一種碳纖維汽車座椅靠背骨架及其制備方法與流程

本發明屬于汽車安全設計領域，具體涉及一種碳纖維汽車座椅靠背骨架及其制備方法。

背景技術：

近年來，隨著汽車保有量的增加，汽車道路交通事故呈逐年上升趨勢。在這些事故中，座椅作為減少損傷的安全部件對乘員起到了決定性的保護作用，使其成為汽車安全性研究中的重要部件。汽車座椅安全性能的靜強度及沖擊強度兩個主要方面。根據gb15083《汽車座椅系統強度要求及試驗方法》的規定，分別通過靠背各自的質心沿水平向前施加相當于各自重量20倍的負荷和因正面碰撞產生的沖擊強度時，乘員不允許從安全帶里滑出，座椅零件及止動和調節裝置不準碎裂或拉斷，允許彎曲。靠背松開裝置(兩門)仍需保持功能完好。

碳纖維復合材料主要是有碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上.碳纖維具有一般碳素材料的特性,如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不通用的是，其外形有顯著的各向異性，沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。目前傳統汽車座椅骨架傾向于輕金屬如鋼鐵、鋁合金、鎂合金等，重量較大。使用復合材料較少。使用碳纖維復合材料的座椅能大大提高座椅的安全性能，減少因事故發生的碰撞造成對人體的損傷，特別是頭部。

技術實現要素：

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種由碳纖維復合材料框架組成座椅靠背骨架及其制備方法，采用干法纏繞成型工藝，使用碳纖維材料，比金屬材料更輕質。靜強度優于金屬，且可設計性強。解決降低了因碰撞產生的金屬變形造成的對人體的身體、頭部擠壓、壓迫傷害。

本發明采用如下技術方案，一種由碳纖維復合材料框架組成座椅靠背骨架的制備方法，包括以下步驟：

（1）制作直管/彎管的型管-碳纖維復合材料

1）在芯模上涂覆硅脂類脫模劑；

2）配置中低溫固化樹脂體系；

3）將碳纖維纖維集束（紗式帶）浸入配好的低溫固化樹脂體系，充分浸潤，其中，碳纖維織物鋪層中的碳纖維織物與所述樹脂用量比為5：5-6：4；

4）在張力控制下直接纏繞到芯模上，纏繞角度為[±45°/90°／±45°/90°/±45°］；

5）纏繞完畢后，將芯模一起置于烘箱中，采用旋轉固化，固化溫度在80-120℃，固化時間為10-12小時，升降溫速率控制在5-10℃/min；

6）降溫、脫模對制品進行預處理；

（2）連接部分

彎管與直管進行膠結；

（3）后處理

固化膠結完成后鉆圓孔，表面啞光處理。

作為本發明的優選的實施方案，所述的芯模為方形或圓形石膏類。

作為本發明的優選的實施方案，所述的硅脂類脫模劑xtendrelease807，為美國axel塑料研究實驗室有限公司的產品。

作為本發明的優選的實施方案，所述低溫固化樹脂體系由環氧樹脂和固化劑組成，兩者的質量比為100:80，其中所述的環氧樹脂選自epon135環氧樹脂或e56環氧樹脂，所述的固化劑為epon1366或酸酐類固化劑，所述的酸酐類固化劑為甲基六氫苯酐。

作為本發明的優選的實施方案，碳纖維織物鋪層中的碳纖維織物與所述樹脂用量比為5.5：4.5。

作為本發明的優選的實施方案，所述的膠結采用3mdp420膠水。

本發明還保護上述制備方法獲得的由碳纖維復合材料框架組成座椅靠背骨架。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

（1）具體的工藝參數以及纏繞角度可以保障在受到人體承重或外部沖擊式起到抗沖擊，提供高剛度，高強度的作用。

（2）本發明使用的碳纖維復合材料制作的汽車，比原鋼制件輕了約1/3。減重明顯。減少了原鋼制件的加強板、焊接等復雜程序，一體成型。

（3）使用碳纖維增強材料，減少了因車輛行駛不同道路上產生的因振動造成的噪音污染。使用碳纖維增強復合材料制作的座椅靠背骨架有耐刮擦、耐腐蝕、具有比鋼制件使用壽命大大延長的優點。

附圖說明

下面結合附圖進行進一步說明：

圖1是本發明的制備工藝流程；

圖2是座椅后靠骨架的正視圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及有益效果更加清楚，本發明用以下具體實施例進行說明，但本發明絕非限于這些例子。

實施例1

本次制作的具有加熱功能碳纖維座椅選用t300碳纖維集束，由廣州東麗國際商貿有限公司提供，本工藝采用的是干法纏繞成型工藝。

（1）制作直管/彎管的型管-碳纖維復合材料

1）在方形或圓形石膏芯模上涂覆硅脂類脫模劑；

2）配置中低溫固化樹脂體系，按e56環氧樹脂：甲基六氫苯酐=100:80的配比；

3）將碳纖維纖維集束（紗式帶）浸入配好的低溫固化樹脂體系，充分浸潤，其中，碳纖維織物鋪層中的碳纖維織物與所述樹脂用量比為5.5：4.5；

4）在張力控制下直接纏繞到芯模上，纏繞角度為[±45°/90°／±45°/90°/±45°］；

5）纏繞完畢后，將芯模一起置于烘箱中，采用旋轉固化，固化溫度在100℃，固化時間為12小時，升降溫速率控制在5℃/min；

6）降溫、脫模對制品進行預處理；

（2）連接部分

彎管與直管進行膠結，選用3mdp420膠水購自3m（中國）公司；

（3）后處理

固化膠結完成后鉆圓孔，表面啞光處理。

本發明使用的碳纖增強維復合材料制作的汽車座椅靠背骨架（如圖2所示），原金屬座椅靠背骨架材料為鋼，重量為5kg,使用碳纖維復合材料后重量約為3kg,比原鋼制件輕了約40%，減重明顯，減少了原鋼制件的加強板。使用碳纖維復合材料制作的碳纖維座椅靠背骨架由3個主零部件組成，碳纖維圓管1個、承壓靠板2個，使用3mdp420膠水購自3m（中國）公司結構膠固化膠結而成，相比原鋼制件減少了金屬加強板、支撐板部件及焊接復雜工藝。本發明采用纏繞工藝、膠結工藝一體成型，與人體股部承載處部分連接通過銷孔連接，維護性好，可替換。

盡管通過參照本發明的優選實施例，已經對本發明進行了描述，但本領域的普通技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所限定的本發明的精神和范圍。

技術特征：

技術總結
本發明涉及一種由碳纖維復合材料框架組成座椅靠背骨架及其制備方法，采用干法纏繞成型工藝，使用碳纖維材料，比金屬材料更輕質。靜強度優于金屬，且可設計性強。解決降低了因碰撞產生的金屬變形造成的對人體的身體、頭部擠壓、壓迫傷害。

技術研發人員：秦玉林;熊建民;陳大華;洪麗;唐少俊;潘立升
受保護的技術使用者：奇瑞汽車股份有限公司
技術研發日：2017.06.16
技術公布日：2017.09.29