一种芯模以及单向缠绕板的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种芯模，其包括采用聚四氟乙烯平板制成芯板、两根直条钢板和两块夹板；两根直条钢板分别抵靠在芯板的宽度方向的两侧，芯板与两根直条钢板共同形成为缠绕板，缠绕板的第一方向上的中间部形成为缠绕区；两块夹板沿第一方向间隔设置，缠绕板的第一方向上的两端分别插入到一块夹板的卡槽内，芯板的第一方向上的两端以及每根直条钢板第一方向上的两端均分别插入到卡槽内；在每根直条钢板的缠绕区的两侧均开设有通孔状的第一条板孔，且第一条板孔位于缠绕区与卡板之间。本申请还公开了采用上述芯模制备单向缠绕板的方法。利用本申请，能够降低芯模的变形，并提高复合材料的脱模性能。的脱模性能。的脱模性能。

【技术实现步骤摘要】
一种芯模以及单向缠绕板的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种芯模以及单向缠绕板的制备方法。

技术介绍

[0002]单向纤维增强塑料平板又称单向缠绕板，是由纱卷中的单根增强纤维纱束按照规定间距连续缠绕并依次排列在芯模上，组成类似于织物的板状结构。这是增强纤维复合材料性能评价最基本和最直观的测试方法。
[0003]目前这种单向缠绕板的成型工艺主要分为干法和湿法两种，其中湿法工艺是采用浸有树脂的纤维缠绕于芯模上，后期通过压板加压并固化的方法成型单向纤维增强塑料板；而干法则采用未浸渍树脂的干态纱线直接缠绕于芯模上，再将缠绕于芯模上的“干态状纤维板”采用真空灌注或RTM等复合材料成型工艺，导入树脂成型单向纤维增强塑料板。通过实践中的试验数据分析，采用干法成型的方式，数据更为稳定，这是由于湿态成型方式中浸渍树脂的纤维处于空气中放置，即使树脂会进行预先脱泡操作，但是随着芯模的旋转，会将空气引入，导致丝束与丝束之间的间隙中布满气泡，这些气泡在后期的加压成型工艺中无法被有效排除，使得成型的单向缠绕板中含有大量孔隙，这就导致了单向缠绕板的力学性能不佳，但这是在样品制备过程中出现的问题，使得所获得的试验数据不能有效反映增强纤维的真实性能。另外，湿法工艺还存在着操作过程复杂、污染大、后处理难度高等缺陷，使得湿法工艺的使用量较少。
[0004]另外，干法工艺也存在如下问题：目前的单向缠绕板的芯模是由一块长度和宽度均至少在400mm，厚度至少在7mm的金属板构成，制样时从纱卷处牵引出增强纤维纱线的端头，并将其固定于芯模上，通过转动芯模，使纱线缠绕在芯模上，并根据纱线宽度，保持每根纱线之间的距离，使纱与纱之间平行排布。在缠绕完毕后，在进行芯纱线与树脂复合成型时，一般采用如下两种方法：第一种方法是连带芯模与纱线一同放置于真空灌注的真空袋膜或 RTM工艺的密闭模腔中，进行复合材料成型；第二种方法是在芯模上先铺一层聚脂薄膜，并通过双面胶的方式将首层纱线铺层固定于聚脂薄膜上，并在每层纱层之间采用双面胶进行彼此固定，等缠绕完毕，将平行并排的纱线裁剪开并连同薄膜从芯模上取下，放入真空灌注的真空袋膜或RTM工艺的密闭模腔中，进行复合材料成型。其中第一种方法，其优点是保持了纱线的张力均匀，使成型后的板面平整，但是最大的问题是当与树脂复合成型后，很难和芯模进行分离，分离过程不仅会对试样造成未知的损伤，也会损伤芯模的表面平整度，同时由于复合成型过程的时间周期较长，一般至少为2天时间，但是送检客户可能会委托多组的缠绕制样任务，所以检测机构不得不配置大量的芯模以保证制样的时效性，这必然会带来大量的成本投入，并且这类尺寸厚度的纯金属芯模，重量较大，在操作过程中，频繁拆卸芯模，更会带来人工成本，以及操作人员的安全隐患。第二种方法，是解决第一种方法缺点的方式，但是通过双面胶固定纤维，并不能保证在裁剪之后，每根纱线的张力不发生变化，这就导致了至复合成型后的试样在检测时数据会出现不稳定的情况，而且尤其是需要缠绕多层的制样情况，每层均需粘贴双面胶，因此降低了制样效率。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术首先提出了一种芯模，其包括芯板、两根直条钢板和两块夹板；该芯板采用聚四氟乙烯平板制成，该芯板的长度沿第一方向延伸，芯板的宽度沿第二方向延伸，第一方向与第二方向相垂直；
[0006]两根直条钢板分别抵靠在芯板的宽度方向的两侧，芯板与两根直条钢板共同形成为缠绕板，缠绕板的第一方向上的中间部形成为缠绕区；
[0007]两块夹板沿第一方向间隔设置，在每一夹板朝向另一夹板的一侧均开设有一卡槽，在每一夹板背离另一夹板的一侧均设置有一连接块，在每一固定块上均开设有连接通孔；
[0008]缠绕板的第一方向上的两端分别插入到一块夹板的卡槽内，螺栓将缠绕板可拆卸地连接在两块夹板上，芯板的第一方向上的两端以及每根直条钢板第一方向上的两端均分别插入到卡槽内；
[0009]在每根直条钢板的缠绕区的两侧均开设有通孔状的第一条板孔，且第一条板孔位于缠绕区与卡板之间。
[0010]这种结构的芯模优势在于两方面，第一方面是：由于原始的芯模为钢制一体成型，芯模厚度设计太薄容易在后期树脂浸渍纱线固化的时候，张力造成芯模变形，芯模设计太厚则会增加重量，操作不便同时成本增加，同时钢制芯模不易于复合材料脱模操作。改进后的芯模由芯板、直条钢板和夹板构成，其中的直条钢板和夹板构成了环绕在芯板上的外框，使得该外框可设计得更为厚实，提升整体刚度，以有效防止后期固化过程中纱线张力对芯模产生变形的影响，而芯板则采用聚四氟乙烯平板，既能有效降低重量，同时聚四氟乙烯的天然优势是与树脂等胶体的不粘性可有效保证脱模方便。
[0011]进一步，为提高结构的稳定性，每根直条钢板两端均经螺栓可拆卸地连接到两块夹板上，且芯板的两端也经螺栓可拆卸地连接到两块夹板上。
[0012]其次，本申请还公开一种单向缠绕板的制备方法，其包括如下步骤：
[0013](1)在权利要求1或2所述的芯模的缠绕区内缠绕纤维纱线，形成缠纱芯模，所缠绕的纤维纱线形成为纤维预制体；
[0014](2)将底板水平放置在操作台上，并在底板的上表面上粘贴下密封胶条，使下密封胶条形成呈矩形框状的下胶条框，然后在下胶条框所圈围的底板上铺设下脱模布；
[0015](3)在下脱模布上铺设下树脂导流网；
[0016](4)将缠纱芯模水平放置在下树脂导流网上，并在芯板与底板之间垫设下垫片，且使下垫片支撑在缠绕区的外侧；
[0017](5)在底板上开设有与第一条板孔相对应的第一底板孔，第一锁紧螺栓经第一条板孔和第一底板孔将缠纱芯模锁合在底板上，使芯板紧密地抵压在下垫片上，并使芯板粘结在下胶条框上，拆除夹板；
[0018](6)在纤维预制体上覆盖上树脂导流网，并在芯板的上表面上放置上垫片和粘贴上密封胶条，使上密封胶条形成呈矩形框状的上胶条框，该上胶条框环绕在缠绕区的外侧；在芯板的第二方向的两端分别设置注胶导管和抽气导管，将抽气导管连通真空泵；
[0019]上树脂导流网位于上胶条框所圈围的空间内；
[0020](7)将覆膜钢板放置在上树脂导流网上，使覆膜钢板抵压在上垫片上，且使覆膜钢
板粘结在上胶条框上；
[0021](8)将真空膜袋覆盖在覆膜钢板上，并使真空膜袋密封在底板上；
[0022](9)关闭注胶导管，启动真空泵，对真空膜袋抽真空，直到设定负压，然后开启注胶导管，将树脂经注胶导管注入到真空膜袋内，使树脂浸润到纤维纱线内，形成浸润体；
[0023](10)将浸润体放入烘箱内固化，完成固化后，将芯板两侧的浸润体分别制成待测样品。
[0024]进一步，为避免下树脂导流网和上树脂导流网产生卷曲，影响树脂的灌注，下垫片放置在下树脂导流网上，且上树脂导流网覆盖上垫片。
[0025]进一步，为保证支撑的稳定性，在缠绕区的第一方向的两侧均设置有上垫片和下垫片。
[0026]进一步，该覆膜钢板包括钢质平板和粘结在钢质平板表面的聚四本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芯模，其特征在于，包括芯板、两根直条钢板和两块夹板；该芯板采用聚四氟乙烯平板制成，该芯板的长度沿第一方向延伸，芯板的宽度沿第二方向延伸，第一方向与第二方向相垂直；两根直条钢板分别抵靠在芯板的宽度方向的两侧，芯板与两根直条钢板共同形成为缠绕板，缠绕板的第一方向上的中间部形成为缠绕区；两块夹板沿第一方向间隔设置，在每一夹板朝向另一夹板的一侧均开设有一卡槽，在每一夹板背离另一夹板的一侧均设置有一连接块，在每一固定块上均开设有连接通孔；缠绕板的第一方向上的两端分别插入到一块夹板的卡槽内，螺栓将缠绕板可拆卸地连接在两块夹板上，芯板的第一方向上的两端以及每根直条钢板第一方向上的两端均分别插入到卡槽内；在每根直条钢板的缠绕区的两侧均开设有通孔状的第一条板孔，且第一条板孔位于缠绕区与卡板之间。2.根据权利要求1所述的芯模，其特征在于，每根直条钢板两端均经螺栓可拆卸地连接到两块夹板上，且芯板的两端也经螺栓可拆卸地连接到两块夹板上。3.一种单向缠绕板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在权利要求1或2所述的芯模的缠绕区内缠绕纤维纱线，形成缠纱芯模，所缠绕的纤维纱线形成为纤维预制体；(2)将底板水平放置在操作台上，并在底板的上表面上粘贴下密封胶条，使下密封胶条形成呈矩形框状的下胶条框，然后在下胶条框所圈围的底板上铺设下脱模布；(3)在下脱模布上铺设下树脂导流网；(4)将缠纱芯模水平放置在下树脂导流网上，并在芯板与底板之间垫设下垫片，且使下垫...

【专利技术属性】
技术研发人员：李骏光，朱和国，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：