[發明專利]一種碳纖維制品及其制造方法

有效

• 申請號: 200810097957.7
• 申請日: 2008-05-16
• 公開（公告）號: CN101579955A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 孫立剛;聶雷;高小青;楊磊;張家鑫;常明珠;郭宏志
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: B32B5/02
• 分類號: B32B5/02;B32B27/04;B32B5/12;B32B1/00;B29C70/34;B29C71/00;B29K307/04;B29L9/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 王鳳桐;徐曾美

技術領域

本發明涉及一種碳纖維制品及其制造方法。

背景技術

眾所周知，作為一種纖維狀材料的碳纖維由于具有諸多優良的電學、熱 學和力學性能而廣泛應用于各種工業領域中。

例如，在各種壓力容器中，如果壓力容器內的壓力過高而發生破裂時， 鋼制的高壓容器的破裂通常為碎片式的破裂，常常會導致意外事故的發生； 而如果該壓力容器中含有足夠量的碳纖維，在提高了壓力容器整體強度的同 時，還能夠提高壓力容器的安全性，這是因為：如果壓力容器壓力過高而發 生破裂時，由于連續的碳纖維的存在，破裂的方式僅為開裂，不會有碎片飛 出。而且，碳纖維的壓力容器在疲勞壽命、耐腐蝕性等方面的性能也遠好于 傳統的鋼制容器。

CN1546901A中公開了一種鋁內襯碳纖維全纏繞復合氣瓶，該氣瓶的制 造方法包括如下步驟：選取所需尺寸的鋁內襯；在鋁內襯的外表面上涂抹聚 氨酯清漆作為防電腐蝕層；然后浸有環氧樹脂的碳纖維按照一定的設計張力 纏繞在鋁內襯的外表面上；最后固化成型即可。在該制造方法中，對碳纖維 的纏繞要求較高，需要控制合股紗股數、每一層碳纖維的紗帶片總條數、紗 帶片寬度、纏繞時的張力、纏繞角度等多個參數，從而在很大程度上降低了 纏繞工序的可操作性，因而生產效率較低。而且，由于纏繞工序中，還需要 額外的纖維纏繞機進行纏繞操作，從而增加了該碳纖維復合氣瓶的制造成 本。

因而，按照傳統的制造方法制成的碳纖維制品成本較高，而且傳統的制 造方法工藝復雜要求較高，不但提高了工藝成本，還使生產效率較低。

發明內容

本發明的一個目的在于克服現有技術的碳纖維制品制造成本較高的缺 陷，而提供一種制造成本相對較低的碳纖維制品。

為此，本發明的一種實施方式提供了一種碳纖維制品，該碳纖維制品包 括通過熱固性樹脂而結合為一體的多層碳纖維布，所述多層碳纖維布的任意 兩個相鄰層的每一層中存在的接縫部位沿所述碳纖維布的延伸方向彼此錯 開。

與通過碳纖維絲的纏繞而形成的傳統碳纖維制品相比，該碳纖維制品由 多層碳纖維布形成，不需要過程復雜且要求較高的碳纖維紗的纏繞工藝，因 而大大降低了加工成本。而且，通過使多層碳纖維布中任意兩個相鄰層的每 一層中存在的接縫部位沿所述碳纖維布的延伸方向彼此錯開，從而能夠克服 接縫的存在而對碳纖維制品表面質量造成的不良影響。

本發明的另一目的在于克服碳纖維制品的現有制造方法中生產效率較 低且工藝成本較高的缺陷，而提供一種生產效率相對較高且成本相對較低的 制造方法。

為此，本發明的另一種實施方式提供了一種碳纖維制品的制造方法，該 方法包括如下步驟：提供芯模；提供預浸有熱固性樹脂材料的碳纖維布，并 將多層所述碳纖維布層疊在所述芯模的表面上，使所述多層碳纖維布的任意 兩個相鄰層的每一層中存在的接縫部位沿所述碳纖維布的延伸方向彼此錯 開；使層疊在芯模上的碳纖維布熱固成型。

按照上述制造方法，在提供芯模后，將預浸有樹脂材料的碳纖維布層疊 在芯模的表面上，進而熱固成型，以制成碳纖維制品。因而，與傳統方法中 相比，不需要纏繞較細的碳纖維的工序，而是直接將預浸有樹脂材料的碳纖 維布層疊在芯模上，從而極大程度上提高了可操作性和生產率。而且本發明 的方法也不需要纏繞機等纏繞設備，也相應地降低了生產成本。

附圖說明

圖1為根據本發明一種實施方式的碳纖維制品的多層碳纖維布的碳纖維 紋路方向示意圖；

圖2為圖1中多層碳纖維布層疊后的碳纖維紋路方向示意圖；

圖3為圖2中多層碳纖維布層疊后的力學分析示意圖；

圖4為作為根據本發明另一種實施方式的碳纖維制品的殼體件的立體 圖；

圖5是圖4中殼體件的截面圖，表示組成該殼體件的各層碳纖維布及其 接縫部位的相對位置的分布情況。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細地描述。

根據本發明的一種實施方式所提供的碳纖維制品，該碳纖維制品包括通 過熱固性樹脂而結合為一體的多層碳纖維布，所述多層碳纖維布的任意兩相 鄰層的每一層中存在的接縫部位沿所述碳纖維布的延伸方向彼此錯開。所述 碳纖維布的延伸方向指組成所述碳纖維制品的碳纖維布在該碳纖維制品中 的鋪設方向。