CN100534783C - 玻璃纤维补强塑胶材的表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种对玻璃纤维补强塑胶复合材料表面进行加工处理，使其呈现出多种玻璃纤维纹路颜色或图案变化的方法。本发明玻璃纤维补强塑胶材的表面处理方法，包括下列步骤：首先，提供一块玻璃纤维补强塑胶板，并在该玻璃纤维补强塑胶板上方覆盖一块表面造型塑胶薄膜，然后将该塑胶板和塑胶薄膜放在一个模具内，在真空状态下进行热压，使该塑胶板和塑胶薄膜键结相接合，形成一种表面具有预定造型的玻璃纤维补强塑胶材。然后，将该玻璃纤维补强塑胶材进行冷却，最后再开启该模具，将该处理后的玻璃纤维补强塑胶材取出。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃纤维补强塑胶复合材料领域，尤其是涉及一种在该玻璃纤维补强塑胶复合材料表面进行处理，使该玻璃纤维补强塑胶复合材料呈现多种玻璃纤维纹路颜色或图案变化的方法。
背景技术
在一般复合材料中，以玻璃纤维作为补强材(reinforcement)是其中最为普遍的一种成型方式，事实上，使用该补强材所成型的玻璃纤维补强塑胶(fiber glass reinforced plastics，FGRP)是复合材料制品中用途最为广泛的一种。使用玻璃纤维的加入补强，可以使原本刚性或强度不高的塑胶，大幅改善其特性，从而用作结构材料，加上该塑胶具有质量轻、强度佳、可塑性强，且能耐潮、抗腐蚀等绝佳特性，因而在航天、船舶、运输、建材、电子、电器等设备结构中得到应用。
玻璃纤维补强塑胶的原材主要包括：基材(matrix)、作为补强材(reinforcement)的玻璃纤维与副资材。玻璃纤维是使成品具有高强度与高刚性(弹性系数)，而基材则是形成所希望的形状结构的形塑材料，基材包覆并保护玻璃纤维免于磨损或受破坏，并在玻璃纤维间传递、分散所承受的负荷，使成品具有耐压强度。基材由不同的的树脂种类或比例，加入填料后加工形成各式各样的塑胶类型，而该形成的塑胶一般可分为热塑性塑胶(thermo plastics)或热固性塑胶(thermosettingplastics)。
目前，玻璃纤维补强塑胶是将玻璃纤维与树脂以手积层法(handlay-up)或树脂注入法(resin injection，RI)等方式加以结合，经常温或加热等步骤，最后固化成型。在该成型过程中，玻璃纤维因吸收树脂而呈半透明状，因而使该种玻璃纤维补强塑胶无法呈现出原有纤维编织或铺排的纹路，而丧失纤维纹路所能呈现的特殊表面造型。因此，为了表现所述玻璃纤维所编织或铺排的特殊纹路，有一种将玻璃纤维染色的方法，然而该方法只能配合补强材的原色呈现，所以采用该方法表现的纹路或颜色变化相当有限且较单调。后来，有一种在树脂中添加色料，从而改变整体外观颜色的方法，但采用该方法却导致树脂的透明度降低，所以仍然不能有效凸显玻璃纤维的纹路与色泽。因此，现在玻璃纤维补强塑胶复合材料在玻璃纤维纹路的表现上并不理想，致使该材料的美观性与特殊性不足，而很难被进一步应用在外观性要求较高的产品上，使该材料的应用范围无法获得扩张或延伸。
发明内容
为改善现有技术中玻璃纤维补强塑胶复合材料的玻璃纤维纹路呈现不佳的缺点，使该玻璃纤维所编织或铺排的纹路造型能够清楚呈现，并同时具有多种颜色或图案变化，本发明将提供一种在玻璃纤维补强塑胶表面进行加工处理的方法，采用一种具有表面造型的塑胶薄膜，改进原本无法清楚呈现纤维纹路的缺点，并且采用该表面造型的塑胶薄膜，可以使纤维纹路呈现不同效果的外观变化，使玻璃纤维补强塑胶复合材料进一步应用在外观性要求较高的产品上，并同时根据采用该方法所形成的纤维呈现效果，取代高成本的碳纤维补强塑胶复合材料，从而降低制作过程中原材所需要的成本。
本发明玻璃纤维补强塑胶材的表面处理方法，包括下列步骤：(1)提供一块玻璃纤维补强塑胶板；(2)在该玻璃纤维补强塑胶板上方覆盖一块表面造型塑胶薄膜；(3)将该塑胶板和塑胶薄膜放在一个模具内，在真空状态下进行热压，使该塑胶板和塑胶薄膜放在键结相接合，形成一种表面具有预定造型的玻璃纤维补强塑胶材；(4)冷却该玻璃纤维补强塑胶材；以及(5)开启该模具，将该玻璃纤维补强塑胶材取出。其中，该玻璃纤维补强塑胶板是一种玻璃纤维补强热塑性塑胶，而该表面造型塑胶薄膜也是一种热塑性塑胶，但并不以此为限，其亦可同时选自热固性塑胶。当该玻璃纤维补强塑胶板与该表面造型塑胶薄膜都是热塑性塑胶时，该玻璃纤维补强塑胶板可为一种玻璃纤维补强聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)的复合材料，而该表面造型塑胶薄膜则可为一种聚对苯二甲酸乙二醇酯，但并不以此为限，其它例如：丙烯腈-丁二烯丙烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrilebutadiene-styrene，ABS)树脂、聚丁烯对苯二甲酸酯(polybutyleneterephthalate，PBT)、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide，PPS)、聚醚酰亚胶(polyether imide，PEI)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚酰胺(polyamide，nylon)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)或聚碳酸酯(polycarbonate，PC)等亦可作为本发明方法的加工材料。
根据本发明的处理方法，仅需将所希望呈现造型的造型塑胶薄膜，覆盖在玻璃纤维补强塑胶板后进行热压，无需透过黏合剂，就可以将该塑胶板和塑胶薄膜以自行键结(self-bonding)的方式相互接合，在工序上相当简单，所需成本也相当低。经接合后的玻璃纤维补强塑胶材，透过造型塑胶薄膜所呈现的颜色或图案，与玻璃纤维补强塑胶板的纤维纹路配合，不但可以清楚呈现出原有纤维的纹路，更可以呈现出玻璃纤维整体特殊颜色、渐层色或图案的表现变化，使本发明方法能够产生具有多种表面效果的玻璃纤维补强塑胶材，使该塑胶材的应用范围更为广阔。
以下将结合附图进一步说明本发明的实施方式，下述所列举的实施例是用来阐明本发明，并不是用来限定本发明的范围，对本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
附图说明
图1是本发明实施例方法的流程示意图；
图2是本发明实施例玻璃纤维补强塑胶材表面处理方法的示意图；
图3是本发明实施例玻璃纤维补强塑胶材表面处理后的剖视示意图；
图4是本发明玻璃纤维补强塑胶材表面处理后第二实施例的剖视示意图；
图5是本发明玻璃纤维补强塑胶材表面处理后第三实施例的剖视示意图；
图6是本发明玻璃纤维补强塑胶材表面处理后第四实施例的剖视示意图；
图7是本发明玻璃纤维补强塑胶材表面处理后第五实施例的剖视示意图。
具体实施方式
参照图1和图2，图1是本发明实施例方法的流程示意图，而图2是本发明实施例玻璃纤维补强塑胶材表面处理方法的示意图。本发明的玻璃纤维补强塑胶材的表面处理方法，主要是将一块表面造型塑胶薄膜10覆盖在一块玻璃纤维补强塑胶板20上后，进行热压加工处理。
本发明实施例的处理方法，包括下列步骤：(1)提供一块玻璃纤维补强塑胶板S10；(2)在该玻璃纤维补强塑胶板上方覆盖一块表面造型塑胶薄膜S20；(3)将该塑胶板和塑胶薄膜放在一个模具内，在真空状态下进行热压S30，使该塑胶板和塑胶薄膜键结相接合，形成一种表面具有预定造型的玻璃纤维补强塑胶材；(4)冷却S40该玻璃纤维补强塑胶材；以及(5)脱模S50，将该玻璃纤维补强塑胶材由该模具中取出。其中，热压、冷却与脱模等步骤，是一般业界常用的技术，并不进一步说明。
在本发明实施例中，由于玻璃纤维补强塑胶板与表面造型塑胶薄膜间，无需透过黏合剂而只需要采用加热方式，就可以将该塑胶板和塑胶薄膜以自行键结的方式相互接合，所以在工序上相当简单，所需成本也相当低。经接合后的玻璃纤维补强塑胶材，就可以作为各种类型产品的材料，该塑胶材再经过二次加工热压成型S60成预定的形状后，即可制作出具有所希望颜色或图案变化表面的玻璃纤维补强塑胶产品。
本发明实施例中，玻璃纤维补强塑胶板20是一种玻璃纤维补强聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的复合材料，而表面造型塑胶薄膜10的材质为一种聚对苯二甲酸乙二醇酯，该塑胶板和塑胶薄膜基材都是热塑性塑胶，但本发明并不以此为限，该塑胶板和塑胶薄膜也可以同属热固性塑胶。
玻璃纤维补强塑胶板20并不仅限于PET材质，也可以是其它工程塑胶(engineering plastics)，例如：丙烯腈-丁二烯丙烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile butadiene-styrene，ABS)树脂、聚丁烯对苯二甲酸酯(polybutylene terephthalate，PBT)、聚苯硫醚(polyphenylenesulfide，PPS)、聚醚酰亚胶(polyether imide，PEI)，或其它如聚丙烯(polypropylene，PP)、聚酰胺(polyamide，nylon)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)等热塑性塑胶，或是环氧树脂(epoxy)、乙烯酯(vinyl ester)树脂、不饱和聚酯(polyester)树脂等热固性塑胶。
玻璃纤维补强塑胶板20中玻璃纤维纹路的成型方式，可采用纱束(roving)系的加工方式，以切股(chopped strand)、切股毡(choppedstrand mat)、编纱束(woven roving)或针缝材等方法，形成均匀分散或织布状的纤维纹路；或是采用编纱(yarn)系的加工方式，以平织(plain weave)、目扳平织、斜纹织(twill weave)或缎织(stain weave)等方式(前述编纱束也有该织法)，形成具织布状纤维纹路的玻璃布或玻璃带，但并不仅限于前述。
表面造型塑胶薄膜10，也并不仅限于PET材质，可以选用与玻璃纤维补强塑胶板20同种类，如前所述的塑胶材质。除此之外，表面造型塑胶薄膜10也可以为呈透明状、染以颜色、印刷有图案，或仿麂皮、纺织布面等效果的塑胶，现在根据以下实施例进行说明。
参照图3，该图是本发明实施例玻璃纤维补强塑胶材表面处理后的剖视示意图。本实施例中，表面造型塑胶薄膜10是选自一种属于PET材质的透明聚酯薄膜11，而玻璃纤维补强塑胶板20也是一种属于PET材质而呈透明状的玻璃纤维补强塑胶板21。按照上述选材方式，从采用本发明形成的玻璃纤维补强塑胶材表面可以清楚观察到玻璃纤维所编织、铺排的纹路，并由透明聚酯薄膜11增加塑胶材的厚度，产生纤维纹路立体化的效果。
参照图4，该图是本发明玻璃纤维补强塑胶材表面处理后第二实施例的剖视示意图。本实施例中，表面造型塑胶薄膜10是选自一种属于PET材质而染有颜色的染色聚酯薄膜12，而玻璃纤维补强塑胶板20仍是一种属于PET材质而呈透明状的玻璃纤维补强塑胶板21。按照上述选材方式，不但可以清楚观察到玻璃纤维所编织、铺排的纹路，更可使玻璃纤维补强塑胶板21的纤维纹路呈现出染色聚酯薄膜12的色泽。当该玻璃纤维呈织布状纹路，并同时配合近黑色系的染色聚酯薄膜12时，该塑胶材呈现出的外观与碳纤维补强塑胶相当，因此可以通过采用本发明取代成本高、原料取得不易的碳纤维补强塑胶制程，则相关产品不但可以大幅降低制造成本，更可以维持与碳纤维相当的纤维纹路外观，以及高强度、高刚性的特性。
参照图5，该图是本发明玻璃纤维补强塑胶材表面处理后第三实施例的剖视示意图。本实施例中，表面造型塑胶薄膜10是选自一种属于PET材质的透明聚酯薄膜11，而玻璃纤维补强塑胶板20则是一种属于PET材质，并对玻璃纤维染有色料或溅镀(sputtering)金属，从而呈现出特殊颜色或金属色泽的染色玻璃纤维补强塑胶板22。按照上述选材方式，即可由玻璃纤维补强塑胶材表面清楚观察到具有特殊颜色或金属光泽的玻璃纤维纹路，并由透明聚酯薄膜11增加塑胶材的厚度，产生纤维纹路立体化的效果。
参照图6，该图是本发明玻璃纤维补强塑胶材表面处理后第四实施例的剖视示意图。本实施例中，可进一步在前述第二实施例中，玻璃纤维补强塑胶材的透明聚酯薄膜11表面印刷一种印刷图案层30。该印刷图案层30可在透明聚酯薄膜11与染色玻璃纤维补强塑胶板22接合前，预先以热转印方式，在透明聚酯薄膜11表面印刷商标、名称或其它的图案或文字，使在呈现纤维纹路的背景中，凸显所印刷的图案，或透过该印刷图案与纤维纹路产生特殊的视觉效果。
参照图7，该图是本发明玻璃纤维补强塑胶材表面处理后第五实施例的剖视示意图。本实施例中，表面造型塑胶薄膜10是选自一种属于PET材质的聚酯纺织纤维布13，而玻璃纤维补强塑胶板20则是一种属于PET材质而呈透明状的玻璃纤维补强塑胶板21。聚酯纺织纤维布13是一种由聚酯(polyester)纤维所成型，并是一种仿麂皮或纺织布面纹路的PET纺织布匹，所以该塑胶材表面呈现出麂皮或布面的视觉效果。
前述表面造型塑胶薄膜10与玻璃纤维补强塑胶板20的配合类型仅是示例，并不以此为限，该配合类型可以为前述型态或其它型态的任何组合。因此，通过本发明，即可轻易根据所述的表面处理方法，利用不同型态的表面造型塑胶薄膜10，在玻璃纤维补强塑胶材表面呈现出特殊单一颜色、渐层色或金属光泽，或配合印刷图案变化的玻璃纤维纹路，并可由表面造型塑胶薄膜10，增加塑胶材的厚度，而同时产生纤维纹路立体化的效果，使本发明方法所制造出的玻璃纤维补强塑胶材具有多变的表面造型，进而使该塑胶材在结构材的应用外，能够延伸应用于日常家电用品、容器、包装盒、家具、饰品当中，使该塑胶材在利用与使用上更为普及。
Claims (8)
1、一种玻璃纤维补强塑胶材的表面处理方法，其特征在于：包括下列步骤：
(1)提供一块玻璃纤维补强塑胶板；
(2)在该玻璃纤维补强塑胶板上方覆盖一块表面造型塑胶薄膜；
(3)将该塑胶板和塑胶薄膜放在一个模具内，在真空状态下进行热压，使该塑胶板和塑胶薄膜键结相接合，形成一种表面具有预定造型的玻璃纤维补强塑胶材；
(4)冷却该玻璃纤维补强塑胶材；以及
(5)开启该模具，将该玻璃纤维补强塑胶材取出。
2、如权利要求1所述玻璃纤维补强塑胶材的表面处理方法，其特征在于：该玻璃纤维补强塑胶板是一种玻璃纤维补强热塑性塑胶，而该表面造型塑胶薄膜也是一种热塑性塑胶。
3、如权利要求2所述玻璃纤维补强塑胶材的表面处理方法，其特征在于：该玻璃纤维补强塑胶板是一种玻璃纤维补强聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的复合材料，而该表面造型塑胶薄膜的材质是一种聚对苯二甲酸乙二醇酯。
4、如权利要求1所述玻璃纤维补强塑胶材的表面处理方法，其特征在于：该玻璃纤维补强塑胶板中的玻璃纤维染有一种色料。
5、如权利要求1所述玻璃纤维补强塑胶材的表面处理方法，其特征在于：该玻璃纤维补强塑胶板中的玻璃纤维溅镀有一种金属。
6、如权利要求4或5所述玻璃纤维补强塑胶材的表面处理方法，其特征在于：该表面造型塑胶薄膜呈透明状。
7、如权利要求4或5所述玻璃纤维补强塑胶材的表面处理方法，其特征在于：该表面造型塑胶薄膜包括形成预定颜色的一种色料。
8、如权利要求4或5所述玻璃纤维补强塑胶材的表面处理方法，其特征在于：该表面造型塑胶薄膜的表面预先印刷有一种印刷图案层。
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