專利名稱：一次成型多件復合材料板材的工藝方法
技術領域：
本發明屬于復合材料成型工藝技術領域，涉及一種通過真空輔助樹脂導入工藝一次性制備多件復合材料片材、板材及型材的工藝方法。背景技術：
纖維增強樹脂基復合材料板材的加工通常采用模壓或者真空輔助樹脂灌注工藝。模壓工藝是在平板硫化機上模壓預浸料或者刷膠的纖維織物，在一定溫度和一定壓力下實現復合材料的固化成型，可以實現多塊復合材料板材的同時成型，能夠保證制品厚度，但是容易出現氣泡缺陷；此外，該工藝制造成本高，成型過程中有機溶劑揮發造成對環境的污染，影響現場操作人員的身體健康。真空輔助樹脂灌注工藝利用真空負壓實現樹脂在纖維及其織物中的浸漬，并在真空壓力下固化成型，具有成型設備簡單、制造成本低、產品空隙率低、成型產品性能與熱壓罐工藝相近的特點，通常用于制造大尺寸、大厚度或者異型結構復合材料構件，該工藝無溶劑釋放，是一種綠色制造工藝，在國防及國民經濟各領域已有廣泛應用。現有報道的真空輔助樹脂灌注工藝均為單件復合材料構件工藝，未見有關采用真空輔助樹脂灌注工藝一次成型多件復合材料板材的報道。
發明內容
本發明的目的在于結合真空輔助成型工藝特點，提供一種一腔成型多件復合材料板材的工藝方法，大幅度提高生產效率。本發明的目的是這樣實現的，在通用的真空輔助樹脂灌注工藝的基礎上，將需要成型的多件復合材料板材坯料疊合成預成型體組，坯料間用脫模介質隔離，采用并聯樹脂灌注體系，通過樹脂導流結構、脫氣結構設計，形成多路樹脂同步獨立流動的樹脂灌注體系，實現多件復合材料板材一次成型。本發明涉及的一次成型多件復合材料板材的工藝方法，采用真空輔助灌注工藝， 包括制坯與導流系統布設、樹脂灌注、固化成型等過程，其特征在于多層坯料1依次疊合， 用脫模介質7間隔，逐層設置導流系統，各層坯料的導流系統并聯，導流系統中設置樹脂阻流區，結構如附圖1所示。本發明涉及的一次成型多件復合材料板材的工藝方法，采用真空輔助灌注工藝， 包括制坯與導流系統布設、樹脂灌注、固化成型等過程，其特征在于多層坯料1依次疊合， 用具有導流作用的脫模介質8間隔，多層共用導流系統，導流系統中設置樹脂阻流區11，結構如附圖2所示。本發明涉及一次成型多件復合材料板材的工藝方法，采用真空輔助灌注工藝，包括制坯與導流系統布設、樹脂灌注、固化成型等過程，其特征在于所述脫模介質為剛性脫模板、柔性脫模薄膜/布或兩者共用。本發明涉及一次成型多件復合材料板材的工藝方法，采用真空輔助灌注工藝，包括制坯與導流系統布設、樹脂灌注、固化成型等過程，其特征在于所述注膠方式為線灌注。本發明涉及一次成型多件復合材料板材的工藝方法，采用真空輔助灌注工藝，包
3括制坯與導流系統布設、樹脂灌注、固化成型等過程，其特征在于所述脫模介質各邊超出預制件3mm 5mm。本發明涉及的一次成型多件復合材料板材的工藝方法，采用真空輔助灌注工藝， 包括制坯與導流系統布設、樹脂灌注、固化成型等過程，其特征在于所述樹脂阻流區寬度 IOmm 60mmo本發明涉及的一次成型多件復合材料板材的工藝方法，采用真空輔助灌注工藝， 包括制坯與導流系統布設、樹脂灌注、固化成型等過程，其特征在于所述導流介質為增強型導流介質。本發明涉及一次成型多件復合材料板材的工藝方法，耗材消耗量低，環境友好，在有效保證產品質量的前提下，顯著提高生產效率，大幅降低制造成本。本發明涉及一次成型多件復合材料的工藝方法適用于各層坯料材質結構、脫模介質和導流介質彼此獨立的復合材料平面、曲面板材的成型，一次成型板材總厚度可達到 300mmo四
附圖1成型多塊復合材料平板(實體脫模板)的結構示意圖
附圖2成型多塊復合材料平板(有孔脫模介質)的結構示意圖
附圖3成型多塊復合材料平板(實體脫模板、有孔脫模介質)的結構示意圖
附圖4成型多塊復合材料圓弧弧板的結構示意圖
附圖5成型多塊復合材料折板的結構示意圖
1-坯料，2-導流介質，3-注膠口、4-注膠管，5-抽氣口、6_脫氣介質，7-脫模板、8-有導流作用的脫模介質、9-真空袋、10-模板，11-樹脂阻流區五具體實施例方式
下面將結合實施例對本發明作進一步說明。實施例僅對發明內容作進一步說明，不作為對發明內容的限制。實施例一
以一次加工3張同樣復合材料平板為例對發明涉及的成型工藝進行詳細說明(工藝結構如附圖1所示)。以IOOOmmX IOOOmm的芳綸織物CT736為織物為增強體，對齊疊合，每組坯料疊合 10層；
以面密度為800g/m2的高強玻纖編織的三維結構編織物作為增強型導流介質，寬度為980 mm,長度分別為1020mm、1040、1060mm，自下而上長度逐層增加；以IOmm厚 1008mmX 1008mm的聚丙烯板作為脫模板7;以長度為800mm，寬度分別為150 mm、180 mm、 210mm的3張EWR600的玻璃纖維織物作為脫氣介質6，自下而上寬度逐層增加；以940mm長的Φ 12mm的螺旋導流管作為注膠管路。在涂覆脫模劑0H-B30的平面玻璃臺面10上，依次鋪放鋪層單元
第一鋪層單元依次鋪放5層芳綸織物、長度為1020mm的導流介質和5層芳綸織物，導流介質在與樹脂流動方向的垂直方向居中鋪放，在樹脂流動方向出氣口一側沿坯料邊緣縮進20mm，形成樹脂阻流區，組成一個預制件1，在坯料排氣口方向，與坯料重疊5mm鋪放脫氣介質，居中布設脫模板7，得到第一個鋪層單元。依次完成三個鋪層單元鋪敷。
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分別整理鋪平伸出鋪層范圍的導流介質和脫氣介質得到注膠區域和排氣系統，在注膠區域居中布設注膠口及注膠管路，在脫氣介質邊緣，居中放置抽氣口并連接抽氣管路， 封真空袋9。在真空度< -0. 098MPa條件下，真空灌注乙烯基樹脂SW905_2(其中加入0. 8% 環烷酸鈷，1%KP100)，在室溫下30分鐘固化，得到3張厚度為10mm、有效尺寸980mmX980mm 的復合材料平板，平板兩面光滑、平整，內部質量良好。與單層板分別成型相比，板材性能相當，節省耗材30%，縮短工時10小時，節電 llkW。實施例二
以一次加工20張單層織物增強復合材料薄片為例對發明涉及的成型工藝進行詳細說明(工藝結構如附圖2所示)。以IOOOmmX IOOOmm芳綸織物CT736為增強織物，20張；
以0. 5mm厚1005mmX 1005mm透氣高溫焊布作為脫模介質8，20張； 以20目、單絲直徑為0. 3mm980mmX 1030mm的聚乙烯編織網為導流介質2 ； 以800mmX 150mm EWR400的玻璃纖維織物一張作為脫氣介質6。在涂覆脫模劑0H-B30的玻璃臺面上依次鋪放1層纖維織物(預制件1)、1層透氣隔離層，以上鋪層為一個基本單元，居中鋪敷20個單元，(結構示意見附圖2)。然后，在上面鋪敷導流介質2，導流介質在與樹脂流動方向的垂直方向居中鋪放，在樹脂流動方向出氣口一側沿坯料邊緣縮進30mm，形成樹脂阻流區。然后布設注膠口及注膠管路，注膠管4為長度940mm的Φ IOmm的螺旋管，居中鋪放在注膠一側的導流介質2上，注膠口 3布置在導流管路的中間位置，并連接注膠管路。脫氣介質6長邊與預制件樹脂阻流區搭接3mm 5mm ；抽氣口放在脫氣介質邊緣， 居中放置，并連接抽氣管路。封真空袋9，開啟真空泵，在真空度彡-0. 098MPa條件下，真空灌注乙烯基樹脂 SW905-2 (其中加入0. 8%環烷酸鈷，2%KP100)，室溫20分鐘固化，得到20片表面質量良好、 有效尺寸不小于980mmX980mm、厚度為0. 5mm的復合材料片材。與單層板分別成型相比，節省耗材近200%，縮短工時50小時，節電80KW。實施例三
以一次加工2塊厚度為IOmm的平板復合材料和3片Imm厚的復合材料片材為例對發明涉及的成型工藝進行詳細說明(工藝結構如附圖3所示)。以IOOOmmX IOOOmm的芳綸織物CT736為纖維織物為增強體，對齊疊合，其中疊合 2組10層，3組2層，共沈層；
以2張寬度為980 mm，長度分別為1020mm、1040 mm單絲直徑0. 3mm的平紋編織結構的鋁絲編織物作為增強型導流介質2，一張單絲直徑為0. 3mm980mmX1050mm的20目聚乙烯編織網為導流介質2;
以2塊IOmm厚1005mmX 1005mm的聚丙烯板作為層間脫模板7 ； 以3層0. 5mm厚1005mmX 1005mm的透氣高溫焊布為脫模介質8 ； 以4層長度為800mm，寬度分別為150 mm、180 mm、210mm、240mm EWR400的玻璃纖維織物作為脫氣介質6。在涂覆脫模劑0H-B30的平面玻璃臺面10上依次鋪放5層纖維織物、1層導流介
5質2、5層纖維織物，組成一個預制件1，然后布設一塊脫模板7，得到一種鋪層單元，鋪敷2 個單元。然后脫模板7上依次鋪放2層纖維織物、1層透氣隔離層，得到另一種單元，鋪敷 3個單元，分別整理鋪平伸出鋪層范圍的導流介質和脫氣介質得到注膠區域和排氣系統，在注膠區域居中布設注膠口及注膠管路，在脫氣介質邊緣，居中放置抽氣口并連接抽氣管路。封真空袋，開啟真空泵，在真空度彡-0. 098MPa條件下，真空灌注乙烯基樹脂MF_1 樹脂(其中加入0. 8%環烷酸鈷，1. 5%KP100),室溫25分鐘固化，得到2塊厚度為IOmm的平板復合材料和3片Imm厚的復合材料片材。與單層板分別成型相比，節省耗材近300%，縮短工時70小時，節省能耗120KW。實施例四
以一次加工3塊不同曲率半徑的圓弧板復合材料板為例對發明涉及的成型工藝進行詳細說明(工藝結構如附圖4所示)。以 1000 mmX 700mm、950 mmX 700mm、900 mmX 700mm 的 3 組東麗 T300 碳纖維織物
為纖維增強體對齊疊合，每組坯料疊合10層。以6張面密度為800g/m2的芳綸纖維編織(分別為2層1100 mmX680 ；2層1000 mmX 680mm ；2層900 mmX 680mm)的3D結構編織物作為增強型導流介質2 ；
以 3 塊 2mm 厚 1005mmX 705mm、955 mmX705mm、905 mmX 705mm 的硅橡膠板作為層間脫
模板7。在涂覆脫模劑0H-B30的模具10上依次鋪放5層1000 mmX 700mm纖維織物、2 層 1100 mmX680 mm 導流介質、5 層 1000 mmX700mm 纖維織物、一層 1005mmX705mm 脫模板；5 層 950 mmX700mm、2 層 1000 mmX680mm 的導流介質、5 層 950 mmX700mm、一層 955 mm X 705mm 脫模板；5 層 900 mm X 700mm 950 mm、2 層 900 mm X 680mm 的導流介質、5 層 900 mm X 700mm、一層905 mm X 705mm脫模板，以上鋪層為3個單元。其中，纖維織物、脫模板居中對齊，導流介質2短邊方向居中對齊，長邊自下而上長度遞增，在注膠區域匯集，匯集區域寬度約為15mm ；導流介質在靠近抽氣口一側短于纖維織物的15mm，形成15mm寬的樹脂阻流區；
然后布設注膠口及注膠管路，注膠管路為長度800mm的Φ 12mm的螺旋管，居中鋪放在三層導流介質的匯集區域，注膠口布置在導流管路的中間位置，并連接注膠管路，在每個基本單元的樹脂阻滯區處分別布設脫氣介質6，脫氣介質分別與抽氣口 5連接，封真空袋9。 開啟真空泵，在真空度彡-0. 098MI^條件下，真空灌注DER3^環氧樹脂，80°C加熱2小時固化，得到3塊厚度為IOmm曲率半徑分別為R600、R588、R576的圓弧板復合材料。與單層板分別成型相比，節省耗材30%，縮短工時10小時，節省電能11KW。實施例五
以一次加工6塊折角為120°的復合材料折板為例對發明涉及的成型工藝進行詳細說明(工藝結構如附圖5所示)。以180層1200mmX 1200mm的EKB400為纖維織物為增強體，對齊疊合，每組坯料疊合30層；
以6層面密度為800g/m2的寬度為1180 mm,長度分別為1200mm、1215mm、1220_、 1225mm、1230mm、1235mm碳纖維T300編織的3D結構編織物作為增強型導流介質2 ； 以6層Imm厚1205mm X 1205mm硅膠板作為脫模板7 ；以長度為 600mm，寬度分別為 150 mm、180 mm、210mm、240mm、270mm、300mm 的 6 張 EWR400的玻璃纖維織物作為脫氣介質6。在涂覆脫模劑0H-B30的模具10上鋪放15層纖維織物、一層間導流介質3、15層纖維織物，一層硅膠板，得到一個鋪層單元。依次完成6個鋪層單元。分別整理鋪平伸出鋪層范圍的導流介質和脫氣介質得到注膠區域和排氣系統，在注膠區域居中布設注膠口及注膠管路，在脫氣介質邊緣，居中放置抽氣口并連接抽氣管路。封真空袋9，開啟真空泵，在真空度彡-0. 098ΜΙ^條件下，真空灌注SW-980樹脂(其中加入0. 5%環烷酸鈷，1%ΚΡ100),室溫1小時固化，得到6塊厚度為12mm的折板復合材料。
權利要求
1.一次成型多件復合材料板材的工藝方法，采用真空輔助灌注工藝，包括制坯與導流系統布設、樹脂灌注、固化成型等過程，其特征在于多層坯料(1)依次疊合，用脫模介質 (7)間隔，逐層設置導流系統，各層坯料的導流系統并聯，導流系統中設置樹脂阻流區。
2.權利要求1涉及的一次成型多件復合材料板材的工藝方法，其特征在于多層坯料 (1)依次疊合，用具有導流作用的脫模介質(8)間隔，多層共用導流系統，導流系統中設置樹脂阻流區(11)。
3.權利要求1涉及一次成型多件復合材料板材的工藝方法，其特征在于所述脫模介質為剛性脫模板、柔性脫模薄膜/布或兩者共用。
4.權利要求廣3涉及的任意一種一次成型多件復合材料板材的工藝方法，其特征在于所述注膠方式為線灌注。
5.權利要求廣3涉及的任意一種一次成型多件復合材料板材的工藝方法，其特征在于所述樹脂阻流區寬度IOmm 60mm。
6.權利要求1涉及的一次成型多件復合材料板材的工藝方法，其特征在于所述導流介質為增強型導流介質。
全文摘要
本發明屬于復合材料成型工藝領域，涉及一種通過真空輔助樹脂導入工藝一次性制備多件復合材料片材、板材及型材的工藝方法。將需要成型的多件復合材料片材、板材及型材所對應的每個構件的纖維預制件之間設置脫模板及脫模介質、共同疊合成一個由上述纖維預制件和脫模板及脫模介質間隔排列的預成型體。然后根據脫模板及脫模介質的導流特點設置導流介質的布設方式。將上述材料封入一個真空袋中,通過真空輔助樹脂導入工藝完成多層復合材料片材、板材及型材坯料的制造。最后通過分離脫模板及脫模介質得到多件復合材料片材、板材及型材。本發明涉及的工藝方法實現了多件復合材料片材、板材及型材的一次性成型，具有生產效率高，成本低，綠色環保等顯著特點。
文檔編號B29C70/34GK102431184SQ20111032414
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月21日 優先權日2011年10月21日
發明者劉麗慧, 孔令美, 王寶春, 王小兵, 王炤亮, 薛亞娟, 袁秀梅, 鄭威, 高泉喜, 齊燕燕 申請人:中國兵器工業集團第五三研究所