[其他]應(yīng)用固體可流動(dòng)聚合物介質(zhì)的模塑方法與裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87100101
• 申請(qǐng)日: 1987-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN87100101A
• 公開（公告）日: 1987-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅伯特·V·克羅姆雷伊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 聯(lián)合工藝公司
• 主分類號(hào): B29C43/10
• 分類號(hào): B29C43/10
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 黃力行

本發(fā)明涉及模塑方法和裝置，而且特別是在高壓容器中受壓之下模塑制品。

復(fù)合材料當(dāng)今備受重視是因?yàn)樗峁┝烁邚?qiáng)度和低比重的最佳組合。通常，復(fù)合材料由石墨纖維、硼、玻璃以及包埋于環(huán)氧，酚醛或其他聚合物樹脂基質(zhì)的類似材料組成。更加先進(jìn)的強(qiáng)度與比重之比特別高的復(fù)合材料尤其適用于航天方面。但是其他光進(jìn)的航天材料較難加工，它不能用簡單的纖維和樹脂疊層再加上常溫塑化來制造。航天復(fù)合材料不僅含有較難加工的樹脂，而且必須生產(chǎn)出原則上無缺陷的成品。因此，航天復(fù)合材料一般是在高溫高壓下模塑和塑化。

理想的模塑過程可藉聚酯膠片置于單向壓機(jī)加熱壓板之間進(jìn)行壓縮模塑獲得。但是如果形狀復(fù)雜，金屬壓縮模塑模具昂貴。成本較低的橡膠壓縮模具要做得厚并保溫，塑化時(shí)間長。更重要的是不論何種模具，復(fù)雜表面所受的壓力不均勻。

要克服這些限制，零惟有在受到均衡的壓力時(shí)難行模塑。廣泛使用的方法是將制品的聚酯膠片置于一個(gè)真空不滲透的軟袋里并同時(shí)承受由氣體或液體產(chǎn)生的熱和均衡壓力。聚酯膠片通常粘附于一個(gè)諸如金屬塊的剛性構(gòu)件以使復(fù)合材料制品成形。這種方法的問題是真空袋的任何泄漏或使制品上必要的壓力降低，或使加壓介質(zhì)和部份塑化的聚合物相互作用。事實(shí)上泄漏常導(dǎo)致廢品率高，特別是在模塑溫度和壓力較高之時(shí)。

為了克服上述這些限制，曾經(jīng)用過壓力墊模塑。見“硅橡膠擠壓制造高質(zhì)量復(fù)合材料疊層”一文，“塑料世界”雜志，1975年6月16日（馬薩諸塞州波士頓市卡納斯出版公司）。這種方法采用具有一定形狀的高熱膨脹硅橡膠墊，諸如美國密歇根州米特蘭市道·科寧公司出品的硅橡膠J型模具橡膠。未塑化的聚酯膠片藏于相鄰對(duì)接墊之間的空間，該組件又固定在裝配精密的密閉金屬容器內(nèi)。然后將容器和所藏組件加熱至高溫以塑化制品又膨脹橡膠。由于普通的硅橡膠熱膨脹系數(shù)幾乎是普通鋼制容器和普通復(fù)合制品材料的18倍，加熱時(shí)膨脹擠夾的橡膠使復(fù)合材料承受一個(gè)相當(dāng)大的壓力，以形成所要求的零件。

壓力墊模塑技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于克服了均壓的泄漏問題。袋的任何泄漏不會(huì)對(duì)模塑壓力產(chǎn)生不利影響或引起相互作用。然而壓力墊方法的一個(gè)問題是其溫度與壓力互相依賴，許多理想的溫度-壓力循環(huán)無法得到（即冷卻時(shí)的持續(xù)壓力）。另一個(gè)問題是溫度-壓力循環(huán)隨各種不同元件之間的機(jī)械配合而變。當(dāng)某些元件的尺寸稍有變更時(shí)，選定的循環(huán)就要發(fā)生變化。例如在室溫下通常墊的體積要比金屬容器內(nèi)部小6%～8%，以避免峰值壓力過高。但是處于峰值溫度時(shí)，通常該尺寸從約7%轉(zhuǎn)變?yōu)?.2%，最大壓力將從約7.2兆帕斯卡轉(zhuǎn)變?yōu)?.7兆帕斯卡。因此在用尺寸略有出入的新墊取代壓力墊時(shí)，或者采用永久性的橡膠組合時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生不希望的不同溫度-壓力循環(huán)。在諸多較先進(jìn)進(jìn)復(fù)合材料系統(tǒng)中，以上所述是壓力墊方法的重大缺點(diǎn)。

模塑用均衡壓力容器也廣泛采用。通常，容器制堅(jiān)固，如法伊勒等人的美國專利3，419，935號(hào)。一般是利用來自外源的各種氣體對(duì)置于真空袋內(nèi)的制品施加模塑壓力。盡管氣體介質(zhì)的熱傳導(dǎo)率較低，正如法伊勒專利所提到，對(duì)流傳熱通常會(huì)使溫度變化。在用液體均壓方法時(shí)，是利用諸如水等液體介質(zhì)以用氣體的同樣方式對(duì)制品施加壓力。傳熱現(xiàn)象是類似的。

均壓廣泛用于粉末金屬和陶瓷方面以及聚合方面。例如見之于阿斯伯里的美國專利3，462，797號(hào)和巴拉德等人的關(guān)國專利3，279，917號(hào)。在加墊技術(shù)上，均壓裝置的設(shè)計(jì)多種多樣，但避免加熱操作溫度較高的系統(tǒng)的壁部則是同樣的。

上述壓力墊技術(shù)專用于模塑聚合物是因?yàn)樗倪M(jìn)了流體均壓。壓力墊模塑用的壓力容器不需要?dú)饷芑蛞好埽谌萜鲀?nèi)幾乎充滿了硅模具橡膠，其中間具有放置進(jìn)行模塑制品的腔槽。腔槽用來定形零件皆因使用橡膠之故。模具橡膠是一種強(qiáng)度、磨蝕阻力和變形阻力較好的填料彈性體。當(dāng)加熱容器、橡膠以及放在其內(nèi)的制品時(shí)，橡膠的高膨脹系數(shù)和鋼的低膨脹系數(shù)之間的膨脹差使橡膠力圖超出容器的范圍，因此放在里面的制品上的壓力增加了。然而，由于模具橡膠的強(qiáng)度特點(diǎn)，這種方法無法對(duì)制品產(chǎn)生均衡的力。相反，不均勻力隨容器、橡膠塊和制品毛坯之間配合和形狀的局部變化而產(chǎn)生。

庫瑪?shù)热说膶＠?，264，556“熱均衡壓實(shí)方法與裝置”介紹了一種特別的均壓容器和處理過程，它把諸如水或液體鉍等的介質(zhì)放在容器內(nèi)制品毛坯的周圍，壓力的變化靠從流體介質(zhì)加熱或排熱來改變固體的體積和狀態(tài)。