CN104772911A - 热塑性纤维复合材料的成形方法及其成形模具 - Google Patents

热塑性纤维复合材料的成形方法及其成形模具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热塑性纤维复合材料的成形方法及其成形模具，该成形方法包含：一入模步骤：将热塑性材料及纤维布材置于模具的模穴内；一抽真空步骤：将该模具的模穴进行抽真空，使该纤维布材贴紧于该模穴表面；一第一加热步骤：对该模具进行加热，并将该模具温度保持在80～200℃之间，让该热塑性材料及纤维布材软化；一第二加热步骤：对该模具持续进行加热，并将该模具温度保持在150～300℃之间，让该热塑性材料及纤维布材相互粘结成一体；一降温固化步骤：对该模具进行降温，并将该模具保持在室温，且时间在15秒至30分钟之间，让相互粘结成一体的该热塑性材料及纤维布材固化，而得一成品；一取料步骤：开模后，取出已固化完成的成品。

Description

热塑性纤维复合材料的成形方法及其成形模具
技术领域
本发明涉及复合材料的成形方法，特别是指一种热塑性纤维复合材料的成形方法及其成形模具。
背景技术
一般的热塑性纤维复合材料的成形周期远远短于热固性复合材料的成形周期，因此被广泛的使用，而该热塑性纤维复合材料主要是由纤维材料及热塑性树脂两种材质所制成，使该热塑性纤维复合材料相较于铁或铝等金属具有质量较轻、强度较佳的特性。
然而，由该纤维材料及热塑性树脂两种材质制成该热塑性纤维复合材料不易，且其所使用到的模具较为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种热塑性纤维复合材料的成形方法，使该热塑性纤维复合材料的成形方式较为简易。
本发明还要解决的技术问题在于提供一种热塑性纤维复合材料的成形模具，使该热塑性纤维复合材料的成形模具结构较为简易。
为解决上述问题，本发明提供一种热塑性纤维复合材料的成形方法，包含：一入模步骤：将热塑性材料及纤维布材置于模具的模穴内；一抽真空步骤：将该模具的模穴进行抽真空，使该纤维布材贴紧于该模穴表面；一第一加热步骤：对该模具进行加热，并将该模具温度保持在80℃至200℃之间，让该热塑性材料及纤维布材软化；一第二加热步骤：对该模具持续进行加热，并将该模具温度保持在150℃至300℃之间，让该热塑性材料及纤维布材相互粘结成一体；一降温固化步骤：对该模具进行降温，并将该模具保持在室温，且时间在15秒至30分钟之间，让相互粘结成一体的该热塑性材料及纤维布材固化，而得一成品；一取料步骤：开模后，取出已固化完成的成品。
较佳地，该入模步骤中，该模具设有可活动闭合的上模及下模，该上模及下模合模后具有一模穴，待将该热塑性材料及纤维布材置于该下膜的置料凹部后，将该上模及下模合模，并施以1至15大气压力。
较佳地，该抽真空步骤中，是使用一真空成型设备以固化该热塑性材料及纤维布材的复合材料；其中该真空成型设备是选自一压力釜(Autoclave)、一加热炉(Oven)以及一真空泵(Pump)其中之一，该两加热步骤中的温度，是使该热塑性材料及纤维布材的复合材料是于80℃至600℃的温度范围中固化而形成该固化复合成品；该热塑性材料及纤维布材的复合材料是于1～100大气压的压力范围中固化而形成该固化复合成品。
另外，本发明为了达成前述目所提供另一种热塑性纤维复合材料的成形方法，其与上述成形方法不同处在于该入模步骤中，是将浸渍有热塑性材料的纤维布材置于模具的模穴内。
其次，为解决上述问题，本发明提供一种热塑性纤维复合材料的成形模具结构，包含：一下模，具有一第一结合面、一反向于该第一结合面的第一端面、一设于该第一结合面与该第一端面之间的环侧面、一由该第一结合面朝该第一端面方向凹设的置料凹部、一由该第一结合面朝该第一端面方向凹设且围设该置料凹部的定位环凹部、及一气道，该气道具有一设于该第一结合面且位于该置料凹部与该定位环凹部之间的第一气口、及一设于该环侧面且与该第一气口连通的第二气口；一上模，是与该下模相互配合，并具有一用以靠抵该第一结合面的第二结合面、一反向于该第二结合面的第二端面、一由该第二结合面朝该第二端面反方向凸设且与该置料凹部形成一模穴的置料凸部、一由该第二结合面朝该第二端面反方向凸设且与该定位环凹部相互结合的定位环凸部、及一由该第二结合面朝该第二端面方向凹设且对应该第一气口与该置料凹部的导气槽，使该上模与下模合模时，该模穴与该气道连通。
较佳地，该下模更具有多个贯穿该第一结合面与该第一端面的第一定位穿孔，该上模更具有多个贯穿该第二结合面与该第二端面且对应各该第一定位穿孔的第二定位穿孔。
较佳地，各该第一定位穿孔是位于该定位环凹部的外侧，各该第二定位穿孔是位于该定位环凸部的外侧。
附图说明
图1是本发明的流程图。
图2是本发明的示意图，显示入模步骤的示意状态。
图3A是本发明的示意图，显示抽真空步骤的示意状态。
图3B是图3A的局部放大图。
图3C是图3A的另一局部放大图。
图4是本发明的示意图，显示第一加热步骤的示意状态。
图5是本发明的示意图，显示第二加热步骤的示意状态。
图6是本发明的示意图，显示降温固化步骤的示意状态。
图7是本发明的示意图，显示取料步骤的示意状态。
图8是本发明的示意图，显示另一种入模步骤的示意状态。
附图标记说明
11  是入模步骤
12  是抽真空步骤
13  是第一加热步骤
14  是第二加热步骤
15  是降温固化步骤
16  是取料步骤
21  是热塑性材料
22  是纤维布材
30  是下模
31  是第一结合面
32  是第一端面
33  是环侧面
34  是置料凹部
35  是定位环凹部
36  是气道
361 是第一气口
362 是第二气口
37  是第一定位穿孔
40  是上模
41  是第二结合面
42  是第二端面
43  是置料凸部
44  是定位环凸部
45  是导气槽
46  是第二定位穿孔
51  是模穴
56  是加热器
61  是成品
具体实施方式
参阅图2、3A、3B、3C所示，本发明第一实施例所提供的一种热塑性纤维复合材料的成形模具结构，主要是由一下模30及一上模40所组成，其中：
该下模30，具有一第一结合面31、一反向于该第一结合面31的第一端面32、一设于该第一结合面31与该第一端面32之间的环侧面33、一由该第一结合面31朝该第一端面32方向凹设的置料凹部34、一由该第一结合面31朝该第一端面32方向凹设且围设该置料凹部34的定位环凹部35、及一气道36，该气道36具有一设于该第一结合面31且位于该置料凹部34与该定位环凹部35之间的第一气口361、及一设于该环侧面33且与该第一气口361连通的第二气口362；本实施例中，该下模30更具有多个贯穿该第一结合面31与该第一端面32的第一定位穿孔37，且各该第一定位穿孔37是位于该定位环凹部35的外侧。
该上模40，是与该下模30相互配合，并具有一用以靠抵该第一结合面31的第二结合面41、一反向于该第二结合面41的第二端面42、一由该第二结合面41朝该第二端面42反方向凸设且与该置料凹部34形成一模穴51的置料凸部43、一由该第二结合面41朝该第二端面42反方向凸设且与该定位环凹部35相互结合的定位环凸部44、及一由该第二结合面41朝该第二端面42方向凹设且对应该第一气口361与该置料凹部34的导气槽45，俾使该上模40与下模30合模时，该模穴51与该气道36连通；本实施例中，该上模40更具有多个贯穿该第二结合面41与该第二端面42且对应各该第一定位穿孔37的第二定位穿孔46，且各该第二定位穿孔46是位于该定位环凸部44的外侧。
参阅图1所示，本发明第二实施例所提供的一种热塑性纤维复合材料的成形方法，其主要是由一入模步骤11、一抽真空步骤12、一第一加热步骤13、一第二加热步骤14、一降温固化步骤15、及一取料步骤16等连续步骤所达成，其中：
该入模步骤11：参阅图2所示，将热塑性材料21及纤维布材22置于模具的模穴51内；本实施例中，该热塑性材料21呈片状，该模具设有可活动闭合的上模40及下模30，该上模40及下模30合模后具有一模穴51，待将该热塑性材料21及纤维布材22置于该下膜30的置料凹部34后，将该上模40及下模30合模，并施以1至15大气压力。
该抽真空步骤12：参阅图3A、3B、3C所示，将该模具的模穴51进行抽真空，使该纤维布材22贴紧于该模穴51表面，而该热塑性材料21则贴抵在纤维布材22，当然亦可让该热塑性材料21贴紧于该模穴51表面，而该纤维布材22贴抵在该热塑性材料21，本实施例中是透过该下模30的第二气口362进行抽真空作业，使模穴51内的空气经由该导气槽45及该气道36而被抽离。
该第一加热步骤13：参阅图4所示，对该模具进行加热，并将该模具温度保持在80℃至200℃之间，让该热塑性材料21及纤维布材22软化；本实施例中，可透过一加热器56对该模具进行加热作业，使该纤维布材22得以塑形。
该第二加热步骤14：参阅图5所示，对该模具持续进行加热，并将该模具温度保持在150℃至300℃之间，让该热塑性材料21及纤维布材22相互粘结成一体。
该降温固化步骤15：参阅图6所示，对该模具进行降温，并将该模具保持在室温，且时间在15秒至30分钟之间，让相互粘结成一体的该热塑性材料及纤维布材固化，而得一成品61。
该取料步骤16：参阅图6所示，开模后，取出已固化完成的成品61。
本实施例中，其中该抽真空步骤12中，是使用一真空成型设备以固化该热塑性材料21及纤维布材22的复合材料；其中该真空成型设备是选自一压力釜(Autoclave)、一加热炉(Oven)以及一真空泵(Pump)其中之一，该两加热步骤中的温度，是使该热塑性材料21及纤维布材22的复合材料是于80～600℃的温度范围中固化而形成该固化复合成品；该热塑性材料21及纤维布材22的复合材料是于1～100大气压的压力范围中固化而形成该固化复合成品。
以上所述即为本发明第二实施例各主要步骤说明。至于本发明实施例的功效，说明如下。
由于本发明仅需藉由入模步骤11、抽真空步骤12、第一加热步骤13、第二加热步骤14、及降温固化步骤15等连续步骤即可成形具有质量较轻、强度较佳的热塑性纤维复合材料，因此，步骤少、成形周期短，而达到使该热塑性纤维复合材料的成形方式较为简易的目的。
参阅图8所示，本发明第三实施例所提供的一种热塑性纤维复合材料的成形方法，其同样是由入模步骤11、抽真空步骤12、第一加热步骤13、第二加热步骤14、一降温固化步骤15、及一取料步骤16等连续步骤所达成，由于其步骤及功效同于第二实施例，故不再赘述，至于第三实施例不同之处在于：
该入模步骤11中，是将浸渍有热塑性材料21的纤维布材22置于模具的模穴内，也就是将该纤维布材22预先浸渍有热塑性材料21，同样可达使该热塑性纤维复合材料的成形方式较为简易的目的。
综上所述，上述各实施例及图示仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以之限定本发明实施范围，即大凡依本发明权利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种热塑性纤维复合材料的成形方法，其特征在于：包含：
一入模步骤：将热塑性材料及纤维布材置于模具的模穴内；
一抽真空步骤：将该模具的模穴进行抽真空，使该纤维布材贴紧于该模穴表面；
一第一加热步骤：对该模具进行加热，并将该模具温度保持在80℃至200℃之间，让该热塑性材料及纤维布材软化；
一第二加热步骤：对该模具持续进行加热，并将该模具温度保持在150℃至300℃之间，让该热塑性材料及纤维布材相互粘结成一体；
一降温固化步骤：对该模具进行降温，并将该模具保持在室温，且时间在15秒至30分钟之间，让相互粘结成一体的该热塑性材料及纤维布材固化，而得一成品；
一取料步骤：开模后，取出已固化完成的成品。
2.如权利要求1所述的热塑性纤维复合材料的成形方法，其特征在于：所述入模步骤中，该模具设有可活动闭合的上模及下模，该上模及下模合模后具有一模穴，待将该热塑性材料及纤维布材置于该下膜的置料凹部后，将该上模及下模合模，并施以1至15大气压力。
3.如权利要求1所述的热塑性纤维复合材料的成形方法，其特征在于：所述抽真空步骤中，是使用一真空成型设备以固化该热塑性材料及纤维布材的复合材料；其中该真空成型设备是选自一压力釜、一加热炉以及一真空泵其中之一，该两加热步骤中的温度，是使该热塑性材料及纤维布材的复合材料是于80～600℃的温度范围中固化而形成该固化复合成品；该热塑性材料及纤维布材的复合材料是于1～100大气压的压力范围中固化而形成该固化复合成品。
4.一种热塑性纤维复合材料的成形方法，其特征在于：包含：
一入模步骤：将浸渍有热塑性材料的纤维布材置于模具的模穴内；
一抽真空步骤：将该模具的模穴进行抽真空，使该纤维布材贴紧于该模穴表面；
一第一加热步骤：对该模具进行加热，并将该模具温度保持在80℃至200℃之间，让该热塑性材料及纤维布材软化；
一第二加热步骤：对该模具持续进行加热，并将该模具温度保持在150℃至300℃之间，让该热塑性材料及纤维布材相互粘结成一体；
一降温固化步骤：对该模具进行降温，并将该模具保持在室温，且时间在15秒至30分钟之间，让相互粘结成一体的该热塑性材料及纤维布材固化，而得一成品；
一取料步骤：开模后，取出已固化完成的成品。
5.如权利要求4所述的热塑性纤维复合材料的成形方法，其特征在于：所述入模步骤中，该模具设有可活动闭合的上模及下模，该上模及下模合模后具有一模穴，待将该热塑性材料及纤维布材置于该下膜的置料凹部后，将该上模及下模合模，并施以1至15大气压力。
6.如权利要求4所述的热塑性纤维复合材料的成形方法，其特征在于：所述抽真空步骤中，是使用一真空成型设备以固化该热塑性材料及纤维布材的复合材料；其中该真空成型设备是选自一压力釜、一加热炉以及一真空泵其中之一，该两加热步骤中的温度，是使该热塑性材料及纤维布材的复合材料是于80～600℃的温度范围中固化而形成该固化复合成品；该热塑性材料及纤维布材的复合材料是于1～100大气压的压力范围中固化而形成该固化复合成品。
7.一种热塑性纤维复合材料的成形模具结构，其特征在于：包含：
一下模，具有一第一结合面、一反向于该第一结合面的第一端面、一设于该第一结合面与该第一端面之间的环侧面、一由该第一结合面朝该第一端面方向凹设的置料凹部、一由该第一结合面朝该第一端面方向凹设且围设该置料凹部的定位环凹部、及一气道，该气道具有一设于该第一结合面且位于该置料凹部与该定位环凹部之间的第一气口、及一设于该环侧面且与该第一气口连通的第二气口；
一上模，是与该下模相互配合，并具有一用以靠抵该第一结合面的第二结合面、一反向于该第二结合面的第二端面、一由该第二结合面朝该第二端面反方向凸设且与该置料凹部形成一模穴的置料凸部、一由该第二结合面朝该第二端面反方向凸设且与该定位环凹部相互结合的定位环凸部、及一由该第二结合面朝该第二端面方向凹设且对应该第一气口与该置料凹部的导气槽，使该上模与下模合模时，该模穴与该气道连通。
8.如权利要求7所述的热塑性纤维复合材料的成形模具结构，其特征在于：所述下模更具有多个贯穿该第一结合面与该第一端面的第一定位穿孔，该上模更具有多个贯穿该第二结合面与该第二端面且对应各该第一定位穿孔的第二定位穿孔。
9.如权利要求8所述的热塑性纤维复合材料的成形模具结构，其特征在于：所述第一定位穿孔是位于该定位环凹部的外侧，各该第二定位穿孔是位于该定位环凸部的外侧。
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