CN108823746A - 一种平面三向织物织造设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平面三向织物织造设备及方法，该设备可用于织造平面三向织物基础组织结构、双平纹结构等变化组织结构。其特征在于根据平面三向织物结构参数要求可实现斜向纱线角度可调、织物织造幅宽可调、沿长度方向的连续化织造过程。该方法可减少织造工序，降低生产成本，且方法简单，纤维适用性广。其制件生产过程不易发生摩擦断头现象，织物整体性能好，结构稳定性和均匀性能有所改善，在一定程度上可提高复合材料的品质。

Description

一种平面三向织物织造设备及方法

技术领域

本发明涉及一种平面三向织物织造设备及方法，具体为一种高性能纤维平面三向织物的织造设备及织物织造方法，属于织物织造技术领域。

背景技术

平面三向织物具有各向同性的特点，其在任意方向受力都具有较好的抗拉伸、剪切性能。平面三向织物良好的结构稳定性和任意方向均匀承载能力，使其在越来越多行业受到关注。列如其作为增强骨架材料应用于汽车安全气囊、轮胎帘子线，建筑物裂缝的补强，航空航天领域雷达天线罩等行业。近年来，发达国家将平面三向织物的应用着眼于超薄、超轻、具有可延展性的空间结构设计中，这就对平面三向织物的织造提出了更高的要求。

日本丰和(Howa)机械有限公司Tri-Ax TWM型三向织机在织物织造过程中采用刚性剑杆引纬，入纬率达144m/min，然而剑杆引纬纱对纱线的振动冲击大，因此，不宜使用高模、易脆等纤维。传统的三向织物织机由多个经轴、引纬装置、开放式的打纬装置、能做回转运动的综框以及卷取装置构成。斜向纱线在综丝中随圆盘轴架沿圆形轨道做同步回转运动完成经、纬纱交织过程。因此，传统平面三向织物织造设备，其机械结构较为复杂，生产成本较高；另一方面，经纱在间歇性回转运动中由于摩擦导致断头现象增加。朱家强等在其专利CN105544044A中描述了一种平面三向织物的成型方法，该方法涉及经纱的偏转与开口、经纱回转等工序，在一定程度上增加了纱线的可移动性，延长了织物的生产周期。

发明内容

高性能纤维以其高强、高模等优势，使其能够得到行业青睐，但现有平面三向织造设备并未消除由于纤维刚度产生的织造困难，如纤维弯折易断、摩擦起毛断头等，这会引起预制件的性能缺陷。

本发明具有适于生产复合材料的小批量多品种等优势，并在一定程度上降低生产成本。本发明织造方法的平面三向织物，两系统斜向经纱预先完成挂纱操作，在织造过程中纱线不易摩擦起毛，织造过程不易断纱，从而提高平面三向织物的品质和性能。

针对现有平面三向织物的织造缺陷及机械结构复杂、生产成本高等问题，本发明提供一种平面三向织物织造设备，并以实施实例阐述其织造方法。

本发明涉及的技术问题是，设计一种平面三向织物织造设备及其织造方法，该织造设备可以实现斜向纱线角度可调、织物织造幅宽可调、沿长度方向的连续化织造过程。

本发明所涉及织造设备可适用于平面三向织物基础组织、双平纹结构等变化组织结构、二轴向斜交织物等结构。

本发明织造设备中斜向纱线角度范围为0°~180°可调。

本发明所采用的技术方案如下：设计一种平面三向织物织造设备，包括织造设备支撑架1、幅宽调节装置2、排针板3、挂纱导轨4、织物卷取装置5。

本发明织造设备支撑架1置于织造设备底端四角位置，其用于对织造设备的支撑。

本发明幅宽调节装置2沿织造设备宽度方向排列。幅宽调节装置由1组丝杆、2组滑动导轨组成，2组滑动导轨内表面保持光滑状态。丝杆置于两组导轨中间位置并通过电机传动装置做回转运动，带动挂纱导轨4沿丝杆导轨槽201和2组滑动导轨槽202运动，实现织物幅宽的调节功能。

本发明排针板3置于挂纱导轨4的T型凹槽401内，并可沿光滑凹槽滑动。排针板3由挂纱圆杆302和挂纱底板301两部分构成，挂纱圆杆置于挂纱底板上方，挂纱圆杆上方固定防止纱线脱落的小球体303。挂纱圆杆下方可放置间隙块用以调整两挂纱圆杆间距满足织物织造需求。

本发明挂纱导轨4由1组横向(沿织造设备宽度方向)挂纱导轨和2组纵向(沿织造设备长度方向)挂纱导轨构成。1组横向挂纱导轨置于织造设备头端位置贯穿宽度方向，其边缘位置排列有等间距的螺纹孔，用以固定卷取装置5。2组纵向挂纱导轨沿织造设备长度方向置于织造设备两端，其下表面与幅宽调节装置2连接以实现幅宽的调整工序。挂纱导轨4上表面设有连续且内表面光滑的T型凹槽401，T型凹槽401内安装有排针板3。

本发明织物卷取装置5置于织造设备的头端位置，由织物导向辊504、织物卷绕辊505两部分构成。导向辊中间部位为3组螺杆升降装置503，升降装置由电机501控制，用以调整导向辊的高度满足卷取需求。上端支撑台502置有均匀排列的螺纹孔以调节织物幅宽满足织物卷取要求。卷绕辊505置于横向挂纱导轨的上方位置，两端安装支撑架，支撑架的间距可通过横向挂纱导轨边缘位置螺纹孔予以调节，以满足不同幅宽的卷取需求。

附图说明

图1为本发明织造设备示意图；

图2为平面三向基础组织结构图；

图3为本发明幅宽调节装置示意图；

图4为本发明挂纱导轨示意图；

图5为沿织物长度方向连续织造示意图；

图6为本发明卷取装置示意图；

图7为实施实例1中斜向经纱排列示意图与织物结构图；

图8为实施实例2中斜向经纱排列示意图与织物结构图。

图中，1为织造设备支撑架、2为幅宽调节装置、3为排针板、4为挂纱导轨、5为织物卷取装置。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施实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以下实施实例。

本发明涉及一种平面三向织物织造设备及其方法，该设备特征在于可以实现斜向纱线角度可调、织物织造幅宽可调、沿长度方向的连续化织造过程。横向挂纱导轨中挂纱圆杆分别与2组纵向挂纱导轨中的挂纱圆杆完成挂纱操作。

横向导轨中纱线织造完毕，完成织物的卷取操作。横向导轨中纱线织造完毕，完成织物的卷取操作后，将2组纵向导轨中起始端织造完毕的挂纱板移动至纵向导轨的末端位置，带有斜向纱的排针板同时向纵向导轨前端滑动直至滑动导轨的起始端位置，继续沿织物长度方向织造。重复上述步骤直至所需织物长度，完成平面三向织物的在长度方向的连续排列与织造生产。

本发明斜向经纱为y、z方向，纬纱为x方向。斜向经纱y、z间的角度，通过挂纱导轨4中横向挂纱导轨中挂纱板与纵向挂纱导轨挂纱板的挂纱初始位置调节。根据织物结构参数对织造装置中的纱线进行挂纱排列设计，纬纱依据平纹纱线交织规律顺直从织造设备的一端穿入另一端，完成平面三向织物的织造过程。

本发明纤维可适用于耐摩擦较差的纤维如碳纤维。

本发明所述的螺杆升降装置用以调节对应装置的高度用以满足不同需求。

下面以平面三向织物织造为例，进一步说明本织造的设备的使用方法：

首先，安装并调试织造设备，挂纱导轨T型槽光滑，挂纱板置于挂纱导轨内部。

其次，设计平面三向织物的参数。定义 Py、Pz为y、z两斜向经纱密度，Px为x向纬纱密度，纱线间的夹角为θ。依据上述参数确定两经纱之间的中心距、两纬纱之间的中心距。纱线间的夹角与经、纬纱密度有关，当Px=Pz时，θ=60°，Px>Pz时，θ<60°，Px<Pz时，θ>60°。依据织物的织造幅宽要求，调整两纵向挂纱导轨的间距。

第三，设计斜向纱在织造平台中的排列方式。斜向经纱的排列方式与经纬纱之间的夹角θ密切相关，定义挂纱导轨4中横向导轨的起始端与末端，y斜向纱线于横向导轨的起始端位置开始连接至相邻一侧纵向导轨起始端内的挂纱钩装置后，纱线折回，反复循环，直至纱线连接横向导轨的末端位置；z斜向纱线于横向导轨的末端位置开始连接对侧纵向导轨起始端内的挂纱钩装置后，纱线折回，反复循环，直至纱线连接横向导轨的起始位置。

分别记录2组纵向导轨与横向导轨的起始端、末端挂纱的结束位置，并从此位置开始，纵向导轨的纱线开始与对侧纵向导轨的挂纱钩完成纱线的连接，反复循环，直至纱线至纵向导轨的末端挂纱钩位置。

第四，平面三向织物的织造过程。根据平纹织物y、z斜向纱与纬纱的交织方式，引入x向纬纱，进行引纬操作。

第五，织物的卷取操作。将挂纱导轨4中横向导轨所挂纱线织造完毕后，卷取装置5将此长度部分织物卷取，引离织造区。

第六，排针板3的移动操作。如图5，A、B、C三组挂纱板置于纵向挂纱导轨T型槽内，A组排针板斜向纱线完成织物的织造与卷取过程，带有斜向纱的排针板B、C组纱线同时向纵向导轨前端滑动直至滑动导轨的起始端位置继续进行织造过程，A组排针板取出置于纵向导轨末端位置，继续进行织物的织造。

直至完成织物在长度方向需求，实现沿长度方向连续化生产。

下面给出采用本织造设备所织造平面三向织物的具体实施实例：

实施实例1：

采用本设备织造平面三向织物(平纹基础组织)，所述平面三向织物由2组经纱系统y、z与1组纬纱系统x交织组成。斜向经纱为T300-1K碳纤维，纬纱为T300-3K碳纤维，经、纬纱之间的夹角为60°，Px=Pz=25根/10cm，所织造平面三向织物的幅宽和织物长度分别为600mm、20000mm。5根圆柱针排列在单个排针板中，横向挂纱导轨间距为600mm，排针板中圆柱针间距为100mm，所需横向排针数为7。织造平台长度为6000mm，纵向圆柱针间距为170mm。纵向挂纱导轨圆柱针排针板完成24次循环。所需斜向经纱根数为5700根，所需纬纱根数为5000根，斜向纱在织造设备中的排列示意图与织物结构图见图7。

实施实例2：

采用本设备织造二轴向斜交织物，所述二轴向斜交织物由1组经纱系统y与1组纬纱系统纱线x交织组成。斜向经纱为T300-1K碳纤维，纬纱为T300-3K碳纤维，经纬纱之间的夹角为60°，Px=Pz=25根/10cm，所织造二轴向斜交织物的幅宽和织物长度分别为1000mm、20000mm。5根圆柱针排列在单个排针板中，横向挂纱导轨间距为1000mm，排针板中圆柱针间距为100mm，所需横向圆柱针数为11。织造平台长度为6000mm，纵向挂纱导轨排针板圆柱针间距170mm。纵向挂纱导轨圆柱针排针板完成24次循环。所需斜向经纱根数为2850根，所需纬纱根数为5000根。斜向纱在织造设备中的排列示意图与织物结构图见图8。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (4)

1.一种平面三向织物织造设备及方法，其特征在于根据平面三向织物结构参数要求可实现斜向纱线角度可调、织物织造幅宽可调、沿长度方向的连续化织造过程。

2.根据权利要求书1所述，沿长度方向的连续化织造，其特征在于所述织造设备所包含的排针板在纵向挂纱导轨中可循环移至设备挂纱导轨末端，完成纱线的挂纱、织造过程。

3.根据权利要求书所述织造设备可适用于平面三向织物基础组织、双平纹结构等变化组织、二轴向斜交织物等结构。

4.根据权利要求书1所述，一种平面三向织物织造设备及方法，其特征在于经、纬向纤维所使用的原材料包括碳纤维、石英纤维、高强高模玻璃纤维、芳纶纤维的一种或几种，但本发明不局限于上述纤维。