TWI764659B

TWI764659B - 軟質可撓性複合材料布結構

Info

Publication number: TWI764659B
Application number: TW110111980A
Authority: TW
Inventors: 王竣騰; 周勝騰
Original assignee: 勝鵬應用材料有限公司
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2022-05-11
Also published as: TW202239581A

Abstract

一種軟質可撓性複合材料布結構，其軟質可撓性複合材料布包含：一軟質複合材料層、一TPU熱熔膠層、一TPU接著劑及一TPU聚氨酯膜層，該TPU熱熔膠層具有一加工軟化溫度，該TPU接著劑係與該TPU熱熔膠層混合塗佈於該軟質複合材料層上，該TPU聚氨酯膜層有一加工軟化溫度，該TPU聚氨酯膜層的加工軟化溫度高於該TPU熱熔膠層的加工軟化溫度，該TPU聚氨酯膜層再結合於該軟質複合材料層，其利用混合該TPU接著劑的該TPU熱熔膠層塗佈於該軟質複合材料層，增加該軟質複合材料層與該TPU熱熔膠層的材質親和度，且再利用相同屬性材質且加工軟化溫度高的TPU聚氨酯膜層結合於該軟質複合材料層表面，可以增加整體的強度，並使軟質可撓性複合材料布兼具柔軟的功能。

Description

軟質可撓性複合材料布結構

本發明係關於一種將無法曲撓的碳纖維等複合材料，令其可以被以曲繞的型態呈現，藉以增加可繞性複合材料布的應用範圍。

目前的複合材料具有不同於塑化材料或金屬材料的特質，如碳纖維、玻璃纖維等，擁有韌性強、抗扭轉、強韌、耐碰撞及耐磨等特性。

但是碳纖維、玻璃纖維材料都無法直接接觸人體皮膚，碳纖維與玻璃纖維直接接觸皮膚時，在沒有任何保護措施下，會導致碳纖維或玻璃纖維中的棉絮、玻璃絲嵌入皮膚，並使皮膚發癢，嚴重者會被吸入呼吸道造成肺部受傷。

因此目前的碳纖維與玻璃纖維均於表面結合有一層塑化材料或樹酯，並利用加熱固化方式，使碳纖維或玻璃纖維被包覆於塑化材料或樹酯之中，以達到利用碳纖維與玻璃纖維材質特性結構，該種熱固化的加工方式，塑化材料與樹酯令碳纖維與玻璃纖維堅硬，已經固化的形狀不能做大幅度的變化，無法呈現棉布型態的柔軟彎折，目前常見的型態有行李箱、安全帽、自行車車架、手機殼等等。

現今多數碳纖維與玻璃纖維結合後具有無法呈現棉布型態的柔軟彎折如強制將碳纖維與玻璃纖維進行彎曲，該碳纖維或玻璃纖維會與塑化材料或樹酯產生剝離。

而目前具有軟質富具撓性的碳纖維或玻璃纖維，期專利如下，其為專利公告號第I616324號的「製造軟質碳纖維複合材料的方法」，以及專利公告號第M523576號的「具有立體紋路表面的軟質碳纖維複合材料」，以上均係利用熱可塑性樹脂加熱熔融，再提供一碳纖維織物，並使熱可塑性樹脂加熱熔融後滲入該碳纖維織物內，再加熱及加壓該塗佈有熱可塑性樹脂的碳纖維織物後，經冷卻即可獲得該軟質碳纖維複合材料。

然而碳纖維或玻璃纖維與塑化材料的親和度不佳，當碳纖維或玻璃纖維與熱可塑性的塑化材料結合後，如經過少數幾次的彎曲碳纖維等與熱可塑性的塑化材料間即會產生剝離或滲入氣體的現象，剝離處會有顏色差並逐漸擴大，因此無法當成真正軟質富具可撓性複合材料布使用，如衣服。

已知軟質可撓性的碳纖維在與加熱軟化的塑化材料結合後，雖然可以在一定安全範圍內少量的彎曲，該已經比熱固形的塑化碳纖維更富具撓性，但仍無法當成真正軟質富具可撓性複合材料布使用，當幾次的彎曲後，其熱可塑性的塑化材料與碳纖維間會逐漸產生剝離或滲入氣體的現象，且剝離處會有顏色差並逐漸往外擴大，因此如何打造出一種真正可以任意自由的彎曲的軟質可撓性複合材料布乃係改良之處。

本發明之軟質可撓性複合材料布結構，一種軟質可撓性複合材料布結構，其軟質可撓性複合材料布包含：一軟質複合材料層、一TPU熱熔膠層、一TPU接著劑及一TPU聚氨酯膜層；該軟質複合材料層軟質富具撓性，具有一第一面與一相鄰該第一面的第二面；該TPU熱熔膠層為透明狀，具有一加工軟化溫度；該TPU接著劑係與該TPU熱熔膠層混合，混合該TPU接著劑的該TPU熱熔膠層塗佈於該軟質複合材料層的該第一面；該TPU聚氨酯膜層為透明狀，具有一加工軟化溫度，該TPU聚氨酯膜層的加工軟化溫度高於該TPU熱熔膠層的加工軟化溫度，該TPU聚氨酯膜層為片狀體，混合該TPU接著劑的該TPU熱熔膠層塗佈於該軟質複合材料層後，該TPU聚氨酯膜層再結合於該軟質複合材料層的該第一面。

本發明之軟質可撓性複合材料布結構，其利用混合該TPU接著劑的該TPU熱熔膠層塗佈於該軟質複合材料層，可以增加該軟質複合材料層與該TPU熱熔膠層的材質親和度，使兩者結合不會有剝離的情況，而該TPU熱熔膠層加工軟化溫度低與過軟，其再利用相同屬性材質且加工軟化溫度高的TPU聚氨酯膜層結合於該軟質複合材料層表面，可以增加整體的強度，而該TPU聚氨酯膜層因為非直接結合於該軟質複合材料層，因此不會有結合性差與容易剝離的情況發生。

以下茲配合本創作較佳實施例之圖式進一步說明如下，以期能使熟悉本創作相關技術之人士，得依本說明書之陳述據以實施。

本發明是利用TPU (Thermoplastic Polyurethane)通稱熱可塑性聚氨酯樹脂，來達到目的，TPU (Thermoplastic Polyurethane)通稱熱可塑性聚氨酯樹脂，是高分子之環保無毒彈性體，不含可塑劑，特性介於橡膠及塑膠之間。

首先，請配合參閱第一圖至第五圖所示，係為本發明軟質可撓性複合材料布及其製造方法，其軟質可撓性複合材料布1包含：一軟質複合材料層10、一TPU熱熔膠層20、一TPU接著劑30及一或二TPU聚氨酯膜層40，其中TPU係為熱塑性聚氨酯，其中該軟質可撓性複合材料布1有一總厚度H(如第一圖與第五圖所示)。

該軟質複合材料層10為碳纖維編織而成或玻璃纖維等複合材料所組成，該軟質複合材料層10軟質富具撓性，具有一第一面11與一相鄰該第一面11的第二面12，且該第一面11與該第二面12間有複數相通的孔洞，該軟質複合材料層10並有一第一厚度H1，該第一厚度H1在0.15mm-10mm之間(如第一圖、第二圖與第五圖所示)。

該TPU熱熔膠層20為透明狀，加工軟化溫度為110℃-140℃之間，較佳加工軟化溫度為120~130℃之間。

該TPU接著劑30係與該TPU熱熔膠層20混合，混合該TPU接著劑30的該TPU熱熔膠層20再經由加工塗佈於該軟質複合材料層10的該第一面11，並透過該第一面11與該第二面12間相通的孔洞13到達該第二面12，該接著劑30在提高該TPU熱熔膠層20與該軟質複合材料層10的親和度，使該TPU熱熔膠層20與該軟質複合材料層10能穩固結合，而110℃-140℃的加工軟化溫度也不虞破壞該TPU接著劑30特性(如第二圖與第三圖所示)。

該TPU聚氨酯膜層40為透明狀，加工軟化溫度高於該TPU熱熔膠層20為120℃-180℃之間，其中較佳為130℃-150℃之間，該TPU聚氨酯膜層40為事先加工好的片狀體，當混合該TPU接著劑30的該TPU熱熔膠層20塗佈於該軟質複合材料層10後，該TPU聚氨酯膜層40再結合於該軟質複合材料層10的該第一面11或與該第二面12上，在高於該TPU熱熔膠層20的加工軟化溫度與低於該TPU聚氨酯膜層40的加工軟化溫度間進行加熱壓合，使該TPU聚氨酯膜層40利用該TPU熱熔膠層20穩固的結合於該軟質複合材料層10的該第一面11或與該第二面12上，該TPU聚氨酯膜層40與該軟質複合材料層10的結合是利用押出設備加熱加壓使其均勻共融結合，該TPU聚氨酯膜層40並有一第二厚度H2，該第二厚度H2在0.15mm-0.5mm之間(如第三圖、第四圖與第五圖所示)。

其中該軟質複合材料層10的第一厚度H1佔該軟質可撓性複合材料布的總厚度H的60%至80%，該TPU聚氨酯膜層40的第二厚度H2佔該軟質可撓性複合材料布的總厚度H1的20%至40%。

其中本實施例使用該二TPU聚氨酯膜層40分別結合於該軟質複合材料層10的該第一面11與該第二面12，該亦能僅使用一TPU聚氨酯膜層40結合於該第一面11，而於該第二面12結合上其他材質，或是將該軟質可撓性複合材料布1利用該第二面12結合於其他軟性或硬質物體上，藉以擴大使用範圍。

藉由上述結構，其利用混合該TPU接著劑30的該TPU熱熔膠層20塗佈於該軟質複合材料層10，可以增加該軟質複合材料層10與該TPU熱熔膠層20的材質親和度，使兩者可以穩固的結合，而該TPU熱熔膠層20加工軟化溫度低與過軟，再利用相同屬性材質且加工軟化溫度高的TPU聚氨酯膜層40結合於該軟質複合材料層10表面，可以增加整體的強度，而該TPU聚氨酯膜層40因為非直接結合於該軟質複合材料層10，因此不會有結合性差與容易剝離的情況。

1:軟質可撓性複合材料布 10:軟質複合材料層 11:第一面 12:第二面 13:孔洞 20:TPU熱熔膠層 30:TPU接著劑 40:TPU聚氨酯膜層 H:總厚度 H1:第一厚度 H2:第二厚度

第一圖係本發明的立體分解圖。第二圖係本發明的立體半組合圖。第三圖係本發明第二圖半組合圖的剖面放大圖。第四圖係本發明的立體半組合圖。第五圖係本發明第四圖組合圖的剖面放大圖。

1:軟質可撓性複合材料布

10:軟質複合材料層

11:第一面

12:第二面

13:孔洞

20:TPU熱熔膠層

30:TPU接著劑

40:TPU聚氨酯膜層

H:總厚度

H1:第一厚度

H2:第二厚度

Claims

一種軟質可撓性複合材料布結構，其軟質可撓性複合材料布包含：一軟質複合材料層、一TPU熱熔膠層、一TPU接著劑及一TPU聚氨酯膜層；該軟質複合材料層軟質富具撓性，具有一第一面與一相鄰該第一面的第二面；該TPU熱熔膠層為透明狀，具有一加工軟化溫度；該TPU接著劑係與該TPU熱熔膠層混合，混合該TPU接著劑的該TPU熱熔膠層塗佈於該軟質複合材料層的該第一面；該TPU聚氨酯膜層為透明狀，具有一加工軟化溫度，該TPU聚氨酯膜層的加工軟化溫度高於該TPU熱熔膠層的加工軟化溫度，該TPU聚氨酯膜層為片狀體，混合該TPU接著劑的該TPU熱熔膠層塗佈於該軟質複合材料層後，該TPU聚氨酯膜層再結合於該軟質複合材料層的該第一面。
如請求項1之軟質可撓性複合材料布結構，其中該第一面與該第二面間有複數相通的碳纖維孔洞。
如請求項1之軟質可撓性複合材料布結構，其中軟質複合材料層為碳纖維編織而成或玻璃纖維等複合材料所組成。
如請求項1之軟質可撓性複合材料布結構，其進一步更包括另一TPU聚氨酯膜層，混合該TPU接著劑的該TPU熱熔膠層塗佈於該軟質複合材料層後，該TPU聚氨酯膜層結合於該軟質複合材料層的該第二面。
如請求項2之軟質可撓性複合材料布結構，其進一步更包括另一TPU聚氨酯膜層，混合該TPU接著劑的該TPU熱熔膠層再經由加工塗佈於該軟質複合材料層的該第一面，並透過該第一面與該第二面間相通的孔洞到達該第二面後，該另一TPU聚氨酯膜層再結合於該軟質複合材料層的該第二面。
如請求項1之軟質可撓性複合材料布結構，其中該軟質複合材料層有一第一厚度，該第一厚度在0.15mm-10mm之間，該TPU聚氨酯膜層有一第二厚度，該第二厚度在0.15mm-0.5mm之間。
如請求項1之軟質可撓性複合材料布結構，其中該軟質可撓性複合材料布有一總厚度，該軟質複合材料層有一第一厚度，該TPU聚氨酯膜層有一第二厚度，其中該軟質複合材料層的第一厚度佔該軟質可撓性複合材料布的總厚度的60%至80%，該TPU聚氨酯膜層的第二厚度佔該軟質可撓性複合材料布的總厚度的20%至40%。
如請求項3之軟質可撓性複合材料布結構，其中該TPU熱熔膠層加工軟化溫度為110℃-140℃之間，該TPU聚氨酯膜層加工軟化溫度為120℃-180℃之間。
如請求項8之軟質可撓性複合材料布結構，其中該TPU熱熔膠層加工軟化溫度較佳為120~130℃之間，該TPU聚氨酯膜層加工軟化溫度較佳為130℃-150℃之間。