專利名稱：高阻燃三維立體夾芯承力復合板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實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)的復合板，該復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)特征的復合板進行成品銷售。采用膠粘、熱壓成型制備得到的復合板存在著上、下面板與芯材的結(jié)合處易產(chǎn)生分層缺陷。其復合板的分層結(jié)合處不牢固時不僅會使產(chǎn)品的整體強度差，還會由于存在縫隙會使產(chǎn)品吸水率增加之后造成芯材隔熱效果的降低；同時，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。上、下面板由于溫度變化也會導致復合板變形等問題。
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，被國際上認為是綠色建材隔熱保溫的理想材料。
用復合板作為軌道車輛的地板或壁板，一旦結(jié)合處發(fā)生分層，在高速運行過程中發(fā)生摩擦易產(chǎn)生噪音，影響車廂內(nèi)的視聽環(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，同時也增加了艦船的重量。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種高阻燃三維立體夾芯承力復合板，該復合板采用立體編織工藝將與輕質(zhì)芯材接合的兩個內(nèi)層編織在一起，解決了復合板易分層的缺陷；采用真空輔助RTM(樹脂傳遞模塑Resin Transfer Moulding)成型工藝將酚醛樹脂導入預成型復合板內(nèi)，增強了支承結(jié)構(gòu)的纖維束與纖維束之間的剪力，有效地提高了本實用新型復合板的承重力。
本實用新型是一種高阻燃三維立體夾芯承力復合板，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)導入有酚醛樹脂。
所述的高阻燃三維立體夾芯承力復合板，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，設有2000～20000個/m2。
所述的高阻燃三維立體夾芯承力復合板其平壓強度為4.6～15.3MPa，彎曲強度16.8～45.8MPa，沖擊強度大于100KJ/m2，氧指數(shù)65.0～71.0％。
本實用新型高阻燃三維立體夾芯承力復合板的優(yōu)點在于(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題；(2)采用真空輔助RTM工藝浸入酚醛樹脂，使得樹脂浸潤均勻，樹脂含量穩(wěn)定，在密閉空間中完成樹脂浸潤，不會向大氣散發(fā)有害氣體污染環(huán)境；(3)本實用新型提出的制備方法能夠節(jié)約原材料消耗，制備過程中可以根據(jù)施工要求選取輕質(zhì)芯材的尺寸，該尺寸為本實用新型復合板的主參量，并根據(jù)該主參量分別選取面板內(nèi)層和外層；制備結(jié)束后只需對復合板的外部進行常規(guī)的打磨、去邊處理即為可供銷售的成品；(4)對于輕質(zhì)芯材選取酚醛泡沫材料，使本實用新型復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)酚醛樹脂的浸入有效地提高了本實用新型復合板的防水防腐功能等特性。
圖1是本實用新型復合板的外部結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1的A-A視圖。
圖3是無上下面板外層的復合板結(jié)構(gòu)圖。
圖4是無輕質(zhì)芯材的復合板結(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
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
請參見圖1、圖2所示，本實用新型是一種高阻燃三維立體夾芯承力復合板，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)導入有酚醛樹脂。
在本實用新型的高阻燃三維立體夾芯承力復合板，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，設有2000～20000個/m2。承力柱6的設置根據(jù)所選用的纖維束粗細來確定單位面積條件下設有的個數(shù)，當承力柱6的直徑大時所需要的纖維束則多，當承力柱6的直徑小時所需要的纖維束則少。
本實用新型的高阻燃三維立體夾芯承力復合板是在上面板內(nèi)層2、輕質(zhì)芯材1(無粉化型酚醛泡沫)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)成預成型體；最后將預成型體采用真空輔助RTM成型工藝將酚醛樹脂導入其內(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合板。根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境溫度的不同，會選取不同溫度條件下的酚醛樹脂，由于酚醛樹脂的合成反應條件不同，所得樹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)中浸潤樹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)測試樹脂含量為30～50％。
在本實用新型中，立體編織工藝選用日本HASHIMA株式會社制造的型號為HSQ-100DC設備，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成型工藝選用美國格拉斯公司制造的型號為SPARTAN-RTM設備，是將酚醛樹脂導入預成型體中，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合板。
在本實用新型中，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(SDR)＜8，耐溫性好，在-196～180℃范圍內(nèi)，導熱系數(shù)為0.03w/(m.k)。酚醛樹脂選取國營常熟塑料廠生產(chǎn)的型號為NR9430。
在本實用新型中，承力柱6(纖維束)是穿過疊加的上面板內(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，也可以是無規(guī)則的織入，其織入的多個承力柱6可以是在產(chǎn)品厚度方向上均勻設置的構(gòu)圖，也可以根據(jù)使用要求進行不規(guī)則分布(請參見圖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)合是通過采用真空輔助RTM成型工藝導入的酚醛樹脂浸潤后在一定溫度條件下同時固化來連成一體的。
為了對本實用新型復合板進行抗壓力測試，選用萬能實驗機CMT5504(深圳新三思公司制造)，沖擊試驗機CJ-25(深圳新三思公司制造)，氧指數(shù)試驗儀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)。制作復合板加工尺寸以輕質(zhì)芯材1的長、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，其測試結(jié)果平壓強度為4.6～15.3MPa，彎曲強度16.8～45.8MPa，沖擊強度大于100KJ/m2，氧指數(shù)65.0～71.0％。本實用新型的復合板，有效地解決了普通復合板易分層、承力差、金屬復合板易腐蝕、樹脂基復合板阻燃性差等問題。使夾芯復合板可以用于高剪切和高壓縮應用的場合，擴大了應用的領(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)導入有酚醛樹脂。
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)設有2000～20000個/m2。
專利摘要本實用新型公開了一種高阻燃三維立體夾芯承力復合板，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)導入有酚醛樹脂。采用本實用新型的高阻燃三維立體夾芯承力復合板，有效地解決了普通復合板易分層、承力差、金屬復合板易腐蝕、樹脂基復合板阻燃性差等問題。使夾芯復合板可以用于高剪切和高壓縮應用的場合，擴大了應用的領(lǐng)域和范圍。
文檔編號B32B3/12GK2918595SQ20062001908
公開日2007年7月4日 申請日期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 申請人:北京中鐵長龍新型復合材料有限公司