CN108136717A - 多层纤维复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多层复合材料，其包括至少三个彼此叠置且相互面接合的纤维复合材料层，它们相对于彼此被界定为两个外部纤维复合材料层和至少一个内部纤维复合材料层，其中所述纤维复合材料层的每个包含连续纤维，所述连续纤维在各个层内单向排列并嵌入基于聚碳酸酯的塑料中，其中该聚碳酸酯选自均聚碳酸酯或共聚碳酸酯；内部纤维复合材料层具有相同的取向并且其取向相对于外部纤维复合材料层而言旋转30°至90°，并且其中外部纤维复合材料层具有相比于所述至少一个内部纤维复合材料层而言更低的纤维体积含量，基于所述纤维复合材料层的总体积计。本发明进一步提供制造本发明的多层复合材料的方法以及适合于使用或运用在电子设备的外壳中并可由该多层复合材料获得的外壳部件。

Description

多层纤维复合材料
本发明涉及多层复合材料、其制造方法以及用于电子设备外壳的包含此类多层复合材料的外壳部件。
特别是在移动电子设备，例如移动电话、笔记本电脑或平板的领域中，近年来的趋势是制造更轻且更薄的设备。这尤其要求研发极轻和薄的外壳，其必须同时具有高的机械稳定性，以保护该设备的屏幕和电子器件。例如镁铝合金如今已确立为用于此类目的的现有技术。由金属合金制成的外壳的优点是其低重量及其高机械稳定性。此外，此类金属外壳还被消费者认为是美观且高档的。相反，由传统塑料制成的外壳被消费者认为是更可能价廉质次的，且也不能在机械性能方面与金属合金媲美。然而，后者的重大缺点是其需要由昂贵的原材料在复杂且耗能的方法中制造，这与高生产成本相关联。
由多层复合材料制成的外壳是金属外壳的有前途的替代品。由多个纤维复合材料层（其包含单向排列且用塑料浸渍的连续纤维）制成的此类多层复合材料不仅可以更价廉地制造，而且还低重量，并且通过合适的构造可以具有与由金属合金制成的外壳类似的机械性能。然而，该多层复合材料的缺点是其表面经常具有缺陷。此类缺陷大概主要由未被塑料湿润并从表面突出的干燥连续纤维以及空气包夹物造成。这些缺陷在表面处可见并且因此对于消费者而言不美观。这些缺陷的另一问题是它们损害表面的可涂覆性。特别是妨碍形成漆层的均匀层厚度，以使得经上漆的多层复合材料没有一致的性能状况。此外，所述缺陷还可能对该多层复合材料的机械性能具有负面影响。
从如上阐述的现有技术出发，本发明的目的是提供多层复合材料，其具有美观、基本上无缺陷的表面，且同时保持良好的机械性能，以适合用作电子设备外壳的外壳部件材料。为此，该多层复合材料还应具有类似金属的机械性能。
根据本发明，这一目的通过多层复合材料实现，其包括至少三个彼此叠置的纤维复合材料层，它们相对于彼此被界定为两个外部纤维复合材料层和至少一个内部纤维复合材料层，其中
(a) 所述至少三个纤维复合材料层的每个包含连续纤维，其中
- 在各个层内的连续纤维是单向排列的，并
- 嵌入基于聚碳酸酯的塑料中，其中该聚碳酸酯选自均聚碳酸酯或共聚碳酸酯，
(b) 内部纤维复合材料层具有基本上相同的取向并且其取向相对于外部纤维复合材料层而言旋转30°至90°，其中纤维复合材料层的取向由其中包含的单向排列的纤维的取向决定，
(c) 其中外部纤维复合材料层具有相比于所述至少一个内部纤维复合材料层而言更低的纤维体积含量，基于所述纤维复合材料层的总体积计。
已经令人惊讶地发现，独立权利要求1的特征的组合产生多层复合材料，其特征在于基本上无缺陷的表面，并且尽管在外部纤维复合材料层中较低的纤维体积含量而具有良好的机械性能。本发明的多层复合材料的特征还是良好的可涂覆性和可后注塑性。本发明的多层复合材料的另一优点是，由于该多层复合材料的可热成型性，例如外壳部件的成型可以特别简单且灵活地实现。
本发明还提供制造本发明的多层复合材料的方法，以及适合于使用或运用在电子设备的外壳中且使用该多层复合材料的外壳部件。
纤维复合材料在现有技术中主要用作轻质（Leichtbaumaterialien）材料，例如在汽车建造、船只建造、飞机制造、体育领域和建筑工业中。基于塑料的纤维复合材料通常具有嵌入在塑料基体中的纤维状填料作为主要组分。
用于现有技术中的纤维复合材料的塑料基体材料尤其是可热固化的热固性塑料，例如脲醛树脂或环氧树脂，或热塑性塑料，例如聚酰胺、聚丙烯或聚乙烯。
相反，聚碳酸酯作为纤维复合材料的塑料基体材料迄今并不特别多见。相比于通常使用的热塑性塑料，聚碳酸酯的缺点是其几乎不具有蠕变倾向并因此在恒定应力下趋向于形成裂缝。这特别是对于用于包含连续纤维的纤维复合材料而言是极有问题的。这是因为在其塑料基体中包含连续纤维的纤维复合材料由于该连续纤维而处于恒定应力下。聚碳酸酯因此在实践中对于作为包含连续纤维的此类纤维复合材料的塑料基体而言至今仅具有次要作用。然而，原则上希望拓宽将聚碳酸酯也用于复合材料的应用领域，因为相比于其它常见热塑性塑料，例如聚酰胺或聚丙烯而言，聚碳酸酯在固化过程中具有更低的体积收缩。聚碳酸酯还具有更高的热变形温度。令人惊奇地发现，恰恰将基于聚碳酸酯的塑料用作连续纤维的塑料基体以及独立权利要求1的其它特征的组合产生本发明的多层复合材料，其具有特别显著的金属触觉和视觉性。
现有技术公开了多种纤维复合材料及其制造方法。WO 2013/098224 A1描述了制造经塑料浸渍的宽纤维带形式的纤维复合材料的方法以及可由该宽纤维带的部分获得的多层复合结构。热固性塑料和热塑性塑料两者均可以用作塑料基体。DE 10 2012 200 059A1描述了纤维增强的多层复合材料，其塑料基体是热塑性塑料。然而，由现有技术已知的多层复合材料在其视觉、音调（klanglich）、触觉和机械性能方面极其需要改进，如果涉及进一步接近由金属合金制成的外壳的性能。
在本发明的上下文中，“复合材料”被理解为是指包含已交联且在室温下不再可流动的成品塑料产品。
在本发明的上下文中，术语“连续纤维”被理解为是指不同于也被本领域技术人员已知的短纤维或长纤维。连续纤维通常在纤维复合材料层的整个长度上延伸。术语“连续纤维”源自如下事实：这些纤维卷绕在卷上并在制造各个纤维复合材料层的过程中解开和用塑料浸渍，以使得除了偶然断裂或换卷之外，其长度通常基本上对应于所制造的纤维复合材料层的长度。
在本发明的上下文中，“基于聚碳酸酯的塑料”被理解为是指包含至少50重量%，优选至少60重量%，优选至少70重量%，特别是至少80重量%，特别优选至少90重量%，非常特别优选至少95重量%，特别是至少97重量%聚碳酸酯的塑料。换句话说，在本发明的上下文中，基于聚碳酸酯的塑料可包含最高50重量%，优选最高40重量%，优选最高30重量%，特别是最高20重量%，特别优选最高10重量%，非常特别优选最高5重量%，特别是最高3重量%的一种或多种不同于聚碳酸酯的塑料作为共混配对物。
在一个特别的实施方案中，所述基于聚碳酸酯的塑料基本上，特别是以100重量%的程度由聚碳酸酯构成。
当在此述及聚碳酸酯时，这也包括不同聚碳酸酯的混合物。聚碳酸酯此外在此用作上位概念并因此包括均聚碳酸酯和共聚碳酸酯两者。聚碳酸酯还可以是以已知方式线型或支化的。
在本发明的一个特别的实施方案中，所述基于聚碳酸酯的塑料以70重量%、80重量%、90重量%的程度或基本上，特别是以100重量%的程度由线型聚碳酸酯构成。
所述聚碳酸酯可以以已知方式由二酚、碳酸衍生物、任选链终止剂和支化剂来制备。制备聚碳酸酯的细节已被本领域技术人员公知至少大约40年。在此可以参阅例如Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, 第9卷,Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964；D. Freitag, U. Grigo,P.R. Müller, H. Nouvertné, BAYER AG, "Polycarbonates", Encyclopedia ofPolymer Science and Engineering, 第11卷, 第2版, 1988, 第648-718页，以及最后参阅U. Grigo, K. Kirchner和P.R. Müller "Polycarbonate", BeckerBraun,Kunststoff-Handbuch, 第31卷, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester,Celluloseester, Carl Hanser Verlag München, Wien 1992, 第117-299页。
芳族聚碳酸酯例如由二酚与碳酸酰卤，优选光气，和/或与芳族二羧酰二卤，优选苯二甲酰二卤通过相界面法任选在使用链终止剂和任选在使用三官能或大于三官能的支化剂的情况下的反应来制备。同样可以经由熔体聚合法通过二酚与例如碳酸二苯酯的反应来制备。适合于制备聚碳酸酯的二酚例如是对苯二酚、间苯二酚、二羟基联苯、双(羟苯基)烷、双(羟苯基)环烷、双(羟苯基)硫醚、双(羟苯基)醚、双(羟苯基)酮、双(羟苯基)砜、双(羟苯基)亚砜、α、α'-双(羟苯基)二异丙基苯、衍生自靛红衍生物或酚酞衍生物的苯邻二甲酰亚胺（Phthalimidine）及其在环上烷基化、在环上芳基化和在环上卤代的化合物。
优选使用的二酚是基于苯邻二甲酰亚胺的那些，例如2-芳烷基-3,3'-双(4-羟苯基)苯邻二甲酰亚胺或2-芳基-3,3'-双(4-羟苯基)苯邻二甲酰亚胺例如2-苯基-3,3'-双(4-羟苯基)苯邻二甲酰亚胺、2-烷基-3,3'-双(4-羟苯基)苯邻二甲酰亚胺，例如2-丁基-3,3'-双(4-羟苯基)苯邻二甲酰亚胺、2-丙基-3,3'-双(4-羟苯基)苯邻二甲酰亚胺、2-乙基-3,3'-双(4-羟苯基)苯邻二甲酰亚胺或2-甲基-3,3'-双(4-羟苯基)苯邻二甲酰亚胺，以及基于在氮上取代的靛红的二酚，例如3,3-双(4-羟苯基)-1-苯基-1H-吲哚-2-酮或2,2-双(4-羟苯基)-1-苯基-1H-吲哚-3-酮。
优选的二酚是4,4'-二羟基联苯、2,2-双(4-羟苯基)丙烷（双酚A）、2,4-双(4-羟苯基)-2-甲基丁烷、1,1-双(4-羟苯基)-对-二异丙基苯、2,2-双(3-甲基-4-羟苯基)丙烷、二甲基双酚A、双(3,5-二甲基-4-羟苯基)甲烷、2,2-双(3,5-二甲基-4-羟苯基)丙烷、双(3,5-二甲基-4-羟苯基)砜、2,4-双(3,5-二甲基-4-羟苯基)-2-甲基丁烷、1,1-双(3,5-二甲基-4-羟苯基)-对-二异丙基苯和1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己基。
特别优选的二酚是2,2-双(4-羟苯基)丙烷（双酚A）、2,2-双(3,5-二甲基-4-羟苯基)丙烷、1,1-双(4-羟苯基)环己烷、1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷和二甲基双酚A。
这些和其它合适的二酚描述在例如US-A 3 028 635、US-A 2 999 825、US-A 3148 172、US-A 2 991 273、US-A 3 271 367、US-A 4 982 014和US-A 2 999 846，在DE-A 1570 703、DE-A 2063 050、DE-A 2 036 052、DE-A 2 211 956和DE-A 3 832 396，在FR-A 1561 518、在专题论文H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates,Interscience Publishers, New York 1964以及在JP-A 620391986、JP-A 620401986和JP-A 1055501986中。
在均聚碳酸酯的情况下，使用仅一种二酚，在共聚碳酸酯的情况下，使用两种或更多种二酚。
合适的碳酸衍生物的实例包括光气或碳酸二苯酯。可用于制备聚碳酸酯的合适的链终止剂是单酚。合适的单酚例如是苯酚本身、烷基酚例如甲酚、对叔丁基苯酚、枯基苯酚和它们的混合物。
优选的链终止剂是被线型或支化的、优选未取代的C1至C30烷基或被叔丁基单或多取代的酚。特别优选的链终止剂是苯酚、枯基苯酚和/或对叔丁基苯酚。使用的链终止剂的量优选为0.1至5摩尔%，基于在每种情况中使用的二酚的摩尔量计。添加链终止剂可以在与碳酸衍生物反应之前、过程中或之后进行。
合适的支化剂是聚碳酸酯化学中已知的三官能或多于三官能的化合物，特别是具有三个或多于三个酚类OH基团的那些。
合适的支化剂例如是1,3,5-三(4-羟苯基)苯、1,1,1-三(4-羟苯基)乙烷、三(4-羟苯基)苯基甲烷、2,4-双(4-羟苯基异丙基)苯酚、2,6-双(2-羟基-5'-甲基苄基)-4-甲基苯酚、2-(4-羟苯基)-2-(2,4-二羟苯基)丙烷、四(4-羟苯基)甲烷、四(4-(4-羟苯基异丙基)苯氧基)甲烷和1,4-双((4',4-二羟基三苯基)甲基)苯和3,3-双(3-甲基-4-羟苯基)-2-氧代-2,3-二氢吲哚。
任选使用的支化剂的量优选为0.05摩尔%至3.00摩尔%，基于在每种情况下使用的二酚的摩尔量计。该支化剂可以与二酚和链终止剂一起最初装载在碱性水相中或在光气化之前以溶解在有机溶剂中的形式添加。在酯交换法的情况下，所述支化剂与二酚一起使用。
特别优选的聚碳酸酯是基于双酚A的均聚碳酸酯、基于1,3-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷的均聚碳酸酯和基于这两种单体双酚A和1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基环己烷的共聚碳酸酯。
此外，也可以使用共聚碳酸酯。为了制备共聚碳酸酯，可使用1至25重量%，优选2.5重量%至25重量%，特别优选 2.5重量%至10重量%的具有羟基芳氧基端基的聚二有机基硅氧烷，基于所用的二酚的总量计。它们是已知的（US 3 419 634、US-PS 3 189 662、EP 0122 535、US 5 227 449）并可以通过文献已知的方法制备。同样合适的是含聚二有机基硅氧烷的共聚碳酸酯；含聚二有机基硅氧烷的共聚碳酸酯的制备描述在例如DE-A 3 334 782中。
所述聚碳酸酯可以单独地或作为聚碳酸酯混合物存在。也可以使用聚碳酸酯或聚碳酸酯与一种或多种与聚碳酸酯不同的塑料作为共混配对物的混合物。
可使用的共混配对物包括聚酰胺、聚酯，特别是聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚交酯、聚醚、热塑性聚氨酯、聚缩醛、含氟聚合物，特别是聚偏二氟乙烯、聚醚砜、聚烯烃，特别是聚乙烯和聚丙烯、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯，特别是聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚酮、聚芳醚酮、苯乙烯聚合物，特别是聚苯乙烯、苯乙烯共聚物，特别是苯乙烯丙烯腈共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯嵌段共聚物和聚氯乙烯。
此外任选包含最多10.0重量%，优选 0.10至8.0重量%，特别优选 0.2至3.0重量%的其它常见添加剂。
这一类别包括常用于聚碳酸酯的量的阻燃剂、抗滴落剂、热稳定剂、脱模剂、抗氧化剂、UV吸收剂、IR吸收剂、抗静电剂、光学增亮剂、光散射剂、着色剂例如颜料，以及无机颜料、炭黑和/染料和无机填料。这些添加剂可以单独地或以混合物的形式使用。
在聚碳酸酯的情况中通常添加的此类添加剂描述在例如EP-A 0 839 623、WO-A96/15102、EP-A 0 500 496或"Plastics Additives Handbook", Hans Zweifel, 第5版,2000, Hanser Verlag, München中。
在本发明上下文中的多层复合材料包括至少三个彼此叠置的纤维复合材料层。
根据本发明，“纤维复合材料”被理解为是指包含嵌入在塑料基体中的连续纤维的材料。在本发明的一个优选实施方案中，所述多层复合材料包括至少三个彼此叠置且相互面（flächig）接合的纤维复合材料层。
本发明的多层复合材料的纤维复合材料层具有在各个层内单向排列且嵌入基于聚碳酸酯的塑料中的连续纤维。这些连续纤维特别是基本上在该纤维复合材料层的整个长度上延伸。
在本发明的一个特别的实施方案中，所述多层复合材料的所有纤维复合材料层相互面接合，其中在各个层内的连续纤维单向排列并嵌入在基于聚碳酸酯的塑料中。在这一实施方案中，其它材料可以任选地存在于纤维复合材料层之间。
除了纤维复合材料层外，本发明的多层复合材料还可包括一个或多个其它层。在此可提及的实例是由可以与用于所述纤维复合材料层中的塑料基体相同或不同的其它塑料制成的层。这些塑料层还可以特别地包含不同于根据本发明设置的连续纤维的填料。本发明的多层复合材料此外还可以包括增粘剂层、织物层、非织物层或表面增强（Oberflächenvergütung）层，例如漆层。这些其它层可以包含于内部和外部纤维复合材料层之间、在多个内部纤维复合材料层之间和/或在外部纤维复合材料层的一个或两个之上。然而，优选的是外部纤维复合材料层和至少一个内部纤维复合材料层相互接合，以使得在它们之间不存在其它层。实际测试已表明，本发明的多层复合材料已具有有利的机械性能和金属触觉和视觉，而没有位于其之间的此类其它材料层。在本发明的另一个实施方案中，所述多层复合材料的所有含纤维的层是本发明的纤维复合材料层，其具有在各个层内单向排列且嵌入基于聚碳酸酯的塑料中的连续纤维。所述多层复合材料还可以仅由本发明的纤维复合材料层构成，该纤维复合材料层具有在各个层内单向排列且嵌入基于聚碳酸酯的塑料中的连续纤维，其中一个或多个表面增强层，例如漆层可以任选地存在于外部纤维复合材料层的一个或两个之上。
在本发明的上下文中，已被证明有利的是所述多层复合材料包括六个，优选五个，特别是四个，特别优选三个内部纤维复合材料层。然而，根据本发明的多层复合材料还可以包括两个或多个六个，例如七、八、九、十或多于十个内部纤维复合材料层。
各个纤维复合材料层可具有基本上相同或不同的构造和/或取向。
在本发明的上下文中，所述纤维复合材料层的“基本上相同的构造”被理解为是指选自化学组成、纤维体积含量和层厚度的至少一个特征是相同的。
“化学组成”被理解为是指所述纤维复合材料的塑料基体的化学组成和/或连续纤维的化学组成。
在本发明的一个优选实施方案中，外部纤维复合材料层在其组成、其纤维体积含量及其层厚度方面具有基本上相同的构造。
根据本发明，“外部纤维复合材料层”被理解为是指在每种情况中相对于该多层复合材料的其它纤维复合材料层而言在最外面的纤维复合材料层，其包含在层内单向排列且嵌入基于聚碳酸酯的塑料中的连续纤维。在本发明的上下文中，“内部层”因此是位于两个外部层之间的所有纤维复合材料层。在本发明的范围内明确的是，一个或多个其它材料层，例如一个或多个塑料层、饰面或贴面和/或漆层可以位于外部纤维复合材料层的外部。
在本发明的上下文中，“单向”是指连续纤维基本上单向排列，即根据长度而言指向一个方向并因此具有相同行进方向（Laufrichtung）。在本发明的上下文中，“基本上单向”是指在纤维行进方向上偏离最多5%是可能的。然而，优选的是在纤维行进方向上偏离明显低于3%，特别优选明显低于1%。
根据本发明合适的连续纤维的实例是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳族聚酰胺纤维、液晶聚合物纤维、聚苯硫醚纤维、聚醚酮纤维、聚醚醚酮纤维、聚醚酰亚胺纤维和它们的混合物。玻璃纤维或碳纤维的使用被证明是特别实用的。
在本发明的一个特别优选的实施方案中，所用纤维是碳纤维。
对于本发明的某些实施方案而言，已被证明特别实用的是使用连续纤维，特别是碳纤维，其具有大于240 GPa，优选大于245 GPa，特别优选250 GPa或更大的弹性模量。此类碳纤维例如由Mitsubishi Rayon CO., LtD以商品名Pyrofil商购可得。实际测试已显示这些碳纤维的特征在于在加工过程中特别良好的可铺展性以提供根据本发明的纤维复合材料层。
在本发明范围内，其它层可以施加在外部纤维复合材料层之上，其中这些层可以例如是其它纤维复合材料层、塑料层或漆层，其中可施加在外部纤维复合材料层之上的纤维复合材料层不包含在层内单向排列且嵌入基于聚碳酸酯的塑料中的连续纤维。
在本发明的一个特别的实施方案中，所述至少三个纤维复合材料层以基本上对称的形式布置，其中两个外部纤维复合材料层在选自化学组成、纤维体积含量和层厚度的特征方面具有基本上相同的构造。
在本发明的上下文中，“基本上对称”是指所述多层复合材料的纤维复合材料层基于由该多层复合材料的两个外部纤维复合材料层向外界定的厚度的一半处与所述纤维复合材料层平行的镜面在选自化学组成、纤维体积含量和层厚度的至少一个特征，优选所有特征方面具有基本上相同的构造。
在本发明的一个优选实施方案中，所述至少三个纤维复合材料层基本上对称地布置，其中两个外部纤维复合材料层在选自化学组成、纤维体积含量和层厚度的所有特征方面具有基本上相同的构造。在本发明的另一个特别优选的实施方案中，所述至少三个纤维复合材料层对称地布置，其中两个外部纤维复合材料层具有相同构造。
在本发明的多层复合材料中，外部纤维复合材料层具有相比于所述至少一个内部纤维复合材料层而言更低的纤维体积含量，基于纤维复合材料层的总体积计。不希望受科学理论束缚而认为，外部纤维复合材料层中更低的纤维体积含量看似导致连续纤维被基于聚碳酸酯的塑料的更好润湿，以使得基本上所有连续纤维和位于其之间的空腔是经湿润的。因此，在多层复合材料的表面上呈从表面突出的干燥纤维和空气包夹物形式的缺陷的形成可以通过本发明多层复合材料的外部纤维复合材料层的更低纤维体积含量而基本上得以避免。令人惊奇地，尽管外层中的较低纤维体积含量，仍可能通过本发明的层构造而获得具有良好机械性能的复合材料。
在本发明的一个实施方案中，外部纤维复合材料层具有最高50体积%，优选最高45体积%，特别是最高42体积%的纤维体积含量。
在本发明的一个特别的实施方案中，外部纤维复合材料层具有至少30体积%，优选至少35体积%，特别是至少37体积%的纤维体积含量。
内部纤维复合材料层可以具有40至60体积%，优选45至55体积%，特别优选48至52体积%的纤维体积含量，基于纤维复合材料层的总体积计。
在上下文中，“体积%”被理解为是指基于纤维复合材料层的总体积计的体积含量（% v/v）。
如果纤维体积含量小于30体积%，则所得纤维复合材料在点荷载下的机械性能通常并非最佳，即纤维复合材料不能充分经受住点荷载，且在某些情况中甚至穿孔。大于60体积%的纤维体积含量同样导致纤维复合材料的机械性能变差。不希望受科学理论束缚而认为，这看似可归因于所述纤维以这样高的纤维体积含量在浸渍过程中不再能被充分润湿，这导致纤维复合材料中的空气包夹物增多和表面缺陷的发生增多，这对机械性能具有有害影响。
在本发明的一个优选实施方案中，所述多层复合材料具有0.5至2 mm，优选 0.8至1.8 mm，特别是 0.9至1.2 mm的总厚度。实际测试已表明，通过本发明的多层复合材料甚至在这种小厚度下能够实现极好的机械性能。
被证明特别有利的是所有内部纤维复合材料层的总和具有200 µm至1200 µm，优选 400 µm至1000 µm，特别优选 500 µm至750 µm的总厚度。
在本发明的上下文中，此外有利的是两个外部纤维复合材料层的每个的厚度分别为100至250 µm，优选 120 µm至230 µm，特别优选 130 µm至180 µm。
在本发明的上下文中，在机械性能方面，已令人惊讶地发现，当本发明的多层复合材料的两个外部层的总和与所有内部纤维复合材料层的总和的厚度比为0.3至0.65，优选0.35至0.58，特别优选0.39至0.5时，出现特别好的结果。令人惊讶地发现，具有两个外部层的总和与所有内部层的总和的上述厚度比的多层复合材料还表现出相比于不具有这一厚度比的多层复合材料而言进一步改进的机械性能。特别地，例如可以通过上述厚度比获得在根据实验部分所述方法的测量中在0°和90°下均具有对于用作电子设备的外壳部件而言足够高弹性模量的多层复合材料。
在其中所述多层复合材料的表面的光学性质和平滑性的进一步改进被认为重要的实施方案中，同样被证明有利的是本发明的多层复合材料的两个外部层的总和与所有内部纤维复合材料层的总和的厚度比为0.3至0.65，优选0.35至0.58，特别优选0.39至0.5。实际测试已表明，所述多层复合材料具有多层复合材料表面的降低的波纹度，这伴随着表面的改进的光学性质、平滑性和改进的可涂覆性。特别是，外部纤维复合材料层中至少一个的表面的二次平均波纹度（Wq）为小于10.5 µm，优选小于10.0 µm，特别优选小于9.5 µm，和/或其算数平均波纹度（Wa）为小于8.5 µm，优选小于8.0 µm，特别优选小于7.5 µm，和/或其在计算长度上的波纹度轮廓的总高度（Wt）为小于60.0 µm，优选小于58.0 µm，特别优选小于56.0 µm。
被证明特别实用的是，所述内部纤维复合材料层具有相同的取向并且其取向相对于外部纤维复合材料层而言旋转90°。然而，还可设想将所述内部层相对于外部层而言旋转30°、40°、50°、60°、70°或80°。在每种情况中，这一取向可以与所述指导值偏离±5°，优选±3°，特别优选±1°。
本发明的多层复合材料的纤维复合材料层可以通过本领域技术人员已知的制造纤维复合材料的已知方法制造。
当使用如下制造方法时，出现在机械性能和表面平滑性方面的特别好的结果：在本发明的一个优选实施方案中，多层复合材料的纤维复合材料层可通过将熔化的基于聚碳酸酯的塑料在施用压力剪切振动的情况下施加到预加热至高于该塑料的玻璃化转变温度的连续纤维带上而制造。此类制造方法描述在DE 10 2011 005 462 B3中。
已令人惊奇地发现，由此制造的纤维复合材料层的特征在于特别低含量的空气包夹物和非常好的机械性能，尽管使用基于聚碳酸酯且因此易于应力断裂的塑料。可由这样制成的纤维复合材料层获得的本发明的多层复合材料不仅具有金属触觉和视觉，而且表现出非常好的机械性能，特别是在点荷载方面。
本发明的多层复合材料的至少三个纤维复合材料层优选基本上不具有空腔，特别是基本上不具有空气包夹物。
在一个实施方案中，“基本上不具有空腔”是指本发明的多层复合材料的至少三个纤维复合材料层的空腔含量小于2体积%，特别是小于1体积%，特别优选小于0.5体积%。
所述纤维复合材料层或多层复合材料的空腔含量可以以被认为通常公认的不同方式测定。例如，试样的空腔含量可以通过树脂灰化测试来测定，其中试样在炉中暴露于例如600℃的温度3小时，以燃烧在试样中包围纤维的树脂。由此露出的纤维的质量此时可测得，以在进一步的计算步骤中推测试样的空腔含量。这样的树脂灰化测试可以根据ASTM D2584-08进行，以测定纤维和聚合物基体的各自重量。由此，试样的空腔含量可以在进一步的步骤中通过使用下列等式1确定：
V f=100*(ρt−ρc)/ρt (等式1)
其中
Vf是以[%]为单位的样品的空腔含量；
ρc是试样的密度，其例如通过液体-或气体比重法测得；
ρt 是根据下列等式2确定的试样的理论密度：
ρt=1/[W f/ρf +W m/ρm] (等式2)
ρm是聚合物基体的密度（例如在相应的结晶度下）；
ρf 是所用纤维的密度；
Wf是所用纤维的重量含量，且
Wm是聚合物基体的重量含量。
替代地，空腔含量可以根据ASTM D 3171-09通过聚合物基体从试样中的化学溶解来测定。该树脂灰化测试和化学溶解法更适合于通常对于熔融或化学处理而言惰性的玻璃纤维。用于更敏感的纤维的其它方法是根据ASTM D 2734-09（方法A）通过聚合物、纤维和试样的密度而间接计算空腔含量，其中这些密度可以根据ASTM D792-08（方法A）测得。还可以使用图像处理程序、网格模板或缺陷计数，以评估通过传统显微镜确定的拍摄图像的空腔含量。
测定空腔含量的其它方法是厚度差法，其涉及测量在聚合物和纤维的已知单位面积重量和密度下的理论部件厚度和实际部件厚度之间的层厚度差。对于理论部件厚度的计算，认定在构造中不存在空腔并且纤维被聚合物完全润湿。将厚度差与实际部件厚度相关联，得出百分率的空腔含量。这些厚度可以通过例如千分卡尺来测量。对于这一方法，优选通过测定由多个单层，优选多于4个层，特别优选多于6个层，非常特别优选多于8个层构成的部件上的空腔含量来确定误差最小的结果。
所有的上述方法在一起测量相应标准时产生可比拟的结果，而如在此描述的空腔含量借助厚度差法如在实施例中所示那样测定。
非常特别优选的是，本发明的多层复合材料的三个纤维复合材料层不具有空腔，特别是不具有空气包夹物。
根据本发明，“连续纤维带”被理解为是指组合在一起的多个粗砂，其中所述粗砂是多个连续纤维的无捻束。
制造所述多层复合材料的纤维复合材料层的优选方法特别是包括下列步骤：
- 提供连续纤维带并将该连续纤维带沿着加工线传输，
- 将该连续纤维带预加热至高于基于聚碳酸酯的塑料的玻璃化转变温度的加工温度，
- 将熔化的基于聚碳酸酯的塑料施加到该连续纤维带的表面上的该连续纤维带的整个宽度上，
- 在施加所述基于聚碳酸酯的塑料后，将压力以垂直于带平面的方式施加到该连续纤维带上，其中通过至少一个压力冲头实现压力施加且同时施用该压力冲头的剪切振动，其中振动运行分量（Bewegungskomponente）在带平面中和与带的行进方向横向，
- 将连续纤维带保持在高于基于聚碳酸酯的塑料的玻璃化转变温度的加工温度范围内，至少直至压力剪切振动结束后。
只要粗制纤维带具有高于基于聚碳酸酯的塑料的玻璃化转变温度的温度，通过随后施用压力剪切振动的熔体施加导致将塑料熔体有效地引入该粗制纤维带的整个纤维体积结构中。优选的是连续纤维带温度不超过380℃。所述连续纤维带的温度通常为180° C至260℃，优选 200℃至240℃，特别优选210℃至230℃，特别是 220℃。如果在此述及加热至高于该塑料的玻璃化转变温度或保持在高于该塑料的玻璃化转变温度，这是指加热至塑料呈完全熔化时的温度。所述塑料的玻璃化转变温度可以根据DIN EN ISO 17025测定。在将塑料熔体与连续纤维带接触时的纤维温度和熔体温度之间的差值为60℃至120℃，优选70°C至110℃，特别优选80℃至100℃。通过施用压力剪切振动，有效地排出仍存在于粗制纤维带内的气体体积。该方法可以以连续方式进行。将连续纤维带保持在高于该塑料的玻璃化转变温度的温度确保所述基于聚碳酸酯的塑料在完全渗透和分散在连续纤维带之内和之上之前不经受不希望的凝固。高于该塑料的玻璃化转变温度的这一温度保持可以在压力剪切振动的施用结束后还在静止间隔（Beruhigungsintervall）过程中继续。在已进行所示的方法步骤后，所制造的经浸渍的连续纤维带可以以特定方式冷却。该连续纤维带可以具有多个连续纤维。由于压力剪切振动的施用，可以在纤维带上良好的塑料渗透，即良好浸渍的情况下实现少量至不存在纤维损伤。
特别优选的是进行用于制造多层复合材料的纤维复合材料层的方法，以使得将基于聚碳酸酯的塑料施加到连续纤维带上，同时该连续纤维带在标准大气压下传输。这样的塑料施加避免处于压力下的施加室向外的复杂密封。
此外优选的是进行用于制造多层复合材料的纤维复合材料层的方法，以使得在塑料施加后多次相继地沿着加工线对连续纤维带的一部分施用压力剪切振动。还可以进行该方法，以使得在塑料施加后从该带平面的两面上对连续纤维带的一部分施用压力剪切振动。多次施用压力剪切振动增加该制造方法的效率。用于施用压力剪切振动的各个装置的横向运行分量可以以同步相反方式，即以推拉（Gegentakt）方式控制。可以在每种情况中以针对性的方式在压力剪切振动的相继施用之间设置静止间隔，其中在预定时间段中不对该粗制纤维带施用压力剪切振动。从两个面上施用压力剪切振动可以通过相继布置在加工线上的压力施加装置来实现。替代地，同时从两个面上施用压力剪切振动是可能的。从两个面上施用压力剪切振动还可以通过以同步相反方式，即以受控的推拉方式的横向运动分量实现。
施用压力剪切振动的频率可以为1 Hz至40 kHz。施用压力剪切振动的振幅可以为0.1 mm至5 mm。施用压力剪切振动的压力可以为0.01 MPa至2 MPa。
本发明还提供制造本发明的多层复合材料的方法，其包括下列步骤：
- 提供至少一个内部纤维复合材料层和两个外部纤维复合材料层，其中各个纤维复合材料层的制造在施用压力剪切振动的情况下通过将熔化的基于聚碳酸酯的塑料施加到预加热至高于该塑料的玻璃化转变温度的连续纤维带上而实现，
- 将所述至少一个内部纤维复合材料层引入外部纤维复合材料层之间，其中内部纤维复合材料层具有相同的取向并且其取向相对于外部纤维复合材料层而言旋转30°至90°，
- 将成层的纤维复合材料层接合，特别是借助压力和/或温度，以提供多层复合材料。
根据本发明，“成层的纤维复合材料层接合”被理解为是指产生成层的纤维复合材料层的物理（körperlich）接合的各种方法。优选的是通过压力和/或温度，例如通过层压，将成层的纤维复合材料层接合以提供多层复合材料。用于将成层的纤维复合材料层接合以提供多层复合材料的压力可以为5至15 bar，优选 7至13 bar，特别优选 8至12 bar。用于将纤维复合材料层接合的温度可以为80℃至300℃。如果使用具有加热-和冷却区的接合方法，用于在加热区中将纤维复合材料层接合的温度可以为220℃至300℃，优选230℃至290℃，特别优选240℃至280℃。在冷却区中的温度可以为80℃至140℃，优选90℃至130℃，特别优选100℃至120℃。
然而，除了层压外，例如粘合或焊接以将成层的纤维复合材料层接合也是可能的。
在一个实施方案中，将成层的纤维复合材料层接合导致相互面接合的纤维复合材料层。在这一上下文中的“面”是指两个相邻纤维复合材料层的彼此面对的表面的至少50%，优选至少75%、90%、95%、99%或100%（“完全”接合）直接相互接合。接合程度可以在截面中通过显微镜测定或通过在纤维复合材料中不存在空腔，例如空气包夹物来测定。
为了制造适合用作或用于电子设备外壳的外壳部件，进行下列步骤：
a) 提供本发明的多层复合材料作为起始材料，
b) 与其它组件成型和/或组装，以提供所述外壳部件。
在本发明的上下文中，外壳部件是适合于用作或用于电子设备的外壳（IT外壳）的各种部件。例如，在本发明的上下文中，外壳部件可以是移动电话背面、笔记本电脑底面、笔记本电脑的显示器背面、平板背面等，或仅是移动电话背面、笔记本电脑底面、笔记本电脑显示器背面、平板背面等的构件。
在一个特别的实施方案中，所述外壳部件是笔记本电脑的显示器背面（所谓的“a盖”）或底面（所谓的“d盖”）或是笔记本电脑的显示器背面或底面的构件。
本发明的多层复合材料的另一优点是其可以成型为任意形状。成型可以通过本领域技术人员已知的所有成型方法实现。此类成型方法可以在压力和/或热量的作用下实现。
在本发明的方法的一个实施方案中，所述成型在热量的作用下，特别是通过热成型来实现。
本发明还提供适合于用作或用于电子设备外壳的外壳部件，其中该外壳部件包含本发明的多层复合材料或可通过制造外壳部件的本发明方法获得，且其中电子设备外壳优选是笔记本电脑的显示器背面或底面。
本发明还提供包含本发明的多层复合材料或可通过制造外壳部件的方法获得的电子设备，特别是电脑、显示器、平板或电话，其中电脑优选是笔记本电脑。
为了用作电子设备的外壳或用于电子设备的外壳，本发明的多层复合材料应能够经受例如在电子设备跌落或无意踩踏时产生的点荷载。本发明的多层复合材料不仅具有特别美观、基本上无缺陷的表面，而且还对点荷载具有特别好的耐受性。这使得其特别适合用于IT外壳。
已经令人惊讶地发现，具有在0°方向上大于55 GPa的弹性模量和在90°方向上大于28 GPa的弹性模量的组合的本发明的多层复合材料特别好地满足对于电子设备外壳所提出的可点荷载性要求。本发明的多层复合材料优选具有在0°方向上大于60 GPa的弹性模量和在90°方向上大于28 GPa的弹性模量的组合。如在实施例中所示，这一选择规则可以特别地通过调节多层复合材料中的相对层厚度和/或纤维体积含量来遵循。
本发明还提供包含单向排列且嵌入在基于聚碳酸酯的塑料中的连续纤维的纤维复合材料层。在此，基于聚碳酸酯的塑料优选是线型聚碳酸酯，且单向排列的连续纤维优选具有大于240 GPa的弹性模量。实际测试已显示，此类纤维复合材料层可以特别好地进一步加工以提供具有出色机械性能的本发明的多层复合材料。
本发明的其它细节和优点从下面展现优选实施方案的所附附图的说明中显而易见。
图1通过局部放大显示了由三个彼此叠置的纤维复合材料层制成的多层复合材料的示意和透视图，其中内部层相对于外部纤维复合材料层而言旋转90°，
图2显示了由五个彼此叠置的纤维复合材料层制成的多层复合材料的示意和透视图，其中内部层具有相同的取向并且其取向相对于外部纤维复合材料层而言旋转90°，
图3a显示了由六个彼此叠置的纤维复合材料层制成的多层复合材料的示意和透视图，其中内部层具有相同的取向并且其取向相对于外部纤维复合材料层而言旋转90°，
图3b显示了由三个彼此叠置的纤维复合材料层制成的多层复合材料的示意和透视图，其中内部层具有相比于两个外部层的总和而言更大的层厚度。内部层与两个外部层总和的厚度比在此对应于来自图3a的多层复合材料的所有内部层的总和与两个外部层的总和的厚度比，
图4显示了由三个彼此叠置的纤维复合材料层制成的多层复合材料的示意和透视图，其中外部纤维复合材料层具有相比于内部纤维复合材料层而言更低的纤维体积含量，
图5a显示了由三个彼此叠置的纤维复合材料层和在外部纤维复合材料层上的附加材料层制成的多层复合材料的示意和透视图，
图5b显示了由三个彼此叠置的纤维复合材料层和两个附加的内部其它材料层，例如塑料层制成的多层复合材料的示意和透视图，其中内部其它材料层分别位于外部纤维复合材料层和内部纤维复合材料层之间，
图6显示了笔记本电脑的示意和透视图。
图1显示了由三个彼此叠置的纤维复合材料层2、3制成的多层复合材料1的局部，其中内部纤维复合材料层2相对于外部纤维复合材料层3而言旋转90°。图1的局部放大显示了该多层复合材料的每个层2、3包含在各个层内单向排列且嵌入基于聚碳酸酯的塑料5中的连续纤维4。各个纤维复合材料层2、3的取向由其中包含的单向排列的连续纤维4的取向决定。连续纤维4在多层复合材料的整个长度或宽度上延伸。层2、3整面相互接合。
根据图2的多层复合材料1由五个彼此叠置的纤维复合材料层2、3构成，其中内部纤维复合材料层2具有相同的取向并且其取向相对于外部纤维复合材料层3而言旋转 90°。
根据图3a的多层复合材料1由六个彼此叠置的纤维复合材料层2、3构成，其中内部纤维复合材料层2具有相同的取向并且其取向相对于外部纤维复合材料层3而言旋转 90°。例如对于170 µm的外部层3的每个的厚度和内部层2的每个的厚度，两个外部层3的总和与两个内部层2的总和的厚度比为(2∙170 µm)/(4∙170 µm) = 0.5。
图3b显示了由三个彼此叠置的纤维复合材料层2、3制成的多层复合材料1，其中内部层2具有相比于两个外部层3的总和而言更大的厚度。例如对于170 µm的外部层3的每个的厚度和 680 µm的内部层2的厚度，两个外部层3的总和与内部层2的总和的厚度比为(2∙170 µm)/680 µm = 0.5。根据图3b的两个外部层3的总和与厚的内部层2的厚度比因此对应于来自图3a的多层复合材料1的两个外部层3的总和与四个内部层2的总和的厚度比。
根据图4的多层复合材料1由三个彼此叠置的纤维复合材料层2、3构成，其中外部纤维复合材料层3具有相比于内部纤维复合材料层2而言更低的纤维体积含量。图4以示意形式清楚显示了外部纤维复合材料层3中的连续纤维4的密度低于内部纤维复合材料层2中的纤维密度并且外部纤维复合材料层3中的塑料5的含量相应地高于内部纤维复合材料层2中的塑料含量，而应理解的是在其它前述和随后的图中，各个外部纤维复合材料层3根据本发明也具有相比于所述至少一个内部纤维复合材料层2而言更低的纤维体积含量。
图5a显示了如图1所述的由三个彼此叠置的纤维复合材料层2、3制成的多层复合材料1，但在外部纤维复合材料层3之一上具有附加的其它外部材料层6。外部材料层6可以例如包括一个或多个无纤维的塑料层和/或薄的饰面，例如漆层或贴面。
图5b显示了如图1所述的由三个彼此叠置的纤维复合材料层2、3制成的多层复合材料1，但具有两个附加的其它内部材料层7，其中各个内部其它材料层7分别位于外部纤维复合材料层3之一和内部纤维复合材料层2之间。其它内部材料层7可以具有相同或不同的构造并可以包括例如一个或多个无纤维的塑料层。
图6显示了笔记本电脑的示意图。形成显示器b的显示器背面a的笔记本电脑外壳部件也在本领域中被称为“a盖”。形成键盘c的底面d的笔记本电脑外壳部件通常被称为“d盖”。笔记本电脑的显示器背面a和底面d包含本发明的多层复合材料。
附图标记列表：
1:多层复合材料
2:内部纤维复合材料层
3:外部纤维复合材料层
4:连续纤维
5:基于聚碳酸酯的塑料
6:其它外部材料层
7:其它内部材料层
a:笔记本电脑的显示器背面
b:笔记本电脑的显示器
c:笔记本电脑的键盘
d:笔记本电脑的底面。
下面借助实施例更详细阐述本发明。
实施例
1. 原材料和测试方法的描述
组分A
基于双酚A的线型聚碳酸酯，其具有6.0 cm3/10 min的熔体体积流动速率MVR（根据ISO1133在300℃的测试温度和1.2 kg的荷载下）
组分B
来自Mitsubishi Rayon CO., LtD公司的Pyrofil TRH50 60M碳纤维，其具有7µm的单个长丝直径、1.81 g/cm3的密度和250 GPa的拉伸模量。60000个单个长丝以纤维束（粗纱）形式作为连续线圈提供。
测量方法
下面列出的测定相关参数的方法用于进行和评估实施例并且也是一般用于测定本发明相关参数的方法。
纤维体积含量的测定
在本方法中，纤维以恒定润湿速度经过热塑性塑料熔体。纤维复合材料层的纤维体积含量因此由热塑性塑料熔体的熔体体积流速之差和纤维复合材料层的制造速度以及要制造的纤维复合材料层截面的乘积计算。
厚度和厚度比的确定
纤维复合材料层和在接合后产生的多层复合材料的厚度测定使用商购的千分卡尺实现。所示结果是5个在不同位置的单独测量的算术平均值。
两个外部纤维复合材料层与内部纤维复合材料层的总和的厚度比可以一方面在制造过程中通过测定在接合层以提供该多层复合材料之前的纤维复合材料层的单个厚度来确定。实际测试已显示，在用于接合层的常见方法（例如在压力和热量的作用下层压）中，相互的厚度比甚至在压缩和相伴的厚度减少的情况下也在总体上不显著改变。在此描述的厚度比涉及在接合层以提供该多层复合材料之前的制造过程中测定的纤维复合材料层的单个厚度。
替代地，厚度比的确定也可以在成品多层复合材料中实施。为此，通过显微镜检测材料的截面。由于在从内部向两个外部纤维复合材料层过渡时的纤维行进方向的取向变化，这些层可通过显微镜良好辨识。对于层厚度测定，用作层边界的平面是与由纤维行进方向决定的平面平行的并且在属于外部纤维复合材料层的最后一个连续纤维和属于内部纤维复合材料层的第一个连续纤维的间距的一半处。
空腔含量的测定
通过如上所述的厚度差法在事先通过间隔热压而接合的试样上测定。实际试样厚度的测定在分布于部件上的5个测量点处进行。为了计算空腔含量，使用实际试样厚度的5个单独测定的算术平均值。
波纹度参数的测定
表面上的波纹度参数使用KLA Tencor公司的P16+ TM使用Profiler 7.21控制软件和Apex 3D评估软件来测定。
测得的主轮廓（Primärprofil）的粗糙度轮廓和波纹度轮廓之间的差分（Differenzierung）根据DIN EN ISO 11562:1998通过使用数码高斯滤波器在 0.08 mm的限值波长下实现。
由波纹度轮廓计算如DIN EN ISO 4287:2010中定义的算术平均波纹度（Wa）、二次平均波纹度（Wq）和在计算长度上的波纹度轮廓的总高度（Wt）。
为了测定参数，选择2 mg 的传感器的施加重量（Auflagegewicht）和200 µm/秒的传感器的推进速度。测量距离分别为30 mm。计算长度对应于测量距离。
下面所示的参数由3个与纤维取向正交的单独测量求平均。在室温（23℃）下进行测量。
弯曲弹性模量
为了测定弯曲弹性模量，首先通过Mutronic Diadisc 5200使用Dia精细切割盘CFK由制成的多层复合材料板材准备每个取向（0°、90°）5个试样。随后借助千分卡尺测定对于测试相关的准确的试样尺寸（宽度和厚度）。该测试根据ASTM D790-10方法A进行。在所得的力-路径-图中，斜率对应于弯曲弹性模量。作为结果，给出5个单独测量的算术平均值。
2. 制造和结果
纤维复合材料层的制造
根据DE 10 2011 005 462 B3中描述的方法由上述组分A和B制造纤维复合材料层。将由展开的粗砂构成的粗制纤维带加热至大约220℃的温度，然后在两面上将熔化的塑料施加到粗制纤维带平面上。在完成施用压力剪切振动后，产生连续带（Endlostape）形式的下列纤维复合材料层的组成。
表1: 各个复合材料层的性能的综述
复合材料层 组分A（塑料）的含量[体积%] 组分B（连续纤维）的含量[体积%] 层厚度[µm]
1 63 37 230
2 55 45 150
3 55 45 180
4 55 45 190
5 53 47 190
6 57 43 210
7 50 50 185
8 50 50 180
多层复合材料的制造
通过有针对性地以下列取向相邻排列（Aneinanderreihung）复合材料层，获得用于进一步表征的多层复合材料试样。
表2: 多层复合材料中使用的复合材料层的类型、取向、数量的综述
在相邻排列后，将试样在间隔热压中半连续地相互接合。以面形式施加的压制压力在此为10 bar。加热区中的温度为280℃且冷却区中的温度为 100℃。此外，每冲程的推进为30 mm且冲程时间为10秒。各个带试样的厚度在接合成试样后在其中得以保持。
在外部纤维复合材料层中具有相比于所述至少一个内部纤维复合材料层中而言更低的纤维体积含量的本发明的多层复合材料试样中，在光学检测时未发现表面上的缺陷。本发明的多层复合材料的表面甚至比在内部和外部纤维复合材料层中具有相同纤维体积含量的多层复合材料的表面还更好。特别地，在本发明的多层复合材料中，没有检测到从表面突出的干燥的连续纤维。
波纹度轮廓测量的结果
表3: 具有不同层构造的多层复合材料的参数
试样 层数 Wa [µm] Wq [µm] Wt [µm] 厚度比（Ʃ外部层/ Ʃ内部层）
D (对比*) 4 8.58 10.58 60.10 1.24
F (对比*) 4 9.35 11.81 65.27 1.0
G 6 7.31 9.05 52.90 0.64
H 6 6.89 8.70 54.97 0.58
波纹度轮廓测量表明，当多层复合材料的两个外部纤维复合材料层的总和与所有内部纤维复合材料层的总和的特定厚度比为0.3至0.65时，本发明的多层复合材料的表面质量可以进一步改进。对于本发明的多层复合材料G和H是这种情况，而本发明的多层复合材料D和F不满足这一附加标准。因此，多层复合材料D和F在此被标记为对比例（对比*）。
弯曲弹性模量测量和空腔含量测量的结果
表4: 在具有不同层构造的多层复合材料的0°和90°取向下的弯曲弹性模量
试样 在90° 取向下的弯曲弹性模量[GPa] 在0° 取向下的弯曲弹性模量[GPa] 试样厚度[µm] 空腔含量[%] 厚度比（Ʃ外部层/ Ʃ内部层）
A (对比) 11.4 77.9 950 < 0.5 0.66
B (对比) 30.2 64.5 1080 < 0.5 0.5
C 37.5 55.9 1060 < 0.5 0.39
D (对比*) 12.3 71.9 830 < 0.5 1.24
E (对比*) 14.1 80.9 790 < 0.5 1.14
F (对比) 15.3 97.2 740 < 0.5 1.0
G 28.1 66.9 1280 < 0.5 0.63
H 28.0 72.3 1200 < 0.5 0.58
I (对比) 32.4 75.8 1080 < 0.5 0.5
弯曲弹性模量测量的结果表明，本发明的多层复合材料C、G和H在90°取向和0°取向下均具有足够高的弯曲弹性模量。非本发明的多层复合材料I和B具有可比拟的弹性模量，但具有相比于本发明的多层复合材料而言更差的表面性质。令人惊讶地，对于进一步改进表面性质以及对于机械性能而言被证明特别有利的是，本发明的多层复合材料不仅具有在外部纤维复合材料层中更低的纤维体积含量，而且两个外部纤维复合材料层的总和与所有内部纤维复合材料层的总和的厚度比为0.3至0.65。这确保本发明的试样承受住多轴荷载，例如相应部件的跌落或无意的面荷载。此外明显的是，空腔含量通过所述制造方法而最小化并且对于所有测试的试样而言为低于0.5。

Claims (15)

1.多层复合材料(1)，其包括至少三个彼此叠置且相互面接合的纤维复合材料层，它们相对于彼此被界定为两个外部纤维复合材料层(3)和至少一个内部纤维复合材料层(2)，其中
(a) 所述至少三个纤维复合材料层(2、3)的每个包含连续纤维(4)，其中
- 在各个层(2、3)内的连续纤维(4)是单向排列的，并
- 嵌入基于聚碳酸酯的塑料(5)中，其中该聚碳酸酯选自均聚碳酸酯或共聚碳酸酯，
(b) 内部纤维复合材料层(2)具有基本上相同的取向并且其取向相对于外部纤维复合材料层(3)而言旋转30°至90°，其中纤维复合材料层(2、3)的取向由其中包含的单向排列的连续纤维(4)的取向决定，
并且
(c) 其中外部纤维复合材料层(3)具有相比于所述至少一个内部纤维复合材料层(2)而言更低的纤维体积含量，基于所述纤维复合材料层的总体积计。
2.根据权利要求1或2的多层复合材料，其特征在于所述两个外部层(3)的总和与所有内部纤维复合材料层(2)的总和的厚度比为0.3至0.65。
3.根据权利要求1或2的多层复合材料(1)，其中纤维复合材料层(2、3)可通过将熔化的基于聚碳酸酯的塑料施加到预加热至高于该塑料的玻璃化转变温度的粗制纤维带上而获得，其中所述施加在施用压力剪切振动的情况下实现并且其中所述聚碳酸酯选自均聚碳酸酯或共聚碳酸酯。
4.根据权利要求1至3任一项的多层复合材料(1)，其中外部纤维复合材料层(3)的纤维体积含量为最高50体积%，基于外部纤维复合材料层(3)的体积计。
5.根据权利要求1至4任一项的多层复合材料(1)，其中所述至少三个纤维复合材料层(2、3)以基本上对称的形式布置，其中两个外部纤维复合材料层(3)在选自化学组成、纤维体积含量和层厚度的至少一个特征的方面具有基本上相同的构造。
6.根据权利要求1至5任一项的多层复合材料(1)，其中多层复合材料(1)具有0.5 mm至2 mm的总厚度。
7.根据权利要求1至6任一项的多层复合材料(1)，其中所述两个外部层(3)的总和与所有内部纤维复合材料层(2)的总和的厚度比为0.38至0.55，特别是0.42至0.48。
8.根据权利要求1至7任一项的多层复合材料(1)，其中多层复合材料(1)包括三至六个内部纤维复合材料层(2)。
9.根据权利要求1至8任一项的多层复合材料(1)，其中内部纤维复合材料层(2)具有相同的取向并且其取向相对于外部纤维复合材料层(3)而言旋转90°±5°。
10.根据权利要求1至9任一项的多层复合材料(1)，其中所述至少三个纤维复合材料层(2、3)基本上不含空腔，特别是基本上不含空气包夹物。
11.根据权利要求1至10任一项的多层复合材料(1)，其中连续纤维(4)选自玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳族聚酰胺纤维、液晶聚合物纤维、聚苯硫醚纤维、聚醚酮纤维、聚醚醚酮纤维、聚醚酰亚胺纤维和它们的混合物，特别是碳纤维。
12.制造根据权利要求1至11任一项的多层复合材料(1)的方法，其包括下列步骤：
-提供至少一个内部纤维复合材料层(2)和两个外部纤维复合材料层(3)，其中各个纤维复合材料层的制造通过将熔化的基于聚碳酸酯的塑料施加到预加热至高于该塑料的玻璃化转变温度的粗制纤维带上而实现，其中所述施加在施用压力剪切振动的情况下实现并且其中所述聚碳酸酯选自均聚碳酸酯或共聚碳酸酯，
-将所述至少一个内部纤维复合材料层(2)引入外部纤维复合材料层(3)之间，其中内部纤维复合材料层(2)具有相同的取向并且其取向相对于外部纤维复合材料层(3)而言旋转30°至90°，
-将成层的纤维复合材料层(2、3)接合，特别是借助压力和温度，以提供多层复合材料(1)。
13.适合于使用或运用在电子设备的外壳中的电子设备或外壳部件，其中所述电子设备或外壳部件包括根据权利要求1至11任一项的多层复合材料(1)。
14.根据权利要求13的电子设备，其中所述电子设备是显示器、平板、移动电话或计算机，优选笔记本电脑。
15.根据权利要求13的外壳部件，其中电子设备的外壳是笔记本电脑的显示器背面(a)或底面(d)。
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