金属面植物纤维复合板及其生产方法、轨道列车地板的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种金属面植物纤维复合板，包括第一面层和第二面层，第一面层和第二面层之间粘合设置有中间层，第一面层和第二面层为金属板或金属合金板，中间层为天然纤维与合成纤维毛毡压制的无胶胶合板。本发明还公开了一种轨道列车地板和金属面植物纤维复合板的生产方法。本发明金属面植物纤维复合板自重轻，机械性能、抗震、吸音降噪、隔热性优异，生产方法简单易操作。将金属面植物纤维复合板用于轨道列车地板，能承受长时间高负荷，还可实现回收再利用。
【专利说明】金属面植物纤维复合板及其生产方法、轨道列车地板
【技术领域】
[0001]本发明涉及板材领域，具体涉及一种金属面植物纤维复合板及其生产方法，还涉及一种使用金属面植物纤维复合板制造的轨道列车地板。
【背景技术】
[0002]板材产品外形扁平，宽厚比大，单位体积的表面积也很大。板材最初为实木板,用做打制家具或其他生活设施，在科技发展的现今板材的定义很广泛，在家具制造、建筑业、加工业等都有不同材质的板材。木质板材自重轻,特别是一些人造板材如胶合板、刨花板、纤维板，功能性更强，机械强度较实木板材有一定程度的提高。但是其主要成分实木生长缓慢，属于不可再生资源；金属板材具有较强的机械强度，方便回收再利用，但也存在一些劣势:自重较大，抗震、吸音降噪、隔热性能差。
[0003]对于一些特殊的适用场合，比如轨道车辆的底板、防护门、特殊使用效果的桌面或墙面等，需要所使用的板材具备自重轻，机械性能、抗震、吸音降噪、隔热性优异的特点。
[0004]中国专利200780029082.0中公开了一种金属板和聚合物的复合板，该复合板包括至少一个厚度为至少Imm的厚金属板，并且该金属板通过至少一个具有至多45体积％的纤维体积含量的纤维加强聚合物层结合到复合板的剩余部分。复合板可以用于飞机的机翼蒙皮板，可以改进飞机部件的抗疲劳性。上述方案中的复合板的承载高负荷能力还比较差。而且其该技术方案中CN103003124A中还公开了一种轨道列车地板，其采用软木或具有软木成分的复合材料作为两金属层之间的填充层，最佳地利用了软木的有利特性:重量轻，弹性、吸收撞击、良好的隔热性、防潮性、抗霉菌和防火性。上述技术方案中软木同样属于不可再生资源，而且软木生产区域比较集中，世界年总产量也仅为35万吨，相应的目前市面上软木的价格比一般板材的价格高出许多，因此上述技术方案的成本高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，设计一种自重轻，机械性能、抗震、吸音降噪、隔热性优异的金属面植物纤维复合板。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案为:一种金属面植物纤维复合板，其特征在于，所述包括第一面层和第二面层，所述第一面层和第二面层之间粘合设置有中间层，所述第一面层和第二面层为金属板或金属合金板，所述中间层为天然纤维与合成纤维毛毡压制的无胶胶合板。
[0007]优选的技术方案为，所述中间层内设置有碳纤维加固层。
[0008]优选的技术方案为，所述中间层中天然纤维和合成纤维所占重量百分比分别为:天然纤维50?70%、合成纤维30?50%。
[0009]优选的技术方案为，所述合成纤维为选自锦纶、腈纶、涤纶、丙纶、维纶、氯纶中的至少一种。
[0010]优选的技术方案为，所述天然纤维为选自麻纤维、竹纤维、棕纤维和木纤维中的至少一种。
[0011]优选的技术方案为，所述金属板为铝板、铜板或钢板，所述金属合金板为铝合金板、铜合金板或合金钢板。
[0012]优选的技术方案为，所述天然纤维的细度为10?30D，丙纶的直径为6?15D。
[0013]优选的技术方案为，所述第一面层和第二面层与中间层通过天然树脂粘合剂粘接。
[0014]本发明的目的还在于提供一种适用于金属面植物纤维复合板的生产方法，该生产方法的技术方案为:一种金属面植物纤维复合板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括如下步骤:
第一步:将天然纤维和合成纤维按比例混合梳理成网，铺网多层后针刺制成复合基材半成品；
第二步:将两片复合基材半成品相叠合，经加热加压，一次模压成天然纤维/合成纤维复合中间层；
第三步:将上述复合中间层放置在涂胶后的第一面板和第二面板之间，一次层压得复合板；
其中，所述中间层密度为500?700kg/m3，模压温度为165?200°C。
[0015]本发明的目的还在于提供能承受长时间高负荷、机械性能、抗震、吸音降噪、隔热性优异的轨道列车地板，技术方案具体为，所述地板包括上述的金属面植物纤维复合板，所述金属面植物纤维复合板一侧设置有地板表层。
[0016]优选的技术方案为，所述地板表层的材质为塑料、橡胶或柔性纺织品。
[0017]本发明的优点和有益效果在于:
本发明通过在两金属层之间粘合设置天然纤维/合成纤维无胶胶合板，兼具金属板和胶合板的优点，减弱了板材制造对实木材料的依赖性；
金属面植物纤维复合板中的天然纤维与合成纤维梳理成网铺网针刺后压实，所得无胶胶合板致密度高，粘合两侧面板金属层后，机械强度进一步提高，因此采用该金属面植物纤维复合板制得的轨道车辆地板能够承受长时间的高负荷，底板整体不易变形；
碳纤维加强层可显著增强复合板的弹性模量、抗拉强度等机械性能，进一步优化该复合板的抗震性能，自重轻，在永久荷载作用下不变形，抗蠕变性能特别好；该织物层也可以回收利用。
[0018]相同的负荷条件下，无金属面的底板厚度会相应的增加，因此，本发明中的金属面植物纤维复合板自重轻，优选采用合成纤维中质地最轻的丙纶，能进一步减轻整个板材的自重。
[0019]生产中间层时采用复合基材半成品相叠合，会形成细小孔隙，列车在轨道上高速行驶产生的共鸣声可被细小孔隙吸收，同时，天然纤维尤其是麻纤维具有更高的拉伸模量，在声波射入时，纤维随之振动，共振运动吸收能量，使反射和投射声波削弱，达到吸音降噪的效果，有助于增强乘客的舒适感；
丙纶的热传导指数仅为6，是所有合成纤维和天然纤维中最低的，所以这种传导热量的速率很慢，热量的流失率很低，因此丙纶的保暖性能优于其他纤维，同样的，天然纤维也具有良好的保暖性能。因此本发明中的金属面植物纤维复合板的保暖性能优良。
[0020]合成纤维回潮率低，尤其丙纶的回潮率为0.05%，是五大纶中回潮率最低的。合成纤维与天然纤维热压形成的致密无胶胶合板吸水率低，而且天然纤维如竹纤维和麻纤维自身具有一定的抗菌成分，能够抑制霉菌等的生长，因此发明中的金属面植物纤维复合板的防潮防霉性能优良。
[0021]金属面植物纤维复合板中的金属板和无胶胶合板可分离回收，不产生废弃物料，而且层间采用天然树脂粘合剂粘接，无苯等有害物质释放，符合环保要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明金属面植物纤维复合板的结构示意图；
图2是本发明轨道车辆地板的结构示意图。
[0023]图中:1、第一面层；2、第二面层；3、中间层；4、碳纤维加固层；5、地板表层。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0025]实施例1
实施例1的金属面植物纤维复合板，包括第一面层和第二面层，第一面层和第二面层之间粘合设置有中间层，第一面层和第二面层为金属板或金属合金板，中间层为麻纤维与合成纤维毛毡压制的无胶胶合板，无胶胶合板内设置有碳纤维加固层，该碳纤维加固层为碳纤维布。
[0026]其中，中间层中麻纤维和合成纤维所占重量百分比分别为:麻纤维50%、合成纤维50% ;合成纤维为丙纶；第一面层和第二面层均为铝合金板，麻纤维的细度为10?15D，丙纶的直径为6?1D ;第一面层和第二面层与中间层通过天然树脂粘合剂粘接。
[0027]实施例1的轨道列车地板，包括上述的金属面植物纤维复合板，金属面植物纤维复合板一侧设置有柔性纺织品材质的地板表层。
[0028]实施例1中金属面植物纤维复合板的生产方法包括如下步骤:
第一步:将麻纤维和丙纶按比例混合梳理成网，铺网多层后针刺制成复合基材半成品;
第二步:将两片复合基材半成品中夹设碳纤维布相叠合，经加热加压，一次模压成麻/丙纶复合中间层；
第三步:将上述中间层放置在涂胶后的第一面板和第二面板之间，一次层压得复合板；
其中，所述中间层密度为500?550kg/m3，模压温度为165?200°C。
[0029]实施例2
实施例2与实施例1的区别在于中间层中竹纤维和合成纤维所占重量百分比分别为:竹纤维60%、合成纤维40% ;合成纤维为丙纶；第一面层和第二面层均为铝合金板，竹纤维的细度为10?20D，丙纶的直径为9?15D ;第一面层和第二面层与中间层通过天然树脂粘合剂粘接。
[0030]实施例2的轨道列车地板，包括上述的金属面植物纤维复合板，金属面植物纤维复合板一侧设置有橡胶材质的地板表层。
[0031]实施例2中间层密度为550?600kg/m3，模压温度为185?220°C。
[0032]实施例3
实施例3与实施例1的区别在于中间层中棕纤维和合成纤维所占重量百分比分别为:棕纤维60%、合成纤维40% ;合成纤维为丙纶；第一面层和第二面层均为铝合金板，棕纤维的细度为10?15D，丙纶的直径为6?15D ;第一面层和第二面层与中间层通过天然树脂粘合剂粘接。
[0033]实施例3的轨道列车地板，包括上述的金属面植物纤维复合板，金属面植物纤维复合板一侧设置有塑料材质的地板表层。
[0034]实施例3中间层密度为600?650kg/m3，模压温度为185?200°C。
[0035]实施例4
实施例4与实施例1的区别在于中间层中木纤维和合成纤维所占重量百分比分别为:木纤维55%、合成纤维45% ;合成纤维为丙纶；第一面层和第二面层均为铝合金板，木纤维的细度为15?30D，丙纶的直径为9?15D ;第一面层和第二面层与中间层通过天然树脂粘合剂粘接。
[0036]实施例4的轨道列车地板，包括上述的金属面植物纤维复合板，金属面植物纤维复合板一侧设置有橡胶材质的地板表层。
[0037]实施例4中间层密度为650?700kg/m3，模压温度为175?190°C。
[0038]实施例5
实施例5与实施例1的区别在于中间层中麻纤维和合成纤维所占重量百分比分别为:麻纤维55%、合成纤维45% ;合成纤维为丙纟仑；第一面层和第二面层均为招合金板，麻纤维的细度为10?15D，丙纶的直径为6?1D ;第一面层和第二面层与中间层通过天然树脂粘合剂粘接。
[0039]实施例5的轨道列车地板，包括上述的金属面植物纤维复合板，金属面植物纤维复合板一侧设置有柔性纺织品材质的地板表层。
[0040]实施例5中间层密度为600?650kg/m3，模压温度为175?190°C。
[0041]上述实施例各因素的对比发现:
天然纤维和合成纤维的比例:优选为天然纤维重量比为55?65%，丙纶35?45%，丙纶过多对增加复合板的机械强度有益，但同时会增加加工难度，特别是在对复合板进行快速切割时，快速切割瞬间产生的热量会导致切口处的丙纶软化，软化的丙纶会粘附在切刀上，增加快速切割机的维护工作量；相反的，天然纤维过多，由于天然纤维与金属板之间的结合能力差，会降低复合板的剥离强度。
[0042]天然纤维的选择:可以为麻纤维、竹纤维、棕纤维和木纤维，优选为麻纤维，原因在于麻纤维较其他纤维具有更高的拉伸模量，吸音降噪效果更好。
[0043]合成纤维的选择:可以为锦纶、腈纶、涤纶、丙纶、维纶、氯纶，也可以为上述六中合成纤维中两种或两种以上的混合，优选为丙纶，其原因在于，麻纤维耐高温，其机械强度在一定范围内随温度的升高而增强，温度达180?190°C时其机械强度最佳，温度过高会破坏纤维组织，使麻纤维的机械强度急剧下降，丙纶熔点为158?180°C，其他合成纤维的熔点有高有低，因此丙纶可以使无胶胶合板的机械强度更优化。
[0044]第一面板和第二面板:
第一面板和第二面板可以选用铝板、铜板、钢板、铝合金板、铜合金板或合金钢板，或者更为性能优异的钛合金板，材质的选择取决于板材的使用环境，以轨道车辆的底板为例，现有技术中常用的为轻金属铝合金板。此外，在同一板材中，第一面板和第二面板的材质可以不相同，第一面板与第二面板的厚度也可以不相同，同样取决于板材的具体使用环境。
[0045]碳纤维加固层:碳纤维加固层为碳纤维布，优选的是，碳纤维加固层设置在中间层的中部，即碳纤维加固层两侧的无胶胶合板厚度相等，也可以根据受力分布调整碳纤维加固层在中间层中的相对位置。碳纤维增强层的机械性能:重量不到钢材的30%，硬度是钢材的10倍以上，抗拉强度是钢材的7-9倍。碳纤维加固层可以直接与两侧的复合基材半成品热压成一体，不需要使用粘合剂等。
[0046]天然纤维细度的选择:天然纤维过细会降低无胶胶合板的强度，天然纤维过粗会增加加工难度。麻纤维的细度优选为10?20D，可兼顾胶合板刚性和加工难度。
[0047]此外，无胶胶合板中还可以加入一些功能性助剂，如:表面活性剂、增强剂、引转齐U、防火剂等助剂，以进一步优化其加工工艺和复合板性能。
[0048]该金属面植物纤维复合板具有优异的理化性能:比重低、无毒无味、无甲醛、耐化学腐蚀性好、力学性能和耐热性能高、耐疲劳性能好、加工性能优良等特点，在永久荷载作用下不变形，抗蠕变性能特别好。
[0049]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种金属面植物纤维复合板，其特征在于，所述包括第一面层和第二面层，所述第一面层和第二面层之间粘合设置有中间层，所述第一面层和第二面层为金属板或金属合金板，所述中间层为天然纤维与合成纤维毛毡压制的无胶胶合板。
2.根据权利要求1所述的金属面植物纤维复合板，其特征在于，所述中间层内设置有碳纤维加固层。
3.根据权利要求2所述的金属面植物纤维复合板，其特征在于，所述中间层中天然纤维和合成纤维所占重量百分比分别为:天然纤维50?70%、合成纤维30?50%。
4.根据权利要求3所述的金属面植物纤维复合板，其特征在于，所述合成纤维为选自锦纶、腈纶、涤纶、丙纶、维纶、氯纶中的至少一种；所述天然纤维为选自麻纤维、竹纤维、棕纤维和木纤维中的至少一种。
5.根据权利要求4中所述的金属面植物纤维复合板，其特征在于，所述金属板为铝板、铜板或钢板，所述金属合金板为铝合金板、铜合金板或合金钢板。
6.根据权利要求5中所述的金属面植物纤维复合板，其特征在于，所述天然纤维的细度为10?30D，丙纶的直径为6?15D。
7.根据权利要求6中所述的金属面植物纤维复合板，其特征在于，所述第一面层和第二面层与中间层通过天然树脂粘合剂粘接。
8.一种金属面植物纤维复合板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括如下步骤: 第一步:将天然纤维和合成纤维按比例混合梳理成网，铺网多层后针刺制成复合基材半成品； 第二步:将两片复合基材半成品相叠合，经加热加压，一次模压成天然纤维/合成纤维复合中间层； 第三步:将上述复合中间层放置在涂胶后的第一面板和第二面板之间，一次层压得复合板； 其中，所述中间层密度为500?700kg/m3，模压温度为165?220°C。
9.一种轨道列车地板，其特征在于，所述地板包括权利要求1?7中任意一项所述的金属面植物纤维复合板，所述金属面植物纤维复合板一侧设置有地板表层。
10.根据权利要求9所述的轨道列车地板，其特征在于，所述地板表层的材质为塑料、橡胶或柔性纺织品。
【文档编号】B61D17/10GK104325987SQ201410528668
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】庄鸣, 陈波 申请人:江阴延利汽车饰件股份有限公司