[发明专利]一种斜交法向增强2.5D织物及其织造方法

说明书

技术领域

本发明涉及立体织物织造技术，具体为一种斜交法向增强2.5D织物及其织造方法。

背景技术

2.5D织物（层层角连锁结构织物）作为三维机织物的典型结构，通过经纬纱相互交织，层层互锁的织物结构，将各系统的纱线在空间中形成具有一定规律的整体织物结构。但在2.5D织物结构中，经纱系统呈现比较大的弯曲形状，当受到沿经纱方向的压缩载荷作用时，弯曲的经纱更容易发生失稳破坏，使得2.5D织物增强复合材料的经向抗压性能较差。法相增强2.5D织物结构通过增加一定数量的贯穿织物厚度方向的纱线，从而提高纺织复合材料的抗冲击性能和抗损伤容限。采用法向增强2.5D织物的复合材料具有结构紧密、整体性好、力学性能优良等特点，同时可实现大尺寸异型结构件的近净形成型，在航空、航天、能源、交通、体育等领域具有广泛的应用。

中国专利申请CN101208191A提出了各种类型的三维机织结构，从而满足纤维增强结构的致密性。通过设计包括2.5D角连锁及其衍生结构，多重缎纹结构、多重平纹结构满足异形复合材料增强体各部分的外形尺寸要求和复合材料整体的性能要求。中国专利申请CN102227525A提出了利用多层三维编织织造技术设计生产三维织物结构可以在垂直于经纱方向和纬纱方向上具有变厚度的结构织物。中国专利申请CN101529000A提出了采用多连接的多层型优化织法的三维织物结构，所设计的编织结构中经纬纱非层层相连，而是经纬纱多层型相连的方式，降低经纱的弯曲角度，提高织物的可变形性能和抗冲击性能。

传统的法向增强2.5D织物结构，法向纱系统与经纬纱系统呈90°垂直贯穿织物的厚度方向，但在设计生产如高厚三维预制体结构时，只排列垂直的贯穿厚度的纱线系统已不能满足构件的力学性能需求。

发明内容

针对现有技术不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种斜交法向增强2.5D织物及其织造方法。该织物的法向纱线具有斜向贯穿织物厚度，整体性增强，力学性能提高等特点；该织造方法具有工艺简单，易于操作等特点。

本发明解决所述织物技术问题的技术方案是：设计一种斜交法向增强2.5D织物，包括经纱系统、纬纱系统和法向纱系统，三个系统纱线相对独立，分别按各自的规律运动织造，经纱系统是多层经纱结构，经纱层数可以根据所要求的织物厚度设计；纬纱系统位于经纱系统的左或右侧，垂直引入经纱层，经纱系统和纬纱系统相互交织形成层层角联锁结构，其特征在于所述法向纱沿各自所在行列厚度方向的对角线方向斜向穿过织物厚度，法向纱经过四个机器运动步骤后完成一次交织循环，法向纱排列在织物的最外层行和列经纱的四周，并且经纱与法向纱间隔排列。

本发明解决所述织造方法技术问题的技术方案是：设计一种斜交法向增强2.5D织物的织造方法，该织造方法适用于本发明所述的斜交法向增强2.5D织物，包括下述工艺步骤：

1)初始排纱；根据织物的形状和尺寸要求,在三维织机的至少2层综框的多眼综丝上排列经纱，经纱的排列方式决定于织物骨架的截面形状，排列后的初始状态为M层N列经纱；法向纱固定在载纱器上，载纱器排列在最外层行和列经纱的四周，并且列经纱与法向纱间隔排列；

2)第一次经纱开口运动；用提综装置控制一个综框由初始位置上移一个经纱的位置，控制另一个综框由初始位置下移一个经纱的位置，使两组经纱形成M+1层梭口；

3)第一次引入纬纱；在形成的M+1层梭口中依次由一个引纬装置引入一根纬纱，或由多个引纬装置同时在各个梭口中分别引入纬纱，打纬机构向织口平移，把引入的该纬纱打入织口；

4)第一次法向纱运动；将携纱器上的法向纱沿各自所在行列厚度方向的对角线方向斜向运动，贯穿织物的厚度，每一次法向纱运动两步；

5)第二次经纱开口运动；提综装置控制一个综框由初始位置下移一个经纱的位置，控制另一个综框由初始位置上移一个经纱的位置，使两组经纱形成M+1层梭口；

6)第二次引入纬纱；在形成的M+1层梭口中，依次由一个引纬装置引入一根纬纱，或由多个引纬装置同时在各个梭口中分别引入纬纱，打纬机构向织口平移，把引入的该纬纱打入织口；

7)第二次法向纱运动；使携纱器上的法向纱继续沿各自所在行列厚度方向的对角线方向，即与第一次法向纱运动方向呈90°交角的方向，斜向运动，贯穿织物的厚度，每一次法向纱运动两步；

依此循环织造，制成斜交法向增强2.5D织物。