CN109940927A - 复合塑料外壳及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合塑料外壳，包括纤维结构纸层和注塑在纸层外表面的透明塑料外表层，其中在注塑过程中部分熔融的透明塑料进入纸层纤维空隙中形成粘接，还公开了该种复合塑料外壳的制备方法和应用。该复合塑料外壳利用纤维结构纸层的表面孔洞结构，融化的塑料进入纸层孔洞结构中，形成钉扎效应，提升了塑料与纸层的结合接触面积，从而提升透明塑料外表层与纸层的结合力，提升耐温循环次数，解决了透明塑料外表层与模内装饰的塑料薄膜因为热膨胀系数不同，使用过程开裂问题，有效提升了“模内装饰”外观件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及结构件制备领域，具体涉及消费电子背板结构件制备领域，特别涉及一种高断裂韧性手机玻璃背板及其制备方法。
背景技术
随着手机等消费电子的迅猛发展，消费电子的外壳(背板)等结构件取得了长足的进步，但也遇到新的问题。特别是未来5G时代对消费电子外壳(背板)的材质提出了更苛刻的要求。传统金属由于其屏蔽效果，对天线设计带来巨大的挑战，其将不能用于5G外壳(背板)的制造，而塑料其的低强度、不耐磨限制了其在大尺寸屏幕、超薄领域的应用，另外随着消费审美的提高，传统单一的金属外壳和塑料材质的外壳(背板)也将难以打动消费者。
现有技术中通过色彩喷涂或者色母料注塑方式提升低成本塑料材质的外壳的品质感，但喷涂或者色母料注塑仅适合实现单色塑料外壳，对于多色搭配采用印刷实现。但是手机外壳逐渐走向3D曲面结构，由此造成在曲面的边角等细小处不能印刷，导致漏色，因此在本领域内逐渐采用“模内装饰”解决此问题，即现将色彩图案印刷在平面的柔性PET塑料薄膜上，将印刷完成的塑料薄膜切割后放置模具内，在其表面注塑透明塑料实现多彩塑料外壳。在该方案中由于柔性塑料薄膜与透明塑料仅为面与面结合，结合面积小，且二者热膨胀系数不同，导致该复合外壳在温度循环测试中，不能承受高低温冲击开裂，在后续使用中也会分层开裂损坏。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种复合塑料外壳，包括纤维结构纸层和注塑在纸层外表面的透明塑料外表层，其中在注塑过程中部分熔融的透明塑料进入纸层纤维空隙中形成粘接。
优选的，纤维结构纸层表面平滑度为700s～1000s。
优选的，注塑压力220MPa～250MPa，保压时间10s～40s。
优选的，纤维结构纸层表面还有一层低聚高分子胶料。
优选的，透明塑料为亚克力、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸类塑料中一种，注塑透明塑料外表层厚度为0.5mm～1.2mm。
优选的，纤维结构纸层厚度为0.13～0.65mm。
另一方面，本发明提供了复合塑料外壳的制备方法，包括以下步骤：
a)将纤维结构纸层放入模腔内；
b)在纤维结构纸层外表面的透明塑料外表层，使注塑过程中部分熔融的透明塑
料进入纸层纤维空隙中形成粘接。
优选的，在步骤a)前先在纤维结构纸层一面喷涂透明低聚高分子胶料。
优选的，步骤a)中的纤维结构纸层表面平滑度为700s～1000s，厚度为0.07～0.25mm；
优选的，步骤b)中的透明塑料为亚克力、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸类塑料中一种，注塑透明塑料外表层厚度为0.5mm～1.2mm，注塑压力220MPa～250MPa，保压时间10s～40s。
再一方面本发明提供一种复合塑料手机外壳，为上述的复合塑料外壳，其中透明塑料外表层与纤维结构纸层的重心重合，透明塑料外表层合围面积大于纤维结构纸层面积，使得纸层边缘紧贴于复合塑料外壳内表面，且复合塑料外壳内表面外围没有纸层，不会导致日常使用过程纸层摩擦开裂。
本发明的有益效果：本发明公开了一种复合塑料外壳，包括纤维结构纸层和注塑在纸层外表面的透明塑料外表层，其中在注塑过程中部分熔融的透明塑料进入纸层纤维空隙中形成粘接，还公开了该种复合塑料外壳的制备方法和应用。该复合塑料外壳利用纤维结构纸层的表面孔洞结构，融化的塑料进入纸层孔洞结构中，形成钉扎效应，提升了塑料与纸层的结合接触面积，从而提升透明塑料外表层与纸层的结合力，提升耐温循环次数，解决了透明塑料外表层与模内装饰的塑料薄膜因为热膨胀系数不同，使用过程开裂问题，有效提升了“模内装饰”外观件的使用寿命。
附图说明
图1为无胶料层的纤维结构纸层与透明注塑外壳注塑粘接后示意图，其中101为透明注塑外壳，102为纤维结构纸层。
图2喷涂胶料层的纤维结构纸层与透明注塑外壳注塑粘接后示意图，其中101为透明注塑外壳，102为纤维结构纸层，103为胶料层。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细描述，其中所用到原料和设备均为市售，没有特别要求。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种复合塑料外壳，包括纤维结构纸层和注塑在纸层外表面的透明塑料外表层，其中在注塑过程中部分熔融的透明塑料进入纸层纤维空隙中形成粘接。
在本实施例中优选的纤维结构纸层表面经过油墨印刷、喷涂等现有技术手段实现装饰的效果，所述的纤维结构纸层为凸版印刷纸、新闻纸、胶版印刷纸、铜版纸、书皮纸、字典纸、拷贝纸、板纸等表面具有孔洞结构的纤维纸，优选为胶版印刷纸、铜版纸。优选的，纤维结构纸层表面平滑度为700s～1000s，更有选的表面平滑度在800s～900s之间，过低的表面平滑度造成粘结力过强，容易造成纸张撕裂，而提前失效，且油墨印刷效果不佳，表面装饰不够美观，过高的表面平滑度造成粘结不够，使用过程容易提前失效，同理纤维结构纸层厚度也对会结合力和外壳的整体厚度产生影响，在本实例中优选的纤维结构纸层厚度为0.13～0.65mm，更优选厚度为0.26～0.52mm。
所述的透明塑料为现有技术中常见的透明塑料，例如PMMA、PS、PC、AS或SAN、MS、透明PA中的一种或者相容系数＜2～5的两种共混物，包括上述改性枝接产品均能实现发明，在本实例中优选的透明塑料为亚克力、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸类塑料中一种，注塑透明塑料外表层厚度为0.5mm～1.2mm。如图1所示，为无胶料层的纤维结构纸层与透明注塑外壳注塑粘接后的示意图，其中101为透明注塑外壳，102为纤维结构纸层。
为了进一步提升，纤维结构纸层与透明塑料的结合力，在注塑前纤维结构纸层表面还有一层低聚高分子胶料，低聚高分子胶料为现有技术中常用的高分子胶料，例如丙烯酸类、聚乙烯醇类、聚氨酯类胶料或聚异氰酸酯胶料，在本实例中优选为聚异氰酸酯胶料，胶料的厚度优选为大于1um，小于10um，实现胶料作为过渡连接层，实现纸层与高分子的软连接，防止因为纤维结构纸层与透明塑料性能差异过大而过早失效。如图2所示，喷涂胶料层的纤维结构纸层与透明注塑外壳注塑粘接后的示意图，其中其中101为透明注塑外壳，102为纤维结构纸层，103为胶料层。
实现本发明所述的复合塑料外壳的注塑压力温度和保压时间根据塑料注塑要求特性选择，并无特殊要求限制，在本实例中优选的注塑压力220MPa～250MPa，保压时间10s～40s。
另一方面，本发明提供了复合塑料外壳的制备方法，包括以下步骤：
a)将纤维结构纸层放入模腔内；在本实施例中优选的纤维结构纸层表面经过油墨印刷、喷涂等现有技术手段实现表面装饰的效果，所述的纤维结构纸层为凸版印刷纸、新闻纸、胶版印刷纸、铜版纸、书皮纸、字典纸、拷贝纸、板纸等表面具有孔洞结构的纤维纸，优选为胶版印刷纸、铜版纸。优选的，纤维结构纸层表面平滑度为700s～1000s，更有选的表面平滑度在800s～900s之间，过低的表面平滑度造成粘结力过强，容易造成纸张撕裂，而提前失效，且油墨印刷效果不佳，表面装饰不够美观，过高的表面平滑度造成粘结不够，使用过程容易提前失效，同理纤维结构纸层厚度也对会结合力和外壳的整体厚度产生影响，在本实例中优选的纤维结构纸层厚度为0.13～0.65mm，更优选厚度为0.26～0.52mm。在本实例中，为了更一步提升为了进一步提升，纤维结构纸层与透明塑料的结合力，在注塑前纤维结构纸层表面还有一层低聚高分子胶料，低聚高分子胶料为现有技术中常用的高分子胶料，例如丙烯酸类、聚乙烯醇类、聚氨酯类胶料或聚异氰酸酯胶料，在本实例中优选为聚异氰酸酯胶料，胶料的厚度优选为大于1um，小于10um，实现胶料作为过渡连接层，实现纸层与高分子的软连接，防止因为纤维结构纸层与透明塑料性能差异过大而过早失效。
b)将透明塑料加入注塑机中，加热注塑，在纤维结构纸层外表面的透明塑料外表层，使注塑过程中部分熔融的透明塑料进入纸层纤维空隙中形成粘接，冷却脱模后得到该复合塑料外壳。该复合塑料外壳利用纤维结构纸层的表面孔洞结构，融化的塑料进入纸层孔洞结构中，形成钉扎效应，提升了塑料与纸层的结合接触面积，从而提升透明塑料外表层与纸层的结合力，提升耐温循环次数，解决了透明塑料外表层与模内装饰的塑料薄膜因为热膨胀系数不同，使用过程开裂问题，有效提升了“模内装饰”外观件的使用寿命。所用的透明塑料为现有技术中常见的透明塑料，例如PMMA、PS、PC、AS或SAN、MS、透明PA中的一种或者相容系数＜2～5的两种共混物，包括上述改性枝接产品均能实现发明，在本实例中优选的透明塑料为亚克力、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸类塑料中一种，注塑透明塑料外表层厚度为0.5mm～1.2mm。因此需要说明的是在注塑过程中要根据透明塑料的不同，根据现有技术复合塑料外壳的注塑压力温度和保压时间根据塑料注塑要求特性选择，并无特殊要求限制，在本实例中优选的注塑压力和保压比常规技术手段更高，能够保证足够的透明塑料进入纤维结构纸层孔洞中，进一步提升粘结强度，进一步优选的注塑压力220MPa～250MPa，保压时间10s～40s范围，既能保证粘结力足够，又能保证保证粘结力不至于过强过早拉裂。
将注塑得到的复合体冷却脱模即得到该复合塑料手机外壳。为了进一步提升产品品质可以对其表面抛光打磨等常规机械加工处理。
再一方面本发明提供一种复合塑料手机外壳，为上述的复合塑料外壳，采用上述的制备的方法制备得到，其中透明塑料外表层与纤维结构纸层的重心重合，透明塑料外表层合围面积大于纤维结构纸层面积，使得纸层边缘紧贴于复合塑料外壳内表面，且复合塑料外壳内表面外围没有纸层，不会导致日常使用过程纸层摩擦开裂。
以下是本发明的实施例：
实施例1～8和对比实施例1所用到原料和设备均为市售，没有特别要求。
在纤维结构纸层或者PET表面印刷油墨装饰后干燥裁切为4.9英寸，再使用气动喷涂枪其表面喷涂1um～10um高分子聚异氰酸酯胶料胶料，待表干后将其放入5英寸手机模具内合模按表1工艺条件注塑后脱模即得到所述的5英寸复合塑料手机外壳，将其室温放置等待48h后测试。其中亚克力的注塑温度为210℃，聚碳酸酯注塑温度为230℃，聚对苯二甲酸的注塑温度为270℃。
其中高温测试选用高低温测试箱在-40℃～80℃以3℃/min的速率循环测试，直至结合处开裂或者纸层表面破裂计为循环次数。平滑度使用平滑度测试仪按GB/T456-2002纸和纸板平滑度的测定方法测试得到，对于纸张厚度大于0.5mm的纸板采用同种规格厚度为0.26mm的纸张替代测试。
表1不同材质复合塑料手机外壳工艺条件及循环测试结果，从表1测试结果可以看到，实施例1～8均能实现本发明，即使用纤维结构纸层的结果明显由于使用PET作为装饰层的测试结果。实施例1～8组内比较又可以发现，纸层的平滑度、厚度以及注塑的压力和时间对循环性能有比较大的影响，当平滑度在700～1000s，厚度0.13～0.65mm，注塑压力在220～250MPa范围内的性能明显由于其它实施例结果，即实施例1～4结果明显优于实施例5～8的结果。
表1不同材质复合塑料外壳工艺条件及循环测试结果
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.复合塑料外壳，其特征在于：包括纤维结构纸层，注塑在纸层外表面的透明塑料外表层，其中注塑过程中部分熔融的透明塑料进入纸层纤维空隙中形成粘接。
2.根据权利要求1所述的复合塑料外壳，其特征在于：纤维结构纸层表面平滑度为700s～1000s。
3.根据权利要求2所述的复合塑料外壳，其特征在于：注塑压力220MPa～250MPa，保压时间10s～40s。
4.根据权利要求3所述的复合塑料外壳，其特征在于：纤维结构纸层表面还有一层低聚高分子胶料。
5.根据权利要求4所述的复合塑料外壳，其特征在于：透明塑料为亚克力、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸类塑料中一种，注塑透明塑料外表层厚度为0.5mm～1.2mm。
6.根据权利要求4所述的复合塑料外壳，其特征在于：纤维结构纸层厚度为0.13mm～0.65mm。
7.复合塑料外壳的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将纤维结构纸层放入模腔内；
b)在纤维结构纸层外表面的透明塑料外表层，使注塑过程中部分熔融的透明塑料进入纸层纤维空隙中形成粘接。
8.根据权利要求7所述的复合塑料外壳的制造方法，其特征在于：在步骤a)前先在纤维结构纸层一面喷涂透明低聚高分子胶料。
9.根据权利要求8所述的复合塑料外壳的制造方法，其特征在于：
步骤a)中的纤维结构纸层表面平滑度为700s～1000s，厚度为0.07～0.25mm；
步骤b)中的透明塑料为亚克力、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸类塑料中一种，注塑透明塑料外表层厚度为0.5mm～1.2mm，注塑压力220MPa～250MPa，保压时间10s～40s。
10.一种复合塑料手机外壳，为权利要求1～6任一权利所述的复合塑料外壳，其特征在于：透明塑料外表层与纤维结构纸层的重心重合，透明塑料外表层合围面积大于纤维结构纸层面积。
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- 2019-03-12 CN CN201910185086.2A patent/CN109940927A/zh active Pending
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