增强纤维制造技术

本实用新型专利技术提供一种增强纤维，其包括具有长度和外表面及内表面的碳纤维，该长度和外表面及内表面限定了壁。该壁具有限定了外直径和内直径以及壁厚的第一横截面。圆柱形碳纤维的壁厚大于或等于2μm。本实用新型专利技术节省大量的材料并且使纤维甚至更轻。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种具有内腔的碳纤维及其制造方法。
技术介绍
复合板通常用于制造车辆的结构和车身面板并且用于其他产品中。复合板通常由通过碳纤维、玻璃纤维、天然纤维或者与分散在基体中类似的纤维来增强的聚合树脂制成。复合板通常为坚固的、重量轻的并且可用在各种各样的产品应用中。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种增强纤维，以节省大量的材料并且使纤维甚至更轻。本技术提供一种增强纤维，包括：具有长度和外表面及内表面的碳纤维，所述长度和外表面及内表面限定了壁，所述壁具有限定了外直径和内直径以及壁厚的第一横截面，所述壁厚大于或等于2μm。优选地，所述碳纤维的具体拉伸强度大于5X104米。优选地，所述壁为圆柱形壁。优选地，增强纤维还包括在沿着所述长度的第二位置处截取的第二横截面，并且所述第二横截面具有的横截面面积基本上等于所述第一横截面的横截面面积。优选地，增强纤维还包括在沿着所述长度的第二位置处截取的第二横截面，并且与所述第一横截面的面积的变化一样所述第二横截面的横截面面积变化小于50％。优选地，所述外直径大于7μm。优选地，所述内直径大于4μm。优选地，所述碳纤维还包括第一和第二开口端。优选地，所述碳纤维还包括在沿着所述长度的第二位置处截取的第二横截面，其中所述横截面的内直径或外直径变化小于5μm。本技术还提供一种增强纤维，包括：具有限定了管的长度和外表面及内表面以及具有限定了外直径和内直径的第一横截面的碳纤维，其中所述外直径和内直径沿着所述长度变化。优选地，所述外直径和内直径沿着所述长度而线性地增加。优选地，所述外直径和内直径沿着所述长度反复地增加和减小。本技术还提供一种方法，包括:由聚合物材料形成聚合物前驱体(polymerprecursor)，所述聚合物前驱体具有限定了圆柱形管的长度和外表面及内表面，所述圆柱形管具有限定了外直径和内直径以及壁厚的第一横截面，所述壁厚大于或等于2μm。优选地，所述聚合物材料为片材形式。优选地，所述聚合物材料为流动的聚合物材料；对第一薄膜和第二薄膜进行加热以使其变得可成型；将所述第一薄膜和所述第二薄膜一起按压在具有半圆通道的板上，所述半圆通道具有通过所述半圆通道的中心的销；以及在纵向方向上拉动所述第一薄膜和所述第二薄膜穿过所述半圆通道，其中气体流动通过所述销以形成中空的丝状物。优选地，所述聚合物材料为第一和第二前驱体薄膜；在纵向方向上抽吸液体前驱体通过衬套，所述衬套具有气体输送管；以及使气体流动通过所述输送管以形成中空的丝状物。优选地，所述聚合物材料为第一和第二聚合物薄膜；对弯曲工装板供给所述第一薄膜和所述第二薄膜；在纵向方向上拉动所述第一薄膜和所述第二薄膜穿过所述弯曲工装板以形成两个部分的管；通过邻接的且纵向对齐的所述两个管而将所述第一薄膜匹配至所述第二薄膜；按压所述两个管以形成一系列的管；以及将所述管分成单独的中空丝状物。优选地，所述的方法还包括将所述中空丝状物卷绕在卷轴上。优选地，所述第一薄膜和所述第二薄膜的供给从初始方向为大于15度。优选地，所述的方法还包括将中空丝状物卷绕在卷轴上。根据本技术的一个方面，提供一种增强纤维，包括具有长度和外表面及内表面的碳纤维，该长度和外表面及内表面限定了壁。该壁具有限定了外直径和内直径及壁厚的第一横截面。圆柱形碳纤维管的壁厚大于或等于2μm。根据本技术的其他方面，本技术包括增强纤维，其包括具有限定了管的长度和内表面及外表面以及具有限定了外直径和内直径的第一横截面的碳纤维，其中该外直径和内直径沿着该长度变化。根据本技术的另一个方面，提供一种方法，用以由聚合物材料形成聚合物前驱体。该聚合物前驱体具有限定了圆柱形管的长度和外表面及内表面。该管具有限定了外直径和内直径以及壁厚的横截面。该壁厚大于或等于2μm。本技术的有益效果在于：节省大量的材料并且使纤维甚至更轻。附图说明图1为具有内腔的碳纤维的局部透视图；图2A、图2B以及图2C为具有内腔的碳纤维的局部透视图，每一个视图示出了一个形状变化；图3A和图3B为与用于具有内腔的碳纤维的聚合物前驱体的制造方法相关的透视图；图4A为与用于具有内腔的碳纤维的聚合物前驱体的另一个制造方法有关的透视图；图4B为在制造图4A的聚合物前驱体的方法中所使用的梳状微销的透视图；图4C为与制造图4A的聚合物前驱体的方法有关的工装板的侧视图；图5A为用于由液体聚合物材料来制造聚合物前驱体的方法的气体输送管的横截面视图。图5B为在图5A中所示出的气体输送管的衬套的端部视图。图6A和图6B为在制造具有内腔的碳纤维的方法中的步骤的示意图。具体实施方式按照要求，本文中已披露了本技术的详细的实施方式；然而，应当理解的是，所披露的实施例仅为本技术的示例性示例的并且可以以不同的和替代的形式来实施。该附图并不一定按比例绘制；一些特征可被放大或缩小以示出特定组件的细部。因此，本文中所披露的具体结构和功能的细部并不应当理解为限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域的技术人员来变化地实施本实用新型的代表性基础。碳纤维(CF)增强聚合物复合材料作为有前景的轻质材料而在汽车工业中得到越来越多的关注，以满足政府的市政当局平均燃油经济性(CAFE)要求并且满足消费者期望的燃油经济性。为了满足大批量生产汽车复合材料的经济要求，正在研发一种低成本的制造工艺和低成本的材料。由于碳纤维加工方法为劳动密集的且产生多孔碳纤维并且不适于汽车生产量，因而将碳纤维结合入复合结构已经遇到了挑战。这种劳动密集的加工方法包括预浸渍碳纤维复合材料层压件的真空袋高压灭菌法。已经做了一些尝试，已经研发了将围绕玻璃纤维加强件开发的复合材料的加工方法应用至碳纤维加强件的加工方法。这些尝试都面临着挑战。碳纤维的直径通常为玻璃纤维的一半。因而，对于等效的纤维容积负荷(volumeloading)而言，与使用玻璃纤维相比，可能需要四倍的碳纤维来填充相同的容积。特别对于随机的纤维复合材料，由于纤维的紧密相互作用以及对于碳纤维所研发的上浆配制剂(聚合物涂层的薄层)，因而纤维量的增加增加了切割工艺的复杂性。这种纤维的相互作用可在加工期间使得纤维成一团并且导致纤维不适当地分散性。这将导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强纤维，其特征在于，包括：具有长度和外表面及内表面的碳纤维，所述长度和外表面及内表面限定了壁，所述壁具有限定了外直径和内直径以及壁厚的第一横截面，所述壁厚大于或等于2μm，且所述外直径和内直径沿着所述长度变化。

【技术特征摘要】
2014.03.21 US 14/221,5771.一种增强纤维，其特征在于，包括：
具有长度和外表面及内表面的碳纤维，所述长度和外表面及内表面限定了壁，所述壁具有限定了外直径和内直径以及壁厚的第一横截面，所述壁厚大于或等于2μm，且所述外直径和内直径沿着所述长度变化。
2.根据权利要求1所述的增强纤维，其特征在于，所述壁为圆柱形壁。
3.根据权利要求1所述的增强纤维，其特征在于，还包括在沿着所述长度的第二位置处截取的第二横截面，并且所述第二横截面具有的横截面面积等于所述第一横截面的横截面面积。
4.根据权利要求1所述的增强纤维，其特征在于，还包括在沿着所述长度的第二位置处截取的第二横截面，并且与所述第一横截面...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海波，帕特里克·詹姆斯·布兰卡德，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：新型
国别省市：美国;US