本發(fā)明屬于編織工藝領(lǐng)域，具體地說，涉及一種多孔蜂窩板及其三維編織工藝與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、紡織復(fù)合材料是以紡織纖維及其結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的先進(jìn)復(fù)合材料。三維編織復(fù)合材料是紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的重要分支，是指利用三維編織技術(shù)，先將增強(qiáng)纖維編織成三維整體織物，再和基體(包括樹脂、碳、碳化硅、金屬等)復(fù)合，從而制成三維編織復(fù)合材料制件。

2、三維編織物最大的特點(diǎn)是沒有層的概念，三維編織物是一體成型的，故而三維編織復(fù)合材料是完全的整體結(jié)構(gòu)，它的比強(qiáng)度和比模量高，具有優(yōu)良的力學(xué)性能，因此采用三維編織復(fù)合材料來制作主承力結(jié)構(gòu)件和承力結(jié)構(gòu)件的增強(qiáng)體成為可能。

3、目前，航天、航空、醫(yī)療等領(lǐng)域急需各種高性能和功能性的三維編織復(fù)合材料異形制件，所以進(jìn)一步研究異形件的三維編織技術(shù)和三維編織復(fù)合材料對新材料領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的意義。

4、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有的三維編織復(fù)合材料力學(xué)性能較差、強(qiáng)度較低的問題，提供一種多孔蜂窩板及其三維編織工藝與應(yīng)用，使得三維編織多孔蜂窩板力學(xué)性能優(yōu)異，工藝簡單，成本低，適用于工業(yè)化批量生產(chǎn)。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：

3、一種三維編織多孔蜂窩板工藝，

4、(1)先將熱塑性材料與編織紗相混形成預(yù)制紗；

5、(2)將預(yù)制紗按照m行n列排布在三維編織底座上，按照四步法三維編織形成蜂窩結(jié)構(gòu)；

6、(3)加熱、固化所述蜂窩結(jié)構(gòu)，形成蜂窩板。

7、進(jìn)一步地，所述步驟(1)包括：將熱塑性材料制作成漿料，將漿料浸入編織紗內(nèi)部形成預(yù)制紗；

8、和/或，將熱塑性材料紡成熱塑性纖維，將熱塑性纖維與編織紗采用混纖、纏繞、混編中的一種或多種方式相混形成預(yù)制紗。

9、進(jìn)一步地，所述步驟(3)中，加熱的溫度高于所述熱塑性材料的熔融溫度。

10、進(jìn)一步地，所述步驟(3)中，加熱后降溫進(jìn)行固化，形成所述蜂窩板。

11、進(jìn)一步地，所述熱塑性材料包括聚酰胺。

12、進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，蜂窩結(jié)構(gòu)包括接結(jié)段和分支段，每個蜂窩的單邊形成所述分支段，兩個相鄰蜂窩的單邊合并形成接結(jié)段，控制循環(huán)編織接結(jié)段和分支段形成所述蜂窩板。

13、進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，接結(jié)段包括第一接結(jié)段和第二接結(jié)段，第一接結(jié)段和第二接結(jié)段之間為分支段，控制按照第一接結(jié)段-分支段-第二接結(jié)段-分支段的順序循環(huán)編織形成所述蜂窩板。

14、進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，所述n列預(yù)制紗中，每隔k列作為接結(jié)段預(yù)制紗，接結(jié)段預(yù)制紗包括第一、二接結(jié)段預(yù)制紗，第一、二接結(jié)段預(yù)制紗間隔排布；

15、編織第一接結(jié)段包括：控制第一接結(jié)段預(yù)制紗在編織時只做左右運(yùn)動，不做上下運(yùn)動；

16、編織分支段包括：控制第一、二接結(jié)段預(yù)制紗只做左右運(yùn)動，不做上下運(yùn)動；

17、編織第二接結(jié)段包括：控制第二接結(jié)段預(yù)制紗在編織時只做左右運(yùn)動，不做上下運(yùn)動。

18、本發(fā)明提供一種采用上述技術(shù)方案任一所述的編織工藝編織而成的三維編織多孔蜂窩板。

19、本發(fā)明還提供了三維編織多孔蜂窩板在航空、航天、能源、交通、體育領(lǐng)域方面的應(yīng)用。

20、采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

21、本發(fā)明中，先將熱塑性材料與編織紗相混形成預(yù)制紗，這樣當(dāng)利用預(yù)制紗編織形成蜂窩結(jié)構(gòu)后，再將蜂窩結(jié)構(gòu)加熱，編織紗上的熱塑性材料就會熔融，隨后再經(jīng)過固化，實(shí)現(xiàn)熱塑性材料的角色轉(zhuǎn)變，使得熱塑性材料成為基體，基體將編織紗互相粘結(jié)形成完整的蜂窩板，蜂窩板為多孔結(jié)構(gòu)，重量輕、強(qiáng)度高、剛度大，并可根據(jù)需要裁剪出不同的長度和寬度，斷頭少，力學(xué)性能損失小，可廣泛應(yīng)用于航空、航天、能源、交通、體育等領(lǐng)域，以達(dá)到增加強(qiáng)度和減輕重量的目的。

22、本申請的編織工藝可在普通四步法三維編織機(jī)上實(shí)現(xiàn)連續(xù)編織，適用于工業(yè)化批量生產(chǎn)。利用該編織工藝制成的多孔蜂窩板強(qiáng)度高，熱塑性材料作為板材的增強(qiáng)材料，可以提高板材的力學(xué)性能，特別是剪切性能。

23、下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

技術(shù)特征：

1.一種三維編織多孔蜂窩板工藝，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維編織多孔蜂窩板工藝，其特征在于：所述步驟(1)包括：將熱塑性材料制作成漿料，將漿料浸入編織紗內(nèi)部形成預(yù)制紗；

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種三維編織多孔蜂窩板工藝，其特征在于：所述步驟(3)中，加熱的溫度高于所述熱塑性材料的熔融溫度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種三維編織多孔蜂窩板工藝，其特征在于：所述步驟(3)中，加熱后降溫進(jìn)行固化，形成所述蜂窩板。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種三維編織多孔蜂窩板工藝，其特征在于：所述熱塑性材料包括聚酰胺。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種三維編織多孔蜂窩板工藝，其特征在于：所述步驟(2)中，蜂窩結(jié)構(gòu)包括接結(jié)段和分支段，每個蜂窩的單邊形成所述分支段，兩個相鄰蜂窩的單邊合并形成接結(jié)段，控制循環(huán)編織接結(jié)段和分支段形成所述蜂窩板。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種三維編織多孔蜂窩板工藝，其特征在于：所述步驟(2)中，接結(jié)段包括第一接結(jié)段和第二接結(jié)段，第一接結(jié)段和第二接結(jié)段之間為分支段，控制按照第一接結(jié)段-分支段-第二接結(jié)段-分支段的順序循環(huán)編織形成所述蜂窩板。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種三維編織多孔蜂窩板工藝，其特征在于：所述步驟(2)中，所述n列預(yù)制紗中，每隔k列作為接結(jié)段預(yù)制紗，接結(jié)段預(yù)制紗包括第一、二接結(jié)段預(yù)制紗，第一、二接結(jié)段預(yù)制紗間隔排布；

9.一種采用上述權(quán)利要求1-8任一所述的編織工藝編織而成的三維編織多孔蜂窩板。

10.權(quán)利要求9所述的三維編織多孔蜂窩板在航空、航天、能源、交通、體育領(lǐng)域方面的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種多孔蜂窩板及其三維編織工藝與應(yīng)用，編織工藝包括：(1)先將熱塑性材料與編織紗相混形成預(yù)制紗；(2)將預(yù)制紗按照m行n列排布在三維編織底座上，按照四步法三維編織形成蜂窩結(jié)構(gòu)；(3)加熱、固化所述蜂窩結(jié)構(gòu)，形成蜂窩板。本發(fā)明中，先將熱塑性材料與編織紗相混形成預(yù)制紗，這樣當(dāng)利用預(yù)制紗編織形成蜂窩結(jié)構(gòu)后，再將蜂窩結(jié)構(gòu)加熱，編織紗上的熱塑性材料就會熔融，隨后再經(jīng)過固化，實(shí)現(xiàn)熱塑性材料的角色轉(zhuǎn)變，使得熱塑性材料成為基體，基體將編織紗互相粘結(jié)形成完整的蜂窩板，蜂窩板為多孔結(jié)構(gòu)，重量輕、強(qiáng)度高、剛度大，并可根據(jù)需要裁剪出不同的長度和寬度，斷頭少，力學(xué)性能損失小，可廣泛應(yīng)用于航空、航天等領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：李靜,黃慶,姜鋒,于春曉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國紡織科學(xué)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19