CN107283875A - 一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包及其制备方法，包括箱壳、配件和拉链，其特征在于：所述配件和拉链的装配结构与箱壳一体成型，具体是在箱壳模压成型过程中形成装配配件和拉链的安装位置及构造、构成一体成型结构；所述箱壳由可热塑性纤维复合材料板材模压制成。该箱包的制备方法，利用板材压制成型，替代手工铺布的方式及传统纤维复合材料制作箱包的方法，对成型工艺进行优化、简化产品的制造工艺，采用预热软化成型，成型时间大大缩短；具有提高效率、产品精度和降低成本等效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种箱包及其制备方法，特别是一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包及其制备方法。属于纤维复合材料在箱包的应用技术领域。
背景技术
随着复合材料应用的逐渐发展，复合材料在箱包中的应用也逐步增多。用纤维材料制作箱包，可以减轻重量、提高强度，这些国内已经有部分专利进行研发披露。例如专利申请号为201610594977.X的中国发明，公开了一种复合材料的成型技术，其采用液体成型、模压成型或者热压罐固化成型、RTM成型工艺来完成。但存在工艺复杂、成型时间长，生产效率低、成本高和难于量产化等问题。
箱包作为一个大众消费品，产品市场需求非常大。箱包一般由纤维复合材料大多数制成，大多数为环氧树脂基碳纤维复合材料制成。所述环氧树脂碳纤维复合材料属于热固性树脂基复合材料，由于热固性树脂的脆性较大，在制作完箱壳，要进一步进行配件装饰，如滑轮、拉杆、拉链等有卡扣的位置进行装配时，需要在箱壳上进行钻壳再进行装配，带有拉链的拉杆箱在装配拉链时，还需要用高压的缝纫机进行缝上去。因此，现有技术的热固性树脂基复合材料制备箱包存在如下问题：在钻壳时容易造成箱壳开裂、表面刮花，在缝纫时容易造成断针、爆孔等现象，导致产品的成品率低、质量差、生产过程复杂和效率低等问题。
因此，需要提供一种低成本、快速量产化的箱包成型工艺，且产品成品率高，可简化后装配程序、可快速成型量产化的箱包及其制备方法。
发明内容
本发明的目的之一，是为了解决现有技术的环氧树脂基碳纤维复合材料箱包脆性较大、易造成箱壳开裂、爆孔、产品成品率低质量差、生产过程复杂和效率低等问题，提供一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包。具有可热性、机械成型方便、不会易造成箱壳开裂、爆孔、产品成品率高、质量优良、生产过程简单和效率高等特点。
本发明的目的之二，是为了提供一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包的制备方法。
本发明的目的之一可以通过采取如下技术方案达到：
一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包，包括箱壳、配件和拉链，其特征在于：所述配件和拉链的装配结构与箱壳一体成型，具体是在箱壳模压成型过程中形成装配配件和拉链的安装位置及构造、构成一体成型结构；所述箱壳由可热塑性纤维复合材料板材模压制成。
本发明的目的之一还可以通过采取如下技术方案达到：
进一步地，所述的可热塑性纤维复合材料板材由若干层纤维胶片叠合热压制成；所述纤维胶片由将纤维增强材料浸入可热塑成型的树脂溶液中，使可热塑成型树脂充分浸润在纤维增强材料上，并在50-120℃温度条件下烘烤3-30分钟制成。
进一步地，所述可热塑性纤维复合材料板材，由纤维胶片进行1-5层叠合，将叠合后的纤维胶片置于可程式控温控压的真空压机中，在真空状态、在0.1-10PMa的压力条件，将真空压机内的温度控制在150-300℃，使叠合胶片在在150-300℃温度条件下压合3-90分钟，制成可热塑纤维增强层压复合板材。
本发明的目的之二可以通过采取如下技术方案达到：
一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)准备好成型设备和材料；设置具有预浸、铺设、叠合、控温控压、真空压合成型、剪裁、加热和模压成型结构的专用设备，准备好可热塑成型的树脂溶液和纤维增强材料；
2)制作纤维胶片；将纤维增强材料浸入可热塑成型的树脂溶液中，使可热塑成型树脂充分浸润在纤维增强材料上，然后在50-120℃温度条件下烘烤3-30分钟，制得纤维胶片；
3)制作可热塑纤维增强层压复合板材；取步骤2)所述的纤维胶片进行1-5层叠合，将叠合后的纤维胶片置于可程式控温控压的真空压机中，在真空状态、在0.1-10PMa的压力条件，将真空压机内的温度控制在120-300℃，使叠合胶片在在120-300℃温度条件下压合3-90分钟，制成可热塑纤维增强层压复合板材；
4)裁剪可热塑纤维增强层压复合板材；根据箱包产品的大小和形状，按成型尺寸裁切可热塑纤维增强层压复合板材；
5)冲切孔位；根据箱包装配的孔位要求，冲切孔位，孔位尺寸要求按照箱包所设计的孔位，在常温状态上进行冲切；
6)工件预热；将裁剪及冲切好的可热塑纤维增强层压复合板材放在加热设备上进行预热软化，加热温度为110℃-250℃，软化时间为0.5min-10min；
7)工件模压成型；将软化的可热塑纤维增强层压复合板材放入模具内，用压力机快速压制成型，模具压力为3-50KG，模压温度为50℃-180℃，成型时间为1min-10min；
8)工件脱模；将模压成型的工件脱模、修边，制成箱壳；
9)装配配件和拉链；在箱壳的已经冲切好的孔位上装配各类配件；
10)缝制拉链；对箱壳边缘进行加热软化后将们链缝制在箱壳上，制成成品箱包；加热温度为50℃-120℃，软化时间：0.5min-3min。
本发明的目的之二还可以通过采取如下技术方案达到：
进一步地，步骤3)的制备条件是：温度为120-300℃、压力为0.1-10PMa、真空度0-130毫米汞柱、加热时间为3-90分钟。
进一步地，步骤3)的压力控制方式，包括：多段温度压制、多段压力压制、多段真空压制，可连续成形、高压釜成型机成型或真空层压机成型等。
进一步地，步骤3)所述的纤维胶片，其叠合的层数为1-5层，叠后的厚度为0.2-5mm。
进一步地，步骤5)所述冲切孔位，是在常温下对板材进行冲切孔部位置，孔部位置按产品的尺寸形状需求，以保证产品的精度及避免后续箱壳制备完成后再进一步进行冲切，从而保证产品强度、外观等质量性能。
进一步地，步骤6)所述工件预热，是指工件预热过程不限模具内外，预热时，使工件的受热温度在110℃-250℃之间；所述预热软化，是指工件加热在110℃-250℃之间为10s-50s。
进一步地，步骤7)所述工件模压成型，模具压力为3KG-50KG，模压温度为50℃-180℃，成型时间10s-30s。
进一步地，步骤10)所述对箱壳边缘进行加热软化，其加热温度为50℃-120℃，软化时间为0.5min-3min，以保证在缝制过程中，不产生断针、开裂等异常情况发生。
本发明具有如下突出的有益效果：
1、本发明涉及的基于可热塑性纤维复合材料的箱包，包括箱壳、配件和拉链，所述配件和拉链的装配结构与箱壳一体成型，具体是在箱壳模压成型过程中形成装配配件和拉链的安装位置及构造、构成一体成型结构；所述箱壳由可热塑性纤维复合材料板材模压制成；在板材可热塑性纤维复合材料模压成型(箱壳)之前将卡扣或者孔的位置一次成型，节省上了后续钻孔的工序，避免了箱壳开裂、刮花的现象；因此能够解决现有技术的环氧树脂基碳纤维复合材料箱包脆性较大、易造成箱壳开裂、爆孔、产品成品率低质量差、生产过程复杂和效率低等问题，具有可热性、机械成型方便、不会易造成箱壳开裂、爆孔、产品成品率高、质量优良、生产过程简单和效率高等特点和有益效果。
2、本发明涉及的制备方法，利用板材压制成型，替代手工铺布的方式及传统纤维复合材料制作箱包的方法，对成型工艺进行优化、简化产品的制造工艺，采用预热软化成型，成型时间大大缩短；具有提高效率、产品精度和降低成本等效果。在缝制拉链时，将箱包的边缘进行软化，缝制简易成形，解决了断针、开裂的问题，提高成品率。
3、本发明利用板材压制成型，避免树脂高压导入或者注入，解决目前树脂浸润不充分、不均匀的问题，具有提高产品表观质量和整体性能的效果。另外，本发明的可热塑性树脂在加热后具有多次塑型的能力，与纤维浸润效果良好，把可热塑性树脂预先涂布在纤维布上，做成预浸料，然后固化压成可热塑性纤维板材，解决目前树脂浸润不充分、不均匀的问题，具有提高产品表观质量和整体性能的效果。
具体实施方式
具体实施例1：
本实施例涉及的基于可热塑性纤维复合材料的箱包，包括箱壳、配件和拉链，所述配件和拉链的装配结构与箱壳一体成型，具体是在箱壳模压成型过程中形成装配配件和拉链的安装位置及构造、构成一体成型结构；所述箱壳由可热塑性纤维复合材料板材模压制成。
本实施例中：
进一步地，所述的可热塑性纤维复合材料板材由若干层纤维胶片叠合热压制成；所述纤维胶片由将纤维增强材料浸入可热塑成型的树脂溶液中，使可热塑成型树脂充分浸润在纤维增强材料上，并在50-120℃温度条件下烘烤3-30分钟制成。
进一步地，所述可热塑性纤维复合材料板材，由纤维胶片进行1-5层叠合，将叠合后的纤维胶片置于可程式控温控压的真空压机中，在真空状态、在0.1-10PMa的压力条件，将真空压机内的温度控制在150-300℃，使叠合胶片在在150-300℃温度条件下压合3-90分钟，制成可热塑纤维增强层压复合板材。
本实施例涉及的基于可热塑性纤维复合材料的箱包的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)准备好成型设备和材料；设置具有预浸、铺设、叠合、控温控压、真空压合成型、剪裁、加热和模压成型结构的专用设备，准备好可热塑成型的树脂溶液和纤维增强材料；
2)制作纤维胶片；将纤维增强材料浸入可热塑成型的树脂溶液中，使可热塑成型树脂充分浸润在纤维增强材料上，然后在120℃温度条件下烘烤5分钟，制得纤维胶片；
3)制作可热塑纤维增强层压复合板材；取步骤2)所述的纤维胶片进行1-5层叠合，将叠合后的纤维胶片置于可程式控温控压的真空压机中，在真空状态、在0.9PMa的压力条件，将真空压机内的温度控制在180℃，使叠合胶片在在180℃温度条件下压合10分钟，制成可热塑纤维增强层压复合板材；厚度为0.5mm；
4)裁剪可热塑纤维增强层压复合板材；根据箱包产品的大小和形状，按成型尺寸裁切可热塑纤维增强层压复合板材；即根据产品的尺寸要求，用自动裁切机裁切精准可热塑性纤维层压复合材料板材，大小为0.3*0.2M；
5)冲切孔位；根据箱包装配的孔位要求，冲切孔位，孔位尺寸要求按照箱包所设计的孔位，在常温状态上进行冲切；
6)工件预热；将裁剪及冲切好的可热塑纤维增强层压复合板材放在加热设备上进行预热软化，加热温度为110℃-250℃，软化时间为0.5min-10min；优选取加热温度110℃，软化时间10min；
7)工件模压成型；将软化的可热塑纤维增强层压复合板材放入模具内，用压力机快速压制成型，模具压力为3-50KG，模压温度为50℃-180℃，成型时间为1min-10min；
8)工件脱模；将模压成型的工件脱模、修边，制成箱壳；
9)装配配件和拉链；在箱壳的已经冲切好的孔位上装配各类配件；
10)缝制拉链；对箱壳边缘进行加热软化后将们链缝制在箱壳上，制成成品箱包；加热软化温度50℃，软化时间3min；制成成品箱包。
具体实施例2：
本具体实施例2的特点如下：
1)将可热塑成型的树脂均匀涂布在碳纤布上，在130℃条件下烘烤4分钟，制得纤维胶片；
2)取上述纤维胶片2层进行叠合，置于可程式控温控压的真空压机中，在真空状态，在0.8PMa的压力条件，制品温度在200℃条件下压合5分钟，制成0.5mm厚度的纤维层压复合材料板材；
3)根据产品的尺寸要求，用自动裁切机裁切精准可热塑纤维板材，大小为：0.4*0.6M；
4)根据产品的尺寸要求，用自动裁切机裁切精准热塑料纤维板材；
5)根据箱包的卡扣和孔位要求，冲切板材；
6)将板材放到红外温度机下面加热到150℃，软化时间5min；
7)软化后的板材放入模具内，压制成型，压力为20KG，温度为120℃，压制时间5min；
8)装配零件；
9)软化箱包边缘，软化温度80℃，软化时间2min；
10)缝制拉链；
12)成品验收，完成生产流程。
其余同具体实施例1。
具体实施例3：
本具体实施例2的特点如下：
1)将可热塑成型的树脂均匀涂布在碳纤布上，在150℃条件下烘烤3分钟，制得纤维胶片；
2)取上述碳纤维胶片2层进行叠合，置于可程式控温控压的真空压机中，在真空状态，在0.7PMa的压力条件，制品温度在190℃条件下压合5分钟，制成0.5mm厚度的纤维层压复合材料板材；
3)根据产品的尺寸要求，用自动裁切机裁切精准可热塑纤维层压复合材料板材，大小为：0.7*0.5M；
4)根据产品的尺寸要求，用自动裁切机裁切精准热塑料纤维板材；
5)根据箱的卡扣和孔位要求，冲切板材；
6)将板材放入模具上，加热模具到200℃，板材软化；
7)压制成型，压力为30KG，模压温度150℃，成型时间10S
8)装配零件；
9)软化箱包边缘，软化温度：120℃，软化时间：0.5min
10)缝制拉链
11)验收完成。
本发明其他具体实施方式，以具体实施1为参照，其特点如下：
进一步地，步骤3)的制备条件是：温度为120-300℃、压力为0.1-10PMa、真空度0-130毫米汞柱、加热时间为3-90分钟。
进一步地，步骤3)的压力控制方式，包括：多段温度压制、多段压力压制、多段真空压制，可连续成形、高压釜成型机成型或真空层压机成型等。
进一步地，步骤3)所述的纤维胶片，其叠合的层数为1-5层，叠后的厚度为0.2-5mm。
进一步地，步骤5)所述冲切孔位，是在常温下对板材进行冲切孔部位置，孔部位置按产品的尺寸形状需求，以保证产品的精度及避免后续箱壳制备完成后再进一步进行冲切，从而保证产品强度、外观等质量性能。
进一步地，步骤6)所述工件预热，是指工件预热过程不限模具内外，预热时，使工件的受热温度在110℃-250℃之间；所述预热软化，是指工件加热在110℃-250℃之间为10s-50s。
进一步地，步骤7)所述工件模压成型，模具压力为3KG-50KG，模压温度为50℃-180℃，成型时间10s-30s。
进一步地，步骤10)所述对箱壳边缘进行加热软化，其加热温度为50℃-120℃，软化时间为0.5min-3min，以保证在缝制过程中，不产生断针、开裂等异常情况发生。
综上所述，本发明所提出的箱包的制备方法，可以快速一体成型，简化了工艺流程，卡扣和孔位安装一次成型，拉链的缝制简单快速，提了产品的成品率，实现了量产化的目的。
Claims (10)
1.一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包，包括箱壳、配件和拉链，其特征在于：所述配件和拉链的装配结构与箱壳一体成型，具体是在箱壳模压成型过程中形成装配配件和拉链的安装位置及构造、构成一体成型结构；所述箱壳由可热塑性纤维复合材料板材模压制成。
2.根据权利要求1所述的一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包，其特征在于：所述的可热塑性纤维复合材料板材由若干层纤维胶片叠合热压制成；所述纤维胶片由将纤维增强材料浸入可热塑成型的树脂溶液中，使可热塑成型树脂充分浸润在纤维增强材料上，并在50-120℃温度条件下烘烤3-30分钟制成。
3.根据权利要求1所述的一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包，其特征在于：所述可热塑性纤维复合材料板材，由纤维胶片进行1-5层叠合，将叠合后的纤维胶片置于可程式控温控压的真空压机中，在真空状态、在0.1-10PMa的压力条件，将真空压机内的温度控制在150-300℃，使叠合胶片在在150-300℃温度条件下压合3-90分钟，制成可热塑纤维增强层压复合板材。
4.一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)准备好成型设备和材料；设置具有预浸、铺设、叠合、控温控压、真空压合成型、剪裁、加热和模压成型结构的专用设备，准备好可热塑成型的树脂溶液和纤维增强材料；
2)制作纤维胶片；将纤维增强材料浸入可热塑成型的树脂溶液中，使可热塑成型树脂充分浸润在纤维增强材料上，然后在50-120℃温度条件下烘烤3-30分钟，制得纤维胶片；
3)制作可热塑纤维增强层压复合板材；取步骤2)所述的纤维胶片进行1-5层叠合，将叠合后的纤维胶片置于可程式控温控压的真空压机中，在真空状态、在0.1-10PMa的压力条件，将真空压机内的温度控制在120-300℃，使叠合胶片在在120-300℃温度条件下压合3-90分钟，制成可热塑纤维增强层压复合板材；
4)裁剪可热塑纤维增强层压复合板材；根据箱包产品的大小和形状，按成型尺寸裁切可热塑纤维增强层压复合板材；
5)冲切孔位；根据箱包装配的孔位要求，冲切孔位，孔位尺寸要求按照箱包所设计的孔位，在常温状态上进行冲切；
6)工件预热；将裁剪及冲切好的可热塑纤维增强层压复合板材放在加热设备上进行预热软化，加热温度为110℃-250℃，软化时间为0.5min-10min；
7)工件模压成型；将软化的可热塑纤维增强层压复合板材放入模具内，用压力机快速压制成型，模具压力为3-50KG，模压温度为50℃-180℃，成型时间为1min-10min；
8)工件脱模；将模压成型的工件脱模、修边，制成箱壳；
9)装配配件和拉链；在箱壳的已经冲切好的孔位上装配各类配件；
10)缝制拉链；对箱壳边缘进行加热软化后将们链缝制在箱壳上，制成成品箱包；加热温度为50℃-120℃，软化时间：0.5min-3min。
5.根据权利要求4所述的一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包的制备方法，其特征在于：步骤3)的制备条件是：温度为120-300℃、压力为0.1-10PMa、真空度0-130毫米汞柱、加热时间为3-90分钟；该步骤3)的压力控制方式，包括：多段温度压制、多段压力压制、多段真空压制，可连续成形、高压釜成型机成型或真空层压机成型等。
6.根据权利要求5所述的一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包的制备方法，其特征在于：步骤3)所述的纤维胶片，其叠合的层数为1-5层，叠后的厚度为0.2-5mm。
7.根据权利要求4所述的一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包的制备方法，其特征在于：步骤5)所述冲切孔位，是在常温下对板材进行冲切孔部位置，孔部位置按产品的尺寸形状需求，以保证产品的精度及避免后续箱壳制备完成后再进一步进行冲切，从而保证产品强度、外观等质量性能。
8.根据权利要求4所述的一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包的制备方法，其特征在于：步骤6)所述工件预热，是指工件预热过程不限模具内外，预热时，使工件的受热温度在110℃-250℃之间；所述预热软化，是指工件加热在110℃-250℃之间为10s-50s。
9.根据权利要求4所述的一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包的制备方法，其特征在于：步骤7)所述工件模压成型，模具压力为3KG-50KG，模压温度为50℃-180℃，成型时间10s-30s。
10.根据权利要求4所述的一种基于可热塑性纤维复合材料的箱包的制备方法，其特征在于：步骤10)所述对箱壳边缘进行加热软化，其加热温度为50℃-120℃，软化时间为0.5min-3min，以保证在缝制过程中，不产生断针、开裂等异常情况发生。
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