CN1746072A - 一种超级纤维赛艇及其成型工艺 - Google Patents
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Abstract
一种超级纤维赛艇及其成型工艺，涉及一种奥林匹克运动竞赛器材。它包括由内蒙皮和外蒙皮与Nomex蜂窝材料组成的夹芯结构，所述的内蒙皮和外蒙皮均采用聚对苯撑苯并双恶唑纤维(Poly－p－phenylene benzobisthiazole，简称PBO超级纤维)预浸料制作。利用PBO超级纤维自身的优异力学性能，使得赛艇的比强度、比模量和抗冲击强度大大高于湿法成型工艺成型的芳纶/碳纤维蜂窝结构赛艇，达到艇身刚度大幅度提高、艇体质量不超重和艇壳抗冲击强度明显提高的理想状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种奥林匹克运动竞赛器材，尤其是涉及一种超级纤维赛艇及其成型工艺。
背景技术
赛艇是***等大型体育竞技运动的一个金牌大户项目。由于使用环境和赛事的特殊性，赛艇应具有优越的性能，其比强度、比模量和抗冲击强度要求堪与航空航天飞行器一致。目前的赛艇大多为芳纶/碳纤维和Nomex蜂窝的夹芯结构，受材质性能和成型工艺所限，其综合性能指标还是偏低，尚不能满足奥运器材“更轻、更强、更快”的高标准和高要求，存在着如下缺陷和不足：
(1)艇身刚度与艇体质量的矛盾难以解决。受现有材质、结构和成型工艺的限制，很难达到艇身刚度与艇体质量的两全齐美。
(2)艇身抗冲击强度差。尤其是全碳纤维蜂窝结构的赛艇，在运输、存放、训练和比赛过程中，稍有磕碰就会损毁；并且这种材质的赛艇缺乏必要的运动弹性感。
(3)艇体易吸湿增重。正常状态下使用1～2年，艇体即增重10％之多；同时，水分长时间对艇体复合材料结构的侵蚀，会大大降低艇身的刚度，赛艇的使用寿命也因此而大打折扣。
(4)成型工艺落后。目前的复合材料赛艇多为粗放的湿法成型工艺制造，这种方法受季节、气候和人为等因素的干扰影响很大，使得艇身品质很难控制，难以实现赛艇的标准化生产；另外，生产中易产生失胶和挂胶现象，将导致赛艇性能不稳定。
(5)作业环境污染和工人劳动强度大。由于是湿法施工，需现场配制胶液、下料和铺层施工，工作场地、成型模具、设备工具以及工人身上都难免会被树脂及其他各种废弃物污染，无法实现安全、文明施工和确保工人的身心健康。
发明内容
为克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种超级纤维赛艇及其成型工艺。
本发明主要是通过下述技术方案来解决上述问题的：
一种超级纤维赛艇，包括由内蒙皮和外蒙皮与Nomex蜂窝材料组成的夹芯结构，所述的内蒙皮和外蒙皮均采用聚对苯撑苯并双恶唑纤维(Poly-p-phenylene benzobisthiazole，简称PBO超级纤维)预浸料制作。所述内、外蒙皮与Nomex蜂窝夹芯的粘接部位通过胶膜固化后形成胶瘤。
本发明采用先进的干法成型工艺，具体为：
a、预制预浸料。将特制的预浸树脂均匀涂布在PBO超级纤维织物上，预制成PBO超级纤维预浸料。该预浸料中预浸树脂质量分数为0.3，PBO超级纤维质量分数为0.7；其固化体系为：固化温度90℃，固化时间3h，无需后处理，温度升降速率为2℃/min。该预浸料常温下有效贮存期2个月，在0～5℃的低温条件下有效贮存期6个月。
b、预制蜂窝粘接胶膜。将特制的胶膜树脂压延成膜片状；该胶膜的固化体系和贮存条件与PBO超级纤维预浸料一致。
c、根据赛艇内外蒙皮展开的平面尺寸，对PBO超级纤维预浸料、蜂窝夹芯和粘接胶膜精确裁剪下料。
d、采用普通真空袋压法成型。分别在艇壳和甲板的阴模里，按PBO超级纤维预浸料(外蒙皮)-胶膜-蜂窝夹芯-胶膜-PBO超级纤维预浸料(内蒙皮)的基本顺序铺贴，利用真空负压力使内外蒙皮与蜂窝夹芯的端面紧紧贴合，然后按固化体系的规定升温一体固化成型。
采用上述技术方案给本发明带来的有益效果是：赛艇的结构得以改进和简化。利用PBO超级纤维自身的优异力学性能，使得赛艇的比强度、比模量和抗冲击强度大大高于湿法成型工艺成型的芳纶/碳纤维蜂窝结构赛艇，达到艇身刚度大幅度提高、艇体质量不超重和艇壳抗冲击强度明显提高的理想状态；PBO超级纤维赛艇的吸湿率也远低于芳纶/碳纤维赛艇，且吸湿后其性能仍能保持稳定不变；摒弃原来的湿法成型工艺，采用预浸料干法成型工艺生产，既简化了工艺，且避免了原湿法成型工艺带来的污染和劳动强度大的问题；由于采用胶膜固化成型工艺，艇壳内、外蒙皮与蜂窝夹芯材料的粘接部位形成胶瘤，大大提高了蜂窝夹芯材料与蒙皮的粘接强度和抗冲击韧性。
附图说明
附图1是本发明的艇壳基本结构示意图；
附图2是图1的A部放大的节点结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
参看图1，本发明的结构为Nomex蜂窝夹芯1内端面2和外端面3分别粘接有内蒙皮4和外蒙皮5，内、外蒙皮均采用特制的PBO超级纤维预浸料，在与Nomex蜂窝夹芯粘接部位形成胶瘤6，用以提高蜂窝夹芯与蒙皮的粘接强度和抗冲击韧性。
本发明采用干法成型工艺，不仅实现了设计时较为精确的计算，且在下料和成型施工过程中能有效控制住各种原材料的质量，继而达到对最终成品标准质量的控制；而且在下料、铺层和固化等过程中基本无污染产生。赛艇整体结构实现一体固化成型，实现了标准化和文明化施工，确保产品的高性能和高品质。
最后应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种超级纤维赛艇，其特征在于：Nomex蜂窝夹芯(1)的内端面(2)和外端面(3)与内蒙皮(4)和外蒙皮(5)形成蜂窝夹芯结构；所述的内蒙皮(4)和外蒙皮(5)均采用聚对苯撑苯并双恶唑纤维(Poly-p-phenylenebenzobisthiazole，简称PBO超级纤维)预浸料成型制作。
2.根据权利要求1所述的一种超级纤维赛艇，其特征在于所述内蒙皮(4)、外蒙皮(5)与Nomex蜂窝夹芯(1)的粘接部位通过胶膜固化后形成胶瘤(6)。
3.一种超级纤维赛艇的成型工艺，其特征在于：
a、预制预浸料
将特制的预浸树脂均匀涂布在PBO超级纤维织物上，预制成PBO超级纤维预浸料，该预浸料中预浸树脂质量分数为0.3，PBO超级纤维质量分数为0.7；
该预浸料固化体系为：固化温度90℃，固化时间3h，无需后处理，温度升降速率为2℃/min；
b、预制蜂窝粘接胶膜
将特制的胶膜树脂压延成膜片状；该胶膜的固化体系和贮存条件与PBO超级纤维预浸料一致；
c、采用普通真空袋压法成型
在艇壳和甲板阴模里，分别按预浸料(外蒙皮)—胶膜—蜂窝夹芯—胶膜—预浸料(内蒙皮)的顺序铺贴，利用真空负压力使内外蒙皮与蜂窝夹芯的端面紧紧贴合，然后按固化体系升温固化成型。
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