专利名称：一种仿碳纤维材料及其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及纤维复合材料领域，具体涉及一种仿碳纤维材料及其制造工艺。
背景技术：
碳纤维属于高新技术产品，它不仅具有碳素材料的特性，还具有金属材料的某些特性，应用前景非常好。碳纤维布(Carbon Fiber Sheet)为连续碳纤维单向或编制排列、未经树脂浸溃的布状碳纤维制品。由碳纤维布和树脂结合而成的复合材料即碳纤维预浸布。由于其具有良好的物理性能以及外观效果而越来越多的应用于工业生产中。但是，碳纤维原材料的生产非常复杂、工艺难度非常大，并且具有垄断性质。由于碳纤维材料价格昂贵、加工工艺复杂等原因导致了碳纤维制品的成本非常高。
发明内容
本发明为解决现有碳纤维材料价格昂贵、制造工艺复杂的问题，从而提供了一种成本低、制造工艺简单的仿碳纤维材料及其制造方法。为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案
一种仿碳纤维材料，包括非碳纤维基材；在非碳纤维基材的至少一面上设置有透明底漆层；在透明底漆层上设置有半透明黑漆层；在所述半透明黑漆层上设置有透明面漆层。本发明还公开了一种仿碳纤维材料的制造工艺，包括以下步骤步骤一提供非碳纤维基材；步骤二 将上述非碳纤维基材进行成型处理；步骤三在上述成型的非碳纤维基材的至少一面依次喷涂透明底漆、半透明黑漆、透明面漆。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果本发明提供的一种仿碳纤维材料及其制造工艺，在非碳纤维基材的至少一面依次喷涂透明底漆、半透明黑漆、透明面漆，得到类似碳纤维性能和外观的产品。
图I是本发明仿碳纤维材料第一实施例结构示意图。图2是本发明仿碳纤维材料第二实施例结构示意图。图3是本发明实施例仿碳纤维材料成型工艺流程图。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。一种仿碳纤维材料，包括非碳纤维基材10 ;在非碳纤维基材的至少一面上设置有透明底漆层11 ;在透明底漆层11上设置有半透明黑漆层12 ;在所述半透明黑漆层12上设置有透明面漆层13。本实施例在非碳纤维基材的至少一面依次设置透明底漆11、半透明黑漆12、透明面漆13，得到类似碳纤维性能和外观的产品。图I示出仿碳纤维材料第一实施例结构示意图，示出非碳纤维基材10的一面依次设置有透明底漆11、半透明黑漆12、透明面漆13。图2是本发明仿碳纤维材料第二实施例结构示意图，示出非碳纤维基材10的两面均依次设置有透明底漆11、半透明黑漆12、透明面漆13。由于非碳纤维基材10的两面均有喷涂油漆，从而油漆的背面遮光性得到增加，经实验验证，在油漆配制相同时，双面喷涂效果优于单面喷涂。但双面喷涂由于工艺步骤增多而使操作复杂，成本提高。上述的仿碳纤维材料成本较碳纤维低数倍，并且性能、外观方面都与碳纤维比较相近，从而增加了电子类产品外壳材料的选择，同时也降低了生产“碳纤维”良好3D外观的成本，还为不同消费者的需求提供了更多的选择。本实施例中非碳纤维基材是预浸了树脂的非碳纤维。非碳纤维纹路中斜纹图案单元格的长宽比应接近碳纤维，外观质量良好，成型后有良好的视觉效果且价格较碳纤维低。非碳纤维可以是玻璃纤维、玄武岩纤维、聚氨酯纤维、聚酰胺纤维中的一种。预浸树脂为环氧树脂类、聚酯类预浸料或热塑性树脂中的一种。以环氧树脂为代表的热固性树脂为最常用的预浸基体材料，相比较于热固性树脂，应用于纤维材料预浸的热塑性树脂具有一些独 特优势，如成型周期极大缩短，后处理工艺简化等等。不过，具体预浸材料的选择应根据实际情况进行合理评估、选择。对于本实施例而言，两种预浸料均可。使用预浸料加工的目的是，成型编织布，并改善强度、硬度、耐蚀性、疲劳寿命、耐磨耗性、耐冲击性、轻量化等多种特性。本实施例中半透明黑漆需要调制，是由透明原油和色粉按比例(配制而成的黑色油漆，其中色粉所占比例15%，该黑色油漆再与稀释剂进行稀释，可配制为不同透明度的半透明黑色油漆，该半透明黑色油漆的透明度为25% 60%。供喷涂工艺使用；上述稀释剂是一种为了降低树脂粘度，改善其工艺性能而加入的与需配树脂混溶性良好的液体。进行稀释时的配制比例为半透黑漆与稀释剂的体积比在I :2 10 8之间，效果可以做到从浅灰到深黑的整体颜色过渡效果，其中配比为I :1时最接近碳纤维效果。本实施例中的透明面漆为橡胶漆或高光漆。本发明还提供了一种仿碳纤维材料的制造工艺，如图3所示为本发明实施例仿碳纤维材料成型工艺流程图；包括以下步骤步骤一提供非碳纤维基材；步骤二 将上述非碳纤维基材进行成型处理；步骤三在上述成型的非碳纤维基材的至少一面依次喷涂透明底漆、半透明黑漆、透明面漆。本实施例步骤一中提供的非碳纤维基材是预浸了树脂的非碳纤维。非碳纤维纹路中斜纹图案单元格的长宽比应接近碳纤维，外观质量良好，成型后有良好的视觉效果且价格较碳纤维低。非碳纤维可以是玻璃纤维、玄武岩纤维、聚氨酯纤维、聚酰胺纤维中的一种。预浸树脂为环氧树脂类、聚酯类预浸料或热塑性树脂中的一种。以环氧树脂为代表的热固性树脂为最常用的预浸基体材料，相比较于热固性树脂，应用于纤维材料预浸的热塑性树脂具有一些独特优势，如成型周期极大缩短，后处理工艺简化等等。不过，具体预浸材料的选择应根据实际情况进行合理评估、选择。对于本实施例而言，两种预浸料均可。使用预浸料加工的目的是，成型编织布，并改善强度、硬度、耐蚀性、疲劳寿命、耐磨耗性、耐冲击性、轻量化等多种特性。预浸树脂的具体工艺如下首先设置供线装置输送纤维编织布，将热熔性黏合剂覆在上、下离型纸上。使用热的滚压设备加热上、下离型纸，使离型纸上的热熔黏合剂软化。将非碳纤维布均匀铺在该上、下离型纸间，使用冷滚压设备将该碳纤维丝压合定型，冷冻设备强制冷却后将上、下离形纸剥离，即可得到预浸后的纤维布。再用专用离型纸包覆在预浸纤维布两面，防止被脏污污染；最后用卷筒包装之后备用。所述步骤二的成型方法为手糊法、喷射法、模压法或FTM (Resin TransferMoulding树脂传递模压成型工艺)法中的任一种。目前使用最多的为手糊法，模压法应用也比较普遍，可以根据实际生产情况选择合适的成型方法。但无论使用哪种方法，能够在成型后得到表面质量良好的外观面即可。本实工艺选择模压法进行成型说明。模压法的制作流程如下
首先将预浸后的编制纤维布裁切成一定大小的形状，实际大小根据模具确定。然后将
裁切好之后的预浸布铺到模具型腔内。合模并放入热压机内加热，加热到预浸树脂的凝固点时开始加压。加压压力根据模具及成型产品形状等不同可以选择10 80kg/cm2，一般选择30 kg/cm2较优。加热加压8 15min后转移到冷压机冷压8 15min，冷压压力一般选择与热压压力相同或稍小。冷压完毕、出模后取出纤维布，成型完毕。成型后可以根据成型工艺不同而选择不同的后处理工艺。一般方法为将成型后的纤维布表面清理干净并对其表面进行打磨处理。目的是去除成型时附在表面的脱模剂，同时减小其表面凹坑等成型缺陷。打磨强度为可达到以上两个目的即可，注意避免打磨过重而使纤维丝受损。最后为步骤三，步骤三包括以下步骤步骤A :对步骤二得到的非碳纤维基材喷涂透明底漆；步骤B :放置在烘箱中烘干；步骤C :取出非碳纤维基材并喷涂半透明黑漆；步骤D :放置在烘箱中烘干；步骤E :取出非碳纤维基材并喷涂透明面漆；步骤F :放置在烘箱中烘干。喷涂前首先用酒精对打磨之后的纤维布表面进行清洁；每次从烘箱中取出非碳纤维基材时可以对其表面进行打磨处理，目的为减少表面缺陷。本实施例使用最优油漆透明底漆选用AkzoNobel I3U型透明底漆、半透明黑漆选用AkzoNobel I3U型半透明黑漆、透明面漆选用AkzoNobel 型透明面漆。透明底漆选择注重与纤维表面附着力大小，一般可通过相应测试要求即可；半透明黑漆可以仿制碳纤维的外观效果，并可以根据要求调制不同黑度效果的油漆；半透明黑漆需要进行稀释，半透明黑漆与稀释剂的体积比在I :2 10 :8之间，效果可以做到从浅灰到深黑的整体颜色过渡效果，其中配比为I :1时最接近碳纤维效果；在喷涂油漆之前可以对半透明黑漆进行调制。透明面漆则主要根据具体要求选择即可，可以为橡I父漆或闻光漆等。喷涂具体工艺步骤如下
(一)调配油漆，半透明黑漆的配制比例为半透明黑漆与稀释剂的体积比在I:2 10 :8之间，效果可以做到从浅灰到深黑的整体颜色过渡效果，其中配比为I :1时最接近碳纤维效果;
(二)喷涂前首先用酒精对打磨之后的纤维布表面进行清洁；
(三)喷涂第一遍透明底漆；
(四)放置在80°C的烘箱中半小时；
(五)取出样品，重复“后处理”工艺，对样品表面进行打磨处理，目的为减少表面缺陷；该步骤可以根据实际情况选择是否需要；(六)喷涂第二遍底漆；
(七)重复(四)(五)步骤；
(八)取出后喷涂半透黑漆；
(九)放置在80°C的烘箱中半小时；
(十)取出后喷涂面漆；
(i^一)放置在80°c的烘箱中半小时。为达到更多不同的仿制效果，本发明涉及两种实施例，实施例一即如附图I所示，仅在非碳纤维基材的一面进行喷涂。方实施例二即如附图2所示，在非碳纤维基材的两面均进行喷涂。由于双面喷涂之后，油漆的背面遮光性得到增加，经实验验证，在油漆配制相同时，双面喷涂效果优于单面喷涂。但双面喷涂由于工艺步骤增多而使操作复杂，成本提闻。通过以上几个步骤，可以制作出成本较碳纤维低数倍而性能、外观方面都与碳纤维比较相近的产品，从而增加了电子类产品外壳材料的选择同时也降低了生产“碳纤维”良好3D外观的成本，还为不同消费者的需求提供了更多的选择。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种仿碳纤维材料，其特征在于，包括非碳纤维基材；在非碳纤维基材的至少一面上设置有透明底漆层；在透明底漆层上设置有半透明黑漆层；在所述半透明黑漆层上设置有透明面漆层。
2.根据权利要求I所述的仿碳纤维材料，其特征在于，所述非碳纤维基材是预浸了树脂的非碳纤维。
3.根据权利要求2所述的仿碳纤维材料，其特征在于，所述非碳纤维是玻璃纤维、玄武岩纤维、聚氨酯纤维、聚酰胺纤维中的一种。
4.根据权利要求2所述的仿碳纤维材料，其特征在于，所述树脂为环氧树脂类、聚酯类预浸料或热塑性树脂中的一种。
5.根据权利要求I所述的仿碳纤维材料，其特征在于，所述半透明黑漆层的透明度为25%-60%。
6.根据权利要求I所述的仿碳纤维材料，其特征在于，所述透明面漆层为橡胶漆或高光漆。
7.一种仿碳纤维材料的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤 步骤一提供非碳纤维基材； 步骤二 将上述非碳纤维基材进行成型处理； 步骤三在上述成型的非碳纤维基材的至少一面依次喷涂透明底漆、半透明黑漆、透明面漆。
8.根据权利要求7所述的仿碳纤维材料的制造工艺，其特征在于，所述成型方法为手糊法、喷射法、模压法或FTM法中的任一种。
9.根据权利要求8所述的仿碳纤维材料的制造工艺，其特征在于，所述模压法包括步骤A :对步骤二得到的非碳纤维基材喷涂透明底漆；步骤B :放置在烘箱中烘干；步骤C :取出非碳纤维基材并喷涂半透明黑漆；步骤D :放置在烘箱中烘干；步骤E :取出非碳纤维基材并喷涂透明面漆；步骤F :放置在烘箱中烘干。
10.根据权利要求7至9任一项所述的仿碳纤维材料的制造工艺，其特征在于，在所述步骤三之前包括步骤G :对半透明黑漆进行稀释，稀释后的半透明黑漆的透明度为25%-60%。
全文摘要
本发明公开了一种仿碳纤维材料，包括非碳纤维基材；在非碳纤维基材的至少一面上设置有透明底漆层；在透明底漆层上设置有半透明黑漆层；在所述半透明黑漆层上设置有透明面漆层。还公开了一种仿碳纤维材料的制造工艺。本发明实施例在非碳纤维基材的至少一面依次喷涂透明底漆、半透明黑漆、透明面漆，得到类似碳纤维性能和外观的产品。
文档编号B32B27/06GK102886945SQ201110203548
公开日2013年1月23日 申请日期2011年7月20日 优先权日2011年7月20日
发明者张建强, 张晓东, 田雅楠, 李江辉 申请人:比亚迪股份有限公司