專利名稱：熱再塑性復(fù)合式碳纖結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
熱再塑性復(fù)合式碳纖結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型與碳纖維結(jié)構(gòu)有關(guān)，更具體地，是一種具有熱再塑特性的碳纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
[0002]已知，碳纖維的重量比鋁輕，硬度較鋼為硬，比重約為鐵的四分之一，強(qiáng)度為鐵的十倍。此外，它還具有優(yōu)越的抗張強(qiáng)度和抗拉模量、化學(xué)組成穩(wěn)定、高抗腐性、抗熱及抗低溫能力?；谶@些優(yōu)越的性能，碳纖維被應(yīng)用于許多的領(lǐng)域，包括，體育用品，航空和各種工業(yè)應(yīng)用。應(yīng)用廣泛也造就生產(chǎn)成本的逐漸降低，加工技術(shù)趨向多元化。[0003]目前，碳纖維生料品有四種形式，纖維、布料、預(yù)浸料坯和切短纖維。布料是指碳纖維制成的織品。預(yù)浸料坯則是將碳纖維按照同一方向排列，并將碳纖維或布料經(jīng)樹脂浸泡使其轉(zhuǎn)化成片狀。切合短纖則是碳纖維短絲。碳纖維產(chǎn)品的制造方法大致包括纏繞、層迭、熱壓、樹脂轉(zhuǎn)注、射出、拉擠等，這些方式可以獲得最終的產(chǎn)品外型。[0004]為了拓展碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域，以及改良碳纖維硬脆易碎的特性，許多的碳纖復(fù)合材料以增益韌性為訴求。所謂的碳纖復(fù)合材料，例如中國臺灣新型專利第338196號所揭露的，是以纖維層含浸吸收環(huán)氧樹脂(熱固性材料)構(gòu)成碳纖基材，于碳纖基材一面設(shè)置一由熱型塑性材質(zhì)所構(gòu)成的包覆層，透過熱壓成形一復(fù)合層狀結(jié)構(gòu)。中國臺灣新型專利第 338197號，該案的主要技術(shù)是于碳纖維基材二面各設(shè)一具熱可塑性的包覆層，透過熱壓，使之構(gòu)成一復(fù)合的層狀結(jié)構(gòu)。以上的先前案使碳纖基材保有相當(dāng)?shù)膭傂裕冒矊釉鲆嫣祭w維基材的韌性、可形變量、耐磨性及止滑性。但上述碳纖維生料品一經(jīng)塑化或硬化處理后即定型，無法再以二次加工促成形狀的再改變，因此碳纖維產(chǎn)品受限于一次定型制造。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的之一，在于提供一種經(jīng)由二次熱加工，將已固化的復(fù)合式碳纖結(jié)構(gòu)改變形狀，并經(jīng)冷卻定型為一最終產(chǎn)品的形狀。[0006]本實(shí)用新型的目的之二，在于提供一種韌性更佳、可撓性提升、具有熱再塑性、應(yīng)用范圍更為廣泛的復(fù)合式碳纖維結(jié)構(gòu)。[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下設(shè)計(jì)方案[0008]一種熱再塑性復(fù)合式碳纖結(jié)構(gòu)，它包括一個(gè)由含有熱可塑性材料的熱可塑性碳纖維所構(gòu)成的熱可塑性碳纖維基材層。[0009]如上所述的熱再塑性復(fù)合式碳纖結(jié)構(gòu)，其中，所述熱可塑性碳纖維基材層是由所述熱可塑性碳纖維垂直交錯(cuò)層迭所構(gòu)成。[0010]如上所述的熱再塑性復(fù)合式碳纖結(jié)構(gòu)，其中，所述熱可塑性碳纖維基材層的外表面還具有一由熱可塑性材料所構(gòu)成的熱再塑層。[0011]本實(shí)用新型的有益效果是[0012]本實(shí)用新型利用該碳纖維含有熱可塑性材料以及外覆熱再塑層而得一熱再塑性碳纖復(fù)合結(jié)構(gòu)，該復(fù)合結(jié)構(gòu)可固化為一具有韌性的板材構(gòu)造，通過熱加工可復(fù)回其可塑性， 再利用諸如沖壓成型等現(xiàn)有技術(shù)做各式立體化定型。[0013]本實(shí)用新型的熱再塑性復(fù)合式碳纖結(jié)構(gòu)，其物性包括了固化性及熱再塑性，這兩個(gè)物性是可逆的物理性反應(yīng)。[0014]本實(shí)用新型的熱再塑性復(fù)合式碳纖結(jié)構(gòu)，可利用一次定型技術(shù)制成生料板材，再以二次成型技術(shù)(加熱加壓成型)使其呈最終的產(chǎn)品定型。[0015]本實(shí)用新型的熱再塑性復(fù)合式碳纖結(jié)構(gòu)，其韌性、可撓性、可變形量、平整度、光滑性均提升，應(yīng)用范圍更為廣泛。


[0016]圖1為本實(shí)用新型碳纖維基材層的剖面示意圖。[0017]圖2為本實(shí)用新型碳纖維基材層的外部形成熱再塑層的示意圖。[0018]圖3為本實(shí)用新型熱再塑性碳纖維板材經(jīng)沖壓成型的示意圖。[0019]圖4為本實(shí)用新型熱再塑性碳纖維形成最終產(chǎn)品的示意圖。[0020]主要組件符號說明[0021]10熱可塑性碳纖維基材層[0022]11熱可塑性碳纖維[0023]12熱再塑層[0024]20板材構(gòu)造[0025]30沖頭[0026]31模具[0027]40女口廣PR ο具體實(shí)施方式
[0028]為便于說明本實(shí)用新型于上述新型內(nèi)容一欄中所表示的中心思想，現(xiàn)以具體實(shí)施例表達(dá)。實(shí)施例中各種不同對象是按適于說明的比例、尺寸、變形量或位移量而描繪，而非按實(shí)際組件的比例予以繪制，合先敘明。且以下的說明中，類似的組件是以相同的編號來表7J\ ο[0029]如圖1和圖2，本實(shí)用新型熱再塑性復(fù)合式碳纖結(jié)構(gòu)，包括一熱可塑性碳纖維基材層10，構(gòu)成該熱可塑性碳纖維基材層10的碳纖維為含有熱可塑性材料的熱可塑性碳纖維11。更進(jìn)一步地，該熱可塑性材料可全面包覆或單面披覆于該碳纖維基材層10的表面， 并充填于各碳纖維的間隙以及表面微孔，以形成一熱再塑層12。[0030]現(xiàn)有技術(shù)中的碳纖維基材是以含浸熱固性樹脂以增加其韌性和可變形量，然而含有熱固性樹脂的碳纖維基材必需以一次定型的制造技術(shù)例如纏繞、層迭、熱壓、樹脂轉(zhuǎn)注、 射出、拉擠等獲得最終的產(chǎn)品外型。而先前技術(shù)中國臺灣新型專利第338196號及第338197 號則是于含有熱固性樹脂的碳纖維基材外部再以包覆方式復(fù)合一熱可塑性樹脂。就本質(zhì)上來說，它們的碳纖維是屬于熱固性碳纖維，而外層的熱可塑性樹脂只是為了增加韌性、可形變量、耐磨性及止滑性?；跓峁绦蕴祭w維的存在，因此現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)二次加熱再塑型的制造。[0031]然而，本實(shí)用新型的熱可塑性碳纖維基材層10的碳纖維是經(jīng)一含浸步驟而使其含有熱可塑性材料而形成熱可塑性碳纖維11，并在外部形成熱再塑層12。圖1描述的熱可塑性碳纖維基材層10是由熱可塑性碳纖維11垂直交錯(cuò)層迭所構(gòu)成。[0032]本實(shí)用新型的碳纖維的機(jī)械性能基于上述含浸熱可塑性材料的步驟而改變，具有固化性和熱再塑性，這兩個(gè)物性是可逆的物理性反應(yīng)。經(jīng)由固化步驟可將本實(shí)用新型復(fù)合材料硬化為一具有韌性的板材構(gòu)造20，后再經(jīng)熱加工步驟復(fù)回其可塑性，即可利用沖壓成型，例如采用如圖3所示的沖頭30和模具31，為各種產(chǎn)品40的各式立體化定型，而制成如圖4所示的產(chǎn)品。[0033]在本實(shí)用新型中所述及的碳纖維包含但不限于聚丙烯(PAN)碳纖維、浙青碳纖維和人造絲碳纖維；或超高模量(UHM)碳纖維、高模量(HM)碳纖維、超高強(qiáng)度(UHS)碳纖維、 高強(qiáng)度(HS)碳纖維。本實(shí)用新型可應(yīng)用的領(lǐng)域包括但不限于航空、國防領(lǐng)域(飛機(jī)、火箭、 導(dǎo)彈、衛(wèi)星、雷達(dá)等)、體育休閑用品(高爾夫球桿、漁具、網(wǎng)球拍、羽球拍、箭桿、自行車、賽艇等)、壓力容器、建筑加固、風(fēng)力發(fā)電、摩擦材料、鉆井平臺等、汽車、醫(yī)療器械等。[0034]雖然本實(shí)用新型是以一個(gè)最佳實(shí)施例做說明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員能在不脫離本實(shí)用新型精神與范疇下做各種不同形式的改變。以上所舉實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型而已，并非用以限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。舉凡不違本實(shí)用新型精神所從事的種種修改或變化，均屬于本實(shí)用新型申請專利范圍。
權(quán)利要求1.一種熱再塑性復(fù)合式碳纖結(jié)構(gòu)，其特征在于，它包括一個(gè)由含有熱可塑性材料的熱可塑性碳纖維所構(gòu)成的熱可塑性碳纖維基材層，所述熱可塑性碳纖維基材層是由所述熱可塑性碳纖維垂直交錯(cuò)層迭所構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的熱再塑性復(fù)合式碳纖結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述熱可塑性碳纖維基材層的外表面還具有一由熱可塑性材料所構(gòu)成的熱再塑層。
專利摘要一種熱再塑性復(fù)合式碳纖結(jié)構(gòu)，它包括一個(gè)由含有熱可塑性材料的熱可塑性碳纖維所構(gòu)成的熱可塑性碳纖維基材層，所述熱可塑性碳纖維基材層的外表面還具有一由熱可塑性材料所構(gòu)成的熱再塑層。本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于可利用一次定型技術(shù)制成硬固的碳纖維板材，再以二次成型技術(shù)(加熱加壓成型)制成最終的產(chǎn)品形狀。
文檔編號C08K7/06GK202246514SQ20112027931
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者鐘秉育 申請人:鐘秉育