杜美娜,聶琦思,黃海江

（北京天山新材料技術有限責任公司，北京 100041）

丙烯酸酯結構膠在筆記本電腦外殼組裝中熱壓參數(shù)的確定

杜美娜,聶琦思,黃海江

（北京天山新材料技術有限責任公司，北京 100041）

丙烯酸酯結構膠是一類傳統(tǒng)的膠黏劑產品，在筆記本電腦制造行業(yè)有廣泛的應用，由于其熱壓工藝參數(shù)的差異對最終粘接部件的粘接強度和老化性能影響非常大，因此針對其應用的關鍵熱壓工藝進行了詳細說明，討論了熱壓溫度、熱壓時間、間隙、粘接基材、混合效果等對熱壓工藝的影響，并確定了舉列產品TS823-i具體的熱壓參數(shù)。

筆記本電腦；丙烯酸酯結構膠；熱壓；工藝參數(shù)

引言

自2004年，臺灣筆記本生產業(yè)務全線內遷，筆記本電腦的生產業(yè)務已陸續(xù)遷至內地長三角、重慶等地，其中前十大代工廠廣達、仁寶、緯創(chuàng)、英業(yè)達、華碩、志和、大眾、華宇、神基和致勝中絕大部分已在內地設廠，競爭非常激烈[1～4]。

筆記本電腦制造行業(yè)是丙烯酸酯結構膠的一個重要應用領域，這個行業(yè)對丙烯酸酯結構膠產品的粘接性能、工藝性能、老化性能以及產品的品質要求非常高[5～8]。同時由于筆記本電腦制造行業(yè)巨大的市場潛力也吸引了大批國內外膠黏劑廠商進入這一領域。天山公司包括子公司海斯迪克是國內為數(shù)不多的成功進入該行業(yè)的膠黏劑廠家之一，所生產的丙烯酸酯結構膠在筆記本電腦的制造行業(yè)有大量的應用，也積累了豐富的經驗。

文中重點討論了TS 823-i筆記本電腦結構粘接劑的熱壓參數(shù)的確定，通過確定熱壓參數(shù)，思考我們在膠黏劑的使用過程中，應該如何較為全面的考察和確定膠水的應用工藝參數(shù)，提高工業(yè)裝配的效率和質量。

1 熱壓溫度的影響

筆記本電腦組裝用結構膠多為雙組分丙烯酸酯結構膠產品，室溫快速固化，加熱固化速度更快，AB混合后會迅速發(fā)生自由基聚合，從而實現(xiàn)部件的結構粘接。由于自由基固化的特點，其固化反應速度受溫度影響很大，溫度越高，反應速度越快。

筆記本電腦外殼粘接結構的力學性能測試主要有兩種：拉拔力和盤刀推力，通常要求拉拔力≥25kgf，盤刀推力≥10kgf。其中盤刀推力測試受力方式主要是劈裂力，相對要求更為苛刻，所以在確定熱壓參數(shù)時，我們主要考察盤刀推力。

測試的樣件規(guī)格如下：

圖1 盤刀推力測試用PC/ABS件Fig.1 The PC/ABS used for the push test

如圖1所示，PC/ABS復合材料的規(guī)格為1.8× 150×150mm，為了方便測試，將其裁剪為平整的1.8× 8×10mm的小塊，用于測試。

陽極化鋁片的規(guī)格為0.8×70×110mm，如圖2所示。

圖2 盤刀推力測試用陽極鋁金屬件Fig.2 The anodic oxidized Al used for the push test

粘接基材的種類和厚度對熱壓參數(shù)影響很大，從而影響到盤刀推力的測試結果，我們在整個測試過程中，為了平行對比，都使用相同規(guī)格的樣件。

制樣和測試過程如下：

圖3 熱壓過程示意圖Fig.3 The schematic diagrams of heat-setting process

在熱壓過程中，壓和壓力0.4MPa、熱壓時間60s、所用針頭內徑0.8mm、熱壓后靜置15s再進行測試。

分別考察了TS823-i與競品在60℃、70℃、75℃、80℃時的盤刀推力，結果如下：

圖4 TS823-i與競品在不同熱壓溫度下的推力（不控制膠層厚度）Fig.4 The push strength of TS823-i and competitive product at different heat-setting temperatures（no control of space）

圖5 TS823-i與競品在不同熱壓溫度下的推力（膠層厚度100μm）Fig.5 The push strength of TS823-i and competitive product at different heat-setting temperatures（the space is 100μm）

圖6 TS823-i與競品在不同熱壓溫度下的推力（膠層厚度200μm）Fig.6 The push strength of TS823-i and competitive product at different heat-setting temperatures（the space is 200μm）

圖7 TS823-i與競品在不同熱壓溫度下的推力（膠層厚度300μm）Fig.7 The push strength of TS823-i and competitive product at different heat-setting temperatures（the space is 300μm）

從上面的一組圖可以看出，在相同的熱壓時間等參數(shù)下，不論膠層厚度是多少，隨著熱壓溫度的升高，推力值并不是一直增大，而是先增大后減小。在不控制膠層厚度、熱壓時間為60s，當熱壓溫度為60℃時，由于膠水未完全固化，TS823-i推力值為11.1kgf，競品為6.2kgf，都不太大；隨著熱壓溫度的提高，膠水固化程度逐漸增高，推力值增大；但是當熱壓溫度超過80℃以上時，由于膠水凝膠太快，導致膠水與被粘基材浸潤時間不夠，所以推力值反而降低。綜上所述，在熱壓時間為60s時，熱壓溫度位于70～80℃之間比較好，即保證膠水充分固化，又保證膠水與被粘基材有良好的浸潤。

2 間隙的影響

在生產制造過程中，粘接面之間的間隙大小是一個很重要的工藝參數(shù)。從圖4～7可以看出，膠層厚度對推力的影響也很大，當粘接間隙為300μ m時，盤刀推力值顯著降低。

為了更加清晰的對比考察粘接間隙對推力的影響，考察了熱壓溫度為75℃時，不同膠層厚度的盤刀推力。在熱壓固化過程中，使用塞尺控制膠層厚度，分別考察無塞尺（即不控制膠層厚度、直接壓合），粘接間隙為100μ m、200μ m、300μ m時盤刀推力的小大，結果如下：

圖8 不同膠層厚度時的推力Fig.8 The push strength for TS823-i and competitive product at different spaces

從圖8可以看出，盤刀推力值的大小與膠層厚度關系密切，對于TS823-i而言，膠層厚度越大，推力越小，而對于競品而言，不控制膠層厚度和膠層厚度為100μ m時兩者相差不大，甚至后者推力還略大一些，這與競品含有控制厚度的微球有關，當膠層厚度大于100μ m時，推力值隨著膠層厚度的增大而減少，趨勢與TS823-i相近。所以在熱壓時建議間隙不宜過大，推薦間隙＜200μ m。

3 其它條件

3.1 熱壓時間

除了熱壓溫度、熱壓間隙的影響，熱壓時間對粘接效果影響也很大，考慮到“時溫等效”，要實現(xiàn)理想的熱壓效果，提高熱壓溫度可適當縮短熱壓時間、降低熱壓溫度可適當延長熱壓時間，所以熱壓時間不再單獨分析，參考上節(jié)的熱壓溫度的討論。

但是有一點值得注意，在調整熱壓參數(shù)時，首選推薦調整熱壓溫度，避免影響生產效率，如果熱壓溫度已經很高了，此時不宜繼續(xù)調高熱壓溫度，可以適當延長熱壓時間，以免影響粘接效果。

3.2 基材

粘接基材的種類，比如不同顏色和規(guī)格的PC/ABS對粘接基材影響較大；同時陽極化鋁和PC/ABS的厚度對熱壓工藝參數(shù)也有很大影響，基材越薄，尤其是陽極化鋁，傳熱會顯著加快，所以當基材的厚度和規(guī)格發(fā)生變化時，熱壓參數(shù)需要適當調整，參數(shù)的調整最好通過CPK值的測試來確定。

同時粘接部位的形狀對熱壓參數(shù)也有一定的影響，對于一些弧形或者仰角的粘接部位，由于模具的匹配精度的差異、金屬和塑料的膨脹系數(shù)不一樣以及傳熱的影響，往往需要調整熱壓參數(shù)，通常需要稍微延長熱壓時間或者提高熱壓溫度。

3.3 混合效果

在筆記本電腦制造行業(yè)，施膠多為間歇性氣動施膠，而且多數(shù)還需根據需求配合不同內徑的針頭來控制膠線的粗細，所以膠水的混合效果對最終產品的粘接性能和老化性能影響特別大，在配方設計時，AB兩個組分的黏度匹配需要仔細驗證，以確保產品在廣泛的施膠氣壓范圍內有良好的混合性能。

3.4 點膠和熱壓間隙

點膠和熱壓間隙對熱壓參數(shù)的設定以及粘接效果也有影響，適當?shù)臅r間間隔有利于節(jié)省用膠量、縮短施膠時間；在點膠過程中應保證停頓時間在2min以內（環(huán)境溫度不同，停頓時間有差異），也可設定程序，每停頓1min就自動打出少量膠水，確?；旌瞎茉邳c膠停頓期間不發(fā)生固化堵塞現(xiàn)象。同時點完膠的試件盡量在2min內完成熱壓操作，否則可能影響粘接性能。

4 小 結

綜上所述，我們在使用規(guī)定的粘接基材（金屬件厚度0.8mm、塑料件厚度1.8mm）時有一個推薦的熱壓參數(shù)，當配套針頭內徑為0.8mm、壓和壓力為0.4MPa、手動打膠時，實際熱壓溫度70～80℃、熱壓時間60～75s、間隙＜200μ m。

在筆記本制造行業(yè)，丙烯酸酯結構膠的應用過程中，熱壓工藝參數(shù)對粘接性能和老化性能影響非常大，需要仔細驗證，當粘接基材、筆記本電腦的機型、甚至環(huán)境溫度等發(fā)生變化時，均需要重新調整熱壓參數(shù)，以避免不良率升高。當需要確定一個新機型的熱壓參數(shù)時，建議通過測試CPK值來確定最佳的熱壓參數(shù)。盡量避免直接根據經驗選用一套參數(shù)，小批量測試通過即大量應用，避免量產之后產品的不良率偏高。

通過考察丙烯酸酯結構膠在筆記本電腦制造領域熱壓工藝參數(shù)，更加直觀和清晰的認識到膠黏劑產品的應用工藝影響之大，警示我們在產品的研發(fā)和推廣中，需要全面和深入的研究膠黏劑產品的應用工藝。

［1］ 劉仁龍．筆記本電腦產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢研究［J］．產業(yè)經濟，2014:86～91．

［2］ 史秋實．臺灣筆記本生產線內遷喜憂參半［N］．中國高新技術產業(yè)導報，2014．

［3］ 于珊,李旭豐,閻桂蘭．臺灣電腦產業(yè)如何轉型［J］．深度報道，2013（2）:43～48．

［4］ 于明超,劉志彪,江靜．外來資本主導代工生產模式下當?shù)仄髽I(yè)升級困境與突破—以中國臺灣筆記本電腦內地封閉式生產網絡為例［J］．中國工業(yè)經濟，2006（11）:108～116．

［5］ 邊彬輝,尹高喜,張賽軍,等．碳纖維復合材料在筆記本電腦外殼上的應用［J］．模具工業(yè)，2011,37（1）:68～72．

［6］ 群達塑膠電子（深圳）有線公司．一種碳纖維筆記本電腦外殼及其制造方法及其制造設備:CN,201110022950［P］．2012－07－25．

［7］ 杜美娜,李印柏,翟海潮,等．一種熱固型丙烯酸酯結構膠及制備方法:CN,201010117946［P］．2012－04－11．

［8］ 杜美娜,王兵,林新松,等．雙組份丙烯酸酯結構膠及其制備方法: CN,201110167020［P］．2012－04－11．

Determination of the Heat-setting Parameters of Acrylic Structural Adhesive in the Manufacturing of Laptop

DU Mei-na,NIE Qi-si and HUANG Hai-jiang
（Beijing Tonsan Adhesive Co.,Ltd.,Beijing,100041,China）

Acrylic structural adhesive is a kind of traditional adhesive,which has been wide-used in the manufacturing of laptop.Because of the large effect of the different heat-setting parameters on the bond strength and aging properties of the eventually bonded parts,the heat-setting technique was presented in detail,which was the key to the application.The effects of different parameters on the heat-setting technique were discussed, including heat-setting temperature,heating-setting time,space between the substrates,mixture property and so on.At last,the heat-setting parameters for TS 823-i were determined.

Laptop;acrylic structural adhesive;heat-setting;parameters

TQ436.2

B

1001-0017（2015）02-0155-04

2014-12-16

杜美娜（1981-），女，山西人，博士，高級工程師，從事丙烯酸酯結構膠黏劑的研究和開發(fā)工作。