专利名称：一种变厚度三维机织物的成型方法
技术领域：
本发明属于纺织技术领域，具体涉及变厚度三维机织物的成型方法。
背景技术：
三维机织的结构特点是经向和纬向的纱束在平面内呈90度交织或排列，提供复合材料的面内性能，而贯穿于结构厚度方向上的接结纱束则提供了材料的稳定性，这种结构特点使得其有着良好的抗拉压，抗冲击以及高层间剪切强度的性能，被广泛应用于航空航天、建筑、渔业、体育、军事等领域中的工业型材。常见的三维机织物多为尺寸单一、结构均勻的平板，而在某些特殊环境下，需要截面尺寸连续变化的织物以适应要求。截面连续变化的机织三维织物的设计和织造工艺在我国的研究和应用领域中尚属空白。中国专利申请CN1182813A提出的三维多层织物，其层数少，结构单一，不能实现织物厚度的变化。专利CN1297074A所提出的三维织物，在厚度方向上有一定的局限性，也不能实现织物厚度的变化。
发明内容
本发明的目的是提供一种经向截面连续无级变化的三维织物的成型方法，它能有效地织造复合材料异型截面型材的增强骨架体。为了达到上述目的，本发明提供了一种变厚度三维机织物的成型方法，其特征在于，包括采用二维织机设备，在基础组织上采用接结方式织造接结多层三维织物，逐步变化织物厚度，得到变厚度三维机织物。优选地，所述的逐步变化织物厚度的具体方法为逐步变化纬纱线密度、逐步变化纬向垫纱数量以及逐步变化与经向垫纱交织的纬纱数量中的至少一种。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果1)变厚度织物一次成型，提高了织物的结构整体性和稳定性；2)织物厚度变化时基础组织不变化，织物表面外观没有变化；3)织物厚度的变化范围可根据使用需要而定，变化灵活，可设计性强。4)可在常规二维织机上织造，产品生产加工方便，成本在易接受范围内。
图1为变厚度三维机织物结构示意图。
图2为逐步变化纬纱线密度示意图3为逐步变化纬向垫纱示意图4为逐步变化与经向垫纱交织的纬纱示意图。
图5为接结纬接结基本结构纬向示意图6为接结纬接结基本结构纹板图7a为纬向插入1组垫纱的接结纬结构变化纹板图
图7b为纬向插入2组垫纱的接结纬结构变化纹板图；图7c为纬向插入3组垫纱的接结纬结构变化纹板图；图7d为纬向插入4组垫纱的接结纬结构变化纹板图；图7e为纬向插入5组垫纱的接结纬结构变化纹板图；图7f为引入1组与经向垫纱交织的纬纱的接结纬结构变化纹板图；图7g为引入2组与经向垫纱交织的纬纱的接结纬结构变化纹板图；图几为引入3组与经向垫纱交织的纬纱的接结纬结构变化纹板图；图7i为引入4组与经向垫纱交织的纬纱的接结纬结构变化纹板图；图7j为引入5组与经向垫纱交织的纬纱的接结纬结构变化纹板图；图fe为变化基本结构中纬纱规格的接结纬接结纬纱变化排列程序图；图8b为在纬向插入垫纱并逐步变化其规格的接结纬接结纬纱变化排列程序图；图8c为引入与经向垫纱交织纬纱并逐步变化其规格的接结纬接结纬纱变化排列程序图；图9为自身接结基本结构纬向示意图；图10为自身接结基本结构纹板图；图Ila为纬向插入1组垫纱的自身接结结构变化纹板图；图lib为纬向插入2组垫纱的自身接结结构变化纹板图；图Ilc为纬向插入3组垫纱的自身接结结构变化纹板图；图Ild为纬向插入4组垫纱的自身接结结构变化纹板图；图lie为纬向插入5组垫纱的自身接结结构变化纹板图；图Ilf为引入1组与经向垫纱交织的纬纱的自身接结结构变化纹板图；图Ilg为引入2组与经向垫纱交织的纬纱的自身接结结构变化纹板图；图Ilh为引入3组与经向垫纱交织的纬纱的自身接结结构变化纹板图；图Ili为引入4组与经向垫纱交织的纬纱的自身接结结构变化纹板图；图Ilj为引入5组与经向垫纱交织的纬纱的自身接结结构变化纹板图；图12a为变化基本结构中纬纱规格的自身接结纬纱变化排列程序图；图12b为在纬向插入垫纱并逐步变化其规格的自身接结纬纱变化排列程序图；图12c为引入与经向垫纱交织纬纱并逐步变化其规格的自身接结纬纱变化排列程序图。图中，1、2、3分别代表经纱、纬纱和垫纱。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定范围。如图1所示，为变厚度三维机织物结构示意图，本发明是在二维织机设备的基础上直接织造出立体多层织物，该织物以简单组织为基础组织，采用一定的接结方式构成接结多层三维织物，在不改变基础组织的条件下，通过改变织物完全组织和纱线线密度使其经向厚度呈无级变化。如图2所示，为逐步变化纬纱线密度示意图，在接结多层织物中，如果纬纱线密度低，形成的织物相对较薄。通过逐步增加纬纱的线密度，可以逐步增加织物厚度，反之亦然。 逐步变化纬纱线密度方法可以单独使用，或与其它改变织物厚度的方法组合使用。如图3所示，为逐步变化纬向垫纱示意图，在接结多层织物中，没有衬纬时，形成的织物相对较薄。通过沿纬向在各层织物间逐步插入一组衬垫纬纱，可以逐步增加织物厚度，反之亦然。逐步变化纬向垫纱方法可以单独使用，或与其它改变织物厚度的方法组合使用。如图4所示，为逐步变化与经向垫纱交织的纬纱示意图。在接结多层织物中，经向垫纱未与其它系统纱线交织时，形成的织物相对较薄。通过在纬向逐层引入与经向垫纱交织的纬纱，逐步增加织物厚度，反之亦然。逐步变化与经向垫纱交织的纬纱的方法可以单独使用，或与其它改变织物厚度的方法组合使用。组合运用上述手段，可以在较大范围内变化织物经向厚度。作为优选方案，在逐步变化纬纱线密度的基础上，欲进一步增加织物厚度，可采用逐步变化纬向垫纱的方法。作为更加优选的方案，在逐步变化纬纱线密度以及逐步变化纬纱线密度的基础上，欲再进一步增加织物厚度，可采用逐步变化与经向垫纱交织的纬纱的方法。实施例1基础组织为2/2经重平，基础组织织物层数为六层，接结组织为接结纬接结，如图 5所示，为接结纬接结基本结构纬向示意图。用四种规格的碳纤维复丝做纬纱，分别为3K、 6Κ、9Κ、12Κ，对其依次编号为Α、B、C、D。采用二维织机设备，在基础组织上采用接结方式织造接结多层三维织物，采用逐步变化纬纱线密度、逐步变化纬向垫纱数量以及逐步变化与经向垫纱交织的纬纱数量三种方法相结合来逐步变化织物厚度，得到变厚度三维机织物。上机过程如下
如图6所示，为接结纬接结基本结构纹板图，如图7a-图7e所示，为纬向插入1_5 组垫纱的接结纬结构变化纹板图，如图7f-图7j所示，为引入1-5组与经向垫纱交织的纬纱的接结纬结构变化纹板图；织造时以一个循环为单位变化一次。纬纱变化的原则为从中间层纬纱开始逐步向上下表面层过渡。如图8a-8c所示，为变化基本结构中纬纱规格、在纬向插入垫纱并逐步变化其规格以及引入与经向垫纱交织纬纱并逐步变化其规格的接结纬接结纬纱变化排列程序图，图中每列代表一个织造循环，每列中每个字母代表织造此纬所选择的对应规格的纬纱。实施例2基础组织为2/2经重平，基础组织织物层数为六层，接结组织为自身接结，如图9 所示，为自身接结基本结构纬向示意图。用四种规格的玻璃纤维复丝做纬纱，分别为200、 400、600、800，对其依次编号为 A，、B，、C，、D，。采用二维织机设备，在基础组织上采用接结方式织造接结多层三维织物，采用逐步变化纬纱线密度、逐步变化纬向垫纱数量以及逐步变化与经向垫纱交织的纬纱数量三种方法相结合来逐步变化织物厚度，得到变厚度三维机织物。
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上机过程如下如图10所示，为自身接结基本结构纹板图，如图Ila-图lie所示，为纬向插入5 组垫纱的自身接结结构变化纹板图，如图Ilf-图Ilj所示，为引入5组与经向垫纱交织的纬纱的自身接结结构变化纹板图，织造时以一个循环为单位变化一次。纬纱变化的原则为从中间层纬纱开始逐步向上下表面层过渡。如图12a-图12c所示，为变化基本结构中纬纱规格、在纬向插入垫纱并逐步变化其规格以及引入与经向垫纱交织纬纱并逐步变化其规格的自身接结纬纱变化排列程序图， 图中每列代表一个织造循环，每列中每个字母代表织造此纬所选择的对应规格的纬纱。
权利要求
1.一种变厚度三维机织物的成型方法，其特征在于，包括采用二维织机设备，在基础组织上采用接结方式织造接结多层三维织物，逐步变化织物厚度，得到变厚度三维机织物。
2.如权利要求1所述的变厚度三维机织物的成型方法，其特征在于，所述的逐步变化织物厚度的具体方法为逐步变化纬纱线密度、逐步变化纬向垫纱数量以及逐步变化与经向垫纱交织的纬纱数量中的至少一种。
全文摘要
本发明提供了一种变厚度三维机织物的成型方法，其特征在于，包括采用二维织机设备，在基础组织上采用接结方式织造接结多层三维织物，逐步变化织物厚度，得到变厚度三维机织物。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果变厚度织物一次成型，提高了织物的结构整体性和稳定性；织物厚度变化时基础组织不变化，织物表面外观没有变化；织物厚度的变化范围可根据使用需要而定，变化灵活，可设计性强；可在常规二维织机上织造，产品生产加工方便，成本在易接受范围内。
文档编号D03D23/00GK102443936SQ20111027821
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者丁辛, 李毓陵, 王鹏, 胡吉永 申请人:东华大学