TWI399282B - A method of making a polygonal continuous side frame with a prepreg - Google Patents

Description

用預浸材料製作多邊形連續側邊框的方法

本發明是有關於一種用預浸材料成型工件的方法，特別是指一種用預浸材料製作多邊形連續側邊框的方法。

由預浸材料成型的複合材料工件因為質輕、強度高，並具有特殊的視覺、觸覺感受，已成為目前較高階之手機、薄型顯示器、電子書、衛星導航系統，或是隨身音樂播放器等消費性電子產品的標準規格之一。

參閱圖1及圖2，以成型出如圖1所示之側邊框3為例，目前由預浸複合材料成型的主要製作過程大致包含一積層疊合步驟11、一平壓步驟12、一裁形步驟13、一熱壓成型步驟14，及一脫模修整步驟15。

首先進行積層疊合步驟11，將複數內含樹脂的預浸複合材料一片一片地積層疊置，而得到一積層基板。

接著進行該平壓步驟12，用加壓的方式對該積層基板施以壓力而除去基板內部的空氣及層間氣泡。

然後進行該裁形步驟13，將平壓後的該積層基板依欲製作出之邊框態樣對應裁製該積層基板，而得到一待熱壓的半成品。

接著再進行該熱壓成型步驟14，將該已裁形的待熱壓半成品放入模具中，再熱壓合使該待熱壓半成品成型成該側邊框。

最後進行脫模修整步驟15，將成型的側邊框自該模具中取出後，修整除去該邊框周邊的例如殘膠等多餘物，即可製作出如圖1所示的側邊框3。

上述由預浸材料成型的複合材料工件確實可以有效率地生產出包含該側邊框在內之各式態樣的複合材料工件，但是，這種製程的主要缺點是受限於所欲生產的複合材料工件型態而有較高的預浸複合材料的浪費。以成型出如圖1所示之側邊框3為例，由於該側邊框3是呈預定厚度之中空方形框狀，因此在積層疊合步驟11時就必須堆疊厚度對應於欲製作之該側邊框3厚度的預浸複合材料成該積層基板，之後，在裁形步驟13時，又需將該積層基板的中央的極大區域裁除而成具有預定厚度的框架態樣，被裁切下來的部分若無法重新使用，則造成大量的材料浪費；而若欲重覆使用該等堆疊的預浸材料，則又受限於已堆疊的厚度與裁切後的面積。

如圖3所示，因此，發展出先裁切預浸材料成複數對應該側邊框長度、寬度和厚度的條狀預浸材料，再依序將該些條狀預浸材料積層堆疊得到框形態樣的積層基板，之後類似地用模具進行熱壓合成型，以及脫模後修整的過程，即可在減少材料浪費的前提下製作出同樣的側邊框3’。

然而，雖然此方法可以避免裁除積層基板時造成的材料資源浪費，但此方式製作出的側邊框3’卻會因為積層疊合條狀預浸複合材料的方式而呈現出成品的纖維花紋凌亂不連續的外觀，而無法合乎消費性電子產品的品檢出貨標準。

由此可知，目前用預浸複合材料成型出複合材料工件，特別是製作例如側邊框3、3’的製作過程需要加以改善，在降低材料成本的同時亦可保持美觀，並提升市場競爭能力。

因此，本發明之目的，即在提供一種製作簡便且不浪費材料資源的用預浸材料製作多邊形連續側邊框的方法。

於是，本發明一種用預浸材料製作多邊形連續側邊框的方法，包含下列五個步驟。

首先，準備一剛性纏繞模具，該模具包括一對應於該欲製作之多邊形連續側邊框形狀的纏繞面。

接著，將一連續長帶狀的預浸材料纏繞於該纏繞面上，而成一多邊形連續框狀半成品，該多邊形連續框狀半成品具有對應於欲製作之多邊形連續側邊框之厚度。

再將一受熱時體積會膨脹且形狀對應於該欲製作之多邊形連續側邊框態樣的彈性框圈套設於該連續框狀半成品上而成一待熱壓工件。

然後以該彈性框圈貼觸一熱壓設備之剛性模具的內表面地將該待熱壓工件緊配合入該剛性模具中進行熱壓，而使該多邊形連續框狀半成品成該多邊形連續側邊框。

最後自該剛性模具中取出進行熱壓後的待熱壓工件，移除該彈性框圈與該剛性纏繞模具，製得該多邊形連續側邊框。

本發明之功效在於：開發一種新的多邊形連續側邊框的製造方法，藉由該預浸材料纏繞於相對應態樣的剛性纏繞模具，再經由熱壓過程，並藉該彈性框圈配合該剛性模具施予該多邊形連續框狀半成品的外周面壓力，及該剛性纏繞模具給予內周面壓力，即能將該多邊形連續框狀半成品硬化成型，並脫模取出，該預浸材料不需經過裁切即可製得成品，不會破壞該預浸材料的花紋，使材料不浪費且製程簡易地製得多邊形連續側邊框。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖4，本發明用預浸材料製作多邊形連續側邊框的方法之一較佳實施例，是製作出如圖1所示的多邊形連續側邊框3，且製作出的多邊形連續側邊框3具有連續、平整的纖維花紋外觀，而符合消費性電子產品的品檢出貨標準。

配合參閱圖5，首先進行步驟21，準備一組受力不變形的剛性纏繞模具4，其中，該剛性纏繞模具4包括一約呈現矩形厚板狀的本體42，及一位於該本體42的側周面而包括一纏繞面41的限位纏繞槽411，該纏繞面41的水平剖面形狀與將製作的多邊形連續側邊框3的形狀為相似形且相互對應。

參閱圖4、圖6及圖7，接著進行步驟22，令一連續長帶狀的預浸材料5以預定張力纏繞堆疊於該剛性纏繞模具4的纏繞面41上，而成一具有對應於欲製作之多邊形連續側邊框3之厚度的多邊形連續框狀半成品8。更詳細地說，本步驟22是將該剛性纏繞模具4配合用步進式馬達帶動(圖未示出)，而可以等角速率轉動；同時，當該剛性纏繞模具4被帶動轉動時，帶動一放置於一盤捲架上的盤繞成捲的連續長帶狀的預浸材料5順著該限位纏繞槽411的纏繞面41以預定張力平順地纏繞，而得到該多邊形連續框狀半成品8；較佳地，在此過程中，還可以令一推抵件6保持一預定壓力地靠抵於已纏繞於該限位纏繞槽411上的預浸材料5上，經由該預浸材料5本身的預定張力及該推抵件6給予該預浸材料5及該限位纏繞槽411的預定壓力，而將存在於該預浸材料5間的氣泡能在纏繞的過程中同時被該推抵件6推擠出，保持纏繞出的該多邊形連續框狀半成品8整體的平整度，而不會有因氣泡產生的凸起或該預浸材料5纏繞不平順所形成的皺褶。

參閱圖4、圖7及圖8，製得該多邊形連續框狀半成品8後接著進行步驟23，準備一水平剖面的形狀與該欲製作的多邊形連續側邊框3的態樣概為相似形且受熱時體積會膨脹的彈性框圈7，將該彈性框圈7對應形狀地套設於該多邊形連續框狀半成品8的外周面，此時該多邊形連續框狀半成品8配合該彈性框圈7及該剛性纏繞模具4成為一待熱壓工件9；在本實施例中，該彈性框圈7以矽膠為主要材料所製成，但本發明不應受限於以矽膠為該彈性框圈7的主要材料。

參閱圖4、圖8及圖9，準備一剛性模具10，該剛性模具10不形變且具有一供該待熱壓工件9容置的容室103。令該待熱壓工件9置於該剛性模具10之容室103內。該彈性框圈7緊貼觸於該剛性模具10的內表面101，使該待熱壓工件9與該剛性模具10緊密配合，該熱壓設備給予該待熱壓工件9一預定溫度，及一彈性框圈7配合該剛性模具10地施予該待熱壓工件9的外周面的預定壓力。藉由受熱時膨脹的彈性框圈7使該預定壓力能平均分佈於該多邊形連續框狀半成品8的外周面，同時該剛性纏繞模具4也給予該多邊形連續框狀半成品8的內周面一壓力，該多邊形連續框狀半成品8承受來自外周面與內周面的壓力，及該熱壓設備產生的熱能，使該多邊形連續框狀半成品8熱固成為多邊形連續側邊框3(如圖1所示)。

參閱圖4、圖8及圖9，最後進行的是步驟25，先將該待熱壓工件9自該剛性模具10中取出，移除該彈性框圈7，並將位於該多邊形連續側邊框內的剛性纏繞模具4取出，再經過類似的移除殘餘物的動作，製得如圖1所示之該多邊形連續側邊框3。

參閱圖4、圖5及圖10，另外，要說明的是，亦可增加該剛性纏繞模具4的限位纏繞槽411的高度至可對應預計數量的多邊形連續側邊框的厚度的總和，再類似以上述地經過步驟22至步驟25，形成一多邊形連續側邊框的待裁物102，再裁切該多邊形連續側邊框的待裁物102成預計數量的多邊形連續側邊框3(如圖1所示)。由此方式可在同一製作流程同時製作較多量的多邊形連續側邊框3，節省時間成本。

綜上所述，本發明主要是開發一種新的用預浸材料5製作多邊形連續側邊框的製作方法，藉由該預浸材料5具有一預定張力地纏繞於該纏繞面41的態樣與該欲製作的多邊形連續側邊框3的形狀對應為相似形的剛性纏繞模具4，且同時藉由一推抵件6給予該預浸材料5纏繞時的預定壓力，使該預浸材料5纏繞時順暢且無氣泡存於該預浸材料5間，而成為多邊形連續框狀半成品8，再對應地套設一態樣亦與該多邊形連續側邊框3的形狀為相似形的彈性框圈7成該待熱壓工件9，並將該待熱壓工件9置入該剛性模具10中，該彈性框圈7利用該熱壓設備對該熱壓工件9加溫及加壓時令壓力平均散佈於該多邊形連續框狀半成品8的外周面及內周面，令硬化後的多邊形連續側邊框能更平整及可承受更強大的外力，最後脫膜整型，該多邊形連續框狀半成品8即為多邊形連續側邊框3。

本發明不需再額外增加在纏繞時去除氣泡的步驟，即能使其在半成品時就擁有平順的表面，也省卻習知需先經裁切使該半成品成為預定態樣的步驟，因此不會因為裁切而浪費材料資源、回收材料所需的時間，以及將回收材料再製作成為預浸材料5的成本，流程更為簡便。

再者，由於該預浸材料5是呈一連續帶狀，且在纏繞過程中無截斷或是再接合地纏繞於該剛性纏繞模具4，故成 型出的多邊型連續框狀半成品8恆保有碳纖維的長纖維形成的條狀花紋於該多邊形連續側邊框3的表面。將該側邊框3裝設於消費性電子產品時，可使商品的側邊框架具有天然形成的條紋及流暢的外觀線條，提升消費者購買的慾望，故確實能達成本發明之目的。

惟，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

21‧‧‧步驟

5‧‧‧預浸材料

22‧‧‧步驟

6‧‧‧推抵件

23‧‧‧步驟

7‧‧‧彈性框圈

24‧‧‧步驟

8‧‧‧多邊形連續框狀半成品

25‧‧‧步驟

3‧‧‧多邊形連續側邊框

9‧‧‧待熱壓工件

4‧‧‧剛性纏繞模具

10‧‧‧剛性模具

41‧‧‧纏繞面

101‧‧‧內表面

411‧‧‧限位纏繞槽

102‧‧‧待裁物

42‧‧‧本體

103‧‧‧容室

圖1是一複合材料成型側邊框的示意圖；圖2是一流程圖，說明習知的預浸複合工件的製造方法；圖3是一示意圖，說明習知預浸材料經裁切後再積層疊合為一框架基板；圖4是一流程圖，說明本發明用預浸材料製作多邊形連續側邊框的製作方法；圖5是一剛性纏繞模具的示意圖；圖6是一示意圖，說明該預浸材料纏繞於該剛性纏繞模具時，一推抵件同時具有預定壓力地靠抵於該剛性纏繞模具及該預浸材料；圖7是一多邊形連續框狀半成品的局部剖面圖；圖8是一待熱壓工件的局部剖面圖；圖9是一局部剖面圖，說明將該待熱壓工件置於該剛 性模具中；及圖10是一示意圖，說明一裁切後具有預計數量的多邊形連續側邊框的待裁物。

21．．．步驟

22．．．步驟

23．．．步驟

24．．．步驟

25．．．步驟

Claims (4)

1. 一種用預浸材料製作多邊形連續側邊框的方法，包含：(a)準備一具有一對應於該欲製作之多邊形連續側邊框態樣的纏繞面的剛性纏繞模具；(b)令一連續長帶狀的預浸材料以預定張力纏繞堆疊於該纏繞面上，而成一具有對應於欲製作之多邊形連續側邊框之厚度的多邊形連續框狀半成品；(c)將一受熱時體積會膨脹且形狀對應於該欲製作之多邊形連續側邊框態樣的彈性框圈套設於該連續框狀半成品上而成一待熱壓工件；(d)以該彈性框圈貼觸一具有一熱壓設備之剛性模具，讓該待熱壓工件緊密配合入該剛性模具中進行熱壓，而使該多邊形連續框狀半成品成為該多邊形連續側邊框；及(e)自該剛性模具中取出進行熱壓後的待熱壓工件，移除該彈性框圈與該剛性纏繞模具，製得該多邊形連續側邊框。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之用預浸材料製作多邊形連續側邊框的方法，其中，該步驟(a)準備的該剛性纏繞模具包括一概呈厚板狀的本體，及一形成於該本體側周面並具有該纏繞面的限位纏繞槽。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之用預浸材料製作多邊形連續側邊框的方法，其中，該步驟(b)在纏繞該預浸材料時，還將一推抵件以預定壓力靠抵於已纏繞於該纏繞面 上的預浸材料上，以壓迫該預浸材料平整地纏繞成該多邊形連續框狀半成品。
4. 根據申請專利範圍第3項所述之利用預浸材料製作多邊形連續側邊框的方法，其中，該彈性框圈以矽膠為主要材料所製成。