CN102285017B - 碳纤维外壳的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种碳纤维外壳的制造方法，包括以下步骤：预处理步骤：将碳纤维丝束编织成一定的结构，然后将编织的碳纤维材料在树脂中预浸；热压成型固化步骤：将预浸过树脂的碳纤维材料在热压成型机上热压固化获得碳纤维片材，然后冷却开模；加工处理：将碳纤维片材在CNC上加工成所需要的结构；模内注塑成型步骤：先将热熔胶喷涂在碳纤维片材上，烘烤干燥后，将处理过的碳纤维片材置入注塑成型机的注塑模具中进行注塑成型形成产品；表面处理步骤：将产品进行表面喷油、打磨、印刷等外观处理；本发明通过注塑时塑胶材料的高温使得热熔胶融化从而将塑胶与碳纤维片材紧密地粘接在一起，碳纤维片材不易脱落。

Description

碳纤维外壳的制造方法
技术领域：
本发明涉及碳纤维加工技术领域，尤其涉及碳纤维外壳的制造方法。
背景技术：
碳纤维是一种兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征的化工新材料，是新一代的增强纤维。它的密度不到钢的1/4，但抗拉强度却是钢的7～9倍，抗拉弹性也高于钢；与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量(指表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量)是其3倍多。其质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防、军工和民用方面都是重要材料。
随着电子产品的广泛应用和不断发展，电子产品的外壳也日益丰富。目前电子产品外壳主要由金属或塑料制成。用碳纤维材料制成手机外壳，不仅丰富了手机外壳产品的种类，且制成的手机外壳具有优良的性能和外观效果。
中华人民共和国专利公开第101254654号中公开了一种碳纤维加工工艺，该工艺的处理步骤中采用碳纤维片材和塑胶功能部件分别成型之后，通过粘接剂将碳纤维片材粘接在一起。该方法中碳纤维片材的成型固化时间长，且在后续的粘接过程中，直接粘接工艺复杂，装配精度差，不利于工业化生产。
中华人民共和国专利公开第1962247号中公开了塑胶件表面具有碳纤维质感的表面处理方法，该方法采用先将碳纤维热压成型为薄膜之后，再通过注塑成型机的注塑模具将塑胶与该碳纤维薄膜注塑成型在一起，然后在碳纤维表面进行UV漆喷涂，并反复研磨。而该专利中塑胶与碳纤维薄膜直接通过热塑性塑料的流动性及注塑模具的温度使得二者结合在一起，其结合的强度不够，碳纤维薄膜容易脱落。
发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术存在的不足而提供一种碳纤维外壳的制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案：包括如下步骤：
1)、预处理步骤：碳纤维丝束编织成一定的结构，然后将编织的碳纤维材料在树脂中预浸；
2)、热压成型固化步骤：将预浸过树脂的碳纤维材料在热压成型机上热压固化获得碳纤维片材，热压时间10～20min，热压温度为80～160℃，热压压力为2～8MPa，然后冷却开模；
3)、加工处理：将碳纤维片材在CNC上进行切边、钻孔等加工成所需要的结构；
4)、模内注塑成型步骤：先在碳纤维片材上涂覆一层热熔胶，烘烤干燥后，将处理过的碳纤维片材置入注塑成型机的注塑模具中进行注塑成型形成产品；
5)、表面处理步骤：将产品进行表面喷油、打磨、印刷等外观处理。
进一步地，所述步骤4)可具体分为以下步骤为：
(1)先在产品的外壳上喷涂干膜厚度为5-10μm的双组分环氧树脂底漆2遍，每次喷涂后流平时间为10min，再将外壳置于50-60℃的温度下烘烤10min，然后再将外壳置于80℃的温度下烘烤30min，最后打磨。
(2)接着再在外壳喷涂干膜厚度为5-10μm的透明中涂2遍，每次喷涂后流平时间为10min，再将外壳置于50-60℃的温度下烘烤10min，然后再将外壳置于80℃的温度下烘烤30min，最后打磨。
(3)最后喷涂干膜厚度为10-20μm透明面涂2遍，每次喷涂后流平时间为10min，再将外壳置于50-60℃的温度下烘烤10min，然后再将外壳置于80℃的温度下烘烤30min，将最终产品再加烤4h至油漆完全固化。
(4)按照不同的要求在面漆上印刷色彩或图案。
进一步地，所述碳纤维片材可以是1K纯碳纤维、3K纯碳纤维、6K纯碳纤维、6K碳纤维和芳纶混编中的一种，其中编织结构的纹路可以是平纹的或斜纹的。
进一步地，所述步骤1)中的树脂为环氧树脂或酚醛树脂。
进一步地，所述步骤4)中的热熔胶层通过喷涂的方式形成。
进一步地，所述热熔胶为环氧胶或聚氨酯胶。
进一步地，所述的热熔胶在常温下是液态的。
进一步地，所述塑胶材料是PC、PC+玻纤、ABS、PMMA、PPS中的一种。
本发明的有益效果是：本发明所述碳纤维外壳的制造方法先通过热压的方式固化成型碳纤维片材，固化压力小和固化时间短，明显提高成型效率，缩短成型周期，对设备压力要求低。通过注塑模具的高温使得热熔胶熔化从而将塑胶与碳纤维片材紧密地结合在一起，碳纤维片材不易脱落。采用本发明碳纤维外壳的制造方法形成的碳纤维外壳具有塑胶外壳和碳纤维外壳的双重优点，既有碳纤维材料的耐磨、轻质和外观装饰效果，又能发挥塑胶材料高度的成型自由度，有利于成型可以装配的卡扣等结构。而且通过本发明碳纤维外壳的制造方法最终可得到表面高光泽和机械性能优良的碳纤维外壳产品。
具体实施方式：
为更详细的说明本发明的发明内容，下面结合具体实施例进一步说明。
实施例一
1、选用1K平纹的纯碳纤维编织材料为原料，将原料置入环氧树脂中进行预浸，再将预浸过树脂的碳纤维材料裁切成大概需要的形状和尺寸，在热压成型机上热压固化10min，其中，热压温度为120℃，热压压力为4MPa，然后冷却开模。
2、将固化的碳纤维片材在CNC设备上加工出需要的结构，如切边、钻孔等。
3、在碳纤维片材表面通过喷涂的方式形成热熔胶层，热熔胶层中的热熔胶为环氧胶。
4、将喷涂有热熔胶层的碳纤维片材置入注塑成型机的注塑模具中进行注塑成型，碳纤维片材和塑胶材料通过环氧胶粘接在一起并成型为产品，其中，塑胶材料选用PC+20％玻璃纤维。
5、将产品进行表明处理，包括如下步骤：
(1)先在产品的外壳上喷涂干膜厚度为5-10μm的双组分环氧树脂底漆2遍，每次喷涂后流平时间为10min，再将外壳置于50-60℃的温度下烘烤10min，然后再将外壳置于80℃的温度下烘烤30min，最后在烘烤干燥后打磨；
(2)接着再在外壳喷涂干膜厚度为5-10μm的透明中涂2遍，每次喷涂后流平时间为10min，再将外壳置于50-60℃的温度下烘烤10min，然后再将外壳置于80℃的温度下烘烤30min，最后在烘烤干燥后打磨；
(3)最后喷涂干膜厚度为10-20μm透明面涂2遍，每次喷涂后流平时间为10min，再将外壳置于50-60℃的温度下烘烤10min，然后再将外壳置于80℃的温度下烘烤30min，最终再加烤产品4h至油漆完全固化；
(4)按照不同的要求在面漆上印刷色彩或图案。
通过以上喷油、打磨、印刷等外观处理，最终得到表面高光泽和机械性能优良的碳纤维外壳产品。
实施例二
1、选用3K斜纹的碳纤维和芳纶混编的彩色纤维编织材料为原料，将原料置入环氧树脂中进行预浸，再将预浸过树脂的碳纤维材料裁切成大概需要的形状和尺寸，在热压成型机上热压固化15min，其中，热压温度为140℃，热压压力为3MPa，然后冷却开模。
2、将固化的碳纤维片材在CNC设备上加工出需要的结构，如切边、钻孔等。
3、在碳纤维片材表面通过喷涂的方式形成热熔胶层，热熔胶层中的热熔胶为环氧胶。
4、将喷涂有热熔胶层的碳纤维片材置入注塑成型机的注塑模具中进行注塑成型，将碳纤维片材和塑胶材料通过环氧胶粘接在一起并成型为产品，其中，塑胶材料选用PMMA树脂。
5、将产品进行表明处理，包括如下步骤：
(1)先在产品的外壳上喷涂干膜厚度为5-10μm的双组分环氧树脂底漆2遍，每次喷涂后流平时间为10min，再将外壳置于50-60℃的温度下烘烤10min，然后再将外壳置于80℃的温度下烘烤30min，最后在烘烤干燥后打磨；
(2)接着再在外壳喷涂干膜厚度为5-10μm的透明中涂2遍，每次喷涂后流平时间为10min，再将外壳置于50-60℃的温度下烘烤10min，然后再将外壳置于80℃的温度下烘烤30min，最后在烘烤干燥后打磨；
(3)最后喷涂干膜厚度为10-20μm透明面涂2遍，每次喷涂后流平时间为10min，再将外壳置于50-60℃的温度下烘烤10min，然后再将外壳置于80℃的温度下烘烤30min，最终再加烤产品4h至油漆完全固化；
(4)按照不同的要求在面漆上印刷色彩或图案。
通过以上喷油、打磨、印刷等外观处理，最终得到表面光泽和机械性能优良的碳纤维外壳产品。
综上所述，本发明所述碳纤维外壳的制造方法先通过热压的方式固化成型碳纤维片材，固化压力小和固化时间短，明显提高成型效率，缩短成型周期，对设备压力要求低。通过注塑模具的高温使得热熔胶熔化从而将塑胶与碳纤维片材紧密地结合在一起，碳纤维片材不易脱落。
采用本发明碳纤维外壳的制造方法形成的碳纤维外壳具有塑胶外壳和碳纤维外壳的双重优点，既有碳纤维材料的耐磨、轻质和外观装饰效果，又能发挥塑胶材料高度的成型自由度，有利于成型可以装配的卡扣等结构。而且通过本发明碳纤维外壳的制造方法最终可得到表面高光泽和机械性能优良的碳纤维外壳产品。
当然，以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.碳纤维外壳的制造方法，其特征在于：它包括有以下步骤：
1）、预处理步骤：碳纤维丝束编织成一定的结构，然后将编织的碳纤维材料在树脂中预浸；
2）、热压成型固化步骤：将预浸过树脂的碳纤维材料在热压成型机上热压固化获得碳纤维片材，热压时间为10～20min，热压温度为80～160℃，热压压力为2～8MPa，然后冷却开模；
3）、加工处理：将碳纤维片材在CNC上进行切边、钻孔等加工成所需要的结构；
4）、模内注塑成型步骤：先在碳纤维片材上涂覆一层热熔胶，烘烤干燥后，将处理过的碳纤维片材置入注塑成型机的注塑模具中进行注塑成型形成产品，通过注塑模具的高温使得热熔胶熔化从而将塑胶与碳纤维片材紧密地结合在一起，形成塑胶与碳纤维片材不易脱落的结构，塑胶以碳纤维片材结构为支撑成型可以装配的卡扣结构；
5）、表面处理步骤：将产品进行表面喷油、打磨、印刷等外观处理;
所述步骤5）具体分为以下步骤：
（1）先在产品的外壳上喷涂干膜厚度为5-10μm的双组分环氧树脂底漆2遍，每次喷涂后流平时间为10min，再将外壳置于50-60℃的温度下烘烤10min，然后再将外壳置于80℃的温度下烘烤30min，最后打磨；
（2）接着再在外壳喷涂干膜厚度为5-10μm的透明中涂2遍，每次喷涂后流平时间为10min，再将外壳置于50-60℃的温度下烘烤10min，然后再将外壳置于80℃的温度下烘烤30min，最后打磨；
（3）最后喷涂干膜厚度为10-20μm透明面涂2遍，每次喷涂后流平时间为10min，再将外壳置于50-60℃的温度下烘烤10min，然后再将外壳置于80℃的温度下烘烤30min，将最终产品再加烤4h至油漆完全固化；
（4）按照不同的要求在面漆上印刷图案。
2.根据权利要求1所述的碳纤维外壳的制造方法，其特征在于：所述碳纤维片材可以是1K纯碳纤维、3K纯碳纤维、6K纯碳纤维、6K碳纤维和芳纶混编中的一种，其中编织结构的纹路可以是平纹的或斜纹的。
3.根据权利要求1所述的碳纤维外壳的制造方法，其特征在于：所述步骤1）中的树脂为环氧树脂或酚醛树脂。
4.根据权利要求1所述的碳纤维外壳的制造方法，其特征在于：所述步骤4）中的热熔胶层通过喷涂的方式形成。
5.根据权利要求4所述的碳纤维外壳的制造方法，其特征在于：所述热熔胶为环氧胶或聚氨酯胶。
6.根据权利要求4所述的碳纤维外壳的制造方法，其特征在于：所述的热熔胶在常温下是液态的。
7.根据权利要求1所述的碳纤维外壳的制造方法，其特征在于：所述塑胶材料是PC、PC+玻纤、ABS、PMMA、PPS中的一种。
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