СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТКАНЫХ ОБОЛОЧЕК Российский патент 1999 года по МПК D03D37/00 

Изобретение относится к текстильной промышленности ткацкой отрасли, точнее к круглому ткачеству, и может быть использовано для изготовления цельнотканых монолитных каркасов оболочек, в т.ч. с переменными толщинами стенок и сложным профилем, применяемых также в качестве наполнителей композиционных материалов - деталей для аэрокосмической техники, судостроения, сосудов под давлением и т.п.

Известен способ изготовления трехмерной монолитной ткани в виде оболочки на круглоткацком станке (см.пат. США N 3719210, D 03 D 37/00).

Ткань формируется на поверхности формозадающей оправки из радиально подводимых нитей основы и нитей утка, прокладываемых челноком в кольцевые зевы, которые образуют с помощью нескольких зевообразователей из нитей основы. Челнок жестким выдвижным хоботом направляет нить утка в зев и укладывает ее на заданное в ткани место. Вслед за челноком движется пластинчатый уплотнитель, производящий прибой опушки ткани к оправке, преодолевая натяжение нитей основы.

К недостаткам известного способа следует отнести:
- искривление волокон и нитей в ткани вследствие принудительного уплотнения;
- наличие в оболочке по ее образующей между нитями основы первого (ведущего) зевообразователя и последнего зевообразователя "условного шва", из-за перехода нити утка из слоя в слой и из настила в настил;
- прямая зависимость нагрузки на нить утка и уплотнитель от плотности нитей основы, что ограничивает возможность станка по конструктивной прочности челнока и уплотнителя;
- возможность сползания ткани на оправке, в особенности при изготовлении тонкостенной оболочки, вследствие потери осевой устойчивости ткани при уплотнении.

Известен также способ изготовления тканых оболочек (см. а.с. СССР N 106432, D 03 D 37/00).

Известный способ изготовления тканых оболочек предусматривает прокладывание нити утка одним или несколькими челноками в круговые зевы, образуемые последовательно несколькими зевообразователями из радиально расположенных в горизонтальной плоскости нитей основы и прибой опушки ткани к поверхности формозадающей оправки, прибой осуществляют непосредственно натянутой нитью утка, которую подают в зев по огибающей оправку траектории.

Это решение принято в качестве прототипа.

Данный способ позволяет получать оболочки с повышенными физико-механическими характеристиками вследствие устранения искривлений нитей и волокон в ткани, связанных с принудительным уплотнением.

К недостаткам данного способа следует отнести:
- прямую зависимость нагрузки на нить утка от количества нитей основы, что накладывает существенные ограничения по применимости нитей утка, или же по ассортименту изготавливаемых оболочек, связанное с ограничением количества участвующих в процессе нитей основы;
- наличие в оболочках по образующей между нитями основы первого (ведущего) зевообразователя и последнего зевообразователя "условного шва", из-за перехода нити утка из слоя в слой и из настила в настил.

Задачей настоящего изобретения является расширение возможности изготовления оболочек по ассортименту, улучшение качества оболочек и повышение физико-механических характеристик деталей, изготавливаемых из композиционных материалов на основе оболочек, получаемых по заявляемому способу.

Согласно изобретению эта задача решается тем, что в способе изготовления тканых оболочек, предусматривающем прокладывание нити утка одним или несколькими челноками в круговые зевы, образуемые последовательно несколькими зевообразователями из радиально расположенных в горизонтальной плоскости нитей основы и прибой опушки ткани к поверхности формозадающей оправки, осуществляемый непосредственно натянутой нитью утка, которую подают в зев по огибающей оправку траектории, нити основы вне зоны прокладывания нити утка ослабляют, а через каждый или через несколько оборотов челнока на ведущем зевообразователе повторяют предыдущий зев.

Кроме того, на тканую оболочку, образуемую при одном челноке, формируют одновременно из дополнительных нитей основы и нити утка другого челнока бандажную ткань, которую в дальнейшем отделяют.

Ослабление нитей основы вне зоны прокладывания нитей утка позволяет существенно снизить натяжение нитей утка, необходимое для требуемой степени уплотнения (прибоя) опушки ткани.

Это позволяет снизить ограничения по применимости нитей в качестве утка и расширить ассортимент изготавливаемых оболочек в сторону увеличения количества нитей основы в оболочке.

Повторение предыдущего зева на ведущем зевообразователе через каждый или через несколько оборотов челнока позволяет рассредоточить изгибы нити утка при переходе ее из слоя в слой и из настила в настил, т.е. практически устранить локальную зону искривлений по образующей, которая имеется во всех оболочках, изготовляемых по способу прототипа.

При повторении зева на ведущем зевообразователе в этот участок кругового зева прокладывается вторая уточная нить, и далее этот зевообразователь в последовательности образования кольцевого зева становится последним.

Количество оборотов челнока (челноков), через которое производят смену ведущего зевообразователя, назначается исходя из требуемой степени рассредоточения изгибов нитей утка. Это позволяет получить изделия более высокого качества, с повышенными физико-механическими характеристиками.

Формирование на тканую оболочку, образуемую при одном челноке, одновременно из дополнительных нитей основы и нити утка другого челнока бандажной ткани, которую в дальнейшем отделяют, позволяет гарантированно предотвратить сползание оболочки при ткачестве по поверхности оправки, т.е. предотвратить деформацию оболочки в процессе наработки.

Возможность сползания оболочки во время наработки по поверхности оправки обусловлена наличием составляющей силы, уплотняющей опушку оболочки в осевом направлении. Кроме того, при наработке конических оболочек существует также скатывающая сила. Сползание оболочки по поверхности оправки происходит при превышении сил, способствующих сползанию, над пределом осевой устойчивости оболочки. С увеличением толщины оболочки ее осевая устойчивость повышается.

Предлагаемый вариант позволяет повысить осевую устойчивость оболочки до необходимого уровня за счет увеличения суммарной толщины ткани каркаса и бандажной ткани.

Бандажная ткань формируется одновременно с оболочкой. Они имеют общую опушку, но не имеют связи между собой, что позволяет после окончания наработки без труда удалить бандажную ткань с оболочки.

Этот вариант позволяет существенно расширить ассортимент оболочек, изготавливаемых на круглоткацком станке.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 показана схема круглоткацкого станка, на фиг. 2 показан процесс наработки тонкостенной оболочки одновременно с бандажной тканью, на фиг.3 показана структура ткани нарабатываемой оболочки, на фиг.4 показаны структуры ткани тонкостенной оболочки и бандажной ткани.

Позиция 1 - нить утка
Позиция 2 - челнок
Позиция 3 - зев, образованный из нитей основы
Позиция 4 - зевообразователь
Позиция 5 - нити основы
Позиция 6 - опушка ткани
Позиция 7 - нарабатываемая оболочка
Позиция 8 - оправка
Позиция 9 - тонкостенная оболочка
Позиция 10 - челнок для наработки тонкостенной оболочки
Позиция 11 - дополнительные нити основы для наработки бандажной ткани
Позиция 12 - дополнительный уток для наработки бандажной ткани
Позиция 13 - челнок для наработки бандажной ткани
Позиция 14 - бандажная ткань
Способ опробован на круглоткацком станке МК-250.

В качестве нитей основы (5,11) использовались нити Урал-Н ТУ 6-31-599-87 линейной плотностью T = 600 текс. В качестве нитей утка (1,12) использовались нити УКН-5000 ТУ 6-0106-83 линейной плотностью T = (390х2) текс. Смену ведущего зевообразователя (машина Жаккарда) (4) производили через каждые 10 оборотов челнока (2). С использованием одного челнока (2) на технологической цилиндрической оправке (8) диаметром 1000 мм была наработана оболочка (7) толщиной 11 мм и высотой 1200 мм с ортогональной структурой ткани (3).

Плотность укладки нитей в полученной оболочке:
- в кольцевом направлении по утку (УКН-5000)~6х6=36 нитей/см²;
- в осевом направлении по основе (Урал-Н)~6х5=30 нитей/см²;
- в радиальном направлении по основе (Урал-41)~5х6=30 нитей/см².

Плотность полученного каркаса 0,65 г/см³.

С использованием двух челноков (10, 13) на технологической цилиндрической оправке (8) диаметром 1000 мм была наработана тонкостенная оболочка (9) однослойной ткани высотой 1200 мм, толщиной 5 мм, полотняного переплетения (4). На ее поверхности одновременно с оболочкой была сформирована бандажная ткань (14) толщиной 9 мм c ортогональной структурой ткани (4).

Плотность нитей полученной тонкостенной оболочки (9):
- по утку (УКН-5000)~6 нитей/см;
- по основе (Урал-Н)~5 нитей/см.

Вес 1 м² полученной оболочки 770 г.

Плотность бандажной ткани (14):
- в кольцевом направлении по утку (УКН-5000)~6х6=36 нитей/см²;
- в осевом направлении по основе (Урал-Н)~6х5=30 нитей/см²;
- в радиальном направлении по основе (Урал-Н)~5х6=30 нитей/см².

После наработки бандажную ткань разрезали по образующей и отделяли от оболочки.

Cпособ изготовления тканых оболочек позволяет уменьшить неравномерность физико-механических свойств ткани и предусматривает прокладывание нити утка одним или несколькими челноками в круговые зевы, образуемые последовательно несколькими зевообразователями из радиально расположенных в горизонтальной плоскости нитей основы и прибой опушки ткани к поверхности формозадающей оправки, осуществляемый непосредственно натянутой нитью утка, которую подают в зев по огибающей оправку траектории, при этом нити основы вне зоны прокладывания нити утка ослабляют, а через каждый или через несколько оборотов челнока на ведущем зевообразователе повторяют предыдущий зев. На тканую оболочку, образуемую при одном челноке, формируют одновременно из дополнительных нитей основы и нити утка другого челнока бандажную ткань, которую в дальнейшем отделяют. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Способ изготовления тканых оболочек, предусматривающий прокладывание нити утка одним или несколькими челноками в круговые зевы, образуемые последовательно несколькими зевообразователями из радиально расположенных в горизонтальной плоскости нитей основы, и прибой опушки ткани к поверхности формозадающей оправки, осуществляемый непосредственно натянутой нитью утка, которую подают в зев по огибающей оправку траектории, отличающийся тем, что нити основы вне зоны прокладывания нити утка ослабляют, а через каждый или через несколько оборотов челнока на ведущем зевообразователе повторяют предыдущий зев. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на тканую оболочку, образуемую при одном челноке, формируют одновременно из дополнительных нитей основы и нити утка другого челнока бандажную ткань, которую в дальнейшем отделяют.