CN108340596A - 一体式浮标的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一体式浮标的生产方法，包括制备浮标内芯，将碳纤维布贴在内芯表面，包裹收缩膜，加热，收缩膜受热收缩，材料成型，冷却，拆掉所述收缩膜，即得一体式浮标。本发明所述的一体式浮标的生产方法可以免去模具加压成型，降低生产成本，且可以根据客户需求调整内芯的大小和形状，生产不同品种的浮标，不受限于模具对浮标外形的限制，同时产品的稳定性得到提升。

Description

一体式浮标的生产方法
技术领域
本发明涉及浮标生产领域，尤其是一体式浮标的生产方法。
背景技术
碳纤维浮标具有轻质高强的特点，不易变形和断裂，受到用户的喜爱。石墨烯纤维是由石墨烯基元有序组装而成的新型碳基纤维，具有高柔性、高导电、高导热、低密度等特性，经加工成石墨烯纤维布可兼有碳纤维轻质高强的特点，同时还具有优良的导热导电性能，在电子浮标领域具有潜在的优势。
传统浮标的生产需借助模具成型，采用模具生产一方面开模后难以调整浮标外形，一个模具只能生产一种尺寸规格的浮标，不方便根据用户需求进行多样化调整，另一方面，采用模具生产需要购置模具，增加生产成本。
另一方面，浮标在使用的过程中，更换一支浮标，必须要重新调整，试水才能使用，原因在于，浮标入水后，其材质本身偏软，在水温发生变化的时候，浮标本身的材质受热胀冷缩的影响，浮力会发生很明显的变化，一般水温相差20℃，浮标目数会出现7-9目左右的变化，也就是说，同一个款式，同一型号的浮标，就算重量一样，浮力也会不一样，需要重新调整才能继续使用，这种稳定性差的浮标在竞技的过程，容易影响参赛者水平的正常发挥。
发明申请CN1155974A公开了一种耐冲击浮标及其制造方法，其制造方法为发泡成浮标胎、包覆碳纤维、加热加压成型及在成型品表面涂敷底漆、面漆、划线、绘图及喷覆透明漆，其中加热加压成型需要将浮标胎放入模具，合模后施加压力，借助模具加压使材料固化成型，这种方式必须有相应的模具才能完成浮标生产，难以适应小批量生产多种外形浮标的需求，同时，浮标的稳定性不佳。
发明内容
本发明所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，提供一体式浮标的生产方法。
本发明中，内芯材料为发泡树脂，优选聚氨酯泡沫塑料，其可耐100-175℃加热不变形。其他耐高温的发泡材料亦可，只要其在100-175℃加热不变形。
本发明中，粗坯表面紧密包裹收缩膜，利用收缩膜受热后收缩的特性，将所述碳纤维布贴在所述内芯表面，并压出碳纤维布中多余的树脂，以减轻产品的重量。优选均匀缠绕带状收缩膜，当收缩膜为带状，可以方便地以缠绕方式包裹在浮标粗坯表面，达到3公斤左右的缠绕压力。收缩膜材质上优选OPP塑料、PET热缩膜、PVC热缩膜或PVDF热缩膜，包裹厚度视浮标的加工要求。需要注意的是，碳纤维布中树脂含量约为碳纤维布总重的33-40％，树脂之所以被挤压出来，不是因为内芯材料受热向外膨胀，而是利用收缩膜受热收缩向内产生的压力。收缩膜紧密包裹浮标粗坯后，产生3公斤左右压力，受热收缩后向内的压力迅速升高，从而可以将碳纤维布中软化的树脂挤出，使碳纤维布中树脂含量下降到15-20％左右，从而减轻浮标的重量，获得轻质的效果。
发明人经过不断实验发现，将碳纤维布包裹软性材料后，遇到高温(大于100℃)内芯会收缩，材料整体变形，选用可耐100-175℃的内芯是本发明成功的关键之一。优选135-165℃受热不变形的发泡材料,例如聚氨酯硬泡，其在140-160℃受热不变形，140-160℃是较适应的加热成型温度，优选150±5℃。当温度低于150℃高于100℃时，通过延长加热时间以保证树脂固化和产品定型，当低于100℃时无法完成产品定型，高于175℃，内芯变形，不能获得性能较好的浮标。
本发明所述的碳纤维布包括普通碳纤维布，如0-90度的UD布，玻璃纤维布，1K、1.5K、3K或12K的编制纤维布，所述玻璃纤维布为含染色玻璃纤维布；所述编制纤维布为含各种颜色电镀外观的纤维布。还包括掺杂石墨烯的复合碳纤维布，其是将石墨烯掺杂到树脂中，然后将掺杂后的树脂复合到碳纤维布中，这种复合后的碳纤维布力学性能提到提升，具有更好的柔韧性。本发明中掺杂石墨烯的复合碳纤维布购买自泉州市境发复合材料有限公司，石墨烯掺杂量为复合碳纤维布总重的2-4％。
本发明选用可耐135-165℃加热不变形的内芯材料，贴上碳纤维布之后，采用收缩膜包裹工艺辅助成型，获得了意想不到的浮标稳定性提高的技术效果。申请人总共测试21支按照本发明所述方法生产的一体式浮标，3个规格每同一型号7支，测试发现：同一款式，同一型号的浮标，重量相差不会超过0.1克，浮力比非常接近，使用过程中更换同一款的碳纤维浮标，目数相差不会超过3目，可以不做调整就可以继续使用。碳纤维材质在受到20度水温影响时，热胀冷缩的影响几乎可以忽略不计，可耐135-165℃加热不变形的内芯材料，因热胀冷缩产生的浮力变化非常薄弱，测试的21支浮标，变化最大的为3目，可以不用调整就可以继续使用，可见，本发明所述方法生产的一体式浮标稳定性很高，特别是在竞技的过程中，在需要更换浮标时不用进行调整，可节省很多的时间，且高度的稳定性也更利于参赛者判断，取得更好的竞技成绩。
本发明在粗坯表面紧密包裹收缩膜，可以利用机器均匀缠绕，并根据每个产品不同的形状、弧度来设定程序，以保证收缩膜贴合产品的外形均匀缠绕在碳纤维布表面。
具体方案如下：
一体式浮标的生产方法，包括以下步骤：
(1)将发泡树脂或者轻质耐热木材加工成浮标形状，在中心穿入所需尺寸的钨钢针，得到内芯；
(2)将碳纤维布贴在步骤(1)得到的内芯表面，得到浮标粗坯；
(3)在步骤(2)得到的浮标粗坯表面紧密包裹收缩膜；
(4)将包裹好收缩膜的粗坯加热到100-175℃，收缩膜受热收缩，将所述碳纤维布紧贴在所述内芯表面；
(5)冷却，拆掉所述收缩膜和钨钢针，即得一体式浮标。
进一步的，所述步骤(1)中发泡树脂为聚氨酯泡沫塑料，可耐135-165℃加热不变形；
任选的，所述的轻质耐热木材可耐135-165℃加热不变形。
进一步的，所述步骤(1)中发泡树脂为聚氨酯硬泡，在140-160℃受热不变形。
进一步的，所述步骤(1)中轻质耐热木材为巴尔杉木。
进一步的，所述步骤(2)中碳纤维布为0-90度的UD布，玻璃纤维布，1K、1.5K、3K或12K的编制纤维布，所述玻璃纤维布为含染色玻璃纤维布；所述编制纤维布为含各种颜色电镀外观的纤维布。
进一步的，所述步骤(2)中碳纤维布包括掺杂石墨烯的复合碳纤维布。
任选的，碳纤维布为掺杂占总重2-4％的石墨烯的复合碳纤维布。
进一步的，所述步骤(3)中收缩膜为OPP塑料、PET热缩膜、PVC热缩膜或PVDF热缩膜。
进一步的，所述步骤(3)中包裹方式为均匀缠绕带状收缩膜。
进一步的，所述步骤(4)中加热的温度为140℃、150℃或160℃。
进一步的，所述步骤(4)中加热的时间为20-50分钟。
本发明还保护所述的一体式浮标的生产方法制备得到的一体式浮标。
有益效果：本发明所述的一体式浮标的生产方法可以免去模具加压成型，降低生产成本，且可以根据客户需求调整内芯的大小和形状，生产不同品种的浮标，不受限于模具对浮标外形的限制。采用掺杂石墨烯的复合碳纤维布，产品力学性能提到提升，且具有更好的柔韧性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案作进一步阐述。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
一体式浮标的生产方法，包括以下步骤：
(1)将聚氨酯硬泡加工成浮标形状，聚氨酯硬泡由浙江雷神聚氨酯有限公司提供，在中心穿入所需尺寸的钨钢针，得到内芯；
(2)将90度的UD布贴在步骤(1)得到的内芯表面，得到浮标粗坯；
(3)在步骤(2)得到的浮标粗坯表面包裹OPP塑料带(定向聚丙烯)；
(4)将包裹好OPP塑料带的粗坯放到150℃烤箱加热30分钟，OPP塑料带受热收缩，将90度的UD布紧贴在内芯表面，并压出UD布中多余的树脂；
(5)冷却，拆掉OPP塑料带和钨钢针，即得一体式浮标。
所制备的一体式浮标外观饱满，用砂纸将OPP塑料带缠绕的痕迹打磨平顺，得到表面平滑无毛刺的产品，总重0.6g，抗压强度560KPa。所制备的一体式浮标爆顶率约为0.1％，低于传统的羽毛、芦苇等材质的浮标爆顶率，后者一般在5％左右。
将同一批生产的规格相同的10支一体式浮标进行试水测试，发现重量相差不会超过0.1克，浮力比非常接近，目数相差不会超过3目，使用时可以不做调整就可以继续使用，稳定性很高，特别是在竞技的过程中，在需要更换浮标时不用进行调整，可节省很多的时间，且高度的稳定性也更利于参赛者判断，取得更好的竞技成绩。
实施例2
一体式浮标的生产方法，包括以下步骤：
(1)将聚氨酯硬泡加工成浮标形状，聚氨酯硬泡由浙江雷神聚氨酯有限公司提供，在中心穿入所需尺寸的钨钢针，得到内芯；
(2)将碳纤维布贴在步骤(1)得到的内芯表面，得到浮标粗坯；
(3)在步骤(2)得到的浮标粗坯表面均匀缠绕带状PET热缩膜；
(4)将包裹好PET热缩膜的粗坯放到110℃烤箱加热50分钟，PET热缩膜受热收缩，将碳纤维布紧贴在内芯表面，并将碳纤维布中多余的树脂从PET热缩膜缠绕连接处压出来；
(5)冷却，拆掉PET热缩膜和钨钢针，即得一体式浮标。
所制备的一体式浮标外观饱满，用砂纸将PET热缩膜缠绕的痕迹打磨平顺，得到表面平滑无毛刺的产品，总重0.5g，抗压强度565KPa。
同一批生产的一体式浮标爆顶率约为0.1％，低于传统的羽毛、芦苇等材质的浮标爆顶率，后者一般在5％左右。
将同一批生产的规格相同的10支一体式浮标进行试水测试，发现重量相差不会超过0.1克，浮力比非常接近，目数相差不会超过3目，使用时可以不做调整就可以继续使用，稳定性很高，特别是在竞技的过程中，在需要更换浮标时不用进行调整，可节省很多的时间，且高度的稳定性也更利于参赛者判断，取得更好的竞技成绩。
实施例3
一体式浮标的生产方法，包括以下步骤：
(1)将巴尔杉木加工成浮标形状，在中心穿入所需尺寸的钨钢针，得到内芯；
(2)将掺杂石墨烯的复合碳纤维布贴在步骤(1)得到的内芯表面，得到浮标粗坯；石墨烯的复合碳纤维布由泉州市境发复合材料有限公司提供，石墨烯掺杂量为复合碳纤维布总重的2％。
(3)在步骤(2)得到的浮标粗坯表面包裹PVDF热缩膜；
(4)将包裹好PVDF热缩膜的粗坯放到170℃烤箱加热20分钟，PVDF受热收缩，将掺杂石墨烯的复合碳纤维布紧贴在内芯表面；
(5)冷却，拆掉PVDF热缩膜和钨钢针，即得一体式浮标。
所制备的一体式浮标外观饱满，用砂纸将PVDF热缩膜包裹痕迹打磨平顺，得到表面平滑无毛刺的产品，总重0.5g，抗压强度575KPa。
同一批生产的一体式浮标爆顶率约为0.1％，低于传统的羽毛、芦苇等材质的浮标爆顶率，后者一般在5％左右。
将同一批生产的规格相同的10支一体式浮标进行试水测试，发现重量相差不会超过0.05克，浮力比非常接近，目数相差不会超过3目，使用时可以不做调整就可以继续使用，稳定性很高，特别是在竞技的过程中，在需要更换浮标时不用进行调整，可节省很多的时间，且高度的稳定性也更利于参赛者判断，取得更好的竞技成绩。
由于采用掺杂石墨烯的复合碳纤维布，浮标的抗压强度提到提升，且不易折断,具有更好的柔韧性。
实施例4
一体式浮标的生产方法，包括以下步骤：
(1)将聚氨酯硬泡加工成浮标形状，聚氨酯硬泡由浙江雷神聚氨酯有限公司提供，在中心穿入所需尺寸的钨钢针，得到内芯；
(2)将掺杂石墨烯的复合碳纤维布贴在步骤(1)得到的内芯表面，得到浮标粗坯；石墨烯的复合碳纤维布由泉州市境发复合材料有限公司提供，石墨烯掺杂量为复合碳纤维布总重的4％。
(3)在步骤(2)得到的浮标粗坯表面包裹OPP塑料带(定向聚丙烯)；
(4)将包裹好OPP塑料带的粗坯放到160℃烤箱加热30分钟，OPP塑料带受热收缩，将掺杂石墨烯的复合碳纤维布紧贴在内芯表面，并压出复合碳纤维布中多余的树脂；
(5)冷却，拆掉OPP塑料带和钨钢针，即得一体式浮标。
所制备的一体式浮标外观饱满，用砂纸将OPP塑料带缠绕的痕迹打磨平顺，得到表面平滑无毛刺的产品，总重0.6g，抗压强度572KPa。
同一批生产的一体式浮标爆顶率约为0.1％，低于传统的羽毛、芦苇等材质的浮标爆顶率，后者一般在5％左右。
将同一批生产的规格相同的10支一体式浮标进行试水测试，发现重量相差不会超过0.1克，浮力比非常接近，目数相差不会超过3目，使用时可以不做调整就可以继续使用，稳定性很高，特别是在竞技的过程中，在需要更换浮标时不用进行调整，可节省很多的时间，且高度的稳定性也更利于参赛者判断，取得更好的竞技成绩。
由于采用掺杂石墨烯的复合碳纤维布，浮标的抗压强度提到提升，且不易折断,具有更好的柔韧性。
实施例5
一体式浮标的生产方法，包括以下步骤：
(1)将聚氨酯硬泡加工成浮标形状，聚氨酯硬泡由浙江雷神聚氨酯有限公司提供，在中心穿入所需尺寸的钨钢针，得到内芯；
(2)将掺杂石墨烯的复合碳纤维布贴在步骤(1)得到的内芯表面，得到浮标粗坯；石墨烯的复合碳纤维布由泉州市境发复合材料有限公司提供，石墨烯掺杂量为复合碳纤维布总重的3％。
(3)在步骤(2)得到的浮标粗坯表面包裹OPP塑料带(定向聚丙烯)；
(4)将包裹好OPP塑料带的粗坯放到140℃烤箱加热35分钟，OPP塑料带受热收缩，将掺杂石墨烯的复合碳纤维布紧贴在内芯表面，并压出多余的树脂；
(5)冷却，拆掉OPP塑料带和钨钢针，即得一体式浮标。
所制备的一体式浮标外观饱满，用砂纸将OPP塑料带缠绕的痕迹打磨平顺，得到表面平滑无毛刺的产品，总重0.5g，抗压强度570KPa。
同一批生产的一体式浮标爆顶率约为0.1％，低于传统的羽毛、芦苇等材质的浮标爆顶率，后者一般在5％左右。
将同一批生产的规格相同的10支一体式浮标进行试水测试，发现重量相差不会超过0.05克，浮力比非常接近，目数相差不会超过3目，使用时可以不做调整就可以继续使用，稳定性很高，特别是在竞技的过程中，在需要更换浮标时不用进行调整，可节省很多的时间，且高度的稳定性也更利于参赛者判断，取得更好的竞技成绩。
由于采用掺杂石墨烯的复合碳纤维布，浮标的抗压强度提到提升，且不易折断,具有更好的柔韧性。
实施例6
一体式浮标的生产方法，包括以下步骤：
(1)将聚氨酯硬泡加工成浮标形状，聚氨酯硬泡由浙江雷神聚氨酯有限公司提供，在中心穿入所需尺寸的钨钢针，得到内芯；
(2)将碳纤维布贴在步骤(1)得到的内芯表面，得到浮标粗坯；
(3)在步骤(2)得到的浮标粗坯表面均匀缠绕带状PET热缩膜；
(4)将包裹好PET热缩膜的粗坯放到155℃烤箱加热30分钟，PET热缩膜受热收缩，将碳纤维布紧贴在内芯表面，并将碳纤维布中多余的树脂从PET热缩膜缠绕连接处压出来；
(5)冷却，拆掉PET热缩膜和钨钢针，即得一体式浮标。
所制备的一体式浮标外观饱满，用砂纸将PET热缩膜缠绕的痕迹打磨平顺，得到表面平滑无毛刺的产品，总重0.5g，抗压强度565KPa。
同一批生产的一体式浮标爆顶率约为0.1％，低于传统的羽毛、芦苇等材质的浮标爆顶率，后者一般在5％左右。
将同一批生产的规格相同的10支一体式浮标进行试水测试，发现重量相差不会超过0.1克，浮力比非常接近，目数相差不会超过3目，使用时可以不做调整就可以继续使用，稳定性很高，特别是在竞技的过程中，在需要更换浮标时不用进行调整，可节省很多的时间，且高度的稳定性也更利于参赛者判断，取得更好的竞技成绩。
实施例7
一体式浮标的生产方法，包括以下步骤：
(1)将聚氨酯硬泡加工成浮标形状，聚氨酯硬泡由浙江雷神聚氨酯有限公司提供，在中心穿入所需尺寸的钨钢针，得到内芯；
(2)将碳纤维布贴在步骤(1)得到的内芯表面，得到浮标粗坯；
(3)在步骤(2)得到的浮标粗坯表面均匀缠绕带状PET热缩膜；
(4)将包裹好PET热缩膜的粗坯放到145℃烤箱加热30分钟，PET热缩膜受热收缩，将碳纤维布紧贴在内芯表面，并将碳纤维布中多余的树脂从PET热缩膜缠绕连接处压出来；
(5)冷却，拆掉PET热缩膜和钨钢针，即得一体式浮标。
所制备的一体式浮标外观饱满，用砂纸将PET热缩膜缠绕的痕迹打磨平顺，得到表面平滑无毛刺的产品，总重0.5g，抗压强度565KPa。
同一批生产的一体式浮标爆顶率约为0.1％，低于传统的羽毛、芦苇等材质的浮标爆顶率，后者一般在5％左右。
将同一批生产的规格相同的10支一体式浮标进行试水测试，发现重量相差不会超过0.1克，浮力比非常接近，目数相差不会超过3目，使用时可以不做调整就可以继续使用，稳定性很高，特别是在竞技的过程中，在需要更换浮标时不用进行调整，可节省很多的时间，且高度的稳定性也更利于参赛者判断，取得更好的竞技成绩。
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 (10)

1.一体式浮标的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将发泡树脂或者轻质耐热木材加工成浮标形状，在中心穿入所需尺寸的钨钢针，得到内芯；
(2)将碳纤维布贴在步骤(1)得到的内芯表面，得到浮标粗坯；
(3)在步骤(2)得到的浮标粗坯表面紧密包裹收缩膜；
(4)将包裹好收缩膜的粗坯加热到100-175℃，收缩膜受热收缩，将所述碳纤维布紧贴在所述内芯表面；
(5)冷却，拆掉所述收缩膜和所述钨钢针，即得一体式浮标。
2.根据权利要求1所述的一体式浮标的生产方法，其特征在于：所述步骤(1)中发泡树脂为聚氨酯泡沫塑料，可耐135-165℃加热不变形；
任选的，所述的轻质耐热木材可耐135-165℃加热不变形。
3.根据权利要求2所述的一体式浮标的生产方法，其特征在于：所述步骤(1)中发泡树脂为聚氨酯硬泡，在140-160℃受热不变形。
4.根据权利要求1所述的一体式浮标的生产方法，其特征在于：所述步骤(1)中轻质耐热木材为巴尔杉木。
5.根据权利要求1所述的一体式浮标的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中碳纤维布为0-90度的UD布，玻璃纤维布，1K、1.5K、3K或12K的编制纤维布，所述玻璃纤维布为含染色玻璃纤维布；所述编制纤维布为含各种颜色电镀外观的纤维布。
6.根据权利要求1所述的一体式浮标的生产方法，其特征在于：所述步骤(2)中碳纤维布包括掺杂石墨烯的复合碳纤维布；
任选的，碳纤维布为掺杂占总重2-4％的石墨烯的复合碳纤维布。
7.根据权利要求1所述的一体式浮标的生产方法，其特征在于：所述步骤(3)中收缩膜为OPP塑料、PET热缩膜、PVC热缩膜或PVDF热缩膜。
8.根据权利要求1所述的一体式浮标的生产方法，其特征在于：所述步骤(3)中包裹方式为均匀缠绕带状收缩膜。
9.根据权利要求1所述的一体式浮标的生产方法，其特征在于：所述步骤(4)中加热的温度为140℃、150℃或160℃；
任选的，所述步骤(4)中加热的时间为20-50分钟。
10.权利要求1-9中任一项所述的一体式浮标的生产方法制备得到的一体式浮标。
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