顆粒芯預成型工藝的製作方法
2023-07-13 22:24:41
專利名稱：顆粒芯預成型工藝的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種顆粒預成型工藝。更具體地，本發明涉及一種提供填充材料芯的顆粒預成型工藝。
背景技術：
在常規的預成型工藝中，將纖維和粘合劑噴射到通過其吸進空氣的多孔表面上，其典型地為篩網。纖維通過粘合劑和空氣的吸力保持在篩網上。一旦粘合劑硬化，則可將已形成在篩網上的纖維層移除。粘合劑典型地為可呈乳狀液或粉末形式的粘結劑。乳狀液可由於吸氣風扇的氣流而部分地變幹，而粉末形式的粘合劑則可能需要後續加熱以激活粘結劑特性。
預成型工藝允許所形成層製成包括複雜的三維形狀在內的複雜形狀。典型地，預成型件包括玻璃纖維等纖維材料，其隨後與樹脂在閉式模製工藝中結合。閉式模製工藝的實例包括樹脂傳遞模塑法(RTM)、輕樹脂傳遞模塑法(RTM light)、真空注塑法和壓注成型法。
在預成型中所使用的纖維材料與在模製過程中所使用的樹脂同樣相對較為昂貴。當需要較厚的預成型件時，可以在預成型纖維層之間使用芯材料，從而利用各材料的強度或樹脂的流動特性，並減少形成成品件所需的纖維材料和樹脂的量。此外，如果不需要纖維材料的強度，則可以單獨使用芯。然而先前不知道如何廉價地提供具有預期的複雜形狀的芯材料。芯材料先前被添加到平板或卷狀庫存材料形成的疊層中，或複雜的三維插入件中。可將芯添加到在開式或閉式模製環境中使用的疊層中。因而，存在對提供用於具有複雜形狀的產品的芯材料的低成本方法的需求。
與樹脂一起使用填充材料也是一種慣例。填充材料可以提供很多優點，例如降低的樹脂合成物的成本、提高的強度、減少的重量、增加的耐久性、改進的剛度、提高的撓性、阻燃性、改進的聲學性能等。由於樹脂通常非常昂貴，所以非常重要是使用填料可提供的成本節省。
發明內容
本發明是預成型工藝的應用，其使用顆粒單獨或與纖維材料層共同形成作為疊層的芯層。使用顆粒預成型工藝的優點在於能夠選擇性地沉積芯材料，以使芯可以相對較低的成本形成複雜的二維或三維形狀。
具體實施例方式
顆粒預成型工藝利用芯材料，通過將芯材料沉積在例如篩網的預成型的多孔表面上而得以應用。芯材料首先以顆粒形式提供。適宜的芯材料的實例包括再生塑料、集料、礦物和植物基材料。可將芯材料切碎或剁碎以提供所需的顆粒尺寸。
如
圖1中所示，將芯材料2通過噴嘴4噴射或噴出。芯材料2還與粘性粘合劑組合。粘性粘合劑可與芯材料2組合併通過單個噴嘴4一同噴射，或者粘結劑也可通過單獨的噴嘴(未示出)與芯材料2的噴射共同噴射。粘性粘合劑典型地為弱粘結劑，並以液體乳膠或熱固性粉末的形式提供。
利用例如風扇8等裝置將空氣吸過篩網6，以使結合的芯材料和粘結劑沉積在篩網6上，並在其上形成層。吸過篩網的空氣產生篩網的真空側，填充材料和粘結劑沉積於其上並通過真空效應部分地保持在篩網的恰當位置上。篩網為即將製成的製成品的形狀。顆粒必須做得足夠大以使其不會被吸過篩網6。
如圖2中所示，疊層10也可由顆粒預成型工藝，通過或者將織造纖維墊敷設在篩網6上或者通過將纖維或單纖維和弱粘結劑噴射到篩網上而形成纖維層來製成。纖維在噴射時任意地沉積以形成非織造層。典型的疊層由第一纖維層12、中間芯層14和第二纖維層16組成。
用於形成纖維層的纖維(典型地為玻璃纖維)為疊層10增加了強度。
用於此預成型工藝的優選的粘結劑為紐西蘭核動力工業綜合企業有限公司(Nuplex Industries Limited of New Zealand)製造的商品名為VISCOPOL6624的醋酸乙烯均聚物樹脂乳膠。該乳膠提供有42％的固體含量，其加水稀釋下降至25％的固體含量。為了將玻璃纖維粘合在一起，使用關於玻璃纖維質量的1.8％質量的稀釋乳膠。為了將木屑等芯材料粘合在一起，使用關於木屑質量的4.6％的稀釋乳膠。此僅為粘合粘結劑的優選使用方式，應該意識到所使用粘結劑的類型和數量的其它變化也是可能的。
一旦粘性粘合劑已硬化或固化，於是即可將預成型芯或疊層芯從篩網上移開，並放置在模具中以便塗布樹脂。同時還塗布粘性粘合劑，預成型件由於該粘合劑而保持其形狀。預成型的進一步壓縮可發生在工藝的封閉模具或樹脂填充階段中。典型地，通過閉式模製工藝例如樹脂傳遞模塑工藝、輕樹脂傳遞模塑工藝(RTM light)、真空注塑或壓注成型工藝，將樹脂塗布到模具中的預成型上。在模製工藝中所使用的典型樹脂為聚脂樹脂，儘管此工藝並不局限於使用該樹脂。
對於本發明所涉及的本領域的技術人員將顯而易見的是，在不脫離本發明的精神和本質特徵的前提下，本發明可實施為除以上具體公開之外的形式。因此，上述本發明的具體實施方式
和所述工藝方法的具體細節在各方面均應理解為是說明性的而非限制性的。本發明的保護範圍在所附權利要求中進行限定。
權利要求
1.一種製造預成型芯材料的方法，包括下列步驟提供具有預成型芯的所需形狀的多孔表面；將空氣吸過所述多孔表面；和將顆粒芯材料與粘性粘合劑的組合物沉積在所述多孔表面的真空側上。
2.如權利要求1所述的方法，還包括提供顆粒狀的芯材料的初始步驟。
3.如權利要求1所述的方法，還包括在沉積顆粒芯材料與粘性粘合劑的混合物之前，將第一纖維材料層沉積在所述多孔表面的所述真空側上的步驟。
4.如權利要求3所述的方法，其中所述第一纖維材料層是非織造纖維墊。
5.如權利要求3所述的方法，其中所述第一纖維材料層是織造纖維墊。
6.如權利要求3所述的方法，其中所述第一纖維材料層被沉積為纖維材料和粘結劑的混合物。
7.如權利要求3所述的方法，還包括將第二纖維材料層沉積在所述多孔表面的真空側、顆粒芯材料與粘結劑的混合物之上的步驟。
8.如權利要求1所述的方法，其中將顆粒芯材料和粘結劑的混合物層沉積在至少兩個纖維材料層之間。
9.如權利要求1所述的方法，其中所述多孔表面是篩網。
10.如權利要求1所述的方法，還包括使所述粘結劑硬化的步驟。
11.如權利要求10所述的方法，還包括將填充材料的預成型芯從所述多孔表面上移開的步驟。
12.如權利要求7所述的方法，其中所述第一和第二纖維材料層被沉積為顆粒芯材料與粘性粘合劑的混合物；並且還包括使與所述芯和纖維材料混合的所述粘性粘合劑硬化的步驟，以及將硬化的所述芯和纖維材料從所述多孔表面上移開的步驟。
13.如權利要求1所述的方法，其中所述芯材料選自塑料、集料、礦物和植物基材料中的一種。
14.如權利要求3所述的方法，其中所述纖維材料為玻璃纖維。
15.如權利要求1所述的方法，其中所述粘性粘合劑為液體乳狀膠。
16.如權利要求1所述的方法，其中所述粘性粘合劑為熱固性粉末。
17.如權利要求15所述的方法，其中所述液體乳狀膠為醋酸乙烯均聚物樹脂乳膠。
18.一種模製預成型品的方法，包括下列步驟提供具有預成型品的所需形狀的多孔表面；將空氣吸過所述多孔表面；將顆粒芯材料與粘性粘合劑的混合物沉積在所述多孔表面的真空側上以形成材料芯；使所述粘結劑硬化；將所述芯材料從所述多孔表面上移開；將所述芯材料放置在模具中；以及將樹脂添加到所述模具中。
19.如權利要求18所述的方法，其中通過閉式模製工藝模製所述製品。
20.如權利要求19所述的方法，其中所述閉式模製工藝是選自樹脂傳遞模塑法、輕樹脂傳遞模塑法、真空注塑法和壓注成型法中的一種。
21.如權利要求18所述的方法，還包括下列步驟在沉積顆粒芯材料與粘結劑的混合物之前，將第一纖維層沉積在所述多孔表面的真空側上；和將第二纖維層沉積在所述多孔表面的真空側、顆粒芯材料與粘結劑的混合物之上。
22.如權利要求21所述的方法，其中所述第一和第二纖維層被沉積為纖維材料和粘性粘合劑的組合物。
23.在閉式模製工藝中使用顆粒芯材料的芯，其通過將顆粒芯材料與粘結劑的混合物沉積在通過其吸進空氣的多孔表面上而形成。
全文摘要
一種利用顆粒預成型工藝製造預成型芯材料的方法。顆粒芯材料與粘性粘合劑組合併沉積在通過其吸進空氣的、具有所需預成型件形狀的多孔表面(6)上。一旦粘結劑硬化，將芯材料的沉積層從多孔表面(6)上移開，並可用作閉式模製工藝中的芯。該方法還可用於通過在沉積芯材料之前和/或之後沉積纖維材料層來製造預成型疊層。
文檔編號B29C33/38GK1902044SQ200480039356
公開日2007年1月24日 申請日期2004年12月28日 優先權日2003年12月29日
發明者M·奧利弗, O·C·G·傑克遜－希爾 申請人:科勒紐西蘭有限公司