CN103434145B - 一种真空导入方法及制品、以及真空导入装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空导入方法、采用该方法制成的制品、以及真空导入装置，该方法包括：在铺覆有纤维织物的模具上铺覆第一真空袋，并密封第一真空袋与模具之间形成的模腔；对所述模腔抽真空，以压实其中的纤维织物，并对抽真空后的模腔进行真空检漏；若真空检漏合格，则在所述第一真空袋的外层铺覆第二真空袋，并密封第二真空袋与第一真空袋之间形成的夹层；对所述夹层抽真空；对树脂混合液脱泡；将脱泡后的树脂混合液导入所述模腔，以浸润所述纤维织物，该方法从根本上清除树脂混合液中夹带的空气，有效降低纤维预制体制品的空隙率，并降低真空导入过程中单层真空袋泄漏带来的风险。

Description

一种真空导入方法及制品、以及真空导入装置

技术领域

本发明属于树脂真空导入成型工艺技术领域，具体涉及一种

真空导入方法、采用该方法制成的制品、以及真空导入装置。

背景技术

复合材料因其质轻高强而被广泛应用，针对复合材料的制造工艺也在不断的提高和创新。由起初的手糊，发展到机械化的喷射，拉挤，模压等工艺，到现在兴起的真空导入工艺（VacuumInfusionProcess，VIP）。

真空导入工艺，是一种复合材料液体成型工艺，广泛应用于复合材料汽车、风机叶片以及复合材料游艇制造。目前，纤维预制体大多采用传统的单层真空袋导入工艺进行制造，具体方法如下：

首先在模具上铺覆干态的增强材料，例如，玻璃纤维，碳纤维，夹心材料等，形成纤维层，然后，在增强材料上铺覆真空袋，并抽真空，利用单面模具与真空袋形成一个闭合系统，在模具型腔中形成一个负压，并通过真空产生的压力，将树脂通过预铺的管路压入纤维层中，由树脂浸润所述增强材料，并充满整个模具，待纤维预制体固化后，揭去真空袋，从模具上得到所需的制品。

然而，在真空导入树脂的过程中很容易引入空气，从而形成气泡，而这些气泡在树脂固化后将成为制品上的孔隙，严重影响制品的性能。而且，单层真空袋无法对复杂结构的增强织物进行有效施压，因破袋导致的预制体制品缺陷风险较高。

因此，亟需一种真空导入方案能够解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空导入方法、采用该方法制成的制品、以及真空导入装置，用以解决利用现有的真空导入方法制造的纤维预制体制品空隙率高、性能差的问题。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种真空导入方法，包括：

在铺覆有纤维织物的模具上铺覆第一真空袋，并密封第一真空袋与模具之间形成的模腔；

对所述模腔抽真空，以压实其中的纤维织物，并对抽真空后的模腔进行真空检漏；

若真空检漏合格，则在所述第一真空袋的外层铺覆第二真空袋，并密封第二真空袋与第一真空袋之间形成的夹层；

对所述夹层抽真空；

对树脂混合液脱泡；

将脱泡后的树脂混合液导入所述模腔，以浸润所述纤维织物。

优选的，对树脂混合液脱泡，具体包括：采用真空干燥脱泡方式和/或超声波脱泡方式，对树脂混合液脱泡。

优选的，采用真空干燥脱泡方式对树脂混合液脱泡，具体包括：按照预设的时间，在真空干燥箱内对树脂混合液抽真空脱泡。

优选的，所述预设的时间为3-5分钟。

进一步的，所述在真空干燥箱内对树脂混合液抽真空脱泡之前，还包括：按照预设的温度，加热树脂混合液；其中，预设的温度至少低于树脂固化温度20摄氏度。

优选的，脱泡后的树脂混合液通过供料管路导入所述模腔，所述供料管路的中段采用柔性供料管路，且所述柔性供料管路上设置有用于控制供料管路导通或封闭的夹持件；

对所述夹层抽真空前，封闭供料管路；所述封闭供料管路，具体包括：控制所述夹持件夹持所述柔性供料管路，以封闭所述供料管路。

进一步的，在所述第一真空袋的外层铺覆第二真空袋之前，

还包括：

在所述第一真空袋的外层的大曲率处、拐角处和/或翻边处铺设软模。

进一步的，在所述第一真空袋的外层铺覆第二真空袋之前，还包括：在所述第一真空袋的外层铺设透气毡。

本发明还提供一种制品，其采用前述的真空导入方法制成。

本发明还提供一种真空导入装置，包括模具和铺覆在模具上的第一真空袋，所述第一真空袋和模具之间为真空的模腔，模腔中设有纤维织物，其特征在于，所述第一真空袋上还铺覆有第二真空袋，所述第二真空袋和第一真空袋之间形成真空的夹层。

本发明通过在进行充模操作之前，对配置好的树脂混合液进行脱泡处理，可以从根本上清除树脂混合液中夹带的空气，有效降低纤维预制体制品的空隙率；铺覆两层真空袋，能够降低真空导入过程中单层真空袋泄漏带来的风险；以柔性供料管路代替部分PE材料制成的供料管路，并配合夹持件的使用，可以有效防止在纤维预制体制品成型的过程中引入气泡，降低了制品的孔隙率；在第一真空袋的外层铺设软模和透气毡，保证了制品厚度的均匀性，并确保两层真空袋之间的真空状态。

附图说明

图1a为供料装置的结构示意图；

图1b为供料装置的供料管路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的真空导入方法的流程示意图；

图3为本发明实施例中真空导入装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决利用现有的真空导入方法制造的纤维预制体制品空隙率高、性能差的问题，本发明在进行充模操作之前，对配置好的树脂混合液进行脱泡处理，能够从根本上清除树脂混合液中混入的空气；以柔性供料管路代替部分PE供料管路，并通过在供料管路上设置夹持件，可以防止在纤维预制体制品成型的过程中引入气泡，从而有效降低制品的空隙率，提高产品性能。

以下结合图1a和图1b对供料装置的结构进行详细说明，如图1a所示，供料装置包括：树脂储罐1和供料管路2，树脂储罐1用于盛放树脂混合液，供料管路2的一端与树脂储罐1连接，另一端与模具上的模腔连接，用于将树脂储罐1中的树脂混合液导入模具上的模腔中成型。

如图1b所示，供料管路2包括依次连接的3段管路：第一管路21、第二管路22和第三管路23，其中，第一管路21和第三管路23位于供料管路2的两端，第二管路22位于供料管路2的中间部分（指供料管路的中段），即第二管路22分别连接第一管路21和第三管路23。在第二管路22上设置有夹持件，用于控制供料管路的导通或封闭。

通常，供料管路2大多采用PE材质管材，而常用的PE材质较硬，而与之配合的广口大力钳夹持密封效果很差，常会出现真空泄露的情况。为了防止在纤维预制体制品成型的过程中引入气泡，优选的，第二管路22采用柔性材质管材，例如，橡胶管。夹持件可以采用医用的止血钳。

通过以上描述可以看出，供料管路2中段即第二管路22采用柔性材质管材代替现有的PE硬性材质管材，以及，采用止血钳代替现有的广口大力钳，通过控制夹持在第二管路22上的止血钳的松紧来控制供料管路2的通闭，不但操作灵活、方便，而且能够有效密封供料管路2，避免空气进入，密封效果更好。

利用上述供料装置，本发明实施例提供了两种真空导入方法，以下分别通过不同的实施例进行说明。

实施例一

以下结合图2、3详细说明实施例一的真空导入方法，如图所示，该方法包括：

步骤201，在铺覆有纤维织物的模具上铺覆第一真空袋5，并密封第一真空袋5与模具之间形成的模腔7。

具体的，首先，按照传统真空导入工艺的操作流程，进行模具清理、在模具上涂覆脱模剂、铺叠纤维织物、铺放脱模织物和导流介质等操作，由于这些操作过程属于现有技术，这里不再赘述。然后，在模具表面的纤维织物8上铺覆第一真空袋5，从而在第一真空袋5与模具之间形成模腔7，在模腔7的一端插入供料管路2，利用第一真空袋密封胶条6，可以将模腔7与所述供料管路2密封。

步骤202，对模腔7抽真空，以压实其中的纤维织物8，并对抽真空后的模腔进行真空检漏。

具体的，将第一真空管路9的两端分别与模腔7和真空源（例如，抽真空系统，图中未绘示）连接之后，利用止血钳夹持第二管路22，以封闭第二管路22，进而封闭整个供料管路2，以防止模腔7通过供料管路2与外界连通。然后，开启第一真空管路9，利用真空源对模腔7抽真空，用以将模腔7内的纤维织物8在模具表面压实。

优选的，抽真空后模腔7内的真空度为-0.09MPa～-0.098MPa，该真空度范围能够最大限度地降低模腔7内残留的空气，通常要使模腔内的真空度高于-0.098MPa，则密封不易实现，而如果真空度低于-0.09MPa则又会导致制件孔隙率增加。

当模腔7抽真空后，进行真空检漏，检测模腔7内是否漏气。真空检漏可以是在暂停对第一真空袋抽真空的情况下，通过监测模腔7内的气压值是否变化，来判断模腔7是否漏气。具体的气压检测过程属于现有技术，在此不再赘述。

进一步的，在对模腔7抽真空的过程中，还要对第一真空袋5进行局部调整，防止第一真空袋5在模具的拐角等处架桥和/或褶皱，以使第一真空袋5在模具的拐角等大曲率处与模具型面贴合，并压实纤维织物8。

步骤203，若真空检漏合格，则在第一真空袋5的外层铺覆第二真空袋10，并密封第二真空袋10与第一真空袋5之间形成的夹层。

具体的，若真空检漏合格，则在第一真空袋5的外层铺覆第二真空袋10，并在第一真空袋5的外层铺覆第二真空袋10后，利用第二真空袋密封胶条11，将模具表面和第二真空袋10之间密封，进而密封第二真空袋10与第一真空袋5之间形成的夹层。

步骤204，对第二真空袋10与第一真空袋5形成的夹层抽真空。

具体的，将第二真空管路12的两端分别与第二真空袋10和真空源（图中未绘示）连接之后，开启第二真空管路12，利用真空源对第二真空袋10与第一真空袋5形成的夹层抽真空。优选的，使第二真空袋10与第一真空袋5之间夹层的真空度大于-0.09MPa即可。

步骤205，对树脂混合液脱泡。

具体的，树脂混合液配置完成之后，可以采用真空干燥脱泡方式和/或超声波脱泡方式，对树脂混合液脱泡，从而清除在搅拌树脂混合液的过程中形成的空气气泡，直到肉眼看不到明显的气泡从树脂混合液中逸出为止。

采用真空干燥脱泡方式进行脱泡的实现过程如下：将配置好的树脂混合液在树脂储罐1中充分混匀后，再将装有树脂混合液的树脂储罐1放入真空干燥箱内，按照预设时间，例如，3-5分钟，对树脂混合液进行抽真空脱泡。若树脂混合液采用常温固化的环氧树脂体系，如多元胺类固化剂体系，可直接在常温下进行抽真空脱泡。为了降低树脂的黏度，进一步有利于树脂混合液内空气气泡的排除，可以在抽真空之前，对树脂混合液加热，加热温度视树脂固化剂的种类而定，具体要参考特定树脂的温度-时间-黏度曲线确定。例如，对于中高温固化的环氧树脂体系（如芳胺类固化剂体系），加热温度至少低于树脂的固化温度20摄氏度。

采用超声波脱泡方式进行脱泡，是将装有树脂混合液的树脂储罐1放入开启的超声清洗机中振荡脱泡，一般地，直到肉眼看不到明显的气泡从树脂混合液中逸出为止。超声波脱泡方式主要利用超声波的高频振动，在树脂高分子之间产生剪切和摩擦，在一定程度上降低了树脂的黏度，摩擦产生的热量也有利于树脂黏度降低，从而有利于树脂混合液内空气气泡的排除。

在实际操作过程中，这两种脱泡方法可以只用其中任何一种，也可以使用两种方式分别对树脂混合液进行脱泡，其先后顺序不限。

步骤206，将脱泡后的树脂混合液导入模腔7，以浸润纤维织物8。

具体的，通过控制第二管路22上的止血钳，使之不再夹持第二管路22，从而使供料管路2导通，并将脱泡后的树脂混合液经由供料管路2导入模腔7，以浸润模腔内的纤维织物8，进行充模操作。充模完成之后，对模腔7内的树脂混合液进行热固化并脱模，从而得到纤维预制体制品。

进一步的，为了保证纤维预制体制品厚度的均匀性以及含胶量的一致性，在铺覆第二真空袋10（步骤203）之前，还可以执行以下步骤：

若真空检漏合格，则在第一真空袋5的外层的大曲率处、拐角处和/或翻边处铺设软模13，将第一真空袋5在纤维织物8上压实，以尽量减小模具的曲率。优选的，软模13采用橡胶软模。为了防止第二真空袋10与第一真空袋5之间形成假真空，还可以在第一真空袋5的外层铺设透气毡14。例如，在铺设软模13后，在第一真空袋5的外层铺设透气毡14，优选的，透气毡14的厚度可以为3mm。

通过第二真空管路12对第二真空袋10与第一真空袋5形成的夹层抽真空，不但可以起到真空密封双保险的作用，而且，软模13和透气毡14可以在大气压力作用下，固定并压实于第一真空袋5上，进而可以进一步压实纤维织物8，这样就可以使纤维织物8与模具型面进一步贴合，增强纤维织物8的压实度，并保证了纤维预制体制品厚度的均匀性。

需要注意的是，第一真空管路9和第二真空管路12可以与不同的真空源相连，也可以与同一个真空源相连，并使用开关分别控制第一真空管路9和第二真空管路12的通闭。

为了防止从模腔7溢出的树脂混合液进入真空源，可以利用树脂收集器的减压阀控制真空管路内的驱动压力，即将第一真空管路9连接树脂收集器（图中未绘示），再将树脂收集器连接真空源。

通过上述流程可以看出，通过在进行充模操作之前，对配置好的树脂混合液进行脱泡处理，可以从根本上清除树脂混合液中夹带的空气气泡，从而可有效降低纤维预制体制品的孔隙率，例如，对于4mm以下厚度的复合材料层合板，孔隙率可以控制在1.5%以下；通过铺覆两层真空袋，能够降低真空导入过程中单层真空袋泄漏带来的风险；以柔性供料管路代替部分PE供料管路，并配合夹持件，可以防止在纤维预制体制品成型的过程中引入气泡，从而进一步降低了制品的孔隙率；在第一真空袋的外层铺设软模和透气毡，保证了制品厚度的均匀性，并确保两层真空袋之间的真空状态。

实施例二

本实施例的真空导入方法与实施例一的区别在于，执行对第二真空袋10与第一真空袋5形成的夹层抽真空的操作，和配置树脂混合液，并对所述树脂混合液脱泡的操作的顺序不同。在本实施例中，在第一真空袋5的外层铺覆第二真空袋10并密封之后，首先配置树脂混合液，对该树脂混合液进行脱泡，并开启供料管路，将脱泡后的树脂混合液导入模腔7，以浸润纤维织物8，然后，关闭供料管路2后，再开启第二真空管路12，对第二真空袋10与第一真空袋5形成的夹层抽真空。

本实施例中，在铺覆第二真空袋10之前，铺覆第一真空袋5并密封、对第一真空袋5与模具表面形成的模腔7抽真空并进行真空检漏，以及，对树脂混合液脱泡、铺设软模13和透气毡14、第一真空管路9、第二真空管路12的连接、供料管路2的设置等实现过程与实施例一相同，在此不再赘述。

需要提醒注意的是，执行第二真空袋10与第一真空袋5形成的夹层抽真空的操作，与充模操作的顺序不限，只要保证对第二真空袋10与第一真空袋5形成的夹层抽真空的操作，是在对第二真空袋10进行密封之后且关闭供料管路2之后执行的实现方式，都属于本发明的保护范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种真空导入方法，其特征在于，包括：

在铺覆有纤维织物的模具上铺覆第一真空袋，并密封第一真空袋与模具之间形成的模腔；

对所述模腔抽真空，以压实其中的纤维织物，并对抽真空后的模腔进行真空检漏；

若真空检漏合格，则在所述第一真空袋的外层的大曲率处、拐角处和/或翻边处铺设软模，并在铺设软模后，在所述第一真空袋的外层铺设透气毡；

在所述第一真空袋的外层铺覆第二真空袋，并密封第二真空袋与第一真空袋之间形成的夹层；

对所述夹层抽真空；

对树脂混合液脱泡；

将脱泡后的树脂混合液导入所述模腔，以浸润所述纤维织物。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对树脂混合液脱泡，具体包括：采用真空干燥脱泡方式和/或超声波脱泡方式，对树脂混合液脱泡。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用真空干燥脱泡方式对树脂混合液脱泡，具体包括：按照预设的时间，在真空干燥箱内对树脂混合液抽真空脱泡。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设的时间为3-5分钟。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在真空干燥箱内对树脂混合液抽真空脱泡之前，还包括：按照预设的温度，加热树脂混合液；其中，预设的温度至少低于树脂固化温度20摄氏度。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，脱泡后的树脂混合液通过供料管路导入所述模腔，所述供料管路的中段采用柔性供料管路，且所述柔性供料管路上设置有用于控制供料管路导通或封闭的夹持件；

对所述夹层抽真空前，封闭供料管路；所述封闭供料管路，具体包括：控制所述夹持件夹持所述柔性供料管路，以封闭所述供料管路。

7.一种制品，其采用权利要求1-6任一项所述的真空导入方法制成。

8.一种真空导入装置，包括模具和铺覆在模具上的第一真空袋，所述第一真空袋和模具之间为真空的模腔，模腔中设有纤维织物，其特征在于，在所述第一真空袋的外层的大曲率处、拐角处和/或翻边处铺设有软模，且在所述第一真空袋的外层铺设透气毡，所述第一真空袋上还铺覆有第二真空袋，所述第二真空袋和第一真空袋之间形成真空的夹层。