CN103935082A - 一种制品及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制品及其制造方法，该制品包括基础内坯、第纤维环氧树脂预浸布层、纤维基发泡环氧树脂布层以及第二纤维环氧树脂预浸布层，第一纤维环氧树脂预浸布层裹覆在基础内坯上，纤维基发泡环氧树脂布层裹覆在第一纤维环氧树脂预浸布层上，第二纤维环氧树脂预浸布层裹覆在纤维基发泡环氧树脂布层上，以上材质经加热发泡固化成型、本发明制品制造方法操作简单、制作成本低、应用范围广泛，制品强度高、重量轻、性能好且质量稳定。

Description

一种制品及其制造方法

技术领域

本发明属于制造技术领域，具体涉及一种制品及其制造方法。

背景技术

作这目前强度最高、表现力最强的碳纤维，在家俱、汽车底盘、梁柱、管件上的运用却很少，其主要原因如下：

**工艺的困难：碳纤维只有通过强大压力使之和环氧树脂紧密结合，才能把其自身的强度表现出来；为了实现这个条件，一般采用模压加热的工艺。

**品质的问题：更大的问题在于品质，汽车底盘的基础材料为钢质的，梁柱及管件其基础材料更这复杂，在其上复合环氧树脂预浸的碳纤维或玻璃纤维，因为其热胀冷缩系数不，复合纤维的外层在一段时间后很容易和底层分离甚至裂开。特别是汽车在各种复杂的气候及地形条件行驶，且底盘上置发动机，温差很大；各种管件，特别是保温制冷的管件其承受的温差更大，对品质的要求也高。这点，是限制碳纤维或玻璃纤维在复合汽车底盘及复合管件行业的发展最主要的原因。

以下介绍按传统的方法，碳纤维或玻璃纤维在本专利所涉及行业中运用的工艺技术及品质问题：

1、在家俱行业中工艺技术及品质的问题：

若按传统的工艺，则存在设备、模具上投入高，加工困难，且通用性低等问题。对家俱来说，其体积巨大，形状各异，若采用模具进油压机台压紧加热的方式生产，其模具及设备的投入将是非常巨大，且操作非常困难、效率很低、能耗巨大，在成本上将无法承受，因此极人限制其在家俱行业的运用。

因为存在以上问题，也有人用如下方法把碳纤维运用在家俱上，但其效果很不理想，这里介绍如下：

方法一、在家俱表面直接黏贴碳纤维环氧树脂预浸布，然后加热(或直接静置)硬化成型，此方法虽然简单,但存在的问题如下：

**因为没有压力的作用，碳纤维的强度无法体现，且与家俱的结合度不好；

**加热的问题：家俱和碳纤维环氧树脂预浸布之间有空气间隙，加热后，家俱的材料还会释放出气体，更加大了层间的空气间隙，造成品质下降。

**用静置的方法：不加热静置一段时间后也会反应硬化，但速度太慢，效率太低，品质也很差。

方法二、在家俱表面直接黏贴已硬化好的碳纤维薄片：

此方法更加简单，制作的家俱外观也好看，但更无法利用碳纤维的强度，无非是起一种装饰的作用。

方法二、用不饱和树脂(即PP树脂)：不饱和树脂反应速度快、成本低，但其树脂本身的强度不够，且和底层粘合的强度也不足，不能充分体现出碳纤维的强度。为了体现碳纤维的强度，几乎都是用环氧树脂与之结合。

2、在汽车底盘上的工艺技术及品质的问题：

为了实现碳纤维和环氧树脂紧密结合这个基本条件，一般采用模压加热的工艺。但对体型巨大的汽车底盘(长度一般在4米以上，宽度一般在1.5米以上，而积在6平米以上)而言开发这么大的模具及热压机台，其模具及设备的投入将是非常巨大，且模具不能通用。

即使投入了这些模具及机台，其操作也将是非常困难、效率很低、能耗巨大，对一般车型而言，成本上将无法承受。

同时，若按传统的工艺，把碳纤维和汽车底盘的钢材直接结合，因为热胀冷缩系数不同的原因，在品质上无法保证。因此极大限制了钢碳复合汽车底盘的发展。

3、按传统的方法，碳纤维在加强梁柱及管件上的工艺技术及品质的问题：

按传统的生产工艺、碳纤维用在加强圆形梁柱及管件上，其工艺技术并无太大的问题，碳纤维环氧预浸布可很紧密地缠绕在圆管、圆柱之上，再用胶带固定加热即可。

但若为方形结构，还是有些问题，因为：在四角可紧密结合，但在平面段上无法紧密结合，这样会影响其强度及稳定性。

更大的问题是其品质问题：因为基础的梁柱及管件的材质(如钢、铜、铝、石材及水泥等)与碳纤维的热胀冷缩系数不一样，特别是作为保温保冷的管道或在室外使用，其基础层和碳纤维的外层在使用一段时间后很容易分离甚至裂开。这一点，在碳纤维布作为建筑补强上所表现出来的问题已屡见不鲜。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种效率高、成本低、强度高且品质稳定的制造方法及其制品。

本发明采用的技术方案为：一种制品，其包括基础内坯、第一纤维环氧树脂预浸布层、纤维基发泡环氧树脂布层以及第二纤维环氧树脂预浸布层，第一纤维环氧树脂预浸布层裹覆在基础内坯上，纤维基发泡环氧树脂布层裹覆在第一纤维环氧树脂预浸布层上，第二纤维环氧树脂预浸布层裹覆在纤维基发泡环氧树脂布层上，以上材质经加热发泡固化成型。

上述基础内坯为家俱粗坯、钢质轻型汽车底盘、各种材质的基础梁柱或管件。

上述制品还包括填充层，填充层裹覆在第一纤维环氧树脂预浸布层上，纤维基发包环氧树脂布层裹覆在填充层上；或者，填充层裹覆在纤维基发泡环氧树脂布层上，第二纤维环氧树脂预浸布层裹覆在填充层上。填充层的材质为EPVC、EPS、PU、PP、PE或PET。

本发明公开的另一技术方案为制品的制造方法，其包括以下步骤：

(1)对基础内坯进行整修；

(2)贴合第纤维环氧树脂预浸布层；

(3)贴合纤维基发泡环氧树脂布层；

(4)贴合第二纤维环氧树脂预浸布层；

(5)缠绕耐热且离型的PP膜；

(6)加热成型；

(7)出炉冷却整修，去除PP膜，涂装后即得制品。

优选地，在步骤(2)、(3)之间还包括贴合填充层的步骤。

优选地，在步骤(3)、(4)之间还包括贴合填充层的步骤。

上述纤维基发泡环氧树脂布层的发泡固化温度为90℃-150℃，所述纤维环氧树脂预浸布层的固化温度为100℃-180℃。

本发明制品制造方法操作简单、制作成本低、应用范围广泛；制品强度高、重量轻、性能好且质量稳定。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的基本原理为：

1、利用纤维基发泡环氧树脂布经加热后强大的内发泡能力，以及和基础材料及碳纤维(或玻璃纤维)环氧树脂预浸布之间良好的结合力，能够把这几种材料紧密结合，并使碳纤维的强度充分体现，可制造出高强度低重量的复合家具、复合汽车底盘及各种复合梁柱、管材。

2、利用纤维基发泡环氧树脂布经加热后强大的内发泡能力，填补各层之间原有的空气间隙，并在内基础层及高强度的碳纤维外层之间形成一种多孔状的中间层。此中间层不但提供强度度，同时具有非常好的隔热性能。

3、利用纤维基发泡环氧树脂布经加热后强大的内发泡能力，在内基础层及高强度的碳纤维外层之间形成一种多孔状且具弹性的中间层；并且为基础层和外碳纤维(或玻璃纤维)的加强层之间提供缓冲，避免其热胀冷缩系数不同而引起的分层甚至断裂。

本发明要达到的目的是：针对现有的技术及材料缺陷，结合最新的纤维基发泡环氧树脂布及高强度的碳纤维(或玻璃纤维)环氧树脂预浸布，可以较低的成本制造出高强度的复合家俱、复合汽车底盘及各种高强度、高稳定性、高隔热性的复合梁柱、管件等。以下给出如下具体实施例。

实施例1：复合家俱的制造方法

本实施例公开了一种复合家俱制造方法，所用到的材料包括木质家俱粗坯，碳纤维基发泡环氧树脂布层和碳纤维环氧树脂预浸布层，以及耐热且离型的PP膜。该家俱制造方法的步骤如下：

(1)选用适合木质家具粗坯，在其表面打磨、抛光、去污。

(2)贴合碳纤维环氧树脂预浸布层；碳纤维环氧树脂预浸布层贴在木质家具粗坯表面四周，可以贴多层，但必须做到全封闭。

(3)贴合碳纤维基发泡环氧树脂布层：根据所要求强度、厚度及成本等需要，选择一定规格的碳纤维基发泡环氧树脂布层。

(4)贴合碳纤维环氧树脂预浸布层：根据所要求强度、厚度及成本等需要，选择一定规格的碳纤维(或其他纤维，如玻璃纤维、电镀纤维等)环氧树脂预浸布层贴在碳纤维基发泡环氧树脂布层外面，可以贴多层，但注意一定要把碳纤维基发泡环氧树脂布层包裹好，以免发泡环氧树脂加热后发泡外泄。

(5)缠绕耐热且离型的PP膜：在碳纤维环氧树脂预浸布层外紧缠PP膜，且固定好，限制碳纤维基发泡环氧树脂布层加热发泡后的空间，使各层紧密结合。

(6)入烤箱加热成型：做家俱一般选用低温(80℃-100℃)发泡固化的纤维基发泡环氧树脂布，选用低温(100℃-120℃)固化的碳纤维环氧树脂预浸布。

(7)出炉冷却整修，去除PP膜，涂装即得碳纤维复合家具。

此复合家俱具有非常高的强度、非常好的外观(可利用碳编织布或其他电镀纤维布)、且具有防水、防蛀且稳定不变形等非常优良的性能。

实施例2：复合汽车底盘的制造方法

本实施例公开了一种复合汽车底盘的制造方法，所用到的材料包括：钢质汽车底盘，玻璃纤维(或碳纤维)纤维基发泡环氧树脂布层和玻璃纤维(或碳纤维)环氧树脂预浸布层，以及耐热且离型的PP膜。该制造方法的步骤为：

(1)制造轻型的钢质基础汽车底盘，在一些结合位及紧固位要预先加强，并在其表面打磨、抛光、去污。

(2)贴合玻璃纤维环氧树脂预浸布层：根据所要求膨胀系数、成本及重量等需要，选择一定规格的玻璃纤维环氧树脂预浸布层贴在轻型的钢质基础汽车底盘四周，可以贴多层。

(3)贴合玻璃纤维基发泡环氧树脂布层：

(4)贴合玻璃纤维环氧树脂预浸布层：根据所要求强度、厚度、重量及成本等需要，选择一定规格的玻璃纤维(也可以是其他纤维，如碳纤维)环氧树脂预浸布层贴在玻璃纤维基发泡环氧树脂布层外面，可以贴多层，但注意一定要把玻璃纤维基发泡环氧树脂布层包裹好，以免发泡环氧树脂加热后发泡外泄。

在一般情况下，最外面的一两层可贴玻璃纤维环氧树脂预浸布层(成本及强度较低)，以抵御地面沙石土壤的碰撞侵蚀。

(5)缠绕耐热且离型的PP膜：在玻璃纤维环氧树脂预浸布层外紧缠耐热且离型的PP膜，且固定好，限制玻璃纤维基发泡环氧树脂布层加热发泡后的空间，使之各层紧密结合。

(6)入烤箱加热成型：为了复合汽车底盘的稳定及强度，可选用中温(120℃-150℃)发泡固化的玻璃纤维基发泡环氧树脂布层，选用中高温(150℃-180℃)固化的碳纤维或玻璃纤维环氧树脂预浸布层。

(7)出炉冷却整修、去除PP膜、涂装后即得复合汽车底盘。

用此方法制造出的复合型汽车底盘，具有以下优点：

(1)用此方法生产复合型汽车底盘，可在各种材料的用量上做出不同的调整，具有极大调整空间，以满足不同的需要，例如：

**若需要降低成本，则尽量减少高成本碳纤维环氧树脂预浸布，用低成本的玻璃纤维环氧树脂预浸布来代替。

**在城市运营的电动汽车上，则需降低重量，以增加电动汽车的电池容量并降低能耗以便增加行程；且路况较好，温差较小(无汽柴油动机)。因此，可降低钢质基础底盘及玻璃纤维基发泡环氧树脂布的重量，尽量多使用碳纤维环氧树脂预浸布，可极大降低汽车底盘的重量。

(2)此复合汽车底盘具有非常高的强度(若选用碳纤维，在相同重量的条件下其强度比钢质的汽车底盘高很多)、非常好的稳定性，并且具有非常良好的耐腐蚀性能。

实施例3：复合梁柱的制造方法

本实施例公开了一种复合梁柱的制造方法，所用到的材料包括方形钢管、碳纤维基发泡环氧树脂布层、碳纤维环氧树脂预浸布层以及PP膜。该制造方法的步骤如下：

(1)选用适用的方形薄钢管，在其表面打磨、去污。

(2)贴合碳纤维环氧树脂预浸布层：根据所要求强度、厚度及成本等需要，选择一定规格的碳纤维环氧树脂预浸布层贴在方形钢管表面，可以贴多层。

(3)贴合碳纤维基发泡环氧树脂布层：

(4)贴合碳纤维环氧树脂预浸布层：根据所要求强度、厚度及成本等需要，选择一定规格的碳纤维环氧树脂预浸布层贴在碳纤维基发泡环氧树脂布层外面，可以贴多层，并且可在局部加厚加强，且根据需要与否选择封闭其两端，注意一定要把碳纤维基发泡环氧树脂布层包裹好，以免发泡环氧树脂加热后发泡外泄。

(5)缠绕耐热且离型的PP膜：在碳纤维环氧树脂预浸布层外紧缠PP膜，且固定好，

限制碳纤维基发泡环氧树脂布层加热发泡后的空间，使之各层紧密结合。

(6)入烤箱加热成型：为了使复合钢管具有足够的热稳定性及强度，可选用中温(120℃左右)发泡固化的碳纤维基发泡环氧树脂布层，选用中高温(150℃-180℃)固化的碳纤维环氧树脂预浸布层。

(7)出炉冷却整修，去除PP膜，即得高强度碳纤维复合钢管。

此复合梁柱具有比相同重量的钢管高的多的强度，且不生锈、耐腐蚀、稳定性好。若需要异型的梁柱(如罗马柱等)，可用外模具固定加热的方式制造出不同形状的梁柱。

实施例4：复合隔热管道的制造方法

本实施例公开了一种复合隔热管道的制造方法，所用到的材料包括圆钢管、玻璃纤维基发泡环氧树脂布层、填充层和玻璃纤维环氧树脂预浸布层。该制造方法的步骤如下：

(1)选用适用的圆钢管(普通钢或不锈钢)，在其表面打磨、去污。

(2)贴合玻璃纤维环氧树脂预浸布层：在钢管表面贴合玻璃纤维环氧树脂预浸布层(为高树脂含量的预浸布)。

(3)贴合填充层。若隔热层要求很薄可不需要此层；若需要很厚的玻璃纤维基发泡环氧树脂布层加热发泡后形成厚的隔热缓冲层，则需选择增加一定规格的填充层。根据具体需要，该填充层可以选择不同的材质，如EPVC、EPS、PU、PP、PE、PET等。

(4)贴合玻璃纤维基发泡环氧树脂布层：根据所要求隔热性能及成本等需要，选择一定规格的玻璃纤维基发泡环氧树脂布层，可以贴多层。

(5)贴合玻璃纤维环氧树脂预浸布层：根据所要求强度、厚度及成本等需要，选择一定规格的玻璃纤维环氧树脂预浸布层，可以贴多层，并且可在局部加厚加强或不贴。

(6)入模或缠绕耐热且离型的PP膜：若精度及强度要求高，则需要入模加热，此模具很简单，可用大号的圆钢管对半锯开即可。若精度要求不高，可直接缠PP膜。

(7)入烤箱加热成型：为了使复合钢管具有足够的热稳定性及强度，可选用中温(120℃左右)发泡固化的玻璃纤维基发泡环氧树脂布，选用中高温(150℃-180℃)固化的玻璃纤维环氧树脂预浸布。

(8)出炉冷却整修，即得玻璃纤维复合钢管。

需要说明的是，上述两个步骤(3)、(4)的顺序可互换。

此复合管具有非常高的强度，且隔热、稳定性好(因为发泡层及填充层的存在，不会因热胀冷缩而裂开)。

以上用到的纤维基发泡环氧树脂布层由碳纤维布或玻璃纤维布和发泡环氧树脂通过热压或含浸融合而成。纤维基发泡环氧树脂布层的发泡固化温度为90℃-150℃。纤维环氧树脂预浸布层的固化温度为100℃-180℃。

Claims (9)

1.一种制品，其特征在于，该制品包括基础内坯、第纤维环氧树脂预浸布层、纤维基发泡环氧树脂布层以及第二纤维环氧树脂预浸布层，所述第一纤维环氧树脂预浸布层裹覆在基础内坯上，所述纤维基发泡环氧树脂布层裹覆在第一纤维环氧树脂预浸布层上，所述第二纤维环氧树脂预浸布层裹覆在纤维基发泡环氧树脂布层上，以上材质经加热发泡固化成型。

2.根据权利要求1所述的制品，其特征在于，所述基础内坯为家俱粗坯、钢质轻型汽车底盘、各种材质的基础梁柱或管件。

3.根据权利要求1所述的制品，其特征在于，所述制品还包括填充层，所述填充层裹覆在第一纤维环氧树脂预浸布层上，所述纤维基发泡环氧树脂布层裹覆在填充层上。

4.根据权利要求1所述的制品，其特征在于，所述制品还包括填充层，所述填充层裹覆在纤维基发泡环氧树脂布层上，所述第二纤维环氧树脂预浸布层裹覆在填充层上。

5.根据权利要求3或4所述的制品，其特征在于，所述填充层的材质为EPVC、EPS、PU、PP、PE或PET。

6.权利要求1所述制品的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对基础内坯进行整修；

(2)贴合第一纤维环氧树脂预浸布层；

(3)贴合纤维基发泡环氧树脂布层；

(4)贴合第二纤维环氧树脂预浸布层；

(5)缠绕耐热且离型的PP膜；

(6)加热成型；

(7)出炉冷却整修，去除PP膜，涂装后即得制品。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，在步骤(2)、(3)之间还包括贴合填充层的步骤。

8.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，在步骤(3)、(4)之间还包括贴合填充层的步骤。

9.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述纤维基发泡环氧树脂布层的发泡固化温度为90℃-150℃，所述纤维环氧树脂预浸布层的固化温度为100℃-180℃。