内植加强芯的大丝束碳纤维复合材料货叉及其制备方法技术

本发明专利技术属于洁净搬运机器人部件技术领域，公开了一种内植加强芯的大丝束碳纤维复合材料货叉及其制备方法，包括加强芯和货叉主体，加强芯设置于货叉主体的中部，其包括本体及缠绕于本体外侧的耐劈裂保护层；本体的材料为碳纤维增强热固性树脂基复合材料；所述碳纤维为大丝束碳纤维或大丝束碳纤维与高模量碳纤维的混合纤维；耐劈裂保护层的材质为二维编织织物增强热固性树脂基复合材料；货叉主体的材料为大丝束碳纤维二维织物叠层结构增强树脂基复合材料；耐劈裂保护层的树脂基体与货叉主体的树脂基体复合为一体。采用单向纤维排布增强树脂复合材料加强芯，通过采用碳纤维或不同类型碳纤维原料的混杂设计使用，达到刚性设计的目的。目的。目的。

【技术实现步骤摘要】
内植加强芯的大丝束碳纤维复合材料货叉及其制备方法


[0001]本专利技术属于洁净搬运机器人部件
，具体涉及一种内植加强芯的大丝束碳纤维复合材料货叉及其制备方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]货叉是平板显示器行业所用的洁净搬运机器人的重要零部件之一，用来搬运玻璃基板。由于玻璃基板非常轻薄易碎，整个搬运过程需保证玻璃基板在货叉上足够平稳。目前，国内的货叉一般为单一碳纤维排布结构增强树脂基复合材料，虽然具有较好的减重性能，但是纤维在复合材料内部的增强形式单一，不可避免出现刚性不稳定，变形量大等诸多力学问题。
[0004]传统的碳纤维复合材料货叉普遍使用24K以下的小丝束纤维作为复合材料增强体，存在原料成本高、加工周期长、难以满足高刚度要求等问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种内植加强芯的大丝束碳纤维复合材料货叉及其制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：第一方面，本专利技术提供一种内植加强芯的大丝束碳纤维复合材料货叉，包括加强芯和货叉主体，加强芯设置于货叉主体的中部，且沿货叉整体的长度方向排布，其中，所述加强芯包括本体及缠绕于本体外侧的耐劈裂保护层；本体的材料为碳纤维增强热固性树脂基复合材料，热固性树脂质量百分含量为30
‑
60%；所述碳纤维为大丝束碳纤维或大丝束碳纤维与高模量碳纤维的混合纤维；大丝束碳纤维单向排布；耐劈裂保护层的材质为二维编织织物增强热固性树脂基复合材料；货叉主体的材料为大丝束碳纤维二维织物叠层结构增强树脂基复合材料；耐劈裂保护层的树脂基体与货叉主体的树脂基体复合为一体。
[0007]第二方面，本专利技术提供一种内植加强芯的大丝束碳纤维复合材料货叉的制备方法，包括如下步骤：大丝束碳纤维或大丝束碳纤维与高模量碳纤维的混杂纤维单向排布后浸渍热固性树脂，得到加强芯本体预浸料；在加强芯本体预浸料的外表面缠绕二维织物预浸料，在模具中固化成型，制得加强芯；在对货叉主体的大丝束碳纤维二维织物进行叠层过程中，在大丝束碳纤维二维织物叠层结构的中心位置植入所述加强芯；然后将大丝束碳纤维二维织物的叠层结构浸渍热固性树脂，在模具中固化成型，
即得。
[0008]上述本专利技术的一种或多种实施例取得的有益效果如下：采用单向纤维排布增强树脂复合材料加强芯，通过采用碳纤维或不同类型碳纤维原料的混杂设计使用，达到刚性设计的目的，可提高货叉复合材料结构的轴向刚性，有效抵抗服役过程的轴向变形，保证使用耐久度。
[0009]在加强芯的外表面采用耐劈裂保护层，有效保证加强芯的整体韧性，同时该耐劈裂保护层也可在内植过程中与货叉主体的大丝束碳纤维二维织物增强树脂复合材料形成界面过渡层，提高内植界面的结合性，提高复合材料货叉的整体协同变形能力。
[0010]采用大丝束碳纤维，避免小丝束碳纤维原料的使用，可有效降低生产原料成本，同时配合碳纤维的平面多轴向铺层设计，提高货叉主体复合材料结构的力学强度可设计性和使用寿命。
[0011]采用大丝束碳纤维混杂结构排布的多层结构，同时在特定位置引入加强芯这种高刚性内嵌结构，可在发挥碳纤维复合材料主体结构低密度、高强度优势的基础上，重点提高特定服役部位的刚性，同时可以也有效提高货叉的使用寿命。
附图说明
[0012]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0013]图1是本专利技术实施例1的内植加强芯的大丝束碳纤维复合材料货叉的整体结构示意图。
[0014]图中，1、加强芯，2、货叉主体，3、耐劈裂保护层。
具体实施方式
[0015]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0016]第一方面，本专利技术提供一种内植加强芯的大丝束碳纤维复合材料货叉，包括加强芯和货叉主体，加强芯设置于货叉主体的中部，且沿货叉主体的长度方向设置，其中，所述加强芯包括本体及缠绕于本体外侧的耐劈裂保护层；本体的材料为碳纤维增强热固性树脂基复合材料，热固性树脂质量百分含量为30
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60%；所述碳纤维为大丝束碳纤维或大丝束碳纤维与高模量碳纤维的混合纤维；大丝束碳纤维单向排布，大丝束碳纤维的铺设方向平行于加强芯本体的长度方向；耐劈裂保护层的材质为二维编织织物增强热固性树脂基复合材料；货叉主体的材料为大丝束碳纤维二维织物叠层结构增强树脂基复合材料；耐劈裂保护层的树脂基体与货叉主体的树脂基体复合为一体。
[0017]本专利技术中，树脂的含量均为质量百分数。
[0018]碳纤维分为不同丝束，一般用K来表示，1K表示一束碳纤维丝中含有1000根原丝，1K、3K、6K、12K、24K被称为小丝束碳纤维，48K以上为大丝束碳纤维。
[0019]丝束越大，越容易聚集，但是展纱效果越差，浸润胶液的效果越差，而且由于单丝
中容易出现空隙等问题，大丝束碳纤维的性能不如小丝束碳纤维，大丝束碳纤维的变异系数为15
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18%，综合性能稳定程度较低。由于货叉属于承重件，对材料的力学性能要求较高，所以采用目前的碳纤维增强树脂基复合材料货叉的结构及工艺，还难以满足货叉的使用要求。
[0020]采用单向铺层的碳纤维增强的树脂基复合材料具有较大的轴向刚性。将该种复合材料制备的加强芯填埋于碳纤维增强复合材料货叉的中部，并沿货叉的长度方向设置时，可以对货叉进行有效加强，有效增强其刚度，进而可以有效抵抗服役过程的轴向变形，提高货叉的使用耐久度。
[0021]在刚性加强芯的外表面缠绕设置耐劈裂保护层，对加强芯起到较好的禁锢保护作用，防止加强芯在承载较大载荷时发生劈裂，提高加强芯的整体韧性。
[0022]此外，由于耐劈裂保护层的增强结构为纤维二维织物，当其预浸树脂与货叉主体的树脂复合成型时，该耐劈裂保护层也可在内植过程中与二维叠层织物增强碳纤维结构形成界面过渡层，提高内植界面的结合性，提高复合材料货叉的整体协同变形能力。
[0023]综上，在带有耐劈裂保护层的加强芯的增强作用下，货叉主体刚度得到大幅度提升，进而使得货叉主体可以采用大丝束碳纤维增强树脂基复合材料进行制备。
[0024]需要说明的是，加强芯沿货叉主体的长度方向设置，所以加强芯为细长状结构，加强芯本体中的增强碳纤维沿其长度方向铺设，使细长的加强芯具有较强的抗弯曲性能，进而提高货叉的承载能力。
[0025]在一些实施例中，耐劈裂保护层的缠绕方向与加强芯中的碳纤维的铺设方向垂直。
[0026]加强芯本体中的增强碳纤维沿其长度方向铺设，用于对加强芯长度方向进行加强，耐劈裂保护层的缠绕方向与加强芯中的碳纤维的铺设方向垂直，用于对加强芯本体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.内植加强芯的大丝束碳纤维复合材料货叉，其特征在于：包括加强芯和货叉主体，加强芯设置于货叉主体的中部，且沿货叉主体的长度方向设置，其中，所述加强芯包括本体及缠绕于本体外侧的耐劈裂保护层；本体的材料为碳纤维增强热固性树脂基复合材料，热固性树脂质量百分含量为30
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60%；所述碳纤维为大丝束碳纤维，或，所述碳纤维为大丝束碳纤维与高模量碳纤维的混合纤维；大丝束碳纤维或混合纤维单向排布，铺设方向平行于加强芯本体的长度方向；耐劈裂保护层的材质为二维编织织物增强热固性树脂基复合材料；货叉主体的材料为大丝束碳纤维二维织物叠层结构增强树脂基复合材料；耐劈裂保护层的树脂基体与货叉主体的树脂基体复合为一体。2.根据权利要求1所述的内植加强芯的大丝束碳纤维复合材料货叉，其特征在于：耐劈裂保护层的缠绕方向与加强芯中的碳纤维的铺设方向垂直。3.根据权利要求1所述的内植加强芯的大丝束碳纤维复合材料货叉，其特征在于：加强芯的数量为1个、2个或多个。4.根据权利要求1所述的内植加强芯的大丝束碳纤维复合材料货叉，其特征在于：加强芯的主体采用的大丝束碳纤维选自T300、T700、T800或T1000。5.根据权利要求1所述的内植加强芯的大丝束碳纤维复合材料货叉，其特征在于：加强芯主体的高模量纤维选自M40、M40J、M55、M55J、M60或M60J。6.根据权利要求1所述的内植加强芯的大丝束碳纤维复合材料货叉，其特征在于：所述耐劈裂保护层中的二维编织织物选自平纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹伟伟，朱波，宋函默，谈红，
申请(专利权)人：华夏星辰苏州新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：