一种装饰膜以及碳纤维复合材料装饰构件的制作方法

本实用新型属于装饰材料技术领域，涉及一种装饰膜以及碳纤维复合材料装饰构件。

背景技术：

随着能源与环境的问题越来越受到社会和各国政府的重视，各个国家和地区对乘用车燃油油耗的要求也越来越严格。而汽车轻量化是节省能源的最有效的途径之一。据研究，汽车自重减轻10％，燃油经济性约可提高10％。采用碳纤维复合材料制造汽车车身壳体以及其他金属部件是汽车轻量化最有效的途径之一。目前，各大汽车生厂商都非常注重碳纤维汽车制件的开发，部分车型已将其用到商品化的产品中，典型的有BMW的i3和i8。汽车用碳纤维复合材料零部件除了对性能的要求较高以外，也要求零部件的生产工艺具有很高的生产效率。目前，汽车用碳纤维复合材料零部件的生产工艺有高压树脂模塑成型 (HP-RTM)、湿法模压成型、预浸料成型工艺等。自动化的生产线配合可快速固化的热固性树脂，汽车用碳纤维复合材料零部件的产量每年可达几十万件。

与汽车金属车身相同，碳纤维复合材料汽车制件也不能直接暴露于室外环境中。紫外线、湿气、机械力等外界环境会降低碳纤维复合材料的力学性能，进而大大降低汽车的安全性和使用期限。因此，必须在碳纤维复合材料的表面覆盖一层涂层或涂膜，以保护碳纤维复合材料汽车制件免受某些外界环境损伤。另一方面，涂层或涂膜的颜色、图案的多元化也可以满足人们对汽车美观性的不同要求。

目前，制备碳纤维复合材料表面的方法之一是在制品表面覆盖一层胶衣树脂。具体操作是在清理模具后将尚未固化的胶衣树脂通过刷涂或喷涂的方式，使其均匀的覆盖在模具表面；然后等待胶衣固化到一定程度后再铺敷碳纤维或导入树脂。然而，这种方法一方面获得的制件表面颜色单一，另一方面是效率较低，难以配合高效率的汽车碳纤维复合材料制件的生产工艺。

除了上述方法以外，碳纤维复合材料制件还可以通过在制成成品后在其表面喷涂或刷涂涂料的方式获得需要的表面。这种方法需要在喷涂或刷涂前对制件进行多次打磨抛光，比较费时费力、成本也较高。

技术实现要素：

针对现有技术的问题，本实用新型的目的在于提供一种装饰膜以及碳纤维复合材料装饰构件。

为达到此实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种装饰膜，所述装饰膜为非离型装饰膜，所述非离型装饰膜从上至下依次包括硬化层、基材层和颜色层。

在本实用新型中，通过利用该装饰膜可以对碳纤维复合材料起到保护作用，具有抗磨抗刮擦性能，并且能够使得材料表面颜色装饰效果多样，可随时按照客户需求进行定制，适应于多种碳纤维成型工艺。

在本实用新型中，所述非离型装饰膜中硬化层的制备原料可以包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、UV固化涂料、纳米陶瓷耐磨涂层或无机粒子中的任意一种或至少两种的组合。

在本实用新型中，所述硬化层的硬度为HB以上，采用的测试标准为 GBT6739-2006。

优选地，所述非离型装饰膜中硬化层的厚度为0.1-50μm，例如0.1μm、0.5 μm、1μm、3μm、5μm、8μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm。如果硬化层的厚度太厚，则影响膜材的后续加工和延展性。

在本实用新型中，所述硬化层具有抗磨、抗划伤的性能，作为碳纤维复合材料的装饰膜的表层能够起到保护作用，增强材料的耐磨耐刮擦性能。

优选地，所述非离型装饰膜中基材层为聚甲基丙烯酸酯薄膜层、聚丙烯酸酯薄膜层、聚氨酯丙烯酸酯薄膜层、甲基丙烯酸酯共聚物薄膜层或丙烯酸酯共聚物薄膜层。

优选地，所述非离型装饰膜中基材层的厚度为50-500μm，例如50μm、80 μm、100μm、130μm、150μm、180μm、200μm、230μm、250μm、280μm、 300μm、350μm、380μm、400μm、450μm、480μm或500μm。如果非离型装饰膜中基材层的厚度太薄，则装饰膜不容易加工成型，成型后的装饰膜较容易起皱、破损，并且延展性不足；如果基材层的厚度太厚，则导致膜材的成本大大增加，并且会导致后续碳纤维复合材料装饰构件的装饰层太厚，影响装饰效果，也会增加构件的重量。

在本实用新型的非离型装饰膜中的基材层作为装饰膜的组成，其在用于碳纤维复合材料装饰时，会存在碳纤维复合材料装饰件表面，该基材层对于下层的颜色层具有一定的保护作用。保护作用包括抗磨损、抗划伤。膜层中也可通过添加紫外线吸收剂的方式吸收紫外线，增加装饰层的耐候性能。

在本实用新型中，颜色层能够为非离型装饰膜或离型装饰膜提供颜色修饰，并且颜色层的耐候性很大程度上决定了装饰膜的耐候性。

优选地，所述颜色层的厚度为10-100μm，例如10μm、15μm、20μm、25 μm、30μm、35μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm。如果颜色层的厚度太薄，则会导致遮盖力不足，起不到应有的装饰效果，如果颜色层的厚度太厚，则颜色层需要较多次数的印刷，一方面增加了装饰膜的制作工序，增加成本降低产能；另一方面降低了装饰膜整体的附着力。

在本实用新型中，颜色层位于基材层下面，更容易实现纹路设计效果(例如拉丝、花纹等)。并且颜色层位于基材层下面，基材层可以对颜色层具有保护作用，可以提高整个装饰层的抗环境老化年限。例如当基材中添加紫外吸收剂时可阻隔紫外线对颜色层的影响。

优选地，所述非离型装饰膜还包括位于颜色层下方的底涂层。

优选地，所述底涂层中背离基材层的一面具有粗糙的表面。

在本实用新型中，所述底涂层与颜色层和碳纤维浸润树脂均具有良好的附着力和浸润性，并且底涂层的背离基材层的一面(即装饰时与碳纤维复合材料接触的一面)具有粗糙的表面，这样的表面可以进一步增加粘接面积，提高粘接强度。

在本实用新型中，所述装饰膜在用于装饰碳纤维复合材料装饰时，底涂层与碳纤维浸润树脂的主要粘接力为范德华力，底涂层与碳纤维浸润树脂间不产生化学键或离子键等，为增强粘接力，底涂层与碳纤维浸润树脂在工艺温度下拥有较小的接触角(即较好的浸润性)，接触角小于30°。

优选地，所述底涂层的厚度为5-50μm，例如5μm、8μm、10μm、15μm、 20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm。如果底涂层的厚度太薄，则遮盖力不足，底涂层色泽均匀性变差，影响装饰效果，如果底涂层的厚度太厚，则需要较多次数的印刷，增加了装饰膜的制作工序，从而增加装饰膜的成本。

第二方面，本实用新型提供一种装饰膜，所述装饰膜为离型装饰膜，所述离型装饰膜从上至下依次包括基材层、离型层、硬化层和颜色层。

在本实用新型中，所述离型装饰膜中硬化层的制备原料可以包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、UV固化涂料、纳米陶瓷耐磨涂层或无机粒子中的任意一种或至少两种的组合。

在本实用新型中，所述硬化层的硬度为HB以上。

优选地，所述离型装饰膜中硬化层的厚度为0.1-50μm，例如0.1μm、0.5μm、 1μm、3μm、5μm、8μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40 μm、45μm或50μm。如果硬化层的厚度太厚，则影响膜材的后续加工和延展性。

在本实用新型中，所述硬化层具有抗磨、抗划伤的性能，作为碳纤维复合材料的装饰膜的表层能够起到保护作用，增强材料的耐磨耐刮擦性能。

优选地，所述离型装饰膜中基材层为聚碳酸酯薄膜、聚甲基丙烯酸酯类薄膜、聚氟乙烯薄膜、聚偏二氟乙烯膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。

优选地，所述离型装饰膜中基材层的厚度为50-500μm，例如50μm、80μm、 100μm、130μm、150μm、180μm、200μm、230μm、250μm、280μm、300μm、 350μm、380μm、400μm、450μm、480μm或500μm。如果离型装饰膜中基材层的厚度太薄，则装饰膜不容易加工成型，成型后的装饰膜较容易起皱、破损，并且延展性不足；如果基材层的厚度太厚，则导致膜材的成本大大增加，并且会导致后续碳纤维复合材料装饰构件的装饰层太厚，影响装饰效果，也会增加构件的重量。

在本实用新型的离型装饰膜中基材层上涂覆了一层离型层，在用于碳纤维复合材料装饰时，该基材层会连同离型层被剥离，从而使得颜色层和硬化层留在碳纤维复合材料装饰件表面。

在本实用新型中，所述离型装饰膜中离型层是由有机硅、蜡树脂、醋酸纤维素、硝基纤维素或聚乙烯醇中的一种或两种以上的原料形成的。

优选地，所述离型装饰膜中离型层的厚度为0.2μm-10μm，例如0.2μm、 0.5μm、0.8μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm 或10μm。

在本实用新型中，颜色层能够为非离型装饰膜或离型装饰膜提供颜色修饰，并且颜色层的耐候性很大程度上决定了装饰膜的耐候性。

优选地，所述离型装饰膜中颜色层的厚度为10-100μm，例如10μm、15μm、 20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm 或100μm。如果颜色层的厚度太薄，则会导致遮盖力不足，起不到应有的装饰效果，如果颜色层的厚度太厚，则颜色层需要较多次数的印刷，一方面增加了装饰膜的制作工序，增加成本降低产能；另一方面降低了装饰膜整体的附着力。

优选地，所述离型装饰膜还包括位于颜色层下方的底涂层。

优选地，所述底涂层中背离基材层的一面具有粗糙的表面。

在本实用新型中，所述底涂层与颜色层和碳纤维浸润树脂均具有良好的附着力和浸润性，并且底涂层的背离基材层的一面(即装饰时与碳纤维复合材料接触的一面)具有粗糙的表面，这样的表面可以进一步增加粘接面积，提高粘接强度。

在本实用新型中，所述装饰膜在用于装饰碳纤维复合材料装饰时，底涂层与碳纤维浸润树脂的主要粘接力为范德华力，底涂层与碳纤维浸润树脂间不产生化学键或离子键等，为增强粘接力，底涂层与碳纤维浸润树脂在工艺温度下拥有较小的接触角(即较好的浸润性)，接触角小于30°。

优选地，所述离型装饰膜的底涂层的厚度为5-50μm，例如5μm、8μm、 10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm。如果底涂层的厚度太薄，则遮盖力不足，底涂层色泽均匀性变差，影响装饰效果，如果底涂层的厚度太厚，则需要较多次数的印刷，增加了装饰膜的制作工序，从而增加装饰膜的成本。

第三方面，本实用新型提供一种碳纤维复合材料装饰构件，所述碳纤维复合材料装饰构件包括碳纤维复合材料层以及在所述碳纤维复合材料层一面由第一方面或第二方面所述的装饰膜形成的装饰层。

在本实用新型中，在碳纤维复合材料制件一面装饰上所述装饰膜后得到单面装饰构件，在双面装饰上所述装饰膜后得到双面装饰构件。

在碳纤维复合材料制件双面装饰所述的装饰膜时，所述两面的装饰膜可以相同也可以不同，例如可以同时为非离型装饰膜也可以同时为离型装饰膜；或者一面为非离型装饰膜，一面为离型装饰膜。

碳纤维复合材料制件上装饰所述装饰膜时，为颜色层或底涂层与碳纤维复合材料制件接触。

优选地，当所述碳纤维复合材料装饰构件包括如上所述的离型装饰膜形成的装饰层时，所述装饰层为将装饰膜的基材层连同离型层剥离除去后形成的装饰层。

在本实用新型中，离型装饰膜中利用离型层和基材层可以使得基材层对颜色层具有一定的保护作用，防止离型装饰膜在运输和储存过程中颜色层的磨损、划伤等，在用于碳纤维复合材料装饰时，该基材层会连同离型层被剥离，从而使得颜色层和硬化层留在碳纤维复合材料装饰件表面。

本实用新型所述的碳纤维复合材料装饰构件可以在汽车结构件中应用。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的装饰膜可以对碳纤维复合材料起到保护作用，具有抗磨抗刮擦性能，并且能够使得材料表面颜色装饰效果多样，可随时按照客户需求进行定制，适应于多种碳纤维成型工艺，包含其的纤维复合材料装饰构件中装饰膜与碳纤维复合材料的粘着力强，装饰膜的硬度高，对碳纤维复合材料具有保护和装饰的作用，无污染、能耗低，可以达到汽车装饰件的性能要求，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的装饰膜的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2提供的装饰膜的结构示意图。

图3为本实用新型实施例7提供的装饰膜的结构示意图。

图4为本实用新型实施例8提供的装饰膜的结构示意图。

图5为本实用新型实施例14-26提供的碳纤维复合材料装饰构件的结构示意图。

图6为本实用新型实施例17-39提供的碳纤维复合材料装饰构件的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本实用新型，不应视为对本实用新型的具体限制。

实施例1

在本实施例中，提供的装饰膜为非离型装饰膜，如图1所示，所述非离型装饰膜从上至下依次包括硬化层、基材层和颜色层。

所硬化层的厚度为10μm，所述硬化层的硬度为HB，基材层为聚甲基丙烯酸酯薄层，基材层的厚度为220μm，所述颜色层的厚度为30μm。

其制备方法包括为：在基材层的上下两面上分别涂覆硬化层和颜色层，将颜色层涂覆至基材上后，采用加热固化或光固化的方式使颜色层固化在基材上，得到所述装饰膜。

实施例2

在本实施例中，提供的装饰膜为非离型装饰膜，如图2所示，所述非离型装饰膜从上至下依次包括硬化层、基材层、颜色层和底涂层。

所硬化层的厚度为20μm，所述硬化层的硬度为F，基材层为聚氨酯丙烯酸酯薄膜层，基材层的厚度为220μm，所述颜色层的厚度为60μm。

所述底涂层中背离基材层的一面具有粗糙的表面，所述底涂层的厚度为15 μm。

其制备方法包括为：在基材层的上下两面上分别涂覆硬化层和颜色层，将颜色层涂覆至基材上后，采用加热固化或光固化的方式使颜色层固化在基材上，在颜色层的上涂覆底涂层，得到所述装饰膜。

实施例3

与实施例2不同之处仅在于，所硬化层的厚度为40μm，基材层的厚度为 150μm，颜色层的厚度为50μm，所述底涂层的厚度为20μm。

实施例4

与实施例2不同之处仅在于，所硬化层的厚度为50μm，基材层的厚度为 150μm，颜色层的厚度为30μm，所述底涂层的厚度为30μm。

实施例5

与实施例2不同之处仅在于，所硬化层的厚度为40μm，基材层的厚度为 400μm，颜色层的厚度为100μm，所述底涂层的厚度为50μm。

实施例6

与实施例2不同之处仅在于，所硬化层的厚度为5μm，基材层的厚度为 50μm，颜色层的厚度为10μm，所述底涂层的厚度为5μm。

实施例7

在本实施例中，提供的装饰膜为离型装饰膜，如图3所示，所述离型装饰膜从上至下依次包括基材层、离型层、硬化层和颜色层。

所述离型装饰膜中硬化层的厚度为10μm，基材层的厚度为50μm，所述离型装饰膜中离型层的厚度为3μm，所述颜色层的厚度为30μm。

装饰膜的制备方法为：将基材层的一面上涂覆离型层，而后在离型层上涂覆硬化层，在硬化层上涂覆颜色层，将颜色层涂覆至硬化层后，采用加热固化或光固化的方式使颜色层固化在硬化层上，得到所述装饰膜。

实施例8

在本实施例中，提供的装饰膜为离型装饰膜，如图4所示，所述离型装饰膜从上至下依次包括基材层、离型层、硬化层、颜色层和底涂层。

所述离型装饰膜中硬化层的厚度为30μm，所述硬化层的硬度为2H，基材层为聚偏二氟乙烯膜层，基材层的厚度为50μm，所述离型装饰膜中离型层的厚度为0.7μm，所述颜色层的厚度为30μm。

所述底涂层中背离基材层的一面具有粗糙的表面，底涂层的厚度为35μm。

装饰膜的制备方法为：将基材层的一面上涂覆离型层，而后在离型层上涂覆硬化层，在硬化层上涂覆颜色层，将颜色层涂覆至硬化层后，采用加热固化或光固化的方式使颜色层固化在硬化层上，得到所述装饰膜。

实施例9

与实施例8不同的是，硬化层的硬度为F，硬化层的厚度为40μm，基材层的厚度为50μm，离型层的厚度为7μm，颜色层的厚度为60μm，底涂层的厚度为20μm。

实施例10

与实施例8不同的是，硬化层的硬度为1H，硬化层的厚度为5μm，基材层的厚度为125μm，离型层的厚度为10μm，颜色层的厚度为50μm，底涂层的厚度为25μm。

实施例11

与实施例8不同的是，硬化层的硬度为1H，硬化层的厚度为50μm，基材层的厚度为125μm，离型层的厚度为8μm，颜色层的厚度为30μm，底涂层的厚度为25μm。

实施例12

与实施例8不同的是，硬化层的硬度为F，硬化层的厚度为10μm，基材层的厚度为500μm，离型层的厚度为4μm，颜色层的厚度为100μm，底涂层的厚度为50μm。

实施例13

与实施例8不同的是，硬化层的硬度为HB，硬化层的厚度为50μm，基材层的厚度为300μm，离型层的厚度为0.5μm，颜色层的厚度为10μm，底涂层的厚度为5μm。

实施例14-26

将实施例1-13制备得到的装饰膜分别制备成碳纤维复合材料装饰构件，所述碳纤维复合材料装饰构件如图5所示，包括碳纤维复合材料层以及在碳纤维复合材料层一面由所述装饰膜形成的装饰层。当装饰膜为实施例7-13的装饰膜时，优选地，在碳纤维复合材料层一面形成的装饰层是将装饰膜中的基材层连同离型层剥离除去后得到的装饰层。

具体制备方法包括以下步骤：

(1)将装饰膜装入模具中，在100℃下加热软化，而后吸真空，将装饰膜吸附至模具表面；

(2)将碳纤维与树脂的混合物加入表面已经吸附有装饰膜的模具中，将模具闭合，加热固化，得到碳纤维复合材料装饰构件。

实施例27-39

将实施例1-13制备得到的装饰膜分别制备成碳纤维复合材料装饰构件，所述碳纤维复合材料装饰构件如图6所示，包括碳纤维复合材料层以及在碳纤维复合材料层两面由所述装饰膜形成的装饰层。当装饰膜为实施例7-13的装饰膜时，优选地，在碳纤维复合材料层两面形成的装饰层是将装饰膜中的基材层连同离型层剥离除去后得到的装饰层。

具体制备方法包括以下步骤：

(1)将上层装饰膜装入上层模具中，在100℃下加热软化，而后吸真空，将装饰膜吸附至模具表面；将下层装饰膜装入下层模具中，在100℃下加热软化，而后吸真空，将装饰膜吸附至模具表面；

(2)将碳纤维与树脂的混合物加入表面已经吸附有装饰膜的模具中，将上下模具闭合，加热固化，得到碳纤维复合材料装饰构件。

对实施例14-39制备得到的碳纤维复合材料装饰构件进行性能测试，测试标准如下：

碳纤维复合材料装饰件装饰层的附着力按照GB/T 9286-1998标准进行测试，装饰膜的铅笔硬度按照GB/T 6739-2006标准进行测试；

(4)碳纤维复合材料装饰件装饰面按照GB/T 32088-2015标准中试验方法 B-1进行测试，循环700次后装饰面光泽度保持在80％-100％，附着力为0级或 1级，色差△E≤3.0。

(5)碳纤维复合材料装饰件装饰面按照GB/T 32088-2015标准中试验方法 B-1进行测试，循环500次后装饰面光泽度保持在80％-100％，附着力为0级或 1级，色差△E≤3.0。

(6)所述碳纤维复合材料装饰件装饰面按照GB/T 32088-2015标准中试验方法B-1进行测试，循环234次后装饰面光泽度保持在80％-100％，附着力为0 级或1级，色差△E≤3.0。

(4)、(5)、(6)中所述的附着力测试标准为GB/T 6739-2006标准；

利用色差仪(Datacolor)测试色差△E(测试前后样件的色差)。

颜色层与非离型装饰膜中的基材之间的附着力按照GB/T 9286-1998标准进行测试。

以上实施例14-39制备的碳纤维复合材料装饰件的测试结果如表1所示。

表1

通过表1所示碳纤维复合材料装饰件的测试结果可以看出，本实用新型的装饰膜可以对碳纤维复合材料起到保护作用，硬度高，具有抗磨抗刮擦性能，耐老化新能优异，使得装饰膜与碳纤维复合材料的粘着力强，装饰膜的硬度高，耐老化性能好，测试前后色差小。

本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的装饰膜、碳纤维复合材料装饰构件及其制备方法和应用，但本实用新型并不局限于上述实施例，即不意味着本实用新型必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。