CN103286991B - 一种拉挤成型的木质芯材复合材料夹层板及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便于推广、操作简便实用，材料利用率高的新型工艺生产的拉挤成型的木质芯材复合材料夹层板，包括复合材料外壳、木质芯材和复合材料肋板，所述木质芯材和复合材料肋板设置在复合材料外壳内；所述木质芯材为分段续接式木质芯材，木质芯材的续接处采用榫卯结构形式，榫卯结构形式是指续接处两侧的木材端头采用相互配合的凹凸结构，包括凸接头与凹接头。本发明还公开了一种拉挤成型的木质芯材复合材料夹层板的生产工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料夹层板及其生产工艺，尤其涉及一种采用拉挤工艺制造的具有复合材料外壳、木质芯材和复合材料肋板的复合材料夹层板，具体地说是一种利用木质芯材的续接实现连续化生产的复合材料夹层板。
背景技术
复合材料夹层结构作为一种新型结构形式，因具有质量轻、比强高、易于加工和改型、耐腐蚀、可设计性强等优点已经被广泛应用于建筑、交通、舰船、航天航空等领域。由于木材具有质轻而韧，导热系数小，取材方便等特点，所以其被作为芯材广泛的应用在夹层结构中。
夹层板的生产工艺中，拉挤工艺作为一种生产效率高、产品质量稳定的工艺，其芯材的续接一直是人们关注的问题，对于木质芯材的续接亦如此。在工程实际应用中往往拉挤出来的产品选择在不连续处切开，从而限制了夹层板的尺寸；或者通过在连接处植入附加的“I”、槽型角钢或者其他刚性构件，在实际续接时刚性构件在进入模具时的定位变得困难；同时在共固化中连接件与两侧的芯材连接以及与面层的界面问题也难以保证。
因此，通过拉挤工艺生产，由木质芯材自身的榫卯结构和辅助连接件连接而成的新型芯材续接，通过对两侧芯材在连接区尺寸的控制，充分利用木质芯材自身契合还有辅助连接件的约束，是一种便于推广、操作简便、材料利用率高的新型工艺生产的复合材料夹层板。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种便于推广、操作简便、能有效利用芯材本身强度、成本低的在拉挤过程中利用木质芯材榫卯结构进行续接的复合材料夹层板。
本发明的另一个目的在于提供一种拉挤成型的木质芯材复合材料夹层板的生产工艺。
本发明采用的技术方案为：一种拉挤成型的木质芯材复合材料夹层板，包括复合材料外壳、木质芯材和复合材料肋板，所述木质芯材和复合材料肋板设置在复合材料外壳内；
所述木质芯材为分段续接式木质芯材，木质芯材的续接处采用榫卯结构形式，榫卯结构形式是指续接处两侧的木材端头采用相互配合的凹凸结构，包括凸接头与凹接头。
作为优选，所述木质芯材的续接处还设有辅助连接件，辅助连接件设置在木质芯材续接处的开孔内。
作为优选，所述木质芯材的续接处还设有连接胶。
作为优选，所述复合材料外壳和复合材料肋板采用的纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、混杂纤维中的至少一种；纤维为单向纤维束或者双向纤维布或者多向纤维布中的一种；采用的树脂为不饱和聚酯、邻苯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、无机树脂或热塑性树脂材料中的至少一种。
作为优选，所述木质芯材为Balsa木、泡桐木、杉木、杨木、榉木、柳木、人造板中的一种。
作为优选，所述榫卯结构包括直角阶梯式，斜角阶梯式，组合式及扣槽式中的一种，其中组合式为直角阶梯与斜角的组合形式。
作为优选，所述榫卯结构中直角阶梯式为一个阶梯，两个阶梯或者多个阶梯中的一种，斜角阶梯式为一个坡脚，两个坡脚或者多个坡脚中一种，扣槽式分为直角扣槽与斜角扣槽两种。
作为优选，所述木质芯材的续接处连接胶为拼板胶，白乳胶，黄胶中的一种。
作为优选，所述辅助连接件为预制的金属件、复合材料短柱、PE棒、PP棒以及纤维束中的一种。
一种上述拉挤成型的木质芯材复合材料夹层板的生产工艺，是以纤维、树脂和木质芯材为原材料通过拉挤工艺连续整体成型的具有复合材料外壳、木质芯材和复合材料肋板的板材，包括以下步骤：
1）对于木质芯材在芯材续接处进行榫卯结构的处理，榫卯结构由凸接头与凹接头构成，同时其芯材上面表面与侧面需要进行粗糙处理，以加强其与面层的界面连接；
2）将纤维与木质芯材一起进入填充树脂的浸胶槽，通过模具定位进入加热固化模具，通过牵引设备拉挤成型，最后通过切割设备切割成所需尺寸。
有益效果：
1、本发明应用拉挤工艺进行夹层板的生产，产品的质量稳定，生产效率高。
2、本发明一种拉挤成型的木质芯材复合材料夹层板，其采用芯材的榫卯结构续接，充分利用木质芯材自身契合解决了芯材的续接问题，对于夹层板没有添加新的结构体。
3、本发明一种拉挤成型的木质芯材复合材料夹层板，辅助连接件与面层共同固化形成一个整体，其连接处的抗弯承载力得到提高。同时辅助连接件穿过芯材与面层相连，续接处的界面强度增强，连接处不易发生界面剥离。
4、本发明一种拉挤成型的木质芯材复合材料夹层板，采用胶结辅助连接件时，胶结速度快，处理不会影响生产线的生产速度，操作简便实用。
5、本发明的榫卯结构可设计性强，适用范围广。
附图说明
图1为本发明的拉挤木质夹芯复合材料板拉挤生产工艺采用辅助连接件示意图；
图2为本发明的拉挤木质夹芯复合材料板拉挤生产工艺采用连接胶示意图；
图3-图10为本发明的芯材的榫卯结构截面形式示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1和2所示：一种拉挤成型的木质芯材复合材料夹层板，由复合材料外壳1，木质芯材2及复合材料肋板3构成。其拉挤工艺的具体生产线是：由纤维4与木质芯材2一起进入填充树脂5的浸胶槽，通过模具定位进入加热固化模具6，通过牵引设备7拉挤成型，最后通过切割设备8切割成所需尺寸。对于木质芯材2需要在芯材续接处进行榫卯结构的处理，榫卯结构由凸接头9与凹接头10构成。同时其芯材上面表面与侧面需要进行粗糙处理，以加强其与面层的界面连接。所述辅助连接件为预制的金属件、复合材料短柱、PE棒、PP棒以及纤维束中的一种。复合材料短柱15的形状可以为圆柱、圆锥中的一种。辅助连接件的约束作用主要是指在凸接头9与凹接头10区域有开孔11，当凸接头9与凹接头10连接在一起时，孔11为贯通的孔槽。通过缝纫设备12，将纤维束13穿过孔11，纤维沙头两面外露，纤维穿出芯材的长度约为50mm。应尽量保证纤维束13端头处均匀散开，以保证纤维束13端头与纤维4在固化时充分粘结；或者通过在榫卯处涂一层连接胶14，此时木质芯材2在连接处可以做成齿槽状，连接胶14在进入模具前处于凝固或者半凝固状态。连接胶为拼板胶，白乳胶，黄胶中的一种。
木质芯材2为Balsa木、泡桐木、杉木、杨木、榉木、柳木、人造板中的一种。复合材料短柱15与复合材料外壳1及复合材料肋板3材料相同，为纤维4或者纤维束13与树脂5在拉挤加热区固化而成，所述的纤维4为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、混杂纤维中的至少一种；所述的树脂5为不饱和聚酯、邻苯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、无机树脂或热塑性树脂材料中的至少一种。且所述纤维4与纤维束13可以为单向纤维束或这双向纤维布或者多向纤维布中的一种。
如图3-10所示，芯材的榫卯结构形式是指续接处两侧的木材端头采用相互配合的凹凸结构，包括凸接头9与凹接头10，截面形式包括直角阶梯式，斜角阶梯式，组合式及扣槽式中的一种。直角阶梯式为一个阶梯，两个阶梯或者多个阶梯中的一种。斜角式为一个坡脚，两个坡脚或者多个坡脚中一种。组合式为直角阶梯与斜角阶梯的组合形式。扣槽式分为直角扣槽与斜角扣槽两种。
实施例1
一种拉挤成型的木质芯材复合材料夹层板，其拉挤生产流程为玻璃纤维与泡桐木芯材一起进入填充乙烯基树脂的浸胶槽，通过模具定位进入加热固化模具，通过牵引设备拉挤成型，最后通过切割设备切割成所需尺寸。对于芯材需要在芯材续接处进行榫卯结构的处理。榫卯结构采用斜角齿槽型，由凸接头与凹接头构成，采用白乳胶进行实木拼接。同时其芯材上面表面与侧面需要进行粗糙处理，以加强其与面层的界面连接，这里采用开一些浅槽。
实施例2
一种拉挤成型的木质芯材复合材料夹层板，其拉挤生产流程为纤维与Balsa木一起进入填充有环氧树脂的浸胶槽，通过模具定位进入加热固化模具，通过牵引设备拉挤成型，最后通过切割设备切割成所需尺寸。对于芯材需要在芯材续接处进行榫卯结构的处理。同时其表面需要进行粗糙处理，以加强其与面层的界面连接，这里采用开一些浅槽。榫卯结构采用组合式形式，由凸接头与凹接头构成，在连接处开一排圆柱孔，辅助连接件为复合材料短柱。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (1)
1.一种拉挤成型的木质芯材复合材料夹层板的生产工艺，其特征在于：
所述拉挤成型的木质芯材复合材料夹层板包括复合材料外壳、木质芯材和复合材料
肋板，所述木质芯材和复合材料肋板设置在复合材料外壳内；
所述木质芯材为分段续接式木质芯材，木质芯材的续接处采用榫卯结构形式，榫卯结构形式是指续接处两侧的木材端头采用相互配合的凹凸结构，包括凸接头与凹接头；
所述木质芯材的续接处还设有辅助连接件，辅助连接件设置在木质芯材续接处的开孔内；
所述木质芯材的续接处还设有连接胶；
所述复合材料外壳和复合材料肋板采用的纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、混杂纤维中的至少一种；纤维为单向纤维束或者多向纤维布中的一种；采用的树脂为不饱和聚酯、邻苯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、无机树脂或热塑性树脂材料中的至少一种；
所述木质芯材为Balsa木、泡桐木、杉木、杨木、榉木、柳木、人造板中的一种；
所述榫卯结构包括直角阶梯式，斜角阶梯式，组合式及扣槽式中的一种，其中组合式为直角阶梯与斜角的组合形式；
所述榫卯结构中直角阶梯式为一个阶梯或者多个阶梯中的一种，斜角阶梯式为一个坡脚或者多个坡脚中一种，扣槽式分为直角扣槽与斜角扣槽两种；
所述木质芯材的续接处连接胶为拼板胶，白乳胶，黄胶中的一种；
所述辅助连接件为预制的金属件、复合材料短柱、PE棒、PP棒以及纤维束中的一种；
一种上述拉挤成型的木质芯材复合材料夹层板的生产工艺，是以纤维、树脂和木质芯材为原材料通过拉挤工艺连续整体成型的具有复合材料外壳、木质芯材和复合材料肋板的板材，包括以下步骤：
1)对于木质芯材在芯材续接处进行榫卯结构的处理，榫卯结构由凸接头与凹接头构成，同时其芯材上面表面与侧面需要进行粗糙处理，以加强其与面层的界面连接；
2)将纤维与木质芯材一起进入填充树脂的浸胶槽，通过模具定位进入加热固化模具，通过牵引设备拉挤成型，最后通过切割设备切割成所需尺寸。
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