CN113815177A - 复合板材的压制成型方法、复合板材盖板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子产品技术领域，特别涉及复合板材的压制成型方法、复合板材盖板及其制备方法。所述复合板材的压制成型方法包括以下步骤：将待压制成型的复合板材置于成型腔内的预设模具之上，预热；向所述成型腔中通入气体，待所述复合板材发生形变后，于第一压力进行保压，然后泄压，使所述成型腔的压力降低至0KG～0.5KG；及向所述成型腔中继续通入气体，于第二压力进行保压。上述方法能够改善目前高压成型工艺中出现U型压痕的现象，提高产品良率、无需频繁更换模芯，降低生产成本。

Description

复合板材的压制成型方法、复合板材盖板及其制备方法
技术领域
本发明涉及电子产品技术领域，特别涉及复合板材的压制成型方法、复合板材盖板及其制备方法。
背景技术
目前在电子行业里，特别是手机制造商之间，竞争愈来愈激烈，各家品牌在手机的硬件和软件算法都几乎相差无几的时候，都在考虑制作一部高性价比产品来占领市场。对此，电子产品零部件供应商无一不紧抓精益生产，提高产品良率，提高零部件质量同时，减少零部件成本。
在电子产品零部件生产中，复合板材料是绝大部分非显示类产品必不可少的一种材料。复合板材盖板通常经过紫外(UV)转印、丝印油墨、压制成型、精雕(CNC)加工等生产工艺加工而成。其中，压制成型是非常关键的一个环节。以手机复合板材后盖板为例，在压制成型这一环节里，通常会在手机复合板材盖板的上出现U型压痕，产品良率不高。若要提高产品良率，需要频繁更换新模具的模芯，导致成本控制上有许多困难。面对行业里竞争愈来愈激烈的现状，亟需找到其他办法来提高产品良率、降低成本，从而获取更多的市场。
发明内容
基于此，本发明提供一种复合板材的压制成型方法，能够改善目前高压成型工艺中产品出现U型压痕的现象，提高产品良率、无需频繁更换模芯，降低生产成本。
为了解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种复合板材的压制成型方法，包括以下步骤：
将待压制成型的复合板材置于成型腔内的预设模具之上，预热；
向所述成型腔中通入气体，待所述复合板材发生形变后，于第一压力进行保压，然后泄压，使所述成型腔的压力降低至0KG～0.5KG；及
向所述成型腔中继续通入气体，于第二压力进行保压。
在其中一个实施例中，所述第二压力大于所述第一压力。
在其中一个实施例中，所述第一压力在2KG～5KG之间。
在其中一个实施例中，于所述第一压力进行保压的时间为4s-8s。
在其中一个实施例中，所述第二压力在24KG～28KG之间。
在其中一个实施例中，于所述第二压力进行保压的时间为10s-20s。
在其中一个实施例中，所述预热至所述待压制成型的复合板材的温度为135℃～143℃。
在其中一个实施例中，所述预设模具包括底座和凸出于所述底座的模芯，所述模芯用于所述待压制成型的复合板材的成型。
在其中一个实施例中，所述复合板材的材质为碳酸聚酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种。
本发明还提供一种复合板材盖板的制备方法。
技术方案为：
一种复合板材盖板的制备方法，包括以下步骤：
对复合板材依次进行紫外转印和丝印油墨处理；
采用上述压制成型方法对和丝印油墨后的所述复合板材进行压制成型处理；
对压制成型处理后的复合板材进行CNC加工。
本发明还提供一种复合板材盖板，其制备步骤包括上述压制成型方法或由上述制备方法制备而成。
在其中一个实施例中，所述复合板材盖板为曲面复合板材盖板。
与传统方案相比，本发明具有以下有益效果：
传统的对复合板材的压制成型方法中，通常在成型腔内通入气体，在一定的温度和压力下，使复合板材成型，但采用这种方法，会观察到有些成型后的复合板材上出现U型的不平整、轮廓度公差大的表面，行业内通常将其称为U型压痕，并且随着大规模批量生产的进行，如果不更换模芯，这种U型压痕就会越来越明显。本申请发明人经过分析认为，这种现象出现的原因应当与复合板材成型过程中，复合板材与模芯之间无法完全排气有关，同时，还应与初成型状态有关。本发明中，向成型腔中通入气体，使复合板材发生形变后，于第一压力下进行保压，然后泄压，然后继续通入气体，于第二压力下保压，在复合板材发生形变后的第一压力下进行保压，并在保压后增加了泄压的操作，这两个步骤的加入，将成型腔内的压力释放，使变形后的复合板材与模芯之间的气体全部排出，调整复合板材初成型状态。并使复合板材有一定的回弹，减小对模具的挤压应力。然后于第二压力下保压，使复合板材与模具更紧密的贴合，彻底成型。通过这些操作，可以改善成型后板材出现U型压痕的现象，提高产品良率，也不需要频繁更换模芯，增加模芯的使用寿命，降低生产成本。
附图说明
图1为实施例1中复合板材压制成型的方法示意图一；
图2为实施例1中复合板材压制成型的方法示意图二；
图3为实施例1中复合板材压制成型的方法示意图三；
图4为实施例1中复合板材压制成型的方法示意图四；
图5为实施例1中复合板材压制成型的方法示意图五；
图6为实施例1中复合板材压制成型的方法示意图六；
图7为实施例1中曲面复合盖板的三坐标示意图；
图8为对比例1中曲面复合盖板的三坐标示意图；
图9为对比例2中曲面复合盖板的三坐标示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
术语
除非另外说明或存在矛盾之处，本文中使用的术语或短语具有以下含义：
本发明中，“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本发明中，所使用的术语“和/或”、“或/和”、“及/或”的可选范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。
本发明中，“一种或几种”指所列项目的任一种、任两种或任两种以上。其中，“几种”指任两种或任两种以上。
本发明中，“优选”仅为描述效果更好的实施方式或实施例，应当理解，并不构成对本发明保护范围的限制。
本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
本发明中，涉及到数值区间，如无特别说明，则包括数值区间的两个端点。
本发明中，涉及的百分比含量，如无特别说明，对于固液混合和固相-固相混合均指质量百分比，对于液相-液相混合指体积百分比。
本发明中，涉及的百分比浓度，如无特别说明，均指终浓度。所述终浓度，指添加成分在添加该成分后的体系中的占比。
本发明中，涉及的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。
本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种复合板材的压制成型方法。
技术方案为：
一种复合板材的压制成型方法，包括以下步骤：
将待压制成型的复合板材置于成型腔内的预设模具之上，预热；
向所述成型腔中通入气体，待所述复合板材发生形变后，于第一压力下保压；然后泄压，使所述成型腔的压力降低至0KG～0.5KG；及
向所述成型腔中继续通入气体，于第二压力下保压。
传统的对复合板材的压制成型方法中，通常在成型腔内通入气体，在一定的温度和压力下，使复合板材成型，但采用这种方法，会观察到有些成型后的复合板材上出现U型的不平整、轮廓度公差大的表面，行业内通常将其称为U型压痕，并且随着大规模批量生产的进行，如果不更换模芯，这种U型压痕就会越来越明显。本申请发明人经过分析认为，这种现象出现的原因应当与复合板材成型过程中，复合板材与模芯之间无法完全排气有关，同时，还应与初成型状态有关。本发明中，向成型腔中通入气体，使复合板材发生形变后，于第一压力下进行保压，然后泄压，然后继续通入气体，于第二压力下保压，在复合板材发生形变后的第一压力下进行保压，并在保压后增加了泄压的操作，这两个步骤的加入，将成型腔内的压力释放，使变形后的复合板材与模芯之间的气体全部排出，调整复合板材初成型状态。并使复合板材有一定的回弹，减小对模具的挤压应力。然后于第二压力下保压，使复合板材与模具更紧密的贴合，彻底成型。通过这些操作，可以改善成型后板材出现U型压痕的现象，提高产品良率，也不需要频繁更换模芯，增加模芯的使用寿命，降低生产成本。
可以理解地，压制成型可在超高压气体成型机内的成型腔进行。
可以理解地，本发明中的压力是指超高压气体成型机上压力数字转换器显示的压力数据，以KG为单位。
可选地，所述复合板材的材质为PC(碳酸聚酯)和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的中的一种或两种。进一步可选地，所述复合板材的材质为PC，或PC和PMMA的混合材料。这种复合板材在超高压气体成型机内，使用预设模具压制成型时，比较容易出现U型压痕。
可选地，所述预热至所述待压制成型的复合板材的温度为135℃～143℃，可以理解地，超高压气体成型机的成型腔内的温度会比复合板材的温度表面的温度更高，可以190℃～200℃。预热使成型腔内温度升高，同时使复合板材表面温度升高，在一定的温度和压力下，复合板材会发生形变。
向所述成型腔中通入气体，待所述复合板材发生形变后，于第一压力进行保压。可选地，所述第一压力在2KG～5KG之间。此时，成型腔内压力较低。
可选地，于所述第一压力进行保压的时间为4s-8s。通过保压，稳定复合板材形变初成型效果。
在复合板材发生形变后的第一压力下进行保压的这一时机后，增加了泄压的操作，将成型腔内的压力释放，使变形后的复合板材与模芯之间的气体全部排出，减少成型后的复合板材上出现U型的不平整、轮廓度公差大的表面的现象，并使复合板材有一定的回弹，减小对模具的挤压应力。在一个优选的实施例中，泄压，使所述成型腔的压力降低至0KG。
向所述成型腔中继续通入气体，于第二压力进行保压。可选地，所述第二压力在24KG～28KG之间。此时，成型腔内压力较高。
可选地，所述第二压力大于所述第一压力。
通过第二压力下保压，强化成型效果，使复合板材与模具更紧密的贴合，完成复合板材的彻底成型。
可选地，于所述第二压力进行保压的时间为10s-20s。进一步可选地，于所述第二压力进行保压的时间为15s。
在一个实施例中，于所述第二压力进行保压后，还包括再次泄压，脱模取出成型后的复合板材的步骤。
再次泄压的目的是便于将成型后的复合板材从成型腔中取出。
上述方法适用于复合板材的压制成型，特别适用于曲面复合板材的压制成型，可制备出弧度较高或弯折角较小的复合板材。
在一个实施例中，所述预设模具包括底座和凸出于所述底座的模芯，所述模芯用于所述待压制成型的复合板材的成型。
可选地，模芯可以一部分固设于底座内，剩余部分凸出于所述底座。
进一步可选地，凸出于所述底座的模芯的凸出部分包括第一平面、第二曲面和第三平面，所述第一平面用于形成盖板的主体平面，所述第三平面用于形成盖板的侧边，所述第二曲面用于将所述第一平面和第三平面平滑连接。
可以理解地，预设模具的底座上可以包含多组模芯，上述复合板材的压制成型方法一次工艺可以同时形成多个复合板材。后续通过裁剪切片的方法得到单个复合板材。
本发明还提供一种复合板材盖板的制备方法。
技术方案为：
一种复合板材盖板的制备方法，包括以下步骤：
对复合板材依次进行UV转印和丝印油墨处理；
采用上述压制成型方法对和丝印油墨后的所述复合板材进行压制成型处理；
对压制成型处理后的复合板材进行CNC加工。
具体地，UV转印、丝印油墨和CNC加工均可参考本领域的常规加工方法。
UV转印时，可以先在复合板材上涂上一层UV转印胶水，使用UV转印机在胶水表层印刷出所需的图案，再经UV炉将胶水固化。
丝印油墨时，可以通过半自动丝印机、卷对卷丝印机在复合板材表面印刷出所需的图案，然后经IR炉、烤箱等烘干固化。
CNC加工时，通过CNC数控机床对成型的复合板材进行钻孔修边等加工。
本发明还提供一种复合板材盖板，其制备步骤包括上述压制成型方法或由上述制备方法制备而成。
以下结合具体实施例和对比例进行进一步说明，以下具体实施例中所涉及的原料，若无特殊说明，均可来源于市售，所使用的仪器，若无特殊说明，均可来源于市售，所涉及到的工艺，如无特殊说明，均为本领域技术人员常规选择。
实施例1
本实施例提供一种复合板材盖板及其制备方法，步骤如下：
步骤1)经过常规的UV转印和丝印油墨后，得到材质为PMMA和PC的混合材料的的待压制的复合板材，参见图1，此时，复合板材10为平面板状。将复合板材10放入超高压气体成型机的成型腔内的预设模具01之上。其中，成型腔包括下腔体13和上腔体14，预设模具01设置在下腔体13内，预设模具01包括底座11和固定与所述底座11内部，且凸出于所述底座11的模芯12，模芯12的凸出部分包括第一平面121、第二曲面122和第三平面123，所述第一平面121用于形成盖板的主体平面，所述第三平面123用于形成盖板的侧边，所述第二曲面122用于将所述第一平面和第三平面平滑连接，上腔体14内设加热装置15，上腔体内还设有能够通入气体的进气口16。
步骤2)参见图2，使成型腔内下腔体13和上腔体14对接闭合。此时，平面板状的复合板材被固定于预设模具的成型腔内，通过加热装置15进行预热，预热至平面板状的复合板材表面的温度为140℃，此时成型腔内的温度为195℃。
步骤3)参见图3，通过进气口，第一次向成型腔中通入气体，使所述复合板材沿预设模具的形状发生形变，待平面的复合板材发生形变后，于第一压力进行保压，所述第一压力为3KG，保压时间为8s。
步骤4)参见图4，第一压力下保压结束后，通过进气口泄压，使所述成型腔的压力降低至0KG；将成型腔内的压力释放，使变形后的复合板材与模芯之间的气体全部排出，并使复合板材有一定的回弹，减小对模具的挤压应力。
步骤5)参见图5，使所述成型腔的压力降低至0KG后，通过进气口，继续向所述成型腔中通入气体，于第二压力进行保压，所述复合板材沿模具的形状保持形变，第二压力为26KG，保压时间为15s，使复合板材与模具更紧密的贴合，彻底成型。
步骤6)参见图6，第二压力下保压结束后，将下腔体和上腔体分离，完成泄压，使成型腔内的压力释放，常规裁剪去除无效区域，得到成型后的复合板材。
步骤7)对成型后的复合板材进行常规CNC加工，得到曲面复合盖板。
使用非接触式三坐标对本实施例所得曲面复合盖板进行整体轮廓度扫描，将扫描后的产品与所需求的3D图进行重合对比，其三坐标结果如图7所示。
对比例1
本对比例提供一种复合板材盖板及其制备方法，与实施例1基本相同，区别在于：未在第一压力下进行保压，步骤如下：
步骤1)经过常规的UV转印和丝印油墨后，得到材质为PMMA和PC的混合材料的的待压制的复合板材，此时，复合板材为平面板状。参照与实施例1相同的方法，将复合板材放入超高压气体成型机的成型腔内的预设模具之上。其中，预设模具的结构与实施例1相同。
步骤2)使成型腔内下腔体和上腔体对接闭合。此时，平面板状的复合板材被固定于预设模具的成型腔内，通过加热装置进行预热，预热至平面板状的复合板材表面的温度为140℃，此时成型腔内的温度为195℃。
步骤3)通过进气口，向成型腔中通入气体，使所述复合板材沿预设模具的形状发生形变，待平面的复合板材发生形变后，通过进气口泄压，使所述成型腔的压力降低至0KG；将成型腔内的压力释放，使变形后的复合板材与模芯之间的气体全部排出，并使复合板材有一定的回弹，减小对模具的挤压应力。
步骤4)使所述成型腔的压力降低至0KG后，通过进气口，继续向所述成型腔中通入气体，于第二压力进行保压，所述复合板材沿模具的形状保持形变，第二压力为26KG，保压时间为15s，使复合板材与模具更紧密的贴合，彻底成型。
步骤5)第二压力下保压结束后，将下腔体和上腔体分离，完成泄压，使成型腔内的压力释放，常规裁剪去除无效区域，得到成型后的复合板材。
步骤6)对成型后的复合板材进行常规CNC加工，得到曲面复合盖板。
使用非接触式三坐标对本对比例所得曲面复合盖板进行整体轮廓度扫描，将扫描后的产品与所需求的3D图进行重合对比，其三坐标结果如图8所示。
对比例2
本对比例提供一种复合板材盖板及其制备方法，与实施例1基本相同，区别在于：于第一压力下保压后，未泄压，直接继续通入气体，步骤如下：
步骤1)经过常规的UV转印和丝印油墨后，得到材质为PMMA和PC的混合材料的待压制的复合板材，此时，复合板材为平面板状。参照与实施例1相同的方法，将复合板材放入超高压气体成型机的成型腔内的预设模具之上。其中，预设模具的结构与实施例1相同。
步骤2)使成型腔内下腔体和上腔体对接闭合。此时，平面板状的复合板材被固定于预设模具的成型腔内，通过加热装置进行预热，预热至平面板状的复合板材表面的温度为140℃，此时成型腔内的温度为195℃。
步骤3)通过进气口，向成型腔中通入气体，使所述复合板材沿预设模具的形状发生形变，待平面的复合板材发生形变后，于第一压力进行保压，所述第一压力为3KG，保压时间为8s。
步骤4)第一次保压结束后，通过进气口，继续向所述成型腔中通入气体，于第二压力进行保压，所述复合板材沿模具的形状保持形变，第二压力为26KG，保压时间为15s，使复合板材与模具更紧密的贴合，彻底成型。
步骤5)第二压力下保压结束后，将下腔体和上腔体分离，完成泄压，使成型腔内的压力释放，常规裁剪去除无效区域，得到成型后的复合板材。
步骤6)对成型后的复合板材进行常规CNC加工，得到曲面复合盖板。
使用非接触式三坐标对本对比例所得曲面复合盖板进行整体轮廓度扫描，将扫描后的产品与所需求的3D图进行重合对比，其三坐标结果如图9所示。
由图7-9可知，实施例1中，于第一压力下进行保压，加入了泄压的操作，相对于对比例2直接继续通入气体，成型后的复合板材上U型压痕的现象得到了明显的改善，相对于对比例2的复合板材盖板整体较为平整，轮廓度公差可以做到±0.15以内，而对比例2的复合板材盖板出现大面积U型的不平整区域，整个复合板材盖板轮廓度公差大。
同时，对比例1中未进行第一次保压处理，在部分U型区域，轮廓度公差仍然较大。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种复合板材的压制成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待压制成型的复合板材置于成型腔内的预设模具之上，预热；
向所述成型腔中通入气体，待所述复合板材发生形变后，于第一压力进行保压，然后泄压，使所述成型腔的压力降低至0KG～0.5KG；及
向所述成型腔中继续通入气体，于第二压力进行保压。
2.根据权利要求1所述的复合板材的压制成型方法，其特征在于，所述第二压力大于所述第一压力。
3.根据权利要求2所述的复合板材的压制成型方法，其特征在于，所述第一压力在2KG～5KG之间。
4.根据权利要求3所述的复合板材的压制成型方法，其特征在于，于所述第一压力进行保压的时间为4s-8s。
5.根据权利要求2所述的复合板材的压制成型方法，其特征在于，所述第二压力在24KG～28KG之间。
6.根据权利要求5所述的复合板材的压制成型方法，其特征在于，于所述第二压力进行保压的时间为10s-20s。
7.根据权利要求1-6任一项所述的复合板材的压制成型方法，其特征在于，所述预热至所述待压制成型的复合板材的温度为135℃～143℃；及/或
所述预设模具包括底座和凸出于所述底座的模芯，所述模芯用于所述待压制成型的复合板材的成型；及/或
所述复合板材的材质为碳酸聚酯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种。
8.一种复合板材盖板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
对复合板材依次进行紫外转印和丝印油墨处理；
采用权利要求1-7任一项所述的压制成型方法对和丝印油墨后的所述复合板材进行压制成型处理；
对压制成型处理后的复合板材进行精雕加工。
9.一种复合板材盖板，其特征在于，其制备步骤包括权利要求1-7任一项所述的压制成型方法，或由权利要求8所述的制备方法制备而成。
10.根据权利要求9所述的复合板材盖板，其特征在于，所述复合板材盖板为曲面复合板材盖板。
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