立體織物、三維織物 three dimensional fabric

立體織物three dimensional fabric
立體織物又稱三維織物。具有三維空間造型的織物。立體織物按成形技術可分為機織法、針織法、非織造法和編織法4種。  


管理員推薦：
《三維機織物》，郭興峰，PDF www.35722aa.com/thread-7481-1-1.html

立體機織物three－dimensional woven fabric
又稱三向織物或三軸向織物。用傳統機織原理織造的、具有三維空間的織物，是由經紗、緯紗和垂直于經緯方向的紗交織而成的立體結構織物。立體機織物與傳統機織物有以下幾點不同：
（1）交織紗線的方向數不同。傳統機織物由經紗和緯紗交織而成?？椢锝豢椃较驍禐?font face="宋體">2，因此也稱平面織物。立體機織物由經紗、緯紗和垂紗交織而成。垂紗垂直于經紗，也垂直于緯紗。立體機織物紗線的交織方向數為3或3以上，稱為三維織物、三軸向織物、三維正交立體織物或四維、五維織物等。
（2）織物的厚度不同。傳統機織物較薄，是單層或多層織物。立體機織物較厚，可達幾十層。
（3）織物內紗線曲折情況不同。傳統機織物的紗線呈波浪形交織。立體機織物內部紗線大多是挺直的，其表面紗線出現180°轉向。
（4）織物形狀的復雜程度不同。傳統機織物是平面織物，形狀簡單。立體機織物的斷面多呈圓筒形、方形、矩形、T形、工字形等。一般立體織物是與其他材料如：樹脂、金屬、陶瓷、碳等復合成的高性能復合材料。這種材料常是不加工或少加工的機件。
（5）纖維狀態不同。傳統機織物的纖維大多是短纖維加捻的紗線，而立體機織物的纖維多數采用不加捻的長絲。為了獲得高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕等特殊性能的高級復合材料，要求采用伸長率低、耐高溫、高強度的碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維、硼纖維等。
立體機織物的織造可借用傳統機織方法，但必須加裝某些專用機件，如垂直的紗架、紗筒、紗軸、垂紗引入織物的裝置、復雜形狀厚織物的輸出裝置等。由于織物很厚，原有鋼筘高度尺寸要加大，打緯機構的運動也希望采用平行打緯，即打緯運動時，鋼筘始終保持平行移動。立體織物的引緯機構常用多個引緯器同時將多根緯紗引入經紗層間。對于織造伸長率低、脆性高的碳纖維織物，要采取一系列相應措施。

立體織物紗線體積百分率yarn volume percentage of three－dimensional woven fabric

立體織物內的紗線體積與立體織物體積之比，以百分率表示。在立體織物內并不是所有空間都被紗線所占領，紗線之間有間隙，存在“紗線體積系數”，即所有紗線的體積與立體織物體積之比，用Vy表示；另一方面每根紗線內并不是所有空間都被纖維所占領，其中有間隙，即存在“紗線充填”系數，它是紗線內所有纖維的體積與紗線體積之比。紗線體積系數可以對整個立體織物進行計算，也有忽略表面影響，只對立體織物內部結構進行計算。立體織物的紗線體積百分率是影響織物復合工藝和復合材料性能的重要參數。

立體機織物纖維體積百分率fibre volume percentage of 3D woven fabric
立體織物中纖維體積與整個立體織物體積之比，即纖維的體積含量。它不用于紗線體積百分率。紗線由許多根單纖維組成，從紗線斷面放大照片上可看到單纖維之間存在空隙。由于紗線生產過程中的噴絲、集束、卷繞的方式以及在織造中受壓情況的不同，纖維間的空隙量也各不相同，因此纖維在紗線中的體積百分率并不是固定值。在立體織物內纖維體積百分率是立體編織物主要性能指標之一。纖維體積系數越高，通常復合材料的性能越好。

立體機織物表層結構surface structure of three－dimensional woven fabric

立體機織物表面的紗線結構。它由緯紗轉向和垂紗轉向形成。轉向紗線把織物內部交錯的紗線束縛住，形成一個確定形狀的整體。緯紗和垂紗轉向的必要條件是：必須有一根張緊狀態的紗線供它們轉向，轉向的緯紗和垂紗就束縛住張緊狀態的紗線，張緊狀態的紗線又束縛住立體織物內部的紗線。

三維空芯機織物three dimensional hollow woven fabric

    上下兩層機織物之間有紗線或織物的紡織品。這些紗線或織物將上下兩層織物連成一個整體的同時，還具有某種特殊作用，如支撐、控制高度、形成某種特殊的幾何形狀等。這類中空雙壁織物的制織可將接結雙層機織物與管狀織物的制織相結合，并進行適當變通而成，即在管狀織物的基礎上，采用接結緯接結法，將每一根接結緯紗與上下層織物的接結點沿布邊方向拉開一定距離，這樣接結用的緯紗即可成為上下兩層織物之間的連線，上下層兩個接結點相隔的距離則成為中空雙壁織物的上下層連線的長度。下機后，將上層織物水平移動，使相應的兩個接結點重合在一起，再將上層織物垂直向上移動，直到中間的紗線繃直為止，即可得到中空雙層壁織物。產品的連線高度、接結點的分布方式、連線密度、所用原料等均可按其最終性能要求加以改變。雙壁織物之間根據需要可輸送及填充下列物質：

（1）空氣及各種氣體、液體和膠體態物質；

（2）泡沫、粉塵、砂土及各種顆粒材料；

（3）填充并固化混凝土、樹脂、塑膠類物質。三維空芯機織物適用于隔熱、隔聲領域、市政工程、環境保護、航空航天、建筑業及家具業等方面有廣泛的應用。                                                     

三維正交非織造物three dimension orthogonal nonwoven fabric

在兩個相互垂直的平面系統的紗線中交替插入縱向系統紗線的立體織物。三維正交非織造物的加工方法是：沿縱向放置好一個系統的紗線（或間隔棒，用完后，間隔棒需抽回并以該系統的紗線取而代之，這種方法稱代換法），兩個相互垂直的平面系統的紗線交替插入縱向系統紗線內部。在平面紗線放置之前，恰當地安排縱向紗線可生產出各種形狀和密度的三維正交非織造物。例如，若縱向紗線上端成集束狀，則可制織成錐形三維非織造物。

（1）原始的三維正交非織造物的代換成型法；

（2）三維正交非織造物的直接成型法。

（3）幾種三維正交非織造物的幾何形狀。

（a）矩形；

（b）圓錐形，在x，y，z各個方向的紗線均為單束紗，而（c）在x，y，z各個方向的紗線均為多束紗的矩形構件。正交非織造物是20世紀為滿足航空航天工業對復合材料的特殊需要而發展起來的。

代換成型法

直接成形法

立體編織物Three dimensional braided fabric

用編織方法制成的、具有三維空間造型的織物。立體編織物按其橫截面的形狀來分可分為兩大類，第一類的橫截面為矩形或矩形組合（如工字形等）；第二類的橫截面為圓形，如圓管形、錐筒形立體編織物。立體編織物的主要技術有四步法和兩步法。所謂四步法就是紗線的一個運動循環中分為四步。下面以矩形為例敘述這類編織物的編織方法。

第一步，不同行的紗線交替地以不同的方向向左或右運動一個紗線的位置；

第二步，不同列的紗線交替地以不同的方向向上或向下運動一個紗線的位置

；第三步，運動方向與第一步的相反；

第四步，運動方向與第二步的相反。

紗線不斷反復上述四個運動步驟，再加上打緊運動和織物輸出運動就可完成編織過程。如果是矩形組合的橫截面形狀，它的基本方法是將復雜的橫截面分割為有限個矩形單元，然后成組地編織這些單元。兩步編織法采用兩組基本紗線，一組是固定不動的紗線，另一組是編織紗線。固定不動的紗線以立體編織物的成型方向（軸向）在結構中基本成為一直線，并按其主體編織物的橫截面形狀分布。而編織線以一定的式樣在固定不動的紗線之間運動，靠其張力束緊固定不動的紗線，穩定立體編織物的橫截面形狀。在編織過程中，紗線在機器上的排列形式經過兩個運動步驟后又恢復到初始狀態，故稱為二步編織法。

立體編織設備solid braiding equipment

（1）載紗器，其作用是連續供應紗線，在紗線張力松弛時能自動再卷繞較長的紗線，給紗線以適當的張力。體積小而緊湊，成本低。（2）床身導軌，其作用主要是供載紗器下部的軸承滾輪進行兩個相互垂直方向的水平運動。

（3）推進器，為推動載紗器在床身導軌內運動的機構，有凸輪機構、連桿機構、步進電動機和汽缸幾種形式。

（4）打緊機構，其作用是為了連續生產緊密的編織物而施加打緊的機構，可以由汽缸推動打緊桿，或由步進電動機來推動打緊桿。（5）輸出和卷取結構，與傳統織機的卷取機構有所類似。

（6）控制系統，由微型計算機、控制面板、氣動電磁閥等組成。根據要編織的立體機織物，事先編制相應的軟件儲存在軟盤或硬盤內，操作者通過鍵盤輸入有關數據，如運行速度等。編織機和控制程序就能以所要求的速度自動運行。由軟件控制編織運動的次序和速度，直到通過鍵盤輸入停車信號，或者經過預定的編織循環數之后自動停車。自動化的立體編織設備能編織出均勻、連續和成本合理的立體編織物。

內部紗線和表面紗線inside－outside yarn
任何一根紗線在編織物內沿編織長度方向均可交替地成為內部紗線和表面紗線。在立體編織物內任何一個橫截面上，紗線都可以分為內部紗線和表面紗線。例如在m×n 立體編織物中（m為行數，n為列數），內部紗線的根數為（mn－m－n）根，而表面紗線的根數為2（m＋n）。