CN109571855A - 一种嵌件固定工装的制备方法以及注塑模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌件固定工装的制备方法以及注塑模具。该制备方法包括：仿形基体的承载表面形成有连接结构；将仿形基体放置到模压模具的型腔中，型腔的深度大于仿形基体的高度；将添加有自粘剂的弹性体原料设置到承载表面上；将胶黏剂设置到弹性体原料上；在加热条件下，使弹性体原料与胶黏剂预固化；在设定温度以及加压的条件下，将弹性体原料与胶黏剂固化，弹性体原料固化，以形成弹性体层，胶黏剂固化，以形成粘结层；弹性体层与仿形基体、粘结层粘结在一起。

Description

一种嵌件固定工装的制备方法以及注塑模具

技术领域

本发明涉及嵌件注塑技术领域，更具体地，涉及一种嵌件固定工装的制备方法以及注塑模具。

背景技术

注塑成型技术作为一种兼具注射和模塑的成型方法，具有生产速度快、效率高，尺寸控制精确，可自动化生产等优点。嵌件按照材质可分为金属类嵌件和非金属类嵌件。金属类嵌件一般通过连料带上的定位孔实现在模具上的准确定位。非金属类嵌件通常为包胶成型，即注塑料包裹在嵌件外侧。非金属类嵌件通常无法借助定位孔实现固定。在一些方案中，使用胶带、双面胶、压敏胶等粘接材料在注塑模具的型腔内固定非金属类嵌件。粘结材料直接粘结在型腔的表面。

然而，粘接材料的粘接力随温度的升高而降低。在高模温的生产环境下，粘接材料与模具的粘接力降低，存在粘接材料脱落的风险。同时，因高温，粘接剂容易残留在嵌件表面，存在污染注塑产品的风险。

此外，残留的粘结材料还易造成注塑模具型腔表面受到污染，并且粘结材料不易清除。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供了一种嵌件固定工装的制备方法的新技术方案。

根据本公开的第一方面，提供了一种嵌件固定工装的制备方法。该制备方法包括：仿形基体的承载表面形成有连接结构，所述连接结构被配置为用于增强所述弹性体层与所述仿形基体的连接强度；将所述仿形基体放置到模压模具的型腔中，所述型腔的深度大于所述仿形基体的高度；将添加有自粘剂的弹性体原料设置到所述承载表面上；将胶黏剂设置到所述弹性体原料上；在加热条件下，使所述弹性体原料与所述胶黏剂预固化；在设定温度以及加压的条件下，将所述弹性体原料与所述胶黏剂固化，所述弹性体原料与所述仿形基体与所述胶黏剂粘结在一起，所述弹性体原料固化，以形成弹性体层，胶黏剂固化，以形成粘结层。

可选地，所述弹性体原料为加成型或过氧化型硅胶；所述粘结层为加成型有机硅型胶黏剂、过氧化型的有机硅型胶黏剂或丙烯酸酯型胶黏剂中的至少一种。

可选地，所述自粘剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三叔丁基氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、丙基三乙酰氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷或其聚合物中至少一种。

可选地，所述连接结构具有羟基基团和羧基基团中的至少一种。

可选地，所述连接结构包括磨砂结构和花纹结构中的至少一种。

可选地，通过等离子刻蚀、超声刻蚀、放电处理、咬花处理、激光刻蚀、电子束刻蚀和化学腐蚀中的至少一种方式形成所述连接结构。

可选地，在进行预固化时,加热温度为60-80℃；在进行固化时，所述设定温度为100-200℃。

可选地，还包括在所述粘结层上贴附离型层。

可选地，所述连接结构为孔洞结构,所述弹性体原料填充到所述孔洞结构中，在成型后，所述粘结层位于所述弹性体层的表面上。

根据本公开的第二方面，提供了一种注塑模具。该注塑模具包括注塑型腔，在所述注塑型腔内可拆卸地设置有嵌件固定工装，所述嵌件固定工装根据上述制备方法制备而成。

根据本公开的一个实施例，该制备方法操作简单，形成的工装的耐用性良好。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本公开的一个实施例的嵌件固定工装的局部剖视图。

图2是根据本公开的一个实施例的另一个嵌件固定工装的局部剖视图。

附图标记说明：

11：仿形基体；12：弹性体层；13：粘结层；14：离型层；16：承载表面。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本公开的一个实施例，提供了一种嵌件固定工装。在使用时，嵌件固定工装被放置到注塑模具的注塑型腔中，用于固定嵌件在注塑型腔中的位置。例如，嵌件包括扬声器单体中的焊盘、PCB中的触点、接线端子中的弹片、探针、网布等。

该工装包括仿形基体11、弹性体层12和粘结层13。仿形基体11具有承载表面16。承载表面16形成有连接结构。弹性体层12被设置在承载表面16上并与连接结构形成固定连接。连接结构被配置为用于增强弹性体层12与仿形基体11的连接强度。粘结层13与弹性体层12粘结在一起。粘结层13被配置为用于粘结嵌件。

粘结层13具有与嵌件的结构相匹配的仿形表面。例如，承载表面16也设置成仿形结构。这样，粘结层13更容易形成仿形表面。例如，仿形基体11的材质为金属或者无机非金属等。可选地，金属包括不锈钢、碳素钢、合金钢、铝合金、铜合金等。无机非金属材料包括陶瓷、玻璃等。上述材料的耐高温性能良好，易于加工成承载表面16。

连接结构通过物理、化学或者物理与化学相结合的方式与弹性体层12进行连接，以提高弹性体层12和仿形基体11的连接强度。

物理方式包括在承载表面16形成规则或者不规则的凸凹结构。连接结构包括凹凸结构。例如，凹凸结构包括磨砂结构和花纹结构中的至少一种。上述结构能够提高弹性体层12与仿形基体11的接触面积，从而增大二者之间的粘结力。

化学方式包括在承载表面16形成能提高粘结力的基团。连接结构包括该基团。该基团包括亲水基团。例如，连接结构具有羟基基团和羧基基团中的至少一种。上述基团均能与弹性体原料发生化学反应，形成化学键，从而提高成型后的弹性体层12与仿形基体11之间的连接强度。

物理与化学结合的方式包括上述物理方式和化学方式。例如，在凹凸结构的表面形成亲水基团，从而既增大了弹性体层12与仿形基体11的接触面积，又能形成化学键，这使得弹性体层12与仿形基体11的连接强度更高。

在一个例子中，通过等离子刻蚀、超声刻蚀、放电处理、咬花处理、激光刻蚀、电子束刻蚀和化学腐蚀中的至少一种方式形成连接结构。例如，超声刻蚀、放电处理、咬花处理、激光刻蚀、电子束刻蚀能够在承载表面16形成物理结构；等离子刻蚀或化学腐蚀既能够在承载表面形成凹凸结构又能够在承载表面16形成亲水基团。上述处理方式的操作简单。形成的连接结构的均匀性良好。弹性体层12与仿形基体11的连接力强。

弹性体层12与粘结层13之间能够形成良好的粘结作用。相对于直接将粘结层13与仿形基体11进行粘结的方式，设置弹性体层12的方式使得粘结层13能更牢固地与仿形基体11形成固定连接。

弹性体层12由弹性体原料固化而成。例如，弹性体层12由添加有自粘剂的硅胶固化而成。硅胶的物理、化学性能稳定，在固化时的形变小，保形性良好。自粘剂能够在弹性体层12固化后使其与所述基体与所述胶黏剂粘结在一起。例如，自粘剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三叔丁基氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、丙基三乙酰氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷或其聚合物中至少一种。上述材料与硅胶的互溶性良好，并且与粘结层13能够形成良好的粘结作用。

例如，弹性体层12的硬度为50-90(Shore A)。该硬度范围内，弹性体层12的结构稳定，强度适中，承载力高。

弹性体原料还可以是由基胶、交联剂、填料经混炼加工而成。

粘结层13由粘结材料制成。粘结层13能与弹性体层12粘结在一起。例如，粘结层13为加成型有机硅型胶黏剂或者过氧化型的有机硅型胶黏剂。上述胶黏剂层与弹性体层12之间的粘结力大，并且与嵌件之间的粘结力大，来源广泛。

粘结材料还可以是丙烯酸酯胶黏剂。

在本公开实施例中，仿形基体11具有承载表面16，并与嵌件进行粘结。相比于直接采用粘结材料固定嵌件，仿形基体11在注塑型腔中的固定、更换更容易。与粘结剂相比仿形基体11的耐高温性能更加优良。

此外，弹性体层12具有缓冲性能，能够避免嵌件和仿形基体11之间的碰撞，降低了嵌件形变的风险。

此外，弹性体层12的隔热效果良好，能够减少仿形基体11传导给粘结层13的热量，提高了粘结层13对嵌件的粘结力。

此外，粘结层13不直接与注塑型腔的表面接触，这样在工装拆除之后不会留下污染物。

在一个例子中，嵌件固定工装还包括黏贴在粘结层13上的离型层14。在将嵌件固定工装安装到注塑型腔中之前，离型纸覆盖在粘结层13上，能够防止粘结层13被污染或者被氧化，从而保持粘结层13的活性，提高粘结的可靠性。

在固定嵌件之前，首先，将离型纸剥离，以露出粘结层13；然后，将嵌件粘结到粘结层13上。接下来，向注塑型腔中注入注塑料，以将嵌件包裹住。注塑料在固化后形成注塑嵌件产品。

例如，离型层14为离型纸，例如PI离型纸或者PET离型纸等。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

在一个例子中，弹性体层12与粘结层13是共固化成型的。共固化成型是指，弹性体原料与胶黏剂在相同的固化条件下进行同时固化，以获得结构强度以及形成粘结。这种固化方式能够有效地节省加工工序，提高生产效率。

在其他示例中，弹性体层12和粘结层13也可以分别进行固化。

在一个例子中，如图2所示，连接结构为孔洞结构。孔洞结构即承载表面16形成的物理孔洞。例如，圆形孔、方形孔、椭圆形孔、三角形孔等。孔洞结构为非贯穿孔。弹性体层12填充到孔洞结构中。例如，弹性体层12填满所述孔洞结构。弹性体层12与承载表面16相平齐。粘结层13位于弹性体层12上。与直接将弹性体原料填充到制备型腔中相比，这种结构能够有效地减少弹性体原料的用量，节约了原材料。当然，弹性体层12也可以不填满孔洞结构。

此外，这种结构能够更有效地固定弹性体层12，使得工装的结构更牢固。

此外，弹性体层12与仿形基体11的连接强度更高，可靠性良好。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种注塑模具。该注塑模具包括注塑型腔。注塑型腔具有与注塑产品相匹配的形状。在注塑型腔内可拆卸地设置有上述的嵌件固定工装。嵌件被粘结在粘结层13上。

例如，仿形基体11通过卡接、插接、螺纹连接等方式可拆卸地设置在注塑型腔内。仿形模具根据不同嵌件的结构制作成不同的尺寸的标准件。每个标准件的仿形基体11的连接结构相同。在使用时，根据嵌件的种类选择标准件。嵌件通过连接结构固定到注塑型腔中，拆卸、更换十分容易。

当然，可拆卸地设置的方式不限于上述实施例，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

该注塑模具具有嵌件定位精准，可靠性良好的特点。

根据本公开的又一个实施例，提供了一种嵌件固定工装的制备方法。该制备方法包括：

S1、仿形基体11的承载表面16形成有连接结构。连接结构被配置为用于增强弹性体层12与仿形基体11的连接强度。

S2、将仿形基体11放置到模压模具的制备型腔中，制备型腔的深度大于仿形基体11的高度。在该步骤中，制备型腔要预留出设置弹性体层12和粘结层13的空间。在制备结束后，粘结层13的上表面或者离型层14的上表面基本与制备型腔的上表面平齐。

S3、将添加有自粘剂的弹性体原料设置到承载表面16上。例如，采用填充的方式将弹性体原料设置在承载表面上16。

S4、将胶黏剂设置到弹性体原料上。例如，采用涂覆的方式将胶黏剂设置在弹性体原料上。

S5、在加热条件下，使弹性体原料与胶黏剂预固化。

S6、在设定温度以及加压的条件下，将弹性体原料与胶黏剂固化。弹性体原料与仿形基体、胶黏剂粘结在一起。弹性体原料固化，以形成弹性体层12。胶黏剂固化，以形成粘结层13。

其中，仿形基体11的材质、连接结构的方式、自粘剂、弹性体层12、弹性体原料、胶黏剂、离型层14等如前所述。

粘结层13和弹性体层12共固化成型。由于胶黏剂和弹性体原料均具有流动性，故在固化过程中，尤其是加压固化过程中，弹性体层12会渗透到胶黏剂中。这样会破坏粘结层13的结构，使得成型后的粘结层13的粘结力降低。

在该例子中，为了解决上述问题，采用首先进行预固化，然后在加压以及加热条件下进行固化的方式。预固化在常压条件下进行。在该条件下胶黏剂和弹性体原料不易流动。通过加热，胶黏剂和弹性体原料初步进行交联反应，使两种材料的粘度增加，流动性降低，初步形成设定的层状结构。这样能够有效地防止在后续的加压条件固化过程中，两层物质的相互渗透。

在预固化结束后，在加热及加压条件下，交联剂和弹性体原料继续进行固化，以获得足够的强度。此时，加热温度高于预固化时的加热温度，并且压力高于常压。加压条件能够提高粘结层和弹性体层的结构强度和粘结强度，并且固化速度快。

在一个例子中，在S5步骤中，在进行预固化时,加热温度为60-80℃。该温度下，胶黏剂与弹性体原料初步反应，以形成粘结。在进行固化时，设定温度为100-200℃。在该温度下，胶黏剂层与弹性体原料共固化成型，以分别形成粘结层13和弹性体层12，并在二者之间形成反应界面，使得二者的形成牢固的粘结。

在一个例子中，仿形基体11具有孔洞结构。孔洞结构如前所述。在制备时，弹性体原料填充到孔洞结构中。粘结层13位于弹性体层12的表面上。例如，在制备成型后，弹性体层12与承载表面16相平齐。与直接将弹性体原料填充到制备型腔中相比，这种结构能够有效地减少弹性体原料的用量，节约了原材料。当然，也可以是弹性体层12不填满孔洞结构。

下面是制备嵌件固定工装的制备方法的具体实施例。

实施例1：

S11、在仿形基体11的承载表面16上形成连接结构。例如，仿形基体11为圆形不锈钢金属块。连接结构为磨砂结构。在该步骤中，还要制备模压模具。

S12、将仿形基体11放置到模压模具的制备型腔中。制备型腔的深度大于仿形基体11的高度。

S13、将添加有自粘剂的弹性体原料涂覆到承载表面16上。在该步骤中，弹性体原料为加成型硅胶。在成型后，弹性体层12的硬度为50(Shore A)。自粘剂为乙烯基三乙氧基硅烷。在加入到制备型腔中后，要将硅胶压实、刮平、确保气泡排出，以防止形变的发生。

S14、将胶黏剂涂覆到弹性体原料上。胶黏剂为加成型有机硅型胶黏剂。

S15、在加热条件下，使弹性体原料与胶黏剂预固化。例如，模压模具被放置到烘箱中，并在80℃条件下烘干10分钟，以实现硅胶和胶黏剂的预固化。

S16、将离型层14覆盖在胶黏剂上。离型层14为PET离型纸。并盖上模压模具的上盖。在150℃加热条件下，将弹性体原料与胶黏剂固化。采用加压硫化的方式，硫化10分钟。弹性体原料与胶黏剂粘结在一起。弹性体原料固化，以形成弹性体层12。胶黏剂固化，以形成粘结层13。

实施例2：

S21、在仿形基体11的承载表面16上形成连接结构。例如，仿形基体11为方形模具钢金属块。连接结构为花纹结构。同样地，在该步骤中，还要制备模压模具。

S22、将仿形基体11放置到模压模具的制备型腔中。制备型腔的深度大于仿形基体11的高度。

S23、将添加有自粘剂的弹性体原料涂覆到承载表面16上。在该步骤中，弹性体原料为过氧化型硅胶。在成型后，弹性体层12的硬度为70(Shore A)。自粘剂为甲基二乙氧基硅烷。在加入到制备型腔中后，要将硅胶压实、刮平、确保气泡排出，以防止形变的发生。

S24、将胶黏剂涂覆到弹性体原料上。胶黏剂为过氧化型有机硅型胶黏剂。

S25、在加热条件下，使弹性体原料与胶黏剂预固化。例如，模压模具被放置到烘箱中，在70℃条件下烘干10分钟，以实现硅胶和胶黏剂的预固化。

S26、将离型层14覆盖在胶黏剂上。离型层14为PI离型纸。并盖上模压模具的上盖。在180℃加热条件下，将弹性体原料与胶黏剂固化。采用加压硫化的方式，硫化5分钟。弹性体原料与胶黏剂粘结在一起。弹性体原料固化，以形成弹性体层12。胶黏剂固化，以形成粘结层13。

实施例3：

S31、在仿形基体11的承载表面16上形成连接结构。例如，仿形基体11为中空的方形模具钢金属块。在仿形基体11的上表面形成孔洞结构。同样地，在该步骤中，还要制备模压模具。

S32、将仿形基体11放置到模压模具的制备型腔中。制备型腔的深度大于仿形基体11的高度。

S33、将添加有自粘剂的弹性体原料涂覆到承载表面16上。在该步骤中，弹性体原料为过氧化型硅胶。在成型后，弹性体层12的硬度为90(Shore A)。自粘剂为乙烯基三乙酰氧基硅烷。在加入到制备型腔中后，要将硅胶压实、刮平、确保气泡排出，以防止形变的发生。

S34、将胶黏剂涂覆到弹性体原料上。胶黏剂为丙烯酸酯胶黏剂。

S35、在加热条件下，使弹性体原料与胶黏剂预固化。例如，模压模具被放置到烘箱中，在60℃条件下烘干15分钟，以实现硅胶和胶黏剂的预固化。

S36、将离型层14覆盖在胶黏剂上。离型层14为PI离型纸。并盖上模压模具的上盖。在设定120℃加热条件下，将弹性体原料与胶黏剂固化。采用加压硫化的方式，硫化20分钟。弹性体原料与胶黏剂粘结在一起。弹性体原料固化，以形成弹性体层12。胶黏剂固化，以形成粘结层13。

当然，上述各种原料、预固化温度、固化温度、烘箱内的压强可以根据实际需要进行选择。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种嵌件固定工装的制备方法，其中，包括：

仿形基体的承载表面形成有连接结构，所述连接结构被配置为用于增强所述弹性体层与所述仿形基体的连接强度；

将所述仿形基体放置到模压模具的型腔中，所述型腔的深度大于所述仿形基体的高度；

将添加有自粘剂的弹性体原料设置到所述承载表面上；

将胶黏剂设置到所述弹性体原料上；

在加热条件下，使所述弹性体原料与所述胶黏剂预固化；

在设定温度以及加压的条件下，将所述弹性体原料与所述胶黏剂固化，所述弹性体原料与所述仿形基体、所述胶黏剂粘结在一起，所述弹性体原料固化，以形成弹性体层，胶黏剂固化，以形成粘结层。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述弹性体原料为加成型或过氧化型硅胶；所述粘结层为加成型有机硅型胶黏剂、过氧化型的有机硅型胶黏剂或丙烯酸酯型胶黏剂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述自粘剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三叔丁基氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、丙基三乙酰氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷或其聚合物中至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述连接结构具有羟基基团和羧基基团中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述连接结构包括磨砂结构和花纹结构中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，通过等离子刻蚀、超声刻蚀、放电处理、咬花处理、激光刻蚀、电子束刻蚀和化学腐蚀中的至少一种方式形成所述连接结构。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在进行预固化时,加热温度为60-80℃；在进行固化时，所述设定温度为100-200℃。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，还包括在所述粘结层上贴附离型层。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述连接结构为孔洞结构,所述弹性体原料填充到所述孔洞结构中，在成型后，所述粘结层位于所述弹性体层的表面上。

10.一种注塑模具，包括注塑型腔，在所述注塑型腔内可拆卸地设置有嵌件固定工装，所述嵌件固定工装根据如权利要求1-9中的任意一项所述的制备方法制备而成。