一种轻量环保型高速列车侧顶板及制备方法技术

本发明专利技术涉及轨道交通技术领域，其公开了一种轻量环保型高速列车侧顶板及制备方法，所述轻量环保型高速列车侧顶板包括作为侧顶板主体且具有弧形面的麻纤维复合侧顶板、用于对所述麻纤维复合侧顶板进行加固的金属加强筋，所述麻纤维复合侧顶板包括依次叠合连接的正面层、中间层和背面层，所述中间层为由麻纤维和丙纶纤维的混合纤维制成的麻纤维毡层，所述正面层和背面层均为无纺布层，所述金属加强筋与所述麻纤维复合侧顶板的背面层相连接。所述侧顶板的制备方法包括预制麻纤维复合板材、预制金属加强筋、预热、成型压模压制的工艺步骤。本发明专利技术实现了高速列车侧顶板的轻量化和高强度，并进一步提高了侧顶板的环保性能。

A Lightweight Environment-friendly High-speed Train Side Roof and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种轻量环保型高速列车侧顶板及制备方法
本专利技术涉及轨道交通
，具体涉及一种轻量环保型高速列车侧顶板及制备方法。
技术介绍
目前，高速轨道交通列车用的侧顶板等内饰板组件是采用玻璃钢制作，为了保证其玻璃钢侧顶板的强度，通常在玻璃钢材料的侧顶板背面连接有金属加强筋，并通过螺栓或螺钉进行固定。上述采用玻璃钢基材制造的侧顶板存在以下问题：一是环保性差。玻璃钢是由不饱和树脂与过氧化甲乙酮反应而成，反应期间会产生大量对人体有害的醛酮类气体，并且玻璃纤维断裂而成的碎屑，进入人体后无法被分解，会对人体健康产生危害；而且，玻璃钢材料本身无法降解，终将成为破坏环境的废弃物。二是轻量化效果差。玻璃钢材料密度＞1.5g/cm3。其中，手糊玻璃钢的密度为1.5-1.7g/cm3，模压玻璃钢的密度为2.0g/cm3。因此采用玻璃钢基材制造的侧顶板其重量相对较重，从而增大了列车的整体重量，这种列车整体重量的增加又会导致列车在高速运行下的能耗。经统计，一列带有16节车厢的高速列车，其内饰板组件(包括侧顶板、侧墙板、中顶板、塞拉门罩板)中的模压玻璃钢总重量超过17吨(其中，侧顶板总重量10960KG，侧墙板总重量880KG，塞拉门罩板总重量2000KG，中顶板总重量3424KG)。而高速列车在不同速度下每增加牵引1吨质量需要额外消耗的电量数据如下：时速达到200公里时每小时增加耗电5kW，时速达到300公里时每小时增加耗电10kW，时速达到350公里时每小时增加耗电17kW。因此，一列高速列车中其内饰板组件的玻璃钢重量每小时需要增加耗费的电力最大可达到17吨×17kW＝289kW。如能够将高速列车上内饰板组件的总重量降低一半，将能够节省大量的能源。据此，有必要研究开发出一种轻量化的、更加环保的轨道交通列车用的侧顶板。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种轻量环保型高速列车侧顶板及制备方法，旨在实现高速列车侧顶板的轻量化、并进一步提高侧顶板的环保性能。具体的技术方案如下：一种轻量环保型高速列车侧顶板，包括作为侧顶板主体且具有弧形面的麻纤维复合侧顶板、用于对所述麻纤维复合侧顶板进行加固的金属加强筋，所述麻纤维复合侧顶板包括依次叠合连接的正面层、中间层和背面层，所述中间层为由麻纤维和丙纶纤维的混合纤维制成的麻纤维毡层，所述正面层和背面层均为无纺布层，所述金属加强筋与所述麻纤维复合侧顶板的背面层相连接。本专利技术中的麻纤维复合侧顶板其密度为0.8g/cm3，相比密度为2g/cm3模压玻璃钢，其重量下降一半以上。上述技术方案中，作为侧顶板主体部分采用麻纤维复合侧顶板，同时在麻纤维复合侧顶板的背面连接有金属加强筋，金属加强筋可以采用铝合金，利用麻纤维复合侧顶板中的丙纶纤维在热压时的渗透特性和粘结特性，可以使得麻纤维复合侧顶板与金属加强筋牢固结合，且克服了传统玻璃钢制作的侧顶板与金属加强筋之间因制造误差导致接触不良的弊端其一方面实现了侧顶板的轻量化，另一方面又使侧顶板的整体强度得到提高，且所采用的麻纤维复合侧顶板在制作过程中不使用胶水，其内部的麻纤维和丙纶纤维也不会产生有害气体，相比玻璃钢制作侧顶板更加环保。优选的，所述金属加强筋的筋板面与所述麻纤维复合侧顶板的背面垂直设置，所述金属加强筋的筋板面上分布有若干数量的减重孔。上述通过金属加强筋的筋板面与麻纤维复合侧顶板的垂直设置，同时在筋板面上设置减重孔，相比传统属加强筋的筋板面直接靠平侧顶板背面的连接方式，其一方面提高了麻纤维复合侧顶板的抗弯曲强度，另一方面又降低了金属加强筋的重量，从而进一步提高了列车轻量化的效果。作为本专利技术中的金属加强筋的一种优选方案，所述金属加强筋包括分别位于所述麻纤维复合侧顶板上部和下部的上部加强筋、下部加强筋，以及分别位于所述麻纤维复合侧顶板左侧和右侧的左侧加强筋、右侧加强筋，在所述左侧加强筋、右侧加强筋之间设置有若干数量的中间加强筋，所述左侧加强筋、中间加强筋、右侧加强筋的两端连接所述的上部加强筋、下部加强筋，且所述上部加强筋、下部加强筋、左侧加强筋、中间加强筋、右侧加强筋均与所述麻纤维复合侧顶板的背面相贴合。作为进一步的改进，所述金属加强筋与所述麻纤维复合侧顶板之间设置有连接固定用的螺钉或倒刺。上述螺钉或倒刺也可以同时设置。上述金属加强筋上螺钉或倒刺的设置，进一步增强了麻纤维复合侧顶板与金属加强筋的结合强度。作为金属加强筋上倒刺连接结构的优选方案之一，所述金属加强筋上设置有倒刺连接孔，所述倒刺的根部插入连接于所述倒刺连接孔中并采用点焊进行固定。作为金属加强筋上倒刺结构连接的优选方案之二，所述倒刺的根部焊接连接在所述金属加强筋的筋板面上。上述倒刺的尖刺部是在麻纤维复合侧顶板进行模压成形时刺入麻纤维复合侧顶板内的。优选的，所述金属加强筋为铝合金加强筋。上述铝合金加强筋可以采用铝合金型材进行二次加工而制成。本专利技术中，所述上部加强筋上设有用于与动车的车体骨架连接的上端安装连接部，所述下部加强筋上设有用于与动车的车体骨架连接的下端安装连接部。作为进一步的改进，在所述左侧加强筋、右侧加强筋上还可以设置用于侧顶板在动车内安装时相互连接的安装连接部，以提高侧顶板之间接缝的平齐性和连接的可靠性。优选的，所述左侧加强筋、右侧加强筋上的安装连接部可以设计成相互卡扣连接的结构。本专利技术中，所述无纺布层为丙纶无纺布层。作为本专利技术的一种优选方案，在麻纤维复合侧顶板上还可以设置烟雾感应窗口，以方便在动车顶部设置相应的烟雾检测传感器，进行动车内烟雾的检测。一种轻量环保型高速列车侧顶板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步、预制麻纤维复合板材；第二步、预制金属加强筋；第三步、使用成型压模，将金属加强筋定位到成型压模中，并与成型压模同时进行预热；其中，在所述成型压模上位于麻纤维复合侧顶板的背面的成型面上开挖有定位槽，所述金属加强筋通过间隙配合镶嵌在所述的定位槽中；第四步、将麻纤维复合板材进行加热软化，然后放入成型压模中，通过成型压模将所述金属加强筋、麻纤维复合板材一起压制成轻量环保型高速列车侧顶板；其中，所述麻纤维复合板材的厚度为3mm，所述加热软化的温度为230～250℃、加热软化时间为290～310秒、模压时间为40～50秒。其中，所述预制麻纤维复合板材工序中，包括如下工艺步骤：步骤1、纤维预处理：采用开包机及粗开松机，对丙纶纤维、麻纤维进行松散处理；步骤2、计量配比：将所述丙纶纤维、麻纤维进行称重，并按照重量比1:1进行配比；步骤3、混料除杂：将步骤2中的丙纶纤维、麻纤维混合并除杂处理；步骤4、梳理：采用高速精梳机，将除杂混合后的纤维进行精梳成网处理；步骤5、铺网：采用铺网机，将精梳后的混合纤维网以交叉叠层铺网方式铺成多层纤网；所述交叉叠层铺网方式为相邻两层的混合纤维网按照所述混合纤维网中的纤维方向相互交叉的方式进行叠层；步骤6、针剌成毡：采用具有上下对刺功能的针刺机，对多层纤网进行双面高频上下同步针刺，使得多层纤网结合在一起，形成网状结构的麻纤维毡；步骤7、热压制板成型：在麻纤维毡的两面铺上无纺布，采用压机进行热压、持续保温，然后快速降温冷却至设定温度，制成麻纤维复合板材；其中，所述无纺布采用丙纶无纺布；步骤8、制品检验：对预制成型的麻纤维复合板材进行检验。上述制备方法中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻量环保型高速列车侧顶板，其特征在于，包括作为侧顶板主体且具有弧形面的麻纤维复合侧顶板、用于对所述麻纤维复合侧顶板进行加固的金属加强筋，所述麻纤维复合侧顶板包括依次叠合连接的正面层、中间层和背面层，所述中间层为由麻纤维和丙纶纤维的混合纤维制成的麻纤维毡层，所述正面层和背面层均为无纺布层，所述金属加强筋与所述麻纤维复合侧顶板的背面层相连接。

【技术特征摘要】
2019.03.25 CN 20191022784191.一种轻量环保型高速列车侧顶板，其特征在于，包括作为侧顶板主体且具有弧形面的麻纤维复合侧顶板、用于对所述麻纤维复合侧顶板进行加固的金属加强筋，所述麻纤维复合侧顶板包括依次叠合连接的正面层、中间层和背面层，所述中间层为由麻纤维和丙纶纤维的混合纤维制成的麻纤维毡层，所述正面层和背面层均为无纺布层，所述金属加强筋与所述麻纤维复合侧顶板的背面层相连接。2.根据权利要求1所述的一种轻量环保型高速列车侧顶板，其特征在于，所述金属加强筋包括分别位于所述麻纤维复合侧顶板上部和下部的上部加强筋、下部加强筋，以及分别位于所述麻纤维复合侧顶板左侧和右侧的左侧加强筋、右侧加强筋，在所述左侧加强筋、右侧加强筋之间设置有若干数量的中间加强筋，所述左侧加强筋、中间加强筋、右侧加强筋的两端连接所述的上部加强筋、下部加强筋，且所述上部加强筋、下部加强筋、左侧加强筋、中间加强筋、右侧加强筋均与所述麻纤维复合侧顶板的背面相贴合。3.根据权利要求1所述的一种轻量环保型高速列车侧顶板，其特征在于，所述金属加强筋与所述麻纤维复合侧顶板之间设置有连接固定用的螺钉或倒刺。4.根据权利要求3所述的一种轻量环保型高速列车侧顶板，其特征在于，所述倒刺与所述金属加强筋的连接结构为：所述金属加强筋上设置有倒刺连接孔，所述倒刺的根部插入连接于所述倒刺连接孔中并采用点焊进行固定；或者，所述倒刺的根部焊接连接在所述金属加强筋的筋板面上。5.根据权利要求1所述的一种轻量环保型高速列车侧顶板，其特征在于，所述金属加强筋为铝合金加强筋，且所述金属加强筋的筋板面与所述麻纤维复合侧顶板的背面垂直设置，所述金属加强筋的筋板面上分布有若干数量的减重孔。6.根据权利要求1所述的一种轻量环保型高速列车侧顶板，其特征在于，所述无纺布层为丙纶无纺布层。7.一种如权利要求1至6中任意一项所述的轻量环保型高速列车侧顶板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步、预制麻纤维复合板材；第二步、预制金属加强筋；第三步、使用成型压模，将金属加强筋定位到成型压模中，并与成型压模同时进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈立伟，庄理少，赫宏联，王超群，王彦卓，马纪军，孟凡帅，武娟娟，王广明，
申请(专利权)人：江阴延利汽车饰件股份有限公司，中车唐山机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32