泡沫工具制造技术

本发明专利技术涉及用于形成模制品的工具（１０），所述工具（１０）包括由泡沫材料形成的工具体（１２）、在所述工具体（１２）上的树脂材料（１４）以及在所述工具体（１２）和树脂材料（１４）之间的以抑制树脂从所述树脂材料移入所述工具体（１２）中的弹性体材料（１６）。本发明专利技术还提供制备工具的方法、使用该工具模制品的方法以及用于形成工具的弹性体材料。本发明专利技术的工具的一个具体应用是使用可固化的树脂复合材料形成或制备模制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及泡沫工具，特别地但非排他地涉及包括泡沫碳和/或玻璃材 料的工具以及使用泡沫工具模制复合材料的方法。
技术介绍
用于从可固化的复合材料(例如纤维补强树脂材料)形成复合结构的传 统的碳纤维工具通过以下制备用合成环氧材料、不胀钢或钢加工工具主 体或原模，然后将环氧基低温固化碳纤维预浸料层压并固化在其上，以使 该工具具有碳外皮，该碳外皮形成表面，在该表面上复合结构可以被模制。 在外皮被固化之前，通常将其从原模去除，然后离开主体后固化，以使工 具外皮具有期望的玻璃化转变温度(Tg)。这主要是因为主体或原模以及外皮的材料的不同性质，其要求外皮去 除用于后固化。例如，当原模是合成的环氧树脂时，其将经受不起后固化碳外皮所要求的温度(约20(TC)。一旦外皮被后固化，其在原模上被替代。碳纤维衬垫结构通常结合在 工具外皮的背面以支撑其并使整个结构坚硬。该方法既费时乂费钱，并且得到的工具在其应用方面可能受限。例如， 合成的环氧树脂工具不能用于模制高端固化温度复合材料(要求固化温度 约20(TC以上)，例如双马来酰亚胺(BMI)、氰酸酯、聚酰亚胺和热塑性塑 料。工具技术的最新发展是开发了包括泡沫碳或泡沫钔材料的工具。 特别是对于泡沫碳工具，可以将碳纤维外皮直接层压在泡沫碳体上用于原位固化，泡沫碳体容易忍受相对高的固化碳纤维外皮的温度。清楚地，与以上讨论的传统技术相比，该简单的方法具有优点。不过，泡沫碳和泡沫铝工具用于复合材料的模制的应用由于泡沫的开孔结构使其具有高度多孔性特征而被显著地削弱了 。7己发现该泡沫工具从碳纤维外皮以及泡沫表面上的其它树脂基可固 化材料吸收树脂，从而可能使外皮或材料缺乏对于满意的固化和性能所需 的树脂含量。 一些高温固化树脂如BMI具有极低的粘度，特别是在固化期 间，因此特别易于吸收入泡沫构造中。另外，固有的多孔性在将无大气压条件例如真空条件施加到在其上模 制的材料中也存在困难，这又存在应用受限。
技术实现思路
根据本专利技术，提供用于形成模制品的工具，所述工具包括由泡沫材料 形成的工具体、在所述工具体上的树脂材料以及位于所述工具体和树脂材 料之间的以抑制树脂从所述树脂材料移入所述丄具体中的弹性体材料。优选所述弹性体材料直接位于所述工具体和树脂材料之间，并且是层 的形式。优选弹性体层是连续的，并优选在工具体和树脂材料之间提供连续 膜。优选所述弹性体材料基本卜.防止树脂从所述树脂材料吸入所述工具体 的泡沫构造中。所述弹性体材料优选包括含氟弹性体。 一种这样的含氟弹性体可以从位于英国德贝郡的Advanced Composites Group公司获得，其参考号为 HTE18-75E。可替代的或者除此之外，该弹性体材料可以包括低温固化硅 酮弹性体、丁基弹性体和/或聚氨基甲酸酯弹性体中1中或多种。优选所述弹性体在可固化的条件下位于所述工具体上，并且固化在所 述工具体上，优选原位固化在所述工具体和所述树脂材料之间。优选所述树脂材料在可固化的条件下位于所述弹性体材料上，并且原 位固化在所述工具体上。优选当所述树脂材料在可固化的条件下，特别是 在所述树脂材料固化期间，所述弹性体材料抑制树脂从所述树脂材料移 动。所述树脂材料优选是层的形式。所述工具体优选包括泡沫碳材料。可替代的或者除此之外，所述工具 体可以包括泡沫热塑性塑料、泡沫玻璃和泡沫陶瓷中的一种或多种。优选所述树脂材料包括纤维补强树脂材料，并且可以是预浸料的形 式。该材料可以是碳纤维补强树脂材料。所述树脂材料可以在相对低的温 度下固化，该温度可以低于20(TC (大约)，期望地在40。C至200。C之间。或者，所述树脂材料可以在相对高的温度例如高于200。C(大约)下固 化，并且所述树脂材料可以包括双马来酰亚胺、氰酸酯、聚酰亚胺、热塑性塑料中的一种或多种。所述树脂材料可以是在20(TC至40CTC (大约)之 间的温度下可固化的。所述树脂材料可以包括树脂的掺合物，树脂中的一些可以在相对低的 温度下固化，并且树脂中的一些可以在相对高的温度(高于200。C)下固化。树脂层可以包括层压结构，所述层压结构包括多个层。各层可以包括 浸渍纤维树脂层、树脂层、干纤维层、预浸料、合成层或者任何其它用于 形成复合结构或工具外皮的已知类型的层。在该多个层中树脂层可以包括 不同的层。所述树脂材料可以提供所述工具的一个或多个表面，在其上可以形成 制品和结构。所述表面的一个或多个可以通过例如加工、砂磨等来完成。根据本专利技术的第二方面，提供制备用于形成模制品的工具的方法，所 述方法包括形成泡沫材料的工具体，将弹性体材料施加到所述工具体和所 述工具的树脂材料之间，以使得所述弹性体材料抑制树脂从所述树脂材料 被吸入到所述工具体中。优选将所述弹性体材料直接施加到所述工具体，优选作为表面上的连 续层施加，并且可以作为相对薄的膜施加。优选所述弹性体材料在可固化 的条件下施加，并且原位固化在所述工具体上。优选所用的弹性体材料包括含氟弹性体。所述含氟弹性体可以包括可 从英国德贝郡Heanor的Advanced Composites Group Limited公司获得的产 品，产品参考号HTE18-75E。优选将所述树脂材料直接施加到所述弹性体材料，以使得弹性体材料 层直接位于所述工具体和所述树脂层之间，并且起到抑制树脂从所述树脂 层移入到所述工具体的间隙中的作用。所述树脂材料可以作为层施加，可以包括纤维补强树脂材料，并且可 以以预浸料的形式施加。优选将所述树脂材料在可固化的条件下施加。所 述树脂层可以在相对低的温度下例如低于20(TC，期望地在4(TC至20(TC 之间固化。或者，所述树脂层可以在相对高的温度下例如高于20(TC固化。 所述树脂层可以包括双马來酰亚胺、氰酸酯、聚酰亚胺、热塑性塑料中的一种或多种。所述树脂材料可以包括碳纤维，该碳纤维优选至少部分浸渍 在树脂中。优选弹性体和树脂材料原位固化在所述工具体上。优选弹性体和树脂 材料在一个固化工艺中固化。该共固化工艺不仅提供效率而且还认为其增 强丄具体、弹性体材料和树脂材料之间存在的结合。优选所述工具体包括泡沫碳材料。可替代的或者除此之外，所述工具 可以包括泡沫热塑性塑料、泡沫玻璃和泡沫陶瓷中的一种或多种。优选所述工具体形成或成形为所期望的工具的近似几何形状，然后施 用弹性体和树脂材料，其可以包括一个或多个表面的成形，所述表面的成 形可以通过加工、砂磨或其它已知技术进行。固化的树脂材料还可以在其一个或多个外表面上被加工，以提供所述 工具的模制表面。所述表面可以通过加工、砂磨或其它巳知技术来完成。所述树脂材料可以包括多于一层的层压结构，该层压结构可以包括一 个或多个树脂层、非树脂层、预浸料层、干纤维层、合成层以及任何在生 产复合制品和工具外皮中已知的其它层的任意组合。根据本专利技术的第三方面，提供用于制备具有泡沫工具体的工具的弹性 体材料，所述弹性体材料在使用时可位于所述工具的泡沫体和树脂材料之 间，以起到抑制树脂从树脂层被所述工具体吸收的作用。所述弹性体材料可以是以上在前23段之任一段中所述的。根据本专利技术的第四方面，提供用于形成模制品的工具，所述工具包括 泡沫玻璃材料的工具体。优选所述泡沫玻璃材料的热膨胀系数在2.8至5.5之间。 优本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于形成模制品的工具，所述工具包括由泡沫材料形成的工具体、在所述工具体上的树脂材料以及位于所述工具体和树脂材料之间的弹性体材料，所述弹性体材料抑制树脂从所述树脂材料移入到所述工具体中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯约瑟夫科登，马克雷蒙德斯蒂尔，
申请(专利权)人：高级复合材料集团有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]