CN101327611A - 碳纤维管件的成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碳纤维管件的成型方法，其先制备一外形对应管件内部形状的气袋；接着，将该气袋置入对应管件内部形状的心模模具内；之后，于气袋内置入具热收缩的心模材料，形成包覆气袋的热收缩心模；进一步，于热收缩心模外包覆碳纤维缠带；接着，将包覆有碳纤维缠带的热收缩心模置于对应管件外型的管件模具内；最后，于加热抽出热收缩心模后，对气袋充气，使气袋膨胀挤压碳纤维缠带，进而形成碳纤维管件。如此不仅可减轻管件的重量，且管件外观不致残留接合细缝，并可提升成品的精准度。

Description

碳纤维管件的成型方法
技术领域
本发明涉及一种碳纤维管件的技术领域，具体而言是有关于一种碳纤维管件的成型方法，藉以提升结合精准度，减轻整个管件的重量，且增进管件外型线条的平顺。
背景技术
近年来受到金属材料成本不断攀升及其重量过重的影响，且由于复合材料的不断开发与演进，例如自行车的车架就有改用碳纤维材料的趋势，由于碳纤维材料具有重量轻、强度高及弹性好等特性，它的变形回弹能力、能量吸收与释放的效率均远超过钢材或铝合金管件所制的车架。
而现有的碳纤维管件成型方法，传统上是以尼龙长袋充气来作为内模，制作时是将碳纤维包覆在充满气的尼龙长袋外面，同时根据产品强度与要求包覆一定厚度的碳纤维缠带，接着将包覆有碳纤维缠带的尼龙长袋置于以成品形状为特征的模具内，并经加热成形，最后取出尼龙长袋完成碳纤维管件的制作，但由于充气的尼龙长袋在缠绕受力时，容易发生变形，影响到管件成型的形状与壁厚均匀度，且不易制作多边的管件或异形的管件，如一般的车架；
为此，有业者开发一种碳纤维车架成型方法，如图1所示，包含有一心模成型步骤S101、一包料步骤S102、一抽出步骤S103、一穿气袋步骤S104及一成型步骤S105，其详细成型如图2、3、4所示，以心模成型步骤S101将具变形特性的硅胶制成硅胶心模10，再以包料步骤S102于该硅胶心模10外依厚度与强度要求缠绕碳纤维缠带20，接着以抽出步骤S103将前述硅胶心模10予以抽出，而于抽出该硅胶心模10后，再将一对应形状的耐溶气袋30置入碳纤维缠带20内部，最后再将该具气袋30的碳纤维缠带20置于以成品形状为特征的模具内，并加热充气挤压碳纤维缠带20，使碳纤维缠带20形成碳纤维管件成品，如图4所示的碳纤维车架40。
但前述的制成，容易在硅胶心模10抽出后，造成碳纤维缠带20的塌陷，因此需加厚碳纤维缠带20的厚度，如此不仅浪费材料，也会增加整个碳纤维车架40的重量。其车架弯折处容易产生皱折，影响到碳纤维车架40外观结合处的平顺度与美感，也会降低成品的结合精准度，有待进一步的改良。
有鉴于此，本发明人乃藉由多年从事相关产品的制造与研发经验，针对前述碳纤维车架制作时所面临的问题深入探讨，并积极寻求解决之道，经不断努力的研究与试作，终于创作出一种碳纤维管件成型方法，藉以克服现有不平顺及结合精准度不佳的问题。
发明内容
因此，本发明的目的即在提供一种碳纤维管件成型方法，能使管件不容易发生变形且厚度均匀，进一步可减轻管件的重量，且管件整体外形更为平顺。
基于此，本发明主要透过下列的技术手段来具体实现前述的目的：一种碳纤维管件成型方法，其包含有：
一气袋成型步骤：预先形成对应管件内部形状的气袋，该气袋由耐溶材料所制成；
一置模步骤：将前述预先形成的气袋置于对应管件内部形状的模具内；
一心模成型步骤：于前述气袋内注入具热收缩特性的材料，使气袋内部形成对应气袋形状的热收缩心模；
一包料步骤：于气袋外部包覆碳纤维缠带；
一入模步骤：于包覆有碳纤维缠带的气袋置入以管件成品形状为特征的管件模具内；
一成型步骤：对气袋进行注气，使气袋膨胀相对管件模具内壁挤压碳纤维缠带，再泄气后抽出前述的气袋，形成碳纤维管件成品。
该心模成型步骤的热收缩心模是采用保利龙。
该包料步骤是以纵横交错的方式将碳纤维缠带缠绕于气袋外周缘，以增进其结合强度。
该管件可为自行车的车架。
采用前述技术手段，使得本发明由于气袋内设有实心的热收缩心模，如此在缠绕碳纤维缠带时，可利用实心的热收缩心模产生支撑作用，故碳纤维缠带于缠绕时不会发生变形的状况，因此碳纤维缠带缠绕均匀、且获得支撑，而能减少碳纤维缠带的用量，达到厚度均匀与减轻管件重量的目的，再者不致残留接合细缝与弯折处堆成的皱折，能增进管件外观的平顺度，并可提升成品的结合精准度，而能增加产品的附加价值，并提升其竞争力与经济效益。
以下配合附图及实施例做进一步的说明，期能使熟悉本项技术者对本发明有更详细的了解，惟以下所述者仅为用来解释本发明的较佳实施例，并非据以对本发明做任何形式上的限制，凡是在本发明的创作精神下，所为任何形式的修饰或变更，皆仍应属于本发明权利保护的范畴。
附图说明
图1为习式碳纤维车架成型方法的方块流程示意图；
图2为习式碳纤维车架成型方法的包料步骤的平面示意图；
图3为习式碳纤维车架成型方法的穿气袋步骤的平面示意图；
图4为习式碳纤维车架成型方法的外观平面示意图；
图5为本发明碳纤维管件成型方法的方块流程示意图；
图6为本发明碳纤维管件成型方法的心模成型步骤的平面示意图；
图7为本发明碳纤维管件成型方法的包料步骤的平面示意图；
图8为本发明碳纤维管件成型方法的入模成型步骤的平面示意图；
图9为本发明碳纤维管件成型方法的外观平面示意图。
主要元件符号说明
S101 心模成型步骤                S501 气袋成型步骤
S102 包料步骤                    S502 置模步骤
S103 抽出步骤                    S503 心模成型步骤
S104 穿气袋步骤                  S504 包料步骤
S105 成型步骤                    S505 入模步骤
10 硅胶心模                      S506 成型步骤
20 碳纤维缠带                    50 气袋
30 气袋                60 热收缩心模
40 车架                70 碳纤维缠带
80 管件
具体实施方式
本发明为一种碳纤维管件成型方法，其主要如图5所示，该成型方法包含有一气袋成型步骤S501、一置模步骤S502、一心模成型步骤S503、一包料步骤S504、一入模步骤S505及一成型步骤S506，进而形成一碳纤维管件80，如图9所示的车架；
而关于本发明成型方法的详细说明，则请进一步参看图6、7、8、9所示，其中气袋成型步骤S501是利用制备气袋的方式预先形成对应管件80内部形状的气袋50，该气袋50由耐溶材料所制成；
接着，置模步骤S502在完成气袋成型步骤S501后，将前述预先形成的气袋50置于对应管件80内部形状的模具内；
之后，心模成型步骤S503在完成置模步骤S502后，于前述气袋50内注入具热收缩特性的材料，如保利龙等，进而于气袋50内部形成对应气袋50形状的热收缩心模60；
再者，包料步骤S504于完成心模成型步骤S503后，于气袋50外部以纵横交错方式包覆碳纤维缠带70，该碳纤维缠带70的厚度依管件80的强度要求设计，且由于气袋50内具有硬性的热收缩心模60可供支撑，故可确保碳纤维缠带70的厚度保持均匀、且不致任意塌陷变形；
又，入模步骤S505在完成包料步骤S504后，将包覆有碳纤维缠带70的气袋50置入以管件80成品形状为特征的管件模具内；
最后，成型步骤S506在完成入模步骤S505后，对气袋50进行注气，使气袋50膨胀相对管件模具内壁挤压碳纤维缠带70，进而再泄气后抽出前述的气袋50，最后形成碳纤维管件80成品，如图9所示的车架。
归纳上述，本发明碳纤维管件成型方法，由于气袋50内设有实心的热收缩心模60，如此在缠绕碳纤维缠带70时，可利用实心的热收缩心模60产生支撑作用，故碳纤维缠带70于缠绕时不会发生变形的状况，因此可提升管件80成型的形状与壁厚均匀度，且易于制作多边管状或异形的管件，同时本发明在完成碳纤维缠带70的缠绕后，才溶触热收缩心模60抽出，不会造成碳纤维缠带70的塌陷，因此仅需缠绕最适当的碳纤维缠带70厚度即可，不会造成材料的浪费，故能减轻整个碳纤维管件80的重量，且不致于管件80的弯折处产生皱折，进一步能增进碳纤维管件80外观的结合处的平顺度与美感，同时可提升成品的结合精准度，大幅增进产品的经济效益。
惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (4)

1、一种碳纤维管件成型方法，其特征在于：包含有，
一气袋成型步骤：预先形成对应管件内部形状的气袋，该气袋由耐溶材料所制成；
一置模步骤：将前述预先形成的气袋置于对应管件内部形状的模具内；
一心模成型步骤：于前述气袋内注入具热收缩特性的材料，使气袋内部形成对应气袋形状的热收缩心模；
一包料步骤：于气袋外部包覆碳纤维缠带；
一入模步骤：于包覆有碳纤维缠带的气袋置入以管件成品形状为特征的管件模具内；
一成型步骤：对气袋进行注气，使气袋膨胀相对管件模具内壁挤压碳纤维缠带，再泄气后抽出前述的气袋，形成碳纤维管件成品。
2、如权利要求1所述的碳纤维管件成型方法，其特征在于：该心模成型步骤的热收缩心模是采用保利龙。
3、如权利要求1所述的碳纤维管件成型方法，其特征在于：该包料步骤是以纵横交错的方式将碳纤维缠带缠绕于气袋外周缘，以增进其结合强度。
4、如权利要求1所述的碳纤维管件成型方法，其特征在于：该管件可为自行车的车架。
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