CN104149324A - 一种高分子薄膜热压成型装置及其工艺步骤 - Google Patents

一种高分子薄膜热压成型装置及其工艺步骤 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高分子薄膜热压成型装置及其工艺步骤，属于冲压设备领域，包括脉冲直流加热设备、上模头、下模头以及气压调节装置；所述脉冲直流加热设备与所述下模头电连接；所述上模头与上气泵相通，所述下模头与下气泵相通，所述气压调节装置与所述上气泵以及下气泵相通；所述上模头以及所述下模头上设有气孔。利用本发明提供的高分子薄膜热压成型装置及其工艺步骤能够快速的将下模头加热并保持恒温，大大的缩短了加热时间及提高了控制精度，相比现有技术中的热压成型设备节省了时间，提升了精度及效率。

Description

一种高分子薄膜热压成型装置及其工艺步骤
技术领域
本发明涉及冲压设备领域，具体而言，涉及一种高分子薄膜热压成型装置及其工艺步骤。
背景技术
高分子薄膜热压成型在电子行业应用广泛，特别是微型扬声器，受话器，耳机等等的核心部件-----振动板，均需要热压成型制作。
现有的热压成型设备，在给模头加温时，是通过一个固定温度的加热块移至模头附近，通过热传导加热模头。该加热块温度远大于Tg(玻璃化温度：高聚物由高弹态转变为玻璃态的温度，指无定型聚合物包括结晶型聚合物中的非结晶部分由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的转变温度，是无定型聚合物大分子链段自由运动的最低温度)，从而使得模头的温度可以快速上升，但当温度达到成型温度时(大于Tg,但还远低于加热块的温度)，热传导还在进行，模头温度还在上升，并不能保持恒定。冷却时，将加热块移开模头，通过循环水冷却模头。
这种热压成型设备，在给模头加热的过程中耗时较长，且不能使模头保持恒定温度，因此精度较低，效率较低。
发明内容
本发明提供了一种高分子薄膜热压成型装置及其工艺步骤，旨在解决上述问题。
本发明是这样实现的：
一种高分子薄膜热压成型装置，包括脉冲直流加热设备、上模头、下模头以及气压调节装置；
所述脉冲直流加热设备与所述下模头电连接；
所述上模头与上气泵相通，所述下模头与下气泵相通，所述气压调节装置与所述上气泵以及下气泵相通；
所述上模头以及所述下模头上设有气孔。
进一步地，所述上模头以及下模头用钛合金或者钼合金制成。
一种根据高分子薄膜热压成型的工艺步骤，包括：
准备：将高分子薄膜置于所述上模头以及下模头之间；
加热：打开所述脉冲直流加热设备，向所述下模头施加脉冲电流，使其温度达到薄膜的玻璃化温度；
通气：通过所述气压调节装置向所述上气泵通入气流，将所述薄膜压在所述下模头上；
合模：将上模头压向下模头，并给所述薄膜施加压力；
保压：保持压力和温度5-10s；
开模降温：关闭所述脉冲直流加热设备，打开上模头，待所述薄膜温度降至30℃-50℃，完成成型。
本发明提供的高分子薄膜热压成型装置中，脉冲直流加热设备采用的技术为TOP逆变直流热压技术，电源是采用IGBT逆变技术、微机控制技术和电子技术开发的电源。由于采用AC－DC(交流输入，直流输出)的变换技术，因此响应速度及精度大大提高。
利用本发明提供的高分子薄膜热压成型装置及其工艺步骤能够快速的将下模头加热并保持恒温，大大的缩短了加热时间及提高了控制精度，相比现有技术中的热压成型设备节省了时间，提升了精度及效率。
附图说明
图1是本发明提供的高分子薄膜热压成型装置在使用过程中下模头温度随时间变化的示意图；
图2是本发明提供的高分子薄膜热压成型装置在使用过程中脉冲直流加热设备的电流波形图；
图3是本发明提供的高分子薄膜热压成型装置的示意图。
具体实施方式
请参阅图1-图3，本发明提供的高分子薄膜热压成型装置包括脉冲直流加热设备101、上模头102、下模头103以及气压调节装置201。
脉冲直流加热设备101与下模头103电连接；上模头102的上部与上气泵202相通，下模头103的下部与下气泵203相通，气压调节装置201与上气泵202以及下气泵203相通；上模头102以及下模头103相互匹配且设有气孔104。上模头102以及下模头103可用钛合金或者钼合金制成，在本实施例中上模头102以及下模头103用钛合金制成。气孔104方便气流通过。
脉冲直流加热设备101采用的技术为TOP逆变直流热压技术，电源是采用IGBT逆变技术、微机控制技术和电子技术开发的电源。
TOP逆变直流热压技术特点：
直流输出。电流为脉动直流，波纹度小，无交流过零不连续加热工件的缺点，热量集中，对有色金属材料具有极好的加热性能。同时，电极寿命获得延长。
可由微控制器(MCU)控制，具有温度监控功能。
逆变桥采用软开关技术，减小开关损耗，减小电磁干扰。
具有温度失常、监控值超限、网压超限、过热等故障诊断与报警功能。
逆变桥电流失常自动关断，增强系统保护。
两段加热设定，时间宽范围设定(0－250ms)，适用复杂温变过程需要。
20组参数储存，方便多种品种使用。
LCD显示，同时显示多种内容。
较强的外部通讯功能：焊接结束、故障、计数信号、RS-232数据通讯口，便于自动焊使用。
数据存储采用EEPROM，无电池寿命问题。
响应速度快。由于采用了较高的逆变频率(4kHz)，通电时间控制周期为0.25ms，比通常交流机的20ms提高80倍，控制精度明显提高。
采用先进的段控控温系统,可灵活设置各段加温状态.对温度、时间等参数能高精度地加以控制。
升温迅速稳定，局部瞬时加热方式能良好地抑制对周围元器件的热影响。
显示各阶段的温度。
热电偶的闭环在线反馈控制提高温控的精确度。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，即绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
采用上述技术，因此脉冲直流加热设备具有响应速度快，控制精度高的有点，因此能快速而精准的提升下模头103的温度。
另外，TOP逆变直流热压技术的使用使设备具有小型、节能、高效等一系列优点；微控制器(MCU)与电子技术的采用使该设备具备现代设备的优秀功能，包括数字控制、监控、故障诊断与保护以及数据传输等。
钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。用在本装置中能使装置更加耐用，寿命加长。
本发明提供的高分子薄膜成型设备的工艺过程如下：
将高分子薄膜301置于上模头102以及下模头103之间；
打开脉冲直流加热设备101，向下模头103施加脉冲电流，使其温度达到薄膜的玻璃化温度；
同时通过气压调节装置201向上气泵202施加正压，将下气泵203抽为负压，使薄膜301与下模头103贴合；
将上模头102压下，压在薄膜301上，从而使薄膜301结晶成型；
保持压力和温度10s使薄膜301充分结晶；
关闭脉冲直流加热设备101，打开上模头102，待下模头103温度降至40℃左右并通过热传导将薄膜301温度降至40℃左右，完成成型；
要使薄膜成型，控制薄膜温度是关键，而在成型过程中薄膜的温度变化，是由下模头103热传导达成的。因此下模头103温度的控制就至关重要，因此该脉冲直流加热设备101非常重要。
要实现薄膜成型过程的温控，需事先向脉冲直流加热设备101输入设定好的程序。图1中显示了该装置在使用过程中下模头103温度随时间变化的示意图。
图中t0-t1段为准备阶段，下模头103的温度保持不变；t1-t2段为初步加热阶段，可看到在很短的时间内下模头103完成升温；t2-t3段为初步保温段，下模头103温度保持不变，t3-t4段为次加热阶段，下模头103在很短的时间内完成升温；t4-t5段为保压段，下模头103保持温度不变；t5-t6段为降温段，脉冲直流加热设备关闭，下模头由自身材料性质，在很短时间内降至初始温度。
图2中显示了脉冲直流加热设备101的电流波形图，可以看出脉冲直流加热设备101在较短时间达到高电流输出状态，并且基本保持稳定输出；后续在较短时间内恢复原始状态。
通过本发明提供的高分子薄膜热压成型装置及其工艺步骤，可快速精准的完成薄膜的成型，相比现有技术中成型装置节省了时间，提高了效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高分子薄膜热压成型装置，其特征在于，包括脉冲直流加热设备、上模头、下模头以及气压调节装置；
所述脉冲直流加热设备与所述下模头电连接；
所述上模头与上气泵相通，所述下模头与下气泵相通，所述气压调节装置与所述上气泵以及下气泵相通；
所述上模头以及所述下模头上设有气孔。
2.根据权利要求1所述的高分子薄膜热压成型装置，其特征在于，所述上模头以及下模头用钛合金或者钼合金制成。
3.一种根据权利要求1或2所述的高分子薄膜热压成型的工艺步骤，其特征在于，包括：
准备：将高分子薄膜置于所述上模头以及下模头之间；
加热：打开所述脉冲直流加热设备，向所述下模头施加脉冲电流，使其温度达到薄膜的玻璃化温度；
通气：通过所述气压调节装置向所述上气泵通入气流，将所述薄膜压在所述下模头上；
合模：将上模头压向下模头，并给所述薄膜施加压力；
保压：保持压力和温度5-10s；
开模降温：关闭所述脉冲直流加热设备，打开上模头，待所述薄膜温度降至30℃-50℃，完成成型。
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