CN205674597U - 不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材，该不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材包含：相互结合一体之树脂层及碳纤维层，其每一单位总重量的树脂层及碳纤维层皆为多层式设置，且邻接于每一碳纤维层之树脂层，皆浸含于该碳纤维层，而能够使得每一层碳纤维层稳固结合一体，达到强化整体的结构强度之效果。

Description

不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材

技术领域

本实用新型涉及不包含织布(Without Scrim；例如：玻璃纤维织物、碳纤维织物、棉麻织物、其他纤维织物)添加迭层的碳纤维预浸布素材，其在每一单位总重量(g/m²；包含每平方米的碳纤维纱重量，及每平方米所含树脂层的重量百分比)下每层结构皆由多层一体堆栈成型之碳纤维预浸布素材(Prepreg)。

背景技术

按，碳纤维(Carbon Fiber)除具有极高的拉伸强度和拉伸模量等物理特性外，其化学性能也相当稳定，因此集耐腐蚀性、耐化学制剂、耐高温低温等诸多优点，是目前最常用来制作高性能复合材料的首选。习知碳纤维预浸布在制造流程上系将碳纤维束经涂布机与含浸机及压合等工序制成所需单位规格(g/m²)的预浸布，详言之，制造上为使得碳纤维束形成具有可塑形并具有较佳的结构强度的复合布材，必须先将碳纤维束透过延展机具进行平面式均匀作业，再与均匀涂布有树脂之上、下离型纸(Resin Coated Interleaf)透过滚轮，使得通过上、下离型纸之间的碳纤维束含浸树脂，最后经过冷却或烘干后，一体成型所需单位规格的预浸布素材。如图1所示，经制造后的碳纤维预浸布素材5为成卷提供给产品制造商，由图1的局部放大图(图2)可以清楚看出制造后的碳纤维预浸布5具有碳纤维层51与含浸包覆在该碳纤维层51外侧表面之树脂层52，以及上、下离型层53(54)，产品制造商应用于产品塑形时先裁切成所需尺寸，再将其中一层离型层54(53)撕开，贴合于预塑形的产品模型上，经特定的塑形工序于完成后再撕开另一层离型层54(53)即可。

惟，碳纤维的物理与化学特性虽极佳，但从其形成预浸布后的整体结构则存在瑕疵，即，因为受限于该碳纤维束平面式均匀作业处理的不够，该树脂层52仅仅含浸在该碳纤维层51的上、下表面上(参照图2)，无法 令该树脂层52充分含浸至碳纤维预浸布素材5的内部，除使得整体结构稳固性堪虑，亦致使该碳纤维预浸布素材5的内部结构无法进行强化处理，而使得产品制造商实际应用上的强度考虑与相关的塑形工序更加繁琐，尤其在现今各种产品讲究轻薄的设计要求下，习知碳纤维预浸布素材5薄型化的可能性受限，换言之，该碳纤维预浸布素材5受限于既有结构，一旦被要求更高的结构强度时，只能够再以外加相同材质或异种材质来达到目的，亦即，外加织布(Scrim；例如：玻璃纤维织物、碳纤维织物、棉麻织物、其他纤维织物)提高其结构强度，如是，不但整体结构增厚，离薄型化目标更远，且，以异种材质结合(如采用金属片)则会因为不同材质热膨胀系数差异，而容易造成结合面在所处环境的影响下，使得结合面发生松动影响结合强度，更甚者会造成相互剥离现象，而造成所应用之产品质量。简言之，习知碳纤维预浸布5并无法在既有的结构型态下增加强度或薄型化，因而积极寻求突破实有其必要。

有鉴于此，本案实用新型创作人乃秉持从事该项业务多年之经验而了解到以往碳纤维预浸布素材结构上的之美中不足之处并尝试找出其问题症结所在，经多方探讨，详加设计且审慎评估后，最终提出一套创新且可行之法，能够达到在相同单位(g/m²)条件下大幅提升碳纤维碳纤维预浸布素材之结构强度，以增加其使用寿命以及应用性。

实用新型内容

本实用新型之目的，即在于提供一种不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材，该不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材突破既有的结构型态，将其中单层的碳纤维层以多层设置，且在一层与一层的碳纤维层间皆含浸树脂层，藉以强化碳纤维预浸布素材内部之强度，而能够达到提升整体结构强度的效果。

本实用新型提供一种不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材，所述不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材包含：相互结合一体之树脂层及 碳纤维层，其特征在于：每一单位总重量的树脂层及碳纤维层皆为至少二层设置，且邻接于每一碳纤维层之树脂层，皆浸含于该碳纤维层上。

进一步的，所述的至少二层设置的树脂层及碳纤维层交叉层迭为一体。

进一步的，所述的相邻的碳纤维层为不同角度方向之材质纹路。

进一步的，所述的碳纤维层包含至少一加强材，且所述加强材设于多层碳纤维层间。

进一步的，所述的加强材的延展方向或材质纹路与相邻的碳纤维层为不同角度方向设置。

进一步的，所述的加强材设于该多层碳纤维层间，系以交叉层迭设置。

进一步的，所述的加强材选用金属、金属复合材、玻璃纤维或棉麻织物材质。

本实用新型提供另一种不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材，所述不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材包含：相互结合一体之树脂层及碳纤维层，以及设于多层碳纤维层间的加强材，其特征在于，每一单位总重量的树脂层及碳纤维层皆为多层式设置，该加强材为至少一层设置，且邻接于每一碳纤维层之树脂层，皆浸含于该碳纤维层上。

进一步的，所述的相邻的碳纤维层为不同角度方向之材质纹路设置，所述加强材以多层间隔方式与相邻的碳纤维层，在材质的延展方向或纹路与碳纤维层为不同角度方向迭置。

进一步的，所述加强材选用金属，金属复合材、玻璃纤维或玻璃纤维织物、碳纤维织物、棉麻织物其中的任意一种。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是普通碳纤维预浸布素材的成卷立体图；

图2是普通碳纤维预浸布素材的局部放大图；

图3是本实用不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材的成卷立体图；

图4是本实用新型不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材的局部放大图；

图5是本实用新型不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材第一实施例的立体图；

图6是本实用新型不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材第二实施例的立体图；

图7是本实用新型不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材第三实施例的立体图。

具体实施方式

图3为本实用新型不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材(Prepreg)成卷之立体图，此成卷碳纤维预浸布素材1系由碳纤维束透过扩砂延展机具设备进行平面式均匀作业，再透过树脂〔可采热固性树脂(Thermoset)或热塑性树脂、热塑性塑料(Thermoplastic)〕与前述经过扩砂延展均匀作业过的碳纤维束均匀混合含浸，并经压合使其含浸一体成型为所需单位规格(g/m2)的成卷或片状预浸素材。请参阅图4为图3局部放大图，如图所示，本实用新型碳纤维预浸布素材1具有树脂层2及碳纤维层3，每一单位总重量(g/m²；包含每平方米的碳纤维纱重量，及每平方米所含树脂层的重量百分比)的树脂层2及碳纤维层3皆为七层交叉层迭设置(相较于第二图所示的习知碳纤维层则仅有一层)，且邻接于每一碳纤维层3之树脂层2，皆浸含于该碳纤维层3上，而能够使得每一层碳纤维层3稳固结合一体，达到强化整体的结构强度之效果。请进一步参阅图5为本实用新型 碳纤维预浸布素材1第一实施例之立体图，本实施例实施型态为碳纤维层3之材质纹路30以相同角度方向之设置，即每一碳纤维层3之材质纹路30呈平行设置，该树脂层2〔可采用热固性树脂(Thermoset)或热塑性树脂、热塑性塑料(Thermoplastic)〕则交错堆栈含浸于每一碳纤维层3，至少二层设置的树脂层及碳纤维层交叉层迭为一体，如是，在每一单位规格(g/m²)下提供所提供多层一体成型的碳纤维预浸布素材1，相较于习知碳纤维层单层的设置，结构强度更佳，具有提升碳纤维预浸布素材整体结构强度的效果。

续请参阅图3为本实用新型不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材之第二实施例，本实施例的结构与第一实施例大致相同具有树脂层2’及碳纤维层3’，差异在于该碳纤维预浸布素材1’之碳纤维层3’的材质纹路30”每层皆不同，亦即，每层碳纤维层3’铺设有不同方向之材质纹路30’，该材质纹路30’之角度差异可为0°～±180°不等，该树脂层2’则交错堆栈含浸于每一碳纤维层3’，如是，在每一单位总重量(g/m²；包含每平方米的碳纤维纱重量，及每平方米所含树脂层的重量百分比)下提供所提供多层一体成型的碳纤维预浸布素材1’，因为每一碳纤维层3’之材质纹路30’成不同方向的交错分布，因此对于轴向的强度承受更佳，提供多方向性的抗拉强度(Tensile Strength)及拉伸模量(Tensile Module)，使得整体结构强度更为强化，相较于习知碳纤维层单层的设置，结构强度更佳，也比本实用新型第一实施例的结构强度更佳。

续请参图7为本实用新型不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材之第三实施例，本实施例的结构与第一实施例大致相同具有树脂层2”及碳纤维层3”，差异在于该碳纤维预浸布素材1”之多层碳纤维层3”间进一步设置有至少一加强材4”，可选用金属，金属复合材、玻璃纤维或玻璃纤维织物、碳纤维织物、棉麻织物、其他纤维织物等(本实施例采用薄铝材)，又，该加强材4”系以交叉层迭于该多层碳纤维层3”间设置，加强 材4”以多层间隔方式与相邻的碳纤维层，在材质的延展方向或材质纹路与相邻的碳纤维层3”之材质纹路30”为不同角度方向，如是，能够增强该碳纤维预浸布素材1”于径向与轴向之结构强度，藉以提供该碳纤维预浸布素材1”在径向与轴向的承受力更佳，更加提高多方向性的抗拉强度(Tensile Strength)及拉伸模量(Tensile Module)，使得整体结构强度更为强化。同样的设置方式也可于应用于前段本实用新型第二实施例中，而使得该碳纤维预浸布素材1”的结构强度更优。

综上所述，本实用新型不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材，其优点及功效归纳以下几点：

一、本实用新型不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材与习用碳纤维预浸布素材相比，在单位规格(g/m²；包含每平方米的碳纤维纱重量，及每平方米所含树脂层的重量百分比)下本实用新型碳纤维预浸布素材藉多层之树脂层及碳纤维层(习知碳纤维层仅有一层)，能够强化碳纤维预浸布素材内部之强度，而能够达到提升整体结构强度的效果。

二、本实用新型不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材藉由每一层碳纤维层依不同方向之材质纹路铺设，能够提供多方向性的抗拉强度(Tensile Strength)及拉伸模量(Tensile Module)，使得整体结构强度更为强化。

三、本实用新型不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材藉由于碳纤维层上增设有加强材，习用碳纤维预浸布素材无法在既有的结构内增设加强材，是以，本实用新型碳纤维预浸布素材更具有径向与轴方向之结构强度，能够更加提高多方向性的抗拉强度(Tensile Strength)及拉伸模量(Tensile Module)，使得整体结构强度更为强化。

四、本实用新型不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材在单位规格(g/m²；包含每平方米的碳纤维纱重量，及每平方米所含树脂层的重量百分比)下为多层设置，该多层碳纤维层间能够层迭复数薄型加强材，强化 碳纤维预浸布素材内部之强度，特别是，能够层迭薄型金属或金属复合材，不但不会因为异种材质的热膨胀系数影响，而造成结合面在所处环境的影响下，发生松动更甚相互剥离现象，且对于所应用之产品需要有钻孔、铆接等要求，皆能够藉较佳的径向与轴方向之结构强度提供良好的抗疲劳性及抗破坏性的破坏，能够有效提升所应用之产品质量。习知在每一单位总重量(g/m²；包含每平方米的碳纤维纱重量，及每平方米所含树脂层的重量百分比)下之碳纤维预浸布，如果再外加相同厚度金属片(即，前述本实用新型于多层碳纤维层间插入的多层薄金属片厚度)，则会因为需使用较厚金属片，而容易使得结合面处因异种材质热膨胀系数差异太大，而造成产品质量不良。

惟，以上所述，仅为本实用新型最佳之一的具体实施例之详细说明与图式，惟本实用新型之特征并不局限于此，并非用以限制本实用新型，本实用新型之所有范围应以下述之申请专利范围为准，凡合于本实用新型申请专利范围之精神与其类似变化之实施例，皆应包含于本实用新型之范畴中，任何熟悉该项技艺者在本实用新型之领域内，可轻易思及之变化或修饰皆可涵盖在以下本案之专利范围。

Claims (10)

1.一种不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材，所述不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材包含：相互结合一体之树脂层及碳纤维层，其特征在于：每一单位总重量的树脂层及碳纤维层皆为至少二层设置，且邻接于每一碳纤维层之树脂层，皆浸含于该碳纤维层上。

2.根据权利要求1所述的不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材，其特征在于，所述的至少二层设置的树脂层及碳纤维层交叉层迭为一体。

3.根据权利要求1或2所述的不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材，其特征在于，所述的相邻的碳纤维层为不同角度方向之材质纹路。

4.根据权利要求3所述的不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材，其特征在于，所述的碳纤维层包含至少一加强材，且所述加强材设于多层碳纤维层间。

5.根据权利要求4所述的不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材，其特征在于，所述的加强材的延展方向或材质纹路与相邻的碳纤维层为不同角度方向设置。

6.根据权利要求4所述的不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材，其特征在于，所述的加强材设于该多层碳纤维层间，系以交叉层迭设置。

7.根据权利要求4所述的不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材，其特征在于，所述的加强材选用金属、金属复合材、玻璃纤维或棉麻织物材质。

8.一种不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材，所述不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材包含：相互结合一体之树脂层及碳纤维层，以及设于多层碳纤维层间的加强材，其特征在于，每一单位总重量的树脂层及碳纤维层皆为多层式设置，该加强材为至少一层设置，且邻接于每一碳纤维层之树脂层，皆浸含于该碳纤维层上。

9.根据权利要求8所述的不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材，其特征在于，所述的相邻的碳纤维层为不同角度方向之材质纹路设置，所述加强材以多层间隔方式与相邻的碳纤维层，在材质的延展方向或纹路与碳纤维层为不同角度方向迭置。

10.根据权利要求8所述的不包含织布添加迭层的碳纤维预浸布素材，其特征 在于，所述加强材选用金属，金属复合材、玻璃纤维或玻璃纤维织物、碳纤维织物、棉麻织物其中的任意一种。