CN105297271B - 用于工业和运载工具应用的多材质集成针织热保护 - Google Patents

Abstract

本发明的名称是用于工业和运载工具应用的多材质集成针织热保护。公开了具有陶瓷股的针织物，由其形成的热保护构件和它们的构建方法。还公开了使用可以被同时针织的多种材料制造热保护的方法。该独特能力同时针织高温陶瓷纤维与负载减轻加工助剂，比如无机或有机材料(例如，金属合金或聚合物)，在针织物内二者都是小直径线以及大直径线，其提供结构支撑并允许在生产水平速度下制造近网状预制件。此外，也可同时集成陶瓷绝缘体以提供增加的热保护。

Description

用于工业和运载工具应用的多材质集成针织热保护

技术领域

本文描述的实施方式一般涉及针织物并且更具体地涉及具有陶瓷股(strand)的针织物、由其形成的热保护构件，并且涉及它们的构建方法。

背景技术

对较高性能、重量有效的和长期持久的极端环境热保护的需要已经亟需使用并入陶瓷纤维的较高性能先进的极端环境材料。陶瓷纤维提供具有高拉伸强度、高弹性模量和在升高的温度下有维持这些性能的能力的织物或纺织品。然而，陶瓷纤维的性能是其的略微易碎的性质，即，纤维在锐角弯曲下破裂的趋势(例如，如当使用缝纫机针和/或针织复杂的几何形状时所存在的)。当由陶瓷纤维制成的和以常规方式扭曲的缝纫机用线遭受小半径应力——比如在机器的缝纫机针或在复杂几何结构的部件的形成中所遇到的——时，以常规方式扭曲的陶瓷纤维缝纫线易于破损。由于此问题，沉闷的和劳动密集型手工缝纫技术已经用于制造由陶瓷纤维织物或布制成的制品，所述陶瓷纤维织物或布通常需要用其它部件缝纫或系住，以增加为具体应用定制的机械和热性质。

此外，这些已知的劳动密集型技术通常具有低的形成复杂几何结构的能力，这导致起皱、变形，并随后导致在这些纤维基产品中降低的性能。除了制造挑战，使用当前技术制造的产品通常遭受质量鉴定试验失败，部分间(part-to-part)差异，并且在操作期间以及在常规维护期间易受损坏，这又导致增加的修理和更换成本。

因此，存在对并入陶瓷纤维的改良的轻质、低成本和较高温度耐受部件及制造其的方法的需要。

发明内容

本文描述的实施方式通常涉及针织物和更具体地涉及具有陶瓷股的针织物、由其形成的热保护构件，并且涉及它们的构建方法。根据一个实施方式，提供了多组分合股(stranded)纱线。该多组分合股纱线包括连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股(process aid strand)。该连续的陶瓷股包芯(serve)连续的负载减轻加工助剂股以形成多组分合股纱线。该连续的负载减轻加工助剂股可以是聚合材料。该连续的负载减轻加工助剂股可以是金属材料。该连续的陶瓷股可以是复丝材料和该连续的负载减轻加工助剂股可以是单丝材料。

在一些实施方式中，该多组分合股纱线可进一步包括金属合金线，所述金属合金线与连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股同时针织。该多组分合股纱线可进一步包括额外的纤维组分。该额外的纤维组分可提供至少一种以下的功能：热绝缘、降低或增加的热传输、电导率、电信号、增加的机械强度或机械刚度、和增加的流体阻力。该额外的纤维组分可以选自：陶瓷、玻璃、矿物、热固性聚合物、热塑性聚合物、弹性体、金属合金和其组合。

在另一实施方式中，提供了针织物。该针织物包括连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股。该连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股同时针织以形成针织物。该连续的负载减轻加工助剂股可以是聚合材料。该连续的负载减轻加工助剂股可以是金属材料。该连续的陶瓷股可以包芯连续的负载减轻加工助剂股以形成多组分合股纱线。该负载减轻加工助剂股可以在针织之后除去。该针织物可以铺叠成预制件或装配在心轴上。

在一些实施方式中，第二纤维可以与多组分合股纱线同时针织。该连续的负载减轻加工助剂股可以是聚合材料和第二纤维可以是金属材料。

在一些实施方式中，该针织物可进一步包括一种或多种额外的纤维组分。该一种或多种额外的纤维组分选自：陶瓷、玻璃、矿物、热固性聚合物、热塑性聚合物、弹性体、金属合金和其组合。

在一些实施方式中，该针织物可进一步包括一种或多种填充材料。该一种或多种填充材料可以是耐流体的。该一种或多种填充材料可以是耐热的。该连续的陶瓷股和第二纤维可以包括相同的或不同的针织线圈。该连续的陶瓷股和第二纤维可以在单层中同时针织。该连续的陶瓷股和第二纤维可以针织为区域。该连续的陶瓷股和第二纤维组分可以在经纱和/或纬纱方向镶嵌(inlaid)。

在一些实施方式中，该针织物可以针织为多层。该多层可以在各层之间具有间断的线圈(stitch)或镶嵌连通性。该多层可包含袋或通道。该袋或通道可包含电配线、传感器或电功能。该袋或通道可包含填充材料插件。多层可以是耐热的。该填充材料插件可以是耐热的。

在又另一实施方式中，提供了针织陶瓷的方法。该方法包括将连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股通过单一给料机同时供给至针织机内以形成双组分纱线。该方法可进一步包括将连续的陶瓷股缠绕在连续的加工助剂股的周围，之后将连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股同时供给至针织机中。该方法可进一步包括通过第二给料机同时供给双组分纱线和金属合金线以形成针织物。该方法可进一步包括加热该针织物至第一温度以除去负载减轻的加工助剂。该方法可进一步包括加热该针织物至大于第一温度的第二温度以热处理(anneal)陶瓷股。该方法可进一步包括自针织物除去连续的负载减轻加工助剂股。该加工助剂可以通过暴露于除去加工助剂的溶剂、热或光除去。

已经讨论的特征、功能和优势可以在不同的实施方式中独立地实现或者可以在又其它实施方式中结合，其进一步细节参照下面的描述和附图可见。

附图说明

所以本公开的以上叙述的特征的方式可以详细理解，以上简单总结的本公开的更具体的描述可以通过参照实施方式具有，一些实施方式在所附附图中阐明。然而，应当指出，所附附图仅阐明本公开典型的实施方式并因此不视为限定其范围，对于本公开可允许其他等同效果的实施方式。

图1是根据本文描述的实施方式的加工之前的多组分合股纱线的放大的局部透视图，所述多组分合股纱线包括连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股；

图2是根据本文描述的实施方式的多组分合股纱线的放大的局部透视图，所述多组分合股纱线包括缠绕在连续的负载减轻加工助剂股周围的连续的陶瓷股；

图3是根据本文描述的实施方式的加工之前的多组分合股纱线的放大的局部透视图，所述多组分合股纱线包括连续的陶瓷股、连续的负载减轻加工助剂股和金属合金线；

图4是根据本文描述的实施方式的多组分合股纱线的放大的局部透视图，所述多组分合股纱线包括缠绕在连续的负载减轻加工助剂股和金属合金线周围的连续的陶瓷股；

图5是根据本文描述的实施方式的针织物的一个实例的放大透视图，所述针织物包括多组分纱线和织物集成的镶嵌物；

图6是根据本文描述的实施方式的用于形成针织材料的工艺流程图；和

图7是根据本文描述的实施方式可使用的示例性针织机的透视图。

为了便于理解，在任何可能的情况下，相同的参考数字已经用于指定附图共同的同一元件。此外，一个实施方式的元件在本文描述的其它实施方式中可以有利地适合应用。

具体实施方式

以下公开内容描述了针织物并且更具体地描述了具有陶瓷股的针织物、由其形成的热保护构件并且描述了它们的构建方法。某些细节在以下描述和图1-7中陈述以提供对本公开的不同实施方式的彻底理解。描述常常与针织物和形成针织物相关联的众所周知的结构和系统的其它细节不在以下公开内容中陈述，以避免不必要地遮蔽不同实施方式的描述。

附图中显示的许多细节、尺寸、角度和其它特征仅是具体实施方式的说明。因此，其它实施方式可具有其它细节、部件、尺寸、角度和其它特征，而不背离本公开内容的精神或范围。此外，在没有以下描述的几个细节的情况下，本公开的进一步的实施方式可以被实践。

在本文描述的实施方式之前，将陶瓷纤维针织成织物——具有复杂几何结构的产品——或近网状零件是不可行的，这是因为当前市售的纱线由于在商业针织过程期间纱线遭遇的曲率半径而在针织过程期间破裂。当前针织技术已经尝试通过用聚合材料缠绕陶瓷纤维以提供额外的强度来解决陶瓷纤维的脆性；然而，当暴露于大多数商业针织机中存在的小半径应力时，这些缠绕的陶瓷纤维仍遭受破裂。因此，当前针织技术不能解决负载承载的根本问题。本文描述的实施方式通过为陶瓷纤维提供负载减轻加工助剂以减轻陶瓷纤维的超限应力来在针织期间阻止陶瓷纤维的破裂。当纤维经过(go around)大多数商业针织机中存在的小半径曲率时，加工助剂的定位带走针织过程期间的负载和优先地使陶瓷纤维松弛。包括负载减轻的加工助剂股增加了陶瓷纤维经受商业针织机中常常遭受的小半径应力的能力，其使得在生产水平速度下形成复杂的近网状预制件。

本文描述的一些实施方式涉及使用多种材料制造热保护的方法，所述多种材料可以利用市售针织机同时针织。该独特能力同时针织高温陶瓷纤维与负载减轻加工助剂，比如无机或有机材料(例如，金属合金或聚合物)，在针织物内二者都是小直径线(比如从大约50微米到大约300微米)以及大直径线(例如，从大约200微米到大约1,000微米)。当陶瓷纤维暴露于商业针织机中存在的小半径曲率的应力时，该负载减轻加工助剂提供结构支撑并且使陶瓷纤维松弛。因此，使得以在生产水平速度下制造包含陶瓷纤维的近网状预制件。此外，陶瓷绝缘体也可以同时被集成以提供增加的热保护。

本文描述的一些实施方式进一步包括允许更高操作温度的重量更轻的、有效的和低成本的热保护。同时用于高温纤维预制件的常见技术包括机织物，其必须用手与其它组分集成以增加为具体应用定制的机械和热性能。这些技术通常具有执行复杂几何结构的低能力，这导致起皱、变形，和随后在关键区域处导致降低的性能。除了制造挑战，当前方案通常遭受质量鉴定试验失败、部分间差异，并且在操作期间以及在常规维护期间易受损坏，这又导致了增加的修理和更换成本。多材质集成针织热保护通过产生具有一致材料性质的近网状预制件解决了许多这些制造问题。

此外，本文描述的一些实施方式还包括使用市售的针织机针织热保护材料的制造过程。与先前的工作不同，本文描述的一些实施方式包括在单层中同时针织的多种材料。为了产生用于具体应用的可定制零件，材料和针织参数可以不同。本文描述的一些实施方式通常与先前技术不同，其具有以下优势中的至少一种：能够实现更高的操作温度引擎；降低检验努力和时间；和降低工艺制造和维护成本。

在本文描述的一些实施方式中，多种材料(例如，陶瓷纤维和合金线)在单一针织层中同时针织。在单一层中同时针织可减轻重量、节省用于各层对花的制造和装配工作。在一些实施方式中，针织物围绕镶嵌的更大直径的线，所述线用于抵抗施加的机械力。

本文描述的实施方式在包含许多工业产品和空气基(aero-based)所有者产品(次音速、超音速和空间)在内的宽范围产品内是潜在地有用的，其将显著得益于重量更轻的、低成本且更高温能够成形的部件。这些部件包括但不限于许多非耐用品比如，例如，耐热密封件、垫圈、伸缩接头、毯子、配线绝缘体、管材/管道系统、管套、防火墙、用于反推装置的绝缘体、发动机支架和复合风扇罩。这些部件还包括但不限于耐用品比如排气和引擎遮盖物、护罩(shields)和瓷砖。

用于制造本文描述的针织热保护的材料和方法可以使用市售的针织机进行。在一些实施方式中，为了防止陶瓷纤维的破裂，牺牲的(sacrificial)单丝可用作针织加工助剂，其可在组分被针织后除去。此外，在一些实施方式中，金属合金组分可以利用陶瓷纱线“电镀(plate)”成期望的针织物。

本文描述的材料也可以被针织成网状物(net-shape)和包含在空间上有差别区域的织物——简单的和复杂的，其通过常规的收口(bind off)和其它服装针织技术直接脱离机器。示例性网状物包括简单的盒形部件、复杂的曲率可变的直径管状物(complexcurvature variable diameter tubular shape)和几何管状物。

如本文所使用的术语“长丝(filament)”指的是连续或近连续长度的纤维。术语“长丝”意思包括单丝和/或复丝，必要时，给予单丝类型特定的参考。

如本文所使用的术语“挠性(flexible)”意思是具有足够的柔性以经受小半径弯曲、或小环形成而不破裂，如通过不具有在缝编机或针织机中使用而不大量破损的能力所示例的。

如本文所使用的术语“热不稳定的(heat fugitive)”意思是加热后挥发、燃烧或分解。

如本文所使用的术语“股(strand)”意思是许多对齐的、聚集的纤维或长丝。

如本文所使用的术语“纱线(yarn)”指的是从一组天然或合成纤维、长丝或可以扭曲、解开或聚拢的其它材料纺丝的连续的股或许多股。

更具体地参照附图，图1是根据本文描述的实施方式的加工之前的多组分合股纱线100的放大的局部透视图，所述多组分合股纱线100包括连续的陶瓷股110和连续的负载减轻加工助剂股120。该连续的负载减轻加工助剂股120在针织过程期间通常在拉力下，同时降低连续的陶瓷股在针织过程期间遭受的拉力的量。如图1所描绘的，多组分合股纱线100是双组分合股纱线。

连续的陶瓷股110可以是耐高温的陶瓷股。该连续的陶瓷股110通常耐高于500摄氏度(例如，高于1200摄氏度)的温度。该连续的陶瓷股110通常包括复丝无机纤维。该连续的陶瓷股110可包括直径为大约15微米或更少(例如，12微米或更少；从大约1微米到大约12微米的范围)且具有旦尼尔在大约50到2,400范围(例如，从大约200到大约1,800的范围；从大约400到大约1,000的范围)的纱线的单独的陶瓷长丝。该连续的陶瓷股110可以是足够脆的但是在小于0.07英寸(0.18cm)的小半径弯曲下不破裂。在一些实施方式中，连续的碳纤维股可用于代替连续的陶瓷股110。

示例性的无机纤维包括无机纤维比如熔凝硅石纤维(比如，

连续的熔凝硅石纤维)，或非玻璃纤维比如石墨纤维、碳化硅纤维(比如，可购自日本的NipponCarbon Co.,Ltd.的NICALON^TM陶瓷纤维)，或陶瓷金属氧化物(一种或多种)的纤维(其可以与非金属氧化物例如SiO₂组合)比如氧化钍-二氧化硅-金属(III)氧化物纤维、氧化锆-二氧化硅纤维、氧化铝-二氧化硅纤维、氧化铝-氧化铬-金属(IV)氧化物纤维、二氧化钛纤维和氧化铝-氧化硼-二氧化硅纤维(例如3M^TMNextel^TM312连续的陶瓷氧化物纤维)。这些无机纤维可用于高温应用。在其中连续的陶瓷股110包含氧化铝-氧化硼-二氧化硅纱线的实施方式中，氧化铝-氧化硼-二氧化硅可包括直径为大约8微米或更少和具有旦尼尔在大约200到1200范围内的纱线的单独的陶瓷长丝。

连续的负载减轻的加工助剂股120可以是单丝或复丝股。该连续的负载减轻加工助剂股120可包括有机材料(例如聚合材料)、无机材料(例如，金属或金属合金)或其组合。在一些实施方式中，该连续的负载减轻加工助剂股120是挠性的。在一些实施方式中，该连续的负载减轻加工助剂股120具有高拉伸强度和高弹性模量。在其中加工助剂股120是单丝的实施方式中，该加工助剂股120可具有从大约100微米到大约625微米的直径(例如，从大约150微米到大约250微米；从大约175微米到大约225微米)。在其中加工助剂股120是复丝的实施方式中，该复丝的单个长丝的每个可具有从大约10微米到大约50微米的直径(例如，从大约20微米到大约40微米)。

根据应用，当不要求极高温度额定值(rating)时，加工助剂股120——无论复丝或单丝——可以由以下物质构成：举例但不限于聚酯、聚酰胺(例如，尼龙6,6)、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚丙烯、聚乙烯、丙烯酸、棉、人造纤维和所有前面提到的材料的阻燃(FR)形式。如果期望较高温度额定值连同FR能力，则加工助剂股120可以由以下物质构造：举例但不限于包含间位芳族聚酰胺纤维(例如，以名称

出售)、对位芳族聚酰胺(例如，以商品名

出售)、聚醚酰亚胺(PEI)(例如，以商品名

出售)、聚苯硫醚(PPS)、液晶热固性(LCT)树脂、聚四氟乙烯(PTFE)和聚醚醚酮(PEEK)的材料。当期望甚至更高的温度额定值与FR能力时，例如，加工助剂股120可包括矿物纱线，比如玻璃纤维、玄武岩、二氧化硅和陶瓷。芳族聚酰胺纱线和聚酯纱线是可以用作连续的负载减轻加工助剂股120的说明性纱线。

在一些实施方式中，加工助剂股120，当由有机纤维构成时，可以是热不稳定的，即，当针织制品暴露于高温(例如，300摄氏度或更高；500摄氏度或更高)时，有机纤维挥发或烧尽。在一些实施方式中，加工助剂股120，当由有机纤维构成时，可以是化学不稳定的，即，当针织制品暴露于化学处理时，有机纤维溶解或分解。

在一些实施方式中，加工助剂股120是金属或金属合金。在抗腐蚀应用的一些实施方式中，连续的负载减轻加工助剂股120可包括连续股的镍-铬基合金(比如，

718)、铝、不锈钢，比如低碳不锈钢，例如SS316L，其具有高抗腐蚀性能。可以使用其他传导性的连续股的金属丝，比如，例如，铜、锡或镀镍的铜和其它金属合金。这些传导性的连续的股可以在传导性应用中使用。在其中加工助剂股120是复丝的实施方式中，复丝的单个长丝的每个可具有从大于50微米到大约300微米的直径(例如，从大约100微米到大约200微米)。

连续的负载减轻加工助剂股120和连续的陶瓷股110二者可通过单一给料机一起被拉(draw)入针织系统内或者通过两个给料机“电镀”在针织系统中，以制造期望的针织物，所述针织物具有在织物的一面上充分暴露的连续的负载减轻加工助剂股120和在织物的相对面上充分暴露的连续的陶瓷股110。

图2是根据本文描述的实施方式的多组分合股纱线200的放大的局部透视图，所述多组分合股纱线200包括围绕连续的负载减轻加工助剂股120包芯(缠绕)的连续的陶瓷股110。该连续的负载减轻加工助剂股120在针织过程期间通常在拉力下，同时降低在针织过程期间连续的陶瓷股110遭受的拉力的量。该拉力降低通常导致降低的连续的陶瓷股110的破裂。

连续的陶瓷股110通常在连续的负载减轻加工助剂股120周围缠绕，然后被拉入针织系统内。在连续的负载减轻加工助剂股120周围缠绕的连续的陶瓷股110可以通过单一给料机被拉入针织系统内以制造期望的针织物。

包芯过程可用于将连续的陶瓷股110应用至连续的负载减轻加工助剂股120。虽然可以使用提供覆盖至连续的负载减轻加工助剂股120——如通过在连续的负载减轻加工助剂120周围缠绕或编结连续的陶瓷股110——的任何设备，比如编织机或包芯/包装机。该连续的陶瓷股110可以以许多不同的方式在加工助剂股120上缠绕，即，连续的陶瓷股110可以以两个方向在加工助剂股120的周围缠绕(双包芯的)，或者它可以仅以一个方向在加工助剂股120的周围缠绕(单包芯的)。同样，每单位长度缠绕的数目可以改变。例如，在一个实施方式中，使用每英寸0.3到3个缠绕(例如，0.1到1个缠绕/cm)。

图3是根据本文描述的实施方式的加工之前的多组分合股纱线300的放大的局部透视图，所述多组分合股纱线300包括连续的陶瓷股110、连续的负载减轻加工助剂股120和金属线310。如图3中所描绘的，该多组分合股纱线300是三组分合股纱线。金属线310在针织过程期间对连续的陶瓷股110提供额外的支撑。加工助剂股120可以是如本文先前描述的聚合单丝。加工助剂股120和连续的陶瓷股110二者都可以通过单一给料机被拉入针织系统内和与金属线310一起被“电镀”，所述金属线310通过第二给料机被拉入系统内以制造期望的针织物。

与先前描述的金属合金加工助剂120类似，金属线310可包括连续股的镍-铬基合金(例如，

合金718)、铝、不锈钢比如低碳不锈钢，比如SS316L，其具有高抗腐蚀性能，然而，例如，可以使用其它传导性连续股的金属线，比如，铜、锡或镀镍铜，以及其它合金。

在其中加工助剂120是热不稳定(例如，经由热清洁过程除去)的实施方式中，通常选择金属线310使得它将经受热清洁过程。在其中金属线310是单丝的实施方式中，加工助剂股可具有从大约100微米到大约625微米(例如，从大约150微米到大约250微米)的直径。在其中金属线310是复丝的实施方式中，复丝的单个长丝的每个可具有从大约10微米到大约50微米的直径。

图4是根据本文描述的实施方式的另一多组分合股纱线400的放大的局部透视图，所述多组分合股纱线400包括在连续的负载减轻加工助剂股120和合金线310周围包芯的连续的陶瓷股110。如图4中所描绘的，该多组分合股纱线400是三组分合股纱线。加工助剂股120是如本文先前所描述的聚合复丝。在加工助剂股120周围包芯的连续的陶瓷股110二者都通过单一给料机被拉入针织系统内并与金属线310一起被“电镀”，所述金属线310通过第二给料机被拉入系统内以制造期望的针织物。

图5是根据本文描述的实施方式的在针织物500中的多组分纱线510的一个实例的放大透视图，所述针织物500可包括经纱或纬纱镶嵌纱线520。具有周期性地交织镶嵌物520的针织物对针织物500提供额外的刚度与强度。织物集成的镶嵌物520可由任何前述的金属或陶瓷材料组成。织物集成的镶嵌物520通常包括更大直径的材料(例如，从大约300微米到大约3,000微米)，由于织物集成的镶嵌物的直径和针织机的规格，所述材料不能被针织或难以针织。然而，应当理解，可以被针织的材料的直径取决于针织机的规格，因此不同的针织机可针织不同直径的材料。为了交织效果，通过将织物集成的镶嵌物520放置在相对的线圈之间可以将织物集成的镶嵌物520置于针织物500中。多组分纱线510可以是图1-4中描绘的任何多组分纱线。虽然图5描绘了单面针织物区，但应当注意，单面针织物区的描绘仅是示例性的并且本文描述的实施方式不限于单面针织物。任何适合的针织线圈和线圈密度可用于构造本文所描述的针织物。例如，可使用针织线圈的任意组合，例如，平针组织、连锁线迹、罗纹成型线圈(rib forming stitch)或其它。

除了连续的陶瓷股之外，针织物可进一步包括第二纤维组分。该第二纤维组分可选自：陶瓷、玻璃、矿物、热固性聚合物、热塑性聚合物、弹性体、金属合金和其组合。连续的陶瓷股和第二纤维组分可包括相同或不同的针织线圈。连续的陶瓷股和第二纤维组分可以在单层中同时针织。连续的陶瓷股和第二纤维可包括相同的针织线圈或不同的针织线圈。连续的陶瓷股和第二纤维可以被针织为最终针织产品的集成的分离区域。针织为集成的分离区域可降低对切割和缝合的需要以改变该区域的特征。针织集成的区域可具有连续的纤维接口，然而切割和缝合接口不具有连续的接口，这使得先前功能的集成难以实现(例如，电导率)。连续的陶瓷股和第二纤维组分每个可以以经纱和纬纱方向镶嵌。

本文所描述的针织物可以被针织成多层。将本文描述的针织物针织成多层允许组合具有不同性能的(例如，结构的、热的或电的)针织物，同时维持整个织物的层内/之间的外围连通性或对花。该多层在层之间可具有间断的线圈或镶嵌连通性。层之间的间断的线圈或镶嵌连通性可允许在较短的长度规模内(例如，<0.25”)定制功能性质/连通性。例如，具有两个针织物外层，在两个外层之间具有交联层。多层可包含袋或通道。所述袋或通道可包含电配线、传感器或其它电功能。所述袋或通道可包含一种或多种填充材料。

可以选择一种或多种填充材料以增强最终针织产品的期望的性质。该一种或多种填充材料可以是耐流体的。该一种或多种填充材料可以是耐热的。示例性的填充材料包括普通填充颗粒，比如炭黑、云母、粘土例如蒙脱石粘土、硅酸盐、玻璃纤维、碳纤维等等，和其组合。

图6是根据本文描述的实施方式的形成针织产品的工艺流程图600。在方框610处，连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股被同时针织以形成针织物。连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股可以是如上面先前所描述的。股可以在图7中描绘的针织机700或任何其它适合的针织机上同时针织。连续的陶瓷股和连续的负载减轻股可以通过单一给料机同时供给至针织机内以形成多组分纱线。在其中连续的陶瓷股被缠绕在连续的负载减轻加工助剂股周围的实施方式中(例如，如图2和图4中描绘的)，连续的陶瓷股可以缠绕在连续的加工助剂股周围，然后将连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股同时供给至针织机内。包芯机器/包装机器可用于将陶瓷纤维股缠绕在连续的负载减轻加工助剂股的周围。虽然针织可以用手执行，但是针织构件的商业制造通常由针织机执行。可以使用任何适合的针织机。针织机可以是单一的双平板(double-flatbed)针织机。

在其中多组分合股纱线可进一步包括金属合金线的一些实施方式中，双组分纱线可以通过第一给料机(例如，图7中的704A)供给和金属合金线可以通过第二给料机(例如，图7中的704B)同时供给以形成针织物。股可以被同时针织以形成单层。

在方框620处，在其中加工助剂是牺牲的加工助剂的一些实施方式中，针织物暴露于加工助剂去除过程。取决于加工助剂的材料，加工助剂去除过程可包括将针织物暴露于溶剂、热和/或光。在其中加工助剂通过暴露于热(例如，热不稳定的)去除的一些实施方式中，针织物可以被加热至第一温度以去除负载减轻加工助剂。应当理解，用于加工助剂去除过程的温度是材料依赖性的。

任选地，在方框630处，针织物暴露于加强热处理过程。针织物可以被加热至高于第一温度的第二温度以热处理陶瓷股。热处理陶瓷股可以在陶瓷纤维失效(failure)之前使陶瓷股的残留应力松弛，这允许更高的施加的应力。使温度升高高于热净化的第一温度可用于强化陶瓷而且也同时强化金属线——如果存在的话。使温度升高高于第一温度之后，可随后降低温度并在逐步降低的回火(tempering)工艺中保持在不同的温度下持续一段时间。应当理解，用于加强热处理过程的温度是材料依赖性的。

在其中加工助剂是尼龙6,6，陶瓷股是Nextel^TM312，和金属合金线是

718的一个示例性实施方式中，针织之后，将针织物暴露于热处理过程以加热净化/烧尽尼龙6,6加工助剂。一旦尼龙6,6加工助剂被去除，执行

718和Nextel^TM312都可经受的加强热处理。例如，当将材料加热至1,000摄氏度时，尼龙6,6加工助剂在低于1,000摄氏度的第一温度下烧尽。温度从1,000摄氏度降低至大约700到800摄氏度，在那里温度维持在大约700到800摄氏度持续一段时间并降至600摄氏度持续一段时间。因此在

718线的晶粒生长和再结晶发生时，同时热处理Nextel^TM312陶瓷。因此金属线的强化和随后陶瓷的热处理同时实现。

在方框640处，针织物可以利用选定的随后固化(set)的可固化的浸渍物进行浸渍。针织物可以铺叠成预制件或装配在心轴内，然后利用选定的可固化的浸渍物进行浸渍。适合的可固化的浸渍物包括与针织物相容的任何可固化的浸渍物。示例性适合的可固化的浸渍物包括有机或无机塑料和其它可固化的可模塑物质，包括玻璃、有机聚合物、天然和合成橡胶和树脂。针织物可以使用本领域已知的任何适合的液体-模塑工艺利用可固化的浸渍物进行浸渍。浸渍的针织物然后可以应用热和/或压力进行固化，以使针织物硬化为最终模塑的产品。

一种或多种填充材料也可以并入针织物，这取决于最终针织产品的期望的性能。该一种或多种填充材料可以是耐流体的。该一种或多种材料可以是耐热的。示例性填充材料可包括常见的填充颗粒比如炭黑、云母、粘土比如例如蒙脱石粘土、硅酸盐、玻璃纤维、碳纤维等等和其组合。

图7是可以使用的根据本文描述的实施方式的示例性针织机的透视图。虽然针织可以用手执行，但是针织构件的商业制造通常通过针织机执行。该针织机可以是单一的双平板针织机。适合制造本文描述的任何针织构件的针织机700的实例在图7中描绘。为了实例的目的，针织机700具有V型横机的配置，但是本文描述的任何针织构件或针织构件的方面可以在其它类型的针织机上制造。

针织机700包括两个相对于彼此成一定角度的针床701a、701b(统称701)，从而形成V形。针床701a、701b的每个包括许多放置在共同平面上的单独的针702a、702b(统称702)。即，来自一个针床701a的针702a位于第一平面上，并且来自另一个针床701b的针702b位于第二平面上。第一平面和第二平面(即，两个针床701)相对于彼此成一定角度并接触(meet)以形成沿着针织机700的宽度的大部分延伸的交叉。针702的每个具有第一位置——在此处它们被缩回，和第二位置——在此处它们被延伸。在第一位置中，针702与第一平面和第二平面接触的交叉间隔开。然而在第二位置中，针702穿过第一平面和第二平面接触的交叉。

轨道(rail)对703a、703b(统称703)在针床701的交叉之上并平行于该交叉延伸，并提供多个标准供给器704a-d(统称704)的附着点。每个轨道703具有两侧，每一侧容纳一个标准的供给器704。因此，针织机700可包括总共四个供给器704a-d。如描绘的，最前端轨道703b在相对侧上包括两个标准的供给器704c、704d，并且最后端轨道703b在相对侧上包括两个标准的攻击器704a、704b。虽然描绘了两个轨道703a、703b，但针织机700的进一步配制可以并入额外的轨道703以提供更多供给器704的附着点。

由于支架(carriage)705的动作，供给器704沿着轨道703和针床移动，从而将纱线供给至针702。在图7中，在进入供给器704d进行针织动作之前，纱线706由线轴707通过不同的导纱器708、纱线回针弹簧709和纱线拉紧器710提供给供给器704d。纱线706可以是本文先前描述的任何多组分合股纱线。当单独或双组分材料股可以缠绕成多组分纱线706并包装在线轴707上时，单独包装的纱线(没有描绘这些额外的线轴)可以在纱线拉紧器710处结合，从而它们二者一起进入供给器704d。

当纱线706并入负载承载股和上面先前描述的包芯负载承载股的陶瓷股时，随着纱线706离开标准供给器704的小半径供给器尖头，负载承载股可支持(carry)比陶瓷股更大负载部分的纱线706。因此，陶瓷股不经受与它离开标准供给器704的供给器尖头时一样大的负载或一样紧的弯曲半径。

基于本文描述的实施方式，对样品执行的制造和质量鉴定试验显示了相对于当前基线增加的性能，包括在集成的Nextel^TM312陶瓷纤维和

合金718和P-Seal样品上的压缩永久变形、磨损和燃烧/焰色测试。将本领域当前状态的多层热屏障密封件与根据本文描述的实施方式形成的集成的针织陶瓷(Nextel^TM312)和金属合金(

合金718)密封件进行比较。集成的针织陶瓷密封件采用共针织Nextel^TM312和小直径

合金718线连同较大直径

合金718线镶嵌物。

压缩永久变形试验在800华氏度下进行220小时。试验后，所有样品具有小于1％的高度变形(deflection)。在相同的压缩永久变形试验条件下，本领域当前状态的屏障密封件——作为热和火焰屏障——为可塑性压缩，其导致缺口和最终失效。在利用30％压缩下的5,000循环的磨耗试验期间，没有失效发生。当3,000华氏度火炬应用至距密封件1英寸偏移处的前方持续五分钟的时期时，密封件的后侧在200华氏度下保持完整。在利用火焰在2,000华氏度下持续15分钟时期的燃烧试验下，没有失效发生。此外，在测试期间没有观察到火焰穿透并且当15分钟的时间段之后火焰熄灭时，没有后侧燃烧发生。

此外，本公开内容包括根据以下条款的方面：

多组分合股纱线，其包括：连续的陶瓷股；和连续的负载减轻加工助剂股，其中所述连续的陶瓷股包芯所述连续的负载减轻加工助剂股，形成所述多组分合股纱线。

多组分合股纱线，其中所述连续的负载减轻加工助剂股是聚合材料。

多组分合股纱线，其中所述连续的负载减轻加工助剂股是金属材料。

多组分合股纱线，其中所述连续的陶瓷股是复丝材料和所述连续的负载减轻加工助剂股是单丝材料。

多组分合股纱线进一步包括：金属合金线，其与所述连续的陶瓷股和所述连续的负载减轻加工助剂股同时针织。

多组分合股纱线进一步包括：额外的纤维组分。

多组分合股纱线，其中所述额外的纤维组分选自：陶瓷、玻璃、矿物、热固性聚合物、热塑性聚合物、弹性体、金属合金和其组合。

针织物，其包括：连续的陶瓷股；和连续的负载减轻加工助剂股，其中所述连续的陶瓷股和所述连续的负载减轻加工助剂股被同时针织以形成针织物。

针织物，其中所述连续的负载减轻加工助剂股是聚合材料。

针织物，其中所述连续的负载减轻加工助剂股是金属材料。

针织物，其中所述连续的陶瓷股包芯所述连续的负载减轻加工助剂股以形成所述多组分合股纱线。

针织物，其中第二纤维与所述多组分合股纱线同时针织。

针织物，其中所述连续的负载减轻加工助剂股是聚合材料和所述第二纤维是金属材料。

针织物进一步包括：一种或多种额外的纤维组分。

针织物，其中所述一种或多种纤维组分选自：陶瓷、玻璃、矿物、热固性聚合物、热塑性聚合物、弹性体、金属合金和其组合。

针织陶瓷织物的方法，其包括：通过单一给料机将连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股同时供给至针织机内以形成双组分纱线。

该方法进一步包括：将所述连续的陶瓷股缠绕在所述连续的加工助剂股的周围，然后将所述连续的陶瓷股和所述连续的负载减轻加工助剂股同时供给至针织机内。

该方法进一步包括：通过第二给料机同时供给所述双组分纱线和金属合金线以形成针织物。

该方法进一步包括：加热所述针织物至第一温度以去除所述负载减轻加工助剂。

该方法进一步包括：加热所述针织物至高于第一温度的第二温度以热处理陶瓷股。

应当注意，利用本文描述的实施方式构造的产品适合用于许多应用，不管所需要的尺寸和长度如何。例如，本文描述的实施方式可以使用在汽车、航海、工业、航空或航天应用、或任何其它应用中，其中期望针织产品防止附近的构件免于暴露于挥发流体和热条件。

虽然上述涉及本公开的实施方式，但是本公开的其它和进一步的实施方式可以被设计而不背离其基本范围，并且其范围由所附权利要求确定。

Claims (10)

1.由多组分合股纱线形成的针织物，其中所述多组分合股纱线包括：

连续的陶瓷股；和

连续的负载减轻加工助剂股，

其中所述连续的陶瓷股被缠绕在所述连续的负载减轻加工助剂股周围以形成双组分合股纱线，然后将所述双组分合股纱线通过针织机的第一给料机供给至针织机内，同时所述双组分合股纱线与通过第二给料机供给至所述针织机的金属线平铺排布在一起以形成所述多组分合股纱线，所述第二给料机与所述第一给料机为两个分离的给料机。

2.根据权利要求1所述的针织物，其中所述连续的负载减轻加工助剂股是聚合材料。

3.根据权利要求1所述的针织物，其中所述连续的负载减轻加工助剂股是金属材料。

4.根据权利要求1所述的针织物，其中所述连续的陶瓷股是复丝材料和所述连续的负载减轻加工助剂股是单丝材料。

5.根据权利要求1所述的针织物，进一步包括：

额外的纤维组分。

6.根据权利要求5所述的针织物，其中所述额外的纤维组分选自：陶瓷、玻璃、矿物、热固性聚合物、热塑性聚合物、弹性体、金属合金和其组合。

7.针织陶瓷织物的方法，其包括：

通过单一给料机将连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股同时供给至针织机内，和将所述连续的陶瓷股和所述连续的负载减轻加工助剂股与通过分离的给料机同时拉入所述针织机的金属线平铺排布在一起以形成三组分合股纱线，然后同时针织所述三组分合股纱线以形成针织物。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括将所述连续的陶瓷股缠绕在所述连续的负载减轻加工助剂股的周围，然后将所述连续的陶瓷股和所述连续的负载减轻加工助剂股通过单一进料机同时供给至所述针织机内。

9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：

加热所述针织物至第一温度以去除所述连续的负载减轻加工助剂股。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

加热所述针织物至高于所述第一温度的第二温度以热处理所述陶瓷股。

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