強化泡沫夾芯板及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于土木、航空航天、高速列車、船舶、風機葉片等工程材料領域。具體地，本發明涉及強化泡沫夾芯板及其制備方法
【背景技術】
[0002]泡沫夾芯板是在土木、航空航天、高速列車、船舶、風機葉片等工程領域應用較為廣泛的夾芯板，常用于對保溫隔熱、吸聲降噪、防潮隔濕要求較高的部位，但由于其抗壓強度、抗剪強度及面層芯子粘結強度不及蜂窩夾芯板，因此需要采用強化技術進行增強。常用的強化方法通常分為前置法、后置法等。其中前置法是在發泡前在發泡原料中增加增強體，如添加短纖維、增加蜂窩增強體等；后置法是在發泡后的夾芯板內增加增強體，如Z-pin法、縫紉法等。但現有方法均面臨工序復雜、施工工藝較難控制等問題，且很難應用于曲面夾芯板及變厚度夾芯板，因此有必要開發采用簡單工藝快速成型的強化泡沫夾芯板。
【發明內容】
[0003]本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種快速成型制備強化泡沫夾芯板的方法以及利用該方法制備得到的強化泡沫夾芯板。
[0004]根據本發明的一個方面，本發明提出了一種制備強化泡沫夾芯板的方法，包括:
[0005]采用CNC切削技術制備得到泡沫夾芯；
[0006]采用3D打印技術制備得到強化骨架，所述強化骨架含有多個蜂窩單元，所述蜂窩單元的蜂窩壁上設置有加勁肋；
[0007]利用疊壓技術將所述強化骨架與所述泡沫夾芯結合，以便使所述強化骨架形成在所述泡沫夾芯內，得到泡沫夾芯層；以及
[0008]在所述泡沫夾芯層的上表面和下表面添加面板，以便得到所述強化泡沫夾芯板。
[0009]根據本發明實施例的制備強化泡沫夾芯板的方法具有成型速度快和效率高等優點，并且所得強化骨架中的蜂窩單元的蜂窩壁上設置有加勁肋，因此可以提高蜂窩壁抗屈曲的能力，從而顯著提高強化泡沫夾芯板的受力性能，同時采用該方法可以制備得到變厚度、變曲率等復雜形體的強化泡沫夾芯板，并且可以達到減少材料消耗，節約成本的目的。
[0010]另外，根據本發明上述實施例的制備強化泡沫夾芯板的方法還可以具有如下附加的技術特征:
[0011]在本發明的一些實施例中，所述3D打印技術采用擠出堆積成型、三維粉末粘結成型、選擇性激光燒結成型、熔融沉積成型、數字光處理成型或立體光固化成型中至少一種。由此可以有效且快速地制備得到強化骨架。
[0012]在本發明的一些實施例中，所述面板由纖維增強復合材料形成。由此可以進一步提高制備得到的強化泡沫夾芯板的表面強度。
[0013]在本發明的一些實施例中，所述泡沫夾芯由聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚酰亞胺和聚甲基丙烯酰亞胺的至少一種形成。
[0014]在本發明的一些實施例中，每個所述蜂窩單元的橫截面呈多邊環形，所述多邊環形為六邊形環、菱形環或矩形環。由此可以進一步提高強化骨架的強度。
[0015]在本發明的一些實施例中，所述多個蜂窩單元呈相同的多邊環形，且每個所述多邊環形的邊長不同。
[0016]在本發明的一些實施例中，所述強化泡沫夾芯板的至少一個面為曲面。由此可以滿足不同的承力需求。
[0017]根據本發明的另一方面，本發明提出了一種強化泡沫夾芯板，包括:
[0018]泡沫夾芯；
[0019]強化骨架，所述強化骨架嵌設在所述泡沫夾芯中，所述強化骨架含有多個蜂窩單元，所述蜂窩單元的蜂窩壁上設置有加勁肋；
[0020]上面板，所述上面板設置在所述泡沫夾芯的上表面；以及[0021 ] 下面板，所述下面板設置在所述泡沫夾芯的下表面。
[0022]根據本發明實施例的強化泡沫夾芯板的強化骨架中的蜂窩單元的蜂窩壁上設置有加勁肋，因此可以提高蜂窩壁抗屈曲的能力，從而顯著提高強化泡沫夾芯板的受力性能，同時該強化泡沫夾芯板具有優異的可設計性，從而可以得到變厚度、變曲率等復雜形體的強化泡沫夾芯板。
[0023]在本發明的一些實施例中，所述強化泡沫夾芯板的至少一個面為曲面。
【附圖說明】
[0024]圖1是根據本發明一個實施例的制備強化泡沫夾芯板的方法流程示意圖；
[0025]圖2是根據本發明再一個實施例的制備強化泡沫夾芯板的方法示意圖；
[0026]圖3是根據本發明又一個實施例的制備強化泡沫夾芯板的方法中的強化骨架的俯視圖；
[0027]圖4是根據本發明一個實施例的強化泡沫夾芯板的結構示意圖；
[0028]圖5是根據本發明再一個實施例的強化泡沫夾芯板中的蜂窩單元的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0030]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0031]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
[0032]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0033]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0034]在本發明的一個方面，本發明提出了一種制備強化泡沫夾芯板的方法。下面參考圖1-3對本發明實施例的制備強化泡沫夾芯板的方法進行詳細描述。根據本發明的實施例，該方法包括:
[0035]SlOO:采用CNC切削技術制備得到泡沫夾芯
[0036]根據本發明的實施例，采用CNC切削技術制備得到泡沫夾芯I。具體的，切削技術以CNC數控機床切割為代表，CNC數控機床切割是利用計算機控制刀頭走向，削去多余材料，將三維數字模型加工成實體的技術，由于其成型速度快、精度高、穩定性好、刀頭路徑可設計等優點，已經被大范圍應用于復雜形體的精密機械的加工制造。
[0037]根據本發明的具體實施例，所述泡沫夾芯由聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚酰亞胺和聚甲基丙烯酰亞胺的至少一種形成。由此可以滿足各種行業對材料的選擇。
[0038]S200:采用3D打印技術制備得到強化骨架
[0039]根據本發明的實施例，采用3D打印技術制備得到強化骨架2，參考圖3，強化骨架2含有多個蜂窩單元3，蜂窩單元3的蜂窩壁上設置有加勁肋4。發明人發現，通過在強化骨架中的蜂窩單元的蜂窩壁上設計加勁肋，可以顯著提高蜂窩壁抗屈曲的能力，從而顯著提高強化泡沫夾芯板的受力性能。
[0040]根據本發明的具體實施例，每個蜂窩單元的橫截面呈多邊環形，多邊環形為六邊形環、菱形環或矩形環。由此可以滿足不同的需求。
[0041]根據本發明的具體實施例，所述多個蜂窩單元呈相同的多邊環形，且每個所述多邊環形的邊長不同。由此可以通過靈活的調節多邊環形的邊長提高蜂窩單元的分布密度，進而提高強化骨架的抗壓能力和抗變形能力，進而最終提高強化泡沫夾芯板的抗變形性，提尚其穩定性。
[0042]根據本發明的具體實施例，多個蜂窩單元的厚度不同。即蜂窩單元的高度可以不同，由此可以制備得到不同部位厚度不同的強化泡沫夾芯板，以便滿足受力不均情況下的需求。例如，如果某個位置的承受的壓力大，即可將該位置的強化骨架的厚度制備的厚一些，由此可以得到變曲率復雜的強化泡沫夾芯板。根據本發明的具體實施例，采用3D打印技術可以制備得到具有上述變厚度、變壁厚、變邊長的蜂窩單元結構的強化骨架，并且成型速度快，效率高、穩定性好。通過采用上述強化骨架對泡沫夾芯進行強化，可以顯著提高強化泡沫夾芯板的綜合性能。
[0043]根據本發明的具體實施例，上述3D打印技術采用擠出堆積成型、三維粉末粘結成型、選擇性激光燒結成型、熔融沉積成型、數字光處理成型或立體光固化成型中至少一種。由此，可以實現對強化骨架的結構進行合理地優化設計，進而可以得到強化變厚度、變曲率的復雜的強化泡沫夾芯板。
[0044]具體的，3D打印技術是基于分層打印、逐層疊加的增材原理，實現三維數字模型的快速成型。近年來3D打印技術快速發展，其應用范圍已覆蓋航空航天、制造業、生物醫學、