一种天线罩用多层级结构织物及其织造方法与流程

本发明涉及织物织造技术领域，具体为一种天线罩用多层级结构织物及其织造方法。

背景技术：

石英纤维增强复合材料具有质量轻、强度高、模量高、介电性能好等特点，是制备高性能雷达天线罩的重要材料。随着雷达天线罩在航空、航天、国防、通讯等领域的广泛应用，高效低成本制造是亟待解决的关键问题。

石英纤维增强织物是复合材料雷达天线罩的主要结构增强体。申请号201210592506.7公开了一种截椎体织物的编织方法，织物为层层角联锁结构(2.5D编织单元结构)，具体实施例中织物的经纱和纬纱均采用了合股纱线。申请号201510195792.7公开了一种变厚度层连结构织物的制备方法，可以实现锥管状织物的制备，具体实施例中织物中的纱线采用了单股纱线或合股纱线。

现有的雷达天线罩用增强织物的制备工艺主要有两种：细支纱线精编工艺和合股纱线粗编工艺。现有的细支纱线精编工艺采用细支纱线精细织造而制成二维或三维的天线罩增强织物，具有织物结构精细、均匀，整体性能好等特点，但是织物织造周期长，生产成本高。现有的合股纱线粗编工艺采用单股纱线合股加弱捻制成较粗的合股纱线，再采用较粗的合格纱线织造而制成天线罩增强织物，具有织造效率高、生产周期短、成本低等特点，但是，较粗的合股纱线将导致增强织物中纱线弯曲曲率增大，纤维强度利用率降低；同时造成织物中纱线间隙增大、覆盖率降低，纤维分布不匀，交织点处纤维堆积，不利于树脂基体对纱线内部纤维的浸润，使得复合材料的力学性能降低。

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，提供一种天线罩用多层级结构织物及其织造方法。该织物以编织纱线和轴向纱线为原料，采用二维三向带式编织工艺，编织纱线捆绑平行伸直的轴向纱线形成亚织物，再将亚织物经过织造形成平纹、斜纹、缎纹、层联或者正交三向织物。该织造方法工艺简单、操作方便、生产效率高，周期短、成本低。

本发明解决所述织物技术问题的技术方案是，提供一种天线罩用多层级结构织物，其特征在于所述织物的结构是平纹、斜纹、缎纹、层联或正交三向结构，织物的经向系统、纬向系统或法向系统的中至少一个为亚织物；所述亚织物是轴向纱线平行伸直排列并由编织纱线捆绑而形成的二维三向编织结构，轴向纱线的细度是编织纱线的细度的至少5倍。

所述亚织物的形状是扁带状，宽度不大于20mm。

本发明解决所述织造方法技术问题的技术方案是，提供一种天线罩用多层级结构织物的织造方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)纱线的选择：根据亚织物设计要求，选择轴向纱线和编织纱线的细度，轴向纱线的细度是编织纱线的细度的至少5倍；

(2)亚织物的编织：按照亚织物宽度设计要求确定轴向纱线的根数N，则编织纱线的根数为2N+1，采用二维三向带式编织工艺，编织纱线捆绑平行伸直的轴向纱线形成亚织物；

(3)织物的织造：根据织物结构设计要求选择织物的组织结构，以亚织物为输入系统，采用平纹、斜纹、缎纹、层联或正交三向织物织造方法将亚织物织造成多层级结构织物。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：与现有的采用合股纱线织造的平纹织物相比，本发明所述多层级平纹织物具有厚度薄、纱线弯曲小、纤维堆积少、孔隙率低、覆盖性好等优点，有效解决了现有技术中纤维强度利用率低、树脂基体对纱线内部纤维的浸润性差等的难题，提高了最终复合材料的力学性能。

本发明提供的多层级织物织造方法，是在现有的织物织造技术基础上，增加了亚织物的编织，工艺简单、操作方便、生产效率高，周期短、成本低。

附图说明

图1为本发明天线罩用多层级结构织物及其织造方法一种实施例的亚织物结构示意图；

图2为现有技术中的合股纱线结构示意图；

图3为现有技术中采用合股纱线织造的平纹织物结构图；

图4为本发明天线罩用多层级结构织物及其织造方法一种实施例的多层级平纹织物结构示意图；

图5为本发明天线罩用多层级结构织物及其织造方法一种实施例的多层级层联织物(2.5D织物)结构示意图；

图6为本发明天线罩用多层级结构织物及其织造方法一种实施例的多层级正交三向织物结构示意图；(图中：1、编织纱线；2、轴向纱线；3、单纱；4、经向亚织物；5、纬向亚织物；6、合股经纱；7、合股纬纱；8、法向纱线)

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。

本发明提供了一种天线罩用多层级结构织物(参见图1、4-6)，其特征在于所述织物的结构是平纹、斜纹、缎纹、层联(2.5D)或正交三向结构，织物的经向系统、纬向系统或法向系统的中至少一个为亚织物；所述亚织物是轴向纱线2平行伸直排列并由编织纱线1捆绑而形成的二维三向编织结构，轴向纱线2的细度是编织纱线1的细度的至少5倍；所述亚织物的形状是扁带状，宽度不大于20mm。编织纱线1的作用是对轴向纱线2进行捆绑和定位，使得轴向纱线2平行伸直排列。

一种天线罩用多层级结构织物的织造方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)纱线的选择：根据亚织物设计要求，选择轴向纱线2和编织纱线1的细度，轴向纱线2的细度是编织纱线1的细度的至少5倍；

(2)亚织物的编织：按照亚织物宽度设计要求确定轴向纱线2的根数N，则编织纱线1的根数为2N+1，采用二维三向带式编织工艺，编织纱线1捆绑平行伸直的轴向纱线2形成亚织物；

(3)织物的织造：根据织物结构设计要求选择织物的组织结构，如平纹、斜纹、缎纹、层联(2.5D)或正交三向等，以亚织物为输入系统，采用平纹、斜纹、缎纹、层联(2.5D)或正交三向等现有织物织造方法将亚织物织造成多层级结构织物。

图2为现有技术中常用的合股纱线，捻度为50-55捻/米；合股纱线中单纱3相互捻合而发生扭曲。与合股纱线相比，亚织物中轴向纱线2平行伸直排列，提高了纱线的强度利用率；同时，亚织物的厚度较小，近似为一根轴向纱线2的直径，轴向纱线2一根挨着一根平展排列，减少了纤维的堆积，有利于改善树脂基体对纤维的浸润。

图3为现有技术中采用合股纱线织造的平纹织物，由合股经纱6和合股纬纱7按照平纹工艺织造而成，合股经纱6和合股纬纱7具有近似椭圆形的横截面形状。本发明所述多层级平纹织物(参见图4)由经向亚织物4和纬向亚织物5按照平纹工艺织造而成，经向亚织物4和纬向亚织物5具有扁平的横截面形状。

实施例1：多层级平纹织物

多层级平纹织物(参见图4)包括经向亚织物4与纬向亚织物5；所述亚织物是轴向纱线2平行伸直排列并由编织纱线1捆绑而形成的二维三向编织结构。

(1)纱线的选择：编织纱线1选择27Tex的石英纱线，轴向纱线2选择190Tex股的石英纱线。轴向纱线2的细度是编织纱线1的细度的7.04倍；

(2)亚织物的编织：经向亚织物4和纬向亚织物5均选取编织纱线1为13根、轴向纱线2为6根，采用二维三向带式编织工艺，编织纱线1捆绑平行伸直的轴向纱线2形成亚织物，亚织物宽度为4.0mm，厚度0.3mm；

(3)织物的织造：经密为22根/10cm，纬密为22根/10cm，采用平纹织物织造工艺将经向亚织物4和纬向亚织物5织造成多层级平纹织物。

本实施例织造的多层级平纹织物的拉伸断裂强度较现有技术采用合股纱线(190Tex石英纱线×6股)织造的平纹织物(参加图3)提高了15.6％。拉伸断裂强度测试参照GB/T 15788-2005。

实施例2：多层级层联织物

多层级层联织物(参见图5)包括经向亚织物4与纬向亚织物5；所述亚织物是轴向纱线2平行伸直排列并由编织纱线1捆绑而形成的二维三向编织结构。

(1)纱线的选择：编织纱线1选择27Tex的石英纱线，轴向纱线2选择190Tex的石英纱线。轴向纱线2细度是编织纱线1细度的7.04倍；

(2)亚织物的编织：经向亚织物4选取编织纱线1为13根、轴向纱线2为6根，采用二维三向带式编织工艺编织而成扁带状亚织物，宽度为4.0mm、厚度为0.3mm；纬向亚织物5选取编织纱线为25根、轴向纱线为12根，采用二维三向带式编织工艺编织而成扁带状亚织物，宽度为8.1mm、厚度为0.3mm；

(3)织物的织造：经密为25根/10cm，纬密为10根/10cm，采用层联(2.5D)立体织物织造工艺将经向亚织物4和纬向亚织物5织造成多层级层联织物。

实施例3：多层级正交三向织物

多层级正交三向织物(参见图6)包括经向亚织物4、纬向亚织物5和法向纱线8；所述亚织物是轴向纱线2平行伸直排列并由编织纱线1捆绑而形成的二维三向编织结构。

(1)纱线的选择：编织纱线1选择27Tex的石英纱线，轴向纱线2选择380Tex的石英纱线，法向纱线8选择190Tex石英纱线。轴向纱线2细度是编织纱线1细度的14.08倍。

(2)亚织物的编织：经向亚织物4和纬向亚织物5均选取编织纱线1为37根、轴向纱线2为18根，采用二维三向带式编织工艺编织而成扁带状亚织物，物宽度13.5mm、厚度0.5mm；

(3)织物的织造：经密为7根/10cm，纬密为7根/10cm，采用正交三向立体织物织造工艺将经向亚织物4、纬向亚织物5和法向纱线8织造成多层级正交三向织物。

本发明未述及之处适用于现有技术。