CN105269877B - 复合板结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种复合板结构，包括一复合板及一树脂构件。复合板包括一第一纤维层、一第二纤维层及一芯层。第二纤维层具有一第一区域，其中第二纤维层的面积小于第一纤维层的面积。芯层配置于第一纤维层与第二纤维层之间，其中芯层暴露于第一区域。树脂构件连接于复合板，其中树脂构件在第一区域结合于芯层。此外，此复合板结构的制造方法亦被提及。

Description

复合板结构及其制造方法
技术领域
本发明是有关于一种复合板结构及其制造方法，且特别是有关于一种具有纤维层的复合板结构及其制造方法。
背景技术
近年来，可携式电子装置的功能越来越多元化，体积越来越小，加上无线通讯及无线网路的便利性，让人们得以通过可携式电子装置获取网路资讯，使得可携式电子装置日益普及。为了增加可携性，可携式电子装置不断地缩小厚度、重量，由塑胶、竹片、碳纤维或玻璃纤维等材料所构成的复合材料具有较轻的重量，因此被应用于可携式电子装置的壳体。
可携式电子装置储存大量的资料及应用程式，若结构强度不足而不耐撞、不耐压，将造成携带上的困扰。因此，如何增加上述复合材料的结构强度为可携式电子装置壳体设计上的重点。
发明内容
本发明提供一种复合板结构，具有较佳的结构强度。
本发明提供一种复合板结构的制造方法，其制造出的复合板结构具有较佳的结构强度。
本发明的复合板结构包括一复合板及一树脂构件。复合板包括一第一纤维层、一第二纤维层及一芯层。第二纤维层具有一第一区域，其中第二纤维层的面积小于第一纤维层的面积。芯层配置于第一纤维层与第二纤维层之间，其中芯层暴露于第一区域。树脂构件连接于复合板，其中树脂构件在第一区域结合于芯层。
在本发明的一实施例中，上述的复合板具有一侧壁，芯层在侧壁被暴露，树脂构件连接于侧壁。
在本发明的一实施例中，上述的复合板具有一周缘，周缘具有多个凹部，树脂构件具有多个凸部，这些凸部分别嵌合于这些凹部。
在本发明的一实施例中，上述的这些凹部通过冲压制程而形成。
在本发明的一实施例中，上述的各凹部的延伸方向相对于周缘具有一倾斜角度。
在本发明的一实施例中，上述的倾斜角度介于10-170度。
在本发明的一实施例中，上述的第二纤维层的一部分被移除以在第一区域暴露芯层，第一区域将第二芯层分隔为一第二区域及一第三区域，芯层在第二区域及第三区域被第二纤维层覆盖。
在本发明的一实施例中，上述的第二区域的面积大于第三区域的面积。
在本发明的一实施例中，上述的复合板具有一周缘，第三区域邻接周缘。
在本发明的一实施例中，上述的第二纤维层的部分通过铣削制程、镭射穿孔制程、或机械钻孔制程被移除。
在本发明的一实施例中，上述的第一纤维层及第二纤维层的材质包括碳纤维、玻璃纤维、克维拉纤维、人造纤维、或天然纤维。
在本发明的一实施例中，上述的第一纤维层及第二纤维层的材质包括纤维纱束混合树脂。
在本发明的一实施例中，上述的树脂为热塑性树脂或热固性树脂。
在本发明的一实施例中，上述的芯层的材质包括塑胶、竹片、碳纤维、玻璃纤维、人造纤维、或天然纤维。
在本发明的一实施例中，上述的第二纤维层与位于第一区域的树脂构件共平面。
本发明的复合板结构的制造方法包括以下步骤。提供一复合板，其中复合板包括一第一纤维层、一第二纤维层及一芯层，芯层配置于第一纤维层与第二纤维层之间。移除第二纤维层的一部分，以使芯层在第二纤维层的一第一区域被暴露。通过一射出成型制程提供一熔融树脂至复合板，其中部分熔融树脂通过被第二纤维层暴露的 芯层而流至第一纤维层与第二纤维层之间，且熔融树脂固化后形成连接于复合板的一树脂构件。
在本发明的一实施例中，上述的复合板具有一侧壁，芯层在侧壁被暴露，形成树脂构件的步骤包括：将树脂构件连接于侧壁。
在本发明的一实施例中，上述的复合板结构的制造方法包括：在复合板的一周缘形成多个凹部，其中树脂构件具有多个凸部，这些凸部分别嵌合于这些凹部。
在本发明的一实施例中，上述的形成该些凹部的步骤包括：通过一冲压制程形成该些凹部。
在本发明的一实施例中，上述的各凹部的延伸方向相对于周缘具有一倾斜角度。
在本发明的一实施例中，上述的倾斜角度介于10-170度。
在本发明的一实施例中，上述的第一区域将第二芯层分隔为一第二区域及一第三区域，芯层在第二区域及第三区域被第二纤维层覆盖。
在本发明的一实施例中，上述的第二区域的面积大于第三区域的面积。
在本发明的一实施例中，上述的复合板具有一周缘，第三区域邻接周缘。
在本发明的一实施例中，上述的移除第二纤维层的部分的步骤包括：通过铣削制程、镭射穿孔制程、或机械钻孔制程移除第二纤维层的部分。
在本发明的一实施例中，上述的第一纤维层及第二纤维层的材质包括碳纤维、玻璃纤维、克维拉纤维、人造纤维、或天然纤维。
在本发明的一实施例中，上述的第一纤维层及第二纤维层的材质包括纤维纱束混合树脂。
在本发明的一实施例中，上述的树脂为热塑性树脂或热固性树脂。
在本发明的一实施例中，上述的芯层的材质包括塑胶、竹片、碳纤维、玻璃纤维、人造纤维、或天然纤维。
基于上述，在本发明的复合板中，芯层在第一区域被第二纤维层暴露，使熔融树脂能够通过被第二纤维层暴露的芯层而流至第一纤维层与第二纤维层之间。藉此，熔融树脂固化后所形成的树脂构件在第一区域结合于芯层、第一纤维层与第二纤维层，以加强芯层、第一纤维层与第二纤维层的结合力，进而提升复合板结构的结构强度。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一实施例的复合板结构的示意图；
图2A至图2C绘示图1的复合板结构的制造流程；
图3是本发明另一实施例的复合板结构的示意图；
图4是本发明另一实施例的复合板结构的示意图；
图5是本发明另一实施例的复合板结构的示意图；
图6是本发明另一实施例的复合板结构的局部立体图；
图7是图6的复合板结构于另一视角的局部立体图；
图8是图6的复合板的局部立体图；
图9是图8的复合板的下视图。
符号说明
50：模具
100、200、300、400、500：复合板结构
110、110’、210、310、410、510：复合板
110a：侧壁
110b、210b、310b、410b、510b：第一区域
112、212、312、412、512：第一纤维层
114、114’、214、314、414、514：第二纤维层
114a：第二纤维层的一部分
116、216、316、416、516：芯层
116a：开口
120、220、320、420、520：树脂构件
120‘：熔融树脂
510c：第二区域
510d：第三区域
A：倾斜角度
C：凹陷
E：周缘
H：开孔
N：凹部
P：凸部
具体实施方式
图1是本发明一实施例的复合板结构的示意图。请参考图1，本实施例的复合板结构100包括一复合板110及一树脂构件120。复合板110包括一第一纤维层112、一第二纤维层114及一芯层116。芯层116配置于第一纤维层112与第二纤维层114之间。第二纤维层114具有一第一区域110b，在第一区域110b上第二纤维层114的一部分被移除以使第二纤维层114的面积小于第一纤维层112的面积，并使第二纤维层114在第一区域110b暴露出芯层116。树脂构件120连接于复合板110并在第一区域110b结合于芯层116，其中树脂构件120例如用以通过锁固或铆合等方式固定至其他构件。
以下通过图式说明本实施例的复合板结构100的制造流程。图2A至图2C绘示图1的复合板结构的制造流程。首先，如图2A所示提供一复合板110’，其中复合板110’包括第一纤维层112、一第二纤维层114’及芯层116，芯层116配置于第一纤维层112与第二纤维层114’之间，且芯层116例如为蜂巢状结构而具有多个开口116a。 随着产品设计的不同，芯层上的开口可为圆形、三角形、方形、八角形等结构形状，并不限定呈现蜂巢状结构。接着，移除图2A的第二纤维层114’在第一区域110b的一部分114a而形成图2B所示的第二纤维层114，以使芯层116在第二纤维层114的第一区域110b被暴露出。
然后，如图2C所示将复合板110置于一模具50内并通过射出成型制程提供熔融树脂120’至复合板110，其中部分熔融树脂120’通过被第二纤维层114暴露的芯层116而流至第一纤维层112与第二纤维层114之间并可进入部分开口116a，且熔融树脂120’固化后如图1所示形成连接于复合板110的树脂构件120。
通过上述配置与制造方式，芯层116在第二纤维层114的第一区域110b被暴露出，使熔融树脂120’在射出成型制程中能够通过在第二纤维层114暴露出的芯层116而流至第一纤维层112与第二纤维层114之间。藉此，熔融树脂120’固化后所形成的树脂构件120在第一区域110b结合于芯层116，以提升复合板结构100的结构强度，且不需使用额外的接着剂来接合树脂构件120与复合板110。
在本实施例中，复合板110具有一侧壁110a，芯层116在侧壁110a被暴露，且树脂构件120连接于侧壁110a以结合于在侧壁110a被暴露的芯层116，进一步提升复合板结构100的结构强度。
本实施例的复合板结构100例如是应用于可携式电子装置的壳体。在其它实施例中，复合板结构100可应用于其它类型的装置，本发明不对此加以限制。通过在第一区域110b移除第二纤维层114的部分114a(绘示于图2A)，可使第二纤维层114与位于第一区域110b的树脂构件120如图1所示牢固地结合并共平面，以减少复合板结构100的厚度而符合可携式电子装置轻薄化的设计趋势。随着产品设计的不同，位于第一区域的树脂构件120也可突出于第二纤维层114的平面。
本实施例的芯层116的材质可包括塑胶、竹片、碳纤维或玻璃 纤维，且可通过热压合制程而与第一纤维层112及第二纤维层114结合。在其他实施例中，芯层116的材质可包括其他适当的人造纤维或天然纤维。此外，在本实施例中，第一纤维层112及第二纤维层114例如是纤维纱束混合树脂，其中例如是将纤维纱束含浸于树脂而制作出第一纤维层112及第二纤维层114，且所述树脂例如为热塑性树脂或热固性树脂并用以进入芯层116的至少部分开口116a而将芯层116胶合于第一纤维层112及第二纤维层114。第一纤维层112及第二纤维层114的材质可包括碳纤维、玻璃纤维或克维拉纤维。然本发明不以此为限，在其他实施例中，第一纤维层112及第二纤维层114的材质可包括其他适当的人造纤维或天然纤维。此外，在其他实施例中，芯层116亦可不具有开口116a。
除了如上述般通过移除部分第二纤维层114来暴露芯层116，在其他实施例中，亦可通过将第二纤维层以错位方式胶合至芯层的方式来使芯层暴露于第二纤维层的第一区域，并将被暴露的芯层表面的树脂去除，以便于在后续的射出成型制程中将树脂构件结合至被暴露的芯层。
在图1所示实施例中，第二纤维层114在第一区域110b的部分114a(绘示于图2A)例如是被完全移除。然本发明不以此为限，以下通过图式对此举例说明。图3是本发明另一实施例的复合板结构的示意图。在图3的复合板结构200中，复合板210、第一纤维层212、第二纤维层214、芯层216、第一区域210b、树脂构件220的配置方式类似于图1的复合板110、第一纤维层112、第二纤维层114、芯层116、第一区域110b、树脂构件120的配置方式，于此不再赘述。复合板结构200与复合板结构100的不同处在于，第二纤维层214在第一区域210b部分地被移除而形成一凹陷C，其中由于第二纤维层212在第一区域210b未被完全移除，故芯层216在第一区域210b被第二纤维层212覆盖。凹陷C容纳树脂构件220，以使第二纤维层214与位于第一区域210b的树脂构件220共平面。随着产品 设计的不同，位于第一区域的树脂构件220也可突出于第二纤维层214的平面。
在图1所示实施例中，第二纤维层114在第一区域110b的部分114a(绘示于图2A)例如是通过铣削制程而被移除。然本发明不以此为限，以下通过图式对此举例说明。图4是本发明另一实施例的复合板结构的示意图。在图4的复合板结构300中，复合板310、第一纤维层312、第二纤维层314、芯层316、第一区域310b、树脂构件320的配置方式类似于图1的复合板110、第一纤维层112、第二纤维层114、芯层116、第一区域110b、树脂构件120的配置方式，于此不再赘述。复合板结构300与复合板结构100的不同处在于，第二纤维层314在第一区域310b的部分是通过镭射穿孔制程或机械钻孔制程部分地被移除而形成多个开孔H。树脂构件320通过这些开孔H而延伸至芯层316内以与复合板结构300稳固地结合，且这些开孔H容纳树脂构件320，以使第二纤维层314与位于第一区域310b的树脂构件320共平面。随着产品设计的不同，位于第一区域的树脂构件320也可突出于第二纤维层314的平面。
在图1所示实施例中，复合板110为平板状而非弯曲状。然本发明不以此为限，以下通过图式对此举例说明。图5是本发明另一实施例的复合板结构的示意图。在图5的复合板结构400中，复合板410、第一纤维层412、第二纤维层414、芯层416、第一区域410b、树脂构件420的配置方式类似于图1的复合板110、第一纤维层112、第二纤维层114、芯层116、第一区域110b、树脂构件120的配置方式，于此不再赘述。复合板结构400与复合板结构100的不同处在于，复合板410在其用以连接树脂构件420的一端呈弯曲状，以依设计上的需求使复合板结构400具有弯曲的外形。
在其他实施例中，更可通过冲压制程将复合板的周缘制作成凹凸状，以进一步提升复合板与树脂构件的结合力。以下通过图式对此举例说明。图6是本发明另一实施例的复合板结构的局部立体图。 图7是图6的复合板结构于另一视角的局部立体图。图8是图6的复合板的局部立体图。在图6至图8的复合板结构500中，复合板510、第一纤维层512、第二纤维层514、芯层516、第一区域510b、树脂构件520的配置方式类似于图1的复合板110、第一纤维层112、第二纤维层114、芯层116、第一区域110b、树脂构件120的配置方式，于此不再赘述。复合板510与复合板110的不同处在于，复合板510的周缘E具有多个凹部N，树脂构件520具有多个凸部P，这些凸部P分别嵌合于这些凹部N，以使树脂构件520紧密地结合于复合板510的周缘E。其中，复合板510的这些凹部N例如是通过冲压制程而形成。在通过射出成型制程将树脂构件520形成于复合板510的周缘E时，熔融树脂进入这些凹部N并固化而形成树脂构件520的这些凸部P。
图9是图8的复合板的下视图。请参考图9，在本实施例中，各凹部N的延伸方向相对于周缘E具有一倾斜角度A，以使树脂构件520与复合板510在垂直周缘E的方向上具有较强的结合力。倾斜角度A例如是介于10-170度，较佳为介于10-60度，然本发明并不以此为限。
类似于图1所示的复合板110在第一区域110b移除第二纤维层114以暴露芯层116，本实施例的复合版510在第一区域510b移除第二纤维层514以暴露芯层516。复合板510的第一区域510b与复合板110的第一区域110b的不同处在于，第一区域510b并未邻接复合板510的周缘E。详细而言，第一区域510b将第二纤维层514分隔为一第二区域510c及一第三区域510d，第三区域510d邻接周缘E，第二区域510c的面积大于第三区域510d的面积，芯层516在第二区域510c及第三区域510d被第二纤维层514覆盖。随着产品设计的不同，第一区域510b也可邻近复合板510的周缘E，即为部分第二纤维层514被移除的区域可邻近复合板510的周缘E并位于第三区域处。
综上所述，在本发明的复合板中，芯层在第一区域被第二纤维层暴露，使熔融树脂能够通过被第二纤维层暴露的芯层而流至第一纤维层与第二纤维层之间。藉此，熔融树脂固化后所形成的树脂构件在第一区域结合于芯层、第一纤维层与第二纤维层，以加强芯层、第一纤维层与第二纤维层的结合力，进而提升复合板结构的结构强度。此外，通过在第一区域移除第二纤维层，可使第二纤维层与位于第一区域的树脂构件共平面，以减少复合板结构的厚度而符合可携式电子装置轻薄化的设计趋势。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围以权利要求中所界定的内容为准。

Claims (29)

1.一种复合板结构，其特征在于，包括一复合板及一树脂构件，
该复合板包括：
一第一纤维层；
一第二纤维层，具有一第一区域，其中该第二纤维层的面积小于该第一纤维层的面积；以及
一芯层，配置于该第一纤维层与该第二纤维层之间，其中该芯层暴露于该第一区域；以及
该树脂构件，连接于该复合板，其中该树脂构件在该第一区域结合于该芯层。
2.如权利要求1所述的复合板结构，其特征在于，该复合板具有一侧壁，该芯层在该侧壁被暴露，该树脂构件连接于该侧壁。
3.如权利要求1所述的复合板结构，其特征在于，该复合板具有一周缘，该周缘具有多个凹部，该树脂构件具有多个凸部，该些凸部分别嵌合于该些凹部。
4.如权利要求3所述的复合板结构，其特征在于，该些凹部通过冲压制程而形成。
5.如权利要求3所述的复合板结构，其特征在于，各该凹部的延伸方向相对于该周缘具有一倾斜角度。
6.如权利要求5所述的复合板结构，其特征在于，该倾斜角度介于10-170度。
7.如权利要求1所述的复合板结构，其特征在于，该第二纤维层的一部分被移除以在该第一区域暴露该芯层，该第一区域将该第二纤维层分隔为一第二区域及一第三区域，该芯层在该第二区域及该第三区域被该第二纤维层覆盖。
8.如权利要求7所述的复合板结构，其特征在于，该第二区域的面积大于该第三区域的面积。
9.如权利要求7所述的复合板结构，其特征在于，该复合板具有一周缘，该第三区域邻接该周缘。
10.如权利要求7所述的复合板结构，其特征在于，该第二纤维层的该部分通过铣削制程、镭射穿孔制程、或机械钻孔制程被移除。
11.如权利要求1所述的复合板结构，其特征在于，该第一纤维层及该第二纤维层的材质包括碳纤维、玻璃纤维、克维拉纤维、人造纤维、或天然纤维。
12.如权利要求1所述的复合板结构，其特征在于，该第一纤维层及该第二纤维层的材质包括纤维纱束混合树脂。
13.如权利要求12所述的复合板结构，其特征在于，该树脂为热塑性树脂或热固性树脂。
14.如权利要求1所述的复合板结构，其特征在于，该芯层的材质包括塑胶、竹片、碳纤维、玻璃纤维、人造纤维、或天然纤维。
15.如权利要求1所述的复合板结构，其特征在于，该第二纤维层与位于该第一区域的该树脂构件共平面。
16.一种复合板结构的制造方法，其特征在于，包括：
提供一复合板，其中该复合板包括一第一纤维层、一第二纤维层及一芯层，该芯层配置于该第一纤维层与该第二纤维层之间；
移除该第二纤维层的一部分，以使该芯层在该第二纤维层的一第一区域被暴露；以及
通过一射出成型制程提供一熔融树脂至该复合板，其中部分该熔融树脂通过被该第二纤维层暴露的该芯层而流至该第一纤维层与该第二纤维层之间，且该熔融树脂固化后形成连接于该复合板的一树脂构件。
17.如权利要求16所述的复合板结构的制造方法，其特征在于，该复合板具有一侧壁，该芯层在该侧壁被暴露，形成该树脂构件的步骤包括：
将该树脂构件连接于该侧壁。
18.如权利要求16所述的复合板结构的制造方法，其特征在于， 包括：
在该复合板的一周缘形成多个凹部，其中该树脂构件具有多个凸部，该些凸部分别嵌合于该些凹部。
19.如权利要求18所述的复合板结构的制造方法，其特征在于，形成该些凹部的步骤包括：
通过一冲压制程形成该些凹部。
20.如权利要求18所述的复合板结构的制造方法，其特征在于，各该凹部的延伸方向相对于该周缘具有一倾斜角度。
21.如权利要求20所述的复合板结构的制造方法，其特征在于，该倾斜角度介于10-170度。
22.如权利要求16所述的复合板结构的制造方法，其特征在于，该第一区域将该第二纤维层分隔为一第二区域及一第三区域，该芯层在该第二区域及该第三区域被该第二纤维层覆盖。
23.如权利要求22所述的复合板结构的制造方法，其特征在于，该第二区域的面积大于该第三区域的面积。
24.如权利要求22所述的复合板结构的制造方法，其特征在于，该复合板具有一周缘，该第三区域邻接该周缘。
25.如权利要求16所述的复合板结构的制造方法，其特征在于，移除该第二纤维层的该部分的步骤包括：
通过铣削制程、镭射穿孔制程、或机械钻孔制程移除该第二纤维层的该部分。
26.如权利要求16所述的复合板结构的制造方法，其特征在于，该第一纤维层及该第二纤维层的材质包括碳纤维、玻璃纤维、克维拉纤维、人造纤维、或天然纤维。
27.如权利要求16所述的复合板结构的制造方法，其特征在于，该第一纤维层及该第二纤维层的材质包括纤维纱束混合树脂。
28.如权利要求27所述的复合板结构的制造方法，其特征在于，该树脂为热塑性树脂或热固性树脂。
29.如权利要求16所述的复合板结构的制造方法，其特征在于，该芯层的材质包括塑胶、竹片、碳纤维、玻璃纤维、人造纤维、或天然纤维。
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