TWI617429B - 具吸震性之複合材料結構 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種複合材料結構，其包含有一第一材料層與疊合於該第一材料層的一第二材料層，而該第一材料層與該第二材料層經捲撓後而形成一具可撓性的圓棒；而藉由該複合材料結構中經摻雜具有吸震彈性材料或其組成物的關係，進而有效提升因衝擊所產生的吸震效果與強化抗衝擊強度，藉以達到本發明所欲主張的技術特徵及其功效與目的。

Description

具吸震性之複合材料結構
本發明係有關於一種複合材料結構，特別是指一種具有吸震性與強化抗衝擊強度的複合材料結構。
由於一般市面上所使用的碳纖維輪框(例如：機車或自行車等)通常在行駛的過程中，難免會與地面產生摩擦或發生衝撞的現象，所以，除了於覆設於輪框的輪胎提升吸震性之外，而為了要再提升駕駛者的安全性，亦會在輪框本體上強化抗衝擊強度的結構設計。此外，又由於一般市面上所使用的碳纖維球拍(例如：網球拍或羽球拍等)通常在運動使用的過程中，亦難免會與地面產生摩擦或發生撞擊的現象。
綜上，緣此，至於要如何在輪框本體或者球拍本體上兼具提升吸震性與強化抗衝擊強度等功效，係為本發明之目的。
有鑒於前，本發明之目的乃在於提供一複合材料結構，係於其中摻雜具有吸震彈性材料或其組成物的關係，進而有效提升該複合材料結構因衝擊所產生的吸震效果與強化抗衝擊強度，藉以達到本發明所欲主張的技術特徵及其功效與目的。
而為達到上述目的，本發明係提供一種複合材料結構，其包含有：一第一材料層以及連接於該第一材料層的一第二材料層，而該第 一材料層與該第二材料層經捲撓後而形成一具可撓性的圓棒；其中，該圓棒之徑向整體厚度係介於0.3mm至5.0mm之間，該第一材料層的整體面積和與該第二材料層的整體面積和之比例係介於1：1至1：5之間。
而本發明係更提供一種使用該複合材料結構之輪框，其包含有：一環形框架，具有一上弧部、一下弧部以及二連接部，而任一該連接部的二端係各別連接於該上弧部與該下弧部，進而形成一容置空間，且該容置空間係環繞於該框架之本體內部設置；而自該環形框架之上弧部的外周壁係凸伸形成二翼部，且相對設置於該環形框架的二側，而該二翼部之間係用以提供一輪胎所裝設；而該二複合材料結構係各別容設於該環形框架的該二連接部連接於該上弧部的位置。
較佳地，其更包含一第三材料層，係各別貼設於該二複合材料結構之周緣，且容設於該環形框架之容置空間中。
而本發明係又提供一種使用該複合材料結構之球拍，其包含有：一環形框架，係具有一內弧部以及連接於該內弧部之二端的一外弧部，進而形成一容置空間，且該容置空間係環設於該環形框架之本體；而該二複合材料結構係各別容設於該環形框架之容置空間的該內弧部與該外弧部二端連接處的位置。
較佳地，其更包含一第三材料層，係容設於該環形中空框架之容置空間中，並各別貼設於該二複合材料結構之周緣。
較佳地，該第一材料層係為聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚胺酯(polyurethane，PU)、聚丙烯(polypropylene，PP)、熱塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethanes，TPU)、矽氧樹脂(polymerized siloxanes，silicone)、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer，EVA)、合成橡膠(synthetic rubber)或其組合物所構成。而該第二材料層係為碳纖維(carbon fiber)預浸漬材料或其組合物所構成。而該第三材料層 係為具熱塑性不織布、人造纖維、合成纖維或其組成物所構成。
10、10A‧‧‧複合材料結構
20、20A‧‧‧第一材料層
30、30A‧‧‧第二材料層
40‧‧‧輪框
50‧‧‧框架
501‧‧‧上弧部
502‧‧‧下弧部
503‧‧‧連接部
51‧‧‧容置空間
52‧‧‧內周壁
53‧‧‧翼部
60‧‧‧第三材料層
70‧‧‧球拍
80‧‧‧框架
801‧‧‧內弧部
802‧‧‧外弧部
81‧‧‧容置空間
82‧‧‧內周壁
90‧‧‧第三材料層
第1圖係為本發明第一較佳實施例之未經捲撓前的結構俯視示意圖。
第2圖係為本發明第一較佳實施例之已經捲撓後的結構立體示意圖。
第3圖係為本發明第一較佳實施例之已經捲撓後的結構前視示意圖。
第4圖係為本發明第一較佳實施例之應用於一輪框的立體示意圖。
第5圖係為沿著第4圖中割面線5-5之結構剖視示意圖。
第6圖係為本發明第一較佳實施例之應用於一球拍的立體示意圖。
第7圖係為沿著第6圖中割面線7-7之結構剖視示意圖。
第8圖係為本發明第二較佳實施例之未經捲撓前的結構俯視示意圖。
以下將藉由所列舉之實施例並配合所隨附之圖式，詳述本發明之結構特性與其預期功效，首先，以下闡述之各實施例及圖式中，相同之參考號碼，係表示相同或類似之元素、元件、物件、結構、系統、架構、裝置、流程、方法或步驟，合先敘明。
請參閱第1至3圖，乃本發明第一較佳實施例所揭露之一種 具有吸震性與強化抗衝擊強度的複合材料結構10，其包含有：一第一材料層20與連接於該第一材料層20的一第二材料層30，該第一材料層20與該第二材料層30係經捲撓後而形成一具可撓性的圓棒；較佳地，該第一材料層20的整體面積和與該第二材料層30的整體面積和之比例係介於1：1至1：5之間，而該圓棒之徑向整體厚度係介於0.3mm至5.0mm之間。
而值得一提的是，該第一材料層20係可疊合或接合於該第二材料層30的一長側邊緣處；而於本實施例中，該第一材料層20係為合成橡膠(synthetic rubber)所構成，此外，更值得一提的是，該第一材料層20係亦可為聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚胺酯(polyurethane，PU)、聚丙烯(polypropylene，PP)、熱塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethanes，TPU)、矽氧樹脂(polymerized siloxanes，silicone)、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer，EVA)或其組合物所構成；而該第二材料層30係為碳纖維(carbon fiber)所構成，更值得一提的是，該第二材料層30係亦可為玻璃纖維(fiberglass)或具有碳纖維(carbon fiber)預浸漬材料或其組合物所構成。綜前所述，其皆非用以限定本發明所欲主張之技術特徵，合先敘明。
請再一併參閱第2、4及5圖，係為本發明第一較佳實施例中所提之複合材料結構10並將其應用於一機車或自行車的輪框40，其包含有：二個由該複合材料結構10經捲撓而形成的可撓性圓棒。
一環形框架50，係具有一上弧部501、一下弧部502以及二連接部503，而任一該連接部503的二端係各別連接於該上弧部501與該下弧部502，進而形成一容置空間51，且該容置空間51係環繞於該環形框架50之本體內部設置；而自該環形框架50之上弧部501的外周壁係凸伸形成二翼部53，且相對設置於該環形框架50的二側，而該二翼部53之間係用以提供一 輪胎(圖中未示)所裝設；其中，該二複合材料結構10係各別容設於該環形框架50之容置空間51的一內周壁52二側，並各別位於該二連接部503連接於該上弧部501的位置。
一第三材料層60，係各別貼設於該二複合材料結構10之周緣，且容設於該框架50之容置空間51中；其中，該第三材料層60係為具熱塑性不織布、人造纖維、合成纖維或其組成物所構成，但非用以限定本發明所欲主張之技術特徵，合先敘明。
而值得一提的是，請再參閱第5圖，由於係先將該二複合材料結構10所捲撓而形成的可撓性圓棒放置於該環形框架50之容置空間51中，接著，再將該第三材料層60各別貼設於該二複合材料結構10之周緣；此時，該環形框架50之容置空間51的該內周壁52係再經由一碳纖維製程而漸漸形成一預定厚度，進而使得該環形框架50形成得將該二複合材料結構10與該第三材料層60逐漸包覆的結構。此為習知技術，在此便不再加以贅述之，亦非用以限定本發明所欲主張之技術特徵，合先敘明。
請再一併參閱第2、6及7圖，係為本發明第一較佳實施例中所提之複合材料結構10並將其應用於一球拍70(例如：網球拍或羽球拍等)，係包含有：二個由該複合材料結構10經捲撓而形成的可撓性圓棒。
一環形框架80，係具有一內弧部801以及連接於該內弧部801之二端的一外弧部802，進而形成一容置空間81，且該容置空間81係環設於該環形框架80之本體。而該二複合材料結構10係各別容設於該環形框架80之容置空間81的一內周壁82二側，且各別位於該內弧部801與該外弧部802二端連接處的位置。
一第三材料層90，係各別貼設於該二複合材料結構10之周緣，且容設於該環形框架80之容置空間81中並環繞於該容置空間81；其中， 該第三材料層90係為具熱塑性不織布、人造纖維、合成纖維或其組成物所構成，但非用以限定本發明所欲主張之技術特徵，合先敘明。
而值得一提的是，請再參閱第7圖，由於係先將該二複合材料結構10所捲撓而形成的可撓性圓棒放置於該環形框架80之容置空間81中，接著，再將該第三材料層90各別貼設於該二複合材料結構10之周緣；此時，該環形框架80之容置空間81的該內周壁82係再經由一碳纖維製程而漸漸形成一預定厚度，進而使得該環形框架80形成得將該二複合材料結構10與該第三材料層90逐漸包覆的結構。此為習知技術，在此便不再加以贅述之，亦非用以限定本發明所欲主張之技術特徵，合先敘明。
而於本發明第一較佳實施例中所提之複合材料結構10、以及使用該複合材料結構10之輪框40、以及使用該複合材料結構10之球拍70所欲達成之功效乃在於：
其一、由於該複合材料結構10中經摻雜具有吸震彈性材料或其組成物的關係，係有效提升該複合材料結構10的吸震能力。
其二、由於該複合材料結構10中的該第一材料層20與該第二材料層30係經疊合或接合等方式搭配並且經捲撓後而形成一可撓性圓棒的關係，故當受到外力撞擊時，係將扮演著將撞擊所產生的力道分散的重要角色，並降低撞擊點過度集中時所造成的破損，進而有效提升該複合材料結構10的抗衝擊強度。
其三、由於該複合材料結構10之第二材料層30係為具有碳纖維、玻璃纖維或具有碳纖維預浸漬材料或其組合物所構成的關係，故當該複合材料結構10與該輪框40之環形框架50的該內周壁52欲再經由碳纖維製程而形成一體時，或者當該複合材料結構10與該球拍70之環形框架80的該內周壁82欲再經由碳纖維製程而形成一體時，因為皆為同質性材料而使得接著性頗為良好，並不會產生接著介面不良的現象。
其四、由於習知技術之碳纖維車框容易因為高溫或疲勞性破壞而產生瞬間斷裂現象的關係，故當將該複合材料結構10應用於該機車或自行車的輪框40時，係可透過該第三材料層60具有熱塑性的功效，進而大幅降低偶發的安全事故，藉以克服習知技術中碳纖維車框長久以來的問題。
其五、由於習知技術之碳纖維球拍框容易因為高溫或運動時偶發性破壞而產生瞬間斷裂現象的關係，故當將該複合材料結構10應用於該球拍70(例如：網球拍或羽球拍等)時，係可透過該第三材料層90具有熱塑性的功效，進而大幅降低偶發的安全事故，藉以克服習知技術中碳纖維球拍框長久以來的問題。
請參閱第8圖，乃本發明第二較佳實施例所揭露之另一種具有吸震性與強化抗衝擊強度的複合材料結構10A，其主要結構係概同於前揭第一較佳實施例，而其不同之處在於：一第一材料層20A與連接於該第一材料層20A的一第二材料層30A，而該第一材料層20A與該第二材料層30A係皆為梯形，且該第一材料層20A的長側邊係可疊合或接合於該第二材料層30A的長側邊。
同樣地，該第一材料層20A的整體面積和與該第二材料層30A的整體面積和之比例係介於1：1至1：5之間；而該第一材料層20A與該第二材料層30A係可經捲撓後而形成一具可撓性的圓棒(圖中未式)，且該圓棒之徑向整體厚度係介於0.3mm至5.0mm之間。
最後，必須再次說明，凡於本發明所屬技術領域中具有通常知識者應能明確知悉，該等詳細說明以及本發明所列舉之實施例，僅適於說明本發明之結構、方法、流程等及其欲達成之功效，而非用以限制本發明之申請專利範圍的範疇，其他等效元素、元件、物件、結構、裝置、方法或流程之替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。
10‧‧‧複合材料結構
501‧‧‧上弧部
502‧‧‧下弧部
503‧‧‧連接部
51‧‧‧容置空間
53‧‧‧翼部
60‧‧‧第三材料層

Claims (10)

  1. 一種複合材料結構，其包含有：一第一材料層以及連接於該第一材料層的一第二材料層，而該第一材料層與該第二材料層係經捲撓後而形成一具可撓性的圓棒；其中，該圓棒之徑向整體厚度係介於0.3mm至5.0mm之間，而該第一材料層的整體面積和與該第二材料層的整體面積和之比例係介於1：1至1：5之間。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之複合材料結構，其中，該第一材料層係為聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚胺酯(polyurethane，PU)、聚丙烯(polypropylene，PP)、熱塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethanes，TPU)、矽氧樹脂(polymerized siloxanes，silicone)、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer，EVA)、合成橡膠(synthetic rubber)或其組合物所構成。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之複合材料結構，其中，該第二材料層係為碳纖維(carbon fiber)、玻璃纖維(fiberglass)或具有碳纖維(carbon fiber)預浸漬材料或其組合物所構成。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之複合材料結構，其中，該第二材料層係為碳纖維(carbon fiber)、玻璃纖維(fiberglass)或具有碳纖維(carbon fiber)預浸漬材料或其組合物所構成。
  5. 一種輪框，其包含有：一環形框架，係具有一上弧部、一下弧部以及二連接部，而任一該連接部的二端係各別連接於該上弧部與該下弧部，進而形成一容置空間，且該容置空間係環繞於該環形框架之本體內部設置；而自該環形框架之上弧部的外周壁係凸伸形成二翼部，且相對設置於該環形框架的二側，而該二翼部之間係用以提供一輪胎所裝設；以及 二如前述申請專利範圍第1至4項其中任何一項所述之複合材料結構；其中，該二複合材料結構係各別設於該環形框架的該二連接部連接於該上弧部的位置。
  6. 依據申請專利範圍第5項所述之輪框，其更包含一第三材料層，係各別貼設於該二複合材料結構之周緣，且容設於該環形框架之容置空間中。
  7. 依據申請專利範圍第6項所述之輪框，其中，該第三材料層係為具熱塑性不織布、人造纖維、合成纖維或其組成物所構成。
  8. 一種球拍，其包含有：一環形框架，係具有一內弧部以及連接於該內弧部之二端的一外弧部，進而形成一容置空間，該容置空間係環設於該環形框架之本體；以及二如前述申請專利範圍第1至4項其中任何一項所述之複合材料結構；其中，該二複合材料結構係各別設於該環形框架的該內弧部與該外弧部二端連接處的位置。
  9. 依據申請專利範圍第8項所述之球拍，其更包含一第三材料層，係容設於該框架之容置空間中，並各別貼設於該二複合材料結構之周緣。
  10. 依據申請專利範圍第9項所述之球拍，其中，該第三材料層係為具熱塑性不織布、人造纖維、合成纖維或其組成物所構成。
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