TWI732619B - 複合材料結構及其成型方法 - Google Patents
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Abstract
本創作之複合材料結構主要包括由上而下依序重疊之第一纖維層、至少一導流中間層及第二纖維層。而其成型方法係先將第二模具、第一纖維層、至少一導流中間層及第二纖維層由上而下依序重疊鋪在第一模具之表面上，再以真空塑膠薄膜覆蓋密封；當真空塑膠薄膜與第一模具之間的空間抽真空之後，利用真空壓力讓液態樹脂經由至少一導流中間層分別向上及向下流動以浸泡第一、第二纖維層，同時讓液態樹脂由第一端朝向第二端之方向流動，並待液態樹脂完全含浸第一纖維層、至少一導流中間層及第二纖維層之後關閉進料端，最後等待液態樹脂固化成形。
Description
本創作係有關一種複合材料結構及其成型方法，尤指一種能讓複合材料結構之內、外兩面皆具有高品質表面，以做為具有特殊需求之產品外殼使用者。
目前在市面上已有利用加溫、加壓方式，將複數個相互重疊之含樹脂碳纖維布硬化，以成型為產品外殼之技術，使具有足夠之強度，並減輕產品之重量與厚度。其中，真空輔助樹脂轉注成型法(Vacuum Assistant Resin Transfer Molding簡稱VARTM)是一種閉模成形技術，主要是在模具之表面上鋪好多層碳纖維或是玻璃纖維乾布，乾布之上方加上一層離型紙，離型紙之上方加上一層導流網布及導流管，再以真空塑膠薄膜沿著模具之四週覆蓋密封，藉以在將真空塑膠薄膜與模具之間的空間抽真空之後，利用真空壓力讓樹脂經由導流網布向下灌注以浸泡乾布，並待樹脂完全含浸玻璃纖維布或是碳纖維布之後關閉流道，最後等待樹脂固化成形。
惟，上述成形技術雖然可以有效製造含纖維布之複合材料，以做為產品外殼使用，但其製品與模具接觸之表面會是精緻或是光滑的，
而與離型紙接觸之表面則會相對的粗糙，如此一來，對於需要內、外兩面都是具有高品質表面的外殼而言，單純使用習用的VARTM技術顯然無法達到預期之效果。有鑑於此，為了改善上述之缺點，創作人積多年的經驗及不斷的研發改進，遂有本創作之產生。
本創作之一目的在提供一種複合材料結構及其成型方法，俾能解決習用VARTM成形技術無法讓複合材料產品之內、外兩面皆能具有高品質表面的問題，而能經由將液態樹脂經由至少一導流中間層之一端灌注進去，再經由分別讓液態樹脂向上及向下流動，以分別浸泡不同纖維層之方法，俾能成型內、外兩面皆具有高品質表面之複合材料結構，以做為具有特殊需求之產品外殼使用。
為達上述創作之目的，本創作所設之複合材料結構主要包括由上而下依序重疊之第一纖維層、至少一導流中間層及第二纖維層，其中之第一纖維層具有上下連通之第一間隙，第二纖維層具有上下連通之第二間隙，第一間隙與第二間隙分別填滿硬化後之樹脂，並使硬化後之樹脂分別包覆第一纖維層與第二纖維層；至少一導流中間層包括橫向之第一端及反向於第一端之第二端，且至少一導流中間層具有連通第一端與第二端之複數個通道，複數個通道分別連通第一間隙與第二間隙，複數個通道內填滿硬化後之樹脂，硬化後之樹脂包覆至少一導流中間層。
實施時，第一纖維層與第二纖維層分別包括複數層纖維乾布，而導流中間層係為亂纖之纖維布。
本創作所設之複合材料結構之成型方法，主要包括下列步驟：a.將第一纖維層、至少一導流中間層及第二纖維層由上而下依序重疊鋪
在第一模具之表面上，第一纖維層之上方加上第二模具，再以真空塑膠薄膜沿著第一模具之四週覆蓋密封於第二模具之上方，同時讓至少一導流中間層之第一端連通進料端以灌注樹脂，至少一導流中間層之第二端連通吸氣端以抽取空氣；以及b.在真空塑膠薄膜與第一模具之間的空間抽真空之後，利用真空壓力讓液態樹脂經由至少一導流中間層分別向上及向下流動以浸泡第一纖維層及第二纖維層，同時讓液態樹脂由第一端朝向第二端之方向流動，並待液態樹脂完全含浸第一纖維層、至少一導流中間層及第二纖維層之後關閉進料端，最後等待液態樹脂固化成形。
實施時，本創作更包括一步驟，係在第一模具與第二模具之相對表面上分別塗佈一離型劑。
為便於對本創作能有更深入的瞭解，茲詳述於後：
1:複合材料結構
2:第一纖維層
21:第一間隙
3:導流中間層
31:第一端
32:第二端
33:通道
4:第二纖維層
41:第二間隙
5:第一模具
51:模穴
6:第二模具
7:真空塑膠薄膜
8:進料端
9:吸氣端
第1圖係為本創作複合材料結構之較佳實施例之立體剖面圖。
第2圖係為本創作之各元件在結合前之立體分解圖。
第3圖係為本創作複合材料結構在成型時之使用狀態示意圖。
第4圖係為第3圖之A部份之局部放大圖。
請參閱第1圖所示，其為本創作複合材料結構1之較佳實施例，係包括由上而下依序重疊之一第一纖維層2、一導流中間層3及一第二纖維層4。其中之第一纖維層2與第二纖維層4分別包括複數層上下重疊之碳纖維乾布，每一碳纖維乾布係為複數條碳纖維編織或單向纖維組合而成，
藉以讓第一纖維層2具有上下連通之第一間隙21，第二纖維層4具有上下連通之第二間隙41；實施時，纖維乾布亦可為複數條玻璃纖維、克維拉纖維(Kevlar)、芳綸纖維(Aramid fiber)或玄武岩纖維(Basalt Fibre)編織或單向纖維組合所製成。第一間隙21與第二間隙41分別填滿硬化後之樹脂，且硬化後之樹脂分別包覆第一纖維層2與第二纖維層4。而導流中間層3係為亂纖之纖維布，其橫向之一側做為第一端31，反向之另一側做為第二端32，導流中間層3之亂纖結構形成複數個通道33，複數個通道33連通第一端31與第二端32，且複數個通道33分別向上連通第一間隙21與向下連通第二間隙41，複數個通道33內填滿硬化後之樹脂，且硬化後之樹脂包覆導流中間層3。
請參閱第2~4圖所示，本創作複合材料結構1之成型方法主要包括下列步驟：
a.將第一纖維層2、導流中間層3及第二纖維層4由上而下依序重疊鋪在第一模具5之表面上，第一纖維層2之上方加上一第二模具6，再以一真空塑膠薄膜7沿著第一模具5之四週覆蓋密封於第二模具6之上方，同時讓導流中間層3之第一端31連通一進料端8以灌注樹脂，導流中間層3之第二端32連通一吸氣端9以抽取空氣。
b.在真空塑膠薄膜7與第一模具5之間的空間抽真空之後，利用真空壓力讓液態樹脂經由導流中間層3分別向上及向下流動，並分別通過第一間隙21與第二間隙41，以浸泡第一纖維層2及第二纖維層4，同時讓液態樹脂經由複數個通道33，由導流中間層3之第一端31朝向第二端32之方向流動，並待液態樹脂完全含浸第一纖維層2、導流中間層3及第二纖維層4之後關閉進料端8，最後等待液態樹脂固化成形。
其中，本實施例之第一模具5係為母模，其具有一模穴51，模穴51位置之第一模具5表面塗佈離型劑以做為脫模使用，第二模具6係為金屬彎折板，金屬彎折板6之下表面與模穴51位置之第一模具5之表面相對應，且在金屬彎折板6之下表面上同樣塗佈離型劑。藉此，即可在液態樹脂固化成形之後，成型本創作之複合材料結構1，並能在脫膜之後，讓第一纖維層2之上表面與第二纖維層4之下表面皆能具有高品質之表面。實施時，上述第一模具5亦可為凸出之公模，第二模具6為金屬彎折板成形之母模，同樣可以成型本創作之複合材料結構1；另，上述第二模具6亦可為平板、曲面板、波浪面板或是其他形狀之彎折板，而在材料方面，則可以是以PE、PP或是鍍層為含鐵氟龍之表面金屬板，藉以成型不同之產品外殼。而導流中間層3亦可設為二層，其中間夾置一纖維板，同樣可以由數個導流中間層3之第一端31灌注樹脂以成型本創作之複合材料結構1。
綜上所述，依上文所揭示之內容，本創作確可達到預期之目的，提供一種能成型內、外兩面皆具有高品質表面，以做為具有特殊需求之產品外殼使用之複合材料結構及其成型方法，極具產業上利用之價值，爰依法提出發明專利申請。
本創作雖為實現上述目的而揭露了較佳的具體實施例，惟其並非用以限制本創作之構造特徵，任何該技術領域之通常知識者應知，在本創作的技術精神下，任何輕易思及之變化或修飾皆是可能的，且皆為本創作之申請專利範圍所涵蓋。
1:複合材料結構
2:第一纖維層
21:第一間隙
3:導流中間層
31:第一端
32:第二端
33:通道
4:第二纖維層
41:第二間隙
Claims (7)
- 一種複合材料結構，係包括由上而下依序重疊之一第一纖維層、至少一導流中間層及一第二纖維層，其中之該第一纖維層具有上下連通之一第一間隙，該第二纖維層具有上下連通之一第二間隙，該第一間隙與該第二間隙分別填滿一硬化後之樹脂，並使該硬化後之樹脂分別包覆該第一纖維層與該第二纖維層；該至少一導流中間層包括橫向之一第一端及反向於該第一端之一第二端，且該至少一導流中間層具有連通該第一端與該第二端之複數個通道，該複數個通道分別連通該第一間隙與該第二間隙，該複數個通道內填滿該硬化後之樹脂，該硬化後之樹脂包覆該至少一導流中間層。
- 如申請專利範圍第1項所述之複合材料結構，其中該第一纖維層與該第二纖維層分別包括複數層纖維乾布，該導流中間層係為亂纖之纖維布。
- 一種如申請專利範圍第1或2項所述之複合材料結構之成型方法，包括下列步驟：a.將該第一纖維層、該至少一導流中間層及該第二纖維層由上而下依序重疊鋪在一第一模具之表面上，該第一纖維層之上方加上一第二模具，再以一真空塑膠薄膜沿著該第一模具之四週覆蓋密封於該第二模具之上方，同時讓該至少一導流中間層之該第一端連通一進料端以灌注樹脂，該至少一導流中間層之該第二端連通一吸氣端以抽取空氣，其中該第二模具係為一板；以及b.在該真空塑膠薄膜與該第一模具之間的空間抽真空之後，利用真空壓力讓液態樹脂經由該至少一導流中間層分別向上及向下流動，並分別通過該第一間隙以及該第二間隙，以浸泡該第一纖維層及該第二纖維層，同 時讓液態樹脂由該第一端朝向該第二端之方向流動，並待液態樹脂完全含浸該第一纖維層、該至少一導流中間層及該第二纖維層之後關閉該進料端，最後等待液態樹脂固化成形。
- 如申請專利範圍第3項所述之複合材料結構之成型方法，其中該第二模具係為一平板。
- 如申請專利範圍第3項所述之複合材料結構之成型方法，其中該第二模具係為一彎折板。
- 如申請專利範圍第3項所述之複合材料結構之成型方法，其中該第二模具係為一金屬板。
- 如申請專利範圍第3項所述之複合材料結構之成型方法，其更包括一步驟，係在該第一模具與該第二模具之相對表面上分別塗佈一離型劑。
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| TW109122451A TWI732619B (zh) | 2020-07-02 | 2020-07-02 | 複合材料結構及其成型方法 |
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