易缝合的多层复合编织体及其应用

1.本发明涉及功能复合织物技术领域，尤其涉及一种易缝合的多层复合编织体及其应用。


背景技术：

2.高性能纤维织物是近年来备受关注的纺织复合材料之一，因其具有耐温性能好、强度高、模量高、抗冲击性好、可设计性强等优点，被广泛应用于航空航天、军事、汽车、建筑等领域。目前以高超声速飞行器变构型舵面、空天飞行器背风面柔性热防护层、变构型航天器柔性热防护系统为代表的新型空天飞行器均对柔性隔防热一体化热防护材料及结构提出了应用的迫切需求。而柔性隔防热一体化热防护材料及结构是以陶瓷纤维为编织体的承载、抗冲刷、防隔热一体化结构，高性能的陶瓷纤维及其编织方法是该技术的核心。
3.柔性隔防热一体化热防护材料及结构的厚度是隔温、耐热、耐冲刷等材料的重要参数指标之一，对于耐高温隔热材料，其厚度应不低于10mm，而单层的织物很难达到上述厚度，目前传统多采用织物层叠方式来增加织物的整体厚度，层与层之间采用热粘合方式实现，但这种方式在高速飞行过程中会出现层间剥离，导致耐冲刷层失效。也可将多层织物间采用缝纫方式进行连接，缝合方法是采用缝针将韧性较强的纱线在两种织物中贯穿缝合，从而使其成为一体，但是由于缝合过程中缝合针不可避免的对原有的织物材料进行了破坏，如果缝合点较少达不到缝合效果，如果缝合点多，织物的整体强度会显著下降。
4.有鉴于此，有必要设计一种改进的易缝合的多层复合编织体及其应用，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种易缝合的多层复合编织体及其应用，克服现有技术中存在的多层编织体容易发生层间分离和缝合过程中易导致编织体损伤的问题，尤其是解决较厚的编织体难以实现快速高强度的缝合问题。
6.为实现上述发明目的，本发明提供了一种易缝合的多层复合编织体，包括若干个缝合单元，每个所述缝合单元包括中层功能层以及分别设置于所述中层功能层上下两侧的上层缝合层和下层缝合层；
7.所述上层缝合层和下层缝合层的外表面均为缝合线圈结构；相邻两个所述缝合单元通过缝合线将相邻的缝合线圈相互勾连缝合，以实现多层复合连接。
8.作为本发明的进一步改进，所述上层缝合层的上层缝合经纱与上层缝合纬纱通过织造在所述中层功能层的上侧形成毛圈结构；所述下层缝合层的下层缝合经纱与下层缝合纬纱通过织造在所述中层功能层的下侧形成毛圈结构；所述毛圈的高度为1-10mm；
9.所述中层功能层中的耐高温纬纱之间通过耐高温交结经纱以浅交弯联的方式交织形成多层结构，所述中层功能层的厚度为1-50mm。
10.作为本发明的进一步改进，所述上层缝合纬纱与所述中层功能层的最外层耐高温
纬纱在一个编织平面相间布置，并通过所述耐高温交结经纱实现交织；所述上层缝合经纱与所述上层缝合纬纱交织，并在相间布置的所述耐高温纬纱处凸出成圈，形成毛圈结构；
11.所述下层缝合纬纱与所述中层功能层另一侧的最外层耐高温纬纱在一个编织平面相间布置，并通过所述耐高温交结经纱实现交织；所述下层缝合经纱与所述下层缝合纬纱交织，并在相间布置的所述耐高温纬纱处凸出成圈，形成毛圈结构。
12.作为本发明的进一步改进，所述上层缝合纬纱或者下层缝合纬纱分别与所述中层功能层的最外层耐高温纬纱按n:m相间布置，n为1-4的正整数，且m≥n。
13.作为本发明的进一步改进，所述缝合单元的个数为1-20个；所述上层缝合层和所述下层缝合层的面经密为3-12根/cm，面纬密为3-12根/cm；所述中层功能层的面经密为2-12根/cm，面纬密为2-12根/cm；
14.所述缝合线的针脚密度为1-5根/cm，勾圈密度为1-10圈/cm，经向排列密度为2-12根/cm。
15.作为本发明的进一步改进，所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线的材质为玻璃纤维、石英纤维、碳纤维、玄武岩纤维、硼纤维、金属纤维、芳纶纤维、超高分子聚乙烯纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、硅酸铝纤维、氮化硅纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯砜酰胺纤维、聚酰胺酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维中的一种或多种；
16.所述耐高温交结经纱和耐高温纬纱的材质为玻璃纤维、石英纤维、碳纤维、玄武岩纤维、硼纤维、金属纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、硅酸铝纤维和氮化硅纤维中的一种或多种。
17.作为本发明的进一步改进，所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线的细度为350-800tex；所述耐高温交结经纱、耐高温纬纱的细度为200-450tex。
18.作为本发明的进一步改进，所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、耐高温交结经纱、耐高温纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线均采用石英纤维，且所述耐高温交结经纱、耐高温纬纱的细度为300-400tex，所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线的细度为700-800tex；
19.或者，所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、耐高温交结经纱、耐高温纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线均采用碳纤维，且所述耐高温交结经纱和耐高温纬纱的细度为200-300tex，所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线的细度为450-550tex；
20.或者，所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、耐高温交结经纱、耐高温纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线均采用芳纶纤维，且所述耐高温交结经纱和耐高温纬纱的细度为250-350tex，所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线的细度为550-650tex；
21.或者，所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、耐高温交结经纱、耐高温纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线均采用氧化铝纤维，且所述耐高温交结经纱和耐高温纬纱的细度为150-250tex，所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线的细度为350-450tex；
22.或者，所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、耐高温交结经纱、耐高温纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线均采用碳化硅纤维，且所述耐高温交结经纱和耐高温纬纱的细度为150-250tex，所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线的细度为350-450tex。
23.作为本发明的进一步改进，所述耐高温交结经纱和耐高温纬纱均采用氧化铝纤维，且细度均为150-250tex；所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线均采用石英纤维，且细度均为350-450tex。
24.或者，所述耐高温交结经纱采用碳化硅纤维，所述耐高温纬纱采用氧化铝纤维，且细度均为150-250tex；所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线均采用玄武岩纤维，且细度均为400-500tex；
25.或者，所述耐高温交结经纱采用碳化硅纤维，所述耐高温纬纱采用氧化铝纤维，且细度均为150-250tex；所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线均采用玄武岩纤维，且细度均为400-500tex；
26.或者，所述耐高温交结经纱采用碳化硅纤维，所述耐高温纬纱采用氧化铝纤维，且细度均为150-250tex；所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线均采用碳化硅纤维，且细度均为350-450tex；
27.或者，所述耐高温交结经纱采用碳纤维，所述耐高温纬纱采用芳纶纤维，且细度均为200-300tex；所述上层缝合经纱、上层缝合纬纱、下层缝合经纱、下层缝合纬纱和缝合线均采用芳纶纤维，且细度均为450-550tex。
28.一种以上任一项所述的易缝合的多层复合编织体的应用，用于保温、隔热、防护领域。
29.本发明的有益效果是：
30.1、本发明提供的易缝合的多层复合编织体，通过在中层功能层上下两侧设置具有缝合线圈的缝合层，实现多层编织体的缝合连接，无需贯穿中层功能层进行缝合，以避免贯穿缝合时对中层功能层的损坏。可通过层间缝合获得更厚的耐高温隔热编织体，增加层间结合力，防止在使用过程中层与层之间分离，保证了材料热防护性能。因此，本发明结构设计合理，能够实现织物的整体性，同时具备耐高温、保温隔热的效果。
31.2、本发明将上层缝合纬纱或者下层缝合纬纱分别与中层功能层的最外层耐高温纬纱相间排列，并通过耐高温交结经纱实现交织，上层缝合经纱和下层缝合经纱分别在相间排列的耐高温纬纱处凸出成圈，如此设置，既能提高每一个缝合单元的缝合层和功能层之间的编织强度，又便于构造合适的毛圈，以提高多块缝合单元之间的缝合速度和强度，便于大规模织造。
32.3、本发明采用多层编织结构有效提高编织体的耐高温隔热能力，同时在编织体表面形成圈状结构增加其可缝合性能，有效扩大了其使用范围。因此，本设计具备耐高温和保温隔热性能，适用范围广。可通过对上层缝合层、中层面隔热层和下层缝合层的纱线材料进行调整，以适应不同使用环境温度的需求，在600℃以下的环境，使用低成本的纱线材料，在800℃以上的环境，可在其表层使用耐高温的纱线材料，中层功能层使用成本相对较低的材料；这样能够在控制成本的基础上得到耐高温隔热的编织体，同时，要确保本设计适用于不同的温度环境。因此，本设计不仅适用范围广，而且能够在确保使用效果的前提下有效控制
成本。
附图说明
33.图1是本发明易缝合的多层复合编织体的缝合单元的一种结构示意图。
34.图2是本发明易缝合的多层复合编织体的缝合单元的另一种结构示意图。
35.图3是本发明易缝合的多层复合编织体的结构示意图。
36.附图标记
37.100-缝合单元；1-上层缝合层；2-中层功能层；3-下层缝合层；4-缝合线、11-上层缝合经纱；12-上层缝合纬纱；21-耐高温交结经纱；22-耐高温纬纱；31-下层缝合经纱；32-下层缝合纬纱；110-缝合线圈。
具体实施方式
38.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
39.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在具体实施例中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
40.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
41.请参阅图1至3所示，本发明提供的易缝合的多层复合编织体，包括若干个缝合单元100，每个缝合单元100包括中层功能层2以及分别设置于中层功能层2上下两侧的上层缝合层1和下层缝合层3；上层缝合层1和下层缝合层3的外表面均为缝合线圈110结构；相邻两个缝合单元100通过缝合线4将相邻的缝合线圈相互勾连缝合，以实现多层复合连接。本发明主要针对需要将多层中层功能层2进行复合的应用场景，特别是针对中层功能层2厚度较厚的编织体，通过在其上下两侧设置具有缝合线圈110的缝合层，实现多层编织体的缝合连接，无需贯穿中层功能层2进行缝合，以避免贯穿缝合时对中层功能层2的损坏。
42.具体地，上层缝合层1的上层缝合经纱11与上层缝合纬纱12通过织造在中层功能层2的上侧形成毛圈结构；下层缝合层3的下层缝合经纱31与下层缝合纬纱32通过织造在中层功能层2的下侧形成毛圈结构；毛圈的高度为1-10mm，根据纱线细度以及编织要求，对毛圈高度进行调节，进而对两个缝合单元100之间的缝合紧密度进行调节。
43.特别地，中层功能层2中的耐高温纬纱22之间通过耐高温交结经纱21以浅交弯联的方式交织形成多层结构，耐高温纬纱22的层数为2-40层，优选为2-20层，更优选为5-15层；中层功能层2的厚度为1-50mm，优选为2-20mm，更优选为2-10mm。由于中层功能层2的厚度过厚时，不便于实现编织，因此需要织成若干个缝合单元，然后进行缝合连接。本发明还可将具有不同功能的中层功能层2缝合连接，得到多功能复合编织体。
44.上层缝合纬纱12与中层功能层2的最外层耐高温纬纱22在一个编织平面相间排列，并通过耐高温交结经纱21实现交织；上层缝合经纱11与上层缝合纬纱12交织，并在相间
排列的耐高温纬纱22处凸出成圈，形成毛圈结构；
45.下层缝合纬纱32与中层功能层2另一侧的最外层耐高温纬纱22在一个编织平面相间排列，并通过耐高温交结经纱21实现交织；下层缝合经纱31与下层缝合纬纱32交织，并在相间排列的耐高温纬纱22处凸出成圈，形成毛圈结构。
46.上层缝合纬纱12或者下层缝合纬纱32分别与中层功能层2的最外层耐高温纬纱22按n:m相间布置，n为1-4的正整数，且m≥n。优选地n:m＝1:1、2:2或3:3。如此设置，既能提高每一个缝合单元100的缝合层和功能层的编织强度，又便于构造合适的毛圈，以提高多块缝合单元100之间的缝合速度和强度，便于大规模织造。
47.如图3所示，缝合单元100的个数为1-20个；上层缝合层1和下层缝合层3的面经密为3-12根/cm，面纬密为3-12根/cm；中层功能层2的面经密为2-12根/cm，面纬密为2-12根/cm；
48.缝合线4的针脚密度为1-5根/cm，勾圈密度为1-10圈/cm(即每厘米缝合线4勾住的线圈数)，经向排列密度为2-12根/cm。
49.上层缝合经纱11、上层缝合纬纱12、下层缝合经纱31、下层缝合纬纱32和缝合线4的材质为玻璃纤维、石英纤维、碳纤维、玄武岩纤维、硼纤维、金属纤维、芳纶纤维、超高分子聚乙烯纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、硅酸铝纤维、氮化硅纤维、聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯砜酰胺纤维、聚酰胺酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维中的一种或多种；
50.耐高温交结经纱21和耐高温纬纱22的材质为玻璃纤维、石英纤维、碳纤维、玄武岩纤维、硼纤维、金属纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、硅酸铝纤维和氮化硅纤维中的一种或多种。
51.上层缝合经纱11、上层缝合纬纱12、下层缝合经纱31、下层缝合纬纱32和缝合线4的细度为350-800tex；耐高温交结经纱21、耐高温纬纱22的细度为200-450tex。
52.一种以上任一项的易缝合的多层复合编织体的应用，用于保温、隔热、防护领域。
53.实施例1
54.一种易缝合耐高温隔热编织体，包括：从上到下依次交织排布的上层缝合经纱11和上层缝合纬纱12；耐高温交结经纱21和耐高温纬纱22；下层缝合经纱31和下层缝合纬纱32。
55.其中，上层缝合经纱11与上层缝合纬纱12交织形成上层缝合层1，耐高温交结经纱21与耐高温纬纱22交织形成中层功能层2，下层缝合经纱31与下层缝合纬纱32交织形成下层缝合层3。中层功能层2为中层隔热层，用于制备隔热防护编织体。
56.上层缝合层1中上层缝合纬纱12还通过中层功能层2中耐高温交结经纱21与中层功能层2中相邻层的耐高温纬纱22交织；且上层缝合纬纱12与中层功能层2的最外层耐高温纬纱22按2:2相间布置。上层缝合经纱11与上层缝合纬纱12交织，并在相间布置的耐高温纬纱22处凸出成圈，形成毛圈结构(如图1中的缝合线圈110)，毛圈高度为2mm。
57.中层功能层2中耐高温纬纱22之间通过耐高温交结经纱21以浅交弯联的方式交织形成多层结构。
58.下层缝合层3中下层缝合纬纱32还通过中层功能层2中耐高温交结经纱21与中层功能层2中相邻层的耐高温纬纱22交织；且下层缝合纬纱32与中层功能层2的最外层耐高温纬纱22按2:2相间布置。下层缝合经纱31与下层缝合纬纱32交织，并在相间布置的耐高温纬
纱22处凸出成圈，形成毛圈结构。
59.上层缝合层1和下层缝合层3的面经密为6根/cm、面纬密为6根/cm，中层功能层2的面经密为6根/cm、面纬密为6根/cm。
60.实施例2
61.实施例2与实施例1相比，不同之处在于：
62.隔热编织体中设有2-10层耐高温纬纱22(如图2所示)；
63.上层缝合层1和下层缝合层3的面经密为6根/cm、面纬密为4根/cm，中层功能层2的面经密为6根/cm、面纬密为4根/cm。上层缝合经纱11、上层缝合纬纱12、耐高温交结经纱21、耐高温纬纱22、下层缝合经纱31、下层缝合纬纱32和高强缝合线4均采用玻璃纤维，耐高温交结经纱21、耐高温纬纱22的细度为408tex，上层缝合经纱11、上层缝合纬纱12、下层缝合经纱31、下层缝合纬纱32、高强缝合线4的细度为816tex。
64.本实施例的隔热织物适用于300℃～600℃的环境使用，作为建筑用防火隔热板，应用于如炼钢厂、锻造厂、化工厂、热电厂等具有高温热源的地方。
65.实施例3
66.实施例3与实施例2基本相同，其不同之处在于：
67.上层缝合经纱11、上层缝合纬纱12、耐高温交结经纱21、耐高温纬纱22、下层缝合经纱31、下层缝合纬纱32和高强缝合线4均采用石英纤维。耐高温交结经纱21、耐高温纬纱22的细度为390tex，上层缝合经纱11、上层缝合纬纱12、下层缝合经纱31、下层缝合纬纱32、高强缝合线4的细度为780tex。
68.本实施例的隔热织物适用于800℃～1000℃的环境使用。
69.实施例4
70.实施例4与实施例1基本相同，其不同之处在于：
71.耐高温隔热编织体中设有高强缝合线4；
72.上层缝合层1和下层缝合层3的面经密为6根/cm、面纬密为4根/cm，中层功能层2的面经密为6根/cm、面纬密为4根/cm。上层缝合经纱11、上层缝合纬纱12、耐高温交结经纱21、耐高温纬纱22、下层缝合经纱31、下层缝合纬纱32和高强缝合线4均采用碳化硅纤维。耐高温交结经纱21、耐高温纬纱22的细度为200tex，上层缝合经纱11、上层缝合纬纱12、下层缝合经纱31、下层缝合纬纱32和高强缝合线4的细度为400tex。
73.易缝合耐高温编织体之间设置有高强缝合线4，易缝合耐高温编织体之间通过高强缝合线4，通过勾缝的方式缝合成为一个整体，高强缝合线4将一块易缝合耐高温编织体的下层缝合层3中的下层缝合经纱31与另一块易缝合耐高温编织体上层缝合层1中的上层缝合经纱11相互勾连缝合，实现多层缝合单元的缝合连接，缝合速度快，且不会对编织体本体造成损坏。
74.本实施例的隔热织物适用于1200℃～1600℃的环境使用。本实施例的易缝合耐高温编织体的上层缝合纬纱12和下层缝合纬纱32分别与其相邻层的耐高温纬纱22相间排列，再通过耐高温交结经纱21和上层缝合经纱11的交织实现连接，得到上层缝合层1；通过耐高温交结经纱21和下层缝合经纱31的交织实现连接，得到上层缝合层3，并相间形成封闭线圈，便于后续对快编织体的缝合。实验结果表明，如此设置，既能提高每一个缝合单元100的缝合层和功能层的编织强度，又便于构造合适的毛圈，以提高多块缝合单元100之间的缝合
速度和强度，便于大规模织造。
75.实施例5
76.实施例5与实施例4基本相同，其不同之处在于：
77.耐高温交结经纱21采用碳化硅纤维，耐高温纬纱22采用氧化铝纤维，且细度均为200tex。上层缝合经纱11、上层缝合纬纱12、下层缝合经纱31、下层缝合纬纱32和高强缝合线4均采用碳化硅纤维，且细度均为400tex。
78.本实施例的隔热织物适用于1000℃～1200℃的环境使用。
79.实施例6
80.实施例6与实施例2基本相同，其不同之处在于：
81.上层缝合经纱11、上层缝合纬纱12、耐高温交结经纱21、耐高温纬纱22、下层缝合经纱31、下层缝合纬纱32和高强缝合线4均采用碳化硅纤维。耐高温交结经纱21和耐高温纬纱22的细度为200tex，上层缝合经纱11、上层缝合纬纱12、下层缝合经纱31、下层缝合纬纱32和高强缝合线4的细度为400tex。
82.本实施例的隔热织物适用于1200℃～1400℃的环境使用。
83.综上所述，本发明的易缝合的多层复合编织体及其应用，通过在中层功能层上下两侧设置具有缝合线圈的缝合层，实现多层编织体的缝合连接，无需贯穿中层功能层进行缝合，以避免贯穿缝合时对中层功能层的损坏。可通过层间缝合获得更厚的耐高温隔热编织体，增加层间结合力，防止在使用过程中层与层之间分离，保证了材料热防护性能。因此，本发明结构设计合理，能够实现织物的整体性，同时具备耐高温、保温隔热的效果。
84.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。