高分子基材复合材料支撑结构的制作方法

本实用新型涉及一种结构构件，特别指一种结构简单、养护成本较低的高分子基材复合材料支撑结构。

背景技术：

三明治夹芯结构通常包括有一芯材及二面板，该芯材具有相对的二侧，两该面板分别结合于该芯材的相对两侧；介于两该面板之间的该芯材，其设有孔洞而具有较小的密度，且该芯材的厚度大于各面板的厚度，亦即两该面板之间的距离大于各面板的厚度，而具有较大的惯性矩；因此，三明治夹芯结构具有重量轻、高刚性，以及高支撑强度的特性。

目前，大多使用牛皮纸张或铝来制作三明治夹芯结构的芯材，其中以牛皮纸张制作的芯材，虽然具有重量很轻的优点，但是支撑强度有限、无法承载过重的负荷；反之，以铝所制作的芯材，其支撑强度佳，但在重量上又差强人意，不适用于轻量化的结构。

为了在相同厚度、相同重量的条件下，得到高支撑强度、能承载重负荷的需求，制作三明治夹芯结构的芯材的相关业者仍在努力寻找改善和改良的方法。

技术实现要素：

为了改良现有的芯材，使芯材能在相同厚度、相同重量的条件下，达到高支撑强度、能承载重负荷的需求。本实用新型提出一种高分子基材复合材料支撑结构，其是以高分子基材及补强纤维来制作芯材，能使芯材达到轻量化且具有相当支撑强度的目的。

为达到上述目的，本实用新型提供一种高分子基材复合材料支撑结构，包括有一芯材，该芯材是采用高分子基材及补强纤维制成的支撑结构。

较佳的是，所述高分子基材复合材料支撑结构，所述芯材包括有一对以上的层板，各层板呈平板状且包括有延伸至两所述面板的多个结合部，各层板的多个结合部间隔地设置，各对层板中的两层板的结合部相面对地结合。

较佳的是，所述高分子基材复合材料支撑结构，所述芯材包括有一对以上的层板，各层板呈波浪状且包括有延伸至两所述面板的多个结合部，各对层板中的两层板的结合部相向地突设且相结合。

较佳的是，所述高分子基材复合材料支撑结构，各层板包括有依序连接的多个容槽，各容槽包括有一开口、一槽底，该多个容槽中，相邻的二容槽的二开口面向相反方向，各层板的多个结合部分别位于该多个容槽的槽底。

较佳的是，所述高分子基材复合材料支撑结构，各容槽具有呈梯形的一截面。

较佳的是，所述高分子基材复合材料支撑结构，各容槽具有呈弧形的一截面。

借由上述的技术特征，本实用新型的芯材采用高分子基材及补强纤维制作，能在相同厚度、相同重量的条件下，达到高支撑强度、能承载重负荷的需求。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例的立体外观图。

图2为本实用新型优选实施例的分解图。

图3为本实用新型芯材的立体外观图。

图4为本实用新型芯材的平面图。

图5为本实用新型另一芯材的平面图。

图6为本实用新型又一芯材的平面图。

图7为本实用新型的制作流程示意图。

图8为本实用新型的热压成型步骤的制作示意图。

图9为本实用新型的滚压成型步骤的制作示意图。

图10为本实用新型的制作芯材步骤的制作示意图。

图11为本实用新型的制作示意图。

图12为本实用新型的制作示意图。

其中，附图标记：

10芯材101侧

11安装座111结合部

112容槽1121开口

m模具

r成型滚轮r1成型凸部

s1预浸材制作步骤s2叠层步骤

s3成型步骤s31接触成型步骤

s32热压成型步骤s33滚压成型步骤

s4制作芯材步骤s5裁切步骤

s6结合面板步骤

具体实施方式

以下配合图式及本实用新型的优选实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段。

本实用新型为一种高分子基材复合材料支撑结构包括有一芯材10及二面板20。

如图2、图3及图4所示，该芯材10是采用高分子基材及补强纤维制成，该芯材10包括有相对的二侧101，以及一对以上的层板11；如图2、图3及图4所示，各层板11包括有间隔排列的多个结合部111，各结合部111呈长形且延伸至该芯材10的两侧101，各对层板11的两层板11的结合部111相面对地结合，该多数个结合部111能够涂附接着剂来结合，或者是直接将各对层板11的两层板11进行加热及施加压力，使高分子基材达到扩散进而结合两该层板11；在图4及图5中，各层板11呈波浪状且包括有依序连接的多数个容槽112，各容槽112延伸至该芯材10的两侧101且包括有一开口1121及一槽底，该多数个容槽112中，相邻的二容槽112的二开口1121面向相反方向，各层板11的多数个结合部111分别位于该多数个容槽112的槽底，位于各容槽112的槽底的结合部111与该容槽112的开口1121面向相反方向。

如图6所示，各层板11呈平板状，能于多数个结合部111涂附接着剂c或加热，使两该层板11的结合部111面对面地黏接结合。

在图1至图4中，各容槽112具有呈梯形的一截面，而使该芯材10具有呈正六边形的蜂巢结构，正六边形的蜂巢结构由于具有高支撑强度佳，且面积利用效率佳，长久以来便广泛地应用于建筑、航天等各种产业；由于只有正三角形、正四边形和正六边形能在不产生间隙的条件下重复地排列，而正六边形又分别较正三角形、正四边形多出了三或二个边来作为支撑的用途，因而正六边形的蜂巢结构较正三角形和正四边形的蜂巢结构具有更佳的支撑强度。

在图5中，各容槽112则具有呈弧形的一截面；无论是具有呈梯形或呈弧形的截面，各层板11同样能于多数个结合部111涂附接着剂，或者是直接将各对层板11的两层板11进行加热及施加压力，使高分子基材达到扩散，进而使两该层板11的结合部111面对面地黏接结合，进而形成一该对层板11。

如图7所示，制作本实用新型的高分子基材复合材料支撑结构的方法包括有预浸材制作步骤s1、叠层步骤s2、成型步骤s3、制作芯材步骤s4、裁切步骤s5及结合面板步骤s6。

预浸材制作s1：将补强纤维含浸于高分子基材中而得到预浸材；其中，补强纤维用于承受主要负载、提高材料刚性，以及抗疲劳及变形，常见的补强纤维有玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维(例如kevlar纤维)等；而高分子基材则用于传递应力和固定补强纤维，高分子基材主要有热塑型和热固型两类，热塑型的高分子基材包含有聚酰氨尼龙(pa)、聚碳酸酯(pc)、聚丙烯(pp)等，热固型的高分子基材包含有环氧树脂(epoxy)、不饱和聚酯树脂(up)等。

叠层步骤s2：将一层层的预浸材叠合而达到预定的厚度，层叠时，除了依据各层板11的厚度设计预浸材的层数之外，由于玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等补强纤维，在纤维的轴向上具有较佳的支撑强度，因此，在层叠时，能够依据本实用新型的支撑结构未来的受力方向，设计每层纤维的轴向的方向，进一步地提高各层板11的支撑强度。

成型步骤s3：将层叠的预浸材黏合固定成为该芯材10的层板11，成型的制程种类众多，例如：接触成型、热压成型、滚压成型、气袋成型等，在此仅就接触成型s31、图8所示的热压成型步骤s32，以及图9所示的滚压成型步骤s33来作说明。

接触成型步骤s31：在上述的叠层步骤s2中，于预浸材间隔地涂附接着剂，再将两预浸材涂附接着剂处面对面地黏接结合，待接着剂干燥后再将层叠的预浸材沿着层叠的方向展开，即能得到该芯材10的层板11；又或者于预浸材间隔地涂附具有热固特性的环氧树脂或不饱和聚酯树脂，再于预浸材未涂附有热固特性的环氧树脂或不饱和聚酯树脂处，间隔地设置像是铁氟龙布等作为，铁氟龙布还有防止预浸材相沾黏而达到离型的效果，再于预浸材涂附有热固特性的环氧树脂或不饱和聚酯树脂处加热，使环氧树脂或不饱和聚酯树脂的温度超过其玻璃转移温度(tg)，使环氧树脂或不饱和聚酯树脂与预浸材的具有热固特性的高分子基材相结合。

热压成型步骤s32：如图8所示，将层叠的预浸材放置于二模具m之间，对层叠的预浸材加热超过预浸材的高分子基材的玻璃转移温度，对层叠的预浸材加压，使基材紧密地结合，使层叠的预浸材的高分子基材相结合，待层叠的预浸材的温度降至该预浸材的高分子基材的玻璃转移温度之下，再进行脱模；例如：层叠预浸材的高分子基材的玻璃转移温度为150℃，成型温度需要加热至190℃～240℃，且提供层叠的预浸材1mpa～15mpa的压力；再例如：层叠预浸材的高分子基材的玻璃转移温度为180℃，成型温度便需要加热至220℃～300℃，同时亦提供层叠的预浸材1mpa～15mpa的压力。

就采用热塑型的高分子基材的预浸材而言，加热的目的是为了使热塑型的高分子基材的温度超过其玻璃转移温度，使热塑型的高分子基材能够流动、于层叠的预浸材的间扩散，再利用热塑型的高分子基材的黏度相结合；

就采用热固型的高分子基材的预浸材而言，加热的目的是使热固型的高分子基材的温度超过其玻璃转移温度而固化，借此来结合层叠的预浸材。

滚压成型步骤s33：将层叠的预浸材加热超过其高分子基材的玻璃转移温度，如图9所示，使层叠的预浸材穿过二成型滚轮r，以滚压的方式成型出波浪状的层板11；各成型滚轮r包括有多数个成型凸部r1，在滚压成型步骤s33中，能够透过各成型滚轮r的直径或各成型凸部r1的轮廓的设计，改变各层板11的容槽112的大小和形状，使各层板11的各容槽112具有呈梯形或者是弧形的截面。

制作芯材步骤s4：如图10所示，将两该层板11的结合部111相面对地结合形成一该对层板11，该多数个结合部111能够涂附接着剂来结合，或者是直接进行加热进而结合；接着，再将一对以上的该对层板11结合形成如图1至4所示的一该芯材10。

裁切步骤s5：将制作芯材步骤s4中所得到的该芯材10，依据应用上的需求，以加工设备裁切为适当的尺寸。

结合面板步骤s6：将两该面板20分别结合于该芯材10的相对两侧101，能得到本实用新型的高分子基材复合材料支撑结构，本实用新型的高分子基材复合材料支撑结构为一种三明治夹芯结构，各面板20除了能与该芯材10的各层板11般，使用高分子基材复合材料来制作之外，还能使用金属、木材或者是陶瓷等材料，亦可于其中加入肋条增加其抗弯折及抗压强度，具体地说，可以将蜂巢芯与肋条交互排列，强化三明治夹芯结构的特性。

应用上，亦能如图11及图12所示，在成型步骤s3之后，直接将两该面板20分别结合于一该层板11的相对二侧，同样能得到以高分子基材复合材料制作的三明治夹芯结构。

与采用牛皮纸张或铝制作的芯材，本实用新型高分子基材复合材料支撑结构的芯材10采用高分子基材及补强纤维制作，能在相同厚度、相同重量的条件下，达到高支撑强度、能承载重负荷的需求。何况，以牛皮纸张或铝所制成的芯材，其还有着耐水性、耐腐蚀性不佳，无法应用于潮湿环境的缺点，而本实用新型高分子基材复合材料支撑结构的芯材10，无论是在耐水性或耐腐蚀性方面，皆优于采用牛皮纸张或铝所制成的芯材，在适用范围上，更具有优势。

本实用新型制作高分子基材复合材料支撑结构的方法，其在叠层步骤s2中，能在层叠时，预先考虑依据本实用新型的高分子基材复合材料支撑结构未来的受力方向，设计每层纤维的轴向的方向，进一步地提高各层板11的支撑强度，且同时减少各层板11的厚度和重量。

以上所述仅是本实用新型的优选实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以优选实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。