2 國內的多軸向經編針織物生產和應用現狀
2.1生產設備情況
多軸向經編針織物的生產設備主要是使用了多軸向的鋪緯機構,該機構鋪設的紗線各自平行,且紗線層能根據不同的用途的需要以各種不同密度排列。紗線從緯紗架上引出后經過鋪緯機構,由伺服電機驅動的鋪位機構將紗線墊放到位于左右兩側的襯緯紗傳送鏈的鉤子里,再通過傳送鏈將紗線傳送到編織區,與襯經紗、捆綁紗線等形成所需要的多軸向經編織物。目前國內的多軸向經編機主要有利巴公司的Copcentra MAX 3 CNC系列機型以及卡爾邁耶公司的Malimo Multiaxial、RS2 (3)MUSU 、RS2(3)MSUS-V等機型。
2.2應用的領域
以高性能纖維為原料的多軸向經編針織物與樹脂復合后可以作為骨架材料其性能好于傳統的機織物,與傳統的金屬材料相比,以多軸向織物為基布的復合材料在一定程度上比金屬具有更好的性能。例如使用碳纖維為原料的經編復合材料就比金屬材料更加堅固,更加耐高溫、耐腐蝕,而且大大減輕了質量,因此,多軸向經編復合材料常用于船舶游艇的制造、風力發電機的葉片,航天航空和汽車工業等領域。
2.2.1船舶游艇業
由于游艇需要在極其惡劣的環境下工作,對其材料的性能要求也比較嚴格。用經編多軸向經編織物除了具有可減少紗線的使用量以減輕游艇的重量,減少合成樹脂的用量、縮短浸漬時間等優點外,還可以保護船體不受海水侵蝕。
多軸向經編織物可用來制造船艇的船身、艙壁、甲板、上部結構、桅桿,船帆等。由于多軸向織物為基布的復合材料的高性能增強作用,被廣泛用于賽艇和娛樂船只 (包括帆船和機動船艇)。圖4示為以經編多軸向織物為基布的游艇。
2.2.2風力發電業
目前,風力發電是最具成本優勢的可再生能源,我國幅員遼闊,地理位置優越,開發和利用風能這種綠色可再生能源具有很大的潛力,而多軸向經編織物是風力發電中不可或缺的重要組成部分。
多軸向基布是制造風力發電機葉片及其他重要結構部件的主要材料,使用多軸向織物制造風力發電機的葉片,具有質量輕、強度高、剛性好等優點,能夠滿足開發大型化、輕量化、高性能、低成本的發電葉片的要求。圖5示為新疆大阪城風力發電廠。
2.2.3航天航空業
航天航空工業也是多軸向經編織物重要應用領域。纖維增強復合材料因其具有很高的強質比,因此在航天航空業中的應用具有很大優勢。多軸向經編材料主要用來制造飛機的蒙皮,尾翼的前緣和邊緣,機身的面板,邊舵的前緣及發動機面板,現在也可制造旋翼葉片。
在飛機制造上使用以多軸向經編織物為骨架的復合材料,可以有效的減輕機身重量、加增飛機的使用壽命,同時能夠防火、耐腐蝕以及抗化學藥品。構件的強度可以根據要求進行精確設計。空中客車A320系列飛機配備了采用了翼梢小翼和大量減輕重量的碳纖維復合材料,從而節省了燃油。與金屬材料相比,這種碳纖維的復合材料能夠使機身重量減輕約20%。
2.2.4汽車工業
汽車制造業的需求是多軸向經編織物最具潛力的市場。由于多軸向經編復合材料的獨特性能以及可預設性,使其被廣泛應用于汽車制造業。在一些車頂棚的或雜物箱、汽車或摩托車的輪胎圈、汽車的保險杠、剎車片等部位使用經編多軸向復合材料之后,不僅減輕了車體的重量,而且極大的提高了性能。圖6示為多軸向復合材料為車廂的貨車。
2.2.5建筑業
多軸向經編復合材料正在越來越多的用于增強混凝土,重建和修復建筑物,這是多軸向增強材料較新的市場之一。在一些需要承受惡劣環境的鋼筋混凝土立柱上使用這種多軸向經編復合材料作為加固修復材料,能夠提高立柱的承載能力,使立柱的壽命加倍。這種復合材料多以碳纖維、芳綸纖維為原料。
2.2.6防彈頭盔
防彈頭盔要求輕質高強,以及必須的防護功能,它們也是多軸向復合材料發展的重要市場之一。以金屬材料為骨架材料制造而成的防彈頭盔,質量大,透氣性差,而以非金屬復合材料為骨架材料的的頭盔(圖7示)不僅質量輕而且具有較好的透氣性。世界發達國家已普遍地開始使用非金屬復合材料頭盔代替原金屬頭盔。其中±45°多軸向復合織物比較貼合頭盔的形狀,可塑性較好。
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