TWI716716B - 碳纖維輪框製程 - Google Patents

Abstract

本發明之碳纖維輪框製程包括以下步驟：備一芯環，該芯環包括一可分化且呈環狀之芯材；以至少一股第一乾碳紗斜向地連續纏繞環覆於該芯環，以形成一第一輪框初胚；將該第一輪框初胚置入一模具中，且進行抽真空、注樹脂及加熱定型程序，以形成一第二輪框初胚；自該模具中取出該第二輪框初胚，且將該芯材分化並移除。

Description

碳纖維輪框製程

本發明係有關於一種碳纖維輪框製程。

一般習知碳纖維輪框之製程係將碳纖維布預浸樹脂，再將含有樹脂之碳纖維布層層貼覆於一環狀芯模（如氣袋），最後置入一模具中通過熱壓固化成型。

然而，此類習知技術具有諸多缺點。例如，需較多樹脂以進行預浸；貼覆碳纖維布僅可人工作業而無法機械作業，耗時、費工；各碳纖維布的碳纖維方向皆不一致也不連續，相互搭接處更易使應力的傳遞不連續，結構整體性較差，整體強度會大為降低；各碳纖維布交疊處易存在較大、較多且不平均之間隙，在加熱加壓定型後易殘存較多及較大的氣泡，良率較低。

因此，有必要提供一種新穎且具有進步性之碳纖維輪框製程，以解決上述之問題。

本發明之主要目的在於提供一種碳纖維輪框製程，製程簡單、效率佳、良率高，製備之輪框結構強度佳。

為達成上述目的，本發明提供一種碳纖維輪框製程，包括以下步驟：備一芯環，該芯環包括一可分化且呈環狀之芯材；以至少一股第一乾碳紗斜向地連續纏繞環覆於該芯環，以形成一第一輪框初胚；將該第一輪框初胚置入一模具中，且進行抽真空、注樹脂及加熱定型程序，以形成一第二輪框初胚；自該模具中取出該第二輪框初胚，且將該芯材分化並移除。

以下僅以實施例說明本發明可能之實施態樣，然並非用以限制本發明所欲保護之範疇，合先敘明。

請參考圖1至9，其顯示本發明之一較佳實施例，本發明之碳纖維輪框製程包括以下步驟。

備一芯環10，該芯環10包括一可分化且呈環狀之芯材11，「分化」可為物理性或化學性。在本實施例中，備該芯環10之步驟包括：備一模環12；以至少一碳纖維材覆設於該模環12，例如以至少一股第二乾碳紗20斜向地連續纏繞環覆於該模環12，以形成一上胚30；將該芯材11環設於該上胚30之內側；將一補強件40環設於該芯材11之內側。該芯材11係選自高分子材料（可發泡）、塑膠、陶瓷、鹽、金屬、蠟或其他適當可移除材料。該模環12及該補強件40例如由耐熱質硬之材質（如碳纖維複合材）製成，可提升該碳纖維輪框之結構強度。然，該補強件40不設亦可。該碳纖維材包括至少一股第二乾碳紗20，該第二乾碳紗20係由複數條細碳纖維紗集束而成，該至少一股第二乾碳紗20環覆於該模環12數層，各層之第二乾碳紗20的繞設角度相異，可提升該碳纖維輪框1之抗張力強度，耐用、不易受損。然，亦可貼覆至少一層碳纖維預浸布於該模環而形成該上胚。

以至少一股第一乾碳紗50斜向地連續纏繞環覆於該芯環10，以形成一第一輪框初胚60；該第一乾碳紗50係由複數條細碳纖維紗集束而成，該至少一股第一乾碳紗50環覆於該芯環10數層，各層之第一乾碳紗50的繞設角度相異，可提升該碳纖維輪框1之抗張力強度，耐用、不易受損。

將該第一輪框初胚60置入一模具中，且進行抽真空、注樹脂及加熱定型（curing）程序，以形成一第二輪框初胚70。抽真空可使該樹脂全面地滲入填滿該至少一股第一及第二乾碳紗50, 20之間的隙縫，可提升該碳纖維輪框1之整體性及強韌度。在該步驟中，不需提供內壓將該第一輪框初胚60朝該模具之內面推壓，該芯材11除受熱膨脹之外不產生任何受力變形，可提升產品成功率。

自該模具中取出該第二輪框初胚70，且將該芯材11分化並移除。 其中係以液體分化移除該高分子材料、塑膠、陶瓷、鹽，該塑膠或陶瓷可以粉粒加壓成型，該液體可為水或其他溶劑，該液體可分開、分解或溶化該芯材11；該金屬或蠟可以加熱熔化移除。若該芯材11選用該金屬或蠟，該加熱定型程序之溫度係低於該芯材11之熔點，根據該加熱定型程序之時間的不同，該樹脂被固化後可具有不同熔點，一般而言，時間越久可獲得相對較高的熔點。例如，以該樹脂的玻璃轉移點溫度之180℃加熱定型該樹脂30至45分鐘，該樹脂被固化後之熔點可達230℃。該金屬或蠟的熔點係低於該樹脂被固化（curing）後之熔點且高於該樹脂的玻璃轉移點溫度（glass transition temperature, Tg），例如該芯材11之熔點為200℃，該樹脂的玻璃轉移點溫度為180℃，該樹脂被固化後之熔點為230℃，如此即可以高於200℃但低於230℃之溫度加熱熔化移除該芯材11。

最後，移除該第二輪框初胚70之一部分而形成一供安裝輪胎之環形胎槽71，形成該環形胎槽71之步驟亦可於移除該芯材11之後進行。要說明的是，亦可直接以該至少一股第一乾碳紗斜向地連續纏繞環覆於該芯材而不設該上胚，且直接於該第二輪框初胚上成型出一環凹，該環凹例如可供安裝一管胎。

綜上，本發明之乾碳紗係連續性環繞而可使各乾碳紗之間的結構較為縝密、間隙較少、較小及較均勻，且結構完整性較佳；抽真空、注樹脂及加熱定型程序可減少氣泡的產生、大幅降低製作失敗率、提升結構強韌性；無需再利用氣袋來幫助成型，可減少氣袋之充氣、洩氣及開槽取出等製程，製作簡單及快速。

1‧‧‧碳纖維輪框10‧‧‧芯環11‧‧‧芯材12‧‧‧模環20‧‧‧第二乾碳紗30‧‧‧上胚40‧‧‧補強件50‧‧‧第一乾碳紗60‧‧‧第一輪框初胚70‧‧‧第二輪框初胚71‧‧‧環形胎槽

圖1至2為本發明一較佳實施例之上胚製作示意圖。 圖3至4為本發明一較佳實施例之芯環製作示意圖。 圖5至6為本發明一較佳實施例之第一輪框初胚製作示意圖。 圖7為本發明一較佳實施例之一第二輪框初胚形成一環形胎槽之示意圖。 圖8為本發明一較佳實施例碳纖維輪框之立體圖。 圖9為本發明一較佳實施例之碳纖維輪框製造流程示意圖。

1‧‧‧碳纖維輪框

10‧‧‧芯環

11‧‧‧芯材

12‧‧‧模環

20‧‧‧第二乾碳紗

30‧‧‧上胚

40‧‧‧補強件

50‧‧‧第一乾碳紗

60‧‧‧第一輪框初胚

70‧‧‧第二輪框初胚

71‧‧‧環形胎槽

Claims (10)

1. 一種碳纖維輪框製程，包括以下步驟： 備一芯環，該芯環包括一可分化且呈環狀之芯材； 以至少一股第一乾碳紗斜向地連續纏繞環覆於該芯環，以形成一第一輪框初胚； 將該第一輪框初胚置入一模具中，且進行抽真空、注樹脂及加熱定型程序，以形成一第二輪框初胚； 自該模具中取出該第二輪框初胚，且將該芯材分化並移除。
2. 如請求項1所述的碳纖維輪框製程，其中備該芯環之步驟包括： 備一模環； 以至少一碳纖維材覆設於該模環，以形成一上胚； 將該芯材環設於該上胚之內側。
3. 如請求項2所述的碳纖維輪框製程，另包括將一補強件環設於該芯材之內側。
4. 如請求項2所述的碳纖維輪框製程，其中該碳纖維材包括至少一股第二乾碳紗，該第二乾碳紗係由複數條細碳纖維紗集束而成，該至少一股第二乾碳紗斜向地連續纏繞環覆於該模環數層，各層之第二乾碳紗的繞設角度相異。
5. 如請求項1所述的碳纖維輪框製程，其中該芯材係選自高分子材料、塑膠、陶瓷、鹽、金屬或蠟。
6. 如請求項5所述的碳纖維輪框製程，係以液體分化移除該高分子材料、塑膠、陶瓷、鹽。
7. 如請求項5所述的碳纖維輪框製程，係以粉粒加壓成型該塑膠或陶瓷。
8. 如請求項5所述的碳纖維輪框製程，係以加熱熔化移除該金屬或蠟。
9. 如請求項8所述的碳纖維輪框製程，其中所選用之該金屬或蠟的熔點低於該樹脂被固化後之熔點且高於該樹脂的玻璃轉移點溫度（glass transition temperature, Tg）。
10. 如請求項1所述的碳纖維輪框製程，其中該第一乾碳紗係由複數條細碳纖維紗集束而成，該至少一股第一乾碳紗環覆於該芯環數層，各層之第一乾碳紗的繞設角度相異。

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