CN107618241A - 一种多孔板及其复合板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多孔板及采用该多孔板的复合板，该多孔板由具一定高度的空心正六棱柱单元彼此相邻排列组成，每个空心正六棱柱单元都完全相同，所述空心正六棱柱单元内部的空心空间为贯穿该单元高度方向并与该单元同轴、同心的正六棱柱空间，从而使空心正六棱柱单元具有一定厚度的侧面，每相邻两个空心正六棱柱单元之间共用一侧壁，该侧壁具有一定厚度，并且该空心正六棱柱单元的高度、截面内侧内切圆直径和截面外侧内切圆直径具有特定的比例，使得构成的空心板比一般的空心板具有更高的强度和材料的利用率。本发明还公开了一种利用该多孔板作为中间层的复合板，中间层两侧还有底板和面板，由上述多孔板制成的复合板，能够在使用较少的热塑性材料的同时获得具有更高强度和韧性的复合板。

Description

一种多孔板及其复合板

技术领域

本发明涉及板材领域，具体是一种正六棱柱多孔板板材及采用该多孔板的复合板。

背景技术

板材作为日常生活中的一种基本材料，遍布我们的居住、工作、交通等各个环境场合中，板材技术也不断地在朝节能、环保和高效方面发展，随之而来的，空心板如蜂窝板的出现使得板材技术进入一个新的发展阶段，多孔板使板材技术从材料朝向结构创新迈出了坚实的一步。

包括蜂窝板在内的多孔板作为一类夹芯结构芯材，具有轻质及优异的力学性能，已被广泛的应用于航空航天、建筑桥梁等各个领域。其中六角蜂窝是与蜂巢结构最相似，被认为是最稳定，最省材料，强度最高的蜂窝结构。

目前多孔板复合材料已经广泛应用到汽车航运、建筑工程等领域，常用复合板材多孔技术，如蜂窝板技术中的纸蜂窝、玻璃钢蜂窝和铝蜂窝，纸质蜂窝板材，本身强度很低，不耐潮湿且容易老化，且防火防腐蚀性能较差。玻璃钢蜂窝板，材质比较脆，韧性低而冲击强度低、易老化；铝蜂窝板由铝蜂窝芯和铝合金面板胶结而成，铝蜂窝常用铝箔制成，质软强度低，常需要较厚的铝合金面板来提供强度和刚度，这样就增加了蜂窝板的重量，也不能够达到节约材料的目的。而当采用蜂窝板作为建筑外墙或者隔断层时，无论是纸蜂窝、玻璃钢蜂窝还是铝蜂窝无法承受较大的纵向冲击，而且这些多孔板材都无法保证较好的隔音隔热作用。因此，开发一种质量轻、强度大、韧性也好的复合板材是目前板材领域比较大、比较迫切的需求之一。

发明内容

本发明的目的在于解决现有多孔板重量大、韧性差、强度低、抗冲击性能差的缺陷，提供一种充分利用材料和结构性能、重量轻、韧性好、强度高和抗冲击性能好的多孔板和复合板。

本发明的一个目的在于提供一种多孔板，该多孔板由具一定高度h的空心正六棱柱单元彼此相邻排列组成，每个空心正六棱柱单元都完全相同，所述空心正六棱柱单元内部的空心空间为贯穿该单元高度方向并与该单元同轴、同心的正六棱柱空间，从而使空心正六棱柱单元具有一定厚度的侧面，每相邻两个空心正六棱柱单元之间共用一侧壁，该空心正六棱柱单元截面内侧壁内切圆直径为d，外侧壁内切圆直径为D，二者满足d/D＝0.88-0.98，优选d/D＝0.95-0.96。

进一步地，所述的空心正六棱柱单元高h与其外侧壁内切圆直径D的比例满足，其中0.5≤h/D≤10，优选0.625≤h/D≤4.375。

进一步地，所述的空心正六棱柱单元横截面外侧壁内切圆直径D与侧壁厚度t的比值满足10≤D/t≤100，优选16≤D/t≤40。

进一步地，所述的所述多孔板由热塑性材料制成，或由掺杂玻璃纤维或碳纤维的热塑性材料制成。

进一步地，所述的热塑性材料为聚丙烯PP、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚乙烯PE、聚酰胺PA或聚氨酯PU材料的一种或几种的复合材料。

本发明的又一目的在于提供一种复合板，包括上、下面板和中间层，中间层位于上、下面板之间，其中中间层为上面描述的多孔板。

进一步地，所述两层面板厚度相同，面板厚度为0.3mm-2mm。

进一步地，所述面板厚度优选为0.5-1mm。

进一步地，所述面板由热塑性材料制成，或由掺杂玻璃纤维或碳纤维的热塑性材料制成，所述的热塑性材料为聚丙烯PP、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚乙烯PE、聚酰胺PA或聚氨酯PU材料的一种或几种的复合材料。

进一步地，所述玻璃纤维或碳纤维的掺杂质量百分比为20-70％，优选为40-50％。

本发明上述的复合板的制备方法包括如下步骤：

1)、将热塑性塑料颗粒放入挤出机中，通过交错的双挤出模头挤出淋膜，将掺杂的玻璃纤维和或碳纤维引导到双挤出模头处，玻璃纤维和/或碳纤维分别从两侧与双挤出模头接触，在模头处与挤出的熔融塑料进行浸渍混合，混合后的掺杂热塑性塑料挤出物导入辊压装置，辊压、冷却制得掺杂玻璃纤维和/或碳纤维的热塑性塑料薄板；

2)、将掺杂玻璃纤维和/或碳纤维的热塑性薄板作为两层面板分别从上下两个方向进入双带压机，本发明的多孔板作为中间层从中间进入双带压机，三种材料经过双带压机的加热、冷却和加压后复合成多层复合板，再经过切割机切成需要的尺寸即可使用。

本发明的有益效果：

本发明的多孔板采用性能丰富的热塑性树脂材料，具有耐热性、韧性好、强度大、抗冲击性能高等特性，并且加工方便可用注射、挤出等热塑性塑料的加工方法加工，高效、简单易行，无需增添设备，流动性高、收缩率小。本发明的多孔板通过长期的设计实验，设计出一种特定中空正六棱柱单元尺寸比例如高度/外侧壁内切圆直径比、内侧壁内切圆直径/外侧壁内切圆直径比的单元结构，与一般的多孔板相比在使用较少材料的同时能够获得较好强度和抗冲击度的多孔结构，减轻了板材的重量同时保证需要的强度、韧性和抗冲击度。

附图说明：

图1为复合板结构示意图。

图2为中空正六棱柱单元的结构示意图。

图3为中空正六棱柱单元的横截面示意图。

图中：1.多孔板、2.面板、3.底板。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下面对本发明的内容进行详细的说明。

实施例1：本实施例的多孔板由具高h＝15mm的空心正六棱柱单元彼此相邻排列组成，每个空心正六棱柱单元都完全相同，所述空心正六棱柱单元内部的空心空间为贯穿该单元高度方向并与该单元同轴、同心的正六棱柱空间，从而使空心正六棱柱单元具有一定厚度的侧面，每相邻两个空心正六棱柱单元之间共用一侧壁，该侧壁的厚度t＝0.25mm，空心正六棱柱单元横截面内壁内切圆直径d＝8mm，外壁内切圆直径D＝8.25，d/D＝0.97，所述的空心正六棱柱单元高h与空心正六棱柱单元横截面外壁内切圆直径D的比值为h/D＝1.82，所述的空心正六棱柱单元横截面外壁内切圆直径D与侧壁厚度t的比值为D/t＝33，所述的所述多孔板由热塑性材料PET制成。

实施例2：本实施例的多孔板由具高h＝20mm的空心正六棱柱单元彼此相邻排列组成，每个空心正六棱柱单元都完全相同，所述空心正六棱柱单元内部的空心空间为贯穿该单元高度方向并与该单元同轴、同心的正六棱柱空间，从而使空心正六棱柱单元具有一定厚度的侧面，每相邻两个空心正六棱柱单元之间共用一侧壁，该侧壁的厚度t＝0.5mm，空心正六棱柱单元横截面内壁内切圆直径d＝10mm，外壁内切圆直径D＝10.5mm，d/D＝0.95，所述的空心正六棱柱单元高h与空心正六棱柱单元横截面外壁内切圆直径D的比值为B＝h/D＝1.9，所述的空心正六棱柱单元横截面内切圆直径D与侧壁厚度t的比值为D/t＝21，所述的所述多孔板由热塑性材料PU和PE复合材料制成。

实施例3：利用实施例1的多孔板作为中间板制作复合板，面板为厚度1mm的掺杂40％的玻璃纤维聚氨酯板，三层板经过热压复合在一起，经过测定其弯曲强度为7.15MPa(GB/T9341-2000)，抗冲击强度>973J/m(ASTM-D256)。

实施例4：利用实施例2的多孔板作为中间板制作复合板，面板为厚度1mm的掺杂60％碳纤维的PU板，三层板经过热压复合在一起，经过测定其弯曲强度为8.06MPa(GB/T9341-2000)，抗冲击强度>969J/m(ASTM-D256)。

对比例1：

现有技术中的一种多孔板结构如下：中间层多孔板高h＝15mm，也为正六棱柱单元孔的多孔板，厚度t＝1.5mm，空心正六棱柱单元横截面内壁内切圆直径d＝12mm，由热塑性材料PET制成。面板为厚度1mm的掺杂40％的玻璃纤维聚氨酯板，三层板经过热压复合在一起，经过测定其弯曲强度为6.33MPa(GB/T9341-2000)，抗冲击强度>906J/m(ASTM-D256)。

对比例2：

现有技术中的另一种多孔板结构如下：中间层多孔板高h＝20mm，也为正六棱柱单元孔的多孔板，厚度t＝2.5mm，空心正六棱柱单元横截面内壁内切圆直径d＝18mm，由热塑性材料PU和PE复合材料制成。面板为厚度1mm的掺杂60％碳纤维的PU板，三层板经过热压复合在一起，经过测定其弯曲强度为7.13MPa(GB/T9341-2000)，抗冲击强度>892J/m(ASTM-D256)。

分别对比实施例3和对比例1、实施例4和对比例2可以得出，本发明的特定结构的多孔板制成的复合板，能够获得比现有技术中的多孔板更高的强度、韧性和抗冲击度，具有很好的效果。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多孔板，其特征在于，该多孔板由具一定高度h的空心正六棱柱单元彼此相邻排列组成，每个空心正六棱柱单元都完全相同，其特征在于，所述空心正六棱柱单元内部的空心空间为贯穿该单元高度方向并与该单元同轴、同心的正六棱柱空间，从而使空心正六棱柱单元具有一定厚度的侧面，每相邻两个空心正六棱柱单元之间共用一侧壁，该空心正六棱柱单元截面内侧壁内切圆直径为d，外侧壁内切圆直径为D，二者满足d/D＝0.88-0.98，优选d/D＝0.95-0.96。

2.根据权利要求1所述的多孔板，其特征在于：空心正六棱柱单元高h与其外侧壁内切圆直径D的比例满足0.5≤h/D≤10，优选0.625≤h/D≤4.375。

3.根据权利要求1所述的多孔板，其特征在于：空心正六棱柱单元横截面外壁内切圆直径D与侧壁厚度t的比值满足10≤D/t≤100，优选16≤D/t≤40。

4.根据权利要求1-3任一项所述的多孔板，其特征在于：所述多孔板由热塑性材料制成或者由掺杂玻璃纤维或碳纤维的热塑性材料制成，所述热塑性材料为PP、PET、PE、PA或PU材料的一种或几种的复合材料。

5.一种复合板，包括上、下面板和中间层，中间层位于上、下面板之间，其特征在于，中间层为根据权利要求1-4任意一项所述的多孔板。

6.根据权利要求5所述的复合板，其特征在于：两层面板厚度相同，面板厚度为0.3mm-2mm，面板厚度优选为0.5-1mm。

7.根据权利要求5所述的复合板，其特征在于：面板由热塑性材料制成或者由掺杂玻璃纤维或碳纤维的热塑性材料制成，所述热塑性材料为PP、PET、PE、PA或PU材料的一种或几种的复合材料。

8.根据权利要求5所述的复合板，其特征在于：玻璃纤维或碳纤维的掺杂质量百分比为20-70％，玻璃纤维或碳纤维的掺杂质量百分比优选为40-50％。