[实用新型]一种在四周边缘预留纱线的整体多层顶部织物

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种三维织物，具体是一种用于三维回转壳体的顶部织物。 

背景技术

三维回转壳体织物属于异型织物，在形状上较为特殊，通常在其一端有一封顶；其通常用途例子为用碳纤维织造的三维回转壳体织物经渗碳处理后制成C/C复合材料壳体，与传统的金属制件相比具有很好的减重效果，同时各种性能也均能满足要求，在航天领域中特别是在固体火箭发动机复合材料壳体中的应用较为广泛。 

理想的三维回转壳体织物应该能达到以下结构和性能的要求：在结构组成上，顶部与身部为连续整体结构，顶部与身部之间有尽可能多的纱线连贯织造，并且分布均匀，有一定的整体壁厚，纤维体积密度较大且各处间变化较小，型面尺寸准确，其组织结构有利于基体对织物的浸渍和复合。 

目前，回转壳体织物及其制备或成型方法主要可有以下几种： 

1.裁剪铺层法，即采用机织平面织物通过适当裁剪和合理铺层来制成回转壳体状织物的方法。这种成型方法的主要缺点是：平面织物经裁剪后的整体性很差，铺层操作的可控性不好，回转壳体织物制件各部分的纤维体积含量均匀性和一致性不良，型面尺寸的准确性较低，影响制件的整体性能，尤其是壳体制件的环向力学性能薄弱，质量难以保证。 

2.缠绕法，即采用纤维束沿环向、母线方向直接缠绕到模具上的方法。该成型方法的主要缺点是：纵、横纤维束之间无交织，使得壳体制件的整体性很差，当缠绕的是异形件时很难保证各处的纤维排列的均匀性，特别是进入后续加工时常常发生纤维从表层开始的逐层紊乱甚至脱落的问题，质量较差。 

3.环形机织布机织造法(专利CN1932101A、专利CN1932102A)，即采用3台或3台以上环形均布的织机以成型模具为中心进行织造。这种成型方法虽可实现回转壳体织物的立体化整体织造，但是织物层数较少，因纱线数量受到综框综丝数的限制，另外壳体的空间外形的变化及实现较为困难，因在布机增减纱线较为复杂。还有，该法未涉及顶部的织造。 

4.2.5D织机制织法(专利CN101811365A)，即由至少4台2.5D方机采用放射性加纱法进行编织，这种成型方法的主要缺点也是未涉及顶部的织造。 

5.带2.5D结构封顶的织造法(专利CN100370068C)，该法虽织有顶部，但其专利说明书中明确地将顶部仅仅限定在2.5D织物结构的范围内：“本发明所述的封顶织物的顶部结构是一类层一层正交角联锁结构，可以是……角联锁结构中的任何一种”。但是，2.5D结构成型的织物纤维体积含量较低，且2.5D结构单胞中的孔隙是封闭的，不利于基体在增强体中的流动，采用这种结构成型的构件密度较低，复合不均匀，易产生气泡，影响产品的力学性能和烧蚀性能以及透波性能。而三维回转壳体织物的顶部恰恰是应用条件最为恶劣的部位，例如在航天航空的应用中，所以该区域的性能直接制约着该类织物在复合材料应用领域的进一步发展。 

发明内容

为了克服现有技术的整体性差，制件各部分的纤维体积含量均匀一致性不良，型面尺寸准确性差，尤其是壳体的整体力学性能薄弱、质量难以保证等不足，本实用新型提供一种用于三维回转壳体的高纱线密度多层顶部织物。 

本实用新型解决所述顶部织物技术问题的技术方案是：用带有高纱线密度多层衬纬的四 步法三维编织结构作为顶部织物，该结构是一种以每两步衬1纬的方式加合于传统的四步法三维五向或四步法三维六向编织结构之中的新结构，本实用新型中简称为衬纬四步法三维编织结构。该结构的纤维体积含量比较高，单胞中的纤维取向为长方体或正方体的四根对角线和轴向线，交织角度较小，孔隙沿着纤维运动方向呈开口状态，各向密度均匀性好。采用该织物顶部的回转壳体织物不但顶部纤维体积含量较高，纤维与纤维之间的孔隙是不封闭的，基体在增强体中的流动性较强，方便使用，而且从顶部连贯到身部的纱线数量较多，获得较大的顶部与身部的整体连接强度，产品经过复合后可有效提高复合材料的力学强度和密度的均匀性，以满足部件对强度和均匀性的高要求。