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采用 纤维 增强材料与基体制造增强 复合材料制品的方法及成型模具

阅读：931发布：2020-09-28

专利汇可以提供采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法及成型模具专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：利用成型模具围绕离心设备旋转中心进行公转产生离心力，使得液态基体取代成型模具中制品型腔内的气体，将气体排出实现离心充型或浸渍；在浸渍的同时或完成浸渍后，成型模具内的纤维增强材料与基体在动态或静态下固化成型制得增强复合材料制品。成型模具围绕离心设备旋转中心进行公转产生离心力，利用基体、纤维增强材料与气体离心力的差使得基体取代成型模具内的气体，气体通过排气通道排出实现无气泡充型或浸渍；由于在充型或浸渍工序能够充分的将气体彻底排出，因而制造出的产品表面光滑，内部无气孔、缩松等缺陷，大大提高产品强度和模量。，下面是采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法及成型模具专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述方法依次包括充型、离心浸渍和固化工序，具体为：
充型工序前，将纤维增强材料预先置于成型模具中，所述成型模具具有一个封闭式或半封闭式的制品型腔，以及至少一个与制品型腔连通的排气通道，排气通道可为排气孔或者临时容纳气体的排气腔或者成型模具的敞口结构；所述成型模具在置于离心设备上使用时，制品型腔远离离心设备的旋转中心，排气通道位于制品型腔中靠近离心设备旋转中心的一端；
充型工序中，将液态基体充入成型模具中，所述充型工序中，通过一离心设备进行离心充型；将储存液态基体的容器设置在离心设备上靠近旋转中心的一侧，通过成型模具围绕离心设备旋转中心进行公转产生离心力，利用离心力将靠近离心设备旋转中心侧的液态基体甩入成型模具内取代成型模具中制品型腔内的气体，进而实现离心充型；
离心浸渍工序中，完成充型的成型模具围绕一离心设备旋转中心进行公转，使得成型模具内的纤维增强材料与液态基体充分接触，进一步排出气体实现离心浸渍；
固化工序中，完成浸渍后，成型模具中的纤维增强材料与液态基体在动态或静态下固化成型为一体制得增强复合材料制品。
2.根据权利要求1所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述纤维增强材料为纤维中的任意一种以上的组合，还可以为纤维制品中的任意一种以上的组合，也可以为纤维中的任意一种以上与纤维制品中的任意一种以上的组合。
3.根据权利要求2所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述纤维为玻璃纤维、碳纤维、金属纤维或矿物纤维，所述纤维制品为短切纤维、纱或织物。
4.根据权利要求2所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述纤维制品为毡。
5.根据权利要求1所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述基体的主体为树脂。
6.根据权利要求5所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述树脂为热塑性树脂，或热固性树脂，或热塑性树脂与热固性树脂的混合。
7.根据权利要求1所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：在制作含面层增强复合材料制品时，在充型工序前，预先在成型模具的制品型腔表面预喷涂或涂刷一层面层，在面层固化70～85%后，再将纤维增强材料置于成型模具中；
再通过上述充型、离心浸渍和固化工序进行增强复合材料制品的制作。
8.根据权利要求1所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：在制作含预埋件、加强筋或夹芯材料的增强复合材料制品时，在充型工序前，将预埋件、加强筋及夹芯材料定位在成型模具型腔的相应位置中，同时将纤维增强材料置于成型模具中；再通过上述充型、离心浸渍和固化工序进行增强复合材料制品的制作。
9.根据权利要求1所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：在固化工序中，成型模具的排气通道朝上放置，或将排气通道封闭避免纤维增强材料与基体分离，在静止状态固化成型。
10.根据权利要求1所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：在固化工序中，将成型模具继续放置在离心设备上动态固化成型。
11.根据权利要求1所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述成型模具在围绕离心设备旋转中心进行公转时，成型模具的向心加速度为
5g～1000g。
12.一种采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述方法依次包括模内预浸渍、离心浸渍和固化工序；
在模内预浸渍工序中，在将纤维增强材料铺放到成型模具中的同时，充入液态基体使得各部分纤维增强材料均与液态基体充分接触实现模内预浸渍；
所述成型模具具有一个封闭式或半封闭式的制品型腔，以及至少一个与制品型腔连通的排气通道，排气通道可为排气孔或者临时容纳气体的排气腔或者成型模具的敞口结构；
所述成型模具在置于离心设备上使用时，制品型腔远离离心设备的旋转中心，排气通道位于制品型腔中靠近离心设备旋转中心的一端；
在离心浸渍工序中，通过一离心设备进行离心浸渍；通过成型模具围绕离心设备旋转中心进行公转产生离心力，利用离心力使得成型模具内的纤维增强材料与液态基体充分接触，排除成型模具内的气体实现离心浸渍；
在固化工序中，完成浸渍后，成型模具中的纤维增强材料与液态基体在动态或静态下固化成型为一体制得增强复合材料制品。
13.根据权利要求12所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述纤维增强材料为纤维中的任意一种以上的组合，还可以纤维制品中的任意一种以上的组合，也可以为纤维中的任意一种以上与纤维制品中的任意一种以上的组合。
14.根据权利要求13所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述纤维为玻璃纤维、碳纤维、金属纤维或矿物纤维，所述纤维制品为短切纤维、纱或织物。
15.根据权利要求13所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述纤维制品为毡。
16.根据权利要求12所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述基体的主体为树脂。
17.根据权利要求16所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述树脂为热塑性树脂，或热固性树脂，或热塑性树脂与热固性树脂的混合。
18.根据权利要求12所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：在制作含面层增强复合材料制品时，在模内预浸渍前，预先在成型模具的制品型腔表面预喷涂或涂刷一层面层，在面层固化70～85%后；再通过上述模内预浸渍、离心浸渍和固化工序进行增强复合材料制品的制作。
19.根据权利要求12所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：在制作含预埋件、加强筋或夹芯材料的增强复合材料制品时，在模内预浸渍前，将预埋件、加强筋及夹芯材料定位在成型模具型腔的相应位置中；再通过上述模内预浸渍、离心浸渍和固化工序进行增强复合材料制品的制作。
20.根据权利要求12所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：在固化工序中，成型模具的排气通道朝上放置，或将排气通道封闭避免纤维增强材料与基体分离，在静止状态固化成型。
21.根据权利要求12所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：在固化工序中，将成型模具继续放置在离心设备上动态固化成型。
22.根据权利要求12所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述成型模具在围绕离心设备旋转中心进行公转时，成型模具的向心加速度为5g～1000g。
23.一种采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：在制作以短切纤维作为主要纤维增强材料的增强复合材料制品时，所述方法依次包括模外预浸渍、充型、离心浸渍和固化工序；
在模外预浸渍工序，将纤维增强材料与液态基体在成型模具外通过容器进行充分接触混合实现模外预浸渍；所述成型模具具有一个封闭式或半封闭式的制品型腔，以及至少一个与制品型腔连通的排气通道，排气通道可为排气孔或者临时容纳气体的排气腔或者成型模具的敞口结构；所述成型模具在置于离心设备上使用时，制品型腔远离离心设备的旋转中心，排气通道位于制品型腔中靠近离心设备旋转中心的一端；
在充型工序中，将纤维增强材料与液态基体的混合物充入成型模具中，所述充型工序中，通过一离心设备进行离心充型；将储存增强复合材料和液态基体混合物的容器设置在离心设备上靠近旋转中心的一侧，通过成型模具围绕离心设备旋转中心进行公转产生离心力，利用离心力将靠近离心设备旋转中心侧的液态基体甩入成型模具内取代成型模具中制品型腔内的气体，进而实现离心充型；
在离心浸渍工序中，通过一离心设备进行离心浸渍；通过成型模具围绕离心设备旋转中心进行公转产生离心力，利用离心力使得成型模具内的纤维增强材料与液态基体充分接触，进一步排除成型模具内的气体实现离心浸渍；
在固化工序中，完成浸渍后，成型模具中的纤维增强材料与液态基体在动态或静态下固化成型为一体制得增强复合材料制品。
24.根据权利要求23所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述纤维增强材料为纤维中的任意一种以上的组合，还可以纤维制品中的任意一种以上的组合，也可以为纤维中的任意一种以上与纤维制品中的任意一种以上的组合。
25.根据权利要求24所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述纤维为玻璃纤维、碳纤维、金属纤维或矿物纤维，所述纤维制品为短切纤维、纱或织物。
26.根据权利要求24所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述纤维制品为毡。
27.根据权利要求23所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述基体的主体为树脂。
28.根据权利要求27所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述树脂为热塑性树脂，或热固性树脂，或热塑性树脂与热固性树脂的混合。
29.根据权利要求23所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：在制作含面层增强复合材料制品时，在充型工序前，预先在成型模具的制品型腔表面预喷涂或涂刷一层面层，在面层固化70～85%后；再通过上述模外预浸渍、充型、离心浸渍和固化工序进行增强复合材料制品的制作。
30.根据权利要求23所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：在制作含预埋件、加强筋或夹芯材料的增强复合材料制品时，在充型工序前，将预埋件、加强筋及夹芯材料定位在成型模具型腔的相应位置中；再通过上述模外预浸渍、充型、离心浸渍和固化工序进行增强复合材料制品的制作。
31.根据权利要求23所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：在固化工序中，成型模具的排气通道朝上放置，或将排气通道封闭避免纤维增强材料与基体分离，在静止状态固化成型。
32.根据权利要求23所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：在固化工序中，将成型模具继续放置在离心设备上动态固化成型。
33.根据权利要求23所述的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其特征在于：所述成型模具在围绕离心设备旋转中心进行公转时，成型模具的向心加速度为5g～1000g。

说明书全文

采用 纤维 增强材料与基体制造增强 复合材料制品的方法及成

型模具

技术领域

[0001] 本发明涉及一种采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，还涉及一种实现该方法的成型模具。

背景技术

[0002] 玻璃纤维（英文原名为：glass fiber或fiberglass ）是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高的优点。随着市场经济的迅速发展，玻璃纤维逐渐成为建筑、交通、电子、电气、化工、冶金、环境保护、国防等行业必不可少的原材料。

[0003] 玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，在采用玻璃纤维制作复合材料制品时，其原理是：玻璃纤维增强材料在模具内被树脂充分浸渍，排除气泡，然后树脂在常温或加温下固化，脱模后即成为复合材料制品。

[0004] 其方法主要包括手糊FRP法、真空导流法、RTM法，（1）手糊FRP法是利用人工将树脂与纤维增强材料进行浸渍、排气，其工作效率低、污染大，工作环境较差；（2）真空导流、RTM法是利用压力差，利用树脂自高压向低压向流动实现充型、浸渍；其相对于传统手糊法相比，大大提高了工作效率，且改善了工作环境；但在充型时易造成短路，其即使保压状态下，也可能无法完全排除模具内的气体，属于静态浸渍树脂，造成充型不彻底；且又无法了解内部充型状态，因此在针对产品进行排气点、注射点的优化设计时也较为困难。

[0005] 目前也出现了一种应用于增强复合材料制品的离心成型方法，即公知的离心浇铸法，例如专利申请号201010609423.5公开了一种圆锥体复合材料杆的制造方法，主要为离心浇铸成型工艺，其特征在于：所述离心成型工艺之前，用缠绕的方法连续缠绕纤维织物至芯轴上，然后在旋转的锥形离心模具内展开，紧贴在模具内壁，然后高速旋转模具，最后从模具小口径端注入树脂，树脂在离心力作用下填充纤维预成型体空隙，待树脂固化后，脱模制得管状复合材料空心杆。

[0006] 该种方法在应用于增强复合材料制品时，能够提高产品强度和模量，同时一次成型复合材料锥形杆，效率高，外表光滑，无需复杂的打磨处理，从而在同等刚度要求下可以减少材料用量，降低成本，节约资源。但仍存在一定的局限性：

[0007] 众所周知，离心浇铸法仅适用于成型空心回转体或者近似结构；通过绕模具自身的轴心旋转，即自转，在离心力作用下将树脂等物料紧贴在模具的内壁上；在浸渍直到树脂凝胶固化，都必须在离心旋转状态下，否则材料会位移、坍塌而不能成型，因此对于能源的消耗也较大，同时，需要相应的增加离心设备才能确保产量，投资相对增大。

[0008] 因此，研发一种生产效率高、劳动强度低且适用范围广的复合材料制品制造方法势在必行。经检索有关文献，未发现与本发明相同或相似的技术方案。

发明内容

[0009] 本发明要解决的技术问题是提供一种生产效率高、劳动强度低且适用范围广的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，同时，还提供一种实现该方法的成型模具。

[0010] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其创新点在于：所述方法依次包括充型、离心浸渍和固化工序，具体为：充型工序前，将纤维增强材料预先置于成型模具中；充型工序中，将液态基体充入成型模具中；离心浸渍工序中，完成充型的成型模具围绕一离心设备旋转中心进行公转，使得成型模具内的纤维增强材料与液态基体充分接触，进一步排出气体实现离心浸渍；固化工序中，完成浸渍后，成型模具中的纤维增强材料与液态基体在动态或静态下固化成型为一体制得增强复合材料制品。

[0011] 优选的，所述纤维增强材料为纤维中的任意一种或一种以上的组合，还可以纤维制品中的任意一种或一种以上的组合，也可以为纤维中的任意一种或一种以上与纤维制品中的任意一种或一种以上的组合。

[0012] 优选的，所述纤维为玻璃纤维、碳纤维、金属纤维或矿物纤维，纤维制品为短切纤维、纱、织物或毡。

[0013] 优选的，所述基体的主体为树脂。

[0014] 优选的，所述树脂为热塑性树脂,或热固性树脂，或热塑性树脂与热固性树脂的混合。

[0015] 优选的，所述充型工序中，通过一离心设备进行离心充型；将储存液态基体的容器设置在离心设备上靠近旋转中心的一侧，通过成型模具围绕离心设备旋转中心进行公转产生离心力，利用离心力将靠近离心设备旋转中心侧的液态基体甩入成型模具内取代成型模具中制品型腔内的气体，进而实现离心充型。

[0016] 优选的，在制作含面层增强复合材料制品时，在充型工序前，预先在成型模具的制品型腔表面预喷涂或涂刷一层面层，在面层固化70～85%后，再将纤维增强材料置于成型模具中；再通过上述充型、离心浸渍和固化工序进行增强复合材料制品的制作。

[0017] 优选的，在制作含预埋件、加强筋或夹芯材料的增强复合材料制品时，在充型工序前，将预埋件、加强筋及夹芯材料定位在成型模具型腔的相应位置中，同时将纤维增强材料置于成型模具中；再通过上述充型、离心浸渍和固化工序进行增强复合材料制品的制作。

[0018] 优选的，在固化工序中，成型模具的排气通道朝上放置，或将排气通道封闭避免纤维增强材料与基体分离，在静止状态固化成型。

[0019] 优选的，在固化工序中，将成型模具继续放置在离心设备上动态固化成型。

[0020] 优选的，所述成型模具在围绕离心设备旋转中心进行公转时，成型模具的向心加速度为5g～1000g。

[0021] 一种采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其创新点在于：所述方法依次包括模内预浸渍、离心浸渍和固化工序，在模内预浸渍工序中，在将纤维增强材料铺放到成型模具中的同时，充入液态基体使得各部分纤维增强材料均与液态基体充分接触实现模内预浸渍；在离心浸渍工序中，通过一离心设备进行离心浸渍；通过成型模具围绕离心设备旋转中心进行公转产生离心力，利用离心力使得成型模具内的纤维增强材料与液态基体充分接触，排除成型模具内的气体实现离心浸渍；在固化工序中，完成浸渍后，成型模具中的纤维增强材料与液态基体在动态或静态下固化成型为一体制得增强复合材料制品。

[0022] 优选的，所述纤维增强材料为纤维中的任意一种或一种以上的组合，还可以纤维制品中的任意一种或一种以上的组合，也可以为纤维中的任意一种或一种以上与纤维制品中的任意一种或一种以上的组合。

[0023] 优选的，所述纤维为玻璃纤维、碳纤维、金属纤维或矿物纤维，纤维制品为短切纤维、纱、织物或毡。

[0024] 优选的，所述基体的主体为树脂。

[0025] 优选的，所述树脂为热塑性树脂,或热固性树脂，或热塑性树脂与热固性树脂的混合。

[0026] 优选的，在制作含面层增强复合材料制品时，在模内预浸渍前，预先在成型模具的制品型腔表面预喷涂或涂刷一层面层，在面层固化70～85%后；再通过上述模内预浸渍、离心浸渍和固化工序进行增强复合材料制品的制作。

[0027] 优选的，在制作含预埋件、加强筋或夹芯材料的增强复合材料制品时，在模内预浸渍前，将预埋件、加强筋及夹芯材料定位在成型模具型腔的相应位置中；再通过上述模内预浸渍、离心浸渍和固化工序进行增强复合材料制品的制作。

[0028] 优选的，在固化工序中，成型模具的排气通道朝上放置，或将排气通道封闭避免纤维增强材料与基体分离，在静止状态固化成型。

[0029] 优选的，在固化工序中，将成型模具继续放置在离心设备上动态固化成型。

[0030] 优选的，所述成型模具在围绕离心设备旋转中心进行公转时，成型模具的向心加速度为5g～1000g。

[0031] 一种采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其创新点在于：在制作以短切纤维作为主要纤维增强材料的增强复合材料制品时，所述方法依次包括模外预浸渍、充型、离心浸渍和固化工序，在模外预浸渍工序，将纤维增强材料与液态基体在成型模具外通过容器进行充分接触混合实现模外预浸渍；在充型工序中，将纤维增强材料与液态基体的混合物充入成型模具中；在离心浸渍工序中，通过一离心设备进行离心浸渍；通过成型模具围绕离心设备旋转中心进行公转产生离心力，利用离心力使得成型模具内的纤维增强材料与液态基体充分接触，进一步排除成型模具内的气体实现离心浸渍；在固化工序中，完成浸渍后，成型模具中的纤维增强材料与液态基体在动态或静态下固化成型为一体制得增强复合材料制品。

[0032] 优选的，所述纤维增强材料为纤维中的任意一种或一种以上的组合，还可以纤维制品中的任意一种或一种以上的组合，也可以为纤维中的任意一种或一种以上与纤维制品中的任意一种或一种以上的组合。

[0033] 优选的，所述纤维为玻璃纤维、碳纤维、金属纤维或矿物纤维，纤维制品为短切纤维、纱、织物或毡。

[0034] 优选的，所述基体的主体为树脂。

[0035] 优选的，所述树脂为热塑性树脂,或热固性树脂，或热塑性树脂与热固性树脂的混合。

[0036] 优选的，所述充型工序中，通过一离心设备进行离心充型；将储存增强复合材料和液态基体混合物的容器设置在离心设备上靠近旋转中心的一侧，通过成型模具围绕离心设备旋转中心进行公转产生离心力，利用离心力将靠近离心设备旋转中心侧的液态基体甩入成型模具内取代成型模具中制品型腔内的气体，进而实现离心充型。

[0037] 优选的，在制作含面层增强复合材料制品时，在充型工序前，预先在成型模具的制品型腔表面预喷涂或涂刷一层面层，在面层固化70～85%后；再通过上述模外预浸渍、充型、离心浸渍和固化工序进行增强复合材料制品的制作。

[0038] 优选的，在制作含预埋件、加强筋或夹芯材料的增强复合材料制品时，在充型工序前，将预埋件、加强筋及夹芯材料定位在成型模具型腔的相应位置中；再通过上述模外预浸渍、充型、离心浸渍和固化工序进行增强复合材料制品的制作。

[0039] 优选的，在固化工序中，成型模具的排气通道朝上放置，或将排气通道封闭避免纤维增强材料与基体分离，在静止状态固化成型。

[0040] 优选的，在固化工序中，将成型模具继续放置在离心设备上动态固化成型。

[0041] 优选的，所述成型模具在围绕离心设备旋转中心进行公转时，成型模具的向心加速度为5g～1000g。

[0042] 本发明还提供一种实现纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品方法的成型模具，其创新点在于：成型模具具有一个封闭式或半封闭式的制品型腔，以及至少一个与制品型腔连通的排气通道，排气通道可为排气孔或者临时容纳气体的排气腔或者成型模具的敞口结构；所述成型模具在置于离心设备上使用时，制品型腔远离离心设备的旋转中心，排气通道位于制品型腔中靠近离心设备旋转中心的一端。

[0043] 本发明的优点在于：成型模具围绕离心设备旋转中心进行公转产生离心力，利用基体、纤维增强材料与气体离心力的差使得基体取代成型模具内的气体，气体通过排气通道排出实现无气泡充型或浸渍；由于在离心浸渍或离心充型与离心浸渍工序同时作用下能够充分的将气体彻底排出，因而制造出的产品表面光滑，内部无气孔、缩松等缺陷，大大提高产品强度和模量。

[0044] 该方法对于手糊法而言，无需手工排泡，大大降低工人的劳动强度，且采用封闭式成型模具时与离心工艺相结合的使用，使得基体中易挥发物质不外泄至生产车间，改善生产时的工作环境；由于能够顺利排泡，使其能够顺利制作真空导流法、RTM法等排泡前置条件高的制品，降低产品制造工艺的设计难度，提高产品合格率；而对于自转式离心法制造的复合材料制品，其能够制造非回转体类结构，扩大适用产品的范围，同时，其可无需在离心设备上进行固化，大大提高了设备的利用率，提高了生产效率。

[0045] 本发明在采用离心力进行充型或浸渍时，能够与其他目前公知的真空导流法、RTM法等相结合使用，使得制造工艺具有更多的灵活性，适用于各种领域的基于纤维增强材料与基体复合的制品。附图说明

[0046] 图1为本发明中玻璃纤维管接头结构示意图。

[0047] 图2为本发明中玻璃纤维管接头成型模具结构示意图。

[0048] 图3为本发明中玻璃纤维罩壳结构示意图。

[0049] 图4为本发明中玻璃纤维罩壳成型模具结构示意图。

[0050] 图5为本发明中玻璃纤维格栅结构示意图。

[0051] 图6为本发明中玻璃纤维格栅成型模具结构示意图。

具体实施方式

[0052] 本发明公开了一种采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法：利用成型模具围绕离心设备旋转中心进行公转产生离心力，使得液态基体取代成型模具中制品型腔内的气体，将气体排出实现离心充型或浸渍；在浸渍的同时或完成浸渍后，成型模具内的纤维增强材料与基体在动态或静态下固化成型制得增强复合材料制品。

[0053] 本发明还公开了一种实现制造增强复合材料制品方法的成型模具，其具有一个封闭式或半封闭式的制品型腔，以及至少一个与制品型腔连通的排气通道，排气通道可为排气孔或者临时容纳气体的排气腔或者成型模具的敞口结构；成型模具在置于离心设备上使用时，制品型腔远离离心设备的旋转中心，排气通道位于制品型腔中靠近离心设备旋转中心的一端。

[0054] 本发明中制作的增强复合材料制品，其可以采用干法、湿法或混合法制成。本发明中，干法是指纤维增强材料全部在放置到成型模具内后，再充入液态基体；湿法是指在将纤维增强材料放置到成型模具内的过程中，放置或缠绕一层或数层纤维增强材料就充入部分液态基体，重复该过程直至所有纤维增强材料均放置到位，使得纤维增强材料与液态基体较好的接触；混合法是指以短切纤维作为主的纤维增强材料与液态基体直接混合均匀。

[0055] 本发明中，纤维增强材料为纤维中的任意一种或一种以上的组合，还可以纤维制品中的任意一种或一种以上的组合，也可以为纤维中的任意一种或一种以上与纤维制品中的任意一种或一种以上的组合。其中，纤维为玻璃纤维、碳纤维、金属纤维或矿物纤维等，纤维制品为短切纤维、纱、织物或毡等。

[0056] 本发明中，基体的主体为树脂，树脂为热塑性树脂,或热固性树脂，或热塑性树脂与热固性树脂的混合。

[0057] 本领域技术人员应当了解，上述纤维增强材料和液态基体仅仅是示例性的，不是局限性的。

[0058] 实施例一：

[0059] 以应用于储罐的玻璃纤维管接头为例，如图1所示，其结构为一端部具有限位法兰1的台阶状圆管体2。为提高结构强度，圆管体内壁部分采用玻璃纤维缠绕管。

[0060] 本实施例中，如图2所示，成型模具由金属芯模3和外模4组成，在法兰面外模上设有树脂注入口5，合模后，管口顶端开口作为排气通道6，供空气排出。

[0061] 离心装置或离心设备

[0062] 离心机直径1.2米，转速可调，最高转速为1000转/分

[0063] 原材料部分

[0064] 纤维增强材料：主要采用纤维制品，1）采用玻璃纤维材质，规格分别为02无碱方格布；纤维制品采用450克/平方米无碱短切毡，以下分别用“R”和“M”表示，[0065] 2）铺层结构，管部为8层毡4层布，共分三次，顺序为3M2R,2M2R,3M。法兰盘为11层毡6层布，共分4次，顺序为4M,M2R,M2R,M2R4M，铺层时先进行法兰盘部位第一次铺层后进行管部第一次铺层，然后两者交替进行，最后法兰颈部铺成锥形，颈部铺层全为M。

[0066] 液态基体包括：树脂1）采用DSM 公司 430环氧乙烯基树脂，加入4%苯乙烯，固化剂1.2%，促进剂1.0%，树脂凝胶时间约45分钟；

[0067] 2）树脂用量850克。

[0068] 实施步骤：主要依次包括充型、离心浸渍和固化工序，

[0069] 1，模具常规处理：清理干净，表面施加脱模剂。

[0070] 2，在充型工序前，在金属芯模上铺上上述设计的玻璃纤维层，合上外模。

[0071] 3，在充型工序中，采用离心充型，把上述模具水平安装至离心机的径向上，法兰面背向圆心，在靠近法兰管口内侧安装用于储存液态基体的树脂罐，并用塑料管连接树脂罐至成型模具的注入口。

[0072] 4，向树脂罐中加入预先配置的树脂胶料。

[0073] 5，在离心充型与离心浸渍工序中，启动离心机，通过成型模具围绕离心机旋转中心进行公转产生离心力，利用离心力将靠近离心设备旋转中心侧的树脂甩入成型模具内取代成型模具中制品型腔内的气体，进而实现离心充型和离心浸渍。

[0074] 具体为：首先以200转/分钟（模具距圆心端离心加速度15G，模具远离圆心端离心加速度28G），进行离心充型，离心旋转10分钟后，然后提高转速至400转/分钟（模具距圆心端离心加速度54G，模具远离圆心端离心加速度108G），旋转5分钟，停机，完成离心浸渍。

[0075] 6，固化工序中，从离心装置上缷下成型模具，将成型模具竖直放置，排气通道朝上；或将排气通道封闭避免纤维增强材料与基体分离，常温固化后脱模得产品。

[0076] 在固化工序中，成型模具也可继续放置在离心设备上动态固化成型。

[0077] 本实施例结果与同等手糊法、RTM法对比：

[0078]

[0079] 注意：本结果仅针对实施例而言，并不表示本专利方法只能实现上述结果。

[0080] 结论：按上述步骤制造的法兰比开模手糊工艺大幅提高了工作效率，表面无气泡与白纱，同时，能够提高纤维含量，成为提高产品强度的关键因素。而RTM法由于在常规简易排气系统和复杂排气系统下合格率均较低，排除其适用于该产品的工业化生产方案。

[0081] 实施例二：主要依次包括充型、离心浸渍和固化工序，

[0082] 以一款玻璃纤维罩壳7为例，如图3所示，其结构为一壳体状，为增强壳体刚度，中间设置5mm厚夹芯材料，是一款含面层和夹芯材料的产品。

[0083] 本实施例中，如图4所示，成型模具由玻璃钢阳模8和阴模9组成，在阳模上设有树脂注入口10和排气口11，供树脂进入和空气排出。

[0084] 离心装置或离心设备

[0085] 离心机直径1.2米，转速可调，最高转速为1000转/分

[0086] 原材料部分

[0087] 纤维增强材料采用纤维制品：1）采用玻璃纤维材质，规格分别为02无碱方格布，450克/平方米无碱短切毡，以下分别用“R”和“M”表示，

[0088] 夹芯材料，5mm厚PVC带孔泡沬，以下用“PVC”表示。

[0089] 液态基体主要为树脂：1）采用常州华科HS-2104不饱和聚酯树脂，固化剂1.2%，促进剂1.0%，树脂凝胶时间约45分钟。

[0090] 面层：采用上海华征间苯新戊二醇型胶衣。

[0091] 产品铺层结构，顺序为：面层/M/R/M/PVC/M/R/M。

[0092] 实施步骤

[0093] 1.模具常规处理：清理干净，表面施加脱模剂。

[0094] 2.在充型工序前，在阴模的制品型腔表面预喷涂一层面层。

[0095] 3.在阴模面层固化70～85%后，铺放增强材料M/R/M，接着安放PVC夹芯材料并定位，最后再铺放增强材料M/R/M，完成后合上阳模。

[0096] 4.充型工序采用离心充型方式，把上述模具水平安装至离心装置径向上，阳模面背向圆心，在靠近离心机圆心一侧安装树脂罐，并用塑料管连接树脂罐至模具的注入口。

[0097] 5.向树脂罐中加入预先配置的树脂胶料。

[0098] 7. 在离心充型与离心浸渍工序中，通过成型模具围绕离心机旋转中心进行公转产生离心力，利用离心力将靠近离心设备旋转中心侧的树脂甩入成型模具内取代成型模具中制品型腔内的气体，进而实现离心充型和离心浸渍。

[0099] 启动离心机，首先以300转/分钟（模具距圆心端和向心加速度35g，模具远离圆心端向心加速度80g），进行离心充型，离心旋转10分钟后，然后提高转速至400转/分钟（模具距圆心端向心加速度50g，模具远离圆心端离心加速度120g），旋转5分钟，停机，完成离心浸渍。

[0100] 8. 在固化工序中，成型模具继续放置在离心设备上动态固化直至成型。

[0101] 本实施例结果与同等手糊法、RTM法对比：

[0102]

[0103] 注意：本结果仅针对实施例而言，并不表示本专利方法只能实现上述结果。

[0104] 实施例三：

[0105] 以玻璃钢壁挂饰件为例，其结构为正面带有浮雕图案的平面结构，其是一款采用短切纤维作为主要纤维增强材料的增强复合材料制品。

[0106] 方法依次包括模外预浸渍、充型、离心浸渍和固化工序。

[0107] 离心装置

[0108] 离心机直径1.2米，转速可调，最高转速为1000转/分

[0109] 原材料部分

[0110] 纤维增强材料采用纤维：具体采用短切玻璃纤维，长度3mm左右。

[0111] 液态基体主要为树脂：采用亚邦大理石树脂，树脂中添加50%氢氧化铝粉，固化剂1.0%，促进剂1.0%，树脂凝胶时间约20分钟。

[0112] 实施步骤

[0113] 1，前期准备对模具进行常规处理：清理干净，表面施加脱模剂；把上述模具水平安装至离心装置径向上，阳模面背向圆心，在靠近离心机圆心一侧安装树脂罐，并用塑料管连接树脂罐至模具的注入口。

[0114] 3，在模外预浸渍工序中，将作为液态基体的树脂胶料与短切玻璃纤维=6：1混合，并将混合物倒入树脂罐。

[0115] 4，在离心充型和离心浸渍工序中，

[0116] 启动离心机，以400转/分钟（模具距圆心端向心加速度50g，模具远离圆心端离心加速度120g），旋转5分钟。在此过程中，分为两个阶段：

[0117] 第一阶段将纤维增强材料与液态基体的混合物充入成型模具中，通过成型模具围绕离心机旋转中心进行公转产生离心力，利用离心力将短切玻璃纤维与树脂混合物甩入成型模具的制品型腔内，取代成型模具中制品型腔内的气体，气体通过排气通道排出，进而实现离心充型；

[0118] 第二阶段，继续旋转时，利用离心力使得成型模具内的短切玻璃纤维与树脂充分接触，进一步排除成型模具内的气体实现离心浸渍。

[0119] 旋转5分钟左右后停机。

[0120] 5，固化工序中，从离心装置上缷下模具，将模具的排气通道封闭避免纤维增强材料与基体分离常温固化后脱模得产品。当然，本工序中，成型模具也可继续放置在离心设备上继续离心直至固化成型。

[0121] 本实施例中，如需要制作含预埋件、加强筋或夹芯材料的玻璃钢壁挂饰件，在充型工序前，将预埋件、加强筋及夹芯材料定位在成型模具型腔的相应位置中。

[0122] 本实施例中，若玻璃钢壁挂饰件表面要求较高，可在饰件表面设置面层，在充型工序前，预先在成型模具的制品型腔表面预喷涂或涂刷一层面层，在面层固化70～85%后；再通过上述模外预浸渍、充型、离心浸渍和固化工序进行增强复合材料制品的制作。

[0123] 本实施例结果与同等手糊法对比：

[0124]

[0125] 注意：本结果仅针对实施例而言，并不表示本专利方法只能实现上述结果。

[0126] 实施例四：

[0127] 以应用于建筑防震的玻璃钢格栅为例，如图5所示，其结构为一由若干纵横筋12垂直设置的平面结构。该结构由于整体扁平，且为网格状结构，目前的RTM法合格率仅能稳定控制在22%以上，手糊法虽然具有较高的合格率，但其工作环境及工作强度的缺陷使得该种具有大需求的产品无法真正实现产业化生产。

[0128] 本实施例中，如图6所示，成型模具为成型底模13和盖板14组成，成型底模具有制品型腔15，排气通道为底模13与盖板14之间的临时排气腔16，以及与临时排气腔16连通的排气管17，在盖板14中心上设有树脂注入口18。

[0129] 其方法依次包括模内预浸渍、离心浸渍和固化工序。

[0130] 离心装置

[0131] 离心机直径2.5米，转速可调，最高转速为400转/分

[0132] 原材料部分

[0133] 纤维增强材料采用纤维中的一种：1）具体是采用无碱玻璃纤维纱，规格为2400TEX。

[0134] 2）铺层结构，22股纱合成一束进行纵横缠绕铺层，共14层。

[0135] 液态基体主体依为树脂：1）采用上海新天和DS-152不饱和聚酯树脂，促化剂1.5%，固化剂1.0%。

[0136] 2）树脂用量6300克。

[0137] 实施步骤

[0138] 1，模具常规处理：清理干净，表面施加脱模剂。

[0139] 2，在模内预浸渍工序中，在金属芯模上铺上上述设计的玻璃纤维层，每铺一层或两层，充入部分配置好的液态基体，再铺一层或两层，再充入部分液态基体，直至铺完14层。

[0140] 3，在离心浸渍工序中，采用两阶段离心浸渍。

[0141] 第一阶段：启动离心机，首先以200转/分钟（模具距圆心端离心加速度15G，模具远离圆心端离心加速度28G），离心旋转10分钟后，

[0142] 第二阶段：然后提高转速至400转/分钟（模具距圆心端离心加速度54G，模具远离圆心端离心加速度108G），旋转5分钟，停机。

[0143] 6，从离心装置上缷下模具，模具竖直放置，常温固化后脱模得产品。

[0144] 本实施例中，若需要制作含面层的玻璃钢格栅，在模内预浸渍前，预先在成型模具的制品型腔表面预喷涂或涂刷一层面层，在面层固化70～85%后；再通过上述模内预浸渍、离心浸渍和固化工序进行玻璃钢格栅的制作。

[0145] 同样，若玻璃钢隔栅含预埋件、加强筋或夹芯材料，在模内预浸渍前，将预埋件、加强筋及夹芯材料定位在成型模具型腔的相应位置中；再通过上述模内预浸渍、离心浸渍和固化工序进行增强复合材料制品的制作。

[0146] 本实施例结果与同等手糊法、RTM法对比：

[0147]

[0148] 注意：本结果仅针对实施例而言，并不表示本专利方法只能实现上述结果。

[0149] 综上所述，本发明的公转离心法与传统手糊法相比，具有工作环境佳、劳动强度低的优点，而与RTM法相比，适用范围上更广，在某些产品上大大提高了其合格率。

[0150] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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