CN102609051A - 一种碳纤维笔记本电脑外壳及其制造方法及其制造设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳纤维笔记本电脑外壳，包括碳纤维壳体、以及固定设置在碳纤维壳体上的塑料件；碳纤维壳体由多层碳纤维布层、以及设置在碳纤维布层两侧的热固性环氧树脂层构成；碳纤维布层的碳纤维丝长度大于20mm。本发明还提供一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，首先将多层碳纤维布层、以及设置在碳纤维布层两侧的热固性环氧树脂层通过模具热成型形成碳纤维壳体；然后将液态的塑料液体通过模具注塑形成塑料件并固接在碳纤维壳体上。本发明通过采用碳纤维丝长度大于20mm的碳纤维布层与热固性的环氧树脂热成型形成碳纤维壳体，由于碳纤维丝的长度较长，从而使碳纤维壳体的表面立体外观效果良好、且具有良好的稳定性和散热性。

Description

一种碳纤维笔记本电脑外壳及其制造方法及其制造设备

技术领域

本发明涉及笔记本电脑外壳的制造领域，更具体地说，涉及一种碳纤维笔记本电脑外壳及其制造方法及其制造设备。

背景技术

笔记本电脑逐步向中高端发展，其外壳追求更轻、更薄、更高强度和特殊外观效果。目前，常用碳纤维笔记本电脑外壳主要由短碳纤维壳体和塑料件组成形成，成型后的短碳纤维外壳由长度为2mm左右的短碳纤维构成，其缺陷是厚度较大、重量偏重、强度偏差。由于短碳纤维的存在，外壳表面比较粗糙，从而导致外壳必须采用喷漆、哑光等后处理，存在成型工艺复杂、外观性能差的缺点。而且，由于塑料件材料本身强度不高导致成型后的外壳强度不高、易变形、散热性能差等缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中碳纤维笔记本电脑外壳存在厚度较大、强度不高、散热性能差等缺陷，提供一种碳纤维笔记本电脑外壳及其制造方法及其制造设备，能够很好解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种碳纤维笔记本电脑外壳，包括碳纤维壳体、以及固定设置在所述碳纤维壳体上的塑料件；所述碳纤维壳体由多层碳纤维布层、以及设置在所述碳纤维布层两侧的热固性环氧树脂层构成；所述碳纤维布层的碳纤维丝长度大于20mm。

本发明一种碳纤维笔记本电脑外壳，优选的，所述碳纤维布层的碳纤维丝沿纵向、径向双向分布。

本发明一种碳纤维笔记本电脑外壳，优选的，所述碳纤维布层的碳纤维丝的分布密度为4.412-5.263根/平方厘米。

本发明一种碳纤维笔记本电脑外壳，优选的，所述塑料件通过粘结剂粘合固定在所述碳纤维壳体上。

本发明一种碳纤维笔记本电脑外壳，优选的，所述塑料件由聚碳酸酯、以及丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物组成。

一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，包括以下步骤：

S1：首先将多层碳纤维布层、以及设置在所述碳纤维布层两侧的热固性环氧树脂层通过模具热成型形成碳纤维壳体；

S2：然后将液态的塑料液体通过模具注塑形成塑料件并固接在所述碳纤维壳体上。

本发明一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，优选的，所述步骤S1还包括以下步骤：S11：模具与环氧树脂层接触的表面上涂刷有脱模剂层。

本发明一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，优选的，所述热固性环氧树脂层中添加有固化剂。

本发明一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，优选的，在进行步骤S2之前，先进行步骤S11：在所述碳纤维壳体的内表面涂制粘结剂，对所述粘结剂在60℃温度下进行烘干处理。

本发明一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，优选的，在进行步骤S11前，先对在所述碳纤维壳体上待涂刷粘结剂的区域进行涂抹处理剂进行改性腐蚀。

本发明一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，优选的，所述步骤S2包括以下步骤：

S21：将涂刷有粘结剂的碳纤维壳体进行预加热，使碳纤维壳体的表面温度≥130℃；

S22：将模具温度调整至120℃-140℃；

S23：液态的塑料液注射进入模具内并与粘结剂接触；

S24：塑料液进入模具后成型形成塑胶件；

S25：将成型后的塑料件与碳纤维壳体整体从模具中取出，冷却4-5min，以使塑料件和粘结剂固化粘合。

本发明一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，优选的，还包括步骤S3：所述塑料件与所述碳纤维壳体固化后进行喷涂处理：首先将塑料件喷涂底漆，然后将塑料件和碳纤维壳体整体进行喷涂光油，最后将塑料件和碳纤维壳体整体进行喷涂紫外线光固化漆。

一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造设备，包括碳纤维壳体的热成型模具、塑料件的注塑模具、以及裁剪铣削所述碳纤维壳体的铣削工具；

所述热成型模具包括与所述碳纤维壳体相适配的凹模、以及与所述凹模配合设置的凸模，所述凹模与所述凸模通过螺钉固定连接，所述凹模的边缘处设置有供塑料液体流出的溢流槽；

所述铣削工具包括凹模板、固定在所述凹模板内的三向定位块、以及用于固定所述碳纤维壳体的凸模支撑板，所述碳纤维壳体位于所述凹模板和所述凸模支撑板之间；所述凹模板的边沿上还设置有四个快速定位夹。

本发明可达到以下有益效果：通过采用碳纤维丝长度大于20mm的碳纤维布层与热固性的环氧树脂热成型形成碳纤维壳体，由于碳纤维丝的长度较长，从而使碳纤维壳体的表面均匀光滑、立体外观效果良好、且具有良好的稳定性和散热性。与短纤维的笔记本壳体相比，长纤维笔记本电脑的壳体厚度可减薄50％，重量减轻40％。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的碳纤维笔记本电脑外壳的结构示意图；

图2a是本发明的碳纤维笔记本电脑外壳的碳纤维壳体的热成型模具的机构示意图；

图2b是图2a的D-D截面剖视示意图；

图2c是本发明的碳纤维笔记本电脑外壳的碳纤维壳体的剖视示意图；

图3a是本发明的碳纤维笔记本电脑外壳的铣削工具的结构示意图；

图3b是图3a的K-K剖面示意图；

图4是本发明的碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法流程示意图。

图中

1、碳纤维壳体        2、塑料件

3、凹模              4、凸模

5、溢流槽            6、定位螺钉

7、凹模版            8、三向定位块

9、凸模支撑板        10、快速定位夹

101、碳纤维布层      102、环氧树脂层

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，为本发明提供的一个实施例，一种碳纤维笔记本电脑外壳，包括碳纤维壳体1、以及固定设置在碳纤维壳体上的塑料件2，该塑料件2用于装配笔记本电脑的结构零部件。采用塑料件与碳纤维壳体配合这种结构，解决了碳纤维壳体不能直接装配复杂结构零部件的缺陷，同时塑料件增强碳纤维壳体的强度，从而最大程度地减薄碳纤维壳体的厚度，减轻碳纤维笔记本电脑外壳的重量。如图2c所示，碳纤维壳体由多层碳纤维布层101、以及设置在碳纤维布层101两侧的热固性环氧树脂层102组成。碳纤维布层的碳纤维丝长度大于20mm，由于碳纤维丝的长度较长，从而使碳纤维壳体的表面均匀光滑、立体外观效果良好、且具有良好的稳定性。采用热固性环氧树脂层与碳纤维布层热成型后的碳纤维壳体具有良好的强度，且在高温下不会发生形变。

为了保证碳纤维壳体的韧性，该碳纤维布层的碳纤维丝沿纵向、径向双向分布。进一步的，为了增加碳纤维壳体的强度和韧性，双向碳纤维布层的碳纤维丝的分布密度为4.412-5.263根/平方厘米。例如：14.1寸的笔记本外壳，碳纤维丝的数量为3000根。

如图1所示，塑料件2通过粘结剂粘合固定在碳纤维壳体1上，为了保证粘结剂能够均匀涂刷在碳纤维壳体1的表面上，粘结剂通过气体驱动喷涂方式进行涂刷。为了两者之间的结合力更大，先在碳纤维壳体表面需要涂刷粘结剂的区域上使用处理剂进行前期处理，让处理剂对碳纤维壳体的粘结区进行腐蚀，改变其表面的极性，从而增加粘结剂的粘结性能，使粘结剂与碳纤维壳体的表面更好的结合。

进一步的，为了增加塑料件的强度，塑料件由聚碳酸酯、以及丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物组成。

本发明还提供一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，如图4所示，包括以下步骤：S1：首先将多层碳纤维布层、以及设置在碳纤维布层两侧的热固性环氧树脂层通过模具热成型形成碳纤维壳体；S2：然后将液态的塑料液体通过模具注塑形成塑料件并固接在碳纤维壳体上。

碳纤维壳体在热成型模具中成型时，由于环氧树脂本身是一种胶粘剂，其固化后会粘合凸模和凸模，从而导致脱模困难，为了便于成型的碳纤维壳体容易从热成型模具中脱离，步骤S1还包括以下步骤：S11：模具与环氧树脂层涂制的表面上涂刷有脱模剂层。

为了使环氧树脂固化后具有一定的韧性，以防止碳纤维外壳跌落时边角易粉碎，环氧树脂必须经过改性，即：环氧树脂层中添加有固化剂。

环氧树脂层102与碳纤维布层101在热成型形成碳纤维壳体的过程中，为了保证环氧树脂层101能够很好地填充、浸泡、融合进碳纤维丝束内部，环氧树脂粘度不能太高，否则会导致其流动性差，粘度过小则导致固化后碳纤维壳体的强度受到影响，优选的，环氧树脂的粘度在25℃温度下为5000-6000毫帕斯卡·秒。

碳纤维壳体在热成型后需要进行废边初步切除，然后进行铣削。由于碳纤维壳体的形状、硬度等原因，被铣削面的两侧必须有支撑，以防铣削过程时因碳纤维壳体自身强度不够而导致铣削面破裂或不平整。加工完成后，铣削面及边角切割交界处需打磨光滑。

优选的，在进行步骤S2之前，先进行步骤S11：在碳纤维壳体的表面涂刷粘结剂，对粘结剂在60℃温度下进行烘干处理。涂刷粘结剂的目的是让熔融的液态塑料液体通过粘结剂固定在碳纤维壳体上。

碳纤维壳体的表层为热固性的环氧树脂，固化后的环氧树脂表面密度大，为难粘材质，粘结剂很难直接渗透到环氧树脂分子中，因此，碳纤维壳体的表层环氧树脂表面必须进行预处理。优选的，在进行步骤S11前，先对在碳纤维壳体上待涂刷粘结剂的区域进行涂抹处理剂进行改性腐蚀。首先，碳纤维壳体的内表面用酒精进行除油、除尘处理；然后，对碳纤维壳体的内表面涂刷专用处理剂，该处理剂的作用是对环氧树脂表面进行腐蚀，有效改善环氧树脂的表面极性，从而增加粘结剂与环氧树脂间的结合力，大大提高二者的粘接性能。最后，将处理完成的碳纤维壳体常温放置15分钟后高温烘干以确保处理剂完全挥发。

碳纤维壳体的表面用处理剂处理完成后，再进行步骤S11，采用气体驱动喷涂方式行粘结剂的喷涂，以确保粘结面粘结层的厚度均匀，从而保证粘结强度均匀。粘结剂喷涂完成后，在一定的温度和时间条件下，对表面粘结剂进行烘干处理。

具体的，步骤S2包括以下步骤：

S21：为了使粘结剂牢固地粘合塑料件和碳纤维壳体，必须充分发挥粘结剂的活性，由于粘结剂需在130℃的高温才能将其活性激发出来，使粘结性能达到最佳，必须在碳纤维壳体放入注塑模具前进行预热处理，即：将涂刷有粘结剂的碳纤维壳体进行预加热，使碳纤维壳体的表面温度≥130℃；

S22：将模具温度调整至120℃-140℃；

S23：将预热处理后碳纤维壳体放入注塑模具中，液态的塑料液注射进入模具内并与粘结剂接触；

S24：塑料液进入模具后成型逐渐形成塑胶件；

S25：将成型后的塑料件与碳纤维壳体整体从模具中取出，冷却4-5min，以使塑料件和粘结剂固化粘合。待碳纤维外壳完全冷却至室温，以便确保粘结剂与碳纤维壳体的粘结效果最佳。

从注塑模具中成型的碳纤维外壳，由于喷涂粘结剂时由于气压不稳定，碳纤维壳体的内表面局部区域粘结剂的喷涂量会偏多，注塑成型过程中高温高压的塑料液体会将多余的粘结剂挤出，影响碳纤维外壳的外观，因此，碳纤维外壳脱模后，需对粘结剂溢出的区域进行后处理，将凝固后的粘结剂除掉。

进一步的，注塑成型后的碳纤维外壳由于受到注塑模具内模温、注塑料温等高温影响，碳纤维外壳上会有烫印痕迹，为了加强碳纤维外壳的外观亮度效果，使其具备防刮伤性能，注射成型后的碳纤维外壳必须进行喷涂处理，即：如图4所示的步骤S3，塑料件与碳纤维壳体固化后进行喷涂处理：首先将塑料件喷涂底漆，然后将塑料件和碳纤维壳体整体进行喷涂光油，最后将塑料件和碳纤维壳体整体进行喷涂紫外线光固化漆。

本发明还提供一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造设备，优选的，包括用于碳纤维壳体的热成型模具、用于塑料件的注塑模具、以及用于裁剪铣削碳纤维壳体的铣削工具。

具体的，如图2a和图2b所示，热成型模具包括与碳纤维壳体相适配的凹模3、以及与凹模3配合设置的凸模4，凹模3与凸模4通过定位螺钉6固定连接，凹模3的边缘处设置有供塑料液体流出的溢流槽5。

如图3a和图3b所示，铣削工具包括凹模板7、固定在凹模板7内的三向定位块8、以及用于固定碳纤维壳体1的凸模支撑板9，碳纤维壳体位于凹模板7和凸模支撑板9之间；凹模板7的边沿上还设置有四个快速定位夹10。三向定位块10是保证凹模板7、碳纤维外壳1、凸模支撑块9三者位置精确对准。快速定位夹10有四个，两个一组配合使用。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (13)

1.一种碳纤维笔记本电脑外壳，其特征在于：包括碳纤维壳体、以及固定设置在所述碳纤维壳体上的塑料件；所述碳纤维壳体由多层碳纤维布层、以及设置在所述碳纤维布层两侧的热固性环氧树脂层构成；所述碳纤维布层的碳纤维丝长度大于20mm。

2.根据权利要求1的碳纤维笔记本电脑外壳，其特征在于，所述碳纤维布层的碳纤维丝沿纵向、径向双向分布。

3.根据权利要求2的碳纤维笔记本电脑外壳，其特征在于，所述碳纤维布层的碳纤维丝的分布密度为4.412-5.263根/平方厘米。

4.根据权利要求1的碳纤维笔记本电脑外壳，其特征在于，所述塑料件通过粘结剂粘合固定在所述碳纤维壳体上。

5.根据权利要求1的碳纤维笔记本电脑外壳，其特征在于，所述塑料件由聚碳酸酯、以及丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物组成。

6.一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：首先将多层碳纤维布层、以及设置在所述碳纤维布层两侧的热固性环氧树脂层通过模具热成型形成碳纤维壳体；

S2：然后将液态的塑料液体通过模具注塑形成塑料件并固接在所述碳纤维壳体上。

7.根据权利要求6所述的碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，其特征在于，所述步骤S1还包括以下步骤：S11：模具与环氧树脂层接触的表面上涂刷有脱模剂层。

8.根据权利要求7所述的碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，其特征在于，所述热固性环氧树脂层中添加有固化剂。

9.根据权利要求6所述的碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，其特征在于，在进行步骤S2之前，先进行步骤S11：在所述碳纤维壳体的内表面涂制粘结剂，对所述粘结剂在60℃温度下进行烘干处理。

10.根据权利要求9所述的碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，其特征在于，在进行步骤S11前，先对在所述碳纤维壳体上待涂刷粘结剂的区域进行涂抹处理剂进行改性腐蚀。

11.根据权利要求9所述的碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

S21：将涂刷有粘结剂的碳纤维壳体进行预加热，使碳纤维壳体的表面温度≥130℃；

S22：将模具温度调整至120℃-140℃；

S23：液态的塑料液注射进入模具内并与粘结剂接触；

S24：塑料液进入模具后成型形成塑胶件；

S25：将成型后的塑料件与碳纤维壳体整体从模具中取出，冷却4-5min，以使塑料件和粘结剂固化粘合。

12.根据权利要求6所述的碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，其特征在于，还包括步骤S3：所述塑料件与所述碳纤维壳体固化后进行喷涂处理：首先将塑料件喷涂底漆，然后将塑料件和碳纤维壳体整体进行喷涂光油，最后将塑料件和碳纤维壳体整体进行喷涂紫外线光固化漆。

13.一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造设备，其特征在于：包括碳纤维壳体的热成型模具、塑料件的注塑模具、以及裁剪铣削所述碳纤维壳体的铣削工具；

所述热成型模具包括与所述碳纤维壳体相适配的凹模、以及与所述凹模配合设置的凸模，所述凹模与所述凸模通过螺钉固定连接，所述凹模的边缘处设置有供塑料液体流出的溢流槽；

所述铣削工具包括凹模板、固定在所述凹模板内的三向定位块、以及用于固定所述碳纤维壳体的凸模支撑板，所述碳纤维壳体位于所述凹模板和所述凸模支撑板之间；所述凹模板的边沿上还设置有四个快速定位夹。

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