CN102294825B - 一种金属外壳与塑胶件的粘接方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种金属外壳与塑胶件的粘接方法，该方法为在所述金属外壳表面部分区域预压热熔胶形成预压有热熔胶热熔区和没有预压热熔胶的非热熔区；在热熔区贴合塑胶件；对金属外壳进行热熔，所述热熔分为热压和冷压；在所述热熔过程中对非热熔区持续冷却，并使热熔区和非热熔区同时受力且所受压力相等。本发明还提供了一种用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，该设备包括：上模，上模分为热压上模和冷压上模；下模，所述下模用于放置金属外壳；固定装置，固定装置将金属外壳固定在下模上；冷却装置，冷却装置与下模连接，并对非热熔区进行冷却。本发明的方法，是在对金属表面非热熔区进行冷却的同时用外力保压稳固金属平面，减轻变形。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属外壳与塑胶件的粘接方法及设备。
背景技术
目前常用的电子产品金属外壳与塑胶件的粘结方法有两种：点胶与双面胶贴合。点胶易出现溢胶问题，而电子产品金属外壳属一级面，对外观要求非常严格，使用点胶难以达到对外观的要求，而且点胶工艺对物料平整度要求高，物料表面不平整时出胶不均匀，这样会直接影响其外观及粘接强度。同时因胶水需要一定的固化时间，对于在结构复杂且面积较大的表面上进行点胶，耗时长，效率低，需要使用的夹具数量多。双面胶贴合操作简单，时间短，外观较点胶更易控制，但其粘接强度差，拉拔、跌落、湿热循环等性能不稳定，对粘接表面的洁净程度，平整度要求高。
热熔技术是近来常用于电子产品金属外壳组装的一种方法，其相对于点胶及双面胶贴合工艺，外观溢胶易控制，操作简单，时间短，使用的夹治具数量少，强度好，性能稳定。但热熔时金属外壳需要受热，受热会使笔记本金属壳变形，尤其是对于厚度偏薄(小于0.80MM)、没有加强筋结构的金属笔记本外壳，受热后金属壳变形严重；当金属壳中间冲有LOGO时，LOGO位置变形更为严重。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的金属外壳与塑胶件粘接方法会金属外壳变形严重的缺陷，从而提供一种不变形或变形较小的金属外壳与塑胶件的粘结方法及应用于该方法的设备。
本发明提供了一种金属外壳与塑胶件的粘接方法，该方法包括在在所述金属外壳表面部分区域预压热熔胶形成预压有热熔胶热熔区和没有预压热熔胶的非热熔区；在热熔区贴合塑胶件；对金属外壳进行热熔，所述热熔分为热压和冷压；在所述热熔过程中对非热熔区持续冷却，并使热熔区和非热熔区同时受力且所受压力相等。
本发明还提供了一种用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，该设备包括：
上模，所述上模分为热压上模和冷压上模；
下模，所述下模用于放置金属外壳；
固定装置，所述固定装置将金属外壳固定在下模上；
冷却装置，所述冷却装置与下模连接，并对非热熔区进行冷却。
本发明的金属外壳与塑胶件的粘接方法，是在金属外壳表面非热熔区进行局部冷却并保压的方法，在对金属表面非热熔区进行冷却的同时用外力保压稳固金属平面，减轻变形，解决金属外壳受热膨胀变形的问题。此方法操作简单，生产周期短，性能稳定，且易于调控产品的外观。
附图说明
图1是本发明中上模示意图；
图2是本发明中下模示意图；
图3是本发明固定装置示意图；
图4是本发明中设备示意图；
图5是本发明中设备示意图。
具体实施方式
本发明提供一种金属外壳与塑胶件的粘接方法，该方法包括在在所述金属外壳表面部分区域预压热熔胶形成预压有热熔胶热熔区和没有预压热熔胶的非热熔区；在热熔区贴合塑胶件；对金属外壳进行热熔，所述热熔分为热压和冷压；在所述热熔过程中对非热熔区持续冷却，并使热熔区和非热熔区同时受力且所受压力相等。
根据本发明所提供的所述金属外壳与塑胶件的粘接方法，为了更好的控制金属外壳的变形，优选地，所述热熔胶的熔解温度为140-195℃。本发明中所用的热熔胶为3M 725。
根据本发明所提供的所述金属外壳与塑胶件的粘接方法，所述热压的压力为0.30-0.40Mpa，热压温度为140-195℃，热压时间为10-20s，热压时冷却所用冷媒的温度为25-40℃；所述冷压的压力为0.40-0.60Mpa，冷压温度为25-40℃，冷压时冷却所用冷媒的温度为25-40℃，冷压时间为10-40s。
本发明中在较低的温度下进行热压，同时延长热压时间，使热熔胶在较低温度下熔融，同时使用较小的压力。在冷压时使用较大的压力，较长的冷却时间保压。这样可以在较低的温度下进行热压，进一步防止金属外壳的变形。
根据本发明所提供的所述金属外壳与塑胶件的粘接方法，所述预压的压力为0.30-0.60Mpa，预压的温度为70-100℃，预压的时间为5-10s。本发明中是先将热熔胶预压到金属壳上再热熔，而在预压后即出现金属壳变形，但随着金属壳表面温度下降变形可以自行恢复。
本发明所述的贴合塑胶件的方法可以是在将金属外壳放置在热熔设备之前进行贴合，也可以在热熔设备上进行贴合。为了节省工艺流程，本发明所述的贴合塑胶件的方法为在热熔设备上进行贴合。
本发明提供了一种用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，如图1和图2所述，该设备包括：上模10，所述上模分为热压上模和冷压上模(图中为标出)；用于放置塑胶件及金属外壳的下模50；固定装置60，所述固定装置将金属外壳固定在下模上并使金属外壳受力均匀；冷却装置80，所述冷却装置与下模连接，并对非热熔区进行冷。所述冷却装置包括水箱及输水管，所述输水管将水箱中的水输送到下模中，在下模内形成循环水冷，以加快产品冷却，减缓变形。
由上述治具结构中的压块、侧压条与设备的水冷循环控制，形成金属外壳表面的局部冷却保压，热熔区域则形成局部加热。
根据本发明所提供的用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，所述固定装置60包括用于固定金属外壳四周的侧压条601和固定金属外壳非热熔区的压板602，所述压板与侧压条固定形成一体。所述压板对下模形成向下的压力，在非热熔区持续施加压力，以保证热熔区与非热熔区同步受力，压制非热熔区域变形。进一步，在所述压板的两个表面上涂敷1-2毫米厚的硅胶，使用硅胶的厚度依据治具设计时预留的空间来选择，所述硅胶可以隔热，同时能适应金属外壳表面的变化，均匀施加压力，LOGO位置不设计避空，通过硅胶的弹性来调节，并压紧LOGO。
根据本发明所提供的用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，所述侧压条有四个，分别在金属外壳的四周，四个侧压条在整个热熔过程中持续压住金属壳外沿，防止金属壳热熔区受热变形后从治具上脱开，导致产品移位，造成压伤。
根据本发明所提供的用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，所述下模上设置有锁扣90，所述锁扣将压板和侧压条固定在下模上。
根据本发明所提供的用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，所述压板的面积小于非热熔区的面积。
根据本发明所提供的用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，所述设备还包括固定上模的上模架20和固定下模的下模架70，所述热压上模和冷压上模平行固定在上模架上。
根据本发明所提供的用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，所述上模架与热压上模之间依次设置有隔热板30和加热板40，热压上模装载在加热板40上。所述加热板与加热装置连接，在热压时温度传递到热压上模1，给热熔胶加热。所述隔热板将加热板与上模架隔开，阻止加热板将热量传递给上模架，利于设备的操作及节省能源。
根据本发明所提供的用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，所述设备还包括工作台11，所述工作台11上设置有滑轨12，所述下模架通过滑轨和工作台活动连接，所述下模可以通过滑轨在热压上模和冷压上模下方运动。
根据本发明所提供的用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，所述上模架和工作台之间设置有缓冲热压或冷压时上模对金属外壳的冲击力的弹性件13。所述弹性件为4个弹簧，分别分布在工作台的四周，这样可以是每个弹簧所受的冲击力相等，保持上模架在同一平面上。
根据本发明所提供的用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，所述设备还包括升降系统14和驱动系统15。所述升降系统控制上模的上下运动，所述驱动系统控制下模的前后运动。
根据本发明所提供的用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，所述设备还包括控制系统15，所述控制系统控制设备的运行及热压和冷压过程中的各种参数。
实施例1
本发明中涉及的金属外壳尺寸为(长344×宽214毫米)，内部无筋条加强，且中部设计有(105×8×0.2毫米)的LOGO ABC。
1)将金属外壳放在预压机进行预压，设置预压压力为0.3Mpa，温度为80℃，预压时间为7S。热熔胶为3M 725。
2)热压，将塑胶件和金属外壳放在下模上后，用锁扣、压板和侧压条将金属外壳固定在下模上，用热压上模对其进行热压。热压压力为0.3Mpa，温度为150℃，热压时间18S，冷却水的温度为25℃。
3)冷压，将热压后的下模移动到冷压上模的正下方，用冷压上模对其进行冷压。冷压压力为0.4Mpa，温度40℃，冷压时间30S，冷压时冷却水的温度为25℃。
经过上述步骤，得到产品A1。
实施例2
本发明中涉及的金属外壳尺寸为(长344×宽214毫米)，内部无筋条加强。
1)将金属外壳放在预压机进行预压，设置预压温度为80℃，预压时间为7S。热熔胶为3M 725。
2)热压，将塑胶件和金属外壳放在下模上后，用锁扣、压板和侧压条将金属外壳固定在下模上，用热压上模对其进行热压。热压压力为0.4Mpa，温度为140℃，热压时间10S，冷却水的温度为30℃。
3)冷压，将热压后的下模移动到冷压上模的正下方，用冷压上模对其进行冷压。冷压压力为0.5Mpa，温度为25℃，冷压时间为10S，冷压时冷却水的温度为30℃。
经过上述步骤，得到产品A2。
实施例3
本发明中涉及的金属外壳尺寸为(长344×宽214毫米)，内部无筋条加强，且中部设计有(105×8×0.2毫米)的LOGO ABC。
1)将金属外壳放在预压机进行预压，设置预压温度为80℃，预压时间为7S。热熔胶为3M 725。
2)热压，将塑胶件和金属外壳放在下模上后，用锁扣、压板和侧压条将金属外壳固定在下模上，用热压上模对其进行热压。热压压力为0.3Mpa，温度为195℃，热压时间20S，冷却水的温度为25℃。
3)冷压，将热压后的下模移动到冷压上模的正下方，用冷压上模对其进行冷压。冷压压力为0.6Mpa，温度为30℃，冷压时间40S，冷压时冷却水的温度为25℃。
经过上述步骤，得到产品A3。
对比例1
本发明中涉及的金属外壳尺寸为(长344×宽214毫米)，内部无筋条加强，且中部设计有(105×8×0.2毫米)的LOGO ABC。
1)将金属外壳放在预压机进行预压，设置预压温度为80℃，预压时间为7S。热熔胶为3M 725。
2)热压，将塑胶件和金属外壳放在下模上后，用热压上模对其进行热压。热压压力为0.5Mpa，温度为210℃，热压时间9S。
3)冷压，将热压后的下模移动到冷压上模的正下方，用冷压上模对其进行冷压。冷压压力为0.6Mpa，温度为30℃，冷压时间11S。
经过上述步骤，得到产品B1。
对比例2
本发明中涉及的金属外壳尺寸为(长344×宽214毫米)，内部无筋条加强。
1)将金属外壳放在预压机进行预压，设置预压温度为80℃，预压时间为7S。热熔胶为3M 725。
2)热压，将塑胶件和金属外壳放在下模上后，用热压上模对其进行热压。热压压力为0.5Mpa，温度为210℃，热压时间9S。
3)冷压，热压后的下模移动到冷压上模的正下方，用冷压上模对其进行冷压。冷压压力为0.6Mpa，温度为30℃，冷压时间11S。
经过上述步骤，得到产品B2。
测试方法
1、平面度
用海克斯康500×700×500三坐标测量仪在分别在产品A1-A3及B1、B2的表面取间距均等的48个点，测量系统依据采集的各测量点数据拟合平面，得出平面度。平面度是指基片具有的宏观凹凸高度相对理想平面的偏差公差带是距离为公差值的两平行平面之间的区域.平面度属于形位误差中的形状误差。测试结果见表1。
2、拉拔力
产品固定在材料测试机(台湾胜滢自动插拔力实验机，F460001)上进行拉拔力测试，具体的测试步骤为，将A1-A3或B1、B2固定在测试机上，然后其施加向上的拉力，以测试其所能够承受的最大拉拔力，结果如表1所示。
表1
| 平面度(mm) | 拉拔力(N) | |
| 实施例1 | 1.455 | 131.5 |
| 实施例2 | 0.487 | 115.3 |
| 实施例3 | 1.683 | 156.0 |
| 对比例1 | 3.186 | 191.6 |
| 对比例2 | 2.673 | 194.4 |
从表1中可以看出，本发明得到的产品的平面度小于1.683mm，拉拔力大于115.3N，而对比例的产品的平面度大于2.673mm，这说明了本发明的产品的变形量很小，同时拉拔力也能够满足需求。
Claims (10)
1.一种金属外壳与塑胶件的粘接方法，其特征在于：在所述金属外壳表面部分区域预压热熔胶形成预压有热熔胶热熔区和没有预压热熔胶的非热熔区；在热熔区贴合塑胶件；对金属外壳进行热熔，所述热熔分为热压和冷压；在所述热熔过程中对非热熔区持续冷却，并使热熔区和非热熔区同时受力且所受压力相等。
2.根据权利要求1所述的金属外壳与塑胶件的粘接方法，其特征在于：所述热熔胶的熔解温度为140-195℃。
3.根据权利要求2所述的金属外壳与塑胶件的粘接方法，其特征在于：所述热压的压力为0.30-0.40Mpa，热压温度为140-195℃，热压时间为10-20s，热压时冷却所用冷媒的温度为25-40℃；所述冷压的压力为0.40-0.60Mpa，冷压温度为25-40℃，冷压时冷却所用冷媒的温度为25-40℃，冷压时间为10-40s。
4.根据权利要求1所述的金属外壳与塑胶件的粘接方法，其特征在于：所述预压的压力为0.30-0.60Mpa，预压的温度为70-100℃，预压的时间为5-10s。
5.一种用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，其特征在于：该设备包括：
上模，所述上模分为热压上模和冷压上模；
下模，所述下模用于放置金属外壳；
固定装置，所述固定装置将金属外壳固定在下模上；
冷却装置，所述冷却装置与下模连接，并对非热熔区进行冷却。
6.根据权利要求5所述的用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，其特征在于，所述固定装置包括用于固定金属外壳四周的侧压条和固定金属外壳非热熔区的压板，所述压板与侧压条固定形成一体。
7.根据权利要求6所述的用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，其特征在于，所述下模上设置有锁扣，所述锁扣将压板和侧压条固定在下模上。
8.根据权利要求7所述的用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，其特征在于，所述压板的面积小于非热熔区的面积。
9.根据权利要求8所述的用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，其特征在于，所述设备包括固定上模的上模架和固定下模的下模架。
10.根据权利要求9所述的用于粘接金属外壳与塑胶件的设备，其特征在于，所述设备还包括工作台，工作台上设置有滑轨，所述下模通过滑轨和工作台活动连接，所述上模架和工作台之间设置有缓冲热压或冷压时上模对金属外壳的冲击力的弹性件。
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- 2010-06-28 CN CN201010216429.6A patent/CN102294825B/zh active Active
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