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1、【2 4 】3 6 02 0 0 2 年l O 月 技术 普通织机织三维机织物的试验研究 顾平 ( 苏州大学材料工程学院，苏州，2 1 5 0 2 1 摘要：通过样品试制阐述了利用普通织机制织“r 。“十”、“上”、”日翟二二维复合材料拙制件的一种新的织造方法、原理和 关键词：= 维机织物织造方怯复台材料项制件试验研究 中田法分类号：T s1 0 19 2 3 l 文献标识码：A 圈1 将通蹦机制组 的一维机织物 早期的机织复合材料是 由二维织物经层合而成：当 复合材料要求既轻义厚时， 便需要在三维织物中间形成 空层中空状三维机织物便 应运而生，它可直接制成净 形复合材料预制件。1 9 9 6
2、 年Lz h a 。等12 报道了种在普通织机上利用计 算机技术制织厚度与宽度相近似的 维机织复材预 制件的新技术和方法。通过样品试制，探讨了该方 法的可行性、织造原理及技术要点。 l 一种普通机织三维机织物的新方法 这里所述的- 维织物并非常规意义上的二维织 物，它在普通织机上制织时，是厚度极为有限的二维 织物，但下机展开后，便形成厚度与宽度均具有相似 量值的真正的意义r 的三维织物，如图l 所示。 假设= 维织物的结构用横截面来表示，并将横 截面简化为由厚度可以忽略的直线段组成。实际应 用中作为复台材料预制件的三维织物，这些线段应 是具有一定厚度的双层或多层的二维织物， 用普通织机制织该i
3、 维织物的方法可概括为以 下_ 二个步骤：1 ) 二维结构的压扁将所漫计的三维复 材预制件的立体结构进行充分的压 扁，使它能在普通织机上制织。2 ) 投 梭路径组合的优选根据压扁图 ( a ) 横截面目 ( 1 ，) 压扁图 n 臻黎 ”麓攀篝。 “0 肇i “ ( c ) 投梭路径组 圈2 “日”形三维 织物的横截产、压 扁圈、投控路径绀 台图和上机圈 P l n a ) 横截面I 墨| ( b ) 爪扁圈 ( c ) 投梭路释组音田 圈3 “T ”形= 维 织物的横截向图， 压扁图、投棱路径 组台图和上机图 一o J ) 、 + o o 一日1 一一 3 o o c 5 R 的效果尤为明显
4、：色差从原来的1 1 o o 和1 0 1 5 降到1 左右，上染率较高，且皂洗牢度较好。 裹6 最佳工艺验证结果 江：以上黄、红、蓝二染料的E a lR F 的用量依次为0 、04 和 3 结论 1 在丝锦交织物酸性染料同浴染色中，首先需 选择分子较大、同色性良好的弱酸性染料，并控制好 染色温度、口H 值和防染剂几个重要工艺因素。 2 锦纶防染剂E r i 。n a lR F 对提高丝锦交织物 酸性染料同浴染色的同色性贡献极大，少量加入就 可取得明显效果。 致谢：感谢2 0 叭届本科毕业生王建峰参与本课题的部分吏验。 参考文献 l 上海市纺织1 业局( 染料应用手册编写组染料应用手册上册 北
5、京：纺织工业出版社，1 9 8 9 2 王菊生编染整丁艺原理第 册北京：纺织工业出版社，1 9 8 4 4 7 8 燃 n 陌 蝌一 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 望墨兰塑兰三! ：三童兰至塑 ：塑! ：! 垄! 确定并优选织造该三维织物的投梭路径组合，保汪各 组成部分均符合织品及可连续织造为一个整体的要 求。3 ) 织造说明书的制定按设汁要求填入各层织 物的组织绘作上机图和相关的开口投梭等运动的说 明。 该三维织物的织造原理酷似传统机织中管状织
6、 物的成形原理，但不同的是梭门的起始点与终止点 及织物层间的接结方式有了创造性的发展。可制织 出除圆形以外的各种异形的二维织物。 2三维机织物的织造试验与上机说明 按照上述织造方法与步骤，研究在多臂试样上 试织6 块三维机织物，涵盖“I “ ，r ”，“十”，“工”和 “日”等5 种截面形状，单层、纬二重与纬三重等3 种 组织。表l 列出了其中4 块试样的上机规格和实物 照片图。图2 、图3 示出了“U ”形试样和“工”形试 样三三维织物的横截面图、压扁图、投梭路径组合图和 裹l 复台材料撷制件 上机图。 21 织造说明 图2 ( b ) 和图3 ( b ) 中以n 。表示三维织物 结构压扁后
7、的织区，每织区中的线段按自左至右，自 r 而下的顺序用s s 。表示。例如图2 ( b ) ，织区 n ：中有j 层织物，位于上面的线段5 ：表示卜层织 物，s 。表示中层，s 。表示下层。上机织造时，这三 层织物实际上是紧贴着的，即厚度很小。图中为了 可视起见，已将它们沿纵向拉开了一段距离二图2 ( c ) 和图3 ( c ) 所示的投棱路径组合，足从压扁图中 优选出能保证各织区中每层织物均织入二纬的投梭 路径的最小组合，以P ，P 。表示。投梭方向如图 中箭头所示，前一梭的结束之处便是下一投梭的开 始之处。织完6 梭后回到第一梭的起点处，首尾相 接完成一个循环使各织物层接结成设计所要求的i
8、 维截面形状。 维机织物试样规格览表 试样号 截面形状 实物照片 织物组织纬i 重 经世组合纬线组台 上机经密上机纬密( 根 - m 部筘幅( c m ) 筘号( 羽c m ) 织区数各织区筘幅( c m ) 各织区层数 各织吒筘穿数 各纽区经线数( 根 总经线数( 根) 日 纬二重( 止反三枚) 纬二重( 正反二敉)单层平纹 1 8 6 0 n 丙纶丝l 8 6 0 D 丙纶丝 1 6 8 2 0 8 4 5 2 3 3 2 4 6 6 ，4 3 2 5 4 8 5 4 8 5 3 2 5 8 0 0 图2 ( d ) 和图3 ( d ) 所示的织造上机图是根据投 梭路径组合中每一纬所经过的
9、织区，所处的组层位 置及织物的组织，按多层组织织造法则而绘作的。 三维织物上机图总经线数计算为： w ，= w 。M ，= L 。P 鼠 口LH W 。= L 。F R ， 式中，w 。为三维织物总经线数；w 。为每一个织区 中所有织物层均完成一个组织循环的经线数；M 。 为每一个织区中完全组织循环次数；L 。为每一个织 区中包含的织物层数；尸，为每层织物的经线密度 ( 根c m ) ；B 。为每一个织区的筘幅( c m ) ；F 为构成 每层织物的组织层数；R ，为织物基础组织的经线循 环数。而三维织物上机图纬线循环计算为： 尺。= 尺山 式中，R 。为三维织物纬线循环数；R 。为织物基础
10、组织的纬线循环数；L 为各织区中织物层数的最 大值。 徽篙搿= 2 麓鬟叫m 麓筹锄枷 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【2 6 】3 6 2 2 0 0 2 年1 0 月 以图3 为例：“工”形截面，压扁为3 个织区，每 坌 【区筘幅B ，为5 c n h 总筘幅1 5 r m 。第1 织区含一 层织物，第2 织区含层织物，第3 织区含一层织 物，即LJ = 1 L 2 = 3 ，L ；= 1 则L 眦。= 3 。每层织物 的基础组织为纬二重组织
11、( 表纬1 2 斜纹，里纬2 】 斜纹) ，F = 1 ，尺，= 3 ，R 。= 6 ，P ，= 2 4 根c m 。 ，= L 。P ，B 。 = lx2 4 5 + 3 2 4 5 + lx2 4x5 = 1 2 0 + 3 6 0 十1 2 0 = 6 0 0 根， 三维织物上机图中： W l = L l F R = l l 3 = 3 ， M ，= 1 2 0 3 = 4 0 ： W 2 = L ! F R = 3 l 3 = 9 ， M 2 = 3 6 0 9 = 4 0 ； W 3 = L 3 F R ，= 1 l 3 = 3 ， M 3 = 1 2 0 3 = 4 0 c 则 w
12、 。= w 。M 。 “l = 3 4 0 + 9 4 0 + 3 4 0 = 6 0 0 R 。= R 。L ，= 6 3 = 1 8 2 2 上机要点 截面图的形状与尺寸设计取决于三维复合材料 预制件的要求。但为r 便于织造，其尺寸应使压扁 后的织区数和各区的层数为最小。为使三维结构压 扁后能在普通织机上织造，必须注意以下几点。 221 织物宽度 压扁后的结构宽度应小于或等 于织机筘幅，大于筘幅或远小于筘幅均会增加织造 难度。或造成不可织现象 2 22 各区层数保持一致压扁图中层数沿宽度 方向变化，则各织区织人的纬线数随之变化。如果 相邻织区的层数差异越大，则连接处纬密趋向减少， 这将会影
13、响层与层交接处的连接牢度。为此应尽量 使压扁后各织区的织物层数一致 2 2 3 各区最多层数即使截面压扁时，所有连线 都保持伸直，压扁后大部分织区还是两层以上。为 了保持各织区内每层的经密一致，各织区的总经密 与层数成正比例变化。能进行织造的最大层数值取 决于纱线粗细、经纬密度和组织等因素。一般认为 层数在五层以内可以织造 224 上机综框数 截面压扁后的织造上机图分 成几个织区，每个区所需的综框数为区内的织物层 数与组织绎线循环的乘积。各区之和便为织造该三 维织物所需要的总的综框数。当然，具有相同层数 和组织的织区，不得重复计算 22 5 上机筘穿数 因各织区织物层数不同，上机 经密不同。层
14、数多的，经密大，筘穿数大。故各织区 筘穿数随织医内织物层数变化而变化。 23 梭口边界位置 图2 ( c ) 、3 ( c ) 投梭路径组合图中示出，当梭子 飞离织物一侧时，下一梭它应该从出口处再织进来。 如果冉织入处在不同位置，则部分纬线就会露在外 面。如果这种情况发生，便要修剪，费时费丁。为保 证织造顺利进行，其露出长度应小于1 2 织幅。 3 结语 通过试样，证明利用这种压扁一展开法，在普通 织机上织造这种三维机织物是完全可行的。这一全 新的三维织造技术是对传统空心管状织物织造原理 的一个创造性的发展和应用。由于可以在普通织机 上实现复合材料三维预制件的织造，显然具有良好 的应用前景。为
15、此，用计算机辅助设计技术智能化 实现该织造方法中截面图压扁、投梭路径组合的正 确选择、各层基础组织的填人、织物上机图绘作及操 作说明的产生等技术环节，是该研究的下一个主攻 目标。随着纺织复台材料应用的逐步扩大，三维预 制件的形状趋于复杂化和大型化，且织物层要求有 一定的厚度。多把梭子、提花机织造技术的应用也 势在必行。 致谢：另州大学材料工程学院纺品9 6 级肖桂红、吴山还同学 参与了织造试验特致谢忱。 参考文献 】LZ b 。，IP 0 豫fa n dKn 一d 1h e 幻m p 舶d W 舶“n g “ P r e f o r r n P df o r ( b m 岫s l t e sP
16、 a r tI ：T h eF 【a t t e n m g 。f3 一d 。m e n s I o n a l P e r f o n n sP a r tI I ：F 即t u wA n a I v “t h eF l a t l 蛐e ds t r u c t u r e s ，J T e x tI n s t ，1 9 9 6 ( 1 ) ：1 8 3 - 一2 0 1 2LZ h a o ，IP o r 毗a n dKG w dT h ec o m p u t e n z e dW 龃v l n go f P r e f o r m e df o rC o t t e sP a r tI I I ：T kG 一阳t fa3 DN e t s h 8 p e dP e r f o 帅W e 扑eP a t t dW n gI n s t r u c t m sJT e x t I n m ，1 9 9 8 ( 2 ) ：3 5 5 3 6 4 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark