[发明专利]用于编织3D织物的方法和装置、其3D织物物品及它们的用途

说明书

公开了新颖的附加编织方法、基于这种方法的设备、通过这种方法和设备可生产的3D织物物品以及使用这种3D织物物品增强的复合材料。3D织物物品通过附加编织工艺使用补充织物(CF)、经纱纱线(P)和纬纱纱线(G)直接地生产。通过交织经纱纱线(P)和纬纱纱线(G)生产的相互作用的编织织物同时地与所使用的补充织物(CF)相结合。补充织物(CF)和相互作用的编织织物在相互的全厚度方向上在它们的相交的平面结合并且直接产生3D织物物品，该3D织物物品对于制造抵抗分层的和高性能复合材料是有用的。

技术领域

本发明总体上属于纺织领域。具体地，本发明涉及用于编织3D织物的方法和装置、其3D织物物品以及用这种3D织物物品增强的复合材料。

背景

多年以来，已经发展了许多织物形成方法以生产例如T、L、Pi、H、I和U的异形截面梁，其或直接地或间接地用于制造3D(三维)织物增强的复合材料。称为异形梁状预成形物的这种3D织物增强旨在主要用于承载结构的应用。这些预成形物和本文即将描述其它新的类型此后共同称为3D织物物品。与异形梁类似的3D织物物品基本上由两部分组成：(i)“垂直”部分，此后称为腹板(web)，以及(ii)“水平”部分，此后称为翼缘(flange)。由于“T”或“L”或“+”形截面中的每一个具有一个腹板和一个翼缘，因此，最简单的异形梁状3D织物物品是通过“T”或“L”或“+”形截面来例示。不同于异形梁的其它3D织物物品可以在结构和形式上更复杂，除了不一定只包括腹板和/或翼缘，或者甚至包括平面的/线性的腹板和翼缘外。

在本文公开的本发明的上下文中，被认为是相关的用于引用来奠定背景的现有技术中的一些包括，例如涉及通过缝合/连接不同织物或褶皱/弯曲合适地形成的织物的某些部分/区段间接生产异形梁状3D织物物品的US5429853、US4331495、US6103337、US4786541和US4379798，以及涉及通过特定的成熟工艺直接生产异形梁状3D织物物品的US5021281、US5783279、US5121530、US4779429、US4686134、US6019138和WO91/06421。所有这些已知的方法代表了解决令人关注但严重的一系列问题的多年来所花费的努力，该一系列问题在下面通过示例被描述以使用适当的角度表现现有3D织物物品的缺点。

迄今为止，还不能以组合的方式制造例如包括纱线/麻线/丝线/粗纱/纤维带等(此后，只称为纱线)的简单的单壁/层“T”形截面梁状的具有例如下面的性能和功能的相关特征的3D织物物品：

·结构上完整的单壁/层腹板，其包括相对于梁状3D织物的长度方向在+/-θ°偏斜定向上的纱线以承受剪切力/扭转力；

·结构上完整的单壁/层翼缘，其包括相对于梁状3D织物的长度方向在0°/90°方向上的纱线以承受拉伸力/压缩力；

·腹板和翼缘的各自的组成纱线的相互的全厚度(through-thickness)连接，该腹板和翼缘在其结合部处彼此相交并与彼此结合以抵抗分离或分层。

换句话说，还不可能制造这样的异形梁状3D织物物品，即，其中该异形梁状3D织物物品的腹板具有例如编结结构，且翼缘具有例如编织结构，并且腹板和翼缘在它们的厚度方向上，即，在腹板与翼缘在它们的结合部处彼此相交的平面相互地彼此互连。同样，还不可能制造这样的异形梁状3D织物物品，即，其中该异形梁状3D织物物品的腹板具有编织结构，翼缘具有编结结构，并且腹板-翼缘通过相互穿过彼此的厚度方向的各自的相应的组成纱线彼此互连。