一種復合材料箱及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種箱包及其制作方法，特別是一種復合材料箱及其制作方法。
【背景技術】
[0002]目前傳統的儲物箱、箱包等殼體材料主要采用金屬材料和PVC、ABS、PC等工程塑料，在一些特殊的應用場合，該類材料的強度和模量往往無法滿足要求。碳纖維具有極高的比強度和比模量，利用碳纖維復合材料替代金屬等材料既滿足了強度要求，同時可以實現減重。開發碳纖維復合材料箱，既可以作為航空運輸中重要的儲存和載重物，同時也可應用于工業和民用領域，例如易爆危險品的儲存運輸、貴重物品的儲物箱以及高檔箱包的殼體等。
[0003]復合材料箱的結構一般分為箱蓋和箱體兩部分。授權公告號為CN102551292A的中國發明專利中公開了一種碳纖維箱包的制作方法，該方法將碳纖維預浸料布按照箱包六面體和箱蓋的展開圖進行剪裁落料，然后通過模壓成型，制備了碳纖維復合材料箱包。但是該類傳統的復合材料箱通常只采用單一的碳纖維增強材料，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的拉伸、擠壓或彎折等作用，導致復合材料箱的棱角出現明顯的缺陷，強度和抗沖擊性能明顯下降，同時影響了制品的外觀質量。授權公告號為CN104626608A的中國發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合在一起，整體結構強度較低。目前復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合材料箱的整體結構強度。
【發明內容】
[0004]本發明就是為了解決現有箱包結構強度低、抗沖擊韌性差和結構復雜的技術問題，提供一種結構強度高、抗沖擊彎曲韌性好和結構簡單的復合材料箱及其制作方法。
[0005]為此，本發明提供一種復合材料箱，其設有箱體和箱蓋，箱體和箱蓋均設有開口和棱角，箱體和箱蓋內側均設有碳纖維織物預浸料鋪層，棱角處設有棱角鋪層，棱角鋪層底層為有機高分子纖維預浸料，中間層為I?5層碳纖維織物預浸料，上層為有機高分子纖維預浸料，箱蓋的開口邊緣設有凸起，箱體的開口邊緣設有凹槽，凸起與凹槽相配合。
[0006]優選地，碳纖維織物預浸料為聚氨酯改性環氧樹脂、橡膠增韌環氧樹脂或熱塑性塑料增韌環氧樹脂制備的預浸料;碳纖維織物預浸料為單向碳纖維預浸料、碳纖維織物或者碳纖維和其它纖維的混編織物制備的預浸料中的一種或幾種的組合。
[0007]優選地，有機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]本發明同時還提供了上述復合材料箱的制作方法，其制作步驟如下:
[0009](I)設計模具:
[0010]根據所要制作的復合材料箱的尺寸，設計加工其箱蓋和箱體的模具，兩個模具的開口邊緣分別設有凸起或凹槽;箱蓋和箱體的模具均設有四個棱角，設計加工與模具的四個棱角相配合的、能夠覆蓋棱角曲面的內模具；
[0011](2)工藝鋪層:
[0012]先在箱體模具的內側鋪放一層碳纖維織物預浸料，將棱角內模具安裝在箱體模具棱角處，然后沿著棱角內模具的邊緣將棱角曲面部分的碳纖維織物預浸料切割掉，然后取下內模具;將剪裁好的有機高分子預浸料鋪貼在棱角缺口處，繼續鋪放I?5層碳纖維織物預浸料，并在最外層再鋪放一層有機高分子纖維預浸料，最后鋪放脫模布和導流網;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，經過冷卻、脫模得到復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，可以得到完整的復合材料箱包制品。
[0015]優選地，步驟(2)中剪裁好的有機高分子纖維預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]相對于傳統的復合材料箱，本發明的復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構強度和抗沖擊韌性。采用增韌的樹脂基體制備的預浸料作為復合材料箱的主體材料，并在鋪層中引入了高性能有機纖維預浸料，提高了復合材料箱的抗沖擊和抗穿刺性能。另外復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，提高了復合材料箱的整體結構強度，結構簡單。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的箱蓋及其邊緣的放大圖；
[0018]圖2是本發明的箱體及其邊緣的放大圖。
[0019]附圖標記說明:
[0020]1.箱蓋;2.箱體;3.凸起;4.凹槽;5.棱角。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]—種復合材料箱的制作方法，其包括以下步驟:
[0023](I)設計模具:
[0024]根據所要制作的復合材料箱的尺寸，設計加工其箱蓋和箱體的模具，兩個模具的開口邊緣分別設有凸起或凹槽，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有四個棱角，設計加工與模具的四個棱角相配合的、能夠覆蓋棱角曲面的內模具。
[0025](2)工藝鋪層:
[0026]先在箱體模具的內側鋪放一層碳纖維織物預浸料，將棱角內模具安裝在箱體模具棱角處，然后沿著棱角內模具的邊緣將棱角曲面部分的碳纖維織物預浸料切割掉，然后取下內模具;將剪裁好的有機高分子預浸料鋪貼在棱角缺口處，繼續鋪放I?5碳纖維預浸料，并在最外層再鋪放一層有機高分子纖維預浸料，最后鋪放脫模布和導流網；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，經過冷卻、脫模得到復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，可以得到完整的復合材料箱包制品。
[0029]在上述實施例中，步驟(2)中剪裁好的有機高分子纖維預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;碳纖維預浸料為聚氨酯改性環氧樹脂、橡膠增韌環氧樹脂、熱塑性塑料增韌環氧樹脂等韌性樹脂基體制備的預浸料;碳纖維預浸料為單向碳纖維預浸料、碳纖維織物或者碳纖維和其它纖維的混編織物制備的預浸料中的一種或幾種的組合;有機尚分子纖維為具有$父尚初性和尚抗穿刺和沖擊性能的尚性能有機纖維，優選芳綸纖維、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均設有開口和四個棱角5，箱蓋I的開口邊緣還設有凸起3，箱體2的開口邊緣還設有凹槽4，凸起3和凹槽4可以完全耦合，省了其它連接件，并提高了復合材料箱的整體結構強度。本發明也可以在箱蓋I上設置凹槽4，在箱體2上設置凸起3。
【主權項】
1.一種復合材料箱，其設有箱體和箱蓋，所述箱體和箱蓋均設有開口和棱角，其特征是所述箱體和箱蓋內側均設有碳纖維織物預浸料鋪層，所述棱角處設有棱角鋪層，所述棱角鋪層底層為有機高分子纖維預浸料，中間層為I?5層碳纖維織物預浸料，上層為有機高分子纖維預浸料，所述箱蓋的開口邊緣設有凸起，所述箱體的開口邊緣設有凹槽，所述凸起與所述凹槽相配合。2.如權利要求1所述的復合材料箱，其特征在于所述碳纖維織物預浸料為聚氨酯改性環氧樹脂、橡膠增韌環氧樹脂或熱塑性塑料增韌環氧樹脂制備的預浸料;所述碳纖維織物預浸料為單向碳纖維預浸料、碳纖維織物或者碳纖維和其它纖維的混編織物制備的預浸料中的一種或幾種的組合。3.如權利要求2所述的復合材料箱，其特征在于所述有機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。4.一種如權利要求1所述的復合材料箱的制作方法，其特征在于步驟如下: (1)設計模具: 根據所要制作的復合材料箱的尺寸，設計加工其箱蓋和箱體的模具，兩個模具的開口邊緣分別設有凸起或凹槽;箱蓋和箱體的模具均設有四個棱角，設計加工與模具的四個棱角相配合的、能夠覆蓋棱角曲面的內模具； (2)工藝鋪層: 先在箱體模具的內側鋪放一層碳纖維織物預浸料，將棱角內模具安裝在箱體模具棱角處，然后沿著棱角內模具的邊緣將棱角曲面部分的碳纖維織物預浸料切割掉，然后取下內模具;將剪裁好的有機高分子預浸料鋪貼在棱角缺口處，繼續鋪放I?5層碳纖維織物預浸料，并在最外層再鋪放一層有機高分子纖維預浸料，最后鋪放脫模布和導流網；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，經過冷卻、脫模得到復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，可以得到完整的復合材料箱包制品。5.如權利要求4所述的復合材料箱的制作方法，其特征在于所述步驟(2)中剪裁好的有機高分子纖維預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.如權利要求5所述的復合材料箱的制作方法，其特征在于所述碳纖維織物預浸料為聚氨酯改性環氧樹脂、橡膠增韌環氧樹脂或熱塑性塑料增韌環氧樹脂制備的預浸料。7.如權利要求6所述的復合材料箱的制作方法，其特征在于所述碳纖維預浸料為單向碳纖維預浸料、碳纖維織物或者碳纖維和其它纖維的混編織物制備的預浸料中的一種或幾種的組合。8.如權利要求7所述的復合材料箱的制作方法，其特征在于所述有機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纖維，優選芳綸纖維、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】本發明涉及一種復合材料箱及其制作方法，其解決了現有箱包結構強度低、抗沖擊韌性差和結構復雜的技術問題，其設有箱體和箱蓋，箱體和箱蓋均設有開口和棱角，箱體和箱蓋內側均設有碳纖維織物預浸料鋪層，棱角處設有棱角鋪層，棱角鋪層底層為有機高分子纖維預浸料，中間層為1～5層碳纖維織物預浸料，上層為有機高分子纖維預浸料，箱蓋的開口邊緣設有凸起，箱體的開口邊緣設有凹槽，凸起與凹槽相配合，本發明還公開了其制作方法。本發明可應用于復合材料箱包的制備。
【IPC分類】B29C70/34, B65D1/28, B29C33/42, B29C70/54
【公開號】CN105501601
【申請號】CN201510952931
【發明人】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