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)材外觀的內(nèi)壓成型工藝。

背景技術(shù)：

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(huì)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(shí)，一旦產(chǎn)品出現(xiàn)上述外觀不良，產(chǎn)品就變?yōu)榇渭?jí)品，即便沒有造成報(bào)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(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)這種反復(fù)多補(bǔ)、多噴、多磨的外理方式，也會(huì)造成產(chǎn)品超磨，影響強(qiáng)度，拉長(zhǎng)工序?qū)е滦实拖拢€會(huì)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(dòng)力平衡)、si(硬度)、ra(剛性)、vibrationfrequency(振動(dòng)頻率)等等，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(duì)操作工人存在安全隱患,間接增加勞動(dòng)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(duì)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(shí)會(huì)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(shí)，該聚合膜樹脂的流動(dòng)性不佳，會(huì)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(zhǎng)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了繁瑣的傳統(tǒng)補(bǔ)土修補(bǔ)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)材外觀的內(nèi)壓成型工藝，其特征在于，步驟為，

裁切：按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)格尺寸，裁切纖維復(fù)材布、聚合膜、以及用于產(chǎn)生內(nèi)壓的材料并整理好待用。

卷制品：根據(jù)力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求將纖維復(fù)材布排疊鋪層在內(nèi)壓材料的外部，聚合膜帖在纖維復(fù)材布的最外層或者夾在纖維之間。

預(yù)型：將卷好的制品，放在室溫-80℃加熱臺(tái)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(jì)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,然后取出放入成型模具內(nèi)，合模蓋緊；將模具送入熱壓成型臺(tái)，若采用尼龍風(fēng)管作為產(chǎn)生內(nèi)壓的材料,則要對(duì)其充氣增壓后，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：若有采用尼龍風(fēng)管充氣，則同時(shí)對(duì)尼龍風(fēng)管卸氣恢復(fù)到環(huán)境大氣壓后進(jìn)行后續(xù)步驟；將成型好的模具送入冷卻臺(tái)冷卻降溫，再送入脫模臺(tái)，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；凝膠溫度為120-140℃，相較纖維復(fù)材布中的固有樹脂的凝膠溫度低5-15℃；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(gè)工藝制程的最高溫度限制。

進(jìn)一步，所述用于產(chǎn)生內(nèi)壓的材料是尼龍風(fēng)管或者熱膨脹材料。

進(jìn)一步，所述熱膨脹材料的啟動(dòng)膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產(chǎn)生的壓力范圍0.1-20mpa。

進(jìn)一步，所述尼龍風(fēng)管產(chǎn)生內(nèi)壓的模式，對(duì)尼龍風(fēng)管進(jìn)行充氣增壓，壓力為0.1～10mpa。

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(shí)間 10-120min，內(nèi)部壓力5-15kg/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(shí)間3-10min，冷卻外部壓力70-105kg/cm²。

所述聚合膜，是指單組份高溫?zé)峁袒瘶渲ぃ袒笈c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(gè)制品高溫高壓固化過程中，將制品內(nèi)部的氣體傳遞轉(zhuǎn)移，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)明技術(shù)方案的加壓方式分兩種情況：情況一采用熱膨脹材料，根據(jù)材料性能，當(dāng)溫度升至啟動(dòng)膨脹溫度以上開始膨脹產(chǎn)生內(nèi)壓力；情況二采用尼龍風(fēng)管，采用外接的壓縮氣體設(shè)備直接對(duì)尼龍風(fēng)管進(jìn)行充氣產(chǎn)生所需內(nèi)壓力。

所述熱膨脹材料的啟動(dòng)膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產(chǎn)生的壓力范圍0.1-20mpa。膨脹材料受熱膨脹后充滿模腔內(nèi)空間，對(duì)纖維復(fù)材產(chǎn)生壓力，使纖維復(fù)材層間結(jié)合更加緊密，進(jìn)而提高制品強(qiáng)度。從圖1-2的工藝流程圖可以看出，膨脹材料膨脹，充滿了模腔內(nèi)空間。

所述尼龍風(fēng)管產(chǎn)生內(nèi)壓的模式，對(duì)尼龍風(fēng)管進(jìn)行充氣增壓，壓力為0.1～10mpa。

其中所述纖維復(fù)材布，可以是碳纖維復(fù)材布，也可以是玻璃纖維復(fù)材布，或者是二者配合使用。

尤其當(dāng)最外層使用碳纖維3k織布時(shí)，本發(fā)明工藝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。

與傳統(tǒng)工藝流程之不同對(duì)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)明技術(shù)方案流程明顯比現(xiàn)有方案簡(jiǎn)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是聚合膜加在纖維復(fù)材布最外層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是聚合膜加在纖維復(fù)材布夾層中的結(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(hào)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(duì)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(gòu)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

以下結(jié)合圖1(聚合膜加在纖維復(fù)材料片最外層的結(jié)構(gòu)示意圖)和圖2(聚合膜加在纖維復(fù)材料片夾層中的結(jié)構(gòu)示意圖)進(jìn)行說明。其中1是上模具2是聚合膜，3是多層纖維復(fù)材布，4是下模具，5是可產(chǎn)生內(nèi)壓的尼龍風(fēng)管或可產(chǎn)生內(nèi)壓的膨脹材料。

實(shí)施例1：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)將聚合膜包在纖維復(fù)材布外面，按框型預(yù)型好，送入溫度為150℃的熱壓臺(tái)，加溫20min，然后用30℃的冷卻臺(tái)冷卻4min，脫模后粗胚外觀完整無缺，光潔如新。而另外的球拍，用同樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(duì)比兩種產(chǎn)品后續(xù)處理的工時(shí)：

(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2：3k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℃)，纖維復(fù)材布(型號(hào)為3k織布，固化溫度135-145℃)，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織布外面，按框型預(yù)型好，送入溫度為160℃的熱壓臺(tái)，加溫80min,然后用30℃的冷卻臺(tái)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(jì)，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(duì)比兩種產(chǎn)品后續(xù)處理的工時(shí)：

(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(duì)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(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。