CN103221197A - 用于制造染色的纤维复合材料的方法和该纤维复合材料以及由此制造的成型件 - Google Patents

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Abstract

为了对用作深拉成型件的预制材料的轻质高性能纤维复合材料(10)进行用户化的染色，而不会由此损害其纤维织物(11)的触觉性能，在将染色的织物(11)层压成纤维复合材料(10)之前，整面地或按照图形界定地用彩色着色的光泽漆喷涂织物(11)。

Description

用于制造染色的纤维复合材料的方法和该纤维复合材料以及由此制造的成型件
技术领域
本发明涉及用于制造染色的纤维复合材料的方法，以及用作成型件的预制材料的染色的纤维复合材料，如成型为体育用品的部件、轿车内部美化装备的装饰部件或电池盖，或者移动电话或其他电子消费品的其他外壳。
背景技术
对于这类尤其是在深拉方法中制成的成型件，在实践中提出了很多互相对立的要求。尤其是，尽管有极其扁平的构造，但应该是非常抗弯曲和抗扭转的，并且在令人满意的外观和突出的触觉情况下材料成本和制造成本应该为低。外部应该通过可预设的染色吸引人，但是层压的增强织物的有特色的纤维结构还应在外观上出众，尤其当其不是简单的铺置物（Gelege）而是特定图案设计的织物时。
在此为了简化说明总是只讨论纤维增强的织物，在本发明范围内它可以设计成同样的单层或多层以及还有针织物、铺置物、纤维束（粗纱）、毛毡和类似的垫。其总是涉及大多数情况下限定取向的纤维结构，该纤维结构例如两面用透明的热固性或优选热塑性塑料层压成任意的纤维复合材料，任选地也层压成所谓的有机薄片（Organoblech）。
尤其在对于纤维增强的热塑性成型件提高的机械要求情况下，本身容易想到的是使用碳纤维用于增强织物。它不仅具有特别高的强度，作为成型件其织物结构还提供令人愉快的触觉和优雅的外观。但是由于碳的导电特性和由此得到的屏蔽行为，这种成型件不可用于其中例如在移动电话中集成有无线电天线的仪器中。这种导致电子应用的绝缘特性差的缺陷，对于同样非常坚固的凯芙拉纤维或芳族聚酰胺纤维虽然没有出现，但是由于其例如用于安全帽和防弹背心的需求，这种织物几乎不能以对消费品来说合理的价格提供。
因此，大多数情况下只有使用具有常规的玻璃纤维-增强织物的热塑性层压体，该玻璃纤维-增强织物尤其是多层的玻璃纤维-增强织物，还显示出非常好的机械强度。然而，由此制成的玻璃状无色成型件的外观根本不吸引人，并且因此特别是与碳成型件相比，尤其不适合用于较高价格的消费品。还不能对单个的玻璃纤维染色，以便由此赋予后来的织物和由此制成的成型件更有品质的外观，因为该纤维由于单片材料的表面结构实际上不能接受颜色。
虽然玻璃纤维织物整体可以代替单个纤维，在其层压之前，通过浸渍在颜料池中用色料完全涂覆。然后，必须随后还经过金属光泽蒸镀的干燥色料虽然保留在不平整的织物结构上，但是这种不平整性很大程度上被色料填满，从而在色料覆盖层干燥之后，当前拉平的织物结构几乎没有表现出期望的艺术上和触觉上的外观，无论如何在触觉上不再吸引人且视觉上不再符合设计，内部织物结构在外部丧失。此外，最后金属化又带来了导电性方面的缺点。
发明内容
基于对这些事实的认识，本发明所基于的技术问题是，对于玻璃纤维增强的成型件，在没有明显地损害触觉特性和视觉外观的情况下，使其纤维结构可以以不同的预设颜色出现并且在此尤其还以更高品质的、灰黑色碳亮点（Karbonschimmer）出现。
根据本发明，该任务通过各独立权利要求中给出的基本特征来解决。由此，用彩色着色（farbpigmentiert）的漆喷涂尚未交织的纤维，尤其是连续纤维，或者优选喷涂后来的复合材料的纤维-织物，例如使用一种如也称为瓷色料，用于将由玻璃或由金属制成的物品通过对其表面的抗刮印刷进行颜色鲜艳的整饰。由此在织物上一面或双面点状的相对致密地实现的例如用户化的彩色沉淀随后根据漆固化的方式来热固定，之后以常规方式将垫透明地或半透明地层压。在该喷涂染色中，省去了对彩色涂层的金属光泽蒸镀（如根据常规的彩色浸渍的那样）的要求。
用彩色颜料在溶剂过量条件下对漆进行的这种单面或双面喷涂不会导致表面上的实际封闭的彩色涂层，而更多的是导致或多或少致密的预设的、沿着织物表面结构附着的、彩色颜料的点状沉淀，没有将织物的结构不平坦地方平整化。在考虑具有事先这样喷涂的织物的纤维复合材料时，尤其在光入射在其上的条件下，在复合材料内部不出现吸收，如在通过浸渍平整的和无光泽染色的表面上的那样；并且在略微波浪形的和在金属化之后有光泽的表面上也不出现平面反射；而是根据所喷涂的漆的强度大小和其彩色颜料的鲜艳程度，在一定程度上从来自层压的织物结构内部的单个纤维的表面发射多个点状光源的散射光。这在没有金属蒸镀条件下产生所追求的颜色鲜艳的光泽效应，以及在之后由该复合材料制造的成型件上保持了织物结构的视觉和触觉特性。
因此，还可以在保持显著的织物结构条件下，以各式各样的鲜艳颜色和颜色组合用可价格便宜地提供的玻璃纤维-织物实现由复合材料制成的成型件。对于制造，从备用线轴(Vorratsspule)上抽出织物并行经单面或双面作用其上的喷漆室（用于用彩色颜料在溶剂过量条件下进行喷涂），随后例如通过如在工业中用于漆固化的隧道炉，以便最后再卷绕成（aufgehaspelt）不损害其织物结构的外观而鲜艳染色的织物网幅。
当彩色沉淀的喷涂不是这样大面积地在自动喷漆室或例如用喷枪完成，而是借助于喷嘴例如根据喷墨打印机的写入头系统按照图形针对性地界定时，则可以在还没有涂布的织物上涂覆例如多彩的纹饰、徽标或文字说明，其在透明或半透明地层压之后，和在成型为日用品之后，在其结构化的和由此触觉上尤其高品质的表面上在外观上简洁地呈现任意颜色组合。
为了对用作深拉成型件的纤维增强预制材料的轻质高性能纤维复合材料在没有金属化的条件下进行用户化的鲜艳染色，而不会由此损害其纤维织物的触觉上高品质的外观，根据本发明在将织物层压之前，整面地或按照图形界定地用光泽漆喷涂织物。由此随后将致密地点状沉淀在织物的纤维表面走向上的颜料热固化，之后将这样染色的织物层压成板状的或连续的纤维复合材料，该纤维复合材料作为例如待热成型的物品的预制材料。
附图说明
为了更详细地说明本发明染色的纤维复合材料，参考下面的在附图中绘制的优选的工作实施例的说明。
在唯一的附图中，大大放大和不是按照比例地在中断的剖面中绘制具有单层纤维-织物11的复合材料10，其经纱（Kettfaser）和纬纱（Schussfaser）13在此交织成亚麻结构(Leinenstruktur)。增强纤维13通常是玻璃纤维，但是其他材料如芳族聚酰胺纤维也可以根据本发明在织物结构的颜色鲜艳的外观下染色，而不会影响电气功能。织物11在此单面上用彩色光泽漆喷涂。得到跟随织物结构的鲜艳、细颗粒的彩色颜料12在互相交织的纤维13上的、在此夸张地不连续地绘制的沉淀。
具体实施方案
该光泽漆优选是溶胶-凝胶-混合漆体系，如在喷涂的水解溶胶中蒸发涂料-溶剂之后，作为高度交联的清漆-凝胶膜，用作玻璃表面上装饰性、抗刮的保护层，或者用作卫浴陶瓷上的防污涂层。但是该溶胶在本发明范围内掺杂有非常精细颗粒的和尤其颜色强烈的颜料12，该颜料在最后的热促进的溶胶凝聚成凝胶时，跟随织物结构，在纤维表面上保持良好的附着。
在短时间的干燥之后，为了在纤维表面上稳定化以促进溶胶变成凝胶的凝聚反应，在织物11上结合在凝胶中的颜料12，例如在红外连续式加热炉中保持在数量级为约180℃的温度并随后缓慢冷却。接着以常见方式将这样染色的织物11至少单面，通常是双面与基质14层压成纤维复合材料10，该基质14由良好附着在织物11上的、透明或半透明的塑料如聚酰胺或聚丙烯或聚氨酯构成。
如此例如用户化染色的纤维复合材料的网幅材料或片材（Bogenware）可以依照产品来进行切割，例如热深拉成高强度的成型件如非常薄和平坦、但平面刚性的且由于其表面的织物结构而在触觉上和视觉上吸引人的电池盖或电器消费品的类似的无线电和电子学相容的平面外壳。

Claims (10)

1. 用于制造染色的纤维复合材料(10)的方法，该方法通过如下方式进行：用漆喷涂该纤维复合材料的织物(11)或织物纤维(13)，随后将该漆热固化，然后层压织物(11)。
2. 根据前一权利要求的方法，其特征在于，用彩色着色的光泽漆喷涂织物（11）。
3. 根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，将所述漆按图形界定地喷涂到织物(11)上。
4. 根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，将所述漆的喷涂上的颜料(12)煅烧到织物(11)的纤维(13)表面中。
5. 根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，将织物(11)或甚至其尚未交织的纤维(13)在使用在过量溶剂中的彩色颜料条件下，利用如尤其用于印刷由玻璃或金属制成的物品类型的人们所说的瓷色料喷涂。
6. 根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，将织物(11)或甚至其尚未交织的纤维(13)用溶胶-凝胶-漆体系的掺有彩色颜料的溶胶喷涂。
7. 根据前述方法之一染色的纤维复合材料(10)，其特征在于，其织物(11)的纤维(13)的表面带有彩色颜料(12)。
8. 根据前一权利要求的纤维复合材料，其特征为有高光泽的颜料(12)。
9. 根据前两个权利要求中任一项的纤维复合材料，其特征在于，将颜料(12)煅烧到纤维表面中。
10. 由根据前三个权利要求中任一项的纤维复合材料(10)的切割料深拉的平面的、触觉上吸引人和可用户化染色的成型件，尤其是电子仪器的外壳、体育用品或汽车装饰件。
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