CN2714283Y - 一种蕊材的改进结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蕊材的改进结构，其特征在于该蕊材改进结构的两表面上分别具有数个纵向及横向的沟槽，及数个贯通孔，其中该沟槽为加热沿压所产生的硬化溶痕所形成，而该贯通孔是由切刀分别自蕊材的两侧插入所造成的切刀口所组成。此改进结构的蕊材可于制造纤维强化树脂复合结构体时，减少液状树脂的侵蚀及残留，减轻成品的重量，并避免成品的表面产生印痕。应用该蕊材的改进结构的纤维强化树脂复合结构体可做为船舶、车辆、海洋浮体、游泳池、飞机、风力发电叶片……等的材料使用。

Description

一种蕊材的改进结构

技术领域

本实用新型涉及一种蕊材改进结构，尤其是涉及一种表面具有沟槽，厚度方向具有贯穿孔，以利于进行纤维强化树脂(Fiber Reinforced Plastic，FRP)复合结构体制造的蕊材改进结构。此纤维强化树脂复合结构体可应用于做为船舶、车辆、海洋浮体、游泳池、飞机、风力发电叶片等的材料使用。

背景技术

公知大型FRP复合结构体的制作，是以真空袋的真空补助树脂转移法来制作。其步骤为，先将含有纤维强化树脂及强化塑料等材料所组成的强化纤维层以真空袋覆盖，之后自真空袋的一边以真空帮浦将气体不断抽出，使真空袋内呈真空状态，之后自真空袋内的另一边不断的供应液状树脂，待此强化纤维层中含浸液状树脂后，使此液状树脂硬化，即可制得FRP复合结构体。

在上述步骤中，以真空帮浦抽气时，真空袋会与强化纤维层的表面呈现密合的状态，使得全部的强化纤维层中不易均匀且迅速的含浸液状树脂。为解决此一问题，公知技术是利用在真空袋内形成一通路，随着真空吸引使得液状树脂流入通路，使其能均匀的分配到此强化纤维层的内部。

有关于此通路形成的方法，在公开号为2000-501659的日本专利申请中，曾揭示一种在由发泡树脂等塑料所构成的蕊材的表面，配置纤维强化树脂层，藉由真空补助树脂转移法，使上述纤维强化树脂层含浸树脂。为了在上述蕊材的表面形成沟槽使液状树脂可迅速分配至纤维强化树脂层，使蕊材和纤维强化树脂层一体化时，必须在蕊材表面设置具有数个隆起部的表面上设置有金属网的布质薄片，或设置数个突起状的分配媒体。

然而，使用上述剥离用薄片或表面上设置有金属网的布质薄片，或设置数个突起状的分配媒体时，为了要制造这些物品则又必须花费许多的成本与时间。

另一方面，如在蕊材表面直接形成数个纵向及横向沟槽，于上述真空补强树脂移转法中，进行真空吸引时，在真空袋内会残存空气层的情形的产生，且此空气层会遮断沟槽中液状树脂的流通，致使液状树脂无法进入蕊材中存在有残存空气层的部分。

如在蕊材厚度方向以各种回转锯或电动式钻头产生数个贯通孔，虽可避免上述方法中残存空气层的情形产生，但在液状树脂于蕊材沟槽或贯通孔内分配后，沟槽和贯通孔中皆会残留液状树脂。然而，由于这些残留的液状树脂硬化后体积会缩小，致使在FRP复合结构体的表面会沿着沟槽产生印痕(亦即所谓的印模孔洞的微小凹凸模样)，致使外观会有破损的问题存在。再者，液状树脂(例如，乙烯酯树脂或不饱和聚酯树脂)于沟槽及贯通孔内流通时，会侵蚀蕊材造成蕊材的软化，并且会扩大沟槽及贯通孔的宽度与深度，结果使得前述的印痕更加明显。

此外，当沟槽及贯通孔因液状树脂的侵蚀而变宽或深度加深时，沟槽内充填的液状树脂量便会变得更多，这会造成FRP复合结构体成品的重量大幅增加。另外，以各种回转锯或电动式钻头在蕊材表面制造沟槽及产生贯通孔时，皆会破坏蕊材的表面，使得液状树脂在这些地方的侵蚀情形更为严重，致使FRP复合结构体的重量大幅增加，而无法达到原先FRP复合结构体被设计用来减轻强化纤维强化树脂重量的目的。

发明内容

本实用新型的目的，是提供一种用于制造纤维强化树脂复合结构体的蕊材改进结构，其可于使用真空补助树脂转移法制作大型FRP复合结构体时，使液状树脂能迅速且均匀的分布于强化纤维层中，并减少液状树脂侵蚀蕊材，造成FRP复合结构体的重量增加，且避免于FRP复合结构体的表面沿着沟槽产生凹痕，影响其美观及强度。

本实用新型的蕊材改进结构包含有第一表面及第二表面，其特征在于该第一及第二表面上皆具有数个纵向及横向沟槽，同时在其厚度方向有数个贯通孔，其中该数个沟槽可藉由加热沿压方式制得。该方法是以经加热的滚轮使其与蕊材的第一与第二表面接触，蕊材会因受热而于其第一与第二表面上产生硬化的融痕，此时再施予一适当的压力，即可于蕊材表面形成适当深度的沟槽。当具此有热度的滚轮并辅以适当的压力沿着蕊材表面滚动时，即可于蕊材的第一及第二表面上制造出由硬化的融痕所形成的沟槽。

此外，该数个贯通孔则是藉由切刀先以垂直于蕊材第一表面的角度插入蕊材中，但不贯穿该蕊材，如此时插入的深度为A，蕊材厚度为t时，A必须小于t。之后于第二表面上相对第一表面的切口处，藉由切刀再以垂直于该蕊材第二表面的角度插入该蕊材中，亦不贯穿该蕊材，如此时插入的深度为A’时，A’必须小于t，但自蕊材表面不同方向所插入深度的总和需大于该蕊材的厚度，亦即A与A’的总和需大于t。藉此，由切刀分别于第一及第二表面垂直插入所形成的切刀口会于蕊材中交会，于蕊材的厚度方向形成一贯通孔。

所述的蕊材改进结构，其中该沟槽的宽度为0.4～2毫米，深度为0.4～2毫米，且彼此间的距离为10～60毫米。其中该第一切刀口及该第二切刀口交错处具有一夹角G，该夹角G的范围为30～150度角。其中该第一切刀口与该第二切刀口的深度皆小于该蕊材的厚度，但两者深度的总合减去该蕊材的厚度需大于0，较佳为0.5～4毫米。该第一切刀口与该第二切刀口的长度为2～10毫米，宽度为0.4～1.5毫米。该第一切刀口与该第二切刀口彼此间的距离为30～120毫米。该第一切刀口与该第二切刀口较佳是位于该沟槽内。

根据本实用新型的蕊材，于其表面配置纤维强化树脂层，以真空补助树脂转移法使纤维强化树脂层含浸液状树脂时，液状树脂除了会于蕊材第一表面的沟槽中流通，均匀的分配涵盖强化纤维层的各部分外，液状树脂亦会穿过由切刀口所形成的贯通孔，自第一表面流至第二表面，并于第二表面的沟槽中流通。这可使得液状树脂的流通能更顺畅的行进，且液状树脂可均匀迅速的分配在蕊材表面的各纤维强化树脂层中。藉此可提高FRP复合结构体的质量，并可缩短FRP复合结构体的制造时间。

本实用新型将藉由参考下列的实施方式做进一步的说明，此并不限制本实用新型前面所揭示的内容。熟悉本领域的技术人员，可做一些改进与修饰，但仍不脱离本实用新型的范畴。

附图说明

图1为公知技术表面具有沟槽的蕊材受液状树脂侵蚀形成印痕的示意图。

图2为根据本实用新型的用于制造纤维强化树脂复合结构体的蕊材改进结构立体图。

图3为图2中蕊材改进结构的截面图。

图4为图2的蕊材改进结构中由切刀口所形成的贯通孔透视图。

其中，附图标记说明如下：

1    蕊材

2    树脂

11   沟槽

13   侵蚀

14   印痕

10   蕊材

10a  第一表面

10b  第二表面

101  沟槽

102  贯通孔

102a 第一切刀口

102b 第二切刀口

103  融痕

G    夹角

具体实施方式

本实用新型的目的及所具功效，在此配合附图将本实用新型较佳实施例做进一步的详细说明如下。

参阅图1，为公知技术表面具有沟槽的蕊材受液状树脂侵蚀形成印痕的示意图。公知技术于蕊材1表面所形成的沟槽11，于注入液状树脂2后会有液状树脂2残留其中，而由于这些残留的液状树脂2硬化后会有几分的收缩，致使在FRP复合结构体的表面会沿着沟槽11产生印痕14，致使外观会有破损的问题存在。再者，液状树脂2于沟槽11及贯通孔(未显示)内流通时，其会侵蚀13蕊材1造成接触面的软化，并且会扩大沟槽11及贯通孔(未显示)的宽度与深度，结果使得前述的印痕14更加明显。

此外，当沟槽11及贯通孔(未显示)因液状树脂2的侵蚀13而变宽或深度加深时，沟槽11内充填的硬化树脂2的量便会变得更多，这也会造成FRP复合结构体的重量大幅增加。另外，以公知技术在蕊材1表面制造沟槽11，及以各种回转锯或电动式钻头产生贯通孔(未显示)时，皆会破坏蕊材1的表面，使得液状树脂2在这些地方的侵蚀情形更为严重，大幅增加FRP复合结构体的重量，而无法达到原先FRP复合结构体被设计用来减轻重量的目的。

参阅图2，为根据本实用新型的用于制造纤维强化树脂复合结构体的蕊材改进结构立体图。本实用新型的蕊材10改进结构包含有第一表面10a及第二表面10b，其特征在于该第一表面10a及第二表面10b上皆具有数个纵向及横向的沟槽101，同时在其厚度方向有数个贯通孔102。其中，位于蕊材第一表面10a与第二表面10b的该数个沟槽101可藉由加热沿压方式制得，该方法是以经加热的滚轮使其与蕊材10的第一表面10a与第二表面10b接触，蕊材10会因受热而于其第一表面10a与第二表面10b上产生硬化的融痕103而下陷(参阅图3)，此时再施予一适当的压力沿着蕊材10表面滚动时，即可于蕊材10的第一表面10a及第二表面10b上制造出由硬化的融痕103所形成的沟槽101。以真空辅助树脂转移法制造FRP复合结构体时，为使液状树脂于沟槽内有较佳的流通性，同时避免有过多的液状树脂残留于沟槽中，造成成品的重量增加，该沟槽101的宽度为0.4～2毫米，较佳为0.6～14毫米；深度为0.4～2毫米，较佳为0.6～1.4毫米。此外，为使液状树脂能快速且均匀的散布于蕊材的表面，该沟槽101彼此间的距离为10～60毫米，较佳为20～40毫米。

参阅图4，为图2的蕊材改进结构中由切刀口所形成的贯通孔透视图。该数个贯通孔102是藉由切刀先以垂直第一表面10a的角度插入蕊材10中，以形成一第一切刀口102a，其深度A可由下列方程式一表示：

A＝1/2t+b  (方程式一)

其中，A为第一切刀口102a的深度，其单位以毫米表示；

t为蕊材10的厚度，其单位以毫米表示；

b的数值介于-5～10毫米之间，较佳为0.5～4毫米；且A＜t。

之后再于第二表面10b上相对于第一切刀口102a处，藉由切刀以垂直第二表面10b的角度插入该蕊材10中，以形成一第二切刀口102b。第一切刀口102a与第二切刀口102b具有一夹角G，G为30～150度角，较佳为70～110度角。第二切刀口102b的深度A’可由方程式二表示：

A’＝1/2t+c  (方程式二)

其中，A’为第二切刀口102b的深度，其单位以毫米表示；

t为蕊材10的厚度，其单位以毫米表示；

c的数值介于-5～10毫米之间，较佳为0.5～4毫米；且A’＜t，但A与A’的总和需大于t，较佳为0.5～4毫米。

由切刀分别于第一表面10a及第二表面10b所形成的切刀口102a及102b，会于蕊材10中交会形成一通道，亦即于蕊材10的厚度方向形成由切刀口所造成的贯通孔102。

以真空辅助树脂转移法制造FRP复合结构体时，为使液状树脂可顺畅的经由贯通孔102，自第一表面10a流通至第二表面10b，同时避免有过多的液状树脂残留于贯通孔102中，造成成品的重量增加，该切刀口102a及102b的长度为2～10毫米，较佳为3～7毫米，宽度为0.4～1.5毫米，较佳为0.6～1.0毫米，且彼此间的距离为30～120毫米，较佳为40～80毫米。此外，该贯通孔102较佳是位于该沟槽101内。

根据本实用新型的蕊材10，于其表面配置纤维强化树脂层，以真空补助树脂转移法使纤维强化树脂层含浸液状树脂时，液状树脂(未显示)除了会于第一表面10a的沟槽101中流通，均匀的分配涵盖纤维强化树脂层的各部分外，液状树脂亦会穿过由第一切刀口104a及第二切刀口104b所形成的贯通孔104，自第一表面10a流通至第二表面10b，并于第二表面10b的沟槽101中流通。这可使得液状树脂的流通更能顺畅的行进，且液状树脂可均匀迅速的分配在蕊材10表面的各强化纤维层中。藉此可提高FRP复合结构体的质量，并可缩短FRP复合结构体的制造时间。

此外，由于造成FRP复合结构体的重量增加，是由于在制造过程有过多的液态树脂残留于其中，因此减低蕊材被液状树脂侵蚀的程度便可减少FRP复合结构体成品的重量。根据本实用新型的蕊材改进结构中，由滚轮热沿压所形成的沟槽101，是由硬化的融痕103所造成，并且由切刀口102a与102b所形成的贯通孔102，由于切刀插入时因摩擦生热，而使得此切刀口内壁亦会形成硬化的融痕(未显示)，而此融痕会使得这些区域的蕊材结构变得较为密实。因此，当液状树脂顺着此沟槽于蕊材的表面流通或流过贯通孔102时，液状树脂对于沟槽101中蕊材接触面的侵蚀情形便会降低，甚至低于蕊材表面的侵蚀情形。此外，由于根据本实用新型的沟槽101与贯通孔102皆较公知技术为小，因此藉此可大幅减低液状树脂于FRP复合结构体中残留的数量。亦即，以本实用新型所指出的蕊材可大幅减轻所制成的FRP复合结构体的重量。

另一方面，由于侵蚀的程度较少，因此可减少液状树脂的使用量减少液状树脂不必要的浪费，因此可大幅减低FRP复合结构体的制造成本。

再一方面，由于在蕊材表面设置沟槽是使用经加热的滚轮以热沿压所制成，且蕊材中的贯通孔是以切刀直接插入所制成，因此在作业上比较容易进行，所以根据本实用新型的蕊材改进结构于制造时并不需要花费太多的时间及作业成本，因此可大幅减少FRP复合结构体的制造成本。

Claims (8)

1.一种用于制造纤维强化树脂复合结构体的蕊材改进结构，其特征在于该蕊材改进结构的两表面上分别具有数个纵向及横向的藉由加热沿压使该蕊材表面产生硬化下陷的溶痕所制成的沟槽，以及在厚度方向具有数个贯通孔，是而该贯通孔是由以切刀分别自该蕊材的两侧反向插入产生的第一切刀口及第二切刀口所构成，且该第一切刀口及第二切刀口于该蕊材中形成交错的孔隙。

2.如权利要求1所述的蕊材改进结构，其特征在于该沟槽的宽度为0.4～2毫米，深度为0.4～2毫米，且彼此间的距离为10～60毫米。

3.如权利要求1所述的蕊材改进结构，其特征在于该第一切刀口及该第二切刀口交错处具有一夹角(G)，该夹角(G)的范围为30～150度角。

4.如权利要求1或3所述的蕊材改进结构，其特征在于该第一切刀口与该第二切刀口的深度皆小于该蕊材的厚度，但两者深度的总合减去该蕊材的厚度需大于0。

5.如权利要求4所述的蕊材改进结构，其特征在于该第一切刀口与该第二切刀口的深度皆小于该蕊材的厚度，但两者深度的总合减去该蕊材的厚度为0.5～4毫米。

6.如权利要求1或3所述的蕊材改进结构，其特征在于该第一切刀口与该第二切刀口的长度为2～10毫米，宽度为0.4～1.5毫米。

7.如权利要求1或3所述的蕊材改进结构，其特征在于该第一切刀口与该第二切刀口彼此间的距离为30～120毫米。

8.如权利要求6所述的蕊材改进结构，其特征在于该第一切刀口与该第二切刀口位于该沟槽内。

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