專利名稱：一種三維機織中空雙夾層層連織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維機織中空雙夾層層連織物，屬于復(fù)合材料增強機織物結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在民用紡織品中有以天然纖維為原料的經(jīng)起絨織物，如經(jīng)平絨織物(Warp Velvet)、長毛絨織物(Plush)和經(jīng)燈芯絨織物(Corduroy)。它們的共同特點是采用雙層層連組織，按照織物組織結(jié)構(gòu)設(shè)計，絨經(jīng)被均勻地夾在上、下兩層組織之間，下機織物要經(jīng)過割絨處理。
國內(nèi)外已有中空層連織物應(yīng)用于復(fù)合材料增強材料的專利，國內(nèi)專利(00135845.6)、(200610038306.1)，歐洲專利(DE19609492)、(93119483.1)和美國專利(5,175,034)介紹了幾種類型的層連織物，但都為單夾層結(jié)構(gòu)，國外主要制造商是荷蘭的PARABEAM BV公司。本專利申請發(fā)明的是一種雙夾層結(jié)構(gòu)，含有上、中、下三個面層的空芯織物。該類織物的結(jié)構(gòu)形式國內(nèi)外還未見報道。
現(xiàn)有的雙層織物不能一次性織造較高的厚度，即夾層中絨經(jīng)的高度有限，一般不超過30mm，而且由于缺乏有效的支撐點，在絨經(jīng)高度達到15mm以上時，織物復(fù)合后材料的力學性能有非常顯著的降低。同時，現(xiàn)有的雙層織物在彎曲變形時，會在曲率較大處出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象，即上下層面擠壓絨紗使局部織物厚度突然變薄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是上述現(xiàn)有雙層織物所存在的缺陷，提供一種三維機織中空雙夾層層連織物。
本發(fā)明包括由上層面地經(jīng)紗1、2和上層面緯紗11交織形成的上層面，由下層面地經(jīng)紗5、6和下層面緯紗13交織形成的下層面，其特征在于還包括由中層面地經(jīng)紗3、4和中層面緯紗12交織形成的中層面；上、中、下層面中的緯紗11、12、13除了分別與本層的地經(jīng)紗(1、2)，(3、4)，(5、6)交織外，還與絨經(jīng)7、8、9、10交織，其中中層面的緯紗12同時與絨經(jīng)7、8、9、10交織，從而使上、中、下層面連為一體，并形成雙夾層空芯結(jié)構(gòu)。
由于本發(fā)明是通過兩個經(jīng)紗系統(tǒng)(絨經(jīng)與地經(jīng))與一個系統(tǒng)緯紗(含兩個表層和一個中層緯紗系統(tǒng))交織而構(gòu)成的，且通過絨經(jīng)與上層、中層、下層緯紗交織而實現(xiàn)雙橋連接，該雙橋連接是由兩個系統(tǒng)的絨經(jīng)構(gòu)成上下對稱的橋接結(jié)構(gòu)，并與各自系統(tǒng)的地經(jīng)配合，分別與上、中、下層緯紗交織而形成整體連接的三層織物，從而形成雙夾層空芯結(jié)構(gòu)織物。這種雙夾層空芯結(jié)構(gòu)織物具有如下優(yōu)點第一，由于采用了上、下夾層的雙絨經(jīng)系統(tǒng)，使得靠單絨經(jīng)系統(tǒng)連接的空芯織物絨經(jīng)不能太高的問題得到解決，這種結(jié)構(gòu)更有利于抗沖擊、抗彎曲變形，可減小塌陷變形，尤其在采取了不等密度與高度的絨經(jīng)設(shè)計時效果會更佳；第二，由于在上、下兩層之間增加了一個絨經(jīng)支撐平臺(中層面)，并使上、下夾層的絨經(jīng)固結(jié)在中層面上，這種結(jié)構(gòu)不僅可以保證在兩個夾層內(nèi)的絨經(jīng)不太高的條件下，實現(xiàn)織物整體厚度的大大增加，同時復(fù)合材料的抗沖擊、抗壓縮和彎曲的性能在原有基礎(chǔ)上至少可以提高20％～160％；第三，與層合板破壞形式類比，相當于增加了一個失效層，提高了安全性，可以更有效地保護另一層面；第四，在雙夾層中可以填充不同的材料，如脆性短纖維條、隔熱或耐火纖維材料、透波纖維材料、吸音纖維材料、防腐纖維材料，甚至在一層中布置監(jiān)控線路或傳感器等；第五，只需在傳統(tǒng)織機上稍做改造，即可實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，設(shè)備改造費用較低。
因此，本發(fā)明可以作為復(fù)合材料增強體，經(jīng)復(fù)合后的材料具有重量輕、抗沖擊性能好、隔熱、耐磨抗彎曲性能好和剛度高的特點。還可以利用雙夾層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)隔熱、防腐、實時監(jiān)測等功能，也可以通過采用不同的紗線細度、組織結(jié)構(gòu)或絨經(jīng)與地經(jīng)的比例等，實現(xiàn)上、下層面不等厚度和絨經(jīng)不等高度的結(jié)構(gòu)，以滿足不同應(yīng)用環(huán)境的需要。也可以在上、下兩個空芯層中填充不同的材料(如脆性短纖維條)，起到抗沖擊、抗彎曲變形、隔熱、隔音、電磁屏蔽以及透波等作用。因此，本發(fā)明可用于制作抗壓彎的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)件，隔熱及防腐設(shè)備，耐高溫/耐火部件，隔音/減震件，吸波/透波結(jié)構(gòu)件，廣泛應(yīng)用于航空、航天、車輛、船舶、建筑、體育設(shè)施等領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明雙絨經(jīng)等高雙夾層層連織物的空間結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明雙絨經(jīng)不等高雙夾層層連織物的空間結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明單絨經(jīng)等高雙夾層層連織物的空間結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明單絨經(jīng)不等高雙夾層層連織物的空間結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明雙夾層層連織物上、下夾層不等密度絨經(jīng)的空間結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
參見圖1，本發(fā)明由兩個經(jīng)紗系統(tǒng)(地經(jīng)與絨經(jīng))與同一個系統(tǒng)的緯紗交織而構(gòu)成雙夾層織物。按照織物組織結(jié)構(gòu)設(shè)計，同一個系統(tǒng)的緯紗被分成上層面緯紗、中層面緯紗和下層面緯紗；在這種織物中，由地經(jīng)紗構(gòu)成地經(jīng)紗系統(tǒng)，地經(jīng)紗總是交替地與數(shù)量可控制的、上下交替引入的上層面緯紗、中層面緯紗和下層面緯紗交織，從而構(gòu)成上層面織物、中層面織物和下層面織物。
上層面由上層面地經(jīng)紗1、2和上層面緯紗11交織形成，中層面由中層面地經(jīng)紗3、4和中層面緯紗12交織形成，下層面由下層面地經(jīng)紗5、6和下層面緯紗13交織形成。上、中、下層面中的緯11、12、13除了分別與本層的地經(jīng)紗1、2，3、4，5、6交織外，還與上夾層的雙絨經(jīng)7、8和下夾層的雙絨經(jīng)9、10交織，其中中層面的緯紗11同時與上、下兩夾層的絨經(jīng)7、8、9、10交織，從而使上、中、下層面連為一體。
本發(fā)明的雙夾層層連織物上、下夾層中的絨經(jīng)可以是成對連接，也可以是單根連接(參見附圖3)。上層面由上層面地經(jīng)紗1、2和上層面緯紗11交織形成，中層面由中層面地經(jīng)紗3、4和中層面緯紗12交織形成，下層面由下層面地經(jīng)紗5、6和下層面緯紗13交織形成。上、中、下層面中的緯11、12、13除了分別與本層的地經(jīng)紗1、2，3、4，5、6交織外，還與上夾層的單絨經(jīng)8和下夾層的單絨經(jīng)9交織，其中中層面的緯紗11同時與上、下兩夾層的絨經(jīng)8、9交織，從而使上、中、下層面連為一體。
本發(fā)明可用三層織制法織成。三層織制法是將地經(jīng)紗分成上、中、下三部分，分別形成上、中、下三層經(jīng)紗的梭口，緯紗依次與上、中、下層經(jīng)紗形成的梭口進行交織，形成上、中、下三層地布。三層地布之間間隔一定的距離，絨經(jīng)分別夾在三層地布中間，并與上、中、下三層緯紗同時交織，上間隔距離為上絨經(jīng)高度，下間隔距離為下絨經(jīng)高度，上、下的間隔高度可以相等或不相等。單一夾層的高度在0～35mm的范圍內(nèi)可調(diào)。例如上夾層絨經(jīng)高度是30mm，下夾層絨經(jīng)高度是20mm，形成的雙夾層織物的整體高度為50mm。采取絨經(jīng)不等高度的好處是可以滿足某些特殊的力學設(shè)計要求與填充界面的需要(參見圖2和圖4)。
本發(fā)明所涉及的三維機織中空雙夾層層連織物，絨經(jīng)連接上、中、下三層面形成的整體高度范圍在0～70mm。另外，上、下夾層內(nèi)絨經(jīng)的密度也可以相等或不相等。單一夾層內(nèi)絨經(jīng)的密度大概為250萬根/米2，最好介于20～200萬根/米2的范圍內(nèi)。例如上夾層內(nèi)絨經(jīng)的密度為180萬根/米2，下夾層內(nèi)絨經(jīng)的密度為60萬根/米2。采取絨經(jīng)不等密度的好處是材料重量的降低與特殊力學效果的實現(xiàn)(參見圖5)。
本發(fā)明所涉及的三維機織中空雙夾層層連織物上、中、下三層地布的厚度可以相等或不相等。單層地布的厚度范圍是0.2mm～1.0mm。
本發(fā)明所涉及的三維機織中空雙夾層層連織物，可采用單一高性能連續(xù)纖維進行織造，也可采用多種高性能連續(xù)纖維進行混織。例如玻璃、硼、碳和芳族聚酰胺材質(zhì)等高強度纖維；甚至可以采用聚酯、聚丙烯、聚丙烯腈或聚酰胺等有機纖維。纖維材料可采用粗紗、單股細紗或多股細紗等形式。
三維機織中空雙夾層層連織物的復(fù)合成型可以用不飽合聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、聚酰亞胺樹脂、氨基樹脂、酚醛樹脂等熱固樹脂。三維機織中空雙夾層層連織物復(fù)合成型后，在雙夾層中可以填充不同的材料，如脆性短纖維條、隔熱或耐火纖維材料、透波纖維材料、吸音纖維材料、防腐纖維材料，甚至在一層中布置監(jiān)控線路或傳感器等。
權(quán)利要求
1.一種三維機織中空雙夾層層連織物，包括由上層面地經(jīng)紗(1)、(2)和上層面緯紗(11)交織形成的上層面，由下層面地經(jīng)紗(5)、(6)和下層面緯紗(13)交織形成的下層面，其特征在于還包括由中層面地經(jīng)紗(3)、(4)和中層面緯紗(12)交織形成的中層面；上、中、下層面中的緯紗(11)、(12)、(13)除了分別與本層的地經(jīng)紗[(1)，(2)]、[(3)，(4)]、[(5)，(6)]交織外，還與絨經(jīng)(7)、(8)、(9)、(10)交織，其中中層面的緯紗(12)同時與絨經(jīng)(7)、(8)、(9)、(10)交織，從而使上、中、下層面連為一體，并形成雙夾層空芯結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維機織中空雙夾層層連織物，其特征在于地經(jīng)紗總是以成對的形式依次與上層面緯紗(11)、中層面緯紗(12)和下層面緯紗(13)交織。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維機織中空雙夾層層連織物，其特征在于地組織可以是平紋、斜紋或重平織物組織。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維機織中空雙夾層層連織物，其特征在于絨經(jīng)紗是以成對或單根的形式依次與上層面緯紗(11)、中層面緯紗(12)和下層面緯紗(13)交織，形成上夾層與下夾層絨經(jīng)系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的三維機織中空雙夾層層連織物，其特征在于上、下兩夾層的絨經(jīng)密度與高度可以相等或不等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維機織中空雙夾層層連織物，其特征在于絨經(jīng)總是呈波紋狀沿經(jīng)紗方向連接上、中、下三層面。
7.如權(quán)利要求1所述的三維機織中空雙夾層層連織物，其特征在于絨經(jīng)(7)、(8)、(9)、(10)連接上、中、下三層面形成的整體高度范圍在0～70mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任意一項所述三維機織中空雙夾層層連織物，其特征在于采用三層織造法織造，即將地經(jīng)紗分成上、中、下三部分，分別形成上、中、下三層經(jīng)紗的梭口，緯紗依次與上、中、下層經(jīng)紗形成的梭口進行交織，形成上、中、下三層地布，三層地布的厚度可以相等或不相等；三層地布之間間隔一定的距離，上間隔距離為上絨經(jīng)高度，下間隔距離為下絨經(jīng)高度，且上、下絨經(jīng)高度可以不相等；絨經(jīng)分別夾在三層地布中間，并與上、中、下三層緯紗同時交織。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三維機織中空雙夾層層連織物，包括由上層面地經(jīng)紗(1)、(2)和上層面緯紗(11)交織形成的上層面，由下層面地經(jīng)紗(5)、(6)和下層面緯紗(13)交織形成的下層面，其特征在于還包括由中層面地經(jīng)紗(3)、(4)和中層面緯紗(12)交織形成的中層面；上、中、下層面中的緯紗(11)、(12)、(13)除了分別與本層的地經(jīng)紗[(1)，(2)]、[(3)，(4)]、[(5)，(6)]交織外，還與絨經(jīng)(7)、(8)、(9)、(10)交織，其中中層面的緯紗(12)同時與絨經(jīng)(7)、(8)、(9)、(10)交織，從而使上、中、下層面連為一體，并形成雙夾層空芯結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的織物作為復(fù)合材料的增強體，經(jīng)復(fù)合后的材料具有重量輕、抗沖擊性能好、隔熱、耐磨抗彎曲性能好和剛度高的特點。還可以利用雙夾層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)隔熱、防腐、實時監(jiān)測等功能。
文檔編號D03D27/00GK1974899SQ200610161269
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者楊朝坤, 朱建勛, 匡寧, 蔣云, 胡方田, 黃學峰 申請人:中材科技股份有限公司