本發(fā)明屬于三維編織復(fù)合材料，具體涉及一種f形管的一體編織方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、三維編織復(fù)合材料技術(shù)是材料科學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)高新技術(shù)。其通過將紗線按照特定路徑和規(guī)律編織成三維結(jié)構(gòu)，讓纖維在空間中呈網(wǎng)狀互鎖交錯分布。和傳統(tǒng)層合復(fù)合材料相比，三維編織復(fù)合材料具備高度整體化的結(jié)構(gòu)，從根本上解決了分層問題，得以形成具有特定力學(xué)性能和功能的復(fù)合材料?；谶@些優(yōu)勢，三維編織復(fù)合材料技術(shù)在航空航天、化工、醫(yī)療器械等多個領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。

2、f形管接頭作為三維編織復(fù)合材料技術(shù)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，被廣泛用于連接輸送腐蝕性介質(zhì)的管道。不過，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，f形管接頭的結(jié)構(gòu)成型主要依賴拼接縫合技術(shù)，具體操作是將編織好的不同部分纖維材料進(jìn)行拼接、縫合，從而形成最終的f形結(jié)構(gòu)。但這種制備技術(shù)存在明顯缺陷，首先，在拼接縫合過程中，纖維材料的連接處容易形成薄弱點(diǎn)。這些薄弱點(diǎn)破壞了f形管接頭的密封結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致f形管接頭整體力學(xué)性能受影響；其次，受拼接縫合工藝限制，不同部位的纖維體積分?jǐn)?shù)和結(jié)構(gòu)均勻性難以保持一致，進(jìn)一步影響f形管接頭的性能穩(wěn)定性，在不均勻土層和軟弱土層中因管道不均勻沉降而造成接口處受損或偏移，容易出現(xiàn)漏液現(xiàn)象；此外，拼接縫合工藝生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)周期長，難以滿足化工行業(yè)對f形管接頭大規(guī)模生產(chǎn)的需求。盡管現(xiàn)有技術(shù)已公開多通管的一體編織技術(shù)，可這些技術(shù)主要適用于y形管、x形管等結(jié)構(gòu)相對簡單的多通管。f形管接頭的分支管分布和角度等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，與y形管、x形管等多通管差異顯著，導(dǎo)致現(xiàn)有的一體編織技術(shù)無法直接用于f形管接頭的制備。

3、因此，開發(fā)適用于f形管接頭的一體編織方法，成為解決上述問題的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種f形管的一體編織方法及應(yīng)用。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

3、一種f形管的一體編織方法，包括以下步驟：

4、（a）將第一圓柱芯模豎直布置，控制2n根第一紗線在第一圓柱芯模的表面自上而下進(jìn)行交織，直至交織點(diǎn)到達(dá)第一圓柱芯模的下端，n為正整數(shù)；

5、（b）將第二圓柱芯模水平布置后，控制其左端與第一圓柱芯模的下端通過彎曲芯模平滑過渡連接，第二圓柱芯模的直徑等于第一圓柱芯模的直徑；

6、再控制2n根第一紗線在彎曲芯模的表面自上而下進(jìn)行交織，在此過程中不斷順時針旋轉(zhuǎn)彎曲芯模，使得第一紗線均勻覆蓋彎曲芯模，直至交織點(diǎn)到達(dá)彎曲芯模與第二圓柱芯模的連接處，此時第二圓柱芯模呈豎直狀態(tài)，與彎曲芯模連接的一端在上，另一端在下；

7、（c）第二圓柱芯模分為上下兩段，控制2n根第一紗線在第二圓柱芯模的上段表面自上而下進(jìn)行交織，直至交織點(diǎn)到達(dá)第二圓柱芯模的上段與下段的交界處；

8、（d）將第三圓柱芯模水平布置后，控制其左端與第二圓柱芯模的下段的頂部連接，第三圓柱芯模的直徑等于第二圓柱芯模的直徑；

9、將2n根第一紗線等分為兩組；

10、新增n根第二紗線；

11、再控制第一組第一紗線和n根第二紗線在第二圓柱芯模的下段表面自上而下進(jìn)行交織，直至交織點(diǎn)到達(dá)第二圓柱芯模的下端；

12、（e）將第三圓柱芯模順時針旋轉(zhuǎn)90°，使其與第二圓柱芯模連接的一端在上，另一端在下；

13、新增n根第三紗線；

14、再控制第二組第一紗線和n根第三紗線在第三圓柱芯模的表面自上而下進(jìn)行交織，直至交織點(diǎn)到達(dá)第三圓柱芯模的下端，即得f形管。

15、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

16、如上所述的一種f形管的一體編織方法，彎曲芯模與第一圓柱芯模和第二圓柱芯模均通過膠水連接，第三圓柱芯模與第二圓柱芯模通過膠水連接。

17、如上任一項(xiàng)所述的一種f形管的一體編織方法，第一紗線、第二紗線和第三紗線均為連續(xù)玻璃纖維/熱塑性聚氨酯復(fù)合長絲（本發(fā)明直接將復(fù)合長絲作為紗線進(jìn)行編織），連續(xù)玻璃纖維/熱塑性聚氨酯復(fù)合長絲由熱塑性聚氨酯與連續(xù)玻璃纖維經(jīng)熔融紡絲制得，本發(fā)明采用連續(xù)玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，與熱塑性聚氨酯結(jié)合，可提高熱塑性聚氨酯的機(jī)械性能和耐腐蝕性等。

18、如上所述的一種f形管的一體編織方法，連續(xù)玻璃纖維/熱塑性聚氨酯復(fù)合長絲的直徑為0.5-0.8mm，連續(xù)玻璃纖維與熱塑性聚氨酯的重量比為1:1-5。

19、如上所述的一種f形管的一體編織方法，熔融紡絲過程中，將熱塑性聚氨酯從雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口加入，將連續(xù)玻璃纖維從雙螺桿擠出機(jī)的擠出頭喂入，雙螺桿擠出機(jī)的溫度范圍為160-220℃。

20、如上任一項(xiàng)所述的一種f形管的一體編織方法的應(yīng)用，用于制備耐腐蝕整體編織f形管接頭復(fù)合材料，具體過程為：制得f形管后，保留各芯模，將f形管置于外模中并對其進(jìn)行熱壓處理，熱壓處理結(jié)束后，去除外模和各芯模，即得耐腐蝕整體編織f形管接頭復(fù)合材料。

21、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

22、如上所述的應(yīng)用，熱壓處理的溫度為180-220℃，時間為2-5min，壓力為0.5-2mpa。

23、如上所述的應(yīng)用，將f形管置于外模中之前，在外模的內(nèi)表面貼附脫模布，如此可給f形管一定的壓力，排除多余氣體，減小內(nèi)部空隙，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

24、如上所述的應(yīng)用，耐腐蝕整體編織f形管接頭復(fù)合材料對鹽溶液、酸溶液或堿溶液具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。

25、有益效果：

26、本發(fā)明采用一體編織的方法制成f形管接頭，減少了接頭部分零部件數(shù)量，不存在拼接縫合縫隙，提升了f形管接頭整體的剛度和強(qiáng)度。

27、本發(fā)明在編織過程中，纖維按照特定路徑和規(guī)律分布，f形管不同部位的纖維體積分?jǐn)?shù)和結(jié)構(gòu)均勻性得到有效控制，保障了整體性能的一致性。

28、本發(fā)明將熱塑性聚氨酯與高性能纖維相結(jié)合作為編織材料，提升了f形管接頭的耐腐蝕性能。

29、本發(fā)明采用一體編織方法，簡化了生產(chǎn)工藝，減少了拼接和縫合工序，大幅提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求。

技術(shù)特征：

1.一種f形管的一體編織方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種f形管的一體編織方法，其特征在于，彎曲芯模與第一圓柱芯模和第二圓柱芯模均通過膠水連接，第三圓柱芯模與第二圓柱芯模通過膠水連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種f形管的一體編織方法，其特征在于，第一紗線、第二紗線和第三紗線均為連續(xù)玻璃纖維/熱塑性聚氨酯復(fù)合長絲，連續(xù)玻璃纖維/熱塑性聚氨酯復(fù)合長絲由熱塑性聚氨酯與連續(xù)玻璃纖維經(jīng)熔融紡絲制得。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種f形管的一體編織方法，其特征在于，連續(xù)玻璃纖維/熱塑性聚氨酯復(fù)合長絲的直徑為0.5-0.8mm，連續(xù)玻璃纖維與熱塑性聚氨酯的重量比為1:1-5。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種f形管的一體編織方法，其特征在于，熔融紡絲過程中，將熱塑性聚氨酯從雙螺桿擠出機(jī)的主喂料口加入，將連續(xù)玻璃纖維從雙螺桿擠出機(jī)的擠出頭喂入，雙螺桿擠出機(jī)的溫度范圍為160-220℃。

6.如權(quán)利要求3~5任一項(xiàng)所述的一種f形管的一體編織方法的應(yīng)用，其特征在于，用于制備耐腐蝕整體編織f形管接頭復(fù)合材料，具體過程為：制得f形管后，保留各芯模，將f形管置于外模中并對其進(jìn)行熱壓處理，熱壓處理結(jié)束后，去除外模和各芯模，即得耐腐蝕整體編織f形管接頭復(fù)合材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，熱壓處理的溫度為180-220℃，時間為2-5min，壓力為0.5-2mpa。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，將f形管置于外模中之前，在外模的內(nèi)表面貼附脫模布。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于三維編織復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種F形管的一體編織方法及應(yīng)用，采用熱塑性聚氨酯為基體，玻璃纖維為增強(qiáng)材料，通過熔融紡絲制成紗線，并利用一體編織技術(shù)制得F形管，隨后利用熱壓工藝將F形管制成F形管接頭。本發(fā)明消除了F形管的拼接縫合縫隙，提升了整體的剛度和強(qiáng)度，還通過將熱塑性聚氨酯與高性能纖維結(jié)合為編織材料，進(jìn)一步增強(qiáng)了F形管接頭的耐腐蝕性能。

技術(shù)研發(fā)人員：胡美琪,湯方明,王華平,趙子凡,張燁,楊勇,王雪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇恒力化纖股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/10