[发明专利]一种多层组合结构立体织物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多层组合结构立体织物及其制备方法，立体织物包括至少一个由一个立体编织结构层和至少一个针刺结构层构成的结构单元，每一结构单元及相邻两个结构单元均通过针刺工艺Z向连接；所述立体编织结构层为2.5D结构层、三向正交结构层或细编穿刺结构层。本发明通过将2.5D、三向正交、细编穿刺结构与针刺结构有机地结合为结构与功能一体性的复合材料，针刺结构承载材料的隔热保温性能，编织结构承载材料的高比强度、高比模量、抗冲击等力学性能，所得复合材料既满足其使用要求，还可实现快速、低成本生产。

技术领域

本发明涉及纺织技术领域，具体涉及一种多层组合结构立体织物及其制备方法。

背景技术

针刺工艺是利用三角形或其他形状且棱边带有钩刺的针，对蓬松的纤网进行反复针刺，刺针上的钩刺带动纤网上的纤维随刺针穿过纤网层，纤维在运动过程中相互缠结，在摩擦力的作用下，纤维产生上下位移，产生上下位移的纤维对纤网产生一定的挤压，使纤网受到压缩，刺针退出纤网时，纤维脱离钩刺以近乎垂直的“销钉”状态留在织物Z向，从而形成具有一定强力、密度、弹性等性能的非织造品；并通过叠层针刺，形成具有层间连接的三维预制体。针刺结构织物具有成型速度快、制造成本低的特点，但是其层间连接性能不及2.5D、三向正交、细编穿刺等编织结构。2.5D、三向正交、细编穿刺结构是X、Y、Z三向纤维通过特定规律进行交织形成的层间连接性能优良、力学性能优异的三维立体织物，但其生产周期长、制备成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种多层组合结构立体织物及其制备方法，将2.5D、三向正交、细编穿刺结构与针刺结构有机地结合为结构与功能一体性的复合材料，针刺结构承载材料的隔热保温性能，编织结构承载材料的高比强度、高比模量、抗冲击等力学性能，本发明相比于传统的2.5D、三向正交、细编穿刺结构的立体织物，既满足其使用要求，还可实现快速、低成本生产。

本发明采用的技术方案是：

一种多层组合结构立体织物，包括至少一个结构单元，所述结构单元由一个立体编织结构层和至少一个针刺结构层构成，每一结构单元及相邻两个结构单元均通过针刺工艺Z向连接；所述立体编织结构层为2.5D结构层、三向正交结构层或细编穿刺结构层。

进一步地，在针刺工艺基础上，织物整体Z向通过缝合工艺加强连接。

进一步地，所述针刺结构层包括若干针刺单元，所述针刺单元由纤维网胎和/或纤维布组成。

进一步地，所述立体编织结构层为等密度织物或变密度织物。

进一步地，所述变密度织物的密度沿厚度方向、宽度方向或长度方向中的一种方向变化或两种以上方向同时变化，变密度的三维织物通过层连结构连接，不同密度区域界面层间相互连接、纱线连续，整体连续织造成型。

进一步地，所述变密度织物通过织物结构变化、纱线种类变化、纱线细度变化、纱线股数配比变化、经纱密度变化或纬纱密度变化实现三维织物沿厚度方向、沿宽度方向、沿长度方向的密度变化。

进一步地，立体编织结构层的体积密度为0.7～1.3g/cm³，针刺结构层的体积密度为0.1～0.9g/cm³，针刺深度为8～25mm/刺，针刺密度为5～30针/cm³。

进一步地，所述多层组合结构立体织物的的形状为圆柱型、平板型、圆锥型、圆台型或曲面型。

进一步地，所述多层组合结构立体织物的材料为石英纤维、玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维、莫来石纤维或氮化硅纤维中的一种或两种以上。

上述多层组合结构立体织物的制备方法，包括以下步骤：

(1)按设定形状制备2.5D、三向正交或细编穿刺立体编织结构层织物；

(2)裁剪与步骤(1)形状适配的针刺结构层织物；