TW202103936A - 複合材料多層結構及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明係揭露一種複合材料多層結構及其製造方法，該複合材料多層結構係包含一為發泡或蜂巢結構之芯層，且該複合材料多層結構係包含於該芯層之上表面及下表面所分別依序疊設之第一膠層、纖維材料層、第二膠層及金屬材料層，其中該纖維材料層包含一纖維網結構，該纖維網結構係由不連續的複數根纖維絲以無方向性分佈且彼此相互纏繞而成。該複合材料多層結構之製造方法係依序至少包含一提供物料步驟、貼合步驟及成形步驟。藉此，本發明之複合材料多層結構相較於習知技術，可同時具備輕量化、高剛性、防火、隔熱、耐磨、耐衝擊等特性。

Description

複合材料多層結構及其製造方法

本發明是有關於一種複合材料，特別是有關於一種同時具備輕量化、高剛性、防火、隔熱、耐磨、耐衝擊等特性之複合材料多層結構及其製造方法。

按，金屬材料係廣泛使用於汽車、航空器、船舶等之載運工具，其它如電子設備殼體、運動器具、裝潢料件等亦能夠見到金屬材料之使用，由此可見金屬材料在各界領域均為不可或缺之重要材料之一。

然而，隨著現代工業及科技之發展，已越來越多結構裝置講求輕量化，以期滿足消費大眾之使用需求或達到更佳之效能。舉例來說，目前多數汽車所使用之保險桿之內結構係採用金屬材料製作，雖然其在特定厚度下具有耐衝擊及防火之作用，但也相對大幅增加保險桿之重量，這將間接影響汽車之油耗及加速性能。

就該保險桿之例來說，若是能夠將其內結構所用之材料予以改良或變更，使保險桿在具備耐衝擊及防火之功用下仍可達到輕量化，將可使汽車之多項性能向上提升，因此，本發明便是要發展出一種複合材料多層結構，以滿足上述需求。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是提供一種可同時具備輕量化、高剛性、防火、隔熱、耐磨、耐衝擊等特性之複合材料多層結構及其製造方法。

根據本發明之目的，提出一種複合材料多層結構，其包含：一芯層，係為發泡或蜂巢結構；二個第一膠層，各該第一膠層之一面係分別連接該芯層之上表面及下表面；二個纖維材料層，各該纖維材料層之一面係分別連接各該第一膠層之與該芯層連接之相對另一面，其中該纖維材料層係包含一黏合樹脂結構及一纖維網結構，該纖維網結構係被該黏合樹脂結構包覆，且該纖維網結構係由不連續的複數根纖維絲以無方向性分佈且彼此相互纏繞而成，各該纖維絲彼此之間距係填充有該黏合樹脂結構，且該複數根纖維絲之平均長度係大於或等於35mm；二個第二膠層，各該第二膠層之一面係分別連接各該纖維材料層之與該第一膠層連接之相對另一面；以及二個金屬材料層，各該金屬材料層之一面係分別連接各該第二膠層之與該纖維材料層連接之相對另一面。

依據上述技術特徵，該芯層之厚度為15mm，該纖維材料層之厚度為1mm至5mm，該金屬材料層之厚度為1mm至5mm。

依據上述技術特徵，該芯層之厚度為15mm，該纖維材料層之厚度為1mm，該金屬材料層之厚度為1mm。

依據上述技術特徵，該複數根纖維絲之平均長度係大於或等於100mm及小於500mm。

依據上述技術特徵，該複數根纖維絲之平均長度係大於100mm及小於或等於500mm。

依據上述技術特徵，各該纖維絲分別包含複數根纖維，該黏合樹脂結構係填覆該複數根纖維之間之間距而將該纖維包覆。

依據上述技術特徵，該複數根纖維之至少其中一根係形成獨立的二個毛絨。

依據上述技術特徵，該毛絨為無方向性分佈。

依據上述技術特徵，該纖維網結構之至少其中一根該纖維絲之至少一根該纖維係與另一根該纖維絲之至少一根該纖維彼此相互纏繞成無方向性分佈。

依據上述技術特徵，該纖維網結構之至少其中一根該纖維絲之至少一個該毛絨係與另一根該纖維絲之至少一根該纖維彼此相互纏繞成無方向性分佈。

依據上述技術特徵，該纖維網結構之至少其中一根該纖維絲之至少一個該毛絨係與另一根該纖維絲之至少一個該毛絨彼此相互纏繞成無方向性分佈。

依據上述技術特徵，該纖維絲可採用碳纖維或玻璃纖維。

依據上述技術特徵，該黏合樹脂結構可採用一熱固性樹脂或一熱塑性樹脂所構成。

依據上述技術特徵，該黏合樹脂結構更可包含一固態填充物，該固態填充物係選自碳酸鈣(Calcium carbonate)、氧化鎂(Magnesium oxide)、硬脂酸鋅(Zinc stearate)、氫氧化鋁(Aluminum hydroxide)、氧化銻(Antimony oxide)、多溴二苯醚(Polybrominated diphenyl ethers)、多溴聯苯(polybrominated biphenyls)、四溴雙酚A(tetrabromobisphenol A)、六溴環十二烷(Hexabromocyclododecane)及N,N-二甲基苯胺(N,N-Dimethylaniline)所組成的群組中之至少其中之一。

依據上述技術特徵，該纖維絲之直徑較佳為介於3μm至30μm之間。

依據上述技術特徵，該纖維材料層中之總纖維含量佔該纖維材料層中之重量百分比為介於5%至30%之間。

依據上述技術特徵，該芯層係由聚胺酯(Polyurethane)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、壓克力、鋁、紙或纖維所製。

根據本發明之目的，再提出一種複合材料多層結構之製造方法，其適用於製造如上所述之該複合材料多層結構，該複合材料多層結構之製造方法係包含下列步驟：一提供物料步驟：提供該芯層、該二個纖維材料層、該二個金屬材料層及樹脂材料；一第一貼合步驟：將樹脂材料均勻塗佈於該芯層之一表面以形成該第一膠層，並將其中一個該纖維材料層貼附於該第一膠層，再將樹脂材料塗佈於該纖維材料層以形成該第二膠層，隨後將其中一個該金屬材料層貼附於該第二膠層以形成一半成品結構；一第二貼合步驟：將該半成品結構翻轉，並將樹脂材料均勻塗佈於該芯層之相對另一表面以形成該第一膠層，再將另一個該纖維材料層貼附於該第一膠層，接著將樹脂材料塗佈於該纖維材料層以形成該第二膠層，隨後將另一個該金屬材料層貼附於該第二膠層；以及一成形步驟：施加壓力於位在相對二端之該二個金屬材料層，以使該芯層、該二個第一膠層、該二個纖維材料層、該二個第二膠層及該二個金屬材料層成形為該複合材料多層結構。成形步驟並無限定，可例舉出熱壓成形、真空加壓成形、真空樹脂轉注成形等。

承上所述，本發明之複合材料多層結構主要由芯層、纖維材料層及金屬材料層所組成，而其中該芯層係由聚胺酯、聚氯乙烯或紙等材料製成發泡或蜂巢狀，運用於結構中具有緩衝等功用；該纖維材料層之該複數根纖維絲彼此相互纏繞成無方向性分佈，因此該纖維材料層於各方向的撕裂強度、抗彎強度與抗彎模數可達均一，能抵抗來自各方向的破壞力；該金屬材料層可由鋁等材料製成，作為結構最外層可具有防火、耐衝擊等功用；相較於習知均採用金屬材料製成之結構體，本發明除了可具備高剛性、防火、隔熱、耐磨、耐衝擊等特性之外，更因該芯層及該纖維材料層之材料特性使得整體結構之重量得以減少，以達到輕量化之目的。

為利 貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱第1圖，其係為本發明之複合材料多層結構之第一實施例之第一示意圖。如圖所示，本發明之複合材料多層結構100係包含一芯層10、二個第一膠層20、二個纖維材料層30、二個第二膠層40及二個金屬材料層50。

在此實施例中，該芯層10可為發泡結構，其舉例來說可由聚胺酯(Polyurethane，PU)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、壓克力等材料所製。該第一膠層20及該第二膠層40可由樹脂或其它黏著物料所製成。該金屬材料層50舉例來說可為鋁，但不以此為限。

該纖維材料層30係包含一黏合樹脂結構31及一纖維網結構32。該纖維網結構32係被該黏合樹脂結構31包覆，且該纖維網結構32係由不連續的複數根纖維絲以無方向性分佈且彼此相互纏繞而成，各該纖維絲彼此之間距係填充有該黏合樹脂結構31，其中，該複數根纖維絲之平均長度係大於或等於35mm，且小於或等於一預定平均長度以形成前述之「不連續的」，例如平均長度係大於或等於250mm及小於500mm；平均長度係大於250mm及小於或等於500mm，較佳地，每一根該纖維絲的長度係大於或等於35mm，且小於或等於500mm。

上述中，該複數根纖維絲彼此相互纏繞成無方向性分佈，所述無方向性分佈係指將該纖維網結構32投影於一個二維平面(圖未繪出)，而該複數根纖維絲於該二維平面上的投影係雜亂或隨機地以各方向延伸。由於該複數根纖維絲彼此相互纏繞成無方向性分佈，且該複數根纖維絲的平均長度係大於或等於35mm，因此該纖維材料層30的物性於各方向皆均一，換言之該纖維材料層30於各方向的撕裂強度、抗彎強度與抗彎模數可達均一，能抵抗來自各方向的破壞力。

更進一步地，該纖維絲可包含單根纖維或複數根纖維，例如該纖維絲可包含一根該纖維或一百根該纖維或介於一至一百根該纖維之間。於該纖維絲包含複數根該纖維的實施例中，該纖維絲並無漿料包覆，該黏合樹脂結構31則能夠滲入並填覆複數根該纖維之間之間距而將該纖維包覆，因而使得該纖維材料層30更為增強。另外，該纖維絲中之複數根該纖維的至少其中一根係形成獨立的二個毛絨，該二個毛絨為無方向性分佈，該黏合樹脂結構31亦包覆該毛絨，因此增強了該纖維材料層30於各方向的撕裂強度、抗彎強度與抗彎模數並可達均一。較佳地，複數根該纖維係具有複數個該毛絨。

特別值得說明的是，該纖維網結構32中的至少其中一根該纖維絲之至少一根該纖維係與另一根該纖維絲之至少一根該纖維彼此相互纏繞成無方向性分佈。該纖維網結構32中的至少其中一根該纖維絲之至少一個該毛絨係與另一根該纖維絲之至少一根該纖維彼此相互纏繞成無方向性分佈；更佳地，該纖維網結構32中的至少其中一根該纖維絲之至少一個該毛絨係與另一根該纖維絲之至少一個該毛絨彼此相互纏繞成無方向性分佈。如此，該纖維網結構32之孔隙率得以降低，並且再度增強了該纖維材料層30於各方向的撕裂強度、抗彎強度與抗彎模數並可達均一。

上述中，該纖維絲或該纖維較佳可採用碳纖維、玻璃纖維或回收纖維，該纖維絲之直徑係為介於3μm至30μm之間；於該纖維絲或該纖維係為碳纖維之實施例中，碳纖維之直徑係為介於3μm至8μm之間；於該纖維絲或該纖維係為玻璃纖維之實施例中，玻璃纖維之直徑係為介於20μm至35μm之間。此外，該纖維材料層30中之總纖維含量可為佔該纖維材料層30中之重量百分比之5%至30%之間。

上述中，該黏合樹脂結構31可採用一熱固性樹脂或一熱塑性樹脂所構成；又該熱固性樹脂可包含環氧樹脂、乙烯基樹脂或不飽和樹脂。更進一步地，該黏合樹脂結構31可包含一固態填充物，該固態填充物係選自碳酸鈣(Calcium carbonate)、氧化鎂(Magnesium oxide)、硬脂酸鋅(Zinc stearate)、氫氧化鋁(Aluminum hydroxide)、氧化銻(Antimony oxide)、多溴二苯醚(Polybrominated diphenyl ethers)、多溴聯苯(polybrominated biphenyls)、四溴雙酚A(tetrabromobisphenol A)、六溴環十二烷(Hexabromocyclododecane)及N,N-二甲基苯胺(N,N-Dimethylaniline)所組成的群組中之至少其中之一。

再請一併參閱第2圖，其係為本發明之複合材料多層結構之第一實施例之第二示意圖。如圖所示，各該第一膠層20之一面係分別連接該芯層10之上表面及下表面；各該纖維材料層30之一面係分別連接各該第一膠層20之與該芯層10連接之相對另一面；各該第二膠層40之一面係分別連接各該纖維材料層30之與該第一膠層20連接之相對另一面；各該金屬材料層50之一面係分別連接各該第二膠層40之與該纖維材料層30連接之相對另一面。其中，該芯層10、該二個第一膠層20、該二個纖維材料層30、該二個第二膠層40及該二個金屬材料層50可經由成形法形成該複合材料多層結構100。

上述中，該芯層10之厚度較佳可為15mm；該纖維材料層30之厚度較佳為1mm至5mm，最佳為1mm；該金屬材料層50之厚度較佳為1mm至5mm，最佳為1mm。其中，該纖維材料層30與該金屬材料層50分別佔整體結構之厚度比例可依需求進行調整，不以上述所舉例之結構態樣而有所限制。

具體而言，該複合材料多層結構100主要由該芯層10、該纖維材料層30及該金屬材料層50所組成，而其中該芯層10係由聚胺酯、聚氯乙烯或紙等材料製成發泡或蜂巢狀，運用於結構中具有緩衝等功用；該纖維材料層30之該複數根纖維絲彼此相互纏繞成無方向性分佈，因此該纖維材料層於各方向的撕裂強度、抗彎強度與抗彎模數可達均一，能抵抗來自各方向的破壞力；該金屬材料層50可由鋁等材料製成，作為結構最外層可具有防火、耐衝擊等功用；相較於習知均採用金屬材料製成之結構體，本發明除了可具備高剛性、防火、隔熱、耐磨、耐衝擊等特性之外，更因該芯層10及該纖維材料層30之材料特性使得整體結構之重量得以減少，以達到輕量化之目的。

再請一併參閱第3圖，其係為本發明之複合材料多層結構之第二實施例之示意圖。此第二實施例與第一實施例不同之處在於，該芯層10係為蜂巢結構，其較佳可由鋁、紙或纖維等材料所製。

依據上述，本發明另提供一種複合材料多層結構之製造方法，請同時參閱第4圖及第5圖。該複合材料多層結構之製造方法係至少包含下列流程步驟：

一提供物料步驟S1：提供該芯層10、該二個纖維材料層30、該二個金屬材料層50及樹脂材料。

一第一貼合步驟S2：將樹脂材料均勻塗佈於該芯層10之一表面以形成該第一膠層20，並將其中一個該纖維材料層30貼附於該第一膠層20，再將樹脂材料塗佈於該纖維材料層30以形成該第二膠層40，隨後將其中一個該金屬材料層50貼附於該第二膠層40以形成一半成品結構。

一第二貼合步驟S3：將該半成品結構翻轉，並將樹脂材料均勻塗佈於該芯層10之相對另一表面以形成該第一膠層20，再將另一個該纖維材料層30貼附於該第一膠層20，接著將樹脂材料塗佈於該纖維材料層30以形成該第二膠層40，隨後將另一個該金屬材料層50貼附於該第二膠層40。

一成形步驟S4：施加壓力於位在相對二端之該二個金屬材料層50，以使該芯層10、該二個第一膠層20、該二個纖維材料層30、該二個第二膠層40及該二個金屬材料層50成形為該複合材料多層結構100。成形步驟並無限定，可例舉出熱壓成形、真空加壓成形、真空樹脂轉注成形等。

再請參閱如下表一，其係為本發明之該複合材料多層結構100之五種結構態樣與習知之比較例1進行抗彎強度及拉伸強度比較之結果。

表一

	比較例1	實施例1	實施例2	實施例3	實施例4	實施例5
密度(g/cm3 )	1.84	1.77	1.62	1.45	1.25	1.03
抗彎強度(Mpa)	175	186.2	210.7	238.4	270	306.6
拉伸強度(Mpa)	200.8	222.9	271.4	326.3	389.1	461.5

首先說明，在表一中，比較例1之整體結構係如習知技術般皆由金屬材料所製；實施例1至實施例5皆為本發明之該複合材料多層結構100，而其中在該芯層10為固定厚度條件，僅計算該纖維材料層30及該金屬材料層50所佔整體結構厚度比例之情況下，該實施例1之該纖維材料層30及該金屬材料層50之厚度比例為1：9，該實施例2之該纖維材料層30及該金屬材料層50之厚度比例為3：7，該實施例3之該纖維材料層30及該金屬材料層50之厚度比例為5：5，該實施例4之該纖維材料層30及該金屬材料層50之厚度比例為7：3，該實施例5之該纖維材料層30及該金屬材料層50之厚度比例為9：1。

由表一可見，本發明具有各種厚度比例之該纖維材料層30之該複合材料多層結構100之實施例一至實施例五，其抗彎強度依序分別為186.2Mpa、201.7Mpa、238.4Mpa、270Mpa及306.6Mpa，其數據結果皆優於比較例之抗彎強度的175Mpa；且實施例一至實施例五之拉伸強度依序分別為222.9Mpa、271.4Mpa、326.3Mpa、389.1Mpa及461.5Mpa，其數據結果同樣皆優於比較例之拉伸強度的200.8Mpa；除此之外，顯而易見的是，該纖維材料層30之厚度比例越高，該複合材料多層結構100之抗彎強度及拉伸強度則是越好。總結來說，本發明之該複合材料多層結構100在追求輕量化之特點時，該複合材料多層結構100之抗彎強度及拉伸強度同樣可更勝於僅採用金屬材料之習知技術，藉以維持或更是提升整體結構之品質與強度。

本發明提供該纖維網結構32之製造方法係包含下列流程步驟：

一提供物料步驟S1a：提供該第一塑膠膜P1a、該第一樹脂層10a、該原纖維網結構302a、該第二樹脂層20a及該第二塑膠膜P2a，該第一樹脂層10a係披覆於該第一塑膠膜P1a之下表面，該第二樹脂層20a係披覆於該第二塑膠膜P2a之上表面。

一貼合步驟Sa2：將該第一樹脂層10a貼附於該原纖維網結構302a之上表面，以及將該第二樹脂層20a貼附於該原纖維網結構302a之下表面。

一壓合步驟S3a：施壓力於該第一塑膠膜P1a之上表面及該第二塑膠膜P2a之下表面，使該第一樹脂層10a的一部份形成該黏合樹脂層301a並包覆該原纖維網結構302a而形成該混合層30a；或者，使該第二樹脂層20a的一部份形成該黏合樹脂層301a並包覆該原纖維網結構302a而形成該混合層30a；或者，使該第一樹脂層10a的一部份及該第二樹脂層20a的一部份彼此接觸而形成該黏合樹脂層301a並包覆該原纖維網結構302a而形成該混合層30a。

基本上，完成前述該提供物料步驟S1a、該貼合步驟Sa2及該壓合步驟S3a之後，即可完成該纖維網結構32。後續地，於使用時可接續一脫膜步驟S4。該脫膜步驟S4係使該第一塑膠膜P1a與該第一樹脂層10a分離，以及使該第二塑膠膜P2a與該第二樹脂層20a分離，以形成該纖維網結構32。

當然，如前所述，於該黏合樹脂層301a、該第一樹脂層10a及該第二樹脂層20a其中任一為該熱固性樹脂時，於脫膜步驟S4之後可接續一熱壓步驟S5。該熱壓步驟S5係對執行該脫膜步驟S4所得到的該纖維網結構32進行一熱壓製程，例如該黏合樹脂層301a、該第一樹脂層10a及該第二樹脂層20a其中任一為乙烯基樹脂，該熱壓製程之一熱壓溫度可設定在介於攝氏110度至300度之間，該熱壓製程之一熱壓壓力可設定在介於20 kgf/cm² 至200 kgf/cm² 之間，該熱壓製程之一熱壓時間可設定為介於0.5分鐘至10分鐘之間。

依循前述該纖維網結構32之製造方法所實施之比較例1、實施例1、實施例2及實施例3的結果，列於表二。比較例1、實施例1、實施例2及實施例3中之該黏合樹脂層301a、該第一樹脂層10a及該第二樹脂層20a係皆為乙烯基樹脂，熱壓溫度係設定在攝氏130度，熱壓壓力係設定在150 kgf/cm² ，熱壓時間為2分鐘，該原纖維網結構302a係為碳纖維所構成。

表二

	比較例1	實施例1	實施例2	實施例3	實施例4	實施例5	實施例6	實施例7
纖維絲長度(mm)	25	35	35	100	250	500	35	35
總纖維含量(wt%)	30	30	10	10	10	10	10	5
重量(g/m2 )	4000	4000	4000	2000	2000	2000	1150	1150
寬x長x厚(mm)	15x40x2	15x40x2	15x40x2	15x40x2	15x40x2	15x40x2	15x40x0.9	15x40x0.9
抗彎強度 (MPa)	150	225	188	195	210	235	171	160
抗彎模數 (GPa)	8	14	9	10	12	15	8	8

表二中，實施例1與比較例1之該纖維網結構32具有相同的重量4000g/m² 與相同的總纖維含量30wt%；實施例1與比較例1的不同處在於，實施例1所使用的複數根該纖維絲之平均長度係為35mm，而比較例1係使用平均長度係為25mm的複數根該纖維絲；由於實施例1使用平均長度較長的複數根該纖維絲，因而實施例1之複數根該纖維絲、複數根該纖維及複數個該毛絨彼此相互纏繞成無方向性分佈的現象大於比較例1，故而實施例1之抗彎強度225MPa及抗彎模數14GPa係遠高於ISO14125所規範之抗彎強度大於100MPa及抗彎模數大於7GPa，且實施例1之抗彎強度225MPa及抗彎模數14GPa係高於比較例1之抗彎強度150MPa及抗彎模數8GPa。因此足以印證複數根該纖維絲之平均長度大於或等於35mm所形成的複數根該纖維絲、複數根該纖維及複數個該毛絨彼此相互纏繞成無方向性分佈之特徵，能夠使得該纖維網結構32的抗彎強度及抗彎模數提高。

實施例2與比較例1的不同處在於，實施例2之總纖維含量降低至10wt%且複數根該纖維絲之平均長度係為35mm，然而實施例2之抗彎強度188MPa及抗彎模數9GPa係高於比較例1之抗彎強度150MPa及抗彎模數8GPa。因此足以印證該纖維網結構32使用平均長度大於或等於35mm之複數根該纖維絲，就可以達到降低使用總纖維含量至10%wt，並可以節省成本。

接續地，以實施例2為基準，於總纖維含量維持為10wt%的狀況下，實施例2係採用平均長度係為35mm之複數根該纖維絲，實施例3係採用平均長度係為100mm之複數根該纖維絲，實施例4係採用平均長度係為250mm之複數根該纖維絲，實施例5係採用平均長度係為500mm之複數根該纖維絲。顯然地，隨著所採用的複數根該纖維絲的平均長度的增長，導致了複數根該纖維絲、複數根該纖維及複數個該毛絨彼此相互纏繞成無方向性分佈的現象更為顯著，故而增強了該纖維網結構32的抗彎強度及抗彎模數。因此，實施例3之抗彎強度係為195MPa及抗彎模數係為10GPa，實施例4之抗彎強度係為210MPa及抗彎模數係為12GPa，實施例5之抗彎強度係為235MPa及抗彎模數係為15GPa，皆高於ISO14125所規範之標準，也高於比較例1、實施例1及實施例2之抗彎強度與抗彎模數。

由於實施例5中複數根該纖維絲、複數根該纖維及複數個該毛絨彼此相互纏繞成無方向性分佈的現象非常顯著，因此實施例5僅使用10wt%的總纖維含量即可使得抗彎模數(於實施例5中為15GPa)高於使用30wt%的總纖維含量之實施例1(為14GPa)及比較例1(8GPa)，抗彎強度也有類似的結果，於此不再贅述。因此，足以證明本發明以提高複數根該纖維絲的平均長度，以及所形成彼此高度相互纏繞成無方向性分佈的現象之技術特徵，使得所需的總纖維含量可以降低並提升抗彎強度及抗彎模數，達到了降低製造成本的功效。

實施例6與比較例1的不同處在於，實施例6之總纖維含量降低至10wt%、複數根該纖維絲之平均長度係為35mm、該纖維網結構32的重量降至1150g/m² 及厚度從比較例1之2.0mm減少至0.9mm，然而實施例6之抗彎強度171MPa係高於比較例1之抗彎強度150MPa。因此足以印證該纖維網結構32使用平均長度大於或等於35mm之複數根該纖維絲，就可以達到降低使用總纖維含量至10%，並且可以減輕該纖維網結構32之重量及減少該纖維網結構32之厚度，除了可以節省成本之外，更可廣泛應用於輕薄的製品。

實施例7與比較例1的不同處在於，實施例7之總纖維含量降低至5wt%、複數根該纖維絲之平均長度係為35mm、該纖維網結構32的重量降至1150g/m² 及厚度從比較例1之2.0mm減少至0.9mm，然而實施例7之抗彎強度160MPa係高於比較例1之抗彎強度150MPa。因此足以印證該纖維網結構32使用平均長度大於或等於35mm之複數根該纖維絲，就可以達到降低使用總纖維含量至5%，並且可以減輕該纖維網結構32之重量及減少該纖維網結構32之厚度，除了可以節省成本之外，更可廣泛應用於輕薄的製品。

綜觀上述，可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，再者，本發明申請前未曾公開，且其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請  貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

100:複合材料多層結構 10:芯層 20:第一膠層 30:纖維材料層 31:黏合樹脂結構 32:纖維網結構 40:第二膠層 50:金屬材料層 S1:提供物料步驟 S2:第一貼合步驟 S3:第二貼合步驟 S4:成形步驟 10a:第一樹脂層 20a:第二樹脂層 30a:混合層 301a:黏合樹脂層 302a:原纖維網結構 P1a:第一塑膠膜 P2a:第二塑膠膜 S1a:提供物料步驟 S2a:貼合步驟 S3a:壓合步驟 S4a:脫膜步驟 S5a:熱壓步驟

第1圖 為本發明之複合材料多層結構之第一實施例之第一示意圖。 第2圖 為本發明之複合材料多層結構之第一實施例之第二示意圖。 第3圖 為本發明之複合材料多層結構之第二實施例之示意圖。 第4圖 為本發明之複合材料多層結構之製造方法之流程圖。 第5圖 為本發明之複合材料多層結構之製造方法之示意圖。

100:複合材料多層結構

10:芯層

20:第一膠層

30:纖維材料層

31:黏合樹脂結構

32:纖維網結構

40:第二膠層

50:金屬材料層

Claims (19)

1. 一種複合材料多層結構，其包含： 一芯層(10)，係為發泡或蜂巢結構； 二個第一膠層(20)，各該第一膠層(20)之一面係分別連接該芯層(10)之上表面及下表面； 二個纖維材料層(30)，各該纖維材料層(30)之一面係分別連接各該第一膠層(20)之與該芯層(10)連接之相對另一面，其中該纖維材料層(30)係包含一黏合樹脂結構(31)及一纖維網結構(32)，該纖維網結構(32)係被該黏合樹脂結構(31)包覆，且該纖維網結構(32)係由不連續的複數根纖維絲以無方向性分佈且彼此相互纏繞而成，各該纖維絲彼此之間距係填充有該黏合樹脂結構(31)，且該複數根纖維絲之平均長度係大於或等於35mm； 二個第二膠層(40)，各該第二膠層(40)之一面係分別連接各該纖維材料層(30)之與該第一膠層(20)連接之相對另一面；以及 二個金屬材料層(50)，各該金屬材料層(50)之一面係分別連接各該第二膠層(40)之與該纖維材料層(30)連接之相對另一面。
2. 如請求項1所述之複合材料多層結構，其中該芯層(10)之厚度為15mm，該纖維材料層(30)之厚度為1mm至5mm，該金屬材料層(50)之厚度為1mm至5mm。
3. 如請求項2所述之複合材料多層結構，其中該芯層(10)之厚度為15mm，該纖維材料層(30)之厚度為1mm，該金屬材料層(50)之厚度為1mm。
4. 如請求項1所述之複合材料多層結構，其中該複數根纖維絲之平均長度係大於或等於100mm及小於500mm。
5. 如請求項1所述之複合材料多層結構，其中該複數根纖維絲之平均長度係大於100mm及小於或等於500mm。
6. 如請求項1所述之複合材料多層結構，其中各該纖維絲分別包含複數根纖維，該黏合樹脂結構(31)係填覆該複數根纖維之間之間距而將該纖維包覆。
7. 如請求項6所述之複合材料多層結構，其中該複數根纖維之至少其中一根係形成獨立的二個毛絨。
8. 如請求項7所述之複合材料多層結構，其中該毛絨為無方向性分佈。
9. 如請求項6所述之複合材料多層結構，其中該纖維網結構(32)之至少其中一根該纖維絲之至少一根該纖維係與另一根該纖維絲之至少一根該纖維彼此相互纏繞成無方向性分佈。
10. 如請求項7所述之複合材料多層結構，其中該纖維網結構(32)之至少其中一根該纖維絲之至少一個該毛絨係與另一根該纖維絲之至少一根該纖維彼此相互纏繞成無方向性分佈。
11. 如請求項7所述之複合材料多層結構，其中該纖維網結構(32)之至少其中一根該纖維絲之至少一個該毛絨係與另一根該纖維絲之至少一個該毛絨彼此相互纏繞成無方向性分佈。
12. 如請求項1所述之複合材料多層結構，其中該纖維絲係採用碳纖維或玻璃纖維。
13. 如請求項1所述之複合材料多層結構，其中該黏合樹脂結構(31)係採用一熱固性樹脂或一熱塑性樹脂所構成。
14. 如請求項1所述之複合材料多層結構，其中該黏合樹脂結構(31)更可包含一固態填充物，該固態填充物係選自碳酸鈣(Calcium carbonate)、氧化鎂(Magnesium oxide)、硬脂酸鋅(Zinc stearate)、氫氧化鋁(Aluminum hydroxide)、氧化銻(Antimony oxide)、多溴二苯醚(Polybrominated diphenyl ethers)、多溴聯苯(polybrominated biphenyls)、四溴雙酚A(tetrabromobisphenol A)、六溴環十二烷(Hexabromocyclododecane)及N,N-二甲基苯胺(N,N-Dimethylaniline)所組成的群組中之至少其中之一。
15. 如請求項1所述之複合材料多層結構，其中該纖維絲之直徑係為介於3μm至30μm之間。
16. 如請求項1所述之複合材料多層結構，其中該纖維材料層(30)中之總纖維含量佔該纖維材料層(30)中之重量百分比為介於5%至30%之間。
17. 如請求項1所述之複合材料多層結構，其中該芯層(10)係由聚胺酯(Polyurethane)、聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、壓克力、鋁、紙或纖維所製。
18. 一種複合材料多層結構之製造方法，其適用於製造如請求項1所述之該複合材料多層結構(100)，該複合材料多層結構(100)之製造方法係包含下列步驟：一提供物料步驟(S1)：提供該芯層(10)、該二個纖維材料層(30)、該二個金屬材料層(50)及樹脂材料；  一第一貼合步驟(S2)：將樹脂材料均勻塗佈於該芯層(10)之一表面以形成該第一膠層(20)，並將其中一個該纖維材料層(30)貼附於該第一膠層(20)，再將樹脂材料塗佈於該纖維材料層(30)以形成該第二膠層(40)，隨後將其中一個該金屬材料層(50)貼附於該第二膠層(40)以形成一半成品結構；一第二貼合步驟(S3)：將該半成品結構翻轉，並將樹脂材料均勻塗佈於該芯層(10)之相對另一表面以形成該第一膠層(20)，再將另一個該纖維材料層(30)貼附於該第一膠層(20)，接著將樹脂材料塗佈於該纖維材料層(30)以形成該第二膠層(40)，隨後將另一個該金屬材料層(50)貼附於該第二膠層(40)；以及一成形步驟(S4)：施加壓力於位在相對二端之該二個金屬材料層(50)，以使該芯層(10)、該二個第一膠層(20)、該二個纖維材料層(30)、該二個第二膠層(40)及該二個金屬材料層(50)成形為該複合材料多層結構(100)。
19. 如請求項18所述之複合材料多層結構之製造方法，其中該成形步驟(S4)選自熱壓成形、真空加壓成形或者真空樹脂轉注成形之一。

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