると垂直方向線条１及びたて方向線条３がよこ方向
二二移動して交差点４の位置を保てないという欠点があ
り、たて方向の応力がかかった場合も同様に交差点が移
動する欠点がある。
、垂直方向の応力がかかったときによこ及乙＼たて方向
線条２．３が垂直方向線条１乙こ添って滑り移動して所
望の比強度や比剛性を得ることができない。また後者の
挟み組織の三次元織物は、垂直方向の応力に対して交差
点４の移動を防止する作用があるが、よこ方向の応力か
かかると垂直方向線条１及びたて方向線条３がよこ方向
二二移動して交差点４の位置を保てないという欠点があ
り、たて方向の応力がかかった場合も同様に交差点が移
動する欠点がある。
本発明は、よこ、たておよび垂直のいずれの方向の応力
に対しても交差点が移動しない格子状三次元織物及び当
該織物を用いた超軽量の複合材料を提供することを目的
としている。
に対しても交差点が移動しない格子状三次元織物及び当
該織物を用いた超軽量の複合材料を提供することを目的
としている。
（課題を解決するための手段）
本発明の立体格子状三次元織物は、織物を構成するたて
、よこ及び垂直方向に延びる線条３．２、■をそれぞれ
複数本の素線３ａ、３ｂ、２ａ、２ｂおよび１ａ、■ｂ
を撚り合わせた撚り線条で形成し、この撚り線条３．２
．１の素線相互を交差点４部分で局部的に隔離させて開
口３Ｃ１２ｃ、１ｃを形成し、離隔させた素線の少なく
とも一方を他の線条に形成された開口３Ｃ１２Ｃ１ＩＣ
に挿通したものである。
、よこ及び垂直方向に延びる線条３．２、■をそれぞれ
複数本の素線３ａ、３ｂ、２ａ、２ｂおよび１ａ、■ｂ
を撚り合わせた撚り線条で形成し、この撚り線条３．２
．１の素線相互を交差点４部分で局部的に隔離させて開
口３Ｃ１２ｃ、１ｃを形成し、離隔させた素線の少なく
とも一方を他の線条に形成された開口３Ｃ１２Ｃ１ＩＣ
に挿通したものである。
たて、よこ及び垂直方向の線条３．２．１は、設計しよ
うとする複合材料の用途や要求性能に基づき最適な材質
のものを選択すればよい。例えば、複合材料がＦＲＭ
（繊維強化メタル）の場合には、アルミナ繊維やシリコ
ンカーバイト繊維等のセラミ、り繊維ないしタングステ
ンやステンレス等の金属繊維を使用する。また、複合材
料がＦＲＰ（繊維強化プラスチックス）の場合には、ア
ラミド繊維等の有機繊維又はガラス繊維やカーボン繊維
等の無機繊維を使用する。上記繊維は、２本以上の素線
を撚り合わせたものでなければならない。
うとする複合材料の用途や要求性能に基づき最適な材質
のものを選択すればよい。例えば、複合材料がＦＲＭ
（繊維強化メタル）の場合には、アルミナ繊維やシリコ
ンカーバイト繊維等のセラミ、り繊維ないしタングステ
ンやステンレス等の金属繊維を使用する。また、複合材
料がＦＲＰ（繊維強化プラスチックス）の場合には、ア
ラミド繊維等の有機繊維又はガラス繊維やカーボン繊維
等の無機繊維を使用する。上記繊維は、２本以上の素線
を撚り合わせたものでなければならない。
更に、たて、よこ及び垂直方向の線条３．２．１は、前
記繊維に熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂を含浸させ
たロービングや鋼等の剛直な線材を使用することもでき
、金属被膜等の２種以上の素材を組合わせた複合繊維も
使用することができる。
記繊維に熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂を含浸させ
たロービングや鋼等の剛直な線材を使用することもでき
、金属被膜等の２種以上の素材を組合わせた複合繊維も
使用することができる。
このようにして組織した格子状三次元織物５にマトリッ
クスを充填してやれば、比強度や比剛性等の機械的特性
に優れた超軽量な複合材料を得ることができる。マトリ
ックスとしては、通常よく使用されている不飽和ポリエ
ステル樹脂やエポキシ樹脂のほか、金属やその酸化物、
炭化物、窒化物、セラミックス、エラストマー、コンク
リート等を用いることができ、これらのマトリックスに
流動性を付与して三次元織物５に充填し、硬化させる。
クスを充填してやれば、比強度や比剛性等の機械的特性
に優れた超軽量な複合材料を得ることができる。マトリ
ックスとしては、通常よく使用されている不飽和ポリエ
ステル樹脂やエポキシ樹脂のほか、金属やその酸化物、
炭化物、窒化物、セラミックス、エラストマー、コンク
リート等を用いることができ、これらのマトリックスに
流動性を付与して三次元織物５に充填し、硬化させる。
マトリックスは、線条相互の空間に完全に充填すること
も、線条相互間に空隙を残した状態で充填する（第６図
参照）こともできる。
も、線条相互間に空隙を残した状態で充填する（第６図
参照）こともできる。
（作用）
本発明の三次元織物５は、交差点４でたて、よこ及び垂
直方向の線条３．２及び１相互がそれらの素線相互を絡
ませた状態で連結されているから、たて、よこ又は垂直
方向のいずれの方向から応力が作用しても交差点４が移
動することがない。従って、織物の巻き取り時やマトリ
ックス材の充填時に三次元織物５の組織が乱れることが
なく、強化材として使用した場合に設計どおりの機械的
性能を得ることができる。
直方向の線条３．２及び１相互がそれらの素線相互を絡
ませた状態で連結されているから、たて、よこ又は垂直
方向のいずれの方向から応力が作用しても交差点４が移
動することがない。従って、織物の巻き取り時やマトリ
ックス材の充填時に三次元織物５の組織が乱れることが
なく、強化材として使用した場合に設計どおりの機械的
性能を得ることができる。
更に、これを強化材としてマドＪノクスを空間を持たせ
て充填してリジットな格子組織を形成してやれば、第５
図示のように、応力Ｆが作用した場合に応力の作用方向
の線条ｌが屈曲して応力を緩和し、応力解除により伸張
するので、完全な変形回復機能を発揮するほか、交差点
４に応力が集中しても応力破壊が起こりにくい。しかも
各交差点４は、それぞれ独立に線条相互が連結している
から、線条が一部で破断しても、その線条の応力は隣接
する交差点での連結によって他の線条で負担されるので
、組織の一部が破壊されたときに強度が急激に低下して
しまうということもない。
て充填してリジットな格子組織を形成してやれば、第５
図示のように、応力Ｆが作用した場合に応力の作用方向
の線条ｌが屈曲して応力を緩和し、応力解除により伸張
するので、完全な変形回復機能を発揮するほか、交差点
４に応力が集中しても応力破壊が起こりにくい。しかも
各交差点４は、それぞれ独立に線条相互が連結している
から、線条が一部で破断しても、その線条の応力は隣接
する交差点での連結によって他の線条で負担されるので
、組織の一部が破壊されたときに強度が急激に低下して
しまうということもない。
（実施例）
第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示したもので
、第１図は格子状三次元織物の要部拡大斜視図、第２図
は交差点部分の拡大斜視図である。
、第１図は格子状三次元織物の要部拡大斜視図、第２図
は交差点部分の拡大斜視図である。
この明細書では、図の右上がりの方向をたて方向、左上
がりの方向をよこ方向とする。
がりの方向をよこ方向とする。
図中、■はたて及び尖こ方向に２ｃｍ間隔で垂直に配列
された垂直方向糸、２はたて及び垂直方向に２ｃｍ間隔
で水平に配列されたよこ方向糸、３はよこ及び垂直方向
に２Ｃ■間隔で水平に配列されたたて方向糸、４は立体
格子状に配列した糸１．２．３の交差点、５は格子状三
次元織物である。
された垂直方向糸、２はたて及び垂直方向に２ｃｍ間隔
で水平に配列されたよこ方向糸、３はよこ及び垂直方向
に２Ｃ■間隔で水平に配列されたたて方向糸、４は立体
格子状に配列した糸１．２．３の交差点、５は格子状三
次元織物である。
各糸１．２及び３は、第２図のように、２本の素糸１ａ
、■ｂ、２ａ、２ｂ及び３ａ、３ｂを撚ったものであり
、交差点４付近で素糸相互を離隔させて開口１ｃ、２Ｃ
１３Ｃを形成している。そして各糸の離隔させた素糸の
一本１ａ、２ａ及び３ａは、これと交差する他の糸の開
口ＩＣ１２Ｃ１３Ｃに挿通されており、他の一本１ｂ、
２ｂ及び３ｂは開口ＩＣ１２Ｃ１３Ｃの外側を遣ってい
る。
、■ｂ、２ａ、２ｂ及び３ａ、３ｂを撚ったものであり
、交差点４付近で素糸相互を離隔させて開口１ｃ、２Ｃ
１３Ｃを形成している。そして各糸の離隔させた素糸の
一本１ａ、２ａ及び３ａは、これと交差する他の糸の開
口ＩＣ１２Ｃ１３Ｃに挿通されており、他の一本１ｂ、
２ｂ及び３ｂは開口ＩＣ１２Ｃ１３Ｃの外側を遣ってい
る。
開口ＩＣ１２Ｃ１３Ｃは、理解を容易とするために図で
は大きく開口させて示しているが、実際の各開口の面積
は、その開口に挿通される素糸の太さに等しく、挿通さ
れている素糸は、開口を形成している他の方向の２本の
素糸によって締め付けられたような状態となっている。
は大きく開口させて示しているが、実際の各開口の面積
は、その開口に挿通される素糸の太さに等しく、挿通さ
れている素糸は、開口を形成している他の方向の２本の
素糸によって締め付けられたような状態となっている。
第３図は、交差点４部分の第２実施例を示した要部斜視
図である。この実施例では、垂直方向糸１の開口１（４
こよこ方向糸の離隔した素糸２ａおよびたて方向糸の離
隔した素糸３ａを挿通したものである。たて及５びよこ
方向糸の他方の素糸３ｂ及び２ｂは、開口ＩＣの外側を
通っており、垂直方向糸の一方の素糸１ａはよこ方向糸
の開口２Ｃを、他方の素糸１ｂはたて方向糸の開口３Ｃ
を通っている。
図である。この実施例では、垂直方向糸１の開口１（４
こよこ方向糸の離隔した素糸２ａおよびたて方向糸の離
隔した素糸３ａを挿通したものである。たて及５びよこ
方向糸の他方の素糸３ｂ及び２ｂは、開口ＩＣの外側を
通っており、垂直方向糸の一方の素糸１ａはよこ方向糸
の開口２Ｃを、他方の素糸１ｂはたて方向糸の開口３Ｃ
を通っている。
第４図は、交差点４部分の第３実施例を示した要部斜視
図である。この実施例では、たて方向糸３の開口３Ｃと
よこ方向糸２の開口２Ｃとに垂直方向糸の離隔した一方
の素糸１ａが通っており、垂直方向糸の他方の素糸１ｂ
は開口３Ｃ１２Ｃの外側を通っている。そしてたて及び
横方向糸の一方の素糸３ａ、２ａが垂直方向糸の開口Ｉ
Ｃを通り、他方の素糸３ｂ、２ｂは開口ＩＣの外側を通
っている。こ・のような連結構造は簡単で製造し易いが
、たて方向糸３とよこ方向糸２とは、垂直方向糸１の一
方の素糸１ａを介して連結されているだけであるから、
″その素糸１ａが切断した場合にばらばらになるという
欠点がある。
図である。この実施例では、たて方向糸３の開口３Ｃと
よこ方向糸２の開口２Ｃとに垂直方向糸の離隔した一方
の素糸１ａが通っており、垂直方向糸の他方の素糸１ｂ
は開口３Ｃ１２Ｃの外側を通っている。そしてたて及び
横方向糸の一方の素糸３ａ、２ａが垂直方向糸の開口Ｉ
Ｃを通り、他方の素糸３ｂ、２ｂは開口ＩＣの外側を通
っている。こ・のような連結構造は簡単で製造し易いが
、たて方向糸３とよこ方向糸２とは、垂直方向糸１の一
方の素糸１ａを介して連結されているだけであるから、
″その素糸１ａが切断した場合にばらばらになるという
欠点がある。
（発明の効果）
以上のように、本発明の格子状三次元織物は、各交差点
において三方向の線条が互いに絡んだ状態で連結されて
いるから、織物の巻き取り時やマトリ・７クスの充填時
に交差点が移動して組織の配列が乱れることがない。従
ってこれを強化材とすれば、設計どうりの機械的特性を
有する超軽量の複合材料を得ることができる。更に、各
交差点はそれぞれ独立に線条相互を固定しているから、
組織の一部が破壊されたときに強度が急激に低下しない
複合材料を得名ことができる。 ′
において三方向の線条が互いに絡んだ状態で連結されて
いるから、織物の巻き取り時やマトリ・７クスの充填時
に交差点が移動して組織の配列が乱れることがない。従
ってこれを強化材とすれば、設計どうりの機械的特性を
有する超軽量の複合材料を得ることができる。更に、各
交差点はそれぞれ独立に線条相互を固定しているから、
組織の一部が破壊されたときに強度が急激に低下しない
複合材料を得名ことができる。 ′
第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示したもので
、第１図は三次元織物の部分斜視図、第２図は交差点の
拡大斜視図である。第３図は第２実施例の交差点の拡大
斜視図、第４図は第３実施例の交差点の拡大斜視図、第
５図は複合材料の機能を説明する図である。第６図ない
し第８図は従来技術を説明したもので、第６図は直交組
織の複金材料の斜視図、第７図は絡み組織の格子状三次
元織物の斜視図、第８図は挟み組織の格子状三次元織物
の斜視図である。 図中、 １：垂直方向糸（ａ、ｂ ：素線、Ｃ：開口）２：よ
こ方向糸（ａ、ｂ ：素線、Ｃ：開口）３：たて方向
糸（ａ、ｂ ：素線、Ｃ：開口）５：三次元織物
、第１図は三次元織物の部分斜視図、第２図は交差点の
拡大斜視図である。第３図は第２実施例の交差点の拡大
斜視図、第４図は第３実施例の交差点の拡大斜視図、第
５図は複合材料の機能を説明する図である。第６図ない
し第８図は従来技術を説明したもので、第６図は直交組
織の複金材料の斜視図、第７図は絡み組織の格子状三次
元織物の斜視図、第８図は挟み組織の格子状三次元織物
の斜視図である。 図中、 １：垂直方向糸（ａ、ｂ ：素線、Ｃ：開口）２：よ
こ方向糸（ａ、ｂ ：素線、Ｃ：開口）３：たて方向
糸（ａ、ｂ ：素線、Ｃ：開口）５：三次元織物
Claims (2)
- （１）たて、よこ及び垂直方向に延びる線条（３）、（
２）、（１）を互いに直角に交差させて立体格子状に配
列してなる格子状三次元織物において、前記たて方向線
条（３）、よこ方向線条（２）及び垂直方向線条（１）
を複数本の素線を撚り合わせた撚り線条で形成し、各撚
り線条の素線相互をその交差点（４）付近で局部的に離
隔させてなる開口（３ｃ）、（２ｃ）、（１ｃ）を形成
し、一の撚り線条の素線（３ａ）、（２ａ）、（１ａ）
を他の撚り線条の開口（３ｃ）、（２ｃ）、（１ｃ）に
貫通したことを特徴とする、格子状三次元織物。 - （２）請求項１及び２の格子状三次元織物（５）にマト
リックス（１３）を充填してなる複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2338961A JPH04209849A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 格子状三次元織物及びその複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2338961A JPH04209849A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 格子状三次元織物及びその複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04209849A true JPH04209849A (ja) | 1992-07-31 |
Family
ID=18322964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2338961A Pending JPH04209849A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 格子状三次元織物及びその複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04209849A (ja) |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2338961A patent/JPH04209849A/ja active Pending
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