CN102480868B - 一种外壳及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
一种外壳，具有一3D图案，该图案包括复数个反光片体，所述复数个反光片体排列形成图案中不同灰阶度的区域。以及一种外壳的制造工艺。本发明实施例提供的一种外壳及其制造工艺，该3D图案包括复数个反光片体，所述复数个反光片体排列形成图案中不同灰阶度的区域，利用不同灰阶度的区域对光的反射不同，得到具有较强3D图案效果的图案。
Description
技术领域
本发明属于塑胶外壳表面装饰工艺及制造技术领域，具体涉及一种外壳及其制造工艺。
背景技术
现在电子产品的制造工艺十分成熟，而功能和性能也趋向于一致，随着生活水平的提高，消费者已不仅仅满足于其丰富的功能及优越的性能，产品的外观作为消费者的第一印象，成为左右消费者购买的一个重要因素，所以如今电子产品设计方面开始更倾向于表面装饰效果的多样化。在2D效果上众多应用一定程度上造成了人们的审美疲劳，而3D图案效果已崭露头角，日益得到消费者的青睐。
目前，3D图案效果在电子行业的运用并不多见，主要因为传统的3D图案设计加工纵深较大，如普通机加工，图案难以转移到追求超薄与精致电子产品外壳上；而图案设计加工纵深较小，如印刷、喷涂、电镀、IMD（In-MoldDecoration，模内装饰）/IML（InMoldLabel，模内标签）/IMR（InMoldingRoller，模内转印）等工艺，则3D图案效果不明显，从而制约了三维立体效果所施展的空间。如何在外观图案装饰方面另辟蹊径，制作出纵深小且具有强烈视觉冲击的3D图案效果图案，是一直以来行业界内的难题。
塑胶外壳表面纹路、图案的制作，可采用直接印刷、表面喷涂、电镀、IMD/IML/IMR等工艺达到，但以上工艺均存在繁琐的工艺流程、生产效率不高等缺陷。而IMR虽能够自动化、批量生产的优势，但是所成型印刷图案层在产品的表面上，厚度甚至只有几个微米，没有强烈的3D立体效果，且印刷图案层易磨损、易褪色、造成表面很不美观，从而会导致大量不良品产生。
发明内容
本发明解决的技术问题是现有技术中印刷、表面喷涂等工艺不能制造出较强立体效果图案的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种外壳，具有一3D图案，该图案包括紧复数个反光片体，所述复数个反光片体排列形成图案中不同灰阶度的区域。
本发明还提供另一种外壳的制造工艺，包括：步骤一：在模具上加工具有3D图案效果的图案，该图案包括复数个反光片体，根据图案中不同灰阶度的区域排列所述复数个反光片体。步骤二：将模具上制作的3D图案效果图案转移到塑胶外壳上。
与现有技术相比本发明具有如下有益效果：本发明实施例提供的一种外壳及其制造工艺，该3D图案包括复数个反光片体，所述复数个反光片体排列形成图案中不同灰阶度的区域，利用不同灰阶度的区域对光的反射不同，得到具有较强3D图案效果的图案。
附图说明
图1是本发明第一实施例反光片体显示单元结构图。
图2是本发明第二实施例反光片体显示单元结构图。
图3是本发明第二实施例同种反光片体之间的连接示意图。
图4是本发明实施例形成的熊猫图案示意图。
图5是本发明实施例熊猫图案中眼睛部分示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种外壳，具有一3D图案，该图案包括复数个反光片体，所述复数个反光片体排列形成图案中不同灰阶度的区域。图1是本发明第一实施例反光片体显示单元结构图；反光片体包括第一平面和第二平面，第一平面和第二平面具有一预设夹角。本实施例反光片体包括五段半径相同的圆弧和第一线段；第一圆弧11、第二圆弧12和第三圆弧13两两首尾相接，组成第一平面，得到第一鱼鳞状图形；第一圆弧11、第四圆弧14和第五圆弧15两两首尾相接，组成第二平面，得到第二鱼鳞状图形，第一线段17连接第一圆弧相对的两个交点，该两个交点分别是第二圆弧12和第三圆弧13的交点和第四圆弧14和第五圆弧15的交点；该图中两个平面的公共边为第一圆弧11。鱼鳞状图形顶角的两个边长度为0.5mm至1mm，长度越小，所得到的图案特征越细腻；鱼鳞状图形的顶角角度为90°至120°；第一平面和第二平面之间的夹角为10°至80°；具体角度根据图案灰阶需求而定，两平面夹角越大，则人眼所见灰阶越高；两平面夹角越小，则人眼所见灰阶越小。所以根据光的反射原理，相同灰阶的反光片体排列方向及倾斜角度一致，不同灰阶的反光片体排列方向及倾斜角度不同。上述圆弧的半径相同，可以保证各反光片体之间可以紧密连接在一起。3D图案由很多个倾斜角度方向不同的小反光片体显示单元连接而成，当两个鱼鳞状的反光片体显示单元背对排列即倾斜方向不同时，由于光的漫反射作用，灰阶产生明显变化，视觉感受到的是强烈的3D显示效果，反光片体间夹角接近180°时，灰阶最明显；当两个鱼鳞状的反光片体显示单元顺向排列，倾斜方向及角度一致即反光片体间夹角等于0°时，灰阶相同，人眼感受到的是2D效果。塑胶外壳上的3D图案效果就是通过图案上部分反光片体显示单元倾斜角度及方向不同造成光线反射差别，人眼所见灰阶不同而实现的，所以显示单元使用透明度＜100%材料均可实现3D图案效果。主要适用于手机、笔记本电脑等电子产品塑胶外壳表面装饰，工艺简单，成本低，且易体现产品新颖的三维效果。
图2是本发明第二实施例反光片体显示单元结构图。该图与图1不同点在于：该图中反光片体由六段圆弧和二段线段组成。第一圆弧11、第二圆弧12和第三圆弧13两两首尾相接，组成第一平面，得到第一鱼鳞状图形；第四圆弧14、第五圆弧15和第六圆弧16两两首尾相接，组成第二平面，得到第二鱼鳞状图形，第二圆弧12与第三圆弧13的交点通过第一线段17和第四圆弧14与第五圆弧15的交点连接；第一圆弧11与第三圆弧13的交点通过第二线段18和第五圆弧15与第六圆弧16的交点连接；第一圆弧11、第二圆弧12、第四圆弧14、第六圆弧16有共同的交点，该交点为第三圆弧13和第五圆弧15的圆心；同时该交点为两平面的交线通过。以下将该交点定义为圆点。
图3是本发明第二实施例同种反光片体之间的连接示意图，以下均以图2中的反光片体为例。该图中显示的反光片体的鱼鳞状图形的两个边长度相同，鱼鳞状图形的顶角相同，两个鱼鳞状图形所在平面夹角相同，这样得到图案人眼所见灰阶相同，是一二维图案。
图4是本发明实施例形成的熊猫图案示意图。此图中可以将显示单元分为8种反光片体，其8种反光片体倾斜角度（即两个鱼鳞状图形所在平面夹角）均为20°；其中a为20°。8种显示单元反光片体的倾斜方向及高度各不相同，同种反光片体之间为相互连接的方式组合在一起，不同种反光片体因倾斜方向不同为相互交叉的方式组合在一起。第1种为除熊猫图案外的边框部分，图案1所示，此反光片体单个显示单元的鱼鳞状图形的两个边长度为0.6mm，圆点所对两圆弧间的高度在1mm，倾斜方向为右上35°；第2种为熊猫身体除脸部及肚子部分，图案2所示，显示单元鱼鳞状图形的两个边长度为0.6mm,圆点所对两圆弧间的高度为1mm，倾斜方向为左上35°；第3种为熊猫脸部和肚子部分，图案3所示，显示单元鱼鳞状图形的两个边长度为0.6mm，圆点所对两圆弧间的高度为1mm,倾斜方向为右上40°；第4种为熊猫左腿及左脚部分，图案4所示，显示单元鱼鳞状图形的两个边长度为0.5mm，圆点所对两圆弧间的高度为0.8mm，倾斜方向为右上20°；第5种为熊猫右腿部分，图案5所示，显示单元鱼鳞状图形的两个边长度为0.6mm，圆点所对两圆弧间的高度为0.8mm,倾斜方向为右上60°；第6种为熊猫右脚部分，图案6所示，显示单元鱼鳞状图形的两个边长度为0.65mm，圆点所对两圆弧间的高度为0.8mm，倾斜方向为右上40°；第7种为熊猫眼圈、鼻及嘴部分，图案7所示，显示单元鱼鳞状图形的两个边长度为0.5mm,圆点所对两圆弧间的高度为1.2mm，倾斜方向为正右方；第8种为熊猫眼珠及爪子部分，图案8所示，显示单元鱼鳞状图形的两个边长度为0.5mm，圆点所对两圆弧间的高度为0.6mm，倾斜方向为正左方。
现以熊猫图案的眼睛和黑眼圈图像特征为例，如图5所示，是本发明实施例熊猫图案中眼睛部分示意图；图中箭头所示为光线垂直进入，当光靠近眼睛区域时，由于显示单元反光片体A与显示单元反光片体B倾斜角度不同，造成光的反射不同，人眼所见此区域有明显的灰阶变化；为了使反光片体A和反光片体B紧密连接，反光片体A和反光片体B有一定的交叉。当光正射到A及其同种反光片体时，人感觉A及同种反光片体较亮，而B及其同种反光片体则较暗；当光正射到B及其同种反光片体时，则人眼感觉B及其同种反光片体较亮，A及其同种反光片体较暗。当两种反光片体倾斜角度正好相反，则灰阶变化最明显，如该图中的显示单元反光片体C与显示单元反光片体D，倾斜方向完全相反，人眼看上去，若反光片体C很亮则反光片体D很暗。这样，当光射向不同种反光片体区域时，这两个区域如果其中一个迎光，那么另一个背光；反之亦然。图案不同部分由不同种反光片体交叉组合而成，人眼看上去，轮廓区域就会有明显的灰阶变化，所以通过迎光呈现的亮面和背光呈现的暗面作对比，显示出图案的3D图案效果。由于是靠不同种反光片体倾斜方向不同造成反光不同而形3D图案效果，所以当人眼看整体图案的角度发生变化时，图案上部分区域灰阶也会随之变化，3D图案效果也就栩栩如生。整个图案以上述方式实现
本发明还提供另一种外壳的制造工艺，包括：步骤一：在模具上加工具有3D图案效果的图案，该图案包括复数个反光片体，根据图案中不同灰阶度的区域排列所述复数个反光片体。步骤二：将模具上制作的3D图案效果图案转移到塑胶外壳上。
实现步骤一主要有三种方法：激光雕刻3D图案模具、CNC加工3D图案模具、蚀刻加工3D图案模具。
实现步骤二主要有两种方法：第一种：使用UV转印工艺将模具上3D图案转印到片材上，然后使用片材做IML工艺，最终将图案做在塑胶壳上；第二种：采用注塑工艺将模具上制作的3D图案效果图案转移到塑胶外壳上。
这样共有六种方案可以得到该具有3D图案效果的图案产品。以下详述：
方案一：
步骤一：激光雕刻3D图案模具；步骤二：使用UV转印工艺将模具上3D图案转印到片材上，然后使用片材做IML工艺，最终将图案做在塑胶壳上。
其中步骤一：设计3D加工图档：先设计所需图案的二维图档，根据图案特征将二维图档分割成大小相近的矩阵小片，反光片体鱼鳞状图形的顶角为90°~120°，鱼鳞状图形的两个边长度为0.5mm~0.7mm，图案由很多个小反光片体连接而成，近似“鱼鳞状”，如图2所示。将二维图档导入三维设计软件，设计反光片体倾斜角度（即两个鱼鳞状图形所在平面夹角）为10°~80°，根据图案不同位置灰阶不同，将部分小片倾斜不同的角度及方向，设计成三维图档。然后进行激光雕刻3D图案模具：使用激光三维雕刻机，利用设计的3D图档，雕刻UV转印模具。模具要求厚度较小，适合进行UV转印。本次模具材料为S136不锈钢，进行激光三维雕刻。步骤二：UV转印3D图案：使用UV转印工艺，将模具上的3D图案转印到片材上。片材材质可为PC（polycarbonate，聚碳酸酯）、PET（polyethylene，聚乙烯）、PMMA（polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯）、TPU（thermoplasticpolyurethane，热塑性聚氨酯弹性体）等透明片材，厚度可为0.01-1.0mm，具体要求取自于设计需求，本实施例为PC片材，厚度为0.125mm；紫外光固化材料可选普通UV胶水即可，本实施例选用紫外光固化胶水。最后利用IML工艺制成成品：将UV转印好的片材印刷粘接剂，进行成型、冲切、注塑，制成塑胶外壳。注塑塑胶料可以为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、尼龙PA、聚乙烯PE、聚苯乙烯PS、聚丙烯PP、醋酸纤维塑料CA、聚甲基戍烯、聚苯乙烯系列树脂（如ABS、AS）、聚甲醛POM、聚苯醚、聚碳酸酯PC、聚氯乙烯PVC、聚砜、聚芳砜、氟塑料等中的一种或多种，本实施例选用PC1414透明塑胶料。此工艺需注意保证图案在片材与塑胶料之间。塑胶壳成品完成。
方案二：
步骤一：CNC加工3D图案模具；步骤二：使用UV转印工艺将模具上3D图案转印到片材上，然后使用片材做IML工艺，最终将图案做在塑胶壳上。
其中步骤一：设计3D加工图档；与方案一中相似，此处不再赘述。然后进行CNC加工3D图案模具；模具要求厚度较小，方便UV转印。CNC加工采用的是五轴联动CNC加工机；主轴转速在24000—50000rpm之间，主轴功率在2.3-20KW之间。运动速度：X轴为46.875m/min,Y轴为40.900m/min,Z轴为70.000m/min。步骤二：使用UV转印工艺将模具上3D图案转印到片材上，然后使用片材做IML工艺，最终将图案做在塑胶壳上；该步骤与方案一中相似，此处不再赘述。
方案三：
步骤一：蚀刻加工3D图案模具；步骤二：使用UV转印工艺将模具上3D图案转印到片材上，然后使用片材做IML工艺，最终将图案做在塑胶壳上。
其中步骤一：设计3D加工图档；与方案一中相似，此处不再赘述。然后进行蚀刻加工3D图案模具，模具厚度较小，方便蚀刻机UV转印。蚀刻加工采用的是金属蚀刻机，大致工艺：金属蚀刻板→除油→水洗→浸蚀→水洗→干燥→印刷→干燥→水浸2～3min→蚀刻图案→水洗→除墨→水洗→酸洗→水洗→电解抛光→水洗→干燥→检验。在操作过程中要严格控制蚀刻溶液的温度和蚀刻时间。溶液温度过高、蚀刻时间过长，油墨与板面的附着力下降，在蚀刻与非蚀刻处可能出现油墨的脱落，导致图纹模糊走样，影响蚀刻的精度和装饰效果。蚀刻溶液的温度不宜超过45℃，大致范围10-45℃；蚀刻时间不宜超过25min，大致范围15-25min。步骤二：使用UV转印工艺将模具上3D图案转印到片材上，然后使用片材做IML工艺，最终将图案做在塑胶壳上；该步骤与方案一中相似，此处不再赘述。
方案四：
步骤一：激光雕刻3D图案模具；步骤二：采用注塑工艺将模具上制作的3D图案效果图案转移到塑胶外壳上。
其中步骤一：设计3D加工图档；与方案一中相似，此处不再赘述。然后进行激光雕刻3D图案模具，与方案一中相似，此处不再赘述；模具要求为注射模具。步骤二：采用注塑工艺将模具上制作的3D图案效果图案转移到塑胶外壳上：注塑工艺采用注塑机，塑胶料可采用PC、ABS（acroleinbutadienestyrene，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）、PMMA等工程塑料，在成型过程中，特别要注意注射压力、保压压力，适当的提高压力大小，以便能打饱塑胶外壳，精确地复制出纹路、图案。PC料的注射参数：注射温度为300-320℃,注射压力为2000-2200bar,保压压力为1600-1800bar,保压时间为1.5-2s；ABS料的注射参数：注射温度为220-260℃,注射压力为1600-2000bar,保压压力为960-1600bar,保压时间为1.5-2s；PMMA料的注射参数：注射温度为220-260℃,注射压力为1800-2200bar,保压压力为1080-1800bar,保压时间为1.5-2s。
方案五：
步骤一：CNC加工3D图案模具；步骤二：采用注塑工艺将模具上制作的3D图案效果图案转移到塑胶外壳上。
其中步骤一：设计3D加工图档；与方案一中相似，此处不再赘述。然后进行CNC加工3D图案模具；该步骤与方案二相似，此处不再赘述。步骤二：采用注塑工艺将模具上制作的3D图案效果图案转移到塑胶外壳上；该步骤与方案四中相似，此处不再赘述。
方案六：
步骤一：蚀刻加工3D图案模具；步骤二：采用注塑工艺将模具上制作的3D图案效果图案转移到塑胶外壳上。
其中步骤一：设计3D加工图档；与方案一中相似，此处不再赘述。然后进行蚀刻加工3D图案模具，具体步骤与方案三中相似，此处不再赘述。步骤二：采用注塑工艺将模具上制作的3D图案效果图案转移到塑胶外壳上；该步骤与方案四中相似，此处不再赘述。
采用上述工艺均可以得到具有3D图案效果的图案，上述工艺使用IML或注塑技术把模具上的3D图案转移到塑胶外壳上。这种塑胶外壳图案具备明显的三维立体效果且纵深较小，不影响塑胶外壳厚度，节省时间及成本，生产效率高，易产业化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种外壳，其特征在于，具有一3D图案，该图案包括复数个反光片体，所述复数个反光片体排列形成图案中不同灰阶度的区域，所述反光片体包括第一平面和第二平面，所述第一平面和第二平面具有一预设夹角；
所述反光片体包括五段半径相同的圆弧和第一线段；第一圆弧、第二圆弧和第三圆弧两两首尾相接，组成第一平面，得到第一鱼鳞状图形；第一圆弧、第四圆弧和第五圆弧两两首尾相接，组成第二平面，得到第二鱼鳞状图形，第一线段连接第一圆弧相对的两个交点；
或者，所述反光片体包括六段半径相同的圆弧、第一线段和第二线段，第一圆弧、第二圆弧与第三圆弧两两首尾相接，组成第一平面，得到第一鱼鳞状图形；第四圆弧、第五圆弧和第六圆弧两两首尾相接，组成第二平面，得到第二鱼鳞状图形，第二圆弧与第三圆弧的交点通过第一线段和第四圆弧与第五圆弧的交点连接；第一圆弧与第三圆弧的交点通过第二线段和第五圆弧与第六圆弧的交点连接。
2.根据权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述第一平面和第二平面之间的夹角为10°至80°。
3.根据权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述鱼鳞状图形顶角的两个边长度为0.5mm至1mm。
4.根据权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述鱼鳞状图形的顶角角度为90°至120°。
5.一种如权利要求1所述外壳的制造工艺，其特征在于，包括：
步骤一：在模具上加工具有3D图案效果的图案，该图案包括复数个反光片体，根据图案中不同灰阶度的区域排列所述复数个反光片体，所述反光片体包括第一平面和第二平面，所述第一平面和第二平面具有一预设夹角；
所述反光片体包括五段半径相同的圆弧和第一线段；第一圆弧、第二圆弧和第三圆弧两两首尾相接，组成第一平面，得到第一鱼鳞状图形；第一圆弧、第四圆弧和第五圆弧两两首尾相接，组成第二平面，得到第二鱼鳞状图形，第一线段连接第一圆弧相对的两个交点；
或者，所述反光片体包括六段半径相同的圆弧、第一线段和第二线段，第一圆弧、第二圆弧与第三圆弧两两首尾相接，组成第一平面，得到第一鱼鳞状图形；第四圆弧、第五圆弧和第六圆弧两两首尾相接，组成第二平面，得到第二鱼鳞状图形，第二圆弧与第三圆弧的交点通过第一线段和第四圆弧与第五圆弧的交点连接；第一圆弧与第三圆弧的交点通过第二线段和第五圆弧与第六圆弧的交点连接；
步骤二：将模具上制作的3D图案效果图案转移到塑胶外壳上。
6.根据权利要求5所述外壳的制造工艺，其特征在于，所述步骤一具体为激光雕刻3D图案模具。
7.根据权利要求5所述外壳的制造工艺，其特征在于，所述步骤一具体为CNC加工3D图案模具。
8.根据权利要求5所述外壳的制造工艺，其特征在于，所述步骤一具体为蚀刻加工3D图案模具。
9.根据权利要求5所述外壳的制造工艺，其特征在于，所述步骤二具体为UV转印3D图案，IML工艺制成成品。
10.根据权利要求5所述外壳的制造工艺，其特征在于，所述步骤二具体为采用注塑工艺将模具上制作的3D图案效果图案转移到塑胶外壳上。
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