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CN112799230A - 一种壳体制备方法、壳体以及头戴显示设备 - Google Patents

一种壳体制备方法、壳体以及头戴显示设备 Download PDF

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CN112799230A
CN112799230A CN202011417790.5A CN202011417790A CN112799230A CN 112799230 A CN112799230 A CN 112799230A CN 202011417790 A CN202011417790 A CN 202011417790A CN 112799230 A CN112799230 A CN 112799230A
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China
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woven
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casing
woven fabric
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CN202011417790.5A
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Inventor
冯宗东
宋吉智
任强
窦荣洋
王鹏
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Goertek Techology Co Ltd
Original Assignee
Goertek Optical Technology Co Ltd
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

本申请公开了一种壳体制备方法、一种壳体及一种头戴显示设备，所述壳体制备方法包括：制备料坯，所述料坯包括编织布层，其中所述料坯的密度在0.5‑0.6g/cm3范围内，所述料坯的拉伸模量大于2GPa；将所述料坯放入预定模具中；向所述预定模具中注射树脂胶液；采用VARI工艺、RTM工艺、HP‑RTM工艺和GMT工艺中的任一种工艺固化成型后脱模，形成所述壳体。本申请实施例首次采用VARI工艺、RTM工艺、HP‑RTM工艺和GMT工艺中的任一种工艺制备应用于消费类电子产品的壳体，可以提供轻量化壳体。

Description

一种壳体制备方法、壳体以及头戴显示设备
技术领域
本申请属于头戴显示技术领域，具体涉及一种壳体制备方法、壳体以及头戴显示设备。
背景技术
随着电子产品的发展，虚拟现实头戴设备、增强现实头戴设备、混合现实头戴设备等头戴显示设备已越来越多的出现在实际生活中。
头戴显示设备不断向消费级市场拓展，为提升普通消费者的佩戴体验，头戴显示设备不断向小型化、轻量化方向改进。
头戴显示设备的外壳通常采用聚氯丁烯(Polychloroprene，PC)、聚酰胺(Polyamide，PA)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯 (AcrylonitrileButadiene Styrene，ABS)等材料。这些材料制作的头戴显示设备的外壳通常重量较大，无法满足头戴显示设备小型化、轻量化的需求。
申请内容
本申请所要解决的技术问题是：提供一种壳体制备方法、壳体以及头戴显示设备，以满足头戴显示设备小型化、轻量化的发展需求。
为解决上述技术问题，本申请的技术方案是：
本申请一些实施例提供一种壳体制备方法，所述方法包括：
制备料坯，所述料坯包括编织布层，所述料坯的密度在0.5-0.6g/cm3范围内，所述料坯的拉伸模量大于2GPa；
将所述料坯放入预定模具中；
向所述预定模具中注射树脂胶液；
采用VARI工艺、RTM工艺、HP-RTM工艺和GMT工艺中的任一种工艺固化成型后脱模，形成所述壳体。
可选地，所述料坯还包括第一无纺布层，所述第一无纺布层采用聚酯纤维，所述第一无纺布层的厚度为0.03-0.1mm。
可选地，所述料坯还包括泡沫层，所述泡沫层位于所述第一无纺布层和所述编织布层之间，所述泡沫层包括PI泡沫、PEI泡沫、PET泡沫、TPU泡沫中的一种或者几种。
可选地，所述料坯还包括第一双面胶层、第二双面胶层以及第二无纺布层，其中，
所述第一双面胶层位于所述第一无纺布层和所述编织层之间；
所述第二双面胶层位于所述编织层远离所述第一双面胶层的一侧；
所述第二无纺布层位于所述第二双面胶层远离所述编织层的一侧。
可选地，所述编织布层包括双向碳纤维，所述编织布层的厚度为 0.03-0.5mm。
本申请另一些实施例还提供一种壳体，所述壳体采用本申请任一实施例所述的壳体制备方法制备，所述壳体包括编织布层，所述壳体的外表面包覆树脂，所述壳体的密度在0.8-1.0g/cm3范围内。
可选地，所述壳体还包括第一无纺布层，所述第一无纺布层包括聚酯纤维，所述第一无纺布层的厚度为0.03-0.1mm。
可选地，所述壳体还包括泡沫层，所述泡沫层位于所述第一无纺布层和所述编织布层之间，所述泡沫层包括PI泡沫、PEI泡沫、PET泡沫、TPU泡沫中的一种或者几种。
可选地，所述壳体还包括第一双面胶层、第二双面胶层以及第二无纺布层，其中，
所述第一双面胶层位于所述第一无纺布层和所述编织层之间；
所述第二双面胶层位于所述编织层远离所述第一双面胶层的一侧；
所述第二无纺布层位于所述第二双面胶层远离所述编织层的一侧。
可选地，所述编织布层包括双向碳纤维，所述编织布层的厚度为 0.03-0.5mm。
本申请还一些实施例提供一种头戴显示设备，所述头戴显示设备的外壳采用本申请任一实施例提供的壳体。
本申请一些实施例提供的壳体制备方法，将包括编织布层的料坯放入预定模具，向预定模具中注射树脂胶液，然后采用VARI工艺、RTM工艺、HP-RTM工艺和GMT工艺中的任一种工艺固化成型后脱模形成壳体。首次采用VARI工艺、 RTM工艺、HP-RTM工艺和GMT工艺中的任一种工艺制备应用于消费类电子产品的壳体，可以提供轻量化壳体。
附图说明
图1是本申请一些实施例提供的壳体制备方法的流程示意图；
图2是本申请一些实施例提供的壳体的结构示意图；
图3是本申请另一些实施例提供的壳体的结构示意图；
图4是本申请再一些实施例提供的壳体的结构示意图；
图5是本申请还一些实施例提供的壳体的结构示意图；
图6是本申请还一些实施例提供的壳体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。
本说明书中涉及到的方位均以附图所示为准，仅代表相对位置关系，不代表绝对位置关系。
如图1所示，本申请一些实施例提供一种壳体制备方法，该壳体制备方法可以包括以下步骤：
步骤S11：制备料坯，所述料坯为铺层结构(即多层结构)，料坯可以包括编织布层，编织布层可以包括双向碳纤维，例如可以采用双向碳纤维超薄预浸料，编织布层的厚度可以为0.03-0.5mm。
在制备过程中，采用干法或者湿法预浸料制备工艺，对双向碳纤维依次进行纤维展开、浸胶等，制备一定厚度的双向碳纤维超薄预浸料。预浸料胶液可以采用环氧等热固性树脂或者聚酯类热塑性树脂。
铺层结构的料坯的密度在0.5-0.6g/cm3范围内，料坯铺层(即多层结构的料坯)的拉伸模量大于2GPa。
步骤S12：将所述料坯放入预定模具中。
一些实施例中，为提供小型化、轻量化的头戴显示设备，可以采用本申请实施例提供的壳体制备方法制备头戴显示设备的外壳，此时，可以根据具体头戴显示设备的结构和尺寸制作预定模具，并将料坯放置于该预定模具中。
步骤S13：向预定模具中注射树脂胶液。
一些实施例中，在预定模具的外表面注射树脂胶液，例如在图2中的表面 21和表面22,注入树脂胶液。注射完成后，树脂胶液填充在料坯和预定模具的内表面之间。
步骤S14：采用VARI工艺、RTM工艺、HP-RTM工艺和GMT工艺中的任一种工艺固化成型后脱模，形成所述壳体。
固化成型后，树脂胶液包覆在壳体相对两表面，对壳体表面形成保护。
本申请实施例提供的壳体制备方法，将包括编织布层的料坯放入预定模具，向预定模具中注射树脂胶液，然后采用VARI工艺、RTM工艺、HP-RTM工艺和GMT 工艺中的任一种工艺固化成型后脱模形成壳体。首次采用VARI工艺、RTM工艺、 HP-RTM工艺和GMT工艺中的任一种工艺制备应用于消费类电子产品的壳体，可以提供轻量化壳体。
本申请实施例采用真空辅助树脂注射工艺(Vacuum assistant resin infusionprocess，VARI)、树脂传递模塑成型(Resin Transfer Molding，RTM) 工艺、高压树脂传递模塑成型(HP-resin transfer molding，HP-RTM)工艺、玻纤(Glass mat ReinforcedThermoplastics，GMT)工艺中的任一种工艺制备壳体，无需胶衣涂层即可为构件提供双面光滑表面；所制壳体表面质量高，光洁度好、尺寸精度高；所需操作空间小，原材料利用率高，基本投资与生产成本较低；模具制造和材料选择的机动性强；成型过程中散发的挥发性物质很少，有利于人体健康和环境保护。相较于注塑工艺，以上工艺适用于制备三明治结构材料，成型效率高、成本低。
另外，采用双向碳纤维材料制备的壳体，力学性能优良，耐磨、耐冲击、耐化、耐高温等；同时壳体外表具有纤维纹路，简洁美观，不需要进行包布包装。
纤维本身具备优良的力学性能(通常作为基体材料的增强体，碳纤维具备良好的力学性能，耐化、耐高温等)，双向编织的碳纤维发挥在各个方向的力学优势，力学性能优良，耐磨、耐冲击，极难被破坏。
本申请实施例中，料坯还可以包括第一无纺布层，第一无纺布层可以采用聚酯纤维，第一无纺布层的厚度为0.03-0.1mm。
具体地，第一无纺布层可以采用碳纤维、玻纤、玄武岩纤维、金属纤维、硼纤维等无机金属纤维及芳纶纤维，PEI纤维、聚酯纤维等热塑性纤维等。无纺布用纤维长度可以在3-9mm，也可选择连续长纤维。
可以根据不同的性能需求选择不同的纤维种类进行设计，碳纤维、玻纤等增强纤维(作为增强体，强度高、模量高，可提升壳体强度，增强外壳模量，不易变形，不够柔软，对外观的改善效果不如聚酯纤维，成本较高)，聚酯纤维为热塑性纤维(比较柔软，主要改善外观，促进树脂流动，纤维之间的缠结力可极大增强壳体的韧性，提升抗冲击能力，通常置于外层，成本低)，根据设计及具体关键性能需求设计选择混杂纤维还是单一种类纤维。
聚酯类无纺布内存在空隙，可以促进树脂的流动，易与树脂粘结，有利于改善壳体表观性能，同时还能增强冲击强度。
另一些实施例中，料坯还可以包括泡沫层，泡沫层包括PI泡沫、PEI泡沫、 PET泡沫、TPU泡沫中的一种或者几种，泡沫层中材料的密度在0.5g/cm3以下。壳体中采用泡沫材料，可以进一步减轻壳体的整体重量，同时还可以增强冲击韧性。
泡沫层中的泡沫，密度较低，可作为降重主体起支撑作用，同时泡沫内存在泡孔可极大吸收冲击势能，降低冲击对壳体的破坏。
一些实施例中，料坯还可以包括第一双面胶层、第二双面胶层以及第二无纺布层，其中，所述第一双面胶层位于所述第一无纺布层和所述编织层之间；所述第二双面胶层位于所述编织层远离所述第一双面胶层的一侧；所述第二无纺布层位于所述第二双面胶层远离所述编织层的一侧。
具体地，第一双面胶层和第二双面胶层可以为环氧类胶膜。第二无纺布层可以采用与第一无纺布层相同的材料。
通过胶层将各铺层(如第一无纺布层、第二无纺布层、编织层等)固化粘结为一个整体，仅为粘结作用，胶层厚度可以在6-10μm之间。
第一无纺布层和第二无纺布层在外侧，可以起改善外观、减少内部缺陷(促进树脂流动，减少空洞等缺陷)、提升冲击性能作用。
本申请一些实施例还提供一种壳体，采用本申请上述实施例的壳体制备方法制备，如图3所示，该壳体包括编织布层31。由于在壳体制备过程中，向预定模具中注射树脂胶液，所以，编织布层31的两外侧包覆有树脂32和33。其中壳体的密度在0.8-1g/cm3范围内。
一些实施例中，编织布层31采用双向碳纤维材料，编织布层31的厚度为 0.03-0.5mm。
采用双向碳纤维材料制备的壳体，力学性能优良，耐磨、耐冲击、耐化、耐高温等；同时壳体外表具有纤维纹路，简洁美观，不需要进行包布包装。
如图4所示，本申请另一些实施例提供的壳体，还可以包括第一无纺布层 34，第一无纺布层34包括聚酯纤维，第一无纺布层34的厚度为0.03-0.1mm。由于在壳体制备过程中，向预定模具中注射树脂胶液，所以第一无纺布层34和编织布层31的两外侧包覆有树脂32和33。
具体地，第一无纺布层34可以采用碳纤维、玻纤、玄武岩纤维、金属纤维、硼纤维等无机金属纤维及芳纶纤维，PEI纤维、聚酯纤维等热塑性纤维等。无纺布用纤维长度可以在3-9mm，也可选择连续长纤维。
聚酯类无纺布内存在空隙，可以促进树脂的流动，易与树脂粘结，有利于改善壳体表观性能，同时还能增强冲击强度。
图4所示的壳体应用于电子设备上时，第一无纺布层34可以设置于电子设备壳体的外表面、编织布层31可以设置于电子设备壳体的内表面。
如图5所示，本申请一些实施例提供另一种壳体，与图4中壳体不同的是，该壳体还包括泡沫层35，泡沫层35位于第一无纺布层34和编织布层31之间，泡沫层35包括PI泡沫、PEI泡沫、PET泡沫、TPU泡沫中的一种或者几种。由于在壳体制备过程中，向预定模具中注射树脂胶液，第一无纺布层34、泡沫层 35以及编织布层31的两外侧包覆有树脂。
图5所示的壳体应用于电子设备上时，第一无纺布层34可以设置于电子设备壳体的外表面、编织布层31可以设置于电子设备壳体的内表面。
与图4所示壳体不同的是，本申请一些实施例提供的壳体还可以包括第一双面胶层36、第二双面胶层37以及第二无纺布层38，如图6所示，其中，第一双面胶层36位于第一无纺布层34和编织层34之间；第二双面胶层37位于编织层31远离第一双面胶层36的一侧；第二无纺布层38位于第二双面胶层37 远离编织层31的一侧。
具体地，第二无纺布层38可以采用与第一无纺布层38相同的材料。第一双面胶层36和第二双面胶层37可以采用双面胶或者环氧类胶膜等。
图6所示的壳体应用于电子设备上时，第一无纺布层34可以设置于电子设备壳体的外表面、第二无纺布层38可以设置于电子设备壳体的内表面；或者，第一无纺布层34可以设置于电子设备壳体的内表面、第二无纺布层38可以设置于电子设备壳体的外表面。
本申请一些实施例还提供一种头戴显示设备，该头戴显示设备可以采用上述任一实施例提供的壳体作为外壳。
头戴显示设备具体可以是虚拟现实头戴显示设备、增强现实头戴显示设备或者混合现实头戴显示设备等。头戴显示设备还可以是眼镜类产品、头盔类产品、头戴盒子类产品。
头戴显示设备的外壳采用上述任一实施例提供的壳体，有利于减轻头戴显示设备的整体重量，长时间佩戴也不会给用户头部造成过重压力，有利于提高用户的佩戴舒适性。同时，采用采用VARI工艺、RTM工艺、HP-RTM工艺和GMT 工艺中的任一种工艺制备的壳体，外观光洁整齐、力学性能优异，可以适用于高端头戴显示设备的整机外壳。
虽然以上描述了本申请的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例，这些仅仅是举例说明，本申请的保护范围是由所述权利要求书限定。本领域的技术人员在不背离本申请的原理和实质的前提下，在没有经过任何创造性的劳动下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种壳体制备方法，其特征在于，所述方法包括：
制备料坯，所述料坯包括编织布层，所述料坯的密度在0.5-0.6g/cm3范围内，所述料坯的拉伸模量大于2GPa；
将所述料坯放入预定模具中；
向所述预定模具中注射树脂胶液；
采用VARI工艺、RTM工艺、HP-RTM工艺和GMT工艺中的任一种工艺固化成型后脱模，形成所述壳体。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述料坯还包括第一无纺布层，所述第一无纺布层采用聚酯纤维，所述第一无纺布层的厚度为0.03-0.1mm。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述料坯还包括泡沫层，所述泡沫层位于所述第一无纺布层和所述编织布层之间，所述泡沫层包括PI泡沫、PEI泡沫、PET泡沫、TPU泡沫中的一种或者几种。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述料坯还包括第一双面胶层、第二双面胶层以及第二无纺布层，其中，
所述第一双面胶层位于所述第一无纺布层和所述编织层之间；
所述第二双面胶层位于所述编织层远离所述第一双面胶层的一侧；
所述第二无纺布层位于所述第二双面胶层远离所述编织层的一侧。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述编织布层包括双向碳纤维，所述编织布层的厚度为0.03-0.5mm。
6.一种壳体，其特征在于，所述壳体采用权利要求1-5任一项所述的壳体制备方法制备，所述壳体包括编织布层，所述壳体的外表面包覆树脂，所述壳体的密度在0.8-1.0g/cm3范围内。
7.根据权利要求6所述的壳体，其特征在于，所述壳体还包括第一无纺布层，所述第一无纺布层包括聚酯纤维，所述第一无纺布层的厚度为0.03-0.1mm。
8.根据权利要求7所述的壳体，其特征在于，所述壳体还包括泡沫层，所述泡沫层位于所述第一无纺布层和所述编织布层之间，所述泡沫层包括PI泡沫、PEI泡沫、PET泡沫、TPU泡沫中的一种或者几种。
9.根据权利要求7所述的壳体，其特征在于，所述壳体还包括第一双面胶层、第二双面胶层以及第二无纺布层，其中，
所述第一双面胶层位于所述第一无纺布层和所述编织层之间；
所述第二双面胶层位于所述编织层远离所述第一双面胶层的一侧；
所述第二无纺布层位于所述第二双面胶层远离所述编织层的一侧。
10.根据权利要求6-9任一项所述的壳体，其特征在于，所述编织布层包括双向碳纤维，所述编织布层的厚度为0.03-0.5mm。
11.一种头戴显示设备，其特征在于，所述头戴显示设备的外壳采用权利要求6-10任一项所述的壳体。
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