CN101841982B - 一种电子产品外壳及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种电子产品外壳及其制作方法，该外壳包括纤维基材层和位于纤维基材层之上的人造大理石层。该方法包括步骤：提供人造大理石溶液和纤维布；将人造大理石溶液均匀涂覆在纤维布表面；将涂有人造大理石溶液的纤维布放入模具中，热压成型，得到附着有人造大理石层的纤维布；将附着有人造大理石层的纤维布半成品边缘打磨光滑至要求尺寸。根据本发明，使得电子产品外壳既具有纤维产品的高强度和高模量，同时也具有的人造大理石的高硬度、耐磨性、抗划痕性及以及多变的纹路和色彩等外观效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子产品外壳及其制作方法。
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，外观也比较单一。
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且外观独特的电子产品外壳。
本发明提供了一种电子产品的外壳，该外壳包括纤维基材层和位于纤维基材层之上的人造大理石层。
所述纤维基材层的厚度为0.5-1.5毫米，所述人造大理石层的厚度为0.1-1毫米。
所述纤维基材层的材料为碳纤维、玻璃纤维、卡夫拉纤维、硼纤维、氮化硼纤维、陶瓷纤维的任一种。
制得所述人造大理石层的材料含有单体、填料、固化剂、消泡剂和颗粒，所述单体为环氧树脂，相对于100重量份的单体，所述填料的含量为50-450重量份，所述固化剂的含量为1-100重量份，所述消泡剂的含量为0.1-30重量份，所述颗粒的平均粒子直径为1-1000微米，所述颗粒的含量为1-100重量份。
所述颗粒为花岗岩、大理石和砂岩中的一种或几种。
本发明还提供了该电子产品外壳的制造方法，该方法包括步骤：
提供人造大理石溶液和纤维布；
将人造大理石溶液均匀涂覆在纤维布表面；
将涂有人造大理石溶液的纤维布放入模具中，热压成型，得到附着有人造大理石层的纤维布；
将附着有人造大理石层的纤维布半成品边缘打磨光滑至要求尺寸。
所述热压的温度为80-250℃，所述热压的压力为0.1-10MPa，所述热压的时间为1-15分钟。
进一步的，热压成型后还包括冷却附着有人造大理石层的纤维布的步骤。
所述冷却的方法为冷压机冷压，压力2MPa，冷却时间为1-10分钟。
更进一步的，打磨边缘后还包括打磨人造大理石外表面的步骤。
所述提供人造大理石溶液的方法为将单体、填料、固化剂、消泡剂和颗粒混合，所述单体为环氧树脂，相对于100重量份的单体，所述填料的用量为50-450重量份，所述固化剂的用量为1-100重量份，所述消泡剂的用量为0.1-30重量份，所述颗粒的平均粒子直径为1-1000微米，所述颗粒的含量为1-100重量份。
在将单体、填料、固化剂和消泡剂混合时，还包括加入固化促进剂，所述固化促进剂为胺类固化促进剂、咪唑及其盐类固化促进剂、取代脲固化促进剂、金属有机酸盐固化促进剂、膦类固化促进剂、三氟化硼胺络合物固化促进剂、酚类固化促进剂的一种或几种，相对于100重量份的单体，所述固化促进剂的用量为0.1-20重量份。
所述混合在0.01-0.1兆帕的真空度下进行。
根据本发明提供的电子产品的外壳，由于壳体为纤维材料和人造大理石材料复合而成，使得电子产品外壳既具有纤维产品的高强度和高模量(材料在受力状态下应力与应变之比)，同时也具有的人造大理石的高硬度、耐磨性、抗划痕性及以及多变的纹路和色彩等外观效果。
具体实施方式
本发明提供的电子产品外壳包括纤维基材层和位于纤维基材层之上的人造大理石层。
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。一般的，所述纤维基材层的厚度为0.5-1.5毫米，人造大理石的厚度为0.1-1.0毫米。
所述纤维基材层的材料为碳纤维、玻璃纤维、卡夫拉纤维、硼纤维、氮化硼纤维、陶瓷纤维的任一种。
根据本发明提供的电子产品外壳，制得所述人造大理石层的材料含有单体、填料、固化剂、消泡剂和颗粒，其中，所述单体为环氧树脂，相对于100重量份的单体，所述填料的含量为50-450重量份，所述固化剂的含量为1-100重量份，所述消泡剂的含量为0.1-30重量份，所述颗粒的平均粒子直径为1-1000微米，含量为1-100重量份。
所述颗粒为花岗岩、大理石和砂岩中的一种或几种，使得最终的产品可以呈现大理石的外观效果，添加的分量可由本领域技术人员根据需要的外观效果调配。
所述环氧树脂为缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂肪环环氧树脂的一种或几种。
所述填料为氢氧化铝、碳酸钙、氧化铝、滑石、氢氧化镁和二氧化钛中的一种或几种。所述填料的平均粒子直径优选为10-200微米，更优选为10-60微米。所述填料的平均粒子直径在上述优选范围内时，在单体聚合的过程中，能与形成的聚合物很好地进行交联，进而提高形成的人造石的强度。所述填料均可以商购得到。
所述固化剂为脂肪多元胺、脂环多元胺、芳香胺、酸酐类、聚酰胺类和改性胺类中的一种或几种。
本发明所述消泡剂为常规使用的消泡剂，可以商购得到。例如，可以选用毕克化学有限公司产的BYK515、DowCorning公司产的ANTIFOAM ACOMPOUND、瑞士汽巴精密公司产的EFKA5118中的一种或几种。
上述制得人造大理石的组合物还可包括固化促进剂，所述固化促进剂为胺类固化促进剂、咪唑及其盐类固化促进剂、取代脲固化促进剂、金属有机酸盐固化促进剂、膦类固化促进剂、三氟化硼胺络合物固化促进剂、酚类固化促进剂的一种或几种，相对于100重量份的单体，所述固化促进剂的含量为0.1-20重量份。
根据本发明，制得所述电子产品外壳的方法包括如下步骤：
提供人造大理石溶液和纤维布。
按照上述组合物成分：单体、填料、固化剂、消泡剂和颗粒混合成人造大理石溶液，优选的，可加入固化促进剂，根据本发明，所述混合优选在真空下进行，从而使得在混合过程中产生的气泡充分消除，而不会影响后续形成的人造石的质量。所述真空可以是在0.01-0.1兆帕的范围。上述纤维布可商购的得到，根据本发明，优选为碳纤维材料，可商购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。其产品具有质量轻、高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀以及抗疲劳性能显著高于钢、铝的特点。
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。
用刮刀将适量的人造大理石溶液均匀涂覆在碳纤维布表面，人造大理石溶液的涂覆量根据电子产品外壳面积和需要的人造大理石层厚度而定，对于市面上常见的各种手机外壳来说，一般涂覆量为3-50g。
将涂有人造大理石溶液的纤维布放入热压模具中，热压成型，得到附着有人造大理石层的碳纤维布；
由于大理石溶液属于热固性材料而纤维类材料属于热塑性材料，使得两者由于收缩率不同导致碳纤维布变形，所以热压的温度、加压时间和压力都需要严格控制。根据本发明，所述热压的温度为80-250℃，所述热压的压力为0.1-10MPa，所述热压的时间为1-15分钟。作为本发明的优选，所述热压的温度为100-150℃，所述热压的压力为1-5MPa，所述热压的时间为5-10分钟。
优选的，还包括冷却热压成型后的附着有人造大理石层的纤维布的步骤。所述冷却的方法为冷压机冷压，压力2MPa。冷却时间为1-10分钟。冷却的目的是定型及便于取出产品。冷压机可采用市场上常见的各种冷压机，如华城模具机械厂HS-200T。
将附着有人造大理石层的纤维布半成品边缘打磨光滑至要求尺寸。
产品直接就可以成型出外壳结构，只需将边缘打磨光滑即可。
优选的，还包括打磨人造大理石外表面的步骤。用以将表面凹凸不平处打磨平整，并去除表面气泡。还可将上述粗磨过的壳体的大理石表面进行抛光处理，使产品表面达到镜面效果(表面粗糙度为A或A+级)。
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
1、提供人造大理石溶液和碳纤维布。
碳纤维布选用东丽T300碳纤维预浸布(厚度为0.125毫米)。该预浸布裁剪成67×45毫米。
采用100分量重的双酚F型环氧树脂作为单体，采用255分量的氢氧化铝、碳酸钙、氧化铝、滑石混合物作为填料，采用80分量的脂肪多元胺(广东盛世达科贸有限公司593固化剂)作为固化剂，选用2分量毕克化学有限公司产的BYK515号产品作为固化促进剂，采用粒径为800的大理石和砂岩混合物作为添加颗粒，将上述物质在0.05兆帕的真空度下进行搅拌25分钟，得到人造大理石溶液。
将5g大理石溶液均匀涂覆在碳纤维预浸布上，然后将涂覆有大理石溶液的碳纤维预浸布放入热压模具中进行热压，热压温度为100℃，热压压力为3MPa。
热压固化后，模具冷却，取出热压后的产品。
将附着有人造大理石层的纤维布半成品边缘打磨光滑至要求尺寸。
将上述半成品表面大理石打磨至规定厚度即可。
选用普通PC材料注塑得到的电子产品作为对比例1。
选用不锈钢材质的电子产品作为对比例2。
选用PC+30％GF(玻纤)材料制得的的电子产品作为对比例3。
将上述得到的产品进行性能测试。
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。
铅笔硬度测试：不同硬度等级的铅笔以与水平成45度角约7.5±0.1N的力在产品表面移动，通过划痕测试涂层的硬度。
抗划痕测试：触头半径0.2mm，表面粗糙度优于0.02Ra。触头以10mm/s的速度移动28mm，载荷线性的由1N增加到5N
得到测试结果如表1所示：
表1
| 实施例1 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 拉伸强度 | 660MPa | 57MPa | 560MPa | 99MPa |
| 拉伸模量 | 4.5GPa | 2.27GPa | 200GPa | 153MPa |
| 弯曲强度 | 1500MPa | 88MPa | 205MPa | - |
| 弯曲模量 | 7.5GPa | 2.34GPa | 230GPa | 6.61GPa |
| 缺口冲击强度 | 130KJ/m2 | 74KJ/m2 | 110KJ/m2 | 11KJ/m2 |
| 表面硬度 | 4H | HB | - | H |
| 抗划痕 | 5N | 1N | - | 2N |
Claims (15)
1.一种电子产品外壳，其特征在于，该外壳包括纤维基材层和位于纤维基材层之上的人造大理石层，其中，制得所述人造大理石层的材料含有单体、填料、固化剂、消泡剂和颗粒，所述单体为环氧树脂，相对于100重量份的单体，所述填料的含量为50-450重量份，所述固化剂的含量为1-100重量份，所述消泡剂的含量为0.1-30重量份，所述颗粒的平均粒子直径为1-1000微米，所述颗粒的含量为1-100重量份。
2.根据权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述纤维基材层的厚度为0.5-1.5毫米，所述人造大理石层的厚度为0.1-1.0毫米。
3.根据权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述纤维基材层的材料为碳纤维、玻璃纤维、卡夫拉纤维、硼纤维、氮化硼纤维、陶瓷纤维的任一种。
4.根据权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述颗粒为花岗岩、大理石和砂岩中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述环氧树脂为缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂肪环环氧树脂的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述填料为氢氧化铝、碳酸钙、氧化铝、滑石、氢氧化镁和二氧化钛中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述固化剂为脂肪多元胺、脂环多元胺、芳香胺、酸酐类、聚酰胺类和改性胺类中的一种或几种。
8.一种如权利要求1所述的电子产品外壳的制造方法，其特征在于，该方法包括步骤：
提供人造大理石溶液和纤维布；
将人造大理石溶液均匀涂覆在纤维布表面；
将涂有人造大理石溶液的纤维布放入模具中，热压成型，得到附着有人造大理石层的纤维布；
将附着有人造大理石层的纤维布半成品边缘打磨至要求尺寸；
其中，所述提供人造大理石溶液的方法为将单体、填料、固化剂、消泡剂和颗粒混合，所述单体为环氧树脂，相对于100重量份的单体，所述填料的用量为50-450重量份，所述固化剂的用量为1-100重量份，所述消泡剂的用量为0.1-30重量份，所述颗粒的平均粒子直径为1-1000微米，所述颗粒的含量为1-100重量份。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述热压的温度为80-250℃，所述热压的压力为0.1-10MPa，所述热压的时间为1-15分钟。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述热压的温度为100-150℃，所述热压的压力为1-5MPa，所述热压的时间为5-10分钟。
11.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，热压成型后，还包括有冷却附着有人造大理石层的纤维布的步骤。
12.根据权利要求11的制造方法，其特征在于，所述冷却的方法为冷压机冷压，压力2MPa，冷却时间为1-10分钟。
13.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，边缘打磨后还包括打磨人造大理石外表面的步骤。
14.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，在将单体、填料、固化剂、消泡剂和颗粒混合时，还包括加入固化促进剂，所述固化促进剂为胺类固化促进剂、咪唑及其盐类固化促进剂、取代脲固化促进剂、金属有机酸盐固化促进剂、膦类固化促进剂、三氟化硼胺络合物固化促进剂、酚类固化促进剂的一种或几种，相对于100重量份的单体，所述固化促进剂的用量为0.1-20重量份。
15.根据权利要求8所述的方法，特征在于，所述混合在0.01-0.1兆帕的真空度下进行。
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