二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法

二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 19 中华人民共和国国家知识产权局 12 发明专利申请 10 申请公布号 43 申请公布日 21 申请号201910094060 7 22 申请日2019 01 30 71 申请人连云港市工业投资集团有限公司地址222000江苏省连云 港市海州区海昌南路1号 72 发明人王士华 胡爱林 张爽 李志强 74 专利代理机构连云港润知专利代理事务所32255代理人刘喜莲 51 Int Cl B29C70 48 xx 01 B29C70 54 xx 01 D05B1 06 xx 01 D 05B85 06 xx 01 54 发明名称一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 57 摘要本发明公开了一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 该方法包括以下步骤以气瓶内胆为芯模 在二维编织机上来回编 织所需的编织层 采用缝合方法将第一步中制备的多层编织层缝合 成一个整体 采用RTM成型工艺 按照所需比例充入树脂 并在固化 炉中固化成型 将固化完成的产品脱模后进行后续处理 本发明充分利用了二维编织的净尺寸成型的优点 采用缝合的方法 将分层织物缝成一个整体 在增强Z向强度的同时又有效解决了后续 复合材料应用的分层问题 本发明提供的方法简单 切实可行 可以有效地提高制得的制件质 量 权利要求书1页说明书3页附图1页109774195A2019 05 21109774195A 1 一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 其特征在于该方法 包括以下步骤 1 以气瓶内胆为芯模 在二维编织机上来回编织所需的编织层 2 采用缝合方法将第一步中制备的多层编织层缝合成一个整体 3 采用RTM成型工艺 按照所需比例充入树脂 并在固化炉中固 化成型 4 将固化完成的产品脱模后进行后续处理 2 根据权利要求1所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 其特征在于 步骤 1 中 所述气瓶内胆由高强度金属合金材料制备 3 根据权利要求1所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 其特征在于步骤 1 中 所述的编织用纱线选自碳纤维 聚酰亚胺纤维和Kevlar纤 维 其中碳纤维为二维编织机的编织纱 聚酰亚胺纤维或Kevlar纤 维为二维编织机的轴纱 4 根据权利要求1所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 其特征在于 所述步骤 2 中缝合方法采用弯针缝合技术 5 根据权利要求1所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 其特征在于所述步骤 3 中RTM工艺用树脂为环氧树脂 6 根据权利要求1所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 其特征在于步骤 1 中 通过二维编织得到一个整体网状结构的预制件 7 根据权利要求1所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 其特征在于以铝合金为材料制备薄壁金属内衬作气瓶内胆 气瓶 内胆的直径为200mm 300mm 厚度为2mm 以此气瓶内胆为芯模 选 择碳纤维为编织纱 聚酰亚胺纤维为轴纱 在芯模上来回编织 制 得厚度为10mm的预制件 然后采用弯针缝合方法将预制件缝合起来 得到一个不分层的整体 8 根据权利要求1所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 其特征在于步骤 1 中 设定编织角为60 70 在芯模上来回编织20 40层 9 根据权利要求1所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 其特征在于步骤 2 中 采用弯针缝合方法 以Kevlar纤维为缝合线 设定针距为 5mm 6mm 行距为9 11mm 缝合步骤 1 中编织得到的预制件 得到一个不分层的整体 权 利 要 求 书1 1页2109774195A2一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法技 术领域 0001 本发明涉及新型复合材料气瓶领域 尤其涉及一种二 维编织缝合复合材料气瓶及其制造方法 背景技术 0002 复合材料气瓶具有杰出的物理 机械和热性能 特 别是具有轻质高强 比模量高 比强度高 材料性能可设计 抗疲 劳 抗腐蚀等优势 在交通运输 介质存储 航空航天 抢险救生 医疗卫生等领域有着广泛的应用 0003 目前复合材料气瓶主要是缠绕式气瓶 由在铝制内胆上缠绕 一定厚度的已浸渍树脂的纤维经固化成型后得到的 这种气瓶在厚 度方向上仍是单层纤维排布 层与层间的连接只是依赖树脂基体 在后续的使用中易出现分层等问题 发明内容 0004 本发明的目的在于针对现在技术的不足 提出一种 二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 采用该方法制得的复合材 料气瓶能均匀地承担所受的载荷 同时增强了Z向的力学性能 使其 在耐压环境中不会成为力学薄弱点 0005 本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的 本发明是一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 其特点是 该方法包括以下步骤 1 以气瓶内胆为芯模 在二维编织机上来回编织所需的编织层 2 采用缝合方法将第一步中制备的多层编织层缝合成一个整体 3 采用RTM成型工艺 按照所需比例充入树脂 并在固化炉中固 化成型 4 将固化完成的产品脱模后进行后续处理 0006 本发明一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法中 其主 要的发明点在于步骤 1 和 2 的编织与缝合 步骤 3 和 4 中涉及的具体RTM成型工艺 按照所需比例充入树脂 固化炉 中固化成型 脱模及后续处理均可以采用现有技术常规工艺 0007 本发明所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶及其制造方法 其进一步优选的技术方案是步骤 1 中 所述气瓶内胆由高强度金属合金材料制备 比如高强度铝合金等 所述的高强度金属合金材料以适合气瓶所需 的强度为准进行选材 可以为常规的制造气瓶用金属合金材料 0008 本发明所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶及其制造方法 其进一步优选的技术方案是所述步骤 1 中 所述的编织用纱线是碳纤维 聚酰亚胺纤维和Kevlar纤维 其中碳纤维为二维编织机的编织纱 聚酰亚胺纤维和Kevlar纤维 中二选一为二维编织机的轴纱 0009 本发明所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶及其制造方法 其进一步优选的技术方案是所述步骤 2 中采用弯针缝合技术 弯针缝合技术是指缝针为弯月形缝针 缝针与摆线钩针处在同一边 随着缝针延缝线方向移动 弯针反复穿透制件使缝合线多次绕曲 说 明 书1 3页3109774195A3形成线套相连 0010 本发明所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶及其制造方法 其进一步优选的技术方案是所述步骤 3 中RTM工艺用树脂选择环氧树脂 0011 本发明所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶及其制造方法 其进一步优选的技术方案是步骤 1 中 通过二维编织得到一个整体网状结构的预制件 0012 本发明所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶及其制造方法 其进一步优选的技术方案是以铝合金为材料制备薄壁金属内衬作 气瓶内胆 气瓶内胆的直径为200mm 300mm 厚度为2mm 以此气瓶 内胆为芯模 选择碳纤维为编织纱 聚酰亚胺纤维为轴纱 在芯模 上来回编织 制得厚度为10mm的预制件 然后采用弯针缝合方法将 预制件缝合起来 得到一个不分层的整体 0013 本发明所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶及其制造方法 其进一步优选的技术方案是步骤 1 中 设定编织角为60 70 在芯模上来回编织20 40层 0014 本发明所述的一种二维编织缝合复合材料气瓶及其制造方法 其进一步优选的技术方案是步骤 2 中 采用弯针缝合方法 以Kevlar纤维为缝合线 设定针距为 5mm 6mm 行距为9 11mm 缝合步骤 1 中编织得到的预制件 得到一个不分层的整体 0015 与现有技术相比 本发明方法具有以下有益效果本发明方法 最大优点是利用二维编织结合缝合工艺制备复合材料层的增强体 以该方法对比缠绕工艺 二维编织使得预制件是一个整体网状结构 纤维束在空间中相互交织 能共同均匀地承担所受的载荷 本发明方法缝合工艺将一定厚度的预制件连接成一个整体 增强了Z 向的力学性能 使其在耐压环境中不会成为力学薄弱点 附图说明 0016 图1为本发明方法步骤 2 制得的缝合为一整体的气瓶胚子的结构示意图 具体实施方式 0017 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚 完整的描述 显然 所描述的实施例是本发明的一部分实施例 而不是全部的实施例 基于本发明中的实施例 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳 动的前提下所获得的所有其他实施例 都属于本发明保护的范围 0018 实施例1 一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 该方 法包括以下步骤 1 以铝合金为材料制备薄壁金属内衬作气瓶内胆3 以气瓶内胆3 为芯模 气瓶内胆3的直径为200mm 厚度为2mm 在二维编织机上来 回编织得到一个整体网状结构的预制件 编织时选择碳纤维为编织 纱 聚酰亚胺纤维或Kevlar纤维为轴纱 设定编织角为60 在芯 模上来回编织20层形成多层编织层1 预制件的厚度为10mm 2 采用弯针缝合方法 以Kevlar纤维为缝合线2 设定针距为5mm 行距为9mm 将第一步中编织得到的预制件缝合成一个整体 参照 图1 3 采用RTM成型工艺 按照所需比例充入环氧树脂 并在固化炉 中固化成型 4 将固化完成的产品脱模后进行后续处理 0019 实施例2 一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 该方 法包括以下步骤说 明 书2 3页4109774195A4 1 以铝合金为材料制备薄壁金属内衬作气瓶内胆3 以气瓶内胆3 为芯模 气瓶内胆3的直径为300mm 厚度为3mm 在二维编织机上来 回编织得到一个整体网状结构的预制件 编织时选择碳纤维为编织 纱 聚酰亚胺纤维或Kevlar纤维为轴纱 设定编织角为70 在芯 模上来回编织40层形成多层编织层1 预制件的厚度为12mm 2 采用弯针缝合方法 以Kevlar纤维为缝合线2 设定针距为6mm 行距为11mm 将第一步中编织得到的预制件缝合成一个整体 参 照图1 3 采用RTM成型工艺 按照所需比例充入环氧树脂 并在固化炉 中固化成型 4 将固化完成的产品脱模后进行后续处理 0020 实施例3 一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 该方 法包括以下步骤 1 以铝合金为材料制备薄壁金属内衬作气瓶内胆3 以气瓶内胆3 为芯模 气瓶内胆3的直径为250mm 厚度为2mm 在二维编织机上来 回编织得到一个整体网状结构的预制件 编织时选择碳纤维为编织 纱 聚酰亚胺纤维或Kevlar纤维为轴纱 设定编织角为65 在芯 模上来回编织30层形成多层编织层1 预制件的厚度为11mm 2 采用弯针缝合方法 以Kevlar纤维为缝合线2 设定针距为5mm 行距为10mm 将第一步中编织得到的预制件缝合成一个整体 参 照图1 3 采用RTM成型工艺 按照所需比例充入环氧树脂 并在固化炉 中固化成型 4 将固化完成的产品脱模后进行后续处理 0021 实施例4 一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 包括 以下步骤 1 以6061铝合金为材料制备薄壁金属内衬 该内衬的直径为250m m 厚度为2mm 以此内衬为芯模 选择24kT700的碳纤维为编织纱 聚酰亚胺纤维为轴纱 设定编织角为65 在芯模上来回编织20层 形成多层编织层 2 采用弯针缝合方法 以Kevlar纤维为缝合线 设定针距为5mm 行距为10mm 缝合步骤 1 所得的预制件 得到一个不分层的整体 3 采用RTM成型工艺 充入树脂 并在固化炉中固化成型 4 将固化完成的产品脱模后进行后续处理 得到所需的二维编织 缝合复合材料气瓶 0022 实施例5 一种二维编织缝合复合材料气瓶的制造方法 包括 以下步骤 1 以7055铝合金为材料制备薄壁金属内衬 该内衬的直径为200m m 厚度为1