CN107557950A - 一种厚度可变的中空织物 - Google Patents

Abstract

一种厚度可变的中空织物，其特征在于，由地经纱和连接纱组成两个经纱系统及一个地纬纱系统进行交织而成；地纬纱平分为上层地纬纱和下层地纬纱；上层地经纱和上层地纬纱交织形成上层织物，下层地经纱和下层地纬纱交织形成下层织物，连接纱连接上层织物和下层织物，连接纱的层间高度呈梯度规律变化，层间高度变化范围为0~100mm，上述中空织物上可实现变截面积，连接纱在织物内保持连续完整。相较现有技术，本发明既能节省原材料，又能保证纤维在构件内连续完整；不但能实现结构减重，同时还不会降低材料的力学性能。

Description

一种厚度可变的中空织物

技术领域

本发明涉及一种厚度可变的中空织物，属于多层机织物技术领域。

背景技术

在现有国、内外中空织物中，主要是连接纱等高度地连接上、下层织物，国外已有中空层连织物应用于复合材料增强材料的专利，如国外主要制造商是荷兰的PARABEAM公司，另有的德国格伦伊特工业有限公司、英国威尔邦德复合材料有限公司。在经纱方向上靠等高度连接纱连接的中空织物的制造技术被大多数生产厂家所采用，还没有变高度连接纱连接的中空织物，也没有变截面制造技术的中空织物。

目前，国内、外尚未见有厚度可变化的中空织物方面专利的报道。

现有的中空织物大多为等厚度，变厚度或变截面的中空织物还未见公开报道。很多悬臂式结构，如制成不等厚度的渐变式结构，即尖端薄而固定端厚，则不但能实现结构减重，同时还不会降低材料的力学性能。利用这种织物制备出的复合材料具备新颖的构型结构，一方面满足了承载需要的高比强、高比刚度，另一方面可以实现同一种结构的隔热、吸能、降噪、监测等多功能要求，是实现轻质、高比刚/强度、多功能结构材料的理想立体增强织物之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种厚度可变的中空织物。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种厚度可变的中空织物，其特征在于，由两个经纱系统和一个纬纱系统进行交织而成，地经纱与连接纱构成两个经纱系统；地纬纱构成一个纬纱系统；地经纱平分为上层地经纱和下层地经纱，地纬纱平分为上层地纬纱和下层地纬纱；上层地经纱和上层地纬纱交织形成上层织物，下层地经纱和下层地纬纱交织形成下层织物，连接纱连接上层织物和下层织物，连接纱的层间高度呈梯度规律变化，层间高度变化范围为0~100mm，上述中空织物上可实现变截面积，连接纱在织物内保持连续完整。

织物纬向截面，可形成斜坡型、对称斜坡型或等高+对称斜坡型结构。

斜坡部分可设计成平面或曲面结构；对称部分也可设计成平面或曲面结构。

采用双经轴系统或多经轴系统进行不等量送经，连接纱的送经量大于地经纱的送经量。连接纱比地经纱或地纬纱粗。连接纱截面呈X型、V型或I字型，连接纱在上下层织物和下层织物间的固结方式呈W型。

织物可采用玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维、玄武岩纤维、石英纤维、芳纶或高密度聚乙稀纤维一种或几种进行单一或混合织造。

利用树脂如环氧树脂、酚醛树脂等对织物进行浸胶处理后，在自然状态下，织物中空部分的连接纱会在2~8小时内自行竖立，并顶起上层织物。上层织物和下层织物之间的中空部分可用发泡材料进行填充处理。

对连接中空织物上层织物和下层织物的连接纱高度进行规律性变化控制，将两层、三层或多于三层的织物连接成一整体。连接纱在相邻两层织物之间上下交织并将织物连接成一个整体。

本发明具有以下有益效果：

1.一种厚度可变的中空织物，这意味着织物的截面积可变，通过对连接纱的高度进行规律性设计和送经量控制，可以制得厚度呈变化趋势的中空织物；可应用于各种悬臂式结构，如制成不等厚度的渐变结构，即尖端薄而固定端厚的结构，这种结构既能节省原材料，又能保证纤维在构件内连续完整；不但能实现结构减重，同时还不会降低材料的力学性能。

2. 本织物可设计成两层、三层及以上层的不同连接高度的中空织物。变厚度或变截面的中空织物经复合定型后，可形成楔形、类前缘形、单面弧形、单面波浪形等，结构多变，可满足不同构件需要。

3. 利用这种织物制备出的复合材料具备精确仿形的构型特点，一方面可满足承载需要的高比强、高比刚度，另一方面可实现同一种结构的隔热、吸能、降噪、监测等多功能要求。

将织物作增强材料制作出的复合材料，可实现变截面构件的净尽尺寸仿形，且纤维在复合材料中具有连续完整性，不会分层。不但能减重，而且其复合材料的力学性能与等厚度结构相比不会降低。这种厚度可变化的中空织物用作纤维复合材料的增强织物，是实现轻质、高比刚/强度、多功能结构材料的理想增强织物之一。

因此，本发明作为复合材料的增强织物，可广泛应用于轻质、高比刚/强度的悬臂式结构件，如小型机翼、螺旋桨叶片、涡轮叶片、风机叶片、卫星太阳能电池板支架等其它悬臂结构。还可用于悬臂式机械臂、梯架、机翼蒙皮等及其它结构功能材料。

附图说明

图1是本发明的一种厚度可变的中空织物纬向(y向)截面图；

图2是本发明的一种厚度可变的中空织物的(x-y平面)俯视图；

图3是本发明的一种厚度可变的中空织物的斜坡型(x-z截面)侧视图；

图4是本发明的一种厚度可变的中空织物的对称斜坡型(x-z截面)侧视图；

图5是本发明的一种厚度可变的中空织物的“等高+对称斜坡型”(x-z截面)侧视图；

图6是本发明的一种厚度可变的中空织物的三层中空织物(x-z截面)侧视图。

具体实施方式

下面将结合附图1-6，详细说明本发明的具体实施方式：

一种厚度可变的中空织物，其特征在于，由两个经纱系统和一个纬纱系统进行交织而成，地经纱7,8,9,10与连接纱5,6构成两个经纱系统；地纬纱1,2,3,4,构成一个纬纱系统；地经纱7,8,9,10平分为上层地经纱7,8和下层地经纱9,10，地纬纱平分为上层地纬纱1,2和下层地纬纱3,4；上层地经纱7,8和上层地纬纱1,2交织形成上层织物，下层地经纱9,10和下层地纬纱3,4交织形成下层织物，连接纱5,6连续地连接上层织物和下层织物，连接纱5,6的层间高度呈梯度规律变化，层间高度变化范围为0~100mm，上述中空织物上可实现变截面积，连接纱在织物内保持连续完整。参见附图3-5，织物纬向截面，可形成斜坡型、对称斜坡型或等高+对称斜坡型结构。斜坡部分可设计成平面或曲面结构；对称部分也可设计成平面或曲面结构。

采用机械式或电子送经控制方式，可对连接纱经轴的送经量进行规律性变化控制，使得连接上、下两个层面的连接纱高度呈现规律性变化趋势。本发明既可以采用有梭织机也可以采用箭杆织机进行织造，无论采用哪种织机织造，都需要采用具有主动送经功能的双经轴系统或多经轴系统，其中，一个经轴用于地经纱的送经，另一个经轴用于连接纱的送经，即用双经轴控制不等量送经，连接纱的送经量大于地经纱的送经量。本发明的关键技术在于连接纱系统的经轴送经量能实现连续变化可控制。按照织物的组织结构设计，根据可变高度的具体数值，能够方便地计算出织造每一纬时连接纱的送经量，且织造每一纬时的送经量都可控制，此时的送经量呈现递增、递减或按设计规律进行变化。每织一纬的连接纱送经量为跨层内连接纱的实际曲线长度。在织造过程中应保证连接纱的片纱动态张力的平稳性和一致性。相对于地经纱和地纬纱而言，连接纱应选择较粗的纱线。

总之，连接纱的送出量或控制量，应根据织物的连接高度、织物上下层间的设计夹角以及连接纱的层间跨距等织物结构参数来进行设计和计算。

织造该厚度可变化的中空织物时主要采用高性能纤维织造，可采用玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维、玄武岩纤维、石英纤维、芳纶或高密度聚乙稀纤维一种或几种进行单一或混合织造。根据纤维材料特性，在织物成形时，按照组织结构，最好使连接纱设计成“X”构、“V”型和“I”字型，连接纱在上、下层织物中的固结方式最好使用“W”型式，从而保证连接纱固结牢靠、支撑稳定，且支撑力较大。

对连接中空织物上层织物和下层织物的连接纱高度进行规律性变化控制，将两层、三层或多于三层的织物连接成一整体。连接纱在相邻两层织物之间上下交织并将织物连接成一个整体，可以实现变截面积和变厚度的连续纤维整体织物织造。在这种原理基础上，可相应设计生产出三层及以上层的不同连接高度的中空织物。变厚度或变截面的中空织物经复合定型后，可形成楔形、类前缘形、单面弧形、单面波浪形等。

实施例1

对于厚度可变化的两层中空织物：

1,2为上层地纬纱；3,4为下层地纬纱；

5,6为连接纱；

7,8为上层地经纱；9,10为下层地经纱；

x向为经纱方向；

y向为纬纱方向；

z向为中空织物厚度方向或连接纱高度方向。参见附图1所示。

实施例2

对于厚度可变化的三层中空织物：

1,2为上层地纬纱；3,4为下层地纬纱；

5,6为上层连接纱；

7,8为上层地经纱；9,10为下层地经纱；11,12为中层地经纱；

13,14为中层地纬纱；

15,16为下层连接纱；

x向为经纱方向；

y向为纬纱方向；

z向为中空织物厚度方向或双夹层双连接纱高度方向。参见附图6所示。

采用有梭织机织造时，按上述方法所织成的厚度可变化的中空织物在纬向两侧(y向)带有完整的布边，其复合材料在纬向(y向)具有单向多通道的特征；采用箭杆织机织造时，织成的厚度可变化的中空织物的四个边是开放的，其复合材料在纬向(y向)也具有单向多通道的特征。

利用树脂如环氧树脂、酚醛树脂等对织物进行浸胶处理后，在自然状态下，织物中空部分的连接纱会在2~8小时内自行竖立，并顶起上层织物。上层织物和下层织物之间的中空部分可用发泡材料进行填充处理。

利用该织物作增强的复合材料具有可变厚度、高精度仿形的特点，且能保证纤维在构件内连续完整。该织物是实现轻质、高比刚度和高比强度复合材料的理想增强织物之一。利用这种织物制备出的复合材料具备新颖的构型结构，一方面满足了承载需要的高比强、高比刚度，另一方面可以实现同一种结构的隔热、吸能、降噪、监测等多功能要求。这种织物可作为复合材料的增强织物，可广泛应用于轻质、高比刚/强度的悬臂式结构件，如小型机翼、螺旋桨叶片、涡轮叶片、风机叶片、卫星太阳能电池板支架等其它悬臂结构。还可用于悬臂式机械臂、梯架、机翼蒙皮等及其它结构功能材料。

以上仅以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种厚度可变的中空织物，其特征在于，由两个经纱系统和一个纬纱系统进行交织而成，地经纱与连接纱构成两个经纱系统；地纬纱构成一个纬纱系统；所述地经纱平分为上层地经纱和下层地经纱，所述地纬纱平分为上层地纬纱和下层地纬纱；所述上层地经纱和所述上层地纬纱交织形成上层织物，所述下层地经纱和所述下层地纬纱交织形成下层织物，所述连接纱连续地连接上层织物和下层织物，连接纱的层间高度可变化，层间高度变化范围为0~100mm。

2.根据权利要求1所述的一种厚度可变的中空织物，其特征在于，所述连接纱的层间高度呈梯度规律变化。

3.根据权利要求2所述的一种厚度可变的中空织物，其特征在于，织物纬向截面可形成斜坡型、对称斜坡型或等高+对称斜坡型结构。

4.根据权利要求3所述的一种厚度可变的中空织物，其特征在于，斜坡部分可设计成平面或曲面结构；对称部分也可设计成平面或曲面结构。

5.根据权利要求4所述的一种厚度可变的中空织物，其特征在于，采用双经轴系统或多经轴系统进行不等量送经，连接纱的送经量大于地经纱的送经量。

6.根据权利要求5所述的一种厚度可变的中空织物，其特征在于，所述连接纱比所述地经纱或地纬纱粗。

7.根据权利要求6所述的一种厚度可变的中空织物，其特征在于，所述连接纱截面呈X型、V型或I字型，所述连接纱在上下层织物和下层织物间的固结方式呈W型。

8.根据权利要求7所述的一种厚度可变的中空织物，其特征在于，织物层数可设计为两层或两层以上。

9.根据权利要求8所述的一种厚度可变的中空织物，其特征在于，织物可采用玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维、玄武岩纤维、石英纤维、芳纶或高密度聚乙稀纤维一种或几种进行单一或混合织造。

10.根据权利要求9所述的一种厚度可变的中空织物，其特征在于，所述上层织物和下层织物之间的中空部分可用发泡材料进行填充处理。