CN110039874A - 一种蜂窝结构的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜂窝结构的制作方法，使用泡沫材质、蜂窝形状的第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元作为填充物代替金属蜂窝形状芯棒，省去了抽掉金属蜂窝形状芯棒的步骤，不会破坏纤维层制得的蜂窝结构，同时，第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元直接填充于纤维层内，直接固化可得到最终的蜂窝，方法简单并且可靠。

Description

一种蜂窝结构的制作方法

技术领域

本发明涉及一种蜂窝结构的制作方法。

背景技术

传统蜂窝制作使用金属模具，比如泡沫填充连续纤维增强蜂窝的制作，首先在金属底模上铺设一层涂覆树脂或者树脂浸润连续纤维层，连续纤维层契合金属底模的形状形成半个蜂窝的形状，然后在这层连续纤维层上放置金属蜂窝形状芯棒A，再在金属蜂窝形状芯棒A上铺设树脂浸润连续纤维层，连续纤维层契合金属蜂窝形状芯棒A的形状形成半个蜂窝的形状，然后在这第二层连续纤维层上放置金属蜂窝形状芯棒B，再在金属蜂窝形状芯棒B上铺设涂覆树脂或者树脂浸润连续纤维层，连续纤维层契合金属蜂窝形状芯棒B的形状形成半个蜂窝的形状，如此重复设置，直至得到需要的蜂窝的高度，抽掉金属蜂窝形状芯棒A和金属蜂窝形状芯棒B，得到连续纤维蜂窝，再在连续纤维蜂窝的蜂窝孔内填充泡沫，最终得到泡沫填充连续纤维增强蜂窝。这种方法比较繁琐，并且在抽掉金属蜂窝形状芯棒A和金属蜂窝形状芯棒B时可能会破坏连续纤维蜂窝。因此，需要一种更加简单可靠的方法制作蜂窝。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供一种蜂窝结构的制作方法。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种蜂窝结构的制作方法，包括以下步骤：

步骤一、准备底模，底模上间隔设置若干凹槽；

步骤二、在底模上铺设一层纤维层，该层纤维层依底模上设有凹槽的一表面起伏设置；

步骤三，在步骤二的纤维层上放置第一泡沫蜂窝单元；

步骤四、在步骤三的第一泡沫蜂窝单元上铺设一层纤维层，该层纤维层依步骤二设置的纤维层和/或各个步骤三设置的第一泡沫蜂窝单元的表面起伏设置；

步骤五、在步骤四设置的纤维层上、对应步骤三设置的各个第一泡沫蜂窝单元之间的间隔位置均设置第二泡沫蜂窝单元；

步骤六、在各个第二泡沫蜂窝单元上铺设一层纤维层，该层纤维层依步骤四设置的纤维层和/或各个步骤五设置的第二泡沫蜂窝单元的表面起伏设置；

步骤七、在步骤六设置的纤维层上、对应步骤五设置的各个第二泡沫蜂窝单元之间的间隔位置以及步骤三设置的首尾两个第一泡沫蜂窝单元的顶部位置均再设置第一泡沫蜂窝单元；

步骤八、步骤四至步骤七直至达到需要的蜂窝层数；

步骤九、固化步骤八得到的制品得到蜂窝。

根据本发明的一个实施方案，所述的凹槽为半蜂窝形状，各个凹槽呈一行排列，各个凹槽之间均匀间隔设置，各个凹槽均平齐设置，底模的两端与凹槽的顶部平齐或者与凹槽的底边平齐。

根据本发明的一个实施方案，所述的放置第一泡沫蜂窝单元的位置具体包括：当底模的两端高于凹槽的底边时，凹槽的位置设置第一泡沫蜂窝单元；当底模的两端与凹槽的底边平齐时，凹槽的位置和底模的两端均设置第一泡沫蜂窝单元。

根据本发明的一个实施方案，所述的半蜂窝形状是六边形蜂窝的下半部分。

根据本发明的一个实施方案，所述的底模是机械加工的金属模具、泡沫发泡或者泡沫切割而成。

根据本发明的一个实施方案，所述的第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元的结构和尺寸均相同，均为六边形蜂窝形状，六边形蜂窝形状的下半部分与半蜂窝形状契合。

根据本发明的一个实施方案，所述的六边形蜂窝形状的两个对边的距离a和两个对角的距离b满足关系20mm≤a≤150mm并且a≥0.5b。

根据本发明的一个实施方案，所述的半蜂窝形状是长方体的下半部分，第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元的结构为长方体。这样可以的类蜂窝格栅产品。

根据本发明的一个实施方案，所述的凹槽的大小随机设置，各个凹槽之间的间隙随机设置，第一泡沫蜂窝单元的尺寸随机设置，第二泡沫蜂窝单元的尺寸随机设置。

根据本发明的一个实施方案，所述的凹槽与第一泡沫蜂窝单元之间、第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元之间的间隙填充纤维层。

根据本发明的一个实施方案，所述的第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元的纵截面分别为梯形，梯形为正置或倒置，步骤五和步骤七中，梯形的上方同时设置梯形。六边形蜂窝的下半部分也就是梯形。

根据本发明的一个实施方案，所述的平行的梯形之间的间隙设置纤维层。

根据本发明的一个实施方案，所述的纤维层为涂覆树脂或者树脂浸润的连续纤维。

根据本发明的一个实施方案，所述的第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元为泡沫，第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元为非溶剂敏感型泡沫时，树脂浸润的连续纤维所用的树脂为不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂或聚氨酯树脂；第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元之一为聚苯泡沫时，树脂浸润的连续纤维所用的树脂为环氧树脂或者聚氨酯树脂，树脂浸润的连续纤维用稀释剂为乙醇或者非溶剂稀释剂。

根据本发明的一个实施方案，所述的非溶剂敏感型泡沫包括：聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、酚醛泡沫和/或聚碳酸酯泡沫。

根据本发明的一个实施方案，所述的非溶剂稀释剂包括：亚烷基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚和/或新戊二醇二缩水甘油醚。

根据本发明的一个实施方案，所述的纤维层的材质为无机纤维或者生物质纤维，无机纤维包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维、竹纤维或布料。

根据本发明的一个实施方案，所述的步骤八之后步骤九之前，使用垂直于凹槽底边的方向挤压步骤八得到的成品。

根据本发明的一个实施方案，所述的固化是指自然常温固化或加热固化。

本发明使用泡沫材质、蜂窝形状的第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元作为填充物代替金属蜂窝形状芯棒，省去了抽掉金属蜂窝形状芯棒的步骤，不会破坏纤维层制得的蜂窝结构，同时，第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元直接填充于纤维层内，直接固化可得到最终的泡沫填充蜂窝，方法简单并且可靠。六边形蜂窝形状的两个对边的距离和两个对角的距离满足特定的关系，确保泡沫填充蜂窝具有良好的力学性能以及泡六边形蜂窝形状的第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元在压触涂覆树脂或者树脂浸润的纤维层时具备良好的抗弯刚度。第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元的泡沫和浸润的树脂的材质的选择确保两个单元材质匹配，避免相互破坏性反应或者溶解。

附图说明

图1为实施例1步骤一的一种底模的结构图；

图2为实施例1步骤一的另一种底模的结构图；

图3和图4为实施例1步骤二的示意图，分别对应两种底模的情况；

图5和图6为实施例1步骤三的示意图，分别对应两种底模的情况；

图7和图8为实施例1步骤四的示意图，分别对应两种底模的情况；

图9和图10为实施例1步骤五的示意图，分别对应两种底模的情况；

图11和图12为实施例1步骤六的示意图，分别对应两种底模的情况；

图13和图14为实施例1步骤七的示意图，分别对应两种底模的情况；

图15为第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元的六边形蜂窝形状立体图；

图16为实施例1单个第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元的正视图；

图17为第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元为长方体的结构示意图；

图18为实施例2的示意图；

图19为实施例3的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述：

本实施例蜂窝结构的制作方法，包括以下步骤：

如图1和图2所示，步骤一、准备底模1，底模1上设置若干半蜂窝形状的凹槽2。优选地，各个凹槽2呈一行排列，各个凹槽2之间均匀间隔设置，各个凹槽2均平齐设置；底模 1可以有两种结构，一种是底模1的两端与凹槽2的顶部平齐，一种是底模1的两端与凹槽2 的底边平齐；

如图3和图4所示，步骤二、在底模1上铺设一层纤维层3，该层纤维层3依底模1上设有凹槽2的一表面起伏设置，也就是贴合底模1设有凹槽2的一表面设置；

如图5和图6所示，步骤三，在步骤二的纤维层3上放置第一泡沫蜂窝单元4，各个第一泡沫蜂窝单元4的高度均一致；纤维层3上放置第一泡沫蜂窝单元4的位置具体包括：对应图1和图2两种底模1的形式，如图5所示，当底模1的两端高于凹槽2的底边时，凹槽 2的位置设置第一泡沫蜂窝单元4；如图6所示，当底模1的两端与凹槽2的底边平齐时，凹槽2的位置和底模1的两端均设置第一泡沫蜂窝单元4；

如图7和图8所示，步骤四、在步骤三的第一泡沫蜂窝单元4上铺设一层纤维层3，该层纤维层3依步骤二设置的纤维层3以及各个步骤三设置的第一泡沫蜂窝单元4的表面起伏设置；为节省原料，如图8所示的左端部的第一泡沫蜂窝单元4的左侧表面和右端部的第一泡沫蜂窝单元4的右侧表面可以不需要设置纤维层3；

如图9和图10所示，步骤五、在步骤四设置的纤维层3上、对应步骤三设置的各个第一泡沫蜂窝单元4之间的间隔位置均设置第二泡沫蜂窝单元5；

如图11和图12所示，步骤六、在各个第二泡沫蜂窝单元5上铺设一层纤维层3，该层纤维层3依步骤四设置的纤维层3以及各个步骤五设置的第二泡沫蜂窝单元5的表面起伏设置；为节省原料，如图11所示的左端部的第一泡沫蜂窝单元4的左侧表面和右端部的第一泡沫蜂窝单元4的右侧表面可以不需要再设置纤维层3；

如图13和图14所示，步骤七、在步骤六设置的纤维层3上、对应步骤五设置的各个第二泡沫蜂窝单元5之间的间隔位置以及步骤三设置的首尾也就是端部的两个第一泡沫蜂窝单元4的顶部位置均再设置第一泡沫蜂窝单元4；

步骤八、步骤四至步骤七直至达到需要的蜂窝层数；

步骤九、固化步骤八得到的制品得到蜂窝。

所述的半蜂窝形状就是为六边形蜂窝的下半部分，也就是纵截面为下半个六边形，长度方向就是下半个六边形拉长设置即可。所述的底模1是机械加工的金属模具、泡沫发泡或者泡沫切割而成。如图15所示，所述的第一泡沫蜂窝单元4和第二泡沫蜂窝单元5的结构和尺寸均相同，均为六边形蜂窝形状，也就是纵截面为六边形，长度方向就是六边形拉长设置即可，六边形蜂窝的下半部分与半蜂窝形状契合。如图16所示，所述的六边形蜂窝形状的两个对边的距离a和两个对角的距离b满足关系20mm≤a≤150mm并且a≥0.5b。优选地，两个对边的距离a和两个对角的距离b相互垂直。举例说明，a＝20mm，b＝10mm；a＝20mm，b＝8mm；

a＝150mm，b＝75mm；a＝150mm，b＝60mm；a＝100mm，b＝50mm；a＝100mm，b＝40mm。六边形蜂窝是左右对称且上下对称的结构，纵截面也可以是正六边形。

如图17所示，与上面的半蜂窝形状不同的是，半蜂窝形状是长方体的下半部分，第一泡沫蜂窝单元4和第二泡沫蜂窝单元5可以为长方体，用于制作类蜂窝格栅产品。

优选地，所述的纤维层3为涂覆树脂或者树脂浸润的连续纤维层，也就是纤维层3与第一泡沫蜂窝单元4之间以及纤维层3与第二泡沫蜂窝单元5之间接触的位置均保证有树脂接触。树脂没有特定限制。所述的第一泡沫蜂窝单元4和第二泡沫蜂窝单元5之一为包括聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫或者聚碳酸酯泡沫的非溶剂敏感型泡沫时，树脂浸润的连续纤维层所用树脂为不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂和/或聚氨酯树脂；第一泡沫蜂窝单元4和第二泡沫蜂窝单元5之一为聚苯泡沫，树脂浸润的连续纤维层所用树脂为环氧树脂或者聚氨酯树脂，而且树脂浸润的连续纤维所用稀释剂为乙醇或者非溶剂稀释剂。

所述的非溶剂敏感型泡沫包括：聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、酚醛泡沫和/或聚碳酸酯泡沫。所述的非溶剂稀释剂包括：亚烷基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚和/或新戊二醇二缩水甘油醚。。

所述的纤维层3的材质为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维、竹纤维、布料或者纸张等无机纤维或者生物质纤维。

所述的步骤八之后步骤九之前，使用垂直于凹槽2底边的方向挤压步骤八得到的成品。所述的固化是指自然常温固化或通过烘箱、红外照射等加热固化。

实施例2

如图18所示，与实施例1稍有不同，所述的凹槽2的形状为半六边形蜂窝，各个凹槽2 的大小随机设置，各个凹槽2之间的间隙随机设置。也就是各个凹槽2的大小不同，凹槽2非均匀间隔设置和/或凹槽2非平齐设置。第一泡沫蜂窝单元4和第二泡沫蜂窝单元5的结构为六边形蜂窝，可以不是对称结构，尺寸可以均不同，包括各个第一泡沫蜂窝单元4可以不同，各个第二泡沫蜂窝单元5可以不同，第一泡沫蜂窝单元4和第二泡沫蜂窝单元5之间可以不同。由于上述种种不同，凹槽2铺设纤维层3后再设置第一泡沫蜂窝单元4、一排第一泡沫蜂窝单元4铺设纤维层3后再设置第二泡沫蜂窝单元5、一排第二泡沫蜂窝单元5铺设纤维层3后再设置第一泡沫蜂窝单元4，可能会出现空隙，这种空隙会由纤维层3来填充。各个第一泡沫蜂窝单元4也可以适应铺设了纤维层3后的凹槽2的形状和大小、适应铺设了纤维层3后的两个第二泡沫蜂窝单元5之间的空隙、以及下方的第一泡沫蜂窝单元4顶部大小，第二泡沫蜂窝单元5也可以适应铺设了纤维层3后的两个第一泡沫蜂窝单元4之间的空隙。

实施例3

如图19所示，与实施例1不同的是，所述的凹槽2的纵截面形状为梯形，第一泡沫蜂窝单元4和第二泡沫蜂窝单元5的纵截面分别为梯形，梯形为正置或倒置，为填充空隙，步骤五和步骤七中，梯形的上方同时设置梯形。凹槽2的尺寸均相同，两个凹槽2之间的间隙也相同，各个第一泡沫蜂窝单元4的尺寸均相同，各个第二泡沫蜂窝单元5的尺寸均相同，第一泡沫蜂窝单元4和第二泡沫蜂窝单元5的尺寸相同，均为梯形。为填充空隙，所述的平行的梯形之间的间隙设置纤维层3。

具体是，如图19所示，底模1上铺设纤维层3，纤维层3沿底模1覆盖包括凹槽2的表面，然后在各个凹槽2内倒置设置第一泡沫蜂窝单元4，第一泡沫蜂窝单元4为梯形；然后在各个第一泡沫蜂窝单元4上方铺设纤维层3；然后在第一泡沫蜂窝单元4上方正置第二泡沫蜂窝单元5，在正置的第二泡沫蜂窝单元5之间倒置第二泡沫蜂窝单元5，第二泡沫蜂窝单元5为梯形，各个第二泡沫蜂窝单元5之间设置纤维层3；然后在第二泡沫蜂窝单元5上方倒置第一泡沫蜂窝单元4，在倒置的第一泡沫蜂窝单元4，之间设置正置的第一泡沫蜂窝单元 4，第一泡沫蜂窝单元4为梯形，各个第一泡沫蜂窝单元4之间设置纤维层3；按照这样的排列方式往上设置直至需要的高度，其他设置方法与实施例1相同。

本发明使用泡沫材质、蜂窝形状的第一泡沫蜂窝单元4和第二泡沫蜂窝单元5作为填充物代替金属蜂窝形状芯棒，省去了抽掉金属蜂窝形状芯棒的步骤，不会破坏纤维层3制得的蜂窝结构，同时，第一泡沫蜂窝单元4和第二泡沫蜂窝单元5直接填充于纤维层3内，直接固化可得到最终的泡沫填充蜂窝，方法简单并且可靠。六边形蜂窝形状的两个对边的距离和两个对角的距离满足特定的关系，确保泡沫填充蜂窝的力学性能以及六边形蜂窝形状的第一泡沫蜂窝单元4和第二泡沫蜂窝单元5在压触涂覆树脂的纤维层3时具备良好的抗弯刚度。第一泡沫蜂窝单元4和第二泡沫蜂窝单元5的材质的选择确保两个单元材质匹配，避免相互破坏性反应或者溶解。

本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (19)

1.一种蜂窝结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、准备底模，底模上间隔设置若干凹槽；

步骤二、在底模上铺设一层纤维层，该层纤维层依底模上设有凹槽的一表面起伏设置；

步骤三，在步骤二的纤维层上放置第一泡沫蜂窝单元；

步骤四、在步骤三的第一泡沫蜂窝单元上铺设一层纤维层，该层纤维层依步骤二设置的纤维层和/或各个步骤三设置的第一泡沫蜂窝单元的表面起伏设置；

步骤五、在步骤四设置的纤维层上、对应步骤三设置的各个第一泡沫蜂窝单元之间的间隔位置均设置第二泡沫蜂窝单元；

步骤六、在各个第二泡沫蜂窝单元上铺设一层纤维层，该层纤维层依步骤四设置的纤维层和/或各个步骤五设置的第二泡沫蜂窝单元的表面起伏设置；

步骤七、在步骤六设置的纤维层上、对应步骤五设置的各个第二泡沫蜂窝单元之间的间隔位置以及步骤三设置的首尾两个第一泡沫蜂窝单元的顶部位置均再设置第一泡沫蜂窝单元；

步骤八、步骤四至步骤七直至达到需要的蜂窝层数；

步骤九、固化步骤八得到的制品得到蜂窝。

2.根据权利要求1所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的凹槽为半蜂窝形状，各个凹槽呈一行排列，各个凹槽之间均匀间隔设置，各个凹槽均平齐设置，底模的两端与凹槽的顶部平齐或者与凹槽的底边平齐。

3.根据权利要求2所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的放置第一泡沫蜂窝单元的位置具体包括：当底模的两端高于凹槽的底边时，凹槽的位置设置第一泡沫蜂窝单元；当底模的两端与凹槽的底边平齐时，凹槽的位置和底模的两端均设置第一泡沫蜂窝单元。

4.根据权利要求3所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的半蜂窝形状是六边形蜂窝的下半部分。

5.根据权利要求1所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的底模是机械加工的金属模具、泡沫发泡或者泡沫切割而成。

6.根据权利要求4所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元的结构和尺寸均相同，均为六边形蜂窝形状，六边形蜂窝形状的下半部分与半蜂窝形状契合。

7.根据权利要求6所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的六边形蜂窝形状的两个对边的距离a和两个对角的距离b满足关系20mm≤a≤150mm并且a≥0.5b。

8.根据权利要求3所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的半蜂窝形状是长方体的下半部分，第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元的结构为长方体。

9.根据权利要求1或8所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的凹槽的大小随机设置，各个凹槽之间的间隙随机设置，第一泡沫蜂窝单元的尺寸随机，第二泡沫蜂窝单元的尺寸随机。

10.根据权利要求9所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的凹槽与第一泡沫蜂窝单元之间、第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元之间的间隙填充纤维层。

11.根据权利要求4所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元的纵截面分别为梯形，梯形为正置或倒置，步骤五和步骤七中，梯形的上方同时设置梯形。

12.根据权利要求11所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的平行的梯形之间的间隙设置纤维层。

13.根据权利要求1、10或12所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的纤维层为涂覆树脂或者树脂浸润的连续纤维。

14.根据权利要求13所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元为泡沫，第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元为非溶剂敏感型泡沫时，树脂浸润的连续纤维所用的树脂为不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂或聚氨酯树脂；第一泡沫蜂窝单元和第二泡沫蜂窝单元之一为聚苯泡沫时，树脂浸润的连续纤维所用的树脂为环氧树脂或者聚氨酯树脂，树脂浸润的连续纤维所用稀释剂为乙醇或者非溶剂稀释剂。

15.根据权利要求14所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的非溶剂敏感型泡沫包括：聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、酚醛泡沫和/或聚碳酸酯泡沫。

16.根据权利要求14所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的非溶剂稀释剂包括：亚烷基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚和/或新戊二醇二缩水甘油醚。

17.根据权利要求14所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的纤维层的材质为无机纤维或者生物质纤维，无机纤维包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维、竹纤维或布料。

18.根据权利要求1所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的步骤八之后步骤九之前，使用垂直于凹槽底边的方向挤压步骤八得到的成品。

19.根据权利要求1所述的蜂窝结构的制作方法，其特征在于，所述的固化是指自然常温固化或加热固化。