CN103949386A - 远红外线环氧树脂固化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远红外线环氧树脂固化装置及方法。固化装置由箱体、远红外碳加热板、支架、排气口、电磁阀、进气口、进气口风扇、低速风扇、温度传感器、待固化环氧树脂器件、控制器组成。在固化过程中，碳加热板持续工作，以远红外对外辐射的方式传热给待固化环氧树脂器件。低速风扇亦始终工作，使装置内部温度分布均匀化。电磁阀和进气口风扇处于关闭状态时，装置内外无空气对流，装置内温度上升，而启动电磁阀和进气口风扇时，装置内外形成空气对流回路，使装置内温度降低。本发明能有效减少环氧树脂表面焦糊变性但内部尚未烘干以及高温使环氧树脂分解小分子飞溅的情况，固化时间短，固化质量好。在环氧树脂固化领域，具有广阔的应用前景。

Description

远红外线环氧树脂固化装置及方法

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂固化装置结构及固化方法，在环氧树脂固化、油漆干燥等领域有广泛应用，属于化工装备领域。

背景技术

红外线是比可见光波长更长的电磁波。波长小于56微米的红外线为近红外线，波长大于56微米的红外线为远红外线。近红外线用于干燥和烘干已有几十年历史，缺点主要是穿透深度比较浅，经常发生物体表面焦糊或变性，而内部尚未烘干固化的情况。近些年迅速兴起远红外线加热环氧树脂固化技术，具有更强的穿透性，更易为环氧树脂吸收，加速环氧树脂固化。

环氧树脂泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、具有三向网状结构的高聚物。由于环氧树脂的绝缘性能高、粘接机械强度好、密封性能好和耐化学腐蚀等许多独特的优点，在电子元器件绝缘及封装领域应用广泛。

环氧树脂的环氧基团含量高，固化之前流动性好，固化中收缩小，固化后的残余应力小，在电器封装中被广泛使用。但是，它有一个致命缺点就是固化时间较长，固化温度较高，固化过程中，高温使树脂分子链断裂，产生小分子飞出后，粘贴在固化炉的上壁，时间长后形成类似家用除油烟机内油脂污垢的垢层，影响发热器件的热效率，需要每天人力清理垢层，这样费事费力，特别是在自动生产线上，由于空间限制几乎无法清理小分子垢层。

本专利就是针对这一个生产中的问题提出的一种新型环氧树脂固化装置及方法，固化装置中的加热元件使用远红外碳加热板，碳晶体在电场作用下，分子团产生“布朗运动”，分子之间发生剧烈的摩擦和撞击，以波长大于56微米的远红外对外辐射传热。远红外辐射的穿透性强，可以穿透器件的壳体，待固化环氧树脂器件接收到远红外线后，吸收能量，转换为热能，使环氧树脂的温度升高，加速固化。这种环氧树脂固化方式，可以实现同时内部和外部一体加热。具有固化过程快，固化后环氧树脂器件的内应力小，材质均匀，固化质量好，特别适合自动生产线上使用。

发明内容

本发明提供一种环氧树脂固化装置及环氧树脂固化方法，具有环氧树脂固化过程快，固化质量好，特别适合自动生产线上使用。

1.远红外线环氧树脂固化装置

一种环氧树脂固化装置如图1所示。本装置依次包括：箱体(1)、远红外碳加热板(2)、支架(3)、排气口(4)、电磁阀(5)、进气口(6)、风扇(7)(8)、温度传感器(9)、待固化的环氧树脂器件(10)、嵌入式控制器(11)。

风扇(8)为低速风扇，安装在固化装置箱体上部，在整个环氧树脂固化过程中始终工作，用于均匀环氧树脂固化装置内部的温度分布。进气口(6)位于箱体上部，风扇(7)则安装在此进气口处，通过开启风扇(7)，可将外部的冷空气吸入箱体内部。排气口(4)在箱体左侧面下部，并在此处安装电磁阀(5)，通过开启电磁阀将热空气排出箱体外。排气口(4)、电磁阀(5)、进气口(6)、风扇(7)、温度传感器(9)和嵌入式控制器(11)组成PID反馈式温度控制硬件系统。

当本发明提出的环氧树脂固化装置工作时，嵌入式控制器控制使远红外碳加热板(2)接通220V/380V电源，远红外碳加热板(2)在整个环氧树脂固化过程中始终工作。当传感温度低于预设的温度时，排气阀门(5)和进气风扇(7)处于关闭状态，这样固化装置内外没有空气对流回路，外界的冷空气很少进入固化装置内，固化装置内部温度呈上升状态。当传感温度大于预设的温度时，风扇(7)开始工作，进气口(6)和风扇(7)将冷空气带入固化装置内，排气阀门(5)打开，热空气从排气口(4)排出，形成对流回路，外界的冷空气进入固化装置内，固化装置内部温度下降。温度降到设定值时，则关闭排气阀门(5)和风扇(7)。

2.远红外线环氧树脂固化方法

本发明采用远红外碳加热板作为固化装置的加热元件，远红外碳加热板在电场作用下，会辐射大量的远红外线，待固化环氧树脂器件接收到远红外线后，吸收能量，加速自身固化。远红外线具有较强的穿透能力，可以加热环氧树脂的内部空间从而使内部的环氧树脂也快速地固化。发明中有一个由排气口(4)、电磁阀(5)、进气口(6)、风扇(7)、温度传感器(9)和嵌入式控制器(11)组成的PID反馈式温度控制硬件系统。通过这个温度控制系统，可以调整装置内部温度，有效地减少待固化环氧树脂因表面温度过高焦糊变性但内部尚未烘干以及固化过程中高温使环氧树脂小分子飞溅的情况。

具体如下：首先将待固化环氧树脂器件置于支架(3)上，接着在控制器上设置固化环氧树脂所需的时间，预设固化温度，然后打开远红外碳加热板(2)和低速风扇(8)电源，在整个环氧树脂加热过程中，两者都始终工作，不断电。远红外碳加热板持续给待固化环氧树脂器件加热。而低速风扇不停地运转，使得装置内温度分布均匀化。固化装置内放置了一个温度传感器(9)，通过传感器可得知装置内温度，当传感温度低于预设的温度时，排气阀门(5)和风扇(7)处于关闭状态。此时排气阀门(5)使得排气口(4)紧闭，虽然进气口(6)上没有安装阀门使其紧闭，但因进气口上的风扇(7)处于关闭状态，固化装置内外没有对流回路，外界的冷空气很难进入固化装置内，固化装置相当于封闭状态，使得内部温度呈迅速上升的状态。当传感温度高于预设的温度时，风扇(7)开始运转，通过进气口(6)和风扇(7)将外部冷空气带入固化装置内，排气阀门(5)打开，热空气从排气口(4)排出，形成对流回路。外界冷空气的进入，内部热空气的排出，使固化装置内部温度下降。温度降到设定值时，关闭排气阀门(5)和风扇(7)。在固化过程中，当再次达到传感温度大于或低于预设温度时，则同样打开或关闭排气阀门(5)和风扇(7)，直到待固化环氧树脂的固化时间达到设定值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1远红外环氧树脂固化装置结构图；1.箱体；2.远红外碳加热板；3.支架；4.排气口；5.电磁阀；6.进气口；7.风扇；8.风扇；9.温度传感器；10.待固化的环氧树脂器件；11.嵌入式控制器。

图2固化装置实例照片。

图3固化后的环氧树脂器件照片；1.外壳；2.引脚；3.环氧树脂。

具体实施方式

如图2所示，固化装置箱体的尺寸是1m×1m×1m。箱体门采用上翻盖形式，箱体内置了三个图1所述装置，每个装置的间距是2cm。每个装置上置1块远红外碳加热板，尺寸是80cm×60cm×2cm，下面是一个支架，在支架上安放待固化环氧树脂器件。此外，在箱体的下部也放置了一块远红外碳加热板。在距离箱体下部20cm的左侧面上有一个排气口，其上安装了一个电磁阀，排气口电磁阀采用的是二位二通的直动式膜片电磁阀。而距离固化装置箱体下部20cm的右侧面上有一个温度传感器。此外，在固化装置离左侧面5cm的上部有一个低速风扇，离右侧面5cm的上部有一个进气口，此进气口处也安装了一个风扇。低速风扇是12cm×12cm×3.8cm的德国PAPST TYP4650N全金属耐高温风扇，进气口风扇是15cm×15cm×5.5cm的百瑞5E-230B耐高温风扇；传感器是长5cm的圆柱热电偶温度传感器，温度范围为-40℃～150℃；嵌入式控制器采用的欧姆龙可编程控制器CJ1W-OD231。本实施例采用的环氧树脂器件如图3所示，是一个4μF的BM CBB61电容器，尺寸是4.5cm×1.8cm×3cmo

首先将体积比为3∶1的环氧树脂与固化剂搅拌，倒入图3所示的器件中。然后把待固化环氧树脂器件置于固化装置内部的支架上，关上固化装置的门。接着在控制器上设置待固化环氧树脂所需的固化温度和固化时间。经过多次试验，最后得到此环氧树脂器件的最佳固化时间是20分钟，最合适的固化温度为90℃。控制器发送指令使远红外加热板和低速风扇接通220V电源，在整个固化过程中，两者始终处于工作状态。通过箱内的温度传感器可得到箱内的温度，当传感温度低于预设温度时，排气口电磁阀和进气口风扇处于关闭状态，内部温度迅速上升。当传感温度高于预设温度时，启动进气口风扇，将外部冷空气带入箱体，打开排气口电磁阀，排气口处于敞开状态，热空气流出箱体，使得箱内温度降低，减少待固化环氧树脂因温度过高，分子链断裂，小分子汽化而飞溅到固化装置内壁上，同时也减少因表面温度过高焦糊变性但内部尚未烘干的情况。温度降到预设温度时，则关闭排气口电磁阀和进气口风扇。在固化过程中，当再次达到传感温度大于或低于预设温度时，则同样打开或关闭排气口电磁阀和进气口风扇，直到待固化环氧树脂的固化时间达到设定值。最后可得到如图3所示的环氧树脂封装的电容器。

本发明的优点在于：

(1)能够有效减少待固化环氧树脂表面焦糊变性，但内部尚未烘干的情况；

(2)能够有效减少固化过程中高温使环氧树脂分解，小分子飞溅的情况；

(3)环氧树脂固化时间短，固化质量好。

综上所述，在环氧树脂固化领域，本发明所提出的固化装置及固化方法具有广阔的应用前景。

Claims (4)

1.一种远红外线环氧树脂固化装置及方法，包括：箱体、远红外碳加热板，其特征是设有由排气口、电磁阀、进气口、进气口风扇、温度传感器和嵌入式控制器组成的PID反馈式温度控制硬件系统。

2.根据权利要求1中所述的远红外线环氧树脂固化装置及方法，其特征在于，远红外碳加热板非接触地放置于待固化环氧树脂器件上方。

3.根据权利要求1中所述的远红外线环氧树脂固化装置及方法，其特征在于，在环氧树脂固化过程中，远红外碳加热板始终通电，始终加热且辐射远红外线。

4.根据权利要求1中所述的远红外线环氧树脂固化装置及方法，其特征在于，通过远红外线环氧树脂固化装置内外冷、热空气对流，来调节固化装置的内部温度。