利巴公司的Copcentra MAX 3 CNC型機器的所有功能均為電腦控制;織針機件以外的所有運動均由伺服電機驅動;織物的各種變化,尤其是鋪層角度的調整,均由中央電腦控制。在鋪緯方式方面,兩公司的機器略有不同。利巴機器的鋪緯是由鋪緯滑軌運動、傳輸鏈運動、鋪緯小車運動三者的合成,如圖2所示,只需改變三者的速度就能比較方便地改變鋪緯角度。而卡爾邁耶機器是通過傳輸鏈運動和鋪緯小車運動的合成來形成所需的角度,在角度變換時還需對導軌進行機械操作,比較費時。此外,利巴機器每一紗層的運動完全可以通過程序設計在-20°到+20°之間變化,這與卡爾邁耶的-45°到+45°相比有所改進,機器的標準傳送架可以生產兩個45°襯緯和一個90°襯緯,也可按需要進行長度延伸,延伸后的傳送架最多可襯入7層襯緯紗,1層襯經紗,1層纖維網。同時,利巴機器還采用了其獨特的移動復合針系統(圖3),使得復合針除了在垂直上下運動外,還在水平方向(即織物喂入方向)運動,從而減少了編織過程中織針的負荷;減少了織針與紗線的摩擦;減少了穿刺造成孔洞的可能性,在很大程度上提高了織物的生產效率,改善了織物的質量。據報道,利巴公司已成功推出了用于碳纖維生產的Copcentra MAX 5 CNC Carbon機型。由于碳纖維在織造過程中易產生具有導電性的碳粉,會導致機器及生產環境中的帶電設備爆炸等危險情況發生,因此該類多軸向經編機帶有特殊的密封裝置,其造價達到2800多萬人民幣,是普通多軸向經編機的三倍。在生產過程中,碳纖維增強紗線的鋪緯角度可以在-45°、90°、+45°、0°等角度之間變化,鋪緯層數和原料規格也可以自由選擇,織物品種較豐富。 
多軸向經編機的生產技術在國內起步較晚,1996年由天津紡織工學院與武進紡織機械廠協作,研制成功國內第一臺圓型多軸向經編機,類似于卡爾邁耶的RS2DS型經編機,由于速度太低,未能得到推廣。2008年,我國常州潤源經編機械有限公司成功研發了第一臺國產智能化控制的“RCD-1型多軸向經編機”,該設備集電腦控制的多軸向鋪緯技術、多桿式可移動(織針坯布隨動)成圈技術、織物恒張力收卷技術、多速電子送經技術等技術于一體,最高機速可達1000r/min,其鋪緯方式與利巴機器相似,鋪緯角度變化范圍為-20°到+20°,已接近國外先進鋪緯水平[4]。它的誕生極大地推動了我國對多軸向生產設備的研發,同時也為多軸向經編織物的生產和研究提供了先進的手段。然而,鑒于我國基礎工業相對落后,機械加工能力普遍不高,仍需大量進口國外先進的經編設備,到目前為止,我國已先后引進德國卡爾邁耶公司、利巴公司100多臺多軸向經編機。其中浙江和江蘇擁有的數量占到總數的2/3以上。此外,河北、山東、重慶、北京等地也擁有少量的多軸向經編機。

2 多軸向經編織物結構及其應用
2.1 多軸向經編織物結構
多軸向經編(Multi-axial Warp-Knitted,簡稱為MWK)織物是可以在0o、90o和θ方向(θ在-20º~+20º之間變化)襯入襯經、襯緯和軸向增強紗線,最多可達8層(7層緯紗,1層經紗),再加纖網[5],然后通過經編組織(編鏈、經平、編鏈+經平)將多層紗線綁縛在一起而形成的一種多層織物。圖4為一種典型的四軸向經編織物結構圖,從圖中可以看出,四組襯紗的襯入次序和方向依次為:90°/0°/-30°/+30°,綁縛組織采用經平組織。

在多軸向經編織物的形成過程中,用于編織的紗線在成圈機構的作用下,穿過整個織物,在厚度方向將所有預先鋪設好的承載紗精確地束縛在一起,如圖5所示??椢锟v向、橫向、斜向的穩定性和強度可分別由襯經紗、襯緯紗和在-20°到+20°之間可變角度的軸向紗提供。
2.2 多軸向經編織物應用
由于增強紗線在多軸向經編織物中是以一定角度平行、伸直、無卷曲地襯入,而不像機織物中經緯紗相互交織而呈波浪狀,從而能夠充分發揮增強紗線的力學性能。實踐證明,多軸向經編織物特有的結構特點賦予其諸多優勢,如織物的抗拉強力高、彈性模量高、懸垂性好、可設計性強、抗撕裂性能好、原料的適應性好、生產成本低、生產效率高等。近年來,多軸向經編織物常作為復合材料的增強材料,廣泛應用于風力發電、航空航天、船艇制造、建筑工程等許多領域。
2.2.1風力發電
多軸向經編增強材料因其獨特的性能越來越多地被用于制造風力發電葉片,如圖6。通常,在葉片蒙皮設計時,可根據受力的不同來選擇織物結構(單軸向、雙軸向、多軸向)。多軸向織物主要是用在葉片根部,利用40多層織物的合理鋪設來承受由扭矩產生的剪切力。在卡爾邁耶機號為9F(針/25mm)的Multiaxial型機器上生產的一種三軸向織物,襯紗均采用3000dtex玻璃纖維紗,襯入順序為+45o/-45o/0o,成圈紗采用76dtex/24f的高強滌綸紗,并通過經平組織將它們綁縛起來。隨后可將該織物與新型的復合成型工藝,如RTM、VARTM等工藝結合起來制成高性能多軸向經編復合材料用于風力發電葉片的生產。目前,風力發電葉片正朝著大型化、輕量化、高性能、低成本方向發展,世界上發達國家制造的葉片長度已達到60多米,加長型的風力發電葉片需要高強、高模、輕質型的材料,而多軸向經編織物正是迎合了這一需求,且能完全符合大型葉片對蒙皮材料的各項性能要求,因此具有很大的發展前景。
2.2.2 航空航天
航空航天工業是纖維增強復合材料最新進入的領域,也一直是多軸向經編織物重要的應用領域。早在1992年,碳纖維多軸向經編增強材料就已成功運用于空客A320上,與以往使用的金屬材料相比較,使用這種纖維復合材料能使機身重量減輕約20%。另外,利用該增強復合材料還可以將具有不同形狀的構件組合在一起,預制成有限的幾個外形復雜的組合構件,在空客A320上,只需要組裝96個這樣的組合構件,而同樣的鋁制結構則需要2072個。
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