TW201318825A - 複合材管件之製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種複合材管件之製造方法，包含以下步驟：製備一實心芯軸，該芯軸以包含可發泡物質或膨脹係數大之物質與可溶物質之材料製成；貼附一複合材料於該芯軸之外週面；將該芯軸置入一模具中並加熱使該芯軸體積增加而膨脹，進而將該複合材料往該模具內壁撐張推壓，使該複合材料密實硬化成型為一管件；以一溶劑將該芯軸溶化並使之自管件流出，藉此，本發明能提供結構密實強固的管件，並簡化移除芯軸的步驟，且尺寸精度佳，良率更顯著提升。

Description

複合材管件之製造方法

本發明係有關於一種複合材自行車管件之製造方法。

習知的自行車管件如輪框等有以複合材料製成者，一般而言，如專利TWI341800所述者，常以一氣袋為一芯軸，將複合材料纖維貼附或纏繞於該氣袋外，再置入一具有預定內壁形狀的模具中，進一步將氣袋充氣，使複合材料能被撐張緊貼於模具內壁，再施以高溫高壓處理，最後經降溫步驟，遂硬化成型為一複合材管件。然而，此等方法中，高溫易使氣袋破袋，造成良率不佳，且氣袋取出不易，通常須留置於管件內，最重要的是，貼附複合材料時容易因氣袋硬度不足而難以緊密壓附，且氣袋受限於其固有形狀，無法有效將複合材料完全貼合模具之形狀，造成尺寸、形狀的精度不足等問題。

另有一種如專利TWI307672中所述之方法，係在一氣袋之芯軸外塗附發泡材，再以複合材包覆，於模具中加熱時，氣袋與發泡材皆會膨脹助於複合材料成型，然而，此種方法工序繁複，且複合材料難以貼附密實，氣袋也有破袋的風險，芯軸亦難取出，實未對上述問題有解決之道。

再者，公開TW201219183號提出了較為進步的方法。該案僅使用發泡材做為芯軸，管件成型後再予以高溫處理使溫度升至發泡材之熔點或氣化溫度，以將芯軸自管件中移除，然 而，發泡材之熔點或氣化溫度甚高，若是加溫至如此高的溫度，管材結構早已受到高溫破壞而裂解，根本無法生產。

本發明之主要目的在於提供一種複合材管件之製造方法，能提供結構堅固密實的複合材管件，並能簡化工序、節省成本。

為達成上述目的，本發明提供一種複合材管件之製造方法，包含以下步驟：

製備芯軸：該芯軸為實心，該芯軸以包含可發泡物質或膨脹係數大之物質與可溶物質之材料製成，該芯軸被加熱至一預定溫度時其體積增加。

貼附複合材料：貼附一複合材料於該芯軸之外週面。

成型：將貼附該複合材料之芯軸置入一模具中，對該芯軸加熱至該預定溫度使之體積增加而膨脹，進而將該複合材料往該模具內壁撐張推壓，並進行加溫加壓，使該複合材料密實硬化成型為一管件。

移除芯軸：以一溶劑將該芯軸溶化並使該芯軸自該管件流出。

藉上述方法所製備之自行車管件具有密實的結構，且形狀尺寸皆與模具完全相符而具有良好的精密度，不使用氣袋更避免氣袋破袋時使良率降低，且芯軸易於製造亦易於分解移除，簡化工序而能降低成本，甚至，芯軸能重複使用，甚具經濟效 益。

以下僅以實施例說明本發明可能之實施態樣，然並非用以限制本發明所欲保護之範疇，合先敘明。

請參考圖1至圖10，本發明之複合材管件之製造方法包含以下步驟：

製備芯軸：該芯軸1為實心且以包含可發泡物質或膨脹係數大之物質與可溶物質之材料製成，該芯軸1被加熱至一預定溫度時其體積增加，較佳者，該膨脹係數大之物質為矽膠，該可發泡性物質可為發泡性塑料且該預定溫度為該發泡性塑料之發泡溫度，該可溶物質為一水溶性物質，特別以水溶性樹脂為佳；於本發明之主要實施例中，該芯軸1以包含矽膠、砂與水溶性樹脂之材料混合製成，以具有預定的膨脹係數、預定的形狀與硬度以及水溶即可瓦解流動之性質。此外，經一芯軸模具成型完成之芯軸1外表面可塗布有一離形劑2，如圖1所示，以便於後續步驟中芯軸與複合材料之分離。

貼附複合材料：貼附一複合材料3於該芯軸1之外週面，更明確來說是貼附一複合材料3於該芯軸1表面之離合劑2外表面以形成一未成型體A，如圖2所示，其中該複合材料3可為一碳纖維布。

成型：將貼附該複合材料3之芯軸1置入一模具4中，如圖3與圖4所示，該模具4包含一對模體41、42，該未成型 體A係置於該對模體41、42之間的空間，接著對該芯軸1加熱至該預定溫度使之體積增加而膨脹，該芯軸1'進而將該複合材料往該模具4內壁撐張推壓，並進行加溫加壓，使該複合材料3'密實硬化成型為一預成型體B，如圖5與圖6所示。

脫膜：將該模具4脫離該預成型體B，如圖6所示。

鑽孔：對該預成型體B之複合材料3'部分進行鑽孔以形成一通孔31，例如輪圈之輻條孔等，如圖7所示。

移除芯軸：以一溶劑將該芯軸1'溶化並使該芯軸1"自該管件之通孔31流出(例如以有機溶劑溶化發泡性塑料或以水溶化水溶性樹脂等)，如圖8所示，遂成為一成型體，如圖9及圖10所示，該成型體C進一步加工成型為一自行車之管件，本實施例係以輪圈做為代表，然該管件不限於輪圈，亦可為座管、前叉等自行車管件。

藉此，實心而具有固定形狀之芯軸能供複合材料緊密確實地包覆握壓，而能使複合材料結構密實而避免貼附時結構鬆散，且可溶的芯軸相當便於取出，大幅降低生產時間，且可膨脹的芯軸能進一步將複合材料往模具內壁撐張以確實貼合模具形狀而提高尺寸精度，更能進一步使複合材料更加密實，使結構強度提升，此外，可溶芯軸使用後可分離再利用，重複製造芯軸而節省成本，並具環保效益，實為具有進步之功效，符合本國專利法規定之專利要件，爰依法提起專利申請，鑑請鈞局早日核予專利，實感德便。

1、1'、1"‧‧‧芯軸

2‧‧‧離形劑

3、3'‧‧‧複合材料

31‧‧‧通孔

4‧‧‧模具

41、42‧‧‧模體

A‧‧‧未成型體

B‧‧‧預成型體

C‧‧‧成型體

圖1為本發明製備芯軸之示意剖面圖。

圖2為本發明貼附複合材料之示意圖。

圖3及圖4為本發明置入模具之示意圖。

圖5為本發明成型之示意圖。

圖6為本發明脫模之示意圖。

圖7為本發明鑽孔之示意圖。

圖8為本發明移除芯軸之示意圖。

圖9及圖10為本發明成型體之示意圖。

1‧‧‧芯軸

2‧‧‧離形劑

3‧‧‧複合材料

A‧‧‧未成型體

Claims (7)

1. 一種複合材管件之製造方法，包含以下步驟：製備芯軸：該芯軸為實心，該芯軸以包含可發泡物質或膨脹係數大之物質與可溶物質之材料製成，該芯軸被加熱至一預定溫度時其體積增加；貼附複合材料：貼附一複合材料於該芯軸之外週面；成型：將貼附該複合材料之芯軸置入一模具中，對該芯軸加熱至該預定溫度使之體積增加而膨脹，進而將該複合材料往該模具內壁撐張推壓，並進行加溫加壓，使該複合材料密實硬化成型為一管件；移除芯軸：以一溶劑將該芯軸溶化並使該芯軸自該管件流出。
2. 如請求項1之複合材管件之製造方法，其中該膨脹係數大之物質為矽膠。
3. 如請求項1之複合材管件之製造方法，其中該可發泡物質為發泡性塑料，該預定溫度為該發泡性塑料之發泡溫度。
4. 如請求項1之複合材管件之製造方法，其中該可溶物質為一水溶性樹脂。
5. 如請求項1之複合材管件之製造方法，其中該芯軸之材料包含砂。
6. 如請求項1之複合材管件之製造方法，其中該芯軸製備完成後以一離形劑塗布於該芯軸之外週面後，才貼附該複合材料於該芯軸。
7. 如請求項1之複合材管件之製造方法，其中該複合材料為一碳纖維布。