一种轻质高强度旅行箱包壳体结构及其制作工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种轻质高强度旅行箱包壳体结构，包括箱包壳体；该箱包壳体为多层复合层板材复合而成；该复合层板材包括依次布设的外层，中间层和内层；本发明专利技术采用超高分子量聚乙烯纤维增强热塑性材质，在降低箱包的重量的同时提高了韧性和抗冲击性能；而采用玻纤或碳纤增强热塑性材料作为面层，提高了箱包壳体的刚度、耐磨性和抗压性。

Shell structure and manufacturing process of lightweight high-intensity travelling bag

The invention relates to a light weight and high strength suitcase shell structure, including a suitcase shell, which is composed of a multi-layer composite laminated sheet; the composite laminated sheet comprises an outer layer, an intermediate layer and an inner layer arranged sequentially; the invention adopts ultra-high molecular weight polyethylene fiber reinforced thermoplastic material to reduce the weight of the suitcase bag. At the same time, the toughness and impact resistance are improved, while the rigidity, wear resistance and compression resistance of the case shell are improved by using glass fiber or carbon fiber reinforced thermoplastic material as the surface layer.

【技术实现步骤摘要】
一种轻质高强度旅行箱包壳体结构及其制作工艺
本专利技术属于箱包制造
，尤其涉及一种轻质高强度旅行箱包壳体结构及其制作工艺。
技术介绍
目前市场上常见的箱包，多采用以下材质:1）聚碳酸酯(Polycarbonate)，密度1.18－1.22g/cm3，热变形温度135°C，聚碳酸酯材料无色透明，耐热，抗冲击，加工性能优异，阻燃良好，在普通使用温度内都有良好的机械性能。但聚碳酸酯的耐磨性差。2）丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(AcrylonitrileButadieneStyreneCopolymers)，简称ABS。ABS是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料结构。综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性，电性能良好。3）聚丙烯（polypropylene）为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0.91-0.91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。聚丙烯的结晶度高，结构规整，力学性能在塑料材料中属于偏低的品种，其拉伸强度仅可达到30MPa或稍高的水平，制品耐寒性差，低温冲击强度低。在使用中易受光、热和氧的作用而老化。在实际箱包的生产中，常单独使用上述材料挤出成板材，然后通过吸塑定型来制备箱包的外壳。也可以同时使用ABS和PC材料，在板材挤出的时候，通过共挤模具将ABS复合挤出在PC板材表面，然后吸塑定型。箱包的外层为ABS材质，内层为PC材质。箱包的设计和测试中以下指标最为设计师所强调，1）轻重量，2）抗冲击、防跌落损伤，3）箱体刚度及抗压抗变形性，4）低温韧性，5）表面耐磨耐刮性6)耐老化性等。现有的材料很难兼顾上述所有设计指标，以PC箱体为例，聚碳酸酯具有良好的抗冲击性能，采用超薄设计可以在满足冲击性的同时减轻箱体重量，但是为了保证箱包整体的刚度要求和抗压要求，材质的整体厚度却不能太薄。而且PC材料的表面耐磨性差，用于易磨损箱包用途，常需要对聚碳酸酯制品表面再进行后期喷涂硬化处理。这在成本增加的同时带来了潜在的环境污染。针对以上问题，故，有必要对其进行改进。
技术实现思路
本专利技术是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种质量轻、抗压能力、韧性、抗冲击性能强，表面耐磨的轻质高强旅行箱包壳体结构及其制作工艺。为了达到以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种轻质高强旅行箱包壳体结构，包括箱包壳体；该箱包壳体为多层复合层板材复合而成；该复合层板材包括依次布设的外层，中间层和内层。作为本专利技术的一种优选方案，所述外层为玻纤或碳纤增强热塑性材料；中间层为超高分子量聚乙烯纤维增强热塑性材料；内层为玻纤或碳纤增强热塑性材质或者聚碳酸酯层；外层，中间层和内层通过加热加压复合制成板材。作为本专利技术的一种优选方案，所述外层包括两层第一玻纤增强聚丙烯片材；所述内层包括两层第二玻纤增强聚丙烯片材；中间层包括两层超高分子量聚乙烯纤维增强聚乙烯片层。作为本专利技术的一种优选方案，所述两层超高分子量聚乙烯纤维增强聚乙烯片层成0度和90度角交替排列。作为本专利技术的一种优选方案，所述玻纤增强聚丙烯片材两层为一组，外层的玻纤增强聚丙烯片材和内层的玻纤增强聚丙烯片材分别连接于超高分子量聚乙烯纤维增强聚乙烯片层的上下两面。作为本专利技术的一种优选方案，所述上下两面的玻纤增强聚丙烯片材成0度和90度角交替排列。一种轻质高强旅行箱包壳体结构的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：1）玻纤增强聚丙烯片层制备：选择表面包覆与PP相容的浸润剂体系的无捻粗纱玻纤，然后在专用裁切设备上切断成10mm长度的玻纤段，将玻纤段均匀散布于两层0.1mm厚聚丙烯薄膜间，然后在200°C下热辊压制备得到厚度为0.23mm,玻纤质量含量在30%的纤维增强聚丙烯片层。2）超高分子量聚乙烯纤维增强聚乙烯片层的制备：将超高分子量聚乙烯纤维通过分散辊均匀分散，并施加引力通过导引辊进入两层90°C预热的聚丙烯薄膜之间，然后在160°C温度条件下保压1分钟，使得聚丙烯充分热熔并浸渍超高分子量聚乙烯纤维；冷却收卷制备得到0.2mm厚度的超高分子量聚乙烯纤维增强聚丙烯单向带材。3）将制备好的玻纤增强聚丙烯片层和超高分子量聚乙烯纤维增强聚乙烯片层按照AABBAABB的排列方式进行叠加。其中两层A层和两层B层分别按照0°和90°角度交替排列。4）将铺好层的材料放入热压机中，在170°C温度下，施加2MPa的压力，保压1分钟，然后自然冷却，得到最终平均厚度为1.25mm的复合材料层压板。5）将上述1.25mm厚度复合材料放置于真空吸塑机加热区内，四周以夹具固定；6）将塑料板材加热到软化温度，然后将箱包外壳模具内抽真空，通过模具上的小孔形成负压,板材在大气的压力下紧贴在模具外壁形成壳体，冷却后成型切边。1.根据权利要求7所述的轻质高强旅行箱包壳体结构的制作工艺，其特征在于：当板材厚度达不到直接吸塑拉伸的韧性要求时，步骤4)之前还包括：对板材四个角进行切缝；步骤5)之后还包括：对箱包四个角的外表面用塑料包角包住，用于对切缝进行遮盖。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用超高分子量聚乙烯纤维增强热塑性材质，在降低箱包的重量的同时提高了韧性和抗冲击性能。而采用玻纤或碳纤增强热塑性材料作为面层，提高了箱包壳体的刚度、耐磨性和抗压性。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意图；图中附图标记：箱包壳体1，外层2，第一玻纤增强聚丙烯片材2-1，中间层3，超高分子量聚乙烯纤维增强聚乙烯片层3-1，内层4，第二玻纤增强聚丙烯片材4-1。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例作详细说明。实施例：如图1所示，一种轻质高强旅行箱包壳体结构，包括箱包壳体1；该箱包壳体1为多层复合层板材复合而成；该复合层板材包括依次布设的外层2，中间层3和内层4，所述外层2为玻纤或碳纤增强热塑性材料；中间层3为超高分子量聚乙烯纤维增强热塑性材料；内层4为玻纤或碳纤增强热塑性材质或者聚碳酸酯层；外层2，中间层3和内层4通过加热加压复合制成板材；然后该板材通过传统吸塑或热压工艺制备得到箱包外壳。外层2包括两层第一玻纤增强聚丙烯片材2-1；所述内层4包括两层第二玻纤增强聚丙烯片材4-1；中间层3包括两层超高分子量聚乙烯纤维增强聚乙烯片层3-1。本专利技术采用超高分子量聚乙烯纤维增强热塑性材质，在降低箱包的重量的同时提高了韧性和抗冲击性能。而采用玻纤或碳纤增强热塑性材料作为面层，提高了箱包壳体的刚度、耐磨性和抗压性。在外层2和内层4纤维增强热塑性材料层中，用于增强热塑性复合材料的纤维在热塑性复合材料层中所占的比例为10～50%，热塑性树脂占50～90%。适当的硅烷偶联剂和其他助剂（如增韧性、相容剂、阻燃剂、抗氧剂以及成核剂）合占1～10%。纤维可以是玻璃纤维、碳纤维等，热塑性树脂可以是聚烯烃树脂、热塑性聚酯、聚碳酸酯、其他通用树脂或高性能工程塑料中的一种或几种。纤维在增强热塑性复合材料中的存在长度在0.2-20mm。在超高分子量聚乙烯纤维增强树脂层中，用于增强的超高分子量聚乙烯纤维，其分子量为150万以上，在该层中所占的比例为20～80%。超高分子量聚乙烯纤维分布于热塑性树脂层中，热塑性树脂在该层中所占的比例为20～80%，可以是聚烯烃树脂、EVA、TPE、TPU或其他通用树脂。适当的相容剂和其他助剂（如阻燃剂、增塑剂、抗氧剂等）合占本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻质高强度旅行箱包壳体结构，其特征在于：包括箱包壳体（1）；该箱包壳体（1）为多层复合层板材复合而成；该复合层板材包括依次布设的外层（2），中间层（3）和内层（4）。

【技术特征摘要】
1.一种轻质高强度旅行箱包壳体结构，其特征在于：包括箱包壳体（1）；该箱包壳体（1）为多层复合层板材复合而成；该复合层板材包括依次布设的外层（2），中间层（3）和内层（4）。2.根据权利要求1所述的一种轻质高强度旅行箱包壳体结构，其特征在于：所述外层（2）为玻纤或碳纤增强热塑性材料；中间层（3）为超高分子量聚乙烯纤维增强热塑性材料；内层（4）为玻纤或碳纤增强热塑性材质或者聚碳酸酯层；外层（2），中间层（3）和内层（4）通过加热加压复合制成板材。3.根据权利要求1或2所述的一种轻质高强度旅行箱包壳体结构，其特征在于：所述外层（2）包括两层第一玻纤增强聚丙烯片材（2-1）；所述内层（4）包括两层第二玻纤增强聚丙烯片材（4-1）；中间层（3）包括两层超高分子量聚乙烯纤维增强聚乙烯片层（3-1）。4.根据权利要求3所述的一种轻质高强度旅行箱包壳体结构，其特征在于：所述两层超高分子量聚乙烯纤维增强聚乙烯片层（3-1）成0度和90度角交替排列。5.根据权利要求3所述的一种轻质高强度旅行箱包壳体结构，其特征在于：所述玻纤增强聚丙烯片材（2-1）两层为一组，外层（2）的玻纤增强聚丙烯片材（2-1）和内层（4）的玻纤增强聚丙烯片材（4-1）分别连接于超高分子量聚乙烯纤维增强聚乙烯片层（3-1）的上下两面。6.根据权利要求5所述的一种轻质高强度旅行箱包壳体结构，其特征在于：所述上下两面的玻纤增强聚丙烯片材（2-1）成0度和90度角交替排列。7.一种如权利要求1-6之任意所述的轻质高强度旅行箱包壳体结构的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春敏，孙亚峰，胡延东，王永荣，
申请(专利权)人：嘉兴领科材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33