TWI675747B - 複合板材之疊層結構與其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種複合板材之疊層結構，其包括有：一中間層以聚脲樹脂(Spray Polyurea Elastomer)包覆有一鋁網，且該中間層之厚度介於2mm至5mm之間，而該鋁網厚度介於0.5mm至1mm之間，又該中間層形成有二平整表面，二黏著層為環氧樹脂(Epoxy)所構成，且該黏著層黏合於該中間層之平整表面，又該黏著層滲透於該平整表面的孔隙而形成有複數個釘著環氧樹脂，二金屬板熱壓黏合於該黏著層，讓該中間層夾設於兩該金屬板之間，並藉由該釘著環氧樹脂形成對該中間層的穩固黏合，俾以獲得一種兼具能提升抗衝擊能力、高延展性與輕量化之複合板材。
Description
本發明係有關於一種複合材料結構，尤指一種兼具能提升抗衝擊能力、高延展性與輕量化的複合板材之疊層結構與其製造方法。
按，近年來材料輕量化已經成為開發主流，各式各樣的新型材料不斷的開發出來，複合材料領域能使得結構設計的重量大大減輕，並能兼具有結構強度、剛度或延展性，其中複合玻璃纖維增強鋁片是近年來受矚目的一種新型材料，由若干非常薄的鋁板層間加入玻璃纖維層，並使用環氧樹脂黏合在一起，金屬與纖維的結合可以提升斷裂韌性，同時又可以擁有低重量和良好的機械性能，在複合材料的製造過程中，由於纖維具有方向性，因此無法成為均勻材料，因此必須使用對稱堆疊的方式，其製造過程要重覆黏合多層不同角度的玻璃纖維，才能達到預期的材料特性，其製程步驟繁多，因此存在有不易生產製造與生產成本過高之缺點，而本創作擬使用非牛頓流體材料取代纖維材料，開發全新的層狀複合材料。
有鑑於此，本發明人於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。
本發明所欲解決之技術問題在於針對現有技術存在的上述缺失，提供一種複合板材之疊層結構與其製造方法。
一種複合板材之疊層結構，其包括有：一中間層以聚脲樹脂(Spray Polyurea Elastomer)包覆有一鋁網，且該中間層之厚度介於2mm至5mm之間，而該鋁網厚度介於0.5mm至1mm之間，又該中間層形成有二平整表面，二黏著層為環氧樹脂(Epoxy)所構成，且該黏著層黏合於該中間層之平整表面，又該黏著層滲透於該平整表面的孔隙而形成有複數個釘著環氧樹脂，二金屬板熱壓黏合於該黏著層，讓該中間層夾設於兩該金屬板之間，並藉由該釘著環氧樹脂形成對該中間層的穩固黏合，其中，該金屬板為一種鋁合金或鈦合金材料所製成。
本發明的第一主要目的在於，該中間層的彈性能提高該複合板材的抗衝擊能力，使該複合板材的結構強度等於或大於相同厚度的鋁合金板或鈦合金板，更能透過該重量輕之中間層降低較相同厚度的鋁合金板或鈦合金板約20%至40%的總重量，藉此在維持足夠結構強度下兼具有輕量化之功效，又該中間層之鋁網與聚脲樹脂皆能額外增加該複合板材之延展性，使該複合板材能承受更多的變形量，俾以獲得一種兼具能提升抗衝擊能力、高延展性與輕量化之複合板材。
一種複合板材之製造方法，其步驟為：a、將一鋁網的表面噴附液態聚脲樹脂(Spray Polyurea Elastomer)，使該鋁網附著聚脲樹脂而構成厚度介於2mm至5mm之間的一中間層；b、該中間層表面第一次塗佈環氧樹脂；c、將二金屬板以100℃溫度與500psi壓力之條件第一次熱壓合該中間層，第一次熱壓合的持續時間為1小時至5小時之間，使環氧樹脂滲透於聚脲樹脂的孔隙而形成複數個釘著環氧樹脂，並排出環氧樹脂與聚脲樹脂內的氣泡；e、分離該中間層與該金屬板，讓該中間層形成有二平整表面，
且該平整表面將殘留有該釘著環氧樹脂；f、該中間層表面第二次塗佈環氧樹脂；g、將二金屬板以80℃溫度與500psi壓力之條件第二次熱壓合該中間層，第二次熱壓合的持續時間為10分鐘至60分鐘之間，使環氧樹脂與該釘著環氧樹脂互相黏合形成穩固的一黏著層，藉此透過該黏著層黏合該金屬板與該中間層。
本發明的第二主要目的在於，該鋁網提供液態聚脲樹脂足夠的附著力與止流效果，藉此於一次加工就完成該中間層，其生產成本可大幅的降低，第一次熱壓合使環氧樹脂滲透於聚脲樹脂的孔隙而形成複數個釘著環氧樹脂，並排出環氧樹脂與聚脲樹脂內的氣泡，又於該中間層表面第二次塗佈環氧樹脂進行第二次熱壓合，並透過該釘著環氧樹脂與第二次環氧樹脂的相同材料易黏合特色，使環氧樹脂與該釘著環氧樹脂互相黏合形成穩固的該黏著層，藉此透過該黏著層黏合該金屬板與該中間層，俾以透過二次熱壓合製程獲得一種兼具能提升抗衝擊能力、高延展性與輕量化之複合板材。
其他目的、優點和本發明的新穎特性將從以下詳細的描述與相關的附圖更加顯明。
〔本創作〕
100‧‧‧複合板材
10‧‧‧中間層
11‧‧‧鋁網
12‧‧‧平整表面
20‧‧‧黏著層
21‧‧‧釘著環氧樹脂
30‧‧‧金屬板
第1圖係本發明之立體圖。
第2圖係本發明之立體分解圖。
第3圖係本發明之剖視圖。
第4圖係本發明噴附聚脲樹脂步驟之示意圖。
第5圖係本發明第一次塗佈環氧樹脂之示意圖。
第6圖係本發明第一次熱壓合製程之示意圖。
第7圖係本發明第二次塗佈環氧樹脂之示意圖。
第8圖係本發明第二次熱壓合製程之示意圖。
為使 貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合【圖式簡單說明】詳述如後：先請由第1圖、第2圖與第3圖所示觀之，一種複合板材之疊層結構，其複合板材100包括有：一中間層10、二黏著層20及二金屬板30，一中間層10以聚脲樹脂(Spray Polyurea Elastomer)包覆有一鋁網11，且該中間層10之厚度介於2mm至5mm之間，而該鋁網11厚度介於0.5mm至1mm之間，又該中間層10形成有二平整表面12，二黏著層20為環氧樹脂(Epoxy)所構成，且該黏著層20黏合於該中間層10之平整表面12，又該黏著層20滲透於該平整表面12的孔隙而形成有複數個釘著環氧樹脂21，二金屬板30熱壓黏合於該黏著層20，讓該中間層10夾設於兩該金屬板30之間，並藉由該釘著環氧樹脂21形成對該中間層10的穩固黏合，其中，該金屬板30能為一種鋁合金或鈦合金材料所製成，鋁合金或鈦合金所構成的金屬板30其材料特性具有重量輕與強度高之功效，因此適合做為該複合板材100的表面結構，又該中間層10是透過該鋁網11提供該液態聚脲樹脂足夠的附著力，且該鋁網11之網格亦能達到止流效果，令液態聚脲樹脂能輕易的於該鋁網11附著固化所需的厚度，再利用該環氧樹脂所構成的黏著層20配合二次熱壓合製程，將該中間層10與該金屬板30黏合形成複合板材
100，藉由該中間層10的彈性能提高該複合板材100的抗衝擊能力，使該複合板材100的結構強度等於或大於相同厚度的鋁合金板或鈦合金板，更能透過該重量輕之中間層10降低較相同厚度的鋁合金板或鈦合金板約20%至40%的總重量，藉此在維持足夠結構強度下兼具有輕量化之功效，另一方面，該中間層10之鋁網11與聚脲樹脂皆能額外增加該複合板材100之延展性，使該複合板材100能承受更多的變形量，俾以獲得一種兼具能提升抗衝擊能力、高延展性與輕量化之複合板材100。
再請由第3圖連續至第8圖所示觀之，本創作複合板材100之製造方法，其步驟為：先將一鋁網11的表面噴附液態聚脲樹脂(Spray Polyurea Elastomer)，使該鋁網11附著聚脲樹脂而固化構成厚度介於2mm至5mm之間的一中間層10，由於聚脲樹脂透過液態噴附方式容易形成具孔隙之表面，但卻難以形成足夠的厚度，因此本創作是透過該鋁網11提供液態聚脲樹脂足夠的附著力與止流效果，藉此於一次加工就完成該中間層10，其生產成本可大幅的降低，又該中間層10表面第一次塗佈環氧樹脂，並將二金屬板30以100℃溫度與500psi壓力之條件第一次熱壓合該中間層10，等同該中間層10與該金屬板30擠壓該黏著層20，而其第一次熱壓合的持續時間為1小時至5小時之間，該熱壓合時間視複合板材100的板尺寸與總厚度而不同，於第一次熱壓合後，使環氧樹脂滲透於聚脲樹脂的孔隙而形成複數個釘著環氧樹脂21，並排出環氧樹脂與聚脲樹脂內的氣泡，有鑑於第一次熱壓合後之黏著層20與中間層10的黏合力不足，將容易於受衝擊或彎曲變形時發生脫離情況，是故本創作於第一次熱壓合待冷卻後，進一步分離該中間層10與該金屬板300，讓該中間層10形成有二平整表面12，此
時就會在該中間層10之平整表面12將殘留有該釘著環氧樹脂21，此時大部分的環氧樹脂是黏附於該金屬板30(此部分無特殊功能而可無視)，僅有少部分的環氧樹脂於中間層10形成該釘著環氧樹脂21，下個步驟於該中間層10表面第二次塗佈環氧樹脂，再將二金屬板30以80℃溫度與500psi壓力之條件第二次熱壓合該中間層10，而其第二次熱壓合的持續時間為10分鐘至60分鐘之間，由於加熱溫度下降至未能軟化聚脲樹脂之溫度，讓該釘著環氧樹脂21不會由該中間層10之孔隙處脫離，並透過該釘著環氧樹脂21與第二次環氧樹脂的相同材料易黏合特色，使環氧樹脂與該釘著環氧樹脂21互相黏合形成穩固的該黏著層20，藉此透過該黏著層20黏合該金屬板30與該中間層10，俾以透過二次熱壓合製程獲得一種兼具能提升抗衝擊能力、高延展性與輕量化之複合板材100。
綜上所述，本發明確實已達突破性之結構設計，而具有改良之發明內容，同時又能夠達到產業上之利用性與進步性，且本發明未見於任何刊物，亦具新穎性，當符合專利法相關法條之規定，爰依法提出發明專利申請，懇請 鈞局審查委員授予合法專利權，至為感禱。
唯以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍；即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
Claims (2)
- 一種複合板材之疊層結構，其包括有：一中間層，該中間層以聚脲樹脂(Spray Polyurea Elastomer)包覆有一鋁網，且該中間層之厚度介於2mm至5mm之間，而該鋁網厚度介於0.5mm至1mm之間，又該中間層形成有二平整表面；二黏著層，該黏著層為環氧樹脂(Epoxy)所構成，且該黏著層黏合於該中間層之平整表面，又該黏著層滲透於該平整表面的孔隙而形成有複數個釘著環氧樹脂；以及二金屬板，該金屬板為一種鋁合金或鈦合金材料所製成，該金屬板第一次熱壓合該中間層，使黏著層滲透於中間層的孔隙，分離該中間層與該金屬板而形成該釘著環氧樹脂與該平整表面，第二次塗佈黏著層，該金屬板第二次熱壓黏合於該黏著層，讓該中間層夾設於兩該金屬板之間，並藉由該釘著環氧樹脂形成對該中間層的穩固黏合。
- 一種複合板材之製造方法，其步驟為：a、將一鋁網的表面噴附液態聚脲樹脂(Spray Polyurea Elastomer)，使該鋁網附著聚脲樹脂而構成厚度介於2mm至5mm之間的一中間層；b、該中間層表面第一次塗佈環氧樹脂；c、將二金屬板以100℃溫度與500psi壓力之條件第一次熱壓合該中間層，第一次熱壓合的持續時間為1小時至5小時之間，分離該中間層與該金屬板，使環氧樹脂滲透於聚脲樹脂的孔隙而形成複數個釘著環氧樹脂，並排出環氧樹脂與聚脲樹脂內的氣泡；e、分離該中間層與該金屬板，讓該中間層形成有二平整表面，且該平整表面將殘留有該釘著環氧樹脂；f、該中間層表面第二次塗佈環氧樹脂；以及g、將二金屬板以80℃溫度與500psi壓力之條件第二次熱壓合該中間層，第二次熱壓合的持續時間為10分鐘至60分鐘之間，使環氧樹脂與該釘著環氧樹脂互相黏合形成穩固的一黏著層，藉此透過該黏著層黏合該金屬板與該中間層，而該金屬板為一種鋁合金或鈦合金材料所製成。
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