CN107089017B - 一种高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺。具体为，按结构设计规格尺寸，裁切纤维复材布和高能胶并整理好待用；根据力学结构设计要求将纤维复材布排叠铺层，包覆在高能胶的外面得到卷制品；将所得卷制品放在室温‑80℃加热台上预热3‑60min，尽可能挤压排除层间气体，压平顺，然后将制品放在预型模内，按预型模设计的形状预型，得到预型好的制品；将所得预型好的制品，放入35‑75℃预热烤箱内预热3‑60min,然后取出放入成型模具内，合模盖紧；将模具送入热压成型台，在加热程序作用下使高能胶膨胀而后不收缩或者先膨胀再收缩，制品成型完成；将成型好的模具送入冷却台冷却降温，再送入脱模台，开模取出制品。本发明的工艺方法取代传统的尼龙风管方法。
Description
技术领域
本发明涉及纤维制品成型工艺，尤其涉及一种高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺。
背景技术
目前大多数纤维复材制品多是采用尼龙风管吹气的内增压方式成型，采用此种吹气内增压成型方式，尼龙管在使用前的前置工作繁杂；且由于尼龙管在高温高压下，容易产生破裂，从而致使制品漏气，一旦产生漏气，该漏气制品将会报废，造成不良品率升高，不良率高达3-5％；另外尼龙管受形状的局限性，尼龙管无法良好使用于一些不规整外观的制品；同时采用此种吹气内增压成型方式，还需要空压机供气，噪音大、能耗高。以球拍和自行车为例：尼龙管使用前，先浸泡离型剂，待凉干成膜，需要2-3天；尼龙管在高温高压下容易漏气，不同的产品，不良率有差别，以自行车为例是3-5％，已成行业难题；成型后制品还要将尼龙管泡水软化，将其从制品中抽出来，通常用时1-2天，若尼龙风管抽除不干净会影响制品质量；一些异形件尼龙管无法解决外观问题，是行业通病，给生产带来很大的困扰。
发明人蔡锦云等人,从2012年开始，公开了与高能胶相关的专利及专利申请201220387938.X、201310098800.7、201320386747.6、201220111085.7。其中CN201220387938.X公开的是碳纤高能胶结构，包括一轻质结构层，覆盖在所述的轻质结构层上的可增压发泡的若干高能胶涂覆层，及覆盖在所述的高能胶涂覆层外的保护层；CN201320386747.6公开的是碳纤高能胶结构，包括一塑料薄膜载体，涂覆在所述的塑料薄膜载体上的可增压发泡的高能胶涂覆层，及位于高能胶涂覆层上的植绒层；CN201220111085.7公开的是球拍月眉结构，包括碳纱外层，所述的碳纱外层内中间设有一PU支撑体，所述的PU支撑体与碳纱外层间填充有经过发泡膨胀后的发泡胶。保护的都是高能胶的结构。中国专利ZL201310098800.7公开的是一种高能胶配方，配方为(千克重量)热塑性橡胶15-25；乙酸乙酯10-25；发泡剂6-20；丁酮30-60；塑化剂0.5-3；防老剂0.5-2.5；硬脂酸0.5-2；交联剂2-3.5和聚酯纤维3-10。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单，降低不良率的替代尼龙风管的高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺。
为实现上述目的，本发明提供一种高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺，其特征在于，步骤为，
按结构设计规格尺寸，裁切纤维复材布和高能胶并整理好待用；
卷制品：根据力学结构设计要求将纤维复材布排叠铺层，包覆在高能胶的外面得到卷制品；
预型：将所得卷制品放在室温-80℃加热台上预热3-60min，尽可能挤压排除层间气体，压平顺，然后将制品放在预型模内，按预型模设计的形状预型，得到预型好的制品；
入模成型：将所得预型好的制品，放入35-75℃预热烤箱内预热3-60min,然后取出放入成型模具内，合模盖紧；将模具送入热压成型台，在加热程序作用下使高能胶膨胀而后不收缩或者先膨胀再收缩，制品成型完成；
冷却脱模：将成型好的模具送入冷却台冷却降温，再送入脱模台，开模取出制品。
进一步，所述冷却脱模步骤前转移到温度超过最大膨胀温度的热压台，时间10-120min。继续高温加热，使温度大于高能胶的最大膨胀温度，内部高能胶会随着温度升高到启动膨胀温度开始膨胀,温度继续升高到最大膨胀温度时高能胶充满制品内部填充空间同时产生的压力达到最大值,温度继续升高则会出现逐步收缩并可取出，减轻制品重量。
进一步，所述纤维复材布是碳纤维复材布或玻璃纤维复材布，或两者配合使用。
进一步，所述高能胶是指可在一定温度范围受热膨胀，过热则会收缩的热膨胀复合材料。
进一步，所述高能胶的最大膨胀温度小于制品的加工温度。
进一步，所述入模成型步骤中，加热程序的加热温度100-180℃，时间10-120min，外部压力80-120kg/cm2，内部压力5-15kg/cm2；当加热最高温度介于高能胶启动膨胀温度和最大膨胀温度之间时，能起到很好的膨胀充填效果；当加热最高温度超过最大膨胀温度时，高能胶会出现收缩现象。
进一步，所述冷却脱模步骤中，冷却降温的冷却温度15-45℃，冷却时间3-10min，冷却外部压力70-105kg/cm2。
本发明技术方案：裁切纤维复材布和高能胶---》卷制品---》预型---》入模成型---》冷却脱模---》制品；见图1的以球拍为例说明本发明高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺流程图。
现有方案：尼龙管含浸离型剂---》尼龙管静置晾干---》卷制品---》预型---》入模成型---》冷却脱模---》粗胚泡水---》抽尼龙管---》制品。
从上述流程比较就可以看出，本发明的方法简化了工序，提高了生产效率。
本发明的优点：
(1)采用的高能胶，其最大膨胀温度大于制品加工最高温度，可在成型完成后，保留在制品内，能很好的与纤维复材结合，不会产生剥离，同时增加制品物性强度15-20％，另可起到减震效果。
采用高能胶置于纤维复材内部，放入密闭模具，对模具加热后，高能胶会由内向外膨胀挤压纤维复材，产生所需压力，增加纤维复材的层间结合力，提高制品结构强度。
(2)可以选择最大膨胀温度小于制品加工最高温度的高能胶，内部高能胶会随着温度升高到启动膨胀温度开始膨胀,温度继续升高到最大膨胀温度时高能胶充满制品内部填充空间同时产生的内压力达到最大值,温度继续升高则会出现逐步收缩,可从制品抽出达到减轻制品重量的效果。
(3)采用本发明高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺，内热膨胀，操作简单，可以实现连续化一体成型生产，缩短加工流程3-4天，提升效率10-15％。
(4)采用本发明高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺取代传统尼龙风管风压成型工艺，不再出现漏气的不良品，直接降低不良率3-5％。
(5)采用本发明高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺，高能胶制品能根据任意形状模具膨胀填充，可以用在不规整形状的制品成型，可有效解决一些异形制品的外观问题。所谓不规整形状指的是尼龙风管难以充填的形状。
(6)采用本发明高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺所得制品的结构取代了传统尼龙风管风压成型结构，节省了风压设备的投入。
附图说明
图1是以球拍手柄为例说明本发明高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺流程图。
图2是实施例1的结构流程放大示意图。
图3是以自行车为例说明本发明高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺流程图。
图4是实施例2的结构流程放大示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1：
参照图1-图2，其中图1是以球拍手柄为例说明本发明高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺流程图，图2是本实施例的结构流程放大示意图。
生产网球拍，将厚度为0.7mm厚的高能胶(启动膨胀温度120℃，最大膨胀温度155℃厦门豪尔新材的HR-312-W)，依结构裁切成约20mm宽，再依结构将纤维复材布裁切为所需宽度，然后将高能胶片材包在纤维复材布外面，按网球拍框型预型放在60℃加热台上预热10min，尽可能挤压排除层间气体，压平顺，然后将制品放在预型模内，按预型模设计的形状预型，将预型好的制品放入70℃预热烤箱内预热20min，然后取出放入成型模具内，合模盖紧；将模具送入热压成型台，送入温度为150℃的热压台，加温20min,外部压力100kg/cm2，内部压力10kg/cm2；制品成型完成，然后转移至30℃的冷却台冷却4min，冷却外部压力100kg/cm2,再送入脱模台，开模取出制品，制品粗胚外观完整无缺胶臭头。用120℃后加温60min，没有二次膨胀现象，高能胶以及制品保持成型时的形状。
见图2的结构流程示意图。
实施例2：
参照图3和图4，其中图3是以自行车为例说明本发明高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺流程图。图4是本实施例的结构流程放大示意图。
生产碳纤自行车，将厚度为0.7mm厚的高能胶(启动膨胀温度120℃，最大膨胀温度155℃，来源厦门豪尔新材)，依结构裁切成约35mm宽，再依结构将复材布裁切为所要的宽度，然后将高能胶片材包在复材布外面，按框型预型50℃加热台上预热60min，尽可能挤压排除层间气体，压平顺，然后将制品放在预型模内，按预型模设计的形状预型，将预型好的制品放入60℃预热烤箱内预热3min，然后取出放入成型模具内，合模盖紧；将模具送入热压成型台，送入温度为150℃的热压台，维持20min,外部压力120g/cm2，内部压力11kg/cm2；再转移至温度为160℃的热压台，保持20min，制品成型完成，然后转移至30℃的冷却台冷却4min,冷却外部压力105g/cm2,再送入脱模台，开模取出制品，制品粗胚外观完整无缺，由于160℃处理温度超过了高能胶最大膨胀温度，因此高能胶收缩可轻松从管腔内抽出。
见图3的结构流程示意图。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (5)
1.一种高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺，其特征在于，步骤为，
按结构设计规格尺寸，裁切纤维复材布和高能胶并整理好待用；所述高能胶是指可在一定温度范围受热膨胀，过热则会收缩的热膨胀复合材料；
卷制品：根据力学结构设计要求将纤维复材布排叠铺层，包覆在高能胶的外面得到卷制品；
预型：将所得卷制品放在室温-80℃加热台上预热3-60min，尽可能挤压排除层间气体，压平顺，然后将制品放在预型模内，按预型模设计的形状预型，得到预型好的制品；
入模成型：将所得预型好的制品，放入35-75℃预热烤箱内预热3-60min,然后取出放入成型模具内，合模盖紧；将模具送入热压成型台，在加热程序作用下使高能胶膨胀而后不收缩或者先膨胀再收缩，制品成型完成；所述入模成型步骤中，加热程序的加热温度100-180℃，时间10-120min，外部压力80-120kg/cm2，内部压力5-15kg/cm2；当加热最高温度介于高能胶启动膨胀温度和最大膨胀温度之间时，能起到很好的膨胀充填效果；当加热最高温度超过最大膨胀温度时，高能胶会出现收缩现象；
冷却脱模：将成型好的模具送入冷却台冷却降温，再送入脱模台，开模取出制品。
2.如权利要求1所述高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺，其特征在于，所述冷却脱模步骤前转移到温度超过最大膨胀温度的热压台，时间10-120min。
3.如权利要求1或2所述高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺，其特征在于，所述纤维复材布是碳纤维复材布或玻璃纤维复材布，或两者配合使用。
4.如权利要求1或2所述高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺，其特征在于，所述高能胶的最大膨胀温度小于制品的加工温度。
5.如权利要求1或2所述高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺，其特征在于，所述冷却脱模步骤中，冷却降温的冷却温度15-45℃，冷却时间3-10min，冷却外部压力70-105kg/cm2。
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