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CN101662899B - 一种电子产品外壳及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电子产品外壳，该外壳包括壳体和镶嵌在该壳体上的透明视窗，其中，所述壳体为用热固性树脂预浸的至少一层碳纤维布热压而成的。本发明还提供了该电子产品外壳的制造方法。根据本发明提供的电子产品的外壳，由于壳体为用热固性树脂预浸的至少一层外部碳纤维布热压而成的，因而本发明的电子产品外壳具有很高的机械强度。

Description

一种电子产品外壳及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电子产品外壳及其制造方法。
背景技术
随着电子产品的广泛应用和不断发展，电子产品的外壳也日益丰富。目前，电子产品外壳主要由金属或塑料制成。
金属外壳多采用铝合金、镁合金、不锈钢等通过冲压成型而制得，金属外壳的优点在于外观精美、具有金属质感，但增加了产品的重量，且耐磨性和耐划痕性较差。
塑料外壳多采用聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)共混树脂等材料，这些材料的优点在于成本低，但机械强度较差。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中电子产品外壳的机械强度较差的缺陷，提供一种机械强度高的电子产品外壳，还提供了该电子产品外壳的制造方法。
本发明提供了一种电子产品的外壳，该外壳包括壳体和镶嵌在该壳体上的透明视窗，其中，所述壳体为用热固性树脂预浸的至少一层碳纤维布热压而成的。
本发明还提供了该电子产品外壳的制造方法，该方法包括将透明视窗镶嵌在壳体上，其中，所述壳体通过用热固性树脂预浸的至少一层碳纤维布热压而成。
根据本发明提供的电子产品的外壳，由于壳体为用热固性树脂预浸的至少一层外部碳纤维布热压而成的，因而本发明的电子产品外壳具有很高的机械强度。当本发明的电子产品外壳上还包括金属面漆层时，该电子产品还具有外观精美、具有金属质感的优点。
附图说明
图1为本发明实施例1所得到的电子产品外壳的结构示意图，其中上面的图为电子产品外壳的俯视图，下面的图为上面的图A-A方向的截面图。
具体实施方式
本发明提供的电子产品外壳包括壳体和镶嵌在该壳体上的透明视窗，其中，所述壳体为用热固性树脂预浸的至少一层碳纤维布热压而成的。
根据本发明提供的电子产品外壳，所述壳体的厚度可以为满足各种类型和型号的电子产品外壳的厚度，所述透明视窗的厚度可以为各种类型和型号的电子产品的视窗所需要的厚度，例如，所述壳体的厚度可以为0.5-1.5毫米，所述透明视窗的厚度可以为0.5-1.0毫米。
根据本发明提供的电子产品外壳，在优选情况下，所述碳纤维布为多层，且多层碳纤维布分设于所述透明视窗的两面，并覆盖所述透明视窗两面的边缘。
根据本发明提供的电子产品外壳，在优选情况下，多层碳纤维布中相邻两层的纹路方向是相互错开的，错开的角度可以在很大的范围内变化，例如可以为5-90°，优选为30-50°。
本文所述的碳纤维布的纹路方向是指形成碳纤维布的碳纤维丝(或部分碳纤维丝)在形成纹路时的走向。碳纤维布通常包括单向碳纤维布和编织碳纤维布。
单向碳纤维布是指形成碳纤维布的各股碳纤维丝朝一个方向布置，通过粘接剂(例如树脂等)或其他材料将各股碳纤维丝以粘接或编织等方式进行固定而形成，从而单向碳纤维布的纹路方向便是碳纤维丝的布置方向。
编织碳纤维布是指形成碳纤维布的各股碳纤维丝朝至少两个方向布置，通过将不同方向的碳纤维丝进行编织而形成，例如双向碳纤维布(即十字编织而形成)、多向碳纤维布等。将编织碳纤维布的纹路方向错开通常是指以一个纹路方向为准错开上述的角度。
这样将各相邻两层碳纤维布错开设置，可以使各层碳纤维布表面上的孔隙分布比较均匀，且均较浅，不会出现因每层碳纤维布的孔隙叠加而导致的热固性树脂在碳纤维布上分布不均匀进而使得热压成型形成的碳纤维复合材料制品的表面出现小凹坑的问题。因此，无需补土和打磨过程，或者仅需要稍许打磨，碳纤维壳体的表面就很平整，从而加工简便。
另外，由于在热压过程中，所述碳纤维布和热固性树脂会因膨胀而变形，而且碳纤维布和热固性树脂的膨胀程度不同，从而产生内部应力，导致碳纤维壳体产生一定的变形或翘曲。当多层碳纤维布中任何两层相邻的碳纤维布的纹路方向错开角度时，多层碳纤维布在厚度方向上较均衡(例如，该均衡的方式为，上下相邻的碳纤维布的纹路方向均相互错开5-90°范围中的一个具体的角度，如45°)，从而内部应力可以至少部分相互抵消，以便减少所述碳纤维壳体的变形或翘曲现象。
当所述碳纤维布为多层时，优选设置于透明视窗内部的碳纤维布为一层，其余设置在透明视窗的外部，目的在于更稳固地固定透明视窗，防止该视窗受到冲击或颠簸时掉落。
根据本发明提供的电子产品外壳，用热固性树脂预浸碳纤维布的预浸量可以为将碳纤维布浸透的量，例如，优选该预浸量为碳纤维布的30-60重量％。
根据本发明提供的电子产品外壳，所述热固性树脂可以选用本领域技术人员公知的各种热固性树脂，例如该热固性树脂可以为环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂和有机硅树脂中的一种或几种。其中，优选环氧树脂，例如双酚F型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、酚醛环氧树脂、脂肪族环氧树脂和特种元素环氧树脂(如有机钛环氧树脂、有机硅环氧树脂、有机氟环氧树脂和有机磷环氧树脂)中的一种或几种。
根据本发明提供的电子产品外壳，优选情况下，所述外壳还包括依次附着在所述壳体外层上的底漆涂层和面漆涂层。
所述底漆涂层和面漆涂层可以为本发明的电子产品外壳提供光亮和/或彩色的外观效果，同时也可以增强产品的表面强度。底漆涂层可以填补碳纤维壳体在热压过程中可能出现的凹孔，且底漆涂层作为中间层，可以增加面漆涂层与所述碳纤维壳体的附着力。所述底漆涂层和面漆层可以分别采用本领域技术人员公知的各种底漆和面漆涂料来形成，例如底漆涂层可以采用环氧树脂漆、聚氨酯漆或酚醛树脂漆来形成，所述面漆涂层可以采用聚氨酯漆、丙烯酸酯漆、UV漆或者混合有金属微粒的各种金属漆来形成。
根据本发明提供的电子产品外壳，所述底漆涂层和面漆涂层的厚度可以为通常的涂覆厚度，例如，所述底漆涂层的厚度为20-50微米，所述面漆涂层的厚度为15-30微米。
根据本发明提供的电子产品外壳，所述透明视窗可以为各种透明的可用作电子产品的视窗的材料，例如可以为玻璃片、树脂片、石英片或Al2O3片。
本发明提供的该电子产品外壳的制造方法包括，将透明视窗镶嵌在壳体上，其中，所述壳体通过用热固性树脂预浸的至少一层碳纤维布热压而成。
根据本发明提供的电子产品外壳的制造方法，在优选情况下，该制备方法包括以下步骤，
提供中央预留视窗口的预浸有热固性树脂的两层以上纹路方向相错开的碳纤维布；
将所述多层碳纤维布平铺在预热压模具中，将所述预留视窗口的四周预热压出边缘，该边缘的宽度为0.5-2毫米，预热压的温度为100-180℃，预热压的压力为1-10MPa；
将透明视窗放置在多层碳纤维布的预留视窗口的边缘上；
将同样预留有视窗口的一层预浸有热固性树脂的碳纤维布从透明视窗的另一面覆盖该透明视窗的边缘，得到叠置的碳纤维壳体半成品；
将上述叠置的壳体半成品放入热压模具内进行热压，热压时为防止透明视窗受压而破裂，在视窗的两面各放置一个软橡胶垫。热压的温度为120-200℃，热压的压力为1-20MPa；
分别涂覆底漆和面漆。
下面采用具体实施例的方式对本发明进行进一步详细描述。
实施例1
碳纤维布选用东丽T300碳纤维布(厚度为0.125毫米)，环氧树脂采用双酚F型环氧树脂，透明视窗采用42.57×32.22×0.57毫米的平板玻璃(超薄浮法玻璃)。
1、制备碳纤维壳体
在预浸机(科斯拉，CD-8048)中在室温下用环氧树脂预浸两张碳纤维布1分钟，将预浸量为碳纤维布的45重量％的预浸环氧树脂后的碳纤维布裁剪成100×55毫米，中间裁剪出39.57×29.22毫米的预留视窗口，然后以纹路方向错开45°平铺于热压模具内预热压出宽度为1.6毫米的边缘，预热压的温度为100℃，预热压的压力为3MPa；
将透明视窗放置在预热压好的预留视窗口的边缘上，在该透明视窗的另一面平铺一层预浸量同样为45重量％的环氧树脂预浸的碳纤维预浸布。该预浸布裁剪成100×55毫米、且裁剪出42.57×32.22毫米的预留视窗口，得到叠置的碳纤维壳体半成品；
将上述叠置的壳体半成品放入热压模具中进行热压，热压温度为100℃，热压压力为3MPa。在热压时，为了防止透明视窗受压而破裂，在透明视窗的两面上各放置一个软橡胶垫；
热压固化后，模具冷却，取出热压后的产品，得到碳纤维壳体初胚。用冲裁模具将热压后碳纤维壳体初胚上的余料冲裁掉，得到厚度为0.775毫米的碳纤维壳体。
2、形成底漆涂层和面漆涂层
用底漆涂料(大宝，RTE-4)喷涂上述得到的碳纤维壳体，在80℃温度下烘烤固化，形成厚度为30微米的底漆涂层，然后打磨平整。
接着，用面漆涂料(大宝，CUV-CO)喷涂上述形成了底漆涂层的碳纤维壳体，以800kJ强度的UV光照射4秒，形成厚度为20微米的面漆涂层。
最终得到电子产品的外壳，见图1，其中1为透明视窗，2为碳纤维壳体。
实施例2
碳纤维布选用东丽T300碳纤维布(厚度为0.125毫米)，环氧树脂采用双酚A型环氧树脂，透明视窗采用42.57×32.22×1毫米的平板玻璃(超薄浮法玻璃)。
1、制备碳纤维壳体
在预浸机(科斯拉，CD-8048)中在室温下用环氧树脂预浸四张碳纤维布1分钟，将预浸量为碳纤维布的55重量％的预浸环氧树脂后的碳纤维布裁剪成100×55毫米，中间裁剪出39.57×29.22毫米的预留视窗口，然后以纹路方向交错30°平铺于热压模具内预热压出宽度为0.8毫米的边缘，预热压的温度为180℃，预热压的压力为1MPa；
将透明视窗放置在预热压好的预留视窗口的边缘上，在该透明视窗的另一面平铺一层预浸量同样为55重量％的环氧树脂预浸的碳纤维预浸布。该预浸布裁剪成100×55毫米、且裁剪出42.57×32.22毫米的预留视窗口，得到叠置的碳纤维壳体半成品；
将上述叠置的壳体半成品放入热压模具中进行热压，热压温度为180℃，热压压力为1MPa。在热压时，为了防止透明视窗受压而破裂，在透明视窗的两面上各放置一个软橡胶垫；
热压固化后，模具冷却，取出热压后的产品，得到碳纤维壳体初胚，见图1。用冲裁模具将热压后碳纤维壳体初胚上的余料冲裁掉，得到厚度为1.4毫米的碳纤维壳体。
2、形成底漆涂层和面漆涂层
用底漆涂料(大宝，RTE-4)喷涂上述得到的碳纤维壳体，在80℃温度下烘烤固化，形成厚度为20微米的底漆涂层，打磨平整。
接着，用面漆涂料(大宝，CUV-CO)喷涂上述形成了底漆涂层的碳纤维壳体，以800kJ强度的UV光照射4秒，形成厚度为15微米的面漆涂层。
最终得到电子产品的外壳。
实施例3
碳纤维布选用东丽T300碳纤维布(厚度为0.125毫米)，环氧树脂采用双酚A型环氧树脂，透明视窗采用42.57×32.22×0.57毫米的平板玻璃(超薄浮法玻璃)。
1、制备碳纤维壳体
在预浸机(科斯拉，CD-8048)中在室温下用环氧树脂预浸一张碳纤维布1分钟，将预浸量为碳纤维布的35重量％的预浸环氧树脂后的碳纤维布裁剪成100×55毫米，中间裁剪出39.57×29.22毫米的预留视窗口，然后以纹路方向交错50°平铺于热压模具内预热压出宽度为2毫米的边缘，预热压的温度为150℃，预热压的压力为9MPa；
将透明视窗放置在预热压好的预留视窗口的边缘上，在该透明视窗的另一面平铺一层预浸量同样为35重量％的环氧树脂预浸的碳纤维预浸布。该预浸布裁剪成100×55毫米、且裁剪出42.57×32.22毫米的预留视窗口，得到叠置的碳纤维壳体半成品；
将上述叠置的壳体半成品放入热压模具中进行热压，热压温度为150℃，热压压力为9MPa。在热压时，为了防止透明视窗受压而破裂，在透明视窗的两面上各放置一个软橡胶垫；
热压固化后，模具冷却，取出热压后的产品，得到碳纤维壳体初胚，见图1。用冲裁模具将热压后碳纤维壳体初胚上的余料冲裁掉，得到厚度为0.6毫米的碳纤维壳体。
2、形成底漆涂层和面漆涂层
用底漆涂料(大宝，RTE-4)喷涂上述得到的碳纤维壳体，在80℃温度下烘烤固化，形成厚度为50微米的底漆涂层，打磨平整。
接着，用面漆涂料(大宝，CUV-CO)喷涂上述形成了底漆涂层的碳纤维壳体，以800kJ强度的UV光照射4秒，形成厚度为30微米的面漆涂层。
最终得到电子产品的外壳。
对比例1
制备中间镶嵌透明视窗的塑胶电子产品外壳。
树脂采用聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)共混树脂(GEC1200HF)，透明视窗采用42.57×32.22×0.57毫米的透明聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂(Degussa Plexiglas 8N)。
1、制备PMMA透明视窗
将透明PMMA粒料在热风循环烘箱中在100℃的温度下烘烤3小时，接着在注塑压力为80Mpa，熔融温度为240℃，模具温度为55℃的条件下，用注塑机(住友SE130DU)注塑成型42.57×32.22×0.57毫米的PMMA透明视窗。
2、制备手机壳
将黑色PC/ABS粒料在热风循环烘箱中在100℃的温度下烘烤3小时，接着在注塑压力为80Mpa，熔融温度为270℃，模具温度为70℃的条件下，用注塑机(住友SE130DU)注塑成型手机外壳。
3、喷涂手机外壳
将UV漆(卡秀3600-30002M)喷涂到手机外壳表面，以800kJ的UV光强度照射4秒，在手机外壳表面形成厚度为20微米的面漆涂层。
4、装配
将上述得到的透明PMMA镜片和喷涂后的手机外壳通过超声波(20KHz)进行焊接。
最终得到电子产品的外壳。
性能测试
1、测试机械强度
根据GB/T 1040-2006，测试样品的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度。
按照上述测试方法测试实施例1-2和对比例1所制得的电子产品外壳。所得结果示于表1中。
表1
实施例1  实施例2  实施例3  对比例1
拉伸强度 650MPa  680MPa  635MPa  57MPa
拉伸模量 4400MPa  4358MPa  4486MPa  2270MPa
弯曲强度 1465MPa  1542MPa  1384MPa  88MPa
弯曲模量 7600MPa  7524MPa  7685MPa  2340MPa
缺口冲击强度 1360KJ/m2  1245KJ/m2  1286KJ/m2  74KJ/m2
从表1中的数据可以看出，本发明提供的电子产品外壳的机械强度很高。

Claims (16)

1.一种电子产品外壳，该外壳包括壳体和镶嵌在该壳体上的透明视窗，其特征在于，所述壳体为用热固性树脂预浸的多层碳纤维布热压而成的，所述多层碳纤维布分设于所述透明视窗的两面，并覆盖所述透明视窗两面的边缘，且设置于透明视窗内部的碳纤维布为一层，其余设置在透明视窗的外部。
2.根据权利要求1所述的外壳，其中，所述壳体的厚度为0.5-1.5毫米，所述透明视窗的厚度为0.5-1毫米。
3.根据权利要求1所述的外壳，其中，多层碳纤维布中相邻两层的纹路方向是相互错开的，且错开的角度为5-90°。
4.根据权利要求3所述的外壳，其中，所述错开的角度为30-50°。
5.根据权利要求1所述的外壳，其中，所述热固性树脂的预浸量为碳纤维布的30-60重量％。
6.根据权利要求1或5所述的外壳，其中，所述热固性树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的外壳，其中，所述外壳还包括依次附着在所述壳体外层上的底漆涂层和面漆涂层，所述底漆涂层的厚度为20-50微米，所述面漆涂层的厚度为15-30微米。
8.根据权利要求1所述的外壳，其中，所述透明视窗为玻璃片、树脂片、石英片或Al2O3片。
9.一种权利要求1所述的电子产品外壳的制造方法，该方法包括将透明视窗镶嵌在壳体上，其特征在于，所述壳体通过用热固性树脂预浸的多层碳纤维布热压而成，所述多层碳纤维布分设于所述透明视窗的两面，并覆盖所述透明视窗两面的边缘，且设置于透明视窗内部的碳纤维布为一层，其余设置在透明视窗的外部。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其中，所述热压的温度为120-200℃，所述热压的压力为1-20MPa。
11.根据权利要求9所述的制造方法，其中，所述多层碳纤维布中相邻两层的纹路方向是相互错开的，且错开的角度为5-90°。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其中，所述方法还包括，先将位于透明视窗一面的所述碳纤维布预留视窗口的四周预热压出宽度为0.5-2毫米的边缘，所述预热压的温度为100-180℃，所述预热压的压力为1-10MPa。
13.根据权利要求9所述的制造方法，其中，所述热固性树脂的预浸量为所述碳纤维布的30-60重量％。
14.根据权利要求9或13所述的制造方法，其中，所述热固性树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂中的一种或几种。
15.根据权利要求9所述的制造方法，其中，所述方法还包括在所述壳体外层上依次涂覆底漆和面漆。
16.根据权利要求9所述的制造方法，其中，所述透明视窗为玻璃片、树脂片、石英片或Al2O3片。
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