CN109203622B - 一种隔离剂图形覆膜及其制备方法和应用 - Google Patents

一种隔离剂图形覆膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种隔离剂图形覆膜及其制备方法和应用，该离剂图形覆膜，自上而下依次由塑料材质薄膜层、离型膜层、水溶性树脂载体层和剥离膜层组成；离型膜层由涂覆或印刷在塑料材质薄膜表面的硅油树脂形成的，水溶性树脂载体层上承载有图形，图形通过隔离剂印刷于水溶性树脂载体上，水溶性树脂载体层印刷于离型膜层表面。该隔离剂图形覆膜可用于平面，也适用于各种曲面金属结构件，具有效率高、精度高、长期使用成本低、涂覆自由度高的优点，在航空航天领域具有广泛的应用前景。

Description

一种隔离剂图形覆膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于超塑成形/扩散连接技术领域，具体涉及一种隔离剂图形覆膜及其制备方法和应用。
背景技术
随着飞行器速度越来越高，航空发动机的推重比越来越高，要求飞行器及发动机结构在实现减重的同时又具有良好的气动性能，这样结构件的型面越来越复杂，很多结构需要设计成空心复杂曲面结构，这类结构不仅具有复杂的外形，同时还具有复杂的内部结构，如变厚度设计，带加强筋等。为了制造具有复杂曲面的空心结构，超塑成形/扩散连接工艺是一种非常有效的制备方法。但是，复杂的外形和内部结构为超塑成形/扩散连接工艺带来了难度，特别是在复杂曲面上涂覆隔离剂的涂覆工艺是其中一个关键的工艺难点，隔离剂的作用是在高温环境下对金属板材原子间进行隔离，是超塑成形/扩散连接中的一个关键的工序，隔离剂涂覆质量直接影响零件的制备质量。
在超塑成形/扩散连接工艺中，在金属表面涂覆隔离剂主要有两类方法：手工涂覆、丝网印刷和喷墨式印刷技术。
手工涂覆是采用手工的方法在刻好形的金属板材表面涂覆隔离剂，这种方法不仅效率低，而且涂覆质量受人为因素影响而不稳定，精度低，一般只用于实验室开展小型的试验，不适用于批量生产，不能满足大批量生产。
丝网印刷最早起源于中国，距今已有两千多年的历史，后来经改进后的丝网印刷技术广泛应用于与各个行业。早在上世纪80年代，英国罗—罗公司就已经采用丝网印刷技术用于空心叶片制造过程中的隔离剂涂覆，这种方法利用丝网印版图文部分网孔透油墨，非图文部分网孔不透油墨的基本原理进行印刷。具体工艺过程为：印刷时在丝网印版一端上倒入油墨，用刮印刮板在丝网印版上的油墨部位施加一定压力，同时朝丝网印版另一端移动，油墨在移动中被刮板从图文部分的网孔中挤压到承印物上。但是在丝网印刷技术中，网版的制造需要专门定制，工艺周期长，且网版很容易被尖锐物体损坏，使用完毕后需要采用专用清洗剂对网版进行清洗，并需要专用地点进行网版存放，如果生产过程中需要更改图形，必须重新制作网版，定制周期长。且现有的丝网印刷一般用于在平面上实现隔离剂涂覆，每次需要针对具体的型面定制网板，网版操作过程中易损伤，成本高，而且无法实现复杂曲面的空心结构涂覆。
为了解决丝网印刷中需要专门定制网版的问题，近年来又发展了一种喷墨式印刷技术。具体工艺过程为：印刷前将图形输入进计算机软件中，将承印物放置于平台上，印刷时在喷头中注入油墨，计算机根据设定的轨迹控制喷头移动，同时喷头向承印物喷出油墨。目前，喷墨式印刷技术已经广泛应用于报刊、图书的印刷，随着喷墨式印刷技术的不断提高，逐渐在一些电子行业、航空、航天、传播等高新产业得到应用。本世纪初，BritishAerospace Public Limited Company将喷墨式印刷技术应用于超塑成形/扩散连接工艺中隔离剂涂覆工序，弥补了丝网印刷的一部分不足，使得该技术在多个行业中得到广泛应用。但现有的喷墨式印刷技术虽然不需要每次更换网板，但是只适用于涂覆平面图形。
因此，提供一种克服传统隔离剂涂覆方法周期长、成本高、精度低、不能涂覆复杂曲面结构等不足的新的隔离剂涂覆方法，具有重要的意义。
发明内容
针对现有手工涂覆、丝网印刷及喷墨式印刷技术存在的问题，克服传统隔离剂涂覆方法周期长、成本高、精度低、不能涂覆复杂曲面结构等不足，本发明提出了一种隔离剂图形覆膜，并给出了该隔离剂图形覆膜的制备方法以及其采用该隔离剂图形覆膜在承印物表面制作隔离剂图形的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种隔离剂图形覆膜，自上而下依次由塑料材质薄膜层、离型膜层、水溶性树脂载体层和剥离膜层组成，其特征在于：所述离型膜层由涂覆或印刷在塑料材质薄膜表面的硅油树脂形成的，所述水溶性树脂载体层上承载有图形，图形通过隔离剂印刷于水溶性树脂载体上，水溶性树脂载体层印刷于离型膜层表面。
优选地，所述塑料材质薄膜层采用PVC材质。
本发明还提供了一种制备隔离剂图形覆膜的方法，其特征在于，步骤如下：
（1）选择塑料材质薄膜，在塑料材质薄膜表面涂覆或印刷硅油树脂以形成一层离型膜；
（2）将图形输入到印刷设备中；
（3）将水溶性树脂印刷于离型膜表面上，形成水溶性树脂载体；
（4）用隔离剂将图形印刷于水溶性树脂载体上；
（5）将剥离膜敷于印刷有隔离剂图形的水溶性树脂载体上，得到所述隔离剂图形覆膜。
优选地，步骤（1）中所述塑料材质薄膜选择PVC材质。
本发明还提供了一种采用上述隔离剂图形覆膜在承印物表面制作隔离剂图形的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）选择塑料材质薄膜；
（2）在塑料材质薄膜表面涂覆或印刷硅油树脂以形成一层离型膜，并待其完全干燥；
（3）将水溶性树脂印刷在离型膜表面上，形成水溶性树脂载体，并待其完全干燥；
（4）将图形用隔离剂印刷在水溶性树脂载体上；
（5）将剥离膜敷在印刷有隔离剂图形的水溶性树脂载体上，得到隔离剂图形覆膜；
（6）去除承印物表面的氧化层或污垢；
（7）将承印物置于工作台上，揭去隔离剂图形覆膜的剥离膜，将揭去剥离膜的隔离剂图形覆膜的水溶性树脂载体层的下表面覆盖在承印物表面上，用滚轮对隔离剂图形覆膜施加压力，使隔离剂图形覆膜完全贴合在承印物表面上;
（8）揭去离型膜以及塑料材质薄膜，将承印物放置在干燥通风处晾置。
优选地，所述塑料材质薄膜选择PVC材质。
上述方法中的承载物表面可以为平面，也可以是曲面，尤其是复杂曲面。
上述方法中的承载物可以为筒体，承载物表面为筒体内壁表面。
上述方法中的承载物可以为板材，采用线切割或高压水切割的方式切割而成。
上述方法中的承载物可以为具有复杂曲面的空心叶片。
上述方法中的印刷采用自动化印刷方式。
本发明的技术效果如下：
（1）以水溶性树脂作为载体，承印隔离剂图形，采用自动化印刷方式将隔离剂图形印刷在水溶性树脂载体上，并采用自动化印刷方式将承载有隔离剂图形的水溶性树脂印刷在涂有或印刷有硅油树脂的PVC膜上，自动化印刷方式保证了图形的精确性；
（2）采用水溶性树脂将图形承印在离型膜表面上，转印后的图形与承印物粘合力强，涂层均匀稳定，满足SPF/DB工艺对金属隔离剂涂覆质量的技术要求；该方法避免了丝网印刷过程中网版易损坏、网版使用后需清洗和保存苛刻等一系列问题；
（3）采用PVC膜作为介质，使图形可以转印在平面上、曲面上，尤其是复杂曲面结构上也可以，如具有复杂曲面的空心结构（如空心叶片），克服了现有技术不能涂覆复杂曲面结构等不足；
（4）适用于超塑成形/扩散连接工艺，浆料采用自动印刷的方式，涂覆在离型膜表面上，保证了图形的精度及质量；用剥离膜保护，存储条件宽松，保质期长，使用方便，克服了手工涂覆曲面结构需要采用样板划线，从而提高了图形精度和效率；
（5）适用于各种曲面金属结构件，具有效率高、精度高、长期使用成本低、涂覆自由度高的优点，在航空航天领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1隔离剂图形覆膜示意图；
图2在平面金属板材上制作隔离剂图形示意图；
图3在曲面金属件上制作隔离剂图形示意图；
图4 在筒体内壁制作隔离剂图形示意图。
图中 1、PVC薄膜；2、硅油树脂；3、水溶性树脂；4、隔离剂图形；5、剥离膜；6、PVC薄膜层；7、硅油树脂离型膜层；8、水溶性树脂载体层；9、隔离剂图形层；10、剥离膜层；11、平面金属板材；12、曲面金属件；13、筒体。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的一种隔离剂图形覆膜及其制备方法和应用作进一步阐述，但本发明的保护内容并不限于以下实施例。
采用隔离剂图形覆膜可以在平面和曲面，板材表面、筒体内壁，空心结构曲面等上制作隔离剂图形。所用隔离剂图形覆膜可以现场制作后直接使用，也可以预先制备好备用，但不论是现场制作或是预先制备，其制备方法相同或相似，制得的隔离剂图形覆膜的结构相同或相似。隔离剂图形覆膜的结构：自上而下依次由塑料材质薄膜层、离型膜层、水溶性树脂载体层和剥离膜层组成。离型膜层由涂覆或印刷在塑料材质薄膜表面的硅油树脂形成的，水溶性树脂载体层上承载有图形，图形通过隔离剂印刷于水溶性树脂载体上（形成的隔离剂图形可看做是负载在水溶性树脂载体层上的单独一层，也可与水溶性树脂载体层看做一个整体），水溶性树脂载体层印刷于离型膜层表面。其制作过程均包括以下5个步骤：（1）选择塑料材质薄膜，在塑料材质薄膜表面涂覆或印刷硅油树脂以形成一层离型膜；（2）将图形输入到印刷设备中；（3）将水溶性树脂印刷于离型膜表面上，形成水溶性树脂载体；（4）用隔离剂将图形印刷于水溶性树脂载体上；（5）将剥离膜敷于印刷有隔离剂图形的水溶性树脂载体上，得到所述隔离剂图形覆膜。具体的制作过程如以下实施例所示。
实施例1
采用隔离剂图形覆膜在平面金属板材上制作隔离剂图形，步骤如下：
1.选择PVC膜，厚度为0.1mm（手感好，柔软度佳），长×宽为400×400mm；
2.采用自动化印刷方式将硅油树脂印在PVC膜上形成一层离型膜，待其完全干燥；
3.启动印刷机，将水溶性树脂印刷在离型膜表面上，形成水溶性树脂载体，并待其完全干燥；
4.将图形用隔离剂印在水溶性树脂上；
5.将剥离膜（尺寸为：400×400mm）敷于印刷有隔离剂图形的水溶性树脂载体上，得到隔离剂图形覆膜；
6.采用线切割或高压水切割的方式切割出平面承印物；
7.承印物表面碱崩酸洗，去除板材表面的氧化层或污垢；
8.将承印物放置于工作台上，揭去剥离膜（保护膜）及PVC膜，覆盖在承印物表面，用橡胶滚轮轻轻施压压力，以便图形完全贴合在承印物上；
9.揭去硅油树脂离型膜及PVC膜，将承印物放置在干通风处，晾置5小时。作为载体的水溶性树脂与隔离剂图形一起转移到承印物上。
实施例2
采用隔离剂图形覆膜在曲面金属件上制作隔离剂图形，步骤如下：
1.选择PVC膜，厚度为0.1mm（手感好，柔软度佳），长×宽为400×400mm；
2.采用数模处理软件将待印曲面展开成平面尺寸；
3.采用自动化印刷方式将硅油树脂印在PVC膜形成一层离型膜，待其完全干燥；
4.将展开后的平面图形输入自动印刷设备中，启动印刷机，将水溶性树脂印刷在离型膜表面上，形成水溶性树脂载体，并待其完全干燥；
5.将图形用隔离剂印在水溶性树脂上，待其完全干燥；
6.将剥离膜（尺寸为：400×400mm）敷在印刷有隔离剂图形的水溶性树脂载体上，得到隔离剂图形覆膜；
7.采用线切割或高压水切割的方式切割出平面承印物；
8.承印物成形：采用热成形方法将板材成形为复杂曲面结构或采用机加方式加工出曲面承印物；
9.承印物表面碱崩酸洗，去除板材表面的氧化层或污垢；
10.将承印物放置于工作台上，揭去剥离膜（保护膜），覆盖在承印物表面，用橡胶滚轮轻轻施压压力，以便图形完全贴合在承印物上；
11.揭去硅油树脂离型膜及PVC膜，将承印物放置在干通风处，晾置5小时。作为载体的水溶性树脂与隔离剂图形一起转移到承印物上。
实施例3
采用隔离剂图形覆膜在筒体内壁制作隔离剂图形，步骤如下：
1.选择PVC膜，厚度为0.1mm（手感好，柔软度佳），长×宽为尺寸为400×400mm；
2.采用数模处理软件将待印曲面展开成平面尺寸；
3.采用自动化印刷方式将硅油树脂印在PVC膜形成一层离型膜，待其完全干燥；
4.将展开后的平面图形输入自动印刷设备中，启动印刷机，将水溶性树脂印在离型膜上，待其完全干燥；
5.将图形用隔离剂印在水溶性树脂上；
6.将剥离膜（尺寸为：400×400mm）敷在印刷有隔离剂图形的水溶性树脂载体上，得到隔离剂图形覆膜；
7.采用线切割或高压水切割的方式切割出板材；
8.将板材卷曲焊接形成筒体；
9.承印物表面碱崩酸洗，去除板材表面的氧化层或污垢；
10.将承印物放置于工作台上，揭去剥离膜（保护膜），覆盖在承印物内表面上，用橡胶滚轮轻轻施压压力，以便图形完全贴合在承印物上；
揭去硅油树脂离型膜及PVC膜，将承印物放置在干通风处，晾置5小时。作为载体的水溶性树脂与隔离剂图形一起转移到承印物上。

Claims (8)

1.一种隔离剂图形覆膜，自上而下依次由塑料材质薄膜层、离型膜层、水溶性树脂载体层和剥离膜层组成，其特征在于：所述离型膜层由涂覆或印刷在塑料材质薄膜表面的硅油树脂形成的，所述水溶性树脂载体层上承载有图形，图形通过隔离剂印刷于水溶性树脂载体上，水溶性树脂载体层印刷于离型膜层表面，所述塑料材质薄膜层采用PVC材质。
2.一种制备权利要求1所述的隔离剂图形覆膜的方法，其特征在于，步骤如下：
（1）选择塑料材质薄膜，在塑料材质薄膜表面涂覆或印刷硅油树脂以形成一层离型膜，所述塑料材质薄膜采用PVC材质；
（2）将图形输入到印刷设备中；
（3）将水溶性树脂印刷于离型膜表面上，形成水溶性树脂载体；
（4）用隔离剂将图形印刷于水溶性树脂载体上；
（5）将剥离膜敷于印刷有隔离剂图形的水溶性树脂载体上，得到所述隔离剂图形覆膜。
3.采用权利要求1所述的一种隔离剂图形覆膜在承印物表面制作隔离剂图形的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）选择塑料材质薄膜，所述塑料材质薄膜选择PVC材质；
（2）在塑料材质薄膜表面涂覆或印刷硅油树脂以形成一层离型膜，并待其完全干燥；
（3）将水溶性树脂印刷在离型膜表面上，形成水溶性树脂载体，并待其完全干燥；
（4）将图形用隔离剂印刷在水溶性树脂载体上；
（5）将剥离膜敷在印刷有隔离剂图形的水溶性树脂载体上，得到隔离剂图形覆膜；
（6）去除承印物表面的氧化层或污垢；
（7）将承印物置于工作台上，揭去隔离剂图形覆膜的剥离膜，将揭去剥离膜的隔离剂图形覆膜的水溶性树脂载体层的下表面覆盖在承印物表面上，用滚轮对隔离剂图形覆膜施加压力，使隔离剂图形覆膜完全贴合在承印物表面上;
（8）揭去离型膜以及塑料材质薄膜，将承印物放置在干燥通风处晾置。
4.根据权利要求3所述的在承印物表面制作隔离剂图形的方法，其特征在于，所述承载物表面为平面或曲面。
5.根据权利要求3所述的在承印物表面制作隔离剂图形的方法，其特征在于，所述承载物为筒体，承载物表面为筒体内壁表面。
6.根据权利要求3所述的在承印物表面制作隔离剂图形的方法，其特征在于，所述承载物为板材，采用线切割或高压水切割的方式切割而成。
7.根据权利要求3所述的在承印物表面制作隔离剂图形的方法，其特征在于，所述方法中的印刷采用自动化印刷方式。
8.根据权利要求3所述的在承印物表面制作隔离剂图形的方法，其特征在于，所述承印物为具有复杂曲面的空心叶片。
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