专利名称：一种三维机织中空双夹层层连织物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种三维机织中空双夹层层连织物，属于复合材料增强机织物结构技术领域。
背景技术：
在民用纺织品中有以天然纤维为原料的经起绒织物，如经平绒织物(Warp Velvet)、长毛绒织物(Plush)和经灯芯绒织物(Corduroy)。它们的共同特点是采用双层层连组织，按照织物组织结构设计，绒经被均匀地夹在上、下两层组织之间，下机织物要经过割绒处理。
国内外已有中空层连织物应用于复合材料增强材料的专利，国内专利(00135845.6)、(200610038306.1)，欧洲专利(DE19609492)、(93119483.1)和美国专利(5,175,034)介绍了几种类型的层连织物，但都为单夹层结构，国外主要制造商是荷兰的PARABEAM BV公司。本专利申请发明的是一种双夹层结构，含有上、中、下三个面层的空芯织物。该类织物的结构形式国内外还未见报道。
现有的双层织物不能一次性织造较高的厚度，即夹层中绒经的高度有限，一般不超过30mm，而且由于缺乏有效的支撑点，在绒经高度达到15mm以上时，织物复合后材料的力学性能有非常显著的降低。同时，现有的双层织物在弯曲变形时，会在曲率较大处出现塌陷现象，即上下层面挤压绒纱使局部织物厚度突然变薄。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是上述现有双层织物所存在的缺陷，提供一种三维机织中空双夹层层连织物。
本发明包括由上层面地经纱1、2和上层面纬纱11交织形成的上层面，由下层面地经纱5、6和下层面纬纱13交织形成的下层面，其特征在于还包括由中层面地经纱3、4和中层面纬纱12交织形成的中层面；上、中、下层面中的纬纱11、12、13除了分别与本层的地经纱(1、2)，(3、4)，(5、6)交织外，还与绒经7、8、9、10交织，其中中层面的纬纱12同时与绒经7、8、9、10交织，从而使上、中、下层面连为一体，并形成双夹层空芯结构。
由于本发明是通过两个经纱系统(绒经与地经)与一个系统纬纱(含两个表层和一个中层纬纱系统)交织而构成的，且通过绒经与上层、中层、下层纬纱交织而实现双桥连接，该双桥连接是由两个系统的绒经构成上下对称的桥接结构，并与各自系统的地经配合，分别与上、中、下层纬纱交织而形成整体连接的三层织物，从而形成双夹层空芯结构织物。这种双夹层空芯结构织物具有如下优点第一，由于采用了上、下夹层的双绒经系统，使得靠单绒经系统连接的空芯织物绒经不能太高的问题得到解决，这种结构更有利于抗冲击、抗弯曲变形，可减小塌陷变形，尤其在采取了不等密度与高度的绒经设计时效果会更佳；第二，由于在上、下两层之间增加了一个绒经支撑平台(中层面)，并使上、下夹层的绒经固结在中层面上，这种结构不仅可以保证在两个夹层内的绒经不太高的条件下，实现织物整体厚度的大大增加，同时复合材料的抗冲击、抗压缩和弯曲的性能在原有基础上至少可以提高20％～160％；第三，与层合板破坏形式类比，相当于增加了一个失效层，提高了安全性，可以更有效地保护另一层面；第四，在双夹层中可以填充不同的材料，如脆性短纤维条、隔热或耐火纤维材料、透波纤维材料、吸音纤维材料、防腐纤维材料，甚至在一层中布置监控线路或传感器等；第五，只需在传统织机上稍做改造，即可实现连续生产，设备改造费用较低。
因此，本发明可以作为复合材料增强体，经复合后的材料具有重量轻、抗冲击性能好、隔热、耐磨抗弯曲性能好和刚度高的特点。还可以利用双夹层结构实现隔热、防腐、实时监测等功能，也可以通过采用不同的纱线细度、组织结构或绒经与地经的比例等，实现上、下层面不等厚度和绒经不等高度的结构，以满足不同应用环境的需要。也可以在上、下两个空芯层中填充不同的材料(如脆性短纤维条)，起到抗冲击、抗弯曲变形、隔热、隔音、电磁屏蔽以及透波等作用。因此，本发明可用于制作抗压弯的轻质结构件，隔热及防腐设备，耐高温/耐火部件，隔音/减震件，吸波/透波结构件，广泛应用于航空、航天、车辆、船舶、建筑、体育设施等领域。
图1是本发明双绒经等高双夹层层连织物的空间结构图。
图2是本发明双绒经不等高双夹层层连织物的空间结构图。
图3是本发明单绒经等高双夹层层连织物的空间结构图。
图4是本发明单绒经不等高双夹层层连织物的空间结构图。
图5是本发明双夹层层连织物上、下夹层不等密度绒经的空间结构图。
具体实施例方式
参见图1，本发明由两个经纱系统(地经与绒经)与同一个系统的纬纱交织而构成双夹层织物。按照织物组织结构设计，同一个系统的纬纱被分成上层面纬纱、中层面纬纱和下层面纬纱；在这种织物中，由地经纱构成地经纱系统，地经纱总是交替地与数量可控制的、上下交替引入的上层面纬纱、中层面纬纱和下层面纬纱交织，从而构成上层面织物、中层面织物和下层面织物。
上层面由上层面地经纱1、2和上层面纬纱11交织形成，中层面由中层面地经纱3、4和中层面纬纱12交织形成，下层面由下层面地经纱5、6和下层面纬纱13交织形成。上、中、下层面中的纬11、12、13除了分别与本层的地经纱1、2，3、4，5、6交织外，还与上夹层的双绒经7、8和下夹层的双绒经9、10交织，其中中层面的纬纱11同时与上、下两夹层的绒经7、8、9、10交织，从而使上、中、下层面连为一体。
本发明的双夹层层连织物上、下夹层中的绒经可以是成对连接，也可以是单根连接(参见附图3)。上层面由上层面地经纱1、2和上层面纬纱11交织形成，中层面由中层面地经纱3、4和中层面纬纱12交织形成，下层面由下层面地经纱5、6和下层面纬纱13交织形成。上、中、下层面中的纬11、12、13除了分别与本层的地经纱1、2，3、4，5、6交织外，还与上夹层的单绒经8和下夹层的单绒经9交织，其中中层面的纬纱11同时与上、下两夹层的绒经8、9交织，从而使上、中、下层面连为一体。
本发明可用三层织制法织成。三层织制法是将地经纱分成上、中、下三部分，分别形成上、中、下三层经纱的梭口，纬纱依次与上、中、下层经纱形成的梭口进行交织，形成上、中、下三层地布。三层地布之间间隔一定的距离，绒经分别夹在三层地布中间，并与上、中、下三层纬纱同时交织，上间隔距离为上绒经高度，下间隔距离为下绒经高度，上、下的间隔高度可以相等或不相等。单一夹层的高度在0～35mm的范围内可调。例如上夹层绒经高度是30mm，下夹层绒经高度是20mm，形成的双夹层织物的整体高度为50mm。采取绒经不等高度的好处是可以满足某些特殊的力学设计要求与填充界面的需要(参见图2和图4)。
本发明所涉及的三维机织中空双夹层层连织物，绒经连接上、中、下三层面形成的整体高度范围在0～70mm。另外，上、下夹层内绒经的密度也可以相等或不相等。单一夹层内绒经的密度大概为250万根/米2，最好介于20～200万根/米2的范围内。例如上夹层内绒经的密度为180万根/米2，下夹层内绒经的密度为60万根/米2。采取绒经不等密度的好处是材料重量的降低与特殊力学效果的实现(参见图5)。
本发明所涉及的三维机织中空双夹层层连织物上、中、下三层地布的厚度可以相等或不相等。单层地布的厚度范围是0.2mm～1.0mm。
本发明所涉及的三维机织中空双夹层层连织物，可采用单一高性能连续纤维进行织造，也可采用多种高性能连续纤维进行混织。例如玻璃、硼、碳和芳族聚酰胺材质等高强度纤维；甚至可以采用聚酯、聚丙烯、聚丙烯腈或聚酰胺等有机纤维。纤维材料可采用粗纱、单股细纱或多股细纱等形式。
三维机织中空双夹层层连织物的复合成型可以用不饱合聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基树脂、聚酰亚胺树脂、氨基树脂、酚醛树脂等热固树脂。三维机织中空双夹层层连织物复合成型后，在双夹层中可以填充不同的材料，如脆性短纤维条、隔热或耐火纤维材料、透波纤维材料、吸音纤维材料、防腐纤维材料，甚至在一层中布置监控线路或传感器等。
权利要求
1.一种三维机织中空双夹层层连织物，包括由上层面地经纱(1)、(2)和上层面纬纱(11)交织形成的上层面，由下层面地经纱(5)、(6)和下层面纬纱(13)交织形成的下层面，其特征在于还包括由中层面地经纱(3)、(4)和中层面纬纱(12)交织形成的中层面；上、中、下层面中的纬纱(11)、(12)、(13)除了分别与本层的地经纱[(1)，(2)]、[(3)，(4)]、[(5)，(6)]交织外，还与绒经(7)、(8)、(9)、(10)交织，其中中层面的纬纱(12)同时与绒经(7)、(8)、(9)、(10)交织，从而使上、中、下层面连为一体，并形成双夹层空芯结构。
2.根据权利要求1所述的三维机织中空双夹层层连织物，其特征在于地经纱总是以成对的形式依次与上层面纬纱(11)、中层面纬纱(12)和下层面纬纱(13)交织。
3.根据权利要求1或2所述的三维机织中空双夹层层连织物，其特征在于地组织可以是平纹、斜纹或重平织物组织。
4.根据权利要求1所述的三维机织中空双夹层层连织物，其特征在于绒经纱是以成对或单根的形式依次与上层面纬纱(11)、中层面纬纱(12)和下层面纬纱(13)交织，形成上夹层与下夹层绒经系统。
5.根据权利要求1或4所述的三维机织中空双夹层层连织物，其特征在于上、下两夹层的绒经密度与高度可以相等或不等。
6.根据权利要求1所述的三维机织中空双夹层层连织物，其特征在于绒经总是呈波纹状沿经纱方向连接上、中、下三层面。
7.如权利要求1所述的三维机织中空双夹层层连织物，其特征在于绒经(7)、(8)、(9)、(10)连接上、中、下三层面形成的整体高度范围在0～70mm。
8.根据权利要求1至7任意一项所述三维机织中空双夹层层连织物，其特征在于采用三层织造法织造，即将地经纱分成上、中、下三部分，分别形成上、中、下三层经纱的梭口，纬纱依次与上、中、下层经纱形成的梭口进行交织，形成上、中、下三层地布，三层地布的厚度可以相等或不相等；三层地布之间间隔一定的距离，上间隔距离为上绒经高度，下间隔距离为下绒经高度，且上、下绒经高度可以不相等；绒经分别夹在三层地布中间，并与上、中、下三层纬纱同时交织。
全文摘要
本发明涉及一种三维机织中空双夹层层连织物，包括由上层面地经纱(1)、(2)和上层面纬纱(11)交织形成的上层面，由下层面地经纱(5)、(6)和下层面纬纱(13)交织形成的下层面，其特征在于还包括由中层面地经纱(3)、(4)和中层面纬纱(12)交织形成的中层面；上、中、下层面中的纬纱(11)、(12)、(13)除了分别与本层的地经纱[(1)，(2)]、[(3)，(4)]、[(5)，(6)]交织外，还与绒经(7)、(8)、(9)、(10)交织，其中中层面的纬纱(12)同时与绒经(7)、(8)、(9)、(10)交织，从而使上、中、下层面连为一体，并形成双夹层空芯结构。本发明的织物作为复合材料的增强体，经复合后的材料具有重量轻、抗冲击性能好、隔热、耐磨抗弯曲性能好和刚度高的特点。还可以利用双夹层结构实现隔热、防腐、实时监测等功能。
文档编号D03D27/00GK1974899SQ200610161269
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月19日 优先权日2006年12月19日
发明者杨朝坤, 朱建勋, 匡宁, 蒋云, 胡方田, 黄学峰 申请人:中材科技股份有限公司