CN103419413A

CN103419413A - 一次成型的芯型结构体及其制造方法

Info

Publication number: CN103419413A
Application number: CN2012101588030A
Authority: CN
Inventors: 蔡和运
Original assignee: FUBILI INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: FUBILI INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2013-12-04

Abstract

一种一次成型的芯型结构体及其制造方法，该芯型结构体依序包含有一强化层、一芯体层及一底层。该强化层为纤维复合材料；该芯体层包含有一基板与一填充材，该基板具有至少一容置空间，该填充材是位于该容置空间内；该底层为纤维复合材料或塑料材料。其制造方法为依序将上述材料迭层后，放入模型中，施以加温加压以制成该芯型结构体。

Description

一次成型的芯型结构体及其制造方法

技术领域

本发明是与夹芯结构体有关，更详而言之是指一种一次成型的芯型结构体及其制造方法。

背景技术

对于运动用品、电子产品、建材及汽机车零件等生活用品而言，为因应质量轻且具力学特性的产品，而衍生出一种中间为芯材夹于两层面材中的组合式结构，通过较轻的芯材被包覆于较刚硬的面材间，而得到质轻且高强度的复合材料。

现有的夹芯结构体，是先利用发泡材料制作一发泡结构体，再于该发泡结构体表面涂布一接著层，一纤维复合材料覆盖于该接著层表面，该接著层渗入该纤维复合材料的间隙后凝固硬化，使该纤维复合材料黏贴及包覆于该发泡结构体的表面上。

此夹芯结构体需先制备该发泡结构体，再将该纤维复合材料黏合于该发泡结构体，上述工艺为需要二次加工，增加工艺的繁复性；且先制备出来的发泡结构体结构脆弱，尚未包覆纤维复合材料的前易受到外力冲击而产生外观上受损，造成保存上的困难度。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种一次成型的芯型结构体及其制造方法，其工艺简单且产物保存容易并具有高强度的机械性质。

缘以达成上述目的，本发明所提供的一次成型的芯型结构体包含有一芯体层、一强化层及一底层。该芯体层，包含一基板及一填充材，该基板具有至少一容置空间，该填充材是位于该容置空间内；该强化层，为纤维复合材料，位于该芯体层的一面；该底层，位于该芯体层的另一面。

上述的基板具有至少一贯孔或至少一凹槽，该贯孔或该凹槽内部形成该容置空间。

上述的纤维复合材料包含至少一纤维材料与至少一树脂材料，该树脂材料渗设于该纤维材料的间隙中，连结该纤维材料。该树脂材料可以为热固型材料或热塑型材料。

上述的树脂材料与填充材的搭配组合可以如以下组合方式：该树脂材料为热固型材料，该填充材为热固型材料；该树脂材料为热固型材料，该填充材为热塑型材料；该树脂材料为热塑型材料，该填充材为热塑型材料；该树脂材料为热塑型材料，该填充材为热固型材料。

上述的该底层为该纤维复合材料。且至少一表面层结合于该强化层或该底层的表面。该表面层为热固型材料或热塑型材料。

上述的底层为热固型材料或热塑型材料。且还包含有一表面层与该强化层结合。该表面层为热固型材料或热塑型材料。

上述的芯型结构体还包含有至少一接著层，使该强化层和底层分别与该芯体层结合固定。该接著层为热固型材料或热塑型材料。

缘以达成上述目的，本发明所提供该一次成型的芯型结构的制造方法，其包含以下步骤：将上述的强化层、芯体层及底层依序迭层后，放入模型中；将该模型的反应环境的温度调整至摄氏100-300度，压力调整至每平方公分20公斤-150公斤以进行反应；再进行降温步骤，将该模型的反应环境的温度调整至摄氏30度-120度后；打开该模型，取出该芯型结构体。

综合上述，通过本发明的工艺仅需一次加工即可得到质轻且高强度的一次成型的芯型结构体，化简现有二次加工的繁复性与保护芯体层的完整性。

附图说明

为能更清楚地说明本发明，以下较佳实施例并配合附图详细说明如后，其中：

图1为本发明第一较佳实施例的分解图；

图2为本发明第一较佳实施例的剖面图；

图3为本发明第二较佳实施例的基板另一实施态样；

图4为本发明第三较佳实施例的剖面图；

图5为图1的制作流程图；

图6为本发明第四较佳实施例的剖面图。

具体实施方式

图1及图2所示，为本发明所提供一第一较佳实施例的一次成型的芯型结构体1，该芯型结构体1的中间为一芯体层10，由该芯体层10的顶、底面向外分别依序包含一接著层30、一强化层20以及一表面层40。

该芯体层10包含一基板12与一填充材14。该基板12可以为金属材质(铝、铝合金或钢材等)、塑料材质(聚丙烯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物或聚碳酸酯等)或纤维材质(碳纤维或玻璃纤维等)。该基板12具有多个贯孔，所述贯孔的内部分别形成一容置空间12A。该填充材14是位于该容置空间12A内，且该填充材14可以为热塑型材料(聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙、聚氨基甲酸酯等)或热固型材料(酚醛树脂、聚氨基甲酸酯等)的单体或聚合后的产物或金属相关等材料。本实施例的填充材14为热固性发泡材料，以该基板12为模型于该容置空间12A内发泡形成，以致该芯体层10较现有单纯的发泡结构体具有较高的机械强度。另一说明的是，该基板12的型态不受限于上述实施例的限制，亦可如图3所示，为本发明第二较佳实施例，具与第一实施例的相同结构，唯差异处在于该基板2为一体成形的一面封闭2A而另一面具有多个凹槽的结构，所述凹槽内部分别形成一容置空间2B，以容纳该填充材14。

该二强化层20分别位于该芯体层10的顶、底面侧，是由一纤维材料22与一树脂材料24组合而成的纤维复合材料。将该纤维材料22预浸于该树脂材料24中，藉此该树脂材料24渗设于该纤维材料22的间隙，以黏结纤维，而与该纤维材料22共同形成复合性结构。该纤维材料22可为碳纤维、玻璃纤维、克维拉纤维、硼纤维或碳化硅纤维等。该树脂材料24可以为热塑型材料(聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙、聚氨基甲酸酯等)或热固型材料(酚醛树脂、聚氨基甲酸酯等)。该强化层20用以强化该芯体层10的机械强度，以得质轻且高强度的结构。

该二接著层30是分别设于该芯体层10的顶、底面且黏结该芯体层10与该强化层20。所述接著层30为热塑型材料(聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙、聚氨基甲酸酯等)或热固型材料(酚醛树脂、聚氨基甲酸酯等)所形成的薄膜，用以提高该芯体层10与该强化层20间的结合强度。但如图4所示，为本发明第三较佳实施例的芯型结构体3，与第一实施例具相同结构，唯差异在于：该芯型结构体3省略该接著层30，其省略原因是因为该芯体层10与该强化层20间因材料特性而两者间具有较佳的结合强度，故可以减少设置该接著层30，一样可以达到相同结合效果，以化简工艺及降低成本。

该二表面层40是贴附于该强化层20的表面，且该二表面层40具有官能基，用以提高强化层20与其他对象(像是橡胶、塑料等)的接合强度；或是，当作一保护膜，避免该强化层20遭外力而受损。该表面层40是由热塑型材料(聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙、聚氨基甲酸酯等)或热固型材料(酚醛树脂、聚氨基甲酸酯等)所形成的薄膜。该表面层40的材质选择是与欲结合对象的材质有关，如下表1所示，举例该表面层40与欲结合对象为同类材质或异类材质时的材料间的搭配。

表1表面层与欲结合对象的材料间的搭配

另一说明的是，该表面层40的设置非必要条件，可以依使用需求而增设该表面层40以提高产品强度与结合效果，或省略该表面层40的设置以化简工艺及渐低成本。

上述为本发明较佳实施例的芯型结构体1的结构介绍，接著对该芯型结构体1的加工制造方法说明如后，请配合图1、图2及图5所示：

一、将各层材料依上述第一较佳实施例所述的顺序层叠，由上而下分别为该表面层40、该强化层20、该黏着层30、该芯体层10、该黏着层30、该强化层20及该表面层40；

二、将层叠好的材料放入一模型中；

三、依据各层材料间的搭配组合而将该模型的反应环境于一第一时间内调整至一设定温度与一设定压力(不同材质的搭配组合的加工条件如下表2所示)；

四、接著降温冷却，于一第二时间内将温度调整至摄氏温度30-120度进行降温，压力则保持等于或大于升温时的压力，以避免过低的压力造成该上下模型分离。

五、于降温后，即可打开模型，取得该芯型结构体1。

另外一提的是，该芯型结构体1的尺寸大小，可以于迭层前先将各层材料材切成所需尺寸再进行反应；或是将反应后的成品进行裁切，以因应各种不同尺寸的需求。

表2不同材质的搭配组合的加工条件

请再参阅图6所示，为本发明第四较佳实施例的芯型结构体4，是以第一实施例的芯型结构体1为基础下，将该芯体层10的底面侧省略该接著层30及该强化层20，而直接连接一底层50。该底层50可以为如第一实施例所述的构成强化层20的纤维复合材料或如构成表面层40的塑料材料(热塑型材料或热固型材料)，于本实施例中为塑料材料，通过该塑料材料使该芯型结构体4直接与其他对象结合，以减少制作成本，且非结合面侧仍保有优异的机械强度。

综合上述，本发明的芯型结构体1(3、4)其制造方式属一次加工，非现有技术所述的二次加工，故制作过程简单且快速。且该芯体层10中的填充材14于加工过程即被强化层20所包覆，无裸露之虞，故解决现有技术中需先制备出发泡结构体，使该发泡结构体具受损的疑虑。又该芯体层10包含该填充材14与该基板12，该基板12设置为现有技术所未揭露，造就该芯体层10较单纯的发泡结构体具有较好的机械强度。

以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，凡是应用本发明说明书及申请专利范围所为的等效结构及制作方法变化，理应包含在本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种一次成型的芯型结构体，包含：

一芯体层，包含一基板及一填充材，该基板具有至少一容置空间；该填充材位于该容置空间内；

一强化层，为纤维复合材料，位于该芯体层的顶面；

一底层，位于该芯体层的底面。

2.如权利要求1所述的一次成型的芯型结构体，其中该基板具有至少一贯孔，该贯孔内部形成该容置空间。

3.如权利要求1所述的一次成型的芯型结构体，其中基板具有至少一凹槽，该凹槽内部形成该容置空间。

4.如权利要求1所述的一次成型的芯型结构体，其中该纤维复合材料包含至少一纤维材料与至少一树脂材料，该树脂材料渗设于该纤维材料的间隙中，连结该纤维材料。

5.如权利要求4所述的一次成型的芯型结构体，其中该树脂材料为热固型材料，该填充材为热固型材料。

6.如权利要求4所述的一次成型的芯型结构体，其中该树脂材料为热固型材料，该填充材为热塑型材料。

7.如权利要求4所述的一次成型的芯型结构体，其中该树脂材料为热塑型材料，该填充材为热塑型材料。

8.如权利要求4所述的一次成型的芯型结构体，其中该树脂材料为热塑型材料，该填充材为热固型材料。

9.如权利要求1所述的一次成型的芯型结构体，其中该底层为纤维复合材料。

10.如权利要求9所述的一次成型的芯型结构体，还包含一表面层结合于该强化层或该底层的表面，其中该表面层为热固型材料或热塑型材料。

11.如权利要求1所述的一次成型的芯型结构体，还包含有一表面层与该强化层结合，其中该表面层为热固型材料或热塑型材料；且该底层为热固型材料或热塑型材料。

12.如权利要求5、6、7或8所述的一次成型的芯型结构体，还包含有至少一接著层，使该强化层和底层分别与该芯体层结合固定。

13.如权利要求12所述的一次成型的芯型结构体，其中该接著层为热固型材料或热塑型材料。

14.一种如权利要求1所述的一次成型的芯型结构体的制造方法，其包含以下步骤：

将强化层、芯体层及底层依序迭层后，放入一模型中；

将该模型的反应环境的温度调整至摄氏100-300度，压力调整至每平方公分20公斤-150公斤以进行反应后；

打开该模型，取出该芯型结构体。

15.如权利要求14所述的制造方法，其中于反应后和打开模型前还包含一降温冷却步骤，该降温冷却步骤是将该模型的反应环境的温度调整至摄氏30度-120度。