[發(fā)明專利]制作泡沫夾芯預(yù)成型體的打孔針、穿紗針、系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110489206.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN113246585B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫九霄;彭家順;譚海英;冷佩;付印
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢紡織大學(xué)
• 主分類號(hào): B32B38/04
• 分類號(hào): B32B38/04;B32B38/00;B32B9/00;B32B9/04;B32B17/02;B32B17/10;B32B27/34;B32B27/02;B32B27/12;B32B27/40;B32B27/30;B32B27/36;B32B5/06
• 代理公司: 武漢華之喻知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42267
• 代理人: 彭翠;曹葆青

本發(fā)明屬于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件用泡沫夾芯預(yù)成型體的制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種制作泡沫夾芯預(yù)成型體的打孔針、穿紗針、系統(tǒng)及方法。本發(fā)明提供的一種用于制作泡沫夾芯預(yù)成型體的打孔針，其為實(shí)心柱狀結(jié)構(gòu)，其包括上段的夾持部與下段的打孔部，所述夾持部為截面為多邊形的柱狀結(jié)構(gòu)，以便于夾持；所述打孔部為自上而下直徑逐漸變小的椎體結(jié)構(gòu)，其截面為多角星形或齒輪狀。本發(fā)明利用該打孔針，并且將打孔和縫合分兩步完成，能夠有效避免縫合過程中，纖維與實(shí)體泡沫摩擦而導(dǎo)致的起毛、斷紗等現(xiàn)象，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。且能夠避免在樹脂真空導(dǎo)入時(shí)，避免通孔部分的樹脂含量過高的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件用泡沫夾芯預(yù)成型體的制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種制作泡沫夾芯預(yù)成型體的打孔針、穿紗針、系統(tǒng)及方法，更具體地，涉及一種制作高抗壓、抗剪結(jié)構(gòu)泡沫夾芯預(yù)成型體的打孔針、打孔裝置及縫合方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)夾芯結(jié)構(gòu)是由上下兩層薄而剛的面板和中間一層輕而厚的芯材粘接而成的輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)，中間粘接較厚的芯材使得上下面板遠(yuǎn)離中性面，大大增加了結(jié)構(gòu)的截面慣性矩，充分發(fā)揮了面板的抗彎性能。夾芯結(jié)構(gòu)在整體結(jié)構(gòu)重量微小增加的情況下，能夠大幅度提高結(jié)構(gòu)的彎曲性能。夾芯結(jié)構(gòu)在承受平壓載荷時(shí)，泡沫芯材承擔(dān)主要載荷；夾芯結(jié)構(gòu)承受彎曲載荷時(shí)，上下面板承受拉壓載荷，而泡沫芯材主要承受剪切作用力；在側(cè)壓載荷下，主要體現(xiàn)面板的面內(nèi)壓縮性能，面板和泡沫芯材的結(jié)界面合力以及泡沫芯材的綜合性能。

由于泡沫夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的特殊性，使其具有很好的力學(xué)性能，同時(shí)泡沫芯材具有諸多功能特性，因此，泡沫夾芯復(fù)合材料能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)功能一體化的要求。結(jié)構(gòu)方面，根據(jù)層合板理論，復(fù)合材料的彎曲剛度與其整體厚度密切相關(guān)，由于泡沫夾芯結(jié)構(gòu)上下面板之間存在厚尺寸的泡沫芯材，增大了結(jié)構(gòu)的截面慣性矩，從而大幅度提高結(jié)構(gòu)的彎曲剛度。傳統(tǒng)的復(fù)合材料層合板要達(dá)到高的剛度要求，必須要增加材料的使用量，這無疑大幅度增加了整體結(jié)構(gòu)的重量，而泡沫夾芯結(jié)構(gòu)在整體重量基本保持不變的情況下，大幅度提高力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)高強(qiáng)的設(shè)計(jì)要求。功能方面，泡沫芯材通常具有良好的保溫、隔熱、隔音和優(yōu)良的電絕緣性等。

由于泡沫夾芯復(fù)合材料具有以上良好的結(jié)構(gòu)功能特性，已廣泛應(yīng)用于航空航天、風(fēng)力發(fā)電葉片、高速列車、建筑、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。然而對(duì)于傳統(tǒng)的泡沫夾芯結(jié)構(gòu)而言，其面板和泡沫芯材間是通過粘結(jié)劑或夾芯結(jié)構(gòu)成型過程中的樹脂粘接而成的，其界面的結(jié)合強(qiáng)度一般比較低，并且泡沫型芯本身具有壓縮強(qiáng)度也很低。這樣，大大限制了泡沫夾芯結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍，如很低的平壓強(qiáng)度和模量；在彎曲或剪切載荷下，容易出現(xiàn)面板和泡沫型芯界面脫粘破壞和泡沫型芯剪切破壞等破壞模式；在沖擊載荷作用下，容易出現(xiàn)面板和泡沫型芯界面的分層破壞，從而降低結(jié)構(gòu)的沖擊損傷容限。

雖然，專利文獻(xiàn)CN106494022A公開了一種點(diǎn)陣增強(qiáng)泡沫夾芯預(yù)成型體及其制備方法和應(yīng)用，采用紗線將上下層纖維和泡沫鏈?zhǔn)娇p合，提高了真空導(dǎo)入模塑工藝過沖中預(yù)成型體的抗沖刷能力，且鋪層纖維不會(huì)變形，然而該種方法采用機(jī)械化縫合，即在針頭前端穿紗，通過機(jī)械力插入型芯泡沫導(dǎo)入紗線，由于紗線與型芯泡沫間的機(jī)械摩擦，經(jīng)常出現(xiàn)紗線起毛、斷紗等情況，一旦出現(xiàn)斷紗就要重新穿紗，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，穿入型芯泡沫中紗線的松緊程度不一等，同時(shí)，由于穿刺形成的實(shí)體圓孔較大，在復(fù)合材料成型工藝中，不可避免地導(dǎo)致局部含膠量高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種制作泡沫夾芯預(yù)成型體的打孔針、穿紗針、系統(tǒng)及方法，通過對(duì)打孔針、穿紗針的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，并對(duì)打孔系統(tǒng)和打孔方法進(jìn)行調(diào)整，將打孔和縫合分兩步完成，以解決現(xiàn)有泡沫夾芯預(yù)成型體打孔穿刺過程中纖維起毛、斷紗、生產(chǎn)效率不高以及圓孔部位樹脂含量過高等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種泡沫夾芯預(yù)成型體，其包括第一蒙布層、泡沫芯材、第二蒙布層和紗線，所述泡沫芯材位于所述第一蒙布層和第二蒙布層之間，形成夾芯結(jié)構(gòu)，所述紗線穿過所述夾芯結(jié)構(gòu)，并將所述第一蒙布層、泡沫芯材、第二蒙布層連接起來。

優(yōu)選地，所述紗線與所述夾芯結(jié)構(gòu)所在平面的夾角為45～90°。