CN101529000B - 3d复合织物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有如下基本图形的织物，该图形包括：至少二十八根纬线纤维(1...28)，布置成交错构造并形成八列(C1...C8)，这些列交替地包括四根纬线纤维和三根纬线纤维，这些纬线纤维在七行(N1...N7)中延伸；至少十二根经线纤维(A...L)，它们布置在至少四个彼此偏置的平行平面内，这些平面中的每一个平面含有至少三根平行的经线纤维，这些经线沿着平面与平面之间各不相同的路径延伸。

Description

3D复合织物
技术领域
本发明涉及一种3D复合织物。
背景技术
本发明涉及一种采用多连接的多层型优化织法的织物，该类型织物适用于生产承受高抗拉伸、压缩或弯曲应力和/或受到冲击的复合材料零件。如此零件例如包括起落架的支柱、杆和压杆。
织物结构已知有称为1D或2D的结构，按照它们的纤维是仅沿一个方向还是沿两个不同方向延伸而定。一般来说，如此的结构不能有效地承受上述的应力。所谓3D结构包括在三维空间中沿三个不同方向延伸的纤维，如此的3D结构能更好地承受所述应力。还已知有所谓的4D、5D、9D、11D、...结构存在，它们包括沿更多不同方向延伸的纤维，但这些结构非常复杂，自动化生产很困难。
因此，本发明具体地涉及3D的织物结构。
这些结构包括具有用缝合法连接在一起的多层的3D结构。已知这些结构在纬线纤维弯曲时呈现良好的线性，它们提供包括进行加强的优点。然而，该连接方法不能对如此纤维生产出的零件提供良好的抗冲击性。
还已知用纺织方法互连在一起的多层织物，其中，正交型的3D织物(其中，层间连接的纤维基本上正交于各层延伸)是对纬线纤维和经线纤维呈现最佳线性的织物(即，具有小的连接角或小的弯曲形状的路径)，由此，能很好地抗压缩。然而，为了确保如此的织物呈现有利的纤维体积分率，需要压缩织物，使正交于各层且用于将它们彼此连接的纱线需要大的弯曲形状，致使纱线不是呈很直线性的高波浪形的路径，这意味着纱线不能有效地传递力。
尽管非正交的3D织物在这方面较为有利，但它们存在这样的缺点：不管织物的织法是简单的，为多层塔夫绸、缎子或哔叽布料型的，还是织法是较精细的，诸如3X型的织法，呈现的连接纤维都具有太大的连接角或弯曲形状。
文献FR 2 610 951中描述的称之为“2.5D”织物的织物特别得到优化，呈现很小的膨胀和高的表面占据百分数，但其代价是换来差的直线性(即，至少某些纤维呈现大的弯曲形状或大的连接角)。这种织物的形成带来对抗冲击有害的角度特征，并将可逆织物结构(即，通过转过90°的织法而获得结构)局限于低密度的结构，除非添加大量的附加层，这使得自动化生产很困难。
文献US 5 899 241中描述的织物对于抗冲击特别地进行了优化。然而，各层之间的高交织度限制了用如此织物制造的元件的压缩强度。
发明内容
本发明提供织法优化的3D织物的方法，该织物特别呈现抗冲击的良好能力，同时又易于变形。
具体实施方式
本发明直接参照唯一的附图进行描述，该附图显示本发明一特殊实施例中的织物的基本图形，其中，纬线纤维显示为端点，而经线纤维在平行于附图平面的平面内延伸。这里，织物包括一基本图形，该图形包括：
·至少28根纬线纤维(见端点)，编号从1至28，设置成交错构造并形成八列C1...C8，它们垂直于织物厚度方向延伸，它们交替地包括四根纬线纤维和三根纬线纤维，间距开同样的预定距离P，纬线纤维占据7行N1...N7，它们横向于列延伸。因此，第一、第三、第五和第七列C1、C3、C5和C7具有四根分别在行N1、N3、N5和N7中延伸的纬线纤维，而第二、第四、第六和第八列C2、C4、C6和C8具有三根分别在行N2、N4和N6中延伸的纬线纤维；
·至少12根经线纤维A...L，它们设置在至少四个横向于纬线纤维延伸的平行平面内，这些平面中的每一个含有至少三根平行的经线纤维，这些经线纤维以如下方式一根设置在另一根之上。
在与附图平面相一致的第一平面内，所考虑的经线纤维A、B和C用实线表示。经线纤维A经过第一列C1的第一纬线纤维1之上，经过第五列C5的第二纬线纤维16之下，再经过下一图形的第一列C1的第一纬线纤维1之上。在同一平面内，经线纤维B和经线纤维C平行于经线纤维A，但它们沿织物的厚度方向偏置，每次偏置一根纬线纤维。
在这里是位于第一平面后面的第二平面内，经线纤维基本上平行于行N1...N7，它们用虚线表示。经线纤维D经过第二列C2的第一纬线纤维5之上，经过第三列C3的第一纬线纤维8之下，再经过第四列C4的第一纬线纤维13之上，等等。经线纤维E和F遵循平行的路径，每次沿平行于列的方向偏置一根纬线纤维；
·在这里是位于第二平面后面的第三平面内，经线纤维G、H、I用点划线表示。它们遵循平行于第一平面的经线纤维A、B和C的路径的路径，但沿平行于行的方向侧向地偏置四列；以及最后
·在这里是位于第三平面后面的第四平面内，经线纤维J、K和L用点线表示。它们平行于经线纤维D、E和F，但沿织物厚度方向偏置，以使经线纤维J经过第二列的第一纬线纤维5之下，经线纤维K经过该列的纬线纤维6之下，而经线纤维L经过该列纬线纤维7之下。
该种布置提供若干个优点：
·能够获得多层的结构，结构的连接程度适于提供良好的抗分层的能力，因此能更好地抗冲击和压缩，同时保持良好的变形特性；
·织物不仅可用碳纤维制造，而且可用玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维或含硅石纤维或陶瓷纤维制造。它有利地构成一适于用树脂浸渍的预成形，例如，一旦预成形在一模具内或用某种其它方法成形，可用树脂传递模塑(RTM)方法来进行树脂浸渍；
·使用高等级机械特性(例如，弹性模量高的碳纤维)但在纺织中易碎的纤维，织物能自动地进行纺织。甚至能使用每单位长度相当高的密度的碳纤维，例如，重量为48千支(kilofilament)至96千支，或甚至更高；
·以此方法获得的织物呈大的纤维体积分率，这里等于至少57％；
·经线纤维布置在多个偏置平面内可使连接角θ相当小，实践中小于或等于15°，由此赋予经线纤维和纬线纤维非常良好的直线性，这样的直线性能使纤维在压缩中更有效地工作；
·该种布置能使经线纤维的比例相对于纬线纤维的比例不平衡，以便补偿纬线纤维的非直线性(例如，70％的纬线纤维和30％的经线纤维)；以及最后
·该种布置可以是可逆的(织法转过90°)以提高直线性。
本发明不局限于以上所述，相反地，涵盖落入附后权利要求书定义的范围内的任何变体。
尤其是，本文所述的织法基本图形可容易地沿织物厚度方向(因此沿列方向)和沿横向方向(因此沿行方向)延伸。

Claims (3)

1.一种纺织纱线或纤维构成的织物，包括以具有基本图形的织法布置的纬线纤维和经线纤维，所述图形包括：
·至少二十八根纬线纤维(1...28)，布置成交错构造并形成八个平行列(C1...C8)，其中，第一、第三、第五和第七列各具有四根纬线纤维，而第二、第四、第六和第八列各具有三根纬线纤维，各列分隔开共同的预定距离(P)，所述纬线纤维在七行(N1...N7)中延伸，所述行横向于所述列延伸；
·至少十二根经线纤维(A...L)，它们设置在至少四个横向于纬线纤维延伸且彼此偏置的平行平面内，这些平面中的每一个平面含有至少三根平行的经线纤维，所述经线纤维以如下方式一根设置在另一根之上：
·在第一平面内，第一经线纤维(A)经过第一列(C1)的第一纬线纤维(1)之上，经过第五列(C5)的第二纬线纤维(16)之下，再经过下一图形的第一列(C1)的第一纬线纤维(1)之上；第二和第三经线纤维(B、C)在所述第一平面内平行于所述第一纬线纤维(A)延伸，但每次沿平行于列的方向偏置一根纬线纤维；
·在第二平面内，第一经线纤维(D)基本上平行于所述行(N1…N7)延伸，经过具有三个纬线纤维的所述列(C2、C4、C6、C8)的所述第一纬线纤维(5)之上，并经过具有四个纬线纤维的所述列(C1、C3、C5、C7)的第一纬线纤维之下；第二和第三经线纤维(E、F)平行于所述第一经线纤维(D)延伸，每次沿平行于列的方向偏置一根纬线纤维；
·在第三平面内，所涉及的三根经线纤维(G、H、I)平行于所述第一平面的所述经线纤维(A、B、C)延伸，但沿平行于行的方向横向地偏置四列；以及最后
·在第四平面内，所涉及的三根经线纤维(J、K、L)平行于所述第二平面的所述经线纤维(D、E、F)延伸，但沿平行于列的方向偏置，以使它们经过具有三个纬线纤维的所述列(C2、C4、C6、C8)的所述纬线纤维之下。
2.如权利要求1所述的织物，其特征在于，所述织物的纤维体积分率不小于57％。
3.如权利要求1所述的织物，其特征在于，纤维具有的连接角(θ)小于或等于15°。
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