專利名稱：一種仿碳纖維材料及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種仿碳纖維材料及其制造工藝。
背景技術(shù)：
碳纖維屬于高新技術(shù)產(chǎn)品，它不僅具有碳素材料的特性，還具有金屬材料的某些特性，應(yīng)用前景非常好。碳纖維布(Carbon Fiber Sheet)為連續(xù)碳纖維單向或編制排列、未經(jīng)樹脂浸潰的布狀碳纖維制品。由碳纖維布和樹脂結(jié)合而成的復(fù)合材料即碳纖維預(yù)浸布。由于其具有良好的物理性能以及外觀效果而越來越多的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。但是，碳纖維原材料的生產(chǎn)非常復(fù)雜、工藝難度非常大，并且具有壟斷性質(zhì)。由于碳纖維材料價(jià)格昂貴、加工工藝復(fù)雜等原因?qū)е铝颂祭w維制品的成本非常高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有碳纖維材料價(jià)格昂貴、制造工藝復(fù)雜的問題，從而提供了一種成本低、制造工藝簡單的仿碳纖維材料及其制造方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案
一種仿碳纖維材料，包括非碳纖維基材；在非碳纖維基材的至少一面上設(shè)置有透明底漆層；在透明底漆層上設(shè)置有半透明黑漆層；在所述半透明黑漆層上設(shè)置有透明面漆層。本發(fā)明還公開了一種仿碳纖維材料的制造工藝，包括以下步驟步驟一提供非碳纖維基材；步驟二 將上述非碳纖維基材進(jìn)行成型處理；步驟三在上述成型的非碳纖維基材的至少一面依次噴涂透明底漆、半透明黑漆、透明面漆。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明提供的一種仿碳纖維材料及其制造工藝，在非碳纖維基材的至少一面依次噴涂透明底漆、半透明黑漆、透明面漆，得到類似碳纖維性能和外觀的產(chǎn)品。


圖I是本發(fā)明仿碳纖維材料第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明仿碳纖維材料第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例仿碳纖維材料成型工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。一種仿碳纖維材料，包括非碳纖維基材10 ;在非碳纖維基材的至少一面上設(shè)置有透明底漆層11 ;在透明底漆層11上設(shè)置有半透明黑漆層12 ;在所述半透明黑漆層12上設(shè)置有透明面漆層13。本實(shí)施例在非碳纖維基材的至少一面依次設(shè)置透明底漆11、半透明黑漆12、透明面漆13，得到類似碳纖維性能和外觀的產(chǎn)品。圖I示出仿碳纖維材料第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，示出非碳纖維基材10的一面依次設(shè)置有透明底漆11、半透明黑漆12、透明面漆13。圖2是本發(fā)明仿碳纖維材料第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，示出非碳纖維基材10的兩面均依次設(shè)置有透明底漆11、半透明黑漆12、透明面漆13。由于非碳纖維基材10的兩面均有噴涂油漆，從而油漆的背面遮光性得到增加，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在油漆配制相同時(shí)，雙面噴涂效果優(yōu)于單面噴涂。但雙面噴涂由于工藝步驟增多而使操作復(fù)雜，成本提高。上述的仿碳纖維材料成本較碳纖維低數(shù)倍，并且性能、外觀方面都與碳纖維比較相近，從而增加了電子類產(chǎn)品外殼材料的選擇，同時(shí)也降低了生產(chǎn)“碳纖維”良好3D外觀的成本，還為不同消費(fèi)者的需求提供了更多的選擇。本實(shí)施例中非碳纖維基材是預(yù)浸了樹脂的非碳纖維。非碳纖維紋路中斜紋圖案單元格的長寬比應(yīng)接近碳纖維，外觀質(zhì)量良好，成型后有良好的視覺效果且價(jià)格較碳纖維低。非碳纖維可以是玻璃纖維、玄武巖纖維、聚氨酯纖維、聚酰胺纖維中的一種。預(yù)浸樹脂為環(huán)氧樹脂類、聚酯類預(yù)浸料或熱塑性樹脂中的一種。以環(huán)氧樹脂為代表的熱固性樹脂為最常用的預(yù)浸基體材料，相比較于熱固性樹脂，應(yīng)用于纖維材料預(yù)浸的熱塑性樹脂具有一些獨(dú) 特優(yōu)勢(shì)，如成型周期極大縮短，后處理工藝簡化等等。不過，具體預(yù)浸材料的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理評(píng)估、選擇。對(duì)于本實(shí)施例而言，兩種預(yù)浸料均可。使用預(yù)浸料加工的目的是，成型編織布，并改善強(qiáng)度、硬度、耐蝕性、疲勞壽命、耐磨耗性、耐沖擊性、輕量化等多種特性。本實(shí)施例中半透明黑漆需要調(diào)制，是由透明原油和色粉按比例(配制而成的黑色油漆，其中色粉所占比例15%，該黑色油漆再與稀釋劑進(jìn)行稀釋，可配制為不同透明度的半透明黑色油漆，該半透明黑色油漆的透明度為25% 60%。供噴涂工藝使用；上述稀釋劑是一種為了降低樹脂粘度，改善其工藝性能而加入的與需配樹脂混溶性良好的液體。進(jìn)行稀釋時(shí)的配制比例為半透黑漆與稀釋劑的體積比在I :2 10 8之間，效果可以做到從淺灰到深黑的整體顏色過渡效果，其中配比為I :1時(shí)最接近碳纖維效果。本實(shí)施例中的透明面漆為橡膠漆或高光漆。本發(fā)明還提供了一種仿碳纖維材料的制造工藝，如圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例仿碳纖維材料成型工藝流程圖；包括以下步驟步驟一提供非碳纖維基材；步驟二 將上述非碳纖維基材進(jìn)行成型處理；步驟三在上述成型的非碳纖維基材的至少一面依次噴涂透明底漆、半透明黑漆、透明面漆。本實(shí)施例步驟一中提供的非碳纖維基材是預(yù)浸了樹脂的非碳纖維。非碳纖維紋路中斜紋圖案單元格的長寬比應(yīng)接近碳纖維，外觀質(zhì)量良好，成型后有良好的視覺效果且價(jià)格較碳纖維低。非碳纖維可以是玻璃纖維、玄武巖纖維、聚氨酯纖維、聚酰胺纖維中的一種。預(yù)浸樹脂為環(huán)氧樹脂類、聚酯類預(yù)浸料或熱塑性樹脂中的一種。以環(huán)氧樹脂為代表的熱固性樹脂為最常用的預(yù)浸基體材料，相比較于熱固性樹脂，應(yīng)用于纖維材料預(yù)浸的熱塑性樹脂具有一些獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，如成型周期極大縮短，后處理工藝簡化等等。不過，具體預(yù)浸材料的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理評(píng)估、選擇。對(duì)于本實(shí)施例而言，兩種預(yù)浸料均可。使用預(yù)浸料加工的目的是，成型編織布，并改善強(qiáng)度、硬度、耐蝕性、疲勞壽命、耐磨耗性、耐沖擊性、輕量化等多種特性。預(yù)浸樹脂的具體工藝如下首先設(shè)置供線裝置輸送纖維編織布，將熱熔性黏合劑覆在上、下離型紙上。使用熱的滾壓設(shè)備加熱上、下離型紙，使離型紙上的熱熔黏合劑軟化。將非碳纖維布均勻鋪在該上、下離型紙間，使用冷滾壓設(shè)備將該碳纖維絲壓合定型，冷凍設(shè)備強(qiáng)制冷卻后將上、下離形紙剝離，即可得到預(yù)浸后的纖維布。再用專用離型紙包覆在預(yù)浸纖維布兩面，防止被臟污污染；最后用卷筒包裝之后備用。所述步驟二的成型方法為手糊法、噴射法、模壓法或FTM (Resin TransferMoulding樹脂傳遞模壓成型工藝)法中的任一種。目前使用最多的為手糊法，模壓法應(yīng)用也比較普遍，可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況選擇合適的成型方法。但無論使用哪種方法，能夠在成型后得到表面質(zhì)量良好的外觀面即可。本實(shí)工藝選擇模壓法進(jìn)行成型說明。模壓法的制作流程如下
首先將預(yù)浸后的編制纖維布裁切成一定大小的形狀，實(shí)際大小根據(jù)模具確定。然后將
裁切好之后的預(yù)浸布鋪到模具型腔內(nèi)。合模并放入熱壓機(jī)內(nèi)加熱，加熱到預(yù)浸樹脂的凝固點(diǎn)時(shí)開始加壓。加壓壓力根據(jù)模具及成型產(chǎn)品形狀等不同可以選擇10 80kg/cm2，一般選擇30 kg/cm2較優(yōu)。加熱加壓8 15min后轉(zhuǎn)移到冷壓機(jī)冷壓8 15min，冷壓壓力一般選擇與熱壓壓力相同或稍小。冷壓完畢、出模后取出纖維布，成型完畢。成型后可以根據(jù)成型工藝不同而選擇不同的后處理工藝。一般方法為將成型后的纖維布表面清理干凈并對(duì)其表面進(jìn)行打磨處理。目的是去除成型時(shí)附在表面的脫模劑，同時(shí)減小其表面凹坑等成型缺陷。打磨強(qiáng)度為可達(dá)到以上兩個(gè)目的即可，注意避免打磨過重而使纖維絲受損。最后為步驟三，步驟三包括以下步驟步驟A :對(duì)步驟二得到的非碳纖維基材噴涂透明底漆；步驟B :放置在烘箱中烘干；步驟C :取出非碳纖維基材并噴涂半透明黑漆；步驟D :放置在烘箱中烘干；步驟E :取出非碳纖維基材并噴涂透明面漆；步驟F :放置在烘箱中烘干。噴涂前首先用酒精對(duì)打磨之后的纖維布表面進(jìn)行清潔；每次從烘箱中取出非碳纖維基材時(shí)可以對(duì)其表面進(jìn)行打磨處理，目的為減少表面缺陷。本實(shí)施例使用最優(yōu)油漆透明底漆選用AkzoNobel I3U型透明底漆、半透明黑漆選用AkzoNobel I3U型半透明黑漆、透明面漆選用AkzoNobel 型透明面漆。透明底漆選擇注重與纖維表面附著力大小，一般可通過相應(yīng)測(cè)試要求即可；半透明黑漆可以仿制碳纖維的外觀效果，并可以根據(jù)要求調(diào)制不同黑度效果的油漆；半透明黑漆需要進(jìn)行稀釋，半透明黑漆與稀釋劑的體積比在I :2 10 :8之間，效果可以做到從淺灰到深黑的整體顏色過渡效果，其中配比為I :1時(shí)最接近碳纖維效果；在噴涂油漆之前可以對(duì)半透明黑漆進(jìn)行調(diào)制。透明面漆則主要根據(jù)具體要求選擇即可，可以為橡I父漆或聞光漆等。噴涂具體工藝步驟如下
(一)調(diào)配油漆，半透明黑漆的配制比例為半透明黑漆與稀釋劑的體積比在I:2 10 :8之間，效果可以做到從淺灰到深黑的整體顏色過渡效果，其中配比為I :1時(shí)最接近碳纖維效果;
(二)噴涂前首先用酒精對(duì)打磨之后的纖維布表面進(jìn)行清潔；
(三)噴涂第一遍透明底漆；
(四)放置在80°C的烘箱中半小時(shí)；
(五)取出樣品，重復(fù)“后處理”工藝，對(duì)樣品表面進(jìn)行打磨處理，目的為減少表面缺陷；該步驟可以根據(jù)實(shí)際情況選擇是否需要；(六)噴涂第二遍底漆；
(七)重復(fù)(四)(五)步驟；
(八)取出后噴涂半透黑漆；
(九)放置在80°C的烘箱中半小時(shí)；
(十)取出后噴涂面漆；
(i^一)放置在80°c的烘箱中半小時(shí)。為達(dá)到更多不同的仿制效果，本發(fā)明涉及兩種實(shí)施例，實(shí)施例一即如附圖I所示，僅在非碳纖維基材的一面進(jìn)行噴涂。方實(shí)施例二即如附圖2所示，在非碳纖維基材的兩面均進(jìn)行噴涂。由于雙面噴涂之后，油漆的背面遮光性得到增加，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在油漆配制相同時(shí)，雙面噴涂效果優(yōu)于單面噴涂。但雙面噴涂由于工藝步驟增多而使操作復(fù)雜，成本提聞。通過以上幾個(gè)步驟，可以制作出成本較碳纖維低數(shù)倍而性能、外觀方面都與碳纖維比較相近的產(chǎn)品，從而增加了電子類產(chǎn)品外殼材料的選擇同時(shí)也降低了生產(chǎn)“碳纖維”良好3D外觀的成本，還為不同消費(fèi)者的需求提供了更多的選擇。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種仿碳纖維材料，其特征在于，包括非碳纖維基材；在非碳纖維基材的至少一面上設(shè)置有透明底漆層；在透明底漆層上設(shè)置有半透明黑漆層；在所述半透明黑漆層上設(shè)置有透明面漆層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的仿碳纖維材料，其特征在于，所述非碳纖維基材是預(yù)浸了樹脂的非碳纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿碳纖維材料，其特征在于，所述非碳纖維是玻璃纖維、玄武巖纖維、聚氨酯纖維、聚酰胺纖維中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿碳纖維材料，其特征在于，所述樹脂為環(huán)氧樹脂類、聚酯類預(yù)浸料或熱塑性樹脂中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的仿碳纖維材料，其特征在于，所述半透明黑漆層的透明度為25%-60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的仿碳纖維材料，其特征在于，所述透明面漆層為橡膠漆或高光漆。
7.一種仿碳纖維材料的制造工藝，其特征在于，包括以下步驟 步驟一提供非碳纖維基材； 步驟二 將上述非碳纖維基材進(jìn)行成型處理； 步驟三在上述成型的非碳纖維基材的至少一面依次噴涂透明底漆、半透明黑漆、透明面漆。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的仿碳纖維材料的制造工藝，其特征在于，所述成型方法為手糊法、噴射法、模壓法或FTM法中的任一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的仿碳纖維材料的制造工藝，其特征在于，所述模壓法包括步驟A :對(duì)步驟二得到的非碳纖維基材噴涂透明底漆；步驟B :放置在烘箱中烘干；步驟C :取出非碳纖維基材并噴涂半透明黑漆；步驟D :放置在烘箱中烘干；步驟E :取出非碳纖維基材并噴涂透明面漆；步驟F :放置在烘箱中烘干。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9任一項(xiàng)所述的仿碳纖維材料的制造工藝，其特征在于，在所述步驟三之前包括步驟G :對(duì)半透明黑漆進(jìn)行稀釋，稀釋后的半透明黑漆的透明度為25%-60%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種仿碳纖維材料，包括非碳纖維基材；在非碳纖維基材的至少一面上設(shè)置有透明底漆層；在透明底漆層上設(shè)置有半透明黑漆層；在所述半透明黑漆層上設(shè)置有透明面漆層。還公開了一種仿碳纖維材料的制造工藝。本發(fā)明實(shí)施例在非碳纖維基材的至少一面依次噴涂透明底漆、半透明黑漆、透明面漆，得到類似碳纖維性能和外觀的產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B32B27/06GK102886945SQ201110203548
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者張建強(qiáng), 張曉東, 田雅楠, 李江輝 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司