日本《纖維和工業》最近報道,明大公司開發出一種新型織物“四軸織物”,商品名叫“泰特拉斯(Tetras)”,這種織物由經紗、緯紗和左右組成的斜紗構成。與隻由經紗、緯紗構成的二軸織物相比,四軸織物具有形態穩定性、耐衝擊性、耐撕裂性、作為複合材料時的均勻性、曲麵形成性能、耐卷曲性、耐扭曲特性等極有特征的性質,克服了二軸織物的一些弱點,可用於體育休閑、土木建築、交通運輸、宇宙航空、醫療救護和能源等諸多領域。
1、開發背景
“四軸織物”的開發企業明大公司於1968年在岡山縣倉敷市創立。該公司一直開發、生產、銷售、織造土木資材用途的特殊闊幅厚織物、裝卸作業用吊帶等產品,考慮在中國、韓國、台灣省、東dong南nan亞ya地di區qu技ji術shu力li量liang和he競jing爭zheng力li的de提ti高gao中zhong如ru何he生sheng存cun,全quan體ti職zhi工gong團tuan結jie一yi致zhi實shi施shi了le進jin一yi步bu的de織zhi物wu開kai發fa和he用yong途tu研yan究jiu。以yi包bao括kuo日ri本ben在zai內nei的de亞ya洲zhou地di區qu為wei主zhu,在zai尋xun求qiu與yu各ge國guo家jia和he地di區qu差cha別bie化hua的de基ji礎chu上shang,實shi施shi滿man足zu來lai自zi用yong戶hu要yao求qiu的de工gong業ye資zi材cai領ling域yu的de新xin產chan品pin開kai發fa,以yi迅xun速su地di實shi行xing轉zhuan移yi。在zai四si軸zhou織zhi物wu開kai發fa技ji術shu中zhong培pei育yu起qi來lai的de織zhi物wu織zhi造zao技ji術shu為wei用yong戶hu所suo承cheng認ren,涉she及ji裝zhuang卸xie搬ban運yun用yong的de吊diao具ju和he土tu木mu工gong程cheng等deng使shi用yong的de特te殊shu闊kuo幅fu厚hou織zhi物wu、對鋼筋混凝土的抗震加固用窄幅織物等,涉及許多方麵的織物製品的訂單增加。
關於四軸織物,著眼於70年代“手編製作的藤椅子”,“這如果能夠自動化……”的想法開始,進行研究開發。購進了當時的舊織機,從以獨自構思為基礎的部件製作開始,經過約1年的時間後,完成了第1haoji。yuanliyuanzekeyishixiangxiangzhongdezhiji,danliliangchanjihaixiangchashenyuan,youjixujinyibudeyanjiu。dangshi,zhuangxiebanyunyongdiaojudekaifayetongshijinxing,zaizhidaoyouqidiaojuguidaoyiqian,sizhouzhiwukaifayishizhongduan。zhidao80年代,世界最早的能夠量產的四軸織物自動織機的製造再度挑戰,由此開始大約20年時間,進行了多次的試製和改進,現在,已發展到能夠穩定量產的四軸織物自動織機。進而,前麵提出了商標注冊的四軸織物“泰特拉斯(Tetras)”、“Tetra-axial”“四軸”,構築了四軸織物的實用生產體製。
圖1是表示四軸織物的概念圖。四軸織物由經紗、緯紗和加上從左右組成的斜紗構成。
現在,這種四軸織物已形成該公司生產的織物產品的一個支柱。四軸織物可以使用滌綸、錦綸、芳綸、玻璃纖維、碳纖維等多種多樣的材質,或者根據所要求的內容不同采取不同素材的組合進行織造。
現在,已生產出對經紗、緯紗、斜紗使用多種多樣素材的織物,有經紗、緯紗:滌綸加工絲,斜紗:滌綸長絲;經紗、緯紗:維綸,斜紗:維綸;經紗、緯紗:碳纖維,斜紗:芳綸;經紗、緯紗:芳綸,斜紗:芳綸等,期待向使用這些纖維的航空宇宙領域、大型結構物領域、服裝・裝飾領域、興趣・愛好品行業、建築用結構材料領域、安全防護領域等各種各樣的應用開展。

圖1 四軸織物的概念圖
2、四軸織物的機械特性
近年來,在體育・休閑用品、音響製品、汽車零部件、運輸器械等領域,以織物為基材的複合材料利用其薄壁化、輕量化、高韌性、耐衝擊性、形態穩定性、shejixingdengyoudianjinxingshiyong。danshi,qijinweizhidezhiwu,yinweishiyoujingshaheweishagouchengdeerzhouzhiwu,duixiemianfangxiangrongyibianxing,younaisiliexingchadengzhezhongquedian,zaixunqiuxiangyounaijiuxingnengdesucaiyingyongzhankaifangmianchengweiketi。yinci,kaifaleqijinmeiyoudeshijieshouchuangdenenggouliangchanhuadesizhouzhiwuzidongzhiji,tigonglezhezhongzhiwu,youyuxieshadecunzai,duixingtaiwendingxing、扭曲特性、應力的均勻化等具有優越性,在宇宙航空領域,作為能夠期待在NASA(美國航空宇宙局)和航空機的利用,是美國巴裏利蚌米爾茲公司注目的技術。表1和二軸織物的比較表示了四軸織物的特征。就①形態穩定性、③耐衝擊性、④複合物的均勻性,從二軸織物和四軸織物的不同加以評價,關於形態穩定性的強度變化,二軸織物在經紗、緯紗方向比較,偏移方向的形態變化顯著大;而四軸織物“泰特拉斯”對任意方向都形態穩定。從破壞情況的不同看,二軸織物一般第1次就被破壞,破壞能量相對小,而四軸織物“泰特拉斯”在軸方向的紗線破斷後,斜麵方向的紗線為在其後破斷的多段破壞,與二軸織物相比,破壞能量大幅度提高。為此,耐衝擊性、穩定性好是四軸織物的特征。涉及層壓織物素材應力解析的二軸織物和四軸織物“泰特拉斯”yebutong,erzhouzhiwuzaizuoshangheyouxiabufenweifudejianqieyinglizuoyong,qitabufenshizhengdejianqieyinglizuoyong。suoyi,congfudaozhengdebianjieyinglijianxida,chengweibianxing、褶皺、反邊等原因。可是,四軸織物“泰特拉斯”全體應力都均勻,形態穩定。
表1 四軸織物與二軸織物的不同
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項目 與二軸織物的不同 |
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① 形態穩定性(經紗強度/偏移強度) 大體上1左右
② 耐撕裂性 2倍以上
③ 耐衝擊性 4倍以上
④ 複合物的應力均勻性
⑤ 曲麵形成能 扭曲強度 耐卷曲性 |
3、四軸織物自動織機的特征
四軸織物自動織機由對織麵的行進方向在直行麵內可以回轉的斜紗筒子架(由多數筒子或整經軸構成)、在織麵幅內供給斜紗和經紗的裝置、緯紗投梭裝置、打緯裝置、織zhi物wu卷juan取qu裝zhuang置zhi構gou成cheng。該gai公gong司si重zhong新xin考kao慮lv了le在zai已yi有you的de織zhi機ji上shang設she置zhi對dui織zhi物wu行xing進jin方fang向xiang在zai直zhi交jiao麵mian內nei可ke以yi回hui轉zhuan的de斜xie紗sha供gong給gei裝zhuang置zhi的de方fang法fa。在zai斜xie紗sha之zhi間jian使shi經jing紗sha開kai口kou插cha入ru緯wei紗sha。其qi後hou,采cai取qu每mei插cha入ru1根緯紗時,使斜紗左右移動,織造出織物。在該織物織造的順序中,進行了織物強度的調整、織物密度的最佳化、織物組織的設定、打緯的測時時期、經紗保持裝置的插入精度、斜紗移送裝置的結構、實用水平織機轉速的實現等各種改進,成功地開發出有實用水平的劃時代四軸織物自動織機。
所開發的四軸織機外觀圖如圖2所示,能夠織造的四軸織物的基本規格如表2。

圖2 四軸織機的外觀圖
表2 能夠織造的四軸織物基本規格
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項目 規格 |
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② 織物幅寬 1000mm
②織物密度(根/英寸)
1)經紗:8 緯紗:8 斜紗:11.3
2)經紗:8 緯紗:8 斜紗:5.6
3)經紗:4 緯紗:4 斜紗:5.6
4)經紗:2 緯紗:2 斜紗:5.6 |
4、四軸織物的用途開發
關於四軸織物“泰特拉斯”的用途開發,現在,興趣・愛好品中在高爾夫球杆(水野、瑪米亞奧比、日本球杆、藤倉橡膠工業)、網球(水野)、乒乓球和羽毛球拍(水野)等體育用具;喇叭的振動板(開拓)等音響領域;住宅改造時的抗震加固(住友林業)領域等正式實用化。另外,由以當地中國地方為中心的企業研究開發隊伍開始的項目組織已經著手開發“低成本開閉式帳篷屋”,因此,可以低成本設置,進行了為開閉膜材的結構物開發,以及使用四軸織物的薄壁性、naisiliexingdengtechangdezhangpengmocaikaifa,shexiangdeshijichicunfukuanmoxingshiyanjiyijingwancheng。xianzai,zhengcaiquyoufanfukaibidedongzuoquerenhefengdongshiyandengjinxinggezhongshujudecaijihecunzaiwentidexiugaideng,youshizhengshiyandekaifaxianzaizhengjixujinxing。qita,zhengshishixiangxuduolingyudeyangpintigong,huoyongsizhouzhiwutezhengdechanpinkaifazaijinyibuhuoyue。
特別是以芳綸纖維、玻璃纖維、碳纖維等高功能性纖維為強化基材之一使用的樹脂複合材料,正以運輸・搬運機器領域為中心作為很大需求進行期待。
5、四軸織物的今後開展
由經紗、緯紗和加上左右斜紗構成的四軸織物,與二軸織物比較,具有形態穩定性、耐衝擊性、耐撕裂性、作為複合材料時的均勻性、曲麵形成性能、耐卷曲性、耐扭曲特性等極有特征的性質。
根據這些特性,可以期待從宇宙航空領域到住宅領域、興趣・愛好領域等範圍的應用。有活用輕量、高強度、扭曲特性的汽車用零部件材料(車頂棚、車門、發動機罩、驅動軸等)、大型結構部件材料(帳篷等膜結構材料、風力用葉片、高層建築樓房大廈、隧道修補用材料等)、介護福祉醫療領域(車椅子、浴盆、介護用網、腰圍胸衣(脊柱和腰部固定用)等。在時裝、裝飾領域,一方麵利用有特征的四軸織物的特性,同時也期待其設計性。在體育相關領域(高爾夫球杆、網球・羽毛球・乒乓球球拍等),利用扭曲、彎曲、耐(nai)衝(chong)擊(ji)性(xing)等(deng)特(te)性(xing),可(ke)以(yi)增(zeng)強(qiang)比(bi)賽(sai)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)動(dong)態(tai)球(qiu)筋(jin)。在(zai)土(tu)工(gong)布(bu)領(ling)域(yu),作(zuo)為(wei)土(tu)木(mu)建(jian)設(she)用(yong)盛(sheng)土(tu)加(jia)固(gu)材(cai)料(liao)的(de)利(li)用(yong),在(zai)住(zhu)宅(zhai)領(ling)域(yu),抗(kang)震(zhen)性(xing)加(jia)固(gu)等(deng)是(shi)現(xian)階(jie)段(duan)能(neng)夠(gou)設(she)想(xiang)的(de)用(yong)途(tu)。進(jin)而(er),作(zuo)為(wei)將(jiang)來(lai)有(you)希(xi)望(wang)的(de)領(ling)域(yu),可(ke)以(yi)期(qi)待(dai)進(jin)一(yi)步(bu)對(dui)宇(yu)宙(zhou)航(hang)空(kong)材(cai)料(liao)的(de)應(ying)用(yong)展(zhan)開(kai),容(rong)易(yi)設(she)想(xiang)到(dao)的(de)有(you)人(ren)造(zao)衛(wei)星(xing)結(jie)構(gou)材(cai)料(liao)、太陽能電池固定用材料,作為有發展前途的新型複合材料,受到各方麵關注。
四軸織物“泰特拉斯”也可以由各種各樣材料的組合進行織造,作為一種新型的織物素材,可以期待在各領域廣泛應用。 |