[发明专利]热塑性复合材料的连续生产方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及热塑性复合材料，尤其涉及一种热塑性复合材料的连续生产方法及其设备。

背景技术

所谓复合材料(composite materials)是指两种或两种以上不同材质以适当方式加以结合的新材料，而此复合材料具有比单一材质更为优秀的性能。一般来说，复合材料是由基体与增强材所组成，其中增强材是复合材料中主要的承力部分，尤其是关于弯曲、拉伸与冲击等机械性能等的力学承受来源，而基体则是将增强材黏合成一整体，构成复合材整体形状以及并扮演应力传导的作用。因此，基体的熔融含浸程度以及与增强材间的接着强度，即深切影响最终复合材料的机械特性。

在一般以热塑性树脂作为基体的复合材的制造过程中，请参见图1，增强材11(例如，玻璃纤维)与基体12(例如，树脂)首先经由进料滚轮10输送进入加热含浸固化成型装置20中，已知加热含浸固化成型装置20包括一加热单元21、一加压滚轮22与一冷却单元23，其分别透过单一输送带24，对欲进行加工的复合材原料作用。加热单元21进行加热与初步加压，使树脂熔融含浸在纤维中，之后再藉由加压滚轮22进一步以较高压力压合，最后再以冷却单元23降低温度，使该复合材得以固化成型。

如前所述，基体的熔融含浸程度以及与增强材间的接着强度影响材料性能甚巨，然而在前述制备方法中，由于加压带24通常为弹性软质，硬度不高，因此仅能通过加压滚轮22接续进行几乎为线状的较高压压合过程，因此同时加压的面积小，而有着均匀度与一致性不足，无法达到压合使材料间紧密接合的缺点，亦即使固化定型效果受局限，进而影响其机械强度与质量。

为改善此种缺失，现有技术曾利用单一热板于上或/及下对前述层叠后的增强材与基体，依序整体进行加热、加压与冷却过程，使基体在熔融含浸于增强材后，得进一步藉由热板全表面的加压，达到均匀一致的加压效果。然而，利用此种方式必须执行各个加热、加压与冷却步骤，然后再重复进行下一复合材的制作，制程时间相当长，无法大量生产。此外，为缩短制程时间长的缺点，虽可以调整冷却时间与速度，却也使得复合材板材容易因应力产生翘曲，造成不良率高，而具有使成本增加的严重缺失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够连续生产热塑性复合材料的方法，使热塑性复合材料的生产在达到一定质量要求时，仍能够透过连续生产方式来完成。

本发明的又一目的在于提供一种能够缩短制程时间，而能够达成量产效能的热塑性复合材料的连续生产方法。

本发明的再一目的在于提供一种改善已知制造过程中为缩短制程时间，对温度条件变化过大所产生因应力而造成变形翘曲的热塑性复合材料的连续生产方法。

本发明的另一目的在于提供一种能够藉由个别固化组件对热塑性复合材料原料进行区间加压固化，使能达成加压均匀，并进一步使基体的含浸效果更佳，层间接着强度更高的热塑性复合材料的连续生产方法。

为了达成前述目的，本发明将提供一种热塑性复合材料的连续生产方法，其步骤包括：分别提供一加热组件、一固化组件与一冷却组件；将热塑性复合材料的原料输送进入该加热组件中；加热、加压该原料；将该加热、加压后的原料输送进入该固化组件中；进行区间加压固化；将该区间加压固化后的原料输送进入该冷却组件中；以及进行冷却。

在一实施例中，该固化组件可包括一第一加压带，用以进行区间加压固化。

在另一实施例中，所述的第一加压带，或其表面披覆的材质，其杨氏系数可为0.01～400GPa，较佳为75～230GPa。

在另一实施例中，所述的第一加压带可包括镀钛钢、金属合金例如不锈钢、塑钢或相类的材质，但并不以前述为限。

在一实施例中，该区间加压固化的长度区间可为20cm～2m。

在另一实施例中，所述的区间加压固化的压力范围可在1～25kg/cm²之间。

在一实施例中，本发明提供另一种热塑性复合材料的连续生产方法，其步骤包括：分别提供一加热组件与一固化冷却组件；将热塑性复合材料的原料输送进入该加热组件中；加热、加压该原料；将该加热、加压后的原料输送进入该固化冷却组件中；以及进行区间加压固化，并冷却。

在一实施例中，该固化组件可包括一第二加压带，用以进行区间加压固化。

在另一实施例中，所述的第二加压带，或其表面披覆的材质，其杨氏系数可为0.01～400GPa，较佳为75～230GPa。

在另一实施例中，所述的第二加压带可包括镀钛钢、金属合金例如不锈钢、塑钢或相类的材质，但并不以前述为限。