KR101350095B1 - 복합물 부재용 다중-사틴 위브의 섬유 보강 구조물 - Google Patents

Abstract

복합 부재용 섬유 보강 구조가 사틴-형 위브 또는 다중-사틴 위브를 갖는 다중층 3-차원 직조로 형성된다. 이것은 최소한 3층의, 날실 얀 C에 의해 연결된 씨실 얀 T의 층을 포함하고, 각각의 날실 얀은 제1층의 씨실 얀의 n에 걸쳐 하나의 씨실 얀 및 상기 제1층에 인접하는 제2층의 씨실 얀의 n에 걸쳐 하나의 씨실 얀을 교대로 잡고, 숫자 n은 최소한 3인 정수이다. 날실 얀의 경로는 유사하고 날실 방향으로 오프셋이다.

섬유 보강 구조물, 복합 부재, 사틴형 위브

Description

복합물 부재용 다중-사틴 위브의 섬유 보강 구조물{FIBROUS REINFORCEMENT STRUCTURE OF MULTI-SATIN WEAVE FOR A COMPOSITE PART}

본 발명은 복합물 재료 부재의 제조에 관한 것으로, 더욱 특별히는 이와 같은 부재용 보강 섬유 직물의 제조에 관한 것이다.

본 발명의 적용분야는 섬유 보강재 및 수지 매트릭스를 포함하는 복합물 재료의 구조적 부재를 제조하는 것이다. 이와 같은 부재는 매우 다양한 분야, 특히 항공분야에서 사용된다. 보강 섬유 직물은 어느 공지 방법에 의해, 예를 들면 수지 이동 몰딩법(RTM)에 의해 수지 매트릭스로 조밀화된다.

본 분야의 또 다른 적용분야는 열구조적 복합물 재료, 즉 재료가 구조적 요소를 이루기에 적당하게 되는 기계적 특성을 갖고 또한 이들 특성들을 고온에서 유지할 수 있는 능력을 갖는 재료의 부재를 제조하는 것이다. 열구조적 복합 재료는 통상적으로 탄소 매트릭스로 조밀화된 탄소 보강물을 갖는 탄소/탄소(C/C) 복합 재료, 및 세라믹 매트릭스로 조밀화된 내화성 섬유 보강물(탄소 섬유 또는 세라믹 섬유)을 갖는 세라믹 매트릭스 복합물(CMC) 재료이다. 열구조적 복합물 재료로 제조된 부재는 특히 항공 및 우주비행 분야에서 사용된다. 보강 섬유 구조물은, 잘 알려진 바와 같이, 화학증기침투(CVI)에 의해, 또는 액체 기술에 의해 재료를 이루는 매트릭스로 조밀화될 수 있다. 액체 기술에 의한 조밀화는 섬유 구조물을 매트릭스를 구성하는 재료의 전구체, 통상적으로 수지를 함유하는 액체 조성물에 침지하는 것으로 이루어지고, 전구체는 열처리에 의해 변형된다.

특정 양의 두께로 존재하는 복합물 재료 부재의 경우, 층 분리를 막기 위해 서로 결합된 다수의 겹쳐진 층으로 보강 섬유 직물을 제조하는 것이 알려져 있다.

다수의 다른 씨실 얀 층에 속하는 씨실 얀들을 섞어 짜는, 날실을 갖는 3-차원 직조(weaving)에 의해 보강 직물을 제조하는 것이 US 4 848 414, US 5 899 241 및 EP 1 526 285에 제안되어져 있다. 위브는 연속적인 씨실 평면과 엇갈린 관계로 놓이는 씨실 얀을 갖는 양면형이다.

US 5 102 752는 또한 국지적으로 3-차원인 사틴형 직조를 갖는 보강 섬유 직물을 기재한다. 섬유 직물은 첫번째 날실 얀이 첫번째 층의 4개의 씨실 얀 중 하나의 얀과 두번째 층의 8개의 씨실 얀 중 하나의 얀을 교대로 취함으로써, 특정 위치에서 엇갈리는 두층의 씨실 얀으로 구성된다. 두번째 씨실 얀 층의 씨실 얀은 또한 통상의 사틴형 3-차원 직조를 사용하여 제2 날실 얀과 직조되고, 두개의 날실 얀들은 주로 두층의 씨실 얀 사이로 연장된다. 씨실 얀의 제2 층에서, 동일한 씨실 얀들이 제1 및 제2 날실 얀들에 의해 취해지고, 그것에 의해 표면 불규칙성이 생긴다. 더우기, 두층의 씨실 얀 사이로 둘 다 연장된 날실 얀으로 직조되는 상기 기술은 두층의 씨실 얀으로 한정되는 두께를 갖는 직물 조직을 제조하는데 특히 적합하다.

이와 같은 복합 재료 부재용 보강 섬유 직물을 제조할 때 여러 면들을 고려해야 한다.

그러므로, 3-차원 직조는 얇은 층으로 갈라짐을 막고, 그러나 층의 평면과 평행한 방향에서의 기계적 성질에 영향을 미치지 않기 위해, 층 들 사이의 만족할 만한 섞어 짜기를 제공하여야 한다.

이에 더하여, 부드러운 표면 상태를 제공하는 복합 재료 부재를 위해, 보강 섬유 직물은 불규칙성을 제거하기 위한 추가 작업, 예를 들면 초기 조밀화 단계 또는 통합 단계 후 조밀화를 마감하기 전에, 표면을 트리밍하거나 또는 표면 위에 섬유 플라이와 같은 2-차원 플라이를 첨가하는 것과 같은 작업을 요구하는 큰 표면 불규칙성을 제공하는 것을 피하는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은 적어도 부분적으로 3-차원 직조에 의해 제조되고 상기 제한 사이에 양호한 절충을 제공하는 보강 섬유 직물을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 3-차원 직조가 사틴형 위브를 갖는 다층 직조, 또는 다음을 포함하는 다중-사틴 직조라는 사실에 의해 달성된다:

ㆍ 제1, 제2 및 제3층의 씨실 얀들이 각각의 상기 층들로부터의 씨실 얀을 각각 포함하는 칼럼에 배치된 최소한 제1, 제2 및 제3의 인접 씨실 얀 층;

ㆍ 제1층의 날실 얀의 n 중의 하나의 날실 얀과 제1층에 인접한 제2층의 날실 얀의 n 중의 하나의 날실 얀을 각각 교대로 취하는 제1의 날실 얀 세트;

ㆍ 제2층의 씨실 얀의 n 중의 하나의 씨실 얀과 제2층에 인접한 제3층의 씨실 얀의 n 중의 하나의 씨실 얀을 각각 교대로 취하는 제2의 날실 얀 세트;

ㆍ주어진 씨실 평면에서, 첫번째 세트의 날실 얀에 의해 그리고 두번째 세트의 날실 얀에 의해 취해진 제2의 씨실 얀 층의 얀들이 다르도록, 날실 방향에서 서로 오프셋인, 유사한 경로를 따르는 둘 다의 날실 얀 세트; 그리고

ㆍ숫자 n은 3 이상의 정수이다.
유리하기는, 상기 씨실 얀 층들 중 2개에서 동일한 날실 얀에 의해 유지된 씨실 얀들은 씨실 얀의 비 인접 칼럼에 위치한다.

바람직하기는 n은 5 이상이다.

다중-사틴 위브의 사용은 여러 이점을 제공한다.

우선, 날실 방향에서, 사틴 위브의 기계적 성질은 씨실 얀 층들과 섞여 짜이는 동안 유지된다.

이에 더하여, 사틴형 위브는 옷감이 평면이 아닌 형태와 매치되도록 할 수 있는 양호한 변형도를 유지하도록 할 수 있다.

내부 부분, 또는 코어, 및 외부 부분, 또는 섬유 직물의 외부 표면에 인접한 스킨을 갖는 섬유 직물의 경우, 상기 코어는 적어도 부분적으로 다중-사틴 직조로 제조되는 것이 유리하다.

그리고 나서 스킨은 2-차원 직조로 형성될 수 있다. 스킨의 직조는 부드러운 표면 외관에 기여하는 사틴형 위브를 이용할 것이고, 그리고 나서 스킨의 사틴 피치는 스킨에 인접한 섬유 직물의 코어의 일부에서의 사틴 피치와 동일한 것이 유리하다. 변화로서, 스킨은 CVI 조밀화를 수행할 때 스킨을 통한 기체의 용이한 접근을 제공하는 플레인 위브로 직조될 수 있다.

예를 들면, 다른 각각의 피치를 갖는 다중-사틴 직조에 의해 두개의 코어 부분을 형성함으로써, 다중 사틴 위브를 섬유 직물의 코어 내에서 변하게 하는 것이 가능하다.

섬유 직물의 특징에 따라, 코어는 불연속 섬유로 제조된 얀으로 직조되고 반면 스킨은 연속 필라멘트로 제조된 얀으로 직조될 수 있다. 코어에서 불연속 섬유로 제조된 얀의 사용은 섬유의 부피를 크게 함으로써, 코어 내의 구멍을 세분할 수 있고, 반면 스킨에서 연속 필라멘트로 제조된 얀의 사용은 CVI 조밀화 동안 기체의 접근 및 심각한 불규칙성이 없는 표면 상태를 촉진한다. 그러므로, 코어와 스킨 사이의 CVI 조밀화 구배의 감소를 얻을 수 있다.

섬유 직물의 또 다른 특성에 따르면, 날실 구조와 씨실 구조중 적어도 하나가 섬유 직물의 두께에서 변한다. 구조는 코어와 스킨 사이의 단위길이 당 얀의 수가 감소되는 방향으로 변하고, 그것에 의해 CVI 조밀화 동안 섬유 구조물의 코어로 기체의 접근을 강화한다.

섬유 직물의 또 다른 특성에 따르면, 섬유 구조의 다양한 부분은 특히 그들에게 특별히 원하는 특성, 특히 산화 또는 마모에 대한 내성을 제공하려는 목적으로, 다른 화학적 특성을 갖는 얀들을 사용하여 제조된다.

또 다른 섬유 직물의 특성에 따르면, 직조에 사용된 얀들은 섬유 구조 내에서 변하는 얀 번수를 제공한다. 특히, 얀은 섬유 직물의 코어 부분에서 스킨 부분으로 갈수록 미세해져서, CVI 조밀화 동안 코어로의 기체의 접근을 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 구현예는 비-제한적 증거 방법에 의해 기재된다. 참조는 첨부된 도면에 의해 이루어지고, 여기서:

ㆍ 도 1은 선행기술의 양면형 3-차원 위브를 나타낸다;

ㆍ 도 2는 사틴형 다층 직조로 얻은 섬유 직물 위브의 평면을 나타낸다;

ㆍ 도 3은 본 발명의 구현예의 다중-사틴 위브를 갖는 다층 직조로 얻은 섬유 직물 위브의 평면을 나타낸다;

ㆍ 도 4A 내지 도 4P는 코어에는 다중-사틴 직조 및 스킨에는 사틴 위브를 갖는 2-차원 직조를 갖는, 본 발명의 또 다른 구현예의 섬유 직물 위브의 연속 평면을 나타낸다;

ㆍ 도 5A 내지 도 5L은 코어에 두개의 다른 다중-사틴 위브를 결합하는 위브 및 스킨에 플레인 위브를 갖는 이-차원 직조를 갖는, 본 발명의 또 다른 구현예의 섬유 직물 위브의 연속 평면을 나타낸다.

정의

용어, "2-차원 직조" 또는 "2D 직조"는 본 명세서에서 각각의 날실 얀이 단일 씨실 층에서 얀의 한 측면에서 다른 측면으로 통과하는 통상의 직조법을 의미하는데 사용된다.

용어, "3-차원 직조" 또는 "3D 직조"는 본 명세서에서 날실 얀의 적어도 일부가 다수의 날실 층에 걸쳐 날실 얀과 섞여 짜는 직조법을 의미하는데 사용된다.

용어 "양면 직조"는 각각의 날실 층이 위브의 평면에서 동일한 이동을 갖는 주어진 날실 칼럼에서 모든 얀과 다수의 씨실 층과 함께 연결되는 3D 위브를 의미하는데 사용된다. 도 1은 7개의 날실 층과 8개의 씨실 층을 갖는 양면 위브의 8개의 평면 중 하나의 도면이다. 도시된 양면 위브에서, 하나의 씨실 층 T는 날실 방 향으로 서로로부터 오프셋인 2개의 인접하는 씨실 하프-층 t 로 제조된다. 그러므로, 여기에는 교차된 배열로 위치하는 16개 씨실 하프-층이 있고, 각각의 날실은 그러므로 3개의 씨실 층을 연결한다. 교차된 배열이 아닌 씨실 얀에 대해 위치를 채택하는 것이 가능하여, 2개의 인접하는 층의 씨실 얀들은 동일한 칼럼 상에 배열된다.

본 명세서에서, 용어 "다층 직조"는 각각의 층의 기본 위브는 통상의 2D 위브와 동일하지만, 씨실 층들을 서로 섞어짜는 위브의 특정 교차 지점을 갖는, 다수의 씨실 층을 갖는 3D 직조를 지칭하는데 사용된다.

용어 " 구조"은 씨실 방향과 날실 방향 모두에서 단위 길이 당 얀의 수를 지칭하는데 사용되고, 낮은 번수(또는 성김) 구조는 적은 수의 얀을 의미하고, 그러므로 그 옷감은 높은 번수 (즉, 빽빽한 구조)를 갖는 구조와 비교하여 성기다.

용어 "연속 필라멘트"는 통상의 방법에서, 직경과 비교하여 매우 큰 길이를 갖는 섬유 요소를 지칭하는데 사용된다. 그러므로, 복합물 재료 부재용 예비 성형물을 구성하고 연속 필라멘트를 사용하여 제조된 보강 직물의 예에서, 최소한 매우 다량의 필라멘트는 예비 성형체 내에 연속적으로 연장되고 예비 성형물의 기하학적 경계에서만 중단된다. 천연이 아닌 연속 필라멘트는 통상적으로 합성 재료를 방적하고, 가능하기는 이어서 하나 이상의 물리-화학적 작업(스트레칭, 오일링, 열처리 등)에 의해 얻어진다.

연속 필라멘트로 제조된 얀, 또는 다중-필라멘트 얀은 나란히 있는 연속 필라멘트를 꼬거나 또는 꼬지 않고 함께 조립하여 제조된다.

용어 "불연속 섬유"는 통상적으로, 비-천연 섬유와 함께, 연속 섬유를 절단 또는 스트레치-절단하여 제조되는 섬유 요소를 지칭하는데 사용된다. 불연속 섬유 또는 단섬유는 통상적으로 수 밀리미터 내지 수십 밀리미터의 길이를 갖는다.

불연속 섬유로 만든 얀, 또는 섬유 얀은 꼬거나(twisting) 또는 피복(covering)에 의해 불연속 섬유를 조립하여 제조되고, 여기서 피복은 꼬이지 않거나 약간 꼬인 불연속 섬유의 세트 주변을 피복 얀으로 감아서 응집력을 부여하는 것으로 이루어진다.

관례상 그리고 편의를 위해, 명세서와 모든 도면에 걸쳐, 씨실 층 또는 다수의 씨실 층의 씨실 얀을 유지하기 위해 그들의 경로로부터 이탈된 날실 얀들 만을 언급하고 나타내었다. 그럼에도 불구하고, 날실과 씨실 역할은 바뀔 수 있고 이와 같은 전환은 청구범위에 포함된다고 고려되어야만 한다.

본 발명의 구현예의 상세한 설명

본 발명의 적용 분야는 복합물 재료 부재를 제작하기 위한 섬유 보강물, 또는 예비 성형물을 구성하는데 알맞는 섬유 직물을 제조하는 것으로, 상기 부재는 매트릭스로 섬유 구조물을 조밀화함에 의해 얻어진다. 매트릭스는 복합물 재료가 비교적 낮은 온도, 통상적으로 최대 300℃까지 사용되고, 또는 열구조적 복합물 재료로서 탄소 또는 세라믹과 같은 내화성 재료가 사용될 때, 통상적으로 수지이다.

3D 직조로 섬유 구조물을 제작하는 것은 단일 직물 작업으로 층들 사이의 연결을 얻고, 그러므로 섬유 직물 및 매우 양호한 기계적 성질을 갖는 결과의 복합 재료 부재를 갖는 것을 가능하게 한다.

도 2는 씨실 얀 T의 층들이 교차하는 사틴형의 다층 3D 위브의 평면을 나타낸다(씨실 얀은 엇갈린 형태로 놓이지 않는다).

각각의 날실 얀은 교대로 씨실 층의 씨실 얀을 유지하고 그리고 상기 씨실 층의 씨실 얀과 밑에 놓인 인접하는 씨실 층의 동일 칼럼에 놓인 씨실 얀을 유지하기 위해, 씨실 층에 걸쳐 그것의 경로로부터 주기적으로 이탈한다. 이것은 두개의 인접하는 씨실 층의 얀들을 함께 결합하는 이중 사틴 교차점 PS2와 교대하는 통상적인 단일 사틴 교차점 PS1을 형성하고, 그러므로 씨실 얀들 사이의 섞어 짜기를 제공한다.

그럼에도 불구하고, 사틴 교차점 PS2는 가로지른 씨실 얀으로 단일 지점을 이루고, 그것에 의해 섬유 직물에 상당한 불규칙성을 제공하고 이것은 이와 같은 섬유 직물을 조밀화하여 얻을 수 있는 부재의 기계적 성질에 영향을 미친다. 이 결점은 사용된 얀이 상당한 정도의 딱딱함이 존재할 때 예를 들면 세라믹 또는 작은 번수의 얀이 사용될 때 특히 두드러진다. 이때, 씨실 얀의 배열을 방해하지않는 PS2 지점에 변형을 부여하는 것은 어렵다.

이것은 본 발명이 이와 같은 결점을 피하는 특정 사틴형 위브 또는 "다중 사틴" 위브를 갖는 다층 3D 직조를 제공하고자 하는 이유이다.

본 발명에 따른 "다중 사틴" 위브 평면을 도 3에 나타내었다.

이것은 날실 얀 C를 갖는 적어도 3층의 씨실 얀 층 T(나타낸 실시예에서는 7개 층)을 포함하고, 각각의 날실 얀은 두개의 각각의 인접하는 씨실 얀의 층들 사이로 주로 연장된다.

각각의 날실 얀은 한 방향으로 그리고 다른 방향으로 교대로 이탈하여, 씨실 얀의 첫번째 층의 n에서 하나의 씨실 얀과 첫번째 층에 인접하는 씨실 얀의 두번째 층의 n에서 하나의 씨실 얀을 교대로 잡고, 여기서 n은 3 이상의 정수이고, 그것에 의해 이들 두 층 사이에 섞어 짜기를 제공한다.

숫자 n은 모든 날실 얀에서 동일하므로, 주어진 씨실 얀 층에서 날실 얀에 의해 취해지는 특정 얀들이 다르도록, 모든 날실 얀은 연속적인 날실 얀 사이에 날실 방향으로 오프셋되면서 유사하게 이동 또는 움직인다.

이와 같은 다중-사틴 위브에서, 용어 "피치"는 씨실 칼럼의 수로서 측정되는, 주어진 날실 얀의 두 PS 사틴 지점 사이의 간격을 지정하는데 사용된다. 도 3의 예에서, 피치는 6과 10 사이에서 변하고, 중간 피치 8은 n/2를 의미한다.

주어진 날실 얀에 의해 첫번째 씨실 얀 층에 걸린 얀과 두번째 얀 층에 걸린 얀은 바람직하기는 인접하지 않는 다른 씨실 얀 칼럼에 놓여, 날실 얀이 지나치게 구불구불한 경로를 따르지 않도록 하는 것이 바람직하고, 이것은 불규칙성을 제공할 수 있다. 그러므로, 숫자 n은 이 조건을 쉽게 만족시키기 위해 5 이상인 것이 유리하다.

유사한 날실 얀의 이동 또는 운동은 다중-사틴 위브의 모든 평면에서 동일하다.

도 1의 선행 기술의 양면 위브와 비교하여, 다중 사틴 위브는 날실 방향으로 양호한 기계적 특성을 유지하고 더욱 정상적인 표면 외관을 유지할 수 있도록 한다.

이에 더하여, 섬유 직물은 날실 수축이 거의 없고 평면이 아닌 형태와 쉽게 매치되도록 하는 변형성을 제공한다.

내부 부분, 또는 코어, 및 외표면, 또는 섬유 직물의 외표면에 인접하는 스킨을 갖는 섬유 직물의 경우, 스킨은 코어의 위브와 다른 위브, 예를 들면, 표면에서 직조가 조밀하도록 플레인, 사틴 또는 트윌형의 2-차원 직조에 의해 직조될 수 있고, 여기서 사틴형 위브는 또한 부드러운 표면 외관을 생산한다. 스킨에서 위브의 변화는, 단단한 섞어 짜기를 강화하는 플레인형 위브로부터 부드러운 표면 상태를 강화하는 사틴형 위브까지, 원하는 특정의 특성을 부여하기 위해 섬유 직물의 외표면에서 얻어질 수 있다.

섬유 직물이 화학 증기 침착(CVI)에 의해 얻어진 매트릭스를 갖는 복합재료 부재의 제작용이라면, 부재 내에 가능한 한 비-균일성이 없는 기계적 특성을 얻어 가능한 한 섬유 직물의 코어와 스킨 사이에 조밀화 구배가 작은 CVI 조밀화를 강화하는 것이 유리하다.

이것을 위해, 코어의 직조는 섬유의 부피를 크게 함에 의해 그것의 구멍을 세분하는 것을 촉진하고 반응 기체에 대한 접근을 촉진할 수 있도록 불연속 섬유로 제조된 얀으로 수행될 수 있다. 실제적으로 꼬이지 않은 불연속 섬유로 제조된 얀의 사용은 덮개 얀에 의해 응집력이 제공되도록 할 수 있다. 덮개 얀은 유리하기는 직조 후 제거되어지는 희생 재료로 제조되고, 그것에 의해 직조된 직물의 구멍이 세분화될 수 있고 그리고 CVI 조밀화의 구배가 감소되는 것을 돕는다. 희생 덮개 얀을 갖는 불연속 섬유로 제조된 이와 같은 얀은 문헌 EP 0 489 637에 기재된다.

조밀화 후, 불규칙성이 없는 표면 단계, 즉, 마무리에 의한 마감 작업을 피하거나 또는 제한하도록 양호한 마감 상태를 얻는 것을 보장하는 것이 유리하다.

스킨은 불연속 섬유의 부피가 커짐을 피하기 위해 연속 필라멘트로 제조된 얀으로 직조될 수 있다.

반응 기체의 접근을 강화하기 위한 목적을 위해, 스킨은 코어의 구조보다 낮은 번수를 나타내는 날실 및/또는 씨실 구조로 제조될 수 있다.

섬유 직물을 직조하는데 사용되는 얀의 번수를, 특히 코어 및 스킨 및/또는 날실과 씨실 사이에 다른 번수의 얀을 사용함으로써, 변화시키는 것이 바람직하다. 코어와 스킨 사이의 미세함을 증가시키는 얀을 사용하는 것은 조밀화가 CVI에 의해 수행될 때 스킨을 통해 기체가 코어에 접근하는 것을 돕는다. 그러므로 얀의 번수는 날실 섬유의 용적 분률과 씨실 섬유의 용적 분률 사이의 바람직한 한계 내의 비율로 얻어지도록 선택될 수 있다.

코어의 다양한 부분을 각각 다른 다중-사틴 위브로 직조함에 의해, 코어 내에 다중-사틴 위브를 변화시키는 것이 가능하다.

또한 외표면을 따라 스킨의 위브를 변화시키는 것이 가능하다.

얀의 화학적 특성은 적용물의 의도된 기능에 따라 선택된다. 섬유 직물의 다양한 부분에, 특히 코어 부분과 스킨 부분에서 다른 화학적 성질의 얀을 사용하여 생성된 복합물 재료 부재에 특별한 기계적 특성, 특히 내산화성 또는 내마모성 특성을 제공하는 것이 바람직하다.

그러므로, 내화성 섬유 보강물을 갖는 열구조적 복합물 재료 부재를 위해, 코어에 탄소 섬유 그리고 스킨에 세라믹 섬유, 예를 들면 실리콘 카바이드(SiC) 섬유를 갖는 섬유 구조물을 사용하여 상기 스킨 부분에 복합 부재의 내마모성을 증가시키는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 섬유 구조물의 두개의 구현예를 아래에 기재하였다. 두 실시예에서, 직조는 자카드식(Jacquard type) 직조기로 수행되었다.

실시예 1

도 4A 내지 도 4P는 코어에 다중 사틴 3-차원 직조와 스킨(14, 16)에 2-차원 직조를 갖는 3D 직조에 의해 얻어진 섬유 직물 위브(10)의 연속 평면을 나타낸다.

코어에서의 직조는 8의 피치를 갖는 다중-사틴 위브로 수행되고, 스킨의 직조는 또한 8 피치를 갖는 사틴 위브로 수행된다.

사틴 교차점은 규칙적이고 (한 위브 평면에서 다른 것으로) 칼럼 또는 깊이 방향으로 어느 뚜렷한 정렬없이 연속 위브 평면에서 분배되는 패턴을 형성한다.

섬유 직물(10)은 5층의 씨실 얀 T1 내지 T5를 포함한다. 마주보는 스킨(14 및 16) 사이에 놓인 코어(12)에서, 다중-사틴 직조는, EP 0 489 637에 기재된 바와 같이 희생 재료의 덮개 얀에 의해 유지되는 불연속 탄소 섬유로 제조된 얀으로 그리고 각 층에서 10/10 구조(씨실 방향에서 및 날실 방향에서 모두 센티미터 당 10 얀)로 수행된다. 예를 들면, 덮개 얀은 폴리비닐 알콜과 같은 가용성 폴리머 또는 폴리에틸렌 또는 폴리비닐 아세테이트와 같은 섬유의 탄소에 영향이 미침없이 열처리에 의해 제거될 수 있는 폴리머로 제조된다. 스킨(14 및 16)에서, 사틴 위브는 연속 탄소 필라멘트로 제조된 얀을 사용하고 10/10 구조로 직조된다. 사틴 위브와 섞여 짜는 직조는 씨실 얀의 T1 층과 T5 층 만을 포함한다. 코어의 다중-사틴 직조가 스킨 씨실 층까지 넓은 범위로 확장되어 이들 층이 코어 층과 교차하는 것을 볼 수 있다.

천연적으로, 코어와 스킨에서 직조에 사용된 얀들은 다양한 구현예에서 모두 동일한 타입일 수 있고, 즉, 그들은 모두 불연속 섬유 또는 연속 섬유로 제조될 수 있다.

실시예 2

도 5A 내지 도 5L은 12개의 씨실 얀 층 U1 내지 U12를 포함하는 다중-층 3D 직조에 의해 얻어진 직물(20)의 연속 평면을 나타낸다. 하기 표는 사용된 위브와 3D 직조 구조를 나타내고, 직물(20)에서 위브의 변화는 중간면에 대해 대칭이고, 스킨(24, 26)은 코어(22)의 어느 한 측면에 놓인다. 어느 씨실 층은 다른 층의 씨실 얀 수와 다른 씨실 얀의 수를 갖고, 이것은 씨실 구조 변화를 가져온다.

이 실시예에서, 다중-사틴 위브와 구조는 코어와 스킨 사이에서 변한다. 위브와 구조에서의 변화는 층 U5 내지 U8의 6-사틴과 스킨 플레인 위브 사이에 씨실 층 U3, U4 및 U9, U10에 대한 5-사틴을 채택함에 의해 어느 정도 연속적으로 제조될 수 있고, 그것에 의해 코어와 스킨 간의 급격한 불연속성을 피할 수 있다.

다르기는, 스킨의 다중-직조를 위해 트윌형 위브를 사용할 수 있다.

Claims (15)

1. 복합물 재료 부재용 보강 섬유 직물로, 상기 직물은 부분적으로 또는 전체적으로, 사틴형 위브 또는 다중 사틴형 위브를 갖는 다중-층 3차원 직조로 형성되고, 상기 직물은:

   ㆍ 제1, 제2 및 제3층의 씨실 얀들이 각각의 상기 층들로부터의 씨실 얀을 각각 포함하는 칼럼에 배치된 최소한 제1, 제2 및 제3의 인접 씨실 얀 층;

   ㆍ 제1층의 씨실 얀의 n 중의 하나의 씨실 얀과 제1층에 인접하는 제2층의 씨실 얀의 n 중의 하나의 씨실 얀을 각각 교대로 취하는 제1의 날실 얀 세트; 및

   ㆍ 제2층의 씨실 얀의 n 중의 하나의 씨실 얀과 제2층에 인접하는 제3층의 씨실 얀의 n 중의 하나의 씨실 얀을 각각 교대로 취하는 제2의 날실 얀 세트를 포함하고;

   ㆍ 두 날실 얀 세트 모두는 주어진 씨실 평면에서, 첫번째 세트의 날실 얀에 의해 그리고 두번째 세트의 날실 얀에 의해 취해진 제2의 씨실 얀 층의 얀들이 다르도록, 날실 방향에서 서로 오프셋으로 나란한 이동 경로를 따르고; 그리고

   ㆍ숫자 n은 3 이상의 정수인 섬유 직물.
2. 제1항에 있어서, 상기 씨실 얀 층들 중 2개에서 동일한 날실 얀에 의해 유지된 씨실 얀들은 씨실 얀의 비 인접 칼럼에 위치하는 것인 섬유 직물.
3. 제1항에 있어서, n은 5 이상인 섬유 직물.
4. 제1항에 있어서, 코어 및 섬유 직물의 외부 표면에 인접한 스킨을 갖고, 여기서 상기 코어는 부분적으로 또는 전체적으로 상기 다중 사틴형 위브에 의해 형성되는 것인 섬유 직물.
5. 제4항에 있어서, 상기 스킨은 2-차원 직조에 의해 형성되는 것인 섬유 직물.
6. 제5항에 있어서, 상기 스킨의 직조는 사틴형 위브를 갖는 섬유 직물.
7. 제6항에 있어서, 상기 스킨의 사틴 피치는 스킨에 인접하는 코어 부분의 사틴 피치와 동일한 섬유 직물.
8. 제4항에 있어서, 상기 코어는 최소한, 각각 다른 제1 및 제2 사틴 피치를 갖는 다중-사틴 직조에 의해 형성된 제1 및 제2 부분을 갖는 섬유 직물.
9. 제4항에 있어서, 상기 코어는 부분적으로 또는 전체적으로 불연속 섬유로 제조된 얀으로 직조되고, 상기 스킨은 연속 필라멘트로 제조된 얀으로 직조되는 섬유 직물.
10. 제1항에 있어서, 날실과 씨실 구조 중 최소한 하나는 섬유 직물의 두께가 다른 섬유 직물.
11. 제10항에 있어서, 상기 구조는 코어에서 스킨으로 감소하는 방향이 다른 섬유 직물.
12. 제1항에 있어서, 섬유 직물의 둘 이상의 다른 부분들은 다른 화학적 특성을 갖는 얀으로 제조되는 것인 섬유 직물.
13. 제1항에 있어서, 직조에 사용된 얀은 섬유 직물 내에서 변하는 얀 번수를 제공하는 것인 섬유 직물.
14. 매트릭스에 의해 조밀화된, 제1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 보강 섬유 직물을 갖는 복합 재료 부재.
15. 제14항에 있어서, 부분적으로 또는 전체적으로 화학 증기 침착에 의해 형성되는 매트릭스를 갖는 열구조적 복합 재료로 제조되는 부재.

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