CN104669694A - 一种货车车厢用复合车板及其制备方法 - Google Patents

一种货车车厢用复合车板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于货车轻量化领域，涉及一种货车用的复合车板；该复合车板从上到下依次包括内面板、波纹板芯材和外面板，所述的内面板、波纹板芯材和外面板为连续纤维增强热塑性板材。本发明制备的用于货车车厢的复合车板质轻，可根据不同车型对内面板、波纹板芯材、外面板进行灵活、有效的组合，后期维护方便，且成本低廉。

Description

一种货车车厢用复合车板及其制备方法
技术领域
本发明属于货车轻量化领域，涉及一种货车车厢用复合车板及其制备方法。 
背景技术
汽车轻量化已经成为当代汽车研发的主要课题，据研究表明，车体每减重100kg，每千米可节省燃油0.28L，并每千米减少6～8g二氧化碳排放量。货车的轻量化，带来的不仅是低碳和节能，更重要的是可以创造客观的经济价值。目前国内外货车车厢板，多采用铝合金替代钢铁，少数车厂在车架、大梁等结构均采用全铝结构，以此来实现减重的效果。铝的密度为2.7g/cm3，钢铁密度为7.8g/cm3。采用全铝车厢后，与传统钢铁车厢比，一般可以实现30%～40%的减重比例。近期，有车厂推出了碳纤维增强环氧树脂复合材料的车厢，在车架仍采用钢铁的情况下，成功减重30%。 
通过新材料的使用，货车具有更有效的运输，并带来效益提高。但铝合金和碳纤维增强环氧树脂复合材料都具有高的成本，往往使得整车售价有40%～60%左右的提高。在运输中，路况恶劣、货物的碰撞难免造成对车厢的破坏，而铝合金以及碳纤维复合材料的修补很难进行，甚至无法进行修复，使得后期维护成本大大上升。 
因此，需要一种性能高、成本适中、方便修补维护的轻量化新材料，来作为货车车厢材料，以实现轻量化和经济价值的双赢。 
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种用于货车车厢的复合车板及其制备方法。使实现货车车体轻量化，并具有较高的成本优势，且方便的后期维护。 
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 
一种货车车厢用的复合车板，从上到下依次包括内面板、波纹板芯材和外面板，所述的内面板、波纹板芯材和外面板为连续纤维增强热塑性板材。 
所述的复合车板，其密度为0.5～1.2g/cm3。 
所述的复合车板其总厚度为10mm～100mm，复合车板的总厚度为内面板、波纹板芯材、外面板的厚度及波纹板芯材波深之和。 
所述的内面板、波纹板芯材、外面板的厚度均为0.5～15mm。 
所述的波纹板芯材，其波深L为5～80mm，波距10～200mm。 
所述波纹板芯材通过热压、胶粘或超声波焊接方式与内面板或/和外面板连接。 
所述的连续纤维增强热塑性树脂板材，以连续纤维增强热塑性树脂预浸带为原料生产的板材。 
所述连续纤维选自碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或超高分子量聚乙烯纤维。 
所述连续纤维的含量为连续纤维增强热塑性树脂复合板材重量的40%～75%，优选为55～70%。 
所述的热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、尼龙6、尼龙66、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚氯乙烯中的一种或一种以上，所述的热塑性树脂优选均聚乙烯、聚丙烯、尼龙6或尼龙66中的一种或一种以上。 
本发明中的货车包括卡车、栏板卡车、舱栏式卡车、冷藏车、矿车等。 
一种上述货车车厢用复合车板的制备方法，包括以下步骤： 
（1）将内面板、波纹板芯材、外面板从上到下依次铺好，连接； 
（2）在内面板、外面板的接缝处，采用塑料焊枪焊接，得到光洁的表面。 
所述的步骤（1）中，连接是指波纹板芯材通过热压、胶粘或超声波焊接方式与内面板、外面板连接。 
（1）本发明制造的复合车板，可根据不同车型对内面板、波纹板芯材、外面板进行灵活、有效的组合，三者组合在一起的复合结构，与现在常见的金属蒙皮结构不同，三层均采用了连续纤维增强热塑性板材，具有更好的相容性，不需要使用内部框架和填充聚氨酯达到适合的厚度及性能指标； 
（2）本发明采用的复合车板，密度仅为0.5～1.2g/cm3，达到相同性能指标，与钢铁及铝合金相比，减重10～40%； 
（3）本发明采用的复合车板，可通过塑料焊枪对热塑性树脂进行焊接及修补，后期维护方便，且成本低廉。 
附图说明
图1为本发明复合车板的主视结构剖面示意图。 
附图标注： 
1内面板，      2波纹板芯材， 
3外面板，      4焊接缝。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。 
实施例1 
一种轻型卡车车厢顶板，从上到下依次包括内面板1、波纹板芯材2、和外面板3，根据受力情况，确定该顶板用复合车板总厚度为20mm，密度为1.0g/cm3。其中，内面板1采用1.5mm厚，50%玻璃纤维增强聚丙烯板材（弯曲模量8000Mpa）；波纹板芯材2采用1mm厚，波深L为16mm，波距80mm，40%玻璃纤维增强聚丙烯板材（弯曲模量6000Mpa）；外面板3采用1.5mm厚，60%碳纤维增强聚乙烯板材（弯曲模量20000Mpa）。其制备方法为： 
（1）将上述内面板、波纹板芯材、外面板从上到下依次铺好，采用热压的方式，粘结在一起，得到复合车板连接； 
（2）在内面板、外面板的焊接缝4处，采用塑料焊枪焊接，得到光洁的表面。该复合车板，每平方米可承重2t。 
实施例2 
一种中型栏板卡车车厢侧板，从上到下依次包括内面板1、波纹板芯材2、和外面板3，根据受力情况，确定该侧板用复合车板总厚度为50mm，密度为0.5g/cm3。其中，内面板1采用3mm厚，60%玻璃纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯板材（弯曲模量17000Mpa）；波纹板芯材2采用3mm厚，波深L为40mm，波距110mm，65%玻璃纤维增强聚乙烯板材（弯曲模量12000Mpa）；外面板3采用4mm厚，60%芳纶纤维增强尼龙6板材（弯曲模量18000Mpa）。 
其制备方法为： 
（1）将上述内面板、波纹板芯材、外面板从上到下依次铺好，采用胶水粘结方式，粘结在一起，得到复合车板连接； 
（2）在内面板、外面板的焊接缝4处，采用塑料焊枪焊接，得到光洁的表面。该复合车板，每平方米可承重8t。 
实施例3 
一种重型舱栏式卡车底板，从上到下依次包括内面板1、波纹板芯材2、和外面板3，根据受力情况，确定该底板用复合车板总厚度为80mm，密度为0.7g/cm3。其中，内面板1采用15mm厚，60%碳纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯板材（弯曲模量90000Mpa）；波纹状芯材2采用5mm厚，波深L为50mm，波距110mm，65%芳纶纤维增强聚丙烯板材（弯曲模量18000Mpa）；外面板3采用10mm厚，75%芳纶纤维增强尼龙66板材（弯曲模量23000Mpa）。 
其制备方法为： 
（1）将上述内面板、波纹板芯材、外面板从上到下依次铺好，采用胶水粘结方式，粘结在一起，得到复合车板连接； 
（2）在内面板、外面板的焊接缝4处，采用塑料焊枪焊接，得到光洁的表面。该复合 车板，每平方米单位面积可承重10t。 
实施例4 
一种冷藏车车厢顶板，从上到下依次包括内面板1、波纹板芯材2、和外面板3。根据受力情况，确定该顶板用复合车板总厚度为10mm，密度为1.2g/cm3。其中，内面板1采用0.5mm厚，60%超高分子量聚乙烯纤维增强聚丙烯板材（弯曲模量5000Mpa）；波纹板芯材2采用0.5mm厚，波深L为5mm，波距10mm，55%玻璃纤维增强聚丙烯板材（弯曲模量13000Mpa）；外面板3采用4mm厚，65%玻璃纤维增强聚丙烯板材（弯曲模量14000Mpa）。其制备方法为： 
（1）将上述内面板、波纹板芯材、外面板从上到下依次铺好，采用超声波焊接方式，粘结在一起，得到复合车板连接； 
（2）在内面板、外面板的焊接缝4处，采用塑料焊枪焊接，得到光洁的表面。该复合车板，每平方米单位面积可承重1t。 
实施例5 
一种矿车车厢底板，从上到下依次包括内面板1、波纹板芯材2、和外面板3。根据受力情况，确定该底板用复合车板总厚度为100mm，密度为0.9g/cm3。其中，内面板1采用15mm厚，60%超高分子量聚乙烯纤维增强聚丙烯板材（弯曲模量15000Mpa）；波纹板芯材2采用10mm厚，波深L为70mm，波距200mm，55%玻璃纤维增强聚丙烯板材（弯曲模量15000Mpa）；外面板3采用5mm厚，65%玻璃纤维增强聚丙烯板材（弯曲模量14000Mpa）。其制备方法为： 
（1）将上述内面板、波纹板芯材、外面板从上到下依次铺好，采用胶水粘结方式，粘结在一起，得到复合车板连接； 
（2）在内面板、外面板的焊接缝4处，采用塑料焊枪焊接，得到光洁的表面。该复合车板，每平方米单位面积可承重15t。 
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种货车车厢用的复合车板，其特征在于：从上到下依次包括内面板、波纹板芯材和外面板，所述的内面板、波纹板芯材和外面板为连续纤维增强热塑性板材。
2.根据权利要求1所述的货车车厢用的复合车板，其特征在于：所述的复合车板的密度为0.5～1.2g/cm3。
3.根据权利要求1所述的货车车厢用的复合车板，其特征在于：所述的复合车板其总厚度为10mm～100mm，其中复合车板的总厚度为内面板、波纹板芯材、外面板的厚度及波纹板芯材波深之和。
4.根据权利要求1所述的货车车厢用的复合车板，其特征在于：所述的内面板、波纹板芯材、外面板的厚度均为0.5～15mm。
5.根据权利要求1所述的货车车厢用的复合车板，其特征在于：所述的波纹板芯材，其波深L为5～80mm，波距为10～200mm；
或所述波纹板芯材通过热压、胶粘或超声波焊接方式与内面板或/和外面板连接。
6.根据权利要求1所述的货车车厢用的复合车板，其特征在于：所述的连续纤维增强热塑性树脂板材是以连续纤维增强热塑性树脂预浸带为原料生产的板材。
7.根据权利要求1或6所述的货车车厢用的复合车板，其特征在于：所述连续纤维选自碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或超高分子量聚乙烯纤维。
8.根据权利要求1或6所述的货车车厢用的复合车板，其特征在于：所述连续纤维的含量为连续纤维增强热塑性树脂复合板材重量的40%～75%，优选为55～70%；
或所述的热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、尼龙6、尼龙66、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚氯乙烯中的一种或一种以上。
9.一种权利要求1-8中任一所述的货车车厢用复合车板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将内面板、波纹板芯材、外面板从上到下依次铺好，连接；
（2）在内面板、外面板的接缝处，采用塑料焊枪焊接；得到货车车厢用复合车板。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（1）中，连接是指波纹板芯材通过热压、胶粘或超声波焊接方式与内面板、外面板连接。
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