一種輕質高強整體織物的制造方法

專利名稱：一種輕質高強整體織物的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種輕質高強織物的制造方法，尤其是一種在機織織布機上以碳纖維為原料進行間隔整體結構的織制方法，織造成的織物可用作高性能復合材料的增強體。
背景技術：
碳纖維是高性能復合材料常用的原材料，但目前用在機織物中還僅以兩種公知的方式出現，一是以單層平面織物的狀態，二是以實心層疊的形態，還未見碳纖維用于能夠在復合時具有自撐能力的整體間隔機織物的報道。這樣，就出現了用作復合材料增強體的織物在性能上的輕質與高強高模的矛盾。如果要形成高強高模的復合材料的增強體，目前的方法是采用單層織物層合復合的方式，或采用多層實心織造的方式，這不可避免地出現如下不足之處當采用前者時，為達到輕質目的，通常復合成蜂窩夾層結構，此時，工藝復雜流程較長，且易分層，機械性能不理想；當采用后者時，雖具有較好的強度和模量上的性能，但材料厚重，不能滿足某些特定用途的輕量化的要求，且抗沖擊性能較差。
對用作復合材料增強體的織物而言，目前還不能同時具備以下優勢間隔整體優勢，間隔整體是指具有既將兩片織物成一定距離分隔開又進行整體化連接的中間連接的結構層，這將使織物具有輕質特征；機織物優勢，機織物意味著在結構上纖維呈相互交編結構，比之針織物等，織物中纖維排列較直，因而這將使織物具有較高的模量；碳纖維材料優勢，碳纖維為原料，因為其本身高強高模及較大的剛性，這將使織物制成后不但性能優異，而且配合間隔組織結構的合理設計，就具備了良好的自撐性。“自撐”意指中間連接層具有自動撐開表面兩片織物的作用，尤其當間隔織物在與樹脂復合形成復合材料時。

發明內容
為了解決上述的用作復合材料增強體的織物在性能上的輕質與高強高模的矛盾，克服織物還不能同時具備間隔整體優勢、機織物優勢和碳纖維材料優勢這三者的不足，本發明提供一種具有輕質高強高模高剛性性能的織物的制造方法。
本發明方法是，以碳纖維為原料，在機織布機上織造成能自動撐開表面兩片織物的間隔型整體結構的織物。間隔整體結構是指具有既將兩片織物成一定距離分隔開又具有整體化連接的中間連接的結構層。織制中，有二套紗線形成間隔整體組織的表層的兩片織物，另有一套紗線形成對兩表層織物的中間連接。采用間隔整體結構的主要目的是使織物具有輕質特征，猶如復合后的蜂窩夾層結構；采用機織布機織造主要目的是在織物結構上使纖維能夠以較直的狀態相互交編，因為機織物比之針織物等織物結構，纖維在其中的排列狀態較直，因而能夠使織物具有較高的模量；使用碳纖維為原料，是因為碳纖維本身高強高模及較大的剛性，還有良好的高溫特性，這使織物制成后不但性能優異，而且具備了良好的自撐性。這里的“自撐”，指中間連接層具有自動撐開表面兩片織物的作用，尤其當間隔織物在與樹脂復合形成復合材料時。
本發明的有益效果是，可以直接在機織布機上織造成具有輕質高強高模高剛性性能的碳纖維機織間隔型整體織物，該織物在與樹脂復合的過程中能夠形成自動撐開的整體間隔效果。以該織物為增強體的復合材料，具有復合成形制造相對簡便、工藝流程較短、機械性能優異、其突出的輕質高強、隔熱耐高溫、阻音降噪性能使得最終用途廣泛，尤其適用于具有超高性能要求的航空航天等用途。


圖1是本發明的實施例的間隔整體織物的縱向橫截面圖。
圖2是將本發明的實施例的間隔整體織物的縱向橫截面圖中的各根經紗相對于織物的緯紗的織造覆蓋狀態進行單獨分層表示的圖。
圖中1、2、3、4、5、6、7、8.經紗，a.織物上表層緯紗，b.織物下表層緯紗。
具體實施例方式
圖1、2中，以碳纖維作為完全組織中所有經紗1、2、3、4、5、6、7、8的原料和上表層的所有緯紗a及下表層的所有緯紗b的原料，進行間隔整體機織組織結構的織制；即有二套經紗紗線與緯紗紗線交編，分別形成間隔整體組織的表層的兩片織物，經紗4、8形成間隔整體組織的上表層織物，經紗3、7形成間隔整體組織的下表層織物；另有一套經紗紗線1、2、5、6形成對兩表層織物的中間連接。
權利要求
1.一種在機織布機上織造織物的方法，其特征在于，使用碳纖維為原料織制成具有中間連接層紗線將兩表層組織連成一體的間隔型整體織物。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述的使用碳纖維為原料的特征在于，織物所有紗線采用碳纖維。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述的使用碳纖維為原料的特征在于，織物的兩表層組織采用碳纖維，中間連接紗線采用玻璃纖維、合成纖維、金屬纖維或麻纖維。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述的使用碳纖維為原料的特征在于，織物的中間連接紗線采用碳纖維，織物的兩表層組織紗線采用玻璃纖維、合成纖維、金屬纖維或麻纖維。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述的使用碳纖維為原料的特征在于，織物的兩表層組織采用碳纖維與玻璃纖維、合成纖維、金屬纖維或麻纖維混合織造。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述的間隔型整體織物的特征在于，兩表層織物由中間夾層紗線在布機織制時連接而成。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述的間隔型整體織物的特征在于，中間夾層紗線的間隔距離是可由機器進行調整的。
8.兩表層的組織可為任意機織組織。
全文摘要
本發明公開了一種在機織織布機上形成輕質高強織物的方法，利用本方法可解決用作復合材料增強體的織物在性能上的輕質與高強高模的矛盾，并且使織物在與樹脂復合的過程中形成自動撐開的整體間隔效果。本發明通過下述技術方案予以實現以碳纖維為原料，進行間隔整體機織組織結構的織制，即有二套紗線分別形成間隔整體組織的表層的兩片織物，另有一套紗線形成對兩表層織物的中間連接。
文檔編號D03D23/00GK1584163SQ20041004124
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月11日 優先權日2004年6月11日
發明者周羅慶, 周頔 申請人:江南大學