[发明专利]三维表面编织

说明书

技术领域

本发明涉及由根据不同平面形成的二维壁所构成的致密件的 单程(single-pass)编织。根据本发明的方法(工艺)使得能够生 产直接按照三维形式排列的平幅织物(flat fabric)。由于根据本发 明的方法，在制造编织有包括一个以上的三面角类型的多个壁的元 件时，可以省去缝合或其他接缝手段。

本发明具体用来制造带有一个以上的封闭角(closed corner)的 折叠部(fold)，以及用来编织脆性和/或磨损性纤维，尤其用来编织 用在复合材料的加强纤维中的纤维，诸如碳纤维。

背景技术

从古代时就已经采用编织，以便基于以细线形式构成的纤维来 制造织物。无论是机械化和自动化的方法还是其用于被称为“工业 用”纺织品的用途，例如，用作复合材料的加强，目前的编织方法 是基于与以前相同的基础，因而经历了最小程度的进展。

事实上，所有编织的纺织品都包括被分成两类的细线的交织： “经纱线”是平行于织物的织边的细线，并且它们按照已知为“织 法”的布局与一系列垂直的“纬纱线”互锁。最简单的织法也由这 样的交替组成：其中每条纬纱线都相继在经纱线的上方和下方穿 过，从一条纬纱到另一条纬纱具有偏置(“平织”)。

为了进行诸如图1中所示的编织1，首先经纱线2卷到相同的 支撑物(“织机卷轴(loom beam)”3)上，其彼此平行且在一定宽度 上对应于织物1的宽度；在脆性材料的情况下，“经纱轴架”用于 使得该操作容易进行，但具有相当大的体积。纬纱线4将在经纱线 2之间穿过，每次穿过都对应于一次“投梭(pick)”。根据投梭向 量的类型，可以制备经纱线2的网2′(例如通过压平(dressing))， 从而增大其机械阻力，尤其是对于摩擦力而言的。

通过在网2′中形成“编织梭口”5(即，通过使某些经纱线2 相对于彼此升高或降低)来方便每个投梭穿过，从而产生有角度的 穿行空间5。为了产生编织梭口5，经纱线2返回到综线(heald)6， 这些综线将经历垂直于来自织机卷轴3的网2′的移动。不同的机构 (纺纱机、提花机)根据所需的织法而产生编织梭口。

纬纱4的插入可以利用不同的方法来完成。传统的旧式方法包 括使梭子7越过网而投射，梭子是保持纬纱管(pirn)8的工具，纬 纱管8包含一卷特定长度的纬纱线4。

每次投梭穿入编织梭口中时，其齿中卡有经纱线2的梳子9使 这些经纱线填充在已经形成的织物1上，同时驱动综线6，以根据 织法产生另一个编织梭口5。

尤其是对于工业用的织物，所需的复合物(solicitations complex)需要更相应的厚度，例如，获得良好的耐压性或抗分层 性。

传统的叠加(其中纺织品被分成彼此不相连的平行层)仅解决 了第一个问题。因此，已开发出所谓的“三维”编织方法，其中由 编织操作所得到的产品包括按照空间的三个方向设置的细线的交 织。尤其是，Aerotiss方法编织具有多层交织的玻璃及碳纤维，其 可以用来制造飞行器的前缘外壳等等。

对于形式更复杂的织件(pieces)，可以采用这样的编织：其使 得织件直接以中空形式形成在适合的心轴上。更简单地，已开发出 圆形编织机，其使得能够生产管状结构；然而，这种解决方案仅适 于没有显著的角、且为麻袋型的圆筒形形式。

因此，对于大多数具有二维壁的三维形态，实际上使其结构变 平(有时通过提花织机)，然后使其展开以变得致密。这种方法需 要成形缝合。

例如，在航空领域，开发出复合结构来替代盒式结构(也以“盒 子”的名称而公知)的通常为金属的元件。然而，为了汇合，需要 “加强角”(或者“角配件”)，其几何形状似乎很简单：图2A中所 示的典型的角配件10包括例如三个基本上平坦的二维壁12、14、 16，在角18的位置处形成直角棱柱角(corner cube angle)(半立方 体型的)。然而，在现有机器上仅能由图2B中所示的“平坦”形式 的壁、并借助于至少两个面之间的缝合来制造该结构10的加强的 纺织初步成品。

现在，在或多或少是脆性的元件上进行缝合，引起的问题是机 械特性不适于航空学。此外，由于没有确保根据不同平面的纤维连 续性，故没有完全实现加强功能。事实上，甚至对于盒子式的复合 结构，角配件是由金属支撑物制成。

发明内容