CN111379805A - 一种多轴向多层经编针织结构板簧及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多轴向多层经编针织结构板簧，包括织物，所述织物包括经纱、纬纱、下斜向纱、斜向纱以及束缚纱；所述经纱、纬纱、下斜向纱以及斜向纱的铺设方向角度分别为0度、90度、+45度以及‑45度，本发明还公开了所述多轴向多层经编针织结构板簧的制备方法。该多轴向多层经编针织结构板簧采用多轴向经编织物作为复合材料板簧增强体的方法，先铺设衬垫纱线,再编织成圈束缚铺层纱，使得纤维铺设在面内不同方向及沿厚度方向，形成了由纤维束构成的三维网络整体结构，提高了各向受力均匀性和抗破坏的稳定性，提高了织物“层”之间的抗剪切能力。
Description
技术领域
本发明涉及汽车轻量化领域，具体是一种多轴向多层经编针织结构板簧及其制备方法。
背景技术
制备复合材料板簧主要有三种方式：模压成型、真空辅助树脂成型以及纤维缠绕成型。模压成型和真空辅助成型是将预浸料或织物逐层铺展层叠，经过固化后得到产品的方法，存在层间分明，易分层破坏的问题。纤维缠绕成型是采用长丝缠绕至模具上并经过固化最终制成复合材料板簧，其产品不仅存在易分层的现象，而且由于纬向缺少纤维受力，故经纬向强力差异较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多轴向多层经编针织结构板簧及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多轴向多层经编针织结构板簧，包括织物，所述织物包括经纱、纬纱、下斜向纱、斜向纱以及束缚纱；所述经纱、纬纱、下斜向纱以及斜向纱的铺设方向角度分别为0度、90度、+45度以及-45度。
作为本发明进一步的方案：所述织物的经向、纬向及斜向的密度分别为40、50、50根/10cm。
作为本发明再进一步的方案：所述织物的厚度为2.35mm，且为多轴向经编织物。
作为本发明再进一步的方案：所述经纱为900tex无碱玻璃纤维。
作为本发明再进一步的方案：所述纬纱、下斜向纱、斜向纱以及束缚纱为300tex无碱玻璃纤维。
作为本发明再进一步的方案：所述经纱、纬纱、下斜向纱、上斜向纱以及束缚纱在Copcentra-Multi-axial型多轴向经编机上进行编造，从而得到织物。
所述多轴向多层经编针织结构板簧的制备方法，步骤如下：
1）按模腔大小将织物裁剪成10个尺寸依次减小的小梯形体，裁剪过程尽可能减少对其移动，随后依照尺寸从大到小的顺序将其逐层叠放得到预成型体；
2）用无水乙醇清洁模具并晾干后在其表面涂脱模剂，将裁切好的织物放入模腔内，安装好脱模块并合模，气密性检查合格后，使用一次性真空管将模具的注胶口及抽气口分别接入注胶机和真空阀门；
3）注入树脂，树脂的配方为：70%环氧树脂、7%固化剂、22%苯乙烯和1%硅烷偶联剂；在树脂注入前将模具预热到80℃以便树脂流动，然后合模并锁紧，通过真空泵抽出模腔中得气泡、水分和小分子等，当真空度达到0.2Pa以下时开始注入树脂，注入压力不低于160bar；
4）注入树脂完成后进行固化，从室温升至100℃，保温6小时，升温速率不大于3℃/min；待冷却至室温后脱模，裁切掉多余的树脂并打磨清洁得到复合材料板簧。
作为本发明再进一步的方案：所述脱模剂的类型为FRP-NC。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用多轴向经编织物作为复合材料板簧增强体的方法，先铺设衬垫纱线,再编织成圈束缚铺层纱，使得纤维铺设在面内不同方向及沿厚度方向，形成了由纤维束构成的三维网络整体结构，提高了各向受力均匀性和抗破坏的稳定性，提高了织物“层”之间的抗剪切能力。本技术所制得的复合材料板簧与市场上的复合材料板簧相比，优势有：
1.抗拉强力高，这是由于在多轴向经编织物中纱线完全平行伸直排列, 各层取向度很高, 能够共同承受外来载荷, 纱线的性能得到完全利用;另外, 由于衬入的纱线是强度较大的玻璃纤维纱线, 因此织物在纵横向都具有较大的强度；
2.弹性模量高，由于织物中纱线平行排列消除了纱线的卷曲现象；
3.抗剪切性能好。剪切力由对角线的纱线组或斜向纱线组承受, 织物的剪切变形受到控制；
4.抗撕裂性能好，经编多轴向织物避免了纱线的交织, 承受撕裂力时织物产生集束现象；
5.抗弯能力高，由于绑缚纱线的作用,提高了纱线间的摩擦力, 增强了织物的层间性能,固定纱线避免了纱线的滑移, 所形成的复合材料板簧层合性好, 在弯曲应力下变形小, 抗弯能力大幅提高；
6.抗冲击能力高，多轴向织物由于没有经纬向纱线的弯曲, 有利于能量的快速传播,而捆绑纱线的作用提高了织物层间性能, 不仅使能量在单层平面内传播, 而且在纵向传播, 抗冲击能力提高；
7.复合材料板簧中的纤维含量较高，经编多轴向织物密度较高、结构中空隙率小；
8.各向同性，多轴向织物由各不同角度铺层的纱线层合而成, 由不同取向的经纱层承担各个方向的负荷。
附图说明
图1为多轴向多层经编针织结构板簧的铺层结构示意图。
图2为多轴向多层经编针织结构板簧的编织结构示意图。
图3为多轴向多层经编针织结构板簧的预成型的结构示意图。
图4为多轴向多层经编针织结构板簧的成型的结构示意图。
图中：1-经纱、2-纬纱、3-下斜向纱、4-上斜向纱、5-束缚纱。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
请参阅图1-3，本实施例提供了一种多轴向多层经编针织结构板簧，包括织物，所述织物包括经纱1、纬纱2、下斜向纱3、斜向纱4以及束缚纱5；所述经纱1、纬纱2、下斜向纱3以及斜向纱4的铺设方向角度分别为0度、90度、+45度以及-45度。
所述织物的经向、纬向及斜向的密度分别为40、50、50根/10cm。
所述织物的厚度为2.35mm，且为多轴向经编织物。
所述经纱1的类型不加限制，本实施例中，优选的，所述经纱1为900tex无碱玻璃纤维。
所述纬纱2、下斜向纱3、斜向纱4以及束缚纱5的类型不加限制，本实施例中，优选的，所述纬纱2、下斜向纱3、斜向纱4以及束缚纱5为300tex无碱玻璃纤维。
所述经纱1、纬纱2、下斜向纱3、斜向纱4以及束缚纱5在Copcentra-Multi-axial型多轴向经编机上进行编造，从而得到织物。
本实施例中，所述多轴向多层经编针织结构板簧的制备方法，步骤如下：
1）按模腔大小将织物裁剪成10个尺寸依次减小的小梯形体，裁剪过程尽可能减少对其移动，随后依照尺寸从大到小的顺序将其逐层叠放得到预成型体；
2）用无水乙醇清洁模具并晾干后在其表面涂脱模剂，将裁切好的织物放入模腔内，安装好脱模块并合模，气密性检查合格后，使用一次性真空管将模具的注胶口及抽气口分别接入注胶机和真空阀门；
3）注入树脂，树脂的配方为：70%环氧树脂、7%固化剂、22%苯乙烯和1%硅烷偶联剂；在树脂注入前将模具预热到80℃以便树脂流动，然后合模并锁紧，通过真空泵抽出模腔中得气泡、水分和小分子等，当真空度达到0.2Pa以下时开始注入树脂，注入压力不低于160bar；
4）注入树脂完成后进行固化，从室温升至100℃，保温6小时，升温速率不大于3℃/min；待冷却至室温后脱模，裁切掉多余的树脂并打磨清洁得到复合材料板簧。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上作进一步改进，改进之处为：所述脱模剂的类型不加限制，本实施例中，优选的，所述脱模剂的类型为FRP-NC。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种多轴向多层经编针织结构板簧，包括织物，所述织物包括经纱（1）、纬纱（2）、下斜向纱（3）、斜向纱（4）以及束缚纱（5）；所述经纱（1）、纬纱（2）、下斜向纱（3）以及斜向纱（4）的铺设方向角度分别为0度、90度、+45度以及-45度。
2.根据权利要求1所述的多轴向多层经编针织结构板簧，其特征在于，所述织物的经向、纬向及斜向的密度分别为40、50、50根/10cm。
3.根据权利要求2所述的多轴向多层经编针织结构板簧，其特征在于，所述织物的厚度为2.35mm，且为多轴向经编织物。
4.根据权利要求2所述的多轴向多层经编针织结构板簧，其特征在于，所述经纱（1）为900tex无碱玻璃纤维。
5.根据权利要求2所述的多轴向多层经编针织结构板簧，其特征在于，所述纬纱（2）、下斜向纱（3）、斜向纱（4）以及束缚纱（5）为300tex无碱玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述的多轴向多层经编针织结构板簧，其特征在于，所述经纱（1）、纬纱（2）、下斜向纱（3）、上斜向纱（4）以及束缚纱（5）在Copcentra-Multi-axial型多轴向经编机上进行编造，从而得到织物。
7.一种如权利要求1-6任一所述的多轴向多层经编针织结构板簧的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1）按模腔大小将织物裁剪成10个尺寸依次减小的小梯形体，裁剪过程尽可能减少对其移动，随后依照尺寸从大到小的顺序将其逐层叠放得到预成型体；
2）用无水乙醇清洁模具并晾干后在其表面涂脱模剂，将裁切好的织物放入模腔内，安装好脱模块并合模，气密性检查合格后，使用一次性真空管将模具的注胶口及抽气口分别接入注胶机和真空阀门；
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8.根据权利要求7所述的多轴向多层经编针织结构板簧的制备方法，其特征在于，所述脱模剂的类型为FRP-NC。
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