用于复合零件的可脱模表面材料制造技术

披露了一种可脱模并且电传导性的表面材料。此表面材料可以与可固化复合基材共固化，并且可以与模具表面接触，使得当将固化的复合零件从该模具中取出时，该表面材料是容易地从该模具中可脱模的。该可脱模的表面材料可以有效地消除对脱模剂和模具表面处理的需要。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于复合零件的可脱模表面材料附图说明图1示意性地说明了在模具上形成的预浸料叠层和表面材料。图2示意性地说明了根据一个实施例的可脱模表面材料。图3示意性地说明了根据另一个实施例的可脱模表面材料。具体实施方式模制的碳纤维增强复合零件在航空航天工业中特别普遍。例如，某些飞机零件如机身和机翼由随后使用可固化结构粘合剂粘合在一起的多个模制复合零件构成。制造复合零件的一种典型方法包括在模具上铺设多层柔韧预浸料片层以符合模具的形状。每个预浸料片层由已经用可固化树脂预浸渍的增强纤维(例如连续单向碳纤维)构成。当在模具上时，预浸料叠层被固结，并且然后在施加热和压力下固化，以提供成品模制复合零件。在模具冷却后，将成品模制复合零件取出并且可以再次使用模具。为了防止成品模制零件附着或粘着到模具表面上，典型地在将预浸料片层铺设到模具上之前将脱模剂施加到模具表面上。通常在模具上形成脱模剂，以便于将固化零件从在其上形成这些固化零件的模具中脱模。使用最小的力将模制复合零件从模具表面脱模是重要的，因为尤其对于航空航天复合零件而言，零件通常非常大且难以处理。除了影响维护周期之间的模具使用寿命和总体生产率外，脱模剂(MRA)的选择还影响脱模零件的精加工特性像光泽度水平、精确的纹理再现、模制后操作(例如粘合剂粘合或模制零件的涂漆/涂覆)。MRA可以以不同的方式施加来对模具表面进行处理。它们可以通过手工擦拭施加或者用刷子、涂布器或喷涂设备施加，并且它们在模具与复合零件之间提供耐化学和耐热的阻挡层。存在四种不同类型的脱模体系：糊状蜡(pastewax)、液体聚合物、PVA(聚乙烯醇)和半永久的。与蜡/分离膜体系不同，半永久性脱模剂结合到模具表面上而不是零件上。在模具表面上使用脱模剂能够使得固化零件与模具分离，同时为零件提供高品质表面。但是，用MRA的模具处理是多步骤的劳动密集且昂贵的过程。作为实例，模具处理可以从砂纸打磨开始，以赋予光滑的毛面光洁度。接下来，通过磨光砂纸纹来进一步改善模具表面，从而实现高度抛光精加工。磨光后，使用模具密封胶。最后，施加糊状蜡并磨光。模制后操作可以包括去除MRA累积、MRA污染，消除斑纹或其他表面缺陷，每个周期后重新施加MRA。这种模制后操作增加了制造过程的时间和成本。航空航天复合材料制造的另一个方面是复合零件的暴露表面在涂漆前需要高度光滑的表面。为此，将表面膜常规地整合到零部件的制造中以实现这种光滑表面。在凹模具表面的情况下，在铺设复合预浸料片层之前，可以将可固化表面膜放置到模具表面上。图1示意性地示出了具有凹表面的模具10以及在铺设多个预浸料片层之前在模具10的凹表面上放置可共固化的表面膜11，从而形成预浸料叠层12。将表面膜11和预浸料叠层12共固化以形成复合零件。在固化之后，通常通过砂纸打磨去除固化的复合零件上的脱模剂，然后施加可固化填充剂以填充裂缝和孔。然后将填充剂固化并反复砂纸打磨以提供光滑的表面。这之后是施加涂料底漆，砂纸打磨，重新施加涂料底漆，并且然后施加最后的顶涂漆层。这种传统工艺涉及大量的劳动力并且需要定期进行修补。这些重复步骤大大增加了复合零件的制造成本。在此披露了一种可脱模的(在此被称为“可脱模表面材料”)并且电传导性的表面材料。此材料可以与可固化复合基材共固化，并且可以与模具表面接触，使得当将固化的复合零件从模具中取出时，表面材料是容易地从模具中可脱模的。这种可脱模的表面材料可以有效地消除对脱模剂和模具表面处理的需要。此外，除了上述固有的脱模能力之外，表面材料可以进一步包括内置的底漆功能，以便为复合零件表面提供UV防护，从而即使在大量的UV暴露之后也允许其实现高的涂漆粘着力。与用于制造复合结构零件的传统工艺相比，可脱模能力和内置的UV防护底漆的组合可以导致显著的材料成本和重量节省。根据图2中示出的一个实施例，可脱模表面材料20是多层结构，其包括：(1)将与可固化复合基材(例如预浸料叠层)接触的无孔传导性层21；(2)可固化树脂层22；和(3)可脱模层23。在复合零件制造期间，可脱模层23将与模制工具的模具表面接触。在图3中示出的替代实施例中，该表面材料包括嵌入该可固化树脂层22而非该无孔传导性层21中的多孔传导性层24。在复合基材与表面材料一起固化之后，将可脱模层23(图2和图3中所示)剥离，以便显露固化树脂层22作为准备好用于涂漆的最外层，而不需要在涂漆之前的任何重新精加工如砂纸打磨和填充。可脱模层根据一个实施例，可脱模层由一侧粘合到微孔聚合物膜上的织造织物组成。该微孔聚合物层具有到处分布的直径约1μm(微米)至约5μm的微小孔。该微孔聚合物层可以由选自但不限于以下各项的氟聚合物制成：聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、氟化乙烯-丙烯(FEP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯-氯三氟-乙烯(ECTFE)、全氟聚醚(PFPE)、以及其组合。在一个实施例中，该微孔聚合物层由PTFE制成或主要包含PTFE。在另一个实施例中，该微孔聚合物层由聚酰胺制成或主要包含聚酰胺。该微孔聚合物层的厚度可以是在约20至约100μm的范围内，例如30-50μm。在使用中，该微孔聚合物层与模制工具的模具表面接触并且该织造织物与该可固化树脂层相邻。在此，该织造织物起到干剥离片层的作用。该织造织物是由连续纤维构成的轻质织造材料，其面积重量是在约20gsm至约150gsm、特别是40至约125gsm的范围内。“gsm”是指g/m2。该织造织物可以由玻璃纤维(或玻璃丝)、聚酯纤维、热塑性纤维如聚酰胺(例如尼龙)纤维、或其组合构成。这些织造纤维可以具有在约10μm至约15μm的范围内的直径。在另一个实施例中，该可脱模层由已经在一侧或两侧上涂覆有氟聚合物或硅酮的膜的织造织物组成。涂覆面积重量可以总计是在约50gsm至约100gsm的范围内。该织造织物是如上所述的。在使用中，涂覆侧与模制工具的模具表面接触。用于涂覆织物的氟聚合物可以选自以上披露的用于微孔聚合物层的氟聚合物的列表。PTFE是特别合适的。在一些实施例中，氟聚合物涂覆的织物是两侧上都具有涂层并且总厚度在约0.003英寸至约0.01英寸(或约76μm至约254μm)范围内的PTFE涂覆的玻璃丝织物。这种PTFE涂覆的玻璃丝织物的实例是来自精密涂层和涂覆织物、带、皮带公司(PrecisionCoating&CoatedFabrics,Tapes,Belts)(美国马萨诸塞州)的PRECISIONFABTM特氟龙涂覆的织物。PTFE涂覆的玻璃丝织物可以进一步在一侧上包括硅酮粘合剂膜，使得粘合剂膜与可固化树脂膜22接触。此粘合剂膜可以具有约5密耳至约10密耳(约127μm至约254μm)的厚度。硅酮粘合剂是压敏粘合剂，其在加热或施加压力时粘着到树脂层22上，但是当冷却到环境温度时可以与树脂层22分离。用于涂覆织物的硅酮(也称为聚硅氧烷)是由硅氧烷的重复单元构成的弹性体聚合物，硅氧烷是硅原子和氧原子交替的链式键联。在一个实施例中，通过施加含有有机聚硅氧烷聚合物如聚二甲基硅氧烷(PDMS)的液体硅酮弹性体配制品、然后固化来形成硅酮涂层。在一些实施例中，硅酮涂覆的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可脱模并且电传导性的表面材料，该表面材料包含：(a)粘合到织造织物一侧的微孔聚合物层；(b)与该织造织物的相反侧直接接触的可固化树脂层，所述树脂层包含一种或多种热固性树脂和固化剂；(c)层压到该可固化树脂层或嵌入该可固化树脂层中的传导性层，其中，该微孔聚合物膜包含遍及该聚合物层分布的微米级孔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.22 US 62/2708081.一种可脱模并且电传导性的表面材料，该表面材料包含：(a)粘合到织造织物一侧的微孔聚合物层；(b)与该织造织物的相反侧直接接触的可固化树脂层，所述树脂层包含一种或多种热固性树脂和固化剂；(c)层压到该可固化树脂层或嵌入该可固化树脂层中的传导性层，其中，该微孔聚合物膜包含遍及该聚合物层分布的微米级孔。2.如权利要求1所述的表面材料，其中，该微孔聚合物层中的孔具有在约1μm至约5μm范围内的直径。3.如权利要求1或2所述的表面材料，其中，该微孔聚合物层包含聚酰胺。4.如前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该微孔聚合物层包含氟聚合物。5.如权利要求4所述的表面材料，其中，该氟聚合物选自：聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、氟化乙烯-丙烯(FEP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯氯三氟-乙烯(ECTFE)、全氟聚醚(PFPE)、以及其组合。6.一种可脱模并且电传导性的表面材料，该表面材料包含：(a)在至少一侧上涂覆有氟聚合物或硅酮的膜的织造织物；(b)与该涂覆的织造织物接触的可固化树脂层，所述树脂层包含一种或多种热固性树脂和固化剂；(c)层压到该可固化树脂层或嵌入该可固化树脂层中的传导性层。7.如权利要求6所述的表面材料，其中，该织造织物在至少一侧上涂覆有氟聚合物膜。8.如权利要求7所述的表面材料，其中，该氟聚合物选自：聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、氟化乙烯-丙烯(FEP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、聚乙烯四氟乙烯(ETFE)、聚乙烯氯三氟-乙烯(ECTFE)、全氟聚醚(PFPE)、以及其组合。9.如权利要求6所述的表面材料，其中，该织造织物在至少一侧上涂覆有硅酮膜，该硅酮包含硅氧烷的重复单元。10.一种可脱模并且电传导性的表面材料，该表面材料包含：(a)在一侧上粘合到可固化的环氧树脂-热塑层的织造织物；(b)与该织造织物的相反侧接触的可固化树脂层，所述树脂层包含一种或多种热固性树脂和固化剂；以及(c)层压到该可固化树脂层或嵌入该可固化树脂层中的传导性层，其中，该可固化的环氧树脂-热塑层包含：(i)聚乙烯醇缩甲醛；(ii)至少一种环氧树脂；(iii)环氧树脂的固化剂和/或催化剂；以及(iv)多元醇。11.如权利要求10所述的表面材料，其中，聚乙烯醇缩甲醛(i)与环氧树脂(ii)的重量比是在80:20至50:50的范围内，并且多元醇(iv)的量是在每100份组合的组分(i)和(ii)按重量计5至30份的范围内。12.如权利要求10或11所述的表面材料，其中，该环氧树脂-热塑层中的环氧树脂(ii)是在25℃下具有约30至约60mPa·s的粘度(如通过ASTMD-445测量的)的低粘度环氧树脂。13.如权利要求12所述的表面材料，其中，该低粘度环氧树脂是表氯醇和二丙二醇的反应产物。14.如权利要求10至13中任一项所述的表面材料，其中，该多元醇是丙三醇(或甘油)。15.如权利要求10至14中任一项所述的表面材料，其中，该可固化的环氧树脂-热塑层包含选自以下各项的固化剂：双氰胺(DICY)、4,4'-二氨基-二苯砜(4,4'DDS)、和3,3'-二氨基二苯砜(3,3'DDS)、胍胺、胍、氨基胍、哌啶、以及其组合。16.如权利要求10至15中任一项所述的表面材料，其中，该可固化的环氧树脂-热塑层包含选自以下各项的催化剂：烷基和芳基取代的脲、双脲、以及其任何组合。17.如前述权利要求中任一项所述的表面材料，其中，该可固化树脂层(b)进一步包含至少一种紫外线(UV)稳定剂或吸收剂和金属氧化物颜料，并且其中这些金属氧化物颜料以基于该可固化树脂层的总重量按重量计约40％至约65％的量存在。18.如权利要求17所述的表面材料，其中这些金属氧化物颜料是具有在约100nm至约-500nm范围内的粒度的纳米级二氧化钛颗粒。19.如权利要求18所述的表面材料，其中这些二氧化钛颗粒是呈金红石的结晶形式。20.如权利要求17至19中任一项所述的表面材料，其中，该UV稳定剂或吸收剂选自：丁羟甲苯(BHT)；2-羟基-4-甲氧基-二苯甲酮；2,4-双(2,4-二甲基苯基)-6-(2-羟基-4-辛氧基苯基)-1,3,5-三嗪；3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸；正十六烷基酯；季戊四醇四(...

【专利技术属性】
技术研发人员：JJ桑，DK科利，
申请(专利权)人：塞特工业公司，
类型：发明
国别省市：美国,US