轻量化复合材料及其制造方法与流程

本发明涉及一种复合材料及其制造方法，特别是涉及一种轻量化复合材料及其制造方法。

背景技术：

碳纤维为目前市场主流的外壳材料，具有高强度、硬度高、耐腐蚀等等优点，普遍使用于自行车架、笔记型电脑、高尔夫球杆头等等的产品范畴。然而，碳纤维的密度约在1.5g/cm³至2g/cm³间，针对于目前市场上对于各产品的轻量化要求，碳纤维的密度尚嫌过高，故相关领域从事者皆针对此一需求积极开发碳纤维的复合材料。

参阅图1，为一现有的复合材料外壳1，包含一以发泡材料制成而呈蜂巢状的芯材11，及两个分别设置于该芯材11的相反两面的碳纤维层12。所述的复合材料外壳1的密度为1.15g/cm³，相较于纯碳纤维而言，密度值已大幅下降。

该复合材料外壳1的制造方法，是先制成该芯材11后，利用碳纤维预浸布贴附于该芯材11的相反两面，接着以热压成型的方式，使所述碳纤维预浸布中所含的预先浸泡的热固性树脂固结，并成型为所述碳纤维层12。

然而，虽然该复合材料外壳1具有较纯碳纤维要低的密度，但由于该芯材11呈蜂巢状而具有孔隙，在以热压成型的方式成型所述碳纤维层12时，难以控制所述热固性树脂充填该芯材11孔隙的情况，当所述热固性树脂充填该芯材11孔隙的情况不佳时，则会使得该芯材12与所述碳纤维层12的结合力变差。也由于充填的情况难以控制，故会造成该复合材料外壳1的制造品质不稳定的情况。因此，如何制造出密度更低、结合强度较佳，且制造品质较为稳定的复合材料，则成为相关领域从事者亟欲解决的课题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种密度低且结合强度佳的轻量化复合 材料。

本发明轻量化复合材料，包含一具有两分别朝向相反侧的表面的第一基材，及一形成于该第一基材的其中一表面的第一碳纤维层。其中，该第一基材是以玻璃纤维材料混合数个中空玻璃球所制成，配合该第一碳纤维层，能形成密度低且高强度的轻量化复合材料。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳地，前述轻量化复合材料，其中还包含一个第二碳纤维层，形成于该第一基材的另一个表面。

较佳地，前述轻量化复合材料，其中还包含一个第二基材，以玻璃纤维材料混合数个中空玻璃球所制成，形成于该第一碳纤维层远离该第一基材的一侧。

较佳地，前述轻量化复合材料，其中还包含两个表材料层，分别形成于该第一基材与该第二基材相反于该第一碳纤维层的一侧。

较佳地，前述轻量化复合材料，其中每一个表材料层是以碳纤维材质所制成。

较佳地，前述轻量化复合材料，其中每一个中空玻璃球的密度是0.2g/cm³至0.6g/cm³。

本发明的目的还在于提供一种使制造品质较为稳定的轻量化复合材料的制造方法。

本发明轻量化复合材料的制造方法，依序包含一备料步骤、一贴附步骤，及一成型步骤。该备料步骤是将数个中空玻璃球与树脂先行混合，并涂布于一玻璃纤维编织布的两个表面；该贴附步骤将两张碳纤维预浸布分别贴附于该玻璃纤维编织布的两个表面，形成一半成品；而该成型步骤是对该半成品进行热压，使该玻璃纤维编织布与所述碳纤维预浸布一同成型，制成一轻量化复合材料。

另外，本发明轻量化复合材料的制造方法，亦可为依序包含一备料步骤、一第一贴附步骤、一堆叠步骤，及一成型步骤。该备料步骤是将数个中空玻璃球与树脂先行混合，并涂布于多个玻璃纤维编织布的两个表面；该第一贴附步骤是将多个碳纤维预浸布分别贴附于所述玻璃纤维编织布的其中一表面，形成多个待堆叠单元；该堆叠步骤是 使所述待堆叠单元彼此分层堆叠，形成一半成品；而该成型步骤是对该半成品进行热压，使所述玻璃纤维编织布与所述碳纤维预浸布一同成型，制成一轻量化复合材料。

涂布中空玻璃球与树脂的玻璃纤维编织布，与所述碳纤维预浸布一同热压后，能紧密地彼此结合。况且，由于玻璃纤维材料混合树脂以及中空玻璃球后，不会如同发泡性材料具有孔隙，因此在热压成型时，不会发生因孔隙充填难以控制而造成的品质不稳定情况。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳地，前述轻量化复合材料的制造方法，其中该半成品具有两个朝向相反侧的表面，该制造方法还包含一个在该成型步骤前的第二贴附步骤，在该半成品的至少一个表面贴附一张碳纤维预浸布。

较佳地，前述轻量化复合材料的制造方法，其中每一个中空玻璃球的密度是0.2g/cm³至0.6g/cm³。

本发明的有益的效果在于：该第一基材是以密度低的中空玻璃球配合玻璃纤维材质所制成，由于该中空玻璃球的低密度特性，配合玻璃纤维材质、碳纤维材质的高强度特性，故能因而使该轻量化复合材料具有轻量化及高强度的性能。而通过该轻量化复合材料的制造方法，则能制造出品质稳定的该轻量化复合材料。

附图说明

图1是一示意图，说明一现有的复合材料外壳；

图2是一示意图，说明本发明轻量化复合材料的一第一实施例；

图3是一方块图，说明本发明轻量化复合材料的制造方法的一第一实施例；

图4是一流程图，辅助说明该制造方法的第一实施例；

图5是一示意图，说明本发明轻量化复合材料的一第二实施例；

图6是一方块图，说明本发明轻量化复合材料的制造方法的一第二实施例；

图7是一流程图，辅助说明该制造方法的第二实施例；及

图8是一示意图，说明本发明轻量化复合材料的一第二实施例的另一实施态样。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图2，为本发明轻量化复合材料2的第一实施例，包含一具有两个分别朝向相反侧的表面的第一基材211、一形成于该第一基材211的其中一表面的第一碳纤维层221，及一形成于该第一基材211另一表面的第二碳纤维层222。

其中，该第一基材211是以玻璃纤维材料混合数个中空玻璃球所制成，而每一中空玻璃球的密度是0.2g/cm³至0.6g/cm³间，配合该第一碳纤维层221及该第二碳纤维层222的高强度特性，能形成密度低且高强度的轻量化复合材料2。其中，所述中空玻璃球配合玻璃纤维材料以及碳纤维材料，能使该轻量化复合材料2的第一实施例的整体密度降至0.6g/cm³至0.8g/cm³间，以确实达成轻量化的需求。

参阅图3，为本发明轻量化复合材料的制造方法的第一实施例，用于制成该轻量化复合材料2的第一实施例。该制造方法的第一实施例包含一备料步骤311、一贴附步骤312，及一成型步骤313。

参阅图3与图4，该备料步骤311是将数个中空玻璃球与树脂先行混合，并涂布于一玻璃纤维编织布201的两个表面；该贴附步骤312是将两张碳纤维预浸布202分别贴附于该玻璃纤维编织布201的两个表面，形成一半成品；而该成型步骤313是对该半成品进行热压，使该玻璃纤维编织布201与所述碳纤维预浸布202一同成型，制成该轻量化复合材料2的第一实施例。

涂布中空玻璃球与树脂的玻璃纤维编织布201，与所述碳纤维预浸布202一同热压后，能紧密地彼此结合。其中，涂布中空玻璃球与树脂的玻璃纤维编织布201，会形成该轻量化复合材料2的第一实施例的第一基材211；而所述碳纤维预浸布202则会形成该轻量化复合材料2的第一实施例的第一碳纤维层221及该第二碳纤维层222。况且，由于玻璃纤维材料混合树脂以及中空玻璃球后，不会如同发泡性材料具有孔隙，因此在热压成型时，不会发生因孔隙充填难以控制而造成的品质不稳定情况。

参阅图5，为本发明轻量化复合材料2的一第二实施例，包含一具有两个分别朝向相反侧的表面的第一基材211、一形成于该第一基 材211其中一表面的第一碳纤维层221、一形成于该第一碳纤维层221远离该第一基材211的一侧的第二基材212，及两个分别形成于该第一基材211与该第二基材212相反于该第一碳纤维层221的一侧的表材料层231。

其中，该第一基材211及该第二基材212皆是以玻璃纤维材料混合多个中空玻璃球所制成，而每一表材料层231是以碳纤维材质所制成，故通过所述中空玻璃球的低密度特性，配合该第一碳纤维层221及所述表材料层231的高强度特性，能形成密度低且高强度的轻量化复合材料2。该轻量化复合材料2的第二实施例与该第一实施例相比，仅在于组成的碳纤维材质、玻璃纤维材质，以及中空玻璃球的比例略有不同，仍然可与该第一实施例达成相同功效，使整体密度降至0.6g/cm³至0.8g/cm³间，以确实达成轻量化的需求。

参阅图6，为本发明轻量化复合材料的制造方法的第二实施例，用于制成该轻量化复合材料2的第二实施例。该制造方法的第二实施例包含一备料步骤321、一第一贴附步骤322、一堆叠步骤323、一第二贴附步骤324，及一成型步骤325。

参阅图6与图7，该备料步骤321是将多个中空玻璃球与树脂先行混合，并涂布于多个玻璃纤维编织布201(图7中为了便于说明故仅绘示一个)的两个表面；该第一贴附步骤322是将多个碳纤维预浸布202(图7中为了便于说明故仅绘示一个)分别贴附于所述玻璃纤维编织布201的其中一表面，形成多个待堆叠单元；该堆叠步骤323是使所述待堆叠单元彼此分层堆叠，形成一半成品；该第二贴附步骤324是在该半成品的至少一表面贴附另一碳纤维预浸布202；而该成型步骤325是对该半成品进行热压，使所述玻璃纤维编织布201与所述碳纤维预浸布202一同成型，制成该轻量化复合材料的第二实施例。

涂布中空玻璃球与树脂的所述玻璃纤维编织布201，与所述碳纤维预浸布202一同热压后，各待堆叠单元与后续贴附的该碳纤维预浸布202能紧密地彼此结合，其中，涂布中空玻璃球与树脂的玻璃纤维编织布201，会形成该轻量化复合材料2的第二实施例的第一基材211及该第二基材212；而所述碳纤维预浸布202则会形成该轻量化复合材料2的第二实施例的第一碳纤维层221及所述表材料层231。同样 的，由于玻璃纤维材料混合树脂以及中空玻璃球后，不会如同发泡性材料具有孔隙，因此在热压成型时，不会发生因孔隙充填难以控制而造成的品质不稳定情况。

参阅图8，值得特别说明的是，在该制造方法的第二实施例的堆叠步骤323中，可依据需求自由堆叠所述待堆叠单元，使形成足够层数的该轻量化复合材料2。其中，堆叠所述待堆叠单元的方向亦不受限，只要在堆叠完成后，在堆叠的半成品上仍未被碳纤维预浸布202贴附的玻璃纤维编织布201上另行贴附碳纤维预浸布202，即可进行热压成型，不以本案所揭示的实施例为限。例如图8所示，将两个待堆叠单元以所述玻璃纤维编织布201相对的方向而堆叠，亦可在进行热压成型后紧密结合，制成本发明轻量化复合材料2的第二实施例。