一种纤维制品及其制造和应用方法

专利名称：一种纤维制品及其制造和应用方法
技术领域：
本发明涉及增强三维复合材料的技术，具体为一种纤维制品及其制造和应用 方法，是关于三维纤维、三维织物(包括无纺物)、三维预料和三维预浸料和复合
材料，以及使用纺织、无纺工业技术、勾与圈技术、塑料技斜n纳米纤维技术来
制itJ:^H维产品的方法。
背景技术：
纤维复合材料虽然广泛应用于许多工业，然而层间强度低使其使用范围受限， 解决这个问题的方式是通31H维编、织、针织和层间缝纫来提高层间强度。然而 这些三维技术需要复杂的机器和生产工艺，昂贵的成本，所以一层加一层纤维叠 加和纤维缠绕仍是复合材料生产的主要工艺。
美国专利号2717437， GDeMestral， 1955年9月13日，介绍了一种魔术贴 技术，该技术为一层或一面带有勾、圈连接元件，用于扣子、拉f，的连接件， 其不足之处在于不能多层叠加。

发明内容
本发明提供一种纤维制品及其制造和应用方法，目的是为了增强复合材料的 机械强度、层间强度、疲劳强度和冲击强度。
本发明的技术方案是
一种纤维制品，该纤维制品包括纤维体以及设于纤维体上的连接元件，纤维 体为纤维片、织物、毯制品、纱线中的一种或两种以上的组合，连接元件为勾、 圈、蘑菇头、绳结、鱼勾、箭头勾、锚形勾、开叉、分支、勾状细长圈、串勾、 串圈、订书钉、组勾、组圈中的一种或两种以上的组合；纤维片或毪制品为两面 具有连接元件；织物或纱线为连接元件附、绑、固定于其上。
戶，多个带有连接元件的纤维体垒叠时，相邻纤维体上的连接元件咬合绑牢 在一起，形成三维纤维预制品；纤维体或连接元件的材料为各种纤维、纱线、绳 束、细管或纳米管；其中，各种纤维为碳纤维、玻璃纤维、化纤纤维、Ait纤维、硼纤维、碳化硅纤维、金属丝或纺织业用纤维。
所述带有连接元件的纤维体在叠加前或叠加后浸于液体基体中，形成三维纤 维预浸料；当多个纤维预浸料垒叠时，相邻纤维预浸料上的连接元件连接绑牢，
形成三维复合材料；复合材料的基体为聚合物、高分子材料、塑料、橡胶、陶瓷、
金属、玻璃、硅鹏材料、有机材料、无机材料或非金属材料。
戶雄的纤维制品的制造方法，带有连 妾元件的纤维片或毬制品由纺织、针织、 编织、无纺技术、喷气、喷水、射钉、针刺、起毛或滚压，以及植绒技术、静电
植绒或机械植绒来制造；带有连接元件的织物或纱线由纺纱、加捻、起毛、无纺 技术、喷气、喷水、射钉、针刺或滚压，以及静电t直绒、机械植绒、转移植绒或 印刷植绒来制造。
勾的材料要比圈的材料硬，便于勾穿过圈咬合锁牢，较硬的勾与圈相比不易 弯曲，便于穿过，勾圈咬合；如果是勾与勾相配合也是一种勾较硬，另一种勾较 软，硬勾可由较粗的纱线或多根纤维f文丰占，表面膜、化学处理，不同纤维形状不 同材料来获得；勾圈tlW由加热、通电、磁场、凝胶来定形；圈经定形后可获得 细长呈勾状的细长圈也可起到勾的作用，小而硬的细长勾状态圈与大而软的圈或 其他的勾也能起到咬合绑牢作用。
经线、纬线、针织线上都可以获t耗圈，毛圈间的距离可以设定和调节，切 割毛圈得到毛勾，毛勾可用加热、化学、机械方式定形，可用胶将几束纤维半占在 一起形成硬勾、勾比圈硬，利于穿过咬合，在勾上不切断式的切割得到串勾，打 一串绳节也得到串勾效果，定型长条形毛圈成勾状，也得到毛勾；植绒用的勾、 圈可用切割下的勾、圈获得，也可由短纤维定型获得，植绒的短纤维可在纤维片 制品和纱线上形成特定的图案、阵列，并穿透纤维片和纱线，附着在与纤维片制 品、纱线有一定间隙的胶网膜上；纤维片制品和胶膜能呈网状，纱线能变化直径 和宽度，与弯管转弯处相适应，外径处需要较宽的纱线或条带；
植绒的网板可与纤维片制品的孔洞处相对应，植绒纤维可通过网^±的网孔 穿过纤维面上的孔洞处，附着在与纤维片有间隙或无间隙的胶网膜上得到可穿过 纤维片的连接元件，纤维片的两面都有连接元件；
植绒网板的一面有成阵列或图案的小尖形凸台，凸台的中心有孔洞穿过凸台 和网板，将这种网板与纤维片放在一起时，成阵列的小尖凸台可穿过纤维片，植 绒的纤维可通过尖凸台的 L洞穿过纤维片附着在胶膜上。 纤维订书钉穿过纤维片叠层获得三维纤维制品，经聚合物或无机物浸润后获 得纤维预浸料，固化后可得复合材料；纤维订书钉可由纤维束、纱线来制造，可 用胶水、薄膜、化学处理将纤维束、纤维纱线定型制成订书钉。
所述的纤维制品的应用方法，采用魔斜占、纤维粘、纺织搭扣技术或加捻纱 线技术，和域纺织、针织、编织、无纺技术、喷气、喷水、针刺、起毛或滚压， 以及植绒技术、静电植绒或机械植绒，使纤维片或毪制品的两面都有连接元件，
或者使织物或纱线上附有连接元件；将带有连接元件的纤维片或毪制品叠加在一
起时，相邻纤维片或毪制品上的连接元件就会咬合绑牢在一起，形成三维纤维预
制品；将带有连接元件的织物或纱线叠加或缠绕在一起时，相邻织物或纱线上的 连接元件就会咬合绑牢在一起，形成三维纤维预制品；将这种三维纤维制品浸注 基体固化后就得到三维复合材料；
两面具有连接元件的纤维片或毪制品经基#^润后就得到纤维预浸料，将纤 维预浸料制品累叠在一起固化时，基鹏化鹏化，相邻体上的连接元件就錢 接绑牢得到三维复合材料；同样，附有连接元件的织物或纱线经基,润后就得 到纤维预浸料，将织物或纱线预浸料叠加缠绕在一起时固化过程中，基体溶化或 熔化，相邻织物或纱线连接元件，就会咬合绑牢得到三维复合材料。
纤维片上的勾与勾可呈勾面对勾面咬合，锐角对锐角面咬合以增加咬合的牢 度，连接元件可呈杂混分布于纤维片的两面，也可规则呈阵列图案排列以对抗各 方面的剪切应力。
纤维片制品与纤维片制品X射妾口连，妾处有连接元件以增加连接强度，纤维预 制品与纤维预制品的接口连接处有连接元件以增加连接强度，复合材与复合材料 为接口连接处由连接元件以增加连接强度；纤维制品、纤维 页制品和复合材料的 连接可以任意组合，它们的连接处都有连接元件以增加连接强度。
本发明的有益效果是
1、本发明使用勾和圈、勾和勾、拉链头、鱼勾、箭头、蘑范头、分叉、开叉、 分枝、打结、绳结等层间、线间的连接，锁定元件和连接方式来制itH维的纤维、 织物、无纺物、纤维预制品、预浸料和复合材料， 一片纤维片的一面或二面具有 上述的一种或多种连接锁定元件。当垒叠这样的片材料，相邻的片材层间就会连 接锁定，得到三维纤维预制品。当需要重新垒叠时，纤维片可以撕下重贴。 一根 纱线圆周360度方向都有上述连接锁定元件。当缠绕这样的纱线时，纱线间将连
接锁定。在这些纤维预制品和预浸料中，二个连接锁绑元件相遇时，就会结合连 接绑在一起。用液体基体浸于这些三维纤维预制品，固化后就得到三维复合材料， 这些连接元件可以排列成一定的图案、阵列以提高所需的强度。
2、 本发明两面有连接元件的一片纺织或无纺片材和有连接元件的纱线经基体 液條注后，晾干就得到纤维片或纱线的预浸料。垒叠^ 齐压这些预浸料片材到 所需的厚度，连接元件将相帅咬合绑在一起。在固化过程中，基^桐每融化那些连 接元件将进一步咬合绑定在一起，因此一个三维复合材料构件就由这种三维预浸 料制成了。缠绕纱线预浸料也得到三维复合禾才料。
3、 本发明纤维片和纱线的上述勾、圈、拉链头、鱼勾(可有防脱倒勾)、箭 头、蘑菇头、分叉、开叉、分枝、打节、缠结、绳结等连接绑定元件禾昉式可由 纺织、针织、纺织、缝纫、魔术贴技术，以及无纺技术，如针剌、喷气和喷水的 方絲获得。这些连接元件可以绑上、粘上、胶粘上、焊上、压上、生长上纤维 片和纱线。
4、 本发明纤维片和纱线的连接绑定元件可以与纤维片和纱线成锐角。这锐角
使两部分的连接绑定元件相遇时形成锐角齿状连接锁绑以增加锁绑的牢固程度。
5、 本发明连接绑定元件可由各种适合的材料来制造，包括纳米纤维、纤线、 纳米管和纳米叉、纳米箭头勾。^H维技术可适用于复合材料、橡胶、建筑和塑 料等工业。
6、 本发明提供的生产三维复合材料的方^ili适用于二维的生产工艺过程。


图l，是一张两面带有勾、圈和其它连接元件的纤维片示意图。 图2，是由具有连接绑固元件的纤维片制成的纤维预制品示意图。
图3，是MM有勾、圈和其它连接元件的三维纤维预浸料片材示意图。
图4，是图3中三维纤维预浸料的截面图。
图5，是使用模具来控制勾、圈和连接元件纤维的开沐和方向、角度，以及使 用化学气体控制勾、圈和连接纤维的形态的示意图。 图6，是穿层的勾与圈纤维示意图。
图7，是可由刀、激光、火、电击、喷水流、喷气流来切割圈得到勾的示意图。
图8，是使用激光、火焰、加热、固定纤维形态得到勾的示意图。
图9，是勾的各种变体形状示意图。其中，al为箭头勾；a2为纤维束勾；a3
为纤维束组勾；a4为短纤维与长纤维组勾；a5-a9为圈勾组合；a10为叉勾；all 为鱼勾；al2为串勾；al3为锚形勾；a14为开叉；a15为叉勾；al6为箭头串勾； al7为T形勾；al8为串勾；a19为大头杆；a20为cp形勾；a21为勾头有大头； a22-a23为星勾；a24为串齿勾；a25为节状串；a26-a28为勾圈组合。
图10，是各种圈形式的示意图。其中，bl为圈；b2为组亂b3为网圈；b4 为圈套圈；b5为网圈；b6勾圈组合；b7为圈上开叉；b8为圈上带节状串；b9为
组圈上开叉。
图11，是一块由三维枝叉构成透明的复合材料i央材示意图。
图12a-12f，是附有勾、圈和其它连接元件的纱线示意图。其中，图12a为基 线、效果线、绑线构成复合纱线；图12b-图12d为效果线采用勾圈组合；图12e 为纱线通过基体粘接；图12f为效果线带有连接元件。
图13，是由有连接元件纱线经缠绕工艺得到的容器示意图。
图14，是由三维复合材料制造的防3tt示意图。
图15，是防弹帽子(头盔)示意图。
图16a，是一个纤维杆茎上有三维支叉和分枝示意图；图16b为支叉示意图； 图16c为分枝示意图。
图17a， ^H维支叉和分枝连接绑牢在一起示意图；图17b为图17a的俯视图。
图18a，是复合材料中的三维分枝、叉和勾的方向示意图；图18b为侦舰图； 其中A为分枝锐角背X寸背；B为分枝锐角面对面。
图19a，是层间和穿层纤维与层的长度方向成锐角，层和层间的纤维锐角相向， 将合咬合，这种绑剩每增加层间的抗切和抗撕开强度示意图；图19b为图19a的 俯视图；其中C为切力方向；D为撕力方向。
图20，是锐角勾的锐角方向可以于复合材料内不同的位置朝不同的方向示意图。
图21，是锐角的勾与圈在层间相互咬合示意图。
图22，是层间或纱线间相互咬合的勾与勾和勾与圈示意图。
图23，是使螺纹圆柱定形勾和圈示意图。
图24，是使用针把勾、圈纤维穿层示意图。
图25，是使用气喷、喷水、喷气，把勾与圈纤维穿层，并固定在纤维片上的 示意图。
图26，是机织毛巾上面的圈示意图。
图27，是织物表面由纱线技术形成的小圈示意图。
图28，是针织技术制成的纤维圈图案示意图。 图29，是图28织物的另一面示意图。 图30，是将勾与圈附着于网格上示意图。 图31 ，是勾与圈图案是由刺纺工艺制成示意图。 图32，是浴巾上的圈示意图。 图33，是浴巾上的圈示意图。
图34，是切割圈，再经定型就可得到圈示意图；(a)为切割前；(b)为切割、
定型后。
图35，是纱线经起毛后，纱线上有勾毛和圈示意图。
图36，是勾与圈连接毛毯示意图。
图37，是纱线上加上细线，细线构成勾圈示意图。
图38，是针织技术产生圈示意图。
图39，是针织技术获得圈示意图。
图40，是连接元件可于纤维片上呈带状分布示意图。
图41 ，是连接绑牢元件可呈带状分布示意图。
图42，是碳纳米管可在长度方向变直径形成葫戸头形状示意图。
图43 ，是胶将一束纤维勾固定在一起示意图。
图44，是纤维片上的一束纤维圈示意图。
图45，是使用植绒技术和改进的植绒技术来制备纤维片上的垂直短纤维示意图。
图46，是使用静电植绒的方式制备有连接元件的纤维片示意图。 图47A，是纤维片及其上附着的可有特定图案的网状胶水薄膜示意图。 图47B，是纤维片和胶水膜的截面及连接元件的形态示意图(图47A的截面 图)。
图48A，是纤维片的两面附着可有特定图案的格状胶水膜示意图。 图48B,是纤维片和胶膜的截面及连接元件的形态示意图(图48A的截面图)。 图49，是有植绒勾圈的片材叠加在一起，连接元件相互咬合过程示意图。 图50，是被植绒的胶膜将连接元件转移到纤维片上的过程示意图。
图51，是网格上两面有勾、圈和蘑菇头等连接元件的叠加过程示意图。 图52，是勾、圈线附在纱线上示意图。
图53，是纱线可以带有变化宽度，纱线上附有勾圈线示意图。 图54，是变化宽度的纱线可以使弯管强度增加示意图。 图55，是勾、圈、蘑菇头等连接绑定元件象铁丝网上的铁刺一样附于纱线上 示意图。
图56，是使用订书钉、纤维订书钉得到三维复合材料的示意图。其中，(a) 为订书钉；(b)为纤维订书钉；(C)为三维复合材料。
图中，IO纤维片(或薄膜)；11勾；12圈；13锚形勾；14鱼勾；15组勾； 16串勾；17叉；18大头杆；19箭头形勾；20组圈；21叉勾；22纤维束勾；23 端头；24大直径部位；25台阶；26尖头；27粘胶(或涂料)；28勾圈；29连接 元件；30纤维预制品；31加热器；33预浸料；35基体(如聚合物、树脂等)；36 低槽；37勾连接元件；38圈连接元件；39模具；40基线；41效果线；42绑线; 45有叉杆(或有叉纤维)；46纤维分枝；50杆或纤维；51分枝；52曲线形状；
53分叉；54节状物；55箭头齿；56锐角齿面；57锐角；58锐角；59层间垂直 距离线；60连接元件指向或方向；62螺纹杆；63有方向的连接元件；64针；65 喷針源(喷气，气吹，喷水,喷夜或喷涂)；66网格；67纱线；70粘胶膜(或粘胶 网膜)；71分隔；72地极；73正级电网；74开窗；75网；76变化宽度纤维；77 订书钉；78添线；79经线；80缝线；81带状连接元件；82植绒漏斗；83吸尘器;
84起振器；85滚柱；86搅拌器；87蘑菇头。
具体实施例方式
如图i所示， 一纤维片或薄膜io上MMM附有绑牢的连接元件勾11、圈
12、锚形勾13、鱼勾14、组勾15、串勾16、叉17、大头杆18、箭头形勾19、 组圈20、叉勾21、纤维束勾22， 一个勾上可以有多个勾形成组勾15、串勾16， 这些连接元件可以组合成一个图案，阵列以特定的方向在纤维体上，这些连接元 件可以随机分布或混合分布在纤维体上，形成纤维制品。
如图2所示，几个纤维片10垒叠在一起成为纤维预制品30，这些勾和圈、勾 和勾以及其他连接元件就会咬合绑紧在一起成为片间的增强元件，外层片材上有 一面含有勾圈。层间咬合的绑牢元件使纤维预制品成为三维预制品，经基体浸注 固化后得到三维复合材料。
如图3所示，基体35 (如聚合物、树脂、高分子材料、塑料、橡胶、陶瓷、 金属、玻璃、硅酸盐材料、有机材料、无机材料或非金属材料等)浸注纤维片10
时得到预浸料33，图4是预浸料33的截面图，勾连接元件37和圈连接元件38 可以伸到树脂的外面，也可以位于树脂表面以内，这些连接元件当树脂溶化成液 体的时候可以咬合。基体35可以开有低槽36，连接元件可位于低槽36内，也可 以低于它周围的树脂，连接元件受到周围树脂的保护。
如图5所示，采用模具39和化学气体获得勾11、圈12不同形状方向角度大 小的连接元件，箭头方向为化学气体方向。
如图6所示，层间勾圈的截面图，它们可以由纺织技术如纺织、针织、纺织、 缝纫以及勾圈技术和无纺技术如针剌、气吹、喷漆、喷水、植绒来制备，连接元 件29可以绑在、粘胶上、压在、焊在、长在纤维片10上。
如图7所示，使用激光和力以及火烧、电击、聚焦聚能光等加热方式(箭头 方向)，切割纤维片10上的圈12得到勾11。
如图8所示，使用加热器31来处理和定形纤维片10，使勾11和圈12处于特 定的方向和角度，箭头方向为激光或火烧方向。 一些勾的形式在图9中显示，al 为箭头勾；a2为纤维束勾；a3为纤维束组勾；a4为短纤维与长纤维组勾；a5-a9 为圈勾组合；al0为叉勾；all为鱼勾；al2为串勾；a13为锚形勾；a14为开叉； al5为叉勾；al6为箭头串勾；al7为T形勾；al8为串勾；a19为大头杆；a20为 cp形勾；a21为勾头有大头；a22-a23为星勾；a24为串齿勾；a25为节状串；a26-a28为勾圈组合；其中，纤维束勾可由粘胶粘在一起，多个纤维由粘接固定形成 硬勾(a2)，纤维束勾也可以由几个短纤维和长纤维粘在一起(a3); —些勾的形 式勾11、圈12、锚形勾13、鱼勾14、组勾15、串勾16、叉17、大头杆18、 箭头形勾19、组圈20、叉勾21、纤维束勾22等在图1上显示； 一些圈的形式
bl为圈；b2为组圈；b3为网圈；b4为圈套圈；b5为网圈；b6勾圈组合；b7为 圈上开叉；b8为圈上带节状串；b9为组圈上开叉等在图10上显示。
如图11所示，有叉杆(或有叉纤维)45有纤维分枝46从它体外在各个方向 伸出，有叉杆(或有叉纤维)45和纤维分枝46.可以是不同的材料，纤维分枝46 可以排列在一起咬合，连接在一起，因此形成了三维预制品，这些片材、纱线可 以撕开重贴，液体树脂、聚合物等浸注后可得到三维复合材料。
如图12a-12f所示，纱线上有勾和圈有其它连接元件，图12a为基线40及缠
绕于其上的效果线41 、绑线42构成复合纱线；图12b-图12d为基线40上的效果 线41采用勾、圈连接元件组合；图12e为纱线通过基体35 (如聚合物、树脂等) 粘接；图12f为基线40上的效果线41还带有连接元件29。他们可以由纱线技术 制备，由铁丝网技术制备，喷气、喷水、植绒制备，这些有勾圈纱线经浸注聚合 物后得到纱线预制品， 一个由缠绕上述纱线和纱线预制品得到的容器显示于图 13。这些纱线可以在长度方面上带有变化宽度纤维76，宽的纱线或条带使得弯曲 面增强，这些连接元件将会咬合，使得缠绕的构件增强抗冲击能力，三维复合材 料也可以做防弹背心(图14)和头盔(图15)。
如图16a-16c所示， 一个杆(或纤维)50上有分枝51、分叉53，从杆50上 伸出，分枝51可有曲线形状52形成勾，在分枝51上进一步设分叉53、节状物 54、箭头齿55，这些细分叉53、节状物54、箭头齿55在分枝51或杆50上作为 连接元件，箭头齿55可以有锐角齿面56。
如图17a-17b所示，几个杆(或纤维)50由它们的分枝51及分叉53、节状物 54、箭头齿55等连接元件咬合在一起，杆(或纤维)50与分枝51形成的锐角57 将帮助提高分枝的咬合强度，使分叉53变硬，便于穿透，分叉53又足够长，起 到勾的作用，锐角57对穿透有帮助，锐角58是分枝与层间垂直距离线59的夹角， 对咬合也有帮助。
本发明纤维片上的勾与勾可呈勾面对勾面咬合，锐角对锐角面咬合如剌轮齿 以增加咬合的牢度，连接元件可呈杂混分布于纤维片的MM，也可规则呈阵列图 案排列以对抗各方面的剪切应力。
本发明纤维杆或纤维束、绳沿径向有分枝、分叉伸出，将这样的纤维杆、束、 绳束垒叠在一起时，分叉就会咬合、绑牢，呈立体三维结构获得纤维制品，浸润 聚合物或无机物后得到纤维预浸料，固化后得复合材料，分Xh还可继续分叉如 树枝一样。
如图18a-18b所示，纤维片10中的杆(或纤维)50叠加在一起，分枝51咬 合在一起得到三维预制品、预浸料或复合材料，这些分枝由于杆(或纤维)50与 分枝51形成的锐角57可有背对背或面X寸面的咬合，增强抗切、抗撕强度。
如图19a-19b所示，杆(或纤维)50与分枝51形成的锐角57面X寸面咬合， 杆(或纤维)50的锐角57与另一纤维的锐角57相对。
如图20所示，几个杆(或纤维)50叠加一起，杆(或纤维)50的一部分具
有相同方向的连接元件，由连接元件指向或方向(箭头)60标示，杆(或纤维) 50可有不同方向的连接元件，使得纤维有X寸抗不同方向外力的强度。
如图21所示，纤维片10杆(或纤维)50与分枝51形成的锐角57面对面咬 合，就像一对尖锐的牙齿咬在一起，这个有锐角的连接元件，当纤维片被压紧时， 控制咬合的方向具有重要作用。
如图22所示，纱线上的与其成锐角57的勾圈28与相邻纱线上的勾圈咬合的 情况。
如图23所示，使用螺纹杆62来获得勾圈和纤维(有方向的连接元件63)的 曲线情况，箭头方向为螺纹杆62滚动方向。
如图24所示，使用针64使得勾11、圈12纤维穿过纤维片10的层间，其箭 头为喷气、吹气方向。
如图25所示，使用喷針源(喷气，气吹，喷水,喷液或喷涂)65喷射，使勾11、 圈12等连接元件穿过纤维片10并附在其上。
如图26所示， 一个织巾上的圈。如图27所示，由加捻纱线帝,成织物及其 上面获得的勾圈，纱线技术见图12。如图28所示，针织物上的圈组成图案。如 图29所示，图28的另一面织物图案，切割圈得到勾。如图30所示，勾圈附在网 格66上。如图31所示，由刺绣制备的勾与圈图案。如图32所示，浴巾上圈。如 图33所示，有圈的浴巾。
如图34所示，切割再经定型就可得到圈，箭头为切割方向。
毛巾织物的毛圈是借助于织物组织及织机送经打纬机构的共同作用所构成。 制织毛巾织物需要有两个系统的经纱(g卩毛经与地径)和一个系统讳纱交织而成。 地经与纬纱构成底布成为毛圈附着的基础，毛经与纬纱构成毛圈。毛经与地经的 排列比一般为l: 1，也有2: 1、 1: 2等，毛巾织物的基础组织一般采用2/1或 3/1变化经重平或2/2经重平等组织。毛巾织物按毛圈分布情况可分为双面毛巾、 单面毛巾及花色毛巾三种。双面毛巾是织物正反两面都起毛圈；单面毛巾仅在织 物一面起毛圈；花色毛巾是在织物表面的某些部分根据花纹图样形成毛圈或由色 纱线显示的不同，形成各种花纹图案。
由毛组织与地组织的结构，再加筘的特殊打纬运动，形成毛圈的过程说明如下。
当投入第一、第二两根纬纱时打纬动程较小，这时，筘前进到离织口若干距
离处，并不与织口接触，而与织口之间形成一条空档，这种打纬动程较小的打纬 称短打纬。当SA第三根讳纱之后，筘将^H根纬纱一并推向织口，这时筘的打 纬动程为全程，这种打纬动程为全程的打纬称长打讳。由于第一、第二根纬纱在 张紧地经的同一梭口内，因此当筘推动第三根纬纱时，能同时推动第一、第二两 纬纱一齐向前，因这时毛经已与第一、第二两纬交织，第三纬带着与之相交织的 毛经一齐沿着张紧的地经向织口移动，这样毛经在被固定于底布中的同时，又在 织物表面上形成毛圈。
为了形成清晰梭口，穿综时，毛经穿入前区，地经穿入后区。 制织毛巾织物时，筘号不宜太高，因毛经纱很松，筘号过高会增加织造困难。 穿筘时将相邻一组地经与毛经穿入同一筘齿内，如毛经与地经的排列比为l: 1， 则将相邻的1根地经和1根毛经穿入同一筘齿。同理，当排列比为l: 2或2: 1 时，每筘齿应穿入相邻的三根经纱。
根据毛巾织物的用途和织机的筘幅，在织机上可以竖织，也可以横织， 一般 围巾以竖织为多，枕巾则以横织为多。
如图35所示，纤维勾缠在纱线67上。 如图36所示，勾、圈在层间连接毪子。 如图37所示，纤维束由细小的纱线连接。
如图38、 39所示，现有技术中的马力莫类缝-针织，添线78、经线79、缝线 80由缝纫和针织获得的圈，织物的正面和反面见图39。
如图40、 41所示，连接元件可在纤维片10上设有带状连接元件81，带状连 接元件81成带状分布于纤维片10上。
如图42所示，碳纳米管可有较大的端头23，端头23直径较大，端头23可以 是单壁和多壁；碳纳米管中间也可有大直径部位24呈串状形式，碳纳米管可由其 两大直径部位24固定在纤维处10或纱线上，大直径部位24也可由碳纳米管打节 获得；碳纳米管上可以设有台阶25，并可以带尖头26。
如图43所示，粘胶(或涂料)27将一束纤维束勾22粘在一起成为硬勾，这 些硬勾宜于穿透纤维片10而绑牢。
如图44所示，纤维片10上的穿设组圈20 (—组纤维圈)。
如图45所示，由植绒方式和改进的植绒方式来制备纤维上的垂直短纤维，植 绒过程是植绒漏斗82内勾11、圈12、纤维束勾22、粘胶(或涂料)27的纤维
等，将它们附在有粘性外层的物质上，植绒过程可使用机械、静电方式使被植绒 纤维竖起，这些短纤维被驱使附着在物质上，植绒过程可由静电重力、吹喷、转 移等方式实现，植绒当喷涂植绒时就像喷漆，使用压縮空气和容器和喷枪，植绒 也可以采用印刷粘胶方式，M振动使植绒纤维分布在物体表面。纤维片10底部
设有起振器84和支撑滚柱85，起振器84的振动可以增加植绒的纤维密度使得植 绒纤维粘在粘胶上成为一层纤维。
粘胶膜(或粘胶网膜)70附在纤维片10上，并通过分隔71与纤维片10有间 隙；植绒纤维穿透纤维片10，并覆盖纤维片10的两面；另外，植绒漏斗82内设 有搅拌器86，纤维片10上方还可以设有吸尘器83，用于吸尘。
本发明植绒的网板可与纤维片制品的孔洞处相对应，植绒纤维可通过网板上 的网孔穿过纤维面上的孑L洞处，附着在与纤维片有间隙或无间隙的胶网膜上得到 可穿过纤维片的勾圈等连接元件，纤维片的两面都有勾圈等连接元件。
植绒网板的一面有成阵列或图案的小尖形凸台，凸台的中心有孔洞穿过凸台 和网板，将这种网板与纤维片放在一起时，成阵歹啲小尖凸台可穿过纤维片，植 绒的纤维可通过尖凸台的孔洞穿过纤维片附着在胶膜上。
如图46所示，与图45不同之处在于，采用静电方法植绒，纤维片通过植绒 漏斗82底部的正级电网73和纤维片10另一侦啲地极72给纤维加电，在电场下 让植绒短纤维穿透纤维片10和粘胶膜并附在它们上面；正级电网73、地极72可 以进行正负极互换。
如图47A和47B所示，纤维片10和纤维片10下表面的粘胶膜(或粘胶网膜) 70具有一定图案，因此短纤维勾和圈可以穿透纤维片10而附着在粘胶膜(或粘 胶网膜)70特定的图案位置上。
如图48A和48B所示，粘胶膜(或粘胶网膜)70可以附在纤维片10的两面， 粘胶膜(或粘胶网膜)70有开窗74，允许植绒短纤维穿过纤维片10附在特定区 域。
如图49所示，有植绒垂直纤维的勾11和圈12的纤维片10叠加在一起，在 固化过程中粘胶溶化勾和圈咬合在一起。
如图50所示，带勾11和圈12的短纤维植绒在粘胶膜(或粘胶网膜)70上， 然后转移到纤维片10上，转移植绒是比较简单的方法，它与印花印刷工艺相似， 如果纤维是不导电的，就需要化学处理将其导电化，只有导电性达到一定f呈度才
可以静电植绒。
如图51所示，勾ll、圈12、蘑燕头87在一张网75的两面，当网75叠加的 时候，勾、圈、蘑菇头可以穿透纤维片10连接下一接网75。
如图52所示，使用加捻技术来制作纱线，勾11和圈12可以由多根纤维组成， 并由粘胶27将它们粘在一起使它们更硬、更强。
如图53所示，纤维片10或纱线可以沿长度方向带有变化宽度纤维76。
如图54所示，变化宽度纤维76加宽的纱线部位，使得导管或容器的转弯部 位更强。
如图55所示，勾、圈、蘑菇头等连接元件附在纱线上，就如铁丝网上的MU 附在維上。
如图56所示，可以使用订书钉77来制作三维预制品和复合材料，此纤维订 书钉可由订书钉77、纤维束勾22、粘胶27构成，采用订书机(或射钉机)和植 绒方式可以让纤维订书钉和订书钉77穿透纤维片10叠层制备三维预制品；三维 预制品经聚合物或无机物浸润后获得纤维预浸料，固化后可得复合材料。纤维订 书钉可由纤维束、纱线来制造，可用胶7K、薄膜、化学处理将纤维束、纤维纱线 定型制成订书钉。
本发明发明了新式的纤维制品、纤维预浸料和复合材料及其制备方法，采用 魔將占/纤维粘/纺织搭扣(Vdcro)技术或如铁丝网似的加捻纱线技术，使纤维体 或毬制品的两面都有勾、圈、蘑菇头、绳结、鱼勾、箭头勾、锚形勾、开叉和分 支、勾状细长圈串勾组成的连接元件，或者使纱线上附有上述连接元件，将这种 纤维体制品叠加在一起时相邻纤维体、毪制品上的勾和圈等连接元件就会咬合绑 牢在一起形成三维纤维制品，将具有连接元件的纱线缠绕在一起时，相邻纱线上 的J^接元件就会咬合绑牢在一起。
将这种三维纤维制品浸于基体、高分子材料、金属固化后就得到三维复合材 料，两面具有Vdcro连接元件的纤维体制品和纤维纱线经高分子初料聚合物，或 金属浸润后就得到纤维预浸料。将纤维预浸料体制品累叠在一起固化时，基#^ 化(熔化)相邻体上的连接元件就錢接绑牢得到三维复合材料，同样，将预浸 纱线缠绕在一起时固化过程中基体溶化(烙化)相邻纱线上的勾、圈等连接元件， 就会咬合绑牢。
上述的两面有勾、圈等连接元件的纤维体/氆制品可由纺织、针织、编织、无
纺技术、喷气、喷水、针刺、滚压；和植绒技术、静电植绒、机械植绒来制造， 有勾、圈等连接元件的纱线可由纺纱、加捻、起毛、无纺技术、喷气、喷水、针 刺、滚压和静电植绒、机械植绒、转移植绒、印刷植绒来制造。
经线、纬线、针织线上都可以获得毛圈，毛圈间的距离(隔几条讳线，或经 线，或针织线)可以设定和调节，切割毛圈得到毛勾，毛勾可用加热、化学、机 械方式定形，可用胶将几束纤维粘在一起形成硬勾、勾比圈硬，利于穿过咬合， 在勾上不切断式的切割得到串勾，打一串绳节也得到串勾效果，定型长条形毛圈 成勾状，也得到毛勾，植绒用的勾、圈可用切割下的勾、圈获得，也可由短纤维 定型获得，植绒的短纤维可在纤维片制品和纱线上形成特定的图案、阵列，并穿 透纤维片和纱线，附着在与纤维片制品、纱线有一定间隙的伊交网膜上；纤维片制 品和胶膜能呈网状，纱线能变化直径和宽度，与弯管转弯处相适应，外径处需要 较宽的纱线或条带。
本发明纤维体、毯制品或纱线、连接元件所用的纤维材料可是各种纤维、纱 线、绳束、细管、纳米管，复合材料的基体可为聚合物、高分子材料、塑料、橡 胶、陶瓷、金属、玻璃、硅鹏材料、有机材料、无机材料、非金属材料。
本发明勾的材料要比圈的材料硬，便于勾穿过圈咬合锁牢，较硬的勾与圈相 比不易弯曲，便于穿过，勾圈咬合；如果是勾与勾相配合也是一种勾较硬，另一 种勾较软，硬勾可由较粗的纱线或多根纤维胶粘，表面膜、化学处理，不同纤维
开^l犬不同材料来获得；勾圈都可由加热、通电、磁场、凝胶来定形。
本发明圈经定形后可获得细长呈勾状的细长圈也可起到勾的作用，小而硬的 细长勾状态圈与大而软的圈或其他的勾也會g起到咬合绑牢作用。
本发明纤维片制品与纤维片制品对接口连接处有勾圈等连接元件以增加连接 强度，纤维预制品与纤维预制品的接口连接处有勾圈等连接元件以增加连接强度， 复合材料与复合材料的接口连接处由勾圈等连接元件以增加连接强度。纤维制品、 纤维预制品和复合材料的连接可以任意组合，它们的连接处都有勾圈等连接元件 以增加连接强度。
权利要求
1.一种纤维制品，其特征在于该纤维制品包括纤维体以及设于纤维体上的连接元件，纤维体为纤维片、织物、毯制品、纱线中的一种或两种以上的组合，连接元件为勾、圈、蘑菇头、绳结、鱼勾、箭头勾、锚形勾、开叉、分支、勾状细长圈、串勾、串圈、订书钉、组勾、组圈中的一种或两种以上的组合；纤维片或毯制品为两面具有连接元件；织物或纱线为连接元件附、绑、固定于其上。
2. 按照权利要求i所述的纤维制品，其特征在于戶;M多个带有连接元件的纤维体垒叠时，相邻纤维体上的连接元件咬合绑牢在一起，形成三维纤维预制品； 纤维体或连接元件的材料为各种纤维、纱线、绳束、细管或纳米管；其中，各种 纤维为碳纤维、玻璃纤维、化纤纤维、人造纤维、硼纤维、碳化硅纤维、金属丝 或纺织凌用纤维。
3. 按照权利要求l所述的纤维制品，其特征在于所述带有连接元件的纤维 ^KE叠加前或叠加后浸于液体基体中，形成三维纤维预浸料；当多个纤维预浸料 垒叠时，相邻纤维预浸料上的连接元件连接绑牢，形成三维复合材料；复合材料 的基体为聚合物、高分子材料、塑料、橡胶、陶瓷、金属、玻璃、硅M&材料、 有机材料、无机材料或非金属材料。
4. 按照权利要求l所述的纤维制品的制造方法，其特征在于带有连接元件 的纤维片或毪制品由纺织、针织、编织、无纺技术、喷气、喷水、射钉、针刺、 起毛或滚压，以及植绒技术、静电植绒或机械植绒来制造；带有连接元件的织物 或纱线由纺纱、加捻、起毛、无纺技术、喷气、喷水、射钉、针刺或滚压，以及 静电植绒、机械植绒、转移植绒或印刷植绒来制造。
5. 按照权利要求4所述的纤维制品的制造方法，其特征在于勾的材料要比 圈的材料硬，便于勾穿过圈咬合锁牢，较硬的勾与圈相比不易弯曲，便于穿过， 勾圈咬合；如果是勾与勾相配合也是一种勾较硬，另一种勾较软，硬勾可由较粗 的纱线或多根纤维伊交粘，表面膜、化学处理，不同纤维形状不同材料来获得；勾 圈都可由加热、通电、磁场、凝胶来定形；圈经定形后可获得细长呈勾状的细长 圈也可起到勾的作用，小而硬的细长勾状态圈与大而软的圈或其他的勾也能起到 咬合绑牢作用。
6. 按照权利要求4戶腿的纤维制品的制造方法，其特征在于经线、纬线、 针织线上都可以获得毛圈，毛圈间的距离可以设定和调节，切割毛圈得到毛勾， 毛勾可用加热、化学、机械方式定形，可用胶将几束纤维粘在一起形成硬勾、勾 比圈硬，利于穿过咬合，在勾上不切断式的切害幌到串勾，打一串绳节也得到串 勾效果，定型长条形毛圈成勾状，也得到毛勾；植绒用的勾、圈可用切割下的勾、 圈获得，也可由短纤维定型获得，植绒的短纤维可在纤维片制品和纱线上形成特 定的图案、阵列，并穿透纤维片和纱线，附着在与纤维片制品、纱线有一定间隙 的胶网膜上；纤维片制品和胶膜能呈网状，纱线能变化直径和宽度，与弯管转弯 处相适应，外径处需要较宽的纱线或条带；植绒的网板可与纤维片制品的孔洞处相对应，植绒纤维可iM网l^i:的网孔穿过纤维面上的孔洞处，附着在与纤维片有间隙或无间隙的胶网膜上得到可穿过纤维片的连接元件，纤维片的两面都有连接元件；植绒网板的一面有成阵列或图案的小尖形凸台，凸台的中心有孔洞穿过凸台 和网板，将这种网板与纤维片放在一起时，成阵列的小尖凸台可穿过纤维片，植绒的纤维可通过尖凸台的孑L洞穿过纤维片附着在胶膜上。
7. 按照权利要求4戶腿的纤维制品的制造方法，其特征在于纤维订书钉穿过纤维片叠层获得三维纤维制品，经聚合物或无机物浸润后获得纤维预浸料，固化后可得复合材料；纤维订书钉可由纤维束、纱线来制造，可用胶水、薄膜、化 学处理将纤维束、纤维纱线定型制成订书钉。
8. 按照权禾腰求l戶腿的纤维制品的应用方法，其特征在于采用魔斜占、纤维粘、纺织搭扣技术或加捻纱线技术，和/或纺织、针织、编织、无纺技术、喷 气、喷水、针刺、起毛或滚压，以及植绒技术、静电植绒或机械植绒，使纤维片或毪制品的两面都有连接元件，或者使织物或纱线上附有连接元件；将带有连接 元件的纤维片或毪制品叠加在一起时，相邻纤维片或毪制品上的连接元件就会咬 合绑牢在一起，形成三维纤维预制品；将带有连接元件的织物或纱线叠加或缠绕在一起时，相邻织物或纱线上的连接元件就会咬合绑牢在一起，形成三维纤维预制品；将这种三维纤维制品浸注基体固化后就得到三维复合材料；两面具有连接元件的纤维片或毪制品经基#^润后就得到纤维预浸料，将纤 维预浸料制品累叠在一起固化时，基体溶化或熔化，相邻体上的连接元件就会连 接绑牢得到三维复合材料；同样，附有连接元件的织物或纱线经基体浸润后就得到纤维预浸料，将织物或纱线预浸料叠加缠绕在一起时固化过程中，基体溶化或 熔化，相邻织物或纱线连接元件，就会咬合绑牢得到三维复合材料。
9. 按照权利要求8所述的纤维制品的应用方法，其特征在于纤维片上的勾 与勾可呈勾面对勾面咬合，锐角对锐角面咬合以增加咬合的牢度，连接元件可呈 杂混分布于纤维片的两面，也可规则呈阵列图案排列以X寸抗各方面的剪切应力。
10. 按照权利要求8所述的纤维制品的应用方法，其特征在于纤维片制品 与纤维片制品对接口连接处有连接元件以增加连接强度，纤维 页制品与纤维预制 品的接口连接处有连接元件以增加连接强度，复合材与复合材料为接口连接处由 连接元件以增加连接强度；纤维制品、纤维预制品和复合材料的连接可以任意组 合，它们的连接处都有连接元件以增加连接强度。
全文摘要
本发明涉及增强三维复合材料的技术，具体为一种纤维制品及其制造和应用方法。该纤维制品包括纤维体(纤维片、织物、毯制品、纱线)以及设于纤维体上的连接元件。多个纤维体叠加时，相邻纤维体上的连接元件咬合绑牢在一起，形成三维纤维预制品，经基体浸注固化得复合材料。所述叠加前或叠加后带有连接元件的纤维体浸于基体，形成三维纤维预浸料；纤维体的纤维预浸料累叠，基体经溶化或熔化，相邻纤维预浸料上的连接元件连接绑牢，形成三维复合材料。本发明可解决纤维制品材料的机械强度、层间强度、疲劳强度和冲击强度等问题，适用于复合材料、橡胶、建筑和塑料等工业。
文档编号D06N7/00GK101168926SQ20071016776
公开日2008年4月30日 申请日期2007年10月26日 优先权日2006年10月27日
发明者韩楠林 申请人:韩楠林