CN103878915A - 一种连续性碳纤维部件的成型方法 - Google Patents

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一种连续性碳纤维部件的成型方法，所述方法包括将结构件放入模具中，使结构件与连续性碳纤维板材热压成型，以得到连续性碳纤维部件。与现有技术相比，本申请的方法至少具有以下益处：结构件是单独成型的，能够保证结构件的精度及变形度，成型容易，且与现有的塑胶射出成型相比，结构件的材质可以是塑胶的或金属的，扩大了结构件的材质范围；在模制过程中，温度、压力均匀分布，从而避免了塑胶射出成型时的高强度剪切力的影响及高温熔融树脂冷却收缩的影响，简化了工艺过程，提高了产品优良率。

Description

一种连续性碳纤维部件的成型方法
技术领域
本申请涉及一种结构部件的成型方法，尤其涉及一种连续性碳纤维部件的成型方法。
背景技术
作为便携式产品的传统笔记本电脑或平板电脑，其对轻量化的要求也越来越高。由于连续性碳纤维材料具备高强度和低密度的特点，其越来越多地被应用到电子产品上。目前，连续性碳纤维部件的成型方法为：
1、首先形成连续性碳纤维板材，其工艺如下：
（1）应用热固性树脂为基材
先将树脂预浸至纤维单向带或织布中，将预浸料按一定方案平铺在模具底部；
合模，模具逐步加热加压至热固性树脂的固化温度。一般在130-150℃左右，压力在1至5个大气压不等；
保持高温高压状态10-15分钟；
降温开模取出成品；
后处理，喷涂。
（2）应用热塑性树脂为基材
热塑性粉末和基材的预浸；
将预浸料直接加热，温度200-300℃之间，视树脂种类而定；
加热好的预浸料直接冲压成型；
材料在模具内冷却，固化；
开模取出成品；
后处理，喷涂。
2、在连续性碳纤维板材上进一步加工结构件，目前结构件的成型主要采用以下两种方式：
（1）埋入成型
将连续性碳纤维板材精确固定在模穴中，然后合模完成封闭模腔，塑胶射出成型（如图1和图3所示）；
（2）粘结
单独成型塑胶或者金属结构件，然后用点胶方式将塑胶/金属结构件和连续性碳纤维板材粘合在一起。
其中，埋入成型的方式存在如下缺点：埋入成型对产品厚度的一致性即尺寸公差要求苛刻，当埋入的部件厚度不一致或局部厚度不一致时，承受来自高温熔融塑胶的压力和剪切力也不一致，因此造成成品外观很容易在对应部位产生冲料痕；在塑胶射出后，各个位置冷却时发生收缩，造成产品整体或局部变形，严重影响产品的成品率；而且，结构件的材质只能是塑胶材质。
粘结的方式存在如下缺点：结构件粘结制程需要使用大量的装夹治具进行定位，粘合剂的固化需要很长的一段时间，导致制作成本昂贵；而大量的手工作业量很难保证产品批次的一致性。
发明内容
本申请的目的是提供一种连续性碳纤维部件的成型方法。
为了解决上述技术问题，本申请提供一种连续性碳纤维部件的成型方法，所述方法包括将结构件放入模具中，使结构件与连续性碳纤维板材一起热压成型，以得到连续性碳纤维部件。
在本申请的方法中，热压成型的方式可以是本领域已知的，包括但不限于环氧树脂类热固性碳纤维热压成型等方式。
在本申请的实施方式中，所述连续性碳纤维板材可以为热塑性连续性碳纤维板材。
在本申请的实施方式中，所述连续性碳纤维板材可以为热固性连续性碳纤维板材。
在本申请的实施方式中，还可以包括单独成型结构件的步骤。
在本申请的实施方式中，单独成型的结构件可以是塑胶材质的结构件。
在本申请的实施方式中，单独成型的结构件可以是金属材质的结构件。
在本申请的实施方式中，在热压成型之前，可以将热塑性连续性碳纤维板材预先加热到100-200℃。
在本申请的实施方式中，在热压成型的过程中，可以将模具逐步加热加压至形成所述热固性连续性碳纤维板材的热固性树脂的固化温度。所述固化温度可以是100-150℃。
在本申请的实施方式中，所述模具中设置有用于固定结构件的结构，优选地，所述模具为设置有用于固定结构件的结构的碳纤维压力成型模具。这种固定结构件的结构是在现有的成型模具中，根据所要固定的结构件的结构，额外设置的固定用结构。额外设置固定用结构的方式包括但不限于在模具的对应位置加工一定的形状或者结构用于固定结构部件。结构件可以固定在热压模具的动模部分。根据结构件的特征，比如孔，台阶等，可以在模具上设计相应的一个或者多个特征用于结构件和模具的精确定位。并且可以使用抽气装置和模具紧密固定在一起，通过模具上的一个或多个孔进行抽气，从而将结构件固定在模具上。模具的动模部分的一个实例如图8所示。
在本申请的实施方式中，在热压成型之前，可以在连续性碳纤维板材的整个内表面或部分内表面上涂覆胶水层作为联结层，或在连续性碳纤维板材上增加一层树脂膜。
在本申请的实施方式中，在热压成型之前，可以对金属材质的结构件进行表面的粗化处理，以增加接着面积。粗化处理包括但不限于喷砂、打磨等。
在本申请的实施方式中，结构件可以是已有的商品或产品，也可以通过单独成型来得到结构件。所述单独成型包括但不限于注塑成型、压铸成型、机械加工等。
在本申请的实施方式中，塑胶材质的结构件包括但不限于聚碳酸酯（PC）塑胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）塑胶、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（PCABS）塑胶、聚酰胺（PA）塑胶或聚邻苯二甲酰胺（PPA）塑胶。
在本申请的实施方式中，金属材质的结构件包括但不限于镁合金的结构件、铝合金的结构件或不锈钢的结构件等。
本申请还提供了前述方法在生产笔记本电脑中的应用。
与现有技术相比，本申请至少具有以下益处：由于在本申请的方法中，结构件单独成型能够保证结构件的精度及变形度，成型容易，与现有的塑胶射出成型相比，结构件的材质可以是塑胶的或金属的，扩大了结构件的材质范围；在模制过程中，温度、压力均匀分布，从而避免了塑胶射出成型时的高强度剪切力的影响及高温熔融树脂冷却收缩的影响，因此简化了工艺过程，提高了产品优良率。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得明显，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的方法来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1是现有工艺的示意图；
图2是根据本申请的方法的一个实施方式的示意图；
图3是现有工艺的工艺框架流程图；
图4是根据本申请的方法的一个实施方式的工艺框架流程图；
图5是根据本申请的方法的一个实施方式的工艺流程图；
图6是根据本申请的方法的又一个实施方式的工艺流程图；
图7是逐步加热加压的过程示意图，其中上方的曲线是温度变化曲线，下方的曲线是压力变化曲线；
图8是额外设置固定结构件的结构的模具的示意图。
附图标记说明：1、连续性碳纤维成型；2、连续性碳纤维板放入注塑成型；3、结构件成型；4、结构件放入热压成型；5、连续性碳纤维板材；6、夹具；7、红外线加热或对流加热；8、自动传送器；9、压力；10、模具；11、成型部件；12、修边；13、最终部件；14、结构件；15、安装设备；16、加热；17、固化；18、冷却；19、模具孔；20、抽气装置。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
如图2所示的，本申请的方法包括：首先将结构件放入模具，然后使放入模具中的结构件与连续性碳纤维板材一起热压成型，以得到连续性碳纤维部件。
除非另外说明，否则实施例中所用到的材料均为市售产品。
实施例1
连续性碳纤维部件的成型包括：
单独成型结构件，其中结构件的材质为聚碳酸酯塑胶，其成型方式为注射成型，脱模后得到结构件14；
将结构件14放入碳纤维压力成型模具中，其中碳纤维压力成型模具具有用于固定结构件的结构（如图8所示的），其中抽气装置和模具紧密固定在一起，通过模具上的孔进行抽气，从而将结构件14固定在模具上；
将热塑性连续性碳纤维板材预先加热到100℃，将预先加热好的热塑性连续性碳纤维板材转移到碳纤维压力成型模具中，合模热压，制品脱模，修边，得到最终部件。
具体的工艺流程如图4和图5所示。
实施例2
连续性碳纤维部件的成型包括：
将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物塑胶材质的结构件14放入碳纤维压力成型模具中，其中碳纤维压力成型模具具有用于固定结构件的结构，其中抽气装置和模具紧密固定在一起，通过模具上的孔进行抽气，从而将结构件14固定在模具上；
将热塑性连续性碳纤维板材加热到150℃；
在加热后的热塑性连续性碳纤维板材的整个内表面上涂覆胶水层作为联结层，再将热塑性连续性碳纤维板材转移到碳纤维压力成型模具中，合模热压，制品脱模，修边，得到最终部件。
具体的工艺流程如图5所示，没有单独成型结构件的步骤。
实施例3
连续性碳纤维部件的成型包括：
单独成型结构件，其中结构件的材质为聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物塑胶，其成型方式为注射成型，脱模后得到结构件14；
将得到的结构件14放入碳纤维压力成型模具中，其中碳纤维压力成型模具具有用于固定结构件的结构，其中抽气装置和模具紧密固定在一起，通过模具上的孔进行抽气，从而将结构件14固定在模具上；
在热塑性连续性碳纤维板材的部分内表面上涂覆胶水层作为联结层；
将涂覆有胶水层的热塑性连续性碳纤维板材预先加热到180℃，将预先加热好的热塑性连续性碳纤维板材转移到碳纤维压力成型模具中，合模热压，制品脱模，修边，得到最终部件。
具体的工艺流程如图5所示。
实施例4
连续性碳纤维部件的成型包括：
单独成型结构件，其中结构件的材质为镁合金，其成型方式为压力铸造成型，脱模后得到结构件14；
对得到的结构件14进行喷砂（表面的粗化处理），以增加接着面积；
将喷砂后的结构件14放入碳纤维压力成型模具中，其中碳纤维压力成型模具具有用于固定结构件的结构，其中抽气装置和模具紧密固定在一起，通过模具上的孔进行抽气，从而将结构件14固定在模具上；
将热塑性连续性碳纤维板材预先加热到200℃；
在加热后的热塑性连续性碳纤维板材上增加一层树脂膜；
将增加了树脂膜的热塑性连续性碳纤维板材转移到碳纤维压力成型模具中，合模热压，制品脱模，修边，得到最终部件。
具体的工艺流程如图5所示。
实施例5
连续性碳纤维部件的成型包括：
单独成型结构件，其中结构件的材质为聚酰胺塑胶，其成型方式为注射成型，脱模后得到结构件14；
将得到的结构件14放入碳纤维压力成型模具中，其中碳纤维压力成型模具具有用于固定结构件的结构，其中抽气装置和模具紧密固定在一起，通过模具上的孔进行抽气，从而将结构件14固定在模具上；
将热固性连续性碳纤维板材转移到碳纤维压力成型模具中，合模热压，在热压的过程，将模具逐步加热加压至形成所述热固性连续性碳纤维板材的热固性树脂的固化温度，加热加压方式如图7所示，制品脱模，修边，得到最终的部件产品。
具体的工艺流程如图6所示。
实施例6
连续性碳纤维部件的成型包括：
将聚邻苯二甲酰胺塑胶材质的结构件14放入碳纤维压力成型模具中，其中碳纤维压力成型模具具有用于固定结构件的结构，其中抽气装置和模具紧密固定在一起，通过模具上的孔进行抽气，从而将结构件14固定在模具上；
在热固性连续性碳纤维板材的整个内表面上涂覆胶水层作为联结层；
将涂覆有胶水层的热固性连续性碳纤维板材转移到碳纤维压力成型模具中，合模热压，在热压的过程，将模具逐步加热加压至形成所述热固性连续性碳纤维板材的热固性树脂的固化温度，加热加压方式如图7所示，制品脱模，修边，得到最终的部件产品。
具体的工艺流程如图6所示，没有单独成型结构件的步骤。
实施例7
连续性碳纤维部件的成型包括：
单独成型结构件，其中结构件的材质为聚酰胺塑胶，其成型方式为注射成型，脱模后得到结构件14；
将得到的结构件14放入碳纤维压力成型模具中，其中碳纤维压力成型模具具有用于固定结构件的结构，其中抽气装置和模具紧密固定在一起，通过模具上的孔进行抽气，从而将结构件14固定在模具上；
在热固性连续性碳纤维板材的部分内表面上涂覆胶水层作为联结层；
将涂覆胶水层的热固性连续性碳纤维板材转移到碳纤维压力成型模具中，合模热压，在热压的过程，将模具逐步加热加压至形成所述热固性连续性碳纤维板材的热固性树脂的固化温度，加热加压方式如图7所示，制品脱模，修边，得到最终的部件产品。
具体的工艺流程如图6所示。
实施例8
连续性碳纤维部件的成型包括：
对铝合金材质的结构件14进行打磨（表面的粗化处理）；
将打磨后的结构件14放入碳纤维压力成型模具中，其中碳纤维压力成型模具具有用于固定结构件的结构，其中抽气装置和模具紧密固定在一起，通过模具上的孔进行抽气，从而将结构件14固定在模具上；
在热固性连续性碳纤维板材上增加一层树脂膜；
将增加了树脂膜的热固性连续性碳纤维板材转移到碳纤维压力成型模具中，合模热压，在热压的过程，将模具逐步加热加压至形成所述热固性连续性碳纤维板材的热固性树脂的固化温度，加热加压方式如图7所示，制品脱模，修边，得到最终的部件产品。
具体的工艺流程如图6所示，且没有单独成型结构件的步骤。
实施例9
连续性碳纤维部件的成型包括：
将不锈钢材质的结构件14放入碳纤维压力成型模具中，其中碳纤维压力成型模具具有用于固定结构件的结构，其中抽气装置和模具紧密固定在一起，通过模具上的孔进行抽气，从而将结构件14固定在模具上；
在热固性连续性碳纤维板材的部分内表面上涂覆胶水层作为联结层；
将涂覆胶水层的热固性连续性碳纤维板材转移到碳纤维压力成型模具中，合模热压，在热压的过程，将模具逐步加热加压至形成所述热固性连续性碳纤维板材的热固性树脂的固化温度，加热加压方式如图7所示，制品脱模，修边，得到最终的部件产品。
具体的工艺流程如图6所示，且没有单独成型结构件的步骤。
在前述实施例中得到的连续性碳纤维部件中，连续性碳纤维板材与结构件的粘着性能优良，产品成品率高，工艺过程简单。
虽然本申请揭示了上述的实施方式，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种连续性碳纤维部件的成型方法，所述方法包括：
将结构件放入模具中；
使所述结构件与连续性碳纤维板材一起热压成型，以得到连续性碳纤维部件。
2.根据权利要求1所述的成型方法，其中，所述连续性碳纤维板材为热塑性连续性碳纤维板材。
3.根据权利要求1所述的成型方法，其中，所述连续性碳纤维板材为热固性连续性碳纤维板材。
4.根据权利要求1所述的成型方法，其中，所述方法还包括单独成型结构件的步骤。
5.根据权利要求4所述的成型方法，其中，所述单独成型的结构件是塑胶材质的结构件，所述塑胶优选聚碳酸酯塑胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物塑胶、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物塑胶、聚酰胺塑胶或聚邻苯二甲酰胺塑胶。
6.根据权利要求4所述的成型方法，其中，所述单独成型的结构件是金属材质的结构件，所述金属优选镁合金、铝合金或不锈钢。
7.根据权利要求2所述的成型方法，其中，在所述热压成型之前，将所述热塑性连续性碳纤维板材预先加热到100-200℃。
8.根据权利要求3所述的成型方法，其中，在所述热压成型的过程中，将所述模具逐步加热加压至形成所述热固性连续性碳纤维板材的热固性树脂的固化温度。
9.根据权利要求1所述的成型方法，其中，所述模具中设置有用于固定所述结构件的结构，所述模具优选为设置有用于固定所述结构件的结构的碳纤维压力成型模具。
10.根据权利要求1所述的成型方法，其中，在所述热压成型之前，在所述连续性碳纤维板材的整个内表面或部分内表面上涂覆胶水层作为联结层，或在所述连续性碳纤维板材上增加一层树脂膜。
11.根据权利要求6所述的成型方法，其中，在所述热压成型之前，对所述金属材质的结构件进行表面的粗化处理。
12.如权利要求1-11中任一项所述的成型方法在生产笔记本电脑中的应用。
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