製備碳纖維殼體的方法及其熱脹元件和殼體結構的製作方法
2023-06-10 07:16:46 1
專利名稱：製備碳纖維殼體的方法及其熱脹元件和殼體結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及碳纖維殼體領域技術，尤其是指一種製備碳纖維殼體的方法及其所用到的熱脹元件和所獲得的殼體結構。
背景技術：
碳纖維，又稱碳化纖維，泛指一些以碳纖維編織或多層複合而成的材料。碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂複合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7、倍，抗拉彈性模量為2300(T43000Mpa也高於鋼。因為它又輕又堅硬，所以它的用途十分廣泛。常見主要產品有碳纖維高爾夫球桿、碳纖維羽毛球拍、 碳纖維網球拍、碳纖維羽毛球、碳纖維弓箭、碳纖維飛機起落架板、碳纖維軍用計算機筆記本電腦外殼、碳纖維支架、碳纖維釣魚杆、碳纖維汽車外殼、碳纖維汽車輪轂、碳纖維手機外殼、碳纖維儀器儀表箱、碳纖維音箱、碳纖維集氣箱、碳纖維旅行箱等。其中，就碳纖維產品外殼(包括電子產品外殼、箱體外殼等)製備工藝而言，現有的做法主要是首先將碳纖維布在樹脂中預浸，接著將預浸過樹脂的碳纖維布利用模具衝壓成所需要的形狀，再將成型的碳纖維布加熱固化，形成外殼；其在加熱固化的過程中，如圖 1所示，需要將碳纖維布40置於加熱模具之內模20與外模51、52之間形成的模腔中，通常其模腔的寬度C小於固化前疊層之碳纖維布40的厚度。例如固化前碳纖維布40的厚度為 1. 3mm,為將固化後的碳纖維布40厚度控制在1. Omm,其模腔的寬度C需要設計為1. Omm,以利用外模51、52或內模20之內壁的壓力控制碳纖維殼體的厚度。然而，由於殼體通常具有多個成型面，因此為方便產品的脫模，需要對各個成型面設置各自的動外模51、52，如此，在兩相鄰外模對碳纖維布40的擠壓作用下，不但會於兩外模之間分模線處會產生嚴重的飛邊缺陷，給後續加工處理造成困擾；而且碳纖維布受擠壓向分模線處滑移，破壞了碳纖維布的紋理結構而導致結構強度衰減，影響產品品質。
發明內容
本發明主要目的是提供一種製備碳纖維殼體的方法及其所獲得的殼體結構，解決現有碳纖維殼體加熱固化過程中的飛邊缺陷和紋理結構被破壞的問題。為實現上述目的，本發明採用如下之技術方案
一種製備碳纖維殼體的方法，首先將碳纖維布覆蓋於一內模的外表面，接著合上外模， 使碳纖維布被夾於內模與外模之間的模腔中，其中，於碳纖維布與模腔內壁面之間還設置有一薄片狀的熱脹元件，該熱脹元件包括有一可剝離的離型膜和附著於該離型膜表面的膨脹膜片，並該模腔的寬度大於固化前疊層碳纖維布的厚度+熱脹元件的厚度；然後加熱使碳纖維布在模腔內受熱固化，加熱固化的過程中，該膨脹膜片受熱膨脹提供一內壓力使碳纖維布緊貼於模腔一側內壁，固化後打開模具取出產品並撕下離型膜即製成該碳纖維殼體。優選的，所述離型膜位於膨脹膜片與碳纖維布之間，撕下該離型膜時，該膨脹膜片亦隨離型膜從碳纖維殼體上脫下。優選的，所述膨脹膜片位於離型膜與碳纖維布之間；撕下該離型膜時，該膨脹膜片一體成型連接於碳纖維殼體上形成緩衝發泡層。優選的，所述內模為發泡模。優選的，所述內模與所需製備之殼體形狀相同但尺寸略小。優選的，所述疊置碳纖維布與熱脹元件的順序時，先將熱脹元件覆蓋於內模上，然後再將碳纖維布逐片疊置於熱脹元件上，如此於外模內壁面與碳纖維布之間形成有間隙。一種碳纖維殼體結構，包括有薄板狀的碳纖維殼體，該碳纖維殼體的表面上一體固化成型附著有一緩衝發泡層。優選的，所述緩衝發泡層附著於碳纖維殼體的內表面或外表面。優選的，所述緩衝發泡層為一熱脹元件受熱後發泡形成，該熱脹元件包括有一可剝離的離型膜和附著於該離型膜表面的膨脹膜片。一種製備碳纖維殼體用的熱脹元件，該熱脹元件包括有一可剝離的離型膜和附著於該離型膜表面的膨脹膜片。本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果，具體而言，由上述技術方案可知，其利用熱脹元件以提供碳纖維布加熱固化過程中的內壓力，使碳纖維布在模腔中可以免去模具帶來的壓力，使疊層的碳纖維布不至受壓滑移，從而不至破壞碳纖維布的紋理構造和在分模線處產生飛邊，徹底避免碳纖維布結構強度的衰減現象和飛邊問題的出現， 有效保證產品結構強度和品質。以及通過於碳纖維殼體表面上一體固化成型附著有一緩衝發泡層，利用該緩衝發泡層以改善碳纖維殼體的結構強度，增強碳纖維殼體的抗衝擊、抗彎曲能力。以及，該緩衝發泡層通過由可剝離的離型膜和附著於該離型膜表面的膨脹膜片組成的熱脹元件受熱發泡形成，可使緩衝發胞層更均勻厚度地附著於殼體表面。為更清楚地闡述本發明的結構特徵和功效，下面結合附圖與具體實施例來對本發明進行詳細說明。
圖1是現有碳纖維殼體在加熱固化過程中的截面示意圖； 圖2是本發明之實施例的旅行箱殼體產品立體示意圖3是本發明之實施例疊置熱脹元件與碳纖維布順序的示意圖； 圖4是本發明之實施例合模後、固化前的局部放大示意圖； 圖5是圖4之固化後的狀態示意圖6是本發明之實施例所獲得殼體結構的局部截面放大示意圖。附圖標識說明
10、碳纖維旅行箱殼體上蓋
12、側板
30、熱脹元件
32、樹脂膨脹膜片
41、第一層碳纖維布
43、44、45、46各層碳纖維布
11、底板 20、內模
31、離型膜
40、碳纖維布
42、第二層碳纖維布51、第一外模52、第二外模。
具體實施例方式請參照圖2至圖4所示，為本發明之一較佳實施例，其以一種碳纖維旅行箱殼體上蓋10為例進行詳細說明其製備方法，如圖2所示，該旅行箱殼體上蓋10為長方體薄片結構的空心殼體，該上蓋10具有一底板11和圍繞該底板周緣設置的四個側板12，製作該上蓋 10的步驟如下
首先，準備一與上蓋形狀基本相同但尺寸略小的內模20，該內模20可以是發泡模型。接著，準備一熱脹元件30，該熱脹元件30包括可剝離的離型膜31和附著於該離型膜31表面的樹脂膨脹膜片32。將該熱脹元件30按尺寸進行裁剪，以適配於內模20外表面大小和形狀。然後，將該熱脹元件30覆蓋在前述內模20的表面，注意貼覆時必須要儘量平整， 減少皺褶。貼覆的過程中，可以將離型膜31在下而樹脂膨脹膜片32在上與碳纖維布接觸； 也可以將樹脂膨脹膜片32在下而離型膜31在上阻隔於樹脂膨脹膜片32與碳纖維布40之間。接下來，將第一層90° +0°，71cm χ 57cm經過預浸的碳纖維布41貼覆在前述內模上的熱脹元件30上，貼覆過程中，對轉角等部分進行適當的裁剪，並在轉角處進行反向對貼，對於多餘的碳纖維布進行切除。其中，對於旅行箱殼體中的拉杆或輪框處的缺口周圍可以貼覆上一些km χ 4cm 的黑髮泡樹脂條，這些發泡樹脂條也可以對應貼覆於內模背部凸肋或其側邊圓狀稜線上， 起到對邊緣位置補強的作用。接著，將第二層90° +0° ,71cm χ 57cm碳纖維預浸布42貼覆在前述第一層碳纖維預浸布41上。如此重複將多層碳纖維預浸布43、44、45、46疊層式貼覆，疊層之碳纖維預浸布40的數量需要依產品實際厚度與強度的需要而調整，以及，依據需要，各層碳纖維預浸布40的裁剪位置或方向可以有所不同，具體依殼體結構而定。待貼覆完所有的碳纖維預浸布後，最好還可以在外層加上一層玻璃紙。完成前面的疊層貼覆工作後，便可以入模進行加熱固化了。如圖4為合模後、固化前的局部截面放大示意圖，合上外模50，使碳纖維布40和熱脹元件30被夾於內模20與外模50之間的模腔中。其中，該內模20與外模50之間模腔的寬度C需要大於固化前所有碳纖維布40的厚度B +熱脹元件30的厚度A，例如，前述 A=O. 35mm,B=L 0mm, C=L 5mm。使碳纖維布與外模內壁之間保持有一間隙60。這樣使加熱固化前碳纖維布40未受到內模與外模的擠壓，從而可避免碳纖維布滑移而破壞其紋理結構， 不至使其結構強度衰減。然後加熱模具使碳纖維布40在模腔內受熱固化，加熱固化的過程中，該熱脹元件 30中的樹脂膨脹膜片32受熱膨脹提供一內壓力使碳纖維布40緊貼於模腔外模50內壁，如圖5所示，其中碳纖維布與外模內壁之間保持有一間隙60消失，而熱脹元件的厚度A增厚至0. 7mm，碳纖維布40的厚度縮小至0. 8mm。固化後便可打開模具取出產品。取出產品後，接下來還需要將離型膜31從固化後的碳纖維殼體上撕下。當離型膜31被夾於碳纖維布40與樹脂膨脹膜片32之間時，該樹脂膨脹膜片32隨之從碳纖維殼體上脫下；當離型膜31在外而樹脂膨脹膜片32被夾於碳纖維布40與離型膜31之間時，該樹脂膨脹膜片32將與碳纖維布40 —體成型連接形成緩衝發泡層，如圖5，該緩衝發泡層附著於碳纖維布40上可用於殼體的吸震、減震等功效。需要特別說明的是前述實施例中，也可以將貼覆熱脹元件30與碳纖維布40的順序倒置，即先將多層碳纖維布40疊置於內模20上，然後再在該碳纖維布40上貼覆熱脹元件30，而可於殼體的外側一體成型連接一緩衝發泡層。綜上所述，本發明的設計重點在於，其利用熱脹元件以提供碳纖維布加熱固化過程中的內壓力，使碳纖維布在模腔中可以免去模具帶來的壓力，使疊層的碳纖維布不至受壓滑移，從而不至破壞碳纖維布的紋理構造和在分模線處產生飛邊，徹底避免碳纖維布結構強度的衰減現象和飛邊問題的出現，有效保證產品結構強度和品質。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明的技術範圍作任何限制， 故凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.一種製備碳纖維殼體的方法，其特徵在於首先將碳纖維布覆蓋於一內模的外表面，接著合上外模，使碳纖維布被夾於內模與外模之間的模腔中，其中，於碳纖維布與模腔內壁面之間還設置有一薄片狀的熱脹元件，該熱脹元件包括有一可剝離的離型膜和附著於該離型膜表面的膨脹膜片，並該模腔的寬度大於固化前疊層碳纖維布的厚度+熱脹元件的厚度；然後加熱使碳纖維布在模腔內受熱固化，加熱固化的過程中，該膨脹膜片受熱膨脹提供一內壓力使碳纖維布緊貼於模腔一側內壁，固化後打開模具取出產品並撕下離型膜即製成該碳纖維殼體。
2.根據權利要求1所述的製備碳纖維殼體的方法，其特徵在於所述離型膜位於膨脹膜片與碳纖維布之間，撕下該離型膜時，該膨脹膜片亦隨離型膜從碳纖維殼體上脫下。
3.根據權利要求1所述的製備碳纖維殼體的方法，其特徵在於所述膨脹膜片位於離型膜與碳纖維布之間；撕下該離型膜時，該膨脹膜片一體成型連接於碳纖維殼體上形成緩衝發泡層。
4.根據權利要求1所述的製備碳纖維殼體的方法，其特徵在於所述內模為發泡模。
5.根據權利要求1所述的製備碳纖維殼體的方法，其特徵在於所述內模與所需製備之殼體形狀相同但尺寸略小。
6.根據權利要求1所述的製備碳纖維殼體的方法，其特徵在於所述疊置碳纖維布與熱脹元件的順序時，先將熱脹元件覆蓋於內模上，然後再將碳纖維布逐片疊置於熱脹元件上，如此於外模內壁面與碳纖維布之間形成有間隙。
7.一種碳纖維殼體結構，包括有薄板狀的碳纖維殼體，其特徵在於該碳纖維殼體的表面上一體固化成型附著有一緩衝發泡層。
8.根據權利要求7所述的碳纖維殼體結構，其特徵在於所述緩衝發泡層附著於碳纖維殼體的內表面或外表面。
9.根據權利要求7所述的碳纖維殼體結構，其特徵在於所述緩衝發泡層為一熱脹元件受熱後發泡形成，該熱脹元件包括有一可剝離的離型膜和附著於該離型膜表面的膨脹膜片。
10.一種製備碳纖維殼體用的熱脹元件，其特徵在於該熱脹元件包括有一可剝離的離型膜和附著於該離型膜表面的膨脹膜片。
全文摘要
本發明公開一種製備碳纖維殼體的方法，其首先將碳纖維布覆蓋於一內模的外表面，接著合上外模，使碳纖維布被夾於內模與外模之間的模腔中,其中，於碳纖維布與模腔內壁面之間還設置有一薄片狀的熱脹元件，該熱脹元件包括有一可剝離的離型膜和附著於該離型膜表面的膨脹膜片，並該模腔的寬度大於固化前疊層碳纖維布的厚度+熱脹元件的厚度；然後加熱使碳纖維布在模腔內受熱固化，加熱固化的過程中，該膨脹膜片受熱膨脹提供一內壓力使碳纖維布緊貼於模腔一側內壁，固化後打開模具取出產品並撕下離型膜即製成該碳纖維殼體。其碳纖維布在模腔中可以免去模具帶來的壓力，使疊層的碳纖維布的紋理構造不至被破壞和不會在分模線處產生飛邊缺陷。
文檔編號B29C70/04GK102555237SQ201210000659
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月4日 優先權日2012年1月4日
發明者杜少川 申請人:杜少川