一種斜交法向增強2.5D織物及其織造方法技術

本發明專利技術公開一種斜交法向增強2.5D織物及其織造方法，該織物包括經紗系統、緯紗系統和法向紗系統，經紗系統是多層經紗結構，經紗層數可以根據所要求的織物厚度設計；緯紗系統位于經紗系統的左或右側，垂直引入經紗層，經紗系統和緯紗系統相互交織形成層層角聯鎖結構，其特征在于所述法向紗沿各自所在行列厚度方向的對角線方向斜向穿過織物厚度，法向紗經過四個機器運動步驟后完成一次交織循環，法向紗排列在織物最外層行和列經紗的四周，且經紗與法向紗間隔排列。該織造方法包括：初始排紗、第一次經紗開口運動、第一次引入緯紗、第一次法向紗運動、第二次經紗開口運動、第二次引入緯紗、第二次法向紗運動和依此循環織造。

【技術實現步驟摘要】
一種斜交法向增強2.5D織物及其織造方法
本專利技術涉及立體織物織造技術，具體為一種斜交法向增強2.5D織物及其織造方法。
技術介紹
2.5D織物(層層角連鎖結構織物)作為三維機織物的典型結構，通過經緯紗相互交 織，層層互鎖的織物結構，將各系統的紗線在空間中形成具有一定規律的整體織物結構。但 在2.5D織物結構中，經紗系統呈現比較大的彎曲形狀，當受到沿經紗方向的壓縮載荷作用 時，彎曲的經紗更容易發生失穩破壞，使得2.5D織物增強復合材料的經向抗壓性能較差。 法相增強2.5D織物結構通過增加一定數量的貫穿織物厚度方向的紗線，從而提高紡織復 合材料的抗沖擊性能和抗損傷容限。采用法向增強2.5D織物的復合材料具有結構緊密、整 體性好、力學性能優良等特點，同時可實現大尺寸異型結構件的近凈形成型，在航空、航天、 能源、交通、體育等領域具有廣泛的應用。中國專利申請CN101208191A提出了各種類型的三維機織結構，從而滿足纖維增 強結構的致密性。通過設計包括2.5D角連鎖及其衍生結構，多重緞紋結構、多重平紋結構 滿足異形復合材料增強體各部分的外形尺寸要求和復合材料整體的性能要求。中國專利申 請CN102227525A提出了利用多層三維編織織造技術設計生產三維織物結構可以在垂直于 經紗方向和緯紗方向上具有變厚度的結構織物。中國專利申請CN101529000A提出了采用 多連接的多層型優化織法的三維織物結構，所設計的編織結構中經緯紗非層層相連，而是 經緯紗多層型相連的方式，降低經紗的彎曲角度，提高織物的可變形性能和抗沖擊性能。傳統的法向增強2.5D織物結構，法向紗系統與經緯紗系統呈90°垂直貫穿織物 的厚度方向，但在設計生產如高厚三維預制體結構時，只排列垂直的貫穿厚度的紗線系統 已不能滿足構件的力學性能需求。
技術實現思路
針對現有技術不足，本專利技術擬解決的技術問題是，提供一種斜交法向增強2.5D織 物及其織造方法。該織物的法向紗線具有斜向貫穿織物厚度，整體性增強，力學性能提高等 特點；該織造方法具有工藝簡單，易于操作等特點。本專利技術解決所述織物技術問題的技術方案是:設計一種斜交法向增強2.5D織物， 包括經紗系統、緯紗系統和法向紗系統，三個系統紗線相對獨立，分別按各自的規律運動織 造，經紗系統是多層經紗結構，經紗層數可以根據所要求的織物厚度設計；緯紗系統位于經 紗系統的左或右側，垂直引入經紗層，經紗系統和緯紗系統相互交織形成層層角聯鎖結構， 其特征在于所述法向紗沿各自所在行列厚度方向的對角線方向斜向穿過織物厚度，法向紗 經過四個機器運動步驟后完成一次交織循環，法向紗排列在織物的最外層行和列經紗的四 周，并且經紗與法向紗間隔排列。本專利技術解決所述織造方法技術問題的技術方案是:設計一種斜交法向增強2.5D織物的織造方法，該織造方法適用于本專利技術所述的斜交法向增強2.5D織物，包括下述工藝 步驟:I)初始排紗；根據織物的形狀和尺寸要求，在三維織機的至少2層綜框的多眼綜 絲上排列經紗，經紗的排列方式決定于織物骨架的截面形狀，排列后的初始狀態為M層N列 經紗；法向紗固定在載紗器上，載紗器排列在最外層行和列經紗的四周，并且列經紗與法向 紗間隔排列；2)第一次經紗開口運動；用提綜裝置控制一個綜框由初始位置上移一個經紗的 位置，控制另一個綜框由初始位置下移一個經紗的位置，使兩組經紗形成M+1層梭口 ；3)第一次引入緯紗；在形成的M+1層梭口中依次由一個引緯裝置引入一根緯紗， 或由多個引緯裝置同時在各個梭口中分別引入緯紗，打緯機構向織口平移，把引入的該緯 紗打入織口；4)第一次法向紗運動；將攜紗器上的法向紗沿各自所在行列厚度方向的對角線 方向斜向運動，貫穿織物的厚度，每一次法向紗運動兩步；5)第二次經紗開口運動；提綜裝置控制一個綜框由初始位置下移一個經紗的位 置，控制另一個綜框由初始位置上移一個經紗的位置，使兩組經紗形成M+1層梭口 ；6)第二次引入緯紗；在形成的M+1層梭口中，依次由一個引緯裝置引入一根緯紗， 或由多個引緯裝置同時在各個梭口中分別引入緯紗，打緯機構向織口平移，把引入的該緯 紗打入織口；7)第二次法向紗運動；使攜紗器上的法向紗繼續沿各自所在行列厚度方向的對 角線方向，即與第一次法向紗運動方向呈90 °交角的方向，斜向運動，貫穿織物的厚度，每 一次法向紗運動兩步；依此循環織造，制成斜交法向增強2.5D織物。與現有的法向增強2.5D織物織造技術相比，本專利技術所述的斜交法向增強2.5D織 物中，法向紗的密度可以通過調節織物的經密和緯密來調整。本專利技術提供的2.5D織物織造 方法是在現有的2.5D織物沿厚度方向垂直引入法向紗的織造技術的基礎上，改變了法向 紗的弓I入方向，形成與厚度方向呈一定角度的法向紗線系統，法向紗不僅可以由引紗裝置 垂直引入經紗和緯紗之間，還可以根據緯紗的密度與厚度方向呈一定的角度的方式引入， 工藝簡單，可操作性強。與現有的法向增強2.5D織物相比，本專利技術制備的斜交法向增強2.5D織物除了具有現有2.5D織物的典型結構外，還具有沿厚度方向與緯紗方向呈一定角 度引入法向紗線，進一步增強了織物層間結構的整體性，可以有效減少經紗的壓縮失穩，采 用本專利技術技術方案制成的復合材料結構具有更高的層間剪切性能，可以有效減少經紗的壓 縮失穩，顯著提高復合材料的經向抗壓性能，可用于航空、航天、能源等領域的主承力結構 和防熱結構。【附圖說明】圖1為現有技術的基本法向增強2.5D織物一種實施例的結構示意圖。其中，(a)為現有技術的基本法向增強2.5D織物一種實施例的俯視結構示意圖。(b)為現有技術的基本法向增強2.5D織物一種實施例的側視結構示意圖。一圖2為本專利技術斜交法向增強2.織物一種實施例的織物結構示意圖。其中，(a)為本專利技術斜交法向增強2.5D織物的俯視結構示意圖。(b)為本專利技術斜交法向增強2.5D織物的側視結構示意圖。圖3為本專利技術所述法向紗的初始位置示意圖。圖4為本專利技術所述的法向紗運動位置示意圖。圖5為本專利技術實施例的經緯紗初始排列結構示意圖。圖6為本專利技術實施例經、緯紗交織結構示意圖。圖7為本專利技術實施例的法向紗第一步平移結構示意圖。圖8為本專利技術實施例的法向紗第二步平移結構示意圖。圖9為本專利技術實施例的法向紗第三步平移結構示意圖。圖10為本專利技術實施例的法向紗第四步平移結構示意圖。【具體實施方式】[0031 ] 下面結合實施例及其附圖進一步描述本專利技術。本專利技術設計的斜交法向增強2.5D織物(簡稱織物，參見圖1 - 10)，包括經紗系統1、緯紗系統2和法向紗系統3三個紗線系統，三個系統紗線相對獨立，分別按各自的規律運 動織造，經紗系統或經紗I是多層經紗結構，經紗層數可以根據所要求的織物厚度設計；緯 紗系統或緯紗2位于經紗系統I的左或右側，垂直引入經紗層，經紗系統I和緯紗系統2相 互交織形成層層角聯鎖結構，其特征在于所述法向紗沿各自所在行列厚度方向的對角線方 向斜向穿過織物厚度，法向紗經過四個機器運動步驟后完成一次交織循環，法向紗3排列 在織物的最外層行和列經紗的四周，并且經紗I與法向紗3間隔排列。下面以橫截面是矩形的方型編織為例，進一步描述法向紗3的斜交引入方式:經紗I的排列形式按預制件橫截面外型尺寸的要求來設計的，用經紗的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種斜交法向增強2.5D織物，包括經紗系統、緯紗系統和法向紗系統，三個系統紗線相對獨立，分別按各自的規律運動織造，經紗系統是多層經紗結構，經紗層數可以根據所要求的織物厚度設計；緯紗系統位于經紗系統的左或右側，垂直引入經紗層，經紗系統和緯紗系統相互交織形成層層角聯鎖結構，其特征在于所述法向紗沿各自所在行列厚度方向的對角線方向斜向穿過織物厚度，法向紗經過四個機器運動步驟后完成一次交織循環，法向紗排列在織物的最外層行和列經紗的四周，并且經紗與法向紗間隔排列。

【技術特征摘要】
1.一種斜交法向增強2.5D織物，包括經紗系統、緯紗系統和法向紗系統，三個系統紗線相對獨立，分別按各自的規律運動織造，經紗系統是多層經紗結構，經紗層數可以根據所要求的織物厚度設計；緯紗系統位于經紗系統的左或右側，垂直引入經紗層，經紗系統和緯紗系統相互交織形成層層角聯鎖結構，其特征在于所述法向紗沿各自所在行列厚度方向的對角線方向斜向穿過織物厚度，法向紗經過四個機器運動步驟后完成一次交織循環，法向紗排列在織物的最外層行和列經紗的四周，并且經紗與法向紗間隔排列。2.一種斜交法向增強2.織物的織造方法，該織造方法適用于織造權利要求1所述的斜交法向增強2.5D織物，包括下述工藝步驟:1)初始排紗；根據織物的形狀和尺寸要求，在三維織機的至少2層綜框的多眼綜絲上排列經紗，經紗的排列方式決定于織物骨架的截面形狀，排列后的初始狀態為M層N列經紗；法向紗固定在載紗器上，載紗器排列在最外層行和列經紗的四周，并且列經紗與法向紗間隔排列；2)第一次經紗開口運動；用提綜裝置控制一個綜框由初始位置上移一個經紗的位置，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳利，孫緋，焦亞男，孫穎，
申請(專利權)人：天津工業大學，
類型：發明
國別省市：