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1、(10)申请公布号 CN 103660312 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103660312 A (21)申请号 201310652993.6 (22)申请日 2013.12.05 B29C 70/34(2006.01) B29C 70/38(2006.01) (71)申请人 深圳 TCL 新技术有限公司 地址 518052 广东省深圳市南山区中山园路 1001 号 TCL 国际 E 城科技大厦 D4 栋 7 楼 (72)发明人 罗海宝 刘亚东 陈大华 (74)专利代理机构 深圳市世纪恒程知识产权代 理事务所 44287 代理人 胡海国 (54) 发明名称 碳纤维外壳的。
2、制造方法 (57) 摘要 本发明公开了一种碳纤维外壳的制造方法, 包括步骤 : 将单向碳纤维预浸料叠层排布形成内 层和中间层, 中间层上的单向碳纤维预浸料与内 层上的单向碳纤维预浸料呈大于 0的夹角 ; 将 碳纤维平纹布预浸料铺设在中间层上形成外层 ; 内层、 中间层和外层形成预成型原料 ; 将预成型 原料放入模具中并按预设的成型条件固化成型, 形成外壳粗制品 ; 对外壳粗制品进行结构精加 工。 本发明的碳纤维外壳的制造方法, 通过该碳纤 维外壳的制造方法生产制造出的碳纤维外壳, 它 的材质为碳纤维环氧树脂复合材料, 因此该碳纤 维外壳 : 比强度高、 自重轻, 利于显示设备的轻盈 设计 ; 。
3、比模量高、 刚度大, 抗摔性强 ; 并且耐腐蚀 性、 耐高温性好, 抗疲劳性能好, 不易变形。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103660312 A CN 103660312 A 1/2 页 2 1. 一种碳纤维外壳的制造方法, 其特征在于, 包括步骤 : 将单向碳纤维预浸料按第一预设角度依次错开叠层排布, 形成内层 ; 将单向碳纤维预 浸料按第二预设角度依次错开叠层排布在所述内层上, 形成中间层, 所述中间层上的单向 碳纤维预。
4、浸料与所述内层上的单向碳纤维预浸料呈大于 0的夹角 ; 将碳纤维平纹布预浸 料铺设在所述中间层上形成外层 ; 所述内层、 中间层和外层形成预成型原料 ; 将所述预成型原料放入模具中并按预设的成型条件固化成型, 形成外壳粗制品 ; 对所述外壳粗制品进行结构精加工。 2. 根据权利要求 1 所述的碳纤维外壳的制造方法, 其特征在于, 在所述将所述预成型 原料放入模具中并按预设的成型条件固化成型的步骤之前还包括 : 将所述预成型原料按预设的尺寸进行裁剪。 3. 根据权利要求 1 所述的碳纤维外壳的制造方法, 其特征在于, 所述第一预设角度为 90, 所述第二预设角度为 90, 所述中间层上的单向碳纤。
5、维预浸料与所述内层上的单向 碳纤维预浸料呈 45夹角。 4. 根据权利要求 1 所述的碳纤维外壳的制造方法, 其特征在于, 所述对所述外壳粗制 品进行结构精加工的步骤包括 : 将外壳粗制品修边到规定尺寸 ; 对外壳粗制品进行 CNC 加工, 将铝合金片胶合到外壳粗制品上 ; 对外壳粗制品进行打磨补土。 5. 根据权利要求 1 所述的碳纤维外壳的制造方法, 其特征在于, 所述对所述外壳粗制 品进行结构精加工的步骤包括 : 对外壳粗制品进行打磨补土 ; 将外壳粗制品修边到规定尺寸 ; 对外壳粗制品进行 CNC 加工, 将铝合金片胶合到外壳粗制品上。 6. 根据权利要求 1 所述的碳纤维外壳的制造方。
6、法, 其特征在于, 所述对所述外壳粗制 品进行结构精加工的步骤之后还包括 : 在外壳粗制品的上喷涂底漆和面漆。 7. 根据权利要求 1-6 中任一项所述的碳纤维外壳的制造方法, 其特征在于, 所述将所 述预成型原料放入模具中并按预设的成型条件固化成型的步骤具体包括 : 对模具升温使模具的温度达到第一预设温度, 将所述预成型原料放入模具中, 并在第 一预设时间内对模具进行合模升温处理, 使得模具合模后的温度达到第二预设温度, 所述 第二预设温度大于第一预设温度 ; 在第二预设时间内, 控制模具合模后的温度维持在第二预设温度 ; 在第二预设时间到达时对模具进行加压, 使模具合模后的温度在第三预设时。
7、间到达时 达到第三预设温度和第一预设压力, 所述第三预设温度大于所述第二预设温度 ; 在第四预设时间内, 控制模具合模后的温度维持第三预设温度和第一预设压力 ; 对模具进行降温处理, 使模具合模后的温度在第五预设时间到达时降低到第四预设温 度, 所述第四预设温度大于所述第一预设温度 ; 对模具开模。 8. 根据权利要求 7 所述的碳纤维外壳的制造方法, 其特征在于, 所述在第一预设时间 权 利 要 求 书 CN 103660312 A 2 2/2 页 3 内对模具进行合模升温处理的步骤包括 : A、 对模具合模, 并对合模后的模具进行升温, 使得模具合模后的温度在第一预设时间 到达时达到第二预。
8、设温度 ; B、 在步骤 A 的执行过程中, 若合模后的温度小于第二预设温度时, 对模具开模并在第 六预设时间到达时再合模, 以对模具在升温过程中产生的挥发性气体进行释放 ; C、 在步骤 A 的执行过程中, 间隔第七预设时间重复执行上述步骤 B, 直到模具合模后的 温度达到第二预设温度。 9. 根据权利要求 7 所述的碳纤维外壳的制造方法, 其特征在于, 所述在第一预设时间 内对模具进行合模升温处理的步骤包括 : D、 对模具合模, 并对合模后的模具进行升温, 使得合模后的温度在第一预设时间达到 时达到第二预设温度 ; E、 在步骤 D 的执行过程中, 在模具合模后的温度每递增一个预设值时,。
9、 对模具开模并 在第八预设时间到达时再合模, 以对模具在升温过程中产生的挥发性气体进行释放。 10. 根据权利要求 7 所述的碳纤维外壳的制造方法, 其特征在于, 所述第一预设温度 为 80, 所述第二预设温度为 100, 所述第三预设温度为 140, 所述第四预设温度为 100, 所述第一预设压力为 1.7Mpa/cm2, 所述第一预设时间为 2min, 所述第二预设时间为 2min, 所述第三预设时间为 5min, 所述第四预设时间为 10min, 所述第五预设时间为 8min。 权 利 要 求 书 CN 103660312 A 3 1/5 页 4 碳纤维外壳的制造方法 技术领域 0001。
10、 本发明涉及到外壳制造工艺, 特别涉及到一种碳纤维外壳的制造方法。 背景技术 0002 随着科学技术的发展和市场竞争, 显示设备 (例如, 电视机、 电脑显示器等) 不断的 追求轻薄化。但是, 目前的显示设备的外壳通常为金属、 玻璃或塑料等材质, 金属材质和玻 璃材质的外壳通常重量大, 使得显示设备整体笨重, 搬运麻烦, 不符合轻薄化设计 ; 而塑料 材质的外壳相较于金属材质或玻璃材质的外壳, 虽然整体重量更小, 但是其强度、 刚度、 耐 疲劳和耐腐蚀性等性能较差。 发明内容 0003 本发明提供一种碳纤维外壳的制造方法, 使得通过该方法可制造出一种重量小而 且强度、 刚度、 减震性、 耐疲劳。
11、和耐腐蚀性等各方面性能都更好的碳纤维外壳。 0004 本发明提出一种碳纤维外壳的制造方法, 包括步骤 : 0005 将单向碳纤维预浸料按第一预设角度依次错开叠层排布, 形成内层 ; 将单向碳纤 维预浸料按第二预设角度依次错开叠层排布在所述内层上, 形成中间层, 所述中间层上的 单向碳纤维预浸料与所述内层上的单向碳纤维预浸料呈大于 0的夹角 ; 将碳纤维平纹布 预浸料铺设在所述中间层上形成外层 ; 所述内层、 中间层和外层形成预成型原料 ; 0006 将所述预成型原料放入模具中并按预设的成型条件固化成型, 形成外壳粗制品 ; 0007 对所述外壳粗制品进行结构精加工。 0008 优选地, 在所述。
12、将所述预成型原料放入模具中并按预设的成型条件固化成型的步 骤之前还包括 : 0009 将所述预成型原料按预设的尺寸进行裁剪。 0010 优选地, 所述第一预设角度为 90, 所述第二预设角度为 90, 所述中间层上的 单向碳纤维预浸料与所述内层上的单向碳纤维预浸料呈 45夹角。 0011 优选地, 所述对所述外壳粗制品进行结构精加工的步骤包括 : 0012 将外壳粗制品修边到规定尺寸 ; 0013 对外壳粗制品进行 CNC 加工, 将铝合金片胶合到外壳粗制品上 ; 0014 对外壳粗制品进行打磨补土。 0015 优选地, 所述对所述外壳粗制品进行结构精加工的步骤包括 : 0016 对外壳粗制品。
13、进行打磨补土 ; 0017 将外壳粗制品修边到规定尺寸 ; 0018 对外壳粗制品进行 CNC 加工, 将铝合金片胶合到外壳粗制品上。 0019 优选地, 所述对所述外壳粗制品进行结构精加工的步骤之后还包括 : 0020 在外壳粗制品的上喷涂底漆和面漆。 0021 优选地, 所述将所述预成型原料放入模具中并按预设的成型条件固化成型的步骤 说 明 书 CN 103660312 A 4 2/5 页 5 具体包括 : 0022 对模具升温使模具的温度达到第一预设温度, 将所述预成型原料放入模具中, 并 在第一预设时间内对模具进行合模升温处理, 使得模具合模后的温度达到第二预设温度, 所述第二预设温度。
14、大于第一预设温度 ; 0023 在第二预设时间内, 控制模具合模后的温度维持在第二预设温度 ; 0024 在第二预设时间到达时对模具进行加压, 使模具合模后的温度在第三预设时间到 达时达到第三预设温度和第一预设压力, 所述第三预设温度大于所述第二预设温度 ; 0025 在第四预设时间内, 控制模具合模后的温度维持第三预设温度和第一预设压力 ; 0026 对模具进行降温处理, 使模具合模后的温度在第五预设时间到达时降低到第四预 设温度, 所述第四预设温度大于所述第一预设温度 ; 0027 对模具开模。 0028 优选地, 所述在第一预设时间内对模具进行合模升温处理的步骤包括 : 0029 A、 。
15、对模具合模, 并对合模后的模具进行升温, 使得模具合模后的温度在第一预设 时间到达时达到第二预设温度 ; 0030 B、 在步骤 A 的执行过程中, 若合模后的温度小于第二预设温度时, 对模具开模并 在第六预设时间到达时再合模, 以对模具在升温过程中产生的挥发性气体进行释放 ; 0031 C、 在步骤 A 的执行过程中, 间隔第七预设时间重复执行上述步骤 B, 直到模具合模 后的温度达到第二预设温度。 0032 优选地, 所述在第一预设时间内对模具进行合模升温处理的步骤包括 : 0033 D、 对模具合模, 并对合模后的模具进行升温, 使得合模后的温度在第一预设时间 达到时达到第二预设温度 ;。
16、 0034 E、 在步骤 D 的执行过程中, 在模具合模后的温度每递增一个预设值时, 对模具开 模并在第八预设时间到达时再合模, 以对模具在升温过程中产生的挥发性气体进行释放。 0035 优选地, 所述第一预设温度为 80, 所述第二预设温度为 100, 所述第三预设温 度为 140, 所述第四预设温度为 100, 所述第一预设压力为 1.7Mpa/cm2, 所述第一预设 时间为 2min, 所述第二预设时间为 2min, 所述第三预设时间为 5min, 所述第四预设时间为 10min, 所述第五预设时间为 8min。 0036 本发明的碳纤维外壳的制造方法, 通过该碳纤维外壳的制造方法生产制。
17、造出的碳 纤维外壳, 它的材质为碳纤维环氧树脂复合材料, 因此该碳纤维外壳具有以下特性 : 比强度 高、 自重轻, 利于显示设备的轻盈设计 ; 比模量高、 刚度大, 抗摔性强 ; 并且耐腐蚀性、 耐高 温性好, 抗疲劳性能好, 不易变形。 附图说明 0037 图 1 是本发明碳纤维外壳的制造方法第一实施例的流程图 ; 0038 图 2 是本发明碳纤维外壳的制造方法第二实施例流程图。 0039 本发明目的的实现、 功能特点及优点将结合实施例, 参照附图做进一步说明。 具体实施方式 0040 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。 说 明 书 CN 10366。
18、0312 A 5 3/5 页 6 0041 如图 1 所示, 图 1 为本发明碳纤维外壳的制造方法第一实施例的流程图。 0042 该实施例提到的碳纤维外壳的制造方法, 包括 : 0043 步骤 S10, 将单向碳纤维预浸料按第一预设角度依次错开叠层排布, 形成内层 ; 将 单向碳纤维预浸料按第二预设角度依次错开叠层排布在所述内层上, 形成中间层, 所述中 间层上的单向碳纤维预浸料与所述内层上的单向碳纤维预浸料呈大于 0的夹角 ; 将碳 纤维平纹布预浸料铺设在所述中间层上形成外层 ; 所述内层、 中间层和外层形成预成型原 料 ; 0044 步骤 S20, 将所述预成型原料放入模具中并按预设的成型。
19、条件固化成型, 形成外壳 粗制品 ; 0045 步骤S30, 对所述外壳粗制品进结构精加工。 外壳粗制品经过结构精加工形成碳纤 维外壳成品。 0046 首先根据外壳的尺寸、 力学性能要求设计原料 (单向碳纤维预浸料和碳纤维平纹 布预浸料) 排布结构, 然后按设计的排布结构将原料依次排布形成内层、 中间层 (叠在内层 上) 和外层 (铺设在中间层上) , 排布完成后得到预成型原料。本实施例中, 优选第一预设角 度为 90, 第二预设角度为 90, 且所述中间层上的单向碳纤维预浸料与所述内层上的单 向碳纤维预浸料呈45夹角。 也就是说, 在同一坐标系中, 所述内层为单向碳纤维预浸料按 0和 90正。
20、交叠层排布形成, 所述中间层为单向碳纤维预浸料按 45错开叠层排布形 成 ; 所述外层为碳纤维平纹布预浸料。本实施例内层采用单向碳纤维预浸料按 0和 90 正交叠层排布是为了在 0和 90方向上提供的刚性, 以及保持整个外壳水平面的应力平 衡 ; 中间层采用单向碳纤维预浸料按 45叠层排布是为了在模压过程中, 整个单向碳纤 维预浸料层面不会随着树脂的流动导致纹路变形 (因为按 0和 90单向碳纤维预浸料层 在模压的过程中是会纹路变形的) ; 外层采用碳纤维平纹布预浸料与中间层有同样的作用, 同时最重要的是作为外观面使用。 当然, 本实施例也只是以上述的原料排布角度为例, 对本 实施例进行详细说。
21、明 ; 上述角度值还可以用为其他角度, 并不仅仅局限于上述角度。 0047 本实施例中, 单向碳纤维预浸料是指浸泡在热固性环氧树脂中单向碳纤维, 该单 向碳纤维预浸料通常在 -18的冷库中保存。碳纤维平纹布预浸料也是指浸泡在热固性环 氧树脂中的碳纤维平纹布。 当然, 本实施例只是以热固性环氧树脂为例, 热固性环氧树脂还 可以用其他的热固性树脂替换。 0048 具体的, 通过本实施例的碳纤维外壳的制造方法生产出的碳纤维外壳, 通过以下 测试 : 0049 1、 高温高湿度测试 : 将使用此碳纤维外壳的样机置于高温 60环境中储存 96 小 时, 碳纤维外壳无变形 ; 同样, 将使用此碳纤维外壳的。
22、样机置于高温 40且湿度 93% 的环境 中储存 168 小时, 碳纤维外壳无变形。 0050 2、 盐雾测试 : 将碳纤维外壳置于乙酸盐雾 (PH3.1 3.3, 加适量冰乙酸配制) , 温 度 350.2, 持续时间 48 小时, 碳纤维外壳表面防护无腐蚀、 脱落、 裂纹、 氧化变色灯现 象。 0051 3、 挂墙测试 : 将使用此碳纤维外壳的样机承载三倍的样机负荷挂墙 24 小时, 检测 碳纤维外壳无漏光现象。 0052 4、 加负载撞击测试 : 测试条件为加速度40G, 脉宽6ms, 撞击2000次, 撞击频率1 说 明 书 CN 103660312 A 6 4/5 页 7 3 次 /。
23、S, 顶部负荷两倍的样机 (装配此碳纤维外壳的样机) 重量 ; 最终外壳无损伤, 仍可出 售。 0053 5、 振动敏感度测试 : 将使用此碳纤维外壳的样机固定在试验桌上, 按国家标准的 振动要求进行, 频率从 5 到 200HZ, 加速度 0.57Grms, 持续 3 小时, 产品无变形。 0054 通过本实施例的碳纤维外壳的制造方法生产制造出的碳纤维外壳, 它的材质为碳 纤维环氧树脂复合材料, 因此该碳纤维外壳具有碳纤维树脂复合材料的特性 : 比强度高、 自重轻, 利于显示设备的轻盈设计 ; 比模量高、 刚度大, 抗摔性强 ; 并且耐腐蚀性、 耐高温性 好, 抗疲劳性能好, 不易变形。 0。
24、055 进一步地, 参照图 1, 在步骤 S20 之前还包括 : 0056 步骤 S40, 将所述预成型原料按预设的尺寸进行裁剪。 0057 该预设的尺寸要比最终的外壳成品尺寸大一些, 因为通过步骤 S20 形成的外壳粗 制品还需要进行结构精加工, 对所述外壳粗制品进行的结构精加工包括步骤 : 一、 将外壳粗 制品修边到规定尺寸 (外壳成品的尺寸) ; 二、 对外壳粗制品进行 CNC(数控机床) 加工, 将铝 合金片胶合到外壳粗制品上 ; 三、 对外壳粗制品进行打磨补土。根据实际情况需求, 步骤三 可以在步骤一之前进行。CNC 加工是根据外壳的图纸进行各个接口等部位的加工, 比如加 工出数据接。
25、口、 电线接口等, 铝合金片用于安装固定螺丝的, 同时具有提升散热效果。具体 的, 打磨补土是通过喷砂除去外壳表面的树脂层, 然后补上透明的原子灰 (俗称腻子) , 多次 用细砂纸打磨, 直至外壳表面光洁。在结构精加工后, 在外壳粗制品的上喷涂底漆和面漆, 晾干即形成外壳成品。 0058 当然, 原料的裁剪步骤也可在步骤 S10 之前进行, 即按预设尺寸对单向碳纤维预 浸料和碳纤维平纹布预浸料单独进行裁剪。 0059 进一步地, 参照图 2, 步骤 S20 中, 将所述预成型原料放入模具中并按预设的成型 条件固化成型具体包括 : 0060 步骤 S21, 对模具升温使模具的温度达到第一预设温度。
26、, 将所述预成型原料放入模 具中, 并在第一预设时间内对模具进行合模升温处理, 使得模具合模后的温度达到第二预 设温度, 所述第二预设温度大于第一预设温度 ; 0061 步骤 S22, 在第二预设时间内, 控制模具合模后的温度维持在第二预设温度 ; 0062 步骤 S23, 在第二预设时间到达时对模具进行加压, 使模具合模后的温度在第三预 设时间到达时达到第三预设温度和第一预设压力, 所述第三预设温度大于所述第二预设温 度 ; 0063 步骤 S24, 在第四预设时间内, 控制模具合模后的温度维持第三预设温度和第一预 设压力 ; 0064 步骤 S25, 对模具进行降温处理, 使模具合模后的温。
27、度在第五预设时间到达时降低 到第四预设温度, 所述第四预设温度大于所述第一预设温度 ; 0065 步骤 S26, 对模具开模。开模得到外壳粗制品。 0066 具体的, 所述第二预设温度和所述第四预设温度可以相同, 也可以不相同。所述 第一预设时间、 所述第二预设时间、 所述第三预设时间、 所述第四预设时间和所述第五预 设时间可以全部相同, 也可以部分相同, 也可以全部不相同。本实施例中, 所述第一预设温 度为 80, 所述第二预设温度为 100, 所述第三预设温度为 140, 所述第四预设温度为 说 明 书 CN 103660312 A 7 5/5 页 8 100, 所述第一预设压力为 1.7。
28、Mpa/cm2, 所述第一预设时间为 2min, 所述第二预设时间为 2min, 所述第三预设时间为 5min, 所述第四预设时间为 10min, 所述第五预设时间为 8min。 可以理解, 本实施例中, 只是以上述具体数值为例, 并不用以限定上述参数的范围, 上述参 数还可为其他数值。预成型原料在上述步骤的加热过程中, 其中的热固性环氧树脂在发生 化学变化固化成型。 0067 进一步地, 由于热固性环氧树脂在加热固化成型过程中发生化学变化, 会产生挥 发性的气体, 为了避免模具中存留大量的挥发性气体而影响固化成型的效果, 在模具合模 后的温度达到第二预设温度之前, 需要对模具进行多次开模, 。
29、本实施例提出以下两种开模 释放气体实施方案。 0068 方案一 : 在步骤 S21 中, 在第一预设时间内对模具进行合模升温处理包括 : 0069 步骤 S211, 对模具合模, 并对合模后的模具进行升温, 使得模具合模后的温度在第 一预设时间到达时达到第二预设温度 ; 0070 步骤 S212, 在步骤 S211 的执行过程中, 若合模后的温度小于第二预设温度时, 对 模具开模并在第六预设时间到达时再合模, 以对模具在升温过程中产生的挥发性气体进行 释放 ; 0071 步骤 S213, 在步骤 S211 的执行过程中, 间隔第七预设时间重复执行上述步骤 S212, 直到模具合模后的温度达到第。
30、二预设温度。 0072 本方案中, 第六预设时间为开模的间隔时间, 第七预设时间为模具每次开模状态 持续的时间, 即每次开模状态让挥发性气体释放的时间。在模具合模后的温度达到第二预 设温度之前, 模具每间隔第六预设时间就开模一次, 使得模具中存留有一定量的挥发性气 体就被释放, 不是在模具中存留大量挥发性气体时在释放, 避免了大量挥发性气体对预成 型原料固化成型的效果。 0073 方案二 : 在步骤 S21 中, 在第一预设时间内对模具进行合模升温处理包括 : 0074 步骤 S214, 对模具合模, 并对合模后的模具进行升温, 使得合模后的温度在第一预 设时间达到时达到第二预设温度 ; 00。
31、75 步骤 S215, 在步骤 S214 的执行过程中, 在模具合模后的温度每递增一个预设值 时, 对模具开模并在第八预设时间到达时再合模, 以对模具在升温过程中产生的挥发性气 体进行释放。 0076 本方案中, 第八预设时间为模具每次开模状态持续的时间, 即每次开模状态让挥 发性气体释放的时间。 模具在其合模后的温度每间隔一个预设值时, 就开模一次, 开模状态 持续第八预设时间后就合模, 如此重复, 直至模具合模后的温度达到第二预设值时, 停止上 述操作。与方案一作用目的相同, 本方案, 模具中, 每个预设的温度间隔中产生的挥发性气 体单独释放, 不是在模具中存留大量挥发性气体时在释放, 避免了大量挥发性气体对预成 型原料固化成型的效果。 0077 以上所述仅为本发明的优选实施例, 并非因此限制本发明的专利范围, 凡是利用 本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换, 或直接或间接运用在其他相关 的技术领域, 均同理包括在本发明的专利保护范围内。 说 明 书 CN 103660312 A 8 1/2 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103660312 A 9 2/2 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103660312 A 10 。