TWI496692B - The forming method of three - dimensional fiber shell - Google Patents

Description

立體纖維外殼之成型方法

本發明係有關一種立體纖維外殼之成型方法，尤指一種可快速成型、大量製造、可使成型後的立體纖維外殼具有足夠的強度，且能有效減重與降低成本者。

目前市面上常見的產品外殼，例如：3C產品外殼，大多是以塑膠或金屬材料一體成型，在製成一殼體之後，再以噴塗、印刷或濺鍍等方式，於殼體之表面形成一裝飾膜，以供套接於3C產品之外表面，使達到保護之功能。

為了讓成型之後具有足夠的強度，並減輕重量，亦有將金屬片與塑膠結合為一體，以製成產品外殼之技術。然而，利用上述方式所成型之產品外殼，由於金屬與塑膠二者的材質並不相同，雖然可藉由黏貼的方式結合，但二者之間的結合力量並不穩固，容易在長久使用之後，因膠劑的黏著力減弱而分離，且重量無法大幅減輕。

進一步的技術，亦有以數層預浸樹脂的纖維片重疊，或將樹脂加入數層重疊的纖維片內，再予以加溫、加壓以使一體硬化成型的方式，其由於將樹脂一次加入數層重疊的纖維片內，且纖維材質相近或相同，因此，可讓各纖維片在同時硬化之後，讓纖維外殼具有足夠之強度，並克服因不同材質之間黏著力減弱而分離的問題。

惟，在上述纖維外殼的成型過程中，仍有下列問題產生：1.對於多片重疊且尚未硬化的的纖維片而言，當沒有足夠的樹脂滲入各纖維片的各纖維之間的間隙內時，由於各纖維之間的整體間隙空間太大，亦即單位體積內的孔隙率過高，縱然予以加溫、加壓以使硬化，仍會有強度不足或表面孔洞太多的問題。2.為了讓纖維外殼具有足夠的強度，在成型過程中，即需要利用抽真空或直接加壓之方式讓樹脂因受壓而慢慢滲入重疊的各個纖維片之中，如此一來，要成型一個纖維外殼的時間，目前約需要10~90分鐘，其成型時間太久，尚無法符合大量且快速製造之需求。

有鑑於此，為了提供一種有別於習用技術之成型方法，並改善上述之缺點，發明人積多年的經驗及不斷的研發改進，遂有本發明之產生。

本發明之一目的在提供一種能快速成型，以達到大量製造需求的立體纖維外殼之成型方法。

本發明之一目的在提供一種能突破傳統纖維外殼之成型方式，使在快速成型之後，仍能確保產品強度，且能有效減重的立體纖維外殼之成型方法。

為達上述之目的，本發明所設之一種立體纖維外殼之成型方法，係包括下列步驟：a.提供至少二片已硬化之纖維板，其中任一片纖維板係為將至少一層纖維片預浸樹脂之後，經加熱、加壓以使樹脂硬化後而成型之薄板；b.黏貼上述至少二片已硬化之纖維板；以及c.加熱上述至少二片已硬化之纖維板，再於一模具上加壓以成型為一立體纖維外殼。

實施時，本發明更包括一纖維板成型步驟，係在至少一層纖維片上預浸樹脂，將該等纖維片上下分隔，再加熱、加壓使樹脂硬化，冷卻以成型複數個上下獨立且已硬化之纖維板。

實施時，該至少二片已硬化之纖維板之其中任一片人造纖維板之孔隙率係在15%以下。

實施時，該至少二片已硬化之纖維板之其中任一片人造纖維板之厚度係在1mm以下。

實施時，本發明更包括一步驟，係將一電路板夾置於該二層已硬化的纖維板之間。

實施時，本發明更包括一步驟，係在二層已硬化的纖維板之其中一層已硬化的纖維板上形成至少一孔洞，再將至少一固定件之頭部埋設於二層已硬化的纖維板之間，固定件之頭部向下延伸一固定部，同時讓固定件之固定部由孔洞向外穿出。

為進一步了解本發明，以下舉較佳之實施例，配合圖式、圖號，將本發明之具體構成內容及其所達成的功效詳細說明如下。

1、1’‧‧‧人造纖維板

11‧‧‧孔洞

2‧‧‧隔板

3‧‧‧模具

4‧‧‧黏膠

5‧‧‧立體纖維外殼

6‧‧‧電路板

7‧‧‧固定件

71‧‧‧頭部

72‧‧‧固定部

第1圖係為本發明之第一實施例之步驟流程圖。

第2圖係為本發明在成型複數個纖維板時之立體外觀示意圖。

第3圖係為本發明之二片纖維板相對滑動以成型為立體纖維外殼時之剖面示意圖。

第4圖係為依本發明之第二實施例之方法成型為一外殼時之組合剖面 示意圖。

第5圖係為依本發明之第三實施例之方法成型為一外殼時之組合剖面示意圖。

本發明係為一種立體纖維外殼之成型方法。其中，該立體纖維外殼係界定為一個非平板狀的纖維外殼，亦即，可以在成型之後形成一容置空間，亦可以在成型之後彎曲為弧形或其他非平板之造型。例如：該立體纖維外殼包括一長方形底板及至少二個由底板之周緣向下延伸之側板，以供做為3C產品之外殼或行旅箱使用；該立體纖維外殼亦可具有弧形曲面，以做為引擎蓋鈑金件之類的車輛元件或運動滑板之類的運動器材使用，該立體纖維外殼亦可做成管狀。而該成型方法係包括下列步驟：a.提供至少二片已硬化之纖維板，其中任一片纖維板係為將至少一層纖維片預浸樹脂之後，經加熱、加壓以使樹脂硬化後而成型之薄板；b.黏貼上述至少二片已硬化之纖維板；以及c.加熱上述至少二片已硬化之纖維板，再於一模具上加壓以成型為一立體纖維外殼。

請參閱第1圖所示，其為本創作立體纖維外殼之成型方法1之第一實施例，係包括下列步驟：a.提供二片已硬化之纖維板；b.黏貼上述二片已硬化之纖維板；以及c.加熱上述至少二片已硬化之纖維板，再於一模具上加壓以成型為一立體纖維外殼。

其中，步驟a之前更包括一纖維板成型步驟，係如第2圖所示，在複數個 纖維片上預浸樹脂，將該等纖維片以隔板2上下分隔，再加熱、加壓使樹脂硬化，冷卻後以成型複數個上下獨立且已硬化之纖維板1。實施時，該等隔板2亦可分別以隔離膜或離型紙取代。

在步驟b中，係取用二片形狀大小相同且已硬化之纖維板(1、1’)，實施時，該二片已硬化之纖維板(1、1’)之形狀大小亦可不同，或是二片已硬化之纖維板(1、1’)之其中一片或二片之板面上設有穿孔或缺口。

上述任一片人造纖維板(1、1’)係為纖維片預浸樹脂之後，經加熱、加壓以使樹脂硬化後而成。該樹脂較佳係為不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、乙烯酯樹脂、酚醛樹脂、聚安基甲酸脂、馬來醯亞胺樹脂或氰酸酯樹脂之類的熱固性樹脂，而該纖維片係為複數條玻璃纖維，或為複數條碳纖維、石英纖維、尼龍纖維、棉紗纖維或克維拉纖維等人造纖維混編或單向纖維組合而成

上述纖維板(1、1’)硬化之後，任一片纖維板(1、1’)之厚度較佳係在0.6mm以下；任一片纖維板(1、1’)之孔隙率係在15%以下。其中，該孔隙率係界定為：在一單位體積中，各纖維之間的間隙空間佔該單位體積之比率。其中，將纖維板(1、1’)成型為薄板，一方面可以讓樹脂輕易的滲入纖維片的各纖維之間，以節省成型薄板的時間，而由於其硬化後之纖維板(1、1’)較薄，加熱時可以很快變形，彎曲時較不易斷裂或分層，且經加壓之後可快速成型；另一方面，樹脂可以輕易的滲入纖維片的各纖維之間，以將纖維板(1、1’)之孔隙率控制在15%以下，而由於孔隙率小，則其單片纖維板(1、1’)之表面孔洞較少、外觀佳，且可使單一纖維板(1、1’)在硬化成型之後，具有足夠之單位強度。

而如第3圖所示，步驟c中之模具3係為一具有凸出模塊之公模，實施時，該模具3亦可為一具有模穴之母模；而其加壓方式係以機械方式直接加壓，或以高壓氣體加壓成形。當二片已硬化之纖維板(1、1’)以黏膠4相互黏貼，並放置於模具3上，再予以加熱、加壓時，由於黏膠4並未立即硬化，而已硬化之纖維板(1、1’)係呈平面薄板之形狀，尚有變形之空間，因此，即可使纖維板(1、1’)在變形過程中，同時讓二片纖維板(1、1’)相對滑動與再黏結，以成型為一立體纖維外殼5。實施時，該等纖維板(1、1’)亦可先行預熱，再置入模具3內予以加壓成型。

請參閱第4圖所示，其為依本發明之第二實施例之方法成型為一立體纖維外殼5時之組合剖面示意圖，係在步驟b之前更包括一夾置電路板6之步驟，其中，該電路板6係為一薄板，供夾置於該二層已硬化的纖維板(1、1’)之間。實施時，該電路板1亦可為直接製作形成於一已硬化的纖維板(1、1’)之板面上的電路層，或是在一纖維板1’之板面上開孔，再將電路板1黏貼於另一纖維板1上，並容置於該開孔內。

請參閱第5圖所示，係為依本發明之第三實施例之方法成型為一立體纖維外殼6時之組合剖面示意圖，其更包括一步驟，係在步驟b之前，於該二層已硬化的纖維板(1、1’)之其中一層已硬化的纖維板1’上形成至少一孔洞11，再將至少一固定件7之頭部71埋設於該二層已硬化的纖維板(1、1’)之間，該固定件7之頭部71向下延伸一固定部72，同時讓該固定件7之固定部72由該孔洞11向外穿出，以連結於一產品之外表面上。

因此，本發明具有以下之優點：

1、本發明所使用的纖維板可先以堆疊之後再平壓的方式一次成型很多 片，如此一來，即可在一次成型的過程中，取得多量且已硬化的纖維板，而利用任二片已硬化的纖維板黏貼之後，再予以加溫加壓成型，其成型的時間約在數分鐘內，甚至1分鐘之內即可完成，因此，使用本發明之方法，能將原先模壓成型製程的時間大幅縮短，以達到大量製造之需求，並降低生產成本。

2、本發明所使用的纖維板較薄具有可撓之特性，在加熱、加壓時可很快的變形，模壓成型時不易破裂，且由於係為纖維及熱固性樹脂硬化而成，亦具有相當之強度，因此，在二片人造纖維板加熱、加壓黏合之後，不但能有效達到防護之效果、確保產品的強度、且能有效減輕重量以符合使用者攜帶及操作方便上之需求。

3、在傳統纖維外殼之成型方式中，一般的認知係為熱固性樹脂硬化之後剛性高，而如強制受力即會破損，故採一次成型方式。然而，本發明能突破纖維外殼之傳統成型觀念，將薄片狀且已硬化的纖維板上膠黏合之後，予以再次加溫、加壓，使產生再一次的形狀變化與結合。其中，因硬化纖維板製成薄片加熱時間很短即會軟化，成型彎曲時不用很大壓力，層與層間又有黏膠之滑動與再結合，原硬化之纖維薄板不會因而脆化，故形成立體纖維外殼仍具高剛性，如此一來，整體纖維外殼不僅具高剛性且有很好之韌性，可改善熱固性複合材料韌性較差之缺點，因此，本發明將複合材料板金化之二次施工方式不但是在觀念上有所突破，在實質效益上亦大幅增進。

綜上所述，依上文所揭示之內容，本發明確可達到預期之目的，提供一種不僅可快速成型、大量製造、可使成型後具有足夠的強度、且能有效減重之立體纖維外殼之成型方法，極具產業上利用之價值，爰依 法提出發明專利申請。

第1圖係為步驟流程圖

Claims (7)

1. 一種立體纖維外殼之成型方法，包括：a.提供至少二片已硬化之纖維板，其中任一片纖維板係為將至少一層纖維片預浸樹脂之後，經加熱、加壓以使樹脂硬化後而成型之薄板；b.黏貼上述至少二片已硬化之纖維板；以及c.加熱上述至少二片已硬化之纖維板，再於一模具上加壓以成型為一立體纖維外殼。
2. 如申請專利範圍第1項所述之立體纖維外殼之成型方法，其更包括一纖維板成型步驟，係在複數個纖維片上預浸樹脂，將該等纖維片上下分隔，再加熱、加壓使樹脂硬化，以成型複數個上下獨立且已硬化之纖維板。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之立體纖維外殼之成型方法，其中，該至少二片已硬化之纖維板之其中任一片纖維板之孔隙率係在15%以下。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之立體纖維外殼之成型方法，其中，該至少二片已硬化之纖維板之其中任一片纖維板之厚度係在1mm以下。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述之立體纖維外殼之成型方法，其中，該樹脂係為熱固性樹脂。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之立體纖維外殼之成型方法，其更包括一步驟，係將一電路板夾置於該二層已硬化的纖維板之間。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之立體纖維外殼之成型方法，其更包括一步驟，係在該二層已硬化的纖維板之其中一層已硬化的纖維板上形成至少一孔洞，再將至少一固定件之頭部埋設於該二層已硬化的纖維板之間，該固定件之頭部向下延伸一固定部，同時讓該固定件之固定部由該 孔洞向外穿出。