[发明专利]一种环向和/或轴向加筋的圆管状层连织物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环向和/或轴向加筋的圆管状层连织物及其制备方法，属于立体织物编织领域。

背景技术

高性能纤维在三维空间多方向连续排布、相互交缠，形成的纤维织物称为立体织物(简称织物)，立体织物作为增强体用于制作先进复合材料。以立体织物作为增强体的复合材料已成功应用于航空、航天等高技术领域，具有很好的发展前景。

目前，复合材料的型面越来越复杂，型面为圆筒的复合材料用立体织物整体性好且纤维分布均匀，在航空航天领域得到广泛应用，为了提高复合材料的强度，大多情况下需在圆管外壁加筋，但目前圆管加筋的实现方法为将圆管和筋层分别成型，然后再通过胶接或铆接方式结合在一起，这样性能提升非常有限，中国专利(CN1317437C)中虽然介绍了异型截面机织三维织物的织造工艺，利用多眼综丝使织物具有一定的厚度及断面形态，包括T字型、工字型、槽钢型、角钢型等；但该种工艺只能成型加筋平板织物且所加筋层的长度需与平板织物长度一致，不能成型圆管织物，也不能实现纵横双向同时加筋。

发明内容

为了解决现有技术中尚无圆管加筋织物整体成型技术的缺陷，本发明提供一种一体成型的环向和/或轴向加筋的圆管状层连织物及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种环向和/或轴向加筋的圆管状层连织物，包括圆管及设在圆管管壁且与圆管一体成型的环向和/或轴向筋层。

本申请圆管和筋层一体成型，所得复合材料的机械性能有了显著的提升。

上述环向和/或轴向加筋的圆管状层连织物，包括经纱系统和纬纱系统，经纱和纬纱相互交织成层连结构。这样能使织物的机械性能得到进一步的增强。

层连结构包括2.5D直联结构、2.5D弯联结构或正交三向结构，圆管及筋层的结构形式可为以上结构的任意组合。圆管和筋层即可设计为相同也的结构，也可不同的结构，具体根据所需织物的性能决定。

上述环向和/或轴向加筋的圆管状层连织物的编织方法，包括顺序相接的如下步骤：

(1)排纱：根据织物尺寸在织机的前后综框中的多眼综丝上排列M层N列经纱；M≥3，N＝πDN_J，其中D为圆管状层连织物的直径，N_J为圆管状层连织物的经纱密度；

(2)开口运动：提综装置控制前后综框上下相对运动，带动经纱形成M+1层梭口；

(3)引入纬纱：在形成的M+1层梭口中经纱的开口处引入纬纱；

(4)加筋编织：环向和/或轴向加筋编织：

a)环向加筋：加筋方向与圆管轴向垂直，在圆管侧壁上标识好筋层沿圆管状层连织物轴向的宽度；在不改变原有织物结构的基础上，按照筋层的经密要求进行环向加纱，加纱根数A＝a×d_J，其中a为筋层沿圆管环向的宽度，d_J为环向筋层的经纱密度；加纱时，在圆管侧壁预先标识好的加筋位置处均匀地加入A根纱线作为环向筋层的编织经纱，各经纱之间需确保间隔均匀，并与周围部分圆管的初始经纱一起满足圆管状层连织物环向的经密要求；采用移纱换位法完成经纱的加纱；提综装置控制前后综框上下相对运动，带动完成移纱换位的经纱形成A+1层梭口，在每层梭口中单独引入纬纱完成环向加筋部分的编织；

b)轴向加筋：在圆管侧壁上标识好筋层沿圆管状层连织物环向的宽度；在不改变原有织物结构的基础上，按照筋层的经密要求进行环向加纱，加纱根数B＝b×d_J，其中b为筋层沿圆管环向的宽度，d_J为环向筋层的经纱密度；加纱时，在圆管侧壁预先标识好的加筋位置处均匀地加入B根纱线作为环向筋层的编织经纱，各经纱之间需确保间隔均匀，并与周围部分圆管的初始经纱一起满足圆管状层连织物环向的经密要求；采用移纱换位法完成经纱的加纱；提综装置控制前后综框上下相对运动，带动完成移纱换位的经纱形成B+1层梭口，在每层梭口中单独引入纬纱完成轴向加筋部分的编织；

(5)二次开口运动：提综装置控制前后综框上下相对运动，相邻经纱层相互交错，经纱弯曲并将平直的纬纱捆绑起来，形成新的M+1层梭口；

(6)二次引入纬纱：在新的M+1层梭口中，按步骤⑶的方式分别在每一层梭口中二次引入纬纱，完成二次引纬的操作；

(7)重复步骤(4)～⑹，即得环向和/或轴向加筋的圆管状层连织物。