[发明专利]运输车辆用复合材料整体式车身及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有良好表面状态(surface state)的复合材料整体式车身及其制备方法，该复合材料整体式车身使用复合材料通过同时固化法(simultaneous curing method)而制得。

背景技术

通常地，运输车辆(例如：公共汽车或火车)所用的车身以将侧部车壳、前部车壳、后部车壳和顶部车壳机械连接或者焊接到一个骨架(frame)上的方式而形成。机械连接(mechanical joining)和焊接技术为劳动密集型并花费许多生产时间的技术。由于连接工具(joining tool)随着时间流逝会发生松动，因此用机械连接而连接的部分需要进行修理，可能产生噪音并面临绝缘。另外，焊接的部分可能随时间流逝而变得脆弱且易于损坏。

另一种技术是将各部分车壳粘结到骨架上的方法，但该方法与机械连接法和焊接法相比具有许多的优点和缺点。该方法存在的一些问题是：它需要大量的时间进行粘结，需要检查车壳内每个部分的粘结强度的可靠性，且轻质化效率较差。

根据现有技术的工艺，复合材料整体式车身包括外蒙皮材料(outer skin material)、骨架、芯材(core material)和内皮材料。当用同时固化法来制备车身时，由于在成型初期分别使用柔性预浸料(prepreg)制得外蒙皮材料和内皮材料，若使用蜂窝夹芯(honeycomb core)作芯材，则外蒙皮材料和内皮材料会在真空热压罐成型(vacuum autoclave molding)过程中被吸入蜂窝结构的空隙内，从而得到劣质的表面。

为了解决现有技术中的上述问题，现有技术中的车身通过以下步骤制备得到：层压并固化外蒙皮材料、使用粘结板(adhesive sheet)插入骨架和芯材，以及层压和固化内皮材料。

因此，使用了复合材料的成型产品的问题在于：虽然它们性能优异，但是由于其高昂的制备费用而难以实现商业化且价格昂贵。此外，使用了复合材料的成型产品存在的另一个问题是：由于没有使用同时固化法，该产品的表面差，甚至在接下来的上漆(painting)过程中需要极高的成本。

发明内容

因此，为了解决现有技术中存在的上述问题而做出了本发明，且本发明的一个目的是提供一种复合材料整体式车身，由于该复合材料整体式车身是使用同时固化法制备的，因而缩短了制备时间并降低了制备成本，且具有良好的表面状态。

为了实现上述目标，本发明提供了一种具有良好表面状态的复合材料整体式车身，该复合材料整体式车身通过以下步骤而制得：使用外蒙皮材料(金属板材(sheet metal plate)附着到或插入复合材料中)，对芯材和内皮材料进行层压，以及同时对它们进行固化。

也就是说，本发明的一个方面提供了一种运输车辆用复合材料整体式车身，该复合材料整体式车身通过使用夹心板整体成形车身形状而获得，所述夹心板包括：芯材；用浸渍有合成树脂的增强纤维的预浸料制成的且为半固化的内皮材料，该内皮材料粘附在所述芯材的一侧；用浸渍有合成树脂的增强纤维的预浸料制成的且为半固化的外蒙皮材料；以及在所述芯材另一侧的金属板材，该金属板材插在所述芯材和外蒙皮材料之间。

在该情况下，所述金属板材内形成有多个孔。

本发明的另一方面提供了一种运输车辆用复合材料整体式车身，该复合材料整体式车身通过使用夹心板整体成形车身形状而获得，所述夹心板包括：芯材；用浸渍有合成树脂的增强纤维的预浸料制成的且为半固化的内皮材料，该内皮材料粘附在所述芯材的一侧；用浸渍有合成树脂的增强纤维的多个预浸料制成的且为半固化的外蒙皮材料，该外蒙皮材料粘附在所述芯材的另一侧；以及插在构成所述外蒙皮材料的所述多个预浸料之间的金属板材。

在该情况下，所述金属板材内形成有多个孔。

本发明的另一方面提供了一种运输车辆用复合材料整体式车身的制备方法，该方法包括以下步骤：以与所述车身相同的形状和大小按照能整体形成车身的前方头部、后方头部、顶篷和侧部的方式来制备模具；在所述模具的内表面上层压外蒙皮材料，该外蒙皮材料使用浸渍有合成树脂的增强纤维的预浸料制成且为半固化的；在所述外蒙皮材料的内表面上层压金属板材或多孔金属板材；在所述金属板材的内表面上层压芯材；在所述芯材的内表面上层压内皮材料，该内皮材料使用浸渍有合成树脂的增强纤维的预浸料制成且为半固化的；以及使上述层压材料在热压罐中成型。