【讲堂】复合材料工艺详解之夹层结构成型工艺(加压型)

夹层结构成型工艺(加压型)

夹层结构成型:由高强度蒙皮和轻质夹芯材料所构成。有手糊法和机械法两种。大多数采用手糊法。

工艺过程

1.玻璃钢蜂窝夹层结构:

1.1 材料准备:

1.1.1玻璃布分蒙皮和芯材两种。

蒙皮:选用增强型浸润剂处理的玻璃布,规格通常为0.1mm-0.2mm的无碱或低碱平纹玻璃布;对曲面,通常采用斜纹玻璃布;

芯材:选用未脱蜡的无碱平纹布。

1.1.2绝缘纸生产纸基和蜂窝夹芯所用的绝缘纸,以木质纤维素制成的纸最好。

1.1.3金属箔以铝箔使用最多。

1.1.4粘接剂蒙皮和芯材用树脂基体及蒙皮和芯材之间胶接用的树脂粘接剂。可以选用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、有机硅树脂和DAP树脂。而蜂窝夹芯制作过程中的胶条通常用聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇缩丁醛胶和环氧树脂等。

1.2 蜂窝夹芯的制造:

低密度夹芯:由纸、棉布、玻璃布浸渍树脂制成的芯材,或由泡沫塑料,有时也包括铝蜂窝夹芯。这类夹层结构的面板(蒙皮)多采用胶合板、玻璃钢以及薄铝板。其芯材与面板是胶接而成的。

高密度夹芯:夹芯与面板材料都采用不锈钢或钛合金制成。芯材制造及芯材与蒙皮的联接多采用焊接的方式。

1.2.1布蜂窝夹芯的制造

布包括了纸、棉布和玻璃布。三者制作原理及方法相同。主要有三种方法:塑性胶接法、模压法和胶接拉伸法。塑性胶接法和胶接拉伸法主要用于布蜂窝制造,模压法用于金属蜂窝制造,现已很少用。胶接拉伸法是目前广泛使用的方法。有手工涂胶法和机械涂胶法(印胶法、漏胶法、带条式涂胶法、波纹式涂胶法)两种。以机械涂胶法中的印胶法为例。

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玻璃布从放布辊1引出后,经过张紧辊2到第一道印胶辊,在布的正面涂胶液,涂胶后的布经过导向辊到第二道印胶辊,并在布的反面涂胶。涂胶后的玻璃布经过加热器加热,在水平导向辊6处与未涂胶的玻璃布叠合,一起卷到收卷机8上。收卷到设计厚度时,从收布卷筒上将蜂窝块取下,加热、加压固化后,切成蜂窝条备用。

1.2.2蜂窝夹芯材料的生产设备

机械法生产蜂窝夹芯根据涂胶方式,所用设备可分为漏胶式涂胶机、印胶式涂胶机和擦胶式涂胶机。

1.3 蜂窝夹层结构制造

根据制造方法不同可以分为湿法和干法成型,按成型工艺过程可分为一次成型(适宜纸蜂窝和布蜂窝)、二次成型(适宜纸蜂窝)和三次成型。

2.泡沫塑料夹层结构:

2.1 材料准备:树脂+发泡剂

聚氨酯泡沫塑料是由含有羟基的聚醚或聚酯树脂、异氰酸酯、水以及其它助剂共同反应生成的。所用原料有:

①异氰酸酯类常用的有甲苯二异氰酸酯。有2,4和2,6两种异构体,前者活性大,后者活性小,工业上混合使用,两者的用量比为异构比。异构比愈高,化学反应速率愈快,趋于形成闭孔泡沫结构,反之,则趋于形成开孔结构。

②聚酯或聚醚聚酯一般用二元酸(己二酸、癸二酸、苯二甲酸)和多元醇(乙二醇、丙三醇和己二醇)缩聚而成。聚醚主要是由氧化烯烃(环氧乙烷、环氧丙烷等)和多元醇(乙二醇、丙三醇、季戊四醇、山梨糖醇等)制成的。

③催化剂常用的有叔胺类化合物(三乙胺、三乙撑胺、N、N-二甲基苯胺等)和有机锡类化合物(二月桂酸二丁基锡等)。

④发泡剂异氰酸酯与水作用生成的二氧化碳。但会使泡沫塑料发脆和气泡破裂,另外成本高。工业上一般用卤化碳(三氯甲烷、二氟二氯甲烷等)作为发泡剂。

⑤表面活性剂水溶性硅油、磺化脂肪醇、磺化脂肪酸以及其它非离子型表面活性剂。降低发泡液体表面张力,使发泡容易和泡沫均与。

⑥其它助剂改善泡沫性能。

2.2 硬质聚氨酯泡沫塑料制造

2.2.1硬质聚氨酯灌注发泡法(一步法)

工艺过程:首先将模具预热到40℃-50℃,按配比将A、B物料混合均匀,混合温度保持在30℃-35℃。所用齿形搅拌器转速在1000r/min-1500r/min,搅拌时间大约为30s左右,然后迅速将混合物注入模具内,控制凝胶时间大约为5min-7min,而后将发泡体送入100℃的烘箱中保持2h,再自然冷却至室温,脱模取出发泡体备用。

2.2.2硬质聚氨酯泡沫喷涂法(二步法)

工艺过程:把原料分别由计量泵输送到喷枪内混合,使用干燥的高压空气作为搅拌能源(或用风动马达带动搅拌器),再在压缩空气作用下,将混合物喷射到制品,一般在较短时间内生成硬质聚氨酯泡沫塑料。

注:

发白时间:又称乳化时间。物料喷到目标物上后,颜色发白的时间控制在3s-7s之间;

胀定时间:又称发泡时间。通常以不粘手为止;

喷涂速度:一般采用1Kg/min左右的用量,此时喷枪的移动速度为0.5m/s-0.8m/s,单层喷涂泡沫塑料厚度为15mm;

雾化压力:根据配方和流量的不同及物料粘度而变化。一般控制在0.5MPa-0.6MPa;

表面温度:喷涂物表面温度一般不能低于10℃。

2.3 泡沫夹层结构制造

2.3.1预制粘接法

此法是先将夹层结构的表面层和泡沫塑料夹芯按设计要求分别制造,然后将它们粘接起来。关键是合理的选择粘接剂和粘接工艺条件。

2.3.2整体浇注成型法

此法是在结构的空腔内浇入混合料,然后经过发泡成型和固化处理等,使泡沫塑料胀满空腔,并和玻璃钢结成一个整体夹层结构。

2.3.3机械连续成型法

此法将两表层用结实的等长纱线连接,连接纱线的数量,按夹层结构工作条件计算好。生产时,先把上下表面层织物用玻纤纱按设计要求的间距与定位板连接在一起,然后经过浸胶槽浸胶(可用酚醛、酯环和环氧树脂等),在成型段由喷管浇注泡沫塑料层(一般采用聚氨酯、酚醛和脲甲醛泡沫塑料)液体,当物料发泡膨胀时,使上下表面层织物紧贴加热限制挡板,并保持联系件张紧。

 

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