[发明专利]三维中空织物增强复合板

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合外墙板，尤其涉及一种无机纤维三维中空织物复合板增强复合外墙板，属于新型建材领域。 

背景技术

复合材料三维编织结构技术是20世纪80年代发展起来的一种新型先进复合材料，是下一代低成本、轻质、高损伤容限和长寿命材料。这项技术首先是基于国家安全战略的考量，被运用于航天航空、尖端武器之上，直到现在，异性三维织物依然是研究热点和世界各国优先发展和竞争激烈的关键技术。然后，渐次运用于飞机、船舶、轨道交通、风电、化工和体育竞技等领域。 

80年代，南玻院等承担了防热材料和透波材料等关键部件用立体织物配套研制任务。天津工业大学、东华大学开始三维机织设计原理的研究，并研制了无梭无边纱三维立体织造设备，实现了三维机织物的织造，研究重点转向军事尖端用途的异性织物，并获得成功，因此我国是世界上第二个掌握该项技术的国家。 

一般的三维中空织物复合板都是由三维间隔织物（三维立体织物）经浸胶固化制成，浸胶和固化可以对纤维材料产生纤维增强作用，浸胶、固化后纤维的力学性能远大于浸胶、固化前。早期的三维间隔织物基本上是在双针床拉舍尔机上生产的，由于脆性较大的无机纤维材料不宜进行编织，因此当时的间隔织物是全部以有机纤维纱线作为材料进行编织的。在编织成型的间隔织物内可以看到有机纤维纱线相互串套形成线圈。虽然推出这种纯粹由有机纤维作纱编织出的间隔织物一定程度的解决了当时的实际需要。但是，有机纤维的纤维增强作用不大，因此这种纯由有机纤维纱线制得的三维中空织物复合板在抗压性能方面还是不够理想。因此随后，市场上有人提出利用高性能纤维对上述的三维中空织物复合板进行改造，增加整个三维中空织物复合板的抗压性，所谓的高性能纤维是指玻纤、碳纤维、高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维等纤维增强作用大的纤维，这类纤维本身脆性也较大同样不适于弯曲编织。 

公开号为CN 101519827A的中国专利公开了：“一种三维增强编间隔织物的制作方法，在经过改造的带有全幅衬纬装置的双针床拉舍尔经编机上生产。该方法采用的原料主体为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高模量聚乙烯等高能纤维丝束，X轴方向通过机前和机后加装的两个衬纬装置在整个机器幅宽上引入高性能纤维衬纬纱；Y向通过导纱梳引入高性能纤维衬经纱；用普通或高强合成纤维长丝纱以编链或经平组织对衬经、衬纬纱进行绑缚固定；上下表层连接纱同样采用高性能纤维，保证两个表层之间保持5-6cm间距……”。该方法通过在有机纤维间隔织物的面层的X和Y轴、背层的X和Y轴以及面层与背层之间的Z轴方向上均引入高性能纤维，同时用成圈性能好的有机纤维以“编链”或“经平”的组织形式在面层和背层上对这些高性能纤维的交点进行“绑缚”固定，其重点是通过有机纤维捆绑难以成圈的高性能纤维，并减少高性能纤维之间的摩擦损伤，使高性能纤维在浸胶固化后发挥纤维增强作用，最终获得具有较佳抗压性的三维中空织物复合板。该方法将高性能纤维具有高纤维增强作用的特点和普通有机纤维具有柔性可成圈特点进行结合，使最终获得的三维中空织物复合板的抗压性相比之前的复合板得到增强。 

然而，虽然上述这些高性能纤维具有极高的纤维增强作用，但其本身在浸胶固化前的硬挺度并不好。特别是当织物在完成浸胶之后“上下表层”的自重会明显增加，其中面层增加的自重直接施加给“连接纱”导致“连接纱”呈“S”形趴伏地连接在上下表层之间。随着进一步对三维织物进行的固化工序，连接纱的这种“S”形趴伏状态被永久保存下来。 

随着对纤维的“加捻工艺”进一步发展和成熟，经“加捻”的玄武岩纤维可以满足纺织的要求。市场上也出现了整体全部使用无机纤维进行编织和固化的复合板，这种复合板在力学性能上要比上述的由有机纤维和无机纤维混合制成的三维中空织物复合板更好。如：授权公告号为CN2923306Y的发明专利披露了:“一种增强复合板，具有立体织物芯,立体织物芯具有2-6个由无机非金属材料制成的经线和纬线编织而成的织物绵长，织物面层之间由连接经线间隔在上下对应的位置之间呈8字形站立连接，织物面层和连接经线的外部均包覆有树脂层。该增强复合板的立体织物芯由玻璃纤维、碳纤维或者玄武岩纤维制成网络型结构并经树脂复合后而成，当纤维吸收树脂固化后，可加强张力并保持坚挺。该增强复合板虽然在强度上有进一步的提高，但其连接经线仍在面层的压力呈“S”形趴伏地连接在上下表层之间，即“织物面层之间由连接经线间隔在上下对应的位置之间呈8字形站立连接”。因为连接经线不够绷直而导致了该复合板不能将无机纤维的抗压性发挥到最大。