TW201836826A - 纖維複合材料製作工法 - Google Patents

Abstract

本發明一種纖維複合材料製作工法，其工法係包括下列各步驟：預備製作料件、外衣披覆、置模塑形、出品成形，其中，將表面料片於工件半成品在加熱加壓前進行組合，使得工件成品的外表面形成平整且亮麗。

Description

纖維複合材料製作工法

本發明一種纖維複合材料製作工法，詳指應用於纖維製作領域之技術，其主要技術特徵在於減少纖維材料在製作上的工序，而在減少工序下更可以達到節省成本及環保，顯見本發明即為一種實用性極佳之發明。

複合纖維是指由兩種或兩種以上高聚物，或具有不同分子量的同一高聚物經複合紡絲法製成的化學纖維。又複合纖維以一定的方式沿纖維軸向複合而成的纖維。這類纖維可集多種成分的優點於一身，如滌錦複合纖維，它既具有錦綸耐磨性好、高強、易染、吸濕的優點，又具有滌綸彈性好、模量高、織物挺硬等特點。隨著人們生活水平的提高和環保意識的增強，消費市場出現了對高感性化、高功能化紡織品的需求。為因應這些需求，必須對傳統的纖維製造進行變革，進而利用高功能纖維、高感性纖維、智能纖維以及可降解纖維等進行製作，以提高紡織品的科技含量和人們的生活質量。複合纖維的開發則是實現纖維高感性化、高功能化的一個重要手段。它可以通過噴絲板形設計、聚合物的配選設計以及紡絲纖維的截面設計等多種方式，獲得各種性能、風格的新型紡織材料。

複合纖維作為一種具有特殊風格和性能的纖維品種，已廣泛應用於人們的生活、工業、醫療、光電通信等領域，成為一種不可缺少的纖維材料，又因複合纖維織物正以其細緻精巧的風格、柔軟豐滿的手感、 良好的懸垂性、覆蓋性、耐磨性、吸濕性、絲質感以及華麗的外觀、獨特的光澤迎合了人們對高檔服飾的追求，還有在現今最流行的自行車領域裡也流行複合纖維的使用，一般來說纖維複合材料的製作方法皆以預浸布的形式(混以熱固性基材)或(熱塑性基材)經裁切預浸料的外型，再將形料堆疊或貼合成工件雛形後，以模具加熱加壓塑形，等待一定時間後固化成形，接著將固化後的製成品由模具內取出後，再對製成品進行外觀的再加工步驟，所謂再加工的工序包含有補土、研磨、塗抹金油、貼標籤(LOGO)等，而一般以複合纖維製成成品的工法有很多，像是熱沖壓、模具內吹氣成型、真空成型、吸塑法或是手工方式逐層堆疊等方法，但是基材於加熱固化時流動或流平不足，造成於外觀瑕疵缺陷孔隙產生而需要後製加工修整表面，如此才能夠將商標及金油予以貼覆、塗抹。

上述所說是現今複合纖維的製作，可是在這科技飛躍的時代裡，此種工法的步驟過於繁雜，且過多的工法只是造成人力上的消耗與浪費而已，甚至在後續的加工步驟裡容易產生特殊化學物質，或者是必須使用到特殊的物料等，導致環境汙染的環保問題產生，嚴重影響生態環境以及人類的生存品質。故，相關領域的業者必須以非常嚴肅的態度來審視此問題及缺失的發生。

有鑑於上述情形，本發明人投入許多時間研究相關知識，並加以比較各項優劣，進行相關產品的研究及開發，並歷經多次的實驗及測試，而終於推出一種『纖維複合材料製作工法』改善上述缺失，以符合大眾所需使用。

本發明其要技術是要提供製作者在進行複合纖維的時候，能夠免去製品在出模具後還必須進行再次加工的工序，且連 帶能夠節省過多人力的使用而避免無謂的浪費，另外已經免去再次加工的工序下，更能夠免去任何化學材料的使用而達到環境保護之目的；其改善習知複合纖維材料在製作過程中，因製作後容易產生瑕疵而必須再次加工之工序，導致人力成本的浪費；且再次加工的工序容易因須使用到特定的化學料件而導致環境汙染之問題發生。

為此，本發明人極力達成前述之目的與功效，本發明一種纖維複合材料製作工法，其工法係包括下列各步驟：預備製作料件：備置一裁切裝置及複數纖維片，以該裁切裝置切割各纖維片並形成複數工件預備料，並將複數工件預備料相互堆疊或貼合形成一上件雛品；外衣披覆：在工件雛品的外表面披覆一表面料片形成一工件半成品；置模塑形：將披覆有表面料片的工件半成品置入一模具內進行加熱加壓，並經過一定時間後固化成形；出品成形：該表面料片係整齊的完整披覆於工件半成品的外表面而形成一工件成品；導中，將表面料片於工件半成品在加熱加壓前進行組合，使得工件成品的外表面形成平整且亮麗。

根據前述所說明之主要技術下，更進一步的技術特徵在於，該至少一表面料片進一步披覆於工件雛品的內表面。

根據前述所說明之主要技術下，更進一步的技術特徵在於，在該表面料片披覆於工件雛品的相反面進一步增設有一圖籤片，該圖籤片係為貼標、圖紙、貼紙或是填料，又該圖籤片係與工件半成品、表面料片一同進入模具內進行加熱加壓。

根據前述所說明之主要技術下，更進一步的技術特徵在於，在出品成形步驟之後進一步多一道後置加工步驟，後置加工步驟係在工件成品固化後，在該至少一表面料片的外周面進一步進 行金油烤漆、貼標或塗附有填料。

綜合上述針對本發明所描述的各項技術特徵，其優點在於，透過表面料片在工件雛品尚未加熱加壓固化前，先披覆於工件雛品的外表面，接著即可直接將具有表面料片的工件半成品進行加熱加壓塑形，等待加熱加壓塑形完成並適當時間的固化後，即可完成具有平整且光滑、亮麗的工件成品，此步驟的過程完全節省了後續的工序，進而減少過多人力的支出也簡化了過多繁雜的步驟；此外，因免除了後續的工序，連帶著也可以防止後續工序中具有危害完境汙染的化學物質之使用，藉以保護環境的生生不息；另外一項重點在於，製作者可以根據需求而在工件成品後於表面料片的外周面，或者是表面料片披覆於工件雛片前先進行簡單而不需使用過多人力之加工工序，像是貼標、烤漆等簡單又不會環境汙染之工序。因此，本發明誠可謂一種相當具有實用性及進步性之發明，值得產業界大力推廣，並公諸於社會大眾。

(S1)‧‧‧預備製作料件

(S2)‧‧‧外衣披覆

(S3)‧‧‧置模塑形

(S4)‧‧‧出品成形

(S5)‧‧‧後置加工

(1)‧‧‧裁切裝置

(2)‧‧‧纖維片

(3)‧‧‧工件預備料

(4)‧‧‧工件雛品

(5)‧‧‧表面料片

(6)‧‧‧工件半成品

(7)‧‧‧模具

(8)‧‧‧工件成品

(9)‧‧‧圖籤片

第一圖為本發明製作工法流程示意圖。

第二圖裁切裝置切割纖維片形成工件預備料之操作示意圖。

第三圖係各工件預備料相互堆疊之操作示意圖。

第四圖係表面料片披覆於工件雛品之操作示意圖。

第五圖係將工件半成品製入模具內之操作示意圖。

第六圖係工件半成品加熱加壓並固化後形成工件成品之操作示意圖。

第七圖係在外衣披覆步驟前先進行貼標、填料附著之操作示意圖。

第八圖係在出品成形步驟後進行貼標、填料、烤漆之操作示意圖。

有關本發明所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明於後，相信本發明上述之目的、構造及特徵，當可由之得一深入而具體的瞭解。以下係以較佳實施型態說明，且並非對本發明作任何形式上之限制，參閱第一圖至第七圖所示，本發明一種纖維複合材料製作工法，其工法係包括下列各步驟：預備製作料件(S1)：備置一裁切裝置(1)及複數纖維片(2)，各纖維片(2)為片狀體，將各纖維片(2)量取所要製作的規格，例如要製作腳踏車座管、車殼等，再以該裁切裝置(1)切割各纖維片(2)並形成複數工件預備料(3)，並將複數工件預備料(3)相互堆疊或貼合形成一工件雛品(4)，製作者可以根據所製作的物品而調整纖維片(2)的堆疊、貼合數量，或者是在備置纖維片(2)時就選擇不同厚薄的規格進行裁切；外衣披覆(S2)：在工件雛品(4)的外表面披覆一表面料片(5)形成一工件半成品(6)；置模塑形(S3)：將披覆有表面料片(5)的工件半成品(6)置入一模具(7)內進行加熱加壓，並經過一定時間後固化成形，使表面料片(5)能夠完全披覆於工件雛品(4)，不會有任何氣泡、瑕疵、孔隙的產生；出品成形(S4)：待工件半成品(6)經模具(7)的加壓加熱後固化呈形，該表面料片(5)係整齊的完整披覆於工件半成品(6)的外表面而形成一工件成品(8)；其中，將表面料片(5)於工件半成品(6)在加熱加壓前進行組合，使得工件成品(8)的外表面形成平整且亮麗。

前述為本發明主實施例之主要技術特徵，其對應本案申請專利範圍第一項的內容，得以詳知本發明之目的與實施型態， 而其餘附屬申請專利範圍所述的技術特徵是為對申請專利範圍第一項內容的詳述或附加技術特徵，而非用以限制申請專利範圍第一項的界定範圍，應知本案申請專利範圍第一項不必要一定包含其餘附屬申請專利範圍所述的技術特徵。

請參閱第一圖的流程，以及第二圖至第七圖的各步驟之工序示意圖，製作者根據上述之步驟下，先準備些許的纖維片(2)、表面料片(5)、裁切裝置(1)及模具(7)即可，接著將各纖維片及表面料片(5)進行量測，根據所要製作之物件以裁切裝置(1)進行表面料片(5)及各纖維片(2)的裁剪，例如製作自行車車管、車蓋(殼)等，按照所量測的大小而進行剪裁，再先把各纖維片(2)進行堆疊及貼合，製作者可以隨此次所要製作之物件而調整所要堆疊、貼合之數量，又或者是在準備纖維片(2)時就先挑選不同厚薄的規格使用，然後在堆疊、貼合設置上根據所須而疊合不同尺寸之纖維片(而各種堆疊、貼合的形態則不多加限制與贅述)，當各纖維片(2)堆疊、貼合完成之後即可形成工件雛品(4)。接著將剛才同樣準備完成的表面料片(5)披覆於工件雛品(4)的外表面，該表面料片(5)的披覆使其形成工件半成品(6)，準備完成後即可將工件半成品(6)置入一模具(7)內進行加壓加熱，表面料片(5)經過加壓加熱後會逐漸收縮而緊密的貼合於工件雛品(4)的表面，如此一來當工件半成品(6)經過模具(7)的加熱加壓後，並等待一定時間的冷卻固化，接著由模具(7)退模後即可形成工件成品(8)，此工件成品(8)的外表面呈現平滑、亮麗、無凸起處、無凹洞處、無缺陷孔隙等，此方式的製作大幅縮減了製作的步驟以外，免除了像習知技術還須後續的加工，例如補土、研磨、修整等工序，如此一來就節省了大量的人力成本，且習知後續工序中研磨或是其 他工序必須使用道化學物品，本發明省去了後續的加工工序下也可避免使用道化學物品而保護環境；不僅如此，表面料片(5)的設置更可以提升纖維片(2)的耐撞力以及抗撕裂性，使其由纖維片(2)所製作而成的物件都具有極高的耐用度，延常物件的使用性。

而纖維片(2)的使用大多數應用在自行車領域較為常態，因此現以腳踏車的車管為舉例說明，腳踏車車管為了配合騎乘因此都是以圓柱為多數，故具有內外二表面，因此在製作腳踏車車管時，可以連同內表面也進一步披覆有表面料片(5)，請參閱第七圖所示，讓整體車管不論是內外表面都平整；另外市面上常見的腳踏車車管上會設置有相關的圖樣、LOGO等，在習知技術上圖樣與LOGO的設置是必須透過後續加工的工序才可以製作，但是本發明可將圖樣、LOGO等貼標或者是填料等先於外衣披覆(S2)步驟前先進行操作，製作者可以將圖樣、LOGO等貼標或是填料先設置在表面料片(5)彼覆於工件雛品(4)的相反面，使得表面料片(5)的外表面形成一圖籤片(9)，接著再將表面料片(5)披覆於工件雛品(4)的外表面形成工件半成品(6)，接著在一同放入模具(7)內進行加壓加熱，如此一來可以讓圖籤片(9)與表面料片(5)更佳的密合(又該圖籤片(9)的設置亦可於表面料片(5)披覆於工件雛品(4)的一側，圖未示)，請參閱第一圖所示。

最後，雖說本發明主要的技術特徵在於免去了後續的工序而減少人力上的支出，且圖籤片(9)設置步驟可以在表面料片(5)披覆工件雛品(4)前先設置，但是有些製作者對於後續的圖樣須進行增加、修飾等，因此可以於工件成品(8)完成再增加一後置加工(S5)步驟後再次進行圖籤片(9)的設置工序，請參閱第一圖所示並以第八 圖為輔助，這對於製作過程來說並不會像習知般產生過多人力上的成本支付，也不會造成環境汙染等問題，更重要的是後置加工(S5)步驟可有可無，完全取決於製作者對於工件成品(8)的外型是否可行，因此本發明不論是先進行圖樣、LOGO的貼年還是工件成品後的加工，比起習知技術來說都顯得更為省人力成本，也可以確實保護環境避免遭受汙染，請參閱第一圖所示，第一圖中從後置加工(S5)步驟所連結的順序可以二選一，其一為先與表面料片(5)一同披覆於工件雛品(4)，或者是其二的工序則是工件成品(8)完成後的再加工。由上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所做有關本發明之任何修飾或變更者，為其他可據以實施之型態且具有相同效果者，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇內。

綜上所述，本發明「纖維複合材料製作工法」，其實用性及成本效益上，確實是完全符合產業上發展所需，且所揭露之結構發明亦是具有前所未有的創新構造，所以其具有「新穎性」應無疑慮，又本發明可較習用之結構更具功效之增進，因此亦具有「進步性」，其完全符合我國專利法有關發明專利之申請要件的規定，乃依法提起專利申請，並敬請 鈞局早日審查，並給予肯定。

Claims (4)

1. 一種纖維複合材料製作工法，其工法係包括下列各步驟：預備製作料件：備置一裁切裝置及複數纖維片，以該裁切裝置切割各纖維片並形成複數工件預備料，並將複數工件預備料相互堆疊或貼合形成一工件雛品；外衣披覆：在工件雛品的外表面披覆一表面料片形成一工件半成品；置模塑形：將披覆有表面料片的工件半成品置入一模具內進行加熱加壓，並經過一定時間後固化成形；出品成形：該表面料片係整齊的完整披覆於工件半成品的外表面而形成一工件成品；其中，將表面料片於工件半成品在加熱加壓前進行組合，使得工件成品的外表面形成平整且亮麗。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之纖維複合材料製作工法，其中，該至少一表面料片進一步披覆於工件雛品的內表面。
3. 根據申請專利範圍第1項或第2項所述之纖維複合材料製作工法，其中，在該表面料片披覆於工件雛品的相反面進一步增設有一圖籤片，該圖籤片係為貼標、圖紙、貼紙或是填料，又該圖籤片係與工件半成品、表面料片一同進入模具內進行加熱加壓。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之纖維複合材料製作工法，其中，在出品成形步驟之後進一步多一道後置加工步驟，後置加工步驟係在工件成品固化後，在該至少一表面料片的外周面進一步進行金油烤漆、貼標或塗附有填料。