[發明專利]一類新型結構的整體中空夾芯復合材料

無效

• 申請號: 201010003295.X
• 申請日: 2010-01-06
• 公開（公告）號: CN102115938A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 曹海建;錢坤;李鴻順;俞科靜;李文敏;王娟娟
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: D03D3/00
• 分類號: D03D3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一類新型結構的整體中空夾芯復合材料，尤其是一類三維機織整體中空夾芯結構復合材料設計領域。該結構設計有利于提高材料的抗沖擊損傷和損傷容限，進一步擴大該類材料的應用領域和范圍。

背景技術

(1)傳統三維機織整體中空夾芯復合材料具有許多優良的特性：材料的上下兩面板和芯部是整體一次成型，可防止表芯界面之間連接強度低而易被破壞，滿足了材料厚度(“Z”向)增強的要求；材料兩面板之間的中空結構可以設置預埋件、監控元件、光纖、導線及發泡體系等，同時兼具隔音、防火等優越性能。因此三維機織整體中空夾芯復合材料得到了廣泛的應用，如雙層油罐體、夾芯保溫板、隔音板等。

(2)復合材料的抗沖擊損傷和損傷容限是結構材料應用中兩個非常關鍵的問題，優良的復合材料韌性是保證其廣泛應用和發展的關鍵。傳統三維機織整體中空夾芯復合材料在抗沖擊損傷方面存在一定的缺陷：材料上下面板通常為單層平紋組織，面板厚度較薄(0.2～0.4mm)，材料的抗低速沖擊能力較弱，且材料受沖擊后的損傷容限(剩余力學性能)較差，這在很大程度上限制了其在某些特殊領域的應用。

(3)本發明綜合考慮材料的結構、成本和力學性能要求，設計了一類新型結構的整體中空夾芯復合材料，在傳統三維機織整體中空夾芯復合材料的結構基礎上，將材料的上面板設計成2.5維多層結構。該設計將極大地改善材料的抗沖擊性能，而且該結構仍然為整體一次成型，避免了材料沖擊過程中易分層問題；此外可以在該結構的中空部分填充泡沫或其他韌性物質，增強該材料對沖擊能的吸收。

國內外關于采用該新型結構的整體中空夾芯復合材料的相關專利還未見報道。

發明內容

本發明主要解決的問題是傳統整體中空夾芯復合材料的上下面板薄，材料抗沖擊性能差，在一定程度上限制了其應用范圍。

為解決這個問題，本發明從結構入手，在原有結構基礎上，將材料的上面板設計成2.5維多層結構，材料的芯材高度保持不變，下面板仍采用單層平紋或斜紋結構。具體如下：

1、此結構選取2.5維多層結構和整體中空夾芯結構混雜交織。根據實際情況上面板可以選取深角聯、淺交直聯、淺交彎聯等2.5維結構；中間層采用整體中空夾芯結構。

2、本發明采用機織成型。在織造過程中，經紗由三個送經系統控制，地經由消極式送經系統控制，絨經和上面板的經紗由積極式送經系統控制，使預制件達到設計的高度；緯紗采用單劍桿引緯，可以根據性能要求采用不同的紗線。

附圖說明

圖1傳統三維機織整體中空夾芯復合材料示意圖(經向)

圖2新型三維機織整體中空夾芯復合材料示意圖(經向)

圖3新型三維機織整體中空夾芯復合材料織造原理圖

具體實施方式

下面結合附圖對新型整體中空夾芯復合材料的具體實施方式進行說明。

結合附圖2，該圖為新型三維機織整體中空夾芯復合材料示意圖(經向)。上面板層2.5維多層結構可以選用淺交直聯(圖2a)、淺交彎聯(圖2b)、深角聯(圖2c)等，層數在此結構基礎上可以相應的增加或減少；中間層采用整體中空夾芯結構，中間芯柱的結構可以采用“8”、“88”、“U”、“W”等。兩個結構中間用紗線交織而成，從而形成一個整體。

結合附圖3，該圖為新型三維機織整體中空夾芯復合材料織造原理圖。在織造過程中，經紗由三個送經系統控制，地經1由消極式送經系統控制(即定張力送經)，絨經2和2.5維多層結構的經紗3分別由兩個積極式送經系統控制(即定長送經)；緯紗4采用單劍桿引緯，供緯系統有兩個，可以變換緯紗，使材料能滿足更多的性能和用途需要。紗線在綜框5的帶動下形成梭口，絨經2和2.5維多層結構的紗線3根據設計的送經量主動送經，形成如圖2所示的整體中空夾芯結構復合材料。

本發明與傳統的三維機織整體中空夾芯復合材料相比，上面板采用2.5維多層結構，在滿足材料基本力學性能要求的同時，改善了材料的抗沖擊性能，并考慮了材料的成本問題，使材料的應用領域不斷擴大。