专利名称：一种碳纤维构件的制造方法及该方法制得的碳纤维构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及碳纤维构件的工艺技术，具体涉及一种碳纤维构件的制造方法及该方法制得的碳纤维构件。
背景技术：
伴随着科技的发展及应用需求的提高，各类电子产品不断推陈出新，并逐渐呈现出轻薄化的发展趋势；同时，在整机性能相同的前提下，良好的产品外观效果将直接影响到用户的选择。 例如，现在的手机以大屏幕、轻薄化作为主要发展趋势。众所周知，采用大屏幕、轻薄化设计后，必然会使手机外壳的强度降低，故现有设计通常选用比强度更高的材料制作手机外壳。碳纤维复合材料是一种力学性能优异的新材料，与钢材相比，它的比重不到钢材的1/4，而抗拉强度是钢材的7、倍；目前，随着碳纤维复合材料在各技术领域的广泛应用，它在手机外壳或其他承载构件上也多有应用。特别是，碳纤维布表面的特殊编织纹理能够带来更为丰富的外观视觉效果。现有技术采用多层碳纤维布采用热固性胶水粘叠加后热压成型，后期再通过计算机数字控制机床CNC(Computer numerical control)加工制成卡扣等配合结构。然而,该工艺受自身特点的限制存在以下无法克服的缺陷a.多层碳纤维布压制成型的时间较长(热压+冷压)，产能低，成本高；b.由于多层碳纤维布通过热固性胶水粘合，因此，加工获得的卡扣结构较脆，强度不足；c.构件在压制成型过程中，碳纤维布会因拉伸而产生扭曲，造成构件表面碳纤维纹理外观不均匀，影响外观质量。有鉴于此，亟待另辟蹊径针对现有碳纤维构件的制作工艺进行优化设计，在有效提高构件强度的基础上，还能够兼顾产能及良好的外观效果等要求。
发明内容
针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种碳纤维构件的制造方法。在此基础上，本发明还提供一种应用该制造方法制得的碳纤维构件。本发明提供的一种碳纤维构件的制造方法，包括将第一侧表面具有纹理的膜片置于模具内，且所述膜片的第二侧表面与所述模具的内壁相抵；自所述模具上的注入口，向所述第一侧表面注入融熔碳纤维复合塑料，获得具有第一形状的构件；通过去除材料工艺使所述具有第一形状的构件获得具有第二形状的构件。与现有技术相比，本发明所述碳纤维构件的制造方法合理地整合了模内装饰、注塑及去除材料等工艺手段。本方法以模内装饰用膜片作为载体，形成外观体现的纹理，从而满足了良好外观效果的用户需求；另一方面，相比于传统的采用热固性胶水粘叠加热压成型的方法而言，注塑成形大大提高了生产效率，可有效解决现有技术产能低、成本高的问题。此外，本方法基于注塑、去除材料工艺合理分配了加工余量，注塑时产品厚度可以相对较大，避免了薄壁等特殊构件注塑成型良品率低的问题，对于成型设备要求相对较低，可进一步控制加工成本。显然，在较高构件强度的基础上，采用该制造方法制得的碳纤维构件还能够满足产能及良好的外观效果等方面的要求。本发明还提供一种由前述制造方法制得的碳纤维构件。本发明提供的碳纤维构件制造方法可适用于具有承载强度要求的薄轻类构件，特别适用于不同电子设备的薄壁类构件。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的 附图。图I为第一实施例所述碳纤维构件制造方法的流程框图；图2为第一实施例所述碳纤维构件制造方法的各工序简图；图3为第二实施例所述碳纤维构件制造方法的流程框图。图中膜片I、第一侧表面11、第二侧表面12、模具2、注入口 3。
具体实施例方式本发明的核心是提供一种碳纤维构件的制造方法，在满足较高产能的基础上，使得采用该制造方法制得的碳纤维构件还能够满足承载强度及良好外观效果的要求。下面结合说明书附图具体说明本实施方式。不失一般性，本实施方式以手机为主体进行详细说明。应当理解，基于该手机具体说明的有关碳纤维构件的制造方法同样适用于其他电子设备，例如，笔记本电脑或者PAD平板电脑等。该手机的外壳及嵌装于外壳上的显示屏(或兼具显示和输入功能)和按键构成完整的手机壳体，且手机壳体内部设置有电子元器件，例如，天线、电源与功率控制模块、无线通信处理器、射频电路、移动电话公司的SIM卡(分离的或不分离的)、为存放若干电话号码等信息的可改写可编程存储器、语言处理模块和用于写电话号码的接口等。除外壳之外，其他功能元器件均可以应用现有技术，本文不再赘述。请参见图1，该图为第一实施例所述碳纤维构件制造方法的流程框图。本实施方式所述手机的外壳应用该制造方法制成。为便于理解，请一并参见图2，该图为本实施方式中所述碳纤维构件制造方法的各工序简图。该方法按照下述步骤执行a.制备具有预定形状的膜片1，该膜片I的第一侧表面11具有纹理。该纹理可以采用涂覆油墨的方式形成，优选采用压印工艺获得装饰用纹理。应当理解，对于本申请所述碳纤维构件的制造方法而言，制备具有预定形状的膜片为可选/优选步骤。b.将步骤a制得的膜片I置于模具2内，且该膜片I的第二侧表面12与模具2的内壁相抵。注塑完成后该第二侧表面12即形成于该手机外壳的外表面。c.合模，进行融熔碳纤维复合塑料的注入；优选地，注入口 3设置在该膜片I的第一侧表面11的同侧，以向第一侧表面注入融熔碳纤维复合塑料；进而形成以碳纤维复合塑料为主体的外壳基体。d.开模，获得具有第一形状的外壳。e.将具有第一形状的外壳通过去除材料工艺获得具有第二形状的外壳，该第二形状与外壳的预定形状相同。本文所涉及的预定形状即为产品设计形状；应当理解，本步骤所涉及的去除材料工艺包含壳体壁厚的加工，同时也包含卡扣等实体功能结构以及孔、槽等具体功能结构(图中未示出)的加工。本方法采用了 IML (In-mould-label，模内装饰成型)技术，以膜片I作为体现装饰纹理的载体，以根据指示功能或者外观效果的要求获得预期的质感，具有良好外观的体 验，并且，由于纹理附着在膜片I的内侧表面上，因此不会出现变色、脱色等现象，装饰效果始终如一；同时,外壳基材采用碳纤维复合塑料注塑成形，同现有技术相比，生产效率大大提高了，并且具有较高的强度。此外，具体执行过程中，本领域技术人员完全可以基于注塑、去除材料工艺合理确定加工余量，可大大降低注塑工序的工艺成本。其中，本方法所用膜片I的材料可以根据实际情况进行选择，例如，采用PET塑料或者PC塑料。膜片I第一侧表面11上的纹理可以为碳纤维布纹理，其有机的平面排序可以与实际碳纤维纹理的完全相同。进一步地，也可以通过压印形成三维纹样，也就是说，相应纹样的内陷深度也与实际碳纤维纹理的相同。由此进一步升其产品的丰富性，带给用户更加饱满的视觉体验和更加逼真地材质感。此外，三维纹样的设计还可以使得融熔碳纤维复合塑料在毛细作用下进入内陷的纹样当中，增加了膜片I与融熔碳纤维复合塑料之间的比表面积，进而提高固化成型后两者之间的接合稳固程度，有效防止膜片I的开裂。可以理解的是，该三维纹样的内陷深度也可以采用去除材料工艺形成。作为母材 的膜片I碳纤维布厚度较薄，采用去除材料工艺形成该碳纤维布纹理必然需要工艺成本较高的技术措施，因此，采用压印工艺在膜片I的第一侧表面11形成三维的碳纤维纹理，为最优方案。上述方案中，膜片I第一侧表面11上的纹理为碳纤维布纹理，显然，也可以将纹理设计为其他艺术图案，以获得更为个性化的艺术效果。随着社会的进步，科技、经济的快速发展，消费者对更为个性化的品味追求不断提高，为此，手机外壳的纹理设计也将不断推陈出新，例如更加数字化的三维纹样、或者是模仿机械加工留下的痕迹，或者是模仿更加接近自然，仿佛能够直接触摸到树木、毛皮、金属的质感，提高产品的真实感。色彩设计在纹理设计中同样起着重要的作用，为了满足不同群体的需要，即使完全相同的图案也可以有多种配色方案。例如对于碳纤维纹理，最常用的配色方案为黑色或白色。本方案也可以采用了更为丰富多彩的配色方案，如玛瑙粉、珊瑚蓝、酒红、日光橙、棕色、金属灰等，这些配色方案均可以在膜片I上印制实现，从而使手机外壳具有多种亮丽的色彩。针对本实施方式所述手机外壳等薄壳类碳纤维构件，本方法实际执行过程时应当兼顾注塑工艺难度及加工成本。经生产试验确定，对于设计碳纤维复合塑料层的厚度为0. 3mnT0. 6mm的外壳产品，或者说，对于具有第二形状的构件中碳纤维复合塑料层的厚度为0. 3mnT0. 6mm的成品，其前序工序当中所述具有第一形状的构件中碳纤维复合塑料层的厚度为1.0mnT2.0mm。此工序尺寸配置，一方面能够有效适应碳纤维复合塑料的流动性，在确保半成品的注塑良率的基 础上，可降低该工序选用成型设备的要求；另一方面可以实现复杂的产品结构，并最大限度地控制去除材料工序的加工余量及加工成本。此外,去除材料工艺优选采用CNC (Computer numerical control,计算机数字控制)机床去除相应的材料，CNC机床有如下特点加工精度高，具有稳定的加工质量；可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；生产率高，一般为普通机床的3飞倍；自动化程度高，可以减轻操作者的劳动强度；批量化生产，产品质量容易控制。因此，采用CNC机床可进一步提闻广能、控制广品精度。为了避免融熔碳纤维复合塑料在流动过程中，影响前述纹理的附着稳定性，可进一步针对其具体注塑工艺参数作合理优化。优选地，融熔碳纤维复合塑料的注塑压力不大于lOOMPa、射速不大于60mm/s ;经生产试验确定,对于设计碳纤维复合塑料层的厚度为
0.3mnT0. 6mm的外壳产品，注塑压力为70MPa、射速为30mm/s能够获得兼顾注塑产能和良率的最佳效果。如前述第一实施例所述碳纤维构件的制造方法，其中步骤a为可选碳纤维构件的制造方法优选步骤，基于此，本文还提供另外一种有关碳纤维构件制造方法的实施例，具体请参见图3，该图示出第二实施例所述碳纤维构件的制造方法的流程框图。该方法按照下述步骤执行b.将具有预定形状的膜片I置于模具2内，该膜片I的第一侧表面11具有纹理，且该膜片I的第二侧表面12与模具2的内壁相抵。注塑完成后该第二侧表面12即形成于该手机外壳的外表面。c.合模，进行融熔碳纤维复合塑料的注入，形成以碳纤维复合塑料为主体的外壳基体。d.开模，获得具有第一形状的外壳。e.将具有第一形状的外壳通过去除材料工艺获得具有第二形状的外壳，该第二形状与外壳的预定形状相同。应用理解，本发明关于碳纤维手机外壳制造方法的设计构思还可以应用于PAD电脑、笔记本电脑等电子设备的外壳或者其他承载构件当中。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种碳纤维构件的制造方法，其特征在于，包括 将第一侧表面具有纹理的膜片置于模具内，且所述膜片的第二侧表面与所述模具的内壁相抵； 自所述模具上的注入口，向所述第一侧表面注入融熔碳纤维复合塑料，获得具有第一形状的构件； 通过去除材料工艺使所述具有第一形状的构件获得具有第二形状的构件。
2.根据权利要求I所述的碳纤维构件的制造方法，其特征在于，所述构件为薄壁类构件。
3.根据权利要求I或2所述的碳纤维构件的制造方法，其特征在于，所述具有第一形状 的构件中碳纤维复合塑料层的厚度为I. 0mnT2. Omm，所述具有第二形状的构件中碳纤维复合塑料层的厚度为0. 3mnT0. 6mm。
4.根据权利要求I至3任意一项所述的碳纤维构件的制造方法，其特征在于，所述融熔碳纤维复合塑料的注塑压力不大于lOOMPa、射速不大于60mm/s。
5.根据权利要求I至4任意一项所述的碳纤维构件的制造方法，其特征在于，所述去除材料工艺为采用计算机数字控制机床去除相应的材料。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的碳纤维构件的制造方法，其特征在于，所述纹理为采用压印工艺形成的碳纤维纹理。
7.根据权利要求6所述的碳纤维构件的制造方法，其特征在于，所述碳纤维布纹理具体为三维纹样。
8.根据权利要求I至7任意一项所述的碳纤维构件的制造方法，其特征在于，所述膜片的材料具体为PET塑料或者PC塑料。
9.一种由权利要求I至8中任一项所述制造方法制得的碳纤维构件。
10.根据权利要求9所述的碳纤维构件，其特征在于，所述碳纤维构件具体为手机外壳或平板电脑外壳。
全文摘要
本发明公开了一种碳纤维构件的制造方法，包括将第一侧表面具有纹理的膜片置于模具内，且所述膜片的第二侧表面与所述模具的内壁相抵；自所述模具上的注入口，向所述第一侧表面注入融熔碳纤维复合塑料，获得具有第一形状的构件；通过去除材料工艺使所述具有第一形状的构件获得具有第二形状的构件。与现有技术相比，本发明提供的制造方法在确保构件使用强度需求的基础上，可有效提高加工效率；并且应用本方法制得的碳纤维构件表面具有能够带来良好外观效果的碳纤维纹理。在此基础上，本发明还提供一种应用该制造方法制得的碳纤维构件。
文档编号G06F1/18GK102672880SQ201210137198
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者董大海, 郁皎 申请人:华为终端有限公司