CN104742460A - 一种夹芯结构的客车地板 - Google Patents

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张兴刚
张红元
魏松
黄承
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本发明属于复合材料技术领域，提出一种夹芯结构的客车地板。提出的一种夹芯结构的客车地板具有由上向下设置的面层（2）、芯材（1）和面层（2）；面层（2）为玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层，玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层的厚度为0.5~2.5mm，密度为1800~2200kg/m3；芯材（1）由纤维或纤维织物或纤维与纤维织物的复合物作为增强体，以聚氨酯树脂发泡而成的硬质聚氨酯泡沫为基体复合而成；芯材（1）的厚度为7~20mm，密度为200~500kg/m3。本发明的客车地板具有足够的力学性能、安装可靠性及优良的耐介质性；并保证了客车地板的抗压性能及轻量化，同时可起到保温、隔音降噪的作用。

Description

一种夹芯结构的客车地板
技术领域                                                                                       
本发明属于复合材料技术领域，主要涉及汽车内饰技术领域，具体涉及一种夹芯结构的客车地板。
背景技术
作为主要的承力部件，客车的车厢地板要求强度高、自重轻、耐冲击、耐磨损、使用寿命长、外形美观，并且随着国民经济的发展，人们对出行车辆的舒适性要求越来越高。此外，车辆在行驶过程中会频繁受到交变载荷的作用和振动、冲击等不确定因素的影响，这些都对新一代客车车厢地板在安全、环保和节能方面提出了更为严格的要求，而以轻量化为主导的先进汽车材料技术的发展战略—减轻客车整车质量是实现这一目标的主要措施。
客车的轻量化，就是在保证客车的强度和安全性能的前提下，尽可能的降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。据资料显示，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%～8%；汽车整备质量每减少100kg，百公里油耗可降低0.3～0.6L；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
目前，国内客车地板大都采用在底板骨架上首先铺装一层2mm左右厚的防水胶板，然后再铺装14mm左右厚的竹木地板，最后在竹木地板上铺装地板革。竹木地板自重大，降低了燃油经济性。在使用过程中，潮湿环境下易发生软化、分层、腐蚀等问题，干燥环境中会产生翘曲变形，导致地板革起跑。胶板与底板骨架、胶板与竹木地板、竹木地板与地板革在安装过程中使用了大量的溶剂型胶粘剂，不断释放挥发的苯、甲醛等小分子，会对乘客的人身健康造成伤害。
此外，国内部分客车地板采用PVC或铝蜂窝夹芯结构。该种结构虽在减重方面效果显著，但PVC材料在低温下性能下降，存在易脆断的危险性；铝蜂窝夹芯结构在安装过程中存在重大问题，需对螺钉安装部位进行特殊处理，以保证足够的把钉力。
因此，考虑到我国快速发展的公共交通领域对材料轻量化、环保性、安全性等要求，现在的客车地板还不能够完全满足使用要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种夹芯结构的客车地板。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种夹芯结构的客车地板，所述的客车地板具有由上向下设置的面层、芯材和面层；所述的面层为玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层，所述的玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层以玻璃纤维织物为增强体，以树脂为基体复合而成；所述的玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层的厚度为0.5~2.5mm，密度为1800~2200kg/m3；所述玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层中玻璃纤维织物质量分数为40~80%，所述玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层的玻璃纤维织物为玻璃纤维方格布、玻璃纤维锻纹布、玻璃纤维平纹布、玻璃纤维双轴向布中的一种或几种的复合；所述玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层的树脂为不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种的复合；所述的芯材由纤维或纤维织物或纤维与纤维织物的复合物作为增强体，以聚氨酯树脂发泡而成的硬质聚氨酯泡沫为基体复合而成；所述芯材的厚度为7~20mm，密度为200~500kg/m3；所述芯材中纤维或纤维织物或纤维与纤维织物的复合物的质量分数为30~60%；芯材中所述的纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种或几种的复合；芯材中所述的纤维织物为碳纤维织物、玻璃纤维织物、玄武岩纤维织物、芳纶纤维织物中的一种或几种的复合；所述玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层、芯材、玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层通过胶粘剂粘接为一体形成夹芯结构的客车底板，夹芯结构所述客车地板的厚度为8~25mm，密度ρ=400～800kg/m3，纵向弯曲强度SL≥50Mpa，纵向弯曲模量GL≥5.5Gpa，横向弯曲强度ST≥20Mpa，握钉力F≥2000 N。
本发明提出的一种夹芯结构的客车地板，采用两层玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层之间设置芯材的夹芯结构，采用玻璃纤维织物增强树脂基复合材料作为面层，使客车地板具有足够的力学性能、安装可靠性及优良的耐介质性；采用由纤维或纤维织物或纤维与纤维织物的复合物作为增强体，以聚氨酯树脂发泡而成的硬质聚氨酯泡沫为基体复合而成的复合材料作为芯材，保证了客车地板的抗压性能及轻量化，同时可起到保温、隔音降噪的作用；解决了竹/木胶合地板使用寿命短、资源短缺，铝蜂窝地板成型工艺复杂、握钉力差以及PVC泡沫低温易断裂、线膨胀系数大等缺点，便于安装维护。如果代替现用客车地板，将会产生巨大的经济效益和环境效益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、芯材；2、面层。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例一：
如图1所示，一种夹芯结构的客车地板，所述的客车地板具有由上向下设置的面层2、芯材1和面层2；所述的面层2为玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层；所述的玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层以玻璃纤维方格布为增强体，以树脂为基体采用拉挤或模压方式制备成型，所述的玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层2的厚度为0.5mm，密度为1900kg/m3；所述玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层中玻璃纤维方格布质量分数为58%；所述的芯材1以玻璃纤维直接纱为增强体，以聚氨酯树脂发泡而成的硬质聚氨酯泡沫塑料为基体采用模压或滚动模具或拉挤方式制备而成；所述芯材的厚度为9mm，密度为500kg/m3；所述芯材1中玻璃纤维直接纱质量分数为45%；所述玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层、芯材、玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层通过胶粘剂粘接为一体形成夹芯结构的客车底板，夹芯结构所述客车地板的厚度为10mm；该实施例客车底板性能见表1所示。
表1 夹芯结构客车地板
项目 单位 测试结果
密度 kg/m3 640
纵向弯曲强度 MPa 92.5
纵向弯曲模量 MPa 8.1
横向弯曲强度 GPa 80.3
握钉力 N 2038
实施例二：
一种夹芯结构的客车地板，所述的客车地板具有由上向下设置的面层2、芯材1和面层2；所述的面层2为玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层；所述的玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层以玻璃纤维方格布为增强体，以树脂为基体采用拉挤或模压方式制备成型，所述的玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层2的厚度为0.5mm，密度为1920kg/m3；所述玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层中玻璃纤维方格布质量分数为52%；所述的芯材1以玻璃纤维直接纱为增强体，以聚氨酯树脂发泡而成的硬质聚氨酯泡沫塑料为基体采用模压或滚动模具或拉挤方式制备而成；所述芯材的厚度为9mm，密度为480kg/m3；所述芯材1中玻璃纤维直接纱质量分数为51%；所述玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层、芯材、玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层通过胶粘剂粘接为一体形成夹芯结构的客车底板，夹芯结构所述客车地板的厚度为10mm；该实施例客车底板性能见表1所示。
表2 夹芯结构客车地板
项目 单位 测试结果
密度 kg/m3 645.6
纵向弯曲强度 MPa 119.4
纵向弯曲模量 MPa 10.5
横向弯曲强度 GPa 89.5
握钉力 N 2460
实施例三：
一种夹芯结构的客车地板，所述的客车地板具有由上向下设置的面层2、芯材1和面层2；所述的面层2为玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层；所述的玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层以玻璃纤维方格布为增强体，以树脂为基体采用拉挤或模压方式制备成型，所述的玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层2的厚度为0.5mm，密度为2016kg/m3；所述玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层中玻璃纤维方格布质量分数为66%；所述的芯材1以玻璃纤维直接纱为增强体，以聚氨酯树脂发泡而成的硬质聚氨酯泡沫塑料为基体采用模压或滚动模具或拉挤方式制备而成；所述芯材的厚度为9mm，密度为497kg/m3；所述芯材1中玻璃纤维直接纱质量分数为51%；所述玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层、芯材、玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层通过胶粘剂粘接为一体形成夹芯结构的客车底板，夹芯结构所述客车地板的厚度为10mm；该实施例客车底板性能见表1所示。
表3 夹芯结构客车地板
项目 单位 测试结果
密度 kg/m3 639.3
纵向弯曲强度 MPa 92.5
纵向弯曲模量 MPa 8.1
横向弯曲强度 GPa 29.4
握钉力 N 2460

Claims (1)

1.一种夹芯结构的客车地板，所述的客车地板具有由上向下设置的面层（2）、芯材（1）和面层（2）；其特征在于：所述的面层（2）为玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层，所述的玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层以玻璃纤维织物为增强体，以树脂为基体复合而成；所述的玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层的厚度为0.5~2.5mm，密度为1800~2200kg/m3；所述玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层中玻璃纤维织物质量分数为40~80%，所述玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层的玻璃纤维织物为玻璃纤维方格布、玻璃纤维锻纹布、玻璃纤维平纹布、玻璃纤维双轴向布中的一种或几种的复合；所述玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层的树脂为不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种的复合；所述的芯材（1）由纤维或纤维织物或纤维与纤维织物的复合物作为增强体，以聚氨酯树脂发泡而成的硬质聚氨酯泡沫为基体复合而成；所述芯材（1）的厚度为7~20mm，密度为200~500kg/m3；所述芯材（1）中纤维或纤维织物或纤维与纤维织物的复合物的质量分数为30~60%；芯材（1）中所述的纤维为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种或几种的复合；芯材（1）中所述的纤维织物为碳纤维织物、玻璃纤维织物、玄武岩纤维织物、芳纶纤维织物中的一种或几种的复合；所述玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层、芯材（1）、玻璃纤维织物增强树脂基复合材料层通过胶粘剂粘接为一体形成夹芯结构的客车底板，夹芯结构所述客车地板的厚度为8~25mm，密度ρ=400～800kg/m3，纵向弯曲强度SL≥50Mpa，纵向弯曲模量GL≥5.5Gpa，横向弯曲强度ST≥20Mpa，握钉力F≥2000 N。
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