一种干法碳纤维多层斜纹角联锁结构织物的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种干法碳纤维多层斜纹角联锁结构织物的制备方法，包括初始排列、穿经、整经、开口、引纬、打纬和重复开口

【技术实现步骤摘要】
一种干法碳纤维多层斜纹角联锁结构织物的制备方法


[0001]本专利技术涉及碳纤维的应用，尤其涉及一种干法碳纤维多层斜纹角联锁结构织物的制备方法。

技术介绍

[0002]三维机织预成型体具有良好的层间力学性能、结构稳定性和可设计性。可实现多层整体织造，满足高厚一体化的使用要求，已在航天飞行器天线罩和空气舵等结构功能一体化部件上应用。角联锁结构属于三维纺织结构中的一个分支，具有尺寸稳定性能好，结构整体性优，工艺简单，生产成本低和生产效率高的优点。但由于该结构织物经纬纱交织时分别沿织物长度方向和宽度方向垂直分布，使得织物存在明显的各向异性，造成面内抗剪切性能差的缺点，阻碍其在工程应用领域的发展。
[0003]目前，随着我国武器型号的升级换代和更高的性能化要求，对其面内
±
45
°
方向的力学性能提出了进一步强化的指标要求。中国专利CN207210636U公开了一种通过引入斜向纱提高角联锁织物面内剪切性能的方法，该种方法面内剪切性能可显著提高，但工艺较为复杂，且厚度方向的层间剪切性能得不到有效改善。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种干法碳纤维多层斜纹角联锁结构织物的制备方法，采用整体质量优的干法碳纤维为原料，设计一种斜纹走向的角联锁结构织物，该织物由经纱(接结经纱)和纬纱两组纱线系统组成，将经纱与伸直的纬纱通过层与层之间的捆绑形成一个整体织物。具体包括以下步骤：
[0005](1)初始排列：根据织物结构和尺寸要求，选择好织造所需要的综框和综丝，穿经前，将综框调成平口，排列后的初始状态为M层N列经纱，经纱按综框前后顺序依次排列；
[0006](2)穿经：按照所需织物尺寸将干法碳纤维经纱头挂于纱线固定装置，依次穿过钢筘、综丝眼，与张力线相连挂于织机挂纱轴上；
[0007](3)整经：开口前，调节张力线的距离，保持各层经纱张力均匀平衡；
[0008](4)开口：通过PLC控制系统调整综框的升降运动，按照交织规律，斜纹浅交弯联结构织造过程中由提综装置控制相邻或首尾两页综框向上提升2个经纱位置，其他两页综框保持综平，两组经纱形成M+1层梭口，四页综框按顺序依次完成运动；
[0009](5)引纬：纬纱按“从下到上，再从上到下”的原则依次在每层开口处投梭；
[0010](6)打纬：引纬完成后，用空压机控制打纬装置一次完成多层打纬；
[0011](7)重复步骤(4)
‑
(6)至织物目标长度。
[0012]当倾斜角为
±
45
°
时，织物的面内抗剪切性能最好。因此本专利技术中选择两上两下的斜纹组织，经纬密纱线股数一致，使得平面内纱线呈
±
45
°
纱线走向，有效改善经纬纱
±
90
°
方向所存在的各向异性。本专利技术采用“定长织造”的方法将纤维、尼龙线和张力线连接依次有序挂于挂纱轴上，通过多综丝眼的综丝穿经和气动打纬方式在三维机织设备上完成织
造。
[0013]与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：
[0014]1、采用干法纺丝工艺制备的碳纤维为原料，纤维结构紧密、物理机械性能好、总体质量高，有利于整体织造过程的顺利进行；
[0015]2、斜纹角联锁机织物结构设计灵活，上机工艺简单，其经纱不仅在平面方向提升了经向力学性能，同时在厚度方向上使层与层之间得到贯穿，有利于织物层间性能的提高，可实现多种结构的多层整体织造，满足高厚一体化的使用要求；
[0016]3、整体织造工艺简单灵活，可设计性强，采用定长织造方法有利于节省原材料，降低制造成本，同时张力线的构造有利于调节经纱张力和纬密，提高织造结构的适应性，有利于工业化的生产。
附图说明
[0017]图1为实施例1多层织物制备过程中纱线悬挂示意图，其中，各标号为：1
‑
经纱，2
‑
钢筘，3
‑
皮套，4
‑
尼龙线，5
‑
综框，6
‑
综丝，7
‑
张力线，8
‑
挂纱架。
[0018]图2为实施例1斜纹浅交弯联组织的纱线的立体结构示意图，其中，伸直的纱线代表纬纱，弯曲纱线代表经纱。
[0019]图3为实施例1斜纹浅交弯联结构的上机工艺示意图，其中，(a)为斜纹浅交弯联结构的经向剖面图；(b)为该结构的穿综示意图，以5层的织物为例，两上两下的斜纹组织结构在穿综过程中需要4页综框，综框平口时每根综丝需要4个综丝眼完成整体上机运动；(c)为上机纹板图，表示综框在织造过程中的运动过程，综框的提综动程用数字表示，数字大小代表对应综框所提升的综丝眼间距，例如“1”代表提升一个综丝眼间距；(d)为引纬图，按照从左到右的顺序代表梭口由上到下的排列，其中，空格代表未投梭，没有纬纱引入，“X”代表纬纱引入梭口。
[0020]图4为实施例1斜纹浅交弯联结构的上机综框动程示意图，其中，(a)表示综Ⅰ综Ⅳ提综，综Ⅱ综Ⅲ保持综平；(b)表示综Ⅰ综Ⅱ提综，综Ⅲ综Ⅳ保持综平；(c)表示综Ⅰ综Ⅳ保持综平，综Ⅱ综Ⅲ提综；(d)综Ⅰ综Ⅱ保持综平，综Ⅲ综Ⅳ提综。
具体实施方式
[0021]以下结合实例对本专利技术进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0022]实施例1
[0023]一种干法碳纤维多层斜纹角联锁结构织物的制备方法，采用现有多层角联锁机织物在三维织机上穿经时依次通过纱线固定装置、钢筘、综丝眼，然后与尼龙绳和张力线相连接，具体连接方式参见附图1，最终张力线悬挂于挂纱架的挂纱轴上。两上两下的斜纹浅交弯联结构是由浅交弯联结构延伸出的一种新结构，从图2可以看出，纬纱在空间内呈伸直状态，经纱贯穿于层与层之间，由四种浮沉规律不同的接结经纱相互交织而成。
[0024]斜纹浅交弯联上机工艺图如附图3所示，根据Rj＝16，Rw＝20的经向截面图可知：经纱分为四类，每类分别有四根经纱，需要四页综框，每页综框上的每根综丝需要四个综丝眼。接结经纱1
‑
4穿入综框Ⅰ中，接结经纱5
‑
8穿入综框Ⅱ中，接结经纱9
‑
12穿入综框Ⅲ中，接
结经纱13
‑
16穿入综框Ⅳ中，一共形成4组经纱层。纬纱按“从下到上，再从上到下”的原则依次投梭。
[0025]本实施例经纱开口时综框的运动规律具体如下：
[0026]参见附图4(a)，纬纱A1
‑
E1引入时，综框Ⅰ向上提升2个经纱位置，综框Ⅱ、Ⅲ保持综平，综框Ⅳ向上提升2个经纱位置，4组经纱层间开口形成5个梭口，依次引入纬纱完成一次提综。
[0027]参见附图4(b)，纬纱a1
‑
e1引入时，综框Ⅰ、Ⅱ提升2个经纱位置，综框Ⅲ、Ⅳ保持综平，4组经纱开口形成5个梭口，依次引入纬纱完成一次提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干法碳纤维多层斜纹角联锁结构织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)初始排列：根据织物结构和尺寸要求，选择好织造所需要的综框和综丝，穿经前，将综框调成平口，排列后的初始状态为M层N列经纱，经纱按综框前后顺序依次排列；(2)穿经：按照所需织物尺寸将干法碳纤维经纱头挂于纱线固定装置，依次穿过钢筘、综丝眼，与张力线相连挂于织机挂纱轴上；(3)整经：开口前，调节张力线的距离，保持各层经纱张力均匀平衡；(4)开口：通过PLC控制系统调整综框的升降运动，按照交织规律，斜纹浅交弯联结构织造过程中由提综装置控制相邻或首尾两页综框向上提升2个经纱位置，其他两页综框保持综平，两组经纱形成M+1层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张乐功，杨霞，王存方，丁忠兴，赵传标，周美玲，
申请(专利权)人：山东越神新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：