TWI482695B - 鍛造碳纖維製品的製作方法、保護殼體以及電子裝置殼體 - Google Patents

Description

鍛造碳纖維製品的製作方法、保護殼體以及電子裝置殼體

本發明係關於一種製作方法，特別是關於一種鍛造碳纖維製品的製作方法。

為了增加電子裝置的使用年限，電子裝置的外殼或是保護殼多要求材質的剛度至少須符合一定的強度，而無論採用塑料材質或是金屬材質，皆須達到相當的厚度使可滿足所需的強度。

在製程上塑料外殼或是塑料保護殼多以射出成型方式製成，故多可由一次射出成型形成所有結構後，再依據需要於成品的表面進行噴漆等裝飾處理。因此，即便塑料外殼、塑料保護殼的製程步驟較精簡，但成品的強度不足，較容易磨損和破裂。

而若以金屬材料製成外殼或是保護殼，將需要將各構件分別形成後，再透過組裝的方式形成外殼或是保護殼。除其製作過程複雜、生產週期長之外，其製作成本較高，外殼或是保護殼更具有相當之重量，故亦難以符合輕量化之要求。

故，若以現有的材質而言，無論塑料或是金屬皆無法滿足於可攜式電子裝置的輕量化的訴求。因此，如何提供一種單位重量較輕且強度足夠的鍛造碳纖維製品，乃為本領域之通常技術之人急需解決的重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種單位重量較輕且剛性足夠的鍛造碳纖維製品。

為達上述目的，本發明提供一種鍛造碳纖維製品的製作方 法，包括以下步驟。

首先，將碳纖維物件分離成複數個碳纖維片，其中碳纖維物件包含熱塑性塑料，熱塑性塑料佔碳纖維物件的重量百分比介於30%至60%之間。接著，將該些碳纖維片置入成型模具，以及在160℃~300℃的操作溫度，以熱壓鍛造加工使該些碳纖維片成型為工件。

在本發明一實施例中，熱塑性塑料佔碳纖維物件的重量百分比介於35%至45%之間。

在本發明一實施例中，操作溫度為180℃~200℃。

在本發明一實施例中，熱壓鍛造加工的操作壓力介於20公斤/平方公分至35公斤/平方公分之間。。

在本發明一實施例中，熱塑性塑料選自聚醯胺纖維、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯硫醚或其組合。

在本發明一實施例中，工件為電子裝置殼體或保護殼體。

在本發明一實施例中，步驟更包括塗佈紫外線固化塗料於工件之一表面。

在本發明一實施例中，步驟更包括拋光步驟、打磨步驟。

本發明更可提供一種電子裝置殼體，其至少部分是以前述製作方法所製成。

本發明更可提供一種保護殼體，容置一電子裝置，保護殼體至少部分是以前述製作方法所製成。

承上所述，本案透過將熱塑性塑料及碳纖維熱壓鍛造加工形成一鍛造碳纖維製品，且此鍛造加工所形成的鍛造碳纖維製品的剛性較相同體積、厚度的金屬、塑料更強，其重量較相同體積、厚度的金屬、塑料更輕。

1‧‧‧電子裝置殼體

2‧‧‧保護殼體

S01~S03‧‧‧方法步驟

圖1為依據本發明一實施例的鍛造碳纖維製品的製作方法的步驟示意圖°

圖2為圖1製作方法所產生的電子裝置殼體。

圖3為圖1製作方法所產生的保護殼體。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種鍛造碳纖維製品的製作方法，其中相同的步驟將以相同的參照符號加以說明。

請先參考圖1，其為依據本發明一實施例的鍛造碳纖維製品的製作方法的步驟示意圖。圖2為圖1製作方法所產生的電子裝置殼體。圖3為圖1製作方法所產生的保護殼體。

本發明提供一種鍛造碳纖維製品的製作方法，至少包括以下步驟。

首先，將碳纖維物件分離成複數個碳纖維片，其中碳纖維物件包含熱塑性塑料(步驟S01)。且，熱塑性塑料佔碳纖維物件的重量百分比介於30%至60%之間，碳纖維佔碳纖維物件的重量百分比介於70%至40%之間。且於另一實施態樣中，熱塑性塑料佔碳纖維物件的重量百分比更可限定介於35%至45%之間。

碳纖維物件可為條狀、塊狀、板狀，但不以此些外型為限制。此外，此處的熱塑性塑料可為聚醯胺纖維(nylon)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯硫醚(PPS)或其組合，但不以此些材質為限制。

且於步驟S01所述的分離方式可為直接破壞、切割、撕裂、攪碎、沖切或者裁切等等，但無論以何種分離方式，此步驟的目的為將碳纖維板分離成複數個大小相等或是不等的碳纖維片，以利後續的成型步驟。

接著，將該些碳纖維片置入成型模具(步驟S02)。此處的「置入」為將該些碳纖維片堆疊於成型模具內，該些碳纖維片以部份交錯的方式堆疊於第二模具中。此種堆疊方式的優點在於，以利後續加壓成型的過程，藉由碳纖維交疊、交錯以增加水平以及垂直方向的剛性，更可避免形成的工件具有特定單方向各向異性的問題。

此外，此步驟的額外效果為，當該些碳纖維片被熱壓鍛造後，該些碳纖維片將會依據不同的堆疊方式而產生不同的花紋(類似大理石花紋)，故更可提供不同工件產品具有不同的花紋以及變化樣貌。

接著，在160℃~300℃的操作溫度，熱壓鍛造加工使該些碳纖維片成型為工件(步驟S03)。且於另一實施態樣中，操作溫度更可限定為180℃~200℃的範圍內。

且，於步驟S03中，熱塑性塑料將再次被融化(可為部份融化或全數融化)後，塑形得成型模具(亦即工件的外觀)，且透過再次融化，可強化該些碳纖維片之間的固著力，使得整體的剛性增強。

且，本實施例採用熱塑性塑料的其一優點在於，除了可於工件完成後，將多餘的邊材或是廢材再次回收利用，亦可使製程產生的廢料減少、更可符合環保的趨勢。若採用熱固性塑料，則無法於此步驟強化各碳纖維片之間的固著力(只能加壓使該些碳纖維片形變形成一工件)。

此外，本實施例的，其中熱壓鍛造加工的操作壓力介於20公斤/平方公分至35公斤/平方公分之間。且於另一實施態樣中，操作壓力更可限定為30公斤/平方公分。

另外，於其他實施例中，工件形成後，亦可針對工件的表面再做處理，例如更可包括將塗佈紫外線固化塗料於工件之表面的步驟、拋光步驟、打磨步驟或形成一防刮模等等。

且，於本實施例中，步驟S03所形成的工件可為電子裝置殼體1(圖2)或保護殼體2(圖3)，但不以此兩種產品為限制。且所形成的工件不須為電子裝置殼體的整體或保護殼體的整體，亦可僅為電子裝置殼體的部份結構或保護殼體的部份結構。

例如，以圖2為例，電子裝置殼體1可部份採用前述製作方法所形成的工件(圖面以深灰色表示)，其餘部份可由金屬殼體所製成。或者，以圖3為例，此實施例的保護殼體2用以容置電子裝置，像是智慧型手機，且保護殼體2可部份採用前述製作方法所形成的工件(圖面以深灰色表示)。

綜上所述，本發明透過將包含熱塑性塑料的碳纖維物件分離成複數個碳纖維片，再以熱壓鍛造加工形成一鍛造碳纖維製品，且此熱壓鍛造加工所形成的鍛造碳纖維製品的剛性較相同體積、厚度的金屬、塑料 更強，其重量較相同體積及厚度的金屬或塑料更輕，故可達到提供一種單位重量較輕且剛性足夠的鍛造碳纖維製品的目的。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

S01~S03‧‧‧方法步驟

Claims (10)

1. 一種鍛造碳纖維製品的製作方法，包括以下步驟：將一碳纖維物件分離成複數個碳纖維片，其中該碳纖維物件包含一熱塑性塑料，該熱塑性塑料佔該碳纖維物件的一重量百分比介於30%至60%之間；將該些碳纖維片置入一成型模具；以及在160℃~300℃的一操作溫度，以熱壓鍛造加工使該些碳纖維片成型為一工件。
2. 如申請專利範圍第1項所述的製作方法，其中該熱塑性塑料佔該碳纖維物件的該重量百分比介於35%至45%之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述的製作方法，其中該操作溫度為180℃~200℃。
4. 如申請專利範圍第1項所述的製作方法，其中熱壓鍛造加工的一操作壓力介於20公斤/平方公分至35公斤/平方公分之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述的製作方法，其中該熱塑性塑料選自聚醯胺纖維、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯硫醚或其組合。
6. 如申請專利範圍第1項所述的製作方法，其中該步驟更包括：塗佈紫外線固化塗料於該工件之一表面。
7. 如申請專利範圍第1項所述的製作方法，其中該步驟更包括拋光步驟、打磨步驟。
8. 如申請專利範圍第1項所述的製作方法，其中該工件為一電子裝置殼體或一保護殼體。
9. 一種電子裝置殼體，其至少部分是以申請專利範圍第1~7項任一項所述製作方法所製成。
10. 一種保護殼體，容置一電子裝置，該保護殼體至少部分是以申請專利範圍第1~7項任一項所述製作方法所製成。