專利名稱：織造的3d織物材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種織造的3D織物及其生產(chǎn)方法。具體地說，織造3D織物具有多層經(jīng)紗，和兩組正交的、與經(jīng)紗的橫行和縱列交織的緯紗，以便制成織物的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)。這種織物可增添引入非交織的、多方向取向的紗線使它們橫跨織物的橫斷面以資提高其機械性能，因此被認(rèn)為適用于一些技術(shù)用途，如用來制造復(fù)合材料、過濾器、絕緣材料、某些材料的分隔器兼保持器、電工/電子零部件、防護材料等。
背景在傳統(tǒng)的織造過程中，開口這個最初操作限于其設(shè)計只能在織物的寬度方向形成開口。所使用的經(jīng)紗，不管是單根的還是多層的都在織物的厚度方向上以“橫跨”的方式被分隔成為兩個部分，這樣便在織物的寬度方向形成一個開口。分隔是由于凸輪、多臂機、或提花機這類裝置來回驅(qū)動綜框及其上的扁平綜絲造成的。這些扁平綜絲都各只有一個位在中間的孔眼，而所有使用的綜框都只是在織物的厚度方向被來回驅(qū)動，從而在織物的寬度方向形成開口。將緯紗插入到這樣形成的開口內(nèi)，便可使緯紗與分成兩層的經(jīng)紗交連。這樣交連的經(jīng)紗和緯紗構(gòu)成一個交織結(jié)構(gòu)被稱為織造織物。用單層經(jīng)紗制出的織物成為片狀的織造材料并被稱為織造的2D織物，因為構(gòu)成它的紗線假定被設(shè)置在一個平面上。同樣，當(dāng)一織物用多層經(jīng)紗制出時，所得到的織物具有在結(jié)構(gòu)上不同于織造2D織物的特征，并被稱為織造的3D織物，因為構(gòu)成它的紗線假定被設(shè)置在三個互相垂直的平面上。但在生產(chǎn)這兩種織造的2D和3D織物時，傳統(tǒng)的織造過程由于其固有的操作設(shè)計，只能實現(xiàn)兩組正交紗線，即經(jīng)紗和緯紗的交織。它不能實現(xiàn)三組正交紗線，即一組多層經(jīng)紗和兩組正交緯紗的交織。這是現(xiàn)有織造過程固有的限制。本發(fā)明提供的雙向開口的方法可在多層經(jīng)紗的縱列方向和橫行方向分別形成開口，使多層經(jīng)紗和兩組正交的緯紗能夠這樣交織。
某些技術(shù)織物的應(yīng)用除了需要其他一些具體特性以便完成諸如高度的織物整合和組成紗線的正確取向以外還需要復(fù)雜或不尋常的形狀。而目前還不能有合適的織物塊可以用來切割而得到具有任何所需形狀的預(yù)制坯(用于復(fù)合材料的增強織物)。這是因為用來生產(chǎn)預(yù)制坯的現(xiàn)有織物制造過程包括織造、針織、編織和某些非織造的方法還不能提供合適的高度整合的織物塊可以用來切割而取得具有任何所需形狀的預(yù)制坯。從取得某些具有規(guī)則橫斷面形狀的預(yù)制坯著眼，一些根據(jù)織造、針織、編織和某些非織造技術(shù)的原理而工作的合適的織物制造方法曾被發(fā)展起來。這種生產(chǎn)具有某些橫斷面形狀的方法被稱為接近干凈的成形。但通過這些各種各樣的技術(shù)，只有具有某些橫斷面輪廓的預(yù)制坯能被生產(chǎn)出來，還不能制造出具有任何所需形狀的預(yù)制坯。實際上具有任何所需形狀的預(yù)制坯是有可能制得的，只要能夠制造高度整合的織物塊，使所需形狀能從其上切割下來而不會發(fā)生裂開的危險即可。而且，其他用途的織物如具有不尋常形狀的過濾器所用的織物可類似地從一個合適的織物塊上切割取得。作為比擬，這個取得三維織物產(chǎn)品的任何所需形狀的策略可被看作，如同在制造衣服時，從一個合適的2D織物片上剪取織物產(chǎn)品所需的各種不同形狀那樣。因此可以推斷，要切割取得具有任何所需形狀的三維織物產(chǎn)品，必要的是首先須生產(chǎn)出形狀為塊狀的、高度整合的三維織物。本發(fā)明提供一種新穎的方法可使一組多層經(jīng)紗和兩組正交的緯紗交織，從而產(chǎn)生一個徹底交織的織造的3D織物結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可增添引入多方向取向的、不交織的紗線如圖1所示，以便將機械性能賦予織物使它能適用于技術(shù)用途。
本發(fā)明的目的本發(fā)明的一個目的是要提供一種網(wǎng)格狀整合的3D織物塊，它可增添引入不交織的、多方向取向的紗線以便將適當(dāng)?shù)臋C械強度賦予織物，使其具有任何所需形狀的、適用于技術(shù)用途的織物產(chǎn)品能從其上切割出來而不會有裂開的危險。由于某些具有任何所需形狀的織物產(chǎn)品可容易地用此法取得，這種方法可有效地用在技術(shù)用途上，如制造用于復(fù)合用途、過濾器等的增強織物的預(yù)制坯上。
本發(fā)明另一個目的是要提供一種雙向開口的方法，使三組正交紗線即一組多層經(jīng)紗和兩組正交緯紗能夠交織。這個三組正交紗線的交織是必需的，它能給織物提供高度的整體性，使織物在寬度方向和厚度方向都能抗拒分裂。這樣就能生產(chǎn)出網(wǎng)格狀的交織的3D織物，該織物可增添引入多方向取向的非交織的紗線來提高強度。
織物的整體性可通過在所使用的多層經(jīng)紗上形成的多個橫行和縱列的開口來取得。兩對正交緯紗插入到所形成的橫行和縱列的開口內(nèi)便可生產(chǎn)出網(wǎng)格狀交織的3D織物。由于織造過程的最初操作為開口操作，所有其他跟隨的補充操作如引緯、打緯等將相應(yīng)地跟隨配合。由于雙向開口法使兩對正交緯紗能夠通過在多層經(jīng)紗上形成的縱列和橫行方向上的開口與經(jīng)紗互相交織，從而生產(chǎn)出高度整合的、具有高機械性能的網(wǎng)格狀織物結(jié)構(gòu)，這將在后面詳細說明。至于隨后的、補充的織造操作如引緯、打緯、卷取、送經(jīng)等將不予說明，因為它們并不是本發(fā)明的目的。為了使說明簡單并且到位，將用例子說明實現(xiàn)雙向開口操作的最簡單模式并且只涉及按照本發(fā)明生產(chǎn)的按平紋組織織造的3D織物。通過本發(fā)明生產(chǎn)眾多的其他織造花樣的方法對本行業(yè)的行家來說是很淺顯的，因此這里只是簡要地提到，這些不同的織造花樣能在類似的生產(chǎn)線上生產(chǎn)，但并沒有離開本發(fā)明的創(chuàng)意。
附圖的簡要說明本發(fā)明將結(jié)合下列附圖進行說明。
圖1為織造3D織物的一個實施例的軸向視圖，該3D織物具有多層經(jīng)紗、兩組正交的緯紗和多方向取向的不交織的紗線。
圖2示出用來實現(xiàn)雙向開口的綜樞的較優(yōu)布置。
圖3a為平放的綜框和多層經(jīng)紗布置的側(cè)視圖。
圖3b用例子示出垂直綜框在向上運動時形成多個橫行開口的側(cè)視圖。
圖4用例子示出水平綜框連同穿過其孔眼的經(jīng)紗在相對于標(biāo)準(zhǔn)位置而向右移動時形成縱列開口的軸向視圖。
圖5用例子示出垂直綜框連同穿過其孔眼的經(jīng)紗在相對于標(biāo)準(zhǔn)位置而向上移動時形成橫行上開口的軸向視圖。
圖6示出織造的3D織物的典型的平紋組織結(jié)構(gòu)，其中三組正交的紗線互相交織。
圖7a示出同一給定組內(nèi)的緯紗被接續(xù)引緯的織物變型的軸向視圖。
圖7b示出兩組緯紗被交替引緯的織物變型的軸向視圖。
圖8示出扁平綜絲的一種修正型和兩個綜框組合件的布置。
圖9a-9f示出按照本發(fā)明添加有非交織的、多方向取向的紗線的一種有用的織物變型一步一步形成的過程。
圖10a示出一種有用織物結(jié)構(gòu)的前視圖，其中只有外部被交織以便作為內(nèi)含非交織紗線的織造覆蓋層。
圖10b示出一種有用織物結(jié)構(gòu)的前視圖，其中多層經(jīng)紗的特殊設(shè)置的紗線被交織以便得到夾層或帶芯型的織物結(jié)構(gòu)。
較優(yōu)實施例的說明現(xiàn)在結(jié)合


采用兩組緯紗和一組多層經(jīng)紗來生產(chǎn)網(wǎng)格狀的交織的3D織物的方法，首先說明雙向開口方法的工作原理，然后說明構(gòu)造有用織物的具體途徑。
如圖2所示，兩套互相垂直的綜框(1和2)被布置在平行的平面上。具有扁平綜絲(3)的綜框(1)，今后將被稱為綜框組合件(1)，它能在垂直方向上往復(fù)作直線運動，也具有扁平綜絲(3)的綜框(2)，今后將被稱為綜框組合件(2)，它能在水平方向上往復(fù)作直線運動。如圖2所示，扁平綜絲(3)具有多個由長軸和短軸限定的開口和孔眼，其長軸的取向垂直于扁平綜絲(3)的長度方向。這些孔眼可被稱為綜眼(4ne)。多層經(jīng)紗(6)的端頭將被拉動通過每一個這樣的孔眼(4ne)，和由兩個綜框組合件(1)和(2)疊置而造成的其他開口(5)，還包括疊置的綜眼(4se)。這樣所有這些經(jīng)紗端(6)將被設(shè)置在‘A’到‘I’的縱列和‘a(chǎn)’到‘i’的橫行內(nèi)。屬于交替橫行a、c、e等同時又屬于A、C、E、G、I縱列的經(jīng)紗端頭將被拉動通過空曠區(qū)(5)，這個空曠區(qū)是在兩個這樣布置的綜框組合件之間形成的。如圖2所示，標(biāo)有(6p)的這些經(jīng)紗端(6)構(gòu)成固定的或被動的經(jīng)紗端頭。屬于交替橫行a、c、e等同時又屬于B、D、F、H縱列的經(jīng)紗端將被拉動通過在垂直方向上往復(fù)的綜框(1)的綜眼(4ne)。屬于交替橫行b、d、f等同時又屬于交替縱列A、C、E、G、I的經(jīng)紗端將被拉動通過在水平方向上往復(fù)的綜框(2)的綜眼(4ne)。屬于交替橫行b、d、f等同時又屬于B、D、F、H縱列的經(jīng)紗端頭將被拉動通過兩個綜框組合件的疊置綜眼(4se)。兩個互相垂直的扁平綜絲(3)的綜眼(4ne)及其由于兩個綜框(1)和(2)的互相垂直的布置而造成的互相疊置布置的位置(4se)在圖2的小插圖中示出。所有標(biāo)以(6a)的延伸通過綜眼(4ne)和(4se)的經(jīng)紗端頭構(gòu)成可動的或主動的經(jīng)紗端頭。
上述布置限定多層經(jīng)紗和開口系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)位置并在圖3a中示出。從這個標(biāo)準(zhǔn)位置出發(fā)，延伸通過垂直的(1)和水平的(2)綜框的綜眼(4ne)和(4se)的主動經(jīng)紗端(6a)便能由于所需綜框在必要方向上的運動而分別在織物的厚度和寬度方向上位移。至于被動經(jīng)紗端(6p)，由于它們并不延伸通過綜框的綜眼(4ne)和(4se)，只是通過造成的空曠區(qū)(5)，因此是固定的，而可位移的主動經(jīng)紗端(6a)當(dāng)從標(biāo)準(zhǔn)位置出發(fā)、在所需的方向上位移時，便能立即形成縱列和橫行的開口。在圖3b中用例子說明橫行開口的形成。在主動(6a)和被動(6p)經(jīng)紗之間的多個縱列開口可用類似的方法形成，只是要使水平綜框(2)在垂直于載有相關(guān)圖的紙張平面的方向上移動。
應(yīng)該注意的是，除了上述在主動(6a)和被動(6p)經(jīng)紗端頭之間能形成開口外，作為相對運動的結(jié)果，縱列和橫行開口也可在拉動通過疊置眼(4se)的主動經(jīng)紗端(6a)與拉動通過綜框組合件(1)和(2)在交替縱列(B、D等)和交替橫行(b、d等)上的綜眼(4ne)的主動經(jīng)紗端(6a)之間形成。如從圖4和5可以看到，作為相對運動的結(jié)果，縱列和橫行開口可分別在通過扁平綜絲(3)的疊置眼(4se)的主動紗線端(6a)和另一個通過‘正常’(未疊置)綜眼(4ne)的主動紗線端(6a)之間形成。這個主動經(jīng)紗端(6a)間的相對運動之所以可能是由于綜眼(4ne)在扁平綜絲(3)上的特殊形狀、兩個綜框(1)和(2)的綜眼(4se)的特殊布置、以及兩個綜框(1)和(2)的相對運動。如從圖2、4和5可以看到，綜眼(4ne)在水平的扁平綜絲(3)上占著垂直的位置，而在垂直的扁平綜絲(3)上占著水平的位置。在系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)位置上，被拉動的經(jīng)紗端(6a)位在疊置眼(4se)的中心，如圖2中的小插圖所示。下面說明主動經(jīng)紗之間的開口是怎樣形成的。
例如，在經(jīng)紗的一個給定縱列內(nèi)，某些主動經(jīng)紗(6a)穿過‘正?！鄱摽v列的其余主動經(jīng)紗(6a)穿過疊置眼(4se)。當(dāng)水平綜框(2)從標(biāo)準(zhǔn)位置向一側(cè)移動時，其在垂直位置上的綜眼(4ne)使所含的經(jīng)紗端(6a)在同一水平方向上移動；而垂直綜框(1)的綜眼(4ne)，所占為水平位置，給經(jīng)紗留下自由空間如圖4所示。結(jié)果給定縱列內(nèi)的主動經(jīng)紗由于穿過綜眼(4ne)，就沒有被位移，因此與穿過綜眼(4se)的被位移的主動經(jīng)紗(6a)形成一個開口。與此類似，在經(jīng)紗的一個給定橫行內(nèi)，某些主動經(jīng)紗(6a)穿過‘正?！C眼(4ne)，該橫行的其余主動經(jīng)紗(6a)則穿過疊置眼(4se)。當(dāng)垂直綜框(1)從標(biāo)準(zhǔn)位置向上或向下移動時，其占有水平位置的綜眼(4ne)，使所含經(jīng)紗端(6a)在同一垂直方向上移動；而水平綜框(2)的綜眼(4ne)，所占為垂直位置，給經(jīng)紗留下自由空間如圖5所示。結(jié)果給定橫行內(nèi)的主動經(jīng)紗由于穿過綜眼(4ne)，就沒有被位移，因此與穿過綜眼(4se)的被位移的主動經(jīng)紗(6a)形成一個上面的或下面的開口。
在圖4中示出水平扁平綜絲(3)從標(biāo)準(zhǔn)位置向右移動的情況。結(jié)果，穿過綜眼(4se)的主動經(jīng)紗(6a)相對于固定的被動經(jīng)紗(6p)和固定的垂直扁平綜絲(3)，被相應(yīng)地位移。由于某些穿過固定垂直綜絲(3)上綜眼(4ne)的主動經(jīng)紗(6a)沒有被位移，因此在主動(6a)和被動(6p)經(jīng)紗之間及在所設(shè)置的經(jīng)紗(6)中的主動(6a)和主動(6a)經(jīng)紗之間的所有在右側(cè)的縱列開口能被形成。與此類似，使水平扁平綜絲(3)從標(biāo)準(zhǔn)位置向左移動可形成在左側(cè)的縱列開口。在圖5中示出垂直扁平綜絲(3)從標(biāo)準(zhǔn)位置向上移動的情況。結(jié)果穿過綜眼(4se)的主動經(jīng)紗(6a)相對于固定的被動經(jīng)紗(6p)和固定的水平扁平綜絲(3)被相應(yīng)地位移。由于穿過固定水平扁平綜絲(3)的綜眼(4ne)的某些主動經(jīng)紗(6a)沒有被位移，因此能在主動(6a)和被動(6p)經(jīng)紗之間及在所設(shè)置的經(jīng)紗中的主動(6a)和主動(6a)經(jīng)紗之間的所有在上面的橫行開口能被形成。與此類似，使垂直扁平綜絲(3)從標(biāo)準(zhǔn)位置向下移動可形成在下面的橫行開口。
將緯紗插入到每一個形成的縱列和橫行的開口中，便可與每一個縱列和橫行中的主動-主動(6a-6a)和主動-被動(6a-6p)經(jīng)紗的端頭個別地交織。如圖6所示，兩組緯紗(7)和(8)與經(jīng)紗(6)的每一縱列和橫行交織。
使用梭子、劍桿等裝置、以單紗或發(fā)針狀折疊紗的形式將給定的一組緯紗(7)插入后，可對織物織口上敷入的緯紗適當(dāng)?shù)囟ㄎ弧Ｏ鄳?yīng)方向的開口被閉合以便使經(jīng)紗系統(tǒng)恢復(fù)到其標(biāo)準(zhǔn)位置，而所生產(chǎn)出來的織物被卷取。類似地可形成同一方向(即縱列方向)上的后續(xù)的新開口以便在返回方向上插入緯紗(7)。橫行開口和相應(yīng)的緯紗(8)插入可象剛才說明的那樣接下來進行?？上攵?，上述這些在兩個方向上的操作順序就構(gòu)成織造過程的一個循環(huán)。相應(yīng)于所說操作順序而可得到的平紋組織織造3D織物在圖6中示出?？梢钥吹?，織造3D織物具有交織的多層經(jīng)紗(6)和兩組正交的緯紗(7)和(8)。為了使圖面清晰，在圖6中只示出最前面的緯紗(8)。在圖7中示出可生產(chǎn)織物的兩種變型。圖7a示出在往復(fù)方向上接續(xù)插入緯紗(7)和(8)，而圖7b則示出在往復(fù)方向上交替插入緯紗(7)和(8)?？上攵?，這兩種織造結(jié)構(gòu)都有網(wǎng)格狀的結(jié)構(gòu)，并且只在改變開口順序就可生產(chǎn)出來。
可以一提的是，不包括在疊置范圍內(nèi)的綜眼(4ne)也可具有不是由長軸和短軸限定的形狀，如圓形。另外，如果需要，可另外使用一組綜框，其扁平綜絲的孔眼可為圓形或由長軸和短軸限定的形狀，但孔眼的長軸須與扁平綜絲的長度方向平行。采用這組扁平綜絲的目的是要幫助所說開口方法使能形成清晰的開口以免與緯紗插入裝置干擾。
從上面關(guān)于雙向開口方法的說明中，本行業(yè)的行家當(dāng)可知道下列各點a)可完成一個遍布織物橫斷面的網(wǎng)格狀整體，b)所有縱列(或橫行)開口可同時成形以資增加生產(chǎn)效率，而不是在一個縱列(或橫行)經(jīng)紗層之后接續(xù)形成另一個經(jīng)紗層，c)同一組的多條緯紗可用梭子、劍桿等裝置同時引緯，并且插入的緯紗可以是單根緯紗或發(fā)針狀的折疊緯紗，d)在結(jié)構(gòu)中生產(chǎn)出來的空洞(11)，如圖7所示，其大小可被控制，只要將多層經(jīng)紗(6)設(shè)置成合適的形式如平行和收斂即可，e)如果需要，可在織物的長度方向上將非交織的‘填充’經(jīng)紗包含在空洞內(nèi)，還可在織物的寬度和厚度方向以及在橫跨織物橫斷面的兩個斜角方向上設(shè)置不交織的紗線，f)正方形或長方形橫斷面的管狀織物和L、T、C+等形狀的實心成型織物能直接生產(chǎn)出來，只要按照所需生產(chǎn)的橫斷面輪廓設(shè)置多層經(jīng)紗，并以合適而分散的方式進行開口和引緯操作即可，例如在兩個方向中的每一方向上各可采用不止一組的引緯裝置，g)獨立地和有選擇地使已被合適穿線的扁平綜絲往復(fù)運動可以生產(chǎn)出各種不同織造花樣如各種斜紋和緞紋等。
h)獨立地和有選擇地使已被合適穿線的扁平綜絲往復(fù)運動能使開口的形成只包括主動經(jīng)紗。
i)給定扁平綜絲的位移由另一個相關(guān)扁平綜絲上的特殊孔眼的長度和給定的兩個相鄰扁平綜絲之間的間隙來決定。
在說明生產(chǎn)由兩組正交緯紗(7)和(8)和一組多層經(jīng)紗交織的3D織物的基本工作原理后，我們將對上面得到的織物結(jié)構(gòu)的某些方面進行論述，然后將說明有效織物結(jié)構(gòu)的一個例子(12u)。
按照上述方法生產(chǎn)的織物當(dāng)形成大空洞(11)時會缺乏結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此這樣一種織物只有當(dāng)紗線能通過化學(xué)試劑處理、熱焊等將結(jié)構(gòu)保持在一起時才可在使用復(fù)合材料的地方找到用途。如果沒有合適的化學(xué)試劑處理、熱焊等的幫助，那么織物結(jié)構(gòu)在離開織造裝置后就容易崩潰，這樣這種織物就只能用于某些技術(shù)用途。為了得到穩(wěn)定的織物使它能用于復(fù)合材料、過濾器等用途，上述開口方法和裝置仍可使用，不過要作小修改，如圖8所示。唯一要作的修改是在兩組綜框的疊置扁平綜絲(3)的‘角落’上設(shè)置必要的空隙(10)以資在上述軸向經(jīng)紗端(6)的橫行和縱列之間接納增添的軸向經(jīng)線端(6ps)。由于這些空隙(10)的存在，雙向開口裝置能象以前說明的那樣操作，在開口操作中不會牽涉到這些增添的軸向經(jīng)線端(6ps)，因此它們能在織物的長度方向上被引入而不會干涉緯紗(7)和(8)。這種增添的‘填充’經(jīng)紗端的引入可使以前提到的空洞(11)趨于被這些紗線填充，這樣織物在離開織造裝置時就可得到抗拒崩潰的穩(wěn)定性。另外，引入不交織的、因此也是無皺紋的、‘填充’經(jīng)紗端也可使織物得到機械強度。這樣也可達到前面提起過的一個目的，即生產(chǎn)3D織物塊，從其上可切割得到具有任何所需形狀的合適的預(yù)制坯或過濾材料等，而不會有切割物裂開和織物結(jié)構(gòu)崩潰的危險。構(gòu)造本發(fā)明的這樣一個有增添的、不交織的、多方向取向的紗線引入的織物塊，所需相關(guān)的不同步驟將在下面結(jié)合圖9予以說明。下面說明的綜框的運動是從開口系統(tǒng)的后面向織物織口的方向看去的情況。
如前所述，使綜框往復(fù)運動便可在多層經(jīng)紗的橫行和縱列方向上形成開口。先從要接受開口操作以便形成橫行上開口的多層軸向經(jīng)紗(6)說起，參閱圖9a，在每一個橫行上開口內(nèi)都有一條相應(yīng)的水平緯紗(7a)插入，與相應(yīng)橫行的軸向經(jīng)紗(6)交織。這些開口然后被閉合，其次，如圖9b所示，可將一組不交織的垂直紗線(9a)引入到多層經(jīng)紗(6)的每兩個相鄰縱列之間。多層經(jīng)紗(6)的橫行接受下一個循環(huán)的開口操作并形成橫行下開口，這時將一組水平緯紗(7b)插入。所生產(chǎn)的織物在這階段的構(gòu)造如圖9a所示，其中，一組不交織的垂直紗線(9a)將被夾持在兩條插入緯紗(7a和7b)之間并在織物厚度方向上取向。其次，如圖9b所示在斜角方向上將一組不交織的斜向紗線(9b)引入，但不與具有紗線(6)和(6ps)的多層經(jīng)紗作任何交織。隨后形成多層經(jīng)紗(6)的右側(cè)縱列開口，在每一個開口內(nèi)插入一條屬于垂直組的相應(yīng)的緯紗(8a)，與軸向紗線(6)交織如圖9c所示。開口然后被閉合。一組斜向紗線(9b)被夾持在兩條插入緯紗(7b和8a)之間。其次將一組不交織的水平紗線(9c)引入到具有紗線(6)和(6ps)的多層經(jīng)紗的每兩個相鄰橫行之間，沒有任何交織如圖9d所示。接下來多層經(jīng)紗(6)接受下一個循環(huán)的左側(cè)縱列開口操作，垂直組的緯紗(8b)被插入。一組不交織的水平紗線(9c)被夾持在垂直緯紗(8a和8b)之間。生產(chǎn)出來的織物在這個階段的構(gòu)造如圖9e所示。其次，一組不交織的斜向紗線(9d)在斜角方向被引入如圖9f所示，與具有紗線(6)和(6ps)的經(jīng)紗沒有任何交織。這組不交織的斜向紗線(9d)將被夾持在垂直組的交織緯紗(8b)和下一循環(huán)的水平組紗線(7a)的接下來的交織緯紗之間。這里說明的操作順序被周期性地重復(fù)，連同在織造過程中所需的必要補充操作如同在織物縫口的敷入紗線的定位、按照所需的卷取率使生產(chǎn)的織物前進、將經(jīng)紗送入等，也都要在織造過程給定周期的適當(dāng)時刻予以完成，以資生產(chǎn)出如圖9f所示的有用織物結(jié)構(gòu)(12u)。
如從圖6可知，兩組正交緯紗(7和8)和多層經(jīng)紗(6)的交織遍及整個織物的橫斷面并產(chǎn)生一個網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)。這樣織物就可得到程度很高的整體性。圖9f所示的織物結(jié)構(gòu)具有相同型式的交織，但性能提高了，因為增添地引入不交織的、及在垂直、水平和兩個斜角方向還有織物長度方向的多方向的紗線。因此在切割時象傳統(tǒng)的織造2D織物片那樣不會由于連結(jié)松馳而自己裂開。而且由于添加了不交織的、多方向取向的、不帶折皺的紗線，織物的機械性能得以提高，所得到的織物還具有較高的纖維體積分?jǐn)?shù)。因此，這樣一種織物結(jié)構(gòu)適宜用來制造復(fù)合材料、過濾器等，它可被生產(chǎn)成具有任何所需形狀的塊狀，然后切割，不會有裂開的危險。
另外，本方法并不僅限于生產(chǎn)具有(12)(12u)中任一種結(jié)構(gòu)而橫斷面為正方形或長方形的織物塊。按照所需橫斷面形狀，包括橫斷面為正方形或長方形的管狀，設(shè)置多層經(jīng)紗，并遵循上述合適而分散的操作順序，還可生產(chǎn)出具有相應(yīng)橫斷面輪廓的(12)(12u)的任一種網(wǎng)格狀的織物結(jié)構(gòu)。應(yīng)該提出，根據(jù)所要生產(chǎn)的橫斷面輪廓的復(fù)雜程度，對兩個方向(橫行和縱列方向)中的每一個方向可以采用不止一套的緯紗插入裝置。這種用于一個給定方向(即橫行或縱列方向)的不同套的緯紗插入裝置可同時操作或分散操作來為生產(chǎn)中的外形輪廓完成所需的緯紗插入。因此這種織物生產(chǎn)方法并不僅限于生產(chǎn)具有特定橫斷面輪廓的織物。另外，由于獨特的網(wǎng)格狀交織，這種織物不需要在外表面進行任何單獨接結(jié)操作來達到織物的整體性。這個接結(jié)過程的消除顯然有利于簡化和加速織物的生產(chǎn)。另外，有了這種生產(chǎn)網(wǎng)格狀交織3D織物方塊和其他橫斷面輪廓的方法，便可不需探索生產(chǎn)某些其他橫斷面形狀的方法，因為預(yù)制坯、過濾器材料所需的任何形狀都可容易地從本方法所生產(chǎn)的網(wǎng)格狀織物塊切割取得，而不會有裂開的危險。
另外，適當(dāng)?shù)乜刂迫缟纤鲆驯幌鄳?yīng)地穿線的扁平綜絲(3)、綜眼(4ne)和/或(4se)，使在所設(shè)置的多層經(jīng)紗(6)中只有那些在外部的經(jīng)紗開口，能夠生產(chǎn)出另外一種有用的織物材料。參閱圖10a，頂部和底部的織造表面可這樣生產(chǎn)，使垂直綜框(1)往復(fù)移動，從而位移主動經(jīng)紗(6a)，在被動經(jīng)紗(6p)之間形成橫行開口，及其它在橫行中沒有位移的主動經(jīng)紗(6a)，然后將緯紗(7)插入到這些在外面的頂部和底部的橫行開口內(nèi)即得。與此類似，左側(cè)和右側(cè)的織造表面可這樣生產(chǎn)，使開口軸(2)作往復(fù)運動，位移主動經(jīng)紗(6a)，與被動經(jīng)紗(8)形成縱列開口，及其它在橫行中沒有位移的主動經(jīng)紗(6a)，然后將緯紗(8)插入到這些在外面的左側(cè)和右側(cè)的縱列開口內(nèi)即得。這樣操作可生產(chǎn)出一種交織的外表面，可用來作為如圖10a所示的織物材料(12e)的內(nèi)部所含非交織的多層紗線(6n)的外部的織造覆蓋層。
另外，還能生產(chǎn)出如圖10b所示的帶芯或夾層式的織物材料(12s)，只要將合適地設(shè)置的多層經(jīng)紗交織起來即可。在這里同樣要適當(dāng)控制已被相應(yīng)穿線的扁平綜絲(3)、綜眼(4ne)和/或(4se)，從而分別形成橫行和縱列的開口，然后分別將緯紗(7)和(8)插入到形成的橫行和縱列的開口內(nèi)，這樣得到的交織的織物結(jié)構(gòu)(12s)如圖10b所示，一般被稱為夾層或帶芯式織物結(jié)構(gòu)。
另外，還可能用所說明的開口裝置生產(chǎn)多個織造的2D織物片。這種多層片可這樣生產(chǎn)，如前所述先設(shè)置多層經(jīng)紗，使垂直(1)或水平(2)綜框位復(fù)運動，以資相應(yīng)地形成橫行或縱列的開口，然后相應(yīng)地將緯紗(7)或(8)插入到形成的的具有給定方向的開口內(nèi)。這樣，如果形成的是是橫行開口并作相應(yīng)的引緯，那么得到的織造2D織物的多層片將是水平形式。與此類似，如果形成的是縱列開口并作相應(yīng)的引緯，那么生產(chǎn)出來的織造2D織物的多層片與圖2所示的布置相比將是垂直形式。
不用多說，在所有上述織物的生產(chǎn)方法中，都要在織造周期的適當(dāng)時刻進行織造過程的其他補充操作如打緯、卷取等以便生產(chǎn)出符合所需規(guī)格的令人滿意的織物。
本行業(yè)的行家當(dāng)可知道，在不離開本發(fā)明的精神的條件下是能夠?qū)Ρ景l(fā)明的各種細節(jié)作出改變或修改的。因此，上述說明只是用來闡明本發(fā)明的基本想法，它不能用來限制下面列出的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)格狀織造的3D織物，其特征為，該織物由按照織物橫斷面輪廓設(shè)置的一組多層經(jīng)紗和兩組正交的緯紗交織構(gòu)成，以提供織物材料的整體性，這樣構(gòu)成的織物材料可增添地引入不交織而在下列方向中選取的多方向取向的紗線a)織物的長度方向，b)織物的寬度方向，c)織物的厚度方向，d)織物橫斷面的一個或兩個斜角方向，e)以上方向的任何組合，來提高織物材料的機械性能，使它可全部或部分適用于包括但并不僅限于復(fù)合材料的技術(shù)用途上，這樣一種織物可以是實心或管狀的型式并具有所需的橫斷面形狀而且當(dāng)將它切割成所需的形式時還能保持其結(jié)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求1的織造材料，包括a)一種或多種可從下列材料中選取的纖維材料碳纖維、合成纖維、天然纖維(包括來自海洋的)、無機纖維、玻璃纖維、金屬纖維，b)任何非纖維材料與權(quán)利要求2a所示的任何纖維材料的組合，c)用化學(xué)試劑浸漬的所有或任何一種在權(quán)利要求2a中列出的纖維材料。
3.按照權(quán)利要求1的織造材料是通過在兩個互相垂直的方向上的開口操作從而在按照所要生產(chǎn)織物的橫斷面輪廓設(shè)置的多層經(jīng)紗上形成橫行和縱列開口的織造方法生產(chǎn)出來的，構(gòu)成扁平綜絲的所用開口裝置具有下列一個或多個特征a)由長軸和短軸限定的一個或多個孔眼的長軸的取向垂直于扁平綜絲的長度方向同時孔眼被排列成具有均勻間隔的行列，以便使按照所要生產(chǎn)織物的橫斷面輪廓設(shè)置的經(jīng)紗被拉動穿過這些孔眼，b)按照權(quán)利要求3a的扁平綜絲在給定的兩個由長軸和短軸限定、用來供按照所要生產(chǎn)織物的橫斷面輪廓設(shè)置的經(jīng)紗穿過的孔眼之間有一橫斷面為圓形的孔眼用來幫助開口的形成，c)按照權(quán)利要求3a的扁平綜絲在兩個相鄰孔眼之間具有添加的切開部分，使該切開部分發(fā)生在扁平綜絲的兩側(cè)，以便接納按照所要生產(chǎn)織物的橫斷面輪廓設(shè)置的經(jīng)紗，使這些被接納的經(jīng)紗不被用來形成開口的扁平綜絲位移，d)開口裝置采用的扁平綜絲具有一系列孔眼，其形狀可為圓形或由長軸和短軸限定的形狀，但孔眼的長軸須與扁平綜絲的長度方向平行，用來使按照所要生產(chǎn)織物的橫斷面輪廓設(shè)置的經(jīng)紗穿過而幫助形成開口。
4.按照權(quán)利要求3的雙向開口裝置，具有兩套扁平綜絲被穿孔的綜框組合件，其中每一綜框組合件內(nèi)的扁平綜絲被間隔開，而這兩綜框組合件被布置在a)平行的平面上，b)成為互相垂直的形態(tài)，c)在疊置的互相垂直的孔眼中提供孔眼供經(jīng)紗穿過，d)在互相垂直而間隔開的扁平綜絲之間提供孔眼供經(jīng)紗穿過。
5.按照權(quán)利要求3和4的雙向開口軸組合件，其中每組的穿孔扁平綜絲能在其相應(yīng)的平面內(nèi)直線上往復(fù)運動，其類型為a)整個組，或b)選定的小組，或c)單個，或d)權(quán)利要求5b和5c的組合。
6.按照權(quán)利要求3、4、和5的雙向開口軸組合件，其中每組的穿孔扁平綜絲能在其相應(yīng)的平面內(nèi)直線上往復(fù)運動，其方式為a)同一時間在同一方向，或b)同一時間在相反方向，或c)以分散的方式。
7.按照權(quán)利要求3、4、5和6的開口裝置，能夠用來生產(chǎn)按照權(quán)利要求1和2的織造材料，其中只有多層經(jīng)紗的外部紗線進行交織，從而形成外部交織的組成部分用作其內(nèi)部成份的織造覆蓋物。
8.按照權(quán)利要求3，4，5和6的開口裝置，其能夠生產(chǎn)權(quán)利要求1和2的織造材料，其中適當(dāng)設(shè)置的多層經(jīng)紗中的紗線用來交織從而形成“夾層式”或“夾芯式”結(jié)構(gòu)。
9.按照權(quán)利要求3，4，5和6的開口裝置，其能夠用來生產(chǎn)權(quán)利要求2的多層2D織造材料
全文摘要
一種織造的3D織物材料(12u)具有多層的軸向經(jīng)紗(6)和兩組分別與經(jīng)紗(6)的橫行和縱列交織的正交的緯紗(7)和(8)以資給織物提供整體性,該織物在交織的經(jīng)紗(6)的橫行和縱列之間可添加地分別在織物的長度、寬度、厚度方向和兩個斜角方向引入成組的、不交織的、多方向取向的紗線(6ps、9c、9a、9b和9d)以資提高織物的機械性能。多層經(jīng)紗(6)與兩組正交緯紗(7)和(8)的交織之所以可能是由于雙向開口裝置,它可在多層經(jīng)紗的橫行和縱列方向形成開口。所生產(chǎn)的織造的3D織物材料可被切割成任何所需形狀而不會有裂開的危險,可被整體或部分用于技術(shù)用途。
文檔編號D03D25/00GK1247582SQ9718194
公開日2000年3月15日 申請日期1997年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月3日
發(fā)明者那丹·霍卡 申請人:比蒂姆股份公司