CN109837026A - 复合材料结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使在较短的粘着时间也可获得优异粘着强度及均匀粘着的复合材料结构及其制造方法。复合材料结构包括基材以及设置于基材的表面的多个点状物，其中多个点状物的每一个点状物包括第一层及第二层。多个点状物的每一个点状物的第一层的第一表面粘着于基材，其中第一层的第一成分包括胺基甲酸酯聚合物。多个点状物的每一个点状物的第一层与第二层经由第一层的第二表面而粘着，其中第二表面相对于第一表面。第二层的第二成分包括聚酰胺，其中聚酰胺的熔融指数为大于40克/10分钟至小于130克/10分钟。

Description

复合材料结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种复合材料结构及其制造方法，尤其涉及一种即使在较短的粘着时间也可获得优异粘着强度的复合材料结构及其制造方法。

背景技术

在成衣产业中，里衬布扮演极为重要的角色，包括美观、实用、补强、机能化等功能。另外，目前成衣产业的里衬布主要是通过车缝或热烫制程来加工，其中又以热烫制程能达到安全、快速、均匀、品质稳定优良的特点。然而，仍有许多小型加工单位没有热烫制程所需的热烫设备，仅有手持式熨烫设备。因此，开发符合手持式熨烫设备(例如：熨斗)使用的里衬布极具商业价值。

在现有技术中，里衬布是直接将热熔胶粉(如聚乙烯(polyethylene，PE))不均匀地洒落于基材表面，其缺点是粉体撒落不均匀，造成粘着力效果不均，尤其是尺寸小的成衣裁片，其不均匀的粘着力会造成布面瑕疵。另外，粘着里衬布与其他布料粘着时所需的操作时间(一般粘着时间为10～12秒)较长，也造成生产成本及人工成本增加。

基于上述，如何发展出一种在有效的操作时间内即可获得与其他布料有目标的粘着强(6N/5cm)并且均匀粘着的里衬布为目前所需研究的重要课题。

发明内容

本发明提供一种即使在较短的粘着时间也可获得优异粘着强度及均匀粘着的复合材料结构及其制造方法。

本发明的复合材料结构包括基材以及设置于基材的表面多个点状物，其中多个点状物的每一个点状物包括第一层及第二层。多个点状物的每一个点状物的第一层的第一表面粘着于基材，其中第一层的第一成分包括胺基甲酸酯聚合物(Polyurethane，PU)。多个点状物的每一个点状物的第一层与第二层经由第一层的第二表面而粘着，其中第二表面相对于第一表面。第二层的第二成分包括聚酰胺(Polyamide，PA)，基于ASTM D-1238且于160℃、负荷为2.16Kg的条件下，聚酰胺的熔融指数(Melt Flow Index，MI)为大于40克/10分钟至小于130克/10分钟。

在本发明的一实施例中，上述的聚酰胺的熔融指数为70克/10分钟至100克/10分钟。

在本发明的一实施例中，上述的聚酰胺的熔融指数为70克/10分钟至80克/10分钟。

在本发明的一实施例中，上述的第一成分还包括(甲基)丙烯酸系聚合物。

在本发明的一实施例中，上述的第一成分中，胺基甲酸酯聚合物与(甲基)丙烯酸系聚合物的重量比值为0.40～0.58。

在本发明的一实施例中，上述的多个点状物的直径为0.15毫米至0.50毫米。

在本发明的一实施例中，上述的基材为树脂膜、织布、编布或不织布。

本发明的复合材料结构的制造方法，包括：将多个点状物设置于基材的表面，其中多个点状物的每一个点状物包括第一层与第二层。将多个点状物设置于基材的表面的步骤包括：将多个点状物的每一个点状物的第一层的第一表面粘着至基材的表面；以及将多个点状物的每一个点状物的第一层与第二层经由第一层的第二表面粘着，其中第二表面相对于第一表面。第一层的第一成分包括胺基甲酸酯聚合物。第二层的第二成分包括聚酰胺，聚酰胺的熔融指数为大于40克/10分钟至小于130克/10分钟。

在本发明的一实施例中，上述的将多个点状物的每一个点状物的第一层的第一表面粘着至基材的表面的步骤是以网版印刷的方式进行。

在本发明的一实施例中，上述的将多个点状物的每一个点状物的第一层与第二层经由第一层的第二表面粘着的步骤依序如下：喷洒第二成分的粉末至多个点状物与基板的表面上；以及去除位于多个点状物的第一层的第二表面上以外的粉末，其中粘着于多个点状物的第一层的第二表面上的粉末形成第二层。

基于上述，本发明提供一种复合材料结构及其制造方法，其通过包括胺基甲酸酯聚合物的第一成分及包括具有特定熔融指数的聚酰胺的第二成分在基材上形成点状物。藉此，当复合材料结构应用于与其他布料粘着时，即使在短的粘着时间内也可与其他布料有优异粘着强度并且均匀地粘着；并且不论经过水洗或干洗都具有优异的粘着强度。如此便可节省生产周期，达到节省生产成本及人工成本的目的。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为根据本发明一实施例所示的复合材料结构的俯视示意图。

图2为沿着图1中的A-A'剖面的示意图。

图3A为底胶粘着于不织布的剖面的SEM影像。

图3B为底胶粘着于不织布的表面形态的SEM影像。

图3C为热熔胶粉分散于底胶上面的表面形态的SEM影像。

图4为依据表1所制作的实验例1、2及比较例1、2的粘着强度与粘着时间的关系图。

符号说明：

100：复合材料结构

110：基材

120：点状物

120a：第一层、底胶层

120b：第二层、热熔胶层

S：表面

S1：第一表面

S2：第二表面

具体实施方式

图1为根据本发明一实施例所示的复合材料结构的俯视示意图。图2为沿着图1中的A-A'剖面的示意图。

请参照图1及图2，本实施例的复合材料结构100包括基材110以及设置于基材110的表面S的多个点状物120。

本实施例的复合材料结构100有多个作为粘着胶的点状物120，并且复合材料结构100可通过点状物120与布料形成积层体。形成积层体的方法例如是将复合材料结构100的形成有粘着胶的一面与所述布料重叠，接着进行热压以使粘着胶受热而熔融，藉此可将复合材料结构100粘着于所述布料来制作成衣。热压方法例如是将复合材料结构100与所述布料重叠后置于平台(例如烫衣板)以手持式熨烫设备来热压；或者是以热压设备夹持复合材料结构100与布料进行热压。

在本实施例中，基材110的材质没有特别的限定，例如是树脂膜、织布、编布或不织布。以与其他布料粘着的观点而言，基材110较佳为织布、编布或不织布。

在本实施例中，多个点状物120的排列方式没有特别的限制，只要不重叠即可。点状物120的形状没有特别的限制，例如是圆形、矩形、三角形或菱形。就加工性的观点而言，点状物120的形状较佳为大致上为圆形。此外，就提升粘着强度及充分发挥里衬布功能的观点而言，当点状物120大致上为圆形时，直径为0.15毫米至0.50毫米。若点状物120的直径小于0.15毫米，则粘着强度不佳；若点状物120的直径大于0.50毫米，则容易使里衬布的外观及触感不佳。

多个点状物120的每一个点状物120包括第一层(也称为“底胶层”)120a及第二层(也称为“热熔胶层”)120b。第一层120a具有彼此相对的第一表面S1及第二表面S2。多个点状物120的每一个点状物120中，第一层120a的第一表面S1粘着于基材110，并且第一层120a与第二层120b经由第一层120a的第二表面S2而粘着。

在本实施例中，第一层120a的第一成分包括胺基甲酸酯聚合物。第一层120a相当于中间层，用以粘合基材110与第二层120b。以胺基甲酸酯聚合物作为第一层120a可以有效提升点状物120与基材110的粘着力。

胺基甲酸酯聚合物为二异氰酸酯(Isocyanate)与多元醇的共聚物。

二异氰酸酯(Isocyanate)并无特别限定，例如可列举：脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯、芳香脂肪族二异氰酸酯等。脂肪族二异氰酸酯并无特别限定，例如可列举：四亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、1,4-丁烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、离胺酸二异氰酸酯、2-甲基戊烷-1,5-二异氰酸酯、3-甲基戊烷-1,5-二异氰酸酯等。脂环族二异氰酸酯并无特别限定，例如可列举：异佛尔酮二异氰酸酯、氢化二甲苯二异氰酸酯、4,4'-环己基甲烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、甲基伸环己基二异氰酸酯、1,3-双(异氰酸酯甲基)环己烷等。芳香族二异氰酸酯并无特别限定，例如可列举：甲苯二异氰酸酯、2,2'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苯基二甲基甲烷二异氰酸酯、4,4'-二苄基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、1,3-苯二异氰酸酯、1,4-苯二异氰酸酯等。芳香脂肪族二异氰酸酯并无特别限定，例如可列举：二烷基二苯基甲烷二异氰酸酯、四烷基二苯基甲烷二异氰酸酯、α,α,α,α-四甲基二甲苯二异氰酸酯等。

多元醇并无特别限定，例如可列举：1,2-丙二醇、1-甲基-1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丁二醇、新戊二醇、1-甲基-1,4-戊二醇、2-甲基-1,4-戊二醇、1,2-二甲基-新戊二醇、2,3-二甲基-新戊二醇、1-甲基-1,5-戊二醇、2-甲基-1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,2-二甲基丁二醇、1,3-二甲基丁二醇、2,3-二甲基丁二醇、1,4-二甲基丁二醇、山梨糖醇、1,2,3,6-己四醇、1,4-山梨糖醇酐、1,2,4-丁三醇、1,2,5-戊三醇、甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇等。

在一实施例中，构成胺基甲酸酯聚合物的单体可还包括甲基硅烷、二烯醇或其组合等单体。

胺基甲酸酯聚合物的市售商品的具体例包括鲁道夫化工有限公司所制造的RUCO-COAT TH5020或拜特利希有限公司(CHT R.BEITLICH GMBH))所制造的TUBICOAT PUS。

就增加粘着强度的观点而言，第一成分较佳为还包括(甲基)丙烯酸系聚合物。(甲基)丙烯酸系聚合物有助于增加第一层120a的力学强度。

上述(甲基)丙烯酸系聚合物无特别限定，例如可列举：聚甲基丙烯酸甲酯等聚(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸共聚物等。(甲基)丙烯酸系聚合物较佳为聚甲基丙烯酸甲酯。

此外，胺基甲酸酯聚合物与(甲基)丙烯酸系聚合物的重量比值为0.40～0.58。当第一成分中的胺基甲酸酯聚合物与(甲基)丙烯酸系聚合物的重量比值为上述范围时，复合材料结构100的第一层120a可以兼具粘着力与力学强度，进而有效提升复合材料结构100与其他布料粘着强度。

第二层120b的第二成分包括聚酰胺，聚酰胺例如是尼龙6、尼龙66等脂肪聚酰胺、聚苯二甲酰胺、芳香聚酰胺以及共聚酰胺。

聚酰胺的熔融指数为大于40克/10分钟至小于130克/10分钟，较佳为70克/10分钟至100克/10分钟，更佳为70克/10分钟至80克/10分钟。

此处所谓的熔融指数，是基于ASTM D-1238且于160℃、负荷为2.16Kg的条件下所测定的值。具有高的熔融指数的聚酰胺容易流动，可以快速地粘着底胶层120a并且在之后用于复合材料结构100与布料粘合时可以有效缩短粘着时间。另外，具有低的熔融指数的聚酰胺的分子链较长，有助于增加材料的力学强度。进一步而言，本发明的目的即在于寻找聚酰胺的熔融指数的最佳范围，藉此获得可有效缩短粘着时间及具有材料的力学强度的复合材料结构。

对于本发明的复合材料结构而言，当聚酰胺的熔融指数在大于40克/10分钟至小于130克/10分钟的范围时，可以在较短的粘着时间的情况下，同时确保复合材料结构与其他布料粘着强度。当聚酰胺的熔融指数为40克/10分钟时，粘着所需的时间过长粘着强度。当聚酰胺的熔融指数为130克/10分钟以上时，聚酰胺取得不易且复合材料结构与其他布料粘着强度不佳。

聚酰胺的熔点为101℃至107℃。

值得注意的是，复合材料结构通过包括胺基甲酸酯聚合物的第一成分及包括具有特定熔融指数的聚酰胺的第二成分在基材上形成点状物。藉此，胺基甲酸酯聚合物可与聚酰胺充分作用，当复合材料结构应用于与其他布料粘着时，即使在短的粘着时间内也可与其他布料有优异粘着强度并且均匀地粘着。更进一步而言，更短的粘着时间有助于减少成衣制作的人力成本并且减少能源消耗，进而达到提升生产效率及节能的功效。

在本实施例中，复合材料结构100的制造方法包括将多个点状物120设置于基材110的表面S，例如是以下述步骤来进行：

首先，将多个点状物120的每一个点状物120的第一层120a的第一表面S1粘着至基材110的表面S。第一层120a粘着至基材110的方法例如是以网版印刷的方式进行。构成第一层120a的混合物为以混合物为100重量份计，胺基甲酸酯聚合物与(甲基)丙烯酸系聚合物的总量为30重量份至70重量份；水、乳化剂、塑化剂以及保湿剂等添加物的含量为30重量份至70重量份，其中胺基甲酸酯聚合物与(甲基)丙烯酸系聚合物的重量比值为0.40～0.58。在一实施例中，混合物的胺基甲酸酯聚合物为12重量％～15重量％，(甲基)丙烯酸系聚合物为27重量％～30重量％，水为40重量％～56重量％，其他添加物为1重量％～6重量％。

接着，将多个点状物120的每一个点状物120的第一层120a与第二层120b经由第一层120a的第二表面S2粘着，其中第二表面S2相对于第一表面S1。详细而言，可以气流落粉技术喷洒第二成分的粉末至多个点状物120与基板的表面S上。然后，以拍打器将粉体打起,并且利用吹风及吸风装置将多余粉体吸入回收装置，藉此除去位于多个点状物120的第一层120a的第二表面S2上以外的粉末，同时粘着于多个点状物120的第一层120a的第二表面S2上的粉末形成第二层120b。

在一实施例中，以底胶作为第一层、以热熔胶粉作为第二层的第二成分的粉末、以不织布作为基材来制作复合材料结构。图3A及图3B分别为将底胶网印至不织布的剖面及表面形态的扫描型电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)影像。图3C为热熔胶粉分散于底胶上面的表面形态的SEM影像。

本发明将就以下实验例来作进一步说明，但应了解的是，该些实验例仅为例示说明，而不应被解释为本发明实施的限制。

[实验例1]

首先，混合15重量％的胺基甲酸酯聚合物(TUBICOAT PUS，高分子固体含量为49％，其余成分为水，拜特利希有限公司(CHT R.BEITLICH GMBH))、35重量％的聚甲基丙烯酸甲酯(Hipon ACS-940Vimin，高分子固体含量为40％，其余成分为水，维明化工实业有限公司制造)、45重量％的水、1重量％的消泡剂(Antifoam Emulsion AFE-1410，三洋贸易股份有限公司制造)、2重量％的塑化剂(Ruco Coat TH5020，鲁道夫化工公司制造)以及2重量％的保湿剂(Luprintol PE New，巴斯夫股份公司)形成混合物。在不织布(C05023S2，德国科德宝集团(Freudenberg & Co.))上网印混合物，以形成底胶(含有作为第一成分的胺基甲酸酯聚合物及聚甲基丙烯酸甲酯)。接着，以撒粉机(powder scattering machine)(奥特发非织造机械科技(AUTEFA)，7～9g/sqm)将作为第二成分的聚酰胺粉末(熔融指数为70克/10分钟)喷洒至不织布上。继而，除去粘着于底胶以外的聚酰胺粉末，即可获得实验例1的复合材料结构。

[实验例2、比较例1以及比较例2]

实验例2、比较例1以及比较例2是以与实验例1相同的步骤来分别制造复合材料结构，并且其不同处在于：改变聚酰胺粉末的熔融指数(如表1所示)。

<评价方式>

a.粘着强度

将实验例1、2及比较例1、2的复合材料结构的形成有粘着胶的一面与布料(毛绸，聚酯型(POPLIN，Polyester type))重叠，并以热压设备(HK-600A，高达机械有限公司(KAOTAK(HK)COMPANY LIMITED))进行热压，以使复合材料结构粘着于布料上来形成实验例1、2及比较例1、2的积层体。其中，热压时的粘着温度为130℃，热压时的粘着压力为2kg/m²，热压时间为表1的粘着时间)。接着，依照DIN 54310对实验例1、2及比较例1、2的积层体的粘着强度的进行测试，总共进行三次测量，并取其平均值来作为粘着强度。实验例1～3及比较例1的粘着强度如表1所示。

b.水洗后的粘着强度

将实验例1及比较例1的积层体以滚筒式洗衣机(WMT7310，德国博朗格公司(Blomberg))在不同的温度(以下称为“水洗温度”)进行水洗，并且在25℃下风干。依照DIN54310对经过水洗后的积层体的粘着强度的进行测试，总共进行三次测量，并取其平均值来作为粘着强度。

c.水洗后的粘着强度

将实验例1及比较例1的积层体以滚筒式洗衣机(WMT7310，德国博朗格公司(Blomberg))与壬烷或四氯乙烯作为溶剂进行干洗。依照DIN 54310对经过干洗后的积层体的粘着强度的进行测试，总共进行三次测量，并取其平均值来作为粘着强度。

[评价结果]

表1是在不同粘着时间下，实验例1、2及比较例1、2的粘着强度(N/5cm)的数值。图4为依据表1所制作的实验例1、2及比较例1、2的粘着强度与粘着时间的关系图。根据表1及图4，在粘着时间为6秒时，实验例1、2的粘着强度高于比较例1、2。由此可知，当使用具有熔融指数为大于40克/10分钟至小于130克/10分钟的聚酰胺作为第二成分时，复合材料结构与其他布料有优异粘着强度并且均匀地粘着。

表1

表2是实验例1及比较例1的积层体在不同的水洗温度以及干洗的情况下的粘着强度(N/5cm)的数值。根据表2，实验例1的积层体不论在水洗或干洗后的粘着强度都明显高于比较例1。由此可知，本发明的复合材料结构在与布料形成积层体后，不论经过水洗或干洗都具有优异的粘着强度。

表2

综上所述，本发明提供一种复合材料结构及其制造方法，其通过包括胺基甲酸酯聚合物的第一成分及包括具有特定熔融指数的聚酰胺的第二成分在基材上形成点状物。藉此，当本发明的复合材料结构应用于与其他布料粘着时，即使在短的粘着时间(6秒)内也可与其他布料有优异粘着强度并且均匀地粘着。更进一步而言，更短的粘着时间有助于减少成衣制作的生产成本及人力成本并且减少能源消耗，进而达到节省生产周期、提升生产效率及节能的功效。另一方面，当本发明的复合材料结构应用于与其他布料粘着时，不论经过水洗或干洗都具有优异的粘着强度。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种复合材料结构，包括：

基材；以及

多个点状物，设置于所述基材的表面，

其中所述多个点状物的每一个点状物包括第一层及第二层，

所述多个点状物的每一个点状物的所述第一层的第一表面粘着于所述基材，其中所述第一层的第一成分包括胺基甲酸酯聚合物，

所述多个点状物的每一个点状物的所述第一层与所述第二层经由所述第一层的第二表面而粘着，其中所述第二表面相对于所述第一表面，

所述第二层的第二成分包括聚酰胺，基于ASTM D-1238且于160℃、负荷为2.16Kg的条件下，所述聚酰胺的熔融指数为大于40克/10分钟至小于130克/10分钟。

2.根据权利要求1所述的复合材料结构，其中所述聚酰胺的熔融指数为70克/10分钟至100克/10分钟。

3.根据权利要求1所述的复合材料结构，其中所述聚酰胺的熔融指数为70克/10分钟至80克/10分钟。

4.根据权利要求1所述的复合材料结构，其中所述第一成分还包括(甲基)丙烯酸系聚合物。

5.根据权利要求4所述的复合材料结构，其中所述第一成分中，所述胺基甲酸酯聚合物与所述(甲基)丙烯酸系聚合物的重量比值为0.40～0.58。

6.根据权利要求1所述的复合材料结构，其中所述多个点状物的直径为0.15毫米至0.50毫米。

7.根据权利要求1所述的复合材料结构，其中所述基材为树脂膜、织布、编布或不织布。

8.一种复合材料结构的制造方法，包括：

将多个点状物设置于基材的表面，其中所述多个点状物的每一个点状物包括第一层与第二层，

其中所述将所述多个点状物设置于所述基材的所述表面的步骤包括：

将所述多个点状物的每一个点状物的所述第一层的第一表面粘着至所述基材的所述表面；以及

将所述多个点状物的每一个点状物的所述第一层与所述第二层经由所述第一层的第二表面粘着，其中所述第二表面相对于所述第一表面，

其中所述第一层的第一成分包括胺基甲酸酯聚合物，

所述第二层的第二成分包括聚酰胺，所述聚酰胺的熔融指数为大于40克/10分钟至小于130克/10分钟。

9.根据权利要求8所述的复合材料结构的制造方法，其中将所述多个点状物的每一个点状物的所述第一层的所述第一表面粘着至所述基材的所述表面的步骤是以网版印刷的方式进行。

10.根据权利要求8所述的复合材料结构的制造方法，其中将所述多个点状物的每一个点状物的所述第一层与所述第二层经由所述第一层的所述第二表面粘着的步骤依序如下：

喷洒所述第二成分的粉末至所述多个点状物与所述基板的所述表面上；以及

去除位于所述多个点状物的所述第一层的所述第二表面上以外的粉末，其中粘着于所述多个点状物的所述第一层的所述第二表面上的粉末形成所述第二层。