曲面構(gòu)型泡沫的制備方法及制備系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及泡沫材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種曲面構(gòu)型泡沫的制備方法及制備系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)以其高比強度、高比剛度，并具有抗疲勞、減振、耐高溫、耐腐蝕 以及良好的可設(shè)計性等優(yōu)異性能，在航空航天、能源交通、海洋工程、醫(yī)療建筑、機械等工程 領(lǐng)域在得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 典型的常用夾層結(jié)構(gòu)主要有蜂窩夾層結(jié)構(gòu)和泡沫夾層結(jié)構(gòu)等。傳統(tǒng)的蜂窩夾層結(jié) 構(gòu)雖然具有較高的結(jié)構(gòu)效能，但制造和維修成本較高，而且對濕熱環(huán)境敏感，易受損傷。例 如常用的Nomex蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，由于其夾層與面板之間的界面沒有增強體，因此，對分層非 常敏感，在惡劣的使用條件下常常成為分層危險部位。結(jié)構(gòu)分層后，極易吸收水分。滯留于 芯格問的水分經(jīng)過頻繁的冷凍或解凍后，將使分層迅速擴大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。而閉孔泡沫 則有以下優(yōu)點：抗?jié)駸嶙枇?yōu)于蜂窩；可以采用低成本的RFI、RTM或VARI等易于整體成型的 先進工藝方法;可以采用縫合技術(shù)，實現(xiàn)無緊固件連接和整體成型，減少零件數(shù)量，提高結(jié) 構(gòu)效率;易于加工成復(fù)雜構(gòu)型部件，降低制造維修成本等。
[0004] 可用于復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的泡沫目前主要有聚氯乙烯（PVC)泡沫、硬質(zhì)聚氨酯 (PU)泡沫、聚苯乙烯(PS)泡沫、聚甲基丙烯酰亞(PMI)泡沫等。對于那些復(fù)雜曲面構(gòu)型的構(gòu) 件來說，傳統(tǒng)的泡沫芯材加工都是采用機加方式，而且大都需要多次機加才能得到最終制 品，由此導(dǎo)致出現(xiàn)如下三方面的缺點：
[0005] (1)泡沫強度剛度較低，機加過程中需要特殊的工裝輔助，由此增加機加難度，而 且很難保證泡沫芯材尺寸的高精度；
[0006] (2)機加工藝復(fù)雜，設(shè)備投入大，成本高；
[0007] (3)曲面構(gòu)型的泡沫芯材是由整塊泡沫原材料機加而得到的，機加切除的部分為 工藝廢料，由此造成材料損耗大，進而大大增加制備成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)尺寸精度高的曲 面構(gòu)型泡沫，還提供了該曲面構(gòu)型泡沫的制備方法，具有工藝設(shè)備投入小、成本低、效率高 等優(yōu)勢，還提供一種結(jié)構(gòu)簡單、組裝方便、成本低的泡沫熱壓方法用的熱壓成型系統(tǒng)。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0010] -種曲面構(gòu)型泡沫的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
[0011] Sl、取泡沫原材料，通過機加方式制備泡沫預(yù)制體；
[0012] S2、將真空袋膜包覆泡沫預(yù)制體，并使真空袋膜與陰膜之間形成密閉的模腔；
[0013] S3、對所述陰膜進行加熱、將模腔抽真空，使所述真空袋膜貼近所述泡沫預(yù)制體；
[0014] S4、維持模腔內(nèi)的真空壓力，并對所述真空袋膜進行加熱、將模腔抽真空，使所述 真空袋膜再次貼近所述泡沫預(yù)制體；
[0015] S5、重復(fù)S4中的加熱、將模腔抽真空步驟，直至所述真空袋膜、泡沫預(yù)制體與所述 陰膜之間完全貼合，完成所述曲面構(gòu)型泡沫的制備。
[0016] 上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟S3中對所述陰膜加熱的溫度為50°C~80°C，加 熱時間為1~3h，然后再開始抽真空。
[0017]上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟S4中，對所述真空袋膜加熱的溫度為90°C~ 150。。。
[0018] 上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟S5中所述重復(fù)次數(shù)為8~14次。
[0019] 上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟S5中所述抽真空過程，控制每次模腔內(nèi)真空壓 力相比于上一次的增加幅度^ 0.015MPa。
[0020] 上述的制備方法，優(yōu)選的，所述制備方法還包括后處理步驟:保持模腔內(nèi)的真空壓 力，繼續(xù)對陰膜加熱3~5h，然后停止加熱，在同樣的真空壓力下維持1~3h，直至模腔內(nèi)溫 度降至室溫。進一步優(yōu)選的，對所述陰膜加熱的溫度為60~90°C。
[0021] 作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種上述制備方法制備得到的曲面構(gòu)型 泡沫。
[0022] 作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種可應(yīng)用于上述制備方法制備曲面構(gòu) 型泡沫的制備系統(tǒng)，所述系統(tǒng)為熱壓成型系統(tǒng)，所述熱壓成型系統(tǒng)包括模具、第一加熱系 統(tǒng)、第二加熱系統(tǒng)和抽真空系統(tǒng)，所述模具包括真空袋膜和陰膜，所述陰膜與所述真空袋膜 形成模腔，所述第一加熱系統(tǒng)設(shè)置于所述陰膜內(nèi)，所述抽真空系統(tǒng)與所述模腔連通;所述第 二加熱系統(tǒng)設(shè)置于所述真空袋膜上。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0024] (1)本發(fā)明提供了一種曲面構(gòu)型泡沫的制備方法，可以實現(xiàn)具有復(fù)雜曲面構(gòu)型的 泡沫制品的精確成型，顯著減小原材料損耗，降低制備成本，同時加工難度小，容易控制，在 泡沫夾芯復(fù)合材料制備中具有非常廣闊的應(yīng)用前景，也可應(yīng)用于其他含有具有復(fù)雜曲面構(gòu) 型的泡沫部件的產(chǎn)品加工中。
[0025] (2)本發(fā)明提供了一種曲面構(gòu)型泡沫，結(jié)構(gòu)尺寸精度高。
[0026] (3)本發(fā)明提供了一種用于制備曲面構(gòu)型泡沫的熱壓成型系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、組裝方 便、成本低，生產(chǎn)效率高。
【附圖說明】
[0027] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。
[0028] 圖1為本發(fā)明實施例1的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2為本發(fā)明實施例1中經(jīng)過步驟(5)后處理的曲面構(gòu)型泡沫圖片。
[0030]圖3為本發(fā)明實施例1的制備方法制備得到的曲面構(gòu)型泡沫的成品圖片。
[0031 ]圖4為本發(fā)明對比例1的制備方法流程圖。
[0032]圖例說明：
[0033]在附圖中，A1、陰模;A2、真空袋膜;B1、第一加熱系統(tǒng);B 2、第二加熱系統(tǒng);C、抽真空 系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0034] 以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步描述，但并不因此而 限制本發(fā)明的保護范圍。
[0035] 以下實施例中所采用的材料和儀器均為市售。
[0036] 實施例1:
[0037] -種曲面構(gòu)型泡沫，采用以下制備方法制備得到：
[0038] (1)制備泡沫預(yù)制體：以厚度18m的R0HACELL 71 IG-F泡沫平板件作為本實施例的 原材料，依照設(shè)計尺寸進行機加，得到厚度為16.8mm的泡沫平板件(即泡沫預(yù)制體）。
[0039] (2)形成模腔:將真空袋膜包覆泡沫預(yù)制體外表面，然后用密封膠帶將真空袋膜沿 袋膜周圍粘貼至陰膜上形成密閉的模腔，其中泡沫預(yù)制體的內(nèi)表面朝向模腔內(nèi)。
[0040] (3)熱壓前準(zhǔn)備：調(diào)節(jié)陰膜溫度為60°C，通過陰膜對泡沫預(yù)制體的內(nèi)表面進行加 熱;加熱Ih后，對模腔抽真空，模腔內(nèi)的體積減小，真空袋膜逐漸向泡沫預(yù)制體方向擠壓。當(dāng) 真空袋膜貼近泡沫預(yù)制體時，模腔內(nèi)的真空壓力為〇. 〇〇5MPa。
[00411 (4)熱壓:維持模腔內(nèi)的真空壓力，并以120°C對真空袋膜的外表面加熱lOmin，通 過真空袋膜熱傳遞至與真空袋膜緊貼的泡沫預(yù)制體外表面，使泡沫預(yù)制體受熱軟化。泡沫 預(yù)制體受熱軟化后，彎曲，進而沿陰膜表面滑動，使得泡沫預(yù)制體與真空袋膜之前再次出現(xiàn) 較大空隙。然后對模腔抽真空，直至泡沫預(yù)制體貼合陰膜為止。
[0042] (5)重復(fù)步驟(4)中的加熱、抽真空過程9次，每次模腔內(nèi)真空壓力相比于上一次的 增加幅度<〇.〇15MPa，使真空袋膜、泡沫預(yù)制體與陰膜完全貼合，此時模腔內(nèi)的真空壓力為 0.IMPa0
[0043] (6)后處理:保持模腔內(nèi)真空壓力為0.1 MPa;調(diào)節(jié)陰膜的溫度為70°C，通過陰膜對 泡沫預(yù)制體的內(nèi)表面加熱4h。然后停止加熱，在模腔內(nèi)真空壓力為0.1 MPa下維持1.5h，直至 模腔內(nèi)溫度降至室溫。
[0044] (7)脫模:解除真空狀態(tài)，依次撤掉抽真空系統(tǒng)和真空袋膜，完成曲面構(gòu)型泡沫的 制備。
[0045] 實施例2:
[0046] 一種如圖1所示的制備系統(tǒng)，包括模具、第一加熱系統(tǒng)Βι、第二加熱系統(tǒng)B2和抽真空 系統(tǒng)C，模具包括陰膜A1和真空袋膜A2,陰膜A1與真空袋膜如形成模腔，第一加熱系統(tǒng)也設(shè)置 于陰膜A 1R，抽真空系統(tǒng)C與模腔連通;第二加熱系統(tǒng)B2設(shè)置于所述真空袋膜A2上。
[0047]本實施例的系統(tǒng)可應(yīng)用于制備復(fù)雜曲面構(gòu)型的泡沫制品，其具體的制備方法具體 包括以下步驟：
[0048] (1)制備泡沫預(yù)制體：以厚度18m的R0HACELL 71 IG-F泡沫平板件作為本實施例的 原材料，依照設(shè)計尺寸進行機加，得到厚度為16.8mm的泡沫平板件(即泡沫預(yù)制體）。
[0049] (2)準(zhǔn)備模具:根據(jù)需要制備的曲面構(gòu)型泡沫制品的結(jié)構(gòu)尺寸，準(zhǔn)備好陰膜A1和真 空袋膜A 2。將步驟（1)中制備得到的泡沫預(yù)制體放入模具中，將真空袋膜知包覆在泡沫預(yù)制 體表面，用密封膠帶粘貼于陰膜^上，使真空袋膜A 2與陰膜A1之間形成一個密閉的模腔。
[0050] (3)熱壓前準(zhǔn)備:將抽真空系統(tǒng)C與步驟(2)中形成的密閉的模腔連通，并啟動集成 設(shè)置于陰膜A 1內(nèi)的第一加熱系統(tǒng)B1，設(shè)置第一加熱系統(tǒng)出的溫度為70°C，對緊貼于陰膜的泡 沫預(yù)制體的內(nèi)表面進行加熱lh。然后抽真空。當(dāng)真空袋膜知貼近泡沫預(yù)制體表面時，操縱抽 真空系統(tǒng)C以維持模腔的真空壓力狀態(tài)不變，此時模腔內(nèi)的真空壓力為0.005MPa。
[0051] (4)熱壓：
[0052] 4.1首次調(diào)整：啟動第二加熱系統(tǒng)B2,設(shè)置第二加熱系統(tǒng)B2的溫度為120°C，對緊貼 于真空袋膜的泡沫預(yù)制體外表面進行加熱。加熱