專利名稱：具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種復合材料工件的制造方法，特別是涉及一 種具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法。
背景技術：
目前復合材料工件，特別是預浸復合材料(如預浸碳纖維 材料)工件，例如消費性電子產品的外殼、自行車的車架被動
元件等等的制造方法繁多，例如中國臺灣專利第089107034號申 請案"碳纖維層的成型方法"、中國臺灣專利第093133560號申 請案"復合材料及其制造方法"、中國臺灣專利第094417936號 申請案"復合材料亮面外殼制造方法及其產品"、中國臺灣專利 第095101387號申請案"復合材料裝飾板的制造方法"等，都揭 示有關于復合材料工件的制造技術。
但是總的來說，目前關于復合材料工件，特別是預浸復合 材料(預浸碳纖維材料)工件的制作成型過程，大致如圖l所示， 依序包括一積層疊合步驟ll、 一熱壓成型步驟12及一后續處理 步驟13。
該積層疊合步驟ll將多個分別內含有樹脂的復合材料片 (也就是業界所稱的預浸復合材料)層積堆疊后，在常溫下經 過平壓趕出復合材料片中的氣體，而得到一積層基板。
該熱壓成型步驟12將經過平壓趕出氣體的積層基板置放入 模具中，以70。C 200。C的模具溫度與5 kg/cm2~ 200 kg/cm2的合 模壓力，將該積層基板熱壓成型成一工件半成品。
該后續處理步驟13將該工件半成品自模具中取出，研磨填 補修飾后，進行例如噴涂或是貼合上另一高分子膜，而制得具有光滑、透明外觀的復合材料工件，或是其他特殊外觀(視貼合的高分子膜而定)的復合材料工件。
目前，這種制程的主要缺點在于平壓時趕出氣體的量不多，通常是堆疊的復合材料片靠近周緣處的少量氣體才會在平壓的過程中被壓出至外界，且類似地，在熱壓成型中因為是一次加壓熱固成型，所以合模后只有周緣部分極少量的樹脂能在尚未熱固前，因模具合模壓力排散流出模外，并在排流的過程中帶走部分周緣處的層間氣泡，因而讓未能排出的氣體在成型的工件半成品上產生多個氣泡與針孔，進而必須進行后續處理步驟
13，填補修飾、研磨掉工件半成品表面上的缺陷(也就是氣泡、針孔等)后，再噴涂涂料、或是貼合上高分子膜，才能制得所需外觀的復合材料工件；然而，在后續處理步驟13中，無論是填補修飾、研磨掉工件半成品表面缺陷或是噴涂涂料等過程，通常都是污染性較高與高耗能的作業。
特別是對制作具有霧面外觀的工件來說，"霧面外觀"原本就是表面成預定粗糙度時所呈現的視覺感受，而此類工件卻必須在后續處理步驟13中，先進行等同于將表面加工成預定粗糙度的修飾、研磨的作業，然后再噴涂霧面油漆、或是貼上高分子膜，而讓制得的工件"真正"具有霧面視覺效果，此過程不奮是進行兩次重復的制程而達到同一目的，不但造成制程的浪費，同時也產生更多的污染及能源的損耗，增加制程的成本。
因此，目前復合材料工件的制作，特別是具有霧面外觀的復合材料工件的制作，仍需業者積極開發改善，以減輕作業污
染、降低制程成本。
發明內容
本發明的目的是在提供一種低作業污染與低制程成本的具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法。本發明的具有霧面外 觀的復合材料工件的制造方法，包括一真空積層疊合步驟、一 多階段熱壓成型步驟及一脫膜步驟。
該真空積層疊合步驟堆疊多個分別內含樹脂的復合材料 片，加熱并抽真空以除去所述復合材料片積層疊合后的層間氣 泡，得到一積層基板。
該多階段熱壓成型步驟將該積層基板置于一模面包括多個 彼此連通且尺度極小的微凹孔的模具中，合模后進行一多階段 熱壓而使該積層基板成型，且在該多階段熱壓中令該積層基板 中所含的氣體與多余的樹脂經 一 由該積層基板表面與該多個微 凹孔所形成的彼此連通的微通道散溢至外界。
該脫模步驟自該模具中取出成型的基層基板，便得到該具 有霧面外觀的復合材料工件。
本發明所述的具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法， 該真空積層疊合步驟是將疊合后的多個復合材料片置于一密閉 袋體中，并夾置于二加熱板之間，在抽真空時以所述二加熱板 加熱并對所述疊合的多個復合材料片加壓，以除去所述層間氣 泡。
本發明所述的具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法， 還在疊合后的復合材料片的頂、底面上分別設置 一 多孔塑膠膜， 并分別在所述多孔塑膠膜上設置 一 可透氣的纖維織品，而使所 述二加熱板不直接接觸所述積層疊合的多個復合材料片。
本發明所述的具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法，
該模具模面的纟鼓凹孔的平均尺度是1 pm 300|im。
本發明所述的具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法， 該制造方法還包括一模具排氣通道前處理步驟，將該模具進行 表面處理使該模面形成該多個彼此連通且尺度極小的微凹孔。
7本發明所述的具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法，該模具排氣通道前處理步驟是將該模具拋光至鏡面后進行噴砂
表面處理，使該模面形成有所述微凹孔。
本發明所述的具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法，該模具排氣通道前處理步驟是將該模具先拋光至鏡面后進行表
面蝕刻，使該;溪面形成有所述孩i凹孔。
本發明所述的具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法，
該模具排氣通道前處理步驟是將該模具先拋光至鏡面后以激光
作用表面，使該模面形成有所述微凹孔。
本發明所述的具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法，該模具排氣通道前處理步驟是將該模具先拋光至鏡面后以刀具
雕刻表面，使該模面形成有所述微凹孔。
本發明所述的具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法，該多階段熱壓成型步驟中的多階段熱壓是以至少二不同的模具溫度對該積層基板施予至少二種不同的合模壓力而熱壓該積層基板成型。
本發明所述的具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法，該多階段熱壓成型步驟中的所述多階段熱壓是先以25。C 80。C的模具溫度與0.2kg/cm2 3kg/cm2的合模壓力熱壓該積層基板一預定時間，再以不小于80°C的模具溫度與5kg/cm2~ 100kg/cm2的合模壓力熱壓該積層基板成型。
本發明所述的具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法，該多階段熱壓成型步驟還在實施該多階段熱壓的同時抽真空，而使該模具內保持不大于0.5 x 105帕斯卡的真空狀態。
本發明所述的具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法，該多階段熱壓成型步驟還在實施該多階段熱壓的同時抽真空，而使該模具內保持不大于0.5 x 105帕斯卡的真空狀態。本發明的有益效果在于通過模面具有微凹孔的模具并配 合多階段熱壓，可以直接成型出具有霧面外觀的復合材料工件， 而可省略后續的修飾研磨制程，大幅降低作業中產生的污染與 生產成本。
圖l是一流程圖，說明現有的復合材料工件的制造方法； 圖2是一 流程圖，說明本發明具有霧面外觀的復合材料工件
的制造方法的 一較佳實施例；
圖3是一剖視示意圖，輔助說明圖2本發明具有霧面外觀的
復合材料工件的制造方法的較佳實施例中， 一真空積層疊合步
驟的實施情形；
圖4是一剖視示意圖，說明圖2本發明具有霧面外觀的復合 材料工件的制造方法的較佳實施例中， 一模具排氣通道前處理 步驟實施后的模具，并配合一待合模成型的積層基板說明一多 階段熱壓成型步驟的實施情形；
圖5是一剖視示意圖，輔助說明圖4的模具。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明。 參閱圖2，本發明 一種具有霧面外觀的復合材料工件的制造 方法的一較佳實施例，包括一真空積層疊合步驟21、 一多階段 熱壓成型步驟22、 一脫模步驟23及一模具排氣通道前處理步驟 24,而在脫模后無須進行后續研磨加工修飾等制程，直接制得 具有霧面外觀的復合材料工件。
配合參閱圖3，該真空積層疊合步驟21堆疊多個分別內含樹 脂的復合材料片31 (也就是業界所稱的預浸復合材料)后，加壓并抽真空以除去所述復合材料片31積層疊合后的層間氣泡，而得到一積層基板32 (顯示于圖4)。
仍請參閱圖3,在本較佳實施例中，該真空積層疊合步驟21疊合多個復合材料片31后，在其頂、底面上分別設置一可透氣的多孔塑膠膜41，再于多孔塑膠膜41上疊放一可透氣的纖維織品42,然后將堆疊好的纖維織品42、多孔塑膠膜41、復合材料片31 、多孔塑膠膜41及纖維織品4 2套置于 一 可密閉的袋體4 3中，再夾置于二加熱板44之間，之后，在對該可密閉的袋體43內抽真空時以二加熱斗反44力口熱并對所述堆疊物適當力口壓，以除去層間氣泡，而得到該積層基板32(顯示于圖4);而此實施過程，幾乎可以完全除去疊合后的復合材料片31的層間氣泡。
參閱圖2，并配合參閱圖4、圖5,在實施該多階段熱壓成型步驟22前，進行該模具排氣通道前處理步驟24,將預定使用的模具5進行表面處理，使模面51包括多個彼此連通且尺度極小(較佳平均尺度介于ljim 300nm)的微凹孔52,在此，該模具5模面51的微凹孔52,是先將模具5拋光至鏡面后，以例如直接噴砂、化學蝕刻、刀具雕刻或是激光作用等等方式表面處理而制得，而可于后續制程中供氣體、樹脂等溢流。要特別說明的是，該模具排氣通道前處理步驟24可同步于實施該真空積層疊合步驟21時施作，或是在實施該真空積層疊合步驟21前便實施準備完成，且只需進行一次將預定使用的模具5進行表面處理后，便可供多次使用，無須每次進行作業時都必須實施。
該多階段熱壓成型步驟2 2是將經過除去層間氣泡的積層基板32,置于經過該模具排氣通道前處理步驟24處理后具有多個彼此連通且尺度極小的微凹孔52的模具5的凹槽55中(該積層基板32與模具5的凹槽55的長度大致相等)，合模后進行多階段熱壓而使該積層基板32成型，且在多階段熱壓的成型過程中，積
10層基板32自密閉的袋體43中移置于模具5的過程里所又再含入 的些微氣體(空氣)，與積層基板32內含的多余的樹脂，會經過 由積層基板32表面與模具5模面51的微凹孔52所形成的彼此連 通的微通道53再次散溢至外界。
該多階段熱壓成型步驟22是以至少二不同的模具溫度對該 積層基板32施予至少二種不同的合模壓力，而熱壓至該積層基 板32成型，此外，在此多階段熱壓的過程中，還可于第一階段 較低壓的合模壓力狀態，由模具5的 一 真空抽氣通道5 4抽真空， 使模具5內保持不大于0.5bar的真空狀態，而使得積層基板32自 密閉的袋體4 3中移置于模具5的過程里所又再含入的些微氣體 (空氣)，與積層基板32內含的多余的樹脂可以完全去除；較佳 的，該多階段熱壓是先以25。C 80。C的模具溫度與 0.2kg/cm2 3kg/cm2的合模壓力熱壓該積層基板3 2 —預定時間， 例如幾分鐘，同時由真空抽氣通道54抽真空至0.5bar ( 0.5 x 105 帕斯卡)以下氣壓，再以不小于80°C的模具溫度與 5kg/cm2~ 100kg/cm2的合模壓力熱壓該積層基板3 2至定型。
參閱圖2、圖4及圖5，該脫模步驟23自該模具5中取出成型 的積層基板32,且該積層基板32的上、下表面已通過模面51的 微凹孔52進行了表面處理，得到該具有霧面外觀的復合材料工 件。
由上述說明可知，本發明主要是先設計真空積層疊合步驟 21的實施細節，借著多孔塑膠膜41、透氣纖維織品42的設置， 以加熱壽反44加壓、加熱并同時抽真空，而可幾乎除去疊合后復 合材料片31的所有層間氣泡，然后，再借著以模具排氣通道前 處理步驟24處理過而具有多個微凹孔52的模具5的設計，并搭配 多階段熱壓的合模實施方式，而可在積層基板32定型前，令積 層基板32自密閉的袋體43中移置于模具5的過程里所又再含入的些微氣體(空氣)，與積層基板32內含的多余的樹脂，通過真 空抽氣通道54的負壓效應，完全的經過由積層基板32表面與模 具5模面51的微凹孔52所形成的彼此連通的微通道53而散溢至 外界，且配合模具5模面51的多個微凹孔52的設計，可使定型的 積層基板32對應的具有霧面外觀，而可在無須進行后續例如研 磨、修飾等加工處理過程的狀況下，脫模后直接制得具有霧面 外觀的復合材料工件。
相較于目前已知的復合材料工件的制造技術，本發明確實 改善現有制程以平壓方式趕出層間氣泡并不完全，且熱壓成型 的合模過程，也只可壓出部分的層間氣泡，使得成型的工件半 成品上會產生多個氣泡與針孔，而必須進行后續處理步驟13的 缺點；同時，特別是對于現有類似的具有霧面外觀的復合工件 材料的制造方法而言，本發明更直接以模具5模面51具有多個微 凹孔52的設計，并搭配多階段熱壓的合才莫實施方式，直接在脫 模后制得具有霧面外觀的復合材料，而可改善現有制程中，為 了制得具有霧面外觀的視覺感受的復合材料工件，而必須施作 的具有高度污染的填補研磨、修飾或是噴涂涂料等加工處理過 程，確實減輕作業過程中的污染，并降低制程成本，達到本發 明的發明目的。
權利要求
1.一種具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法，其特征在于，該制造方法包括一真空積層疊合步驟，疊合多個分別內含樹脂的復合材料片后，加壓并抽真空以除去所述多個復合材料片積層疊合后的層間氣泡，得到一積層基板；一多階段熱壓成型步驟，將該積層基板置于一模面包括多個彼此連通且尺度極小的微凹孔的模具中，合模后進行一多階段熱壓而使該積層基板成型，且在熱壓成型中令該積層基板中所含的氣體與多余的樹脂經一由該積層基板的表面與該多個微凹孔所形成的彼此連通的微通道散溢至外界；及一脫模步驟，自該模具中取出成型的積層基板，得到該具有霧面外觀的復合材料工件。
2. 根據權利要求1所述具有霧面外觀的復合材料工件的制 造方法，其特征在于，該真空積層疊合步驟是將疊合后的多個 復合材料片置于一密閉袋體中，并夾置于二加熱板之間，在抽 真空時以所述二加熱板加熱并對所述疊合的多個復合材料片加 壓，以除去所述層間氣泡。
3. 根據權利要求2所述具有霧面外觀的復合材料工件的制 造方法，其特征在于，還在疊合后的復合材料片的頂、底面上 分別設置一多孔塑膠膜，并分別在所述多孔塑膠膜上設置一可 透氣的纖維織品，而使所述二加熱板不直接接觸所述積層疊合的多個復合材料片。
4. 根據權利要求1所述具有霧面外觀的復合材料工件的制 造方法，其特征在于，該模具模面的微凹孔的平均尺度是 1 [im 300(im。
5. 根據權利要求4所述具有霧面外觀的復合材料工件的制 造方法，其特征在于，該制造方法還包括一模具排氣通道前處理步驟，將該模具進行表面處理使該模面形成該多個彼此連通 且尺度極小的微凹孔。
6. 根據權利要求5所述具有霧面外觀的復合材料工件的制 造方法，其特征在于，該模具排氣通道前處理步驟是將該模具 拋光至鏡面后進行噴砂表面處理，使該模面形成有所述微凹孔。
7. 根據權利要求5所述具有霧面外觀的復合材料工件的制 造方法，其特征在于，該模具排氣通道前處理步驟是將該模具 先拋光至鏡面后進行表面蝕刻，使該模面形成有所述微凹孔。
8. 根據權利要求5所述具有霧面外觀的復合材料工件的制 造方法，其特征在于，該模具排氣通道前處理步驟是將該模具 先拋光至鏡面后以激光作用表面，使該模面形成有所述微凹孔。
9. 根據權利要求5所述具有霧面外觀的復合材料工件的制 造方法，其特征在于，該模具排氣通道前處理步驟是將該模具 先拋光至鏡面后以刀具雕刻表面，使該模面形成有所述微凹孔。
10. 根據權利要求l所述具有霧面外觀的復合材料工件的制 造方法，其特征在于，該多階段熱壓成型步驟中的多階段熱壓 是以至少二不同的模具溫度對該積層基板施予至少二種不同的 合模壓力而熱壓該積層基板成型。
11. 根據權利要求10所述具有霧面外觀的復合材料工件的 制造方法，其特征在于，該多階段熱壓成型步驟中的所述多階 段熱壓是先以25。C 80。C的模具溫度與0.2kg/cm2 3kg/cm2的合 模壓力熱壓該積層基板一預定時間，再以不小于80。C的模具溫 度與5kg/cm2~100kg/cm^々合模壓力熱壓該積層基板成型。
12. 根據權利要求10所述具有霧面外觀的復合材料工件的 制造方法，其特征在于，該多階段熱壓成型步驟還在實施該多 階段熱壓的同時抽真空，而使該模具內保持不大于0.5 x 105帕 斯卡的真空狀態。
13.根據權利要求ll所述具有霧面外觀的復合材料工件的 制造方法，其特征在于，該多階段熱壓成型步驟還在實施該多 階段熱壓的同時抽真空，而使該模具內保持不大于0.5 x 105帕 斯卡的真空狀態。
全文摘要
一種具有霧面外觀的復合材料工件的制造方法，包括真空積層疊合步驟、多階段熱壓成型步驟及脫模步驟，真空積層疊合步驟是堆疊復合材料片后在密閉空間中加熱、加壓、并抽氣以除去層間氣泡，得到一積層基板，多階段熱壓成型步驟是將積層基板置于模面包括多個彼此連通且尺度極小的微凹孔的模具中，合模后進行多階段熱壓而使積層基板成型，且在熱壓成型過程中令積層基板中所含的氣體經由積層基板表面與微凹孔所形成的彼此連通的微通道散溢至外界，成型后就可得到外觀對應于模具的模面而呈霧面外觀的復合材料工件。本發明可大幅降低作業中產生的污染與生產成本。
文檔編號B29C33/38GK101676091SQ20081016134
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月19日 優先權日2008年9月19日
發明者曾皆富 申請人:明安國際企業股份有限公司