[发明专利]一种三维整体成型的T形管状机织物的织造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在生产普通片状织物的提花织机上织造出三维整体成型T形管机织物，可用作替代塑料和金属管道的纤维增强复合材料的骨架材料，若能结合电子提花织机，采用相关提花软件系统进行设计，更可有效减少设计的时间，节约生产成本。 

背景技术

三维T形管整体结构织物基体的复合材料由于其优越的力学性能、质轻和耐腐蚀性，可替代传统的塑料和金属管件。目前，织造T形管状三维整体成型结构的可能生产方法有短纤维手糊、针织、编织和3D整体机织等法。（1）短纤维手糊法成型方式，由于纤维的取向差而不能有效利用纤维的强度，使织物的强度不够，用途不大；（2）采用3D整体针织物，它的线圈结构受负荷时能产生较大变形，利用其变形大的特点，可制成形状多样的构件，但这类基体制作的复合材料往往刚性不够，不适宜用作承载构件，用途受到限制；（3）采用3D整体编织方法成型，造型灵活，几乎任意形状的织物都可以织造，单方向强力较高，研究成果显著，如现在的卫星桁架系统就是基于编织物，但加工机构复杂，设备必须定制，体积庞大，加工制造成本昂贵；（4）采用3D整体机织物成型方法，由于纱线在经、纬两个方向上基本呈直线状态，两个方向上强力都高，比同类的编织物强力高30%以上，但这种立体结构的织物，理应在3D立体织机上织造，但目前尚无相关设备，即使三维织机开发成功，生产成本也将居高不下；（5）简单采用“压扁-织造-还原”法的多层管状机织物成型法，虽然片状的管子可以生产，但在撑开过程中，由于织物结构没有伸长能力导致接头处起皱而成型不良，无法圆满撑开，如图1所示。 

发明内容

本发明的目的是提供一种三维整体成型的T形管状机织物的织造方法。 

本发明所采用的技术方案是：采用“压扁-织造-还原”法，通过设计能使织物伸长的组织结构和恰当的轮廓线形状来解决T型管织物在撑开过程中起皱的问题。一种三维整体成型的T形管状机织物的织造方法，它的步骤如下： 

（1）设计整体纹样，由三部分组成：管子区域、轮廓线区域和管子外的接结区域；

（2）设计管子区域织物结构，管子区域部分都是上下分离的两层织物，每层可由至少一层经、纬纱相交织而成的带芯线的2/2斜纹纬向表里换层组织，每层均采用2/2斜纹组织，芯线与纬纱的根数数量比为1：2；

（3）设计轮廓线区域组织结构，轮廓线区域组织采用使得芯线浮起在织物正反两面的组织结构；

（4）设计管子外的接结区域组织结构，管子外部分采用与管子交叉区域组织平均浮长相等的四层接结组织；

（5）轮廓线形状设计；

（6）利用抽取芯线法，所述芯线的直径大于基布的纱线直径；

（7）采用Nedgrahics Jacquard CAD设计，包括NedGraphics Texcelle 2008，Loom Editor，Product Creator，Weave Editor组件设计输出织物的轮廓线以及组织结构，导出jc5格式文件后，输入通源电子提花织机，进行织造。

具体步骤如下： 

（1）    抽取芯线法的具有自伸长能力的织物结构设计

设计具有足够伸长能力的织物结构是避免T形管在撑开成型时管子交叉处起皱的关键。图2所示就是达到该要求的一种稳定结构的原理图。织物表面在芯线作用下凸起，将芯线抽取后形成中空结构，织物在水平张力作用下可以被拉长，表明该结构具有伸长能力。图3显示实现该结构的带芯线的织物结构的横截面图，管壁由表里换双层中空结构和夹持在中间的芯线组成，芯线使得织物表面凸起成灯芯条状。当芯线被抽取后，织物将自动伸长。显然，芯线越粗，凸起越大，伸长能力越大；芯线数量不超过一定数量时，芯线数量越多，凸起也越大，伸长也越大，但数量超过一定时，反而因纬纱反拨导致纬密降低，使得伸长变小；纬密越大，单位长度内的空心结构越多，伸长能力也越大，但同时织造难度越大。织造时，由于压扁的管子为空心结构，片状织物由两层管壁组成，因此在实际设计中，管子的结构应该是四层织物。

（2）    T形管交叉处轮廓设计 

两个管子的交叉处轮廓线将相互垂直的两个管子分割开，恰当交叉轮廓线设计有助于芯线被顺利抽取导致织物拱起，管子能被顺利撑开而不起皱。在交叉轮廓线的不同部位，对于织物的伸长能力要求不同，如图4所示。在任意点Q处，平面织造时的织物长度是纵向的直线长度（弦长），而将来要撑开时的织物长度则是管子在此处的弧线长度，伸长倍数f的计算方法图5所示。