专利名称：一种金属与塑料复合面壳的粘接方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属与塑料复合面壳的粘接方法和装置，确切地说，涉及一种形状和结构比较复杂的塑料内面壳与金属外面壳相互粘接的方法和装置，以便能够工业化生产金属与塑料复合材料组成的电子产品面壳，属于复合材料的生产工艺技术领域。
背景技术：
现在，比较常见的家用电器和电子产品的面壳大多采用塑料制成，优点是注塑成型，加工方便，成本低廉；但是其表面难以实现高品质的金属质地手感。如果纯金属材料制造的面壳，虽然进行表面处理后，能够达到很好的装饰效果。但是工艺复杂，成本高昂，而且许多表面处理生产工艺会污染环境；尤其是利用冲压工艺生产的金属材料很难制成面壳内侧形状复杂的嵌卡扣位结构，难以实现产品外观和内部的工业造型设计和结构设计要求。
近年来，出现一种采用金属外面壳和塑料内面壳相互粘接的复合材料制成的电子产品面壳，可以较好地同时解决上述两个问题。但是，由于金属与塑料两种材料的粘接通常是使用传统的液态粘接剂，其涂覆面积和涂层厚度都难以控制，也就是难以有效控制用胶量，甚至使用机械设备(例如点胶机等)也没有解决溢胶问题；另外，胶液的固化时间也难以控制，所以，这种金属和塑料两种材料相互粘接的面壳至今没有实现工业化的规模生产。
发明目的有鉴于此，本发明的目的是提供一种金属与塑料复合面壳的粘接方法和装置，该方法和装置能够将金属与塑料两种材料的面壳牢固地粘接成为一体，使之既具有高贵品质的金属质地手感，又能够实现塑料面壳的结构复杂、制造容易的长处，还能够有效解决溢胶问题和控制胶液的固化时间，为实现工业化的规模生产提供切实可行的技术手段。
为了达到上述目的，本发明提供了一种金属与塑料复合面壳的粘接方法，其技术方案是包括下列步骤(1)备料分别准备金属外面壳、塑料内面壳和固态胶片，其中金属外面壳与塑料内面壳两者相互粘接部位之间留有均匀间隙，用于放置固态胶片；(2)表面清洁处理对表面平整的金属外面壳和塑料内面壳的粘接面分别进行风吹除尘；若有需要，再使用四氯化碳清洗除油，干燥后备用；(3)粘接将撕去防粘腊纸层的固态胶片平整地粘贴到塑料内面壳的粘接面上，再将金属外面壳放置在已经贴有固态胶片的塑料内面壳上后加力粘接；(4)热融固化在热粘接装置上进行加温融化后粘接和风吹冷却的固化处理。
所述步骤(1)中金属外面壳与塑料内面壳两者相互粘接部位之间的均匀间隙尺寸为固态胶片的厚度0.10～0.23毫米。
所述固态胶片的材质为热敏聚脂，按照粘合部位的形状冲压成形；该固态胶片放置在塑料内面壳后，其粘接宽度不小于3毫米，且外缘周边小于塑料内面壳的外缘周边1.5～2.5毫米，以防热融溢胶。
所述热敏聚脂固态胶片是美国明尼苏达州3M公司生产的型号为TBF615的产品。
所述金属外面壳是不锈钢或铝合金的冲压构件，壁厚为0.50～1.20毫米；所述塑料内面壳的材料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS，Acrylonitrile-butadiene-styrene)、或聚笨乙烯(PS，Polystyrene)、或丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS，Acrylonitrile-styrene)、或聚碳酸脂(PC，Poiycarbonate)、或聚碳酸脂+丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合金(PC+ABS，Poiycarbonate+Acrylonitrile-butadiene-styrene)。
所述步骤(4)中固态胶片加温热融化时进行加压粘接和风冷处理的工艺参数如下加热热融温度为170±5摄氏度，在垂直方向和水平四周4个方向的压力均为50±5N/cm2，时间不小于15秒；室温风冷的风压为50～70N/cm2，时间不小于15秒。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种用于实现金属与塑料复合面壳的粘接方法中的步骤(4)的热粘接装置，该装置的工作台有四个工位，可每次转动90度和控制其转动时间；其特征在于所述装置工作台的四个工位上分别装有热熔压合模具的凹模，其中至少有三个工位上方分别装有热融压合模具的凸模，每个凸模后侧设有配有压力传感器的气缸，用于控制该凸模的行程和压力；至少一个工位上的凹模内安装有加热电阻丝和温度传感器，且该工位上的凹模外侧四周的4个水平方向分别设有凸块，该凸块后侧设有配有压力传感器的气缸，用于控制凸块的行程和压力，进而控制该凹模内的工件四周的外部压力。
所述装置的工作台的两个工位上方设有用于风冷处理的风管。
本发明是一种金属与塑料复合面壳的粘接方法和装置。采用本发明的工艺方法，可以将塑胶和金属牢固地粘合在一起。粘接后的金属塑料复合面壳的水平方向和垂直方向的剥离强度分别达到27.9N/cm2和2.3N/cm2。同时也将各自优点相互结合既保持金属面壳的高贵品质和手感，能够实现产品工业设计要求，又具有塑料构件易于注塑生产、成本低和内表面可以做嵌卡扣位的优点，有利于结构设计。本发明采用美国3M公司TBF615固体胶片进行粘合，能够有效控制粘合面的面积及粘合量，完全杜绝了溢胶现象。采用本发明的专用热粘接装置进行生产，能够达到最小15秒左右粘合完成一个产品，实现工业化的规模生产，且能够有效控制产品质量。本发明的生产工艺可广泛应用于IT行业的手机、掌上电脑、MP3、数码相机或其它对外观有高品质要求的数字电子产品和消费电子产品。
图1是本发明金属与塑料复合面壳的拆分和粘接方法步骤示意图。
图2(A)、(B)、(C)是本发明的一实施例(掌上电脑)中塑料内面壳的三视图。
图3(A)、(B)是本发明的一实施例(掌上电脑)中金属外面壳的侧视图和主视图。
图4(A)、(B)是本发明的一实施例(掌上电脑)中固态胶片的主视图和侧视图。
图5是本发明热粘接装置的工作台上有四个工位的示意图。
图6是本发明热粘接装置的热粘接工位的结构组成示意图。
图7是本发明热粘接装置的风冷工位的结构组成示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图1～图4，本发明是一种金属与塑料复合面壳(该复合面壳1可以拆分为塑料内壳11和金属外壳12两部分)的粘接方法，包括下列步骤(1)备料分别准备金属外壳12、塑料内壳11和固态胶片13，其中金属外壳12与塑料内壳11两者相互粘接部位之间留有用于放置固态胶片的均匀间隙0.10～0.23毫米(实施例中使用的TBF615为0.10mm)；塑料内壳11的材料是ABS、PS、AS、PC、或PC+ABS，其内表面可以做成形状复杂的各种结构部件(参见图2)，金属外壳12是不锈钢或铝合金的冲压构件，壁厚为0.50～1.20毫米(参见图3)；固态胶片13为美国明尼苏达州3M公司生产的型号TBF615的热敏聚脂固态胶片，其厚度为0.10mm，按照粘合部位的形状冲压成形(参见图4)；TBF615胶是以热敏聚脂树脂Polyester Thermoplastis为基材的固体胶片，当加热到规定温度后，该固态胶片融化，将金属和塑料构件牢固粘合在一起；反之，如要拆卸分离时，只需加温即可；TBF615固态胶片的融固温度为167～185摄氏度，完全满足电子产品要求的工作温度(0～40摄氏度)和环境试验要求。
(2)表面清洁处理对表面平整的金属外面壳和塑料内面壳进行外观检查，并对其粘接表面分别进行风吹除尘；若有需要，例如塑料内壳表面留有脱模剂油污时，就再使用四氯化碳清洗除油，干燥后备用。
(3)粘接将撕去防粘腊纸层的固态胶片平整地贴敷到塑料内面壳的粘接面上，再将金属外面壳放置在已经贴有固态胶片的塑料内面壳上后加力粘接；此时要注意固态胶片13的粘接宽度不小于3毫米，且不能贴到塑料内壳11的外缘端面，要留有间隙，即其外缘周边要小于塑料内面壳的外缘周边1.5～2.5毫米，以免热熔时固态胶片融熔后溢出(参见图1(C)中固态胶片13与塑料内壳11的外缘端面留有2毫米的间隙)。
(4)热融固化在热粘接装置上进行加温融化后粘接和风吹冷却的固化处理，其工艺参数如下加热热融温度为170±5摄氏度，在垂直方向和水平四周4个方向的压力均为50±5N/cm2，时间不小于15秒；室温风冷的风压为50～70N/cm2，时间不小于15秒。该热融固化操作可以在本发明的专用热粘接设备上进行。
参见图5～图7，介绍本发明提供的一种用于实现本发明粘接方法中的步骤(4)的热粘接装置，该装置的工作台有四个工位，可每次转动90度和控制其转动时间；该四个工位上分别装有热融压合模具的凹模，其中至少有三个工位上方(例如第2、3、4工位)装有其压力和行程均可控的热融压合模具的凸模3，该凸模的行程和压力的控制是由每个凸模后侧装设的配有压力传感器的气缸5实现的。至少一个工位(例如第2工位)上的凹模2内部安装有加热电阻丝和温度传感器4，以便控制热融压合时的加热温度和时间。而且，该工位上的凹模2外侧四周的4个水平方向分别设有通过压力传感器控制压力的气缸(图6中只展示了左右两侧的两个气缸)来控制其行程和压力的凸块(图6中未示)，用于控制该凹模内的工件四周的外部压力。其它两个工位上方还设有用于风冷却处理的风管6。
该装置的热熔工序介绍如下
a、在图5中的第1工位时，操作员将已经贴好TBF615固态胶片的复合面壳放入第1工位的夹具内(放入前，需先取出前道工序已经固化的面壳)，第1工位的工作时间是15秒。然后，该装置转动工作台，即自动转入第2工位。
B、第2工位进行加温热融粘接(参见图6)该第2工位的凹模2内部设有加热电阻丝和温度传感器4，用于控制热融压合作业时的加热温度和时间；该工位的加热温度控制在170±5摄氏度，凹模2的上方垂直方向的凸模和外侧水平四个方向的凸块的压力都控制在50±5N/cm2。需要注意的是各个方向的压力应保持一致，避免面壳受力不均而变形。该工位的工作时间为15秒，15秒后自动转入下道工序。
C、第3、4工位都为冷却工位(参见图7)，各送室温风冷却15秒，室温风冷的风压为50～70N/cm2。因此，固化一个工件需要的工作时间总共是60秒，每15秒就可完成一个面壳的粘接。
本发明已经进行了试验实施，试验的结果是成功地实现了发明目的。
权利要求
1.一种金属与塑料复合面壳的粘接方法，其特征在于包括下列步骤(1)备料分别准备金属外面壳、塑料内面壳和固态胶片，其中金属外面壳与塑料内面壳两者相互粘接部位之间留有均匀间隙，用于放置固态胶片；(2)表面清洁处理对表面平整的金属外面壳和塑料内面壳的粘接面分别进行风吹除尘；若有需要，再使用四氯化碳清洗除油，干燥后备用；(3)粘接将撕去防粘腊纸层的固态胶片平整地粘贴到塑料内面壳的粘接面上，再将金属外面壳放置在已经贴有固态胶片的塑料内面壳上后加力粘接；(4)热融固化在热粘接装置上进行加温融化后粘接和风吹冷却的固化处理。
2.根据权利要求1所述的金属与塑料复合面壳的粘接方法，其特征在于所述步骤(1)中金属外面壳与塑料内面壳两者相互粘接部位之间的均匀间隙尺寸为固态胶片的厚度0.10～0.23毫米。
3.根据权利要求1所述的金属与塑料复合面壳的粘接方法，其特征在于所述固态胶片的材质为热敏聚脂，按照粘合部位的形状冲压成形；该固态胶片放置在塑料内面壳后，其粘接宽度不小于3毫米，且外缘周边小于塑料内面壳的外缘周边1.5～2.5毫米，以防热融溢胶。
4.根据权利要求3所述的金属与塑料复合面壳的粘接方法，其特征在于所述热敏聚脂固态胶片是美国明尼苏达州3M公司生产的型号为TBF615的产品。
5.根据权利要求1所述的金属与塑料复合面壳的粘接方法，其特征在于所述金属外面壳是不锈钢或铝合金的冲压构件，壁厚为0.50～1.20毫米；所述塑料内面壳的材料是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、或聚笨乙烯PS、或丙烯-苯乙烯共聚物AS、或聚碳酸脂PC、或聚碳酸脂+丙烯腈-丁二烯-苯乙烯PC+ABS合金。
6.根据权利要求1所述的金属与塑料复合面壳的粘接方法，其特征在于所述步骤(4)中固态胶片加温热融化时进行加压粘接和风冷处理的工艺参数如下加热热融温度为170±5摄氏度，在垂直方向和水平四周4个方向的压力均为50±5N/cm2，时间不小于15秒；室温风冷的风压为50～70N/cm2，时间不小于15秒。
7.一种用于实现权利要求1的金属与塑料复合面壳的粘接方法中的步骤(4)的热粘接装置，该装置的工作台有四个工位，可每次转动90度和控制其转动时间；其特征在于所述装置工作台的四个工位上分别装有热融压合模具的凹模，其中至少有三个工位上方分别装有热融压合模具的凸模，每个凸模后侧设有配有压力传感器的气缸，用于控制该凸模的行程和压力；至少一个工位上的凹模内安装有加热电阻丝和温度传感器，且该工位上的凹模外侧四周的4个水平方向分别设有凸块，该凸块后侧设有配有压力传感器的气缸，用于控制凸块的行程和压力，进而控制该凹模内的工件四周的外部压力。
8.根据权利要求7所述的热粘接装置，其特征在于所述装置工作台的两个工位上方设有用于风冷处理的风管。
全文摘要
一种金属与塑料复合面壳的粘接方法，步骤是(1)备料分别准备金属外壳、塑料内壳和固态胶片，其中金属外壳与塑料内壳两者粘接部位之间留有均匀间隙；(2)表面清洁处理对两者的粘接表面分别进行风吹除尘；若有需要，再使用四氯化碳清洗除油，干燥后备用；(3)粘接将撕去防粘腊纸层的固态胶片平整地粘贴到塑料内壳的粘接面上，再将金属外壳放置在已经贴有固态胶片的塑料内壳上后加力粘接；(4)热融固化在专用热粘接装置上加温热融粘接和风吹冷却。本发明将金属与塑料两种面壳牢固地粘接为一体，使之兼具金属质地手感和塑料面壳的结构复杂、制造容易的长处，还能有效解决溢胶问题，为实现工业化的规模生产提供切实可行的技术手段。
文档编号B29C65/48GK1840320SQ20051005886
公开日2006年10月4日 申请日期2005年3月30日 优先权日2005年3月30日
发明者文家福 申请人:联想(北京)有限公司