TWI787633B - 碳纖管之隱藏式電子標籤製法及碳纖管製品 - Google Patents

Abstract

一種碳纖管之隱藏式電子標籤製法，至少具有一中心內模製備程序，一加壓加熱模具製備程序，一碳纖預浸布覆設程序，一電子標籤覆設程序，一玻璃纖維覆設程序，一加壓加熱程序及一表面處理程序；透過多數層碳纖預浸布與至少一玻璃纖維層加壓加熱結合，成型一碳纖電子標籤玻纖粗胚，並在其表面進行打磨、拋光及塗裝，終成型一碳纖管製品；藉由上述方法，於不破壞碳纖管的管體強度前提下，仍維持隱藏式電子標籤的電波通訊品質，及具有外觀整體美觀之效益。

Description

碳纖管之隱藏式電子標籤製法及碳纖管製品

本發明係有關一種碳纖管製法，尤其是一種不破壞碳纖管的管體強度前提下，仍維持隱藏式電子標籤的電波通訊品質的碳纖管之隱藏式電子標籤製法。

按，碳纖維複合材料所成型的碳纖維物件，具質地輕、剛性強、耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞、抗龜裂等良好機械特性，已廣泛用於運動器材、航太、醫療用具等領域。基於碳纖維複合材料製作成本高等因素，各領域碳纖維物件一般被視為貴重商品。為使碳纖維物件商品之生產、行銷通路導入電子化管理或為了避免偽造及竊盜，近年來碳纖維物件運用電子標籤識別，已成為產品開發的趨勢，且以電子標籤埋設在碳纖維物件內部為技術發展之主流，如台灣第I499534號之「碳纖維自行車車架及自行車」發明專利案，係在碳纖維車架管體內埋設電子標籤(RFID Tag)，並以電性獨立的導線穿出管體，雖使讀取器可避免碳纖維管體影響電子標籤的通訊品質；惟，電性獨立之導線由管體內部穿出管壁外，造成管體強度的降低，其非理想之技術方案；又如台灣第M463874號之「具低頻無線射頻識別器的碳纖維裝置」新型專利案，係在碳纖維物件的成型過程中，於碳纖維布構成之第一、二包覆層之間安設一無線射頻識別器(RFID Tag)，並在碳纖維物件熱壓成型後，將無線射頻識別器夾設在碳纖維物件內部，可由讀取裝 置從碳纖維物件外部表面讀取無線射頻識別器之內部資訊，雖此技術方案不存在導線從碳纖維物件內部穿出而影響管體強度的問題，惟，單純於基材上設天線或天線迴路兩端接點(焊盤Pad)焊接無線射頻晶片的習知一般無線射頻識別器(RFID Tag)結構，其在碳纖維物件熱壓成型時，無法避免受到包覆層的擠壓，而天線或天線迴路兩端接點(焊盤Pad)容易受到損壞，影響物件生產的良率；又，碳纖維物件本身所採用的材質具有導電性，容易影響或干擾電波訊號，通常的作法，係依無線射頻識別器所在位置的電波感應場效背景值，對天線進行適配性的調整或設計，然而調整不易與困難，影響通訊品質，即便調整或設計出良好匹配性的天線，同一無線射頻識別器在其他多種碳纖維物件內部埋設，會因電波感應場效背景值的變化或差異而難以通用，每一種碳纖維物件皆有其專用無線射頻識別器的結果，勢必對無線設頻識別器的開發、設計及製作，造成極大的人力、財力負擔，甚至同一無線射頻識別器用於預定的碳纖維物件內部，亦常有因埋設位置的誤差而出現過高頻偏，進而影響讀取效果。

亦即，本發明之主要目的，係在提供一種碳纖管之隱藏式電子標籤製法，係至少具有一中心內模製備程序，一加壓加熱模具製備程序，一碳纖預浸布覆設程序，一電子標籤覆設程序，一玻璃纖維覆設程序，一加壓加熱程序及一表面處理程序；

該中心內模製備程序，係製作出一管狀的中心內模；

該加壓加熱模具製備程序，係包括有一上模具及一下模具，該上模具與該下模具之相對應端分別形成有一上模內凹面及一下模內凹 面，且該上模內凹面與該下模內凹面對合形成有一加壓加熱空間；該碳纖預浸布覆設程序，係於該中心內模的外表面覆設多數層碳纖預浸布；該電子標籤覆設程序，係在該碳纖預浸布的外表面覆設至少一電子標籤；該玻璃纖維覆設程序，係將至少一玻璃纖維層覆設於該碳纖預浸布及該電子標籤的外表面，形成一碳纖電子標籤玻纖待加工品；該加壓加熱程序，係將該碳纖電子標籤玻纖待加工品，置放於該上模具及該下模具之間的該加壓加熱空間內進行加壓加熱，使該多數層碳纖預浸布與該玻璃纖維層結合，成型一碳纖電子標籤玻纖粗胚；該表面處理程序，將該碳纖電子標籤玻纖粗胚由該加壓加熱空間退出後，在該碳纖電子標籤玻纖粗胚的表面進行打磨、拋光及塗裝；藉由上述方法，於不破壞碳纖管的管體強度前提下，仍維持隱藏式電子標籤的電波通訊品質，及具有外觀整體美觀之效益。

本發明之次一目的，係在提供一種碳纖管之隱藏式電子標籤製法，其中，該碳纖預浸布的厚度與該玻璃纖維層的厚度比例為1：1；透過碳纖維材與玻璃纖維材的等比例，俾可均勻混合材料，達到複合材料的最佳特性。

本發明之再一目的，係在提供一種碳纖管之隱藏式電子標籤製法，其中，該中心內模為EPD泡材、矽利康或聚氨酯橡膠材；上述EPD泡材係為了確保精確無誤的管徑尺寸與內層平整無皺褶，矽利康或聚氨酯橡膠材係為了避免管體的交接處產生龜裂。

有關本發明所採用之技術、手段及其功效，茲舉較佳實施例並配合圖式詳細說明於後，相信本發明上述之目的、構造及特徵，當可由之得一深入而具體的瞭解。

1:中心內模製備程序

11:中心內模

2:加壓加熱模具製備程序

21:上模具

211:上模內凹面

22:下模具

221:下模內凹面

23:加壓加熱空間

3:碳纖預浸布覆設程序

31:碳纖預浸布

4:電子標籤覆設程序

41:電子標籤

411:銅製天線層

412:PI

413:晶片

414:底部填充劑

415:背膠

416:吸波材

417:背膠

418:離型紙

421:晶片

422:IC基座

423:表層天線覆蓋材料

424:銅製天線層

425:薄型的FR4板

426:背膠

427:離型紙

5:玻璃纖維覆設程序

51:玻璃纖維層

52:碳纖電子標籤玻纖待加工品

6:加壓加熱程序

62:碳纖電子標籤玻纖粗胚

7:表面處理程序

8:碳纖管製品

圖1係本發明之應用方法的程序流程圖。

圖2A係本發明之中心內模製備程序的實施剖面圖。

圖2B係本發明之加壓加熱模具製備程序的實施剖面圖。

圖2C係本發明之碳纖預浸布覆設及電子標籤覆設程序的實施剖面圖。

圖2D係本發明之玻璃纖維覆設程序的實施剖面圖。

圖2E係本發明之加壓加熱程序的實施剖面圖。

圖3A係碳纖預浸布未貼設電子標籤及玻璃纖維的外觀示意圖。

圖3B係碳纖預浸布已貼設電子標籤及玻璃纖維的外觀示意圖。

圖4係本發明之高頻電子標籤的結構剖面圖。

圖5A係本發明之高頻電子標籤的第一實施外觀圖。

圖5B係本發明之高頻電子標籤的第二實施外觀圖。

圖6係本發明之高頻(HF)電子標籤的靈敏度掃頻圖。

圖7係本發明之超高(HF)頻電子標籤的結構剖面圖。

圖8係本發明之超高頻(UHF)電子標籤的實施外觀圖。

圖9係本發明之超高頻(UHF)電子標籤的靈敏度掃頻圖。

圖10係本發明之0.5mm玻璃纖維層包覆前的實驗數據圖。

圖11係本發明之0.5mm玻璃纖維層包覆後的實驗數據圖。

圖12係本發明之0.4mm玻璃纖維層包覆前的實驗數據圖。

圖13係本發明之0.4mm玻璃纖維層包覆後的實驗數據圖。

請參閱圖1所示，本發明係在提供一種碳纖管之隱藏式電子標籤41製法，係至少具有一中心內模製備程序1，一加壓加熱模具製備程序2，一碳纖預浸布覆設程序3，一電子標籤覆設程序4，一玻璃纖維覆設程序5，一加壓加熱程序6及一表面處理程序7；

該中心內模製備程序1，係製作出一管狀的中心內模11(如圖2A)；

該加壓加熱模具製備程序2，係包括有一上模具21及一下模具22，該上模具21與該下模具22之相對應端分別形成有一上模內凹面211及一下模內凹面221，且該上模內凹面211與該下模內凹面221對合形成有一加壓加熱空間23(如圖2B)；

該碳纖預浸布覆設程序3，係於該中心內模11的外表面貼合或纏繞多數層碳纖預浸布31(如圖2C、3A)；

該電子標籤覆設程序4，係在該碳纖預浸布31的外表面貼設至少一電子標籤41(如圖2C、3B)；

該玻璃纖維覆設程序5，係將至少一玻璃纖維層51貼合或纏繞於該碳纖預浸布31及該電子標籤41的外表面，形成一碳纖電子標籤玻纖待加工品52(如圖2D、3B)；

該加壓加熱程序6，係將該碳纖電子標籤玻纖待加工品52，置放於該上模具21及該下模具22之間的該加壓加熱空間23內進 行加壓加熱，使該多數層碳纖預浸布31與該玻璃纖維層51結合，成型一碳纖電子標籤玻纖粗胚62(如圖2E)；

該表面處理程序7，將該碳纖電子標籤玻纖粗胚62由該加壓加熱空間23退出後，在該碳纖電子標籤玻纖粗胚62的表面進行打磨、拋光及塗裝；

藉由上述方法，於不破壞碳纖管的管體強度前提下，仍維持隱藏式電子標籤41的電波通訊品質，及具有外觀整體美觀之效益。

較佳地，請參閱圖2D及圖3B所示，其中，該碳纖預浸布31的厚度與該玻璃纖維層51的厚度比例為1：1；透過碳纖維材與玻璃纖維材的等比例，俾可均勻混合材料，達到複合材料的最佳特性。

更佳地，請參閱圖2A所示，該中心內模11為EPD泡材、矽利康或聚氨酯橡膠材；上述EPD泡材係為了確保精確無誤的管徑尺寸與內層平整無皺褶，矽利康或聚氨酯橡膠材係為了避免管體的交接處產生龜裂。

再者，當該碳纖預浸布31於高溫固化後，因碳纖表層的碳會造成IC短路(碳會導電或導通)，如果RFID標籤設計時，該電子標籤41底部沒有特殊處理過，一定會沒有訊號；為了改善此習知缺點，本發明實施的高頻(HF)電子標籤41(如圖4)，係將兩銅製天線層411(Cu)包覆有一PI 412(Polyimide，是一類具有醯亞胺重複單元的聚合物，具有適用溫度廣、耐化學腐蝕、高強度等優點)，底部的該銅製天線層(Cu)底部係設置有一晶片413(IC)及塗佈一層底部填充劑414(Under-fill)，該底部填充劑414的底部，依序設置有一背膠415(3M467)、一吸波材416、一背膠417(3M467)及一離型紙418， 整體厚度為0.7mm±0.05mm，俾可結合成為本發明之高頻(HF)之該電子標籤41(如圖5A、5B之外觀圖)，其中圖6為高頻(HF)之該電子標籤41的靈敏度掃頻圖，具有極佳的高頻(HF)靈敏度。

接著，當該碳纖預浸布31於高溫固化後，因碳纖表層的碳會造成IC短路(碳會導電或導通)，如果RFID標籤設計時，該電子標籤41底部沒有特殊處理過，一定會沒有訊號，為了改善此習知缺點，本發明實施的超高頻(UHF)電子標籤41(如圖7)，係將一晶片421(IC)承載於一IC基座422(COB：Chip On Board)上，該IC基座422係設置於一表層天線覆蓋材料423上，該表層天線覆蓋材料423內依序設置有一銅製天線層424(Cu)及一薄型的FR4板425(PCB板)，該表層天線覆蓋材料423的底部依序設置有一背膠426(3M467)及一離型紙427，俾可結合成為本發明之超高頻(UHF)之該電子標籤41(如圖8之外觀圖)，其中圖9為超高頻(UHF)之該電子標籤41的靈敏度掃頻圖，具有極佳的超高頻(UHF)靈敏度；上述，超高頻(UHF)之該電子標籤41可令生產履歷、自動化生產及相關數據之收集更有效率。

最後，圖10係0.5mm的玻璃纖維層5未包覆電子標籤41的數據圖，圖11係0.5mm的玻璃纖維層5包覆電子標籤41的數據圖，其中包覆後的電子標籤41(如圖5B及圖8)無異常/讀取正常，且掃頻中心頻點為920~930MHz，與未包覆前相比無差異；圖12係0.4mm的玻璃纖維層5未包覆電子標籤41的數據圖，圖13係0.4mm的玻璃纖維層5包覆電子標籤41的數據圖，其中包覆後的電子標籤41(如圖5B及圖8)無異常/讀取正常，且掃頻中心頻點為920~930MHz，與未包覆前相比無差異；由上述可 證，本發明製法所製作出的一碳纖管製品8(如圖1)，具有良好的電波通訊品質。

綜合上述實施例之說明，當可充分了解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所做簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

1:中心內模製備程序

2:加壓加熱模具製備程序

3:碳纖預浸布覆設程序

4:電子標籤覆設程序

5:玻璃纖維覆設程序

6:加壓加熱程序

7:表面處理程序

8:碳纖管製品

Claims (4)

1. 一種碳纖管之隱藏式電子標籤製法，係至少具有一中心內模製備程序，一加壓加熱模具製備程序，一碳纖預浸布覆設程序，一電子標籤覆設程序，一玻璃纖維覆設程序，一加壓加熱程序及一表面處理程序；該中心內模製備程序，係製作出一管狀的中心內模；該加壓加熱模具製備程序，係包括有一上模具及一下模具，該上模具與該下模具之相對應端分別形成有一上模內凹面及一下模內凹面，且該上模內凹面與該下模內凹面對合形成有一加壓加熱空間；該碳纖預浸布覆設程序，係於該中心內模的外表面覆設多數層碳纖預浸布；該電子標籤覆設程序，係在該碳纖預浸布的外表面覆設至少一電子標籤；該玻璃纖維覆設程序，係將至少一玻璃纖維層覆設於該碳纖預浸布及該電子標籤的外表面，形成一碳纖電子標籤玻纖待加工品；該加壓加熱程序，係將該碳纖電子標籤玻纖待加工品，置放於該上模具及該下模具之間的該加壓加熱空間內進行加壓加熱，使該多數層碳纖預浸布與該玻璃纖維層結合，成型一碳纖電子標籤玻纖粗胚；該表面處理程序，將該碳纖電子標籤玻纖粗胚由該加壓加熱空間退出後，在該碳纖電子標籤玻纖粗胚的表面進行打磨、拋光及塗裝。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之碳纖管之隱藏式電子標籤製法，其中，該碳纖預浸布的厚度與該玻璃纖維層的厚度比例為1：1。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之碳纖管之隱藏式電子標籤製法，其中，該中心內模為EPD泡材、矽利康或聚氨酯橡膠材。
4. 一種碳纖管製品，係根據申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之碳纖管之隱藏式電子標籤製法所製得。

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