不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材，該不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材包含：相互結合一體之樹脂層及碳纖維層，其每一單位總重量的樹脂層及碳纖維層皆為多層式設置，且鄰接于每一碳纖維層之樹脂層，皆浸含于該碳纖維層，而能夠使得每一層碳纖維層穩固結合一體，達到強化整體的結構強度之效果。
【專利說明】
不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材
技術領域
[0001]本實用新型涉及不包含織布(Without Scrim;例如:玻璃纖維織物、碳纖維織物、棉麻織物、其他纖維織物)添加迭層的碳纖維預浸布素材，其在每一單位總重量(g/m2;包含每平方米的碳纖維紗重量，及每平方米所含樹脂層的重量百分比)下每層結構皆由多層一體堆棧成型之碳纖維預浸布素材(Prepreg)。
【背景技術】
[0002]按，碳纖維(CarbonFiber)除具有極高的拉伸強度和拉伸模量等物理特性外，其化學性能也相當穩定，因此集耐腐蝕性、耐化學制劑、耐高溫低溫等諸多優點，是目前最常用來制作高性能復合材料的首選。習知碳纖維預浸布在制造流程上系將碳纖維束經涂布機與含浸機及壓合等工序制成所需單位規格(g/m2)的預浸布，詳言之，制造上為使得碳纖維束形成具有可塑形并具有較佳的結構強度的復合布材，必須先將碳纖維束透過延展機具進行平面式均勾作業，再與均勾涂布有樹脂之上、下離型紙(Resin Coated Interleaf)透過滾輪，使得通過上、下離型紙之間的碳纖維束含浸樹脂，最后經過冷卻或烘干后，一體成型所需單位規格的預浸布素材。如圖1所示，經制造后的碳纖維預浸布素材5為成卷提供給產品制造商，由圖1的局部放大圖(圖2)可以清楚看出制造后的碳纖維預浸布5具有碳纖維層51與含浸包覆在該碳纖維層51外側表面之樹脂層52，以及上、下離型層53(54)，產品制造商應用于產品塑形時先裁切成所需尺寸，再將其中一層離型層54(53)撕開，貼合于預塑形的產品模型上，經特定的塑形工序于完成后再撕開另一層離型層54(53)即可。
[0003]惟，碳纖維的物理與化學特性雖極佳，但從其形成預浸布后的整體結構則存在瑕疵，即，因為受限于該碳纖維束平面式均勻作業處理的不夠，該樹脂層52僅僅含浸在該碳纖維層51的上、下表面上(參照圖2)，無法令該樹脂層52充分含浸至碳纖維預浸布素材5的內部，除使得整體結構穩固性堪慮，亦致使該碳纖維預浸布素材5的內部結構無法進行強化處理，而使得產品制造商實際應用上的強度考慮與相關的塑形工序更加繁瑣，尤其在現今各種產品講究輕薄的設計要求下，習知碳纖維預浸布素材5薄型化的可能性受限，換言之，該碳纖維預浸布素材5受限于既有結構，一旦被要求更高的結構強度時，只能夠再以外加相同材質或異種材質來達到目的，亦即，外加織布(Scrim；例如:玻璃纖維織物、碳纖維織物、棉麻織物、其他纖維織物)提高其結構強度，如是，不但整體結構增厚，離薄型化目標更遠，且，以異種材質結合(如采用金屬片)則會因為不同材質熱膨脹系數差異，而容易造成結合面在所處環境的影響下，使得結合面發生松動影響結合強度，更甚者會造成相互剝離現象，而造成所應用之產品質量。簡言之，習知碳纖維預浸布5并無法在既有的結構型態下增加強度或薄型化，因而積極尋求突破實有其必要。
[0004]有鑒于此，本案實用新型創作人乃秉持從事該項業務多年之經驗而了解到以往碳纖維預浸布素材結構上的之美中不足之處并嘗試找出其問題癥結所在，經多方探討，詳加設計且審慎評估后，最終提出一套創新且可行之法，能夠達到在相同單位(g/m2)條件下大幅提升碳纖維碳纖維預浸布素材之結構強度，以增加其使用壽命以及應用性。【實用新型內容】
[0005]本實用新型之目的，即在于提供一種不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材，該不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材突破既有的結構型態，將其中單層的碳纖維層以多層設置，且在一層與一層的碳纖維層間皆含浸樹脂層，藉以強化碳纖維預浸布素材內部之強度，而能夠達到提升整體結構強度的效果。
[0006]本實用新型提供一種不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材，所述不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材包含:相互結合一體之樹脂層及碳纖維層，其特征在于:每一單位總重量的樹脂層及碳纖維層皆為至少二層設置，且鄰接于每一碳纖維層之樹脂層，皆浸含于該碳纖維層上。
[0007]進一步的，所述的至少二層設置的樹脂層及碳纖維層交叉層迭為一體。
[0008]進一步的，所述的相鄰的碳纖維層為不同角度方向之材質紋路。
[0009]進一步的，所述的碳纖維層包含至少一加強材，且所述加強材設于多層碳纖維層間。
[0010]進一步的，所述的加強材的延展方向或材質紋路與相鄰的碳纖維層為不同角度方向設置。
[0011]進一步的，所述的加強材設于該多層碳纖維層間，系以交叉層迭設置。
[0012]進一步的，所述的加強材選用金屬、金屬復合材、玻璃纖維或棉麻織物材質。
[0013]本實用新型提供另一種不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材，所述不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材包含:相互結合一體之樹脂層及碳纖維層，以及設于多層碳纖維層間的加強材，其特征在于，每一單位總重量的樹脂層及碳纖維層皆為多層式設置，該加強材為至少一層設置，且鄰接于每一碳纖維層之樹脂層，皆浸含于該碳纖維層上。
[0014]進一步的，所述的相鄰的碳纖維層為不同角度方向之材質紋路設置，所述加強材以多層間隔方式與相鄰的碳纖維層，在材質的延展方向或紋路與碳纖維層為不同角度方向
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[0015]進一步的，所述加強材選用金屬，金屬復合材、玻璃纖維或玻璃纖維織物、碳纖維織物、棉麻織物其中的任意一種。
【附圖說明】
[0016]下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0017]圖1是普通碳纖維預浸布素材的成卷立體圖；
[0018]圖2是普通碳纖維預浸布素材的局部放大圖；
[0019]圖3是本實用不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材的成卷立體圖；
[0020]圖4是本實用新型不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材的局部放大圖；
[0021]圖5是本實用新型不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材第一實施例的立體圖；
[0022]圖6是本實用新型不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材第二實施例的立體圖；
[0023]圖7是本實用新型不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材第三實施例的立體圖。
【具體實施方式】
[0024]圖3為本實用新型不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材(Prepreg)成卷之立體圖，此成卷碳纖維預浸布素材I系由碳纖維束透過擴砂延展機具設備進行平面式均勻作業，再透過樹脂〔可采熱固性樹脂(Thermo set)或熱塑性樹脂、熱塑性塑料(Thermoplastic)〕與前述經過擴砂延展均勾作業過的碳纖維束均勾混合含浸，并經壓合使其含浸一體成型為所需單位規格(g/m2)的成卷或片狀預浸素材。請參閱圖4為圖3局部放大圖，如圖所示，本實用新型碳纖維預浸布素材I具有樹脂層2及碳纖維層3，每一單位總重量(g/m2;包含每平方米的碳纖維紗重量，及每平方米所含樹脂層的重量百分比)的樹脂層2及碳纖維層3皆為七層交叉層迭設置(相較于第二圖所示的習知碳纖維層則僅有一層)，且鄰接于每一碳纖維層3之樹脂層2，皆浸含于該碳纖維層3上，而能夠使得每一層碳纖維層3穩固結合一體，達到強化整體的結構強度之效果。請進一步參閱圖5為本實用新型碳纖維預浸布素材I第一實施例之立體圖，本實施例實施型態為碳纖維層3之材質紋路30以相同角度方向之設置，即每一碳纖維層3之材質紋路30呈平行設置，該樹脂層2〔可采用熱固性樹脂(Thermoset)或熱塑性樹脂、熱塑性塑料(Thermoplastic)〕則交錯堆桟含浸于每一碳纖維層3，至少二層設置的樹脂層及碳纖維層交叉層迭為一體，如是，在每一單位規格(g/m2)下提供所提供多層一體成型的碳纖維預浸布素材1，相較于習知碳纖維層單層的設置，結構強度更佳，具有提升碳纖維預浸布素材整體結構強度的效果。
[0025]續請參閱圖3為本實用新型不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材之第二實施例，本實施例的結構與第一實施例大致相同具有樹脂層2’及碳纖維層3’，差異在于該碳纖維預浸布素材I ’之碳纖維層3 ’的材質紋路30”每層皆不同，亦即，每層碳纖維層3 ’鋪設有不同方向之材質紋路30，，該材質紋路30，之角度差異可為0°?± 180°不等，該樹脂層2，則交錯堆棧含浸于每一碳纖維層3’，如是，在每一單位總重量(g/m2;包含每平方米的碳纖維紗重量，及每平方米所含樹脂層的重量百分比)下提供所提供多層一體成型的碳纖維預浸布素材I，，因為每一碳纖維層3，之材質紋路30，成不同方向的交錯分布，因此對于軸向的強度承受更佳，提供多方向性的抗拉強度(TensiIe Strength)及拉伸模量(TensiIe Module)，使得整體結構強度更為強化，相較于習知碳纖維層單層的設置，結構強度更佳，也比本實用新型第一實施例的結構強度更佳。
[0026]續請參圖7為本實用新型不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材之第三實施例，本實施例的結構與第一實施例大致相同具有樹脂層2”及碳纖維層3”，差異在于該碳纖維預浸布素材I”之多層碳纖維層3”間進一步設置有至少一加強材4”，可選用金屬，金屬復合材、玻璃纖維或玻璃纖維織物、碳纖維織物、棉麻織物、其他纖維織物等(本實施例采用薄鋁材)，又，該加強材4”系以交叉層迭于該多層碳纖維層3”間設置，加強材4”以多層間隔方式與相鄰的碳纖維層，在材質的延展方向或材質紋路與相鄰的碳纖維層3”之材質紋路30”為不同角度方向，如是，能夠增強該碳纖維預浸布素材I”于徑向與軸向之結構強度，藉以提供該碳纖維預浸布素材I”在徑向與軸向的承受力更佳，更加提高多方向性的抗拉強度(Tensile Strength)及拉伸模量(Tensile Module)，使得整體結構強度更為強化。同樣的設置方式也可于應用于前段本實用新型第二實施例中，而使得該碳纖維預浸布素材I”的結構強度更優。
[0027]綜上所述，本實用新型不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材，其優點及功效歸納以下幾點:
[0028]—、本實用新型不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材與習用碳纖維預浸布素材相比，在單位規格(g/m2;包含每平方米的碳纖維紗重量，及每平方米所含樹脂層的重量百分比)下本實用新型碳纖維預浸布素材藉多層之樹脂層及碳纖維層(習知碳纖維層僅有一層)，能夠強化碳纖維預浸布素材內部之強度，而能夠達到提升整體結構強度的效果。
[0029]二、本實用新型不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材藉由每一層碳纖維層依不同方向之材質紋路鋪設，能夠提供多方向性的抗拉強度(Tensi Ie Strength)及拉伸模量(Tensile Module)，使得整體結構強度更為強化。
[0030]三、本實用新型不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材藉由于碳纖維層上增設有加強材，習用碳纖維預浸布素材無法在既有的結構內增設加強材，是以，本實用新型碳纖維預浸布素材更具有徑向與軸方向之結構強度，能夠更加提高多方向性的抗拉強度(Tensile Strength)及拉伸模量(Tensile Module)，使得整體結構強度更為強化。
[0031]四、本實用新型不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材在單位規格(g/m2;包含每平方米的碳纖維紗重量，及每平方米所含樹脂層的重量百分比)下為多層設置，該多層碳纖維層間能夠層迭復數薄型加強材，強化碳纖維預浸布素材內部之強度，特別是，能夠層迭薄型金屬或金屬復合材，不但不會因為異種材質的熱膨脹系數影響，而造成結合面在所處環境的影響下，發生松動更甚相互剝離現象，且對于所應用之產品需要有鉆孔、鉚接等要求，皆能夠藉較佳的徑向與軸方向之結構強度提供良好的抗疲勞性及抗破壞性的破壞，能夠有效提升所應用之產品質量。習知在每一單位總重量(g/m2;包含每平方米的碳纖維紗重量，及每平方米所含樹脂層的重量百分比)下之碳纖維預浸布，如果再外加相同厚度金屬片(即，前述本實用新型于多層碳纖維層間插入的多層薄金屬片厚度)，則會因為需使用較厚金屬片，而容易使得結合面處因異種材質熱膨脹系數差異太大，而造成產品質量不良。
[0032]惟，以上所述，僅為本實用新型最佳之一的具體實施例之詳細說明與圖式，惟本實用新型之特征并不局限于此，并非用以限制本實用新型，本實用新型之所有范圍應以下述之申請專利范圍為準，凡合于本實用新型申請專利范圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含于本實用新型之范疇中，任何熟悉該項技藝者在本實用新型之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利范圍。
【主權項】
1.一種不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材，所述不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材包含:相互結合一體之樹脂層及碳纖維層，其特征在于:每一單位總重量的樹脂層及碳纖維層皆為至少二層設置，且鄰接于每一碳纖維層之樹脂層，皆浸含于該碳纖維層上。2.根據權利要求1所述的不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材，其特征在于，所述的至少二層設置的樹脂層及碳纖維層交叉層迭為一體。3.根據權利要求1或2所述的不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材，其特征在于，所述的相鄰的碳纖維層為不同角度方向之材質紋路。4.根據權利要求3所述的不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材，其特征在于，所述的碳纖維層包含至少一加強材，且所述加強材設于多層碳纖維層間。5.根據權利要求4所述的不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材，其特征在于，所述的加強材的延展方向或材質紋路與相鄰的碳纖維層為不同角度方向設置。6.根據權利要求4所述的不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材，其特征在于，所述的加強材設于該多層碳纖維層間，系以交叉層迭設置。7.根據權利要求4所述的不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材，其特征在于，所述的加強材選用金屬、金屬復合材、玻璃纖維或棉麻織物材質。8.—種不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材，所述不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材包含:相互結合一體之樹脂層及碳纖維層，以及設于多層碳纖維層間的加強材，其特征在于，每一單位總重量的樹脂層及碳纖維層皆為多層式設置，該加強材為至少一層設置，且鄰接于每一碳纖維層之樹脂層，皆浸含于該碳纖維層上。9.根據權利要求8所述的不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材，其特征在于，所述的相鄰的碳纖維層為不同角度方向之材質紋路設置，所述加強材以多層間隔方式與相鄰的碳纖維層，在材質的延展方向或紋路與碳纖維層為不同角度方向迭置。10.根據權利要求8所述的不包含織布添加迭層的碳纖維預浸布素材，其特征在于，所述加強材選用金屬，金屬復合材、玻璃纖維或玻璃纖維織物、碳纖維織物、棉麻織物其中的任意一種。
【文檔編號】B32B27/04GK205674597SQ201620324241
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月18日 公開號201620324241.6, CN 201620324241, CN 205674597 U, CN 205674597U, CN-U-205674597, CN201620324241, CN201620324241.6, CN205674597 U, CN205674597U
【發明人】錢志孝, 林敬鈞
【申請人】臺科科技股份有限公司