(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化コンポジットにおいて用いられる継ぎ目のない軸対称プリフォームであって、
中心軸を有する管状織り構造を形成するために、一以上の横編み糸と織り交ぜられる縦編み糸二以上の層を備え、
前記プリフォームは、その長さに沿って二以上の直径を有し、
より大きな直径を有するプリフォームの第１部分は、中心軸に沿って、より小さな直径を有するプリフォームの第２部分の外側に向かって、当該第２部分の少なくとも一部をその半径方向においてカバーするように折り畳まれていることを特徴とするプリフォーム。
【請求項２】
前記縦編み糸の二以上の層は、輪方向に無端又は管状に織られた一以上の横編み糸と織り交ぜられている請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項３】
最も小さな直径を有するプリフォームの第３の部分が、プリフォームの第２部分の中に折り畳まれる請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項４】
プリフォームが所定形状を有するマンドレルに適合する請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項５】
前記縦編み糸が、プリフォームの中心軸に沿っている請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項６】
前記横編み糸が、プリフォームの輪方向に平行である請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項７】
前記縦編み糸及び／又は横編み糸が、ガラス、カーボン、セラミック、アラミド、ポリエチレン、及びそれらの派生物からなる群から選択される材料で作られている請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項８】
前記複数の縦編み糸及び／又は一つの横編み糸が、単繊維、多繊維、ねじれ多繊維、プライド（plied）多繊維、非ねじれトー（tows）、縄編みにされた（cabled）又は拠り合わされた（braided）構造である請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項９】
前記プリフォームが多層構造である請求項１に記載のプリフォーム。
【請求項１０】
前記多層構造が、管状織り構造の一方又は両方の表面上に形成され、又はそこに取り付けられるファブリックの一以上の層を備える請求項９に記載のプリフォーム。
【請求項１１】
前記ファブリックが、レイアップ、平織り、無端織り、不織、拠り合わされた（braided）又は編まれた（knitted）構造である請求項１０に記載のプリフォーム。
【請求項１２】
請求項１に記載のプリフォームを備える繊維強化コンポジット。
【請求項１３】
マトリックス材を更に備える請求項１２に記載の繊維強化コンポジット。
【請求項１４】
前記マトリックス材が、エポキシ、ポリエステル、ビニルエステル、セラミック、カーボン、及びそれらの派生物からなるグループから選択される樹脂である請求項１３に記載の繊維強化コンポジット。
【請求項１５】
前記コンポジットが窓枠、車輪リム、又はジェットエンジンの燃焼器の一部である請求項１２に記載の繊維強化コンポジット。
【請求項１６】
繊維強化コンポジットにおいて用いるための継ぎ目のない軸対称プリフォームを形成するための方法であって、
縦編み糸の二以上の層と一以上の横編み糸とを織り交ぜることにより中心軸を有する管状織り構造を形成するステップを備え、
前記プリフォームは、その長さに沿って二以上の直径を有するように織られ、
より大きな直径を有するプリフォームの第１部分を、中心軸に沿って、より小さな直径を有するプリフォームの第２部分の外側に向かって、当該第２部分の少なくとも一部をその半径方向においてカバーするように折り畳むステップと、
を備える方法。
【請求項１７】
前記縦編み糸の二以上の層は、無端又は管状織りテクニックを用いて一以上の横編み糸と織り交ぜられる請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
最も小さな直径を有するプリフォームの第３の部分を、プリフォームの第２部分の中に折り畳むステップを更に備える請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
プリフォームが所定形状を有するマンドレルに適合する請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記縦編み糸が、プリフォームの中心軸に平行である請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記横編み糸が、プリフォームの輪方向に平行である請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記縦編み糸及び／又は横編み糸が、ガラス、カーボン、セラミック、アラミド、ポリエチレン、及びそれらの派生物からなる群から選択される材料で作られている請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記縦編み糸及び／又は横編み糸が、単繊維、多繊維、ねじれ多繊維、プライド（plied）多繊維、非ねじれトー（tows）、縄編みにされた（cabled）又は拠り合わせされた（braided）構造である請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記管状織り構造の一方又は両方の表面上にファブリックの一以上の層を形成する又は取り付けることにより多層構造を形成する請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記ファブリックが、レイアップ、織られた、無端織り、不織、拠り合わされた（braided）又は編まれた（knitted）構造である請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
繊維強化コンポジットを形成するための方法であって、請求項１６のステップを含む方法。
【請求項２７】
少なくとも部分的にマトリックス材をプリフォームに含浸させるステップを更に備える請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記マトリックス材は、エポキシ、ポリエステル、ビニルエステル、セラミック、カーボン及びその派生物からなる群から選択される樹脂である請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
少なくとも部分的にマトリックス材を硬化させるステップを更に備える請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記コンポジットが、窓枠、車輪リム、又はジェットエンジンの燃焼器の一部である請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
中心軸を有する継ぎ目のない管状織り構造を形成するために、単一の横編み糸と織り交ぜられる複数の縦編み糸を備え、
前記管状織り構造は、その長さに沿って二以上の直径を有し、
より大きな直径を有するプリフォームの第１部分は、中心軸に沿って、より小さな直径を有するプリフォームの第２部分の外側に向かって、当該第２部分の少なくとも一部をその半径方向においてカバーするように折り畳まれていることを特徴とする繊維強化コンポジット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維強化構造体に関する。より詳しくは、本発明は、織式プリフォーム、織式プリフォームを含む繊維強化コンポジット、及びそれらの製作方法に関する。本発明のコンポジット構造は、窓枠のような航空機構造体の構築において用いられることが可能である。
【０００２】
［参照による編入］
本願明細書に記載される如何なる製品についても全ての特許、特許出願、文書、参照、製造業者の指令、説明、製品仕様及び製品シートは、引用により本願明細書に組み込まれたものであり、かつ、本発明の実施において使用され得る。
【背景技術】
【０００３】
構造コンポーネントを生産するための強化コンポジット材料の使用は、特に、重量が軽く、強く、堅牢で、疲労耐性に優れ、自立的であり、かつ形成及び切削に適応可能であることが望ましい特性として求められる適応において現在広く用いられている。この種のコンポーネントは、例えば、航空、航空宇宙、衛星、（レース用のボート及び自動車における）レクリエーション、並びに他の応用において用いられる。
【０００４】
概して、この種のコンポーネントは、マトリックス材に埋め込まれた補強材料から成っている。補強コンポーネントは、ガラス、カーボン、セラミック、アラミド、ポリエチレン、及び／又は、所望の物理的、熱的、化学的、及び／又は他の性質（その中で最重要なのはストレス不全に対する強固な強さである）を呈する他の材料から製造されることができる。最終的に完成コンポーネントの構成要素となるこの種の強化材料を使用することにより、非常に高い強度のように強化材料に求められる性質が、完成コンポジットコンポーネントに与えられる。上記の構成強化材料は、概して、織られ、編まれ(knitted)、又は拠り合わされる(braided)ことが可能である。通常は、その構成強化材料が選ばれた根拠たる特性の理想的な利用が確保されるように特別な注意が払われる。この種の強化プリフォームは、通常、所望の完成コンポーネントを形成するため、又はその完成コンポーネントの最終製品のための通常在庫を製造するため、マトリックス材と結合される。
【０００５】
所望の補強プリフォームが構築されたあと、マトリックス材はプリフォームに、また、その内部に導かれ、その結果、概して、補強プリフォームはマトリックス材の中に包み込まれた状態となり、かつ、補強プリフォームの構成要素間の隙間領域がマトリックス材により充填された状態となる。マトリックス材は、エポキシ、ポリエステル、ビニルエステル、セラミック、カーボン、及び／又は、同様に所望の物理的、熱的、化学的、及び／又は他の特性を呈する多種多様な材料の何れであってもよい。マトリックスとして用いるために選択される材料は、補強プリフォームのそれと同様であっても同様でなくてもよく、また、相当する物理的、化学的、熱的、又は他の特性を有していても有していなくてもよい。しかしながら、第１の場所でコンポジットを使用する際に求められる通常の目的は、一つの構成材料を単独で用いることによっては達成することのできない完成品における特徴の組み合わせを達成することであるため、概して、それらは同一材料のもの、又は、相当する物理的、化学的、熱的、又は他の特性を有するものとはならない。そのように結合されて、補強プリフォーム及びマトリックス材は、次いで、熱硬化又は他の周知の方法により同一のオペレーションにおいて硬化又は安定化され、更に次いで、所望のコンポーネントの生産に向けた他のオペレーションに供され得る。そのように硬化され、その結果凝固させられたマトリックス材の固まりが、通常は非常に強固に補強材料（例えば補強プリフォーム）に固着されることを、この点において認識しておくことは重要である。その結果、完成コンポーネントに対する、特に、繊維間接着剤として作用しているそのマトリックス材を経由する応力は、補強プリフォームの構成材料によって効果的に伝達され、かつ、担われ得る。
【０００６】
板、シート、長方形又は正方形固体（solid）などのようなシンプルな幾何学形状以外の構造におけるコンポーネントを生産することがしばしば求められる。これを実現する一つの方法は、この種の基本的な幾何学形状を、より複雑な所望の形に結合することである。この種の何れの形状においても、関連して考慮すべきは構成コンポーネント間の各接続をできるだけ強くすることである。補強プリフォーム構成要素それ自体の極めて高い所望の強度を前提にすると、接続の虚弱は、事実上、構造「チェーン」における「脆弱リンク」になる。
【０００７】
従来の技術は、強化コンポジットの構造的完全性の改善を探求して部分的に成功を収めているが、一方で、その上での改善や、接着剤又は機械式カップリングの使用と異なるアプローチによる課題への対処といった要望が存在している。この点に関しては、専用の機械により三次元（「３Ｄ」）の織式構造を作成することが一つのアプローチであり得る。しかしながら、関係する出費は相当なものとなり、単一の構造を作成することに向けられた織機を所有することはまず望まれない。他のアプローチは、パネルが一体的に織られるように、つまり、平面ベース又はパネル部分と他の構成部分との間に編み糸が連続的に織り合わされるように、二次元の（「２Ｄ」）構造を織ってそれを３Ｄ形状に折り畳むことである。
【０００８】
この種の繊維プリフォーム強化を有するコンポジット材料の航空機における使用が増加したことにより、コンポジット窓枠のようなコンポジットコンポーネントの需要が導き出されている。窓枠の熱歪みはその周囲構造の熱歪みに一致しなければならないから、これらの枠にとってコンポジットから作られるということは、望ましいを超えたことである。これらの枠は、楕円形、円形、或いは他の形状を有することができるが、この種の窓枠１０の典型的な形状は、例えば、図１に示される。
【０００９】
これらの窓枠１０の断面形状は、典型的には、一連の「Ｔ」、「Ｌ」及び／又は「Ｕ」形状に分けることできる。図１に示す窓枠１０の断面形状は、例えば、図２に示すように、背中合わせに配置された一対の「Ｌ」形状１２により、例えば、発生させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
航空宇宙建造物は、しばしば、上述したような軸対称形状（即ち、軸に沿って対称な形状）を有するコンポーネントを含む。上述した構造を有することのある他の航空機コンポーネントとしては、例えば、車輪リム、収納リング、及びジェットエンジンの燃焼器がある。軸対称形状を有する繊維補強プリフォームを製造するための数多くの技術が存在している。それらは、輪郭織り、ブレイディング、及びフィラメントワインディングを含む。これらの技術は、夫々利点及び欠点を有している。しかしながら、それらは何れも、同心のセグメントを持つ形状における単一管状プリフォームを作るためには用いることができない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って、本発明の一つの例示的実施形態は、一つ以上の同心のセグメントを有する複雑な軸対称形状に形成され得る継ぎ目のない繊維プリフォームを織るための方法である。航空機の機体はエンジン構造における窓枠及び燃焼器はこの種の成形されたプリフォームを用いる構造の幾つかの例である。この方法は、繊維強化コンポジットの技術において一般に「ソックス」と呼ばれる工業管を織ることを含む。そのソックスは、平面に織られるが所望の三次元形状に展開される。これらのプリフォームは、それから、樹脂トランスファー成形又は化学気相浸潤法のようなプロセスを用いてコンポジットコンポーネントに処理され得る。
【００１２】
本実施形態に係る方法は、一般に、複数の縦編み糸と単一の横編み糸とを織り交ぜるステップを含み、それにより中心軸を有する管状織り構造を形成する。プリフォームは、その長さに沿って２つ以上の直径を有するように継ぎ目なく織られることができる。その方法は更に、より大きな直径を有するプリフォームの第１部分を、中心軸に沿って、より小さな直径を有するプリフォームの第２部分の上に折り畳み、また、任意には最も小さな直径を有するプリフォームの第３部分をプリフォームの第２部分に折り入れるステップを備える。そのプリフォームは、所定の形状を有するマンドレルに適合するように形成され得る。複数の縦編み糸はプリフォームの中心軸と平行であり得、かつ、横編み糸はプリフォームの輪方向と平行であり得る。
【００１３】
本発明の１つの例示的実施形態は、繊維強化コンポジットに用いられる継ぎ目のないプリフォームである。そのプリフォームは、単一の横編み糸と織り交ぜられる複数の縦編み糸を有し、それにより、中心軸を有する管状織り構造を形成する。複数の縦編み糸は、無端又は環状織りテクニックを用いて単一の横編み糸と織り交ぜられることができる。プリフォームは、中心軸に沿って、より大きな直径を有するプリフォームの第１部分が、より小さな直径を有するプリフォームの第２部分の上に折り畳まれることができるように、その長さに沿って２つ以上の直径を有することができる。プリフォームの第３の部分は、任意で、第２部分に折り入れることができる。そのプリフォームは、所定の形状を有するマンドレルに適合するように形成され得る。複数の縦編み糸はプリフォームの中心軸と平行であり得、かつ、横編み糸はプリフォームの輪方向と平行であり得る。
【００１４】
本発明の他の例示的実施形態は、上述したプリフォームを含む繊維強化コンポジットである。その繊維強化コンポジットは、マトリックス材を含むことができ、そのマトリックス材は、エポキシ、ポリエステル、ビニルエステル、セラミック、カーボン及びそれらの組み合わせからなる群から選択される樹脂である。繊維強化コンポジットは、例えば、エンジン燃焼器又は航空機窓枠の一部であり得る。
【００１５】
本発明を特徴づける新規性の様々な特徴は、この開示に添付され、かつその一部を形成する請求項において特に指摘されている。本発明、その作用効果、及びその使用によって達成される特定目的は、好ましいがしかし非限定的である本発明の実施形態が例示されている添付の記載事項、並びに同一の参照符号によって対応するコンポーネントが識別されている添付の図面を参照することにより良好に理解することができる。
【００１６】
この開示において、「備えている」及び「備える」の用語は、「含んでいる」及び「含む」の意味を含むことができ、或いは米国特許法において"comprising"又は"comprises"に対して共通に与えられている意味することができる。「から本質的に成っている」又は「から本質的に成る」との用語は、もし請求項中で用いられている場合は、米国特許法において"consisting essentially of"又は"consists essentially of"に帰する意味を有する。本発明の他の態様は、以下の開示から（そして、本発明の範囲内で）明らかであり、又はその中に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
添付の図面は、本発明の更なる理解を提供するために含まれているものであり、この明細書に組み込まれ、かつ、その一部を構成している。ここに提示された図面は本発明の異なる実施形態を例示すると共に、明細書の記述と共に本発明の本質を説明するために機能する。図面の説明は以下の通りである：
【図１】航空機の窓枠の概略図である。
【図２】図１に示される航空機窓枠の断面図である、
【図３】本発明の一態様に係る方法に含まれるステップの概略図である。
【図４ａ】本発明の一態様に係る織られた継ぎ目のないプリフォームの断面図である。
【図４ｂ】本発明の一態様に係る織られた継ぎ目のないプリフォームの平面図である。
【図５】織機上で見られる平坦に織られた継ぎ目のないプリフォームの平面図である。
【図６ａ】本発明の一態様に係る方法に含まれるステップの概略図である。
【図６ｂ】本発明の一態様に係る方法に含まれるステップの概略図である。
【図７】本発明の一態様に係る織られた継ぎ目のないプリフォームの写真である。
【図８】本発明の一態様に係る織られた継ぎ目のないプリフォームの写真である。
【図９】本発明の一態様に係る織られた継ぎ目のないプリフォームの写真である。
【図１０ａ】本発明の一態様に係る方法に含まれるステップの概略図である。
【図１０ｂ】本発明の一態様に係る方法に含まれるステップの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、ここでは、本発明の好ましい実施形態を示す添付の図面を参照して、本発明をより一層完全に説明する。本発明は、しかしながら、数多くの異なる形で実施されることができ、本願明細書に記載された例示的実施形態に限定して解釈されるべきではない。むしろ、これらの例示的実施形態は、この開示が当業者にとって完璧で完全であり、かつ、本発明の範囲を十分に伝えるものとなるように提供されている。
【００１９】
以下の記述において、同様の参照符号は、全ての図面を通して同様又は対応する部分を指し示すものとする。加えて、以下の記述において、「上方」、「下方」、「最上」、「最下」、「第１」、「第２」等のような用語は便宜的な単語であって限定的な用語として解釈されるべきものでないと理解される。
【００２０】
ここで図面に戻って、図３は、本発明の一つの例示的実施形態に係る継ぎ目のないプリフォーム１００を織るための方法に含まれるステップを例示している。その方法は、繊維強化コンポジット技術において一般に「ソック」と称される継ぎ目のないプリフォーム又は工業管１００の織りを含む。そのソックは、平面に織られるが、所望の次元を有するマンドレル上に適合されると所望の三次元形状に展開される。
【００２１】
この実施形態に係る方法は、織機上の縦の繊維又は編み糸２０の少なくとも２層１４、１６を使用する。横の繊維又は編み糸１８は、典型的には、プリフォームが閉鎖端を有すること、従って、輪方向に連続的な補強を有することとなるように、織機の幅に沿って連続的に横断するシャトルを使用して挿入される。この構成において、シャトルが一方向、例えば左から右に移動する際に横の繊維又は編み糸１８が最上層の縦の繊維又は編み糸２０と織られ、また、それが右から左に移動する際には、それが最下層１６の縦繊維２０と織られる。横の繊維又は編み糸１８がシャトルから取り外されているので、最上層１４及び最下層１６を編んでいるその繊維又は編み糸１８は、例えば図３に示されるように、端において接続されている。
【００２２】
上述した管状織りテクニックを用いる本発明の一つの例示的実施形態は、例えばこの管状織りテクニックを用いて織られた継ぎ目のない繊維プリフォーム１２０の平面図である図４ｂに示されるような一つ以上の同心のセグメントを有する複雑な軸対称形状（即ち、中心軸に対して回転可能な対称）に作りこまれることが可能な継ぎ目のない繊維プリフォーム１２０を織るための方法である。図４ａは、繊維プリフォーム１２０の異なるセグメント「ａ」から「ｆ」を描く仮想線Ｂ−Ｂに沿ったその同一構造の断面図を示す。図４ａ及び４ｂから想像することができるように、上記プリフォームの「ａ」、「ｃ」及び「ｇ」は、セグメント「ｂ」、「ｄ」、「ｅ」及び「ｆ」がそうであるように同心である。図４ｂは繊維プリフォーム１２０の平面図であるため、セグメント「ａ」「ｃ」及び「ｇ」は、それらが垂直面内に或いは三次元座標系のｚ軸に沿って形成されるものであるので、この図中には示すことができない。織式プリフォーム１２０の好ましい実施形態が図４ａ〜４ｂに示されているが、本発明はこのようなものに制限されるものではなく、同心のセグメントを有する構造に成形され得る継ぎ目のないプリフォームを生成するための管状織りテクニックの如何なるバリエーションも実際に使用することができる。
【００２３】
プリフォーム１２０は、プリフォーム１２０の長さに沿って（管の個々のリングを形成する）横糸繊維の各対の長さが変化するように、プリフォーム１２０に実際に織り込まれる縦の繊維又は編み糸２０の数を変化させることによって織られることができる。この結果、例えば図５に示されるように、その長さに沿って様々な直径を有する管状プリフォーム１２０が生ずる。織機上の平らな織式プリフォーム１２０の平面図である図５は、全ての縦編み糸２０が横編み糸１８と織り交ぜられている織部分１１０と、織部分１１０と比べて直径の小さな管を形成するために幾つかの縦編み糸２０だけが横編み糸１８と織られている部分的織部分１１５とを有している。プリフォームの端は矢印１２５により示されており、その端には、横編み糸１８を運ぶシャトルがプリフォーム１２０を織る際に織機の幅に沿って連続的に横断するという事実に起因して、実際に縫い目がない。
【００２４】
織式プリフォーム１２０は、織機から外された後、縦編み糸２０の織られていない部分を断ち切ってプリフォーム１２０の外側表面を滑らかにするために、その端１２５に沿って整えられ、この結果、例えば図７に示されるような構造となる。それは、次いで所望形状のマンドレルに配置され、そして、図６ａに示すように、より大きな直径を有するプリフォームの第１部分１３０がより小さな直径を有する第２部分１４０の上にプリフォームの中心軸に沿って折り畳まれる。更に、例えば図６ｂに示すように、最も小さな直径を有する第３部分１５０が、折り畳まれたプリフォーム１２０を形成するために内側に折り畳まれることができる。しかしながら、複数の縦編み糸２０が常にプリフォームの中心軸に沿って通っていること、及び横編み糸１８が常にプリフォーム１２０の輪方向と平行であることにより連続的な輪方向の補強を与えていることに留意するべきである。
【００２５】
これらの継ぎ目のないプリフォームは、想像が可能であるように、しわを形成することなく所望の形が形成するために設計される。これは、プリフォームを滑らかにするために部分的なつまみ縫いや手仕事を要求することのある如何なる方法に対しても重要な利点である。加えて、結果として生じる構造は輪方向の連続な補強を有しており、それが構造物全体の機械的強度を高めている。
【００２６】
更なる例示的実施形態に係る本発明は、例えば図９に示されるような継ぎ目のないプリフォーム２００を織るための方法である。この例は「Ｕ」形の断面を有しているが、「Ｕ」の直立肢の一つを除去することにより「Ｌ」が可能であることは明らかであるはずである。その方法は、上記実施形態に記載されているソック又は管を織る技術を使用する。しかしながら、その継ぎ目のないプリフォーム２００は、この場合、一定の直径を伴う二つの部分２３０、２５０と、プリフォームが小さな直径部分２５０から大きな直径部分２３０へと向かう場所である移行部分２４０とを有している。
【００２７】
織られたプリフォーム２００は、織機から外された後、縦編み糸２０の織られていない部分を断ち切ってプリフォーム１２０の外側表面を滑らかにするために、その端に沿って整えられる。それは、次いで所望形状のマンドレル、この場合は「Ｕ」形状のマンドレルに配置され、そして、図１０ａに示すように、より大きな直径を有するプリフォームの第１部分２３０がより小さな直径を有する第２部分２４０の上にプリフォームの中心軸に沿って折り畳まれる。更に、例えば図１０ｂに示すように、最も小さな直径を有する第３部分２５０が、折り畳まれたプリフォーム２００を形成するために内側に折り畳まれることができる。プリフォームに折り畳まれた部分を形成することは、プリフォームに「カフス」を付けるとも称される。しかしながら、複数の縦編み糸２０が常にプリフォームの中心軸に沿って通っていること、及び横編み糸１８が常にプリフォーム２００の輪方向と平行であることにより連続的な輪方向の補強を与えていることに留意するべきである。
【００２８】
この織式プリフォームの形状の設定は、所望構造の断面を定める曲線に従う二次元座標系において作業を行うことにより容易化される。これは、例えば図５に示される「ｓ」座標であり、そこでは縦糸方向がｘ軸に沿った矢印によって示され、かつ、横糸方向が座標系のｙ軸に沿っている。この座標は、縦糸方向における一対の横糸繊維の位置に対応する。特定の「ｓ」位置における横糸繊維の必要長さは、その同じ場所における所望構造の周囲を計算することにより定められる。実際に、このプロセスは、図５に示すように同心の構造を展開し、かつ平坦にする。
【００２９】
継ぎ目のないプリフォームは、縦糸方向に沿った各「ｓ」位置において横糸繊維が適当な長さを有するように設計されているため、しわを形成することなく所望形状となる。これは、プリフォームを滑らかにするために部分的な掬い縫いや手仕事を要求することのある方法に対する重要な利点である。加えて、結果として生じる構造は輪方向に連続的な補強を有し、これが構造物全体の機械的強度を高めている。
【００３０】
本願明細書において開示された実施形態には単一層の構造が記載されているが、本発明はこのように制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、二を越える縦糸層及び二以上の横編み糸を含む多層構造を有する構造又はプリフォームが当業者によって生産され得る。その多層構造は、管状織り構造の一方又は両方の表面の上に形成され、又は取り付けられたファブリックの一以上の層を含むこともできる。追加される層は、レイアップの、平織りの、無端織りの、不織の、拠り合わされた（braided）、又は編まれた（knitted）構造とすることができる。
【００３１】
同様に、本願明細書には二又は三の異なる直径を有する構造だけが開示されているが、本発明はこのように制限されるものではなく、本発明に係る方法を用いれば実際に如何なる数の直径を有する同心セグメントを伴う構造であっても製造することが可能である。
【００３２】
本願明細書において開示される方法は、機械織りされ得る如何なる繊維にも実際に適用することができ、そして、如何なるパターンもプリフォームの本体において用いることができる（即ち、平織り、綾織り、サテン、その他）。同様に、本発明において用いられる縦編み糸及び／又は横編み糸は、ガラス、カーボン、セラミック、アラミド、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド、及び、所望の物理的、熱的、化学的及び／又は他の特性を呈する他の材料からなる群から選択される材料で作ることができる。最終的に完成コンポジットの構成要素となるこの種の補強材料を用いることにより、非常な高強度といった補強材料にとっての所望の特性が完成コンポジットコンポーネントに与えられる。本発明において用いられる縦編み糸及び／又は横編み糸は、単一繊維、多繊維、ねじれ多繊維、プライド（plied）多繊維、非ねじれトー（tows）、縄編みにされた（cabled）又は拠り合わされた（braided）構造であり得る。
【００３３】
所望の補強プリフォーム１２０、２００が構築された後、樹脂トランスファー成形又は化学気相浸潤法を用いてマトリックス材がプリフォーム１２０、２００に、及びその内部に導かれ、その結果、概して、補強プリフォームはマトリックス材の中に包み込まれた状態となり、かつ、補強プリフォームの構成要素間の隙間領域がマトリックス材により充填された状態となる。マトリックス材は、エポキシ、ポリエステル、ビニルエステル、セラミック、カーボン、及び／又は、同様に所望の物理的、熱的、化学的、及び／又は他の特性を呈する多種多様な材料の何れであってもよい。最終構造はこの技術分野において広く知られた方法を用いて硬化され、それにより、例えば、窓枠、車輪リム又はジェットエンジンの燃焼器の一部を形成することができる。
【００３４】
本願明細書には、本発明の好ましい実施形態及びその変更例が記述されているが、本発明がこの正確な実施形態及び変更例に限定されるものでないこと、及び、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の変更例や変形例が当業者によって遂行されることがあることは理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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