TWI673161B - 熱塑性複合材料及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種熱塑性複合材料及其製造方法，係由熱塑性塑膠液體與玻璃纖維布經預浸結合後，再經真空熱壓成型。其中，該熱塑性塑膠液體中的酮類成分，是在真空熱壓成型前即經加溫揮發去除，藉此，以免真空熱壓成型時的真空袋因酮類作用而爆開，造成真空失壓，衍生成型失敗。

Description

熱塑性複合材料及其製造方法

本發明係關於一種熱塑性複合材料及其製造方法，尤指該熱塑性複合材料於真空熱壓成型前，是以溶液法揮發去除熱塑性塑膠液體中所含的酮類成分，且玻璃纖維布放入熱塑性塑膠液體內預浸，之後取出經真空熱壓成型者。

按，塑膠可分為熱固性塑膠(Thermosetting polymer)及熱塑性塑膠(thermoplastic)，其中熱固性塑膠顧名思義，加熱後即為固定形狀，無法再改變，同為塑膠的熱塑性塑膠卻能在加熱後再次改變其形態。熱塑性塑膠具有加熱軟化、冷卻硬化的特性，其中熱塑性塑膠(例如聚碳酸酯，Polycarbonate, 簡稱PC)，具有其上述特性外，並擁有耐熱、抗衝擊、阻燃，以及在室溫內具有良好之機械性質。而玻璃纖維材質(Fiber Glass)，具質輕、拉伸延展性佳等特性，但缺點是性脆、耐磨性差。有鑑於此，遂有人將熱塑性塑膠與玻璃纖維材質結合，構成一熱塑性複合材料，將二者原有的缺失互補，俾能發揮更好的使用功效。惟，習知熱塑性塑膠的加工法，不外乎下列幾種加工法：

一.射出成型加工法（Injection Moulding），就是將塑膠(一般為粒料)在射出成型機的料筒內經加熱熔化成熔融塑膠，該熔融塑膠在柱塞或螺杆加壓下，被壓縮並向前移動，進而通過料筒前端的噴嘴以很快速度注入溫度較低的閉合模具內，經過一定時間冷卻定型後，開啟模具即得製品。

二. 溶液法(Solution Impregnation Technique)，是將塑膠基材溶於一特定溶劑中以製備基材溶液，再將補強纖維浸入該基材溶液中，最後將溶劑去除。此法因以特定溶劑溶解塑膠基材，致基材黏度較低，可得較佳的含浸效果，但溶劑的選擇、回收、人體安全性等都是限制此法發展的不利因素。

三. 熱壓成型(thermoforming)，是一種高分子材料的加工方法，大致上可分為兩類，真空熱壓成型(Vacuum forming)以及壓縮成型(Compression molding)。即將厚度均的材料置於一模具中，加熱模具使材料軟化而覆蓋於模具表面，再以機器壓擠或是抽真空以大氣壓擠，經過冷卻階段固化後，得到熱壓成型的產品。

四. 轉注成型(Transfer molding)，是一種以低壓、密閉容器製造的複合材料製成方法。 先把纖維、基材放入於模具中，密閉之後以低壓灌入熱塑性塑膠(樹脂)，等到熱塑性塑膠(樹脂)反應硬化之後，打開模具將成品拿出。該成型方法是成品的形狀可大可小較不受限制。

上述熱塑性塑膠的加工法中，以轉注成型加工法能最有效的控管熱塑性塑膠(樹脂)量、成品大小，並且能有效的阻絕氣孔及氣泡的產生，在製造過程中能夠有一定的品質保證。但是，因為液態熱塑性塑膠(樹脂)屬於酮類熱塑性塑膠(樹脂)，含有大量丙酮，該酮類液態熱塑性塑膠(樹脂)在溫度60~80℃的加熱過程中，大量的酮類即會揮發，造成成型時所用的真空袋爆開，使得真空失壓，造成成型失敗。

本發明人有鑑於習知熱塑性複合材料的製造方法於應用上具有上述缺失存在，乃加以改良，遂有本發明的產生。

爰是，本發明的主要發明目的，是在提供一種可使熱塑性塑膠與玻璃纖維材質在真空熱壓時，能順利成型的熱塑性複合材料及其製造方法。

本發明的主要特徵在於該熱塑性複合材料是由下列成型步驟所製造完成。步驟1:將玻璃纖維布預浸於一熱塑性塑膠液體內，該熱塑性塑膠液體具一揮發設定溫度，使該熱塑性塑膠液體與該玻璃纖維布結合，而且將該熱塑性塑膠液體中的酮類能於該揮發設定溫度下揮發去除，以構成無酮類但含有熱塑性塑膠成分的一玻璃纖維預浸布；步驟2:以真空熱壓成型法，將前述玻璃纖維預浸布進行真空熱壓成型；步驟3:經過真空熱壓成型時間後，完成一熱塑性複合材料。通過上述製造方法，將玻璃纖維布預浸於一熱塑性塑膠液體內，使二者結合並將熱塑性塑膠液體固有的酮類揮發去除，俾該熱塑性複合材料成型前，該酮類已揮發去除，以免成型時真空袋爆開，造成真空失壓，衍生成型失敗。

本發明的另一特徵在於一熱塑性複合材料，是包含已去除酮類成分的熱塑性塑膠液體，及至少一玻璃纖維布。該玻璃纖維布是預浸入該熱塑性塑膠液體內構成一玻璃纖維預浸布，之後該玻璃纖維預浸布再經真空熱壓成型製備完成所述熱塑性複合材料。

有關本發明為達成上述目的、功效所採用的技術手段，茲舉以下實施例配合圖式，說明如下。

請參閱圖1、2所示，本發明實施例製造熱塑性複合材料1的成型步驟如下：

步驟1，以溶液法，將一定量的熱塑性塑膠液體20加溫，使達到該熱塑性塑膠液體20內含之酮類可揮發的一揮發設定溫度(溫度範圍60℃~80℃)，嗣將一玻璃纖維布10預浸於該熱塑性塑膠液體20內，以構成無酮類但含有熱塑性塑膠成分的一玻璃纖維預浸布30。前述玻璃纖維布10的體積若為30cm*30cm*4cm，該熱塑性塑膠液體20的量可為200g。亦可如下計算，該熱塑性塑膠液體20的膠量約為該玻璃纖維布10重量的兩倍，例如該玻璃纖維布10的重量為 109.5g，該熱塑性塑膠液體20的膠量約 219g。該玻璃纖維布10浸入該熱塑性塑膠液體20內後，除可經預浸相互結合外，而且將該熱塑性塑膠液體20中的酮類在該揮發設定溫度下亦能揮發去除，以構成無酮類但含有熱塑性塑膠成分的一玻璃纖維預浸布30。

步驟2，如圖2，以真空熱壓成型法，將前述玻璃纖維預浸布30置入一真空熱壓模具2中，進行真空熱壓。

步驟3，經一真空熱壓成型時間後，由該真空模具2取出前述玻璃纖維預浸布30，即完成該熱塑性複合材料1。

因此，本發明實施例的熱塑性複合材料1，包含有玻璃纖維布10及熱塑性塑膠液體20，再依序通過上述成型步驟，即可製備完成。

於成型時，因該熱塑性塑膠液體20中的酮類在真空熱壓成型前，即以溶液法將酮類成分揮發去除，以致，該熱塑性複合材料1成型時，不會如習知般因該酮類成分的存在，而使成型時的真空袋爆開，造成真空失壓，衍生成型失敗產生。

於應用上，該熱塑性複合材料1包含有玻璃纖維布10及熱塑性塑膠液體20固化後的成分。因此，具有熱塑性塑膠的加熱軟化、冷卻硬化、耐熱、抗衝擊、阻燃，以及在室溫內具有良好之機械性質，以及玻璃纖維材質的質輕、拉伸延展性佳等特性。以致，於應用時，若該熱塑性複合材料1的表面被刮傷或被撞凹造成受損部位，該受損部位在未被傷及玻璃纖維改質布20的前提之下，只要取加熱器具對該受損部位加熱，該熱塑性複合材料1表面的已硬化熱塑性塑膠，便因再被加熱而熱熔，即可填補該被刮傷或撞凹的受損部位，將該受損部位修補平整，而去除受損部位的刮痕及凹面。因此，本發明通過先將該熱塑性塑膠液體20內的酮類成分揮發去除，嗣將玻璃纖維布10浸入該熱塑性塑膠液體20內，構成一玻璃纖維預浸布30。之後，將該玻璃纖維預浸布30置入真空模具2內進行真空熱壓成型，即完成該熱塑性複合材料1。該等成型步驟，確可改善習知成型時，因熱塑性塑膠液體20中的酮類成分被加溫揮發，所造成的真空袋爆開，造成真空失壓，衍生成型失敗的缺失。

綜上所述，本發明不僅具新穎性，且具產業利用性，依法提出發明專利申請，懇請核予本案，實感德便。

1‧‧‧熱塑性複合材料

10‧‧‧玻璃纖維布

20‧‧‧熱塑性塑膠液體

30‧‧‧玻璃纖維預浸布

2‧‧‧真空模具

圖1所示是本發明實施例的製造方法方塊圖。 圖2所示是本發明實施例的成型步驟示意圖。

Claims (6)

1. 一種熱塑性複合材料，係包含已去除酮類成分的熱塑性塑膠液體，及至少一玻璃纖維布；該玻璃纖維布是預浸入該熱塑性塑膠液體內構成一玻璃纖維預浸布，之後該玻璃纖維預浸布再經真空熱壓成型製備完成所述熱塑性複合材料。
2. 一種熱塑性複合材料的製造方法，是包含下列步驟步驟1，以溶液法，將熱塑性塑膠液體加溫，使達到該熱塑性塑膠液體內含之酮類成分可揮發的一揮發設定溫度，嗣將至少一玻璃纖維布預浸於該熱塑性塑膠液體內，以構成無酮類但含有該熱塑性塑膠液體的一玻璃纖維預浸布；步驟2，以真空熱壓成型法，將前述玻璃纖維預浸布置入一真空熱壓模具中，進行真空熱壓；步驟3，經一真空熱壓成型時間後，由該真空模具取出前述玻璃纖維預浸布，即製備完成該熱塑性複合材料。
3. 如請求項2所述之熱塑性複合材料的製造方法，其中該揮發設定溫度，是在60℃~80℃間。
4. 如請求項2所述之熱塑性複合材料的製造方法，其中該熱塑性塑膠液體供該玻璃纖維布預浸的量，是該玻璃纖維布重量的兩倍。
5. 如請求項1所述之熱塑性複合材料，其中該熱塑性塑膠液體為聚碳酸酯。
6. 如請求項2所述之熱塑性複合材料的製造方法，其中該熱塑性塑膠液體為聚碳酸酯。