專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)蜗蚶w維增強(qiáng)塑料平板制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及關(guān)于復(fù)合材料板材制作方法，具體地說(shuō)，本發(fā)明是采用纖維纏繞法制備試驗(yàn)用單向纖維增強(qiáng)塑料平板的方法。
背景技術(shù)：
目前，公知的試驗(yàn)用單向纖維增強(qiáng)塑料平板制作方法有中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4550-2005規(guī)定的真空袋-熱壓罐法和纏繞法。這兩種方法分別非等效采用ISO 9353 :1991 和IS0U68-5 2001標(biāo)準(zhǔn)。公知的真空袋-熱壓罐法是將一定數(shù)量的預(yù)浸料和各種工藝輔助材料組合構(gòu)成真空袋系統(tǒng)，在熱壓罐內(nèi)于適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο鹿袒尚?。公知的纏繞法原理是采用浸有樹(shù)脂的纖維在芯模上連續(xù)纏繞至所需要的層數(shù)，然后通過(guò)壓板加壓并進(jìn)行固化，一次得到兩塊試驗(yàn)用平板模具。現(xiàn)有的纏繞法又分干法纏繞和濕法纏繞?，F(xiàn)有的干法纏繞是采用預(yù)浸料紗線(xiàn)進(jìn)行纏繞?，F(xiàn)有的濕法纏繞采用纖維浸漬樹(shù)脂后立即纏繞到芯模上制作復(fù)合材料的方法，屬于在線(xiàn)浸膠并同步纏繞的方式成型。上述方法中真空袋-熱壓罐法和干法纏繞在復(fù)合材料板材成型這一環(huán)節(jié)中，由于樹(shù)脂已經(jīng)不流動(dòng)、粘性也有限、與液態(tài)樹(shù)脂相比揮發(fā)分已經(jīng)很低，對(duì)環(huán)境和設(shè)備的污染不是很大。但是，制作預(yù)浸料需要專(zhuān)用系統(tǒng)，同時(shí)后續(xù)成型又需要龐大、昂貴的熱壓罐，一般實(shí)驗(yàn)室難以具備?，F(xiàn)有的濕法纏繞法設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，是多數(shù)實(shí)驗(yàn)室制備單向板的首選。但現(xiàn)有的濕法纏繞法也存在缺點(diǎn)。主要缺點(diǎn)有四方面其一是板材的樹(shù)脂含量控制不精準(zhǔn)、制成材料中孔隙率高，質(zhì)量不高。濕法纏繞形成的板材其樹(shù)脂含量往往偏低也不均勻，因此ISO 1268-5要求每纏繞一定層數(shù)后要補(bǔ)刷一次樹(shù)脂。另外纏繞時(shí)樹(shù)脂中空氣無(wú)法趕出，固化后的板材中空隙率較高。其二是樹(shù)脂浸漬方式單一。濕法纏繞是采用連續(xù)的在線(xiàn)方式浸膠，使得浸漬工藝受到制約，只能采用浸膠槽浸膠方式，其他諸如可以精確控制樹(shù)脂含量、減少孔隙率的真空導(dǎo)入法(Vacuum infusion process，VIP)、樹(shù)脂傳遞法(RTM)等浸漬工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)。其三是所用模具復(fù)雜，且不適用于其他浸漬工藝。現(xiàn)有模具由芯模加兩塊壓板構(gòu)成，芯模兩邊有突起的臺(tái)階，不適用于真空導(dǎo)入法、樹(shù)脂傳遞法等其他工藝。其四是現(xiàn)有的濕法纏繞法污染大。污染分兩方面，樹(shù)脂對(duì)設(shè)備的污染和對(duì)環(huán)境的污染。現(xiàn)有的濕法纏繞過(guò)程中，纖維從被樹(shù)脂浸漬到纏繞成型的過(guò)程是開(kāi)放的，浸漬樹(shù)脂后的纖維所經(jīng)過(guò)的部件上粘滿(mǎn)樹(shù)脂，因此設(shè)備上可能接觸到樹(shù)脂的部位需要有耐樹(shù)脂污染設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)制造要求高，使用后還要使用丙酮等溶劑進(jìn)行徹底清洗，否則粘在設(shè)備上的樹(shù)脂一旦固化會(huì)使設(shè)備功能喪失，維護(hù)很不方便。此外，現(xiàn)有的濕法纏繞是開(kāi)放的浸膠系統(tǒng)，使得樹(shù)脂中的有毒有害物資大量揮發(fā)到大氣中，對(duì)環(huán)境和人身健康不利。導(dǎo)致產(chǎn)生現(xiàn)有濕法纏繞法的缺點(diǎn)的原因是在線(xiàn)浸膠方式的纖維樹(shù)脂吸附量的不確性、開(kāi)放性和單一性造成的
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的纏繞法制作試驗(yàn)用單向纖維增強(qiáng)塑料平板的方法，提出了一種對(duì)環(huán)境和設(shè)備污染小、樹(shù)脂浸漬方式多樣的制作試驗(yàn)用單向纖維增強(qiáng)塑料平板的方法。本發(fā)明的單向纖維增強(qiáng)塑料平板制作方法，包括下述步驟a、將未被樹(shù)脂浸漬的干纖維平行地纏繞在模具上，形成板狀預(yù)型體；所述模具為一個(gè)平板模具，平板模具上設(shè)置有兩個(gè)用于將環(huán)狀纖維切斷的長(zhǎng)槽；b、將預(yù)型體浸漬樹(shù)脂并固化；C、沿模具的長(zhǎng)槽將浸漬過(guò)樹(shù)脂的環(huán)狀纖維切斷，脫模得到兩塊單向纖維增強(qiáng)塑料平板。簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是采用干纖維纏繞模具得到預(yù)型體，再由預(yù)型體浸膠固化得到板材。本發(fā)明的有益效果是樹(shù)脂浸漬過(guò)程是對(duì)預(yù)型體進(jìn)行的，適合于預(yù)型體的樹(shù)脂浸漬方式都可使用，使得浸膠方式多樣化；纏繞所用的模具簡(jiǎn)單，纏繞過(guò)程中不涉及樹(shù)脂，最大限度地減少了樹(shù)脂對(duì)設(shè)備的污染，設(shè)備設(shè)計(jì)要求降低、維護(hù)費(fèi)用低。上述的制作方法，采用手糊法對(duì)預(yù)型體浸漬樹(shù)脂。上述的制作方法，預(yù)型體浸漬樹(shù)脂采用閉模工藝。所謂閉模工藝就是在陰、陽(yáng)模閉合的情況下成型復(fù)合材料構(gòu)件的工藝方法。例如，采用真空注入法或樹(shù)脂傳遞模塑法對(duì)預(yù)型體浸漬樹(shù)脂。閉模樹(shù)脂浸漬過(guò)程，最大限度地減少了樹(shù)脂對(duì)環(huán)境的污染，有利于環(huán)保。預(yù)型體的樹(shù)脂浸漬過(guò)程采用真空輔助和閉模工藝，制得的板材質(zhì)量高，樹(shù)脂分布均勻、含量控制精確度高，空氣在樹(shù)脂注入前已被抽出，因此板材中孔隙率低；模腔經(jīng)過(guò)精確加工而成， 板材厚度控制精準(zhǔn)、表面平整光滑。上述的制作方法，為方便脫模，將模具涂上脫模劑或貼上脫模片后再纏繞干纖維。


圖1是實(shí)施例1的干纖維纏繞過(guò)程示意圖。圖2是實(shí)施例1的預(yù)型體示意3是實(shí)施例1的模具正視圖。
圖4是實(shí)施例1的模具立體示意圖。圖5是實(shí)施例2的干纖維纏繞過(guò)程示意圖。圖6是實(shí)施例2的預(yù)型體示意7是實(shí)施例2的模具正視圖。圖8是實(shí)施例2的模具立體示意圖。圖中，1——纖維；2——排絲嘴；3——芯模(模具)；4——長(zhǎng)槽孔；5—一單向平行排列的纖維層；6——(模具與纏繞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的)連接孔；7——纏繞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；8——(纏繞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與模具的)連接孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1 1、模具
模具3為一個(gè)長(zhǎng)方形的芯模(平板模具)，上下端面上開(kāi)有平行于平板模具的長(zhǎng)邊的長(zhǎng)槽孔4，用于脫模時(shí)切割板材。參見(jiàn)圖3和圖4，整個(gè)芯模長(zhǎng)度為擬制作板材(即單向增強(qiáng)塑料增強(qiáng)平板模具)的長(zhǎng)度加60mm 120mm，寬度為擬制作板材寬度加60 120mm， 厚度1 5mm。長(zhǎng)槽孔4的寬度IOmm 20mm，長(zhǎng)槽孔4的長(zhǎng)度為單向增強(qiáng)塑料增強(qiáng)平板模具長(zhǎng)度兩邊各加IOmm 20mm。2、預(yù)型體制作將芯模3涂上脫模劑或貼上脫模片，再將芯模3具有連接孔6的一側(cè)短邊與纏繞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7相連；參見(jiàn)圖1，纏繞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7帶動(dòng)芯模3繞平行于芯模長(zhǎng)邊的中心線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，纖維1穿過(guò)排絲嘴2繞排在轉(zhuǎn)動(dòng)的芯模3上，同時(shí)排絲嘴2沿平行于芯模長(zhǎng)邊的中心線(xiàn)移動(dòng)，按計(jì)算的纏繞層數(shù)、纖維后移速度、纏繞圈數(shù)把纖維平行地纏繞在芯模上。長(zhǎng)槽孔4的兩端伸出纏繞的環(huán)狀纖維的兩端。之后剪斷纖維，并將纖維端頭通過(guò)將粘貼等方式牢固地固定芯模上，以確保纖維剪斷后張力得以保持；取下已纏繞有纖維的芯模，即得到預(yù)型體，見(jiàn)附圖2。3、預(yù)型體浸漬樹(shù)脂、固化根據(jù)不同的板材質(zhì)量要求，選擇不同的樹(shù)脂浸漬方式，下述幾種浸漬方式僅為說(shuō)明本發(fā)明，具體實(shí)施時(shí)不限于此。浸膠方式一，板材對(duì)樹(shù)脂含量、孔隙率、厚度的控制要求不高，根據(jù)這一特點(diǎn)，選用手糊法浸漬樹(shù)脂并進(jìn)行固化。浸膠方式二，板材對(duì)樹(shù)脂含量、孔隙率有較高要求，根據(jù)這一特點(diǎn)，選用真空注入法浸漬樹(shù)脂并進(jìn)行固化。浸膠方式三，板材不僅對(duì)樹(shù)脂含量、孔隙率的控制有較高的要求，而且對(duì)厚度、表面平整度等也有較高的控制要求，根據(jù)這一特點(diǎn)，選用樹(shù)脂傳遞模塑法浸漬樹(shù)脂并進(jìn)行固化。4、脫模沿芯模長(zhǎng)槽孔4將環(huán)狀材料切斷，脫模得到兩塊單向纖維增強(qiáng)塑料平板。實(shí)施例2 實(shí)施例2與實(shí)施例1的不同在于模具3的兩側(cè)面各開(kāi)有平行于平板模具的長(zhǎng)邊的長(zhǎng)槽孔4，用于脫模時(shí)切割板材。本發(fā)明改進(jìn)了現(xiàn)有的纏繞法制作試驗(yàn)用單向纖維增強(qiáng)塑料平板的方法，提出對(duì)環(huán)境和設(shè)備污染小、樹(shù)脂浸漬方式多樣、板材質(zhì)量好的制作試驗(yàn)用單向纖維增強(qiáng)塑料平板方法。其基本過(guò)程是將未被樹(shù)脂浸漬的干纖維平行地纏繞在芯模上，形成板狀預(yù)型體。纏繞完成的預(yù)型體按預(yù)型體的浸漬工藝進(jìn)行浸膠、固化，其工藝選擇可根據(jù)最終板材質(zhì)量的要求不同作出各種選擇，適用的常見(jiàn)浸漬工藝包括手糊法、真空導(dǎo)入法、樹(shù)脂傳遞模塑法等。纏繞使用的模具為單一的芯模(硬質(zhì)平板模具)，四周無(wú)突臺(tái)，兩邊各開(kāi)一個(gè)長(zhǎng)槽孔，該長(zhǎng)槽孔用于已固化成型的單向纖維增強(qiáng)材料平板模具的脫模切割操作。本發(fā)明的有益效果樹(shù)脂浸漬過(guò)程是對(duì)預(yù)型體進(jìn)行的，適合于預(yù)型體的樹(shù)脂浸漬方式都可使用，使得浸膠方式多樣化；預(yù)型體的樹(shù)脂浸漬過(guò)程可采用真空輔助和閉模工藝， 制得的板材質(zhì)量高有樹(shù)脂分布均勻、含量控制精確度高的優(yōu)點(diǎn)，空氣在樹(shù)脂注入前已被抽出，因此板材中孔隙率低；模腔經(jīng)過(guò)精確加工而成，板材厚度控制精準(zhǔn)、表面平整光滑；纏繞所用的模具簡(jiǎn)單，纏繞過(guò)程中不涉及樹(shù)脂，浸膠采用閉模工藝，最大限度地減少了樹(shù)脂對(duì)設(shè)備的污染，設(shè)備設(shè)計(jì)要求降低、維護(hù)費(fèi)用低。閉模樹(shù)脂浸漬過(guò)程，最大限度地減少了樹(shù)脂對(duì)環(huán)境的污染，有利于環(huán)保。
權(quán)利要求
1.單向纖維增強(qiáng)塑料平板制作方法，其特征是它包括下述步驟a、將未被樹(shù)脂浸漬的干纖維平行地纏繞在模具上，形成板狀預(yù)型體；所述模具為一個(gè)平板模具，平板模具上設(shè)置有兩個(gè)用于將環(huán)狀纖維切斷的長(zhǎng)槽；b、將預(yù)型體浸漬樹(shù)脂并固化；C、沿模具的長(zhǎng)槽將浸漬過(guò)樹(shù)脂的環(huán)狀纖維切斷，脫模得到兩塊單向纖維增強(qiáng)塑料平板。
2.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征是采用手糊法對(duì)預(yù)型體浸漬樹(shù)脂。
3.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征是預(yù)型體浸漬樹(shù)脂采用閉模工藝。
4.如權(quán)利要求3所述的制作方法，其特征是采用真空注入法對(duì)預(yù)型體浸漬樹(shù)脂。
5.如權(quán)利要求3所述的制作方法，其特征是采用樹(shù)脂傳遞模塑法對(duì)預(yù)型體浸漬樹(shù)脂。
6.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征是將模具涂上脫模劑或貼上脫模片后再纏繞干纖維。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種對(duì)環(huán)境和設(shè)備污染小、樹(shù)脂浸漬方式多樣的制作試驗(yàn)用單向纖維增強(qiáng)塑料平板的方法。包括下述步驟將未被樹(shù)脂浸漬的干纖維平行地纏繞在模具上，形成板狀預(yù)型體；所述模具為一個(gè)平板模具，平板模具上設(shè)置有兩個(gè)用于將環(huán)狀纖維切斷的長(zhǎng)槽；將預(yù)型體浸漬樹(shù)脂并固化；沿模具的長(zhǎng)槽將浸漬過(guò)樹(shù)脂的環(huán)狀纖維切斷，脫模得到兩塊單向纖維增強(qiáng)塑料平板。
文檔編號(hào)B29C70/30GK102285124SQ201110119499
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月30日
發(fā)明者王玉梅, 郝鄭濤, 陳尚, 陳建明 申請(qǐng)人:南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院