碳纤维织造的技术

碳纤维织造技术
织造技术的发展
早在公元前织机5000 年,世界文明发源地就有了纺织品生产,例如非洲尼罗河流域的亚麻纺织、我国黄河、长江流域的纺织和丝绸纺织等。公元前500 年我国就有了脚踏织机。早在1
50年前,有梭织机开始逐步代替手工织布,其产量比手工织布的产量高出一倍,1844年开始出现无梭织机,剑杆织机发明于1870年,我国20世纪60年代中期开始研制剑杆织机,并成功地应用在有梭织机的技术改造上。
20世纪末,计算机被应用到织造机械,许多电子引纬和开口装置与系统应用到众多织机总,使剑杆织机的转速和入纬率大大提高。挠性剑杆织机的速度和入纬分别到了700rpm和1500rpm。进入21世纪后,剑杆织机的发展已不再单纯追求速度和入纬率,研究重点转向提高织机的产量与运转性能、提高织造效率与产品质量。织机制造商所努力的方向为对应各种各样纬纱,织造高附加值织物。新型剑杆织机已基本实现了电子技术、变频调速技术、传感技术与织机机械的完美结合,使得剑杆织造技术达到了一个崭新水平。
近年来,在航空航天工业发展的推动下,发达国家的高性能纤维纺织装备技术取得了突破性进展,电子化自动控制的剑杆织机、多轴向经编机等关键技术装备的研制获得成功,碳纤维织物的品质和性能得到大幅度提升。
我国高性能复合材料技术研究始于20世纪70年代,经过30多年的发展,工艺装备技术水平有了很大的发展,计算机控制的纤维剑杆织机、缝边机、编织机等现代化纺织预成型设备
国已有引进。虽然我国碳纤维织物的研究在国家重大科技专项需求的牵引下得到了迅速的发展,取得了一定的成绩,但是与发达国家相比,目前我国碳纤维设备依旧落后很多。
织造工艺
织造是一种基本的纺织工艺,能够使两条以上纱线在斜向或纵向互相交织形成整体结构的预成形体。根据不同的织造手法,可分为以下四种织造工艺。
1、梭织(weaving):使用梭子(shuttle)的运动来配送纬纱而交织经纱。
2、编织(braiding):以携纱器(carrier)的运动来配送编织纱以交织轴向纱,在没有轴向纱的情况则编织纱互相交织。
镭射贴3、针织(knitting):以钩针的运动来使纱线形成环结构,套环的交织便形成织物。
4、针缝(stiching):以缝线的方式将两轴以上的平面不交织的结构缝合在一起。
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织造设备
梭织可以说是最古老的织布技术,至今许多手工织布事实上就是一种简化的梭织发。梭织的目的不外乎将两套垂直的纱线互相交织而形成一块平面织物。从梭织的表面说明就是使用梭子来回在纬向运动,从而带入纬纱。
以下为简单的梭织机平面示意图,其中包括了几个重要部分,经纱(warp yarn)从盘头伸
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出,穿过综框(harness),再经钢筘(reed or batter)到织口与纬纱(weft yarn)交织,成形的织物卷取后完成。综框的结构包含总是(heddle),综丝上有综丝眼(heddle eyelet),经纱穿过综丝眼,由综框的上下运动形成经纱的开口,开口的目的就是使梭子能通过,梭子来回运动交织纬纱。综框的数目至少是两个以上,例如,平纹织物中,单数的经纱穿过一综框而双数穿过另一综框。更复杂的织造,则需要更多的综框与综丝上下运动来控制。钢筘的作用是打纬(beat up),使刚由梭子带过的纬纱能整齐排列并增加织物密度。其运动方式是钢筘先是后退,待梭子通过后则钢筘向前将纬纱推至织口,再后退等下一次打纬。
这种传统的技术事实上几乎完全被无梭织机取代了,例如喷水式与喷气式织机和剑杆式织机,从而大大提升织布速度。机电一体化技术使无梭织机生产自动化达到很高水平,对提高织机的速度和生产效率、扩大品种、提高产品质量发挥了重要作用。
根据引纬方式的不同,无梭织机又可分为喷气织机、喷水织机、片梭织机和剑杆织机。
喷气织机以压缩空气为动力,靠气流将纬纱引入织口,选最多可达8,适用于织制批量大、品种翻改少的织物的织机。但该类织机能源消耗较大,一次性投资大,一般用于织造棉织物、牛仔织物、防羽绒织物等。
喷水织机以喷出水柱为动力,靠水压将纬纱引入织口,纬纱的选最多为4,只能适应疏水性织物的织造,导致产品织造的局限性。且由于全球水资源受到保护,所以使得喷水织机的推广与应用受到很大的限制。网络流量监测
片梭织机是目前无梭织机中适应围最广的,但由于其材质和制造精度要求非常高,织机价格昂贵是缺点。片梭织机引纬是依靠投梭棒撞击小梭子的单向运动引纬,最大幅宽可达5400mm,纬纱的选最多为6。在产业用纺织品领域,尤其是特宽幅产品,尤其独特的优势。
剑杆织机则通过剑杆带着剑头将纬纱引入织口。剑杆的类型一般可分为刚性剑杆、挠性剑杆和可伸缩式三大类,剑杆织机主要应用于服装、装饰用面料,以与部分产业用纺织品的织造。
相比较与其他无梭织机引纬方式,剑杆织机有如下特点:
(1)适用于多引纬,可以生产16引纬的多式花样图案的织物产品;
(2)人工智能建站系统积极式的剑杆驱动,还可以对许多引纬比较困难的纱线进行引纬;
(3)品种更改比较灵活,适应小批量、多品种织物的织造;
(4)一次性投入小,能耗低,可小规模投入生产。
碳纤维织造
碳纤维是一种具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性的高性能纤维。碳纤维具有高强度、刚度的特点,但是延伸率小、表面不耐磨,其纺织工艺性较差,对纺织工艺设备的依赖程度高。
采用编织、梭织、针缝等纺织工艺,将碳纤维材料交叉、排列、组合,相互作用而形成的具有实用结构、性质和形状的碳纤维织物。常见的碳纤维织物种类有平纹织物、斜纹织物和绸纹织物。
最常见的是平纹织物,即纬纱上下交替穿过每一根经纱。平纹布的稳定性高和一定的孔隙率,但是随形性较差,而且由于波纹较多也会影响机械性能。特别是对于高密度纤维波纹更为明显,因此这种织法较少用于制造高密度纤维织物。
斜纹织物中一支或多支纬纱按照固定的穿插方式上下交替穿过两根以上的经纱。在表面形成连续或间断的斜纹图案。斜纹织物随形性,浸润性均优于平纹织物,但稳定性不如平纹织物。同时由于波纹较少,表面较平纹织物更为平滑,机械性能也高于平纹织物。

本文发布于:2024-09-22 21:22:12,感谢您对本站的认可!

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