一种纤维复合材料集装箱主体部件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维复合材料集装箱主体部件及其制造方法，该集装箱主体部件以高性能纤维为原料，采用多种类高性能纤维纱线多层水平以00、900、+450、

【技术实现步骤摘要】
一种纤维复合材料集装箱主体部件及其制造方法


[0001]本专利技术属于纺织
，具体涉及的是用纤维材料生产集装箱主体部件的复合技术，具体说是一种纤维复合材料集装箱主体部件及其制造方法。

技术介绍

[0002]集装箱是现代物流中使货物大规模、高效率和标准化运输最先进的工具，它加速了货物在全球范围内的周转，也加快了全球范围内的产业结构调整。
[0003]传统集装箱通常由耐候钢板材制成，以抵御自然条件下风、雨、海水，甚至是恶劣气候的侵蚀。这必然使集装箱自身重量偏大。由于受钢材生产宽度的限制，集装箱主体部件(包括两个侧壁、一个箱顶和箱底)无法实现整体成型，通常由若干块小尺寸钢板横向或竖向拼接而成，生产时需分块下料，打磨、修边、压型后再进行拼接，焊接、喷漆，上述传统生产工艺流程过于繁琐，影响长途满载或空载运输成本，对提高生产效率不利。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种纤维复合材料集装箱主体部件(包括两个侧壁、箱顶和箱底)，该主体部件具有结构合理，较轻的重量，较强的承载力及耐气候稳定性等特点。
[0005]本专利技术的另一个目的是提供纤维复合材料集装箱主体部件的制造方法。
[0006]本专利技术也同时适用于制作集装箱端板、箱门及板框式或折叠平板式特种集装箱的前、后面板等部件的制造。
[0007]本专利技术的目的是通过以下方式实现的：
[0008]一种纤维复合材料集装箱主体部件以高性能纤维为原料，采用多种类高性能纤维纱线多层水平以0
°
>、90
°
、+45
°
、
‑
45
°
等角度直线排列，纵向捆绑成整体的编织方法，或采用三向(X轴向、Y轴向、Z轴向)正交结构机织织造成芯层增强体，经热定型、浸渍和涂敷聚四氟乙烯乳液，成型、加热固化、加热固化制备得到复合材料。
[0009]纤维复合材料集装箱主体部件一次成型，碳纤维等轻质纤维材料体积分数在60％以上。
[0010]所述的高性能纤维纱线为大、小丝束碳纤维、碳纤维预浸料、碳纤维制品回收再生纤维、碳纤维短切纤维、高温滤袋回收再生纤维纱线，碳纤维短切纤维、高强涤纶长丝。
[0011]所述的芯层增强体有纱线层或织物层两种类型；纱线层是在水平方向根据90
°
/45
°
/0
°
/
‑
45
°
等不同角度、排列不同层数、不同种类的纱线，同层纱线为同一种材料，纱线之间等距间隔排列，多层纱线通过纵向的捆绑纱绑缚在一起；织物层是同种或不同种类纱线，通过X轴向、Y轴向、Z轴向用正交结构织成呈“工”字型、“T”字型或其它异型。
[0012]芯层的热定型是在一定温度及力的作用下，使纤维内的大分子沿轴向有序排列，消除内应力，增强芯层的表观特性。
[0013]所述的浸渍或涂敷及成型是将具有一定粘度的聚四氟乙烯分散乳液或树脂乳液，在受压力的情况下渗入或浸渍到较疏松的纱线层或织物层的纱线之间或经纬交织点空隙，
并在芯层的外层涂敷聚四氟乙烯分散乳液，经固化形成硬质的板材的全过程。在芯层渗入或浸渍或涂敷后的初始阶段，将柔性的卷材环绕在固定框架的外围，根据要求尺寸形成侧壁+箱底+侧壁+箱顶的主体部件，经固化，表面修饰成为高性能纤维类集装箱主体部件。
[0014]所述主体部件硬质板材的厚度为5
‑
20mm。
[0015]主体部件的内外层或外层可呈现不同的色彩或图案及各类广告。
[0016]本专利技术所述的纤维复合材料集装箱主体部件制造工艺过程包括：
[0017](1)芯层增强体的制造及热定型；
[0018](2)芯层增强体的浸渍或涂敷；
[0019](3)主体部件着色；
[0020](4)主体部件成型。
[0021]所述的芯层的制造有经编编织和多剑杆织造两种方法。经编织造可以是高性能纤维或普通合成纤维长丝或短纤维纱线，如500dtex
‑
5000dtex的高强粗旦涤纶长丝，500dtex
‑
20000dtex的粗旦玻纤长丝，大、小丝束碳纤维长丝，1.0dtex
‑
7.0dtex
ⅹ
10
‑
75mm的高性能纤维及高性能纤维制品回收再生短纤维纱线，也可以是石墨烯、玄武岩纤维、高强聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维、聚苯硫醚纤维等纱线；也可以是纤维网如聚酯、聚丙烯纺粘、熔喷非织造布、碳纤维短切纤维网等。3
‑
7层不同种类的纱线完全平行伸直排列，每层纱线以90
°
/0
°
/
‑
45
°
/+45
°
的不同角度，质量为80
‑
700g/m2，同层纱线等间距间隔0.5
‑
5mm，多层不同材质、不同性能的纱线及纤维网，通过纵向的捆绑纱绑缚成一个整体。
[0022]多剑杆制造采用高性能纤维长丝为原料，使用多经轴、多综眼综丝形成多层梭口，进行二层或多层织造，用接经纱将上、下层或多层织物整体联结成立体织物。芯层截面可为“I”字型、“T”字型或其它异型形状。“I”字型截面的型材织物是使用上、下层两个独立的引纬系统投纬，与上、下层地组织经纱，上下层织物的接经纱三维交织成面对面的双层织物。经纱和纬纱可采用500dtex
‑
5000dtex的高强粗旦涤纶长丝，大、小丝束碳纤维长丝，接经纱可采用1500dtex
‑
3000dtex高强涤纶长丝。“T”字形截面的型材，先由两片综框上、下交织运动，形成横向部分，再通过另外两片综框上、下交织，形成“T”型织物具有高度方向的整体部分。整体使用同一种原材料，可用500dtex
‑
20000dtex的粗旦玻纤长丝，或500dtex
‑
5000dtex的高强粗旦涤纶长丝，也可用大、小丝束碳纤维长丝。
[0023]纱线层增强体可以在经编机上编织，立体织物层增强体可以在双剑杆或经过改造的三维织机上织造，设备幅宽为5
‑
7.5m。
[0024]纱线层及织物层增强体都采用合成纤维为原材料，需要在热定型机上进行定型处理，使纤维中的大分子在热空气及纵、横向力的作用下，沿轴向进行定向排列，消除内应力，增强纤维表观特征。
[0025]热定型工艺条件：定型温度300
‑
350℃，定型时间15
‑
45秒。
[0026]所述的芯层增强体可以根据GB/T1413
‑
2008《(系列)集装箱分类尺寸的额定质量》所规定的大类品种长
ⅹ
宽
ⅹ
高的要求一次性制成，或通过1
‑
2次焊接来满足主体部件尺寸的要求。芯层的连接采用激光焊接技术进行。焊接时两幅矩形芯层的一端剪成斜接口，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维复合材料集装箱主体部件，其特征在于，该集装箱主体部件以高性能纤维为原料，采用多种类高性能纤维纱线多层水平以0
°
、90
°
、+45
°
、
‑
45
°
角度直线排列，纵向捆绑成整体的编织方法，或采用X轴向、Y轴向或Z轴向正交结构机织，织造成芯层增强体，经热定型、浸渍和涂敷聚四氟乙烯乳液，成型、加热固化制备得到。2.根据权利要求1所述的纤维复合材料集装箱主体部件，其特征在于，所述的高性能纤维纱线为大、小丝束碳纤维、碳纤维预浸料、碳纤维制品回收再生纤维、碳纤维短切纤维、高温滤袋回收再生纤维纱线，碳纤维短切纤维、高强涤纶长丝。3.根据权利要求1所述的纤维复合材料集装箱主体部件，其特征在于，所述的芯层增强体有纱线层或织物层两种类型；纱线层是在水平方向根据90
°
/45
°
/0
°
/
‑
45
°
等不同角度、排列不同层数、不同种类的纱线，同层纱线为同一种材料，纱线之间等距间隔排列，多层纱线通过纵向的捆绑纱绑缚在一起；织物层是同种或不同种类纱线，通过X轴向、Y轴向、Z轴向用正交结构织成呈“工”字型、“T”字型或其它异型。4.根据权利要求1所述的纤维复合材料集装箱主体部件，其特征在于，所述的浸渍和涂敷聚四氟乙烯乳液是将聚四氟乙烯分散乳液渗入或浸渍到较疏松的纱线层或织物层的纱线之间或经纬交织点空隙，并在芯层的外层涂敷聚四氟乙烯分散乳液；所述的聚四氟乙烯分散乳液为将固体含量为50％的聚四氟乙烯分散乳液，加入其质量的30％的蒸馏水混合，稀释后加入聚四氟乙烯分散乳液0.5
‑
1％的OBS，3％的渗透剂，2％的分散剂。5.一种权利要求1所述的纤维复合材料集装箱主体部件制造方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)芯层增强体的制造及热定型；(2)芯层增强体的浸渍和涂敷；(3)主体部件着色；(4)主体部件成型。6.根据权利要求5所述的纤维复合材料集装箱主体部件制造方法，其特征在于所述的芯层增强体的制造采用经编织造或多剑杆织造；经编织造是采用高性能纤维或普通合成纤维长丝或短纤维纱线，3
‑
7层不同种类的纱线完全平行伸直排列，每层纱线以90
°
/0
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/
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45
°
/+45
°
的不同角度，质量为80
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700g/m2...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭华，顾钰良，王震声，
申请(专利权)人：江苏华跃纺织新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：