[发明专利]一种碳纤维制品成型装置及方法

说明书

技术领域

本申请属于碳纤维制品成型技术领域，具体地说，涉及一种不具残留气体的碳纤维制品的成型装置及方法。

背景技术

碳纤维制品是由碳纤维与树脂、金属、陶瓷等材料复合而成的碳纤维复合材料所制作的产品，碳纤维制品在航天、军工、电子等诸多领域都有着很广泛的应用。碳纤维制品的成型方法一般包括模压法、手糊压层法、真空袋热压法、缠绕成型法、挤拉成型法。模压法是将经过预浸树脂的碳纤维复合材料放入金属模具中，加压后使多余的胶液溢出来，然后高温固化成型，脱膜后得到成品；手糊压层法是将浸过胶后的碳纤维片材剪形迭层，并于迭层的同时刷上树脂，再热压成型；真空袋热压法是在模具中迭层碳纤维复合材，并覆上耐热薄膜，利用柔软气袋的膨胀力量向碳纤维复合材迭层施加压力，并在热压罐中固化；缠绕成型法是将碳纤维单丝缠绕在碳纤维轴上；挤拉成型法是先将碳纤维完全浸润，通过挤拉除去树脂和空气，然后在炉子里固化成型。

以上各种制法，都会让碳纤维复合材料在成型过程中产生气体，这些残留气体会造成碳纤维制品产生泡纱分层的现象，造成制品外观起泡并导致结构强度无法满足需求；因此需要对现有碳纤维制品的成型设备进行改良以去除所述残留气体并提高碳纤维制品的加工质量。

发明内容

为了解决前述问题，本发明提供一种碳纤维制品成型装置，其结构简单且采用非传统的内部加热法，于碳纤维制品的成型过程中能有效去除碳纤维制品中的残留气体达80％以上。

一实施例中，碳纤维制品成型装置包括有一腔体、至少二压板、一模具、一气袋及二媒介导管。腔体，具有一中空腔室及一密封中空腔室的壁面，壁面上设有一抽真空口、一媒介入口、一大气入口及一媒介出口，抽真空口连接至一真空泵，大气入口于开启时引进腔体外的空气，媒介入口及媒介出口分别连接至一媒介源的一输出口及一输入口；压板，置于中空腔室内；一模具，置于一个压板上且位于两个压板之间，具有一公模及一母模，公模及母模之间形成一模穴，模穴形成一第一对外开口及一第二对外开口；气袋，置于模穴内，其一第一袋口邻近于第一对外开口处设置，其一第二袋口邻近于第二对外开口处设置；一第一媒介导管及一第二媒介导管，置于中空腔室内，第一媒介导管以一端连接第一对外开口并以另一端连接媒介入口，第二媒介导管以一端连接第二对外开口并以另一端连接媒介出口。

其中，气袋外表面供贴附多个碳纤维复合材料层；媒介源的一高压媒介依序经由媒介入口、第一媒介导管、第一对外开口及第一袋口导入气袋，并依序经由第二袋口、第二对外开口、第二媒介导管及媒介出口回到媒介源，使得气袋具有不同的温度区段，并且气袋内的具高温的高压媒介的导入及排出于气袋的不同的温度区段内具有不同的持续时间；中空腔室内的气体透过抽真空口及真空泵抽出，且于气袋的不同的温度区段内具有不同真空程度的压力。

另一实施例中，碳纤维制品成型装置的气袋数量为二以上。

一实施例中，碳纤维制品成型装置更包含一安全阀，其位于腔体的壁面上，藉以避免中空腔室内的压力过大。

一实施例中，高压媒介的压力为13kgf/cm²至15kgf/cm²。

一实施例中，媒介源为一热媒介源，且具高温的高压媒介的温度为摄氏65度至180度。

一实施例中，媒介源为一冷媒介源，且高压媒介的温度为摄氏5度至10度。

一实施例中，碳纤维制品成型装置更包括一控制单元，连接至真空泵及媒介源，其控制具高温的高压媒介于气袋导入及排出的温度及压力、具高温的高压媒介导入于气袋及排出于气袋的持续时间、以及中空腔室内的压力及温度。

一实施例中，控制单元是一可编程逻辑控制系统(programmable logic controller；PLC)。

一实施例中，模具的材质为石膏、水泥、木材、玻璃纤维、瓷沙及中密度纤维板其中任一。

另一实施例中，依据所提供的碳纤维制品成型装置进行的碳纤维制品的成型方法包含下列步骤：导入温度为摄氏65度至70度且压力为13kgf/cm²至15kgf/cm²的具高温的高压媒介进入气袋内，控制具高温的高压媒介导入于气袋及排出气袋的过程至少持续10至20分钟，控制中空腔室的内部压力降低到至少0.6个标准大气压以下。