玻璃纖維補強塑膠材的表面處理方法
2023-12-06 05:45:21
專利名稱：玻璃纖維補強塑膠材的表面處理方法
技術領域：
本發明涉及玻璃纖維補強塑膠複合材料領域，尤其是涉及一種在該玻璃纖維補強塑膠複合材料表面進行處理，使該玻璃纖維補強塑膠複合材料呈現多種玻璃纖維紋路顏色或圖案變化的方法。
背景技術：
在一般複合材料中，以玻璃纖維作為補強材(reinforcement)是其中最為普遍的一種成型方式，事實上，使用該補強材所成型的玻璃纖維補強塑膠(fiber glass reinforced plastics，FGRP)是複合材料製品中用途最為廣泛的一種。使用玻璃纖維的加入補強，可以使原本剛性或強度不高的塑膠，大幅改善其特性，從而用作結構材料，加上該塑膠具有質量輕、強度佳、可塑性強，且能耐潮、抗腐蝕等絕佳特性，因而在航天、船舶、運輸、建材、電子、電器等設備結構中得到應用。
玻璃纖維補強塑膠的原材主要包括基材(matrix)、作為補強材(reinforcement)的玻璃纖維與副資材。玻璃纖維是使成品具有高強度與高剛性(彈性係數)，而基材則是形成所希望的形狀結構的形塑材料，基材包覆並保護玻璃纖維免於磨損或受破壞，並在玻璃纖維間傳遞、分散所承受的負荷，使成品具有耐壓強度。基材由不同的的樹脂種類或比例，加入填料後加工形成各式各樣的塑膠類型，而該形成的塑膠一般可分為熱塑性塑膠(thermo plastics)或熱固性塑膠(thermosettingplastics)。
目前，玻璃纖維補強塑膠是將玻璃纖維與樹脂以手積層法(handlay-up)或樹脂注入法(resin injection，RI)等方式加以結合，經常溫或加熱等步驟，最後固化成型。在該成型過程中，玻璃纖維因吸收樹脂而呈半透明狀，因而使該種玻璃纖維補強塑膠無法呈現出原有纖維編織或鋪排的紋路，而喪失纖維紋路所能呈現的特殊表面造型。因此，為了表現所述玻璃纖維所編織或鋪排的特殊紋路，有一種將玻璃纖維染色的方法，然而該方法只能配合補強材的原色呈現，所以採用該方法表現的紋路或顏色變化相當有限且較單調。後來，有一種在樹脂中添加色料，從而改變整體外觀顏色的方法，但採用該方法卻導致樹脂的透明度降低，所以仍然不能有效凸顯玻璃纖維的紋路與色澤。因此，現在玻璃纖維補強塑膠複合材料在玻璃纖維紋路的表現上並不理想，致使該材料的美觀性與特殊性不足，而很難被進一步應用在外觀性要求較高的產品上，使該材料的應用範圍無法獲得擴張或延伸。
發明內容
為改善現有技術中玻璃纖維補強塑膠複合材料的玻璃纖維紋路呈現不佳的缺點，使該玻璃纖維所編織或鋪排的紋路造型能夠清楚呈現，並同時具有多種顏色或圖案變化，本發明將提供一種在玻璃纖維補強塑膠表面進行加工處理的方法，採用一種具有表面造型的塑膠薄膜，改進原本無法清楚呈現纖維紋路的缺點，並且採用該表面造型的塑膠薄膜，可以使纖維紋路呈現不同效果的外觀變化，使玻璃纖維補強塑膠複合材料進一步應用在外觀性要求較高的產品上，並同時根據採用該方法所形成的纖維呈現效果，取代高成本的碳纖維補強塑膠複合材料，從而降低製作過程中原材所需要的成本。
本發明玻璃纖維補強塑膠材的表面處理方法，包括下列步驟(1)提供一塊玻璃纖維補強塑膠板；(2)在該玻璃纖維補強塑膠板上方覆蓋一塊表面造型塑膠薄膜；(3)將該塑膠板和塑膠薄膜放在一個模具內，在真空狀態下進行熱壓，使該塑膠板和塑膠薄膜放在鍵結相接合，形成一種表面具有預定造型的玻璃纖維補強塑膠材；(4)冷卻該玻璃纖維補強塑膠材；以及(5)開啟該模具，將該玻璃纖維補強塑膠材取出。其中，該玻璃纖維補強塑膠板是一種玻璃纖維補強熱塑性塑膠，而該表面造型塑膠薄膜也是一種熱塑性塑膠，但並不以此為限，其亦可同時選自熱固性塑膠。當該玻璃纖維補強塑膠板與該表面造型塑膠薄膜都是熱塑性塑膠時，該玻璃纖維補強塑膠板可為一種玻璃纖維補強聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)的複合材料，而該表面造型塑膠薄膜則可為一種聚對苯二甲酸乙二醇酯，但並不以此為限，其它例如丙烯腈-丁二烯丙烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrilebutadiene-styrene，ABS)樹脂、聚丁烯對苯二甲酸酯(polybutyleneterephthalate，PBT)、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide，PPS)、聚醚醯亞膠(polyether imide，PEI)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚醯胺(po1yamide，nylon)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)或聚碳酸酯(polycarbonate，PC)等亦可作為本發明方法的加工材料。
根據本發明的處理方法，僅需將所希望呈現造型的造型塑膠薄膜，覆蓋在玻璃纖維補強塑膠板後進行熱壓，無需透過黏合劑，就可以將該塑膠板和塑膠薄膜以自行鍵結(self-bonding)的方式相互接合，在工序上相當簡單，所需成本也相當低。經接合後的玻璃纖維補強塑膠材，透過造型塑膠薄膜所呈現的顏色或圖案，與玻璃纖維補強塑膠板的纖維紋路配合，不但可以清楚呈現出原有纖維的紋路，更可以呈現出玻璃纖維整體特殊顏色、漸層色或圖案的表現變化，使本發明方法能夠產生具有多種表面效果的玻璃纖維補強塑膠材，使該塑膠材的應用範圍更為廣闊。
以下將結合附圖進一步說明本發明的實施方式，下述所列舉的實施例是用來闡明本發明，並不是用來限定本發明的範圍，對本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明的精神和範圍內，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
圖1是本發明實施例方法的流程示意圖；圖2是本發明實施例玻璃纖維補強塑膠材表面處理方法的示意圖；圖3是本發明實施例玻璃纖維補強塑膠材表面處理後的剖視示意圖；
圖4是本發明玻璃纖維補強塑膠材表面處理後第二實施例的剖視示意圖；圖5是本發明玻璃纖維補強塑膠材表面處理後第三實施例的剖視示意圖；圖6是本發明玻璃纖維補強塑膠材表面處理後第四實施例的剖視示意圖；圖7是本發明玻璃纖維補強塑膠材表面處理後第五實施例的剖視示意圖。
具體實施例方式
參照圖1和圖2，圖1是本發明實施例方法的流程示意圖，而圖2是本發明實施例玻璃纖維補強塑膠材表面處理方法的示意圖。本發明的玻璃纖維補強塑膠材的表面處理方法，主要是將一塊表面造型塑膠薄膜10覆蓋在一塊玻璃纖維補強塑膠板20上後，進行熱壓加工處理。
本發明實施例的處理方法，包括下列步驟(1)提供一塊玻璃纖維補強塑膠板S10；(2)在該玻璃纖維補強塑膠板上方覆蓋一塊表面造型塑膠薄膜S20；(3)將該塑膠板和塑膠薄膜放在一個模具內，在真空狀態下進行熱壓S30，使該塑膠板和塑膠薄膜鍵結相接合，形成一種表面具有預定造型的玻璃纖維補強塑膠材；(4)冷卻S40該玻璃纖維補強塑膠材；以及(5)脫模S50，將該玻璃纖維補強塑膠材由該模具中取出。其中，熱壓、冷卻與脫模等步驟，是一般業界常用的技術，並不進一步說明。
在本發明實施例中，由於玻璃纖維補強塑膠板與表面造型塑膠薄膜間，無需透過黏合劑而只需要採用加熱方式，就可以將該塑膠板和塑膠薄膜以自行鍵結的方式相互接合，所以在工序上相當簡單，所需成本也相當低。經接合後的玻璃纖維補強塑膠材，就可以作為各種類型產品的材料，該塑膠材再經過二次加工熱壓成型S60成預定的形狀後，即可製作出具有所希望顏色或圖案變化表面的玻璃纖維補強塑膠產品。
本發明實施例中，玻璃纖維補強塑膠板20是一種玻璃纖維補強聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的複合材料，而表面造型塑膠薄膜10的材質為一種聚對苯二甲酸乙二醇酯，該塑膠板和塑膠薄膜基材都是熱塑性塑膠，但本發明並不以此為限，該塑膠板和塑膠薄膜也可以同屬熱固性塑膠。
玻璃纖維補強塑膠板20並不僅限於PET材質，也可以是其它工程塑膠(engineering plastics)，例如丙烯腈-丁二烯丙烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile butadiene-styrene，ABS)樹脂、聚丁烯對苯二甲酸酯(polybutylene terephthalate，PBT)、聚苯硫醚(polyphenylenesulfide，PPS)、聚醚醯亞膠(polyether imide，PEI)，或其它如聚丙烯(polypropylene，PP)、聚醯胺(polyamide，nylon)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)等熱塑性塑膠，或是環氧樹脂(epoxy)、乙烯酯(vinyl ester)樹脂、不飽和聚酯(polyester)樹脂等熱固性塑膠。
玻璃纖維補強塑膠板20中玻璃纖維紋路的成型方式，可採用紗束(roving)系的加工方式，以切股(chopped strand)、切股氈(choppedstrand mat)、編紗束(woven roving)或針縫材等方法，形成均勻分散或織布狀的纖維紋路；或是採用編紗(yarn)系的加工方式，以平織(plain weave)、目扳平織、斜紋織(twill weave)或緞織(stain weave)等方式(前述編紗束也有該織法)，形成具織布狀纖維紋路的玻璃布或玻璃帶，但並不僅限於前述。
表面造型塑膠薄膜10，也並不僅限於PET材質，可以選用與玻璃纖維補強塑膠板20同種類，如前所述的塑膠材質。除此之外，表面造型塑膠薄膜10也可以為呈透明狀、染以顏色、印刷有圖案，或仿麂皮、紡織布面等效果的塑膠，現在根據以下實施例進行說明。
參照圖3，該圖是本發明實施例玻璃纖維補強塑膠材表面處理後的剖視示意圖。本實施例中，表面造型塑膠薄膜10是選自一種屬於PET材質的透明聚酯薄膜11，而玻璃纖維補強塑膠板20也是一種屬於PET材質而呈透明狀的玻璃纖維補強塑膠板21。按照上述選材方式，從採用本發明形成的玻璃纖維補強塑膠材表面可以清楚觀察到玻璃纖維所編織、鋪排的紋路，並由透明聚酯薄膜11增加塑膠材的厚度，產生纖維紋路立體化的效果。
參照圖4，該圖是本發明玻璃纖維補強塑膠材表面處理後第二實施例的剖視示意圖。本實施例中，表面造型塑膠薄膜10是選自一種屬於PET材質而染有顏色的染色聚酯薄膜12，而玻璃纖維補強塑膠板20仍是一種屬於PET材質而呈透明狀的玻璃纖維補強塑膠板21。按照上述選材方式，不但可以清楚觀察到玻璃纖維所編織、鋪排的紋路，更可使玻璃纖維補強塑膠板21的纖維紋路呈現出染色聚酯薄膜12的色澤。當該玻璃纖維呈織布狀紋路，並同時配合近黑色系的染色聚酯薄膜12時，該塑膠材呈現出的外觀與碳纖維補強塑膠相當，因此可以通過採用本發明取代成本高、原料取得不易的碳纖維補強塑膠製程，則相關產品不但可以大幅降低製造成本，更可以維持與碳纖維相當的纖維紋路外觀，以及高強度、高剛性的特性。
參照圖5，該圖是本發明玻璃纖維補強塑膠材表面處理後第三實施例的剖視示意圖。本實施例中，表面造型塑膠薄膜10是選自一種屬於PET材質的透明聚酯薄膜11，而玻璃纖維補強塑膠板20則是一種屬於PET材質，並對玻璃纖維染有色料或濺鍍(sputtering)金屬，從而呈現出特殊顏色或金屬色澤的染色玻璃纖維補強塑膠板22。按照上述選材方式，即可由玻璃纖維補強塑膠材表面清楚觀察到具有特殊顏色或金屬光澤的玻璃纖維紋路，並由透明聚酯薄膜11增加塑膠材的厚度，產生纖維紋路立體化的效果。
參照圖6，該圖是本發明玻璃纖維補強塑膠材表面處理後第四實施例的剖視示意圖。本實施例中，可進一步在前述第二實施例中，玻璃纖維補強塑膠材的透明聚酯薄膜11表面印刷一種印刷圖案層30。該印刷圖案層30可在透明聚酯薄膜11與染色玻璃纖維補強塑膠板22接合前，預先以熱轉印方式，在透明聚酯薄膜11表面印刷商標、名稱或其它的圖案或文字，使在呈現纖維紋路的背景中，凸顯所印刷的圖案，或透過該印刷圖案與纖維紋路產生特殊的視覺效果。
參照圖7，該圖是本發明玻璃纖維補強塑膠材表面處理後第五實施例的剖視示意圖。本實施例中，表面造型塑膠薄膜10是選自一種屬於PET材質的聚酯紡織纖維布13，而玻璃纖維補強塑膠板20則是一種屬於PET材質而呈透明狀的玻璃纖維補強塑膠板21。聚酯紡織纖維布13是一種由聚酯(polyester)纖維所成型，並是一種仿麂皮或紡織布面紋路的PET紡織布匹，所以該塑膠材表面呈現出麂皮或布面的視覺效果。
前述表面造型塑膠薄膜10與玻璃纖維補強塑膠板20的配合類型僅是示例，並不以此為限，該配合類型可以為前述型態或其它型態的任何組合。因此，通過本發明，即可輕易根據所述的表面處理方法，利用不同型態的表面造型塑膠薄膜10，在玻璃纖維補強塑膠材表面呈現出特殊單一顏色、漸層色或金屬光澤，或配合印刷圖案變化的玻璃纖維紋路，並可由表面造型塑膠薄膜10，增加塑膠材的厚度，而同時產生纖維紋路立體化的效果，使本發明方法所製造出的玻璃纖維補強塑膠材具有多變的表面造型，進而使該塑膠材在結構材的應用外，能夠延伸應用於日常家電用品、容器、包裝盒、家具、飾品當中，使該塑膠材在利用與使用上更為普及。
權利要求
1.一種玻璃纖維補強塑膠材的表面處理方法，其特徵在於包括下列步驟(1)提供一塊玻璃纖維補強塑膠板；(2)在該玻璃纖維補強塑膠板上方覆蓋一塊表面造型塑膠薄膜；(3)將該塑膠板和塑膠薄膜放在一個模具內，在真空狀態下進行熱壓，使該塑膠板和塑膠薄膜鍵結相接合，形成一種表面具有預定造型的玻璃纖維補強塑膠材；(4)冷卻該玻璃纖維補強塑膠材；以及(5)開啟該模具，將該玻璃纖維補強塑膠材取出。
2.如權利要求1所述玻璃纖維補強塑膠材的表面處理方法，其特徵在於該玻璃纖維補強塑膠板是一種玻璃纖維補強熱塑性塑膠，而該表面造型塑膠薄膜也是一種熱塑性塑膠。
3.如權利要求2所述玻璃纖維補強塑膠材的表面處理方法，其特徵在於該玻璃纖維補強塑膠板是一種玻璃纖維補強聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的複合材料，而該表面造型塑膠薄膜的材質是一種聚對苯二甲酸乙二醇酯。
4.如權利要求1所述玻璃纖維補強塑膠材的表面處理方法，其特徵在於該玻璃纖維補強塑膠板中的玻璃纖維染有一種色料。
5.如權利要求1所述玻璃纖維補強塑膠材的表面處理方法，其特徵在於該玻璃纖維補強塑膠板中的玻璃纖維濺鍍有一種金屬。
6.如權利要求4或5所述玻璃纖維補強塑膠材的表面處理方法，其特徵在於該表面造型塑膠薄膜呈透明狀。
7.如權利要求4或5所述玻璃纖維補強塑膠材的表面處理方法，其特徵在於該表面造型塑膠薄膜是包括形成預定顏色的一種色料。
8.如權利要求4或5所述玻璃纖維補強塑膠材的表面處理方法，其特徵在於該表面造型塑膠薄膜的表面預先印刷有一種印刷圖案層。
9.如權利要求4或5所述玻璃纖維補強塑膠材的表面處理方法，其特徵在於該表面造型塑膠薄膜是一種聚酯纖維紡織布。
全文摘要
本發明是關於一種對玻璃纖維補強塑膠複合材料表面進行加工處理，使其呈現出多種玻璃纖維紋路顏色或圖案變化的方法。本發明玻璃纖維補強塑膠材的表面處理方法，包括下列步驟首先，提供一塊玻璃纖維補強塑膠板，並在該玻璃纖維補強塑膠板上方覆蓋一塊表面造型塑膠薄膜，然後將該塑膠板和塑膠薄膜放在一個模具內，在真空狀態下進行熱壓，使該塑膠板和塑膠薄膜鍵結相接合，形成一種表面具有預定造型的玻璃纖維補強塑膠材。然後，將該玻璃纖維補強塑膠材進行冷卻，最後再開啟該模具，將該處理後的玻璃纖維補強塑膠材取出。
文檔編號B29K67/00GK101037022SQ20061005755
公開日2007年9月19日 申請日期2006年3月15日 優先權日2006年3月15日
發明者宋嗣樞, 施麗芳, 呂安洲 申請人:東原材料科技股份有限公司