TW201504052A - 多層複合材料及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種多層複合材料，包含一基礎層，包括：一固化的第一熱固性樹脂基質，一透明可撓性片材，及一夾置於該固化的第一熱固性樹脂基質及該透明可撓性片材中間的第一編織纖維，是先使該透明可撓性片材與該第一編織纖維熔融接合，再使該固化的第一熱固性樹脂基質與該第一編織纖維結合且穿透該第一編織纖維進而與該透明可撓性片材接觸。製造該多層複合材料的方法是如申請專利範圍及說明書中所揭露。該多層複材料機械性質及外觀良好，適用於製作各種電子產品之外殼。

Description

多層複合材料及其製造方法

本發明是有關於一種多層複合材料及其製造方法，特別是指一種基礎層包括熱固性樹脂基質、透明可撓性基材及編織纖維的多層複合材料及其製造方法。

現今電子產品的設計趨勢強調輕薄化，且朝攜帶型產品發展；以往採用射出成型的電子產品塑膠外殼，考量塑膠外殼之厚度小於2mm時可能因為強度不足等問題而容易破裂損壞因此不宜再薄型化，因此，近年來積極尋求其他更適當的材料，例如使用力學性質優良且外觀良好的鋁鎂合金或編織纖維複合材料等材料來製造電子產品的外殼。

用於製造外殼的碳纖維複合材料的製程主要是將編織纖維含浸熱固性樹脂形成一預浸漬物後，再將該預浸漬物進行熱壓成型，形成一具有編織紋路的編織纖維複合材料，其中該編織纖維可例如碳纖維等。但預浸漬物在熱壓的過程中，可能因為存在未固化的熱固性樹脂滑動，導致原本整齊交織的編織紋路偏移，雖然不影響成品的結構強韌程度，但其外觀不佳，對電子品的外形及美觀程度影響甚鉅。

因此，為解決前述問題並提升編織纖維複合材料的品質，必須提出表面品質優良且良率更高的多層複合材料。

因此，本發明之第一目的，即在提供一種外觀良好的多層複合材料。

於是，本發明多層複合材料，包含：一基礎層，包括：一固化的第一熱固性樹脂基質，一透明可撓性片材，及一夾置於該固化的第一熱固性樹脂基質及該透明可撓性片材中間的第一編織纖維，是先使該透明可撓性片材與該第一編織纖維熔融接合，再使該固化的第一熱固性樹脂基質與該第一編織纖維結合且穿透該第一編織纖維進而與該透明可撓性片材接觸。

本發明之第二目的，在於提供一種製造多層複合材料的方法，所製得的多層複合材料外觀良好。

於是，本發明多層複合材料，包含：首先製造一基礎層，包括：提供一第一編織纖維；將該第一編織纖維與一透明可撓性片材重疊後施予熱和壓力，使該透明可撓性片材熔融接合至該第一編織纖維的第一表面；將一可固化的第一熱固性樹脂基質施於該編織纖維 相對於該第一表面的第二表面上，且使該可固化的第一熱固性樹脂基質穿透該編織纖維進而與該透明可撓性片材接觸，形成該基礎層。

本發明之功效在於該多層複合材料除保有多層複合材料的良好機械性質外，沒有編織紋路偏移的問題，外觀良好，適用於作為各類電子產品之外殼。

1‧‧‧基礎層

11‧‧‧第一熱固性樹脂基質

12‧‧‧透明可撓性片材

13‧‧‧第一編織纖維

131‧‧‧第一表面

132‧‧‧第二表面

2‧‧‧中間層

21‧‧‧第二彈性膜

211‧‧‧接觸面

22‧‧‧充填膜

23‧‧‧第二熱固性樹脂基質

24‧‧‧第二編織纖維

3‧‧‧熱塑性材料層

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一流程示意圖，說明本發明多層複合材料的第一較佳實施例及其製造方法；圖2是剖面圖，說明本發明多層複合材料的第二較佳實施例；圖3是一剖面圖，說明本發明多層複合材料的第三較佳實施例；圖4是一流程示意圖，說明本發明多層複合材料的第四較佳實施例及其製造方法。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明多層複合材料的第一較佳實施例包含一基礎層1，包括：一固化的第一熱固性樹脂基質11，一透明可撓性片材12，及一夾置於該固化的第一熱固 性樹脂基質11及該透明可撓性片材12中間的第一編織纖維13。該多層複合材料的製造方法是先使該透明可撓性片材12與該第一編織纖維13熔融接合，再使該固化的第一熱固性樹脂基質11與該第一編織纖維13結合且穿透該第一編織纖維13進而與該透明可撓性片材12接觸。其中熔融接合採用一般方法即可，可例如但不限於各式熱壓接合方法。較佳地，該透明可撓性片材12的厚度是0.15mm至0.20mm，該第一編織纖維13的厚度為0.25mm。

當第一較佳實施例之多層複合材料應用於製作電子產品之外殼時，建議以該透明可撓性片材12為外面，第一熱固性樹脂基質11為內面，即可以使該第一編織纖維13的織紋通過該透明可撓性片材12被看見，並有助於提升該電子產品的美觀程度。較佳地，該第一編織纖維為一具有編織紋路的織物(經Weave或Fabric)，而使本發明該多層複合材料能夠同時具良好的機械性質與美觀的功效。

較佳地，該透明可撓性片材12的熔點是低於該第一編織纖維13的熔點，使該透明可撓性片材12與該第一編織纖維13於熔融接合時不致損傷或導致該第一編織纖維13形變。

該透明可撓性片材12並沒有特別的限制，只要能與該第一編織纖維13熔融接合即可。較佳地，該透明可撓性片材12是由一第一彈性材料所形成；更佳地，該第一彈性材料是選自於肖氏硬度(Shore hardness)為90A以上的熱塑性彈性體(Thermoplastic Elastomer，簡稱TPE)、人造 橡膠與尼龍(Nylon)之一組合，或是聚醚醯胺嵌段(polyether block amide)。其中，熱塑性彈性體包括苯乙烯系熱塑性彈性體、聚烯系熱塑性彈性體、聚氨酯系熱塑性彈性體、聚酯系熱塑性彈性體、聚醯胺系熱塑性彈性體。

該第一編織纖維13的種類並沒有特別限制，較佳地為強化纖維。強化纖維例如：鋁、黃銅、不鏽鋼等金屬纖維；聚丙烯腈、嫘縈系等碳纖維；石墨纖維、玻璃等絕緣性纖維；芳香族聚醯胺、聚酯、丙烯酸、耐綸、聚乙烯等有機纖維；以及碳化矽、氮化矽(silicon nitride)等無機纖維。更佳地，該第一編織纖維13為碳纖維。

該第一熱固性樹脂基質11的種類可例如但不限於環氧樹脂及酚醛樹脂，其中當該第一熱固性樹脂基質11為酚醛樹脂時，由於酚醛樹脂的耐火等級較高，所製得的多層複合材料特別適用於作為建材或家具。較佳地，該第一熱固性樹脂基質11的種類是環氧樹脂。

參閱圖2。本發明多層複合材料的第二較佳實施例包含一基礎層1及一中間層2。將該中間層2疊置於該基礎層1的可固化的第一熱固性樹脂基質11上，該中間層2包括一由第二彈性材料形成的第二彈性膜21，使該中間層2與該可固化的第一熱固性樹脂基質11接觸；對疊置的該中間層2及該基礎層1施予熱和壓力至固化，使該中間層2與該第一熱固性樹脂基質11黏合。

該第二彈性材料的說明及變化態樣是與前述第一彈性材料相同，在此不再贅述。

該中間層2的厚度是依據後續用途及需求進行調整，以增加強度或吸震效果。較佳地，該中間層2的厚度是0.8mm至2.5mm；更佳地是0.8mm至1.3mm。

參閱圖3。本發明多層複合材料的第三較佳實施例包含一基礎層1、一中間層2，及一射出成型於該中間層2之第二彈性膜21上的熱塑性材料3。

熱塑性材料層3的製作說明如下：射出成型製程中，當該熱塑性材料射出時，該熱塑性材料是具有一升高溫度，且該升高溫度是足以熔化該第二彈性膜21的接觸面211，因此，在射出成型的過程中，當該熱塑性材料與該接觸面211接觸時，該熱塑性材料與該接觸面211會產生融熔接合。要特別說明的是，只有該接觸面211會在射出成形製程中被該熱塑性材料熔融，該第二彈性膜21的形狀仍維持完整且厚度均勻。此外，亦可以是先進行射出成型形成該熱塑性材料層3，再採用習知方法如透過黏膠或雷射光加熱等方法使該熱塑性材料層3與該接觸面211結合，使該熱塑性材料層3結合於該第二彈性膜21上。

較佳地，該第二彈性膜21的厚度是大於等於0.15mm，使該熱塑性材料層3熱塑成型於該第二彈性膜21的接觸面211時，該第二彈性膜21不至於因受熱收縮(shrink)，或僅會發生極微小的收縮；更佳地，該第二彈性膜21的厚度是0.15至0.3mm。

較佳地，該熱塑性材料層3是至少一種選自於由下列熱塑性材料所構成之群組：尼龍6、尼龍66、熱塑 性聚氨酯、聚碳酸酯(Polycarbonate，簡稱PC)、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene，簡稱ABS)、聚碳酸酯與丙烯睛-丁二烯-苯乙烯的混合物，及聚醚醯胺嵌段。

較佳地，該熱塑性材料層3是一經圖案化的熱塑性材料層。該熱塑性材料層3經圖案化後可例如但不限於形成一個或一個以上的功能性組件；當該多層複合材料應用各式電子產品外殼時，透過該功能性組件可利於組裝及完整密合。

參閱圖4。本發明多層複合材料的第四較佳實施例包含一基礎層1及一中間層2。與第二較佳實施例不同的地方在於：該中間層2還包含一充填膜22、一固化的第二熱固性樹脂基質23，及一第二編織纖維24。

第四較佳實施例的具體作法是：首先將該第一編織纖維13與該透明可撓性片材12重疊後施予熱和壓力，使該透明可撓性片材12熔融接合至該第一編織纖維13的第一表面131，再使該第一編織纖維13、該固化的第一熱固性樹脂基質11、該充填膜22、該固化的第二熱固性樹脂基質23、該第二編織纖維24與該第二彈性膜21是依序疊合且透過施予熱和壓力黏合成疊。該第四較佳實施例可以視後續用途及需求，選擇性地設置一熱塑性材料層3，具體作法與前述相同，將一熱塑性材料射出成形或結合於該中間層2的第二彈性膜21上，即形成該熱塑性材料層3，在此不再贅述。

該充填膜22的功能在於提供緩衝或吸震，其材料可例如但不限於熱塑性彈性體，或是聚醚醯胺嵌段，於製造時亦可以預先夾置並固定於該固化的第一熱固性樹脂基質11及該固化的第二熱固性樹脂基質23中間。

該第二熱固性樹脂基質23的說明及變化態樣是與前述第一熱固性樹脂基質11相同，在此不再贅述。該第二編織纖維24的說明及變化態樣是與前述第一編織纖維13相同，在此不再贅述。

綜上所述，本發明製造多層複合材料的方法透過施予熱和壓力使一第一編織纖維13夾置於一固化的第一熱固性樹脂基質11及一透明可撓性片材12中間，所製得的多層複合材料表面外觀良好，編織纖維的織紋不易偏移，且該多層複合材料保有優良的力學性質，適用於作為電子產品的外殼、家具、建材，及汽車的引擎蓋、葉子板或保險桿等，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧基礎層

11‧‧‧第一熱固性樹脂基質

12‧‧‧透明可撓性片材

13‧‧‧第一編織纖維

Claims (10)

1. 一種多層複合材料，包含：一基礎層，包括：一固化的第一熱固性樹脂基質，一透明可撓性片材，及一夾置於該固化的第一熱固性樹脂基質及該透明可撓性片材中間的第一編織纖維，是先使該透明可撓性片材與該第一編織纖維熔融接合，再使該固化的第一熱固性樹脂基質與該第一編織纖維結合且穿透該第一編織纖維進而與該透明可撓性片材接觸。
2. 如請求項1所述的多層複合材料，還包含：一中間層，與該固化的第一熱固性樹脂基質黏合且包括一由第二彈性材料形成之第二彈性膜；及一結合於該中間層之第二彈性膜上的熱塑性材料層。
3. 如請求項2所述的多層複合材料，其中，該熱塑性材料層是一經圖案化的熱塑性材料層。
4. 如請求項2所述的多層複合材料，其中，該中間層還包含一充填膜、一固化的第二熱固性樹脂基質及一第二編織纖維，該第一編織纖維、該固化的第一熱固性樹脂基質、該充填膜、該固化的第二熱固性樹脂基質、該第二編織纖維與該第二彈性膜是依序疊合且透過施予熱和壓力黏合成疊。
5. 如請求項2所述的多層複合材料，其中，該第二彈性材料是選自於肖氏硬度為90A以上的熱塑性彈性體、人造橡膠與尼龍之一組合，或是聚醚醯胺嵌段。
6. 一種製造多層複合材料的方法，包含：首先製造一基礎層，包括：提供一第一編織纖維；將該第一編織纖維與一透明可撓性片材重疊後施予熱和壓力，使該透明可撓性片材熔融接合至該第一編織纖維的第一表面；將一可固化的第一熱固性樹脂基質施於該編織纖維相對於該第一表面的第二表面上，且使該可固化的第一熱固性樹脂基質穿透該編織纖維進而與該透明可撓性片材接觸，形成該基礎層。
7. 如請求項6所述的製造多層複合材料的方法，還包含：將一中間層疊置於該基礎層的可固化的第一熱固性樹脂基質上，該中間層包括一由第二彈性材料形成的第二彈性膜，使該中間層與該可固化的第一熱固性樹脂基質接觸；對疊置的該中間層及該基礎層施予熱和壓力至固化，使該中間層與該第一熱固性樹脂黏合；及將一熱塑性材料結合於該中間層的第二彈性膜上，形成一熱塑性材料層。
8. 如請求項7所述的製造多層複合材料的方法，其中，該熱塑性材料層是一經圖案化的熱塑性材料層。
9. 如請求項7所述的製造多層複合材料的方法，其中，該中間層還包含一充填膜、一固化的第二熱固性樹脂基質及一第二編織纖維，該第一編織纖維、該固化的第一熱固性樹脂基質、該充填膜、該固化的第二熱固性樹脂基質、該第二編織纖維與該第二彈性膜是依序疊合且透過施予熱和壓力黏合成疊。
10. 如請求項7所述的製造多層複合材料的方法，其中，該第二彈性體材料是選自於肖氏硬度為90A以上的熱塑性彈性體、人造橡膠與尼龍之一組合，或是聚醚醯胺嵌段。