專(zhuān)利名稱(chēng)：成型復(fù)合材料制品的方法及該復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成型復(fù)合材料制品的方法及該復(fù)合材料，特別是涉及一種在準(zhǔn)備好復(fù)合材料基材后一次成型具有光滑表面的復(fù)合材料的方法，制得的復(fù)合材料具有較佳的結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)可以運(yùn)用在車(chē)縫的場(chǎng)合中。
背景技術(shù)：
一般用來(lái)制造例如高爾夫球袋、筆記型電腦、移動(dòng)式電話外殼等物品的復(fù)合材料，大都先以玻璃纖維、碳纖維等材質(zhì)制成基布層，然后將基布層的纖維含浸在例如環(huán)氧樹(shù)脂等熱固性樹(shù)脂內(nèi)，之后依需要厚度疊置數(shù)層含浸樹(shù)脂的基布層，再熱壓該等基布層就可以成型復(fù)合材料。前述復(fù)合材料經(jīng)修邊后噴覆多層聚氨基甲酸酯(PU)漆，就可以在復(fù)合材料上形成光滑的表面，將前述具有光滑表面的復(fù)合材料再施以冷壓成型，就可以制成需要形狀及大小的復(fù)合材料制品。此處所述的熱壓成型及冷壓成型是指加熱溫度不同，也就是冷壓成型的加熱溫度相對(duì)比熱壓成型低。
由以上方法所制得的復(fù)合材料，雖然具有厚度可隨意增減及強(qiáng)度佳等優(yōu)點(diǎn)，但是每一次噴灑聚氨基甲酸酯漆后，都需要等待很長(zhǎng)的干燥時(shí)間，故整個(gè)制造過(guò)程需要較長(zhǎng)的時(shí)間。此外，以往復(fù)合材料在基布層的纖維中含浸熱固性樹(shù)脂，前述熱固性樹(shù)脂也會(huì)使復(fù)合材料成型后的硬度變硬，導(dǎo)致制品無(wú)法運(yùn)用在車(chē)縫的場(chǎng)合中。
為了使復(fù)合材料具有適當(dāng)強(qiáng)度，同時(shí)解決無(wú)法運(yùn)用在車(chē)縫場(chǎng)合等問(wèn)題，雖然可以將基布層和硬度適中的聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)等接合層結(jié)合成復(fù)合材料，作法是在接合層表面上膠、貼合基布層，再于基布層另一面貼合聚氨基甲酸酯(PU)的接合層或涂布數(shù)層聚氨基甲酸酯(PU)漆，使其成型后具有光滑表面，但由于基布層與接合層貼合后都需有很長(zhǎng)的硬化時(shí)間，故其成型時(shí)間仍然很長(zhǎng)，不符經(jīng)濟(jì)效益。此外，由纖維材料制成的基布層和接合層屬于不同的材質(zhì)，故以膠水作為粘結(jié)該基布層和接合層的接著劑的接合方式，其接合后的接合強(qiáng)度不佳，彼此間容易產(chǎn)生剝離脫落的現(xiàn)象，且在加熱過(guò)程時(shí)，膠水中殘留的溶劑也會(huì)產(chǎn)生混濁及氣泡，影響到復(fù)合材料及其制品接合后的美觀性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在提供一種可快速成型、同時(shí)形成光滑表面的復(fù)合材料制品的成型方法。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種具有較佳結(jié)合強(qiáng)度、并可運(yùn)用在車(chē)縫加工場(chǎng)合中的復(fù)合材料。
本發(fā)明成型復(fù)合材料制品的方法包含準(zhǔn)備基材、熱壓成型復(fù)合材料、裁切成預(yù)定尺寸及冷壓成型制品等步驟，其中該準(zhǔn)備基材步驟是用以準(zhǔn)備成型復(fù)合材料的基材，上述基材包括纖維制成且添加有二胺類(lèi)表面處理劑的基布層、由熱塑性聚氨基甲酸酯彈性體(TPU)所構(gòu)成的第一薄膜層、第二薄膜層，以及第一接合層，其中，這些薄膜層是分別對(duì)應(yīng)該基布層的第一基面及第二基面，在該第一薄膜層上覆蓋該第一接合層。而該接合層是選自聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。
該熱壓成型復(fù)合材料步驟以120～180℃的溫度及2～10kg/cm2的壓力，對(duì)上下堆疊的基材熱壓60～250秒以形成復(fù)合材料，在熱壓的過(guò)程中，該等薄膜層會(huì)融滲入基布層的纖維中，并且和基布層中的表面處理劑產(chǎn)生化學(xué)鍵結(jié)，而將第一接合層穩(wěn)固的結(jié)合在基布層的第一基面上，同時(shí)，該第二薄膜層也會(huì)因?yàn)槿跐B入基布層的纖維內(nèi)，而在該基布層的第二基面上形成光滑表面。
該裁切成預(yù)定尺寸步驟利用裁切技術(shù)將熱壓成型后的復(fù)合材料裁切成預(yù)定的尺寸形狀。
該冷壓成型制品步驟以預(yù)定的成型模具在裁切成預(yù)定尺寸形狀的復(fù)合材料上，施以溫度100～130℃和壓力2～10kg/cm2的加壓成型，經(jīng)60～180秒的時(shí)間后就可以完成該復(fù)合材料制品。
前述復(fù)合材料制品是由復(fù)合材料借由加熱加壓所成型，且該等薄膜層是由熱塑性聚氨基甲酸酯彈性體(TPU)所構(gòu)成，并分別鋪設(shè)在基布層的該等基面上，故借該薄膜層及加熱加壓，可以使第一接合層和基布層穩(wěn)固地結(jié)合，并且具有較佳的結(jié)合強(qiáng)度。
本發(fā)明的復(fù)合材料包含由纖維材料所構(gòu)成的基布層、第一薄膜層、第二薄膜層，以及至少一接合層，其中，該基布層具有第一基面及第二基面，其特征在于該等薄膜層都是由熱塑性聚氨基甲酸酯彈性體(TPU)所構(gòu)成，且分別鋪設(shè)在基布層的該等基面上，其中第一薄膜層是熱壓接合在該接合層與基布層的第一基面間，而該第二薄膜層是熱壓接合在基布層的第二基面上并形成光滑表面，上述接合層選自聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明圖1是本發(fā)明復(fù)合材料的第一優(yōu)選實(shí)施例的立體分解圖。
圖2是該優(yōu)選實(shí)施例的未完整組合剖視圖。
圖3是制造流程圖，顯示制作圖1的復(fù)合材料以及將該復(fù)合材料制作成一復(fù)合材料制品的過(guò)程。
圖4是立體圖，顯示以圖3的制造流程制得的復(fù)合材料制品外觀。
圖5是本發(fā)明復(fù)合材料的第二優(yōu)選實(shí)施例的未完整組合剖視圖。
具體實(shí)施例方式
參閱圖1、2，本發(fā)明復(fù)合材料2的第一較佳實(shí)施例包含基布層21、第一薄膜層22、第二薄膜層23、第一接合層24及第二接合層25。該基布層21是由碳纖維(carbon fabric)所制成，纖維中添加有二胺類(lèi)表面處理劑，上述基布層21具有朝上的第一基面211，以及朝下并和第一基面211上下間隔的第二基面212。而該等薄膜層22、23都是由熱塑性聚氨基甲酸酯彈性體(以下簡(jiǎn)稱(chēng)TPU)所構(gòu)成，且分別融貼在基布層21的基面211、212上。該等接合層24、25則是選自聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其中，第一接合層24借該第一薄膜層22融接在基布層21的第一基面211上，第二接合層25是借該第二薄膜層23融接在基布層21的第二基面212上。
參閱圖1、3、4，為了制造該復(fù)合材料2，且進(jìn)一步將該復(fù)合材料2制作成圖4的復(fù)合材料制品2’，本發(fā)明成型復(fù)合材料制品1的方法包含準(zhǔn)備基材、熱壓成型復(fù)合材料2、裁切成預(yù)定尺寸，以及冷壓成型制品等四個(gè)步驟。
其中，在準(zhǔn)備基材的步驟中，是預(yù)先制備由碳纖維物(carbon fabric)制成并添加有二胺類(lèi)表面處理劑的基布層21、由熱塑性聚氨基甲酸酯彈性體(TPU)所構(gòu)成的薄膜層22、23，以及該等接合層24、25，其中該等接合層23可以選自聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
將前述各基材上下疊置后施以熱壓，熱壓的溫度是120～180℃，熱壓的壓力是2～10kg/cm2，熱壓時(shí)間為60～250秒，而在該等基材熱壓的過(guò)程中，該等薄膜層22、23會(huì)熱融滲入基布層21的纖維中，并且和基布層21的表面處理劑產(chǎn)生化學(xué)鍵結(jié)，如此該第一接合層24就可以借第一薄膜層22，穩(wěn)固的結(jié)合在基布層21的第一基面211上，第二接合層25也可以借第二薄膜層23穩(wěn)固定結(jié)合在基布層21的第二基面212上，以形成該復(fù)合材料2。而該裁切成預(yù)定尺寸步驟，是利用裁切技術(shù)將熱壓成型的復(fù)合材料2裁切成預(yù)定的尺寸形狀。
該冷壓成型制品步驟中的冷壓是指利用低于熱壓步驟的溫度，并且第二次對(duì)復(fù)合材料2進(jìn)行壓制，上述步驟是以預(yù)定的成型模具對(duì)裁切成預(yù)定尺寸形狀后的復(fù)合材料2施以壓制，冷壓的溫度是100～130℃，冷壓的壓力是2～10kg/cm2，冷壓的時(shí)間是60～180秒，此過(guò)程中可以使復(fù)合材料2軟化，再予以加壓成型就可以完成如圖4所示的該復(fù)合材料制品2’。
也就是說(shuō)，本發(fā)明為了使基布層21與接合層24、25具有較佳的結(jié)合強(qiáng)度，其是在接合層24、25與基布層21間各別夾設(shè)一層TPU薄膜層22、23，而不使用膠水粘合。在熱壓成型復(fù)合材料的過(guò)程中，利用熱壓溫度使TPU薄膜層22融化滲入基布層21的纖維中，同時(shí)TPU薄膜層22、23的末端基-NCO也可以和基布層21的二胺類(lèi)表面處理劑反應(yīng)，而形成具有穩(wěn)固鍵結(jié)效果的-CONH基。當(dāng)復(fù)合材料2受外力破壞時(shí)，比較不會(huì)產(chǎn)生脫層的現(xiàn)象。此外，本發(fā)明在基布層21上由于沒(méi)有涂布環(huán)氧樹(shù)脂，因此，該復(fù)合材料2也可應(yīng)用在車(chē)縫加工的場(chǎng)合中，以提供更多樣化的加工方式。
參閱圖5，本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的復(fù)合材料2包含基布層21、第一薄膜層22、第二薄膜層23，以及接合層24，也就是說(shuō)，本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的復(fù)合材料2只有單層的接合層24。當(dāng)復(fù)合材料2上各基材上下疊置在一起并接受熱壓加工時(shí)，該第一薄膜層22同樣會(huì)融化滲入基布層21的纖維中，并將接合層24及基布層21結(jié)合。而該第二薄膜層24也會(huì)因?yàn)闊釅簼B入基布層21的纖維中，同時(shí)在基布層21的外表面形成一個(gè)光滑表面，前述復(fù)合材料2的制造過(guò)程相同于第一實(shí)施例，不再說(shuō)明。
歸納上述，本發(fā)明復(fù)合材料2所成型的制品2’可應(yīng)用在以往車(chē)縫加工的場(chǎng)合中，也可以只貼合一層接合層24，其加熱加壓后的復(fù)合材料2具有一個(gè)光滑表面，此外，成型該制品的復(fù)合材料，是借由熱塑性聚氨基甲酸酯彈性體所構(gòu)成的薄膜層22、23作為結(jié)合基布層21與該接合層24的手段，上述技術(shù)不僅可以提高制品2’的結(jié)合強(qiáng)度，也可以因?yàn)門(mén)PU薄膜層22、23中沒(méi)有溶劑，而不會(huì)在加熱過(guò)程產(chǎn)生氣泡，使制品2’具有較佳的美觀性。同時(shí)本發(fā)明的基布層21沒(méi)有涂布環(huán)氧樹(shù)脂，也可以讓復(fù)合材料2方便應(yīng)用在車(chē)縫加工的場(chǎng)合中，以提供更多樣化的加工方式。
權(quán)利要求
1.一種成型復(fù)合材料制品的方法，其特征在于該方法包含以下步驟準(zhǔn)備基材準(zhǔn)備用以成型復(fù)合材料的基材，上述基材包括纖維制成且添加有二胺類(lèi)表面處理劑的基布層、由熱塑性聚氨基甲酸酯彈性體所構(gòu)成的第一薄膜層、第二薄膜層，以及第一接合層，其中，該基布層具有相間隔的第一基面、第二基面，該第一薄膜層是介于基布層的第一基面和第一接合層間，第二薄膜層是貼在基布層的第二基面，而該接合層是選自聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；熱壓成型復(fù)合材料以120～180℃的溫度和2～10kg/cm2的壓力熱壓60～250秒，以形成該復(fù)合材料，該等薄膜層在熱壓過(guò)程會(huì)融滲入基布層的纖維中，并且和表面處理劑產(chǎn)生化學(xué)鍵結(jié)，其中第一薄膜層會(huì)將接合層穩(wěn)固的結(jié)合在基布層上，第二薄膜層則會(huì)在基布層的第二基面上形成光滑表面；裁切成預(yù)定尺寸利用裁切技術(shù)將熱壓成型后的復(fù)合材料裁切成預(yù)定的尺寸形狀；及冷壓成型制品以預(yù)定的成型模具將裁切成預(yù)定尺寸形狀的復(fù)合材料加壓形成復(fù)合材料制品，上述冷壓成型溫度是100～130℃，壓力是2～10kg/cm2，時(shí)間為60～180秒。
2.如權(quán)利要求1所述成型復(fù)合材料制品的方法，其特征在于；在準(zhǔn)備基材過(guò)程中，還準(zhǔn)備有第二接合層，上述第二接合層是和第二薄膜層結(jié)合。
3.一種復(fù)合材料，包含由纖維材料制成且添加有二胺類(lèi)表面處理劑的基布層、第一薄膜層、第二薄膜層，以及至少一接合層，其中，該基布層具有第一基面及第二基面，其特征在于該等薄膜層是由熱塑性聚氨基甲酸酯彈性體所構(gòu)成，且分別鋪設(shè)在基布層的該等基面上，同時(shí)借由加熱加壓，將接合層結(jié)合在基布層上，或者在基布層上形成光滑表面，而該接合層是選自聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。
全文摘要
一種成型復(fù)合材料制品的方法及該復(fù)合材料，制造過(guò)程包含準(zhǔn)備基材、熱壓成型復(fù)合材料、裁切成預(yù)定尺寸、以及冷壓成型制品，該熱壓成型復(fù)合材料的過(guò)程是在基布層的兩基面上別鋪設(shè)由熱塑性聚氨基甲酸酯彈性體(TPU)所構(gòu)成的薄膜層，然后在薄膜層中的其中之一上覆蓋接合層，再以120～180℃的溫度及2～10kg/cm
文檔編號(hào)B29C43/30GK1647905SQ20041000294
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2004年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月20日
發(fā)明者蕭登波 申請(qǐng)人:天疆實(shí)業(yè)股份有限公司