東京r&d在“人與車科技展2008”上展出了使用熱可塑性樹脂成型的cfrp(碳纖維強化樹脂)部件。此前,cfrp部件一般使用熱硬化性的環氧樹脂成型,該公司采用熱可塑性樹脂,意在縮短成型周期、降低制造成本。
展出的部件是摩托車車架的擋板,長度約為30cm。平織的碳纖維與注射成型的pc(聚碳酸酯)樹脂合二為一。碳纖維為單層,與作結構部材相比,該公司更加重視利用“真正的”碳纖維作內外裝部件的裝飾。
這種裝飾部件大多是通過水壓轉印的方式,在樹脂上粘貼類似于碳纖維的薄膜。而真正的cfrp因為成本昂貴,并且因使用熱硬化性樹脂的成型時間長,不適合大量生產。
但是,此次開發的成型品的特點是,僅用幾分鐘即可完成注射成型,并且設置凸起和加強肋,提高了安裝自由度。只是,要在增強碳纖維與樹脂的附著度的同時,還要提高成型品的表面質量,為此下了不少功夫。
此次開發的成型法名為cidi(cf insert double injection),已取得了專利。其工序大致分為4道。這里從外側的創新部分開始介紹。首先,準備透明pc板,以熱壓預成型制成最終形狀。接著,對碳纖維進行相同的預成型。這時,在纖維中摻入一部分事先織入pc絲的碳纖維。由于碳纖維的彈性大,擠壓后會返回原狀。因此,通過融合pc絲,能夠使其接近最終形狀。然后,把pc板和碳纖維的預成型品重疊,再次進行熱壓,制造預制件。這樣,pc在互相貼合的同時,也滲透到了碳纖維的縫隙之間。
最后,把預制件置入模具內,從內側注射黑色的pc。如果把碳纖維直接置入模具內成型,在注射壓的作用下,纖維將出現扭曲,而該方法事先把碳纖維與預制件合二為一,不存在此類問題。
目前,pc層和碳纖維的厚度分別為1mm和0.25mm。因為預制件的厚度為1mm,所以碳纖維內嵌0.25mm。由于射出成型時內側還將疊加1.3mm的樹脂,因此最終厚度為2.3mm。
今后,該公司準備精簡工序。根據部件形狀,碳纖維的預成型工序可能會被去掉。
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