JPH0819594B2 - 複合材料用三次元織物 - Google Patents
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- JPH0819594B2 JPH0819594B2 JP3269578A JP26957891A JPH0819594B2 JP H0819594 B2 JPH0819594 B2 JP H0819594B2 JP 3269578 A JP3269578 A JP 3269578A JP 26957891 A JP26957891 A JP 26957891A JP H0819594 B2 JPH0819594 B2 JP H0819594B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複合材料用三次元織物に
係り、詳しくは三次元織物の長手方向に対して斜めに配
列されたバイアス糸層を有する複合材料用三次元織物に
関するものである。
係り、詳しくは三次元織物の長手方向に対して斜めに配
列されたバイアス糸層を有する複合材料用三次元織物に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の三成分の糸からなる三
次元織物を骨格材とし、樹脂あるいは無機物をマトリッ
クスとした複合材料はロケット、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。これらの複合材料は前記Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に作用する
引張荷重、圧縮荷重及び曲げ荷重に対しては十分な強度
を発揮するが、軸線方向に対して斜め方向の力に対する
変形量が大きいという問題がある。
次元織物を骨格材とし、樹脂あるいは無機物をマトリッ
クスとした複合材料はロケット、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。これらの複合材料は前記Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に作用する
引張荷重、圧縮荷重及び曲げ荷重に対しては十分な強度
を発揮するが、軸線方向に対して斜め方向の力に対する
変形量が大きいという問題がある。
【０００３】この問題を解消するものとして、Ｘ，Ｙ，
Ｚ方向の三成分の糸に加えて三次元織物の長手方向に対
して傾斜する方向に配列されたバイアス糸を有する５軸
の三次元織物が提案されている（例えば、特開平１−２
９２１６２号公報、特開平３−７６８４５号公報等）。
そして、従来の５軸の三次元織物は図１３に示すよう
に、織物の長手方向に沿って平行に配列された経糸ｚか
らなる経糸層と、該経糸層と平行な平面内で織物の長手
方向に対して傾斜する方向に配列されたバイアス糸
Ｂ1 ，Ｂ2 と、前記経糸ｚと直交する状態で織物の厚さ
方向に配列された垂直糸ｙと、前記経糸ｚと直交する状
態で織物の幅方向に配列された緯糸ｘとから構成される
とともに、バイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 の配列はどの組におい
ても常に同じとなっている。すなわち、上側のバイアス
糸Ｂ1 が常に経糸ｚに対して＋θの傾斜角をなすよう
に、下側のバイアス糸Ｂ2 が常に経糸ｚに対して−θの
傾斜角をなすようにそれぞれ配列されている。
Ｚ方向の三成分の糸に加えて三次元織物の長手方向に対
して傾斜する方向に配列されたバイアス糸を有する５軸
の三次元織物が提案されている（例えば、特開平１−２
９２１６２号公報、特開平３−７６８４５号公報等）。
そして、従来の５軸の三次元織物は図１３に示すよう
に、織物の長手方向に沿って平行に配列された経糸ｚか
らなる経糸層と、該経糸層と平行な平面内で織物の長手
方向に対して傾斜する方向に配列されたバイアス糸
Ｂ1 ，Ｂ2 と、前記経糸ｚと直交する状態で織物の厚さ
方向に配列された垂直糸ｙと、前記経糸ｚと直交する状
態で織物の幅方向に配列された緯糸ｘとから構成される
とともに、バイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 の配列はどの組におい
ても常に同じとなっている。すなわち、上側のバイアス
糸Ｂ1 が常に経糸ｚに対して＋θの傾斜角をなすよう
に、下側のバイアス糸Ｂ2 が常に経糸ｚに対して−θの
傾斜角をなすようにそれぞれ配列されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】三次元織物を骨格材と
した複合材料を製造する場合、三次元織物への樹脂の含
浸・硬化の際に、樹脂の硬化収縮及び熱収縮が起こる。
この時、三次元織物の素材として炭素繊維のような線膨
張係数の低い、剛性が高い素材が使用されていると、各
層の糸軸方向には収縮は生じず、糸軸と直角方向にのみ
収縮が生じる。そして、経糸層、緯糸層及びバイアス糸
層で収縮の方向が異なるため、各層の積層順序あるいは
層数によっては樹脂の硬化後にバイメタルと同様の現象
が起こり、板状の複合材料に反りやねじれが生じるとい
う問題がある。
した複合材料を製造する場合、三次元織物への樹脂の含
浸・硬化の際に、樹脂の硬化収縮及び熱収縮が起こる。
この時、三次元織物の素材として炭素繊維のような線膨
張係数の低い、剛性が高い素材が使用されていると、各
層の糸軸方向には収縮は生じず、糸軸と直角方向にのみ
収縮が生じる。そして、経糸層、緯糸層及びバイアス糸
層で収縮の方向が異なるため、各層の積層順序あるいは
層数によっては樹脂の硬化後にバイメタルと同様の現象
が起こり、板状の複合材料に反りやねじれが生じるとい
う問題がある。
【０００５】又、従来の三次元織物Ｆでは２層一組のバ
イアス糸層を構成するバイアス糸Ｂ 1 ，Ｂ2 の配列はど
の組においても常に同じとなっている。そのため、三次
元織物を骨格材とした複合材料を製造すると、各糸層に
残る糸配列時の残留歪みが、三次元織物への樹脂の含浸
・硬化時に発現し各層の残留歪みが加算されて板状の複
合材料に反り、ねじれが生じるという問題がある。
イアス糸層を構成するバイアス糸Ｂ 1 ，Ｂ2 の配列はど
の組においても常に同じとなっている。そのため、三次
元織物を骨格材とした複合材料を製造すると、各糸層に
残る糸配列時の残留歪みが、三次元織物への樹脂の含浸
・硬化時に発現し各層の残留歪みが加算されて板状の複
合材料に反り、ねじれが生じるという問題がある。
【０００６】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであってその目的は、三次元織物を骨格材として平
板、曲面板等の板状の複合材料を製造する場合、三次元
織物への樹脂の含浸・硬化の際に複合材料に発生する反
りを抑制し、反りのない板状の複合材料を製造すること
ができる複合材料用三次元織物を提供することにある。
のであってその目的は、三次元織物を骨格材として平
板、曲面板等の板状の複合材料を製造する場合、三次元
織物への樹脂の含浸・硬化の際に複合材料に発生する反
りを抑制し、反りのない板状の複合材料を製造すること
ができる複合材料用三次元織物を提供することにある。
【０００７】
【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、少なくとも織物の長手方向に
沿って平行に配列された経糸からなる複数の経糸層と、
該経糸層と平行な平面内で織物の長手方向に対して互い
に対称的に傾斜するように配列されたバイアス糸からな
る２層一組のバイアス糸層の複数組と、前記各糸層を垂
直に貫いて各糸層を結合する垂直糸とを有し、織物の厚
さ方向の中央を対称面として各糸層の配置及び糸の配列
方向が鏡面対称となっている。
め本発明の三次元織物は、少なくとも織物の長手方向に
沿って平行に配列された経糸からなる複数の経糸層と、
該経糸層と平行な平面内で織物の長手方向に対して互い
に対称的に傾斜するように配列されたバイアス糸からな
る２層一組のバイアス糸層の複数組と、前記各糸層を垂
直に貫いて各糸層を結合する垂直糸とを有し、織物の厚
さ方向の中央を対称面として各糸層の配置及び糸の配列
方向が鏡面対称となっている。
【０００８】
【作用】本発明の三次元織物では、織物の厚さ方向に積
層される経糸層、バイアス糸層等の糸層は織物の厚さ方
向の中央を対称面として各糸層の配置及び糸の配列方向
が鏡面対称となっている。従って、板状の複合材料の製
造工程における三次元織物への樹脂の含浸・硬化の際
に、樹脂の収縮あるいは糸配列時の残留歪みによる力が
前記対称面を挟んでそれぞれ対称方向に作用する。そし
て、各糸層が垂直糸により強固に結合されているため、
前記対称方向に作用する力が互いに他方の力を打ち消す
ように作用し、複合材料の反りが抑制される。
層される経糸層、バイアス糸層等の糸層は織物の厚さ方
向の中央を対称面として各糸層の配置及び糸の配列方向
が鏡面対称となっている。従って、板状の複合材料の製
造工程における三次元織物への樹脂の含浸・硬化の際
に、樹脂の収縮あるいは糸配列時の残留歪みによる力が
前記対称面を挟んでそれぞれ対称方向に作用する。そし
て、各糸層が垂直糸により強固に結合されているため、
前記対称方向に作用する力が互いに他方の力を打ち消す
ように作用し、複合材料の反りが抑制される。
【０００９】
【実施例】（実施例１）以下、本発明を具体化した第１
実施例を図１〜図８に従って説明する。図１及び図２に
示すように三次元織物Ｆは少なくとも織物の長手方向に
沿って平行に配列された経糸ｚからなる複数層（この実
施例では３層）の経糸層と、該経糸層と平行な平面内で
織物の長手方向に対して互いに対称的に傾斜するよう
に、すなわち経糸ｚに対して所定の角度（この実施例で
は±４５°）で傾斜するように配列されたバイアス糸Ｂ
1 ，Ｂ2 からなる２層一組のバイアス糸層の複数組（こ
の実施例では２組）と、経糸ｚと直交する状態で織物の
幅方向に配列された緯糸ｘからなる複数層（この実施例
では６層）の緯糸層と、前記各糸層を垂直に貫いて各糸
層を結合する垂直糸（結合糸）ｙとから構成されてい
る。すなわち、この三次元織物Ｆは面内４軸配向の織物
が垂直糸ｙで結合された５軸配向の三次元織物となって
いる。
実施例を図１〜図８に従って説明する。図１及び図２に
示すように三次元織物Ｆは少なくとも織物の長手方向に
沿って平行に配列された経糸ｚからなる複数層（この実
施例では３層）の経糸層と、該経糸層と平行な平面内で
織物の長手方向に対して互いに対称的に傾斜するよう
に、すなわち経糸ｚに対して所定の角度（この実施例で
は±４５°）で傾斜するように配列されたバイアス糸Ｂ
1 ，Ｂ2 からなる２層一組のバイアス糸層の複数組（こ
の実施例では２組）と、経糸ｚと直交する状態で織物の
幅方向に配列された緯糸ｘからなる複数層（この実施例
では６層）の緯糸層と、前記各糸層を垂直に貫いて各糸
層を結合する垂直糸（結合糸）ｙとから構成されてい
る。すなわち、この三次元織物Ｆは面内４軸配向の織物
が垂直糸ｙで結合された５軸配向の三次元織物となって
いる。
【００１０】前記経糸層、緯糸層及びバイアス糸層は各
糸層ごとにそれぞれ１本又は複数本の糸が折り返し状に
配列されることにより一体に形成されている。例えば、
経糸ｚは織物の長手方向に沿って平行に延びる状態で、
緯糸ｘは織物の幅方向に沿って平行に延びる状態でそれ
ぞれ折り返されている（図１では緯糸ｘの折り返し部は
省略）。バイアス糸Ｂ1 は経糸ｚに対して＋４５°の角
度をなして延びる状態で、バイアス糸Ｂ2 は経糸ｚに対
して−４５°の角度をなして延びる状態で折り返されて
いる。又、垂直糸ｙは三次元織物Ｆを厚み方向に貫いて
その上面及び下面の外側で折り返す蛇行状態で経糸ｚの
列間に配列されている。隣接する垂直糸ｙはその折り返
し位置が三次元織物Ｆの長手方向において互いに位相が
ずれた状態に配列されている。
糸層ごとにそれぞれ１本又は複数本の糸が折り返し状に
配列されることにより一体に形成されている。例えば、
経糸ｚは織物の長手方向に沿って平行に延びる状態で、
緯糸ｘは織物の幅方向に沿って平行に延びる状態でそれ
ぞれ折り返されている（図１では緯糸ｘの折り返し部は
省略）。バイアス糸Ｂ1 は経糸ｚに対して＋４５°の角
度をなして延びる状態で、バイアス糸Ｂ2 は経糸ｚに対
して−４５°の角度をなして延びる状態で折り返されて
いる。又、垂直糸ｙは三次元織物Ｆを厚み方向に貫いて
その上面及び下面の外側で折り返す蛇行状態で経糸ｚの
列間に配列されている。隣接する垂直糸ｙはその折り返
し位置が三次元織物Ｆの長手方向において互いに位相が
ずれた状態に配列されている。
【００１１】図２に示すように、三次元織物Ｆの厚さ方
向の中央の位置に配置された経糸層より上側には上側へ
向かって緯糸層、バイアス糸Ｂ2 層、バイアス糸Ｂ
1 層、緯糸層、経糸層及び緯糸層が順に積層され、下側
には同じ順序で緯糸層、バイアス糸Ｂ2 層、バイアス糸
Ｂ1 層、緯糸層、経糸層及び緯糸層が配置されている。
すなわち、三次元織物Ｆの厚さ方向の中央の位置に配置
された経糸層を対称面として各糸層の配置及び糸の配列
方向が鏡面対称となっている。
向の中央の位置に配置された経糸層より上側には上側へ
向かって緯糸層、バイアス糸Ｂ2 層、バイアス糸Ｂ
1 層、緯糸層、経糸層及び緯糸層が順に積層され、下側
には同じ順序で緯糸層、バイアス糸Ｂ2 層、バイアス糸
Ｂ1 層、緯糸層、経糸層及び緯糸層が配置されている。
すなわち、三次元織物Ｆの厚さ方向の中央の位置に配置
された経糸層を対称面として各糸層の配置及び糸の配列
方向が鏡面対称となっている。
【００１２】この三次元織物Ｆは樹脂等をマトリックス
とした複合材料の骨格材として使用される。そして、こ
の三次元織物Ｆを骨格材とした複合材料はバイアス糸Ｂ
1 ，Ｂ2 の存在により、３軸三次元織物を骨格材として
使用したものに比較して斜め方向の力に対する変形量が
減少する。三次元織物を構成する繊維としてマトリック
スに比較して熱膨張係数の小さい高強度、高弾性率の各
種繊維が使用され、例えば炭素繊維、セラミック繊維、
ガラス繊維、アラミド繊維などが好ましい。又、マトリ
ックスを構成する樹脂としては特に限定はなく、エポキ
シ樹脂等の熱硬化性樹脂に限らず熱可塑性樹脂も使用す
ることができる。
とした複合材料の骨格材として使用される。そして、こ
の三次元織物Ｆを骨格材とした複合材料はバイアス糸Ｂ
1 ，Ｂ2 の存在により、３軸三次元織物を骨格材として
使用したものに比較して斜め方向の力に対する変形量が
減少する。三次元織物を構成する繊維としてマトリック
スに比較して熱膨張係数の小さい高強度、高弾性率の各
種繊維が使用され、例えば炭素繊維、セラミック繊維、
ガラス繊維、アラミド繊維などが好ましい。又、マトリ
ックスを構成する樹脂としては特に限定はなく、エポキ
シ樹脂等の熱硬化性樹脂に限らず熱可塑性樹脂も使用す
ることができる。
【００１３】更に本発明は三次元織物に炭素繊維を用
い、樹脂で硬化した後、マトリックス樹脂を焼成した
り、マトリックスとしてピッチなどを用いて得られる炭
素繊維と炭素マトリックスの複合材にも適用される。
い、樹脂で硬化した後、マトリックス樹脂を焼成した
り、マトリックスとしてピッチなどを用いて得られる炭
素繊維と炭素マトリックスの複合材にも適用される。
【００１４】複合材料の製造工程には言うまでもなく三
次元織物への樹脂やピッチの含浸・硬化工程があり、何
らかの昇温を伴うため、樹脂の反応による収縮や熱によ
る収縮及び三次元織物Ｆを構成する糸（繊維）の残留歪
みが発現する。ところが、本発明の三次元織物Ｆは前記
のように三次元織物Ｆの厚さ方向の中央の位置を対称面
として各糸層の配置及び糸の配列方向が鏡面対称となっ
ているため、樹脂の収縮あるいは糸配列時の残留歪みに
よる力が前記対称面を挟んでそれぞれ対称方向に作用す
る。そして、各糸層が垂直糸ｙにより強固に結合されて
いるため、前記対称方向に作用する力が互いに他方の力
を打ち消すように作用し、複合材料の反りが抑制され
る。繊維の物性が軸方向と径方向とで異なる異方性材料
の場合や、硬化時に収縮の激しい樹脂の場合程、本発明
は有効となる。
次元織物への樹脂やピッチの含浸・硬化工程があり、何
らかの昇温を伴うため、樹脂の反応による収縮や熱によ
る収縮及び三次元織物Ｆを構成する糸（繊維）の残留歪
みが発現する。ところが、本発明の三次元織物Ｆは前記
のように三次元織物Ｆの厚さ方向の中央の位置を対称面
として各糸層の配置及び糸の配列方向が鏡面対称となっ
ているため、樹脂の収縮あるいは糸配列時の残留歪みに
よる力が前記対称面を挟んでそれぞれ対称方向に作用す
る。そして、各糸層が垂直糸ｙにより強固に結合されて
いるため、前記対称方向に作用する力が互いに他方の力
を打ち消すように作用し、複合材料の反りが抑制され
る。繊維の物性が軸方向と径方向とで異なる異方性材料
の場合や、硬化時に収縮の激しい樹脂の場合程、本発明
は有効となる。
【００１５】各糸層の配置及び糸の配列方向を前記のよ
うに鏡面対称にすると、対称面を境として糸層が互いに
逆方向に変形しようとする力をもち層間剥離をする傾向
が強まるため、垂直糸ｙの持つ層間結合機能がより重要
な役割を担う。従って、剥離傾向が強い場合は垂直糸ｙ
による結合力を高めるため糸を太くしたり、挿入頻度を
増すことが好ましい。
うに鏡面対称にすると、対称面を境として糸層が互いに
逆方向に変形しようとする力をもち層間剥離をする傾向
が強まるため、垂直糸ｙの持つ層間結合機能がより重要
な役割を担う。従って、剥離傾向が強い場合は垂直糸ｙ
による結合力を高めるため糸を太くしたり、挿入頻度を
増すことが好ましい。
【００１６】次に前記の三次元織物Ｆ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、図３に示すよ
うに平板状の基板１が使用される。基板１の表面には糸
の配列を規制する多数のピン２が所定ピッチで着脱可能
に立設されている。そして、基板１のピン２間に支持バ
ー３が配置された状態で、緯糸ｘ、経糸ｚ及びバイアス
糸Ｂ1 ，Ｂ2 がそれぞれ基板１の端部に配置されたピン
２と係合する状態で折り返すとともにピン２の間を縫う
ようにして配列され、緯糸層、経糸層及びバイアス糸層
が順次積層形成される。
する。三次元織物Ｆを製造する場合には、図３に示すよ
うに平板状の基板１が使用される。基板１の表面には糸
の配列を規制する多数のピン２が所定ピッチで着脱可能
に立設されている。そして、基板１のピン２間に支持バ
ー３が配置された状態で、緯糸ｘ、経糸ｚ及びバイアス
糸Ｂ1 ，Ｂ2 がそれぞれ基板１の端部に配置されたピン
２と係合する状態で折り返すとともにピン２の間を縫う
ようにして配列され、緯糸層、経糸層及びバイアス糸層
が順次積層形成される。
【００１７】経糸ｚは図４に示すように基板１の長手方
向に沿って平行に延びる状態で折り返すように配列され
る。緯糸ｘは図５に示すように基板１の幅方向に沿って
平行に延びる状態で折り返すように配列される。２層一
組のバイアス糸層の一方を構成するバイアス糸Ｂ1 は、
図６に示すように基板１の長手方向に対して＋４５°の
角度をなす状態で折り返すように配列される。２層一組
のバイアス糸層の他方を構成するバイアス糸Ｂ2 は、図
７に示すように基板１の長手方向に対して−４５°の角
度をなす状態で折り返すように配列される。
向に沿って平行に延びる状態で折り返すように配列され
る。緯糸ｘは図５に示すように基板１の幅方向に沿って
平行に延びる状態で折り返すように配列される。２層一
組のバイアス糸層の一方を構成するバイアス糸Ｂ1 は、
図６に示すように基板１の長手方向に対して＋４５°の
角度をなす状態で折り返すように配列される。２層一組
のバイアス糸層の他方を構成するバイアス糸Ｂ2 は、図
７に示すように基板１の長手方向に対して−４５°の角
度をなす状態で折り返すように配列される。
【００１８】基板１上に前記各層が所定の順序で積層さ
れて積層糸群４が形成された後（図８（ａ））、織物の
繊維密度を高めるとともに厚さを調整するため、積層糸
群４の上側にプレッシャーバー（図示せず）を配置し、
支持バー３とプレッシャーバーとにより積層糸群４を圧
縮する。この圧縮操作は緯糸ｘ、経糸ｚ、バイアス糸Ｂ
1 ，Ｂ2 の配列が全て完了した時のみならず、糸の配列
段階の途中で小刻みに行う方が繊維密度のばらつきも少
なく、密度レベルも大きくできるため好ましい。その
後、基板１上から積層糸群４がピン２とともに取り外さ
れる（図８（ｂ））。このとき基板１と積層糸群４との
間に支持バー３が存在するため、基板１からのピン２及
び積層糸群４の取り外しが容易となる。そして、基板１
から取り外された積層糸群４に挿通されているピン２と
垂直糸ｙとが置換され、積層糸群４が垂直糸ｙにより結
合される。ピン２と垂直糸ｙとの置換は垂直糸ｙが針穴
に挿通された針５を使用して行う。図８（ｃ）に示すよ
うに針５の先端をピン２に当接した状態で針５を積層糸
群４に押し込むことにより、ピン２が積層糸群４から押
し出されるとともに針５がピン２の抜けた空間を貫通
し、ピン２が垂直糸ｙと置換される（図８（ｄ））。次
に隣のピン２に対して前回のピン２の押し出し方向と反
対側から同様な操作が行われ、ピン２と垂直糸ｙとが置
換される。以下、同様にして順次ピン２が垂直糸ｙと置
換され、図８（ｅ）に示すように積層糸群４を構成する
各糸層が垂直糸ｙにより結合される。
れて積層糸群４が形成された後（図８（ａ））、織物の
繊維密度を高めるとともに厚さを調整するため、積層糸
群４の上側にプレッシャーバー（図示せず）を配置し、
支持バー３とプレッシャーバーとにより積層糸群４を圧
縮する。この圧縮操作は緯糸ｘ、経糸ｚ、バイアス糸Ｂ
1 ，Ｂ2 の配列が全て完了した時のみならず、糸の配列
段階の途中で小刻みに行う方が繊維密度のばらつきも少
なく、密度レベルも大きくできるため好ましい。その
後、基板１上から積層糸群４がピン２とともに取り外さ
れる（図８（ｂ））。このとき基板１と積層糸群４との
間に支持バー３が存在するため、基板１からのピン２及
び積層糸群４の取り外しが容易となる。そして、基板１
から取り外された積層糸群４に挿通されているピン２と
垂直糸ｙとが置換され、積層糸群４が垂直糸ｙにより結
合される。ピン２と垂直糸ｙとの置換は垂直糸ｙが針穴
に挿通された針５を使用して行う。図８（ｃ）に示すよ
うに針５の先端をピン２に当接した状態で針５を積層糸
群４に押し込むことにより、ピン２が積層糸群４から押
し出されるとともに針５がピン２の抜けた空間を貫通
し、ピン２が垂直糸ｙと置換される（図８（ｄ））。次
に隣のピン２に対して前回のピン２の押し出し方向と反
対側から同様な操作が行われ、ピン２と垂直糸ｙとが置
換される。以下、同様にして順次ピン２が垂直糸ｙと置
換され、図８（ｅ）に示すように積層糸群４を構成する
各糸層が垂直糸ｙにより結合される。
【００１９】（実施例２）次に第２実施例を図９に従っ
て説明する。この実施例の三次元織物Ｆは緯糸層、経糸
層及びバイアス糸層の各層数が多い点と、垂直糸ｙが経
糸ｚの同じ列間に２本ずつ挿入されている点とが前記実
施例の三次元織物Ｆと異なっている。前記実施例の構成
では垂直糸ｙが経糸ｚの同じ列間に１本ずつ挿入され、
隣接する垂直糸ｙはその折り返し位置が三次元織物Ｆの
長手方向において互いに位相がずれた状態に配列されて
いるため、垂直糸ｙが緯糸ｘを介して各糸層を締めつけ
る力が厳密には均等とはならない。それに対してこの実
施例の構成では経糸ｚの各列間に挿入された２本の垂直
糸ｙが各列間毎に同じ状態で配列されるため、各糸層を
締めつける力を厳密に均等にすることができる。又、三
次元織物Ｆを構成するバイアス糸層の数が増すと、織物
の中央に存在する対称面を境として糸層が層間剥離をす
る傾向が強まるが、垂直糸ｙの本数が２倍存在すること
によって垂直糸ｙによる積層糸群４の締付けを前記実施
例に較べて強くすることができるため、垂直糸ｙによる
層間結合機能が有効に作用して三次元織物複合材料を形
成する際の反りがより確実に防止される。
て説明する。この実施例の三次元織物Ｆは緯糸層、経糸
層及びバイアス糸層の各層数が多い点と、垂直糸ｙが経
糸ｚの同じ列間に２本ずつ挿入されている点とが前記実
施例の三次元織物Ｆと異なっている。前記実施例の構成
では垂直糸ｙが経糸ｚの同じ列間に１本ずつ挿入され、
隣接する垂直糸ｙはその折り返し位置が三次元織物Ｆの
長手方向において互いに位相がずれた状態に配列されて
いるため、垂直糸ｙが緯糸ｘを介して各糸層を締めつけ
る力が厳密には均等とはならない。それに対してこの実
施例の構成では経糸ｚの各列間に挿入された２本の垂直
糸ｙが各列間毎に同じ状態で配列されるため、各糸層を
締めつける力を厳密に均等にすることができる。又、三
次元織物Ｆを構成するバイアス糸層の数が増すと、織物
の中央に存在する対称面を境として糸層が層間剥離をす
る傾向が強まるが、垂直糸ｙの本数が２倍存在すること
によって垂直糸ｙによる積層糸群４の締付けを前記実施
例に較べて強くすることができるため、垂直糸ｙによる
層間結合機能が有効に作用して三次元織物複合材料を形
成する際の反りがより確実に防止される。
【００２０】（実施例３）次に第３実施例を図１０に従
って説明する。この実施例の三次元織物Ｆは緯糸層がな
い点が前記両実施例の三次元織物Ｆと大きく異なってい
る。すなわち、三次元織物Ｆは４組のバイアス糸層、３
層の経糸層と、垂直糸ｙとから構成されている。又、各
一組のバイアス糸層を構成するバイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 は
経糸ｚに対して±６０°の傾斜角度をなすように配列さ
れている。この場合経糸ｚ及び経糸層と平行な平面内で
織物の長手方向に対して互いに対称的に傾斜するように
配列されたバイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 により面内３軸で面内
等方性が得られ、面内４軸合計５軸の三次元織物に比較
して組織が簡単で、バイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 を太くするこ
とが容易となってバイアス糸の繊維配向比率を高めるこ
とができる。
って説明する。この実施例の三次元織物Ｆは緯糸層がな
い点が前記両実施例の三次元織物Ｆと大きく異なってい
る。すなわち、三次元織物Ｆは４組のバイアス糸層、３
層の経糸層と、垂直糸ｙとから構成されている。又、各
一組のバイアス糸層を構成するバイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 は
経糸ｚに対して±６０°の傾斜角度をなすように配列さ
れている。この場合経糸ｚ及び経糸層と平行な平面内で
織物の長手方向に対して互いに対称的に傾斜するように
配列されたバイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 により面内３軸で面内
等方性が得られ、面内４軸合計５軸の三次元織物に比較
して組織が簡単で、バイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 を太くするこ
とが容易となってバイアス糸の繊維配向比率を高めるこ
とができる。
【００２１】なお、本発明は前記各実施例に限定される
ものではなく、例えば、２層一組のバイアス糸層を構成
するバイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 は互いに隣接した状態で配置
される必要はなく、図１１に示すようにバイアス糸Ｂ1
層とバイアス糸Ｂ2 層との間に緯糸層を配置したり、経
糸層あるいは緯糸層及び経糸層の両者を配置してもよ
い。又、糸の配列を規制するピン２に代えてパイプを使
用したり、ピンあるいはパイプと垂直糸ｙとを置換する
方法として、垂直糸ｙを織物の片面側からループ状に挿
入し、他面側で別の耳糸をループ内に挿入して抜け止め
するようにしてもよい。耳糸を使用した場合は図１２に
示すように織物中央面に対して耳糸Ｐと対称となる相手
がなく、厳密には鏡面対称とはなっていないが、通常三
次元織物Ｆの全体層数の中での比率が小さいため無視で
きる。なお、図１２ではバイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 の配列が
織物の中央面をはさんだ両側でそれぞれ逆方向に組合わ
せた例で、全体として厚さ方向の中央を対称面として鏡
面対称となっている。又、三次元織物Ｆの形状は平板状
に限らず、湾曲板状や屈曲板状等他の形状のものに適用
してもよい。この場合も前記各実施例の場合と同様に、
対応する形状の基板に多数のピン又はパイプが装着され
たものを使用して製造することができる。さらには、ピ
ンを使用する製造方法に限らず、特開平３−７６８４５
号公報に開示された装置を使用する等、他の方法により
製造してもよい。三次元織物を前記のようなピン方式で
製造する代わりに特開平３−７６８４５号公報等に開示
されたものと類似の織機で織る場合も耳糸が必要とな
り、厳密には鏡面対称とはならないが、三次元織物Ｆの
全体層数の中での比率が小さいため無視できる。
ものではなく、例えば、２層一組のバイアス糸層を構成
するバイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 は互いに隣接した状態で配置
される必要はなく、図１１に示すようにバイアス糸Ｂ1
層とバイアス糸Ｂ2 層との間に緯糸層を配置したり、経
糸層あるいは緯糸層及び経糸層の両者を配置してもよ
い。又、糸の配列を規制するピン２に代えてパイプを使
用したり、ピンあるいはパイプと垂直糸ｙとを置換する
方法として、垂直糸ｙを織物の片面側からループ状に挿
入し、他面側で別の耳糸をループ内に挿入して抜け止め
するようにしてもよい。耳糸を使用した場合は図１２に
示すように織物中央面に対して耳糸Ｐと対称となる相手
がなく、厳密には鏡面対称とはなっていないが、通常三
次元織物Ｆの全体層数の中での比率が小さいため無視で
きる。なお、図１２ではバイアス糸Ｂ1 ，Ｂ2 の配列が
織物の中央面をはさんだ両側でそれぞれ逆方向に組合わ
せた例で、全体として厚さ方向の中央を対称面として鏡
面対称となっている。又、三次元織物Ｆの形状は平板状
に限らず、湾曲板状や屈曲板状等他の形状のものに適用
してもよい。この場合も前記各実施例の場合と同様に、
対応する形状の基板に多数のピン又はパイプが装着され
たものを使用して製造することができる。さらには、ピ
ンを使用する製造方法に限らず、特開平３−７６８４５
号公報に開示された装置を使用する等、他の方法により
製造してもよい。三次元織物を前記のようなピン方式で
製造する代わりに特開平３−７６８４５号公報等に開示
されたものと類似の織機で織る場合も耳糸が必要とな
り、厳密には鏡面対称とはならないが、三次元織物Ｆの
全体層数の中での比率が小さいため無視できる。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の三次元織
物は樹脂等をマトリックスとした複合材板の骨格材とし
て使用した場合、斜め方向に配置されたバイアス糸の存
在により３軸三次元織物に比べて斜め方向の力に対する
変形量が小さい複合材を得ることができるとともに、板
状の複合材料を製造する際に反りやねじれを抑制するこ
とができる。
物は樹脂等をマトリックスとした複合材板の骨格材とし
て使用した場合、斜め方向に配置されたバイアス糸の存
在により３軸三次元織物に比べて斜め方向の力に対する
変形量が小さい複合材を得ることができるとともに、板
状の複合材料を製造する際に反りやねじれを抑制するこ
とができる。
【図１】三次元織物の一部破断概略斜視図である。
【図２】三次元織物の部分模式断面図である。
【図３】三次元織物の製造に使用する基板を示す斜視図
である。
である。
【図４】経糸の配列状態を示す概略平面図である。
【図５】緯糸の配列状態を示す概略平面図である。
【図６】バイアス糸の配列状態を示す概略平面図であ
る。
る。
【図７】バイアス糸の配列状態を示す概略平面図であ
る。
る。
【図８】ピンと垂直糸の置換手順を示す概略断面図であ
る。
る。
【図９】第２実施例の三次元織物の部分模式断面図であ
る。
る。
【図１０】第３実施例の三次元織物の部分模式断面図で
ある。
ある。
【図１１】変更例の三次元織物の部分模式断面図であ
る。
る。
【図１２】別の変更例の三次元織物の部分模式断面図で
ある。
ある。
【図１３】従来の三次元織物を示す概略斜視図である。
１…基板、２…ピン、４…積層糸群、５…針、ｘ…緯
糸、ｙ…垂直糸（結合糸）、ｚ…経糸、Ｂ1 ，Ｂ2 …バ
イアス糸、Ｆ…三次元織物、Ｐ…耳糸。
糸、ｙ…垂直糸（結合糸）、ｚ…経糸、Ｂ1 ，Ｂ2 …バ
イアス糸、Ｆ…三次元織物、Ｐ…耳糸。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｄ０４Ｈ 3/04 Ｚ (72)発明者 須藤 政隆 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場 内 (72)発明者 西谷 美貴弥 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場 内 (56)参考文献 特開 平１−292162（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−76845（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−11045（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも織物の長手方向に沿って平行
に配列された経糸からなる複数の経糸層と、該経糸層と
平行な平面内で織物の長手方向に対して互いに対称的に
傾斜するように配列されたバイアス糸からなる２層一組
のバイアス糸層の複数組と、前記各糸層を垂直に貫いて
各糸層を結合する垂直糸とを有し、織物の厚さ方向の中
央を対称面として各糸層の配置及び糸の配列方向が鏡面
対称である複合材料用三次元織物。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3269578A JPH0819594B2 (ja) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | 複合材料用三次元織物 |
| US07/961,133 US5270094A (en) | 1991-10-17 | 1992-10-14 | Three-dimensional fabric with symmetrically arranged warp and bias yarn layers |
| FR9212434A FR2683554B1 (fr) | 1991-10-17 | 1992-10-16 | Tissu tri-dimensionnel pour composite. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3269578A JPH0819594B2 (ja) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | 複合材料用三次元織物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05106139A JPH05106139A (ja) | 1993-04-27 |
| JPH0819594B2 true JPH0819594B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=17474320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3269578A Expired - Lifetime JPH0819594B2 (ja) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | 複合材料用三次元織物 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5270094A (ja) |
| JP (1) | JPH0819594B2 (ja) |
| FR (1) | FR2683554B1 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2702222B1 (fr) * | 1993-03-03 | 1995-05-05 | Cotton Freres Cie | Tissu tridimensionnel multiaxial et son procédé de fabrication. |
| US5465760A (en) * | 1993-10-25 | 1995-11-14 | North Carolina State University | Multi-layer three-dimensional fabric and method for producing |
| IT1282143B1 (it) * | 1996-04-29 | 1998-03-12 | Citterio Flli Spa | Tessuto multiassiale multistrato, atto a essere utilizzato per impieghi balistici e procedimento per realizzare il suddetto tessuto |
| US6019138A (en) * | 1997-03-21 | 2000-02-01 | Northrop Grumman Corporation | Automated three-dimensional method for making integrally stiffened skin panels |
| US6129122A (en) * | 1999-06-16 | 2000-10-10 | 3Tex, Inc. | Multiaxial three-dimensional (3-D) circular woven fabric |
| US6283168B1 (en) * | 2000-11-28 | 2001-09-04 | 3Tex, Inc. | Shaped three-dimensional engineered fiber preforms with insertion holes and rigid composite structures incorporating same, and method therefor |
| US6874543B2 (en) * | 2001-09-12 | 2005-04-05 | Lockheed Martin Corporation | Woven preform for structural joints |
| US7247212B2 (en) * | 2004-12-21 | 2007-07-24 | General Electric Company | Orthogonal weaving for complex shape preforms |
| JP4972341B2 (ja) * | 2006-05-11 | 2012-07-11 | 富士重工業株式会社 | ３次元繊維強化樹脂複合材 |
| US7628179B2 (en) * | 2007-07-27 | 2009-12-08 | 3 TEX, Inc. | 3-D woven fabric and methods for thick preforms |
| FR2934014B1 (fr) * | 2008-07-17 | 2011-05-13 | Snecma Propulsion Solide | Procede de realisation d'une tuyere ou d'un divergent de tuyere en materiau composite. |
| FR2965824B1 (fr) * | 2010-10-11 | 2013-11-15 | Snecma | Procede de fabrication d'une structure fibreuse metallique par tissage |
| US8446077B2 (en) | 2010-12-16 | 2013-05-21 | Honda Motor Co., Ltd. | 3-D woven active fiber composite |
| CN102517759B (zh) * | 2011-12-29 | 2013-12-25 | 山东岱银纺织集团股份有限公司 | 同幅异厚三维机织物的织造方法 |
| US9797076B2 (en) | 2012-03-23 | 2017-10-24 | Nandan Khokar | 3D fabric and a method and apparatus for producing such a 3D fabric |
| US9273933B2 (en) * | 2012-05-18 | 2016-03-01 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Composite structure and method of making a composite structure |
| JP6286022B2 (ja) * | 2013-03-15 | 2018-02-28 | セリフォージ インコーポレイテッド | 複合材プリフォームの三次元製織方法及び漸変断面トポロジーを備えた製品 |
| US11085456B2 (en) | 2016-08-22 | 2021-08-10 | Raytheon Technologies Corporation | Gas-turbine engine composite components with integral 3-D woven off-axis reinforcement |
| JP6640056B2 (ja) * | 2016-09-09 | 2020-02-05 | 株式会社日立製作所 | 複合構造体 |
| CN106939462B (zh) * | 2017-01-19 | 2018-09-28 | 天津工业大学 | 一种多层多向织物的织造方法 |
| CN106987978B (zh) * | 2017-05-17 | 2019-09-24 | 天津工业大学 | 一种整体舵增强织物及其编织方法 |
| CN106987979B (zh) * | 2017-05-26 | 2019-02-12 | 天津工业大学 | 一种含斜向纱线的角联锁织物及其织造方法 |
| CN108004651B (zh) * | 2017-12-29 | 2022-04-19 | 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 | 一种平面内斜向纱可设计的层连结构 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5239473B2 (ja) * | 1972-05-19 | 1977-10-05 | ||
| US4336296A (en) * | 1978-12-27 | 1982-06-22 | Agency Of Industrial Science & Technology | Three-dimensionally latticed flexible-structure composite |
| DE3575746D1 (de) * | 1985-09-13 | 1990-03-08 | Shikishima Canvas Kk | Faserstruktur zur verstaerkung von baumaterial. |
| WO1990014454A1 (en) * | 1989-05-26 | 1990-11-29 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Three-dimensional textile and method of producing the same |
| US5104726A (en) * | 1989-12-29 | 1992-04-14 | Woven Electronics Corporation | Woven fabric and process for reinforced structural composites |
-
1991
- 1991-10-17 JP JP3269578A patent/JPH0819594B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-10-14 US US07/961,133 patent/US5270094A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-10-16 FR FR9212434A patent/FR2683554B1/fr not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2683554B1 (fr) | 1994-03-25 |
| US5270094A (en) | 1993-12-14 |
| JPH05106139A (ja) | 1993-04-27 |
| FR2683554A1 (fr) | 1993-05-14 |
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