CN207921512U - 纤维编织异型管材 - Google Patents

Abstract

一种纤维编织异型管材，包括自内而外层叠分布的二维纤维基层、轴向纤维层与二维纤维编织层，所述二维纤维编织层编织成型于所述轴向纤维层的外侧表面。本实用新型提供的纤维编织异型管材抗压强度高、横向冲击耐受力强。

Description

纤维编织异型管材

技术领域

本实用新型属于管材技术领域，具体地来说，是一种纤维编织异型管材。

背景技术

拉挤工艺是一种连续生产材料复合型材的工艺方法。传统的拉挤工艺以纤维粗纱和增强材料、聚酯表面毡等复合成型，而得到所需的产品。利用拉挤工艺生产的产品具有稳定的力学性能，日益得到广泛应用。然而，传统的拉挤产品抗压强度较低，难以耐受横向冲击，容易发生破裂，使其应用环境受到严重制约。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种纤维编织异型管材，抗压强度高、横向冲击耐受力强。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种纤维编织异型管材，包括自内而外层叠分布的二维纤维基层、轴向纤维层与二维纤维编织层，所述二维纤维编织层编织成型于所述轴向纤维层的外侧表面。

作为上述技术方案的改进，所述二维纤维基层、所述轴向纤维层与所述二维纤维编织层之间分别通过树脂材料粘合。

作为上述技术方案的进一步改进，所述树脂材料为热固性树脂。

作为上述技术方案的进一步改进，所述二维纤维基层由二维纤维基材首尾粘接而成，所述二维纤维基材由纤维编织而成。

作为上述技术方案的进一步改进，所述二维纤维基层的编织密度紧于所述二维纤维编织层的编织密度。

作为上述技术方案的进一步改进，所述二维纤维编织层由至少两根纤维编织而成。

作为上述技术方案的进一步改进，所述轴向纤维层包括复数根纤维，所述纤维沿所述纤维编织异型管材的轴向平行分布。

作为上述技术方案的进一步改进，所述二维纤维编织层沿所述纤维编织异型管材的轴向保持结构连续。

作为上述技术方案的进一步改进，所述二维纤维基层与所述二维纤维编织层沿所述纤维编织异型管材的周向均保持结构连续。

作为上述技术方案的进一步改进，所述二维纤维基层、所述轴向纤维层与所述二维纤维编织层均由纤维制成，所述纤维包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的至少一种。

本实用新型的有益效果是：

包括自内而外层叠分布的二维纤维基层、轴向纤维层与二维纤维编织层，所述二维纤维编织层编织成型于所述轴向纤维层的外侧表面，以多维结构提高纤维编织异型管材的抗压强度，使之可承受横向冲击，提供了一种抗压强度高、横向冲击耐受力强的纤维编织异型管材。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例1提供的纤维编织异型管材的第一形状的截面结构示意图；

图2是本实用新型实施例1提供的纤维编织异型管材的第二形状的截面结构示意图；

图3是本实用新型实施例1提供的纤维编织异型管材的第三形状的截面结构示意图；

图4是本实用新型实施例1提供的纤维编织异型管材的第四形状的截面结构示意图；

图5是本实用新型实施例1提供的纤维编织异型管材的层间结构示意图；

图6是本实用新型实施例2提供的用于生产纤维编织异型管材的纤维编织异型管材制造设备的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-纤维编织异型管材，110-二维纤维基层，120-轴向纤维层，130-二维纤维编织层，140-树脂固化层，200-纤维编织异型管材制造设备，210-模芯，220-纤维传送装置，230-预成型装置，231-第一预成型装置，232-第二预成型装置，233-第三预成型装置，240-浸渍装置，250-编织装置，260-注胶装置，270-牵引装置，280-成型装置，290-切割装置。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对纤维编织异型管材进行更全面的描述。附图中给出了纤维编织异型管材的优选实施例。但是，纤维编织异型管材可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对纤维编织异型管材的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在纤维编织异型管材的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请结合参阅图1～5，本实施例公开一种纤维编织异型管材100，该纤维编织异型管材100具有多层构造，用以增强管材的强度。其中，多层构造包括自内而外层叠分布的二维纤维基层110、轴向纤维层120与二维纤维编织层130。所谓异型管材，即可具有除圆管以外的其他截面形状，如三角形、四边形、六边形等多边形或椭圆形等圆滑形。

示范性地，二维纤维基层110、轴向纤维层120与二维纤维编织层130之间分别通过树脂材料粘合。换言之，各层之间均通过树脂材料固化，使之形成统一的管材结构，各纤维层之间存在树脂固化层140。

示范性地，树脂材料为热固性树脂。热固性树脂(thermosetting resin)，是指树脂加热后产生化学变化，逐渐硬化成型，再受热也不软化，也不能溶解的一种树脂。热固性树脂种类众多，常见的有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等。

其中，二维纤维基层110具有二维纤维分布，即由纤维于二维平面上交织而成。在二维纤维分布下，二维纤维基层110具有二维承载能力，有效地增强抗压强度，使纤维编织异型管材100不易发生破裂，克服一维纤维结构的抗压强度不足缺陷。应当理解，二维纤维基层110至少由两根纤维编织而成。特别地，通过改变二维纤维的分布角度，二维纤维基层110可获得不同的抗拉强度与抗压强度，使纤维编织异型管材100的应用范围更广。

二维纤维基层110的结构根据实际生产情况有所差异。以下简要介绍。

示范性地，二维纤维基层110由纤维编织而成，沿纤维编织异型管材100的周向保持结构连续。应当理解，二维纤维基层110沿纤维编织异型管材100的轴向亦保持结构连续。可见地，编织于二维纤维基层110内的纤维贯穿二维纤维基层110之始终，使二维纤维基层110的受力连续均匀，抗拉强度与抗压强度均十分出色。

示范性地，二维纤维基层110由二维纤维基材首尾粘接而成。其中，二维纤维基材由纤维编织而成。二维纤维基材为市面流通的标准织物，已实现标准化、批量化生产，包括各类纤维布，可直接采购后根据纤维编织异型管材100的规格裁剪后使用。可见地，该方式具有显著的经济性，相较于单独编织方式，具有成本低而效率高的优势。

应当理解，在该方式下，二维纤维基层110由经裁剪后的二维纤维基材于模芯210的表面包卷后首尾粘接而成。因此，沿纤维编织异型管材100的周向，二维纤维基层110于二维纤维基材粘接处仅由树脂材料连接，并非处处连续。由于轴向纤维层120与二维纤维编织层130的增强作用，结合二维纤维基层110的二维承载特征，二维纤维基层110的抗拉强度与抗压强度仍有效增强。可见地，该方式兼顾经济性与结构增强作用，宜于规模生产。

轴向纤维层120用于增强二维纤维基层110的抗压强度。示范性地，轴向纤维层120包括复数根纤维，纤维沿纤维编织异型管材100的轴向平行分布。轴向纤维层120沿纤维编织异型管材100的轴向保持结构连续，使纤维编织异型管材100的抗压强度有效增强。特别地，在跨度较大的纤维编织异型管材100中，横向冲击仍然不会造成结构破坏，保证纤维编织异型管材100的抗冲击性。

二维纤维编织层130编织成型于轴向纤维层120的外侧表面。类似地，二维纤维编织层130亦由纤维于二维平面上交织而成。在二维纤维分布下，二维纤维编织层130具有二维承载能力。示范性地，二维纤维编织层130由至少两根纤维编织而成。特别地，通过改变二维纤维的分布角度，二维纤维编织层130可获得不同的抗拉强度与抗压强度，使纤维编织异型管材100的应用范围更广。

示范性地，二维纤维编织层130沿纤维编织异型管材100的轴向保持结构连续。示范性地，二维纤维编织层130沿纤维编织异型管材100的周向均保持结构连续。可见地，编织于二维纤维编织层130内的纤维贯穿二维纤维编织层130之始终，使二维纤维编织层130的受力连续均匀，抗拉强度与抗压强度均十分出色。

二维纤维基层110与二维纤维编织层130的编织密度依实际需要而定。示范性地，二维纤维基层110的编织密度紧于二维纤维编织层130的编织密度。例如，在前述“二维纤维基层110由二维纤维基材首尾粘接而成”的条件下，二维纤维基层110的编织密度紧于二维纤维编织层130的编织密度，有效地减小二维纤维基材粘接处的断开影响，提高结构强度。

如前所述，二维纤维基层110、轴向纤维层120与二维纤维编织层130均由纤维制成。其中，纤维包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的至少一种。

实施例2

请参阅图6，本实施例公开一种纤维编织异型管材制造设备200，用于实现纤维编织异型管材100的一体制造。该纤维编织异型管材制造设备200包括模芯210及沿模芯210的长度方向依次设置的纤维传送装置220、第一预成型装置231、浸渍装置240、第二预成型装置232、编织装置250、第三预成型装置233与注胶装置260。

首先说明的是，模芯210亦称模仁，是模具中的产品部分，用于模具中心部位的关键运作的精密零件。简单地说，模芯210用于形成纤维编织异型管材100的内侧表面。模芯210的形状根据实际需要而定，包括圆形、方形或其他多边形结构。

纤维传送装置220用于实现二维纤维基材与轴向纤维的轴向输入，其实质为一种上料机构。较常见地，纤维传送装置220包括纱架、毡铺展机构(滚轮)、纱孔等类型。

第一预成型装置231用于使二维纤维基材包覆于模芯210的表面，形成二维纤维基层110。例如，第一预成型装置231包括第一模具。模芯210贯穿第一模具，使模芯210与第一模具之间形成预成型间隙。二维纤维基材沿模芯210的长度方向传送，穿过预成型间隙而实现二维纤维基材于模芯210表面的包覆。

浸渍装置240用于实现轴向纤维的树脂浸渍。示范性地，浸渍装置240包括树脂浸渍槽，树脂浸渍槽内充满树脂材料。轴向纤维于传送过程经过树脂浸渍槽，使其表面布满树脂材料。

第二预成型装置232用于使浸渍后的轴向纤维沿轴向排布于二维纤维基层110的外侧，形成轴向纤维层120。例如，第二预成型装置232包括第二模具。模芯210贯穿第二模具，使二维纤维基层110与第二模具之间形成预成型间隙。轴向纤维沿轴向传送，穿过预成型间隙而实现与二维纤维基层110的预成型。

应当理解，此时，轴向纤维层120与二维纤维基层110仅属初步定位，之间保持疏松。所谓轴向，是指模芯210的轴向方向。示范性地，模芯210的轴向为模芯210的长度方向。

编织装置250用于在轴向纤维层120的外侧编织形成二维纤维编织层130。例如，编织装置250包括编织机，用于交错编织而形成二维纤维编织层130。编织机的具体形态依实际应用环境(如纤维种类等)而定。一般地，编织机上设有纤维锭子253，旋转地使纤维锭子253上的纤维于轴向纤维层120上相互交织。

第三预成型装置233用于使二维纤维基层110、轴向纤维层120与二维纤维编织层130之间形成预成型体。例如，第三预成型装置233包括第三模具。模芯210贯穿第三模具，使轴向纤维层120与第二模具之间形成预成型间隙。二维纤维编织层130沿轴向传送，穿过预成型间隙而实现与轴向纤维的预成型。

示范性地，第三预成型装置233还用于挤出预成型体中多余的树脂材料。此时，预成型体中的树脂材料较为均匀，各纤维层之间均分布树脂材料。

补充说明，第一预成型装置231、第二预成型装置232与第三预成型装置233均属于预成型装置230的一部分，用于确保各纤维层之间的相对位置，使之逐渐接近制品的最终形状。

注胶装置260用于对预成型体注射树脂材料。由于仅轴向纤维经过树脂浸渍，各纤维层之间的树脂材料存在不足。树脂材料不足会造成固化后各纤维层之间粘接强度不足，使成型后的管材抗压强度较低。注胶装置260即用于补充预成型体的树脂材料，保证预成型体的层间充盈树脂材料，同时减少树脂材料的用量。示范性地，预成型体的纤维层间保持疏松，使树脂材料得以注入。

示范性地，纤维编织异型管材制造设备200还包括成型装置280，用于实现预成型体的压实、成型与固化，形成纤维编织异型管材型材。

示范性地，成型装置280包括成型模具与设置于成型模具上的加热固化机构。成型模具对预成型体施加挤压作用，使预成型体压实。加热固化机构用于加热预成型体中的树脂材料，使树脂材料熔融并冷却固化，从而实现二维纤维基层110、轴向纤维层120与二维纤维编织层130之间的固化成型，得到纤维编织异型管材型材。

加热固化机构可采用多加热、微波加热等形式。示范性地，加热固化机构采用三段式梯度升温加热，对应于预热区、凝胶区与固化区，使树脂材料逐步熔融、凝胶并固化而形成树脂固化层140。

补充说明，纤维编织异型管材100具有多层构造，用以增强管材的结构强度。其中，多层构造包括自内而外层叠分布的二维纤维基层110、轴向纤维层120与二维纤维编织层130。其中，二维纤维基层110、轴向纤维层120与二维纤维编织层130之间分别通过树脂材料粘合。换言之，各层之间均通过树脂材料固化，使之形成统一的管材结构，各纤维层之间存在树脂固化层140。

示范性地，纤维编织异型管材制造设备200还包括牵引装置270，用于实现预成型体的轴向连续运动。牵引装置270设置于成型装置280的后端，使预成型体(包括在前的二维纤维基材、轴向纤维与编织纤维)沿模芯210的长度方向连续运动。牵引装置270种类众多，包括履带式输送机、可往复运动的夹持器等类型。

示范性地，纤维编织异型管材制造设备200还包括切割装置290，用于实现纤维编织异型管材型材的分切。切割装置290的类型众多，包括切割锯等类型。进一步地，切割装置290可沿模芯210的长度方向往复运动，从而按需要的长度对纤维编织异型管材型材进行切割，形成所需长度规格的纤维编织异型管材100。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种纤维编织异型管材，其特征在于，包括自内而外层叠分布的二维纤维基层、轴向纤维层与二维纤维编织层，所述二维纤维编织层编织成型于所述轴向纤维层的外侧表面。

2.根据权利要求1所述的纤维编织异型管材，其特征在于，所述二维纤维基层、所述轴向纤维层与所述二维纤维编织层之间分别通过树脂材料粘合。

3.根据权利要求2所述的纤维编织异型管材，其特征在于，所述树脂材料为热固性树脂。

4.根据权利要求1所述的纤维编织异型管材，其特征在于，所述二维纤维基层由二维纤维基材首尾粘接而成，所述二维纤维基材由纤维编织而成。

5.根据权利要求4所述的纤维编织异型管材，其特征在于，所述二维纤维基层的编织密度紧于所述二维纤维编织层的编织密度。

6.根据权利要求1所述的纤维编织异型管材，其特征在于，所述二维纤维编织层由至少两根纤维编织而成。

7.根据权利要求1所述的纤维编织异型管材，其特征在于，所述轴向纤维层包括复数根纤维，所述纤维沿所述纤维编织异型管材的轴向平行分布。

8.根据权利要求1所述的纤维编织异型管材，其特征在于，所述二维纤维编织层沿所述纤维编织异型管材的轴向保持结构连续。

9.根据权利要求1所述的纤维编织异型管材，其特征在于，所述二维纤维基层与所述二维纤维编织层沿所述纤维编织异型管材的周向均保持结构连续。

10.根据权利要求1所述的纤维编织异型管材，其特征在于，所述二维纤维基层、所述轴向纤维层与所述二维纤维编织层均由纤维制成，所述纤维包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的至少一种。