[發(fā)明專利]自行車的碳纖維材料的成型方法

無效

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• 申請日: 2014-05-14
• 公開（公告）號: CN104669639A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設計）人: 邱垂凱
• 申請（專利權）人: 野寶科技股份有限公司
• 主分類號: B29C70/42
• 分類號: B29C70/42;B29C33/52
• 代理公司: 北京泰吉知識產(chǎn)權代理有限公司 11355
• 代理人: 張雅軍;林玖玲

技術領域

本發(fā)明涉及一種碳纖維材料的成型方法，特別是涉及一種適用于制作自行車構件且使用支撐芯材進行成型的自行車的碳纖維材料的成型方法。

背景技術

由于碳纖維具有重量輕、質地堅硬且耐腐蝕等特性，而廣泛被用于制造要求高強度與高耐用性的支架產(chǎn)品，例如，自行車車架、航天機械零件、羽網(wǎng)球拍、釣竿、高爾夫球頭或球桿、棒球棍、模型飛機、模型玩具、電子產(chǎn)品外殼、曲棍球桿、滑雪桿及汽車框架等產(chǎn)品。

其中，如果要將碳纖維材料成型為管狀的支架產(chǎn)品時，在成型制程中必須提供支撐芯材供碳纖維預浸布貼合，貼合后放入模具中加溫加壓處理使碳纖維預浸布硬化成型后，再將支撐芯材取出，就能獲得碳纖維管件產(chǎn)品。現(xiàn)有的碳纖維材料的成型制程所采用的工法有兩種，一種是以尼龍氣袋輔助充氣成型，另一種則是以聚氨酯(polyurethane，簡稱為PU)發(fā)泡材或是以發(fā)泡性聚苯乙烯(保麗龍，Expandable?Polystyrene，簡稱EPS)作為支撐芯材，再于該支撐芯材內提供氣袋輔助充氣成型。

參閱圖1，以尼龍氣袋輔助充氣成型的工法，當將氣袋11置入貼合好的碳纖維材料的預成型體12中，并在其置入一成型模具(圖未示)中配合加壓成型步驟對該氣袋11充氣以使其撐張定位該碳纖維預浸布貼合而成的預成型體12時，由于氣袋11無法完全撐開而容易在其膜壁上形成皺褶，并導致所成型的碳纖維產(chǎn)品的內壁面也產(chǎn)生皺褶結構，皺褶處容易應力集中，并對碳纖維產(chǎn)品的結構強度產(chǎn)生不良影響，且充氣時可能發(fā)生因充氣量過高或是氣袋11本身的結構瑕疵導致該氣袋11產(chǎn)生破裂的情況，如此會造成要成型的產(chǎn)品結構強度不均勻。此外，當所要成型的產(chǎn)品形狀有較多的彎折或分支結構時，由于氣袋11不易任意延伸到所有的彎折或分支結構處對該碳纖維材料提供撐張作用，而無法一體式成型地制出產(chǎn)品，必須將原本預定要成型的產(chǎn)品拆成數(shù)個組件，分別成型后再將其組合在一起，不但花費較多工時也會增加材料與模具成本。

為了解決上述工法容易造成皺折的問題，現(xiàn)有的另一種工法是在如圖1所示的該預成型體12與該氣袋11之間設置支撐芯材，避免該氣袋11表面的皺褶對碳纖維產(chǎn)品的成型品質產(chǎn)生不良影響。參閱圖2，為以PU發(fā)泡材作為支撐芯材13經(jīng)加壓成型處理后制出一碳纖維成型體14的情形，其中，設置在該支撐芯材13內的氣袋已于成型完成后取出，故圖中未顯示，利用PU發(fā)泡材成型出的支撐芯材13的光滑表面能解決在該成型體14的內壁面造成皺褶的問題。然而，此種工法在成型完成后，要將該成型體14中的支撐芯材13取出時，由于該成型體14不一定是筆直的單一口徑的型式，且依設定需求往往設有分支結構(例如，T型管)或成型為彎管型式，導致PU發(fā)泡材支撐芯材13無法完整地被取出，必須利用切、削或其他方式使其斷裂為多個碎片后，再將該碎片一一取出，因此，要獲得已完全移除該支撐芯材13的成型體14成品需要花費較多的制程時間。

而利用發(fā)泡性聚苯乙烯成型出的支撐芯材，雖然同樣能夠避免使用氣袋11在該成型體14的內壁面造成皺褶的問題，但聚苯乙烯發(fā)泡后所形成的支撐芯材(圖未示)表面容易不平整，導致成型的碳纖維產(chǎn)品的內壁面也不平整，同樣會產(chǎn)生容易應力集中、影響碳纖維產(chǎn)品的結構強度的問題，除此之外，利用發(fā)泡性聚苯乙烯成型出的支撐芯材容易與所成型的碳纖維產(chǎn)品的內壁面黏合，不易完整地被取出，因此，制作加工時同樣必須花費較多的制程時間。

此外，不管是尼龍氣袋輔助充氣成型的工法，或是以PU發(fā)泡材或以發(fā)泡性聚苯乙烯作為支撐芯材13配合氣袋成型的工法，由于氣袋的型式以及PU發(fā)泡材與發(fā)泡性聚苯乙烯的材質特性，導致其無法像剛性材料一樣保持完全不變的形狀，只能以接近最終的產(chǎn)品的概略形狀結構作為支撐結構，以供碳纖維預浸布貼覆，并于加壓成型過程中從內部施壓使碳纖維預浸布緊密貼靠于成型模具內部，以順應成型模具的形狀成型為最終產(chǎn)品。因此，在氣袋、PU發(fā)泡材的支撐芯材13，或發(fā)泡性聚苯乙烯的支撐芯材上貼覆碳纖維預浸布時，并無法掌握最終產(chǎn)品的精確形狀，但是，為了避免最終產(chǎn)品的某些部位(例如，轉角處或分支結構處)的局部位置產(chǎn)生厚度變薄甚至形成孔洞的不良情形，在貼覆時往往要增加碳纖維預浸布之間重疊部分的面積，并增加重疊的層數(shù)，而需要使用較多的碳纖維預浸布，導致材料成本增加。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種容易一體成型、成型后的產(chǎn)品內壁面不易形成皺褶結構且成型后的支撐芯材容易取出的自行車的碳纖維材料的成型方法。

本發(fā)明自行車的碳纖維材料的成型方法，其包含下列步驟：