日本《纖維和工業》最近報道，明大公司開發出一種新型織物“四軸織物”，商品名叫“泰特拉斯（Tetras）”，這種織物由經紗、緯紗和左右組成的斜紗構成。與只由經紗、緯紗構成的二軸織物相比，四軸織物具有形態穩定性、耐沖擊性、耐撕裂性、作為復合材料時的均勻性、曲面形成性能、耐卷曲性、耐扭曲特性等極有特征的性質，克服了二軸織物的一些弱點，可用于體育休閑、土木建筑、交通運輸、宇宙航空、醫療救護和能源等諸多領域。

    1、開發背景

    “四軸織物”的開發企業明大公司于1968年在岡山縣倉敷市創立。該公司一直開發、生產、銷售、織造土木資材用途的特殊闊幅厚織物、裝卸作業用吊帶等產品，考慮在中國、韓國、臺灣省、東南亞地區技術力量和競爭力的提高中如何生存，全體職工團結一致實施了進一步的織物開發和用途研究。以包括日本在內的亞洲地區為主，在尋求與各國家和地區差別化的基礎上，實施滿足來自用戶要求的工業資材領域的新產品開發，以迅速地實行轉移。在四軸織物開發技術中培育起來的織物織造技術為用戶所承認，涉及裝卸搬運用的吊具和土木工程等使用的特殊闊幅厚織物、對鋼筋混凝土的抗震加固用窄幅織物等，涉及許多方面的織物制品的訂單增加。

    關于四軸織物，著眼于70年代“手編制作的藤椅子”，“這如果能夠自動化……”的想法開始，進行研究開發。購進了當時的舊織機，從以獨自構思為基礎的部件制作開始，經過約1年的時間后，完成了第1號機。原理原則可以是想象中的織機，但離量產機還相差甚遠，又繼續進一步的研究。當時，裝卸搬運用吊具的開發也同時進行，在直到有其吊具軌道以前，四軸織物開發一時中斷。直到80年代，世界最早的能夠量產的四軸織物自動織機的制造再度挑戰，由此開始大約20年時間，進行了多次的試制和改進，現在，已發展到能夠穩定量產的四軸織物自動織機。進而，前面提出了商標注冊的四軸織物“泰特拉斯（Tetras）”、“Tetra-axial”“四軸”，構筑了四軸織物的實用生產體制。

    圖1是表示四軸織物的概念圖。四軸織物由經紗、緯紗和加上從左右組成的斜紗構成。

    現在，這種四軸織物已形成該公司生產的織物產品的一個支柱。四軸織物可以使用滌綸、錦綸、芳綸、玻璃纖維、碳纖維等多種多樣的材質，或者根據所要求的內容不同采取不同素材的組合進行織造。

    現在，已生產出對經紗、緯紗、斜紗使用多種多樣素材的織物，有經紗、緯紗：滌綸加工絲，斜紗：滌綸長絲；經紗、緯紗：維綸，斜紗：維綸；經紗、緯紗：碳纖維，斜紗：芳綸；經紗、緯紗：芳綸，斜紗：芳綸等，期待向使用這些纖維的航空宇宙領域、大型結構物領域、服裝·裝飾領域、興趣·愛好品行業、建筑用結構材料領域、安全防護領域等各種各樣的應用開展。

圖1  四軸織物的概念圖

    2、四軸織物的機械特性

    近年來，在體育·休閑用品、音響制品、汽車零部件、運輸器械等領域，以織物為基材的復合材料利用其薄壁化、輕量化、高韌性、耐沖擊性、形態穩定性、設計性等優點進行使用。但是，迄今為止的織物，因為是由經紗和緯紗構成的二軸織物，對斜面方向容易變形，有耐撕裂性差等這種缺點，在尋求向有耐久性能的素材應用展開方面成為課題。因此，開發了迄今沒有的世界首創的能夠量產化的四軸織物自動織機，提供了這種織物，由于斜紗的存在，對形態穩定性、扭曲特性、應力的均勻化等具有優越性，在宇宙航空領域，作為能夠期待在NASA（美國航空宇宙局）和航空機的利用，是美國巴里利蚌米爾茲公司注目的技術。表1和二軸織物的比較表示了四軸織物的特征。就①形態穩定性、③耐沖擊性、④復合物的均勻性，從二軸織物和四軸織物的不同加以評價，關于形態穩定性的強度變化，二軸織物在經紗、緯紗方向比較，偏移方向的形態變化顯著大；而四軸織物“泰特拉斯”對任意方向都形態穩定。從破壞情況的不同看，二軸織物一般第1次就被破壞，破壞能量相對小，而四軸織物“泰特拉斯”在軸方向的紗線破斷后，斜面方向的紗線為在其后破斷的多段破壞，與二軸織物相比，破壞能量大幅度提高。為此，耐沖擊性、穩定性好是四軸織物的特征。涉及層壓織物素材應力解析的二軸織物和四軸織物“泰特拉斯”也不同，二軸織物在左上和右下部分為負的剪切應力作用，其他部分是正的剪切應力作用。所以，從負到正的邊界應力間隙大，成為變形、褶皺、反邊等原因�？墒�，四軸織物“泰特拉斯”全體應力都均勻，形態穩定。

表1  四軸織物與二軸織物的不同

    3、四軸織物自動織機的特征

    四軸織物自動織機由對織面的行進方向在直行面內可以回轉的斜紗筒子架（由多數筒子或整經軸構成）、在織面幅內供給斜紗和經紗的裝置、緯紗投梭裝置、打緯裝置、織物卷取裝置構成。該公司重新考慮了在已有的織機上設置對織物行進方向在直交面內可以回轉的斜紗供給裝置的方法。在斜紗之間使經紗開口插入緯紗。其后，采取每插入1根緯紗時，使斜紗左右移動，織造出織物。在該織物織造的順序中，進行了織物強度的調整、織物密度的最佳化、織物組織的設定、打緯的測時時期、經紗保持裝置的插入精度、斜紗移送裝置的結構、實用水平織機轉速的實現等各種改進，成功地開發出有實用水平的劃時代四軸織物自動織機。

    所開發的四軸織機外觀圖如圖2所示，能夠織造的四軸織物的基本規格如表2。

圖2  四軸織機的外觀圖

表2  能夠織造的四軸織物基本規格

    4、四軸織物的用途開發

    關于四軸織物“泰特拉斯”的用途開發，現在，興趣·愛好品中在高爾夫球桿（水野、瑪米亞奧比、日本球桿、藤倉橡膠工業）、網球（水野）、乒乓球和羽毛球拍（水野）等體育用具；喇叭的振動板（開拓）等音響領域；住宅改造時的抗震加固（住友林業）領域等正式實用化。另外，由以當地中國地方為中心的企業研究開發隊伍開始的項目組織已經著手開發“低成本開閉式帳篷屋”，因此，可以低成本設置，進行了為開閉膜材的結構物開發，以及使用四軸織物的薄壁性、耐撕裂性等特長的帳篷膜材開發，設想的實際尺寸幅寬模型試驗機已經完成�，F在，正采取由反復開閉的動作確認和風動試驗等進行各種數據的采集和存在問題的修改等，由實證實驗的開發現在正繼續進行。其他，正實施向許多領域的樣品提供，活用四軸織物特征的產品開發在進一步活躍。

     特別是以芳綸纖維、玻璃纖維、碳纖維等高功能性纖維為強化基材之一使用的樹脂復合材料，正以運輸·搬運機器領域為中心作為很大需求進行期待。

    5、四軸織物的今后開展

    由經紗、緯紗和加上左右斜紗構成的四軸織物，與二軸織物比較，具有形態穩定性、耐沖擊性、耐撕裂性、作為復合材料時的均勻性、曲面形成性能、耐卷曲性、耐扭曲特性等極有特征的性質。

    根據這些特性，可以期待從宇宙航空領域到住宅領域、興趣·愛好領域等范圍的應用。有活用輕量、高強度、扭曲特性的汽車用零部件材料（車頂棚、車門、發動機罩、驅動軸等）、大型結構部件材料（帳篷等膜結構材料、風力用葉片、高層建筑樓房大廈、隧道修補用材料等）、介護福祉醫療領域（車椅子、浴盆、介護用網、腰圍胸衣（脊柱和腰部固定用）等。在時裝、裝飾領域，一方面利用有特征的四軸織物的特性，同時也期待其設計性。在體育相關領域（高爾夫球桿、網球·羽毛球·乒乓球球拍等），利用扭曲、彎曲、耐沖擊性等特性，可以增強比賽的穩定性和動態球筋。在土工布領域，作為土木建設用盛土加固材料的利用，在住宅領域，抗震性加固等是現階段能夠設想的用途。進而，作為將來有希望的領域，可以期待進一步對宇宙航空材料的應用展開，容易設想到的有人造衛星結構材料、太陽能電池固定用材料，作為有發展前途的新型復合材料，受到各方面關注。

    四軸織物“泰特拉斯”也可以由各種各樣材料的組合進行織造，作為一種新型的織物素材，可以期待在各領域廣泛應用。