CN2466179Y - 双轴向多层衬纱纬编织物 - Google Patents

双轴向多层衬纱纬编织物 Download PDF

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邱冠雄
刘梁森
姜亚明
高宗跃
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Abstract

本实用新型涉及轴向纬编织物,具体是以1+1罗纹组织为绑缚***的双轴向纬编织物,其特征在于所述的绑缚***6中至少织入衬纬纱1、2或3中的两层,且其呈平行顺直状态。该织物具有良好的力学性能,尤其是三维曲面(例如半球形)的可成型性优良,没有常规织物所常见的起拱或褶皱现象。用其作骨架,可以制成高档复合材料。

Description

双轴向多层衬纱纬编织物
本实用新型涉及纬编织物，具体为双轴向纬编织物。国际专利分类号拟为D04B 1/00。
针织轴向织物用于作复合材料的骨架，具有生产成本低、生产速度快、结构整体性好、设计灵活、厚度方向强力改善、较好的成型性(针对于某些结构而言)以及对树脂的渗透性良好等诸多优点，因而在实践中得到了广泛的应用，越来越多地引起了人们的广泛关注。其中，多轴向经编织物(Multiaxial Warp Knitted Fabrics，简称MWK织物)最早出现于八十年代初期(参见“多梳衬纬经编织物的开发及产业应用”，ASME论文第90-TEXT-7号—Ko，F.K.，Bruner，J.，Pastore，A.&Scardino，F.，Developmentof multi-bar weft insertion warp knit fabric for industrialapplications，ASME Paper No.90-TEXT-7，October 1980)，到现在已有二十年的发展历史。发达国家目前已广泛地将MWK织物应用于汽车、航空、航天、造船、民用建筑及土木工程等领域之中(参见《高技术纤维材料：复合材料，生物医用材料，防护服装及土工布》——High-tech fibrousmaterials：Composites，biomedical materials，protective clothingand geotextiles，P81-89，Chapter 5.American chemical Society，1991))。特别是美国和西德在MWK织物的开发及应用上已经获得了很大的成功。例如，美国曾多次把MWK织物增强复合材料的研究引入到NASA重点项目中(参见下述文献：1.“缝合增强材料在运输机翼上的应用”，NASA首届先进复合材料技术会议——Raymond J.Palmer，Marvin B.Dow&Donald L.Smith.Development of stitching reinforcement for transport wingpanels，First NASA Advanced Composites Technology Conference，Vol.2，P621-646(1991)；2.“NASA纺织复合材料项目综述”，复合材料用先进工程纤维及织物结构第六次会议——Dexter H.B.，An overview of theNASA textile composites program，Sixth Conference on AdvancedEngineering Fibers and Textile Structure for Composites，P1-31，1992；3.“树脂传递模塑法复合多轴向经编复合材料的性能”，NASA第三届先进复合材料技术会议——Dexter H.B.，Haske Gregory H.，Performanceof resin transfer molded multiaxial warp knit composites，ThirdNASA Advanced Composites Technology Conference，Vol.1，P231-261，1993)。但目前使用的双轴向经编织物的可成型性较差，特别是成型后容易起拱或起皱，造成应力集中、力学性能下降，不能适应作高性能复合材料骨架的要求。因而国外发达国家已开始研究新型纬编轴向织物(或称轴向纬编织物)。例如，可以看到的报道是：德国的德莱斯顿(Dresden)大学，在V型横机上研究开发出以罗纹组织为绑缚***的双轴向纬编织物(参见德国Dresden大学科研成果)；美国南卡的考法伯公司(COFAB)，在单针筒圆机上研究开发的以纬平针组织为绑缚***的双轴向纬编织物(即衬经衬纬两层衬纱织物)(参见：www.cofab.com)，但其结构与传统的衬经衬纬织物组织相同，而进一步的详细资料目前未曾检索到。
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种双轴向多层衬纱纬编织物。它具有较好的力学性能和极佳的可成型性，并且成本低廉。
本实用新型的目的是如下实现的：设计一种以1＋1罗纹组织为绑缚***6的双轴向纬编织物，其特征在于所述的绑缚***6中至少织入衬纬纱1、2或3中的两层，且其呈平行顺直状态。
本实用新型所述的双轴向纬编织物由于至少要衬入两层衬纱(最多可织入5层衬纱)，因而取名为双轴向多层衬纱纬编织物(Multi-layeredBiaxial Weft Knitted Fabrics，简称MBWK或MBWK织物)。纬编轴向织物同经编轴向织物在织物组织结构上的最大区别是绑缚***不同：经编轴向织物的绑缚***为经平组织或编链组织，而纬编轴向织物的绑缚***为纬平针组织或1＋1罗纹组织。由于纬编组织的平面延展性优于经编组织，而且对衬纱的约束较经编组织又小，因此纬编轴向织物本身和以其作骨架的复合材料成型性要好于经编轴向织物(包括经编双斜向织物)。本实用新型所述的织物是一种全新的双轴向多层衬纱纬编织物。在织物面密度相同的情况下，虽然其力学性能(如平面拉伸及弯曲等性能)同经编双轴向(衬经衬纬)织物基本相同，但却显著优于传统机织物，特别是其成型性要远远优于传统机织物，也优于经编双轴向(衬经衬纬)织物。同时，MBWK织物的生产成本也远低于MWK织物(约低50％)，因而本实用新型还具有良好的应用前景和经济效益。
下面结合实施例及其附图详述本实用新型：
图1为本实用新型三层衬纬纱两层衬经纱的结构示意图；
图2为本实用新型衬纬纱一穿两空、衬经纱两穿两空的结构示意图；
图3为本实用新型两层衬纬纱1、3和一层衬经纱4的结构示意图；
图4为本实用新型两层衬纬纱1、3和一层衬经纱5的结构示意图；
图5为本实用新型两层衬纬纱1、3和两层衬经纱4、5的结构示意图；
图6为本实用新型三层衬纬纱1、2、3和一层衬经纱4的结构示意图；
图7为本实用新型三层衬纬纱1、2、3和一层衬经纱5的结构示意图；
图8为本实用新型两层衬纬纱1、2和一层衬经纱4的结构示意图；
图9为本实用新型两层衬纬纱2、3和一层衬经纱5的结构示意图。
本实用新型设计的以1＋1罗纹组织为绑缚***6的双轴向纬编织物，其特征在于所述的绑缚***6中至少织入衬纬纱1、2或3中的两层，且其呈平行顺直状态(参见任一附图)。所谓“至少织入衬纬纱1、2或3中的两层”是指织入两层或者是三层，包括织入衬纬纱：1和2；1和3；2和3或者1、2和3。
本实用新型所述的双轴向纬编织物，不但可以仅织入所述的衬纬纱，而且可以同时还织入衬经纱4或5，或者是4和5。且其也呈平行顺直状态(参见图1)。本实用新型要求所织入的衬纬纱和衬经纱“呈平行顺直状态”是基于力学性能的考虑，即衬纱呈平行顺直状态，可以充分发挥纱线的力学潜能；在平方米克重相同的情况下，本实用新型双轴向纬编织物的平面拉伸初始模量及断裂强度要比平纹机织物提高20％—40％。
图1所示为本实用新型最复杂的组织结构形态，即在绑缚***6中同时织入衬纬纱1、2、3和衬经纱4、5，也即三层衬纬纱两层衬经纱的五层衬纱结构。除此之外，理论研究和实践设计证明，可以在1＋1罗纹组织为绑缚***6中同时织入衬经纱和衬纬纱的组合变化结构还有以下几种：
(1)织入衬纬纱1、3和衬经纱4(参见图3所示)；
(2)织入衬纬纱1、3和衬经纱5(参见图4所示)；
(3)织入衬纬纱1、3和衬经纱4、5(参见图5所示)；
(4)织入衬纬纱1、2、3和衬经纱4(参见图6所示)；
(5)织入衬纬纱1、2、3和衬经纱5(参见图7所示)；
(6)织入衬纬纱1、2和衬经纱4(参见图8所示)；
(7)织入衬纬纱2、3和衬经纱5(参见图9所示)。
上述(1)--(7)织物的组合结构不是三层衬纱，就是四层衬纱，都比图1所示的五层衬纱结构组织简单。对该领域普通技术人员而言，很容易通过变换工艺参数来实现。还应当指出，除了所述的(1)--(7)织物组合结构之外，还可以有更简单的两层衬纱的结构组合，如，织入衬纬纱3和衬经纱5；织入衬纬纱1和衬经纱4(图中没给出)。
本实用新型所述的在绑缚***6中织入衬纬纱或/和衬经纱的“织入”，既是指常规织入(如除图2以外的各图所示)，也包括任意空穿织入(如图2所示)。图2虽然给出的仅是衬纬纱一穿两空、衬经纱两穿两空的组合结构示意，但对该领域普通技术人员而言，很容易给出其它形式空穿的结构示意图，也即可以实现任意空穿织入。
本实用新型织物中的1＋1罗纹绑缚***6可以采用任何一种可成圈的纱线材料，包括高性能纱线材料。
本实用新型织物所述的衬经纱1、2、3或/和衬纬纱4、5，根据设计需要可以采用高性能纱线材料。所述的高性能纱线材料是指玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维、碳纤维、高强聚乙烯纤维、高强涤纶纤维及高强度锦纶纤维等力学性能优良的材料。
本实用新型织物除了具有较好的力学性能外，突出的特点是具有极佳的可成型性，能够制成各种平滑的三维曲面形状织物，没有目前各种织物球面冲压成型后所产生的起拱或褶皱现象。这在平面织物成型技术领域中是一大突破，对高性能复合材料的研制和开发有着重要意义。

Claims (3)

1.一种以1＋1罗纹组织为绑缚***6的双轴向纬编织物，其特征在于所述的绑缚***6中至少织入衬纬纱1、2或3中的两层，且其呈平行顺直状态。
2.根据权利要求1所述的双轴向纬编织物，其特征在于所述的绑缚***6中还织入一层衬经纱4或5，且其也呈平行顺直状态。
3.根据权利要求1所述的双轴向纬编织物，其特征在于所述的绑缚***6中还织入两层衬经纱4和5，且其也呈平行顺直状态。
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