嵌入式共固化復合材料中阻尼層的制備方法和制備系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種嵌入式共固化復合材料中阻尼層的制備方法和制備系統(tǒng)，1)制備帶狀復合材料預浸料和帶狀噴涂模板，噴涂模板上設置有設定鏤空圖案，噴涂模板的大小與復合材料預浸料的大小相適應；2)在傳送輥作用下，復合材料預浸料與噴涂模板同步進給，噴涂模板壓在復合材料預浸料的上方，經(jīng)過噴涂區(qū)域噴涂阻尼膠材料，得到阻尼層，噴涂區(qū)域的寬度大于或等于復合材料預浸料待噴涂區(qū)域的寬度；3)復合材料預浸料與噴涂模板進行分離，分離后，復合材料預浸料上的阻尼材料擴散后的最終形狀為預設形狀；4)阻尼層經(jīng)過干燥，即可。通過噴涂方法制備阻尼層，可以大大提高阻尼層的制備效率。
【專利說明】
嵌入式共固化復合材料中阻尼層的制備方法和制備系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于振動噪聲控制領域，尤其是一種嵌入式共固化復合材料中阻尼層的制備方法和制備系統(tǒng)，并且該方法是通過復雜圖案模板高效、準確地制得具有復雜圖案阻尼層嵌入的復合材料構件。
【背景技術】
[0002]由于復合材料層合結構在不同位置嵌入阻尼薄膜，會引起結構阻尼效果不同，有的位置嵌入阻尼薄膜，結構比較敏感，有的位置嵌入阻尼薄膜則反之，為了提高阻尼材料的利用效率，就將阻尼薄膜制成不同的圖案。在結構比較敏感位置，阻尼薄膜是存在的，即有阻尼薄膜嵌入;在結構不敏感位置，阻尼薄膜是鏤空的，即無阻尼薄膜嵌入。目前，嵌入式共固化復合材料的加工一般采用壓片工藝、刷涂工藝和印刷工藝三種。其中壓片工藝先將原膠料壓制成部分硫化的粘彈性阻尼薄膜，通過人工裁剪法將阻尼薄膜制成帶復雜圖案的阻尼層，然后將帶復雜圖案的阻尼薄膜與復合材料預浸料按照鋪層順序進行鋪設，最后在熱壓罐中將其共固化，制成有復雜圖案阻尼層嵌入的共固化復合材料構件，但是用壓片法得到的阻尼層的表面分子活性會降低，使得嵌入式共固化阻尼復合材料構件中的阻尼層和預浸料層之間結合性能變差;刷涂法得到阻尼層表面分子活性比壓片法的阻尼層表面分子活性高，層間結合性好，但其生產(chǎn)效率較低，也只適用于制造簡單圖案的阻尼層，很難制造復雜圖案的阻尼層結構；印刷法可以加工復雜圖案阻尼層結構，但是生產(chǎn)一定厚度的阻尼層，需要經(jīng)過多次滾印才能實現(xiàn)，其生產(chǎn)效率也比較低。因此，我們需要一種效率高、整體性能好、層間結合力高的嵌入式共固化阻尼復合材料的加工方法。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種嵌入式共固化復合材料中阻尼層的制備方法，這種制備方法可以在很少增加整體結構質量的前提下增加結構阻尼層，且阻尼層和預浸料層間的結合性能較好，制造效率和精度高，復雜圖案模板可重復使用，有機溶劑也可回收利用，也節(jié)約了成本。
[0004]本發(fā)明的第二個目的是提供一種利用上述方法制備得到的嵌入阻尼層的復合材料。
[0005]本發(fā)明的第三個目的是提供一種嵌入式共固化復合材料中阻尼層的制備系統(tǒng)，該系統(tǒng)中設置了利用復雜圖案模板噴涂阻尼材料的結構、對復雜圖案模板進行回收利用的系統(tǒng)、對阻尼層進行干燥的系統(tǒng)以及對阻尼材料中的有機溶劑進行分離回收的系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的第四個目的是提供上述制備方法的應用。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0008]—種嵌入式共固化復合材料中阻尼層的制備方法，包括如下步驟:
[0009]I)制備帶狀復合材料預浸料和帶狀噴涂模板，噴涂模板上設置有設定鏤空圖案，噴涂模板的大小與復合材料預浸料的大小相適應；
[0010]2)在傳送輥作用下，復合材料預浸料與噴涂模板同步進給，噴涂模板壓在復合材料預浸料的上方，經(jīng)過噴涂區(qū)域噴涂阻尼膠材料，得到阻尼層，噴涂區(qū)域的寬度大于或等于復合材料預浸料待噴涂區(qū)域的寬度；
[0011]3)復合材料預浸料與噴涂模板進行分離，分離后，復合材料預浸料上的阻尼材料擴散后的最終形狀為預設形狀；
[0012]4)阻尼層經(jīng)過干燥，即可。
[0013]復雜圖案模板與阻尼膠料溶液分離后，阻尼膠料溶液會向圖案模板區(qū)域少量擴散，為了阻尼層的圖案具有準確的精度，在復雜圖案模板設計時要考慮到阻尼膠料溶液的擴散能力，設計模板結構尺寸時要根據(jù)擴散能力強弱加以補償，以控制在阻尼膠料溶液擴散后得到的復雜圖案阻尼層形狀邊界尺寸即為所要的加工形狀尺寸。
[0014]優(yōu)選的，所述復合材料預浸料纏繞在卷筒上?？梢怨?jié)約空間。
[0015]優(yōu)選的，所述噴涂模板和復合材料預浸料上設置有定位結構，使噴涂模板與復合材料預浸料之間定位設置。定位后可防止噴涂模板與復合材料預浸料之間的相對滑動，避免了阻尼層的位置不準確的問題。
[0016]優(yōu)選的，步驟I)中，噴涂模板的材料為疏阻尼膠的材料。噴涂模板的材料與阻尼膠之間不沾，可以減小噴涂模板與阻尼層之間的分離難度。
[0017]優(yōu)選的，步驟2)中，噴涂的阻尼層的厚度小于噴涂模板的厚度。噴涂模板與復合材料預浸料進行分離時，可減小噴涂模板與阻尼層之間的粘連，避免對阻尼層產(chǎn)生較大的影響。
[0018]優(yōu)選的，步驟2)中，噴涂模板與復合材料預浸料之間的壓力為I?2大氣壓(可通過支承輥調整)，一旦調整好后該壓力就不能變化。
[0019]優(yōu)選的，步驟3)中，復合材料預浸料與噴涂模板分離后，對噴涂模板進行清洗，回收。
[0020]優(yōu)選的，步驟3)中，復合材料預浸料與噴涂模板分離后，對阻尼層的厚度進行調整，使阻尼層不同位置處的厚度大體相等。
[0021]優(yōu)選的，阻尼層制備過程中的環(huán)境溫度為20±2.5°C。阻尼材料的擴散能力是由環(huán)境溫度決定的，而且環(huán)境溫度對阻尼材料溶液的粘度有一定影響，所以最好是在恒溫車間中進行生產(chǎn)。
[0022]利用上述制備方法制備得到的嵌入阻尼層的復合材料。
[0023]—種嵌入式共固化復合材料中阻尼層的制備系統(tǒng)，包括噴涂系統(tǒng)，噴涂系統(tǒng)包括復合材料預浸料、噴涂模板、傳送裝置、噴嘴組件和阻尼膠材料容器，噴涂模板上設置有設定形狀的鏤空圖案，噴涂模板疊放在復合材料預浸料的上方，復合材料預浸料和噴涂模板在傳送裝置的作用下同步進給;噴嘴組件設置于噴涂模板的上方，且與阻尼膠材料容器連通，噴嘴組件的噴涂區(qū)域寬度大于或等于復合材料預浸料的待噴涂區(qū)域寬度。
[0024]優(yōu)選的，所述制備系統(tǒng)還包括定位分離輥，定位分離輥設置于噴涂系統(tǒng)的出口端，且偏離復合材料預浸料的輸送方向設置，噴涂模板在定位分離輥的作用下與復合材料預浸料分離。
[0025]進一步優(yōu)選的，定位分離輥和噴涂系統(tǒng)出口端的連線與復合材料預浸料輸送方向之間的夾角為10-80°，優(yōu)選為30-50°。
[0026]優(yōu)選的，所述噴涂模板的邊緣均勻設置有若干個等距布置的凸臺，復合材料預浸料的邊緣處均勻設置有若干個通孔，凸臺與通孔配合，實現(xiàn)噴涂模板與復合材料預浸料之間的定位。
[0027]優(yōu)選的，所述噴嘴組件包括按“一”字排開的若干個噴嘴，噴嘴的排布方向與復合材料預浸料的輸送方向大體垂直。
[0028]噴嘴按“一”字排開，噴涂過程中可以將阻尼膠材料噴涂均勻。
[0029]進一步優(yōu)選的，所述噴嘴包括外殼和內部柱形結構，外殼和內部柱形結構構成環(huán)狀液體通道，內部柱形結構的末端為錐形結構，外殼的末端為直徑變小的縮口，錐形結構與縮口配合構成噴嘴的出口。
[0030]錐形結構起到液體導送的作用，錐形結構與縮口配合，可以將阻尼膠材料呈錐形噴涂，噴涂更均勻。
[0031]更進一步優(yōu)選的，所述錐形結構與內部柱形結構的軸線的夾角的正切值等于相鄰兩個噴嘴軸線的距離與噴嘴的出口處的高度的比值。
[0032]再進一步優(yōu)選的，所述內部柱形結構的上部分為中空，中空部分與阻尼膠材料溶液壓力入口接管連通(一般為4?6大氣壓，一旦調整好后該壓力就不能變化)，中空部分的壁上設置有若干個通孔。
[0033]內部柱形結構上的通孔將液體導入外殼與內部柱形結構之間的環(huán)形液體通道中。
[0034]優(yōu)選的，所述噴涂模板具有一定的柔韌性，且為帶狀結構，噴涂模板的首尾相接，構成環(huán)狀結構。
[0035]進一步優(yōu)選的，所述制備系統(tǒng)還包括噴涂模板回收系統(tǒng)，噴涂模板回收系統(tǒng)包括依次設置的定位分離棍、清洗池、干燥裝置和定位輸送輥，清洗池和干燥裝置中分別設置有第一導送輥和第二導送輥，定位分離輥設置于噴涂系統(tǒng)的出口端，定位輸送輥設置于噴涂系統(tǒng)的入口端，所述噴涂模板依次套在定位分離棍、第一導送輥、第二導送輥和定位輸送輥上。
[0036]更進一步優(yōu)選的，所述干燥裝置為濕式干燥器，濕式干燥器與定位輸送輥之間設置有熱吹風機。
[0037]再進一步優(yōu)選的，所述濕式干燥器與有機溶劑回收容器連接。
[0038]優(yōu)選的，所述制備系統(tǒng)還包括阻尼層干燥系統(tǒng)，阻尼層干燥系統(tǒng)設置于噴涂系統(tǒng)的出口端，用于對阻尼層進行干燥。
[0039]進一步優(yōu)選的，所述阻尼層干燥系統(tǒng)包括依次排布的濕式烘干塔、干式烘干塔以及復合材料收集裝置，所述濕式烘干塔靠近噴涂系統(tǒng)的出口端設置，濕式烘干塔和干式烘干塔內分別設置有第三導送輥和第四導送輥。
[0040]更進一步優(yōu)選的，所述濕式烘干塔與有機溶劑回收容器連接。
[0041]復合材料預制件在噴涂上阻尼層后，進入阻尼層干燥系統(tǒng)進行干燥。
[0042]所述制備方法在制備嵌入式共固化復合材料中阻尼層的應用。
[0043]本發(fā)明的有益效果為:
[0044]1、在噴涂模板上設置有具有特定形狀的鏤空圖案，噴涂在復合材料預浸料上的設定形狀的阻尼層可以最大限度地提高阻尼層的利用率。通過噴涂方法制備阻尼層，一方面可以提高阻尼層的制備效率，另一方面克服了壓片方法導致的阻尼層與復合材料預浸料之間的結合性能差的弊端，使阻尼層與復合材料預浸料之間的層間結合性好。而且，噴涂模板上的鏤空圖案可以加工成較為復雜的形狀，可以制備形狀更為復雜的阻尼層，進一步提高了單位面積的阻尼層的阻尼效果。
[0045]2、噴涂結束后，噴涂模板與復合材料預浸料分離，可以回收重復利用。
[0046]3、噴涂模板具有柔韌性，且設計為環(huán)狀結構，可以不斷使用、清洗、再使用，實現(xiàn)了噴涂模板的循環(huán)利用。
[0047]4、噴涂模板清洗系統(tǒng)和阻尼層干燥系統(tǒng)與噴涂系統(tǒng)配合使用，實現(xiàn)了阻尼層制備的連續(xù)化，大大提尚了制備效率。
【附圖說明】
[0048]圖1為嵌入式共固化復雜圖案阻尼層的復合材料結構(這里用網(wǎng)格圖案示意復雜圖案)；
[0049]圖2為帶圓形定位孔的預浸料；
[0050]圖3為噴涂模板(這里用網(wǎng)格圖案示意復雜圖案)；
[0051 ] 圖4為噴嘴內柱體；
[0052]圖5為噴嘴內柱體半剖視圖；
[0053]圖6為阻尼膠料溶液噴射區(qū)域；
[0054]圖7為在帶噴涂模板的預浸料上噴射阻尼膠料溶液圖；
[0055]圖8(a)為復雜圖案阻尼層的制作過程示意圖(這里用網(wǎng)格圖案示意復雜圖案)；
[0056]圖8(b)為制作過程中噴涂模板與復合材料預浸料的配合示意圖；
[0057]圖9為噴涂模板循環(huán)使用原理(這里用網(wǎng)格圖案示意復雜圖案)；
[0058]圖10為有機溶劑的回收裝置原理；
[0059]圖11為反饋控制原理圖；
[0060]圖12為帶復雜圖案阻尼層的復合材料預浸料的生產(chǎn)線原理；
[0061]圖13為帶復雜圖案阻尼層的復合材料預浸料制作工藝流程。
[0062]其中，1、阻尼層(這里用網(wǎng)格圖案示意復雜圖案)，2、阻尼膠料溶液，3、復合材料預浸料，4、圓形定位孔，5、噴涂模板(這里用網(wǎng)格圖案示意復雜圖案)，6、錐形定位柱，7、噴嘴，
8、壓力輥，9、夾送輥，1、定位輥，11、支承輥，12、清洗液槽，13、有機溶劑，14、毛刷輥，15、濕式烘干塔一，16、熱吹風機，17、進氣閥門，18、熱交換器，19、油水分離器，20、濕式烘干塔二，21、濕式烘干塔二的進出料口，22、濕式烘干塔二的密封門，23、干式烘干爐，24、厚度校正裝置，25、厚度測量裝置，26、送料卷，27、收料輥，28、內部柱形結構，29、控制箱，a、濕式烘干塔高溫蒸氣的入口 ；b、濕式烘干塔液態(tài)油水混合物出口 ；c、濕式烘干塔氣態(tài)油水混合物出口。
【具體實施方式】
[0063]下面結合附圖1到圖13和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0064]嵌入式共固化復合材料結構中的阻尼層I可以是多種多樣的，圖1是網(wǎng)格阻尼層的嵌入式共固化復合材料的結構(這里用網(wǎng)格圖案表示復雜圖案)。復合材料預浸料經(jīng)過整個生產(chǎn)線后，得到的帶復雜圖案阻尼層I的復合材料預浸料，按照設計的鋪設順序，與不帶阻尼層I的復合材料預浸料一起鋪設共固化，便得到復雜圖案阻尼層I的嵌入式共固化復合材料構件。
[0065]圖2為預浸料，預浸料的兩側有按等距離分布的圓形定位孔4，定位孔可通過一排與定位孔尺寸一樣的鋒利圓形刀片周期性的在預浸料上切出，與圖3按等距離分布的錐形定位柱6配合，實現(xiàn)圖案模板與預浸料之間的無滑動運動。
[0066]圖3為噴涂模板5(這里用網(wǎng)格圖案表示復雜圖案)，噴涂模板5的兩側有按等距離分布的錐形定位柱6。
[0067]圖4為內部柱形結構28，既可以與噴嘴管壁形成環(huán)形阻尼膠料溶液通道，又不會堵塞阻尼膠料溶液的流動，液壓栗可以使阻尼膠料溶液順利地從噴嘴噴射到帶有復雜圖案模板的預浸料表面。
[0068]圖5為內部柱形結構28的半剖視圖，從圖中可知，柱體兩個地方存在螺紋，一處螺紋是與噴嘴管壁的內螺紋配合，另一處螺紋是與傳輸阻尼膠料溶液的導管配合;柱體內部有一定深度的圓孔，在深孔的底部四周均勻的分布了六個圓孔，可以使得阻尼膠料溶液順利流出與噴嘴管壁形成環(huán)形阻尼膠料溶液通道。
[0069]圖6表示阻尼膠料溶液噴射區(qū)域，通過噴頭之間噴射區(qū)域的相互疊加，使預浸料一次性通過噴頭所形成的阻尼薄膜厚度基本一致。
[0070]圖7是在帶噴涂模板5的預浸料上噴射阻尼膠料溶液圖，噴嘴內是有內部柱形結構28，與噴嘴管壁形成環(huán)形液體通道的圓錐形噴嘴7，向復合材料預浸料3噴射阻尼膠料溶液2，噴射壓力設定后，單個噴嘴噴射出的阻尼膠料溶液在預浸料上形成一個圓形區(qū)域，圓形區(qū)域中心處在預浸料上留下的阻尼膠料溶液較多，圓形區(qū)域外圍處留下的阻尼膠料溶液較少，按等距離排列的噴嘴噴射的阻尼膠料溶液通過噴射區(qū)域的重疊，使其在整個噴射面內留下的阻尼膠料溶液基本一樣多，這樣就在復合材料預浸料3上形成厚度基本均勻的阻尼膠料層。噴嘴之間的距離和噴嘴距預浸料面的高度由試驗確定。在恒溫車間，給定阻尼膠料溶液噴射速度和夾送輥轉速后(一般夾送輥的線速度在整個生產(chǎn)線上是一個確定的值)，覆蓋在整個圖案模板和預浸料上的阻尼層I厚度就基本一致。
[0071]圖8(a)和圖8(b)是復雜圖案阻尼層I的成形過程，從圖中可以看到，為了防止噴涂模板5與預浸料發(fā)生相對滑動，在噴射阻尼膠料溶液區(qū)域，噴涂模板5上的錐形定位柱6插入預浸料上的圓形定位孔4中，實現(xiàn)了噴涂模板5與預浸料之間的無滑動運動。
[0072]在圖8(a)和圖8(b)中，噴涂模板5錐形定位柱6的高度比預浸料3的厚度大，為了噴涂模板5和預浸料3緊密接觸進入阻尼膠料溶液噴射區(qū)域，支承輥11的長度要比復雜圖案模板兩側的圓形定位柱之間的距離小。
[0073]在圖8(a)和圖8(b)中，噴涂模板5厚度要比阻尼層I的厚度稍大一些，可以避免因噴涂模板5厚度太薄，進而導致噴涂模板5與復合材料預浸料分離時，噴涂模板5與帶復雜圖案阻尼層I的預浸料在毗連區(qū)產(chǎn)生粘連，所以設計模板時其厚度要比阻尼層I的厚度大一
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[0074]圖9是噴涂模板5循環(huán)使用原理，噴射阻尼膠料溶液的復合材料預浸料要與噴涂模板5分離，噴涂模板5通過定位輥10進入盛有有機溶劑13的清洗液槽12中，噴涂模板5在有機溶劑13中被快速旋轉的毛刷輥14洗刷干凈后，噴涂模板5由夾送輥送入濕式烘干塔一 15，有機溶劑被回收再利用，噴涂模板5再經(jīng)熱吹風機16烘干后循環(huán)使用。
[0075]圖9中噴涂模板5循環(huán)使用原理圖中的模板總長度是一個周期圖案模板長度的整數(shù)倍。
[0076]圖10是有機溶劑的回收裝置結構圖，它由三部分組成:濕式烘干塔一和濕式烘干塔二、熱交換器、油水分離器。從濕式烘干塔液態(tài)油水混合物出口 b處得到的混合液體直接進入油水分離器19，可得到重復使用的有機溶劑;從濕式烘干塔氣態(tài)油水混合物出口 c得到氣態(tài)的有機溶劑和水蒸氣再通過熱交換器18后就成了液態(tài)的有機溶劑和水，經(jīng)油水分離器19后得到液態(tài)的有機溶劑，同樣也可以重復使用。
[0077]圖10中，整個生產(chǎn)過程有兩個地方可以進行有機溶劑的回收利用，第一個地方是噴涂模板5與阻尼層I分離后，在清洗液槽12中被快速旋轉毛刷輥14洗刷干凈，殘留在噴涂模板5上的有機溶劑，本專利使用的是120號汽油清洗;另一個地方是帶圖案阻尼層I的預浸料中含有的有機溶劑，本專利使用的也是120號汽油。整個回收過程為，清洗后的噴涂模板5進入濕式烘干塔一 15，帶圖案阻尼層I的預浸料進入濕式烘干塔二 20，分別將110-130°C的水蒸氣通過進氣閥門17從濕式烘干塔高溫蒸氣的入口 a進入濕式烘干塔一和濕式烘干塔二，水蒸氣將圖案模板和圖案阻尼層I的有機溶劑揮發(fā)，濕式烘干塔一和濕式烘干塔二的中部溫度都應保持在80-100°(:，底部溫度保持在65-801€，頂部溫度保持在100_130°C，在濕式烘干塔一和濕式烘干塔二的底部，水蒸氣和易揮發(fā)的有機溶劑形成了液態(tài)油和水的混合物，再通過濕式烘干塔液態(tài)油水混合物出口 b進入油水分離器19分離，在濕式烘干塔一和濕式烘干塔二的頂部，水蒸氣和揮發(fā)的有機溶劑為氣態(tài)的油水混合物，氣態(tài)的油和水從濕式烘干塔氣態(tài)油水混合物出口 c流出，進入熱交換器18，成為液態(tài)的油和水的混合物，再進入油水分離器19分離，得到的有機溶劑可以回收利用。
[0078]圖11是反饋控制原理圖，輸入信號是預先設定的阻尼層I厚度值，根據(jù)輸入信號控制器給執(zhí)行機構發(fā)送指令，在恒溫生產(chǎn)車間里，執(zhí)行機構為電液比例減壓閥，其輸出口與阻尼膠料溶液的噴嘴相連，通過該閥出口壓力來控制噴油嘴的輸入壓力，來改變阻尼膠料溶液的噴射速度，從而使預浸料上復雜圖案阻尼層I的厚度發(fā)生變化，檢測元件為厚度檢測裝置，檢測輸出的阻尼層I厚度，將檢測的厚度值與輸入的阻尼層I厚度值在比較器中進行比較，如果厚度檢測裝置得到阻尼層I厚度值比輸入的阻尼層I厚度值大，則減小阻尼膠料溶液噴射速度，即減少電液比例減壓閥的出口壓力；當厚度檢測裝置得到阻尼層I厚度值比輸入的阻尼層I厚度值小，則增大阻尼膠料溶液的噴射速度，即增大電液比例減壓閥的出口壓力。
[0079]圖12和圖13分別是帶復雜圖案阻尼層I復合材料預浸料的生產(chǎn)線和工藝流程，整個生產(chǎn)在恒溫車間進行，具體實施過程為:預浸料3從預浸料卷26通過夾送輥9從生產(chǎn)線始端出來，噴涂模板5壓在預浸料3上一起進入噴射阻尼膠料溶液的區(qū)域，阻尼膠料溶液從噴嘴7噴射到有噴涂模板5的預浸料3上，部分阻尼膠料溶液是噴射在復合材料預浸料上，部分是噴射在噴涂模板5上，在預浸料3上組成復雜圖案阻尼層I，預浸料3進給一段距離后噴涂模板5與帶復雜圖案阻尼層I的預浸料分離，分離后的圖案模板在清洗液槽12內被快速旋轉毛刷輥14清洗干凈，濕式烘干塔一將噴涂模板5上的有機溶劑13變成液體或氣體，噴涂模板5再經(jīng)熱吹風機16烘干后循環(huán)使用，分離后的帶復雜圖案阻尼層I的預浸料則經(jīng)過厚度校正裝置24后阻尼層I厚度均勻分布，厚度測量裝置25—定時間間隔測量阻尼層I厚度一次，將測量數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)對阻尼膠料溶液噴射速度進行調整，實現(xiàn)對阻尼層I厚度的在線監(jiān)控，帶復雜圖案阻尼層I的預浸料從進料口 21進入濕式烘干塔二，帶復雜圖案阻尼層I的預浸料上的有機溶劑被揮發(fā)，有圖案阻尼層I的預浸料從出料口21離開濕式烘干塔二，接著進入干式烘干爐23，在干式烘干爐內，帶復雜圖案阻尼層I的預浸料被烘干的同時阻尼膠料溶液實現(xiàn)少量部分硫化，最后將帶復雜圖案阻尼層I的預浸料在收料卷27上收成卷，整個生產(chǎn)線上預浸料的運行速度由夾送輥9決定。實施例中兩處存在有機溶劑被揮發(fā)，以氣態(tài)存在的有機溶劑經(jīng)熱交換器18轉化為液態(tài)，和以液態(tài)存在的有機溶劑一起通過油水分離器19，實現(xiàn)有機溶劑的回收，具體圖13給出了帶復雜圖案阻尼層I的復合材料預浸料3的制作工藝流程。
[0080]圖12中的定位輥10，要在其上留出溝槽，防止破壞噴涂模板5上的圖形和噴涂在預浸料上阻尼圖案的圖形。
[0081]—種嵌入式共固化復合材料中復雜圖案阻尼層的制作工藝，步驟如下:
[0082]I)阻尼膠料溶液的制備，阻尼膠料溶液與《嵌入式共固化高阻尼復合層合材料結構的制作工藝》(ZL211010187278.8)中的粘彈性材料相同，主要成分為丁基橡膠和氯化丁基橡膠，它可溶于汽油、四氫呋喃、四氯化碳等溶劑中，從安全性，成本和操作簡單這幾方面考慮，有機溶劑選用120號汽油。按30g阻尼膠料和120ml汽油的比例，將阻尼膠料溶解于有機溶劑可以得到粘度適中且利于噴射的阻尼膠料溶液。
[0083]2)進料，通過夾送輥9和收料輥27將纏繞在卷筒上的預浸料勻速平穩(wěn)送入，控制夾送輥9和收料輥27的轉速實現(xiàn)對復合材料預浸料3的進給速度的控制。
[0084]3)噴涂模板和復合材料預浸料3同步進給，噴涂模板5壓在復合材料預浸料3上面，一起進入噴射阻尼膠料溶液的區(qū)域，噴涂模板5和復合材料預浸料3的進給速度相同，再由噴涂模板5上的錐形定位柱6和復合材料預浸料3上的圓形定位孔4定位避免噴涂模板5與復合材料預浸料3的相對滑動。
[0085]4)噴射阻尼膠料溶液，將I)中制得的阻尼膠料溶液盛入與噴嘴7相連接的阻尼膠料溶液池中，通過液壓栗使阻尼膠料溶液從噴嘴7噴射到有噴涂模板5的復合材料預浸料3表面，噴射時應保持壓力穩(wěn)定，使得阻尼膠料溶液均勻平穩(wěn)地噴射到復合材料預浸料3上。
[0086]5)噴涂模板5與阻尼層I的分離，由一個定位輥10使噴涂模板5與阻尼層I分離，注意夾送輥9的轉速不能太快，避免噴涂模板5與阻尼層I分離過快使得噴涂模板5與阻尼膠料粘連，影響加工質量。
[0087]6)噴涂模板5的清洗與烘干，噴涂模板5與阻尼層I分離后，粘在噴涂模板5上的阻尼膠料會影響圖案噴涂模板5的直接再次使用，為了重復利用噴涂模板5，節(jié)約成本，將分離后的噴涂模板5再進入盛有120號汽油的清洗液槽12中通過毛刷輥進行清洗，再通過濕式烘干塔15回收120號汽油，最后由熱吹風機16烘干后，噴涂模板5可以繼續(xù)使用。
[0088]7)分離后的帶復雜圖案阻尼層I的復合材料預浸料3存在厚度過大和厚度較小的地方，厚度校正裝置對其進行厚度校正，通過對阻尼層I厚度過大和厚度較小的地方進行校正，使復雜圖案阻尼層I厚度均勻。
[0089]8)厚度測量裝置將測量的數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)。
[0090]9)濕式烘干塔二 22加熱烘干，由于阻尼膠料溶液配制過程中使用大量溶劑，帶復雜圖案阻尼層的復合材料預浸料也就含有一定的液體溶劑，在它進入濕式烘干塔二 22后，由濕式烘干塔二 22內的水蒸氣對其進行溶劑揮發(fā)，有機溶劑一部分被水蒸氣帶出，另一部分溶劑以液態(tài)形式沿濕式烘干塔二 22塔壁從烘干塔下端流出，通過回收工藝將有機溶劑回收利用。
[0091]10)干式烘干爐23加熱烘干，帶復雜圖案阻尼層I的復合材料預浸料通過濕式烘干塔二22后溶劑被揮發(fā)出去了，但是還留有水分。干式烘干爐23的作用，除了將帶復雜圖案阻尼層I的預浸料上的水分烘干，還使阻尼層I部分少量硫化，形成具有穩(wěn)定圖案阻尼層I的復合材料預浸料。
[0092]11)收卷，將帶復雜圖案阻尼層I的復合材料預浸料在卷筒中收成卷。
[0093]12)所述步驟4)中的噴涂模板5是根據(jù)優(yōu)化得到的阻尼層I圖案形狀來制作的，它的材料為疏阻尼膠料溶液材料，也就是與阻尼膠料溶液不沾(如聚四氟乙烯薄膜)，減小了噴涂模板5與阻尼膠料層的分離難度，同時噴涂模板5具有較好的柔韌性，以免影響噴涂模板5的再次使用，另外噴涂模板5置于預浸料上應有一定的壓力，保證噴涂模板5緊緊壓在預浸料上，又不會使噴涂模板5變形過大。
[0094]13)所述步驟5)中的噴射阻尼膠料溶液使用的是內部有內部柱形結構28和環(huán)形液體通道的圓錐形噴嘴，噴嘴在預浸料上方按一定距離分布，相鄰噴嘴噴射的阻尼膠料溶液在圓形區(qū)域之間相互疊加，使得噴涂后留在預浸料上的阻尼膠料溶液厚度基本均勻分布，在確定了阻尼膠料溶液噴射速度和夾送輥9轉速后，就在預浸料上得到一定厚度的阻尼層
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[0095]14)所述步驟5)、6)中要嚴格控制環(huán)境溫度，噴涂模板5與阻尼膠料溶液分離后，阻尼膠料溶液會向噴涂模板5區(qū)域少量擴散，為了阻尼層I的圖案具有準確的精度，在噴涂模板5設計時要考慮到阻尼膠料溶液的擴散能力，設計模板結構尺寸時要根據(jù)擴散能力強弱加以補償，以控制在阻尼膠料溶液擴散后得到的復雜圖案阻尼層形狀邊界尺寸即為所要的加工形狀尺寸。另外為了減少噴涂模板5與阻尼層分離過快使得噴涂模板5與阻尼膠料粘連，影響加工質量，噴涂模板5的厚度也要比阻尼層I的厚度大些。阻尼膠料溶液擴散能力是由環(huán)境溫度決定的，同時環(huán)境溫度對阻尼溶液的粘度也有一定的影響，所以對環(huán)境溫度要進行嚴格的控制，推薦在恒溫車間里進行加工。
[0096]15)所述步驟9)中的控制系統(tǒng)主要包括兩部分，一是對阻尼膠料溶液噴射速度的控制，二是對環(huán)境溫度進行控制。當該工藝設備在恒溫車間里進行加工時，控制系統(tǒng)僅對阻尼膠料溶液噴射速度進行控制即可?？刂葡到y(tǒng)得到厚度檢測裝置在一定時間間隔測量的阻尼層厚度的數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行分析，與預先設定的阻尼層厚度數(shù)值進行比較，調整阻尼膠料溶液的噴射速度。如果厚度檢測裝置得到的一定時間間隔測量的阻尼層厚度的數(shù)據(jù)比設定的阻尼層厚度數(shù)值大，則減小阻尼膠料溶液噴射速度;厚度檢測裝置得到的一定時間間隔測量的阻尼層厚度的數(shù)據(jù)比設定的阻尼層厚度數(shù)值小，則增大阻尼膠料溶液的噴射速度。
[0097]上述雖然結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種嵌入式共固化復合材料中阻尼層的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)制備帶狀復合材料預浸料和帶狀噴涂模板，噴涂模板上設置有設定鏤空圖案，噴涂模板的大小與復合材料預浸料的大小相適應； 2)在傳送輥作用下，復合材料預浸料與噴涂模板同步進給，噴涂模板壓在復合材料預浸料的上方，經(jīng)過噴涂區(qū)域噴涂阻尼膠材料，得到阻尼層，噴涂區(qū)域的寬度大于或等于復合材料預浸料待噴涂區(qū)域的寬度； 3)復合材料預浸料與噴涂模板進行分離，分離后，復合材料預浸料上的阻尼材料擴散后的最終形狀為預設形狀； 4)阻尼層經(jīng)過干燥，即可。2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟I)中，噴涂模板的材料為疏阻尼膠的材料。3.權利要求1所述的制備方法制備得到的嵌入阻尼層的復合材料。4.一種嵌入式共固化復合材料中阻尼層的制備系統(tǒng)，其特征在于:包括噴涂系統(tǒng)，噴涂系統(tǒng)包括復合材料預浸料、噴涂模板、傳送裝置、噴嘴組件和阻尼膠材料容器，噴涂模板上設置有設定形狀的鏤空圖案，噴涂模板疊放在復合材料預浸料的上方，復合材料預浸料和噴涂模板在傳送裝置的作用下同步進給;噴嘴組件設置于噴涂模板的上方，且與阻尼膠材料溶液壓力入口接管連通，噴嘴組件的噴涂區(qū)域寬度大于或等于復合材料預浸料的待噴涂區(qū)域寬度。5.根據(jù)權利要求4所述的制備系統(tǒng)，其特征在于:還包括定位分離輥，定位分離輥設置于噴涂系統(tǒng)的出口端，且偏離復合材料預浸料的輸送方向設置，噴涂模板在定位分離輥的作用下與復合材料預浸料分離； 優(yōu)選的，定位分離輥和噴涂系統(tǒng)出口端的連線與復合材料預浸料輸送方向之間的夾角為 10-80°，優(yōu)選為30-50°。6.根據(jù)權利要求4所述的制備系統(tǒng)，其特征在于:所述噴涂模板的邊緣均勻設置有若干個等距布置的凸臺，復合材料預浸料的邊緣處均勻設置有若干個通孔，凸臺與通孔配合，實現(xiàn)噴涂模板與復合材料預浸料之間的定位。7.根據(jù)權利要求4所述的制備系統(tǒng)，其特征在于:所述噴嘴組件包括按“一”字排開的若干個噴嘴，噴嘴的排布方向與復合材料預浸料的輸送方向大體垂直； 優(yōu)選的，所述噴嘴包括外殼和內部柱形結構，外殼和內部柱形結構構成環(huán)狀液體通道，內部柱形結構的末端為錐形結構，外殼的末端為直徑變小的縮口，錐形結構與縮口配合構成噴嘴的出口； 進一步優(yōu)選的，所述錐形結構與內部柱形結構的軸線的夾角的正切值等于相鄰兩個噴嘴軸線的距離與噴嘴的出口處的高度的比值。8.根據(jù)權利要求4所述的制備系統(tǒng)，其特征在于:所述噴涂模板具有一定的柔韌性，且為帶狀結構，噴涂模板的首尾相接，構成環(huán)狀結構； 優(yōu)選的，所述制備系統(tǒng)還包括噴涂模板回收系統(tǒng)，噴涂模板回收系統(tǒng)包括依次設置的定位分離棍、清洗池、干燥裝置和定位輸送輥，清洗池和干燥裝置中分別設置有第一導送輥和第二導送輥，定位分離輥設置于噴涂系統(tǒng)的出口端，定位輸送輥設置于噴涂系統(tǒng)的入口端，所述噴涂模板依次套在定位分離棍、第一導送輥、第二導送輥和定位輸送輥上。9.根據(jù)權利要求4所述的制備系統(tǒng)，其特征在于:還包括阻尼層干燥系統(tǒng)，阻尼層干燥系統(tǒng)設置于噴涂系統(tǒng)的出口端，用于對阻尼層進行干燥； 優(yōu)選的，所述阻尼層干燥系統(tǒng)包括依次排布的濕式烘干塔、干式烘干塔以及復合材料收集裝置，所述濕式烘干塔靠近噴涂系統(tǒng)的出口端設置，濕式烘干塔和干式烘干塔內分別設置有第三導送輥和第四導送輥。10.權利要求1-3任一所述制備方法在制備嵌入式共固化復合材料中阻尼層的應用。
【文檔編號】B05B13/02GK106000815SQ201610369328
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】梁森, 古恒, 袁麗華, 楊先鋒
【申請人】青島理工大學