复合材料结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种复合材料结构及其制造方法，所述复合材料结构包括外层、内层以及中间层。外层包括金属材料。内层包括纤维材料与树脂材料。外层具有第一厚度，内层具有第二厚度，且第一厚度与第二厚度不同。中间层包括黏着材料且设置于外层与内层之间。中间层相对的二表面分别直接接触于外层与内层。面分别直接接触于外层与内层。面分别直接接触于外层与内层。

【技术实现步骤摘要】
复合材料结构及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种复合材料结构及其制造方法。

技术介绍

[0002]为了呈现金属外观，复合材料结构常由金属层与树脂层所构成，而在复合材料结构的制造过程中常会使用热工艺，如此一来，热膨胀系数差异较大的金属层与树脂层可能会因热应力而产生翘曲变形的现象。进一步而言，为了解决前述问题，目前常会将复合材料结构制作成对称镜向结构(于对称位置制造相同厚度、密度和/或模数的膜层)，然而，对称镜向结构会大幅地增加制造成本。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种复合材料结构及其制造方法，其可以在降低制造成本的同时有效地平衡热应力。
[0004]本专利技术的一种复合材料结构，包括外层、内层以及中间层。外层包括金属材料。内层包括纤维材料与树脂材料。外层具有第一厚度，内层具有第二厚度，且第一厚度与第二厚度不同。中间层包括黏着材料且设置于外层与内层之间。中间层相对的二表面分别直接接触于外层与内层。
[0005]本专利技术的一种复合材料结构的制造方法，至少包括以下步骤。提供包括金属材料的外层；提供包括纤维材料与树脂材料的内层，其中外层具有第一厚度，内层具有第二厚度，且第一厚度与第二厚度不同；提供包括黏着材料的中间层；以及通过中间层接合外层与内层。
[0006]基于上述，本专利技术的复合材料结构通过外层与内层之间非对称结构的设计(如厚度不同)，可以有效地减少材料的使用及简化工艺，且通过内层材料的选用可以有效地缩小其与外层之间的热膨胀系数差异，因此本专利技术的复合材料结构可以在降低制造成本的同时有效地平衡热应力。
[0007]为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0008]图1A、图1B是依据本专利技术一些实施例的复合材料结构的部分分解示意图；
[0009]图1C是依据本专利技术一实施例的复合材料结构的剖面示意图；
[0010]图1D与图1E是依据本专利技术一些实施例的内层的光学显微镜的照片；
[0011]图2A至图2D是依据本专利技术一些实施例的复合材料结构的制造方法的示意图；
[0012]图3A至图3D是依据本专利技术一些实施例的复合材料结构的制造方法的示意图；
[0013]图4A至图4D是依据本专利技术一些实施例的复合材料结构的制造方法的示意图。
具体实施方式
[0014]现将详细地参考本专利技术的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
[0015]下文将会附加标号以对本专利技术较佳实施例进行详细描述，并以附图说明。在可能的情况下，附图为清楚表达会省略不必要的构件。此外，所绘附图中的元件尺寸为说明方便而绘制，并非代表其实际的元件尺寸比例。
[0016]本文所使用的方向用语(例如，上、下、右、左、前、后、顶部、底部)仅作为参看所绘附图使用且不意欲暗示绝对定向。
[0017]应当理解，尽管术语”第一”、”第二”、”第三”等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。
[0018]除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。
[0019]图1A、图1B是依据本专利技术一些实施例的复合材料结构的部分分解示意图。图1C是依据本专利技术一实施例的复合材料结构的剖面示意图。图1D与图1E是依据本专利技术一些实施例的内层的光学显微镜(Optical microscope)的照片。
[0020]请参考图1A至图1B，在本实施例中，复合材料结构100包括外层110、内层120以及中间层130，其中中间层130设置于外层110与内层120之间，且其相对的二表面(如上表面130t与下表面130b)分别直接接触于外层110与内层120。此外，外层110包括金属材料，使复合材料结构100可以呈现出金属外观，内层120包括纤维材料与树脂材料，而中间层130包括黏着材料。
[0021]进一步而言，外层110的第一厚度110D与内层120的第二厚度120D不同。据此本实施例的复合材料结构100通过外层110与内层120之间非对称结构的设计，可以有效地减少材料的使用及简化工艺，且通过内层120材料的选用可以有效地缩小其与外层110之间的热膨胀系数差异，因此本专利技术的复合材料结构可以在降低制造成本的同时有效地平衡热应力。
[0022]在此，由于树脂材料的热膨胀系数大于金属材料的热膨胀系数，而纤维材料的热膨胀系数(如高刚性材料)介于树脂材料的热膨胀系数与金属材料的热膨胀系数之间，因此内层材料选用树脂材料与纤维材料搭配时，可以通过纤维材料抑制树脂材料的热胀冷缩，缩小与金属材料之间的热膨胀系数差异，所以可以减少应力残留，有效地改善翘曲变形的现象。在此，内层120相对于外层110的表面上可以不具有其他金属材料膜层。
[0023]在一些实施例中，第一厚度110D小于第二厚度120D，可以达到较佳地平衡热应力的效果，举例而言，第一厚度110D范围可以大于等于0.1毫米(millimeter,mm)且小于等于1毫米(例如是0.1毫米、0.3毫米、0.5毫米、0.7毫米、1毫米或上述0.1毫米至1毫米内的任一数值)，且所述第二厚度范围可以大于0.1毫米且小于等于5毫米(例如是2毫米、3毫米、4毫米、5毫米或上述大于0.1毫米至5毫米内的任一数值)，但本专利技术不限于此。
[0024]在一些实施例中，外层110具有第一密度与第一模数，内层120具有第二密度与第二模数，第一密度与第二密度不同，且第一模数与第二模数不同，例如第一密大于第二密
度，且第一模数大于第二模数，但本专利技术不限于此。应说明的是，密度与模数会取决于金属材料、纤维材料与树脂材料选用的不同而不同，亦即密度与模数的数值可以基于实际设计上的选择上述材料后而推知。
[0025]在一些实施例中，金属材料包括铝(Al)、镁(Mg)、锂(Li)、钛(Ti)、铁(Fe)或其合金(如镁铝合金、镁锂合金、钛合金或不锈钢(SUS))；纤维材料包括碳纤维(可以是任何适宜的碳纤维)、玻璃纤维、植物纤维或其组合；而树脂材料包括热塑性树脂、热固性树脂，其中热塑性树脂包括聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、丙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯树脂(ABS)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺(PA)、热固性树脂包括环氧树脂(epoxy)、酚醛树脂(Phenolic)，但本专利技术不限于此。
[0026]在一些实施例中，在内层120仅使用一种纤维材料时可以较易循环回收利用，但本专利技术不限于此。
[0027]在一些实施例中，纤维材料可以是将长纤维裁切成多段的短纤维(纤维材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料结构，其特征在于，包括：外层，包括金属材料；内层，包括纤维材料与树脂材料，其中所述外层具有第一厚度，所述内层具有第二厚度，且所述第一厚度与所述第二厚度不同；以及中间层，包括黏着材料且设置于所述外层与所述内层之间，其中所述中间层相对的二表面分别直接接触于所述外层与所述内层。2.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于，所述第一厚度小于所述第二厚度。3.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于，所述第一厚度范围大于等于0.1毫米且小于等于1毫米，且所述第二厚度范围大于0.1毫米且小于等于5毫米。4.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于，所述外层具有第一密度与第一模数，所述内层具有第二密度与第二模数，所述第一密度与所述第二密度不同，且所述第一模数与所述第二模数不同。5.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于，所述外层的边缘、所述中间层的边缘与所述内层的边缘切齐。6.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于：所述外层、所述中间层与所述内层具有相同宽度；或所述中间层与所述内层具有相同宽度，且所述内层的宽度小于所述外层的宽度。7.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于，所述内层的X轴抗弯模数与Y轴抗弯模数的比值小于200％。8.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于，所述纤维材料的长度介于5毫米至25毫米之间。9.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于，所述纤维材料占所述内层的重量比例介于10wt％至60wt％之间。10.根据权利要求1所述的复合材料结构，其特征在于，所述金属材料包括铝、镁、锂、钛、铁或其合金。11.根据权利要求1所述的复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄寒青，李盛宏，吴荣钦，凌国南，江志文，陈千茱，
申请(专利权)人：仁宝电脑工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：