CN101718020A - 具有正交结构与平纹结构的三维机织物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有正交结构与平纹结构的三维机织物的制备方法，包括：将经纱中的奇数纱穿过同一个综框的综丝孔，偶数纱穿过另一个综框的综丝孔，两个综框上下交织，即得该层经纬纱的平纹结构；再将捆绑纱的奇数纱线、偶数纱线分别穿过另两个综框的综丝孔，上下交织，即得三维机织物正交结构层的经纬纱的正交结构，并且通过垂直捆绑纱将平纹结构层的经纬纱与正交结构层的纱线束缚成为一个整体，即得具有正交结构与平纹结构为一体的三维机织物。本发明方法简单，适合于工业化生产；所得织物具有优良的整体性和层间剪切性能，更好的满足智能纤维的嵌入的形态要求。
Description
技术领域
本发明属三维机织物的制备领域，特别是涉及一种具有正交结构与平纹结构的三维机织物的制备方法。
背景技术
三维正交机织物的重要用途之一是作为三维机织复合材料的增强体。三维机织复合材料由于引入沿厚度方向的纤维，使得沿厚度方向的机械性能显著提高。美国宇航局制定的“ACT计划”发展先进复合材料，使机织复合材料在大型民航客机中得到更广泛的应用。三维机织复合材料的发展不仅提高了材料层间剪切的性能，还提高了厚度方向的强力及韧性，起到抗分层的效果。
然而，三维正交机织物的结构单一性，限制了其在复合材料领域或智能结构领域的应用。在智能织物结构中，往往要求导电纤维、压电纤维或光导纤维等特殊材料以某种形态如波浪形、S形嵌入织物结构中。而在三维正交机织物中，经纱、纬纱、捆绑纱呈相互正交的直线形态，无法满足上述要求。而且，多层的经纬纱由捆绑纱束缚，结构紧密性不够，在使用的三维正交机织物尺寸较小时，经纱、纬纱容易移位或者滑脱。三维正交织物的单一性结构也难以应用与对复合材料增强体内的各层纤维有不同结构要求的复合材料中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有正交结构与平纹结构的三维机织物的制备方法，该方法简单，适合于工业化生产；所得织物具有优良的整体性和层间剪切性能，改善了三维正交机织物的单一结构，扩大三维机织物的应用范围；解决智能纺织品或智能复合材料中智能纤维或元件在三维机织物中的嵌入和稳固问题，改善纱线在织物中的紧密程度。
本发明的一种具有正交结构与平纹结构的三维机织物的制备方法，包括：
将经纱中的奇数纱穿过同一个综框的综丝孔，偶数纱穿过另一个综框的综丝孔，两个综框上下交织，即得该层经纬纱的平纹结构；
再将捆绑纱的奇数纱线、偶数纱线分别穿过另两个综框的综丝孔，上下交织，即得三维机织物正交结构层的经纬纱的正交结构，并且通过垂直捆绑纱将平纹结构层的经纬纱与正交结构层的纱线束缚成为一个整体，即得具有正交结构与平纹结构为一体的三维机织物。
所述纱线为玻璃纤维、芳纶纤维、铜绞线、铜丝束或光导纤维等中的一种或几种；织造纤维的纱线密度为200tex至2400tex。
所述三维机织物为7层，第一层经纱为铜绞线，其余的经纱、纬纱和捆绑纱线为玻璃纤维。
所述三维机织物为7层，各层的经纱、纬纱和捆绑纱为玻璃纤维，经纱、纬纱线密度为2400tex，捆绑纱为400tex；织造时在经纱中加入光导纤维。
所述织造好的三维机织物利用真空辅助树脂转移成型的方法制成复合材料，其中树脂为乙烯基树脂。
本发明不仅可将三维机织物中织入平纹结构层，还可通过改变经纱的穿综规律获得斜纹、缎纹等交织结构，从而获得正交结构与斜纹结构或者缎纹结构为一体的三维机织物。
根据特殊复合材料或智能纺织品的具体要求，选择合适的纱线作为三维机织物正交结构层的经纱、纬纱，平纹结构层的经纱、纬纱和垂直捆绑纱种类。正交结构层和平纹结构层中纱线的种类可相同也可不同。
根据复合材料或智能纺织品的要求选择三维机织物中的某层或某几层织造成为平纹结构。
传统机织物是由平行织物布边或与布边呈一定角度排列的经纱和垂直于织物布边排列的纬纱，按规律交织而成的片状纱线集合体，并由这种交叉排列和屈曲起伏的挤压接触而形成稳定的交织结构。传统机织物的组织结构包括，平纹、缎纹、斜纹等。平纹织物的组织结构如图3.所示，其经纱呈波浪屈曲状，纬纱呈直线状，交织的经纱将平行的纬纱束缚成稳定的整体。
三维机织物的正交结构是指利用与织物面内呈正交或准正交方向的垂直捆绑纱将多层经纱、纬纱束缚为一个稳定整体的方法织造出的织物结构。三维正交机织物具有三方向的相互正交结构，如图2所示，经纱和纬纱在XY平面内成90度，没有相互缠结和屈曲，Z方向的垂直捆绑纱提高了材料的整体性和稳定性。
将平纹织物的交织结构与三维正交机织物的正交结构相结合，可以设计出具有多样化，差别化的混合结构的三维机织物。从而，设计出具有不同组织结构，满足不同物理性能，机械性能的三维机织物，扩大三维机织应用范围。并利用平纹织物中经纬纱相互交织、结构紧密的特点，改善三维机织物的结构紧密性。在制作以三维正交机织物为基础的智能纺织品或材料时，平纹结构会对智能纤维或元件的嵌入和稳固起到更好的作用。
有益效果
(1)本发明三维机织物制成复合材料具有制作工艺简单、材料冲击性能好、抗分层的优点；
(2)本发明兼有正交结构和平纹结构的三维机织物具有优良的整体性和层间剪切性能；
(3)本发明三维机织物由于正交层与平纹层的纱线结构不同，如果作为增强体，可设计出具有特殊机械性能的复合材料；
(4)本发明三维机织物平纹结构层的纤维形态呈屈曲形态，正交结构层的纤维形态呈直线形，更好的满足智能纤维的嵌入的形态要求；
(5)本发明三维机织物平纹结构层束缚紧密，结构紧凑，更适于对嵌入材料的固定。
附图说明
图1正交与平纹混合结构的三维机织物的组织结构图；
图2三维正交机织物的组织结构；
图3平纹织物的组织结构；
图4正交结构和平纹结构为一体的三维机织复合材料；
图5嵌入光导纤维的三维机织复合材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
设计并制作表层为平纹结构，内层及底层为正交结构的三维机织复合材料
1.三维机织物经纬纱共七层，最顶层的经纱为铜绞线，其余层的经纬纱和捆绑纱线均玻璃纤维。
2.选择三维机织物的表层经纬纱为平纹结构层，其余层为正交结构层。
3.织造三维机织复合材料预制件。
首先，将第一层经纱(即铜绞线)的奇数纱和偶数纱分别穿过两个综框的综丝孔。其余层的经纱按一定规律直接穿过综框，不经过综丝孔。通过控制层经纱数目和经纱粗细是织物的宽度为20cm。然后，将捆绑纱的奇数纱和偶数纱分别穿过另两个综框的综丝孔。
织造时，第一步引纬纱，第二步第一层经纱交织与第一层纬纱形成平纹层，第三步捆绑纱交织，使其他层的经纱、纬纱与捆绑纱形成相互垂直的正交结构层，第四步打纬，第五步步进电机卷取，完成一个循环的织造。根据具体复合材料的尺寸要求，通过控制纬密和织造循环数来控制织物的长度。当织造30cm的长度后，三维机织物织造完毕。
4.制作具有平纹结构和正交结构的三维机织复合材料。
选择乙烯基树脂，将织造好的三维机织物利用真空辅助树脂转移成型的方法制成复合材料。
实施例2
将结构健康检测器件嵌入三维机织复合材料
根据设计要求，将光导纤维以相应曲率嵌入长为20cm的三维机织复合材料表层
1.设计三维织物经纱为七层，选择玻璃纤维为各层的经纬纱和捆绑纱根据光导纤维的曲率要求选择纬纱的粗细，本例中经纬纱线密度为2400tex，捆绑纱为400tex；
2.织造三维机织复合材料预制件
首先，选择五层经纱，每层200根，将第一层经纱中第100根的经纱换成光导纤维并穿过综丝孔。其余层的经纱按一定规律直接穿过综框，不经过综丝孔。通过控制层经纱数目和经纱粗细是织物的宽度为10cm。然后，将捆绑纱的奇数纱和偶数纱分别穿过另两个综框的综丝孔。
织造时，第一步引纬纱，第二步将光导纤维交织，使之在纬纱间起伏形成相应曲率，第三步捆绑纱交织，使其他层的经纱、纬纱与捆绑纱形成稳定的整体，第四步打纬，第五步进电机卷取，完成一个循环的织造。
根据具体复合材料的尺寸要求，通过控制纬密和织造循环数来控制织物的长度户。当织造20cm的长度后，三维机织物织造完毕。
3.选择乙烯基树脂，将织造好的三维机织物利用真空辅助树脂转移成型的方法制成复合材料。
Claims (5)
1.一种具有正交结构与平纹结构的三维机织物的制备方法，包括：
将经纱中的奇数纱穿过同一个综框的综丝孔，偶数纱穿过另一个综框的综丝孔，两个综框上下交织，即得该层经纬纱的平纹结构；
再将捆绑纱的奇数纱线、偶数纱线分别穿过另两个综框的综丝孔，上下交织，即得三维机织物正交结构层的经纬纱的正交结构，并且通过垂直捆绑纱将平纹结构层的经纬纱与正交结构层的纱线束缚成为一个整体，即得具有正交结构与平纹结构为一体的三维机织物。
2.根据权利要求1所述的一种具有正交结构与平纹结构的三维机织物的制备方法，其特征在于：所述纱线为玻璃纤维、芳纶纤维、铜绞线、铜丝束或光导纤维中的一种或几种；纱线密度为200tex至2400tex。
3.根据权利要求1所述的一种具有正交结构与平纹结构的三维机织物的制备方法，其特征在于：所述三维机织物为7层，第一层经纱为铜绞线，其余的经纱、纬纱和捆绑纱线为玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的一种具有正交结构与平纹结构的三维机织物的制备方法，其特征在于：所述三维机织物为7层，各层的经纱、纬纱和捆绑纱为玻璃纤维，经纱、纬纱线密度为2400tex，捆绑纱为400tex；织造时在经纱中加入光导纤维。
5.根据权利要求1所述的一种具有正交结构与平纹结构的三维机织物的制备方法，其特征在于：所述织造好的三维机织物利用真空辅助树脂转移成型的方法制成复合材料，其中树脂为乙烯基树脂。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110622 Termination date: 20131218 |