一种采用聚合膜改善纤维复材外观的模压成型工艺

摘要

本发明公开了一种采用聚合膜改善纤维复材外观的模压成型工艺。步骤为，按结构设计规格尺寸，裁切纤维复材布和聚合膜并整理好待用；根据力学结构设计要求将纤维复材布排叠铺层，聚合膜帖在纤维复材布的最外层；将卷好的制品，放在室温‑80℃加热台上预热3‑60min，尽可能挤压排除层间气体，压平顺，然后将制品放在预型模内，按预型模设计的形状预型；入模成型；将成型好的模具送入冷却台冷却降温，再送入脱模台，开模取出制品，获得光滑饱满的制品外观。本发明技术方案取代繁琐的传统补土修补工艺，直接制备获得高品质纤维复材制品外观。

权利要求

1.一种采用聚合膜改善纤维复材外观的模压成型工艺，其特征在于，步骤为，裁切:按结构设计规格尺寸，裁切纤维复材布和聚合膜并整理好待用；

卷制品:根据力学结构设计要求将纤维复材布排叠铺层，聚合膜帖在纤维复材布的最外层；

预型:将卷好的制品，放在室温-80℃加热台上预热3-60min，尽可能挤压排除层间气体，压平顺，然后将制品放在预型模内，按预型模设计的形状预型；

入模成型:将预型好的制品，放入35-75℃预热烤箱内预热3-60min,然后取出放入上下一套的成型模具内，合模盖紧；将模具送入热压成型台，在相应加热和加压程序控制下使纤维复材制品成型完成；

冷却脱模:将成型好的模具送入冷却台冷却降温，再送入脱模台，开模取出制品，获得光滑饱满的制品外观；

所述聚合膜的软化点为50-80℃，比入模成型前的操作温度高5-10℃；凝胶温度为120-

140℃，相较纤维复材布中的固有树脂的凝胶温度低5-15℃；固化温度为130-180℃，相较纤维复材布中的固有树脂的固化温度低5-20℃，但必须小于整个工艺制程的最高温度限制。

2.如权利要求1所述采用聚合膜改善纤维复材外观的模压成型工艺，其特征在于，所述纤维复材布是碳纤维复材布或玻璃纤维复材布中的至少一种。

3.如权利要求1所述采用聚合膜改善纤维复材外观的模压成型工艺，其特征在于，所述聚合膜是指单组份高温热固化树脂膜。

4.如权利要求1所述采用聚合膜改善纤维复材外观的模压成型工艺，其特征在于，所述入模成型步骤中的相应加热和加压程序为加热温度100-180℃，时间10-120min，来自外部的模具压力80-120kg/cm2。

5.如权利要求1所述采用聚合膜改善纤维复材外观的模压成型工艺，其特征在于，所述冷却脱模步骤中的冷却降温为冷却温度15-45℃，冷却时间3-10min，来自外部的模具压力

70-105kg/cm2。

说明书

一种采用聚合膜改善纤维复材外观的模压成型工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及纤维复材成型领域，尤其涉及一种采用聚合膜改善纤维复材外观的模压成型工艺。

背景技术

[0002] 模压成型(又称压制成型或压缩成型)是复合材料生产中最古老的一种成型方法。它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型的方法。

[0003] 目前所有采用纤维复材生产的制品，如球拍、自行车、无人机、球棒等，在制品生产过程中，由于受模具、材料、离型剂、气压以及天气的变化影响，产品出来后表面会出现不平、缺料、针孔的现象，特别是一些产品要求表面特殊材料的纹理时，一旦产品出现上述外观不良，产品就变为次级品，即便没有造成报废，外观也需要修复。当前各生产工厂都是采取增加后续繁锁的补土工序来弥补，以致达到修补外观的要求，通常的做法是采取在粗细补工段，以多补、多喷、多磨环氧树脂底漆填平的方式处理，这种方式大大增加生产工厂的物料成本和员工的劳动强度，同时这种反复多补、多喷、多磨的外理方式，也会造成产品超磨影响强度，拉长工序导致效率低下，还会造成产品的一些技术指标不达标，如：W/B(重量与平衡)、MOI(动力平衡)、SI(硬度)、RA(刚性)、VIBRATION FREQUENCY(振动频率)等，造成最终呆滞品。另外传统的补土车间,打磨粉尘大,工作环境恶劣,对操作工人存在安全隐患,间接增加劳动力成本,该问题已经成为制约行业发展的瓶颈,需要迫切对加工工艺进行革命。

[0004] 2012年，蔡锦云等人公开了一份发明专利201210158940.4,名称为“一种碳纤维加工用聚合膜”，涉及聚合膜配方。聚合膜不合适，则工人作业时会粘手，造成操作不便；若聚合膜相较纤维复材布中的固有树脂先固化，则起不到排除气泡改善外观的效果；当纤维复材布中的层间气泡在成型挤压作用下传递到聚合膜树脂层时，该聚合膜树脂的流动性控制匹配不佳，会造成含有气泡的聚合膜树脂不能良好的从模具间的合模线排出，致使气泡仍然留在制品中，造成制品外观不良，有气孔、针孔、缺胶的现象，由此缺陷致使制品的强度下降，不良率提高。

[0005] 本发明在其基础上，经过长期实践和一系列的研究探索，拓展了聚合膜在改善纤维制品外观上的创新应用，本案由此产生。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种取代繁琐的传统补土工艺，直接制备得到高品质纤维复材制品外观的工艺。

[0007] 为实现上述目的，本发明提供一种采用聚合膜改善纤维复材外观的模压成型工艺，其特征在于，步骤为，

[0008] 裁切:按结构设计规格尺寸，裁切纤维复材布和聚合膜并整理好待用；

[0009] 卷制品:根据力学结构设计要求将纤维复材布排叠铺层，聚合膜帖在纤维复材布的最外层；

[0010] 预型:将卷好的制品，放在室温-80℃加热台上预热3-60min，尽可能挤压排除层间气体，压平顺，然后将制品放在预型模内，按预型模设计的形状预型；

[0011] 入模成型:将预型好的制品，放入35-75℃预热烤箱内预热3-60min,然后取出放入上下一套的成型模具内，合模盖紧；将模具送入热压成型台，在相应加热和加压程序控制下使纤维复材制品成型完成；

[0012] 冷却脱模:将成型好的模具送入冷却台冷却降温，再送入脱模台，开模取出制品，获得光滑饱满的制品外观。

[0013] 进一步，所述纤维复材布是碳纤维复材布或玻璃纤维复材布中的至少一种。

[0014] 进一步，所述聚合膜是指单组份高温热固化树脂膜。

[0015] 进一步，所述聚合膜的软化点为50-80℃，略高于入模成型前的操作温度5-10℃；凝胶温度为120-140℃，比入模成型前的操作温度高5-10℃；固化温度为130-180℃，相较纤维复材布中的固有树脂的固化温度低5-20℃，但必须小于整个工艺制程的最高温度限制。

[0016] 进一步，所述入模成型步骤中的相应加热和加压程序为加热温度100-180℃，时间10-120min，来自外部的模具压力80-120kg/cm2。

[0017] 进一步，所述冷却脱模步骤中的冷却降温为冷却温度15-45℃，冷却时间3-10min，来自外部的模具压力70-105kg/cm2。

[0018] 所述聚合膜，是指单组份高温热固化树脂膜，固化后与纤维复材的相容性和结合性均优良。其作用是在整个制品高温高压固化过程中，通过纤维复材布内含的树脂与聚合膜树脂进行流动性、软化点温度、固化温度、固化时间的先后匹配，要求采用的聚合膜在使用过程的固化时间在纤维复材布启动固化之后，但必须在整个成型工艺完成之前固化完成,聚合膜可传递转移内部制品(纤维复材布)的气体，通过合模线排走，最终获得无针孔缺胶的饱满制品外观。

[0019] 本发明所述聚合膜的选择原则见表1。

[0020] 表1本发明所述聚合膜的选择原则表

[0021]

[0022] 本发明当最外层使用碳纤维3K织布时，可以获得表面光滑透明并且碳纤维3K织布纹理清晰有序的外观。

[0023] 本发明的工艺与传统工艺流程对比：

[0024] 1、本发明：裁切复材布—-》裁切聚合膜---》卷制品包聚合膜---》预型---》成型---》粗胚---》表面精细处理---》上面漆。

[0025] 2、现有方案：裁切复材布---》预型---》成型---》粗胚---》表面粗磨粗补---》喷环氧树脂底漆---》烘烤---》打磨---》表面细补细磨---》喷环氧树脂底漆---》烘烤---》表面精细处理---》上面漆。

[0026] 从以上流程可以看出，本发明工艺流程明显比现有方案简单，实施方便，并且能改善产品的外观不良。

[0027] 优点：

[0028] (1)克服原有工艺制品的外观不平整、缺胶、针孔的现象，获得制品外观饱满光滑，提供品质稳定性。

[0029] (2)缩短传统工艺流程，革命性地省去补土修复外观的工序，极大地节省了设备和人力成本，提高生产效率，克服行业难题。

附图说明

[0030] 图1是单面聚合膜模压工艺过程中的结构示意图。

[0031] 图2是双面聚合膜模压工艺过程中的结构示意图。

具体实施方式

[0032] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

[0033] 实施例一：普通碳布表面

[0034] 试做网球拍，将厚度为0.3mm厚的聚合膜(来自厦门豪尔新材，溶剂含量0.1％，软化点80℃，固化温度135-145℃)和纤维复材布(固化温度125-135℃)，依结构裁切成所要的宽度，再依结构将聚合膜包在复材布上，表面如图1所示(图1是单面聚合膜模压工艺过程中的结构示意图，其中1是上模具，2是聚合膜，3是多层多种纤维复材，4是下模具)，按框型预型好，放入模腔并合紧模具，送入温度为150℃的热压台，外部压力100kg/cm2，加温20min，然后用30℃的冷却台，冷却外部压力90kg/cm2，冷却4min,脱模后粗胚外观完整无缺，光洁如新。聚合膜流失率为80％，有95％的气泡在合模线排出，而另外的球拍，用同样的结构设计，没加聚合膜，成型后粗胚表面不洁、缺胶，并且有明显的针孔。对比两种产品后续处理的工时：

[0035] (1)没加聚合膜的制品：从粗胚出来到上面漆用去6.5H。

[0036] (2)有加聚合膜的制品：从粗胚出来到上面漆用去4H。

[0037] 实施例二：3K织布表面

[0038] 试做自行车，将厚度为0.25mm厚的聚合膜(来自厦门豪尔新材，溶剂含量0.2％，软化点75℃，固化温度145-160℃)，依结构裁切成所要的宽度，再依结构将聚合膜包在3K织布(固化温度135-145℃)外面上下，表面如图2所示(图2是双面聚合膜模压工艺过程中的结构示意图，其中1是上模具，2是聚合膜，3是多层多种纤维复材，4是下模具)，按框型预型好，放2
入模腔并合紧模具，送入温度为160℃的热压台，外部压力100kg/cm ，加温80min,然后用30℃的冷却台，冷却外部压力90kg/cm2，冷却15min，脱模后粗胚外观完整无缺3K织布纹理清晰，光洁如新。而另外的自行车车架，用同样的结构设计，没加聚合膜，成型后粗胚表面不洁、缺胶，并且在3K织布编织交接处有明显的针孔。对比两种产品后续处理的工时：

[0039] (1)没加聚合膜的制品：从粗胚出来到上面漆用去28H。

[0040] (2)有加聚合膜的制品：从粗胚出来到上面漆用去16H。

[0041] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。