具有立体纹路表面的软质碳纤维复合材料及其制造方法技术

本发明专利技术关于一种具有立体纹路表面的软质碳纤维复合材料及其制造方法，其中该复合材料包括具有立体纹路表面的碳纤维织物及渗入该碳纤维织物内部的热可塑性树脂。该方法包括提供热可塑性树脂，并将其加热熔融；提供碳纤维织物，其在至少一表面具有立体纹路，并将该熔融的热可塑性树脂至少涂布在该碳纤维织物具有立体纹路的表面；烘烤涂布有热可塑性树脂的碳纤维织物，以令该热可塑性树脂渗入该碳纤维织物内；加热及使用至少一软质加压装置加压该涂布有热可塑性树脂的碳纤维织物，以在热可塑性树脂表面呈现该立体纹路；及冷却该涂布有热可塑性树脂的碳纤维织物，使该热可塑性树脂固化，以获得该复合材料。

【技术实现步骤摘要】
具有立体纹路表面的软质碳纤维复合材料及其制造方法
本专利技术关于一种软质碳纤维复合材料及其制造方法，尤指一种碳纤维织物与热可塑性树脂之间结合良好，且在表面呈现立体纹路的软质碳纤维复合材料。
技术介绍
既有于电子产品的屏蔽电磁干扰(EMI)方法为使用导电性涂料或金属性薄膜或金属电镀的织物及具导电性的胶膜等。近年来发现碳纤维本身具屏蔽EMI功能，但由于传统碳纤复材的碳纤制品适用于硬质、刚性强、质轻的产品特性，如：脚踏车、汽车、飞机或特定军事用途，而现在的碳纤维复合材料能够制作成软质碳纤维复合材料，故可用在手提袋、行李箱及钱包等民生用品上，使产品兼具有防止无线射频辨识侧录功能。既有软质碳纤维复合材料通常为碳纤维强化热可塑性树脂复合材料，或简称热塑性碳纤维复合材料，其可由各种不同方法所制造：TW590888提供一种塑性复合材料制品的制造方法，其中该塑性复合材料包含：一黏合介质层、一塑料层及一面料层，该黏合介质层包括：一热熔胶基质、多数含浸在该热熔胶基质内的纤维以及两个相间隔的表面，而该塑料层是由塑料原料制成，该面料层则是由纤维编织而成，上述塑料层及面料层并分别黏结在黏合介质层的两表面上。当前述各层相贴合且受热受压时，热熔胶基质会流向面料层及塑料层并与之结合，使各层稳固的结合。TW572825所提供的复合材料包含：一由纤维材料所构成的基布层、两薄膜层及至少一接合层，其中该基布层具有一第一基面及一第二基面，其特征在于：该等薄膜层皆是由热塑性聚氨酯弹性体(TPU)所构成，且分别铺设在基布层的两基面上，基布层以二胺处理剂处理，并可藉由加热加压而稳固地黏接该接合层与基布层，并同时形成一平滑表面。TW410196提供一种用于制备具织物纹路热塑性复合材料成型品的方法，包括下列步骤，a)制备纤维织物补强热塑性塑料复合材料片材，其中该热塑性塑料为透明性及该纤维织物具织物纹路；b)裁切该复合材料片材成所欲形状；c)预热步骤b)裁切后的复合材料令其软化；d)将步骤c)预热软化后的复合材料在30℃-150℃的模具温度下加以冲压成型；以及e)将步骤d)冲压成型物冷却定型，而形成一外观具织物纹路热塑性复合材料成型品。上述专利案所提供的各种热可塑性复合材料的制备方法不外乎以纤维或纤维编织物为主体层，再以热塑的薄膜为树脂材或加上黏着性树脂等方式，使用加热加压方式使纤维含浸树脂并在冷却后成具强度与平滑表面的塑性复合材料，然而热塑性树脂受热熔融时，黏度无法像热固性的环氧或乙烯基酯等受热后黏度变得低于100.0Pa·s(1Pa·s＝1kg·m-1·s-1)，可以充分流动至纤维之间于湿润纤维表面，因此即使可以得到外观平滑的复合材料，但内部纤维与树脂界面仍无法有良好的接着强度，且上述专利案并未详述加热加压方式或使用的设备，一般概指使用钢制平板或模具等热压台加热加压。虽然TW572825指出所提供的复合材料可适用车缝加工，而提供更多样的加工方式，但事实上因纤维与树脂界面并无良好的接着强度，因此该复合材料经车缝后或经折弯曲折后将出现裂痕。为解决纤维与树脂界面之间接着强度不足的问题，以下专利案提供各种解决方案：TW201037123提供一种塑性复合材料及其制造方法，该方法包含下列步骤：步骤1：备置至少二纤维层；步骤2：依据每一纤维层的材料特性，分别选用及含浸一结合剂；步骤3：排列该等纤维层；步骤4：加热加压该等纤维层，使至少一纤维层的结合剂热融，而与相邻纤维层黏结为一平板材；步骤5：冷却该平板材；步骤6：裁切该平板材为至少一预型材；步骤7：加热软化该预型材；步骤8：模压该预型材形成一成品，该结合剂可为热固或热塑的树脂。上述含浸一结合剂的步骤应为该专利案的主要技术，惟此专利案中并未说明所使用的技术与设备。况且，前述热塑性纤维复合材因热塑性树脂受热熔融时，黏度无法像热固性的环氧或乙烯基酯等受热后黏度变低可以流动至纤维之间并湿润纤维表面而充分含浸，此含浸技术乃是否可以得到高质量热塑性纤维复合材料的主要关键技术，实际有用在量产的相关技术专利如以特定溶剂将特定热塑性树脂溶解使黏度变稀的技术如TW201442852、TW201442853与TW200618730所揭示者，但使用溶解法并不符合环保要求，因此欧美等先进国家都禁止或限制使用。另一量产的技术，如US5,236,972所揭露者，其将热塑性树脂以研磨成极细粉体并悬浮在水溶液的含浸法，TW201416513与US5,618,367则是将热塑性树脂研磨成粒状及粉状物后，将其均匀喷涂或喷洒在纤维织物表面，而后加热熔融并加压使纤维织物含浸热塑性树脂，然而，将热可塑性塑料研磨至可悬浮且能分散在水中或具可喷涂性，则研磨后的颗粒的粒度必需非常细至近奈米等级，因此研磨加工方式使得成本相对提高，而无法满足一般泛用级复合材料的成本。再者，上述专利案并未提及所获得的热塑性碳纤维复合材料具有立体纹路表面，至多仅提到获得光滑表面，因此该等专利案并未提供如何在热塑性碳纤维复合材料上保持立体纹路表面的技术。另，CN103252957A揭露一种表面具有立体纹路的碳纤维外壳，其制造方法包含将含浸热塑性树脂的碳纤维基材堆栈成层状结构，而后在该碳纤维层状结构的外层表面覆盖热塑性薄膜以形成复合材料，再将该复合材料放入具有立体纹路的热压模具中进行加热及冷却，即获得表面具有立体纹路的碳纤维外壳。由于此专利案的专利技术是将碳纤维基材先以热塑性树脂含浸后，再额外覆盖一层热塑性薄膜，而后利用模具进行热压等多个步骤，所以有制程繁复耗时等缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种软质碳纤维复合材料，其改善既有碳纤维织物与热可塑性树脂之间结合不佳的缺点，且在表面呈现立体纹路。为达上述目的，本专利技术提供一种软质碳纤维复合材料，其包括：碳纤维织物，其具有立体纹路的表面；及热可塑性树脂，其渗入该碳纤维织物内部，并覆盖在该碳纤维织物至少具有立体纹路的表面，且具有与该碳纤维织物对应的立体纹路。本专利技术亦提供一种制造软质碳纤维复合材料的方法，其包括：提供热可塑性树脂，并将其加热熔融；提供碳纤维织物，其在至少一表面具有立体纹路，并将该熔融的热可塑性树脂至少涂布在该碳纤维织物具有立体纹路的表面；烘烤涂布有热可塑性树脂的碳纤维织物，以令该热可塑性树脂渗入该碳纤维织物内；加热及加压该涂布有热可塑性树脂的碳纤维织物，以在热可塑性树脂表面呈现该立体纹路，其中所述加压的步骤為使用至少一软质加压装置加压该碳纤维织物具有立体纹路的表面；及冷却该涂布有热可塑性树脂的碳纤维织物，使该热可塑性树脂固化，以获得该软质碳纤维复合材料。優選的是，该软质加压装置为软质罗拉。优选的是，所述加压的步骤為使用包含一软质加压装置与一硬质加压装置的组合所进行者。藉由本专利技术所提供制造软质碳纤维复合材料的方法，能够使热可塑性树脂充分且均匀地分布在碳纤维内部，而令碳纤维织物与热可塑性树脂之间的结合更为稳固，亦使覆盖在碳纤维织物具有立体纹路的表面的热可塑性树脂经加热加压后呈现与该碳纤维织物相对应的立体纹路。故，藉由本专利技术方法能够在热可塑性树脂沉浸在碳纤维织物时，在表面呈现立体纹路，因此具有制程简单而更具经济效益的优点，且使得所获得的碳纤维复合材料更具美观性、在视觉上更具变化，而能增加应用性。附图说明图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造软质碳纤维复合材料的方法，其包括：提供热可塑性树脂，并将其加热熔融；提供碳纤维织物，其在至少一表面具有立体纹路，并将该熔融的热可塑性树脂至少涂布在该碳纤维织物具有立体纹路的表面；烘烤涂布有热可塑性树脂的碳纤维织物，以令该热可塑性树脂渗入该碳纤维织物内；加热及加压该涂布有热可塑性树脂的碳纤维织物，以在热可塑性树脂表面呈现该立体纹路，其中所述的加压的步骤是使用至少一软质加压装置加压该碳纤维织物具有立体纹路的表面；及冷却该涂布有热可塑性树脂的碳纤维织物，使该热可塑性树脂固化，以获得该软质碳纤维复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种制造软质碳纤维复合材料的方法，其包括：提供热可塑性树脂，并将其加热熔融；提供碳纤维织物，其在至少一表面具有立体纹路，并将该熔融的热可塑性树脂至少涂布在该碳纤维织物具有立体纹路的表面；烘烤涂布有热可塑性树脂的碳纤维织物，以令该热可塑性树脂渗入该碳纤维织物内；加热及加压该涂布有热可塑性树脂的碳纤维织物，以在热可塑性树脂表面呈现该立体纹路，其中所述的加压的步骤是使用至少一软质加压装置加压该碳纤维织物具有立体纹路的表面；及冷却该涂布有热可塑性树脂的碳纤维织物，使该热可塑性树脂固化，以获得该软质碳纤维复合材料。2.如权利要求1所述的方法，其中所述的加压的步骤是使用包含一软质加压装置与一硬质加压装置的组合所进行者。3.如权利要求1所述的方法，其中所述加压的步骤是使用包含二软质加压装置的组合所进行者。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中该加压装置为罗拉。5.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中该软质加压装置为橡胶罗拉，该橡胶的表面具有萧氏A(ShoreA)60至75的硬度。6.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述烘烤是以红外线、电热或电磁加热所进行者。7.如权利要求6所述的方法，其中藉由红外线烘烤的温度较加热熔融该热可塑性树脂的温度高约5至30℃，且该涂布有热可塑性树脂的碳纤维织物是以该红外线烘烤约20至90秒。8.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中该碳纤维织物的厚度为约0.03至1mm，每米平方重量在约30至600g之间，且其纤维含有率介在约20至60％之间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡天玄，苏稳生，陈文山，连金星，吴太镒，
申请(专利权)人：福懋兴业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71