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五个诀窍助您缩短生产周期
  2022-05-25      985

Bernd Scholl, DELO 产品技术主管

使用光固化粘合剂,在几秒内完成固化。这5个专业诀窍,教会用户如何加速生产流程,甚至包括处理不透光的粘附体或复杂的几何形状。

许多工业粘合工艺使用固化速度慢的双组分粘合剂(约需24小时达到最终强度)或者使用热固化的单组分粘合剂(达到最终强度需要约0.5到1.5小时,这还不算加热元件的时间)。若旨在减少生产周期,则优先考虑光固化产品。其中的一些产品在一秒之内就能固化。 

以前,接合的粘附体中至少有一个必须是透明的,这样光能才可接触粘合剂,并触发固化机理。这样导致材料的选择范围缩小到只有少数几种塑料和玻璃。如今,新的粘合剂化学工艺与多级固化工艺相配合,可以大大缩短许多其他粘合过程的周期时间,如金属和不透明塑料等材料。 

1.光预固定用于结构粘接

如果结构粘合的部位要承受更大的静态和动态负荷或者更高的温度,那么应该选择热固化的环氧树脂粘合剂。然而,这类产品尚不具备光固化的特性。因此,在生产线上、以及烘箱固化过程中,通常都需要使用专门的设备将粘附体固定。

最近,适用于上述应用的光预固定产品面市。它们有两个阶段的固化过程——光固化和热固化机理,简化并加快了生产过程。被接合的粘附体在粘合剂倒圆角部位首先得到预固定,这需要一到五秒,视UV光强而定。这样一来就不再需要夹具,也省去了组装、拆卸和清洁的时间和费用。环氧树脂在随后的热固化过程中,达到其最终强度。一般在 +130 °C 的条件下需要20分钟。如果温度升高,那么所需时间更短。

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适用于电机生产的光预固定结构粘合剂

它在铝上达到的最终强度为60 MPa,在PA6塑料上达到30 MPa。60 MPa的强度,相当于在一枚硬币表面上施加1.2吨的力。此外,它们的耐高温性能与耐介质性能都与纯热固化粘合剂类似。

2.使用多样化的双固化粘合剂

当两个粘附体粘合时,所有粘合剂充分固化非常重要。如果光线只能照射到部分粘合剂,则在所谓的阴影区将仍保持液体状态。一方面,在这些区域里无法形成粘附。另一方面,还存在腐蚀的风险。如果对速度有要求而需使用光固化粘合剂,那么从设计阶段就该避免阴影区。

针对许多不可能避免阴影区,或者极难做到不存在阴影区的情况,有多种新型双固化粘合剂能够在阴影区里形成可靠的粘合。除了光以外,它们还具有第二重固化机理,可以通过空气湿度、无氧或加热的方式触发固化。每种选择都符合不同的要求,为生产工艺提供了更多选择。

双重固化粘合剂具有光固化产品的优势,而且不会影响其可靠性、粘接强度和生产质量。同时也确保其在最终产品上是完全固化的,在复杂模块中实现粘合精度最大化。双重固化粘合剂在生产过程中具有高度的灵活性,令用户可以更自由地设计与开发产线。

3.光固化的黑色粘合剂

默认情况下使用光固化的产品,粘合剂本身必须是透明的。因为整个胶层里的光触发剂必须分解,才能够触发交联反应。因此,出于光学目的或安全原因而经常使用的黑色封装剂和粘合剂,就光固化而言,是一个矛盾。因为黑色会吸收大部分的光。但事实并非如此。

有些黑色粘合剂可以在厚度达 500 µm 的胶层中很好地完成固化。除了光固化的成分,它们还包含了一小部分能够湿气固化的成分,因此即使在阴影区里,也可以触发交联。这些产品通常具有较高的强度。丙烯酸成份令这些产品非常柔韧,使其具有很高的断裂伸长率和极佳的应力均衡性。

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即使是黑色的粘合剂也可以用光固化

4.预激活:不透光的粘附体也可以光固化

如果要粘接不透明的材料,并且没有光照可以达到的圆角焊缝,就像汽车行业经常使用深色塑料或铬合金制成的装饰构件一样,由于不透明,仅靠光照固化是不可能的。不过,用户可以选择能够用光预激活的粘合剂来粘合不透明的组件,并且仍旧实现快速固化。传统的光固化过程包含点胶、接合与照射这三道工序。与此相反,当使用预活化工艺时,将整个胶粘剂涂抹在两个部件的其中一侧,并在连接部件之前立即进行光照。 

这种工艺的特点在于,粘合剂在短暂曝光后仍保持液体状态,使元件在被称为“光照可操作时间”内,进行接合和调整,之后粘合剂将在几分钟内固化,无需再次光照。

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与传统的光固化步骤“点胶,接合,曝光”相反,预激活的步骤是“点胶,曝光,接合” 

5.高光强 LED 灯

近年来,LED技术不断发展,特别是在实现强度方面。好的面光源(固化灯)可以在距离为2mm的条件下达到 1000 mW/cm² 以上的强度。在多数情况下,转换到现代化高强度LED灯的话,因为更多的能量到达粘合剂,可以显著加快光固化过程。

即使粘合剂所需的最高光强--高于这个阈值,光强增加也不会加快固化过程--低于灯的光强,这也是有利的。它适用于透光率较低的组件(光能被吸收,无法使全部光强照射到粘合剂)。

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高强度 LED 固化灯不仅能加快固化速度,还给生产带来更高的灵活度

此外,高强度固化灯能够适应较大的曝光距离,这对于复杂的几何形状,例如孔,或当粘附体由于元件的设计或装配线的布局而离光源稍远时,非常有用。在这些情况下,由于固化灯的强度高,也能提供足够的能量,令粘合剂在几秒钟之内固化。

即使不需要达到最高强度,它也有优势:用户可以减少大功率灯的馈电。这就保护了LED,并延长了其已经非常长的使用寿命,通常为20,000小时。

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