CN107775872A - 热塑性复合材料产品的制作方法及其相应的产品 - Google Patents

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Abstract

本发明属于热塑性复合材料产品的制作领域，且特别是涉及一种热塑性复合材料产品的制作方法及其相应的产品。所述热塑性复合材料产品的制作方法，通过对热塑性复合材料板材采用红外加热的方式加热，加热后直接放入双射模具的第一射模具中压合，使板材全面均衡受压成型，然后旋转进入双射模具的第二射模具中注塑软胶材料。所述产品为经所述热塑性复合材料产品的制作方法制作后产生的产品。由此，将压合与注塑成型分开进行，不仅使板材密度均匀、外观平整，且无溢胶，提升了整体良率，适合大批量生产。

Description

热塑性复合材料产品的制作方法及其相应的产品
【技术领域】
本发明属于热塑性复合材料产品的制作领域，且特别是涉及一种热塑性复合材料产品的制作方法及其相应的产品。
【背景技术】
随着笔记本电脑、平板电脑、手机、相机、便携式信息终端设备等电子电气设备、信息设备的发展，市场上强烈要求开发出薄型且轻质的产品。轻薄的产品会构成产品的外壳或内部部件薄壁，在产品要求轻薄的同时还要求具有高强度及高刚性。
热塑性复合材料具有质量轻、比强度和比模量高、抗化学腐蚀、耐疲劳、易于整体成型等优点，被广泛应用于制作军工、飞机、风电等产品上。由于热塑性复合材料的优良的力学性能，所以也可以广泛用于笔记本电脑、平板电脑、便携式电话、便携式终端或相机等电子电气设备、信息设备的外壳中，发挥了使外壳薄壁化、减轻设备重量等作用。
目前，电子产品所用复合材料制品，多为先用热压模具压合成所需形状结构，再埋入模具中注塑成型的方法进行加工：
1、对于热固定复合板材，需要将预浸布按要求铺叠后放在热压模具内进行压合固化成所需形状，再放入塑胶模具中注塑成型。然而，该操作方式的缺点为预浸布成型约为30分钟，成型周期长，热压后的板材需要再进行铣切加工，到最终产品的实现需要热压模具压合和塑胶模具注塑成型两个程序，制程较复杂，导致效率低、成本高。
2、对于热塑性复合板材，板材裁切后放在热压模具内压合成所需形状，再放入塑胶模具中注塑成型。该操作方式的缺点是产品实现的整个制程需要热压模具压合和塑胶模具注塑成型两个程序，制程较复杂，导致效率低、成本高，无法满足3C行业大批量生产的需要。
3、对于热塑性复合板材，还有一种制程即为压合注塑混合一次制程，具体为将板材裁切后放入红外加热装置中进行红外加热，然后再放入注塑模具中定位压合成所需形状，并注塑成型。
然而，对于压合注塑混合一次制程，虽然不需要经过热压模具压合和塑胶模具注塑成型两个程序，制程较简单，但由于板材上需要注塑塑胶结构处及孔位处对应的模具区域是避空的，因此压合时板材需要注塑塑胶结构处及孔位处会变形，导致板材密度不均，外观不平整，在注塑时且有溢胶的问题。
有鉴于此，实有必要开发一种热塑性复合材料产品的制作方法，以解决上述压合注塑混合一次制程中板材密度不均、外观不平整及溢胶的问题。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供一种热塑性复合材料产品的制作方法，该制作方法可以得到板材均匀受压、外观平整且无溢胶的产品。
为了达到上述目的，本发明的热塑性复合材料产品的制作方法，包括以下步骤：
(1)依产品形状裁切热塑性复合材料板材；
(2)将裁切后的板材进行红外加热；
(3)将红外加热后的板材置入双射模具的第一射模具中定位；
(4)第一射模具合模进行高压压合，将红外加热后的板材压合成3D形状；
(5)压合后的板材旋转置入双射模具的第二射模具中，注塑软胶材料；
(6)第二射模具开模，取出产品。
可选地，所述热塑性复合材料板材为含纯碳纤维、玻璃纤维或碳纤维玻璃纤维混合的热塑性复合材料板材。
可选地，所述步骤(2)中采用红外烤箱进行红外加热，所述红外烤箱的顶部及底部分别设有温度感应器及依序排列的若干红外线灯管，且红外烤箱中还设有移动的镂空托盘。
可选地，所述步骤(2)中包括步骤：
(2-1)将裁切后的板材放置到镂空托盘上，镂空托盘滑至红外烤箱中；
(2-2)红外线灯管加热板材，温度感应器检测温度是否达标。
可选地，所述第一射模具与板材间未设置避空。
可选地，所述第二射模具与板材间需要注塑塑胶结构处及孔位处对应的区域设置避空。
可选地，所述软胶材料为热塑性弹性体。
可选地，所述软胶材料选择硬度为Shore D的软胶材料。
可选地，所述双射模具的第一射模具及第二射模具中设有水路，所述水路中通入蒸汽或冷却水。
另外，本发明还提供一种产品，其为经上述热塑性复合材料产品的制作方法制作后产生的产品。
相较于现有技术，本发明的热塑性复合材料产品的制作方法，通过对热塑性复合材料板材采用红外加热的方式加热，加热后直接放入双射模具的第一射模具中压合，使板材全面均衡受压成型，然后旋转进入双射模具的第二射模具中注塑软胶材料。由此，将压合与注塑成型分开进行，不仅使板材密度均匀、外观平整，且无溢胶，提升了整体良率，适合大批量生产，而且注塑软胶材料起到缓冲减震、防水的作用，甚至同时达到结构与保护作用；另外红外加热升温速度能达到5℃/s-20℃/s，升温速度特别快，能够节约大量时间，且蒸汽和冷却水对双射模具加热及冷却，成型过程中双射模具的升温速度和降温速度均能达到2℃/s-5℃/s，由此成型时间短，效率高，能够满足3C行业大批量生产的要求。
【附图说明】
图1绘示本发明热塑性复合材料产品的制作方法的步骤流程图。
图2绘示本发明热塑性复合材料产品的制作方法中红外加热的结构示意图。
图3绘示本发明一产品的示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1及图3所示，其中图1绘示了本发明热塑性复合材料产品的制作方法的步骤流程图，图2绘示了本发明热塑性复合材料产品的制作方法中红外加热的结构示意图，图3绘示了本发明一产品的示意图。
本发明的热塑性复合材料产品的制作方法中所述的双射模具，具有第一射模具及第二射模具，第一射模具和第二射模具的公模完全相同，而母模不同。在第一射模具开模后，第一射模具的公模会带动产品旋转到第二射模具处，与第二射模具的母模配合；同时第二射模具的公模会旋转到第一射模具处，与第一射模具的母模配合。
本发明的热塑性复合材料产品的制作方法，包括以下步骤：
S100：依产品形状裁切热塑性复合材料板材20，所述热塑性复合材料板材为含纯碳纤维、玻璃纤维或碳纤维玻璃纤维混合的热塑性复合材料板材。
S200：将裁切后的板材20进行红外加热，即将裁切好的板材20放入红外烤箱10中进行快速加热，红外加热的功率可调，红外烤箱10的顶部及底部分别设有依序排列的若干红外线灯管11，该红外线灯管11之间的距离可调，其中红外线灯管11使用的红外线波长与热塑性复合材料的波长相同，能够提高加热效率，且红外烤箱10的顶部及底部还分别设有温度感应器12，用以感测温度是否达标。
将裁切后的板材20进行红外加热的具体步骤为：将裁切后的板材20放置到镂空托盘13上，镂空托盘13滑至红外烤箱10中；红外线灯管11加热板材20，温度感应器12检测温度是否达标。红外加热的升温速度为5℃/s-20℃/s，能够使板材20表面的温度快速升温到热塑性复合材料板材20所使用的树脂的玻璃转化温度与熔融温度之间，此时板材20变软，但不会有熔融的液体滴下。
步骤S300：将红外加热后的板材20置入双射模具的第一射模具中定位，防止板材20移位，其中可以通过定位孔或定位针进行定位。为了防止红外加热后的板材20热量损失，需快速将板材20置入第一射模具中，例如，可采取机械手臂抓取、置放的方式。
步骤S400：第一射模具合模进行高压压合，将红外加热后的板材20压合成3D形状。其中，第一射模具与板材20间未设置避空，以使板材20全面均衡受压成型，防止板材20密度不均，为下一步骤提供方便。
步骤S500：压合后的板材20旋转置入双射模具的第二射模具中，注塑软胶材料，所述软胶材料成型后起到缓冲减震、防水等作用。其中，第二射模具与板材20间需要注塑塑胶结构处及孔位处对应的区域设置避空，方便注塑，且由于板材20已均衡受压，注塑时不会出现溢胶的问题。注塑软胶材料时采用高低温快速成型方式(RHCM)与微发泡成型方式(Mucell)相结合的复合方式成型，能够提升防震效果和尺寸稳定性。
所述软胶材料为热塑性弹性体，硬度依据客户设计需求选择，如聚酯弹性体TPEE(Dupont Hytrel_6356、Hytrel_4056、DSM Arnitel系列TPEE材质等)；所述软胶材料还可选择硬度为Shore D的软胶材料，不仅能达到缓冲减震、防水作用，且由于硬度比较高还可同时起结构作用，如Shore D60的材料。
步骤S600：第二射模具开模，取出产品，一个循环结束。
其中，所述双射模具的第一射模具及第二射模具中设有水路，所述水路中通入蒸汽或冷却水，使第一射模具和第二射模具升温及降温的速度为2℃/s-5℃/s，升温及降温速度快，使成型时间短，效率高，能够满足3C行业大批量生产的要求。
为对本发明的目的、技术手段及技术功效有进一步的了解，现结合具体实施例详细说明如下。
实施例1
以PA树脂热塑性碳纤板成型笔记本电脑A件产品为例。
步骤S101：将板材20裁剪成所需尺寸，如长350mm，宽255mm，厚1.5mm。其中，孔位通过铣切或冲裁加工。
步骤S201：将板材20放入红外烤箱10中进行加热，快速升温到200℃。
步骤S301：通入蒸汽对双射模具进行加热，将双射模具的表面加热到120℃-140℃，将加热后的板材20放入第一射模具中并定位。
步骤S401：第一射模具合模锁高压，将加热后的板材20压合成3D形状。
步骤S501：压合后的板材20旋转置于第二射模具中，第二射模具合模并注塑软胶材料，注塑所用软胶材料如Dupont Hytrel_6356。
步骤S601：第二射模具开模，取出产品，一个循环结束。
实施例2
以PBT树脂热塑性玻纤板成型笔记本电脑D件产品为例。
步骤S102：将板材20裁剪成所需尺寸，如长350mm，宽255mm，厚1.0mm。其中，孔位通过铣切或冲裁加工。
步骤S202：将板材20放入红外烤箱10中进行加热，快速升温到200℃。
步骤S302：通入蒸汽对双射模具进行加热，将双射模具的表面加热到120℃-140℃，将加热后的板材20放入第一射模具中并定位。
步骤S402：第一射模具合模锁高压，将加热后的板材20压合成3D形状。
步骤S502：压合后的板材20旋转置于第二射模具中，第二射模具合模并注塑软胶材料，注塑所用软胶材料如DSM Arnitel系列TPEE材质。
步骤S602：第二射模具开模，取出产品，一个循环结束。
另外，本发明还提供一种产品，其为经上述热塑性复合材料产品的制作方法制作后产生的产品，即所述产品在压合后的板材20上成型有软胶材料结构21，所述软胶材料结构21起到结构与保护作用，由此可以得到强固轻薄兼具功能性的产品。。
所述产品可为笔记本电脑、平板电脑、便携式电话、便携式终端或相机等电子电气设备、信息设备的外壳。
综上所述，本发明的热塑性复合材料产品的制作方法，通过对热塑性复合材料板材20采用红外加热的方式加热，加热后直接放入双射模具的第一射模具中压合，使板材20全面均衡受压成型，然后旋转进入双射模具的第二射模具中注塑软胶材料。由此，将压合与注塑成型分开进行，不仅使板材20密度均匀、外观平整，且无溢胶，提升了整体良率，适合大批量生产，而且注塑软胶材料起到缓冲减震、防水的作用，甚至同时达到结构与保护作用；另外红外加热升温速度能达到5℃/s-20℃/s，升温速度特别快，能够节约大量时间，且蒸汽和冷却水对双射模具加热及冷却，成型过程中双射模具的升温速度和降温速度均能达到2℃/s-5℃/s，由此成型时间短，效率高，能够满足3C行业大批量生产的要求。

Claims (10)

1.一种热塑性复合材料产品的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)依产品形状裁切热塑性复合材料板材；
(2)将裁切后的板材进行红外加热；
(3)将红外加热后的板材置入双射模具的第一射模具中定位；
(4)第一射模具合模进行高压压合，将红外加热后的板材压合成3D形状；
(5)压合后的板材旋转置入双射模具的第二射模具中，注塑软胶材料；
(6)第二射模具开模，取出产品。
2.根据权利要求1所述的热塑性复合材料产品的制作方法，其特征在于，所述热塑性复合材料板材为含纯碳纤维、玻璃纤维或碳纤维玻璃纤维混合的热塑性复合材料板材。
3.根据权利要求1所述的热塑性复合材料产品的制作方法，其特征在于，所述步骤(2)中采用红外烤箱进行红外加热，所述红外烤箱的顶部及底部分别设有温度感应器及依序排列的若干红外线灯管，且红外烤箱中还设有移动的镂空托盘。
4.根据权利要求3所述的热塑性复合材料产品的制作方法，其特征在于，所述步骤(2)中包括步骤：
(2-1)将裁切后的板材放置到镂空托盘上，镂空托盘滑至红外烤箱中；
(2-2)红外线灯管加热板材，温度感应器检测温度是否达标。
5.根据权利要求1所述的热塑性复合材料产品的制作方法，其特征在于，所述第一射模具与板材间未设置避空。
6.根据权利要求1所述的热塑性复合材料产品的制作方法，其特征在于，所述第二射模具与板材间需要注塑塑胶结构处及孔位处对应的区域设置避空。
7.根据权利要求1所述的热塑性复合材料产品的制作方法，其特征在于，所述软胶材料为热塑性弹性体。
8.根据权利要求1或7所述的热塑性复合材料产品的制作方法，其特征在于，所述软胶材料选择硬度为Shore D的软胶材料。
9.根据权利要求1所述的热塑性复合材料产品的制作方法，其特征在于，所述双射模具的第一射模具及第二射模具中设有水路。
10.一种产品，其特征在于，所述产品为经权利要求1至9中任一项所述的热塑性复合材料产品的制作方法制作后产生的产品。
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