CN1647905A - 成型复合材料制品的方法及该复合材料 - Google Patents

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Abstract

一种成型复合材料制品的方法及该复合材料,制造过程包含:准备基材、热压成型复合材料、裁切成预定尺寸、以及冷压成型制品,该热压成型复合材料的过程是在基布层的两基面上别铺设由热塑性聚氨基甲酸酯弹性体(TPU)所构成的薄膜层,然后在薄膜层中的其中之一上覆盖接合层,再以120~180℃的温度及2~10kg/cm2的压力热压60~250秒后,可以形成一个复合材料,前述复合材料经由裁切,以及100~130℃及2~10kg/cm2压力冷压60~180秒后,就可以成型该复合材料制品。上述方法不仅可快速成型具有光滑表面的复合材料制品,也可以提高复合材料的接合强度。

Description

成型复合材料制品的方法及该复合材料
技术领域
本发明涉及一种成型复合材料制品的方法及该复合材料,特别是涉及一种在准备好复合材料基材后一次成型具有光滑表面的复合材料的方法,制得的复合材料具有较佳的结合强度,同时可以运用在车缝的场合中。
背景技术
一般用来制造例如高尔夫球袋、笔记型电脑、移动式电话外壳等物品的复合材料,大都先以玻璃纤维、碳纤维等材质制成基布层,然后将基布层的纤维含浸在例如环氧树脂等热固性树脂内,之后依需要厚度叠置数层含浸树脂的基布层,再热压该等基布层就可以成型复合材料。前述复合材料经修边后喷覆多层聚氨基甲酸酯(PU)漆,就可以在复合材料上形成光滑的表面,将前述具有光滑表面的复合材料再施以冷压成型,就可以制成需要形状及大小的复合材料制品。此处所述的热压成型及冷压成型是指加热温度不同,也就是冷压成型的加热温度相对比热压成型低。
由以上方法所制得的复合材料,虽然具有厚度可随意增减及强度佳等优点,但是每一次喷洒聚氨基甲酸酯漆后,都需要等待很长的干燥时间,故整个制造过程需要较长的时间。此外,以往复合材料在基布层的纤维中含浸热固性树脂,前述热固性树脂也会使复合材料成型后的硬度变硬,导致制品无法运用在车缝的场合中。
为了使复合材料具有适当强度,同时解决无法运用在车缝场合等问题,虽然可以将基布层和硬度适中的聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)等接合层结合成复合材料,作法是在接合层表面上胶、贴合基布层,再于基布层另一面贴合聚氨基甲酸酯(PU)的接合层或涂布数层聚氨基甲酸酯(PU)漆,使其成型后具有光滑表面,但由于基布层与接合层贴合后都需有很长的硬化时间,故其成型时间仍然很长,不符经济效益。此外,由纤维材料制成的基布层和接合层属于不同的材质,故以胶水作为粘结该基布层和接合层的接着剂的接合方式,其接合后的接合强度不佳,彼此间容易产生剥离脱落的现象,且在加热过程时,胶水中残留的溶剂也会产生混浊及气泡,影响到复合材料及其制品接合后的美观性。
发明内容
本发明的目的是在提供一种可快速成型、同时形成光滑表面的复合材料制品的成型方法。
本发明的另一目的是在提供一种具有较佳结合强度、并可运用在车缝加工场合中的复合材料。
本发明成型复合材料制品的方法包含:准备基材、热压成型复合材料、裁切成预定尺寸及冷压成型制品等步骤,其中:
该准备基材步骤:是用以准备成型复合材料的基材,上述基材包括:纤维制成且添加有二胺类表面处理剂的基布层、由热塑性聚氨基甲酸酯弹性体(TPU)所构成的第一薄膜层、第二薄膜层,以及第一接合层,其中,这些薄膜层是分别对应该基布层的第一基面及第二基面,在该第一薄膜层上覆盖该第一接合层。而该接合层是选自:聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
该热压成型复合材料步骤:以120~180℃的温度及2~10kg/cm2的压力,对上下堆叠的基材热压60~250秒以形成复合材料,在热压的过程中,该等薄膜层会融渗入基布层的纤维中,并且和基布层中的表面处理剂产生化学键结,而将第一接合层稳固的结合在基布层的第一基面上,同时,该第二薄膜层也会因为融渗入基布层的纤维内,而在该基布层的第二基面上形成光滑表面。
该裁切成预定尺寸步骤:利用裁切技术将热压成型后的复合材料裁切成预定的尺寸形状。
该冷压成型制品步骤:以预定的成型模具在裁切成预定尺寸形状的复合材料上,施以温度100~130℃和压力2~10kg/cm2的加压成型,经60~180秒的时间后就可以完成该复合材料制品。
前述复合材料制品是由复合材料借由加热加压所成型,且该等薄膜层是由热塑性聚氨基甲酸酯弹性体(TPU)所构成,并分别铺设在基布层的该等基面上,故借该薄膜层及加热加压,可以使第一接合层和基布层稳固地结合,并且具有较佳的结合强度。
本发明的复合材料包含:由纤维材料所构成的基布层、第一薄膜层、第二薄膜层,以及至少一接合层,其中,该基布层具有第一基面及第二基面,其特征在于:
该等薄膜层都是由热塑性聚氨基甲酸酯弹性体(TPU)所构成,且分别铺设在基布层的该等基面上,其中第一薄膜层是热压接合在该接合层与基布层的第一基面间,而该第二薄膜层是热压接合在基布层的第二基面上并形成光滑表面,上述接合层选自:聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细说明:
图1是本发明复合材料的第一优选实施例的立体分解图。
图2是该优选实施例的未完整组合剖视图。
图3是制造流程图,显示制作图1的复合材料以及将该复合材料制作成一复合材料制品的过程。
图4是立体图,显示以图3的制造流程制得的复合材料制品外观。
图5是本发明复合材料的第二优选实施例的未完整组合剖视图。
具体实施方式
参阅图1、2,本发明复合材料2的第一较佳实施例包含:基布层21、第一薄膜层22、第二薄膜层23、第一接合层24及第二接合层25。该基布层21是由碳纤维(carbon fabric)所制成,纤维中添加有二胺类表面处理剂,上述基布层21具有朝上的第一基面211,以及朝下并和第一基面211上下间隔的第二基面212。而该等薄膜层22、23都是由热塑性聚氨基甲酸酯弹性体(以下简称TPU)所构成,且分别融贴在基布层21的基面211、212上。该等接合层24、25则是选自: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)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),其中,第一接合层24借该第一薄膜层22融接在基布层21的第一基面211上,第二接合层25是借该第二薄膜层23融接在基布层21的第二基面212上。
参阅图1、3、4,为了制造该复合材料2,且进一步将该复合材料2制作成图4的复合材料制品2’,本发明成型复合材料制品1的方法包含:准备基材、热压成型复合材料2、裁切成预定尺寸,以及冷压成型制品等四个步骤。
其中,在准备基材的步骤中,是预先制备由碳纤维物(carbon fabric)制成并添加有二胺类表面处理剂的基布层21、由热塑性聚氨基甲酸酯弹性体(TPU)所构成的薄膜层22、23,以及该等接合层24、25,其中该等接合层23可以选自: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)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
将前述各基材上下叠置后施以热压,热压的温度是120~180℃,热压的压力是2~10kg/cm2,热压时间为60~250秒,而在该等基材热压的过程中,该等薄膜层22、23会热融渗入基布层21的纤维中,并且和基布层21的表面处理剂产生化学键结,如此该第一接合层24就可以借第一薄膜层22,稳固的结合在基布层21的第一基面211上,第二接合层25也可以借第二薄膜层23稳固定结合在基布层21的第二基面212上,以形成该复合材料2。而该裁切成预定尺寸步骤,是利用裁切技术将热压成型的复合材料2裁切成预定的尺寸形状。
该冷压成型制品步骤中的冷压是指利用低于热压步骤的温度,并且第二次对复合材料2进行压制,上述步骤是以预定的成型模具对裁切成预定尺寸形状后的复合材料2施以压制,冷压的温度是100~130℃,冷压的压力是2~10kg/cm2,冷压的时间是60~180秒,此过程中可以使复合材料2软化,再予以加压成型就可以完成如图4所示的该复合材料制品2’。
也就是说,本发明为了使基布层21与接合层24、25具有较佳的结合强度,其是在接合层24、25与基布层21间各别夹设一层TPU薄膜层22、23,而不使用胶水粘合。在热压成型复合材料的过程中,利用热压温度使TPU薄膜层22融化渗入基布层21的纤维中,同时TPU薄膜层22、23的末端基-NCO也可以和基布层21的二胺类表面处理剂反应,而形成具有稳固键结效果的-CONH基。当复合材料2受外力破坏时,比较不会产生脱层的现象。此外,本发明在基布层21上由于没有涂布环氧树脂,因此,该复合材料2也可应用在车缝加工的场合中,以提供更多样化的加工方式。
参阅图5,本发明第二较佳实施例的复合材料2包含:基布层21、第一薄膜层22、第二薄膜层23,以及接合层24,也就是说,本发明第二优选实施例的复合材料2只有单层的接合层24。当复合材料2上各基材上下叠置在一起并接受热压加工时,该第一薄膜层22同样会融化渗入基布层21的纤维中,并将接合层24及基布层21结合。而该第二薄膜层24也会因为热压渗入基布层21的纤维中,同时在基布层21的外表面形成一个光滑表面,前述复合材料2的制造过程相同于第一实施例,不再说明。
归纳上述,本发明复合材料2所成型的制品2’可应用在以往车缝加工的场合中,也可以只贴合一层接合层24,其加热加压后的复合材料2具有一个光滑表面,此外,成型该制品的复合材料,是借由热塑性聚氨基甲酸酯弹性体所构成的薄膜层22、23作为结合基布层21与该接合层24的手段,上述技术不仅可以提高制品2’的结合强度,也可以因为TPU薄膜层22、23中没有溶剂,而不会在加热过程产生气泡,使制品2’具有较佳的美观性。同时本发明的基布层21没有涂布环氧树脂,也可以让复合材料2方便应用在车缝加工的场合中,以提供更多样化的加工方式。

Claims (3)

1.一种成型复合材料制品的方法,其特征在于:该方法包含以下步骤:
准备基材:准备用以成型复合材料的基材,上述基材包括:纤维制成且添加有二胺类表面处理剂的基布层、由热塑性聚氨基甲酸酯弹性体所构成的第一薄膜层、第二薄膜层,以及第一接合层,其中,该基布层具有相间隔的第一基面、第二基面,该第一薄膜层是介于基布层的第一基面和第一接合层间,第二薄膜层是贴在基布层的第二基面,而该接合层是选自:聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯;
热压成型复合材料:以120~180℃的温度和2~10kg/cm2的压力热压60~250秒,以形成该复合材料,该等薄膜层在热压过程会融渗入基布层的纤维中,并且和表面处理剂产生化学键结,其中第一薄膜层会将接合层稳固的结合在基布层上,第二薄膜层则会在基布层的第二基面上形成光滑表面;
裁切成预定尺寸:利用裁切技术将热压成型后的复合材料裁切成预定的尺寸形状;及
冷压成型制品:以预定的成型模具将裁切成预定尺寸形状的复合材料加压形成复合材料制品,上述冷压成型温度是100~130℃,压力是2~10kg/cm2,时间为60~180秒。
2.如权利要求1所述成型复合材料制品的方法,其特征在于;在准备基材过程中,还准备有第二接合层,上述第二接合层是和第二薄膜层结合。
3.一种复合材料,包含:由纤维材料制成且添加有二胺类表面处理剂的基布层、第一薄膜层、第二薄膜层,以及至少一接合层,其中,该基布层具有第一基面及第二基面,其特征在于:
该等薄膜层是由热塑性聚氨基甲酸酯弹性体所构成,且分别铺设在基布层的该等基面上,同时借由加热加压,将接合层结合在基布层上,或者在基布层上形成光滑表面,而该接合层是选自:聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
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