CN100386241C - 以复合材料补强组接架体的制造方法及其成品 - Google Patents

Abstract

一种以复合材料补强组接架体的制造方法及其成品，主要是先以接合方式组接至少二架杆成为一组接架体，并于该组接架体上涂布树脂，然后于该组接架体上布设至少一层复合材料预浸材，再将已披覆复合材料预浸材的组接架体以一热可塑性的袋子承装，并将该袋子密封与抽真空处理，最后将真空状态下的袋子热压处理，使该组接架体上的复合材料预浸材产生固化而附着于其表层上，借此，成型后的组接架体，会具有一连续性的复合材料补强层，而能相对增进整体结构强度，尤其是在组接架体的二架杆接合处的结构强度更能大大提升。

Description

以复合材料补强组接架体的制造方法及其成品

【技术领域】

本发明涉及一种以复合材料补强组接架体的制造方法及其成品，特别是涉及一种以复合材料披覆成型于组接架体上，借以提高组接架体组接处强度的制造方法与其成品。

【背景技术】

以焊接或粘接胶合方式接合的组接架体，难免会于接合处产生应力集中，而有结构强度不足之憾，然而不论金属或是非金属材料制造成型的杆体，往往都受限于所需的整体成型设计，在制造上需要使用到各种接合方式组接搭配，例如自行车的车架、健身器材使用的组接杆件、自行车的零组件等等相关的组接元件。

以自行车的车架本体为例，最早期的车架本体的制造方式，都是采用金属杆件直接焊接接合，方能成型出整体的必要造型，而后，因自行车逐渐朝向轻巧的方向发展，所以在市面上出现有部分金属杆件搭配部份碳纤维杆件接合的车架本体，以及全部由碳纤维杆件接合的车架本体，而这二种类型的车架本体接合方式，金属杆件部份仍是以焊接方式达成，而至于碳纤维杆件则是以粘接胶合方式达成，所以在车架本体的整体结构上，不论采用上述何种类型组成，都存在有接合处结构强度不足的疑虑，而对于车架本体而言，其是用于自行车承载核心所在，而车架本体结构强度低，就是产品上的一大缺失，是须加以改善与提升。此外，附带一提的是，除了上述三种车架本体的制作方法之外，市面上尚有一种以碳纤维材料配合模具而一体成型的车架本体，虽然这种车架本体不会有接合产生结构强度不足的问题，但是这种制造方式的模具造价昂贵，且模造成型的品质不易控制，再加上制造成本很高，相对有造价过高及不易制作等问题，因此这类型的车架本体，只限于少数高单价的自行车使用，产业上并无法全面采用。

【发明内容】

因此，本发明的目的是提供一种以复合材料补强组接架体的制造方法及其成品，能获得最佳的强度与刚性，并具有模具成本低、能提高生产速率、产品具有高品质与较佳稳定性的特点。

为了达到上述目的，本发明提供一种以复合材料补强组接架体的制造方法，其特征在于其包含下列步骤：

(a)以接合方式组接至少二架杆成为一组接架体；

(b)对组接架体施行表面加工处理；

(c)于该组接架体上涂布树脂；

(d)于该组接架体上布设至少一层复合材料预浸材；

(e)以一热可塑性的袋子承装前述已披覆复合材料预浸材的组接架体；

(f)将该袋子密封并加以抽真空处理；

(g)将真空状态下的袋子热压处理，使该组接架体上的复合材料预浸材产生固化而附着于其表层上。

较佳地，该步骤(b)中，可先对该组接架体作表面粗糙化及脱脂处理。

较佳地，该步骤(c)于涂布树脂后，可将该组接架体静置一段时间而使树脂干燥。

该组接架体可用于组装自行车的车架本体、健身器材用组接杆件，或是自行车零组件。

较佳地，该复合材料预浸材可由树脂与复合材料补强材混合调配而成，该复合材料补强材是可选自于碳纤维(Carbon)、玻璃纤维(Fiber Glass)、克维拉纤维(Kevlar)、陶瓷纤维(Ceramic)、硼纤维(Boron)、钛纤维(Titanium)等其中任何一种，或者是使用上述其中两种以上材质混合的复合材料。

较佳地，在步骤(g)中，该袋子是以一热压炉加热加压，使袋子内的组接架体上的复合材料预浸材产生固化附着。

较佳地，该组接架体的二架杆是采用焊接或是粘接方式接合。

本发明还提供一种以复合材料补强的组接架体，其特征在于：

该组接架体是以至少二架杆组接而成，且该组接架体的架杆表层及接合位置上披覆有一树脂层及一层复合材料预浸材，该复合材料预浸材于该树脂层上成型出一呈连续性补强的表层。

较佳地，该组接架体是一种用于组装自行车的车架本体、健身器材用组接杆件，或是自行车零组件。

较佳地，该复合材料预浸材是由树脂与复合材料补强材混合调配而成，该复合材料补强材是可选自于碳纤维(Carbon)、玻璃纤维(Fiber Glass)、克维拉纤维(Kevlar)、陶瓷纤维(Ceramic)、硼纤维(Boron)、钛纤维(Titanium)等其中任何一种，或者是使用上述其中二种以上材质混合的复合材料。

较佳地，该组接架体的二架杆是可采用焊接或是粘接方式接合。

本发明的以复合材料补强的组接架体，该组接架体是以至少二架杆组接而成，且该组接架体的架杆表层及接合位置上先披覆有一树脂层，而再以复合材料预浸材布设于树脂层上，然后在真空状态下热压固化处理，而于该树脂层上再成型一呈连续性的复合材料补强层，借此，透过连续性的复合材料补强层，则在组接架体于承受外力时，就不会直接于接合处产生应力集中，所以能相对大幅提升整体的结构强度，另外，在制程上并不需要使用到任何辅助模具来成型复合材料补强层，因此相对制造成本低且生产优良品率高。

【附图说明】

下面通过最佳实施例及附图对本发明的一种以复合材料补强组接架体的制造方法及其成品进行详细说明，附图中：

图1是一流程图，说明本发明的以复合材料补强组接架体的制造方法的一较佳实施例。

【具体实施方式】

如图1所示，以复合材料补强组接架体的制造方法，包含下列步骤：

a)以接合方式组接至少二架杆成为一组接架体，该组接架体可为焊接或是粘接胶合方式组成，且各该架杆的材质是可为金属或是非金属材料，或这是二种材料混合使用，另外，该组接架体是可接合成型为组装自行车的车架本体、健身器材用组接杆件、或是自行车零组件等等相关的组接元件。

b)于该组接架体的进行粗糙化、脱脂等表面加工，使组接架体的外层上易于附着胶合物。

c)于该组接架体上涂布树脂，再静置一段时间而使树脂干燥，而在组接架体上形成一树脂层，该树脂是可选用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙酰基聚酯树脂等其中任何一种。

d)于该组接架体的树脂层上布设至少一层复合材料预浸材，其中布设的方式可使用贴合包覆的方式达成，且该复合材料预浸材是由树脂与复合材料补强材混合调配而成，该复合材料补强材是可选自于碳纤维(Carbon)、玻璃纤维(Fiber Glass)、克维拉纤维(Kevlar)、陶瓷纤维(Ceramic)、硼纤维(Boron)、钛纤维(Titanium)等其中任何一种，也可以是使用上述其中二种以上材质混合的复合材料。

e)以一热可塑性的袋子承装前述已披覆复合材料预浸材的组接架体，该袋子的厚度约在0.01mm至0.8mm的范围最佳，而耐热温度是大于摄氏100度。

f)将承装有组接架体的袋子密封并加以抽真空处理，其中抽真空处理时，只要真空度达到700mmHg就可。

g)然后再将真空状态下的袋子热压处理，使该组接架体上的复合材料预浸材产生固化而附着于其表层上，其中该热压处理的方式是可利用热压炉加热加压该袋子来达成。

本发明所提供的一种以复合材料补强的组接架体，是依据上述方法而制设所成，其特征在于：

该组接架体是以至少二架杆组接而成，且该组接架体的架杆表层及接合位置上先披覆有一树脂层，而再以复合材料预浸材布设于树脂层上，然后在真空状态下经热压固化处理，而于该树脂层上成型一呈连续性的复合材料补强层，借此，透过连续性的复合材料补强层，则在车架本体于承受外力时，就不会直接于接合处产生应力集中，所以能相对大幅提升整体的结构强度，另外，在制程上并不需要使用到任何模具辅助来成型复合材料补强层，因为本发明在于热压固化组接架体上的复合材料预浸材时，不再使用任何模具，换句话说，本发明于热压成型是以组接架体直接当为模具，因此可节省模具上的费用成本并提高生产良率。

值得一提的是，本发明的复合材料补强层并不限定全部布设在整个组接架体上，其主要能够将复合材料预浸材包覆局部的组接架体部分及接合部位，就能达到本发明所诉求的特点，因此无论是局部或是全部使用复合材料包覆组接架杆，都能达到减低应力集中于接合处以及增进结构强度的功效。

上述是本发明的一种以复合材料补强组接架体的制造方法及其成品的制造与组成上的说明，至于其相较于以往的制造方式所能获得的优点与功效叙述如后：

一、本发明与以往需要接合方式的组接架体相较，因为接合

处可借由连续性的复合材料补强，所以可明显增加整体的结构强度，而运用于自行车的车架本体，是可相对能改善车架本体接合处应力集中的问题，所以能获得最佳的强度与刚性。

二、本发明的组接架体运用于自行车的车架本体上，是可获得如同以全碳纤维一体成型的车架本体的结构强度，但是相较于两者的制造上，本发明的良品率较高、模具成本低，且能提高生产速率，相对具有高品质与较佳产品稳定性的特点，况且，本发明的模具的可替换性高(该组接架体可视为模具)，并不受限于同一规格的产品由同一模具来制作，而以碳纤维一体成型的车架本体的模具则局限于同一规格品，所以本发明相对于产业利用性与市场前瞻性都优于已有技术。

Claims (11)

1.一种以复合材料补强组接架体的制造方法，其特征在于其包含下列步骤：

(a)以接合方式组接至少二架杆成为一组接架体；

(b)对组接架体施行表面加工处理；

(c)于该组接架体上涂布树脂；

(d)于该组接架体上布设至少一层复合材料预浸材；

(e)以一热可塑性的袋子承装前述已披覆复合材料预浸材的组接架体；

(f)将该袋子密封并加以抽真空处理；

(g)将真空状态下的袋子热压处理，使该组接架体上的复合材料预浸材产生固化而附着于其表层上。

2.如权利要求1所述的一种以复合材料补强组接架体的制造方法，其特征在于：

该步骤(b)中，先对该组接架体作表面粗糙化及脱脂处理。

3.如权利要求1所述的以复合材料补强组接架体的制造方法，其特征在于：

该步骤(c)于涂布树脂后，将该组接架体静置一段时间而使树脂干燥。

4.如权利要求1所述的以复合材料补强组接架体的制造方法，其特征在于：

该组接架体是健身器材用组接杆件，或是自行车零组件。

5.如权利要求1所述的以复合材料补强组接架体的制造方法，其特征在于：

该复合材料预浸材是由树脂与复合材料补强材混合调配而成，该复合材料补强材是选自于碳纤维、玻璃纤维、克维拉纤维、陶瓷纤维、硼纤维、钛纤维其中任何一种，或者是使用上述其中两种以上材质混合的复合材料。

6.如权利要求1所述的一种以复合材料补强组接架体的制造方法，其特征在于：

在步骤(g)中，该袋子是以一热压炉加热加压，使袋子内的组接架体上的复合材料预浸材产生固化附着。

7.如权利要求1所述的一种以复合材料补强组接架体的制造方法，其特征在于：

该组接架体的二架杆是采用焊接或是粘接方式接合。

8.一种以复合材料补强的组接架体，其特征在于：

该组接架体是以至少二架杆组接而成，且该组接架体的架杆表层及接合位置上披覆有一树脂层及一层复合材料预浸材，该复合材料预浸材于该树脂层上成型出一呈连续性补强的表层。

9.如权利要求8所述的以复合材料补强的组接架体，其特征在于：

该组接架体是健身器材用组接杆件，或是自行车零组件。

10.如权利要求8所述的以复合材料补强的组接架体，其特征在于：

该复合材料预浸材是由树脂与复合材料补强材混合调配而成，该复合材料补强材是选自于碳纤维、玻璃纤维、克维拉纤维、陶瓷纤维、硼纤维、钛纤维其中任何一种，或者是使用上述其中二种以上材质混合的复合材料。

11.如权利要求8所述的以复合材料补强的组接架体，其特征在于：

该组接架体的二架杆是采用焊接或是粘接方式接合。