一种高体积分数高性能针刺预制体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高体积分数高性能针刺预制体及其制备方法。该方法是将纤维布铺放到裁床上，裁床按照设计的切割轨迹对纤维布进行切割，形成半切纤维布；将半切纤维布铺设于基布上，形成一个结构单元；然后依照针刺程序和针刺工艺参数对该结构单元进行针刺；该结构单元针刺成型后，沿针刺预制体的厚度方向在该针刺成型的结构单元的上方继续铺放一个结构单元，进行针刺成型过程；重复上述过程，直至达到目标的针刺预制体厚度。本发明专利技术采用高体积分数的半切纤维布取代低体积分数的普通网胎，提高了针刺预制体的体积分数、层间剥离强度和面内拉伸强度。拉伸强度。拉伸强度。

【技术实现步骤摘要】
一种高体积分数高性能针刺预制体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及针刺预制体领域，具体是一种高体积分数高性能针刺预制体及其制备方法。

技术介绍

[0002]针刺技术是一种低成本的3D预制体制备技术，通过针刺将网胎中的短切纤维引入织物的厚度方向，克服了2D层压板层间结合强度差的缺点，而且由于其自动化程度高，克服了其他3D预制体制造技术(三维编织、三维机织等)工艺复杂、成本高、加工周期长等不足，成为一种目前广泛使用的多用途、高技术含量的三维预制体制备技术。
[0003]目前，纤维针刺预制体主要采用网胎和基布叠层针刺而成，由于低密度网胎层的存在，现有的针刺预制体的体积分数(即预制体中所含纤维的体积占比)的范围主要在10％～30％。
[0004]文献《异型构件预制体机器人三维针刺成形轨迹规划与针刺模拟》中纤维毡针刺成形实验研究发现：采用网胎/基布叠层针刺成型方法，网胎面密度为75g/m2，基布采用面密度为234g/m2的缎纹布，针刺密度为10针/cm2～30针/cm2，针刺深度20mm，制备得到的针刺石英纤维预制体的体积分数仅为13本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高体积分数高性能针刺预制体的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：第一步、制备半切纤维布：将纤维布铺放到裁床上，裁床按照设计的切割轨迹对纤维布进行切割，形成半切纤维布；所述切割轨迹由若干条完全相同且相互平行的直切割线构成；所有直切割线均平行于半切纤维布的经纱方向或纬纱方向中的一个方向，且通过直切割线将与直切割线垂直的方向上的全部纱线均切割为短纤维；第二步、针刺成型：将半切纤维布铺设于基布上，形成一个结构单元；然后依照针刺程序和针刺工艺参数对该结构单元进行针刺；该结构单元针刺成型后，沿针刺预制体的厚度方向在该针刺成型的结构单元的上方继续铺放一个结构单元，进行针刺成型过程；重复上述过程，直至达到目标的针刺预制体厚度。2.根据权利要求1所述的高体积分数高性能针刺预制体的制备方法，其特征在于，纤维布和基布的纤维原料为石英纤维或碳纤维；纤维布和基布均为机织布，织物结构是平纹、斜纹或者缎纹。3.根据权利要求1所述的高体积分数高性能针刺预制体的制备方法，其特征在于，第一步具体是：(1)生成切割程序：采用AUTOCAD软件设计切割轨迹；在AUTOCAD软件中将切割轨迹导出为dwg格式文件；再用力克裁床设计软件DESIGNCONCEPT TECHTEX打开dwg文件，按草图赋予切割线，分别保存为xin文件和dat文件；用力克裁床排版软件DIAMINO TECHTEX加载xin文件和dat文件进行排版，生成MKX和PLX裁切程序文件；(2)切割：将纤维布铺放到力克裁床上，保证纤维布的经纱和纬纱平行于裁床的平面直角坐标系的X轴和Y轴；加载MKX和PLX裁切程序文件；设置裁切速度，启动裁床，裁床带动切刀按照设计的切割轨迹对纤维布进行切割，形成半切纤维布。4.根据权利要求1所述的高体积分数高性能针刺预制体的制备方法，其特征在于，第一步中，在与直切割线平行的方向上，相邻的直切割线之间相互错位设置，且相邻的直切...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小明，姚天磊，李皎，魏玉莹，郑宏伟，任志鹏，焦亚男，陈利，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：