專利名稱：制備碳纖維殼體的方法及其熱脹元件和殼體結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳纖維殼體領(lǐng)域技術(shù)，尤其是指一種制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(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
碳纖維，又稱碳化纖維，泛指一些以碳纖維編織或多層復(fù)合而成的材料。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7、倍，抗拉彈性模量為2300(T43000Mpa也高于鋼。因?yàn)樗州p又堅(jiān)硬，所以它的用途十分廣泛。常見主要產(chǎn)品有碳纖維高爾夫球桿、碳纖維羽毛球拍、 碳纖維網(wǎng)球拍、碳纖維羽毛球、碳纖維弓箭、碳纖維飛機(jī)起落架板、碳纖維軍用計(jì)算機(jī)筆記本電腦外殼、碳纖維支架、碳纖維釣魚桿、碳纖維汽車外殼、碳纖維汽車輪轂、碳纖維手機(jī)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(chǎn)品外殼(包括電子產(chǎn)品外殼、箱體外殼等)制備工藝而言，現(xiàn)有的做法主要是首先將碳纖維布在樹脂中預(yù)浸，接著將預(yù)浸過樹脂的碳纖維布利用模具沖壓成所需要的形狀，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置于加熱模具之內(nèi)模20與外模51、52之間形成的模腔中，通常其模腔的寬度C小于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,為將固化后的碳纖維布40厚度控制在1. Omm,其模腔的寬度C需要設(shè)計(jì)為1. Omm,以利用外模51、52或內(nèi)模20之內(nèi)壁的壓力控制碳纖維殼體的厚度。然而，由于殼體通常具有多個(gè)成型面，因此為方便產(chǎn)品的脫模，需要對各個(gè)成型面設(shè)置各自的動外模51、52，如此，在兩相鄰?fù)饽μ祭w維布40的擠壓作用下，不但會于兩外模之間分模線處會產(chǎn)生嚴(yán)重的飛邊缺陷，給后續(xù)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(jié)構(gòu)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度衰減，影響產(chǎn)品品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的是提供一種制備碳纖維殼體的方法及其所獲得的殼體結(jié)構(gòu)，解決現(xiàn)有碳纖維殼體加熱固化過程中的飛邊缺陷和紋理結(jié)構(gòu)被破壞的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案
一種制備碳纖維殼體的方法，首先將碳纖維布覆蓋于一內(nèi)模的外表面，接著合上外模， 使碳纖維布被夾于內(nèi)模與外模之間的模腔中，其中，于碳纖維布與模腔內(nèi)壁面之間還設(shè)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于該離型膜表面的膨脹膜片，并該模腔的寬度大于固化前疊層碳纖維布的厚度+熱脹元件的厚度；然后加熱使碳纖維布在模腔內(nèi)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(nèi)壓力使碳纖維布緊貼于模腔一側(cè)內(nèi)壁，固化后打開模具取出產(chǎn)品并撕下離型膜即制成該碳纖維殼體。優(yōu)選的，所述離型膜位于膨脹膜片與碳纖維布之間，撕下該離型膜時(shí)，該膨脹膜片亦隨離型膜從碳纖維殼體上脫下。優(yōu)選的，所述膨脹膜片位于離型膜與碳纖維布之間；撕下該離型膜時(shí)，該膨脹膜片一體成型連接于碳纖維殼體上形成緩沖發(fā)泡層。優(yōu)選的，所述內(nèi)模為發(fā)泡模。優(yōu)選的，所述內(nèi)模與所需制備之殼體形狀相同但尺寸略小。優(yōu)選的，所述疊置碳纖維布與熱脹元件的順序時(shí)，先將熱脹元件覆蓋于內(nèi)模上，然后再將碳纖維布逐片疊置于熱脹元件上，如此于外模內(nèi)壁面與碳纖維布之間形成有間隙。一種碳纖維殼體結(jié)構(gòu)，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沖發(fā)泡層。優(yōu)選的，所述緩沖發(fā)泡層附著于碳纖維殼體的內(nèi)表面或外表面。優(yōu)選的，所述緩沖發(fā)泡層為一熱脹元件受熱后發(fā)泡形成，該熱脹元件包括有一可剝離的離型膜和附著于該離型膜表面的膨脹膜片。一種制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于該離型膜表面的膨脹膜片。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體而言，由上述技術(shù)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(nèi)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(gòu)造和在分模線處產(chǎn)生飛邊，徹底避免碳纖維布結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的衰減現(xiàn)象和飛邊問題的出現(xiàn)， 有效保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和品質(zhì)。以及通過于碳纖維殼體表面上一體固化成型附著有一緩沖發(fā)泡層，利用該緩沖發(fā)泡層以改善碳纖維殼體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，增強(qiáng)碳纖維殼體的抗沖擊、抗彎曲能力。以及，該緩沖發(fā)泡層通過由可剝離的離型膜和附著于該離型膜表面的膨脹膜片組成的熱脹元件受熱發(fā)泡形成，可使緩沖發(fā)胞層更均勻厚度地附著于殼體表面。為更清楚地闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征和功效，下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1是現(xiàn)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(fā)明之實(shí)施例的旅行箱殼體產(chǎn)品立體示意圖3是本發(fā)明之實(shí)施例疊置熱脹元件與碳纖維布順序的示意圖； 圖4是本發(fā)明之實(shí)施例合模后、固化前的局部放大示意圖； 圖5是圖4之固化后的狀態(tài)示意圖6是本發(fā)明之實(shí)施例所獲得殼體結(jié)構(gòu)的局部截面放大示意圖。附圖標(biāo)識說明
10、碳纖維旅行箱殼體上蓋
12、側(cè)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(nèi)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(shí)施例方式請參照圖2至圖4所示，為本發(fā)明之一較佳實(shí)施例，其以一種碳纖維旅行箱殼體上蓋10為例進(jìn)行詳細(xì)說明其制備方法，如圖2所示，該旅行箱殼體上蓋10為長方體薄片結(jié)構(gòu)的空心殼體，該上蓋10具有一底板11和圍繞該底板周緣設(shè)置的四個(gè)側(cè)板12，制作該上蓋 10的步驟如下
首先，準(zhǔn)備一與上蓋形狀基本相同但尺寸略小的內(nèi)模20，該內(nèi)模20可以是發(fā)泡模型。接著，準(zhǔn)備一熱脹元件30，該熱脹元件30包括可剝離的離型膜31和附著于該離型膜31表面的樹脂膨脹膜片32。將該熱脹元件30按尺寸進(jìn)行裁剪，以適配于內(nèi)模20外表面大小和形狀。然后，將該熱脹元件30覆蓋在前述內(nèi)模20的表面，注意貼覆時(shí)必須要盡量平整， 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在上阻隔于樹脂膨脹膜片32與碳纖維布40之間。接下來，將第一層90° +0°，71cm χ 57cm經(jīng)過預(yù)浸的碳纖維布41貼覆在前述內(nèi)模上的熱脹元件30上，貼覆過程中，對轉(zhuǎn)角等部分進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟眉簦⒃谵D(zhuǎn)角處進(jìn)行反向?qū)N，對于多余的碳纖維布進(jìn)行切除。其中，對于旅行箱殼體中的拉桿或輪框處的缺口周圍可以貼覆上一些km χ 4cm 的黑發(fā)泡樹脂條，這些發(fā)泡樹脂條也可以對應(yīng)貼覆于內(nèi)模背部凸肋或其側(cè)邊圓狀棱線上， 起到對邊緣位置補(bǔ)強(qiáng)的作用。接著，將第二層90° +0° ,71cm χ 57cm碳纖維預(yù)浸布42貼覆在前述第一層碳纖維預(yù)浸布41上。如此重復(fù)將多層碳纖維預(yù)浸布43、44、45、46疊層式貼覆，疊層之碳纖維預(yù)浸布40的數(shù)量需要依產(chǎn)品實(shí)際厚度與強(qiáng)度的需要而調(diào)整，以及，依據(jù)需要，各層碳纖維預(yù)浸布40的裁剪位置或方向可以有所不同，具體依殼體結(jié)構(gòu)而定。待貼覆完所有的碳纖維預(yù)浸布后，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后，便可以入模進(jìn)行加熱固化了。如圖4為合模后、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被夾于內(nèi)模20與外模50之間的模腔中。其中，該內(nèi)模20與外模50之間模腔的寬度C需要大于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(nèi)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(nèi)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(jié)構(gòu)， 不至使其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度衰減。然后加熱模具使碳纖維布40在模腔內(nèi)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(nèi)壓力使碳纖維布40緊貼于模腔外模50內(nèi)壁，如圖5所示，其中碳纖維布與外模內(nèi)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。固化后便可打開模具取出產(chǎn)品。取出產(chǎn)品后，接下來還需要將離型膜31從固化后的碳纖維殼體上撕下。當(dāng)離型膜31被夾于碳纖維布40與樹脂膨脹膜片32之間時(shí)，該樹脂膨脹膜片32隨之從碳纖維殼體上脫下；當(dāng)離型膜31在外而樹脂膨脹膜片32被夾于碳纖維布40與離型膜31之間時(shí)，該樹脂膨脹膜片32將與碳纖維布40 —體成型連接形成緩沖發(fā)泡層，如圖5，該緩沖發(fā)泡層附著于碳纖維布40上可用于殼體的吸震、減震等功效。需要特別說明的是前述實(shí)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疊置于內(nèi)模20上，然后再在該碳纖維布40上貼覆熱脹元件30，而可于殼體的外側(cè)一體成型連接一緩沖發(fā)泡層。綜上所述，本發(fā)明的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于，其利用熱脹元件以提供碳纖維布加熱固化過程中的內(nèi)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(gòu)造和在分模線處產(chǎn)生飛邊，徹底避免碳纖維布結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的衰減現(xiàn)象和飛邊問題的出現(xiàn)，有效保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和品質(zhì)。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制， 故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制備碳纖維殼體的方法，其特征在于首先將碳纖維布覆蓋于一內(nèi)模的外表面，接著合上外模，使碳纖維布被夾于內(nèi)模與外模之間的模腔中，其中，于碳纖維布與模腔內(nèi)壁面之間還設(shè)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于該離型膜表面的膨脹膜片，并該模腔的寬度大于固化前疊層碳纖維布的厚度+熱脹元件的厚度；然后加熱使碳纖維布在模腔內(nèi)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(nèi)壓力使碳纖維布緊貼于模腔一側(cè)內(nèi)壁，固化后打開模具取出產(chǎn)品并撕下離型膜即制成該碳纖維殼體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備碳纖維殼體的方法，其特征在于所述離型膜位于膨脹膜片與碳纖維布之間，撕下該離型膜時(shí)，該膨脹膜片亦隨離型膜從碳纖維殼體上脫下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備碳纖維殼體的方法，其特征在于所述膨脹膜片位于離型膜與碳纖維布之間；撕下該離型膜時(shí)，該膨脹膜片一體成型連接于碳纖維殼體上形成緩沖發(fā)泡層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備碳纖維殼體的方法，其特征在于所述內(nèi)模為發(fā)泡模。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備碳纖維殼體的方法，其特征在于所述內(nèi)模與所需制備之殼體形狀相同但尺寸略小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備碳纖維殼體的方法，其特征在于所述疊置碳纖維布與熱脹元件的順序時(shí)，先將熱脹元件覆蓋于內(nèi)模上，然后再將碳纖維布逐片疊置于熱脹元件上，如此于外模內(nèi)壁面與碳纖維布之間形成有間隙。
7.一種碳纖維殼體結(jié)構(gòu)，包括有薄板狀的碳纖維殼體，其特征在于該碳纖維殼體的表面上一體固化成型附著有一緩沖發(fā)泡層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳纖維殼體結(jié)構(gòu)，其特征在于所述緩沖發(fā)泡層附著于碳纖維殼體的內(nèi)表面或外表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳纖維殼體結(jié)構(gòu)，其特征在于所述緩沖發(fā)泡層為一熱脹元件受熱后發(fā)泡形成，該熱脹元件包括有一可剝離的離型膜和附著于該離型膜表面的膨脹膜片。
10.一種制備碳纖維殼體用的熱脹元件，其特征在于該熱脹元件包括有一可剝離的離型膜和附著于該離型膜表面的膨脹膜片。
全文摘要
本發(fā)明公開一種制備碳纖維殼體的方法，其首先將碳纖維布覆蓋于一內(nèi)模的外表面，接著合上外模，使碳纖維布被夾于內(nèi)模與外模之間的模腔中,其中，于碳纖維布與模腔內(nèi)壁面之間還設(shè)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于該離型膜表面的膨脹膜片，并該模腔的寬度大于固化前疊層碳纖維布的厚度+熱脹元件的厚度；然后加熱使碳纖維布在模腔內(nèi)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(nèi)壓力使碳纖維布緊貼于模腔一側(cè)內(nèi)壁，固化后打開模具取出產(chǎn)品并撕下離型膜即制成該碳纖維殼體。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(gòu)造不至被破壞和不會在分模線處產(chǎn)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(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者杜少川 申請人:杜少川