夾層結構用泡桐木芯材的製作方法
2023-06-28 16:04:16
專利名稱：夾層結構用泡桐木芯材的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種夾層結構使用的夾芯材料，可作為芯材用於複合材 料夾層結構、金屬面板夾層結構等各種夾層結構形式，屬於材料領域。
背景技術：
目前國內外工程領域應用的複合材料夾層結構、金屬面板夾層結構等夾
層結構形式主要採用鋁蜂窩、紙蜂窩、塑料蜂窩、PVC泡沫、聚氨酯泡沫、 酚醛泡沫、泡沫鋁等作為夾芯材料。近期風力葉片、船舶等領域採用Balsa 輕木作為芯材，採用手糊、真空袋、真空導入等成型工藝製備大型風力葉片、 船體等複合材料結構件。Balsa輕木產自南美洲厄瓜多，為世界上密度最小 的木材，經工業化處理後的成品密度位於150kg/n^左右。木質纖維具有天然 蜂窩形狀，結構類似於目前航空航天領域常用的蜂窩芯材，具有突出的抗壓 縮性能與良好的剪切性能，同時與面板的粘接面積較大，強度較高。
但Balsa輕木資源有限，價格較高，全部依賴進口不太現實。而泡桐木 是我國最輕的木材之一，氣幹密度約為250kg/m3。它質輕而韌，耐溼隔潮， 經過乾燥後不易吸溼和發生翹曲變形；導熱係數小，燃點高達425°C，耐火 性能較好；耐腐、耐酸鹼，耐磨損、耐疲勞；我國是泡桐木的原產地，且為 世界上少有的泡桐優生區，資源蘊藏豐富。這就提出了研究用於夾層結構的 國產低成本泡桐木芯材的任務。
發明內容
本實用新型的目的是針對克服上述不足之處開發一種抗壓縮性能和抗剪 能力較好的低成本國產泡桐木夾芯材料，包括泡桐木平板芯材和泡桐木輪 廓板芯材，本實用新型的目的通過以下措施來達到泡桐木為夾層結構的泡桐木芯材1 ，在泡桐木芯材1的上下表面為面板2， 參見圖1。泡桐木芯材1的泡桐木木質纖維垂直於夾層結構的面板2的方向 並分為泡桐木平板芯材和泡桐木輪廓板芯材兩類，分別參見圖2和圖3。兩 種形式芯材的木質纖維垂直於夾層結構面板2形成抗壓縮性能與抗剪性能較 好的結構形式，參見圖2。泡桐木平板芯材在形成夾層結構時，可採取一些 創新構型方式，使之適合真空導入成型工藝，同時增強面板與芯材的抗剝離 性能，如泡桐木芯材l的上下表面可開有網格狀的凹槽5，或同時沿芯材l 的厚度方向上設有穿孔，填充樹脂(如環氧樹脂、乙烯基樹脂)形成樹脂柱 6，參見圖4;泡桐木輪廓板芯材事先沿泡桐木芯材1的厚度方向上完全切割 形成網格狀切割縫3，在泡桐木芯材1的一側面採用薄纖維氈4粘貼，使之 在切割後依然為整體，參見圖3，泡桐木輪廓板芯材主要用於製備殼狀夾層 結構，參見圖5。
所述的泡桐木芯材1為各種類型的泡桐木品種，經過殺菌、乾燥、拼板 等工藝，將其拼裝成整張泡桐木平板，泡桐木平板的木質纖維垂直於夾層結 構面板2。泡桐木芯材l分為標準規格(如500mmX500mmX25mm (長X 寬X高))的泡桐木平板芯材和具有切割縫3的泡桐木輪廓板芯材，所述的切 割縫3沿泡桐木芯材1的厚度方向完全剖開，呈網格狀布置，形狀布置一般 為正交布置，或只在單方向布置。
所述的夾層結構的面板2為纖維布層與樹脂固化而成的複合材料面板或 為金屬面板(如鋼板、鋁板)。
所述的薄纖維氈4用於粘貼切割後的泡桐木芯材，使之保持整體而不散 落，薄纖維氈4為薄纖維布、氈、紙等可用於粘貼的各種薄的布質或紙質材 料。
所述的凹槽5為尖形、矩形、開口三角形或其他任意形狀，於泡桐木芯 材1上、下表面呈網格狀布置。
所述的樹脂柱6布置在凹槽的相交處或沿泡桐木芯材1厚度方向上的任 意位置，它為圓形或其它任意形狀，且填滿樹脂，形成樹脂柱，或採用纖維 縫紉，與樹脂固化形成複合材料柱。所述的泡桐木芯材1的上、下表面經過砂光或同時增加常規化學處理。 本實用新型採用真空導入成型工藝或手糊工藝將泡桐木芯材1製成夾層 結構。
上述的泡桐木芯材通過我國量大面廣的泡桐木資源，採用烘乾、拼板等 工藝，形成木質纖維垂直於面板方向的標準規格泡桐木平板芯材，若對其進 行切割，即可進一步形成可方便成型殼體形狀的泡桐木輪廓板芯材。
本實用新型具有如下優點
用本實用新型特徵在於木質纖維垂直於面板方向，抗壓和抗剪能力強。 可設計為標準規格的泡桐木平板芯材，也可沿芯材厚度進行網格狀切割，在 其一面用薄纖維氈粘貼，形成可成型殼體形狀的泡桐木輪廓板芯材，適合真 空導入等各種夾層結構成型工藝。
泡桐木芯材與其他產品相比，其最大的特點是量大面廣、成本低、燃
點高、力學性能好。與同類Balsa輕木芯材相比，除其密度略大之外，剪切、 平壓強度與模量均優於Balsa輕木，且價格具有絕對優勢。本實用新型用於
複合材料夾層結構、金屬面板夾層結構等各種夾層結構形式，如複合材料
風力葉片、複合材料船舶、複合材料牆板等。本實用新型泡桐木芯材輕韌、 耐火、耐疲勞、不易翹曲，易於進行工業化生產。
圖1為本實用新型泡桐木芯材在夾層結構中的位置示意圖。
圖2為本實用新型泡桐木平板芯材示意圖。 圖3為本實用新型泡桐木輪廓板芯材示意圖。 圖4為本實用新型採用泡桐木平板芯材製備平板夾層結構示意圖。 圖5為本實用新型採用泡桐木輪廓板芯材製備殼狀夾層結構示意圖。 圖中l為泡桐木芯材，為平板或輪廓板；2為面板，包括複合材料、金 屬等材質；3為切割縫，呈網格狀布置，或單方向布置；4為薄纖維氈，包括 各種薄布質、紙質材料、薄的玻璃纖維氈；5為凹槽，包括尖形、矩形、開 口三角形等；6為樹脂柱。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步地說明 實施例1
本實用新型的泡桐木平板芯材，採用泡桐木資源，將其切割，殺菌、幹 燥、拼成整塊泡桐木平板，泡桐木芯材1木質纖維垂直於面板2方向。在泡 桐木平板上、下表面通過手糊工藝將樹脂基纖維面板2即形成泡桐木夾芯復 合材料夾層結構平板。
實施例2
本實用新型的泡桐木平板芯材，採用泡桐木資源，將其切割，殺菌、幹
燥、拼成整塊泡桐木平板，泡桐木芯材1木質纖維垂直於面板2方向，在泡 桐木芯材1的上下表面開有正交布置的尖形凹槽5，並同時在凹槽的相交處 沿泡桐木芯材1的厚度方向上設有圓形穿孔，灌注環氧樹脂後形成樹脂圓柱 6，在泡桐木平板芯材的兩側面均鋪設面板2，面板2由兩層四軸向玻璃纖維 布與環氧樹脂固化而成，通過真空導入成型工藝製備。 實施例3
本實用新型的泡桐木輪廓板芯材，採用泡桐木資源，將其切割，殺菌、 乾燥、拼成整塊泡桐木平板，泡桐木芯材1木質纖維垂直於面板2方向，然 後沿泡桐木芯材1的厚度方向正交切割形成切割縫3，在其一側面粘貼有薄 的玻璃纖維氈4，形成可方便成型殼體形狀的泡桐木輪廓板芯材，在泡桐木 輪廓板芯材的兩側面均鋪設有夾層結構面板2，面板2由三層雙軸向玻璃纖 維布與乙烯基樹脂固化而成，通過真空導入成型工藝製備。
上述泡桐木平板與輪廓板芯材的製備方法採用手工或工業化生產，製備 過程如下 '
a. 將泡桐木殺菌、乾燥處理，並進行切割、拼板；
b. 拼板完成後泡桐木平板即泡桐木芯材1的木質纖維垂直於面板2，將 泡桐木平板的上、下表面砂光，或增加上、下表面化學處理工序，並 切割成標準規格500mmX500mmX25mm (長X寬X高)的泡桐木平 板芯材，如圖2;C.其中b步驟也可在形成泡桐木平板之後，沿泡桐木芯材1厚度方向正
交完全切割，並在泡桐木芯材1 一面用薄纖維氈4粘貼，形成可方便
成型殼體形狀的泡桐木輪廓板芯材，如圖3;
d.泡桐木平板上、下表面覆以面板2，形成夾層結構平板，或在其上、 下表面開正交布置的凹槽5，並沿開完槽的泡桐木芯材1的厚度方向
穿孔，採用真空導入成型工藝，製備複合材料夾層結構，如圖4;在
泡桐木輪廓板的上、下表面覆以面板2後，即形成殼體形狀的夾層結 構，如圖5。
其中泡桐木芯材1的種類與厚度，面板2的種類與厚度，切割縫3的
布置、薄纖維氈4的種類，凹槽5的形狀與尺寸，圓柱6的布置與孔徑均根 據需要靈活調整。
權利要求1、一種夾層結構用泡桐木芯材，所用材質為泡桐木，其特徵在於泡桐木芯材(1)的泡桐木木質纖維垂直於夾層結構的面板(2)的方向並分為泡桐木平板芯材和泡桐木輪廓板芯材兩類。
2、 根據權利要求1所述的夾層結構用泡桐木芯材，其特徵在於所述的泡 桐木平板芯材中泡桐木芯材(1)的上下表面開有網格狀的凹槽(5)，或同時 沿泡桐木芯材(1)的厚度方向上設有穿孔，灌注樹脂後形成樹脂柱(6)。
3、 根據權利要求1所述的夾層結構用泡桐木芯材，其特徵在於所述的泡 桐木輪廓板芯材中沿泡桐木芯材(1)的厚度方向完全切割，形成網格狀切割 縫(3)。
4、 根據權利要求3所述的泡桐木芯材，其特徵在於所述的切割縫(3) 的形狀布置為正交布置或在單方向布置。
5、 根據權利要求4所述的泡桐木芯材，其特徵在於所述的切割縫(3) 的形狀布置為正交布置。
6、 根據權利要求1所述的泡桐木芯材，其特徵在於在泡桐木輪廓板芯材 的一側面粘貼薄纖維氈(4);其中，所述的薄纖維氈(4)為薄的布質或紙質 材料。
專利摘要本實用新型公開一種夾層結構用泡桐木芯材，該泡桐木芯材所用材質為泡桐木，其特徵在於泡桐木芯材(1)的泡桐木木質纖維垂直於夾層結構面板(2)的方向並分為泡桐木平板芯材和泡桐木輪廓板芯材兩類。本實用新型用於複合材料夾層結構、金屬面板夾層結構等各種夾層結構形式，具有抗壓縮性能和抗剪能力較好、輕韌、耐火、耐疲勞、不易翹曲、量大面廣、成本低，易於工業化生產的特點。
文檔編號B32B21/04GK201227831SQ20082003091
公開日2009年4月29日 申請日期2008年1月15日 優先權日2008年1月15日
發明者裡 萬, 劉偉慶, 海 方 申請人:南京工業大學