針織加強織物的製作方法

2023-11-08 02:02:49

背景技術：

1.技術領域

本發明涉及針織加強織物，其用於管狀彈性體製品如用於流體傳輸的軟管，或纖維加強複合結構。

2.相關領域說明

授予guo的歐洲專利號ep1780458b1描述了一種管，所述管具有呈針織織物形成存在的紡織物加強體，所述針織織物由具有不同剛度的兩種線形成，以便形成具有彼此接觸的剛性線和較小剛性的線的混合結。一種線由芳族聚醯胺例如聚對苯二甲醯對苯二胺製成，並且另一種線由脂族或芳族聚醯胺例如聚醯胺6.6或聚對苯二甲醯對苯二胺與3,4』-氧基二亞苯基對苯二甲醯胺的共聚物製成。

授予litchfield等人的美國專利申請公布號2013/0327433公開了適於作為彈性體製品的加強體的針織織物，其包括多根加強紗線，其中織物的每個緯圈包括第一紗線或第二紗線，第一紗線的模量不同於第二紗線的模量，並且所述緯圈包括以以下順序中的一個布置的第一紗線和第二紗線：（a）交替的緯圈分別包括第一紗線和第二紗線，（b）各個緯圈形成以下順序的重複圖案：包括第一紗線的緯圈，包括第二紗線的兩個緯圈和包括第一紗線的緯圈，或者（c）各個緯圈形成以下順序的重複圖案：包括第二紗線的緯圈，包括第一紗線的兩個緯圈和包括第二紗線的緯圈。

授予matsumoto的德國專利公布de102013019392描述了一種方法，所述方法涉及引入導線器，其供應在相反方向上針織的針織紗線。在相對於設定方向的運行方向上引入另一導線器。多餘的針織紗線端布置在成形導線器附近。交叉紗線通過後一個導線器與基礎針織部分連接，並且穿過環板的多餘針織紗線端。一對針床在橫向方向上延伸，並且在縱向方向上面向彼此布置。

授予branch等人的美國專利7,572,745公開了柔性軟管，所述柔性軟管包括管、針織織物和覆蓋件。所述針織織物包括混合紗線，該混合紗線包括共聚對位芳族聚醯胺纖維的第一紗線和間位芳族聚醯胺纖維的第二紗線。所述軟管表現出顯著改善的抗爆裂壓力性和/或改善的抗衝擊疲勞性。

存在對提供具有改善的機械強度的針織織物的持續需要，其能夠增強包括所述織物的製品的特性，例如，增加橡膠軟管的承壓能力同時保持簡單且成本有效的一步生產方法。

技術實現要素：

本發明涉及針織織物，其適於作為用於管狀彈性體製品或纖維加強複合結構的加強體，其中：

(i)所述織物包括多根第一絲狀紗線（第一紗線），其具有2.5-56g/dtex的韌度和222-10000dtex的線密度，所述第一絲狀紗線形成織物的針織物的環，

(ii)所述織物還包括至少一根第二絲狀紗線，其具有2.5-56g/dtex的韌度和222-10000dtex的線密度，在織物的緯圈中，所述第二絲狀紗線在螺旋方向上在所述緯圈中的所有第一紗線的前沿通過，並且與相鄰緯圈中第一紗線中的至少一些相互纏結，並且

(iii)在織物的緯圈中，第一加強紗線的長度與第二紗線的長度的比率為1.0:1.72至1.0:6.0。

附圖說明

圖1a至1d為現有技術針織織物的部分的視圖。

圖2a至2e為本發明的實施方案的視圖。

圖3a和3b為合適的針織用針的示例。

圖4a和4b為穿過針織機頭部中的凸輪軌道單元的部分的剖視圖。

圖5為包括本發明的針織織物的軟管的示意圖。

具體實施方式

本發明涉及針織織物。針織是紗線原料互相套環成被稱為經圈的豎列和被稱為緯圈的環的橫排，其中織物在經向上出針織機。針織織物樣式的示例為平針和互鎖或雙線連鎖縫。

織物

圖1a示出現有技術針織織物10的橫截面。經圈為在織物中縱向運行的經紗環，並且由豎直取向的箭頭「a」表示。緯圈為穿過織物水平運行的環的排，並且由水平取向的箭頭「b」表示。這些術語均是紡織領域中為人們所熟知的。該織物的紗線11全部相同並且是單一材料的任一紗線或者是通過將至少兩種不同紗線加捻在一起成為單一混合紗線形成的共混（混合）紗線。

圖1b以20示出另一種現有技術針織織物的橫截面，其分別包括紗線21和紗線22的交替緯圈，其中紗線21和紗線22不同。

圖1c以30示出另一種現有技術針織織物的橫截面，其中各緯圈形成以下順序的重複圖案：包括紗線21的緯圈，包括第二紗線22的兩個緯圈和包括紗線21的緯圈，其中紗線21和紗線22不同。

圖1d以40大致示出現有技術針織織物的橫截面，其中紗線41通過織物的兩個相鄰緯圈中的紗線11相互纏結。術語「纏結」有時是指「互鎖」或「交織」。

圖2b以50大致示出本發明的織物。所述織物包括多根第一絲狀紗線51或511，其具有2.5-56g/dtex（2.25-50gpd）的韌度和222-10000dtex（200-9000旦尼爾）的線密度，所述第一絲狀紗線形成織物的針織物的環。所述織物還包括至少一根第二絲狀紗線52，其具有2.5-56g/dtex（2.25-50gpd）的韌度和222-10000dtex（200-9000旦尼爾）的線密度，在織物的緯圈中，所述第二絲狀紗線在螺旋方向上在所述緯圈中的所有第一紗線51的前沿通過，並且與相鄰緯圈中第一紗線511中的至少一些相互纏結。

第一紗線在織物的縱向方向上提供加強強度，並且第二紗線在基本上正交於縱向方向的環方向上提供附加強度。

優選地，在緯圈中，第二紗線通過環的上部部分的上方，並且通過纏結的相鄰環的下部部分，從而將第二紗線與第一紗線互鎖。環有時被稱為針腳。

在一些實施方案中，所述第二紗線具有大於所述第一紗線的斷裂伸長率的斷裂伸長率。在其它實施方案中，所述第二紗線的模量小於所述第一紗線的模量。

織物的每個緯圈包括第一紗線。在一些實施方案中，第一紗線在整個織物中是相同的。在另一個實施方案中，在織物的一個緯圈中的第一紗線可與織物的另一個緯圈中的第一紗線不同。所謂「不同」是指紗線可具有不同的組成，例如對位芳族聚醯胺和間位芳族聚醯胺，或者，如果紗線具有相同的組成，則它們具有不同的物理特性，諸如韌度、模量和線密度，例如標準模量對位芳族聚醯胺紗線kevlar®29和中間模量對位芳族聚醯胺紗線kevlar®49。在一個實施方案中，所述第一紗線的長絲的聚合物為對位芳族聚醯胺並且所述第二紗線的長絲的聚合物為間位芳族聚醯胺。在本發明的上下文中，「不同」還包括由不同的製造方法製成的紗線，例如連續長絲短纖紗、短纖紗、長纖維紗、拉伸斷裂紗線、包芯紗和共混紗或混紡紗，此類術語在紡織領域中是為人們所熟知的。兩種不同的第一紗線可如圖2e中以51a和51b所示布置。存在將不同的第一紗線定位於織物的不同緯圈中的許多其它選項。還可使用兩種以上不同的第一紗線。

在一些實施方案中，第二紗線在整個織物中是相同的。在其它實施方案中，在織物的一個緯圈中的第二紗線可與在織物的另一個緯圈中的第二紗線不同。所謂「不同」是指紗線可具有不同的組成，或者，如果紗線具有相同的組成，則它們具有不同的物理特性，諸如韌度、模量和線密度。在一些實施方案中，存在通過織物的每個緯圈相互纏結的第二紗線，如圖2a中以52所示。在一些其它實施方案中，可存在不含第二紗線的緯圈，如圖2c中那些，其中每個第二緯圈不含第二加強紗線。另一示例為其中每個第三緯圈包括第二紗線的織物。對於第二紗線在織物的緯圈中的定位，存在許多其它組合。在織物中還可存在其中相比於另一個區域，在一個區域中存在較高濃度的第二紗線的區域，此類布置在最終用途製品中存在高應力集中區域的情況下是有用的。在一個實施方案中，所述第一紗線包含與所述第二紗線的長絲的聚合物不同的聚合物的長絲。

期望的織物樣式通過針織機頭部中高低針織踵針的適當選擇和定位來獲得。圖3a以31示出高踵針的示例並且圖3b以32示出低踵針的示例。針踵是紡織物領域中為人們所熟知的術語並且例如在由davidspencer撰寫並由woodheadpublishing出版的「knittingtechnology」，第3版，2004，第3.14.2節中描述。例如，圖2a和2b的織物中的第二紗線的定位圖案通過交替的高踵針和低踵針的布置獲得，同時，圖2b的織物中的第二紗線的定位圖案通過一個高踵針和三個低踵針的重複布置獲得。圖2d示出另一個實施方案，其中第二紗線的互鎖在連續緯圈中偏置。相比於其中第二紗線的互鎖不在相鄰緯圈中偏置的圖2b的織物，這將導致更平坦的織物。在期望具有不含第二加強紗線的緯圈的情況下，這可以通過不具有進給所述特定緯圈的第二紗線進給器和線軸架中的線軸來實現。

在織物的緯圈中，第一紗線的長度與第二紗線的長度的比率為1.0:1.72至1.0:6.0。

典型的針織頭在設計上是圓形的，因此所得的針織圖案是螺旋狀的並且各行根據進給器和凸輪的數量重複自身。對於不同的緯圈，緯圈中第二紗線的相互纏結的順序可以相同或不同。圖2c和2d示出將第二紗線互鎖的不同順序的適宜示例。在不同緯圈中第二紗線的互鎖圖案可以相同或不同。例如，圖2b的每個緯圈中的互鎖圖案相同，並且圖2c的每個緯圈中的互鎖圖案相同。然而，例如，在織物中，在一些緯圈中可存在如圖2b中的互鎖圖案，並且在其它緯圈中可存在如圖2c中的互鎖圖案。在一些織物中，可存在兩種以上不同的互鎖圖案。可在dobby針織機中針織在不同緯圈中包括不同第二紗線互鎖圖案的織物。

第一和第二加強紗線

優選地，第一和第二加強紗線包括連續長絲。其它形式的適宜紗線是拉伸斷裂紗線、短纖紗、交織紗、混雜紗、混合紗或纏結紗。還可考慮不同紗線形式的共混物。為了本文的目的，術語「長絲」被定義為相對柔韌的、宏觀上均勻的並且在其垂直於其長度的橫截面積上具有高的長寬比的主體。長絲橫截面可以是任何形狀，但是通常是圓形的或豆形的。在本文中，術語「纖維」與術語「長絲」可互換使用。

紗線的長絲可以為聚合的或無機的。優選地長絲是連續的。在卷裝中旋繞到線軸上的復絲包含多根連續長絲。復絲可被切割成短纖維並製成適用於本發明的短纖紗。短纖維可以具有約1.5至約5英寸（約3.8cm至約12.7cm）的長度。合適的紗線的另一種形式是拉伸斷裂紗線，其中具有2至約80英寸（約5cm至約200cm）的長度的長絲被紡絲並且加捻在一起以形成單股紗線。

聚合物長絲的示例為芳族聚醯胺、芳族共聚醯胺、聚唑、聚酯、脂族聚醯胺、聚（對苯二甲酸丙二醇酯）以及它們的共混物。優選地，用於所述組合物中的芳族聚醯胺為對位芳族聚醯胺或對苯二胺的共聚物，諸如可以商品名kevlar®、twaron®、heracron®或technora®購得的產品。另一種芳族聚醯胺為間位芳族聚醯胺，示例為nomex®。脂族聚醯胺包括一系列尼龍材料諸如尼龍6,6。

另一種合適的纖維為基於芳族共聚醯胺的纖維，其通過對苯二甲醯氯（tpa）與50/50摩爾比的對苯二胺（ppd）和3,4'-二氨基二苯醚（dpe）的反應製備，如以商品名rusar®購得的。另一種合適的纖維為通過如下方式形成的纖維：兩種二胺即對苯二胺和5-氨基-2-(對氨基苯基)苯並咪唑與這些單體的對苯二酸衍生物或酸酐衍生物或醯氯衍生物發生縮聚反應。合適的聚唑為聚噁二唑，諸如以商品名arselon®購自ojscsvetlogorskkhimvolokno，svetlogorsk，belarus。聚噁二唑的磺化形式也適合使用。

聚酯的示例為聚對苯二甲酸乙二酯（pet）。聚對苯二甲酸丙二酯的示例是sorona®。

第一紗線和第二紗線可包含相同或不同的聚合物。例如，第一加強聚合物可以為對位芳族聚醯胺並且第二加強聚合物可以為間位芳族聚醯胺或脂族聚醯胺。

第二紗線還可以為合併紗線。合併紗線為其中多根組成長絲或紗線加捻在一起的紗線。有時這稱為合併簾線或混合簾線。

紗線的另一種形式包括帶，所述帶可以為聚合物膜或呈纖維形式，諸如織造帶。

針織機

授予greczin的美國專利3,201,954描述了用於製備加強的柔性軟管的方法和設備。描述的設備是用於製備針織織物的典型設備。為了調節製備本發明的織物所需的高低踵針，必須修改針織機凸輪的凸輪軌道，如圖4a和4b所示。圖4a示出其中軌道分成內部軌道71和外部軌道72的凸輪的橫截面。在針織過程期間，低踵針運行通過內部軌道，並且高踵針運行通過外部軌道。圖4b為通過圖4a的線aa的橫截面。

用於製備本發明的針織織物的適宜針織機為圓形針織機，諸如購自knittingmachine&supplyco.,inc.clark，nj的harrylucasrru–2x4s型號5594機器。該機器被設計成用於編織圍繞橡膠管的覆蓋件，並且可由以下部件構建：用於平針圖案的至多兩個凸輪軌道，經修改用於下針下沉的兩個凸輪和用於供應長絲或紡織紗線的4-12個進料包。選擇具有不同踵高度（高踵和低踵）的針，諸如三個短踵針之後是一個長踵針。還可使用jacquard或dobbi圓形針織機。

製品

本發明的針織織物可用作用於聚合物製品或彈性體製品的加強體。

彈性體製品的示例包括輪胎和軟管。織物可用作輪胎的胎體中的載荷部件。圖5示出包括本發明的針織織物的軟管的示意圖。軟管大致以60示出。第一部件為芯管61，其具有常規接觸流體或氣體的圓形內表面，以及相對的圓形外管表面。在一些實施方案中，可存在多個芯管。適於芯管61的材料為彈性體並為本領域所熟知。適宜的示例包括氫化腈橡膠、矽橡膠、氟矽橡膠、甲基苯基矽橡膠、天然橡膠、epdm、cpe和丙烯酸橡膠。epdm是指乙烯丙烯二烯單體橡膠；cpe是指氯化聚乙烯。應當理解，所選擇的彈性體材料將取決於軟管的最終用途。例如，如果要通過軟管輸送腐蝕性物質，則選擇彈性體材料以抵抗此類腐蝕。針織織物加強層62圍繞芯管的外表面。彈性體層63在加強層62的外表面上圍繞加強層。彈性體的類型可以相對於芯61相同或不同。在一些實施方案中，可具有多個層63。層63還可通過嵌入層內的長絲材料來加強，其優選在與針織織物中的第二加強紗線相同的方向上取向。應當理解，可採用各種構造。例如，可利用兩個以上的加強層62。此外，芯管61可在其內表面上內襯有氟碳基材料，所述氟碳基材料將接觸待傳輸的流體或氣體。此類內襯材料的適宜示例包括聚（四氯乙烯）和全氟烷氧基聚合物。

使用針織織物的另一個示例是在纖維加強聚合物複合結構中包含針織物加強體和基體樹脂，所述基體樹脂可以為熱塑性或熱固性的。通常，織物佔織物加基體的重量的25至55重量百分比。在一些實施方案中，織物佔織物加基體的重量的30至45重量百分比。示例性熱固性基體樹脂為環氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂和氰酸酯樹脂。示例性熱塑性樹脂為聚醚醚酮（peek）、聚醚酮酮（pekk）、聚醚碸（pes）、聚芳基碸（pas）、聚乙烯和聚丙烯。

實施例

根據本發明的一種或多種方法製備的實施例用數值指示。對照或比較例用字母指示。

在以下示例中：

y1，第一加強紗線，為以商品名kevlar®29ap購自e.i.dupontdenemoursandcompany，wilmington，de（下文為dupont）的對位芳族聚醯胺加捻紗線，其具有28.3g/dtex（25.5g/旦尼爾）的標稱韌度、117gpa的標稱模量和2500dtex（2250旦尼爾）的標稱線密度。

y2，第二加強紗線，為以商品名nomex®430購自dupont的間位芳族聚醯胺1340dtex加捻紗線，其具有5.5g/dtex（5.0g/旦尼爾）的標稱韌度、12.7gpa的標稱模量和1340dtex（1206旦尼爾）的標稱線密度。

y3，另選的第一加強體（第三紗線），為以商品名nomex®430購自dupont的間位芳族聚醯胺加捻紗線，其具有5.5g/dtex（5.0g/旦尼爾）的標稱韌度、12.7gpa的標稱模量和3570dtex（3213旦尼爾）的標稱線密度。

實施例a

針織加強織物可在常規多進給圓形針織機上製造。

jersey或terry針織織物（在軟管行業中也稱為平針）可由y1（11）編織，使得每英寸具有10個緯圈（4個緯圈/cm），如由圖1a所例示的。

軟管可通過以圓形橫截面的環形管形式擠出未固化的乙烯丙烯二胺（epdm）化合物來製備。epdm化合物可具有通常用於長壽命或標準冷卻劑或加熱器軟管應用的類型。所述管則可覆蓋有實施例a的針織織物。然後使具有針織紗線覆蓋層的管通過環形擠出模頭，所述模頭施用延伸的epdm化合物的層作為「覆蓋層」以避免針織物受損並向整體軟管結構提供主體。epdm化合物信息可存在於貿易文獻中，諸如rtvanderbiltrubberhandboo，第13版，1990。然後將三個部件的組件切割成一定長度並且在鋼或鋁心軸上方形成，以在150℃的蒸汽中固化15分鐘的過程中模塑成期望的形狀。然後，在冷卻之後將固化的橡膠軟管從心軸上移除，並且隨後清潔、修整並測試規格一致性。

實施例1

針織機上的針織凸輪被設置成相對於針的高度全圈或半圈下沉。jersey或terry針織織物可由第一紗線y1（51）編織。針織機被設置用於第二紗線y2（52）遞送並且針織頭圓筒由15個短針踵和15個長針踵製備。如果使用8道進料針織機，則將4包y1和4包y2以規則交替圖案置於針織機臺上。針織機沿軟管的長度，每英寸放置10個緯圈（4個緯圈/cm），並且使用30個針（15個短踵針和15個長踵針，其呈1個長踵針之後1個短踵針的重複布置），以便生產圖2a的織物。

在緯圈中第一加強紗線y1的長度與第二加強紗線y2的長度的比率為以1.0:2.9的比率。

軟管可通過與實施例a類似的方法製備，不同的是使用實施例1的針織織物。

實施例2

針織機上的針織凸輪被設置用於相對於針的高度全圈或半圈下沉。jersey或terry針織織物可由第一紗線y1（51）針織。針織機可被設置用於第二紗線y2（52）遞送並且針織頭圓筒由24個短針踵和6個長針踵製備。如果使用8道進料針織機，則將4包y1和4包y2以規則交替圖案置於針織機臺上。針織機沿軟管的長度，每英寸放置10個緯圈（4個緯圈/cm），並且使用32個針（24個短踵針和8個長踵針，其呈1個長踵針之後3個短踵針的重複布置），以便生產圖2b的織物。

在緯圈中第一加強紗線y1的長度與第二加強紗線y2的長度的比率為以1.0:4.0的比率。

軟管可通過與實施例a類似的方法製備，不同的是使用實施例2的針織織物。

實施例3

針織機上的針織凸輪被設置用於相對於針的高度全圈或半圈下沉。jersey或terry針織織物可由第一紗線y1（51）針織。針織機可被設置用於第二紗線y2（52）遞送並且針織頭圓筒由15個短針踵和15個長針踵製備。如果使用8道進料針織機，則將4包y1和2包y2以如下順序置於針織機臺上：y1、y2、y1、無紗線、y1、y2、y1、無紗線。針織機沿軟管的長度，每英寸放置10個緯圈（4個緯圈/cm），並且使用30個針（15個短踵針和15個長踵針，其呈1個長踵針之後1個短踵針的重複布置），以便生產圖2c的織物。

其中存在兩種紗線的緯圈中的第一加強紗線y1的長度與第二加強紗線y2的長度的比率為以1.0:2.9的比率。

軟管可通過與實施例a類似的方法製備，不同的是使用實施例3的針織織物。

實施例4

使用dobbytronic針織頭。jersey或terry針織織物可由第一紗線y1（51）針織。針織機可被設置用於第二紗線y2（52）遞送並且針織頭圓筒由可被獨立地選擇的特定針製備。如果使用8道進料針織機，則將4包y1和4包y2以規則交替圖案置於針織機臺上。針織機沿軟管的長度，每英寸放置10個緯圈（4個緯圈/cm），並且使用30個針以便產生圖2d的織物。

其中存在兩種紗線的緯圈中的第一加強紗線y1的長度與第二加強紗線y2的長度的比率為以1.0:4.0的比率。

軟管可通過與實施例a類似的方法製備，不同的是使用實施例4的針織織物。

實施例5

針織機上的針織凸輪被設置用於相對於針的高度全圈或半圈下沉。圖2e的jersey或terry針織織物可由第一紗線和第二紗線y2（52）針織。存在兩種不同的第一紗線y1（51a）和y3（51b）。針織機可被設置用於第二紗線y2遞送並且針織頭圓筒由15個短針踵和15個長針踵製備。如果使用8道進料針織機，則將2包y1、1包y3和1包y2以如下順序置於針織機臺上：y3、無紗線、y1、y2、y1、無紗線。針織機沿軟管的長度，每英寸放置10個緯圈（4個緯圈/cm），並且使用30個針（15個短踵針和15個長踵針，其呈1個長踵針之後1個短踵針的重複布置），以便生產圖2e的織物。其中存在紗線的緯圈中的第一加強紗線y1和y3的長度與第二加強紗線y2的長度的比率為以1.0:2.9的比率。

軟管可通過與實施例a類似的方法製備，不同的是使用實施例5的針織織物。

當與按照實施例a構建的在針織織物中不具有第二紗線的軟管相比，按照實施例1-4構建的軟管（其具有包括相互纏結的第二紗線的針織織物）將展示改善的機械性能，諸如抗爆裂壓力性和抗疲勞性。