CN106827711A - 电子产品外壳及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及一种电子产品外壳，其包括连续预浸料片材和短切预浸料片材并且通过采用模压成型方法将所述连续预浸料片材和所述短切预浸料片材结合在一起并且在固化后而制成。本公开内容还涉及一种电子产品外壳的制造方法。

Description

电子产品外壳及其制造方法
技术领域
本公开内容涉及一种电子产品外壳及其制造方法，特别涉及一种使用连续预浸料片材配合短切预浸料片材增强的热固性树脂为原料的电子产品外壳及其制造方法。
背景技术
目前，消费电子产品的发展趋势是更轻更薄。在此趋势下，越来越多的品牌厂商使用复合材料制造电子产品壳体，比如Thinkpad、索尼、戴尔等均推出了使用连续碳纤维增强环氧树脂复合材料制造的产品。这种连续纤维增强热固性树脂板材具有轻质高强的特点，为产品减轻减薄做出了突出贡献。
但是这种材料亦有明显不足，比如原材料成本高、材料内应力不均匀易发生变形、环氧树脂固化时间过长，而且该材料成型无法实现内部较复杂的结构件(如螺丝柱、卡扣、加强筋)，需要通过后续与塑胶框架粘接或嵌入成型等方法实现，这增加了额外的工序，降低了生产效率。
发明内容
为了解决现有技术中的上述不足，根据本公开内容的一个方面提供一种电子产品外壳，其包括连续预浸料片材和短切预浸料片材并且通过采用模压成型方法将所述连续预浸料片材和所述短切预浸料片材结合在一起并且在固化后而制成。
根据本公开内容的电子产品外壳可以实现复杂的内部结构与壳体一次成型并且获得高质量的外观。
所述短切预浸料片材包括短切纤维和热固性树脂，所述短切纤维包括碳纤维或玻璃纤维。所述热固性树脂例如是热固性环氧树脂。
所述短切纤维的含量介于20％至50％之间；所述短切纤维的长度范围为3至30mm；所述短切预浸料片材的厚度在1至5mm之间。
所述连续预浸料片材包括连续纤维和热固性树脂，所述连续纤维包括碳纤维或玻璃纤维。所述热固性树脂例如是热固性环氧树脂。
所述连续纤维的含量介于55至70％之间；所述连续纤维的厚度范围为0.1至0.2mm；所述热固性树脂充分均匀地浸透纤维纱束，挥发性含量小于1％。
所述短切预浸料片材是至少一层结构，而所述连续预浸料片材是至少一层结构。例如，所述短切预浸料片材是单层结构；而所述连续预浸料片材是多层结构，反之亦然。
所述短切预浸料片材是通过在聚乙烯薄膜之间设置由短切机切碎的碳纤维或玻璃纤维且通过捏压而制成的。
所述短切预浸料片材还包括填充料、增稠剂、阻燃剂、着色剂和内脱模剂。
通过采用模压成型方法在所述短切预浸料片材上直接形成配合特征部分。所述配合特征部分包括卡扣或加强筋或螺丝柱。
根据本公开内容的短切片材的基本特征为：纤维含量在20％～50％之间；短切长度范围为3～30mm；片材厚度在1-5mm之间；可以增加填料；物料流动性、成型工艺性以及制品表观质量好，在成型薄壁、狭窄等精细复杂结构的制品方面具有突出优势。
根据本公开内容的短切片材具有优良的电气性能、机械性能、耐热性、耐化学腐蚀性，又适应模压成型、注射成型、传递成型等各种成型方法，材料配方调整灵活，可满足不同产品对性能的要求。
采用本公开内容的混合有短切预浸料片材和连续预浸料片材的电子产品外壳的优势在于：
1.质量轻强度高：机械性能大大优于工程塑料，可实现产品减轻减薄目标。
2.均匀性好：本公开内容所采用的材料虽然含有大量纤维，却不会产生纤维的强烈取向，故制品的均匀性、致密性较好，残余应力较小。
3.复杂结构可一次成型：短切纤维配合高流动性的热固性树脂，可实现凸台、加强筋等复杂结构的一次成型，也可实现预埋件的成型。
4.成本低：与现有方法使用连续纤维预浸料相比，在同等重量下，本公开内容所用短切纤维片状预浸料成本仅为前者的50％；与现有方法需要使用塑胶注塑结构件并与壳体粘接相比，本公开内容无需注塑、粘接工序。
5.材料耐热性、耐老化性能好。
根据本公开内容的另一个方面提出一种电子产品外壳的制造方法，所述电子产品外壳包括连续预浸料片材和短切预浸料片材。
所述制造方法包括：
制备所述短切预浸料片材，其包括短切纤维和热固性树脂，所述短切纤维包括碳纤维或玻璃纤维；所述热固性树脂例如是热固性环氧树脂。
所述短切纤维还包括其它助剂：固化剂(引发剂)、表面处理剂、增稠剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂、填料和交联剂等。本实施例所用树脂特征为：①粘度低，对纤维浸润性能好；②增稠剂具有足够的反应性，满足增稠要求；③固化迅速，生产周期短，效率高；④固化物有足够的热态强度，便于制品的热脱模；⑤固化物有足够的韧性，制品发生某些变形时不开裂；⑥较低的收缩率。
制备所述连续预浸料片材，其包括连续纤维和热固性树脂，所述连续纤维包括碳纤维或玻璃纤维；所述热固性树脂例如是热固性环氧树脂。
在铺层工艺中将至少一层所述短切预浸料片材铺设在至少一层所述连续预浸料片材上；例如将一层短切预浸料片材铺设在多层连续预浸料片材上。
通过采用模压成型方法将所述连续预浸料片材和所述短切预浸料片材结合在一起并且在固化后而制成所述电子产品外壳。
在采用模压成型方法的过程中在所述短切预浸料片材上直接形成配合特征部分。
所述配合特征部分包括卡扣或加强筋或螺丝柱。
制备所述短切预浸料片材包括：由短切机切碎碳纤维或玻璃纤维；将被切碎的碳纤维或玻璃纤维设置在聚乙烯薄膜之间；捏压所述聚乙烯薄膜将被切碎的碳纤维或玻璃纤维包裹在其中而制成所述短切预浸料片材。
所述短切纤维的含量介于20％至50％之间；所述短切纤维的长度范围为3至30mm；所述短切预浸料片材的厚度在1至5mm之间。
所述连续纤维的含量介于55至70％之间；所述连续纤维的厚度范围为0.1至0.2mm；所述热固性树脂充分均匀地浸透纤维纱束，挥发性含量小于1％。
采用根据本发明的制造方法的优势在于：
1.短切纤维配合高流动性的热固性树脂，可实现凸台、加强筋等复杂结构的一次成型，也可实现预埋件的成型。
2.避免了单纯使用连续纤维，减少了各向异性，降低了板材易翘曲变形的风险。
3.通过使用短切纤维预浸料片材替代一部分连续纤维预浸料降低了材料成本。
至此，为了本公开内容在此的详细描述可以得到更好的理解，以及为了本公开内容对现有技术的贡献可以更好地被认识到，本公开已经相当广泛地概述了本公开内容的内容。当然，本公开内容的实施方式将在下面进行描述并且将形成所附权利要求的主题。
同样地，本领域技术人员将认识到，本公开所基于的构思可以容易地用作设计其它结构、方法的基础，用于实施本公开内容的数个目的。因此，重要的是，所附权利要求应当认为包括这样的等效结构，只要它们没有超出本公开内容的实质和范围。
附图说明
通过下面的附图本领域技术人员将对本公开内容有更好的理解，并且更能清楚地体现出本公开内容的优点。这里描述的附图仅为了所选实施例的说明目的，而不是全部可能的实施方式并且旨在不限定本公开内容的范围。
图1示出根据本公开内容的电子产品的铺层设计的分解图；
图2示出根据本公开内容的模压成型后的产品示意图；
图3示出根据本公开内容的电子产品外壳的制造方法所包括的基本步骤。
具体实施方式
图1示出根据本公开内容的电子产品的铺层设计的分解图。根据本公开的第一实施例提出一种电子产品外壳，其包括短切预浸料片材1和连续预浸料片材2并且通过采用模压成型方法将所述连续预浸料片材2和所述短切预浸料片材1结合在一起并且在固化后而制成，如图2所示。
所述短切预浸料片材1包括短切纤维和热固性树脂，所述短切纤维包括碳纤维或玻璃纤维。所述热固性树脂例如是热固性环氧树脂。
所述短切纤维的含量介于20％至50％之间；所述短切纤维的长度范围为3至30mm；所述短切预浸料片材的厚度在1至5mm之间。
所述连续预浸料片材2包括连续纤维和热固性树脂，所述连续纤维包括碳纤维或玻璃纤维。所述热固性树脂例如是热固性环氧树脂。
所述连续纤维的含量介于55至70％之间；所述连续纤维的厚度范围为0.1至0.2mm；所述热固性树脂充分均匀地浸透纤维纱束，挥发性含量小于1％。
所述短切预浸料片材1是至少一层结构，而所述连续预浸料片材是至少一层结构。例如，所述短切预浸料片材是单层结构(如图1所示)；而所述连续预浸料片材是多层结构(如图1所示)，反之亦然。
所述短切预浸料片材1是通过在聚乙烯薄膜之间设置由短切机切碎的碳纤维或玻璃纤维且通过捏压而制成的。
所述短切预浸料片材1还包括填充料、增稠剂、阻燃剂、着色剂和内脱模剂。
通过采用模压成型方法在所述短切预浸料片材1上直接形成配合特征部分。所述配合特征部分包括卡扣或加强筋或螺丝柱。
根据本公开内容的短切预浸料片材1的基本特征为：纤维含量在20％～50％之间；短切长度范围为3～30mm；片材厚度在1-5mm之间；可以增加填料；物料流动性、成型工艺性以及制品表观质量好，在成型薄壁、狭窄等精细复杂结构的制品方面具有突出优势。
根据本公开内容的短切预浸料片材1具有优良的电气性能、机械性能、耐热性、耐化学腐蚀性，又适应模压成型、注射成型、传递成型等各种成型方法，材料配方调整灵活，可满足不同产品对性能的要求。
采用本公开内容的混合有短切预浸料片材1和连续预浸料片材2的电子产品外壳的优势在于：
1.质量轻强度高：机械性能大大优于工程塑料，可实现产品减轻减薄目标。
2.均匀性好：本公开内容所采用的材料虽然含有大量纤维，却不会产生纤维的强烈取向，故制品的均匀性、致密性较好，残余应力较小。
3.复杂结构可一次成型：短切纤维配合高流动性的热固性树脂，可实现凸台、加强筋等复杂结构的一次成型，也可实现预埋件的成型。
4.成本低：与现有方法使用连续纤维预浸料相比，在同等重量下，本公开内容所用短切纤维片状预浸料成本仅为前者的50％；与现有方法需要使用塑胶注塑结构件并与壳体粘接相比，本公开内容无需注塑、粘接工序。
5.材料耐热性、耐老化性能好。
根据本公开内容的电子产品外壳可以实现复杂的内部结构与壳体一次成型并且获得高质量的外观。
根据本公开内容的第二实施例提出一种电子产品外壳的制造方法，所述电子产品外壳包括连续预浸料片材2和短切预浸料片材1。
图3示出根据本公开内容的电子产品外壳的制造方法所包括的基本步骤，其中主要包括材料的制备；铺层和模压成型。
材料的制备：
制备所述短切预浸料片材1包括：由短切机切碎碳纤维或玻璃纤维；将被切碎的碳纤维或玻璃纤维设置在聚乙烯薄膜之间；捏压所述聚乙烯薄膜将被切碎的碳纤维或玻璃纤维包裹在其中而制成所述短切预浸料片材1。
所述短切预浸料片材包括短切纤维和热固性树脂，所述短切纤维包括碳纤维或玻璃纤维；所述热固性树脂例如是热固性还氧树脂。
所述短切纤维还包括其它助剂：固化剂(引发剂)、表面处理剂、增稠剂、低收缩添加剂、脱模剂、着色剂、填料和交联剂等。本实施例所用树脂特征为：①粘度低，对纤维浸润性能好；②增稠剂具有足够的反应性，满足增稠要求；③固化迅速，生产周期短，效率高；④固化物有足够的热态强度，便于制品的热脱模；⑤固化物有足够的韧性，制品发生某些变形时不开裂；⑥较低的收缩率。
制备所述连续预浸料片材2，其包括连续纤维和热固性树脂，所述连续纤维包括碳纤维或玻璃纤维；所述热固性树脂例如是热固性环氧树脂。
铺层：
在铺层工艺中，将至少一层所述短切预浸料片材铺设在至少一层所述连续预浸料片材上；例如将一层短切预浸料片材铺设在多层连续预浸料片材上(如图1所示)。
模压成型：
通过采用模压成型方法将所述连续预浸料片材2和所述短切预浸料片材1结合在一起并且在固化后而制成所述电子产品外壳(如图2所示)。
在采用模压成型方法的过程中在所述短切预浸料片材1上直接形成配合特征部分。所述配合特征部分包括卡扣或加强筋或螺丝柱等。
所述短切纤维的含量介于20％至50％之间；所述短切纤维的长度范围为3至30mm；所述短切预浸料片材的厚度在1至5mm之间。
所述连续纤维的含量介于55至70％之间；所述连续纤维的厚度范围为0.1至0.2mm；所述热固性树脂充分均匀地浸透纤维纱束，挥发性含量小于1％。
采用根据本发明的制造方法的优势在于：
1.短切纤维配合高流动性的热固性树脂，可实现凸台、加强筋等复杂结构的一次成型，也可实现预埋件的成型。
2.避免了单纯使用连续纤维，减少了各向异性，降低了板材易翘曲变形的风险。
3.通过使用短切纤维预浸料片材替代一部分连续纤维预浸料降低了材料成本。
参考具体实施例，尽管本发明已经在说明书和附图中进行了说明，但应当理解，在不脱离权利要求中所限定的本发明范围的情况下，所属技术领域人员可做出多种改变以及多种等同物可替代其中多种元件。而且，本文中具体实施例之间的技术特征、元件和/或功能的组合和搭配是清楚明晰的，因此根据这些所公开的内容，所属技术领域人员能够领会到实施例中的技术特征、元件和/或功能可以视情况被结合到另一个具体实施例中，除非上述内容有另外的描述。此外，根据本发明的教导，在不脱离本发明本质的范围，适应特殊的情形或材料可以做出许多改变。因此，本发明并不限于附图所图解的个别的具体实施例，以及说明书中所描述的作为目前为实施本发明所设想的最佳实施方式的具体实施例，而本发明意旨包括落入上述说明书和所附的权利要求范围内的所有的实施方式。

Claims (16)

1.一种电子产品外壳，其包括连续预浸料片材和短切预浸料片材并且通过采用模压成型方法将所述连续预浸料片材和所述短切预浸料片材结合在一起并且在固化后而制成。
2.根据权利要求1所述的电子产品外壳，其中所述短切预浸料片材包括短切纤维和热固性树脂，所述短切纤维包括碳纤维或玻璃纤维。
3.根据权利要求2所述的电子产品外壳，其中所述短切纤维的含量介于20％至50％之间；所述短切纤维的长度范围为3至30mm；所述短切预浸料片材的厚度在1至5mm之间。
4.根据权利要求1所述的电子产品外壳，其中所述连续预浸料片材包括连续纤维和热固性树脂，所述连续纤维包括碳纤维或玻璃纤维。
5.根据权利要求4所述的电子产品外壳，其中所述连续纤维的含量介于55至70％之间；所述连续纤维的厚度范围为0.1至0.2mm；所述热固性树脂充分均匀地浸透纤维纱束，挥发性含量小于1％。
6.根据权利要求1所述的电子产品外壳，其中所述短切预浸料片材是至少一层结构；所述连续预浸料片材是至少一层结构。
7.根据权利要求2所述的电子产品外壳，其中所述短切预浸料片材是通过在聚乙烯薄膜之间设置由短切机切碎的碳纤维或玻璃纤维且通过捏压而制成的。
8.根据权利要求2所述的电子产品外壳，其中所述短切预浸料片材还包括填充料、增稠剂、阻燃剂、着色剂和内脱模剂。
9.根据权利要求1所述的电子产品外壳，其中通过采用模压成型方法在所述短切预浸料片材上直接形成配合特征部分。
10.根据权利要求9所述的电子产品外壳，其中所述配合特征部分包括卡扣或加强筋或螺丝柱。
11.一种电子产品外壳的制造方法，所述电子产品外壳包括连续预浸料片材和短切预浸料片材；
所述制造方法包括：
制备所述短切预浸料片材，其包括短切纤维和热固性树脂，所述短切纤维包括碳纤维或玻璃纤维；
制备所述连续预浸料片材，其包括连续纤维和热固性树脂，所述连续纤维包括碳纤维或玻璃纤维；
将至少一层所述短切预浸料片材铺设在至少一层所述连续预浸料片材上；
通过采用模压成型方法将所述连续预浸料片材和所述短切预浸料片材结合在一起并且在固化后而制成所述电子产品外壳。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其中在采用模压成型方法的过程中在所述短切预浸料片材上直接形成配合特征部分。
13.根据权利要求12所述的制造方法，其中所述配合特征部分包括卡扣或加强筋或螺丝柱。
14.根据权利要求11所述的制造方法，其中制备所述短切预浸料片材包括：
由短切机切碎碳纤维或玻璃纤维；
将被切碎的碳纤维或玻璃纤维设置在聚乙烯薄膜之间；
捏压所述聚乙烯薄膜将被切碎的碳纤维或玻璃纤维包裹在其中而制成所述短切预浸料片材。
15.根据权利要求14所述的制造方法，其中所述短切纤维的含量介于20％至50％之间；所述短切纤维的长度范围为3至30mm；所述短切预浸料片材的厚度在1至5mm之间。
16.根据权利要求11所述的制造方法，其中所述连续纤维的含量介于55至70％之间；所述连续纤维的厚度范围为0.1至0.2mm；所述热固性树脂充分均匀地浸透纤维纱束，挥发性含量小于1％。
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