专利名称：工程用纸质蜂窝芯材及制作方法
技术领域：
本发明涉及纸质蜂窝芯材及制作方法。
背景技术：
蜂窝结构是自然界生物进化过程中的杰作，具有最佳的材料重量空间比、最佳的力学结构、比强度、比刚度，具有良好的隔音、绝热性能，广泛地用于航天航空、车船、建材的隔墙、门、家具、包装等。
纸蜂窝制品是利用纸质材料制作而成的芯材，再在芯材的两侧复合上所需要的敷面材料，如彩钢板、石膏板、塑料板等。传统的纸蜂窝芯材是将纸张按一定的孔径规格进行纵向涂胶后一层层的复合，然后根据蜂窝材料厚度用切纸机切成所需尺寸的蜂窝芯条，再经拉伸、加温定型成为六边形的蜂窝纸芯。近来还发展了横向涂胶的自动化蜂窝设备。不管上述工艺的自动化程度有多高，它仍然存在着一种难以解决的技术问题，即生产的产品规格受到限制(1)当蜂窝纸芯的高度(厚度)在100mm以上时，会出现拉不开或者不稳定，密度难以控制。(2)一般生产的纸芯的纸质克重在80～180g/m2以上时，纸芯高度在50mm以上时难以拉伸定型。因此当纸质材料的克重受到很大限制时，它的耐压强度也将受到限制。纸质蜂窝纸芯的耐压强度与纸的材质、蜂窝密度、纸的厚度都有关系，在实际应用中，还必须根据行业要求赋予防火、防腐、隔音、绝热等等性能，已有技术的工艺实现这些功能经济造价比较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种改进的纸质蜂窝芯材和它的制作方法，方法简单，实用性强，生产的产品规格选择范围大，易于赋予各项性能。
本发明的工程用纸质蜂窝芯材，其特征在于由纸质管依次同向排列外壁间粘合为一体的蜂窝复合体。
生产该蜂窝芯材的方法是将纸质管依次同向排列外壁间粘合形成蜂窝复合体，垂直纸质管轴向切割得到所需厚度的芯材。
将多块同等规格的上述芯材通过粘合拼接成较大规格，得到所需尺寸的蜂窝制品的芯材，在其两面复合上所需要的敷面材料即得到蜂窝复合制品。
纸质管间既可由粘合剂粘合为一体，也可通过发泡的方式用发泡粘合剂粘合为一体。粘合剂可以是各种无机或有机的粘合剂，如淀粉、酚醛树脂、尿醛树脂、环氧树脂、热塑性热溶胶、硅酸钠等等。发泡粘合剂如聚氨酯发泡、酚醛泡沫等，这些发泡材料填充在纸质管间不但起到粘合固定的作用而且将纸质管间的缝隙进行填充，提高蜂窝制品的耐压强度，提高绝热和隔音效果，还可以提高制品的阻燃性能和耐火极限。采取哪种粘合方式可根据情况选定，采用一般粘合剂粘合时，纸质管间的缝隙也可填充其它的一些填充物，在纸质管间加压复合时防止变形。
根据防水、防潮的需要，可以在纸质管的内壁或/和外壁复合有铝箔或塑料膜层。
为了使芯材在隔音、绝热、强度等方面的性能更加提高，可在纸质管内加填充物。如为了提高蜂窝芯材的绝热性能，可在纸质管(蜂窝孔)内填充酚醛树脂、聚氨酯、橡塑泡沫等导热系数较低的塑料泡沫材料；为了提高蜂窝芯材的隔音性能，纸质管内可以填充矿岩棉、无纺布等吸音性材料；为了提高防火性能，纸质管内可以填充硅酸铝棉等。
为满足工程用蜂窝芯材的阻燃防火要求，纸质管必须进行阻燃处理，一种可行的方法是将纸质管在阻燃剂中浸泡，浸透后进行自然干燥或加热干燥。阻燃剂可以是各种达到阻燃效果的产品，如水基型阻燃剂、树脂类阻燃剂，这些都有已知的产品来实现。水基性阻燃剂如无机的铵、磷类阻燃材料的水溶液，如硫酸铵、氯化铵、磷酸铵等，再如有机的聚磷酸铵等。同时为了更好地提高制品的阻燃效果，纸质管间的粘合剂最好也采用阻燃型粘合剂。
本发明纸质管的材质本身根据需要可以使用普通的瓦楞纸、高强楞纸、木浆纸、箱板纸、牛皮纸等，或者是各种纸质的复合，如内层和外层为木浆牛皮纸，夹芯为瓦楞纸。为了提高纸质管的强度，可以在纸质管内加有增强材料如无纺布、玻璃纤维、碳纤维、天然纤维、织物等。
本发明的优点生产方法简单，实用性强，制成的蜂窝芯材的规格包括厚度、密度选择范围大，强度、隔音、绝热、防火、阻燃等性能易于实现并有很大范围的机动选择性，即只要通过调整纸质管的材质、管径、粘合用的粘合剂、是否阻燃处理、纸质管内是否填充材料等制得所需要性能的蜂窝芯材。如阻燃防火型、阻燃防潮型、绝热型、隔音型、增强型、纸塑复合型、铝纸复合型或它们之间的结合等。所制得的蜂窝芯材的厚度可以在5～2000mm之间选择，蜂窝孔径可以在8～200mm之间选择，克重可以在150～50000g/m2之间选择，平压耐压强度比利用传统技术制作的蜂窝芯材提高10～100倍。阻燃防火性耐火极限可达1小时以上。隔音性能可以达到30～80db，绝热性能达到0.04w/m.k。
图1为本发明的截面结构示意图之一；图2为本发明的截面结构示意图之二；图3为复合纸质管的横截面结构示意图；图中1纸质管 2发泡粘合剂 3填充物 4内复合层 5外复合层具体实施方式
以下结合实施例说明本发明，但不限制本发明。
如图1，同向排列的纸质管1由粘合剂粘合在一起形成蜂窝复合体，纸质管的长度可以比较长，蜂窝芯材的厚度通过纵向切割蜂窝复合体得到所需要的尺寸。同等规格的蜂窝芯材拼接形成较大规格的蜂窝芯材，利用该蜂窝芯材在其两面复合上敷面材料就可得到蜂窝制品。
图2是按照图1的方式利用发泡粘合剂2将纸质管粘合在一起，纸质管内(蜂窝孔)加有填充物3，填充物的材料根据需要选择。
图3是单根纸质管为复合层，在纸质管的内壁复合有内复合层4，外壁加有外复合层5。内复合层4和外复合层5的材料可以相同也可以不同，如选择铝箔、塑料膜、塑料纸、复塑纸等。
实施例一将一个1200mm×3000mm×2000mm的活动钢制模具备用，将普通的混合浆制得的瓦楞板纸与淀粉胶(或硅酸钠)制得的壁厚为1mm，外径为40mm，长度为3000mm的纸质管外壁涂敷普通的碱法生产的淀粉粘合剂，依次排放在模具内，并施加适当的压力使其粘接密实，涂胶量在100～300g/m2之间为宜，为防止因纸质管间的缝隙而发生变形，可用相应的填充物进行填充。复合完后通过自然干燥或加热干燥的方式对蜂窝孔内实行热风加速干燥，待整个蜂窝复合体复合牢固后从模具内取出，用锯床进行切割得到所需厚度的蜂窝芯材。若干块蜂窝芯材根据需要进行粘接得到较大规格的蜂窝芯材。其平压强度＞50T/m2。
实施例二为满足工程用的阻燃防火要求，使其达到B1级难燃材料的要求，纸质管材料进行阻燃处理。处理方法为将每根纸质管在阻燃剂中浸泡，浸透后进行干燥。
阻燃剂的配方列举如下(1)以重量百分数，硫酸铵5～20％、磷酸铵3～10％、硼酸1～5％、硼砂1～10％、三乙醇铵0.02～1％，固含量为25％的水溶液。
(2)以重量百分数，硼酸3～15％、硼砂3～20％，固含量为18％的水溶液。
(3)聚磷酸铵，固含量25％的水溶液。
(4)固含量为10～15％的水溶性酚醛树脂。
生产蜂窝芯材的方法同实施例一，为了保障蜂窝芯材的整体阻燃性，可选用阻燃粘合剂(如无机硅酸钠)进行纸质管的粘合以及蜂窝芯材之间的拼接。
经过阻燃处理的蜂窝芯材，氧指数OI≥40，烟密度等级SDR≤8。根据GB/T8624，可以达到B1级难燃材料的标准。
实施例三浸渍阻燃剂的纸质管直接在模具内排放(模具内加有防粘塑膜)，纸质管间填充粘合剂，用加温的方式进行脱水固化，这样复合干燥一道工序完成。其它方法同实施例一。
实施例二和实施例三，经过阻燃处理的蜂窝芯材不仅起到良好的阻燃作用，而且能够提高纸品的防水性能，同时增强了蜂窝芯材的强度。
实施例四纸质管间采用发泡粘合剂粘合。
发泡粘合剂可以是聚氨酯单组分或双组分的发泡胶，也可以是改性的酚醛树脂发泡粘合剂。利用发泡粘合剂时，模具内必须进行防粘脱模处理，同时要求纸质管间应保留一定的发泡膨胀空间，在模具内排列复合后，适当加压、加热。
单组分聚氨酯的涂胶量可以按30～150g/m2进行涂胶；双组分的涂胶量可以按20～150g/m2进行涂胶，涂胶方式按照通常的要求。
使用可发性改性酚醛树脂胶时，改性酚醛树脂的固含量在10～20％为宜，涂敷于纸质管表面，涂胶量在30～150g/m2为宜，经排列复合后在30～80℃下加温固化发泡。
利用发泡粘合剂复合的蜂窝材料，纸质管间的三角形缝隙被泡沫填充，增加了粘接面积，不仅提高了材料强度，而且提高了蜂窝芯材的绝热和隔音性能。
使用可发性改性酚醛树脂泡沫还可以提高蜂窝芯材的阻燃性和耐火极限。
实施例五为了提高蜂窝芯材的绝热性能，在纸质管内填充酚醛树脂、聚氨酯或橡塑泡沫等导热系数比较低的材料，其导热系数在0.04w/m.k左右。
实施例六为了提高蜂窝芯材的隔音性能，纸质管内填充矿岩棉或无纺布等吸音材料。100mm厚的蜂窝芯材石膏隔墙板的隔声可达到60db以上。
实施例七为了提高防火性能，纸质管内填充硅酸铝棉，蜂窝芯材的两敷面板采用氧化镁板(厚度为10mm)，蜂窝芯材厚度100mm，实验耐火极限大于1小时。
权利要求
1.一种工程用纸质蜂窝芯材，其特征在于由纸质管依次同向排列外壁间粘合为一体的蜂窝复合体。
2.根据权利要求1所述的芯材，其特征在于纸质管间由粘合剂粘合为一体。
3.根据权利要求1所述的芯材，其特征在于纸质管间由发泡粘合剂粘合为一体。
4.根据权利要求1所述的芯材，其特征在于所述纸质管内具有填充物。
5.根据权利要求1～4之一所述的芯材，其特征在于所述纸质管的内壁或/和外壁复合有铝箔或塑料膜层。
6.一种制作权利要求1～4之一所述芯材的方法，其特征在于将纸质管依次同向排列外壁间粘合形成蜂窝复合体，垂直纸质管轴向切割得到所需厚度的芯材。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于多块蜂窝芯材通过粘合拼接成所需尺寸。
全文摘要
工程用纸质蜂窝芯材，由纸质管依次同向排列外壁间粘合形成蜂窝复合体，垂直纸质管轴向切割得到所需厚度的芯材。将多块同等规格的上述芯材通过粘合拼接成较大规格，得到所需尺寸的蜂窝制品的芯材，在其两面复合上所需要的敷面材料即得到蜂窝复合制品。纸质管间既可由粘合剂粘合为一体，也可通过发泡的方式用发泡粘合剂粘合为一体。根据防水、防潮的需要，纸质管的内壁或/和外壁可复合有铝箔或塑料膜层。为了使芯材在隔音、绝热、强度等方面的性能更加提高，可在纸质管内加填充物。本发明生产方法简单，实用性强，制成的蜂窝芯材的规格选择范围大，强度、隔音、绝热、防火、阻燃等性能易于实现并有很大范围的机动选择性。
文档编号B31D3/00GK1618599SQ200310105670
公开日2005年5月25日 申请日期2003年11月18日 优先权日2003年11月18日
发明者许刚, 张景园, 刘昭清, 王子昌, 王云山, 刘富刚, 于源 申请人:张瑞国