制造纤维增强塑料制品的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造纤维增强塑料制品的方法。该方法包括以下步骤：在模具上制备纤维预制体；为纤维预制体铺设第一和第二导流网以及第一和第二脱模布；对纤维预制体进行密封，并通过抽气使其成为真空体系；利用第一导流网使树脂渗透第一脱模布并由下往上地浸润纤维预制体；利用第二导流网使树脂渗透第二脱模布并由上往下地浸润纤维预制体；以及获得被树脂浸润的纤维预制体并最终获得纤维增强塑料制品。本发明专利技术的特征在于：在纤维预制体靠近树脂注入的一侧设置第一薄膜，以覆盖第一脱模布、第一导流网和纤维预制体的至少一部分，在将树脂供应给第一导流网之后，当树脂在纤维预制体上方流动超出第一薄膜所覆盖的区域时，将树脂供应给第二导流网。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造纤维增强塑料制品的方法。具体地说，本专利技术尤其涉及一种采用真空灌注工艺使具有较大厚度的纤维增强塑料制品成型的方法，该方法尤其适用于对诸如聚氨酯树脂、环氧树脂以及不饱和树脂等纤维增强树脂复合材料制品进行真空灌注成型。
技术介绍
真空灌注工艺已经被广泛应用于纤维增强树脂复合材料制品的成型过程中。通常来说，其工艺过程是：首先，在模具上按照设计要求铺设一定层数的纤维并形成纤维预制体，该纤维预制体可包含泡沫、轻木等夹芯材料或其它增强材料。此外，在纤维预制体上还铺设有脱模布或隔离膜、导流网、导流管、注胶口、树脂管、抽气管、抽气口等工艺材料。然后，使用真空袋膜和密封胶条将上述纤维预制体及工艺材料密封起来并形成一个完全密闭的体系，将抽气口与真空泵相连以排出上述密闭体系内的空气，从而达到-0.05MPa至-0.1MPa的真空压力。然后，将树脂管插入到敞口的盛有树脂的料桶内，树脂在大气压力的作用下通过树脂管被真空吸入上述密闭体系，并且在导流管、导流网的辅助下快速浸润纤维预制体。然后，根据所使用树脂的特性，在常温下或对模具进行加热以固化树脂，将上述工艺材料清除并将固化后的产物从模具内取出，即得到最终的制品。上述工艺过程的关键点是：合理地确立树脂导流体系，即注胶口、导流管、导流网、抽气管、抽气口等工艺材料的位置及尺寸，以使上述纤维预制体内的空气在整个灌注过程中能被顺利地排出，且树脂能在其凝胶之前完全浸润整个纤维预制体，避免干玻纤、白斑等缺陷的产生。随着复合材料应用领域的拓展，复合材料在游艇、渔船、航空、风电等领域的应用越来越广泛，制品的尺寸也越来越大。制品尺寸的增加、尤其是厚度的增加将极大地增加密闭体系内空气排出的难度，并且延长树脂在纤维预制体内的流动时
间。受限于树脂的粘度及凝胶时间，大厚度制品的真空灌注变得更为困难。在现有技术中，存在一些试图解决上述技术问题而提出的方案。例如，中国专利申请CN101708658A公开了一种风机叶片主梁的制造方法，其中，在纤维预制体下方铺设导流网以辅助树脂流动，并且在纤维预制体上方铺设一层透气但不透树脂的半透膜用于抽气。采用该制造方法，树脂从纤维预制体的下方往上浸润纤维预制体，铺设在纤维预制体上方的半透膜可以持续地将纤维预制体内的空气排出并避免因树脂流动不均匀而导致纤维预制体内的局部空气被树脂包围并形成白斑或干玻纤等缺陷。这种制造方法在本
中目前被普遍采用。但是，该方法也存在以下局限性：由于树脂需要从下方向上浸润整个纤维预制体，树脂因此需流过整个纤维预制体的厚度。受限于树脂粘度和凝胶时间，当树脂在其凝胶时间之内不能完全浸润纤维预制体的全部厚度时，该方法的应用就会受到限制。又例如，中国专利申请CN103817955A公开了一种灌注碳纤维风机叶片主梁的方法，其中，在纤维预制体的下方和上方均铺设导流网以辅助树脂流动。与玻璃纤维相比，碳纤维的单丝直径更小，丝之间的间隙也更小，因此要使树脂从碳纤维之间流过并浸润树脂也会变得更加困难。由此，碳纤维预制体总体上比玻璃纤维预制体更难灌注。该方法的一个重要缺陷在于：树脂从灌注开始即从纤维预制体的上方和下方同时向中间流动。在整个浸润过程中，纤维预制体最中间部分的空气很难被有效地排出。这样的结果是：中间的纤维不能充分地浸润，从而形成白斑或干纤维。国际PCT专利申请WO2004/033176公开了另一种灌注碳纤维预制体的方法，其中，在纤维预制体的下方和上方均铺设导流网以辅助树脂流动。采用该方法，首先从纤维预制体下方的导流网注入树脂，树脂则从纤维预制体下方向上浸润纤维，并使纤维预制体内的空气经由上方的导流网和抽气口排出。等到树脂浸润大约纤维预制体厚度三分之二位置时，从纤维预制体上方的导流网注入树脂，并使树脂从纤维预制体上方向下浸润其余纤维。该方法避免了纤维预制体上方和下方同时注入树脂导致纤维预制体中间纤维不能充分浸润的问题，但也带来了一些新的技术问题：其一，设置在纤维预制体上方的注胶口和抽气口会在大气压力作用下紧紧地压在纤维预制体之上而形成印痕，导致纤维弯曲并影响制品性能和表面质量；其二，该方法中纤维预制体上方注胶口
和抽气口均与纤维预制体上方的导流网相连以加强树脂注入初期纤维预制体内空气的排出速度。经实践证明，采用该方式，从纤维预制体上方的注胶口注入的树脂会非常快速地经由导流网而流入抽气口，导致抽气中断。此时，纤维预制体内的空气将不能继续排出并在导流网下方产生干玻纤或白斑等缺陷。再例如，中国专利申请CN104325658A公开了一种风机叶片主梁的制造方法，其中，在纤维预制体的下方和上方均铺设导流网以辅助树脂流动。采用该方法，首先从纤维预制体下方的导流网注入树脂，树脂从纤维预制体下方向上浸润纤维。当纤维预制体接近注胶口的部分被树脂完全浸润且树脂流动到纤维预制体上方的导流网时，开始从上方导流网注入树脂。树脂于是从纤维预制体上方向下浸润纤维并最终实现完全灌注。该工艺的一个显著缺陷在于：设置于纤维预制体上方的注胶管需悬浮在纤维预制体之上以避免注胶管和注胶口与纤维预制体直接接触而形成印痕，并最终影响制品性能和表面质量。实践证明，在制造过程中实施该方法是非常困难的，因此难以应用于实际生产。除此之外，该方法采用在纤维预制体顶端远离注胶口的一侧设置单层抽气通道的方式，由于树脂流动的不均匀性，该抽气通道极易被从纤维预制体底部渗透上来的树脂堵住而导致该通道附近的空气不能持续地被排出。同时，由于该抽气通道的位置最为远离树脂注胶口、即为整个纤维预制体最后才能被浸润的部分，抽气通道被树脂堵住的结果是靠近该抽气通道位置的玻璃纤维极易因空气不能充分排出而形成干玻纤或白斑。综合以上现有技术，在灌注具有较大厚度或树脂较难浸润的纤维(例如，碳纤维)预制体时，迫切需要开发一种既能实现纤维预制体完全充分浸润且避免产生干玻纤和/或白斑等缺陷、又能有利于在制造过程中实施的纤维增强塑料制品的制造方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种既能实现具有较大厚度或树脂较难浸润的纤维预制体完全充分浸润且避免产生干玻纤和/或白斑等缺陷、又能有利于在制造过程中实施的纤维增强塑料制品的制造方法。本专利技术旨在提供一种制造纤维增强塑料制品的方法，包括以下步骤：-在模具上制备纤维预制体，在模具与纤维预制体之间铺设第一脱模布和第一
导流网；-在纤维预制体上方铺设第二脱模布和第二导流网；-在第一导流网和第二导流网上分别设置用于供应树脂的第一注胶口和第二注胶口；-对纤维预制体进行密封而使其成为一个密闭体系，将密闭体系中的空气通过抽气口抽出，直至该密闭体系成为真空体系；-通过第一注胶口将树脂供应给第一导流网，以使树脂渗透第一脱模布并由下往上地浸润纤维预制体；-通过第二注胶口将树脂供应给第二导流网，以使树脂渗透第二脱模布并由上往下地浸润纤维预制体；以及-获得被树脂浸润的纤维预制体并最终获得纤维增强塑料制品，其特征在于，在纤维预制体靠近树脂注入的一侧设置第一薄膜，以覆盖第一注胶口、第一脱模布、第一导流网和纤维预制体的至少一部分，在通过第一注胶口将树脂供应给第一导流网之后，当树脂在纤维预制体上方流动超出第一薄膜所覆盖的区域时，通过第二注胶口将树脂供应给第二导流网。较佳地是，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造纤维增强塑料制品的方法，包括以下步骤：‑在模具(1)上制备纤维预制体(2)，在所述模具(1)与所述纤维预制体(2)之间铺设第一脱模布(3a)和第一导流网(4a)；‑在所述纤维预制体(2)上方铺设第二脱模布(3b)和第二导流网(4b)；‑在所述第一导流网(4a)和所述第二导流网(4b)上分别设置用于供应树脂(17)的第一注胶口(8a)和第二注胶口(8b)；‑对所述纤维预制体(2)进行密封而使其成为一个密闭体系，将所述密闭体系中的空气通过抽气口(10、10′、10″)抽出，直至该密闭体系成为真空体系；‑通过所述第一注胶口(8a)将树脂供应给所述第一导流网(4a)，以使树脂渗透所述第一脱模布(3a)并由下往上地浸润所述纤维预制体(2)；‑通过所述第二注胶口(8b)将树脂供应给所述第二导流网(4b)，以使树脂渗透所述第二脱模布(3b)并由上往下地浸润所述纤维预制体(2)；以及‑获得被树脂浸润的纤维预制体(2)并最终获得纤维增强塑料制品，其特征在于，在所述纤维预制体(2)靠近树脂注入的一侧设置第一薄膜(5a)，以覆盖所述第一注胶口(8a)、所述第一脱模布(3a)、所述第一导流网(4a)和所述纤维预制体(2)的至少一部分，在通过所述第一注胶口(8a)将树脂供应给所述第一导流网(4a)之后，当树脂在所述纤维预制体(2)上方流动超出所述第一薄膜(5a)所覆盖的区域时，通过所述第二注胶口(8b)将树脂供应给所述第二导流网(4b)。...

【技术特征摘要】
1.一种制造纤维增强塑料制品的方法，包括以下步骤：-在模具(1)上制备纤维预制体(2)，在所述模具(1)与所述纤维预制体(2)之间铺设第一脱模布(3a)和第一导流网(4a)；-在所述纤维预制体(2)上方铺设第二脱模布(3b)和第二导流网(4b)；-在所述第一导流网(4a)和所述第二导流网(4b)上分别设置用于供应树脂(17)的第一注胶口(8a)和第二注胶口(8b)；-对所述纤维预制体(2)进行密封而使其成为一个密闭体系，将所述密闭体系中的空气通过抽气口(10、10′、10″)抽出，直至该密闭体系成为真空体系；-通过所述第一注胶口(8a)将树脂供应给所述第一导流网(4a)，以使树脂渗透所述第一脱模布(3a)并由下往上地浸润所述纤维预制体(2)；-通过所述第二注胶口(8b)将树脂供应给所述第二导流网(4b)，以使树脂渗透所述第二脱模布(3b)并由上往下地浸润所述纤维预制体(2)；以及-获得被树脂浸润的纤维预制体(2)并最终获得纤维增强塑料制品，其特征在于，在所述纤维预制体(2)靠近树脂注入的一侧设置第一薄膜(5a)，以覆盖所述第一注胶口(8a)、所述第一脱模布(3a)、所述第一导流网(4a)和所述纤维预制体(2)的至少一部分，在通过所述第一注胶口(8a)将树脂供应给所述第一导流网(4a)之后，当树脂在所述纤维预制体(2)上方流动超出所述第一薄膜(5a)所覆盖的区域时，通过所述第二注胶口(8b)将树脂供应给所述第二导流网(4b)。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一薄膜(5a)覆盖所述纤维预制体(2)的第一覆盖宽度(a)为所述纤维预制体(2)厚度的0.5至10倍。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一薄膜(5a)覆盖所述纤维预制体(2)的第一覆盖宽度(a)为所述纤维预制体(2)厚度的0.5至2倍。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一薄膜(5a)覆盖所述纤维预制体(2)的第一覆盖宽度(a)为所述纤维预制体(2)厚度的1至2倍。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述纤维预制体(2)靠近气体抽出的一侧未铺设所述第二导流网(4b)的区域内铺设透气但不透树脂的半透膜
\t(6)，所述抽气口(10′)设置在所述半透膜(6)之上。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述半透膜(6)与所述抽气口(10′)之间设有透气材料(7)。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述纤维预制体(2)的靠近气体抽出的一侧设置挡边(19)，使铺设在所述纤维预制体(2)边缘处的所述第二脱模布(3b)和所述半透膜(6)延伸到所述挡边(19)上。8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述纤维预制体(2)的靠近气体抽出的一侧设置挡边(19)，使铺设在所述纤维预制体(2)边缘处的所述第二脱模布(3b)延伸到所述挡边(19)和所述模具(1)上并构成脱模布延伸段(3c)，所述抽气口(10″)设置在所述脱模布延伸段(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾永明，成源，郑伊辰，孙国斌，肖双印，
申请(专利权)人：科思创聚合物中国有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31