1、开发背景

    “四轴织物”的开发企业明大公司于1968年在冈山县仓敷市创立。该公司一直开发、生产、销售、织造土木资材用途的特殊阔幅厚织物、装卸作业用吊带等产品，考虑在中国、韩国、台湾省、东南亚地区技术力量和竞争力的提高中如何生存，全体职工团结一致实施了进一步的织物开发和用途研究。以包括日本在内的亚洲地区为主，在寻求与各国家和地区差别化的基础上，实施满足来自用户要求的工业资材领域的新产品开发，以迅速地实行转移。在四轴织物开发技术中培育起来的织物织造技术为用户所承认，涉及装卸搬运用的吊具和土木工程等使用的特殊阔幅厚织物、对钢筋混凝土的抗震加固用窄幅织物等，涉及许多方面的织物制品的订单增加。

    关于四轴织物，着眼于70年代“手编制作的藤椅子”，“这如果能够自动化……”的想法开始，进行研究开发。购进了当时的旧织机，从以独自构思为基础的部件制作开始，经过约1年的时间后，完成了第1号机。原理原则可以是想象中的织机，但离量产机还相差甚远，又继续进一步的研究。当时，装卸搬运用吊具的开发也同时进行，在直到有其吊具轨道以前，四轴织物开发一时中断。直到80年代，世界最早的能够量产的四轴织物自动织机的制造再度挑战，由此开始大约20年时间，进行了多次的试制和改进，现在，已发展到能够稳定量产的四轴织物自动织机。进而，前面提出了商标注册的四轴织物“泰特拉斯（Tetras）”、“Tetra-axial”“四轴”，构筑了四轴织物的实用生产体制。

    图1是表示四轴织物的概念图。四轴织物由经纱、纬纱和加上从左右组成的斜纱构成。

    现在，这种四轴织物已形成该公司生产的织物产品的一个支柱。四轴织物可以使用涤纶、锦纶、芳纶、玻璃纤维、碳纤维等多种多样的材质，或者根据所要求的内容不同采取不同素材的组合进行织造。

    现在，已生产出对经纱、纬纱、斜纱使用多种多样素材的织物，有经纱、纬纱：涤纶加工丝，斜纱：涤纶长丝；经纱、纬纱：维纶，斜纱：维纶；经纱、纬纱：碳纤维，斜纱：芳纶；经纱、纬纱：芳纶，斜纱：芳纶等，期待向使用这些纤维的航空宇宙领域、大型结构物领域、服装·装饰领域、兴趣·爱好品行业、建筑用结构材料领域、安全防护领域等各种各样的应用开展。

图1  四轴织物的概念图

    2、四轴织物的机械特性

    近年来，在体育·休闲用品、音响制品、汽车零部件、运输器械等领域，以织物为基材的复合材料利用其薄壁化、轻量化、高韧性、耐冲击性、形态稳定性、设计性等优点进行使用。但是，迄今为止的织物，因为是由经纱和纬纱构成的二轴织物，对斜面方向容易变形，有耐撕裂性差等这种缺点，在寻求向有耐久性能的素材应用展开方面成为课题。因此，开发了迄今没有的世界首创的能够量产化的四轴织物自动织机，提供了这种织物，由于斜纱的存在，对形态稳定性、扭曲特性、应力的均匀化等具有优越性，在宇宙航空领域，作为能够期待在NASA（美国航空宇宙局）和航空机的利用，是美国巴里利蚌米尔兹公司注目的技术。表1和二轴织物的比较表示了四轴织物的特征。就①形态稳定性、③耐冲击性、④复合物的均匀性，从二轴织物和四轴织物的不同加以评价，关于形态稳定性的强度变化，二轴织物在经纱、纬纱方向比较，偏移方向的形态变化显著大；而四轴织物“泰特拉斯”对任意方向都形态稳定。从破坏情况的不同看，二轴织物一般第1次就被破坏，破坏能量相对小，而四轴织物“泰特拉斯”在轴方向的纱线破断后，斜面方向的纱线为在其后破断的多段破坏，与二轴织物相比，破坏能量大幅度提高。为此，耐冲击性、稳定性好是四轴织物的特征。涉及层压织物素材应力解析的二轴织物和四轴织物“泰特拉斯”也不同，二轴织物在左上和右下部分为负的剪切应力作用，其他部分是正的剪切应力作用。所以，从负到正的边界应力间隙大，成为变形、褶皱、反边等原因。可是，四轴织物“泰特拉斯”全体应力都均匀，形态稳定。

表1  四轴织物与二轴织物的不同

    3、四轴织物自动织机的特征

    四轴织物自动织机由对织面的行进方向在直行面内可以回转的斜纱筒子架（由多数筒子或整经轴构成）、在织面幅内供给斜纱和经纱的装置、纬纱投梭装置、打纬装置、织物卷取装置构成。该公司重新考虑了在已有的织机上设置对织物行进方向在直交面内可以回转的斜纱供给装置的方法。在斜纱之间使经纱开口插入纬纱。其后，采取每插入1根纬纱时，使斜纱左右移动，织造出织物。在该织物织造的顺序中，进行了织物强度的调整、织物密度的最佳化、织物组织的设定、打纬的测时时期、经纱保持装置的插入精度、斜纱移送装置的结构、实用水平织机转速的实现等各种改进，成功地开发出有实用水平的划时代四轴织物自动织机。

    所开发的四轴织机外观图如图2所示，能够织造的四轴织物的基本规格如表2。

图2  四轴织机的外观图

表2  能够织造的四轴织物基本规格

    4、四轴织物的用途开发

    关于四轴织物“泰特拉斯”的用途开发，现在，兴趣·爱好品中在高尔夫球杆（水野、玛米亚奥比、日本球杆、藤仓橡胶工业）、网球（水野）、乒乓球和羽毛球拍（水野）等体育用具；喇叭的振动板（开拓）等音响领域；住宅改造时的抗震加固（住友林业）领域等正式实用化。另外，由以当地中国地方为中心的企业研究开发队伍开始的项目组织已经着手开发“低成本开闭式帐篷屋”，因此，可以低成本设置，进行了为开闭膜材的结构物开发，以及使用四轴织物的薄壁性、耐撕裂性等特长的帐篷膜材开发，设想的实际尺寸幅宽模型试验机已经完成。现在，正采取由反复开闭的动作确认和风动试验等进行各种数据的采集和存在问题的修改等，由实证实验的开发现在正继续进行。其他，正实施向许多领域的样品提供，活用四轴织物特征的产品开发在进一步活跃。

     特别是以芳纶纤维、玻璃纤维、碳纤维等高功能性纤维为强化基材之一使用的树脂复合材料，正以运输·搬运机器领域为中心作为很大需求进行期待。

    5、四轴织物的今后开展

    由经纱、纬纱和加上左右斜纱构成的四轴织物，与二轴织物比较，具有形态稳定性、耐冲击性、耐撕裂性、作为复合材料时的均匀性、曲面形成性能、耐卷曲性、耐扭曲特性等极有特征的性质。

    根据这些特性，可以期待从宇宙航空领域到住宅领域、兴趣·爱好领域等范围的应用。有活用轻量、高强度、扭曲特性的汽车用零部件材料（车顶棚、车门、发动机罩、驱动轴等）、大型结构部件材料（帐篷等膜结构材料、风力用叶片、高层建筑楼房大厦、隧道修补用材料等）、介护福祉医疗领域（车椅子、浴盆、介护用网、腰围胸衣（脊柱和腰部固定用）等。在时装、装饰领域，一方面利用有特征的四轴织物的特性，同时也期待其设计性。在体育相关领域（高尔夫球杆、网球·羽毛球·乒乓球球拍等），利用扭曲、弯曲、耐冲击性等特性，可以增强比赛的稳定性和动态球筋。在土工布领域，作为土木建设用盛土加固材料的利用，在住宅领域，抗震性加固等是现阶段能够设想的用途。进而，作为将来有希望的领域，可以期待进一步对宇宙航空材料的应用展开，容易设想到的有人造卫星结构材料、太阳能电池固定用材料，作为有发展前途的新型复合材料，受到各方面关注。

    四轴织物“泰特拉斯”也可以由各种各样材料的组合进行织造，作为一种新型的织物素材，可以期待在各领域广泛应用。