CN114537034A - 一种编织复合材料加强索、复合材料辐条及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种编织复合材料加强索、复合材料辐条及其制作方法，其加强索包括包括芯和纱线。所述纱线围绕所述芯，并以交错编织方式围绕并包覆所述芯编织成纱线包覆层，所述纱线包覆层至少一层。本发明以纱线围绕芯编织，采用交错编织的方式，纱线覆盖芯形成纱线包覆层，相互缠绕形成的纱线紧密贴合在芯的周部，不会松散开，当一根纱线断开时，纱线包覆层不松散开，还能够继续长时间使用，从而提高了产品的可靠性和使用寿命。

Description

一种编织复合材料加强索、复合材料辐条及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种编织复合材料加强索、复合材料辐条及其制作方法。

背景技术

人类发展的历史过程中，绳索的使用为人类生活提供了多方面的便利，已经有近五千年历史。历史上索类长期以天然纤维为主，人造纤维绳索类产品的使用不过七十年左右。

碳纤维等多纤维混合编织复合材料加强索，是针对各行业索类产品的特殊需求，把多种纤维丝束按照一定比例混合编织成长条状3D编织纱束，然后通过拉挤成型工艺完成基材树脂浸润并高温固化形成。这种加强索产品，可以广泛使用在各种行业，大到国家基础建设的大桥斜拉杆、国家电网输送电电缆芯，石油开采的抽油杆，小到自行车车轮辐条等产品，均可以使用。

目前市面上存在多种人造纤维绳索类产品。不过，由于其编织方式过于简单传统，其整体强度不高，尤其是，当出现部分纱线断裂后，其余纱线很容易散开，导致其余部分的可靠性大幅度降低，利用率降低。绳索的使用场景多，部分纱线断裂的情况不少，所以，现有的人造纤维绳索类产品亟需进一步改进。

发明内容

为了克服现有产品编织方式过于简单传统，其整体强度不高，可靠性低的缺陷，本发明提出一种编织复合材料加强索、复合材料辐条及其制作方法。

第一方面，提出一种编织复合材料加强索，包括芯和纱线。

所述纱线围绕所述芯，并以交错编织方式围绕并包覆所述芯编织成纱线包覆层，所述纱线包覆层至少一层。

本发明以纱线围绕芯编织，采用交错编织的方式，纱线覆盖芯形成纱线包覆层，相互缠绕形成的纱线紧密贴合在芯的周部，不会松散开，当一根纱线断开时，纱线包覆层不松散开，还能够继续长时间使用，从而提高了产品的可靠性和使用寿命。

进一步的，所述纱线包覆层的纱线旋转交错的角度为70°-110°，该角度指的是在两纱线旋转交错点，两纱线的切线的夹角。

进一步的，相邻的所述纱线包覆层的纱线旋转向上的反向相反，能够减少纱线包覆层对芯产生扭力，进而变形。

进一步的，所述交错编织方式类似于编织麻绳的方式：每层纱线包覆层包括八缕所述纱线。编织前，八缕所述纱线围绕所述芯，所述纱线两两旋转交错后成一个纱线缠绕节后，立即分叉开向外延伸，并与相邻纱线缠绕节中延伸过来的纱线再旋转交错后再分叉开。

进一步的，同一层所述缕纱包覆层中，相邻的纱线采用不同或相同的材料。不同材质的纱线，具有不同的性能，优点不同，通过包含不同材质的纱线，可以将不同材质的纱线的优点整合一起，产品的整体性能更加优越。

进一步的，所述纱线采用不同纤维，例如玻璃纤维或碳纤维。

第二方面，提出一种复合材料辐条，采用第一方面提出的编织复合材料加强索，其中，所述芯为复合材料棒，通过在复合材料棒周部编织纱线，提高复合材料棒的抗拉性能。

进一步的，所述复合材料棒为圆形或扁的，其选择根据实际使用需求。

进一步的，所述复合材料棒为纤维材料棒。

第三方面，提出一种复合材料辐条的制作加工方法，以复合材料为芯，在所述芯的周部编织纱线包覆层后，采用拉挤工艺形成第二方面提出的复合材料辐条。

进一步的，编织复合材料辐条初步产品：纱线围绕芯，并以交错编织方式围绕并包覆所述芯编织成纱线包覆层，形成初步产品；

浸胶，将所述初步产品预浸树脂；

拉挤固化，将浸胶后的初步产品通过挤压模具成型，固化，形成编织件；

裁剪，按辐条的设计长度要求切断编织件；

表面处理，对所述编织件表面研磨；

在所述编织件的两端套上金属件；

包锥度纱；

固化锥度；

研磨锥度；

拉紧金属件，使之固定在编织件上。

本发明的有益效果为：

1、以纱线围绕芯编织，采用交错编织的方式，纱线覆盖芯形成纱线包覆层，不易散开，一体性强，提高了整体的力学性能；

2、将纱线与芯结合，其各方面的性能均比单一的芯强，提高了产品的使用寿命；

3、相邻两层纱线包覆层的纱线缠绕芯的方向相反，使旋转扭力抵消，从外形上保证扁辐条两侧平面的平行度，且与无编织的辐条相比，抗扭性能更高；

4、编织工艺简单，产品制作工艺会相应简单，且成本低，质量易得到保证。

附图说明

图1是实施例一编织复合材料加强索的结构简图(横截面示意图，双层纱线包覆层)；

图2是实施例一编织复合材料加强索的结构简图(正视图，采用不同材料)；

图3是实施例二编织复合材料加强索的结构简图(横截面示意图，单层纱线包覆层)；

图4是试件拉伸长度关于荷重的变化曲线；

图5是自行车车轮示意图；

附图中的标记为：纱线1、第一层纱线包覆层11、第二层纱线包覆层12、芯2。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

一种编织复合材料加强索，包括纱线1和芯2。

请参阅图1，所述纱线围绕所述芯，并以交错编织方式围绕并包覆所述芯编织成纱线包覆层。

本实施例中，所述芯2的周部有两层纱线包覆层，两层纱线包覆层的纱线1缠绕所述芯2的旋转方向相反，使旋转扭力抵消。请参阅图2，从内到外分别是相邻的第一层纱线包覆层11、第二层纱线包覆层12，两层纱线包覆层的端部平齐，图2中为了清楚示意重叠的两层，将两层纱线包覆层的纱线组的端部依次截去，呈阶梯状示意。

请参阅图1，所述纱线包覆层包括八缕均匀分布在芯周部的纱线1，所述纱线1两两旋转交错后成一个纱线1缠绕节后，立即分叉开向外延伸，并与相邻纱线1缠绕节中延伸过来的纱线1再旋转交错后再分叉开。在其它实施例中，可以采用其它数量的纱线1进行编织。

本实施例中，所述纱线包覆层的纱线相互旋转交错的角度为70°，在其它实施例中，根据不同的需求，编织速度不同，也可以是其它角度。

本发明相互缠绕形成的纱线1紧密贴合在芯2的周部，不会松散开，当一根纱线1断开时，纱线包覆层不松散开，还能够继续长时间使用，从而提高了产品的可靠性和使用寿命。

为提高产品的综合性能，同一纱线包覆层采用两种不同材质的纱线1，分别是玻璃纤维或碳纤维，如图2所示，带阴影的为碳纤维材质，另一根为白色玻纤，不同材质的纱线1，具有不同的性能，优点不同，在同一纱线包覆层采用不同材质的纱线1，可以将不同材质的纱线1的优点整合一起，产品的整体性能更加优越。

实施例二：

与实施例一的区别在于，本实施例中，所述纱线包覆层只有一层，请参阅图3。

实施例三：

一种碳纤维辐条，采用实施例一提出的编织复合材料加强索，其中，所述芯2为碳纤维棒，通过在碳纤维棒周部编织纱线1，提高碳纤维棒的抗拉性能。本实施例中，所述碳纤维棒为扁辐条，通过相邻两层纱线包覆层的纱线1旋转方向相反，使旋转扭力抵消，从外形上保证扁辐条两侧平面的平行度。

在其它实施例中，所述芯2为也可以是其它复合材料，制作复合材料辐条，例如玻璃纤维辐条。

实验一：对本实施例获得的大角度样式的编织扁辐条与市场上其它品牌同规格的金属辐条产品进行拉伸破坏对比实验，获得拉伸破坏对比实验表1：

拉伸破坏对比实验表1

表1

通过以上实验可以看出，采用本发明提出的技术方案制作的产品，具有较好的抗拉伸破坏性能，且重量轻。

实验二：对本实施例获得的编织扁辐条与市场上其它品牌同规格的金属辐条产品进行延展拉伸对比实验，获得记录表2：

实验条件：

标点距离：50mm；实验温度：25℃；试件宽*厚：20*20mm；试件面积：400mm^2；杨氏系数：10.497kgf/mm^2；总能量：2J；

延展拉伸对比实验表2

表2

通过以上实验表并结合图4，其中，A表示本发明样品，B表示金属辐条，采用本发明提出的技术方案制作的产品，具有较好的抗拉伸破坏性能，将其用于与自行车车轮上，如图5，当车轮上采用的辐条的抗拉伸破坏性能较好时，骑行过程中，车轮与地面接触端的辐条的形变较小，这种情况下，对于骑手来说，骑行过程会更加轻松。

实施例四：

一种碳纤维辐条，采用实施例二提出的编织复合材料加强索，其中，所述芯2为碳纤维棒，通过在碳纤维棒周部编织纱线1，提高碳纤维棒的抗拉性能。所述碳纤维棒为圆辐条，所述圆辐条外只有一层纱线包覆层，通过纱线包覆层，提高圆辐条的抗扭性能。

实施例五：

一种碳纤维辐条的制作加工方法，以碳纤维棒为芯2，在所述芯2的周部编织纱线包覆层后，采用拉挤工艺形成实施例三提出的碳纤维辐条。

具体步骤如下：

步骤一，纱线围绕芯，并以交错编织方式围绕并包覆所述芯编织成纱线包覆层，形成初步产品；

步骤二，浸胶，将所述初步产品预浸树脂；

步骤三，拉挤固化，将浸胶后的初步产品通过挤压模具成型，固化，形成编织件；

步骤四，裁剪，按辐条的设计长度要求切断编织件；

步骤五，表面处理，对所述编织件表面研磨；

步骤六，在所述编织件的两端套上金属件；

步骤七，包锥度纱；

步骤八，固化锥度；

步骤九，研磨锥度；

步骤十，拉紧金属件，使之固定在编织件上。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种编织复合材料加强索，其特征在于：

包括芯和纱线；

所述纱线围绕所述芯，并以交错编织方式围绕并包覆所述芯编织成纱线包覆层，所述纱线包覆层至少一层。

2.根据权利要求1所述的一种编织复合材料加强索，其特征在于：

所述纱线包覆层的纱线旋转交错的角度为70°-110°。

3.根据权利要求1所述的一种编织复合材料加强索，其特征在于：

相邻的所述纱线包覆层的纱线旋转向上的反向相反。

4.根据权利要求1所述的一种编织复合材料加强索，其特征在于：

所述交错编织方式为：每层纱线包覆层包括八缕所述纱线，八缕所述纱线围绕所述芯，所述纱线两两旋转交错后成一个纱线缠绕节后，立即分叉开向外延伸，并与相邻纱线缠绕节中延伸过来的纱线再旋转交错后再分叉开。

5.根据权利要求1所述的一种编织复合材料加强索，其特征在于：

同一层所述缕纱包覆层中，相邻的纱线采用不同或相同的材料。

6.根据权利要求1到5任一项所述的一种编织复合材料加强索，其特征在于：

所述纱线采用不同的复合材料。

7.一种复合材料辐条，其特征在于，采用权利要求1到7任一项所述的一种编织复合材料加强索，所述芯为复合材料棒。

8.根据权利要求7所述的一种复合材料辐条，其特征在于，所述复合材料棒为圆形或扁的。

9.一种复合材料辐条的制作方法，其特征在于，以复合材料棒为芯，在所述芯的周部编织纱线后，采用拉挤工艺形成权利要求7或8所述的复合材料辐条。

10.根据权利要求9所述的一种复合材料辐条的制作方法，其特征在于，包括：

编织复合材料辐条初步产品：纱线围绕芯，并以交错编织方式围绕并包覆所述芯编织成纱线包覆层，形成初步产品；

浸胶，将所述初步产品预浸树脂；

拉挤固化，将浸胶后的初步产品通过挤压模具成型，固化，形成编织件；

裁剪，按辐条的设计长度要求切断编织件；

表面处理，对所述编织件表面研磨；

在所述编织件的两端套上金属件；

包锥度纱；

固化锥度；

研磨锥度；

拉紧金属件，使之固定在编织件上。

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