一种纤维复合材料表壳以及手表的制作方法

本实用新型涉及手表领域，尤其涉及一种纤维复合材料表壳以及手表。

背景技术：

纤维复合材料是基体材料与碳纤维、玻璃纤维、金属纤维、陶瓷纤维等形成的复合材料，其中基体主要是环氧树脂。纤维复合材料的比模量和比强度比钢、铝、钛还要高，在抗磨、抗压方面都有很好的表现。通过调整工艺，还可呈现出丰富的花纹和独特质感。虽然纤维复合材料具有上述优异的性能，但纤维会对复合材料的基体起到割离作用，因此纤维复合材料本身不够致密，在压力下无法起到防水的作用。当纤维复合材料作为表壳使用时，需至少耐30m水深压力。防水失效，会导致汗液渗透到机心，对机心产生腐蚀。

现有技术中，纤维复合材料表壳通过在纤维复合材料内层加设金属、陶瓷或合金内胆，依靠全致密的内胆来实现机心与汗液的隔绝，起到防水作用。对于作为内胆的金属或合金，要求具有较高的耐腐蚀性能。现有技术中用到的材料以不锈钢为主，但不锈钢的密度接近8克/立方厘米，远高于纤维复合材料约1克/立方厘米的密度，使得手表部分丧失了使用纤维材料带来的减重效果，影响佩戴体验。亦有技术用密度4～5克/立方厘米的工业纯钛或钛合金做内胆，但减重效果仍然有限。

另外，在现有技术中，纤维复合材料零件的制备，需要将纤维复合材料与内胆精密压合，在压合过程中，内胆会受到大的压力和高温，在专利zl201720398044.3中，先加工金属或合金内胆坯件，再将金属或合金内胆坯件放入模具中，然后在模具中添加碳纤维复合材料原料，再施加压力和高温，使得内胆和碳纤维复合材料紧密结合。由于金属或合金与碳纤维复合材料的亲和力差，热膨胀系数相差大，在表壳受到冷热冲击时，膨胀不一致易引起内胆与碳纤维外壳之间的连接松动或裂开。专利申请201910422125.6公开了一种由复合材料制成的外部组件和制造所述外部组件的方法，其通过增材制造制成加强件，然后将加强件嵌入到合成材料中，其中加强件为穿孔结构，合成材料选自氟化弹性体(fk，ffkm)，聚氨酯弹性体(pur)，聚硅氧烷，热塑性弹性体(tpe)或热固性材料的树脂制成。在用作钟表时，内层加强件由于是通孔结构，只能起到结构加强的作用，外层合成材料起到防水作用。但众所周知，上述合成材料在色泽、耐磨性、强度、老化性能等方面均较差。同时，该技术方案通过增材制造制成加强件，效率低，成本高，不适宜大规模批量生产。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，为了减轻手表的重量、简化表壳的制备工艺、提高内胆与纤维复合材料的结合牢度、提高耐冷热冲击能力，提供一种纤维复合材料表壳以及手表。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一方面，构造一种纤维复合材料表壳，所述表壳包括由耐热高分子材料注塑成型的内胆和利用纤维预浸料通过模压方式附着到所述内胆外侧形成的纤维复合材料外壳。

优选地，所述耐热高分子材料是耐160℃及以上温度的高分子材料。

优选地，所述耐热高分子材料是pek或者peek或者pps。

优选地，所述纤维复合材料为纤维环氧树脂复合材料。

优选地，所述纤维复合材料中的纤维为单一纤维或者混合纤维。

另一方面，构造一种纤维复合材料手表，包括底盖、表壳、机心和表盘组件，所述表壳中设有上下贯通的空腔，所述表盘组件和底盖分别与表壳的上部、下部组装并密封所述空腔，所述机心设置于所述空腔中，所述表壳为前述的表壳。

优选地，所述内胆外侧设有至少一个用于增加内胆与纤维复合材料的结合强度的强化连接结构。

优选地，所述强化连接结构为凹槽和/或凸起结构；

优选地，所述表盘组件包括内影圈、字盘、表玻璃，底盖与表壳下部相连，并在底盖与表壳结合部位设有第一密封圈，表玻璃通过第二密封圈压合在表壳上部，所述内影圈、字盘、机心设置在所述空腔内，所述内胆的内侧设有承载所述字盘的第一凸台以及承载机心的第二凸台，所述机心位于字盘下方，所述内影圈安装在字盘上面并且位于所述表玻璃下面，所述内胆内侧在靠底部的位置具有用于容置第一密封圈的环状密封槽，所述内胆内侧在靠上部的位置加工形成有用于为所述第二密封圈提供变形空间的环状沟槽。

优选地，所述表壳设有安装把管的把管安装孔，所述把管与所述把管安装孔过盈配合或胶粘，所述把管内插装有把的，所述把管的内侧与把的之间、所述把管的外侧与把的之间分别安装有第三密封圈、第四密封圈，

所述把的套于把管内侧的部位上开设有用于容置所述第三密封圈的环形凹槽；所述把的套于把管外侧的部位设置有凸台，所述把管外侧还套有一个环形的金属限位片，所述第四密封圈被卡在所述金属限位片和凸台之间，所述金属限位片和把的过盈配合以防止把的拔出时密封圈脱离。

本实用新型的纤维复合材料表壳以及手表，具有以下有益效果：本实用新型的表壳的内胆是由耐热高分子材料注塑成型，利用纤维预浸料通过模压方式附着到所述内胆外侧形成纤维复合材料外壳，如此不仅可以减轻手表的重量，而且可提高内胆与纤维复合材料的结合强度，减少热膨胀的不一致性；而且，通过高效、低成本的注塑成形和模压相结合的技术，通过内胆实现防水结构，外层纤维复合材料实现外观效果和耐磨、抗腐蚀、抗老化功能，可以大规模批量生产。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是本实用新型手表的不同视角的结构示意图；

图2是本实用新型手表的剖视图；

图3是表壳的截面图；

图4是把的组装示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“上部”、“下部”、“内侧”、“外侧”以及类似的方位表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本实用新型的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型总的思路是：表壳包括由耐热高分子材料注塑成型的内胆和利用纤维预浸料通过模压方式附着到所述内胆外侧形成的纤维复合材料外壳，如此不仅可以减轻手表的重量，而且可提高内胆与纤维复合材料的结合强度，减少热膨胀的不一致性；而且，通过高效、低成本的注塑成形和模压相结合的技术，通过内胆实现防水结构，外层纤维复合材料实现外观效果和耐磨、抗腐蚀、抗老化功能，可以大规模批量生产。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图1-2，本实用新型的纤维复合材料手表包括底盖1、表壳2、机心4和表盘组件3，所述表壳2中设有上下贯通的空腔，所述表盘组件3和底盖1分别与表壳2的上部、下部组装并密封所述空腔，所述机心4设置于所述空腔中。

本实用新型的表壳2包括由耐热高分子材料注塑成型的内胆21和利用纤维预浸料通过模压方式附着到所述内胆21外侧形成的纤维复合材料外壳22。

其中，表壳2的制作方法可以是如下：

s101：通过注塑成形将耐热高分子材料制成内胆21；

其中，所述耐热高分子材料建议选取耐160℃及以上温度的高分子材料，比如pek或者peek或者pps等，优选为peek。

s102：将所述内胆21装入纤维复合材料成形模具中，在所述内胆21的外侧与模具之间的型腔中填充纤维预浸料，在预设温度和预设压力下保温预设时间压制成形，冷却后脱模，形成由耐热高分子材料内胆21和纤维复合材料外壳22组成的表壳坯件。

其中，所述预设温度为150～160℃，所述预设压力为20-200mpa，所述预设时间为1-30s。

其中，所述纤维复合材料为纤维环氧树脂复合材料。所述纤维复合材料中的纤维为单一纤维或者混合纤维。例如，单一纤维可以是碳纤维、玻璃纤维、金属纤维、陶瓷纤维中的一种，混合纤维可以是碳纤维、玻璃纤维、金属纤维、陶瓷纤维中的几种。

下面详细介绍本实用新型的几个具体实施例。

实施例一

如图1-2，手表包括表壳2、表盘组件3、机心4、把管6、把的5、第一至第四密封圈71-74等，表盘组件3包括内影圈32、字盘31、表玻璃33、表针34。

表壳2中设有空腔，底盖1与表壳2下部相连，并在底盖1与表壳2结合部位设有第一密封圈71。可以理解的是，底盖1既可以压合在表壳2的内胆21下部，也可以是通过螺纹或者螺钉与内胆21连接。表玻璃33通过第二密封圈72压合在表壳2上部，所述内影圈32、字盘31、机心4设置在所述空腔内。

其中，字盘31、机心4通过螺钉固定在表壳2的空腔内，具体来说，所述内胆21的内侧设有承载所述字盘31的第一凸台214以及承载机心4的第二凸台215，字盘31、机心4分别挂靠在对应的第一凸台214、第二凸台215上且通过螺钉与第一凸台214、第二凸台215固定。所述机心4位于空腔内且位于字盘31下方，机心4与字盘31通过螺钉紧固。所述内影圈32安装在字盘31上面，内影圈32位于所述表玻璃33下面并与表玻璃33上下抵持。机心4轴穿过字盘31孔，表针34位于字盘31上部并固定在机心4轴上(图未示)。在本实施案例中，机心4为机械或石英机心。在其它实施案例中，机心4亦可以用智能表机心。

参考图3，优选地，所述内胆21内侧在靠底部的位置具有用于容置第一密封圈71的环状密封槽211。所述内胆21内侧在靠上部的位置加工形成有用于为所述第二密封圈72提供变形空间的环状沟槽212，环状沟槽212截面优选为锲形。本实施例在冷却后脱模形成表壳坯件后，仅需机械加工得到环状沟槽212，表壳2的其他结构都是在注塑、模压时形成。

优选地，所述内胆21外侧设有至少一个用于增加内胆21与纤维复合材料外壳22的结合强度的强化连接结构213。所述强化连接结构213为凹槽和/或凸起结构。比如，参考图3，本实施例中，内胆21的外侧具有2个凸台，2个凸台分别位于内胆21上部、中部，这样，纤维复合材料外壳22与内胆21实现凹凸连接，可增加结合强度。在其他案例实施时，根据产品外形，强化连接结构213的数量可设置为1个或多个。

参考图2和图4，所述把管6与表壳2相连，具体的，所述表壳2设有安装把管6的把管安装孔201，所述把管6与所述把管安装孔201过盈配合或胶粘。把的5插装到所述把管6，所述把管6的内侧与把的5之间、所述把管6的外侧与把的5之间分别安装有第三密封圈73、第四密封圈74。具体的，所述把的5套于把管6内侧的部位上开设有环形凹槽52，第三密封圈73嵌入在环形凹槽52内。所述把的5套于把管6外侧的部位设置有凸台53，所述把管6外侧还套有一个环形的金属限位片8，第四密封圈74被卡在所述金属限位片8和凸台53之间，所述金属限位片8和把的5过盈配合以防止把的5拔出时密封圈脱离。把的5内设有螺纹孔51，螺纹孔51用于和机心4的调时部件连接。

可以理解的是，虽然本实施例是仅在3小时位置设置一个把管安装孔201，在其他案例实施时，也可以设置多个把管安装孔201。

本实施例是以peek为内胆21，以碳纤维复合材料为外壳22制作的表壳2。碳纤维复合材料覆在内胆21外部，形成纤维手表独特的外观效果和抗老化、耐磨等功能。内胆21选用peek材料是因为内胆21在碳纤维压合过程中，需要至少达到160℃的温度，以使碳纤维预浸料具有较好的流动状态并最终固化，而peek的耐热温度在250℃以上，可以较好的满足要求。此外，peek的密度仅1.3g/cm³左右，可以满足整体碳纤维手表质量轻的有益效果。再次，peek的致密度高，可以实现手表所需的防水效果。同时，peek具有较好的成形性能。另外，peek还能满足耐汗液腐蚀、生物友好性等要求。

具体在制作表壳2时，是先通过注塑成形制备peek内胆21，然后将内胆21装入碳纤维复合材料的压制模具中，在内胆21外侧填充碳纤维预浸料，加热到150-160℃，同时施加20-100mpa压力，保压1-15s，使得碳纤维预浸料包覆在内胆21外侧，冷却后形成所述碳纤维复合材料外壳22，如此即可得到内胆21和外壳22形成的表壳坯件，最后机械加工出环状沟槽212。

本实施例的碳纤维复合材料外壳22，综合密度1.28g/cm³,防水性能达到50m，不会受到汗液腐蚀，内胆21与碳纤维复合材料外壳22的结合力强，可耐-20℃～70℃的冷热冲击而不发生松动或胀裂。使用该表壳2制造的手表，具有较轻的佩戴体验和美丽的外观纹理。

实施例二

与实施例一所不同的是，本实施例是以pek为内胆21，以碳纤维、玻璃纤维混合纤维复合材料为外壳制作超轻手表。表壳2的制作方法与实施例一相同，所不同的是施加的压力为20-50mpa，保压时间为5s-15s，以使得玻璃纤维能在树脂中流动，形成独特的纹路。

实施例三

本实施例是以peek为内胆21，以金属纤维复合材料为外壳制作超轻手表。表壳2的制作方法与实施例一相同，所不同的是施加的压力为50-200mpa，保压时间为10s-15s，以使得金属纤维与树脂充分润湿，形成较好的结合强度。

实施例四

本实施例是以pps为内胆21，以陶瓷纤维复合材料为外壳制作超轻手表。实表壳2的制作方法与实施例一相同，所不同的是施加的压力为10-40mpa，保压时间为10s-30s。

可以理解的是，除上述实施案例外，在本实用新型的保护范围内，还可以实现其它组合。

综上所述，本实用新型的有益效果是：与现有采用金属作为内胆的纤维复合材料手表相比，本实用新型采用耐热高分子材料制成内胆作为内胆，可以大大减轻原金属内胆带来的重量，减少因金属内胆和纤维复合材料外壳结合牢度差、热膨胀系数差距大带来的零件松动、胀裂等风险，而且表壳的制造采用内胆注塑成形、外层纤维模压的复合工艺，可实现高精度、高效率的生产；与现有通过增材制造制成加强件，然后将加强件嵌入到合成材料中的手表制作方案相比，本实用新型外层采用纤维复合材料，外观上具有独特的纹理效果，耐腐蚀性、抗老化、强度等性能更好，同时，本反面通过注塑成形加工内胆，可实现批量化高效率生产。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。