[发明专利]热塑性连续-非连续纤维复合板的制造方法

说明书

本发明提供一种热塑性连续‑非连续纤维复合板的制造方法，包括提供包括连续纤维与第一热塑性树脂的热塑性复合材。机械处理热塑性复合材，以形成多个碎片，使其中的连续纤维成为非连续纤维。使用多个碎片作为原料形成至少一热塑性非连续纤维聚集体层。热压合至少一热塑性非连续纤维聚集体层与至少一热塑性连续纤维层。本发明的热塑性连续‑非连续纤维复合板具有良好的弯曲特性以及成型性。

技术领域

本发明涉及一种多层复合板制造方法，尤其涉及一种热塑性连续-非连续纤维复合板的制造方法。

背景技术

由基质树脂和增强纤维(reinforcing fibers)所构成的纤维增强板材由于具有良好的机械特性、轻质性以及耐腐蚀性，因此被广泛利用在例如飞机、汽车、运动用具等用途的部件的材料。

现有热塑性连续纤维板材多由数层连续纤维布及热塑高分子进行热压合(lamination)而成，相对于传统热固连续纤维材料来说，有快速成型及可回收的特性，然而在实际使用上仍有重大缺点。

在回收方面，目前含热塑性连续纤维材料的回收，大多采用热裂解法，必须透过高温炉调控适合温度，选择性热裂解高分子，留下纤维，如此法虽然可最大程度保留纤维长度，但处理能秏高，且在热分解过程中，原来在纤维表面的上浆剂(sizing)也一同被分解掉，影响后续纤维再利用在树脂含浸性。另外还有使用溶剂将高分子与纤维分离，不仅秏费溶剂，最后还是要秏费能源把溶剂与高分子分离，制造更多环保问题。

另外一种回收再利用方式是将回收的连续纤维基材(例如连续纤维基材的边材)与热塑性树脂进行混料造粒，并将上述粒子作为射出处理使用的原料。此法技术门槛低且成熟，具有方便使用性。然而，在直接进行注射成型的情况下，边料的纤维在热塑性树脂中无法充分分散。此外，经过螺杆混料造粒以及射出机的螺杆熔融，接着高压剪切力推进，经流道注塑模具后，材料内纤维长度大幅降低，所能提升的力学增强性能有限。因此，日本专利公开号JP 2006-218793公开了可将碳纤维增强热塑性树脂成形品粉碎、粒化后，混合新品的碳纤维增强热塑性树脂颗粒并进行注射射型。然而如此这样一来则将提高制作成本。

此外，世界专利公开号WO 2012086682 A1(中国对应案CN 103119209 A、欧洲对应案EP 2642007 A1以及美国对应案US 20130192434)公开一种制造碳纤维增强塑料的方法。此方法是将含有碳纤维的碳纤维基材的边材切断，将所得到的切断片在进行梳棉(carding)处理过程中加入热塑性树脂纤维，以得到含热塑性树脂纤维的碳纤维聚集体。之后，将含热塑性树脂纤维的碳纤维聚集体含浸基质树脂并成型，以得到碳纤维增强塑料。然而，上述的方法所得到的碳纤维聚集体仍需进行含浸处理，且所花费的时间长，再利用性以及绿能环保性不佳。

此外，对比热固连续纤维材料，传统连续纤维热塑材料成形性非常差，无法成形几何结构复杂的部件，尤其对于高厚度的板材，在曲率较高的部位成形性非常差，且容易发生皱折。由于热塑碳纤维板材受限于成形复杂度低，使其应用普及率相对较低。

然而，现今要达到高厚度的多层碳纤维复合板，表层为连续碳纤维，中间芯层多为蜂巢结构、发泡材料，但此方式无法二次成形、材料利用率低、材料成本也无法有效的降低。

发明内容

本发明提供一种热塑性连续-非连续纤维复合板的制造方法，可达成具有良好的弯曲特性以及成型性的热塑性连续-非连续纤维复合板。

本发明的热塑性连续-非连续纤维复合板的制造方法，包括提供热塑性复合材，所述热塑性复合材包括连续纤维与第一热塑性树脂；机械处理所述热塑性复合材，以形成多个碎片，使其中的所述连续纤维成为非连续纤维；使用所述多个碎片作为原料形成至少一热塑性非连续纤维聚集体层；以及热压合所述至少一热塑性非连续纤维聚集体层与至少一热塑性连续纤维层。