曲面構型泡沫的制備方法及制備系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及泡沫材料技術領域，尤其涉及一種曲面構型泡沫的制備方法及制備系 統。
【背景技術】
[0002] 復合材料夾層結構以其高比強度、高比剛度，并具有抗疲勞、減振、耐高溫、耐腐蝕 以及良好的可設計性等優異性能，在航空航天、能源交通、海洋工程、醫療建筑、機械等工程 領域在得到了廣泛的應用。
[0003] 典型的常用夾層結構主要有蜂窩夾層結構和泡沫夾層結構等。傳統的蜂窩夾層結 構雖然具有較高的結構效能，但制造和維修成本較高，而且對濕熱環境敏感，易受損傷。例 如常用的Nomex蜂窩夾層結構，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。結構分層后，極易吸收水分。滯留于 芯格問的水分經過頻繁的冷凍或解凍后，將使分層迅速擴大而導致結構失效。而閉孔泡沫 則有以下優點：抗濕熱阻力優于蜂窩；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，實現無緊固件連接和整體成型，減少零件數量，提高結 構效率;易于加工成復雜構型部件，降低制造維修成本等。
[0004] 可用于復合材料夾層結構的泡沫目前主要有聚氯乙烯（PVC)泡沫、硬質聚氨酯 (PU)泡沫、聚苯乙烯(PS)泡沫、聚甲基丙烯酰亞(PMI)泡沫等。對于那些復雜曲面構型的構 件來說，傳統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，由此導致出現如下三方面的缺點：
[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)機加工藝復雜，設備投入大，成本高；
[0007] (3)曲面構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。
【發明內容】
[0008] 本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構尺寸精度高的曲 面構型泡沫，還提供了該曲面構型泡沫的制備方法，具有工藝設備投入小、成本低、效率高 等優勢，還提供一種結構簡單、組裝方便、成本低的泡沫熱壓方法用的熱壓成型系統。
[0009] 為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：
[0010] -種曲面構型泡沫的制備方法，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制體；
[0012] S2、將真空袋膜包覆泡沫預制體，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制體；
[0014] S4、維持模腔內的真空壓力，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制體；
[0015] S5、重復S4中的加熱、將模腔抽真空步驟，直至所述真空袋膜、泡沫預制體與所述 陰膜之間完全貼合，完成所述曲面構型泡沫的制備。
[0016] 上述的制備方法，優選的，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，優選的，所述步驟S5中所述重復次數為8~14次。
[0019] 上述的制備方法，優選的，所述步驟S5中所述抽真空過程，控制每次模腔內真空壓 力相比于上一次的增加幅度^ 0.015MPa。
[0020] 上述的制備方法，優選的，所述制備方法還包括后處理步驟:保持模腔內的真空壓 力，繼續對陰膜加熱3~5h，然后停止加熱，在同樣的真空壓力下維持1~3h，直至模腔內溫 度降至室溫。進一步優選的，對所述陰膜加熱的溫度為60~90°C。
[0021] 作為一個總的技術構思，本發明還提供了一種上述制備方法制備得到的曲面構型 泡沫。
[0022] 作為一個總的技術構思，本發明還提供了一種可應用于上述制備方法制備曲面構 型泡沫的制備系統，所述系統為熱壓成型系統，所述熱壓成型系統包括模具、第一加熱系 統、第二加熱系統和抽真空系統，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，所述第一加熱系統設置于所述陰膜內，所述抽真空系統與所述模腔連通;所述第 二加熱系統設置于所述真空袋膜上。
[0023] 與現有技術相比，本發明的優點在于：
[0024] (1)本發明提供了一種曲面構型泡沫的制備方法，可以實現具有復雜曲面構型的 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 泡沫夾芯復合材料制備中具有非常廣闊的應用前景，也可應用于其他含有具有復雜曲面構 型的泡沫部件的產品加工中。
[0025] (2)本發明提供了一種曲面構型泡沫，結構尺寸精度高。
[0026] (3)本發明提供了一種用于制備曲面構型泡沫的熱壓成型系統，結構簡單、組裝方 便、成本低，生產效率高。
【附圖說明】
[0027] 為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述。
[0028] 圖1為本發明實施例1的系統結構示意圖。
[0029]圖2為本發明實施例1中經過步驟(5)后處理的曲面構型泡沫圖片。
[0030]圖3為本發明實施例1的制備方法制備得到的曲面構型泡沫的成品圖片。
[0031 ]圖4為本發明對比例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;B 2、第二加熱系統;C、抽真空 系統。
【具體實施方式】
[0034] 以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但并不因此而 限制本發明的保護范圍。
[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] -種曲面構型泡沫，采用以下制備方法制備得到：
[0038] (1)制備泡沫預制體：以厚度18m的R0HACELL 71 IG-F泡沫平板件作為本實施例的 原材料，依照設計尺寸進行機加，得到厚度為16.8mm的泡沫平板件(即泡沫預制體）。
[0039] (2)形成模腔:將真空袋膜包覆泡沫預制體外表面，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，其中泡沫預制體的內表面朝向模腔內。
[0040] (3)熱壓前準備：調節陰膜溫度為60°C，通過陰膜對泡沫預制體的內表面進行加 熱;加熱Ih后，對模腔抽真空，模腔內的體積減小，真空袋膜逐漸向泡沫預制體方向擠壓。當 真空袋膜貼近泡沫預制體時，模腔內的真空壓力為〇. 〇〇5MPa。
[00411 (4)熱壓:維持模腔內的真空壓力，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制體外表面，使泡沫預制體受熱軟化。泡沫 預制體受熱軟化后，彎曲，進而沿陰膜表面滑動，使得泡沫預制體與真空袋膜之前再次出現 較大空隙。然后對模腔抽真空，直至泡沫預制體貼合陰膜為止。
[0042] (5)重復步驟(4)中的加熱、抽真空過程9次，每次模腔內真空壓力相比于上一次的 增加幅度<〇.〇15MPa，使真空袋膜、泡沫預制體與陰膜完全貼合，此時模腔內的真空壓力為 0.IMPa0
[0043] (6)后處理:保持模腔內真空壓力為0.1 MPa;調節陰膜的溫度為70°C，通過陰膜對 泡沫預制體的內表面加熱4h。然后停止加熱，在模腔內真空壓力為0.1 MPa下維持1.5h，直至 模腔內溫度降至室溫。
[0044] (7)脫模:解除真空狀態，依次撤掉抽真空系統和真空袋膜，完成曲面構型泡沫的 制備。
[0045] 實施例2:
[0046] 一種如圖1所示的制備系統，包括模具、第一加熱系統Βι、第二加熱系統B2和抽真空 系統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，第一加熱系統也設置 于陰膜A 1R，抽真空系統C與模腔連通;第二加熱系統B2設置于所述真空袋膜A2上。
[0047]本實施例的系統可應用于制備復雜曲面構型的泡沫制品，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，依照設計尺寸進行機加，得到厚度為16.8mm的泡沫平板件(即泡沫預制體）。
[0049] (2)準備模具:根據需要制備的曲面構型泡沫制品的結構尺寸，準備好陰膜A1和真 空袋膜A 2。將步驟（1)中制備得到的泡沫預制體放入模具中，將真空袋膜知包覆在泡沫預制 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)熱壓前準備:將抽真空系統C與步驟(2)中形成的密閉的模腔連通，并啟動集成 設置于陰膜A 1內的第一加熱系統B1，設置第一加熱系統出的溫度為70°C，對緊貼于陰膜的泡 沫預制體的內表面進行加熱lh。然后抽真空。當真空袋膜知貼近泡沫預制體表面時，操縱抽 真空系統C以維持模腔的真空壓力狀態不變，此時模腔內的真空壓力為0.005MPa。
[0051] (4)熱壓：
[0052] 4.1首次調整：啟動第二加熱系統B2,設置第二加熱系統B2的溫度為120°C，對緊貼 于真空袋膜的泡沫預制體外表面進行加熱。加熱