CN101412284B - 树脂基复合材料踝足矫形器成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种树脂基复合材料踝足矫形器成型方法。本发明采用二次固化成型、中间修形的方法制作树脂基复合材料踝足矫形器，可显著地提高产品外观的平整度，并能实现树脂基复合材料与内、外层的复合织物的牢固粘接；同时，本发明还用热塑性聚氨酯膜/热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物(TPU/PU/Lycra莱卡)三层复合织物替代热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物(PU/Lycra莱卡)双层复合织物，解决了产品表面织物的渗胶点缺陷。本发明解决了产品废品率高居不下的问题，改善了产品的外观，保持了产品的良好性能，使产品的成品率达到99％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种树脂基复合材料踝足矫形器成型方法。
背景技术
树脂基复合材料材料踝足矫形器常用的制造方法有手糊法，真空袋加压法，模压与吹袋法，热压罐法等。在产品的制造过程中，热压罐法可同时施加真空、外压与高温，故制得的产品具有较少的针孔缺陷，内在质量最好，产品的疲劳强度高。
但采用热压罐法成型踝足矫形器，往往存在以下两个不易克服的缺点，1：产品内、外表面质量反差大，与模具相贴的内表面往往很光顺，而外表面却因为受到加压垫的挤压，经常会凸凹不平；2：在真空、外压与高温的共同作用下，树脂易从压覆在制件内层或外层的热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物(PU/Lycra莱卡)双层复合织物中渗透出来，在氨纶棉织物表面形成星星点点的渗胶点，这些渗胶点固化后形成了与织物颜色及柔软性反差很大的硬斑点。上述缺点，一方面使产品整体上不美观，另一方面也使患者在使用时感觉不舒服。
为此，采用通过减低外压、或降低固化温度(同时延长固化时间)、或改变升温速率(间接地对树脂粘—温曲线施加影响)等方法，来克服渗胶点。但效果并不理想，不仅未能有效地减少渗胶点，反而使产品的疲劳性能下降。再一种方法是将热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物(PU/Lycra莱卡)双层复合织物的热固性聚氨酯涂层加厚，并增加氨纶棉织层的面密度，但改善效果同样轻微。另外，上述措施，无法解决产品外表面凸凹不平的缺陷。
目前，采用生产工艺是：常温下，抽真空至-0.09MPa～-0.10MPa→进入热压罐，保持-0.09MPa～-0.10MPa的真空，同时施加0.4～0.6MPa的外压，以1.5～2℃/min的速率升温至116～125℃→保温、保压、保真空，4小时→停温、停压、停真空，随炉降温→60℃以下，出罐，脱模。
该工艺的优点是：可获得较好的疲劳性能。但是，采用该工艺从根本上无法避免因渗胶点造成的产品缺陷，产品的废品率平均在20％以上。
发明内容
本发明的目的是提供一种渗胶少、产品合格率高的树脂基复合材料踝足矫形器成型方法。本发明的技术解决方案是，采用二次固化成型、中间修形的方法制作树脂基复合材料踝足矫形器，同时采用热塑性聚氨酯膜/热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物(TPU/PU/Lycra莱卡)三层复合织物，解决产品表面织物的渗胶点缺陷。同时采用二次固化成型、中间修形的方法制作树脂基复合材料踝足矫形器。其成型方法是：
(一)将用于制件内层的三层复合莱卡织物与环氧树脂基复合材料进行铺叠及封袋后，放入热压罐进行第一次固化，第一次固化的工艺参数为：常温下，抽真空至-0.09MPa～-0.10MPa→进入热压罐，保持-0.09MPa～-0.10MPa的真空，同时施加0.4～0.6MPa的外压，以2～4℃/min的速率升温至115～140℃→保温、保压、保真空，3～6小时→停温、停压、停真空，随炉降温→40℃～80℃以下，出罐，脱模制成半成品；
(二)脱模后，用砂带机将半成品外形打磨光顺，再放回到模具上，在半成品制件外表面铺贴一层0.1mm～0.3mm的环氧树脂/玻璃布预浸料，再在最外层覆上三层复合莱卡织物，封袋后进行第二次热压罐固化，第二次成型的工艺参数为：常温下，抽真空至-0.08MPa～-0.10MPa→进入热压罐，保持-0.08MPa～-0.10MPa的真空，同时施加0.1～0.2MPa的外压，以2～5℃/min的速率升温至115～140℃→保温、保压、保真空，3～4小时→停温、停压、停真空，随炉降温→40℃～80℃以下，出罐，脱模。
在热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物双层复合织物的涂层面，以热合粘接或火焰烧合的方式再复合一层热塑性聚氨酯膜。
所述预浸料的树脂类型为环氧树脂，增强纤维为玻璃纤维、碳纤维及芳纶纤维。
所述的热塑性聚氨酯膜为透明状或半透明状，厚度为0.03mm～0.08mm。氨纶棉织物中含3％～20％的氨纶。
本发明具有的优点和有益效果，本发明采用热塑性聚氨酯膜/热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物(TPU/PU/Lycra莱卡)三层复合织物替代热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物(PU/Lycra莱卡)双层复合织物，配以二次成型工艺，显著改善了产品的外观质量，保证了树脂基复合材料与内、外层的三层复合织物的牢固粘接，保持了产品的良好疲劳性能，解决了产品废品率高居不下的问题，提高了产品的成品率，使产品的成品率达到99％以上。
具体实施方式
首先，为解决织物表面渗胶形成硬胶点的问题，需要对原有的热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物(PU/Lycra莱卡)双层复合织物进行改进。在双层织物的涂层面，增加复合一层热塑性聚氨酯膜(TPU)，形成热塑性聚氨酯膜/热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物(TPU/PU/Lycra莱卡)三层复合织物。热塑性聚氨酯膜(Thermoplastic Polyurethane)，具有不透气，易粘接的特点，有利于与复合材料中的树脂粘接，起到了阻止胶液向织物表面渗透的作用；中间一层为热固型聚氨酯涂层(ThermosetPolyurethane)，它的作用是阻止熔融的热塑性聚氨酯(TPU)向复合织物最外层的氨纶棉织物层渗透；最外层的是含3％～20％氨纶(Polyurethane链段聚氨基甲酸酯)的氨纶棉织物，其面密度为100～300g/m2，它具有透气、吸汗、柔软舒适、耐穿、美观，能保持持久风格的特点，可保证与肢体接触时的舒适度。热塑性聚氨酯膜(TPU)的厚度在0.03mm～0.08mm间较为适宜，可保持与原双层织物相近的延展弹性。
本发明采用热塑性聚氨酯膜/热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物(TPU/PU/Lycra莱卡)三层复合织物的方法，替代热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物(PU/Lycra莱卡)双层复合织物。热塑性聚氨酯膜(TPU)为透明或半透明的膜，厚度为0.03mm～0.08mm，通过热合粘接或火焰烧合与热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物(PU/Lycra莱卡)双层复合织物进行复合，热塑性聚氨酯膜(TPU)压紧在热固性聚氨酯涂层(PU)层上，形成了热塑性聚氨酯膜/热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物(TPU/PU/Lycra莱卡)三层复合织物结构。
其次，针对产品外表面凸凹不平的问题，采用二次成型工艺替代一次性成型工艺。在第一次成型时，先将内层的三层织物与树脂基复合材料铺叠在一起，该树脂基复合材料的基体树脂为环氧树脂，增强纤维为玻璃布、碳纤维布、单向碳纤维与单向芳纶纤维。固化成型后，得到了内层光顺(且无渗胶点)、外层凸凹、粗糙的半成品。
第一次成型时的工艺参数为：常温下，抽真空至-0.09MPa～-0.10MPa→进入热压罐，保持-0.09MPa～-0.10MPa的真空，同时施加0.4～0.6MPa的外压，以2～4℃/min的速率升温至115～140℃→保温、保压、保真空，3～6小时→停温、停压、停真空，随炉降温→40℃～80℃以下，出罐，脱模。
用砂带机小心地将半成品的外形打磨光顺后放回到模具上，铺贴一层厚度为0.1mm～0.3mm的环氧树脂/玻璃布预浸料，再覆上外层的三层织物，进行二次热压罐固化。
第二次成型时的工艺参数为：常温下，抽真空至-0.08MPa～-0.10MPa→进入热压罐，保持-0.08MPa～-0.10MPa的真空，同时施加0.1～0.2MPa的外压，以2～5℃/min的速率升温至115～140℃→保温、保压、保真空，3～4小时→停温、停压、停真空，随炉降温→40℃～80℃以下，出罐，再次脱模。
第二次热压罐固化后得到的产品，经剪边、研磨、精整、贴粘扣、配内衬与粘带等步骤后，即可附上说明书等进行成品包装。
实施例一：
采用0.04mm厚的热塑性聚氨酯膜(TPU)与热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物(PU/Lycra莱卡)双层复合织物进行再复合，其中氨纶棉织物的面密度为150g/m2，得到新的三层复合织物。将三层复合织物绷在模具表面，然后按照环氧树脂基复合材料的工艺规程，依次铺叠树脂/复合材料主料层，包括环氧玻璃布预浸料、环氧单向碳纤维预浸料、环氧单向芳纶预浸料以及环氧碳布预浸。铺完主料后，铺覆硅胶加压垫、透气毡、腻子条、真空袋等辅料，按第一次的固化工艺进行热压罐固化。
第一次固化成型时的工艺参数为：常温下，抽真空至-0.09MPa～-0.10MPa→进入热压罐，保持-0.09MPa～-0.10MPa的真空，同时施加0.40±0.05MPa的外压，以3℃/min的速率升温至125℃→保温、保压、保真空，3.5小时→停温、停压、停真空，随炉降温→40℃～80℃以下，出罐，脱模。
脱模后，用砂带机小心地将半成品的外形打磨光顺，然后将外形打磨光顺后的半成品放回到模具上，铺贴一层厚度为0.1mm的环氧树脂/玻璃布预浸料，再于最外层覆上三层复合织物，经第二次热压罐固化及后续工段加工后得到最终产品。
第二次成型时的工艺参数为：常温下，抽真空至-0.08MPa～-0.10MPa→进入热压罐，保持-0.08MPa～-0.10MPa的真空，同时施加0.10±0.05MPa的外压，以5℃/min的速率升温至130℃→保温、保压、保真空，3小时→停温、停压、停真空，随炉降温→40℃～80℃以下，出罐，脱模。经剪边、研磨等后段工序制作成成品。
实施例二：
采用0.05mm厚的热塑性聚氨酯膜(TPU)与热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物(PU/Lycra莱卡)双层复合织物进行再复合，其中氨纶棉织物的面密度为300g/m2，得到新的三层复合织物。将三层复合织物绷在模具表面，然后按照树脂基复合材料材料踝足矫形器的工艺规程，依次铺叠树脂/复合材料主料层，包括环氧玻璃布预浸料、环氧单向碳纤维预浸料、环氧单向芳纶预浸料以及环氧碳布预浸。铺完主料后，铺覆硅胶加压垫、透气毡、腻子条、真空袋等辅料，按第一次的固化工艺进行热压罐固化。
第一次固化成型时的工艺参数为：常温下，抽真空至-0.09MPa～-0.10MPa→进入热压罐，保持-0.09MPa～-0.10MPa的真空，同时施加0.50±0.05MPa的外压，以4℃/min的速率升温至135℃→保温、保压、保真空，4小时→停温、停压、停真空，随炉降温→40℃～80℃以下，出罐，脱模。
脱模后，用砂带机小心地将半成品的外形打磨光顺，然后将外形打磨光顺后的半成品放回到模具上，铺贴一层厚度为0.3mm的环氧树脂/玻璃布预浸料，再于最外层覆上三层复合织物，经第二次热压罐固化及后续工段加工后得到最终产品。
第二次成型时的工艺参数为：常温下，抽真空至-0.08MPa～-0.I0MPa→进入热压罐，保持-0.08MPa～-0.10MPa的真空，同时施加0.10±0.05MPa的外压，以3℃/min的速率升温至125℃→保温、保压、保真空，3.5小时→停温、停压、停真空，随炉降温→40℃～80℃以下，出罐，脱模。经剪边、研磨等后段工序制作成成品。
Claims (3)
1.一种树脂基复合材料踝足矫形器成型方法，其特征是，
(一)将用于制件内层的三层复合莱卡织物，即，热塑性聚氨酯膜/热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物与环氧树脂基复合材料进行铺叠及封袋后，放入热压罐进行第一次固化，第一次固化的工艺参数为：常温下，抽真空至-0.09MPa～-0.10MPa→进入热压罐，保持-0.09MPa～-0.10MPa的真空，同时施加0.4～0.6MPa的外压，以2～4℃/min的速率升温至115～140℃→保温、保压、保真空，3～6小时→停温、停压、停真空，随炉降温→40℃～80℃以下，出罐，脱模制成半成品；
(二)脱模后，用砂带机将半成品外形打磨光顺，再放回到模具上，在半成品制件外表面铺贴一层0.1mm～0.3mm的环氧树脂/玻璃布预浸料，再在最外层覆上三层复合莱卡织物，即，热塑性聚氨酯膜/热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物封袋后进行第二次热压罐固化，第二次成型的工艺参数为：常温下，抽真空至-0.08MPa～-0.10MPa→进入热压罐，保持-0.08MPa～-0.10MPa的真空，同时施加0.1～0.2MPa的外压，以2～5℃/min的速率升温至115～140℃→保温、保压、保真空，3～4小时→停温、停压、停真空，随炉降温→40℃～80℃以下，出罐，脱模。
2.根据权利要求1所述的树脂基复合材料踝足矫形器成型方法，其特征是，在热固性聚氨酯涂层/氨纶棉织物双层复合织物的涂层面，以热合粘接或火焰烧合的方式再复合一层热塑性聚氨酯膜。
3.根据权利要求1所述的树脂基复合材料踝足矫形器成型方法，其特征是，所述的热塑性聚氨酯膜为透明状或半透明状，厚度为0.03mm～0.08mm。氨纶棉织物中含3％～20％的氨纶。
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