CN204844994U

CN204844994U - 强化泡沫夹芯板

Info

Publication number: CN204844994U
Application number: CN201520411517.XU
Authority: CN
Inventors: 冯鹏; 孟鑫淼
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2025-06-15

Abstract

本实用新型提出了一种强化泡沫夹芯板，包括：泡沫夹芯；强化骨架，所述强化骨架嵌设在所述泡沫夹芯中，所述强化骨架含有多个蜂窝单元，所述蜂窝单元的蜂窝壁上设置有加劲肋；上面板，所述上面板设置在所述泡沫夹芯的上表面；以及下面板，所述下面板设置在所述泡沫夹芯的下表面。该强化泡沫夹芯板的强化骨架中的蜂窝单元的蜂窝壁上设置有加劲肋，因此可以提高蜂窝壁抗屈曲的能力，从而显著提高强化泡沫夹芯板的受力性能。

Description

强化泡沫夹芯板

技术领域

本实用新型属于土木、航空航天、高速列车、船舶、风机叶片等工程材料领域。具体地，本实用新型涉及强化泡沫夹芯板。

背景技术

泡沫夹芯板是在土木、航空航天、高速列车、船舶、风机叶片等工程领域应用较为广泛的夹芯板，常用于对保温隔热、吸声降噪、防潮隔湿要求较高的部位，但由于其抗压强度、抗剪强度及面层芯子粘结强度不及蜂窝夹芯板，因此需要采用强化技术进行增强。常用的强化方法通常分为前置法、后置法等。其中前置法是在发泡前在发泡原料中增加增强体，如添加短纤维、增加蜂窝增强体等；后置法是在发泡后的夹芯板内增加增强体，如Z-pin法、缝纫法等。但现有方法均面临工序复杂、施工工艺较难控制等问题，且很难应用于曲面夹芯板及变厚度夹芯板，因此有必要开发采用简单工艺快速成型的强化泡沫夹芯板。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出了一种强化泡沫夹芯板，该强化泡沫夹芯板的强化骨架中的蜂窝单元的蜂窝壁上设置有加劲肋，因此可以提高蜂窝壁抗屈曲的能力，从而显著提高强化泡沫夹芯板的受力性能。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种强化泡沫夹芯板，包括：

泡沫夹芯；

强化骨架，所述强化骨架嵌设在所述泡沫夹芯中，所述强化骨架含有多个蜂窝单元，所述蜂窝单元的蜂窝壁上设置有加劲肋；

上面板，所述上面板设置在所述泡沫夹芯的上表面；以及

下面板，所述下面板设置在所述泡沫夹芯的下表面。

根据本实用新型实施例的强化泡沫夹芯板的强化骨架中的蜂窝单元的蜂窝壁上设置有加劲肋，因此可以提高蜂窝壁抗屈曲的能力，从而显著提高强化泡沫夹芯板的受力性能，同时该强化泡沫夹芯板具有优异的可设计性，从而可以得到变厚度、变曲率等复杂形体的强化泡沫夹芯板。

另外，根据本实用新型上述实施例的强化泡沫夹芯板还可以具有如下附加的技术特征：

任选的，所述强化泡沫夹芯板的至少一个面为曲面。

任选的，每个所述蜂窝单元的横截面呈多边环形，所述多边环形为六边形环、菱形环或矩形环。由此可以进一步提高强化骨架的强度。

任选的，所述多个蜂窝单元呈相同的多边环形，且每个所述多边环形的边长不同。

任选的，所述多个蜂窝单元的壁厚不同。由此可以进一步提高强化骨架的强度。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的强化泡沫夹芯板的结构示意图；

图2是根据本实用新型再一个实施例的强化泡沫夹芯板中的蜂窝单元的结构示意图；

图3是制备本实用新型一个实施例的强化泡沫夹芯板的方法流程示意图；

图4是制备本实用新型再一个实施例的强化泡沫夹芯板的方法示意图；

图5是制备本实用新型又一个实施例的强化泡沫夹芯板的方法中的强化骨架的俯视图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种强化泡沫夹芯板。根据本实用新型的实施例，参考图1-2，该强化泡沫夹芯板包括泡沫夹芯100、强化骨架200、上面板300和下面板400，根据本实用新型的具体实施例，强化骨架200嵌设在泡沫夹芯100中，并且强化骨架200含有多个蜂窝单元20，蜂窝单元20的蜂窝壁上设置有加劲肋21，上面板300设置在泡沫夹芯100的上表面，下面板400设置在泡沫夹芯100的下表面。发明人发现，通过在强化泡沫夹芯板的强化骨架中的蜂窝单元的蜂窝壁上设置加劲肋，可以提高蜂窝壁抗屈曲的能力，从而显著提高强化泡沫夹芯板的受力性能，同时该强化泡沫夹芯板具有优异的可设计性，从而可以得到变厚度、变曲率等复杂形体的强化泡沫夹芯板。

根据本实用新型的实施例，该强化泡沫夹芯板是采用CNC切割技术制造泡沫夹芯，采用3D打印技术制造强化骨架，利用叠压技术合并而成强化泡沫夹芯，表面覆盖面层后形成强化泡沫夹芯板。该强化泡沫夹芯板具有良好的抗压性、抗变形性和抗裂性。其形状可以是变厚度、变曲率的，例如至少一个面为曲面。具体地可以为单面曲面，另一面为平面，或者双面均为曲面，进而可以对不同形状的需求。

根据本实用新型的具体实施例，泡沫夹芯可以由聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚酰亚胺和聚甲基丙烯酰亚胺的至少一种形成。由此可以满足各种行业对材料的选择。

根据本实用新型的具体实施例，每个蜂窝单元的横截面呈多边环形，所述多边环形为六边形环、菱形环或矩形环。由此可以满足不同的需求。

根据本实用新型的具体实施例，所述多个蜂窝单元呈相同的多边环形，且每个所述多边环形的边长不同。由此可以通过灵活的调节多边环形的边长提高蜂窝单元的分布密度，进而提高强化骨架的抗压能力和抗变形能力，进而最终提高强化泡沫夹芯板的抗变形性，提高其稳定性。

根据本实用新型的具体实施例，多个蜂窝单元的厚度不同。即蜂窝单元的高度可以不同，由此可以制备得到不同部位厚度不同的强化泡沫夹芯板，以便满足受力不均情况下的需求。例如，如果某个位置的承受的压力大，即可将该位置的强化骨架的厚度制备的厚一些，由此可以得到变曲率复杂的强化泡沫夹芯板。根据本实用新型的具体实施例，采用3D打印技术可以制备得到具有上述变厚度、变壁厚、变边长的蜂窝单元结构的强化骨架，并且成型速度快，效率高、稳定性好。通过采用上述强化骨架对泡沫夹芯进行强化，可以显著提高强化泡沫夹芯板的综合性能。

根据本实用新型的具体实施例，上述面板可以由纤维增强复合材料形成。由此可以进一步提高强化泡沫夹芯板的表面强度。

为了方便理解，下面参考图3-5对制备本实用新型实施例的强化泡沫夹芯板的方法进行详细描述。根据本实用新型的实施例，该方法包括：

S100：采用CNC切削技术制备得到泡沫夹芯

根据本实用新型的实施例，采用CNC切削技术制备得到泡沫夹芯1。具体的，切削技术以CNC数控机床切割为代表，CNC数控机床切割是利用计算机控制刀头走向，削去多余材料，将三维数字模型加工成实体的技术，由于其成型速度快、精度高、稳定性好、刀头路径可设计等优点，已经被大范围应用于复杂形体的精密机械的加工制造。

根据本实用新型的具体实施例，所述泡沫夹芯由聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚酰亚胺和聚甲基丙烯酰亚胺的至少一种形成。由此可以满足各种行业对材料的选择。

S200：采用3D打印技术制备得到强化骨架

根据本实用新型的实施例，采用3D打印技术制备得到强化骨架2，参考图5，强化骨架2含有多个蜂窝单元3，蜂窝单元3的蜂窝壁上设置有加劲肋4。发明人发现，通过在强化骨架中的蜂窝单元的蜂窝壁上设计加劲肋，可以显著提高蜂窝壁抗屈曲的能力，从而显著提高强化泡沫夹芯板的受力性能。

根据本实用新型的具体实施例，每个蜂窝单元的横截面呈多边环形，多边环形为六边形环、菱形环或矩形环。由此可以满足不同的需求。

根据本实用新型的具体实施例，上述3D打印技术采用挤出堆积成型、三维粉末粘结成型、选择性激光烧结成型、熔融沉积成型、数字光处理成型或立体光固化成型中至少一种。由此，可以实现对强化骨架的结构进行合理地优化设计，进而可以得到强化变厚度、变曲率的复杂的强化泡沫夹芯板。

具体的，3D打印技术是基于分层打印、逐层叠加的增材原理，实现三维数字模型的快速成型。近年来3D打印技术快速发展，其应用范围已覆盖航空航天、制造业、生物医学、食品、服饰、艺术创作、建筑等领域。3D打印技术不仅具有成型速度快，材料消耗小等特点，更在非线性复杂形体的快速实现方面具有突出优势。将CNC切割技术、3D打印技术联合，共同制造曲面或变厚度强化泡沫夹芯板，能够大幅加快成型速度，减少材料消耗，提高强化效率。

S300：利用叠压技术将强化骨架与泡沫夹芯结合

根据本实用新型的实施例，利用叠压技术将强化骨架2与泡沫夹芯1结合，以便使强化骨架嵌设在泡沫夹芯内，从而可以得到泡沫夹芯层5。

根据本实用新型的具体实施例，将泡沫夹芯和强化骨架叠压成泡沫夹芯层过程中，叠压方式需要根据夹芯部分和强化结构的形式确定。

S400：在泡沫夹芯层的上表面和下表面添加面板

根据本实用新型的实施例，在泡沫夹芯层5的上表面和下表面添加面板6，以便得到强化泡沫夹芯板。根据本实用新型的具体实施例，可以采用粘贴、真空灌注等方式在泡沫夹芯层的上表面和下表面添加面板。

根据本实用新型的具体实施例，强化泡沫夹芯板的至少一个面为曲面。具体地可以为单面曲面，另一面为平面，或者双面均为曲面，进而可以满足不同的承力需求。

因此，采用本实用新型的上述方法可以快速成型制造得到强化泡沫夹芯板，该方法具体采用CNC切割技术制造泡沫夹芯，采用3D打印技术制造强化结构，利用叠压技术合并而成强化泡沫夹芯，表面覆盖面层后形成强化泡沫夹芯板。利用该方法不仅可以快速成型。同时采用该方法还可以对强化骨架2的结构进行优化设计，进而可以得到强化变厚度、变曲率的复杂的强化泡沫夹芯板。另外采用上述方法还可以减少材料消耗，节约成本。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种强化泡沫夹芯板，其特征在于，包括：

泡沫夹芯；

上面板，所述上面板设置在所述泡沫夹芯的上表面；以及

下面板，所述下面板设置在所述泡沫夹芯的下表面。

2.根据权利要求1所述的强化泡沫夹芯板，其特征在于，所述强化泡沫夹芯板的至少一个面为曲面。

3.根据权利要求1所述的强化泡沫夹芯板，其特征在于，每个所述蜂窝单元的横截面呈多边环形，所述多边环形为六边形环、菱形环或矩形环。

4.根据权利要求3所述的强化泡沫夹芯板，其特征在于，所述多个蜂窝单元呈相同的多边环形，且每个所述多边环形的边长不同。

5.根据权利要求1所述的强化泡沫夹芯板，所述多个蜂窝单元的壁厚不同。