一種多軸向混編編織物的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多軸向混編編織物的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能作為一種取之不盡、用之不竭的可再生資源，備受世界各國的關(guān)注。風(fēng)電的價(jià)格和風(fēng)機(jī)功率成反比，風(fēng)機(jī)功率越大，單位發(fā)電成本越低。風(fēng)機(jī)的輸出功率P和風(fēng)輪直徑D的平方成正比，即P = 0.3XD2。增加風(fēng)輪直徑，風(fēng)機(jī)輸出功率將按指數(shù)函數(shù)增加。隨著現(xiàn)代風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展及日趨成熟，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組研究沿著增大單機(jī)容量、減輕單位千瓦質(zhì)量、提高轉(zhuǎn)換效率的方向發(fā)展。為了保證在極端風(fēng)載下葉尖不碰塔架(塔架凈空標(biāo)準(zhǔn))，葉片必須具有足夠的剛度。既要減輕葉片的質(zhì)量，又要滿足強(qiáng)度與剛度要求，有效的辦法是采用碳纖維增強(qiáng)。
[0003]碳纖維具有高強(qiáng)度、高模量、低密度、耐腐蝕等優(yōu)異性能，其比強(qiáng)度是GFRP的2倍，比模量是GFRP的3倍。單CFRP在剛度較高的同時(shí)，必然存在韌性相對較低的缺陷。且碳纖維價(jià)格比玻纖昂貴，采用100%碳纖維織造葉片成本過高，目前國內(nèi)外主要是碳纖和玻纖混合使用。
[0004]混雜纖維復(fù)合材料能夠有效的彌補(bǔ)單一纖維增強(qiáng)復(fù)合材料所存在的缺點(diǎn)，是復(fù)合材料將來的發(fā)展趨勢之一。玻纖與碳纖體積比為2的混雜纖維復(fù)合材料(HFRP)的斷裂應(yīng)變比CFRP高30%?50% ;玻璃纖維復(fù)合材料的模量一般較低，但如引入50%的碳纖維作為表層，復(fù)合成夾芯形式，其模量可達(dá)到碳纖維復(fù)合材料的90% ;玻璃纖維復(fù)合材料疲勞壽命為非線性遞減，如引入50%的碳纖維，其疲勞壽命將轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性遞減，其循環(huán)應(yīng)力也有較大的提尚。
[0005]因此，將碳纖維和玻璃纖維混雜使用，特別是在坯布編織的時(shí)候均勻使用，協(xié)調(diào)匹配，令各自發(fā)揮其性能優(yōu)勢，相互取長補(bǔ)短，不僅可以提高綜合性能，還能減輕重量、降低成本、提尚經(jīng)濟(jì)效益。
[0006]現(xiàn)有普通的多軸向混編經(jīng)編織物均為單層面內(nèi)混鋪，在高性能纖維復(fù)合材料行業(yè)中，纖維和樹脂的均勻分布是影響復(fù)合材料性能的關(guān)鍵因素之一，由于經(jīng)編織物經(jīng)密、原料規(guī)格的限制和不同材料不同密度的特性，若要得到單層混編經(jīng)編織物面內(nèi)不同纖維材料的同等厚度，則混編經(jīng)編織物的可設(shè)計(jì)性將受到很大的限制，因此產(chǎn)品將很難低成本工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種能確?；炀幙椢锔鲄^(qū)域內(nèi)纖維的均勻分布和厚度的一致性，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料性能和成本的可設(shè)計(jì)性，降低生產(chǎn)成本的多軸向混編編織物的生產(chǎn)方法。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的一種多軸向混編編織物的生產(chǎn)方法包括以下步驟:
[0009]步驟一:第一層0°經(jīng)紗制備；
[0010]步驟二:第二層0°經(jīng)紗?第N層0°經(jīng)紗制備；N為自然數(shù)，彡2 ;
[0011]步驟三:第N+1?N+N層瑋紗制備；且任意一層瑋紗與經(jīng)編機(jī)的工作臺之間的角度為-90°?+90°，所述相同角度的瑋紗為一層或者多層相同或者不同材質(zhì)的瑋紗；
[0012]步驟四:捆綁線制備；
[0013]步驟五:將步驟一至步驟四制備的材料進(jìn)行鋪放、混編得到多軸向混編編織物；
[0014]步驟六:切割、收卷。
[0015]所述第一層O °經(jīng)紗、第二層O °經(jīng)紗?第N層O °經(jīng)紗、第N+1?N+N層瑋紗選自玻璃纖維、碳纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚酰胺纖維、聚苯硫醚纖維、聚酰亞胺纖維、聚酯纖維、聚丙烯纖維或尼龍纖維；所述經(jīng)紗和瑋紗材質(zhì)相同或者不同，所述各層0°經(jīng)紗的材質(zhì)相同或者不同；所述各層瑋紗的材質(zhì)相同或者不同。
[0016]所述步驟一中和步驟二及步驟三中，第一層0°經(jīng)紗、第二層0°經(jīng)紗?第N層0°經(jīng)紗、第N+1?N+N層瑋紗的制備方法為:根據(jù)單層纖維面的密度設(shè)計(jì)要求，結(jié)合所選纖維的規(guī)格，計(jì)算出所需的纖維頭份；當(dāng)0°經(jīng)紗或者瑋紗采用某些纖維(如碳纖維)時(shí)，在展纖預(yù)定型設(shè)備上進(jìn)行單向預(yù)定型纖維帶的制備。
[0017]所述步驟一中和步驟二，將制備好的某些纖維(如碳纖)單向預(yù)定型纖維帶收卷在兩邊有檔盤的經(jīng)軸上，將裝好單向預(yù)定型纖維帶的經(jīng)軸放置在經(jīng)軸架上退繞；將某些纖維(如玻纖)在放置在經(jīng)紗架上通過各道瓷眼穿過送經(jīng)羅拉進(jìn)入編織區(qū)；所述步驟三中，將制備好的某些纖維(如碳纖)單向預(yù)定型纖維帶收卷在兩邊有檔盤的軸上，放置在瑋紗架上退繞；將某些纖維(如玻纖)在放置在瑋紗架上通過鋪瑋小車鋪設(shè)。
[0018]所述步驟一中和步驟二及步驟三中，退繞時(shí)采用機(jī)械式拉簧摩擦帶控制或電子式恒力矩控制張力。
[0019]所述步驟二，第二層0°經(jīng)紗?第N層0°經(jīng)紗的制備方法為:非同類纖維放置在經(jīng)紗紗架上，按產(chǎn)品性能要求進(jìn)行外圈退繞或內(nèi)圈退繞；根據(jù)0°纖維面密度設(shè)計(jì)要求，結(jié)合纖維的規(guī)格，計(jì)算出所需的纖維頭份，將纖維從送經(jīng)羅拉上包覆，通過送經(jīng)羅拉輥的轉(zhuǎn)速進(jìn)行張力控制；所述步驟三中，第N+1?N+N層瑋紗制備方法為:非同類纖維分別放置在瑋紗紗架上，按纖維進(jìn)行性能要求進(jìn)行外圈退繞或內(nèi)圈退繞，根據(jù)不同角度瑋紗纖維面密度的設(shè)計(jì)要求，結(jié)合纖維規(guī)格，計(jì)算出所需纖維頭份，將纖維穿過瑋紗瓷眼到瑋紗張力片進(jìn)行張力控制。
[0020]所述步驟四中，捆綁線的制備方法為，將捆綁線纖維放置在紗架上通過整經(jīng)機(jī)進(jìn)行盤頭經(jīng)軸的制備，或者通過紗線張力器對單根紗架上的捆綁線進(jìn)行張力控制。
[0021]所述步驟五中，將步驟一到步驟四制備的材料進(jìn)行鋪放，用機(jī)械式或電子式方式控制鋪放張力，在雙軸向經(jīng)編機(jī)或者多軸向經(jīng)編機(jī)或縫編機(jī)上混合編織。
[0022]采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明帶來了以下的有益效果:(I)本發(fā)明打破了傳統(tǒng)的單層面內(nèi)鋪設(shè)的方式，對0°經(jīng)線采用兩層或兩層以上相同或者不同的纖維進(jìn)行單向鋪設(shè)，對瑋紗也采用兩層或者兩層以上相同或者不同的纖維進(jìn)行各個(gè)角度的單向鋪設(shè)，每個(gè)角度可以是一層或者兩層或者多層，最后再進(jìn)行混編而成，因此可以實(shí)現(xiàn)兩種或兩種以上的不同材料的鋪設(shè)，確?；炀幙椢锔鲄^(qū)域內(nèi)纖維的均勻分布和厚度的一致性，不同0°經(jīng)紗纖維層或者瑋紗纖維層的克重可在30-3000克/m2范圍內(nèi)任意調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料性能和成本的可設(shè)計(jì)性，前期準(zhǔn)備好各層纖維，最后一次性編織，可以省去至少一次的編織成本；而且分層張力可以單獨(dú)控制，織物性能大大提高。
[0023](2)本發(fā)明的經(jīng)向纖維層數(shù)和瑋紗纖維