(57)【要約】      （修正有）【課題】樹脂を施し構造材とした場合でも、上下層の間に所定の厚みの空隙部を確保できる三次元中空構造布帛の提供。【解決手段】上層３と下層９の経糸５を閉じ糸としても使用する。上層側の上緯糸７を複数本織り込むと上緯糸７間から飛び出し、折り返し方向に傾斜して対向する下層側の下緯糸１１間から入り込んで下緯糸１１を複数本織り込むことで、上層側と下層側の緯糸７，１１を交互に織り込んでおり、断面視において、閉じ糸５は、上下二層の間で、層側部の飛び出し及び入り込み部分では若干湾曲しながら起立し、中間部では略直線状に傾斜した剛性の糸構造体２３を形成している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下二層の編織物が閉じ糸により連結されてなる三次元中空構造布帛において、
閉じ糸は経方向または緯方向の糸として上層側または下層側の緯糸または経糸を複数本織り込むと前記緯糸間または経糸間から飛び出し、折り返し方向に傾斜して対向する下層側または上層側の緯糸間または経糸間から入り込んで経方向または緯方向の糸として前記緯糸または経糸を複数本織り込むことで、前記上層側と下層側の緯糸または経糸を交互に織り込んでおり、
断面視において、前記閉じ糸は、前記上下二層の間で、層側部の飛び出し及び入り込み部分では若干湾曲しながら起立し、中間部では略直線状に傾斜した糸構造体を形成していることを特徴とする三次元中空構造布帛。
【請求項２】
請求項１に記載した三次元中空構造布帛において、断面視において、層側部の隣接する飛び出し部分と入り込み部分の閉じ糸が布帛の厚さ方向で重なりながら起立することで1本の支柱をなし、中間部は上層側から出た支柱の端部を頂部とする山と、下層側から出た支柱の端部を頂部とする谷とが交互に現れる山谷部をなしていることを特徴とする三次元中空構造布帛。
【請求項３】
請求項２に記載した三次元中空構造布帛において、上層側または下層側から飛び出した閉じ糸は、再び前記上層側または下層側に戻ると先に飛び出した緯糸間または経糸間の隣接する緯糸間または経糸間から入り込んで前記層側の緯糸または緯糸を織り込んでいることを特徴とする三次元中空構造布帛。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載した三次元中空構造布帛において、閉じ糸の弾性率は１０〜５００ＧＰａであることを特徴とする三次元中空構造布帛。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載した三次元中空構造布帛において、閉じ糸は上層及び下層のそれぞれの経糸または緯糸でもあることを特徴とする三次元中空構造布帛。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載した三次元中空構造布帛に樹脂を施し硬化させてなる三次元中空構造材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面構造に特徴のある三次元中空構造布帛およびその布帛に樹脂を施してなる三次元中空構造材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、上層をなす編織物と下層をなす編織物とを、閉じ糸で繋いで連結することで三次元中空構造、即ち立体構造の布帛を製造することは知られている。
上記した三次元中空構造布帛に樹脂を施して硬化させたものは、上下層の間に中空部が存在するので嵩がありながら軽量で、しかも難燃性の材料で構成できることから、車や屋根などのパネル系構造材として有望である。
例えば、特許文献１では、上下層の織物に垂直糸を織り込んで三次元立体形状を形成し、さらにループ状部分に樹脂を被覆させ、その樹脂を硬化させることにより製造した構造材が紹介されている。
また、特許文献２では、ハニカム状に織物を構成し、特許文献１と同様に樹脂で被覆した構造材が紹介されている。
さらに、特許文献３では、上下層の織物の中間層をガラス繊維でループ状に織り込んで三次元立体形状を形成し、特許文献１と同様に樹脂で被覆した構造材が紹介されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−４１９９号公報
【特許文献２】特開平０９−７８３９３号公報
【特許文献３】特開平１１−９１０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の上下二層を閉じ糸で支えるような三次元中空構造布帛は、閉じ糸の剛性が不十分なため厚み方向に潰れ易かった。また、織物をハニカム状にすると、空隙部が小さくなってしまう。
従って、従来の三次元中空構造布帛を使用すると、所望の大きさの空隙部が確保された構造材を製造することが難しかった。
【０００５】
それ故、本発明は、上記課題を解決するために、上下二層の間に存在する閉じ糸の支持構造を工夫することにより、剛性の向上した三次元中空構造布帛を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記布帛に樹脂を施してなるパネル系構造材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、鋭意研究の結果、三次元中空構造布帛の上下二層を特殊な断面構造をなす糸構造体で支えると、その糸構造体の剛性が高いために、上記布帛が潰れ難くなることを見出し、本発明を完成するに至った。
請求項１の発明は、上下二層の編織物が閉じ糸により連結されてなる三次元中空構造布帛において、閉じ糸は経方向または緯方向の糸として上層側または下層側の緯糸または経糸を複数本織り込むと前記緯糸間または経糸間から飛び出し、折り返し方向に傾斜して対向する下層側または上層側の緯糸間または経糸間から入り込んで経方向または緯方向の糸として前記緯糸または経糸を複数本織り込むことで、前記上層側と下層側の緯糸または経糸を交互に織り込んでおり、断面視において、前記閉じ糸は、前記上下二層の間で、層側部の飛び出し及び入り込み部分では若干湾曲しながら起立し、中間部では略直線状に傾斜した糸構造体を形成していることを特徴とする三次元中空構造布帛である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載した三次元中空構造布帛において、断面視において、層側部の隣接する飛び出し部分と入り込み部分の閉じ糸が布帛の厚さ方向で重なりながら起立することで1本の支柱をなし、中間部は上層側から出た支柱の端部を頂部とする山と、下層側から出た支柱の端部を頂部とする谷とが交互に現れる山谷部をなしていることを特徴とする三次元中空構造布帛である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載した三次元中空構造布帛において、上層側または下層側から飛び出した閉じ糸は、再び前記上層側または下層側に戻ると先に飛び出した緯糸間または経糸間の隣接する緯糸間または経糸間から入り込んで前記層側の緯糸または緯糸を織り込んでいることを特徴とする三次元中空構造布帛である。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載した三次元中空構造布帛において、閉じ糸の弾性率は１０〜５００ＧＰａであることを特徴とする三次元中空構造布帛である。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載した三次元中空構造布帛において、閉じ糸は上層及び下層のそれぞれの経糸または緯糸でもあることを特徴とする三次元中空構造布帛である。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかに記載した三次元中空構造布帛に樹脂を施し硬化させてなる三次元中空構造材である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の三次元中空構造布帛は、上下二層を支える糸構造体の剛性が高いので、潰れ難い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係る三次元中空構造布帛１を、図面に従って説明する。
図１に示すように、三次元中空構造布帛１は上層３と下層９が上下に配置されている。
この実施の形態では、上層３と下層９はいずれも平織りの織物で構成されているが、組織などは特に限定されず、綾織り、朱子織り、二重織りなどでもよく、また、編み物でもよい。なお、図中では、視認の便宜のために、下層９の織物の組織の描画は省略されている。
また、この実施の形態では、上層３の織物は経糸５と上緯糸７によって構成されており、下層９の織物は、上層３の織物と同様に、経糸５と下緯糸１１とによって構成されている。即ち、上層３と下層９では、経糸５が共用されている。さらに、経糸５は、上層３と下層９を連結して閉じる閉じ糸としても用いられている。なお、上下の織物またはいずれか一方の織物の経方向は、少なくとも経糸５を含む経糸群で構成してもよい。即ち、上層（または下層）のみを構成する経糸が存在してもよい。
【００１４】
経糸５や緯糸７、１１を構成する糸の繊維は、合成繊維、半合成繊維、天然繊維のいずれでもよく、具体的な例としては、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、金属繊維、ＰＢＯ、ポリエステル、ポリアミド、アクリル、ビニロン、綿などが挙げられる。これらは単独でも２種類以上を複合してもよい。  
また、糸の種類は、特に限定されず、例としてはマルチフィラメント、モノフィラメント、スパン糸、扁平糸、バルキー糸、中空糸などが挙げられる。閉じ糸を強撚にすることでＦＲＰ化すれば、一層軽量化することができる。
この実施の形態では、ガラス繊維で構成されたマルチフィラメントが経糸５、緯糸７、１１として共用されている。
【００１５】
糸の太さは、１０〜２３１０ｔｅｘ程度が好ましい。１０ｔｅｘより細いと十分な剛性が得られ難く、一方、２３１０ｔｅｘを超えると今度は織り難くなるからである。また、糸の太さは６０〜３００ｔｅｘ程度がより好ましい。
特に、閉じ糸としての経糸５は、後述する剛性の高い糸構造体２３を形成させるため、弾性率は１０〜５００ＧＰａ程度が好ましく、７０〜２８０ＧＰａ程度がより好ましい。
【００１６】
以下に、三次元中空構造布帛１の製造方法を、図２の説明的な断面図に従って説明する。
経糸５は下層側の下緯糸１１と上層側の上緯糸７を、一例として７本ずつ織り込んでいく。経糸５の織り込みは矢印に示すように進行する。説明の便宜のために、織り込み単位を構成する緯糸を右から、1番糸、２番糸、‥‥、７番糸とし、織り込み単位の間にある緯糸を中間糸とする。
経糸５が下層側の１つの織り込み単位を織り込むと、その織り込み済みの単位の７番糸の下方を通過し、さらにその７番糸とその左隣りの中間糸との間を上に向かって通過すると、今度はその中間糸を織り込まずに上方に飛び出す。
そして、上下二層３，９の間の中空部１３を折り返し方向に傾斜して対向する上層側の織り込み済み単位の左隣りの中間糸とその左隣りのこれから織り込む単位の１番糸との間に入り込む。上層側の入り込む隙間は、飛び出した下層側の下緯糸１１間の隙間より３つ分だけ後方にずれた箇所である。
【００１７】
上層側に入り込んだ経糸５が上層側の１つの織り込み単位（1本目〜７本目の上緯糸７）を織り込むと、その織り込み済みの単位の７本目の上緯糸７の上方を通過し、さらにその７番糸とその左隣りの中間糸との間を下に向かって通過すると、今度は左隣りの中間糸７を織り込まずに下方に飛び出す。
そして、上下二層３，９の間の中空部１３を折り返し方向に傾斜して対向する下層側の織り込み済み単位の左隣りの中間糸とその左隣りのこれから織り込む単位の１番糸との間に入り込む。
【００１８】
上記のようにして、経糸５を用いて上層側の上緯糸７と下層側の下緯糸１１の織り込みが交互に行われる。
形成された上層３の経糸５の織り込み単位（上緯糸７本分）と下層９の経糸５の織り込み単位（下緯糸７本分）の位相は半波長分ずれている。
しかも、経糸５が飛び込む上緯糸７間および下緯糸１１間と、経糸５が入り込む上緯糸７間および下緯糸１１間は隣り合っており、織り込み単位は連続している。
【００１９】
次に、図３の写実的断面図に従って、視認できる断面構造を説明する。
この図に示すように、経糸５は、上層側の上緯糸７間や下層側の下緯糸１１間から飛び出して折り返されたり、そこに折り返されて入り込んだりするときに、大きなカーブの湾曲線を描く。
そのため、上下二層３、９の間で、経糸５は層側部の飛び出し及び入り込み部分で若干湾曲しながら起立する。しかも、上層側でも下層側でも経糸５が飛び出した緯糸間の隣りの緯糸間に経糸５が入り込んでいるため、即ち、上層３側では、経糸５の飛び出し部分５ａと入り込み部分５ｂとが隣り合い、下層９側では、経糸５の飛び出し部分５ｃと入り込み部分５ｄとが隣り合っているため、起立した部分は、布帛１の厚み方向で重なり合う。
従って、上層３側では、経糸５の飛び出し部分５ａと入り込み部分５ｂとの重なりにより、あたかも１本の支柱１５をなしているように見え、下層９側では、経糸５の飛び出し部分５ｃと入り込み部分５ｄとの重なりにより、あたかも１本の支柱１９をなしているように見える。
【００２０】
また、支柱１５、１９は上層３と下層９から交互に対向する層側に向かって延びており、布帛１の厚み方向に向かって支柱１５と支柱１９との間の中間部は、支柱１９の端部を頂部１６とする谷１７と、支柱１５の端部を頂部２０とする山２１とが交互に現れる山谷部をなしている。山と谷の輪郭は略直線状になっているように見える。
【００２１】
従って、図４の写実的断面図に示すように、上下二層３、９の間の糸構造体２３は、上層３、支柱１５、谷１７および支柱１５とがなす五角形と、下層９、支柱１９、山２１および支柱１９とがなす五角形が交互に現れたものとなっている。
【００２２】
上記したように、上下二層３、９の間に糸構造体２３が存在することにより、上下二層３、９の支持バランスが良く、そのため高い剛性を有する。従って、上下二層３、９に力が加えられても、糸構造体２３の高い剛性により簡単には潰れない。即ち、二層の間に所定の厚みの中空部１３が確保され易くなっている。
【００２３】
以下、好ましい寸法関係について説明する。
上層３の織物の厚み（ｔ１）と下層９の織物の厚み（ｔ２）が、０．０５〜５ｍｍ程度のものを閉じ糸により繋いで連結した場合には以下の範囲内での設定が必要な剛性を確保する上で好ましい。
上層側、下層側支柱１５，１９の高さ（ａ、ｃ）：    ０．５〜４０ｍｍ
山谷部の厚み（ｂ）：                              ０．１〜４０ｍｍ
中間層の厚み（Ｔ）：                              １．９〜４９．９ｍｍ
山または谷の角度（θ）：                        １０°≦θ≦１２０°
上記した寸法関係は、閉じ糸として使用する糸の種類、弾性率や太さを選択することにより適宜達成できる。
【００２４】
この三次元中空構造布帛１に適当な樹脂２７を定法により施し硬化させることにより、図４に示すようにパネル系構造材２５が製造される。なお、図中では、視認の便宜のために、下層９の織物の組織の描画は省略されている。
この構造材２５は布帛１を芯材として使用した複合材である。従って、上下二層３、９とその二層を支持する糸構造体２３は全て樹脂２７により被覆されている。
この構造材２５では、芯材となっている布帛１の上下二層３、９は従来品より高い剛性を有する糸構造体２３により支持されている。
さらに、支柱１５を構成する２本の経糸５ａと経糸５ｂとが樹脂２７により連結され、支柱１９を構成する２本の経糸５ｃと経糸５ｄとが樹脂２７により連結され、それぞれ強固な支柱となっている。
従って、構造材２５は厚み方向に高い剛性を有し、中間部に所望の大きさの空隙部２９が確保されたものとなっている。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の具体的構成が上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨から外れない範囲での設計変更があっても本発明に含まれる。
例えば、上記実施の形態では、上層３の厚み（ｔ１）と下層９の厚み（ｔ２）は同じに設定されているが、厚みが異なってもよい。
また、上記実施の形態では、上層と下層の織り組織や糸の種類を同じにすることで上下面強度と上下方向性を無くしているが、用途に応じて、逆に織り組織や糸の種類を変えることで積極的に上下面強度や上下方向性を付与するように設計してもよい。
【００２６】
上下層の織物を構成する糸（経糸、緯糸）とは、別に閉じ糸を使用し、この閉じ糸を上層や下層を構成する糸と一緒に織り込んでもよい。
上下二層の間の中空部に別の糸などを丸めて閉じ込めるなどして、二層の間の中空部の厚みを一層確実に保持できる構造にしてもよい。
また、糸構造体を構成する閉じ糸を強撚にすることで閉じ糸を被覆する樹脂の量を減らし、さらに一層軽量化を図ることも可能である。
いずれにしても、特許請求されている形状等を除いては、従来からあるまたは将来案出される形状や製造を任意に組み合わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明に係る三次元中空構造布帛は剛性の高い糸構造体により上下二層が支持されているので、この布帛に樹脂を施すことにより、所望の大きさの空隙部が確保された軽量なパネル系構造材を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る三次元中空構造布帛の斜視図である。
【図２】図１の三次元中空構造布帛の説明的断面図である。
【図３】図１の三次元中空構造布帛の写実的断面図である。
【図４】図１の布帛に樹脂を施して製造した三次元中空構造材の斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１‥‥三次元中空構造布帛            ３‥‥上層
５‥‥経糸（上層、下層）
５ａ‥‥経糸の上層からの飛び出し部分
５ｂ‥‥経糸の上層への入り込み部分
５ｃ‥‥経糸の下層からの飛び出し部分
５ｄ‥‥経糸の下層への入り込み部分
７‥‥上緯糸（上層）
９‥‥下層                        １１‥‥下緯糸（下層）
１３‥‥中空部                      １５‥‥支柱
１６‥‥頂部                        １７‥‥谷
１９‥‥支柱                        ２０‥‥頂部
２１‥‥山                          ２３‥‥糸構造体
２５‥‥三次元中空構造材            ２７‥‥樹脂
２９‥‥空隙部
ｔ１‥‥上層の厚み                  ｔ２‥‥下層の厚み
Ｔ‥‥中間層の厚み
ａ‥‥上層側支柱の高さ            ｃ‥‥下層側支柱の高さ
ｂ‥‥山谷部の長さ
θ‥‥山と谷の頂部の角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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