一種夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】。采用真空輔助樹(shù)脂灌注工藝，利用半透膜保證排凈預(yù)制件中的空氣和揮發(fā)物。本發(fā)明涉及的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型方法，采用真空輔助灌注工藝成型，包括制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)布設(shè)、樹(shù)脂注膠、固化成型等過(guò)程，其特征在于：所述導(dǎo)流系統(tǒng)帶有脫氣區(qū)1，制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)還包括半透膜2，半透膜置于面板坯料7底部并全部或部分覆蓋坯料排氣端端面，脫氣區(qū)1與半透膜部分重疊。該成型工藝耗材消耗量低，脫氣效率高、工序簡(jiǎn)單，可有效保證夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的產(chǎn)品質(zhì)量。適用于面板和背板的增強(qiáng)材料為纖維織物，夾芯材料為硬質(zhì)不吸膠材料的制備，特別適用于夾芯材料為陶瓷、輕木、閉孔泡沫等小尺寸材料塊或者是整體面內(nèi)帶孔材料的制備。
【專利說(shuō)明】一種夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及復(fù)合材料成型技術(shù)，特別涉及夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料構(gòu)件成型技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的加工通常采用手糊、模壓、熱壓罐成型或者真空輔助樹(shù)脂灌注工藝。其中，真空輔助樹(shù)脂灌注工藝?yán)谜婵肇?fù)壓實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂在纖維及其織物中的浸潰，并在真空壓力下固化成型，具有成型設(shè)備簡(jiǎn)單、制造成本低、產(chǎn)品空隙率低的特點(diǎn)，該工藝無(wú)溶劑釋放，是一種綠色制造工藝，在國(guó)防及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域已有廣泛應(yīng)用。
[0003]目前，應(yīng)用RTM或VARI工藝制備夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料有兩種方法，一種是采用“多步法”成型，即將夾芯結(jié)構(gòu)兩側(cè)的純纖維增強(qiáng)復(fù)合材料面板和背板單獨(dú)成型，然后再用膠黏劑將面板、夾芯結(jié)構(gòu)和背板進(jìn)行粘接成型。另一種是“一步法”成型，按照傳統(tǒng)真空輔助樹(shù)脂灌注工藝，在復(fù)合材料預(yù)制件的上側(cè)鋪設(shè)導(dǎo)流介質(zhì)及脫模介質(zhì)，此工藝只可成型夾芯材料塊尺寸較小的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，在制備夾芯材料塊尺寸較大的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料時(shí)，其背面常常出現(xiàn)樹(shù)脂浸透不充分、干斑或短路現(xiàn)象，造成夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料質(zhì)量缺陷甚至制造失敗。
[0004]CN 1915650介紹了一種玻璃鋼復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)件的真空成型工藝，先制備復(fù)合材料外層、內(nèi)層和芯層，再用膠黏劑對(duì)三者進(jìn)行粘接形成復(fù)合材料預(yù)制件，使用上下合模將復(fù)合材料預(yù)制件在真空負(fù)壓下進(jìn)行固化。
[0005]CN 101352926介紹了一種大型夾芯復(fù)合材料制件的真空輔助成型工藝方法，主要是在輕質(zhì)泡沫上開(kāi)槽，將開(kāi)槽后的泡沫放置在纖維預(yù)制件中間，通過(guò)開(kāi)槽將樹(shù)脂浸透到纖維織物上，完成夾芯復(fù)合材料制件的制備。
[0006]對(duì)于在夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料預(yù)制件上側(cè)鋪設(shè)導(dǎo)流系統(tǒng)，下側(cè)鋪設(shè)半透膜來(lái)實(shí)現(xiàn)夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制造的工藝方法目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種大型夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的加工方法，提高夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的質(zhì)量可靠性。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，采用真空輔助樹(shù)脂灌注工藝，在常規(guī)布設(shè)導(dǎo)流系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，坯料下側(cè)鋪設(shè)半透膜，連續(xù)抽出預(yù)制件中的空氣和揮發(fā)物，將“注膠死區(qū)”內(nèi)的氣體排凈，實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂的有效導(dǎo)入，均勻浸潰，避免夾芯材料缺膠缺陷，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
[0009]本發(fā)明涉及的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型方法，采用真空輔助樹(shù)脂灌注工藝成型，包括制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)布設(shè)、樹(shù)脂注膠、固化成型等過(guò)程，其特征在于:所述導(dǎo)流系統(tǒng)帶有脫氣區(qū)1，制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)還包括半透膜2，半透膜置于面板坯料7底部并全部或部分覆蓋坯料排氣端端面，脫氣區(qū)I與半透膜部分重疊，鋪層結(jié)構(gòu)如附圖1和附圖2所示。
[0010]本發(fā)明涉及的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型方法，采用真空輔助樹(shù)脂灌注工藝成型，包括制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)布設(shè)、樹(shù)脂注膠、固化成型等過(guò)程，其特征在于:制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)還包括半透膜，脫氣區(qū)I與半透膜2部分重疊，脫氣區(qū)置于排氣端一側(cè)面板坯料底部的半透膜下層，與半透膜重疊1mm?30mm,結(jié)構(gòu)如附圖1所示。
[0011]本發(fā)明涉及的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型方法，采用真空輔助樹(shù)脂灌注工藝成型，包括制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)布設(shè)、樹(shù)脂注膠、固化成型等過(guò)程，其特征在于:制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)還包括半透膜，脫氣區(qū)I與半透膜2部分重疊，脫氣區(qū)與坯料排氣端端面的半透膜部分重疊，脫氣區(qū)不高于半透膜高度，結(jié)構(gòu)如附圖2所示。
[0012]本發(fā)明涉及的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型方法，采用真空輔助樹(shù)脂灌注工藝成型，包括制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)布設(shè)、樹(shù)脂注膠、固化成型等過(guò)程，其特征在于:制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)還包括半透膜，半透膜為可脫模介質(zhì)。
[0013]本發(fā)明涉及的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型方法，采用真空輔助樹(shù)脂灌注工藝成型，包括制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)布設(shè)、樹(shù)脂注膠、固化成型等過(guò)程，其特征在于:制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)還包括半透膜，在坯料排氣端端面處半透膜寬度與預(yù)制件寬度相同，高度不低于夾芯結(jié)構(gòu)層6，在其它方向，半透膜尺寸比預(yù)制件單邊大20mm?50mm,鋪層結(jié)構(gòu)如附圖3所示。
[0014]本發(fā)明涉及的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型方法，耗材消耗量低，脫氣效率高、樹(shù)脂浸潰均勻完全，工序簡(jiǎn)單，合格率高，可有效保證夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的產(chǎn)品質(zhì)量。適用于面板和背板的增強(qiáng)材料為纖維織物，夾芯材料為硬質(zhì)不吸膠、厚度均一材料的制備，特別適用于夾芯材料為陶瓷、輕木、閉孔泡沫等其外擴(kuò)尺寸的外接圓半徑不大于10mm的小尺寸材料塊或者是整體面內(nèi)帶孔材料的制備。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]附圖1本發(fā)明涉及的成型方法的半透膜鋪設(shè)結(jié)構(gòu)示意圖附圖2本發(fā)明涉及的成型方法的另一種半透膜鋪設(shè)結(jié)構(gòu)示意圖附圖3本發(fā)明涉及的成型方法的工藝鋪層結(jié)構(gòu)示意圖
附圖4本發(fā)明涉及的成型方法的工藝鋪層結(jié)構(gòu)示意圖1 -脫氣區(qū)，2-半透膜，3-脫模介質(zhì)，4-導(dǎo)流介質(zhì)、5-背板坯料，6-夾芯層，7-面板坯料，8-注膠管，9-脫氣管，10-模具，11-注膠口，12-抽氣口。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例僅對(duì)
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步說(shuō)明，不作為對(duì)
【發(fā)明內(nèi)容】
的限制。
[0017]實(shí)施例一
以一次加工面板厚度5mm、陶瓷夾芯層厚度15mm、背板厚度20mm、面內(nèi)有效尺寸980mmX580mm的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料平板為例對(duì)發(fā)明涉及的成型工藝進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]以100mmX 600mm的玻纖織物EWR600平紋纖維織物為背板坯料5和面板坯料7，玻纖織物單層面密度為600g/m2，面板坯料對(duì)齊疊合12層，背板坯料對(duì)齊疊合46層，以一層密排的邊長(zhǎng)11mm、厚度15 mm的六邊形氧化鋁陶瓷為夾芯層6。
[0019]以I層20目、單絲直徑為0.4mm,尺寸為930mmX 560mm的聚乙烯編織網(wǎng)作為導(dǎo)流介質(zhì)4 ;半透膜2為面密度為105g/m2的環(huán)氧型Dahltexx,最大外廓尺寸為1050mmX 660mm,排氣端對(duì)角剪口，剪口尺寸25mmX30mm,折疊高度30mm。
[0020]以I層0.5mm厚1090mmX 690mm透氣高溫焊布作為脫模介質(zhì)3。
[0021]以2層100mmX250mm的玻纖織物作為脫氣區(qū)I。
[0022]分別以980mm和940mm長(zhǎng)的Φ 12mm的螺旋導(dǎo)流管作為注膠管8和脫氣管9。
[0023]在平面模具10上，坯料排氣端與半透膜剪口對(duì)齊，鋪層結(jié)構(gòu)如附圖3所示，依次鋪放半透膜、面板坯料、陶瓷塊夾芯層、背板坯料、脫模介質(zhì)、導(dǎo)流介質(zhì)，鋪完后將排氣端超出坯料的半透膜折起，貼覆于坯料排氣端表面，按附圖2鋪放脫氣區(qū)用玻璃纖維織物，脫氣區(qū)與坯料排氣端端面重疊20mm ;鋪設(shè)脫氣管9和抽氣口 12形成脫氣系統(tǒng)。
[0024]脫模介質(zhì)完全覆蓋預(yù)制件坯料。
[0025]導(dǎo)流介質(zhì)在與樹(shù)脂流動(dòng)方向的脫模介質(zhì)上方垂直方向居中鋪放，在注膠口方向一偵牝?qū)Я鹘橘|(zhì)與預(yù)制件平齊，將注膠管8鋪設(shè)在導(dǎo)流介質(zhì)上，采用“線型”注膠，將注膠口 11布置在注膠管的兩端，如附圖3所示。
[0026]在真空度彡-0.098MPa條件下，真空注膠樹(shù)脂，在室溫下53分鐘固化，得厚度為40.3mm、有效尺寸980mmX580mm的陶瓷夾芯復(fù)合材料平板，平板表面平整，內(nèi)部浸膠完全，無(wú)氣泡、無(wú)缺膠，質(zhì)量良好。
[0027]實(shí)施例二
以一次加工面板厚度15mm、泡沫夾芯層厚度20mm、背板厚度30mm、面內(nèi)有效尺寸980mmX680mm的泡沫夾芯復(fù)合材料平板為例，對(duì)發(fā)明涉及的成型工藝進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]以1000mmX720mm的玻纖織物EWR600平紋纖維織物為背板坯料5和面板坯料
7,玻纖織物單層面密度為600g/m2，背板坯料整齊疊合69層，面板坯料整齊疊合35層，以100mmX 720mmX 20mm的帶通孔的聚氨酯泡沫平板作為夾芯層6。
[0029]以2層20目、單絲直徑為0.4mm,尺寸分別為950mmX 700mm、950mmX 680mm的聚乙烯編織網(wǎng)作為導(dǎo)流介質(zhì)4，半透膜2為面密度為105g/m2的環(huán)氧型Dahltexx，最大外廓尺寸為1040mmX 800mm, 2個(gè)剪口尺寸各為20_X 50mm,折疊高度50mm。
[0030]以I層0.5mm厚1140_X 860mm透氣高溫焊布作為脫模介質(zhì)3。
[0031]以2層100mmX280mm的EWR600玻纖織物作為脫氣區(qū)I。
[0032]分別以980mm和950mm長(zhǎng)的Φ 12mm的螺旋導(dǎo)流管作為注膠管8和脫氣管9。
[0033]在平面模具10上，坯料排氣端與半透膜剪口對(duì)齊，鋪層結(jié)構(gòu)如附圖4所示，依次鋪放脫氣區(qū)用玻纖織物、半透膜、面板坯料、聚氨酯泡沫平板夾芯層、背板坯料、脫模介質(zhì)、導(dǎo)流介質(zhì)，脫氣區(qū)與半透膜重疊70_，鋪完后將排氣端超出坯料的半透膜折起，貼覆于坯料排氣端表面，鋪設(shè)脫氣管9和抽氣口 12形成脫氣系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
[0034]脫模介質(zhì)完全覆蓋預(yù)制件坯料。
[0035]導(dǎo)流介質(zhì)在與樹(shù)脂流動(dòng)方向的脫模介質(zhì)上方垂直方向居中鋪放，在注膠口方向一偵牝兩層導(dǎo)流介質(zhì)與預(yù)制件平齊，將注膠管8鋪設(shè)在導(dǎo)流介質(zhì)上，采用“U型”注膠，將注膠口11布置在“U型”注膠管的兩個(gè)拐角處，如附圖4所示。
[0036]在真空度彡-0.098MPa條件下，真空灌注乙烯基樹(shù)脂，在室溫下50分鐘固化，得厚度為64.5mm、有效尺寸980mmX680mm的泡沫夾芯復(fù)合材料平板，平板表面平整，內(nèi)部完全浸膠，無(wú)氣泡、無(wú)干斑，質(zhì)量良好。
[0037]實(shí)施例三
以一次加工面板厚度6mm、輕木夾芯層厚度20mm、背板厚度1mm,面內(nèi)有效尺寸1450mmX700mm的輕木夾芯復(fù)合材料平板為例，對(duì)發(fā)明涉及的成型工藝進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0038]以1500mmX 720mm的平紋碳纖維織物為背板坯料5和面板坯料7，碳纖維織物單層面密度為400g/m2,背板還料整齊疊合35層，面板還料整齊疊合21層，以40mmX 20mmX 1mm的長(zhǎng)方形Balsa輕木塊雙層整齊緊密排列作為夾芯層6。
[0039]以I層20目、單絲直徑為0.4mm，尺寸為1450mmX 700mm的聚乙烯編織網(wǎng)作為導(dǎo)流介質(zhì)4 ;半透膜2為面密度為105g/m2的環(huán)氧型Dahltexx,最大外廓尺寸為1550mmX 780mm,2個(gè)剪口尺寸各為25_X 30mm,折疊高度30_。
[0040]以I層0.5mm厚1580mm X 800mm透氣高溫焊布作為脫模介質(zhì)3。
[0041]以3層1500mmX250mm的平紋碳纖維織物作為脫氣區(qū)I。
[0042]分別以1480mm和1450mm長(zhǎng)的Φ 12mm的螺旋導(dǎo)流管作為注膠管8和脫氣管9。
[0043]在平面模具10上，坯料排氣端與半透膜剪口對(duì)齊，鋪層結(jié)構(gòu)如附圖4所示，依次鋪放脫氣區(qū)用碳纖織物、半透膜、面板坯料、輕木塊夾芯層、背板坯料、脫模介質(zhì)、導(dǎo)流介質(zhì)，脫氣區(qū)與半透膜重疊50_，鋪完后將排氣端超出坯料的半透膜折起，貼覆于坯料排氣端表面，鋪設(shè)脫氣管路9和抽氣口 12形成脫氣系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
[0044]脫模介質(zhì)完全覆蓋預(yù)制件坯料。
[0045]導(dǎo)流介質(zhì)置于脫模介質(zhì)上方，在與樹(shù)脂流動(dòng)方向的垂直方向居中鋪放，在注膠口方向一側(cè)，導(dǎo)流介質(zhì)與預(yù)制件平齊，將注膠管路8鋪設(shè)在導(dǎo)流介質(zhì)上，采用“線型”注膠，將注膠口 11布置在注膠管的兩端，如附圖3所示。
[0046]在真空度彡-0.098MPa條件下，真空注膠乙烯基樹(shù)脂SW905-2，在室溫下55分鐘固化，得厚度為35.9_、有效尺寸1450_X700_的輕木夾芯復(fù)合材料平板，平板表面平整，
內(nèi)部完全浸膠，無(wú)氣泡、無(wú)缺膠，質(zhì)量良好。
【權(quán)利要求】
1.一種夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型方法，采用真空輔助樹(shù)脂灌注工藝成型，包括制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)布設(shè)、樹(shù)脂注膠、固化成型等過(guò)程，其特征在于:所述導(dǎo)流系統(tǒng)帶有脫氣區(qū)(I)，制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)還包括半透膜(2)，半透膜置于面板坯料(7)底部并全部或部分覆蓋坯料排氣端端面，脫氣區(qū)(I)與半透膜(2)部分重疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型方法，其特征在于:制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)還包括半透膜，脫氣區(qū)(I)與半透膜(2)部分重疊，脫氣區(qū)置于排氣端一側(cè)面板坯料底部的半透膜下層，與半透膜重疊1mm?30mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型方法，其特征在于:制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)還包括半透膜，脫氣區(qū)(I)與半透膜(2)部分重疊，脫氣區(qū)與坯料排氣端端面的半透膜部分重疊，脫氣區(qū)不高于半透膜高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型方法，其特征在于:制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)還包括半透膜，脫氣區(qū)(I)與半透膜(2)部分重疊，脫氣區(qū)與坯料排氣端端面的半透膜部分重疊，脫氣區(qū)不高于半透膜高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4所述的任意一種夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型方法,其特征在于:半透膜為可脫模介質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?4所述的任意一種夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成型方法,其特征在于:制坯與導(dǎo)流系統(tǒng)還包括半透膜，在坯料排氣端端面處半透膜寬度與預(yù)制件寬度相同，高度不低于夾芯結(jié)構(gòu)層(6),在其它方向，半透膜尺寸比預(yù)制件單邊大20mm?50mm。
【文檔編號(hào)】B29C70/36GK104139529SQ201410290346
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】鄭威, 孔令美, 高泉喜, 薛亞娟, 王寶春, 袁秀梅, 齊燕燕, 王小兵, 王炤亮 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)第五三研究所