CN107780055A - 含有拉挤棒的单轴向纤维织物及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种含有拉挤棒的单轴向纤维织物及其制造方法。所述纤维织物包括：0°经纱，沿着纬向方向按照预定间隔平行地布置；90°纬纱，沿着经向方向按照预定间隔平行地布置，与0°经纱叠置；0°拉挤棒和90°拉挤棒中的至少一种，0°拉挤棒沿着纬向方向按照预定间隔布置，与0°经纱叠置，90°拉挤棒沿着经向方向按照预定间隔布置，与90°纬纱叠置；捆绑纱，将0°经纱、90°纬纱以及0°拉挤棒和90°拉挤棒中的至少一种绑缚缝编成为一体，0°拉挤棒的数量≥1，90°拉挤棒的数量≥1。根据本发明的含有拉挤棒的单轴向纤维织物，由于拉挤棒在纤维织物中起到支撑作用，所以可减少纤维织物在铺设过程中布层褶皱或纤维弯曲。

Description

含有拉挤棒的单轴向纤维织物及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种纤维织物，特别涉及一种含有拉挤棒的单轴向纤维织物及其制造方法。
背景技术
纤维织物增强复合材料广泛应用于各行各业，通过纤维织物与不同树脂固化，得到具有高强度、高模量、耐高温、抗腐蚀等优点的纤维织物增强复合材料，并且可以根据不同的设计要求，对铺层纤维织物的方向和纤维织物克重等进行特殊设计，从而得到满足应用需求的复合材料。在风力发电机组的叶片中，叶片大梁一般是由单轴向纤维织物叠层经环氧树脂灌注后固化制得，叶片大梁承受了叶片的大部分载荷，如果在用于叶片大梁的单轴向纤维织物的铺设过程中出现鼓包、褶皱或纤维弯曲等缺陷，则会导致叶片大梁的强度、刚度等下降，叶片安全系数降低，从而降低叶片寿命。由此可见，纤维织物的铺设质量会对纤维织物增强复合材料的性能产生相当的影响。
目前，为防止单轴向纤维织物褶皱或弯曲等缺陷，提升纤维织物增强复合材料的质量，从前期纤维织物加工角度出发，主要通过以下两种方法来解决上述问题：一、纤维织物的预定型粉工艺，使用预定型粉将相邻两层纤维织物固定，可以使纤维织物保持纤维取向及平整度，减少铺层过程中鼓包、褶皱或纤维织物弯曲等缺陷；二、拉挤工艺，首先将纤维织物或纤维布层浸润到树脂中，通过拉挤设备将浸润过树脂的纤维织物以某一固定形状拉出，然后经过固化形成拉挤型材，这种方法制得的拉挤型材能够有效避免纤维织物中鼓包、褶皱等缺陷，使得纤维织物增强复合材料的性能明显提高。
虽然通过上述两种方式能够有效地避免纤维织物增强复合材料的性能降低等问题，但上述两种方式都存在局限：对于预定型粉工艺来说，预定型粉可能会对纤维织物增强复合材料的性能产生影响；另外，预定型粉需要特殊条件存储，贮存寿命较短；对于拉挤工艺来说，由于最终形成固定形状的拉挤型材，所以不能构造出较为复杂的形状，应用范围受到限制。
发明内容
为了解决上述问题，提出一种含有拉挤棒的单轴向纤维织物及其制造方法。
根据本发明的示例性实施例，提供一种含有拉挤棒的单轴向纤维织物，所述含有拉挤棒的单轴向纤维织物包括：0°经纱，沿着纬向方向按照预定间隔平行地布置；90°纬纱，沿着经向方向按照预定间隔平行地布置，并与0°经纱叠置；0°拉挤棒和90°拉挤棒中的至少一种，其中，0°拉挤棒沿着纬向方向按照预定间隔布置，并与0°经纱叠置，90°拉挤棒沿着经向方向按照预定间隔布置，并与90°纬纱叠置；捆绑纱，将0°经纱、90°纬纱以及0°拉挤棒和90°拉挤棒中的至少一种绑缚缝编成为一体，其中，0°拉挤棒的数量≥1，90°拉挤棒的数量≥1。
根据本发明的示例性实施例，0°拉挤棒和90°拉挤棒的直径均可在0.1mm至10mm的范围内。
根据本发明的示例性实施例，0°拉挤棒和90°拉挤棒的横截面的形状可以为圆形、椭圆形或长方形。
根据本发明的示例性实施例，含有拉挤棒的单轴向纤维织物单位面积的质量可以在100至2000g/m2范围内。
根据本发明的示例性实施例，0°经纱和90°纬纱可由玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、聚酰胺纤维和聚酰亚胺纤维中的一种或者更多种制成。
根据本发明的示例性实施例，0°拉挤棒和90°拉挤棒可由纤维和树脂制成，所述纤维是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、聚酰胺纤维和聚酰亚胺纤维中的一种或者更多种，所述树脂是环氧树脂、聚氨酯树脂、乙烯基环氧树脂、不饱和聚酯树脂和丙烯酸酯树脂中的一种或者更多种。
根据本发明的示例性实施例，捆绑纱与0°经纱、0°拉挤棒、90°纬线和90°拉挤棒之间均可具有夹角。
根据本发明的示例性实施例，提供一种含有拉挤棒的单轴向纤维织物的制造方法，所述制造方法包括：沿着纬向方向按照预定间隔平行地布置0°经纱；沿着经向方向按照预定间隔平行地布置90°纬纱，以与0°经纱叠置；沿着经向方向按照预定间隔布置0°拉挤棒，并与0°经纱叠置；通过捆绑纱将0°经纱、90°纬纱以及0°拉挤棒绑缚缝编成为一体，其中，0°拉挤棒的数量≥1。
根据本发明的示例性实施例，所述制造方法还可包括：在布置0°拉挤棒之后或者之前，沿着经向方向按照预定间隔布置90°拉挤棒，并与90°纬纱叠置；在绑缚缝编过程中，通过捆绑纱将90°拉挤棒与0°经纱、90°纬纱以及0°拉挤棒绑缚缝编成为一体，其中，90°拉挤棒的数量≥1。
根据本发明的示例性实施例，提供一种含有拉挤棒的单轴向纤维织物的制造方法，所述制造方法包括：沿着纬向方向按照预定间隔平行地布置0°经纱；沿着经向方向按照预定间隔平行地布置90°纬纱，以与0°经纱叠置；沿着经向方向按照预定间隔布置90°拉挤棒，并与90°纬纱叠置；通过捆绑纱将0°经纱、90°纬纱以及90°拉挤棒绑缚缝编成为一体，其中，90°拉挤棒的数量≥1。
根据本发明的示例性实施例，所述制造方法还可包括：在布置90°拉挤棒之后或者之前，沿着纬向方向按照预定间隔布置0°拉挤棒，并与0°经纱叠置；在绑缚缝编过程中，通过捆绑纱将0°拉挤棒与0°经纱、90°纬纱以及90°拉挤棒绑缚缝编成为一体，其中，0°拉挤棒的数量≥1。
根据本发明的含有拉挤棒的单轴向纤维织物，由于拉挤棒在单轴向纤维织物中起到一定的支撑作用，所以可以减少单轴向纤维织物在铺设过程中布层褶皱或纤维弯曲等缺陷，保持单轴向纤维织物0°纤维取向，铺层灌注后，有利于保持纤维织物增强复合材料的固有性能。
根据本发明的含有拉挤棒的单轴向纤维织物，由于拉挤棒取向程度较高，所以与常规灌注后的单轴向纤维织物相比，具有较高的力学性能，从而可以一定程度上提高最终纤维织物增强复合材料的力学性能。
附图说明
图1是示出根据本发明的示例性实施例的含有拉挤棒的单轴向纤维织物的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示例性实施例进行详细的描述。在整个说明书中，相同的标号始终指示相同的部件。
通常，单轴向纤维织物是由纤维无捻粗纱(作为经纱)和低线密度的纬纱编织而成，单轴向纤维织物的长度和宽度限定如下：与布边平行的长度称为匹长，匹长的方向就是单轴向纤维织物的经向；与布边相垂直的长度称为幅宽，幅宽的方向为单轴向纤维织物的纬向。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的含有拉挤棒的单轴向纤维织物的示意图。在图1中，水平方向为单轴向纤维织物的经向方向，竖直方向为单轴向纤维织物的纬向方向。
如图1所示，根据本发明的示例性实施例的含有拉挤棒的单轴向纤维织物包括：0°经纱1，沿着纬向方向按照预定间隔平行地布置；90°纬纱3，沿着经向方向按照预定间隔平行地布置，并与0°经纱1叠置；0°拉挤棒2，沿着纬向方向按照预定间隔布置，并与0°经纱1叠置；90°拉挤棒4，沿着经向方向按照预定间隔布置，并与90°纬纱3叠置；捆绑纱5，将0°经纱1、0°拉挤棒2、90°纬纱3和90°拉挤棒4绑缚缝编成为一体，其中，0°拉挤棒2的数量≥1，90°拉挤棒4的数量≥1。
这里，0°拉挤棒2与0°经纱1叠置指在制作含有拉挤棒的单轴向纤维织物的过程中，0°拉挤棒2置于一层0°经纱1之上或者之下。在绑缚缝编时，可以将0°拉挤棒2与0°经纱1并股，然后缝编；0°拉挤棒2也可以不与0°经纱1并股而直接被织入。类似地，90°拉挤棒4与90°纬纱3叠置指在制作含有拉挤棒的单轴向纤维织物的过程中，90°拉挤棒4置于一层90°纬纱3之上或者之下。在绑缚缝编时，可以将90°拉挤棒4与90°纬纱3并股，然后缝编；90°拉挤棒4也可以不与90°纬纱3并股而直接被织入。
虽然在图1中示出含有拉挤棒的单轴向纤维织物包括0°拉挤棒2和90°拉挤棒4二者，但是根据本发明的示例性实施例的含有拉挤棒的单轴向纤维织物不限于此，含有拉挤棒的单轴向纤维织物也可仅包括0°拉挤棒2和90°拉挤棒4中的一种。
可选地，0°拉挤棒2和90°拉挤棒4的直径均可以在0.1mm至10mm的范围内。
可选地，0°拉挤棒2和90°拉挤棒4的横截面可以为圆形、椭圆形或长方形，但根据本发明的示例性实施例不限于此，0°拉挤棒2和90°拉挤棒4的横截面也可以是其他合适的形状。
可选地，0°拉挤棒2和90°拉挤棒4可以为实心棒或空心棒。
可选地，根据本发明的示例性实施例的含有拉挤棒的单轴向纤维织物单位面积的质量可以为100至2000g/m2。
可选地，0°经纱1和90°纬纱3可以由玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、聚酰胺纤维和聚酰亚胺纤维中的一种或者更多种制成，但根据本发明的示例性实施例不限于此，0°经纱1和90°纬纱3也可以由其他合适的纤维制成。
可选地，0°拉挤棒2和90°拉挤棒4可以由纤维和树脂制成，纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、聚酰胺纤维和聚酰亚胺纤维中的一种或者更多种，树脂可以是环氧树脂、聚氨酯树脂、乙烯基环氧树脂、不饱和聚酯树脂和丙烯酸酯树脂中的一种或者更多种，但根据本发明的示例性实施例不限于此，0°拉挤棒2和90°拉挤棒4也可以由其他合适的纤维和树脂制成。
可选地，捆绑纱5与0°经纱1、0°拉挤棒2、90°纬线3和90°拉挤棒4之间均具有夹角。
下面参照图1描述根据本发明的示例性实施例的含有拉挤棒的单轴向纤维织物的制造方法。下面以含有拉挤棒的单轴向纤维织物仅包括0°拉挤棒2的一种拉挤棒来描述含有拉挤棒的单轴向纤维织物的制造方法。
如图1所示，第1步，沿着纬向方向按照预定间隔平行地布置0°经纱1。第2步，沿着经向方向按照预定间隔平行地布置90°纬纱3，使其与0°经纱1叠置。第3步，沿着纬向方向按照预定间隔布置0°拉挤棒2，使其与0°经纱1叠置。第4步，通过捆绑纱5将0°经纱1、90°纬纱3以及0°拉挤棒2绑缚缝编成为一体。
可选地，根据本发明的示例性实施例的含有拉挤棒的单轴向纤维织物的制造方法还可包括布置90°拉挤棒4的步骤，即，在布置0°拉挤棒2之后或者之前，沿着经向方向按照预定间隔布置90°拉挤棒4，使其与90°纬纱3叠置；在绑缚缝编过程中，通过捆绑纱5将90°拉挤棒4与0°经纱1、90°纬纱3以及0°拉挤棒2绑缚缝编成为一体。
下面描述含有拉挤棒的单轴向纤维织物仅包括90°拉挤棒4一种拉挤棒的制造方法。
第1步，沿着纬向方向按照预定间隔平行地布置0°经纱1。第2步，沿着经向方向按照预定间隔平行地布置90°纬纱3，使其与0°经纱1叠置。第3步，沿着经向方向按照预定间隔布置90°拉挤棒4，使其与90°纬纱叠置。第4步，通过捆绑纱5将0°经纱1、90°纬纱3以及90°拉挤棒4绑缚缝编成为一体。
可选地，根据本发明的示例性实施例的含有拉挤棒的单轴向纤维织物的制造方法还可包括布置0°拉挤棒2的步骤，即，在布置90°拉挤棒4之后或者之前，沿着纬向方向按照预定间隔布置0°拉挤棒2，使其与0°经纱1叠置；在绑缚缝编过程中，通过捆绑纱5将0°拉挤棒2与0°经纱1、90°纬纱3以及90°拉挤棒4绑缚缝编成为一体。
根据本发明的示例性实施例，绑缚缝编时，拉挤棒可以先与纱线并股，然后再缝编，也可以在绑缚缝编的过程中将拉挤棒织入。
根据本发明的示例性实施例，可以通过改变拉挤棒的直径、截面形状、厚度等方式来改变含有拉挤棒的单轴向纤维织物的硬挺度，使含有拉挤棒的单轴向纤维织物可以应用到不同工况及领域，例如，可应用于风电、汽车、船舶、航天等领域。
根据本发明的示例性实施例的含有拉挤棒的单轴向纤维织物由于含有拉挤棒，所以在铺设过程中，可有效改善纤维织物的平整度并保持纤维取向，从而保持纤维织物增强复合材料的性能。另外，由于拉挤棒本身纤维取向良好，所以可以进一步提升纤维织物增强复合材料的性能。
使用根据本发明的示例性实施例的含有拉挤棒的单轴向纤维织物能够有效地改善单轴向纤维织物皱褶等缺陷问题，从而提高纤维织物增强复合材料的性能和质量。
虽然上面已经详细描述了本发明的示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对本发明的实施例做出各种修改和变型。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改和变型仍将落入权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种含有拉挤棒的单轴向纤维织物，其特征在于，所述含有拉挤棒的单轴向纤维织物包括：
0°经纱(1)，沿着纬向方向按照预定间隔平行地布置；
90°纬纱(3)，沿着经向方向按照预定间隔平行地布置，并与所述0°经纱(1)叠置；
0°拉挤棒(2)和90°拉挤棒(4)中的至少一种，其中，所述0°拉挤棒(2)沿着纬向方向按照预定间隔布置，并与所述0°经纱(1)叠置，所述90°拉挤棒(4)沿着经向方向按照预定间隔布置，并与所述90°纬纱(3)叠置；
捆绑纱(5)，将所述0°经纱(1)、所述90°纬纱(3)以及所述0°拉挤棒(2)和所述90°拉挤棒(4)中的至少一种绑缚缝编成为一体，
其中，所述0°拉挤棒(2)的数量≥1，所述90°拉挤棒(4)的数量≥1。
2.根据权利要求1所述的含有拉挤棒的单轴向纤维织物，其特征在于，所述0°拉挤棒(2)和所述90°拉挤棒(4)的直径均在0.1mm至10mm的范围内。
3.根据权利要求2所述的含有拉挤棒的单轴向纤维织物，其特征在于，所述0°拉挤棒(2)和所述90°拉挤棒(4)的横截面的形状为圆形、椭圆形或长方形。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的含有拉挤棒的单轴向纤维织物，其特征在于，所述含有拉挤棒的单轴向纤维织物单位面积的质量在100至2000g/m2范围内。
5.根据权利要求4所述的含有拉挤棒的单轴向纤维织物，其特征在于，所述0°经纱(1)和所述90°纬纱(3)由玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、聚酰胺纤维和聚酰亚胺纤维中的一种或者更多种制成。
6.根据权利要求4所述的含有拉挤棒的单轴向纤维织物，其特征在于，所述0°拉挤棒(2)和所述90°拉挤棒(4)由纤维和树脂制成，所述纤维是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、聚酰胺纤维和聚酰亚胺纤维中的一种或者更多种，所述树脂是环氧树脂、聚氨酯树脂、乙烯基环氧树脂、不饱和聚酯树脂和丙烯酸酯树脂中的一种或者更多种。
7.根据权利要求4所述的含有拉挤棒的单轴向纤维织物，其特征在于，所述捆绑纱(5)与所述0°经纱(1)、所述0°拉挤棒(2)、所述90°纬线(3)和所述90°拉挤棒(4)之间均具有夹角。
8.一种含有拉挤棒的单轴向纤维织物的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
沿着纬向方向按照预定间隔平行地布置0°经纱(1)；
沿着经向方向按照预定间隔平行地布置90°纬纱(3)，以与所述0°经纱(1)叠置；
沿着纬向方向按照预定间隔布置0°拉挤棒(2)，并与所述0°经纱(1)叠置；
通过捆绑纱(5)将所述0°经纱(1)、所述90°纬纱(3)以及所述0°拉挤棒(2)绑缚缝编成为一体，
其中，所述0°拉挤棒(2)的数量≥1。
9.根据权利要求8所述的含有拉挤棒的单轴向纤维织物的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：
在布置0°拉挤棒(2)之后或者之前，沿着经向方向按照预定间隔布置90°拉挤棒(4)，并与所述90°纬纱(3)叠置；
在绑缚缝编过程中，通过捆绑纱(5)将90°拉挤棒(4)与所述0°经纱(1)、所述90°纬纱(3)以及所述0°拉挤棒(2)绑缚缝编成为一体，
其中，所述90°拉挤棒(4)的数量≥1。
10.一种含有拉挤棒的单轴向纤维织物的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
沿着纬向方向按照预定间隔平行地布置0°经纱(1)；
沿着经向方向按照预定间隔平行地布置90°纬纱(3)，以与所述0°经纱(1)叠置；
沿着经向方向按照预定间隔布置90°拉挤棒(4)，并与所述90°纬纱(3)叠置；
通过捆绑纱(5)将所述0°经纱(1)、所述90°纬纱(3)以及所述90°拉挤棒(4)绑缚缝编成为一体，
其中，所述90°拉挤棒(4)的数量≥1。
11.根据权利要求10所述的含有拉挤棒的单轴向纤维织物的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：
在布置90°拉挤棒(4)之后或者之前，沿着纬向方向按照预定间隔布置0°拉挤棒(2)，并与所述0°经纱(1)叠置；
在绑缚缝编过程中，通过捆绑纱(5)将0°拉挤棒(2)与所述0°经纱(1)、所述90°纬纱(3)以及所述90°拉挤棒(4)绑缚缝编成为一体，
其中，所述0°拉挤棒(2)的数量≥1。
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