CN102609052A - 一种碳纤维笔记本电脑外壳及其制造方法及其制造工具 - 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；碳纤维壳体由双向碳纤维布层、以及设置在双向碳纤维布层两侧的树脂层通过热塑成型形成；碳纤维布层的碳纤维丝长度大于20mm。本发明可达到以下有益效果：本发明通过采用碳纤维丝长度大于20mm的碳纤维布层与树脂层复合形成碳纤维壳体，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。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30％，重量减轻40％。

Description

一种碳纤维笔记本电脑外壳及其制造方法及其制造工具

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。

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，碳纤维笔记本电脑外壳主要由短碳纤维材料制作，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。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中笔记本电脑外壳厚度较大、表面粗燥、外观性能较差的缺陷，提供一种碳纤维笔记本电脑外壳及其制造方法，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；所述碳纤维壳体由双向碳纤维布层、以及设置在所述双向碳纤维布层两侧的热塑性树脂层热塑成型；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，所述树脂层的材料为聚甲基丙烯酸甲酯。

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、以及含量为50％玻璃纤维混合制成。

本发明还提供一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造方法，包括以下步骤：

S1：首先将双向碳纤维布层、以及设置在所述双向碳纤维布层两侧的树脂层通过热塑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包括以下步骤：

S11：首先将将双向碳纤维布层、以及设置在所述双向碳纤维布层两侧的树脂层通过热成型复合形成碳纤维平板；

S12：再将所述碳纤维平板在200℃温度下加热软化、折弯成型、冷却定型、铣削切割工序后形成碳纤维壳体。

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：S13：在进行所述步骤S12前，在所述碳纤维平板的内表面涂刷粘结剂；然后对所述粘结剂在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，所述步骤S2包括以下步骤：

S21：将模具温度调整至120℃-140℃，将碳纤维壳体放置于模具内进行定位；

S22：液态的塑料液注射进入模具内并与粘结剂接触；

S23：液态的塑料液进入模具后逐步成型形成塑胶件；

S24：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。

本发明还提供一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造工具，包括碳纤维平板的加工装置、碳纤维平板的加热软化装置、碳纤维平板折弯成成碳纤维壳体的热成型模具、碳纤维壳体的铣削模具、以及塑料件的注塑成型模具。

本发明还提供一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造工具，优选的，所述加热软化装置包括上下相对设置的两块加热板，所述加热板中设置多根加热管，碳纤维平板放置于两块所述加热板之间进行加热软化；

所述热成型模具包括上模座板、凸模弹块、用于连接所述上模座板与所述凸模弹块的凸模弹块限位钉、设置在所述上模座板与所述凸模弹块之间的凸模弹块弹簧、以及供所述凸模弹块固定的凸模弹块固定板；还包括下模座板、凹模弹块、用于连接所述下模座板与所述凹模弹块的凹模弹块限位钉、设置在所述凹模弹块的外侧且用于固定所述凹模弹块的凹模弹块固定板、以及设置在所述凹模弹块内侧的凹模镶件；

所述铣削模具，包括凹模板、凸模支撑板、以及供所述碳纤维壳体限位的快速定位夹；所述碳纤维壳体位于所述凹模板与所述凸模支撑板之间；

所述注塑成型模具，用于注塑成型碳纤维笔记本外壳四周的塑料件，包括凹模板、设置在所述凹模上上的三向定位夹、与所述凹模板相适配的凸模支撑板、以及供所述碳纤维壳体限位的快速定位夹。

本发明可达到以下有益效果：本发明通过采用碳纤维丝长度大于20mm的碳纤维布层与树脂层通过热塑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。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30％，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主视示意图；

图2是本发明的碳纤维笔记本电脑外壳的制造工艺流程图；

图3是本发明的碳纤维平板的加工装置示意图；

图4a是本发明的碳纤维平板涂刷粘结剂后的主视示意图；

图4b是本发明的碳纤维平板涂刷粘结剂后的剖视示意图；

图5a是本发明的碳纤维平板的加热装置的结构示意图；

图5b是本发明的碳纤维平板折弯成成碳纤维壳体的热成型模具的结构示意图；

图5c是本发明的碳纤维平板折弯成成碳纤维壳体的过程示意图；

图6a是本发明的碳纤维笔记本电脑外壳的碳纤维壳体的铣削模具示意图；

图6b是图6a的K-K截面的结构示意图；

图7a是本发明的碳纤维笔记本电脑外壳的注塑成型模具的结构示意图；

图7b是图7a的K-K截面的结构示意图。

图中

1、碳纤维壳体              2、塑料件

10、碳纤维布层             11、树脂层

12、钢板                   100、碳纤维平板

101、处理剂层              102、粘结剂

103、粘结区                104、加热板

105、加热管                106、凸模弹块弹簧

107、凸模弹块限位钉        108、上模座板

109、凸模弹块固定板        110、凸模弹块

111、凹模镶件              112、凹模弹块

113、凸模弹块限位钉        114、凸模弹块固定板

115、下模底板              116、凹模板

117、凸模支撑板            118、快速定位夹

119、凹模板                120、三向定位块

121、凸模支撑板            122、快速定位夹

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3所示，碳纤维平板100由双向碳纤维布层10、以及设置在双向碳纤维布层两侧的树脂层11组成。碳纤维壳体1由碳纤维平板100折弯形成，因此碳纤维壳体与碳纤维平板具有相同的分层结构，碳纤维壳体由双向碳纤维布层、以及设置在双向碳纤维布层两侧的树脂层通过热成型复合形成。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。

双向碳纤维布层在横向和纵向交织分布有碳纤维丝，从而使双向碳纤维布层在两个方向上均具有一定的强度和韧性。为了保证碳纤维壳体具有较佳的强度和韧性，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。

为了使树脂层和双向碳纤维布层复合后具有很高的强度，树脂层的材料为聚甲基丙烯酸甲酯。同时，采用聚甲基丙烯酸甲酯与双向碳纤维布层热成型后的碳纤维平板具有良好的韧性，能够很好地进行折弯，能够保证碳纤维平板折弯成碳纤维壳体的过程中碳纤维壳体不会出现裂缝、裂纹等瑕疵。

如图4a和图4b所示，塑料件2通过粘结剂102粘合固定在碳纤维平板100上，粘结剂102采用丝网印刷的方式涂刷在碳纤维平板100上，为了两者之间的结合力更大，先在碳纤维平板100上涂刷处理剂101，让处理剂101对碳纤维壳体1的粘结区103进行腐蚀，改变其表面的极性，从而增加粘结剂102的粘结性能。

进一步的，为了增加塑料件的强度，塑料件由聚碳酸酯、以及含量为50％玻璃纤维混合制成。

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2所示，包括以下步骤：S1：首先将双向碳纤维布层、以及设置在双向碳纤维布层两侧的树脂层通过热成型复合形成碳纤维壳体；S2：然后将塑料件通过注塑成型与碳纤维壳体固化。

其中，步骤S1包括以下步骤：S11：首先将将双向碳纤维布层、以及设置在双向碳纤维布层两侧的树脂层通过热成型复合形成碳纤维平板。具体的，如图3所示，碳纤维平板的加工装置包括上下两块钢板12，先将下钢板12上涂刷有聚甲基丙烯酸甲酯单体，将碳纤维布层10平铺在聚甲基丙烯酸甲酯单体上，然后在碳纤维布层10上涂刷聚甲基丙烯酸甲酯单体，最后将上钢板12压在上层的聚甲基丙烯酸甲酯单体上并对钢板12进行加热。为了保证加工成型的碳纤维壳体表面的纹理均匀，钢板12涂刷有聚甲基丙烯酸甲酯的表面为镜面。为了防止碳纤维平板固化后其表面形成气泡等不良现象，同时，保证碳纤维布层10和聚甲基丙烯酸甲酯单体紧密地填充、浸泡、融合，碳纤维布层10与聚甲基丙烯酸甲酯单体接触的过程中，需对上下聚甲基丙烯酸甲酯单体进行抽真空，将藏匿聚甲基丙烯酸甲酯单体中的空气排出。固化后的碳纤维平板从加工装置中取出，将其放置于烤箱内在100℃的温度下进行24小时的烘烤老化，以提高碳纤维平板的强度和表面硬度。

步骤S1还包括步骤S12：为了使碳纤维平板容易被模具折弯形成碳纤维壳体，需要将碳纤维平板在200℃温度下加热软化，加热时间大约1分钟；被加热软化后的碳纤维平板放入热成型模具中进行折弯成型操作；折弯成型后需冷却定型，然后进行铣削切割工序后形成碳纤维壳体。

进一步的，为了使塑料件固定在碳纤维壳体上，步骤S1还包括步骤S13：在进行步骤S12前，如图4a和图4b所示，在碳纤维平板的内表面涂刷粘结剂；然后对粘结剂在60℃温度下进行烘干处理。

进一步的，为了粘结剂和碳纤维壳体之间的结合力更大，如图4b所示，首先在碳纤维壳体上涂刷处理剂，让处理剂对碳纤维壳体的表面进行腐蚀，改变其表面的极性，从而增加粘结剂的粘结性能。

其中步骤S2包括以下步骤：S21：由于液态塑料件的流动性较差，为增加流动性，同时，消除浇口间的熔结痕，保持碳纤维壳体表面的光滑度，将模具温度调整至恒定在120℃-140℃；S22：熔融的塑料液注射进入模具内并与粘结剂接触；S23：液态的塑料熔液进入模具后成型形成塑料件；S24：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。

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2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。

本发明还提供碳纤维笔记本电脑外壳的制造工具，该制造工具包括如图3所示的碳纤维平板的加工装置、如图5a所示的碳纤维平板的加热软化装置、如图5b和图5c所示的碳纤维平板折弯成成碳纤维壳体的热成型模具、如图6a和图6b所示的碳纤维壳体的铣削模具、以及如图7a和图7b所示的塑料件的注塑成型模具。

具体的，如图3所示，碳纤维平板100的加工装置包括上下两块钢板12，两块钢板12相对表面上涂刷有聚甲基丙烯酸甲酯单体11，碳纤维布层10平铺在聚甲基丙烯酸甲酯单体11上，然后上下两块钢板12施加压力并加热，最后经过老化处理，从而完成碳纤维平板100的制作。

如图5a、图5b、图5c所示为将碳纤维平板加工成碳纤维壳体的装置组合：包括加热软化装置、以及热成型模具。如图5a所示，碳纤维平板的加热软化装置包括上下相对设置的两块加热板104，加热板104中设置多根加热管105，碳纤维平板放置于两块加热板104之间进行加热软化。如图5b、图5c所示，为热成型模具，热成型模具包括上模座板108、凸模弹块110、用于连接上模座板108与凸模弹块110的凸模弹块限位钉107、设置在上模座板108与凸模弹块108之间的凸模弹块弹簧106、以及供凸模弹块110固定的凸模弹块固定板109；还包括下模座板115、凹模弹块112、用于连接下模座板115与凹模弹块112的凹模弹块限位钉113、设置在凹模弹块112的外侧且用于固定凹模弹块112的凹模弹块固定板114、以及设置在凹模弹块112内侧的凹模镶件111。经过加热软化后的碳纤维平板100取出后放入热成型模具中，如图5b所示，此时模具上下模呈开启状态，碳纤维平板由凹模弹块112进行定位。模具闭合，凸模弹块110首先接触碳纤维平板，在凸模弹块弹簧106和凹模镶件111的作用下，将碳纤维平板夹持在中间，以防止变形。当凸模弹块110下压到预定行程时，凸模弹块固定板114开始接触碳纤维平板的两侧边，碳纤维平板的两侧边在凸模弹块固定板109和凹模弹块112的共同夹持下，进行折弯成型。当凹模弹块112达到预定行程时，模具完全闭合，如图5c所示，碳纤维平板进入冷却定型阶段，冷却定型完成后模具开启，取出成型好的碳纤维壳体。

如图6a和图6b所示为碳纤维壳体的铣削模具，包括凹模板116、凸模支撑板117、以及快速定位夹118。碳纤维壳体因形状、硬度、以及切割面的原因，不能像铣削钢料一样用码仔装夹定位，而且被铣削面的两侧必须进行支撑，以防止铣削时因碳纤维壳体由于自身强度不够导致加工面破裂或者表面不平整。凹模板116与凸模支撑板117之间的间隙大小即为碳纤维壳体的厚度，碳纤维壳体由凹模板116的型腔进行精确定位。快速定位夹118有四个，两个一组配合使用。加工完成后，碳纤维壳体的切割面及边角处需经过打磨。

如图7a和图7b所示为塑料件的注塑成型模具，用于注塑成型碳纤维笔记本外壳四周的塑料件，包括凹模板119、三向定位夹120、凸模支撑板121、以及快速定位夹122。由于液态的塑料液的流动性差，注射模具采用了十点进胶方式，长边各三个浇口，短边各两个浇口，整个产品采用背面进胶，胶口采用潜伏式牛角浇口。为增加液态塑料件的流动性，同时消除浇口间的熔结痕，前后模具温度采用油温机控制，前后模温恒定在120℃-140℃。该注塑成型模具在操作过程中，首先，将注塑模具参数调至正常，确保注塑件无缺胶、缩水等缺陷；然后将碳纤维壳体放入注塑模腔中，同时确保碳纤维壳体在模腔中定位准确；接着进行合模、注射液态塑料液体、冷却、开模。为了便于粘结剂的完全固化，确保粘结剂与碳纤维壳体、粘结剂与塑料件的粘结效果最佳，产品从模具取出后，需冷却4-5分钟，待产品完全冷却至室温。

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 (12)

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；所述碳纤维壳体由双向碳纤维布层、以及设置在所述双向碳纤维布层两侧的热塑性树脂层热塑成型；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的分布密度为4.412-5.263根/平方厘米。

3.根据权利要求1的碳纤维笔记本电脑外壳，其特征在于，所述树脂层的材料为聚甲基丙烯酸甲酯。

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、以及含量为50%玻璃纤维混合制成。

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：首先将双向碳纤维布层、以及设置在所述双向碳纤维布层两侧的树脂层通过热塑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包括以下步骤：

S11：首先将将双向碳纤维布层、以及设置在所述双向碳纤维布层两侧的树脂层通过热成型复合形成碳纤维平板；

S12：再将所述碳纤维平板在200℃温度下加热软化、折弯成型、冷却定型、铣削切割工序后形成碳纤维壳体。

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，所述步骤S1还包括以下步骤：S13：在进行所述步骤S12前，在所述碳纤维平板的内表面涂刷粘结剂；然后对所述粘结剂在60℃温度下进行烘干处理。

9.根据权利要求8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：将模具温度调整至120℃-140℃，将碳纤维壳体放置于模具内进行定位；

S22：液态的塑料液注射进入模具内并与粘结剂接触；

S23：液态的塑料液进入模具后逐步成型形成塑胶件；

S24：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。

10.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。

11.一种碳纤维笔记本电脑外壳的制造工具，其特征在于：包括碳纤维平板的加工装置、碳纤维平板的加热软化装置、碳纤维平板折弯成成碳纤维壳体的热成型模具、碳纤维壳体的铣削模具、以及塑料件的注塑成型模具。

12.根据权利要求11所述的碳纤维笔记本电脑外壳的制造工具，其特征在于，

所述加热软化装置包括上下相对设置的两块加热板，所述加热板中设置多根加热管，碳纤维平板放置于两块所述加热板之间进行加热软化；

所述热成型模具包括上模座板、凸模弹块、用于连接所述上模座板与所述凸模弹块的凸模弹块限位钉、设置在所述上模座板与所述凸模弹块之间的凸模弹块弹簧、以及供所述凸模弹块固定的凸模弹块固定板；还包括下模座板、凹模弹块、用于连接所述下模座板与所述凹模弹块的凹模弹块限位钉、设置在所述凹模弹块的外侧且用于固定所述凹模弹块的凹模弹块固定板、以及设置在所述凹模弹块内侧的凹模镶件；

所述铣削模具，包括凹模板、凸模支撑板、以及供所述碳纤维壳体限位的快速定位夹；所述碳纤维壳体位于所述凹模板与所述凸模支撑板之间；

所述注塑成型模具，用于注塑成型碳纤维笔记本外壳四周的塑料件，包括凹模板、设置在所述凹模上上的三向定位夹、与所述凹模板相适配的凸模支撑板、以及供所述碳纤维壳体限位的快速定位夹。

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