專利名稱：夾層結(jié)構(gòu)用泡桐木芯材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種夾層結(jié)構(gòu)使用的夾芯材料，可作為芯材用于復(fù)合材料夾 層結(jié)構(gòu)、金屬面板夾層結(jié)構(gòu)等各種夾層結(jié)構(gòu)形式，屬于材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)外工程領(lǐng)域應(yīng)用的復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)、金屬面板夾層結(jié)構(gòu)等夾層結(jié)構(gòu)形式主要采用鋁蜂窩、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(fēng)力葉片、船舶等領(lǐng)域采用Balsa 輕木作為芯材，采用手糊、真空袋、真空導(dǎo)入等成型工藝制備大型風(fēng)力葉片、 船體等復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。Balsa輕木產(chǎn)自南美洲厄瓜多爾，為世界上密度最小 的木材，經(jīng)工業(yè)化處理后的成品密度位于150kg/mS左右。木質(zhì)纖維具有天然 蜂窩形狀，結(jié)構(gòu)類似于目前航空航天領(lǐng)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(shí)與面板的粘接面積較大，強(qiáng)度較高。但Balsa輕木資源有限，價(jià)格較高，全部依賴進(jìn)口不太現(xiàn)實(shí)。而泡桐木 是我國(guó)最輕的木材之一，氣干密度約為250kg/m3。它質(zhì)輕而韌，耐濕隔潮， 經(jīng)過(guò)干燥后不易吸濕和發(fā)生翹曲變形；導(dǎo)熱系數(shù)小，燃點(diǎn)高達(dá)425°C，耐火 性能較好；耐腐、耐酸堿，耐磨損、耐疲勞；我國(guó)是泡桐木的原產(chǎn)地，且為 世界上少有的泡桐優(yōu)生區(qū)，資源蘊(yùn)藏豐富。這就提出了研究用于夾層結(jié)構(gòu)的 國(guó)產(chǎn)低成本泡桐木芯材的任務(wù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題開(kāi)發(fā)一種低成本、抗壓縮性能與抗剪性能 較好的國(guó)產(chǎn)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， 本發(fā)明的目的通泡桐木為夾層結(jié)構(gòu)的泡桐木芯材1，在泡桐木芯材1的上、下表面為面板2，見(jiàn)圖1。泡桐木芯材1的泡桐木木質(zhì)纖維垂直于夾層結(jié)構(gòu)的面板2的方 向并分為泡桐木平板芯材和泡桐木輪廓板芯材兩類，分別見(jiàn)圖2和圖3。兩 種形式芯材的木質(zhì)纖維垂直于夾層結(jié)構(gòu)面板2形成抗壓縮性能與抗剪性能較 好的結(jié)構(gòu)形式，見(jiàn)圖2。泡桐木平板芯材在形成夾層結(jié)構(gòu)時(shí)，可采取一些創(chuàng) 新構(gòu)型方式，使之適合真空導(dǎo)入成型工藝，同時(shí)增強(qiáng)面板與芯材的抗剝離性 能，如泡桐木芯材1的上下表面開(kāi)有網(wǎng)格狀的凹槽5，或同時(shí)沿芯材1的 厚度方向上設(shè)有穿孔，填充樹(shù)脂(如環(huán)氧樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂)形成樹(shù)脂柱6， 見(jiàn)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(wǎng)格狀切割縫3，在泡桐木芯材1的一側(cè)面采用薄纖維氈4粘貼，使之在切 割后依然為整體，見(jiàn)圖3，泡桐木輪廓板芯材主要用于制備殼狀?yuàn)A層結(jié)構(gòu)， 見(jiàn)圖5。所述的泡桐木芯材1為各種類型的泡桐木品種，經(jīng)過(guò)殺菌、干燥、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(zhì)纖維垂直于夾層結(jié) 構(gòu)面板2。泡桐木芯材1可分為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格(如500mmX500mmX25mm (長(zhǎng) 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，上述切 割縫3沿泡桐木芯材1的厚度方向完全剖開(kāi)，呈網(wǎng)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(jié)構(gòu)的面板2為纖維布層與樹(shù)脂固化而成的復(fù)合材料面板或 為金屬面板(如鋼板、鋁板)。所述的薄纖維氈4用于粘貼切割后的泡桐木芯材，使之保持整體而不散 落，薄纖維氈4為薄纖維布、氈、紙等可用于粘貼的各種薄的布質(zhì)或紙質(zhì)材 料。所述的凹槽5為尖形、矩形、開(kāi)口三角形或其他任意形狀，于泡桐木芯 材1上、下表面呈網(wǎng)格狀布置。所述的樹(shù)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(shù)脂，形成樹(shù)脂柱，或采用纖維 縫紉，與樹(shù)脂固化形成復(fù)合材料柱。所述的泡桐木芯材1的上、下表面經(jīng)過(guò)砂光或同時(shí)增加常規(guī)化學(xué)處理。 本發(fā)明采用真空導(dǎo)入成型工藝或手糊工藝將泡桐木芯材1制成夾層結(jié)構(gòu)。上述的泡桐木芯材通過(guò)我國(guó)量大面廣的泡桐木資源，采用烘干、拼板等 工藝，形成木質(zhì)纖維垂直于面板方向的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格泡桐木平板芯材，若對(duì)其進(jìn) 行切割，即可進(jìn)一步形成可方便成型殼體形狀的泡桐木輪廓板芯材。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)用本發(fā)明特征在于木質(zhì)纖維垂直于面板方向，抗壓和抗剪能力強(qiáng)。可設(shè) 計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的泡桐木平板芯材，也可沿芯材厚度進(jìn)行網(wǎng)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(dǎo) 入等各種夾層結(jié)構(gòu)成型工藝。泡桐木芯材與其他產(chǎn)品相比，其最大的特點(diǎn)是量大面廣、成本低、燃點(diǎn)高、力學(xué)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(qiáng)度與模量均優(yōu)于Balsa輕木，且價(jià)格具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明用于復(fù)合 材料夾層結(jié)構(gòu)、金屬面板夾層結(jié)構(gòu)等各種夾層結(jié)構(gòu)形式，如復(fù)合材料風(fēng)力 葉片、復(fù)合材料船舶、復(fù)合材料墻板等。本發(fā)明泡桐木芯材輕韌、耐火、耐 疲勞、不易翹曲，易于進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明泡桐木芯材在夾層結(jié)構(gòu)中的位置示意圖。圖2為本發(fā)明泡桐木平板芯材示意圖。 圖3為本發(fā)明泡桐木輪廓板芯材示意圖。 圖4為本發(fā)明采用泡桐木平板芯材制備平板夾層結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為本發(fā)明采用泡桐木輪廓板芯材制備殼狀?yuàn)A層結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中l(wèi)為泡桐木芯材，為平板或輪廓板；2為面板，包括復(fù)合材料、金 屬等材質(zhì)；3為切割縫，呈網(wǎng)格狀布置，或單方向布置；4為薄纖維氈，包括 各種薄布質(zhì)、紙質(zhì)材料、薄的玻璃纖維氈；5為凹槽，包括尖形、矩形、開(kāi) 口三角形等；6為樹(shù)脂柱。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說(shuō)明 實(shí)施例1本發(fā)明的泡桐木平板芯材，采用泡桐木資源，將其切割，殺菌、干燥、 拼成整塊泡桐木平板，拼板完成后泡桐木芯材1木質(zhì)纖維垂直于面板2方向， 在泡桐木平板上、下表面通過(guò)手糊工藝將樹(shù)脂基纖維面板2即形成泡桐木夾 芯復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)平板。本發(fā)明的泡桐木平板芯材，采用泡桐木資源，將其切割，殺菌、干燥、 拼成整塊泡桐木平板，拼板完成后泡桐木芯材1的木質(zhì)纖維垂直于面板2方 向，在泡桐木芯材1的上下表面開(kāi)有正交布置的尖形凹槽5，并同時(shí)在凹槽 的相交處沿泡桐木芯材1的厚度方向上設(shè)有圓形穿孔，灌注環(huán)氧樹(shù)脂后形成 樹(shù)脂圓柱6，在泡桐木平板芯材的兩側(cè)面均鋪設(shè)有面板2，面板2由兩層四軸 向玻璃纖維布與環(huán)氧樹(shù)脂固化而成，通過(guò)真空導(dǎo)入成型工藝制備。實(shí)施例3本發(fā)明的泡桐木輪廓板芯材，采用泡桐木資源，將其切割，殺菌、干燥、 拼成整塊泡桐木平板，泡桐木芯材1木質(zhì)纖維垂直于面板2方向，然后沿泡 桐木芯材1的厚度方向正交切割形成切割縫3，在其一側(cè)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(cè)面均鋪設(shè)有夾層結(jié)構(gòu)面板2，面板2由三層雙軸向玻璃纖維布與 乙烯基樹(shù)脂固化而成，通過(guò)真空導(dǎo)入成型工藝制備。上述泡桐木平板與輪廓板芯材的制備方法采用手工或工業(yè)化生產(chǎn)，制備 過(guò)程如下a. 將泡桐木殺菌、干燥處理，并進(jìn)行切割、拼板；b. 拼板完成后泡桐木平板即泡桐木芯材1的木質(zhì)纖維垂直于面板2，將 泡桐木平板的上、下表面砂光，或增加上、下表面化學(xué)處理工序，并 切割成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格500mmX500mmX25mm (長(zhǎng)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后，沿泡桐木芯材1厚度方向正交完全切割，并在泡桐木芯材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(jié)構(gòu)平板，或在其上、 下表面開(kāi)正交布置的凹槽5，并沿開(kāi)完槽的泡桐木芯材1的厚度方向穿孔，采用真空導(dǎo)入成型工藝，制備復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)，如圖4;在泡桐木輪廓板的上、下表面覆以面板2后，即形成殼體形狀的夾層結(jié) 構(gòu)，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(jù)需要靈活調(diào)整。
權(quán)利要求
1、一種夾層結(jié)構(gòu)用泡桐木芯材，所用材質(zhì)為泡桐木，其特征在于泡桐木芯材(1)的泡桐木木質(zhì)纖維垂直于夾層結(jié)構(gòu)的面板(2)的方向并分為泡桐木平板芯材和泡桐木輪廓板芯材兩類。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾層結(jié)構(gòu)用泡桐木芯材，其特征在于所述的泡 桐木平板芯材中泡桐木芯材(1)的上下表面開(kāi)有網(wǎng)格狀的凹槽(5)，或同時(shí) 沿泡桐木芯材(1)的厚度方向上設(shè)有穿孔，灌注樹(shù)脂后形成樹(shù)脂柱(6)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾層結(jié)構(gòu)用泡桐木芯材，其特征在于所述的泡 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(wǎng)格狀切割 縫(3)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的泡桐木芯材，其特征在于所述的切割縫(3) 的形狀布置為正交布置或在單方向布置。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的泡桐木芯材，其特征在于所述的切割縫(3) 的形狀布置為正交布置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泡桐木芯材，其特征在于在泡桐木輪廓板芯材 的一側(cè)面粘貼薄纖維氈(4);其中，所述的薄纖維氈(4)為薄的布質(zhì)或紙質(zhì) 材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種夾層結(jié)構(gòu)用泡桐木芯材，該泡桐木芯材所用材質(zhì)為泡桐木，其特征在于泡桐木芯材(1)的泡桐木木質(zhì)纖維垂直于夾層結(jié)構(gòu)面板(2)的方向并分為泡桐木平板芯材和泡桐木輪廓板芯材兩類。本發(fā)明用于復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)、金屬面板夾層結(jié)構(gòu)等各種夾層結(jié)構(gòu)形式，具有抗壓和抗剪能力強(qiáng)、輕韌、耐火、耐疲勞、不易翹曲、量大面廣、成本低，易于工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B27D1/00GK101214668SQ20081001917
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月15日
發(fā)明者里 萬(wàn), 劉偉慶, 海 方 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)