復(fù)合材料在電視機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用

劉興國

摘要：電視機(jī)產(chǎn)品外觀越薄、越窄對零件強(qiáng)度的要求越高，結(jié)構(gòu)件應(yīng)用復(fù)合材料滿足零件機(jī)械性能同時更有利實現(xiàn)零件的輕量化、低成本和更高外觀質(zhì)感，提升產(chǎn)品的市場競爭力。本文介紹復(fù)合材料在電視機(jī)結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用現(xiàn)狀以及復(fù)合材料在未來電視機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料 ；電視機(jī)結(jié)構(gòu)；零件強(qiáng)度；優(yōu)化設(shè)計

1 緒論

復(fù)合材料是由兩種或者兩種以上具有不同物理、化學(xué)性質(zhì)的材料通過微觀分子結(jié)構(gòu)的結(jié)合，或者復(fù)雜工藝程序在物理層面形成的新型材料。復(fù)合材料保留了組分材料的主要優(yōu)點，克服了單一材料在工程應(yīng)用中的局限和不足，具有原組成材料所不具備的優(yōu)異性能，因此在電視機(jī)結(jié)構(gòu)零件設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用。電視機(jī)結(jié)構(gòu)件應(yīng)用的復(fù)合材料一類起增強(qiáng)作用，通過在樹脂基體中添加增強(qiáng)體，影響復(fù)合材料的主要性能，如密度、剛度、熱線性膨脹系數(shù)等。增強(qiáng)體在工藝成型時包裹在基體中形成零件的幾何形狀，增強(qiáng)零件的強(qiáng)度、剛性和尺寸穩(wěn)定性等，常用的增強(qiáng)體有玻纖、碳纖、礦粉等。另一類復(fù)合材料起外觀作用，通常在金屬材料基體上復(fù)合新的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)外觀和增強(qiáng)作用。

2 復(fù)合材料在電視機(jī)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 在電視機(jī)模組膠框和面框上的應(yīng)用

電視機(jī)模組中的膠框零件支撐著液晶玻璃，限位導(dǎo)光板、擴(kuò)散板等背光零件，為把電視形態(tài)的邊寬、厚度做到極致優(yōu)化，需要盡量降低膠框的空間占用，膠框零件形狀簡單，壁厚薄，細(xì)長形狀的膠框零件在產(chǎn)品遇到環(huán)境振動沖擊時要保持剛性，限制背光零件的變形位移和相互擦刮而產(chǎn)生雜質(zhì)，以及限位不良出現(xiàn)間隙漏光等屏幕顯示缺陷。膠框零件選擇綜合性能比較好的PC樹脂為基材，增強(qiáng)材料選擇玻璃纖維，要滿足薄壁零件成型的工藝性，一般選擇在PC中添加10%的玻纖材料組成PC+GF10復(fù)合材料，復(fù)合材料的膠框零件尺寸穩(wěn)定，強(qiáng)度高，在電視機(jī)模組結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用。

電視機(jī)面框零件作為產(chǎn)品外觀件的表面質(zhì)量要求高，同時更要滿足裝配設(shè)計的要求。優(yōu)化設(shè)計的面框裝配結(jié)構(gòu)通過卡扣限位替代螺釘連接，卡扣設(shè)計在面框的四周側(cè)壁，裝配時面框側(cè)壁向外變形后卡扣的倒扣卡入背板實現(xiàn)裝配。金屬零件的尺寸穩(wěn)定，實際應(yīng)用中塑膠零件的尺寸波動對裝配可靠性影響很大。為滿足優(yōu)化設(shè)計對面框零件的性能要求，面框選擇成型流動性好的ABS或PC ABS做基材，增強(qiáng)材料選擇15%比例的玻纖或礦粉，復(fù)合材料成型的面框零件尺寸穩(wěn)定、強(qiáng)度高，尺寸受外部溫度變化影響小，提高了優(yōu)化設(shè)計零件的配合質(zhì)量和可靠性。

2.2 在電視機(jī)背板零件上的應(yīng)用

電視機(jī)背板零件是產(chǎn)品的承載體和裝配基準(zhǔn)，隨著電視機(jī)外觀趨勢金屬化、超薄化發(fā)展，金屬背板設(shè)計成機(jī)內(nèi)件在外面包裹塑膠件作后殼的方式逐步被取代，優(yōu)化設(shè)計的背板零件要大面積外漏作為產(chǎn)品的外觀，以體現(xiàn)出產(chǎn)品更薄和金屬質(zhì)感。背板零件在沖壓成型后再經(jīng)過遮蔽、靜電噴涂在外漏表面加工外觀涂層。復(fù)合材料是鍍鋅板基材通過脫油、脫脂、清洗、輥涂、烘烤、覆膜等一系列工藝過程，在材料外表面或者做為零件外觀的局部表面涂裝適合產(chǎn)品外觀需求的聚酯涂層所形成的PCM材料。PCM復(fù)合材料的外觀涂層較噴塑更加均勻、細(xì)膩，具有更強(qiáng)的金屬質(zhì)感，零件工藝精致度提高顯著。

為滿足不同檔次市場需求，背板零件應(yīng)用VCM板材的外觀效果更豐富、精致，產(chǎn)品外觀競爭力更強(qiáng)。VCM復(fù)合板材是在金屬板材上復(fù)合有外觀質(zhì)感的PET或PVC薄膜形成的新型材料，金屬板材通過薄膜來實現(xiàn)各種顏色、圖案以及平面和立體的紋理效果，在薄膜上鍍膜、復(fù)合金屬箔等實現(xiàn)更加逼真、豐富的金屬工藝質(zhì)感。VCM復(fù)合材料更利于實現(xiàn)電視產(chǎn)品金屬化、精致化的發(fā)展趨勢，在金屬背板和面框等外觀零件上的應(yīng)用越來越普遍。

隨著電視機(jī)形態(tài)追求極致的超薄超窄，背板的形狀受到外觀更多限制，零件的強(qiáng)度持續(xù)下降，應(yīng)用更高性能的材料才能適應(yīng)產(chǎn)品形態(tài)的發(fā)展趨勢。一種三明治結(jié)構(gòu)的復(fù)合板在超薄、大尺寸產(chǎn)品上開始進(jìn)行設(shè)計應(yīng)用，復(fù)合板材的結(jié)構(gòu)主要分為三層，最外面一層金屬板材做產(chǎn)品外觀面使用，選擇VCM或者PCM金屬復(fù)合材料，中間層為樹脂，里面一層為普通鍍鋅板可以不做外觀處理。三種材質(zhì)通過專用設(shè)備將樹脂加熱到熔融狀態(tài)后擠出在兩層金屬薄板之間，金屬薄板與高溫熔融狀態(tài)的樹脂通過高分子薄膜結(jié)合形成三明治結(jié)構(gòu)的復(fù)合板。背板上應(yīng)用較普遍的三明治結(jié)構(gòu)板主要為鋁塑板和鋼塑板，復(fù)合板的剛度較普通鋼板大幅提高，非常適合超薄整機(jī)背板零件的使用性能要求，應(yīng)用三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合板材的背板零件不需要成型復(fù)雜加強(qiáng)筋就有很好的結(jié)構(gòu)剛性，可大幅節(jié)約背板零件的模具投入，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期。

為適應(yīng)超薄電視產(chǎn)品對背板零件更高的性能要求，夾層為蜂窩狀的三明治結(jié)構(gòu)板在背板零件結(jié)構(gòu)設(shè)計中開始應(yīng)用。蜂窩復(fù)合板的內(nèi)、外兩層金屬板一般為鋁板，中間層是鋁箔材質(zhì)的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，兩層鋁板與拉伸成中空正六邊形狀的蜂窩芯材通過高分子薄膜在高溫高壓下復(fù)合成為鋁蜂窩復(fù)合板，其中作為產(chǎn)品外觀的一側(cè)鋁板選用VCM或PCM復(fù)合材料預(yù)先表面處理。蜂窩鋁板重量輕、剛性好、表面導(dǎo)熱系數(shù)高，選用蜂窩鋁板的背板零件滿足電視機(jī)結(jié)構(gòu)剛性和外觀同時還有替代模組散熱器的良好性能。復(fù)合蜂窩板是電視機(jī)超薄、輕量化、外觀高質(zhì)感和零件功能整合設(shè)計的重要復(fù)合材料，其性能也滿足了投影電視對屏幕平整度和安裝輕便性的需要，目前已在投影電視屏幕背板上普遍應(yīng)用。

3 復(fù)合材料在電視機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用前景

新材料、新工藝的應(yīng)用推動著電視機(jī)產(chǎn)品形態(tài)不斷創(chuàng)新發(fā)展，復(fù)合材料的應(yīng)用是新材料新工藝研究的重要方向。復(fù)合材料不僅保留著原有材料的優(yōu)點，通過復(fù)合使其具有了原基材 不具有的優(yōu)異性能，塑膠基材復(fù)合材料的應(yīng)用提升了零件強(qiáng)度，降低了線性膨脹系數(shù)，使零件結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，優(yōu)化設(shè)計的配合更可靠，提升裝配效率。金屬復(fù)合材料的應(yīng)用增強(qiáng)零件使用功能同時降低系統(tǒng)成本，滿足產(chǎn)品不同檔次外觀和性能的需求。復(fù)合材料在未來電視機(jī)結(jié)構(gòu)零件設(shè)計的以塑代鋼和功能整合和產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)新上具有廣闊前景。