一种复合材料成型用柔性抽气套件及其抽气方法

摘要

本发明公开了一种复合材料成型用柔性抽气套件及其抽气方法，一种复合材料成型用柔性抽气套件至少包括VAP膜、导气吸胶材料、支撑材料、抽气管和不透气外壁，所述VAP膜位于最下层，所述导气吸胶材料设置在所述VAP膜上，所述支撑材料设置在所述导气吸胶材料上，所述不透气外壁与VAP膜使用密封材料密封连接，形成一个密闭空间，所述抽气管穿过所述不透气外壁，抽气管管口位于所述支撑材料上方；所述导气吸胶材料、支撑材料、不透气外壁采用柔性材料制成，可以紧密贴合在模具型腔复杂表面上，完成这些部位的抽气作业，减少或者防止这些部位出现气泡富集等问题，以保证复合材料制品质量。

权利要求

1.一种复合材料成型用柔性抽气套件，其特征在于：至少包括真空袋膜、VAP膜、导气吸胶材料、支撑材料、抽气管和不透气外壁，所述VAP膜位于最下层，所述导气吸胶材料设置在所述VAP膜上，所述支撑材料设置在所述导气吸胶材料上，所述不透气外壁与VAP膜使用密封材料密封连接，形成一个密闭空间，所述抽气管穿过所述不透气外壁，抽气管管口位于所述支撑材料上方；所述真空袋膜密封连接在模具上将VAP 膜、导气吸胶材料、支撑材料、抽气管和不透气外壁以及模具密封起来形成一个密封系统；所述导气吸胶材料、支撑材料、不透气外壁采用柔性材料制成，可以紧密贴合在模具型腔复杂表面上，完成这些部位的抽气作业；

所述不透气外壁为硬质外壁，采用金属或者硬质塑料制成；所述不透气外壁为上小下大的锥状、圆台状或带口管状的敞口空腔，以更好的支撑抽气管；

所述支撑材料由至少一层相同或不同的具有大孔隙的材料或制品组成，所述支撑材料具有空隙可以加快树脂流动速度，可分离、富集树脂中的气泡，并能支撑导气吸胶材料。

2.如权利要求1所述的一种复合材料成型用柔性抽气套件，其特征在于：所述不透气外壁为高分子材料薄膜，采用橡胶、硅胶、尼龙、PE或PVC制成。

3.如权利要求1所述的一种复合材料成型用柔性抽气套件，其特征在于：

所述导气吸胶材料至少由一层相同或者不同的具有导气吸胶功能的材料组成。

4.如权利要求3所述的一种复合材料成型用柔性抽气套件，其特征在于：所述具有导气吸胶功能的材料为吸胶毡或者玻纤蓬松织物。

5.如权利要求1所述的一种复合材料成型用柔性抽气套件，其特征在于：所述支撑材料可以为导流网或金属网。

6.一种复合材料成型用柔性抽气套件的使用方法，其特征在于：在玻璃纤维布表面铺放一层支撑材料，将抽气套件VAP膜侧平放于支撑材料上，抽气管与外部真空泵相连，并用真空袋膜将抽气套件和模具成型区域密封在体系内，体系内空气从玻璃纤维布层进入抽气套件，通过套件抽气管排出，建立起真空体系，包括以下关键步骤：步骤一，根据复合材料制品和模具的结构特点，确定需要进行抽气的部位；

步骤二，根据需要进行抽气的部位和结构特点，制备复合材料成型用柔性抽气套件；

步骤三，将一层支撑材料铺设在相应位置的玻璃纤维布表面，再将抽气套件紧密贴合在支撑材料；

步骤四，使用真空袋膜将模具和抽气套件密封起来，形成一个密封体系；

步骤五，将通过抽气管将抽气套件与外部真空泵连接，将空气从密封体系内抽出，建立符合要求的真空体系，实现复合材料制品的真空灌注成型；

其中，步骤二中制备复合材料成型用柔性抽气套件包括以下步骤：将VAP膜放置于最下层；将导气吸胶材料贴合在VAP膜上；将支撑材料贴合于导气吸胶材料之上；抽气管位于支撑材料之上，最后使用密封材料将不透气外壁与VAP膜进行密封，抽气管穿过不透气外壁；

并且所述密封材料为密封胶。

说明书

一种复合材料成型用柔性抽气套件及其抽气方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种复合材料成型制作过程中使用的抽气套件，尤其是指一种能够实现外形不规则或者具有曲面的复合材料在成型制作过程中对任意位置进行抽气的柔性抽气套件及其抽气方法，为复合材料成型技术领域，主要用于外形不规则或者具有曲面的复合材料真空灌注成型工艺。

背景技术

[0002] 在制作大型复合材料构件时（如风电叶片、游艇等的制作），通常采用真空灌注工艺（简称VIP，Vacuum Infusion Process）。即体系在一定的负压的条件下，树脂由外界注入到增强材料中，然后固化成型。体系的负压是通过调压泵连接外置抽气管将密封体系中的空气抽走形成的。VIP 工艺主要原理为首先在模腔中铺放好按性能和结构要求设计好的增强材料预成型体，通过真空辅助将专用低粘度注射树脂体系注入闭合模腔，模具具有周边密封和紧固以及注射及排气系统，以保证树脂流动顺畅并排出模腔中的全部气体和彻底浸润纤维，并且模具有加热系统可进行加热固化或利用树脂自身固化放热而固化成型复合材料构件。

[0003] 但在这种外置抽气管对体系进行抽气的树脂注入过程中，一方面由于真空灌注过程中局部流动的不均匀性，当复合材料制品局部已经浸润时，其余部位还没有完全浸润，在已浸润部分造成局部富树脂，而未浸润部分树脂不足，为保证复合材料制品质量势必增加树脂用量，并用调压泵一直对体系进行抽气，形成负压来排除腔体内的气体，防止气泡留在制品中，导致制品表面发白，或造成树脂包流，导致树脂不能完全浸润纤维布。另一方面，当树脂到达外置抽气口时，如果继续抽气多余的树脂会堵塞抽气管路。为了防止树脂进入管路造成管路堵塞，需要停止对该抽气口的抽气，可这样体系中的气泡就会残留下来，在复合材料制品内部出现局部富集，无法排除。这些都会影响复合材料制品质量。

[0004] 经过检索我们发现，申请号为“201010293530.1”，名称为“一种用于大型复合材料构件制作抽真空方法及复合抽气层”的发明专利，该专利记载了“在真空灌注工艺所使用的模具抽气口处，通过一种具有复合抽气层的抽气系统，在真空灌注过程中对模具型腔体系始终进行不间断连续抽气，保证树脂能够完全浸润玻璃纤维布，避免了局部区域出现纤维干丝现象，有效地保证了制品的表观质量；所述抽气系统至少包括调压泵、抽气管道、抽气口、复合抽气层；调压泵中真空抽气装置通过软管与调压装置连接，调压装置通过主抽气管道经过抽气口与模具型腔连接；抽真空时，接通真空抽气装置的电源，通过控制压力调节阀，以及读取压力显示仪表上的压力来调节模具型腔内的压力；从开始对模具型腔抽气，直到制品固化结束，真空抽气装置要一直处于工作状态。”这种抽气方式的抽气管路全部位于复合材料制品四周的模具上，虽可在模具抽气口放置VAP膜复合抽气层持续抽气，解决部分复合材料制品气泡富集问题。但是由于抽气位置固定，无法对复合材料制品特殊铺层、拐角等位置进行持续抽气，容易导致复合材料制品的这些区域出现浸润不良或气泡富集，严重影响复合材料制品质量。同时，申请号为“201210054977.2”，名称为“一种厚尺寸碳纤维制件真空灌注成型方法”的发明专利记载了一种抽气套件，由于抽气装置下方设置有一块刚性多孔板，只能实现对平板或者尺寸变化不大的部位实现抽气，对于曲面部位或者尺寸变化较大等复杂型面部位无法实现抽气，同样容易导致复合材料制品的这些区域出现浸润不良或气泡富集，严重影响复合材料制品质量。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于针对现有抽气套件的抽气位置固定，无法解决特殊位置气泡富集等问题提出一种大小、抽气位置及数量均可根据实际情况进行调整，能够解决复合材料制品特殊位置出现浸润不良或气泡富集等问题的复合材料成型用柔性抽气套件，保证了复合材料制品质量，且抽气管路可重复利用，降低了生产成本。

[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为，一种复合材料成型用柔性抽气套件，至少包括VAP膜、导气吸胶材料、支撑材料、抽气管和不透气外壁，所述VAP膜位于最下层，所述导气吸胶材料设置在所述VAP膜上，所述支撑材料设置在所述导气吸胶材料上，所述不透气外壁与VAP膜使用密封材料密封连接，形成一个密闭空间，所述抽气管穿过所述不透气外壁，抽气管管口位于所述支撑材料上方；所述导气吸胶材料、支撑材料、不透气外壁采用柔性材料制成，可以紧密贴合在模具型腔复杂表面上，完成这些部位的抽气作业，减少或者防止这些部位出现气泡富集等问题，以保证复合材料制品质量。所述VAP膜具有透气不透胶的特性，可以保证树脂不会进入抽气套件中，实现复合材料制品的整体灌注成型，同时，由于VAP膜阻挡了树脂进入抽气套件中，抽气套件中除了VAP膜外都可以重复利用，降低了生产成本。抽气套件中的导气吸胶材料、支撑材料、不透气外壁都采用具有柔性的材料制成，因此抽气套件可以设置在模具型腔的任意位置而不受到限制，同时抽气套件的形状大小以及设置的数量也都不会受到限制，可以根据模具和复合材料制品的具体情况进行适应性的设置，实现对复合材料制品的全方位全区域的抽气，最大程度上保证复合材料制品质量。

[0007] 在本发明中，所述不透气外壁为高分子材料薄膜，采用橡胶、硅胶、尼龙、PE或PVC制成。

[0008] 在本发明中，所述不透气外壁为硬质外壁，采用金属或者硬质塑料制成；所述不透气外壁为上小下大的锥状、圆台状或带口管状的敞口空腔，以更好的支撑抽气管。

[0009] 在本发明中，所述导气吸胶材料至少由一层相同或者不同的具有导气吸胶功能的材料组成。

[0010] 在本发明中，所述具有导气吸胶功能的材料为吸胶毡或者玻纤蓬松织物。

[0011] 在本发明中，所述支撑材料由至少一层相同或不同的具有大孔隙的材料或制品组成，所述支撑材料具有空隙可以加快树脂流动速度，可分离、富集树脂中的气泡，并能支撑导气吸胶材料。

[0012] 在本发明中,所述支撑材料可以为导流网或金属网。

[0013] 本发明还提供一种上述抽气套件的使用方法，一种复合材料成型用柔性抽气套件的使用方法，在玻璃纤维布表面铺放一层支撑材料，将抽气套件VAP膜侧平放于支撑材料上，抽气管与外部真空泵相连，并用真空袋膜将抽气套件和模具成型区域密封在体系内。体系内空气从玻璃纤维布层进入抽气套件，通过套件抽气管排出，建立起真空体系，包括以下关键步骤：

[0014] 步骤一，根据复合材料制品和模具的结构特点，确定需要进行抽气的部位；

[0015] 步骤二，根据需要进行抽气的部位和结构特点，制备复合材料成型用柔性抽气套件；

[0016] 步骤三，将一层支撑材料铺设在相应位置的玻璃纤维布表面，再将抽气套件紧密贴合在支撑材料；

[0017] 步骤四，使用真空袋膜将模具成型区域和抽气套件密封起来，形成一个密封体系；

[0018] 步骤五，将通过抽气管将抽气套件与外部真空泵连接，将空气从密封体系内抽出，建立符合要求的真空体系，实现复合材料制品的真空灌注成型。

[0019] 在本发明中，步骤二中制备复合材料成型用柔性抽气套件包括以下步骤：将VAP膜放置于最下层；将导气吸胶材料贴合在VAP膜上；将支撑材料贴合于导气吸胶材料之上；抽气管位于支撑材料之上，最后使用密封胶将不透气外壁与VAP膜进行密封，抽气管穿过不透气外壁。

[0020] 本发明所述的抽气套件可以设置在模具型腔、制品表面的任意位置而不受到限制，同时抽气套件的形状大小以及设置的数量也都不会受到限制，可以根据模具和复合材料制品的具体情况进行适应性的设置，实现对复合材料制品的全方位全区域的抽气，能够解决复合材料制品特殊位置出现浸润不良或气泡富集等问题的复合材料成型用柔性抽气套件，保证了复合材料制品质量，且抽气管路可重复利用，降低了生产成本。

附图说明

[0021] 图1为抽气套件使用剖面示意图；

[0022] 图2为抽气套件简化结构示意图。

[0023] 图中：1、真空袋膜；2、密封胶；3、不透气外壁；4、抽气管；5、支撑材料；6、导气吸胶材料；7、VAP膜；8、玻璃纤维布；9、模具。

具体实施方式

[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0025] 如附图1所示，一种复合材料成型用柔性抽气套件，至少包括VAP膜7、导气吸胶材料6、支撑材料5、抽气管4和不透气外壁3， VAP膜7位于最下层，VAP膜7具有透气不透胶的特性，可以透过空气，可以阻止树脂进入到抽气套件中；导气吸胶材料6设置在VAP膜7上，导气吸胶材料6将由于VAP膜7破损而进入的树脂吸收掉，保证抽气作业的连续性；支撑材料5设置在导气吸胶材料6上，不透气外壁3与VAP膜7使用密封胶2密封连接，形成一个密闭空间，抽气管4穿过不透气外壁3，抽气管4管口位于支撑材料5上方；导气吸胶材料6至少由一层相同或者不同的具有导气吸胶功能的吸胶毡或者玻纤蓬松织物组成；支撑材料5由至少一层相同或不同的具有大孔隙的导流网或金属网组成，由于支撑材料5具有空隙可以加快树脂流动速度，可分离、富集树脂中的气泡，并能支撑导气吸胶材料6；不透气外壁3采用柔性材料制成，不透气外壁3为一层采用橡胶、硅胶、尼龙、PE或PVC制成高分子材料薄壁结构；因此本发明记载的复合材料成型用柔性抽气套件可以紧密贴合在模具型腔复杂表面上，完成这些部位的抽气作业，减少或者防止这些部位出现气泡富集等问题，以保证复合材料制品质量。VAP膜7具有透气不透胶的特性，可以保证树脂不会进入抽气套件中，实现复合材料制品的整体灌注成型，同时，由于VAP膜7阻挡了树脂进入抽气套件中，抽气套件中除了VAP膜7外都可以重复利用，降低了生产成本。抽气套件中的导气吸胶材料6、支撑材料5、不透气外壁3都采用柔性材料制成，因此抽气套件可以设置在模具型腔的任意位置而不受到限制，同时抽气套件的形状大小以及设置的数量也都不会受到限制，可以根据模具9和复合材料制品的具体情况进行适应性的设置，实现对复合材料制品的全方位全区域的抽气，最大程度上保证复合材料制品质量。

[0026] 实施例二，与实施例一的不同之处在于不透气外壁3为硬质外壁，采用金属或者硬质塑料制成；不透气外壁3为上小下大的锥状、圆台状或带口管状的敞口空腔，以更好的支撑抽气管4。

[0027] 实施例三，与上述实施例的不同之处在于抽气管4采用软质管，以避免在抽气过程中损坏VAP膜7，树脂就无法进入到复合材料成型用柔性抽气套件中，因此，为简化复合材料成型用柔性抽气套件的结构，将导气吸胶材料6去掉，即复合材料成型用柔性抽气套件由VAP膜7、支撑材料5、软质抽气管和不透气外壁3组成，简化了结构组成，降低了生产成本，提高了效率。

[0028] 实施例三，如图2所示，一种复合材料成型用柔性抽气套件的使用方法，在玻璃纤维布8表面铺放一层支撑材料5，将抽气套件VAP膜7侧平放于支撑材料5上，抽气管4与外部真空泵相连，并用真空袋膜1将抽气套件和模具9的成型区域密封在体系内。体系内空气从玻璃纤维布8层进入抽气套件，通过套件抽气管4排出，建立起真空体系，包括以下关键步骤：

[0029] 步骤一，根据复合材料制品和模具9的结构特点，确定需要进行抽气的部位；

[0030] 步骤二，根据需要进行抽气的部位和结构特点，制备复合材料成型用柔性抽气套件；

[0031] 步骤三，将一层支撑材料5铺设在相应位置的玻璃纤维布8表面，再将抽气套件紧密贴合在支撑材料5；

[0032] 步骤四，把真空袋膜1使用密封材料粘贴在模具9的法兰边上，将模具9和抽气套件密封起来，形成一个密封体系；

[0033] 步骤五，将通过抽气管4将抽气套件与外部真空泵连接，将空气从密封体系内抽出，建立符合要求的真空体系，实现复合材料制品的真空灌注成型。

[0034] 在本发明中，步骤二中制备复合材料成型用柔性抽气套件包括以下步骤：将VAP膜7放置于最下层；将导气吸胶材料6贴合在VAP膜7上；将支撑材料5贴合于导气吸胶材料6之上；抽气管4位于支撑材料5之上，最后使用密封胶2将不透气外壁3与VAP膜7进行密封，抽气管4穿过不透气外壁3。

[0035] 本发明所述的抽气套件可以设置在模具型腔的任意位置而不受到限制，同时抽气套件的形状大小以及设置的数量也都不会受到限制，可以根据模具和复合材料制品的具体情况进行适应性的设置，实现对复合材料制品的全方位全区域的抽气，能够解决复合材料制品特殊位置出现浸润不良或气泡富集等问题的复合材料成型用柔性抽气套件，保证了复合材料制品质量，且抽气管路可重复利用，降低了生产成本。

[0036] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。