[发明专利]一种多层多向织物的织造方法

说明书

本发明公开了一种多层多向织物的织造方法，其特征在于该织造方法包括如下步骤：（1）主体纱排列；（2）斜向纱边纱排列；（3）斜向纱运动；（4）法向纱引入；（5）纬纱引入；（6）压紧纱线；（7）重复所述步骤(3)‑(6)至得到织物的目标长度，即得多层多向织物。该多层多向织物的织造方法可以灵活设计织物中斜向纱线层的排列位置，解决了斜向纱的倾斜角度可控调整的难题，有利于提高复合材料的面内剪切性能，同时该方法具有操作简单、生产效率高，工艺稳定等优点，可以满足高性能复合材料低成本制造需求。

技术领域

本发明涉及立体织物制备领域，具体是一种多层多向织物的织造方法。

背景技术

多层多向织物是近年来迅速发展的一种新型立体织物，具有面内纤维取向可设计、层间纤维连续贯穿、织物结构整体等特点，是树脂基、陶瓷基和碳基复合材料的理想增强结构相，通过引入面内斜向纱线，显著提高了传统立体机织复合材料的面内剪切性能。

张一帆等在《多层多向织物复合材料力学性能分析》中简单描述了多层多向织物的两种织造新工艺，其一为在正交三向织物成型工艺的基础上，通过特殊的斜向携纱机构携带斜向纱线运动，斜向纱线每次运动一个纱线位置，法向纱贯穿所有纱层，并将各层纱线捆绑在一起，形成整体织物；其二为铺纱置换法织造多层多向织物，将钢针排列成矩阵形式，在间隙中铺放纱线，达到设计要求后再用纱线将钢针置换，形成多层多向立体织物。但是方法一未涉及具体的织造工艺技术；方法二采用纱线铺层和纱线置换钢针相结合的工艺，工艺过程基本为手工操作，效率低、工艺稳定性差。

高岩在《多轴向三维机织复合材料细观结构及其力学性能研究》中采用四步法三维编织织造工艺织造了多层多向织物，斜向纱由携纱器牵引单向运动，相邻斜向纱层通过到边互换的方法实现纱线连续织造。但是该方法中沿织物厚度方向上+θ斜向纱和-θ斜向纱必须成对、相邻排列，且两层的位置不可改变，局限了织物的结构和力学性能的可设计性，不能满足复合材料的面内抗剪切性能的设计需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种多层多向织物的织造方法。该方法可以实现沿织物厚度方向上±θ斜向纱的排列位置的任意设计，且斜向纱沿行方向每次运动的纱锭位置数可以变化，斜向纱的倾斜角度也可以调控。该方法显著提高了多层多向织物的结构和力学性能的可设计性，满足了复合材料的面内抗剪切性能的设计需求。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种多层多向织物的织造方法，其特征在于该织造方法包括如下步骤：

(1)主体纱排列：主体纱包括经纱、+θ斜向纱和-θ斜向纱；经纱、+θ斜向纱和-θ斜向纱的一端按照排列规律悬挂在纱锭上，并在纱锭的携带下运动；纱锭安装在主体纱底盘、左侧边条和右侧边条上，在行向气缸的推动下沿行向运动；经纱、+θ斜向纱和-θ斜向纱的另一端穿过成型装置，悬挂在提升装置上；主体纱排列成M行N列，其中，经纱、+θ斜向纱和-θ斜向纱分别排列在不同的行中，形成各自的主体纱层，且每一层的纱线根数相同；根据织物结构设计要求，计算经纱、+θ斜向纱和-θ斜向纱的总层数M和每层的主体纱根数N；

(2)斜向纱边纱排列：根据斜向纱的排列位置，在左侧边条上+θ斜向纱对应行的位置排列斜向纱边纱；斜向纱边纱的根数与斜向纱每次沿行向运动的纱锭位置数n相同；斜向纱运动过程中，当斜向纱运动到边条上时称之为斜向纱边纱；

(3)斜向纱运动：斜向纱运动包含四个步骤，①+θ斜向纱在行向气缸的推动下沿行向向右运动n个纱锭位置；②左侧边条和右侧边条在边条气缸作用下同时沿列向向下运动m个纱锭位置；③-θ斜向纱在行向气缸的推动下沿行向向左运动n个纱锭位置；④左侧边条和右侧边条在边条气缸作用下同时沿列向向上运动m个纱锭位置；

(4)法向纱引入：引法向纱装置携带有法向纱，引法向纱装置沿着主体纱的列向运动，在主体纱的每个列间隙中引入一根法向纱；