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1、第2 6 卷第1 期 2 0 0 5 年2 月 纺织学报 J o u m a lo fT b x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 6 N o 1 F e b 2 0 0 5 接结经纱对三维正交机织物结构的影响 郭兴峰，王瑞，黄故，房昕 ( 天津工业大学纺织与服装学院，天津3 0 0 1 6 0 ) 摘要以经纱接结的三维正交机织物为研究对象，在3 种接结纱张力下制织了2 种接结纱浮长的6 种正交机织 物。通过比较织物的接结纱织缩率、纬纱密度和织物厚度，发现适当的接结纱张力既有利于形成较为理想结构的 正交织物，又有利于织造的顺利进行；较小的接结纱浮长，有利于织物结构的
2、均匀。 关键词三维正交机织物；织物结构；接结纱张力；浮长 中图分类号：两1 0 1 9 2 3 1文献标识码：A文章编号：0 2 5 3 9 7 2 l ( 2 0 0 5 ) 0 1 0 0 5 6 0 3 E 仃e c to fb i n d e rw a r py a mo nt h e3 - Do r m o g 蚰a lw o V e nf a b cs t m c t u r e G U OX i n g - f e n g ，W A N GR u i ，H U A N GG u ，F A N GX i n ( s 如o o Zo ，z h t 池a 删棚n g ，嘣nP o 枷m
3、 ，l 如，访胛r s 妙，彬n3 0 0 1 6 0 ，饥i M ) A b s t r a c tB a s e do nt I l e3 一Do m l o g o n a lf 曲d cw i t hw a r pb i n d e ry 枷s ，s i xp i e c e so ff a b r i c sw e r ew o v e nw i t l l2k i n d so fb i n d e rn o a t l e n 时h su n d e r3 k i n d s0 fb i n d e rt e n s i o n s B y c o m p a r i n gt
4、l l e b i n d e ry 锄c r i m p n e s s ，6 i n gy 啪d e n s i t y 鹊w e Ua st h ef a b r i c t I I i c k n e s s ，i tw a sf o u n d 出a tap r o p e rb i n d e rt e n s i o nn o to r d yf 打o r e d 血ef o 珊i n go fa ni d e a lo m l o g o n a lf 曲r i cs t n l c t u r e ，b u ta l s o m a d et l l ew e a v i n
5、 gp r o c e s ss m o o 山l y T h es m a e rb i n d e rf l o a tl e n g t l lw o u l dm a k et l l ef a 晡cs t n l c t u r ed i s t r i b u t e dm o r ee v e I l l y K e yw o r d s 3 一Do r t h o g o n a lw o v e nf a b r i c ；鼬r i cs t n l c t u r e b i n d e ry 锄t e n s i o n ；n o a tl e n g t l l 先进复
6、合材料采用立体织物作增强材料，以改 善传统层合板复合材料层间强度低、易分层、抗冲击 性能差等缺点。立体机织增强材料采用2 组或2 组 以上的纱线相互交织，制织多层结构的三维机织物。 根据交织规律的不同，立体机织物主要有正交和角 联锁2 种组织。正交组织织物由经纱、纬纱和接结 纱3 组纱线相互垂直交织而成，它的结构简单，纱线 在理想状态下呈伸直状态，与树脂复合后具有优良 的承载能力，受到许多学者的重视u 。1 。 根据接结纱穿越织物厚度的不同，正交组织分 穿越织物整体厚度的整体接结和穿越织物部分厚度 的层间接结2 种，但2 种结构的织物与树脂复合后 在刚度、强度及断裂应变等力学性能上没有明显的
7、差异。为了简化织造，本文选择整体接结的正交 组织作为研究对象。 接结纱可以沿纬向织入，也可以沿经向织入。 沿纬向织入虽然织造设备简单，但织物的结构不匀， 在布的中央与布的边部有明显的结构差异1 。沿经 向织人接结纱，至少需要2 套独立的送经机构，但各 根接结经纱的张力可以均匀控制，所织织物的结构 均匀，更利于在复合材料上的应用。 1 正交织物的理想结构与实际结构 理想的正交织物结构如图1 所示，它的经纱、纬 纱和接结纱相互垂直，纱线截面为矩形；经、纬纱呈 直线，排列均匀；接结纱呈矩形折线。这种织物与树 脂复合后贫、富树脂区少。 接结经纱纬纱 经 纱 k ! ! - l 图1 正交织物的理想结构
8、 在理想结构下，接结经纱的织缩率吼为： “ 南1 0 0 口2 邪1 w 基金项目：天津市高等学校科技发展基金项目( 2 0 0 1 0 5 0 5 ) 作者简介：郭兴峰( 1 9 6 4 一) ，男，汉族，副教授，博士。主要从事机织物生产的研究和新产品开发。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 2 0 0 5 年第l 期纺织学报【5 7 】 式中，日为织物的厚度，d 。，为纬纱列的间距，可由织 物的总纬纱密度P 。和纬纱层数计算。 在实际的正交织物中
9、，经纱、纬纱和接结纱并不 完全相互垂直，经纱、纬纱不是完全的伸直状态，而 是存在弯曲；接结纱也不是呈理想的矩形折线，而是 呈波浪形曲线，如图2 所示，经、纬纱的分布不匀。 织物与树脂系统复合后，存在贫、富树脂区，影响了 复合材料的力学性能H - 。因此，在立体织物的生产 过程中，必须进行控制以使织物达到尽可能理想的 结构。 纬 纱 图2 正交织物的实际结构不意图 造成正交织物非理想结构分布的原因在于接 结经纱在织造过程中存在的张力，它使所束缚的纬 纱聚集，且表层纬纱的聚集大于内层，纬纱列的间隙 增大，这种纬纱的不均匀分布主要表现在织物的表 层。此时接结经纱的实际织缩率吼为： rr o 。：兰1
10、 0 0 ( 2 )o = F 一l U u 物z ， L 2 式中，L ，为织物长度；：为接结纱长度。 2 织物的试织与测试 为了分析接结经纱对正交织物实际结构的影 响，试织了2 种组织、3 种接结纱张力n 下的6 种 正交织物。织物的经纱、纬纱和接结纱均为5 0 0t e x 无碱无捻玻璃纤维粗纱，织物沿纬纱截面的结构示 意图分别如图3 中的( a ) 、( b ) 。测试所织6 种织物 的纬纱密度、织物厚度和接结纱的实际织缩率钆， 与计算的理想织缩率n 。列于表l 。 表l 织物的测试与计算结果 注：接近度d = 0 6 ，o ；1 0 0 。 参 经 纱 ( b ) 接结纱浮长为2 图
11、3 沿纬纱截面的织物结构示意图 3 接结经纱对正交织物结构的影响 3 1 接结纱张力对织造和织物实际结构的影响 在织造过程中，为了开清梭口，不仅经纱要有适 当的张力，接结经纱也要有适当的张力；但为了形成 理想结构的正交织物，接结经纱的张力应尽可能小， 以利于接结经纱在织物中形成矩形折线。从表1 可 见，织缩率与接结纱的张力有关，当接结经纱张力低 时，织缩率大。比较接结纱张力在9 8c N 和1 9 6c N 2 种条件下的织缩率，发现2 种组织织物的织缩率 都比较接近，这说明接结纱的张力已对接结纱的轨 迹形状无太大影响；但9 8c N 的接结纱张力，在织 造时梭口已产生开口不清，而1 9 6c
12、 N 能使开口清 晰，织造可以顺利进行。另外，接结纱实际织缩率与 理想织缩率的接近程度在1 9 6c N 时最大，即接结 纱最接近于理想的矩形折线，这说明接结纱张力并 不是越小越好。接结纱张力在9 8c N 条件下，实际 织缩率与理想织缩率差异大，可能是当人工辅助开 清梭口时，接结纱的实际张力有很大增加的结果。 较小的接结纱张力，有利于获得较大的纬纱密 度。这是由于经纱与纬纱的交织阻力很小，而沿经 纱方向的接结纱在织口处呈斜状，钢筘将新引入的 纬纱列推向织口回退时，接结纱的张力L 迫使纬纱 列特别是上、下层的纬纱随钢筘的回退产生反拨，如 图4 所示，增大了纬纱列之间的距离，因此，织物的 纬纱列
13、是经过钢筘的多次打击才打紧的。随着接结 纱张力的增加，纬纱列的反拨距离越大，所能制织的 纬纱密度也越小，这与表1 中的实验结果是一致的。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【5 8 】纺织学报 2 0 0 5 年第1 期 经 纱 图4 接结纱张力对纬纱反拨的影响 随着纬纱密度的增加，织物的厚度也相应增 加，所织的6 种织物经纱间距因由钢筘控制而相同， 说明纬纱截面发生了较大变形。当纬密较大时，纬 纱列间距小，纬纱厚度大；而当纬密小时，纬纱在织 物厚度
14、方向较薄。这是因为采用元捻玻璃长丝，纤 维间缺少束缚，在打纬时纬纱截面可以产生较大的 变形。 3 2 接结纱浮长对织物结构的影响 表1 中的织物1 3 是接结经纱跨越1 列纬纱， 浮长为l ；织物4 6 是跨越2 列纬纱，浮长为2 。可 以发现，织物l 3 中的接结纱实际织缩率都比织物 4 6 中相应的织缩率大，与理想的织缩率更为接 近，说明浮长为2 的结构中纬纱聚集情况更为明显， 接结纱浮长的增加，扩大了织物实际结构与理想结 构的差异。 增加接结纱的浮长，相当于浮长为1 的条件下 采用双纬或多纬，即采用粗的纬纱织造，因此，用细 纬纱织制正交织物有利于获得理想的织物结构。 浮长的增加减少了接结
15、纱与纬纱的交织次数， 可使纬纱间距减小，织物的纬密增加，因此4 6 号 织物中的纬密要比相应接结纱张力下1 3 号织物 中的纬密大、织物厚。 4 结论 1 ) 接结纱在织造过程的张力造成纬纱的聚集， 使织制的正交织物结构与理想的结构存在差异。采 用较小的张力有利于减小这种差异，但接结纱张力 过小将使开口不清，不利于织造的进行，因此应在满 足开清梭口的条件下采用尽量低的接结纱张力。 2 ) 采用小的接结纱张力，有利于获得较大的纬 纱密度。 3 ) 接结纱浮长的增加，将使纬纱聚集现象加剧， 不利于获得理想的正交织物结构。 参考文献： 1 c 8 l l u sP ，D i x o nK ，L e
16、o n gKH ，e ta 1 D 蜘_ 8 9 ev i s u a l i s a t i o nd l l r i n gt l l e t e n 8 i l et e s t i n g0 fm I l l 6 l a y e rw o v e ng l 够s ，v i “y le s t e rc 啪p o s i t e s A I n ：P r o c e e d i n go ft h eI n t e m a t i 彻a lA e r o s p a c eC o n g f e s s1 9 9 7 【CJ ， S y d I l e y ，A u s t r a l
17、i a 1 9 9 7 2 5 2 7 2 丁辛，易洪雷正交接结组织结构特征及其对纤维体积含量的 影响 J 天津纺织工学院学报，1 9 9 8 ，1 7 ( 4 ) ：1 5 1 9 3 郭兴峰，黄故织造过程对机织正交组织织物结构的影响 J 天津工业大学学报，2 0 0 l ，2 0 ( 5 ) ：l O 1 3 4Jk eB ，H e r s z b e 瑁I ，B 粕n i s t e rMK ，e ta 1 n ee 艉c t0 fw e f tb i n d e r l e “g t ho nt h ea r c h i t e c t u r e o fm u l t i l a y
18、 e rw o V e nc a r b o dp r e f o n n s 【AJ 1 n ：S c o t tML ，e d P r o c e e d i “go f 山e1 1 山I n t e m a t i o n a lc o n f e r e n c eo n c o m D 0 s i t em a t e r i 8 l s l C j 叫dC o 鹊t ，A u s t r a l i a ，v 0 1 5 ，2 6 0 2 6 9 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark