CN1570234A - 异形截面机织三维织物的织造工艺及其专用综丝 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种异型截面机织三维织物的织造工艺及其专用综丝，是在三维织机设备的基础上，将提综装置综框上的综丝加工成特殊的多眼综丝，在多眼综丝上按异型截面的实施工艺进行经纱排列，按照特定的综框运动程序，使经纱形成多层开口，按一定的顺序引入纬纱，实现织物结构的成型。本发明利用多眼综丝实现了多层织物的结构成型，利用多层达到织物的厚度需要，使织物具有一定的厚度与横截面形状，织物的整体性强，织物尺寸仿形精度高；在织造过程中根据异型截面尺寸的需要可通过不同的综框升降程序在多眼综丝上进行经纱排列，形成多层次清晰开口易于多层引纬织造，织物尺寸控制范围较大，织物的织造过程可操作性强，可加工多种异型截面织物。
Description
技术领域
本发明涉及一种异型截面机织三维织物的织造工艺及其专用综丝，属于立体织物织造技术领域。
背景技术
我国的机织三维技术的工程研究开始于九十年代，机织三维织物广泛应用于航天、航空领域，特别是军工武器领域方面。作为复合材料的增强基材，织物的功能由单一性向多功能性方向发展。而异型截面机织三维织物的织造工艺在我国的研究和应用领域上尚属空白。中国专利申请CN-1182813A提出的三维多层织物，织物层数少，结构单一，不能织造复杂形状的厚织物，而中国专利申请CN-1297074A所提出的三维织物，在厚度上具有一定的局限性。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是现有技术织出的机织三维织物层数少、结构单一、不能织造复杂的厚织物，且厚度有一定局限性的问题，为社会提供一种异型截面机织三维的织造工艺技术，它能有效地织造各种复合材料异型截面型材的增强基材。
本发明是在三维织机设备的基础上，将提综装置综框上的综丝加工成特殊的多眼综丝，在多眼综丝上按异型截面的实施工艺进行经纱排列，按照特定的综框运动程序，使经纱形成多层开口，按一定的顺序引入纬纱，实现织物结构的成型。
本发明包括如下工艺步骤：
(8)根据织物截面的形状在机织设备的多眼综丝上进行经纱的层列数的排列，形成n层经纱；
(9)裁取定长的经纱，按层列数排列方式分别穿进前综框的多眼综丝，后综框的多眼综丝；
(10)将定长的经纱与机织设备的张力控制装置连接起来控制经纱的张力并保持均匀；
(11)根据织物的结构要求，提综开口装置开始上下相对运动，经过各自的综丝眼可带动前后综框上的经纱上下运动，形成n+1层等高度的开口；
(12)若前综框上升，后综框下降，在形成的n+1层开口中依次由一个引纬装置从上到下各引入一根纬纱，引纬完成后，打纬装置向织口平移，把n+1层纬纱打进织口，完成打纬动作；
(13)前综框下降后综框上升，这时层与层弯曲的经纱把平直的纬纱捆扎起来，在新形成n+1层开口中，由下到上各引入一根纬纱进行引纬；
(14)引纬完成后打纬装置在向织口平移，把n+1层纬纱按织物密度的要求打进织口；
以上工艺过程根据实际循环进行。
与本发明所述异型截面机织三维织物的织造工艺相配合的织机设备(如图1所示)大部分结构与现有技术相同，由送经装置f、张力控制装置e、提综开口装置d、引纬装置c、打纬装置b、直接牵引卷取装置a等六大部分组成。其不同之处是将提综装置(如图2所示)的综丝设计为多眼综丝，眼数范围为3～35眼。在多眼综丝上，两个综丝眼之间的中心距离为20mm，提综装置的1层升降动程即为20mm。提综装置前后共有两片综框，每片综框上排列数根由所织造织物幅宽与经纱密度所确定的综丝根数，多眼综丝的眼数由所织织物工艺和织物厚度所确定。前后综框的相对升降动程要大，提综内框位于固定的外框内在减速器的控制下升降灵活易于控制，控制提综装置升降的减速器分别在织机的两侧，前后综框的结构相同，均由减速器1、钢丝绳2、滑轮3、多眼综丝4、停经支条5、提综内框6、提综外框7构成(参见图2)。
本发明利用多眼综丝实现了多层织物的结构成型，利用多层达到织物的厚度需要，使织物具有一定的厚度与横截面形状；织物在织造过程中可使经纱、纬纱交织并处于不同的交联方式，从而形成层与层直交浅联或弯交浅联等织物结构；利用本发明织出在织物结构中，纬纱处于平直状态，经纱层与层间弯曲铰链使织物成为一个整体，织物的整体性强，织物尺寸仿形精度高；在织造过程中根据异型截面尺寸的需要可通过不同的综框升降程序在多眼综丝上进行经纱排列，形成多层次清晰开口易于多层引纬织造，织物尺寸控制范围较大，织物的织造过程可操作性强，可加工多种异型截面织物。
附图说明
图1为本发明三维织机装置的示意图。
图1中，a为直接牵引卷取装置、b为打纬装置、c为引纬装置、d为提综开口装置，e为张力控制装置、f为送经装置、g为成型织物、h为经纱、i为综丝。
图2为本发明的综框示意图(前综框)。
图2中，1为减速器、2为钢丝绳、3为滑轮、4为多眼综丝、5为停经支条、6为提综内框、7为提综外框。
图3为层与层直交浅联的机织三维织物的结构示意图。
图4为层与层弯交浅联的机织三维织物的结构示意图。
图5为本发明综框升降运动程序图。
图6为有孔异型截面综框运动规律图1。
图7为有孔异型截面综框运动规律图2。
图8为有孔异型截面综框运动规律图3。
图9为“V”字型异型截面综框运动规律图1。
图10为“V”字型异型截面综框运动规律图2。
图11为“V”字型异型截面综框运动规律图3。
图12为“V”字型异型截面综框运动规律图4。
图13为“V”字型异型截面综框运动规律图5。
图14为“V”字型异型截面综框运动规律图6。
图5-图14中，○表示穿有经纱，×表示空综丝眼无经纱。
图15为带孔织物异型截面形状图。
图16为“V”字型织物异型截面形状图。
图15、16中，圆圈表示纬纱，曲线表示经纱。
具体实施方式
本发明所述的异型截面机织三维织物所谓的异型截面是指织物沿经纱方向或纬纱方向，织物横截面呈现的整体结构状态。本发明可用于织造如表1(但不限于表1)中所列的多种异形截面的织物，这只需在多眼综丝上可根据其具体形状进行经纱排列，按层数开口依次引纬即可织造成型。
三维织物的组织结构由综框的相对位移升降程序来确定，不同的升降程序使织物具有不同的结构。如有n层经纱，综框平齐形成等高度的n-1层开口；前后综框相对运动形成等高度n+1层开口。综框的升降有两种：直交浅联结构(如图3所示)；弯交浅联结构(如图4所示)。
1、直交浅联结构：两个综框平齐(如图5(1)→前综框上升(如图5(2))→两个综框平齐(如图5(3))→后综框上升(如图5(4))；
四个步骤作为一个织造循环。
2、弯交浅联结构：前综框上升(如图5(3))→后综框上升(如图5(4))；
两个步骤作为一个织造循环。
下面以带孔异型截面织物、“V”字型异型截面织物为例，对本发明作进一步描述。
A.带孔异型截面织物(如图15所示)
如图5所示，经纱在多眼综丝上分2个区域，1区共3层经纱，2区共3层经纱，1区与2区之间空2个综丝眼不穿经纱。
1、以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、石英纤维为原材料，纱线穿综图如图5(1)所示。织物组织结构采用层与层直交弯联结构，纬纱在交织过程中处于伸直状态，而经纱处于弯曲状态。
2、利用多眼综丝，形成多层织物结构，在综丝上如图5中(1)进行经纱的排列：
3、织造工艺参数见表2；
4、按如下顺序进行织造：
织造过程如图6-图8所示，前后综框的高低动程顺序是形成多层经纱的开口，横线表示前后综框形成的开口位置，也就是需要引纬的位置。
(1)后页综框上升比前页综框高2层动程，如图6中(1)所示，从上到下依次引入纬纱1、2、3；
(2)后页综框再上升至比前页综框高4层动程，如图6中(2)所示，从上到下依次引入纬纱4、5；
(3)后页综框下降至比前页综框高2层动程，如图6中(3)所示，从上到下依次引入纬纱6、7；
(4)前页综框上升比后页综框高2层动程，如图7中(1)所示，从下到上依次引入纬纱1、2、3；
(5)前页综框再上升至比后页综框高4层动程，如图7中(2)所示，从下到上依次引入纬纱4、5；
(6)前页综框下降至比后页综框高2层动程，如图7中(3)所示，从下到上依次引入纬纱6、7；
(7)按照(1)～(6)步骤进行带孔异型截面织物整体连接部分的工艺织造；
(8)按照图8中(1)所示，后页综框上升比前页综框高2层，用2个引纬装置在1区、2区分别从上到下依次引入纬纱1、2、3、4；
按照图8中(2)所示，前页综框上升比后页综框高2层，用2个引纬装置在1区、2区分别从下到上依次引入纬纱1、2、3、4；
以此作为一个循环完成有孔部分的工艺织造。
(9)按照有孔织物实际的尺寸要求，进行织物的织造，可以调节孔部分的织造长度和整体连接部分的长度。利用多层综丝合理安排经纱的层数来调节织物的厚度。
B.“V”字型异型截面(如图16所示)：
以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、石英纤维为原材料，纱线穿综图如图6所示，织物的组织结构采用层与层弯交浅联结构；纬纱在交织过程中处于伸直状态，而经纱处于弯曲状态。
织造过程如图6-图8所示，前后综框的高低动程顺序是形成多层经纱的开口，横线表示前后综框形成的开口位置，也就是需要引纬的位置。
1、在综丝上经纱的排列如图9所示；
2、织物的工艺参数表见表3；
3、按如下工艺顺序进行织物的织造；
4、三组经纱分别在三个区域各自织造
4.1(1)后页综框上升比前页综框高2层，如图10中(1)所示，3个引纬装置各自的区域从上到下依次引入纬纱1、2、3、4；
(2)前页综框上升比后页综框高2层，如图10中(2)所示，3个引纬装置分别在各自的区域从下到上依次引入纬纱1、2、3、4；
4.2 1区与2区的联结织造
(1)后页综框上升比前页综框高2层，如图11中(1)所示，在1区用引纬装置1从上到下依次引入纬纱1、2、3；在3区用另外一个引纬装置2引入纬纱1、2、3、4；
(2)后页综框再上升至比前页综框高4层，如图11中(2)所示，在1区与2区相接处用引纬装置1引入纬纱4、5；
(3)后页综框下降与第(1)步骤相同，如图11中(3)所示，在2区用引纬装置1引入纬纱6、7；
(4)前页综框上升比后页综框高2层，如图12中(1)所示，在1区用引纬装置1从下到上依次引入纬纱1、2、3；在3区用另外一个引纬装置2引入纬纱1、2、3、4；
(5)前页综框再上升至比后页综框高4层，如图12中(2)所示，在1区和2区相接处用引纬装置1引入纬纱4、5；
(6)前页综框下降与第(4)步骤相同，如图12中(3)所示，在2区用引纬装置1引入纬纱6、7；
4.3 2区与3区联结织造
(1)后页综框上升比前页综框高2层，如图13中(1)所示，在1区用引纬装置1从上到下依次引入纬纱1、2、3、4；在2区用另外一个引纬装置2引入纬纱1、2、3；
(2)后页综框再上升至比前页综框高4层，如图13中(2)所示，在2区与3区相接处用引纬装置2引入纬纱4、5；
(3)后页综框下降与第(1)步骤相同，如图13中(3)所示，在3区用引纬装置2引入纬纱6、7；
(4)前页综框上升比后页综框高2层，如图14中(1)所示，在1区用引纬装置1从下到上依次引入纬纱1、2、3、4；在2区用另外一个引纬装置2引入纬纱1、2、3；
(5)前页综框再上升至比后页综框高4层，如图14中(2)所示，在2区与3区相接处用引纬装置2引入纬纱4、5；
(6)前页综框下降与第(4)步骤相同，如图14中(3)所示，在3区用引纬装置引入纬纱6、7；
5、“V”字型异型截面织物的织造过程通过4.1、4.2、4.3三个部分组合起来实现织物的成型过程。“V”字型异型截面可以根据织物的尺寸要求，增加经纱层数来增强织物的厚度，可根据实际情况进行纱线的排列，区域间的联结尺寸长度由增加织造循环数及纬密来调节。各个区域独立成型织造长度由需要的工艺确定。由此工艺可以知道，2区织物成型分别与1区、3区联结成型，2区的织造长度远远大于1区、3区的织造长度，因此需要2区具有独立的送经系统来实现工艺。
表1几种异型截面机织三维织物工艺参数
| 原材料 | 玻璃纤维 190Tex |
| 织物尺寸(mm) | 100×100×2.1 |
| 纱线规格 | 经纱：190Tex×1股纬纱：190Tex×2股 |
| 织物密度 | 经向：10根/cm纬向：6纬/cm |
| 筘号 | 100齿/10cm |
| 经纱层列数 | 6层 100列 |
| 织物厚度 | 2.1mm |
表2带孔织物
| 原材料 | 玻璃纤维 190Tex |
| 织物尺寸(mm) | 100×100×2.1 |
| 纱线规格 | 经纱：190Tex×1股纬纱：190Tex×2股 |
| 织物密度 | 经向：10根/cm纬向：6纬/cm |
| 筘号 | 100齿/10cm |
| 经纱层列数 | 9层 100列 |
| 织物厚度 | 2.1mm |
表3V字型织物
Claims (6)
1、一种异型截面机织三维织物的织造工艺，其特征在于包括如下工艺步骤：
(1)根据织物截面的形状在机织设备的多眼综丝上进行经纱的层列数的排列，形成n层经纱；
(2)取定长的经纱，按层列数排列方式分别穿进前综框的多眼综丝，后综框的多眼综丝；
(3)将定长的经纱与机织设备的张力控制装置连接起来控制经纱的张力并保持均匀；
(3)根据织物的结构要求，提综开口装置开始上下相对运动，经过各自的综丝眼可带动前后综框上的经纱上下运动，形成n+1层等高度的开口；
(5)前综框上升，后综框下降，在形成的n+1层开口中依次由一个引纬装置从上到下各引入一根纬纱，引纬完成后，打纬装置向织口平移，把n+1层纬纱打进织口，完成打纬动作；
(6)综框下降后综框上升，这时层与层弯曲的经纱把平直的纬纱捆扎起来，在新形成n+1层开口中，由下到上各引入一根纬纱进行引纬；
(7)引纬完成后打纬装置在向织口平移，把n+1层纬纱按织物密度的要求打进织口；
以上工艺过程根据实际循环进行。
2、如权利要求1所述的异型截面机织三维织物的织造工艺，其特征在于织造直交浅联结构的织物时的织机综框的升降程序如下：
两个综框平齐→前综框上升→两个综框平齐→后综框上升，四个步骤作为一个织造循环。
3、如权利要求1所述的异型截面机织三维织物的织造工艺，其特征在于织造弯交浅联结构的织物时的织机综框的升降程序如下：
前综框上升→后综框上升，两个步骤作为一个织造循环。
4、一种与权利要求1至3所述异型截面机织三维织物的织造工艺配套的织机综丝，其特征在于该综丝为多眼综丝。
5、如权利要求4所述的织机综丝，其特征在于综丝的眼数范围为3～35眼。
6、如权利要求4或5所述的织机综丝，其特征在于两个综丝眼之间的中心距离为20mm。
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