[发明专利]使用多个经线柱和综丝柱织造多层产品

说明书

一种用于织造多层产品的设备具有用于安置经向纤维的一个或更多个经线柱和用于综丝的一个或更多个综丝柱，综丝用于编织经向纤维。该织造设备的经线柱与综丝柱的数值比为分数。并且经向纤维的一部分能够基于该分数而编织穿过位于一个或更多个综丝柱上的综丝。一种用于织造多层产品的方法，其中，相邻的经向纤维基于该分数被分段并被编织穿过综丝柱上的综丝。

技术领域

本发明涉及通过由综丝柱控制的各列经向纤维所织造的多层产品的织造。特别地，经线柱的数目与综丝柱的数目之比为分数。

背景技术

使用增强的复合材料来生产结构化部件在现今非常普遍，特别是在寻求的期望特性为重量轻、坚固、坚韧、耐热、自支承并且可适于成形和定形的应用中如此。这些部件例如用于航空、航天、卫星、娱乐用途(如在赛艇和赛车中)以及其他应用。

通常，这种部件包括嵌置在基质材料中的增强材料。增强部件可以由诸如玻璃、碳、陶瓷、芳族聚酰胺、聚乙烯的材料和/或具有期望的物理、热、化学和/或其他特性——其中，主要是具有较大的抗应力失效的强度——的其他材料制成。通过使用这种增强材料——这种增强材料最终变成成品部件的构成元件，增强材料的所需性能比如非常高的强度被赋予给成品复合部件。构成的增强材料可以例如被织造成多层预制件结构。

利用织造来形成织造结构已有多个世纪。织造结构通过使线、纱或纤维交织而形成，所述线、纱或纤维被分成下述两类：(i)与织边或边缘平行的“经线”、纱或纤维(有时被称为机器方向或MD)并且这些“经线”、纱或纤维被交织或“织造”，以及(ii)垂直的一系列“纬线”、纱或纤维(有时被称为机器横向或CD)。通常，经纱或纤维和纬纱或纤维交织以在织机上形成织造结构。最简单的织造图案包括交替图案，其中，每根纬线、纱或纤维在经线或纤维的上方和下方连续通过。更复杂的结构在三维中织造(3D织造)，使得额外的纱结合多层结构中的经纱和纬纱。

通常，织机在织造过程中采用下述三个主要运动：i)形成梭口、(ii)投纬和(iii)打纬。形成梭口涉及在成组的经向纤维之间形成三角形开口以便使纬向纤维例如借助于梭子而穿过。投纬涉及使纬向纤维穿过梭口。并且打纬涉及使用梳状簧片将纬向纤维以重复织造图案压挤成如所需程度的彼此接近。

通常，在提花织造中，用于将经向纤维分开并形成供纬向纤维可通过的梭口或三角形开口或空间的织造部件称为综丝。对综丝的竖向位置进行控制可以控制梭口的形成。梭口开口可以通过使一组经向纤维相对于另一组提升来形成。替代性地，可以将一组纤维从中间位置提升而将剩余纤维从该同一中间位置降低。在一些情况下，将交替的经向纤维相对于相邻的纤维提升。或者将许多连续纤维一起提升或不提升，以在织造结构中与纬向纤维形成期望图案。

通常，综丝由金属、线、绞线(twisted wire)、聚合物编织物、压制金属板、聚酯或线状物制成的并且具有供经向纤维穿过的适当尺寸的孔眼或开口的长形结构。综丝的顶部和底部具有允许它们附接、连接或安装至被称为综通丝或综丝柱的部件的结构。通常，经向纤维在织机的一端从经向梁或经向卷轴延伸穿过综丝并在织机的另一端连接至另一梁或织物柱。在纬向纤维穿过由经向纤维形成的梭口之后，使用簧片将纬向纤维和经向纤维打纬或打紧成期望的图案和密度。

织造结构的一个特征在于织造材料宽度的每英寸的经向纤维数。在织造术语中，宽度方向上每英寸的经向纤维数被称为每英寸的筘齿或“dpi.”。例如，具有宽度方向上每英寸12根经向纤维的织造结构将被称为12dpi材料。

通常，织机具有被选择用于所生产的织造结构的合适的综丝柱几何形状。作为示例性说明，如果生产的织造结构具有12dpi，则综丝柱可以具有每英寸12个综丝。因为每根经纱穿过一个综丝，所以织造材料的dpi决定了综丝柱上的综丝间距或每英寸宽度的综丝数。

通常，用于预制件的织造结构为多层3D结构。换言之，当从水平面观察时，可以找到多层经纱端。例如，在32层的织造结构中，当从水平切口观察时，将存在穿过材料的厚度的32个经向端。这些经向纤维通常布置成列，使得32层织造结构将具有每经线柱32根经向纤维。