取向,经编,产品,设计

1、第十八章取向经编产品设计第十八章第十八章取向经编产品设计取向经编产品设计第十八章取向经编产品设计l第一节概述l第二节单轴向经编织物设计l第三节双轴向经编织物设计l第四节多轴向经编织物设计本章内容本章内容第十八章取向经编产品设计第一节 概述l选用原料：高强度、高性能的原料l所用技术：与普通经编产品不同，所使用的特定原料不是编织，而是衬入到织物中。l分类：单轴向经编织物、双轴向经编织物、多轴向经编织物。单轴向经编织物双轴向经编织物多轴向经编织物第十八章取向经编产品设计第二节 单轴向经编织物设计一、织物结构与性能特点l定义：单轴向经编针织物是在织物的横向或纵向衬入纱线以使该方向具有特定力学性能的经编

2、织物。l分类：按衬入方式的不同，分为单向衬经经编织物和单向衬纬经编织物。第十八章取向经编产品设计l单向衬纬经编织物单向衬纬经编织物地组织为编链组织。由于编链纵行间没有联系，单向衬经的地组织要求使用能将织物纵行连接起来的组织结构（如经平组织）。结构示意图实物照片第十八章取向经编产品设计二、生产设备及工艺 单轴向经编织物可使用卡尔迈耶公司生产的RS2（3）MSUS型经编机进行生产。编织时，衬垫纱的线密度可以在很大范围内变化。地组织通常采用经平组织或编链组织。编织单向衬经经编织物时，使用的纱线通常比地组织使用的纱线粗很多。 第十八章取向经编产品设计三、产品应用介绍l（一）单向衬纬经编织物的地组织采用

3、编链组织，在纬向衬入直径为0.22 mm的聚酯纤维，织成后经涂层处理。成品织物的孔眼宽度仅为0.25 mm，可用于花棚或温室，防止小的害虫进入而引起的植物病虫害。此外，如果对织物涂层进行染色，可用作玻璃窗的遮阳帘；如再涂上一层铝箔还可用于花圃和农作物的遮荫防晒、保暖防寒，并可减小水汽的蒸发。l（二）地组织采用经平组织，经向衬入碳纤纱或芳纶纱的单向衬经织物可用于建筑或工程等领域，如对柱、桥工程等的修复加固、以及对烟囱的加固等。 第十八章取向经编产品设计第三节 双轴向经编织物设计一、织物结构与性能特点l定义：双轴向经编织物是指在织物的经向和纬向（或纵向和横向）都衬入纱线使这两个方向都具有特定力学性

4、能的经编织物。（一）结构 经编双轴向织物由三个系统的纱线构成，即衬经（0）、衬纬（90）和编织纱。衬经纱和衬纬纱之间没有交织，而是平行伸直地形成两个相互垂直的纱片层，再由编织纱绑缚在一起，形成一个稳定的织物整体。 第十八章取向经编产品设计由图可以看出，衬纱的直径要远远超过编织纱。衬纱通常使用高性能的无捻纱线，用来增强织物，两个方向衬纱的原料和粗细可以相同也可以不同。织物可以设计成密实的或半网眼结构，或者通过一定的穿纱规律来形成具有一定大小孔眼和一定宽度条格的格栅结构。此外，还可以使用编织纱将非织造布、纤维网、泡沫、胶片或其他材料编织成一块复合织物，满足某些特定要求。 结构示意图双轴向经编织物第

5、十八章取向经编产品设计（二）性能 与机织物不同，取向经编结构中的衬纱沿一定方向平行伸直，织物中的纤维处于无卷曲状态，因此该类织物有时也被称作无卷曲织物，简称NCF织物。衬纱的这种平行伸直排列赋予了取向织物许多优良的力学性能。 l拉伸性能l撕裂性能第十八章取向经编产品设计l拉伸性能 由于双轴向经编结构充分利用了纱线的拉伸力，因此可以减少单位长度内的纱线根数。这样既可以减轻织物的重量，同时又能够最大限度地利用所有纱线的强力并降低使用材料的成本。另外，因为衬入纱只是衬在地组织中而不参与编织，因此可以衬入一些对弯曲应力极为敏感的纤维（如玻璃纤维及碳纤维等），扩大了原料的使用范围。 机织物与双轴向经编织

6、物的比较分析第十八章取向经编产品设计l撕裂性能 在双轴向经编结构中纱线具有一定的自由度，当织物受到撕裂时，受力处的几根纱线会移动并聚集在一起，从而大大提高了撕裂载荷，使织物具有良好的抗撕裂性能。 如果将双轴向经编结构与纤维网织在一起，既可以进一步提高织物的撕裂强度和抗撕裂蔓延性，又可以防止纱线滑移，提高织物的尺寸稳定性。由于纤维网价格低廉，因此不会太多地提高织物的成本。 双轴向经编织物受撕裂时的示意图 第十八章取向经编产品设计二、生产设备及工艺（一）生产设备 生产双轴向经编织物可以选用具有多头衬纬功能的经编机，如卡尔迈耶公司的RS2（3）MSU、RS2（3）MSUS、RS2（3）MSUS-V、

7、RS 2（3）EMS经编机。（二）生产工艺l原料l编织特点第十八章取向经编产品设计l原料（1）在MSUS衬纬方式下，原料可使用涤纶（PET）、锦纶（PA）、丙纶（PP）、高强乙纶（HD-PE）、高韧性锦纶、玻璃纤维（GF）、碳纤维（CF）、凯夫拉纤维（Kevlar）等。全幅衬纬时纱线线密度范围：202200 dtex，生产格栅结构时最大可达25000 dtex。 （2）在EMS衬纬方式下，可使用涤纶（PET）、锦纶（PA）、丙纶（PP）、乙纶（PE）复丝等为原料。纱线线密度范围：802200 dtex。 第十八章取向经编产品设计l编织特点u使用落地式经轴支架 编织纱使用落地式经轴架（可以放置两

8、个经轴），并使用（两个）电子控制的EBA送经系统，以保证经轴上的经纱可以准确地喂入到成圈机件上。 u纬纱衬入方式 衬纬方式有MSUS衬纬方式和EMS衬纬两种方式。 u非织造布或纤维网的织入 非织造布或纤维网分两道喂入，采用电子布边控制，也可以使用一道连续地织入非织造布或纤维网。 u监控系统 衬纬纱和编织纱的监控是通过一个激光监控系统实现的。 第十八章取向经编产品设计lMSUS衬纬方式：lEMS衬纬方式： MSUS与EMS工作原理的不同之处在于，MSUS在衬入衬纬时，后一片衬纬与前一片衬纬之间是连续的，而EMS在衬纬被传送链条上的夹子夹住后，便从铺纬器上剪下，这样比MSUS方式节省衬纬纱。 MS

9、US衬纬方式EMS衬纬方式第十八章取向经编产品设计l产品应用：（一）经编土工格栅 土工格栅是一种土工建筑材料，具有拉伸强度高、尺寸稳定性好、耐腐蚀、抗老化、使用温度高等特性，已被广泛用于险坡防护、松软地基处理、加筋土挡墙工程以及一些高承载力的结构中。例如，土工格栅用于铁路路基加固防护时，格栅和路面材料融合在一起，可有效地分配荷载，防止道碴流失和路基变形，提高路基的稳定性。 （二）灯箱布 以经编双轴向织物为底布的灯箱在编织时以高强涤纶长丝为衬经衬纬纱。织物表面呈方形网孔，由PVC涂层。这种灯箱耐久性好，光亮显目，应用较为广泛。第十八章取向经编产品设计第四节 多轴向经编织物设计u一、结构与性能一、

10、结构与性能 多轴向经编技术本质上是一种多向衬纬编织技术。编织时，多组纱线分别沿不同方向平行伸直、无卷曲地衬入到织物中，并由编织纱绑缚起来形成整块织物。衬入纱的方向可以按需要的角度调整,以实现织物结构的定向增强。多轴向经编织物具有极大的设计灵活性，各向同性的适应力与应变能力，以及较高的抗撕裂传递性和良好的适型性。因此，多轴向经编织物在柔性复合材料领域中具有独特的优势。应用多轴向衬纬经编织物可降低复合材料产品的成本。第十八章取向经编产品设计 多轴向经编织物在很多领域可以替代机织结构的增强材料。与机织物增强材料相比，多轴向经编织物具有以下优点： （1）织物的抗拉强力较高；（2）织物的弹性模量较高；（

11、3）织物的悬垂性较好；（4）织物的剪切性能较好；（5）织物形成复合材料的纤维含量较高；（6）经编多轴向织物抗层间脱离性能较好；（7）具有更好的抗冲击性能；（8）准各向同性特点。第十八章取向经编产品设计（一）结构一般多轴向经编织物的结构中包含四个衬纱系统（分别为衬经纱、衬纬纱和两组斜向衬纱）和一个绑缚系统。和双轴向织物一样，四组衬纱平行伸直排列形成四个纱线层，由编织线圈绑缚在一起，图中地纱组织为编链组织。按照定义，四组衬纱的衬入次序和方向为：0o 、90o 、45o 和45o 。多轴向经编织物结构示意图第十八章取向经编产品设计 根据标准，各个纱层的取向方向由产品的方向决定。生产方向定义为0，根据

12、ISO/DIS 1268-1标准使用正负方向角来定义纱层取向的方向（90为最大角）。纱层的方向定义如下：介于0和90之间的纱层用该纱层的方向与0之间的夹角并加上“”或“”来表示。如果纱层排列在系统坐标轴的正象限，则用“”表示；如果纱层排列在系统坐标轴的负象限，则用“”表示 。衬纬方向的定义第十八章取向经编产品设计（二）性能1、拉伸性能2、双斜向织物的成型性能 对于图中的经编双斜向织物（45）来说，当+45的衬纱顺时针旋转，而同时45的衬纱逆时针旋转时，经平绑缚组织沿纬向将受拉伸长，沿经向将缩短。经平组织沿纬向具有很大的延展性。这种双斜向织物在成型过程中衬纱沿纬向产生集束现象，这是该织物变形的一个重要方面。如果反过来，当+45的衬纱逆时针旋转，而同时45的衬纱顺时针旋转时，经平绑缚组织沿经向将受拉伸长，而沿纬向将缩短。但经平绑缚组织沿经向的延展性很小，使这种双斜向织物（45）在成型过程中沿纬向集束。对这种织物进行半球冲压后，织物无起拱现象产生，说明这种双斜向织物（45）具有良好的成型性能。3、剪切性能第十八章取向经编产品设计（二）生产工艺1、原料 衬纱一般选用力学性能较好的高性能纤维，如涤纶（PET），锦纶（PA），丙纶（PP），高压聚乙烯纤维（HD-PE），高强锦纶，玻璃纤维（GF），碳纤维（CF）和凯夫拉（Kevlar）纤维等。 2、组织 通常使用的衬纱角度为-45