一种轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板及其制备方法与流程

本发明属于车辆内饰材料
技术领域：
，尤其涉及一种轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板及其制备方法。
背景技术：
：目前，轨道车辆(例如高铁、动车、地铁、低地板车等)上侧顶板大多采用不锈钢、铝合金、玻璃钢等材质，外形都是以平面或者简单曲面为主，造型比较呆板，缺乏立体感；而且这些材质的侧顶板重量大，加大了高速轨道车辆的牵引功率，不利于环保节能。随着城市轨道交通的发展，对于车辆内外饰材料轻量化需求越来越高，传统轨道车辆侧顶板存在如下不足之处：(1)材质大部分是不锈钢、玻璃钢及铝合金，重量大，无法满足材料轻量化需求；(2)当产品批量较小时，开金属模具投入太高，短时间内无法回收成本；(3)外形通常为平面或者简单的曲面，造型单一，无法和车内形成协调的搭配；芳纶蜂窝板材具有质量轻、弯曲刚度和强度大、抗失稳能力强、隔音和隔热性能好等优点，其在横向方向贴覆性非常好，非常适合半曲面和对称曲面结构件的成型。现有芳纶蜂窝板材的加工工艺通常为模压、热压罐或加热炉真空袋成形，工艺投资大，生产效率低，不适合于小批量生产。而且，目前尚未见关于将芳纶蜂窝板材用于轨道车辆侧顶板的报道。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是，克服以上
背景技术：
中提到的不足和缺陷，提供一种质量轻、强度大、可满足阻燃标准的轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板，并且提供了一种工艺简单、生产成本低、适合于小批量的制备该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板，包括芳纶蜂窝芯、复合于所述芳纶蜂窝芯上表面的上面板和复合于芳纶蜂窝芯下表面的下面板，所述上面板和下面板均包括复合有阻燃环氧树脂的纤维布层和复合有阻燃环氧树脂的短切纤维毡层，所述上面板中的短切纤维毡层复合于芳纶蜂窝芯的上表面，所述下面板中的短切纤维毡层复合于芳纶蜂窝芯的下表面，所述轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的上端安装有用于与轨道车辆内的横梁连接的U型连接件，轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的下部嵌设有锁孔预埋件。本发明的轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板采用芳纶蜂窝作为芯，芳纶蜂窝板材质量轻，弯曲刚度和强度大，由其制成的侧顶板可很好的满足目前轨道车辆材料轻量化要求，而且方便根据实际需要改变其外形；在芳纶蜂窝芯的上下两侧均复合有包含阻燃环氧树脂的短切纤维毡层以及包含阻燃环氧树脂的纤维布层，使得该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板具有良好的阻燃性能，满足轨道车辆内饰件防火要求；上端安装有用于与轨道车辆内的横梁连接的U型连接件，将该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板安装在车辆内部以后，该U型连接件可通过铰链与轨道车辆内的横梁相连，方便拆卸和进行设备的检修；轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的下部嵌设有锁孔预埋件，保证锁孔区域的强度，确保该侧顶板在安装时紧固锁孔的时候不会对板材造成破坏。作为对上述技术方案的进一步改进：优选的，所述纤维布层包括叠加的三层纤维布，确保该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板具有足够的强度。优选的，所述轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板呈S形，采用芳纶蜂窝作为芯板，相比于传统的不锈钢、玻璃钢或铝合金侧顶板更加方便改变其外形，可将其制成S形或其他曲面形状，更好的与车内搭配。作为一个总的发明构思，本发明另一方面提供了一种上述轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的制备方法，包括以下步骤：S1、在数控机床上加工成型侧顶板玻璃钢原型模具；S2、在步骤S1所得玻璃钢原型模具上铺设纤维布层，在所述纤维布层上涂刷阻燃环氧树脂，然后在纤维布层上铺设浸润有阻燃环氧树脂的短切纤维毡层，在玻璃钢原型模具的顶端放置好U型连接件，得到下面板；S3、在芳纶蜂窝芯的下部进行切割并在切割处嵌入锁孔预埋件，然后将芳纶蜂窝芯铺设于步骤S2所得下面板上，得到铺设有下面板的芳纶蜂窝侧顶板；S4、将铺设有下面板的芳纶蜂窝侧顶板从玻璃钢原型模具中取出，然后在侧顶板原型模具上铺设纤维布层，在纤维布层上涂刷阻燃环氧树脂，然后在纤维布层上铺设浸润有阻燃环氧树脂的短切纤维毡层，得到上面板，将该上面板铺设于步骤S3所得铺设有下面板的芳纶蜂窝侧顶板上，得到铺设有上面板和下面板的芳纶蜂窝侧顶板；S5、在步骤S4所得铺设有上面板和下面板的芳纶蜂窝侧顶板的四周套上真空袋，抽真空后保压至芳纶蜂窝侧顶板表面硬化，然后将芳纶蜂窝侧顶板放入烘箱中进行干燥，干燥完后冷却至室温，再进行修边，即得轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板。该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的制备方法将手糊方式与袋压方式相结合，与传统的模压工艺相比，本发明采用玻璃钢原型模具，不需要专门开发金属模具，生产成本更低，生产工艺简单，特别适合于小批量的轨道车辆侧顶板的开发；此外，本发明采用浸润有阻燃环氧树脂的短切纤维毡层与芳纶蜂窝芯进行复合，提高了芳纶蜂窝芯与上面板、下面板之间的粘接力，提高了轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的结构稳定性；通过在纤维布层上涂刷阻燃环氧树脂，该阻燃环氧树脂在轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板制备过程中浸润至纤维布层内，有效地提高了该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的阻燃性能。上述的制备方法，优选的，所述步骤S5中，所述干燥操作的温度为75-85℃，干燥时间为20-28h。上述的制备方法，优选的，所述纤维布层为叠加的三层纤维布，其中单层纤维布的厚度为0.1-0.2mm，克重为200-300g/m2。上述的制备方法，优选的，所述锁孔预埋件为不锈钢块、铝块或玻璃纤维层压板，以增大锁孔处板材的强度。上述的制备方法，优选的，所述纤维布为玻璃纤维布、碳纤维布和玄武岩纤维布中的一种或者任意两种的混编布；所述短切纤维毡为短切玻璃纤维毡、短切碳纤维毡和短切玄武岩纤维毡中的一种或者任意两种的混编纤维毡，且短切纤维毡中短切纤维的长度为2-6mm。上述的制备方法，优选的，所述芳纶蜂窝芯为过拉伸成型芳纶蜂窝板，芳纶蜂窝芯的密度为30-100kg/m3，过拉伸成型蜂窝的横向方向柔软性特别好，适合成型S形曲面。与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)本发明采用芳纶蜂窝夹芯结构，相对于普通玻璃钢、不锈钢或铝合金来说，可实现明显减重效果，由其制备的芳纶蜂窝侧顶板特别适合于高速轨道车辆，可以很好地满足轨道车辆内饰材料对于轻量化的需求。(2)本发明在芳纶蜂窝侧顶板中设置U型连接件，该芳纶蜂窝侧顶板安装在轨道车辆内后，U型铝型材可通过铰链与轨道车辆内的横梁相连，方便拆卸和进行设备的检修。(3)本发明在芳纶蜂窝侧顶板上预先切割锁孔，并在锁孔处嵌设锁孔预埋件，提高了锁孔处芳纶蜂窝板材的强度，避免了芳纶蜂窝侧顶板在锁孔处发生破损。(4)本发明的制备方法采用手糊与袋压相结合的方式，使用玻璃钢模具进行制作，无需专用开设金属模具，生产成本低，工艺简单，适合于小批量的轨道车辆侧顶板的开发。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的主视结构示意图。图2为本发明轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的侧面结构剖视图。图3为本发明轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板中面板主体部分的剖视结构示意图。图例说明：1、芳纶蜂窝芯；2、上面板；3、下面板；4、纤维布层；5、短切纤维毡层；6、U型连接件；7、锁孔预埋件。具体实施方式为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。实施例1本发明轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板及其制备方法的一种实施例，该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的结构如图1、图2和图3所示。其中，轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板包括芳纶蜂窝芯1、复合于芳纶蜂窝芯1上表面的上面板2和复合于芳纶蜂窝芯1下表面的下面板3，该上面板2和下面板3均包括复合有阻燃环氧树脂的纤维布层4(玻璃纤维布)和复合有阻燃环氧树脂的短切纤维毡层5(短切玻璃纤维毡)，其中上面板2中的短切纤维毡层5复合于芳纶蜂窝芯1的上表面，下面板3中的短切纤维毡层5复合于芳纶蜂窝芯1的下表面。纤维布层4包括叠加的三层玻璃纤维布。该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的上端安装有用于与轨道车辆内的横梁连接的U型连接件6，轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的下部嵌设有锁孔预埋件7。该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板整体呈S形。该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的制备方法包括以下步骤：(1)开模：在数控机床上加工成型侧顶板玻璃钢原型模具；(2)下面板成型：在侧顶板原型模具上铺设叠加的三层玻璃纤维布(单层厚度为0.2mm，克重为250g/m2)形成纤维布层4，在纤维布层4上涂刷阻燃环氧树脂，然后在纤维布层4上涂刷浸润有阻燃环氧树脂的短切纤维毡层5(其中，短切纤维的长度为2-6mm)，在侧顶板原型模具的顶端放置好U型连接件6，得到下面板3；(3)锁孔预埋件及芳纶蜂窝铺设：在长2400mm、宽1200mm、厚3.5mm的过拉伸芳纶蜂窝(芳纶蜂窝芯1，密度为32kg/m3)的下部进行切割并在切割处嵌入铝块锁孔预埋件7，然后将芳纶蜂窝芯1铺设于下面板3上，得到铺设有下面板3的芳纶蜂窝侧顶板；(4)下面板成型及复合：将铺设有下面板3的芳纶蜂窝侧顶板从玻璃钢原型模具中取出，然后在玻璃钢原型模具上铺设叠加的三层玻璃纤维布形成纤维布层4，在纤维布层4上涂刷阻燃环氧树脂，然后在纤维布层4上涂刷浸润有阻燃环氧树脂的短切纤维毡层5，得到上面板2，将该上面板2铺设于芳纶蜂窝侧顶板上，得到铺设有上面板2和下面板3的芳纶蜂窝侧顶板；(5)袋压：在铺设有上面板2和下面板3的芳纶蜂窝侧顶板的四周套上真空袋，抽真空后保压至芳纶蜂窝侧顶板表面硬化，然后将芳纶蜂窝侧顶板放入烘箱中，80℃条件下干燥处理24h，处理完后冷却至室温，再进行修边，即得轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板。对该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的性能进行测试，测试结果见表1。实施例2本发明轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板及其制备方法的一种实施例，该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的结构如图1、图2和图3所示。其中，轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板包括芳纶蜂窝芯1、复合于芳纶蜂窝芯1上表面的上面板2和复合于芳纶蜂窝芯1下表面的下面板3，该上面板2和下面板3均包括复合有阻燃环氧树脂的纤维布层4(碳纤维布)和复合有阻燃环氧树脂的短切纤维毡层5(短切碳纤维毡)，其中上面板2中的短切纤维毡层5复合于芳纶蜂窝芯1的上表面，下面板3中的短切纤维毡层5复合于芳纶蜂窝芯1的下表面。纤维布层4包括叠加的三层碳纤维布。该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的上端安装有用于与轨道车辆内的横梁连接的U型连接件6，轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的下部嵌设有锁孔预埋件7。该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板整体呈S形。该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的制备方法包括以下步骤：(1)开模：在数控机床上加工成型侧顶板玻璃钢原型模具；(2)下面板成型：在侧顶板原型模具上铺设叠加的三层碳纤维布(单层厚度为0.16mm，克重为200g/m2)形成纤维布层4，在纤维布层4上涂刷阻燃环氧树脂，然后在纤维布层4上涂刷浸润有阻燃环氧树脂的短切纤维毡层5(其中，短切纤维的长度为2-6mm)，在侧顶板原型模具的顶端放置好U型连接件6，得到下面板3；(3)锁孔预埋件及芳纶蜂窝铺设：在长2400mm、宽1200mm、厚3.5mm的过拉伸芳纶蜂窝(芳纶蜂窝芯1，密度为48kg/m3)的下部进行切割并在切割处嵌入不锈钢块锁孔预埋件7，然后将芳纶蜂窝芯1铺设于下面板3上，得到铺设有下面板3的芳纶蜂窝侧顶板；(4)下面板成型及复合：将铺设有下面板3的芳纶蜂窝侧顶板从玻璃钢原型模具中取出，然后在玻璃钢原型模具上铺设叠加的三层碳纤维布形成纤维布层4，在纤维布层4上涂刷阻燃环氧树脂，然后在纤维布层4上涂刷浸润有阻燃环氧树脂的短切纤维毡层5，得到上面板2，将该上面板2铺设于芳纶蜂窝侧顶板上，得到铺设有上面板2和下面板3的芳纶蜂窝侧顶板；(5)袋压：在铺设有上面板2和下面板3的芳纶蜂窝侧顶板的四周套上真空袋，抽真空后保压至芳纶蜂窝侧顶板表面硬化，然后将芳纶蜂窝侧顶板放入烘箱中，80℃条件下干燥处理24h，处理完后冷却至室温，再进行修边，即得轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板。对该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的性能进行测试，测试结果见表1。实施例3本发明轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板及其制备方法的一种实施例，该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的结构如图1、图2和图3所示。其中，轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板包括芳纶蜂窝芯1、复合于芳纶蜂窝芯1上表面的上面板2和复合于芳纶蜂窝芯1下表面的下面板3，该上面板2和下面板3均包括复合有阻燃环氧树脂的纤维布层4(玄武岩纤维布)和复合有阻燃环氧树脂的短切纤维毡层5(短切玄武岩纤维毡)，其中上面板2中的短切纤维毡层5复合于芳纶蜂窝芯1的上表面，下面板3中的短切纤维毡层5复合于芳纶蜂窝芯1的下表面。纤维布层4包括叠加的三层玄武岩纤维布。该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的上端安装有用于与轨道车辆内的横梁连接的U型连接件6，轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的下部嵌设有锁孔预埋件7。该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板整体呈S形。该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的制备方法包括以下步骤：(1)开模：在数控机床上加工成型侧顶板玻璃钢原型模具；(2)下面板成型：在侧顶板原型模具上铺设叠加的三层玄武岩纤维布(单层厚度为0.11mm，克重为300g/m2)形成纤维布层4，在纤维布层4上涂刷阻燃环氧树脂，然后在纤维布层4上涂刷浸润有阻燃环氧树脂的短切纤维毡层5(其中，短切纤维的长度为2-6mm)，在侧顶板原型模具的顶端放置好U型连接件6，得到下面板3；(3)锁孔预埋件及芳纶蜂窝铺设：在长2400mm、宽1200mm、厚3.5mm的过拉伸芳纶蜂窝(芳纶蜂窝芯1，密度为96kg/m3)的下部进行切割并在切割处嵌入玻璃纤维层压板锁孔预埋件7，然后将芳纶蜂窝芯1铺设于下面板3上，得到铺设有下面板3的芳纶蜂窝侧顶板；(4)下面板成型及复合：将铺设有下面板3的芳纶蜂窝侧顶板从玻璃钢原型模具中取出，然后在玻璃钢原型模具上铺设叠加的三层玄武岩纤维布形成纤维布层4，在纤维布层4上涂刷阻燃环氧树脂，然后在纤维布层4上涂刷浸润有阻燃环氧树脂的短切纤维毡层5，得到上面板2，将该上面板2铺设于芳纶蜂窝侧顶板上，得到铺设有上面板2和下面板3的芳纶蜂窝侧顶板；(5)袋压：在铺设有上面板2和下面板3的芳纶蜂窝侧顶板的四周套上真空袋，抽真空后保压至芳纶蜂窝侧顶板表面硬化，然后将芳纶蜂窝侧顶板放入烘箱中，80℃条件下干燥处理24h，处理完后冷却至室温，再进行修边，即得轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板。对该轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的性能进行测试，测试结果见表1。表1轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板的性能参数实施例重量/kg弯曲强度/MPa阻燃等级实施例16.598.6S3实施例25.3133.4S3实施例37.871.4S3由表1可见，本发明的轨道车辆芳纶蜂窝侧顶板具有较轻的重量、良好的弯曲强度和阻燃性能，满足目前轨道车辆内饰件的轻量化需求、强度要求和阻燃防火要求。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3