[发明专利]用于工业和运载工具应用的多材质集成针织热保护

说明书

本发明的名称是用于工业和运载工具应用的多材质集成针织热保护。公开了具有陶瓷股的针织物，由其形成的热保护构件和它们的构建方法。还公开了使用可以被同时针织的多种材料制造热保护的方法。该独特能力同时针织高温陶瓷纤维与负载减轻加工助剂，比如无机或有机材料(例如，金属合金或聚合物)，在针织物内二者都是小直径线以及大直径线，其提供结构支撑并允许在生产水平速度下制造近网状预制件。此外，也可同时集成陶瓷绝缘体以提供增加的热保护。

技术领域

本文描述的实施方式一般涉及针织物并且更具体地涉及具有陶瓷股(strand)的针织物、由其形成的热保护构件，并且涉及它们的构建方法。

背景技术

对较高性能、重量有效的和长期持久的极端环境热保护的需要已经亟需使用并入陶瓷纤维的较高性能先进的极端环境材料。陶瓷纤维提供具有高拉伸强度、高弹性模量和在升高的温度下有维持这些性能的能力的织物或纺织品。然而，陶瓷纤维的性能是其的略微易碎的性质，即，纤维在锐角弯曲下破裂的趋势(例如，如当使用缝纫机针和/或针织复杂的几何形状时所存在的)。当由陶瓷纤维制成的和以常规方式扭曲的缝纫机用线遭受小半径应力——比如在机器的缝纫机针或在复杂几何结构的部件的形成中所遇到的——时，以常规方式扭曲的陶瓷纤维缝纫线易于破损。由于此问题，沉闷的和劳动密集型手工缝纫技术已经用于制造由陶瓷纤维织物或布制成的制品，所述陶瓷纤维织物或布通常需要用其它部件缝纫或系住，以增加为具体应用定制的机械和热性质。

此外，这些已知的劳动密集型技术通常具有低的形成复杂几何结构的能力，这导致起皱、变形，并随后导致在这些纤维基产品中降低的性能。除了制造挑战，使用当前技术制造的产品通常遭受质量鉴定试验失败，部分间(part-to-part)差异，并且在操作期间以及在常规维护期间易受损坏，这又导致增加的修理和更换成本。

因此，存在对并入陶瓷纤维的改良的轻质、低成本和较高温度耐受部件及制造其的方法的需要。

发明内容

本文描述的实施方式通常涉及针织物和更具体地涉及具有陶瓷股的针织物、由其形成的热保护构件，并且涉及它们的构建方法。根据一个实施方式，提供了多组分合股(stranded)纱线。该多组分合股纱线包括连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股(process aid strand)。该连续的陶瓷股包芯(serve)连续的负载减轻加工助剂股以形成多组分合股纱线。该连续的负载减轻加工助剂股可以是聚合材料。该连续的负载减轻加工助剂股可以是金属材料。该连续的陶瓷股可以是复丝材料和该连续的负载减轻加工助剂股可以是单丝材料。

在一些实施方式中，该多组分合股纱线可进一步包括金属合金线，所述金属合金线与连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股同时针织。该多组分合股纱线可进一步包括额外的纤维组分。该额外的纤维组分可提供至少一种以下的功能：热绝缘、降低或增加的热传输、电导率、电信号、增加的机械强度或机械刚度、和增加的流体阻力。该额外的纤维组分可以选自：陶瓷、玻璃、矿物、热固性聚合物、热塑性聚合物、弹性体、金属合金和其组合。

在另一实施方式中，提供了针织物。该针织物包括连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股。该连续的陶瓷股和连续的负载减轻加工助剂股同时针织以形成针织物。该连续的负载减轻加工助剂股可以是聚合材料。该连续的负载减轻加工助剂股可以是金属材料。该连续的陶瓷股可以包芯连续的负载减轻加工助剂股以形成多组分合股纱线。该负载减轻加工助剂股可以在针织之后除去。该针织物可以铺叠成预制件或装配在心轴上。

在一些实施方式中，第二纤维可以与多组分合股纱线同时针织。该连续的负载减轻加工助剂股可以是聚合材料和第二纤维可以是金属材料。

在一些实施方式中，该针织物可进一步包括一种或多种额外的纤维组分。该一种或多种额外的纤维组分选自：陶瓷、玻璃、矿物、热固性聚合物、热塑性聚合物、弹性体、金属合金和其组合。