CN103640145A - 一种基于pc/abs的铝制复合体及其注塑方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于PC/ABS的铝制复合体及其注塑方法，该注塑方法包括：采用115MPa以上的注塑压力将PC/ABS塑胶料注入模具中，维持保压压力在65MPa以上，使PC/ABS塑胶料成型在经NMT表面处理过的铝制外壳上，形成铝制复合体；和/或，采用多级注射，一级注射速度在130mm/s以上，二级注射速度在90mm/s以上。通过加快一级、二级注塑速度和/或提高注塑、保压压力，明显提高了常用PC/ABS塑胶料与NMT铝制外壳之间的结合力，使得很难与铝制外壳保持良好结合力的PC/ABS塑胶料在卡勾或卡扣等结构设计上得到应用，为NMT产品在智能手机中的普及和应用创造了有利的条件。

Description

一种基于PC/ABS的铝制复合体及其注塑方法
技术领域
本发明涉及金属外壳加工技术领域，尤其涉及一种PC/ABS塑胶料与铝制外壳的复合体及其提高结合力的注塑工艺。
背景技术
目前智能手机的外观朝着大屏、轻薄方向发展，普通的塑胶成型技术已难以满足智能手机对于胶厚和强度的设计要求，厚度更薄、强度更好的金属材料逐渐替代了塑胶材料，成为了智能手机外观结构件(例如后壳或电池盖等外壳)的主体部分，然而厚度较薄的金属片却很难做出卡勾、卡扣和螺柱等结构，只能结合塑胶料做出这些受力的结构，在此情况下，如何提高金属结构件与塑胶料的结合效果就成为了智能手机外壳生产中一个亟需重点关注的问题。
纳米成型技术（NMT，Nano Molding Technology）是一种能让塑胶与金属产生牢固结合的技术，简单来说就是对将要进行模内注塑的金属结构预先做表面腐蚀处理，使金属表面覆盖上直径为20-40nm的超细凹陷或小孔，然后把这种金属片嵌入到模具内进行注塑。当塑胶注射到模具中并与金属片接触时，塑胶能够被牵引到金属表面的超细小孔底部并固化，塑胶就相当于被“植入”到了金属上，在这种超细的固定作用下，较好地实现了塑胶和金属的结合，而采用这种技术金属表面无需设计出拉胶位，就可让塑胶直接成型于其上并具有高结合强度，它不仅可以简化产品的结构设计，让产品更轻、薄、短、小，而且可以兼顾真正的金属外观质感和手感。
但是，现有技术中仅有PPS、PBT、PA这几种塑胶料能够与经过NMT表面处理的金属之间实现牢固的结合，而对于PC/ABS(或PC-ABS)这种常用的塑胶料，在普通注塑工艺下，其与经过NMT表面处理的铝制外壳之间的结合力却非常弱，只有10N左右，难以满足产品结构设计对结合力的基本要求，进而严重限制了NMT产品在智能手机中的应用。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于PC/ABS的铝制复合体及其注塑方法，旨在解决目前PC/ABS塑胶料与NMT铝制外壳之间的结合力较弱的问题。
本发明的技术方案如下：
一种基于PC/ABS的铝制复合体的注塑方法包括：
采用115 MPa以上的注塑压力将PC/ABS塑胶料注入模具中，维持保压压力在65 MPa以上，使PC/ABS塑胶料成型在经NMT表面处理过的铝制外壳上，形成铝制复合体；
和/或，采用多级注射，一级注射速度在130 mm/s以上，二级注射速度在90 mm/s以上。
所述的铝制复合体的注塑方法，其中，所述PC/ABS塑胶料为SABIC Innovative Plastics厂家生产的牌号为C1200HF-76701的PC/ABS塑胶料。
所述的铝制复合体的注塑方法，其中，所述PC/ABS塑胶料在注入模具前在80±5℃的温度下烘干4小时。
所述的铝制复合体的注塑方法，其中，所述铝制外壳在进行模内注塑之前，放入充满保护性气体的加热炉中加热到130℃到160℃。
所述的铝制复合体的注塑方法，其中，所述保护性气体为氮气或惰性气体。
所述的铝制复合体的注塑方法，其中，用于盛装所述PC/ABS塑胶料的料筒的喂料区温度为70±5℃，料筒后部温度为250±5℃，料筒中部温度为260±5℃，料筒前部温度为265±5℃，料筒筒头温度为265±5℃，料筒喷嘴温度为270±5℃。
所述的铝制复合体的注塑方法，其中，所述PC/ABS塑胶料注入模具时，所述模具温度为80±5℃，背压为6 MPa。
所述的铝制复合体的注塑方法，其中，保压维持时间为0.5 s。
所述的铝制复合体的注塑方法，其中，在注塑完成后的1小时内对铝制复合体进行退火，退火温度120-140℃，时间2小时，并随炉空冷。
一种基于PC/ABS的铝制复合体，其中，所述铝制复合体采用上述中任一项所述的注塑方法在经NMT表面处理过的铝制外壳上注塑成型PC/ABS塑胶件。
有益效果：本发明提供一种基于PC/ABS的铝制复合体及其注塑方法，通过加快一级、二级注塑速度和/或提高注塑、保压压力，明显提高了常用PC/ABS塑胶料与NMT铝制外壳之间的结合力，使得很难与铝制外壳保持良好结合力的PC/ABS塑胶料在卡勾或卡扣等结构设计上得到应用，为NMT产品在智能手机中的普及和应用创造了有利的条件。
附图说明
图1为本发明基于PC/ABS的铝制复合体的俯视示意图。
图2为本发明基于PC/ABS的铝制复合体的剖视示意图。
图3为本发明基于PC/ABS的铝制复合体测试结合力时的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种铝制复合体及其注塑方法。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。
本发明的铝制复合体由塑胶件与NMT技术处理过的铝制外壳结合而成，通过本发明提供的注塑方法可大幅提高PC/ABS塑胶料与铝制外壳的结合力。
本发明的铝制复合体的注塑方法，其包括如下步骤：
采用115 MPa以上的注塑压力将PC/ABS塑胶料注入模具中，维持保压压力在65 MPa以上，使PC/ABS塑胶料成型在经NMT表面处理过的铝制外壳上，形成铝制复合体；
和/或，采用多级注射，一级注射速度在130 mm/s以上，二级注射速度在90 mm/s以上。
其中，使注塑机保持115 MPa以上的注塑压力及65 MPa以上保压压力可使PC/ABS塑胶料在注入过程和保压阶段更充分地与经NMT表面处理过的铝制外壳表面充分接触，进而能使成型的塑胶件与铝制外壳的结合力得到提高。保压阶段可维持0.5 s的时间。
和/或，设定130 mm/s以上的一级注射速度和90 mm/s以上二级注射速度同样能提高PC/ABS塑胶料与NMT铝制外壳表面的接触力度，进而也能使成型的塑胶件与铝制外壳的结合力得到提高。
具体实施例中，所述PC/ABS塑胶料优选SABIC Innovative Plastics厂家生产的牌号为C1200HF-76701的PC/ABS塑胶料，由于该PC/ABS塑胶料良好的机械性和成型性，使得其在通信、家电等设备上得到广泛应用，而通过本发明的注塑方法可实现PC/ABS塑胶料与金属外壳的牢固结合，进而满足结构设计对PC/ABS塑胶料与NMT铝制外壳表面的结合力的基本要求。
较佳实施例中，所述PC/ABS塑胶料在注塑进入机台螺杆之前先在80±5℃的温度下烘干4小时，以去除PC/ABS塑胶料内部的大部分水分，进而提高PC/ABS塑胶料与NMT铝制外壳表面的结合力。
较佳实施例中，所述铝制外壳在进行模内注塑之前，放入充满保护性气体（如氮气或惰性气体等）的加热炉中加热到130℃到160℃，以缩小PC/ABS塑胶料与铝制外壳结合时的温差，避免两者因热性能和收缩率差别过大而在PC/ABS塑胶料周边产生应力集中甚至出现裂纹的现象，进而避免降低两者之间的结合力；而采用氮气或惰性气体的作用是为了避免NMT铝制外壳在升温的过程中发生氧化，防止氧化膜堵塞纳米小孔，进而保证注塑时PC/ABS塑胶料可进入纳米小孔，以保证足够的结合力。
较佳实施例中，当所述PC/ABS塑胶料注入模具时，模具的温度为80±5℃，背压为6 MPa。
较佳实施例中，在注塑完成后的1小时内对铝制复合体进行退火，退火温度120-140℃，时间2小时，并随炉空冷。退火可以减小注塑后铝制复合体内部的内应力，有利于保持结合力的长期稳定性。经试验证明，经过退火处理后的铝制复合体，2个月之后其结合力还保有95%以上，而没有经过上述退火处理的铝制复合体，2个月之后其结合力就只有70~80%了。
另外，用于盛装所述PC/ABS塑胶料的料筒的喂料区温度为70±5℃，料筒后部温度为250±5℃，料筒中部温度为260±5℃，料筒前部温度为265±5℃，料筒筒头温度为265±5℃，料筒喷嘴温度为270±5℃。
本发明提供一种铝制复合体，所述铝制复合体采用如上任一实施例所述的注塑方法在经NMT表面处理过的铝制外壳上注塑成型PC/ABS塑胶件。
为比较注塑工艺对PC/ABS塑胶料与NMT铝制外壳结合力的影响，本发明通过以下具体实施例进行了测定。
首先采用了牌号为5052的铝合金板材通过冲压成型制备出如图1和图2所示的铝制外壳10，在对其表面进行NMT处理后，作为镶件进行注塑，制备出连接铝制外壳10的PC/ABS料的塑胶件20，其与铝制外壳10的结合处的面积约为55mm2。
其中，所用注塑机为80吨的日精FNX80，其最大注塑速度300mm/s，最大注塑压力230MPa。
将注塑成型后的塑胶件20与铝制外壳10进行如图3所示的测试结合力实验，塑胶件20上有一螺柱，拧入螺钉之后，通过螺钉施加在该螺柱上的拉拔力方向与金即铝制外壳10的结合面相垂直，通过该拉拔力测定塑胶件20与铝制外壳10之间结合力的大小。
实施例1
实施例1所采用的注塑工艺的具体参数如下：
注塑前将PC/ABS料在80℃的温度下烘干4小时；
注塑机料筒温度设置为：料筒喂料区温度：70℃；料筒后部温度：250℃；料筒中部温度：260℃；料筒前部温度：265℃；料筒筒头温度：265℃；料筒喷嘴温度：270℃；
模具温度设置为：温度80℃，背压6MPa；
注射方式：采用多级注射，一级注射速度95mm/s，二级注射速度60 mm/s；
压力条件：注塑压力为90MPa；保压压力为50MPa，并保压0.5s。
通过对采用上述注塑工艺啤制出的铝制复合体进行拉断力的测试，得出PC/ABS塑胶料与NMT铝制外壳表面的平均结合力只有10N左右，这样的结合力是无法满足产品结构设计的力学要求的。
实施例2
实施例2使用实施例1中的注塑工艺参数，在其他工艺参数不改变的情况下，提高分级注射速度，将一级注射速度提高到150 mm/s，当然也可设置为更高值，例如150 mm/s、160 mm/s、170 mm/s、180 mm/s、190 mm/s、200 mm/s、210 mm/s或220mm/s等，同时将二级注射速度提高到110 mm/s，当然也可设置为更高值，例如110 mm/s、120 mm/s、130 mm/s、140 mm/s、150 mm/s、160 mm/s、170 mm/s或180 mm/s等，由此啤制出的铝制复合体，其PC/ABS塑胶料与NMT铝制外壳表面的平均结合力至少达到41N，比实施例1至少提高了4.1倍，说明提高分级注射速度能够提高塑胶件与NMT铝制外壳的结合力，可适合做一些结合力要求不太高的卡扣或卡勾结构。
实施例3
实施例3使用实施例1中的注塑工艺参数，在其他工艺参数不改变的情况下，将注塑压力提高到115MPa，当然也可设置为更高值，例如115MPa、125MPa、135MPa、145MPa或155MPa等，同时将保压压力提高到65MPa，当然也可设置为更高值，例如65MPa、75MPa、85MPa、95MPa或105MPa等，由此啤制出的铝制复合体，其PC/ABS塑胶料与NMT铝制外壳表面的平均结合力至少达到35N，比实施例1至少提高了3.5倍，这说明提高注塑压力和保压压力能够提高塑胶件与NMT铝制外壳的结合力，适合做一些结合力要求不太高的卡扣或卡勾结构。
实施例4
实施例4所采用的注塑工艺的具体参数如下：
注塑前将PC/ABS料在80℃的温度下烘干4小时；
注塑机料筒温度设置为：料筒喂料区温度：70℃；料筒后部温度：250℃；料筒中部温度：260℃；料筒前部温度：265℃；料筒筒头温度：265℃；料筒喷嘴温度：270℃；
模具温度设置为：温度80℃，背压6MPa；
注射方式：采用多级注射，一级注射速度130mm/s，二级注射速度90 mm/s；
压力条件：注塑压力为115MPa；保压压力为65MPa，并保压0.5s。
通过上述工艺参数啤制出的铝制复合体，其PC/ABS塑胶料与NMT铝制外壳表面的平均结合力至少达到56N，比实施例1提高了5.6倍，说明在提高注塑压力和保压压力的同时提高多级注射的各级注射速度能够显著提高塑胶件与NMT铝制外壳的结合力。该结合力已经可使塑胶件做一些铝制外壳上结合力要求一般的卡扣或卡勾结构。
实施例5
实施例5所采用的注塑工艺的具体参数如下：
注塑前将PC/ABS料在80℃的温度下烘干4小时；
注塑机料筒温度设置为：料筒喂料区温度：70℃；料筒后部温度：250℃；料筒中部温度：260℃；料筒前部温度：265℃；料筒筒头温度：265℃；料筒喷嘴温度：270℃；
模具温度设置为：温度80℃，背压6MPa；
注射方式：采用多级注射，一级注射速度160mm/s，二级注射速度120 mm/s；
压力条件：注塑压力为125MPa；保压压力为75MPa，并保压0.5s。
通过上述工艺参数啤制出的铝制复合体，其PC/ABS塑胶料与NMT铝制外壳表面的平均结合力至少达到68N，比实施例1提高了6.8倍，说明在提高注塑压力和保压压力的同时提高多级注射的各级注射速度能够显著提高塑胶件与NMT铝制外壳的结合力。
经过上述实施例的验证，本发明改进之后的注塑工艺，明显提高了PC/ABS塑胶料与NMT铝制外壳的结合力，使得很难与金属保持良好结合力的PC/ABS塑胶料在卡勾或卡扣等结构设计上也得到应用，进而为NMT产品在智能手机中的普及和应用创造了有利的条件。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于PC/ABS的铝制复合体的注塑方法，其特征在于，所述方法包括：
采用115 MPa以上的注塑压力将PC/ABS塑胶料注入模具中，维持保压压力在65 MPa以上，使PC/ABS塑胶料成型在经NMT表面处理过的铝制外壳上，形成铝制复合体；
和/或，采用多级注射，一级注射速度在130 mm/s以上，二级注射速度在90 mm/s以上。
2.根据权利要求1所述的铝制复合体的注塑方法，其特征在于，所述PC/ABS塑胶料为SABIC Innovative Plastics厂家生产的牌号为C1200HF-76701的PC/ABS塑胶料。
3.根据权利要求1所述的铝制复合体的注塑方法，其特征在于，所述PC/ABS塑胶料在注入模具前在80±5℃的温度下烘干4小时。
4.根据权利要求1所述的铝制复合体的注塑方法，其特征在于，所述铝制外壳在进行模内注塑之前，放入充满保护性气体的加热炉中加热到130℃到160℃。
5.根据权利要求4所述的铝制复合体的注塑方法，其特征在于，所述保护性气体为氮气或惰性气体。
6.根据权利要求1所述的铝制复合体的注塑方法，其特征在于，用于盛装所述PC/ABS塑胶料的料筒的喂料区温度为70±5℃，料筒后部温度为250±5℃，料筒中部温度为260±5℃，料筒前部温度为265±5℃，料筒筒头温度为265±5℃，料筒喷嘴温度为270±5℃。
7.根据权利要求1所述的铝制复合体的注塑方法，其特征在于，所述PC/ABS塑胶料注入模具时，所述模具温度为80±5℃，背压为6 MPa。
8.根据权利要求1所述的铝制复合体的注塑方法，其特征在于，保压维持时间为0.5 s。
9.根据权利要求1所述的铝制复合体的注塑方法，其特征在于，在注塑完成后的1小时内对铝制复合体进行退火，退火温度120-140℃，时间2小时，并随炉空冷。
10.一种基于PC/ABS的铝制复合体，其特征在于，所述铝制复合体采用如权利要求1-9中任一项所述的注塑方法在经NMT表面处理过的铝制外壳上注塑成型PC/ABS塑胶件。
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