[发明专利]复合材料纤维编织结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维材料的编织结构，更具体地说，一种适用于玻璃纤维、碳纤维等复合材料的纤维编织结构。

背景技术

随着材料科学的飞速增长，对材料的性能也要求越来越高。复合材料相比传统材料由于具有各向异性，可设计性强等特点目前已被广泛运用。当前被应用最广泛的是玻璃纤维复合材料(俗称玻璃钢)和碳纤维复合材料，其比强度、比刚度均大大高于钢材等传统材料。但由于目前的增强材料中层间无纤维，故其薄弱环点是其层间剪切强度差。

如图1所示，纤维纱11由纤维丝12组成，多股纤维纱紧密编织(或通过缝编线缝编)一层纤维布，复合材料中，上下两层纤维之间除树脂13外无任何纤维连接，复合材料的一个特点是在纤维方向强度大，而树脂的强度远低于纤维强度，因此容易发生层间剥离而导致材料的失效。目前，也有先进的三维立体编织设计进行三维立体编织解决该问题，但是设备昂贵，且适应性差，不同形状产品需设计不同编织程序，仅适用于少数领域的小部件产品。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：通过一种新型的编织结构很大程度上提高复合材料的层间剪切强度，而无需改变目前的纤维布生产工艺，几乎不会增加目前的制造成本。

为解决上述技术问题，本发明公开一种复合材料纤维编织结构，包括由多股纤维纱编织而成的纤维层，其中每层纤维布分为上层纤维层和下层纤维层，相邻两股纤维纱之间空开一股纤维纱的距离，且相邻的两股纤维纱之间互相平行，再上下缝编在一起。

本发明与现有技术最大的区别在于：同一平面的相邻两股纤维纱之间是互相间隔开的，空开一股纤维纱的距离。无论上层纤维层和下层纤维层的方向是否相同，由这种结构生产的复合材料的层间剪切强度有很大程度上的提高。另外本发明的纤维编织结构只是在结构上有所不同，但仍然采用现有的由多股纤维纱编成纤维层的编织方法，因此无需改变目前的纤维布生产工艺，几乎不会增加目前的制造成本，而且适应性好，不同形状产品的编织程序通用性好。

附图说明

图1为传统纤维铺层结合结构示意图。

图2为本发明在单向纤维布中的应用编织结构示意图。

图3为按本发明的两层单向纤维布铺层后铺设效果示意图。

图4为图3的铺设施压后形成层间交叉连接的示意图。

图5为本发明在90度纤维布的应用示意图。

图6为本发明在90度加其他方向纤维的纤维布的应用示意图。

图7为本发明在90度纤维布铺层时铺层方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请参考图2，图2所示为本发明的第一实施例，复合材料纤维编织结构在单向纤维布中的应用，即复合材料纤维编织结构的基本结构。

通过纤维编织设备使纤维纱形成波浪型的交错起伏，相邻两股纱之间空开一股纱的距离，且相邻的两股纱之间互相平行，纱与纱之间紧密排列。如图2所示，纤维纱21通过缝编纱22制成上层纤维层23和下层纤维层24。每层纤维布分为两层，且上下两层也是通过缝编纱22缝编在一起，每层中每股纱之间间隔一股纱排列，再上下缝编在一起。为达到更好的交错效果，可在两层纱之间少量设计一些正交方向的纤维，使上下两层不至于重叠。

请参考图3，图3是本发明的第二实施例，复合材料纤维编织结构在两层纤维中的应用。图3所示的纤维布分为上层纤维层23和下层纤维层24，每层的纤维布铺设结构如图2所示本发明第一实施例中的复合材料纤维编织结构相同。如图3所示，所述纤维布铺设后，后一层的正面凸起纤维将嵌入前一层反面两束纤维之间，经树脂浸润后成型，比图1所示的现有技术的传统铺层之间有更大连接接触面积，从而提高层间剪切强度。

图4为图3所示本法明第二实施例的进一步改进。在根据第二实施例形成所述编织结构之后，对所述编织结构进行真空灌注工艺，因为通过真空压力，纤维之间将形成更紧密的层间交叉连接，大幅提升层间剪切强度。加压后即可达到图4所示上下两层纤维布的紧密镶嵌连接。

请参考图5，图5所示为本发明的第三实施例，复合材料纤维编织结构在90度纤维布中的应用。所述复合材料纤维编织结构的原理与图2所示的类似，通过纤维编织设备使纤维纱形成上层53与下层54，所述两层53、54为纤维方向正交的两层纤维，每一层同方向的两股纱之间分别错开一股纱排列。与第一实施例不同的是，相邻的两股纤维纱之间互相平行，上下两层纤维层的方向互相垂直，上下两层正交纤维纱分别错开一股纱排列，再通过缝编纱51上下缝编在一起。