[發明專利]熱塑性復合材料的連續生產方法及其設備

在審

• 申請號: 201410032679.2
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN104802425A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 宋嗣樞;呂安洲;王又弘
• 申請（專利權）人: 科森復合材料股份有限公司
• 主分類號: B29C70/50
• 分類號: B29C70/50
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所(普通合伙) 11264
• 代理人: 劉俊

技術領域

本發明涉及熱塑性復合材料，尤其涉及一種熱塑性復合材料的連續生產方法及其設備。

背景技術

所謂復合材料(composite?materials)是指兩種或兩種以上不同材質以適當方式加以結合的新材料，而此復合材料具有比單一材質更為優秀的性能。一般來說，復合材料是由基體與增強材所組成，其中增強材是復合材料中主要的承力部分，尤其是關于彎曲、拉伸與沖擊等機械性能等的力學承受來源，而基體則是將增強材黏合成一整體，構成復合材整體形狀以及并扮演應力傳導的作用。因此，基體的熔融含浸程度以及與增強材間的接著強度，即深切影響最終復合材料的機械特性。

在一般以熱塑性樹脂作為基體的復合材的制造過程中，請參見圖1，增強材11(例如，玻璃纖維)與基體12(例如，樹脂)首先經由進料滾輪10輸送進入加熱含浸固化成型裝置20中，已知加熱含浸固化成型裝置20包括一加熱單元21、一加壓滾輪22與一冷卻單元23，其分別透過單一輸送帶24，對欲進行加工的復合材原料作用。加熱單元21進行加熱與初步加壓，使樹脂熔融含浸在纖維中，之后再藉由加壓滾輪22進一步以較高壓力壓合，最后再以冷卻單元23降低溫度，使該復合材得以固化成型。

如前所述，基體的熔融含浸程度以及與增強材間的接著強度影響材料性能甚巨，然而在前述制備方法中，由于加壓帶24通常為彈性軟質，硬度不高，因此僅能通過加壓滾輪22接續進行幾乎為線狀的較高壓壓合過程，因此同時加壓的面積小，而有著均勻度與一致性不足，無法達到壓合使材料間緊密接合的缺點，亦即使固化定型效果受局限，進而影響其機械強度與質量。

為改善此種缺失，現有技術曾利用單一熱板于上或/及下對前述層疊后的增強材與基體，依序整體進行加熱、加壓與冷卻過程，使基體在熔融含浸于增強材后，得進一步藉由熱板全表面的加壓，達到均勻一致的加壓效果。然而，利用此種方式必須執行各個加熱、加壓與冷卻步驟，然后再重復進行下一復合材的制作，制程時間相當長，無法大量生產。此外，為縮短制程時間長的缺點，雖可以調整冷卻時間與速度，卻也使得復合材板材容易因應力產生翹曲，造成不良率高，而具有使成本增加的嚴重缺失。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠連續生產熱塑性復合材料的方法，使熱塑性復合材料的生產在達到一定質量要求時，仍能夠透過連續生產方式來完成。

本發明的又一目的在于提供一種能夠縮短制程時間，而能夠達成量產效能的熱塑性復合材料的連續生產方法。

本發明的再一目的在于提供一種改善已知制造過程中為縮短制程時間，對溫度條件變化過大所產生因應力而造成變形翹曲的熱塑性復合材料的連續生產方法。

本發明的另一目的在于提供一種能夠藉由個別固化組件對熱塑性復合材料原料進行區間加壓固化，使能達成加壓均勻，并進一步使基體的含浸效果更佳，層間接著強度更高的熱塑性復合材料的連續生產方法。

為了達成前述目的，本發明將提供一種熱塑性復合材料的連續生產方法，其步驟包括：分別提供一加熱組件、一固化組件與一冷卻組件；將熱塑性復合材料的原料輸送進入該加熱組件中；加熱、加壓該原料；將該加熱、加壓后的原料輸送進入該固化組件中；進行區間加壓固化；將該區間加壓固化后的原料輸送進入該冷卻組件中；以及進行冷卻。

在一實施例中，該固化組件可包括一第一加壓帶，用以進行區間加壓固化。

在另一實施例中，所述的第一加壓帶，或其表面披覆的材質，其楊氏系數可為0.01～400GPa，較佳為75～230GPa。

在另一實施例中，所述的第一加壓帶可包括鍍鈦鋼、金屬合金例如不銹鋼、塑鋼或相類的材質，但并不以前述為限。

在一實施例中，該區間加壓固化的長度區間可為20cm～2m。

在另一實施例中，所述的區間加壓固化的壓力范圍可在1～25kg/cm²之間。

在一實施例中，本發明提供另一種熱塑性復合材料的連續生產方法，其步驟包括：分別提供一加熱組件與一固化冷卻組件；將熱塑性復合材料的原料輸送進入該加熱組件中；加熱、加壓該原料；將該加熱、加壓后的原料輸送進入該固化冷卻組件中；以及進行區間加壓固化，并冷卻。

在一實施例中，該固化組件可包括一第二加壓帶，用以進行區間加壓固化。

在另一實施例中，所述的第二加壓帶，或其表面披覆的材質，其楊氏系數可為0.01～400GPa，較佳為75～230GPa。

在另一實施例中，所述的第二加壓帶可包括鍍鈦鋼、金屬合金例如不銹鋼、塑鋼或相類的材質，但并不以前述為限。