[发明专利]复合材料的成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的成型方法，尤指一种透过阶段式，综合运用了模具、高韧性弹性材料以及发泡材料等填充料的特性的复合材料的成型方法。

背景技术

现今所指的复合材料一般包含了基材(matrix)以及强化材(reinforcement)等两个主要部分，其中的强化材的功用主要在使成品具有高刚性及高强度，一般使用高刚性的材料，以颗粒、薄片、短纤维以及连续纤维的形式散布在基材内，其中纤维状的强化材料使用最为普遍。而在纤维强化中，又以连续纤维可以得到较佳以及较具设计弹性的机械性质，但纤维虽具有非常高的抗拉强度及刚性，但无法承担轴向压应力，加上在无保护的状况下，纤维表面容易受到环境化学成分的侵蚀而产生表面缺陷，因此光凭纤维是难以与其它结构件互相结合以组成结构，需要基材的帮忙。

过去在对复合材料生产加工的行业中，习用的制程存在诸多缺点，例如在使用复合材料薄片先预型所要形状替代芯材，此方法费时费力又有结合上的问题。而若使用业界常用的硅橡胶以及聚氨酯发泡树脂做为芯材的材料，则仅能用于局部造型产品，使用上缺乏整体性，易在操作上产生不良结果。

另外，若使用发泡聚苯乙烯外套尼龙气管或气袋来形成芯材，由于产品部份为异型体，尺寸大小不一，在操作上具有困难性。而若使用发泡聚苯乙烯外涂的方式，例如浸涂、刷涂、喷涂或是淋涂耐高温乳胶，则会面临涂膜不均、有气泡或孔洞产生的破管或破袋问题，让产品质量不稳定，增加了报废率以及不可预测的风险。

中国专利申请号CN 201010142051.X曾揭示了一种连续性异型纤维管件成型方法，即系为典型的习知使用聚苯乙烯制备的方法，其系将模型本体的整个外部，由乳胶含浸包覆加工程序包覆一耐高温合成乳胶表层，并预留有至少一个充气口；接下来，通过绑带加工程序，把纤维料带紧密缠绕在乳胶表层表面，且置入螺栓锁模的简易型模具中加热，进行熟化加工程序。如前所述，当使用者将聚苯乙烯涂布于耐高温乳胶时，其无法控制表面完全没有气泡，也无法确保所涂覆的耐高温乳胶能够达到均匀膜厚，因此在后续加工时，就不可避免的面临到良率差的问题。

发明内容

本发明的主要目的，系提供一种复合材料的成型方法，其系依序制造中空气袋、注入填充料以于中空气袋内形成芯材，然后包覆上复合材料后，透过吹气和加热的步骤，可使复合材料顺利在模具中成形，并具有良好的外观以及坚固的性质。

本发明的次要目的，系提供一种复合材料的成型方法，其不但操作简单，质量也相当良好，于制备异型体时也不会有问题。

本发明的另一目的，系提供一种复合材料的成型方法，其兼具了材料节省、高效率以及轻量化等优点，在自行车市场上具有商业吸引力。

为了达到上述目的，本发明揭示了一种复合材料的成型方法，其步骤系包含：灌注一弹性材料于一第一模具内；旋转、震动或静置该第一模具，使该弹性材料于该第一模具内形成一中空气袋；移动该中空气袋至一第二模具内；灌注一填充料于该中空气袋内，直至填满该中空气袋，该填充料于该中空气袋内形成一芯材；包覆一复合材料于该中空气袋的表面，并置于一第三模具之内；吹气该中空气袋，使该中空气袋膨胀并推动该复合材料贴合该第三模具的内壁，同时加热该第三模具至该复合材料熟成；以及移除该第三模具、该芯材以及该中空气袋，获得成型的一复合材料产品。如此方法处理的下，所获得的复合材料即可具有平顺的外壁，并且也有良好的强度以及物化性质。

实施本发明产生的有益效果是：在本发明所揭示的复合材料的成型方法之下，不但操作方式简单，所获得的产品也兼具有质硬及量轻的优点，可用于自行车结构等产品领域。另外，由于中空气袋是由弹性材料所形成，因此其强韧的外表在内部填充料的发泡过程中不易发生破管或破袋的情况，因此制程的良率也得以提高。在兼具良率、强度、刚性，以及外形上的平顺而得以减少人力做补土工序、加热烘烤上的能源节约以及操作上的便利简单的下，本发明实为一具经济效益和应用价值的复合材料的成型方法。

附图说明

图1：其为本发明的一较佳实施例的步骤流程图；

图2：其为本发明的一较佳实施例的第一模具的结构示意图；

图3：其为本发明的一较佳实施例的气袋的结构示意图；

图4A：其为第二模具内，填充料被注入于中空气袋内的模穴剖面示意图；

图4B：其为第二模具内，中空气袋被芯材撑起而贴合第二模具的模穴剖面示意图；

图5A：其为第三模具内，芯材因加热而内缩的模穴剖面示意图；以及