CN111605226A - 一种纤维材料的成型方法及由其制得的纤维材料和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种纤维材料的成型方法及由其制得的纤维材料和用途，所述方法通过控制离型剂和离型膜的涂覆和贴覆温度，能够解决现有纤维材料成型时遇到的脱芯困难、产品变形以及表面质量差等问题；该方法通过辅助选用OPP离型膜和硅油型离型剂，更有益于脱模的进行，能够较好地制得半导体FORK用纤维材料，针对不规则较长的纤维材料管同样具有成型效果佳和脱模容易的优势。

Description

一种纤维材料的成型方法及由其制得的纤维材料和用途
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及纤维材料的成型，具体涉及一种纤维材料的成型方法及由其制得的纤维材料和用途。
背景技术
碳纤维是含碳量在90％以上的高强度高模量纤维。耐高温居所有化纤之首。用腈纶和黏胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成。是制造航天航空等高技术器材的优良材料。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的。
目前成型碳纤维管材主要有以下方式：由金属芯棒和橡胶材料构成的芯棒缠绕碳纤维预浸布，合模后放入烘箱内热固化并冷却而成，其中金属芯棒表面包覆一层橡胶材料而制成芯模，成型时的压力由橡胶材料受热膨胀而提供。
但上述方法主要用于成型规则外形的碳纤维管，而且脱模较为困难，一般采用离型膜来辅助纤维材料的脱模，离型膜是指表面具有分离性的薄膜，离型膜与特定的材料在有限的条件下接触后不具有粘性，或轻微的粘性。
但半导体FORK(叉形管)用的纤维材料对表面质量要求较高，且形状并非常规的管状或矩形，采用现有常规的成型方法难以脱模成功，或者存在损坏模芯或成型不良等问题
因此，需要开发一种新的纤维材料的成型方法，使其成型良好且脱模容易。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种纤维材料的成型方法及由其制得的纤维材料和用途，所述方法通过控制离型剂的涂覆温度和离型膜的贴覆温度，针对不规则形状的纤维材料，比如半导体FORK用纤维材料能够简便脱芯且FORK产品变形控制效果好，得到的产品表面质量佳。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种纤维材料的成型方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将模芯加热至T1，涂覆离型剂；
(2)在T2下将第一离型膜贴覆在已涂覆离型剂的模芯表面；
(3)将纤维布包裹在已贴覆第一离型膜的模芯外侧；
(4)在T3下将第二离型膜贴覆在所述纤维布外侧，得到预成型件；
(5)将步骤(4)所述预成型件热压成型，离型脱芯，得到纤维材料；
步骤(1)中所述T1为40～50℃；
步骤(2)中所述T2为38～47℃；
步骤(4)中所述T3为38～47℃。
本发明提供的纤维材料的成型方法通过将T1、T2和T3控制在上述温度范围内，针对长度较长的纤维材料管能够涂覆均匀且贴覆效果好，使纤维材料成型过程中形变控制的较好，得到的纤维产品表面质量佳，克服了现有脱芯脱模困难的问题，而且能够防止温度过高导致离型剂挥发带来的挥发性有机污染物，兼具环保的优势。
本发明中对各步骤中的温度需要严格限制，其中，T1为40～50℃，例如可以是40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃或50℃等；T2为38～47℃，例如可以是38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃或47℃等；T3为38～47℃，例如可以是38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃或47℃等。
优选地，步骤(1)中所述模芯包括大小不同的两端，分别为第一端和第二端。
优选地，所述模芯的长度为3000～5000mm，例如可以是3000mm、3200mm、3500mm、3695mm、4000mm、4200mm、4500mm、4800mm或5000mm等。
优选地，所述模芯的第一端比第二端的尺寸小。
优选地，所述模芯第一端的宽度为80～120mm，高度为20～40mm 20mm、25mm、30mm、35mm或40mm等。
本发明的模芯并非规则形状的模芯，两端大小不一在脱模时具有较大阻力，这也是选择特定温度进行离型剂的涂覆和离型膜的贴覆的关键原因，更大程度上提高涂覆和贴覆效果，减少脱模脱芯时的阻力。
优选地，所述模芯第二端的宽度为80～120mm，高度为50～70mm，其宽度例如可以是80mm、82mm、85mm、90mm、95mm、100mm、105mm、110mm、115mm或120mm等；其高度例如可以是50mm、52mm、55mm、58mm、60mm、62mm、65mm或70mm等。
优选地，步骤(1)中所述T1为43～48℃。
优选地，所述模芯的材料为铝合金。
优选地，所述离型剂为非硅油型离型剂，优选为氟素溶剂型离型剂。
本发明选用非硅油型离型剂能够使离型膜更好地贴覆，更容易脱模。
优选地，所述离型剂的涂覆方式包括擦涂。
优选地，步骤(2)中所述T2为40～44℃。
优选地，所述第一离型膜为OPP离型膜。
优选地，步骤(2)所述贴覆的方式包括熨烫贴覆。
优选地，步骤(3)中所述纤维布与第一离型膜接触，包裹在已贴覆第一离型膜的模芯外侧。
优选地，步骤(4)中所述T3为40～44℃。
优选地，所述第二离型膜为OPP离型膜。
本发明优选离型模为OPP离型膜，其相较于现有PET离型膜和PE离型膜等能够取得更佳的脱模脱芯效果。
优选地，步骤(4)所述贴覆的方式包括熨烫贴覆。
本发明采用与熨烫贴覆的方式进行离型膜的贴覆，使离型膜与纤维布或模芯接触更自然紧密，没有褶皱或空隙，更有效保障成型产品的表面质量。
优选地，步骤(5)中所述热压成型的温度为135～155℃，例如可以是135℃、138℃、140℃、142℃、145℃、150℃、152℃或155℃等。
优选地，所述热压成型的时间为70～120min，例如可以是70min、75min、80min、85min、90min、95min、100min、110min或120min等。
优选地，所述热压成型的压力为20～50T/m2，例如可以是20T/m2、25T/m2、30T/m2、35T/m2、40T/m2、45T/m2或50T/m2等。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括如下步骤：
(1)将长度为3000～5000mm，包括大小不同的两端的模芯加热至40～50℃，擦涂硅油型离型剂；
(2)在38～47℃下将第一离型膜熨烫贴覆在已涂覆离型剂的模芯表面，所述第一离型膜为OPP离型膜；
(3)将纤维布与第一离型膜接触，包裹在已贴覆第一离型膜的模芯外侧；
(4)在38～47℃下将第二离型膜熨烫贴覆在所述纤维布外侧，得到预成型件，所述第二离型膜为OPP离型膜；
(5)将步骤(4)所述预成型件在135～155℃、20～50T/m2条件下经70～120min热压成型，离型脱芯，得到纤维材料。
第二方面，本发明提供一种纤维材料，所述纤维材料采用第一方面所述的方法制得。
本发明提供的纤维材料表面质量好，无孔洞或伤痕，能够较好的满足半导体FORK用纤维材料的要求。
优选地，所述纤维材料的形状为不规则形状。
所述纤维材料的长度为3000～5000mm，例如可以是3000mm、3200mm、3500mm、3695mm、4000mm、4200mm、4500mm、4800mm或5000mm等。
优选地，所述纤维材料包括大小不同的两端，分别为第一端和第二端。
优选地，所述纤维材料的第一端比第二端的尺寸小。
优选地，所述纤维材料第一端的宽度为80～120mm，高度为20～40mm 20mm、25mm、30mm、35mm或40mm等。
优选地，所述纤维材料第二端的宽度为80～120mm，高度为50～70mm，其宽度例如可以是80mm、82mm、85mm、90mm、95mm、100mm、105mm、110mm、115mm或120mm等；其高度例如可以是50mm、52mm、55mm、58mm、60mm、62mm、65mm或70mm等。
第三发明，本发明提供第二方面所述的纤维材料在半导体领域中的用途。
半导体FORK对纤维材料要求较高，不能有任一孔洞或划伤，而本发明提供的纤维材料表面质量佳，无孔洞或划伤，能够较好的适用于半导体领域，解决了现有纤维材料成型不良或脱模时变形划伤，无法应用在半导体领域的问题。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的纤维材料的成型方法通过控制离型剂的涂覆温度和离型膜的贴覆温度，使离型膜贴覆效果好，无褶皱或空隙，达到脱模脱芯容易的目的；
(2)本发明提供的纤维材料的成型方法还通过选用硅油型离型剂和OPP离型膜，进一步降低脱模时的阻力，提高脱模效果，能够较好的适用于形状不规则的半导体FORK用纤维材料；
(3)本发明提供的纤维材料表面质量佳，无划伤，能够较好地作为半导体FORK用纤维材料。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的纤维材料的成型方法得到的纤维材料示意图。
图2是本发明实施例1提供的纤维材料的成型方法得到的纤维材料表面纹理图。
图3是图1中的纤维材料表面纹理图的局部放大图。
图4是本发明对比例1提供的纤维材料的成型方法得到的纤维材料表面纹理图。
图中：1-纤维材料的第一端；2-纤维材料的第二端。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
以下实施例和对比例仅以长度为3695mm，第一端为高30mm*宽100mm，第二端为高60mm*宽100mm的纤维材料为例，本方法同样适用于长度较长且两端不一的其他尺寸的纤维材料的成型。
以下实施例和对比例的纤维布为经过预浸料浸料的纤维布，采用纤维重量100～300g/m，树脂含量33～45％，厚度在0.3mm以下即可，在此不再赘述。
一、实施例
实施例1
本实施例提供一种纤维材料的成型方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将与纤维材料尺寸相匹配的模芯加热至45℃，擦涂GF500氟素溶剂型离型剂；
(2)在42℃下将第一离型膜熨烫贴覆在已涂覆离型剂的模芯表面，所述第一离型膜为OPP离型膜；
(3)将纤维布与第一离型膜接触，包裹在已贴覆第一离型膜的模芯外侧；
(4)在42℃下将第二离型膜熨烫贴覆在所述纤维布外侧，得到预成型件，所述第二离型膜为OPP离型膜；
(5)将步骤(4)所述预成型件在140±5℃、20～50T/m2条件下经80min热压成型，离型脱芯，得到所述纤维材料。
如图1所示，本实施例得到的纤维材料整体较长，长为3695mm，且两端尺寸不一，其中纤维材料的第一端1的尺寸为高30mm*宽100mm，纤维材料的第二端2的尺寸为60mm*宽100mm，从而中间有斜面，由于长度较长且具有斜面，斜面处阻力较大，采用常规的成型方法，理性脱模后产品极易不合格。
实施例2
本实施例提供一种纤维材料的成型方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将与纤维材料尺寸相匹配的模芯加热至40℃，擦涂GF500氟素溶剂型离型剂；
(2)在47℃下将第一离型膜熨烫贴覆在已涂覆离型剂的模芯表面，所述第一离型膜为OPP离型膜；
(3)将纤维布与第一离型膜接触，包裹在已贴覆第一离型膜的模芯外侧；
(4)在46℃下将第二离型膜熨烫贴覆在所述纤维布外侧，得到预成型件，所述第二离型膜为OPP离型膜；
(5)将步骤(4)所述预成型件在140℃、20～50T/m2条件下经80min热压成型，离型脱芯，得到纤维材料。
实施例3
本实施例提供一种纤维材料的成型方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将与碳纤维材料尺寸相匹配的模芯加热至50℃，擦涂GF700氟素溶剂型离型剂；
(2)在38℃下将第一离型膜熨烫贴覆在已涂覆离型剂的模芯表面，所述第一离型膜为OPP离型膜；
(3)将纤维布与第一离型膜接触，包裹在已贴覆第一离型膜的模芯外侧；
(4)在38℃下将第二离型膜熨烫贴覆在所述纤维布外侧，得到预成型件，所述第二离型膜为OPP离型膜；
(5)将步骤(4)所述预成型件在140℃、20～50T/m2条件下经80min热压成型，离型脱芯，得到纤维材料。
实施例4
本实施例提供一种纤维材料的成型方法，所述方法除将步骤(2)和步骤(3)中的离型膜替换为PET离型膜外，其余均与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供一种纤维材料的成型方法，所述方法除步骤(2)和步骤(3)中的离型膜不采用熨烫贴覆，采用普通手压贴覆外，其余均与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供一种纤维材料的成型方法，所述方法除步骤(1)中将“GF500氟素溶剂型离型剂”替换为“二甲基硅油型离型剂”外，其余均与实施例1相同。
二、对比例
对比例1
本对比例提供一种纤维材料的成型方法，所述方法除步骤(1)中“将与纤维材料尺寸相匹配的模芯加热至45℃”替换为“将与纤维材料尺寸相匹配的模芯加热至32℃”外，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种纤维材料的成型方法，所述方法除步骤(1)中“将与纤维材料尺寸相匹配的模芯加热至45℃”替换为“将与纤维材料尺寸相匹配的模芯加热至58℃”外，其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种纤维材料的成型方法，所述方法除步骤(2)中“在42℃下将第一离型膜熨烫贴覆在已涂覆离型剂的模芯表面”替换为“在30℃下将第一离型膜熨烫贴覆在已涂覆离型剂的模芯表面”外，其余均与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供一种纤维材料的成型方法，所述方法除步骤(2)中“在42℃下将第一离型膜熨烫贴覆在已涂覆离型剂的模芯表面”替换为“在55℃下将第一离型膜熨烫贴覆在已涂覆离型剂的模芯表面”外，其余均与实施例1相同。
对比例5
本对比例提供一种纤维材料的成型方法，所述方法除步骤(4)中“在42℃下将第二离型膜熨烫贴覆在所述纤维布外侧”替换为“在30℃下将第一离型膜熨烫贴覆在已涂覆离型剂的模芯表面”外，其余均与实施例1相同。
对比例6
本对比例提供一种纤维材料的成型方法，所述方法除步骤(4)中“在42℃下将第二离型膜熨烫贴覆在所述纤维布外侧”替换为“在60℃下将第一离型膜熨烫贴覆在已涂覆离型剂的模芯表面”外，其余均与实施例1相同。
实施例1制得的纤维材料的表面纹理图如图2所示，其局部放大示意图如图3所示，从图中可以看出，得到纤维材料表面光滑且纹理清楚，无孔状或划伤，能够较好的应用在半导体领域中。
实施例2和实施例3制得的纤维材料与实施例1类似，表面纹理清楚无伤痕且脱模脱芯容易。
实施例4中采用PET离型膜，相较于实施例1而言，脱模脱芯相对较难，产品些微破损，产品内部出现些微伤痕。
实施例5中不采用熨烫的方式，采用手压贴覆，相较于实施例1而言，纤维材料成型较差，产品成型后表面褶皱，离型膜难以挤入，难以剥离。
实施例6中采用非硅油型离型剂，相较于实施例1而言，成型后脱模脱芯困难，产品有些微破损，铁芯出现些微划伤。
对比例1制得的纤维材料表面纹理图如图4所示，从图中可以看出，纤维材料表面有伤，产品破损，纹理不均匀，纤维材料表面质量差，无法作为半导体叉形片使用。
对比例3和对比例5中采用较低温度，较实施例1而言，对比例3和对比例5由于贴覆和涂覆效果不佳，导致最终脱模脱芯困难且最终产品有伤痕多，且产品破损，纤维表面质量差。
对比例2、对比例4和对比例5中采用较高温度，在涂覆和贴覆过程中，离型剂由于温度较高产生挥发，影响运行环境和员工健康。
综上所述，本发明提供的纤维材料的成型方法，通过控制离型剂和离型膜的涂覆和贴覆温度，能够解决现有纤维材料成型时遇到的脱芯困难、产品变形以及表面质量差等问题；并通过辅助选用OPP离型膜和硅油型离型剂，更有益于脱模的进行，能够较好地制得半导体FORK用纤维材料，针对不规则较长的纤维材料管具有成型效果佳和脱模容易的优势。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (11)

1.一种纤维材料的成型方法，其特征在于，所述成型方法包括如下步骤：
(1)将模芯加热至T1，涂覆离型剂；
(2)在T2下将第一离型膜贴覆在已涂覆离型剂的模芯表面；
(3)将纤维布包裹在已贴覆第一离型膜的模芯外侧；
(4)在T3下将第二离型膜贴覆在所述纤维布外侧，得到预成型件；
(5)将步骤(4)所述预成型件热压成型，离型脱芯，得到纤维材料；
步骤(1)中所述T1为40～50℃；
步骤(2)中所述T2为38～47℃；
步骤(4)中所述T3为38～47℃。
2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，步骤(1)中所述模芯包括大小不同的两端，分别为第一端和第二端；
优选地，所述模芯的长度为3000～5000mm；
优选地，所述模芯的第一端比第二端的尺寸小；
优选地，所述模芯第一端的宽度为80～120mm，高度为20～40mm；
优选地，所述模芯第二端的宽度为80～120mm，高度为50～70mm。
3.根据权利要求1或2所述的成型方法，其特征在于，步骤(1)中所述T1为43～48℃；
优选地，所述模芯的材料为铝合金；
优选地，所述离型剂为非硅油型离型剂；
优选地，所述离型剂的涂覆方式包括擦涂。
4.根据权利要求1～3任一项所述的成型方法，其特征在于，步骤(2)中所述T2为40～44℃；
优选地，所述第一离型膜为OPP离型膜；
优选地，步骤(2)所述贴覆的方式包括熨烫贴覆。
5.根据权利要求1～4任一项所述的成型方法，其特征在于，步骤(3)中所述纤维布与第一离型膜接触，包裹在已贴覆第一离型膜的模芯外侧。
6.根据权利要求1～5任一项所述的成型方法，其特征在于，步骤(4)中所述T3为40～44℃；
优选地，所述第二离型膜为OPP离型膜；
优选地，步骤(4)所述贴覆的方式包括熨烫贴覆。
7.根据权利要求1～6任一项所述的成型方法，其特征在于，步骤(5)中所述热压成型的温度为135～155℃；
优选地，所述热压成型的时间为70～120min；
优选地，所述热压成型的压力为20～50T/m2。
8.根据权利要求1～7任一项所述的成型方法，其特征在于，所述成型方法包括如下步骤：
(1)将长度为3000～5000mm，包括大小不同的两端的模芯加热至40～50℃，擦涂硅油型离型剂；
(2)在38～47℃下将第一离型膜熨烫贴覆在已涂覆离型剂的模芯表面，所述第一离型膜为OPP离型膜；
(3)将纤维布与第一离型膜接触，包裹在已贴覆第一离型膜的模芯外侧；
(4)在38～47℃下将第二离型膜熨烫贴覆在所述纤维布外侧，得到预成型件，所述第二离型膜为OPP离型膜；
(5)将步骤(4)所述预成型件在135～155℃、20～50T/m2条件下经70～120min热压成型，离型脱芯，得到纤维材料。
9.一种纤维材料，其特征在于，所述纤维材料采用权利要求1～8任一项所述的成型方法制得。
10.根据权利要求9所述的纤维材料，其特征在于，所述纤维材料的形状为不规则形状；
优选地，所述纤维材料的长度为3000～5000mm；
优选地，所述纤维材料包括大小不同的两端，分别为第一端和第二端；
优选地，所述纤维材料的第一端比第二端的尺寸小；
优选地，所述纤维材料第一端的宽度为80～120mm，高度为20～40mm；
优选地，所述纤维材料第二端的宽度为80～120mm，高度为50～70mm。
11.根据权利要求9或10所述的纤维材料在半导体领域中的用途。
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