一種復(fù)合材料箱及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種箱包及其制作方法，特別是一種復(fù)合材料箱及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前傳統(tǒng)的儲物箱、箱包等殼體材料主要采用金屬材料和PVC、ABS、PC等工程塑料，在一些特殊的應(yīng)用場合，該類材料的強(qiáng)度和模量往往無法滿足要求。碳纖維具有極高的比強(qiáng)度和比模量，利用碳纖維復(fù)合材料替代金屬等材料既滿足了強(qiáng)度要求，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)減重。開發(fā)碳纖維復(fù)合材料箱，既可以作為航空運(yùn)輸中重要的儲存和載重物，同時(shí)也可應(yīng)用于工業(yè)和民用領(lǐng)域，例如易爆危險(xiǎn)品的儲存運(yùn)輸、貴重物品的儲物箱以及高檔箱包的殼體等。
[0003]復(fù)合材料箱的結(jié)構(gòu)一般分為箱蓋和箱體兩部分。授權(quán)公告號為CN102551292A的中國發(fā)明專利中公開了一種碳纖維箱包的制作方法，該方法將碳纖維預(yù)浸料布按照箱包六面體和箱蓋的展開圖進(jìn)行剪裁落料，然后通過模壓成型，制備了碳纖維復(fù)合材料箱包。但是該類傳統(tǒng)的復(fù)合材料箱通常只采用單一的碳纖維增強(qiáng)材料，箱蓋和箱體的棱角曲面位置由于彎折角度大，碳纖維或其織物通常會受到較強(qiáng)的拉伸、擠壓或彎折等作用，導(dǎo)致復(fù)合材料箱的棱角出現(xiàn)明顯的缺陷，強(qiáng)度和抗沖擊性能明顯下降，同時(shí)影響了制品的外觀質(zhì)量。授權(quán)公告號為CN104626608A的中國發(fā)明專利公開了一種輕型碳纖維攜行箱整體成型工藝，其明顯減輕了箱子的重量，但其箱蓋和箱體采用圍框結(jié)合在一起，整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低。目前復(fù)合材料箱的連接處主要采用丁卯的金屬框架連接或者皮革或化纖布等縫邊的拉鏈連接，但是這些連接方式通常會明顯降低復(fù)合材料箱的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明就是為了解決現(xiàn)有箱包結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低、抗沖擊韌性差和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、抗沖擊彎曲韌性好和結(jié)構(gòu)簡單的復(fù)合材料箱及其制作方法。
[0005]為此，本發(fā)明提供一種復(fù)合材料箱，其設(shè)有箱體和箱蓋，箱體和箱蓋均設(shè)有開口和棱角，箱體和箱蓋內(nèi)側(cè)均設(shè)有碳纖維織物預(yù)浸料鋪層，棱角處設(shè)有棱角鋪層，棱角鋪層底層為有機(jī)高分子纖維預(yù)浸料，中間層為I?5層碳纖維織物預(yù)浸料，上層為有機(jī)高分子纖維預(yù)浸料，箱蓋的開口邊緣設(shè)有凸起，箱體的開口邊緣設(shè)有凹槽，凸起與凹槽相配合。
[0006]優(yōu)選地，碳纖維織物預(yù)浸料為聚氨酯改性環(huán)氧樹脂、橡膠增韌環(huán)氧樹脂或熱塑性塑料增韌環(huán)氧樹脂制備的預(yù)浸料;碳纖維織物預(yù)浸料為單向碳纖維預(yù)浸料、碳纖維織物或者碳纖維和其它纖維的混編織物制備的預(yù)浸料中的一種或幾種的組合。
[0007]優(yōu)選地，有機(jī)高分子纖維為芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚對苯撐苯并雙噁唑纖維、聚對苯并咪唑纖維、聚苯撐吡啶并二咪唑纖維、聚酰亞胺纖維及其織物中的一種或幾種的組合。
[0008]本發(fā)明同時(shí)還提供了上述復(fù)合材料箱的制作方法，其制作步驟如下:
[0009](I)設(shè)計(jì)模具:
[0010]根據(jù)所要制作的復(fù)合材料箱的尺寸，設(shè)計(jì)加工其箱蓋和箱體的模具，兩個(gè)模具的開口邊緣分別設(shè)有凸起或凹槽;箱蓋和箱體的模具均設(shè)有四個(gè)棱角，設(shè)計(jì)加工與模具的四個(gè)棱角相配合的、能夠覆蓋棱角曲面的內(nèi)模具；
[0011](2)工藝鋪層:
[0012]先在箱體模具的內(nèi)側(cè)鋪放一層碳纖維織物預(yù)浸料，將棱角內(nèi)模具安裝在箱體模具棱角處，然后沿著棱角內(nèi)模具的邊緣將棱角曲面部分的碳纖維織物預(yù)浸料切割掉，然后取下內(nèi)模具;將剪裁好的有機(jī)高分子預(yù)浸料鋪貼在棱角缺口處，繼續(xù)鋪放I?5層碳纖維織物預(yù)浸料，并在最外層再鋪放一層有機(jī)高分子纖維預(yù)浸料，最后鋪放脫模布和導(dǎo)流網(wǎng);箱蓋模具的處理同箱體模具相同；
[0013](3)固化成型、脫模:
[0014]將鋪放好預(yù)浸料的箱體和箱蓋模具用真空袋密封并抽真空，然后放置在熱壓罐中加熱加壓固化成型，經(jīng)過冷卻、脫模得到復(fù)合材料箱的箱蓋和箱體;最后在箱蓋和箱體上打孔，安裝合頁和鎖等部件，可以得到完整的復(fù)合材料箱包制品。
[0015]優(yōu)選地，步驟(2)中剪裁好的有機(jī)高分子纖維預(yù)浸料外形與棱角曲面缺口的外形吻合，尺寸與棱角曲面缺口的尺寸相同或稍大。
[0016]相對于傳統(tǒng)的復(fù)合材料箱，本發(fā)明的復(fù)合材料箱體顯著改善了棱角曲面處纖維的彎折變形，提高了箱體棱角的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗沖擊韌性。采用增韌的樹脂基體制備的預(yù)浸料作為復(fù)合材料箱的主體材料，并在鋪層中引入了高性能有機(jī)纖維預(yù)浸料，提高了復(fù)合材料箱的抗沖擊和抗穿刺性能。另外復(fù)合材料箱蓋和箱體采用凹凸耦合方式組合在一起，不需要其它連接件，提高了復(fù)合材料箱的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)簡單。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的箱蓋及其邊緣的放大圖；
[0018]圖2是本發(fā)明的箱體及其邊緣的放大圖。
[0019]附圖標(biāo)記說明:
[0020]1.箱蓋;2.箱體;3.凸起;4.凹槽;5.棱角。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1
[0022]—種復(fù)合材料箱的制作方法，其包括以下步驟:
[0023](I)設(shè)計(jì)模具:
[0024]根據(jù)所要制作的復(fù)合材料箱的尺寸，設(shè)計(jì)加工其箱蓋和箱體的模具，兩個(gè)模具的開口邊緣分別設(shè)有凸起或凹槽，使箱體和箱蓋可以通過凹凸耦合，組合在一起;箱蓋和箱體的模具均設(shè)有四個(gè)棱角，設(shè)計(jì)加工與模具的四個(gè)棱角相配合的、能夠覆蓋棱角曲面的內(nèi)模具。
[0025](2)工藝鋪層:
[0026]先在箱體模具的內(nèi)側(cè)鋪放一層碳纖維織物預(yù)浸料，將棱角內(nèi)模具安裝在箱體模具棱角處，然后沿著棱角內(nèi)模具的邊緣將棱角曲面部分的碳纖維織物預(yù)浸料切割掉，然后取下內(nèi)模具;將剪裁好的有機(jī)高分子預(yù)浸料鋪貼在棱角缺口處，繼續(xù)鋪放I?5碳纖維預(yù)浸料，并在最外層再鋪放一層有機(jī)高分子纖維預(yù)浸料，最后鋪放脫模布和導(dǎo)流網(wǎng)；箱蓋模具的處理同箱體模具相同。
[0027](3)固化成型、脫模:
[0028]將鋪放好預(yù)浸料的箱體和箱蓋模具用真空袋密封并抽真空，然后放置在熱壓罐中加熱加壓固化成型，經(jīng)過冷卻、脫模得到復(fù)合材料箱的箱蓋和箱體;最后在箱蓋和箱體上打孔，安裝合頁和鎖等部件，可以得到完整的復(fù)合材料箱包制品。
[0029]在上述實(shí)施例中，步驟(2)中剪裁好的有機(jī)高分子纖維預(yù)浸料外形與棱角曲面缺口的外形吻合，尺寸與棱角曲面缺口的尺寸相同或稍大;碳纖維預(yù)浸料為聚氨酯改性環(huán)氧樹脂、橡膠增韌環(huán)氧樹脂、熱塑性塑料增韌環(huán)氧樹脂等韌性樹脂基體制備的預(yù)浸料;碳纖維預(yù)浸料為單向碳纖維預(yù)浸料、碳纖維織物或者碳纖維和其它纖維的混編織物制備的預(yù)浸料中的一種或幾種的組合;有機(jī)尚分子纖維為具有$父尚初性和尚抗穿刺和沖擊性能的尚性能有機(jī)纖維，優(yōu)選芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPE纖維)、聚對苯撐苯并雙噁唑纖維(ΡΒ0纖維)、聚對苯并咪唑纖維(PBI纖維)、聚苯撐吡啶并二咪唑纖維(M5纖維)、聚酰亞胺纖維(PI纖維)及其織物中的一種或幾種的組合。
[0030]由上述方法制得的箱包設(shè)有箱蓋I和箱體2，如圖1和圖2所示，箱蓋I和箱體2均設(shè)有開口和四個(gè)棱角5，箱蓋I的開口邊緣還設(shè)有凸起3，箱體2的開口邊緣還設(shè)有凹槽4，凸起3和凹槽4可以完全耦合，省了其它連接件，并提高了復(fù)合材料箱的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。本發(fā)明也可以在箱蓋I上設(shè)置凹槽4，在箱體2上設(shè)置凸起3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合材料箱，其設(shè)有箱體和箱蓋，所述箱體和箱蓋均設(shè)有開口和棱角，其特征是所述箱體和箱蓋內(nèi)側(cè)均設(shè)有碳纖維織物預(yù)浸料鋪層，所述棱角處設(shè)有棱角鋪層，所述棱角鋪層底層為有機(jī)高分子纖維預(yù)浸料，中間層為I?5層碳纖維織物預(yù)浸料，上層為有機(jī)高分子纖維預(yù)浸料，所述箱蓋的開口邊緣設(shè)有凸起，所述箱體的開口邊緣設(shè)有凹槽，所述凸起與所述凹槽相配合。2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料箱，其特征在于所述碳纖維織物預(yù)浸料為聚氨酯改性環(huán)氧樹脂、橡膠增韌環(huán)氧樹脂或熱塑性塑料增韌環(huán)氧樹脂制備的預(yù)浸料;所述碳纖維織物預(yù)浸料為單向碳纖維預(yù)浸料、碳纖維織物或者碳纖維和其它纖維的混編織物制備的預(yù)浸料中的一種或幾種的組合。3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料箱，其特征在于所述有機(jī)高分子纖維為芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚對苯撐苯并雙噁唑纖維、聚對苯并咪唑纖維、聚苯撐吡啶并二咪唑纖維、聚酰亞胺纖維及其織物中的一種或幾種的組合。4.一種如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料箱的制作方法，其特征在于步驟如下: (1)設(shè)計(jì)模具: 根據(jù)所要制作的復(fù)合材料箱的尺寸，設(shè)計(jì)加工其箱蓋和箱體的模具，兩個(gè)模具的開口邊緣分別設(shè)有凸起或凹槽;箱蓋和箱體的模具均設(shè)有四個(gè)棱角，設(shè)計(jì)加工與模具的四個(gè)棱角相配合的、能夠覆蓋棱角曲面的內(nèi)模具； (2)工藝鋪層: 先在箱體模具的內(nèi)側(cè)鋪放一層碳纖維織物預(yù)浸料，將棱角內(nèi)模具安裝在箱體模具棱角處，然后沿著棱角內(nèi)模具的邊緣將棱角曲面部分的碳纖維織物預(yù)浸料切割掉，然后取下內(nèi)模具;將剪裁好的有機(jī)高分子預(yù)浸料鋪貼在棱角缺口處，繼續(xù)鋪放I?5層碳纖維織物預(yù)浸料，并在最外層再鋪放一層有機(jī)高分子纖維預(yù)浸料，最后鋪放脫模布和導(dǎo)流網(wǎng)；箱蓋模具的處理同箱體模具相同； (3)固化成型、脫模: 將鋪放好預(yù)浸料的箱體和箱蓋模具用真空袋密封并抽真空，然后放置在熱壓罐中加熱加壓固化成型，經(jīng)過冷卻、脫模得到復(fù)合材料箱的箱蓋和箱體;最后在箱蓋和箱體上打孔，安裝合頁和鎖等部件，可以得到完整的復(fù)合材料箱包制品。5.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合材料箱的制作方法，其特征在于所述步驟(2)中剪裁好的有機(jī)高分子纖維預(yù)浸料外形與棱角曲面缺口的外形吻合，尺寸與棱角曲面缺口的尺寸相同或稍大。6.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料箱的制作方法，其特征在于所述碳纖維織物預(yù)浸料為聚氨酯改性環(huán)氧樹脂、橡膠增韌環(huán)氧樹脂或熱塑性塑料增韌環(huán)氧樹脂制備的預(yù)浸料。7.如權(quán)利要求6所述的復(fù)合材料箱的制作方法，其特征在于所述碳纖維預(yù)浸料為單向碳纖維預(yù)浸料、碳纖維織物或者碳纖維和其它纖維的混編織物制備的預(yù)浸料中的一種或幾種的組合。8.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合材料箱的制作方法，其特征在于所述有機(jī)高分子纖維為具有較高韌性和高抗穿刺和沖擊性能的高性能有機(jī)纖維，優(yōu)選芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚對苯撐苯并雙噁唑纖維、聚對苯并咪唑纖維、聚苯撐吡啶并二咪唑纖維、聚酰亞胺纖維及其織物中的一種或幾種的組合。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料箱及其制作方法，其解決了現(xiàn)有箱包結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低、抗沖擊韌性差和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的技術(shù)問題，其設(shè)有箱體和箱蓋，箱體和箱蓋均設(shè)有開口和棱角，箱體和箱蓋內(nèi)側(cè)均設(shè)有碳纖維織物預(yù)浸料鋪層，棱角處設(shè)有棱角鋪層，棱角鋪層底層為有機(jī)高分子纖維預(yù)浸料，中間層為1～5層碳纖維織物預(yù)浸料，上層為有機(jī)高分子纖維預(yù)浸料，箱蓋的開口邊緣設(shè)有凸起，箱體的開口邊緣設(shè)有凹槽，凸起與凹槽相配合，本發(fā)明還公開了其制作方法。本發(fā)明可應(yīng)用于復(fù)合材料箱包的制備。
【IPC分類】B29C70/34, B65D1/28, B29C33/42, B29C70/54
【公開號】CN105501601
【申請?zhí)枴緾N201510952931
【發(fā)明人】楊虎平
【申請人】深圳市歐亞瑞碳纖維科技有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月17日