TWM667403U - 預浸料材料 - Google Patents

Abstract

一種預浸料材料，包含複數個預浸料結構，該預浸料結構為一多層結構，包含一纖維樹脂層、一第一樹脂層、一金屬層以及一第二樹脂層，其中，該多層結構具有不同的一材質、一膨脹係數、一黏滯係數以及一厚薄度，該預浸料結構經過預固化後層狀堆疊形成該預浸料材料，該纖維樹脂層與該第二樹脂層結合後形成一界面，該界面減少該預浸料結構層狀堆疊的位移，進一步地提升該預浸料材料的整體強度。

Description

預浸料材料

一種預浸料材料。

預浸料廣泛用於許多高性能應用中，傳統的預浸料結構係藉由纖維層與樹脂層所組成，雖然能提供基本的強度和剛性，但在需要長時間的高負荷、高強度、高溫或是腐蝕性的應用環境中，傳統的預浸料結構會迅速劣化，導致耐久性或是保護性不夠理想，影響其壽命以及性能。

此外，傳統浸料結構在加工，如鑽孔或是切割時等逕向的力時，往往會因為樹脂層無法支撐纖維層，導致脫層或是纖維層斷裂等問題，導致難以保持精確的形狀和尺寸，增加了加工難度和風險。

由此可知，發展一種具有高強度且減少預浸料結構在加工時纖維層被破壞的預浸料結構是相關領域欲開發之目標。

為了解決預浸料結構保有高強度亦能減少預浸料結構在加工時纖維層被破壞，本新型提供一種預浸料材料，為一多層結構，其包含至少二個預浸料結構，其中，該預浸料結構包含：一纖維樹脂層，由一纖維層含浸一第一樹脂，該第一樹脂滲透該纖維層； 一第一樹脂層，由該纖維樹脂層鋪設於一金屬層之第一表面後，該第一樹脂滲透至該金屬層之一第一表面，形成該第一樹脂層；該金屬層，包含一第二表面；以及一第二樹脂層，鋪設於該金屬層之該第二表面；其中，各個該預浸料結構之間經由層狀的堆疊，該第一樹脂與該第二樹脂層之間透過彼此的樹脂黏附性形成一界面。

其中，該第一樹脂層之厚度小於0.01微米。

其中，該纖維層包含一單向纖維或是一非單向纖維。

其中，該預固化方式包含溫度控制預固化、時間控制預固化、壓力控制預固化、光預固化以及化學預固化。

其中，該單向纖維包含碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維(Kevlar)、聚乙烯纖維、鋼纖維或是亞麻纖維。

其中，該非單向纖維包含尼龍纖維、矽纖維、竹纖維、銅纖維或是錫纖維。

其中，該金屬層包含一單一金屬或是合金。

其中，該單一金屬包含鋁(Al)、鈦(Ti)、不銹鋼、銅(Cu)、鋼(Steel)、鎳(Ni)、鎂(Mg)、鉛(Pb)、鉑(Pt)、鉻(Cr)或銀(Ag)。

其中，該第一樹脂包含一熱固性樹脂或是一熱塑性樹脂，其中，該熱固性樹脂包含環氧樹脂(EP)、聚酯樹脂(UP)、酚醛樹脂(PF)、乙烯基酯樹脂(VE)、馬來酸酐樹脂(BMI)之一種或是其組合，該熱塑性樹脂包含但不限於聚醚醚酮(PEEK)、聚氨酯樹脂(PUR)、聚酰胺樹脂(PA)、聚醚酰亞胺(PEI)、苯乙烯樹脂(SAN)之一種或是其組合。

其中，該第二樹脂層包含該熱固性樹脂或是該熱塑性樹脂，其中，該熱固性樹脂包含環氧樹脂(EP)、聚酯樹脂(UP)、酚醛樹脂(PF)、乙烯基酯樹脂(VE)、馬來酸酐樹脂(BMI)之一種或是其組合，該熱塑性樹脂包含但不限於聚醚醚酮(PEEK)、聚氨酯樹脂(PUR)、聚酰胺樹脂(PA)、聚醚酰亞胺(PEI)、苯乙烯樹脂(SAN)之一種或是其組合。

藉由上述內容，本新型具有以下功效：

1.該預浸料材料中的該金屬層顯著增加該預浸料材料的強度和剛性，其中，該金屬層比該纖維層更加堅固，有助於加強該預浸料材料之結構，並且提升該預浸料材料承受外部負荷的能力，進而增強該預浸料材料的整體性能。

2.該金屬層提供了優良的防火性能、熱穩定性以及抗腐蝕性，並且能在高磨損環境下或特殊環境中(如高溫或腐蝕環境)保護該預浸料材料，延長該預浸材料使用壽命，此外，該金屬層的存在亦提升了該預浸料材料的耐磨損性能。

3.該預浸料材料在加工過程中，如切割、鑽孔等，因該第二樹脂層，使得該預浸料材料更容易操作，該第二樹脂層提供了良好的加工性能，幫助該預浸料材料在製造過程中保持形狀和尺寸，並減少了加工過程中的困難和損壞風險。

4.該第一樹脂層以及該第二樹脂層的結合強化該預浸料結構之該多層結構之間的結合，該第一樹脂層以及該第二樹脂層之間於該最終固化時形成該界面，並且提高該多層結構中各層之間的附著力，從而防止層間分離或脫層現象，大幅增強該預浸料材料的整體強度和穩定性。

10:預浸料結構

11:纖維樹脂層

111:纖維層

112:第一樹脂

12:第一樹脂層

13:金屬層

14:第二樹脂層

圖1為本新型較佳實施例之示意圖

圖2為本新型較佳實施例之示意圖

請參考圖1，本新型提供一種預浸料材料，其由複數個該預浸料結構10堆疊。

該預浸料結構10為一多層結構，其包含一纖維樹脂層11、一第一樹脂層12、一金屬層13以及一第二樹脂層14，該預浸料結構10因該多層結構中具有不同的一材質、一膨脹係數、一黏滯係數或一厚度，使得該預浸料結構10中該多層結構可以相互結合並且減少該多層結構的位移，進一步地提升該預浸料結構10的整體強度。

進一步地，該預浸料結構10形成該多層結構後進行一預固化，使得該預浸料結構10可以保護該多層結構，並且增強多層結構之間的牢固性。

其中，該纖維樹脂層11係將一纖維層111含浸於一第一樹脂112，使得該第一樹脂112均勻滲透至該纖維層111，並且包覆該纖維層111之各個一纖維。

其中，該預固化方式包含溫度控制預固化、時間控制預固化、壓力控制預固化、光預固化以及化學預固化。

其中，該纖維層111包含一單向纖維或是一非單向纖維，該單向纖維係指該纖維延同一方向排列，且各該纖維之間較無一間隙，使得該纖維之間 緊密結合。該單向性纖維可以提供該預浸料結構10在一纖維方向中提供高強度以及高剛性，亦能減輕該預浸料結構10之重量，使該預浸料結構10承受高拉伸負荷的應用，具有較強的剛性以及抗拉性。

其中，該非單向纖維係指該纖維超多種方向排列，各該纖維之間形成該間隙，使得該纖維層111具有較強的韌性以及靈活性，並且能夠在不同方向上提供一定的強度和剛性，該非單向纖維可以提供該預浸料結構10優異的抗沖擊性和耐用性。

較佳地，本新型中該纖維層111選用該單向纖維，該單向纖維使該纖維層111具有一單向性，該單向纖維包含碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維(Kevlar)、聚乙烯纖維、鋼纖維或是亞麻纖維，其中，該非單向纖維包含尼龍纖維、矽纖維、竹纖維、銅纖維或是錫纖維。

該第一樹脂112充分滲透該纖維層111之該纖維，並且包覆各該纖維，以及填充各該纖維之間的該間隙，使得各該纖維保持穩定的排列以及分佈，該第一樹脂112亦提供足夠的流動性和粘度，使該第一樹脂112進行充分的融合並與一界面接觸，並且提升該纖維樹脂層11與該界面之間的附著力，助於該預浸料材料後續固化的過程中，使該多層結構之間形成良好的粘接，從而提高該預浸料材料的整體強度和穩定性。

較佳地，該第一樹脂112可以是一熱固性樹脂或是一熱塑性樹脂，其中，該熱固性樹脂包含但不限於環氧樹脂(EP)、聚酯樹脂(UP)、酚醛樹脂(PF)、乙烯基酯樹脂(VE)、馬來酸酐樹脂(BMI)之一種或是其組合，其中，該熱塑性樹脂包含但不限於聚醚醚酮(PEEK)、聚氨酯樹脂(PUR)、聚酰胺樹脂(PA)、聚醚酰亞胺(PEI)、苯乙烯樹脂(SAN)之一種或是其組合。

該第一樹脂層12係部分的該第一樹脂112。當該纖維樹脂層11舖設於該金屬層13之第一表面時，部份該第一樹脂112於該纖維樹脂層11滲透至該金屬層13之第一表面，並且形成該第一樹脂層12。

較佳地，本新型實施例中，該第一樹脂層12於該金屬層13之第一表面形成0.01微米以下的厚度。

該金屬層13可以是單一金屬或是合金混合形成，該金屬層13可以是一薄片狀或是一網狀，進一步地，將該金屬層13先進行一預處理，該預處理係將該金屬經過裁切或是沖壓後再將其表面經過去氧化或是去油等處理後形成該金屬層13，進一步地提升該金屬層13與該第一樹脂層12之間的黏附性。

該金屬層13提供強度和剛性於該預浸料結構10，由於該金屬層13之剛性大於該纖維層111，使該金屬層13可以加強該預浸料結構10的整體結構，增加該預浸料結構10承受外部負荷的能力。

此外，該金屬層13亦能改善該預浸料結構10的耐久性並提高該預浸料結構10的耐磨損性能，當該預浸料結構10在高磨損環境下或是需要額外保護的情況下，如高溫或是腐蝕環境，該金屬層13提供優良的防火性能、熱穩定性以及抗腐蝕性。

在電子設備和通信領域，該金屬層13的導電性和電磁屏蔽效果可以有效地防止電磁干擾，保護電子元件，並改善該預浸料結構10的電氣性能，該金屬層13提升了該預浸料結構10的功能性，亦提供了更好的熱導性，有助於散熱或維持材料的熱穩定性。

其中，該纖維樹脂層11鋪設於該金屬層13之第一表面的方式包含手工層疊、真空擠壓以及注射。

其中該金屬層13之材料包含鋁(Al)、鈦(Ti)、不銹鋼、銅(Cu)、鋼(Steel)、鎳(Ni)、鎂(Mg)、鉛(Pb)、鉑(Pt)、鉻(Cr)或銀(Ag)之一種或其組合等金屬材料或其組合。

該第二樹脂層14可以係該熱固性樹脂或是該熱塑性樹脂，該第二樹脂層14防止該金屬層13之第二表面受環境侵蝕導致損壞，僅少該金屬層13之第二表面的缺陷，延長該金屬層13的使用壽命。該第二樹脂層14鋪設於該金屬層13之第二表面，該第二樹脂層14與該金屬層13、第一樹脂層12以及纖維樹脂層11共同形成該多層結構，其中，該第二樹脂層14與該第一樹脂層12之該膨脹係數、該黏滯係數以及該厚薄度可以相同或是不同。

較佳地，本新型實施例中，該第二樹脂層14之厚薄度較該第一樹脂層12厚，旨在進一步地防止該金屬層13之第二表面受到一外力或一外環境的損害。

進一步地，該第二樹脂層14提供該預浸料結構10的加工性能，使該預浸料結構10在加工過程，如切割或是鑽孔等，更容易地操作，且助於一最終產品的形狀和尺寸。

本新型較佳實施例中並無限定該第二樹脂層14之樹脂，該第二樹脂層14之樹脂可參見上述該第一樹脂112之樹脂。

進一步地，當該預浸料結構10形成該多層結構後進行該預固化，該預固化使該第一樹脂112以及該第二樹脂層14產生部分固化，此時，該第一樹脂112以及該第二樹脂層14黏稠度較高，具有較低的流動性，該預固化有助於提供該多層結構層間的結合強度，並且可以排出該第一樹脂112以及該第二樹脂層14之間的氣泡，提高該多層結構層間的密實度以及均勻性，同時，經過該預固化之後，可以防止該纖維層111以及該金屬層13與外界接觸，使得該纖維層111以及該金屬層13的增加材料保存的壽命。

請參考圖2，該預浸料材料係由至少二個該預浸料結構10以層狀的方式堆疊，其中，該預浸料結構10已經過該預固化，其中，各該預浸料結構10之間透過該纖維樹脂層11與該第二樹脂層14結合，其中，該第一樹脂112與該第二樹脂層14之間透過彼此的樹脂黏附性形成一界面。

進一步地，該預浸料材料可以進行一最終固化，其中，該第一樹脂112與該第二樹脂層14仍保有未反應的樹脂，當進行該最終固化時，透過一溫度使得該第一樹脂112以及該第二樹脂層14中未反應的樹脂繼續反應，同時使該第一樹脂112以及該第二樹脂層14之間的樹脂產生一交聯結構，使得該界面更加牢固，並且提升各該預浸料結構10之間的層間附著力，避免各該預浸料結構10層間分離或是脫層。

進一步地，當該預浸料材料進行加工時，如鑽孔、切割、打磨或是螺鎖設置，該界面可以減少一逕向的力直接破壞該預浸料結構10，透過該第一樹脂112以及該第二樹脂層14的性質不同，如膨脹係數、該樹脂的硬度或是該樹脂的耐環境姓，皆可以減少該該預浸料材料中該多層結構直接斷裂或是脆裂等情況。

藉由上述內容，本新型具有以下功效：

1.該預浸料材料中的該金屬層13顯著增加該預浸料材料的強度和剛性，其中，該金屬層13比該纖維層111更加堅固，有助於加強該預浸料材料之結構，並且提升該預浸料材料承受外部負荷的能力，進而增強該預浸料材料的整體性能。

2.該金屬層13提供了優良的防火性能、熱穩定性以及抗腐蝕性，並且能在高磨損環境下或特殊環境中(如高溫或腐蝕環境)保護該預浸料材料，延長該預浸材料使用壽命，此外，該金屬層13的存在亦提升了該預浸料材料的耐磨損性能。

3.該預浸料材料在加工過程中，如切割、鑽孔等，因該第二樹脂層14，使得該預浸料材料更容易操作，該第二樹脂層14提供了良好的加工性能，幫助該預浸料材料在製造過程中保持形狀和尺寸，並減少了加工過程中的困難和損壞風險。

4.該第一樹脂112以及該第二樹脂層14的結合強化該預浸料結構10之該多層結構之間的結合，該第一樹脂112以及該第二樹脂層14之間於該最終固化時形成該界面，並且提高該多層結構中各層之間的附著力，從而防止層間分離或脫層現象，大幅增強該預浸料材料的整體強度和穩定性。

10:預浸料結構

11:纖維樹脂層

111:纖維層

112:第一樹脂

12:第一樹脂層

13:金屬層

14:第二樹脂層

Claims (10)

1. 一種預浸料材料，為一多層結構，其包含至少二個預浸料結構，其中，該預浸料結構包含：一纖維樹脂層，由一纖維層含浸一第一樹脂，該第一樹脂滲透該纖維層；一第一樹脂層，由該纖維樹脂層鋪設於一金屬層之第一表面後，該第一樹脂滲透至該金屬層之一第一表面，形成該第一樹脂層；該金屬層，包含一第二表面；以及一第二樹脂層，鋪設於該金屬層之該第二表面；其中，各個該預浸料結構之間經由層狀的堆疊，該第一樹脂與該第二樹脂層之間透過彼此的樹脂黏附性形成一界面。
2. 如請求項1所述之預浸料材料，該第一樹脂層之厚度小於0.01微米。
3. 如請求項2所述之預浸料材料，該纖維層包含一單向纖維或是一非單向纖維。
4. 如請求項3所述之預浸料材料，該預固化方式包含溫度控制預固化、時間控制預固化、壓力控制預固化、光預固化以及化學預固化。
5. 如請求項4所述之預浸料材料，該單向纖維包含碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維(Kevlar)、聚乙烯纖維、鋼纖維或是亞麻纖維。
6. 如請求項4所述之預浸料材料，該非單向纖維包含尼龍纖維、矽纖維、竹纖維、銅纖維或是錫纖維。
7. 如請求項1至6任一項所述之預浸料材料，該金屬層包含一單一金屬或是合金。
8. 如請求項7所述之預浸料材料，該單一金屬包含鋁(Al)、鈦(Ti)、不銹鋼、銅(Cu)、鋼(Steel)、鎳(Ni)、鎂(Mg)、鉛(Pb)、鉑(Pt)、鉻(Cr)或銀(Ag)。
9. 如請求項8所述之預浸料材料，該第一樹脂包含一熱固性樹脂或是一熱塑性樹脂，其中，該熱固性樹脂包含環氧樹脂(EP)、聚酯樹脂(UP)、酚醛樹脂(PF)、乙烯基酯樹脂(VE)、馬來酸酐樹脂(BMI)之一種或是其組合，該熱塑性樹脂包含但不限於聚醚醚酮(PEEK)、聚氨酯樹脂(PUR)、聚酰胺樹脂(PA)、聚醚酰亞胺(PEI)、苯乙烯樹脂(SAN)之一種或是其組合。
10. 如請求項9所述之預浸料材料，該第二樹脂層包含該熱固性樹脂或是該熱塑性樹脂，其中，該熱固性樹脂包含環氧樹脂(EP)、聚酯樹脂(UP)、酚醛樹脂(PF)、乙烯基酯樹脂(VE)、馬來酸酐樹脂(BMI)之一種或是其組合，該熱塑性樹脂包含但不限於聚醚醚酮(PEEK)、聚氨酯樹脂(PUR)、聚酰胺樹脂(PA)、聚醚酰亞胺(PEI)、苯乙烯樹脂(SAN)之一種或是其組合。