CN111207250A - 一种高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材及制作方法，包括内壁层、中间壁层和包壁层，所述内壁层和外壁层为二维编织缠绕结构，并且二维编织结构的编织缝隙间注浸热固性高分子树脂，所中间壁层由经纤维Y和纬纤维X编织构成管材的增强核心层。优点：一是解决了背景技术存在的整体骨架结构分层，实际应用中管材受压由受力不均，易导致分散裂缝，管材性能指标下降及存在潜在应用质量的问题；二是经模似实际应用，在1.6Mpa的情况下，其管道受力的均匀性达到99%，环刚度达到标准要求（X）kpa（5%变形量）的1.2倍，抗冲击性达到不分成、裂痕或破裂,抗拉伸强度达到228Mpa，绝缘性能达到100%，耐候性达到±185℃，并且耐强酸、强碱腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及一种受力均匀、抗冲击、拉伸强度好、环刚度高、电绝缘性可靠及耐热耐腐蚀性的高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材及制作方法，属管材制造领域。
背景技术
CN208774105U、名称“一种高强度纤维编织缠绕拉挤管道”， 该管道由内至外依次设有浸染热固性基体的内层、纵向加强层、环向加强层、外层，所述内层和外层为编织纤维层，纵向加强层为轴向纤维层，环向加强层为环向纤维层，所述外层的编织纤维层分别包括纤维A、纤维B和轴向纤维C，纤维A和纤维B绕轴向纤维C编织。本实用新型将管道分成四层，减少了生产工序，提高了生产速度，将外层设置纤维A和纤维B绕轴向纤维C编织，比普通的编织多出了纵向纤维C，增强了管道轴向的抗压强度，并在管体表面形成间隔的凸起状，使得凸起部分与压力物理接触时形成受力区，未凸起部分成为压力释放区，提高了管道的受力强度。其不足之处：该管道结构为4层结构，即由编织层、纵向纤维、环向纤维、编织层构成，但在实际加工制造中不仅存在工序繁琐，而且除内外是针织或编织（都是标准的二维编织）外，构成管道的核心层只是由中间纵向层（轴向分布平铺二层或一层的纤维）和中间环向层是绕轴缠绕了一层纤维构，中间二层构成的不是整体层，在实际应用中管材受压由受力不均，因而易导致分散裂缝，致管材性能指标下降，存在潜在的应用质量问题。
发明内容
设计目的：避免背景技术的不足之处，设计一种受力均匀、抗冲击、拉伸强度好、环刚度高、电绝缘性可靠及耐热耐腐蚀性的高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材及制作方法。
设计方案：为了实现上述设计目的。本发明在结构设计上，中间壁层由经纤维Y和纬纤维X编织构成管材的增强核心层的设计，是本发明的主要技术特征。这样设计的目的在于：经线和纬线按照Y向和X向编织形成的是双层复合结构，该双层复合结构既能制约经向伸缩微变形，又能制约纬向伸缩微变形，使编织成的管道壁不会产生Y向和X向变形，因而确保了管道壁骨架搭建科学性和可靠性；其次，由于经、纬编织间不可避免地有气隙和缝隙，本发明将编织过程中的管道壁被高分子树脂所浸没，使气隙和缝隙被完全填充进而与经、纬管道壁骨架形成一个完整的整体结构，该整体结构不仅对内壁层起到环向均匀性的紧箍作用，使内壁层与中间壁层（增强核心层）结合时更加牢固、可靠，而且使内壁层的抗冲击、抗拉伸和环刚度更好，更重要的是：由于中间壁内的环钢度高、受力均匀性好，因此当外壁层在外力的作用下，带压采用二维方式编织在中间壁层上时，其中间壁层所产生的环向均匀性反作用力在高分子树脂液的配合下，使中间壁层与外壁层牢固复合形成一个完整的整体结构。
技术方案1：一种高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材，包括内壁层、中间壁层和包壁层，所述内壁层和外壁层为二维编织缠绕结构，并且二维编织结构的编织缝隙间注浸热固性高分子树脂，所中间壁层由经纤维Y和纬纤维X编织构成管材的增强核心层。
技术方案2：一种高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材制作方法，内壁层采用二维编织、缠绕在刚性成型模的同时被热固性高分子树脂注浸后，其被注浸后的内壁层上按按照Y向和X向排列的经线和纬线编织中间壁层，中间壁层编织过程中经、纬编织间所产生气隙和缝隙被高分子树脂所浸没，使气隙和缝隙被完全填充进而与内壁层形成一个完整的整体结构同时，外壁层在外力的作用下，带压采用二维方式编织在中间壁层上时，其中间壁层所产生的环向均匀性反作用力在高分子树脂液的配合下，使内壁层、中间壁层与外壁层牢固复合形成一个受力均匀、环刚性的整体结构。
本发明与背景技术相比，一是解决了背景技术存在的整体骨架结构分层，实际应用中管材受压由受力不均，易导致分散裂缝，管材性能指标下降及存在潜在应用质量的问题；二是经模似实际应用，在1.6Mpa的情况下，其管道受力的均匀性达到99%，环刚度达到标准要求（X）kpa（5%变形量）的1.2倍，抗冲击性达到不分层、裂痕或破裂，抗拉伸强度达到228Mpa，绝缘性能达到100%，耐候性达到±185℃，并且耐强酸、强碱腐蚀。
附图说明
图1是高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材的结构示意图。
图2是核心壁层与内、外壁层的纤维编织结构示意图。
具体实施方式
实施例1：参照附图1和2。一种高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材，包括内壁层1、中间壁层2和包壁层3，所述内壁层1和外壁层3为二维编织缠绕结构，并且二维编织结构的编织缝隙间注浸热固性高分子树脂，二维编织结构使编织复合纤维强体相互缠结，显示出较强的整体性，构成一个完整的编织圆型管材，避免表面裂纹，提高了管材的受力、拉伸强度，抗冲击性，损伤容限等性能。所中间壁层由经纤维Y21和纬纤维X22编织构成管材的增强核心层。
所述内壁层1和外壁层3为高抗冲二维编织复合纤维壁层。即所述内、外二维编织纤维壁层1和3，经纬编织缠绕层2采用统一型号的柔性的有机纤维。
所述高抗冲增强复合编织内壁层1和外壁层3编织纤维的运动轨迹为螺旋线，同向编织纤维排列均匀，交叉纤维呈90度直角，编织纤维与圆形管材轴向呈45度夹角。
所述增强核心层2编织纤维经纬线交叉编织，经线纤维与圆形管材呈轴线Y21，纬线纤维与圆形管材呈横线X22。
所述内壁层1与外壁层3采用碳纤维或玻璃纤维或棉纶纤维或涤纶纤维或芳纶纤维材料。
所述增强编织缠绕核心壁层2采用碳纤维和玻璃纤维材料。
所述热固性高分子树脂是指环氧树脂或聚氨脂或聚脂树脂。
实施例2：在实施例1的基础上，一种高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材制作方法，内壁层采用二维编织、缠绕在刚性成型模的同时被热固性高分子树脂注浸后，其被注浸后的内壁层上按按照Y向和X向排列的经线和纬线编织中间壁层，中间壁层编织过程中经、纬编织间所产生气隙和缝隙被高分子树脂所浸没，使气隙和缝隙被完全填充进而与内壁层形成一个完整的整体结构同时，外壁层在外力的作用下，带压采用二维方式编织在中间壁层上时，其中间壁层所产生的环向均匀性反作用力在高分子树脂液的配合下，使内壁层、中间壁层与外壁层牢固复合形成一个受力均匀、环刚性的整体结构。
核心壁层由经纬编织的纤维制品缠绕，不需要倒线，并解决了避免了断线问题，轴向与横向编织成为一体，减少了工序，增强拉伸和环刚强度。
内、外壁层由二维编织，二维编织技术成熟，编织纤维的运动轨迹为螺旋线，同向编织纤维排列均匀，交叉纤维呈90度直角，编织纤维与圆形管材轴向呈45度夹角。管材外观光滑美观，生产工艺简单，一次成型，产品具有良好的整体性，综合性能抗冲击、拉伸强度、环刚度、电绝缘性、耐热耐腐蚀性等更加优越。
需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材，包括内壁层（1）、中间壁层（2）和包壁层（3），其特征是：所述内壁层（1）和外壁层（3）为二维编织缠绕结构，并且二维编织结构的编织缝隙间注浸热固性高分子树脂，所中间壁层由经纤维Y（21）和纬纤维X（22）编织构成管材的增强核心层。
2.根据权利要求1所述的高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材，其特征是：所述内壁层（1）和外壁层（3）为高抗冲二维编织复合纤维壁层。
3.根据权利要求1或2所述的高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材，其特征是：所述高抗冲增强复合编织内壁层（1）和外壁层（3）编织纤维的运动轨迹为螺旋线，同向编织纤维排列均匀，交叉纤维呈90度直角，编织纤维与圆形管材轴向呈45度夹角。
4.根据权利要求1所述的高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材，其特征是：所述增强核心层（2）编织纤维经纬线交叉编织，经线纤维与圆形管材呈轴线Y（21），纬线纤维与圆形管材呈横线X（22）。
5.根据权利要求1或2所述的高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材，其特征是：所述内壁层（1）与外壁层（3）采用碳纤维或玻璃纤维或棉纶纤维或涤纶纤维或芳纶纤维材料。
6.根据权利要求1或4所述的高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材，其特征是：所述增强编织缠绕核心壁层（2）采用碳纤维和玻璃纤维材料。
7.根据权利要求1所述的高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材，其特征是：所述热固性高分子树脂是指环氧树脂或聚氨脂或聚脂树脂。
8.一种高抗冲增强纤维复合编织缠绕拉挤管材制作方法，其特征是：内壁层采用二维编织、缠绕在刚性成型模的同时被热固性高分子树脂注浸后，其被注浸后的内壁层上按按照Y向和X向排列的经线和纬线编织中间壁层，中间壁层编织过程中经、纬编织间所产生气隙和缝隙被高分子树脂所浸没，使气隙和缝隙被完全填充进而与内壁层形成一个完整的整体结构同时，外壁层在外力的作用下，带压采用二维方式编织在中间壁层上时，其中间壁层所产生的环向均匀性反作用力在高分子树脂液的配合下，使内壁层、中间壁层与外壁层牢固复合形成一个受力均匀、环刚性的整体结构。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117146071A (zh) * | 2023-08-24 | 2023-12-01 | 中国石油大学(北京) | 深海采矿非金属非粘结柔性混输管及其制造方法 |
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2020
- 2020-03-03 CN CN202010138467.8A patent/CN111207250A/zh active Pending
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