整體管狀織物結構的製作方法

2023-05-24 09:08:41 2

專利名稱：整體管狀織物結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及多層織物，更確切地講是整體多層織物。這類整體多層織物中，纏繞紗 線分別以預定角度排列於各層，紗線層由一組貫穿各紗線層的接結紗線按預定格式接結。
背景技術：
本發明說明中，列舉並討論了一些專利，專利申請和已發表的資料等等文獻。這 些列舉討論僅僅為了清楚闡述本發明而已，並不意味著本發明是以這些文獻為基礎而開發 的。所有在本發明說明中列舉討論的文獻，其全部內容在這裡僅僅作為參考文獻而已。同 樣，即使個別列舉討論的在這裡也僅僅是參考文獻。整體多層織物在包括先進複合材料，動力工業，輸送帶以及造紙毛毯等等在內的 諸多領域都有著廣泛的應用。先進複合材料裡的高性能纖維浸潤於樹脂內。由於纖維和樹脂加上製造參數的變 化，先進複合材料具有許多優異的特性，諸如，優異的強度重量比和優異的模量重量比，耐 疲勞，耐損傷，耐化學品，耐氣候，耐溫以及熱脹係數可設計性等等，不一一枚舉。纖維增強複合材料主要由纖維承受負荷。纖維增強複合材料常先預製成各種形式 的半成品以適應後續製造纖維增強複合材料部件的需要。這類半成品包括預浸帶和織物。 用平行排列長絲預浸樹脂製成預浸帶，或用單層織物預浸樹脂，然後以鋪層或纏繞的方式 形成部件。傳統鋪層或纏繞的複合材料僅僅靠比纖維材料弱得多的樹脂維持其纖維層間連 接，容易被分層剝離。三維複合材料在厚度方向引入纖維材料增強，能有效地降低分層剝離 的危險，使材料更耐損傷。除具有更優異的性能外，整體結構增強複合材料還具有諸如加工 自動化，實形製造和低生產成本等等優點。增強複合材料常也用到二維多層織物。這是一種無屈曲織物，其中，分布在各層的 紗線以預定角度各自平行排列，用針織方法接結各紗線層。Wilkens的美國專利4518640介 詔了製造這種多層織物的方法。這類方法僅適用於製造織物幅寬和纖維取向都固定的平幅 織物。在這類方法中，各層內紗線通常採用諸如玻璃纖維或石墨纖維之類的高性能材料。而 用來接結各紗線層的針織紗線，要用柔軟性好的纖維，比如聚酯或聚醯胺纖維，而不能使用 與紗線層同樣的高性能紗線。以Florentine的美國專利4312261和Mohamed等的美國專利5085252為代表的 方法，分別介詔了用三維織造和三維編織方法製造橫截面形狀為矩形或其它如I型和T型 實芯織物的方法。在這些織物中，無論是層內的紗線還是貫通厚度的紗線都可以採用增強 纖維。這些方法都因其所能製造織物的尺寸大小，橫截面形狀等等而受到局限。用機織或者編織方法可以製造各層全接結或僅相鄰層間接結的三維織物。以 Rasero的美國專利4，174，739為代表的方法或許能製造管道結構的管狀織物。在用這類方 法製造的織物中，紗線因交織或纏結而屈曲。織物中紗線的屈曲會降低以這種織物為基礎 製成複合材料的剛性和強度。而且，雖然層間交織使織物成為一整體，但是這類織物中並沒 有在厚度方向直接配置纖維增強。
由管狀織物增強的複合材料部件應用廣泛。而用平幅織物製成的這類複合材料中 纖維不連續。如King的美國專利4001478,Banos等的美國專利4，346，741，和Bilisik的 美國專利6,1 ，122表明的，或許可以把紗線分別配置在軸向，徑向和圓周方向，直接用紗 線製造管道類的管狀織物。但這些方法無法在織物不同部位，改變織物幾何形狀或紗線取 向。在迄今所有形成整體管狀織物的方法中，還沒有一個能在織物形成的過程中按要求改 變纖維的取向，截面形狀以及尺寸大小。這些方法常常還伴有其它不足之處，比如纖維體積 含量低，纖維取向的局限，以及難以實形製造等等缺點，不一一枚舉。因此，本技術領域，有必要解決上述缺陷和不足。

發明內容
解決的技術問題本發明的宗旨是提供新穎的整體管狀織物結構及各種變化，克 服上述缺陷和不足。本發明一項宗旨是提供一種整體管狀織物結構，這類織物結構具有更好的結構特 性，諸如，抗形變性能更均勻，整體性強，以及若需要，可提供織物面內各向同性。本發明再一項宗旨是提供一種整體管狀織物結構，這類織物結構在織物厚度方 向，結構更合理。此外，本發明另一項宗旨是提供一種整體管狀織物結構，這類織物結構在高溫下， 結構更穩定。本發明又一項宗旨是提供一種整體管狀織物結構，這類織物結構的橫截面幾何形 狀，如橫截面尺寸，可以沿織物長度方向變化。此外，本發明更進一層宗旨是提供一種整體管狀織物結構，這種織物結構的橫截 面幾何形狀，如管狀織物的壁厚，實芯織物的厚度，可以沿織物長度方向變化。本發明另一應提及的宗旨是提供一種整體管狀織物結構，這種整體管狀織物結 構，通過選擇接結紗線參與與否以及接結紗線接結方式，具有變化的橫截面幾何形狀和尺 寸。進而，本發明又一應提及的宗旨是提供一種整體管狀織物結構，這種整體管狀織 物結構中，各層的纖維取向可按需要沿織物長度方向以及厚度方向而變化。技術方案本發明的一個範例是，整體管狀織物結構呈圓柱體形狀，有一中軸線； 至少有兩組纏繞紗，分別為第一組纏繞紗和第二組纏繞紗，每組纏繞紗在各自層內各自 均勻排列；第一組和第二組纏繞紗沿徑向從內表面到外表面交替疊加，構成織物徑向厚 度。第一組的各纏繞紗與中軸線成角度為α 的螺旋線，而第二組的各纏繞紗與中軸線 成角度為α 2的螺旋線，兩組纏繞紗相互交叉。第一組纏繞紗的α 角度在各層內可以 相同也可以完全不同。同樣，第二組纏繞紗的α 2角度在各層內可以相同也可以完全不 同。一個實例是，-90°彡α 1彡90°，-90°彡α 2彡90°，及α 1 = -α 2。另一實例 是，-90° ^ α 1 ^ 90°，-90° ^ α 2 ^ 90°，而 α 1 乒- α 2。一個實例中，各組的纏繞紗各自相互平行。整體管狀織物結構還包括有接結紗線。接結紗線與各自對應的纏繞紗交叉點交 錯。接結紗線由接結圈和握持圈交替組成，接結第一組和第二組的纏繞紗層，其中，接結紗 線的接結圈，在內表面跨越至少一個交叉點，接結紗線的握持圈呈圈狀從交叉點之間插入並突出於外表面。整體管狀織物結構還可能至少有一根握持紗線，握持紗線穿過各接結紗 線的握持圈。一個實例中，接結紗線的接結圈和握持圈構成了徑向面。而接結圈及至少一根的 握持紗線則分別構成織物的內表面和外表面。本發明的另一個範例，整體管狀織物結構包括一個這樣的實體，這個實體有一根 軸線；至少有兩組不同的紗線層，每組紗線各自間隔均勻排列於各層，其中，至少有兩組紗 線層交替疊加並相互交叉，構成與軸線垂直方向的實體厚度；第三組紗線貫穿厚度把紗線 層接結在一起，而接結的位置和格式可以按照要求變化。一個實例中，各組紗線各自相互平行並傾斜於軸線排列。兩組紗線交 叉。第一組紗線與實體軸向傾角為α ，而第二組紗線與實體軸向傾角為α2， 其中，-90 ° 彡α 1彡90 °，-90 ° 彡α 2彡90 °，和α 1 = - α 2。另一個實例 中，-90° ^ α 1 ^ 90°，-90° ^ α 2 ^ 90°，和 α 1 乒-α 2。一個實例中，第三組紗線可配置在實體軸向，實體的圓周方向，或兩者兼而有之。一個實例中，實體的橫截面形狀，可以是規則的也可以是異形的，而橫斷面形狀可 沿軸向而變化。—個實例中，製成該實體的材料，在高溫下可以是穩定也可以是不穩定的。另一個 實例中，製成該實體的材料，可以是碳質材料也可以是非碳質材料，或二者混和。一個實例中，整體織物結構的橫截面幾何形狀，可以是圓環形，橢圓形環，正方形 環以及矩形環，或其它幾何形狀的環，其中，整體織物結構的橫截面壁厚可以是等厚度也可 以是變厚度的。一個實例中，變換成形工藝或整體織物經整形，織物結構橫截面可以是平板型，T 字型或其它的實芯形狀，其中，整體織物結構可以是等厚度也可以是變厚度。本發明提出一種新穎的整體織物結構。根據本發明的精髓及其內涵，從下文所選 實例的說明，結合附圖，稍些變動，本發明可以輕而易舉地衍生出許多變化。有益效果本發明提供一種整體管狀織物結構，這類織物結構具有更好的結構特 性，諸如，抗形變性能更均勻，整體性強，以及若需要，可提供織物面內各向同性。這類織物 結構在織物厚度方向，結構更合理。這類織物結構在高溫下，結構更穩定。這類織物結構的 橫截面幾何形狀，如橫截面尺寸，可以沿織物長度方向變化。這種織物結構的橫截面幾何形 狀，如管狀織物的壁厚，實芯織物的厚度，可以沿織物長度方向變化。這種整體管狀織物結 構，通過選擇接結紗線參與與否以及接結紗線接結方式，具有變化的橫截面幾何形狀和尺 寸。這種整體管狀織物結構中，各層的纖維取向可按需要沿織物長度方向以及厚度方向而 變化。


附圖舉例說明本發明的範例。結合文字闡述，附圖僅僅闡明本發明原理而言。其 中，為了說明要完成的操作步驟及其功能，附圖中舉例列出部件的形狀，相對位置，數量，以 及動作等，但這些絕不代表本發明所有可能的各種方案。實例中涉及到的同類部件，附圖盡 可能採用相同的標號，這裡有圖1A-1C是根據本發明一個實例整體管狀織物結構的幾幅示意圖，Α)透視圖；B)縱截面圖；C)橫截面圖，圖2是根據本發明一個實例製造整體管狀織物結構裝置的示意圖，圖3至圖6是根據本發明一個實例的裝置製造多層織物一系列步驟的示意圖。(a) 裝置的俯視圖，(b)裝置的剖面圖。圖7是根據本發明一個實例具有05/-45/0/90/-45/4 鋪層管道織物的示意圖， 其中從內層到外層各層紗線取向以度為單位表示。圖8是根據本發明所能製成織物橫截面形狀的舉例(a)-(i)。
具體實施例方式在這裡舉例詳細說明本發明，這些例子也僅僅是為了說明本發明而已，因為對那 些熟悉本技術領域的人來說，稍作改動就能輕而易舉地衍生出許多變化。各附圖中相同的 標號表示相同的部件。正如在這裡說明及下文的權利要求中用到的，除非特別指出，「一個」 和「這個」具有多個的含義。此外，正如在這裡說明及下文的權利要求中用到的，除非特別 指出，凡提到的部件就包含該部件的方方面面，各個部分。無論在本發明說明上下文還是具體情況下用到，本說明中的術語一般具有在其技 術領域中原有的含義。在接下來的說明中，有些為說明本發明而用到的術語會作進一步的 說明。說明中各處用到的例子，也包括用到術語的例子，僅僅是為了舉例說明而已，絲毫沒 有任何限制本發明內涵及其覆蓋範圍的意思。同樣，本發明並不僅局限於本闡述中給出的 例子。這裡用到的，「左右」，「大約」或「約莫」一般是給出值或範圍的20%上下，更好是 10%上下，而最好是5%上下。除非特別說明，這裡提到的數值量可以理解為「左右」，「大約」 或「約莫」。這裡用到的「紗線」這個詞，是指包括纖維及纖維集合體在內的線性物體。它可能 是紗，單根或多根長絲，單紗，合股紗線，或紗線的其他形式。它可能是有捻或無捻的。它 也可能是以預浸紗線或預浸帶的形式，包括由增強纖維和基體構成的材料。這些纖維可以 是不同的材料製成的，包括，但不限於，碳纖維，玻璃纖維，芳綸纖維或各種不同纖維的組合 (混合纖維)，等等。本文中所使用的內表面和外表面二術語分別指織物的內壁和外壁。它們也可以指 織物任何相對的兩個表面。本文中所使用的「組成，，，「包括」，「有」，「含有」，「涉及」及類似的術語，其涵義更
廣泛，即意味著包括但不限於。結合附1-圖8，舉例說明本發明。概括地講，依據本發明的宗旨，本發明的一 個實例是整體管狀織物結構，這種織物結構由以預定角度排列紗線的各紗線層組成，這些 紗線層由一組穿層紗線接結在一起。根據對局部纖維結構和織物幾何形狀要求的不同，這 種整體管狀織物結構，可以是等截面也可以是變截面，其纖維取向及整合格式可以是恆定 的也可以是變化的。整體管狀織物結構中，有兩個系統的紗線，一個系統是纏繞紗線，另一系統是接結 紗線。纏繞紗線與織物長度方向以預定角度排列於各層，這預定角度可在士90°度之間變 化。接結紗線穿過並把纏繞紗線各層接結在一起。接結紗可以自成圈將自身鎖定在織物裡，也可以用另外輔助系統的握持紗線把接結紗線鎖定。因為握持紗線的主要功能並不為織物 結構提供強剛度，而僅僅是固定接結紗線而已，諸如尼綸或滌綸之類的柔性纖維都可以用 作握持紗線。每層纏繞紗線的紗線來自放置在各自纏繞紗線載器上的卷裝。製成截面形狀， 紗線取向和整體格式均符合要求的織物需重複以下各操作步驟按照整合格式運動各自纏 繞紗線載器形成新的纏繞紗線交叉點；在所選擇的位置穿過各纏繞紗線層引入並鎖定接結 紗線；推緊並收緊可能鬆弛的接結紗線形成織物，沿機器方向也即織物長度方向卷取新形 成的織物，其中，卷取長度可調節。這剛形成的織物可以在圓周方向、厚度方向或者二個方 向用壓緊部件壓緊。通過控制在織物形成過程中參與的紗線層數，纏繞紗線載器相對運動 距離以及接結紗線參與與否，可以變化整體管狀織物結構的橫截面形狀，紗線取向以及整 體格式。圖1A-1C是本發明整體管狀織物結構的一個實例100。這個整體管狀織物結構100 具有以101為中心軸的常見圓柱形狀。整體管狀織物結構100有二組纏繞紗線，第一組纏繞紗線和第二組纏繞紗線。每 組都有多根纏繞紗線 IlOa(IlOb)，在 IlOal, 110a2,110a3(110bl, 110b2,110b3)三層內各 自均勻地排列了這些纏繞紗線IlOa(IlOb)。如圖IC所示，第一組纏繞紗線層llOal，110a2, 110a3與第二組纏繞紗線層llObl，110b2，110b3在徑向方向交替疊加，從而構成內表面 112，外表面114以及徑向厚度H。譬如，纏繞紗線層IlObl疊加在纏繞紗線層IlOal上，而 纏繞紗線層110a2又疊加在纏繞紗線層IlObl上，依此類推。由纏繞紗線形成的層數可以 根據需要進行調整。每組纏繞紗線IlOa(IlOb)各自相互平行。呈螺旋線排列第一組纏繞紗線IlOa相 對於中心軸101的螺旋夾角為α 1，呈螺旋線排列第二組纏繞紗線IlOb相對於中心軸101 的螺旋夾角為α 2 ；根據本發明，-90°彡α 彡90°和-90°彡α 2彡90°。可以有，α 2 = -al。當α 或α2接近0°時，對應的纏繞紗線在織物的長度方向排列；而當α 1或 α 2接近90°或-90°時，對應的纏繞紗線在織物的圓周方向排列。第一組纏繞紗線不同層 內的角度α 可以相同也可以完全不同。同樣，第二組纏繞紗線不同層內的角度α2可以 相同也可以完全不同。此外，第一組纏繞紗線IlOa與第二組纏繞紗線IlOb交叉。形成了交叉點115。整體管狀織物結構100還包括接結紗線120。每根接結紗線120由與相應交叉點 115交錯的接結圈122和握持圈IM交替構成，接結第一組和第二組纏繞紗線構成的紗線層 llOal, 110a2,110a3, llObl, 110b2,110b3o 如圖 IA 和圖 IB 所示，接結圈 122 在內表面 112 跨越交叉點115，而握持圈IM是在交叉點115之間插入並突出外表面114。整體管狀織物結構100還可能包括握持紗線130，沿圓周方向的握持紗線130穿過 接結紗線120形成的握持圈124，構成外表面114。這種整合格式是可以變化的。在一個實 例中，完全省略握持紗，而由接結紗自相鎖定。在另一個實例中，在外表面的握持紗則配置 在非圓周方向上。在又一個實例中，接結紗線上的接結圈跨越一個以上的交叉點。根據本發明，整體管狀織物結構可以用二個系統的紗線製成，一是纏繞紗線，另一 是接結紗線。纏繞紗線以與織物長度方向形成預定角度排列在各層，這角度可在士90°度 之間變化。接結紗線把需要接結的纏繞紗線層接結在一起。纏繞紗線層數可以按要求而變 化，但受到所使用裝置上纏繞紗線載器數量的局限。在一個實例中，沿機器方向放置合適幾
8何形狀的芯模，使纏繞紗線層成形，製成管狀或帶芯模的整體織物。隨著織物形成時，在織 物不同的部位，可以改變各層纏繞紗線的取向。在選用芯模的情況下，芯模可以從織物成品中移去，也可以保留在成品中，成為織 物結構的一部分。在後者，製成芯模的材料可以是輕質材料，纖維集合體，複合材料及其它。 圖2是根據本發明一個實例製造具有預定整合格式整體管狀織物結構裝置200的示意圖。 裝置200有沿第一方向201配置二個纏繞紗線載器210a和210b，配置方式使每個纏繞紗線 載器210a/210b能夠沿與第一方向201相垂直的第二方向20h/202b作相對運動。紗線卷 裝220提供纏繞紗線230。為織物中各層提供纏繞紗線230的紗線卷裝220間隔安裝在各 自纏繞紗線載器210a/210b上。圖2所示實例中，用芯模203卷取已成織物222。纏繞紗線 230從紗線卷裝220退出並直接連入芯模203上的織物。纏繞紗線載器210a和210b沿相 反方向20 和20 的運動使其上的纏繞紗線230交叉而形成交叉點232。在本實例中，纏繞紗線載器210a和210b能單獨或協同分別沿方向20 和/或 202b轉動。纏繞紗線載器210a和210b環繞芯模203軸心201轉動，從而，形成管型或管 道類織物。在其它實例中，纏繞紗線載器可以單獨或協同一起沿與纏繞紗線載器設置方向 (第一方向)相垂直的方向(第二方向)移動。在操作中，纏繞紗線載器的運動由控制系統 控制。形成預定整合格式是通過控制纏繞紗線層數，纏繞紗線載器相對運動距離，沿第一方 向卷取織物的距離以及選擇接結紗線參與與否達到的。在其他實例中，織物的軸線與裝置 的軸線(第一方向201)可以不重合或不平行。此外，所示實例中用二個纏繞紗線載器210a 和210b，這樣從二個纏繞紗線載器210a和210b輸出的纏繞紗線230形成二層纏繞紗線。 然而，使用本發明並不受纏繞紗線載器數量的限制。根據本發明，纏繞紗線載器數量決定可 以製造織物的最多層數。通過剛性圓盤載器的轉動，纏繞紗線載器作圓周方向運動，使各層中紗線轉過一 個預定的角度。纏繞紗線載器可以是剛性的也可以是柔性的。剛性載器可以是如實例中的 圓形也可以是其它幾何形狀。柔性的載器實例包括傳動帶，鏈條和在軌道上運行的連結機 械裝置等等。一個實例中，部分纏繞紗線載器提供的纏繞紗線也可以由靜止的筒子架供紗。這 些纏繞紗線載器在織造過程中可保持靜止狀態，形成0°纏繞紗線層，這些纏繞紗線載器也 可以來回運動形成有突緣的織物。提供纏繞紗線的卷裝可以是一個卷裝一根紗，也可以是一個卷裝上多根紗在纏繞 過程中送出多根纏繞紗線。卷裝可以是有邊，交叉卷繞或其它卷裝形式。纏繞紗線卷裝可 以安裝在載器的內側，外側，表面上或者裡面。每個纏繞紗線載器上可以配置一套或多套張力控制機構(沒有顯示)，以調節退 繞時纏繞紗線的張力。止動機構，可以是單獨部件，也可以是張力控制機構的一部分，用來 防止因壓緊時退出纏繞紗線。相對於纏繞紗線載器210a和210b，裝置200還配置有一根或多根接結紗線引針 M0，這些接結紗線引針240用來在預定位置沿第一方向201穿過各纏繞紗線層引入/插入 接結紗線，從而把纏繞紗線各層穿層接結在一起。接結紗線的供紗卷裝可以是一紗一筒也可以是如捲軸那樣多根紗的卷裝。按照整 合格式在確當的位置穿過各層纏繞紗線230引入並鎖定接結紗線。壓緊新鋪設的纏繞紗線230後，如縫紉那樣穿層引入接結紗線接結各層，可能會導致一些纏繞紗線受損。於是，正如 上文舉例中提到的，穿過由纏繞紗線230新形成交叉點232之間的空隙引入接結紗線，可以 避免損傷纏繞紗線。如何引入接結紗線有多個方案可選，包括各種針織機構，劍杆引紗機構，梭子和縫
紉等等，不一一枚舉。如圖2和圖3至圖6的實例所示，用接結紗線引針240穿過纏繞紗線各層引入接結 紗線併合攏成圈。裝置200還可能有相對於接結紗線引針240配置的握持紗線餵入針272 和握持紗線引針274。接結紗線引針240穿過各纏繞紗線層引入接結紗線併合攏成圈，握持 紗線餵入針272和握持紗線引針274把握持紗線穿過張開的接結紗線線圈並在織物中鎖定 接結紗線。為提高運轉速度，裝置200配置了與纏繞紗線卷裝數相同套數的接結紗線和握持 紗線針。每套接結紗線引針和握持紗線引針的運動遵循控制系統的指令。最低限度需要一 對握持紗線用針。在這種情況下，每個織造循環中，相對於纏繞紗線層這對針沿圓周方向移
動一圈。如圖2所示，裝置200還配置有一根或多根打緊棒沈0。在預定步驟，打緊棒260 穿過纏繞紗線叉開處把接結紗線推向織口打緊。在操作上，一根或多根打緊棒260在適當時刻穿過纏繞紗線230叉開處向織口 205 推緊纏繞紗線230打緊準備引入接結紗線。安排打緊運動先於引入接結紗線可以儘可能靠 近織口引入接結紗線。選用適當的幾何形狀加上滑輪及低摩擦係數材料把打緊棒與纏繞紗 線的摩擦及造成的損傷降至最低。另一個選擇是，除採用前打緊外，後打緊可以在引入接結 紗線後把剛引入的接結紗線推向織口 205。雖然多根打緊棒有助於高效率的運轉而青睞，類 似的動作也可以用沿圓周方向運動的單根打緊棒完成。裝置200還配置有多個成形環251，253和255，成形環起到緊縮纏繞紗線層和在引 入接結紗線和打緊運動中支撐纏繞紗線層的作用。在每個織物形成的循環中，這幾個成形 環的相對位置會變換。此外，裝置200上每根握持紗線引針240還可能配有輔助棒(沒有顯示)。輔助棒 的作用是當把握持紗線穿過接結紗線圈時保持線圈張開，以及在穿入握持紗線後收緊接結 紗線時不至於使接結紗線彎曲太多。裝置還可能有一套包括有引針和餵紗器在內能形成握持紗線線圈的針織機構。這 握持紗線線圈穿過接結紗線合攏形成的線圈，其中，用握持紗線在織物中握持接結紗線，以 防止因接結紗線引針退出收緊接結紗線時拉出接結紗線。根據本發明，使用上述裝置按照下列步驟能夠製造出整體管狀織物結構首先，沿 第二方向移動至少一個纏繞紗線載器形成多個纏繞紗線交叉點。這移動由控制系統根據整 合格式要求控制。然後，在預定位置沿第一方向穿過各纏繞紗線層插入即引入並鎖定接結 紗線。向多個纏繞紗線交叉點推緊接結紗線形成多層織物。若需要可使用緊縮機構緻密織 物。卷取已形成的多層織物。重複以上各步驟直到多層織物達到所要求的尺寸。纏繞紗線載器運動，接結紗線引入，打緊和卷取等各運動由控制系統同步協調，整 個操作可以是連續也可以是步進的。如圖3所示，裝置配有6個環型纏繞紗線載器310a_310f。開始運轉之前，已在每個纏繞紗線載器310a，310b, 310c, 310d, 310e和310f上安裝有纏繞紗線卷裝320，紗線一 端系在沿芯模軸向301放置在成形環351內側的芯模303上，芯模303的直徑與要製造的 管狀織物312內徑匹配。上機操作穩定後，一個完全循環有下列各步驟首先，按照設計/ 預定的織物格式，移動纏繞紗線載器310a-310f鋪放纏繞紗線330。在這個實例中，纏繞紗 線載器310a(頂部)和310f (底部)在正方向(逆時針)移動一步，纏繞紗線載器310b和 310e在反方向(順時針)移動一步，纏繞紗線載器310c保持不動，纏繞紗線載器310d轉 一圈。然後，纏繞紗線330止動器啟動停止退出纏繞紗線330。接著，打緊棒360推向織口 打緊然後退回。接結紗線342穿過纏繞紗線交叉點332間的叉開處。引入的接結紗線342 由握持紗線371鎖定。此時接結紗線和握持紗線若有鬆弛則要收緊。控制系統(沒標出) 判定引入接結紗線是否完成。假如引入接結紗線還沒完成，這個過程將重複直到每個穿過 纏繞紗線層的接結紗線線圈被握持紗線鎖定。另外，還可能要壓緊織物，釋放纏繞紗線330 止動器。然後，以預定速率即預定長度移動芯模303，卷取已形成的織物312。控制系統確 定所需織物是否完成。若所需織物已完成，加工過程在此終止。否則，若有需要根據結構整 合要求調整一些參數，重複整個過程。整個步驟可以調節，操作可以是連續也可以是步進的。纏繞紗線載器速度(載器 運動步長)和在機器方向織物卷取速度(芯模移動步長)二者合在一起確定了織物中紗線 局部取向。相對於織物卷取速度改變紗線載器速度，能夠按需要變化紗線取向。因此，通過 在織物形成過程中調節纏繞和卷取的相對速度，有可能製造出各層鋪設角度隨長度變化的 織物。為了纏繞接近90°的紗線層，應根據所需層厚減少從卷裝上退出的有效紗線數或選 用細一些的紗線。圖3至圖6是根據本發明一個實例接結紗線引入和相應鎖定機構的示意圖。圖中 省略了輔助部件和部件的其它動作，因為這些對熟悉本技術領域的人來說是顯而易見的。 接結紗線引針340穿過各纏繞紗線層330引入接結紗線342合攏並形成張開線圈，這樣握 持紗線371可以穿過線圈鎖定接結紗線342。每個握持紗線引針340還可能配有輔助棒(沒 有顯示)。輔助棒的作用是當穿入握持紗線371時保持接結紗線線圈張開，以及在穿入握持 紗線371後收緊接結紗線342時限制接結紗線342的曲率。一套包括引針和餵紗器的針織 機構形成握持紗線線圈，這握持紗線線圈穿過接結紗線張開的線圈。握持紗線371的目的 是在織物312中固定接結紗線342，並防止因接結紗線引針340退出收緊接結紗線342時拉 出接結紗線；342。形成握持紗線線圈鎖住接結紗線各步驟(a)至(d)分別在圖3至圖6中說明，其 程序如下如圖3所示，在步驟(a)，可動成形環355向下移動，以減少在轉動纏繞紗線載器 310a-310f送出纏繞紗線330時，纏繞紗線330間的摩擦。在引入接結紗線之前，打緊棒360 推緊纏繞紗線打緊各層，然後，向上升高可動成形環355以壓緊各層纏繞紗線。退出打緊棒 360。如圖4所示，在步驟(b)，接結紗線引針340穿過纏繞紗線的叉開處並在織物312 上表面留下張開的張開圈345。握持紗線引針374穿過接結紗線線圈345。如圖5所示，在步驟(c)，接結紗線引針340從織物312上表面退出但沒收緊接結 紗線342。向裡側運動握持紗線餵入針372在握持紗線引針374的針口中餵入握持紗線371。如圖6所示，在步驟(d)，握持紗線引針374從接結紗線線圈345中退出把握持紗 線371鎖入前一握持紗線線圈中。進一步退出接結紗線引針340，收緊接結紗線342。握持紗線引入機構沿圓周方向運動到下一個接結紗線位置，重複步驟(C)和(d) 直到鎖定收緊所有接結紗線342。引入握持紗線還有其他的途徑可選，包括各種針織方法，劍杆引紗方法，織梭方 法，縫紉和自鎖等等，不一一枚舉。可以在織物的圓周方向，厚度方向或各個方向的組合，用緊縮機構(未顯示)緻密 剛織成的織物。芯模帶著織物上移完成織物卷取。重複以上各步驟直到完成整個織物的製造。在這個例子中，芯模帶著已形成的織物上移，這樣握持紗線(若不用握持紗線的 話，就是接結紗線)線圈將露在織物外表面。相反，芯模和織物也可以下移，這樣由握持紗 線(若不用握持紗線的話，就是接結紗線)形成的線圈將出現在織物內表面。根據本發明，在各個位置，由控制系統決定接結紗線引入與否以及是否用握持紗 線鎖定。這樣，即使在同一塊織物內也能夠按要求改變整合格式。纏繞紗線載器在相反方向的運動造成其上的纏繞紗線交叉而形成交叉點，構成織 物格式。圖7是根據本發明一個實例有05/-45/0/90/-45/4 鋪層結構管道織物的例子， 其中從內層到外層各層取向以度表示。根據上面闡述的方法，可以製成橫截面形狀各異的織物。圖8舉例其中一部分。除 能夠做圓筒型管狀結構(a)外，還有許多變化，生產的織物沿長度方向有不同或變化的橫 截面形狀。生產諸如(b)和(c)所示非圓形截面的織物，要用非圓形截面的芯模。如圖(d) 所示，織物橫截面大小和形狀也能夠沿長度方向變化。另一個變化是，不用芯模改用整形裝 置，也能夠製造如平板型(e)或其它橫截面形狀(f)織物。平板型織物也可以用割開管狀 結構(a)的途徑製成，而T型結構可以通過摺疊管狀結構(a)的途徑形成。通常情況下，當 載器保持一個方向運動時，各載器提供的纏繞紗線在織物中形成連續的紗線層。然而，有意 識在載器上適當位置安裝卷裝，讓載器來回運動，可以鋪設不連續的紗線層。一層或多層這 種不連續的紗線層在織物上形成突緣(g)。突緣的寬度，高度和間隔可以按要求變化。突 緣可以在織物外側，內側或二側都有。帶有突緣的平板型織物(h)可以通過割開管狀結構 (g)的途徑獲得。變換截面上不同位置的軸向(0°度)紗線數量，或者有的纏繞紗線層不 鋪完整，或二者兼有，能夠製造在同一截面內厚度變化的織物(i)。總之，本發明列舉了整體管狀織物結構及其各種變化，其中，根據對局部紗線排列 和織物幾何形狀的要求，整體織物結構可以是恆截面也可以是變截面的，紗線取向和構成 整合格式可以是恆定的也可以是變化的。上文中本發明實例的闡述僅僅是為了說明和敘述的方便，絲毫沒有僅此而已，也 沒有把本發明僅局限於已敘述例子的企圖。鑑於上文的講解，可以衍生出許多變化。範例的選擇和闡述是為了解釋本發明的原理及其用途，也幫助那些熟悉本領域的 人們用好本發明，可以預期會有許許多多針對特定用途的變化和實例湧現。對那些熟悉本 發明領域的人們來說，根據本發明的精髓及其內涵，其它的實例將會顯而易見的。因此，本 發明的覆蓋範圍是由權利要求而不是由上文說明及其中闡述實例界定。
1權利要求
1.整體管狀織物結構，其特徵在於形狀為常見圓柱形，該整體管狀織物結構有一中軸 線，該結構包括(a)至少有兩組纏繞紗，分別為第一組纏繞紗和第二組纏繞紗，每組纏繞紗在各自層內 排列；兩組纏繞紗沿徑向從內表面到外表面交替疊加，構成織物徑向厚度；第一組各纏繞 紗與中軸線成角度為α 1的螺旋線，而第二組各纏繞紗與中軸線成角度為α 2的螺旋線，兩 組纏繞紗相互交叉形成交叉點；(b)接結紗線，接結紗線與各自對應的纏繞紗交叉點交錯，接結紗線由接結圈和握持圈 交替組成，接結兩組纏繞紗層，其中，接結紗線的接結圈部分在一個表面跨越至少一個交叉 點，接結紗線的握持圈部分呈圈狀放置在交叉點之間並突出於另一表面。
2.根據權利要求1所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，各組內纏繞紗各自相 互平行。
3.根據權利要求1所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，-90°< α 1 < 90° 和-90° ^ α 2 ^ 90°。
4.根據權利要求1所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，第一組各纏繞紗層的 角α 是相同的或完全不同的，第二組各纏繞紗層的角α 2是相同或完全不同的。
5.根據權利要求1所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，接結紗線形成線圈自鎖。
6.根據權利要求1所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，還包括至少一根握持紗線， 握持紗線穿過接結紗線的握持圈。
7.根據權利要求6所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，至少有一根握持紗 線，握持紗線在外表面沿周向、軸向或其它方向。
8.整體管狀織物結構，其特徵在於包括有(a)一個這樣的實體，這個實體有一軸線以及與該軸線垂直方向的實體厚度；(b)至少有兩組不同的紗線層，第一組紗線層和第二組紗線層，每組紗線各自排列於各 層，其中，至少有兩組紗線層交替疊加並相互交叉，構成實體的厚度；以及(c)第三組紗線貫穿實體厚度把紗線層接結在一起，而接結的位置和格式可以按照要 求而變化。
9.根據權利要求8所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，至少兩組紗線，第一 組紗線和第二組紗線，各組紗線各自相互平行並傾斜於軸線排列。
10.根據權利要求8所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，兩組紗線，第一組紗 線和第二組，相互交叉，形成交叉點。
11.根據權利要求8所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，第一組各纏繞紗與 實體中軸線傾角為α 1，第二組各纏繞紗與實體中軸線傾角為α 2。
12.根據權利要求11所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其 中，-90° ( α 1 ^ 90°，以及-90° ^ α 2 ^ 90°。
13.根據權利要求11所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，各層內第一組纏繞 紗的角α 相同或完全不同；同樣，各層內第二組纏繞紗的角α 2相同或完全不同。
14.根據權利要求8所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，第三組紗線形成線 圈自鎖。
15.根據權利要求8所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，還包括至少一根握持紗 線，握持紗線與第三組紗線互鎖。
16.根據權利要求8所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，第三組的紗線排列 方向沿實體的軸向、實體的周向或其他方向。
17.根據權利要求8所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，實體的橫截面形狀 是規則的或異形的。
18.根據權利要求17所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，其橫斷面形狀沿軸 向變化。
19.根據權利要求8所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，其材料，在高溫下是 穩定或不穩定的。
20.根據權利要求8所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，其材料，是碳質材料 或非碳質材料，或上述兩者的混和。
21.根據權利要求8所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，其橫截面為幾何形 狀，所述幾何狀為圓形環、橢圓形環、正方形環、矩形環或其它幾何形狀的環，其中，整體織 物結構的橫截面壁厚是等厚度的或變厚度的。
22.根據權利要求8所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，其橫截面是平板型、 T字型或其它的實芯形狀，其中，整體織物結構是等厚度的或變厚度的。
23.根據權利要求8所述的整體管狀織物結構，其特徵在於，其中，芯模保留在成品中， 成為織物結構的一部分。
全文摘要
整體管狀織物結構，在本發明的一個範例中，整體管狀織物結構包含這樣一個實體，該實體有一中心軸和與軸線方向垂直的厚度，至少有二組紗線，第一組紗線和第二組紗線，每組紗線均勻排列於各層，至少兩組紗線的紗線層相互交叉交替疊加在一起構成實體厚度，紗線層由貫穿實體厚度的第三組紗線接結在一起，其中接結的位置和方式可以根據需要而變化。
文檔編號D04B21/20GK102134781SQ20111006339
公開日2011年7月27日 申請日期2011年3月16日 優先權日2011年3月16日
發明者王幼江, 糜仲興, 趙謙, 陳士潔 申請人:中材科技股份有限公司, 通利科技公司