CN109094052A - 一种用于热压罐成型的真空袋封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于热压罐成型的真空袋封装方法，包括以下步骤：将经浸渍的预成型构件放置在模具靠近中央的位置；在预成型构件上依次放置隔膜布和透气毡；在预成型构件的外边缘和模具的外边缘之间沿着模具周边涂覆至少一圈密封腻子和至少一圈密封粘接剂；利用所述至少一圈密封腻子和至少一圈密封粘接剂将真空袋封装在所述模具上；通过导气槽对真空袋抽真空，并利用抽真空所形成的真空压力使所述至少一圈密封粘接剂固化。采用本发明技术的封装方法能够显著提高在室温下的真空袋封装成功率，并有效减少现有技术中复合材料高温固化成型时的真空渗漏现象，提高了成型复合材料产品的质量和合格率，具有显著的经济效益。
Description
技术领域
本发明具体涉及到一种用于高温热压罐成型的真空袋封装方法，属于热压罐成型复合材料技术领域。
背景技术
热压罐成型工艺是航空航天领域树脂基复合材料广泛使用的成型方法之一。热压罐成型的工作原理就是利用高温压缩气体对真空袋内的复合材料预浸料加热、加压，以完成复合材料的固化成型。因此，真空袋的封装是热压罐成型工艺的关键步骤之一。目前常用的封装方法为采用具有粘性的密封腻子对真空袋进行密封，具有操作简便，固化后易清理等优点。
但是，在热压罐成型例如聚酰亚胺等耐高温树脂基复合材料时，最高成型温度可达300～400℃，现有技术的解决方案为采用商业化的进口耐高温密封腻子进行真空袋封装。一方面，这种耐高温密封腻子在室温下的粘性较差，封装后经常需要检测返修，增加了人力成本；另一方面，由于腻子在高温下软化，粘接性能会大幅度下降，在高压充气环境下极易开口漏气，严重影响了最终产品的成型质量，给高温热压罐成型工艺带来了极大困难。
发明内容
本发明在于克服现有技术的不足，提供了一种用于高温热压罐成型尤其是高温热压罐成型的真空袋封装方法，能够显著提高在室温下的真空袋封装成功率，并有效减少现有技术中复合材料高温固化成型时的真空渗漏现象。
本发明提供了一种用于热压罐成型的真空袋封装方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将经浸渍的预成型构件放置在模具靠近中央的位置，所述模具具有用于抽真空的导气槽；
(2)在预成型构件上依次放置隔膜布和透气毡；
(3)在预成型构件的外边缘和模具的外边缘之间沿着模具周边涂覆至少一圈密封腻子和至少一圈密封粘接剂，所述至少一圈密封腻子相对于所述至少一圈密封粘接剂位于外圈，所述至少一圈密封粘接剂相对于所述至少一圈密封腻子位于内圈，并且所述导气槽位于所述至少一圈密封粘接剂的内侧；
(4)利用所述至少一圈密封腻子和至少一圈密封粘接剂将真空袋封装在所述模具上；
(5)通过导气槽对真空袋抽真空，并利用抽真空所形成的真空压力使所述至少一圈密封粘接剂固化。
本发明的工作原理为：
1)利用外圈密封腻子的自身粘接性完成真空袋第一次封装，由于尤其是在第一圈密封腻子(本文有事也称为中低温密封腻子)存在的情况下，其在室温下的粘接力大，与第二圈密封腻子(本文有时称为高温密封腻子)的结合使用时，能够显著提高在室温下的真空袋封装成功率。
2)抽真空，实现真空袋在初期阶段的固定及密封，利用真空压力给真空袋与未固化的密封剂(包括密封腻子和密封粘接剂)之间提供了足够的预压力，内圈密封粘接剂在真空压力作用下实现固化，完成真空袋的第二次封装；
3)在产品固化升温过程中，随着温度升高，即使中低温密封腻子在高温下损毁，高温密封腻子也将继续发挥密封作用；
4)在高温充气条件下，即使当高温密封腻子由于高温软化而发生漏气时，可由位于内圈的密封粘接剂形成另一道密封保护屏障，固化后的密封粘接剂在高温高压下的粘接强度远大于密封腻子，有效地弥补了例如单一密封腻子在复合材料高温固化成型时的真空渗漏问题。
本发明的有益效果为：
本发明提出的真空袋封装方法可用于300℃以上的复合材料高温热压罐成型，适用于例如耐高温双马树脂(即双马来酰亚胺树脂，又称为BMI树脂)、聚酰亚胺树脂以及其它种类的耐高温树脂基复合材料成型。采用本发明技术的封装方法可显著提高在室温下的真空袋封装成功率，此外，真空袋在固化过程中的二次封装，可有效解决现有技术中复合材料在300℃以上高温固化成型时的真空渗漏难题，减小了后期因漏气带来的产品缺陷甚至报废等问题，提高了成型复合材料产品的质量和合格率，具有显著的经济效益。
附图说明
图1是本发明的真空袋封装方法的一个具体实施方式的示意图。
其中1-模具；2-铺层预浸料；3-隔膜布；4-透气毡；5-真空袋；6-密封粘接剂；7-第二圈密封腻子(也称为高温密封腻子)；8-第一圈密封腻子(也称为中低温密封腻子)。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
本发明提供了一种用于热压罐成型的真空袋封装方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将经浸渍的预成型构件放置在模具靠近中央的位置，所述模具具有用于抽真空的导气槽；
(2)在预成型构件上依次放置隔膜布和透气毡；
(3)在预成型构件的外边缘和模具的外边缘之间沿着模具周边涂覆至少一圈密封腻子和至少一圈密封粘接剂，所述至少一圈密封腻子相对于所述至少一圈密封粘接剂位于外圈，所述至少一圈密封粘接剂相对于所述至少一圈密封腻子位于内圈，并且所述导气槽位于所述至少一圈密封粘接剂的内侧；
(4)利用所述至少一圈密封腻子和至少一圈密封粘接剂将真空袋5封装在所述模具1上；
(5)通过导气槽对真空袋5抽真空，并利用抽真空所形成的真空压力使所述至少一圈密封粘接剂固化。
参照图1。图1是本发明的真空袋封装方法的一个具体实施方式的示意图。可以先将经浸渍的预成型构件2(例如铺层预浸料)放置在模具1靠近中央的位置，所述模具1具有用于抽真空的导气槽(如图中单独用箭头所示)。在预成型构件2上依次放置隔膜布3(例如高温隔膜部，如能够耐受300℃以上的高温隔膜布)和透气毡4(例如高温透气毡，例如能够耐受300℃以上的高温透气毡)。在预成型构件2的外边缘和模具1的外边缘之间沿着模具1周边涂覆第一圈密封腻子8、第二圈密封腻子7和一圈密封粘接剂6，所述第一圈密封腻子8和所述第二圈密封粘接剂相对于所述至少一圈密封粘接剂6位于外圈，所述第一圈密封粘接剂8相对于第二圈密封腻子位于内圈，并且所述导气槽位于所述第二圈密封粘接剂6的内侧。利用所述第一圈密封腻子8、第二圈密封腻子和至少一圈密封粘接剂6将真空袋5封装在所述模具上；通过导气槽对真空袋5抽真空，并利用抽真空所形成的真空压力使所述至少一圈密封粘接剂6固化。
在一些实施方式中，所述密封粘接剂的耐温性不低于所述密封腻子的耐温性，例如，所述密封粘接剂的耐温性高于所述密封腻子的耐温性或者与所述密封腻子的耐温性相当。例如，所述密封粘接剂可以耐受400℃以上的高温。
在另一些实施方式中，所述密封粘接剂的固化温度大于所述密封腻子的固化温度。
在另一些更优选的实施方式中，所述密封粘接剂在常温下为液体状态或者为密封胶膜的形式。
在进一步优选的一些实施方式中，所述密封粘接剂可为有机密封胶或无机密封胶，更优选为硅酮密封胶。
在另一些实施方式中，所述至少一圈密封腻子包括第一圈密封腻子和第二圈密封腻子，所述第一圈密封腻子相对于第二圈密封腻子位于外圈。
在另一些实施方式中，所述第一圈密封腻子的耐温性低于所述二次密封腻子的耐温性，例如所述第一圈密封腻子能够耐受200℃温度的温度，而所述二次密封腻子能够耐受300℃甚至400℃的高温；并且所述第一密封腻子的室温粘性高于所述第二密封腻子的室温粘性。在例如200℃以下，发挥将真空袋粘贴在模具上的作用上，所述第一密封腻子相对于所述第二密封腻子起着更大的作用。
在另一些实施方式中，所述第一密封腻子和/或所述二次密封腻子为合成橡胶密封条或硅胶密封条。
在另一些实施方式中，所述密封粘接剂涂覆的厚度为0.2mm至1.0mm，例如为0.2、0.5、0.8或1.0mm。可选的是，所述真空压力为-0.09MPa以下，例如为-0.08、0.05或0.02Mpa以下。
在另一些实施方式中，所述密封粘接剂的固化方式可以为常温固化和/或在热压罐内升温固化。
在另一些实施方式中，在抽真空完成之后，给真空袋与未固化的密封腻子和/或密封粘接剂之间提供粘接预压力。在另一些实施方式中，所述第二圈密封腻子可以在抽真空所形成的真空压力下固化。
在另一些实施方式中，所述预成型构件为复合材料预成型构件。
在另一些实施方式中，所述热压罐成型为300℃以上的温度实施的热压罐成型，例如在300℃至400℃的温度之间实施的热压罐成型。
在另一些实施方式中，所述预成型构建为经浸渍耐高温双马树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯并咪唑的耐高温树脂基复合材料成型构件。本文所述的耐高温或者高温，如果没有特别指出的话，是指耐受300℃以上，例如耐受300℃至500℃或者耐受300℃至400℃的高温，优选为耐受400℃以上的高温，例如400℃至600℃或者耐受400℃至500℃的高温。
在一个具体的实施方式中，本发明一种用于高温(例如300℃以上，如300℃至400℃)热压罐成型的真空袋封装方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)：在模具边缘四周依次粘贴一圈高温密封腻子(即第二密封腻子)和中低温密封腻子(第一蜜蜂腻子)；
步骤(2)：在密封腻子内圈周围涂覆上一层耐高温密封粘接剂(例如能够耐受300℃以上温度例如300℃至400℃的温度的密封粘接剂)；
步骤(3)：利用外圈密封腻子(包括第一密封腻子和第二密封腻子)将真空袋封装在模具上，抽真空完成第一次封装，并给真空袋与未固化的密封剂(包括所述高温密封腻子、中低温密封腻子和耐高温密封粘接剂)之间提供一定的粘接预压力；
步骤(4)：使内圈的密封粘接剂在真空压力下固化，完成真空袋第二次封装。
实施例
下面结合具体实施例及说明书附图对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
本实施例通过如下步骤实施高温热压罐的真空袋封装：
1)将碳纤维/耐高温聚酰亚胺树脂(耐受400℃)预浸料铺贴在模具上，依次放置脱模布和透气毡；
2)在模具边缘四周依次粘贴上一圈耐400℃高温密封腻子(购自美国generalselants)和耐200℃中温密封腻子(购自美国general selants)，后者位于前者的外圈；
3)在耐400℃高温密封腻子的内圈周围涂覆上一层约0.5mm厚的作为密封粘接剂的耐400℃高温的有机硅酮密封胶；
4)采用耐400℃高温密封腻子和耐200℃中温密封腻子将真空袋封装在模具上，抽真空至-0.09MPa以下，真空袋在大气压力下紧贴密封胶区域，完成真空袋第一次密封；
5)将密封有预浸料的模具放置在热压罐内，在80℃下保温2h，位于内圈的密封粘接剂在真空压力下固化，完成真空袋的第二次密封；
6)升温至370℃高温，在1.0MPa压力下，使聚酰亚胺固化成型3h。
独立地重复以上15次，每一次重复的整个过程中，没有发生真空渗漏的现象。
实施例2
按照实施例1基本相同的方式进行，不同之处在于，将耐高温聚酰亚胺树脂替换为能够同样耐受400℃的双马树脂。
独立地重复9次，每一次重复的整个过程中，没有发生真空渗漏的现象。
实施例3
按照实施例1基本相同的方式进行，不同之处在于，没有粘贴上耐400℃高温密封腻子。
独立地重复10次，每一次重复的整个过程中，发现每一次都出现耐200℃中温密封腻子的密封被破坏的情况，不过只有2次出现位于内圈的密封粘接剂的密封受到破坏的情况。
实施例3
按照实施例1基本相同的方式进行，不同之处在于，没有粘贴上耐200℃中低温密封腻子。
独立地重复13次，每一次重复的整个过程中，发现只有3次出现耐400℃耐高温密封腻子的密封被破坏的情况，其中有1次出现位于内圈的密封粘接剂的密封受到破坏的情况。
实施例4
按照实施例1基本相同的方式进行，不同之处在于，没有涂敷耐400℃高温的有机硅酮密封胶。
独立地重复6次，每一次重复的整个过程中，发现有3次出现耐400℃耐高温密封腻子和耐200℃中高温蜜蜂腻子的密封被破坏而导致漏气的情况，从而导致真空袋的密封失败。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于热压罐成型的真空袋封装方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将经浸渍的预成型构件放置在模具靠近中央的位置，所述模具具有用于抽真空的导气槽；
(2)在预成型构件上依次放置隔膜布和透气毡；
(3)在预成型构件的外边缘和模具的外边缘之间沿着模具周边涂覆至少一圈密封腻子和至少一圈密封粘接剂，所述至少一圈密封腻子相对于所述至少一圈密封粘接剂位于外圈，所述至少一圈密封粘接剂相对于所述至少一圈密封腻子位于内圈，并且所述导气槽位于所述至少一圈密封粘接剂的内侧；
(4)利用所述至少一圈密封腻子和至少一圈密封粘接剂将真空袋封装在所述模具上；
(5)通过导气槽对真空袋抽真空，并利用抽真空所形成的真空压力使所述至少一圈密封粘接剂固化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述密封粘接剂的耐温性不低于所述密封腻子的耐温性。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
所述密封粘接剂的固化温度大于所述密封腻子的固化温度；
更优选的是，所述密封粘接剂在常温下为液体状态或者为密封胶膜的形式；
进一步优选的是，所述密封粘接剂可为有机密封胶或无机密封胶，优选为硅酮密封胶。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一圈密封腻子包括第一圈密封腻子和第二圈密封腻子，所述第一圈密封腻子相对于第二圈密封腻子位于外圈。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一圈密封腻子的耐温性低于所述二次密封腻子的耐温性；并且
所述第一密封腻子的室温粘性高于所述第二密封腻子的室温粘性。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于：
所述第一密封腻子和/或所述二次密封腻子为合成橡胶密封条或硅胶密封条。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于：
所述密封粘接剂涂覆的厚度为0.2mm至1.0mm；和/或
所述真空压力为-0.09MPa以下。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于：
所述密封粘接剂的固化方式为常温固化和/或在热压罐内升温固化。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于：
在抽真空完成之后，给真空袋与未固化的密封腻子和/或密封粘接剂之间提供粘接预压力；和/或
所述第二圈密封腻子在抽真空所形成的真空压力下固化。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于：
所述预成型构件为复合材料预成型构件；和/或
所述热压罐成型为在300℃至400℃的温度实施的热压罐成型。
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