CN114013153A - 一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于云母异形件生产领域，具体提供了一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺，该成型工艺包括堆叠云母纸、预处理、热模压过程，其在热模压过程中通过控制加热温度来提高生产效率，并在采用高压进行热模压之前先加载一个较小的压力，保持较短的时间后，将压力释放到更小，如此加压、排气多次以进行充分排气，这种在采用高压进行热模压之前先采用较小压力排气可以显著提高云母异形件的良品率；从外，本发明还可以通过云母异形件的体积来确定最佳锁模力和成型时间，为云母异形件的热模压工艺节省了生产时间，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于云母异形件生产领域，具体提供了一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺。
背景技术
目前国内开发中的新能源电动汽车核心部件为锂电池包，其工作过程中会散发大量的热量，在极端条件下会产生高温，对车辆和人身造成安全隐患，因此在锂电池的表面往往会根据电池包的需要组装一种以云母为材料的3D云母异形件，这种云母异形件最主要的特点是具有超强的耐高温能力和优良的绝缘性能。当电动汽车异常工作产生高温时，云母板的耐高温和绝缘性能可以有效阻止高温直接作用于车辆驾驶室和后排座，从而保护车内人员，给车内人员足够的逃生时间。
云母异形件是由多张云母纸热压在一起形成的，而在每一张云母纸上均涂布有机硅胶粘剂能改善云母板在树脂中的分散性及粘合力，从而改善云母异形件工艺性能并提高云母板的机械、电学和耐高温等性能。在不同的热模压成型参数下，有机硅胶粘剂对云母异形件的影响效果不一样，因此通过对不同热压成型参数和有机硅胶粘剂之间作用关系的研究，本发明提供了一种优化的云母异形件成型工艺。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺，其包括以下步骤：
(1)将多张表面涂有有机硅树脂胶水的云母过胶纸堆叠形成毛坯；
(2)对所述毛坯进行预处理以形成待热模压的毛坯，所述预处理包括裁切边角、预折叠以及放垫片中的至少一种；
(3)将待热模压的毛坯放入模具型腔内，将模具的上模和下模合模，设定成型温度和初始锁模力后，启动模具按钮对所述毛坯进行热模压处理；所述热模压过程中初始锁模力为g1，保持时间为t1，随后释放锁模力至g2，保持时间为t2，进行排气，排气完成后，加载压力至最终锁模力g3，保持时间为G，卸压开模取出云母异形件；成型时间T为t1、t2、t3相加之和，所述成型时间T和所述最终锁模力G根据所述云母异形件的体积来确定。
进一步地，上述初始锁模力g1为0-20kg/cm2，时间t1为0-20s，锁模力g2为0-10kg/cm2，时间t2为20-140s。
进一步地，上述一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺还包括云母异形件体积-成型时间关系曲线；其它成型参数不变，在不同成型时间条件下对体积为V1的云母异形件进行实验，确定其最佳成型时间T1，得到点(V1，T1)，用相同的方法测试体积为V2的云母异形件的最佳成型时间T2，得到点(V2，T2)，依次类推得到点(Vn，Tn)，将这些点用平滑曲线连接，绘制云母异形件体积-成型时间关系曲线；实际使用时，根据云母异形件体积来确定最佳成型时间T。
进一步地，上述一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺还包括云母异形件体积-最终锁模力关系曲线；其它成型参数不变，在不同最终锁模力条件下对体积为V1的云母异形件进行实验，确定其最佳最终锁模力G1，得到点(V1，G1)，用相同的方法测试体积为V2的云母异形件的最佳最终锁模力G2，得到点(V2，G2)，依次类推得到点(Vn，Gn)，将这些点用平滑曲线连接，绘制云母异形件体积-最终锁模力关系曲线；实际使用时，根据云母异形件体积来确定最终锁模力G。
进一步地，上述步骤(3)中设定的成型温度为100-260℃。
进一步地，上述步骤(3)中将待热模压的毛坯放入模具型腔内之前，还包括在所述模具的上模和下模表面喷涂脱模剂。
进一步地，上述步骤(3)中将待热模压的毛坯放入模具型腔内的具体步骤为将所述毛坯放置于所述模具型腔内的对应位置，并压平所述毛坯各个部位，排出云母过胶纸之间的空气。
进一步地，上述云母过胶纸堆叠形成毛坯的步骤为根据云母异形件的3D模型计算出云母异形件的理论质量，将相等质量的云母过胶纸堆叠形成毛坯，使云母异形件达到预定的厚度规格。
进一步地，上述预折叠的步骤为制作云母异形件的3D造型模板，依照所述模板对堆叠形成的毛坯的每个部分进行折叠，折叠角度不超过90°。
进一步地，上述放垫片为在所述毛坯与所述模具的凸起对应位置放置云母过胶纸裁切而成的垫片。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明提供的这种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺采用高压进行热模压之前先采用较小压力排气，显著提高了云母异形件的良品率；通过云母异形件的体积确定最佳锁模力和成型时间为云母异形件热模压工艺节省了生产时间，降低了生产成本；此外，通过对热模压加热温度的控制显著提高了云母异形件的良品率，提高了生产效率。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺在不同加热温度下的良品率。
图2是本发明的含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺的云母板体积-成型时间关系曲线。
图3是本发明的含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺的云母板体积-锁模力关系曲线。
图4是本发明的含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺的热模压过程中锁模压力变化。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经详细描述了本发明的代表性实施例，但是本发明所属技术领域的普通技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下可以对本发明进行各种修改和改变。因此，本发明的范围不应局限于实施方案，而应由所附权利要求及其等同物来限定。
本发明提供了一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺，包括以下步骤：
(1)将多张表面涂有有机硅树脂胶水的云母过胶纸堆叠形成毛坯；
具体步骤为根据云母异形件的3D模型计算出所述云母异形件的理论质量(m＝ρ*v)，然后根据这个理论质量来设置电子秤的称重，当云母过胶纸堆叠到这个数值时，不再增加云母过胶纸的数量；也可以通过经验值，直接堆叠某一具体数量的过胶纸，但在人工计数的过程中有计数失误的风险，从而导致云母异形件偏薄或偏厚，达不到预定的厚度规格。
(2)对所述毛坯进行预处理以形成待热模压的毛坯，所述预处理包括裁切边角、预折叠以及放垫片中的至少一种；
裁切边角：有些3D异形件的四周拐角圆弧角需要加工出来，由于圆弧角是由云母过胶纸的两个相邻直边折起来形成的，折叠前需要剪开一条线才能折成圆弧角，另外如果直接将两边重叠起来，会导致厚度是正常的两倍，所以会在拐角处局部适当的裁切掉一些云母过胶纸，以保证这个圆弧角厚度合适。
预折叠：由于堆叠后的云母过胶纸是平板形状，要制作成3D异形件，在放入模具前需要预先折叠，使云母过胶纸放入模具型腔时比较匹配。折叠前，制作云母异形件的3D造型模板，依照所述模板对堆叠形成的毛坯的每个部分进行折叠；由于云母过胶纸本身比较脆，折叠的角度越大，云母过胶纸破裂的风险也越大，因此折叠角度不宜超过90°。
放垫片：有些3D异形件上设计有一些圆形凹槽，需要通过凹模压制作，如果直接模压成型的话，压出来的凹槽会比平面处的厚度明显薄一些，薄的凹槽强度下降容易导致破裂，因此需要在模压前制作一些垫片，这些垫片由云母过胶纸裁切而成，形状和凹模压造型匹配即可。将垫片预先放置在模具的凸起上，模压完成后，凹模压造型位置可以得到设计需要的厚度。此外在异形件四周拐角处也会放置云母过胶纸垫片，目的是增加拐角强度，防止圆弧角破裂。
(3)为避免高温加热后有机硅胶粘剂和模具间出现粘附，导致脱模困难，在热压机模具的上模和下模的表面喷涂脱模剂后将待热模压的毛坯平稳放入模具型腔内，搬运过程中尽量不要让毛坯产生折皱，避免模压后出现折皱痕迹，导致产品质量下降。毛坯放入模具以后，手工将毛坯各个部位捋顺、压平，防止过胶纸局部拱起、鼓起、折皱等，排出云母过胶纸之间的空气。随后将模具的上模和下模合模，设定成型温度和初始锁模力，成型温度为100-260℃，优选180℃；启动模具按钮后对所述毛坯进行热模压处理；所述热模压过程中初始锁模力为g1，保持时间为t1，随后释放锁模力至g2，保持时间为t2，进行排气，为保证充分排气，可重复多次上述加压排气过程，待排气完成后，加载压力至最终锁模力G，保持时间为t3；优选的，所述g1为0-20kg/cm2，t1为0-20s，g2为0-10kg/cm2，t2为20-140s；成型时间T为t1、t2、t3相加之和，所述成型时间T和所述最终锁模力G根据云母异形件体积来确定；具体的，成型时间T和最终锁模力G由云母异形件体积对照云母异形件体积-成型时间关系曲线和云母异形件体积-最终锁模力关系曲线来确定；等有机硅胶粘剂固化后，卸压开模取出云母异形件，放置等待自然冷却，或者用电风扇等冷却设备加速冷却，同时注意避免人体直接触碰产品，防止引起灼伤等。冷却后的云母异形件，如需防止被碰伤，可以采用专用的包装箱进行包装，如无必要的话，可以直接流入下一工序。
绘制云母异形件体积-成型时间关系曲线：其它成型参数不变，在不同成型时间条件下对体积为V1的云母异形件进行实验，确定其最佳成型时间T1，得到点(V1，T1)，用相同的方法测试体积为V2的云母异形件的最佳成型时间T2，得到点(V2，T2)，依次类推得到点(Vn，Tn)，将这些点用平滑曲线连接，即为云母异形件体积-成型时间关系曲线；
绘制云母异形件体积-最终锁模力关系曲线：其它成型参数不变，在不同最终锁模力条件下对体积为V1的云母异形件进行实验，确定其最佳最终锁模力G1，得到点(V1，G1)，用相同的方法测试体积为V2的云母异形件的最佳最终锁模力G2，得到点(V2，G2)，依次类推得到点(Vn，Gn)，将这些点用平滑曲线连接，即为云母异形件体积-最终锁模力关系曲线。
下面通过具体实施例对本发明的含有有机硅胶粘剂的云母异形件的效果进行研究。
本发明的实施例中所述良品率是指尺寸、外观、性能都能达到要求的产品占总产品的比例。
实施例1：
本实施例采用控制单一变量的方法研究了成型温度对云母异形件良品率的影响，具体过程如下：
(1)确定目标云母异形件体积为1648cm2，根据3D模型计算出理论质量(m＝ρ*v)后，将相等质量的表面涂有有机硅树脂胶水的云母过胶纸堆叠形成毛坯；制作17组所述毛坯，每组包含125个所述毛坯；
(2)按照本发明所述工艺对各组毛坯进行相同的裁切、预折叠、放垫片、喷涂脱模剂、上料、压平处理；
(3)按照本发明所述工艺对所述毛坯进行热模压处理，实验过程中使用相同的热压机设备，设置相同的锁模力参数和成型时间参数，具体为：初始锁模力为20kg/cm2，保持20s后，释放压力至10kg/cm2，保持至140s进行排气，为保证充分排气，重复一次上述加压和释放压力的过程，设定最终锁模力为120kg/cm2，保持至1800s；
17组毛坯设置的加热温度分别为：20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃和340℃；
启动热压机的模具按钮对所有毛坯进行热模压处理形成云母异形件，等有机硅胶粘剂固化后，卸压开模取出云母异形件，放置等待自然冷却，检测每组云母异形件热压成型的良品率百分比，实验结果如图1和表1所示。
表1：不同加热温度下的良品率
由图1和表1可知，在低于100℃和高于260℃的情况下，云母异形件的良品率急剧下降，由此可以发现，这种有机硅树脂在100℃到260℃的温度环境下适合成型生产，且在180℃时热压成型云母异形件的良品率最理想。
实施例2：
本实施例研究了不同云母异形件体积与成型时间的对应关系，具体过程如下：
(1)制作10组由涂有有机硅树脂胶水的云母过胶纸堆叠形成的毛坯，各组毛坯的目标云母异形件体积分别为：200cm2、400cm2、600cm2、800cm2、1000cm2、1200cm2、1400cm2、1600cm2、1800cm2和2000cm2；每组包含120个所述毛坯；
(2)按照本发明所述工艺对各组毛坯进行相同的裁切、预折叠、放垫片、喷涂脱模剂、上料、压平处理；
(3)按照本发明所述工艺进行热模压处理，实验过程中使用相同的热压机设备，设置相同的锁模力参数和成型温度，具体为：初始锁模力为20kg/cm2，保持20s后，释放锁模力至10kg/cm2，保持至140s进行排气，为保证充分排气，重复一次上述加压和释放压力的过程，设定最终锁模力为120kg/cm2，成型温度为190℃；
将每组相同体积大小的毛坯各自分成10个亚组，每个亚组分别在不同成型时间下进行实验，比较各个亚组云母异形件热压成型的良品率百分比，选择每个亚组中良品率最高时对应的成型时间，实验结果如表2所示；以云母异形件体积为x轴，对应的成型时间为y轴，构建云母异形件体积-成型时间关系曲线，如图2所示。
表2：不同云母异形件体积下的成型时间
由图2和表2可知，云母异形件的体积越大，成型需要的时间也越多，但是因为云母异形件中有机硅胶粘剂的含量不同以及它的物理特性的影响，使得成型时间和云母异形件体积并不是线性的正比关系。当实际使用本发明的成型工艺时，可以根据所需云母异形件的体积对照云母异形件体积-成型时间关系曲线来确定使用时的成型时间。
实施例3：
本实施例研究了不同云母异形件体积与最终锁模力的对应关系，具体过程如下：
(1)制作15组由涂有有机硅树脂胶水的云母过胶纸堆叠形成的毛坯，各组毛坯的目标云母异形件体积分别为：200cm2、400cm2、600cm2、800cm2、1000cm2、1200cm2、1400cm2、1600cm2、1800cm2、2000cm2、2200cm2、2400cm2、2600cm2、2800cm2和3000cm2；每组包含120个所述毛坯；
(2)按照本发明所述工艺对各组毛坯进行相同的裁切、预折叠、放垫片、喷涂脱模剂、上料、压平处理；
(3)按照本发明所述工艺进行热模压处理，实验过程中使用相同的热压机设备，成型温度均为190℃；锁模力参数具体为：初始锁模力为20kg/cm2，保持20s后，释放压力至10kg/cm2，保持至140s进行排气，为保证充分排气，重复一次上述加压和释放压力的过程，设定最终锁模力为30-330kg/cm2，保持至1800s；
将每组相同体积大小的毛坯各自分成10，每个亚组分别在不同的最终锁模力条件下进行实验，比较云母异形件热压成型的良品率百分比，选择每个亚组中良品率最高时对应的最终锁模力，实验结果如表3所示；以云母异形件体积为x轴，对应的最终锁模力为y轴，构建云母异形件体积-最终锁模力关系曲线，如图3所示。
表3：不同云母异形件体积下的最终锁模力
由图2和表2可知，锁模力随着云母异形件体积的增大而增大，但是因为云母异形件中有机硅胶粘剂的含量以及它的物理特性的影响，使得锁模力和云母异形件体积并不是线性的正比关系。当实际使用本发明的成型工艺时，可以根据所需云母异形件的体积对照云母异形件体积-最终锁模力关系曲线来确定使用的最终锁模力。
实施例4：
本实施例研究了热模压过程中锁模力参数设置程序，具体过程如下：
(1)确定目标云母异形件体积为1648cm2，计算其理论质量后将多张表面涂有有机硅树脂胶水的云母过胶纸堆叠形成毛坯，制作120个所述毛坯；
(2)按照本发明所述工艺对毛坯进行裁切、预折叠、放垫片、喷涂脱模剂、上料、压平处理；
(3)按照本发明所述工艺对所述毛坯进行热模压处理，实验过程中使用热压机设备，成型温度为190℃；
锁模力参数具体为：初始锁模力为20kg/cm2，保持20s后，释放压力至10kg/cm2，保持至140s进行排气后重新加载锁模力至20kg/cm2，保持至150s，释放压力至10kg/cm2，保持至270s后，加载至最终锁模力为300kg/cm2，保持至3000s，有机硅胶粘剂完成固化后，卸压开模取出产品。
热压成型的云母异形件的良品率如表4所示。
比较例1：
采用与本发明实施例4相同的云母异形件成型工艺，唯一不同的是，热模压过程中锁模力始终保持在300kg/cm2，热压成型的云母异形件的良品率如表4所示。
表4：实施例4和比较例1中云母异形件的良品率
在模压温度一定时，模压压力和模压时间成为决定云母异形件性能的关键因素，热模压时间过短的话，无法保证有机硅胶粘剂完成固化，产品欠熟导致力学性能差外观缺乏光泽，脱模后产品易出现翘曲和变形，同时也可能无法完成排气，产品表面可能出现气泡和分层。但是过分延长热模压时间又会导致产品过熟，降低了生产效率，增大的能源消耗，产品收缩率上升，有机硅胶粘剂和云母之间内应力较大，云母异形件表面往往发暗、气泡，甚至出现破裂。由表4数据可以看出，在采用高压进行热模压之前先采用较小压力进行加压排气，与直接高压成型相比，可以显著提高云母异形件的良品率。
综上所述，本发明提供的这种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺，在采用高压进行热模压之前先采用较小压力排气，显著提高了云母异形件的良品率；通过云母异形件的体积确定最佳锁模力和成型时间为云母异形件热模压工艺节省了生产时间，降低了生产成本；此外，通过对热模压加热温度的控制显著提高了云母异形件的良品率，提高了生产效率。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将多张表面涂有有机硅树脂胶水的云母过胶纸堆叠形成毛坯；
(2)对所述毛坯进行预处理以形成待热模压的毛坯，所述预处理包括裁切边角、预折叠以及放垫片中的至少一种；
(3)将待热模压的毛坯放入模具型腔内，将模具的上模和下模合模，设定成型温度和初始锁模力后，启动模具按钮对所述毛坯进行热模压处理；所述热模压过程中初始锁模力为g1，保持时间为t1，随后释放锁模力至g2，保持时间为t2，进行排气，排气完成后，加载压力至最终锁模力G，保持时间为t3，卸压开模取出云母异形件；成型时间T为t1、t2、t3相加之和，所述成型时间T和所述最终锁模力G根据所述云母异形件的体积来确定。
2.如权利要求1所述的一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺，其特征在于：所述初始锁模力g1为0-20kg/cm2，时间t1为0-20s，锁模力g2为0-10kg/cm2，时间t2为20-140s。
3.如权利要求1所述的一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺，其特征在于：包括云母异形件体积-成型时间关系曲线；其它成型参数不变，在不同成型时间条件下对体积为V1的云母异形件进行实验，确定其最佳成型时间T1，得到点(V1，T1)，用相同的方法测试体积为V2的云母异形件的最佳成型时间T2，得到点(V2，T2)，依次类推得到点(Vn，Tn)，将这些点用平滑曲线连接，得到云母异形件体积-成型时间关系曲线；实际使用时，由此云母异形件体积-成型时间关系曲线，根据云母异形件体积来确定最佳成型时间T。
4.如权利要求1所述的一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺，其特征在于：包括云母异形件体积-最终锁模力关系曲线；其它成型参数不变，在不同最终锁模力条件下对体积为V1的云母异形件进行实验，确定其最佳最终锁模力G1，得到点(V1，G1)，用相同的方法测试体积为V2的云母异形件的最佳最终锁模力G2，得到点(V2，G2)，依次类推得到点(Vn，Gn)，将这些点用平滑曲线连接，得到云母异形件体积-最终锁模力关系曲线；实际使用时，由此云母异形件体积-最终锁模力关系曲线，根据云母异形件体积来确定最终锁模力G。
5.如权利要求1所述的一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺，其特征在于：所述步骤(3)中设定的成型温度为100-260℃。
6.如权利要求1所述的一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺，其特征在于：所述步骤(3)中将待热模压的毛坯放入模具型腔内之前，还包括在所述模具的上模和下模表面喷涂脱模剂。
7.如权利要求1所述的一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺，其特征在于：所述步骤(3)中将待热模压的毛坯放入模具型腔内的具体步骤为将所述毛坯放置于所述模具型腔内的对应位置，并压平所述毛坯各个部位，排出云母过胶纸之间的空气。
8.如权利要求1所述的一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺，其特征在于：所述云母过胶纸堆叠形成毛坯的步骤为根据云母异形件的3D模型计算出云母异形件的理论质量，将相等质量的云母过胶纸堆叠形成毛坯，使云母异形件达到预定的厚度规格。
9.如权利要求1所述的一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺，其特征在于：所述预折叠的步骤为制作云母异形件的3D造型模板，依照所述模板对堆叠形成的毛坯的每个部分进行折叠，折叠角度不超过90°。
10.如权利要求1所述的一种含有有机硅胶粘剂的云母异形件成型工艺，其特征在于：所述放垫片为在所述毛坯与所述模具的凸起对应位置放置云母过胶纸裁切而成的垫片。
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