CN112109350A - 一种塑料外壳及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塑料外壳及制备方法，塑料外壳制备方法，包括步骤一：注塑成型，采用光学级透明塑料，同时使用有纹理的金属模仁进行注塑成型，形成所需形状的塑料外壳；步骤二：功能化处理；步骤三：数控机床加工，将硬化处理后的塑料外壳进行数控机床外形加工；步骤四：镀膜，并制备反射层，在数控机床加工后的塑料外壳上，通过磁控溅射、CVD或者蒸镀方式在塑料外壳的内表面镀膜，即形成反射层；步骤五：制备遮光层，使用相关工艺将遮光材料完全覆盖在塑料外壳内表面，即形成遮光层；步骤六：通过步骤一至步骤五，最终形成所需的塑料外壳。本发明解决了采用光学级透明塑料制作塑料外壳工艺存在诸多问题。
Description
技术领域
本发明涉及塑料外壳领域，具体涉及一种塑料外壳生产工艺及制备方法。
背景技术
手机、电脑、平板电脑、VR等电子产品作为现在经常使用的智能设备，其外壳设置尤为重要。目前，现有的手机、显示屏等电子产品外壳使用的材质一般玻璃、陶瓷、金属和塑料。但是，随着无线充电和4G、5G材料的兴起，金属会屏蔽电磁波导致无法进行无线充电和4G、5G信号传输，逐步被淘汰。陶瓷和玻璃比重较大，而且易碎，3D形状难加工，成本高。塑料可以使用注塑工艺一次成型，很容易加工，成本低。常见的塑料制品包括PC、PMMA、PA、PET等工程塑料，已经广泛应用于眼镜、手机壳等领域。
但是，目前采用光学级透明塑料制作塑料外壳工艺存在诸多问题，如常规做法是将光学级透明塑料进行注塑成型后硬化处理，然后将进行纹理转印、镀膜和丝印后的防爆膜进行贴合，即得到具有立体背景图案的塑料电子产品后壳，但是，在此过程中容易发生镀膜层破裂，防爆膜层会挤压变形，造成明显的橘皮纹，甚至产生返脱落的外观不良，尤其是胶层和基材越厚，胶层挤压变形越大，外观效果越差。同时，高反射率的镀层透过胶层时会放大外观缺陷。不仅如此，使用塑料模具进行UV转印时分离性能较差，一般会镀一层离型层，比如降低表面张力的氟涂层或者金属层，但是随着使用次数增加，涂层或金属层会逐步被破坏，导致模具失效。
发明内容
本发明提供一种塑料外壳及制备方法，解决采用光学级透明塑料制作塑料外壳工艺存在诸多问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种塑料外壳制备方法，包括以下步骤：
步骤一：注塑成型，根据不同实际需求，采用光学级透明塑料，同时使用有纹理的金属模仁进行注塑成型，形成所需形状的塑料外壳；
步骤二：功能化处理，将步骤一注塑成型后的塑料外壳功能化处理；
步骤三：数控机床加工，根据不同实际需求，将步骤二功能化处理后的塑料外壳进行数控机床外形加工；
步骤四：镀膜，并制备反射层，在步骤三数控机床加工后的塑料外壳上，通过磁控溅射、PVD、CVD或者蒸镀方式在塑料外壳的内表面镀膜，即形成反射层；
步骤五：制备遮光层，在步骤四的基础上，根据不同实际需求，使用相关工艺将遮光材料完全覆盖在塑料外壳内表面，即形成遮光层；
步骤六：通过步骤一至步骤五，最终形成所需的塑料外壳。
优选的，所述步骤一中的光学级透明塑料为聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯基二甘醇碳酸酯和聚碳酸酯的一种或多种组合。
优选的，所述步骤一中通过有纹理的模仁注塑成型的所需形状的塑料外壳时，根据实际需求，纹理可形成在塑料外壳的内表面或外表面，或者内外表面同时存在。
优选的，所述步骤一中注塑成型采用射胶填充，所述步骤一中注塑成型条件为：温度为100-350℃，注射压力为10-190Mpa，保压成型的压力为10～98MPa，保压成型的时间为5～180s。
优选的，所述步骤二中功能化处理通过液态材料进行功能化处理后，塑料外壳表面形成2-40um的功能化涂层。
优选的，所述液态材料包括聚氨酯丙烯酸酯、改性聚氨酯丙烯酸酯、改性纳米粒子、高管能度低聚物、光引发剂、光固化助剂、稀释剂和助剂，所述改性聚氨酯丙烯酸酯包括氟改性聚氨酯丙烯酸树脂；所述塑料外壳表面形成功能化涂层的条件设置为：采用红外线烘烤，烘烤温度35～145℃，时间2～120min，或者采用紫外固化，固化能量为100～1200mJ，时间5～180S。
优选的，所述步骤三中数控机床加工时数控机床的主轴转速为15000～90000转/分，进给速度为100～3500毫米/分。
优选的，所述步骤四中制备反射层时，设有用于防止镀膜溢镀到塑料外壳的外表面的掩模。
优选的，所述步骤五中制备遮光层的工艺为移印、丝印或者喷涂，制备遮光层的遮光材料为有颜色油墨，制备遮光层的层数为1-5层。
优选的，所述制备遮光层为1-5层时，每完成1层，先进行表干，温度为40-180℃，使用红外或者热风隧道炉烘烤1-30min，完成所有1-5层的遮光层后，再进行固烤，温度为60-240℃，烘烤时间为10-180min。
优选的，所述步骤五中制备遮光层时，通过将具有遮光作用的有颜色胶片裁切后与塑料外壳贴合，即形成遮光层。
优选的，所述有颜色胶片为具有粘性的胶水层和有颜色塑料膜或者为在具有丝印有色油墨的防爆膜，所述有颜色胶片与塑料外壳贴合时为真空贴合，贴合温度为10-190℃。
本发明还提供一种塑料外壳，通过上述的塑料外壳制备方法形成所述塑料外壳，所述塑料外壳包括遮光层、反射层、外壳层、纹理层和硬化层，所述遮光层和所述反射层位于所述塑料外壳的所述外壳层的内侧，所述纹理层位于所述塑料外壳的所述外壳层的外侧，所述硬化层位于所述塑料外壳的所述外壳层的外侧、内侧或者内外侧均有，所述外壳层厚度为0.1-5.0mm，所述硬化层的厚度为2-40um。
本发明实现的有益效果：(1)本发明将镀膜直接溅射到塑料外壳的内表面，从而避免了贴合时，防爆膜上的镀层因变形较大破裂的风险。而且，还可以使用适当的掩模遮挡塑料外壳防止镀膜溢镀到塑料外壳的外表面。(2)本发明为了降低装饰膜的厚度，将装饰膜的纹理层直接取消，而是在塑料外壳注塑成型时，使用带有纹理的模仁代替镜面的模仁，从而得到带有纹理的塑料外壳，然后，直接将镀膜通过蒸镀或者磁控溅射工艺制备在纹理层上，避免了高反射率的镀层透过胶层时会放大外观缺陷，同时，可以将镀膜破裂的良率从20％降低到1％以下。(3)本发明可以直接取消胶层，直接使用丝印、转印或者喷涂遮盖层在反射层上，从而完成了塑料外壳的产品，消除了胶层橘皮纹的外观不良现象。(4)本发明直接将纹理和注塑工艺合并在一起，提升了效率和产品直通率，可以将产品直通率从70％提升到85％。同时，由于使用的模仁是金属，具备高硬度的属性，相比塑料模具而言大大提高了模具的寿命，因为相比常规的塑料模具寿命一般为5000次，金属模仁的寿命一般长达500000次。
附图说明
图1为本发明塑料外壳制备方法的流程图一。
图2为本发明塑料外壳制备方法的流程图二。
图3为本发明塑料外壳的立体图。
图4为本发明塑料外壳的剖面图。
图中的数字或字母代表的相应部件的名称或流程名称：1.外壳层；2.纹理层；3.硬化层；4.反射层；5.遮光层；6.塑料外壳。
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步详细描述。具体如下：
具体实施方式一
如图3、4所示的塑料外壳6依次包括遮光层5、反射层4、外壳层1、纹理层2和硬化层3，遮光层5和反射层4位于塑料外壳的外壳层1的内侧，纹理层2和硬化层3位于塑料外壳的外壳层1的外侧，外壳层1厚度为0.3-5.0mm，硬化层3的厚度为5-35um，当然，也可以根据实际需求设置外壳层和硬化层的厚度。
如图1流程图所示，上述的塑料外壳制备方法，具体步骤如下：
步骤一：注塑成型，根据不同实际需求，采用光学级透明塑料，同时使用有纹理的金属模仁进行注塑成型，注塑成型过程采用射胶填充，注塑成型条件为：温度为100-350℃，注射压力为10-190Mpa，保压成型的压力为10～98MPa，保压成型的时间为5～180s，最终形成所需形状的塑料外壳。其中，光学级透明塑料为聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯基二甘醇碳酸酯和聚碳酸酯的一种或多种组合，当然也可以是其他光学级透明塑料，并不局限于此三种及组合，本实例中采用的是聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯的组合；通过有纹理的模仁注塑成型的所需形状的塑料外壳时，可以根据实际需求，纹理可形成在塑料外壳的内表面或外表面，或者内外表面同时存在，本实例中纹理形成于塑料外壳的内表面。同时，本实例中注塑成型条件为：温度为100℃，注射压力为10Mpa，保压成型的压力为10MPa，保压成型的时间为5s，注塑成型后塑料外壳厚度为0.1mm。
步骤二：功能处理，将步骤一注塑成型后的塑料外壳功能化处理，功能化处理通过态材料进行功能化处理后，塑料外壳表面形成2-40um的功能化涂层，塑料外壳表面形成功能化涂层的条件设置为：采用红外线烘烤，烘烤温度35～145℃，时间2～120min，或者采用紫外固化，固化能量为100～1200mJ，时间5～180S。其中，液态材料包括聚氨酯丙烯酸酯、改性聚氨酯丙烯酸酯、改性纳米粒子、高管能度低聚物、光引发剂、光固化助剂、稀释剂和助剂，改性聚氨酯丙烯酸酯包括氟改性聚氨酯丙烯酸树脂，当然，液态材料、改性聚氨酯丙烯酸酯也可以是其他液态材料，也不局限于上述所列，本实施例中采用的是上述的液态材料和改性聚氨酯丙烯酸酯。塑料外壳表面形成功能化涂层的条件设置为：采用红外线烘烤，烘烤温度35℃，时间2min，塑料外壳表面形成2um的功能化涂层。
步骤三：数控机床加工，根据不同实际需求，将步骤二硬化处理后的塑料外壳进行数控机床外形加工，数控机床加工时数控机床的主轴转速为15000～90000转/分，进给速度为100～3500毫米/分。当然，根据实际需求，也可以进行适当调整主轴转速和进给速度。本实例中数控机床加工时数控机床的主轴转速为15000转/分，进给速度为100毫米/分。
步骤四：镀膜，并制备反射层，在步骤三数控机床加工后的塑料外壳上，通过磁控溅射、CVD或者蒸镀方式在塑料外壳的内表面镀膜，即形成反射层，同时，制备反射层时，设有用于防止镀膜溢镀到塑料外壳的外表面的掩模，当然也可以不用设置掩模，不设置的效果没有设置的好，本实例中设置有掩模，且本实施例中采用的磁控溅射。
步骤五：制备遮光层，在步骤四的基础上，根据不同实际需求，使用相关工艺将遮光材料完全覆盖在塑料外壳内表面，即形成遮光层。其中，制备遮光层的工艺包括但不限于移印、丝印或者喷涂，制备遮光层的遮光材料为有颜色油墨，包括但不限于黑色油墨，制备遮光层的层数为1-5层，当然，也可以根据实际需求设定遮光层的层数。根据实际需求，在制备遮光层为1-5层时，每完成1层，先进行表干，温度为40-180℃，使用红外或者热风隧道炉烘烤1-30min，完成所有1-5层的遮光层后，再进行固烤，温度为60-240℃，烘烤时间为10-180min。本实施例中采用的遮光材料为黑色油墨，遮盖层的层数为3层，在制备遮光层为3层时，每完成1层，先进行表干，温度为110℃，使用红外烘烤15min，完成所有3层的遮光层后，再进行固烤，温度为150℃，烘烤时间为95min。
步骤六：通过步骤一至步骤五，最终形成所需的塑料外壳。如图3所示的示意图。
具体实施方式二
具体实施方式二和具体实施方式一设置条件基本一致，主要区别在于：如图2所示，在步骤五中制备遮光层时，通过将具有遮光作用的有颜色胶片裁切后与塑料外壳贴合，即形成遮光层。其中，有颜色胶片为具有粘性的胶水层和有颜色的塑料膜或者为在具有丝印有色油墨的防爆膜，有颜色胶片与塑料外壳贴合时为真空贴合，贴合温度为10-190℃。本实施例中具有粘性的胶水层和有颜色的塑料膜为耐高温胶水和黑色PET塑料膜，贴合温度为100℃，当然也可以是其他具备相当性的材料作为有颜色胶片。
具体实施方式三
具体实施方式三和具体实施方式一设置条件基本一致，主要区别在于：在步骤一中纹理形成于塑料外壳的外表面以及中框部分。同时，本实例中注塑成型条件为：温度为350℃，注射压力为190Mpa，保压成型的压力为98MPa，保压成型的时间为180s，注塑成型后塑料外壳厚度为5.0mm。步骤二中塑料外壳表面形成功能化涂层的条件设置为：采用红外线烘烤，烘烤温度145℃，时间120min，塑料外壳表面形成40um的功能化涂层。步骤三中数控机床加工时数控机床的主轴转速为90000转/分，进给速度为3500毫米/分。步骤四中设置有掩模，采用CVD方式镀反射层。步骤五中采用的遮光材料为黑色油墨，遮盖层的层数为1层，在制备遮光层为1层时，先进行表干，温度为40℃，使用红外烘烤1min，完成1层的遮光层后，再进行固烤，温度为60℃，烘烤时间为10min。
具体实施方式四
具体实施方式四和具体实施方式三设置条件基本一致，主要区别在于：在步骤一中纹理形成于塑料外壳的外表面以及中框部分。同时，本实例中注塑成型条件为：温度为275℃，注射压力为105Mpa，保压成型的压力为55MPa，保压成型的时间为95s，注塑成型后塑料外壳厚度为3.0mm。步骤二中塑料外壳表面形成功能化涂层的条件设置为：采用红外线烘烤，烘烤温度90℃，时间61min。步骤三中数控机床加工时数控机床的主轴转速为52500转/分，进给速度为1750毫米/分。步骤四中设置有掩模，采用蒸镀方式镀反射层。步骤五中采用的遮光材料为黑色油墨，遮盖层的层数为5层，在制备遮光层为5层时，每制作1层，先进行表干，温度为180℃，使用红外烘烤30min，完成5层的遮光层后，再进行固烤，温度为240℃，烘烤时间为180min。
具体实施方式五
具体实施方式五和具体实施方式四设置条件基本一致，主要区别在于：在步骤三中塑料外壳表面形成功能化涂层的条件设置为：采用紫外固化，固化能量为100mJ，时间180S。
具体实施方式六
具体实施方式六和具体实施方式五设置条件基本一致，主要区别在于：在步骤三中塑料外壳表面形成功能化涂层的条件设置为：采用紫外固化，固化能量为1200mJ，时间5S。
具体实施方式七
具体实施方式七和具体实施方式六设置条件基本一致，主要区别在于：在步骤三中塑料外壳表面形成功能化涂层的条件设置为：采用紫外固化，固化能量为600mJ，时间90S。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种塑料外壳制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：注塑成型，根据不同实际需求，采用光学级透明塑料，同时使用有纹理的金属模仁进行注塑成型，形成所需形状的塑料外壳；
步骤二：功能化处理，将步骤一注塑成型后的塑料外壳功能化处理；
步骤三：数控机床加工，根据不同实际需求，将步骤二功能化处理后的塑料外壳进行数控机床外形加工；
步骤四：镀膜，并制备反射层，在步骤三数控机床加工后的塑料外壳上，通过磁控溅射、PVD、CVD或者蒸镀方式在塑料外壳的内表面镀膜，即形成反射层；
步骤五：制备遮光层，在步骤四的基础上，根据不同实际需求，使用相关工艺将遮光材料完全覆盖在塑料外壳内表面，即形成遮光层；
步骤六：通过步骤一至步骤五，最终形成所需的塑料外壳。
2.根据权利要求1所述的塑料外壳制备方法，其特征在于：所述步骤一中的光学级透明塑料为聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯基二甘醇碳酸酯和聚碳酸酯的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的塑料外壳制备方法，其特征在于：所述步骤一中通过有纹理的模仁注塑成型的所需形状的塑料外壳时，根据实际需求，纹理可形成在塑料外壳的内表面或外表面，或者内外表面同时存在。
4.根据权利要求1所述的塑料外壳制备方法，其特征在于：所述步骤一中注塑成型采用射胶填充，所述步骤一中注塑成型条件为：温度为100-350℃，注射压力为10-190Mpa，保压成型的压力为10～98MPa，保压成型的时间为5～180s。
5.根据权利要求1所述的塑料外壳制备方法，其特征在于：所述步骤二中功能化处理通过液态材料进行功能化处理后，塑料外壳表面形成2-40um的功能化涂层。
6.根据权利要求5所述的塑料外壳制备方法，其特征在于：所述液态材料包括聚氨酯丙烯酸酯、改性聚氨酯丙烯酸酯、改性纳米粒子、高管能度低聚物、光引发剂、光固化助剂、稀释剂和助剂，所述改性聚氨酯丙烯酸酯包括氟改性聚氨酯丙烯酸树脂；所述塑料外壳表面形成功能化涂层的条件设置为：采用红外线烘烤，烘烤温度35～145℃，时间2～120min，或者采用紫外固化，固化能量为100～1200mJ，时间5～180S。
7.根据权利要求1所述的塑料外壳制备方法，其特征在于：所述步骤三中数控机床加工时数控机床的主轴转速为15000～90000转/分，进给速度为100～3500毫米/分。
8.根据权利要求1所述的塑料外壳制备方法，其特征在于：所述步骤四中制备反射层时，设有用于防止镀膜溢镀到塑料外壳的外表面的掩模。
9.根据权利要求1所述的塑料外壳制备方法，其特征在于：所述步骤五中制备遮光层的工艺为移印、丝印或者喷涂，制备遮光层的遮光材料为有颜色油墨，制备遮光层的层数为1-5层。
10.根据权利要求9所述的塑料外壳制备方法，其特征在于：所述制备遮光层为1-5层时，每完成1层，先进行表干，温度为40-180℃，使用红外或者热风隧道炉烘烤1-30min，完成所有1-5层的遮光层后，再进行固烤，温度为60-240℃，烘烤时间为10-180min。
11.根据权利要求1所述的塑料外壳制备方法，其特征在于：所述步骤五中制备遮光层时，通过将具有遮光作用的有颜色胶片裁切后与塑料外壳贴合，即形成遮光层。
12.根据权利要求11所述的塑料外壳制备方法，其特征在于：所述有颜色胶片为具有粘性的胶水层和有颜色塑料膜或者为在具有丝印有色油墨的防爆膜，所述有颜色胶片与塑料外壳贴合时为真空贴合，贴合温度为10-190℃。
13.一种塑料外壳，其特征在于：通过权利要求1-12所述的塑料外壳制备方法形成所述塑料外壳(6)，所述塑料外壳(6)依次包括遮光层(5)、反射层(4)、外壳层(1)、纹理层(2)和硬化层(3)，所述遮光层(5)和所述反射层(4)位于所述塑料外壳的所述外壳层(1)的内侧，所述纹理层(2)和硬化层(3)位于所述塑料外壳的所述外壳层(1)的外侧、内侧或者内外侧，所述外壳层(1)厚度为0.1-5.0mm，所述硬化层(3)的厚度为2-40um。
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