一种新型纤维层连结构预成型体的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型纤维层连结构预成型体，包括相互交织的连层纱系统和叠层纱系统，连层纱系统呈规则波浪状分布，叠层纱系统呈直线状分布，同一织口的叠层纱系统所在平面与连层纱系统所在平面之间的角度为0°～90°可调。本发明新型纤维层连结构预成型体在保留现有纤维层连结构预成型体结构的基础上，使得叠层纱系统与连层纱系统所在的平面呈一定角度倾斜，从而得到纤维体积含量高、层间性能更好、仿形精度高的预成型体。
【专利说明】
一种新型纤维层连结构预成型体
技术领域
[0001] 本发明涉及一种新型纤维层连结构预成型体，属于立体织物编织领域。
【背景技术】
[0002] 纤维增强复合材料因其一系列优异性能受到复合材料界的高度重视，得到了迅速 发展，应用越来越广，增强方式也层出不穷，提高层间性能成为增强材料面临的一个关键问 题。对于尺寸精度要求不高的纤维预成型体，大多选用纤维层连结构、并通过改变纱线规格 或调整连层纱、叠层纱密度的方式来保证层间性能。但目前已知的纤维层连结构中连层纱 和叠层纱两两相互垂直，纱线形态单一，所成型的预成型体纤维体积百分含量不高。随着复 合材料应用越来越广泛，对预成型体的要求也越来越高，对于尺寸精度要求高或层间力学 性能要求高的预成型体，仅能通过改变纱线规格或调整连层纱、叠层纱密度的方式来调整， 方式单一，调整范围有限。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有技术中仅能通过改变纱线规格或调整连层纱、叠层纱密度的方式来 满足织物尺寸精度要求或层间力学性能、纤维体积含量低等缺陷，本发明提供一种新型纤 维层连结构预成型体。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0005] -种新型纤维层连结构预成型体，包括相互交织的连层纱系统和叠层纱系统，连 层纱系统呈规则波浪状分布，叠层纱系统呈直线状分布，同一织口的叠层纱系统所在平面 与连层纱系统所在平面之间的角度为0°~90°可调。
[0006] 上述新型纤维层连结构预成型体连层纱在层间的跨度变大，层间连接性能更优； 单层纱的厚度变薄，预成型体的仿形精度高，纤维体积含量高、力学性能好。
[0007] 作为本申请的一种方案：同一织口的叠层纱系统所在平面与连层纱系统所在平面 之间的角度为1°~89°可调。
[0008] 上述新型纤维层连结构预成型体的织造方法，设新型纤维层连结构预成型体的连 层纱层数为Μ层，同一织口的叠层纱系统所在平面与连层纱系统所在平面之间的角度为Θ， 新型纤维层连结构预成型体的织造方法包括顺序相接的如下步骤：
[0009] 1)拴纱:在综平状态下，将所需的连层纱并股，依次进行穿综、穿筘操作后，将纱线 固定；
[0010] 2)开口运动:前综框固定，后综框提升两个综眼高度，带动连层纱形成Μ+1层梭口；
[0011] 3)引入叠层纱:在形成的Μ+1层梭口中，由上至下依次引入Μ+1层叠层纱纱，引入叠 层纱后，打紧机构按照与水平面成Θ倾斜角的方向向织口移动，把叠层纱打入织口；
[0012] 4)二次开口运动：前综框固定，后综框下降四个综眼高度，带动连层纱形成Μ+1层 梭口；
[0013] 5)二次引入叠层纱:在形成的Μ+1层梭口中，按步骤3)的方式分别在每一层梭口中 二次引入叠层纱，引入叠层纱后，打紧机构按照与水平面成Θ倾斜角的方向向织口移动，把 炜纱打入织口；
[0014] 6)前综框固定，后综框上升两个综眼高度，成综平状态；
[0015] 7)重复所述工艺步骤2)~6)至所需长度，即获得叠层纱系统所在的平面与连层纱 系统所在的平面之间的角度为Θ的新型纤维层连结构预成型体。
[0016]
【申请人】经研究发现，上述叠层纱系统与连层纱系统之间角度可根据实际需要来调 整:如果需要预成型体的纤维体积含量高、层间性能好、仿形精度高，叠层纱系统与连层纱 系统所在的平面之间的角度越小越好。
[0017] 本发明未提及的技术均参照现有技术。
[0018] 本发明新型纤维层连结构预成型体在保留现有纤维层连结构预成型体结构的基 础上，使得叠层纱系统与连层纱系统所在的平面呈一定角度倾斜，从而得到纤维体积含量 高、层间性能更好、仿形精度高的预成型体。
【附图说明】
[0019] 图1为现有技术的纤维层连结构预成型体结构示意图；
[0020] 图2为本发明实施例1叠层纱系统所在平面与连层纱系统所在平面之间的角度为 1°的新型纤维层连结构预成型体结构示意图；
[0021] 图3为本发明实施例2叠层纱系统所在平面与连层纱系统所在平面之间的角度为 89°的新型纤维层连结构预成型体结构示意图；
[0022] 图4为本发明实施例3叠层纱系统所在平面与连层纱系统所在平面之间的角度为 36°的新型纤维层连结构预成型体结构示意图；
[0023]图中，1为连层纱，2为叠层纱。
【具体实施方式】
[0024]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的 内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0025] 实施例1
[0026]研制宽度为300mm的平板预成型体，连层纱为190tex石英纤维4股合股，叠层纱为 190tex石英纤维7股合股，连层纱层数为35层，预成型体的连层纱密度为9根/cm，叠层纱密 度为3根/cm，预成型体结构为叠层纱系统与连层纱系统所在的平面之间的角度为1°的纤维 层连结构。
[0027]预成型体工艺参数设计：
[0028] (1)连层纱列数N=织物宽度X连层纱密度= 300/10X9 = 270列；
[0029] (2)连层纱层数M = 35层，叠层纱层数=连层纱层数+1 = 36层；
[0030]具体实施步骤：
[0031] 1)拴纱:在综平状态下，将所需的连层纱并股，依次进行穿综、穿筘操作后，将纱线 固定；
[0032] 2)开口运动:前综框固定，后综框提升两个综眼高度，带动连层纱1形成36层梭口；
[0033] 3)引入叠层纱:在形成的36层梭口中，由上至下依次引入36层叠层纱2,引入叠层 纱后，打紧机构按照与水平面成1°倾斜角的方向向织口移动，把叠层纱打入织口；
[0034] 4)二次开口运动：前综框固定，后综框下降四个综眼高度，带动连层纱1形成36层 梭口；
[0035] 5)二次引入叠层纱：在形成的36层梭口中，按步骤3)的方式分别在每一层梭口中 二次引入叠层纱2,引入叠层纱后，打紧机构按照与水平面成1°倾斜角的方向向织口移动， 把叠层纱打入织口；
[0036] 6)前综框固定，后综框上升两个综眼高度，成综平状态；
[0037] 7)重复所述工艺步骤2)~6)至所需长度，即获得叠层纱系统与连层纱系统所在的 平面之间的角度为1°的纤维层连结构预成型体。
[0038] 实施例2
[0039]研制宽度为200mm的平板预成型体，连层纱为480tex玻璃纤维1股，叠层纱为 480tex玻璃纤维2股合股，连层纱层数为5层，预成型体的连层纱密度为10根/cm，叠层纱密 度为4根/cm，预成型体结构为叠层纱系统与连层纱系统所在的平面之间的角度为89°的纤 维层连结构。
[0040]预成型体工艺参数设计：
[0041 ] (1)连层纱列数N=织物宽度X连层纱密度= 200/10X10 = 200列；
[0042] (2)连层纱层数M = 5层，叠层纱层数=连层纱层数+1=6层；
[0043]具体实施步骤：
[0044] 1)拴纱:在综平状态下，将所需的连层纱并股，依次进行穿综、穿筘操作后，将纱线 固定；
[0045] 2)开口运动:前综框固定，后综框提升两个综眼高度，带动连层纱1形成6层梭口；
[0046] 3)引入叠层纱：在形成的6层梭口中，由上至下依次引入6层叠层纱2,引入叠层纱 后，打紧机构按照与水平面成89°倾斜角的方向向织口移动，把叠层纱打入织口；
[0047] 4)二次开口运动:前综框固定，后综框下降四个综眼高度，带动连层纱1形成6层梭 P;
[0048] 5)二次引入叠层纱:在形成的6层梭口中，按步骤3)的方式分别在每一层梭口中二 次引入叠层纱2,引入叠层纱后，打紧机构按照与水平面成89°倾斜角的方向向织口移动，把 叠层纱打入织口；
[0049] 6)前综框固定，后综框上升两个综眼高度，成综平状态；
[0050] 7)重复所述工艺步骤2)~6)至所需长度，即获得叠层纱系统与连层纱系统所在的 平面之间的角度为89°的纤维层连结构预成型体。
[0051 ] 实施例3
[0052]研制宽度为150mm的平板预成型体，连层纱为190tex石英纤维2股，叠层纱为 190tex石英纤维4股合股，连层纱层数为6层，预成型体的连层纱密度为10根/cm，叠层纱密 度为4根/cm，预成型体结构为叠层纱系统与连层纱系统所在的平面之间的角度为36°的纤 维层连结构。
[0053]预成型体工艺参数设计：
[0054] (1)连层纱列数N=织物宽度X连层纱密度=150/10 X 10 = 150列；
[0055] (2)连层纱层数M = 6层，叠层纱层数=连层纱层数+1=7层；
[0056] 具体实施步骤：
[0057] 1)拴纱:在综平状态下，将所需的连层纱并股，依次进行穿综、穿筘操作后，将纱线 固定；
[0058] 2)开口运动:前综框固定，后综框提升两个综眼高度，带动连层纱1形成7层梭口；
[0059] 3)引入叠层纱：在形成的7层梭口中，由上至下依次引入7层叠层纱2,引入叠层纱 后，打紧机构按照与水平面成36°倾斜角的方向向织口移动，把叠层纱打入织口；
[0060] 4)二次开口运动:前综框固定，后综框下降四个综眼高度，带动连层纱1形成7层梭 P；
[0061] 5)二次引入叠层纱:在形成的7层梭口中，按步骤3)的方式分别在每一层梭口中二 次引入叠层纱2，引入叠层纱后，打紧机构按照与水平面成36°倾斜角的方向向织口移动，把 炜纱打入织口；
[0062] 6)前综框固定，后综框上升两个综眼高度，成综平状态；
[0063] 7)重复所述工艺步骤2)~6)至所需长度，即获得叠层纱系统与连层纱系统所在的 平面之间的角度为36°的纤维层连结构预成型体。
[0064] 对比例：
[0065] 本例中制备的预成型体除叠层纱系统与连层纱系统所在的平面之间的角度为 90°，其他工艺参数与实施例3相同，织造方法参照现有技术。采用型号为GT-807A的环氧树 脂对实施例3和对比例所得织物进行复合，复合后织物力学性能见表1。
[0066] 表 1
[0067]
【主权项】
1. 一种新型纤维层连结构预成型体，其特征在于:包括相互交织的连层纱系统和叠层 纱系统，连层纱系统呈规则波浪状分布，叠层纱系统呈直线状分布，同一织口的叠层纱系统 所在平面与连层纱系统所在平面之间的角度为0°~90°可调。2. 如权利要求1所述的新型纤维层连结构预成型体，其特征在于：同一织口的叠层纱系 统所在平面与连层纱系统所在平面之间的角度为1°~89°可调。3. 如权利要求1或2所述的新型纤维层连结构预成型体的织造方法，其特征在于:设新 型纤维层连结构预成型体的连层纱层数为M层，同一织口的叠层纱系统所在平面与连层纱 系统所在平面之间的角度为Θ，新型纤维层连结构预成型体的织造方法包括顺序相接的如 下步骤： 1) 拴纱：在综平状态下，将所需的连层纱并股，依次进行穿综、穿筘操作后，将纱线固 定； 2) 开口运动:前综框固定，后综框提升两个综眼高度，带动连层纱形成M+1层梭口； 3) 引入叠层纱：在形成的M+1层梭口中，由上至下依次引入M+1层叠层纱，引入叠层纱 后，打紧机构按照与水平面成Θ倾斜角的方向向织口移动，把叠层纱打入织口； 4) 二次开口运动:前综框固定，后综框下降四个综眼高度，带动连层纱形成M+1层梭口； 5) 二次引入叠层纱:在形成的M+1层梭口中，按步骤3)的方式分别在每一层梭口中二次 引入叠层纱，引入叠层纱后，打紧机构按照与水平面成Θ倾斜角的方向向织口移动，把叠层 纱打入织口； 6) 前综框固定，后综框上升两个综眼高度，成综平状态； 7) 重复所述工艺步骤2)~6)至所需长度，即获得叠层纱系统所在的平面与连层纱系统 所在的平面之间的角度为Θ的新型纤维层连结构预成型体。
【文档编号】D03D25/00GK105887288SQ201610313472
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】朱建勋, 唐亦囡, 张立泉, 马文锁, 朱梦蝶, 郭洪伟
【申请人】中材科技股份有限公司