CN114161656A - 具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法、产品、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电磁屏蔽材料及夹芯注射成型技术领域，公开了具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法、产品、应用，通过夹芯注塑成型工艺，对芯层材料采用填充导电型塑料，壳层材料采用表观、着色、力学性能良好的塑料；先注射壳层材料，待壳层材料达到设定的注射体积后，再切换注射具有导电功能的芯层材料，完成充填和保压，成型为既具有电磁屏蔽功能又具有良好表观质量的芯壳层注塑制品。本发明使用导电塑料作为芯层材料成型芯壳层夹芯注塑制品，通过芯壳层结构使制品同时具备电磁屏蔽功能和良好的表观质量及力学性能，避免了普通注塑成型的电磁屏蔽构件产品外观质量差、着色空间受限、力学性能差等诸多缺陷。
Description
技术领域
本发明属于电磁屏蔽材料及夹芯注射成型技术领域，尤其涉及一种具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法、产品、应用。
背景技术
随着科学技术和电子工业的高速发展，各种数字化、高频化的电子设备和家电设备在人们生活中应用越来越广泛。普通电子设备和家电外壳多数采用塑料注塑而成，然而，由于普通塑料为绝缘性材料，因此并不具备电磁屏蔽功能，这就导致电子和家电设备很容易受到干扰而出现误动、图像障碍及声音障碍等，影响到电子产品的性能实现，另一方面由此而引起的电磁污染也会对人类及其他生物体造成严重的危害。
塑料通常作为一种绝缘材料来使用，但在塑料中添加如金属粉末、石墨、碳纤维等导电填料，也可使之具有一定的导电性，使普通塑料在具备电磁屏蔽功能的同时也能保留工艺适应性强和可直接成型三维复杂形状塑件的优势，有望作为制备电子产品外壳的一种理想材料来使用。
现如今家电和电子产品对外观品质要求越来越高，按照普通注塑方法成型的填充型导电塑料制品，由于填充导电物质而面临产品外观质量差、着色受限等问题，限制其在电磁屏蔽构件领域的广泛应用。因此，需要一种特殊注塑成型工艺来制备具有电磁屏蔽功能的塑料制品。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法、产品、应用，以解决普通注塑成型电磁屏蔽构件外观质量差、着色受限等问题，拓展填充导电型塑料在电磁屏蔽构件领域方面的应用。所述技术方案如下：
具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法。
提供一种具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法。所述方法为通过夹芯注塑成型工艺，在芯层材料采用填充导电型塑料，壳层材料采用表观质量较好、具有着色特征的或力学性能良好的塑料等，成型为既具有电磁屏蔽功能又具有良好表观质量的芯壳层注塑制品。图1所示为所述方法的具体实施步骤。所述夹芯注塑成型工艺指的是按照先注射壳层材料，待壳层材料达到设定的注射体积后，再切换注射具有导电功能的芯层材料，完成充填和保压，得到具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品，如图2所示。所述导电功能的芯层材料为以热塑性树脂为基体，填充导电物质如金属粉末、碳纳米管、石墨等混合而成的具有一定导电性的塑料。
所述方法包括以下步骤：
步骤一：导电塑料制备。将所需一定量热塑性树脂、导电填料混合后加入到反应釜中，加热干混后再加入所需助剂如增塑剂、抗氧剂、阻燃剂等进行混合搅拌，待搅拌结束后，降温至30～40℃，开釜出料，将基料加热后置于密炼机中进行密炼，将得到的混合物经双螺杆挤出机造粒，即可制得导电塑料；
步骤二：壳层材料选择：根据制品使用需求选择表观质量良好或力学性能较好的热塑性塑料，如高光塑料、着色塑料等，同时，所选择的壳层材料应与芯层材料有良好的相容性；
步骤三：将制品模具和夹芯注塑热流道系统安装到具有两套注射系统的注塑机上；
步骤四：将制备好的芯层导电塑料及所选择的壳层塑料分别倒入两套注射系统对应的料筒中；
步骤五：进行注塑机预热；
步骤六：根据料量要求，分别设定壳层材料和芯层材料的注射时间和料筒温度、注射速率、保压压力、螺杆背压等成型参数；
步骤七：合模，进行夹芯制品注塑；
步骤八：待冷却结束且开模后取出制品，安装到对应电子器件上；
步骤九：对已安装电磁屏蔽制件的电子器件进行电磁屏蔽效应检测。
在上述技术方案中，所述电磁屏蔽夹芯注塑制品应尽量按照对应电子器件的外壳成型，安装方法应尽量简单；
在上述技术方案中，所述步骤一中导电填料为碳纳米管、石墨或碳纤维等非金属导电物质。
进一步的，在上述技术方案中，所述步骤七中夹芯制品注塑应根据材料特点、制品成型要求等选择合适的芯壳层注塑时间及注塑工艺。例如：在一个壁厚为3.5mm的盒型外壳产品夹芯注塑成型时，先向模具中注射壳层塑料熔体，时间为0.6s，注入的壳层料体积约占产品总体积的45％，然后切换注入具有导电功能的芯层塑料熔体，时间为1s，注入的芯层料体积约占产品总体积的55％。注射完成后进行保压、冷却，保压时间为8s，冷却时间为15s。
在上述技术方案中，所述步骤九中电磁屏蔽效应检测方法及标准应按照对应电子器件在国家标准中对于电磁兼容性的通用要求进行；电磁屏蔽效应测试结果如符合对应电子器件的国家标准要求，则说明步骤一所选导电填料用量合适且夹芯注塑工艺合适，否则则需要增加导电填料用量或调整夹芯注塑工艺参数设置，并重复步骤一至步骤九或步骤五至步骤九，直至步骤九中的电磁屏蔽效应测试结果符合该电子器件使用要求。
本发明的另一目的在于提供一种夹芯注塑制品，该夹芯注塑制品采用所述具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法制成。
本发明的另一目的在于提供一种所述具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法在制备电磁屏蔽构件上的应用。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
本发明使用导电塑料作为芯层材料成型芯壳层夹芯注塑制品，通过芯壳层结构使制品同时具备电磁屏蔽功能和良好的表观质量及力学性能，避免了普通注塑成型的电磁屏蔽构件产品外观质量差、着色空间受限、力学性能差等诸多缺陷，拓展了导电塑料在电磁屏蔽构件领域的广泛应用，该方法具有操作方便、效率高、工艺灵活稳定、成本低等诸多优势。
用方便快捷的夹芯注塑成型方法得到既具有良好的外观和力学性能，又具有电磁屏蔽功能的塑料制品，用于电子、家电、医疗器械等产品，一方面减少外界电磁干扰对产品的正常工作造成影响，另一方面减少产品在工作时自身产生的电磁波对人体造成的辐射和伤害。
当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是本发明实施例提供的电磁屏蔽功能的夹芯注射制品制造方法流程图。
图2是本发明实施例提供的夹芯注塑工艺成型原理示意图。
图3是本发明实施例提供的壳层材料为外观好的塑料材料，芯层材料为具有电磁屏蔽功能的导电塑料的效果图。
图中：1、壳层材料；2、芯层材料。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本发明提供了一种具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法。所述方法为通过夹芯注塑成型工艺，在芯层材料采用填充导电型塑料，壳层材料采用表观质量较好、具有着色特征的或力学性能良好的塑料等，成型为既具有电磁屏蔽功能又具有良好表观质量的芯壳层注塑制品。图1所示为所述方法的具体实施步骤。所述夹芯注塑成型工艺指的是按照先注射壳层材料，待壳层材料达到设定的注射体积后，再切换注射具有导电功能的芯层材料，完成充填和保压，得到具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品，如图2所示。所述导电功能的芯层材料为以热塑性树脂为基体，填充导电物质如金属粉末、碳纳米管、石墨等混合而成的具有一定导电性的塑料。
具体实施步骤如下：
步骤一：导电塑料制备。将1kg PP树脂、100g碳纳米管混合后加入到反应釜中，加热干混后再加入少量增塑剂、抗氧剂、阻燃剂等进行混合搅拌，待搅拌结束后，降温至30～40℃，开釜出料，将基料加热后置于密炼机中进行密炼，将得到的混合物经双螺杆挤出机造粒，制得导电塑料；
步骤二：考虑到与PP材料的兼容性以及电源盖板使用需求，选择力学性能较好的ABS塑料作为壳层材料；
步骤三：将某电子产品外壳夹芯注塑模具安装到注塑机上；
步骤四：将制备好的芯层导电塑料及所选择的壳层塑料分别倒入对应料筒中；
步骤五：进行注塑机预热；
步骤六：根据料量要求，分别设定第一阶段壳层材料注射0.6s，第二阶段芯层材料注射1s，同时设定注塑机料筒温度220℃、保压压力70MPa、螺杆背压2MPa、保压时间为8s，冷却时间为15s等成型参数。
步骤七：合模，进行夹芯制品注塑成型；
步骤八：待冷却结束后开模取出制品，安装到对应电子产品上；
步骤九：利用场强仪分别测定普通外壳产品和夹芯注塑电磁屏蔽外壳产品电磁辐射功率密度峰值进行对比，并与国家电磁辐射防护规定中的标准进行对照。
若电磁屏蔽效果不明显或超出国家电磁辐射防护规定标准，则提高步骤一中的碳纳米管含量，并优化夹芯注塑工艺参数，重复步骤一～步骤九，直至得到较好的电磁屏蔽效果。
经步骤九检测，配备新制电源盖板的电子器件的电磁兼容性各项指标均符合GB/T19286-2015的要求，达到批量生产要求。
用场强仪简单测得的电磁辐射功率密度数据，经测定，普通外壳的产品电磁辐射功率密度峰值接近1.2W/m2，夹芯注塑电磁屏蔽外壳产品电磁辐射功率密度峰值小于0.2W/m2，屏蔽效果明显。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法，其特征在于，所述具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法通过夹芯注塑成型工艺，对芯层材料采用填充导电型塑料，壳层材料采用表观、着色、力学性能良好的塑料；
先注射壳层材料，待壳层材料达到设定的注射体积后，再切换注射具有导电功能的芯层材料，完成充填和保压，成型为既具有电磁屏蔽功能又具有良好表观质量的芯壳层注塑制品。
2.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法，其特征在于，该具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法具体包括如下步骤：
步骤一、导电塑料制备；
步骤二、壳层材料选择；
步骤三、将制品模具和夹芯注塑热流道系统安装到具有两套注射系统的注塑机上；
步骤四、将制备好的芯层导电塑料及所选择的壳层塑料分别倒入两套注射系统对应的料筒中；
步骤五、进行注塑机预热；
步骤六、根据料量要求，分别设定壳层材料和芯层材料的注射时间和料筒温度、注射速率、保压压力、螺杆背压的成型参数；
步骤七、合模，进行夹芯制品注塑；
步骤八、待冷却结束且开模后取出制品，安装到对应电子器件上；
步骤九、对已安装电磁屏蔽制件的电子器件进行电磁屏蔽效应检测。
3.根据权利要求2所述的具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法，其特征在于，在步骤一中，将所需热塑性树脂、导电填料混合后加入到反应釜中，加热干混后再加入所需助剂如增塑剂、抗氧剂、阻燃剂进行混合搅拌，待搅拌结束后，降温至30～40℃，开釜出料，将基料加热后置于密炼机中进行密炼，将得到的混合物经双螺杆挤出机造粒，即可制得导电塑料。
4.根据权利要求3所述的具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法，其特征在于，所述导电填料为碳纳米管、石墨或碳纤维。
5.根据权利要求2所述的具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法，其特征在于，在步骤二中，根据制品使用需求选择表观质量良好或力学性能好的热塑性塑料，同时，所选择的壳层材料应与芯层材料有良好的相容性。
6.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法，其特征在于，所述芯壳层注塑制品按照对应电子器件的外壳成型。
7.根据权利要求2所述的具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法，其特征在于，在步骤七中，夹芯制品注塑根据材料特点、制品成型要求选择芯壳层注塑时间及注塑工艺。
8.根据权利要求2所述的具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法，其特征在于，在步骤九中，电磁屏蔽效应检测中，电磁屏蔽效应测试结果如符合对应电子器件的国家标准要求，则说明步骤一所选导电填料用量合适且夹芯注塑工艺合适；否则，增加导电填料用量或调整夹芯注塑工艺参数设置，并重复步骤一至步骤九或步骤五至步骤九，直至步骤九中的电磁屏蔽效应测试结果符合该电子器件使用要求。
9.一种夹芯注塑制品，其特征在于，该夹芯注塑制品采用如权利要求1-8任意一项所述具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法制成。
10.一种如权利要求1-8任意一项所述具有电磁屏蔽功能的夹芯注塑制品制造方法在制备电磁屏蔽构件上的应用。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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| Publication number | Publication date |
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