[發明專利]一種可連續制備蜂窩芯材的模具、裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201410783901.2
• 申請日: 2015-08-02
• 公開（公告）號: CN104494015A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 楊世澤;王愛萍;李華;王慧軍;張璐;惠林海;丁笑暉;劉發杰;金子明;馬麗華;田平;夏敏;林淑紅
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業集團第五三研究所
• 主分類號: B29C33/00
• 分類號: B29C33/00;B29C70/54;B29C70/42
• 代理公司: 北京恩赫律師事務所 11469
• 代理人: 劉守憲

技術領域

本發明屬于復合材料制造技術領域，具體涉及一種可連續制備蜂窩芯材尤其是具有Z向定向連續纖維增強的蜂窩芯材的模具及裝置，并進一步公開了其使用方法。

背景技術

蜂窩本意即指蜂巢，是一種六角形排列而成的結構(如圖1所示)，它的一端是六角形開口，另一端則是封閉的六角棱錐體的底，由三個相同的菱形組成，所以說蜂巢是嚴格的六角柱形體。早在公元四世紀的古希臘，數學家佩波斯就提出：蜂窩的優美形狀，是自然界最有效勞動的代表。他猜想人們所見到的截面呈六邊形的蜂窩，是蜜蜂采用最少量的蜂蠟建成的，他的這一猜想被稱為“蜂窩猜想”。而后的事實和理論均證明，蜜蜂所建造的蜂巢的確采用了最少的蜂蠟，占有最大的空間面積，而結構穩定性為最佳。而18世紀初，法國學者馬拉爾奇曾經專門測量過大量蜂巢的尺寸，令人十分驚訝的是，這些蜂巢組成底盤的菱形的所有鈍角都是109°28′，所有的銳角都是70°32′。后來經過法國數學家克尼格和蘇格蘭數學家馬克洛林從理論上的計算，如果要消耗最少的材料，制成最大的菱形容器正是這個角度。從這個意義上說，蜜蜂稱得上是“天才的數學家兼設計師”。

受自然蜂巢的這種即堅固又省料的結構的啟迪，人類通過長期研究和分析自然蜂窩結構的特點，創造性地發明了各種蜂窩復合結構材料及其制品，它們有的用于新材料和新產品的研發，有的用來改善現有產品的特性，有的用于解決結構設計中面臨的難題等等。

在應用材料領域，蜂窩復合材料類似于連續排列的工字鋼結構，以其極佳的抗壓、抗彎特性和超輕型結構特征而聞名于世。與同類型的實心材料相比，蜂窩材料其強度重量比和剛性重量比在已知材料中均是最高的。蜂窩結構板材具有許多優越的性能，從力學角度分析，封閉的六角等邊蜂窩結構相比其他結構，能以最少的材料獲得最大的受力，而蜂窩結構板受垂直于板面的載荷時，它的彎曲剛度與同材料、同厚度的實心板相差無幾，甚至更高，但其重量卻輕70～90％，而且不易變形，不易開裂和斷裂，并具有減震、隔音、隔熱、極強的耐候性以及比強度高、比剛度高等優勢。因此廣泛應用于航空、航天、建筑、汽車、火車、包裝與電子電器等行業領域。

目前人們根據蜂窩的用途已經成功研制了多種蜂窩結構的產品，包括鋁合金蜂窩、紙蜂窩、玻璃鋼蜂窩、芳綸蜂窩、塑料蜂窩和陶瓷蜂窩等，并得到廣泛的應用。但是現有蜂窩制品中，紙蜂窩材料一般只能用于包裝材料；鋁合金蜂窩的質量相對較重，造價過高，資源受到限制。相比其他蜂窩材料，塑料蜂窩材料因其具有良好的阻尼減振性能、良好的加工工藝性能以及良好的性能可設計性及可回收性等優勢，成為應用最為廣泛的材料。但是首先于制成所述塑料蜂窩的纖維材料的限制，使得其成品的平壓強度較低，在一些厚度方向上承載要求較高的場合則不宜使用。

中國專利CN101386210A公開了一種玄武巖纖維增強預織造多層蜂窩復合材料復合方法，其采用玄武巖連續長絲作為織造原料，試圖提高其承重性能，但是該方法采用的是先織成多層整體織造蜂窩立體布作為框架的方式，在常溫常壓條件下采用環氧樹脂/酚醛胺環氧固化成型，制得多層立體框架蜂窩復合材料。一方面需要先壓模成型所述的蜂窩立體布，使得該蜂窩復合材料織造工藝比較復雜；同時在制備所述蜂窩立體布框架時，也會在一定程度上破壞所述長絲纖維的縱向強度，使其Z相上的定向承重能力受到影響。

中國專利CN101797822A公開了一種新型纖維增強蜂窩板，該蜂窩板由兩側面板與棱錐形結構蜂窩芯構成，棱錐形蜂窩芯是由散亂狀短切纖維棉/氈經注入環氧樹脂基體或用10mm至30mm高強散亂狀短切纖維預浸環氧樹脂基體成預混模壓料，并經加熱加壓模制而成。但是一方面該蜂窩芯是一系列凸凹交錯的棱錐臺體組成，并非真正意義上的蜂窩；而且成型的芯材受限于壓機臺面大小的影響，只能做到有限的長度和寬度，成型效率也較低，并且難于實現連續化的生產；更重要的是，該方法采用散亂狀短切纖維棉/氈制成，使得其在Z相即厚度方向上的承重能力相對較差，依然不適用于對Z相定向要求較高的場合應用。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于針對現有技術中制備蜂窩復合材料的工藝較為復雜且難于實現連續化生產的問題，提供一種可連續制備蜂窩芯材的模具及裝置。

本發明所要解決的第二個技術問題是公開上述模具及裝置的使用方法，及利用所述模具及裝置制備具有Z向定向連續纖維增強的蜂窩芯材的應用。

為解決上述技術問題，本發明所述的可連續制備蜂窩芯材的模具，包括相互配合的前模和后模；