CN104512036A - 一种电子产品外壳的成型方法 - Google Patents

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Abstract

为解决现有技术中采用两步法制造电子产品机壳，导致难以保证产品一致性，影响良率的问题，本发明提供了一种电子产品外壳的成型方法。包括如下步骤：将包括纤维和热塑性塑料的复合材料组合物置于模具的型腔中，将模温快速升温，使热塑性塑料和所述纤维融合，然后快速降低模温，得到预固化外壳本体；然后向具有所述预固化外壳本体的所述模具型腔中注入熔融塑胶料，在预固化外壳本体的内表面形成内部结构，经保压和冷却，一体成型得到电子产品外壳。本发明不存在需对预固化外壳本体重新定位的问题，保证了产品的一致性，良率得到进一步提高。同时，可有效缩短成型周期，提高生产效率。且一体化成形后预固化外壳本体与各内部结构的结合力更好。

Description

一种电子产品外壳的成型方法
技术领域
本发明涉及电子产品外壳领域，尤其指采用复合材料成型的电子产品外壳领域。
背景技术
目前，如手机、平板电脑、个人电脑等等电子产品正处于飞速更新时期，各种新技术、新应用等层出不穷，对这类电子产品的外壳也有了更高的要求。
传统的电子产品外壳的材料一般为金属或塑料。传统采用金属的外壳偏重，而塑料外壳则较脆，且一般都较厚，随着电子产品行业日新月异的结构变化，又轻又薄的产品越来越受到大家的欢迎，因此，用强度更高，可以做得更薄的复合材料来制作电子产品外壳，成为厂家和个人用户的更优选择。
采用复合材料制作外壳一般要通过两个步骤：1、复合材料成型出壳体的外部结构，在该步骤中，将纤维和热固性材料或者热塑性材料形成的复合材料组合物在第一模具中加热融合，然后冷却后成型出外部结构，该外部结构即外壳的主体。然后将其从第一模具中取出。2、将已成型好的外部结构放入第二模具中塑料注塑成型出内部结构，所谓的内部结构一般为卡扣或支撑框架，其结构相对于外部结构更加复杂，不能与内部结构一次性获得。此种工艺方法因为分两步进行，在第二步时，需要将外部结构置于该第二模具中完成注塑内部结构的动作，这样很难做到第一模具和第二模具中的型腔完全匹配，同时对外部结构的定位也存在问题，很难保证产品的一致性，影响良率。
发明内容
为解决现有技术中采用两步法制造电子产品机壳，导致难以保证产品一致性，影响良率的问题，本发明实施例提供了一种电子产品外壳的成型方法。
本发明实施例提供的电子产品外壳的成型方法，包括如下步骤：
步骤S1、将包括纤维和热塑性塑料的复合材料组合物置于模具的型腔中；
步骤S2、将模温快速升温，使所述热塑性塑料和所述纤维融合；
步骤S3、然后快速降低模温，得到预固化外壳本体；
步骤S4、然后向具有所述预固化外壳本体的所述模具型腔中注入熔融塑胶料，在所述预固化外壳本体的内表面形成内部结构；
步骤S5、经保压和冷却，一体成型得到所述电子产品外壳。
由于本发明实施例采用了上述成型方法，采用热塑性塑料和纤维作为复合材料组合物，快速升温使热塑性塑料和所述纤维融合为一体，然后快速降温获得预固化外壳本体，然后在同一模具型腔中注塑成型内部结构，最终一体成型所述电子产品外壳。由于采用同一模具，因此不存在需对预固化外壳本体重新定位的问题，保证了产品的一致性，良率得到进一步提高。同时，本发明实施例预固化外壳本体和内部结构一体成型，可有效缩短成型周期，提高生产效率。且一体化成形后预固化外壳本体与内部结构的结合力更好。
优选地，复合材料组合物通过如下步骤获得：将纤维经编织形成纤维层后，将纤维层和热塑性塑料通过预压合、粉末喷涂或刷涂的方法制备得到所述复合材料组合物。通过采用编织工艺成型，得到了三维结构的复合材料组合物，从而使复合材料组合物在横、纵向方向上都具有较高的刚度，极大地提高了复合材料组合物的刚度。
优选地，热塑性材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚甲醛、热塑性聚酯、聚酰胺、聚苯醚、聚醚醚酮和聚醚酮中的一种或多种。
优选地，纤维包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、金属纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维和植物纤维中的一种或多种。
优选地，所述将模温快速升温具体为在8-12秒内升温到180-220℃；所述快速降低模温具体为在10-15秒内将模温降低至100-120℃。
优选地，所述塑胶料的熔点为280-320℃，该熔点范围使壳体和内部结构具有更好的结合力。
优选地，所述塑胶料包括PC、PC/ABS、PA/GF、PC/GF中的一种。
优选地，所述步骤S4持续1～2秒。
优选地，所述“经保压和冷却”的步骤S5具体为保持压力大于20MPa，并持续降低模温5～10秒。
优选地，所述复合材料组合物内叠加有2-5层纤维层。
附图说明
图1本发明具体实施方式中模具示意图；
图2本发明具体实施方式中提供的电子产品外壳的成型流程图；
图3本发明具体实施方式中将复合材料组合物至于型腔中示意图；
图4本发明具体实施方式中形成预固化外壳本体示意图；
图5本发明具体实施方式中在预固化外壳本体内表面注入熔融塑胶料，形成内部结构示意图；
图6本发明具体实施方式中最终一体成型的电子产品外壳示意图。
其中，1、凹模、2、凸模、3、型腔；4、流道；5、复合材料组合物；6、预固化外壳本体；7、熔融塑胶料；8、内部结构；10、电子产品外壳。
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。
实施例
为使本领域技术人员能更好理解本发明，首先对本发明欲使用的模具做简单说明，如图1所示，该模具为一注塑模具，包括凹模1、凸模2；在凹模1、凸模2之间形成型腔3，同时在所述下部的凸模2上设有注入注塑料的流道4。同时，在模具内设有加热和冷却装置，比如加热和冷却水道，能根据需要快速升温或快速降温。主要保证复合材料组合物可以在住宿模具内熔融，固化。
如流程图2所示，本发明实施例提供的电子产品外壳的成型方法具体包括如下步骤：
如图3所示，步骤S1、将包括纤维和热塑性塑料的复合材料组合物置于模具的型腔中；所谓的复合材料组合物5包括纤维和热塑性塑料（一般也将上述复合材料组合物称为纤维增强热塑性复合材料）。热塑性塑料作为基体树脂。现有复合材料目前基体树脂大多数都是像环氧树脂这样的热固性材料，固化时间长，一般成型周期在10～25分钟，相对于塑料外壳几十秒的成型周期，难以在较短的时间内满足客户订单的需求，另外成本也会增加。因此，本例中优选采用的是成型更快的热塑性塑料。采用热塑性塑料，其成型更快，成本也较低。
纤维的种类并不特别限定，比如，所述纤维可以为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、金属纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维和植物纤维中的一种或多种。该纤维可以是编织形式（平纹和斜纹），也可以是单向，另，编织可以是同种纤维，也可以是不同纤维的组合。
热塑性塑料在一定的温度条件下，能软化或熔融成任意形状，冷却后形状不变；这种状态可多次反复而始终具有可塑性，且这种反复只是一种物理变化。本例提供了一些选择，所述热塑性材料可以为聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚甲醛（POM）、热塑性聚酯、聚酰胺（PA）、聚苯醚（PPO）、聚醚醚酮（PEEK）和聚醚酮（PEK）中的一种或多种。作为进一步地优选，本例优选低熔点为180-220℃的热塑性材料，像透明TPU（热塑性聚氨酯弹性体）、长链PA（聚酰胺）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）等材料。
本发明并不对纤维和热塑性塑料做出改进，而只是利用上述两种材料，因此不再对其做出更加具体的解释说明。
制备该种复合材料组合物5的工艺有多种，比如：手糊工艺、传递模塑、拉挤成型工艺。下面举2个具体的例子进行说明，工艺一：将纤维在包括热塑性树脂的熔体中进行浸渍，得到预浸带；然后将所述预浸带进行编织，得到所述复合材料组合物。作为一种优选方式，工艺二：将所述纤维经编织形成纤维层后，将所述纤维层和热塑性塑料通过预压合、粉末喷涂或刷涂的方法制备得到所述复合材料组合物5。通过采用编织工艺成型，得到了三维结构的复合材料组合物5，从而使复合材料组合物5在横、纵向方向上都具有较高的刚度，极大地提高了复合材料组合物5的刚度。另外，由于本发明将纤维与热塑性塑料相结合，上述两种材料均不会生锈，使纤维热塑性复合材料耐老化性能好，因此避免了老化生锈，使用寿命短的问题。
本步骤中，本领域技术人员可以采用热塑性塑料和纤维自行制作该复合材料组合物5，也可以通过购买的方式直接购买获得该复合材料组合物5。
步骤S2、将模温快速升温，使所述热塑性塑料和所述纤维融合；如图3所示，在将包括纤维和热塑性塑料的复合材料组合物5置于模具的型腔3中后，合模，加热凹模1和凸模2里的加热元件，将模温快速升温，其温度并不具体限定，只要升温到复合材料组合物里面热塑性塑料的熔点Tm附近，保证热塑性塑料和纤维能够融合即可。作为优选的实施方式，优选在8～12s内将温度升高至180-220℃。此时，其内部压强为2-5MPa，使所述热塑性塑料和所述纤维融合。本步骤的目的是通过高模温使热塑性塑料预先融化浸润该纤维。在此过程中，复合材料组合物5中的基体树脂（即热塑性塑料）熔融或软化，此时，基体树脂与纤维将会快速的融合，使得成型后的样品具有良好的外观和强度。
步骤S3、然后快速降低模温，得到预固化外壳本体6；如图4所示，快速降低模温，该模温并不特别限定，一般降低至复合材料组合物里面热塑性塑料的热变形温度Tg附近即可，此时，能使融合变形后的纤维和热塑性塑料预固化即可。比如，作为优选的实施方式，优选在10-15秒内将模温降低至100-120℃，得到预固化外壳本体6；这时，该预固化外壳本体6尚未完全固化成型，而仅处于预固化的状态。
步骤S4、然后向具有所述预固化外壳本体6的所述模具型腔3中注入熔融塑胶料7，在所述预固化外壳本体6的内表面形成内部结构8；该步骤具体为，如图5所示，然后向具有所述预固化外壳本体6的所述模具型腔3中注入熔融塑胶料7，该过程一般持续1～2秒即可。所谓的注入熔融塑胶料7的过程即向流道4内注入熔融塑胶料7，流道4与内部型腔3相通，即可在所述预固化外壳本体6的内表面形成内部结构8。该塑胶料采用工程塑料即可。比如可以采用PC（聚碳酸酯）、PC（聚碳酸酯）/ABS（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）、PA（聚酰胺）/GF（玻璃纤维）、PC（聚碳酸酯）/GF（玻璃纤维）等常用工程塑料中的一种，并无特别限定，前述PC/ABS、PA/GF、PC/GF表示两种聚合物形成的工程塑料，此为本领域技术人员所公知，不再赘述。作为优选的方式，优选其熔点大于等于上述复合材料组合物中的热塑性塑料的熔点，优选其熔点为280-320℃。由于上述预固化外壳本体并未完全固化，因此在注入熔融塑胶料后，该熔融塑胶料更易与所述预固化外壳本体结合，其结合力更强。
所谓的内部结构8即为卡扣或支撑框架。一般上述的预固化外壳本体6整体结构较为简单；而内部结构8则相对较复杂，不合适通过复合材料组合物直接得到，因此需要单独通过注塑的方式获得该内部结构8。
步骤S5、经保压和冷却，一体成型得到所述电子产品外壳10；该步骤具体为保持压力为大于20MPa，并持续降低模温，持续5～10秒。使内部结构8与预固化外壳本体6一体固化成型，开模取出，即得到如图6所述的电子产品外壳10。
在形成电子产品外壳10时，一般根据电子产品外壳的厚度，复合材料组合物5内叠加有2-5层纤维层。以此根据纤维层的层数来决定电子产品外壳的厚度，比如可以采用2-3层的纤维层来获得5毫米厚的电子产品外壳10，可采用4-5层的纤维层来获得8毫米厚的电子产品外壳10。
由于本例采用了上述注塑成型方法，采用热塑性塑料和纤维作为复合材料组合物，快速升温使热塑性塑料和所述纤维融合为一体，然后快速降温获得预固化外壳本体，然后在同一模具型腔3中注塑成型内部结构。最终一体成型所述电子产品外壳。由于采用同一模具，该过程不需要脱模另行注塑。因此不存在需对预固化外壳本体重新定位的问题，保证了产品的一致性，良率得到进一步提高。同时，本发明实施例预固化外壳本体和内部结构一体成型，可有效缩短成型周期，提高生产效率。整个工艺周期只用了24-39秒，其成型所用时间远远低于现有采用热固性塑料、分两步骤制作外壳的成型方法所用的时间。且一体化成形后预固化外壳本体与内部结构的结合力更好。
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)

1.一种电子产品外壳的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、将包括纤维和热塑性塑料的复合材料组合物置于模具的型腔中；
步骤S2、将模温快速升温，使所述热塑性塑料和所述纤维融合；
步骤S3、然后快速降低模温，得到预固化外壳本体；
步骤S4、然后向具有所述预固化外壳本体的所述模具型腔中注入熔融塑胶料，在所述预固化外壳本体的内表面形成内部结构；
步骤S5、经保压和冷却，一体成型得到所述电子产品外壳。
2.根据权利要求1所述的电子产品外壳的成型方法，其特征在于，所述复合材料组合物通过如下步骤获得：
将所述纤维经编织形成纤维层后，将所述纤维层和热塑性塑料通过预压合、粉末喷涂或刷涂的方法制备得到所述复合材料组合物。
3.根据权利要求1所述的电子产品外壳的成型方法，其特征在于，其特征在于，所述纤维包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、金属纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维和植物纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的电子产品外壳的成型方法，其特征在于，所述热塑性材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚甲醛、热塑性聚酯、聚酰胺、聚苯醚、聚醚醚酮和聚醚酮中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的电子产品外壳的成型方法，其特征在于，所述将模温快速升温具体为在8-12秒内升温到180-220℃；
所述快速降低模温具体为在10-15秒内将模温降低至100-120℃。
6.根据权利要求1所述的电子产品外壳的成型方法，其特征在于，所述塑胶料的熔点为280-320℃。
7.根据权利要求6所述的电子产品外壳的成型方法，其特征在于，所述塑胶料包括PC、PC/ABS、PA/GF、PC/GF中的一种。
8.根据权利要求1所述的电子产品外壳的成型方法，其特征在于，所述步骤S4持续1～2秒。
9.根据权利要求1所述的电子产品外壳的成型方法，其特征在于，所述步骤S5具体为保持压力大于20MPa，并持续降低模温5～10秒。
10.根据权利要求1所述的电子产品外壳的成型方法，其特征在于，所述复合材料组合物内叠加有2-5层纤维层。
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