CN103906385B

CN103906385B - 一种电子产品壳体及其制备方法

Info

Publication number: CN103906385B
Application number: CN201210588760.XA
Authority: CN
Inventors: 范志远
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2012-12-29
Filing date: 2012-12-29
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2032-12-29
Also published as: CN103906385A

Abstract

本发明提供了一种电子产品壳体，该电子产品壳体具有水溶性硬化层‑软胶层‑硬胶层的三层结构，所述水溶性硬化层的材质选自聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇缩醛中的一种。还提供了该电子产品壳体的制备方法。本发明以双色注塑技术为依托，在产品涉及上采用了“硬胶外包，软胶内嵌”构型，并且通过施以水溶性硬化层保护，有效确保二次加工在软硬胶双色产品上的成功实施，极大提高了制程良率。

Description

一种电子产品壳体及其制备方法

技术领域

本发明涉及电子产品制造领域，尤其涉及一种软胶类注塑产品领域。

背景技术

随着当今数码电子产品的不断推陈出新，市场竞争日趋激烈，制造业所采用的传统材料及其加工技术已愈来愈难以满足客户和消费者的需求。双色注塑工艺作为一种近年来兴起并迅速流行的产品制造手段，一定程度上弥补了普通注塑制程的欠缺，扩大了材料的选择及使用范围，丰富了产品的外观及加工效果。然而目前该技术依旧较多依托于传统工程塑料诸如PC/ABS合金、聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等，难以在感官上赋予多样化及高档化的用户体验。以塑性聚氨酯弹性体（TPU）为代表的热塑性弹性体材料因其出色的相容性、优异的物理机械性能逐渐受到业界关注。苹果公司的巅峰之作iPhone更是催生了软胶（soft touch效果）保护壳的风靡。该种材料凭借兼具橡胶和塑料两者的优良机械特性，灵活可塑的色彩配置，突出的耐环境性能，以及与多种高分子材料间良好的附着力，愈来愈多地作为手机等电子产品的装配零件而体现。但又由于其本身的特性限制，二次加工性差，通常无法保证所要求的尺寸公差，故难以直接作为成型精密结构诸如手机外壳的原材料。目前针对TPU等软胶类产品的二次加工尚无较好方式。通常采用的方案有两种：1、根据产品结构设计对应治具，将产品定位并贴合普通保护膜后作机械加工，完毕后取下部件并手工揭除膜层；2、直接在产品表面实施镭雕（激光雕刻）。上述方案1的缺点在于：加工时无法确保过程定位精准，TPU材料易粘刀，并形成毛刺或破坏型卷状碎屑，且手工去膜工段费时费力；方案2的缺点则为：不同波段的激光镭射极易造成产品加工部位的变性或焦化现象，破坏了其外观面，导致无法满足客户需求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的双色注塑电子产品外壳CNC后加工制程良率低的问题，本发明提供了一种电子产品壳体，该电子产品壳体具有水溶性硬化层-软胶层-硬胶层的软胶内嵌、硬胶外包的三层结构，所述水溶性硬化层选自聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇缩醛中的一种。

本发明还提供了一种电子产品壳体的制备方法，包括步骤：1）采用双色注塑成型，其中，第一色原料为硬胶，第二色原料为软胶，得注塑品；2）在步骤1）得到的注塑品的软胶面上喷涂水溶性硬化层，得喷涂部件；3）将步骤2）得到的喷涂部件按图纸要求作数控加工，得到本发明所述的电子产品壳体，其中，所述水溶性硬化层选自聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇缩醛中的一种。其中，双色注塑中的“第一色”和“第二色”皆为本领域技术人员公知的技术术语，“第一色”和“第二色”也可分别记为“第一射”和“第二射”，“一射”、“二射”实际代表了双色材料产品的结构布局，一射的注塑材料形成产品壳体的外表面，二射材料形成产品壳体的内表面。

本发明以双色注塑技术为依托，在产品涉及上采用了“硬胶外包，软胶内嵌”构型，并且通过施以水性硬化层涂层保护，有效确保二次加工在软硬胶双色产品上的成功实施，极大提高了制程良率。

附图说明

图1为本发明公开的“硬胶外包，软胶内嵌”电子产品壳体构型的示意图。其中，1为水溶性硬化层，2为软胶层，3为硬胶层。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种电子产品壳体，该电子产品壳体具有水溶性硬化层-软胶层-硬胶层的三层结构，所述水溶性硬化层的材质选自聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇缩醛中的一种或几种。

本发明所公开的电子产品壳体在产品结构设计上：硬胶外包，软胶内嵌，本发明所述软胶和硬胶为本领域技术人员公知的技术术语。有效地避免了在软胶面上作涂层保护出现的问题，例如，因热塑性弹性体TPU表面性能所限，无法通过耐紫外线老化及铅笔硬度测试等问题。

根据本发明，优选地，所述软胶层选自热塑性聚氨酯（TPU）、热塑性弹性体（TPE）、对苯二甲酸（TPA）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）中的一种或几种。

根据本发明，优选地，所述硬胶层选自聚碳酸酯（PC）、聚碳酸酯改性材料PC/ABS、聚酰胺（尼龙PA）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）中的一种或几种。

根据本发明，优选地，所述硬化层的厚度为0.7-1.2mm，所述软胶层的厚度为0.5-1.0mm，所述硬胶层的厚度为0.01-0.05mm。

本发明还提供了一种电子产品壳体的制备方法，包括步骤：1）采用双色注塑成型，其中，第一色原料为硬胶，第二色原料为软胶，得注塑品；2）在步骤1）得到的注塑品的软胶面上喷涂水溶性硬化层，得喷涂部件；3）将步骤2）得到的喷涂部件按图纸要求作数控加工，得到本发明所述的电子产品壳体，其中，所述水溶性硬化层的材质选自聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇缩醛中的一种或几种。优选地，所述步骤3）中的数控加工方向为：自上而下，从水溶性硬化层经软胶层到硬胶层。

根据上述制备方法，优选地，所述步骤1）中的硬胶选自聚碳酸酯、聚碳酸酯改性材料PC/ABS、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯PP、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种。

根据上述制备方法，优选地，所述步骤1）中的软胶选自热塑性聚氨酯、热塑性弹性体、对苯二甲酸、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种或几种。

根据上述制备方法，优选地，所述步骤1）中的第一色：注射压力：2600±200kgf/cm²；射速：120±10mm/s。

根据上述制备方法，优选地，所述步骤1）中的第二色：注射压力：2000±200kgf/cm²；射速：100±10mm/s。若进一步通过模具蚀刻在第二色软胶面上赋予Logo或图案，则其所达到的效果远胜于第二色硬胶材质表面所得到的表观，大大提高了清晰度。

根据上述制备方法，优选地，还包括步骤：将喷涂后的部件进行干燥，干燥温度40-50℃。

根据上述制备方法，其中，所述步骤1）得到的注塑品结构为硬胶外包，软胶内嵌。

本发明所公开的制备方法可应用于移动电话、MP3/MP4、便携/平板电脑、数码相机等电子产品制造领域，可在软胶类注塑产品上顺利实现二次加工或图案效果。

根据上述制备方法，进一步优选地，还包括步骤：干燥后进行数控加工。

根据上述制备方法，更进一步优选地，还包括步骤：数控加工后将产品进行水洗。

本发明的优选技术方案可具体描述为：以传统工程塑料PC、PC/ABS等为第一色，以TPU 等软胶为第二色，采用了双色注塑的工艺，成型后实施表面喷涂，附着以水性可保护涂层PVA（聚乙烯醇）等，进行数控加工（CNC）二次加工并清洗后得到最终产品。

制作工艺流程可具体描述为：产品结构设计--治具及注塑模具开制--双色成型--水性涂层保护--干燥--CNC--水洗--成品。可进一步具体描述为： 1、设计产品结构图纸；2、开发相应的注塑模具及喷涂、CNC治具；3、双色注塑成型；4、将成型后的注塑件置于喷涂治具内予以水溶性硬化层涂覆，确保涂层均匀；5、将喷涂部件放入烘箱内进行干燥处理，时间15min-20min，烘烤温度设定在40-50℃； 6、将干燥后的样品按图纸要求作数控加工（CNC）；7、将样品予以水洗，得到最终成品。

通过以上步骤，即可制成一种新型软胶双色产品。该技术方案精确地处理了产品孔结构，在喷涂有水溶性聚乙烯醇层软胶层上CNC加工性能明显优于未喷涂层的材料，产品加工边缘不出现毛边现象，加工精度为0.05mm。所述水溶性硬化层用以提高在软胶面上作二次机械加工的刀具精准度，并改善加工后的外观效果，避免了切割所致毛刺或镭雕引发的局部烧焦风险，水溶性硬化层作为加工过程中的辅助工具，事后因其极优的水溶性而被完全清除且不留痕迹。整体上既免除了人工去膜的过程，缩短了工时，亦有效提升了产品制程的良率，并节约了成本。

本发明本产品最大程度利用了双色注塑及TPU材料所带来的表面效果多样化，有效克服了传统工艺对于弹性体材料加工所导致的不良表征，进而拓宽了此类材料未来市场应用的空间。

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

1、设计产品图纸，开制注塑模具及喷涂、CNC治具

设计开发手机电池后盖的结构图纸，根据产品构造开制注塑模具和喷涂治具，确保模治具尺寸精度；

2、注塑原材料

选用PC+TPU的双色材料组合，其中第一色原料为PC1231T（Sabic），第二色原料为TPU83085A（Bayer）；

3、双色注塑成型

第一色PC1231T：注射压力：2600kgf/ cm²，射速：110mm/s，动模温度：158℃，定模温度：120℃，干燥温度：120℃，干燥时间：4h；

第二色TPU83085A：注射压力：2000kgf/ cm²，射速：100mm/s，动模温度：158℃，定模温度：20℃，干燥温度：100℃，干燥时间：4h；得到注塑成型样品；

4、水溶性硬化层喷涂

将注塑成型样品置于喷涂治具内予以PVA喷涂，确保均匀性即可；

5、部件干燥

将喷涂后部件放置于烘箱内进行真空干燥，设定干燥温度为45℃，烘烤时间为20min；

6、数控加工

将样品装夹于治具内放入数控中心作机械加工，机台型号为FANUC（发那科），加工参数如下：

TPU（软胶）：刀具规格（Φ3.175*2*6），转速（12000+/-3000RPM），进给（2500+/-500mm/min），孔位的长度22.5mm，宽度8.7mm；

PC（硬胶）：刀具规格（Φ6*1.5*6），转速（20000+/-5000RPM），进给（1500+/-500mm/min），孔位的长度8.7mm，宽度22.5mm；

7、水洗，得到最终成品

将数控机加工后的制件置于传送带输送至水槽内以清水漂洗后，晾干即得所需产品S1。

实施例2

与实施例1相比，不同之处在于，用“PC/ABS+TPU的双色材料组合”代替“PC+TPU的双色材料组合”，其中，PC/ABS选自sabic公司的PC/ABS C1200HF，其余均与实施例1相同，得产品S2。

实施例3

与实施例1相比，不同之处在于，缺少步骤5，其余均与实施例1相同，得产品S3。

实施例4

与实施例1相比，不同之处在于，不同之处在于步骤3参数为“第一色PC1231T：注射压力：2400kgf/ cm²，射速：120mm/s，动模温度：100℃，定模温度：80℃，干燥温度：120℃，干燥时间：4h；

第二色TPU83085A：注射压力：1800kgf/ cm²，射速：110mm/s，动模温度：100℃，定模温度：60℃，干燥温度：80℃，干燥时间：4h；得到注塑成型样品；”，其余均与实施例1相同，得产品S4。

实施例5

与实施例1相比，不同之处在于，用“PMMA+TPE的双色材料组合”代替“PC+TPU的双色材料组合”，其余均与实施例1相同，得产品S5。

实施例6

与实施例1相比，不同之处在于，步骤4中，用“聚醋酸乙烯”代替“PVA”，其余均与实施例1相同，得产品S6。

对比例1

与实施例1相比，不同之处在于，将步骤6替换成以下步骤：

将样品使用治具固定在冲压机工作台上，进行冲切加工，冲切压力10kg，孔位的长度8.7mm，宽度22.5mm，其余均与实施例3相同，得产品DS1。

对比例2

与实施例 1相比，不同之处在于，将步骤6替换成以下步骤：

将样品使用治具固定在CO2激光工作台上，进行切割加工，加工功率40W，孔位的长度8.7mm，宽度22.5mm，其余与实施例4相同，得产品DS2。

对比例3

与实施例1相比，不同之处在于，缺少步骤 4和5，其余均与实施例1相同，得产品DS3。

性能测试

1.在样品孔结构垂直方向，采用单色光放大4倍将其投影在测量台上；

2.观察通孔处投影边缘毛刺，测量其孔结构长宽尺寸，并记录数据；

3.将数据缩小4倍，数据在孔长22.5±0.05和孔宽8.7±0.05计为良品。

	样品测试方法	测试数量pcs	良率%
				S1	投影法	100	98
S2	投影法	100	98
				S3	投影法	100	90
S4	投影法	100	84
				S5	投影法	100	95
S6	投影法	100	96
				DS1	投影法	100	5
DS2	投影法	100	17
				DS3	投影法	100	53

由上表可知，采用本发明的技术方案精确地处理了产品孔结构，在软胶层上喷涂水溶性硬化层后CNC加工性能明显优于未喷涂层的材料，水溶性硬化层喷涂和CNC数控加工结合使得产品加工边缘不出现毛边现象，制程良率高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电子产品壳体，其特征在于，该电子产品壳体具有水溶性硬化层-软胶层-硬胶层的三层结构，所述水溶性硬化层的材质选自聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇缩醛中的一种。

2.根据权利要求1所述的电子产品壳体，其特征在于，所述软胶层的材质选自热塑性聚氨酯、热塑性弹性体、对苯二甲酸、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的电子产品壳体，其特征在于，所述硬胶层的材质选自聚碳酸酯、聚碳酸酯改性材料PC/ABS、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的电子产品壳体，其特征在于，所述硬化层的厚度为0.7-1.2mm，所述软胶层的厚度为0.5-1.0mm，所述硬胶层的厚度为0.01-0.05mm。

5.一种电子产品壳体的制备方法，包括步骤：1）采用双色注塑成型，其中，第一色原料为硬胶，第二色原料为软胶，得注塑品；2）在步骤1）得到的注塑品的软胶面上喷涂水溶性硬化层，得喷涂部件；3）将步骤2）得到的喷涂部件按图纸要求作数控加工，得到权利要求1所述的电子产品壳体，其中，所述水溶性硬化层选自聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇缩醛中的一种。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特在在于，所述步骤3）中数控加工方向为自水溶性硬化层经软胶层到硬胶层。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特在在于，所述步骤1）中的硬胶选自聚碳酸酯、聚碳酸酯改性材料PC/ABS、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯PP、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特在在于，所述步骤1）中的软胶选自热塑性聚氨酯、热塑性弹性体、对苯二甲酸、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特在在于，所述步骤1）中的第一色：注射压力：2600±200kgf/cm²；射速：120±10mm/s。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特在在于，所述步骤1）中的第二色：注射压力：2000±200kgf/cm²；射速：100±10mm/s。

11.根据权利要求5所述的制备方法，其特在在于，还包括步骤：将喷涂后的部件先进行干燥，干燥温度40-50℃。

12.根据权利要求5所述的制备方法，其特在在于，还包括步骤：数控加工后将产品进行水洗。