CN109968701A - 一种可重复使用双层气袋的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气袋的制备方法，特别是一种可重复使用的双层气袋的制备方法，与现有技术相比，本发明所述的双层气袋，其内层为尼龙风管，外层为硅胶，用此气袋制作碳纤维产品时，硅胶与产品内表面直接接触，其剥离效果好同时又能保证产品内表面的光滑与平整，满足一些对内表面光滑度要求高的产品需求，本发明所述的双层气袋可用于制作规则产品或者异形产品，此外，双层气袋中外层的硅胶层气袋可重复多次使用，需再次使用气袋时，只更换内层尼龙风管即可，以达到降低成本的目的。

Description

一种可重复使用双层气袋的制备方法

技术领域

本发明涉及一种气袋的制备方法，特别是一种可重复使用的双层气袋的制备方法。

背景技术

碳纤维具有低比重，高强度及高刚性的优点。由碳纤维制成的复合材料，重量只有钢的1/5，但其强度比钢还强。自上世纪以来，经过了几十年的发展，其应用越来越广泛。越来越多的产品开始采用碳纤维复合材料来制备。碳纤维复合材料已经发展出很多的成型方法，比如热压罐法，内袋压法，真空袋压法，树脂传递模塑法，热压法，拉挤法，卷管法等。各种不同成型方法适合成型不同形状的产品。其中，内袋压法对于比较复杂的造型的制件的制备有不可比拟的优点。

用内袋压法制备碳纤维复合材料制件的一般工艺如下：将碳纤维与树脂含浸，制成碳纤维预浸布；将预浸布裁切成需要的形状及大小；将裁切好的预浸布逐层叠放制成预成型体；预成型体置入带有进气接口的封闭型气袋；将预成型体置入成型模具的模腔内，合紧模具；将已置入预成型体的模具放进热压机内；对预成型体加热，使树脂聚合，并对预成型体内的气袋冲入高压气体，使预浸布层与层之间紧密结合，最终形成坚固的碳纤维复合材料结构体；成型完毕后自热压台取下模具，置入冷压台冷却；冷却后打开模具，取出制件。由于内袋压法需要将预浸布铺层，制成预成型体，如何使预成型体尽可能的与制品的形状大小接近，是一个很重要的课题。另一方面，预成型体气袋需可以在成型过程中承受高温高压,一般耐温范围在80-300度,高压范围在0.3-3Mpa，所以气袋的材料选择及制备便显得非常重要。用不同的气袋材料及制备方法制得的气袋成型出来的制件的内外表面是不一样的。

现有最常使用的气袋为尼龙风管，用拉挤的方式制得。其优点是成本低，同时壁厚薄，成型后易取出，不影响制品重量。缺点是该风管属于管型，单一的尺寸，很难与预成型体的内腔尺寸配合，所以，一般都要用尺寸比较大的风管放入预成型体的内腔。所以制得的制品其内腔的表面会有很多的皱折，影响产品的力学性能。同时，风管的尺寸未与预成型体很好匹配，所以，在成型过程中，很容易出现风管的过渡延伸导致破裂，从而导致高压气体泄漏，俗称漏风。在漏风处，复合材料的成型压力降低，并且，由于漏风的关系，该处的树脂会减少，并且局部温度过渡无法完全固化，从而导致产品报废。目前尼龙风管在内袋压法比较广泛运用。比如网球拍，自行车部件等。

现有的硅胶气袋工艺中，硅胶气袋需要采用专用模具、气袋里面需配有芯轴控制内型腔，以及采用专用设备来将硅胶硫化成型，最主要是现有工艺只能制作造型相对规则的产品，因为最终需要将芯轴抽出来才能实现硅胶气袋产品，如果有异型的产品就无法实现，另外，现有的硅胶气袋成本也比较高。

刘烈新等在公开号为CN101696732A的中国发明专利《新型双尼龙风管》中公开了一种新型双层尼龙风管，与普通尼龙风管不同之处是采用两种化学物质组合而成，此工艺仅限于规则的管形，不适用于异型的碳纤制品，如果采用此尼龙风管碳纤制品成型后产品内表面不平顺，皱折等，影响碳纤制品的强度，同包裹时也不易操作。

刘烈新等在公开号为CN103331899A的中国发明专利申请《一种新型复材加工成型气袋》公开了一种新型复材加工成型气袋，其主要是采用尼龙风管制作成3D的立体造型结构，采用激光缝合或高温缝合的方式，参照制品的形状制成具有尼龙气袋。其优点是形状比较贴近制品，又比较薄，成型后容易取出。但对于内表面需要光滑的产品，仍有限制。另外，由于该气袋内部无支撑，只能采用做完预成型体后放入，对于一些封闭型预成型体，无法采用。

王景辉在公开号为CN101041265A的中国发明专利《一种便于用碳素纤维成形异型壳体产品的制作方法》中公开了一种采用热收缩的发泡材为支撑体，并在其表面喷涂一种为硅胶的胶材在表面，成形后直接在胶材表面包裹碳纤维预浸材，最后通过高温高压将产品成型后取出异型壳的制作方法，为制得与预成型体内腔匹配的气袋，将预成型体预留碳纤维预浸料及气袋的尺寸后，采用EPS（聚苯乙烯泡沫）材料制得气袋的芯轴，然后在气袋芯轴上披覆一种可以承受高温高压的改性乳胶或者硅胶体，从而制得气袋。该气袋由于内部有芯轴支撑，可以在此气袋上直接做预浸料的叠层，对于复杂产品预成型体的制备显得容易，同时成型后的内表面比较光滑，制件的力学性能得到很好的提升。

但该气袋也有缺点：由于采用的EPS芯轴材料不可回收利用，而且为了解决气密性问题，该气袋的厚度比较厚，导致材料使用比较多，气袋成本昂贵，限制了其适用范围，同时该气袋只能一次性使用，无法重复利用；采用乳胶披覆，由于乳胶与树脂结合比较牢固，成型后难以取出；采用液态硅胶披覆，使用过程中很容易出现气袋破损的现象，稍不注意进行成型，会导致制件报废；由于采用外披覆的方式，气袋的外表面光滑度还是有限制。对于需要高度光滑的内表面产品，还是有限制。

刘五瑞等在公开号为CN104354307A的中国发明专利《一种多层气袋结构及其制备方法》，采用可溶（熔）性材料做为气袋的芯轴，可以回收利用，可以降低成本。同时，由于采用多层结构，使气袋成型容易取出，同时，可以确保使用过程中气密性问题。从而使该气袋大规模使用具有经济上的可行性及技术的安全性。但该气袋只是实现了芯轴材料的回收利用，作为气袋气密层的多层材料还是一次性使用，所以，成本还是比较高，限制了其使用范围。同时，外披覆成型产品尺寸的精确度以及表面的光滑度还是有一定的限制。对于需要内尺寸高度精确以及内表面高度光滑产品，比如，飞机进气道等，目前还是有很多的困难。需要在气袋的制备及产品成型工艺方面做改良，方能得到实现。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种水成本低并可重复使用的双层气袋的制备方法。

本发明所采用的技术方案是：一种可重复使用双层气袋的制备方法，所述双层气袋其内层为尼龙风管，外层为硅胶，包括如下步骤：

步骤1：根据拟生产产品形状制作模具，所述模具上至少设置一个进气嘴；

步骤2：将生硅胶制成片状，并均匀铺满模具型腔的内表面；

步骤3：将尼龙风管放置于铺好生硅胶片的模具型腔内；

步骤4：将步骤3中铺好生硅胶与尼龙风管的模具置于专用压台加热，同时从进气嘴位置接入气管往尼龙风管内充气，使尼龙风管压紧硅胶片并抵靠在模具型腔内壁，直至生硅胶片硫化成型后即形成双层气袋。

进一步的，步骤4中加热温度为150-200℃，充气气压为1-2Mpa，加热充气持续时间为2-5h。

进一步的，所述尼龙风管的耐高温温度大于200℃。

进一步的，所述生硅胶片的厚度为1-5mm。

进一步的，所述模具型腔的尺寸小于等于拟生产产品的尺寸。

与现有技术相比，本发明所述的双层气袋，其内层为尼龙风管，外层为硅胶，用此气袋制作碳纤维产品时，硅胶与产品内表面直接接触，其剥离效果好同时又能保证产品内表面的光滑与平整，满足一些对内表面光滑度要求高的产品需求，本发明所述的双层气袋可用于制作规则产品或者异形产品，此外，双层气袋中外层的硅胶层气袋可重复多次使用，需再次使用气袋时，只更换内层尼龙风管即可，以达到降低成本的目的。

附图说明

图1为制作碳纤维制品模具设计示意图。

图中：1-上模盖，2-下模盖，3-模具分型面，4-碳纤维制品，5-硅胶层，6-尼龙风管。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明做进一步描述：

一种可重复使用双层气袋，本发明所述的双层气袋，其内层为尼龙风管，尼龙风管确保充气时的气密性，外层为硅胶层，其制备方法包括如下步骤：

步骤1：根据需要生产制作的碳纤维产品形状制作模具，模具型腔的尺寸与产品尺寸一致，或者模具型腔的尺寸也可根据实际产品功能需求做整体内缩，内缩尺寸设计为1-5mm，所述模具为封闭式的，其分为上下模两个凹模型腔，模具上至少设置有一个进气嘴；

步骤2：将生硅胶制成片状，生硅胶为可离型的且能伸缩的材料，其内包含有生硅胶硫化所需的各种助剂，将片状的生硅胶均匀的铺满模具型腔内表面，其中生硅胶片的厚度为1-5mm；

步骤3：根据模具型腔的尺寸选择大小合适的尼龙风管，尼龙风管优选为可耐高温200℃以上的，尼龙风管的开口与尼龙气嘴粘合连接，将此尼龙风管放置于铺好硅胶片的模具型腔内，同时将尼龙气嘴置于模具的进气嘴位置；

步骤4：将步骤3中铺好生硅胶与尼龙风管的模具置于专用压台加热，加热温度为150-200℃，同时从模具进气嘴位置的尼龙气嘴接入气管往尼龙风管内充气，充气气压为1-2Mpa，，加热充气持续时间为2-5h，充气使得尼龙风管压紧硅胶片并抵靠在模具型腔内壁，直至硅胶片硫化成型后即形成双层气袋。

由以上所述制备方法可知，此双层气袋不管造型如何，均可以实现表层为硅胶层、内层为尼龙风管的气袋，其外表面可以做到很光滑，这样在与碳纤维产品内壁接触确保平顺与光滑，同时硅胶与产品内表面直接接触剥离效果好，可以满足一些对内表面光滑度要求高的产品需求，如无人机的进气道等。

将该气袋运用在内袋压法上生产碳纤维制品4，其模具设计示意图如图1所示，将碳纤维预浸布逐层叠放在气袋外表面，由于气袋结构最外层是硅胶材料，硅胶层5与碳纤维制品4内表面直接接触，成型后可以顺利地与碳纤维制品4剥离开，同时又能保证碳纤维制品4内表面的光滑与平整，满足一些对内表面光滑度要求高的产品需求，此外，双层气袋中外层的硅胶层4气袋可重复多次使用，需再次使用气袋时，将硅胶层4对应非产品需求面割开一个开口，通过该开口将内层尼龙风管6剥离更换即可，以此可达到降低成本的目的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种可重复使用双层气袋的制备方法，所述双层气袋其内层为尼龙风管，外层为硅胶，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：根据拟生产产品形状制作模具，所述模具上至少设置一个进气嘴；

步骤2：将生硅胶制成片状，并均匀铺满模具型腔的内表面；

步骤3：将尼龙风管放置于铺好生硅胶片的模具型腔内；

步骤4：将步骤3中铺好生硅胶与尼龙风管的模具置于专用压台加热，同时从进气嘴位置接入气管往尼龙风管内充气，使尼龙风管压紧硅胶片并抵靠在模具型腔内壁，直至生硅胶片硫化成型后即形成双层气袋。

2.根据权利要求1所述的一种可重复使用双层气袋的制备方法，其特征在于：步骤4中加热温度为150-200℃，充气气压为1-2Mpa，加热充气持续时间为2-5h。

3.根据权利要求1或2所述的一种可重复使用双层气袋的制备方法，其特征在于：所述尼龙风管的耐高温温度大于200℃。

4.根据权利要求1或2所述的一种可重复使用双层气袋的制备方法，其特征在于：所述生硅胶片的厚度为1-5mm。

5.根据权利要求1或2所述的一种可重复使用双层气袋的制备方法，其特征在于：所述模具型腔的尺寸小于等于拟生产产品的尺寸。