專(zhuān)利名稱(chēng)：高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有高阻燃性能、高承力性能且為三維立體夾芯結(jié)構(gòu)的復(fù)合板，該復(fù)合板采用立體編織工藝、真空輔助RTM成型工藝制備。
背景技術(shù)：
復(fù)合板一般由上面板、芯材(放置在上、下面板之間的位置)和下面板組成，其制備方法一般將上面板與芯材與下面板先膠粘在一起，然后采用熱壓成型技術(shù)壓制成所需結(jié)構(gòu)特征的復(fù)合板進(jìn)行成品銷(xiāo)售。采用膠粘、熱壓成型制備得到的復(fù)合板存在著上、下面板與芯材的結(jié)合處易產(chǎn)生分層缺陷。其復(fù)合板的分層結(jié)合處不牢固時(shí)不僅會(huì)使產(chǎn)品的整體強(qiáng)度差，還會(huì)由于存在縫隙會(huì)使產(chǎn)品吸水率增加之后造成芯材隔熱效果的降低；同時(shí)，在環(huán)境溫度較低的狀況下芯材因凍脹使分層結(jié)合處脫開(kāi)。上、下面板由于溫度變化也會(huì)導(dǎo)致復(fù)合板變形等問(wèn)題。
芯材一般采用酚醛泡沫，其具有耐熱性能好，遇火難燃、低煙、低毒、環(huán)保，被國(guó)際上認(rèn)為是綠色建材隔熱保溫的理想材料。
用復(fù)合板作為軌道車(chē)輛的地板或壁板，一旦結(jié)合處發(fā)生分層，在高速運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生摩擦易產(chǎn)生噪音，影響車(chē)廂內(nèi)的視聽(tīng)環(huán)境；用于艦船的地板或壁板，結(jié)合處發(fā)生分層，海水浸入地板或壁板，加大了腐蝕，縮短了艦船的使用周期，同時(shí)也增加了艦船的重量。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板，該復(fù)合板采用立體編織工藝將與輕質(zhì)芯材接合的兩個(gè)內(nèi)層編織在一起，解決了復(fù)合板易分層的缺陷；采用真空輔助RTM(樹(shù)脂傳遞模塑Resin Transfer Moulding)成型工藝將酚醛樹(shù)脂導(dǎo)入預(yù)成型復(fù)合板內(nèi)，增強(qiáng)了支承結(jié)構(gòu)的纖維束與纖維束之間的剪力，有效地提高了本實(shí)用新型復(fù)合板的承重力。
本實(shí)用新型是一種高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板，由輕質(zhì)芯材、承力柱、上面板內(nèi)層、下面板內(nèi)層、上面板外層和下面板外層構(gòu)成；輕質(zhì)芯材布置在上面板內(nèi)層和下面板內(nèi)層之間，且在上面板內(nèi)層、輕質(zhì)芯材和下面板內(nèi)層的厚度方向上采用立體編織工藝織入有承力柱；上面板外層和下面板外層分別布置在上面板內(nèi)層和下面板內(nèi)層外部；在輕質(zhì)芯材、承力柱、上面板內(nèi)層、下面板內(nèi)層、上面板外層和下面板外層內(nèi)導(dǎo)入有酚醛樹(shù)脂。
所述的高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板，其輕質(zhì)芯材為酚醛泡沫，厚度為8～40mm。所述上面板內(nèi)層、下面板內(nèi)層、上面板外層和下面板外層為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維或聚酯纖維制成的二維織物或三維織物，其厚度為0.1～5.0mm。所述承力柱為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維或聚酯纖維的纖維束，其直徑為0.8～10mm，設(shè)有2000～20000個(gè)/m2。
所述的高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板其平壓強(qiáng)度為4.6～15.3MPa，彎曲強(qiáng)度16.8～45.8MPa，沖擊強(qiáng)度大于100KJ/m2，氧指數(shù)65.0～71.0％。
本實(shí)用新型高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板的優(yōu)點(diǎn)在于(1)采用立體編織工藝成型的承力柱，形成了高抗分層性能及高承力性能的復(fù)合板夾芯材料體系的一部分，有效地阻止了與芯材接合處分層的問(wèn)題；(2)采用真空輔助RTM工藝浸入酚醛樹(shù)脂，使得樹(shù)脂浸潤(rùn)均勻，樹(shù)脂含量穩(wěn)定，在密閉空間中完成樹(shù)脂浸潤(rùn)，不會(huì)向大氣散發(fā)有害氣體污染環(huán)境；(3)本實(shí)用新型提出的制備方法能夠節(jié)約原材料消耗，制備過(guò)程中可以根據(jù)施工要求選取輕質(zhì)芯材的尺寸，該尺寸為本實(shí)用新型復(fù)合板的主參量，并根據(jù)該主參量分別選取面板內(nèi)層和外層；制備結(jié)束后只需對(duì)復(fù)合板的外部進(jìn)行常規(guī)的打磨、去邊處理即為可供銷(xiāo)售的成品；(4)對(duì)于輕質(zhì)芯材選取酚醛泡沫材料，使本實(shí)用新型復(fù)合板有效地起到了高阻燃，低煙低毒的特性；(5)承力柱是采用編織工藝與芯材成為一整體結(jié)構(gòu)，其具有了高抗分層特性；(6)酚醛樹(shù)脂的浸入有效地提高了本實(shí)用新型復(fù)合板的防水防腐功能等特性。
圖1是本實(shí)用新型復(fù)合板的外部結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1的A-A視圖。
圖3是無(wú)上下面板外層的復(fù)合板結(jié)構(gòu)圖。
圖4是無(wú)輕質(zhì)芯材的復(fù)合板結(jié)構(gòu)圖。
圖中1.輕質(zhì)芯材2.上面板內(nèi)層3.上面板外層4.下面板內(nèi)層5.下面板外層6.承力柱
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
請(qǐng)參見(jiàn)圖1、圖2所示，本實(shí)用新型是一種高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板，由輕質(zhì)芯材1、承力柱6、上面板內(nèi)層2、下面板內(nèi)層4、上面板外層3和下面板外層5構(gòu)成；輕質(zhì)芯材1布置在上面板內(nèi)層2和下面板內(nèi)層4之間，且在上面板內(nèi)層2、輕質(zhì)芯材1和下面板內(nèi)層4的厚度方向上采用立體編織工藝織入有承力柱6；上面板外層3和下面板外層5分別布置在上面板內(nèi)層2和下面板內(nèi)層4外部；在輕質(zhì)芯材1、承力柱6、上面板內(nèi)層2、下面板內(nèi)層4、上面板外層3和下面板外層5內(nèi)導(dǎo)入有酚醛樹(shù)脂。
在本實(shí)用新型的高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板，其輕質(zhì)芯材1為酚醛泡沫，選取厚度為8～40mm。所述上面板內(nèi)層2、下面板內(nèi)層4、上面板外層3和下面板外層5為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維或聚酯纖維制成的二維織物或三維織物，選取厚度為0.1～5.0mm。所述承力柱6為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維或聚酯纖維的纖維束，承力柱6的直徑為0.8～10mm，設(shè)有2000～20000個(gè)/m2。承力柱6的設(shè)置根據(jù)所選用的纖維束粗細(xì)來(lái)確定單位面積條件下設(shè)有的個(gè)數(shù)，當(dāng)承力柱6的直徑大時(shí)所需要的纖維束則多，當(dāng)承力柱6的直徑小時(shí)所需要的纖維束則少。
本實(shí)用新型的高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板是在上面板內(nèi)層2、輕質(zhì)芯材1(無(wú)粉化型酚醛泡沫)和下面板內(nèi)層4疊加組成鋪層結(jié)構(gòu)的厚度方向上采用立體編織工藝織入承力柱6；然后在上面板內(nèi)層2的外部鋪上面板外層3，下面板內(nèi)層4的外部鋪下面板外層5疊層構(gòu)成預(yù)成型體；最后將預(yù)成型體采用真空輔助RTM成型工藝將酚醛樹(shù)脂導(dǎo)入其內(nèi)，且保持0.05～0.09Mpa的真空度，在20℃～200℃溫度條件下固化0.5～5h，然后經(jīng)打磨、去邊處理，即制得高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板。根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境溫度的不同，會(huì)選取不同溫度條件下的酚醛樹(shù)脂，由于酚醛樹(shù)脂的合成反應(yīng)條件不同，所得樹(shù)脂的固化溫度也不同。制備得到的高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板中其上面板內(nèi)2和上面板外層3(或下面板內(nèi)4和下面板外層5)中浸潤(rùn)樹(shù)脂的含量占上面板內(nèi)2和上面板外層3(或下面板內(nèi)4和下面板外層5)整體重量的百分比，經(jīng)測(cè)試樹(shù)脂含量為30～50％。
在本實(shí)用新型中，立體編織工藝選用日本HASHIMA株式會(huì)社制造的型號(hào)為HSQ-100DC設(shè)備，是將上面板內(nèi)層2、輕質(zhì)芯材1和下面板內(nèi)層4疊加成疊層結(jié)構(gòu)后進(jìn)行立體編織織入承力柱6(纖維束)。采用真空輔助RTM成型工藝選用美國(guó)格拉斯公司制造的型號(hào)為SPARTAN-RTM設(shè)備，是將酚醛樹(shù)脂導(dǎo)入預(yù)成型體中，且保持0.05～0.09Mpa的真空度，并在20℃～200℃溫度條件下固化0.5～5h。形成高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板。
在本實(shí)用新型中，輕質(zhì)芯材1選取酚醛泡沫。酚醛泡沫具有最低的導(dǎo)熱系數(shù)，最優(yōu)的阻燃性能，被廣泛作為絕熱材料。其氧指數(shù)(0I)＞60，煙密度等級(jí)(SDR)＜8，耐溫性好，在-196～180℃范圍內(nèi)，導(dǎo)熱系數(shù)為0.03w/(m.k)。酚醛樹(shù)脂選取國(guó)營(yíng)常熟塑料廠生產(chǎn)的型號(hào)為NR9430。
在本實(shí)用新型中，承力柱6(纖維束)是穿過(guò)疊加的上面板內(nèi)層2、輕質(zhì)芯材1和下面板內(nèi)層4的，承力柱6可以是有規(guī)則的織入，也可以是無(wú)規(guī)則的織入，其織入的多個(gè)承力柱6可以是在產(chǎn)品厚度方向上均勻設(shè)置的構(gòu)圖，也可以根據(jù)使用要求進(jìn)行不規(guī)則分布(請(qǐng)參見(jiàn)圖3所示)。上面板內(nèi)層2、下面板內(nèi)層4、上面板外層3和下面板外層5是玻璃纖維、碳纖維或芳綸纖維制成的二維織物或三維織物，其大小與輕質(zhì)芯材1適配。上面板內(nèi)層2與上面板外層4，下面板內(nèi)層3與下面板外層5之間的結(jié)合是通過(guò)采用真空輔助RTM成型工藝導(dǎo)入的酚醛樹(shù)脂浸潤(rùn)后在一定溫度條件下同時(shí)固化來(lái)連成一體的。
為了對(duì)本實(shí)用新型復(fù)合板進(jìn)行抗壓力測(cè)試，選用萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)CMT5504(深圳新三思公司制造)，沖擊試驗(yàn)機(jī)CJ-25(深圳新三思公司制造)，氧指數(shù)試驗(yàn)儀JF-3(南京江寧分析儀器廠制造)，馬弗爐SX-8-10(天津中簧制造)。制作復(fù)合板加工尺寸以輕質(zhì)芯材1的長(zhǎng)、寬為一參照量，截取酚醛泡沫輕質(zhì)芯材1的尺寸1200×2400×20mm，上面板外層3和下面板外層5的厚度分別為2.5mm，下面板內(nèi)層4和上面板內(nèi)層2的厚度分別為0.5mm。在相同尺寸條件下，選擇不同內(nèi)層、外層材料、不同承力柱6的直徑和纖維束的粗細(xì)，其測(cè)試結(jié)果平壓強(qiáng)度為4.6～15.3MPa，彎曲強(qiáng)度16.8～45.8MPa，沖擊強(qiáng)度大于100KJ/m2，氧指數(shù)65.0～71.0％。本實(shí)用新型的復(fù)合板，有效地解決了普通復(fù)合板易分層、承力差、金屬?gòu)?fù)合板易腐蝕、樹(shù)脂基復(fù)合板阻燃性差等問(wèn)題。使夾芯復(fù)合板可以用于高剪切和高壓縮應(yīng)用的場(chǎng)合，擴(kuò)大了應(yīng)用的領(lǐng)域和范圍。
權(quán)利要求1.一種高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板，其特征在于由輕質(zhì)芯材(1)、承力柱(6)、上面板內(nèi)層(2)、下面板內(nèi)層(4)、上面板外層(3)和下面板外層(5)構(gòu)成；輕質(zhì)芯材(1)布置在上面板內(nèi)層(2)和下面板內(nèi)層(4)之間，且在上面板內(nèi)層(2)、輕質(zhì)芯材(1)和下面板內(nèi)層(4)的厚度方向上采用立體編織工藝織入有承力柱(6)；上面板外層(3)和下面板外層(5)分別布置在上面板內(nèi)層(2)和下面板內(nèi)層(4)外部；在輕質(zhì)芯材(1)、承力柱(6)、上面板內(nèi)層(2)、下面板內(nèi)層(4)、上面板外層(3)和下面板外層(5)內(nèi)導(dǎo)入有酚醛樹(shù)脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板，其特征在于所述輕質(zhì)芯材(1)為酚醛泡沫，其厚度為8～40mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板，其特征在于所述上面板內(nèi)層(2)和所述下面板內(nèi)層(4)為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維或聚酯纖維制成的二維織物或三維織物，其厚度為0.1～5.0mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板，其特征在于所述上面板外層(3)和所述下面板外層(5)為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維或聚酯纖維制成的二維織物或三維織物，其厚度為0.1～5.0mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板，其特征在于所述承力柱(4)為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維或聚酯纖維的纖維束，其直徑為0.8～10mm，承力柱(4)設(shè)有2000～20000個(gè)/m2。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板，由輕質(zhì)芯材、承力柱、上面板內(nèi)層、下面板內(nèi)層、上面板外層和下面板外層構(gòu)成；輕質(zhì)芯材布置在上面板內(nèi)層和下面板內(nèi)層之間，且在上面板內(nèi)層、輕質(zhì)芯材和下面板內(nèi)層的厚度方向上采用立體編織工藝織入有承力柱；上面板外層和下面板外層分別布置在上面板內(nèi)層和下面板內(nèi)層外部；在輕質(zhì)芯材、承力柱、上面板內(nèi)層、下面板內(nèi)層、上面板外層和下面板外層內(nèi)導(dǎo)入有酚醛樹(shù)脂。采用本實(shí)用新型的高阻燃三維立體夾芯承力復(fù)合板，有效地解決了普通復(fù)合板易分層、承力差、金屬?gòu)?fù)合板易腐蝕、樹(shù)脂基復(fù)合板阻燃性差等問(wèn)題。使夾芯復(fù)合板可以用于高剪切和高壓縮應(yīng)用的場(chǎng)合，擴(kuò)大了應(yīng)用的領(lǐng)域和范圍。
文檔編號(hào)B32B3/12GK2918595SQ20062001908
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月12日
發(fā)明者陳躍, 張佐光, 李敏, 趙彤, 王大勇, 呂建梅 申請(qǐng)人:北京中鐵長(zhǎng)龍新型復(fù)合材料有限公司