一种高外观需求碳纤维制品及其模压成型方法技术

本发明专利技术涉及一种高外观需求碳纤维制品及其模压成型方法，高外观需求碳纤维制品模压成型方法包括对所述高外观需求碳纤维制品进行分解设计，包括外观层(或内衬层)，以及与所述外观层匹配的预型件；将所述外观层采用外观层模具进行模压或抽真空方式成型，得到固化的所述外观层；之后再将所述外观层和所述预型件放入成型模具中，使所述外观层贴附在所述预型件的表面，加温加压后一体固化成型，得到所述高外观需求碳纤维制品。本发明专利技术可以解决碳纤制品模压成型工艺的表面纹路扭曲、皱折的品质问题，提高良品率，减少报废，节约生产成本。节约生产成本。节约生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高外观需求碳纤维制品及其模压成型方法


[0001]本专利技术涉及碳纤维成型加工
，尤其是一种高外观需求碳纤维制品及其模压成型方法。

技术介绍

[0002]近年来随着多个行业产品的碳纤维化，碳纤维制品得到广泛的运用。碳纤维制品的成型方法各不相同，有模压、袋压、抽真空、缠绕、手糊、RTM等等，这些成型方法各有千秋，应用的制品也不一样，主要是根据制品的特性来决定，同时还要考虑价格，所以制造成本也是重点考虑之一。目前大多是铝制品转型碳纤维化，毕竟碳纤维产品有其独特性，低密度、强度高、耐腐蚀等，对于强度要求高，设计较复杂的制品，主要是考虑用模压法与袋压法，这也是实现难度较大的两大方法，特别是模压法，又细分为夹心模压、模压件成型、模压成型等等，在模压法当中模压件成型是最复杂的。
[0003]所谓模压法成型，顾名思义，就是用模具压制成型的，且整个制品都是实心的，在成型过程中，必须依制品规格严格设计碳纤维层数，但是由于碳纤维在制作预浸布时存在公差，从理论上设计是可以很完美，可往往在实际作业时还是有差异性存在，所以在压制时由于预浸料过厚导致纤维纹路扭曲，甚至断裂。
[0004]特别是有些碳纤维制品对外观的要求较高，但是现有的成型手段只能用模压法实现，因此无法避免模压环节造成的纤维纹路扭曲，甚至断裂。
[0005]目前，为了解决上述矛盾，可以从设计上确保强度足够的前提下，把制品做大，然后在制品中间增加发泡材料，所谓发泡材料，就是在受热未达成其发泡温度的时候比达到其发泡温度后体积会比较小，这样的话在模具下压时制品的预型体体积是比较小的，等模具受热后内置的发泡材开始彭胀从而压实预浸布层间，可以缓解碳纤制品表面的纤维纹路扭曲，获得外观尚可接受的制品。
[0006]然而，上述以发泡材料填充在碳纤维层间，构成夹心式模压的方式，对于较厚的制品可以解决表面纹路的问题，当制品的厚度较薄，没有足够空间可以增加发泡材料，例如一些片状碳纤维制品，厚度在3.0mm以下，就无法采用上述发泡材料填充的方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了克服现有的厚度较薄的碳纤维制品无法消除表面纹路扭曲的问题，这里的纹路是指碳纤维编织布预浸布自身的纹路，本专利技术中的高外观需求碳纤维制品的最外层是碳纤维编织布预浸布，因此要求成型的制品保留碳纤维编织预浸布自身原有的纹路特点。
[0008]本专利技术提供一种高外观需求碳纤维制品及其模压成型方法，该方法不仅适用于较薄的制品，也可以适用于对外观要求较高的厚碳纤维制品，其优势在于可以保护碳纤维编织预浸布原始的纹路，形成高品质的外观。
[0009]本专利技术中高外观需求碳纤维制品的外观为碳纤维纹路，是由碳纤维预浸布固化后
形成，碳纤维预浸布为编织布，按纹路规则分为直纹布或斜纹布，也可以由单向碳纤维预浸布交叉铺叠组成，铺叠角度包括20度、30度、45度、
±
90度等。
[0010]本专利技术对所述高外观需求碳纤维制品进行分解设计，包括外观层，以及与所述外观层匹配的预型件，二者构成整体的高外观需求碳纤维制品，其中外观层单独先固化成型，预型件是碳纤维预浸布依照结构设计规则逐层贴合的方式得到。外观层采用外观层模具制备，外观层模具模穴深度需在外观层需求厚度的基础再加上0.5
‑
5.0mm，根据具体需求设计厚度，如外观层是0.3mm，那模穴深度增加0.5mm即可，总深度至少为0.8mm，增加的为缓冲层，用于容置硅胶层，即先向外观层模具中充入硅胶，硫化后固化形成硅胶层，厚度与缓冲层厚度一致。硅胶层可以离型，受热又可以膨胀，同时具有一定的弹性，从而在外观层成型中提供合适的压力，并在外观层固化后可以与其分离，获得的外观层的外观保留了碳纤维编织预浸布的纹路特点。
[0011]本专利技术中，外观层与预型件一体化过程中，由于外观层已经固化，其难以直接连结预型件，为此，本专利技术采用对外观层第一表面脱脂处理，包括粗化并清洗，之后涂覆粘接剂，优选为环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚物，其可以在保证粘接强度的前提下，保证整体外观的品质，不出现明显的凹凸和裂缝。另外，成型模具依据正常的高外观需求碳纤维制品模具设计即可，但是在成型条件上，为了尽可能降低二次成型过程对已经固化的外观层的不利影响，需要控制此时的温度、模具压力和充气压力。
[0012]具体方案如下：
[0013]一种高外观需求碳纤维制品模压成型方法，所述高外观需求碳纤维制品的最外层为碳纤维编织布或交叉铺叠预浸布，对所述高外观需求碳纤维制品进行分解设计，包括外观层，以及与所述外观层匹配的预型件；将所述外观层采用外观层模具进行模压或真空方式成型，得到固化的所述外观层；之后再将所述外观层和所述预型件放入成型模具中，使所述外观层贴附在所述预型件的表面，加温加压后一体固化成型，得到所述高外观需求碳纤维制品。
[0014]进一步的，高外观需求碳纤维制品模压成型方法包括以下步骤：
[0015]步骤1：设计所述高外观需求碳纤维制品的外观层；所述预型件为在所述高外观需求碳纤维制品的基础上减去所述外观层之后余下的结构；
[0016]步骤2：设计所述外观层的成型模具，即所述外观层模具，所述外观层模具的模穴深度在所述外观层的厚度的基础再加上缓冲层厚度；
[0017]步骤3：利用步骤2中所述成型模具进行所述外观层成型，采用模压方式成型，包括：向所述外观层模具内加入硅胶，硫化形成硅胶层，所述硅胶层的厚度与所述缓冲层厚度相同；之后在所述硅胶层表面铺设碳纤维预浸布，加温加压后使碳纤维预浸布成型固化，将成型的碳纤维外观层与所述硅胶层分离，得到完成固化的所述外观层；或者，采用真空方式成型，包括：在所述外观层模具的模穴表面铺设碳纤维预浸布和保护膜，之后在碳纤维预浸布上放置硫化后的硅胶层，之后在硅胶层表面铺设吸胶布和耐高温的塑料膜并使用抽真空的方式加压，在加温炉中使碳纤维预浸布成型固化，冷却后将成型的碳纤维布与所述硅胶层分离，得到完成固化的所述外观层；
[0018]步骤4：将所述外观层的第一表面粗化并清洗，所述第一表面用于与所述预型件相连组成所述高外观需求碳纤维制品，在清洗后的所述第一表面均匀涂覆粘接剂，之后将所
述外观层放置在与所述预型件适配的位置上，共同置于产品成型模具中，加温加压充气后一体固化成型，得到所述高外观需求碳纤维制品。
[0019]进一步的，所述高外观需求碳纤维制品的厚度为1.0～3.0mm。
[0020]进一步的，所述外观层的厚度为0.3
‑
2.0mm。
[0021]进一步的，步骤2中所述缓冲厚度为0.5
‑
5.0mm。
[0022]进一步的，步骤3中所述硅胶为硅橡胶、氧化硅胶或硅酸凝胶，所述硅胶位于所述外观层模具的下模穴，所述碳纤维预浸布铺设在硫化后的所述硅胶的上层；
[0023]任选的，所述步骤3中所述加温加压的条件为，温度150～160℃，模具压力9.0～10.0MPa，保温时间20
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高外观需求碳纤维制品模压成型方法，所述高外观需求碳纤维制品的最外层为碳纤维编织布或交叉铺叠预浸布，其特征在于：对所述高外观需求碳纤维制品进行分解设计，包括外观层，以及与所述外观层匹配的预型件；将所述外观层采用外观层模具进行模压或抽真空方式成型，得到固化的所述外观层；之后再将所述外观层和所述预型件放入成型模具中，使所述外观层贴附在所述预型件的表面，加温加压后一体固化成型，得到所述高外观需求碳纤维制品。2.根据权利要求1所述高外观需求碳纤维制品模压成型方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：设计所述高外观需求碳纤维制品的外观层；所述预型件为在所述高外观需求碳纤维制品的基础上减去所述外观层之后余下的结构；步骤2：设计所述外观层的成型模具，即所述外观层模具，所述外观层模具的模穴深度在所述外观层的厚度的基础再加上缓冲层厚度；步骤3：利用步骤2中所述成型模具进行所述外观层成型，采用模压方式成型，包括：向所述外观层模具内加入硅胶，硫化形成硅胶层，所述硅胶层的厚度与所述缓冲层厚度相同；之后在所述硅胶层表面铺设碳纤维预浸布，加温加压后使碳纤维预浸布成型固化，将成型的碳纤维外观层与所述硅胶层分离，得到完成固化的所述外观层；或者，采用真空方式成型，包括：在所述外观层模具的模穴表面铺设碳纤维预浸布和保护膜，之后在碳纤维预浸布上放置硫化后的硅胶层，之后在硅胶层表面铺设吸胶布和耐高温的塑料膜并使用抽真空的方式加压，在加温炉中使碳纤维预浸布成型固化，冷却后将成型的碳纤维布与所述硅胶层分离，得到完成固化的所述外观层；步骤4：将所述外观层的第一表面粗化并清洗，所述第一表面用于与所述预型件相连组成所述高外观需求碳纤维制品，在清洗后的所述第一表面均匀涂覆粘接剂，之后将所述外观层放置在与所述预型件适配的位置上，共同置于产品成型模具中，加温加压充气后一体固化成型，得到所述高外观需求碳纤维制品。3.根据权利要求1或2所述高外观需求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘五瑞，叶庆祥，
申请(专利权)人：厦门碳瀛复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：