CN101722663A - 复合材料物件以及复合材料物件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种使橡胶与复合纤维材料一体结合而成的具有橡胶件与复合纤维件的复合材料物件，以及此复合材料物件的制造方法。此制造方法是将已热固或未热固的复合纤维件置于模具的第一模中，其中复合纤维件是以树脂裹覆至少一纤维层的结构。接着，闭合第一模与模具的第二模，使第二模的型腔的开口与复合纤维件正对。最后，在型腔中填入橡胶，针对已热固以及未热固的情况而提供不同的成型环境，以在复合纤维件的树脂上成型固着橡胶件。本发明的复合材料物件具有特殊触感的表面，并具有强的抗剪力、抗张力的能力，以及适合于商品轻薄短小化的设计。利用本发明的制造方法能使橡胶与复合纤维件的结合具有适当的强度与可靠度，简化结合工序，减少附属原料的消耗。

Description

复合材料物件以及复合材料物件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种复合材料物件以及该复合材料物件的制造方法，尤指利用橡胶与复合纤维件一体结合的复合材料物件及其制造方法。

背景技术

以往各种电子装置的外壳均以光滑外表为主要的设计方向，近年逐渐发展出一些具有高级触感的电子装置外壳，如皮、竹等材料为外表的笔记本电脑外壳，以此提升电子装置的商品价值与消费者的购买意愿。

玻璃纤维树脂布(FRP)是一种广泛应用于印刷电路板的绝缘材料，属于一种复合纤维的材料。经技术人员研究，其纤维的结构除了能承受更大的张力，以及树脂材料能承受很大的剪力以外，在外壳表面会呈现出一种特殊的触感，彷佛精装古书一般，能大幅提升电子产品的价值及质感。

因此，举例来说，使用此种复合纤维材料作为壳件来构成外壳，其承受更大的外部应力的能力会使壳体利于薄型化设计，并且这种复合纤维材料的质地较轻，更有利于电子产品的轻薄短小设计。此外，若突破传统将玻璃纤维改为碳纤维，则在壳体上更兼具有电磁防护的功效。当然，其它复合纤维材料，诸如克维拉纤维，均可视其性质而增强电子装置外壳件的功能性。

复合纤维材料的特性与塑料以及铁质材料(金属材料)截然不同，当壳体内侧要装设一个其他材料的零件时，例如橡胶材料的零件，则不像塑料零件一样可以由塑料包覆固定，或是由塑料上的成型定位肋来辅助安装，也不像铁质材料一样可以冲孔或直接铆合。

在实际应用中，为了缓冲或定位等其它的需求，会希望将橡胶材料的橡胶件固定装设在壳件内侧，但是，若要将该橡胶件装在复合纤维材料的壳件表面，以现有的方法仅能以胶水或双面胶接合，此为当前一般技术人员所能联想到的方式。

然而，以胶水或双面胶接合的工序较多，材料与人力成本较高，更由于橡胶弹性强、易于形变，以普通胶水或双面胶接合后的强度与可靠度相当低，而采用特殊硅胶材料的胶水或双面胶，成本又较高，对商品化生产来说有许多负面的影响。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种将橡胶与复合纤维件一体结合的复合材料物件及其制造方法，以改进上述问题。

本发明的目的在于提供一种一体结合了纤维材料与橡胶的复合材料物件及其制造方法。此制造方法利用一模具通过成型制成此复合材料物件，该模具包含一第一模以及一第二模，该第二模具有一型腔。该制造方法包含下列步骤：

首先，将一复合纤维件置于该第一模中，此复合纤维件可以是尚未热固化的或是已热固化的，所述复合纤维件是以树脂裹覆至少一纤维层的结构；接着，闭合该第一模与该第二模，使该型腔的开口正对且贴附于该复合纤维件；最后，在该型腔中填入橡胶，针对已热固化以及尚未热固化两种情况会提供不同的成型环境，以在该复合纤维件的该树脂上成型固着一橡胶件。

本发明的另一个目的在于提供一种复合材料物件，此复合材料物件包含一复合纤维件与一橡胶件。其中，复合纤维件包含至少一纤维层以及裹覆纤维层的树脂。而橡胶件直接成型固着于复合纤维件的树脂上。

因此，利用本发明的复合材料物件以及复合材料物件的制造方法，配合模具以及成型的步骤，能将纤维材料与橡胶一体结合成为复合材料物件；由此，使此复合材料物件具有特殊触感的表面，并且使此复合材料物件具有很强的抗剪力、抗张力的能力，其质轻、体壁较薄，适于商品轻薄短小化的设计。最重要地，利用本发明的制造方法，使橡胶与复合纤维件的结合具有适当的强度与可靠度，并使结合的工序简化，且能减少附属原料的消耗。

关于本发明的优点与精神可以利用以下的发明详述及附图而得到进一步的了解。

附图说明

图1是笔记本电脑部分结构的分解示意图；

图2是本发明复合材料物件的侧剖示意图；

图3是本发明制造方法的流程图；

图4是本发明图3中步骤S04的状态示意图；

图5是本发明第一种固着方式的流程图；

图6是本发明第二种固着方式的流程图；以及

图7是本发明另一例复合材料物件的示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是笔记本电脑10部分结构的分解示意图。以一优选实施例来说明，本发明所制造的复合材料物件30可应用于商品所需壳件20的用途，所述商品例如为笔记本电脑10、液晶显示器、智能型移动电话等电子商品，或是包装盒、家具等非电子商品，此复合材料物件30适合作为壳件20的主体部。

图中，以笔记本电脑10具液晶面板22的上盖为例，说明复合材料物件30的使用。复合材料物件30包含一体成型的复合纤维件32与橡胶件34，复合纤维件32相反于橡胶件34的一侧适于作为壳件20的表面，其在外观上呈现一种特殊的质感与触感，彷佛精装古书一般，橡胶件34在壳件20内侧可作为液晶面板22的缓冲，兼具减震避震以及定位的作用。

请参阅图2，图2是本发明复合材料物件30的侧剖示意图。复合材料物件30包含一复合纤维件32、以及一橡胶件34。复合纤维件32包含至少一纤维层3204以及裹覆纤维层3204的树脂3202，如图中的放大区域可见，复合纤维件32具有六层纤维层3204。

纤维层3204一般来说是指纤维布，而纤维层3204的材料可以为碳纤维(Carbon Fiber；CF)、玻璃纤维(Glass Fiber)或克维拉纤维(Kevlar Fiber)等材料。若复合纤维件32的材料采用碳纤维，还会使壳件20兼具有防止电磁干扰(EMI)的效果，且碳纤维耐温达1000℃以上，可使工艺更加容易。

进一步，橡胶件34直接成型固着于树脂3202上，所以外观上可见为一个橡胶件34固着于复合纤维件32表面而形成为一体元件的复合材料物件30。若采用硅橡胶(Silicon rubber)，熟化温度约165～190℃的范围间，若采用中性橡胶(Neutral rubber)，其熟化温度约150℃。

请参阅图3，图3是本发明制造方法的流程图。本发明也涉及一种复合材料物件30的制造方法，该物件30是利用一模具40制成，模具40包含一第一模42以及一第二模44，第二模44具有一型腔4402，关于模具40与复合材料物件30的结构图会在图4及相关说明中详述。该制造方法包含下列步骤：

步骤S02：将一复合纤维件32置于第一模42中，第一模42具一个容置室，该容置室正好可容置复合纤维件32。所述复合纤维件32是以树脂3202裹覆至少一纤维层3204的结构。

复合纤维件32在此步骤中可以是已经热固化处理的，或是尚未热固化处理的。复合纤维件32将作为壳件20外表面的一面，位于该容置室底面，而向上露出的一面为复合纤维件32将作为壳件20内部的表面，也就是要结合橡胶件34的表面。

步骤S04：闭合第一模42与第二模44，使型腔4402的开口正对于且贴附在复合纤维件32的表面。

步骤S06：在型腔4402中填入橡胶，以在复合纤维件32的树脂3202上成型固着一橡胶件34。

请配合图3参阅图4，图4是本发明图3步骤S04的状态示意图。图中可见模具40由第二模44与第一模42上、下叠合而成，第二模44中具有型腔4402，型腔4402是通过浇道4404连通到外部，其后的熔融态橡胶是通过浇道4404从外部流到型腔4402中成型；复合纤维件32则置于第一模42中。

所成型的复合材料物件30是装置(前述的商品)的部分壳件20，不同于橡胶件34所接着复合纤维件32的相对另一面，为该装置的外部表面，其特殊的触感能提升装置的商品价值与消费者的购买意愿。

针对前述橡胶件34直接地成型固着于树脂3202上进一步说明：橡胶件34直接地成型固着于树脂3202上，可以有两种固着方式。第一种是在一第一成型环境中，以附着方式来固着；第二种是在一第二成型环境中，以融合方式来固着。

关于上述的第一种与第二种固着方式，请分别参阅图5以及图6。图5是本发明的第一种固着方式的流程图，如前述的制造方法，以图5说明附着方式的步骤，该附着方式还包含下列步骤：

步骤S12：根据所需的强度与厚度，叠合多层已裁切成形的纤维布。

步骤S14：将所述纤维布浸入一树脂3202中，利用树脂3202作为各层纤维布间的接着剂，以形成尚未热固化的复合纤维件32。

步骤S16：进行一热固工艺，使尚未热固化的复合纤维件32形成已热固化的复合纤维件32。

所述成型固着，是在一第一成型环境中形成橡胶件34，并以附着的方式固着在已经热固化复合纤维件32的树脂3202上。

当以第一种方式固着时，由于复合纤维材料已经固化，在此过程中仅需考虑橡胶材料的热变化，也就是仅需考虑橡胶材料的熟化温度。因此所述的第一成型环境，其所需的环境条件预估温度约为0至200℃之间，压力约在0至200kgf之间，且工艺时间约不超过于300秒。然而，不同的橡胶种类，所需的工艺参数当然略有不同，因此亦不脱离本发明所要保护的范围。

图6是本发明的第二种固着方式的流程图。如前述的制造方法，以图6说明融合方式的步骤，图6的融合方式还包含下列步骤：

步骤S22：根据所需的强度与厚度，叠合多层已裁切成形的纤维布。

步骤S24：将所述纤维布浸入一树脂3202中，利用树脂3202作为各层纤维布间的接着剂，以形成尚未热固化的复合纤维件32。

步骤S26：在一第二成型环境中形成橡胶件34，且以融合的方式将橡胶件34固着于尚未热固化复合纤维件32的树脂3202上。

步骤S28：进行一热固工艺，使尚未热固化的复合纤维件32的树脂材料和橡胶材料一起热固化；在此阶段尚未热固化的复合纤维件32会形成已热固化的复合纤维件32。

当以第二种方式固着时，复合纤维材料是尚未热固化的状态，在此过程中必须同时考虑橡胶与树脂3202两种材料的热变化。因此所述的第二成型环境，其所需的环境条件预估温度约为0至250℃之间，压力约在0至500kgf之间，且工艺时间约不超过于90分钟。然而，不同的橡胶种类，所需的工艺参数当然略有不同，因此亦不脱离本发明所要保护的范围。

补充说明，如前述的制造方法中成型橡胶件34的方法，可以是以热压方式将橡胶材料成型为橡胶件34；或者，可以是以射出方式将橡胶材料成型为橡胶件34。

请参阅图7，图7是本发明另一例复合材料物件30的示意图。针对有些工艺或产品，为防止橡胶件34接着复合纤维件32的表面时，树脂3202表面被橡胶件34成型时的压力与温度破坏，如前述的成型方法在复合纤维件32置于第一模42后、以及在橡胶件34成型固着前，可进一步包含下列步骤：

将一缓冲材料36设于橡胶件34所要成型固着的树脂3202表面，之后，缓冲材料36可以减缓橡胶件34成型的高热与压力，使成型后的复合纤维件32的树脂3202表面不致发生过于严重的破坏。

其中，缓冲材料36可以是铝箔、铜箔或是麦拉片(Mylar)等材料。

因此，利用本发明的复合材料物件30以及复合材料物件30的制造方法，配合模具40以及成型的步骤，能将纤维材料与橡胶一体结合成为复合材料物件30；由此，使此复合材料物件30具有特殊触感的表面，并且使此复合材料物件30具有很强的抗剪力、抗张力的能力，其质轻、体壁较薄，适于商品轻薄短小化的设计。最重要地，利用本发明的制造方法，使橡胶与复合纤维件32的结合具有适当的强度与可靠度，并使结合的工序简化，且能减少附属原料的消耗。

利用以上优选具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所披露的优选具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能在本申请的权利要求书的范畴内涵盖各种改变及等效设置。

Claims (20)

1.一种复合材料物件的制造方法，该制造方法是配合模具来实现的，上述模具包含第一模以及第二模，上述第二模具有型腔，其特征是，上述制造方法包含下列步骤：

将复合纤维件置于上述第一模中，上述复合纤维件是以树脂裹覆至少一纤维层的结构；

闭合上述第一模与上述第二模，使上述型腔的开口与上述复合纤维件正对；以及

在上述型腔中填入橡胶，以在上述复合纤维件的上述树脂上成型固着橡胶件。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征是，上述纤维层是纤维布。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征是，上述制造方法还包含下列步骤：

叠合多层已裁切成形的纤维布；

将上述纤维布浸入上述树脂形成上述复合纤维件。

4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征是，在将上述复合纤维件置于上述第一模中的步骤前，还包含下列步骤：

将上述复合纤维件经热固工艺处理。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征是，在上述复合纤维件经上述热固工艺处理之后，上述橡胶件的成型固着步骤是在第一成型环境中形成上述橡胶件，并且上述橡胶件以附着的方式固着于上述复合纤维件的上述树脂上。

6.根据权利要求3所述的制造方法，其特征是，上述橡胶件的成型固着步骤中还包含下列步骤：

在第二成型环境中形成上述橡胶件，且以融合的方式将上述橡胶件固着于上述复合纤维件的上述树脂上；以及

将上述复合纤维件经热固工艺处理。

7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征是，在上述橡胶件的成型固着步骤中，上述橡胶件是以热压方式成型。

8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征是，在上述橡胶件的成型固着步骤中，上述橡胶件是以射出方式成型。

9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征是，在将上述复合纤维件置于上述第一模，与上述橡胶件的成型固着步骤之间，进一步包含下列步骤：

将缓冲材料设于上述橡胶件所要成型固着的上述复合纤维件的上述树脂表面。

10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征是，上述缓冲材料选自由铝箔、铜箔、聚碳酸酯薄膜以及麦拉片所组成的组群中的材料。

11.根据权利要求1所述的制造方法，其特征是，上述纤维层选自由碳纤维、玻璃纤维以及克维拉纤维所组成的组群中的材料。

12.一种复合材料物件，其特征是，该复合材料物件包含：

复合纤维件，包含至少一纤维层以及裹覆上述纤维层的树脂；以及

橡胶件，成型固着于上述复合纤维件的上述树脂上。

13.根据权利要求12所述的复合材料物件，其特征是，上述纤维层是纤维布。

14.根据权利要求13所述的复合材料物件，其特征是，上述纤维层选自由碳纤维、玻璃纤维以及克维拉纤维所组成的组群中的材料。

15.根据权利要求12所述的复合材料物件，其特征是，上述成型固着是在第一成型环境中以附着方式来固着。

16.根据权利要求12所述的复合材料物件，其特征是，上述成型固着是在第二成型环境中以融合方式来固着。

17.根据权利要求12所述的复合材料物件，其特征是，上述橡胶件是以热压方式成型。

18.根据权利要求12所述的复合材料物件，其特征是，上述橡胶件是以射出方式成型。

19.根据权利要求12所述的复合材料物件，其特征是，上述复合材料物件进一步包含缓冲材料，上述缓冲材料设置于上述复合纤维件与上述橡胶件之间。

20.根据权利要求19所述的复合材料物件，其特征是，上述缓冲材料选自由铝箔、铜箔、聚碳酸酯薄膜以及麦拉片所组成的组群中的材料。

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