CN107775873A - 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成3D形状，并注塑硬胶材料，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，可以得到强固轻薄兼具功能性的产品，提升了整体良率，且制程简单，成型时间短，效率高，能够满足3C行业大批量生产的要求。

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。
另外于目前技术中，并未见到采用嵌件成型(Insert Molding)结合双射方式制作热塑性复合材料产品的技术方案。
有鉴于此，实有必要开发一种全新的热塑性复合材料产品的制作方法，该制作方法结合嵌件成型与双射方式成型产品，不仅制程简单，且效率高，适合大批量生产。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供一种全新的热塑性复合材料产品的制作方法，该制作方法结合嵌件成型与双射方式成型产品，制程简单，效率高，适合大批量生产。
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压合成型，并注塑硬胶材料；
(5)压合注塑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，所述步骤(2)中，红外加热的温度在热塑性复合材料板材所使用的树脂的玻璃转化温度与熔融温度之间。
可选地，所述步骤(4)中，注塑的硬胶材料为含玻璃纤维增强的复合材料。
可选地，所述步骤(4)中，采用高低温快速成型方式或高低温快速成型与微发泡成型的复合方式注塑成型硬胶材料。
可选地，所述步骤(5)中，注塑的软胶材料为热塑性弹性体。
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，结合嵌件成型与双射方式，即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成3D形状，并注塑成型硬胶材料，起到结构骨架作用，然后旋转进入双射模具的第二射模具中注塑成型软胶材料，起到缓冲减震、防水作用。由此，可以同时得到强固轻薄兼具功能性的产品，提升了整体良率，且制程简单；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，使成型时间短，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绘示本发明的一产品的示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1至图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，所述板材20可为含纯碳纤维、玻璃纤维或碳纤维玻璃纤维混合的热塑性复合材料板材20。
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10表面的温度快速升温到热塑性复合材料板材10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成型，将红外加热后的板材20压合成3D形状，并注塑硬胶材料，所述硬胶材料可为玻璃纤维增强的复合材料，如PC+50％GF、PA+50％GF、PPS+50％GF、PBT+30％GF。该硬胶材料成型后起到结构骨架作用。
注塑硬胶材料时可以采用高低温快速成型方式(RHCM)成型，可以降低浮纤和提升外观；当然，还可以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，不仅可以降低浮纤和提升外观，还可以降低翘曲变形。
步骤S500：压合及注塑硬胶材料后的板材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。
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，如可为TPU(Covestro 9370AU)、TPSiv(如Dow Corning 3340-70A)、聚酯弹性体TPEE(Dupont Hytrel系列TPEE材质、DSM Arnitel系列TPEE材质)。
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PC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，并注塑硬胶材料，硬胶材料如为PC+50％GF。
步骤S501：压合及注塑硬胶材料后的板材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，如TPU，更具体地可为Shore 70A的9370AU。
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PA树脂热塑性碳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，并注塑硬胶材料，硬胶材料如为PA+50％GF。
步骤S502：压合及注塑硬胶材料后的板材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，如Dupont Hytrel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，请参阅图3所示，其绘示了本发明的一种产品的示意图。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上成型有硬胶材料结构21及软胶材料结构22，所述硬胶材料结构21起到结构骨架作用，所述软胶材料结构22起到缓冲减震、防水作用等，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，结合嵌件成型与双射方式，即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成3D形状，并注塑成型硬胶材料，起到结构骨架作用，然后旋转进入双射模具的第二射模具中注塑成型软胶材料，起到缓冲减震、防水作用。由此，可以同时得到强固轻薄兼具功能性的产品，提升了整体良率，且制程简单；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，使成型时间短，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压合成型，并注塑硬胶材料；
(5)压合注塑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，所述步骤(2)中，红外加热的温度在热塑性复合材料板材所使用的树脂的玻璃转化温度与熔融温度之间。
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，所述步骤(4)中，注塑的硬胶材料为含玻璃纤维增强的复合材料。
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，所述步骤(4)中，采用高低温快速成型方式或高低温快速成型与微发泡成型的复合方式注塑硬胶材料成型。
8.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(5)中，注塑的软胶材料为热塑性弹性体。
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，所述水路中通入蒸汽或冷却水。
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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