CN112127032A - 高分子复合材料扩纤织物与其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高分子复合材料扩纤织物与其制备方法。该高分子复合材料扩纤织物以扩纤纱编织而成，所述扩纤纱以热塑性高分子化合物作为基材且包含：多条纤维是单向的排列；其中，所述扩纤纱的纤维单位面积重量大于等于70g/m2且小于等于160g/m2；所述扩纤纱的幅宽小于等于100cm；以及所述扩纤纱的树脂含量大于等于30％且小于等于50％。为解决现有的扩纤织物的种种问题，本发明提出一种高分子复合材料扩纤织物，其是以一种具有低纤维单位面积重量、低树脂含量且便于应用的扩纤纱编织而成，而能提供厚度更薄且质量更佳的一种高分子复合材料扩纤织物。

Description

高分子复合材料扩纤织物与其制备方法
技术领域
本发明涉及塑性状态物质的一般成型，尤其涉及一种高分子复合材料扩纤织物与其制备方法。
背景技术
业界现有的热固性扩纤纱有以下问题，其在工艺中所使用的热固性高分子预浸材，因为热固性树脂本身的特性，在常温下具黏性，在将预浸材收卷前需使用离型纸贴附在表面避免沾黏，使用时再将离型纸去除，在后续工艺中需要在低温环境下进行以避免热固性树脂固化，另外，在将预浸材加热固化之后虽不具黏性，但也无法直接黏贴，需另外进行含浸或添加塑料才能进行叠层压合，在工艺作业上都有许多不便。
现有的热塑性扩纤纱则是有尺寸稳定性不佳的问题，也无法满足市场需求。
除此之外，在现今业界对扩纤织物的要求更宽更薄的状况下，如何降低扩纤织物原料厚度并且增加幅宽，亦为现有工艺亟需解决的课题。
发明内容
为解决现有的扩纤织物的种种问题，本发明提出一种高分子复合材料扩纤织物与其制备方法。该高分子复合材料扩纤织物以一种具有低纤维单位面积重量、低树脂含量且便于应用的扩纤纱编织而成，而能提供厚度更薄且质量更佳的一种高分子复合材料扩纤织物。
一种高分子复合材料扩纤织物，其以扩纤纱编织而成，该扩纤纱以热塑性高分子化合物作为基材且包含：
多条纤维是单向的排列；
其中，所述扩纤纱的纤维单位面积重量大于等于70g/m2且小于等于160g/m2；
所述扩纤纱的幅宽小于等于100cm；以及
所述扩纤纱的树脂含量大于等于30％且小于等于50％。
所述的高分子复合材料扩纤织物，其中所述的扩纤纱的纤维单位面积重量大于等于70g/m2且小于等于100g/m2。
所述的高分子复合材料扩纤织物，其中所述的扩纤纱的树脂含量大于等于32％且小于等于47％。
一种制作所述的高分子复合材料扩纤织物的制备方法，其包含扩纤步骤、含浸步骤、定型步骤、裁切步骤及编织步骤；
扩纤步骤：将单向排列的纤维穿过已加热的展纱棒进行展纱作业；
含浸步骤：将已扩展完成的纤维浸入热塑性树脂当中而形成预浸材，其中，热塑性树脂的黏度范围在2000～30000cps；
定型步骤：将形成的预浸材进行烘烤使预浸材定型；
裁切步骤：将定型的预浸材沿纤维方向裁切，而将其裁成带状的扩纤纱；以及
编织步骤：将裁切完成的扩纤纱进行编织，再短暂加热定型，完成高分子复合材料扩纤织物。
所述的高分子复合材料扩纤织物的制备方法，其中，所述的扩纤步骤中，所述的展纱棒的温度范围在80℃～120℃。
所述的高分子复合材料扩纤织物的制备方法，其中，所述的扩纤步骤中，所述的纤维与水平面的角度为10°～70°。
所述的高分子复合材料扩纤织物的制备方法，其中所述的裁切步骤为：先将定型的多张预浸材依需求以不同角度叠层压合再进行裁切再将其裁成带状的扩纤纱。
所述的高分子复合材料扩纤织物的制备方法，其中所述的编织步骤中，加热温度大于所述含浸步骤的热塑性树脂的玻璃转化温度。
本发明的技术手段可获得的功效增进在于：
1.本发明所使用的扩纤纱具有低纤维单位重量和低树脂含量的特性而能降低厚度及提高幅宽，而能让所编织成的高分子复合材料扩纤织物厚度更薄。
2.本发明使用热塑性化合物作为预浸材的基材，预浸材在定型步骤烘烤完成后即已定型，而不具黏性易于分条裁切，之后的步骤在常温下进行即可，能省下使用上的麻烦，达到提升作业效率及降低作业成本的功效。
3.本发明的高分子复合材料扩纤织物在制造时，能依照对不同方向的应力需求，将多张预浸材以不同角度叠层压合，再进行裁切及编织，不需要额外进行含浸或添加塑料，完成后仅需短暂加热即可定型并维持织物纹路型态，提升编织设计上的弹性以及作业的方便性。
4.在扩纤步骤中，是对单向排列的强化纤维进行展纱作业，各个纤维受扩展的同时，会与邻近的纤维相互接触并阻挡，提升各纤维在扩纤时尺寸的一致性，而使成品的纤维单位面积重量较为平均，能提升对扩纤纱厚度的掌控程度，而能进一步地降低扩纤纱的厚度，而能使所编织成的本发明的高分子复合材料扩纤织物厚度更薄。
5.本发明是对单向排列的纤维进行展纱，且作为基材的热塑性树脂具高流动性，而能让树脂容易渗入纤维之中，使纤维更充分含浸而避免成品的内部有干纱的状况，经由上述工艺的改善，所完成的一种高分子复合材料预浸材的幅宽能达100cm，而能裁切分条成更多的带状的扩纤纱，而增加高分子复合材料扩纤织物的产量；此外，还能在裁切时维持纤维的完整性，降低裁切时的误差，提升高分子复合材料扩纤织物的质量。
6.本发明用于制造高分子复合材料扩纤织物的制造方法能适用于市场上现有的设备，无须针对设备进行大幅更动即能改良所制造出的成品质量。
附图说明
图1为本发明的预浸材的剖面的示意图。
图2为本发明的制作流程示意图。
图3为将定型完成的预浸材进行裁切分条成扩纤纱并收卷的示意图。
图4为本发明的一种扩纤织物。
图5为本发明的另一种扩纤织物。
具体实施方式
为能详细了解本发明的技术特征及实用功效，并可依照发明内容来实现，现进一步以如图式所示的较佳实施例，详细说明如后：
如图2所示，制作本发明的高分子复合材料扩纤织物的方法包括有扩纤步骤S1、含浸步骤S2、定型步骤S3、裁切步骤S4及编织步骤S5。
扩纤步骤S1：将单向排列的数条纤维10穿过已加热的展纱棒，通过展纱棒的张力进行展纱，以将纤维10扩展以增加其宽度到所需的尺寸，在受到扩展之后，数条纤维10形成单一且单向的纤维平面；其中，数条纤维10能为碳纤维或玻璃纤维等任何强化纤维；其中，展纱棒的温度范围在80℃～120℃，纤维与水平面的角度范围在10°～70°。
含浸步骤S2：将已扩展完成的纤维10浸入基材20中而形成预浸材，基材20为热塑性树脂，热塑性树脂需具备流动性高的特性而能充分含浸已展开的纤维10，在本发明的较佳实施例中，热塑性树脂的黏度范围在2000～30000cp。
定型步骤S3：将含浸后形成的预浸材进行烘烤使预浸材定型。此步骤中，预浸材能收卷入盘头成为卷料，再进行后续工艺。
裁切步骤S4：将定型的预浸材依需求决定裁切的尺寸并沿纤维方向裁切，而将其裁切成带状的一条以上的扩纤纱；在这个步骤，也能先将定型之后的多张预浸材依需求以不同角度叠层并压合，再依需求尺寸裁成带状的一条以上的扩纤纱。
如图3所示，图3中的左侧是将定型完成的预浸材收卷完成的卷料，将卷料由左至右进行裁切，分条成为数条带状的扩纤纱；其中，定型完成的预浸材的最大幅宽W能达100cm，裁切完成后的各个带状的扩纤纱预浸材的幅宽L至少能为0.5cm。
编织步骤S5：将裁切完成的扩纤纱依设计需求进行编织，再短暂加热定型以维持织物纹路型态，完成本发明的高分子复合材料扩纤织物。此步骤中的定型温度范围：大于所述含浸步骤的热塑性树脂的玻璃转化温度。
请参阅图1，图1为将上述的定型的预浸材的截面置于显微镜下观察的情形，其中的白点为各条纤维10的断面，颜色较浅且散布于该数条纤维10之间的是基材20，图1上下侧的黑色部分为方便显微镜观察所添加的环氧树脂30；在图1能观察到，该基材20已充分含浸到该数条纤维10内部。
请参阅图4，图4是将扩纤纱染色并垂直交叠编织而成的一种高分子复合材料扩纤织物。
请参阅图5，图5是裁切分条之后的扩纤纱，并依设计编织而成的一种高分子复合材料扩纤织物。
采用本发明工艺所得到的高分子复合材料扩纤织物，其以扩纤纱编织而成，所述扩纤纱包含以下特性：包含多条纤维10及基材20，多条纤维10是单向地排列，各个纤维10为碳纤维或玻璃纤维等任何强化纤维，基材20为热塑性树脂；所述扩纤纱的单位面积重量大于等于70g/m2且小于等于160g/m2、树脂含量大于等于30％且小于等于50％，以及幅宽达100cm。
更佳地，当所述扩纤纱的单位面积重量大于等于70g/m2且小于等于100g/m2，并且树脂含量大于等于32％且小于等于47％时，所作出的成品能最有效地降低预浸材的厚度，并拥有稳定的良率，而能提升本发明的高分子复合材料扩纤织物的质量。
本发明所使用的扩纤纱具有低纤维单位重量和低树脂含量的特性而能降低厚度及提高幅宽，从而让所编织成的高分子复合材料扩纤织物厚度更薄。
相较于使用热固性高分子化合物作为基材的预浸材，有着需以离型纸收纳以防止树脂沾黏的问题，以及需要在低温的环境下进行后端加工等不便，本发明使用热塑性化合物作为预浸材的基材，预浸材在定型步骤烘烤完成后即已定型，而不具黏性易于分条裁切，定型步骤S3之后的步骤在常温下进行即可，能省下使用上的麻烦，达到提升作业效率及降低作业成本的功效。
本发明的高分子复合材料扩纤织物在制造时，能依照对不同方向的应力需求，将多张预浸材以不同角度叠层压合，再进行裁切及编织，不需要额外进行含浸或添加塑料，完成后仅需短暂加热即可定型并维持织物纹路型态，提升编织设计上的弹性以及作业的方便性。
在扩纤步骤S1中，是对单向排列的强化纤维进行展纱作业，各个纤维受扩展的同时，会与邻近的纤维相互接触并阻挡，提升各纤维在扩纤时尺寸的一致性，而使成品的纤维单位面积重量较为平均，能提升对扩纤纱厚度的掌控程度，而能进一步地降低扩纤纱的厚度，从而使所编织成的本发明的高分子复合材料扩纤织物厚度更薄。
本发明是对单向排列的纤维进行展纱，且作为基材的热塑性树脂具高流动性，而能让树脂容易渗入纤维之中，使纤维更充分含浸而避免成品的内部有干纱的状况，经由上述工艺的改善，所完成的一种高分子复合材料预浸材的幅宽能达100cm，而能裁切分条成更多的带状的扩纤纱，增加高分子复合材料扩纤织物的产量；此外，更能在裁切时维持纤维的完整性，降低裁切时的误差，提升高分子复合材料扩纤织物的质量。
本发明用于制造高分子复合材料扩纤织物的制造方法能适用于市场上现有的设备，无须针对设备进行大幅更动，即能降低扩纤纱的单位面积重量和树脂含量，以达到降低高分子复合材料扩纤织物成品厚度并增加幅宽的功效。

Claims (8)

1.一种高分子复合材料扩纤织物，其以扩纤纱编织而成，该扩纤纱以热塑性高分子化合物作为基材且包含：
多条纤维是单向的排列；
其中，所述扩纤纱的纤维单位面积重量大于等于70g/m2且小于等于160g/m2；
所述扩纤纱的幅宽小于等于100cm；以及
所述扩纤纱的树脂含量大于等于30％且小于等于50％。
2.如权利要求1所述的高分子复合材料扩纤织物，其中所述的扩纤纱的纤维单位面积重量大于等于70g/m2且小于等于100g/m2。
3.如权利要求1所述的高分子复合材料扩纤织物，其中所述的扩纤纱的树脂含量大于等于32％且小于等于47％。
4.一种制作权利要求1所述的高分子复合材料扩纤织物的制备方法，其包含扩纤步骤、含浸步骤、定型步骤、裁切步骤及编织步骤；
扩纤步骤：将单向排列的纤维穿过已加热的展纱棒进行展纱作业；
含浸步骤：将已扩展完成的纤维浸入热塑性树脂当中而形成预浸材，其中，热塑性树脂的黏度范围在2000～30000cps；
定型步骤：将形成的预浸材进行烘烤使预浸材定型；
裁切步骤：将定型的预浸材沿纤维方向裁切，而将其裁成带状的扩纤纱；以及
编织步骤：将裁切完成的扩纤纱进行编织，再短暂加热定型，完成高分子复合材料扩纤织物。
5.如权利要求4所述的高分子复合材料扩纤织物的制备方法，其中，所述的扩纤步骤中，所述的展纱棒的温度范围在80℃～120℃。
6.如权利要求4所述的高分子复合材料扩纤织物的制备方法，其中，所述的扩纤步骤中，所述的纤维与水平面的角度为10°～70°。
7.如权利要求4所述的高分子复合材料扩纤织物的制备方法，其中，所述的裁切步骤为：先将定型的多张预浸材依需求以不同角度叠层压合再进行裁切再将其裁成带状的扩纤纱。
8.如权利要求4所述的高分子复合材料扩纤织物的制备方法，其中，所述的编织步骤中，加热温度大于所述含浸步骤的热塑性树脂的玻璃转化温度。
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