CN111910326A - 一种三维织物顶部成型方法和三维织物 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纺织成型领域，具体涉及一种三维织物顶部成型方法和三维织物。包括如下步骤：(1)：采用2m×2n的封顶方式，其中m和n为≥1的自然数，根据顶部的形状和大小确定m和n的值；(2)：根据顶部弧的曲率大小选择经纱和纬纱的不交织规律：所述不交织规律为：随着待成型的顶部弧曲率的变大，经纱与纬纱间不交织纬数变多，顶部两边经纱、纬纱不交织根数变多；随着待成型的顶部弧曲率的变小，经纱与纬间不交织纬数变少，顶部两边经纬纱不交织根数变少；(3)：引纬完成经纱和纬纱的交织，完成三维织物顶部的成型。本发明填补了之前专利中三维织物顶部成型及控制方法的空白，所得三维织物产品整体性好、抗疲劳及抗分层性能优良。

Description

一种三维织物顶部成型方法和三维织物
技术领域
本发明属于纺织成型领域，具体涉及一种三维织物顶部成型方法和三维织物。
背景技术
三维织物结构特殊，其增强的复合材料产品耐冲击性能、抗分层性能、及抗疲劳性能优异，在航空航天领域应用广泛。
对于三维织物的成型方法，现在也有很多这方面的研究，例如，专利CN1932102A公开了一种三维锥形壳体织物的织造方法及其制品，其中提出了设计一种仿形织造方法—平面织造法，这种织造法包括采用管状织物织造方法预置经纱；采用螺旋引纬法与预置经纱交织；根据织物形状要求在两侧设计经纱减纱点。另外，专利CN1932101A公开了一种二维锥形壳体织物的织造方法，其中提出了一种采用加纱或减纱的方式结合环形引纬方式完成二维锥形壳体织物的织造。
但是上述两篇专利均是关于三维织物身部成型的，对于三维织物顶部如何成型，尚未有人进行相关的研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三维织物顶部成型方法和三维织物。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种三维织物顶部成型方法，包括如下步骤：
步骤(1)：采用2m×2n的封顶方式，其中m和n为≥1的自然数，根据顶部的形状和大小确定m和n的值；
步骤(2)：根据顶部弧的曲率大小选择经纱和纬纱的不交织方式：所述不交织方式为：随着待成型的顶部弧曲率的变大，经纱与纬纱间不交织纬数变多，顶部两边经纱、纬纱不交织根数变多；随着待成型的顶部弧曲率的变小，经纱与纬间不交织纬数表少，顶部两边经纬纱不交织根数变少；
步骤(3)：引纬完成经纱和纬纱的交织，完成三维织物顶部的成型。
进一步的，所述步骤(1)中“采用2m×2n的封顶方式，其中m和n为≥1的自然数，根据顶部的形状和大小确定m和n的值”具体为：
随着顶部弧曲率的变大，m和n的值变大；随着顶部弧曲率的变小，m和n的值变小；
当成型圆形顶部时，m＝n；当成型椭圆形顶部时，m和n值不同。
进一步的，所述步骤(3)中在引纬时对经纱和纬纱施加张力，从而使得织物边缘经纱密度均匀一致。
进一步的，所述步骤(3)中针对不同厚度的织物选择不同的引纬方式。
进一步的，所述“针对不同厚度的织物选择不同的引纬方式”具体为：
织物厚度≥5mm时，采用多层仿形三维织物方式成型结构，采用螺旋引纬方式引入纬纱；
织物厚度＜5mm时，采用单层仿形三维织物方式成型结构，采用环状引纬方式引入纬纱。
进一步的，所述的多层仿形三维织物方式成型结构采用浅交弯联、浅交直联或深交联结构；
所述单层仿形三维织物成型结构采用平纹、斜纹、缎纹、变化组织以及组合成型。。
进一步的，所述方法采用的经纱和纬纱为碳纤维、石英纤维或芳纶纤维。
一种三维织物，所述三维织物的顶部采用上述的方法成型。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)本发明填补了之前专利中三维织物顶部成型及控制方法的空白，操作简单、成本低、效率高，所得三维织物产品整体性好、抗疲劳及抗分层性能优良。
(2)本发明的顶部成型方法针对不同曲率和形状的顶部，提出了相应的封顶方式和不交织方式，遵循上述方式可以快速的确定不同产品顶部的成型方式。
(3)本发明在引纬过程中，对经纱和纬纱施加张力，保证了经纱密度的均匀性和一致性。
附图说明
图1为顶部为圆形的封顶方式示意图。
图2为顶部为椭圆形的封顶方式示意图。
图3为螺旋引纬示意图。
图4为环状引纬示意图。
图5为曲率较大的弧状顶顶部成型示意图。
图6为曲率较小的弧状顶顶部成型示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
一种三维织物顶部成型及控制方法，包含以下步骤：(1)根据三维织物顶部的大小采用2m×2n的封顶方式，封顶方式的差异直接影响顶部成型形状；(2)根据织物顶部形状(弧状顶、球形顶等)设计顶部经纱与纬纱的不交织规律，应用特殊经纬纱不交织方式，形成不同圆弧状以及不同球状顶；(3)采用环状引纬方式或螺旋引纬方式完成筒状织物经纱与纬纱间交织；(4)引纬过程施加张力控制织物边缘经密均匀性；(5)重复(3)、(4)两步所述操作继续织造，直至完成三维织物顶部的成型及控制。
所述步骤(1)中的2m×2n封顶方式是根据顶部弧的大小和形状确定m和n的值，具体的，顶部的弧越大，m和n的值越大；顶部的弧越小，m和n的值越小。m和n为≥1的整数，其中m和n值相同，顶部形状趋于平面投影为多条对称轴线的圆环状，如图1所示；m和n值不同，顶部趋于平面投影为只有两条对称轴线的椭圆形，如图2所示。
所述步骤(2)顶部经纱与纬纱的不交织方式具体为：根据顶部形状设计经纱与纬纱的不同交织根数及交织频率，实现不同外形顶部的制备。在相同顶高情况下，经纱与纬纱间不交织纬数越多，顶部两边经纬纱不交织根数越多，越容易形成曲率较大的弧状顶；经纱与纬数间不交织纬数越少，顶部两边经纬纱不交织根数越少，越容易形成曲率较小的弧状顶。
所述步骤(3)中采用环状引纬方式或螺旋引纬方式完成筒状织物经纱与纬纱间交织具体为：针对织物厚度较大(厚度≥5mm)情况，设计采用多层仿形三维织物方式成型，设计每一个单元结构层的纹织程序，应用提花设备实现多层经纱间开口，采用螺旋引纬方式引入纬纱，完成经纱与纬纱间交织，如图3所示；针对织物厚度较小(厚度≤5mm)情况，设计采用单层仿形三维织物方式成型，根据实际单层厚度可选择两层为一个单元组或三层为一个单元组，每一个单元组设计一个纹织程序，应用提花设备实现经纱开口，采用环状引纬方式引入纬纱，完成经纱与纬纱间交织，如图4所示。
引纬过程施加张力控制织物边缘经密均匀性。三维仿形三维织物顶部经纱与纬纱不交织根数相对较多，传统立体织物编织方法并不适用，应用立体转化为平面的织造方法，下机转化为立体织物，为避免转换过程边缘经纱张力与纬纱张力作用方向变化产生的织物缺陷，在编织过程中需要施加一定的纬纱、经纱张力控制，控制不同层面经、纬纱配合张力，保证织物边缘经密均匀性。
多层仿形三维织物成型结构可采用浅交弯联、浅交直联、深交联等结构，具体结构选择方式根据织物外形及变形量要求来选取；单层仿形三维织物成型结构可选择三原组织平纹、斜纹、缎纹、变化组织以及组合组织等方式成型，具体选择方式根据织物变形量要求来选取。
实施例1
曲率较大的弧状顶顶部成型
如图5所示，令距离三维织物头部直径为1cm位置起至头端位置称为顶部区域，三维织物经密设置为14根/cm，纬密设置为10根/cm，经纱和纬纱分别采用1股75tex玻璃纤维，编织结构采用2/2斜纹，经纱设计为1层。
具体成型步骤如下：
根据顶部起始位置直径计算此位置周长为3.14cm，经密为14根/cm，此位置经纱根数即44根。
测量起始位置距离头部垂直距离为3cm，纬密为10根/cm，从起始位置至顶部位置结束共30纬，每4纬经纱与纬纱实现一次不交织，共实现不交织6次，每次不交织根数为4根；然后每2纬经纱与纬纱实现一次不交织，共实现不交织3次，每次不交织根数为8根、6根、6根。
应用如图4所示环状引纬方式实现经纱与纬纱间交织。三维仿形三维织物顶部经纱与纬纱不交织根数相对较多，应用立体转化为平面的织造方法，下机转换为立体织物过程为避免边缘经纱与纬纱间结合力，在引纬过程中需施加一定的引纬张力，控制织物边缘经密均匀性。
实施例2
曲率较小的弧状顶顶部成型
具体实施步骤：
如图6所示，令距离三维织物头部直径为1cm位置起至头端位置称为顶部区域，三维织物经密设置为14根/cm，纬密设置为10根/cm，经纱和纬纱分别采用1股75tex玻璃纤维，编织结构采用2/2斜纹，经纱设计为1层。
根据顶部起始位置直径计算此位置周长为3.14cm，经密为14根/cm，此位置经纱根数即44根。测量起始位置距离头部垂直距离为3cm，纬密为10根/cm，从起始位置至顶部位置结束共30纬，每2纬实现一次经纱与纬纱的不交织，共不交织15次，前14次不交织根数为3根，最后1次不交织根数为2根。应用如图2所示环状引纬方式实现经纱与纬纱间交织。三维仿形三维织物顶部经纱与纬纱不交织根数相对较多，应用立体转化为平面的织造方法，下机转换为立体织物过程为避免边缘经纱与纬纱间结合力，在引纬过程中需施加一定的引纬张力，控制织物边缘经密均匀性。

Claims (8)

1.一种三维织物顶部成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)：采用2m×2n的封顶方式，其中m和n为≥1的自然数，根据顶部的形状和大小确定m和n的值；
步骤(2)：根据顶部弧的曲率大小选择经纱和纬纱的不交织方式：所述不交织方式为：随着待成型的顶部弧曲率的变大，经纱与纬纱间不交织纬数变多，顶部两边经纱、纬纱不交织根数变多；随着待成型的顶部弧曲率的变小，经纱与纬间不交织纬数变少，顶部两边经纬纱不交织根数变少；
步骤(3)：引纬完成经纱和纬纱的交织，完成三维织物顶部的成型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中“采用2m×2n的封顶方式，其中m和n为≥1的自然数，根据顶部的形状和大小确定m和n的值”具体为：
随着顶部弧曲率的变大，m和n的值变大；随着顶部弧曲率的变小，m和n的值变小；
当成型圆形顶部时，m＝n；当成型椭圆形顶部时，m和n值不同。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中在引纬时对经纱和纬纱施加张力，从而使得织物边缘经纱密度均匀一致。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中针对不同厚度的织物选择不同的引纬方式。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述“针对不同厚度的织物选择不同的引纬方式”具体为：
织物厚度≥5mm时，采用多层仿形三维织物方式成型结构，采用螺旋引纬方式引入纬纱；
织物厚度＜5mm时，采用单层仿形三维织物方式成型结构，采用环状引纬方式引入纬纱。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的多层仿形三维织物方式成型结构采用浅交弯联、浅交直联或深交联结构；
所述单层仿形三维织物成型结构采用平纹、斜纹、缎纹、变化组织以及组合成型。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法采用的经纱和纬纱为碳纤维、石英纤维或芳纶纤维。
8.一种三维织物，其特征在于，所述三维织物的顶部采用权利要求1-7任一项所述的方法成型。
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