專利名稱：一種預浸料模壓復合材料成型工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于材料制備技術領域，涉及一種復合材料成型工藝，本發(fā)明所述成型工 藝至少增加了在復合材料表面添加保護膜的步驟，以便達到輔助復合材料成型的目的，本 發(fā)明所述復合材料一般指用預浸料模壓工藝制程的復合材料，該復合材料主要用于物品裝 飾。
背景技術：
預浸料模壓工藝已被廣泛應用，其具有產(chǎn)品性能穩(wěn)定、樹脂含量較低、可設計性 強、操作簡便等特點。但成型后的產(chǎn)品，表面容易產(chǎn)生針孔、色差等問題，外觀效果不良，往 往需要在后加工過程中，對產(chǎn)品進行修補。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是利用現(xiàn)有成型工藝制備的復合材料表面容易產(chǎn)生 針孔、色差等問題，并針對該問題提供一種復合材料成型工藝。本發(fā)明通過以下方案解決該技術問題一種預浸料模壓復合材料成型工藝，以預浸料織物為原料，包括復合材料鋪層步 驟，以及包括脫模步驟的復合材料固化成型步驟，所述復合材料鋪層步驟包括a、在預浸料織物上鋪上預浸料織物，至少使預浸料織物之間緊密貼合；b、重復a步驟，直到完成復合材料的鋪層；其特征在于所述復合材料成型工藝還包括復合材料表面保護膜的形成步驟，該步 驟包括與復合材料底面預浸料織物貼合的下表面保護膜的形成步驟①、將下表面保護膜的一面鋪在模具底面上，使下表面保護膜與模具底面之間緊 密貼合；②、將復合材料底面預浸料織物鋪在下表面保護膜的另一面上，使復合材料底面 預浸料織物與所述下表面保護膜的另一面緊密貼合；與復合材料頂面預浸料織物貼合的上表面保護膜的形成步驟(1)、將上表面保護膜的一面鋪在模具頂面上，使上表面保護膜與模具頂面緊密貼 合；(2)、將上表面保護膜的另一面鋪在復合材料頂面預浸料織物上，使復合材料頂面 預浸料織物與所述上表面保護膜的另一面緊密貼合；所述復合材料固化成型步驟包括位于脫模步驟之后的揭開表面保護膜的步驟。由于本發(fā)明所指的復合材料均為鋪層結構，針孔、色差等均發(fā)生在復合材料的底 面及頂面，因此只需要對復合材料的這兩個面進行相應的處理，技術人員按照本領域的常 規(guī)操作方法并在上述技術方案的指導下，完成復合材料的成型，制得的復合材料底面及頂 面至少不會有針孔、色差
用于加工復合材料的模具本身不可能加工成絕對的平面，預浸料織物也不可能絕 對平整的貼合在模具表面，必然存在細微的差異。由于這些細微的差異，引起壓力傳遞不均 勻，致使樹脂分布不均勻，其中壓力不足，缺少樹脂會導致針孔，而樹脂分布不均勻會導致色差。本發(fā)明所述保護膜具有一定的熱膨脹性，所以可以給復合材料表面增加壓力，使 針孔消失，由于保護膜尺寸穩(wěn)定分布均勻，受熱膨脹后，對各部分施加的壓力也較均勻，使 得樹脂分布也較均勻，避免了色差的問題。


圖1為實施例所述工藝在固化成型步驟中模具與復合材料整體的俯視結構示意 圖；圖2為實施例所述工藝在固化成型步驟中模具與復合材料整體的的側視結構示 意圖。
具體實施例方式本說明書的發(fā)明內(nèi)容部分僅僅介紹了本發(fā)明的主要技術方案，但為了得到更好的 復合材料，還需要在所述主要技術方案的基礎上，結合本發(fā)明其他的技術方案來完成，本具 體實施方式為此將向技術人員詳細的介紹本發(fā)明。一種預浸料模壓復合材料成型工藝，以預浸料織物為原料，包括復合材料鋪層步 驟、復合材料表面保護膜的形成步驟以及包括脫模步驟的復合材料固化成型步驟，復合材 料鋪層步驟一般通過以下兩步完成1、在預浸料織物上鋪上預浸料織物，至少使預浸料織物之間緊密貼合；2、重復1步驟，直到完成復合材料的鋪層。為了至少達到1步驟的使預浸料織物之間緊密貼合，通常的做法是用滾筒將需預 浸料布壓實壓平或用手工將預浸料布捋平，不能殘留氣泡，經(jīng)過上述兩步，技術人員可以得到一個未經(jīng)固化脫模處理的復合材料，為了解決 本發(fā)明所要解決的技術問題(即利用現(xiàn)有成型工藝制備的復合材料表面容易產(chǎn)生針孔、色 差等問題)，在適當?shù)臅r候，可以開展復合材料表面保護膜的制備(也即復合材料表面保護 膜的形成步驟)。相應的，所述復合材料固化成型步驟包括位于脫模步驟之后的揭開表面保 護膜的步驟，以便在復合材料制備完成后除去表面保護膜。由于最終所述保護膜需要鋪覆在復合材料的底面及頂面(原因可詳見
發(fā)明內(nèi)容
部分的介紹)，所以所述保護膜的形成步驟可以分為與復合材料底面預浸料織物貼合的下 表面保護膜的形成步驟以及與復合材料頂面預浸料織物貼合的上表面保護膜的形成步驟。 如果位于復合材料底面及頂面的保護膜(即分別為相對應的上表面保護膜及下表面保護 膜)具有相同的結構，那么上述兩種表面保護膜的形成步驟可以是一致的，例如對于本具 體實施方式而言，所述上表面保護膜和下表面保護膜均是單一層(不是多層結構)，因此， 所述下表面保護膜的形成步驟可以是I、將下表面保護膜的一面鋪在模具底面上，使下表面保護膜與模具底面之間緊密 貼合；
II、將復合材料底面預浸料織物鋪在下表面保護膜的另一面上，使復合材料底面 預浸料織物與所述下表面保護膜的另一面緊密貼合。所述上表面保護膜的形成步驟與下表面保護膜的形成步驟類似，具體的為i、將上表面保護膜的一面鋪在模具頂面上，使上表面保護膜與模具頂面緊密貼 合；ii、將上表面保護膜的另一面鋪在復合材料頂面預浸料織物上，使復合材料頂面 預浸料織物與所述上表面保護膜的另一面緊密貼合。達到緊密貼合的通常做法是用滾筒將需緊密貼合物壓實壓平或用手工將需緊密 貼合物捋平，不能殘留氣泡。一般來說，不像復合材料固化成型步驟必須安排在復合材料表面保護膜的形成步 驟及復合材料鋪成步驟之后一樣，復合材料表面保護膜的形成步驟與復合材料鋪層步驟的 啟動并沒有明確的時間先后順序，事實上，上述兩個步驟的先后安排也不會給最終復合材 料的制備帶來不一樣的影響。然而，本具體實施方式
發(fā)現(xiàn)利用以上各項技術方案，并沒有解決組成復合材料的 預浸料織物在鋪層或固化成型過程中發(fā)生滑動的問題，為了順利解決上述問題，通常在復 合材料的側面(除復合材料底面及頂面的各面)設置相應的擋塊。而在采用設置相應擋塊 的措施后，復合材料表面保護膜的形成步驟與復合材料鋪層步驟最好能夠有一定的先后順序。例如，一個技術方案主要解決的是復合材料的預浸料織物在固化成型過程中發(fā)生 滑動的問題，該技術方案在I步驟和II步驟之間設置擋塊的形成步驟，所述擋塊的形成步 驟可以是在下表面保護膜上設置擋塊，從而使下表面保護膜與擋塊形成一腔體，所述腔體 的空腔與修整后復合材料的形狀大小相吻合，II步驟所述下表面保護膜的另一面為所述腔 體的底面。該技術方案的擋塊形成步驟是最終形成一個能夠正好容納復合材料的腔體，而復 合材料的鋪層步驟(包括1和2步驟)事先完成，然后在2步驟和II步驟之間對復合材料 的邊緣進行修整，這樣當完成II步驟時，可以使整個復合材料正好放入擋塊形成步驟的空 腔內(nèi)，能夠保證在后續(xù)的固化成型步驟中不發(fā)生預浸料織物滑動的問題。另一個技術方案主要解決的是復合材料的預浸料織物在鋪層過程中發(fā)生滑動的 問題，該技術方案在I步驟和II步驟之間設置擋塊的形成步驟，所述擋塊的形成步驟可以 是在下表面保護膜上設置擋塊，從而使下表面保護膜與擋塊形成一腔體。II步驟所述下表面保護膜的另一面為所述腔體的底面。該技術方案的擋塊形成步驟是最終形成一個能夠用于預浸料織物鋪層的腔體，而 復合材料的鋪層步驟(包括1和2步驟)設置在II步驟之后，由于整個復合材料的鋪層是 在擋塊形成步驟的空腔內(nèi)完成，為此，還需要對1步驟進行改進，即1步驟還包括在預浸料 織物上鋪上預浸料織物的過程中使預浸料織物邊緣與所述腔體內(nèi)腔表面緊密貼合，這樣就 能夠保證在鋪層質(zhì)量(緊密貼合)的前提下，預浸料織物在復合材料鋪層步驟中不發(fā)生滑 動。
由于本具體實施方式
采用了在復合材料的底面及頂面添加保護膜的工藝，那么也 需要在完成復合材料的最終制備后脫掉保護膜，為使保護膜能夠容易的脫去，可以在I步 驟和II步驟之間在所述下表面保護膜的另一面上涂硅油；同樣的，在i步驟和ii步驟之間 在所述上表面保護膜的另一面涂硅油。正如本說明書在發(fā)明內(nèi)容部分所介紹的，表面保護膜(也即保護膜)應該具有一 定的熱膨脹性，從而至少能夠解決復合材料表面存在針孔和色差的問題，但是從本具體實 施方式所述工藝的整體上看，復合材料固化成型是需要在一定的溫度和壓強下完成的，因 此表面保護膜最好選用耐高溫且表面光滑，符合成型要求的PET薄膜。至于擋塊，最好選擇熱膨脹系數(shù)較小及抗壓性較好的金屬塊，例如不銹鋼SUS304、 45#鋼等材質(zhì)的金屬。實施例下面以本發(fā)明所述工藝各步驟的操作時間為順序，介紹工藝的操作流程制備樣品前，先進行備料及模具準備工作，按設計要求裁切預浸料織物，對模具進 行清潔，并涂抹由廈門豪爾化工有限公司生產(chǎn)的HR956型脫模劑，所用的預浸料織物為東 麗TORAYA公司生產(chǎn)的P3252S-15/33型預浸料織物，該織物的成型溫度為150°C。由于本實施例將模具分為下模具1和上模具5，而且本實施例所述工藝在上模具 中的所有操作流程均包含于所述工藝在下模具1中的操作流程之中，因此，本實施例僅介 紹所述工藝在下模具1中的操作流程。如圖2所示，本實施例所述復合材料為一板材(未經(jīng)過固化成型前為預浸料板材 3)，故模具的材質(zhì)可用鋼化玻璃，其厚度為10mm，為便于預浸料鋪層，先對下模具1進行預 熱，預熱的溫度，通常依成型復合材料所用樹脂材料、纖維材料、鋪層結構和制作環(huán)境而定， 一般設定為30-40°C，預熱完成后，在下模具1表面鋪覆一層由上海友佳塑料薄膜材料有限 公司生產(chǎn)的PET薄膜4，該薄膜4厚度為18 μ m,其尺寸應略大于預浸料板材3下表面的尺 寸，鋪覆時，應保證薄膜4平整，用滾筒趕走薄膜4與下模具1間的氣泡。為保證成型后PET 薄膜4與預浸料板材3易于分離，可在薄膜和預浸料板材3間涂刷一層硅油，起離型效果。在PET薄膜4上放置擋塊2，主要是限制預浸料板材3在鋪層過程中的滑動，其厚 度應與最終復合材料的厚度相同，例如本實施所述復合材料的厚度為2. 9mm，那么擋板的厚 度也應為2. 9mm。如圖1所示，擋塊2的形狀為方框形，內(nèi)矩形的尺寸應保證和預浸料板材3的尺寸 一致，為方便使用和收藏，所述方框形擋塊2可使用四個金屬件組合而成，每一個金屬件構 成方框形擋塊2的一邊。方框形擋塊2用熱膨脹系數(shù)較小及抗壓性較好的金屬不銹鋼SUS304制成的，以保 證尺寸穩(wěn)定性和重復使用。預浸料板材3的鋪層過程可以這樣進行將預浸料織物鋪放在方框形擋塊2內(nèi)，用 滾筒將需緊密貼合物壓實壓平或用手工將需緊密貼合物捋平，不能殘留氣泡，從而使預浸 料織物外圍和金屬件內(nèi)緣緊密貼合，然后在預浸料織物上再鋪上預浸料織物，用滾筒將需 緊密貼合物壓實壓平或用手工將需緊密貼合物捋平，不能殘留氣泡，從而使預浸料織物與 預浸料織物之間緊密貼合，直到全部鋪完。預浸料板材3的鋪層過程也可以采用先鋪完再放入方框形擋塊2的方式完成，該方式的好處在于可以按照技術人員的要求自由的設計預浸料板材3的鋪層結構，鋪完后只 需對鋪完的預浸料板材3的邊緣進行修整，然后一次性放入金屬件內(nèi)，應當注意的是，此時 要保證預浸料板材3的下表面與鋪在下模具1上的表面保護膜4緊密貼合。至于上模具5的操作流程，僅為上表面保護膜6鋪在上模具5上的步驟，這一步驟 技術人員完全可以參考上述描述來完成。待上模具5和下模具1均各自完成相應的操作步驟，即可將上模具5和下模具1合 模，然后置于硫化機內(nèi)固化成型，其成型溫度為150°C，壓強為5MPa，成型時間為30min。完 成此操作后，待模具冷卻、開模、取出，揭開PET薄膜即可得到復合材料(固化成型后的預浸 料板材3)產(chǎn)品。本實施例所述復合材料產(chǎn)品主要用于裝飾(例如可以用于輪椅的側板等等)，以 下為本實施例所述復合材料產(chǎn)品的質(zhì)量表。復合材料產(chǎn)品的質(zhì)量表
復合材料表面?zhèn)郾砻鏌o傷痕復合材料表面黑邊表面黑邊彡1匪復合材料表面2 X 2mm黑點密度表面2 X 2mm黑點密度< 1個/每平方米復合材料表面色差無色差復合材料表面纖維殘留無殘留纖維
權利要求
一種預浸料模壓復合材料成型工藝，以預浸料織物為原料，包括復合材料鋪層步驟，以及包括脫模步驟的復合材料固化成型步驟，所述復合材料鋪層步驟包括a、在預浸料織物上鋪上預浸料織物，至少使預浸料織物之間緊密貼合；b、重復a步驟，直到完成復合材料的鋪層；其特征在于所述預浸料模壓復合材料成型工藝還包括復合材料表面保護膜的形成步驟，該步驟包括與復合材料底面預浸料織物貼合的下表面保護膜的形成步驟①、將下表面保護膜的一面鋪在模具底面上，使下表面保護膜與模具底面之間緊密貼合；②、將復合材料底面預浸料織物鋪在下表面保護膜的另一面上，使復合材料底面預浸料織物與所述下表面保護膜的另一面緊密貼合；與復合材料頂面預浸料織物貼合的上表面保護膜的形成步驟(1)、將上表面保護膜的一面鋪在模具頂面上，使上表面保護膜與模具頂面緊密貼合；(2)、將上表面保護膜的另一面鋪在復合材料頂面預浸料織物上，使復合材料頂面預浸料織物與所述上表面保護膜的另一面緊密貼合；所述復合材料固化成型步驟包括位于脫模步驟之后的揭開表面保護膜的步驟。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種預浸料模壓復合材料成型工藝，其特征在于所述復合材 料鋪層步驟還包括位于b步驟之后的對復合材料邊緣進行修整的修整步驟，②步驟位于所 述修整步驟之后，①步驟和②步驟之間設有擋塊的形成步驟在下表面保護膜上設置擋塊，從而使下表面保護膜與擋塊形成一腔體，所述腔體的內(nèi) 腔與修整后復合材料的形狀大小相吻合，②步驟所述下表面保護膜的另一面為所述腔體的 底面。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種預浸料模壓復合材料成型工藝，其特征在于所述①步驟 和②步驟之間設有擋塊的形成步驟在下表面保護膜上設置擋塊，從而使下表面保護膜與擋塊形成一腔體；所述a步驟位于②步驟之后，a步驟還包括在預浸料織物上鋪上預浸料織物的過程中 使預浸料織物邊緣與所述腔體內(nèi)腔表面緊密貼合，②步驟所述下表面保護膜的另一面為所 述腔體的底面。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種預浸料模壓復合材料成型工藝，其特征在于與復合材料 底面預浸料織物貼合的下表面保護膜的形成步驟還包括在①步驟和②步驟之間在所述下 表面保護膜的另一面上涂硅油；所述與復合材料頂面預浸料織物貼合的上表面保護膜的形成步驟還包括在(1)步驟 和(2)步驟之間在所述上表面保護膜的另一面上涂硅油。
5.根據(jù)權利要求1或2或3或4所述的一種預浸料模壓復合材料成型工藝，其特征在 于所述表面保護膜為PET薄膜。
6.根據(jù)權利要求2或3所述的一種預浸料模壓復合材料成型工藝，其特征在于所述擋 塊為由不銹鋼SUS304或45#鋼制成的金屬塊。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料制備技術領域，涉及一種預浸料模壓復合材料成型工藝，為了解決現(xiàn)有成型工藝制備的復合材料表面容易產(chǎn)生針孔、色差等問題，本發(fā)明提供了一種復合材料成型工藝，該工藝至少增加了在復合材料表面添加保護膜的步驟，從而至少能夠解決上述問題。
文檔編號B29C70/34GK101961919SQ20101026559
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權日2010年8月27日
發(fā)明者周新樂, 孫昊, 朱家強, 王明, 羅劍嵐, 趙鵬飛 申請人:上海晉飛復合材料科技有限公司