CN103290601B - 一种角度可调整的法向纱增强的2.5d织物及其织造方法 - Google Patents

一种角度可调整的法向纱增强的2.5d织物及其织造方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种角度可调整的法向纱增强的2.5D织物及其织造方法，法向纱增强的2.5D织物包括相互交织成2.5D结构的经纱系统和纬纱系统，还包括法向纱系统，法向纱系统贯穿于织物的厚度方向，且与经纱系统和纬纱系统交织，法向纱系统与纬纱系统所形成的角度为0°～±90°。本发明在保留现有2.5D织物典型结构的基础上，还引入了角度可调整的法向纱，使得该织物具有力学性能可设计性强的特点。本发明织造方法是在现有2.5D织物织造技术的基础上，增加了一个法向纱纱锭运动系统，该法向纱沿纬纱方向按法向纱纱锭运动方式逐列引入经纱列之间，工艺简单，可操作性强。

Description

一种角度可调整的法向纱增强的2.5D织物及其织造方法
技术领域
本发明涉及明涉及立体织物及其织造方法，具体为一种角度可调整的法向纱增强的2.5D织物及其织造方法。
背景技术
纺织结构复合材料是纺织技术和现代复合材料技术结合的产物，它与普通的层合复合材料具有较大的区别。通过利用先进的纺织技术可织造出各种整体织物，形成预成型结构。
为了改善织物在厚度方向的力学性能，克服传统层合复合材料层间脆弱、不耐冲击的弱点，通过对二维织造技术进行改进，形成了2.5D织物织造技术。专利文献《一种法向增强2.5D织物及其织造方法》（专利申请号201010031344.0）介绍了一种法向增强2.5D织物及其织造方法，其中介绍的2.5D织物中法向纱系统垂直于经纱系统和纬纱系统，其织造方法是在现有2.5D织造技术的技术上，在相邻经纱间梭口中垂直引入法向纱。法向增强的2.5D织物虽然在层间（法向）进行了增强，但是由于法向纱系统与经纬纱系统两两垂直，所形成的织物结构单一，所反映的复合材料的力学性能无变化。要想在织造过程中调整织物的工艺参数来适应力学性能的变化，仅仅依靠调整织物经纬密及纱线股数是远远不能满足要求的。
发明内容
本发明的目的是提供一种角度可调整的法向纱增强的2.5D织物及其织造方法。该2.5D织物的法向纱线与纬纱所在平面之间角度0°～±90°可调，具有力学性能可设计性强的特点。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种角度可调整的法向纱增强的2.5D织物，包括相互交织成2.5D结构的经纱系统和纬纱系统，还包括法向纱系统，法向纱系统贯穿于织物的厚度方向，且与经纱系统和纬纱系统交织，法向纱系统与纬纱系统所在平面所形成的角度为0°～±90°。
申请人经研究发现，上述法向纱既可以为在相邻两列经纱之间设一列，也可以间隔几列经纱设一列，具体设定可根据实际需要的强度来调整。法向纱系统与纬纱系统所在平面之间角度也是根据实际需要来调整：如果需要织物的横向强度更大些，则可将角度在0-±45°之间调整，如果需要织物的纵向强度更大些，则将角度在45～90°/-45～-90°之间调整。
为了保证织物的法向强度，至少一对相邻两列经纱之间设有法向纱。
为了进一步增强织物的法向强度，每相邻两列经纱之间设有一列法向纱。
为了得到横向强度较大的织物，法向纱系统与纬纱系统所在平面之间所形成的角度为0°～±45°。
为了得到纵向强度较大的织物，法向纱系统与纬纱系统所在平面之间所形成的角度为45～90°或-45～-90°。
上述角度可调整的法向纱增强的2.5D织物的织造方法，法向纱系统的引入是通过法向纱纱锭的运动完成的。
采用上述方法，有效地实现了法向纱引入的机械化，且法向纱与纬纱所在平面之间的夹角方便可调，可根据实际对各个方向强度的需求，来生产符合要求的织物。
上述的方法，包括顺序相接的如下步骤：
（1）初始布纱：在2.5D织机的经纱纱锭锭条上排列M层N列经纱，在法向纱纱锭上排列M′层N′列法向纱，N′为偶数；
（2）开口运动：相邻的经纱纱锭锭条上下相对运动，带动经纱形成M+1层梭口；
（3）引纬：在形成的M+1层梭口中，由引纬装置依次逐层引入纬纱，引纬完成后，打纬机构向织口平移，把纬纱打入织口；
（4）法向纱引入：法向纱的引入通过法向纱纱锭的运动实现；
所述法向纱纱锭的运动是指：法向纱纱锭以相邻的两列法向纱为一个单元，每个单元中的每个纱锭每次可按顺时针或逆时针方向移动n个步距，其中n≤M′-1，法向纱与纬纱之间角度的调整是通过调整法向纱锭移动的步距来控制的；
（5）二次开口运动：相邻的经纱锭条上下相对运动，带动经纱再次形成M+1层梭口；
（6）二次引纬：在形成的M+1层梭口中，按步骤（3）的方式分别在每一层梭口中二次引入纬纱，引纬完成后，打纬机构向织口平移，把纬纱和法向纱同时打入织口；
（7）重复所述工艺步骤（4）～（6）至2.5D织物的目标长度，即得角度可调整的法向纱增强的2.5D织物。
上述步骤（1）中，经纱的层数和列数可根据所需织物的形状和尺寸来设计。
上述步骤（2）中，相邻的经纱纱锭锭条上下相对运动指：奇数列（或偶数列）经纱向上移动一个经纱列距的位置，偶数列（或奇数列）经纱向下移动一个经纱列距的位置，形成经纱的初始位置，经纱相互交替运动便形成了M+1层梭口。
上述步骤（7）中，2.5D织物的目标长度可根据客户的需求来设定。
本发明未特别说明的技术均为现有技术。
本发明在保留现有2.5D织物典型结构的基础上，还引入了角度可调整的法向纱，使得该织物具有力学性能可设计性强的特点。本发明织造方法是在现有2.5D织物织造技术的基础上，增加了一个法向纱纱锭运动系统，该法向纱沿纬纱方向按法向纱纱锭运动方式引入经纱列之间，工艺简单，可操作性强。
附图说明
图1为现有技术的2.5D织物基本结构示意图；
图2为现有技术的法向增强2.5D织物结构示意图；
图3为本发明实施例1法向纱纱锭移动步距为1步的角度可调整的法向增强2.5D织物结构示意图；
图4为本发明实施例2法向纱纱锭移动步距为2步的角度可调整的法向增强2.5D织物结构示意图；
图5为现有技术的2.5D织物基本结构纱锭运动规律示意图；
图6为现有技术的法向增强2.5D织物结构纱锭运动规律示意图；
图7为本发明实施例1法向纱纱锭移动步距为1步的角度可调整的法向增强2.5D织物结构纱锭运动规律示意图；
图8为本发明实施例2法向纱纱锭移动步距为2步的角度可调整的法向增强2.5D织物结构纱锭运动规律示意图。
图9为本发明实施例3法向纱纱锭移动步距为2步的角度可调整的法向增强2.5D织物结构纱锭运动规律示意图。
图中，1为经纱，2为纬纱，3为法向纱。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
研制宽度为400mm的平板织物，经纱为190tex石英纤维3股合股，纬纱为190tex石英纤维6股合股，法向纱为190tex石英纤维单股，经纱层数为5层，织物经密为8根/cm，纬密为2.5根/cm，织物结构为带法向的2.5D结构，法向纱锭分布采用相邻两列经纱之间设有一列法向纱的方式，法向纱锭移动步距为1步，法向纱与纬纱所在平面形成的角度为±60.8°。
织物工艺参数设计：
（1）经纱列数N=织物宽度×经密=400/10×8=320列，法向纱列数N′=经纱列数N-2=318列；
（2）经纱层数M=5层，纬纱层数=经纱层数+1=6层，法向纱层数M′=7层；
具体实施步骤：
1.初始布纱：经纱纱锭排布为5层×320列，法向纱纱锭排布为7层×318列。为说明简单，选取经纱1为5层×5列、法向纱3为7层×4列为示意（参见图7）
2.开口运动：相邻的经纱纱锭锭条上下相对运动，带动经纱1形成6层梭口（参见图7（a））。
3.引纬：在形成的6层梭口中，由引纬装置由上至下依次引入6层纬纱2，引纬完成后，打纬机构向织口平移，把纬纱打入织口。
4.法向纱引入：法向纱纱锭3按照每两列为一个单元，沿顺时针方向移动1个步距；
5.二次开口运动：相邻的经纱锭条上下相对运动，带动经纱1再次形成6层梭口（参见图7（b））。
6.二次引纬：在形成的6层梭口中，按步骤（3）的方式分别在每一层梭口中二次引入纬纱2，引纬完成后，打纬机构向织口平移，把纬纱和法向纱同时打入织口；
7.重复所述工艺步骤（4）～（6）至2.5D织物的目标长度，即获得法向纱与纬纱所在平面形成的角度为60.8°的法向纱角度可调整的2.5D织物。
实施例2
研制宽度为400mm的平板织物，经纱为190tex石英纤维3股合股，纬纱为190tex石英纤维8股合股，法向纱为190tex石英纤维2股合股，经纱层数为5层，织物经密为9根/cm，纬密为1.8根/cm，织物结构为带法向的2.5D结构，法向纱锭分布采用相邻两列经纱之间设有一列法向纱的方式，法向纱锭移动步距为2步，法向纱与纬纱所在平面形成的角度为±70.2°。
织物工艺参数设计：
（1）经纱列数N=织物宽度×经密=400/10×9=360列，法向纱列数N′=经纱列数N-2=358列；
（2）经纱层数M=5层，纬纱层数=经纱层数+1=6层，法向纱层数M′=4层；
具体实施步骤：
1.初始布纱：经纱纱锭排布为5层×360列，法向纱纱锭排布为4层×358列。为说明简单，选取经纱1为5层×5列、法向纱3为4层×4列为示意（参见图8）
2.开口运动：相邻的经纱纱锭锭条上下相对运动，带动经纱1形成6层梭口（参见图8（a））。
3.引纬：在形成的6层梭口中，由引纬装置由上至下依次引入6层纬纱2，引纬完成后，打纬机构向织口平移，把纬纱打入织口。
4.法向纱引入：法向纱纱锭3按照每两列为一个单元，沿顺时针方向移动2个步距。
5.二次开口运动：相邻的经纱锭条上下相对运动，带动经纱1再次形成6层梭口（参见图8（b））。
6.二次引纬：在形成的6层梭口中，按步骤（3）的方式分别在每一层梭口中二次引入纬纱2，引纬完成后，打纬机构向织口平移，把纬纱和法向纱同时打入织口；
7.重复所述工艺步骤（4）～（6）至2.5D织物的目标长度，即获得法向纱与纬纱所在平面形成的角度为70.2°的法向纱角度可调整的2.5D织物。
实施例3
研制宽度为300mm的平板织物，经纱为240tex玻璃纤维2股合股，纬纱为240tex玻璃纤维8股合股，法向纱为240tex玻璃纤维2股合股，经纱层数为5层，织物经密为10根/cm，纬密为2.5根/cm，织物结构为带法向的2.5D结构，法向纱锭分布采用每隔两列经纱设有一列法向纱的方式，法向纱锭移动步距为2步，法向纱与纬纱所在平面形成的角度为±22.5°。
织物工艺参数设计：
（1）经纱列数N=织物宽度×经密=300/10×10=300列，法向纱列数N′=经纱列数N-2=298列；
（2）经纱层数M=5层，纬纱层数=经纱层数+1=6层，法向纱层数M′=4层；
具体实施步骤：
1.初始布纱：经纱纱锭排布为5层×300列，法向纱纱锭排布为4层×298列。为说明简单，选取经纱1为5层×8列、法向纱3为4层×4列为示意（参见图9）
2.开口运动：相邻的经纱纱锭锭条上下相对运动，带动经纱1形成6层梭口（参见图9（a））。
3.引纬：在形成的6层梭口中，由引纬装置由上至下依次引入6层纬纱2，引纬完成后，打纬机构向织口平移，把纬纱打入织口。
4.法向纱引入：法向纱纱锭3按照每两列为一个单位，沿顺时针方向移动2个步距。
5.二次开口运动：相邻的经纱锭条上下相对运动，带动经纱1再次形成6层梭口（参见图8（b））。
6.二次引纬：在形成的6层梭口中，按步骤（3）的方式分别在每一层梭口中二次引入纬纱2，引纬完成后，打纬机构向织口平移，把纬纱和法向纱同时打入织口；
7.重复所述工艺步骤（4）～（6）至2.5D织物的目标长度，即获得法向纱与纬纱所在平面形成的角度为±22.5°的法向纱角度可调整的2.5D织物。

Claims (5)

1.一种角度可调整的法向纱增强的2.5D织物，包括相互交织成2.5D结构的经纱系统和纬纱系统，其特征在于：还包括法向纱系统，法向纱系统贯穿于织物的厚度方向，且与经纱系统和纬纱系统交织，法向纱系统与纬纱系统所在平面之间所形成的角度为22.5°～45°或-22.5°～-45°或45°～90°或-45°～-90°。
2.如权利要求1所述的角度可调整的法向纱增强的2.5D织物，其特征在于：至少一对相邻两列经纱之间设有法向纱。
3.如权利要求1所述的角度可调整的法向纱增强的2.5D织物，其特征在于：每相邻两列经纱之间设有一列法向纱。
4.权利要求1-3任意一项所述的角度可调整的法向纱增强的2.5D织物的织造方法，其特征在于：法向纱系统的引入是通过法向纱纱锭的运动完成的。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：
(1)初始布纱：在2.5D织机的经纱纱锭锭条上排列M层N列经纱，在法向纱纱锭上排列M′层N′列法向纱，N′为偶数；
(2)开口运动：相邻的经纱纱锭锭条上下相对运动，带动经纱形成M+1层梭口；
(3)引纬：在形成的M+1层梭口中，由引纬装置依次逐层引入纬纱，引纬完成后，打纬机构向织口平移，把纬纱打入织口；
(4)法向纱引入：法向纱的引入通过法向纱纱锭的运动实现；
所述法向纱纱锭的运动是指：法向纱纱锭以相邻的两列法向纱为一个单元，每个单元中的每个纱锭每次可按顺时针或逆时针方向移动n个步距，其中n≤M′-1，法向纱与纬纱之间角度的调整是通过调整法向纱锭移动的步距来控制的；
(5)二次开口运动：相邻的经纱锭条上下相对运动，带动经纱再次形成M+1层梭口；
(6)二次引纬：在形成的M+1层梭口中，按步骤(3)的方式分别在每一层梭口中二次引入纬纱，引纬完成后，打纬机构向织口平移，把纬纱和法向纱同时打入织口；
(7)重复所述工艺步骤(4)～(6)至2.5D织物的目标长度，即得角度可调整的法向纱增强的2.5D织物。
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