【技术干货】详细盘点用于复合材料增强的织物类型:单向织物

摘 要

为了让大家详细了解复合材料中常用的增强织物类型,本公众号撰写了有关复合材料织物类型专题文章,在上期文章《详细盘点用于复合材料增强的织物类型:多轴向织物》介绍了多轴向织物概念、优缺点及常见的加工方式,而本文则主要介绍了复合材料最常见的织物类型—单向织物的概念及加工方式。

关于单向织物

单向(unidirectional,UD)织物是指大多数纤维只沿一个方向延伸的织物,少量纤维或其他材料可能会沿其他方向,其主要目的是将主纤维固定在适当位置上,尽管其他纤维也可提供一些结构特性。

单向织物的主纤维通常在0°方向上(沿卷-经纱UD),但也可以与卷轴长度成90°(纬纱UD)的方向。真正的单向织物能够将纤维准确地放置在所需的部件中,并以最佳数量安装部件。除此之外,UD纤维是直的、无卷曲,这使得复合材料构件结构中的织物具有尽可能高的性能。

对于机械性能而言,单向织物只能通过预浸料单向带进行改进,因为在预浸料单向带上根本没有辅助材料将单向纤维固定到位。在这些预浸料产品中,只有树脂系统才能将纤维固定在适当的位置。

单向织物的加工方法

有多种方法可以将纤维保持在单向中的位置,包括编织、缝合和粘合。与其他织物一样,单向织物的表面质量取决于以下因素:

首先是纤维的tex以及二次纤维的数量和类型,织物的悬垂性、表面光滑度和稳定性主要由结构控制,而面积重量、孔隙率和润湿性则通过选择纤维tex和每cm纤维数量的组合来确定。经纱或纬纱单向可通过缝合工艺制成(见上篇多轴织物)。然而,为了获得足够的稳定性,通常需要在织物表面添加一定的机构组织。

因此,与组装纤维所需的缝合线一起,这种UD织物中存在相对大量的次要材料,这往往会降低层压板的性能。此外,缝合线0°层的成本高、生产速度相对较慢,这意味着这些织物可能相对昂贵。

单向织物往往需要缝合线等次要材料缝合而成
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