CN103031652A - 一种截锥体织物的编织方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种截锥体织物的编织方法。该织物包括经纱系统和纬纱系统，且经纱系统和纬纱系统相互交织成层层角联锁结构，编织方法包括如下步骤：1）初始排纱；2）开口运动；3）引入纬纱；4）加纱；5）二次开口运动；6）二次引入纬纱；7）重复步骤4）-6）。采用本发明编织的织物整体密度均匀性显著提高，经复合后性能测试加纱点处的性能完全满足设计指标要求，且有效解决了现有加纱工艺造成的加纱点处出现贯穿性孔洞的技术难题。通过编织验证整列加纱工艺结构完整、纤维连续且成型速度快，实现了2.5D编织结构中随着截锥体截面直径不断增大的编织工艺中两种加纱技术从无到有的突破。
Description
技术领域
本发明涉及一种截锥体织物的制备方法。
背景技术
截锥体织物的编织采用的是2.5D编织方法，2.5D织物及其织造技术是近年来迅速发展的一种新型三维织物织造技术，它是在机织三维织造设备的基础上，利用多眼棕丝使经纱形成多层开口，按一定顺序引入纬纱后形成的一类多层立体织物。2.5D织物中，纬纱基本处于平直状态，经纱弯曲穿过相邻的纬纱层，形成层层浅联织物结构。
目前，型面为圆锥的复合材料增强织物大多采用整体编织方法制造。采用整体编织法制造的增强织物整体性好，纤维分布均匀，用其制作的复合材料力学性能和电性能优异，在航空航天领域得到广泛应用。
随着科技的不断发展，复合材料的型面越来越复杂，其中，截锥体编织物的复合材料使用得越来越多。
中国专利申请CN1182813A提出的三维立体织物织造方法可以织造三纬、六纬、或九纬不同厚度的织物。中国专利申请CN1540052A提出了一种用于复合材料变截面的三维立体织物的织造方法，涉及三维正交立体结构、准正交立体结构、角连锁结构。但现有技术均采用的是三维编织工艺，而不是2.5D编织工艺，且三维编织纤维相互之间交织点较少，单元结构变化的自由度大，结构工艺参数设计受单元结构变化影响因素多，工艺参数不可控，结构均匀性较差。
航空材料学报（杨彩云等，树脂基三维机织复合材料结构与力学性能的关系研究，2006，2615：51－55）研究了四种2．5Ｄ织物结构。但该技术未涉及到截锥体织物的制备方法中的两种加纱技术。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种截锥体织物的编织方法。
本发明所述截锥体织物采用2.5D编织单元结构，包括经纱系统和纬纱系统，且经纱系统和纬纱系统相互交织成层层角联锁结构，在织造的过程中，随着锥体周长的增加进行加纱，其编织方法具体包括如下步骤：
1）初始排纱：根据织物设计要求在织机的前后综框中的多眼综丝上排列M层N列经纱；前述M≥3，N=πDNJ，其中D为截锥体圆周直径，NJ为截锥体经密；
2）开口运动：提综装置控制前后综框上下相对运动，带动经纱形成M+1层梭口；
3）引入纬纱：在形成的M+1层梭口中，在层层经纱之间的经纱开口处引入纬纱；
4）加纱：针对不同厚度的截锥体织物，加纱有以下两种具体形式：
4.1对厚度＜5mm的薄壁截锥体织物，采用移纱换位加纱，通过将部分初始经纱与新加入的经纱在不改变原有结构的基础上，进行局部的移纱换位，即在已有的两对初始经纱之间加出一对经纱，根据截锥体圆周直径的增大，部分初始经纱与新加入的经纱要保证满足截锥体圆周方向经密的要求，先将已有的低或高列初始经纱最上或最下层经纱移至新加的相邻列经纱的平齐对应点，再依次隔层将该列初始经纱移至新加的相邻列经纱的平齐对应点，然后将已有的低或高列初始经纱最下或最上层经纱移至新加的两列经纱的平齐对应点，再将已有的低或高列初始经纱次下或次上层经纱移至该列经纱的最下或最上层，补齐空缺点经纱即为新加入的加纱点，完成移纱换位加纱。
4.2对厚度≥5mm的截锥体织物，采用整列加纱，即将整列加纱分为两步完成，根据每两纬截锥体周长与经密计算的列数（N）的差值即为所需要的加纱列数。织物首先加入整列外部的2/3，编织一定高度即每隔一纬后，补齐整列内部的1/3，完成整列加纱；
6）二次开口运动，提棕装置控制前后棕框上下相对运动，相邻经纱层相互交错，经纱弯曲并将平直的纬纱捆绑起来，形成新的M+1层梭口；
7）二次引入纬纱，在新的M+1层梭口中，按步骤（3）的方式分别在每一层梭口中二次引入纬纱，层层经纱之间引入，完成二次引纬操作。
8）重复步骤4）-6），即获得本发明所述的截锥体织物。
2.5D编织结构纱线相互之间交织点多，单元结构变化的自由度小，结构工艺参数设计受单元结构变化影响因素小，工艺参数可控，结构均匀性好。2.5D织物增强的复合材料具有结构紧密、整体性好、力学性能优良等特点。
采用本发明编织的织物整体密度均匀性显著提高，经复合后性能测试加纱点处的性能完全满足设计指标要求，且有效解决了现有加纱工艺造成的加纱点处出现贯穿性孔洞的技术难题。
通过编织验证整列加纱工艺结构完整、纤维连续且成型速度快，实现了2.5D编织结构中随着截锥体截面直径不断增大的编织工艺中两种加纱技术从无到有的突破。
附图说明
图1为本发明的编织成型工艺示意图。
图2为本发明在编织过程中所采用的移纱换位加纱工艺示意图。
图2中，“·”表示要加的经纱；“ο”为原来的经纱；“－”表示连接的一对经纱；箭头为原经纱的移动方向。
图3（1）-（3）本发明所采用的整列加纱工艺示意图，其中图3-（1）是第一次加纱加入整列外部的2/3示意图，图3-（2）是完成第一次加纱后示意图，图3-（3）是第二次加纱补齐第一次加纱的整列内部的1/3示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细阐述。
本发明所述截锥体织物，其单元体结构设计为2.5D结构，包括经纱系统和纬纱系统，且经纱系统和纬纱系统相互交织成层层角联锁结构，在织造的过程中，随着锥体周长的增加，加纱技术贯穿整个织造过程，构成所述的截锥体织物。在编织过程中采用立式编织成型工艺，将经纱沿织物模具的母线方向布纱，先进行顶部编织再按模具尺寸变化进行加纱工艺制备，工艺制备采用移纱换位加纱或整列加纱技术，纬纱由两只纱锭从里到外引纬，以此步骤循环往复进行成型编织。
实施例1
织物厚度＜5mm)薄壁截锥体织物的编织：
经纱为190Tex石英纤维×3股，纬纱为190Tex石英纤维×6股，截锥体织物厚度为3mm,芯模顶部锥角为31.6°，织物小端外径为Φ（22.8±1）mm,大端外径为Φ（447.7±1）mm,经纱层数设计为4层，织物经密为7根/厘米，纬密为3根/厘米，织物的横截面为圆锥面，织物织物结构为2.5D层层角联锁结构，织物形状即图1中芯模的的形状，具体编织步骤如下：
1）初始排纱。经纱初始按4层50列经纱排列。
2）开口运动。提综装置控制前后综框上下相对运动，带动经纱形成5层梭口。
3）引入纬纱。在形成的5层梭口中，操作人员将纬纱引入经纱开口处，层层经纱之间引入纬纱，完成引纬操作；
4）加纱
为了进一步消除加纱工艺对质量可能造成的缺陷，在经向加纱工艺上，采用的交错式移纱换位加纱的工艺方案，通过将部分初始经纱与新加入的经纱在不改变原有结构的基础上，进行局部的移纱换位，有效解决了加纱工艺造成的加纱点处出现贯穿性孔洞的技术难题，移纱换位加纱工艺见图2。按截锥体尺寸计算加纱需按加纱表进行，加纱点均匀分布。
5）二次开口。加纱后，提综装置控制前后综框上下相对运动，带动经纱形成加纱后的5层梭口。
）二次引入纬纱。在形成的5层梭口中，按步骤（3）的方式分别在每一层梭口中二次引入纬纱，层层经纱之间引入,完成二次引纬操作。
7）重复所述工艺步骤（4）～（6），即获得本发明所述的截锥体织物。
实施例2
织物厚度≥5mm的厚壁截锥体织物的编织：
经纱为190Tex石英纤维×3股，纬纱为190Tex石英纤维×6股，截锥体织物厚度为10mm,芯模顶部锥角为31.6°，织物小端外径为Φ（36.8±1）mm,大端外径为Φ（461.7±1）mm，经纱层数设计为12层，织物经密为7根/厘米，纬密为3根/厘米，织物的横截面为圆锥面，织物结构为2.5D层层角联锁结构，织物形状即图1中芯模的的形状，具体编织步骤如下：
1）初始排纱。经纱初始按12层82列经纱排列。
2）开口运动。提综装置控制前后综框上下相对运动，带动经纱形成13层梭口。
3）引入纬纱。在形成的13层梭口中，操作人员将纬纱引入经纱开口处，层层经纱之间引入纬纱，完成引纬操作；
4）加纱。
对厚壁的截锥体织物（织物厚度≥5mm)工艺制备采用整列加纱技术，即将整列加纱分为两步完成，织物首先加入整列外部的8层经纱，编织一纬后下一纬补齐整列内部的4层经纱，完成整列加纱工艺见图3。通过编织试验整列加纱工艺结构完整、纤维连续。
5）二次开口。加纱后，提综装置控制前后综框上下相对运动，带动经纱形成加纱后的13层梭口。
6）二次引入纬纱。在形成的13层梭口中，按步骤（3）的方式分别在每一层梭口中二次引入纬纱，层层经纱之间引入,完成二次引纬操作。
7）重复所述工艺步骤（4）～（6），即获得本发明所述的截锥体织物。
Claims (1)
1.一种截锥体织物的编制方法，其特征在于所述截锥体织物采用2.5D编织单元结构，包括经纱系统和纬纱系统，且经纱系统和纬纱系统相互交织成层层角联锁结构，在织造的过程中，随着锥体周长的增加进行加纱，其具体步骤如下：
1）初始排纱：根据织物设计要求在织机的前后综框中的多眼综丝上排列M层N列经纱；前述M≥3，N=πDNJ，其中D为截锥体圆周直径，NJ为截锥体经密；
2）开口运动：提综装置控制前后综框上下相对运动，带动经纱形成M+1层梭口；
3）引入纬纱：在形成的M+1层梭口中，在层层经纱之间的经纱开口处引入纬纱；
4）加纱：针对不同厚度的截锥体织物，加纱有以下两种具体形式：
4.1对厚度＜5mm的薄壁截锥体织物，采用移纱换位加纱，通过将部分初始经纱与新加入的经纱在不改变原有结构的基础上，进行局部的移纱换位，即在已有的两对初始经纱之间加出一对经纱，根据截锥体圆周直径的增大，部分初始经纱与新加入的经纱要保证满足截锥体圆周方向经密的要求，先将已有的低或高列初始经纱最上或最下层经纱移至新加的相邻列经纱的平齐对应点，再依次隔层将该列初始经纱移至新加的相邻列经纱的平齐对应点，然后将已有的低或高列初始经纱最下或最上层经纱移至新加的两列经纱的平齐对应点，再将已有的低或高列初始经纱次下或次上层经纱移至该列经纱的最下或最上层，补齐空缺点经纱即为新加入的加纱点，完成移纱换位加纱。
4.2对厚度≥5mm的截锥体织物，采用整列加纱，即将整列加纱分为两步完成，根据每两纬截锥体周长与经密计算的列数N的差值即为所需要的加纱列数；织物首先加入整列外部的2/3，编织一定高度即每隔一纬后，补齐整列内部的1/3，完成整列加纱；
5）二次开口运动，提棕装置控制前后棕框上下相对运动，相邻经纱层相互交错，经纱弯曲并将平直的纬纱捆绑起来，形成新的M+1层梭口；
6）二次引入纬纱，在新的M+1层梭口中，按步骤（3）的方式分别在每一层梭口中二次引入纬纱，层层经纱之间引入,完成二次引纬操作。
7）重复步骤4）-6），即获得本发明所述的截锥体织物。
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