[发明专利]双面-单针-底线-缝纫技术

说明书

技术领域

本发明涉及用于夹层结构的一种增强方法，其特征在于，在芯层 材料上引入通孔在时间上是与引入增强结构分开进行的。

本发明适用于夹层结构的增强。夹层结构优选可以包含：纤维塑 料复合层，其带有由纺织半成品做成的表层(例如织物、稀松布、毡 垫等)；一种芯层材料(例如聚合物泡沫材料)；一种聚合物基质材料 (热塑性或热固性材料)。夹层结构都是一层一层地形成的结构，它们 包含相对薄的上下表层及一个具有低的松密度的相对厚的芯层。

依本发明，利用沿厚度方向穿过的增强元件，就可明显提高夹层 结构的横向特性(如Z-方向中的抗压和抗拉伸刚度与抗压和拉伸强 度；Xz-平面中和Yz-平面中的抗剪切刚度和强度，表层和芯层之间 的抗剥离力；防失效安全性能)以及层平面方向上的机械性质(例如 刚度和强度)。

背景技术

在结构性泡沫材料中或在可高度加荷的、轻量的复合材料中，最 佳密度分布原理例如可以在夹层板材中利用一种泡沫材料芯层同两边 抗拉伸的表层形成抗剪切的结合予以实现。为了产生持久的夹层结构， 有各种可能性。视负荷之不同，例如可加以粘合或增强。增强的意义 就是一个物体借助另一个具有更高抗压强度或抗拉伸强度的物体来实 现其增强。

迄今所有已知的用于夹层结构依其厚度方向的增强的生产方法， 例如双锁式针迹、暗缝线迹缝纫技术或双针缝纫技术以及簇绒法，都 有一个共同之处，就是那些增强元件(例如缝纫线、粗纱)共同地利 用针而被引入到夹层结构中。在传统的纺织类缝纫制品上，针的引入 包括缝纫线的引入和随即的缝纫针的拉出来和缝纫线的留在缝纫孔 中，由于纺织物的复位效应之故，通常是没有问题的。不过，在以一 种聚合物硬质泡沫材料作为芯层材料的夹层结构上，由于针以及缝纫 线的穿刺，可能造成网状状结构的破坏，而且由于随缝纫针直径的大 小导致的塑性和弹性变形而造成聚合物硬质泡沫塑料的扭变。在WO 2004/113063中所介绍的通孔的穿孔和随后缝纫线穿过该通孔，导致在 通孔和缝纫线之间的一种不利的面积比，从而导致产生一个小的缝纫 线体积成分。

在将缝纫针拉出来和将缝纫线留在缝纫孔中之后，由于网孔壁的 弹性的变形成分之故，导致通孔的缩小，从而使得芯孔直径再次变得 小于缝纫针直径。在所产生的芯层中通孔的直径和所用的缝纫针直径 之间存在着一种几乎是线性的关系，也就是说，缝纫针直径越大，则 在芯层上所造成的通孔就越大。此外，缝纫线还会导致芯孔直径的附 带扩径。这一附带扩径几乎相当于缝纫线的横断面面积。在这里也可 以认定：所用的缝纫线的横断面面积越大，附带的扩径亦越大。

US6187411介绍双面缝纫法中的缝纫过程，依此法从夹层结构的 一个表层出发，一根上线利用缝纫针被刺入到夹层结构中，而在另一 个表层的近处被一根底线保持在夹层结构中。这样，在将缝纫针从夹 层结构中撤回之后，便产生一个线圈。

在DE102005024408中公开了一种用于增强泡沫塑料的缝纫方 法，依该方法在利用缝纫针产生通孔之后将束纤维穿过泡沫材料拉出， 随后齐平地加以剪断，或将之贴附在表面上和可选择地加以粘住。这 在进一步加工时会导致纤维从表层中滑脱，从而大大降低接合强度， 但还会导致表面的卷曲。

US5624622公开了采用链式针迹缝纫法或锁式针迹缝纫法来增 强泡沫材料夹层结构的作法。

按以往所采用的缝纫方法，在刺入缝纫针时携带着缝纫线。于此， 在刺入泡沫材料中时，缝纫线在整个长度上都平行于缝纫针地延伸。 因此，穿刺孔的孔径大小是由缝纫针直径和缝纫线的厚度所决定的。

在夹层结构利用液态基质材料和随后的固化实现浸渍处理之后， 可借助显微镜检验来确定芯孔直径及缝纫线在芯孔中的纤维体积成 分。在此实验表明：利用双锁式针迹缝纫工艺，在使用直径为1.2毫 米的缝纫针和线性重量为62克/千米的芳族聚酰胺缝纫线所缝纫的夹 层结构上，芯层材料中产生的树脂柱的直径(约为1.7毫米)大于用 单针迹情况下未加以浸渍的夹层结构所求得的芯孔直径。其原因在于： 通过缝纫针的穿刺，缝纫针直径范围内相邻的网状壁被破坏了。在这 些开着的其平均直径约为0.7毫米的针洞中在随后的浸润过程中被树 脂渗入(图2)。在该图中示出在使用双锁式针迹-缝纫工艺情况下和 根据芯孔中缝纫线体积成分与芯孔中缝纫线的数目的关系产生的树脂 柱的机理。