一种高抗压3d中空复合地板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种3D中空复合地板及其制造方法，具体涉及3D中空复合地板领域， 特别涉及一种高抗压3D中空复合地板及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 随着全球范围内对节能减排、低碳经济的倡导，轻质高强地板已经成为目前地板 发展的趋势。随着现代技术的发展，地板结构已经由先前的铝合金地板慢慢被轻质高强的 夹层地板替代，其中夹层地板主要包括泡沫夹层地板、蜂窝夹层地板和3D中空复合材料地 板。
[0003] 专利CN2887694发明了一种采用泡沫夹层结构的磁浮车辆车厢复合地板;专利CN 102080439A和CN 102695602A设计开发了蜂窝夹层结构的复合地板;泡沫夹层/蜂窝夹层结 构复合地板的出现实现了地板轻质高强的效果，但传统夹层结构地板由蒙皮和中间芯层胶 接而成，导致其在使用过程中容易分层。
[0004] 3D中空复合材料是一种新型的夹芯材料，构成该结构的基础是构成表层的经、炜 纱和连接两个表层并形成芯部的Z向纤维，其典型空间特征形态是芯部沿经向呈现出"8"字 形(见图4)。中空织物可以瞬间吸收树脂，Z向纤维在"毛细作用"效果下使织物自动成型到 设计高度，形成三明治结构的夹芯复合材料。相比于传统实心玻璃钢，该材料在保证基本刚 度的前提下，实现了较大减重效果。该材料由于采用三维整体成型技术，与传统蜂窝、泡沫 芯材等夹层复合材料比较，除拥有较高的抗弯刚度/重量比等优良性能外，还具有众多优 点：（1)具有较好的整体性；（2)面板、芯材间界面强度大大提高，不会产生分层；（3)提高了 抗冲击性能；（4)可一次整体复合成型。
[0005] 专利CN 104295056A公开了一种中空夹层复合材料地板及其制备方法。然而，由于 中空织物绒经结构和绒经密度的限制，使得中空复合材料的抗压强度相对较低，如普通 15mm中空复合材料的抗压强度仅为2.5MPa，18mm中空复合材料的抗压强度仅为1.8MPa， 20mm中空复合材料的抗压强度仅为1.2MPa，且中空复合材料的抗压强度随织物高度的增加 而降低。通常直升机地板、轨道交通地板等要求压缩强度2 3MPa，普通中空复合板难以满足 其高抗压要求。目前通常采用绒经加密的方式提高3D中空复合地板的整体抗压能力，但绒 经加密会对中空织物制备过程带来很大难度，这极大的提高了 3D中空复合地板的制备成 本，且绒经加密幅度有限，依然难以满足高性能地板对3D中空复合材料的要求。
[0006] 因此，开发一种抗压能力强、成本低的轻质3D中空复合地板及其制造方法尤为迫 切。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是:针对【背景技术】中提及的现有技术中的3D中空复合 地板抗压强度较低，而单纯通过3D中空织物结构设计提高绒经密度的方式虽在一定程度上 改善了复合材料抗压能力，但绒经加密会对中空织物制备过程带来难度，且绒经加密幅度 有限，依然难以满足高性能地板对3D中空复合材料的要求的技术问题。
[0008] 本发明的设计思想是，在现有的3D中空织物的绒经结构层空隙内预埋中间加强 筋，并使之加工成一个整体。
[0009] 本发明公开的一种高抗压3D中空复合地板及其制造方法，以达到有效提高3D中空 复合地板抗压强度的目的。
[0010]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0011] 一种高抗压3D中空复合地板，包括构成3D中空复合地板整体框架的3D中空织物和 设置在3D中空织物绒经结构层空隙内的不少于一个的中间加强筋。
[0012] 本发明中的所述的3D中空织物为现有技术中公开的常规产品，其3D中空织物包括 上面层、下面层和中间芯层；中间芯层为连接两个表层并形成芯部的Z向纤维。
[0013] 本发明中的高抗压3D中空复合地板，由3D中空织物与中间加强筋整体复合而成； 其中，3D中空织物复合地板整体框架，赋予复合地板整体性和减重的特性；中间加强筋为预 埋在3D中空织物绒经结构层空隙内的高抗压复合材料;此种结构设计有效地增强了 3D中空 复合地板的抗压性能。
[0014] 本发明中的高抗压3D中空复合地板，由于其特殊结构既兼顾了传统实心玻璃纤维 复合材料、碳纤维复合材料的机械性能，特别是抗压强度，又实现3D中空复合板、泡沫、蜂窝 夹层复合材料的减重效果。
[0015] 对上述高抗压3D中空复合地板的改进，中间加强筋均布设置在3D中空织物绒经结 构层空隙内。本高抗压3D中空复合地板内的中间加强筋均布设置在3D中空织物绒经结构层 空隙内目的是，有效地保证了高抗压3D中空复合地板高抗压性能的一致性。
[0016] 对上述高抗压3D中空复合地板的改进，3D中空织物为玻璃纤维中空织物、碳纤维 中空织物、芳纶纤维中空织物中的一种或玻璃纤维与碳纤维混杂中空织物。这里所述的玻 璃纤维中空织物、碳纤维中空织物、芳纶纤维中空织物、玻璃纤维以及碳纤维混杂中空织物 均为现有技术中公开的常规产品，具体的成份以及制备过程本发明均不作详细的说明。
[0017] 对上述高抗压3D中空复合地板的改进，中间加强筋为预埋在3D中空织物绒经结构 层空隙内的复合材料，其材质为具有较强抗压强度的实心玻璃纤维复合材料、碳纤维复合 材料或芳纶纤维复合材料中的一种。这里所述的实心玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料 或芳纶纤维复合材料均为现有技术中公开的常规材料，具体的成份以及制备过程本发明均 不作详细的说明。
[0018] 本发明还公开了一种高抗压3D中空复合地板制造方法，包括如下步骤：
[0019] 1)选取3D中空织物，并制备与3D中空织物绒经结构层空隙的结构尺寸一致的中间 加强筋；
[0020] 2)将步骤1中的中间加强筋预埋插入到3D中空织物绒经结构层空隙内；
[0021] 3)采用复合材料成型工艺将步骤2中的中间加强筋与3D中空织物成型为一个整 体。
[0022]本发明所述的高抗压3D中空复合地板制造方法中的步骤1中，选取3D中空织物是 根据所需地板性能要求选择3D中空织物。同时依据选取的3D中空织物对中间加强筋的材 质、结构和分布进行设计。
[0023]对高抗压3D中空复合地板制造方法的改进，对步骤1中的中间加强筋进行表面打 磨、去毛刺、倒角处理并采用丙酮对其进行清洗。本制造方法步骤1中对中间加强筋进行去 毛刺和倒角处理，使得加强筋更容易预埋插入到3D中空织物绒经结构层空隙内；对中间加 强筋表面打磨可有效地提高中间加强筋的表面粗糙度，进而提高加强筋与中空织物间界面 结合强度。此表面处理工艺中所采用的丙酮为现有技术中的常规产品，其具体的成份和制 备方法本发明不作详细的说明。
[0024]对高抗压3D中空复合地板制造方法的改进，复合材料成型工艺为手糊成型工艺或 真空导流工艺中的一种。本发明中所述的复合材料成型工艺为现有技术中公开的一种常规 工艺方法，其工艺步骤具体包括:模具处理、织物裁剪、织物及辅助材料铺层、配胶、树脂润 湿/浸渍、织物限位定型、复合材料整体固化和后加工。
[0025]本发明中所述的3D中空复合地板制造方法，操作简单、制备成本低;采用预埋中间 加强筋与3D中空织物整体成型技术，保证中间加强筋与中空复合材料间界面强度，避免在 使用过程中的分层现象。
[0026]本发明相比于现有普通3D中空复合地板，其有益效果是：
[0027] 1、本发明中的高抗压3D中空复合地板，由于其特殊结构既兼顾了传统实心玻璃纤 维复合材料、碳纤维复合材料的机械性能，特别是抗压强度，又实现3D中空复合板、泡沫、蜂 窝夹层复合材料的减重效果。
[0028] 2、本发明首先将中间加强筋预埋在3D中空织物绒经结构层空隙内，然后采用复合 材料成型工艺整体成型技术制备高抗压3D中空复合地板;其中3D中空织物结构为复合地板 整体框架，赋予复合地板整体性和减重的特性；中间加强筋赋予复合材料高抗压性能及其 它机械性能。该高抗压3D中空复合地板的特殊结构既兼顾了传统实心玻璃钢/碳钢的机械 性能，特别是抗压强度，又实现3D中空复合板/泡沫/蜂窝夹层复合材料的减重效果。
[0029] 3、本发明采用预埋中间加强筋与3D中空织物整体成型技术，保证中间加强筋与中 空复合材料间界面强度，避免在使用过程中的分层现象。
[0030] 4、采用本发明的制造方法，操作简单、制备成本低。
【附图说明】
[0031] 图1是普通3D中空夹层复合材料截面结构示意图。
[0032]图2是本发明高抗压3D中空夹层复合材料截面结构示意图。；
[0033]图3是本发明高抗压3D中空夹层复合材料俯视结构示意图。
[0034]图4是现有技术中的3D中空织物典型结构示意图。
[0035] 图中：1_上面层;2-下面层;3-中间芯层;4-绒经结构层间隙；5-中间加强筋。
【具体实施方式】
[0036] 下面对本发明