芳綸高強聚乙烯纖維三維立體織物的試驗研究

孟　碧，謝光銀

(西安工程大學，陜西 西安 710048)

芳綸高強聚乙烯纖維三維立體織物的試驗研究

孟碧，謝光銀

(西安工程大學，陜西 西安 710048)

文章采用雙經軸織造的方法來控制各層經紗張力的不同，通過上機組織圖及織造參數的設計，在普通小樣織機上織造了三種不同的三維立體織物，并對織造中需要注意的問題進行了分析和總結。

雙經軸；組織圖；三維立體織物

采用芳綸和高強聚乙烯兩種纖維的組合及織物組織圖的設計，織造了三種不同類型的織物：三角形截面立體織物[1]、雙層間隔型立體織物[2]和三層間隔型立體織物，并對三種立體織物在二維織機上的織造方法及應該注意的織造要點等進行了總結。

1　原料選擇

1.1芳綸

芳綸全稱為“聚對苯二甲酰對苯二胺”，是一種新型高科技合成纖維，具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、質量輕、絕緣、抗老化、生命周期長等優良性能，其強度是鋼絲的5～6倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的2～3倍，韌性是鋼絲的2倍，而質量僅為鋼絲的1/5左右，在560℃的溫度下，不分解，不融化。芳綸被廣泛應用于復合材料、防彈制品、建材、特種防護服裝、電子設備等領域。

1.2高強聚乙烯纖維

高強聚乙烯纖維又叫超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維是20世紀90年代出現的高科技高性能纖維，是目前公認的三大高技術纖維(碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維)之一。超高分子量聚乙烯纖維外觀為白色、相對分子質量極高，主鏈結合好、取向度和結晶度高，比強度是當今纖維之最，而且密度小、也是唯一一種能夠在水面上漂浮的纖維，模量高、抗紫外線，并具有良好的耐化學腐蝕、比能量吸收高、電磁波透射率高、摩擦系數低、抗沖擊及抗切割性能突出，以及不吸水、與生物相容性好等特點，使其成為先進復合材料用增強纖維的首選。

2　織物組織設計[3]

2.1織物結構圖(見圖1～圖3)

圖1　“三角形”截面的經向結構圖

圖2　雙層間隔織物經向截面圖

圖3　三層間隔織物經向截面圖

2.2織物紋板圖(見圖4)

圖4　織物紋板圖

2.3織物穿綜方法

三角形截面立體織物和雙層間隔織物采用飛穿法，三層間隔織物采用順穿法。

2.4織物的投緯順序

三角形截面立體織物：表緯、中緯和里緯采用abcabbc的投緯順序；雙層間隔織物采用ab的投緯順序：三層間隔織物[4]采用abc的投緯順序。其中a表示表緯，b表示中緯，c表示里緯。

3　織物參數設計及實物圖

3.1織物的織造參數(見表1)

表1　織物織造參數表

3.2織物的實物圖(見圖5)

圖5　織物實物圖

4　三維機織物的織造工藝

4.1織造條件

三維織物的織造可以在專門的三維織機上織造,也可以在改造后的普通織機上織造。而本文則是采用兩臺織機形成兩個經軸，通過控制兩臺機器以獲得經紗上機張力的不同(見圖6)。

圖6　織物上機織造實圖

4.2織造時注意的問題

(1)由于高強聚乙烯纖維內部靜電比較大，所以在整經過程中可以給紗線噴灑適量的水。

(2)整經張力要均勻,否則織造時會造成織造過程中開口不清。

(3)織造中需要采用幾個緯管，標上相應的數字，以便正確引緯。

(4)織造時緯紗的張力要適當,張力太大，會使綜框不平衡，導致織造困難；張力太小,緯紗不能完全伸直,可能屈曲在織物中,造成織物表面不平整。

(5)由于采用普通小樣織機織造,因而織物在織機上呈壓扁的狀態,等織物下機放置一段時間后,才會恢復為所設計的三維結構。

5　總結

通過實驗證明，采用合適的織造方法可以實現在普通二維織機上織造不同類型的3D立體織物[6]。根據不同的用途，選擇不同的原料及設計不同截面的形狀, 采用合理的織造方法,可以織造出各種不同樣式的三維立體織物。三維立體機織物作為新型的復合增強材料, 應用領域廣闊, 前景良好, 也是開發新型紡織產品的一個發展方向。

[1]謝光銀,沈蘭萍,趙雪曼,等.布基一塑料混生高發泡復合材料基布開發[J].紡織學報,2003,24(3): 189—190.

[2]曹海建,錢 坤,李鴻順.2.5D機織復合材料的設計與織造[J].上海紡織科技,2009,37(1):12—18.

[3]顧平.織物結構與設計學[M].上海：東華大學出版社，2004.

[4]顧平.間隔型三維機織物織造原理與上機條件[J].南通紡織職業技術學院學報(綜合版),2007,7(4):1—3.

[5]祝成炎,申小宏,李艷清,等.組合式3D機織增強復合材料的樹脂的滲透性研究[J].紡織學報,2005,26(4): 21—23.

[6]董敬貴，張愛華.有梭織機織造窩狀三維織物的設計與織制[J].山東紡織科技，2005，46(5)：23—25.

Research on 3D Fabric of Kevlar and High-tenacity Polyethylene Fibre

MengBi,XieGuangyin

(Xi′an Polytechnic University, Xi′an 710048，China)

The double beam was used for controlling the tension of the warp.With design of the structure and the weaving parameters ,three kinds of 3D fabrics was made by using the weaving machine.At the same time, the most important weaving problem of the fabrics was analyzed and concluded .

double warp beam;fabric weave diagram;3D fabric

2015-06-02

孟碧(1990—)，女，陜西西安人，碩士研究生。

TS105.1

A

1009-3028(2015)05-0005-03