专利名称：一种角联锁结构织物及其编织方法
技术领域：
本发明属于纺织复合材料的增强体研究领域，涉及一种角联锁结构织物及其编织方法，具体涉及一种经纬纱非正交的角联锁结构织物及其编制方法。
背景技术：
角联锁织物是近年来被广泛使用的一种新型三维织物，是三维织物中的一个重要分支，其最大特点是其中的纱线不但沿织物的经纬向配置，而且有一部分纱线沿与织物的厚度方向呈一定角度的方向配置，从而增强了层间连接强度。其成型原理为将纱线按设计的层数列数排列好后，形成多层开口，按一定顺序引入纬纱后成型。其中纬纱基本处于平直状态而经纱弯曲穿过相邻的纬纱层。其织造方法通常根据所需结构不同而分为机织成型和编织成型两种。机织角联锁成型技术适合织造平板类织物而编织角联锁成型技术适合织造回转体等复杂形状织物。由于现有角联锁成型工艺限制，角联锁结构只能织出面内含0°和90°方向纱线的织物，其经纱系统与纬纱系统均为垂直相交(如图I所示)，只有用于层间连接的纱线可以转一定角度，使得现有角联锁织物除沿厚度方向上具有增强的层间力学性能外，只在平面内相互垂直的两个方向上具有较好的力学性能而在面内±45°或需要的其他方向上的性能则较弱，织物剪切和扭转性能较差。
发明内容
针对现有工艺技术的不足及存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种角联锁结构织物，该角联锁结构织物的全部或部分层内包含经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构。即该角联锁结构的经纬纱系统在织物的全部或部分层内呈非正交排布；在保证层间性能基础上，有效提升了面内±45°方向的性能，且工艺简单，易于实现。本发明的另一目的在于提供一种上述角联锁结构织物的编织方法。本发明的目的通过以下技术方案实现一种角联锁结构织物，该织物的全部或部分层内包含经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构。即该角联锁结构的经纬纱系统在织物的全部或部分层内呈非正交排布；在保证层间性能基础上，有效提升了面内±45°方向的性能，且工艺简单，易于实现。上述经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构中，经纱之间夹角α，0° ^ α <180°，经纱与纬纱之间的夹角β，0。< β <90。。上述的角联锁结构织物为方形或圆形。上述的方形角联锁结构织物中经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构采用以下步骤编织I)将经纱按设计的行列数一端固定到挂纱架上，另一端与张力线连接后固定到编织机的锭子上；2)编织机锭子先按经纬纱正交的角联锁编织工艺排布，再将相邻层的经纱各相向移动2η (η为整数，且η > I)个锭子的间距(锭子的间距可根据α角度进行设计)，各层保持初始移纱方向不变，向层间引入纬纱；分别将由于相向移动而超出织物宽度界限的经纱移入到另一层由于相向移动而空出的锭子上形成一个移出-移入闭环；3) 按经纬纱正交的角联锁编织工艺，列向经纱各相向运动两个锭子间距，即形成一个δ节距的织物；按上述步骤循环直至编织到规定尺寸，即得所述的经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构。上述的圆形角联锁结构织物中经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构采用以下步骤编织I)将经纱按设计的行列数一端固定到挂纱架上，另一端与张力线连接后固定到编织机的锭子上；2)编织机锭子先按经纬纱正交的角联锁编织工艺排布，再将相邻层的经纱各相向移动2η (η为整数，且η > I)个锭子的间距，各层保持初始移纱方向不变，向层间引入纬纱；3)按经纬纱正交的角联锁编织工艺，列向经纱各相向运动两个锭子间距，形成一个δ节距的织物；按上述步骤循环直至编织到规定尺寸，即得所述的经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构。上述的经纬纱非正交的角联锁结构织物，其编织用纱线为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、聚乙烯纤维、芳纶纤维或金属纤维。 上述的角联锁结构织物的编织方法，其在于方形角联锁结构织物中经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构的编织方法包括以下步骤I)将经纱按设计的行列数一端固定到挂纱架上，另一端与张力线连接后固定到编织机的锭子上；2)编织机锭子先按经纬纱正交的角联锁编织工艺排布，再将相邻层的经纱各相向移动2η (η为整数，且η > I)个锭子的间距，各层保持初始移纱方向不变，向层间引入纬纱；分别将由于相向移动而超出织物宽度界限的经纱移入到另一层由于相向移动而空出的锭子上形成一个移出-移入闭环；3)按经纬纱正交的角联锁编织工艺，列向经纱各相向运动两个锭子间距，即形成一个δ节距的织物；按上述步骤循环直至编织到规定尺寸，即得所述的经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构。上述的角联锁结构织物的编织方法，其在于圆形角联锁结构织物中经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构的编制方法包括以下步骤I)将经纱按设计的行列数一端固定到挂纱架上，另一端与张力线连接后固定到编织机的锭子上；2)编织机锭子先按经纬纱正交的角联锁编织工艺排布，再将相邻层的经纱各相向移动2η (η为整数，且η > I)个锭子的间距，各层保持初始移纱方向不变，向层间引入纬纱；
3)按经纬纱正交的角联锁编织工艺，列向经纱各相向运动两个锭子间距，形成一个δ节距的织物；按上述步骤循环直至编织到规定尺寸，即得所述的经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构。本发明的编织用纱线为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、聚乙烯纤维、芳纶纤维或金属纤维。本发明所采用的经纬纱正交的角联锁编织工艺为现有已知编织技术。
本发明所采用的编织机是由单元方机组成，根据织物形状可以组合成线型和圆形，为现有已知技术。本发明中涉及的列向经纱各相向运动两个锭子间距、引纬、打纬等编织工序为现有已知技术。本发明的有益效果本发明提供一种角联锁结构织物，其角联锁结构的经纬纱系统在织物的全部或部分层内呈非正交排布；在保证层间性能基础上，有效提升了面内±45°方向或其他设计角度方向上的性能，且制备工艺简单，易于实现。有利于发挥角联锁结构除0°和90°夕卜，±45°方向或其他设计角度方向上的性能。
图I现有技术中经纬纱正交的角联锁结构示意图。图2本发明的经纱及编织机布置示意图。图3为本发明方形织物用编织机排布示意图。图4为本发明圆形织物用编织机排布示意图。图5为经纬纱非正交的角联锁结构示意图。其中，A-非垂直交织经纱；Β-纬纱；α -非垂直交织经纱夹角；β -非垂直交织经纱与纬纱夹角；Ε-垂直交织经纱。图6为角联锁结构开口运动示意图。其中，“ X ”表示经纱，“一”表示纬纱；图7为移出-移入闭环的经纱移动示意图。其中，5为经纱，6为箭头所指的纱线移动方向，L为相向移动的纱线的移动间距，〇表示纱锭上未挂编织纱。图8方形织物经纬纱非正交的角联锁结构织物编织工艺示意图。其中， 表示纱锭上挂有编织纱，〇表示纱锭上未挂编织纱。图9为圆形织物经纬纱非正交的角联锁结构织物编织工艺示意图。图中， 表示纱锭上挂有编织纱，〇表示纱锭上未挂编织纱。图10为本发明实施例I经纬纱非正交的角联锁结构方形织物编织工艺示意图。图11为本发明实施例2经纬纱非正交的角联锁结构圆形织物编织工艺示意图。
具体实施例方式实施例I :
采用本发明编织方法编织方形织物，采用3K碳纤维，方形织物纱线排列为6层，6列，要求该织物上半部分为经纬纱非垂直交织角联锁结构(该角联锁结构中经纱系统和纬纱系统呈非正交排布，经纱之间夹角α，0° < α <180°，经纱与纬纱之间的夹角β，0°< β <90° )，下半部分为经纬纱垂直交织角联锁结构。编织过程为I)排布编织机1，将两台编织机I并列设置(如图3所示)，将经纱按设计的行列数一端固定到挂纱架上，另一端与张力线11连接后固定到编织机I的锭子2上(如图2所示)；2)将6层6列纱线锭子按经纬纱正交的角联锁编织工艺方式排列在8层10列的编织机上，上半部分用I框出，下半部分用II框出。将上半部分中相邻层的经纱各相向移动2个锭子的间距，即将编织机从上往下起第I层和第3层纱依次向左边移动两个锭子的距离，将第2层和第4层纱依次向右边移动两个锭子的距离，第5-8层纱线位置不变；各层保持初始移纱方向不变，按照一般角联锁结构开口方式(如图6所示)，沿每层纱线开口向各层间引入纬纱；然后分别将由于相向移动而超出织物宽度界限8的经纱移入到与之相邻的另一层的由于相向移动而空出的锭子上形成一个移出-移入闭环；如图7所示，移出-移入 闭环的详细形成过程第I层和第3层经纱依次向左边移动，移动间距为L(L=2n个锭子的间距，η为整数，且η > 1，该实施例中η=1)，分别在第I层和第3层的右侧空出2η个未挂编织纱的锭子10，第I层和第3层的左侧有2η个锭子的超出织物宽度界限8的经纱5 ;第2层和第4层纱依次向右边移动，移动间距为L (L=2n个锭子的间距，η为整数，且η彡1，，该实施例中η=1 )，分别在第2层和第4层的左侧空出2n个未挂编织纱锭子10，第2层和第4层的右侧有2n个锭子的超出织物宽度界限8的经纱5 ;在各层间引入纬纱后，分别将第I层左侧超出织物宽度界限8的经纱5移入到第2层左侧空出的锭子上，将第2层右侧超出织物宽度界限8的经纱5移入到第I层右侧空出的锭子上；同样的方法对第3层和第4层进行操作。则第I层和第2层形成一个移出-移入闭环，第3层和第4层形成一个移出-移入闭环。对纱线进行移出、移入之后，纱线的排列恢复至最初的排列方式。即上部分四层纱线按照图8所示纱线移动方法移动。详细步骤如图10所示。图10所示标识与图8 一致。3)按经纬纱正交的角联锁编织工艺，所有列向经纱各相向运动两个锭子间距，形成一个δ节距的织物；上部分和下部分一个编织循环的详细过程如图10所示。按上述步骤循环直至编织到规定尺寸，即得上半部分为经纬纱非垂直交织角联锁结构(如图5所示)，下半部分为经纬纱垂直交织角联锁结构的织物。实施例2 采用本发明编织方法编织一圆形织物，采用3Κ碳纤维。圆形织物纱线排列为6层，6列，要求该织物靠近内表面一半结构为经纬纱非垂直交织角联锁结构(该角联锁结构中经纱系统和纬纱系统呈非正交排布，经纱之间夹角α，0° < α < 180°，经纱与纬纱之间的夹角β，0° < β <90° )，靠近外表面的一半结构为经纬纱垂直交织角联锁结构。编织过程为I)排布编织机1，将四台编织机I等间距设置成环形(如图4所示)，将经纱按设计的行列数一端固定到挂纱架上，另一端与张力线11连接后固定到编织机I的锭子2上，纱线的排列方式如图9所示；2)将6层12列纱线按照图9所示方式排列，靠近内表面一半结构用I框出，靠近外表面一半结构用II框出(如图11)。将从内往外起第I圈和第3圈纱线依次顺时针依次移动两个位置，将第2圈和第4圈纱线逆时针依次移动两个位置，5-8圈纱线位置不变；各层保持初始移纱方向不变，沿每层纱线开口向层间引入纬纱；3)按经纬纱正交的角联锁编织工艺，所有列向经纱各相向运动两个锭子间距，形成一个δ节距的织物；上部分和下部分一个编织循环的详细过程如图11所示。图11所示标识与图9 一致。
按上述步骤循环直至编织到规定尺寸，即得内表面一半结构为经纬纱非垂直交织角联锁结构，外表面一半结构为经纬纱垂直交织角联锁结构的织物。
权利要求
1.ー种角联锁结构织物，其特征在于该织物的全部或部分层内包含经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构。
2.根据权利要求I所述的角联锁结构织物，其特征在于所述经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构中，经纱之间夹角α，0° < α < 180°，经纱与纬纱之间的夹角β，0° < β < 90°。
3.根据权利要求I或2所述的角联锁结构织物，其特征在于所述的角联锁结构织物为方形或圆形。
4.根据权利要求3所述的角联锁结构织物，其特征在于所述的方形角联锁结构织物中经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构采用以下步骤编织 1)将经纱按设计的行列数一端固定到挂纱架上，另一端与张カ线(11)连接后固定到编织机(I)的锭子(2)上； 2)编织机锭子(2)先按经纬纱正交的角联锁编织エ艺排布，再将相邻层的经纱各相向移动2η(η为整数，且η > I)个锭子的间距，各层保持初始移纱方向不变，向层间引入纬纱；分别将由于相向移动而超出织物宽度界限(8)的经纱移入到另ー层由于相向移动而空出的锭子上形成ー个移出-移入闭环(9)；3)按经纬纱正交的角联锁编织エ艺，列向经纱各相向运动两个锭子间距，即形成ー个δ节距的织物； 按上述步骤循环直至编织到规定尺寸，即得所述的经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构。
5.根据权利要求3所述的角联锁结构织物，其特征在于所述的圆形角联锁结构织物中经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构采用以下步骤编织 1)将经纱按设计的行列数一端固定到挂纱架上，另一端与张カ线(11)连接后固定到编织机(I)的锭子(2)上； 2)编织机锭子(2)先按经纬纱正交的角联锁编织エ艺排布，再将相邻层的经纱各相向移动2η (η为整数，且η > I)个锭子的间距，各层保持初始移纱方向不变，向层间引入纬纱； 3)按经纬纱正交的角联锁编织エ艺，列向经纱各相向运动两个锭子间距，形成ー个δ节距的织物； 按上述步骤循环直至编织到规定尺寸，即得所述的经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构。
6.根据权利要求4或5所述的经纬纱非正交的角联锁结构织物，其特征在于编织用纱线为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、高硅氧纤维、聚こ烯纤维、芳纶纤维或金属纤维。
7.权利要求3所述的角联锁结构织物的编织方法，其特征在于方形角联锁结构织物中经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构的编织方法包括以下步骤 1)将经纱按设计的行列数一端固定到挂纱架上，另一端与张カ线(11)连接后固定到编织机(I)的锭子(2)上； 2)编织机锭子(2)先按经纬纱正交的角联锁编织エ艺排布，再将相邻层的经纱各相向移动2η(η为整数，且η > I)个锭子的间距，各层保持初始移纱方向不变，向层间引入纬纱；分别将由于相向移动而超出织物宽度界限(8)的经纱移入到另ー层由于相向移动而空出的锭子上形成ー个移出-移入闭环(9)； 3)按经纬纱正交的角联锁编织エ艺，列向经纱各相向运动两个锭子间距，即形成ー个δ节距的织物； 按上述步骤循环直至编织到规定尺寸，即得所述的经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构。
8.权利要求3所述的角联锁结构织物的编织方法，其特征在于圆形角联锁结构织物中经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构的编制方法包括以下步骤 1)将经纱按设计的行列数一端固定到挂纱架上，另一端与张カ线(11)连接后固定到编织机(I)的锭子(2)上； 2)编织机锭子(2)先按经纬纱正交的角联锁编织エ艺排布，再将相邻层的经纱各相向 移动2η (η为整数，且η > I)个锭子的间距，各层保持初始移纱方向不变，向层间引入纬纱； 3)按经纬纱正交的角联锁编织エ艺，列向经纱各相向运动两个锭子间距，形成ー个δ节距的织物； 按上述步骤循环直至编织到规定尺寸，即得所述的经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构。
全文摘要
本发明公开了一种角联锁结构织物及其编制方法，该织物的全部或部分层内包含经纱系统和纬纱系统呈非正交排布的角联锁结构。本发明的角联锁结构织物，其角联锁结构的经纬纱系统在织物的全部或部分层内呈非正交排布；在保证层间性能基础上，有利于发挥角联锁结构除0°和90°外，±45°方向或其他设计角度方向上的性能。且制备工艺简单，易于实现。采用本发明编织的织物经纬纱非正交，有利于发挥角联锁结构除0°和90°外，±45°方向或其他设计角度方向上的性能。
文档编号D03D25/00GK102851844SQ20121038528
公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者宗晟, 伍立立 申请人:宜兴市新立织造有限公司