专利名称：一种三维异型编织格栅的形成方法
技术领域：
本发明涉及一种三维织物技术，具体为三维网状格栅编织物的形成方法。
技术背景纺织网状材料通常是平面结构。平面网状材料的特性是轻质、透通、比强度较高，抗撕 裂强度较好，另外，还具有良好的空间尺寸适形性，容易方便地形成三维异型形态。但目前 在纺织现有技术中，网状材料通常是由经编的方式制造，例如土工格栅的织造。三维编织物作为纺织复合材料增强体近年来在国内外都得到重视，因其复合成型后的材 料具有优异的综合力学性能及良好的不分层、不开裂的性能，在军工及产业界得到越来越多的研究和使用。但三维编织物通常为无接缝的整体结构，未见整体厚度的网状结构的研究报道。 如果能以三维编织的方式形成具有一定厚度的整体网状织物，那么，它除了具有平面网 状材料的一般特性外，还由于纤维的空间交错，在作为纺织复合材料增强体使用时，受力后 不易产生在结点处的拉裂或破损，树脂基体容易浸透，这些都有利于产品的成形和最终的复 合后的材料的力学等性能的提高，因而应该具有良好的应用前景。三维编织在方法上，应用得较为典型的有两类二步法三维编织和四步法三维编织。其 中，目前得到较多应用的是四步法三维编织。在原理上，基本的四步编织法是使每根纱线在 织物中按不同的路径，通过长、宽、厚三个方向，并且都不和织物成型方向平行，这样来形 成一个相互交织的三维四向结构。本发明仅涉及四步法三维编织。发明内容本发明的目的是针对上述现有的网状织物在制造技术上的不足，为形成具有一定厚度的 三维网状编织织物，提出相应实现方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是将三维网状编织织物在结构上分成网带分离的网柱段和网带两两相连的网结段这两个基 本组成部分。在编织网带分离的网柱段时，按照同时编织多根纵向条带的方式进行纱线的排 布和编织，这时，只要使对应于各条带之间的分离位置的梭子纵列不产生纵向移位，并将这 些不纵向移位的梭子纵列按各自的左右条带的边纱的常规规律安排纱线的有无即可；在编织 网结段时，有选择地使原本不产生纵向移位的某些梭子纵列恢复纵向移位，并将这些恢复了 纵向移位的梭子纵列按实体编织的常规规律安排纱线的有无即可。以此循环，就可形成整体 的三维网状编织织物。网状织物原本就具有的良好的空间尺寸适形性，使三维异型形态的复合材料的形成成为 容易方便的事情。本发明的有益效果是，使用本发明提出的三维网状编织织物的形成方法，能够在很少改 造现有三维编织机器的条件下，制成各种网眼、网柱尺寸的具有整体厚度的三维网状编织物， 原理及方法易于理解、操作制造方便容易。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 图l表示为方形四步法三维编织的示意图。图2表示为梭子在边缘处运动方向回转的示意图。图3表示为本发明实施例一和实施例二的整体厚度的三维网状编织物及形成的示意图。 图4表示为编织体的拆分示意图。图5表示为实施例一的编织时段"I "的梭子排布图。 图6表示为实施例一的编织时段"II"的梭子排布图。 图7表示为实施例一的编织时段"III"的梭子排布图。 图8表示为实施例一的编织时段"IV"的梭子排布图。 图9表示为实施例一的梭子及纱线初始排布图。图中1、 2、 3、 4.纵向条带；I、 III.各条带分离的网柱编织时段；II、 IV.条带两两 相连的网结编织时段；a、 b、 c.网结；A.编织纱线双向运动区域；B.编织纱线单向运动区 域；S.主体纱线区域；h.在编织中无上下运动的梭子纵列。
具体实施方式
实施例一、实施例二的格栅结构和编织原则图3表示实施例一和实施例二的格栅结构和编织原则在编织时段"I "和"nr，按照 同时编织多根纵向条带的方式进行网柱编织，例如图3中的各纵向条带1、 2、 3、 4，这时，只 要使对应于各条带之间的分离位置的梭子纵列不产生纵向移位，并将这些不纵向移位的梭子 纵列按各自的左右条带的边纱的常规规律安排纱线的有无即可。在编织网结的时段"II"和 "IV"，有选择地使原本不产生纵向移位的某些梭子纵列恢复纵向移位，并配合着将这些恢复 了纵向移位的梭子纵列按实体编织的常规规律安排纱线的有无即可。例如，在编织网结的时 段"11"，纵向条带1和2之间的梭子纵列恢复纵向移位，形成网状编织物的连接网结"a"， 同样地，纵向条带3和4之间的梭子纵列恢复纵向移位，形成连接网结"c";在编织时段"IV"， 纵向条带2和3之间的梭子纵列恢复纵向移位，形成连接网结"b"。以此类推，循环编织，就 形成图3所示的三维网状编织织物。上述是根据四步法三维编织的以下的"纱线边缘回转"原理图1中的区域A为纱线编织 主体区，形成编织实体，在这个区域A内的梭子带着编织纱线双向运动，即沿纵向和横向交替 运动，形成编织物的主体，也如图2中的区域A所示；图1中的区域B为边缘编织区，在此区域， 梭子带着编织纱线只可能有单方向运动，并且该运动方向垂直于该边缘区，纱线从区域A运行 到在该区域就形成转向，使纱线回到编织实体，此时就形成编织物的边缘，也如图2中的区域 A的外边部分所示。图2中，左图表示为某根纱线4次经过表面回转，右图表示为某根纱线2次 经过棱角回转。根据以上的"纱线边缘回转"原理就可以推论出"编织体分合可控"的状态 如果使编织主体区域的某一纵列中的梭子在需要时由双向运动改变为单方向运动，即这一纵 列中的梭子只可能有横向运动，那么此时编织物就必然产生拆分，由一个整体编织物编织状 态拆分成两个纵向并行的编织物的状态，结果如图4所示。实施例一该实施例中，编织体原料的选择和四步法三维编织运动规律如同常规的，此处只叙述本 发明的格栅编织方法。首先进行纱线的排布。本例中使用12K碳纤维为原料。图9表示实施例一的梭子及纱线的 排布选用。由图9可以看出，是按照将编织的格栅织物假想成网格消除后的矩形实体来排布纱 线和进行编织的，可以将所有编织纱线分成主体编织纱线和边纱两部分，图9中矩形框S内的 纱线为主体编织纱线，矩形框S外的纱线为边纱。本实施例中矩形框S内的主体编织纱线的纵 列数为23，横行为5，边纱在排列时没有特定的规则，但要保证有主体纱和边纱所形成的每一 行(或每一列)上的纱线根数要和另一行(或另一列)上的纱线根数相同，本例中边纱的排列如 图9所示。然后进行格栅的编织。图5、图6、图7和图8分别按操作步骤表示了实施例一的格栅的具体编织过程和纱线排布的变化。在实施例一中，构成格栅的各纵向条带的宽度由5根纱线组成， 条带厚度由2根纱线组成。编织时，由以下四个步骤组成一个完整的格栅结构的循环编织。步骤l (图5)，编织实施例一的格栅的时段"I "(参见图3)。在该时段"I "，各条带互 不相连，形成分散网柱。按图5所示来进行具体纱线排布，图中每个"O"代表该梭子上穿有 一根编织纱线，图中"h"梭子纵列表示为该纵条内的所有梭子及纱线在编织中无上下运动， 而只有左右运动；结果是，该"h"纵条范围内的各梭子在其它梭子按通常的四步法规律按照 同时编织多根纵向条带的方式进行编织的同时，因为不产生上下运动，就只能起到"h"纵条 的左右的各纵向条带编织体的边纱作用。如此，就编织成多根纵向条带。该例中条带的宽度 由5根纱线组成，条带厚度由2根纱线组成，相应于图3中的各纵向条带1、 2、 3、 4。可以看出， 此时的图5中"h"纵条是对应于各条带之间的分离位置的梭子纵列。该步骤l的编织长度就 决定了格栅的该时段"I "的分散网柱的长度，在本实施例一中为20个常规的"四步法编织" 循环。步骤2 (图6)，编织实施例一的格栅的时段"II"(参见图3)。在该时段"11"，各条带以 一隔一的规律相连，形成网柱间的连接，或称网结。按图6所示来进行具体纱线排布，使原本 不产生纵向移位的梭子纵列以一隔一的规律有选择地恢复纵向移位，并配合着将这些恢复了 纵向移位的梭子纵列按实体编织的常规规律安排纱线的有无。图6中阴影线表示的纱线，是相 比于图5的所增加工作的那些纱线。这样，在编织时段"II"时，参见图3，纵向条带1和2 之间的梭子纵列恢复纵向移位，形成对纵向条带1和2的并合，这就形成了网状编织物的连接 网结"a"，同样地，纵向条带3和4之间的梭子纵列恢复纵向移位，形成对纵向条带3和4的并 合，这也就形成连接网结"c"。如此推广至整幅宽度的编织体。该步骤2的编织长度就决定了 格栅的该时段"II"的网结的长度，在本实施例一中定为4个常规的"四步法编织"循环。步骤3 (图7)，编织实施例一的格栅的时段"III"(参见图3)。因为此处织物结构与格栅 的时段"I "的完全一样，各条带互不相连，形成分散网柱，所以，其具体的纱线排布和编 织过程和步骤l所述也完全一样。该步骤3的编织长度就决定了格栅的该时段"III"的分散网 柱的长度，在本实施例一中考虑到网的结构形态的对称，和步骤l中的一样，也为20个常规的 "四步法编织"循环。步骤4 (图8)，编织实施例一的格栅的时段"IV"(参见图3)。在该时段"IV"，各条带以 与格栅的时段"II"互补的另一隔一的规律相连形成网结。按图8所示来进行具体纱线排布， 使原本不产生纵向移位的梭子纵列以与格栅的时段"II"互补的另一隔一的规律有选择地恢 复纵向移位，并配合着将这些恢复了纵向移位的梭子纵列按实体编织的常规规律安排纱线的 有无。图8中阴影线表示的纱线，是相比于图7的所增加工作的那些纱线。这样，在编织时段 "IV"时，参见图3，纵向条带2和3之间的梭子纵列恢复纵向移位，形成连接网结"b"。如 此推广至整幅宽度的编织体。该步骤4的编织长度就决定了格栅的该时段"IV"的网结的长度， 在本实施例一中考虑到网的结构形态的对称，和步骤2中的一样，也为4个常规的"四步法编 织"循环。然后以此类推，循环编织，就可连续地形成图3所示的三维网状编织织物，该织物构成格 栅的各纵向条带的宽度由5根纱线组成，条带厚度由2根纱线组成，每个网柱的长度为20个常 规的"四步法编织"循环，而网结的长度为4个常规的"四步法编织"循环。实施例二-首先进行纱线的排布。本例中使用每股由三根纱线线密度为67.5 g/km并合而成的玻璃 纤维为原料(重庆国际复合材料有限公司产，产品代号G75)。按照将编织的格栅织物假想成 网格消除后的矩形实体来排布纱线和进行编织，可以将所有编织纱线分成主体编织纱线和边 纱两部分，本例中主体编织纱线的纵列数为229，横行为20，边纱按照保证有主体纱和边纱 所形成的每一行(或每一列)上的纱线根数要和另一行(或另一列)上的纱线根数相同的原则排列。然后进行格栅的编织。实施例二的格栅的具体编织过程和纱线排布的变化如以下的操作 步骤所示。在本实施例中，构成格栅的各纵向条带的宽度由20根纱线组成，条带厚度由10根 纱线组成。编织时，由以下四个步骤组成一个完整的格栅结构的循环编织。步骤l，编织实施例二的格栅的时段"I "(参见图3)。在该时段"I "，各条带互不相连， 形成分散网柱。将从左到右的每第10个梭子纵列，即从左到右开始凡是能被10整除的梭子纵 列，定为无上下运动，而只有左右运动的梭子纵列，起分离纵条的作用，如此，就可编织格 栅的时段"I "(参见图3)，即网柱。在本实施例二中，网柱的长度为60个常规的"四步法编 织"循环。步骤2，编织实施例一的格栅的时段"II"(参见图3)。在该时段"11"，各条带以一隔一 的规律相连，形成网柱间的连接，或称网结。使原本不产生纵向移位的梭子纵列以一隔一的 规律有选择地恢复纵向移位，即将从左到右开始第IO、第30、第50、第70、第90、第IIO、第 130、第150、第170、第190、第210的梭子纵列恢复纵向移位，编织成条带两两相连的网柱， 而第20、第40、第60、第80、第IOO、第120、第140、第160、第180、第200、第220的梭子纵 列仍然为无上下运动而只有左右运动的梭子纵列，起分离纵条的作用。该步骤2的编织长度就 决定了格栅的该时段"II"的网结的长度，在本实施例二中定为12个常规的"四步法编织" 循环。步骤3，编织实施例一的格栅的时段"III"(参见图3)。因为此处织物结构与格栅的时段 "I"的完全一样，各条带互不相连，形成分散网柱，所以，其具体的纱线排布和编织过程 和步骤l所述也完全一样，也为从左到右开始凡是能被10整除的梭子纵列，定为无上下运动， 而只有左右运动的梭子纵列，起分离纵条的作用。该步骤3的编织长度就决定了格栅的该时段"nr的分散网柱的长度，在本实施例二中考虑到网的结构形态的对称，和步骤i中的一样，也为60个常规的"四步法编织"循环。步骤4，编织实施例一的格栅的时段"IV"(参见图3)。在该时段"IV"，各条带以与格栅的时段"II"互补的另一隔一的规律相连形成网结。使原本不产生纵向移位的梭子纵列以与格栅的时段"II "互补的另一隔一的规律有选择地恢复纵向移位，即将从左到右开始的第20、 第40、第60、第80、第IOO、第120、第140、第160、第180、第200、第220梭子纵列恢复纵向 移位，编织成条带两两相连的网柱，而第IO、第30、第50、第70、第90、第IIO、第130、第 150、第170、第190、第210的梭子纵列仍然为无上下运动而只有左右运动的梭子纵列，起分 离纵条的作用。，该步骤4的编织长度就决定了格栅的该时段"IV"的网结的长度，在本实施 例二中考虑到网的结构形态的对称，和步骤2中的一样，也为12个常规的"四步法编织"循环。 然后以此类推，循环编织，就可连续地形成图3所示的三维网状编织织物，该织物构成格 栅的各纵向条带的宽度由20根纱线组成，条带厚度由10根纱线组成，每个网柱的长度为60个 常规的"四步法编织"循环，而网结的长度为12个常规的"四步法编织"循环。
权利要求
1.一种三维异型编织格栅的形成方法，其特征是有选择地控制某些梭子纵列的纵向移位的有无，相应地形成编织体的合分。
2. 根据权利要求1所述的形成方法，其特征是梭子纵列纵向移位的控制的选择是根据格栅 网格的尺寸来确定的。
3. 根据权利要求1所述的形成方法，其特征是三维编织机是方型编织机。
4. 根据权利要求1所述的形成方法，其特征是三维编织机是四步法编织机。
5. 根据权利要求1所述的形成方法，其特征是梭子纵列纵向移位的控制是手动的。
6. 根据权利要求1所述的形成方法，其特征是梭子纵列纵向移位是机器程序自动控制的。
全文摘要
一种三维异型编织格栅的形成方法。它是有选择地控制某些梭子纵列的纵向移位的有无，相应地形成编织体的合分来形成的，具体地是将三维网状编织织物在结构上分成网带分离段和网带两两相连的网结段这两个基本组成部分来编织的在编织网带分离段时，按照同时编织多根纵向条带的方式进行编织，这时，只要使对应于各条带之间的分离位置的梭子纵列不产生纵向移位即可；在编织网结段时，有选择地使原本不产生纵向移位的某些梭子纵列恢复纵向移位即可。以此循环，就可形成整体的三维网状编织织物。因为网状织物原本就具有的良好的空间尺寸适形性，使本发明编织物同时就具有了三维异型的形成能力。
文档编号D03D9/00GK101245527SQ20081000256
公开日2008年8月20日 申请日期2008年1月8日 优先权日2008年1月8日
发明者吴伯明, 迪 周 申请人:常州伯龙三维复合材料有限公司