[发明专利]一种三维夹层结构织物及其织造方法

说明书

本发明公开了一种三维夹层结构织物及其织造方法，所述三维夹层结构织物包括由至少一层的上层经纱和纬纱交织而成的上面板层，由至少一层的下层经纱和纬纱交织而成的下面板层，及由至少一层的中间层经纱和纬纱交织而成的芯层；上、下面板层与芯层之间以层连结构形成连接，通过整体连续织造成型。本发明的三维夹层结构织物具有组织结构多样、织物尺寸控制范围大、截面形状多样、可设计性强、适于连续化织造等优点，用该类型织物复合增强的材料具有比强度高、比刚度高、结构稳定性好、耐疲劳、抗振动、隔音隔热等特点，可广泛应用于航空、航天、船舶、汽车、建筑等领域。

技术领域

本发明涉及立体织物织造技术领域，具体涉及一种三维夹层结构织物及其织造方法。

背景技术

夹层结构是由三层以上的材料或结构组合而成的复合结构，由两层薄而高强度的面板结构，其间夹着一层厚而轻的芯层，这是为了满足轻质高强要求而发展起来的一种结构形式。加入芯层的目的是维持两面板层之间的距离，这一距离使夹层面板截面的惯矩和弯曲刚度增大。由于芯层的比重小，所以用它制成的夹层结构能在同样承载能力下，大大减轻结构的自重。夹层结构具有比强度高、比刚度高、结构稳定性好、承载能力高、耐疲劳、抗振动、隔音、隔热等优点，可用于航空、航天、汽车、建筑等多个领域。

目前，国外对夹层结构复合材料的研究已经做了比较多的工作，而国内在这方面的研究则比较少，仍处于起步阶段，极大多数的研究工作都是针对层合夹层结构复合材料进行的，这种通过粘接方式连接而成的层合夹层结构复合材料在受力时，面板与芯层之间容易脱离而破坏，从而影响复合材料的抗冲击性能。另外，国内有采用传统的有梭织机方式进行蜂窝状三维织物的织造，这种方式对于经纱穿综要求高，在成型时对于两层结合部位的设计和织造要求高，成型难度大，且织物组织结构单一、截面形状单一，无法实现多种不同截面形状织物的连续化成型。

中国专利CN 106676763A介绍了一种整体缝合成型蜂窝状立体织物及其制备方法，该方法引入“置入模具-整体缝合成型”的概念，在铺层的织物中间放入模具并用夹具固定位置，再使用缝合设备整体缝合，过程复杂且操作难度大，层层间通过缝合线连接，连接强度较弱，影响其作为增强结构材料的使用。

中国专利CN 101476193A介绍了多层蜂窝立体织物结构及整体织造方法，织物倾斜经纱方向的各蜂窝侧边为单层结构，蜂窝平行与经纱方向的两个边是相邻的两个重叠单层采用经重平结接组织接结而成，存在连接方式单一、结构单一、织物层数少、厚度上具有一定的局限、且没有高强度的面板层，不利于其作为增强结构材料的使用。

中国专利CN 107541834A介绍了一种具有拓扑结构的三维蜂窝织物及其织造方法，织物由两层以上垂直均匀排列的蜂窝孔构成，其中上层蜂窝孔的下直边和下层蜂窝孔的上直边之间经纱接结，这种织物组织结构单一、截面形状单一，并且这种成型方式对于每层经纱的送经以经纱张力控制要求高，成型难度难度大，无法实现连续化织造。

中国专利CN 101058914A介绍了蜂窝状三维立体整体空芯机织物的结构构建及织造方法，织物结构中各边均由相交立体机织组织结构构成，织物结构由一个六边形和一个梯形上下接结而成，构成一对蜂窝结构，这种织物截面形状单一、织物层数少、厚度上具有一定的局限性，无法实现各种不同截面形状的厚织物的织造。

发明内容

为解决现有采用整体缝合、整体织造或有梭织机织造等方法织造的蜂窝状织物，制备工艺复杂、织物强度差、织物截面形状单一、织物层数少、不能整体连续化织造、没有高强度的面板层等问题，本发明提供一种三维夹层结构织物及其织造方法。

本发明采用的第一技术方案是：包括由至少一层的上层经纱和纬纱交织而成的上面板层，由至少一层的下层经纱和纬纱交织而成的下面板层，及由至少一层的中间层经纱和纬纱交织而成的芯层；上、下面板层与芯层之间以层连结构形成连接，整体连续织造成型。

本发明采用的第二技术方案是在第一技术方案上的改进，本发明采用的第二技术方案是：芯层的截面形状可为三角形、矩形、梯形、四边形或六边形。