[发明专利]硅胶内芯模加热固化预浸环氧树脂纤维成型方法及其制品

说明书

技术领域

本发明涉及一种加热固化成型方法及其制品，尤其涉及一种硅胶内芯模加热固化预浸环氧树脂纤维成型方法及其制品。

背景技术

碳纤维制品，一般是指以碳纤维预浸环氧树脂布为原材料，通过不同的加工方法，加工成为能够满足使用要求的材料制品，如体育用碳纤维高尔夫棒、网球拍、羽毛球拍、赛车、弓箭、跳竿、冰球棒、游艇、赛艇、滑翔机、人力飞机、帆船桅杆、摩托车及登山用品，如登山杖、滑雪杖、攀岩头盔等。

由于碳纤维拥有极高的弹性模量及抗拉强度，环氧树脂具有极强的结合能力及抗冲击性。利用碳纤维和环氧树脂结合，制造出的碳纤维制品具有极高的强度，远超过同体积或同重量的金属制品，因此在现代工业中使用越来越广泛。目前碳成型的工艺大致可分以下四种：

1、内充气外模压加热固化法

其基本原理为：用耐热且强度较高的尼龙或其他塑料做成风管(或称内胆)，一端闭合，另一端装上风嘴。然后用已预浸好环氧树脂的碳纤维布贴在风管的外面，放在模具里，充气加热固化。该法优点在于：产品的内部是空心的，重量轻，模具成本低。但此方法的缺点是：产品各部位的外径必须相近且转角平顺，否则气压很难撑开，因此应用范围受限，只能用在制作网球拍、羽毛球拍等产品上。

2、内钢芯外缠胶带加热成型法

其原理为：在钢芯外缠预浸环氧树脂的碳纤维布，然后再用胶带缠紧，直接加热固化，固化后把钢芯抽出。该法优点在于：可用机器缠绕碳纤维布，生产效率很高；且碳纤维布能够缠绕得非常紧密，可提高强度；可大批量在烤箱里加热，加热效率高；模具开发成本低等优点。但其不足之处在于：使用范围狭窄，只能制造高尔夫、钓鱼杆等很有规则的圆管状产品。

3、内发泡芯外模加热成型法

其原理是：使用发泡树脂先预作发泡内芯，然后在发泡内芯上贴预浸好环氧树脂的碳纤维布，进入模具加热，利用发泡内芯加热后二次膨胀的能力成型。它最大的优点在于：可以加工任何形状的物品。然而其缺点十分明显：一是发泡内芯只能使用一次，不可重复使用，生产成本较高；二是发泡内芯难以取出，将增加产品重量；三是树脂二次发泡的倍率不可控制，且必须要用外模固定，从而增加了模具成本。

4、真空导流法

该法原理在于：在开放式的模具上预先铺上塑胶隔离布，埋上抽真空管及树脂导入管，然后铺上所需的纤维布(未含浸树脂)，再在纤维布上铺上密封性的盖膜。一切准备就绪后，一边用真空泵抽真空，另一边用高压气泵打入树脂，树脂就随着抽真空的线路导入整个部件。其优点是：模具成本低，适用于制造大部件，如游艇及风力发电的叶片。但也存在缺点：效率低，尤其在生产小件物品上效率更低，难以进行标准化生产，品质稳定性差。

以上各种工艺或方法虽各有其优势，但其共同的缺点是：难以生产形状异型、且重量要求比较轻的较小体积物品，如：高档碳纤维成型鞋子、碳纤维管的三通及弯角、异型棒球棒以及半封闭的箱状物等。

发明内容

本发明的基本原理为：利用硅胶的稳定且较大系数的(约2％)热胀冷缩特性，加热后硅胶内芯同样具有内部气囊或其他内发泡芯的效果，即从内部挤压纤维布，使之各层之间结合紧密(结合越紧密则强度越高)；利用硅胶对环氧树脂非常优良的离型性能，可最大限度减少脱模剂的使用。

本发明要达到的目的是：针对现有技术的缺陷，提供一种硅胶内芯模加热固化强化纤维成型的方法及其制品，该发明极大拓展了环氧预浸纤维布的使用空间，能够生产以前方法难以生产的异型物品，且兼具降低生产成本，提高生产效率及环保的效果。

本发明采用如下技术方案：硅胶内芯模加热固化预浸环氧树脂纤维成型方法，步骤包括：(1)制作硅胶内芯模具：依据纤维制品的形状，制作相应的硅胶内芯模具；(2)制作硅胶内芯：将硅胶原料放入硅胶内芯模具内，并填实，然后进入热压机台加热硫化，冷却后出模，整修后即得硅胶内芯；(3)贴预浸环氧树脂纤维布：在整修后的硅胶内芯表面贴预浸环氧树脂纤维布；(4)加热成型：若纤维制品的精度要求高，则将贴上预浸环氧树脂纤维布的硅胶内芯置于产品成型模具内，用热压机台加热；反之，若纤维制品的精度要求不高，则在预浸环氧树脂纤维布外周用胶带缠紧后置于烤箱内直接加热；(5)冷却、脱模，即得纤维制品。

上述步骤(1)的硅胶内芯模具为金属模具。

上述步骤(3)的预浸环氧树脂纤维布为预浸环氧树脂的碳纤维布、玻璃纤维布或芳族聚酰胺纤维布。

上述硅胶内芯模加热固化预浸环氧树脂纤维成型方法还包括步骤(6)：对冷却脱模后的纤维制品进行整修、涂装。