TW201545892A - 複合板結構及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種複合板結構，包括一複合板及一樹脂構件。複合板包括一第一纖維層、一第二纖維層及一芯層。第二纖維層具有一第一區域，其中第二纖維層的面積小於第一纖維層的面積。芯層配置於第一纖維層與第二纖維層之間，其中芯層暴露於第一區域。樹脂構件連接於複合板，其中樹脂構件在第一區域結合於芯層。此外，此複合板結構的製造方法亦被提及。

Description

複合板結構及其製造方法
本發明是有關於一種複合板結構及其製造方法，且特別是有關於一種具有纖維層的複合板結構及其製造方法。
近年來，可攜式電子裝置的功能越來越多元化，體積越來越小，加上無線通訊及無線網路的便利性，讓人們得以透過可攜式電子裝置獲取網路資訊，使得可攜式電子裝置日益普及。為了增加可攜性，可攜式電子裝置不斷地縮小厚度、重量，由塑膠、竹片、碳纖維或玻璃纖維等材料所構成的複合材料具有較輕的重量，因此被應用於可攜式電子裝置的殼體。
可攜式電子裝置儲存大量的資料及應用程式，若結構強度不足而不耐撞、不耐壓，將造成攜帶上的困擾。因此，如何增加上述複合材料的結構強度為可攜式電子裝置殼體設計上的重點。
本發明提供一種複合板結構，具有較佳的結構強度。
本發明提供一種複合板結構的製造方法，其製造出的複合板結構具有較佳的結構強度。
本發明的複合板結構包括一複合板及一樹脂構件。複合板包括一第一纖維層、一第二纖維層及一芯層。第二纖維層具有一第一區域，其中第二纖維層的面積小於第一纖維層的面積。芯層配置於第一纖維層與第二纖維層之間，其中芯層暴露於第一區域。樹脂構件連接於複合板，其中樹脂構件在第一區域結合於芯層。
在本發明的一實施例中，上述的複合板具有一側壁，芯層在側壁被暴露，樹脂構件連接於側壁。
在本發明的一實施例中，上述的複合板具有一周緣，周緣具有多個凹部，樹脂構件具有多個凸部，這些凸部分別嵌合於這些凹部。
在本發明的一實施例中，上述的這些凹部藉由沖壓製程而形成。
在本發明的一實施例中，上述的各凹部的延伸方向相對於周緣具有一傾斜角度。
在本發明的一實施例中，上述的傾斜角度介於10-170度。
在本發明的一實施例中，上述的第二纖維層的一部分被移除以在第一區域暴露芯層，第一區域將第二芯層分隔為一第二 區域及一第三區域，芯層在第二區域及第三區域被第二纖維層覆蓋。
在本發明的一實施例中，上述的第二區域的面積大於第三區域的面積。
在本發明的一實施例中，上述的複合板具有一周緣，第三區域鄰接周緣。
在本發明的一實施例中，上述的第二纖維層的部分藉由銑削製程、雷射穿孔製程、或機械鑽孔製程被移除。
在本發明的一實施例中，上述的第一纖維層及第二纖維層的材質包括碳纖維、玻璃纖維、克維拉纖維、人造纖維、或天然纖維。
在本發明的一實施例中，上述的第一纖維層及第二纖維層的材質包括纖維紗束混合樹脂。
在本發明的一實施例中，上述的樹脂為熱塑性樹脂或熱固性樹脂。
在本發明的一實施例中，上述的芯層的材質包括塑膠、竹片、碳纖維、玻璃纖維、人造纖維、或天然纖維。
在本發明的一實施例中，上述的第二纖維層與位於第一區域的樹脂構件共平面。
本發明的複合板結構的製造方法包括以下步驟。提供一複合板，其中複合板包括一第一纖維層、一第二纖維層及一芯層，芯層配置於第一纖維層與第二纖維層之間。移除第二纖維層的一 部分，以使芯層在第二纖維層的一第一區域被暴露。藉由一射出成型製程提供一熔融樹脂至複合板，其中部分熔融樹脂透過被第二纖維層暴露的芯層而流至第一纖維層與第二纖維層之間，且熔融樹脂固化後形成連接於複合板的一樹脂構件。
在本發明的一實施例中，上述的複合板具有一側壁，芯層在側壁被暴露，形成樹脂構件的步驟包括：將樹脂構件連接於側壁。
在本發明的一實施例中，上述的複合板結構的製造方法包括：在複合板的一周緣形成多個凹部，其中樹脂構件具有多個凸部，這些凸部分別嵌合於這些凹部。
在本發明的一實施例中，上述的形成該些凹部的步驟包括：藉由一沖壓製程形成該些凹部。
在本發明的一實施例中，上述的各凹部的延伸方向相對於周緣具有一傾斜角度。
在本發明的一實施例中，上述的傾斜角度介於10-170度。
在本發明的一實施例中，上述的第一區域將第二芯層分隔為一第二區域及一第三區域，芯層在第二區域及第三區域被第二纖維層覆蓋。
在本發明的一實施例中，上述的第二區域的面積大於第三區域的面積。
在本發明的一實施例中，上述的複合板具有一周緣，第三區域鄰接周緣。
在本發明的一實施例中，上述的移除第二纖維層的部分的步驟包括：藉由銑削製程、雷射穿孔製程、或機械鑽孔製程移除第二纖維層的部分。
在本發明的一實施例中，上述的第一纖維層及第二纖維層的材質包括碳纖維、玻璃纖維、克維拉纖維、人造纖維、或天然纖維。
在本發明的一實施例中，上述的第一纖維層及第二纖維層的材質包括纖維紗束混合樹脂。
在本發明的一實施例中，上述的樹脂為熱塑性樹脂或熱固性樹脂。
在本發明的一實施例中，上述的芯層的材質包括塑膠、竹片、碳纖維、玻璃纖維、人造纖維、或天然纖維。
基於上述，在本發明的複合板中，芯層在第一區域被第二纖維層暴露，使熔融樹脂能夠透過被第二纖維層暴露的芯層而流至第一纖維層與第二纖維層之間。藉此，熔融樹脂固化後所形成的樹脂構件在第一區域結合於芯層、第一纖維層與第二纖維層，以加強芯層、第一纖維層與第二纖維層的結合力，進而提升複合板結構的結構強度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
50‧‧‧模具
100、200、300、400、500‧‧‧複合板結構
110、110’、210、310、410、510‧‧‧複合板
110a‧‧‧側壁
110b、210b、310b、410b、510b‧‧‧第一區域
112、212、312、412、512‧‧‧第一纖維層
114、114’、214、314、414、514‧‧‧第二纖維層
114a‧‧‧第二纖維層的一部分
116、216、316、416、516‧‧‧芯層
116a‧‧‧開口
120、220、320、420、520‧‧‧樹脂構件
120‘‧‧‧熔融樹脂
510c‧‧‧第二區域
510d‧‧‧第三區域
A‧‧‧傾斜角度
C‧‧‧凹陷
E‧‧‧周緣
H‧‧‧開孔
N‧‧‧凹部
P‧‧‧凸部
圖1是本發明一實施例的複合板結構的示意圖。
圖2A至圖2C繪示圖1的複合板結構的製造流程。
圖3是本發明另一實施例的複合板結構的示意圖。
圖4是本發明另一實施例的複合板結構的示意圖。
圖5是本發明另一實施例的複合板結構的示意圖。
圖6是本發明另一實施例的複合板結構的局部立體圖。
圖7是圖6的複合板結構於另一視角的局部立體圖。
圖8是圖6的複合板的局部立體圖。
圖9是圖8的複合板的下視圖。
圖1是本發明一實施例的複合板結構的示意圖。請參考圖1，本實施例的複合板結構100包括一複合板110及一樹脂構件120。複合板110包括一第一纖維層112、一第二纖維層114及一芯層116。芯層116配置於第一纖維層112與第二纖維層114之間。第二纖維層114具有一第一區域110b，在第一區域110b上第二纖維層114的一部分被移除以使第二纖維層114的面積小於第一纖維層112的面積，並使第二纖維層114在第一區域110b暴露出芯層116。樹脂構件120連接於複合板110並在第一區域110b結合於芯層116，其中樹脂構件120例如用以藉由鎖固或鉚合等方式固 定至其他構件。
以下藉由圖式說明本實施例的複合板結構100的製造流程。圖2A至圖2C繪示圖1的複合板結構的製造流程。首先，如圖2A所示提供一複合板110’，其中複合板110’包括第一纖維層112、一第二纖維層114’及芯層116，芯層116配置於第一纖維層112與第二纖維層114’之間，且芯層116例如為蜂巢狀結構而具有多個開口116a。隨著產品設計之不同，芯層上的開口可為圓形、三角形、方形、八角形等結構形狀，並不限定呈現蜂巢狀結構。接著，移除圖2A之第二纖維層114’在第一區域110b的一部分114a而形成圖2B所示的第二纖維層114，以使芯層116在第二纖維層114的第一區域110b被暴露出。
然後，如圖2C所示將複合板110置於一模具50內並藉由射出成型製程提供熔融樹脂120’至複合板110，其中部分熔融樹脂120’透過被第二纖維層114暴露的芯層116而流至第一纖維層112與第二纖維層114之間並可進入部分開口116a，且熔融樹脂120’固化後如圖1所示形成連接於複合板110的樹脂構件120。
藉由上述配置與製造方式，芯層116在第二纖維層114的第一區域110b被暴露出，使熔融樹脂120’在射出成型製程中能夠透過在第二纖維層114暴露出的芯層116而流至第一纖維層112與第二纖維層114之間。藉此，熔融樹脂120’固化後所形成的樹脂構件120在第一區域110b結合於芯層116，以提升複合板結構100的結構強度，且不需使用額外的接著劑來接合樹脂構件 120與複合板110。
在本實施例中，複合板110具有一側壁110a，芯層116在側壁110a被暴露，且樹脂構件120連接於側壁110a以結合於在側壁110a被暴露的芯層116，進一步提升複合板結構100的結構強度。
本實施例的複合板結構100例如是應用於可攜式電子裝置的殼體。在其它實施例中，複合板結構100可應用於其它類型的裝置，本發明不對此加以限制。藉由在第一區域110b移除第二纖維層114的部分114a(繪示於圖2A)，可使第二纖維層114與位於第一區域110b的樹脂構件120如圖1所示牢固地結合並共平面，以減少複合板結構100的厚度而符合可攜式電子裝置輕薄化的設計趨勢。隨著產品設計之不同，位於第一區域的樹脂構件120也可突出於第二纖維層114的平面。
本實施例的芯層116的材質可包括塑膠、竹片、碳纖維或玻璃纖維，且可藉由熱壓合製程而與第一纖維層112及第二纖維層114結合。在其他實施例中，芯層116的材質可包括其他適當的人造纖維或天然纖維。此外，在本實施例中，第一纖維層112及第二纖維層114例如是纖維紗束混合樹脂，其中例如是將纖維紗束含浸於樹脂而製作出第一纖維層112及第二纖維層114，且所述樹脂例如為熱塑性樹脂或熱固性樹脂並用以進入芯層116的至少部分開口116a而將芯層116膠合於第一纖維層112及第二纖維層114。第一纖維層112及第二纖維層114的材質可包括碳纖維、 玻璃纖維或克維拉纖維。然本發明不以此為限，在其他實施例中，第一纖維層112及第二纖維層114的材質可包括其他適當的人造纖維或天然纖維。此外，在其他實施例中，芯層116亦可不具有開口116a。
除了如上述般藉由移除部分第二纖維層114來暴露芯層116，在其他實施例中，亦可藉由將第二纖維層以錯位方式膠合至芯層的方式來使芯層暴露於第二纖維層的第一區域，並將被暴露之芯層表面的樹脂去除，以便於在後續的射出成型製程中將樹脂構件結合至被暴露之芯層。
在圖1所示實施例中，第二纖維層114在第一區域110b的部分114a(繪示於圖2A)例如是被完全移除。然本發明不以此為限，以下藉由圖式對此舉例說明。圖3是本發明另一實施例的複合板結構的示意圖。在圖3的複合板結構200中，複合板210、第一纖維層212、第二纖維層214、芯層216、第一區域210b、樹脂構件220的配置方式類似於圖1的複合板110、第一纖維層112、第二纖維層114、芯層116、第一區域110b、樹脂構件120的配置方式，於此不再贅述。複合板結構200與複合板結構100的不同處在於，第二纖維層212在第一區域210b部分地被移除而形成一凹陷C，其中由於第二纖維層212在第一區域210b未被完全移除，故芯層216在第一區域210b被第二纖維層212覆蓋。凹陷C容納樹脂構件220，以使第二纖維層212與位於第一區域210b的樹脂構件220共平面。隨著產品設計之不同，位於第一區域的樹脂構 件220也可突出於第二纖維層212的平面。
在圖1所示實施例中，第二纖維層114在第一區域110b的部分114a(繪示於圖2A)例如是藉由銑削製程而被移除。然本發明不以此為限，以下藉由圖式對此舉例說明。圖4是本發明另一實施例的複合板結構的示意圖。在圖4的複合板結構300中，複合板310、第一纖維層312、第二纖維層314、芯層316、第一區域310b、樹脂構件320的配置方式類似於圖1的複合板110、第一纖維層112、第二纖維層114、芯層116、第一區域110b、樹脂構件120的配置方式，於此不再贅述。複合板結構300與複合板結構100的不同處在於，第二纖維層314在第一區域310b的部分是藉由雷射穿孔製程或機械鑽孔製程部分地被移除而形成多個開孔H。樹脂構件320透過這些開孔H而延伸至芯層316內以與複合板結構300穩固地結合，且這些開孔H容納樹脂構件320，以使第二纖維層312與位於第一區域310b的樹脂構件320共平面。隨著產品設計之不同，位於第一區域的樹脂構件320也可突出於第二纖維層212的平面。
在圖1所示實施例中，複合板110為平板狀而非彎曲狀。然本發明不以此為限，以下藉由圖式對此舉例說明。圖5是本發明另一實施例的複合板結構的示意圖。在圖5的複合板結構400中，複合板410、第一纖維層412、第二纖維層414、芯層416、第一區域410b、樹脂構件420的配置方式類似於圖1的複合板110、第一纖維層112、第二纖維層114、芯層116、第一區域110b、 樹脂構件120的配置方式，於此不再贅述。複合板結構400與複合板結構100的不同處在於，複合板410在其用以連接樹脂構件420的一端呈彎曲狀，以依設計上的需求使複合板結構400具有彎曲的外形。
在其他實施例中，更可藉由沖壓製程將複合板的周緣製作成凹凸狀，以進一步提升複合板與樹脂構件的結合力。以下藉由圖式對此舉例說明。圖6是本發明另一實施例的複合板結構的局部立體圖。圖7是圖6的複合板結構於另一視角的局部立體圖。圖8是圖6的複合板的局部立體圖。在圖6至圖8的複合板結構500中，複合板510、第一纖維層512、第二纖維層514、芯層516、第一區域510b、樹脂構件520的配置方式類似於圖1的複合板110、第一纖維層112、第二纖維層114、芯層116、第一區域110b、樹脂構件120的配置方式，於此不再贅述。複合板500與複合板100的不同處在於，複合板510的周緣E具有多個凹部N，樹脂構件520具有多個凸部P，這些凸部P分別嵌合於這些凹部N，以使樹脂構件520緊密地結合於複合板510的周緣E。其中，複合板510的這些凹部N例如是藉由沖壓製程而形成。在藉由射出成型製程將樹脂構件520形成於複合板510的周緣E時，熔融樹脂進入這些凹部N並固化而形成樹脂構件520的這些凸部P。
圖9是圖8的複合板的下視圖。請參考圖9，在本實施例中，各凹部N的延伸方向相對於周緣E具有一傾斜角度A，以使樹脂構件520與複合板510在垂直周緣E的方向上具有較強的結 合力。傾斜角度A例如是介於10-170度，較佳為介於10-60度，然本發明並不以此為限。
類似於圖1所示的複合板110在第一區域110b移除第二纖維層114以暴露芯層116，本實施例的複合版510在第一區域510b移除第二纖維層514以暴露芯層516。複合板510的第一區域510b與複合板100的第一區域110b的不同處在於，第一區域510b並未鄰接複合板510的周緣E。詳細而言，第一區域510b將第二纖維層514分隔為一第二區域510c及一第三區域510d，第三區域510d鄰接周緣E，第二區域510c的面積大於第三區域510d的面積，芯層516在第二區域510c及第三區域510d被第二纖維層514覆蓋。隨著產品設計之不同，第一區域510b也可鄰近複合板510的週緣E，即為部分第二纖維層514被移除的區域可鄰近複合板510的週緣E並位於第三區域處。
綜上所述，在本發明的複合板中，芯層在第一區域被第二纖維層暴露，使熔融樹脂能夠透過被第二纖維層暴露的芯層而流至第一纖維層與第二纖維層之間。藉此，熔融樹脂固化後所形成的樹脂構件在第一區域結合於芯層、第一纖維層與第二纖維層，以加強芯層、第一纖維層與第二纖維層的結合力，進而提升複合板結構的結構強度。此外，藉由在第一區域移除第二纖維層，可使第二纖維層與位於第一區域的樹脂構件共平面，以減少複合板結構的厚度而符合可攜式電子裝置輕薄化的設計趨勢。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本 發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧複合板結構
110‧‧‧複合板
110a‧‧‧側壁
110b‧‧‧第一區域
112‧‧‧第一纖維層
114‧‧‧第二纖維層
116‧‧‧芯層
116a‧‧‧開口
120‧‧‧樹脂構件

Claims (29)

  1. 一種複合板結構，包括：一複合板，包括：一第一纖維層；一第二纖維層，具有一第一區域，其中該第二纖維層的面積小於該第一纖維層的面積；以及一芯層，配置於該第一纖維層與該第二纖維層之間，其中該芯層暴露於該第一區域；以及一樹脂構件，連接於該複合板，其中該樹脂構件在該第一區域結合於該芯層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的複合板結構，其中該複合板具有一側壁，該芯層在該側壁被暴露，該樹脂構件連接於該側壁。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的複合板結構，其中該複合板具有一周緣，該周緣具有多個凹部，該樹脂構件具有多個凸部，該些凸部分別嵌合於該些凹部。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的複合板結構，其中該些凹部藉由沖壓製程而形成。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的複合板結構，其中各該凹部的延伸方向相對於該周緣具有一傾斜角度。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的複合板結構，其中該傾斜角度介於10-170度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的複合板結構，其中該第二纖 維層的一部分被移除以在該第一區域暴露該芯層，該第一區域將該第二纖維層分隔為一第二區域及一第三區域，該芯層在該第二區域及該第三區域被該第二纖維層覆蓋。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的複合板結構，其中該第二區域的面積大於該第三區域的面積。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的複合板結構，其中該複合板具有一周緣，該第三區域鄰接該周緣。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的複合板結構，其中該第二纖維層的該部分藉由銑削製程、雷射穿孔製程、或機械鑽孔製程被移除。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的複合板結構，其中該第一纖維層及該第二纖維層的材質包括碳纖維、玻璃纖維、克維拉纖維、人造纖維、或天然纖維。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的複合板結構，其中該第一纖維層及該第二纖維層的材質包括纖維紗束混合樹脂。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的複合板結構，其中該樹脂為熱塑性樹脂或熱固性樹脂。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的複合板結構，其中該芯層的材質包括塑膠、竹片、碳纖維、玻璃纖維、人造纖維、或天然纖維。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的複合板結構，其中該第二纖維層與位於該第一區域的該樹脂構件共平面。
  16. 一種複合板結構的製造方法，包括：提供一複合板，其中該複合板包括一第一纖維層、一第二纖維層及一芯層，該芯層配置於該第一纖維層與該第二纖維層之間；移除該第二纖維層的一部分，以使該芯層在該第二纖維層的一第一區域被暴露；以及藉由一射出成型製程提供一熔融樹脂至該複合板，其中部分該熔融樹脂透過被該第二纖維層暴露的該芯層而流至該第一纖維層與該第二纖維層之間，且該熔融樹脂固化後形成連接於該複合板的一樹脂構件。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的複合板結構的製造方法，其中該複合板具有一側壁，該芯層在該側壁被暴露，形成該樹脂構件的步驟包括：將該樹脂構件連接於該側壁。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的複合板結構的製造方法，包括：在該複合板的一周緣形成多個凹部，其中該樹脂構件具有多個凸部，該些凸部分別嵌合於該些凹部。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的複合板結構的製造方法，其中形成該些凹部的步驟包括：藉由一沖壓製程形成該些凹部。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的複合板結構的製造方法，其中各該凹部的延伸方向相對於該周緣具有一傾斜角度。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的複合板結構的製造方法，其中該傾斜角度介於10-170度。
  22. 如申請專利範圍第16項所述的複合板結構的製造方法，其中該第一區域將該第二纖維層分隔為一第二區域及一第三區域，該芯層在該第二區域及該第三區域被該第二纖維層覆蓋。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的複合板結構的製造方法，其中該第二區域的面積大於該第三區域的面積。
  24. 如申請專利範圍第22項所述的複合板結構的製造方法，其中該複合板具有一周緣，該第三區域鄰接該周緣。
  25. 如申請專利範圍第16項所述的複合板結構的製造方法，其中移除該第二纖維層的該部分的步驟包括：藉由銑削製程、雷射穿孔製程、或機械鑽孔製程移除該第二纖維層的該部分。
  26. 如申請專利範圍第16項所述的複合板結構的製造方法，其中該第一纖維層及該第二纖維層的材質包括碳纖維、玻璃纖維、克維拉纖維、人造纖維、或天然纖維。
  27. 如申請專利範圍第16項所述的複合板結構的製造方法，其中該第一纖維層及該第二纖維層的材質包括纖維紗束混合樹脂。
  28. 如申請專利範圍第27項所述的複合板結構的製造方法，其中該樹脂為熱塑性樹脂或熱固性樹脂。
  29. 如申請專利範圍第16項所述的複合板結構的製造方法， 其中該芯層的材質包括塑膠、竹片、碳纖維、玻璃纖維、人造纖維、或天然纖維。
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