[12]多轴向经编织物的性能及应用

2008年第4期

综合评述

多轴向经编织物的性能及应用

王洪燕,张守斌,潘福奎

(青岛大学纺织服装学院,山东青岛　266071)

摘　要:介绍多轴向经编织物的织造原理和性能特点,综述了多轴向经编织物及其复合材料的性能特点和应用领域。

关键词:多轴向经编织物;织造原理;性能特点;应用领域

中图分类号:TS10615　文献标识码:A 文章编号:1009-265X (2008)04-0058-03

收稿日期:2007-12-28

作者简介:王洪燕(1983-　),女,山东滨州人,硕士研

究生,主要从事纺织新材料、新技术与新产品的研究与开发。

多轴向经编技术是近年来由德国L IBA 公司和

KA RL MA YER 公司分别在各自的经编机型上发展起来的一种新型的多头衬纬编织技术。利用这种技术,平行伸直、无卷曲的纱线垂直或以所需的角度被引入织物结构中,实现最有效的结构预设计定向增强。在结构稳定性、力学性能、经济性能上,多轴向经编织物都具有无可比拟的优势。1　多轴向经编织物及其织造原理

经编多轴向织物是由一层或多层平行的无卷曲的没有经过织造的纱线按照尽可能多的方向交错而成,纱线层中不同密度的纤维层或片或其他材料之间的相互集成,再用针织线圈或化学粘合方法固定。经编双轴向织物有三个系统的纱线,即衬经纱、衬纬纱和编织纱。衬经纱和衬纬纱之间没有交织,能够平行地形成两个纱片层并相互垂直排列,再由编织纱捆绑在一起。织物纵横向得到增强。多

轴向经编织物在0°、90°、±

θ角的方向都有增强纱线。θ角可以在30～90°之间变化。多层纱片由经平组织或编链组织绑缚在一起。多轴向织物实质上是一种多层织物。纤维铺设在面内不同方向(衬纱系统)及沿厚度方向(绑缚系统),形成由纤维束构成的三维网络整体结构。

德国卡尔・迈耶公司研制开发的RS2DS 系列多轴向经编机和利巴公司的CO PCEN TRA MUL TI —A XIAL 系列经编机是目前最成熟的两种多轴向经编设备,两者原理不同,各有特点。卡尔・迈耶公司的机器采用一边编织,一边衬入纱线的方法,以经编编链组织束缚固定衬垫纱线,可以衬

入4层纱线(0°,90°,±

θ);而利巴公司的设备采用先铺设衬垫纱线,再编织成圈束缚铺层纱的方

法进行织造,如图1所示。既可以采用编链组织,也可以采用经平组织或其他经编组织(如重经组织等)进行成圈连接,衬垫纱线可以达到6～8层。图2是典型的多轴向经编成品(编链组织固结)。而且,在编织过程中,利巴公司的设备还可衬入纤网或非织造布,提高其各向受力均匀性和抗破坏的稳定性

。也可以利用缝纫法将几块织物缝合在一起制成多层多轴向经编织物以满足厚度要求,形成三维织物。

2　多轴向经编织物的特点

与传统的机织物增强材料相比,这种织物具有

以下特点。

a )织物的抗拉强力高。这是由于在多轴向经编织物中纱线完全平行伸直排列,各层取向度很

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高,能够共同承受外来载荷,纱线的性能得到完全利用;另外,由于衬入的纱线是强度较大的纤维如玻璃纤维纱线和聚酯纱线,因此织物在纵横向都具有较大的强度。

b)织物的弹性模量高。由于织物中纱线平行排列消除了纱线的卷曲现象。

c)织物的悬垂性好。多轴向衬纬经编织物的悬垂性能可由线圈系统根据衬纬结构进行调节,变形能力可通过加大线圈和降低组织密度来增加。

d)织物的抗剪切性能好。剪切力由对角线的纱线组或斜向纱线组承受,织物的剪切变形受到控制。

e)织物的抗撕裂性能好。经编多轴向织物避免了纱线的交织,承受撕裂力时织物产生集束现象。

f)织物的抗弯能力高。由于绑缚纱线的作用,提高了纱线间的摩擦力,增强了织物的层间性能,固定纱线避免了纱线的滑移,所形成的复合材料层合性好,在弯曲应力下变形小,抗弯能力大幅提高。

g)织物的抗冲击能力高。多轴向织物由于没有经纬向纱线的弯曲,有利于能量的快速传播,而捆绑纱线的作用提高了织物层间性能,不仅使能量在单层平面内传播,而且在纵向传播,抗冲击能力提高。

h)织物形成复合材料的纤维含量较高。经编多轴向织物密度较高、结构中空隙率小。

i)经编多轴向织物的抗脱层强力较高。由于成圈纱线对各经纱层片的束缚,使这一性能有很大的提高。

j)准各向同性特点。多轴向织物由各不同角度铺层的纱线层合而成,由不同取向的经纱层承担各个方向的负荷。

k)铺设性和预成型性好。多轴向经编织物结构较疏松,经编纱线使不同取向的纤维层与短切毡形成一整体,使该类织物具有良好的铺设性和预成型性,适于加工复杂曲面。

l)经编多轴向织物的原料范围广。通常为高性能纱线如玻璃纤维、碳纤维、Kelvar纤维、涤纶纤维、锦纶纤维、粘胶纤维、棉纤维及聚乙烯扁丝等。

3　多轴向经编织物的应用

多轴向经编织物主要用于多轴向经编复合材料

中的增强材料。而多轴向经编复合材料是以多轴向经编织物为基布再经涂层或树脂复合而成的。根据用途不同,可分为软性和硬性复合材料两种,软性复合材料主要用于防护,其中经编多轴向织物使之具有耐撕性、延伸性以及尺寸稳定性,而防光、耐温和耐气候等性能主要依据PVC涂料的品质而定。硬性复合材料主要用于承载料,它具有高度的稳定性和形稳性,以及较低的密实性。另外热稳定性和化学稳定性较好,因此是仅次于木材及钢材的新型材料。目前经编多轴向织物以高质量、高性能、低成本、低消耗和产品多样化的优点己成为纺织品发展的一个热点和新兴产业,发展迅猛。其产品广泛应用于航空航天、造船、交通运输、能源技术、建筑、体育休闲、个人防护及土木基材等方面,发展前景良好。

311　软性多轴向经编复合材料的应用领域

31111　灯箱布和其他户外广告材料

其主要性能要求是抗拉、抗撕裂强度要高,耐环境能力要强,比如耐光老化、耐腐蚀等性能要求。

31112　建筑用膜结构材料

膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种建筑构件,主要应用在以下设施中。

文化设施:展览中心、剧场、会议厅、博物馆、植物园、水族馆等;

体育设施:体育场馆、健身中心、游泳馆、网球馆、篮球馆等;

商业设施:商场购物中心、酒店、餐厅、商店门头、商业街等;

交通设施:机场、火车站、公交车站、收费站、码头、加油站等;

工业设施:工厂、仓库、科研中心、处理中心、温室、物流中心等;

景观设施:建筑入口、标志性小品、步行街、停车场等。

31113　充气材料

充气材料被广泛地应用在集装箱、海运、拖车、火车等各种运输方式中,能有效地保护运输途中的货物,避免相互碰撞,起到缓冲、防倒塌等作用,能够削减物流成本、提高装卸速度、装载效率等。

31114　水池布和船体材料

在水池上面铺一层黑色的布,专业上称之为“园艺地布”,实际上就是水池布,主要是为了控制

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