TWI577548B - With the strength of the fiber composite products - Google Patents

Description

具有強度變化的纖維複合成品

本發明是關於一種成品，特別是指一種以纖維為主要材料，並為多層式結構之具有強度變化的纖維複合成品。

一般纖維複合材料在製造時，通常先將纖維編織成布料，再將該布料預浸在例如環氧樹脂等等之黏結液體中，當含浸的環氧樹脂乾固後，即可形成具有預定厚度及硬度的纖維複合材料。使用時可以依據需求不同，將數層纖維複合材料疊黏在一起，以形成具有結構強度的纖維複合成品。

習知纖維複合材料在強度的控制上，主要是選擇不同之纖維來製造該布料，舉例來說，當預浸在該環氧樹脂內之布料是由碳纖維或者玻璃纖維所製成時，在層層堆疊之後，該複合成品將具有較佳的硬度及結構強度，相反的，如果用來製造該布料之纖維為例如聚酯、聚醯胺等等人造纖維時，其硬度及結構強度將低於由碳纖維或者玻璃纖維所製成之布料。亦即，在習知纖維複合材料的製造領域中，業者都是根據成品需要的強度，選擇將數層面積 相同且預浸有環氧樹脂之布料黏結，因此，在結合後該纖維複合成品之每個部位的強度及硬度都相同。

此種結構強度相同的纖維複合成品雖然可以根據需要調整結構強度，但卻無法改變該成品上不同區域的結構強度，因此，習知纖維複合成品之可運用領域受到很大的限制。

本發明之目的是提供一種具有不同的結構強度變化，以擴大可運用範圍之纖維複合成品。

本發明之纖維複合成品包含一個樹脂部，該樹脂部具有一個第一表面，以及一個第二表面，而該纖維複合成品還包含一個包覆在該樹脂部內部並鄰近該第一表面的基材層，以及一個包覆在該樹脂部內部並用來調整局部區域之結構強度的強度調整單元，該基材層為纖維布，而該強度調整單元介於該樹脂部之第二表面及該基材層之間，並包括至少兩片由纖維所製成的強度調整層，該等強度調整層的至少其中之一對應該基材層的局部區域，其並選自：人造纖維、熱塑性聚氨酯彈性纖維，或此等之一組合。

本發明的有益功效在於：利用該強度調整單元來調整該纖維複合成品之局部區域的結構強度，可以使該纖維複合成品具有不同的結構強度，以符合不同使用需求，並擴大該成品之可運用範圍。

1‧‧‧纖維複合成品

11‧‧‧樹脂部

111‧‧‧第一表面

112‧‧‧第二表面

113‧‧‧平坦面段

114‧‧‧圍繞面段

12‧‧‧基材層

13‧‧‧強度調整單元

131‧‧‧第一強度調整層

132‧‧‧第二強度調整層

133‧‧‧第三強度調整層

134‧‧‧第四強度調整層

14‧‧‧薄膜表層

21‧‧‧第一預浸布

22‧‧‧第二預浸布

23‧‧‧第三預浸布

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明纖維複合成品之一第一較佳實施例的前視圖；圖2是沿圖1中Ⅱ-Ⅱ線所取的一個剖視示意圖，為了清楚顯示結構，圖中只示意該纖維複合成品之一樹脂部的剖線，其餘元件的剖線省略；圖3是一個立體分解圖，輔助說明該第一較佳實施例的製造過程；圖4是一個製造流程圖，亦用來輔助說明該第一較佳實施例的製造過程；圖5是本發明纖維複合成品之一第二較佳實施例的立體圖；圖6是沿圖5中Ⅵ-Ⅵ線所取之一剖視示意圖，圖中只示意該纖維複合成品之樹脂部的剖線，其餘元件的剖線省略；及圖7是本發明纖維複合成品之一第三較佳實施例的剖視示意圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1與圖2，本發明纖維複合成品1之一第一較佳實施例為一片中央堅硬而周邊柔軟之物件，該纖維 複合成品1包含：一個樹脂部11，該樹脂部11是由環氧樹脂所構成，並具有一個弧彎的第一表面111，以及一個形狀及弧度與該第一表面111對應的第二表面112，該第一表面111並具有一個位於中央之平坦面段113，以及一個圍繞該平坦面段113的圍繞面段114。

而該纖維複合成品1還包含一個包覆在該樹脂部11內部的基材層12，以及一個包覆在該樹脂部11內部的強度調整單元13。本實施例該基材層12是鄰近該樹脂部11的第一表面111，並選擇結構強度較佳的碳纖維布、玻璃纖維布，或此等之一組合。在本較佳實施例是採用碳纖維布，而該強度調整單元13包括一片面積與該基材層12相同的第一強度調整層131，以及一片面積小於該基材層12的第二強度調整層132，該第一強度調整層131及該第二強度調整層132是選自於：人造纖維、熱塑性聚氨酯彈性(thermoplastic urethane elastomer，簡稱TPU)纖維，或此等之一組合。所述的人造纖維例如：聚酯(polyester)纖維、聚醯胺(又稱為尼龍，英文為Nylon)纖維等等。

其中，該第一強度調整層131鄰近該樹脂部11之第二表面112，而該第二強度調整層132介於該第一強度調整層131及該基材層12之間。惟在設計上，本實施例該第一強度調整層131亦可介於該第二強度調整層132及該基材層11之間，該第一強度調整層131及該第二強度調整層132的材料可為相同，亦可為不同。

又本實施例之纖維複合成品1還包含兩片分別 披覆地黏結在該樹脂部11之第一表面111及第二表面112上的薄膜表層14。在本較佳實施例中，該等薄膜表層14皆為熱塑性聚氨酯彈性膜，該等薄膜表層14不僅可以和例如：環氧樹脂製成的樹脂部11穩固的結合，也可以和橡膠、聚氨酯(PU)、聚醯胺纖維等等的材料穩固地結合，因此，前述薄膜表層14之材料選擇，可以提高該纖維複合成品1與其他元件的黏結效果。

參閱圖2、3、4，本實施例該纖維複合成品1在製造時，首先根據纖維複合成品1性質及強度需求不同，選擇由碳纖維布、玻璃纖維布、人造纖維布為基底，並將該等布料預浸在環氧樹脂溶液中，以形成一個由碳纖維布所製成的第一預浸布21，以及由人造纖維布或熱塑性聚氨酯彈性纖維所製成的一個第二預浸布22、一個第三預浸布23，該第一預浸布21的面積與該第二預浸布22的面積相同，該第三預浸布23的面積小於該第一預浸布21。

之後由前往後依序疊放：該等薄膜表層14的其中之一、該第一預浸布21、該第三預浸布23、該第二預浸布22，以及該等薄膜表層14的另一個，最後將該組合體擺放在一加工模具(圖未示)內進行熱壓加工，即可完成本實施例該纖維複合成品1的製造。

在熱壓黏結後，對應該樹脂部11之平坦面段113的區域，除了具有該樹脂部11之外，還具有該基材層12、該第一強度調整層131及該第二強度調整層132，即該纖維複合成品1之中央區域具有該第二強度調整層132，上 述層狀結構的纖維複合材料1不僅製造相當的簡單，製造後該纖維複合成品1的不同區域也會具有不同的硬度及結構強度。

參閱圖5、6，本發明纖維複合成品1之一第二較佳實施例亦包含：一個樹脂部11、一片包覆在該樹脂部11內的基材層12、兩片分別黏貼在該樹脂部11之第一表面111及第二表面112上的薄膜表層14，以及一個包覆在該樹脂部11內的強度調整單元13。

該基材層12及該等薄膜表層14的設置位置與第一實施例相同，不再說明。而該強度調整單元13包括一片鄰近該樹脂部11之第二表面112的第一強度調整層131、一片介於該第一強度調整層131及該基材層12之間的第二強度調整層132、兩片前後堆疊並介於該樹脂部11之第二表面112及該基材層12之間的第三強度調整層133，以及數片前後堆疊並介於該樹脂部11之第二表面112及該基材層12之間的第四強度調整層134。其中該第一強度調整層131及該第二強度調整層132的面積相同，並小於該基材層11的面積，而該等第三強度調整層133及該等第四強度調整層134分別位在該第一強度調整層131的相反側。

該第一強度調整層131、該第二強度調整層132、該等第三強度調整層133及該等第四強度調整層134可選擇相同的材料，亦可選擇不同的材料。具體來說，本實施例主要根據產品特性需要不同，在熱壓加工時，將不同大小、不同層數及不同材料之纖維布或者膜片擺放在不同 的區域，即可輕易的製造出具有強度變化的纖維複合成品1。

參閱圖7，本發明纖維複合成品之一第三較佳實施例的構造與第一較佳實施例類似，不同之處在於：該第一強度調整層131及該第二強度調整層132的面積都小於該基材層12，並左右錯開，同時位在該基材層12及該樹脂部11之第二表面112之間。當該第一強度調整層131及該第二強度調整層132採用不同強度之纖維布時，即可改變該纖維複合成品1之不同區域的結構強度。

由以上說明可知，本發明該纖維複合成品1主要利用該強度調整單元13之疊合層數、疊合位置、疊合面積及材料的改變，來使得該纖維複合成品1具有強度變化。上述纖維複合成品1不僅結構創新，在製造時，只要根據每件商品各部位強度需要之不同，裁切出具有不同結構強度之預浸布或者膜片，再加以配置、疊合，即可利用簡單的熱壓技術成型具有強度變化之纖維複合成品1，故本發明不僅製造相當的簡單、方便，亦可以使該纖維複合成品1的不同區域具有強度變化，並擴大該纖維複合成品1之可運用範圍。

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專利說明書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。

1‧‧‧纖維複合成品

11‧‧‧樹脂部

111‧‧‧第一表面

112‧‧‧第二表面

113‧‧‧平坦面段

114‧‧‧圍繞面段

12‧‧‧基材層

13‧‧‧強度調整單元

131‧‧‧第一強度調整層

132‧‧‧第二強度調整層

14‧‧‧薄膜表層

Claims (9)

1. 一種具有強度變化的纖維複合成品，包含：一個樹脂部，具有一個第一表面，以及一個第二表面；一個基材層，為纖維所製成的布料，並包覆在該樹脂部內部，其是鄰近該樹脂部之第一表面，該基材層是選自於碳纖維、玻璃纖維，或此等之一組合；及一個強度調整單元，包覆在該樹脂部內，並介於該樹脂部之第二表面及該基材層之間，包括至少兩片由纖維所製成的強度調整層，該等強度調整層的至少其中一片對應該基材層的局部區域，其並選自於：人造纖維、熱塑性聚氨酯彈性纖維，或此等之一組合。
2. 如請求項1所述的具有強度變化的纖維複合成品，其中，該強度調整單元包括一片鄰近該第二表面的第一強度調整層，以及一片介於該第一強度調整層及該基材層之間的第二強度調整層，該第二強度調整層的面積小於該基材層，並對應該基材層的局部區域。
3. 如請求項2所述的具有強度變化的纖維複合成品，其中，該第一強度調整層的面積與該基材層相同。
4. 如請求項3所述的具有強度變化的纖維複合成品，其中，該第一強度調整層及該第二強度調整層選自不同的材料。
5. 如請求項1所述的具有強度變化的纖維複合成品，其中，該強度調整單元包括一片第一強度調整層，以及一片 第二強度調整層，該第一強度調整層及該第二強度調整層的面積皆小於該基材層。
6. 如請求項5所述的具有強度變化的纖維複合成品，其中，該第二強度調整層介於該第一強度調整層及該基材層之間。
7. 如請求項6所述的具有強度變化的纖維複合成品，其中，該強度調整單元還包括至少一片第三強度調整層，以及至少一片第四強度調整層，該第三強度調整層及該第四強度調整層的面積都小於該基材層，且該第三強度調整層及該第四強度調整層分別位於該第一強度調整層的相反側。
8. 如請求項5所述的具有強度變化的纖維複合成品，其中，該第一強度調整層及該第二強度調整層是錯開設置，並分別位於該基材層及該樹脂部之第二表面之間。
9. 如請求項1至請求項8中任一項所述的具有強度變化的纖維複合成品，更包含至少一個貼附在該樹脂部之第一表面及第二表面的其中之一上的薄膜表層，該薄膜表層是熱塑性聚氨酯彈性體，而該樹脂部為環氧樹脂。