[发明专利]FRP复合材料电梯轿厢壁板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种FRP高新复合材料替代传统不锈钢或碳钢板材制作电梯轿厢的轿壁，具体提供用FRP复合材料电梯轿厢壁板及其制造方法。

背景技术

FRP复合材料作为一类材料是周知的，且包含较低模量的聚合物基体相，在基体相中包埋有较高模量的纤维相，纤维一般是碳纤维、玻璃纤维或芳族聚酰胺纤维。这类复合材料可以配制到具有高的强度与重量比并能模塑成具有复杂曲面的承载结构，这意味着它们在很多航空航天应用中特别有用。但是，传统FRP复合材料的确具有较差的抗沖击损伤性，在飞机结构的情况下，使用中可能受到的冲击损伤如跑道碎片或鸟撞、维修过程中工具的掉落或类似的撞击。这是因为在这类材料中缺乏吸收冲击能量的塑性变形机理。也就是说，由于纤维的低应变失效特性和基体(一般是环氧)的脆性，这类材料在冲击期间只能发生很小的或不发生塑性形变。相反，冲击能是通过各种断裂过程，如基体开裂、分层和纤维断裂而被吸收的。这一事实尤其意味着，在服役中易遇到冲击危险的关键FRP复合材料结构必须经过严格而昂贵的检验和修补，和/或加进超过它们主承载作用所需的材料以努力緩解冲击损伤的问题，由此增加结构的重量和成本，为了提高FRP复合材料结构的抗冲击性，已提出在材料内加入一定比例分布在材料中的形状记忆合金(SMA)纤维(或丝一这是本文优选使用的术语》例如，US5614305为此提出加进表现出应力诱导马丁转变的SMA丝，更具体地说，超弹性钛-镍合金(镍钛诺)丝。已知这类合金能以可回复方式吸收比传统FRP复合材料组分多得多的应变能，因此可能提高加入了它们的复合材料的抗冲击性。但是，尽申请者所知，迄今尚未以工业规模生产SMA增强FRP复合材料结构。

现今在电梯制造领域，电梯作为为建筑物内提供上下交通运输，是一种经济活动和日常生活的必需设备。人们在追求电梯安全可靠和高效的同时，对电梯的内外观感和乘坐舒适性也提出了越来越多的要求。尤其是轿厢壁是乘客乘坐的场所，其材料除了具备足够的刚度和强度外，还要在相对狭小的空间内为乘客提供温馨舒适的电梯乘坐感受。目前传统电梯轿厢的轿壁普遍采用1.2mm厚的碳钢或不锈钢板材折弯制成，轿厢的造型单调，边角生硬，色彩阴冷。尤其在运行过程中容易引起震动，导致轿厢共鸣产生噪音，影响乘客情绪使人不适，特别是对患有幽闭空间恐惧症的人群影响巨大。

发明内容

本发明是针对以上问题，提供FRP复合材料电梯轿厢壁板及其制造方法，其特点：造型多样，色彩丰富柔和，吸振和减噪效果显著，而且由于新材料具有轻质高强，耐腐蚀性好、电性能好、可设计性好、工艺性能优良的特性，替代碳钢和不锈钢来制作电梯轿厢壁板符合新材料的发展趋势。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

首先：FRP复合材料的制备方法：第一，制造预型体的成本决不会比FRP复合材料中常用的传统织造碳(或类似的)织物的高，因为SMA丝可以与纤维纱在同一织造过程中加入。而且，与涉及把分立SMA丝铺进复合材料的先有技术例子相比，简化了结构的整个制造过程，因为SMA已经与纤维增强剂整体化了，只需要较少的层数和树脂膜，从而节省了大量时间和成本。与包含分立SMA层和织造纤维预型体的实例相比，复合材料的厚度也能得以减小，因为已有效地减少了一层(和任何必要的基体中间层)这一点对于生产空气动力学表面的承栽薄蒙皮尤其优越。

使用织造SMA/纤维预型体在可处理性上也有优点。分立的SMA丝网难以处理，因为这类网倾向于彼此滑移并使网形畸变。为了制止这种现象发生，已经发现，为了便于移动，必须把它们粘在树脂膜或预浸料铺层上。当用处理起来象未经SMA增强的织造织物一样容易的整体织造织物时，这个问题就完全消除了。

可以预期，预型体的可铺覆性会受加入SMA丝的影响。但是，使SMA整体化进织造结构从而具有与纤维增强剂相同的几何形状，就在很大程度上抑制了这个问题。相比之下，在复合材料铺层的界面上铺放分立的SMA网对可铺覆性的影响更严重。

还可预期，在复合材料中加入SMA丝对静态力学性能和疲劳性能会有负面影响，因为它们很可能起应力集中物的作用。但是把它们整体化进织造预型体就减小了这种影响，因为它们能与纤维增强剂交互编织并因此而靠其改善载荷转移，这种载荷转移方式是使用分立，SMA网时不可能实现的。