[發明專利]使纖維絲束分散的方法

在審

• 申請號: 201710164572.7
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN107217321A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 趙海波
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: D01D11/02
• 分類號: D01D11/02
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司11286
• 代理人: 王秀君,魯恭誠

技術領域

本公開涉及一種使纖維絲束(例如，碳纖維絲束)分散的方法。

背景技術

對于車輛制造商來說，提高燃料經濟性是重要目標。提高燃料經濟性的期望可能是由燃料費用、排放標準(例如，對于二氧化碳)、增加行駛里程或其它原因驅使的。提高燃料經濟性的一種方法是使用輕質材料以減輕車輛重量。碳纖維是具有良好機械特性的低密度材料。目前，碳纖維通常用于諸如航空航天、風能、體育用品和高端車輛的應用中。這些應用通常用量較少并且與用量大的車輛相比售價較高。在汽車工業中，將碳纖維應用到用量大的非豪華車輛提出一些挑戰。

其中一個挑戰是開發用于大量生產的低成本加工技術。板材成型復合(SMC，sheet molding compound)工藝已經用于制造玻璃纖維增強部件，諸如，行李艙蓋、引擎罩、保險杠等。然而，由于碳纖維與玻璃纖維的纖維類型的物理性質不同，同樣的SMC工藝可能不適合于碳纖維。與玻璃纖維相比，碳纖維的直徑可能更小(例如，小兩倍)，這使得碳纖維絲束難以分散。此外，可涂覆在碳纖維表面上的膠料會使碳纖維趨向于聚集。

發明內容

在至少一個實施例中，提供了一種纖維絲束分散系統。該系統可包括：腔室，限定第一開口和第二開口以及位于第一開口和第二開口之間的中空內部，其中，第一開口被構造為接納纖維絲束，第二開口比第一開口寬；真空源，與所述腔室連通，并被構造為減小所述中空內部中的空氣壓力并使纖維絲束膨脹。

密封構件可圍繞第一開口延伸并被構造為與纖維絲束接合。密封構件可由橡膠制成。密封構件可圍繞第二開口延伸并被構造為當膨脹的纖維絲束離開第二開口時與膨脹的纖維絲束接合。在一個實施例中，第二開口比第一開口寬至少50％。在另一實施例中，第二開口比第一開口寬至少200％。第一開口的寬度可以是3mm至20mm，第二開口的寬度可以是5mm至75mm。在一個實施例中，中空內部的寬度從第一開口到第二開口連續增加。一個或更多個軟管可結合到腔室和真空源。在一個實施例中，真空源被構造為將中空內部中的空氣壓力減小到1torr或更小。

在至少一個實施例中，提供了一種使纖維絲束分散的方法。所述方法可包括：將具有初始寬度的纖維絲束拉入第一腔室開口，穿過中空的腔室內部，并且從第二室開口拉出；減小中空的腔室內部中的空氣壓力以將存在于所述中空的腔室內部中的纖維絲束分散成具有大于所述初始寬度的寬度的膨脹的纖維絲束。

在一個實施例中，第二腔室開口可比第一腔室開口寬，并且減小中空的腔室內部中的空氣壓力可將纖維絲束分散為具有基本上與第二腔室開口的寬度相同的寬度的膨脹的纖維絲束。密封構件可圍繞第一腔室開口的周邊延伸，并且將纖維絲束拉入第一腔室開口可在纖維絲束和密封構件之間至少形成部分密封。密封構件可圍繞第二腔室開口的周邊延伸，并且將纖維絲束拉出第二腔室開口可在膨脹的纖維絲束和密封構件之間至少形成部分密封。

在一個實施例中，所述減小中空的腔室內部中的空氣壓力的步驟可包括將中空的腔室內部中的空氣壓力減小到1torr或更小。所述減小中空的腔室內部中的空氣壓力的步驟可包括使用結合到中空的腔室內部和真空源的真空軟管來減小中空的腔室內部中的空氣壓力。在一個實施例中，所述減小中空的腔室內部中的空氣壓力的步驟包括減小中空的腔室內部中的空氣壓力以將纖維絲束分散成具有比初始寬度大至少100％的寬度的膨脹的纖維絲束。所述方法還可包括將膨脹的纖維絲束切割成多個膨脹的纖維絲束段，并將所述多個膨脹的纖維絲束段結合到板材成型復合材料中。在一個實施例中，纖維絲束是碳纖維絲束。

在至少一個實施例中，提供了一種使碳纖維絲束分散的方法。所述方法可包括將具有初始寬度的碳絲束拉入第一腔室開口，穿過中空的腔室內部并且從第二腔室開口拉出；將所述中空的腔室內部中的空氣壓力減小至100torr或更小，以將存在于所述中空的腔室內部中的碳絲束分散成具有比所述初始寬度大至少50％的寬度的膨脹的碳絲束。

附圖說明

圖1是碳纖維絲束的示例；

圖2是根據一個實施例的纖維絲束分散系統的俯視圖；

圖3是根據一個實施例的進入纖維絲束分散系統并由纖維絲束分散系統進行分散的纖維絲束的俯視圖；

圖4A是根據一個實施例的纖維絲束分散系統的成形部(form)的前端視圖；

圖4B是根據一個實施例的纖維絲束分散系統的成形部的后端視圖；

圖4C是根據一個實施例的纖維絲束分散系統的成形部的側視圖；

圖5A是根據一個實施例的纖維絲束分散系統的成形部的俯視圖；