本發(fā)明涉及纖維復(fù)材成型領(lǐng)域，尤其涉及一種采用聚合膜改善纖維復(fù)材外觀的模壓成型工藝。

背景技術(shù)：

模壓成型(又稱壓制成型或壓縮成型)是復(fù)合材料生產(chǎn)中最古老的一種成型方法。它是將一定量的預(yù)混料或預(yù)浸料加入金屬對模內(nèi)，經(jīng)加熱、加壓固化成型的方法。

目前所有采用纖維復(fù)材生產(chǎn)的制品，如球拍、自行車、無人機(jī)、球棒等，在制品生產(chǎn)過程中，由于受模具、材料、離型劑、氣壓以及天氣的變化影響，產(chǎn)品出來后表面會出現(xiàn)不平、缺料、針孔的現(xiàn)象，特別是一些產(chǎn)品要求表面特殊材料的紋理時，一旦產(chǎn)品出現(xiàn)上述外觀不良，產(chǎn)品就變?yōu)榇渭壠?，即便沒有造成報廢，外觀也需要修復(fù)。當(dāng)前各生產(chǎn)工廠都是采取增加后續(xù)繁鎖的補(bǔ)土工序來彌補(bǔ)，以致達(dá)到修補(bǔ)外觀的要求，通常的做法是采取在粗細(xì)補(bǔ)工段，以多補(bǔ)、多噴、多磨環(huán)氧樹脂底漆填平的方式處理，這種方式大大增加生產(chǎn)工廠的物料成本和員工的勞動強(qiáng)度，同時這種反復(fù)多補(bǔ)、多噴、多磨的外理方式，也會造成產(chǎn)品超磨影響強(qiáng)度，拉長工序?qū)е滦实拖?，還會造成產(chǎn)品的一些技術(shù)指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，如：w/b(重量與平衡)、moi(動力平衡)、si(硬度)、ra(剛性)、vibrationfrequency(振動頻率)等，造成最終呆滯品。另外傳統(tǒng)的補(bǔ)土車間,打磨粉塵大,工作環(huán)境惡劣,對操作工人存在安全隱患,間接增加勞動力成本,該問題已經(jīng)成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸,需要迫切對加工工藝進(jìn)行革命。

2012年，蔡錦云等人公開了一份發(fā)明專利201210158940.4,名稱為“一種碳纖維加工用聚合膜”，涉及聚合膜配方。聚合膜不合適，則工人作業(yè)時會粘手，造成操作不便；若聚合膜相較纖維復(fù)材布中的固有樹脂先固化，則其不到排除氣泡改善外觀的效果；當(dāng)纖維復(fù)材布中的層間氣泡在成型擠壓作用下傳遞到聚合膜樹脂層時，該聚合膜樹脂的流動性控制匹配不佳，會造成含有氣泡的聚合膜樹脂不能良好的從模具間的合模線排出，致使氣泡仍然留在制品中，造成制品外觀不良，有氣孔、針孔、缺膠的現(xiàn)象，由此缺陷致使制品的強(qiáng)度下降，不良率提高。

本發(fā)明在其基礎(chǔ)上，經(jīng)過長期實(shí)踐和一系列的研究探索，拓展了聚合膜在改善纖維制品外觀上的創(chuàng)新應(yīng)用，本案由此產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種取代繁瑣的傳統(tǒng)補(bǔ)土工藝，直接制備得到高品質(zhì)纖維復(fù)材制品外觀的工藝。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種采用聚合膜改善纖維復(fù)材外觀的模壓成型工藝，其特征在于，步驟為，

裁切:按結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)格尺寸，裁切纖維復(fù)材布和聚合膜并整理好待用；

卷制品:根據(jù)力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計要求將纖維復(fù)材布排疊鋪層，聚合膜帖在纖維復(fù)材布的最外層；

預(yù)型:將卷好的制品，放在室溫-80℃加熱臺上預(yù)熱3-60min，盡可能擠壓排除層間氣體，壓平順，然后將制品放在預(yù)型模內(nèi)，按預(yù)型模設(shè)計的形狀預(yù)型；

入模成型:將預(yù)型好的制品，放入35-75℃預(yù)熱烤箱內(nèi)預(yù)熱3-60min,然后取出放入上下一套的成型模具內(nèi)，合模蓋緊；將模具送入熱壓成型臺，在相應(yīng)加熱和加壓程序控制下使纖維復(fù)材制品成型完成；

冷卻脫模:將成型好的模具送入冷卻臺冷卻降溫，再送入脫模臺，開模取出制品，獲得光滑飽滿的制品外觀。

進(jìn)一步，所述纖維復(fù)材布是碳纖維復(fù)材布或玻璃纖維復(fù)材布中的至少一種。

進(jìn)一步，所述聚合膜是指單組份高溫?zé)峁袒瘶渲ぁ?/p>

進(jìn)一步，所述聚合膜的軟化點(diǎn)為50-80℃，略高于入模成型前的操作溫度5-10℃；凝膠溫度為120-140℃，比入模成型前的操作溫度高5-10℃；固化溫度為130-180℃，相較纖維復(fù)材布中的固有樹脂的固化溫度低5-20℃，但必須小于整個工藝制程的最高溫度限制。

進(jìn)一步，所述入模成型步驟中的相應(yīng)加熱和加壓程序?yàn)榧訜釡囟?00-180℃，時間10-120min，來自外部的模具壓力80-120kg/cm²。

進(jìn)一步，所述冷卻脫模步驟中的冷卻降溫為冷卻溫度15-45℃，冷卻時間3-10min，來自外部的模具壓力70-105kg/cm²。

所述聚合膜，是指單組份高溫?zé)峁袒瘶渲?，固化后與纖維復(fù)材的相容性和結(jié)合性均優(yōu)良。其作用是在整個制品高溫高壓固化過程中，通過纖維復(fù)材布內(nèi)含的樹脂與聚合膜樹 脂進(jìn)行流動性、軟化點(diǎn)溫度、固化溫度、固化時間的先后匹配，要求采用的聚合膜在使用過程的固化時間在纖維復(fù)材布啟動固化之后，但必須在整個成型工藝完成之前固化完成,聚合膜可傳遞轉(zhuǎn)移內(nèi)部制品(纖維復(fù)材布)的氣體，通過合模線排走，最終獲得無針孔缺膠的飽滿制品外觀。

本發(fā)明所述聚合膜的選擇原則見表1。

表1本發(fā)明所述聚合膜的選擇原則表

本發(fā)明當(dāng)最外層使用碳纖維3k織布時，可以獲得表面光滑透明并且碳纖維3k織布紋理清晰有序的外觀。

本發(fā)明的工藝與傳統(tǒng)工藝流程對比：

1、本發(fā)明：裁切復(fù)材布—-》裁切聚合膜---》卷制品包聚合膜---》預(yù)型---》成型---》粗胚---》表面精細(xì)處理---》上面漆。

2、現(xiàn)有方案：裁切復(fù)材布---》預(yù)型---》成型---》粗胚---》表面粗磨粗補(bǔ)---》噴環(huán)氧樹脂底漆---》烘烤---》打磨---》表面細(xì)補(bǔ)細(xì)磨---》噴環(huán)氧樹脂底漆---》烘烤---》表面精細(xì)處理---》上面漆。

從以上流程可以看出，本發(fā)明工藝流程明顯比現(xiàn)有方案簡單，實(shí)施方便，并且能改善產(chǎn)品的外觀不良。

優(yōu)點(diǎn)：

(1)克服原有工藝制品的外觀不平整、缺膠、針孔的現(xiàn)象，獲得制品外觀飽滿光滑，提供品質(zhì)穩(wěn)定性。

(2)縮短傳統(tǒng)工藝流程，革命性地省去補(bǔ)土修復(fù)外觀的工序，極大地節(jié)省了設(shè)備和人力成本，提高生產(chǎn)效率，克服行業(yè)難題。

附圖說明

圖1是單面聚合膜模壓工藝過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是雙面聚合膜模壓工藝過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

實(shí)施例一：普通碳布表面

試做網(wǎng)球拍，將厚度為0.3mm厚的聚合膜(來自廈門豪爾新材，溶劑含量0.1％，軟化點(diǎn)80℃，固化溫度135-145℃)和纖維復(fù)材布(固化溫度125-135℃)，依結(jié)構(gòu)裁切成所要 的寬度，再依結(jié)構(gòu)將聚合膜包在復(fù)材布上，表面如圖1所示(圖1是單面聚合膜模壓工藝過程中的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1是上模具，2是聚合膜，3是多層多種纖維復(fù)材，4是下模具)，按框型預(yù)型好，放入模腔并合緊模具，送入溫度為150℃的熱壓臺，外部壓力100kg/cm²，加溫20min，然后用30℃的冷卻臺，冷卻外部壓力90kg/cm²，冷卻4min,脫模后粗胚外觀完整無缺，光潔如新。聚合膜流失率為80％，有95％的氣泡在合模線排出，而另外的球拍，用同樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計，沒加聚合膜，成型后粗胚表面不潔、缺膠，并且有明顯的針孔。對比兩種產(chǎn)品后續(xù)處理的工時：

(1)沒加聚合膜的制品：從粗胚出來到上面漆用去6.5h。

(2)有加聚合膜的制品：從粗胚出來到上面漆用去4h。

實(shí)施例二：3k織布表面

試做自行車，將厚度為0.25mm厚的聚合膜(來自廈門豪爾新材，溶劑含量0.2％，軟化點(diǎn)75℃，固化溫度145-160℃)，依結(jié)構(gòu)裁切成所要的寬度，再依結(jié)構(gòu)將聚合膜包在3k織布(固化溫度135-145℃)外面上下，表面如圖2所示(圖2是雙面聚合膜模壓工藝過程中的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1是上模具，2是聚合膜，3是多層多種纖維復(fù)材，4是下模具)，按框型預(yù)型好，放入模腔并合緊模具，送入溫度為160℃的熱壓臺，外部壓力100kg/cm²，加溫80min,然后用30℃的冷卻臺，冷卻外部壓力90kg/cm²，冷卻15min，脫模后粗胚外觀完整無缺3k織布紋理清晰，光潔如新。而另外的自行車車架，用同樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計，沒加聚合膜，成型后粗胚表面不潔、缺膠，并且在3k織布編織交接處有明顯的針孔。對比兩種產(chǎn)品后續(xù)處理的工時：

(1)沒加聚合膜的制品：從粗胚出來到上面漆用去28h。

(2)有加聚合膜的制品：從粗胚出來到上面漆用去16h。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。