一種三維機織中空雙夾層層連織物的製作方法
2023-07-09 15:17:31 1
專利名稱：一種三維機織中空雙夾層層連織物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種三維機織中空雙夾層層連織物，屬於複合材料增強機織物結構技術領域。
背景技術：
在民用紡織品中有以天然纖維為原料的經起絨織物，如經平絨織物(Warp Velvet)、長毛絨織物(Plush)和經燈芯絨織物(Corduroy)。它們的共同特點是採用雙層層連組織，按照織物組織結構設計，絨經被均勻地夾在上、下兩層組織之間，下機織物要經過割絨處理。
國內外已有中空層連織物應用於複合材料增強材料的專利，國內專利(00135845.6)、(200610038306.1)，歐洲專利(DE19609492)、(93119483.1)和美國專利(5,175,034)介紹了幾種類型的層連織物，但都為單夾層結構，國外主要製造商是荷蘭的PARABEAM BV公司。本專利申請發明的是一種雙夾層結構，含有上、中、下三個面層的空芯織物。該類織物的結構形式國內外還未見報導。
現有的雙層織物不能一次性織造較高的厚度，即夾層中絨經的高度有限，一般不超過30mm，而且由於缺乏有效的支撐點，在絨經高度達到15mm以上時，織物複合後材料的力學性能有非常顯著的降低。同時，現有的雙層織物在彎曲變形時，會在曲率較大處出現塌陷現象，即上下層面擠壓絨紗使局部織物厚度突然變薄。
發明內容
本發明要解決的技術問題就是上述現有雙層織物所存在的缺陷，提供一種三維機織中空雙夾層層連織物。
本發明包括由上層面地經紗1、2和上層面緯紗11交織形成的上層面，由下層面地經紗5、6和下層面緯紗13交織形成的下層面，其特徵在於還包括由中層面地經紗3、4和中層面緯紗12交織形成的中層面；上、中、下層面中的緯紗11、12、13除了分別與本層的地經紗(1、2)，(3、4)，(5、6)交織外，還與絨經7、8、9、10交織，其中中層面的緯紗12同時與絨經7、8、9、10交織，從而使上、中、下層面連為一體，並形成雙夾層空芯結構。
由於本發明是通過兩個經紗系統(絨經與地經)與一個系統緯紗(含兩個表層和一個中層緯紗系統)交織而構成的，且通過絨經與上層、中層、下層緯紗交織而實現雙橋連接，該雙橋連接是由兩個系統的絨經構成上下對稱的橋接結構，並與各自系統的地經配合，分別與上、中、下層緯紗交織而形成整體連接的三層織物，從而形成雙夾層空芯結構織物。這種雙夾層空芯結構織物具有如下優點第一，由於採用了上、下夾層的雙絨經系統，使得靠單絨經系統連接的空芯織物絨經不能太高的問題得到解決，這種結構更有利於抗衝擊、抗彎曲變形，可減小塌陷變形，尤其在採取了不等密度與高度的絨經設計時效果會更佳；第二，由於在上、下兩層之間增加了一個絨經支撐平臺(中層面)，並使上、下夾層的絨經固結在中層面上，這種結構不僅可以保證在兩個夾層內的絨經不太高的條件下，實現織物整體厚度的大大增加，同時複合材料的抗衝擊、抗壓縮和彎曲的性能在原有基礎上至少可以提高20％～160％；第三，與層合板破壞形式類比，相當於增加了一個失效層，提高了安全性，可以更有效地保護另一層面；第四，在雙夾層中可以填充不同的材料，如脆性短纖維條、隔熱或耐火纖維材料、透波纖維材料、吸音纖維材料、防腐纖維材料，甚至在一層中布置監控線路或傳感器等；第五，只需在傳統織機上稍做改造，即可實現連續生產，設備改造費用較低。
因此，本發明可以作為複合材料增強體，經複合後的材料具有重量輕、抗衝擊性能好、隔熱、耐磨抗彎曲性能好和剛度高的特點。還可以利用雙夾層結構實現隔熱、防腐、實時監測等功能，也可以通過採用不同的紗線細度、組織結構或絨經與地經的比例等，實現上、下層面不等厚度和絨經不等高度的結構，以滿足不同應用環境的需要。也可以在上、下兩個空芯層中填充不同的材料(如脆性短纖維條)，起到抗衝擊、抗彎曲變形、隔熱、隔音、電磁屏蔽以及透波等作用。因此，本發明可用於製作抗壓彎的輕質結構件，隔熱及防腐設備，耐高溫/耐火部件，隔音/減震件，吸波/透波結構件，廣泛應用於航空、航天、車輛、船舶、建築、體育設施等領域。
圖1是本發明雙絨經等高雙夾層層連織物的空間結構圖。
圖2是本發明雙絨經不等高雙夾層層連織物的空間結構圖。
圖3是本發明單絨經等高雙夾層層連織物的空間結構圖。
圖4是本發明單絨經不等高雙夾層層連織物的空間結構圖。
圖5是本發明雙夾層層連織物上、下夾層不等密度絨經的空間結構圖。
具體實施例方式
參見圖1，本發明由兩個經紗系統(地經與絨經)與同一個系統的緯紗交織而構成雙夾層織物。按照織物組織結構設計，同一個系統的緯紗被分成上層面緯紗、中層面緯紗和下層面緯紗；在這種織物中，由地經紗構成地經紗系統，地經紗總是交替地與數量可控制的、上下交替引入的上層面緯紗、中層面緯紗和下層面緯紗交織，從而構成上層面織物、中層面織物和下層面織物。
上層面由上層面地經紗1、2和上層面緯紗11交織形成，中層面由中層面地經紗3、4和中層面緯紗12交織形成，下層面由下層面地經紗5、6和下層面緯紗13交織形成。上、中、下層面中的緯11、12、13除了分別與本層的地經紗1、2，3、4，5、6交織外，還與上夾層的雙絨經7、8和下夾層的雙絨經9、10交織，其中中層面的緯紗11同時與上、下兩夾層的絨經7、8、9、10交織，從而使上、中、下層面連為一體。
本發明的雙夾層層連織物上、下夾層中的絨經可以是成對連接，也可以是單根連接(參見附圖3)。上層面由上層面地經紗1、2和上層面緯紗11交織形成，中層面由中層面地經紗3、4和中層面緯紗12交織形成，下層面由下層面地經紗5、6和下層面緯紗13交織形成。上、中、下層面中的緯11、12、13除了分別與本層的地經紗1、2，3、4，5、6交織外，還與上夾層的單絨經8和下夾層的單絨經9交織，其中中層面的緯紗11同時與上、下兩夾層的絨經8、9交織，從而使上、中、下層面連為一體。
本發明可用三層織製法織成。三層織製法是將地經紗分成上、中、下三部分，分別形成上、中、下三層經紗的梭口，緯紗依次與上、中、下層經紗形成的梭口進行交織，形成上、中、下三層地布。三層地布之間間隔一定的距離，絨經分別夾在三層地布中間，並與上、中、下三層緯紗同時交織，上間隔距離為上絨經高度，下間隔距離為下絨經高度，上、下的間隔高度可以相等或不相等。單一夾層的高度在0～35mm的範圍內可調。例如上夾層絨經高度是30mm，下夾層絨經高度是20mm，形成的雙夾層織物的整體高度為50mm。採取絨經不等高度的好處是可以滿足某些特殊的力學設計要求與填充界面的需要(參見圖2和圖4)。
本發明所涉及的三維機織中空雙夾層層連織物，絨經連接上、中、下三層面形成的整體高度範圍在0～70mm。另外，上、下夾層內絨經的密度也可以相等或不相等。單一夾層內絨經的密度大概為250萬根/米2，最好介於20～200萬根/米2的範圍內。例如上夾層內絨經的密度為180萬根/米2，下夾層內絨經的密度為60萬根/米2。採取絨經不等密度的好處是材料重量的降低與特殊力學效果的實現(參見圖5)。
本發明所涉及的三維機織中空雙夾層層連織物上、中、下三層地布的厚度可以相等或不相等。單層地布的厚度範圍是0.2mm～1.0mm。
本發明所涉及的三維機織中空雙夾層層連織物，可採用單一高性能連續纖維進行織造，也可採用多種高性能連續纖維進行混織。例如玻璃、硼、碳和芳族聚醯胺材質等高強度纖維；甚至可以採用聚酯、聚丙烯、聚丙烯腈或聚醯胺等有機纖維。纖維材料可採用粗紗、單股細紗或多股細紗等形式。
三維機織中空雙夾層層連織物的複合成型可以用不飽合聚酯樹脂、環氧樹脂、乙烯基樹脂、聚醯亞胺樹脂、氨基樹脂、酚醛樹脂等熱固樹脂。三維機織中空雙夾層層連織物複合成型後，在雙夾層中可以填充不同的材料，如脆性短纖維條、隔熱或耐火纖維材料、透波纖維材料、吸音纖維材料、防腐纖維材料，甚至在一層中布置監控線路或傳感器等。
權利要求
1.一種三維機織中空雙夾層層連織物，包括由上層面地經紗(1)、(2)和上層面緯紗(11)交織形成的上層面，由下層面地經紗(5)、(6)和下層面緯紗(13)交織形成的下層面，其特徵在於還包括由中層面地經紗(3)、(4)和中層面緯紗(12)交織形成的中層面；上、中、下層面中的緯紗(11)、(12)、(13)除了分別與本層的地經紗[(1)，(2)]、[(3)，(4)]、[(5)，(6)]交織外，還與絨經(7)、(8)、(9)、(10)交織，其中中層面的緯紗(12)同時與絨經(7)、(8)、(9)、(10)交織，從而使上、中、下層面連為一體，並形成雙夾層空芯結構。
2.根據權利要求1所述的三維機織中空雙夾層層連織物，其特徵在於地經紗總是以成對的形式依次與上層面緯紗(11)、中層面緯紗(12)和下層面緯紗(13)交織。
3.根據權利要求1或2所述的三維機織中空雙夾層層連織物，其特徵在於地組織可以是平紋、斜紋或重平織物組織。
4.根據權利要求1所述的三維機織中空雙夾層層連織物，其特徵在於絨經紗是以成對或單根的形式依次與上層面緯紗(11)、中層面緯紗(12)和下層面緯紗(13)交織，形成上夾層與下夾層絨經系統。
5.根據權利要求1或4所述的三維機織中空雙夾層層連織物，其特徵在於上、下兩夾層的絨經密度與高度可以相等或不等。
6.根據權利要求1所述的三維機織中空雙夾層層連織物，其特徵在於絨經總是呈波紋狀沿經紗方向連接上、中、下三層面。
7.如權利要求1所述的三維機織中空雙夾層層連織物，其特徵在於絨經(7)、(8)、(9)、(10)連接上、中、下三層面形成的整體高度範圍在0～70mm。
8.根據權利要求1至7任意一項所述三維機織中空雙夾層層連織物，其特徵在於採用三層織造法織造，即將地經紗分成上、中、下三部分，分別形成上、中、下三層經紗的梭口，緯紗依次與上、中、下層經紗形成的梭口進行交織，形成上、中、下三層地布，三層地布的厚度可以相等或不相等；三層地布之間間隔一定的距離，上間隔距離為上絨經高度，下間隔距離為下絨經高度，且上、下絨經高度可以不相等；絨經分別夾在三層地布中間，並與上、中、下三層緯紗同時交織。
全文摘要
本發明涉及一種三維機織中空雙夾層層連織物，包括由上層面地經紗(1)、(2)和上層面緯紗(11)交織形成的上層面，由下層面地經紗(5)、(6)和下層面緯紗(13)交織形成的下層面，其特徵在於還包括由中層面地經紗(3)、(4)和中層面緯紗(12)交織形成的中層面；上、中、下層面中的緯紗(11)、(12)、(13)除了分別與本層的地經紗[(1)，(2)]、[(3)，(4)]、[(5)，(6)]交織外，還與絨經(7)、(8)、(9)、(10)交織，其中中層面的緯紗(12)同時與絨經(7)、(8)、(9)、(10)交織，從而使上、中、下層面連為一體，並形成雙夾層空芯結構。本發明的織物作為複合材料的增強體，經複合後的材料具有重量輕、抗衝擊性能好、隔熱、耐磨抗彎曲性能好和剛度高的特點。還可以利用雙夾層結構實現隔熱、防腐、實時監測等功能。
文檔編號D03D27/00GK1974899SQ200610161269
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月19日 優先權日2006年12月19日
發明者楊朝坤, 朱建勳, 匡寧, 蔣雲, 胡方田, 黃學峰 申請人:中材科技股份有限公司