[发明专利]截面尺寸可扩展的预成型体制备方法

摘要

本发明涉及一种截面尺寸可扩展的预成型体制备方法，该方法通过采用三维多向结构，通过“甩出-植入”纤维束制备截面尺寸可扩展预成型体，以解决现有三维编织预成型体制备方法中垂直中心线方向的尺寸受设备容量限制的问题。本发明可在不增加编织设备容量的前提下，近成倍地拓宽与编织轴线垂直方向的尺寸，使三维编织结构在大尺寸部件上应用成为可能，所制备的整体连接预成型体中纱线完整、连续，有利于充分发挥纱线的力学性能，可应用到对力学性能要求较高的结构复合材料中。本发明可用于截面尺寸可扩展的预成型体制备，拓展三维编织预成型体在面积较大的结构部件上应用。

主权项

截面尺寸可扩展的预成型体制备方法，其特征是包括下列步骤：1)将方机(6‑1、6‑2、6‑3、6‑4、6‑5、6‑6)按方环形对称分布；2)按三维多向方形平板编织工艺为编制织平面I作如下准备：按设计的行列数准备相应组数的母体纱线(1)，将每组母体纱线的两端分别固定到对称设置的方机(6‑1)、(6‑2)的携纱器上；前述母体纱线的总组数＝携纱器行数×列数；每组母体纱线为合股纱，由n股品种与细度相同的单股纤维自然合股而成，前述n≥2；母体纱线两端分别固定在方机(6‑1)、(6‑2)行列序号相同的携纱器上；3)以母体纱线纱长的中点为起点，按第一方向(5)编织平面I的前半部，携纱器每运动一个机器循环，把方机(6‑1)左右两侧边最外缘(3)区域内与对应预成型体平面I的两侧位置(2)对应的携纱器所携带的两对母体纱线分别“甩出”相同股数的纤维束(7‑1)，另在前述母体纱线(1)外准备相应组数的新纱线，任取其中两组(8‑1、8‑2)，将第一组(8‑1)的一端“植入”到前述“甩出”纤维束后剩余的母体纱线(7‑2)中，并与其自然合股后固定到原母体纱线(1)固定的携纱器上，另一端暂不固定，再将第二组新纱线(8‑2)从其纱长中点(4)处对折，沿前述母体纱线(1)的“甩出”部位回绕固定后一端与该母体纱线(1)“甩出”的纤维束(7‑1)自然合股成一组纱线，另一端与第一组新纱线(8‑1)暂未固定的一端自然合股成另一组纱线，按照“位置就近、编织方向一致”的纱线就位方法，平面I左侧经“甩出‑植入”纤维束后形成的纱线固定到方机(6‑3)的携纱器上，参与由方机(6‑1、6‑2、6‑3)组合成的方环形设备编织；平面I右侧经“甩出‑植入”纤维束后形成的纱线固定到方机(6‑4)的携纱器上，作为后续编织扩展平面V预留的起始纱线(1)；前述每组母体纱线上“甩出”和“植入”的纤维束股数相等；前述一个机器循环是指携纱器完成一个完整的四步行列运动，在编织方向上形成一个花节长度的预成型体；4)重复步骤3)直至达到平面I前半部的长度尺寸，完成平面I前半部的编织；5)按照步骤2)至步骤4)相同的工艺编织平面I的后半部，不同之处是纱线固定的方机发生改变，前述平面I前半部的编织工艺中固定到方机(6‑1)上 的纱线全部改为固定到方机(6‑2)上，其行列固定位置与方机(6‑1)呈镜面对称分布，前述平面I前半部的编织工艺中固定到方机(6‑3)、(6‑4)与方机(6‑1)相邻的两侧纱线，按照“位置就近、编织方向一致”的纱线就位方法，改为固定到方机(6‑3)、(6‑4)与方机(6‑2)相邻两侧，其余均同步骤2)至步骤4)，达到平面I的长度尺寸后即完成平面I的编织；6)把方机(6‑1、6‑2、6‑3)组合成方环形设备进行整体编织，携纱器按四步法方环形规律运动，全部携纱器运动完一个机器循环，采取和步骤3)相同的方法在方机(6‑1)、(6‑2)与方机(6‑3)不相邻的两侧边“甩出‑植入”纤维束，重复循环直至完成平面II、III、IV的编织，并形成立方体A的两条竖直棱边(a1a1′、a2a2′)，同时预留出为其后编织扩展平面VI和VII的纱线(1YL)，该纱线有两组纱线集成：第一组纱线是母体纱线(1)“甩出”的一端(7‑1)与新纱线(8‑2)的一端自然合股后形成，第二组纱线是新纱线(8‑1)未“植入”的一端与新纱线(8‑2)的另一端自然合股后形成；至此完成了立方体A的编织；7)再以平面I与平面II、III、IV不相邻的侧边为编织起点，按第二方向(11)编织平面V，携纱器每运动一个机器循环，把方机(6‑4)左右两侧边最外缘(3′)区域内与预成型体平面I的两侧位置(2′)对应的携纱器所携带的两对母体纱线(1′)分别“甩出”相同股数的纤维束(7‑1′)，另在前述母体纱线(1′)外准备相应组数的新纱线，任取其中两组(8‑1′)、(8‑2′)，将第一组(8‑1′)的一端“植入”到前述“甩出”纤维束后剩余的母体纱线(7‑2′)中，并与其自然合股后固定到原母体纱线(1′)固定的携纱器上，另一端暂不固定，再将第二组新纱线(8‑2′)在其纱长的中点(4′)处对折，沿前述母体纱线(1′)的“甩出”部位回绕固定后一端与该母体纱线(1′)“甩出”的纤维束(7‑1′)自然合股成一组纱线，另一端与第一组新纱线(8‑1′)暂未固定的一端自然合股成另一组纱线，按照“位置就近、编织方向一致”的纱线就位方法，平面V左侧经“甩出‑植入”纤维束后形成的纱线固定到方机(6‑5)的携纱器上；平面V右侧经“甩出‑植入”纤维束后形成的纱线固定到方机(6‑6)的携纱器上；前述另准备的新纱线(8‑1、8‑2)和(8‑1′、8‑2′)，其总组数分别是“甩出”纤维束前的母体纱线(1)和(1′)的2倍，细度是母体纱线(1)的一半；8)把方机(6‑4、6‑5、6‑6)组合成方环形设备进行整体编织，携纱器按四 步法方环形编织规律运动，全部携纱器运动完一个机器循环，就把步骤6)中两条竖直棱边(a1a1′、a2a2′)上预留的纱线(1YL)，按其站位由高到低的先后顺序，依次织入到当前编织纱线中，即把当前要织入的预留纱线(1YL)所对应的运动携纱器放到方机(6‑5、6‑6)的运动携纱器引入区(13)，使其参加下一个机器循环的运动，依次循环直到把两条竖直棱边(a1a1′、a2a2′)上预留的纱线(1YL)全部织入，完成平面VI、VII的编织，并形成立方体B的两条竖直棱边(b1b1′、b2b2′)，同时从立方体B两条竖直棱边(b1b1′、b2b2′)中移出与前述预留纱线(1YL)组数相同的纱线，该部分纱线最后剪去或作为扩展下一个立方体预留的纱线(1″)。