一種三維異型編織格柵的形成方法
2023-07-14 10:57:56
專利名稱：一種三維異型編織格柵的形成方法
技術領域：
本發明涉及一種三維織物技術，具體為三維網狀格柵編織物的形成方法。
技術背景紡織網狀材料通常是平面結構。平面網狀材料的特性是輕質、透通、比強度較高，抗撕 裂強度較好，另外，還具有良好的空間尺寸適形性，容易方便地形成三維異型形態。但目前 在紡織現有技術中，網狀材料通常是由經編的方式製造，例如土工格柵的織造。三維編織物作為紡織複合材料增強體近年來在國內外都得到重視，因其複合成型後的材 料具有優異的綜合力學性能及良好的不分層、不開裂的性能，在軍工及產業界得到越來越多的研究和使用。但三維編織物通常為無接縫的整體結構，未見整體厚度的網狀結構的研究報導。 如果能以三維編織的方式形成具有一定厚度的整體網狀織物，那麼，它除了具有平面網 狀材料的一般特性外，還由於纖維的空間交錯，在作為紡織複合材料增強體使用時，受力後 不易產生在結點處的拉裂或破損，樹脂基體容易浸透，這些都有利於產品的成形和最終的復 合後的材料的力學等性能的提高，因而應該具有良好的應用前景。三維編織在方法上，應用得較為典型的有兩類二步法三維編織和四步法三維編織。其 中，目前得到較多應用的是四步法三維編織。在原理上，基本的四步編織法是使每根紗線在 織物中按不同的路徑，通過長、寬、厚三個方向，並且都不和織物成型方向平行，這樣來形 成一個相互交織的三維四向結構。本發明僅涉及四步法三維編織。發明內容本發明的目的是針對上述現有的網狀織物在製造技術上的不足，為形成具有一定厚度的 三維網狀編織織物，提出相應實現方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是將三維網狀編織織物在結構上分成網帶分離的網柱段和網帶兩兩相連的網結段這兩個基 本組成部分。在編織網帶分離的網柱段時，按照同時編織多根縱向條帶的方式進行紗線的排 布和編織，這時，只要使對應於各條帶之間的分離位置的梭子縱列不產生縱向移位，並將這 些不縱向移位的梭子縱列按各自的左右條帶的邊紗的常規規律安排紗線的有無即可；在編織 網結段時，有選擇地使原本不產生縱向移位的某些梭子縱列恢復縱向移位，並將這些恢復了 縱向移位的梭子縱列按實體編織的常規規律安排紗線的有無即可。以此循環，就可形成整體 的三維網狀編織織物。網狀織物原本就具有的良好的空間尺寸適形性，使三維異型形態的複合材料的形成成為 容易方便的事情。本發明的有益效果是，使用本發明提出的三維網狀編織織物的形成方法，能夠在很少改 造現有三維編織機器的條件下，製成各種網眼、網柱尺寸的具有整體厚度的三維網狀編織物， 原理及方法易於理解、操作製造方便容易。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。 圖l表示為方形四步法三維編織的示意圖。圖2表示為梭子在邊緣處運動方向迴轉的示意圖。圖3表示為本發明實施例一和實施例二的整體厚度的三維網狀編織物及形成的示意圖。 圖4表示為編織體的拆分示意圖。圖5表示為實施例一的編織時段"I "的梭子排布圖。 圖6表示為實施例一的編織時段"II"的梭子排布圖。 圖7表示為實施例一的編織時段"III"的梭子排布圖。 圖8表示為實施例一的編織時段"IV"的梭子排布圖。 圖9表示為實施例一的梭子及紗線初始排布圖。圖中1、 2、 3、 4.縱向條帶；I、 III.各條帶分離的網柱編織時段；II、 IV.條帶兩兩 相連的網結編織時段；a、 b、 c.網結；A.編織紗線雙向運動區域；B.編織紗線單向運動區 域；S.主體紗線區域；h.在編織中無上下運動的梭子縱列。
具體實施方式
實施例一、實施例二的格柵結構和編織原則圖3表示實施例一和實施例二的格柵結構和編織原則在編織時段"I "和"nr，按照 同時編織多根縱向條帶的方式進行網柱編織，例如圖3中的各縱向條帶1、 2、 3、 4，這時，只 要使對應於各條帶之間的分離位置的梭子縱列不產生縱向移位，並將這些不縱向移位的梭子 縱列按各自的左右條帶的邊紗的常規規律安排紗線的有無即可。在編織網結的時段"II"和 "IV"，有選擇地使原本不產生縱向移位的某些梭子縱列恢復縱向移位，並配合著將這些恢復 了縱向移位的梭子縱列按實體編織的常規規律安排紗線的有無即可。例如，在編織網結的時 段"11"，縱向條帶1和2之間的梭子縱列恢復縱向移位，形成網狀編織物的連接網結"a"， 同樣地，縱向條帶3和4之間的梭子縱列恢復縱向移位，形成連接網結"c";在編織時段"IV"， 縱向條帶2和3之間的梭子縱列恢復縱向移位，形成連接網結"b"。以此類推，循環編織，就 形成圖3所示的三維網狀編織織物。上述是根據四步法三維編織的以下的"紗線邊緣迴轉"原理圖1中的區域A為紗線編織 主體區，形成編織實體，在這個區域A內的梭子帶著編織紗線雙向運動，即沿縱向和橫向交替 運動，形成編織物的主體，也如圖2中的區域A所示；圖1中的區域B為邊緣編織區，在此區域， 梭子帶著編織紗線只可能有單方向運動，並且該運動方向垂直於該邊緣區，紗線從區域A運行 到在該區域就形成轉向，使紗線回到編織實體，此時就形成編織物的邊緣，也如圖2中的區域 A的外邊部分所示。圖2中，左圖表示為某根紗線4次經過表面迴轉，右圖表示為某根紗線2次 經過稜角迴轉。根據以上的"紗線邊緣迴轉"原理就可以推論出"編織體分合可控"的狀態 如果使編織主體區域的某一縱列中的梭子在需要時由雙向運動改變為單方向運動，即這一縱 列中的梭子只可能有橫向運動，那麼此時編織物就必然產生拆分，由一個整體編織物編織狀 態拆分成兩個縱向並行的編織物的狀態，結果如圖4所示。實施例一該實施例中，編織體原料的選擇和四步法三維編織運動規律如同常規的，此處只敘述本 發明的格柵編織方法。首先進行紗線的排布。本例中使用12K碳纖維為原料。圖9表示實施例一的梭子及紗線的 排布選用。由圖9可以看出，是按照將編織的格柵織物假想成網格消除後的矩形實體來排布紗 線和進行編織的，可以將所有編織紗線分成主體編織紗線和邊紗兩部分，圖9中矩形框S內的 紗線為主體編織紗線，矩形框S外的紗線為邊紗。本實施例中矩形框S內的主體編織紗線的縱 列數為23，橫行為5，邊紗在排列時沒有特定的規則，但要保證有主體紗和邊紗所形成的每一 行(或每一列)上的紗線根數要和另一行(或另一列)上的紗線根數相同，本例中邊紗的排列如 圖9所示。然後進行格柵的編織。圖5、圖6、圖7和圖8分別按操作步驟表示了實施例一的格柵的具體編織過程和紗線排布的變化。在實施例一中，構成格柵的各縱向條帶的寬度由5根紗線組成， 條帶厚度由2根紗線組成。編織時，由以下四個步驟組成一個完整的格柵結構的循環編織。步驟l (圖5)，編織實施例一的格柵的時段"I "(參見圖3)。在該時段"I "，各條帶互 不相連，形成分散網柱。按圖5所示來進行具體紗線排布，圖中每個"O"代表該梭子上穿有 一根編織紗線，圖中"h"梭子縱列表示為該縱條內的所有梭子及紗線在編織中無上下運動， 而只有左右運動；結果是，該"h"縱條範圍內的各梭子在其它梭子按通常的四步法規律按照 同時編織多根縱向條帶的方式進行編織的同時，因為不產生上下運動，就只能起到"h"縱條 的左右的各縱向條帶編織體的邊紗作用。如此，就編織成多根縱向條帶。該例中條帶的寬度 由5根紗線組成，條帶厚度由2根紗線組成，相應於圖3中的各縱向條帶1、 2、 3、 4。可以看出， 此時的圖5中"h"縱條是對應於各條帶之間的分離位置的梭子縱列。該步驟l的編織長度就 決定了格柵的該時段"I "的分散網柱的長度，在本實施例一中為20個常規的"四步法編織" 循環。步驟2 (圖6)，編織實施例一的格柵的時段"II"(參見圖3)。在該時段"11"，各條帶以 一隔一的規律相連，形成網柱間的連接，或稱網結。按圖6所示來進行具體紗線排布，使原本 不產生縱向移位的梭子縱列以一隔一的規律有選擇地恢復縱向移位，並配合著將這些恢復了 縱向移位的梭子縱列按實體編織的常規規律安排紗線的有無。圖6中陰影線表示的紗線，是相 比於圖5的所增加工作的那些紗線。這樣，在編織時段"II"時，參見圖3，縱向條帶1和2 之間的梭子縱列恢復縱向移位，形成對縱向條帶1和2的併合，這就形成了網狀編織物的連接 網結"a"，同樣地，縱向條帶3和4之間的梭子縱列恢復縱向移位，形成對縱向條帶3和4的並 合，這也就形成連接網結"c"。如此推廣至整幅寬度的編織體。該步驟2的編織長度就決定了 格柵的該時段"II"的網結的長度，在本實施例一中定為4個常規的"四步法編織"循環。步驟3 (圖7)，編織實施例一的格柵的時段"III"(參見圖3)。因為此處織物結構與格柵 的時段"I "的完全一樣，各條帶互不相連，形成分散網柱，所以，其具體的紗線排布和編 織過程和步驟l所述也完全一樣。該步驟3的編織長度就決定了格柵的該時段"III"的分散網 柱的長度，在本實施例一中考慮到網的結構形態的對稱，和步驟l中的一樣，也為20個常規的 "四步法編織"循環。步驟4 (圖8)，編織實施例一的格柵的時段"IV"(參見圖3)。在該時段"IV"，各條帶以 與格柵的時段"II"互補的另一隔一的規律相連形成網結。按圖8所示來進行具體紗線排布， 使原本不產生縱向移位的梭子縱列以與格柵的時段"II"互補的另一隔一的規律有選擇地恢 復縱向移位，並配合著將這些恢復了縱向移位的梭子縱列按實體編織的常規規律安排紗線的 有無。圖8中陰影線表示的紗線，是相比於圖7的所增加工作的那些紗線。這樣，在編織時段 "IV"時，參見圖3，縱向條帶2和3之間的梭子縱列恢復縱向移位，形成連接網結"b"。如 此推廣至整幅寬度的編織體。該步驟4的編織長度就決定了格柵的該時段"IV"的網結的長度， 在本實施例一中考慮到網的結構形態的對稱，和步驟2中的一樣，也為4個常規的"四步法編 織"循環。然後以此類推，循環編織，就可連續地形成圖3所示的三維網狀編織織物，該織物構成格 柵的各縱向條帶的寬度由5根紗線組成，條帶厚度由2根紗線組成，每個網柱的長度為20個常 規的"四步法編織"循環，而網結的長度為4個常規的"四步法編織"循環。實施例二-首先進行紗線的排布。本例中使用每股由三根紗線線密度為67.5 g/km併合而成的玻璃 纖維為原料(重慶國際複合材料有限公司產，產品代號G75)。按照將編織的格柵織物假想成 網格消除後的矩形實體來排布紗線和進行編織，可以將所有編織紗線分成主體編織紗線和邊 紗兩部分，本例中主體編織紗線的縱列數為229，橫行為20，邊紗按照保證有主體紗和邊紗 所形成的每一行(或每一列)上的紗線根數要和另一行(或另一列)上的紗線根數相同的原則排列。然後進行格柵的編織。實施例二的格柵的具體編織過程和紗線排布的變化如以下的操作 步驟所示。在本實施例中，構成格柵的各縱向條帶的寬度由20根紗線組成，條帶厚度由10根 紗線組成。編織時，由以下四個步驟組成一個完整的格柵結構的循環編織。步驟l，編織實施例二的格柵的時段"I "(參見圖3)。在該時段"I "，各條帶互不相連， 形成分散網柱。將從左到右的每第10個梭子縱列，即從左到右開始凡是能被10整除的梭子縱 列，定為無上下運動，而只有左右運動的梭子縱列，起分離縱條的作用，如此，就可編織格 柵的時段"I "(參見圖3)，即網柱。在本實施例二中，網柱的長度為60個常規的"四步法編 織"循環。步驟2，編織實施例一的格柵的時段"II"(參見圖3)。在該時段"11"，各條帶以一隔一 的規律相連，形成網柱間的連接，或稱網結。使原本不產生縱向移位的梭子縱列以一隔一的 規律有選擇地恢復縱向移位，即將從左到右開始第IO、第30、第50、第70、第90、第IIO、第 130、第150、第170、第190、第210的梭子縱列恢復縱向移位，編織成條帶兩兩相連的網柱， 而第20、第40、第60、第80、第IOO、第120、第140、第160、第180、第200、第220的梭子縱 列仍然為無上下運動而只有左右運動的梭子縱列，起分離縱條的作用。該步驟2的編織長度就 決定了格柵的該時段"II"的網結的長度，在本實施例二中定為12個常規的"四步法編織" 循環。步驟3，編織實施例一的格柵的時段"III"(參見圖3)。因為此處織物結構與格柵的時段 "I"的完全一樣，各條帶互不相連，形成分散網柱，所以，其具體的紗線排布和編織過程 和步驟l所述也完全一樣，也為從左到右開始凡是能被10整除的梭子縱列，定為無上下運動， 而只有左右運動的梭子縱列，起分離縱條的作用。該步驟3的編織長度就決定了格柵的該時段"nr的分散網柱的長度，在本實施例二中考慮到網的結構形態的對稱，和步驟i中的一樣，也為60個常規的"四步法編織"循環。步驟4，編織實施例一的格柵的時段"IV"(參見圖3)。在該時段"IV"，各條帶以與格柵的時段"II"互補的另一隔一的規律相連形成網結。使原本不產生縱向移位的梭子縱列以與格柵的時段"II "互補的另一隔一的規律有選擇地恢復縱向移位，即將從左到右開始的第20、 第40、第60、第80、第IOO、第120、第140、第160、第180、第200、第220梭子縱列恢復縱向 移位，編織成條帶兩兩相連的網柱，而第IO、第30、第50、第70、第90、第IIO、第130、第 150、第170、第190、第210的梭子縱列仍然為無上下運動而只有左右運動的梭子縱列，起分 離縱條的作用。，該步驟4的編織長度就決定了格柵的該時段"IV"的網結的長度，在本實施 例二中考慮到網的結構形態的對稱，和步驟2中的一樣，也為12個常規的"四步法編織"循環。 然後以此類推，循環編織，就可連續地形成圖3所示的三維網狀編織織物，該織物構成格 柵的各縱向條帶的寬度由20根紗線組成，條帶厚度由10根紗線組成，每個網柱的長度為60個 常規的"四步法編織"循環，而網結的長度為12個常規的"四步法編織"循環。
權利要求
1.一種三維異型編織格柵的形成方法，其特徵是有選擇地控制某些梭子縱列的縱向移位的有無，相應地形成編織體的合分。
2. 根據權利要求1所述的形成方法，其特徵是梭子縱列縱向移位的控制的選擇是根據格柵 網格的尺寸來確定的。
3. 根據權利要求1所述的形成方法，其特徵是三維編織機是方型編織機。
4. 根據權利要求1所述的形成方法，其特徵是三維編織機是四步法編織機。
5. 根據權利要求1所述的形成方法，其特徵是梭子縱列縱向移位的控制是手動的。
6. 根據權利要求1所述的形成方法，其特徵是梭子縱列縱向移位是機器程序自動控制的。
全文摘要
一種三維異型編織格柵的形成方法。它是有選擇地控制某些梭子縱列的縱向移位的有無，相應地形成編織體的合分來形成的，具體地是將三維網狀編織織物在結構上分成網帶分離段和網帶兩兩相連的網結段這兩個基本組成部分來編織的在編織網帶分離段時，按照同時編織多根縱向條帶的方式進行編織，這時，只要使對應於各條帶之間的分離位置的梭子縱列不產生縱向移位即可；在編織網結段時，有選擇地使原本不產生縱向移位的某些梭子縱列恢復縱向移位即可。以此循環，就可形成整體的三維網狀編織織物。因為網狀織物原本就具有的良好的空間尺寸適形性，使本發明編織物同時就具有了三維異型的形成能力。
文檔編號D03D9/00GK101245527SQ20081000256
公開日2008年8月20日 申請日期2008年1月8日 優先權日2008年1月8日
發明者吳伯明, 迪 周 申請人:常州伯龍三維複合材料有限公司