长纤维片状模塑料的制作方法

本实用新型是有关于一种纤维片状模塑料，特别是有关于一种可有效减少纤维含量，进而可降低制造成本、结构厚度及重量的长纤维片状模塑料。

背景技术：

习知的一纤维片状模塑料由一纤维材料与一树脂材料所构成；该纤维片状模塑料的强度、刚性及尺寸稳定性远优于该树脂材料，故常被使用于各种成形品的制造。因此，该纤维片状模塑料在各式各样的领域中的需求正逐年增加。

由于该纤维片状模塑料的用途广泛，因此其质量必须严格控管外，如何使该纤维片状模塑料在维持同样抗弯强度与抗弯模数的情况下，仍可使制造成本降低亦是一大课题。如图1及图2所示，习有制程所制出的该纤维片状模塑料包含有由该树脂材料形成的二个树脂层R及介于二个该树脂层R之间的一混合层M，而其中该混合层M由该树脂材料与复数个短纤维束M1所组合而成。每一个该短纤维束M1由彼此平行排列的复数根短纤维M11以至少一浆料M12黏结在一起，每一个该短纤维束M1呈片状样态。因此，复数根该短纤维M11彼此间不交缠，且复数个该短纤维束M1彼此间不交缠。该短纤维束M1由复数个长纤维束(图未绘出)裁切而成，由于该长纤维束以该浆料M12包覆，因此于裁切过程会产生浆料微粒而造成人体的吸入性危害及环境的污染。另外，于制作该纤维片状模塑料时，将复数个该短纤维束M1以洒落方式洒落于下层的该树脂层R的表面，于洒落的过程中复数个该短纤维束M1会因碰撞而产生浆料微粒，因而再次造成了前述的危害；且，复数个该短纤维束M1彼此之间因摩擦会产生静电而群聚，因此实际上并无法平均分布于该树脂层R的表面，因而形成较大的复数个孔隙M2而导致该纤维片状模塑料的结构松散，这又造成了该纤维片状模塑料的物性于各区域并不稳定且不均一的缺陷。

前述习知高强度、高刚性及高尺寸稳定性的该纤维片状模塑料还具有下列缺点：1、该混合层所采用的该短纤维束的长度多为介于25至30mm之间，且该短纤维束为各自分布而不交缠，若该短纤维束的数量不足，将造成各该短纤维束之间的孔隙过大，使得该混合层的结构强度不足；而若要达到一定的抗弯强度与抗弯模数，则必须使用大量的该短纤维束以缩减孔隙率，造成该纤维片状模塑料中的该短纤维的重量百分比(wt％)含量必须在30％至50％之间，因而增加了该纤维片状模塑料的重量及厚度。2、该纤维片状模塑料在后续裁切加工时，容易形成该短纤维及该浆料的尘粒并扩散于空气中，加工者若不慎吸入，将危害加工者的健康安全。

技术实现要素：

有鉴于上述习知技艺的问题，本实用新型所解决的技术问题即在提供一种可有效减少纤维含量，进而可降低制造成本、结构厚度及重量的长纤维片状模塑料。

本实用新型所采用的技术手段如下所述。

提出一种长纤维片状模塑料，该长纤维片状模塑料至少包含：一第一树脂层、一第二树脂层及一混合层，该混合层设置于该第一树脂层与该第二树脂层之间，该混合层与该第一树脂层及该第二树脂层结合；且，该混合层包含有一黏合树脂层及一纤维网结构；其中，该纤维网结构被该黏合树脂层包覆，该纤维网结构由不连续的复数根纤维丝彼此相互缠绕而成，复数根该纤维丝之间形成复数个纤维丝间距；该纤维丝间距内填充有该黏合树脂层，该纤维丝被该黏合树脂层包覆；复数根该纤维丝的平均长度大于或等于35mm，且复数根该纤维丝彼此相互缠绕成无方向性分布。

据本实用新型的该长纤维片状模塑料，可藉由一种长纤维片状模塑料的制造方法所制造，该长纤维片状模塑料的制造方法依序至少包含下列步骤：一提供物料步骤、一贴合步骤及一压合步骤。

本实用新型所产生的技术效果：复数根该纤维丝彼此相互缠绕成无方向性分布，因此该长纤维片状模塑料于各方向的撕裂强度、抗弯强度与抗弯模数可达均一，能抵抗来自各方向的破坏力；且不需使用大量的该纤维丝亦可有效缩减该长纤维片状模塑料的孔隙率，因而除了可降低制造成本之外，还同时可以缩减整体结构的厚度及重量。

附图说明

图1为习知技术的纤维片状模塑料的短纤维束的示意图。

图2为习知技术的纤维片状模塑料的示意图。

图3为本实用新型的长纤维片状模塑料的示意图。

图4为本实用新型的长纤维片状模塑料所采用的纤维网结构的示意图。

图5为制成本实用新型的长纤维片状模塑料所使用的材料的示意图。

图6为本实用新型的长纤维片状模塑料的制造方法的流程示意图。

图7为本实用新型的长纤维片状模塑料的制造方法的流程图。

图号说明：

先前技术

R 树脂层

M 混合层

M1 短纤维束

M11 短纤维

M12 浆料

M2 孔隙

本创作

1 长纤维片状模塑料

10 第一树脂层

20 第二树脂层

30 混合层

301 黏合树脂层

302 纤维网结构

3021 纤维丝

30211 纤维

30212 毛绒

30213 纤维间距

3022 纤维丝间距

P1 第一塑料膜

P2 第二塑料膜

S1 提供物料步骤

S2 贴合步骤

S3 压合步骤

S4 脱膜步骤

S5 热压步骤。

具体实施方式

请参阅图3及图4，本实用新型的一种长纤维片状模塑料1包含一第一树脂层10、一第二树脂层20及一混合层30，所述混合层30设置于该第一树脂层10与该第二树脂层20之间并与该第一树脂层10及该第二树脂层20结合，且该混合层30至少包含有一黏合树脂层301及一纤维网结构302。其中，该纤维网结构302被该黏合树脂层301包覆，该纤维网结构302由不连续的复数根纤维丝3021彼此相互缠绕(entangled)而成，复数根该纤维丝3021之间形成复数个纤维丝间距3022。该纤维丝间距3022内填充有该黏合树脂层301，该纤维丝3021被该黏合树脂层301包覆。复数根该纤维丝3021的平均长度大于或等于35mm，且小于或等于一预定平均长度以形成前述的“不连续的”，例如平均长度小于或等于500mm；较佳地，每一根该纤维丝3021的长度大于或等于35mm，且小于或等于500mm。另外，本实用新型内所述的数值范围的限定总是包括端值。

较佳地，前述复数根该纤维丝3021彼此相互缠绕成无方向性分布，所述无方向性分布指将该纤维网结构302投影于一个二维平面(图未绘出)，而复数根该纤维丝3021于该二维平面上的投影杂乱或随机地以各方向延伸。由于复数根纤维丝3021彼此相互缠绕成无方向性分布，且复数根该纤维丝3021的平均长度大于或等于35mm，因此该长纤维片状模塑料1的物性于各方向皆均一，换言之该长纤维片状模塑料1于各方向的撕裂强度、抗弯强度与抗弯模数可达均一，能抵抗来自各方向的破坏力。

该纤维丝3021可包含单根纤维30211或复数根该纤维30211，例如该纤维丝3021只可包含一根该纤维30211或100根该纤维30211或介于1至100根该纤维30211之间。于该纤维丝3021包含复数根该纤维30211的实施例中，该纤维丝3021并无浆料包覆，复数根该纤维30211之间存在复数个纤维间距30213，因此该黏合树脂层301能够渗入并填覆复数根该纤维30211之间的该纤维间距30213而将该纤维30211包覆，因而使得该长纤维片状模塑料1更为增强。另外，该纤维丝3021中的复数根该纤维30211的至少其中一根该纤维30211形成独立的两个毛绒30212，两个该毛绒30212为无方向性分布，该黏合树脂层301亦包覆该毛绒30212，因此增强了该长纤维片状模塑料1于各方向的撕裂强度、抗弯强度与抗弯模数并可达均一。较佳地，复数根该纤维30211具有复数个该毛绒30212。

复数根该纤维丝3021彼此相互缠绕可形成该纤维网结构302的一孔隙率，该孔隙率的计算方式为将该纤维网结构302投影于该二维平面，接着于该二维平面上的投影计算于单位面积中复数个该纤维丝间距3022的总面积，再将复数个该纤维丝间距3022的总面积除以该单位面积即可算得该孔隙率。或者，该孔隙率的计算方式为将该纤维网结构302投影于该二维平面，接着于该二维平面上的投影计算于单位面积中复数个该纤维丝间距3022的总面积及复数个该纤维间距30213的总面积之和，再将复数个该纤维丝间距3022的总面积及复数个该纤维间距30213的总面积之和除以该单位面积即可算得该孔隙率。

特别值得说明的是，复数根该纤维丝3021中的至少其中一根该纤维丝3021的至少一根该纤维30211与另一根该纤维丝3021的至少一根该纤维30211彼此相互缠绕成无方向性分布。复数根该纤维丝3021中的至少其中一根该纤维丝3021的至少一个该毛绒30212与另一根该纤维丝3021的至少一根该纤维30211彼此相互缠绕成无方向性分布；且，更佳地，复数根该纤维丝3021中的至少其中一根该纤维丝3021的至少一个该毛绒30212与另一根该纤维丝3021的至少一个该毛绒30212彼此相互缠绕成无方向性分布。如此，该纤维网结构302的该孔隙率得以降低，并且再度增强了该长纤维片状模塑料1于各方向的撕裂强度、抗弯强度与抗弯模数并可达均一。

上述中，该纤维丝3021或该纤维30211较佳可采用碳纤维、玻璃纤维或回收纤维，该纤维丝3021的直径为介于3μm至30μm之间；于该纤维丝3021或该纤维30211为碳纤维的实施例中，碳纤维的直径为介于3μm至8μm之间；于该纤维丝3021或该纤维30211为玻璃纤维的实施例中，玻璃纤维的直径为介于20μm至35μm之间。

该黏合树脂层301、该第一树脂层10及该第二树脂层20各自独立地可采用一热固性树脂或一热塑性树脂所构成，又该热固性树脂可包含环氧树脂、乙烯基树脂或不饱和树脂。该黏合树脂层301、该第一树脂层10及该第二树脂层20各自独立地更可包含一固态填充物，该固态填充物选自碳酸钙(Calcium carbonate)、氧化镁(Magnesium oxide)、硬脂酸锌(Zinc stearate)、氢氧化铝(Aluminum hydroxide)、氧化锑(Antimony oxide)、多溴二苯醚(Polybrominated diphenyl ethers)、多溴联苯(polybrominated biphenyls)、四溴双酚A(tetrabromobisphenol A)、六溴环十二烷(Hexabromocyclododecane)及N,N-二甲基苯胺(N,N-Dimethylaniline)所组成的群组中的至少其中之一。该黏合树脂层301、该第一树脂层10及该第二树脂层20彼此可以是相同材料或不相同材料。

依据上述，该纤维网结构302包含复数根该纤维丝3021的平均长度大于或等于35mm，且复数根该纤维丝3021、复数根该纤维30211及复数个该毛绒30212彼此相互缠绕成无方向性分布。因此，可大幅降低该纤维网结构302的该孔隙率，且增强了该长纤维片状模塑料1于各方向的撕裂强度、抗弯强度与抗弯模数并可达均一。如此一来，在与习知技术达到相同的抗弯强度与抗弯模数的情况下，本实用新型的该长纤维片状模塑料1中的总纤维含量仅需为，占该长纤维片状模塑料1中的重量百分比含量为介于5％至30％之间；该黏合树脂层301、该第一树脂层10及该第二树脂层20的含量则相对占了该长纤维片状模塑料1中的重量百分比含量在95％至70％之间。如此，可使该长纤维片状模塑料1的厚度保持在介于0.5mm至3mm之间，较佳地控制小于1mm，而该长纤维片状模塑料1的重量则比习知技术少了40％至50％。前述总纤维含量指该纤维网结构302于该长纤维片状模塑料1的含量，当然该纤维网结构302包含复数根该纤维丝3021、复数根该纤维30211及复数个该毛绒30212。

依据上述，本实用新型的该长纤维片状模塑料1，可藉由一种长纤维片状模塑料的制造方法所制造，请同时参阅图5至图7，该长纤维片状模塑料1的制造过程及成品所使用的材料依序包含有：一第一塑料膜P1、该第一树脂层10、该纤维网结构302、该第二树脂层20及一第二塑料膜P2。透过该第一塑料膜P1及该第二塑料膜P2可将该第一树脂层10、该纤维网结构302及该第二树脂层20进行压合以依序组成该第一树脂层10、该混合层30及该第二树脂层20。其中，该第一塑料膜P1及该第二塑料膜P2各自独立地选自聚乙烯对苯二甲酸(polyethylene terephthalate)、高密度聚乙烯(High Density Polyethylene)、低密度聚乙烯(Low Density Polyethylene)、聚氯乙烯(PolyVinyl Chloride)、聚丙烯(Polypropylene)、聚苯乙烯(Polystyrene)、聚碳酸酯(Polycarbonate)及聚乳酸(Polylactic Acid)所组成的群组的其中之一。

该长纤维片状模塑料的制造方法包含下列流程步骤：

一提供物料步骤S1：提供该第一塑料膜P1、该第一树脂层10、该纤维网结构302、该第二树脂层20及该第二塑料膜P2，该第一树脂层10披覆于该第一塑料膜P1的下表面，该第二树脂层20披覆于该第二塑料膜P2的上表面。

一贴合步骤S2：将该第一树脂层10贴附于该纤维网结构302的上表面，以及将该第二树脂层20贴附于该纤维网结构302的下表面。

一压合步骤S3：施压力于该第一塑料膜P1的上表面及该第二塑料膜P2的下表面，使该第一树脂层10的一部份形成该黏合树脂层301并包覆该纤维网结构302而形成该混合层30；或者，使该第二树脂层20的一部份形成该黏合树脂层301并包覆该纤维网结构302而形成该混合层30；或者，使该第一树脂层10的一部份及该第二树脂层20的一部份彼此接触而形成该黏合树脂层301并包覆该纤维网结构302而形成该混合层30。

基本上，完成前述该提供物料步骤S1、该贴合步骤S2及该压合步骤S3之后，即可完成该长纤维片状模塑料。后续地，于使用时可接续一脱膜步骤S4。该脱膜步骤S4使该第一塑料膜P1与该第一树脂层10分离，以及使该第二塑料膜P2与该第二树脂层20分离，以形成该长纤维片状模塑料1。

当然，如前所述，于该黏合树脂层301、该第一树脂层10及该第二树脂层20其中任一为该热固性树脂时，于脱膜步骤S4之后可接续一热压步骤S5。该热压步骤S5对执行该脱膜步骤S4所得到的该长纤维片状模塑料1进行一热压制程，例如该黏合树脂层301、该第一树脂层10及该第二树脂层20其中任一为乙烯基树脂，该热压制程的一热压温度可设定在介于摄氏110度至300度之间，该热压制程的一热压压力可设定在介于20kgf/cm²至200kgf/cm²之间，该热压制程的一热压时间可设定为介于0.5分钟至10分钟之间。

依循前述该长纤维片状模塑料的制造方法所实施的比较例1、实施例1、实施例2及实施例3的结果，列于表一。比较例1、实施例1、实施例2及实施例3中的该黏合树脂层301、该第一树脂层10及该第二树脂层20皆为乙烯基树脂，热压温度设定在摄氏130度，热压压力设定在150kgf/cm²，热压时间为2分钟，该纤维网结构302为碳纤维所构成。

表一

表一中，实施例1与比较例1的该长纤维片状模塑料具有相同的重量4000g/m²与相同的总纤维含量30wt％；实施例1与比较例1的不同处在于，实施例1所使用的复数根该纤维丝的平均长度为35mm，而比较例1使用平均长度为25mm的复数根该纤维丝；由于实施例1使用平均长度较长的复数根该纤维丝，因而实施例1的复数根该纤维丝、复数根该纤维及复数个该毛绒彼此相互缠绕成无方向性分布的现象大于比较例1，故而实施例1的抗弯强度225MPa及抗弯模数14GPa远高于ISO14125所规范的抗弯强度大于100MPa及抗弯模数大于7GPa，且实施例1的抗弯强度225MPa及抗弯模数14GPa高于比较例1的抗弯强度150MPa及抗弯模数8GPa。因此足以印证复数根该纤维丝的平均长度大于或等于35mm所形成的复数根该纤维丝、复数根该纤维及复数个该毛绒彼此相互缠绕成无方向性分布的特征，能够使得该长纤维片状模塑料的抗弯强度及抗弯模数提高。

实施例2与比较例1的不同处在于，实施例2的总纤维含量降低至10wt％且复数根该纤维丝的平均长度为35mm，然而实施例2的抗弯强度188MPa及抗弯模数9GPa高于比较例1的抗弯强度150MPa及抗弯模数8GPa。因此足以印证该长纤维片状模塑料使用平均长度大于或等于35mm的复数根该纤维丝，就可以达到降低使用总纤维含量至10％wt，并可以节省成本。

接续地，以实施例2为基准，于总纤维含量维持为10wt％的状况下，实施例2采用平均长度为35mm的复数根该纤维丝，实施例3采用平均长度为100mm的复数根该纤维丝，实施例4采用平均长度为250mm的复数根该纤维丝，实施例5采用平均长度为500mm的复数根该纤维丝。显然地，随着所采用的复数根该纤维丝的平均长度的增长，导致了复数根该纤维丝、复数根该纤维及复数个该毛绒彼此相互缠绕成无方向性分布的现象更为显著，故而增强了该长纤维片状模塑料的抗弯强度及抗弯模数。因此，实施例3的抗弯强度为195MPa及抗弯模数为10GPa，实施例4的抗弯强度为210MPa及抗弯模数为12GPa，实施例5的抗弯强度为235MPa及抗弯模数为15GPa，皆高于ISO14125所规范的标准，也高于比较例1、实施例1及实施例2的抗弯强度与抗弯模数。

由于实施例5中复数根该纤维丝、复数根该纤维及复数个该毛绒彼此相互缠绕成无方向性分布的现象非常显著，因此实施例5仅使用10wt％的总纤维含量即可使得抗弯模数(于实施例5中为15GPa)高于使用30wt％的总纤维含量的实施例1(为14GPa)及比较例1(8GPa)，抗弯强度也有类似的结果，于此不再赘述。因此，足以证明本实用新型以提高复数根该纤维丝的平均长度，以及所形成彼此高度相互缠绕成无方向性分布的现象的技术特征，使得所需的总纤维含量可以降低并提升抗弯强度及抗弯模数，达到了降低制造成本的功效。

实施例6与比较例1的不同处在于，实施例6的总纤维含量降低至10wt％、复数根该纤维丝的平均长度为35mm、该长纤维片状模塑料的重量降至1150g/m²及厚度从比较例1的2.0mm减少至0.9mm，然而实施例6的抗弯强度171MPa高于比较例1的抗弯强度150MPa。因此足以印证该长纤维片状模塑料使用平均长度大于或等于35mm的复数根该纤维丝，就可以达到降低使用总纤维含量至10％，并且可以减轻该长纤维片状模塑料的重量及减少该长纤维片状模塑料的厚度，除了可以节省成本之外，更可广泛应用于轻薄的制品。

实施例7与比较例1的不同处在于，实施例7的总纤维含量降低至5wt％、复数根该纤维丝的平均长度为35mm、该长纤维片状模塑料的重量降至1150g/m²及厚度从比较例1的2.0mm减少至0.9mm，然而实施例7的抗弯强度160MPa高于比较例1的抗弯强度150MPa。因此足以印证该长纤维片状模塑料使用平均长度大于或等于35mm的复数根该纤维丝，就可以达到降低使用总纤维含量至5％，并且可以减轻该长纤维片状模塑料的重量及减少该长纤维片状模塑料的厚度，除了可以节省成本之外，更可广泛应用于轻薄的制品。