CN101266788A - 一种复合材料外壳反声障板及其制造方法 - Google Patents

一种复合材料外壳反声障板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合材料外壳反声障板及其制造方法，障板包括硬质聚氨酯泡沫芯材，芯材外还有耐海水树脂基复合材料外壳，外壳由耐海水低粘度环氧乙烯基树脂、无碱玻璃纤维毡在固化剂、促进剂的存在下，用树脂传递模塑成型工艺制造。和现用的橡胶外壳反声障板相比，在生产能耗及其他成本方面明显降低，且具有更好的耐压耐海水和声学性能，具有明显的经济效益。

Description

一种复合材料外壳反声障板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种水声反声材料制品，特别是一种复合材料外壳反声障板及其制造方法。
背景技术
目前的反声障板是由硬质聚氨酯泡沫芯材和防水橡胶外壳组成。成型工艺为：先制备好符合声学性能要求的硬质聚氨酯泡沫，然后根据制品规格要求加工成反声障板芯材，然后用防水橡胶胶片对该芯材进行包覆，再经过抽真空—预硫化—冷却修补—完全硫化—冷却胶浆修补—再硫化—成品修边—检验等工序。其缺点是：由于防水橡胶层成型需要分阶段多次硫化和冷却修补，耗时耗水耗电，生产效率很低，且由于成型需要高温(105℃左右)、高压(8～10MPa)，造成泡沫芯材被压缩变形，使芯材声学性能受到影响，成品质量难以控制，致使生产成本偏高。
有关复合材料外壳反声障板的技术，目前国内还是空白，国外未见报道。
发明内容
本发明目的是发明一种新型反声障板——复合材料外壳反声障板，解决现有反声障板生产工序繁多，能耗高，生产效率低，质量难以控制的缺点。
本发明进一步的目的时提供一种复合材料外壳反声障板的制造方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题：
复合材料外壳反声障板是由硬质聚氨酯泡沫芯材和透声复合材料外壳组成，其中硬质聚氨酯泡沫芯材为现有技术条件下的芯材。由于反声障板长期工作于海水环境之下，芯材本身是易吸水材料，防水外壳是其发挥正常工作性能的重要保障。本发明主要针对反声障板的防水外壳，选用了透声性能优越的耐海水树脂基复合材料外壳，取代了现有的橡胶防水外壳。耐海水树脂基复合材料已在国内外海洋环境工程如采油平台和船舶构件中得到广泛长期应用，它是选用耐海水性能优越的乙烯基树脂为基体，选用耐海水性能优良的无碱玻璃纤维为增强材料复合而成。复合材料外壳反声障板的复合材料外壳配方为：耐海水低粘度环氧乙烯基树脂65～70份，无碱玻璃纤维毡30～35份，固化剂3～4份，促进剂0.3～0.8份，其中固化剂、促进剂均为常用的环氧乙烯基树脂树脂固化剂和促进剂，固化剂特别优选液态过氧化环己酮或过氧化甲乙酮；促进剂采用钴的有机酸盐，特别优选环烷酸钴或萘酸钴溶液。
可以通过如下的复合材料树脂注射模塑工艺(以下简称RTM)成型工艺来对复合材料进行成形：
首先按照反声障板外形尺寸要求加工出钢制模具，也可以对现有的障板钢模具加工改造，使其满足RTM闭模成型障板的要求；
将模具打3～6遍脱模蜡，抛光备用；
根据障板的表面积形状和大小裁剪无碱连续玻璃纤维毡，利用定型喷胶，将其均匀包覆在硬质聚氨酯泡沫芯材表面，放入模具，并合上模具；将定型后的玻璃纤维毡放入模具要轻，避免纤维脱落。
将配好的胶液进行抽真空，脱除胶液中的残余气泡后，从模具注射口将树脂注射入模腔中，待出胶口出胶中无气泡时，注射结束；
注射完成后计时1小时即可脱模，经过修边检验，得到成品。
发明具有如下的有益效果：
本发明采用先进的RTM复合材料工艺成型反声障板外壳，不需要加热和通水冷却，不需要高压，成型后芯材不产生变形，由于复合材料具有优良的透声性能，保证了障板成品声学性能和芯材相同，保障了产品质量，提高了生产效率。避免了防水橡胶外壳成型需要分阶段多次硫化、冷却修补和再硫化，能耗高，生产效率很低，且成型过程需要高温(105℃左右)高压(8～10MPa)，造成泡沫芯材被压缩变形，使芯材声学性能受到影响，成品质量难以控制，致使生产成本偏高等等问题。
由于透声复合材料外壳反声障板的外壳使用强度较高的复合材料，使得反声障板承压能力胜过目前的反声障板，其受环境因素变形性也较目前制品小，从而有利于提高施工安装精度。
透声复合材料选用耐海水性能的树脂，增强材料选用耐海水的无碱玻纤针刺毡，使障板外壳形成富树脂复合材料外层，具有可靠的防海水渗透和耐海水腐蚀老化功能，更好的满足反声障板在海水环境下长期使用的要求。
总之，复合材料外壳反声障板和现用的橡胶外壳反声障板相比，在生产能耗及其他成本方面明显降低，且具有更好的耐压耐海水和声学性能，具有明显的经济效益。
附图说明
图1是复合材料外壳反声障板截面图，图中1为硬质聚氨酯泡沫芯材，2为透声复合材料外壳。
图2是反声障板产品的正视图，和俯视图、左视图共同来显示反声障板的形状和结构。
图3是反声障板产品的俯视图，和正视图、左视图共同来显示反声障板的形状和结构。
图4是反声障板产品的左视图，和正视图、俯视图共同来显示反声障板的形状和结构。
具体实施方式
芯材采用密度为300±10Kg/m3的硬质聚氨酯泡沫，泡沫体尺寸为：厚度为358mm×135mm×22mm。外壳采用2.5mm厚无碱针刺毡+0.2mm厚表面毡为增强材料，利用DSM430LV乙烯基注射型树脂为基体材料，增强材料和树脂比例为：40∶60，采用RTM注射成型机注射成型得到复合材料外壳反声障板，在满足声学性能条件下，其制备过程和现用的橡胶外壳反声障板技术对比如表1：
表1现有障板制造技术和本发明技术对比表
对比项目 温度(℃) 压力(MPa) 成型时间(h) 耗水(吨) 耗电(KW.h)   芯材厚度变形量(mm) 制品变形量(mm) 声压反射系数 成品率％
  现有的橡胶外壳反声障板   108   9～10   3～6   1   20   -2   -1   0.89   83
  本发明的复合材料外壳反声障板 常温 常压 1～1.5 无 0.2 0 0.3 0.94 98

Claims (5)

1. 一种复合材料外壳反声障板，包括硬质聚氨酯泡沫芯材，其特征在于：在芯材外还有透声复合材料外壳。
2. 权利要求1所述复合材料外壳反声障板，其特征在于：所述透声复合材料外壳为耐海水树脂基复合材料外壳。
3. 权利要求2所述复合材料外壳反声障板，其特征在于：所述耐海水树脂基复合材料外壳由耐海水低粘度环氧乙烯基树脂65～70份、无碱玻璃纤维毡30～35份在固化剂、促进剂的存在下，用树脂注射模塑工艺成型工艺制造。
4. 一种权利要求1所述复合材料外壳反声障板的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
A.按照反声障板外形尺寸要求加工出钢制模具，或以对现有的障板钢模具加工改造，使其满足树脂注射模塑工艺闭模成型障板的要求；
B.将模具打3～6遍脱模蜡，抛光备用；
C.根据障板的表面积形状和大小裁剪无碱连续玻璃纤维毡，利用定型喷胶，将其均匀包覆在硬质聚氨酯泡沫芯材表面，放入模具，合模；
D.按照配方要求配好胶液，混合均匀；
E.将配好的胶液进行抽真空，脱除胶液中的残余气泡后，从模具注射口将树脂注射入模腔中，待出胶口出胶中无气泡时，注射结束；
F.固化成形；
G.脱模，经过修边检验，得到成品。
5.权利要求4所述复合材料外壳反声障板的制造方法，其特征在于：步骤D所述配方为耐海水低粘度环氧乙烯基树脂65～70份，无碱玻璃纤维毡30～35份，固化剂3～4份，促进剂0.3～0.8份，固化剂为氧化环己酮或过氧化甲乙酮；促进剂为环烷酸钴或萘酸钴溶液。
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