筆記本電腦外殼組裝用丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠的熱壓參數(shù)確定

杜美娜，聶琦思，黃海江

（北京天山新材料技術(shù)有限責(zé)任公司，北京 100041）

筆記本電腦外殼組裝用丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠的熱壓參數(shù)確定

杜美娜，聶琦思，黃海江

（北京天山新材料技術(shù)有限責(zé)任公司，北京 100041）

丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠在筆記本電腦制造行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。針對(duì)其中熱壓工藝詳細(xì)說(shuō)明和確定了TS823-i的熱壓參數(shù)，并討論了熱壓溫度、熱壓時(shí)間、間隙等工藝對(duì)盤(pán)刀推力大小的影響。

筆記本電腦；丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠；熱壓；工藝參數(shù)

筆記本電腦制造行業(yè)是丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品的力學(xué)性能、工藝性能、老化性能以及產(chǎn)品的品質(zhì)要求很高。由于筆記本電腦制造行業(yè)巨大的市場(chǎng)潛力，吸引了大批國(guó)內(nèi)外膠粘劑廠商進(jìn)入這一領(lǐng)域。天山公司是成功進(jìn)入該行業(yè)的膠粘劑廠家之一，所生產(chǎn)的丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠在筆記本電腦制造行業(yè)有大量的應(yīng)用，也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

文中重點(diǎn)討論了TS823-i筆記本電腦結(jié)構(gòu)粘接劑的熱壓參數(shù)的確定，通過(guò)熱壓參數(shù)的確定，思考在膠粘劑的使用過(guò)程中，應(yīng)該如何考查和確定膠粘劑的應(yīng)用工藝參數(shù)，提高工業(yè)裝配的效率和質(zhì)量。

1 熱壓溫度的影響

筆記本電腦組裝用結(jié)構(gòu)膠多為雙組分丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠，室溫快速固化，加熱時(shí)固化速度更快，AB組分混合后會(huì)迅速發(fā)生自由基聚合，從而實(shí)現(xiàn)部件的結(jié)構(gòu)粘接。由于自由基聚合固化的反應(yīng)特點(diǎn)，其固化反應(yīng)速度受溫度影響較大，溫度越高，反應(yīng)速度越快。

筆記本電腦外殼粘接結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能測(cè)試主要有2種：拉拔力和盤(pán)刀推力，通常要求拉拔力≥245 N，盤(pán)刀推力≥98 N。其中盤(pán)刀推力測(cè)試受力方式主要是劈裂力，相對(duì)要求更為苛刻，所以在確定熱壓參數(shù)時(shí)，主要把盤(pán)刀推力作為主要指標(biāo)。

測(cè)試的PC/ABS（聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物復(fù)合材料）復(fù)合材料樣件規(guī)格為1.8 mm×150 mm×150 mm，為了方便測(cè)試，將其裁剪為平整的1.8 mm×8 mm×10 mm的小塊。陽(yáng)極化鋁片的規(guī)格為0.8 mm×70 mm×110 mm。

粘接基材的種類和厚度對(duì)熱壓參數(shù)影響很大，從而影響到盤(pán)刀推力的測(cè)試結(jié)果。在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，為了平行對(duì)比，都使用相同規(guī)格的樣件。

制樣和測(cè)試過(guò)程如下：

1）用TS823-i膠水配合使用0.8 mm內(nèi)徑的針頭，打一條膠線；

2）將塑料件放置于下熱壓機(jī)臺(tái)上，膠線朝上，用塞尺控制膠層厚度；

3）將鋁件和塑料件扣合；

4）一定熱壓條件下（0.4 MPa/60 s）壓合；

5）熱壓后晾置15 s，再進(jìn)行推力測(cè)試。

分別考查了不同膠層厚度下TS823-i與競(jìng)品在60、70、75、80 ℃時(shí)的盤(pán)刀推力，結(jié)果見(jiàn)圖1～4。

圖1 TS823-i與競(jìng)品在不同熱壓溫度下的推力（不控制膠層厚度）Fig.1 Pushing force of TS823-I adhesive and competitive product for different heat-setting temperature（no control of adhesive thickness）

圖2 TS823-i與競(jìng)品在不同熱壓溫度下的推力（膠層厚度100μm）Fig.2 Pushing force of TS823-I adhesive and competitive product for different heat-setting temperature（the thickness of adhesive layer is 100 μm）

圖3 TS823-i與競(jìng)品在不同熱壓溫度下的推力（膠層厚度200μm）Fig.3 Pushing force of TS823-I adhesive and competitive product for different heat-setting temperature（the thickness of adhesive layer is 200 μm）

圖4 TS823-i與競(jìng)品在不同熱壓溫度下的推力（膠層厚度300μm）Fig.4 Pushing force of TS823-I adhesive and competitive product for different heat-setting temperature（the thickness of adhesive layer is 300 μm）

從圖1～4可以看出，在相同的熱壓時(shí)間等參數(shù)下，不論膠層厚度是多少，隨著熱壓溫度的升高，推力值都是先增大后減小。在不控制膠層厚度、熱壓時(shí)間為60 s，當(dāng)熱壓溫度為60 ℃時(shí)，由于膠水未完全固化，TS823-i推力值為108.8 N，競(jìng)品為60.8 N，都不太大；隨著熱壓溫度的提高，膠水固化程度逐漸增高，推力值增大；但是當(dāng)熱壓溫度超過(guò)80 ℃時(shí)，由于膠水凝膠太快，導(dǎo)致膠水與被粘基材濕潤(rùn)時(shí)間不夠，所以推力值反而降低。綜合而言，在熱壓時(shí)間為60 s時(shí)，熱壓溫度為70～80 ℃之間比較好。

2 間隙的影響

在生產(chǎn)制造過(guò)程中，粘接面之間的間隙大小是一個(gè)很重要的工藝參數(shù)。從圖1～4可以看出，膠層厚度對(duì)推力的影響也很大，當(dāng)粘接間隙為300μm時(shí)，盤(pán)刀推力值顯著降低。

為了對(duì)比考查粘接間隙對(duì)推力的影響，考查了熱壓溫度為75 ℃時(shí)，不同膠層厚度時(shí)的盤(pán)刀推力。在熱壓固化過(guò)程中，使用塞尺控制膠層厚度，分別考查無(wú)塞尺（即不控制膠層厚度直接壓合），粘接間隙為100、200、300 μm時(shí)的盤(pán)刀推力，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 不同膠層厚度時(shí)的推力Fig.5 Pushing force for different adhesive layer thickness

從圖5可以看出，對(duì)于TS823-i膠而言，膠層厚度越大，推力越小，而對(duì)于競(jìng)品而言，不控制膠層厚度和膠層厚度為100 μm時(shí)2者相差不大，甚至后者推力還略大一些，這與競(jìng)品含有控制厚度的微球有關(guān)，當(dāng)膠層厚度大于100 μm時(shí)，推力值隨著膠層厚度的增大而減少，趨勢(shì)與TS823-i相近。所以在熱壓時(shí)建議間隙不宜過(guò)大，推薦間隙＜200μm。

3 其他條件

3.1 熱壓時(shí)間

除了熱壓溫度、熱壓間隙的影響，熱壓時(shí)間對(duì)粘接效果影響也很大，考慮到“時(shí)溫等效”，要實(shí)現(xiàn)理想的熱壓效果，提高熱壓溫度可適當(dāng)縮短熱壓時(shí)間、降低熱壓溫度可適當(dāng)延長(zhǎng)熱壓時(shí)間，所以熱壓時(shí)間不再單獨(dú)分析，參考上節(jié)熱壓溫度的討論。

值得注意的是，在調(diào)整熱壓參數(shù)時(shí)，首選推薦調(diào)整熱壓溫度，避免影響生產(chǎn)效率，如果熱壓溫度已經(jīng)很高了，此時(shí)不宜繼續(xù)調(diào)高熱壓溫度，可以適當(dāng)延長(zhǎng)熱壓時(shí)間，以免影響粘接效果。

3.2 基材

粘接基材的種類，比如不同顏色和規(guī)格的PC/ABS對(duì)粘接基材影響較大；同時(shí)陽(yáng)極化鋁和PC/ABS的厚度對(duì)熱壓工藝參數(shù)也有很大影響，基材越薄，尤其是陽(yáng)極化鋁，傳熱會(huì)顯著加快，所以當(dāng)基材的厚度和規(guī)格發(fā)生變化時(shí)，熱壓參數(shù)需要適當(dāng)調(diào)整，參數(shù)的調(diào)整最好通過(guò)CPK值的測(cè)試來(lái)確定。

粘接部位的形狀對(duì)熱壓參數(shù)也有一定的影響，對(duì)于一些弧形或者仰角的粘接部位，由于模具的匹配精度的差異、金屬和塑料的線脹系數(shù)不一樣以及傳熱的影響，往往需要調(diào)整熱壓參數(shù)，通常需要稍微延長(zhǎng)熱壓時(shí)間或者提高熱壓溫度。

3.3 混合效果

在筆記本電腦制造行業(yè)，施膠多為間歇性氣動(dòng)施膠，而且多數(shù)還需根據(jù)需求，配合不同內(nèi)徑的針頭來(lái)控制膠線的粗細(xì)，所以膠水的混合效果對(duì)最終產(chǎn)品的粘接性能和老化性能影響很大，在配方設(shè)計(jì)時(shí)，A、B 2個(gè)組分的黏度匹配需要仔細(xì)驗(yàn)證，以確保產(chǎn)品在廣泛的施膠氣壓范圍內(nèi)有良好的混合性能。

3.4 點(diǎn)膠和熱壓間隙

點(diǎn)膠和熱壓間隙對(duì)熱壓參數(shù)的設(shè)定以及粘接效果也有影響，適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔有利于節(jié)省用膠和施膠時(shí)間；在點(diǎn)膠過(guò)程中應(yīng)保證停頓時(shí)間在2 min 以內(nèi)（溫度不同，停頓時(shí)間有差異），也可設(shè)定程序，每停頓1 min 就自動(dòng)打出少量膠水，確?；旌瞎茉邳c(diǎn)膠停頓期間不發(fā)生固化堵塞現(xiàn)象。同時(shí)點(diǎn)完膠的試件盡量在2 min 內(nèi)完成熱壓操作，否則可能影響粘接性能。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在使用規(guī)定的粘接基材（金屬件厚度0.8 mm、塑料件厚度1.8 mm）時(shí)，得到了一個(gè)較優(yōu)的熱壓參數(shù)：當(dāng)熱壓時(shí)間為60 s、配套針頭為0.8 mm內(nèi)徑、壓合壓力為0.4 MPa、手動(dòng)打膠時(shí)，熱壓參數(shù)優(yōu)選范圍為：實(shí)際熱壓溫度70～80 ℃、熱壓時(shí)間60～75 s、間隙≤200 μm。

Determination of heat-setting parameters of acrylic structural adhesives of laptop shell casing

DU Mei-na Nie Qi-si Huang Hai-jiang
(Beijing Tonsan Adhesive Co．,Ltd．, Beijing, 100041)

The acrylic structural adhesives have been wideused in the manufacturing of laptops． We in detail discussed the heat-setting parameters for TS 823-i acrylic adhesive and the effects of the heat-setting temperature, heatsetting time and space between substrates, etc． on the dise pushing force．

laptop; acrylic structural adhesive; heat-setting; process parameter

TQ433.4+36

A

1001-5922（2015）08-0052-03

2014-10-14

杜美娜（1981-），女，博士，高級(jí)工程師，從事丙烯酸酯結(jié)構(gòu)膠粘劑的研發(fā)工作，已在國(guó)內(nèi)外期刊發(fā)表論文數(shù)十篇，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利4篇，作為主要起草人參與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，獲得2011北京市科技新星、2012北京市優(yōu)秀人才等多個(gè)項(xiàng)目的資助。E-mail：meina.du@hbfuller.com。