一种高厚锁心立体机织物及其织造方法与流程

本发明涉及立体机织材料领域，具体是一种高厚锁心立体机织物及其织造方法。

背景技术：

随着科技的发展，三维立体机织物不断地被应用于航天、军工等尖端科技产业中，其重要用途之一是作为三维立体复合材料的增强体。革命性纤维与织物产品的商业需求其中一大类即为增强结构。三维立体机织物具有良好的紧密程度和整体性，提高了其复合材料的层间剪切性能以及厚度方向上的机械性能。三维立体机织物由于引入厚度方向的纱线，使得织物沿厚度方向的性能显著提高。然而，三维立体正交机织物的经纱、纬纱和捆绑纱的相互正交直线状态容易造成结构紧密性不够，经纬纱移位、滑脱的现象。申请号200910201473.7公开了具有正交结构与平纹结构的三维立体机织物的制备方法，该方法通过垂直捆绑纱将平纹结构层和正交结构层的纱线束缚成一个三维立体机织物，改善了织物的紧密程度，然而织物中的捆绑纱仍然是近似伸直状态，且织物层数少、幅宽小限制了其在增强结构中的应用范围。三维立体正交机织物结构的单一性难以满足复合材料增强体对其结构性能的要求。目前，市场上多层、高厚、高密三维立体机织物的种类多样性还有待丰富，量化生产存在一定的局限性。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种高厚锁心立体机织物及其织造方法。该机织物是一种多层、高厚、高密且具有优良的整体性和层间剪切性的立体机织物。

本发明解决所述机织物技术问题的技术方案是，提供一种高厚锁心立体机织物，其特征在于该机织物包括n个经纱层和n+1个纬纱层；所述经纱层与纬纱层之间相互垂直交替排布；经纱层中的经纱之间相互平行伸直排列，纬纱层中的纬纱之间相互平行伸直排列，经纱和纬纱相互垂直并由捆绑纱束缚，形成机织物；所述捆绑纱在织物的厚度方向上呈现y字形状态，即锁心结构；捆绑纱锁心结构路径规律为：第一组捆绑纱由织物的上表面向下运动，同时第二组捆绑纱由织物的下表面向上运动；随后两组捆绑纱同时运动到织物厚度方向上的中间位置，第一组捆绑纱中的所有捆绑纱同时沿同一方向切换至相邻经纱列；第二组捆绑纱中的所有捆绑纱同时沿与第一组捆绑纱相反的方向切换至相邻经纱列，使得相邻经纱列之间的捆绑纱重新组合，两组捆绑纱同时分别从织物的一面到达织物的另一面；所述捆绑纱之间两两相互配合呈现锁紧状态和打开状态。

本发明解决所述织造方法技术问题的技术方案是，提供一种高厚锁心立体机织物的织造方法，其特征在于机织物一次整体成型，多经轴送经，具体是：提升运动规律相同的第一组捆绑纱，引入纬纱，并依次提升每一层经纱，n层经纱全部被提起，每引入一根纬纱完成一次打纬；随后，下降第一组捆绑纱，同时提升第二组捆绑纱，引入纬纱，并依次下降每一层经纱，n层经纱全部被下降；重复上述步骤，完成整个织造过程，得到机织物。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)该机织物是一种多层、高厚、高密立体机织材料，层数能够达到二十层以上，多层的经纬纱由捆绑纱束缚，经纬纱和捆绑纱之间不再是单一的直线正交状态，使得织物沿厚度方向的机械性能显著提高，纱线在织物中的紧密程度得到了改善，织物的整体性和层间剪切性更加优良。

(2)通过组织图的设计，捆绑纱通过在厚度方向上改变路径和重新组合，在织造过程中实现了捆绑纱在厚度方向切换至相邻经纱列，是织物组织结构上的一个创新。丰富了立体机织物的产品种类，进一步提高了织物的紧密程度和整体性

(3)织物幅宽可达170cm，织物厚度可达9mm，有良好的市场发展前景。

(4)本发明可以根据实际需求调整纱线的纤维品种、织造层数及厚度等工艺参数。

附图说明

图1为本发明高厚锁心立体机织物及其织造方法实施例1的上机图；

图2为本发明高厚锁心立体机织物及其织造方法实施例1的一个组织循环的组织结构图；

图3为本发明高厚锁心立体机织物及其织造方法实施例1的整体结构图；

图4为本发明高厚锁心立体机织物及其织造方法实施例2的上机图；

图5为本发明高厚锁心立体机织物及其织造方法实施例2的一个组织循环的组织结构图；

图6为本发明高厚锁心立体机织物及其织造方法实施例2的整体结构图；(图中：1、纬纱；2、经纱；3、捆绑纱)

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种高厚锁心立体机织物(简称机织物)，其特征在于该机织物包括n个经纱层和n+1个纬纱层；所述经纱层与纬纱层之间相互垂直交替排布；经纱层中的经纱2之间相互平行伸直排列，纬纱层中的纬纱1之间相互平行伸直排列，经纱和纬纱相互垂直并由捆绑纱3束缚，形成机织物；所述n为2-12之间的整数，机织物的总层数为5～25层；所述捆绑纱在织物的厚度方向上呈现y字形状态，即锁心结构；捆绑纱锁心结构路径规律为：第一组捆绑纱由织物的上表面向下运动，同时第二组捆绑纱由织物的下表面向上运动；随后两组捆绑纱同时运动到织物厚度方向上的中间位置，第一组捆绑纱中的所有捆绑纱同时沿同一方向切换至相邻经纱列；第二组捆绑纱中的所有捆绑纱同时沿与第一组捆绑纱相反的方向切换至相邻经纱列，使得相邻经纱列之间的捆绑纱重新组合，两组捆绑纱同时分别从织物的一面到达织物的另一面；所述捆绑纱之间两两相互配合呈现锁紧状态和打开状态。

每个组织循环中每个纬纱层的纬纱数为4，两列经纱之间的捆绑纱数为2；一个组织循环中的经纱循环rj＝n×b(b为一个组织循环中每个经纱层中的经纱数)，一个组织循环中的纬纱循环rw＝(n+1)×4；上机穿综采用分区穿法，第一区穿捆绑纱3，第二区穿经纱2，每一筘齿穿入n/2或(n+1)/2根经纱和1根捆绑纱，便于厚度方向上的经纱重叠以及捆绑纱在经纱列间的切换。

本发明同时提供了一种高厚锁心立体机织物的织造方法，其特征在于机织物一次整体成型，多经轴送经，具体是：提升运动规律相同的第一组捆绑纱3，引入纬纱1，并依次提升每一层经纱，n层经纱2全部被提起，每引入一根纬纱完成一次打纬；随后，下降第一组捆绑纱，同时提升第二组捆绑纱，引入纬纱1，并依次下降每一层经纱，n层经纱2全部被下降；重复上述步骤，完成整个织造过程，得到机织物。

捆绑纱分组的依据是在该机织物的所有组织循环中，运动规律相同的捆绑纱划分为一组；本实施例中，捆绑纱分为两组。

所述经纱2、纬纱1和捆绑纱3为超高分子量聚乙烯纱线、玄武岩纱线、芳纶纱线等高性能纱线；经纱2、纬纱1和捆绑纱3可以是同种纱线，也可进行不同类型高性能纱线的混杂组合；

所述经纱2和纬纱1的细度为1000-1600d，捆绑纱的细度为200-400d，经纱2的密度为100-700根/10cm，纬纱1的密度为300-2200根/10cm，捆绑纱3的密度为100-120根/10cm。

所述高厚锁心立体机织物一次性整体成型，多经轴送经，织物最大幅宽可达170cm，织物最大厚度可达9mm。

实施例1

织造单经双纬锁心立体机织物，以经纱12层，纬纱13层，织物总层数25层为例。

选择超高分子量聚乙烯纱线作为原材料，经纱的细度为1200d，纬纱的细度为1600d，捆绑纱的细度为200d。4个经轴送经实现对织物的高效生产和经纱张力要求。

如图2所示为一个组织循环的组织结构图，经纱2之间相互平行伸直排列，纬纱1之间相互平行伸直排列，并由捆绑纱3束缚。第一组捆绑纱由织物的上表面向下运动，同时第二组捆绑纱由织物的下表面向上运动；随后两组捆绑纱同时运动到织物厚度方向上的中间位置，第一组捆绑纱中的所有捆绑纱同时沿同一方向切换至相邻经纱列；第二组捆绑纱中的所有捆绑纱同时沿与第一组捆绑纱相反的方向切换至相邻经纱列，使得相邻经纱列之间的捆绑纱重新组合，两组捆绑纱3同时分别从织物的一面到达织物的另一面；捆绑纱在织物的厚度方向上呈现y字形状态；所述捆绑纱之间两两相互配合呈现锁紧状态和打开状态。

如图1所示为单经双纬锁心立体机织物的上机图，根据单经双纬锁心立体机织物结构设计织物组织图，穿综图采用分区穿法，第一区从第1页综框至第4页综框，依次穿入捆绑纱3，第二区从第5页综框至第16页综框，依次穿入经纱2。通过组织图和穿综图得出纹板图，一个组织经纱循环rj＝n×1＝12，纬纱循环rw＝(n+1)×4＝52，一个组织循环的6根经纱和1根捆绑纱穿入一个筘齿，便于厚度方向上的经纱重叠和捆绑纱在经纱列间的切换，得穿筘图。

织造过程：

第一步，按照单经双纬锁心立体机织物的上机图，提升第2页综框的捆绑纱3，形成一个梭口，依次引入2根纬纱1；然后，保持梭口不变，提升第一层的所有经纱，引入2根纬纱1。以此类推，12层经纱2全部被提起，引入26根纬纱1。每引入一根纬纱完成一次打纬。

第二步，提起第1页综框的捆绑纱3，下降第2页综框的捆绑纱3，并保持其他捆绑纱3和经纱2位置不变，形成一个梭口，引入2根纬纱1；保持梭口不变，下降最后一层的经纱2，引入2根纬纱1。以此类推，12层经纱2全部被下降，引入26根纬纱1。且每引入一根纬纱1完成一次打纬。至此，完成一个组织循环。

重复上述步骤，即可完成对单经双纬锁心立体机织物的织造。

经密为672根/10cm，纬密为2080根/10cm，捆绑纱密度为120根/10cm。幅宽为160cm，厚度为8.5mm。

实施例2

织造双经双纬锁心立体机织物，以经纱12层，纬纱13层，织物总层数25层为例。

选择超高分子量聚乙烯纱线作为原材料，经纱的细度为1200d，纬纱的细度为1600d，捆绑纱的细度为200d。4个经轴送经实现对织物的高效生产和经纱张力要求。

如图5所示为一个组织循环的双经双纬锁心立体机织物的组织结构图，经纱2之间相互平行伸直排列，纬纱1之间相互平行伸直排列，并由捆绑纱3束缚。第一组捆绑纱由织物的上表面向下运动，同时第二组捆绑纱由织物的下表面向上运动；随后两组捆绑纱同时运动到织物厚度方向上的中间位置，第一组捆绑纱中的所有捆绑纱同时沿同一方向切换至相邻经纱列；第二组捆绑纱中的所有捆绑纱同时沿与第一组捆绑纱相反的方向切换至相邻经纱列，使得相邻经纱列之间的捆绑纱重新组合，两组捆绑纱3同时分别从织物的一面到达织物的另一面；捆绑纱在织物的厚度方向上呈现y字形状态；所述捆绑纱之间两两相互配合呈现锁紧状态和打开状态。

如图4所示为双经双纬锁心立体机织物的上机图，根据双经双纬锁心立体机织物结构设计织物组织图，穿综图采用分区穿法，第一区从第1页综框至第4页综框，依次穿入捆绑纱3，第二区从第5页综框至第16页综框，依次穿入经纱2。通过组织图和穿综图得出纹板图，一个组织经纱循环rj＝n×2＝24，纬纱循环rw＝(n+1)×4＝52，一个组织循环的6根经纱和1根捆绑纱穿入一个筘齿，便于厚度方向上的经纱重叠和捆绑纱在经纱列间的切换，得穿筘图。

织造过程：

第一步，按照双经双纬锁心立体机织物的上机图4，提升第1、3页综框的捆绑纱3，形成一个梭口，引入第一根纬纱1；然后，保持梭口不变，提升第一层的所有经纱2，引入第二根纬纱1。以此类推，12层经纱2全部被提起，引入13根纬纱1。每引入一根纬纱完成一次打纬。

第二步，提起第2页综框的捆绑纱3，下降第3页综框的捆绑纱3，并保持其他捆绑纱3和经纱2位置不变，形成一个梭口，引入一根纬纱；保持梭口不变，下降最后一层的经纱2，引入一根纬纱1。以此类推，12层经纱2全部被下降，引入13根纬纱1。且每引入一根纬纱1完成一次打纬。

第三步，下降第1页综框的捆绑纱3，提升第4页的捆绑纱3，并保持其他捆绑纱3和经纱2位置不变，形成一个梭口，引入一根纬纱1；然后，保持梭口不变，提升第一层的所有经纱2，引入第二根纬纱1。以此类推，12层经纱2全部被提起，引入13根纬纱1。每引入一根纬纱1完成一次打纬。

第四步，下降第2页综框的捆绑纱3，提升第3页综框的捆绑纱3，并保持其他捆绑纱3和经纱2位置不变，形成一个梭口，引入一根纬纱1；保持梭口不变，下降最后一层的经纱2，引入一根纬纱1。以此类推，12层经纱2全部被下降，引入13根纬纱1。且每引入一根纬纱1完成一次打纬。至此，完成一个组织循环。

重复上述步骤，即可完成对双经双纬锁心立体机织物的织造。

经密为672根/10cm，纬密为1820根/10cm，捆绑纱密度为120根/10cm。幅宽为165cm，厚度为7.6mm。

本发明未述及之处适用于现有技术。