CN103909701B - 一种基于复合材料的产品结构件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于复合材料的产品结构件及其制作方法，该方法包括以下步骤：A、在两片塑料片材之间设置复合材料并热压成型为复合片材；B、采用切割设备将热压成型的复合片材切割成所需要的尺寸和形状；C、将切割好的复合片材作为镶件放入塑胶模具内进行注塑，形成产品结构件。由于采用了塑料片材夹合复合材料并热压成型，利用了塑料片材与该塑胶注塑料都属于同性物质，结构相似、极性相似的原理在互熔后能够产生很好的粘合，无需使用粘合剂，由此加强了复合材料与塑胶材料之间的结合力，进而优化了复合材料模内注塑的工艺，提升了产品结构件的品质，厚度薄、成本低、品质高。

Description

一种基于复合材料的产品结构件及其制作方法

技术领域

本发明涉及智能手机、平板电脑、电子书等具有大屏幕的电子产品的外壳及其制作方法领域，尤其涉及的是一种厚度薄、强度高、重量轻、基于复合材料的产品结构件及其制作方法。

背景技术

如今，随着智能手机、平板电脑、电子书等具有大屏幕的电子产品的出现，消费者对电子产品的内部质量要求越来越高，也对这些电子产品的外观要求也越来越高，而且这些电子产品的屏幕尺寸越做越大，厚度却越做越薄。

以往的电子产品只能尽量减薄塑胶结构件的壁厚，然而，在产品尺寸要求更大的情况下，塑胶件的壁厚减薄到一定程度时，会出现变形、注塑走胶困难以及注塑后各种缺陷，强度也严重下降，已无法满足产品整体强度的要求。为此，像芳纶纤维(aramid fiber)、碳纤维(carbon fiber)和玻璃纤维(glass fiber)等复合材料被开始应用到这些电子产品的结构件上。

虽然芳纶纤维、碳纤维和玻璃纤维等复合材料具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱和重量轻等特点，但是这些复合材料都呈纤维状，与塑胶材料的结合力较差，无法像其它塑胶材料一样注塑出卡扣结构，通常需要结合环氧树脂热压材料进行包裹，热压成薄片，然后通过粘合剂粘合到带卡扣的手机结构件上，由此使得手机结构件的总厚度超过了1mm，无法做到真正意义上的超薄。

此外，现有技术使用的环氧树脂热压原料为液态，需要添加固化剂进行固化，固化温度高(150～230℃)、时间长；热压成型之后，复合片材上的图案纹路易变形，表面易出现针孔；切割时，切割面断口纤维散纱，断口纤维外翻形成毛丝状不良；环氧树脂与常用塑胶料之间结合性差，无法直接进行模内注塑，须通过对复合片材印刷或喷涂粘合剂，成本高；表面喷涂时复合片材表面易出现缩孔，喷涂的油漆会腐蚀环氧树脂，使得纤维易被咬起造成颗粒不良。

因此，现有技术尚有待改进和发展。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于复合材料的产品结构件制作方法，可加强复合材料与塑胶材料之间的结合力，提升产品结构件的品质。

同时，本发明还提供一种基于复合材料的产品结构件，可模内注塑，强度好、厚度薄、成本低、品质高。

本发明的技术方案如下：一种基于复合材料的产品结构件制作方法，包括以下步骤：

A、在两片塑料片材之间设置复合材料并热压成型为复合片材，塑料片材包括PC、ABS或PA片材；

B、采用切割设备将热压成型的复合片材切割成所需要的尺寸和形状；

C、将切割好的复合片材作为镶件放入塑胶模具内进行注塑，复合片材中的塑料片材与注塑料所使用的材料相对应，即：当塑料片材为PC片材时，注塑料使用PC、PC+GF或PC+ABS料；当塑料片材为ABS片材时，注塑料使用ABS或PC+ABS料；当塑料片材为PA片材时，注塑料使用PA或PA+GF料；利用同性物质结构相似、极性相似的原理，在互熔后，两部分能够很好地结合为一体，形成产品结构件；

D、在所述产品结构件的外表面喷涂底漆和面漆，其中：所述底漆由28-30％的环氧丙烯酸树脂、1-5％的流平剂、5-17％的乙酸丁酯、10-22％的二缩三丙二醇二丙烯酸酯、10-20％的活性胺以及5-8％的硅树脂组成；所述面漆由35-50％的环氧丙酸树脂、10-20％的乙酸丁酯、10-15％的乙酸乙酯、5-15％的异丁醇组成；在所述底漆中添加底漆固化剂，在所述面漆中添加面漆固化剂，其中：所述底漆固化剂由80-95％环氧丙烯酸树脂和2-5％乙酸丁酯组成，所述底漆固化剂与所述底漆的配比比例为5：100，所述面漆固化剂由70-80％丙烯酸树脂和10-20％的乙酸丁酯组成，所述面漆固化剂与所述面漆的配比比例为20～25：100。

优选地，所述步骤A中的塑料片材选用PA片材，所述步骤C中注塑所用的注塑料选用PA+GF。

所述的基于复合材料的产品结构件制作方法，其中：所述步骤A中的热压成型温度范围在140-180℃之间。

所述的基于复合材料的产品结构件制作方法，其中：所述步骤B中的切割设备选用激光切割设备。

所述的基于复合材料的产品结构件制作方法，其中：所述步骤C中注塑温度范围在100-130℃之间。

一种基于复合材料的产品结构件，其特征在于：该产品结构件采用上述中任一项所述的基于复合材料的产品结构件制作方法制作。

本发明所提供的一种基于复合材料的产品结构件及其制作方法，由于采用了塑料片材夹合复合材料并热压成型，利用了塑料片材与该塑胶注塑料都属于同性物质，结构相似、极性相似的原理在互熔后能够产生很好的粘合，无需使用粘合剂，降低了成本，同时加强了复合材料与塑胶材料之间的结合力，进而优化了模内注塑的工艺，提升了产品结构件的品质，厚度薄、成本低、品质高，且利于后续的表面喷涂。

附图说明

图1是本发明基于复合材料的产品结构件的复合片材截面示意图。

图2是本发明基于复合材料的产品结构件的截面示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并非限定本发明的具体实施方式。

因为芳纶纤维、碳纤维和玻璃纤维等复合材料没法与注塑所常用的PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)、ABS(Acrylonitrile butadiene Styrene copolymers，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)或PA(polyamide，聚酰胺)等塑胶材料产生粘合性，无法实现模内注塑。

所以传统的做法通常都是将环氧树脂包裹这些复合材料上，并热压成形成平面片材，再切割成需要的形状，最后以粘胶的方式贴在注塑出的塑胶外壳表面上，形成产品结构件。

而本发明的做法是在两片塑料片材中间夹合这些复合材料，并热压形成所需要的形状，可将复合材料热压成异型复合片材，而不仅限于普通的平面片材，然后切割成所需要的大小，最后直接放入模具内进行模内注塑，形成产品结构件，在模内注塑过程中，复合片材中的塑料片材与注塑料所使用的材料相对应，利用同性物质结构相似、极性相似的原理，在互熔后，两部分能够很好地结合为一体，形成强度高、厚度薄、成本低的产品结构件。

相比较传统的做法，本发明所用塑料片材为固态，不需要添加固化剂、成本低，同时节约了固化时间；复合材料选用经过预浸树脂处理的芳纶纤维、碳纤维或玻璃纤维预浸纤维布或预浸混编纤维布，热压成所需形状，无排气问题；热压成型过程中，因塑料片材在受热时能够熔融，同时施加了高压，从而使熔融的塑料渗透到纤维网中，冷却后形成厚度很薄的坚硬的复合片材，故复合片材上的图案纹路不易变形，表面平整、无针孔；复合片材在切割时的断面连续、切口平整、无纤维残留；模内注塑无需粘合剂，成本低；表面喷涂时的喷涂良率高，表面流平好，无纤维被咬起造成的颗粒不良。

在本发明基于复合材料的产品结构件制作方法中，所述塑料片材包括但不限于PC、ABS或PA片材，在两片塑料片材之间设置的复合材料包括但不限于经过预浸树脂处理的芳纶纤维、碳纤维或者玻璃纤维预浸纤维布或预浸混编纤维布。

如图1所示，图1是本发明基于复合材料的产品结构件的复合片材截面示意图，该复合材料片材在两片塑料片材111之间设置复合材料112。本优选实施例中塑料片材111选用PA片材(即尼龙片材)，复合材料112选用预浸芳纶纤维布，其热压成型的温度范围可设置在140-180℃之间；由于尼龙片材是薄片，能充分将复合材料压在两片塑料片材之间，并通过纤维编织各种花纹和图案的纤维布，保证了塑料片材与复合材料之间的结合力和产品结构件的品质。

切割时，根据复合片材的种类选择合适的切割设备，如本优选实施例中切割芳纶纤维复合片材优选激光切割设备，若切割碳纤维复合片材则优选CNC切割设备。在本发明基于复合材料的产品结构件制作方法中，模内注塑时所用的注塑料包括但不限于PC、PC+GF、ABS、PC+ABS、PA、或PA+GF，并与所用的塑料片材的材料相对应使用，即：当塑料片材为PC片材时，注塑料使用PC、PC+GF或PC+ABS料，当塑料片材为ABS片材时，注塑料使用ABS或PC+ABS料，当塑料片材为PA片材时，注塑料使用PA或PA+GF料。

本优选实施例中塑料片材选用PA片材，复合材料选用预树脂浸芳纶纤维布，注塑料选用PA+GF，由于注塑料中添加了GF，所以提高了产品结构件的强度和硬度，可以在注塑出的外观结构件上设计各种卡扣结构，而且还不会增加该外观结构件的壁厚。

本优选实施例中，模内注塑时的注塑温度范围可设置在100-130℃之间，由于模内注塑温度小于复合片材的热压成型温度，减小了复合片材的变形。

基于上述制作方法，本发明提出了一种基于复合材料的产品结构件，其中：该产品结构件采用了上述中任一项实施例所述的基于复合材料的产品结构件制作方法制作，以获得强度好、厚度薄、成本低、品质高适合做大屏幕电子产品的产品结构件。

此外，为了使产品结构件具有耐磨的产品和良好的手感，进一步地，还可在所述产品结构件的外表面喷涂底漆和面漆，本优选实施例中，烘烤温度范围可设置在75-85℃之间，其中：

所述底漆由28-30％的环氧丙烯酸树脂、1-5％的流平剂、5-17％的乙酸丁酯、10-22％的二缩三丙二醇二丙烯酸酯、10-20％的活性胺以及5-8％的硅树脂组成，该底漆的作用是与PA片材和PA+GF注塑料同时能有很好附着力，同时也能和面漆起到附着；

所述面漆由35-50％的环氧丙酸树脂、10-20％的乙酸丁酯、10-15％的乙酸乙酯、5-15％的异丁醇组成，面漆为弹性漆，主要作用可与底漆有很好的附着，并能提供良好的外观及手感，同时具有高耐磨性及良好的耐环境测试。

进一步地，在所述底漆中还可添加底漆固化剂，在所述面漆中可添加面漆固化剂，以缩短所述底漆和面漆的固化时间，其中：

所述底漆固化剂由80-95％环氧丙烯酸树脂和2-5％乙酸丁酯组成，所述底漆固化剂与所述底漆的配比比例为5：100；

所述面漆固化剂由70-80％丙烯酸树脂和10-20％的乙酸丁酯组成，所述面漆固化剂与所述面漆的配比比例为20～25：100。

如图2所示，图2是本发明基于复合材料的产品结构件的截面示意图，该产品结构件由热压成型的复合片材110做为镶件在模内注塑出塑胶层120，在复合片材110和塑胶层120的外表面喷涂有油漆层130，油漆层130的膜厚范围在40～60um之间，该产品结构件的总体厚度最薄可做到0.2mm，真正做到了超薄，从而也使整个产品结构件做到了更薄。

由于该产品结构件中间部分是复合片材110，周边部分是塑胶层120，故该产品结构件需采用一体化喷涂，即配套的喷涂油漆需要同时满足能在复合片材表面和塑胶表面喷涂，且达到各项环境测试标准。

应当理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不足以限制本发明的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本发明的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于复合材料的产品结构件制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、在两片塑料片材之间设置复合材料并热压成型为复合片材，塑料片材包括PC、ABS或PA片材；

B、采用切割设备将热压成型的复合片材切割成所需要的尺寸和形状；

C、将切割好的异形复合片材作为镶件放入塑胶模具内进行注塑，复合片材中的塑料片材与注塑料所使用的材料相对应，即：当塑料片材为PC片材时，注塑料使用PC、PC+GF或PC+ABS料；当塑料片材为ABS片材时，注塑料使用ABS或PC+ABS料；当塑料片材为PA片材时，注塑料使用PA或PA+GF料；利用同性物质结构相似、极性相似的原理，在互熔后，两部分能够很好地结合为一体，形成产品结构件；

D、在所述产品结构件的外表面喷涂底漆和面漆，其中：所述底漆由28-30％的环氧丙烯酸树脂、1-5％的流平剂、5-17％的乙酸丁酯、10-22％的二缩三丙二醇二丙烯酸酯、10-20％的活性胺以及5-8％的硅树脂组成；所述面漆由35-50％的环氧丙酸树脂、10-20％的乙酸丁酯、10-15％的乙酸乙酯、5-15％的异丁醇组成；在所述底漆中添加底漆固化剂，在所述面漆中添加面漆固化剂，其中：所述底漆固化剂由80-95％环氧丙烯酸树脂和2-5％乙酸丁酯组成，所述底漆固化剂与所述底漆的配比比例为5：100，所述面漆固化剂由70-80％丙烯酸树脂和10-20％的乙酸丁酯组成，所述面漆固化剂与所述面漆的配比比例为20～25：100。

2.根据权利要求1所述的基于复合材料的产品结构件制作方法，其特征在于：所述步骤A中的塑料片材选用PA片材，所述步骤C中注塑所用的注塑料选用PA+GF。

3.根据权利要求2所述的基于复合材料的产品结构件制作方法，其特征在于：所述步骤A中的热压成型温度范围在140-180℃之间。

4.根据权利要求2所述的基于复合材料的产品结构件制作方法，其特征在于：所述步骤B中的切割设备选用激光切割设备。

5.根据权利要求2所述的基于复合材料的产品结构件制作方法，其特征在于：所述步骤C中注塑温度范围在100-130℃之间。

6.一种基于复合材料的产品结构件，其特征在于：该产品结构件采用如权利要求1至5中任一项所述的基于复合材料的产品结构件制作方法制作。